JP5236268B2 - 複合樹脂成形品 - Google Patents
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Description
こうした背景のもと、塩化ビニル樹脂代替材料の検討がなされ、押出成形条件等が比較的塩化ビニルに近い、アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン樹脂(以下「ABS樹脂」という。)やポリスチレン樹脂等のスチレン系熱可塑性樹脂が代替材料として挙げられている。
このような複合樹脂成形品において、ASA樹脂やABS樹脂等の熱可塑性樹脂は、優れた加工性と外観を有し、耐侯性や耐薬品性にも優れている高機能材料であり、複合材の表層材(意匠面)に使用されることが比較的多い。
一方、ポリスチレン樹脂等は、優れた加工性、外観を有しているが、耐侯性や耐薬品性が弱いという欠点がある。そのため、用途によっては基材(非意匠面)に使用されることが多い。その他にも、ポリスチレン樹脂は、コスト的優位性(対熱可塑性樹脂)、良発泡成形性、廃ポリスチレン樹脂のリサイクルという点から、基材(非意匠面)への使用頻度が高い。
このようなことから、表層材(意匠面)に高機能材料を用い、基材(非意匠面)にポリスチレン樹脂等の一般的な材料を用いることで、複合材としての機能性を高めた複合樹脂成形品の需要は、今後も拡大していくものと思われる。
[1] 発泡基材と、該発泡基材の表面の少なくとも一部に形成された熱可塑性樹脂(IV)による表層材とを有する複合樹脂成形品であって、前記基材が、ポリスチレン系樹脂(I)90〜10質量部と、シアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II)10〜90質量部とを含有する樹脂組成物(III)から形成され、前記シアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II)のアセトン可溶分中のシアン化ビニル化合物単位の含有量が2〜10質量%である複合樹脂成形品。
[2] シアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II)が、アクリロニトリル単位及び/又はメタクリロニトリル単位を含む、[1]記載の複合樹脂成形品。
[3] 更に、シアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II)が、スチレン単位及び/又はα‐メチルスチレン単位を含む、[1]又は[2]に記載の複合樹脂成形品。
[4] ポリスチレン系樹脂(I)が、ポリスチレン重合体及び/又はハイインパクトポリスチレン樹脂を含む、[1]〜[3]いずれか記載の複合樹脂成形品。
[5] また、ポリスチレン系樹脂(I)が、リサイクル品である、[4]記載の複合樹脂成形品。
[6] 熱可塑性樹脂(IV)が、ゴム強化スチレン系樹脂、AS樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリアセタール樹脂、ナイロン樹脂、PMMA樹脂、ポリ乳酸樹脂よりなる群から選ばれる1種以上である、請求項[1]〜[5]いずれか記載の複合樹脂成形品。
[7] 射出成形または押出成形によって形成された、請求項[1]〜[6]いずれか記載の複合樹脂成形品。
本発明の複合樹脂成形品は、基材と、基材の表面の少なくとも一部に形成された熱可塑性樹脂(IV)による表層材とを有する。
基材は、ポリスチレン系樹脂(I)90〜10質量部と、シアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II)10〜90質量部とを含有する樹脂組成物(III)から形成されたものである。
本発明において用いられる、ポリスチレン系樹脂(I)は公知のものが使用できる。
ポリスチレン系樹脂(I)としては、ポリスチレン重合体及び/又はハイインパクトポリスチレン樹脂が好ましい。加えて、リサイクル品である廃ポリスチレン樹脂、廃ハイインパクトポリスチレン樹脂等も用いることが可能で、これらを合わせた群から選ばれる1種または2種以上を含むことができる。
なお、ハイインパクトポリスチレン樹脂とは、ブタジエンゴム、エチレン‐プロピレンゴム、スチレン‐ブタジエンゴムの1種以上と、上記ポリスチレン重合体を共重合させたものである。
廃ポリスチレン樹脂、廃ハイインパクトポリスチレン樹脂となる廃棄物としては、ポリスチレン重合体およびハイインパクトポリスチレン樹脂よりなる成形品を成形する各種成形加工等で発生する樹脂屑(塊も含む)や不適合成形品や余剰成形品および余剰ペレットなど、不要の樹脂や樹脂成形品も挙げられる。
更には、市場などで役目を終えた製品や売れ残りなどの製品の樹脂部分が挙げられ、例えば、食品容器、文房具、発泡スチロール、光ディスク、光磁気ディスク、カセットテープなどのケース部分、雑貨などに用いられている上記ポリスチレン重合体、家電製品、情報機器、機械部品などに用いられている上記ハイインパクトポリスチレン樹脂が挙げられる。
シアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II)は、シアン化ビニル化合物と、これと共重合可能な芳香族ビニル化合物系単量体との共重合体である。なお該共重合体の、アセトン可溶分中のシアン化ビニル化合物単位の含有量は1〜15質量%である。
シアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II)を形成するシアン化ビニル化合物の具体例としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどが挙げられ、これらは1種を単独で用いても良く、2種以上を組み合わせて用いても良い。中でも、アクリロニトリルが好ましい。
シアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II)を形成する芳香族ビニル化合物の具体例としては、スチレン、α‐メチルスチレンなどが挙げられ、これらは1種を単独で用いても良く、2種以上を組み合わせて用いても良いが、特にスチレンが好ましい。
シアン化ビニル化合物単位の含有量が15質量%を超える場合(芳香族ビニル化合物単位が85%未満)、ポリスチレン系樹脂(I)とシアン化ビニル化合物−芳香族ビニル化合物系重合体(II)との相溶性が低下し、ポリスチレン系樹脂本来の機械特性の低下を招くだけでなく、ポリスチレン系樹脂本来の成形加工性が損なわれ好ましくない。一方、シアン化ビニル化合物単位の含有量が1質量%未満<芳香族ビニル化合物単位が99質量%を超える)では、熱可塑性樹脂(IV)との十分な密着強度が得られない。
シアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II)は、必要に応じて、芳香族ビニル化合物単位、シアン化ビニル化合物単位と共重合可能な化合物、例えばゴム質重合体単位及び他のビニル化合物単位を含有することができる。
ゴム質重合体単位及び他のビニル化合物単位の含有量が50質量%以下であるとポリスチレン系樹脂本来の機械特性の低下を招かず、ポリスチレン系樹脂本来の成形加工性が損なわれず、表層材との密着性が得られるため、好ましい。
ポリブタジエンと、これと共重合可能なビニル系単量体との共役ジエン系共重合体としては、スチレン‐ブタジエンゴム、ニトリルゴムなどが挙げられる。
アクリル酸エステル(共)重合体のアクリル酸エステルとしては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、ペンチルアクリレート、イソアミルアクリレート、n‐ヘキシルアクリレート、2‐メチルペンチルアクリレート、2‐エチルヘキシルアクリレート、n‐オクチルアクリレートなどが挙げられる。
エチレン‐プロピレン‐非共役ジエン共重合体、又はブテン‐非共役ジエン共重合体に含有されるジエンとしては、ジシクロペンタジエン、1,4‐ヘキサジエン、1,4‐ヘプタジエン、1,5‐シクロオクタジエン、6‐メチル‐1,5‐ヘプタジエン、11‐エチル‐1,11‐トリデカジエン、5‐メチレン‐2‐ノルボルネンなどが挙げられる。
ポリオルガノシロキサン系(共)重合体としては、シリコーンゴムなどが挙げられ、その他として、ポリブタジエンの水素添加物、少なくとも1個のスチレン重合体ブロックと少なくとも1個のブタジエン重合体ブロックからなる共重合体の水素添加物などが挙げられる。
本発明に係る、シアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II)において用いるゴム質重合体の平均粒子径は、0.08〜2μmであると好ましく、0.12〜0.5μmであると特に好ましい。これは、ゴム質重合体の平均粒子径が0.08μm以上であればポリスチレン系樹脂(I)の機械特性等の低下を招かず、2μm以下であれば成形品本来の表面外観に影響を与えないためである。
以上の他のビニル系単量体は、1種を単独で使用しても良く、2種以上を組み合わせて用いても良い。
シアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II)は、上記、シアン化ビニル化合物、芳香族化ビニル合物及びこれらビニル化合物と共重合可能な他の化合物を、公知の重合法である乳化重合、懸濁重合、溶液重合、塊状重合、或いはこれらを組み合わせ
た重合法によって得ることができる。
アセトン可溶分中のシアン化ビニル化合物単位の含有量が1質量%未満では、熱可塑性樹脂(IV)との十分な密着性が得られない。15質量%を超える場合には、ポリスチレン系樹脂(I)とシアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II)との相溶性が低下し、ポリスチレン系樹脂本来の機械特性の低下を招くだけでなく、ポリスチレン系樹脂本来の成形加工性が損なわれ好ましくない。
まず、シアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II)1gをアセトン80ml中に投入して一晩放置したものを、30分間超音波洗浄器にかけて可溶分を溶離させる。その後、遠心分離機を用いて30,000rpmで1時間遠心分離を行い、可溶分と不溶分とを分離する。更に、アセトン中の可溶分をエバポレーターで濃縮した後、メタノール150mlを加えて可溶分を再度沈殿させる。
得られた可溶分中のシアン化ビニル化合物単位の含有量を測定する分析機器としては特に制限はないが、熱分解ガスクロマトグラフィーを用いることができる。また、場合により複数の分析機器を組み合わせて分析することも可能である。
前記アセトン可溶分中のシアン化ビニル化合物単位の含有量の測定法において、得られた沈殿物を、メタノールと分離させた後乾燥させ、テトラヒドロフランに溶解し、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)を用い、標準ポリスチレン換算における分子量によって測定する。
