JP2023115828A

JP2023115828A - マスターバッチの製造方法

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Publication number: JP2023115828A
Application number: JP2022018262A
Authority: JP
Inventors: 恭佑 ▲高▼田; Kyosuke TAKADA; 正広樋口; Masahiro Higuchi; 伸一小川; Shinichi Ogawa; 裕之佐藤; Hiroyuki Sato
Original assignee: Dainichiseika Color and Chemicals Mfg Co Ltd
Current assignee: Dainichiseika Color and Chemicals Mfg Co Ltd
Priority date: 2022-02-08
Filing date: 2022-02-08
Publication date: 2023-08-21
Anticipated expiration: 2042-02-08
Also published as: JP7071602B1; WO2023152993A1

Abstract

【課題】顔料の粗大粒子が低減されている等、顔料がより高度に微分散されたマスターバッチを簡便に製造する方法を提供する。
【解決手段】熱可塑性樹脂及び顔料を含有する水分含有量３～５０質量％の原料混合物を、熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上の温度等に加熱して混練し、一次混練物を得る一次混練工程と、一次混練物を、熱可塑性樹脂のガラス転移温度未満の温度等にまで冷却する冷却工程と、冷却した一次混練物を、水分含有量３～５０質量％の状態で、熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上の温度等に加熱して混練し、二次混練物を得る二次混練工程と、二次混練物を加熱混練して水分を蒸発させて、水分含有量２質量％以下のマスターバッチを得る加熱混練工程と、を有するマスターバッチの製造方法である。
【選択図】なし

Description

本発明は、マスターバッチの製造方法に関する。

従来、プラスチック用の着色剤としては、例えば、顔料と分散剤の混合物であるドライカラーや、担体となる樹脂中に顔料を高濃度に混練させたマスターバッチ等が広く使用されている。マスターバッチは、通常、粉末状の顔料と、分散剤又は担体樹脂とを、ロール、ニーダー、押出機、バンバリーミキサー等の高剪断力を持つ混練機を使用して溶融混練し、顔料を分散させることによって製造される。

マスターバッチについては担体樹脂中に顔料を高濃度に分散させる必要があるが、公知の手法で溶融混練したとしても、得られるマスターバッチ中に顔料の粗大粒子が残存する場合がある。顔料の粗大粒子を含有するマスターバッチを着色剤として用いると、得られる製品に色ムラ等の不具合が生じやすくなる。また、顔料の粗大粒子を含有するマスターバッチを用いてフィルムや繊維等の成形品を得るための樹脂を着色した場合、表面等におけるブツの形成、透明性の低下、繊維紡糸時や加工時の糸切れ等の不具合が生じやすくなる。

担体となる熱可塑性樹脂中に顔料を微分散させる方法として、例えば、乾燥状態ではなく、ウェットケーキ状態の顔料を用いる方法が知られている（特許文献１）。また、乾燥した粉末状態の顔料を使用し、熱可塑性樹脂との混練時に水を添加する方法が提案されている（特許文献２及び３）。さらに、顔料と樹脂の混練を複数回実施する方法が提案されている（特許文献４及び５）。

特開平２－１７５７７０号公報特開平５－３４９７８号公報特開平６－１４３２５３号公報特開２００８－７３９５１号公報特開２０１４－２３３８６５号公報

特許文献１～５で提案された方法によれば、担体樹脂中に顔料がある程度良好な状態に分散された顔料樹脂組成物を製造することができる。しかしながら、これらの方法であっても、得られる顔料樹脂組成物中に顔料の粗大粒子が多く残存することがあり、顔料がより高度に微分散されたマスターバッチ等の顔料樹脂組成物を製造することは困難であった。

本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、顔料の粗大粒子が低減されている等、顔料がより高度に微分散されたマスターバッチを簡便に製造する方法を提供することにある。

