JP2008050592A - 粉体一体化樹脂粒子及びその造粒方法、並びに粒子含有成形体及び粒子含有シート材並びにこれらの成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来、樹脂と粉体を混合して成膜・成形する場合、樹脂と粉体の比重の違いから、樹脂と粉体を均一に混在させることは困難であった。また、樹脂と比重が違う材料を一体化させる場合、一般に混練機によってマスターバッチを作製しているが、この場合も上記と同様に、両者を均一に混在させることは困難であった。
【解決手段】本発明は、熱可塑性樹脂と機能材を簡便に一体化させる方法を提供する。本発明は、一体化工程を樹脂の硬化及び液状化処理が不要な工程で作製でき、二軸押出等の後工程に利用しやすいよう粉体状から小石状にまで適宜形状を変えて作製することができる。本発明は、少なくとも表面が軟化あるいは溶融状態にある熱可塑性樹脂を利用し、機能材と一体化した粒子にすることを特徴とする造粒方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、粉体一体化樹脂粒子及びその造粒方法、並びに粒子含有成形体及び粒子含有シート材並びにこれらの成形方法に係り、特に、熱可塑性樹脂と、粉体、好ましくは機能材（顔料を含む）とが一体化した粉体一体化樹脂粒子及びこの粉体一体化樹脂粒子の造粒方法、並びにこの粉体一体化樹脂粒子からなる粒子含有成形体、及び粉体一体化樹脂粒子から成形した粒子含有シート材並びにこれらの成形方法に関する。

粉体、好ましくは機能材の特定の機能を発揮させるために、種々の樹脂と粉体とを有する組成物が広く知られている。このような組成物を製造する方法としては、一定量の樹脂と粉体とを混合して成膜・成形する方法や、これらの成分を均一に混練、担持させる方法や、これらの成分を単に混在させて成形する方法が挙げられるが、粉体、ひいては機能材の機能を発揮させるには、満足のいくものではない。

例えば、樹脂と粉体とを混合して成膜・成形する場合、樹脂と粉体との比重の違いから、樹脂と粉体とを均一に混在させることは困難であった。また、樹脂と比重が異なる材料を一体化させようとする場合、一般に混練機によってマスターバッチを作製しているが、この場合も上記と同様に、両者を均一に混在させることは困難であった。

樹脂にゼオライト等の有機、無機物質からなる機能材を均一に混練、担持させる方法として、二軸押出ペレタイザーを用いる方法が挙げられる。この場合、投入時の粒径が近く、さらに比重が近い物質同士であればよいが、粒径や比重、及び摩擦係数が異なる場合、投入時と押出機軸内に入る比率がそれぞれ異なってしまい、一様な比率のものが出来なかった。

これを防ぐ方法としては、ホッパー投入部分を２系統にするなどの必要があり、たとえば、二軸押出機に原料を投入する際に、超音波等の振動により、別々、かつ直接投入する方法が挙げられるが、別々にされた各原料中に存在する微細な比重の違いにより投入時に混合比率等が変化する等の不具合が起こる。この場合、ホッパー部分を２系統とすることも考えられるが、この方法では、樹脂、機能材の比率が限定されていた。

さらに、これらを熱溶融させて二軸押出工程を利用した場合、熱可塑性のない機能材を高濃度の状態でスクリューにてペレタイズすると、スクリューに多大な負荷が掛かりモーターを破損させる場合があり、そのため、モーターが許容する程度の比率の機能材しか使用できない、という問題があった。

現在、樹脂と粉体とを混在させて成形する方法が特許文献１及び特許文献２に開示されている。これらは、いずれも樹脂部として熱硬化性樹脂を用いているため、硬化及び液状化処理の工程が不可欠である。また、熱による流動性及び伸張性が少ないため、混合工程における粉体の高濃度の担持は困難であり、成形体における機能材の性能を減殺する可能性があった。さらに、ヘンシェルミキサー等の混合機で熱可塑性樹脂と粉体とを混合加工した場合、回転刃や造粒槽壁面等との摩擦熱により分子間で架橋が起こるため、造粒槽内で硬化が起こることがあり、一体化工程が困難になる可能性を有していた。また、熱硬化性樹脂は、加熱による硬化反応を利用して成形するため、成形法が限られ、成形体に対する二軸延伸等の後工程も困難であった。
特開平１１−２４６６７２号公報 特開平０９−０６７１５５号公報