基材を形成する樹脂組成物(III)における、ポリスチレン系樹脂(I)とシアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II)の配合比は、ポリスチレン系樹脂(I)10〜90質量部、シアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II)10〜90質量部である。好ましくはポリスチレン系樹脂(I)10〜80質量部、シアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II)20〜90質量部である。特に好ましくはポリスチレン系樹脂(I)20〜70質量部、シアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II)30〜80質量部である。
ポリスチレン系樹脂(I)が10質量部未満でシアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II)が90質量部を越えると、樹脂組成物(III)の成形加工性等が損なわれる。これに対して、ポリスチレン系樹脂(I)が90質量部を越えシアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II)が10質量部未満のときは、熱可塑性樹脂(IV)との十分な密着性が得られない。
その他の樹脂の例としては、ABS樹脂、ASA樹脂、アクリロニトリル‐エチレンプロピレンジエン‐スチレン樹脂(以下「AES樹脂」という。)などのゴム強化スチレン系樹脂、その他に、アクリロニトリル‐スチレン樹脂(以下「AS樹脂」という。)、ポリカーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリアセタール樹脂、ナイロン樹脂、メタクリル酸メチル樹脂(以下「PMMA樹脂」という。)、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルスルホン、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリエチレン、ポリエステルエラストマー、ポリカプロラクトン、芳香族ポリエステルエラストマー、ポリアミド系エラストマー、アクリロニトリル‐スチレン‐グラフトポリエチレン、アクリロニトリル‐スチレン‐グラフトポリプロピレン等のポリエチレンワックスなどが挙げられる。これらは1種を単独で用いても、2種類以上をブレンドして用いても良い。さらに、相溶化剤や官能基などにより変性された上記樹脂を配合しても良い。
例えば、所定量のポリスチレン系樹脂(I)、シアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II)、及び所望に応じて用いられる各種添加成分を配合して、混練機で混練することにより調製してもよい。混練機としては、押出機、バンバリーミキサー、ニーダー等を挙げることができる。更に、押出機としては、単軸押出機、多軸押出機などのスクリュー押出機、エラスチック押出機、ハイドロダイナミック押出機、ラム式連続押出機、ロール式押出機、ギア式押出機などの非スクリュー押出機等を挙げることができるが、これらの中でスクリュー押出機、特に二軸押出機が好ましい。
このようにして製造された樹脂組成物(III)を基材として成形するための方法に特に制限はなく、通常の方法が使用できる。例えば、射出成形、押出成形、注型成形、圧縮成形、トランスファ成形等が挙げられる。
<熱可塑性樹脂(IV)>
本発明において用いられる熱可塑性樹脂(IV)としては、ABS樹脂、ASA樹脂、AES樹脂などのゴム強化スチレン系樹脂、その他に、AS樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリアセタール樹脂、ナイロン樹脂、PMMA樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルスルホン、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリエチレン、ポリエステルエラストマー、ポリカプロラクトン、芳香族ポリエステルエラストマー、ポリアミド系エラストマー、アクリロニトリル‐スチレン‐グラフトポリエチレン、アクリロニトリル‐スチレン‐グラフトポリプロピレン等のポリエチレンワックスなどが挙げられる。また、これらを2種類以上ブレンドしたものでも良く、さらに、相溶化剤や官能基などにより変性された樹脂が挙げられる。
熱可塑性樹脂(IV)は、ゴム質重合体の存在下または非存在下で、芳香族ビニル化合物、シアン化ビニル化合物、及びこれらビニル化合物と共重合可能な他のビニル系単量体よりなる群から選ばれる少なくとも1種の単量体成分を(共)重合させてなる樹脂であると好ましい。
なお、上記ゴム質重合体の存在下に得られる共重合体と、上記ゴム質重合体の非存在下に得られる(共)重合体とをブレンドして得られる樹脂も、好ましい熱可塑性樹脂(IV)として含むことができる。
また、組成やゴム質重合体の粒子径など異なる(共)重合体を複数混合したものであっても良い。
ここで、ゴム質重合体の存在下に得られる共重合体を、「グラフト共重合体(A)」と称し、ゴム質重合体の非存在下に得られる(共)重合体を「(共)重合体(B)」と称し、以下にその製法を示す。
グラフト共重合体(A)に用いられるゴム質重合体としては、ポリブタジエン、ブタジエンと、これらジエンと共重合可能なビニル系単量体との共役ジエン系共重合体;アクリル酸エステル(共)重合体;アクリル酸エステルと、これと共重合可能なビニル系単量体とのアクリル酸エステル系共重合体;エチレン‐プロピレン‐非共役ジエン共重合体、又はブテン(好ましくはプロピレン)‐非共役ジエン共重合体;ポリオルガノシロキサン系(共)重合体等が挙げられる。
