JP7233846B2 - 熱可塑性樹脂組成物、その製造方法及び成形品 - Google Patents

熱可塑性樹脂組成物、その製造方法及び成形品 Download PDF

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Description

本発明は、熱可塑性樹脂組成物及びその成形品に関する。
成形品の耐衝撃性を向上させることによって、成形品の用途が拡大する等、工業的な有用性が高くなる。そのため、成形品の耐衝撃性の向上については、これまでに様々な手法が提案されている。これら手法のうち、ゴム質重合体と硬質樹脂とを組み合わせた樹脂材料を用いることによって、硬質樹脂に由来する特性を保持しつつ、成形品の耐衝撃性を高める手法は、すでに工業化されている。このような樹脂材料としては、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)樹脂、アクリロニトリル-スチレン-(メタ)アクリレート(ASA)樹脂、アクリロニトリル-エチレン・α-オレフィン-スチレン(AES)樹脂、シリコーン系-アクリル系複合ゴム-アクリロニトリル-スチレン(SAS)樹脂、又はこれらをさらに硬質樹脂に添加した熱可塑性樹脂組成物等が挙げられる。
特許文献1では、所定の単量体混合物を共重合して得られたスチレン-アクリル系共重合体のマトリックスと該マトリックスに分散するブタジエン系ゴム粒子とを含んでなる樹脂組成物において、ゴム粒子の粒子径及び分散係数が所定の式を満足する樹脂組成物が提案されている。前記樹脂組成物においては、ゴム粒子全体において粒子径0.12μm以下のゴム粒子が占める分率が0.1~0.85、粒子径0.12μm超0.5μm未満のゴム粒子が占める分率が0.05~0.85、粒子径0.5μm以上のゴム粒子が占める分率が0.01~0.2とされている。
特開平11-217411号公報
しかし、特許文献1に記載の樹脂組成物は、流動性、得られる成形品の低温環境下での耐衝撃性、及び発色性の全てを十分に満足するものではなかった。
本発明は、流動性に優れ、低温環境下での耐衝撃性、並びに発色性に優れた成形品が得られる熱可塑性樹脂組成物を提供する。また、本発明は、低温環境下での耐衝撃性、並びに発色性に優れた成形品を提供する。
本発明は、以下の態様を包含する。
〔1〕体積平均粒子径が80~250nmである、ポリオルガノシロキサンとアルキル(メタ)アクリレート系重合体との複合ゴム質重合体(a)の存在下に、ビニル系単量体混合物(m1)を重合してなるグラフト共重合体(A)と、シアン化ビニル系単量体単位31~50質量%、芳香族ビニル系単量体単位50~69質量%、及び他のビニル系単量体単位0~30質量%からなるビニル系共重合体(B)と、を含み、
前記グラフト共重合体(A)の割合が30~70質量%、前記ビニル系共重合体(B)の割合が30~70質量%(但し、前記グラフト共重合体(A)と前記ビニル系共重合体(B)の合計を100質量%とする)である熱可塑性樹脂組成物。
〔2〕前記ビニル系共重合体(B)が、前記シアン化ビニル系単量体単位31~43質量%、前記芳香族ビニル系単量体単位57~69質量%、及び前記他のビニル系単量体単位0~30質量%からなる前記〔1〕の熱可塑性樹脂組成物。
〔3〕前記ビニル系共重合体(B)の重量平均分子量が8万~12万である前記〔1〕又は〔2〕の熱可塑性樹脂組成物。
〔4〕熱可塑性樹脂組成物中に含まれる全ゴム質重合体成分の割合が、15~35質量%である前記〔1〕~〔3〕のいずれかの熱可塑性樹脂組成物。
〔5〕前記〔1〕~〔4〕のいずれかの熱可塑性樹脂組成物を用いた成形品。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、流動性に優れる。また、本発明の熱可塑性樹脂組成物によれば、低温環境下での耐衝撃性、及び発色性に優れた成形品を得ることができる。
本発明の成形品は、低温環境下での耐衝撃性、及び発色性に優れる。
以下の用語の定義は、本明細書及び特許請求の範囲にわたって適用される。
「体積平均粒子径」は、動的光散乱方式の粒度分布測定器を用いて測定される体積基準の粒子径分布から求められる値である。
「成形品」とは、熱可塑性樹脂組成物を成形してなるものである。
「(メタ)アクリル酸エステル」とは、アクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルを意味する。
数値範囲を示す「~」は、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含むことを意味する。
〔熱可塑性樹脂組成物〕
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、グラフト共重合体(A)とビニル系共重合体(B)とを含む。グラフト共重合体(A)は、ポリオルガノシロキサンとアルキル(メタ)アクリレート系重合体との複合ゴム質重合体(a)の存在下にビニル系単量体混合物(m1)を重合してなる。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、必要に応じて、本発明の効果を損なわない範囲内で、グラフト共重合体(A)及びビニル系共重合体(B)以外の他の熱可塑性樹脂を含んでいてもよい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、必要に応じて、本発明の効果を損なわない範囲内で、熱可塑性樹脂以外の他の成分を含んでいてもよい。
以下、各成分について説明する。
<複合ゴム質重合体(a)>
複合ゴム質重合体(a)は、ポリオルガノシロキサンとアルキル(メタ)アクリレート系重合体から構成される、シリコーン系-アクリル系複合ゴム質重合体である。複合ゴム質重合体(a)がシリコーン系-アクリル系複合ゴム質重合体であると、成形品の耐衝撃性及び発色性のバランスに優れる。
複合ゴム質重合体(a)の体積平均粒子径は、80~250nmである。複合ゴム質重合体(a)の体積平均粒子径が前記下限値以上であると、成形品の耐衝撃性が優れ、前記上限値以下であると、成形品の発色性が優れる。複合ゴム質重合体(a)の体積平均粒子径は、80~200nmが好ましい。
(ポリオルガノシロキサン)
複合ゴム状重合体(a)を構成するポリオルガノシロキサンとしては、オルガノシロキサンの重合体であれば特に制限されない。ポリオルガノシロキサンのなかでも、ビニル重合性官能基を含有するポリオルガノシロキサン(ビニル重合性官能基含有ポリオルガノシロキサン)が好ましく、ビニル重合性官能基含有シロキサン単位と、ジメチルシロキサン単位とを有するポリオルガノシロキサンがより好ましい。
ビニル重合性官能基含有ポリオルガノシロキサンにおいては、ビニル重合性官能基含有シロキサン単位の割合は0.3~3モル%が好ましい。ビニル重合性官能基含有ポリオルガノシロキサンのビニル重合性官能基含有シロキサン単位の割合が上記範囲内であれば、ポリオルガノシロキサンとアルキル(メタ)アクリレート系重合体とが十分に複合化し、成形品の表面においてポリオルガノシロキサンがブリードアウトしにくくなる。よって、成形品の表面外観がより良好となり、成形品の耐衝撃性もより向上する。
ポリオルガノシロキサンとしては、成形品の表面外観がさらに良好となることから、3個以上のシロキサン結合を有するケイ素原子がポリオルガノシロキサン中の全ケイ素原子に対し0~1モル%であるものが好ましい。
ポリオルガノシロキサンの好ましい態様としては、ビニル重合性官能基含有シロキサン単位0.3~3モル%と、ジメチルシロキサン単位99.7~97モル%(ただし、ビニル重合性官能基含有シロキサン単位とジメチルシロキサン単位の合計を100モル%とする。)とからなり、3個以上のシロキサン結合を有するケイ素原子がポリオルガノシロキサン中の全ケイ素原子に対し1モル%以下であるポリオルガノシロキサンが挙げられる。
ポリオルガノシロキサンの体積平均粒子径は、成形品の表面外観がさらに良好となることから、70nm以下が好ましく、50nm以下がより好ましい。ポリオルガノシロキサンの体積平均粒子径の下限値については、20nm以上が好ましい。
ポリオルガノシロキサンは、例えばジメチルシロキサンと、ビニル重合性官能基含有シロキサンとを含むシロキサン混合物を重合することで得られる。重合の方法としては特に制限されないが、乳化重合が好ましい。
