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JP7693541B2 - メタクリル系溶融押出成形体 - Google Patents
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JP7693541B2 - メタクリル系溶融押出成形体 - Google Patents

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Description

[関連出願の相互参照]
本出願は、2019年7月25日に出願された、日本国特許出願第2019-137232号明細書、2019年9月25日に出願された、日本国特許出願第2019-173842号明細書(それらの開示全体が参照により本明細書中に援用される)に基づく優先権を主張する。
本発明はメタクリル系溶融押出成形体に関する。より詳細に、本発明は、透明性、表面平滑性、耐屈曲白化性、鉛筆硬度、屈曲性、成形性および成形後の外観に優れる、加飾用途、建材用途に好適なメタクリル系溶融押出成形体に関する。
メタクリル系樹脂成形体は、透明性等の光学特性および耐候性に優れ、その成形体は美麗な外観を有していることなどから、自動車内外装や建材用等の加飾用途で使用されてきた。印刷層等の加飾層の保護、及び高級感、深み感等の意匠性の付与を目的に耐候性に優れ、透明性、鉛筆硬度及び表面平滑性も良好であるメタクリル系樹脂フィルムが従来より表面保護フィルムとして使用されている。近年では三次元形状に成形した部材への適用も増えている。三次元成形時の問題として、成形時の応力白化、表面ヘイズの上昇、割れ、等があり、表面保護層には上記特性に加えて、耐応力白化、表面平滑性、可撓性、耐屈曲性が必要とされる。
成形時の白化性に優れた樹脂成形体として、粒子径が0.1μm以下の架橋ゴム重合体粒子を用いる方法(特許文献1)が提示されている。しかしながら、小粒径の架橋重合体粒子やブロック共重合体だけでは高い表面硬度を保ったまま成形時の割れを抑制することは困難であった。
鉛筆硬度、耐応力白化性に優れたフィルムとして、粒子径が0.07μm以下のゴム重合体粒子を用いる方法(特許文献1)やゴム粒子としてブロック共重合体を用いる方法(特許文献2)が開示されている。しかしながら、小粒径の重合体粒子だけでは高い表面硬度を保ったまま成形時の割れを抑制することは困難であった。
鉛筆硬度、耐応力白化性、耐割れ性に優れたフィルムとして、0.2~0.4μmの大粒子径の架橋弾性体粒子と0.18μ以下の小粒子径の架橋弾性体粒子の2種類の粒径が異なる弾性体粒子を用いる方法が開示されている(特許文献3,4)。しかしながら、0.2μm以上の大粒子径の弾性体粒子を少量でも添加すると表面平滑性が損なわれ、フィルムのヘイズが悪化することが知られており、透明性、表面平滑性、鉛筆硬度、および耐応力白化性、耐割れ性のいずれにも優れたフィルム性能には至っていない。
特開2001-316557号公報 WO2016/157908 特開2003-183471号公報 WО2013/051239
本発明の課題は、透明性、表面平滑性、耐屈曲白化性、鉛筆硬度、屈曲性、成形性および成形後の外観に優れる、加飾用途に好適な、メタクリル系溶融押出成形体を提供することである。
上記課題を解決するために検討した結果、以下の形態を包含する本発明を完成するに至った。
〔1〕
80質量%以上のメタクリル酸メチル単位を含み且つ重量平均分子量が50,000以上500,000以下であるメタクリル系樹脂(A)と、
内部に少なくとも1つのゴム成分層(b1)を有し、かつ少なくとも1つの熱可塑性樹脂成分層(b2)を有し、最外部が熱可塑性樹脂成分層(b2)であり、ゴム成分層(b1)の平均粒子径が0.05~0.15μmの範囲であるアクリル系多層重合体(B)と、 メタクリル酸エステル重合体ブロック(c1)およびアクリル酸エステル重合体ブロック(c2)を含有するアクリル系ブロック共重合体(C)と
を含有するメタクリル系溶融押出成形体であって、
前記成形体のアセトン不溶分が1~60質量%であり、前記成形体の押出方向に平行な断面において、前記アクリル酸エステル重合体ブロック(c2)が球状もしくは柱状の相を形成しており、球状相の直径もしくは柱状相の短径が1nm以上100nm以下であり、柱状相の長径が10nm以上500nm以下であることを特徴とするメタクリル系溶融押出成形体。
〔2〕
前記アクリル系多層重合体(B)において、
前記ゴム成分層(b1)が、アクリル酸エステル単量体単位50~98.99質量%、他の単官能性単量体単位1~44.99質量%、および多官能性単量体0.01~10質量%からなる共重合体を含み、前記熱可塑性樹脂成分層(b2)が、メタクリル酸エステル単量体単位40~100質量%および他の単量体単位60~0質量%からなる共重合体を含む
ことを特徴とする〔1〕に記載のメタクリル系溶融押出成形体。
〔3〕
前記アクリル系ブロック共重合体(C)が、少なくとも一つのメタクリル酸エステル重合体ブロック(c1)および少なくとも一つのアクリル酸エステル重合体ブロック(c2)を含み、アクリル系ブロック共重合体(C)中にメタクリル酸エステル重合体ブロック(c1)を30~60質量%、アクリル酸エステル重合体ブロック(c2)を40~70質量%有し、前記メタクリル系溶融押出成形体におけるアクリル系ブロック共重合体(C)の含有量が1~15質量%であることを特徴とする〔1〕に記載のメタクリル系溶融押出成形体。
〔4〕
前記メタクリル系溶融押出成形体が厚み20~200μmのフィルムである、〔1〕に記載のメタクリル系溶融押出成形体。
〔5〕
つや消し剤をさらに含有する、〔1〕~〔4〕のいずれか1項に記載のメタクリル系溶融押出成形体。
〔6〕
さらに機能層を備える、〔1〕~〔5〕のいずれか1項に記載のメタクリル系溶融押出成形体。
〔7〕
前記メタクリル系溶融押出成形体がフィルムであり、前記フィルムと他の熱可塑性樹脂フィルムとを積層してなる、〔1〕~〔6〕のいずれか1項に記載のメタクリル系溶融押出成形体。
〔8〕
加飾用である、〔1〕~〔7〕のいずれか1項に記載のメタクリル系溶融押出成形体。
〔9〕
建材用である、〔1〕~〔7〕のいずれか1項に記載のメタクリル系溶融押出成形体。
〔10〕
Tダイを用いてメタクリル系樹脂組成物を溶融押出する工程を含む、メタクリル系溶融押出成形体の製造方法であって、
前記メタクリル系樹脂組成物が、80質量%以上のメタクリル酸メチル単位を含み且つ重量平均分子量が50000以上500000以下であるメタクリル系樹脂(A)と、内部に少なくとも1つのゴム成分層(b1)を有し、かつ少なくとも1つの熱可塑性樹脂成分層(b2)を有し、最外部が熱可塑性樹脂成分層(b2)であるアクリル系多層重合体(B)と、メタクリル酸エステル重合体ブロック(c1)およびアクリル酸エステル重合体ブロック(c2)を含有するアクリル系ブロック共重合体(C)とを含み、
前記溶融押出工程において、ダイ吐出時にかかるせん断速度が200~650/sの範囲であることを特徴とするメタクリル系溶融押出成形体の製造方法。
本発明のメタクリル系溶融押出成形体は、透明性、表面平滑性、耐屈曲白化性、鉛筆硬度、屈曲性に優れ、加飾用途、建材用途に好適である。
実施例で得られた本発明のメタクリル系溶融押出成形体の押出方向に平行な面の断面切片の模式図。アクリル系ブロック共重合体(C)のアクリル酸エステル重合体ブロック(c2)が球状分散している。(I):アクリル系多層重合体、(II)アクリル系ブロック共重合体。 実施例で得られた本発明のメタクリル系溶融押出成形体の押出方向に平行な面の断面切片の模式図。アクリル系ブロック共重合体(C)のアクリル酸エステル重合体ブロック(c2)が柱状分散している。 (I):アクリル系多層重合体、(II)アクリル系ブロック共重合体。
「メタクリル系溶融押出成形体」
本発明のメタクリル系溶融押出成形体は、80質量%以上のメタクリル酸メチル単位を含み且つ重量平均分子量が50000以上500000以下であるメタクリル系樹脂(A) と、
熱可塑性樹脂成分から構成される最外層および少なくとも一つの該最外層に接して覆われたゴム成分層を含むアクリル系多層重合体(B)と、
メタクリル酸エステル重合体ブロック(c1)およびアクリル酸エステル重合体ブロック(c2)を含有するアクリル系ブロック共重合体(C)と
