JP7048618B2 - 熱可塑性樹脂組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、熱可塑性樹脂組成物に関するものである。より具体的には、本発明は、低臭性、衝撃強度、耐クリープ性、流動性、耐熱性および抗菌性のバランスに優れた熱可塑性樹脂組成物に関する。
熱可塑性樹脂として、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体樹脂(ABS樹脂)等のゴム変性芳香族ビニル系共重合体樹脂は、機械的物性、加工性、外観特性等に優れるため、電気/電子製品の内/外装材、自動車の内/外装材、建築用外装材等に広く使用されている。
特に、ゴム変性芳香族ビニル系共重合体樹脂は、コストが安く、成形性に優れるため、3Dプリンティング用素材としても使用されているが、Out-gas(未反応の揮発性有機化合物)の量が多く、成形時または成形後にプラスチック臭が強く出るという欠点がある。
また、このような樹脂が、医療機器、おもちゃ、食品容器等の物理的な接触が起こる用途に使用される場合は、素材自体に抗菌性が要求される。特に、OA用素材に適用される場合は、耐クリープ性が重要となり、抗菌性と低臭性とが要求される。
従来は低臭効果のために水添する方法が提案されていたが、実際の工程での適用に困難があり、既存の工程設備に適用できないため、設備投資費用が付加的に発生する問題がある。
また、耐クリープ性の向上のために高分子量の芳香族ビニル共重合体を適用する方法が提案されたが、高分子量を適用する場合、流動性が低下するという問題が発生する。
よって、低臭性、衝撃強度、耐クリープ性、耐熱性、流動性および抗菌性のバランスに優れた熱可塑性樹脂組成物の開発が必要である。
本発明の背景技術は、韓国公開特許第2016-0001572号公報等に開示されている。
本発明の目的は、低臭性、衝撃強度、耐クリープ性、耐熱性、流動性および抗菌性のバランスに優れた熱可塑性樹脂組成物を提供することにある。
本発明の他の目的は、別の難燃剤を付加しなくても優れた難燃性能を有する熱可塑性樹脂組成物を提供することにある。
本発明の前記およびその他の目的は、下記で説明する本発明によって全て達成することができる。
本発明の一つの観点は、熱可塑性樹脂組成物に関するものである。上記熱可塑性樹脂組成物は、(A1)ゴム変性芳香族ビニル系グラフト共重合体;(A2)ASTM D 1238基準によって測定された流動指数が約5g/10min~約8g/10minの芳香族ビニル系共重合体樹脂;および(A3)α-メチルスチレン共重合体を含む熱可塑性樹脂100重量部;(B)酸化亜鉛約0.1重量部~約10重量部;を含み、前記酸化亜鉛はフォトルミネッセンス(Photo Luminescence)測定時、370nm~390nm領域のピークAと450nm~600nm領域のピークBとの強度比(B/A)が約0.01~約1で、BET分析装置で測定したBET表面積が約10m/g以下である。
具体例において、上記(A2)芳香族ビニル系共重合体樹脂は、重量平均分子量が約85,000g/mol~約150,000g/molであり得る。
具体例において、上記(A3)α-メチルスチレン共重合体は、α-メチルスチレン約65重量%~約80重量%およびアクリロニトリル約20重量%~約35重量%の共重合体であり得る。
具体例において、上記(A3)α-メチルスチレン共重合体は、重量平均分子量が約130,000g/mol~約180,000g/molであり得る。
具体例において、上記熱可塑性樹脂組成物は下記数式1を満足することができる。
Figure 0007048618000001
上記数式1において、MA2は(A2)芳香族ビニル系共重合体樹脂の重量平均分子量であり、MA3は(A3)α-メチルスチレン共重合体の重量平均分子量である。
具体例において、上記(A2)芳香族ビニル系共重合体樹脂と上記(A3)α-メチルスチレン共重合体との重量比((A2):(A3))は、約5:1~約15:1であり得る。
具体例において、上記熱可塑性樹脂(A)は、(A1)ゴム変性芳香族ビニル系グラフト共重合体約20重量%~約45重量%;(A2)芳香族ビニル系共重合体樹脂約40重量%~約75重量%;および(A3)α-メチルスチレン共重合体約3重量%~約15重量%を含んでもよい。
具体例において、上記酸化亜鉛は、平均粒子径(D50)が約0.2μm~約3μmであり得る。
具体例において、上記酸化亜鉛は、X線回折(X-ray diffraction,XRD)分析時、ピーク位置(peak position)2θ値が約35°~約37°の範囲であり、下記数式2による微結晶サイズ(crystallite size)の値が約1,000Å~約2,000Åであり得る。
Figure 0007048618000002
上記数式2において、Kは形状係数(shape factor)であり、λはX線波長(X-ray wavelength)であり、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。
