JP2018070881A - 熱可塑性樹脂組成物およびこれから製造された成形品 - Google Patents

熱可塑性樹脂組成物およびこれから製造された成形品 Download PDF

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Abstract

【課題】耐候性、抗菌性等に優れた熱可塑性樹脂組成物を提供する。【解決手段】本発明の熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂100重量部;および酸化亜鉛0.5重量部ないし30重量部を含み、前記酸化亜鉛は、光ルミネセンス(Photo Luminescence)測定時、370nmないし390nm領域のピークAと450nmないし600nm領域のピークBの大きさ比(B/A)が0.1ないし1.0であることを特徴とする。前記熱可塑性樹脂組成物は、耐候性、抗菌性等に優れる。【選択図】なし

Description

本発明は、熱可塑性樹脂組成物およびこれから製造された成形品に関する。より具体的に、本発明は、耐候性、抗菌性等に優れた熱可塑性樹脂組成物およびこれから製造された成形品に関する。
最近、個人の健康や衛生に対する関心および所得水準の向上に伴い、抗菌衛生機能が含まれた熱可塑性樹脂製品に対する要求が増加しており、社会的趨勢といえるものである。これにより、生活用品および電子製品等の表面から菌を除去したり、抑制したりできる抗菌処理を行った熱可塑性樹脂製品が増えており、安定的、且つ信頼性を有する機能性抗菌素材(抗菌性熱塑性樹脂組成物)の開発は極めて重要な課題である。
このような抗菌性熱可塑性樹脂組成物を製造するためには、抗菌剤の添加が必ず必要であり、前記抗菌剤は、有機抗菌剤と無機抗菌剤とに分けられる。
有機抗菌剤は、相対的に価格が安く、少ない量でも抗菌効果に優れるが、時に、人体への毒性を有し、特定の菌に対してのみ効果がある場合があり、高温加工時に分解されて抗菌効果が喪失(消失)する恐れがある。また、加工後の変色の原因となり得、溶出の問題により抗菌持続性が短いという短所があるため、抗菌性熱可塑性樹脂組成物に適用できる有機抗菌剤の範囲は極めて制限的である。
無機抗菌剤は、銀(Ag)、銅(Cu)等の金属成分が含有された抗菌剤で、熱安定性に優れ、抗菌性熱可塑性樹脂組成物(抗菌性樹脂)の製造に多く用いられるが、有機抗菌剤に比べて抗菌力が低いため、過量投入が要求され、相対的に高い価格と加工時の均一分散問題、金属成分による変色等の短所があるため、使用に多くの制約がある。
よって、耐候性(耐変色性)、抗菌性および抗菌持続性に優れ、抗かび性等を具現できる熱可塑性樹脂組成物の開発が要望されているのが実情である。
韓国登録特許第10−0696385号公報
本発明の目的は、耐候性、抗菌性等に優れた熱可塑性樹脂組成物を提供するためのものである。
本発明の他の目的は、前記熱可塑性樹脂組成物から形成された成形品を提供するためのものである。
本発明の前記目的および他の目的は、下記で説明する本発明によって全て達成し得る。
本発明の一つの実施形態(観点)は、熱可塑性樹脂組成物に関する。前記熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂100重量部;および酸化亜鉛0.5重量部ないし30重量部を含み、前記酸化亜鉛は、光ルミネセンス(Photo Luminescence)測定時、370nmないし390nm領域のピークAと450nmないし600nm領域のピークBの大きさ比(B/A)が0.1ないし1.0であることを特徴とする。
具体的な形態(具体例)において、前記酸化亜鉛は、X線回折(X−ray Diffraction,XRD)分析時、ピーク位置(peak position)2θ値が35°ないし37°の範囲で、下記式1に係る微小結晶の大きさ(crystallite Size)値が1,000Åないし2,000Åでもよい:
前記式1において、Kは形状係数(shape factor)で、λはX線波長(X−ray wavelength)で、βはX線回折ピーク(peak)のFWHM値(degree)で、θはピーク位置値(peak position degree)である。
具体的な形態(具体例)において、前記酸化亜鉛は、亜鉛を溶かした後、850℃ないし1,000℃で加熱して蒸気化させた後、酸素ガスを注入して20℃ないし30℃で冷却し、次いで、400℃ないし900℃で30分ないし150分間加熱して製造できる。
具体的な形態(具体例)において、前記熱可塑性樹脂は、ゴム変性芳香族ビニル系樹脂、ポリオレフィン樹脂、芳香族ビニル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアルキル(メタ)アクリレート樹脂、ポリエステル樹脂およびポリアミド樹脂のうち少なくとも1種を含んでもよい。
具体的な形態(具体例)において、前記ゴム変性芳香族ビニル系樹脂は、ゴム変性ビニル系グラフト共重合体および芳香族ビニル系共重合体樹脂を含んでもよい。
具体的な形態(具体例)において、前記ゴム変性ビニル系グラフト共重合体は、ゴム質重合体に芳香族ビニル系単量体および前記芳香族ビニル系単量体と共重合可能な単量体がグラフト重合されたものでもよい。
具体的な形態(具体例)において、前記芳香族ビニル系共重合体樹脂は、芳香族ビニル系単量体および前記芳香族ビニル系単量体と共重合可能な単量体の重合体でもよい。
具体的な形態(具体例)において、前記酸化亜鉛は、光ルミネセンス(Photo Luminescence)測定時、370nmないし390nm領域のピークAと450nmないし600nm領域のピークBの大きさ比(B/A)が0.2ないし1.0でもよい。
具体的な形態(具体例)において、前記酸化亜鉛は、光ルミネセンス(Photo Luminescence)測定時、370nmないし390nm領域のピークAと450nmないし600nm領域のピークBの大きさ比(B/A)が0.2ないし0.7でもよい。
