JP2006528994A - 低光沢性と耐衝撃性に優れるスチレン系熱可塑性樹脂組成物 - Google Patents

低光沢性と耐衝撃性に優れるスチレン系熱可塑性樹脂組成物 Download PDF

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Abstract

光沢度が著しく低く衝撃強度に優れるスチレン系熱可塑性樹脂組成物を提供する。ゴム変性スチレンを含むグラフト共重合体(A)30乃至70重量部とスチレンを含む共重合体(B)30乃至70重量部とを含めてなる基礎樹脂100重量部に対して、グリシジルメタクリレート官能基を含むポリオレフィン系共重合体(C)、分子当たり2つ以上のカルボキシ官能基を含むスチレン系重合体(D)、およびこれらの混合物からなる群から選ばれる低光沢添加剤1乃至10重量部とを含めてなることを特徴とする。

Description

本発明は衝撃強度に優れて表面光沢が著しく低いスチレン系熱可塑性樹脂組成物に関するものである。より詳しくは、本発明はゴム変性スチレンを含むグラフト共重合体およびスチレンを含む共重合体とからなる基礎樹脂にグリシジルメタクリレート官能基を含むポリオレフィン系共重合体とカルボキシ官能基を含むスチレン系重合体を添加することによって耐衝撃性および低光沢性に優れるスチレン系熱可塑性樹脂組成物に関するものである。
一般にABS、ASA樹脂などの熱可塑性樹脂は日常生活用品から自動車内蔵材、事務機器、建築資材など広範囲な部分でその使用量が急激に増加しつつある。しかし、最近ユーザーの感性品質の要求水準が高くなってより品位のある雰囲気演出のために無光沢樹脂に対する要求が増加している。また、同時に環境問題が台頭されて、無光塗装やパッドを覆う工程を省略し、無光沢樹脂を直接用いようとする傾向である。
前記のような無光沢の効果を出すために、樹脂表面の平滑度を可視光線領域より大きく調節し入射された光を散乱させて無光効果を出す方法が主に用いられているが、次の3つの方法が広く使われている。
これら大部分はアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂を改良する方法に関するものであって、第1の方法はバルク重合して2μm以上の大口径ゴム粒子を使用する方法であり、第2の方法は樹脂に5μm以上の粒子サイズを有する無光フィラーを投入する方法であり、第3の方法はエマルジョン重合法で製造されるアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体に改質剤としてエチレン−不飽和カルボン酸のような単量体をグラフト重合して製造する方法である。
しかし、前記の第1の方法では優秀な低光沢効果が得られ難く、制限的に優秀な低光沢効果を現す場合でも衝撃強度および熱変形温度の低下が激しい。第2の方法は成形性に優れる反面、低光沢性が足りなく、特に衝撃強度の低下が激しい。第3の方法は低光沢性に優れ、衝撃強度および諸般物性が良好であって、樹脂の無光効果の増大のために広く使用されている方法であるが、このような方法は重合設備などの工程装置が備えない場合は適用し難く、工程装置が備えたとしても工程依存度が高く、且つそれに伴う費用が非常にかかるという短所がある。
従って、本発明者たちは前記のような短所を克服するために、例の研究を続けた結果、ただ低光沢添加剤の導入のみで光沢の減少は勿論、加工性および衝撃強度までも同時に向上される熱可塑性樹脂組成物が製造できるということを発見して本発明を完成するようになった。
前記のような問題点を解決するために、本発明は光沢度が著しく低く衝撃強度に優れるスチレン系熱可塑性樹脂組成物を提供することを目的とする。
本発明の前記目的およびその他の目的は下記説明する本発明によって全部達成できる。
前記目的を達成するために、本発明はスチレン系熱可塑性樹脂組成物において、
ゴム変性スチレンを含むグラフト共重合体(A)30乃至70重量部、およびスチレンを含む共重合体(B)30乃至70重量部とからなる基礎樹脂100重量部に対して、
グリシジルメタクリレート官能基を含むポリオレフィン系共重合体(C)、分子当たり2つ以上のカルボキシ官能基を含むスチレン系重合体(D)、およびこれらの混合物からなる群から選ばれる低光沢添加剤1乃至10重量部とを含めてなる熱可塑性樹脂組成物を提供する。
