JP2008174684A - 熱可塑性樹脂組成物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】
本発明は、透明性、色調、耐傷性および耐衝撃性のバランスに優れ、且つ、成形加工性と生産性に優れた透明性を有するゴム強化スチレン系樹脂組成物等の熱可塑性樹脂組成物を提供する。
【解決手段】
ビニル系単量体(a)を連続塊状重合または連続溶液重合してビニル系(共)重合体(A)を製造し、続いて溶融状態のビニル系(共)重合体(A)に予め脱水乾燥させたグラフト共重合体(B)をサイドフィードし、溶融混合して熱可塑性樹脂組成物を連続的に製造する方法において、シリコーンオイル(C)をグラフト共重合体(B)のスクリュー搬送部から搬送中のグラフト共重合体(B)に添加することを特徴とする熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【選択図】 図1
本発明は、透明性、色調、耐傷性および耐衝撃性のバランスに優れ、且つ、成形加工性と生産性に優れた透明性を有するゴム強化スチレン系樹脂組成物等の熱可塑性樹脂組成物を提供する。
【解決手段】
ビニル系単量体(a)を連続塊状重合または連続溶液重合してビニル系(共)重合体(A)を製造し、続いて溶融状態のビニル系(共)重合体(A)に予め脱水乾燥させたグラフト共重合体(B)をサイドフィードし、溶融混合して熱可塑性樹脂組成物を連続的に製造する方法において、シリコーンオイル(C)をグラフト共重合体(B)のスクリュー搬送部から搬送中のグラフト共重合体(B)に添加することを特徴とする熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【選択図】 図1
Description
本発明は、透明性、色調、耐傷性および耐衝撃性のバランスに優れ、且つ、成形加工性と生産性に優れた透明熱可塑性樹脂組成物の製造方法に関するものである。
ゴム強化スチレン系樹脂に代表されるスチレン系樹脂は、優れた機械的性質、成形加工性および外観特性を有することから、家庭用電気機器、OA機器および一般雑貨等をはじめとする広範な分野で使用されている。さらに、このゴム強化スチレン系樹脂は、(メタ)アクリル酸エステル系単量体に代表される不飽和カルボン酸アルキルエステルを適量共重合させることによって透明性を付与することができ、このようにして得られた透明樹脂は、前記の家庭用電気機器に代表されるハウジング等の外観部品で使用されている。しかるに、近年の製品のデザイン面における意匠性向上の要求に伴い、透明樹脂を外観部品に使用するに際しては耐傷性が求められるが、優れた耐傷性を有するポリメタクリル酸メチル等のゴム非強化の透明樹脂は衝撃強度が低く、しかも成形加工における離型時の割れや、ハウジング材などの薄肉化された成形品の強度を保持することができていない。
従来、樹脂の耐傷性を向上させる技術としては、ABS樹脂にポリメタクリル酸メチルを加える技術が提案されている(特許文献1参照。)。しかしながら、この提案では、屈折率のかい離から透明性を損なうものであり、透明性が要求される用途での使用は好ましくない。
また、一般に、透明性を有するゴム強化スチレン系樹脂のゴム質重合体の配合量を少なくすることにより、耐傷性が向上することが知られている。しかしながら、十分な耐傷性を発現させるためにゴム質重合体の配合量を少なくすると、耐衝撃性が下がるためハウジング材等に使用できないとう課題があった。
一方、透明性を損なわずに耐衝撃性を向上させるために、熱可塑性樹脂にシリコーンオイルを配合する技術が提案されている(特許文献2および特許文献3参照。)。しかしながら、この提案では、コンパウンド法を用いて樹脂組成物を製造しており、透明性、物性バランスおよび生産性を考慮した技術は十分検討されていない。即ち、従来の透明熱可塑性樹脂組成物の分野においては、透明性、耐衝撃性および耐傷付き性を損なわず、且つ生産性が良い樹脂開発技術は確立されていなかった。
また、ABS樹脂の製造方法として、ゴム成分を含まない樹脂を連続塊状重合法で製造し、脱モノマー工程の後半、樹脂が溶融状態にある時点で、ゴム成分を含有するグラフト共重合体をサイドフィードして混合することにより、機械的強度に優れた熱可塑性樹脂組成物が得られることを特徴とした手法が提案されているが(特許文献4参照。)、オイル成分を定量且つ安定的に供給する手法は提案されていない。
特開平01−278553号公報
特開2001−200134号公報
特開2003−20378号公報
特開2001−31833号公報
本発明は、上述した従来技術における問題点の解決を課題として検討した結果達成されたものである。本発明の目的は、ハウジング材等に求められる優れた透明性、色調と耐衝撃性を有すると同時に、優れた耐傷性と表面硬度を兼ね備え、且つ、生産性に優れた熱可塑性樹脂組成物の製造方法を提供することにある。
本発明者らは、上記の課題を解決する手段として、熱可塑性樹脂組成物について鋭意検討した結果、透明性を有するゴム強化スチレン系熱可塑性樹脂組成物に、特定のシリコーンオイルを添加してなる樹脂組成物において、ゴム強化スチレン系熱可塑性樹脂組成物の製造方法とシリコーンオイルの投入方法を検討することにより、優れた透明性と色調を有すると同時に、優れた表面硬度、耐傷性および耐衝撃性などの物性バランスと生産性に優れた透明性ゴム強化スチレン系熱可塑性樹脂組成物の製造方法が得られることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、ビニル系単量体(a)を重合して得られる溶融状態のビニル系(共)重合体(A)に、グラフト共重合体(B)を供給し、溶融混合して熱可塑性樹脂組成物を製造するに際し、シリコーンオイル(C)を含有するグラフト共重合体(B)をビニル系(共)重合体(A)に供給することを特徴とする熱可塑性樹脂組成物の製造方法である。
具体的に、本発明では、搬送途中の前記グラフト共重合体(B)のスクリュー搬送部からシリコーンオイル(C)を搬送中のグラフト共重合体(B)に添加し、得られた混合物を溶融状態のビニル系(共)重合体(A)に供給し、溶融混合して熱可塑性樹脂組成物を連続的に製造することができる。さらに好ましい態様によれば、前記のシリコーンオイル(C)は、グラフト共重合体(B)のスクリュー搬送部に設置されたシリコーンオイル注入ノズルから搬送中のグラフト共重合体(B)に添加される。
本発明の熱可塑性樹脂組成物の製造方法の好ましい態様によれば、前記のシリコーンオイル(C)は、溶融混合して得られる熱可塑性樹脂組成物100重量%に対して0.01〜1重量%の割合で添加される。
本発明の熱可塑性樹脂組成物の製造方法の好ましい態様によれば、前記のシリコーンオイル(C)添加時のシリコーンオイルの温度は10〜80℃で、そのときの粘度は20〜1,000cPである。
本発明の熱可塑性樹脂組成物の製造方法の好ましい態様によれば、前記のグラフト共重合体(B)がゴム質重合体(b)の存在下にビニル系単量体(c)をグラフト重合してなる共重合体であり、そしてビニル系(共)重合体(A)とグラフト共重合体(B)の割合がビニル系(共)重合体(A)70〜95重量部、グラフト共重合体(B)30〜5重量部の組成からなるものである。
本発明の熱可塑性樹脂組成物の製造方法の好ましい態様によれば、前記のビニル系単量体(a)は、芳香族ビニル系単量体(a1)5〜70重量%、不飽和カルボン酸アルキルエステル系単量体(a2)30〜95重量%、シアン化ビニル系単量体(a3)0〜35重量%およびこれらと共重合可能な他の単量体(a4)0〜50重量%の組成からなるものである。