具体的な形態(具体例)において、前記酸化亜鉛は、粒度分析器で測定した平均粒子の大きさ(D50)が0.5μmないし3μmでもよい。
具体的な形態(具体例)において、前記酸化亜鉛は、粒度分析器で測定した平均粒子の大きさ(D50)が1μmないし3μmでもよい。
具体的な形態(具体例)において、前記酸化亜鉛は、窒素ガス吸着法を用いてBET分析装備で測定したBET比表面積が10m/g以下でもよい。
具体的な形態(具体例)において、前記酸化亜鉛は、窒素ガス吸着法を用いてBET分析装備で測定したBET比表面積が1m/gないし7m/gでもよい。
具体的な形態(具体例)において、前記熱可塑性樹脂組成物は、50mm×90mm×3mmの大きさの射出試片に対して、ASTM D4459に基づいて初期カラー(L ,a ,b )を測定し、85℃、相対湿度85%の条件で200時間露出する恒温恒湿試験後、同様の方法(ASTM D4459に基づく方法)で、カラー(L ,a ,b )を測定し、次いで、下記式2に従って算出したカラー変化(△E)が2ないし12でもよい:
前記式2において、△Lは恒温恒湿試験前後のL値の差異(L −L )であり、△aは恒温恒湿試験前後のa値の差異(a −a )であり、Δbは恒温恒湿試験前後のb値の差異(b −b )である。
具体的な形態(具体例)において、前記熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂がゴム変性ビニル系芳香族樹脂で、前記カラー変化(△E)が7ないし10でもよい。
具体的な形態(具体例)において、前記熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂がポリオレフィン樹脂で、前記カラー変化(△E)が2ないし3.3でもよい。
具体的な形態(具体例)において、前記熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂が芳香族ビニル系樹脂で、前記カラー変化(△E)が10ないし12でもよい。
具体的な形態(具体例)において、前記熱可塑性樹脂組成物は、JIS Z 2801抗菌評価法に基づいて、5cm×5cmの大きさの試片に黄色ブドウ球菌および大腸菌を接種し、35℃、相対湿度90%RHの条件で24時間培養後、下記式3に従って算出した抗菌活性値がそれぞれ2ないし7でもよい:
前記式3において、M1はブランク(blank)試片に対する24時間培養後の細菌の数で、M2は熱可塑性樹脂組成物試片に対する24時間培養後の細菌の数である。
本発明の他の実施形態(観点)は、成形品に関する。前記成形品は、前記熱可塑性樹脂組成物から形成されることを特徴とする。
本発明は、耐候性、抗菌性、機械的物性等に優れた熱可塑性樹脂組成物およびこれから形成された成形品を提供する発明の効果を有する。
以下、本発明を詳しく説明すると、次の通りである。
本発明に係る熱可塑性樹脂組成物は、(A)熱可塑性樹脂;および(B)酸化亜鉛を含む。
(A)熱可塑性樹脂
本発明の熱可塑性樹脂は、通常の一般的な熱可塑性樹脂組成物に用いられる熱可塑性樹脂でもよい。例えば、ゴム変性芳香族ビニル系樹脂、ポリオレフィン樹脂、芳香族ビニル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアルキル(メタ)アクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、それらの組み合わせ等を用いてもよい。具体的には、(A1)ゴム変性芳香族ビニル系樹脂、(A2)ポリオレフィン樹脂、(A3)芳香族ビニル系樹脂、それらの組み合わせ等を用いてもよい。
(A1)ゴム変性芳香族ビニル系樹脂
本発明の一実施形態(一具体例)に係るゴム変性芳香族ビニル系樹脂(A1)は、(A1−1)ゴム変性ビニル系グラフト共重合体および(A1−2)芳香族ビニル系共重合体樹脂を含んでもよい。
(A1−1)ゴム変性ビニル系グラフト共重合体
本発明の一実施形態(一具体例)に係るゴム変性ビニル系グラフト共重合体(A1−1)としては、ゴム質重合体に芳香族ビニル系単量体および前記芳香族ビニル系単量体と共重合可能な単量体がグラフト共重合されたものを用いてもよい。
具体的な形態(具体例)において、前記ゴム変性ビニル系グラフト共重合体(A1−1)は、ゴム質重合体に芳香族ビニル系単量体および前記芳香族ビニル系単量体と共重合可能な単量体等を添加して重合してもよく、前記重合は、乳化重合、懸濁重合、塊状重合等の公知の重合方法によって遂行できる。
具体的な形態(具体例)において、前記ゴム質重合体としては、ポリブタジエン、ポリ(スチレン−ブタジエン)、ポリ(アクリロニトリル−ブタジエン)等のジエン系ゴムおよび前記ジエン系ゴムに水素添加した飽和ゴム、イソプレンゴム、ポリブチルアクリル酸等のアクリル系ゴムおよびエチレン−プロピレン−ジエン単量体三元共重合体(EPDM)等を例示できる。これらは単独または2種以上混合して適用してもよい。例えば、ジエン系ゴムを用いてもよく、具体的に、ブタジエン系ゴムを用いてもよい。前記ゴム質重合体の含量は、ゴム変性ビニル系グラフト共重合体(A1−1)全体重量(100質量%)中、好ましくは5質量%ないし65質量%、より好ましくは10質量%ないし60質量%、さらに好ましくは20質量%ないし50質量%である。前記範囲で熱可塑性樹脂組成物の耐衝撃性、機械的物性等に優れ得る。また、前記ゴム質重合体(ゴム粒子)の平均粒子の大きさ(Z−平均)は、好ましくは0.05μmないし6μm、より好ましくは0.15μmないし4μm、さらに好ましくは0.25μmないし3.5μmである。前記範囲で熱可塑性樹脂組成物の耐衝撃性、外観、難燃特性等に優れ得る。
