(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024027740
(43)【公開日】2024-03-01
(54)【発明の名称】樹脂組成物の製造方法、及び樹脂組成物
(51)【国際特許分類】
C08L 53/02 20060101AFI20240222BHJP
C08L 23/10 20060101ALI20240222BHJP
C08L 23/04 20060101ALI20240222BHJP
C08F 297/04 20060101ALI20240222BHJP
C08F 8/04 20060101ALI20240222BHJP
C08L 101/00 20060101ALI20240222BHJP
B29B 17/02 20060101ALI20240222BHJP
【FI】
C08L53/02 ZAB
C08L23/10
C08L23/04
C08F297/04
C08F8/04
C08L101/00
B29B17/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022130806
(22)【出願日】2022-08-18
(71)【出願人】
【識別番号】000000033
【氏名又は名称】旭化成株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100079108
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 良幸
(74)【代理人】
【識別番号】100109346
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 敏史
(74)【代理人】
【識別番号】100117189
【弁理士】
【氏名又は名称】江口 昭彦
(74)【代理人】
【識別番号】100134120
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 和彦
(72)【発明者】
【氏名】照井 柊
(72)【発明者】
【氏名】城本 隆行
【テーマコード(参考)】
4F401
4J002
4J026
4J100
【Fターム(参考)】
4F401AA09
4F401AA10
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4J002AA003
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4J026HA06
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4J026HB48
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4J100AB02P
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4J100FA35
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4J100HC84
4J100HC89
4J100HD04
4J100HE14
4J100HE35
4J100JA58
(57)【要約】
【課題】リサイクル品でありながら、実用上十分な耐衝撃性、低温耐衝撃性、破断伸度、及び曲げ剛性の特性バランスを維持できる樹脂組成物の製造方法を提供する。
【解決手段】(I):ビニル芳香族単量体単位(A)、及び共役ジエン単量体単位(B)を有し、前記(A)の含有量が5質量%以上30質量%以下であり、前記(B)の水素添加率が50質量%以上100質量%以下であるブロック共重合体と、
(II):ポリエチレン及び/又はポリプロピレンを含むポリオレフィン系樹脂と、
を、
含有する樹脂組成物の製造方法であって、
前記(II)中の前記ポリエチレン又はポリプロピレンの質量比率に応じて、前記(I)中の前記(B)に由来する1,2-ビニル結合及び3,4-ビニル結合の合計量を設定し、
前記(I)と前記(II)とを、質量比(I)/(II)が1/99~30/70で混合する、樹脂組成物の製造方法。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
(I):ビニル芳香族単量体単位(A)、及び共役ジエン単量体単位(B)を有し、ビニル芳香族単量体単位(A)の含有量が5質量%以上30質量%以下であり、共役ジエン単量体単位(B)の水素添加率が50質量%以上100質量%以下であるブロック共重合体と、
(II):ポリエチレン及び/又はポリプロピレンを含むポリオレフィン系樹脂と、
を、
含有する樹脂組成物の製造方法であって、
前記ポリオレフィン系樹脂(II)中の前記ポリエチレン又はポリプロピレンの質量比率に応じて、前記ブロック共重合体(I)中の共役ジエン単量体単位(B)に由来する1,2-ビニル結合及び3,4-ビニル結合の合計量を設定し、
前記ブロック共重合体(I)と前記ポリオレフィン系樹脂(II)とを、質量比(I)/(II)が1/99~30/70で混合する、
樹脂組成物の製造方法。
【請求項2】
前記ポリオレフィン系樹脂(II)中のポリエチレンの質量比率が50質量%を超える場合、前記ブロック共重合体(I)中の共役ジエン単量体単位(B)に由来する1,2-ビニル結合及び3,4-ビニル結合の合計量を10質量%以上50質量%未満とし、
前記ポリオレフィン系樹脂(II)中のポリプロピレンの質量比率が50質量%を超える場合、前記ブロック共重合体(I)中の共役ジエン単量体単位(B)に由来する1,2-ビニル結合及び3,4-ビニル結合の合計量を50質量%以上85質量%以下とする、
請求項1に記載の樹脂組成物の製造方法。
【請求項3】
前記ポリオレフィン系樹脂(II)中の前記ポリエチレン又はポリプロピレンの質量比率に応じて、前記ブロック共重合体(I)の水素添加率を設定し、
前記ポリオレフィン系樹脂(II)中のポリエチレンの質量比率が50質量%を超える場合、前記ブロック共重合体(I)の水素添加率を70質量%以上100質量%以下に設定し、
前記ポリオレフィン系樹脂(II)中のポリプロピレンの質量比率が50質量%を超える場合、前記ブロック共重合体(I)の水素添加率を50質量%以上100質量%以下に設定する、
請求項1に記載の樹脂組成物の製造方法。
【請求項4】
前記ポリオレフィン系樹脂(II)が、
ポリエチレンを60質量%以上100質量%以下と、ポリエチレン以外のその他樹脂と夾雑物を0質量%以上40質量%以下と含むものであるか、又は、
ポリプロピレンを60質量%以上100質量%以下と、ポリプロピレン以外のその他樹脂と夾雑物を0質量%以上40質量%以下含むものである、
請求項1に記載の樹脂組成物の製造方法。
【請求項5】
プラスチック廃棄物の回収工程と、
前記回収したプラスチック廃棄物を分別する工程と、
プラスチック廃棄物中からポリプロピレン又はポリエチレンを60質量%以上含む純度で、前記ポリオレフィン系樹脂(II)を分別する工程と、
を、
さらに有する、
請求項1に記載の樹脂組成物の製造方法。
【請求項6】
前記ポリオレフィン系樹脂(II)中のポリエチレンの質量比率が60質量%以上100質量%以下である場合、前記ブロック共重合体(I)中の共役ジエン単量体単位(B)に由来する1,2-ビニル結合及び3,4-ビニル結合の合計量を10質量%以上40質量%以下とし、
前記ポリオレフィン系樹脂(II)中のポリプロピレンの質量比率が60質量%以上100質量%以下である場合、前記ブロック共重合体(I)中の共役ジエン単量体単位(B)に由来する1,2-ビニル結合及び3,4-ビニル結合の合計量を50質量%以上85質量%以下とする、
請求項1に記載の樹脂組成物の製造方法。
【請求項7】
前記ブロック共重合体(I)と、前記ポリオレフィン系樹脂(II)との質量比:(I)/(II)を、3/97~20/80とする、
請求項1に記載の樹脂組成物の製造方法。
【請求項8】
前記ブロック共重合体(I)として、
前記ブロック共重合体(I)中のビニル芳香族単量体単位(A)がスチレン単位であり、
前記ブロック共重合体(I)中の共役ジエン単量体単位(B)が水素添加された1,3-ブタジエン単位であり、1,4-ビニル結合が水素添加されたエチレン構造単位(Et)と、1,2-ビニル結合及び3,4-ビニル結合が水素添加されたブチレン構造単位(Bt)とを有する、ブロック共重合体を用いる、
請求項1に記載の樹脂組成物の製造方法。
【請求項9】
前記ポリオレフィン系樹脂(II)が、ポリエチレンを70質量%以上100質量%以下含有する場合、前記ブロック共重合体(I)中のエチレン構造単位(Et)を65質量%以上90質量%以下とし、
前記ポリオレフィン系樹脂(II)が、ポリプロピレンを70質量%以上100質量%以下含有する場合、前記ブロック共重合体(I)中のブチレン構造単位(Bt)を50質量%以上85質量%以下とし、
さらに、前記(I)ブロック共重合体と、(II)ポリオレフィン系樹脂との質量比:(I)/(II)を、3/97~20/80とする、
請求項1に記載の樹脂組成物の製造方法。
【請求項10】
前記ブロック共重合体(I)と、
前記ポリオレフィン系樹脂(II)と、
を、押出機で溶融混錬する工程を有する、
請求項1に記載の樹脂組成物の製造方法。
【請求項11】
前記回収したプラスチック廃棄物を分別する工程において、
前記プラスチック廃棄物を、手選別、比重選別、及び光学選別からなる群より選択される、少なくとも一種の方法で分別し、
ポリエチレンの含有量が70質量%以上100質量%以下、ポリエチレン以外のその他樹脂と夾雑物を0質量%以上30質量%以下となるように分別するか、又は、
ポリプロピレンの含有量が70質量%以上100質量%以下、ポリプロピレン以外のその他樹脂と夾雑物を0質量%以上30質量%以下となるように分別することにより、
前記ポリオレフィン系樹脂(II)を得る、
請求項5に記載の樹脂組成物の製造方法。
【請求項12】
請求項1乃至11のいずれか一項に記載の樹脂組成物の製造方法により得られる樹脂組成物であって、
(I):ビニル芳香族単量体単位(A)と、共役ジエン単量体単位(B)を有するブロック共重合体と、
(II):ポリエチレン及び/又はポリプロピレンを含むポリオレフィン系樹脂と
を、含有し、
前記ブロック共重合体(I)中のビニル芳香族単量体単位(A)の含有量が5質量%以上30質量%以下であり、
前記ブロック共重合体(I)中の共役ジエン単量体単位(B)の水素添加率が50質量%以上100質量%以下であり、
質量比:(I)/(II)が、1/99~30/70である、
樹脂組成物。
【請求項13】
前記ブロック共重合体(I)中の共役ジエン単量体単位(B)の水素添加率が70質量%以上100質量%以下である、
請求項12に記載の樹脂組成物。
【請求項14】
前記ブロック共重合体(I)中の共役ジエン単量体単位(B)の水素添加率が90質量%以上100質量%以下である、
請求項12に記載の樹脂組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、樹脂組成物の製造方法、及び樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、サステナブル社会やサーキュラーエコノミーの実現に向けてプラスチック廃棄物のリサイクル技術のより一層の向上が望まれている。
従来から、代表的なプラスチック廃棄物の処理方法としては、熱・エネルギー回収を行うサーマルリサイクル、化学的処理をして原料に戻すケミカルリサイクル、回収後に再溶融・成形を行うマテリアルリサイクルの3種類が挙げられる。回収したものを再製品化するまでのエネルギー消費量やコストの観点から、マテリアルリサイクルが最も優れた処理方法であることが知られているものの、日本国内のプラスチック廃棄物の大部分はサーマルリサイクルに用いられたり、埋め立て処理されたりしており、地球温暖化が進む現代において相応しくない、という問題点を有している。そこで、焼却処理による二酸化炭素の排出を抑制し、また、限りある資源を有効活用するために、マテリアルリサイクルを推進すべく、従来から様々な検討がなされている。
【0003】
例えば、特許文献1には、物性低下したリサイクル樹脂を、先端に樹脂溜まりを設けた押出機を用いることにより、バージン品相当の物性まで回復させる技術法が開示されている。
また、特許文献2には、リサイクルされたポリプロピレン系樹脂製品を粉砕した後、高結晶性のポリプロピレン系樹脂を粉砕したポリプロピレン系樹脂に混合して物性値を回復させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2017-148997号公報
【特許文献2】特許第3731009号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、従来開示されているリサイクル樹脂の再生方法に関しては、下記のような未だ改善すべき余地がある。
特許文献1に開示されている技術では、紫外線照射や熱酸化でのラジカル発生や、機械的剪断により高分子の主鎖が切断されることに起因する物性の低下に対しては、回復効果が得られない、という問題点を有している。
また、特許文献2に開示されている技術は、リサイクルされたポリプロピレン系樹脂に対して相当量のバージン高結晶性ポリプロピレンを混合する必要があるため、リサイクル方法としては不向きである、という問題点を有している。
【0006】
そこで本発明においては、上述した従来技術の問題点に鑑み、適切な構造のブロック共重合体を改質剤として配合することで、リサイクル品でありながら、実用上十分な耐衝撃性、低温耐衝撃性、破断伸度、及び曲げ剛性の特性バランスが維持できる樹脂組成物の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らは、上述した従来技術の課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、ビニル芳香族単量体単位と、共役ジエン単量体単位を含む、所定の構造のブロック共重合体を改質剤として所定量配合することにより得られる樹脂組成物が、リサイクル品でありつつ、実用上十分な物性を示すことを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下の通りである。
【0008】
〔1〕
(I):ビニル芳香族単量体単位(A)、及び共役ジエン単量体単位(B)を有し、ビニル芳香族単量体単位(A)の含有量が5質量%以上30質量%以下であり、共役ジエン単量体単位(B)の水素添加率が50質量%以上100質量%以下であるブロック共重合体と、
(II):ポリエチレン及び/又はポリプロピレンを含むポリオレフィン系樹脂と、
を、
含有する樹脂組成物の製造方法であって、
前記ポリオレフィン系樹脂(II)中の前記ポリエチレン又はポリプロピレンの質量比率に応じて、前記ブロック共重合体(I)中の共役ジエン単量体単位(B)に由来する1,2-ビニル結合及び3,4-ビニル結合の合計量を設定し、
前記ブロック共重合体(I)と前記ポリオレフィン系樹脂(II)とを、質量比(I)/(II)が1/99~30/70で混合する、樹脂組成物の製造方法。
〔2〕
前記ポリオレフィン系樹脂(II)中のポリエチレンの質量比率が50質量%を超える場合、前記ブロック共重合体(I)中の共役ジエン単量体単位(B)に由来する1,2-ビニル結合及び3,4-ビニル結合の合計量を10質量%以上50質量%未満とし、