ジメチルシロキサンとしては、3員環以上のジメチルシロキサン系環状体が好ましく、3~7員環のジメチルシロキサン系環状体がより好ましい。前記ジメチルシロキサン系環状体としては、具体的には、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサンなどが挙げられる。これらジメチルシロキサンは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
ビニル重合性官能基含有シロキサンとしては、ビニル重合性官能基を含有し、かつ、ジメチルシロキサンとシロキサン結合を介して結合し得るものであれば特に制限されない。
ビニル重合性官能基含有シロキサンのなかでも、ジメチルシロキサンとの反応性を考慮すると、ビニル重合性官能基を含有する各種アルコキシシラン化合物が好適である。
ビニル重合性官能基を含有するアルコキシシラン化合物としては、具体的には、β-メタクリロイルオキシエチルジメトキシメチルシラン、γ-メタクリロイルオキシプロピルジメトキシメチルシラン、γ-メタクリロイルオキシプロピルメトキシジメチルシラン、γ-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メタクリロイルオキシプロピルエトキシジエチルシラン、γ-メタクリロイルオキシプロピルジエトキシメチルシラン、δ-メタクリロイルオキシブチルジエトキシメチルシラン等のメタクリロイルオキシシロキサン;テトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサン、p-ビニルフェニルジメトキシメチルシラン等のビニルシロキサン等が挙げられる。これらビニル重合性官能基含有シロキサンは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
シロキサン混合物の重合は、通常、乳化剤と水と酸触媒とを用いて行われる。乳化剤としてはアニオン系乳化剤が好ましい。アニオン系乳化剤としては、具体的には、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリルスルホン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル硫酸エステルナトリウムなどが挙げられる。これらのなかでも、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリルスルホン酸ナトリウム等のスルホン酸系の乳化剤が好ましい。これら乳化剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
乳化剤の使用量は、シロキサン混合物100質量部に対して0.05~5質量部が好ましい。乳化剤の使用量が0.05質量部以上であれば、分散状態が安定しやすく、微小な粒子径の乳化状態を保持しやすくなる。一方、乳化剤の使用量が5質量部以下であれば、乳化剤に起因する成形品の着色を抑制できる。
酸触媒としては、スルホン酸類(例えば脂肪族スルホン酸、脂肪族置換ベンゼンスルホン酸、脂肪族置換ナフタレンスルホン酸など)等の有機酸触媒;鉱酸類(例えば硫酸、塩酸、硝酸など)等の無機酸触媒などが挙げられる。これら酸触媒は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらのなかでも、後述するシロキサンラテックスのラテックスの安定化作用にも優れている点で脂肪族置換ベンゼンスルホン酸が好ましく、n-ドデシルベンゼンスルホン酸が特に好ましい。また、n-ドデシルベンゼンスルホン酸と硫酸等の鉱酸とを併用すると、ポリオルガノシロキサンの製造に用いた乳化剤の色が成形品の色に与える影響を小さく抑えることができる。
酸触媒の添加量は適宜決めればよいが、通常、シロキサン混合物100質量部に対して0.1~20質量部程度である。
酸触媒の混合は、シロキサン混合物と乳化剤と水とを混合するタイミングで行ってもよいし、シロキサン混合物に乳化剤と水とを添加して乳化させラテックス(シロキサンラテックス)とし、これを微粒子化した後でもよい。得られるポリオルガノシロキサンの粒子径を制御しやすいことから、シロキサンラテックスを微粒子化した後に、シロキサンラテックスと酸触媒とを混合することが好ましい。特に、微粒子化したシロキサンラテックスを酸触媒水溶液中に一定速度で滴下することが好ましい。なお、酸触媒をシロキサン混合物と乳化剤と水とを混合するタイミングで混合する場合は、これらを混合した後に微粒子化することが好ましい。
シロキサンラテックスは、例えば高速回転による剪断力で微粒子化するホモミキサーや、高圧発生機による噴出力で微粒子化するホモジナイザー等を使用することで微粒子化できる。シロキサン混合物と乳化剤と水と酸触媒とを混合する方法や、微粒子化したシロキサンラテックスと酸触媒とを混合する方法としては、例えば高速攪拌による混合、ホモジナイザー等の高圧乳化装置による混合などが挙げられる。これらのなかでも、ホモジナイザーを使用した方法は、ポリオルガノシロキサンの粒子径の分布を小さくできるので好適である。重合温度は、50℃以上が好ましく、80℃以上が好ましい。なお、微粒子化したシロキサンラテックスを酸触媒水溶液中に滴下する場合、酸触媒水溶液の温度は50℃以上が好ましく、80℃以上が好ましい。
重合時間は、シロキサン混合物と乳化剤と水とを混合するタイミングで酸触媒を混合する場合は、2時間以上が好ましく、5時間以上がさらに好ましい。一方、微粒子化したシロキサンラテックスと酸触媒とを混合する場合は、微粒子化したシロキサンラテックスを酸触媒水溶液中に滴下した後、1時間程度保持することが好ましい。
重合の停止は、反応液を冷却した後、反応液の25℃におけるpHが6~8程度になるように水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウムなどのアルカリ性物質で反応液を中和することによって行うことができる。
ポリオルガノシロキサンの平均粒子径は、シロキサン混合物の組成、酸触媒の使用量(酸触媒水溶液中の酸触媒の含有量)、重合温度などを調整することで制御できる。例えば、酸触媒の使用量が少なくなるほど平均粒子径は大きくなる傾向にあり、重合温度が高くなるほど平均粒子径は小さくなる傾向にある。
(アルキル(メタ)アクリレート系重合体)
複合ゴム状重合体(a)を構成するアルキル(メタ)アクリレート系重合体は、アルキル(メタ)アクリレート単量体を1種以上含む単量体成分を重合して得られるものである。この単量体成分には、アルキル(メタ)アクリレート単量体以外の単量体(他の単量体)が含まれていてもよい。
アルキル(メタ)アクリレート単量体としては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-プロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル等のアクリル酸アルキルエステル;メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸n-ラウリル等のメタクリル酸アルキルエステルなどが挙げられる。これらアルキル(メタ)アクリレート単量体は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。アルキル(メタ)アクリレート単量体のなかでも、成形品の耐衝撃性がより向上する点で、アクリル酸n-ブチルが好ましい。
単量体成分100質量%中のアルキル(メタ)アクリレート単量体の割合は、80~100質量%が好ましく、90~100質量%がより好ましい。
他の単量体としては、アルキル(メタ)アクリレート単量体と共重合可能であれば特に制限されない。他の単量体の具体例としては、例えば、芳香族ビニル化合物(例えば、スチレン、α-メチルスチレン、p-メチルスチレン等)、シアン化ビニル化合物(例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等)などが挙げられる。これら他の単量体は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
アルキル(メタ)アクリレート系重合体の製造方法は特に制限されず、公知の方法に従って行うことができる。
(複合ゴム状重合体(a)の製造方法)
