JP2018154843A - 改質剤及びその使用方法、改質剤の製造方法並びに添加材用担体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本改質剤は、第2ポリオレフィン樹脂を含む連続相(A)と、ポリアミド樹脂及び変性エラストマーを含む分散相(B)と、を有し、分散相(B)は、ポリアミド樹脂と反応性基を有した変性エラストマーとの溶融混練物からなり、連続相(A)と分散相(B)との合計を100質量%とした場合に、分散相(B)が80質量%以下である。本使用方法は、第1ポリオレフィン樹脂を100質量部とした場合に、改質剤を0.5質量部以上70質量部以下混合する。本製造方法は、第2ポリオレフィン樹脂と、ポリアミド樹脂及び前記変性エラストマーの溶融混練物と、を溶融混練する工程を備える。
【選択図】図1
Description
上記特許文献2には、ポリアミド樹脂とポリオレフィン樹脂とを含むポリマーアロイにおいて、ポリアミド樹脂として、植物由来ポリアミド樹脂を利用できることが開示されている。
上記特許文献3には、ポリアミド樹脂とポリオレフィン樹脂とを含むポリマーアロイにおいて、連続相とその連続相内に分散された分散相と、その分散相の中に更に分散された微分散相を有した樹脂相分離構造を有するポリマーアロイが開示されている。
上記特許文献4には、ポリアミド樹脂と相容化剤とを、まず、溶融混合したのち、得られた混合樹脂とポリオレフィン樹脂とを更に溶融混合することにより、耐衝撃性に優れたポリマーアロイが得られることが開示されている。
しかしながら、上記特許文献1−4には、これらのポリマーアロイを単独で製造及び利用することについては検討されているが、このようなポリマーアロイを、他の樹脂に対して利用することに関して検討されていない。
本発明の改質剤は、第1のポリオレフィン樹脂に対する添加により、得られる成形体の耐衝撃性を向上させることができる改質剤であって、
第2のポリオレフィン樹脂を含む連続相(A)と、前記連続相(A)中に分散されたポリアミド樹脂及び変性エラストマーを含む分散相(B)と、を有し、
前記分散相(B)は、前記ポリアミド樹脂と前記ポリアミド樹脂に対する反応性基を有した前記変性エラストマーとの溶融混練物からなり、
前記連続相(A)と前記分散相(B)との合計を100質量%とした場合に、前記分散相(B)が80質量%以下であることを要旨とする。
請求項2に記載の改質剤は、請求項1に記載の改質剤において、前記変性エラストマーは、エチレン若しくはプロピレンと炭素数3〜8のα−オレフィンとの共重合体を骨格としたオレフィン系熱可塑性エラストマー、又は、スチレン骨格を有するスチレン系熱可塑性エラストマーであることを要旨とする。
請求項3に記載の改質剤は、請求項1又は2に記載の改質剤において、前記ポリアミド樹脂と前記変性エラストマーとの合計を100質量%とした場合に、前記ポリアミド樹脂は10質量%以上80質量%以下であることを要旨とする。
請求項4に記載の改質剤は、請求項1乃至3のうちのいずれかに記載の改質剤において、前記分散相(B)は、前記ポリアミド樹脂を含む連続相(B1)と、前記連続相(B1)中に分散された変性エラストマーを含む微分散相(B2)と、を有することを要旨とする。
請求項5に記載の改質剤は、請求項1乃至4のうちのいずれかに記載の改質剤において、前記第1のポリオレフィン樹脂は、エチレンブロックの分散相を有するブロック共重合ポリオレフィン樹脂であることを要旨とする。
本発明の改質剤の使用方法は、請求項1に記載の改質剤の使用方法であって、
前記第1のポリオレフィン樹脂を100質量部とした場合に、前記改質剤を、前記第1のポリオレフィン樹脂に対して0.5質量部以上70質量部以下混合することを要旨とする。
本発明の改質剤の製造方法は、請求項1に記載の改質剤の製造方法であって、
前記第2のポリオレフィン樹脂と、前記ポリアミド樹脂及び前記変性エラストマーの溶融混練物と、を溶融混練する溶融混練工程を備えることを要旨とする。
本発明の添加材用担体は、第1のポリオレフィン樹脂に対し、添加材を添加するための添加材用担体であって、
第2のポリオレフィン樹脂を含む連続相(A)と、前記連続相(A)中に分散されたポリアミド樹脂及び変性エラストマーを含む分散相(B)と、を有し、
前記分散相(B)は、前記ポリアミド樹脂と前記ポリアミド樹脂に対する反応性基を有した前記変性エラストマーとの溶融混練物からなり、
前記連続相(A)と前記分散相(B)との合計を100質量%とした場合に、前記分散相(B)が80質量%以下であることを要旨とする。
請求項9に記載の添加材用担体は、請求項8に記載の添加材用担体において、前記添加材が、難燃剤、難燃助剤、充填剤、着色剤、抗菌剤、帯電防止剤、及び、発泡剤のうちの少なくとも1種であることを要旨とする。
変性エラストマーが、エチレン若しくはプロピレンと炭素数3〜8のα−オレフィンとの共重合体を骨格としたオレフィン系熱可塑性エラストマー、又は、スチレン骨格を有するスチレン系熱可塑性エラストマーである場合には、特定の相構造をより確実に得ることができるため、優れた耐衝撃性を発揮できる熱可塑性樹脂組成物、ペレット混合物、更には、これらを用いた成形体とすることができる。
ポリアミド樹脂と変性エラストマーとの合計を100質量%とした場合に、ポリアミド樹脂が10質量%以上80質量%以下である場合には、特定の相構造をより安定して得ることができるため、優れた耐衝撃性を発揮できる熱可塑性樹脂組成物、ペレット混合物、更には、これらを用いた成形体とすることができる。
分散相(B)が、ポリアミド樹脂を含む連続相(B1)と、連続相(B1)中に分散された変性エラストマーを含む微分散相(B2)と、を有する場合は、多重の相構造となり、より優れた耐衝撃性を有した熱可塑性樹脂組成物、ペレット混合物、更には、これらを用いた成形体とすることができる。
