JP2005139431A - マスターバッチを用いたポリスチレン系樹脂の成形方法、および、その成形方法によって得られる成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】 ポリスチレン系樹脂にマスターバッチを配合して成形する際に、ポリスチレン系樹脂本来の特性がほとんど低下せず、かつマスターバッチおよび機能剤の分散不良もほとんど発生しない成形方法、および、その方法によって得られる成形品を提供する。
【解決手段】 本発明の成形方法は、ポリスチレン系樹脂とマスターバッチとの配合比を重量比でポリスチレン系樹脂／マスターバッチ＝Ｘ／１としたときに、ポリスチレン系樹脂とマスターバッチの２００℃、４９ＮのＭＶＲとの関係が、１＜マスターバッチのＭＶＲ／ポリスチレン系樹脂のＭＶＲ＜Ｘの関係式を満たすことを特徴とする。
【選択図】 なし

Description

本発明は、ポリスチレン系樹脂にマスターバッチを配合して成形する方法、および、その成形方法によって得られる成形品に関する。

従来、ポリスチレン系樹脂の機能付与方法としては、
(1) 機能剤と分散剤とを混合した粉末状の物質をポリスチレン系樹脂に混合してそのまま成形する方法、
(2) 機能剤と分散剤とを混合した粉末状の物質をポリスチレン系樹脂に混合して一旦溶融混練化してペレット化し、このペレットを成形する方法、
(3) 常温で液状の分散剤中に機能剤を分散させた液状の物質をポリスチレン系樹脂に一旦溶融混合してペレット化し、このペレットを成形する方法、
(4) 機能剤と分散剤とをペースト状にした物質をポリスチレン系樹脂に混合して一旦溶融混練化してペレット化し、このペレットを成形する方法、
(5) 機能剤と分散剤とをフレーク状にした物質をポリスチレン系樹脂に混合してそのまま成形する方法、
(6) 機能剤と分散剤とをフレーク状にした物質をポリスチレン系樹脂に混合して一旦溶融混練化してペレット化し、このペレットを成形する方法、
(7) 機能剤と分散剤とをビーズ状にした物質をポリスチレン系樹脂に混合してそのまま成形する方法、
(8) 機能剤と分散剤とをビーズ状にした物質をポリスチレン系樹脂に混合して一旦溶融混練化してペレット化し、このペレットを成形する方法、
(9) ポリスチレン系樹脂中に機能剤と分散剤とを高濃度に分散させたペレット状の物質、すなわちマスターバッチをまず作製した後、これをポリスチレン系樹脂に混合してそのまま成形する方法
等がある。

これらの分散剤は、機能剤とポリスチレン系樹脂とを混合して成形するときに生じるブツ等の外観不良や、成形するたびに発色が異なったり、色ムラが発生する等の不具合を防止するものである。分散剤としては、一般的に、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、脂肪酸アミド等が用いられている。

これらのうち、取扱いの容易さや、作業時の環境面から、(9) マスターバッチを用いる成形方法が好んで用いられている。

しかしながら、ポリスチレン系樹脂に対するマスターバッチの配合比率を高くしすぎると（希釈倍率を低くしすぎると）、ポリスチレン系樹脂本来の特性が低下してくることがある。反面、ポリスチレン系樹脂に対するマスターバッチの配合比率を低くしすぎると（希釈倍率を高くしすぎると）、機能剤の分散不良に起因する問題が発生することがある。

特許文献１には、メルトフローレートが０．１〜１００の範囲にあるポリプロピレンおよびプロピレン共重合体の１種または２種以上を１１〜３０重量％と、有機顔料および無機顔料の１種または２種以上を１０〜８０重量％と、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、ステアリン酸金属塩などの顔料分散剤１種または２種以上を１０〜５０重量％とから主としてなるマスターバッチが開示されている。しかしながら、このマスターバッチは、配合される相手側の熱可塑性樹脂に比べて遥かに流動性が高いものの、耐熱性が高いとは必ずしも言えず、そのため、最終成形品の機械的物性や耐熱性が、マスターバッチを配合しない成形品に比べて、低くなることがある。

これに対して、成形品の機械的強度などの低下を防止するために、その流動性を規定したマスターバッチが提案されている。

特許文献２には、せん断速度６０ｓｅｃ^-1、温度２００℃における溶融粘度が５０００〜１４０００ポイズであるスチレン系樹脂４０〜８０重量部およびハロゲン系難燃剤２０〜６０重量部を含有してなるマスターバッチが開示されている。特許文献３には、せん断速度６０ｓｅｃ^-1、温度２００℃における溶融粘度が５０００〜１４０００ポイズである樹脂材９９．９９〜０．０１重量％および着色材０．０１〜９９．９９重量％からなるマスターバッチが開示されている。特許文献４には、せん断速度６０ｓｅｃ^-1、温度２００℃における溶融粘度が１０，０００〜１２０，０００ポイズであるスチレン系樹脂４０〜８０重量部および無機系核剤６０〜２０重量部を含有し、スチレン系樹脂および無機系核剤の合計１００重量部に対し、脂肪酸アミドおよびグリセリンエステルよりなる滑剤０．１〜１０重量部および鉱物油０．１〜６重量部を含有してなるマスターバッチが開示されている。これらの特許文献２、特許文献３および特許文献４では、マスターバッチの流動性を、ある測定条件下で求めた溶融粘度の範囲で規定している。

