JP6984585B2 - 耐熱・耐塗装性熱可塑性樹脂組成物 - Google Patents
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Description
(A)ゴム質含有グラフト共重合体が、アクリロニトリル、メタクリロニトリルおよびエタクリロニトリルから選ばれるシアン化ビニル系単量体、ならびにスチレン、ビニルトルエン、o−エチルスチレン、p−メチルスチレン、クロロスチレンおよびブロモスチレンから選ばれる芳香族ビニル系単量体のグラフト共重合体であり、
シアン化ビニル系単量体(i)が、アクリロニトリル、メタクリロニトリルおよびエタクリロニトリルから選ばれ、
αメチルスチレン単量体を含まない芳香族ビニル系単量体(ii)が、スチレン、ビニルトルエン、o-エチルスチレン、p-メチルスチレン、クロロスチレンおよびブロモスチレンから選ばれ、
(B)ビニル系共重合体が、互いに組成が異なる(B−1)ビニル系共重合体、(B−2)ビニル系共重合体および(B−3)ビニル系共重合体を含み、(B−1)ビニル系共重合体の重量平均分子量が250,000〜400,000かつ(B−1)ビニル系共重合体中のシアン化ビニル系単量体(i)の成分含有率が25重量%以上、33重量%以下であり、(B−2)ビニル系共重合体の重量平均分子量が80,000〜100,000かつ(B−2)ビニル系共重合体中のシアン化ビニル系単量体(i)の成分含有率が15重量%以上、25重量%未満であり、(B−3)ビニル系共重合体中のシアン化ビニル系単量体(i)の成分含有率が33重量%を超えて40重量%未満であり、熱可塑性樹脂組成物を100重量部としたときに、(A)ゴム質含有グラフト共重合体の含有量が15〜50重量部、(C)耐熱ビニル系共重合体の含有量が5〜40重量部、(B−3)ビニル系共重合体の含有量が5〜30重量部である、耐熱・耐塗装性熱可塑性樹脂組成物。
(3)(C)耐熱ビニル系共重合体が更にシアン化ビニル系単量体(i)を共重合してなり、そのシアン化ビニル系単量体(i)の成分含有率が33重量%以下である、上記(1)または(2)に記載の耐熱・耐塗装性熱可塑性樹脂組成物。
(4)熱可塑性樹脂組成物が更に(D)エチレン/(メタ)アクリル酸エステル/一酸化炭素共重合体を含有する、上記(1)〜(3)のいずれかに記載の耐熱・耐塗装性熱可塑性樹脂組成物。
(5)熱可塑性樹脂組成物を100重量部としたときに、(D)エチレン/(メタ)アクリル酸エステル/一酸化炭素共重合体の含有量が0.5〜10重量部である、上記(4)に記載の耐熱・耐塗装性熱可塑性樹脂組成物。
(6)上記(1)〜(5)のいずれかに記載の耐熱・耐塗装性熱可塑性樹脂組成物を含有する成形品。
(7)上記(6)に記載の成形品であって、該成形品の上に装飾層を有する装飾成形品。
(8)(A)ゴム質含有グラフト共重合体、(B)ビニル系共重合体および(C)耐熱ビニル系共重合体を混合する工程と、混合されたものを溶融混練する工程を有してなる、上記(1)〜(5)のいずれかに記載の耐熱・耐塗装性熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
(9)上記(8)に記載の方法で得られる耐熱・耐塗装性熱可塑性樹脂組成物を成形してなる成形品の製造方法。
(10)上記(9)に記載の方法で得られる成形品に塗装を施してなる装飾成形品の製造方法。
本発明の耐熱・耐塗装性熱可塑性樹脂組成物(以下、「樹脂組成物」と記載する場合がある)は、前述の(A)ゴム質含有グラフト共重合体、(B)ビニル系共重合体、(C)耐熱ビニル系共重合体を含有する。これら各成分について説明する。
本発明における(A)ゴム質含有グラフト共重合体とは、ゴム質重合体の存在下に、少なくともシアン化ビニル系単量体(i)および芳香族ビニル系単量体(ii)を含有する単量体混合物をグラフト共重合して得られるものである。かかる(A)ゴム質含有グラフト共重合体を含有することにより、成形品の耐衝撃性を向上させることができる。ここでいうゴム質含有グラフト共重合体とは、ゴム質重合体に単量体混合物をグラフト共重合したものの他に、グラフトしていないビニル系単量体混合物の共重合体を含んでもよい。かかるグラフトしていないビニル系単量体混合物の共重合体は、アセトンに溶解する。
