JP3423110B2 - ゴム変性樹脂組成物の製造方法 - Google Patents

ゴム変性樹脂組成物の製造方法

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    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、改良された物性を有す
るゴム変性樹脂組成物の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ゴム変性樹脂組成物を製造する際
に、固体ゴムを単量体あるいは単量体と溶媒との混合溶
剤に溶解させてゴム含有組成物とし、このゴム組成物を
その単量体に対応した重合温度に保たれた重合反応器に
供給し重合反応を行わせることが知られている。重合の
終了した反応液を抜き出して加熱下、高真空下で未反応
単量体及び溶媒を脱揮発後、押出機等によって樹脂をペ
レット化し、製品としている。この時原料に使用される
固体ゴムは通常べ−ル状の塊であり、粉砕機、破砕機な
どを用いて機械的操作により溶解しやすい形状にまで細
分化し、単量体あるいは単量体と溶媒との混合溶剤に溶
解している。細分化された固体ゴムの溶解を促進するた
め、混合溶剤は単量体の重合反応が実質上無視できる温
度にまで加温され、機械的な撹拌が使用される。例え
ば、ゴム変性ポリスチレン樹脂を製造する場合、原料の
固体のポリブタジエンゴム(通常の荷姿は12cm厚×
41cm幅×71cm長のいわゆるベール状の塊)は破
砕機にて溶けやすい厚みのチップとされ、これを加熱装
置及び撹拌装置がついた溶解装置にて、予め仕込まれて
いたスチレンあるいはスチレンと溶媒との溶液と混合さ
れる。その後加熱を開始し、およそ70℃に3〜4時間
撹拌し、ゴムチップを完全に溶解させる。均一なゴム濃
度となったゴム含有組成物は溶解装置から重合反応器へ
供給され、共重合により製品のゴム変性ポリスチレン樹
脂となる。上述のゴム溶解は、一般には回分操作で行わ
れる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述のゴム変性樹脂組
成物の製造におけるゴム溶解方法では、比較的高い70
℃の温度に、しかも3〜4時間という長い時間曝される
ため、ゴムの変質、変色が起こり、製品重合体となった
場合、黄色度指数(以下YI値という)が高くなり、製
品本来の白色が黄味を帯び製品の価値を損なう。また、
単量体の種類によっては70℃では重合を開始するもの
もある。例えば、スチレンはわずかな量であるが70℃
で重合が起こり、超高分子量の重合体が生成したり、あ
るいは架橋重合体が生成したりする。このため、通常の
熱重合温度で生成する重合体の分子量分布をはずれた異
常な分子量を有する重合体を生成する。そのため重合体
をぺレット化し射出成型等で薄物製品を成形するときブ
ツあるいはフィッシュアイといった欠陥が発生する。こ
のため、加温下で重合しやすい単量体を用いてゴム変性
樹脂組成物を製造する場合、その重合温度よりはるかに
低い温度でゴムを溶解させる必要があるが、これは容易
ではなく、完全に溶解させるのに長時間を要する。ま
た、溶解装置が大きくなり、経済性に欠ける要因とな
る。したがって本発明の目的は、上記の従来法の欠点を
克服した新しい、ゴム変性樹脂組成物の製造法を提供す
ることにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の上記の課題は、
固体ゴムを、共重合可能な単量体から選ばれた1種又は
2種以上の単量体又は単量体溶液中に溶解し、得られた
ゴム含有溶液を重合させてゴム変性樹脂組成物を製造す
るに当り、超音波の照射下に、前記固体ゴムを前記単量
体又は単量体溶液中に溶解させて得られたゴム含有溶液
を調製し、これを重合反応させることを特徴とするゴム
変性樹脂組成物の製造方法によって達成された。
【0005】本発明によれば、固体ゴムを単量体もしく