また、特許文献５には、溶液粘度が５〜１５ＣＰＳのアクリロニトリル・スチレン共重合樹脂で、かつ該アクリロニトリル・スチレン共重合樹脂中の不飽和ニトリル化合物単位の割合が２０〜５０重量％の範囲にある共重合樹脂を主成分とするマスターバッチが開示されている。特許文献６には、溶液粘度４〜１５ｃｐｓのアクリロニトリル−スチレン共重合樹脂で、かつ該アクリロニトリル−スチレン共重合樹脂中の不飽和ニトリル化合物単位の割合が２０〜５０重量％の範囲である共重合樹脂と、染顔料と、染顔料分散剤とを含有するマスターバッチが開示されている。特許文献７には、溶液粘度４〜１５ｃｐｓのアクリロニトリル・スチレン共重合体樹脂であって、かつ該アクリロニトリル・スチレン共重合体樹脂中のアクリロニトリル化合物単位の割合が２０〜５０重量％の範囲である共重合樹脂と、染顔料と、分散剤とを含有するマスターバッチが開示されている。これらの特許文献５、特許文献６および特許文献７では、マスターバッチの流動性を、ある測定条件下で求めた溶液粘度の範囲で規定している。

さらに、特許文献８には、黒色顔料としてカーボンブラックを４５重量％以上含有するアクリロニトリルスチレン共重合体より成り、アクリロニトリルスチレン共重合体が、そのアクリロニトリルのスチレンに対する重量比で３０：７０〜３５：６５であり、その数平均分子量が４００００を越え、２５℃クロロホルム溶液での還元粘度が０．８５〜０．９５ｄｌ／ｇｒであるマスターバッチが開示されている。この特許文献８では、マスターバッチの流動性を、ある測定条件下で求めた還元粘度の範囲で規定している。また、特許文献８には、着色剤（マスターバッチ）の使用量が少なくなるので、成形品の強度低下の防止が図れると記載されている。

しかしながら、実際にポリスチレン系樹脂にマスターバッチを配合して成形する際のマスターバッチの希釈倍率は多様であり、この配合比率に応じた最適な流動特性については上記の特許文献１〜８では検討されていない。
特開昭６３−１１３０５７号公報 特開平１０−７８５５号公報 特開平１０−２５３５０号公報 特開平１１−３０２４２６号公報 特開平６−１７２５４６号公報 特開平８−３４８５９号公報 特開平８−２９１２２２号公報 特開平８−２１７９３７号公報

本発明の目的は、ポリスチレン系樹脂にマスターバッチを配合して成形する際に、ポリスチレン系樹脂本来の特性がほとんど低下せず、かつマスターバッチおよび機能剤の分散不良もほとんど発生しない成形方法、および、その成形方法によって得られる成形品を提供することである。

本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、多様にあるマスターバッチの配合比率に応じて、マスターバッチとポリスチレン系樹脂との粘度比を適正な関係とすることにより、マスターバッチの配合によって生じるポリスチレン系樹脂の機械物性、耐熱性の低下や、機能剤の分散不良を抑制できることを見出し、本発明に到達したものである。

すなわち、本発明は、ポリスチレン系樹脂にマスターバッチを配合して成形する方法であって、ポリスチレン系樹脂とマスターバッチとの配合比を、重量比で、ポリスチレン系樹脂／マスターバッチ＝Ｘ／１としたときに、ポリスチレン系樹脂の２００℃、４９ＮのＭＶＲとマスターバッチの２００℃、４９ＮのＭＶＲとの関係が、
１＜マスターバッチのＭＶＲ／ポリスチレン系樹脂のＭＶＲ＜Ｘ
の関係式を満たすことを特徴とする成形方法に関する。

また、本発明は、ポリスチレン系樹脂のメタノール可溶分量とマスターバッチのメタノール可溶分量との関係が、
ポリスチレン系樹脂のメタノール可溶分量＜マスターバッチのメタノール可溶分量
の関係式を満たす上記成形方法に関する。

また、本発明は、ポリスチレン系樹脂のペレット一粒の平均体積とマスターバッチのペレット一粒の平均体積との関係が、
ポリスチレン系樹脂のペレット一粒の平均体積＞マスターバッチのペレット一粒の平均体積
の関係式を満たす上記成形方法に関する。

