JP7103223B2 - 熱可塑性樹脂組成物およびその成形体 - Google Patents

熱可塑性樹脂組成物およびその成形体 Download PDF

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Description

本発明は、メタクリル重合体(A)、エポキシ基含有重合体(B)、および架橋ゴム粒子(C)を含有する熱可塑性樹脂組成物である。本発明によって、高い硬度を維持しつつ、耐溶剤性に優れる成形体を得ることができ、且つ成形時の反りを抑制することができる熱可塑性樹脂組成物、およびその成形体を提供することができる。
熱可塑性樹脂組成物を含む成形体は、軽量であることや製品設計の自由度が高いことから様々な分野で陶器や金属製品の代替製品として利用されている。近年では、洗面化粧ボウル、キッチンシンク、便器、浴槽等の水回り用品に利用されている。水回り用品は、水に濡れた環境で化粧品や洗剤などの各種薬品が付着することにより、表面に割れが発生しやすい。そのため、水に濡れた環境で薬品が付着しても、表面に割れが発生しにくいこと(以下、耐溶剤性と称する。)が求められる。
そのような課題を解決するために、例えば、メタクリル系樹脂と光線遮蔽添加剤とゴム質共重合体とを含有する樹脂組成物、および衛生陶器代替用熱可塑性樹脂成形体が報告されている(特許文献1)。
特開2015-227434号公報
しかしながら、前記特許文献1に記載の衛生陶器代替用熱可塑性樹脂成形体は、高硬度であったが、上記耐溶剤性の点で、必ずしも十分満足できるものではなかった。また、前記特許文献1に記載の樹脂組成物を成形すると反りが生じやすく、所望の形に成形しにくいことがあった。
そこで、本発明の目的は、高い硬度を維持しつつ、耐溶剤性に優れる成形体を得ることができ、且つ成形時の反りを抑制することができる熱可塑性樹脂組成物、およびその成形体を提供することである。
上記の課題を解決するために、本発明者らは、鋭意検討した結果、本発明が、上記の課題を解決できることを見出した。すなわち本発明は以下のとおりである。
[1]メタクリル酸メチルに由来する単量体単位85~100質量%を含有するメタクリル重合体(A)100質量部と、
エポキシ基を含有する(メタ)アクリル酸エステルに由来する単量体単位を1~50質量%と、エチレン、炭素数3以上のα-オレフィン、およびスチレンからなる群から選ばれる少なくとも一種の単量体に由来する単量体単位を50~99質量%とを含むエポキシ基含有重合体(B)0.1質量部以上100質量部以下と、
(メタ)アクリル酸アルキルエステル、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン、スチレン、α-アルキルスチレン、アクリロニトリル、およびメタクリロニトリルからなる群から選ばれる少なくとも一種の単量体に由来する単量体単位と、炭素-炭素二重結合を二つ以上有する多官能単量体に由来する多官能単量体単位とを有する樹脂を含む架橋ゴム粒子(C)0.01質量部以上25質量部以下とを含有する熱可塑性樹脂組成物。
[2]エポキシ基含有重合体(B)が、さらに(メタ)アクリル酸アルキルエステルに由来する単量体単位を含み、前記(メタ)アクリル酸アルキルエステルに由来する単量体単位の含有量が、前記エポキシ基を含有する(メタ)アクリル酸エステルに由来する単量体単位と、前記エチレン、炭素数3以上のα-オレフィン、およびスチレンからなる群から選ばれる少なくとも一種の単量体に由来する単量体単位との合計量100質量部に対して、0.1~50質量部である前記[1]に記載の熱可塑性樹脂組成物。
[3]前記[1]または[2]に記載の熱可塑性樹脂組成物を含有する成形体。
[4]前記[3]に記載の成形体を含有する水回り用品。
本発明によれば、高い硬度を維持しつつ、耐溶剤性に優れる成形体を得ることができ、且つ成形時の反りを抑制することができる熱可塑性樹脂組成物、およびその成形体を提供することができる。
一実施形態の架橋ゴム粒子(C)の断面図である。
以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」という。)について、詳細に説明する。以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨の範囲内で適宜変形して実施できる。
なお、本明細書において、単量体(X)に由来し、重合体を構成する構成単位のことを「単量体(X)に由来する単量体単位」と表記することがある。また、さらに略記して、例えば、メタクリル酸メチルに由来する単量体単位を「メタクリル酸メチル単量体単位」と表記したり、アクリル酸アルキルエステルに由来する単量体単位を「アクリル酸アルキルエステル単量体単位」と略記したりすることもある。また、本明細書において、特段の言及が無い限り、数値範囲「Y~Z」とは「Y以上Z以下」を表し、(メタ)アクリル酸とは、メタクリル酸またはアクリル酸を表す。また、(メタ)アクリル酸アルキルエステルとは、CH=CHCOOR(Rがアルキル基)またはCH=C(CH)COOR(Rがアルキル基)で表される化合物である。
(メタクリル重合体(A))
メタクリル重合体(A)は、メタクリル酸メチル単量体単位85~100質量%を含有する重合体である。なお、後述の架橋ゴム粒子(C)とは異なるものである。
メタクリル重合体(A)としては、例えば、メタクリル酸メチル単量体単位のみからなる単独重合体、メタクリル酸メチル単量体単位とメタクリル酸メチル以外の(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体単位とからなる共重合体等が挙げられ、メタクリル酸メチル単量体単位とメタクリル酸メチル単量体単位以外の(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体単位とからなる共重合体が好ましい。これらは、1種用いても2種以上併用してもよい。上記メタクリル酸メチル以外の(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n-プロピル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸sec-ブチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル等が挙げられ、アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、または(メタ)アクリル酸n-ブチルが好ましく、アクリル酸メチルまたは(メタ)アクリル酸エチルがより好ましい。