第1のポリオレフィン樹脂が、エチレンブロックの分散相を有するブロック共重合ポリオレフィン樹脂である場合は、エチレンブロックの少なくとも一部が、連続相(A)と分散相(B)との界面に凝集された多重の相構造となり、より優れた耐衝撃性を有した熱可塑性樹脂組成物、ペレット混合物、更には、これらを用いた成形体とすることができる。
本発明の改質剤の使用方法、及び、本発明の改質剤の製造方法によれば、第1のポリオレフィン樹脂を改質して、優れた耐衝撃性を備えた熱可塑性樹脂組成物、ペレット混合物、更には、これらを用いた成形体を得ることができる。また、耐衝撃性を付与する成分を、第1ポリオレフィン樹脂とは別に用いるため、第1ポリオレフィン樹脂に対しては、成形時の1回のみの熱負荷によって、成形体を得ることができるため、熱履歴が抑制された成形体を得ることができる。
本発明の添加材用担体によれば、第1のポリオレフィン樹脂に対して、正確な割合で添加材を配合できることに加えて、得られる熱可塑性樹脂組成物及び成形体の耐衝撃性を向上させることができる。
第2のポリオレフィン樹脂を含む連続相(A)と、前記連続相(A)中に分散されたポリアミド樹脂及び変性エラストマーを含む分散相(B)と、を有し、
前記分散相(B)は、前記ポリアミド樹脂と前記ポリアミド樹脂に対する反応性基を有した前記変性エラストマーとの溶融混練物からなり、
前記連続相(A)と前記分散相(B)との合計を100質量%とした場合に、前記分散相(B)が80質量%以下であることを特徴とする。
本改質剤を用いて得られる熱可塑性樹脂組成物及びこれを用いた成形体は、第1のポリオレフィン樹脂及び第2のポリオレフィン樹脂を含む連続相(A’)と、
前記連続相(A’)中に分散されたポリアミド樹脂及び変性エラストマーを含む分散相(B)と、を有し、
前記分散相(B)は、前記ポリアミド樹脂と前記ポリアミド樹脂に対する反応性基を有した前記変性エラストマーとの溶融混練物からなる、熱可塑性樹脂組成物及び成形体となる。
(1)第2のポリオレフィン樹脂について
上記「第2のポリオレフィン樹脂」(以下、単に「第2ポリオレフィン」ともいう)は、オレフィンの単独重合体、及び/又は、オレフィンの共重合体である。この第2のポリオレフィン樹脂は、本改質剤では、連続相(A)に含まれ、連続相(A)を形成している成分である。また、本改質剤を用いて得られる熱可塑性樹脂組成物及び成形体においては、第1のポリオレフィン樹脂とともに連続相(A’)に含まれ、連続相(A’)を形成することとなる成分である。
即ち、ポリオレフィン樹脂としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ1−ブテン、ポリ1−ヘキセン、ポリ4−メチル−1−ペンテン等が挙げられる。これら重合体は1種のみで用いてもよく、2種以上を併用してもよい。即ち、ポリオレフィン樹脂は上記重合体の混合物であっても良い。
一方、プロピレンと他のオレフィンとの共重合体を構成するは、他のオレフィンとしては、前述の各種オレフィン(但し、プロピレンを除く)が挙げられる。このうち、エチレン及び1−ブテン等が好ましい。即ち、プロピレン・エチレン共重合体、プロピレン・1−ブテン共重合体が好ましい。
また、プロピレンと他のオレフィンとの共重合体は、ランダム共重合体であってもよく、ブロック共重合体であってもよい。これらのうちでは、耐衝撃性に優れるという観点からブロック共重合体が好ましい。とりわけ、他のオレフィンがエチレンであるプロピレン・エチレンブロック共重合体であることが好ましい。このプロピレン・エチレンブロック共重合体は、エチレンブロックを分散相として有するブロック共重合ポリプロピレンである。即ち、ホモポリプロピレンを連続相として、この連続相内にポリエチレンを含んだ分散相が存在するポリプロピレン樹脂である。このようなエチレンブロックを分散相として有するブロック共重合ポリプロピレンは、例えば、インパクトコポリマー、ポリプロピレンインパクトコポリマー、ヘテロファジックポリプロピレン、ヘテロファジックブロックポリプロピレン等とも称される。このブロック共重合ポリプロピレンは、耐衝撃性に優れるという観点において好ましい。
尚、プロピレンと他のオレフィンとの共重合体は、全構成単位数のうちの50%以上がプロピレンに由来する単位である。
尚、第2ポリオレフィン樹脂は、後述するポリアミド樹脂に対して親和性を有さないポリオレフィンであり、且つ、ポリアミド樹脂に対して反応し得る反応性基も有さないポリオレフィンである。この点において、後述する変性エラストマーとしてのオレフィン系成分とは異なっている。
上記「ポリアミド樹脂」は、アミド結合(−NH−CO−)を介して複数の単量体が重合されてなる鎖状骨格を有する重合体である。このポリアミド樹脂は、本改質剤では、分散相(B)に変性エラストマーとともに含まれる成分である。また、本改質剤を用いて得られる熱可塑性樹脂組成物及び成形体においては、第1及び第2の両ポリオレフィン樹脂が含まれた連続相(A’)内で分散相(B)を形成することになる。
植物由来ポリアミド樹脂としては、ポリアミド11(以下、単に「PA11」ともいう)、ポリアミド610(以下、単に「PA610」ともいう)、ポリアミド612(以下、単に「PA612」ともいう)、ポリアミド614(以下、単に「PA614」ともいう)、ポリアミド1010(以下、単に「PA1010」ともいう)、ポリアミド1012(以下、単に「PA1012」ともいう)、ポリアミド10T(以下、単に「PA10T」ともいう)等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