また、本発明は、前記マスターバッチが、前記ポリスチレン系樹脂に機能を付与するものである上記成形方法に関する。

また、本発明は、前記マスターバッチが、前記ポリスチレン系樹脂に着色性を付与するものである上記成形方法に関する。

また、本発明は、前記マスターバッチが、前記ポリスチレン系樹脂に着色性、帯電防止性、耐光性または発泡性のいずれか１つ以上の機能を付与するものである上記成形方法に関する。

さらに、本発明は、上記成形方法によって得られる成形品に関する。

本発明の成形方法においては、ポリスチレン系樹脂とマスターバッチとの配合比を、重量比で、ポリスチレン系樹脂／マスターバッチ＝Ｘ／１としたときに、ポリスチレン系樹脂の２００℃、４９ＮのＭＶＲとマスターバッチの２００℃、４９ＮのＭＶＲとの関係が、
１＜マスターバッチのＭＶＲ／ポリスチレン系樹脂のＭＶＲ＜Ｘ、
好ましくは
１＜マスターバッチのＭＶＲ／ポリスチレン系樹脂のＭＶＲ＜０．７Ｘ
の関係式を満たすようにする。ポリスチレン系樹脂にマスターバッチを配合して成形する際に、多様にあるマスターバッチの希釈倍率に応じて、マスターバッチとポリスチレン系樹脂との粘度比を上記の関係とすることにより、マスターバッチおよび機能剤の分散性が良好であり、優れた外観を有し、しかも、ポリスチレン系樹脂本来の機械的物性や耐熱性が維持された成形品を得ることができる。

マスターバッチのＭＶＲ／ポリスチレン系樹脂のＭＶＲが１より大きい場合、ポリスチレン系樹脂に対するマスターバッチの配合比率に関わらず、マスターバッチおよび機能剤の分散不良の発生が抑制され、ポリスチレン系樹脂に十分に機能を付与することができ、得られる成形品の外観も優れている。一方、マスターバッチのＭＶＲ／ポリスチレン系樹脂のＭＶＲがＸより小さいと、マスターバッチの流動性が適当な範囲内であり、ポリスチレン系樹脂本来の機械物性や耐熱性があまり低下しない。

本パラメータの数式の技術的意義は次の通りである。

ポリスチレン系樹脂中に機能剤をＡ重量％含有させたい場合、ポリスチレン系樹脂とマスターバッチとの配合比をポリスチレン系樹脂／マスターバッチ＝Ｘ／１（重量比）とすると、マスターバッチ中の機能剤の濃度はＡ×（Ｘ＋１）重量％となり、希釈倍率Ｘが高いほど、機能剤が高濃度のマスターバッチにする必要がある。また、希釈倍率Ｘが高いということは、ポリスチレン系樹脂に対するマスターバッチの配合量が少ないことを意味している。すなわち、希釈倍率Ｘが高い場合は、機能剤が高濃度であるマスターバッチを少量、ポリスチレン系樹脂中に分散させる必要がある。したがって、その場合は、マスターバッチの流動性がポリスチレン系樹脂のそれと比べて十分に高い必要があり、希釈倍率Ｘが高いほどマスターバッチのＭＶＲ／ポリスチレン系樹脂のＭＶＲの値が高い必要がある。

一方、希釈倍率Ｘを低くする場合は、機能剤の濃度が比較的低いマスターバッチが用いられ、また、ポリスチレン系樹脂に対するマスターバッチの配合量も多い。すなわち、希釈倍率Ｘが低い場合は、機能剤が低濃度であるマスターバッチを多量、ポリスチレン系樹脂中に分散させる必要がある。したがって、その場合は、マスターバッチの流動性がポリスチレン系樹脂のそれと比べてそれほど高い必要はなく、希釈倍率Ｘが低いほどマスターバッチのＭＶＲ／ポリスチレン系樹脂のＭＶＲの値が１より大きい範囲で低くてよい。

ところで、マスターバッチの流動性を高めるためには、マスターバッチ中のポリスチレン系樹脂の分子量を低下させるか、あるいは、流動性改質剤である流動パラフィンの含有量を高くするかのいずれかが必要である。いずれにしても、マスターバッチの流動性を高めると、ポリスチレン系樹脂に対するマスターバッチの配合比率があまりに高い場合には、ポリスチレン系樹脂の機械的特性や耐熱性が低下してくる。

前述の通り、ポリスチレン系樹脂に対するマスターバッチの配合比率が高い場合（希釈倍率Ｘが低い場合）は、マスターバッチの流動性を高める必要がないので、ポリスチレン系樹脂の機械的特性、耐熱性を低下させない。一方、ポリスチレン系樹脂に対するマスターバッチの配合比率が低い場合（希釈倍率Ｘが高い場合）は、マスターバッチの流動性を高める必要があるが、ポリスチレン系樹脂に対するマスターバッチの配合比率が低いので、ポリスチレン系樹脂の機械的特性、耐熱性をほとんど低下させない。