前記ポリオレフィン系樹脂(II)中のポリプロピレンの質量比率が50質量%を超える場合、前記ブロック共重合体(I)中の共役ジエン単量体単位(B)に由来する1,2-ビニル結合及び3,4-ビニル結合の合計量を50質量%以上85質量%以下とする、前記〔1〕に記載の樹脂組成物の製造方法。
〔3〕
前記ポリオレフィン系樹脂(II)中の前記ポリエチレン又はポリプロピレンの質量比率に応じて、前記ブロック共重合体(I)の水素添加率を設定し、
前記ポリオレフィン系樹脂(II)中のポリエチレンの質量比率が50質量%を超える場合、前記ブロック共重合体(I)の水素添加率を70質量%以上100質量%以下に設定し、
前記ポリオレフィン系樹脂(II)中のポリプロピレンの質量比率が50質量%を超える場合、前記ブロック共重合体(I)の水素添加率を50質量%以上100質量%以下に設定する、前記〔1〕又は〔2〕に記載の樹脂組成物の製造方法。
〔4〕
前記ポリオレフィン系樹脂(II)が、
ポリエチレンを60質量%以上100質量%以下と、ポリエチレン以外のその他樹脂と夾雑物を0質量%以上40質量%以下と含むものであるか、又は、
ポリプロピレンを60質量%以上100質量%以下と、ポリプロピレン以外のその他樹脂と夾雑物を0質量%以上40質量%以下含むものである、
前記〔1〕乃至〔3〕のいずれか一に記載の樹脂組成物の製造方法。
〔5〕
プラスチック廃棄物の回収工程と、
前記回収したプラスチック廃棄物を分別する工程と、
プラスチック廃棄物中からポリプロピレン又はポリエチレンを60質量%以上含む純度で、前記ポリオレフィン系樹脂(II)を分別する工程と、
を、さらに有する、前記〔1〕乃至〔4〕のいずれか一に記載の樹脂組成物の製造方法。
〔6〕
前記ポリオレフィン系樹脂(II)中のポリエチレンの質量比率が60質量%以上100質量%以下である場合、前記ブロック共重合体(I)中の共役ジエン単量体単位(B)に由来する1,2-ビニル結合及び3,4-ビニル結合の合計量を10質量%以上40質量%以下とし、
前記ポリオレフィン系樹脂(II)中のポリプロピレンの質量比率が60質量%以上100質量%以下である場合、前記ブロック共重合体(I)中の共役ジエン単量体単位(B)に由来する1,2-ビニル結合及び3,4-ビニル結合の合計量を50質量%以上85質量%以下とする、前記〔1〕乃至〔5〕のいずれか一に記載の樹脂組成物の製造方法。
〔7〕
前記ブロック共重合体(I)と、前記ポリオレフィン系樹脂(II)との質量比:(I)/(II)を、3/97~20/80とする、前記〔1〕乃至〔6〕のいずれか一に記載の樹脂組成物の製造方法。
〔8〕
前記ブロック共重合体(I)として、
前記ブロック共重合体(I)中のビニル芳香族単量体単位(A)がスチレン単位であり、
前記ブロック共重合体(I)中の共役ジエン単量体単位(B)が水素添加された1,3-ブタジエン単位であり、1,4-ビニル結合が水素添加されたエチレン構造単位(Et)と、1,2-ビニル結合及び3,4-ビニル結合が水素添加されたブチレン構造単位(Bt)とを有する、ブロック共重合体を用いる、前記〔1〕乃至〔7〕のいずれか一に記載の樹脂組成物の製造方法。
〔9〕
前記ポリオレフィン系樹脂(II)が、ポリエチレンを70質量%以上100質量%以下含有する場合、前記ブロック共重合体(I)中のエチレン構造単位(Et)を65質量%以上90質量%以下とし、
前記ポリオレフィン系樹脂(II)が、ポリプロピレンを70質量%以上100質量%以下含有する場合、前記ブロック共重合体(I)中のブチレン構造単位(Bt)を50質量%以上85質量%以下とし、
さらに、前記(I)ブロック共重合体と、(II)ポリオレフィン系樹脂との質量比:(I)/(II)を、3/97~20/80とする、前記〔1〕乃至〔8〕のいずれか一に記載の樹脂組成物の製造方法。
〔10〕
前記ブロック共重合体(I)と、前記ポリオレフィン系樹脂(II)とを、押出機で溶融混錬する工程を有する、前記〔1〕乃至〔9〕のいずれか一に記載の樹脂組成物の製造方法。
〔11〕
前記回収したプラスチック廃棄物を分別する工程において、
前記プラスチック廃棄物を、手選別、比重選別、及び光学選別からなる群より選択される、少なくとも一種の方法で分別し、
ポリエチレンの含有量が70質量%以上100質量%以下、ポリエチレン以外のその他樹脂と夾雑物を0質量%以上30質量%以下となるように分別するか、又は、
ポリプロピレンの含有量が70質量%以上100質量%以下、ポリプロピレン以外のその他樹脂と夾雑物を0質量%以上30質量%以下となるように分別することにより、
前記ポリオレフィン系樹脂(II)を得る、前記〔5〕に記載の樹脂組成物の製造方法。
〔12〕
前記〔1〕乃至〔11〕のいずれか一に記載の樹脂組成物の製造方法により得られる樹脂組成物であって、
(I):ビニル芳香族単量体単位(A)と、共役ジエン単量体単位(B)を有するブロック共重合体と、
(II):ポリエチレン及び/又はポリプロピレンを含むポリオレフィン系樹脂と
を、含有し、
前記ブロック共重合体(I)中のビニル芳香族単量体単位(A)の含有量が5質量%以上30質量%以下であり、
前記ブロック共重合体(I)中の共役ジエン単量体単位(B)の水素添加率が50質量%以上100質量%以下であり、
質量比:(I)/(II)が、1/99~30/70である、樹脂組成物。
〔13〕
前記ブロック共重合体(I)中の共役ジエン単量体単位(B)の水素添加率が70質量%以上100質量%以下である、前記〔12〕に記載の樹脂組成物。
〔14〕
前記ブロック共重合体(I)中の共役ジエン単量体単位(B)の水素添加率が90質量%以上100質量%以下である、前記〔12〕又は〔13〕に記載の樹脂組成物。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、リサイクル品でありながら、実用上十分な耐衝撃性、低温耐衝撃性、破断伸度、及び曲げ剛性の特性バランスを維持できる樹脂組成物の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明を実施するための形態(以下、単に「本実施形態」という。)について詳細に説明する。
なお、以下の本実施形態は、本発明を実施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。
【0011】
〔樹脂組成物の製造方法〕
本実施形態の樹脂組成物の製造方法は、
(I):ビニル芳香族単量体単位(A)、及び共役ジエン単量体単位(B)を有し、ビニル芳香族単量体単位(A)の含有量が5質量%以上30質量%以下であり、共役ジエン単量体単位(B)の水素添加率が50質量%以上100質量%以下であるブロック共重合体と、
(II):ポリエチレン及び/又はポリプロピレンを含むポリオレフィン系樹脂と、
を、
含有する樹脂組成物の製造方法であって、
前記ポリオレフィン系樹脂(II)中の前記ポリエチレン又はポリプロピレンの質量比率に応じて、前記ブロック共重合体(I)中の共役ジエン単量体単位(B)に由来する1,2-ビニル結合及び3,4-ビニル結合の合計量を設定し、
前記ブロック共重合体(I)と前記ポリオレフィン系樹脂(II)とを、質量比(I)/(II)が1/99~30/70で混合する。
【0012】
((I):ブロック共重合体)
本実施形態の樹脂組成物の製造方法においては、ビニル芳香族単量体単位(A)及び共役ジエン単量体単位(B)を有し、ビニル芳香族単量体単位(A)の含有量が5質量%以上30質量%以下であり、共役ジエン単量体単位(B)の水素添加率が50質量%以上100質量%以下であるブロック共重合体(以下、成分(I)、ブロック共重合体(I)と記載する場合もある)を用いる。
【0013】
<ビニル芳香族単量体単位(A)>
本明細書中、ビニル芳香族単量体単位(A)とは、ビニル芳香族化合物が重合した結果生じる、重合体中にビニル芳香族化合物によって形成される重合単位である。
成分(I)中のビニル芳香族単量体単位を形成するビニル芳香族化合物としては、以下に限定されず、公知のものを用いることができる。例えば、スチレン、o-メチルスチレン、p-メチルスチレン、p-tert-ブチルスチレン、1,3-ジメチルスチレン、α-メチルスチレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン等が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中では、スチレンが好ましい。
【0014】
<成分(I)中のビニル芳香族単量体単位(A)の含有量>
成分(I)中のビニル芳香族単量体単位(A)の含有量は、樹脂組成物の高い剛性の観点で5質量%以上であり、耐衝撃性及び低温耐衝撃性の観点から30質量%以下である。
一般的に、樹脂組成物の耐衝撃性と高い剛性はトレードオフの関係にあるが、成分(I)中のビニル芳香族単量体単位(A)の含有量が5質量%以上であることにより、ブロック共重合体(I)中の硬質成分が増加し、樹脂組成物の曲げ弾性率が向上し、高い剛性を発現する傾向にある。ビニル芳香族単量体単位(A)の含有量が30質量%以下であることにより、樹脂組成物の柔軟性が向上し、優れた耐衝撃性及び低温耐衝撃性を発現する。
成分(I)中のビニル芳香族単量体単位(A)の含有量が30質量%を超えるとブロック共重合体(I)中のビニル芳香族単量体単位(A)の凝集による疑似架橋点の増大により硬度が高くなる傾向にあり、さらにガラス転移温度が高温側にシフトするため、樹脂組成物が脆化しやすくなり、耐衝撃性が低下する傾向にある。
つまり、このトレードオフを解消するためのビニル芳香族単量体単位の含有量は、5質量%以上30質量%以下であり、好ましくは6質量%以上25質量%以下であり、より好ましくは7質量%以上20質量%以下である。
成分(I)中のビニル芳香族単量体単位の含有量は、(I)成分の重合工程において、モノマーの添加量、重合時間等の重合条件を調整することにより、上記範囲に制御することができる。
【0015】
<成分(I)中の共役ジエン単量体単位(B)>
本明細書中、共役ジエン単量体単位(B)とは、共役ジエン化合物が重合した結果生じる、重合体中に共役ジエン化合物によって形成される重合単位である。
【0016】
成分(I)に含まれる共役ジエン単量体とは、共役二重結合を有するジオレフィンである。前記ジオレフィンは、以下に限定されず、公知のものを用いることができる。例えば、1,3-ブタジエン、イソプレン、2,3-ジメチル-ブタジエン、2-メチル-1,3-ペンタジエン、ミルセン、2-メチル-1,3-ペンタジエン、3-メチル-1,3-ペンタジエン、4-メチル-1,3-ペンタジエン、2-フェニル-1,3-ブタジエン、2-フェニル-1,3-ペンタジエン、3-フェニル-1,3-ペンタジエン、2,3-ジメチル-1,3-ペンタジエン、4-メチル-1,3-ペンタジエン、2-ヘキシル-1,3-ブタジエン、3-メチル-1,3-ヘキサジエン、2-ベンジル-1,3-ブタジエン、2-p-トリル-1,3-ブタジエン、及びこれらの混合物等が挙げられる。
これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中では、1,3-ブタジエンが好ましい。前記各種化合物を選択することにより、化合物中に3級炭素を含むイソプレンに比べて、ブロック共重合体を得たときの水素引抜きによる分子鎖の切断が低減される傾向にある。
【0017】
<成分(I)中の共役ジエン単量体単位の水素添加率>
成分(I)中の共役ジエン単量体単位の二重結合の水素添加率は、50質量%以上100質量%以下であり、60質量%以上100質量%以下であることが好ましく、80質量%以上100質量%以下であることがより好ましく、完全水添(95~100質量%)であることがさらに好ましい。
成分(I)中の共役ジエン単量体単位の二重結合を95質量%~100質量%水添した完全水添とすることにより、後述する(II)ポリオレフィン系樹脂との溶解度パラメーター(sp値とも言う)が近くなり、相容性が向上し、破断伸度が向上する傾向にある。また、成分(I)中の共役ジエン単量体単位の二重結合を完全水添することで、紫外線による樹脂組成物の光酸化劣化を低減し、耐候性を担保できる傾向にある。
共役ジエン単量体単位に由来する1,2-ビニル結合及び3,4-ビニル結合中の二重結合は熱酸化劣化しやすく、さらに紫外線のダメージを受けやすい。そこで、共役ジエン単量体単位に由来する1,2-ビニル結合及び3,4-ビニル結合を優先的に水素添加して、1,4-結合部分の二重結合を残した部分水添とすることで、加工時の熱酸化劣化や紫外線による光酸化劣化を低減し、さらにブロック共重合体のガラス転移温度が低温側へシフトするため、樹脂組成物の低温耐衝撃性が向上する傾向にある。
【0018】
成分(I)中の共役ジエン単量体単位の水素添加率は、樹脂組成物の使用目的に応じて適宜選択して設定することが好ましい。
本実施形態の樹脂組成物においては、ポリオレフィン系樹脂(II)中のポリエチレン又はポリプロピレンの質量比率に応じて、ブロック共重合体(I)の水素添加率を設定することが好ましい。
例えば、ポリオレフィン系樹脂(II)中のポリエチレンの質量比率が50質量%を超える場合、樹脂組成物の高い破断伸度、耐ストレスクラッキング性、耐候性、耐熱酸化劣化性を満たす目的で、成分(I)中の共役ジエン単量体単位(B)の水素添加率は70~100質量%であることが好ましく、80~100質量%がより好ましく、90~100質量%がさらに好ましい。このように水素添加率を設定することで、ブロック共重合体とポリエチレンの溶解度パラメーターが近くなり、両者の相容性が向上することで、上記物性を満たす樹脂組成物が得られる。
ポリオレフィン系樹脂(II)中のポリプロピレンの質量比率が50質量%を超える場合、樹脂組成物の高い破断伸度、耐候性、耐熱酸化劣化性を満たす目的で、成分(I)中の共役ジエン単量体単位(B)の水素添加率は50~100質量%であることが好ましく、60~100質量%がより好ましく、70~100質量%がさらに好ましい。一方で、樹脂組成物の低温耐衝撃性を向上させる目的では、成分(I)中の共役ジエン単量体単位(B)の水素添加率は、70質量%以上80質量%以下とすることが好ましい。
また、ポリオレフィン系樹脂(II)の主成分がポリエチレンであるか、ポリプロピレンであるかに関わらず、ブロック共重合体(I)の共役ジエン単量体単位中の1,2-ビニル結合及び3,4-ビニル結合量を全て水素添加することが好ましい態様である。このようにすることで、加工中の熱酸化劣化を低減することができる。
【0019】
成分(I)の共役ジエン単量体単位の二重結合の水素添加率は、(A)成分の水添反応において、水添触媒の種類、添加量、水素添加量、温度、圧力、水添時間等を調整することにより、上記数値範囲に制御することができる。
【0020】
<成分(I)のブロック構造>
成分(I)は、特に限定されないが、共役ジエン単量体単位として1,3-ブタジエン、ビニル芳香族単量体単位としてスチレンを含むブロック共重合体であることが好ましい。