を含有し、前記成形体のアセトン不溶分が1~60質量%であり、前記成形体の押出方向に平行な断面において、前記アクリル酸エステル重合体ブロック(c2)が球状もしくは柱状の相を形成しており、球状相の直径もしくは柱状相の短径が1nm以上100nm以下であり、柱状相の長径が10nm以上500nm以下である。
本発明の好ましい1つの実施形態において、本発明の成形体は、メタクリル系樹脂(A)がマトリックスを形成し、アクリル系多層重合体(B)とアクリル系ブロック共重合体(C)を含むゴム状弾性体が分散しているものである。
本発明のメタクリル系溶融押出成形体のアセトン不溶分は、好ましくは1~60質量%、より好ましくは1~50質量%、さらに好ましくは5~45質量%、特に好ましくは10~40質量%、最も好ましくは20~40質量%である。成形体は細かく裁断したものをアセトン不溶分の測定に使用することが好ましい。
本発明のメタクリル系溶融押出成形体のアセトン可溶分は、好ましくは99~40質量%、より好ましくは99~50質量%、さらに好ましくは95~55質量%、特に好ましくは90~60質量%、最も好ましくは80~60質量%である。
アセトン不溶分は、成形体1gに対しアセトンを25mLを使用し、常温にて24時間撹拌し、遠心分離して沈殿物をアセトン不溶分として分離し、乾燥後に質量を測定し下記式に従い求めることができる。
Figure 0007693541000001
メタクリル系溶融押出成形体は、メタクリル系樹脂(A) とアクリル系多層重合体(B)とアクリル系ブロック共重合体(C)を以下の割合で含む:
・メタクリル系樹脂(A)の含有量
好ましくは10~89.9質量%、より好ましくは20~79質量%
・アクリル系多層重合体(B)の含有量
好ましくは10~89.9質量%、より好ましくは20~79質量%
・アクリル系ブロック共重合体(C)の含有量
好ましくは0.1~15質量%、より好ましくは1~10質量%。
(メタクリル系樹脂(A))
本発明に用いるメタクリル系樹脂(A)は、メタクリル酸メチルに由来する構造単位の割合が、80質量%以上、好ましくは90質量%以上である。またメタクリル系樹脂(A)は、メタクリル酸メチル以外の単量体に由来する構造単位の割合が、20質量%以下、好ましくは10質量%以下である。
かかるメタクリル酸メチル以外の単量体としては、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、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸s-ブチル、アクリル酸t-ブチル、アクリル酸アミル、アクリル酸イソアミル、アクリル酸n-へキシル、アクリル酸2-エチルへキシル、アクリル酸ペンタデシル、アクリル酸ドデシル;アクリル酸フェニル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸フェノキシエチル、アクリル酸2-ヒドロキシエチル、アクリル酸2-エトキシエチル、アクリル酸グリシジル、アクリル酸アリル;アクリル酸シクロへキシル、アクリル酸ノルボルネニル、アクリル酸イソボルニルなどのアクリル酸エステル;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、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸s-ブチル、メタクリル酸t-ブチル、メタクリル酸アミル、メタクリル酸イソアミル、メタクリル酸n-へキシル、メタクリル酸2-エチルへキシル、メタクリル酸ペンタデシル、メタクリル酸ドデシル;メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸フェノキシエチル、メタクリル酸2-ヒドロキシエチル、メタクリル酸2-エトキシエチル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸アリル;メタクリル酸シクロへキシル、メタクリル酸ノルボルネニル、メタクリル酸イソボルニルなどのメタクリル酸メチル以外のメタクリル酸エステル;アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸、マレイン酸、イタコン酸などの不飽和カルボン酸;エチレン、プロピレン、1-ブテン、イソブチレン、1-オクテンなどのオレフィン;ブタジエン、イソプレン、ミルセンなどの共役ジエン;スチレン、α-メチルスチレン、p-メチルスチレン、m-メチルスチレンなどの芳香族ビニル化合物;アクリルアミド、メタクリルアミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、酢酸ビニル、ビニルピリジン、ビニルケトン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニリデン:などが挙げられる。
メタクリル系樹脂(A)の立体規則性は、特に制限されず、例えば、イソタクチック、ヘテロタクチック、シンジオタクチックなどの立体規則性を有するものを用いてもよい。
メタクリル系樹脂(A)の重量平均分子量(以下、Mw(A)と称する)は、好ましくは50,000以上500,000以下、より好ましくは60,000以上200,000以下である。Mw(A)が小さ過ぎると、得られる成形体の耐衝撃性や靭性が低下する傾向がある。Mw(A)が大き過ぎると溶融押出に供するメタクリル系樹脂組成物の流動性が低下し成形加工性が低下する傾向がある。
メタクリル系樹脂(A)の重量平均分子量Mw(A)と数平均分子量Mn(A)の比、Mw(A)/Mn(A)(以下、重量平均分子量と数平均分子量の比(重量平均分子量/数平均分子量)を「分子量分布」と称することがある。)は、好ましくは1.03以上2.6以下、より好ましくは1.05以上2.3以下、特に好ましくは1.2以上2.0以下である。分子量分布が小さ過ぎるとメタクリル系樹脂組成物の成形加工性が低下する傾向がある。分子量分布が大き過ぎると得られる成形体の耐衝撃性が低下し、脆くなる傾向がある。
なお、Mw(A)およびMn(A)は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)で測定した標準ポリスチレン換算値である。
また、メタクリル系樹脂の分子量や分子量分布は、重合開始剤および連鎖移動剤の種類や量などを調整することによって制御できる。
メタクリル系樹脂(A)は、メタクリル酸メチルを80質量%以上含む単量体又は単量体混合物を重合することによって得られる。
メタクリル系樹脂(A)としては市販品を用いてもよい。かかる市販されているメタクリル系樹脂としては、例えば「パラペットH1000B」(MFR:22g/10分(230℃、37.3N))、「パラペットGF」(MFR:15g/10分(230℃、37.3N))、「パラペットEH」(MFR:1.3g/10分(230℃、37.3N))、「パラペットHRL」(MFR:2.0g/10分(230℃、37.3N))および「パラペットG」(MFR:8.0g/10分(230℃、37.3N))[いずれも商品名、株式会社クラレ製]などが挙げられる。
(アクリル系多層重合体(B))
アクリル系多層重合体(B)は、内部に少なくとも1つのゴム成分層(b1)(以下、単に「(b1)」と略記する場合がある。)を有し、かつ少なくとも1つの熱可塑性樹脂成分層(b2)(以下、単に「(b2)」と略記する場合がある。)を有し、最外部が熱可塑性樹脂成分層(b2)であるコア-シェル構造の粒子である。なお、アクリル系多層重合体(B)のコアは「層」とみなす。アクリル系多層重合体(B)の層数は2層以上であればよく、3層または4層あるいはそれ以上でもよい。層構造としては、中心から、(b1)-(b2)の2層構造;(b1)-(b1)-(b2)、(b1)-(b2)-(b2)、または(b2)-(b1)-(b2)の3層構造;(b1)-(b2)-(b1)-(b2)等の4層構造等が挙げられる。中でも、取扱い性の観点から、(b1)-(b2)の2層構造;(b1)-(b1)-(b2)または(b2)-(b1)-(b2)の3層構造が好ましく、(b2)-(b1)-(b2)の3層構造がより好ましい。
ゴム成分層(b1)の総量と熱可塑性樹脂成分層(b2)の総量との質量比((b1)/(b2))は、30/70~90/10である。(b1)の割合が上記範囲未満では、成形体の衝撃強度が不充分となる恐れがある。(b1)の割合が上記範囲超では、粒子構造の形成が困難となり、また溶融流動性が低下して他の成分との混練および樹脂組成物の成形が困難となる恐れがある。質量比((b1)/(b2))は、好ましくは30/70~80/20、より好ましくは40/60~70/30である。樹脂組成物が2以上のゴム成分層(b1)を有する場合にはその合計量で質量比を計算し、樹脂組成物が2以上の熱可塑性樹脂成分層(b2)を有する場合にはその合計量で質量比を計算する。