したがって、本発明によれば、マスターバッチおよび機能剤の分散不良の抑制と、ポリスチレン系樹脂本来の特性の低下の抑制とを両立することができる。

本発明のポリスチレン系樹脂にマスターバッチを配合して成形する方法においては、前述の通り、ポリスチレン系樹脂とマスターバッチとの配合比を、重量比で、ポリスチレン系樹脂／マスターバッチ＝Ｘ／１としたときに、ポリスチレン系樹脂の２００℃、４９ＮのＭＶＲとマスターバッチの２００℃、４９ＮのＭＶＲとの関係が、
１＜マスターバッチのＭＶＲ／ポリスチレン系樹脂のＭＶＲ＜Ｘ、
好ましくは
１＜マスターバッチのＭＶＲ／ポリスチレン系樹脂のＭＶＲ＜０．７Ｘ
の関係式を満たす。すなわち、本発明においては、マスターバッチのＭＶＲが、希釈倍率Ｘ未満の範囲で、ポリスチレン系樹脂のＭＶＲよりも高いことが必要である。

本発明でいうＭＶＲとは、ＪＩＳ Ｋ７２１０に準拠し、温度２００℃、荷重４９Ｎにて測定した値であり、その単位はｃｍ³／１０分である。

ＭＶＲは、通常よく用いられるＭＦＲとは
ＭＦＲ＝ＭＶＲ×溶融密度
の関係にあり、通常のＧＰＰＳや耐衝撃性ポリスチレンの範疇では、溶融密度がほぼ一定であるため、同等の指標となるが、本発明のように、密度の異なる各種機能剤を配合したマスターバッチとポリスチレン系樹脂との流動性を比較する場合には、ＭＶＲが良い指標といえる。

ＭＶＲを調整するには、ポリスチレン系樹脂あるいはマスターバッチ中のポリスチレン系樹脂の分子量または流動性改質剤である流動パラフィンの含有量を調整すればよい。分子量を低くするとＭＶＲは高くなり、また、流動性改質剤の含有量を多くするとＭＶＲは高くなる。

マスターバッチの２００℃、４９ＮのＭＶＲは特に限定されないが、通常、１０〜１００ｃｍ³／１０分程度が好ましい。また、希釈倍率Ｘは適宜決めることができるが、通常、５〜３００程度である。

また、本発明においては、ポリスチレン系樹脂のメタノール可溶分量とマスターバッチのメタノール可溶分量との関係が、
ポリスチレン系樹脂のメタノール可溶分量＜マスターバッチのメタノール可溶分量
の関係式を満たすことが好ましい。マスターバッチのメタノール可溶分量をポリスチレン系樹脂のメタノール可溶分量より多くすることによって、マスターバッチの溶融がより速くなり、マスターバッチおよび機能剤の分散不良をさらに抑制でき、得られる成形品の外観がより良好となる。

本発明でいうメタノール可溶分量とは、次のように評価する。

ポリスチレン系樹脂またはマスターバッチ１ｇをトルエン溶媒２０ｍｌに溶解させる。次に、それをメタノール４００ｍｌに攪拌しながら徐々に入れ、メタノール不溶部分を沈殿させる。メタノール不溶部分を濾過分別した後、メタノール可溶分を乾燥し、メタノールを除去する。得られた乾燥サンプルの重量を測定し、次の式にてメタノール可溶分量を求める。

メタノール可溶分量＝｛１−（ａ）｝／１×１００（重量％）
ここで、ａは乾燥サンプルの重量（ｇ）を表す。

本発明でいうメタノール可溶分には、流動性改質剤である流動パラフィン、ポリスチレン系樹脂の低分子量体などが含まれる。さらには、マスターバッチ中のメタノールに可溶な機能剤および分散剤も含まれる。上記の関係式を満たすためには、これらの量を調整すればよい。

マスターバッチのメタノール可溶分量は特に限定されないが、通常、１〜１０重量％程度が好ましい。

また、本発明においては、ポリスチレン系樹脂のペレット一粒の平均体積とマスターバッチのペレット一粒の平均体積との関係が、
ポリスチレン系樹脂のペレット一粒の平均体積＞マスターバッチのペレット一粒の平均体積
の関係式を満たすことが好ましい。マスターバッチのペレット一粒の体積をポリスチレン系樹脂のペレット一粒の体積より小さくすることによって、マスターバッチの拡散性がより高くなり、マスターバッチおよび機能剤の分散不良をさらに抑制でき、得られる成形品の外観がより良好となる。

