説明

ゴム強化スチレン系樹脂を製造する方法

【課題】高融点のフェノール系安定剤を含む低粒子径の乳化液でありゴム強化スチレン系樹脂ラテックスへの分散性に優れ、かつ必要添加量を最小限にすることができる製造方法を提供する。
【解決手段】融点90℃以上のフェノール系安定剤、必要に応じて他の安定剤と乳化剤とから構成されるフェノール系安定剤乳化液であって、その重量平均粒子径が0.1〜1.0ミクロン、かつ全粒子に占める70%以上の粒子が1.0ミクロン以下であるフェノール系安定剤乳化液をゴム強化スチレン系樹脂ラテックスに添加し、該ラテックスに均一分散させた後、塩析工程を経ることによりゴム強化スチレン系樹脂を製造する方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ゴム強化スチレン系樹脂を製造する方法に関する。詳しくは、ゴム強化スチレン系樹脂の酸化防止機能を高めるためのゴム強化スチレン系樹脂を製造する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
一般にポリブタジエン系ゴムをベースとするHIPS、ABS樹脂、MBS樹脂、ABSM樹脂、アクリル系ゴムをベースとするAAS樹脂、エチレン・プロピレン系ゴムをベースとするAES樹脂などの名称で知られるゴム強化スチレン系樹脂は、機械的特性と加工性のバランスに優れており、車両、弱電、OA機器など広範囲の分野にて使用されている。
【0003】
これらゴム強化スチレン系樹脂の製造方法としては、乳化重合法、懸濁重合法、溶液重合法、塊状重合法、さらにはそれらの組合せが知られているが、ゴム成分の存在下にスチレン、またはスチレンとアクリロニトリルやメチルメタクリレートなどの単量体を乳化重合する方法が多用されている。乳化重合にて重合されたゴム強化スチレン系樹脂ラテックスは、塩析、回収、乾燥、または造粒の工程を経て、パウダー状態またはペレット状態で取引され、その後、車両部品、電気部品などに成形される。このように、ゴム強化スチレン系樹脂は、その生産過程はもちろんのこと、その後の使用においても高温に曝されるため、ゴム成分が劣化、特に酸化劣化を受け易く、機械的強度の低下を招く要因となっている。
【0004】
このため、従来より、かかるゴム強化スチレン系樹脂には、フェノール系、硫黄系、燐系、アミン系酸化防止剤が単独または複合系として配合されている。特にフェノール系安定剤においては、より高度な要求に対応するため、立体障害構造化(ヒンダード)および/または高分子量化されてきている。
【0005】
例えば、融点115℃のヒンダードフェノール系安定剤を分散剤とカゼインと共にボールミルで6時間を要して分散液とする方法が開示されているが、分散に長時間を要するとともに放置安定性に劣るため、樹脂ラテックスに配合した場合、安定剤が分離すると言った問題を有している。
【0006】
また、特許文献1(特開平11−217483号公報)に紹介されるパラクレゾールとジシクロペンタジエンとの反応物をブチル化した生成物も高分子量で、かつ高融点のフェノール系安定剤であるが、乳化液とすることが困難であるため、乳化重合品を塩析(凝結)させたグラフト共重合体と塊状重合法による共重合体ペレットの混合・造粒時に、固体で添加配合しており、グラフト共重合体の塩析、乾燥工程における酸化劣化を防止することはできていない。
【0007】
一方、上述の特定フェノール系安定剤の液状品も樹脂ラテックス配合用安定剤として工業的に生産販売されているが、粒子が大きい分散液である。このため、分散液の放置安定性が悪く、分離し易いと言った問題がある。例えば中京油脂株式会社製K−840は、重量平均粒子径が1.17ミクロンと大きく、かつ0.2ミクロン未満:0%、0.2〜0.5ミクロン:20.7%、0.5〜1.0ミクロン:2.9%、1.0〜10ミクロン:33.8%、10〜20ミクロン:0.0%、20〜30ミクロン:19.0%、30〜40ミクロン:1.6%の粒子径分布と、巨大粒子を多数有している。このため、一般的に0.2〜0.5ミクロンであるゴム強化スチレン系樹脂のラテックスに配合しても均一分散性に劣り、安定剤の分離または過剰の添加が余儀なくされている。
【特許文献1】特開平11−217483号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明の目的は、高融点のフェノール系安定剤を含む低粒子径の乳化液を提供するだけではなく、ゴム強化スチレン系樹脂(グラフトまたは/および共重合体)ラテックスへの分散性に優れ、かつ必要添加量を最小限にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者らは、高融点のフェノール系安定剤乳化液の乳化粒子を特定の粒子径とすることにより、乳化液そのものの放置安定性を改善するだけではなく、ゴム強化スチレン系樹脂ラテックスへの分散性に優れ、必要添加量を最小限にすることができることを見出し、本発明に到達したものである。