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、粉体、好ましくは機能材（顔料を含む）の機能を発揮させつつ、簡便な方法で製造される粉体一体化樹脂粒子を提供することを目的とする。また、本発明は、一体化加工を樹脂の硬化及び液状化処理が不要な工程や、さらに二軸押出等によるフィルム成形等の後加工を、機能材の性質を落とすことなく、かつ容易になし得る粉体一体化樹脂粒子の造粒方法を提供することを目的とする。さらに、本発明は、このような粉体一体化樹脂粒子からなる粒子含有成形体、及びこの粉体一体化樹脂粒子から成形された粒子含有シート材、並びにこれらの成形方法を提供することを目的とする。

本発明による粉体一体化樹脂粒子は、熱可塑性樹脂からなる粒状担持体と、該粒状担持体の表面に一体化された粉体とを有することを特徴とする。これにより、粉体の特性を十分に発揮させることが可能となる。

本発明による粉体一体化樹脂粒子において、当該粉体一体化樹脂粒子の平均粒径は、１０μｍ以上であることを特徴とする。これにより、後処理でこの粒子が飛散しないなど、粉体一体化樹脂粒子の取扱が有利となる。

本発明による粉体一体化樹脂粒子において、前記粉体の重量は、前記熱可塑性樹脂の重量に対して、５０重量％以上９００重量％以下であることを特徴とする。これにより、粉体の特性を十分発揮することが可能となる。

本発明による粉体一体化樹脂粒子において、前記熱可塑性樹脂と前記粉体との体積比は、１：１〜１：２０であることを特徴とする。これにより、粉体の特性を十分発揮することが可能となる。

本発明による粒子含有成形体は、上記の粉体一体化樹脂粒子と、水溶性有機樹脂とからなることを特徴とする。これにより、粉体の特性を発揮しつつ、より強度の優れた粒子含有成形体が得られる。

本発明による粒子含有成形体において、前記水溶性有機樹脂の含量は、前記粉体一体化樹脂粒子の重量に対して、２重量％以上５０重量％以下であることを特徴とする。これにより、強度がより一層優れた粒子含有成形体が得られる。

本発明による粉体一体化樹脂粒子の造粒方法は、熱可塑性樹脂からなる粒状担持体と、該粒状担持体の表面に一体化された粉体とを有する粉体一体化樹脂粒子の造粒方法であって、前記粒状担持体の表面が少なくとも軟化するように、該粒状担持体に熱を負荷する工程と；前記の軟化した粒状担持体の表面に、粉体を付着する工程と；を有することを特徴とする。これにより、粉体の特性を十分に発揮し得る粉体一体化樹脂粒子を得ることが可能となる。

本発明による粉体一体化樹脂粒子の造粒方法において、前記の粒状担持体に熱を負荷する工程は、密閉空間内で軸回転する回転部材と前記粒状担持体との接触により発生する摩擦熱により行われる工程であることを特徴とする。これにより、さらなる装置を必要とすることなく、造粒方法の一工程の際に発生する摩擦熱を利用することで粒状担持体に熱を供給することが可能となり、工程の煩雑さを軽減することが可能となる。

本発明による粒子含有成形体の成形方法は、上記の粉体一体化樹脂粒子に、水溶性有機樹脂を添加して混練し、加圧する工程を有することを特徴とする。これにより、粉体一体化樹脂粒子の一体化の程度をさらに向上させることが可能となる。

本発明による粒子含有シート材は、熱可塑性樹脂からなる粒状担持体と、該粒状担持体の表面に一体化された粉体とを有する粉体一体化樹脂粒子からなることを特徴とする。これにより、粉体の含量が高い場合であっても、粉体の特性を十分に発揮させつつ、取扱が容易となる。

本発明による粒子含有シート材において、当該粒子含有シート材の膜厚は、１０μｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする。これにより、シートとしての取扱が良好となる。

本発明による粒子含有シート材において、当該粒子含有シート材は、第２の樹脂をさらに有することを特徴とする。これにより、可塑性、もろさなどの不具合を解消し、所望の形態の粒子含有シート材を得ることが可能となる。

本発明による粒子含有シート材において、前記の第２の樹脂は、熱可塑性樹脂であることを特徴とする。これにより、シートとしての一体性が向上する。

本発明による粒子含有シート材の成形方法は、熱可塑性樹脂からなる粒状担持体と、該粒状担持体の表面に一体化された粉体とを有する粉体一体化樹脂粒子からなる粒子含有シート材の成形方法であって、前記粒状担持体の表面が少なくとも軟化するように、該粒状担持体に熱を負荷する工程と；前記の軟化した粒状担持体の表面に、粉体を付着して、粉体一体化樹脂粒子を得る工程と；シートの形状とするように、粉体一体化樹脂粒子からなる組成物を成形する工程と；を有することを特徴とする。これにより、粉体の特性を十分に発揮しつつ、シート状の製品を得ることが可能となる。