具体的には、スチレンを主体とする重合体ブロック(a)と、1,3-ブタジエンを主体とする重合体ブロック(b)と、からなるブロック共重合体であることがより好ましい。より具体的には、スチレンブロック-(1,3-ブタジエンブロック)-スチレンブロックの、(a)―(b)―(a)ブロック構造、又はスチレンブロック-(1,3-ブタジエンブロック)-スチレンブロック-(1,3-ブタジエンブロック)の、(a)-(b)-(a)-(b)ブロック構造を有するブロック共重合体等が挙げられる。共重合体がブロック構造であることで、疑似架橋点となる硬質のポリスチレンブロックとソフトブロックとなる軟質のポリブタジエンブロックを明確に区別されることになり、共重合体が架橋されたゴムのような弾性を発現し、樹脂組成物としたときの、応力に対する回復性が向上する傾向にある。
【0021】
<成分(I)中の1,2-ビニル結合量及び3,4-ビニル結合量>
本実施形態においては、成分(I)の共役ジエン単量体単位に由来する1,2-ビニル結合、及び3,4-ビニル結合の合計量を、後述する成分(II)(ポリエチレン及び/又はポリプロピレンを含むポリオレフィン系樹脂)中のポリエチレン又はポリプロピレンの質量比率に応じて設定する。
本実施形態においては、成分(II)中のポリエチレン又はポリプロピレンの質量比率に応じて成分(I)のブロック共重合体の構造を設定することに特徴を有しており、成分(II)中のポリエチレン又はポリプロピレンの質量比を考慮して、成分(I)のビニル結合量を最適化することにより、本実施形態の樹脂組成物において、優れた改質効果が得られる。
【0022】
成分(II)中のポリエチレンの質量比率が50質量%を超える場合は、(I)成分中の共役ジエン単量体単位(B)に由来する1,2-ビニル結合及び3,4-ビニル結合の合計量を10質量%以上50質量%未満とすることが好ましく、10質量%以上45質量%以下とすることがより好ましく、10質量%以上40質量%以下とすることがさらに好ましく、10質量%以上35質量%以下とすることがさらにより好ましい。
また、成分(II)中のポリプロピレンの質量比率が50質量%を超える場合は、成分(I)中の共役ジエン単量体単位(B)に由来する1,2-ビニル結合及び3,4-ビニル結合の合計量を、50質量%以上85質量%以下とすることが好ましく、55質量%以上80質量%以下とすることがより好ましく、60質量%以上75質量%以下とすることがさらに好ましい。
【0023】
さらに具体的には、本実施形態の樹脂組成物の製造方法においては、前記成分(II)中のポリエチレンの質量比率が60質量%以上100質量%以下である場合、前記成分(I)中の共役ジエン単量体単位(B)に由来する1,2-ビニル結合及び3,4-ビニル結合の合計量を10質量%以上40質量%以下とすることが好ましい。
また、前記成分(II)中のポリプロピレンの質量比率が60質量%以上100質量%以下である場合、前記成分(I)中の共役ジエン単量体単位(B)に由来する1,2-ビニル結合及び3,4-ビニル結合の合計量を50質量%以上85質量%以下とすることが好ましい。
【0024】
上述のように、成分(II)中のポリエチレン又はポリプロピレンの質量比率に応じて、成分(I)の共役ジエン単量体単位に由来する1,2-ビニル結合及び3,4-ビニル結合の合計量を所定の数値範囲に設定することにより、成分(I)と成分(II)の相容性が向上し、応力集中が回避され、樹脂組成物の破断伸度が大幅に向上する。
具体的には、成分(II)中に含まれるポリエチレンは、成分(I)の共役ジエン単量体単位に由来する1,4-結合と溶解度パラメーター(sp値)が近いため、互いに相容しやすい。一方で、成分(II)中に含まれるポリプロピレンは、成分(I)の共役ジエン単量体単位に由来する1,2-ビニル結合及び3,4-ビニル結合と溶解度パラメーター(sp値)が近いため、互いに相容しやすい。よって、成分(II)中のポリエチレン又はポリプロピレンの質量比率によって、最適な1,2-ビニル結合及び3,4-ビニル結合の合計量を設定することで、本実施形態の樹脂組成物の破断伸度がバージン樹脂と同等程度まで向上する傾向にある。
【0025】
成分(I)の共役ジエン単量体単位部分の1,2-ビニル結合量及び3,4-ビニル結合量は、後述するビニル化剤量や重合温度を調整することにより上記数値範囲に制御することができる。ビニル化剤量を増やす又は重合温度を低く調整すると、1,2-ビニル結合量及び3,4-ビニル結合量は増加する傾向にある。
例えば、共役ジエン単量体として1,3-ブタジエン、重合開始剤としてノルマルブチルリチウム(NBL)、ビニル化剤としてN,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)を使用する場合、1,2-ビニル結合量を10質量%に制御するには、NBLを1モルに対しTMEDAを0~0.05モル、重合温度を60℃~70℃に制御することが好ましい。一方、1,2-ビニル結合量を60質量%に制御するためには、NBLを1モルに対し、TMEDAを0.5~1モル、重合温度を50℃~70℃に制御することが好ましい。
【0026】
<成分(I)中のエチレン構造単位(Et)とブチレン構造単位(Bt)>
本実施形態の樹脂組成物の製造方法においては、前記成分(I)として、当該(I)成分中のビニル芳香族単量体単位(A)がスチレン単位であり、共役ジエン単量体単位が1,3-ブタジエン単位であり、かつ、1,4-ビニル結合が水素添加されたエチレン構造単位(Et)と、1,2-ビニル結合及び3,4-ビニル結合が水素添加されたブチレン構造単位(Bt)とを有するブロック共重合体を用いることが好ましい。これにより、成分(I)と成分(II)の溶解度パラメーターが近くなることで、相容性を向上させることができる。
【0027】
特に、成分(II)の主成分(質量比率が50質量%を超える)がポリエチレンである場合、成分(I)中にエチレン構造単位(Et)を65質量%以上90質量%以下含有することが好ましく、70質量%以上90質量%以下がより好ましく、75質量%以上90質量%以下がさらに好ましい。
上記範囲内に設定することで、成分(I)と成分(II)の相容性が向上し、耐ストレスクラッキング性に優れ、バージン樹脂を超える破断伸度を有する樹脂組成物が得られる傾向にある。
また、成分(II)中の主成分(質量比率が50質量%を超える)がポリプロピレンである場合、成分(I)中にブチレン構造単位(Bt)を50質量%以上85質量%以下含有することが好ましく、55質量%以上85質量%以下含有することがより好ましく、60質量%以上85質量%以下含有することがさらに好ましく、65質量%以上85質量%以下含有することがさらにより好ましい。
上記範囲内に設定することで、成分(I)と成分(II)の相容性が向上し、耐ストレスクラッキング性に優れ、バージン樹脂を超える破断伸度を有する樹脂組成物が得られる傾向にある。
【0028】
さらに具体的には、前記成分(II)が、ポリエチレンを70質量%以上100質量%以下含有する場合、前記成分(I)中のエチレン構造単位(Et)を65質量%以上90質量%以下とすることが好ましく、75質量%以上90質量%以下とすることがより好ましく、85質量%以上90質量%以下とすることがさらに好ましい。
また、前記成分(II)が、ポリプロピレンを70質量%以上100質量%以下含有する場合、前記成分(I)中のブチレン構造単位(Bt)を50質量%以上85質量%以下とすることが好ましく、60質量%以上85質量%以下とすることがより好ましく、70質量%以上85質量%以下とすることがさらに好ましい。
上記範囲内に設定することで、成分(I)と成分(II)の相容性が向上し、耐ストレスクラッキング性に優れ、バージン樹脂を超える破断伸度を有する樹脂組成物が得られる傾向にある。
【0029】
<成分(I)のピークトップ重量平均分子量>
成分(I)のピークトップ重量平均分子量は特に限定されないが、好ましくは8万~20万であり、より好ましくは10万~15万であり、さらに好ましくは11万~14万である。ピークトップ重量平均分子量が上記数値範囲であれば、ブロック共重合体(I)の生産性、加工性に優れる傾向にある。
成分(I)のピークトップ重量平均分子量は、成分(I)の重合工程におけるモノマー添加量、重合開始剤量、重合時間、重合温度等の重合条件を調整することにより、上記数値範囲に制御することができる。
【0030】
<成分(I)の製造方法>
成分(I)の製造方法は、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。
例えば、炭化水素溶媒中で有機アルカリ金属化合物等の重合開始剤を用いてリビングアニオン重合する方法等が挙げられる。
【0031】
炭化水素溶媒としては、特に限定されず、公知の溶媒を用いることができる。例えば、n-ブタン、イソブタン、n-ペンタン、n-ヘキサン、n-ヘプタン、n-オクタン等の脂肪族炭化水素類;シクロヘキサン、シクロヘプタン、メチルシクロヘプタン等の脂環式炭化水素類;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素類、等が挙げられる。これらの炭化水素溶媒は1種単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【0032】
重合開始剤としては、特に限定されず、一般的に共役ジエン化合物及びビニル芳香族化合物に対しアニオン重合活性があることが知られている脂肪族炭化水素アルカリ金属化合物、芳香族炭化水素アルカリ金属化合物、有機アミノアルカリ金属化合物等を用いることができる。
アルカリ金属としてはリチウム、ナトリウム、カリウム等が挙げられる。
好適な有機アルカリ金属化合物としては、炭素数1~20の脂肪族及び芳香族炭化水素リチウム化合物が挙げられ、具体的には、1分子中に1個のリチウムを含む化合物、1分子中に複数のリチウムを含むジリチウム化合物、トリリチウム化合物、テトラリチウム化合物等が挙げられる。より具体的には、n-プロピルリチウム、n-ブチルリチウム、sec-ブチルリチウム、tert-ブチルリチウム、n-ペンチルリチウム、n-ヘキシルリチウム、ベンジルリチウム、フェニルリチウム、トリルリチウム、ジイソプロペニルベンゼンとsec-ブチルリチウムの反応生成物、ジビニルベンゼンとsec-ブチルリチウムと1,3-ブタジエンの反応生成物等が挙げられる。
【0033】
成分(I)の共役ジエン単量体単位の1,2-ビニル結合量、3,4-ビニル結合量、及び1,4-ビニル結合量は、ルイス塩基(例えばエーテル、アミン等)をビニル化剤として使用することにより制御できる。ビニル化剤の使用量は、目的とするビニル結合量によって調整する。
ビニル化剤としては、以下に限定されないが、例えば、エーテル化合物、酸素原子を2個以上有するエーテル系化合物、及び第3級アミン系化合物等が挙げられる。
第3級アミン系化合物としては、以下に限定されないが、例えば、ピリジン、N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン、トリブチルアミン、テトラメチルプロパンジアミン、1,2-ジピペリジノエタン、ビス[2-(N,N-ジメチルアミノ)エチル]エーテル等が挙げられる。
ビニル化剤は、1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
第3級アミン化合物としては、アミンを2個有する化合物が好ましい。さらに、これらの中でも、分子内で対称性を示す構造を有するものがより好ましく、N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミンや、ビス[2-(N,N-ジメチルアミノ)エチル]エーテルや、1,2-ジピペリジノエタンがより好ましい。
【0034】
本実施形態の樹脂組成物の製造方法に用いるブロック共重合体(I)は、水素添加されており、水添方法としては、従来公知の方法を適用できる。
水素添加触媒としては、特に限定されず、従来から公知である水素添加触媒を用いることができる。具体的には、NI、Pt、Pd、Ru等の金属をカーボン、シリカ、アルミナ、ケイソウ土等に担持させた担持型不均一系水素添加触媒、NI、Co、Fe、Cr等の有機酸塩又はアセチルアセトン塩等の遷移金属塩と、有機アルミニウム等の還元剤と、を用いる、いわゆるチーグラー型水素添加触媒、TI、Ru、Rh、Zr等の有機金属化合物等のいわゆる有機金属錯体等の均一系水素添加触媒、等が挙げられる。それらの中でも、好ましい水素添加触媒としては、チタノセン化合物及び/又は還元性有機金属化合物が挙げられる。
水添反応の反応条件は、特に限定されないが、通常0~200℃、より好ましくは30~150℃の温度範囲で実施される。水添反応における水素の圧力は、特に限定されないが、通常0.1~15MPaであり、好ましくは0.2~10MPaであり、さらに好ましくは0.3~5MPaである。また、水添反応時間は、通常3分~10時間、好ましくは10分~5時間である。水添反応は、バッチプロセス、連続プロセス、あるいはそれらの組み合わせのいずれでも用いることができる。
【0035】
上記のようにして得られたブロック共重合体(I)の溶液は、必要に応じて、触媒残査を除去し、ブロック共重合体(I)を溶媒から分離することができる。
溶媒の分離方法としては、特に限定されず、例えば、水添後の反応液にアセトンまたはアルコール等の水素添加後のブロック共重合体(I)に対する貧溶媒となる極性溶媒を加えてブロック共重合体(I)を沈澱させて回収する方法や、反応液を撹拌下熱湯中に投入し、スチームストリッピングにより溶媒を除去して回収する方法や、直接ブロック共重合体(I)の溶液を加熱して溶媒を留去する方法等が挙げられる。
【0036】
ブロック共重合体(I)には、各種フェノール系安定剤、リン系安定剤、イオウ系安定剤、アミン系安定剤等の安定剤を添加することができる。
【0037】
成分(I)は、官能基を有していてもよい。特に、後述するポリオレフィン系樹脂(II)中にポリオレフィン系樹脂以外の極性樹脂を多量に含む場合には、成分(I)は、官能基を有することが好ましい。ここで「多量」とは、成分(II)中に15質量%以上含むことを言う。
成分(I)を、官能基を付与したブロック共重合体とする方法としては、重合後のブロック共重合体に官能基含有化合物と反応させる方法が挙げられる。
官能基を導入する部位や、官能基の個数等については、特に限定されないが、ポリオレフィン系樹脂(II)中に含まれるポリオレフィン系樹脂以外の極性樹脂等のその他樹脂との相容性の観点から、ポリマー主鎖にグラフト又はポリマー鎖末端を変性させることが好ましい。
成分(I)に付与させる官能基としては、例えば、水酸基、カルボニル基、チオカルボニル基、酸ハロゲン化物基、酸無水物基、カルボキシル基、チオカルボキシル酸基、アルデヒド基、チオアルデヒド基、カルボン酸エステル基、アミド基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、リン酸基、リン酸エステル基、アミノ基、イミノ基、シアノ基、ピリジル基、キノリン基、エポキシ基、チオエポキシ基、スルフィド基、イソシアネート基、イソチオシアネート基、ハロゲン化ケイ素基、シラノール基、アルコキシシラン基、ハロゲン化スズ基、アルコキシスズ基、フェニルスズ基等が挙げられる。
【0038】
官能基を有するブロック共重合体(I)の製造方法としては、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。
例えば、官能基を有していないブロック共重合体を加熱溶融し(100~300℃)、官能基含有化合物と反応させる方法や、有機溶媒を用いて溶液重合する方法、スラリー状態のブロック共重合体を0~150℃で、官能基含有化合物と反応させる方法等が挙げられる。