ポリブタジエンと、これと共重合可能なビニル系単量体との共役ジエン系共重合体としては、スチレン‐ブタジエンゴム、ニトリルゴムなどが挙げられる。
アクリル酸エステル(共)重合体のアクリル酸エステルとしては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、ペンチルアクリレート、イソアミルアクリレート、n‐ヘキシルアクリレート、2‐メチルペンチルアクリレート、2‐エチルヘキシルアクリレート、n‐オクチルアクリレートなどが挙げられる。
エチレン‐プロピレン‐非共役ジエン共重合体、又はブテン‐非共役ジエン共重合体に含有されるジエンとしては、ジシクロペンタジエン、1,4‐ヘキサジエン、1,4‐ヘプタジエン、1,5‐シクロオクタジエン、6‐メチル‐1,5‐ヘプタジエン、11‐エチル‐1,11‐トリデカジエン、5‐エチリデン‐2‐ノルボルネンなどが挙げられる。
ポリオルガノシロキサン系(共)重合体としては、シリコーンゴムなどが挙げられ、その他として、ポリブタジエンの水素添加物、少なくとも1個のスチレン重合体ブロックと少なくとも1個のブタジエン重合体ブロックからなる共重合体の水素添加物、シリコーンゴムなどが挙げられる。
ゴム質重合体の平均粒子径は、0.08〜2μmであると好ましく、0.12〜0.5μmであると特に好ましい。平均粒子径が0.08μm以上であれば耐衝撃性に優れ、2μm以下であれば成形品の表面外観(意匠性)が優れる。
グラフト共重合体(A)に用いられるビニル系単量体のうち、シアン化ビニル化合物としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどが挙げられ、特にアクリロニトリルが好ましい。
以上の芳香族ビニル化合物、シアン化ビニル化合物およびこれらビニル化合物と共重合可能な他のビニル系単量体は、1種を単独で使用しても良く、2種以上を組み合わせて用いても良い。
グラフト共重合体(A)に用いられる上記ビニル系単量体の組み合わせとしては、特に、スチレン、スチレンとアクリロニトリル、α‐メチルスチレンとアクリロニトリル、メチルメタクリレート、或いはスチレンとメチルメタクリレートが好ましい。
更に、グラフト共重合体(A)は、公知の重合法である乳化重合、懸濁重合、溶液重合、塊状重合、或いはこれらを組み合わせた重合法によって得られると好ましい。
(共)重合体(B)を形成する芳香族ビニル化合物、シアン化ビニル化合物およびこれらビニル化合物と共重合可能な他のビニル系単量体としては、前記のグラフト共重合体(A)で例示した単量体を、1種単独で或いは2種以上を組み合わせて用いることができる。
(共)重合体(B)に用いられるビニル系単量体の組み合わせとしては、特に、スチレン、スチレンとアクリロニトリル、α‐メチルスチレンとアクリロニトリル、メチルメタクリレート、スチレンとメチルメタクリレート、或いはメチルメタクリレートとメチルアクリレートが好ましい。
更に。(共)重合体(B)は、前記のグラフト共重合体(A)で例示した公知の重合法によって得られると好ましい。
熱可塑性樹脂(IV)は、表層材としての用途において、ゴム質重合体を含むことは必ずしも必要とはしないが、耐衝撃性や押出成形性の点からゴム質重合体を含むものが好ましい。
熱可塑性樹脂(IV)中のゴム質重合体の含有量は、好ましくは5〜70質量%、より好ましくは10〜60質量%、さらに好ましくは15〜50質量%、特に好ましくは15〜25質量%である。
ゴム質重合体の含有量が5質量%以上であれば耐衝撃性が得られる傾向にあり、70質量%以下であれば押出成形性が良好な傾向にある。
熱可塑性樹脂(IV)のアセトン可溶分中のシアン化ビニル化合物成分の含有量は、20質量%以上であれば耐薬品性が得られる傾向にあり、50質量%以下であれば、成形性、熱安定性、基材(樹脂組成物(III))との密着性が得られる傾向にある。また、アセトン可溶分の質量平均分子量は、100,000以上であれば、耐衝撃性、耐衝撃剥離性が得られる傾向にあり、300,000以下であれば、押出成形性が得られる傾向にある。
なお、アセトン可溶分中のシアン化ビニル化合物や質量平均分子量は、構成するグラフト共重合体(A)と(共)重合体(B)のそれぞれの分析値から算出することができる。
この場合、各種添加剤としては、公知の酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、可塑剤、安定剤、離型剤、帯電防止剤、着色剤(顔料、染料など)、炭素繊維、ガラス繊維、ウォラストナイト、炭酸カルシウム、シリカなどの充填剤、難燃剤、臭素系難燃剤、三酸化アンチモンなどの難燃助剤、リン系難燃剤、フッ素樹脂などのドリップ防止剤、抗菌剤、防カビ剤、シリコーンオイル、カップリング剤、木粉などの1種または2種以上が挙げられる。
本発明の複合樹脂成形品を得るには、熱可塑性樹脂(IV)から形成された表層材を、ポリスチレン系樹脂(I)とシアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II)を含有する樹脂組成物(III)から形成された基材の表面に付与すればよい。複合樹脂成形品を製造するには、例えば、予め製造した前記表層材を前記基材の表面に熱により圧着する方法;金型内又は金型外で予め前記樹脂組成物(III)より成形した基材を金型内に配置し、その金型内に熱可塑性樹脂(IV)を常法に従って射出成形して表層材を形成する二色成形(ただし、熱可塑性樹脂(IV)による表層材を予め成形しても良い。);前記樹脂組成物(III)と熱可塑性樹脂(IV)の共押出による押出成形法;ラミネート押出あるいは多層押出、ブロー成形等が挙げられる。