メタクリル重合体(A)は、上記メタクリル酸メチル単量体単位以外の(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体単位を一種有する重合体であっても、2種以上有する重合体であってもよい。またメタクリル重合体(A)は、上記メタクリル酸メチル単量体単位以外の(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体単位の種類が互いに異なる「メタクリル酸メチル-(メタ)アクリル酸アルキルエステル共重合体」を、2種以上含む混合物でもよい。
メタクリル酸メチル単量体単位の含有量は、85~100質量%であり、87~99.5質量%が好ましく、89~99質量%がより好ましい。上記のメタクリル酸メチル単量体単位以外の(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体単位の含有量は、0~15質量%であり、0.5~13質量%が好ましく、1~11質量%がより好ましい。ただし、上記メタクリル酸メチル単量体単位以外の(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体単位とメタクリル酸メチル単量体単位との合計量を100質量%とする。メタクリル酸メチルの含有量と、上記メタクリル酸メチル単量体単位以外の(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体単位の含有量を上記の範囲にすることで、耐熱性や機械強度に優れる成形体を得ることができる。
メタクリル重合体(A)の含有量は、本実施形態の熱可塑性樹脂組成物をアセトンに溶解させた際に可溶な成分を再沈殿させたもの(以下、アセトン可溶部と称する。)を秤量することによって求めることができる。メタクリル重合体(A)中のメタクリル酸メチル単量体単位の含有量、およびメタクリル酸メチル単量体単位以外の(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体単位の含有量は、アセトン可溶部を、熱分解ガスクロマトグラフィーなどを利用して分析することによって求めることができる。
メタクリル重合体(A)を得るための重合方法は特に限定されないが、懸濁重合、乳化重合、塊状重合、溶液重合等が挙げられる。
メタクリル重合体(A)は市販品を用いることができ、例えば住友化学(株)製「スミペックス」、三菱レーヨン(株)製「アクリペット」、(株)クラレ製「パラペット」、旭化成(株)製「デルペット」等が挙げられる。
メタクリル重合体(A)のメルトフローレート(MFR)は、0.5~25g/10分が好ましく、1~8g/10分が好ましい。なお、MFRは、JIS K 7218に基づき、測定温度230℃、荷重37.3Nで測定される。
メタクリル重合体(A)のMFRが上記の範囲であれば、より耐溶剤性に優れる成形体を得ることができ、成形時の反りをより抑制することができる。
(エポキシ基含有重合体(B))
エポキシ基含有重合体(B)は、エポキシ基を含有する(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(以下、単量体単位(b1)と称する。)1~50質量%と、エチレン、炭素数3以上のα-オレフィン、およびスチレンからなる群から選ばれる少なくとも一種の単量体に由来する単量体単位(以下、単量体単位(b2)と称する。)50~99質量%とを含む重合体であり、耐溶剤性の観点から、好ましくは、さらに(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体単位(以下、単量体単位(b3)と称する。)を含む重合体である。ここで、単量体単位(b3)は、エポキシ基を含有しない単量体単位である。なお、α-オレフィンとは、α位に炭素-炭素二重結合を有するオレフィンである。
単量体単位(b1)におけるエポキシ基を含有する(メタ)アクリル酸エステルとしては、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸[(3,4-エポキシシクロヘキサン)-1-イル]メチル、(メタ)アクリル酸-3,4-エポキシブチル、(メタ)アクリル酸-6,7-エポキシヘプチル等が挙げられ、好ましくは(メタ)アクリル酸グリシジルである。エポキシ基含有重合体(B)は、単量体単位(b1)を一種有する重合体であっても、2種以上有する重合体であってもよく、単量体単位(b1)の種類が互いに異なる重合体を、2種以上含む混合物であってもよい。単量体単位(b1)を含有することで、耐溶剤性がより優れる成形体を得ることができる。
単量体単位(b1)の含有量は、1~50質量%であり、好ましくは1~30質量%であり、より好ましくは1~20質量%である。ただし、単量体単位(b1)と単量体単位(b2)との単量体単位の合計量を100質量%とする。なお、単量体単位(b1)の含有量は、NMRなどを利用した分析によって求めることができる。
単量体単位(b1)の含有量が、上記の範囲であると、耐溶剤性がより優れる成形体を得ることができる。
単量体単位(b2)における炭素数3以上のα-オレフィンとしては、プロピレン、1-ブテン、1-ヘキセン、1-オクテン等が挙げられ、プロピレンが好ましい。
単量体単位(b2)における単量体は、エチレンまたはプロピレンが好ましく、エチレンがより好ましい。エポキシ基含有重合体(B)は、単量体単位(b2)を一種有する重合体であっても、2種以上有する重合体であってもよく、単量体単位(b2)の種類が互いに異なる重合体を、2種以上含む混合物であってもよい。