【0039】
以下に、ブロック共重合体に対して官能基を導入する一般的な方法を示す。
エポキシ基を導入する方法としては、特に限定されず、例えば、特開平6-220124号公報等に記載された方法が挙げられ、ブロック共重合体を過酸類、ヒドロペルオキシド類等のエポキシ化剤と反応させることによりエポキシ基を導入することができる。
過酸類としては、特に限定されず、例えば、過ギ酸、過酢酸、過安息香酸、トリフルオロ過酢酸等が挙げられる。これらの中でも、過酢酸は工業的に大量に製造されており、安価に入手でき、安定度も高いため、好ましい。
ヒドロペルオキシド類としては、特に限定されず、例えば、過酸化水素、tert-ブチルヒドロペルオキシド、クメンペルオキシド等が挙げられる。
エポキシ基を導入する反応を行う際は、必要に応じて触媒を用いることができる。例えば、過酸類を用いる場合、炭酸ソーダ等のアルカリや硫酸等の酸を触媒として用いることができる。ヒドロペルオキシド類を用いる場合、タングステン酸と苛性ソーダの混合物を過酸化水素と、あるいは有機酸を過酸化水素と、あるいはモリブデンヘキサカルボニルをtert-ブチルヒドロペルオキシドと、併用して触媒効果を得ることができる。
エポキシ基を導入する反応は、使用する反応装置や原料の物性等に応じて、溶媒使用の有無や反応温度等の反応条件を調整して行うことができる。例えば、用いるエポキシ化剤の反応性に応じて、反応温度を選択することができる。好ましいエポキシ化剤である過酢酸を用いる場合、反応温度は0~70℃であることが好ましい。上記反応温度とすることで、過酢酸の分解反応を抑制しつつ速い反応速度とすることができる。
【0040】
酸無水物基を導入する方法としては、特に限定されず、例えば、特開昭62-79211号公報等に記載された方法が挙げられ、ブロック共重合体を、α,β-不飽和カルボン酸又はその誘導体、例えばその無水物、エステル化物、アミド化物、イミド化物等でグラフト変性することができる。
α,β-不飽和カルボン酸又はその誘導体としては、例えば、無水マレイン酸、無水マレイン酸イミド、アクリル酸又はそのエステル、メタアクリル酸又はそのエステル、エンド-シス-ビシクロ[2.2.1]-5-ヘプテン-2,3-ジカルボン酸又はその無水物等が挙げられる。
α,β-不飽和カルボン酸又はその誘導体の付加量は、特に限定されないが、水素添加後のブロック共重合体100質量部当たり、通常0.01~20質量部であり、好ましくは0.1~10質量部である。グラフト変性させる場合の反応温度は、特に限定されないが、好ましくは100~300℃であり、より好ましくは120~280℃である。
【0041】
((II):ポリエチレン及び/又はポリプロピレンを含むポリオレフィン系樹脂)
本実施形態の樹脂組成物の製造方法においては、ポリエチレン及び/又はポリプロピレンを含むポリオレフィン系樹脂(以下、ポリオレフィン系樹脂(II)、成分(II)と記載する場合がある。)を用いる。
成分(II)は、ポリエチレン単独又はポリプロピレン単独であってもよく、ポリエチレンとポリプロピレンの混合物であってもよく、ポリエチレン及びポリプロピレン以外の成分を含有してもよい。
成分(II)中のポリエチレンとポリプロピレンの含有量は、いずれか一方を60質量%以上含むことが好ましく、70質量%以上含むことがより好ましく、80質量%以上含むことがさらに好ましく、90質量%以上含むことがさらにより好ましく、100質量%で1種単独からなることがよりさらに好ましい。上記含有量を満たすことで、リサイクル性が向上する。具体的には樹脂組成物を使用した製品を廃棄・回収した後のマテリアルリサイクルが容易になる。
【0042】
<ポリエチレン>
成分(II)中に含まれるポリエチレンの種類としては、特に限定されないが、例えば高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン等が挙げられる。これらの中でも、樹脂組成物の加工性の観点から高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレンが好ましい。
前記ポリエチレンは、エチレン単独重合体、及びエチレンと当該エチレンと共重合可能な他のコモノマーとの共重合体(例えば、二元又は三元共重合体)のいずれも含まれ、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。前記共重合体の結合形式は、ランダムでもブロックであってもよいが、加工性の観点から、非星形であることが好ましい。
エチレンと共重合可能な他のコモノマーとしては、以下に限定されないが、例えば、α-オレフィン、ビニル化合物等が挙げられる。他のコモノマーは、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
α-オレフィンとしては、以下に限定されないが、例えば、炭素数3~20のα-オレフィンが挙げられ、具体的には、プロピレン、1-ブテン、4-メチル-1-ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテン、1-ノネン、1-デセン、1-ウンデセン、1-ドデセン、1-トリデセン、1-テトラデセン等が挙げられる。ビニル化合物としては、特に限定されないが、例えば、ビニルシクロヘキサン、スチレン及びこれらの誘導体等が挙げられる。 他のコモノマーとして、必要に応じて、1,5-ヘキサジエン、1,7-オクタジエン等の非共役ポリエンを用いてもよい。
【0043】
<ポリプロピレン>
成分(II)中に含まれるポリプロピレンの種類としては特に限定されないが、例えばホモポリプロピレン、ランダムポリプロピレン、ブロックポリプロピレンが挙げられる。
ホモポリプロピレンはプロピレンモノマー単独の重合体である。
ランダムポリプロピレンにおける「ランダム」とは、プロピレンとプロピレン以外のモノマーを共重合したもので、プロピレン以外のモノマーがプロピレン連鎖中にランダムに取り込まれ、実質的にプロピレン以外のモノマーが連鎖しないものをいう。ランダムポリプロピレンとしては、プロピレン単位の含有量が99質量%未満であれば特に限定されない。ランダムポリプロピレンとしては、例えば、プロピレンとエチレンのランダム共重合体又はプロピレンと炭素数4~20のα-オレフィンのランダム共重合体等が挙げられる。
α-オレフィンとしては、以下に限定されないが、例えば、エチレン、1-ブテン、1-ペンテン、3-メチル-1-ブテン、1-ヘキセン、3-メチル-1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、1-ヘプテン、1-オクテン、1-ノネン、1-デセン、1-ドデセン、1-テトラデセン、1-ヘキサデセン、1-オクタデセン、1-エイコセン等が挙げられる。好ましくは、炭素数2~8のα-オレフィンであり、エチレン、1-ブテン、3-メチル-1-ブテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテンが挙げられる。
これらのα-オレフィンは、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、ホモポリプロピレン、ランダムポリプロピレンも1種単独で又は2種以上を組 み合わせて用いることができる。
ブロックポリプロピレンとは、ホモポリプロピレン中にポリエチレンが分散し、その界面をエチレンプロピレンゴムが覆った、海島構造のモルフォロジーを形成することを特徴とするポリプロピレンである。つまり、ブロックポリプロピレンはプロピレン単独重合体(ホモポリプロピレン)とプロピレンーエチレン共重合体の混合物である。
上記これらのポリプロピレンは1種単独からなっていてもよく、2種以上混合されていてもよい。
【0044】
<酸化防止剤>
成分(II)成分は、酸化防止剤を含有していることが好ましい。酸化防止剤の含有量は、成分(II)に対して2000ppm以上であることが好ましい。酸化防止剤の含有量が上記範囲であることにより、樹脂組成物をペレット等に成形する時の熱安定性に優れる傾向にある。成分(II)が酸化防止剤を含まない場合は、成形時に酸化防止剤を添加することが好ましい。
酸化防止剤としては、以下に限定されないが、例えば、フェノール系化合物、若しくはフェノールリン酸系化合物が好ましい。具体的には、2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノール(ジブチルヒドロキシトルエン)、n-オクタデシル-3-(4-ヒドロキ-3,5-ジ-t-ブチルフェニル)プロピオネート、テトラキス(メチレン(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシハイドロシンナメート))メタン等のフェノール系酸化防止剤;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等のフェノールリン系酸化防止剤;テトラキス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)-4,4’-ビフェニレン-ジ-ホスフォナイト、トリス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)フォスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(2,4-t-ブチルフェニルフォスファイト)等のリン系酸化防止剤が挙げられる。
【0045】
<添加材>
成分(II)は、必要に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で、スリップ剤、中和剤、耐光安定剤、帯電防止剤、顔料等の公知の添加剤を含んでいてもよい。
スリップ剤又は中和剤としては、以下に限定されないが、例えば、脂肪族炭化水素、高級脂肪酸、高級脂肪酸金属塩、アルコールの脂肪酸エステル、ワックス、高級脂肪酸アマイド、シリコーン油、ロジン等が挙げられる。具体的には、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸亜鉛等のステアリン酸塩は、好適な添加剤として挙げることができる。
耐光安定剤としては、以下に限定されないが、例えば、2-(5-メチル-2-ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(3-t-ブチル-5-メチル-2-ヒドロキシフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系耐光安定剤;ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジン)セバケート、ポリ[{6-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)アミノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジイル}{(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)イミノ}ヘキサメチレン{(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)イミノ}]等のヒンダードアミン系耐光安定剤が挙げられる。
帯電防止剤としては、以下に限定されないが、例えば、アルミノケイ酸塩、カオリン、クレー、天然シリカ、合成シリカ、シリケート類、タルク、珪藻土等や、グリセリン脂肪酸エステル等が挙げられる。
顔料としては、特に限定されないが、例えば、酸化チタン、カーボンブラック、チタンイエロー、酸化鉄系顔料、群青、コバルトブルー、酸化クロム、スピネルグリーン、クロム酸鉛系顔料、カドミウム系顔料が挙げられ、有機顔料としては、例えば、アゾレーキ顔料、ベンズイミダゾロン顔料、ジアリリド顔料、縮合アゾ顔料等のアゾ系顔料;フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン等のフタロシアニン系顔料;イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料、キナクリドン顔料、ペリレン顔料、アントラキノン顔料、ペリノン顔料、ジオキサジンバイオレット等の縮合多環系顔料;アジン系染料等)等が挙げられる。
【0046】
<廃棄物から回収されたポリオレフィン系樹脂>
本実施形態の樹脂組成物の製造方法において用いるポリオレフィン系樹脂(II)としては、持続可能な開発を実現する観点から、廃棄物から回収されたものを用いることができる。
廃棄物から回収されたポリオレフィン系樹脂は、ポストコンシューマー材料やプレコンシューマー材料由来であることが好ましい。ポストコンシューマー材料とは、JIS Q14021で定義され、家庭から排出される材料、又は製品のエンドユーザとしての商業施設、工業施設、及び各種施設から本来の目的のためにはもはや使用できなくなった製品として発生する材料であり、プレコンシューマー材料とは、JIS Q14021で定義され、製造工程における廃棄物の流れから取り出された材料である。家庭から出る廃棄物、いわゆる家庭ごみの場合、廃棄物からプラスチックを選別した後、洗浄等の工程を経て得られるものである。家庭から出る廃棄物は、プラスチックとその他の成分を分別することは可能であるものの、プラスチックを種類ごとに選別することは、現時点では実用的ではない。しかし、家庭ごみのプラスチックの組成は、通常、プラスチックの消費量と近似し、汎用樹脂であるポリオレフィンを主成分とし、一部にその他の汎用樹脂や機能樹脂等、他の樹脂を含むものである。ポリエチレン又はポリプロピレンが主成分であるため、他の樹脂を含む状態であっても、成分(II)として利用可能である。
【0047】
廃棄物からの回収プラスチックを成分(II)として用いる場合、前記成分(II)中のポリエチレン又はポリプロピレンの含有量は、60質量%以上であり、好ましくは70質量%以上であり、より好ましくは80質量%以上である。含有量の上限としては、特に限定されないが、好ましくは99質量%以下であり、より好ましくは100質量%未満であり、さらに好ましくは100質量%、すなわち全量がポリエチレン又はポリプロピレンである。廃棄物からの回収プラスチックに含まれるポリエチレン又はポリプロピレンの含有量が上記範囲であることにより、耐ストレスクラッキング性に優れる樹脂組成物を得ることができる傾向にある。
成分(II)が廃棄物から回収されたポリオレフィン系樹脂である場合には、主成分以外のその他樹脂と夾雑物を含む。主成分以外のその他樹脂と夾雑物の合計量は合計0質量%以上40質量%以下であり、好ましくは0質量%以上30質量%以下、より好ましくは0質量%以上20質量%以下、さらに好ましくは0質量%以上10質量%以下であり、主成分以外のその他樹脂と夾雑物を含まないことがさらにより好ましい。
上記範囲であることにより、耐ストレスクラッキング性に優れる樹脂組成物を得ることができる傾向にある。
【0048】
成分(II)に含まれるその他樹脂としては、以下に限定されないが、ポリエチレン及びポリプロピレン以外の汎用樹脂、エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチックが挙げられる。