(b1)は、アクリル酸エステル単量体単位50~98.99質量%、他の単官能性単量体単位44.99~1質量%、および多官能性単量体単位0.01~10質量%を含む共重合体を含むことが好ましい。アクリル酸エステル単量体単位の含有量はより好ましくは55~89.9質量%、単官能性単量体単位の含有量はより好ましくは44.9~10質量%、多官能性単量体単位の含有量はより好ましくは0.1~5質量%である。
アクリル酸エステル単量体単位の含有量は、50質量%未満では、アクリル系多層重合体(B)のゴム弾性が不充分となって成形体の衝撃強度が不充分となる恐れがあり、98.99質量%超では、粒子構造の形成が困難となる恐れがある。他の単官能性単量体単位の含有量は、1質量%未満では、多層構造重合体粒子の光学性能が不十分となる恐れがあり、44.99質量%超では、アクリル系多層重合体(B)の耐候性が不充分となる恐れがある。多官能性単量体単位の含有量は、10質量%超では、アクリル系多層重合体(B)のゴム弾性が不充分となって成形体の衝撃強度が不充分となる恐れがあり、0.01質量%未満では、粒子構造の形成が困難となる恐れがある。
以下、ゴム成分層(b1)の原料単量体について、説明する。
アクリル酸エステルとしては、メチルアクリレート(MA)、エチルアクリレート、n-プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n-ブチルアクリレート(BA)、イソブチルアクリレート、s-ブチルアクリレート、t-ブチルアクリレート、ペンチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、オクチルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、ドデシルアクリレート、およびオクタデシルアクリレート等のアクリル酸と飽和脂肪族アルコール(好ましくはC~C18飽和脂肪族アルコール)とのエステル;シクロヘキシルアクリレート等のアクリル酸とCまたはCの脂環式アルコールとのエステル;フェニルアクリレート等のアクリル酸とフェノール類とのエステル;ベンジルアクリレート等のアクリル酸と芳香族アルコールとのエステル等が挙げられる。アクリル酸エステルは、1種または2種以上用いることができる。
他の単官能性単量体としては、メチルメタクリレート(MMA)、エチルメタクリレート、n-プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n-ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、ペンチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、オクチルメタクリレート、2-エチルヘキシルメタクリレート、ドデシルメタクリレート、ミリスチルメタクリレート、パルミチルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、およびベヘニルメタクリレート等のメタクリル酸と飽和脂肪族アルコール(好ましくはC~C22飽和脂肪族アルコール)とのエステル;シクロヘキシルメタクリレート等のメタクリル酸とCまたはCの脂環式アルコールとのエステル;フェニルメタクリレート等のメタクリル酸とフェノール類とのエステル、ベンジルメタクリレート等のメタクリル酸と芳香族アルコールとのエステル等のメタクリル酸エステル;スチレン(St)、α-メチルスチレン、1-ビニルナフタレン、3-メチルスチレン、4-プロピルスチレン、4-シクロヘキシルスチレン、4-ドデシルスチレン、2-エチル-4-ベンジルスチレン、4-(フェニルブチル)スチレン、およびハロゲン化スチレン等の芳香族ビニル系単量体;アクリロニトリルおよびメタクリロニトリル等のシアン化ビニル系単量体等が挙げられる。中でも、スチレンが好ましい。他の単官能性単量体は、1種または2種以上用いることができる。
多官能性単量体は、分子内に炭素-炭素二重結合を2個以上有する単量体である。多官能性単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、および桂皮酸等の不飽和モノカルボン酸と、アリルアルコールおよびメタリルアルコール等の不飽和アルコールとのエステル;前記の不飽和モノカルボン酸と、エチレングリコール、ブタンジオール、およびヘキサンジオール等のグリコールとのジエステル;フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、およびマレイン酸等のジカルボン酸と、前記の不飽和アルコールとのジエステル等が挙げられる。具体的には、アリルアクリレート、メタリルアクリレート、アリルメタクリレート、メタリルメタクリレート、桂皮酸アリル、桂皮酸メタリル、マレイン酸ジアリル、フタル酸ジアリル、テレフタル酸ジアリル、イソフタル酸ジアリル、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、およびヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。中でも、アリルメタクリレート(ALMA)が好ましい。多官能性単量体は、1種または2種以上用いることができる。
層(b2)は、メタクリル酸エステル単量体単位40~100質量%および他の単量体単位60~0質量%からなる共重合体を含むことが好ましい。メタクリル酸エステル単量体単位の含有量はより好ましくは50~99質量%、さらに好ましくは60~99質量%、特に好ましくは80~99質量%、他の単量体単位の含有量はより好ましくは50~1質量%、さらに好ましくは40~1質量%、さらに好ましくは20~1質量%である。メタクリル酸エステル単量体単位の含有量が50質量%未満では、アクリル系多層重合体(B)の耐候性が不充分となる恐れがある。
以下、熱可塑性樹脂成分層(b2)の原料単量体について、説明する。
メタクリル酸エステルとしては、メチルメタクリレート(MMA)、エチルメタクリレート、n-プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n-ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、ペンチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、オクチルメタクリレート、2-エチルヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ドデシルメタクリレート、ミリスチルメタクリレート、パルミチルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、ベヘニルメタクリレート、オクタデシルメタクリレート、フェニルメタクリレート、およびベンジルメタクリレート等が挙げられる。中でも、メチルメタクリレート(MMA)が好ましい。
他の単量体としては、メチルアクリレート(MA)、エチルアクリレート、n-プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n-ブチルアクリレート(BA)、イソブチルアクリレート、s-ブチルアクリレート、t-ブチルアクリレート、ペンチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、オクチルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、ドデシルアクリレート、およびオクタデシルアクリレート等のアクリル酸と飽和脂肪族アルコール(好ましくはC~C18飽和脂肪族アルコール)とのエステル;シクロヘキシルアクリレート等のアクリル酸とCまたはCの脂環式アルコールとのエステル;スチレン(St)、α-メチルスチレン、1-ビニルナフタレン、3-メチルスチレン、4-プロピルスチレン、4-シクロヘキシルスチレン、4-ドデシルスチレン、2-エチル-4-ベンジルスチレン、4-(フェニルブチル)スチレン、およびハロゲン化スチレン等の芳香族ビニル系単量体;アクリロニトリルおよびメタクリロニトリル等のシアン化ビニル系単量体;マレイミド、N-メチルマレイミド、N-エチルマレイミド、N-プロピルマレイミド、N-イソプロピルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド、N-フェニルマレイミド、N-(p-ブロモフェニル)マレイミド、およびN-(クロロフェニル)マレイミド等のマレイミド系単量体;層(b1)で例示した多官能性単量体等が挙げられる。中でも、メチルアクリレート(MA)、エチルアクリレート、およびn-ブチルアクリレート(BA)等のアクリル酸アルキルエステルが好ましい。