具体的な形態(具体例)において、前記芳香族ビニル系単量体は、前記ゴム質共重合体にグラフト共重合し得るものであって、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−t−ブチルスチレン、エチルスチレン、ビニルキシレン、モノクロロスチレン、ジクロロスチレン、ジブロモスチレン、ビニルナフタレン等を用いてもよいが、これに制限されるものではない。これらは単独または2種以上混合して適用してもよい。前記芳香族ビニル系単量体の含量は、ゴム変性ビニル系グラフト共重合体(A1−1)全体重量(100質量%)中、好ましくは15質量%ないし94質量%、より好ましくは20質量%ないし80質量%、さらに好ましくは30質量%ないし60質量%である。前記範囲で熱可塑性樹脂組成物の耐疲労度、耐衝撃性、機械的物性等に優れ得る。
具体的な形態(具体例)において、前記芳香族ビニル系単量体と共重合可能な単量体としては、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、エタクリロニトリル、フェニルアクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリル、フマロニトリル等のシアン化ビニル系化合物、(メタ)アクリル酸およびそのアルキルエステル、無水マレイン酸、N−置換マレイミド等を用いてもよく、単独または2種以上混合して用いてもよい。具体的に、アクリロニトリル、メチル(メタ)アクリレート、それらの組み合わせ等を用いてもよい。前記芳香族ビニル系単量体と共重合可能な単量体の含量は、ゴム変性ビニル系グラフト共重合体(A1−1)全体100質量%中、好ましくは1質量%ないし50質量%、より好ましくは5質量%ないし45質量%、さらに好ましくは10質量%ないし30質量%である。前記範囲で熱可塑性樹脂組成物の耐衝撃性、流動性、外観特性等に優れ得る。
具体的な形態(具体例)において、前記ゴム変性ビニル系グラフト共重合体(A1−1)としては、ブタジエン系ゴム質重合体に芳香族ビニル系化合物であるスチレン単量体とシアン化ビニル系化合物であるアクリロニトリル単量体がグラフトされた共重合体(g−ABS)、ブタジエン系ゴム質重合体に芳香族ビニル系化合物であるスチレン単量体と、これと共重合可能な単量体としてメチルメタクリレートがグラフトされた共重合体(g−MBS)等を例示できるが、これに制限されない。
具体的な形態(具体例)において、前記ゴム変性ビニル系グラフト共重合体(A1−1)の含量は、ゴム変性芳香族ビニル系樹脂(A1)全体100質量%中、好ましくは10質量%ないし40質量%、より好ましくは15質量%ないし30質量%の範囲である。前記範囲で熱可塑性樹脂組成物の耐衝撃性、流動性(成形加工性)等に優れ得る。
(A1−2)芳香族ビニル系共重合体樹脂
本発明の一実施形態(一具体例)に係る芳香族ビニル系共重合体樹脂(A1−2)は、通常の一般的なゴム変性芳香族ビニル系樹脂(A1)に用いられる芳香族ビニル系共重合体樹脂でもよい。例えば、前記芳香族ビニル系共重合体樹脂は、芳香族ビニル系単量体およびシアン化ビニル系単量体等の前記芳香族ビニル系単量体と共重合可能な単量体を含む単量体混合物の重合体でもよい。
具体的な形態(具体例)において、前記芳香族ビニル系共重合体樹脂(A1−2)は、芳香族ビニル系単量体および前記芳香族ビニル系単量体と共重合可能な単量体等を混合した後、これを重合して得ることができ、前記重合は、乳化重合、懸濁重合、塊状重合等の公知の重合方法によって遂行できる。
具体的な形態(具体例)において、前記芳香族ビニル系単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−t−ブチルスチレン、エチルスチレン、ビニルキシレン、モノクロロスチレン、ジクロロスチレン、ジブロモスチレン、ビニルナフタレン等を用いてもよいが、これに制限されるものではない。これらは単独または2種以上混合して適用してもよい。前記芳香族ビニル系単量体の含量は、芳香族ビニル系共重合体樹脂(A1−2)全体100質量%中、好ましくは20質量%ないし90質量%、より好ましくは30質量%ないし80質量%である。前記範囲で熱可塑性樹脂組成物の耐衝撃性、流動性等に優れ得る。
具体的な形態(具体例)において、前記芳香族ビニル系単量体と共重合可能な単量体としては、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、エタクリロニトリル、フェニルアクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリル、フマロニトリル等のシアン化ビニル系単量体、(メタ)アクリル酸およびそのアルキルエステル、無水マレイン酸、N−置換マレイミド等を用いてもよく、単独または2種以上混合して用いてもよい。前記芳香族ビニル系単量体と共重合可能な単量体の含量は、芳香族ビニル系共重合体樹脂(A1−2)全体100質量%中、好ましくは10質量%ないし80質量%、より好ましくは20質量%ないし70質量%である。前記範囲で熱可塑性樹脂組成物の耐衝撃性、流動性等に優れ得る。
具体的な形態(具体例)において、前記芳香族ビニル系共重合体樹脂(A1−2)は、GPC(gel permeation chromatography)で測定した重量平均分子量(Mw)が、好ましくは10,000g/molないし300,000g/mol、より好ましくは15,000g/molないし150,000g/molの範囲である。前記範囲で熱可塑性樹脂組成物の機械的強度、成形性等に優れ得る。
具体的な形態(具体例)において、前記芳香族ビニル系共重合体樹脂(A1−2)の含量は、ゴム変性芳香族ビニル系樹脂(A1)全体100質量%中、好ましくは60質量%ないし90質量%、より好ましくは70質量%ないし85質量%の範囲である。前記範囲で熱可塑性樹脂組成物の耐衝撃性、流動性(成形加工性)等に優れ得る。
(A2)ポリオレフィン樹脂