【0010】
即ち、本発明は、融点90℃以上のフェノール系安定剤、必要に応じて他の安定剤と乳化剤とから構成されるフェノール系安定剤乳化液であって、その重量平均粒子径が0.1〜1.0ミクロン、かつ全粒子に占める70%以上の粒子が1.0ミクロン以下であるフェノール系安定剤乳化液をゴム強化スチレン系樹脂ラテックスに添加し、該ラテックスに均一分散させた後、塩析工程を経ることによりゴム強化スチレン系樹脂を製造する方法を提供するものである。
【発明の効果】
【0011】
本発明のフェノール系安定剤乳化液は放置安定性に優れ、また添加効率に優れ、少量使用にて多大の酸化防止効果を発揮する。このため、酸化防止剤乳化液としてゴム強化スチレン系樹脂の生産に好適に利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
本発明で使用される融点90℃以上のフェノール系安定剤としては、p−クレゾールとジシクロペンタジエンとの反応物をブチル化して得られた生成物(融点115℃、平均分子量600〜700)、4,4’−チオビス−3−メチル−6−ターシャリブチルフェノール(融点160℃、分子量359)、4,4’−ブチリデンビス−3−メチル−6−ターシャリブチルフェノール(融点209℃、分子量383)、2,2’−メチレンビス−4−メチル−6−ターシャリブチルフェノール(融点128℃、分子量341)、などが挙げられ、一種または二種以上用いることができる。特に平均分子量500以上のフェノール系安定剤が好ましく、例えばp−クレゾールとジシクロペンタジエンとの反応物をブチル化して得られた生成物(例えばGood
Year社製:商品名“Wingstay L”)が例示される。
【0013】
また、本発明の安定剤乳化液には、上記フェノール系安定剤と共に他の安定剤、例えば従来より公知の硫黄系安定剤、燐系安定剤、アミン系安定剤、他の(低融点の)フェノール系安定剤を配合することができるが、これらのうち特に硫黄系安定剤が好ましい。
【0014】
硫黄系安定剤としては、ジラウリル−3,3’−チオプロピオネート、ジミスチル−3,3’−チオプロピオネート、ジステアリル−3,3’−チオプロピオネート、ペンタエリスチルテトラキス−3−ラウリルチオプロピオネート、ジトリデシル−3,3’−チオプロピオネート、2−メルカプトベンジミアゾール、2−テトラブチル6−3−ターシャリブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルベンゾイル−4−メチルフェニルアクリレート,2−1−2−ヒドロキシ−3,5−ジターシャリペンチルペニルエチル−4,6−ジターシャリペンチルペニルアクリレートなどが挙げられ、一種または二種以上用いることができる。特に、ジラウリル−3,3’−チオプロピオネートが好ましい。
燐系安定剤としては、トリスノリルフェニルホスファイト、トリフェニルホスファイト、トリス−2,4−ジブチルフェニルホスファイトなどが挙げられ、一種または二種以上用いることができる。アミン系安定剤としては、アルキル化ジフェニルアミンなどが挙げられる。さらには低融点のフェノール系安定剤としては、2,6−ジターシャリブチル−4−メチルヘノール(融点69℃)、n−オクタドデシル3−3,5ジターシャリヒドロキシフェニルプロピオネート(融点49〜54℃)などが挙げられ、一種または二種以上用いることができる。
【0015】
上記高融点のフェノール系安定剤と他の安定剤との配合比率には特に制限はないが、ゴム強化スチレン系樹脂に求められる安定効果などの面より重量比率でフェノール系安定剤:他の安定剤=1:0.0〜3.0であることが好ましい。特に硫黄系安定剤との組み合わせ、さらにはフェノール系安定剤:硫黄系安定剤=1:0.3〜3.0であることが好ましい。
【0016】
本発明で使用することのできる乳化剤としては、例えば、ロジン酸や高級脂肪酸等のカルボン酸のアルカリ金属塩、アルキル硫酸のアルカリ金属塩、アルキルスルホン酸のアルカリ金属塩等のアニオン系乳化剤や、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル等の非イオン系乳化剤などが挙げられ、一種または二種以上用いることができる。これらのうち、特に非イオン系乳化剤が好ましい。
また、乳化剤とともにポリビニルアルコール、ポリアルキレンオキサイド、ポリアクリル酸ナトリウム、メチルセルロース等の分散剤を併用することも可能である。