アクリル系多層重合体(B)においては、最外部を構成する層(b2)の構成共重合体のGPC法で測定される重量平均分子量(Mw)が20,000~100,000の範囲であることが好ましく、30,000~90,000の範囲であることがより好ましく、40,000~80,000の範囲であることが特に好ましい。Mwが20,000未満では、アクリル系多層重合体(B)のゴム弾性が不充分となって樹脂組成物の成形が困難となる恐れがある。Mwが100,000超では、成形体の衝撃強度が低下する恐れがある。
最外部に最も近い(好ましくは最外層と接している)アクリル系多層重合体(B)ゴム成分層(b1)の平均粒子径(de)は、0.05~0.15μmの範囲である。平均粒子径(de)が0.05μm未満では、アクリル系多層重合体(B)への応力集中が不充分となり、成形体の衝撃強度が低下する恐れがある。平均粒子径(de)が0.15μm超では、アクリル系多層重合体(B)内部においてボイドが発生し、白化する。また樹脂組成物中のゴム含量が一定の場合、粒子径がある程度以上に大きくなると粒子数が減少することから、粒子同士の表面間距離は大きくなる傾向があり、連続相内においてクラックが発生する確率が高くなり、成形体の衝撃強度が低下する恐れがある。ここでいうボイドとは粒子の内部のみで生じる破壊のことであって、エネルギーの吸収量は非常に小さいので、耐衝撃性の発現にはあまり寄与しない。
アクリル系多層重合体(B)に対する応力集中の観点から、平均粒子径(de)は好ましくは0.05~0.15μm、より好ましくは0.07~0.12μmである。
なお、アクリル系多層重合体(B)のゴム成分層(b1)の平均粒子径(de)は、成形体の切片を電子顕微鏡により測定する方法、またはラテックスを光散乱法により測定する方法により求めることができる。電子顕微鏡による方法は、成形体の切片を四酸化ルテニウムで電子染色したときに透過型電子顕微鏡にて観察される染色されたアクリル系多層重合体(B)のゴム成分層(b1)中で、最外部を構成するものの長軸直径と短軸直径との平均値である。光散乱法による方法は、多層構造重合体粒子重合時、ゴム成分層まで重合したラテックスをサンプリングし、堀場製作所社製レーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置LA-950V2を用いて測定することができる。
本発明の好ましい1つの実施形態においてアクリル系多層重合体(B)の製造方法は、上記のようなゴム成分層(b1)/熱可塑性樹脂成分層(b2)を有するアクリル系多層重合体(B)を得ることができる方法であれば、特に制限されない。3層構成(コア-中間層-最外層)のアクリル系多層重合体(B)の好ましい製造方法は、センターコアを構成する重合体を得るための単量体を乳化重合してシード粒子(i)を得、シード粒子(i)の存在下に中間層を構成する重合体を得るための単量体をシード乳化重合してシード粒子(ii)を得、シード粒子(ii)の存在下に最外層を構成する重合体を得るための単量体をシード乳化重合してシード粒子(iii)を得る工程を含むものである。2層構成あるいは4層もしくはそれ以上の層構成のアクリル系多層重合体(B)は、3層構成のアクリル系多層重合体(B)の上記の製造方法の記載を参照して当業者であれば容易に製造することができる。乳化重合法若しくはシード乳化重合法は、一般的な多層構造重合体粒子を得るための手法として当該技術分野においてよく知られた技術であるので詳しい説明は他の文献を参照することができる。上記の好ましい例示の場合、シード粒子(i)が熱可塑性樹脂成分層(b2、コア)からなる単層構成の粒子であり、シード粒子(ii)が熱可塑性樹脂成分層(b2、コア)+ゴム成分層(b1、中間層)の2層構成の粒子であり、シード粒子(iii)が熱可塑性樹脂成分層(b2、コア)+ゴム成分層(b1、中間層)+熱可塑性樹脂成分層(b2、最外層)の3層構成の粒子である。
重合反応工程においては、少なくとも最外部を構成する熱可塑性樹脂成分層(b2)の構成共重合体のMwが20,000~100,000となるように、重合条件を調整する。重合条件の調整は、アルキルメルカプタン等の分子量調節剤の量で主に調整する。最終的に得られるアクリル系多層重合体(B)における最外部の熱可塑性樹脂成分層(b2)までの平均粒子径が0.05~0.15μmの範囲となるように、全重合反応工程の重合条件を調整する。
なお、アクリル系多層重合体粒子(B)における最外部の熱可塑性樹脂成分層(b2)までの平均粒子径は、多層構造重合体粒子重合時、重合したラテックスをサンプリングし、堀場製作所社製レーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置LA-950V2を用いて光散乱法によって測定することができる。
(アクリル系ブロック共重合体(C))
本発明に用いるアクリル系ブロック共重合体(C)は、メタクリル酸エステル重合体ブロック(c1)とアクリル酸エステル重合体ブロック(c2)とを有する。アクリル系ブロック共重合体(C)は、メタクリル酸エステル重合体ブロック(c1)を1つのみ有していても、複数有していてもよい。また、アクリル系ブロック共重合体(C)は、アクリル酸エステル重合体ブロック(c2)を1つのみ有していても、複数有していてもよい。かかるアクリル系ブロック共重合体(C)は、メタクリル系樹脂(A)およびアクリル系多層重合体(B)との相溶性が良好である。
上記相溶性の観点から、アクリル系ブロック共重合体(C)としては、メタクリル酸エステル単量体単位を有する重合体ブロック(c1)10~80質量%と、主としてアクリル酸エステル単量体単位を有する重合体ブロック(c2)90~20質量%とを含む(但し、重合体ブロック(c1)と重合体ブロック(c2)との合計量を100質量%とする。)ブロック共重合体が好ましい。アクリル系ブロック共重合体(C)において、重合体ブロック(c1)の含有量はより好ましくは20~70質量%であり、さらに好ましくは30~60質量%であり、重合体ブロック(c2)の含有量はより好ましくは80~30質量%であり、さらに好ましくは70~40質量%である。
一分子中の重合体ブロック(c1)の数は、単数でも複数でもよい。一分子中の重合体ブロック(c1)の数が複数であるとき、複数の重合体ブロック(c1)の構造単位の組成および分子量は同一でも非同一でもよい。同様に、一分子中の重合体ブロック(c2)の数は、単数でも複数でもよい。一分子中の重合体ブロック(c2)の数が複数であるとき、複数の重合体ブロック(c2)の構造単位の組成および分子量は同一でも非同一でもよい。
重合体ブロック(c1)は、主としてメタクリル酸エステル単量体単位を含む。重合体ブロック(c1)中のメタクリル酸エステル単量体単位の含有量は、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、特に好ましくは95質量%以上、最も好ましくは98質量%以上であり、メタクリル酸エステル単量体単位のみから構成されてもよい。
以下、メタクリル系重合体ブロック(c1)の原料単量体について、説明する。
メタクリル酸エステルとしては、メチルメタクリレート(MMA)、エチルメタクリレート、n-プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n-ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、s-ブチルメタクリレート、t-ブチルメタクリレート、アミルメタクリレート、イソアミルメタクリレート、n-ヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、2-エチルヘキシルメタクリレート、ペンタデシルメタクリレート、ドデシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェノキシエチルメタクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、2-メトキシエチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、およびアリルメタクリレート(ALMA)等が挙げられる。中でも、透明性および耐熱性の向上の観点から、メチルメタクリレート(MMA)、エチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n-ブチルメタクリレート、t-ブチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、およびイソボルニルメタクリレート等が好ましく、メチルメタクリレート(MMA)が特に好ましい。メタクリル酸エステルは、1種または2種以上用いることができる。