グラフト率(重量%)={[ゴム質重合体にグラフト重合した共重合体量]/[ゴム質含有グラフト共重合体のゴム質含有量]}×100
本発明における(B)ビニル系共重合体とは、少なくともシアン化ビニル系単量体(i)および芳香族ビニル系単量体からなる共重合体であり、シアン化ビニル系単量体(i)および芳香族ビニル系単量体(ii)を含有する単量体混合物を共重合してなるビニル系共重合体である。かかる(B)ビニル系共重合体を含有することにより、塗装時の塗装ワキの発生を抑えることができる。
本発明における(C)耐熱ビニル系共重合体は、少なくとも芳香族ビニル系単量体(ii)、およびマレイミド系単量体またはαメチルスチレン単量体(iii)からなる共重合体であり、少なくとも芳香族ビニル系単量体(ii)並びに、マレイミド系単量体およびαメチルスチレン単量体からなる群(iii)から選択された単量体を共重合して得られる共重合体である。かかる(C)耐熱ビニル系共重合体を含有することにより、耐熱性を向上させることができる。
本発明において、(D)エチレン/(メタ)アクリル酸エステル/一酸化炭素共重合体とは、少なくともエチレン、(メタ)アクリル酸エステルおよび一酸化炭素を共重合して得られる共重合体であって、ランダム共重合体であっても、ブロック共重合体であってもよいが、好ましくはランダム共重合体である。これらと共重合可能な他の単量体を共重合してもよい。(D)エチレン/(メタ)アクリル酸エステル/一酸化炭素共重合体を配合することによって、塗装ワキの発生をさらに抑えることができる。
まず、各実施例および比較例における評価方法を下記する。
ゴム質重合体の重量平均粒子径は、ゴム質重合体を水媒体で希釈、分散させ、レーザー散乱回折法粒度分布測定装置“LS 13 320”(ベックマン・コールター株式会社製)により体積平均粒子径を測定した。
ゴム質含有グラフト共重合体の所定量(m;約1g)にアセトン200mlを加え、70℃の温度の湯浴中で3時間還流した。この溶液を8800r.p.m.(10000G)で40分間遠心分離した後、不溶分を濾過した。この不溶分を60℃の温度で5時間減圧乾燥し、その重量(n)を測定した。グラフト率は、下記式より算出した。ここでLは、ゴム質含有グラフト共重合体のゴム質含有分率である。
グラフト率(重量%)={[(n)−((m)×L)]/[(m)×L]}×100
各参考例により得られたビニル系共重合体について、Water社製ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)装置を用い、検出器として示差屈折計(Water2414)、カラムとしてポリマーラボラトリーズ社製MIXED−B(2本)、留出液としてアセトンを用いて、流速1ml/min、カラム温度40℃の条件で、ポリスチレン(PS)換算の重量平均分子量を測定した。
各実施例および比較例により得られたペレットから、シリンダー温度を250℃、金型温度を60℃に設定した射出成形機を用いて、JIS K 7139に規定される多目的試験片タイプA1を成形し、これを切り出したタイプB2試験片を用いて、ISO179/1eAに準拠してシャルピー衝撃強度を測定した。
熱変形温度:ISO75−2(1.8MPa条件で測定)に準拠して測定した。試験片は、シリンダー温度を250℃、金型温度を60℃に設定した射出成形機を用いて、JIS K 7139に規定される多目的試験片タイプA1を成形して得た。
射出成形機を使用して、シリンダー温度を290℃、金型温度を10℃に設定し、図1(a)(b)に模式的に示す、長手方向に角45°のエッジを有する幅70mm、長さ150mm、厚さ3mmの角形の平板Pを成形した(図1(a)は、角形の平板Pの平面図、図1(b)は、角形の平板Pの矢視A−A断面図である。また射出成形のゲートの位置を白抜き矢印で示した)。得られた成形品に、アクリル−ウレタン2液塗料(レタンPG60/ハードナー、関西ペイント(株)製)を、塗装ロボット:川崎重工株式会社製 KE610H、ABB社製 カートリッジベルを用い、塗膜厚み30μmでそれぞれ塗布した後、乾燥温度80℃で30分間乾燥させ、塗装成形品を得た。得られた塗装成形品について、両エッジ部を観察し、以下の基準により塗装ワキの有無を評価した。A(優)とB(良)を合格レベルとし、C(不良)とD(劣る)を不合格レベルとした。