本発明でいうペレット一粒の平均体積とは、次のように評価する。

ポリスチレン系樹脂またはマスターバッチのそれぞれのペレット３０粒以上を任意に取り出し、電子天秤などにより総重量を求める。そして、総重量をペレット数で除し、さらに密度で除してペレット一粒の平均体積を算出する。密度は、例えば、ＪＩＳ Ｋ７１１２「プラスチックの密度と比重の測定方法」のＡ法（水中置換法による測定方法）のようにして求める。

ペレット一粒の平均体積は、ペレット製造時のカッター刃の回転数などによって調整することができる。ペレット製造時のカッター刃の回転数が高ければ、ペレット一粒の平均体積は小さくなり、また、ペレット製造時のカッター刃の回転数が低ければ、ペレット一粒の平均体積は大きくなる。

マスターバッチのペレット一粒の平均体積は特に限定されないが、通常、０．０１〜０．０３程度が好ましい。

本発明において用いるポリスチレン系樹脂は、スチレン系モノマーの単独重合体、２種以上のスチレン系モノマーの共重合体、または、１種以上のスチレン系モノマーと１種以上の他のモノマーとの共重合体であり、スチレン系モノマーとしては、スチレン以外に、α−メチルスチレン、ｔ−ブチルスチレン、ｐ−メチルスチレン等のアルキル置換スチレン類が挙げられる。

ポリスチレン系樹脂としては、例えば、いわゆる汎用ポリスチレン系樹脂、ゴム変性ポリスチレン系樹脂、または、これらの混合物が挙げられる。

ここで、汎用ポリスチレン系樹脂とは、ＧＰＰＳ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐｕｒｐｏｓｅ Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）とも呼ばれるものであり、通常はスチレンホモポリマーである。

また、ゴム変性ポリスチレン系樹脂とは、（Ａ）ゴム状重合体の存在下にスチレン系モノマーを重合して得られる、耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ；Ｈｉｇｈ Ｉｍｐａｃｔ Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）と呼ばれるもの、（Ｂ）耐衝撃性ポリスチレンにスチレン−ブタジエン共重合体を混合したもの、または、（Ｃ）ＧＰＰＳにスチレン−ブタジエン共重合体を混合したものである。

（Ａ）耐衝撃性ポリスチレンは、マトリクスを形成するポリスチレン中に軟質成分粒子が分散して存在する構造をもつ。この軟質成分粒子は、ゴム状重合体にポリスチレンがオクルードされた構造をもち、一般にサラミ構造と呼ばれるものや、単一オクルージョン構造と呼ばれるもの等がある。ただし、本発明において、（Ａ）耐衝撃性ポリスチレンの軟質成分粒子としては、これらの構造をもつものに限定されない。（Ａ）耐衝撃性ポリスチレンに用いるゴム状重合体としては、ポリブタジエン、スチレン−ブタジエン共重合体が挙げられる。

また、（Ｂ）および（Ｃ）において用いるスチレン−ブタジエン共重合体としては、ランダム共重合体、ブロック共重合体などが挙げられるが、ＧＰＰＳまたは耐衝撃性ポリスチレンへの相溶性の点から、ブロック共重合体が好ましく、スチレン−ブタジエン−スチレントリブロック共重合体が特に好ましい。

なお、ポリスチレン系樹脂には必要に応じて、分散剤、酸化防止剤、熱安定剤、充填剤、フィラー、滑剤、難燃剤、外潤剤、核剤などの機能性添加剤を添加してもよい。

本発明において用いるマスターバッチは、ポリスチレン系樹脂中に機能剤と必要に応じて分散剤とを分散させたものである。マスターバッチは、ポリスチレン系樹脂に１つ、もしくは同時に２つ以上の機能を付与するものであり、その機能としては着色性、帯電防止性、耐光性、発泡性などが挙げられる。

マスターバッチ中のポリスチレン系樹脂は、上記のマスターバッチを配合するポリスチレン系樹脂と同様のものである。ただし、マスターバッチ中のポリスチレン系樹脂は、配合するポリスチレン系樹脂と同一の組成、同一の分子量のものでなくてもよい。

本発明において用いるマスターバッチに含有される機能剤成分としては、着色剤、帯電防止剤、耐光剤、発泡剤などが挙げられる。

着色剤としては、染料、有機顔料または無機顔料のいずれか１種以上が用いられ、従来から熱可塑性樹脂の着色に使用されている公知の染顔料いずれもが使用できる。このような染顔料としては、アゾ系、アントラキノン系、フタロシアニン系、キナクリドン系、イソインドリノン系、ジオキサン系、ペリレン系、キノフタロン系、ペリノン系などの染料および有機顔料、硫化カドミウム、セレン化カドミウム、群青、二酸化チタン、酸化鉄、酸化クロム酸鉛、カーボンブラックなどの無機顔料が挙げられる。着色剤（染顔料）は１種を用いても、２種以上を併用してもよい。