具体例において、上記酸化亜鉛は、フォトルミネッセンス(Photo Luminescence)測定時、370nm~390nm領域のピークAと450nm~600nm領域のピークBとの強度比(B/A)が約0.01~約0.5であり得る。
具体例において、上記(A3)α-メチルスチレン共重合体と上記(B)酸化亜鉛との重量比は、約1.5:1~約15:1であり得る。
具体例において、上記熱可塑性樹脂組成物は、120℃で5時間の残留揮発成分(TVOC)が1780Area/g以下であり、1/8”厚でASTM D256による衝撃強度が約18kgfcm/cm以上であり、JIS Z 2801抗菌評価法によって、5cm×5cmの大きさの試験片に黄色ブドウ状球菌および大腸菌を接種し、下記数式3に基づいて算出した黄色ブドウ状球菌に対する抗菌活性値が約2.0~約7.0で、大腸菌に対する抗菌活性値が約2.0~約7.5であり得る。
Figure 0007048618000003
上記数式3において、M1はブランク(blank)試験片に対する35℃、RH90%の条件で24時間培養した後の細菌数であり、M2は熱可塑性樹脂組成物試験片に対する35℃、RH90%の条件で24時間培養した後の細菌数である。
本発明の他の観点は、上記熱可塑性樹脂組成物から形成された成形品である。
本発明は、低臭性、衝撃強度、耐クリープ性、耐熱性、流動性および抗菌性のバランスに優れ、別途の難燃剤を付加しなくても優れた難燃性能を有する熱可塑性樹脂組成物を提供する発明の効果を有する。
(A)熱可塑性樹脂
本発明の熱可塑性樹脂は、(A1)ゴム変性芳香族ビニル系グラフト共重合体;(A2)ASTM D 1238基準によって測定された流動指数が約5g/10min~約8g/10minの芳香族ビニル系共重合体樹脂;および(A3)α-メチルスチレン共重合体を含む。
(A1)ゴム変性芳香族ビニル系グラフト共重合体
本発明の一具体例にかかるゴム変性芳香族ビニル系グラフト共重合体としては、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使用することができる。
具体例において、上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上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でき、上記重合は乳化重合、懸濁重合、塊状重合等の公知の重合方法によって行うことができる。
具体例において、上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上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、エチレン-プロピレン-ジエン単量体三元共重合体(EPDM)等を例示することができる。これらは、単独または2種以上混合して適用することができる。例えば、ジエン系ゴムを使用することができ、具体的には、ブタジエン系ゴムを使用することができる。上記ゴム質重合体の含有量は、ゴム変性芳香族ビニル系グラフト共重合体全体の重量(100重量%)のうち、約5重量%~約65重量%、具体的には約10重量%~約60重量%、より具体的には約20重量%~約50重量%、例えば、20重量%、21重量%、22重量%、23重量%、24重量%、25重量%、26重量%、27重量%、28重量%、29重量%、30重量%、31重量%、32重量%、33重量%、34重量%、35重量%、36重量%、37重量%、38重量%、39重量%、40重量%、41重量%、42重量%、43重量%、44重量%、45重量%、46重量%、47重量%、48重量%、49重量%、50重量%であり得る。上記範囲で熱可塑性樹脂組成物の耐衝撃性、機械的物性等が優れる。
また、上記ゴム質重合体(ゴム粒子)の平均粒子径(Z-平均)は、約0.1μm~約1μm、具体的には約0.15μm~約0.5μm、より具体的には約0.20μm~約0.35μm、例えば、0.20μm、0.21μm、0.22μm、0.23μm、0.24μm、0.25μm、0.26μm、0.27μm、0.28μm、0.29μm、0.30μm、0.31μm、0.32μm、0.33μm、0.34μm、0.35μmであり得る。前記範囲で熱可塑性樹脂組成物の耐衝撃性、外観等に優れる。
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され得るものであり、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、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、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使用することができるが、これら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することができる。上記芳香族ビニル系単量体の含有量は、ゴム変性芳香族ビニル系グラフト共重合体全体の重量(100重量%)のうち、約15重量%~約94重量%、具体的には約20重量%~約80重量%、より具体的には約30重量%~約60重量%、例えば、30重量%、31重量%、32重量%、33重量%、34重量%、35重量%、36重量%、37重量%、38重量%、39重量%、40重量%、41重量%、42重量%、43重量%、44重量%、45重量%、46重量%、47重量%、48重量%、49重量%、50重量%、51重量%、52重量%、53重量%、54重量%、55重量%、56重量%、57重量%、58重量%、59重量%、60重量%であり得る。上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る。