これらは1種単独で含まれていてもよく、2種以上混合されていてもよい。
【0049】
ポリエチレン又はポリプロピレン以外の汎用樹脂としては、以下に限定されないが、例えば、ポリスチレン、ハイインパクトポリスチレン(HIPS)、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(ABS樹脂)、アクリロニトリル-スチレン共重合体(AS樹脂)、アクリル樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレンビニルアルコール(EVOH)、ポリ乳酸(PLA)、ポリ塩化ビニル(PVC)等が挙げられる。
これらは1種単独で含まれていてもよく、2種以上混合されていてもよい。
【0050】
エンジニアリングプラスチックとしては、以下に限定されないが、例えば、シンジオタクチックポリスチレン、脂肪族ポリアミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタラート(PBT)、ポリオキシメチレン(POM)、ポリフタルアミド、ポリカーボネート(PC)、ポリフェニレンエーテル(PPE)、変性ポリフェニレンエーテル等が挙げられる。
これらは1種単独で含まれていてもよく、2種以上混合されていてもよい。
【0051】
スーパーエンジニアリングプラスチックとしては、以下に限定されないが、例えば、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリスルホン(PSU)、ポリフェニルスルホン(PPSU)等が挙げられる。
これらは1種単独で含まれていてもよく、2種以上混合されていてもよい。
【0052】
成分(II)であるポリオレフィン系樹脂を、ポストコンシューマー材料から回収する場合、前記ポリオレフィン系樹脂(II)には、ポリオレフィン以外の汎用樹脂及び/又はエンジニアリングプラスチックが複数含まれるが、一般的には含有量が少なく、改質剤としての成分(I)の構造、すなわち、ビニル芳香族単量体単位(A)の含有量やビニル結合量や水素添加率を調整する必要があることは稀であるので、これらの汎用樹脂やエンジニアリングプラスチックは無視してポリオレフィン系樹脂(II)の含有比率に応じて成分(I)を設計すればよい。なお、ポリオレフィン系樹脂(II)中のポリオレフィン以外の汎用樹脂及び/又はエンジニアリングプラスチックの含有量が15質量%を超える場合には、成分(I)の構造、すなわち、ビニル芳香族単量体単位(A)の含有量やビニル結合量や水素添加率を調整することが好ましい。具体的には、成分(I)においてビニル芳香族単量体単位(A)の含有量を増やしたり、官能基を導入する方法が挙げられる。このように、リサイクル材の純度に応じて、成分(I)の構造を適宜最適化することで、異樹脂との相容性が向上し、樹脂組成物の耐ストレスクラッキング性や成形外観が向上する傾向にある。
【0053】
成分(II)に含まれる夾雑物としては、以下に限定されないが、例えば金属箔、蒸着アルミ破砕物、脂肪酸系化合物、前記添加材の変性物、無機フィラー等が挙げられる。
これらは1種単独で含まれていてもよく、2種以上混合されていてもよい。ポストコンシューマー材料から回収したポリオレフィン系樹脂に含まれる夾雑物の量は、通常0.1~0.4質量%程度であり、含有量が少ないため、夾雑物の量や組成に応じて改質剤としての成分(I)の構造を設計する必要は無いことが一般的である。
【0054】
<廃棄物の回収工程、分別工程によるポリオレフィン系樹脂(II)の分別>
本実施形態の樹脂組成物の製造方法においては、プラスチック廃棄物の回収工程と、回収したプラスチック廃棄物を分別する工程とをさらに有し、プラスチック廃棄物中からポリプロピレン又はポリエチレンを60質量%以上含む純度で成分(II)を分別する工程を有してもよい。
廃棄プラスチックの発生元は限定されないが、例えば、プラスチックボトル、パウチ、食品包装フィルム等の包装容器、テレビ、冷蔵庫、洗濯機、エアコン等の家電製品、建築材料、バンパー、ラジエータータンク、ドアトリム等廃棄自動車解体時に得られるプラスチック等が挙げられる。
これらの回収方法としては、回収業者や一般消費者がリサイクル業者に上記プラスチック廃棄物を持ち込み収集する例が挙げられる。
【0055】
廃棄プラスチックを分別する工程としては、手選別、比重選別、及び光学選別からなる群より選択される少なくとも一種の方法が挙げられる。
手選別とは、収集したプラスチック廃棄物を、目視及び人間の手作業によりプラスチックの種類別に分別する方法である。
比重選別とは、水中で水よりも比重の小さいプラスチックが水面に浮遊することを利用して、プラスチックの比重により分別する方法である。
光学選別とは、近赤外線を分別対象のプラスチックに照射し、プラスチック毎の波形を解析して分別する方法である。
これらの分別方法は、分別対象のプラスチック廃棄物の組成により適宜選択し、組み合わせて利用してもよい。具体的には、ポリオレフィンとポリスチレンとポリアミド66の混合樹脂を分別する場合、比重選別と光学選別を組み合わせることが好ましい。上記3つの樹脂のうち、ポリオレフィンの比重が1以下であるため、比重選別によりポリオレフィンと、ポリスチレン・ポリアミド66との混合物に分けられる。さらに、ポリエチレン又はポリプロピレンの純度を高める目的で、比重選別で分別することが困難であったポリオレフィンを光学選別により分別することが可能となる。
ポリスチレン及びポリアミド66を分別せず、含有量が多い場合、成分(I)のビニル芳香族単量体単位(A)の含有量の調整や官能基を有する構造にすることで極性を向上させることが好ましい傾向にある。
このように回収する廃棄プラスチックの種類に応じて最適な分別方法を選択することが好ましい。
【0056】
上述したように、プラスチック廃棄物を手選別、比重選別、及び光学選別からなる群より選択される、少なくとも一種の方法で分別し、ポリオレフィン系樹脂(II)として、ポリエチレンの含有量が70質量%以上100質量%以下、ポリエチレン以外のその他樹脂と夾雑物を0質量%以上30質量%以下となるように分別するか、又は、ポリプロピレンの含有量が70質量%以上100質量%以下、ポリプロピレン以外のその他樹脂と夾雑物を0質量%以上30質量%以下となるように分別することが好ましい。このようにポリオレフィン系樹脂(II)を分別することにより、成分(I)との相容性が向上し、樹脂組成物の耐ストレスクラッキング性や成形外観が向上する傾向にある。
【0057】
(ブロック共重合体(I)とポリオレフィン系樹脂(II)の質量比)
本実施形態の樹脂組成物の製造方法においては、ブロック共重合体(I)とポリオレフィン系樹脂(II)を、質量比(I)/(II)が1/99~30/70で混合するものとし、好ましくは3/97~20/80、より好ましくは5/95~10/90で混合する。
上記範囲内とすることで、剛性と耐衝撃性と低温耐衝撃性のバランスに優れた樹脂組成物を得ることができる。
【0058】
(樹脂組成物の混練方法)
本実施形態の樹脂組成物の製造方法においては、成分(I)と成分(II)とを、所定の混練装置で溶融混錬する工程を有することが好ましい。
混練装置としては、例えば、単軸押出機、二軸押出機等の押出機、ロール、ニーダー、ブラベンダー、バンバリーミキサーが挙げられる。成分(I)と成分(II)をより均一に混合するため、上記の中でも特に二軸押出機を採用することが好ましい。
溶融混練温度は成分(II)の融点により設定する。成分(II)の主成分がポリエチレンである場合、160℃以上230℃以下とし、成分(II)の主成分がポリプロピレンである場合、200℃以上260℃以下の範囲が好ましい。上記範囲内にすることで熱酸化劣化による樹脂の劣化を最小限に抑えることができる。
混練装置のスクリュー回転数は、100rpm以上350rpm以下に設定することが好ましく、150rpm以上300rpm以下がより好ましく、200rpm以上250rpmがさらに好ましい。上記範囲内に設定することで、剪断による樹脂の分子切断を最小限に抑えながら、成分(I)と成分(II)を均一に混合することができる。
【0059】
〔樹脂組成物〕
上述した本実施形態の樹脂組成物の製造方法により得られる樹脂組成物は、(I):ビニル芳香族単量体単位(A)と、共役ジエン単量体単位(B)を有するブロック共重合体と、(II):ポリエチレン及び/又はポリプロピレンを含むポリオレフィン系樹脂とを含有する。
前記ブロック共重合体(I)中のビニル芳香族単量体単位(A)の含有量が5質量%以上30質量%以下であり、前記ブロック共重合体(I)中の共役ジエン単量体単位(B)の水素添加率が50質量%以上100質量%以下であり、質量比:(I)/(II)が、1/99~30/70である。
前記ブロック共重合体(I)中の共役ジエン単量体単位(B)の水素添加率は70質量%以上100質量%以下であることが好ましく、90質量%以上100質量%以下であることがより好ましい。
本実施形態によれば、耐衝撃性、低温耐衝撃性、破断伸度、及び曲げ剛性の特性バランスに優れた樹脂組成物が得られる。
【実施例0060】
以下、実施例及び比較例を挙げ、本実施形態をさらに詳細に説明するが、本実施形態はこれらの実施例及び比較例により何ら限定されるものではない。
【0061】
実施例及び比較例で用いたブロック共重合体(I)、ポリオレフィン系樹脂(II)について、以下詳細に説明する。
【0062】
〔ブロック共重合体(I)の構造の同定及び物性の測定方法〕
(ブロック共重合体(I)のビニル芳香族単量体単位の含有量)
水添前のブロック共重合体のビニル芳香族単量体単位(スチレン)の含有量(質量%)を、紫外分光光度計(島津製作所社製「UV-2450」)を用いて測定した。
【0063】
(ブロック共重合体(I)のビニル結合量)
ビニル結合量は、水添反応前のブロック共重合体における、共役ジエン単量体単位(B)の総量に対する、1,2-ビニル結合及び3,4-ビニル結合に由来する単位(a)の合計量である。
水添反応前のブロック共重合体のビニル結合量(%)を、赤外分光光度計(日本分光社製「FT/IR-230」)を用いて測定した。
このビニル結合量はハンプトン法により算出した。
【0064】
(分子量及び分子量分布)
水添反応前のブロック共重合体の分子量分布を、下記のとおりGPC〔装置:LC-10(島津製作所社製商品名)、カラム:TSKgelGMHXL(島津製作所社製商品名、4.6mm×30cm)〕により求めた。
GPCにおいて、溶媒はテトラヒドロフランを用いた。
測定条件は、温度35℃であった。
ブロック共重合体の分子量は、クロマトグラムのピークの分子量を、市販の標準ポリスチレンの測定から求めた検量線(標準ポリスチレンのピーク分子量を使用して作成)を使用して求めた重量平均分子量(Mw)とした。なお、クロマトグラム中にピークが複数有る場合の分子量は、各ピークの分子量と各ピークの組成比(クロマトグラムのそれぞれのピークの面積比より求める)から求めた平均分子量とした。
また、ブロック共重合体の分子量分布は、分子量と、分子量と同様に市販の標準ポリスチレンの測定から求めた検量線(標準ポリスチレンのピーク分子量を使用して作成)を使用して求めた数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)とした。
なお、測定値は、水添反応前のブロック共重合体を試料として測定されたものであり、後述する実施例や比較例における水素添加の操作によって、それらの値が変更されるものではない。
【0065】
(水素添加率の測定)
核磁気共鳴装置(BRUKER社製、DPX-400)により水添ブロック共重合体の水素添加率を測定した。
水素添加後のブロック共重合体である水添ブロック共重合体を用いて、プロトン核磁気共鳴(1H-NMR)により測定した。
具体的には、4.5~5.5ppmの残存二重結合に由来するシグナル及び水素添加された共役ジエンに由来するシグナルの積分値を算出し、その比率を算出した。
【0066】
〔ブロック共重合体(I)の製造〕
(水添触媒の調製)
ブロック共重合体(I)の水添反応に用いた水添反応触媒を下記の方法で調製した。
窒素置換した反応容器に乾燥、精製したシクロヘキサン1リットルを仕込み、ビスシクロペンタジエニルチタニウムジクロリド100ミリモルを添加し、十分に攪拌しながらトリメチルアルミニウム200ミリモルを含むn-ヘキサン溶液を添加して、室温にて約3日間反応させ、水添触媒を得た。
【0067】
(ブロック共重合体(I)の重合及び水素化)
ビニル芳香族化合物と共役ジエン化合物とのブロック共重合体の水添物であるブロック共重合体1~17を、以下の操作により重合及び水添反応を行って作製した。
【0068】
(ブロック共重合体1)
攪拌装置とジャケットを具備する槽型反応器(内容積10L)を使用して、下記<操作1>~<操作5>の手順で、バッチ重合、水素添加反応及び脱溶媒操作を行った。
<操作1>
スチレン1.5質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入した。
次に、全モノマー100質量部に対して、重合開始剤としてn-ブチルリチウム0.1質量部と、n-ブチルリチウム1モルに対して、テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)0.8モルを添加し、70℃で10分間重合した。
<操作2>
ブタジエン97質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を加えて70℃で100分間重合した。
<操作3>
スチレン1.5質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入し、10分間重合した。その後ヘプタノールを添加して重合反応を停止させ、ブロック共重合体を得た。
得られたブロック共重合体は、ビニル芳香族単量体単位(A)の含有量3質量%、共役ジエン単量体単位(B)中の1,2-ビニル結合量の含有量は51質量%、重量平均分子量9万であった。
<操作4>
得られたブロック共重合体に、上記のようにして調製した水添触媒を、ブロック共重合体100質量部当たり、TI基準で100ppm添加後、水素圧0.7MPa、供給速度0.2L/sで水素を供給し、温度80℃で水素添加反応を行い、水添ブロック共重合体の溶液を得た。水添ブロック共重合体の水素添加率は98%であった。次に、安定剤として、オクタデシル-3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネートを、水添ブロック共重合体の溶液に100質量部に対して0.3質量部添加した。
<操作5>
上述のようにして得られた水添ブロック共重合体の溶液を、特公平05-54845号公報に記載のスチームストリッピング法を用い、90~98℃の水中で溶媒の大部分を除去した。
その後、クラム濃度が約5質量%の水分散スラリーを二軸押出機に投入することで脱溶剤した。これにより、ブロック共重合体1を得た。
【0069】
(ブロック共重合体2)
上述の<操作1>~<操作3>を下記のように変更した。
<操作1>
スチレン5質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入した。
次に、全モノマー100質量部に対して、重合開始剤としてn-ブチルリチウム0.1質量部と、n-ブチルリチウム1モルに対して、テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)0.8モルを添加し、70℃で10分間重合した。