本発明による粒子含有シート材の成形方法において、前記の粉体一体化樹脂粒子からなる組成物を成形する工程は、第２の樹脂を添加して、押出し成形を行う工程であることを特徴とする。これにより、所望の形態の粒子含有シート材を得ることが可能となる。

本発明による粒子含有シート材の成形方法において、前記の第２の樹脂は、熱可塑性樹脂であることを特徴とする。これにより、ヒートシール温度の調節が可能となる。

なお、本発明における粉体一体化樹脂粒子の「粒子」とは、本発明による粉体一体化樹脂粒子の造粒方法で得られる成形体をいう。

本発明によれば、粉体の特性、特に機能材の性能を十分に発揮させることが可能となる。

本発明によれば、粉体を任意の形状で取り扱うことが可能となる。

本発明によれば、このような粉体一体化樹脂粒子を、硬化及び液状化処理などの処理を行うことなく、簡便に得ることが可能となる。

本発明によれば、押出加工、マスターバッチ加工等の公知の後処理を安価かつ容易に行うことが可能となる。

以下、本発明につき更に詳しく説明する。

（本発明による粉体一体化樹脂粒子）
本発明による粉体一体化樹脂粒子は、熱可塑性樹脂からなる粒状担持体と、この粒状担持体の表面に一体化された粉体とを有するものであって、粒子状の形態を有するものである。本発明による粉体一体化樹脂粒子の形態としては、粒子状であれば、特に制約はない。例えば、粉体一体化樹脂粒子の形態としては、特に制約はなく、図１に示すように、粒状担持体２を中心に、この粒状担持体２の表面上に粉体４が一体化された形態であってもよい。

本発明による粉体一体化樹脂粒子において、「粒状担持体の表面に一体化された」状態とは、粒状担持体を構成する熱可塑性樹脂と粉体とが、熱可塑性樹脂を固形状態とし得る温度において、持続的に結合する状態をいう。このような状態としては、粒状担持体を構成する熱可塑性樹脂に熱を負荷して固形状態から少なくとも溶融状態となった後、溶融状態の熱可塑性樹脂の表面に粉体が付着し、これらの組成物を熱可塑性樹脂が固形状態となる温度とした際に形成される状態が挙げられる。

本発明による粉体一体化樹脂粒子において、熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、エチレン−メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）、エチレン−メチルメタクリル酸共重合体（ＥＭＭＡ）、エチレン−メチルアクリル酸共重合体（ＥＭＡ）、塩化ビニル、酢酸ビニル、塩化ビニル酢酸ビニル共重合体、アクリル、メタクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）が挙げられ、熱可塑性樹脂は、これらの材料を適宜組み合わせたものであってもよい。なかでも、機能材との一体化のためには、ＰＥ、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ、ＰＰ、ＥＶＡ、ＥＭＡＡ、ＥＭＭＡ、ＥＭＡ、アクリル樹脂が望ましい。これら熱可塑性樹脂は、２００℃以下で軟化性を有するものが望ましい。これらの材料の熱可塑性樹脂を用いることにより、樹脂部に流動性と伸張性を付与し、樹脂部と、粉体、好ましくは機能材との分散性を高め、さらに熱可塑性樹脂からなる粒状担持体に機能材を高濃度で担持させることが可能となる。

本発明による粉体一体化樹脂粒子において、上記の熱可塑性樹脂からなる粒状担持体としては、粒状の形状を形成し得るものであれば特に制約はなく、ペレット状、顆粒状、小石状が例示される。

本発明による粉体一体化樹脂粒子において、粉体としては、下記の熱可塑性樹脂との一体化の際、固形の状態を保持し得るものであれば、無機物又は有機物のいずれであってもよい。なかでも、本発明において、粉体として用いられる機能材としては、粉体一体化樹脂粒子に付与を所望する機能を有する無機物又は有機物であれば、特に制約はなく、単体若しくは化合物、又はこれらの混合物であってもよい。ここで、付与を所望する機能としては、例えば、吸臭性、吸湿性、疎水性、耐熱性、発色性、親水性、吸着性、耐衝撃性、が挙げられる。