具体例において、上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使用することができ、単独あるいは2種以上混合して使用することができる。具体的には、アクリロニトリル、メチル(メタ)アクリレート、これらの組み合わせ等を使用することができる。上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全体100重量%のうち、約1重量%~約50重量%、具体的には約5重量%~約45重量%、より具体的には約10重量%~約30重量%、例えば、10重量%、11重量%、12重量%、13重量%、14重量%、15重量%、16重量%、17重量%、18重量%、19重量%、20重量%、21重量%、22重量%、23重量%、24重量%、25重量%、26重量%、27重量%、28重量%、29重量%、30重量%であり得る。上記範囲で熱可塑性樹脂組成物の耐衝撃性、流動性、外観特性等に優れる。
具体例において、上記ゴム変性ビニル系グラフト共重合体としては、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)等が例示することができるが、これらに限定されない。
具体例において、上記ゴム変性芳香族ビニル系グラフト共重合体は、全体の熱可塑性樹脂100重量%中、約20重量%~約45重量%、具体的には約25重量%~約40重量%、例えば、25重量%、26重量%、27重量%、28重量%、29重量%、30重量%、31重量%、32重量%、33重量%、34重量%、35重量%、36重量%、37重量%、38重量%、39重量%、40重量%で含まれ得る。上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)等に優れる。
(A2)芳香族ビニル系共重合体樹脂
本発明の芳香族ビニル系共重合体樹脂は、ASTM D 1238基準に基づいてGottfert MI-3によって測定された流動指数が約5g/10min~約8g/10min、具体的には約5g/10min~約7.5g/10min、例えば、5g/10min、5.5g/10min、6g/10min、6.5g/10min、7g/10min、7.5g/10minの高流動芳香族ビニル系共重合体樹脂が適用される。もし、流動指数が約8g/10minを超える芳香族ビニル系共重合体樹脂を適用する場合、耐クリープ性が低下するという欠点があり、流動指数が約5g/10min未満の芳香族ビニル系共重合体樹脂を適用する場合は、射出成形性が低下するという欠点がある。
具体例において、上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あり得る。
具体例において、上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行うことができる。
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、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使用することができるが、これらに限定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することができる。上記芳香族ビニル系単量体の含有量は、芳香族ビニル系共重合体樹脂全体100重量%中、約50重量%~約90重量%、具体的には約65重量%~約85重量%、例えば、65重量%、66重量%、67重量%、68重量%、69重量%、70重量%、71重量%、72重量%、73重量%、74重量%、75重量%、76重量%、77重量%、78重量%、79重量%、80重量%、81重量%、82重量%、83重量%、84重量%、85重量%であり得る。上記範囲で熱可塑性樹脂組成物の耐衝撃性、流動性等に優れる。
具体例において、上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等を使用することができ、単独または2種以上混合して使用することができる。上記芳香族ビニル系単量体と共重合可能な単量体の含有量は、芳香族ビニル系共重合体樹脂全体100重量%中、約10重量%~約80重量%、具体的には約20重量%~約70重量%、より具体的には約30重量%~60重量%、例えば、30重量%、31重量%、32重量%、33重量%、34重量%、35重量%、36重量%、37重量%、38重量%、39重量%、40重量%、41重量%、42重量%、43重量%、44重量%、45重量%、46重量%、47重量%、48重量%、49重量%、50重量%、51重量%、52重量%、53重量%、54重量%、55重量%、56重量%、57重量%、58重量%、59重量%、60重量%であり得る。上記範囲で熱可塑性樹脂組成物の耐衝撃性、流動性等に優れる。