単量体単位(b2)の含有量は、50~99質量%であり、好ましくは70~99質量%であり、より好ましくは80~99質量%である。ただし、単量体単位(b1)と単量体単位(b2)に由来する単量体単位の合計量を100質量%とする。なお、単量体単位(b2)の含有量は、NMRなどを利用した分析によって求めることができる。
単量体単位(b2)の含有量が、上記の範囲であると、耐溶剤性がより優れる成形体を得ることができる。
単量体単位(b3)における(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n-プロピル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸sec-ブチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル等が挙げられ、(メタ)アクリル酸メチルまたは(メタ)アクリル酸エチルが好ましく、(メタ)アクリル酸メチルがより好ましい。エポキシ基含有重合体(B)は、単量体単位(b3)を一種有する重合体であっても、2種以上有する重合体であってもよく、単量体単位(b3)の種類が互いに異なる重合体を、2種以上含む混合物であってもよい。
エポキシ基含有重合体(B)が、さらに単量体単位(b3)を含む重合体である場合、単量体単位(b3)の含有量は、好ましくは0.1~50質量部であり、より好ましくは1~45質量部であり、さらに好ましくは3~40質量部である。ただし、単量体単位(b1)と単量体単位(b2)との合計量を100質量部とする。単量体単位(b3)の含有量が、上記の範囲であると、耐溶剤性がより優れる成形体を得ることができる。
エポキシ基含有重合体(B)を得るための重合方法は、特に限定されないが、例えば、高圧ラジカル重合、溶液重合、乳化重合等の方法が挙げられる。また、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、エチレン-α-オレフィン共重合体、スチレン共重合体等の単量体単位(b2)を有する重合体に、エポキシ基を含有する(メタ)アクリル酸エステルを溶液混練もしくは溶融混練することにより、グラフト重合させる方法も挙げられる。
エポキシ基含有重合体(B)は、市販品を用いてもよく、例えば住友化学(株)製「ボンドファースト」等を用いることができる。
熱可塑性樹脂組成物に含まれるエポキシ基含有重合体(B)の含有量としては、メタクリル重合体(A)100質量部に対して、0.1質量部以上100質量部以下であり、好ましくは0.3質量部以上50質量部以下であり、より好ましくは0.5質量部以上20質量部以下である。エポキシ基含有重合体(B)の含有量を上記の範囲にすることにより、耐溶剤性がより優れる成形体を得ることができ、且つ成形時の反りをより抑制することができる。
エポキシ基含有重合体(B)の含有量は、本実施形態の熱可塑性樹脂組成物をアセトンに溶解させた際に不溶な成分(以下、アセトン不溶部と称する。)のうち、トルエンに溶解させた際に可溶な成分を再沈殿させたもの(以下、「アセトン不溶部中のトルエン可溶部」と称する。)を秤量することによって求めることができる。
エポキシ基含有重合体(B)中の単量体単位(b1)の含有量、単量体単位(b2)の含有量、および単量体単位(b3)の含有量は、アセトン不溶部中のトルエン可溶部をNMRなどを利用して分析することによって求めることができる。
(架橋ゴム粒子(C))
架橋ゴム粒子(C)は、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン、スチレン、α-アルキルスチレン、アクリロニトリル、およびメタクリロニトリルからなる群から選ばれる少なくとも一種の単量体に由来する単量体単位と、炭素-炭素二重結合を二つ以上有する多官能単量体に由来する多官能単量体単位とを有する樹脂を含むゴム粒子である。
(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸sec-ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸2-エチルへキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル等が挙げられる。
α-アルキルスチレンとしては、例えば、α-メチルスチレン、t-ブチルスチレン等が挙げられる。
炭素-炭素二重結合を二つ以上有する多官能単量体としては、例えば、マレイン酸ジアリル、(メタ)アクリル酸アリル、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、アルキレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリアリルイソシアネート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらは1種のみ用いても、2種以上用いてもよい。
架橋ゴム粒子(C)は、単層のゴム粒子であっても多層のゴム粒子であってもよい。架橋ゴム粒子(C)としては、軟質層と硬質層をそれぞれ一層以上有する二層以上のゴム粒子が好ましく、成形加工時の熱劣化や加熱によるゴム粒子の変形が抑制され、成形体の耐熱性を向上させることができる傾向にあるため、軟質層と硬質層をそれぞれ一層以上有する三層以上の有機ゴム粒子がより好ましい。