すなわち、本発明によれば、以下に示すマスターバッチの製造方法が提供される。
［１］熱可塑性樹脂及び顔料を含有する水分含有量３～５０質量％の原料混合物を、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上の温度、又は前記熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点－１５℃以上の温度に加熱して混練し、一次混練物を得る一次混練工程と、前記一次混練物を、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度未満の温度、又は前記熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点－１５℃未満の温度にまで冷却する冷却工程と、冷却した前記一次混練物を、水分含有量３～５０質量％の状態で、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上の温度、又は前記熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点－１５℃以上の温度に加熱して混練し、二次混練物を得る二次混練工程と、前記二次混練物を加熱混練して水分を蒸発させて、水分含有量２質量％以下のマスターバッチを得る加熱混練工程と、を有するマスターバッチの製造方法。
［２］前記冷却工程において、水分含有量１～３５質量％の前記一次混練物を冷却する前記［１］に記載のマスターバッチの製造方法。
［３］前記二次混練物を、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度未満の温度、又は前記熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点－１５℃未満の温度にまで冷却した後、水分含有量３～５０質量％の状態で、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上の温度、又は前記熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点－１５℃以上の温度に加熱して混練する工程をさらに有する前記［１］又は［２］に記載のマスターバッチの製造方法。
［４］前記原料混合物が、フィラー、界面活性剤、ｐＨ調整剤、水溶性高分子、及び可塑剤からなる群より選択される少なくとも一種をさらに含有する前記［１］～［３］のいずれかに記載のマスターバッチの製造方法。
［５］前記熱可塑性樹脂が、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、及びポリオレフィン系樹脂からなる群より選択される少なくとも一種である前記［１］～［４］のいずれかに記載のマスターバッチの製造方法。

本発明によれば、顔料の粗大粒子が低減されている等、顔料がより高度に微分散されたマスターバッチを簡便に製造する方法を提供することができる。

＜マスターバッチの製造方法＞
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明者らは、担体として用いる熱可塑性樹脂中に顔料がより高度に微分散されたマスターバッチを簡便に製造する方法について検討した。その結果、一定量の水分を含有する原料混合物を所定の温度以上に加熱及び混練して得た混練物を一旦冷却するとともに、混練物中に一定量の水分を含有させた状態で、所定の温度以上に再度加熱及び混練することによって、顔料の粗大粒子の量が顕著に減少するとともに、熱可塑性樹脂中に顔料が均一に微分散されたマスターバッチが得られることを見出し、本発明に至った。

すなわち、本発明のマスターバッチの製造方法（以下、単に「（本発明の）製造方法」とも記す）は、一次混練工程、冷却工程、二次混練工程、及び加熱混練工程を有する。一次混練工程は、熱可塑性樹脂及び顔料を含有する水分含有量３～５０質量％の原料混合物を、熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上の温度、又は熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点－１５℃以上の温度に加熱して混練し、一次混練物を得る工程である。冷却工程は、一次混練物を、熱可塑性樹脂のガラス転移温度未満の温度、又は熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点－１５℃未満の温度にまで冷却する工程である。二次混練工程は、冷却した一次混練物を、水分含有量３～５０質量％の状態で、熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上の温度、又は熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点－１５℃以上の温度に加熱して混練し、二次混練物を得る工程である。そして、加熱混練工程は、二次混練物を加熱混練して水分を蒸発させて、水分含有量２質量％以下のマスターバッチを得る工程である。以下、本発明の製造方法の詳細について説明する。

（一次混練工程）
一次混練工程では、原料混合物を所定の温度に加熱して混練する。原料混合物は、熱可塑性樹脂及び顔料を含有する、水分含有量３～５０質量％、好ましくは５～４０質量％、さらに好ましくは１０～３０質量％の含水混合物である。原料混合物の水分含有量が少なすぎると、顔料の分散性を向上させることが困難になる。一方、原料混合物中の水分含有量が多すぎると、作業性が低下する。

熱可塑性樹脂は、製造しようとするマスターバッチの担体となる成分である。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、及びポリオレフィン系樹脂からなる群より選択される少なくとも一種を用いることが好ましい。また、各種のワックス類を熱可塑性樹脂として用いることもできる。

顔料としては、従来公知の顔料を用いることができる。顔料としては、例えば、アゾ系、アゾメチン系、フタロシアニン系、ペリノン系、ペリレン系、インジゴ系、ジオキサジン系、キナクリドン系、イソインドリノン系、及びアニリンブラック系等の有機顔料；カーボンブラック系、酸化鉄系、複合金属酸化物系、酸化チタン系等の無機顔料；等を挙げることができる。顔料は、いわゆるウェットケーキ状態のもの（含水顔料）を用いることが好ましい。また、乾燥した粉末状態の顔料を用いることもできる。