PA610は、炭素原子数6である単量体と、炭素原子数10である単量体と、がアミド結合を介して結合された構造を有する。PA610には、単量体として、ヒマシ油を原料とするセバシン酸を用いることができる。炭素原子数6である単量体に由来する構成単位と、炭素原子数10である単量体に由来する構成単位とは、PA610内においてその合計が、全構成単位のうちの50%以上であることが好ましく、100%であってもよい。
PA1010は、炭素原子数10であるジアミンと、炭素原子数10であるジカルボン酸と、が共重合された構造を有する。PA1010には、単量体として、ヒマシ油を原料とする1,10−デカンジアミン(デカメチレンジアミン)及びセバシン酸を用いることができる。これらの炭素原子数10であるジアミンに由来する構成単位と、炭素原子数10であるジカルボン酸に由来する構成単位とは、PA1010内においてその合計が、全構成単位のうちの50%以上であることが好ましく、100%であってもよい。
PA10Tは、炭素原子数10であるジアミンと、テレフタル酸と、がアミド結合を介して結合された構造を有する。PA10Tには、単量体として、ヒマシ油を原料とする1,10−デカンジアミン(デカメチレンジアミン)を用いることができる。これらの炭素原子数10であるジアミンに由来する構成単位と、テレフタル酸に由来する構成単位とは、PA10T内においてその合計が、全構成単位のうちの50%以上であることが好ましく、100%であってもよい。
ポリアミド610は、吸水率、耐薬品性、及び衝撃強度の点ではPA11よりも劣るが、耐熱性(融点)及び剛性(強度)の観点において優れている。更には、ポリアミド6やポリアミド66と比べ、低吸水性で寸法安定性が良いため、ポリアミド6やポリアミド66の代替材として使用することができる。
ポリアミド1010は、PA11に比べて、耐熱性及び剛性の観点において優れている。更には、植物化度もPA11と同等であり、より耐久性の必要な部位に使用することができる。
ポリアミド10Tは、分子骨格に芳香環を含むため、ポリアミド1010に比べて、より融点が高く高剛性である。そのため、過酷環境下での使用(耐熱部位、強度入力部位)が可能である。
上記「変性エラストマー」は、ポリアミド樹脂に対する反応性基を有するエラストマーである。この変性エラストマーは、本改質剤では、分散相(B)に、ポリアミド樹脂とともに含まれる成分である。また、本改質剤を用いて得られる熱可塑性樹脂組成物及び成形体においては、第1及び第2の両ポリオレフィン樹脂が含まれた連続相(A’)内で分散相(B)を形成することになる。
更に、この変性エラストマーは、第2ポリオレフィン樹脂に対して親和性を有する成分であることが好ましい。即ち、ポリアミド樹脂と第2ポリオレフィン樹脂とに対する相容化作用を有する成分であることが好ましい。更に換言すれば、ポリアミド樹脂と第2ポリオレフィン樹脂との相容化剤であることが好ましい。
変性エラストマーの変性量は限定されず、変性エラストマーは1分子中に1以上の反応性基を有すればよい。更に、変性エラストマーは1分子中に1以上50以下の反応性基を有することが好ましく、3以上30以下がより好ましく、5以上20以下が特に好ましい。
具体的には、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水コハク酸、無水グルタル酸、無水アジピン酸、無水シトラコン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ブテニル無水コハク酸等の酸無水物、及びマレイン酸、イタコン酸、フマル酸、アクリル酸、メタクリル酸等のカルボン酸が挙げられる。これらは1種のみ用いてもよく2種以上を併用してもよい。これらの化合物のうちでは、酸無水物が好ましく、無水マレイン酸及び無水イタコン酸がより好ましく、無水マレイン酸が特に好ましい。
加えて、骨格樹脂としては、オレフィン系熱可塑性エラストマー、及び、スチレン系熱可塑性エラストマーを用いることができる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
オレフィンとしては、エチレン、プロピレン、及び炭素数4〜8のα−オレフィン等が挙げられる。このうち炭素数4〜8のα−オレフィンとしては、1−ブテン、3−メチル−1−ブテン、1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン等が挙げられる。これらのなかでも、オレフィン系熱可塑性エラストマーとしては、エチレンと炭素数3〜8のα−オレフィンとの共重合体、及び、プロピレンと炭素数4〜8のα−オレフィンとの共重合体が好ましい。
上記スチレン系化合物としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−t−ブチルスチレン等のアルキルスチレン、p−メトキシスチレン、ビニルナフタレン等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
上記共役ジエン化合物としては、ブタジエン、イソプレン、ピペリレン、メチルペンタジエン、フェニルブタジエン、3,4−ジメチル−1,3−ヘキサジエン、4,5−ジエチル−1,3−オクタジエン等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
本改質剤には、第2ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂及び変性エラストマー以外に、他の熱可塑性樹脂等を併用することができる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