軟質層と硬質層をそれぞれ一層以上有する三層以上の有機ゴム粒子は、図1に示すように、粒子の中心から外側に向かって順に、最内層4、中間層3、および最外層2を有する構造であることが好ましい。ここで、最内層とは粒子の最も中心に存在する層であり、最外層とは粒子の最も中心から離れて存在する層である。また中間層とは、最内層と最外層の間に存在する層であり、2層以上有していてもよい。三層以上の有機ゴム粒子において、最内層および最外層は、軟質層であっても硬質層であってもよく、中間層は、軟質層であっても硬質層であっても、軟質層と硬質層の積層体であってもよい。三層以上の有機ゴム粒子の構造としては、例えば、粒子の中心から外側に向かって順に、軟質層-硬質層-軟質層-硬質層、軟質層-硬質層-硬質層、軟質層-軟質層-硬質層、硬質層-軟質層-硬質層、硬質層-硬質層-軟質層-硬質層、硬質層-軟質層-硬質層-硬質層を有する構造等が挙げられ、好ましくは、粒子の中心から外側に向かって順に、硬質層-軟質層-硬質層を有する三層構造、硬質層-硬質層-軟質層-硬質層を有する四層構造、または硬質層-軟質層-硬質層-硬質層を有する四層構造である。
三層以上の有機ゴム粒子として、好ましくは、最内層および最外層が硬質層であり、中間層が軟質層である三層構造の有機ゴム粒子である。最内層と最外層が硬質層であることにより、有機ゴム粒子の変形が抑制される傾向にあり、中間層が軟質層であることにより、有機ゴム粒子の靭性が向上する傾向にある。
硬質層に含まれる樹脂が有する単量体単位としては、上記多官能単量体単位、メタクリル酸メチル単量体単位、メタクリル酸エチル単量体単位、メタクリル酸n-プロピル単量体単位、メタクリル酸イソプロピル単量体単位、メタクリル酸n-ブチル単量体単位、メタクリル酸sec-ブチル単量体単位、メタクリル酸t-ブチル単量体単位、メタクリル酸2-エチルへキシル単量体単位、メタクリル酸シクロヘキシル単量体単位、α-メチルスチレン単量体単位、t-ブチルスチレン単量体単位、アクリロニトリル単量体単位、メタクリロニトリル単量体単位等が挙げられる。これらは、1種のみ含んでいても、2種以上用いてもよい。
最内層として硬質層が形成される場合、該硬質層に含まれる樹脂が有する単量体単位として好ましくは、上記多官能性単量体単位、および、メタクリル酸メチル単量体単位またはメタクリル酸エチル単量体単位である。最内層として形成される硬質層に含まれる上記多官能単量体単位の含有量は、好ましくは0.0001質量%以上10質量%以下である。ただし、最内層として形成される硬質層の樹脂が有する全単量体単位の合計量を100質量%とする。最外層として硬質層が形成される場合、該硬質層に含まれる樹脂が有する単量体単位として、好ましくは、メタクリル酸メチル単量体単位またはメタクリル酸エチル単量体単位である。
軟質層に含まれる樹脂が有する単量体単位としては、上記多官能単量体単位、アクリル酸n-ブチル単量体単位、アクリル酸2-エチルへキシル単量体単位等の炭素数が4~11のアクリル酸アルキルエステル単量体単位、スチレン単量体単位、イソプレン単量体単位、クロロプレン単量体単位等が挙げられ、好ましくは上記多官能単量体単位、炭素数が4~11のアクリル酸アルキルエステル単量体単位、またはスチレン単量体単位であり、さらに好ましくは、上記多官能性単量体単位、アクリル酸n-ブチル単量体単位、またはスチレン単量体単位である。軟質層に含まれる樹脂が有する上記多官能単量体単位の含有量は、好ましくは0.0001質量%以上10質量%以下である。ただし、軟質層に含まれる樹脂が有する全単量体単位の合計量を100質量%とする。
熱可塑性樹脂組成物に含まれる架橋ゴム粒子(C)の含有量は、メタクリル重合体(A)100質量部に対して、0.001質量部以上25質量部以下であり、好ましくは0.5質量部以上24質量部以下であり、より好ましくは1質量部以上23質量部以下であり、いっそう好ましくは7質量部以上23質量部以下である。架橋ゴム粒子(C)の含有量を上記の範囲にすることで、耐溶剤性と硬度がより優れる成形体を得ることができ、且つ成形時の反りをより抑えることができる。なお、架橋ゴム粒子(C)の含有量は、本実施形態の熱可塑性樹脂組成物のアセトン不溶部のうち、トルエンに溶解させた際に不溶な成分(以下、アセトン不溶部中のトルエン不溶部と称する。)を秤量することによって求めることができる。なお、無機物を含有する熱可塑性樹脂組成物の場合は、アセトン不溶部中のトルエン不溶部の量からJIS K7250-1に基づき求めた灰分量を除くことで架橋ゴム粒子(C)の含有量を求めることができる。
架橋ゴム粒子(C)の製造方法は、特に限定されないが、特開昭55-27576に記載の方法等が挙げられる。
本実施形態の熱可塑性樹脂組成物は、メタクリル重合体(A)、エポキシ基含有重合体(B)、および架橋ゴム粒子(C)を含有する組成物である。
本実施形態の熱可塑性樹脂組成物は、アセトン不溶部を含有する。熱可塑性樹脂組成物のアセトン不溶部は、熱可塑性樹脂組成物100質量部に対して、5質量部以上25質量部以下であることが好ましく、6質量部以上24質量部以下であることがより好ましく、7質量部以上23質量部以下であることがさらに好ましい。アセトン不溶部が上記の範囲であると、耐溶剤性と硬度がより優れる成形体を得ることができる。
本実施形態の熱可塑性樹脂組成物は、本発明の目的を損なわない範囲で、添加剤を含有させてもよい。添加剤としては、酸化防止剤、紫外線吸収剤、無機充填剤、着色剤、難燃剤等が挙げられ、酸化防止剤、紫外線吸収剤、無機充填剤、および着色剤を添加することが好ましい。
酸化防止剤としては特に限定されるものではないが、ヒンダードフェノール系酸化防止剤やリン系酸化防止剤が挙げられる。具体的には、ペンタエリスリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、6-[3-(3-t-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロポキシ]-2,4,8,10-テトラ-t-ブチルジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン、亜リン酸トリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)、チオジエチレンビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、オクタデシル-3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、N,N'-ヘキサン-1,6-ジイルビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニルプロピオンアミド、3,3',3'',5,5',5''-ヘキサ-tert-ブチル-a,a',a''-(メシチレン-2,4,6-トリイル)トリ-p-クレゾール、4,6-ビス(オクチルチオメチル)-o-クレゾール、4,6-ビス(ドデシルチオメチル)-о-クレゾール、エチレンビス(オキシエチレン)ビス[3-(5-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-m-トリル)プロピオネート、ヘキサメチレンビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、1,3,5-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン、1,3,5-トリス[(4-tert-ブチル-3-ヒドロキシ-2,6-キシリン)メチル]-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン、2,6-ジ-tert-ブチル-4-(4,6-ビス(オクチルチオ)-1,3,5-トリアジン-2-イルアミン)フェノール等が挙げられ、ペンタエリスリトールテラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、または6-[3-(3-t-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロポキシ]-2,4,8,10-テトラ-t-ブチルジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピンが好ましい。これらは一種用いても、二種以上併用してもよい。
酸化防止剤の含有量として、好ましくはメタクリル重合体(A)100質量部に対して、0.0001質量部以上5質量部以下であり、より好ましくは0.001質量部以上1質量部以下である。
紫外線吸収剤としては特に限定されるものではないが、例えば2,2’-メチレンビス[6-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)フェノール]、2,4-ジ-t-ブチルフェニル-3’,5’-ジ-t-ブチル-4’-ヒドロキシベンゾエート、ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジン)セバケート、テトラキス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)1,2,3,4-ブタンテトラカルボキシラート等が挙げられる。これらは一種用いても、二種以上併用してもよい。
紫外線吸収剤の含有量として、好ましくはメタクリル重合体(A)100質量部に対して、0.0001質量部以上5質量部以下であり、より好ましくは0.001質量部以上1質量部以下である。
無機充填剤としては特に限定されるものではないが、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、ケイ酸カルシウム繊維、チタン酸カリウム繊維、ホウ酸アルミニウム繊維、フレーク状ガラス、タルク、カオリン、マイカ、ハイドロタルサイト、炭酸カルシウム、炭酸亜鉛、酸化亜鉛、二酸化亜鉛、リン酸一水素カルシウム、ウォラストナイト、シリカ、ゼオライト、アルミナ、酸化アルミナ、ベーマイト、水酸化アルミニウム、酸化チタン、二酸化チタン、ケイ酸、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、酸化マグネシウム、二酸化マグネシウム、ケイ酸カルシウム、アルミノケイ酸ナトリウム、ケイ酸マグネシウム、硫酸バリウム、黄銅、銅、銀、アルミニウム、ニッケル、鉄、酸化鉄、グラファイト、カーボンナノチューブ、フッ化カルシウム、雲母、モンモリロナイト、膨潤性フッ素雲母、アパタイト等が挙げられる。これらの無機充填剤は、適宜表面処理を施してもよい。また、これらの無機充填剤は一種用いても、二種以上併用してもよい。
無機充填剤の含有量として、好ましくはメタクリル重合体(A)100質量部に対して、0.0001質量部以上30質量部以下であり、より好ましくは0.001質量部以上10質量部以下である。
着色剤としては特に限定されるものではないが、例えばペリレン系染料、ペリノン系染料、ピラゾロン染料、メチン系染料、クマリン染料、キノフタロン系染料、キノリン系染料、アントラキノン系染料、アンスラキノン系染料、アスドラピリドン系染料、チオインジゴ系染料、クマリン系染料、イソインドリノン系顔料、シケトピロロピロール系顔料、縮合アゾ系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、ジオキサジン系顔料、銅フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、ニッケル錯体系化合物、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、ポリメチルシルセスキオキサン、ハロゲン化銅フタロシアニン、エチレンビスステアリン酸アマイド、群青、群青バイオレット、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、ファーネスブラック、カーボンブラック、流動パラフィン、シリコンオイル等が挙げられる。これらは一種用いても、二種以上併用してもよい。
着色剤の含有量として、好ましくはメタクリル重合体(A)100質量部に対して、0.0001質量部以上5質量部以下であり、より好ましくは0.001質量部以上1質量部以下である。
難燃剤としては特に限定されるものではないが、例えば、環状窒素化合物、リン系難燃剤、シリコン系難燃剤、籠状シルセスキオキサン又はその部分開裂構造体、シリカ系難燃剤等が挙げられる。これらは一種用いても、二種以上併用してもよい。
難燃剤の含有量として、好ましくはメタクリル重合体(A)100質量部に対して、0.0001質量部以上5質量部以下であり、より好ましくは0.001質量部以上1質量部以下である。