具体例において、上記芳香族ビニル系共重合体樹脂は、GPC(gel permeation chromatography)で測定した重量平均分子量(Mw)が約85,000g/mol~約150,000g/mol、具体的には約90,000g/mol~約140,000g/mol、例えば、90,000g/mol、95,000g/mol、100,000g/mol、105,000g/mol、110,000g/mol、115,000g/mol、120,000g/mol、125,000g/mol、130,000g/mol、135,000g/mol、140,000g/molであり得る。上記範囲で熱可塑性樹脂組成物の機械的強度、成形性等に優れる。
具体例において、上記芳香族ビニル系共重合体樹脂は、全体の熱可塑性樹脂100重量%中、約40重量%~約75重量%、具体的には約50重量%~約70重量%、例えば、50重量%、51重量%、52重量%、53重量%、54重量%、55重量%、56重量%、57重量%、58重量%、59重量%、60重量%、61重量%、62重量%、63重量%、64重量%、65重量%、66重量%、67重量%、68重量%、69重量%、70重量%で含まれ得る。上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)等に優れる。
(A3)α-メチルスチレン共重合体
本発明のα-メチルスチレン共重合体は、α-メチルスチレンおよびα-メチルスチレンと共重合可能な単量体を含む単量体混合物の重合体であり得る。
具体例において、α-メチルスチレン共重合体は、α-メチルスチレン約65重量%~約80重量%、例えば、65重量%、66重量%、67重量%、68重量%、69重量%、70重量%、71重量%、72重量%、73重量%、74重量%、75重量%、76重量%、77重量%、78重量%、79重量%、80重量%及び共重合可能な単量体約20重量%~約35重量%、例えば、20重量%、21重量%、22重量%、23重量%、24重量%、25重量%、26重量%、27重量%、28重量%、29重量%、30重量%、31重量%、32重量%、33重量%、34重量%、35重量%の共重合体になり得る。上記範囲で耐熱性、耐衝撃性、および流動性に優れるという長所がある。
上記共重合可能な単量体は、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等が使用され得る。これらは、単独または2種以上混合して使用される。
具体例において、上記α-メチルスチレン共重合体は、α-メチルスチレンおよびこれと共重合可能な単量体等を混合した後、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行うことができる。
具体例において、前記α-メチルスチレン共重合体は、GPC(gel permeation chromatography)で測定した重量平均分子量(Mw)が約130,000g/mol~約180,000g/mol、具体的には約135,000g/mol~約160,000g/mol、例えば、135,000g/mol、140,000g/mol、145,000g/mol、150,000g/mol、155,000g/mol、160,000g/molであり得る。上記範囲で熱可塑性樹脂組成物の機械的強度、成形性等に優れる。
一方、MA2が(A2)芳香族ビニル系共重合体樹脂の重量平均分子量であり、MA3が(A3)α-メチルスチレン共重合体の重量平均分子量とすると、下記数式1を満足する。
Figure 0007048618000004
上記数式1において、MA2は(A2)芳香族ビニル系共重合体樹脂の重量平均分子量であり、MA3は(A3)α-メチルスチレン共重合体の重量平均分子量である。
また、上記(A2)芳香族ビニル系共重合体樹脂と上記(A3)α-メチルスチレン共重合体との重量比は、約5:1~約15:1、例えば、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、11:1、12:1、13:1、14:1、15:1であり得る。上記範囲で耐クリープ性に優れる。
具体例において、上記α-メチルスチレン共重合体は、全体の熱可塑性樹脂100重量%中、約3重量%~約15重量%、具体的には約5重量%~約10重量%、例えば、5重量%、6重量%、7重量%、8重量%、9重量%、10重量%で含まれ得る。上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)等に優れる。
(B)酸化亜鉛