他の熱可塑性樹脂としては、ポリエステル系樹脂(ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネート、ポリ乳酸)等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
本改質剤では、第2のポリオレフィン樹脂が連続相(A)を形成している。また、ポリアミド樹脂及び変性エラストマーが分散相(B)を形成している。そして、分散相(B)は、連続相(A)中に分散されている。この相構造は、ポリアミド樹脂及び変性エラストマーとの溶融混練物と、第2のポリオレフィン樹脂と、を溶融混練した熱可塑性樹脂として得ることができる。
更に、本改質剤では、分散相(B)を構成しているポリアミド樹脂及び変性エラストマーのうち、ポリアミド樹脂が、分散相(B)内で連続相(B1)を形成し、且つ、ポリアミド樹脂及び変性エラストマーのうちの少なくとも変性エラストマーが、分散相(B)内で微分散相(B2)を形成することができる。このような分散相(B)内に、更に、微分散相(B2)を有する多重の相構造を有する場合には、より優れた耐衝撃性を付与した熱可塑性樹脂組成物及び成形体を得ることができる。
本改質剤において、連続相(A)と分散相(B)との合計を100質量%とした場合に、分散相(B)は80質量%以下である。即ち、通常、第2ポリオレフィン樹脂をWAとし、ポリアミド樹脂と変性エラストマーとの合計量をWBとした場合に、WAとWBとの合計を100質量%とすると、WBの割合は、80質量%以下(通常0.5質量%以上)である。この範囲では、優れた耐衝撃性、剛性及び成形性をバランスよく得ることができる。この割合は、5質量%以上78質量%以下が好ましく、10質量%以上77質量%以下がより好ましく、23質量%以上76質量%以下が更に好ましく、30質量%以上75質量%以下がより更に好ましく、33質量%以上72質量%以下が特に好ましく、35質量%以上67質量%以下がより特に好ましく、37質量%以上63質量%以下がとりわけ好ましい。
更に、このような機械的特性を十分に維持しながら、ポリアミド樹脂の含有量を減じることができることにより、熱可塑性樹脂組成物及び成形体の表面の艶を抑えて落ち着いた外観を得ることができる。従って、直接視認される外装材や内装材への適用ができ、優れた意匠性を発揮できる。
尚、ポリアミド樹脂と変性エラストマーとの合計を100質量%とした場合に、ポリアミド樹脂の含有割合を50質量%以上とした高ポリアミド樹脂タイプの改質剤にするという観点では、50質量%以上80質量%以下とすることができる。
本改質剤は、第1ポリオレフィン樹脂に対して添加して熱可塑性樹脂組成物及び成形体を得ることができる。そして、このようにして得られる熱可塑性樹脂組成物及び成形体の耐衝撃性を向上させることができる。
(1)第1のポリオレフィン樹脂について
上記「第1のポリオレフィン樹脂」(以下、単に「第1ポリオレフィン」ともいう)は、オレフィンの単独重合体、及び/又は、オレフィンの共重合体である。この第1ポリオレフィン樹脂は、本改質剤を用いて得られる熱可塑性樹脂組成物及び成形体において、第2のポリオレフィン樹脂とともに連続相(A’)に含まれ、連続相(A’)を形成する成分である。
第1ポリオレフィンを構成するオレフィンは特に限定されず、第2ポリオレフィンの場合と同様のオレフィンを例示できる。
尚、第1ポリオレフィン樹脂は、前述したポリアミド樹脂に対して親和性を有さないポリオレフィンであり、且つ、ポリアミド樹脂に対して反応し得る反応性基も有さないポリオレフィンである。この点において、前述した変性エラストマーとしてのオレフィン系成分とは異なっている。
第1ポリオレフィンと第2ポリオレフィンとが異なる樹脂である場合としては、例えば、第1ポリオレフィン及び第2ポリオレフィンのうちのいずれか一方が、エチレンブロックの分散相を有するブロック共重合ポリオレフィン樹脂(ブロック共重合ポリプロピレン樹脂等)であり、他方が非ブロック共重合ポリオレフィン樹脂である場合が挙げられる。
これらのうちでは、第1ポリオレフィンが、エチレンブロックの分散相を有するブロック共重合ポリプロピレン樹脂であり、第2ポリオレフィンが非ブロック共重合ポリオレフィン樹脂である形態が、耐衝撃性の観点から好ましい。更に、非ブロック共重合ポリオレフィン樹脂としては、ホモポリプロピレン樹脂が好ましい。
本改質剤を用いて得られる熱可塑性樹脂組成物及び成形体には、第1ポリオレフィン樹脂、第2ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂及び変性エラストマー以外に、他の熱可塑性樹脂、難燃剤、難燃助剤、充填剤、着色剤、抗菌剤、帯電防止剤等の各種添加材を配合できる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
難燃剤としては、ハロゲン系難燃剤(ハロゲン化芳香族化合物)、リン系難燃剤(窒素含有リン酸塩化合物、リン酸エステル等)、窒素系難燃剤(グアニジン、トリアジン、メラミン、及びこれらの誘導体等)、無機系難燃剤(金属水酸化物等)、ホウ素系難燃剤、シリコーン系難燃剤、硫黄系難燃剤、赤リン系難燃剤等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
難燃助剤としては、各種アンチモン化合物、亜鉛を含む金属化合物、ビスマスを含む金属化合物、水酸化マグネシウム、粘土質珪酸塩等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