前記(C)ポリオレフィン系共重合体は重量平均分子量が20000乃至50000であり、分子当たり6乃至15個のグリシジルメタクリレート官能基を有することができる。
前記(C)ポリオレフィン系共重合体の主鎖を形成するオレフィンはプロピレンまたはエチレンであり得る。
最も好ましくは、前記(C)ポリオレフィン系共重合体の含量は3乃至5重量部であり得る。
前記(C)グリシジルメタクリレート官能基を含むポリオレフィン系共重合体はスチレン系重合体を含有することができ、反応性基を有するポリオレフィン領域とスチレン系重合体領域との割合が50:50乃至40:60であり得る。
前記(C)グリシジルメタクリレート官能基を含むポリオレフィン系共重合体はメタクリル系重合体を含有することができ、反応性基を有するポリオレフィン領域とメタクリル系重合体領域との割合が50:50乃至40:60であり得る。
前記(D)スチレン系重合体の重量平均分子量は10000乃至100000であり得る。
前記(D)スチレン系重合体は分子当たり2個以上、望ましくは2乃至100個のカルボキシ官能基を有するのが有利である。
前記(D)スチレン系重合体の含量は、最も好ましくは2乃至4重量部であり得る。
以下、本発明について詳細に説明すると、次の通りである。
本発明による熱可塑性樹脂組成物は、ゴム変性スチレンを含むグラフト共重合体(A)30乃至70重量部とスチレンを含む共重合体(B)30乃至70重量部とを含めてなる基礎樹脂100重量部に対して、グリシジルメタクリレート官能基を含むポリオレフィン系共重合体(C)、分子当たり2つ以上のカルボキシ官能基を含むスチレン系重合体(D)、およびこれらの混合物からなる群から選ばれる低光沢添加剤1乃至10重量部とを含めてなる。これらそれぞれの成分に対する詳細な説明は次の通りである。
(A)ゴム変性スチレンを含むグラフト共重合体
本発明のゴム変性スチレンを含むグラフト共重合体は、ゴム粒子の90%以上が0.1〜0.5μm範囲の大きさを有するブタジエン系ゴム30〜60重量%の存在下で芳香族ビニール化合物とビニールシアン化合物とからなる混合物をグラフト共重合して製造される。望ましくは、グラフト反応時、芳香族ビニール化合物としてスチレンモノマー誘導体が使用でき、例えばスチレン、αメチルスチレン、パラメチルスチレンなどが挙げられる。最も望ましくはスチレンを使用することである。その含量は(A)グラフト共重合体の中に10〜40重量%で含まれるのが好ましい。
ビニールシアン化合物としては、アクリロニトリルを使用することが好ましく、その含量は(A)グラフト共重合体の中に10〜40重量%で含まれるのが好ましい。アクリロニトリルを始めたビニールシアン化合物の含量が前記の範囲を外れる場合は機械的性質の低下が生じられる。
本発明で使用される前記(A)成分の具体的な例であるスチレン−アクリロニトリル−ブタジエングラフト共重合体はグラフト率が50乃至100%であり、重量平均分子量が50000乃至150000である。
本発明で前記(A)ゴム変性スチレンを含むグラフト共重合体の含量は基礎樹脂100重量部に対して30乃至70重量部である。
(B)スチレンを含む共重合体
スチレンを含む共重合体は、通常前記(A)成分から説明した芳香族ビニールシアン化合物の共重合体であり、これは連続塊状重合法で製造される。望ましくは、芳香族ビニール化合物としてはスチレン単量体、具体的にスチレン、αメチルスチレン、パラメチルスチレンを使用することができる。ビニールシアン化合物としてはアクリロニトリルが好ましい。
前記のように製造されたスチレン−アクリロニトリル共重合体はスチレン68乃至76重量%とアクリロニトリル24乃至32重量%とからなる。
本発明で前記芳香族ビニール化合物−ビニールシアン化合物共重合体樹脂の含量は基礎樹脂100重量部に対して30〜70重量部である。
本発明では、低光沢添加剤として(C)グリシジルメタクリレート官能基を含むポリオレフィン系共重合体および(D)分子当たり2つ以上のカルボキシ官能基を含むスチレン系重合体が単独または混合物の状態で使用される。この添加剤による上昇作用によって著しい低光沢効果が現れる。
(C)グリシジルメタクリレート官能基を含むポリオレフィン系共重合体