中でも特に、成形品形状の自由度が高いことから、共押出による押出成形、二色成形が好ましい。
共押出成形は、一般的に公知の装置を使用して実施することができる。使用する成形装置には特に制限はないが、押出機、ダイ、サイジングダイ、冷却槽、引き取り機、および巻取り機または切断機を具備する装置を用いることができる。この他にも一般的に押出成形で使用される装置を付与することができる。
なお、予めポリスチレン系樹脂(I)とシアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II)を含有する樹脂組成物(III)から成る基材を成形しておき、これに熱可塑性樹脂(IV)を押出成形しながら密着させることも可能である。また、その逆も可能である。
基材を発泡させる場合には、樹脂組成物(III)を形成する際、発泡剤を添加するほか、必要に応じて展着剤を添加して、発泡形成すると好ましい。
発泡成形において、使用される押出成形機も特に制限しないが、一般的に押出成形で使用される単軸もしくは二軸の押出機が使用できる。押出機のスクリュー直径(D)は10mm以上であると好ましく、スクリューネジ長さ/スクリュー径(L/D)は16以上であることが好ましい。また、スクリューデザインも特に制限はないが、一般的に押出成形で使用されるスクリューデザインが使用でき、フルフライトタイプが好ましい。
押出成形機により発泡成形体を成形するにあたっては、適切な条件で成形されることが重要であり、その成形条件は押出成形機の性能と成形体形状により異なるが、一般的に押出発泡成形で熱可塑性樹脂を成形する条件範囲が使用でき、樹脂温度は140〜220℃、特に150〜200℃であることが好ましい。
また、樹脂組成物(III)を発泡成形する際に使用できる発泡剤の種類についても特に制限は無いが、アゾ系化合物、ニトロソ系化合物、ヒドラジン系誘導体、および重炭酸塩系から選ばれる1種または2種類以上を組み合わせて用いることが好ましい。また、発泡剤を混合する場合の展着剤としては、食物油、流動パラフィン、脂肪酸などが使用できる。
具体的な用途例としては、建材用途として、敷居、鴨居、額縁、浴室ドア枠、浴室出窓枠、窓枠、家具、浴室、床材、幅木、框、ウッドデッキ、フェンス、外壁、屋根材、壁材等の住宅・住設関連部品。また、サニタリー関連部品としては、便座、タンクカバー、衣装ケース、台所回りの部品、洗面台関連部品、浴室関連パーツ等などが挙げられる。
その他の複合樹脂成形品の形状としては、異型形状からシート状、パイプ状、角状、およびチューブ状などが可能であるため、パソコンケースなどの各種ケース、パラボラアンテナ、VTR部品、テレビ部品、液晶テレビ部品、スピーカー部品、オーデイオ機器、ファクシミリ部品、複写機部品、パソコン、プリンター、ディスプレイ、ブラウン管ディスプレイ、ノートパソコン、携帯電話、PHS(登録商標)、DVDドライブ、PDドライブ、フレキシブルディスクドライブ等のハウジング、スイッチ類のケース部材、照明部品、バンパー、フェンダー等の車両用外装部材など、目的に応じて幅広い用途に用いることができる。
また、各物性の評価は以下の方法で行った。
シアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II)1gをアセトン80ml中に投入して一晩放置したものを、30分間超音波洗浄器にかけて可溶分を溶離させた。その後、遠心分離機を用いて30,000rpmで1時間遠心分離を行い、可溶分と不溶分とを分離した。更に、アセトン中の可溶分をエバポレーターで濃縮した後、メタノール150mlを加えて可溶分を再度沈殿させた。
沈殿物を真空乾燥機で乾燥、熱分解ガスクロマトグラフィー(島津製作所(株)製)にてアセトン可溶分中のシアン化ビニル化合物単位の含有量を測定した。
アセトン可溶分中のシアン化ビニル化合物単位の含有量を測定する際の沈殿物を、メタノールと分離させる。その後乾燥したものをテトラヒドロフランに溶解させ、ゲルパーミエーションクロマトグラフィを用い、標準ポリスチレン換算における分子量によって測定した。
日機装(株)製:Microtrac Model:9230UPAを用いて動的光散乱法により求めた。
スチレン系樹脂(I‐1):東洋スチレン(株)製「G210B」(ポリスチレン重合体)
合成例1:シアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II‐1)
窒素置換した反応器に、水120部、アルキルベンゼンスルホン酸ソーダ0.002部、ポリビニルアルコール0.5部、アゾイソブチロニトリル0.3部、ターシャリードデシルメルカプタン0.5部と、アクリロニトリル5部、およびスチレン95部からなるモノマー混合物を使用し、スチレンの一部を逐次添加しながら開始温度60℃から5時間かけて昇温させて、120℃に到達させた。さらに、120℃で4時間反応した後、得られた重合物を取り出し、シアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II‐1)を得た。
得られたシアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II‐1)中のアセトン可溶分中のシアン化ビニル化合物単位の含有量は5.4質量%、共重合体中のアセトン可溶分の質量平均分子量は178,000であった。
(配合)
ポリブタジエンラテックス 40部(固形分として)