本発明によれば、透明性を有するゴム強化スチレン系樹脂等の透明性及び色調と、耐衝撃性などの物性バランスを損なうことなく、耐傷性および表面硬度が優れた透明性熱可塑性樹脂組成物を生産性良く得ることができる。本発明により得られた熱可塑性樹脂組成物は、家庭用電気機器に代表されるハウジング等の外観部品で使用される際、近年の製品のデザイン面における意匠性向上の要求に伴い、透明樹脂を外観部品に使用するに際し、従来の透明樹脂であるポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂、ポリスチレン樹脂と比較して、優れた耐傷性と物性バランスを持つため、成形加工における離型時の割れを発生させず、ハウジング材などの薄肉化された成形品の強度を保持することができる。
以下、本発明の熱可塑性樹脂組成物の製造方法について詳細に説明する。
本発明の熱可塑性樹脂組成物の製造方法は、ビニル系単量体(a)を重合して得られる溶融状態のビニル系(共)重合体(A)に、グラフト共重合体(B)を供給し、溶融混合して熱可塑性樹脂組成物を製造するに際し、シリコーンオイル(C)を含有するグラフト共重合体(B)をビニル系(共)重合体(A)に供給する熱可塑性樹脂組成物の製造方法である。
本発明においては、1種以上のビニル系単量体混合物(a)を連続塊状重合または連続溶液重合せしめるプロセス中の溶融状態のビニル系(共)重合体(A)70〜95重量部に対して、ゴム質重合体(b)の存在下に1種以上のビニル系単量体混合物(c)をグラフト重合してなるグラフト共重合体(B)30〜5重量部と、シリコーンオイル(C)を熱可塑性樹脂組成物100重量%に対して0.01〜1重量%添加することが好ましい態様として含まれる。
本発明において、ビニル系(共)重合体の表示は、ビニル系重合体とビニル系共重合体の両者を包含する用語として用いられる。
本発明で用いられるビニル系(共)重合体(A)を構成する1種以上のビニル系単量体(a)は、得られる熱可塑性樹脂組成物の透明性の点から、ビニル系(共)重合体(A)の屈折率が実質的にゴム質重合体(b)と合致するようにビニル系単量体(a)の組成を調整することが好ましい。具体的な範囲としては、ビニル系(共)重合体(A)とゴム質重合体(b)の屈折率の差を好ましくは0.03以下とし、さらには0.01以下に押さえることが好ましい。
ビニル系単量体(a)を構成する単量体成分は、耐衝撃性と剛性との物性バランスの点から、芳香族ビニル系単量体(a1)5〜70重量%、シアン化ビニル系単量体(a2)0〜35重量%、不飽和カルボン酸アルキルエステル系単量体(a3)30〜95重量%およびこれらと共重合可能な他の単量体(a4)0〜50重量%からなるビニル系単量体混合物であることが好ましく、さらに好ましくは芳香族ビニル系単量体(a1)5〜55重量%、シアン化ビニル系単量体(a2)0〜25重量%、不飽和カルボン酸アルキルエステル系単量体(a3)45〜95重量%およびこれらと共重合可能な他の単量体(a4)0〜40重量%からなるビニル系単量体混合物である。
前記ビニル系単量体(a)中の芳香族ビニル系単量体(a1)としては、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ビニルトルエン、t−ブチルスチレン、o−エチルスチレン、o−クロロスチレンおよびo,p−ジクロロスチレン等が挙げられるが、特にスチレンとα−メチルスチレンが好ましく用いられる。これらは、1種または2種以上を用いることができる。
シアン化ビニル系単量体(a2)としては、アクリロニトリル、メタアクリロニトリルおよびエタクリロニトリル等が挙げられるが、特にアクリロニトリルが好ましく用いられる。これらは、1種または2種以上を用いることができる。
不飽和カルボン酸アルキルエステル系単量体(a3)としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸クロロメチルおよび(メタ)アクリル酸2−クロロエチルなどが挙げられるが、特にメタクリル酸メチルが好ましく用いられる。これらは、1種または2種以上を用いることができる。
また、他の単量体(a4)としては、N−メチルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−フェニルマレイミド等のマレイミド化合物、アクリル酸、メタアクリル酸等の不飽和カルボン酸、マレイン酸等の不飽和ジカルボン酸、無水マレイン酸等の不飽和ジカルボン酸無水物およびアクリルアミド等の不飽和アミドなどが挙げられる。
ビニル系(共)重合体(A)の還元粘度は好ましくは0.2〜0.5dl/gであり、より好ましくは0.25〜0.39dl/gであり、更に好ましくは0.28〜0.35dl/gである。還元粘度が0.2dl/g未満では衝撃強度が劣り、0.5dl/gを超えると流動性が低下し成形性が悪くなる傾向を示す。
本発明においてビニル系単量体(a)を連続塊状重合させ、ビニル系(共)重合体(A)を得る工程における連続塊状重合方法としては、例えば、重合槽で重合した後、脱モノマー(脱揮)する方法などが用いられる。重合槽としては、各種の撹拌翼、例えばパドル翼、タービン翼、プロペラ翼、ブルマージン翼、多段翼、アンカー翼、マックスブレンド翼およびダブルヘリカル翼などを有する混合タイプの重合槽類または各種の塔式の反応器類などを使用することができる。さらにまた、多管反応器、ニーダー式反応器および二軸押出機などを重合反応器として使用することもできる(例えば、高分子製造プロセスのアセスメント10「耐衝撃性ポリスチレンのアセスメント」:高分子学会、1989年1月26日など参照。)。これらの重合槽類や反応器類は、1基(槽)または2基(槽)以上で使用され、また必要に応じて2種類以上の反応器類を組み合わせることもできる。
これらの重合槽類または反応器類で重合したビニル系(共)重合体(A)の反応混合物は、通常、次に脱モノマー工程に供され、モノマーその他の揮発成分が除去される。脱モノマーの方法としては、ベントを有する一軸または二軸の押出機で加熱下常圧または減圧でベント口から揮発成分を除去する方法、遠心型などのプレートフィン型加熱器をドラムに内蔵する蒸発器で揮発成分を除去する方法、遠心型などの薄膜蒸発器で揮発成分を除去する方法、および多管式熱交換器を用いて余熱、発泡して真空槽へフラッシュして揮発成分を除去する方法などがあり、いずれの方法も使用できるが、特にベントを有する一軸または二軸の押出機が好ましく用いられる。
ビニル系(共)重合体(A)の連続塊状重合は、重合開始剤を使用せずに熱重合することも、重合開始剤を用いて開始剤重合することも、さらに熱重合と開始剤重合を併用することも可能である。重合開始剤としては、過酸化物またはアゾ系化合物などが用いられる。
過酸化物の具体例としては、ベンゾイルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシアセテート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ブチルパーオキシイソプロピルカルボネート、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルパーオクテート、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)3、3、5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエートなどが挙げられる。なかでもクメンハイドロパーオキサイドおよび1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)3、3、5−トリメチルシクロヘキサンが特に好ましく用いられる。
また、アゾ系化合物の具体例としては、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス(2,4ジメチルバレロニトリル)、2−フェニルアゾ−2,4−ジメチル−4−メトキシバレロニトリル、2−シアノ−2−プロピルアゾホルムアミド、1,1′−アゾビスシクロヘキサン−1−カーボニトリル、アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル2,2′−アゾビスイソブチレート、1−t−ブチルアゾ−1−シアノシクロヘキサン、2−t−ブチルアゾ−2−シアノブタンおよび2−t−ブチルアゾ−2−シアノ−4−メトキシ−4−メチルペンタンなどが挙げられる。
これらの重合開始剤を使用する場合、1種または2種以上を併用することができる。なかでも、重合開始剤として1,1′−アゾビスシクロヘキサン−1−カーボニトリルが特に好ましく用いられる。
本発明で用いられるビニル系(共)重合体(A)の重合度調節を目的として、メルカプタンやテルペンなどの連鎖移動剤を使用することも可能であり、その具体例として、n−オクチルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、n−テトラデシルメルカプタン、n−オクタデシルメルカプタンおよびテルピノレンなどが挙げられる。これらの連鎖移動剤を使用する場合、1種または2種以上を併用することができる。なかでも、特にn−オクチルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタンおよびn−ドデシルメルカプタンが連鎖移動剤として好ましく用いられる。
本発明で用いられるビニル系(共)重合体(A)は、連続塊状重合法で製造することができるが、少量、例えば、20%以下の溶媒を使用して重合することも可能であり、本発明の範囲に含まれる。
本発明で好ましく用いられるグラフト共重合体(B)は、ゴム質重合体(b)の存在下にビニル系単量体(c)をグラフト重合してなる共重合体である。
グラフト共重合体(B)を構成するゴム質重合体(b)としては、ジエン系ゴム、アクリル系ゴムおよびエチレン系ゴムなどが例示され、具体的には、ポリブタジエン、ポリ(ブタジエン−スチレン)、ポリ(ブタジエン−アクリロニトリル)、ポリイソプレン、ポリ(ブタジエン−アクリル酸ブチル)、ポリ(ブタジエン−アクリル酸メチル)、ポリ(ブタジエン−メタクリル酸メチル)、ポリ(ブタジエン−アクリル酸エチル)、エチレン−プロピレンラバー、エチレン−プロピレンージエンラバー、ポリ(エチレン−イソブチレン)、ポリ(エチレン−アクリル酸メチル)、およびポリ(エチレン−アクリル酸メチル)などが挙げられる。これらのゴム質重合体は、1種または2種以上の混合物で使用される。なかでも、耐衝撃性の点から、ポリブタジエンとスチレン−ブタジエン共重合ゴムが特に好ましく用いられる。
本発明で用いられるグラフト共重合体(B)を構成するゴム質重合体(b)の重量平均粒子径は、好ましくは0.1〜0.5μmであり、特に好ましくは0.15〜0.4μmであり、重量平均粒子径をこの範囲とすることにより、より優れた耐衝撃性と透明性を両立させることができる。
本発明で用いられるビニル系単量体(c)を構成する単量体成分は、耐衝撃性と剛性との物性バランスの点から、芳香族ビニル系単量体(c1)5〜70重量%、シアン化ビニル系単量体(c2)0〜35重量%、不飽和カルボン酸アルキルエステル系単量体(c3)30〜95重量%およびこれらと共重合可能な他の単量体(c4)0〜50重量%からなるビニル系単量体混合物であることが好ましく、さらに好ましくは、芳香族ビニル系単量体(c1)5〜55重量%、シアン化ビニル系単量体(c2)0〜25重量%、不飽和カルボン酸アルキルエステル系単量体(c3)45〜95重量%およびこれらと共重合可能な他の単量体(c4)0〜40重量%からなるビニル系単量体混合物である。ビニル系単量体(c)を構成する単量体組成は、ビニル系(共)重合体(A)を構成するビニル系単量体(a)と同一であっても異なってもよい。
前記のビニル系単量体(c)中の芳香族ビニル系単量体(c1)としては、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ビニルトルエン、t−ブチルスチレン、o−エチルスチレン、o−クロロスチレンおよびo,p−ジクロロスチレン等が挙げられるが、特にスチレンとα−メチルスチレンが好ましく用いられる。これらは、1種または2種以上を用いることができる。
シアン化ビニル系単量体(c2)としては、アクリロニトリル、メタアクリロニトリルおよびエタクリロニトリル等が挙げられるが、特にアクリロニトリルが好ましく用いられる。これらは、1種または2種以上を用いることができる。
不飽和カルボン酸アルキルエステル系単量体(c3)としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸クロロメチルおよび(メタ)アクリル酸2−クロロエチルなどが挙げられるが、特にメタクリル酸メチルが好ましく用いられる。これらは、1種または2種以上を用いることができる。
また、他の単量体(c4)としては、N−メチルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−フェニルマレイミド等のマレイミド化合物、アクリル酸、メタアクリル酸等の不飽和カルボン酸、マレイン酸等の不飽和ジカルボン酸、無水マレイン酸等の不飽和ジカルボン酸無水物およびアクリルアミド等の不飽和アミドなどが挙げられる。
本発明で用いられるグラフト共重合体(B)を構成するグラフト成分であるビニル系単量体(c)の極限粘度は、耐衝撃性および成形性のバランスの点から0.05〜1.2dl/gであることが好ましく、さらに好ましくは0.1〜0.7dl/gである。
本発明で好ましく用いられるグラフト共重合体(B)は、ゴム質重合体(b)の存在下に1種または2種以上のビニル系単量体(c)をグラフト重合してなるものであるが、ビニル系単量体(c)全量がグラフトしている必要はなく、通常はグラフトしていないビニル系(共)重合体との混合物として得られたものを使用する。グラフト共重合体(B)のグラフト率は、耐衝撃性の点から、好ましくは5〜150重量%であり、より好ましくは10〜100重量%である。
グラフト共重合体(B)中のゴム状重合体(b)の割合は、得られる熱可塑性樹脂組成物の機械的強度、色調および成形性の観点から、好ましくは5〜80重量部であり、より好ましくは20〜70重量部である。
グラフト共重合体(B)は、好ましくは乳化重合法または塊状重合法で製造される。なかでも過度の熱履歴によるゴム成分の劣化、および着色を抑制するという点から、乳化重合法で製造することが好ましい。通常、乳化重合は、ゴム状重合体ラテックスの存在化に単量体混合物を乳化グラフト重合する。
この乳化グラフト重合に用いられる乳化剤としては、各種の界面活性剤を使用することができるが、カルボン酸塩型、硫酸エステル塩型およびスルホン酸塩型などのアニオン系界面活性剤が特に好ましく使用される。このような乳化剤の具体例としては、カプリル酸塩、カプリン酸塩、ラウリル酸塩、ミスチリン酸塩、パルミチン酸塩、ステアリン酸塩、オレイン酸塩、リノール酸塩、リノレン酸塩、ロジン酸塩、ベヘン酸塩、ヒマシ油硫酸エステル塩、ラウリルアルコール硫酸エステル塩、その他高級アルコール硫酸エステル塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルジフェニールエーテルジスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩縮合物、ジアルキルスルホコハク酸塩、ポリオキシエチレンラウリル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、およびポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩などが挙げられる。
ここでいう塩とは、アルカリ金属塩やアンモニウム塩などであり、アルカリ金属塩の具体例としてはカリウム塩、ナトリウム塩およびリチウム塩などが挙げられる。これらの乳化剤は、1種または2種以上を併用することができる。
また、これら乳化グラフト重合で使用可能な重合開始剤および連鎖移動剤としては、前記のビニル系(共)重合体(A)の製造で挙げた重合開始剤および連鎖移動剤が挙げられ、重合開始剤はレドックス系でも使用される。