本発明で使用される酸化亜鉛は、フォトルミネッセンス(Photo Luminescence)測定時、370nm~390nm領域のピークAと450nm~600nm領域のピークBとの強度比(B/A)が、約0.01~約1、具体的には約0.01~約0.5、好ましくは約0.01~約0.1、例えば、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1であり、窒素ガス吸着法を用いて、BET分析装置で測定したBET表面積が約10m/g以下、具体的には約1m/g~約7m/g、例えば、1m/g、2m/g、3m/g、4m/g、5m/g、6m/g、7m/gであるものを使用する。もし、上記酸化亜鉛の強度比(B/A)が約0.01未満の場合は、抗菌性が低下し得、約1を超える場合は耐変色性、低臭性および耐クリープ性を確保することができない。また、BET表面積が約10m/gを超える酸化亜鉛を適用する場合は、本発明の目的とする低臭性および耐クリープ性を確保することができない。
前記酸化亜鉛は、Beckman coulter LS 13 320 Particle size analyzer粒度分析装置を用いて測定した平均粒子径が、約0.2μm~約3μm、具体的には約0.5μm~約3μm、例えば、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm、1.4μm、1.5μm、1.6μm、1.7μm、1.8μm、1.9μm、2μm、2.1μm、2.2μm、2.3μm、2.4μm、2.5μm、2.6μm、2.7μm、2.8μm、2.9μm、3μmであり得る。上記範囲で優れた外観を有することができる。
上記酸化亜鉛は、X線回折(X-ray diffraction、XRD)分析時、ピーク位置(peak position)2θ値が約35°~約37°の範囲であり、下記式2による微結晶サイズ(crystallite size)の値が約1,000Å~約2,000Å、具体的には約1,200Å~約1,800Å、例えば、1,200Å、1,300Å、1,400Å、1,500Å、1,600Å、1,700Å、1,800Åであり得る。上記範囲で、熱可塑性樹脂組成物の初期色相、耐候性、抗菌性等に優れる。
Figure 0007048618000005
上記数式2において、Kは形状係数(shape factor)であり、λはX線波長(X-ray wavelength)であり、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。
具体例において、前記酸化亜鉛は純度が約99%以上であってもよい。上記範囲で、熱可塑性樹脂組成物の初期色相、耐候性、抗菌性等がさらに優れる。
具体例において、前記酸化亜鉛は、金属形態の亜鉛を溶かした後、約850℃~約1,000℃、具体的には約900℃~約950℃に加熱して気化させた後、酸素ガスを注入し、約20℃~約30℃に冷却して、必要に応じて、反応器に窒素/水素ガスを注入しながら、約700℃~約800℃で約30分~約150分間熱処理を行った後、常温(約20℃~約30℃)に冷却して製造することができる。
具体例において、前記酸化亜鉛は、前記熱可塑性樹脂(A)100重量部に対して、約0.1重量部~約10重量部、具体的には約2重量部~約6重量部、例えば、2重量部、3重量部、4重量部、5重量部、6重量部で含まれ得る。上記範囲で耐衝撃性、難燃性、低臭性、および抗菌性に優れる。
具体例において、上記(A3)α-メチルスチレン共重合体と上記(B)酸化亜鉛との重量比は、約1.5:1~約15:1、例えば、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1、5:1、5.5:1、6:1、6.5:1、7:1、7.5:1、8:1、8.5:1、9:1、9.5:1、10:1、10.5:1、11:1、11.5:1、12:1、12.5:1、13:1、13.5:1、14:1、14.5:1、15:1であり得る。上記範囲で、耐衝撃性、難燃性、低臭性、および抗菌性により優れる。
本発明の一具体例にかか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。上記添加剤としては、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、これらの混合物等が例示できるが、これらに制限されない。上記添加剤を使用する際、その含有量は、熱可塑性樹脂100重量部に対して、約0.001重量部~約40重量部、具体的には約0.1重量部~約10重量部、例えば、0.1重量部、1重量部、2重量部、3重量部、4重量部、5重量部、6重量部、7重量部、8重量部、9重量部、10重量部であってもよい。
本発明の一具体例にかか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使用して、約200℃~約280℃、具体的には約220℃~約250℃、例えば、220℃、230℃、240℃、250℃で溶融押出ししたペレット形態でもよい。
上記熱可塑性樹脂組成物は、黄色ブドウ状球菌、大腸菌、枯草菌、緑膿菌、サルモネラ菌、肺炎球菌、MRSA(Methicillin-Resistant Staphylococcus Aureus)等の多様な細菌に対して抗菌効果がある。