上記の乳化剤(または分散剤との併用)の使用量については特に制限はなく、上述のフェノール系安定剤(または他の安定剤との併用)を乳化するに必要な最低限の量で十分である。一般的には、フェノール系安定剤(または分散剤との併用の場合は合計)100重量部当り、1〜70重量部である。
【0017】
また、かかる安定剤の乳化液は、取扱容易な濃度に水で希釈される。一般的には固形分10〜70重量%である。
【0018】
さらに乳化液を調合する設備としては、特に制限はなく、本発明で必須成分とするフェノール系安定剤および乳化剤ならびに水を投入、混合(攪拌)、排出できる設備であればよい。
【0019】
本発明の安定剤乳化液は、融点90℃以上のフェノール系安定剤、必要に応じて他の安定剤と乳化剤とからなり、重量平均粒子径が0.1〜1.0ミクロン、70%以上の粒子が1.0ミクロン以下である。かかる範囲外の乳化液では、液そのものの放置安定性が悪く、時間経過により分離する。また、調整後すぐに使用してもゴム強化スチレン系樹脂ラテックスとの混和性に劣り、過剰の添加を必要とする。
好ましくは重量平均粒子径が0.2〜0.8ミクロンで、かつ70%以上の粒子が0.8ミクロン以下である。
【0020】
本発明で規定する粒子径を有する乳化液を作成する方法としては、高融点のフェノール系安定剤を単独、または乳化剤および必要に応じて他の安定剤と共に当該安定剤の融点以上に加熱することにより液状化した後、乳化剤の曇点以下の液温にて水を徐々に加えることによりW/O系からO/W系へ相転換させる。この相転換時の攪拌条件、例えば、単位体積当りの動力(PV値)および攪拌翼の先端速度を調整することにより、または攪拌翼を有しないホモジナイザー(静止型混合機)によっても例えば回転数を調整することにより、本発明にて規定する微粒子乳化液を得ることができる。具体的には後述する実施例に記載の方法により実施可能である。
【0021】
本発明の安定剤乳化液の粒子径の確認は、通常の粒子測定器にて行うことができる。例えば、株式会社島津製作所製遠心沈降式粒度分布測定装置(SA−CP3L)を用いた液相分散沈降法により確認することができる。
【0022】
本発明の安定剤乳化液には、さらに必要に応じてベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、ベンゾエート系、サリシレート系、シアノアクリレート系の紫外線吸収剤などの各種化合物を配合することも可能である。
【0023】
本発明の安定剤乳化液は、例えばABS樹脂、AAS樹脂、AES樹脂、MBS樹脂と称される乳化重合にて製造されたゴム強化スチレン系樹脂のラテックスまたは塩析前のスラリーに添加することにより、該ラテックス(またはスラリー)に均一分散させることができ、その後の塩析以降の工程を経ることによりかかるゴム強化スチレン系樹脂を得ることができる。これらの樹脂は、従来の樹脂と同様に車両、電気、などの用途に好適に利用することができる。
なお、該安定剤乳化液の添加、配合量は、ゴム強化スチレン系樹脂の組成、特にゴム含有量、塩析・乾燥条件、目標とする酸化防止レベルなどによって、適宜変動させることができる。一般的には、ゴム強化スチレン系樹脂ラテックス(固形分)100重量部あたり、乳化液(固形分)0.01〜1.0重量部、特に好ましくは、0.05〜0.5重量部である。
【0024】
〔実施例〕
次なる安定剤乳化液(固形分約30重量%)にて本発明の実施形態を説明する。
フェノール系安定剤:Good Year社製Wingstay
L(パラクレゾールとジシクロペンタジエンとの反応物をブチル化して得られた生成物、融点115℃、平均分子量600〜700)。
硫黄系安定剤:ジラウリル3,3’チオプロピオネート。
乳化剤:ポリオキシエチレンラウリルエーテル。
フェノール系安定剤:1.0重量部
硫黄系安定剤 :1.0重量部
乳化剤 :0.3重量部
水 :5.4重量部。
【0025】
〔実施例−1〕
内容積約4立方メートルのジャケット、温度計および攪拌機付のSUS製釜(攪拌動力:12.47KW、P/V値:10.39)に乳化剤(液体)全量を投入後、攪拌下に硫黄系安定剤(粉体)を全量投入する。ジャケットにスチームを通し、加熱後、110℃到達時点でフェノール系安定剤(粉体)を全量投入し、フェノール系安定剤の溶解を確認後、水を除々に投入し、W/OからO/W型へ相転換させた。その後さらに60分攪拌を継続させ、安定な乳化液を得た。得られた安定剤乳化液の重量平均粒子径ならびに分布は以下のとおり。
重量平均粒子径:0.66ミクロン。
粒子分布:1.0ミクロン以下の粒子が89.4%、0.8ミクロン以下の粒子が75.4%。