本実施形態の熱可塑性樹脂組成物は、本発明の目的を損なわない範囲で、メタクリル重合体(A)、エポキシ基含有重合体(B)、架橋ゴム粒子(C)以外の樹脂を含有させてもよい。これらの樹脂としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ABS樹脂(アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体)、AS樹脂(アクリロニトリル-スチレン共重合体)、BAAS樹脂(ブタジエン-アクリロニトリル-アクリロニトリルゴム-スチレン共重合体、MBS樹脂(メチルメタクリレート-ブタジエン-スチレン共重合体)、AAS樹脂(アクリロニトリル-アクリロニトリルゴム-スチレン共重合体)、ポリ乳酸、ポリカーボネート、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、ポリプロピレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリアルキレンアリレート系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(四フッ化エチレン樹脂、PTFE)、三フッ化塩化エチレン樹脂(PCTFE)、四フッ化エチレン六フッ化エチレンプロピレン樹脂(PFEP)、フッ化ビニル樹脂(PVF)、フッ化ビリニデン樹脂(PVDF)、二フッ化二塩化エチレン樹脂、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体(ETFE)、ポリビニリデンフルオライド、ポリクロロトリフルオロエチレン、クロロトリフルオエチレン-エチレン共重合体(ECTFE)等のフッ素系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、キシレン樹脂、トリアジン樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ウレタン樹脂、オキセタン樹脂、ケトン樹脂、アルキド樹脂、フラン樹脂、スチリルピリジン樹脂、シリコーン樹脂、合成ゴム等が挙げられる。AS樹脂、またはBAAS樹脂を含有することで、熱可塑性樹脂組成物の流動性を向上させることができる。ABS樹脂、またはMBS樹脂を含有することで、成形体の耐衝撃性を向上させることができる。ポリエステル樹脂を含有することで、成形体の耐溶剤性を向上させることができる。フッ素系樹脂またはシリコーン樹脂を含有することで、成形体表面の防汚効果を向上させることができる。これらの樹脂は一種用いても、二種以上併用してもよい。
これらの樹脂の含有量として、好ましくはメタクリル重合体(A)100質量部に対して、0.0001質量部以上50質量部以下であり、より好ましくは0.001質量部以上30質量部以下である。
本実施形態の熱可塑性樹脂組成物を含有する成形体は、上述したメタクリル重合体(A)、エポキシ基含有重合体(B)、および架橋ゴム粒子(C)と、適宜添加剤や、上述した他の樹脂とを混練して熱可塑性樹脂組成物を得て、これを所望の形状に成形することにより得られる。
混練方法としては、特に限定されないが、例えば、押出機、加熱ロール、ニーダー、ローラミキサー、バンバリーミキサー等の混練機を用いて混練する方法が挙げられる。押出機による混練が、生産性の面で好ましい。混練温度は、混合する原料の好ましい加工温度に従えばよいが、140~300℃が好ましく、180~280℃がより好ましい。
本実施形態の成形体の成形方法は特に限定されないが、射出成形、シート成形、ブロー成形、インジェクションブロー成形、インフレーション成形、Tダイ成形、プレス成形、押出成形等の溶融状態で成形する方法が挙げられ、圧空成形、真空成形等の二次加工成形法も適用することができる。
本実施形態の成形体の用途としては、以下に限定されるものではないが、例えば、洗面化粧ボウル、キッチンシンク、便器、浴槽等の水回り用品、照明等のハウジング用途、サイドバイザー、グレージング、メーターカバー、ヘッドランプカバー、テールランプカバー、ピラー等の自動車に代表される乗り物部品用途、遮音壁や窓等の建材用途、食器、スーツケース、スマートフォンカバー、化粧品什器等の雑貨用途、パチンコ面板等のアミューズメント用途、看板等を挙げることができ、水回り用品が好ましい。なお、水回り用品とは、水を使用する場所に用いられる物品である。
以下、実施例および比較例により本発明を更に詳しく説明する。なお、物性の評価方法は下記の方法で行った。
(1)耐溶剤性の測定
下記条件で射出成形を行い、90mm幅×150mm長×5mm厚の平板を用意した。
(成形条件)
成形機:ファナック社製AUTOSHOT 150D(スクリュー径:44mm)
シリンダー温度(ノズル側から順に):255/260/250/235/220℃
射出速度:40mm/秒
保圧:800kg/cm,10秒
金型温度:60℃
冷却時間:60秒
(1-1)耐溶剤性滴下試験
上記で用意した平板をパネルソーにより、幅方向が均等になるように切断して二枚の試験板に加工した後、73℃の水に120時間浸した。その後、表面の水分を拭き取り、温度23℃/湿度55%の部屋で2時間静置した後、試験板表面にエタノールを滴下して、表面を観察し、以下のように評価した。
X:表面にクラックが入った
Y:表面にクラックが無かった。
(1-2)耐溶剤性繰返し試験
上記で用意した平板を73℃の水に48時間浸した。その後、表面の水分を拭き取り、温度23℃/湿度55%の雰囲気下で72時間静置した。その後、試験板表面にエタノールを2mL含ませた紙ウエス(日本製紙クレシア製、キムワイプS-200(登録商標)、大きさ:120mm×215mm)を被せて30分間静置し、平板を貫通するクラックの有無を確認した。クラックが無い場合は、再度エタノールを2mL含ませた紙ウエス(日本製紙クレシア製、キムワイプS-200(登録商標)、大きさ:120mm×215mm)を被せて30分間静置した後に平板を貫通するクラックの有無を確認した。これを繰り返し、何回目の試験で平板を貫通するクラックが生じるかを観察した。