具体例において、前記熱可塑性樹脂組成物は、JIS Z 2801抗菌評価法によって、5cm×5cmの大きさの試験片に黄色ブドウ状球菌および大腸菌を接種し、下記数式3に基づいて算出した黄色ブドウ状球菌に対する抗菌活性値が約2.0~約7.0、具体的には約3~約7.0、より具体的には約4~約6.5、例えば、4、4.5、5.5、6、6.5であり、大腸菌に対する抗菌活性値が約2.0~約7.5、具体的には約4~約7.0、より具体的には約5~約6.5、例えば、5.5、6、6.5であり得る:
Figure 0007048618000006
上記数式3において、M1はブランク(blank)試験片に対する35℃、RH90%の条件で24時間培養した後の細菌数であり、M2は熱可塑性樹脂組成物試験片に対する35℃、RH90%の条件で24時間培養した後の細菌数である。
上記熱可塑性樹脂組成物は、1/8”厚でASTMD256による衝撃強度が約18kgfcm/cm以上、具体的には約18kgfcm/cm~約30kgfcm/cm、例えば、18kgfcm/cm、19kgfcm/cm、20kgfcm/cm、21kgfcm/cm、22kgfcm/cm、23kgfcm/cm、24kgfcm/cm、25kgfcm/cm、26kgfcm/cm、27kgfcm/cm、28kgfcm/cm、29kgfcm/cm、30kgfcm/cmであり得る。
具体例において、上記熱可塑性樹脂組成物は、120℃で5時間の間の残留HS-GCによって測定した揮発成分(TVOC)が約1780Area/g以下、例えば、約0~約1775Area/g、約0~約1770Area/g、約0~約1735Area/g、約0~約1700Area/gであり得る。
また、上記熱可塑性樹脂組成物は、60℃、150Nの条件で測定した耐クリープ性(creep displacement)が約0.89mm未満、例えば、約0~約0.88mm、約0~約0.88mm、約0~約0.85mm、約0~約0.82mmであり得る。
具体例において、前記熱可塑性樹脂組成物は、1/4”厚さ試験片についてISO 306B50によって5kgf、50℃/時間の条件でビカット軟化点(Vicat Softening Temperature,VST)が約90℃以上、例えば、約92℃以上、約94℃以上、約95℃以上、約96℃以上であり得る。上限は特に制限されないが、例えば、約500℃以下、約450℃以下であり得る。
本発明にかかる成形品は、上記熱可塑性樹脂組成物から形成される。上記抗菌性熱可塑性樹脂組成物は、ペレットの形態で製造することができ、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を通じて多様な成形品(製品)に製造することができる。これらの成形方法は、本発明が属する分野の通常の知識を有する者によって広く知られている。上記成形品は、衝撃強度、耐クリープ性、耐熱性、流動性および抗菌性のバランスに優れ、別途の難燃剤を付加しなくても優れた難燃性能を有するため、物理的な接触が多い抗菌機能製品、外装材、例えば、事務用機器や家庭用機器に適用することができる。
以下、実施例を通じて本発明をより具体的に説明するが、これらの実施例は単に説明を目的とするためのものであり、本発明を制限するものと解釈してはならない。
実施例
(A)熱可塑性樹脂
(A1)ゴム変性芳香族ビニル系グラフト共重合体
45重量%のZ-平均が310nmのブタジエンゴムに、55重量%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を使用した。
(A2)芳香族ビニル系共重合体樹脂
ASTM D 1238基準に基づいて、Gottfert MI-3によって測定された流動指数が7g/10minであり、アクリロニトリル含有量が30重量%であり、重量平均分子量が100,000g/molであるSAN共重合体を使用した。
(A3)α-メチルスチレン共重合体
アクリロニトリル含有量が30重量%であり、重量平均分子量が150,000g/molであるAMS-SAN共重合体を使用した。
(A4)芳香族ビニル系共重合体樹脂
ASTM D 1238基準に基づいて、Gottfert MI-3によって測定された流動指数が2g/10minであり、アクリロニトリル含有量が30重量%であり、重量平均分子量が100,000g/molであるSAN共重合体を使用した。
(B)酸化亜鉛
下記表1の酸化亜鉛を使用した。なお、(B1)は、品番KS-1、PJ ChemTek社製の酸化亜鉛であり、(B2)は、品番RZ-950、Ristecbiz社製の酸化亜鉛である。
Figure 0007048618000007
酸化亜鉛の物性測定方法
(1)平均粒子径(単位:μm):粒度分析装置(Beckman Coulter社のLaser Diffraction Particle Size Analyzer LSI3 320の機器)を使用して、平均粒子径(体積平均)を測定した。
(2)BET表面積(単位:m/g):窒素ガス吸着法を用いて、BET分析装置(Micromeritics社のSurface Area and Porosity Analyzer ASAP 2020装置)でBET表面積を測定した。
(3)純度(単位:%):TGA熱分析法を用いて、800℃の温度で残留する重さをもって純度を測定した。