は単量体溶液中に短時間のうちに溶解させ、ゴム変性樹
脂組成物の原料となる均一なゴム含有溶液を、ゴムの変
質・変色および好ましくない単量体の重合を防ぎながら
調製するものである。
【0006】以下本発明について詳細に説明する。本発
明に用いられる単量体の好ましいものをあげると、スチ
レンに代表される芳香族ビニル単量体があり、具体的に
はスチレン、α−メチルスチレン、o−メチルスチレ
ン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ビニル
トルエン、o−ターシャリブチルスチレン、m−ターシ
ャリブチルスチレン、p−ターシャリブチルスチレン、
ハロゲン置換スチレン例えば、クロルスチレン、ブロモ
スチレン等、また、アクリロニトリル、メタクリロニト
リル、α−クロロアクリロニトリル等、その他メタクリ
ル酸メチル、アクリル酸メチル、メタクリル酸、無水マ
レイン酸等共重合可能な単量体が含まれる。本発明によ
り得られるゴム変性樹脂組成物は、ゴム存在下、上記単
量体の1種を単独重合させるか2種以上を共重合させて
得られた樹脂組成物であり、例えば、ゴム変性ポリスチ
レン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合
体、ゴム変性ポリメタクリル酸メチル等である。
【0007】本発明に用いられる固体ゴムは、単量体も
しくは単量体と溶媒との混合溶剤に溶解し共重合するも
のであれば通常用いられるいずれのものでもよく、例え
ば、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴ
ム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム、エチ
レン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム等がある。この
ような固体ゴムは適宜、可塑剤、老化防止剤などの慣用
成分を含んだものでもよい。固体ゴムと単量体の比率
は、重合のしやすさ、得られるゴム変性樹脂組成物の物
性等を考慮して決定することができ、通常、固体ゴム
と、1種以上の単量体とを重量比で1:4〜1:50、
好ましくは1:7〜1:25の範囲で用いられる。単量
体は溶媒に溶解させて用いることができる。溶媒の使用
量は特に制限されるものではないが、溶液中に単量体が
通常20重量%以上、好ましくは50重量%以上溶解す
るようにするのが好ましい。固体ゴムと単量体との組合
せは、目的とするゴム変性樹脂組成物によって適宜定め
ることができる。
【0008】固体ゴムを単量体あるいは単量体と溶媒と
の混合物中に溶解させるために照射する超音波として
は、通常、周波数10kHzから1000kHzであ
り、特に15kHzから200kHzが望ましい。周波
数が大きくなると減衰が激しくなり、また指向性が顕著
になり、ゴム混合液全体にまんべんなく照射することが
困難となる。また超音波の出力は、特に制限はないが、
最低限、固体ゴムを溶解させるのに必要な剪断力を生成
するだけの出力を必要とし、連続的に照射してもよく、
間欠的に照射してもよい。最適な照射条件は、照射を受
ける固体ゴム及び単量体と溶解させる固体ゴムからなる
混合液の性質、例えば液の温度、圧力、粘度、ゴム濃度
等、および超音波振動子を設置し、ゴム混合組成物を調
整する溶解装置、配管等の物理的構造に依存する。超音
波の照射と、機械的撹拌とを併用すればその溶解を促進
できる。機械的撹拌としては、電動機等の駆動源による
撹拌、ポンプ等による液循環を伴うループ型撹拌もしく
はポンプ等による噴流型(液ジェット)の撹拌等が用い
られる。本発明では、ゴムの変質・変色がない場合には
70℃まで昇温させてもよいが、ゴムの変質・変色の観
点から70℃以下での溶解温度で、常温以下ないしはわ
ずかに加温下(50℃以下)での溶解時に、超音波の効
果が著しい。本発明によれば、ゴム含有溶液の重合反応