乳化グラフト重合で製造されたグラフト共重合体(B)は、次に凝固剤を添加してラテックスを凝固してグラフト共重合体(B)を回収する。凝固剤としては酸または水溶性塩が用いられ、その具体例として、硫酸、塩酸、リン酸、酢酸、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化バリウム、塩化アルミニウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、硫酸アルミニウムアンモニウム、硫酸アルミニウムカリウムおよび硫酸アルミニウムナトリウムなどが挙げられる。これらの凝固剤は、1種または2種以上の混合物で使用される。
凝固したグラフト共重合体(B)は、あらかじめ脱水・乾燥して、溶融状態にあるビニル系(共)重合体(A)に添加することが、工程における取り扱い性の点から好ましい態様である。
また上述のとおり、グラフト共重合体(B)は塊状重合法で製造することも可能である。グラフト共重合体(B)を塊状重合法で製造する場合は、脱モノマー機から出た溶融状態にあるグラフト共重合体(B)を、直接ビニル系(共)重合体(A)に添加することも可能であるし、また、予め単離したグラフト共重合体(B)をビニル系(共)重合体(A)に添加することも可能であるが、通常熱劣化防止および工程の連続化の点から脱モノマー機から出た溶融状態にあるグラフト共重合体(B)を直接添加することが好ましい。
本発明では、好ましくは連続重合プロセス中の溶融状態にあるビニル系(共)重合体(A)にグラフト共重合体(B)とシリコーンオイル(C)を添加した後、溶融混合させる必要があり、それによって初めて色調、耐衝撃性および生産性などの優れた熱可塑性樹脂組成物が得られる。またその際、溶融状態にあるビニル系(共)重合体(A)50〜95重量部にグラフト共重合体(B)を50〜5重量部を添加することが好ましく、より好ましくはビニル系(共)重合体(A)70〜95重量部にグラフト共重合体(B)を30〜5重量部を添加した後、混合する。このグラフト共重合体(B)の添加は、連続的に行うことが好ましい。その際のグラフト共重合体(B)の添加は、ビニル系(共)重合体(A)の塊状重合プロセスの脱モノマー工程中もしくは脱モノマー工程以降で残存モノマー量が10%以下、さらに好ましくは5%以下になった点で行うと、その後の脱モノマー操作中にゴム成分が熱履歴により劣化せず、本発明の特徴である色調と耐衝撃性などがさらに良好となる。
また、本発明においては、ビニル系(共)重合体(A)にグラフト共重合体(B)を添加した後、混合することにより耐衝撃性などの物性を十分に発現させることができる。好ましくは、ビニル系(共)重合体(A)にグラフト共重合体(B)を添加した後、溶融混合することが望ましく、溶融混合は、添加混合時に行ってもあるいは混合物単離後、例えば成形時に行ってもよい。
グラフト共重合体(B)のフィード搬送には通常、各種のフィーダー類、例えばベルト式フィーダー、スクリュー式フィーダー、単軸押出機、二軸押出機などが用いられ、グラフト共重合体(B)がビニル系(共)重合体(A)に連続的に添加されるが、その際、ビニル系(共)重合体(A)の脱モノマー押出機に接続した単軸押出機および二軸押出機が特に好ましく用いられる。
これら連続添加装置は、グラフト共重合体(B)とビニル系(共)重合体(A)を定量することができるものが好ましい。また、連続フィード搬送装置は加熱装置を有していていることが好ましく、グラフト共重合体(B)を半溶融もしくは溶融状態で添加することにより混合状態を良好ならしめることができる。この目的には、図1に示したサイドフィーダーと呼ばれる加熱装置を有している押出機などを使用することができる。
図1は、本発明の熱可塑性樹脂組成物の製造方法を実施するための装置の一実施態様を示す概略側面図である。図1において、ビニル系単量体(a)を重合して得られる溶融状態のビニル系(共)重合体(A)はベント付きの2軸押出機9に投入され、モーターに接続されたスクリューにより移送される途中で、2軸押出機9のベント口1、2から溶融状態のビニル系(共)重合体(A)中の残存モノマや溶剤が排出される。一方、2軸押出機9のバレル10には、コンパクタースクリュー6を備えたホッパー7有する2軸押出機のサイドフィーダー4が接続されている。グラフト共重合体(B)は、サイドフィーダー4のホッパー7から投入され、モータに接続されたスクリューにより移送される途中で、サイドフィーダー4で加熱溶融され2軸押出機9に投入され、ビニル系共重合体(A)と溶融混合される。溶融混合された熱可塑性樹脂組成物は、モータに接続されたスクリューで吐出口8に送られる。途中、ベント口3から残存モノマや溶剤が排出される。
本発明では、シリコーンオイル(C)が、好ましくはグラフト共重合体(B)のスクリュー搬送部から搬送中のグラフト共重合体(B)に添加される。ホッパー7のコンパクタースクリュー6やサイドフィーダー4の押出機スクリュー5が、グラフト共重合体(B)のスクリュー搬送部に相当する。このように本発明では、図1に示す装置のように、グラフト共重合体(B)のスクリュー搬送部として、コンパクタースクリュー6やサイドフィーダー4の押出機スクリュー5が挙げられ、そこからシリコーンオイル(C)が添加されることが好ましい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物の製造方法の好ましい態様においては、シリコーンオイル(C)を、グラフト共重合体(B)のスクリュー搬送部から搬送中のグラフト共重合体(B)に連続添加する。
シリコーンオイル(C)は、グラフト共重合体(B)の添加ホッパー7から添加することもできるが、シリコーンオイル(C)の影響でホッパー内壁面にグラフト共重合体(B)が付着することがある。そのため、本発明では、グラフト共重合体(B)のスクリュー搬送部に添加する方法を採用することが好ましい。シリコーンオイル(C)の最も好ましい添加方法は、本発明の目的とする熱可塑性樹脂組成物と安定生産性を得るために、サイドフィーダー4の押出機スクリュー5やホッパー内のコンパクタースクリュー6などのグラフト共重合体(B)のスクリュー搬送部に、シリコーンオイル(C)が直接当たるようなシリコーンオイル注入ノズル11、12を設置し、グラフト共重合体(B)に直接添加できるようにする。また、シリコーンオイル(C)を添加する口は1箇所ではなく、数カ所に分離させてシリコーンオイル(C)を添加することもできる。
シリコーンオイル(C)を添加するための供給ポンプとしては、容積式のピストンポンプ、プランジャーポンプ、ダイヤフラムポンプや非容積式の渦巻きポンプおよびカスケードポンプを利用することができる。
本発明におけるシリコーンオイル(C)としては、ジメチルシリコーンオイル、メチル水素シリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、アルキルシリコーンオイル、ポリエーテルシリコンオイル、高級脂肪酸エステルシリコーンオイル、フルオロアルキルシリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイルおよびアルコール変性シリコーンオイル等を適用することができる。
シリコーンオイル(C)添加時のシリコーンオイル(C)の温度は好ましくは10〜80℃であり、さらに好ましくは15〜70℃である。また、シリコーンオイル(C)添加時のシリコーンオイル(C)の粘度は好ましくは20〜1,000cPであり、更に好ましくは50〜800cPである。シリコーンオイル(C)の温度を上記条件内の温度に調整するため、前段に温水などを用いた温調設備を有する貯槽を設けることができる。シリコーンオイル(C)の温度を10℃以下とするには、冷水や冷却媒体などを用いた温調設備が必要となり、また80℃を超える場合にはスチームや熱媒や電気ヒーターを用いた温調設備が必要となるため、シリコーンオイル(C)の添加プロセスが複雑となる。シリコーンオイル(C)を事前に温調する場合、二重構造を有する貯槽や配管を用いることも可能である。また、シリコーンオイル(C)添加時の粘度が上記の範囲を超えると、取り扱いと定量的なフィードが困難になることがある。