(4)PLの強度比(B/A):フォトルミネッセンス(Photo Luminescence)測定法に従い、室温で325nm波長のHe-Cd laser(KIMMON社、30mW)を試験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~390nm領域のピークAと450nm~600nm領域のピークBとの強度比(B/A)を測定した。ここで、射出試験片は別途の処理をせずレーザー(laser)を試験片に入射させてPL分析を行い、酸化亜鉛粉末は、6mm径のペレタイザー(pelletizer)に入れ、圧着して平らに試験片を作製した後、測定した。
(5)微結晶サイズ(crystallite size,単位:Å):高分解能X線回折分析装置(High Resolution X-Ray Diffractometer、製造社:X’pert社、装置名:PRO-MRD)を使用し、ピーク位置(peak position)2θ値が35°~37°の範囲であり、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(下記数式2)に適用して演算した。ここで、粉末形態および射出試験片の両方で測定が可能であり、より正確な分析のために、射出試験片の場合は、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。
Figure 0007048618000008
上記数式2において、Kは形状係数(shape factor)であり、λはX線波長(X-ray wavelength)であり、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1~3および比較例1~5:熱可塑性樹脂組成物の製造
上記の各構成成分を下記表2および3に記載したような含有量で添加した後、230℃で押出してペレットを製造した。押出は、L/D=36、直径45mmの二軸押出機を使用し、製造されたペレットは80℃で4時間以上乾燥した後、6Oz射出成形機(成形温度250℃,金型温度:60℃)で射出して試験片を製造した。製造された試験片について、下記の方法で物性を評価し、その結果を下記表2に示した。
物性の評価方法
(1)抗菌活性値:JIS Z 2801抗菌評価法に従い、5cm×5cmの大きさの試験片に黄色ブドウ状球菌および大腸菌を接種し、下記数式3に基づいて抗菌活性値を求めた。
Figure 0007048618000009
[数式3]
抗菌活性値=log(M1/M2)
(上記数式3において、M1はブランク(blank)試片に対する35℃、RH90%の条件で24時間培養した後の細菌数であり、M2は熱可塑性樹脂組成物試片に対する35℃、RH90%の条件で24時間培養した後の細菌数である。)
(2)衝撃強度(単位:kgfcm/cm):1/8”厚でASTMD256に基づいてINSTRON装置を使用して測定した。
(3)低臭性(単位:Area/g):HS-GCを使用して120℃で5時間の残留揮発成分(TVOC)を測定した。
(4)耐クリープ性(creep displacement、単位:mm):YONEKURA MFG.Co.,Ltdのcreep試験機を利用。60℃、150Nの条件で試験片の変形を測定した。試験片の変形(displacement)が少ないほど優れる。
(5)難燃性:UL 94 5V試験の条件(125mm Vertical Burning Test)によって測定した。
(6)流動性(単位:g/10min):ASTM D1238に規定されている評価方法に基づいて、200℃および5kgの条件でGottfert MI-3で流動指数(MI)を測定した。
(7)耐熱性(単位:℃):1/4”厚試験片について、ISO 306B50に基づいて5kgf、50℃/時間の条件でビカット軟化点(Vicat Softening Temperature、VST)を測定した。
Figure 0007048618000010
Figure 0007048618000011
上記の結果から、実施例1~3は、低臭性、衝撃強度、耐クリープ性、難燃性、流動性、耐熱性および抗菌性が全て優れることが分かった。これに比べて、α-メチルスチレン共重合体の代わりに一般的なSANを適用した比較例1は、耐熱度および耐クリープ性が低下し、高流動SANの代わりに一般的なSANを適用した比較例2は、流動性が低下し難燃度が測定されなかった。本発明の酸化亜鉛の範囲から外れた他の酸化亜鉛を適用した比較例3は、抗菌効果はあるものの、衝撃強度および低臭効果が低下することが確認できた。また、酸化亜鉛を過剰量適用した比較例4は、衝撃強度、流動性、難燃度が低下し、酸化亜鉛を少なく適用した比較例7は、低臭性、抗菌性等が低下したことが分かった。
本発明の単純な変形あるいは変更は、本分野の通常の知識を有する者が容易に実施でき、このような変形や変更は共に本発明の領域に含まれるものとみなすことができる。

Claims (10)