本発明の低光沢添加剤であるグリシジルメタクリレート官能基を含むポリオレフィン系共重合体とは、グリシジルメタクリル酸を1重量%以上含有するポリオレフィンと、アクリルレート化合物(例:メチルメタクリレート(MMA))、芳香族ビニール化合物(例:スチレン)、およびビニールシアン化合物(例:アクリロニトリル)とからなる群から選ばれる1種以上の化合物からなる共重合体である。より具体的なものはエチレン/グリシジルメタクリル酸−メチルメタクリレート共重合体、エチレン/グリシジルメタクリル酸−スチレン共重合体、エチレン/グリシジルメタクリル酸−スチレン/アクリロニトリル共重合体、プロピレン/グリシジルメタクリル酸−メチルメタクリレート共重合体、プロピレン/グリシジルメタクリル酸−スチレン共重合体、プロピレン/グリシジルメタクリル酸−スチレン/アクリロニトリル共重合体が挙げられる。
本発明では、前記(C)成分の使用量は基礎樹脂100重量部に対して約1乃至10重量部、望ましくは3乃至8重量部、さらに望ましくは3乃至5重量部である。1重量部未満では光沢があまり低下されなく、10重量部を超過する場合には価格的面から好ましくなく、最終成形物の物性が悪くなる可能性がある。
前記(C)ポリオレフィン系共重合体は重量平均分子量が20000乃至50000であり、分子当たり6乃至15個のグリシジルメタクリレート官能基を有する。
前記(C)ポリオレフィン系共重合体の主鎖を形成するオレフィンはプロピレンまたはエチレンである。
前記(C)グリシジルメタクリレート官能基を含むポリオレフィン系共重合体はスチレン系重合体を含有することができ、反応性基を有するポリオレフィン領域とスチレン系重合体領域との割合は50:50乃至40:60であり得る。
なお、前記(C)グリシジルメタクリレート官能基を含むポリオレフィン系共重合体はメタクリル系重合体を含有することができ、反応性基を有するポリオレフィン領域とメタクリル系重合体領域との割合は50:50乃至40:60であり得る。
(D)分子当たり2つ以上のカルボキシ官能基を含むスチレン系重合体
前記低光沢添加剤である分子当たり2つ以上のカルボキシ官能基を含むスチレン系重合体はスチレンまたはスチレン−アクリロニトリル−ブタジエンの繰り返し単位を有するものであって、分子当たり少なくとも2つ以上のカルボキシ官能基を含む。
前記(D)スチレン系重合体の重量平均分子量は10000乃至100000である。
また、前記(D)スチレン系重合体は分子当たり2つ以上、望ましくは2乃至100個のカルボキシ官能基を有する。
本発明では、前記(D)成分の使用量は基礎樹脂100重量部に対して約1乃至10重量部、望ましくは2乃至7重量部、最も適合には2乃至4重量部である。1重量部未満では光沢があまり低下されず、10重量部を超過する場合には機械的物性が低下される。
本発明によって製造された熱可塑性樹脂組成物は必要に応じて、熱安定剤、酸化防止剤、滑剤、離型剤、光安定剤、紫外線安定剤、難燃剤、帯電防止剤、着色剤、充填剤、および衝撃補強材などの他の添加剤を追加で含有することができ、他の樹脂または他のゴム成分をともに使用することも可能である。
本発明の組成物を製造時には、組成成分を押出機などのような機械を用いて同時に或いは添加する手順にはかかわらず時差をおいて添加して、所定の反応時間および温度条件下において反応が完了される時まで十分混合する。
以下、下記の実施例を通じて本発明をより詳しく説明するが、本発明の範囲が実施例に限られるものではない。
<実験例>
下記の実施例および比較例において用いられる(A)スチレン−アクリロニトリル−ブタジエングラフト共重合体、(B)スチレン−アクリロニトリル共重合体、(C)グリシジルメタクリレート官能基を含むポリオレフィン系共重合体、および(D)分子当たり2つ以上のカルボキシ官能基を含むスチレン系重合体の製造および仕様は次の通りである。
(A)スチレン−アクリロニトリル−ブタジエングラフト共重合体