<操作2>
ブタジエン90質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を加えて70℃で90分間重合した。
<操作3>
スチレン5質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入し、10分間重合した。その後ヘプタノールを添加して重合反応を停止させた。
上記操作に変更した以外は、前記ブロック共重合体1と同様の操作を行い、ブロック共重合体2を得た。
得られたブロック共重合体2は、ビニル芳香族単量体単位(A)の含有量10質量%、共役ジエン単量体単位(B)中の1,2-ビニル結合量の含有量は51質量%、重量平均分子量は9万、水素添加率は99%であった。
【0070】
(ブロック共重合体3)
前記ブロック共重合体1の<操作1>~<操作3>を下記のように変更した。
<操作1>
スチレン10質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入した。
次に、全モノマー100質量部に対して、重合開始剤としてn-ブチルリチウム0.1質量部と、n-ブチルリチウム1モルに対して、テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)0.8モルを添加し、70℃で15分間重合した。
<操作2>
ブタジエン80質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を加えて70℃で80分間重合した。
<操作3>
スチレン10質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入し、15分間重合した。その後ヘプタノールを添加して重合反応を停止させた。
上記操作に変更した以外は、前記ブロック共重合体1と同様の操作を行い、ブロック共重合体3を得た。
得られたブロック共重合体3は、ビニル芳香族単量体単位(A)の含有量20質量%、共役ジエン単量体単位(B)中の1,2-ビニル結合量の含有量は50質量%、重量平均分子量は9万、水素添加率は97%であった。
【0071】
(ブロック共重合体4)
前記ブロック共重合体1の<操作1>~<操作3>を下記のように変更した。
<操作1>
スチレン17.5質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入した。
次に、全モノマー100質量部に対して、重合開始剤としてn-ブチルリチウム0.1質量部と、n-ブチルリチウム1モルに対して、テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)0.8モルを添加し、70℃で25分間重合した。
<操作2>
ブタジエン65質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を加えて70℃で70分間重合した。
<操作3>
スチレン17.5質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入し、25分間重合した。その後ヘプタノールを添加して重合反応を停止させた。
上記操作に変更した以外は、前記ブロック共重合体1と同様の操作を行い、ブロック共重合体4を得た。
得られたブロック共重合体4は、ビニル芳香族単量体単位(A)の含有量35質量%、共役ジエン単量体単位(B)中の1,2-ビニル結合量の含有量は51質量%、重量平均分子量は9万、水素添加率は98%であった。
【0072】
(ブロック共重合体5)
前記ブロック共重合体1の<操作1>~<操作3>を下記のように変更した。
<操作1>
スチレン7.5質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入した。
次に、全モノマー100質量部に対して、重合開始剤としてn-ブチルリチウム0.1質量部と、n-ブチルリチウム1モルに対して、テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)0.08モルを添加し、70℃で15分間重合した。
<操作2>
ブタジエン85質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を加えて70℃で90分間重合した。
<操作3>
スチレン7.5質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入し、15分間重合した。その後ヘプタノールを添加して重合反応を停止させた。
上記操作に変更した以外は、前記ブロック共重合体1と同様の操作を行い、ブロック共重合体5を得た。
得られたブロック共重合体5は、ビニル芳香族単量体単位(A)の含有量15質量%、共役ジエン単量体単位(B)中の1,2-ビニル結合量の含有量は11質量%、重量平均分子量は9万、水素添加率は98%であった。
【0073】
(ブロック共重合体6)
前記ブロック共重合体1の<操作1>~<操作3>を下記のように変更した。
<操作1>
スチレン7.5質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入した。
次に、全モノマー100質量部に対して、重合開始剤としてn-ブチルリチウム0.1質量部と、n-ブチルリチウム1モルに対して、テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)0.26モルを添加し、70℃で15分間重合した。
<操作2>
ブタジエン85質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を加えて70℃で90分間重合した。
<操作3>
スチレン7.5質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入し、15分間重合した。その後ヘプタノールを添加して重合反応を停止させた。
上記操作に変更した以外は、前記ブロック共重合体1と同様の操作を行い、ブロック共重合体6を得た。
得られたブロック共重合体6は、ビニル芳香族単量体単位(A)の含有量15質量%、共役ジエン単量体単位(B)中の1,2-ビニル結合量の含有量は30質量%、重量平均分子量は9万、水素添加率は98%であった。
【0074】
(ブロック共重合体7)
前記ブロック共重合体1の<操作1>~<操作3>を下記のように変更した。
<操作1>
スチレン7.5質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入した。
次に、全モノマー100質量部に対して、重合開始剤としてn-ブチルリチウム0.1質量部と、n-ブチルリチウム1モルに対して、テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)0.46モルを添加し、70℃で15分間重合した。
<操作2>
ブタジエン85質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を加えて70℃で90分間重合した。
<操作3>
スチレン7.5質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入し、15分間重合した。その後ヘプタノールを添加して重合反応を停止させた。
上記操作に変更した以外は、前記ブロック共重合体1と同様の操作を行い、ブロック共重合体7を得た。
得られたブロック共重合体7は、ビニル芳香族単量体単位(A)の含有量15質量%、共役ジエン単量体単位(B)中の1,2-ビニル結合量の含有量は40質量%、重量平均分子量は9万、水素添加率は98%であった。
【0075】
(ブロック共重合体8)
前記ブロック共重合体1の<操作1>~<操作3>を下記のように変更した。
<操作1>
スチレン7.5質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入した。
次に、全モノマー100質量部に対して、重合開始剤としてn-ブチルリチウム0.1質量部と、n-ブチルリチウム1モルに対して、テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)0.8モルを添加し、70℃で15分間重合した。
<操作2>
ブタジエン85質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を加えて70℃で90分間重合した。
<操作3>
スチレン7.5質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入し、15分間重合した。その後ヘプタノールを添加して重合反応を停止させた。
上記操作に変更した以外は、前記ブロック共重合体1と同様の操作を行い、ブロック共重合体8を得た。
得られたブロック共重合体8は、ビニル芳香族単量体単位(A)の含有量15質量%、共役ジエン単量体単位(B)中の1,2-ビニル結合量の含有量は51質量%、重量平均分子量は9万、水素添加率は97%であった。
【0076】
(ブロック共重合体9)
前記ブロック共重合体1の<操作1>~<操作3>を下記のように変更した。
<操作1>
スチレン7.5質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入した。
次に、全モノマー100質量部に対して、重合開始剤としてn-ブチルリチウム0.1質量部と、n-ブチルリチウム1モルに対して、テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)2モルを添加し、70℃で15分間重合した。
<操作2>
ブタジエン85質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を加えて70℃で90分間重合した。
<操作3>
スチレン7.5質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入し、15分間重合した。その後ヘプタノールを添加して重合反応を停止させた。
上記操作に変更した以外は、前記ブロック共重合体1と同様の操作を行い、ブロック共重合体9を得た。
得られたブロック共重合体9は、ビニル芳香族単量体単位(A)の含有量15質量%、共役ジエン単量体単位(B)中の1,2-ビニル結合量の含有量は71質量%、重量平均分子量は9万、水素添加率は99%であった。
【0077】
(ブロック共重合体10)
前記ブロック共重合体1の<操作1>~<操作3>を下記のように変更した。
<操作1>
スチレン7.5質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入した。
次に、全モノマー100質量部に対して、重合開始剤としてn-ブチルリチウム0.1質量部と、n-ブチルリチウム1モルに対して、テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)3.5モルを添加し、70℃で15分間重合した。
<操作2>
ブタジエン85質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を加えて70℃で90分間重合した。
<操作3>
スチレン7.5質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入し、15分間重合した。その後ヘプタノールを添加して重合反応を停止させた。
上記操作に変更した以外は、前記ブロック共重合体1と同様の操作を行い、ブロック共重合体10を得た。
得られたブロック共重合体10は、ビニル芳香族単量体単位(A)の含有量15質量%、共役ジエン単量体単位(B)中の1,2-ビニル結合量の含有量は85質量%、重量平均分子量は9万、水素添加率は98%であった。
【0078】
(ブロック共重合体11)
前記ブロック共重合体1の<操作1>~<操作3>を下記のように変更した。
<操作1>
スチレン7.5質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入した。
次に、全モノマー100質量部に対して、重合開始剤としてn-ブチルリチウム0.1質量部と、n-ブチルリチウム1モルに対して、テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)0.8モルを添加し、70℃で15分間重合した。
<操作2>
ブタジエン85質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を加えて70℃で90分間重合した。
<操作3>
スチレン7.5質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入し、15分間重合した。その後ヘプタノールを添加して重合反応を停止させた。
上記操作に変更した以外は、前記ブロック共重合体1と同様の操作を行い、ブロック共重合11を得た。
得られたブロック共重合体11は、ビニル芳香族単量体単位(A)の含有量15質量%、共役ジエン単量体単位(B)中の1,2-ビニル結合量の含有量は51質量%、重量平均分子量は9万、水素添加率は45%であった。
【0079】
(ブロック共重合体12)
前記ブロック共重合体1の<操作1>~<操作3>を下記のように変更した。
<操作1>
スチレン7.5質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入した。
次に、全モノマー100質量部に対して、重合開始剤としてn-ブチルリチウム0.1質量部と、n-ブチルリチウム1モルに対して、テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)0.8モルを添加し、70℃で15分間重合した。
<操作2>
ブタジエン85質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を加えて70℃で90分間重合した。
<操作3>
スチレン7.5質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入し、15分間重合した。その後ヘプタノールを添加して重合反応を停止させた。
上記操作に変更した以外は、前記ブロック共重合体1と同様の操作を行い、ブロック共重合体12を得た。
得られたブロック共重合体12は、ビニル芳香族単量体単位(A)の含有量15質量%、共役ジエン単量体単位(B)中の1,2-ビニル結合量の含有量は51質量%、重量平均分子量は9万、水素添加率は60%であった。
【0080】
(ブロック共重合体13)
前記ブロック共重合体1の<操作1>~<操作3>を下記のように変更した。
<操作1>
スチレン7.5質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入した。
次に、全モノマー100質量部に対して、重合開始剤としてn-ブチルリチウム0.1質量部と、n-ブチルリチウム1モルに対して、テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)0.8モルを添加し、70℃で15分間重合した。
<操作2>