機能剤成分が着色剤である場合、通常、着色剤と共に、分散剤をポリスチレン系樹脂中に分散させる。上記の着色剤（染顔料）の分散剤としては、通常用いられる滑材、可塑剤などが挙げられ、具体的には、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスおよびこれらの誘導体や、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、エチレンビスアマイドなどが挙げられる。分散剤は１種を用いても、２種以上を併用してもよい。

帯電防止剤としては、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤など公知の界面活性剤いずれもが使用できる。アニオン系界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルフォネート、アルコールサルフェート、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフェート、α−オレフィンスルフォネートなどが挙げられる。カチオン系界面活性剤としては、ジメチルジアルキルアンモニウムクロライド、ジメチルベンジルアルキルアンモニウムクロライド、トリメチルアルキルアンモニウムクロライド、エタノールアミン類、アルキルアミンの脂肪酸類などが挙げられる。ノニオン系界面活性剤としては、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、シュガーエステル、セルロースエーテル類などが挙げられる。帯電防止剤は１種を用いても、２種以上を併用してもよい。

耐光剤としては、紫外線吸収剤（ＵＶＡ）または光安定剤のいずれか１種以上が用いられる。紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、サリシレート系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤などが挙げられる。光安定剤としては、ヒンダードアミン系光安定剤、ベンゾエート系光安定剤などが挙げられる。耐光剤は１種を用いても、２種以上を併用してもよい。

発泡剤としては、いわゆる化学発泡剤を用いることができる。無機系化学発泡剤としては、反応型の炭酸水素ナトリウムと酸との組み合わせ、アルミニウム粉末と酸との組み合わせ、熱分解型の炭酸塩、重炭酸塩、亜硝酸塩、水素化物などが挙げられる。有機系化学発泡剤としては、反応型のイソシアネート化合物、熱分解型のアゾ化合物、ヒドラジン誘導体、セミカルバジド化合物、ニトロソ化合物、トリアゾール化合物などが挙げられる。発泡剤は１種を用いても、２種以上を併用してもよい。

機能剤の含有量は適宜決めることができるが、通常、１０〜７０重量％程度が好ましい。また、機能剤成分が着色剤である場合、分散剤の含有量は適宜決めることができるが、通常、５〜７０重量％程度が好ましい。

なお、マスターバッチには必要に応じて、さらに分散剤、酸化防止剤、熱安定剤、充填剤、フィラー、滑剤、難燃剤、外潤剤、核剤などの機能性添加剤を添加してもよい。

本発明のマスターバッチは、所望量の機能剤と必要に応じて分散剤とをポリスチレン系樹脂に配合し、押出機にて溶融混練してストランド状に押出し、水中などで冷却した後、造粒機にてカッティングすることによって製造することができる。カッティングは水中、空気中いずれにおいても行なうことができる。

溶融混練する温度は、通常、１５０〜２５０℃の範囲が好ましいが、機能剤の熱的性質によって調整することが必要である。特に発泡剤を機能剤とする場合は、化学発泡剤の反応温度または分解温度よりも低い温度で溶融混練することが好ましい。

本発明においては、粘度比が適正な関係である上記のようなポリスチレン系樹脂にマスターバッチを配合して成形する。前述の通り、マスターバッチの希釈倍率Ｘは適宜決めることができるが、通常、５〜３００程度である。

本発明において用いる成形方法としては、射出成形、発泡押出成形、シート押出成形、異型押出成形などの押出成形や、ブロー成形、射出ブロー成形などのブロー成形が挙げられるが、特に限定されるものではない。

マスターバッチとポリスチレン系樹脂とを成形機に供給する方法としては、タンブラーやＶブレンダー等の公知の装置を用いてマスターバッチとポリスチレン系樹脂とをプリブレンドしたものを供給する方法や、成形機の供給口にマスターバッチとポリスチレン系樹脂とを別々に定量的に供給する方法などが挙げられるが、特に限定されるものではない。経済性の点からは、マスターバッチとポリスチレン系樹脂とをプリブレンドせずに別々に成形機に供給する直接成形を行うことが好ましい。

なお、成形条件は、用いるマスターバッチおよびポリスチレン系樹脂などに応じて適宜決めればよい。

以下、実施例により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。

〔実施例１〜７、比較例１〜４〕
以下のようにして、表１または表２に示す通りの配合比にてポリスチレン系樹脂にマスターバッチを配合して成形し、得られた成形品を評価した。

（シャルピー衝撃強度の測定）
表１または表２に示す通りの配合にてポリスチレン系樹脂とマスターバッチとをペレットブレンドにて配合した後、射出成形機１（日精樹脂工業（株）製、ＦＥ８０）にて、ＪＩＳ Ｋ７１５２に準拠して試験片を成形した。成形条件は、成形温度１８０〜２５０℃、金型温度４５℃、成形サイクル 射出２０秒、冷却２５秒とした。そして、ＪＩＳ Ｋ７１１１に準拠してシャルピー衝撃強度を測定した。その結果を表１または表２に示す。