アクリロニトリル 5部
スチレン 55部
不均化ロジン酸カリウム 1部
水酸化カリウム 0.03部
ターシャリードデシルメルカプタン 0.3部
クメンハイドロパーオキサイド 0.3部
硫酸第一鉄 0.007部
ピロリン酸ナトリウム 0.1部
結晶ブドウ糖 0.3部
蒸留水 190部
オートクレーブに蒸留水、不均化ロジン酸カリウム、水酸化カリウムおよびポリブタジエンラテックス(平均粒子径0.28μm、固形分濃度34質量%)を仕込み、60℃に加熱した。次いで、硫酸第一鉄、ピロリン酸ナトリウム、結晶ブドウ糖を添加し、60℃に保持したままスチレン、アクリロニトリル、ターシャリードデシルメルカプタンおよびクメンハイドロパーオキサイドを2時間かけて連続添加し、その後70℃に昇温して1時間保って反応を完結した。かかる反応によって得た共重合体ラテックスに酸化防止剤を添加し、その後硫酸により凝固させ、十分に水洗した後、乾燥してシアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II‐2)を得た。
得られたシアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II‐2)中のアセトン可溶分中のシアン化ビニル化合物単位の含有量は6.2質量%、共重合体中のアセトン可溶分の質量平均分子量は137,000、共重合体中のゴム質重合体の含有量は41.1質量%であった。
アクリロニトリルを1部、スチレンを99部とした他は合成例1と同様にしたモノマー混合物を使用したこと以外は合成例1と同様にして、重合物を取り出し、シアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II‐3)を得た。
得られたシアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II‐3)中のアセトン可溶分中のシアン化ビニル化合物単位の含有量は1.1質量%、共重合体中のアセトン可溶分の質量平均分子量は169,000であった。
合成例2のアクリロニトリルを10部、スチレンを50部にしたこと以外は、合成例2と同様な方法にてシアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II‐4)を得た。
得られたシアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II‐4)中のアセトン可溶分中のシアン化ビニル化合物単位の含有量は14.6質量%、共重合体中のアセトン可溶分の質量平均分子量は163,000、共重合体中のゴム質重合体の含有量は40.6質量%であった。
アクリロニトリルを25部、スチレンを75部とした他は合成例1と同様にしたモノマー混合物を使用したこと以外は合成例1と同様にして、重合物を取り出し、シアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II‐5)を得た。
得られたシアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II‐5)中のアセトン可溶分中のシアン化ビニル化合物単位の含有量は23.6質量%、共重合体中のアセトン可溶分の質量平均分子量は164,000であった。
合成例2のアクリロニトリルを14部、スチレンを46部にしたこと以外は、合成例2と同様な方法にてシアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II‐6)を得た。
得られたシアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II‐6)中のアセトン可溶分中のシアン化ビニル化合物単位の含有量は21.8質量%、共重合体中のアセトン可溶分の質量平均分子量は167,000、共重合体中のゴム質重合体の含有量は40.8質量%であった。
日本油脂(株)製「モディパー MS10B」
(スチレン−メチルメタクリレートブロック共重合体、スチレン/メチルメタクリレート=90/10(質量比)、アセトン可溶分中のシアン化ビニル化合物の含有量は0質量%)
(グラフト共重合体(A)の製造)
合成例7:グラフト共重合体(A‐1)
(配合)
ポリブタジエンラテックス 50部(固形分として)
スチレン 35部
アクリロニトリル 15部
不均化ロジン酸カリウム 1部
水酸化カリウム 0.03部
ターシャリードデシルメルカプタン 0.22部
クメンハイドロパーオキサイド 0.30部
硫酸第一鉄 0.007部
ピロリン酸ナトリウム 0.12部
結晶ブドウ糖 0.30部
蒸留水 190部
オートクレーブに蒸留水、不均化ロジン酸カリウム、水酸化カリウムおよびポリブタジエンラテックス(平均粒子径0.29μm、固形分濃度34質量%)を仕込み、60℃に加熱後、硫酸第一鉄、ピロリン酸ナトリウム、結晶ブドウ糖を添加し、合成例2と同様に、60℃に保持したままスチレン、アクリロニトリル、ターシャリードデシルメルカプタンおよびクメンハイドロパーオキサイドを2時間かけて連続添加し、その後70℃に昇温して1時間保って反応を完結した。かかる反応によって得たグラフト共重合体ラテックスに酸化防止剤を添加し、その後硫酸により凝固させ、十分水洗後、乾燥してグラフト共重合体(A‐1)を得た。
得られたグラフト共重合体(A‐1)中のアセトン可溶分中のシアン化ビニル化合物単位の含有量は、28.2質量%、共重合体中のアセトン可溶分の質量平均分子量は137,000、共重合体中のゴム質重合体の含有量は50.8質量%であった。