メタクリル系重合体ブロック(c1)の重量平均分子量(Mw(c1))は、下限が好ましくは5,000、より好ましくは8,000、さらに好ましくは12,000、特に好ましくは15,000、最も好ましくは20,000であり、上限が好ましくは150,000、より好ましくは120,000、特に好ましくは100,000である。アクリル系ブロック共重合体(C)が複数の重合体ブロック(c1)を有する場合、重量平均分子量(Mw(c1))は、複数の重合体ブロック(c1)のMwの合計量である。
本発明の好ましい1つの実施形態において、アクリル系ブロック共重合体(C)のメタクリル系重合体ブロック(c1)の重量平均分子量Mw(c1)とメタクリル系樹脂(A)の重量平均分子量Mw(A)が、下記の式(Y)を満足する。
0.5≦Mw(A)/Mw(c1)≦2.5 (Y)
メタクリル樹脂(A)の重量平均分子量Mw(A)のMw(c1)に対する比、すなわちMw(A)/Mw(c1)は、0.5以上2.5以下、好ましくは0.6以上2.3以下、より好ましくは0.7以上2.2以下である。Mw(A)/Mw(c1)が上記の範囲を外れた場合は、アクリル系ブロック共重合体(C)のメタクリル樹脂(A)中での分散粒子径が大きくなり、応力がかかった際に白化する。Mw(A)/Mw(c1)が上記範囲にある場合は、アクリル系ブロック共重合体(C)のメタクリル樹脂(A)中での分散粒子径が小さくなるので、耐応力白化性に優れる。
アクリル系ブロック共重合体(C)中のメタクリル系重合体ブロック(c1)の含有量は、本発明の成形体の透明性、柔軟性、可撓性、耐屈曲性、耐衝撃性、成形性、および表面平滑性の観点から、好ましくは10~80質量%、より好ましくは20~70質量%である。アクリル系ブロック共重合体(C)が複数の重合体ブロック(c1)を有する場合、重合体ブロック(c1)の含有量は、複数の重合体ブロック(c1)の合計含有量である。
本発明の1つの好ましい実施形態において、アクリル系重合体ブロック(c2)は、主としてアクリル酸エステル単量体単位を含む。アクリル系重合体ブロック(c2)中のアクリル酸エステル単量体単位の含有量は、好ましくは45質量%以上、より好ましくは50質量%以上、さらに好ましくは60質量%以上、特に好ましくは90質量%以上である。
以下、アクリル系重合体ブロック(c2)の原料単量体について、説明する。
アクリル酸エステルとしては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n-プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n-ブチルアクリレート(BA)、イソブチルアクリレート、s-ブチルアクリレート、t-ブチルアクリレート、アミルアクリレート、イソアミルアクリレート、n-ヘキシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、ペンタデシルアクリレート、ドデシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、フェニルアクリレート、ベンジルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-メトキシエチルアクリレート、グリシジルアクリレート、およびアリルアクリレート等が挙げられる。アクリル酸エステルは、1種または2種以上用いることができる。
本発明の他の1つの好ましい実施形態において、透明性の観点から、アクリル系重合体ブロック(c2)としては、アクリル酸アルキルエステル単量体単位と(メタ)アクリル酸芳香族炭化水素エステル単量体単位とを含む重合体ブロック(c2-p)が好ましい。ここで、重合体ブロック(c2)中のアクリル酸アルキルエステル単量体単位の含有量は好ましくは50~90質量%、より好ましくは60~80質量%であり、(メタ)アクリル酸芳香族炭化水素エステル単量体単位の含有量は好ましくは50~10質量%、より好ましくは40~20質量%である。
本発明の好ましい1つの実施形態において、アクリル系重合体ブロック(c2)の重量平均分子量Mw(c2)が、下記の式(Z)、より好ましくは下記式(Z1)を満足する。
5,000≦Mw(c2)≦120,000 (Z)
40,000≦Mw(c2)≦120,000 (Z1)
アクリル系重合体ブロック(c2)の重量平均分子量Mw(c2)は、下限が好ましくは5,000、より好ましくは15,000、さらに好ましくは20,000、特に好ましくは30,000、最も好ましくは40,000であり、上限が好ましくは120,000、より好ましくは110,000、特に好ましくは100,000である。なお、Mw(c2)が過小では、成形体の耐衝撃性が低下する恐れがある。一方、Mw(c2)が過大では、成形体の表面平滑性が低下する恐れがある。アクリル系ブロック共重合体(C)が複数の重合体ブロック(c2)を有する場合、重量平均分子量Mw(c2)は、複数の重合体ブロック(c2)のMwの合計量である。
アクリル系ブロック共重合体(C)中のアクリル系重合体ブロック(c2)の含有量は、成形体の透明性、柔軟性、可撓性、耐屈曲性、耐衝撃性、成形性、および表面平滑性の観点から、好ましくは10~90質量%、より好ましくは20~80質量%である。アクリル系ブロック共重合体(C)が複数の重合体ブロック(c2)を有する場合、重合体ブロック(c2)の含有量は、複数のアクリル系重合体ブロック(c2)の合計含有量である。
溶融押出成形体における、メタクリル樹脂(A)中での押出方向に平行な断面におけるアクリル系重合体ブロック(c2)の分散相は、球状もしくは柱状の相が好ましい。分散相がラメラ相になった場合は、押出成形体が白濁し、応力がかかった際に白化する。
また前記アクリル系重合体ブロック(c2)の分散相の粒径は、球状相の場合は直径1nm以上、200nm以下が好ましく、10nm以上、100nm以下がより好ましい。1nm未満の場合は、アクリル系重合体ブロック周辺への応力集中が小さく、耐屈曲性が発現せず、200nmを超える場合は、応力がかかった際に白化する。
柱状相の場合は、柱状相の短径が1nm以上、200nm以下であり、柱状相の長径が1nm以上、500nm以下が好ましく、より好ましくは長径が10nm以上、400nm以下がより好ましい。長径が10nm未満の場合は、アクリル系重合体ブロック周辺への応力集中が小さく、耐屈曲性が発現せず、500nmを超える場合は、応力がかかった際に白化する。
アクリル系ブロック共重合体(C)におけるメタクリル系重合体ブロック(c1)とアクリル系重合体ブロック(c2)との結合形態は、特に限定されない。アクリル系ブロック共重合体(C)としては、重合体ブロック(c1)の一末端に重合体ブロック(c2)の一末端が繋がった(c1)-(c2)構造のジブロック共重合体;重合体ブロック(c1)の両末端のそれぞれに重合体ブロック(c2)の一末端が繋がった(c2)-(c1)-(c2)構造のトリブロック共重合体;重合体ブロック(c2)の両末端のそれぞれに重合体ブロック(c1)の一末端が繋がった(c1)-(c2)-(c1)構造のトリブロック共重合体等の直鎖型ブロック共重合体が挙げられる。
中でも、ジブロック共重合体、トリブロック共重合体が好ましく、(c1)-(c2)構造のジブロック共重合体、(c1)-(c2)-(c1)構造のトリブロック共重合体がより好ましい。
アクリル系ブロック共重合体(C)は必要に応じて、分子鎖中および/または分子鎖末端に水酸基、カルボキシル基、酸無水物基、およびアミノ基等の官能基を有していてもよい。