本発明による粉体一体化樹脂粒子において、上記の無機物である機能材としては、シリカ、コロイダルシリカ、ゼオライト、モンモリロナイト、ヘクトライト、タルク、アエロジル、マイカ、ベントナイト、アルミニウム化合物、マグネシウム化合物、バリウム化合物、炭酸カルシウム、アルミナ、窒化ケイ素、窒化ホウ素、等公知の無機系機能材や、酸化鉄（弁柄）、硫化水銀（辰砂）、アンバー、シェンナ、カオリン、白色雲母等の天然鉱物顔料、カドミウムイエロー、ニッケルチタン、ヴィリジアン、ウルトラマリン、カーボンブラック、鉛白等の合成無機顔料を用いることもできる。

また、上記の有機物である機能材としては、コピー機やレーザープリンタに用いられる粉末状インクトナー、蛍燐光体、フタロシアニン系、アゾ系、多環化合物等の合成有機顔料、レーキ等の天然有機顔料、合成色素、ポリイミド、尿素樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。

本発明による粉体一体化樹脂粒子において、粉体として用いられる機能材は、その特性を適宜改変するように、カップリング剤などの表面改質剤で処理されてもよい。このような表面改質剤としては、メチル化剤、シリル化剤が挙げられる。例えば、粉体としてゼオライトを用い、これをメチル化すると、粉体一体化樹脂粒子に疎水性を付与することが可能である。

本発明による粉体一体化樹脂粒子において、粉体の平均粒径は、通常、０．１〜５００μｍであり、特に１〜１００μｍである。なお、この平均粒径の測定は、湿式法等公知の測定方法を用いればよい。

本発明による粉体一体化樹脂粒子の粒径は、０．５〜７０ｍｍ、特に１〜４０ｍｍであり、また、本発明による粉体一体化樹脂粒子の平均粒径は、１０μｍ以上であることが好ましく、特に１〜３０ｍｍであることがより好ましい。平均粒径が１０μｍ未満であると、造粒槽等の造粒を行う密閉空間からの取り出し時に全量を自動排出することができない。また、平均粒径が４０ｍｍを超えると、後工程に用いられる二軸押出機やフィルム成膜機等のスクリューに対応できなくなる。

また、本発明による粉体一体化樹脂粒子のうち、上記の平均粒径が１〜３０ｍｍのものは、そのまま所望の用途に使用してもよく、特に押出加工用に好適に使用できるものであり、フィルム化などにも有効に使用できる。

本発明による粉体一体化樹脂粒子において、粉体の重量は、特に制約はないが、例えば、熱可塑性樹脂の重量に対して、５０〜９００重量％であることが好ましく、８０〜１００重量％であることがより好ましい。５０重量％未満であると、後述する熱可塑性樹脂の溶融化が進み粉体一体化樹脂粒子の表面が弾痕化したり、表面の付着性が増加し、製造時に、造粒槽などの造粒を行う空間から取り出せなくなる場合がある。また、９００重量％を超えると、熱可塑性樹脂と粉体との一体化が進まず造粒できなくなる場合がある。

本発明による粉体一体化樹脂粒子において、熱可塑性樹脂と、無機、有機機能材などの粉体との体積比は、１：１〜１：２０であることが好ましい。これらの範囲外では、製造時に、造粒槽などの造粒を行う空間から取り出せなくなる場合がある。

（本発明による粒子含有成形体、及びその成形方法）
本発明による粒子含有成形体は、上記の本発明による粉体一体化樹脂粒子と、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）などの水溶性有機樹脂からなる粒子含有成形体である。この粒子含有成形体の形態としては、特に限定されず、例えば、円柱、角錐等が例示される。

本発明による粒子含有成形体において、水溶性有機樹脂としては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、アクリル酸、ポリエステル等が挙げられる。この水溶性有機樹脂の固形分としては、１％〜２５％であることが好ましい。また、本発明による粉体一体化樹脂粒子において、水溶性有機樹脂の重量は、粉体一体化樹脂粒子の重量に対して、１０重量％以上５０重量％以下であることが好ましい。１０重量％未満であると、接着力が十分でなく、５０重量％を越えると、粉体の特性、特に、機能材の機能が低下してしまう。

本発明による粒子含有成形体の成形方法としては、上記の粉体一体化樹脂粒子と水溶性有機樹脂とを、本技術分野公知の成形方法を用いて、一定の形状を有する成形体とするものであれば、特に制約はなく、混練、焼成、加熱、加圧等を単独又は適当に組み合わせたものが挙げられる。この加熱の温度としては、成形に用いる溶媒を揮発させ得る温度であれば、特に制約はなく、例えば、１００℃前後が挙げられる。また、この加圧の圧力の範囲としては、１ｋｇ／ｃｍ^２以上が挙げられる。