本発明で用いられるシリコーンオイル(C)の屈折率は1.48〜1.55の範囲であることが好ましく、より好ましくは1.49〜1.54であり、更に好ましくは1.50〜1.53である。屈折率が上記の範囲から外れると、得られる熱可塑性樹脂組成物の透明性を損なう場合がある。
シリコーンオイル(C)のうち、好ましくは、シリコーンオイル(C)添加時の温度と粘度が上記条件の範囲内に入り、かつ上記屈折率条件を満足するような、ジメチルシリコーンオイルやメチルフェニルシリコーンオイルが好適であり、メチルフェニルシリコーンオイルがより好適である。
シリコーンオイル(C)の市販品としては、信越シリコーン社製「KF54」メチルフェニルシリコーンオイル(屈折率=1.505)および東レダウコーニング社製「SH702」メチルフェニルシリコーンオイル(屈折率=1.52)が挙げられる。
本発明において、シリコーンオイル(C)の添加量(重量%)は、ビニル系共重合体(A)とグラフト共重合体(B)を溶融混合して得られる熱可塑性樹脂組成物100重量%に対して、0.01〜1重量%であることが好ましく、より好ましくは0.1〜0.5重量%である。ポリオルガノシロキサンオイル(C)の添加量が0.01重量%未満では、必ずしも十分な衝撃強さが得られない。また、シリコーンオイル(C)の添加量が1重量%を超えると、熱可塑性樹脂組成物の透明性を損なう場合があるとともに、グラフト共重合体(B)のフィード状態が悪化する可能性がある。
ゴム質重合体(b)の量は、ビニル系共重合体(A)とグラフト共重合体(B)の合計量において好ましくは2.5〜11.5重量%であり、より好ましくは3.5〜10.5重量%であり、更に好ましくは4〜10重量%である。ゴム質重合体(b)の添加量が2.5重量%より少ない場合は耐衝撃性が劣る傾向があり、11.5重量%を超えると成形性、表面硬度と耐傷性が劣る傾向がある。
本発明で得られる熱可塑性樹脂組成物に、本発明の目的を損なわない範囲で塩化ビニル、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン、ナイロン6やナイロン66等のポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートおよびポリシクロヘキサンジメチルテレフタレート等のポリエステル、ポリカーボネート、および各種エラストマー類等の他のポリマーを加えて成形用樹脂としての性能を改良することができる。
また、必要に応じてヒンダードフェノール系、含硫黄有機化合物系および含リン有機化合物系等の酸化防止剤、フェノール系やアクリレート系等の熱安定剤、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系およびサリシレート系等の紫外線吸収剤、有機ニッケル系やヒンダードアミン系等の光安定剤等の各種安定剤、高級脂肪酸の金属塩類、高級脂肪酸アミド類等の滑剤、フタル酸エステル類やリン酸エステル類等の可塑剤、ポリブロモジフェニルエーテル、テトラブロモビスフェノール−A、臭素化エポキシオリゴマーおよび臭素化ポリカーボネートオリゴマー等の含ハロゲン系化合物、リン系化合物、三酸化アンチモン等の難燃剤・難燃助剤、帯電防止剤、カーボンブラック、酸化チタン、顔料および染料等を添加することもできる。更に、ガラス繊維、ガラスフレーク、ガラスビーズ、炭素繊維および金属繊維等の補強剤や充填剤を添加することもできる。
これら添加物の添加方法については特に制限はなく、グラフト共重合体(B)とともに連続的に添加することも可能であり、グラフト共重合体(B)のスクリュー搬送部からシリコーンオイル(C)以外の液体添加剤を連続的に投入することも可能であり、また、ビニル系(共)重合体(A)、グラフト共重合体(B)の混合物単離後に後工程として添加する等種々の方法を用いることができる。
本発明で得られた熱可塑性樹脂組成物は、OA機器、家電製品および一般雑貨等の種々の用途等に好適に用いられる。
また、本発明で得られた熱可塑性樹脂組成物を成形品として使用する場合、その成形方法についてはいずれも利用可能であり、成形手段としては射出成形、押出成形、ブロー成形、カレンダ成形およびトランスファ成形などがあり、生産性の観点から射出成形が望ましい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物の製造方法をさらに具体的に説明するため、以下に実施例を挙げて説明するが、これらの実施例は本発明を何ら制限するものではない。ここでは特に断りのない限り「%」は重量%を表し、「部」は重量部を示す。まず、熱可塑性樹脂組成物の樹脂特性の分析方法を下記する。
(1)グラフト共重合体(B)のグラフト率
80℃の温度で4時間真空乾燥を行ったグラフト共重合体(B)の所定量(m;約1g)にアセトン100mlを加え、70℃の温度の湯浴中で3時間還流し、得られた溶液を8800r.p.m(10000G)で40分間遠心分離した後、不溶分を濾過し、その不溶分を80℃の温度で4時間真空乾燥し、重量(n)gを測定した。グラフト率を下記式より算出した。ここで、Lはグラフト共重合体のゴム含有量(%×1/100)である。
グラフト率(%)={[(n)−(m)×L]/[(m)×L]}×100
(2)ビニル系(共)重合体(A)の還元粘度
ビニル系(共)重合体(A)の測定サンプルをメチルエチルケトンに溶解し、0.4g/100mlメチルエチルケトン溶液として、ウベローデ粘度計(柴田科学製)を用い、30℃の温度で還元粘度ηsp/cを測定した。
80℃の温度で4時間真空乾燥を行ったグラフト共重合体(B)の所定量(m;約1g)にアセトン100mlを加え、70℃の温度の湯浴中で3時間還流し、得られた溶液を8800r.p.m(10000G)で40分間遠心分離した後、不溶分を濾過し、その不溶分を80℃の温度で4時間真空乾燥し、重量(n)gを測定した。グラフト率を下記式より算出した。ここで、Lはグラフト共重合体のゴム含有量(%×1/100)である。
グラフト率(%)={[(n)−(m)×L]/[(m)×L]}×100
(2)ビニル系(共)重合体(A)の還元粘度
ビニル系(共)重合体(A)の測定サンプルをメチルエチルケトンに溶解し、0.4g/100mlメチルエチルケトン溶液として、ウベローデ粘度計(柴田科学製)を用い、30℃の温度で還元粘度ηsp/cを測定した。
(3)グラフト共重合体(B)アセトン可溶分の還元粘度
上記(1)で得られた濾液をロータリーエバポレーターで濃縮し、析出物(アセトン可溶分)を60℃の温度で5時間減圧乾燥したものを、上記(2)と同様の方法で測定した。
上記(1)で得られた濾液をロータリーエバポレーターで濃縮し、析出物(アセトン可溶分)を60℃の温度で5時間減圧乾燥したものを、上記(2)と同様の方法で測定した。
(4)ゴム質重合体(b)の屈折率
文献(WILEY−INTERSCIENCE社発刊 PLOYMER HANDBOOK 第4版)から、下記の値を用いた。共重合ゴムに関しては、FT−IR、粘弾性測定等による同定を行い、各共重合成分から下式2により求めることができる。
ポリブタジエンの屈折率:1.516
・nD=1.516MPB+1.594MPS+1.516MPA ・・・(式2)
(但し、式中、nD:共重合ゴムの屈折率、MB:ブタジエン含量(wt%)、MS:スチレン含量(wt%)、およびMA:アクリロニトリル含量(wt%)を表す。)。
文献(WILEY−INTERSCIENCE社発刊 PLOYMER HANDBOOK 第4版)から、下記の値を用いた。共重合ゴムに関しては、FT−IR、粘弾性測定等による同定を行い、各共重合成分から下式2により求めることができる。
ポリブタジエンの屈折率:1.516
・nD=1.516MPB+1.594MPS+1.516MPA ・・・(式2)
(但し、式中、nD:共重合ゴムの屈折率、MB:ブタジエン含量(wt%)、MS:スチレン含量(wt%)、およびMA:アクリロニトリル含量(wt%)を表す。)。
(5)透明性(全光線透過率、ヘイズ値)