複合ゴム状重合体(a)の製造方法は特に制限されないが、ポリオルガノシロキサンとアルキル(メタ)アクリレート系重合体を各々含む複数のラテックスをヘテロ凝集もしくは共肥大化する方法;ポリオルガノシロキサン及びアルキル(メタ)アクリレート系重合体のいずれか一方を含むラテックス存在下で、他の一方の重合体を形成する単量体成分を重合させて複合化させる方法などが挙げられる。特に複合ゴム状重合体(a)の体積平均粒子径及び粒子径分布を上述した範囲内となるように容易に調整できることから、ラテックス状のポリオルガノシロキサンの存在下で、アルキル(メタ)アクリレート単量体を1種以上含む単量体成分をラジカル重合させて共重合体ラテックスを得た後(ラジカル重合工程)、該共重合体ラテックスと酸基含有共重合体ラテックスとを混合することにより、共重合体ラテックスを肥大化させる(肥大化工程)方法が好ましい。さらに、共重合体ラテックスと酸基含有共重合体ラテックスとを混合する前に、共重合体ラテックスに縮合酸塩を添加することが好ましい。
ラジカル重合工程:
ラジカル重合工程は、ラテックス状のポリオルガノシロキサンの存在下で、アルキル(メタ)アクリレート単量体を1種以上含む単量体成分をラジカル重合する工程である。アルキル(メタ)アクリレート単量体を1種以上含む単量体成分は、ラテックス状のポリオルガノシロキサンに一括して添加してもよいし、連続的に、あるいは断続的に添加してもよい。
アルキル(メタ)アクリレート単量体を1種以上含む単量体成分をラジカル重合させる際には、必要に応じてグラフト交叉剤や架橋剤を用いてもよい。
グラフト交叉剤、架橋剤としては、例えば、メタクリル酸アリル、シアヌル酸トリアリル、イソシアヌル酸トリアリル、ジビニルベンゼン、ジメタクリル酸エチレングリコールジエステル、ジメタクリル酸プロピレングリコールジエステル、ジメタクリル酸1,3-ブチレングリコールジエステル、ジメタクリル酸1,4-ブチレングリコールジエステルなどが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
ラジカル重合には、通常、ラジカル重合剤及び乳化剤を用いる。
ラジカル重合開始剤としては、過酸化物、アゾ系開始剤、酸化剤と還元剤とを組み合わせたレドックス系開始剤などが挙げられる。これらの中では、レドックス系開始剤が好ましく、特に硫酸第一鉄とエチレンジアミン四酢酸二ナトリウム塩とナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレートとハイドロパーオキサイドとを組み合わせたスルホキシレート系開始剤が好ましい。
乳化剤としては特に制限されない。乳化剤のなかでも、ラジカル重合時のラテックスの安定性に優れ、重合率を高められることから、サルコシン酸ナトリウム、脂肪酸カリウム、脂肪酸ナトリウム、アルケニルコハク酸ジカリウム、ロジン酸石鹸等の各種カルボン酸塩が好ましい。これらの中では、得られるグラフト共重合体(A)及びこれを含む熱可塑性樹脂組成物を高温成形した際にガス発生を抑制できることから、アルケニルコハク酸ジカリウムが好ましい。
複合ゴム状重合体(a)におけるポリオルガノシロキサンとアルキル(メタ)アクリレート系重合体との比率は特に制限されないが、成形品の耐衝撃性と発色性がより優れたものとなることから、ポリオルガノシロキサンとアルキル(メタ)アクリレート系重合体との合計を100質量%としたときに、ポリオルガノシロキサンの割合が1~24質量%であることが好ましい。
肥大化工程:
肥大化工程は、ラジカル重合工程にて得られる共重合体ラテックスと、酸基含有共重合体ラテックスとを混合することにより、共重合体ラテックスを肥大化させる工程である。
肥大化に用いる酸基含有共重合体ラテックスは、水中にて、酸基含有単量体、アルキル(メタ)アクリレート単量体、及び必要に応じてこれらと共重合可能な他の単量体を含む単量体成分を重合して得られる酸基含有共重合体のラテックスである。
酸基含有単量体としては、カルボキシ基を有する不飽和化合物が好ましく、カルボキシ基を有する化合物としては、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸等が挙げられ、なかでも、(メタ)アクリル酸が特に好ましい。酸基含有単量体は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
アルキル(メタ)アクリレート単量体としては、アクリル酸及びメタクリル酸の少なくとも一方と、炭素数1~12の直鎖又は分岐のアルキル基を有するアルコールとのエステルが挙げられる。
アルキル(メタ)アクリレート単量体としては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸t-ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n-ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t-ブチル、メタクリル酸2-エチルヘキシルなどが挙げられる。アルキル(メタ)アクリレート単量体は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
アルキル(メタ)アクリレート単量体のなかでも、炭素数1~8のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートが特に好ましい。
他の単量体は、酸基含有単量体及びアルキル(メタ)アクリレート単量体と共重合可能な単量体であり、かつ酸基含有単量体及びアルキル(メタ)アクリレート単量体以外の単量体である。他の単量体としては、芳香族ビニル化合物(例えば、スチレン、α-メチルスチレン、p-メチルスチレン等)、シアン化ビニル化合物(例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、2つ以上の重合性官能基を有する化合物(例えば、メタクリル酸アリル、ジメタクリル酸ポリエチレングリコールエステル、シアヌル酸トリアリル、イソシアヌル酸トリアリル、トリメリット酸トリアリル等)などが挙げられる。他の単量体は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
これら単量体の使用量としては、酸基含有共重合体ラテックスの固形分100質量%中の割合として、酸基含有単量体単位が5~40質量%となる量、アルキル(メタ)アクリレート単量体単位が60~95質量%となる量、他の単量体単位が0~35質量%となる量が好ましく、酸基含有単量体単位が8~30質量%となる量、アルキル(メタ)アクリレート単量体単位が70~92質量%となる量、他の単量体単位が0~22質量%となる量がより好ましい。酸基含有単量体単位の割合が5質量%以上、アルキル(メタ)アクリレート単量体単位の割合が95質量%以下であれば、十分な肥大化能力が得られる。また、酸基含有単量体単位の割合が40質量%以下、アルキル(メタ)アクリレート単量体単位の割合が60質量%以上であれば、酸基含有共重合体ラテックス製造の際に多量の凝塊物が生成するのを抑制できる。また、他の単量体単位が35質量%以下であれば、得られる酸基含有共重合体ラテックスが十分な肥大化能力を有することができる。
酸基含有共重合体ラテックスは一般的な乳化重合法により製造することができる。
乳化重合で使用される乳化剤としては、オレイン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ロジン酸のアルカリ金属塩、アルケニルコハク酸のアルカリ金属塩等で例示されるカルボン酸系の乳化剤;アルキル硫酸エステル、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキルスルホコハク酸ナトリウム、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル硫酸エステルナトリウム等の中から選ばれたアニオン系乳化剤など、公知の乳化剤が挙げられる。これら乳化剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
乳化剤の使用方法としては、重合初期に全量を一括して添加してもよいし、連続的に、あるいは断続的に添加してもよい。乳化剤量やその使用方法によっては、酸基含有共重合体ラテックスの粒子径を、ひいては粒径肥大化された複合ゴム状重合体(a)ラテックスの粒子径に影響を及ぼす場合があるため、適正な量及び使用方法を選択することが好ましい。
乳化重合に用いる重合開始剤としては、熱分解型開始剤やレドックス型開始剤等が使用できる。熱分解型開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等が挙げられる。レドックス型開始剤としては、クメンハイドロパーオキシドに代表される有機過酸化物-ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート-鉄塩等の組み合わせが例示される。これら重合開始剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