（本発明による粉体一体化樹脂粒子の造粒方法）
本発明による粉体一体化樹脂粒子の造粒方法は、上記の熱可塑性樹脂からなる粒状担持体の表面を少なくとも軟化するように、この粒状担持体に熱を負荷する工程と、その後、この軟化した粒状担持体の表面に、上記の粉体、好ましくは機能材を付着する工程とを有する。これにより、熱可塑性樹脂からなる粒状担持体と、この粒状担持体の表面に一体化された粉体とを有する、上記の粉体一体化樹脂粒子が得られる。

本発明による粉体一体化樹脂粒子の造粒方法において、粉体一体化樹脂粒子の造粒に用いる、熱可塑性樹脂からなる粒状担持体、及び機能材で例示される粉体は、この方法の間、造粒を行う系内に、適宜導入されればよく、上記の粒状担持体に熱を負荷する工程を行う際に、機能材で例示される粉体を既に系内に導入しておいてもよく、或いはこの工程を行った後に、粉体を系内に導入して、上記の粒状担持体の表面に粉体を付着する工程を行ってもよい。なかでも、造粒を行う系内で、機能材で例示される粉体が飛散するのを抑制したり、熱可塑性樹脂の軟化を促進するなどの目的で、熱可塑性樹脂が先に投入されることが好ましい。造粒を行う系内にこれらの成分を導入する方法については、特に制約されるものではなく、造粒を行う系の上部に投入用ホッパーを設置してホッパーから系内に導入する方法や、手動によって直接系内に投入する方法等から適宜選択される。また、造粒を行う密閉空間内に導入する、上記の粉体、及び熱可塑性樹脂からなる粒状担持体の形態としては、所望する粉体一体化樹脂粒子の形態に応じて、適宜選択すればよく、例えば、熱可塑性樹脂からなる粒状担持体の形態としては、ペレット状、顆粒状、小石状が挙げられる。

本発明による粉体一体化樹脂粒子の造粒方法において、上記の粒状担持体に熱を負荷する工程を行う方法としては、熱可塑性樹脂からなる粒状担持体の表面を少なくとも軟化するものであれば、特に制約はない。例えば、粒状担持体を構成する熱可塑性樹脂に、直接熱を負荷する方法であってもよい。この場合、例えば、密閉空間内に熱可塑性樹脂からなる粒状担持体を導入して、この密閉空間の温度を上昇させる方法であってもよい。また、ヘンシェルミキサーなどの混合造粒機に導入し、この機械の密閉空間内で軸回転する回転刃などの回転部材と粒状担持体とを接触させて、この際発生する摩擦熱によって、粒状担持体に熱を負荷してもよい。

本発明による粉体一体化樹脂粒子の造粒方法において、この粒状担持体に熱を負荷する工程の温度としては、造粒に用いる熱可塑性樹脂及び粉体の物性、ガラス転移点、溶融温度等に応じて、適宜選択すればよい。例えば、熱可塑性樹脂として、ポリエチレン、ポリプロピレン等からなる粒状担持体に熱を負荷する場合、８０℃〜２００℃であってもよい。８０℃未満であると、熱可塑性樹脂からなる粒状担持体を少なくとも軟化させることが困難となり、後に行う粉体との一体化が進まない。一方、２００℃を超えると、粒状担持体の粘度が下がり過ぎ、粒状担持体に熱を負荷する工程の後に行う粉体を付着させる工程で、粉体との摩擦が起こりにくく、接触しにくくなってしまう。そのため、粉体と熱可塑性樹脂との一体化が困難となり、また、この粉体を付着させる工程により得られる組成物の粒径等の大きさが大きくなり、この工程の後に行う種々の後工程に持ち込むことが出来なくなるおそれがある。なお、この温度範囲で用いられる熱可塑性樹脂としては、上記の他、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、アクリル樹脂が挙げられる。

また、本発明による粉体一体化樹脂粒子の造粒方法において、この粒状担持体に熱を負荷する工程の温度としては、粉体の融点よりも低い温度であってもよい。これにより、粒状担持体に熱を負荷する際に、熱可塑性樹脂に溶融一体化してしまうことを防止することが可能となる。

本発明による粉体一体化樹脂粒子の造粒方法において、この粒状担持体に熱を負荷する工程は、熱可塑性樹脂と、好ましくは機能材で例示される粉体とを、混合・造粒する、公知の混合造粒機を用いて、行ってもよい。この混合造粒機としては、造粒槽を設けた混合造粒機が挙げられ、例えばヘンシェルミキサーが好適に用いられる。このような混合造粒機に設ける造粒槽の大きさとしては、導入する熱可塑性樹脂及び粉体等の成分の量、粉体の比重等に応じて適宜選択すればよく、例えば、直径３０ｃｍ〜２００ｃｍ、高さは直径の８０％〜２００％のものであってもよい。