A(優):両エッジ部にワキ発生がなく、外観が良好である。
B(良):両エッジ部のワキの発生が10個以下であり、問題とならないレベルである。
C(不良):両エッジ部にワキ発生が目立ち、外観に問題がある。
D(劣る):両エッジおよび成形品全体にワキが発生している。
(参考例1)[(A)ゴム質含有グラフト共重合体の製造]
ポリブタジエンラテックス(重量平均粒子径が350nmであるポリブタジエンラテックスと800nmであるポリブタジエンラテックスを、質量比率8:2で混合したもの)45重量%(固形分換算)の存在下で、スチレン40重量%とアクリロニトリル15重量%からなる単量体混合物を、ステアリン酸カリウムを使用して乳化重合してゴム強化スチレン樹脂ラテックスを得た。これを、90℃の0.3重量%希硫酸水溶液中に添加して凝集させた後、水酸化ナトリウム水溶液により中和し、洗浄・脱水・乾燥工程を経て、ゴム質含有グラフト共重合体(A−1)を調製した。グラフト率は25重量%であった。
容量が20lで、バッフルおよびファウドラ型攪拌翼を備えたステンレス製オートクレーブに、0.05重量%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重量%のイオン交換水に溶解した溶液を400rpmで攪拌し、系内を窒素ガスで置換した。次に、アクリロニトリル29重量%、スチレン71重量%、t−ドデシルメルカプタン0.04重量%、2,2’−アゾビスイソブチルニトリル0.30重量%の混合溶液を反応系にて攪拌しながら添加し、70℃にて共重合反応を開始した。共重合開始から3時間かけて100℃に昇温して30分間保持し、その後冷却して得られたスラリーを洗浄・脱水・乾燥工程を経て、ビニル系共重合体(B−1−1)を調製した。アセトン溶媒(温度40℃)で測定したビニル系共重合体(B−1−1)の重量平均分子量は、350,000であった。
t−ドデシルメルカプタン0.11重量%とする以外はビニル系共重合体(B−1−1)と同様の工程により、ビニル系共重合体(B−1−2)を調製した。アセトン溶媒(温度40℃)で測定したビニル系共重合体(B−1−2)の重量平均分子量は、250,000であった。
t−ドデシルメルカプタン0.01重量%とする以外はビニル系共重合体(B−1−1)と同様の工程により、ビニル系共重合体(B−1−3)を調製した。アセトン溶媒(温度40℃)で測定したビニル系共重合体(B−1−3)の重量平均分子量は、400,000であった。
アクリロニトリル33重量%、スチレン67重量%、t−ドデシルメルカプタン0.13重量%とする以外はビニル系共重合体(B−1−1)と同様の工程により、ビニル系共重合体(B−1−4)を調製した。アセトン溶媒(温度40℃)で測定したビニル系共重合体(B−1−4)の重量平均分子量は、250,000であった。
アクリロニトリル25重量%、スチレン75重量%、t−ドデシルメルカプタン0.03重量%とする以外はビニル系共重合体(B−1−1)と同様の工程により、ビニル系共重合体(B−1−5)を調製した。アセトン溶媒(温度40℃)で測定したビニル系共重合体(B−1−5)の重量平均分子量は、350,000であった。
アクリロニトリル24重量%、スチレン76重量%、t−ドデシルメルカプタン0.40重量%とする以外はビニル系共重合体(B−1−1)と同様の工程により、ビニル系共重合体(B−2−1)を調製した。アセトン溶媒(温度40℃)で測定したビニル系共重合体(B−2−1)の重量平均分子量は、98,000であった。