本発明の一実施形態(一具体例)に係るポリオレフィン樹脂(A2)としては、通常のポリオレフィン系樹脂を用いてもよい。例えば、低密度ポリエチレン(LDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン−アクリレート共重合体、これらの混合物等のポリエチレン系樹脂;ポリプロピレン、プロピレン−エチレン共重合体、プロピレン−1−ブテン共重合体、これらの混合物等のポリプロピレン系樹脂;これらを架橋させた重合体;ポリイソブテンを含むブレンド;これらの混合物等を用いてもよい。具体的には、ポリプロピレン樹脂等を用いてもよい。
具体的な形態(具体例)において、前記ポリオレフィン樹脂(A2)は、GPC(gel permeation chromatography)で測定した重量平均分子量(Mw)が、好ましくは10,000g/molないし400,000g/mol、より好ましくは15,000g/molないし350,000g/molの範囲である。前記範囲で熱可塑性樹脂組成物の機械的強度、成形性等に優れ得る。
(A3)芳香族ビニル系樹脂
本発明の一実施形態(一具体例)に係る芳香族ビニル系樹脂(A3)としては、通常の芳香族ビニル系樹脂を用いてもよい。例えば、ポリスチレン(PS)、高衝撃ポリスチレン(HIPS)、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂(SAN)等でもよい。これらは単独または2種以上混合して用いてもよい。前記芳香族ビニル系樹脂(A3)の製造方法は、本発明の属する分野の通常の知識を有する者によってよく知られており、産業的購入が容易である。
具体的な形態(具体例)において、前記芳香族ビニル系樹脂(A3)は、GPC(gel permeation chromatography)で測定した重量平均分子量が、好ましくは10,000g/molないし300,000g/mol、より好ましくは15,000g/molないし250,000g/molの範囲である。前記範囲で熱可塑性樹脂組成物の機械的強度、成形性等に優れ得る。
(B)酸化亜鉛
本発明の酸化亜鉛(B)は、熱可塑性樹脂組成物の耐候性、抗菌性等を向上させることができるものであって、光ルミネセンス(Photo Luminescence)の測定時、370nmないし390nm領域のピークAと450nmないし600nm領域のピークBの大きさ比(B/A)が0.1ないし1.0、好ましくは0.2ないし1.0、より好ましくは0.2ないし0.7である。前記酸化亜鉛のピークAおよびピークBの大きさ比(B/A)が0.1未満の場合、抗菌性が低下し得、1.0を超える場合、熱可塑性樹脂(A)の初期変色問題および耐候性が低下する恐れがある。
具体的な形態(具体例)において、前記酸化亜鉛(B)は、X線回折(X−ray diffraction、XRD)分析時、ピーク位置(peak position)2θ値が35°ないし37°の範囲で、測定されたFWHM値(回折ピーク(peak)のFull width at Half Maximum)を基準にScherrer’s equation(下記式1)に適用して演算された微小結晶の大きさ(crystallite size)値が、好ましくは1,000Åないし2,000Å、より好ましくは1,200Åないし1,800Åの範囲である。前記範囲で熱可塑性樹脂組成物の初期カラー、耐候性(耐変色性)、抗菌性、これらの機械的物性バランス等に優れ得る。
前記式1において、Kは形状係数(shape factor)で、λはX線波長(X−ray wavelength)で、βはX線回折ピーク(peak)のFWHM値(degree)で、θはピーク位置値(peak position degree)である。
具体的な形態(具体例)において、前記酸化亜鉛(B)は多様な形態を有し得、例えば、球状、プレート型、 棒(rod)状、これらの組み合わせ等を全て含み得る。また、前記酸化亜鉛(B)は粒度分析器(ベックマン・コールター社、Laser Diffraction Particle Size Analyzer LS I3 320装備)を用いて測定した単一粒子(粒子が固まって2次粒子を形成していないもの;一次粒子)の平均粒子の大きさ(D50)が、好ましくは0.5μmないし3μm、より好ましくは1μmないし3μmの範囲である。前記範囲で熱可塑性樹脂組成物の耐変色性、耐候性等に優れ得る。
具体的な形態(具体例)において、前記酸化亜鉛(B)は、窒素ガス吸着法を用いてBET分析装備(マイクロメリティックス社、Surface Area and Porosity Analyzer ASAP 2020装備)で測定したBET比表面積が、好ましくは10m/g以下、より好ましくは1m/gないし7m/gの範囲である。前記範囲で熱可塑性樹脂組成物の機械的物性、耐変色性等に優れ得る。また、前記酸化亜鉛(B)は純度が99%以上でもよい。前記範囲で熱可塑性樹脂組成物の機械的物性、耐変色性等に優れ得る。
具体的な形態(具体例)において、前記酸化亜鉛(B)は、金属形態の亜鉛を溶かした後、好ましくは850℃ないし1,000℃、より好ましくは900℃ないし950℃の範囲で加熱して蒸気化させた後、酸素ガスを注入して20℃ないし30℃で冷却し、次いで、好ましくは400℃ないし900℃、より好ましくは500℃ないし800℃で、好ましくは30分ないし150分、より好ましくは60分ないし120分間加熱して製造できる。
具体的な形態(具体例)において、前記酸化亜鉛(B)の含量は、前記熱可塑性樹脂(A)100重量部に対して、0.5重量部ないし30重量部、好ましくは0.5重量部ないし20重量部、より好ましくは1重量部ないし10重量部の範囲である。前記酸化亜鉛(B)の含量が前記熱可塑性樹脂(A)100重量部に対して、0.5重量部未満である場合、熱可塑性樹脂組成物の耐候性、抗菌性等が低下する恐れがあり、30重量部を超える場合、熱可塑性樹脂組成物の機械的物性等が低下する恐れがある。
本発明の一実施形態(一具体例)に係る熱可塑性樹脂組成物は、通常の熱可塑性樹脂組成物に含まれる添加剤をさらに含んでもよい。前記添加剤としては、難燃剤、充填剤、酸化防止剤、滴下防止剤、滑剤、離型剤、核剤、帯電防止剤、安定剤、顔料、染料、それらの混合物等を例示できるが、これに制限されない。前記添加剤を用いる場合、その含量は、熱可塑性樹脂(A)100重量部に対して、好ましくは0.001重量部ないし40重量部、より好ましくは0.1重量部ないし10重量部の範囲である。