自体は従来の方法と同様にして行うことができる。この
ような方法は例えば特公昭59−36922号に記載さ
れている。
【0009】本発明の実施の一態様を図面に従って説明
する。図1はゴム溶解装置の一例の概念図であり、熱重
合を防止するために低温(−10℃〜10℃程度)に保
たれた単量体の所定量をゴム溶解装置1に仕込む。その
後、機械的な撹拌機(電動機による撹拌機)2を起動
し、撹拌を行いながら、ゴムベールを粉砕したゴムチッ
プを固体ゴム投入口7から目的とするゴム濃度となるよ
う所定量を投入する。ゴム溶解装置1には撹拌の効果を
増大させるため、邪魔板(バッフル)を備え付けてもよ
い。ゴムチップ投入後、常温またはわずかに加温するた
め、温水等の加熱媒体を加熱・冷却媒体入り口8aから
供給し、ジャケット5に流すことによりゴム溶解装置内
の固液混合物6と熱交換した後、加熱・冷却媒体出口8
bから排出する。ゴムチップ投入開始と同時に超音波発
振器を起動させ、超音波発振器からの電気信号を超音波
振動子3にて超音波に変換し、固液混合物中に超音波を
照射する。図2はゴム溶解装置の他例の概念図であり、
ポンプによる噴流型の撹拌装置を設けた例である。図中
11はゴム溶解装置、12はポンプによる撹拌装置であ
る。それ以外の図1と同符号は、図1と同じものを示
す。以上は回分操作によりゴム混合液の調合例を示した
が、ゴムの粉砕、投入、単量体の供給、溶解したゴム混
合液の抜き出しなど連続的に操作してもよい。
【0010】
【作用】本発明は、固体ゴムを単量体もしくは単量体と
溶媒との混合溶剤に溶解するのに超音波照射を行うこと
により、通常の溶解温度よりも低い温度でも、超音波の
持つ剪断力を利用し、溶媒により膨潤した固体ゴム片を
さらに微粒化し、溶媒と固体ゴムとの接触面積を増加さ
せることができる。重合温度が低い単量体にあるいはゴ
ムの変質・変色および単量体の欲しない重合を防止する
場合、溶解温度を低下させる必要がある。溶解温度を低
下させることは、溶解速度が指数関数的に低下し、溶解
に必要とする時間が増大する。この時、機械的撹拌及び
超音波を固液混合物中に照射することによる超音波撹拌
を併用することにより、溶解速度を高温で溶解するのに
比べ同等もしくは数倍の早さまで促進することができ
る。不必要な加熱を避けることができる。
【0011】
【実施例】なお実施例中、特に断らないかぎりは、部は
重量部を示す。
【0012】実施例1 図1のゴム溶解装置を用い、40℃でスチレン単量体1
00部に、厚さ0.1cmの1cm角のブタジエンゴム
(ムーニー粘度55)片およそ8部を投入し、撹拌レイ
ノルズ数10000で機械的撹拌を行いつつ、20kH
zの超音波を照射して、ブタジエンゴムの溶解を行っ
た。得られたゴム溶液を、ドライチューブ付きスクリュ
ー型撹拌機を備えた容積20リットルの第1重合槽に1
5リットル/hで供給し、132℃で重合させた。得ら
れた反応液をさらに第1重合槽と同じ型で同じ容積の4
つの重合槽に逐次供給し、重合率80%になるように重
合を継続した。最後の重合槽から連続的に取り出した反
応液を脱揮発装置を用いて、未反応単量体及び溶媒を蒸
発除去した後、樹脂分を連続的に押出機に供給しペレッ
ト化した。このペレットを厚さ0.2mmの薄膜状に射
出成型後、その10×10cm四方を切り出し、ブツお
よびフィッシュアイの数を数えたところ4個であった。
また、下記の比較例1で得られたサンプルに比較して、
色相の改善がみられた。
【0013】比較例1 図1のゴム溶解装置を用いたが、超音波を照射せず、ゴ
ムの溶解温度を70℃とし、実施例1と同じ条件でゴム
溶液を調合した。得られたゴム溶液を実施例1と同じ装
置で、同じ条件下で重合させ、同じ条件下でペレット化
し、射出成型し同一条件下でブツおよびフィッシュアイ
の数を数えたところ75であった。
【0014】実施例2 実施例1と同じゴム溶解装置を用い、30℃でメタクリ
ル酸メチル単量体100部に、厚さ0.1cmの1cm
