JP5046610B2 - スチレン系樹脂とポリ乳酸からなる樹脂組成物 - Google Patents
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Description
一方、近年、石油資源枯渇の問題や炭酸ガス排出増加に伴う地球温暖化といった環境問題の観点より、石油を原料としない非石油系樹脂が注目されている。
こうした中で、植物由来原料をモノマーとした樹脂が開発されてきており、既にとうもろこしや芋類等から得た澱粉を糖化して、さらに乳酸菌により乳酸とし、ついで乳酸を環化させてラクチドとし、これを開環重合することによりポリ乳酸樹脂が生産されるようになった。
このような植物由来の環境維持可能な材料を石油系樹脂に配合して使用することにより、石油系樹脂の使用量を削減することが可能であり、種々の検討が行われている(特許文献1参照)。石油系樹脂の代表格であるスチレン系樹脂にも上記材料を配合して使用することができれば、スチレン系樹脂の使用量も多いだけに、削減量も多大であると期待される。スチレン樹脂の使用量を削減することは、石油使用量および炭酸ガス総量を減らすことであり、環境負荷の低減につながる。
すなわち、本発明は下記のとおりである。
(1)ゴム変性ポリスチレン、又はゴム変性ポリスチレンとポリスチレンの混合物(A)80〜30重量%、スチレン系単量体と(メタ)アクリル酸エステル系単量体からなるブロック共重合体(B)10〜30重量%及びポリ乳酸(C)10〜40重量%からなる樹脂組成物であって、スチレン系単量体と(メタ)アクリル酸エステル系単量体からなるブロック共重合体(B)がa−b型ブロック共重合体であり、aセグメントがスチレン系単量体から形成され、bセグメントが炭素数1〜4のアルキル鎖を有する(メタ)アクリル酸エステル系単量体から形成されており、かつaセグメントとbセグメントとの割合が重量比で40/60〜95/5であることを特徴とする樹脂組成物。
(2)(1)に記載の樹脂組成物からなる成形体。
本発明で用いられるスチレン系樹脂(A)とは、スチレンを主成分とした重合体である。
スチレン系樹脂(A)としては、ポリスチレン、ゴム変性ポリスチレン、スチレンと他のビニル系単量体を共重合したスチレン系樹脂、等が挙げられる。
ポリスチレンとはスチレンの単独重合体であり、一般的に入手できるものを適宜選択して用いることができる。一般的に入手できるポリスチレンは、スチレンの重合度、分子量分布、可塑剤や滑剤の量が調整され、流動性の異なるものが提供されている。本発明で使用されるポリスチレンの流動性はISO1133に従って測定したメルトフローレイトが1〜10g/10minの範囲にあることが好ましい。ポリスチレンの流動性が上記範囲を下回ると、本発明の樹脂組成物の成形性、特に射出成形での金型充填性が低下して好ましくない。一方、ポリスチレンの流動性が上記範囲を上回ると、本発明の樹脂組成物の成形性、特に押出成形、真空成形、ブロー成形での厚み均一性が低下して好ましくない。
ゴム変性ポリスチレンの流動性は、ISO1133に従って測定したメルトフローレイトが1〜10g/10minの範囲にあることが好ましい。ゴム変性ポリスチレンの流動性が上記範囲を下回ると、本発明の樹脂組成物の成形性、特に射出成形での金型充填性が低下して好ましくない。一方、ゴム変性ポリスチレンの流動性が上記範囲を上回ると、本発明の樹脂組成物の成形性、特に押出成形、真空成形、ブロー成形での厚み均一性が低下して好ましくない。
スチレンと他のビニル系単量体を共重合したスチレン系樹脂としては、スチレンと(メタ)アクリル酸の共重合体、スチレンと無水マレイン酸の共重合体、等が挙げられる。
炭素数1〜4のアルキル鎖を有する(メタ)アクリル酸エステル系単量体の具体例としては、(メタ)アクリル酸メチルエステル、(メタ)アクリル酸エチル、エステル(メタ)アクリル酸イソプロピルエステル、アクリル酸ブチルエステルが挙げられ、中で最も入手しやすい単量体はメタアクリル酸メチルエステルである。
上記好適なスチレン系単量体と(メタ)アクリル酸エステル系単量体からなるブロック共重合体(B)は市販されているものを使用してもよい。例としては日本油脂(株)製「モディパーMS10B」等が挙げられる。
また、ポリ乳酸(C)を構成するL−乳酸およびD−乳酸の比率に関しては、特に限定
されることなく用いることが出来る。しかし、ポリ乳酸を結晶化させる事により耐熱性を高める必要がある場合には、L−乳酸とD−乳酸の比率が100:0〜90:10、好ましくはL−乳酸とD−乳酸の比率が100:0〜95:5であるポリ乳酸を用いる。
ポリ乳酸(C)の分子量や分子量分布は、実質的に成形加工が可能であれば特に限定されないが、重量平均分子量としては好ましくは1万以上40万以下、より好ましくは4万以上30万以下である。
また、スチレン系単量体と(メタ)アクリル酸エステル系単量体からなるブロック共重合体(B)が5重量%未満では添加しない場合に比べて引張破壊歪みやシャルピー衝撃強さ等の向上はほとんど認められない。一方、スチレン系単量体と(メタ)アクリル酸エステル系単量体からなるブロック共重合体(B)の添加量が40重量%を越えた場合は、シャルピー衝撃強さ等の向上は頭打ちあるいは若干低下する場合もあり、好ましくない。