本発明による粉体一体化樹脂粒子の造粒方法において、上記の粒状担持体に熱を負荷する工程は、造粒を行う密閉空間内で軸回転する回転部材と、この粒状担持体との接触により発生する摩擦熱により、行われてもよい。特に、ヘンシェルミキサーを用いて粒状担持体に熱を負荷する工程を行う場合、造粒槽の底部に設けた、この槽内で軸回転する回転刃などの回転部材によって、粒状担持体との接触により発生する摩擦熱により行われてもよい。このように、ヘンシェルミキサーを用いて造粒を行う場合、回転部材の先端が、粒状担持体にせん断力を与えるように行われることが好ましい。ここで、この回転部材の回転速度は、粒状担持体の材料、ガラス転移点、溶融温度等に応じて、適宜選択すればよく、例えば、回転部材の先端の回転速度が１０ｍ／秒〜１００ｍ／秒、特に３０ｍ／秒〜６０ｍ／秒となるように、設定してもよい。このような範囲であれば、熱可塑性樹脂の軟化温度の管理、及び無機や有機に由来する機能材又は機能性顔料で例示される粉体との接触確率を高め得る点で、好ましい。

また、ヘンシェルミキサーを用いて上記の粒状担持体に熱を負荷する工程を行う場合、熱可塑性樹脂からなる粒状担持体の表面を少なくとも軟化させることを目的として、上記の造粒槽に熱を負荷させて、行われてもよい。この場合、造粒槽の温度としては、粒状担持体の材料、ガラス転移点、溶融温度等に応じて、適宜選択すればよく、例えば、熱可塑性樹脂としてポリエチレン、ポリプロピレン等を用いる場合、８０℃〜２００℃が挙げられる。この造粒槽の温度を制御する方法としては、直接造粒槽を加熱する方法であってもよく、また、この造粒槽を冷却することにより、この温度範囲を達成する方法であってもよい。

また、回転刃等の回転部材の他に、熱可塑性樹脂と粉体との接触確率を高め、造粒槽内の回転刃の回転に伴って熱可塑性樹脂及び粉体が槽内で上昇することを防止するため、回転部材の鉛直上方の位置に、羽根を設けてもよい。この羽根は、熱可塑性樹脂、機能材で例示される粉体を、造粒槽の下部に設けられる回転部材に接触させるため、熱可塑性樹脂、粉体を造粒槽の下方に降下させるものである。また、粉体と熱可塑性樹脂との接触確率を向上させるため、造粒槽側面、又は上部から粒子粉砕作用を有するチョッパーを設置してもよく、このチョッパーは、一本又は複数設置されてもよい。

また、上記の回転部材の大きさは、造粒槽の直径の５０％〜９５％であってもよく、軟化した熱可塑性樹脂を切断するに足る形状と強度を有するものが好ましく用いられる。

これら回転部材及び羽根は、両者が造粒槽底部より槽の高さの２０％〜６０％の範囲内の位置に設置されており、底部から、回転刃、羽根の順に互いに平行且つ接触しないように設置されてもよい。

チョッパーは回転刃により生じた遠心方向の熱可塑性樹脂と、粉体、好ましくは機能材との混合物の動きを乱すことを目的として設置され、この目的が達成されれば設置方法は問わないが、槽の上蓋から、先端が底部方向に向かうように設置されることが好ましい。また、上記目的が達成されれば回転の有無は問わない。

（本発明による粒子含有シート材、及びその成形方法）
本発明による粒子含有シート材は、上記の本発明による粉体一体化樹脂粒子からなり、種々のシート状の形状を有するものであることを特徴とする。

本発明による粒子含有シート材は、上記の本発明による粉体一体化樹脂粒子の造粒方法に従って得た粉体一体化樹脂粒子からなる組成物を用い、シートの形状とするように、この組成物を、本技術分野公知の成形方法により、成形されればよい。この成形方法としては、特に制約はなく、例えば、押出し成形、キャスト成形、Ｔダイ成形、インフレーション成形、射出成形、ブロー成形が挙げられる。

本発明による粒子含有シート材において、その膜厚は、粉体の特性を発揮し得るものであれば、特に制約はないが、例えば、３０μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。この範囲であると、粉体の特性、特に機能材の効果を有しつつ、シートとしての取扱が良好となる。