（実施例５および比較例４以外の成形品の外観の評価）
表１または表２に示す通りの配合にてポリスチレン系樹脂とマスターバッチとをペレットブレンドにて配合した後、射出成形機２（住友重機械工業（株）製、ＳＧ１８０Ｍ）にて、幅１００ｍｍ、長さ４００ｍｍ、厚さ２ｍｍの平板状の試験片を成形した。成形条件は、成形温度１８０〜２３０℃、金型温度５０℃、成形サイクル 射出１０秒、冷却９０秒とした。そして、成形品表面に斑点状や筋状の外観不良が現れていないか、目視にて以下の基準で評価した。

○：外観が良好、
△：外観が若干悪い、
×：外観が顕著に悪い。
その結果を表１または表２に示す。

（耐光性の評価）
表１または表２に示す通りの配合にてポリスチレン系樹脂とマスターバッチとをペレットブレンドにて配合した後、射出成形機３（日精樹脂工業（株）製、ＦＥ４０）にて、幅５０ｍｍ、長さ９０ｍｍ、厚さ２．５ｍｍの平板状の試験片を成形した。成形条件は、成形温度１８０〜２１０℃、金型温度５０℃、成形サイクル 射出１０秒、冷却２０秒とした。そして、キセノンアーク灯式耐光性試験機を用いて、照射エネルギー：１８０Ｗ／ｍ²（石英ガラスにより２７５ｎｍ以下をカット）、温度６３℃、湿度５０％にて耐光性試験を行い、色差計にて色差を測定し、試験前後のＹＩ値の変化（ΔＹＩ）を求めた。その結果を表１または表２に示す。

（実施例５および比較例４の発泡成形品の外観および発泡倍率の評価）
表１または表２に示す通りの配合にてポリスチレン系樹脂とマスターバッチとをペレットブレンドにて配合した後、Ｔダイシート押出機（田辺プラスチックス製、シリンダー径６５ｍｍφ）を用いて、発泡シートを押出した。シリンダ温度は１６０〜１８０℃、ダイス温度は１７０℃とした。そして、発泡シートの表面に発泡斑や筋状の外観不良が現れていないか、目視にて以下の基準で評価した。

○：外観が良好、
△：外観が若干悪い、
×：外観が顕著に悪い。

また、発泡シートの比重を測定し、発泡倍率を求めた。その結果を表１または表２に示す。

実施例および比較例において使用したポリスチレン系樹脂は、以下の通りである。

Ｈ２３８：日本ポリスチレン（株）製、日本ポリスチＨ２３８（ＭＶＲ：１６ｃｍ³／１０ｍｉｎ、シャルピー衝撃強度：１４ＫＪ／ｍ²）、
Ｈ６４０Ｎ：日本ポリスチレン（株）製、日本ポリスチＨ６４０Ｎ（ＭＶＲ：３．１ｃｍ³／１０ｍｉｎ、シャルピー衝撃強度：１７ＫＪ／ｍ²）、
Ｈ７５８Ｋ：日本ポリスチレン（株）製、日本ポリスチＨ７５８Ｋ（ＭＶＲ：１．６ｃｍ³／１０ｍｉｎ、シャルピー衝撃強度２４ＫＪ／ｍ²）。