ブタジエン85質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を加えて70℃で90分間重合した。
<操作3>
スチレン7.5質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入し、15分間重合した。その後ヘプタノールを添加して重合反応を停止させた。
上記操作に変更した以外は、前記ブロック共重合体1と同様の操作を行い、ブロック共重合体13を得た。
得られたブロック共重合体13は、ビニル芳香族単量体単位(A)の含有量15質量%、共役ジエン単量体単位(B)中の1,2-ビニル結合量の含有量は51質量%、重量平均分子量は9万、水素添加率は80%であった。
【0081】
(ブロック共重合体14)
攪拌装置とジャケットを具備する槽型反応器(内容積10L)を使用して、下記<操作1>~<操作6>の手順で、バッチ重合、水素添加反応及び脱溶媒操作を行った。
<操作1>
スチレン7.5質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入した。
次に、全モノマー100質量部に対して、重合開始剤としてn-ブチルリチウム0.1質量部と、n-ブチルリチウム1モルに対して、テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)0.35モルを添加し、70℃で15分間重合した。
<操作2>
ブタジエン80質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を加えて70℃で85分間重合した。
<操作3>
スチレン7.5質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入し、15分間重合した。
<操作4>
ブタジエン5質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を加えて70℃で10分間重合した。
その後ヘプタノールを添加して重合反応を停止させ、ブロック共重合体を得た。
得られたブロック共重合体は、ビニル芳香族単量体単位(A)の含有量15質量%、共役ジエン単量体単位(B)中の1,2-ビニル結合量の含有量は35質量%、重量平均分子量9万であった。
<操作5>
得られたブロック共重合体14に、上記のようにして調製した水添触媒を、ブロック共重合体100質量部当たり、TI基準で100ppm添加後、水素圧0.7MPa、供給速度0.2L/sで水素を供給し、温度80℃で水素添加反応を行い、水添ブロック共重合体の溶液を得た。水添ブロック共重合体の水素添加率は98%であった。次に、安定剤として、オクタデシル-3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネートを、水添ブロック共重合体の溶液に100質量部に対して0.3質量部添加した。
<操作6>
前記水添ブロック共重合体の溶液を、特公平05-54845号公報に記載のスチームストリッピング法を用い、90~98℃の水中で溶媒の大部分を除去した。その後、クラム濃度が約5質量%の水分散スラリーを二軸押出機に投入することで脱溶剤した。これにより、ブロック共重合体14を得た。
【0082】
(ブロック共重合体15)
前記ブロック共重合体14の<操作1>~<操作4>を下記のように変更した。
<操作1>
スチレン15質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入した。
次に、全モノマー100質量部に対して、重合開始剤としてn-ブチルリチウム0.1質量部と、n-ブチルリチウム1モルに対して、テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)0.35モルを添加し、70℃で20分間重合した。
<操作2>
ブタジエン65質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を加えて70℃で75分間重合した。
<操作3>
スチレン15質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入し、20分間重合した。
<操作4>
ブタジエン5質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を加えて70℃で10分間重合した。
その後ヘプタノールを添加して重合反応を停止させた。
上記操作に変更した以外は、前記ブロック共重合体14と同様の操作を行い、ブロック共重合体15を得た。
得られたブロック共重合体15は、ビニル芳香族単量体単位(A)の含有量30質量%、共役ジエン単量体単位(B)中の1,2-ビニル結合量の含有量は35質量%、重量平均分子量は9万、水素添加率は97%であった。
【0083】
(ブロック共重合体16)
前記ブロック共重合体14の<操作1>~<操作4>を下記のように変更した。
<操作1>
スチレン7.5質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入した。
次に、全モノマー100質量部に対して、重合開始剤としてn-ブチルリチウム0.1質量部と、n-ブチルリチウム1モルに対して、テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)2.4モルを添加し、70℃で15分間重合した。
<操作2>
ブタジエン80質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を加えて70℃で85分間重合した。
<操作3>
スチレン7.5質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入し、15分間重合した。
<操作4>
ブタジエン5質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を加えて70℃で10分間重合した。
その後ヘプタノールを添加して重合反応を停止させた。
上記操作に変更した以外は、前記ブロック共重合体14と同様の操作を行い、ブロック共重合体16を得た。
得られたブロック共重合体16は、ビニル芳香族単量体単位(A)の含有量15質量%、共役ジエン単量体単位(B)中の1,2-ビニル結合量の含有量は76質量%、重量平均分子量は9万、水素添加率は98%であった。
【0084】
(ブロック共重合体17)
前記ブロック共重合体14の<操作1>~<操作4>を下記のように変更した。
<操作1>
スチレン15質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入した。
次に、全モノマー100質量部に対して、重合開始剤としてn-ブチルリチウム0.1質量部と、n-ブチルリチウム1モルに対して、テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)2.4モルを添加し、70℃で20分間重合した。
<操作2>
ブタジエン65質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を加えて70℃で75分間重合した。
<操作3>
スチレン15質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入し、20分間重合した。
<操作4>
ブタジエン5質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を加えて70℃で10分間重合した。
その後ヘプタノールを添加して重合反応を停止させた。
上記操作に変更した以外は、前記ブロック共重合体14と同様の操作を行い、ブロック共重合体17を得た。
得られたブロック共重合体17は、ビニル芳香族単量体単位(A)の含有量30質量%、共役ジエン単量体単位(B)中の1,2-ビニル結合量の含有量は76質量%、重量平均分子量は9万、水素添加率は99%であった。
【0085】
ブロック共重合体1~17の構造を、下記表1、表2に示す。
【0086】
【0087】
【0088】
〔ポリオレフィン系樹脂〕
次に、ポリオレフィン系樹脂(II)について説明する。
ポリオレフィン系樹脂(II)は、株式会社富山環境整備より購入したリサイクル樹脂ペレット(「PE混合」、「PP混合」)を使用した。
以下、ポリオレフィン系樹脂(II)を、リサイクル樹脂ペレットと記載する場合もある。
【0089】
(ポリオレフィン系樹脂の組成分析)
ポリオレフィン系樹脂の組成分析を、従来公知の方法を適用して行った。
特開2022-103152記載の方法を元に、下記の操作を行った。
【0090】
<ソックスレー抽出操作による抽出残渣比率>
リサイクル樹脂ペレットを凍結粉砕器により粉末化した。
リサイクル樹脂ペレットの粉末1gを円筒ろ紙内に入れ、ソックスレー抽出器を用いて、クロロホルム溶媒で5時間溶媒抽出を行った。
円筒ろ紙内のソックスレー抽出残渣を真空乾燥(40℃、2時間)し、溶媒を完全に除去した。このとき、ソックスレー抽出残渣比率rを以下の式で計算した。
r=(溶媒を完全に除去したソックスレー抽出残渣の質量)/(ソックスレー抽出に使用したリサイクル樹脂ペレットの粉末の質量)
【0091】
<o-ジクロロベンゼン可溶分の質量測定>
o-ジクロロベンゼン可溶分の質量割合測定を、高温濾過操作にセンシュー科学製高温濾過装置SSC-9300を用いて行った。
PTFEメンブレンフィルタ(1.0μm)の質量を、測定((1)ろ過前フィルター質量とする)し、高温溶解用ステンレス試験管内部にセットした。
前述した操作にて溶媒を完全に除去したソックスレー抽出残渣20mg((2)サンプル質量とする)を、高温溶解用ステンレス試験管に入れ、o-ジクロロベンゼン5mLを加えた。160℃の加熱ブロックにセットし、1時間静置した後、3時間振とうした。160℃で加熱したまま、試験管上部よりシリンジにて加圧し、可溶分をろ過した。その後に、ステンレス試験管内のフィルター上の残渣を洗浄するために、o-ジクロロベンゼン5mLを加え、160℃の加熱ブロックにセットし、30分間振とうした。
160℃で加熱したまま、試験管上部よりシリンジにて加圧し可溶分をろ過した。
再度、残渣の洗浄のため、o-ジクロロベンゼン5mLを加え、160℃の加熱ブロックにセットし、30分間振とうし、160℃で加熱したまま、試験管上部よりシリンジにて加圧し、可溶分をろ過した。
放冷した後に、ステンレス試験管中の残差が付着したフィルターを取り出して、溶媒除去のために真空乾燥した(80℃、4時間)。溶媒を完全に除去した後に、残渣が付着したフィルターの質量を測定した((3)ろ過後フィルター質量とする)。
【0092】
<ブランクの質量測定>
PTFEメンブレンフィルタの質量を測定((4)ブランクろ過前フィルター重量とする)し、高温溶解用ステンレス試験管内部にセットした。
空の高温溶解用ステンレス試験管に、o-ジクロロベンゼン5mLを加え、160℃の加熱ブロックにセットし、1時間静置した後、3時間振とうした。160℃で加熱したまま、試験管上部よりシリンジにて加圧し可溶分をろ過した。その後、ステンレス試験管内に、o-ジクロロベンゼン5mLを加え、160℃の加熱ブロックにセットし、30分間振とうした。160℃で加熱したまま、試験管上部よりシリンジにて加圧し可溶分をろ過した。
再度、o-ジクロロベンゼン5mLを加え、160℃の加熱ブロックにセットし、30分間振とうし、160℃で加熱したまま、試験管上部よりシリンジにて加圧し可溶分をろ過した。
放冷した後、ステンレス試験管中のフィルターを取り出し、溶媒除去のために真空乾燥した(80℃、4時間)。溶媒を完全に除去した後に、残渣が付着したフィルターの質量を測定した((5)ブランクろ過後フィルター質量とする)。
【0093】
<o-ジクロロベンゼン可溶分率の算出>
リサイクル樹脂ペレットのo-ジクロロベンゼンへの可溶分率r’を、以下のように算出した。
(6)残渣重量(mg)=(((3)ろ過後フィルター質量)-((1)ろ過前フィルター質量))-(((5)ブランクろ過後フィルター質量)-((4)ブランクろ過前フィルター塩津量))
r’(質量%)=100×(1-((6)残渣質量)/((2)サンプル質量))
【0094】
<リサイクル樹脂ペレットの1H-NMR測定>
リサイクル樹脂ペレットの1H-NMR測定を、重オルトジクロロベンゼンを溶媒として、サンプル濃度は50mg/mLとして、JEOL製RESONANCE ECS400を用いて、以下の条件で測定を行った。
[測定条件]
観測周波数 :400MHz
化学シフト基準:オルトジクロロベンゼン(7.05ppm)
パルスディレイ:3秒
スキャン回数 :256回
パルス幅 :45°
測定温度 :140℃
【0095】
<ポリエチレン及びポリプロピレン含有量(質量%)の算出>
得られたNMRスペクトルにおいて、6.7ppm付近のピーク積分値をIps(ポリスチレン鎖の1つの繰り返し単位(-CHC5H6-CH2-)におけるベンゼン環上のオルト位の2つのプロトンに該当)とし、1.7ppm付近のピークの積分値をIpp(ポリプロピレン鎖の1つの繰り返し単位(-CHCH3-CH2-)における三級炭素上の1つのプロトンに該当)とし、1.4ppm付近の積分値をIpe(ポリエチレン鎖の1つの繰り返し単位(-CH2-CH2-)における4つのプロトン、ポリプロピレン鎖の1つの繰り返し単位における二級炭素上の2つのプロトン、ポリスチレン鎖の1つの繰り返し単位における二級炭素上の2つのプロトンの合計に該当)とした際に、リサイクル樹脂ペレット中のポリエチレンの含有量Rpe(質量%)を以下の式で計算した。
なお、ベースラインはピークが検出されていない部分で水平に作成した。
Ipp、及びIpeについては、1.7ppm付近のピークと1.4ppm付近のピークの間の谷からベースラインに対して垂直に分割した際の積分値を使用した。
Rpe(質量%)=((Ipe-Ipp×2-Ips)/4×28.05)/(((Ipe-Ipp×2-Ips)/4×28.05)+(Ipp×42.08)+(Ips/2×104.15))×r×r’
同様の操作により、リサイクル樹脂ペレット中のポリプロピレンの含有量Rpp(質量%)を以下の式により算出した。
Rpp(質量%)
=(Ipp×42.08)/(((Ipe-Ipp×2-Ips)/4×28.05)+(Ipp×42.08)+(Ips/2×104.15))×r×r’
【0096】
〔樹脂組成物の調製、成形体の物性〕
次に、樹脂組成物の調製、及び樹脂組成物の成形体の物性評価について詳細に説明する。
(樹脂組成物の調製及び成形体(試験片)の作製)
ブロック共重合体(I)とポリオレフィン系樹脂(II)とを含有する樹脂組成物及び前記樹脂組成物の成形体(試験片)を以下の方法により作製した。
二軸押出機(日本製鋼所製「TEX-30αII」、シリンダー口径30mm)を用いて、シリンダー設定温度200℃~220℃、スクリュー回転数250rpmでブロック共重合体(I)とポリオレフィン系樹脂(II)とを溶融混練して樹脂組成物のペレットを調製した。
上述のようにして調製した樹脂組成物のペレットを射出成形機(日精樹脂工業株式会社製「FNX-III」)により、JIS K7161規定の1A形ダンベルを成形した。
【0097】
(樹脂組成物の成形体の物性評価方法)
<引張試験>
JIS K7161に準拠して、樹脂組成物の成形体の引張試験を実施し、引張呼びひずみ(破断伸度)を測定し、下記の式により算出した。