原料混合物中の顔料の含有量は、熱可塑性樹脂１００質量部に対して、１～５００質量部とすることが好ましく、１０～３００質量部とすることがさらに好ましく、２０～２００質量部とすることが特に好ましい。熱可塑性樹脂１００質量部に対する顔料の含有量が１質量部未満であると、マスターバッチの粉砕時に融着等して作業性が低下することがあるとともに、マスターバッチを樹脂着色剤として用いる経済的なメリットが低下する場合がある。一方、熱可塑性樹脂１００質量部に対する顔料の含有量が５００質量部超であると、顔料と熱可塑性樹脂が一体化しにくくなり、マスターバッチを得ることが困難になる場合がある。

水としては、蒸留水、イオン交換水、飲料水、及び工業用水等を用いることができる。原料混合物中の水分には、ウェットケーキ状態の顔料中の水分も含まれる。水への添加剤として、界面活性剤；酸、アルカリ、有機塩、及び無機塩等のｐＨ調整剤；水溶性高分子；等を用いてもよい。

原料混合物は、必要に応じて、フィラー、界面活性剤、ｐＨ調整剤、水溶性高分子、及び可塑剤からなる群より選択される少なくとも一種の添加剤をさらに含有することが好ましい。フィラーとしては、炭酸カルシウム、シリカ、導電材等の各種の機能性フィラーを用いることができる。これらの添加剤は、原料混合物に予め添加してもよく、その後の工程で適宜添加してもよい。

一次混練工程では、原料混合物を、（ｉ）熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上の温度；又は（ｉｉ）熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点－１５℃以上の温度；に加熱して混練する。すなわち、（ｉ）熱可塑性樹脂がガラス転移温度を有する場合には、ガラス転移温度以上の温度、好ましくはガラス転移温度＋１０℃以上の温度に加熱して混練する。また、（ｉｉ）熱可塑性樹脂がガラス転移温度を有さず、軟化点又は滴点を有する場合には、軟化点又は滴点－１５℃以上の温度、好ましくは軟化点又は滴点－１３℃以上の温度に加熱して混練する。このような温度条件下で加熱混練することで、顔料がより高度に微分散されたマスターバッチを得ることができる。

混練時の温度が低すぎると、混練機に負荷がかかりやすく、場合によっては故障の原因となることがある。なお、一次混練工程における加熱温度の上限は特に限定されないが、実質的な作業性等を考慮すると、原料混合物中の揮発成分（主として水分）の沸点－２０℃～沸点＋２０℃の温度とすることが好ましい。また、混練時間は５分～１時間とすることが好ましい。混練時間が５分未満であると、粗大粒子が残りやすくなることがある。一方、混練時間を１時間超にすると、顔料の分散進行がやや鈍化する傾向にある。

混練には、従来公知の混練機を使用することができる。そのような混練機としては、ニーダー、フラッシャー、バンバリーミキサー、押出機、及びロールミル等の加熱混練機を挙げることができる。なかでも、ニーダー、押出機、フラッシャーを用いることが好ましい。

（冷却工程）
冷却工程では、一次混練工程で得た一次混練物を、（ｉ）熱可塑性樹脂のガラス転移温度未満の温度；又は（ｉｉ）熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点－１５℃未満の温度；にまで冷却する。すなわち、（ｉ）熱可塑性樹脂がガラス転移温度を有する場合には、ガラス転移温度未満の温度、好ましくはガラス転移温度－３０℃以下の温度、さらに好ましくは室温付近の温度（２０～２５℃）にまで冷却する。また、（ｉｉ）熱可塑性樹脂がガラス転移温度を有さず、軟化点又は滴点を有する場合には、軟化点又は滴点－１５℃未満の温度、好ましくは軟化点又は滴点－４０℃以下の温度、さらに好ましくは室温付近の温度（２０～２５℃）にまで冷却する。このような温度にまで一次混練物を一旦冷却することにより、次工程で顔料をより高度に微分散させることができる。