乳化重合の際には、分子量を調整するためにメルカプタン類(例えばt-ドデシルメルカプタン、n-オクチルメルカプタン等)、テルピノレン、α-メチルスチレンダイマー等の連鎖移動剤を使用することができる。
また、乳化重合の際には、pHを調節するためにアルカリや酸を添加することができる。
また、乳化重合の際には、減粘剤として電解質を添加することができる。
肥大化工程における酸基含有共重合体ラテックスの添加量(固形分換算量)は、複合ゴム状重合体(a)の体積平均粒子径が上述した範囲内となるように調整すればよい。通常は、ラジカル重合工程にて得られる共重合体ラテックスの固形分100質量部に対し、0.1~5質量部が好ましく、0.2~2質量部がより好ましい。酸基含有共重合体ラテックスの添加量が0.1質量部以上であれば、肥大化が十分に進行し、また、凝塊物が多量に発生するのを抑制できる。一方、酸基含有共重合体ラテックスの添加量が5質量部以下であれば、肥大化ラテックスのpHが低下するのを抑制でき、ラテックスが不安定になりにくい。
酸基含有共重合体ラテックスは、共重合体ラテックスに一括して添加してもよいし、滴下により連続的又は断続的に添加してもよい。
なお、肥大化工程に先立ち、共重合体ラテックスに縮合酸塩を添加することがさらに好ましい。酸基含有共重合体ラテックスを添加する前に共重合体ラテックスに縮合酸塩を添加しておけば、肥大化が進行し易くなる。そのため、酸基含有共重合体ラテックスの添加量を減らすことが可能となり、複合ゴム状重合体(a)の体積平均粒子径を上述した範囲内に調整することが容易になる。
縮合酸塩としては、例えばリン酸、ケイ酸等の縮合酸と、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の少なくとも一方との塩が用いられる。これらのなかでも、リン酸の縮合酸であるピロリン酸とアルカリ金属の塩が好ましく、ピロリン酸ナトリウム又はピロリン酸カリウムが特に好ましい。
縮合酸塩の添加量は、複合ゴム状重合体(a)の体積平均粒子径が上述した範囲内となるように調整すればよいが、通常は、ラジカル重合工程にて得られる共重合体ラテックスの固形分100質量部に対し、0.1~5質量部とすることが好ましく、0.2~2質量部がより好ましい。縮合酸塩の添加量が0.1質量部以上であれば肥大化が十分に進行し、5質量部以下であれば肥大化が十分に進行する、あるいはゴムラテックスが安定化しやすく、多量の凝塊物が発生するのを抑制できる。
縮合酸塩は、共重合体ラテックスに一括して添加することが好ましい。
共重合体ラテックスと縮合酸塩との混合物の25℃におけるpHは7以上であることが好ましい。pHが7以上であれば肥大化が十分に進行しやすくなる。pHを7以上とするために、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの一般的なアルカリ化合物を使用することができる。
肥大化時の攪拌は適度に制御することが好ましい。攪拌が不十分な場合には、局部的に肥大化が進行することにより未肥大のゴム状重合体が残留することがある。一方、過度に攪拌を行うと、肥大化ラテックスが不安定になり、凝塊物が多量に発生することがある。
肥大化を行う際の温度は特に制限されないが、20~90℃が好ましく、30~80℃がより好ましい。温度がこの範囲外であると、肥大化が十分に進行しない場合がある。
なお、複合ゴム状重合体(a)は、上記のように酸基含有共重合体ラテックスを用いて肥大化した後、アルキル(メタ)アクリレート単量体を1種以上含む単量体成分をさらに添加して重合させることにより製造してもよい。
<ビニル系単量体混合物(m1)>
ビニル系単量体混合物(m1)は、1種以上のビニル系単量体から構成される。
ビニル系単量体としては、芳香族ビニル系単量体、シアン化ビニル系単量体、その他のビニル系単量体等が挙げられる。
ビニル系単量体混合物(m1)は、成形品の耐衝撃性、流動性がより向上する点から、芳香族ビニル系単量体及びシアン化ビニル系単量体を含むことが好ましい。
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-メチルスチレン等が挙げられる。
シアン化ビニル系単量体としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等が挙げられる。
他のビニル系単量体としては、不飽和カルボン酸系単量体、不飽和カルボン酸無水物系単量体、不飽和カルボン酸エステル系単量体、マレイミド系単量体等が挙げられる。他の単量体の具体例としては、(メタ)アクリル酸、無水マレイン酸、(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t-ブチル、(メタ)アクリル酸n-ヘキシル、(メタ)アクリル酸クロロメチル、N-メチルマレイミド、N-エチルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド、N-フェニルマレイミド等が挙げられる。
これらのビニル系単量体はいずれか1種を単独で用いてもよく2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ビニル系単量体混合物(m1)は、成形品の耐衝撃性、流動性がより向上する点から、芳香族ビニル系単量体60~80質量%、シアン化ビニル単量体20~40質量%、及びそれらの単量体と共重合可能な他のビニル系単量体0~30質量%からなることがより好ましく、芳香族ビニル系単量体64~76質量%、シアン化ビニル単量体24~36質量%、及びそれらの単量体と共重合可能な他のビニル系単量体0~15質量%からなることがさらに好ましい。
各単量体の含有量(質量%)は、ビニル系単量体混合物(m1)の総質量、つまり全単量体の合計質量に対する割合である。他のビニル系単量体が0質量%とは、他のビニル系単量体を含まないことを示す。後述するビニル系単量体混合物(m2)においても同様である。
<グラフト共重合体(A)>
グラフト共重合体(A)は、複合ゴム質重合体(a)の存在下にビニル系単量体混合物(m1)を重合してなる。
なお、グラフト共重合体(A)においては、複合ゴム質重合体(a)の存在下にビニル系単量体混合物(m1)がどのように重合しているか、特定することは困難である。例えば、ビニル系単量体混合物(m1)が重合したビニル系重合体としては、複合ゴム質重合体(a)に結合したものと、複合ゴム質重合体(a)に結合していないものとが存在し得る。また、複合ゴム質重合体(a)に結合したビニル系重合体の分子量、構成単位の割合等を特定することも困難である。すなわち、グラフト共重合体(A)をその構造又は特性により直接特定することが不可能であるか、又はおよそ実際的でないという事情(不可能・非実際的事情)が存在する。したがって、本発明においては、グラフト共重合体(A)は「複合ゴム質重合体(a)の存在下にビニル系単量体混合物(m1)を重合してなる」と規定することがより適切とされる。
グラフト共重合体(A)のゴム含量、すなわちグラフト共重合体(A)の総質量に対する複合ゴム質重合体(a)の質量割合は、20~80質量%が好ましく、30~70質量%がより好ましい。ゴム含量が前記下限値以上であると、成形品の耐衝撃性、流動性がより優れる。ゴム含量が前記上限値以下であると、発色性がより優れる。
グラフト共重合体(A)は、複合ゴム質重合体(a)の存在下にビニル系単量体混合物(m1)を重合することによって製造される。
重合法としては、反応が安定して進行するように制御可能である点から、乳化重合法が好ましい。具体的には、複合ゴム質重合体(a)にビニル系単量体混合物(m1)を一括して仕込んだ後に重合する方法;複合ゴム質重合体(a)にビニル系単量体混合物(m1)の一部を先に仕込み、随時重合させながら残りを重合系に滴下する方法;複合ゴム質重合体(a)にビニル系単量体混合物(m1)の全量を滴下しながら随時重合する方法等が挙げられる。ビニル系単量体混合物(m1)の重合は、1段で行ってもよく、2段以上に分けて行ってもよい。2段以上に分けて行う場合、各段におけるビニル系単量体混合物(m1)の種類や組成比を変えて行うことも可能である。
乳化重合法においては、通常、ラジカル重合開始剤及び乳化剤を用いる。また、グラフト共重合体(A)の分子量やグラフト率を制御するために、連鎖移動剤を併用してもよい。