充填剤としては、ガラス成分(ガラス繊維、ガラスビーズ、ガラスフレーク等)、シリカ、無機繊維(ガラス繊維、アルミナ繊維、カーボン繊維)、黒鉛、珪酸化合物(珪酸カルシウム、珪酸アルミニウム、カオリン、タルク、クレー等)、金属酸化物(酸化鉄、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アンチモン、アルミナ等)、カルシウム、マグネシウム、亜鉛等の金属の炭酸塩及び硫酸塩、有機繊維(芳香族ポリエステル繊維、芳香族ポリアミド繊維、フッ素樹脂繊維、ポリイミド繊維、植物性繊維等)等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
着色剤としては、顔料及び染料等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
本改質剤を用いて得られる熱可塑性樹脂組成物及び成形体では、第1ポリオレフィン樹脂及び第2のポリオレフィン樹脂が連続相(A’)を形成する。即ち、改質剤は、第2ポリオレフィンが含まれた連続相(A)が有するが、熱可塑性樹脂組成物及び成形体においては、第1ポリオレフィンがこの連続相(A)と統合されて、連続相(A’)を形成することとなる。
一方、ポリアミド樹脂及び変性エラストマーは、通常、改質剤内と同様に、分散相(B)を形成している。即ち、分散相(B)は、連続相(A’)中に分散されている。この相構造は、本改質剤と、第1のポリオレフィン樹脂と、の混合物である熱可塑性樹脂を成形することによって得られる。
更に、本改質剤を用いて得られる熱可塑性樹脂組成物及び成形体では、分散相(B)を構成しているポリアミド樹脂及び変性エラストマーのうち、ポリアミド樹脂が、分散相(B)内で連続相(B1)を形成し、且つ、ポリアミド樹脂及び変性エラストマーのうちの少なくとも変性エラストマーが、分散相(B)内で微分散相(B2)を形成することができる。このような分散相(B)内に、更に、微分散相(B2)を有する多重の相構造を有する場合には、より優れた耐衝撃性を有した熱可塑性樹脂組成物及び成形体とすることができる。この多重の相構造は、本改質剤内において既に形成されている場合には、本改質剤を用いて得られる熱可塑性樹脂組成物及び成形体内でも基本的に維持される。
また、本改質剤を用いて得られる熱可塑性樹脂組成物及び成形体の分散相(B)内に微分散相(B2)が含まれる場合、その大きさは特に限定されないが、通常、前述した改質剤内における微分散相(B2)の場合と同様である。
本改質剤を用いて得られる熱可塑性樹脂組成物及び成形体において、連続相(A’)と分散相(B)との合計を100質量%とした場合に、分散相(B)は80質量%以下である。即ち、通常、第1ポリオレフィン樹脂と第2ポリオレフィン樹脂との合計量をWA’とし、ポリアミド樹脂と変性エラストマーとの合計量をWBとした場合に、WA’とWBとの合計を100質量%とすると、WBの割合は80質量%以下(通常0.5質量%以上)である。この範囲では、優れた耐衝撃性、剛性及び成形性をバランスよく得ることができる。この割合は、5質量%以上78質量%以下が好ましく、10質量%以上77質量%以下がより好ましく、23質量%以上76質量%以下が更に好ましく、30質量%以上75質量%以下がより更に好ましく、33質量%以上72質量%以下が特に好ましく、35質量%以上67質量%以下がより特に好ましく、37質量%以上63質量%以下がとりわけ好ましい。
本成形体の形状、大きさ及び厚さ等も特に限定されず、その用途も特に限定されない。
本成形体は、自動車、鉄道車両(車両全般)、航空機機体(機体全般)、船舶・船体(船体全般)、自転車(車体全般)等の乗物に利用される各種用品等として用いられる。
このうち自動車用品としては、外装部品、内装部品、エンジン部品、電装部品等が挙げられる。具体的には、自動車用の外装部品としては、ルーフレール、フェンダー、フェンダーライナー、ガーニッシュ、バンパー、ドアパネル、ルーフパネル、フードパネル、トランクリッド、フューエルリッド、ドアミラーステー、スポイラー、フードルーバー、ホイールカバー、ホイールキャップ、グリルエプロンカバーフレーム、ランプベゼル、ドアハンドル(プルハンドル)、ドアモール、リアフィニッシャー、ワイパー、エンジンアンダーカバー、フロアーアンダーカバー、ロッカーモール、カウルルーバー、カウル(自動二輪車)、自動車部品用フィルム・シート等が挙げられる。
コネクター、コイル、センサー、LEDランプ、ソケット、抵抗器、リレーケース、小型スイッチ、コイルボビン、コンデンサー、バリコンケース、光ピックアップ、発振子、各種端子板、変成器、プラグ、プリント基板、チューナー、スピーカー、マイクロフォン、ヘッドフォン、小型モータ、小型変速ギヤ、磁気ヘッドベース、パワーモジュール、半導体、液晶、FDDキャリッジ、FDDシャーシ、モーターブラッシュホルダー、パラボラアンテナ、コンピュータ関連部品等の電子部品;
発電機、電動機、変圧器、変流器、電圧調整器、整流器、インバーター、継電器、電力用接点、開閉器、遮断機、ナイフスイッチ、他極ロッド、電気部品キャビネット、電気機器用フィルム等の電気機器;
VTR部品、テレビ部品、アイロン、ヘアードライヤ、炊飯器部品、電子レンジ部品、音響部品、オーディオ・LD部品、CD・DVD部品、照明部品、冷蔵庫部品、洗濯機部品、エアコン部品、タイプライター・ワープロ部品、オフィスコンピューター部品、PC、ゲーム機、タブレット端末、携帯電話、スマートフォン、電話機及び関連部品、ファクシミリ部品、複写機部品、掃除・洗浄機器、モーター部品、家電用フィルム・シート等の家電・事務製品;
カメラ、時計、顕微鏡、双眼鏡、望遠鏡、メガネ等の光学、精密機器;
食品トレイ、収納ボックス、収納トレイ、アタッシュケース、スーツケース、ヘルメット、水筒、瓶等の収納ケース、洗面用具、筆記用具、文房具、本立て、スキンケア器具、用具、食器、洗濯用具、掃除用具、衣料ハンガー、生活雑貨用フィルム・食品容器、開閉蓋(ガラス瓶等)等の日用品、生活用品;