さらに、本発明の樹脂組成物は、スチレン系樹脂(A)、スチレン系単量体と(メタ)アクリル酸エステル系単量体からなるブロック共重合体(B)及びポリ乳酸(C)を配合、溶融、混練、造粒するときに、酸化防止剤、滑剤、着色剤、紫外線吸収剤、光安定剤といった添加剤を添加することができる。
本発明の樹脂組成物は射出成形、シート押出成形、真空成形、異型押出成形、ブロー成形といった方法で成形されて樹脂製品となる。
<スチレン系樹脂(A)−1>
(A)−1;PSジャパン株式会社製 ゴム変性ポリスチレン「H8117」
基礎物性を(表−1)に示した。
<スチレン系樹脂(A)−2>
(A)−2;PSジャパン株式会社製 ポリスチレン「685」
基礎物性を(表−1)に示した。
(B)−1;日本油脂株式会社製 「モディパー MS10B」
スチレンとメタクリル酸メチルとのブロック共重合体で組成比:スチレン/メタクリル酸メチル=90/10である。また、当該ブロック共重合体をスチレンモノマーに30重量%で溶解した溶液の粘度は2.0Pa・sであった。
<ポリ乳酸(C)>
(C)−1;Nature Works LLC製「4032D」
ISO1133(200℃、5kgf)に従って測定したメルトフローレイトは14.2g/10minであった。
スチレン系樹脂(A)、スチレン系単量体と(メタ)アクリル酸エステル系単量体からなるブロック共重合体(B)およびポリ乳酸(C)を(表−2)〜(表−4)の上段に示す通り計量した。
計量した原料をドラムタンブラーで配合し、同方向二軸押出機(WERNER& PF
LEIDERER社製ZSK25)でシリンダー設定温度200℃、スクリュー回転数
200rpmにて溶融混練し溶融ストランドとして抜き出した。溶融ストランドを水冷し
ロータリーカッターでストランドをカッティングしてペレット状の樹脂組成物を得た。
上記で製造した樹脂組成物のメルトフローレイトをISO1133にしたがって測定した。又、上記で製造した樹脂組成物をISOタイプA試験片に射出成形し、ISO527−1に従って引張強さ、引張破壊歪みを、ISO178に従って曲げ弾性率を、ISO179に従ってシャルピー衝撃強さを、ISO306に従ってビカット軟化温度を測定した。
以上の測定結果を(表−2)〜(表−4)の下段に示した。
実施例1では、スチレン系単量体と(メタ)アクリル酸エステル系単量体からなるブロック共重合体(B)−1を10重量部配合した。これに対して、比較例1ではポリスチレンであるスチレン系樹脂(A)−2を10重量部配合し、HIPSゴム量およびポリ乳酸の含有量を実施例1と同一とした。実施例1の方が、シャルピー衝撃強さが高くなっている。
同様に実施例2〜4、参考実施例5に対して比較例2〜5はスチレン系単量体と(メタ)アクリル酸エステル系単量体からなるブロック共重合体(B)−1をスチレン系樹脂(A)−2に置き換えた。実施例の方が総じて引張破壊歪みおよびシャルピー衝撃強さが高くなっている。
ポリ乳酸(C)の配合量が50重量%を越えると(比較例6)、耐熱性の指標であるビカット軟化温度が50℃以下と大幅に低下してしまうので、好ましくない。
また、実施例6と比較例7を比較してわかるように、スチレン系単量体と(メタ)アクリル酸エステル系単量体からなるブロック共重合体(B)の配合量が40重量%を越えると、引張破断歪みおよびシャルピー衝撃強さの向上は頭打ちである。また、(メタ)アクリル酸エステル系単量体からなるブロック共重合体(B)の配合量が5重量%未満(比較例8)では、引張破断歪みおよびシャルピー衝撃強さの向上は認められない。
スチレン系樹脂(A)がゴム変性ポリスチレン(スチレン系樹脂(A)−1)およびポリスチレン(スチレン系樹脂(A)−2)の混合系についても、スチレン系単量体と(メタ)アクリル酸エステル系単量体からなるブロック共重合体(B)の配合により、引張破壊歪みおよびシャルピー衝撃強さの向上が認められる。(実施例7対比較例10、実施例8対比較例11)
Claims (2)
- ゴム変性ポリスチレン、又はゴム変性ポリスチレンとポリスチレンの混合物(A)80〜30重量%、スチレン系単量体と(メタ)アクリル酸エステル系単量体からなるブロック共重合体(B)10〜30重量%及びポリ乳酸(C)10〜40重量%からなる樹脂組成物であって、スチレン系単量体と(メタ)アクリル酸エステル系単量体からなるブロック共重合体(B)がa−b型ブロック共重合体であり、aセグメントがスチレン系単量体から形成され、bセグメントが炭素数1〜4のアルキル鎖を有する(メタ)アクリル酸エステル系単量体から形成されており、かつaセグメントとbセグメントとの割合が重量比で40/60〜95/5であることを特徴とする樹脂組成物。
- 請求項1に記載の樹脂組成物からなる成形体。
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