冷却する際の一次混練物の水分含有量は、１～３５質量％であることが好ましく、５～２５質量％であることがさらに好ましい。
一次混練物の水分含有量が１質量％未満であると、顔料が乾燥しやすくなることがある。このため、次工程で水を添加する必要性が生ずる場合があり、添加した水と顔料がなじむのにやや時間がかかることがある。一方、一次混練物の水分含有量が３５質量％超であると、過剰な水により一次混練物が塊を維持しにくくなることがある。このため、一次混練物を混練装置から取り出す際の作業効率がやや低下する場合がある。

一次混練物は、水冷、空冷、及び放冷（放置冷却）のいずれの方法によって冷却してもよい。なかでも、作業効率の観点から放置冷却が好ましい。

（二次混練工程）
二次混練工程では、冷却工程で得た一次混練物（冷却した一次混練物）を、水分含有量３～５０質量％、好ましくは５～４０質量％、さらに好ましくは１０～３０質量％の状態で所定の温度に加熱して混練し、二次混練物を得る。なお、一次混練物の水分含有量が少ない場合は、一次混練物に水を添加したものを混練してもよい。一次混練物の水分含有量が少なすぎると、顔料の分散性を向上させることが困難になる。一方、原料混合物中の水分含有量が多すぎると、作業性が低下する。

また、二次混練工程では、冷却した一次混練物を、（ｉ）熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上の温度；又は（ｉｉ）熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点－１５℃以上の温度；に加熱して混練し、二次混練物を得る。すなわち、（ｉ）熱可塑性樹脂がガラス転移温度を有する場合には、ガラス転移温度以上の温度、好ましくはガラス転移温度＋１０℃以上の温度に加熱して混練する。また、（ｉｉ）熱可塑性樹脂がガラス転移温度を有さず、軟化点又は滴点を有する場合には、軟化点又は滴点－１５℃以上の温度、好ましくは軟化点又は滴点－１３℃以上の温度に加熱して混練する。このような温度条件下で再度加熱混練することで、顔料がより高度に微分散されたマスターバッチを得ることができる。

混練時の温度が低すぎると、混練機に負荷がかかりやすく、場合によっては故障の原因となることがある。なお、二次混練工程における加熱温度の上限は特に限定されないが、実質的な作業性等を考慮すると、一次混合物中の揮発成分（主として水分）の沸点－２０℃～沸点＋２０℃の温度とすることが好ましい。また、混練時間は５分～１時間とすることが好ましい。混練時間が５分未満であると、粗大粒子が残りやすくなることがある。一方、混練時間を１時間超にすると、顔料の分散進行がやや鈍化する傾向にある。混練には、前述の一次混練工程で用いる混練機と同様の混練機を用いることができる。また、一次混練工程で用いた混練機と異なる混練機を用いてもよい。

（加熱混練工程）
加熱混練工程では、二次混練工程で得た二次混練物を加熱混練して水分を蒸発させて、水分含有量を２質量％以下、好ましくは１質量％以下とする。これにより、目的とするマスターバッチを得ることができる。加熱混練時の温度は、１００℃以上とすることが好ましく、１１０℃以上とすることがさらに好ましい。また、押出機の場合はベントを開放した状態、バッチ式混練機の場合はオープンにした状態、又は真空吸引し減圧した状態として、上記の温度条件で加熱混練することで、水分を蒸発させて、得られるマスターバッチの水分含有量を調整することができる。

（その他の工程）
本発明の製造方法は、二次混練工程で得た二次混練物を、（ｉ）熱可塑性樹脂のガラス転移温度未満の温度；又は（ｉｉ）熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点－１５℃未満の温度にまで冷却した後、水分含有量３～５０質量％の状態で、（ｉｉｉ）熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上の温度；又は（ｉｖ）熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点－１５℃以上の温度に加熱して混練する工程をさらに有することが好ましい。すなわち、二次混練工程の後、前述の冷却工程及び二次混練工程をそれぞれ１回以上繰り返し実施することで、顔料の粗大粒子の量がより顕著に減少するとともに、熱可塑性樹脂中に顔料がさらに均一に微分散されたマスターバッチを得ることができる。