本発明の一実施形態(一具体例)に係る熱可塑性樹脂組成物は、前記構成成分を混合し、通常の二軸押出機を用いて、好ましくは200℃ないし280℃、より好ましくは220℃ないし250℃で溶融押出したペレット形態でもよい。
具体的な形態(具体例)において、前記熱可塑性樹脂組成物は、50mm×90mm×3mmの大きさの射出試片に対してASTM D4459に基づいて初期カラー(L ,a ,b )を測定し、85℃、相対湿度85%の条件で200時間露出する恒温恒湿試験後、同様の方法(ASTM D4459に基づく方法)で、カラー(L ,a ,b )を測定し、次いで、下記式2に従って算出したカラー変化(△E)が2ないし12でもよい。
前記式2において、△Lは恒温恒湿試験前後のL値の差異(L −L )で、△aは恒温恒湿試験前後のa値の差異(a −a )であり、△bは恒温恒湿試験前後のb値の差異(b −b )である。
ここで、前記△aは1.0ないし1.5でもよい。耐候性評価で前記△aの範囲内であれば、肉眼でもカラー変化が感知できる程度に耐候性(耐変色性)が大きく低下するのを十分かつ効果的に防止することができる点で優れている。
具体的な形態(具体例)において、前記熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂(A)がゴム変性芳香族ビニル系体樹脂(A1)で、前記カラー変化(△E)が、好ましくは7ないし10、より好ましくは7.5ないし9の範囲である。
具体的な形態(具体例)において、前記熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂(A)がポリオレフィン樹脂(A2)で、前記カラー変化(△E)が、好ましくは2ないし3.3、より好ましくは2.1ないし3の範囲である。
具体的な形態(具体例)において、前記熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂(A)が芳香族ビニル系樹脂(A3)で、前記カラー変化(△E)が、好ましくは10ないし12、より好ましくは10.5ないし11.5の範囲である。
具体的な形態(具体例)において、前記熱可塑性樹脂組成物は、黄色ブドウ球菌、大腸菌、枯草菌、緑膿菌、サルモネラ菌、肺炎菌、MRSA(Methicillim−Resistant Staphylococcus Aureus)等多様な細菌に対して抗菌効果があるものであって、JIS Z 2801抗菌評価法に基づいて5cm×5cmの大きさの試片に黄色ブドウ球菌および大腸菌を接種し、35℃、相対湿度90%RHの条件で24時間培養後、下記式3に従って算出した抗菌活性値がそれぞれ独立的に、好ましくは2ないし7、より好ましくは2ないし6.5、さらに好ましくは4ないし6.5の範囲である。
前記式3において、M1はブランク(blank)試片に対する24時間培養後の細菌の数で、M2は熱可塑性樹脂組成物試片に対する24時間培養後の細菌の数である。
ここで、「ブランク試片」は、試験試片(熱可塑性樹脂組成物試片)の対照試片である。具体的に、接種した細菌が正常に成長したか確認するために空のペトリ皿(petri dish)上に細菌を接種した後に試験試片と同様に24時間培養させたものであって、培養された細菌の個数を比較して試験試片の抗菌性能を判断する。また、「細菌の数」は、各試片に菌を接種した後、24時間培養後に接種した菌液を回収して薄められる過程を経て、再度培養皿でコロニーに成長させて数えることができる。コロニーの成長が多く数え難いときは区画を分けて数えた後、実際の個数に変換させてもよい。
具体的な形態(具体例)において、前記熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂(A)がゴム変性芳香族ビニル系樹脂(A1)で、ASTM D256に基づいて測定した1/8″厚さの射出試片のアイゾット(IZOD)衝撃強度が、好ましくは14kgf・cm/cmないし30kgf・cm/cmの範囲である。
具体的な形態(具体例)において、前記熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂(A)がポリオレフィン樹脂(A2)で、ASTM D256に基づいて測定した1/8″厚さの射出試片のアイゾット(IZOD)衝撃強度が、好ましくは4kgf・cm/cmないし15kgf・cm/cmの範囲である。
具体的な形態(具体例)において、前記熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂(A)が芳香族ビニル系樹脂(A3)で、ASTM D256に基づいて測定した1/8″厚さの射出試片のアイゾット(IZOD)衝撃強度が、好ましくは7kgf・cm/cmないし20kgf・cm/cmの範囲である。
本発明に係る成形品は、前記熱可塑性樹脂組成物から形成される。前記抗菌性熱可塑性樹脂組成物は、ペレット形態で製造されてもよく、製造されたペレットは、射出成形、押出成形、真空成形、キャスティング成形等の多様な成形方法によって多様な成形品(製品)に製造できる。このような成形方法は、本発明の属する分野の通常の知識を有する者によってよく知られている。前記成形品は、耐候性、抗菌性、耐衝撃性、流動性(成形加工性)、これらの物性バランス等に優れるため、身体接触が頻繁な抗菌機能製品、外装材等に有用である。
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、このような実施例は単に説明の目的のためのもので、本発明を制限するものと解釈されてはならない。
以下、実施例および比較例で用いられた各成分の仕様は次の通りである。
(A)熱可塑性樹脂
(A1)ゴム変性芳香族ビニル系樹脂