本発明による粒子含有シート材の成形方法において、上記の粉体一体化樹脂粒子からなる組成物としては、この粉体一体化樹脂粒子の他、種々の材料を有してもよい。例えば、流動性を付与するために、種々の無機／有機化合物を添加してもよい。特に、押出し成形により成形する場合、粉体一体化樹脂粒子を構成する熱可塑性樹脂の他に、ポリエチレン樹脂などの第２の樹脂を添加してもよい。このような第２の樹脂としては、特に制約されず、例えば、ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂が挙げられる。特に、この第２の樹脂としては、上記の粉体一体化樹脂粒子を構成する熱可塑性樹脂であってもよい。第２の樹脂として熱可塑性樹脂を採用すると、流動性、ヒートシール性を有する点、及びシートとしての一体性を維持し得る点で、好ましい。この第２の樹脂の添加量としては、粉体一体化樹脂粒子の総量に対して、１０〜３０重量％であることが好ましい。この範囲内であると、押出成形時に、この第２の樹脂に流動性を付与することができる。

以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。実施例中、「部」は重量部を示す。

（実施例１〜４、比較例１〜４）
実施例では、下記成分を混練、粉砕して得た粉体（平均粒径２ｍｍ）を混合造粒機に供給し、表１に示す組成の粉体一体化樹脂粒子を得た。加工後の平均粒径及び顕微鏡観察の結果を表２に示す。

この場合、混合造粒機は、底部の直径４０ｃｍ，高さ４０ｃｍの大きさの混合造粒槽を有し、底部中央部に直径３０ｃｍの回転刃が設けられていると共に、回転刃上部に直径２０ｃｍの羽根を該回転刃に対して平行に設置した。また、回転刃刃先の回転速度を４０ｍ／秒として、羽根刃先の回転速度を３０ｍ／秒と設定し、チョッパーを槽蓋上部に一本設置した。温度は槽内が１４０℃になるように温度を制御した。粉砕時間は２０分とした。

比較例では、表１の配合のうち熱可塑性樹脂のみを粉砕後、撹拌機により粉体とドライブレンドして、後工程として二軸押出機によるペレット化を行った。

なお、仕込量は、実施例、比較例共、粉体と熱可塑性樹脂の合計で約４ｋｇとした。

粉体として用いた機能材は、ゼオライトとしてモレキュラーシーブ４Ａ（ユニオン昭和（株）製）、並びにＣａＯ及びアルミナ（いずれも高純度化学（株）製）の各試薬を用いた。熱可塑性樹脂は、ＬＤＰＥ（東ソー（株）製）、及びＰＰ（日本ポリケム（株）ＢＣ０６Ｃ）を各々用いた。

表３では、後工程として用いる二軸押出機に設置された、傾斜面を有するステンレス製の振動投入機の状態を観察した。上記投入機におけるステンレス面を表３の傾斜角に設定し、実施例で得た粉体一体化樹脂粒子、及び比較例で得たペレット化したものを置き、振動を加えた際の流動性を確認した。さらに、２軸押出機ホッパー部に投入し作業性を確認した。結果を表３に示す。

実施例では、押出機への定量投入が容易に行えた。しかし、比較例では、熱可塑性樹脂と粉体とを別々に入れたため、投入比率に対して粒径が大きいものの比率が多くなったり、搬送系に微粉体が留まってしまうことで良好なマスターバッチが作製できなかった。

（実施例５、比較例５）
実施例１〜４において、表１に示す粉体及び熱可塑性樹脂に代えて、表４に示す粉体及び熱可塑性樹脂を用いて、実施例１〜４と同様に行い、粉体一体化樹脂粒子を得た。次に、１００部の粉体一体化樹脂粒子に対して、表４に示す水溶性有機樹脂を添加し、混練りした。得た混練品を成形型に充填し、１０ｋｇ／ｃｍ^２以上の圧力を加えた。これを、２００℃で１時間、焼結して、固形化物を得た。

得た固形化物について、下記の吸臭性、作業性及び硬度を検討した。

（吸臭性）
直径２ｍｍ×高さ３ｍｍの円柱形の固形化物と、トリエチルアミンを含有する錠剤（有効成分含量１０％）とを密閉容器に入れ、温度２５℃／相対湿度５０％の環境下に２４０時間放置した。その後、トリエチルアミン成分の吸着の有無をＧＣ−ＭＳ装置（Ａｕｔｏｍａｓｓ、日本電子製）を用いて検出し、固形化物の吸臭性を評価した。結果を表５に示す。なお、表５中、○印は、十分な吸臭性を有することを示し、−印は、評価できなかったことを示す。