（マスターバッチ）
本発明の製造方法によれば、顔料の粗大粒子の量が顕著に減少するとともに、熱可塑性樹脂中に顔料が均一に微分散されたマスターバッチを得ることができる。このようにして得られたマスターバッチは、例えば、合成繊維、樹脂フィルム、粉体塗料、電子写真用現像剤、及び各種樹脂成形物等を着色するための着色用組成物（着色剤）として有用である。また、このマスターバッチを水や溶剤に溶解又は懸濁させることで、塗料、インキ、及び液晶用カラーフィルター等の着色剤として用いることができる。

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例、比較例中の「部」及び「％」は、特に断らない限り質量基準である。

＜マスターバッチの製造（１）＞
（実施例１）
シアニンブルー顔料（商品名「シアニンブルー４９２０」、大日精化工業社製）４０部、ポリエステル樹脂（商品名「バイロン２００」、ＴＯＹＯＢＯ社製、ガラス転移温度６７℃）６０部、及びイオン交換水１６部を、加圧式のニーダー（モリヤマ社製）の混練槽（７．５Ｌ）に投入した。混練槽内の温度が９０℃になるまで加熱しながら、ブレード回転数を２０ｒｐｍ及び３０ｒｐｍとして混練した。約１０分間混練し、シアニンブルー顔料が混練物へ移行して樹脂と顔料の一体化が完了したことを確認した後、ブレードの回転を停止し、混練物を取り出した。取り出した混練物を、その表面温度及び内部温度のいずれもが約２０℃になるまで約１２時間放置して冷却した。赤外線水分計（商品名「ＦＤ－７２０」、ＫＥＴＴ社製）を使用して測定した、冷却した混練物の水分含有量は７．４％であった。冷却した混練物をニーダーの混練槽に投入するとともに、イオン交換水８部を添加した。混練槽内の温度が９０℃になるまで加熱しながら、ブレード回転数を２０ｒｐｍ及び３０ｒｐｍとして混練した。約１０分間混練し、全体が一塊の混練物となったことを確認した後、ブレードを回転させながら混練槽内の温度が１３０℃になるまで加熱してさらに混練し、水分を蒸発させて除去した。ブレードの回転を停止した後、混練物の温度が７０℃になるまで冷却してから、さらに１０分間混練してマスターバッチを得た。得られたマスターバッチの水分含有量は０．７９％であった。

（比較例１）
シアニンブルー顔料（商品名「シアニンブルー４９２０」、大日精化工業社製）４０部、ポリエステル樹脂（商品名「バイロン２００」、ＴＯＹＯＢＯ社製、ガラス転移温度６７℃）６０部、及びイオン交換水１６部を、加圧式のニーダーの混練槽（７．５Ｌ）に投入した。混練槽内の温度が９０℃になるまで加熱しながら、ブレード回転数を２０ｒｐｍ及び３０ｒｐｍとして混練した。約１０分間混練し、シアニンブルー顔料が混練物へ移行して樹脂と顔料の一体化が完了したことを確認した後、ブレードを回転させながら混練槽内の温度が１３０℃になるまで加熱してさらに混練し、水分を蒸発させて除去した。ブレードの回転を停止した後、混練物の温度が７０℃になるまで冷却してから、さらに１０分間混練してマスターバッチを得た。得られたマスターバッチの水分含有量は０．７９％であった。

（比較例２）
シアニンブルー顔料（商品名「シアニンブルー４９２０」、大日精化工業社製）４０部、ポリエステル樹脂（商品名「バイロン２００」、ＴＯＹＯＢＯ社製、ガラス転移温度６７℃）６０部、及びイオン交換水１６部を、加圧式のニーダーの混練槽（７．５Ｌ）に投入した。混練槽内の温度が９０℃になるまで加熱しながら、ブレード回転数を２０ｒｐｍ及び３０ｒｐｍとして混練した。約１０分間混練し、シアニンブルー顔料が混練物へ移行して樹脂と顔料の一体化が完了したことを確認した。次いで、ブレードを回転させながら混練槽内の温度が１３０℃になるまで加熱してさらに混練し、水分を蒸発させて除去した。ブレードの回転を停止した後、混練物の温度が７０℃になるまで冷却してから、さらに１０分間混練して混練物を取り出した。取り出した混練物を、その表面温度及び内部温度のいずれもが約２０℃になるまで約１２時間放置して冷却した。冷却した混練物の水分含有量は０．７９％であった。冷却した混練物をニーダーの混練槽に投入し、混練槽内の温度が９０℃になるまで加熱しながら、ブレード回転数を２０ｒｐｍ及び３０ｒｐｍとして混練した。約１０分間混練し、全体が一塊の混練物となったことを確認した後、ブレードの回転を停止し、混練物の温度が７０℃になるまで冷却してから、さらに１０分間混練してマスターバッチを得た。得られたマスターバッチの水分含有量は０．７９％であった。