草刈り機の筐体、カバー、電動工具の筐体、カバー、各種クリップ等の工作・一般機械・部品;
テニスラケットストリング、スキー板・ボード、プロテクタ(野球、サッカー、モータスポーツ)、シューズ、シューズソール(靴底、スポーツシューズ用ソール)、アウトドア・登山用具等のスポーツ用品;
衣装ケース、テーブル、椅子(チェアー)、シューズボックス、台所用具、トイレ用具、入浴用具、カーテン、布団側地、毛布等の家具関係用品;
内外壁・屋根、断熱材、ドア・扉関連部品、窓材関連部品、床材関連部品、免震・制振部品、雨戸、雨どい、上水・下水関係部品(ライフライン関連)、駐車ガレージ、ガス・電気関係部品(ライフライン関連)、土木関係部品、土木・住宅用フィルム・シート、信号機器、道路標識、パイロン、センターポール、ガードレール(ガードワイヤ)、工事用器材等の住宅、土木関係用品;
マウスピース、医療機器、医薬品容器、医療用フィルム等の医療関係用品;
ユニフォーム、ワーキングウェア、スポーツウェア、シャツ、下着(靴下含)、ズボン、靴、防寒具等の衣料関係用品、
農業用フィルム、ビニールハウス、漁網、浮き具、農機具、農耕用具、植木鉢(プランタ)、漁具、養殖関係器具、林業具等の農業・林業・水産業関係用品;などが挙げられる。
更に、各種ペレット形状に成形されたペレットも挙げられる。
本発明の改質剤の製造方法は、第2のポリオレフィン樹脂と、ポリアミド樹脂及び変性エラストマーの溶融混練物と、を溶融混練する溶融混練工程を備えることを特徴とする。
この溶融混練物は、ポリアミド樹脂と変性エラストマーとの合計を100質量%とした場合に、ポリアミド樹脂の配合割合が、10質量%以上80質量%以下となるように、両樹脂を溶融混練して得ることができる。これにより、溶融混練物と第2のポリオレフィン樹脂と混合した際に、第2ポリオレフィン樹脂中にポリアミド樹脂を分散されて改質剤を得ることができる。即ち、改質剤中で、第2ポリオレフィン樹脂を含む連続相(A)を形成し、この連続相(A)中にポリアミド樹脂及び変性エラストマーを含む分散相(B)を分散させた相構造を得ることができる。更には、分散相(B)が、ポリアミド樹脂を含む連続相(B1)と、連続相(B1)中に分散された変性エラストマーを含む微分散相(B2)と、を有する多重の相構造を得ることができる。
この割合は、この割合は、12質量%以上78質量%以下が好ましく、14質量%以上75質量%以下がより好ましく、25質量%以上73質量%以下が更に好ましく、30質量%以上71質量%以下がより更に好ましく、34質量%以上68質量%以下が特に好ましく、40質量%以上64質量%以下がより特に好ましい。この範囲では、第2ポリオレフィン樹脂中にポリアミド樹脂をより小さく分散させた改質剤を得ることができる。
尚、ポリアミド樹脂と変性エラストマーとの合計を100質量%とした場合に、ポリアミド樹脂の含有割合を50質量%以上とした高ポリアミド樹脂タイプの改質剤にするという観点では、50質量%以上80質量%以下とすることができる。
改質剤を得る際の混練方法は特に限定されず、前述の溶融混練物を得る場合と同様の装置、運転方法、混練温度を挙げることができる。
本発明の改質剤の使用方法は、第1のポリオレフィン樹脂を100質量部とした場合に、本改質剤を、第1のポリオレフィン樹脂に対して0.5質量部以上70質量部以下混合することを特徴とする。
通常、このように、第1のポリオレフィン樹脂と本改質剤とを混合した成形体原料は、その後、成形して成形体とされる。これにより、第1ポリオレフィン樹脂に対する熱履歴の負荷を抑制しながら、耐衝撃性に優れた成形体を得ることができる。上述の第1ポリオレフィン樹脂に対して配合する改質剤の割合は、1質量部以上50質量部以下とすることが好ましく、2質量部以上48質量部以下とすることがより好ましく、3質量部以上43質量部以下とすることが更に好ましく、4質量部以上40質量部以下とすることがより更に好ましく、5質量部以上35質量部以下とすることが特に好ましい。
上記混合方法及びそのための手段は特に限定されないが、例えば、ブレンダーを用いて、ドライブレンドすることによって成形体原料を得ることができる。
この成形体は、上述の使用方法によって、第1ポリオレフィンが元来有する剛性を十分に維持しながら、耐衝撃性には著しく優れた特性を得ることができる。更に、ポリオレフィンの一部を第1ポリオレフィン樹脂として利用することによって、第1ポリオレフィン樹脂に対する熱履歴が抑制された成形体とすることができる。即ち、前記熱可塑性樹脂が、前記第2のポリオレフィン樹脂、前記ポリアミド樹脂及び前記変性エラストマーを含んだ改質剤と、前記第1のポリオレフィン樹脂と、の混合物を成形してなる成形体を得ることができる。
但し、本願出願時において、第1ポリオレフィン樹脂に対する熱履歴が、第2ポリオレフィン樹脂に対する熱履歴よりも小さいという特性を直接特定することは不可能である。また、仮にできるとしても、現在の分析技術をもってしても、特許出願の性質上、迅速性等を必要とすることに鑑みて、このような特性を特定する作業を行うことに著しく過大な経済的支出や時間を要するものであり、非実際的事情が存在する。
本発明の添加材用担体は、第1のポリオレフィン樹脂に対し、添加材を添加するための添加材用担体であって、
第2のポリオレフィン樹脂を含む連続相(A)と、前記連続相(A)中に分散されたポリアミド樹脂及び変性エラストマーを含む分散相(B)と、を有し、
前記分散相(B)は、前記ポリアミド樹脂と前記ポリアミド樹脂に対する反応性基を有した前記変性エラストマーとの溶融混練物からなり、
前記連続相(A)と前記分散相(B)との合計を100質量%とした場合に、前記分散相(B)が80質量%以下であることを特徴とする。