アクリル系ブロック共重合体(C)は、重量平均分子量(Mw(C))が32,000~300,000、好ましくは40,000~250,000、より好ましくは45,000~230,000、特に好ましくは50,000~200,000である。Mw(C)が上記範囲内にあることで、成形体中のブツの発生原因となる樹脂組成物製造における原料の溶融混練時の未溶融物の量を極めて少量とすることができる。
アクリル系ブロック共重合体(C)は、重量平均分子量(Mw(C))と数平均分子量(Mn(C))との比(Mw(C)/Mn(C))が好ましくは1.0~2.0、より好ましくは1.0~1.6である。Mw(C)/Mn(C)が上記範囲内にあることで、成形体中のブツの発生原因となる樹脂組成物製造における原料の溶融混練時の未溶融物の量を極めて少量とすることができる。
アクリル系ブロック共重合体(C)の製造方法は特に限定されず、各重合体ブロックをリビング重合する方法が一般的である。リビング重合法としては、有機アルカリ金属化合物を重合開始剤として用いアルカリ金属またはアルカリ土類金属塩等の鉱酸塩の存在下でアニオン重合する方法、有機アルカリ金属化合物を重合開始剤として用い有機アルミニウム化合物の存在下でアニオン重合する方法、有機希土類金属錯体を重合開始剤として用い重合する方法、およびα-ハロゲン化エステル化合物を重合開始剤として用い銅化合物の存在下ラジカル重合する方法が挙げられる。また、多価ラジカル重合開始剤または多価ラジカル連鎖移動剤を用いて、重合する方法も挙げられる。中でも、アクリル系ブロック共重合体(C)が高純度で得られ、各ブロックの組成および分子量の制御が容易であり、経済的であることから、有機アルカリ金属化合物を重合開始剤として用い有機アルミニウム化合物の存在下でアニオン重合する方法が特に好ましい。
アクリル系ブロック共重合体(C)の屈折率は特に制限されず、好ましくは1.485~1.495、より好ましくは1.487~1.493である。屈折率が上記範囲内であると透明性が高くなる。なお、本明細書で「屈折率」とは、波長587.6nm(D線)で測定した値を意味する。
(メタクリル系樹脂組成物)
本発明に関わるアクリル系多層重合体(B)をメタクリル系樹脂(A)かつアクリル系ブロック共重合体(C)との混合工程に添加し混練することにより、透明性、表面平滑性、耐屈曲白化性、鉛筆硬度、屈曲性に優れるメタクリル系溶融押出成形体の製造用のメタクリル系樹脂組成物を得ることができる。
メタクリル系樹脂(A)とアクリル系多層重合体(B)とアクリル系ブロック共重合体(C)の混合は、以下の4通りの方法があり、いずれを選択してもよい。
(i) メタクリル系樹脂(A)とアクリル系多層重合体(B)を先ず混合し、(A)+()の混合物にアクリル系ブロック共重合体(C)を混合する2段階混合方法;
(ii) メタクリル系樹脂(A)とアクリル系ブロック共重合体(C)を先ず混合し、(A)+()の混合物にアクリル系多層重合体(B)を混合する2段階混合方法;
(iii) アクリル系多層重合体(B)とアクリル系ブロック共重合体(C)を先ず混合し、()+()の混合物にメタクリル系樹脂(A)を混合する2段階混合方法;
(iv) メタクリル系樹脂(A)とアクリル系多層重合体(B)とアクリル系ブロック共重合体(C)を1段階で混合する方法。
混練方法としては、バンバリーミキサー、加圧ニーダー、プラベンダープラストグラフ等のバッチ式混練機、単軸、二軸、多軸スクリュー押出機等の連続式混練機を用いて混練するなど公知の方法によって行うことができる。また、一旦前記方法で高濃度のマスターペレットを作製後、希釈したものを溶融混練する方法でもよい。生産性の観点から、単軸スクリュー方式または二軸スクリュー方式であることが好ましい。特に、単軸スクリュー式押出機は、樹脂組成物に与えるせん断エネルギーが小さいため好ましい。
(ゴム含有量)
本発明において、アクリル系多層重合体(B)のゴム成分層(b1)とアクリル系ブロック共重合体(C)のアクリル系重合体ブロック(c2)との合計量は5~60質量%であり、好ましくは6~50質量%であり、より好ましくは7~30質量%である。ゴム成分層(b1)とアクリル系重合体ブロック(c2)との合計量が5質量%未満では衝撃強度が悪化し、60質量%超では剛性が悪化する。
(c2ゴム比率)
本発明において、(b1)と(c2)の合計のゴム含有量に対するアクリル系重合体ブロック(c2)含有量比率が5~90質量%の範囲であり、10~85質量%の範囲であることが好ましく、15~80質量%の範囲であることがより好ましい。該ゴム含有量に対するアクリル系重合体ブロック(c2)含有量比率が5~90質量%の範囲にあることで、多層構造重合体粒子とブロック共重合体との相乗効果が働き、衝撃強度が優れる。
(任意成分)
本発明の効果を損なわない範囲で、メタクリル系樹脂(A)、アクリル系多層重合体(B)、アクリル系ブロック共重合体(C)以外に、必要に応じて他の重合体を含有していてもよい。他の重合体としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン-1、ポリ-4-メチルペンテン-1、およびポリノルボルネン等のオレフィン系樹脂;エチレン系アイオノマー;ポリスチレン、スチレン-無水マレイン酸共重合体、ハイインパクトポリスチレン、AS樹脂、ABS樹脂、AES樹脂、AAS樹脂、ACS樹脂、およびMBS樹脂等のスチレン系樹脂;メタクリル酸メチル-スチレン共重合体;ポリエチレンテレフタレートおよびポリブチレンテレフタレート等のエステル系樹脂;ナイロン6、ナイロン66、およびポリアミドエラストマー等のアミド系樹脂;ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、エチレン-ビニルアルコール共重合体、ポリアセタール、およびフェノキシ系樹脂等の他の熱可塑性樹脂;フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、シリコーン系樹脂、およびエポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂;ポリウレタン;変性ポリフェニレンエーテル;シリコーン変性樹脂;アクリルゴム、シリコーンゴム;SEPS、SEBS、およびSIS等のスチレン系熱可塑性エラストマー;IR、EPR、およびEPDM等のオレフィン系ゴム等が挙げられる。他の重合体は、1種または2種以上用いることができる。
本発明のメタクリル系溶融押出成形体は、必要に応じて各種添加剤を含有していてもよい。添加剤としては、酸化防止剤、熱劣化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、滑剤、離型剤、高分子加工助剤、帯電防止剤、難燃剤、染料・顔料、つや消し剤、膠着防止剤、耐衝撃性改質剤、および蛍光体等が挙げられる。これら添加剤の含有量は、本発明の効果を損なわない範囲で適宜設定でき、溶融押出成形に供する熱可塑性樹脂組成物100質量部に対して、例えば、酸化防止剤の含有量は0.01~1質量部、紫外線吸収剤の含有量は0.01~3質量部、光安定剤の含有量は0.01~3質量部、滑剤の含有量は0.01~3質量部、染料・顔料の含有量は0.01~3質量部、つや消し剤の含有量は0.1~20質量部、膠着防止剤は0.001~1質量部とすることが好ましい。他の添加剤も0.01~3質量部の範囲で添加することができる。
酸化防止剤は、酸素存在下においてそれ単体で樹脂の酸化劣化防止に効果を有するものである。例えば、リン系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤、およびアミン系酸化防止剤等が挙げられる。中でも、着色による光学特性の劣化防止効果の観点から、リン系酸化防止剤およびフェノール系酸化防止剤が好ましく、フェノール系酸化防止剤の単独使用またはリン系酸化防止剤とフェノール系酸化防止剤との併用がより好ましい。リン系酸化防止剤とフェノール系酸化防止剤とを併用する場合、リン系酸化防止剤/フェノール系酸化防止剤を質量比で0.2/1~2/1で使用するのが好ましく、0.5/1~1/1で使用するのがより好ましい。
リン系酸化防止剤としては、2,2-メチレンビス(4,6-ジ-t-ブチルフェニル)オクチルホスファイト(株式会社ADEKA製「アデカスタブHP-10」)、トリス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)ホスファイト(BASFジャパン株式会社製「IRGAFOS168」)、および3,9-ビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ)-2,4,8,10-テトラオキサ-3,9-ジホスファスピロ[5.5]ウンデカン(株式会社ADEKA社製「アデカスタブPEP-36」)等が好ましい。