耐溶剤性滴下試験と耐溶剤性繰返し試験の結果から、以下の基準に沿って、耐溶剤性のレベルを評価した。レベル++は最も耐溶剤性に優れていることを指し、レベル-は最も耐溶剤性が劣ることを指す。
<耐溶剤性のレベル>
++:耐溶剤性滴下試験の結果がY、耐溶剤性繰返し試験の結果が2回目以上
+:耐溶剤性滴下試験の結果がY、耐溶剤性繰返し試験の結果が1回目
-:耐溶剤性滴下試験の結果がX
(2)反りの測定
下記条件で射出成形を行い、90mm幅×150mm長×3mm厚の平板を用意した。
(成形条件)
成形機:ファナック(株)社製AUTOSHOT 150D(スクリュー径:44mm)
シリンダー温度(ノズル側から順に):255/260/250/235/220℃
射出速度:50mm/秒
保圧:800kg/cm,10秒
金型温度:60℃
冷却時間:20秒
上記で成形した試験板を平地に置いた際の4隅の地面からの距離を反り量として測定した。試験は5枚の試験板を測定し、反り量の平均値+(3×標準偏差)を算出した。算出した値が小さいほど、反りが抑制されていることを示す。
(3)最大射出圧の測定
下記条件で2mm厚のスパイラル流動長が750mm以上760mm以下になるようにスクリュー位置を調節して、射出成形を行い、最大射出圧を測定した
成形機:東洋機械金属(株)社製Si-180V(スクリュー径:28mm)
シリンダー温度(ノズル側から順に):250/245/240/230/220℃
射出速度:500mm/秒
保圧:50kg/cm,10秒
金型温度:65℃
冷却時間:45秒
上記の最大射出圧が低いほど、成形歪みが少なくなり、反りが抑制されていることを示す。成形体の大きさによって成形時の反りやすさが異なるが、上記(2)で算出した値が小さく、且つ最大射出圧が低いものほど、様々な大きさの成形体の成形時において反りを抑制できることを示す。
(4)硬度の測定
JIS K 5600-5-4に基づき鉛筆硬度を測定した。2H以上であるものが硬度に優れる。
(5)MFRの測定
JIS K 7210に基づき、測定温度が230℃、荷重が37.3Nにおいて、MFRを測定した。
[実施例1]
特公昭55-27576号公報記載の方法に基づき、乳化重合により、最内層がメタクリル酸メチル、アクリル酸メチル、メタクリル酸アリルをそれぞれ94.0質量%、5.8質量%、0.2質量%の割合で重合させた共重合体、中間層がアクリル酸n-ブチル、スチレン、メタクリル酸アリルをそれぞれ81.5質量%、16.5質量%、2.0質量%の割合で重合させた共重合体、最外層がメタクリル酸メチルとアクリル酸メチルをそれぞれ94.5質量%、5.5質量%の割合で重合させた共重合体からなり、最内層、中間層、最外層の割合が35質量%、45質量%、20質量%である架橋ゴム粒子C1を得た。C1のブロッキングを防止するため、67質量%のC1に対して33質量%のメタクリル酸メチルとアクリル酸メチルを90質量%と10質量%の割合で重合したメタクリル重合体A1をラテックス状態でC1と混合し、その後塩析し、架橋ゴム粒子C1とメタクリル重合体A1との混合物D1を得た。
攪拌器を備えた重合反応器に、メタクリル酸メチル97.5質量部及びアクリル酸メチル2.5質量部の混合物と、1,1-ジ(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン0.016質量部と、n-オクチルメルカプタン0.16質量部とを、それぞれ連続的に供給し、255℃、平均滞留時間43分で重合反応を行った。次いで、重合反応器から出る反応液(部分重合体)を予熱した後、脱揮押出機に供給し、未反応の単量体成分を気化して回収するとともに、ペレット状のメタクリル重合体A2を得た。A2のMFRは2g/10分だった。
エポキシ基含有重合体B1として、住友化学製“ボンドファースト BF-7M”(メタクリル酸グリシジル単量体単位:6質量%、エチレン単量体単位:67質量%、アクリル酸メチル単量体単位:27質量%)を用いた。
A1とA2の合計100質量部に対して、B1を1.2質量部、C118.9質量部となる割合でA2とB1とD1を混ぜた。次いで、D1とA2とB1からなる樹脂成分100質量部に対し、添加剤として二酸化チタンを0.27質量部、ペンタエリスリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネートを0.08質量部、2,2’-メチレンビス[6-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)フェノール]を0.03質量部加え、日本製鋼所製二軸押出機(型式:TEX30SS-30AW-2V)を用いて260℃で混練し、ペレット化した。このペレットを用いて、耐溶剤性、反りおよび硬度の評価を行った。評価結果を表2に示す。
[実施例2~7]
A1とA2の合計100質量部に対して、B1と、C1の割合を表1記載の割合とした以外は実施例1と同様の方法でペレットを得た。得られたペレットを用いて、耐溶剤性、反りおよび硬度の評価を行った。評価結果を表2に示す。
[比較例1~4]
A1とA2の合計100質量部に対して、B1と、C1の割合を表1記載の割合とした以外は実施例1と同様の方法でペレットを得た。得られたペレットを用いて、耐溶剤性、反りおよび硬度の評価を行った。評価結果を表2に示す。
[実施例8]
B1の代わりにエポキシ基含有重合体B2として、住友化学製“ボンドファースト BF-7L”(メタクリル酸グリシジル単量体単位:3質量%、エチレン単量体単位:70質量%、アクリル酸メチル単量体単位:27質量%)を用いた以外は実施例7と同様の方法でペレットを得た。得られたペレットを用いて、耐溶剤性、反りおよび硬度の評価を行った。評価結果を表2に示す。
[実施例9]
B1の代わりにエポキシ基含有重合体B3として、住友化学製“ボンドファースト BF-2C”(メタクリル酸グリシジル単量体単位:6質量%、エチレン単量体単位:94質量%)を用いた以外は実施例7と同様の方法でペレットを得た。得られたペレットを用いて、耐溶剤性、反りおよび硬度の評価を行った。評価結果を表2に示す。