角のブタジエンゴム(ムーニー粘度55)片およそ8部
を投入し、撹拌レイノルズ数10000で機械的撹拌を
行いつつ、20kHzの超音波を照射し、ブタジエンゴ
ムの溶解を行った。得られたゴム溶液に、重合開始剤と
してAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を対モノ
マー200ppmとなるように添加した後、ドライチュ
ーブ付きスクリュー型撹拌機を備えた容積10リットル
の第1重合槽に25リットル/hで供給し、70℃で重
合率が55%になるまで重合させた。実施例1と同様に
処理し、得られたポリマーのブツおよびフィッシュアイ
の数を数えたところ6個であった。また、下記の比較例
2で得られたサンプルに比較して、色相の改善がみられ
た。
【0015】比較例2 図1のゴム溶解装置を用い、超音波を照射せず、ゴムの
溶解温度を70℃とした以外は実施例1と同じ条件でゴ
ム溶液を調合した。得られたゴム溶液を実施例2と同じ
装置で、同じ条件下で重合させ、同じ条件下でペレット
化し、射出成型し同一条件下でブツおよびフィッシュア
イの数を数えたところ68であった。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、固体ゴムを単量体に溶
解させる際に超音波を照射させることによって低温で溶
解させることができ、溶解のために必要とされる熱エネ
ルギーが削減されると共に、得られるゴム変性樹脂組成
物の物性が次のように改善される。すなわち、ゴムの変
質・変色がなく、超高分子重合体や架橋重合体の生成が
抑えられブツおよびフィッシュアイの生成が抑えられ
る。さらに、熱に弱い、変化しやすい単量体を用いても
ゴム変性樹脂組成物が製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】超音波照射設備を設置したゴム溶解装置の一例
の概念図である。
【図2】超音波照射設備を設置したゴム溶解装置の他例
の概念図である。
【符号の説明】
1 ゴム溶解装置 2 機械的な撹拌機 3 超音波振動子 4 超音波発振器 5 加熱・冷却用ジャケット 6 固液混合物 7 固体ゴム投入口 8a、8b 加熱・冷却媒体出入口 11 ゴム溶解装置 12 噴流型撹拌装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08F 279/02 C08F 2/44 C08F 2/56

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固体ゴムを、共重合可能な単量体から選
    ばれた1種又は2種以上の単量体又は単量体溶液中に溶
    解し、得られたゴム含有溶液を重合させてゴム変性樹脂
    組成物を製造するに当り、超音波の照射下に、前記固体
    ゴムを前記単量体又は単量体溶液中に溶解させて得られ
    たゴム含有溶液を調製し、これを重合させることを特徴
    とするゴム変性樹脂組成物の製造方法。
  2. 【請求項2】 共重合可能な単量体が芳香族ビニル単量
    体又はシアン化ビニル単量体から選ばれた少なくとも1
    種の単量体であることを特徴とする請求項1記載のゴム
    変性樹脂組成物の製造方法。
  3. 【請求項3】 共重合可能な単量体がスチレン、アクリ
    ロニトリル又は両者の混合物であることを特徴とする請
    求項1記載のゴム変性樹脂組成物の製造方法。
  4. 【請求項4】 固体ゴムがブタジエンゴム、スチレン−
    ブタジエン共重合体ゴム、アクリロニトリル−ブタジエ
    ン共重合体ゴム及びエチレン−プロピレン−ジエン共重
    合体ゴムから選ばれた1種又は2種以上の混合物である
    ことを特徴とする請求項1記載のゴム変性樹脂組成物の
    製造方法。
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