80℃の温度の熱風乾燥機中で3時間乾燥した熱可塑性樹脂組成物のペレットを、シリンダー温度250℃に設定した東芝(株)製IS50A成形機内に充填し、即時に成形した角板成形品(厚さ3mm)の全光線透過率、ヘイズ値[%]を東洋精機(株)製直読ヘイズメーターを使用して測定した。
80℃の温度の熱風乾燥機中で3時間乾燥した熱可塑性樹脂組成物のペレットを、シリンダー温度250℃に設定した東芝(株)製IS50A成形機内に充填し、即時に成形した角板成形品(厚さ3mm)の全光線透過率、ヘイズ値[%]を東洋精機(株)製直読ヘイズメーターを使用して測定した。
(6)熱可塑性樹脂組成物の色調(YI値)
JIS K7103(1977年版)に準拠して測定した。
JIS K7103(1977年版)に準拠して測定した。
(7)熱可塑性樹脂組成物の残モノマ量
測定サンプル2gを50mlのアセトンに溶解したサンプル1μLを、島津(株)製GC−17Aガスクロマトグラフィーを用いて測定した。
測定サンプル2gを50mlのアセトンに溶解したサンプル1μLを、島津(株)製GC−17Aガスクロマトグラフィーを用いて測定した。
(8)全光線透過率
80℃の温度の熱風乾燥機中で3時間乾燥した熱可塑性樹脂組成物のペレットを、シリンダー温度250℃に設定した東芝(株)製IS50A成形機内に充填し、即時に成形した角板成形品(厚さ3mm)のヘイズ値[%]を東洋精機(株)製直読ヘイズメーターを使用して測定した。
80℃の温度の熱風乾燥機中で3時間乾燥した熱可塑性樹脂組成物のペレットを、シリンダー温度250℃に設定した東芝(株)製IS50A成形機内に充填し、即時に成形した角板成形品(厚さ3mm)のヘイズ値[%]を東洋精機(株)製直読ヘイズメーターを使用して測定した。
(9)鉛筆硬度
80℃の温度の熱風乾燥機中で3時間乾燥した熱可塑性樹脂組成物のペレットを、シリンダー温度230℃に設定した住友(株)製プロマット成形機内に充填し、射出成形した試験片ISO3167 TypeA(多目的試験片)を、JIS K5400(1990年版)に準拠し、測定した。
80℃の温度の熱風乾燥機中で3時間乾燥した熱可塑性樹脂組成物のペレットを、シリンダー温度230℃に設定した住友(株)製プロマット成形機内に充填し、射出成形した試験片ISO3167 TypeA(多目的試験片)を、JIS K5400(1990年版)に準拠し、測定した。
(10)耐傷性試験
上記(9)と同様な条件で成形した試験片を協和界面化学社製自動摩擦・摩耗試験機DFPM−SS型により試験荷重:500g、相手材:Pure Leaf M−210、環境条件:温度23℃、湿度50%RH、ストローク:40mm、回数:20回で測定した。耐擦傷性は試験後の傷を目視にて確認し、傷の本数によって次の5段階に順位付けを行った。
・I:30本以上、
・II:20〜29本、
・III:11〜19本、
・IV:4〜10本、
・V:0〜3本。
上記(9)と同様な条件で成形した試験片を協和界面化学社製自動摩擦・摩耗試験機DFPM−SS型により試験荷重:500g、相手材:Pure Leaf M−210、環境条件:温度23℃、湿度50%RH、ストローク:40mm、回数:20回で測定した。耐擦傷性は試験後の傷を目視にて確認し、傷の本数によって次の5段階に順位付けを行った。
・I:30本以上、
・II:20〜29本、
・III:11〜19本、
・IV:4〜10本、
・V:0〜3本。
(11)シャルピー衝撃強さ
上記(9)と同様な条件で成形した試験片をISO−179(23℃,4mm厚みVノッチ付き)に準拠して測定した。この値が大きいほど、耐衝撃性が優れている。
上記(9)と同様な条件で成形した試験片をISO−179(23℃,4mm厚みVノッチ付き)に準拠して測定した。この値が大きいほど、耐衝撃性が優れている。
(12)曲げ強さ
上記(9)と同様な条件で成形した試験片を、ISO−178に準拠して測定した。
上記(9)と同様な条件で成形した試験片を、ISO−178に準拠して測定した。
(13)メルトフローレート
80℃の温度の熱風乾燥機中で3時間乾燥した熱可塑性樹脂組成物のペレットを、ISO−1133に準拠し、温度220℃、98Nの条件で測定した。この値が大きいほど高い流動性を示し、成形加工性に優れている。
80℃の温度の熱風乾燥機中で3時間乾燥した熱可塑性樹脂組成物のペレットを、ISO−1133に準拠し、温度220℃、98Nの条件で測定した。この値が大きいほど高い流動性を示し、成形加工性に優れている。
[参考例]
グラフト共重合体(B):
ポリブタジエンラテックス(ゴム粒子径0.3μm、ゲル含率85%)50部(固形分換算)、純水200部、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート0.4部、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム0.1部、硫酸第一鉄(0.01部)およびリン酸ナトリウム0.1部を反応容器に仕込み、窒素置換後65℃の温度に温調し、撹拌下スチレン11.5部、アクリロニトリル4.0部、メタクリル酸メチル34.5部およびn−ドデシルメルカプタン0.3部の混合物を4時間かけて連続滴下した。同時に並行してクメンハイドロパーオキサイド0.25部、乳化剤であるラウリン酸ナトリウム2.5部および純水25部の混合物を5時間かけて連続滴下し、滴下終了後さらに1時間保持して重合を終了させた。
グラフト共重合体(B):
ポリブタジエンラテックス(ゴム粒子径0.3μm、ゲル含率85%)50部(固形分換算)、純水200部、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート0.4部、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム0.1部、硫酸第一鉄(0.01部)およびリン酸ナトリウム0.1部を反応容器に仕込み、窒素置換後65℃の温度に温調し、撹拌下スチレン11.5部、アクリロニトリル4.0部、メタクリル酸メチル34.5部およびn−ドデシルメルカプタン0.3部の混合物を4時間かけて連続滴下した。同時に並行してクメンハイドロパーオキサイド0.25部、乳化剤であるラウリン酸ナトリウム2.5部および純水25部の混合物を5時間かけて連続滴下し、滴下終了後さらに1時間保持して重合を終了させた。
重合を終了したラテックスを1.5%硫酸で凝固し、次いで水酸化ナトリウムで中和、洗浄、遠心分離、乾燥して、パウダー状のグラフト共重合体を調整した。得られたパウダー状のグラフト共重合体(B)のグラフト成分の還元粘度は0.30dl/gであり、グラフト率は47重量%であり、屈折率は1.516であった。
シリコーンオイル(C):
・ポリオルガノシロキサンオイル(C−1):信越シリコーン社製「KF54」メチルフェニルシリコーンオイル、屈折率=1.505を用いた。
・ポリオルガノシロキサンオイル(C−2):東レダウコーニング社製「SH702」メチルフェニルシリコーンオイル、屈折率=1.52を用いた。
・ポリオルガノシロキサンオイル(C−1):信越シリコーン社製「KF54」メチルフェニルシリコーンオイル、屈折率=1.505を用いた。
・ポリオルガノシロキサンオイル(C−2):東レダウコーニング社製「SH702」メチルフェニルシリコーンオイル、屈折率=1.52を用いた。
[実施例1]
単量体蒸気の蒸発還流用コンデンサーおよびヘリカルリボン翼を有する2m3の完全混合型重合槽と、単軸押出機型予熱機と、58mmφ2軸押出機型脱モノマー機バレルNo.6部にタンデムに接続した加熱装置を有する48mmφ2軸押出機型のサイドフィーダーとからなる連続式塊状重合装置を用いて、重合および樹脂混合を実施した。脱モノマー機のバレル温度を180℃に設定し、サイドフィーダーのバレル温度を180℃に設定した。