なお、これらは何れも耐衝撃性ポリスチレンである。

また、実施例および比較例において使用したマスターバッチは、以下の通りである。

実施例１、３および比較例１において使用した着色剤マスターバッチ：ＭＶＲが３１ｃｍ³／１０ｍｉｎであるＧＰＰＳを６０重量％、酸化鉄赤着色剤を３２重量％、ステアリン酸亜鉛を８重量％を溶融混練したもの（ＭＶＲ３０ｃｍ³／１０ｍｉｎ）、
実施例２、６および７において使用した着色剤マスターバッチ：ＭＶＲが６５ｃｍ³／１０ｍｉｎであるＧＰＰＳを６０重量％、酸化鉄赤着色剤を３２重量％、ステアリン酸亜鉛を８重量％を溶融混練したもの（ＭＶＲ６０ｃｍ³／１０ｍｉｎ）、
比較例２において使用した着色剤マスターバッチ：ＭＶＲが９．３ｃｍ³／１０ｍｉｎであるＧＰＰＳを６０重量％、酸化鉄赤着色剤を３２重量％、ステアリン酸亜鉛を８重量％を溶融混練したもの（ＭＶＲ６ｃｍ³／１０ｍｉｎ）、
実施例４において使用した耐光剤マスターバッチ：日本ポリスチレン（株）製、日本ポリスチＧ１２０Ｋ（ＭＶＲ：３１ｃｍ³／１０ｍｉｎ）を６０重量％、住友化学工業製、スミソーブ２００を２０重量％、住友化学工業製、スミソーブ５７７を２０重量％を溶融混練したもの（ＭＶＲ２６ｃｍ³／１０ｍｉｎ）、
比較例３において使用した耐光剤マスターバッチ：日本ポリスチレン（株）製、日本ポリスチＧ８９９（ＭＶＲ：１．２ｃｍ³／１０ｍｉｎ）を６０重量％、住友化学工業製、スミソーブ２００を２０重量％、住友化学工業製、スミソーブ５７７を２０重量％を溶融混練したもの（ＭＶＲ１．０ｃｍ³／１０ｍｉｎ）、
実施例５において使用した発泡剤マスターバッチ：日本ポリスチレン（株）製、日本ポリスチＧ１２０Ｋ（ＭＶＲ：３１ｃｍ³／１０ｍｉｎ）を６０重量％、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）３０重量％、タルク１０重量％を溶融混練したもの（ＭＶＲ２６ｃｍ³／１０ｍｉｎ）、
比較例４において使用した発泡剤マスターバッチ：日本ポリスチレン（株）製、日本ポリスチＧ８９９（ＭＶＲ：１．２ｃｍ³／１０ｍｉｎ）を６０重量％、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）３０重量％、タルク１０重量％を溶融混練したもの（ＭＶＲ１．０ｃｍ³／１０ｍｉｎ）。

表１および表２から明らかなように、実施例１〜７の本発明の成形方法によって得られた成形品は、シャルピー衝撃強度が使用したポリスチレン系樹脂と同じであり、また、外観も良好であった。マスターバッチのメタノール可溶分量がポリスチレン系樹脂のメタノール可溶分量より少ない実施例６、および、マスターバッチのペレット一粒の体積がポリスチレン系樹脂のペレット一粒の体積より大きい実施例７は、実施例１〜５と比較して、成形品の外観が若干劣っていた。

一方、比較例１〜４の成形品は、いずれも、外観が顕著に悪かった。また、ＭＶＲ比がＸ以上の比較例１の成形品は、シャルピー衝撃強度が使用したポリスチレン系樹脂よりも低下していた。

また、耐光剤マスターバッチを用いた実施例４と比較例３とを比較すると、実施例４の本発明の成形方法によって得られた成形品の方が耐光性に優れていた。

発泡剤マスターバッチを用いた実施例５と比較例４とを比較すると、実施例５の本発明の成形方法によって得られた成形品の方が発泡性に優れていた。

本発明の成形方法によれば、ポリスチレン系樹脂本来の特性がほとんど低下せず、かつマスターバッチおよび機能剤の分散不良もほとんど発生しない。本発明の成形方法によって得られる成形品は優れた耐衝撃性、外観、帯電防止性、耐光性を有しており、ＯＡ機器、家電製品、包装材料などの広い分野で有用である。

また、本発明によれば、マスターバッチはポリスチレン系樹脂と直接成形ができる。この直接成形という経済的に優れたプロセスを採用できる点からも、本発明の産業上の利用価値は極めて大きい。

Claims (7)

1. ポリスチレン系樹脂にマスターバッチを配合して成形する方法であって、
   ポリスチレン系樹脂とマスターバッチとの配合比を、重量比で、ポリスチレン系樹脂／マスターバッチ＝Ｘ／１としたときに、ポリスチレン系樹脂の２００℃、４９ＮのＭＶＲとマスターバッチの２００℃、４９ＮのＭＶＲとの関係が、
   １＜マスターバッチのＭＶＲ／ポリスチレン系樹脂のＭＶＲ＜Ｘ
   の関係式を満たすことを特徴とする成形方法。
2. ポリスチレン系樹脂のメタノール可溶分量とマスターバッチのメタノール可溶分量との関係が、
   ポリスチレン系樹脂のメタノール可溶分量＜マスターバッチのメタノール可溶分量
   の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の成形方法。
3. ポリスチレン系樹脂のペレット一粒の平均体積とマスターバッチのペレット一粒の平均体積との関係が、
   ポリスチレン系樹脂のペレット一粒の平均体積＞マスターバッチのペレット一粒の平均体積
   の関係式を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載の成形方法。
4. 前記マスターバッチが、前記ポリスチレン系樹脂に機能を付与するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の成形方法。
5. 前記マスターバッチが、前記ポリスチレン系樹脂に着色性を付与するものであることを特徴とする請求項４に記載の成形方法。
6. 前記マスターバッチが、前記ポリスチレン系樹脂に着色性、帯電防止性、耐光性または発泡性のいずれか１つ以上の機能を付与するものであることを特徴とする請求項４に記載の成形方法。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の成形方法によって得られる成形品。