フェノール系酸化防止剤としては、ペンタエリスリチル-テトラキス[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](BASFジャパン株式会社製「IRGANOX1010」)、およびオクタデシル-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(BASFジャパン株式会社製「IRGANOX1076」)等が好ましい。
イオウ系酸化防止剤としては、ジラウリル3,3’-チオジプロピオネート、ジステアリル3,3’-チオジプロピオネート、ペンタエリスリトールテトラキス(3-ラウリルチオプロピオネート)等が好ましい。
アミン系酸化防止剤としては、オクチル化ジフェニルアミン等が好ましい。
熱劣化防止剤としては、実質上無酸素の条件下で高温にさらされたときに生じるポリマーラジカルを補足することによって樹脂の熱劣化を防止できるものである。熱劣化防止剤としては、2-t-ブチル-6-(3’-t-ブチル-5’-メチル-ヒドロキシベンジル)-4-メチルフェニルアクリレート(住友化学株式会社製「スミライザーGM」)、および2,4-ジ-t-アミル-6-(3’,5’-ジ-t-アミル-2’-ヒドロキシ-α-メチルベンジル)フェニルアクリレート(住友化学株式会社製「スミライザーGS」)等が好ましい。
紫外線吸収剤は、紫外線吸収能力を有し、主に光エネルギーを熱エネルギーに変換する機能を有すると言われる化合物である。紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン類、ベンゾトリアゾール類、トリアジン類、ベンゾエート類、サリシレート類、シアノアクリレート類、蓚酸アニリド類、マロン酸エステル類、およびホルムアミジン類等が挙げられる。中でも、ベンゾトリアゾール類およびトリアジン類が好ましい。紫外線吸収剤は、1種または2種以上用いることができる。
ベンゾトリアゾール類は紫外線被照による着色等の光学特性低下を抑制する効果が高いので、光学用途に適用する場合に好適である。ベンゾトリアゾール類としては、4-メチル-2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)フェノール(城北化学工業株式会社製「商品名JF-77」)、2-(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(BASFジャパン株式会社製「商品名TINUVIN329」)、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4,6-ビス(1-メチル-1-フェニルエチル)フェノール(BASFジャパン株式会社製「商品名TINUVIN234」)、および2,2’-メチレンビス[6-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-t-オクチルフェノール](株式会社ADEKA製「アデカスタブLA-31」)等が好ましい。
また、波長380nm付近の波長を効率的に吸収したい場合は、トリアジン類の紫外線吸収剤が好ましく用いられる。このような紫外線吸収剤としては、2,4,6-トリス(2-ヒドロキシ-4-ヘキシルオキシ-3-メチルフェニル)-1,3,5-トリアジン(株式会社ADEKA社製「アデカスタブLA-F70」)、およびその類縁体であるヒドロキシフェニルトリアジン系紫外線吸収剤(BASFジャパン株式会社製「TINUVIN477」および「TINUVIN460」)等が挙げられる。
光安定剤は、主に光による酸化で生成するラジカルを捕捉する機能を有すると言われる化合物である。好適な光安定剤としては、2,2,6,6一テトラアルキルピペリジン骨格を持つ化合物等のヒンダードアミン類が挙げられる。例えば、ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート(株式会社ADEKA社製「アデカスタブLA-77Y」)等が挙げられる。
滑剤は、樹脂と金属表面との滑りを調整し、凝着または粘着を防ぐことで離型性および加工性等を改善する効果があると言われる化合物である。例えば、高級アルコール、炭化水素、脂肪酸、脂肪酸金属塩、脂肪族アミド、および脂肪酸エステル等が挙げられる。中でも、メタクリル系樹脂組成物との融和性の観点から、炭素原子数12~18の脂肪族1価アルコールおよび脂肪族アミドが好ましく、脂肪族アミドがより好ましい。脂肪族アミドは飽和脂肪族アミドと不飽和脂肪族アミドとに分類され、粘着防止によるスリップ効果が期待されるため不飽和脂肪族アミドがより好ましい。不飽和脂肪族アミドとしては、N,N’-エチレンビスオレイン酸アミド(日本化成株式会社製「スリパックスO」)、およびN,N’-ジオレイルアジピン酸アミド(日本化成株式会社製「スリパックスZOA」)等が挙げられる。
離型剤としては、セチルアルコール、ステアリルアルコールなどの高級アルコール類;ステアリン酸モノグリセライド、ステアリン酸ジグリセライドなどのグリセリン高級脂肪酸エステルなどが挙げられる。本発明においては、離型剤として、高級アルコール類とグリセリン脂肪酸モノエステルとを併用することが好ましい。高級アルコール類とグリセリン脂肪酸モノエステルとを併用する場合、その割合は特に制限されないが、高級アルコール類の使用量:グリセリン脂肪酸モノエステルの使用量は、質量比で、2.5:1~3.5:1が好ましく、2.8:1~3.2:1がより好ましい。
高分子加工助剤は、メタクリル樹脂組成物を成形する際、厚さ精度および薄膜化に効果を発揮する化合物である。高分子加工助剤は、通常、乳化重合法によって製造することができる、0.05~0.5μmの粒子径を有する重合体粒子である。
帯電防止剤としては、ヘプチルスルホン酸ナトリウム、オクチルスルホン酸ナトリウム、ノニルスルホン酸ナトリウム、デシルスルホン酸ナトリウム、ドデシルスルホン酸ナトリウム、セチルスルホン酸ナトリウム、オクタデシルスルホン酸ナトリウム、ジヘプチルスルホン酸ナトリウム、ヘプチルスルホン酸カリウム、オクチルスルホン酸カリウム、ノニルスルホン酸カリウム、デシルスルホン酸カリウム、ドデシルスルホン酸カリウム、セチルスルホン酸カリウム、オクタデシルスルホン酸カリウム、ジヘプチルスルホン酸カリウム、ヘプチルスルホン酸リチウム、オクチルスルホン酸リチウム、ノニルスルホン酸リチウム、デシルスルホン酸リチウム、ドデシルスルホン酸リチウム、セチルスルホン酸リチウム、オクタデシルスルホン酸リチウム、ジヘプチルスルホン酸リチウム等のアルキルスルホン酸塩等が挙げられる。
難燃剤としては、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水和珪酸アルミニウム、水和珪酸マグネシウム、ハイドロタルサイト等の水酸基または結晶水を有する金属水和物、ポリリン酸アミン、リン酸エステル等のリン酸化合物、シリコン化合物等が挙げられ、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリプロピルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリペンチルホスフェート、トリヘキシルホスフェート、トリシクロヘキシルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、ジメチルエチルホスフェート、メチルジブチルホスフェート、エチルジプロピルホスフェート、ヒドロキシフェニルジフェニルホスフェートなどのリン酸エステル系難燃剤が好ましい。
染料・顔料としては、パラレッド、ファイヤーレッド、ピラゾロンレッド、チオインジコレッド、ペリレンレッドなどの赤色有機顔料、としてシアニンブルー、インダンスレンブルーなどの青色有機顔料、シアニングリーン、ナフトールグリーンなどの緑色有機顔料が挙げられ、これらの1種又は2種以上を使用することができる。
つや消し剤としては、ガラス微粒子、ポリシロキサン系架橋微粒子、架橋ポリマー微粒子、マイカ、タルク、炭酸カルシウム、硫酸バリウムなどが挙げられる。