ポリブタジエンラテックス20部とn‐ブチルアクリレート80部からなる複合ゴムラテックス60部(平均粒子径0.34μm、固形分として)を、合成例7のポリブタジエンラテックスの代わりに用いたこと以外は、合成例7と同様にしてグラフト共重合体(A‐2)の乾燥粉末を得た。
得られたグラフト共重合体(A‐2)中のアセトン可溶分中のシアン化ビニル化合物単位の含有量は27.2質量%、共重合体中のアセトン可溶分の質量平均分子量は142,000、共重合体中のゴム質重合体の含有量は48.2質量%であった。
エチレン‐プロピレン‐5‐エチリデン‐2‐ノルボルネンラテックス50部(平均粒子径0.41μm、固形分として)を、合成例7のポリブタジエンラテックスの代わりに用いたこと以外は、合成例7と同様にしてグラフト共重合体(A‐3)の乾燥粉末を得た。
得られたグラフト共重合体(A‐3)中のアセトン可溶分中のシアン化ビニル化合物単位の含有量は27.8質量%、共重合体中のアセトン可溶分の質量平均分子量は144,000、共重合体中のゴム質重合体の含有量は49.7質量%であった。
合成例10:共重合体(B‐1)
窒素置換した反応器に、水120部、アルキルベンゼンスルホン酸ソーダ0.002部、ポリビニルアルコール0.5部、アゾイソブチルニトリル0.3部、ターシャリードデシルメルカプタン0.5部と、アクリロニトリル30部、およびスチレン70部からなるモノマー混合物を使用し、スチレンの一部を逐次添加しながら開始温度60℃から5時間昇温加熱後、120℃に到達させた。さらに、120℃で4時間反応した後、重合物を取り出し、共重合体(B‐1)を得た。
得られた共重合体(B‐1)中のアセトン可溶分中のシアン化ビニル化合物単位の含有量は30.3質量%、共重合体中のアセトン可溶分の質量平均分子量は167,000であった。
アクリロニトリルとスチレンによるモノマー混合物を、メタクリル酸メチル98部およびアクリル酸メチル2部からなるモノマー混合物に変更したこと以外は合成例10と同様にして重合を行って、共重合体(B‐2)を得た。
得られた共重合体(B‐2)中のアセトン可溶分中のシアン化ビニル化合物単位の含有量は0質量%、共重合体中のアセトン可溶分の質量平均分子量は134,000であった。
三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製「ユーピロン S3000」
合成例7〜11で得られた(A‐1)、(A‐2)、(A−3)、(B‐1)、(B‐2)、(PC樹脂)を以下の配合量にて調整し、滑剤としてステアリン酸カルシウムを1部配合し二軸押出機にて混練して熱可塑性樹脂(IV‐1)〜(IV‐6)のペレットを得た。
(A‐1)/(B‐1)=30部/70部
熱可塑性樹脂(IV‐1)中のゴム質重合体の含有量は15質量%、アセトン可溶分中のシアン化ビニル化合物成分は29.67質量%。
(A‐2)/(B‐1)=30部/70部
熱可塑性樹脂(IV‐2)中のゴム質重合体の含有量は15質量%、アセトン可溶分中のシアン化ビニル化合物成分は29.37質量%。
(A‐1)/(B‐1)/(B‐2)=30部/20部/50部
熱可塑性樹脂(IV‐3)中のゴム質重合体の含有量は15質量%、アセトン可溶分中のシアン化ビニル化合物成分は14.52質量%。
(A‐1)/(B‐2)=40部/70部
熱可塑性樹脂(IV‐4)中のゴム質重合体の含有量は20質量%、アセトン可溶分中のシアン化ビニル化合物成分は10.88質量%。
(A‐3)/(B‐1)=40部/60部
熱可塑性樹脂(IV‐5)中のゴム質重合体の含有量は20質量%、アセトン可溶分中のシアン化ビニル化合物成分は29.3質量%。
(A‐1)/(PC樹脂)=50部/50部
熱可塑性樹脂(IV‐6)中のゴム質重合体の含有量は25.4質量%、アセトン可溶分中のシアン化ビニル化合物成分は28.2質量%。
ポリスチレン系樹脂(I)およびシアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II)を含有させた樹脂組成物(III)を表1に示す成分の配合割合で配合した。
更に、滑剤として、花王(株)製「エチレンビスステリン酸アマイド」1.0部と、日本油脂(株)製「ステアリン酸カルシウム」0.2部とを加えて共に混合した後、二軸押出機(日本製鋼所製「TEX‐30α」)にて200〜240℃で溶融混合し、ペレット化させることにより樹脂組成物(III)のペレットを作製した。
共押出成形には、中央機械(株)製の40mm押出機および(株)池貝製の25mm移動押出機にアダプター、多層プロファイルダイを装備し、サイジング設備、引取機、切断の丸鋸を設置した共押出装置を使用し、樹脂温度170〜200℃で共押出成形を行った。
得られた複合樹脂成形品について、以下の方法で複合樹脂成形品外観、密着性、耐衝撃剥離性、耐ヒートサイクル性の評価を行い、結果を表1及び2に示した。
複合樹脂成形品の外観を目視判定した。複合樹脂成形品として十分な外観を有し、発泡不良、サージング等の成形不良、賦形不良が発生しないものを○、外観はやや劣るものの二級品で使用可能と思われるものを△、外観不良(ひけ、ダイライン、転写ムラ等で製品として満足できない外観)、発泡不良等の成形不良、賦形不良があるものを×とした。
複合樹脂成形品の表層材(熱可塑性樹脂(IV))に、2cm角の切込みを入れ、表層材と基材(ポリスチレン系樹脂(I)およびシアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II)を含有させた樹脂組成物(III))との界面の密着程度の差で判定した。