アクリロニトリル20重量%、スチレン80重量%、t−ドデシルメルカプタン0.04重量%とする以外はビニル系共重合体(B−1−1)と同様の工程により、ビニル系共重合体(B−2−2)を調製した。アセトン溶媒(温度40℃)で測定したビニル系共重合体(B−2−2)の重量平均分子量は、98,000であった。
容量が20lで、バッフルおよびファウドラ型攪拌翼を備えたステンレス製オートクレーブに、0.05重量%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重量%のイオン交換水に溶解した溶液を400rpmで攪拌し、系内を窒素ガスで置換した。次に、アクリロニトリル37重量%、スチレン63重量%、t−ドデシルメルカプタン0.44重量%、0.39重量部の2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、0.05重量部の2,2’−アゾビスイソブチルニトリルの混合溶液を反応系にて攪拌しながら添加し、58℃にて共重合反応を開始した。共重合開始から2時間後に50分かけて100℃に昇温して5分間保持し、その後冷却して得られたスラリーを洗浄・脱水・乾燥工程を経て、ビニル系共重合体(B−3)を調製した。アセトン溶媒(温度40℃)で測定したビニル系共重合体(B−3)の重量平均分子量は、110,000であった。
アクリロニトリル29重量%、スチレン71重量%、t−ドデシルメルカプタン0.20重量%とする以外はビニル系共重合体(B−1−1)と同様の工程により、ビニル系共重合体(B−4−1)を調製した。アセトン溶媒(温度40℃)で測定したビニル系共重合体(B−4−1)の重量平均分子量は、200,000であった。
アクリロニトリル28重量%、スチレン72重量%、t−ドデシルメルカプタン0.22重量%とする以外はビニル系共重合体(B−1−1)と同様の工程により、ビニル系共重合体(B−4−2)を調製した。アセトン溶媒(温度40℃)で測定したビニル系共重合体(B−4−2)の重量平均分子量は、150,000であった。
アクリロニトリル26重量%、スチレン74重量%、t−ドデシルメルカプタン0.22重量%とする以外はビニル系共重合体(B−1−1)と同様の工程により、ビニル系共重合体(B−4−3)を調製した。アセトン溶媒(温度40℃)で測定したビニル系共重合体(B−4−3)の重量平均分子量は、98,000であった。
N−フェニルマレイミド50重量%、スチレン50重量%からなる単量体混合物に対して、ステアリン酸カリウムを使用して乳化重合を行い、90℃の温度の0.3%希硫酸水溶液中に添加して凝集後、水酸化ナトリウム水溶液により中和後に洗浄・脱水・乾燥工程を経て、耐熱ビニル系共重合体(C−1)を調製した。
N−フェニルマレイミド40重量%、アクリロニトリル10重量%、スチレン50重量%からなる単量体混合物に対して、ステアリン酸カリウムを使用して乳化重合を行い、90℃の温度の0.3%希硫酸水溶液中に添加して凝集後、水酸化ナトリウム水溶液により中和後に洗浄・脱水・乾燥工程を経て、耐熱ビニル系共重合体(C−2)を調製した。
αメチルスチレン20重量%、アクリロニトリル30重量%、スチレン50重量%からなる単量体混合物に対して、ステアリン酸カリウムを使用して乳化重合を行い、90℃の温度の0.3%希硫酸水溶液中に添加して凝集後、水酸化ナトリウム水溶液により中和後に洗浄・脱水・乾燥工程を経て、耐熱ビニル系共重合体(C−3)を調製した。
エチレン/(メタ)アクリル酸エステル/一酸化炭素共重合体(D−1);商品名「“エルバロイ”(登録商標)HP−4051」、エチレン/アクリル酸n−ブチル/一酸化炭素共重合体、三井・デュポンポリケミカル(株)製
(実施例1〜5、参照例1〜13、比較例1〜6)
前記(A)ゴム質含有グラフト共重合体、(B)ビニル系共重合体、(C)耐熱ビニル系共重合体、(D)エチレン/(メタ)アクリル酸エステル/一酸化炭素共重合体を、表1、表2ならびに表3に示した重量部数で配合し、スクリュー径30mmの同方向回転のベント付二軸押出機((株)池貝製PCM30)を用いて、シリンダー設定温度250℃、スクリュー回転数250rpm、吐出量10kg/時間の条件で溶融混練し、熱可塑性樹脂組成物のペレットを得た。