単量体蒸気の蒸発還流用コンデンサーおよびヘリカルリボン翼を有する2m3の完全混合型重合槽と、単軸押出機型予熱機と、58mmφ2軸押出機型脱モノマー機バレルNo.6部にタンデムに接続した加熱装置を有する48mmφ2軸押出機型のサイドフィーダーとからなる連続式塊状重合装置を用いて、重合および樹脂混合を実施した。脱モノマー機のバレル温度を180℃に設定し、サイドフィーダーのバレル温度を180℃に設定した。
まず、スチレン23.0部、アクリロニトリル8.0部、メタクリル酸メチル69.0部、n−オクチルメルカプタン0.15部およびジ−t−ブチルパーオキサイド0.01部からなる単量体混合物を、液量1000kgの重合槽に250kg/時で連続的に供給し、重合温度130℃、槽内圧0.08MPaに保って連続塊状重合させた。重合槽出における重合反応混合物の重合率を74〜76%の間に制御した。得られたスチレン/アクリロニトリル/メタクリル酸メチル共重合体(A−1)の還元粘度は0.32dl/gであり、屈折率は1.516であった。
重合反応混合物は単軸押出機型予熱機で予熱された後、2軸押出機型脱モノマー機により未反応の単量体を図1のベント口1、2から減圧蒸発回収し、回収した未反応単量体は連続的に重合槽へ還流させた。2軸押出機バレル10で見掛け上の重合率が99%以上に上昇したスチレン/アクリロニトリル/メタクリル酸メチル共重合体(A−1)に、加熱装置を有した2軸押出機型のサイドフィーダーに、参考例で製造したグラフト共重合体(B)44kg/時とフェノール系安定剤であるt−ブチルヒドロキシトルエン0.225kg/時、リン系の安定剤であるトリ(ノニルフェニル)ホスファイト0.225kg/時を供給した。また、グラフト共重合体(B)のスクリュー搬送部であるサイドフィーダー4の押出機スクリュー5に接続した注入ノズル11からポリオルガノシロキサンオイル(C−1)1.176kg/時を連続供給した。ポリオルガノシロキサンオイル(C−1)の添加時の温度は25℃であり、粘度は400cStであった。揮発分は、2軸押出機(脱モノマー機)の下流に設置したベント口3から減圧蒸発させて除去した。その後、溶融ポリマーをストランド状に吐出させカッターにより熱可塑性樹脂組成物ペレットを得た。この手法による製造を連続生産法とする。
[実施例2]
上記実施例1の条件のうち、混合溶液におけるn−オクチルメルカプタンの量を0.13部とした他は、スチレン/アクリロニトリル/メタクリル酸メチル共重合体(A−1)と同様の方法で重合を行ってスチレン/アクリロニトリル/メタクリル酸メチル共重合体(A−2)を製造し、実施例1と同様にして熱可塑性樹脂組成物ペレットを得た。得られたスチレン/アクリロニトリル/メタクリル酸メチル共重合体(A−2)の還元粘度は0.35dl/gであり、屈折率は1.516であった。ポリオルガノシロキサンオイル(C−1)の添加時の温度は25℃であり、粘度は400cStであった。
上記実施例1の条件のうち、混合溶液におけるn−オクチルメルカプタンの量を0.13部とした他は、スチレン/アクリロニトリル/メタクリル酸メチル共重合体(A−1)と同様の方法で重合を行ってスチレン/アクリロニトリル/メタクリル酸メチル共重合体(A−2)を製造し、実施例1と同様にして熱可塑性樹脂組成物ペレットを得た。得られたスチレン/アクリロニトリル/メタクリル酸メチル共重合体(A−2)の還元粘度は0.35dl/gであり、屈折率は1.516であった。ポリオルガノシロキサンオイル(C−1)の添加時の温度は25℃であり、粘度は400cStであった。
[実施例3]
上記実施例1の条件のうち、混合溶液におけるn−オクチルメルカプタンの量を0.20部とした他は、スチレン/アクリロニトリル/メタクリル酸メチル共重合体(A−1)と同様の方法で重合を行ってスチレン/アクリロニトリル/メタクリル酸メチル共重合体(A−3)を製造し、実施例1と同様にして熱可塑性樹脂組成物ペレットを得た。得られたスチレン/アクリロニトリル/メタクリル酸メチル共重合体(A−3)の還元粘度は0.28dl/gであり、屈折率は1.516であった。ポリオルガノシロキサンオイル(C−1)の添加時の温度は25℃であり、粘度は400cStであった。
上記実施例1の条件のうち、混合溶液におけるn−オクチルメルカプタンの量を0.20部とした他は、スチレン/アクリロニトリル/メタクリル酸メチル共重合体(A−1)と同様の方法で重合を行ってスチレン/アクリロニトリル/メタクリル酸メチル共重合体(A−3)を製造し、実施例1と同様にして熱可塑性樹脂組成物ペレットを得た。得られたスチレン/アクリロニトリル/メタクリル酸メチル共重合体(A−3)の還元粘度は0.28dl/gであり、屈折率は1.516であった。ポリオルガノシロキサンオイル(C−1)の添加時の温度は25℃であり、粘度は400cStであった。
[実施例4]
上記実施例1の条件のうち、グラフト共重合体(B)を19kg/時、ポリオルガノシロキサンオイル(C−1)1.076kg/時を供給して、実施例1と同様にして熱可塑性樹脂組成物ペレットを得た。ポリオルガノシロキサンオイル(C−1)の添加時の温度は25℃であり、粘度は400cStであった。
上記実施例1の条件のうち、グラフト共重合体(B)を19kg/時、ポリオルガノシロキサンオイル(C−1)1.076kg/時を供給して、実施例1と同様にして熱可塑性樹脂組成物ペレットを得た。ポリオルガノシロキサンオイル(C−1)の添加時の温度は25℃であり、粘度は400cStであった。
[実施例5]
上記実施例1の条件のうち、グラフト共重合体(B)を70kg/時、ポリオルガノシロキサンオイル(C−1)1.280kg/時を供給して、実施例1と同様にして熱可塑性樹脂組成物ペレットを得た。ポリオルガノシロキサンオイル(C−1)の添加時の温度は25℃であり、粘度は400cStであった。
上記実施例1の条件のうち、グラフト共重合体(B)を70kg/時、ポリオルガノシロキサンオイル(C−1)1.280kg/時を供給して、実施例1と同様にして熱可塑性樹脂組成物ペレットを得た。ポリオルガノシロキサンオイル(C−1)の添加時の温度は25℃であり、粘度は400cStであった。
[実施例6]
上記実施例1の条件のうち、ポリオルガノシロキサンオイル(C−1)の代わりにポリオルガノシロキサンオイル(C−2)1.176kg/時を供給して、実施例1と同様にして熱可塑性樹脂組成物ペレットを得た。ポリオルガノシロキサンオイル(C−2)の添加時の温度は25℃であり、粘度は450cStであった。
上記実施例1の条件のうち、ポリオルガノシロキサンオイル(C−1)の代わりにポリオルガノシロキサンオイル(C−2)1.176kg/時を供給して、実施例1と同様にして熱可塑性樹脂組成物ペレットを得た。ポリオルガノシロキサンオイル(C−2)の添加時の温度は25℃であり、粘度は450cStであった。
[比較例1]
20リットルのオートクレーブに0.05部のメタクリル酸メチル/アクリルアミド共重合体(特公昭45−24151号公報記載)を165部の純水に溶解した溶液を入れて400rpmで撹拌し、系内を窒素ガスで置換した。次に、アクリロニトリル8.0部、スチレン23部、メタクリル酸メチル69部、アゾビスイソブチロニトリル0.4部およびt−ドデシルメルカプタン0.30部の混合溶液を反応器を撹拌しながら添加し、60℃の温度で共重合反応を開始した。さらに15分かけて65℃の温度まで昇温した後、50分かけて100℃の温度まで昇温した。到達後30分間100℃の温度でコントロールした後、冷却、ポリマーの分離、洗浄、乾燥を行って、ビーズ状ビニル系共重合体(A−4)を得た。得られたビニル系共重合体(A−4)の還元粘度は0.32dl/gであり、屈折率は1.516であり、ビニル系共重合体(A−1)と同等の化学特性を示すものであった。