＜評価（１）＞
（顔料分散性（１））
スライドガラス（商品名「水切放Ｓ１２２５」松浪硝子工業社製、７６ｍｍ×２６ｍｍ×１．２～１．５ｍｍ）の上に製造したマスターバッチ１０ｍｇを載置した。載置したマスターバッチ上にもう一枚のスライドガラスを載置し、２枚のスライドガラスでマスターバッチを挟持して積層体を得た。得られた積層体を温度調節可能なホットプレートに載せ、約１２０℃に加熱してマスターバッチを溶融させた。マスターバッチが固化しない温度に保持しながらスライドガラスに荷重を付与してマスターバッチを薄く圧延した後、室温になるまで放置して徐冷して観察検体を得た。レーザー顕微鏡(型番「ＶＫ－Ｘ１００」、キーエンス社製)で圧延したマスターバッチの厚さを測定したところ、２０μｍであった。マイクロスコープ（型番「ＶＨＸ－６０００」、キーエンス社製）を使用し、倍率３００倍で観察検体を観察した。そして、１視野（縦７２０μｍ×横１０４μｍ）に存在する直径１０μｍ以上２０μｍ未満の粗大粒子の数、及び直径２０μｍ以上の粗大粒子の数をそれぞれ計測した。視野を変えて粗大粒子の数を合計３回計測し、平均値を算出した。結果を表１に示す。

＜マスターバッチの製造（２）＞
（実施例２）
カーボンブラック（商品名「ＢＬＡＣＫＰＥＡＲＬＳ８８０」、ＣＡＢＯＴ社製）１０部、及びポリエチレンワックス（商品名「Ａ－Ｃ６Ａ」、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ社製、滴点１０６℃）９０部を二軸押出機（商品名「ＴＥＭ－１８ＳＳ」、東芝機械製）内にホッパー側から投入した。加工温度９５℃、スクリュー回転数２００ｒｐｍ、及びオープンベントの条件で、混練中の原料混合物の水分含有量が１０．０％となるように、定量ポンプを用いてベント口からイオン交換水を添加しながら混練して混練物を得た。二軸押出機から取り出した混練物を、その表面温度及び内部温度のいずれもが約２０℃になるまで約１２時間放置して冷却した。冷却した混練物の水分含有量は６．５％であった。冷却した混練物を粗砕し、含水状態のまま二軸押出機に投入した。加工温度９５℃、スクリュー回転数２００ｒｐｍ、及びオープンベントの条件で混練して混練物を得た。二軸押出機から取り出した混練物を、その表面温度及び内部温度のいずれもが約２０℃になるまで約１２時間放置して冷却した。冷却した混練物の水分含有量は５．７％であった。冷却した混練物を粗砕し、含水状態のまま二軸押出機に投入した。加工温度１３０℃、スクリュー回転数２００ｒｐｍ、及び２ベント真空引きの条件で混練して水分を除去し、マスターバッチを得た。得られたマスターバッチの水分含有量は０．１％であった。