成形体を得る際には、ベース樹脂(本発明では、第1ポリオレフィン)に対して、各種の添加材を配合することができる。この添加材としては、例えば、難燃剤、難燃助剤、充填剤、着色剤、抗菌剤、帯電防止剤、及び、発泡剤等が挙げられる。これらの添加材の詳細については、改質剤の説明における記載をそのまま適用できる。
通常、添加材の配合は、ベース樹脂より少ない量を配合するため、ハンドリング性を向上させたり、添加材の配合量をより正確に秤量する等の目的で、添加材を担体(添加材用担体)に担持させて、担体と共にベース樹脂に対して配合することができる。この添加材用担体は、ベース樹脂が、例えば、ポリオレフィン樹脂である場合には、ポリオレフィン樹脂と相容可能な樹脂を利用することが好ましい。本発明の添加材用担体は、少量の添加によって、ベース樹脂がポリオレフィン樹脂である場合には、高い耐衝撃性付与効果を得ることができる。
尚、用いる添加材の種類や形状に応じて適宜の配合で担持させることができる。
[1]評価用成形体の製造
〈1〉改質剤
得られる改質剤の全体を100質量%とした場合に、第2ポリオレフィンが55質量%、ポリアミド樹脂が25質量%、変性エラストマーが20質量%の割合で含まれる改質剤を以下の手順で調製した。
下記ポリアミド樹脂のペレットと下記変性エラストマーのペレットとをドライブレンドした後、二軸溶融混練押出機(株式会社テクノベル製、スクリュー径15mm、L/D=59)に投入し、混練温度210℃、押出速度2.0kg/時間、スクリュー回転数200回転/分の条件で溶融混練を行い、ペレタイザーを介して、溶融混練物のペレットを得た。
・ポリアミド樹脂:ナイロン11樹脂、アルケマ株式会社製、品名「Rilsan BMN O」、重量平均分子量18,000、融点190℃
・変性エラストマー:無水マレイン酸変性エチレン・ブテン共重合体(変性EBR)、三井化学株式会社製、品名「タフマー MH7020」、MFR(230℃)=1.5g/10分
上記(1)で得られた溶融混合物のペレットと、下記第2ポリオレフィン樹脂のペレットと、をドライブレンドした後、二軸溶融混練押出機(株式会社テクノベル製、スクリュー径15mm、L/D=59)に投入し、混練温度210℃、押出速度2.0kg/時間、スクリュー回転数200回転/分の条件で混合を行い、ペレタイザーを介して、改質剤(ペレット形状)を得た。
・第2ポリオレフィン樹脂:ポリプロピレン樹脂、ホモポリマー、日本ポリプロ株式会社製、品名「ノバテック MA1B」、重量平均分子量312,000、融点165℃
得られる成形体の全体を100質量%とした場合に、第1ポリオレフィンが90質量%、改質剤が10質量%の割合で含まれる成形体(実施例1)、第1ポリオレフィンが80質量%、改質剤が20質量%の割合で含まれる成形体(実施例2)、第1ポリオレフィンが60質量%、改質剤が40質量%の割合で含まれる成形体(実施例3)、を各々以下の手順で作製した。
・第1ポリオレフィン樹脂(1):エチレンブロックの分散相を有するブロック共重合ポリオレフィン樹脂、サンアロマー株式会社製、品名「YS559N」、融点165℃
得られる成形体の全体を100質量%とした場合に、第1ポリオレフィンが80質量%、改質剤が20質量%の割合で含まれる成形体(実施例4)、第1ポリオレフィンが60質量%、改質剤が40質量%の割合で含まれる成形体(実施例5)、第1ポリオレフィンが40質量%、改質剤が60質量%の割合で含まれる成形体(実施例6)、を各々以下の手順で作製した。
・第1ポリオレフィン樹脂(2):エチレンブロックの分散相を有するブロック共重合ポリオレフィン樹脂、SK chem社製、品名「BH3820」
(1)比較例1の成形体の作製
下記ポリオレフィン樹脂(実施例1−3の成形体における第1ポリオレフィン樹脂(1)と同じ)を、射出成形機(日精樹脂工業株式会社製、40トン射出成形機)のホッパーに投入し、設定温度210℃、金型温度60℃の射出条件で物性測定用試験片を射出成形した。
・ポリオレフィン樹脂(1):エチレンブロックの分散相を有するブロック共重合ポリオレフィン樹脂、サンアロマー株式会社製、品名「YS559N」、融点165℃
従来より耐衝撃性付与を目的として利用されている下記耐衝撃性付与剤のペレットと、下記ポリオレフィン樹脂のペレットと、をドライブレンドして得た成形体原料を、射出成形機(日精樹脂工業株式会社製、40トン射出成形機)のホッパーに投入し、設定温度210℃、金型温度60℃の射出条件で物性測定用試験片を射出成形した。
・ポリオレフィン樹脂(1):エチレンブロックの分散相を有するブロック共重合ポリオレフィン樹脂、サンアロマー株式会社製、品名「YS559N」、融点165℃
・耐衝撃付与剤:三井化学株式会社製、品名「タフマー DF810」
(1)シャルピー衝撃強度の測定
上記[1]で得られた実施例1〜6及び比較例1〜3の各評価用試験片を用いて、JIS K7111−1に準拠してシャルピー衝撃強度の測定を行った。その結果を表1及び表2に示す。尚、このシャルピー衝撃強度の測定では、ノッチ(タイプA)を有する試験片を用い、温度23℃において、エッジワイズ試験法による衝撃の測定を行った。
上記(1)のシャルピー衝撃強度測定に供した実施例1〜6及び比較例1〜3の各試験片から切り出した試料を、樹脂包埋した。その後、ダイヤモンドナイフ装着のウルトラミクロトームにてトリミング・断面作製を行い、金属酸化物による蒸気染色を施した。得られた染色後の断面から採取した超薄切片試料を、透過型電子顕微鏡(TEM、株式会社日立ハイテクノロジーズ製、型式「HT7700」)を用いて観察することにより、相構造を確認した。その結果を表1及び表2に示した。