ラジカル重合開始剤としては、過酸化物、アゾ系開始剤、酸化剤と還元剤とを組み合わせたレドックス系開始剤等が挙げられる。ラジカル重合開始剤としては、レドックス系開始剤が好ましく、硫酸第一鉄とエチレンジアミン四酢酸二ナトリウム塩とナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレートとハイドロパーオキサイドとを組み合わせたスルホキシレート系開始剤がより好ましい。
乳化剤としては、ラジカル重合時のラテックスの安定性に優れ、重合率を高められる点から、サルコシン酸ナトリウム、脂肪酸カリウム、脂肪酸ナトリウム、アルケニルコハク酸ジカリウム、ロジン酸石鹸等の各種カルボン酸塩が好ましく、グラフト共重合体(A)及びこれを含む熱可塑性樹脂組成物を高温成形した際にガスの発生を抑制できる点から、アルケニルコハク酸ジカリウムがより好ましい。
グラフト共重合体(A)は、通常、ラテックスの状態で得られる。
グラフト共重合体(A)のラテックスからグラフト共重合体(A)を回収する方法としては、グラフト共重合体(A)のラテックスを、凝固剤を溶解させた熱水中に投入することによってスラリー状に凝析する湿式法;加熱雰囲気中にグラフト共重合体(A)のラテックスを噴霧することによって半直接的にグラフト共重合体(A)を回収するスプレードライ法等が挙げられる。
湿式法に用いる凝固剤としては、無機酸(硫酸、塩酸、リン酸、硝酸等)、金属塩(塩化カルシウム、酢酸カルシウム、硫酸アルミニウム等)等が挙げられ、重合で用いた乳化剤に応じて選定される。例えば、乳化剤として脂肪酸石鹸、ロジン酸石鹸等のカルボン酸石鹸のみを用いた場合には、上述した凝固剤の1種以上を用いることができる。また、乳化剤としてアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム等の酸性領域でも安定な乳化力を示す乳化剤を用いた場合には、凝固剤としては金属塩が好適である。
湿式法によってスラリー状のグラフト共重合体(A)が得られる。スラリー状のグラフト共重合体(A)から乾燥状態のグラフト共重合体(A)を得る方法としては、残存する乳化剤残渣を水中に溶出させて洗浄し、このスラリーを遠心分離機、プレス脱水機等で脱水した後に気流乾燥機等で乾燥する方法;圧搾脱水機、押出機等で脱水と乾燥とを同時に実施する方法等が挙げられる。これらの方法によって、粉体又は粒子状のグラフト共重合体(A)が得られる。
洗浄条件としては、乾燥後のグラフト共重合体(A)中に含まれる乳化剤残渣量が、グラフト共重合体(A)の総質量に対して0.5~2質量%の範囲となる条件で洗浄することが好ましい。グラフト共重合体(A)中の乳化剤残渣が0.5質量%以上であれば、グラフト共重合体(A)及びこれを含む熱可塑性樹脂組成物の流動性がより向上する傾向にある。グラフト共重合体(A)中の乳化剤残渣が2質量%以下であれば、熱可塑性樹脂組成物を高温成形した際のガスの発生を抑制できる。
なお、圧搾脱水機や押出機から排出されたグラフト共重合体(A)を回収せず、直接、熱可塑性樹脂組成物を製造する押出機や成形機に送って成形品としてもよい。
<ビニル系共重合体(B)>
ビニル系共重合体(B)は、シアン化ビニル系単量体単位及び芳香族ビニル系単量体単位を含み、必要に応じて、他のビニル系単量体単位をさらに含んでいてもよい。
シアン化ビニル系単量体、芳香族ビニル系単量体、他のビニル系単量体はそれぞれ前記と同様のものが挙げられる。これらのビニル系単量体はいずれか1種を単独で用いてもよく2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ビニル系共重合体(B)は、シアン化ビニル系単量体単位31~50質量%、芳香族ビニル系単量体単位50~69質量%、及び他のビニル系単量体単位0~30質量%からなり、シアン化ビニル系単量体単位31~43質量%、芳香族ビニル系単量体単位57~69質量%、及び他のビニル系単量体単位0~30質量%からなることが好ましく、シアン化ビニル系単量体単位33~43質量%、芳香族ビニル系単量体単位57~67質量%、及び他のビニル系単量体単位0~30質量%からなることがより好ましい。シアン化ビニル系単量体単位の含有量が前記下限値以上、芳香族ビニル系単量体単位及び他のビニル系単量体単位の含有量が前記上限値以下であると、グラフト共重合体(A)と組み合わせたときに、成形品の低温環境下での耐衝撃性が優れる。シアン化ビニル系単量体単位の含有量が前記上限値以下、芳香族ビニル系単量体単位の含有量が前記下限値以上であると、流動性が優れる。
シアン化ビニル系単量体単位の含有量が前記上限値以下、芳香族ビニル系単量体単位の含有量が前記下限値以上であると、流動性が優れる。
ビニル系共重合体(B)の重量平均分子量(Mw)は、6~14万が好ましく、8万~12万がより好ましく、8.5~11万がさらに好ましい。Mwが前記下限値以上であると、成形品の耐衝撃性がより優れる。Mwが前記上限値以下であると、熱可塑性樹脂組成物の流動性がより優れる。
ビニル系共重合体(B)のMwは、ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)を用いて測定された、標準ポリスチレン換算の値である。
ビニル系共重合体(B)は、シアン化ビニル系単量体31~50質量%、芳香族ビニル系単量体50~69質量%、及び他のビニル系単量体0~30質量%からなるビニル系単量体混合物(m2)を重合することにより製造できる。
ビニル系単量体混合物(m2)は、シアン化ビニル系単量体31~43質量%、芳香族ビニル系単量体57~69質量%、及び他のビニル系単量体0~30質量%からなることが好ましく、シアン化ビニル系単量体単位33~43質量%、芳香族ビニル系単量体単位57~67質量%、及び他のビニル系単量体単位0~30質量%からなることがより好ましい。
なお、ビニル系単量体混合物(m2)中のシアン化ビニル系単量体の含有量(質量%)は、ビニル系共重合体(B)中の全単位の合計に対するシアン化ビニル系単量体単位の含有量(質量%)とみなすことができる。芳香族ビニル系単量体及び他のビニル系単量体も同様である。
重合方法としては、乳化重合、懸濁重合、塊状重合又はこれらを複合した方法等の公知の重合方法をいずれも適用できる。
<他の熱可塑性樹脂>
他の熱可塑性樹脂としては、アクリロニトリル-スチレン共重合体(AS樹脂)、スチレン-無水マレイン酸共重合体、アクリロニトリル-スチレン-N-置換マレイミド三元共重合体、スチレン-無水マレイン酸-N-置換マレイミド三元共重合体、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(ABS樹脂)(ただし、グラフト共重合体(A)を除く。)、アクリロニトリル-スチレン-アルキル(メタ)アクリレート共重合体(ASA樹脂)(ただし、グラフト共重合体(A)を除く。)、アクリロニトリル-エチレン-プロピレン-ジエン-スチレン共重合体(AES樹脂)(ただし、グラフト共重合体(A)を除く。)、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT樹脂)、ポリエチレンテレフタレート(PET樹脂)、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン等)、スチレン系エラストマー(スチレン-ブタジエン-スチレン(SBS)、スチレン-ブタジエン(SBR)、水素添加SBS、スチレン-イソプレン-スチレン(SIS)等)、各種オレフィン系エラストマー、各種ポリエステル系エラストマー、ポリスチレン、メチルメタクリレート-スチレン共重合体(MS樹脂)、アクリロニトリル-スチレン-メタクリル酸メチル共重合体、ポリアセタール樹脂、変性ポリフェニレンエーテル(変性PPE樹脂)、エチレン-酢酸ビニル共重合体、ポリフェニレンサルファイド(PPS樹脂)、ポリエーテルサルフォン(PES樹脂)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK樹脂)、ポリアリレート、液晶ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂(ナイロン)等が挙げられる。他の熱可塑性樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
<他の成分>
他の成分としては、添加剤等が挙げられる。
添加剤としては、各種の安定剤(酸化防止剤、光安定剤等)、滑剤、可塑剤、離型剤、染料、顔料、帯電防止剤、難燃剤、金属粉末、無機充填剤等の添加剤が挙げられる。添加剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物においては、グラフト共重合体(A)の割合が30~70質量%、ビニル系共重合体(B)の割合が30~70質量%(但し、グラフト共重合体(A)とビニル系共重合体(B)の合計を100質量%とする)であり、グラフト共重合体(A)の割合が35~65質量%、ビニル系共重合体(B)の割合が35~65質量%であることが好ましく、グラフト共重合体(A)の割合が40~60質量%、ビニル系共重合体(B)の割合が40~60質量%であることがより好ましい。