判定基準は、成形後に剥離しているもの(密着していないもの)、あるいは界面に爪を入れ簡単に剥離したものを×、界面にカッターナイフの刃を入れて剥離したものを△、剥離しないものおよび界面にカッターナイフの刃を入れることが出来ないほど密着しているものを○とした。なお、×の場合、密着強度が十分でなく不合格とし、△以上の場合、実用上、密着強度が十分あり、合格とした。
複合樹脂成形品を、押出し方向に対して垂直に電動丸鋸にて切断し、切断時の表層材と機材の密着性について以下の基準で評価した。切断面の表層材の剥がれ、基材の欠けが発生しないものを○、剥がれまたは欠けのどちらかが発生したものを△、剥がれと欠けが両方発生したものを×とした。
複合樹脂成形品を、下記条件のヒートサイクル試験に供した後、それぞれ、表層材と基材とのふくれ、変形、剥がれについて観察し、下記の基準で評価した。
条件‐1:湿度40%の恒温槽を使用し、−30℃×1時間→23℃×30分→70℃
×1時間→23℃×30分を1サイクルとして、10サイクル
条件‐2:湿度80%の恒温槽を使用し、−30℃×1時間→23℃×30分→70℃
×1時間→23℃×30分を1サイクルとして、10サイクル
○:ふくれ、変形、剥がれが全く発生せず、表層材と基材は実用上十分な密着性を示した。
△:ふくれ、変形、剥がれのいずれかが僅かに発生し、表層材と基材は使用環境により十分な密着性を発現出来ない可能性がある。
×:ふくれ、変形、剥がれのいずれかが激しく発生し、表層材と基材の密着性は実用性がない。
ポリスチレン系樹脂(I)及びシアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II)の配合比率が請求項1の要件を満たさない、比較例5、6の複合樹脂成形品は、成形品外観、密着性は、良好なものの、耐衝撃剥離性、耐ヒートサイクル性が劣るため、製品品質や実用性に欠ける。また、比較例5、6については、耐ヒートサイクル性試験により剥がれの発生が見られ、環境影響があることが分かる。
シアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II)中のアセトン可溶分中のシアン化ビニル化合物単位の含有量及び、ポリスチレン系樹脂(I)及びシアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II)の配合比率が請求項1の要件を満たさない比較例7は、表層材と基材との密着性、耐衝撃剥離性、耐ヒートサイクル性も低く、実用性は非常に低い。また、サージングの発生が発生し若干の転写ムラが見られた。
比較例8はポリスチレン系樹脂(I)のみで基材を形成しており、発泡等の外観には優れるが、表層材と基材との密着性、耐衝撃剥離性、耐ヒートサイクル性が低く、実用性は非常に低い。
シアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II)中のアセトン可溶分中のシアン化ビニル化合物単位の含有量が請求項1の要件を満たさない比較例9は、成形品外観は良好であるが、表層材と基材との密着性、耐衝撃剥離性、耐ヒートサイクル性も低く、実用性は非常に低い。おそらく、基材のポリスチレン系樹脂(I)とシアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II)とが良好に混ざるため、見かけ上、発泡等の外観には優れるが、表層材と基材との密着性が無いために、耐衝撃剥離性、耐ヒートサイクル性が低く、実用性が低いことが分かる。
以上の実施例及び比較例から、本願発明の複合樹脂成形品は、表層材を形成する熱可塑性樹脂(IV)と、基材を形成する樹脂組成物(III)との密着性が優れていることがわかる。
Claims (7)
- 発泡基材と、該発泡基材の表面の少なくとも一部に形成された熱可塑性樹脂(IV)による表層材とを有する複合樹脂成形品であって、
前記基材が、ポリスチレン系樹脂(I)90〜10質量部と、シアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II)10〜90質量部とを含有する樹脂組成物(III)から形成され、
前記シアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II)のアセトン可溶分中のシアン化ビニル化合物単位の含有量が2〜10質量%である複合樹脂成形品。 - シアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II)が、アクリロニトリル単位及び/又はメタクリロニトリル単位を含む、請求項1記載の複合樹脂成形品。
- シアン化ビニル化合物‐芳香族ビニル化合物系重合体(II)が、スチレン単位及び/又はα‐メチルスチレン単位を含む、請求項1又は2に記載の複合樹脂成形品。
- ポリスチレン系樹脂(I)が、ポリスチレン重合体及び/又はハイインパクトポリスチレン樹脂を含む、請求項1〜3いずれか記載の複合樹脂成形品。
- ポリスチレン系樹脂(I)が、リサイクル品である、請求項4記載の複合樹脂成形品。
- 熱可塑性樹脂(IV)が、ゴム強化スチレン系樹脂、AS樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリアセタール樹脂、ナイロン樹脂、PMMA樹脂、ポリ乳酸樹脂よりなる群から選ばれる1種以上である、請求項1〜5いずれか記載の複合樹脂成形品。
- 射出成形または押出成形によって形成された、請求項1〜6いずれか記載の複合樹脂成形品。
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