[実施例10]
B1の代わりにエポキシ基含有重合体B4として、住友化学製“ボンドファースト BF-E”(メタクリル酸グリシジル単量体単位:12質量%、エチレン単量体単位:88質量%)を用いた以外は実施例7と同様の方法でペレットを得た。得られたペレットを用いて、耐溶剤性、反りおよび硬度の評価を行った。評価結果を表2に示す。
Figure 0007103223000001
なお、表1中の空欄は、エポキシ基含有重合体が含有されていないことを示す。
Figure 0007103223000002
なお、表2中の空欄は、未測定であることを示す。また、耐溶剤性繰返し試験の結果が「16回目以上」とは、15回目の試験でもクラックが生じなかったことを意味する。
表2の結果より、比較例1および4は耐溶剤性レベルが-であり、耐溶剤性が劣っており、比較例2は実施例に比べて硬度が低くなっており、比較例3は実施例に比べて反りの値が小さく、成形時の反りを抑制できていないことが分かる。
[実施例11]
攪拌器を備えた重合反応器に、メタクリル酸メチル96質量部及びアクリル酸メチル4質量部の混合物と、1,1-ジ(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン0.017質量部と、n-オクチルメルカプタン0.27質量部とを、それぞれ連続的に供給し、255℃、平均滞留時間43分で重合反応を行った。次いで、重合反応器から出る反応液(部分重合体)を予熱した後、脱揮押出機に供給し、未反応の単量体成分を気化して回収するとともに、ペレット状のメタクリル重合体A3を得た。
A3のMFRは11g/10分だった。
A2の代わりにA3を用いた以外は実施例4と同様の方法でペレットを得た。得られたペレットを用いて、耐溶剤性、反りおよび硬度の評価を行った。その結果、耐溶剤滴下試験はY、耐溶剤性繰返し試験は1回目であり、耐溶剤性レベルは+であった。また、反りは1.5、射出圧は228MPa、鉛筆硬度は2Hだった。
[比較例5]
B1の代わりに、住友化学製“アクリフト WK307”(エチレン単量体単位:75質量%、メタクリル酸メチル単量体単位:25質量%)を用いた以外は実施例7と同様の方法でペレットを得た。得られたペレットを用いて、耐溶剤性、反りおよび硬度の評価を行った。その結果、耐溶剤滴下試験はX、耐溶剤性繰返し試験は9回目であり、耐溶剤性レベルは-であった。また、反りは1.5、射出圧は227MPa、鉛筆硬度は2Hだった。これらの結果より、比較例5は耐溶剤性が劣ることが分かった。
1…架橋ゴム粒子(C)、2…最外層、3…中間層、4…最内層

Claims (4)

  1. メタクリル酸メチルに由来する単量体単位85~100質量%を含有するメタクリル重合体(A)100質量部と、
    エポキシ基を含有する(メタ)アクリル酸エステルに由来する単量体単位を1~50質量%と、エチレン、炭素数3以上のα-オレフィン、およびスチレンからなる群から選ばれる少なくとも一種の単量体に由来する単量体単位を50~99質量%とを含むエポキシ基含有重合体(B)0.1質量部以上100質量部以下と、
    軟質層と硬質層とをそれぞれ一層以上有しており、軟質層と硬質層との合計が三層以上であり、
    軟質層が、炭素数4~11のアクリル酸アルキルエステルおよびスチレンからなる群から選ばれる少なくとも一種の単量体に由来する単量体単位と、炭素-炭素二重結合を二つ以上有する多官能単量体に由来する多官能単量体単位とを有し、多官能単量体単位の含有量が0.0001質量%以上10質量%以下である樹脂を含み、
    硬質層が、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n-プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n-ブチル、メタクリル酸sec-ブチル、メタクリル酸t-ブチル、メタクリル酸2-エチルへキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、α-メチルスチレン、t-ブチルスチレン、アクリロニトリルおよびメタクリロニトリルからなる群から選ばれる少なくとも一種の単量体に由来する単量体単位と、炭素-炭素二重結合を二つ以上有する多官能単量体に由来する多官能単量体単位とを有する樹脂を含む、架橋ゴム粒子(C)0.01質量部以上25質量部以下とを含有する熱可塑性樹脂組成物。
  2. メタクリル酸メチルに由来する単量体単位85~100質量%を含有するメタクリル重合体(A)100質量部と、
    エポキシ基を含有する(メタ)アクリル酸エステルに由来する単量体単位を1~50質量と、エチレン、炭素数3以上のα-オレフィンおよびスチレンからなる群から選ばれる少なくとも一種の単量体に由来する単量体単位を50~99質量と、(メタ)アクリル酸アルキルエステルに由来する単量体単位とを含み、前記(メタ)アクリル酸アルキルエステルに由来する単量体単位の含有量が、前記エポキシ基を含有する(メタ)アクリル酸エステルに由来する単量体単位と、前記エチレン、炭素数3以上のα-オレフィンおよびスチレンからなる群から選ばれる少なくとも一種の単量体に由来する単量体単位との合計量100質量部に対して、0.1~50質量部であるエポキシ基含有重合体(B)0.1質量部以上100質量部以下と、
    (メタ)アクリル酸アルキルエステル、スチレン、α-アルキルスチレン、アクリロニトリル、およびメタクリロニトリルからなる群から選ばれる少なくとも一種の単量体に由来する単量体単位と、炭素-炭素二重結合を二つ以上有する多官能単量体に由来する多官能単量体単位とを有する樹脂を含む架橋ゴム粒子(C)0.01質量部以上25質量部以下とを含有する熱可塑性樹脂組成物。
  3. 請求項1または2に記載の熱可塑性樹脂組成物を含有する成形体。
  4. 請求項3に記載の成形体を含有する水回り用品。
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