すなわち、グラフト共重合体(A)/ビニル系共重合体(B)で表される質量比(以下、「(A)/(B)」とも記す)は、30/70~70/30であり、35/65~65/35が好ましく、40/60~60/40がより好ましい。
グラフト共重合体(A)の割合が前記範囲の下限値以上(ビニル系共重合体(B)の割合が前記範囲の上限値以下)であると、成形品の耐衝撃性が優れる。グラフト共重合体(A)の割合が前記範囲の上限値以下(ビニル系共重合体(B)の割合が前記範囲の下限値以上)であると、熱可塑性樹脂組成物の流動性が優れる。
グラフト共重合体(A)とビニル系共重合体(B)との合計の含有量は、熱可塑性樹脂組成物の総質量に対して、80~100質量%が好ましく、90~100質量%がより好ましい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物中に含まれる全ゴム質重合体成分(複合ゴム質重合体(a)及び任意の他の熱可塑性樹脂に由来するゴム質重合体成分の合計)の割合は、熱可塑性樹脂組成物の総質量に対し、15~35質量%が好ましく、20~30質量%がより好ましい。全ゴム質重合体成分の割合が前記下限値以上であると、成形品の低温環境下での耐衝撃性が優れる。
<熱可塑性樹脂組成物の製造方法>
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、グラフト共重合体(A)と、ビニル系共重合体(B)と、必要に応じて他の任意成分とを、V型ブレンダー、ヘンシェルミキサー等によって混合分散させ、混合物をスクリュー式押出機、バンバリーミキサー、加圧ニーダー、ミキシングロール等の溶融混練機等を用いて溶融混練することによって製造できる。また、必要に応じてペレタイザー等を用いて溶融混練物をペレット化してもよい。
以上説明した本発明の熱可塑性樹脂組成物にあっては、グラフト共重合体(A)とビニル系共重合体(B)とを含むため、流動性に優れる。また、低温環境下(例えば-30~-10℃)での耐衝撃性、及び発色性に優れた成形品を得ることができる。
〔成形品〕
本発明の成形品は、本発明の熱可塑性樹脂組成物を用いたものであり、本発明の熱可塑性樹脂組成物を成形して得られる。
成形方法としては、公知の成形方法であってよく、射出成形法、プレス成形法、押出成形法、真空成形法、ブロー成形法等が挙げられる。
本発明の成形品の用途としては、車両外装部品、車両内装部品、OA機器、家電部品等が挙げられ、車両外装部品が好適である。
以上説明した本発明の成形品にあっては、本発明の熱可塑性樹脂組成物を用いているため、低温環境下での耐衝撃性、及び発色性に優れる。
以下、実施例を示して本発明をさらに具体的に説明する。本発明は、これら実施例に限定されるものではない。実施例1~5は参考例である。
以下、「部」及び「%」は、それぞれ「質量部」及び「質量%」を意味する。
<測定、評価>
(体積平均粒子径)
動的光散乱式粒子径分布測定装置(日機装株式会社製、Nanotrac UPA-EX150)を用い、動的光散乱法によってラテックスにおける重合体の体積基準の粒子径分布を測定し、粒子径分布から体積平均粒子径を求めた。
(ビニル系共重合体(B)の重量平均分子量)
ビニル系共重合体(B)をテトラヒドロフランに溶解して得られた溶液を測定試料として、GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)(東ソー(株)製)を用いて測定し、標準ポリスチレン換算法にて算出した。
(耐衝撃性)
ISO 3167に準拠して、射出成形機(東芝機械株式会社製、IS55FP-1.5A)を用い、ペレット状の熱可塑性樹脂組成物から試験片(タイプA,ノッチ付き)(成形品)を作製した。試験片のシャルピー衝撃強度をISO 179に準拠して、-20℃雰囲気下で測定した。シャルピー衝撃強度が大きいほど耐衝撃性に優れる。
(発色性)
4オンス射出成形機(株式会社日本製鋼所製)を用い、シリンダ設定温度260℃、金型温度60℃、射出率20g/秒の条件で、ペレット状の熱可塑性樹脂組成物から、長さ100mm、幅100mm、厚み2mmの板状の試験片(成形品)を作製し、測色計CM-508d(コニカミノルタ社製)により明度(L値)を測定した。L値が小さいほど発色性に優れる。
(流動性)
ペレット状の熱可塑性樹脂組成物のMVRは、メルトインデックサ(株式会社東洋精機製作所製、「F-F01」)を用い、ISO 1133に準拠し、シリンダ温度220℃、荷重10kgで測定した。MVRが大きいほど流動性に優れる。
<製造例1:グラフト共重合体(A-1)の製造>
反応器に、体積平均粒子径が30nmのポリオルガノシロキサンのラテックスを固形分換算で7部、イオン交換水(以下、単に水と記す。)295部、アルケニルコハク酸ジカリウム0.1部、n-ブチルアクリレート43部、アリルメタクリレート0.3部、1,3-ブチレングリコールジメタクリレート0.1部、t-ブチルヒドロパーオキシド0.04部を撹拌下で仕込み、反応器を窒素置換した後、内容物を昇温した。内温60℃にて、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート0.18部、硫酸第一鉄七水和物0.00009部、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム0.00027部、水8部からなる水溶液を添加し、重合を開始させた。重合発熱が確認された後、ジャケット温度を75℃とし、重合発熱が確認されなくなるまで重合を継続し、さらに1時間保持し、体積平均粒子径が100nmのシリコーン系-アクリル系複合ゴム質重合体(a1)のラテックスを得た。
引き続き内温を70℃に制御し、前記ラテックスに、硫酸第一鉄七水和物0.001部、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム0.003部、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート0.3部、水10部からなる水溶液を添加した。次いで、アクリロニトリル2.5部、スチレン7.5部、t-ブチルハイドロパーオキサイド0.045部からなる混合液を20分間にわたって滴下し、重合した。滴下終了後、温度70℃の状態を30分保持した後、アクリロニトリル10部、スチレン30部、t-ブチルハイドロパーオキサイド0.18部からなる混合物を80分にわたって滴下し、重合した。滴下終了後、温度75℃の状態を30分保持した後、クメンヒドロパーオキシド0.05部を添加し、さらに温度75℃の状態を30分保持した後、冷却し、グラフト共重合体(A-1)のラテックスを得た。次いで、1.5%酢酸カルシウム水溶液150部を60℃に加熱し、この中へグラフト共重合体(A-1)のラテックス100部を徐々に滴下し、グラフト共重合体(A-1)を固化させ、さらに95℃に昇温して10分間保持した。次いで、固形物を脱水、洗浄、乾燥し、粉末状のグラフト共重合体(A-1)を得た。
<製造例2:グラフト共重合体(A-2)の製造>
酸基含有共重合体ラテックス(K-1)の製造:
反応器に、水200部、オレイン酸カリウム2部、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム4部、硫酸第一鉄七水塩0.003部、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム0.009部、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート0.3部を窒素雰囲気下で仕込み、60℃に昇温した。60℃になった時点から、アクリル酸n-ブチル90部、メタクリル酸10部、クメンヒドロパーオキシド0.5部からなる混合物を120分かけて連続的に滴下した。滴下終了後、さらに2時間、60℃のまま熟成を行い、体積平均粒子径が60nmである酸基含有共重合体ラテックス(K-1)を得た。
反応器に、製造例1で得られた体積平均粒子径が100nmのシリコーン系-アクリル系複合ゴム質重合体(a1)のラテックスを、固形分換算で50部、5%ピロリン酸ナトリウム水溶液を固形分として0.5部添加し、内温を70℃になる様にジャケット温度の制御を行った。ここへ、内温70℃にて、酸基含有共重合体ラテックス(K-1)を固形分として0.5部添加し、内温70℃を保持したまま30分撹拌し、肥大化を行い、体積平均粒子径が160nmのシリコーン系-アクリル系複合ゴム質重合体(a2)のラテックスを得た。