得られた安定剤乳化液を500ミリリットルメスシリンダーに入れ、室温で1ヶ月放置し、放置後、液の分離有無を確認したが、まったく分離は認められなかった。
【0026】
〔実施例−2〕〕
内容積約4立方メートルのジャケット、温度計および攪拌機付のSUS製釜(攪拌動力:12.47KW、P/V値:10.39)に、フェノール系安定剤(粉体)と硫黄系安定剤(粉体)を、それぞれ全量、さらにフェノール系安定剤の1/3重量の水を投入する。ジャケットにスチームを通し、加熱し、加熱開始5分から攪拌機で攪拌を開始し、フェノール系安定剤を溶解させた。この時の内容物の温度は91℃であった。その後、攪拌を継続しながら乳化剤(液体)全量を投入した。この時の内容物の温度は70℃であった。さらに残りの水を除々に投入し、W/OからO/W型へ相転換させ、さらに60分攪拌を継続させ、安定な乳化液を得た。得られた安定剤乳化液の重量平均粒子径ならびに分布は以下のとおり。
重量平均粒子径:0.70ミクロン
粒子分布:1.0ミクロン以下の粒子が86.2%、0.8ミクロン以下の粒子が71.7%。
得られた安定剤乳化液を500ミリリットルメスシリンダーに入れ、室温で1ヶ月放置し、放置後、液の分離有無を確認したが、まったく分離は認められなかった。
【0027】
〔比較例−1〕
攪拌翼の変更にて攪拌動力7.2KW、PV値6.0とした以外は、実施例−1と同様の手順で作成。
重量平均粒子径:0.76ミクロン
粒子分布:1.0ミクロン以下の粒子が62.6%、0.8ミクロン以下の粒子が52.6%。
得られた安定剤乳化液を500ミリリットルメスシリンダーに入れ、室温で放置したところ、放置後3日目より分離が認められた。
【0028】
上記実施例−1〜2、比較例−1にて作成された各種安定剤乳化液をアクリロニトリル−スチレングラフトポリブタジエンラテックス(数平均粒子径:0.4ミクロン、ポリブタジエン含有量:50重量%、固形分50重量%)固形分100重量部当り、0.5重量部添加した後、硫酸マグネシウムにより塩析、乾燥工程を経てABS樹脂粉末を得た。
実施例−1〜2では塩析工程にて凝集物は認められなかったが、比較例−1では凝集物の発生が認められた。
また、これらの安定剤乳化液の酸化防止性能を評価するため、得られたABS樹脂粉末を用いて酸化発熱開始温度を測定した結果、実施例−1:208℃、
実施例−2:208℃、比較例−1:202℃であり、分散状態の悪い乳化液の性能が劣っていることが分かった。
なお、酸化発熱開始温度とは、セイコー電子工業株式会社製DTA(型式名:SSC5000)を使用し、ABS樹脂粉末約15mgを空気雰囲気下で10℃/分の速度で昇温していった際に、酸化による発熱開始が認められる温度である。
【産業上の利用可能性】
【0029】
本発明のフェノール系安定剤乳化液は放置安定性に優れ、また添加効率に優れ、少量使用にて多大の酸化防止効果を発揮する。このため、酸化防止剤乳化液としてゴム強化スチレン系樹脂の生産に好適に利用することができる。


【特許請求の範囲】
【請求項1】
融点90℃以上のフェノール系安定剤、必要に応じて他の安定剤と乳化剤とから構成されるフェノール系安定剤乳化液であって、その重量平均粒子径が0.1〜1.0ミクロン、かつ全粒子に占める70%以上の粒子が1.0ミクロン以下であるフェノール系安定剤乳化液をゴム強化スチレン系樹脂ラテックスに添加し、該ラテックスに均一分散させた後、塩析工程を経ることによりゴム強化スチレン系樹脂を製造する方法。
【請求項2】
重量平均粒子径が0.2〜0.8ミクロン、かつ全粒子に占める70%以上の粒子が0.8ミクロン以下である請求項1記載のゴム強化スチレン系樹脂を製造する方法
【請求項3】
フェノール系安定剤がパラクレゾールとジシクロペンタジエンとの反応物をブチル化して得られた生成物である請求項1または2記載のゴム強化スチレン系樹脂を製造する方法
【請求項4】
他の安定剤が硫黄系安定剤である請求項1、2または3記載のゴム強化スチレン系樹脂を製造する方法
【請求項5】
乳化剤が非イオン系乳化剤である請求項1〜4何れかに記載のゴム強化スチレン系樹脂を製造する方法


【公開番号】特開2008−291278(P2008−291278A)
【公開日】平成20年12月4日(2008.12.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−204934(P2008−204934)
【出願日】平成20年8月8日(2008.8.8)
【分割の表示】特願2003−16549(P2003−16549)の分割
【原出願日】平成15年1月24日(2003.1.24)
【出願人】(399034220)日本エイアンドエル株式会社 (186)
【Fターム(参考)】