平均粒径が0.3〜0.4μmであるブタジエンゴムラテックス50重量部にスチレン化合物30重量部、アクリロニトリル化合物20重量部、乳化剤0.3重量部、分子量調節剤0.4重量部、重合開始剤0.3重量部などを用いてグラフト共重合させた。前記乳化剤、分子量調節剤および重合開始剤は当分野において通常的に使用されるものを使った。グラフト率の向上と凝固物生成の極小化のためには多段階分割投与方法や連続投与方法が望ましい。重合終了後に収得されたラテックスの重合転換率は96%以上であり、このラテックスに酸化防止剤および安定剤を投与して80℃以上の温度で硫酸水溶液で凝集させた後、脱水および乾燥させてABS粉末を得た。
(B)スチレン−アクリロニトリル共重合体
通常のバルク重合で製造されたマトリックス成分であるスチレン−アクリロニトリル樹脂の重量平均分子量が150000であり、マトリックス成分のうちのアクリロニトリル成分の含量が24重量%であるスチレン−アクリロニトリル共重合体を使用した。
(C)グリシジルメタクリレート官能基を含むポリオレフィン系共重合体
本発明の実施例では前記(C)成分として下記の(C−1)および(C−2)成分を使用し、比較例1〜3では(C)成分の代わりに(C−3)成分を使用した。
(C−1):エチレン/グリシジルメタクリル酸−スチレン/アクリロニトリル共重合体(2.5重量%グリシジルメタクリル酸含有ポリエチレン−スチレン/アクリロニトリル共重合体)
(C−2):エチレン/グリシジルメタクリル酸−メチルメタクリレート共重合体(2.5重量%グリシジルメタクリル酸含有ポリエチレン−メチルメタクリレート共重合体)
(C−3):グリシジルメタクリル酸−スチレン/アクリロニトリル共重合体(2.5重量%グリシジルメタクリル酸含有スチレン/アクリロニトリル共重合体)
(D)分子当たり2つ以上のカルボキシ官能基を含むスチレン系(共)重合体
(D−1):カルボン酸−スチレン重合体(分子当たり50個のCOOH基含有スチレン重合体)
(D−2):カルボン酸−スチレン/アクリロニトリル重合体(分子当たり50個のCOOH基含有スチレン−アクリロニトリル共重合体)
<実施例1〜6>
前記から製造された各構成成分を下記の表1のような含量で混合し、二軸押出機を通じて押出してペレット状態で製造した。このように製造された樹脂ペレットを230度で射出して評価分析し、その結果を表1に示した。この際、総樹脂組成に対して同一のゴム含量を基準にして実験した。
前記から製造された実施例の試片に対して下記の方法で物性を測定した。
イ)アイゾッド衝撃強度(1/4 notched at 23℃、kg・cm/cm)−ASTM D256に基づいて測定した。
ロ)引張強度(50mm/min、kg/cm)−ASTM D638に基づいて測定した。
ハ)光沢−45度と60度の基準角でASTM D523に基づいて測定した。
Figure 2006528994
前記表1の結果から(C)と(D)成分を同時に添加した実施例5および6は光沢度が低く現れ、引張強度の低下を最小化しながら衝撃強度の増加は著しいことがわかった。なお、(C)と(D)成分の量を増加させた実施例2および3は衝撃強度と光沢度の効果が最も優秀であった。そして、(C)成分のみを添加した実施例1でも若干の引張強度の低下があったが、高い衝撃強度と優秀な光沢低下を示した。
<比較例1>
エチレン/グリシジルメタクリル酸−スチレン/アクリロニトリル共重合体の代わりにグリシジルメタクリル酸−スチレン/アクリロニトリル共重合体を使用したことを除いては実施例1と同一に行った。
<比較例2>
エチレン/グリシジルメタクリル酸−スチレン/アクリロニトリル共重合体の代わりにグリシジルメタクリル酸−スチレン/アクリロニトリル共重合体を使用したことを除いては実施例2と同一に行った。
<比較例3>
エチレン/グリシジルメタクリル酸−スチレン/アクリロニトリル共重合体の代わりにグリシジルメタクリル酸−スチレン/アクリロニトリル共重合体を使用し、含量を10重量部で添加したことを除いては実施例3と同一に行った。
<比較例4>
エチレン/グリシジルメタクリル酸−スチレン/アクリロニトリル共重合体の含量を12重量部で添加したことを除いては実施例1と同一に行った。
<比較例5>
エチレン/グリシジルメタクリル酸−メチルメタクリレート共重合体の含量を12重量部で添加したことを除いては実施例1と同一に行った。
Figure 2006528994