下記(A1−1)ゴム変性ビニル系グラフト共重合体27質量%および(A1−2)芳香族ビニル系共重合体樹脂73質量%を含むゴム変性芳香族ビニル系樹脂を用いた。
(A1−1)ゴム変性ビニル系グラフト共重合体
45質量%のZ−平均が310nmのポリブタジエンゴム(PBR)に55質量%のスチレンおよびアクリロニトリル(重量比:75/25)がグラフト共重合されたg−ABSを用いた。
(A1−2)芳香族ビニル系共重合体樹脂
スチレン68質量%およびアクリロニトリル32質量%が重合されたSAN樹脂(重量平均分子量:130,000g/mol)を用いた。
(A2)ポリオレフィン樹脂
重量平均分子量が248,600g/molのポリプロピレン樹脂(製造社:ロッテケミカル)を用いた。
(A3)芳香族ビニル系樹脂
重量平均分子量が160,000g/molの高流動HIPS(製造社:東部化学、製品名:H−834)を用いた。
(B)酸化亜鉛
(B1)金属形態の亜鉛を溶かした後、900℃で加熱して蒸気化させた後、酸素ガスを注入して常温(25℃)に冷却して1次中間物を得た。次に、該当1次中間物を700℃で90分間熱処理を行った後、常温(25℃)に冷却して製造した酸化亜鉛を用いた。
(B2)酸化亜鉛(製造社:ピージェイケムテック、製品名:KS−1)を用いた。
(B3)酸化亜鉛(製造社:リステックビズ、製品名:RZ−950)を用いた。
前記酸化亜鉛(B1、B2およびB3)の平均粒子の大きさ、BET比表面積、純度、光ルミネセンス(Photo Luminescence)測定時、370nmないし390nm領域のピークAと450nmないし600nm領域のピークBとの大きさ比(B/A)および微小結晶の大きさ(crystallite size)値を測定し、下記表1に表した。
(B4)金属形態の亜鉛を溶かした後、900℃で加熱して蒸気化させた後、酸素ガスを注入して常温(25℃)に冷却して1次中間物を得た。次に、1次中間物を800℃で90分間熱処理を行った後、常温(25℃)に冷却して製造した酸化亜鉛を用いた。
(B5)金属形態の亜鉛を溶かした後、900℃で加熱して蒸気化させた後、酸素ガスを注入して常温(25℃)に冷却して1次中間物を得た。次に、1次中間物を500℃で90分間熱処理を行った後、常温(25℃)に冷却して製造した酸化亜鉛を用いた。
(B6)酸化亜鉛(製造社:リステックビズ、製品名:RZ−950)製品(B3)をさらに700℃で90分間熱処理を行った後、常温(25℃)に冷却して製造した酸化亜鉛を用いた。
前記酸化亜鉛(B1、B2、B3、B4、B5およびB6)の平均粒子の大きさ、BET比表面積、純度、光ルミネセンス(Photo Luminescence)測定時、370nmないし390nm領域のピークAと450nmないし600nm領域のピークBとの大きさ比(B/A)および微小結晶の大きさ(crystallite size)値を測定し、下記表1に表した。
<酸化亜鉛の物性測定方法>
(1)平均粒子の大きさ(単位:μm):粒度分析器(ベックマン・コールター社、Laser Diffraction Particle Size Analyzer LS I3 320装備)を用いて平均粒子の大きさ(体積平均)を測定した。
(2)BET比表面積(単位:m/g):窒素ガス吸着法を用いてBET分析装備(マイクロメリティックス社、Surface Area and Porosity Analyzer ASAP 2020装備)でBET比表面積を測定した。
(3)純度(単位:%):TGA熱分析法を用いて温度800℃で残留する重さで純度を測定した。
(4)PL大きさ比(B/A):光ルミネセンス(Photo Luminescence)測定法に従って室温で325nm波長のHe−Cd laser(金門社、30mW)を試片に入射して発光するスペクトルをCCD detectorを用いて検出し、このとき、CCD detectorの温度は−70℃を維持した。370nmないし390nm領域のピークAと450nmないし600nm領域のピークBの大きさ比(B/A)を測定した。ここで、射出試片は別途の処理なく、レーザー(laser)を試片に入射させてPL分析を行い、酸化亜鉛パウダーは6mm直径のペレットタイザー(pelletizer)に入れ、圧着して平に試片を製作した後、測定した。
(5)微小結晶の大きさ(crystallいte size、単位:Å):高分解能X線回折分析器(High Resolution X−Ray Diffractometer、製造社:X’pert社、装置名:PRO−MRD)を用い、ピーク位置(peak position)2θ値が35°ないし37°の範囲で、測定されたFWHM値(回折ピーク(peak)のFull width at Half Maximum)を基準にScherrer’s equation(下記式1)に適用して演算した。ここで、パウダー形態および射出試片いずれも測定可能であり、さらに正確な分析のために射出試片の場合、600℃、エアー(air)状態で2時間熱処理して高分子樹脂を除去した後、XRD分析を行った。
前記式1において、Kは形状係数(shape factor)で、λはX線波長(X−ray wavelength)で、βはX線回折ピーク(peak)のFWHM値(degree)であり、θはピーク位置値(peak position degree)である。
実施例1ないし実施例12および比較例1ないし比較例24
前記各構成成分を下記表2ないし表6の記載と同じ含量で添加した後、230℃で押出してペレットを製造した。押出は、L/D=36、直径45mmの二軸押出機を用い、製造されたペレットは80℃で4時間以上乾燥させた後、6oz(オンス)を射出機(成形温度230℃、金型温度:60℃)で射出して試片を製造した。製造された試片に対して下記の方法で物性を評価し、その結果を下記表2ないし表6に表した。
<物性測定方法>