（比較例３）
カーボンブラック（商品名「ＢＬＡＣＫＰＥＡＲＬＳ８８０」、ＣＡＢＯＴ社製）１０部、及びポリエチレンワックス（商品名「Ａ－Ｃ６Ａ」、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ社製、滴点１０６℃）９０部を二軸押出機内にホッパー側から投入した。加工温度９５℃、スクリュー回転数２００ｒｐｍ、及びオープンベントの条件で、混練中の原料混合物の水分含有量が１０．０％となるように定量ポンプを用いてベント口からイオン交換水を添加しながら混練して混練物を得た。二軸押出機から取り出した混練物を、その表面温度及び内部温度のいずれもが約２０℃になるまで約１２時間放置して冷却した。冷却した混練物の水分含有量は６．５％であった。冷却した混練物を粗砕した後、水分含有量が０．１％となるまで乾燥させた。冷却及び乾燥した混練物を二軸押出機に投入し、加工温度９５℃、スクリュー回転数２００ｒｐｍ、及びオープンベントの条件で混練して混練物を得た。二軸押出機から取り出した混練物を、その表面温度及び内部温度のいずれもが約２０℃になるまで約１２時間放置して冷却した。冷却した混練物を粗砕して二軸押出機に投入し、加工温度１３０℃、スクリュー回転数２００ｒｐｍ、及び２ベント真空引きの条件で混練してマスターバッチを得た。得られたマスターバッチの水分含有量は０．１％であった。

（評価（２））
（顔料分散性（２））
製造したマスターバッチの粗砕品１，７５０ｇ、及びポリエチレン樹脂（商品名「サンテックＴＭ－ＬＤＦ２２７０」、旭化成社製）１，７５０ｇをタンブルミキサーで混合して測定用試料を調製した。また、φ３０ｍｍ溶融紡糸機を改造して昇圧測定機とした。具体的には、先端部分の紡糸パックを外し、４００ｍｅｓｈスクリーン及びブレーカープレートを装着して、スクリーンとギアポンプの間に樹脂圧計を取り付けたヘッドに替えたものを昇圧測定機とした。この昇圧測定機のホッパーから調製した測定用試料３，５００ｇを投入し、吐出開始時の樹脂圧力と、ホッパーから測定用試料が見えなくなった際の樹脂圧力を測定した。そして、測定したこれらの樹脂圧力の差（上昇圧力（ｋｇｆ／ｃｍ^２））を算出した。結果を表２に示す。上昇圧力の値が小さいほど、顔料の分散性が良好であると評価することができる。なお、昇圧試験機は、ブレーカープレート６０穴、合計ろ過面積４８ｍｍ^２、吐出量５５ｇ／ｍｉｎ、シリンダ温度１３０℃、及びスクリュー回転数４０ｒｐｍであった。

本発明の製造方法によって製造されたマスターバッチは、顔料の粗大粒子の量が極めて少なく、顔料がより均一に微分散されていることから、例えば、繊維、フィルム、及びシート等の優れた顔料分散性が要求される、着色された各種樹脂加工物を製造するための材料として有用である。

Claims

熱可塑性樹脂及び顔料を含有する水分含有量３～５０質量％の原料混合物を、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上の温度、又は前記熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点－１５℃以上の温度に加熱して混練し、一次混練物を得る一次混練工程と、
前記一次混練物を、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度未満の温度、又は前記熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点－１５℃未満の温度にまで冷却する冷却工程と、
冷却した前記一次混練物を、水分含有量３～５０質量％の状態で、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上の温度、又は前記熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点－１５℃以上の温度に加熱して混練し、二次混練物を得る二次混練工程と、
前記二次混練物を加熱混練して水分を蒸発させて、水分含有量２質量％以下のマスターバッチを得る加熱混練工程と、
を有するマスターバッチの製造方法。
前記冷却工程において、水分含有量１～３５質量％の前記一次混練物を冷却する請求項１に記載のマスターバッチの製造方法。
前記二次混練物を、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度未満の温度、又は前記熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点－１５℃未満の温度にまで冷却した後、水分含有量３～５０質量％の状態で、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上の温度、又は前記熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点－１５℃以上の温度に加熱して混練する工程をさらに有する請求項１又は２に記載のマスターバッチの製造方法。
前記原料混合物が、フィラー、界面活性剤、ｐＨ調整剤、水溶性高分子、及び可塑剤からなる群より選択される少なくとも一種をさらに含有する請求項１～３のいずれか一項に記載のマスターバッチの製造方法。
前記熱可塑性樹脂が、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、及びポリオレフィン系樹脂からなる群より選択される少なくとも一種である請求項１～４のいずれか一項に記載のマスターバッチの製造方法。