引き続き内温を70℃に制御した前記(a2)のラテックスに、硫酸第一鉄七水和物0.001部、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム0.003部、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート0.3部、水10部からなる水溶液を添加した。次いで、アクリロニトリル2.5部、スチレン7.5部、t-ブチルハイドロパーオキサイド0.045部からなる混合液を20分間にわたって滴下し、重合した。滴下終了後、温度70℃の状態を30分保持した後、アクリロニトリル10部、スチレン30部、t-ブチルハイドロパーオキサイド0.18部からなる混合物を80分にわたって滴下し、重合した。滴下終了後、温度75℃の状態を30分保持した後、クメンヒドロパーオキシド0.05部を添加し、さらに温度75℃の状態を30分保持した後、冷却し、グラフト共重合体(A-2)のラテックスを得た。次いで、1.5%酢酸カルシウム水溶液150部を60℃に加熱し、この中へグラフト共重合体(A-2)のラテックス100部を徐々に滴下し、グラフト共重合体(A-2)を固化させ、さらに95℃に昇温して10分間保持した。次いで、固形物を脱水、洗浄、乾燥し、粉末状のグラフト共重合体(A-2)を得た。
<製造例3:グラフト共重合体(A-3)の製造>
反応器に、製造例1で得られた体積平均粒子径が100nmのシリコーン系-アクリル系複合ゴム質重合体(a1)のラテックスを、固形分換算で50部、5%ピロリン酸ナトリウム水溶液を固形分として1.0部添加し、内温を70℃になる様にジャケット温度の制御を行った。ここへ、内温70℃にて、酸基含有共重合体ラテックス(K-1)を固形分として0.6部添加し、内温70℃を保持したまま30分撹拌し、肥大化を行い、体積平均粒子径が230nmのシリコーン系-アクリル系複合ゴム質重合体(a3)のラテックスを得た。
引き続き内温を70℃に制御した前記(a3)のラテックスに、硫酸第一鉄七水和物0.001部、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム0.003部、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート0.3部、水10部からなる水溶液を添加した。次いで、アクリロニトリル2.5部、スチレン7.5部、t-ブチルハイドロパーオキサイド0.045部からなる混合液を20分間にわたって滴下し、重合した。滴下終了後、温度70℃の状態を30分保持した後、アクリロニトリル10部、スチレン30部、t-ブチルハイドロパーオキサイド0.18部からなる混合物を80分にわたって滴下し、重合した。滴下終了後、温度75℃の状態を30分保持した後、クメンヒドロパーオキシド0.05部を添加し、さらに温度75℃の状態を30分保持した後、冷却し、グラフト共重合体(A-3)のラテックスを得た。次いで、1.5%酢酸カルシウム水溶液150部を60℃に加熱し、この中へグラフト共重合体(A-3)のラテックス100部を徐々に滴下し、グラフト共重合体(A-3)を固化させ、さらに95℃に昇温して10分間保持した。次いで、固形物を脱水、洗浄、乾燥し、粉末状のグラフト共重合体(A-3)を得た。
<製造例4:グラフト共重合体(A-4)の製造>
反応器に、水240部、アルケニルコハク酸ジカリウム(花王社製、ラテムルASK)0.7部、アクリル酸n-ブチル50部、メタクリル酸アリル0.15部、1,3-ブタンジオールジメタクリル酸エステル0.05部、t-ブチルヒドロパーオキシド0.1部を撹拌下で仕込み、反応器を窒素置換した後、内容物を昇温した。内温55℃にて、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート0.2部、硫酸第一鉄七水和物0.00015部、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム0.00045部、水10部からなる水溶液を添加し、重合を開始させた。重合発熱が確認された後、ジャケット温度を75℃とし、重合発熱が確認されなくなるまで重合を継続し、さらに1時間保持し、体積平均粒子径が100nmのアクリル系ゴム質重合体(a4)のラテックスを得た。
引き続き内温を70℃に制御した前記(a4)のラテックスに、アルケニルコハク酸ジカリウム(花王社製、ラテムルASK)0.2部、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート0.3部、硫酸第一鉄七水和物0.001部、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム0.003部、水10部からなる水溶液を添加した。次いで、アクリロニトリル12部、スチレン28部、t-ブチルヒドロパーオキシド0.2部からなる混合液を80分間にわたって滴下しながら、80℃まで昇温した。滴下終了後、温度80℃の状態を30分間保持した後、75℃まで冷却し、アクリロニトリル3部、スチレン7部、ノルマルオクチルメルカプタン0.02部、t-ブチルヒドロパーオキシド0.05部からなる混合液を20分間にわたって滴下した。滴下終了後、75℃で60分間保持した後冷却し、グラフト共重合体(A-4)のラテックスを得た。次いで、2.0%硫酸水溶液100部を40℃に加熱し、該水溶液を撹拌しながら、該水溶液にグラフト共重合体(A-4)のラテックス100部を徐々に滴下し、グラフト共重合体(A-4)を固化させ、さらに95℃に昇温して10分間保持した。次いで、固化物を脱水、洗浄、乾燥し、粉末状のグラフト共重合体(A-4)を得た。
<製造例5:グラフト共重合体(A-5)の製造>
酸基含有共重合体ラテックス(K-2)の製造:
反応器に、水200部、オレイン酸カリウム2部、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム4部、硫酸第一鉄七水塩0.003部、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム0.009部、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート0.3部を窒素雰囲気下で仕込み、60℃に昇温した。60℃になった時点から、アクリル酸n-ブチル80部、メタクリル酸20部、クメンヒドロパーオキシド0.5部からなる混合物を120分かけて連続的に滴下した。滴下終了後、さらに2時間、60℃のまま熟成を行い、体積平均粒子径が150nmである酸基含有共重合体ラテックス(K-2)を得た。
反応器に、製造例1で得られた体積平均粒子径が100nmのシリコーン系-アクリル系複合ゴム質重合体(a1)のラテックスを、固形分換算で70部、5%ピロリン酸ナトリウム水溶液を固形分として0.5部添加し、内温を70℃になる様にジャケット温度の制御を行った。ここへ、内温70℃にて、酸基含有共重合体ラテックス(K-2)を固形分として1部添加し、内温70℃を保持したまま30分撹拌し、肥大化を行い、体積平均粒子径が300nmのシリコーン系-アクリル系複合ゴム質重合体(a5)を得た。
引き続き内温を70℃に制御した前記(a5)のラテックスに、アルケニルコハク酸ジカリウム(花王社製、ラテムルASK)0.5部、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート0.3部を仕込み、反応器内を十分に窒素置換した後、攪拌しながら内温を70℃まで昇温した。次いで、アクリロニトリル10部、スチレン20部、t-ブチルヒドロパーオキシド0.1部からなる混合液を分間にわたって滴下しながら、80℃まで昇温した。滴下終了後、温度80℃の状態を30分間保持した後冷却し、グラフト共重合体(A-5)のラテックスを得た。次いで、1.5%酢酸カルシウム水溶液150部を60℃に加熱し、この中へグラフト共重合体(A-5)のラテックス100部を徐々に滴下し、グラフト共重合体(A-5)を固化させ、さらに95℃に昇温して10分間保持した。次いで、固形物を脱水、洗浄、乾燥し、粉末状のグラフト共重合体(A-5)を得た。
グラフト共重合体(A-1)~(A-5)に用いたゴム質重合体の体積平均粒子径、ゴム質重合体の種類、グラフト共重合体(A-1)~(A-5)のゴム含量及び製造方法を表1に示す。