  1. (A)(A1)ゴム変性芳香族ビニル系グラフト共重合体;(A2)ASTM D 1238基準によって測定された流動指数が約5g/10min~約8g/10minの芳香族ビニル系共重合体樹脂;および(A3)α-メチルスチレン共重合体を含む熱可塑性樹脂100重量部;
    (B)酸化亜鉛約0.1重量部~約10重量部;を含み、
    前記酸化亜鉛はフォトルミネッセンス(Photo Luminescence)測定時、370nm~390nm領域のピークAと450nm~600nm領域のピークBとの強度比(B/A)が約0.01~約1であり、BET分析装置で測定したBET表面積が約10m/g以下である、熱可塑性樹脂組成物であって、
    前記酸化亜鉛は、平均粒子径(D50)が約0.2μm~約3μmであり、
    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値が約35°~約37°の範囲であり、下記数式2による微結晶サイズ(crystallite size)の値が約1,000Å~約2,000Åであり、
    Figure 0007048618000012

    上記数式2において、Kは形状係数(shape factor)であり、λはX線波長(X-ray wavelength)であり、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)であり、
    前記酸化亜鉛は、フォトルミネッセンス(Photo Luminescence)測定時、370nm~390nm領域のピークAと450nm~600nm領域のピークBとの強度比(B/A)が約0.01~約0.5である、熱可塑性樹脂組成物。
  2. 前記(A2)芳香族ビニル系共重合体樹脂は、重量平均分子量が約85,000g/mol~約150,000g/molである、請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  3. 前記(A3)α-メチルスチレン共重合体は、α-メチルスチレン約65重量%~約80重量%およびアクリロニトリル約20重量%~約35重量%の共重合体である、請求項1または2に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  4. 前記(A3)α-メチルスチレン共重合体は、重量平均分子量が約130,000g/mol~約180,000g/molである、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. 前記熱可塑性樹脂組成物は下記数式1を満足する、請求項1~4のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物:
    Figure 0007048618000013

    前記数式1において、MA2は(A2)芳香族ビニル系共重合体樹脂の重量平均分子量であり、MA3は(A3)α-メチルスチレン共重合体の重量平均分子量である。
  6. 前記(A2)芳香族ビニル系共重合体樹脂と前記(A3)α-メチルスチレン共重合体との重量比((A2):(A3))は、約5:1~約15:1である、請求項1~5のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  7. 前記熱可塑性樹脂(A)は、(A1)ゴム変性芳香族ビニル系グラフト共重合体約20重量%~約45重量%;(A2)芳香族ビニル系共重合体樹脂約40重量%~約75重量%;および(A3)α-メチルスチレン共重合体約3重量%~約15重量%を含む、請求項1~6のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  8. 前記(A3)α-メチルスチレン共重合体と前記(B)酸化亜鉛との重量比は、約1.5:1~約15:1である、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. 前記熱可塑性樹脂組成物は、120℃で5時間の残留揮発成分(TVOC)が約1780Area/g以下であり、
    1/8”厚でASTMD256による衝撃強度が約18kgfcm/cm以上であり、
    JIS Z 2801抗菌評価法によって、5cm×5cmの大きさの試験片に黄色ブドウ状球菌および大腸菌を接種し、下記数式3に基づいて算出した黄色ブドウ状球菌に対する抗菌活性値が約2.0~約7.0であり、大腸菌に対する抗菌活性値が約2.0~約7.5である、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:
    Figure 0007048618000014

    前記数式3において、M1はブランク(blank)試験片に対する35℃、RH90%の条件で24時間培養した後の細菌数であり、M2は熱可塑性樹脂組成物試験片に対する35℃、RH90%の条件で24時間培養した後の細菌数である。
  10. 請求項1~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た成形品。
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