引張呼びひずみは、引張試験機のつかみ具間距離の増加量を、初めのつかみ具間距離で除して算出した。
εt=(ΔL/L)×100
εt:引張呼びひずみ(%)
L:初めのつかみ具間の距離(mm)
ΔL:つかみ具間距離の増加分(mm)
【0098】
<曲げ試験>
JIS K7171に準拠して、応力-歪曲線を測定し、曲げ弾性率を評価した。
試験片は前記ASTMダンベルを用いて、三点曲げ試験で得られた応力-歪曲線から割線法により、曲げ弾性率を算出した。
【0099】
<シャルピー衝撃強さ>
JIS K7111-1に準拠してシャルピー衝撃さの測定を行った。
なお、シャルピー衝撃強度の測定は、JIS K7161規定の1A形ダンベルを切り出し、63.5mm×12.7mm×4mmの短冊状とし、ノッチ(タイプA)を有する試験片を用いて、温度23℃、及び-30℃において、エッジワイズ試験法による衝撃の測定を行った。
【0100】
<耐候性評価>
JIS K7050に準拠して耐候性評価を行った。
評価はキセノンウェザーメーター(スガ試験機社製スーパーキセノンウェザーメーターSX57)を用いて、試験体の劣化促進を行った。
【0101】
(実施例1~28、比較例1~8)
実施例1~28、及び比較例1~8において、(I)成分(ブロック共重合体1~17)と、(II)成分(表中、ポリオレフィン系樹脂、リサイクルポリエチレン、リサイクルポリプロピレンともいう)を、下記表3~6に示す配合比でドライブレンドし、上述の二軸押出機で溶融混練した後、ペレタイズしたペレットを用いて、射出成形により試験片を作製した。
【0102】
試験片を用いて各種物性評価を実施し、下記の評価基準により判定した。
【0103】
<伸び(引張呼びひずみ)>
引張試験により算出した引張呼びひずみから、下記基準により判定した。
[リサイクルポリエチレン組成物の評価基準]
◎:500%を超える
○:400%を超え500%以下
△:300%を超え400%以下
×:300%以下
[リサイクルポリエチレン組成物の評価基準]
◎:破断しない
○:500%を超え600%以下
△:400%を超え500%以下
×:400%以下
【0104】
<剛性>
曲げ試験により曲げ弾性率を測定し、下記の基準により判定した。
[リサイクルポリプロピレン組成物の評価基準]
◎:1300MPaを超える
○:1100MPaを超え1300MPa以下
△:900MPaを超え1100MPa以下
×:900MPa以下
[リサイクルポリエチレン組成物の評価基準]
◎:1300MPaを超える
○:1100MPaを超え1300MPa以下
△:900MPaを超え1100MPa以下
×:900MPa以下
【0105】
<耐衝撃性(23℃)>
シャルピー衝撃強さの測定により下記の基準により判定した。
[リサイクルポリプロピレン組成物の評価基準]
◎:10kJ/m2を超える
○:8kJ/m2を超え10kJ/m2以下
△:6kJ/m2を超え8kJ/m2以下
×:6kJ/m2以下
[リサイクルポリエチレン組成物の評価基準]
◎:75kJ/m2を超える
○:70kJ/m2を超え75kJ/m2以下
△:65kJ/m2を超え70kJ/m2以下
×:65kJ/m2以下
【0106】
<耐衝撃性(-30℃)>
シャルピー衝撃強さの測定により下記の基準により判定した。
[リサイクルポリプロピレン組成物の評価基準]
◎:6kJ/m2を超える
○:4kJ/m2を超え6kJ/m2以下
△:2kJ/m2を超え4kJ/m2以下
×:2kJ/m2以下
[リサイクルポリエチレン組成物の評価基準]
◎:10kJ/m2を超える
○:8kJ/m2を超え10kJ/m2以下
△:6kJ/m2を超え8kJ/m2以下
×:6kJ/m2以下
【0107】
<耐候性>
スーパーキセノンウェザーメーターを用いて、試験片を315nmの波長の光のもとに10日間曝露させ、曝露後のシャルピー衝撃強さを測定した。
耐候性は、シャルピー衝撃強度維持率(曝露前のシャルピー衝撃強さ/曝露後のシャルピー衝撃強さ)を算出し、下記の基準により判定した。
◎:90%を超える
○:85%を超え90%以下
△:80%を超え85%以下
×:80%以下
【0108】
【0109】
【0110】
【0111】
【0112】
表3~4中の実施例1~14及び比較例1~4より、リサイクルポリプロピレンの改質に最適なブロック共重合体の構造はブロック共重合体3及びブロック共重合体16であることが分かった。
ブロック共重合体3は、ポリマー構造が(A)-(B)-(A)構造(以降、3型構造ともいう)であり、両末端がポリスチレンブロックであるために、ポリスチレンブロックの強固な凝集と、中間のポリブタジエンブロックの柔軟性が相まって、樹脂組成物に優れた耐衝撃性能を付与したと考えられる。また、ポリスチレン総含有量が20質量%、1,2-ビニル結合量が50質量%に設定したことにより、ブロック共重合体のガラス転移温度が低温側に存在していると考えられ、低温耐衝撃性にも優れた樹脂組成物が得られたと考えられる。さらに、前述の構造設計により、ポリスチレンブロックの適度な剛直さと、適度なリサイクルポリプロピレンとの相溶性により、剛性、伸び、耐衝撃性のバランスに優れた樹脂組成物が得られたと考えられる。
耐衝撃性と伸びを著しく向上させるためにポリスチレンブロックを過剰に低減すると、比較例2のように樹脂組成物の剛性が極端に低下する結果となった。これはブロック共重合体1のポリスチレンブロックが小さいため剛直性が低く、樹脂組成物の曲げ弾性率が著しく低下したと考えられる。
比較例3においては、ブロック共重合体中のポリスチレンブロックを大きく設計したため、樹脂組成物の剛性は向上したものの、脆性が悪化し耐衝撃性に劣る結果となった。
比較例4、実施例9及び10は、樹脂組成物の低温耐衝撃性が向上しているものの耐候性が劣る結果となった。これは、ブロック共重合体中のポリブタジエンブロックの不飽和結合(二重結合)が残っているために紫外線波長の光により劣化が促進されたと推測できる。
実施例13に記載のブロック共重合体16を含有する樹脂組成物はブロック共重合体3を含有する樹脂組成物よりも伸びに優れる。これは、3型構造であるブロック共重合体3とは異なり、(A)-(B)-(A)-(B)構造(以降、4型構造ともいう)であるため、リサイクルポリプロピレンとの相溶性が優れているためである。4型構造特有の性質であり、共重合体末端のポリブタジエンブロックが多量の1,2―ビニル結合を含んだ完全水素化ブロック(ポリブチレン骨格)となっているため、リサイクルポリプロピレンとの相溶性がより向上したことに起因する。
比較例4より、低温耐衝撃性をより高める目的で、水素添加率を45%に設定したブロック共重合体11を添加した樹脂組成物は、前記物性は良好である一方、十分な耐候性が発現されなかった。これは、ブロック共重合体に残存する二重結合が紫外線波長の光を吸収し、劣化を促進したものと考えられる。
【0113】
表5~6中の実施例15~28及び比較例5~8より、リサイクルポリエチレンの改質に最適なブロック共重合体の構造は、ブロック共重合体6及びブロック共重合体14であることが分かった。
ブロック共重合体6はポリマー構造が3型構造であり、両末端がポリスチレンブロックであるために、ポリスチレンブロックの強固な凝集と、中間のポリブタジエンブロックの柔軟性が相まって、樹脂組成物に優れた耐衝撃性能を付与したと考えられる。
4型構造のブロック共重合体14を含有する樹脂組成物も各種物性バランスに優れた結果が得られた。伸びに関して、3型構造のブロック共重合体6を含有する樹脂組成物と同等の判定となった。この結果より、リサイクルポリエチレンの改質には、末端にポリブタジエンの1,4-結合を完全水添したブロック(ポリエチレン骨格)を設計すること、3型構造中のポリブタジエンブロックがポリエチレン骨格を多量に含むように設計することが効果的であると推測される。
【0114】
(実施例29~36及び比較例9~16)
(I)成分(ブロック共重合体3、ブロック共重合体6、ブロック共重合体14、ブロック共重合体16)と、(II)成分(表中、ポリオレフィン系樹脂、リサイクルポリエチレン、リサイクルポリプロピレンともいう)とを、下記表7~8に記載の配合比でドライブレンドし、上述の二軸押出機で溶融混練した後、ペレタイズしたペレットを用いて、射出成形により試験片を作製した。
試験片を用いて前述記載の各種物性評価を実施し、同様の評価基準により判定した。
なお、比較例9及び13のオレフィン系エラストマーは、ダウ・ケミカル社製 ENGAGE EG8150を使用した。
【0115】
【0116】
【0117】
表7中の比較例10より、樹脂組成物中の成分(I)の含有量が1質量%を下回ると、耐衝撃性、低温耐衝撃性、伸びが低下する結果となった。成分(I)の含有量が1質量%未満であることで、成分(I)のポリスチレンブロックの凝集とポリブタジエンブロックによるゴム性が十分に発揮されず、樹脂組成物の脆化温度が上昇し、耐衝撃性が低下したと考えられる。
また、成分(II)がリサイクルされることで起こる樹脂中の結晶部間をつなぐタイ分子が伸びきった形態をとり破断しやすい状態を、共重合体の添加により、劣化した樹脂の伸びしろとなることで伸びが改善される。
比較例10ではブロック共重合体の添加量が少ないために、樹脂に付与された伸びしろが十分でなく、伸びの改善が見られなかったと推測できる。
実施例29、30、比較例11より、ブロック共重合体の添加量を増やしていくと、耐衝撃性は向上する一方で、剛性が低下していく傾向が見られた。これは、ブロック共重合体の添加量増加するにつれて樹脂組成物の柔軟性が向上し、耐衝撃性が向上、曲げ弾性率が低下したことが原因であると考えられる。
比較例9より、成分(I)にオレフィン系エラストマーを用いると、樹脂組成物の剛性は優れた効果を示した。しかしながら、比較例9の樹脂組成物の低温環境下での耐衝撃性は、本発明のブロック共重合体を成分(I)に用いた樹脂組成物よりも非常に低い結果となった。これはオレフィン系エラストマーの低温時の脆化に起因するものである。
これらの傾向は成分(II)がリサイクルポリエチレンの場合でも同様であった。
(I):ビニル芳香族単量体単位(A)、及び共役ジエン単量体単位(B)を有し、ビニル芳香族単量体単位(A)の含有量が5質量%以上30質量%以下であり、共役ジエン単量体単位(B)の水素添加率が50モル%以上100モル%以下であるブロック共重合体と、
(II):ポリエチレン及び/又はポリプロピレンを含むポリオレフィン系樹脂と、
を、
含有する樹脂組成物の製造方法であって、
前記ポリオレフィン系樹脂(II)中の前記ポリエチレン又はポリプロピレンの質量比率に応じて、前記ブロック共重合体(I)中の共役ジエン単量体単位(B)に由来する1,2-ビニル結合及び3,4-ビニル結合の合計量を設定し、
前記ブロック共重合体(I)と前記ポリオレフィン系樹脂(II)とを、質量比(I)/(II)が1/99~30/70で混合する、
樹脂組成物の製造方法。
前記ポリオレフィン系樹脂(II)中のポリエチレンの質量比率が50質量%を超える場合、前記ブロック共重合体(I)中の共役ジエン単量体単位(B)に由来する1,2-ビニル結合及び3,4-ビニル結合の合計量を10質量%以上50質量%未満とし、
前記ポリオレフィン系樹脂(II)中のポリプロピレンの質量比率が50質量%を超える場合、前記ブロック共重合体(I)中の共役ジエン単量体単位(B)に由来する1,2-ビニル結合及び3,4-ビニル結合の合計量を50質量%以上85質量%以下とする、
請求項1に記載の樹脂組成物の製造方法。
前記ポリオレフィン系樹脂(II)中のポリエチレンの質量比率が60質量%以上100質量%以下である場合、前記ブロック共重合体(I)中の共役ジエン単量体単位(B)に由来する1,2-ビニル結合及び3,4-ビニル結合の合計量を10質量%以上40質量%以下とし、
前記ポリオレフィン系樹脂(II)中のポリプロピレンの質量比率が60質量%以上100質量%以下である場合、前記ブロック共重合体(I)中の共役ジエン単量体単位(B)に由来する1,2-ビニル結合及び3,4-ビニル結合の合計量を50質量%以上85質量%以下とする、
請求項1に記載の樹脂組成物の製造方法。
前記ポリオレフィン系樹脂(II)が、ポリエチレンを70質量%以上100質量%以下含有する場合、前記ブロック共重合体(I)中のエチレン構造単位(Et)を65質量%以上90質量%以下とし、
前記ポリオレフィン系樹脂(II)が、ポリプロピレンを70質量%以上100質量%以下含有する場合、前記ブロック共重合体(I)中のブチレン構造単位(Bt)を50質量%以上85質量%以下とし、
さらに、前記(I)ブロック共重合体と、(II)ポリオレフィン系樹脂との質量比:(I)/(II)を、3/97~20/80とする、
請求項1に記載の樹脂組成物の製造方法。
表3~4中の実施例1~14及び比較例1~4より、リサイクルポリプロピレンの改質に最適なブロック共重合体の構造はブロック共重合体3及びブロック共重合体16であることが分かった。
ブロック共重合体3は、ポリマー構造が(A)-(B)-(A)構造(以降、3型構造ともいう)であり、両末端がポリスチレンブロックであるために、ポリスチレンブロックの強固な凝集と、中間のポリブタジエンブロックの柔軟性が相まって、樹脂組成物に優れた耐衝撃性能を付与したと考えられる。また、ポリスチレン総含有量が20質量%、1,2-ビニル結合量が50質量%に設定したことにより、ブロック共重合体のガラス転移温度が低温側に存在していると考えられ、低温耐衝撃性にも優れた樹脂組成物が得られたと考えられる。さらに、前述の構造設計により、ポリスチレンブロックの適度な剛直さと、適度なリサイクルポリプロピレンとの相溶性により、剛性、伸び、耐衝撃性のバランスに優れた樹脂組成物が得られたと考えられる。
耐衝撃性と伸びを著しく向上させるためにポリスチレンブロックを過剰に低減すると、比較例2のように樹脂組成物の剛性が極端に低下する結果となった。これはブロック共重合体1のポリスチレンブロックが小さいため剛直性が低く、樹脂組成物の曲げ弾性率が著しく低下したと考えられる。
比較例3においては、ブロック共重合体中のポリスチレンブロックを大きく設計したため、樹脂組成物の剛性は向上したものの、脆性が悪化し耐衝撃性に劣る結果となった。
比較例4、実施例9及び10は、樹脂組成物の低温耐衝撃性が向上しているものの耐候性が劣る結果となった。これは、ブロック共重合体中のポリブタジエンブロックの不飽和結合(二重結合)が残っているために紫外線波長の光により劣化が促進されたと推測できる。
実施例13に記載のブロック共重合体16を含有する樹脂組成物はブロック共重合体3を含有する樹脂組成物よりも伸びに優れる。これは、3型構造であるブロック共重合体3とは異なり、(A)-(B)-(A)-(B)構造(以降、4型構造ともいう)であるため、リサイクルポリプロピレンとの相溶性が優れているためである。4型構造特有の性質であり、共重合体末端のポリブタジエンブロックが多量の1,2―ビニル結合を含んだ完全水素化ブロック(ポリブチレン骨格)となっているため、リサイクルポリプロピレンとの相溶性がより向上したことに起因する。
比較例4より、低温耐衝撃性をより高める目的で、水素添加率を45モル%に設定したブロック共重合体11を添加した樹脂組成物は、前記物性は良好である一方、十分な耐候性が発現されなかった。これは、ブロック共重合体に残存する二重結合が紫外線波長の光を吸収し、劣化を促進したものと考えられる。