尚、実施例3については、得られた画像を図2に示した。この図2には、第1ポリオレフィン樹脂及び第2ポリオレフィン樹脂を含む連続相(A)、連続相(A)中に分散されたポリアミド樹脂及び変性エラストマーを含む分散相(B)、ポリアミド樹脂を含む連続相(B1)、連続相(B1)中に分散された変性エラストマーを含む微分散相(B2)、第1ポリオレフィン樹脂が有したエチレンブロックが連続相(A)と分散相(B)との界面に凝集された凝集相(D)、が各々認められた。
尚、凝集相(D)は、第1ポリオレフィン樹脂中のエチレンブロックのみでなく、変性エラストマーを含む。
上記[1]で得られた実施例1〜6及び比較例1〜3の各評価用試験片を用いて、JIS K7171に準拠して曲げ弾性率の測定を行った。その結果を表1及び表2に示した。尚、この曲げ弾性率は、各試験片を支点間距離(L)64mmとした2つの支点(曲率半径5mm)で支持しつつ、支点間中心に配置した作用点(曲率半径5mm)から速度2mm/分にて荷重の負荷を行い測定した。
また、図1にシャルピー衝撃強度と曲げ弾性率との相関をグラフに示した。
表1、表2及び図1の結果から、第1ポリオレフィン(比較例1)の耐衝撃性を向上させるために、従来から利用されてきた耐衝撃性付与剤を用いた場合には、10質量%添加(比較例2)で、シャルピー衝撃強度は8.3%の向上であるのに対して、本改質剤を用いて得られた成形体では、10質量%の添加(実施例1)でシャルピー衝撃強度は91.6%の向上となっている。即ち、少ない配合によって著しく高い耐衝撃性付与効果が得られていることが分かる。加えて、従来から利用されてきた耐衝撃性付与剤を用いた場合には、10質量%添加(比較例2)で、曲げ弾性率が15.6%低下しているのに対して、本改質剤を用いて得られた成形体では、10質量%の添加(実施例1)で曲げ弾性率は8.5%の低下に抑制されている。即ち、著しく高い耐衝撃性を得ながらも、剛性の低下は極めて低く抑えることができることが分かる。この傾向は、実施例1−3のいずれにおいても一貫して認められた。また、実施例4−6のいずれにおいても一貫して認められた。このことから、第1ポリオレフィンの種類に拠らず、効果を発揮できることが分かる。
更に、図2の結果から、本改質剤を用いて得られる成形体では、連続相(A’)と分散相(B)とが形成されていることが分かる。更に、分散相(B)内には、微分散相(B2)が形成されていることが分かる。加えて、第1ポリオレフィン樹脂として、エチレンブロックの分散相を有するブロック共重合ポリオレフィン樹脂を用いることで、エチレンブロック(EPR)の少なくとも一部が、連続相(A)と分散相(B)との界面に凝集されていることが分かる。このような凝集によって、より優れた耐衝撃性が得られているものと考えられる。
即ち、例えば、上述の実施例では、改質剤のペレットと第1ポリオレフィン樹脂のペレットとをドライブレンドして得られた成形体原料を成形して成形体を得ているが、当然ながら、改質剤のペレットと第1ポリオレフィン樹脂のペレットとを溶融混練して得られたペレットを成形体原料として利用することができる。
Claims (9)
- 第1のポリオレフィン樹脂に対する添加により、得られる成形体の耐衝撃性を向上させることができる改質剤であって、
第2のポリオレフィン樹脂を含む連続相(A)と、前記連続相(A)中に分散されたポリアミド樹脂及び変性エラストマーを含む分散相(B)と、を有し、
前記分散相(B)は、前記ポリアミド樹脂と前記ポリアミド樹脂に対する反応性基を有した前記変性エラストマーとの溶融混練物からなり、
前記連続相(A)と前記分散相(B)との合計を100質量%とした場合に、前記分散相(B)が80質量%以下であることを特徴とする改質剤。 - 前記変性エラストマーは、エチレン若しくはプロピレンと炭素数3〜8のα−オレフィンとの共重合体を骨格としたオレフィン系熱可塑性エラストマー、又は、スチレン骨格を有するスチレン系熱可塑性エラストマーである請求項1に記載の改質剤。
- 前記ポリアミド樹脂と前記変性エラストマーとの合計を100質量%とした場合に、前記ポリアミド樹脂は10質量%以上80質量%以下である請求項1又は2に記載の改質剤。
- 前記分散相(B)は、前記ポリアミド樹脂を含む連続相(B1)と、前記連続相(B1)中に分散された変性エラストマーを含む微分散相(B2)と、を有する請求項1乃至3のうちのいずれかに記載の改質剤。
- 前記第1のポリオレフィン樹脂は、エチレンブロックの分散相を有するブロック共重合ポリオレフィン樹脂である請求項1乃至4のうちのいずれかに記載の改質剤。
- 請求項1に記載の改質剤の使用方法であって、
前記第1のポリオレフィン樹脂を100質量部とした場合に、前記改質剤を、前記第1のポリオレフィン樹脂に対して0.5質量部以上70質量部以下混合することを特徴とする改質剤の使用方法。 - 請求項1に記載の改質剤の製造方法であって、
前記第2のポリオレフィン樹脂と、前記ポリアミド樹脂及び前記変性エラストマーの溶融混練物と、を溶融混練する溶融混練工程を備えることを特徴とする改質剤の製造方法。 - 第1のポリオレフィン樹脂に対し、添加材を添加するための添加材用担体であって、
第2のポリオレフィン樹脂を含む連続相(A)と、前記連続相(A)中に分散されたポリアミド樹脂及び変性エラストマーを含む分散相(B)と、を有し、
前記分散相(B)は、前記ポリアミド樹脂と前記ポリアミド樹脂に対する反応性基を有した前記変性エラストマーとの溶融混練物からなり、
前記連続相(A)と前記分散相(B)との合計を100質量%とした場合に、前記分散相(B)が80質量%以下であることを特徴とする添加材用担体。 - 前記添加材が、難燃剤、難燃助剤、充填剤、着色剤、抗菌剤、帯電防止剤、及び、発泡剤のうちの少なくとも1種である請求項8に記載の添加材用担体。
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