（固形化の有無）
得た固形化物の固形化の有無について、官能的に評価した。結果を表５に示す。なお、表５中、○印は、十分に固形化したことを示し、×印は、固形化しなかったことを示す。

（硬度）
直径２ｍｍ×高さ３ｍｍの円柱形の固形化物を作製し、この固形化物の硬度を、デジタルフォースゲージ（ＦＧＣ−５０、ＳＨＩＭＰＯ社製）を用いて、押し潰し破壊時でのピーク値として測定した。測定値は測定回数Ｎ＝７の平均値である。結果を表５に示す。

（実施例６）
実施例１〜４において、表１に示す粉体及び熱可塑性樹脂に代えて、粉体としてＡ型シリカゲル（（株）トクヤマ社製）３０部と、ＰＥ７０部とを用いた以外は、実施例１〜４と同様に行い、粉体一体化樹脂粒子を得た。この粉体一体化樹脂粒子に１０部のＰＥをさらに添加し、押出成型により、膜厚１００μｍのフィルムに成形した。このフィルムを、温度４０℃、相対湿度９０％の条件で吸湿させたところ、９．０ｇ／ｍ^２の吸湿量を示した。

本発明による粉体一体化樹脂粒子を示す概略図である。

符号の説明

１ 粉体一体化樹脂粒子
２ 粒状担持体
４ 粉体

Claims (16)

1. 熱可塑性樹脂からなる粒状担持体と、該粒状担持体の表面に一体化された粉体とを有することを特徴とする粉体一体化樹脂粒子。
2. 当該粉体一体化樹脂粒子の平均粒径は、１０μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の粉体一体化樹脂粒子。
3. 前記粉体の重量は、前記熱可塑性樹脂の重量に対して、５０重量％以上９００重量％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の粉体一体化樹脂粒子。
4. 前記熱可塑性樹脂と前記粉体との体積比は、１：１〜１：２０であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の粉体一体化樹脂粒子。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の粉体一体化樹脂粒子と、水溶性有機樹脂とからなることを特徴とする粒子含有成形体。
6. 前記水溶性有機樹脂の含量は、前記粉体一体化樹脂粒子の重量に対して、２重量％以上５０重量％以下であることを特徴とする請求項５に記載の粒子含有成形体。
7. 熱可塑性樹脂からなる粒状担持体と、該粒状担持体の表面に一体化された粉体とを有する粉体一体化樹脂粒子の造粒方法であって、
   前記粒状担持体の表面が少なくとも軟化するように、該粒状担持体に熱を負荷する工程と；
   前記の軟化した粒状担持体の表面に、粉体を付着する工程と；
   を有することを特徴とする粉体一体化樹脂粒子の造粒方法。
8. 前記の粒状担持体に熱を負荷する工程は、密閉空間内で軸回転する回転部材と前記粒状担持体との接触により発生する摩擦熱により行われる工程であることを特徴とする請求項７に記載の粉体一体化樹脂粒子の造粒方法。
9. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の粉体一体化樹脂粒子に、水溶性有機樹脂を添加して混練し、加圧する工程を有することを特徴とする粒子含有成形体の成形方法。
10. 熱可塑性樹脂からなる粒状担持体と、該粒状担持体の表面に一体化された粉体とを有する粉体一体化樹脂粒子からなることを特徴とする粒子含有シート材。
11. 当該粒子含有シート材の膜厚は、１０μｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１０に記載の粒子含有シート材。
12. 当該粒子含有シート材は、第２の樹脂をさらに有することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の粒子含有シート材。
13. 前記の第２の樹脂は、熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１２に記載の粒子含有シート材。
14. 熱可塑性樹脂からなる粒状担持体と、該粒状担持体の表面に一体化された粉体とを有する粉体一体化樹脂粒子からなる粒子含有シート材の成形方法であって、
    前記粒状担持体の表面が少なくとも軟化するように、該粒状担持体に熱を負荷する工程と；
    前記の軟化した粒状担持体の表面に、粉体を付着して、粉体一体化樹脂粒子を得る工程と；
    シートの形状とするように、粉体一体化樹脂粒子からなる組成物を成形する工程と；
    を有することを特徴とする粒子含有シート材の成形方法。
15. 前記の粉体一体化樹脂粒子からなる組成物を成形する工程は、第２の樹脂を添加して、押出し成形を行う工程であることを特徴とする請求項１４に記載の粒子含有シート材の成形方法。
16. 前記の第２の樹脂は、熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１５に記載の粒子含有シート材の成形方法。

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