(1)耐候性評価(カラー変化(△E)):50mm×90mm×3mmの大きさの射出試片に対してASTM D4459に基づいて初期カラー(L 、a ,b )を測定し、85℃、相対湿度85%の条件で200時間露出する恒温恒湿試験後、同様の方法(ASTM D4459に基づく方法)でカラー(L ,a ,b )を測定し、次いで、下記式2に従ってカラー変化(△E)を算出した。
前記式2において、△Lは恒温恒湿試験前後のL値の差異(L −L )で、△aは恒温恒湿試験前後のa 値の差異(a −a )であり、△bは恒温恒湿試験前後のb値の差異(b −b*)である。
(2)抗菌活性値:JIS Z 2801 抗菌評価法に基づいて、5cm×5cmの大きさの試片に黄色ブドウ球菌および大腸菌を接種し、35℃、相対湿度90%RHの条件で24時間培養後、下記式3に従って算出した。
前記式3において、M1はブランク(blank)試片に対する24時間培養後の細菌の数で、M2は熱可塑性樹脂組成物試片に対する24時間培養後の細菌の数である。
(3)耐衝撃性(ノッチアイゾット衝撃強度(単位:kgf・cm/cm)):ASTM D256に基づいて厚さ1/8″試片のノッチアイゾット衝撃強度を測定した。
前記表2ないし表6の結果から、本発明の熱可塑性樹脂組成物は、耐候性(カラー変化(△E))、抗菌性(抗菌活性値)、機械的物性(耐衝撃性)等のすべてに優れることが分かった。
一方、熱可性樹脂のゴム変性芳香族ビニル系樹脂(A1)を用いて、PL大きさ比(B/A)が0.1未満(0.05)の酸化亜鉛(B2)を用いた比較例1および比較例2の場合、耐候性が低下することが分かり、抗菌活性値(ブドウ球菌)が3.1および4.1と実施例に比べて低下していることが分かった。また、BET比表面積が10m/g超過(15)で、PL大きさ比(B/A)が1超過(9.83)で、微小結晶の大きさが小さい(503Å)酸化亜鉛(B3)を用いた比較例3および比較例4の場合、抗菌性(抗菌活性値)が実施例に比べて低下し、耐候性が低下し、肉眼でも変色がひどく起こっていることが確認できた。また、BET比表面積が10m/g超過(14.9)で、PL大きさ比(B/A)が1超過(1.61)で、微小結晶の大きさが小さい(519Å)酸化亜鉛(B6)を用いた比較例5および比較例6の場合、抗菌性(抗菌活性値)が実施例に比べて低下し、耐候性が低下し、肉眼でも変色がひどく起こっていることが確認できた。さらに、酸化亜鉛(B1)を少量用いる場合(比較例7)、耐候性が低下し、抗菌性が大きく低下していることが分かり、酸化亜鉛(B1)を過量用いる場合(比較例8)、実施例に比べて耐候性および機械的物性が相対的に低下していることが分かった。
また、熱可性樹脂のポリオレフィン樹脂(A2)を用い、酸化亜鉛(B2)を用いた比較例9および比較例10の場合、耐候性および抗菌活性値(ブドウ球菌)が実施例3および実施例4に比べて低下していることが分かり、酸化亜鉛(B3)を用いた比較例11および比較例12の場合、抗菌性(抗菌活性値)が低下し、耐候性が実施例に比べて低下しており、酸化亜鉛(B6)を用いた比較例13および比較例14の場合、抗菌性(抗菌活性値)が実施例に比べて低下し、耐候性が実施例に比べて低下していることが確認できた。また、酸化亜鉛(B1)を少量用いる場合(比較例15)、耐候性(カラー変化)が低下し、抗菌性が大きく低下していることが分かり、酸化亜鉛(B1)を過量用いる場合(比較例16)、実施例に比べて耐候性および機械的物性が相対的に低下していることが分かった。
また、熱可性樹脂の芳香族ビニル系樹脂(A3)を用いて、酸化亜鉛(B2)を用いた比較例17および比較例18の場合、耐候性が大きく低下し、抗菌活性値(ブドウ球菌)が実施例5および実施例6に比べて低下していることが分かり、酸化亜鉛(B3)を用いた比較例19および比較例20の場合、抗菌性(抗菌活性値)が実施例に比べて低下し、耐候性が大きく低下しており、酸化亜鉛(B6)を用いた比較例21および比較例22の場合、抗菌性(抗菌活性値)が実施例に比べて低下し、耐候性が大きく低下していることが分かった。また、酸化亜鉛(B1)を少量用いる場合(比較例23)、抗菌性が大きく低下していることが分かり、酸化亜鉛(B1)を過量用いる場合(比較例24)、実施例に比べて機械的物性が低下していることが分かった。
本発明の単純な変形ないし変更は、本分野の通常の知識を有する者によって容易に実施でき、このような変形や変更はすべて本発明の領域に含まれるものと見做される。

Claims (19)

  1. 熱可塑性樹脂100重量部;および
    酸化亜鉛0.5重量部ないし30重量部を含み、
    前記酸化亜鉛は、光ルミネセンス(Photo Luminescence)測定時、370nmないし390nm領域のピークAと450nmないし600nm領域のピークBの大きさ比(B/A)が0.1ないし1.0であることを特徴とする、熱可塑性樹脂組成物。
  2. 前記酸化亜鉛は、X線回折(X−ray diffraction,XRD)分析時、ピーク位置(peak position)2θ値が35°ないし37°の範囲で、下記式1に係る微小結晶の大きさ(crystallite size)値が1,000Åないし2,000Å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:
    前記式1において、Kは形状係数(shape factor)で、λはX線波長(X−ray wavelength)で、βはX線回折ピーク(peak)のFWHM値(degree)であり、θはピーク位置値(peak position degree)である。