Figure 0007233846000001
<製造例6:ビニル系共重合体(B-1)の製造>
アクリロニトリル34部及びスチレン66部を公知の懸濁重合により重合し、N,N-ジメチルホルムアミド溶液から25℃で測定した還元粘度が0.62dl/gであるアクリロニトリル-スチレン共重合体を得た。これをビニル系共重合体(B-1)とする。
<製造例7:ビニル系共重合体(B-2)の製造>:
アクリロニトリル35部及びスチレン65部を公知の懸濁重合により重合し、N,N-ジメチルホルムアミド溶液から25℃で測定した還元粘度が0.78dl/gであるアクリロニトリル-スチレン共重合体を得た。これをビニル系共重合体(B-2)とする。
<製造例8:ビニル系共重合体(B-3)の製造>:
アクリロニトリル42部及びスチレン58部を公知の懸濁重合により重合し、N,N-ジメチルホルムアミド溶液から25℃で測定した還元粘度が0.49dl/gであるアクリロニトリル-スチレン共重合体を得た。これをビニル系共重合体(B-3)とする。
<製造例9:ビニル系共重合体(B-4)の製造>:
アクリロニトリル47部及びスチレン53部を公知の懸濁重合により重合し、N,N-ジメチルホルムアミド溶液から25℃で測定した還元粘度が0.71dl/gであるアクリロニトリル-スチレン共重合体を得た。これをビニル系共重合体(B-4)とする。
<製造例10:ビニル系共重合体(B-5)の製造>:
アクリロニトリル27部及びスチレン73部を公知の懸濁重合により重合し、N,N-ジメチルホルムアミド溶液から25℃で測定した還元粘度が0.62dl/gであるアクリロニトリル-スチレン共重合体を得た。これをビニル系共重合体(B-5)とする。
ビニル系共重合体(B-1)~(B-5)のシアン化ビニル系単量体比率(%)、重量平均分子量(Mw)、製造方法を表2に示す。シアン化ビニル系単量体比率は、全てのビニル系単量体の合計に対するシアン化ビニル系単量体の割合である。
Figure 0007233846000002
<熱可塑性樹脂組成物及び成形品の製造>
(実施例1~6、比較例1~7)
表3に示す量(部)のグラフト共重合体(A)及びビニル系共重合体(B)、並びにエチレンビスステアリルアミド「アルフローH50S」0.5部と、酸化防止剤「アデカスタブ AO-50」(株式会社ADEKA製)1部と、光安定剤「アデカスタブ LA-77Y」(株式会社ADEKA製)1部と、紫外線吸収剤「アデカスタブLA-31」(株式会社ADEKA製)0.5部と、酸化マグネシウム「キョーワマグ150」(協和化学工業製)0.1部と、カーボンブラック「♯966B」(三菱ケミカル社製)1部を、ヘンシェルミキサーを用いて混合した。スクリュー式押出機(株式会社日本製鋼所製、TEX-30α型二軸押出機)を用いて、得られた混合物を250℃にて溶融混練した後、ペレタイザーにてペレット化し、熱可塑性樹脂組成物を得た。熱可塑性樹脂組成物のMVRを表3に示す。なお、表3中の空欄は、その成分が配合されていないことを示す。
得られたペレット状の熱可塑性樹脂組成物を用いて試験片(成形品)を作製した。得られた成形品について、シャルピー衝撃強度(-20℃)及び発色性を評価した。結果を表3に示す。
Figure 0007233846000003
実施例1~6の熱可塑性樹脂組成物は、良好な流動性を有していた。また、これらの熱可塑性樹脂組成物を成形した成形品は、低温環境下での耐衝撃性、及び発色性に優れていた。
一方、比較例1、2、3、4の熱可塑性樹脂組成物は、グラフト共重合体(A)に使用されているゴム質重合体が、シリコーン系-アクリル系複合ゴム質重合体でなかったため、得られた成形品が発色性に劣っていた。
比較例5の熱可塑性樹脂組成物は、グラフト共重合体(A)に使用されているゴム質重合体が、シリコーン系-アクリル系複合ゴム質重合体でなく、さらにビニル系共重合体(B)のシアン化ビニル系単量体比率が31質量%未満であるため、得られた成形品が発色性と低温環境下での耐衝撃性に劣っていた。
比較例6の熱可塑性樹脂組成物は、複合ゴム質重合体(a)の体積平均粒子径が250nmを超えているため、得られた成形品が発色性に劣っていた。
比較例7の熱可塑性樹脂組成物は、ビニル系共重合体(B)のシアン化ビニル系単量体比率が31質量%未満であるため、得られた成形品が低温環境下での耐衝撃性に劣っていた。
本発明の熱可塑性樹脂組成物を用いた成形品は、車両外装部品、車両内装部品、OA機器、家電部品等として有用であり、車両外装部品として特に有用である。

Claims (7)

  1. 体積平均粒子径が230~250nmである、ポリオルガノシロキサンとアルキル(メタ)アクリレート系重合体との複合ゴム質重合体(a)の存在下に、芳香族ビニル系単量体60~76質量%、シアン化ビニル系単量体24~40質量%、及びそれらの単量体と共重合可能な他のビニル系単量体0~16質量%からなるビニル系単量体混合物(m1)を重合してなり、前記ビニル系単量体混合物(m1)が重合したビニル系重合体が前記複合ゴム質重合体(a)に結合したグラフト共重合体と、前記ビニル系単量体混合物(m1)が重合したビニル系重合体であって前記複合ゴム質重合体(a)に結合していないビニル系重合体とからなる成分(A)と、シアン化ビニル系単量体単位31~50質量%、芳香族ビニル系単量体単位50~69質量%、及び他のビニル系単量体単位0~19質量%からなるビニル系共重合体(B)と、を含み、
    前記成分(A)の割合が30~70質量%、前記ビニル系共重合体(B)の割合が30~70質量%(但し、前記成分(A)と前記ビニル系共重合体(B)の合計を100質量%とする)であり、
    熱可塑性樹脂組成物中に含まれる全ゴム質重合体成分の割合が、15~35質量%である熱可塑性樹脂組成物。
  2. 前記ビニル系共重合体(B)が、前記シアン化ビニル系単量体単位31~43質量%、前記芳香族ビニル系単量体単位57~69質量%、及び前記他のビニル系単量体単位0~12質量%からなる請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  3. 前記ビニル系共重合体(B)の重量平均分子量が8万~12万である請求項1又は2に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  4. 成分(A)とビニル系共重合体(B)とを溶融混錬する、熱可塑性樹脂組成物の製造方法であって、
    前記成分(A)は、体積平均粒子径が230~250nmである、ポリオルガノシロキサンとアルキル(メタ)アクリレート系重合体との複合ゴム質重合体(a)の存在下に、芳香族ビニル系単量体60~76質量%、シアン化ビニル系単量体24~40質量%、及びそれらの単量体と共重合可能な他のビニル系単量体0~16質量%からなるビニル系単量体混合物(m1)を重合してなり、前記ビニル系単量体混合物(m1)が重合したビニル系重合体が前記複合ゴム質重合体(a)に結合したグラフト共重合体と、前記ビニル系単量体混合物(m1)が重合したビニル系重合体であって前記複合ゴム質重合体(a)に結合していないビニル系重合体とからなり、
    前記ビニル系共重合体(B)は、シアン化ビニル系単量体単位31~50質量%、芳香族ビニル系単量体単位50~69質量%、及び他のビニル系単量体単位0~19質量%からなり、
    前記成分(A)の割合が30~70質量%、前記ビニル系共重合体(B)の割合が30~70質量%(但し、前記成分(A)と前記ビニル系共重合体(B)の合計を100質量%とする)であり、
    熱可塑性樹脂組成物中に含まれる全ゴム質重合体成分の割合が、15~35質量%である熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
  5. 前記ビニル系共重合体(B)が、前記シアン化ビニル系単量体単位31~43質量%、前記芳香族ビニル系単量体単位57~69質量%、及び前記他のビニル系単量体単位0~12質量%からなる請求項に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
  6. 前記ビニル系共重合体(B)の重量平均分子量が8万~12万である請求項又はに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
  7. 請求項1~のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂組成物を用いた成形品。
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