Claims (10)
- (A)ゴム質含有グラフト共重合体、
(B)少なくともシアン化ビニル系単量体(i)、およびαメチルスチレン単量体を含まない芳香族ビニル系単量体(ii)からなるビニル系共重合体、
(C)少なくともαメチルスチレン単量体を含まない芳香族ビニル系単量体(ii)、およびマレイミド系単量体またはαメチルスチレン単量体(iii)からなる耐熱ビニル系共重合体、を含有する熱可塑性樹脂組成物において、
(A)ゴム質含有グラフト共重合体が、アクリロニトリル、メタクリロニトリルおよびエタクリロニトリルから選ばれるシアン化ビニル系単量体、ならびにスチレン、ビニルトルエン、o−エチルスチレン、p−メチルスチレン、クロロスチレンおよびブロモスチレンから選ばれる芳香族ビニル系単量体のグラフト共重合体であり、
シアン化ビニル系単量体(i)が、アクリロニトリル、メタクリロニトリルおよびエタクリロニトリルから選ばれ、
αメチルスチレン単量体を含まない芳香族ビニル系単量体(ii)が、スチレン、ビニルトルエン、o−エチルスチレン、p−メチルスチレン、クロロスチレンおよびブロモスチレンから選ばれ、
(B)ビニル系共重合体が、互いに組成が異なる(B−1)ビニル系共重合体、(B−2)ビニル系共重合体および(B−3)ビニル系共重合体を含み、(B−1)ビニル系共重合体の重量平均分子量が250,000〜400,000かつ(B−1)ビニル系共重合体中のシアン化ビニル系単量体(i)の成分含有率が25重量%以上、33重量%以下であり、(B−2)ビニル系共重合体の重量平均分子量が80,000〜100,000かつ(B−2)ビニル系共重合体中のシアン化ビニル系単量体(i)の成分含有率が15重量%以上、25重量%未満であり、(B−3)ビニル系共重合体中のシアン化ビニル系単量体(i)の成分含有率が33重量%を超えて40重量%未満であり、熱可塑性樹脂組成物を100重量部としたときに、(A)ゴム質含有グラフト共重合体の含有量が15〜50重量部、(C)耐熱ビニル系共重合体の含有量が5〜40重量部、(B−3)ビニル系共重合体の含有量が5〜30重量部である耐熱・耐塗装性熱可塑性樹脂組成物。 - (B−1)ビニル系共重合体と(B−2)ビニル系共重合体の重量比(B−1/B−2)が1〜4であり、かつ(B−1)ビニル系共重合体と(B−2)ビニル系共重合体の合計含有量が、熱可塑性樹脂組成物100重量部に対して20重量部から38重量部である、請求項1に記載の耐熱・耐塗装性熱可塑性樹脂組成物。
- (C)耐熱ビニル系共重合体が更にシアン化ビニル系単量体(i)を共重合してなり、そのシアン化ビニル系単量体(i)の成分含有率が33重量%以下である、請求項1または2に記載の耐熱・耐塗装性熱可塑性樹脂組成物。
- 熱可塑性樹脂組成物が更に(D)エチレン/(メタ)アクリル酸エステル/一酸化炭素共重合体を含有する、請求項1〜3のいずれかに記載の耐熱・耐塗装性熱可塑性樹脂組成物。
- 熱可塑性樹脂組成物を100重量部としたときに、(D)エチレン/(メタ)アクリル酸エステル/一酸化炭素共重合体の含有量が0.5〜10重量部である、請求項4に記載の耐熱・耐塗装性熱可塑性樹脂組成物。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の耐熱・耐塗装性熱可塑性樹脂組成物を含有する成形品。
- 請求項6に記載の成形品であって、該成形品の上に装飾層を有する装飾成形品。
- (A)ゴム質含有グラフト共重合体、(B)ビニル系共重合体および(C)耐熱ビニル系共重合体を混合する工程と、混合されたものを溶融混練する工程を有してなる、請求項1〜5のいずれかに記載の耐熱・耐塗装性熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
- 請求項8に記載の方法で得られる耐熱・耐塗装性熱可塑性樹脂組成物を成形してなる成形品の製造方法。
- 請求項9に記載の方法で得られる成形品に塗装を施してなる装飾成形品の製造方法。
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