  3. 前記酸化亜鉛は、亜鉛を溶かした後、850℃ないし1,000℃に加熱して蒸気化させた後、酸素ガスを注入して20℃ないし30℃に冷却し、次いで、400℃ないし900℃で30分ないし150分間加熱して製造したことを特徴とする、請求項1または2に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  4. 前記熱可塑性樹脂は、ゴム変性芳香族ビニル系樹脂、芳香族ビニル系樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアルキル(メタ)アクリレート樹脂、ポリエステル樹脂およびポリアミド樹脂のうち少なくとも1種を含むことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  5. 前記ゴム変性芳香族ビニル系樹脂は、ゴム変性ビニル系グラフト共重合体および芳香族ビニル系共重合体樹脂を含むことを特徴とする、請求項4に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  6. 前記ゴム変性ビニル系グラフト共重合体は、ゴム質重合体に芳香族ビニル系単量体および前記芳香族ビニル系単量体と共重合可能な単量体がグラフト重合されたことを特徴とする、請求項5に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  7. 前記芳香族ビニル系共重合体樹脂は、芳香族ビニル系単量体および前記芳香族ビニル系単量体と共重合可能な単量体の重合体であることを特徴とする、請求項5または6に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  8. 前記酸化亜鉛は、光ルミネセンス(Photo Luminescence)測定時、370nmないし390nm領域のピークAと450nmないし600nm領域のピークBの大きさ比(B/A)が0.2ないし1.0であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  9. 前記酸化亜鉛は、光ルミネセンス(Photo Luminescence)測定時、370nmないし390nm 領域のピークAと450nmないし600nm領域のピークBの大きさ比(B/A)が0.2ないし0.7であることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  10. 前記酸化亜鉛は、粒度分析器で測定した平均粒子の大きさ(D50)が0.5μmないし3μmであることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  11. 前記酸化亜鉛は、粒度分析器で測定した平均粒子の大きさ(D50)が1μmないし3μmであることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  12. 前記酸化亜鉛は、窒素ガス吸着法を用いてBET分析装備で測定したBET比表面積が10m/g以下であることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  13. 前記酸化亜鉛は、窒素ガス吸着法を用いてBET分析装備で測定したBET比表面積が1m/gないし7m/gであることを特徴とする、請求項1〜12のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  14. 前記熱可塑性樹脂組成物は、50mm×90mm×3mmの大きさの射出試片に対して、ASTM D4459によって初期カラー(L ,a ,b )を測定し、85℃、相対湿度85%の条件で200時間露出する恒温恒湿試験後、同様の方法(ASTM D4459に基づく方法)でカラー(L ,a ,b )を測定し、次いで、下記式2に従って算出したカラー変化(△E)が2ないし12であることを特徴とする、請求項1〜13のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物:
    前記式2において、△Lは恒温恒湿試験前後のL値の差異(L −L )であり、△aは恒温恒湿試験前後のa値の差異(a −a )であり、△bは恒温恒湿試験前後のb値の差異(b −b )である。
  15. 前記熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂がゴム変性芳香族ビニル系樹脂で、前記カラー変化(△E)が7ないし10であることを特徴とする、請求項14に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  16. 前記熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂がポリオレフィン樹脂で、前記カラー変化(△E)が2ないし3.3であることを特徴とする、請求項14に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  17. 前記熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂が芳香族ビニル系樹脂で、前記カラー変化(△E)が10ないし12であることを特徴とする、請求項14に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  18. 前記熱可塑性樹脂組成物は、JIS Z 2801抗菌評価法に基づいて、5cm×5cmの大きさの試片に黄色ブドウ球菌および大腸菌を接種し、35℃、相対湿度90%RHの条件で24時間培養後、下記式3に従って算出した抗菌活性値がそれぞれ2ないし7であることを特徴とする、請求項1〜17のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物:
    前記式3において、M1はブランク(blank)試片に対する24時間培養後の細菌の数で、M2は熱可塑性樹脂組成物試片に対する24時間培養後の細菌の数である。
  19. 請求項1ないし請求項18のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物から形成されることを特徴とする、成形品。
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