前記表2の結果からグリシジルメタクリレート官能基を含むポリオレフィン系共重合体の代わりにグリシジルメタクリル酸−スチレン/アクリロニトリル共重合体を使用した比較例1乃至3は光沢の低下が微々であり、衝撃強度も著しく減少した。特に、比較例1は実施例1に比べてただポリオレフィンの有無のみの差異だけであるが、光沢の低下は2倍以上劣る。なお、(C−1)成分の含量を増加した比較例4および5は衝撃強度と低光沢は優秀であったが、引張強度が非常に低く、光沢の低下も実施例に比べて高い寸法を示したことが確認できた。
産業上利用可能性
以上から説明したように、本発明はゴム変性スチレンを含むグラフト共重合体およびスチレンを含む共重合体とからなる基礎樹脂にグリシジルメタクリレート官能基を含むポリオレフィン系共重合体および/または分子当たり2つ以上のカルボキシ官能基を含むスチレン系重合体を添加することによって優秀な低光沢性と耐衝撃性を有する熱可塑性樹脂組成物を提供する効果を持つ。
前記の本発明は記載された具体例を中心に詳細に説明したが、本発明の範疇および技術思想範囲内で多様な変形および修正が可能であることは当業者にとって明らかなものであり、このような変形および修正が添付された特許請求範囲に属することも当然である。

Claims (10)

  1. ゴム変性スチレンを含むグラフト共重合体(A)30乃至70重量部、およびスチレンを含む共重合体(B)30乃至70重量部とからなる基礎樹脂100重量部に対して、
    グリシジルメタクリレート官能基を含むポリオレフィン系共重合体(C)、分子当たり2つ以上のカルボキシ官能基を含むスチレン系重合体(D)、およびこれらの混合物からなる群から選ばれる低光沢添加剤1乃至10重量部が添加されたことを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。
  2. 前記(C)ポリオレフィン系共重合体の含量が3乃至5重量部であることを特徴とする請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  3. 前記(C)ポリオレフィン系共重合体は重量平均分子量が20000乃至50000であることを特徴とする請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  4. 前記(C)ポリオレフィン系共重合体は分子当たり6乃至15個のグリシジルメタクリレート官能基を含むことを特徴とする請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  5. 前記(C)ポリオレフィン系共重合体の主鎖を形成するオレフィンがプロピレンまたはエチレンであることを特徴とする請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  6. 前記(D)スチレン系重合体の含量が2乃至4重量部であることを特徴とする請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  7. 前記(D)スチレン系重合体の重量平均分子量が10000乃至100000であることを特徴とする請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  8. 前記(D)スチレン系重合体は分子当たり2乃至100個のカルボキシ官能基を含むことを特徴とする請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  9. 前記(C)グリシジルメタクリレート官能基を含むポリオレフィン系共重合体がスチレン系重合体と混合され、かつ、反応性基を有するポリオレフィン領域とスチレン系重合体領域との割合は50:50乃至40:60である請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  10. 前記(C)グリシジルメタクリレート官能基を含むポリオレフィン系共重合体がメタクリル系重合体と混合され、かつ、反応性基を有するポリオレフィン領域とメタクリル系重合体領域との割合が50:50乃至40:60である請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
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