20リットルのオートクレーブに0.05部のメタクリル酸メチル/アクリルアミド共重合体(特公昭45−24151号公報記載)を165部の純水に溶解した溶液を入れて400rpmで撹拌し、系内を窒素ガスで置換した。次に、アクリロニトリル8.0部、スチレン23部、メタクリル酸メチル69部、アゾビスイソブチロニトリル0.4部およびt−ドデシルメルカプタン0.30部の混合溶液を反応器を撹拌しながら添加し、60℃の温度で共重合反応を開始した。さらに15分かけて65℃の温度まで昇温した後、50分かけて100℃の温度まで昇温した。到達後30分間100℃の温度でコントロールした後、冷却、ポリマーの分離、洗浄、乾燥を行って、ビーズ状ビニル系共重合体(A−4)を得た。得られたビニル系共重合体(A−4)の還元粘度は0.32dl/gであり、屈折率は1.516であり、ビニル系共重合体(A−1)と同等の化学特性を示すものであった。
ビニル系共重合体(A−4)とグラフト共重合体(B)およびポリオルガノシロキサン(C−1)を実施例1と同様の割合で混合し、ヘンシェルミキサーで混練した後、40mmφ押し出し機により、押し出し温度250℃でガット状に押し出しペレット化した。この手法による製造をドライブレンド法とする。
[比較例2]
上記比較例1の条件のうち、混合溶液におけるt−ドデシルメルカプタンの量を0.25部とした他は、ビニル系共重合体(A−4)と同様の方法で重合を行ってビニル系共重合体(A−5)を製造し、比較例1と同様にして熱可塑性樹脂組成物ペレットを得た。得られたビニル系共重合体(A−5)の還元粘度は0.35dl/gであり、屈折率は1.516であり、ビニル系共重合体(A−2)と同等の化学特性を示すものであった。
あった。
上記比較例1の条件のうち、混合溶液におけるt−ドデシルメルカプタンの量を0.25部とした他は、ビニル系共重合体(A−4)と同様の方法で重合を行ってビニル系共重合体(A−5)を製造し、比較例1と同様にして熱可塑性樹脂組成物ペレットを得た。得られたビニル系共重合体(A−5)の還元粘度は0.35dl/gであり、屈折率は1.516であり、ビニル系共重合体(A−2)と同等の化学特性を示すものであった。
あった。
[比較例3]
上記比較例1の条件のうち、混合溶液におけるt−ドデシルメルカプタンの量を0.35部とした他は、ビニル系共重合体(A−4)と同様の方法で重合を行ってビニル系共重合体(A−6)を製造し、比較例1と同様にして熱可塑性樹脂組成物ペレットを得た。得られたビニル系共重合体(A−6)の還元粘度は0.28dl/gであり、屈折率は1.516であり、ビニル系共重合体(A−3)と同等の化学特性を示すものであった。
上記比較例1の条件のうち、混合溶液におけるt−ドデシルメルカプタンの量を0.35部とした他は、ビニル系共重合体(A−4)と同様の方法で重合を行ってビニル系共重合体(A−6)を製造し、比較例1と同様にして熱可塑性樹脂組成物ペレットを得た。得られたビニル系共重合体(A−6)の還元粘度は0.28dl/gであり、屈折率は1.516であり、ビニル系共重合体(A−3)と同等の化学特性を示すものであった。
[比較例4]
上記比較例1の条件のうち、グラフト共重合体(B)を0kg/時、ポリオルガノシロキサンオイル(C−1)1.00kg/時を供給して、比較例1と同様にして熱可塑性樹脂組成物ペレット樹脂組成物を得た。
上記比較例1の条件のうち、グラフト共重合体(B)を0kg/時、ポリオルガノシロキサンオイル(C−1)1.00kg/時を供給して、比較例1と同様にして熱可塑性樹脂組成物ペレット樹脂組成物を得た。
上記の実施例1〜6と比較例1〜4の熱可塑性樹脂組成物ペレットの組成構成を表1に、また特性等を表2にまとめて示す。
実施例1〜6の結果から明らかなように、本発明の熱可塑性樹脂組成物の製造方法で得られた熱可塑性樹脂組成物は、透明性(全光線透過率)、色調(YI値)、鉛筆硬度、耐傷性、耐衝撃性(シャルピー衝撃強さ)、成形性(メルトフローレート)、および生産性の全てにおいて優れていた。
比較例1〜3は、ビーズ状の共重合体(A)とグラフト共重合体(B)を別工程でブレンドし製品を得ているため、製造方法が異なる。比較例1〜3の鉛筆硬度と耐傷性は、実施例1〜6とほぼ同等であるが、透明性及び色調、耐衝撃性と流動性、製品残モノマ量および生産性において実施例1〜6より劣っていた。
比較例4は、ビニル系共重合体(A−1)の製造方法は実施例1と同様であるが、グラフト共重合体(B)を添加していないため、ポリオルガノシロキサンオイル(C)の添加不良が発生し、耐衝撃性、曲げ強さ、鉛筆硬度の物性バランスと生産性において劣っていた。
すなわち、比較例1〜4で得られた熱可塑性樹脂組成物は、いずれも透明性、色調、鉛筆硬度、耐傷性、表面硬度、衝撃強さおよび成形性の全てを満足することができなかった。
本発明の熱可塑性樹脂組成物の製造方法によれば、ゴム強化スチレン系樹脂等の透明性、色調と耐衝撃性などの物性バランスを損なうことなく、耐傷性および表面硬度が優れた透明性の熱可塑性樹脂組成物を生産性良く得ることができる。
1:ベント口
2:ベント口
3:ベント口
4:サイドフィーダー
5:押出機スクリュー
6:コンパクタースクリュー
7:ホッパー
8:吐出口
9:2軸押出機
10:2軸押出機バレル
11:シリコーンオイル注入ノズル
12:シリコーンオイル注入ノズル
2:ベント口
3:ベント口
4:サイドフィーダー
5:押出機スクリュー
6:コンパクタースクリュー
7:ホッパー
8:吐出口
9:2軸押出機
10:2軸押出機バレル
11:シリコーンオイル注入ノズル
12:シリコーンオイル注入ノズル
Claims (7)
- ビニル系単量体(a)を重合して得られる溶融状態のビニル系(共)重合体(A)に、グラフト共重合体(B)を供給し、溶融混合して熱可塑性樹脂組成物を製造するに際し、シリコーンオイル(C)を含有するグラフト共重合体(B)をビニル系(共)重合体(A)に供給することを特徴とする熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
- ビニル系単量体(a)を重合して得られる溶融状態のビニル系(共)重合体(A)に、グラフト共重合体(B)を供給し、溶融混合して熱可塑性樹脂組成物を製造する方法において、シリコーンオイル(C)を前記グラフト共重合体(B)のスクリュー搬送部から搬送中のグラフト共重合体(B)に添加す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の製造方法。
- シリコーンオイル(C)を、前記グラフト共重合体(B)のスクリュー搬送部に設置されたシリコーンオイル注入ノズルからグラフト共重合体(B)に添加することを特徴とする請求項2に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
- シリコーンオイル(C)を、溶融混合して得られる熱可塑性樹脂組成物100重量%に対して0.01〜1重量%の割合で添加することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
- 添加時のシリコーンオイル(C)の温度が10〜80℃で粘度が20〜1,000cPであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の透明熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
- グラフト共重合体(B)がゴム質重合体(b)の存在下にビニル系単量体(c)をグラフト重合してなる共重合体であり、ビニル系(共)重合体(A)とグラフト共重合体(B)の割合がビニル系(共)重合体(A)70〜95重量部、グラフト共重合体(B)30〜5重量部の組成からなる請求項1〜5のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
- ビニル系単量体(a)が、芳香族ビニル系単量体(a1)5〜70重量%、不飽和カルボン酸アルキルエステル系単量体(a2)30〜95重量%、シアン化ビニル系単量体(a3)0〜35重量%およびこれらと共重合可能な他の単量体(a4)0〜50重量%の組成からなる請求項1〜6のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
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