膠着防止剤としては、ステアリン酸、パルミチン酸等の脂肪酸;ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、パルミチン酸カリウム、パルミチン酸ナトリウム等の脂肪酸金属塩;ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、モンタン酸系ワックス等のワックス類;低分子量ポリエチレンや低分子量ポリプロピレン等の低分子量ポリオレフィン;アクリル系樹脂粉末;ジメチルポリシロキサン等のポリオルガノシロキサン;オクタデシルアミン、リン酸アルキル、脂肪酸エステル、エチレンビスステアリルアミド等のアミド系樹脂粉末、四フッ化エチレン樹脂等のフッ素樹脂粉末、二硫化モリブデン粉末、シリコーン樹脂粉末、シリコーンゴム粉末、シリカ等が挙げられる。
耐衝撃性改質剤としては、ジエン系ゴムをコア層成分として含むコアシェル型改質剤;ゴム粒子を複数包含した改質剤などが挙げられる。
蛍光体としては、蛍光顔料、蛍光染料、蛍光白色染料、蛍光増白剤、蛍光漂白剤などが挙げられる。
メタクリル系樹脂組成物に他の重合体および/または添加剤を含有させる場合、メタクリル系樹脂(A)および/またはアクリル系多層重合体(B)および/またはアクリル系ブロック共重合体(C)の重合時に添加してもよいし、メタクリル系樹脂(A)および/またはアクリル系多層重合体(B)および/またはアクリル系ブロック共重合体(C)との混合時に添加してもよいし、メタクリル系樹脂(A)および/またはアクリル系多層重合体(B)および/またはアクリル系ブロック共重合体(C)を混合した後に添加してもよい。
本発明の成形体は、アクリル系ブロック重合体(C)の分散相を制御する上で溶融押出法により成形される。成形体は、フィルムとしても有用であり、例えば、通常の溶融押出法であるインフレーション法やTダイ押出法、あるいはカレンダー法、更には溶液流延法等により良好に加工される。また、必要に応じて、フィルム両面をロールまたは金属ベルトに同時に接触させることにより、特に、ガラス転移温度以上の温度に加熱したロールまたは金属ベルトに同時に接触させることにより、表面性のより優れたフィルムを得ることも可能である。また、目的に応じて、フィルムの積層成形や二軸延伸によるフィルムの改質も可能である。この内、特にTダイ押出法が好ましい。フィルムの厚みは、好ましくは20~200μm、より好ましくは30~100μmである。
アクリル系ブロック重合体を柱状相に分散させるには、Tダイ押出法においてダイスのリップ開度(Dr)と成形体の厚み(Dt)の比 Dr/Dtが1≦Dr/Dt≦20の範囲が好ましく、3≦Dr/Dt≦10の範囲がより好ましい。Dr/Dtが1未満だとアクリル系ブロック重合体が、分散粒子径が大きな球状相となり、応力がかかった際に白化する。一方、Dr/Dtが20を超えると、長径が大きな柱状相となり、応力がかかった際に白化し、異方性が大きくなる。
Tダイを用いて製造される場合、ダイ吐出時にかかるせん断速度は200~650/sの範囲が好ましく、300~550/sの範囲がより好ましい。せん断速度が200/s未満となると、ブロック共重合体にかかるせん断が小さく、分散粒子径が大きくなり白化してしまう。一方で、せん断速度が650/sを超えると、ブロック共重合体に強くせん断がかかり、分散粒子径が1nm以下となり、成形体の屈曲性が発現しない。
本発明のメタクリル系溶融押出成形体、特にフィルムは、金属、プラスチックなどに積層して用いることができる。積層の方法としては、鋼板などの金属板に接着剤を塗布した後、金属板にフィルムを載せて乾燥させ貼り合わせるウエットラミネートや、ドライラミネート、エキストル-ジョンラミネート、ホットメルトラミネートなどが挙げられる。
プラスチック部品にフィルムを積層する方法としては、フィルムを金型内に配置しておき、射出成形にて樹脂を充填するフィルムインサート成形、ラミネートインジェクションプレス成形や、フィルムを予備成形した後金型内に配置し、射出成形にて樹脂を充填するフィルムインモールド成形などが挙げられる。
本発明のメタクリル系溶融押出フィルムは、さらに機能層又は熱可塑性樹脂フィルムを積層して積層フィルムとすることができる。
本発明の成形体がメタクリル系溶融押出フィルムの場合、メタクリル系溶融押出フィルムと機能層を積層して積層フィルムとすることができる。機能層はフィルムの片面又は両面に形成することができる。機能層としては、ハードコート層、防眩層、反射防止層、帯電防止層などが挙げられ、これらの少なくとも1層を含むことができる。
本発明の成形体であるメタクリル系溶融押出フィルムが機能層とフィルムを積層した積層フィルムの場合、機能層の厚みは好ましくは0.1~20μm、より好ましくは1~10μmであり、積層フィルムの厚みは、好ましくは20~220μm、より好ましくは30~110μmである。
本発明の成形体がメタクリル系溶融押出フィルムの場合、メタクリル系溶融押出フィルムと熱可塑性樹脂フィルムを積層して積層フィルムとすることができる。熱可塑性樹脂フィルムはメタクリル系溶融押出フィルムの片面又は両面に形成することができる。熱可塑性樹脂フィルムの熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等)、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、メタクリル樹脂、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート等の各種熱可塑性樹脂、およびこれらの熱可塑性樹脂を構成する単量体単位を複数種有する共重合体などが挙げられる。熱可塑性樹脂フィルムにおいて、熱可塑性樹脂は1種のみ含まれていても、2種以上含まれていてもよい。
本発明のメタクリル系溶融押出フィルムと熱可塑性樹脂フィルムを含む積層フィルムの場合、熱可塑性樹脂フィルムの厚みは好ましくは20~200μm、より好ましくは30~100μmであり、メタクリル系溶融押出フィルムの厚みは、好ましくは5~100μm、より好ましくは10~15μmである。
本発明のメタクリル系溶融押出成形体は、各種用途の部材にすることができる。具体的な用途としては、例えば、広告塔、スタンド看板、袖看板、欄間看板、屋上看板等の看板部品やマーキングフィルム;ショーケース、仕切板、店舗ディスプレイ等のディスプレイ部品;蛍光灯カバー、ムード照明カバー、ランプシェード、光天井、光壁、シャンデリア等の照明部品;家具、ペンダント、ミラー等のインテリア部品;ドア、ドーム、安全窓ガラス、間仕切り、階段腰板、バルコニー腰板、レジャー用建築物の屋根等の建築用部品;航空機風防、パイロット用バイザー、オートバイ、モーターボート風防、バス用遮光板、自動車用サイドバイザー、リアバイザー、ヘッドウィング、ヘッドライトカバー、サンルーフ、グレージング、自動車内装部材、バンパーなどの自動車外装部材等の輸送機関係部品;音響映像用銘板、ステレオカバー、テレビ保護マスク、自動販売機、携帯電話、パソコン等の電子機器部品;保育器、レントゲン部品等の医療機器部品;機械カバー、計器カバー、実験装置、定規、文字盤、観察窓等の機器関係部品;液晶保護板、導光板、導光フィルム、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズ、各種ディスプレイの前面板、拡散板等の光学関係部品;道路標識、案内板、カーブミラー、防音壁等の交通関係部品;その他、温室、大型水槽、箱水槽、浴室部材、時計パネル、バスタブ、サニタリー、デスクマット、遊技部品、玩具、熔接時の顔面保護用マスク、太陽電池のバックシート、フレキシブル太陽電池用フロントシート;パソコン、携帯電話、家具、自動販売機、浴室部材などに用いる表面材料等が挙げられる。
他方、本発明のメタクリル系溶融押出成形体、特にフィルムのラミネート積層品としては、自動車内外装材、日用雑貨品、壁紙、塗装代替用途、家具や電気機器のハウジング、ファクシミリなどのOA機器のハウジング、床材、電気または電子装置の部品、浴室設備などに使用することができる。
以上説明したように、本発明のメタクリル系溶融押出成形体は、メタクリル系樹脂(A)とアクリル系多層重合体(B)とアクリル系ブロック共重合体(C)を含み、アクリル系ブロック重合体を特定の分散相に制御することで、透明性、表面平滑性、耐屈曲白化性、鉛筆硬度、屈曲性に優れる、加飾用途、建材用途に好適なメタクリル成形体およびフィルムを提供することができる。
次に本発明の効果を実施例および比較例を示して説明する。なお、本発明は以下の実施例により何ら限定されるものではない。また、以下の記載において、特に明記しない限り、「部」は「質量部」を表し、「%」は「質量%」を表す。
フィルムであるメタクリル系溶融押出成形体の評価は、以下の方法により行った。
[モルフォロジーの観察]
後述の実施例、および比較例より製膜されたフィルム(厚み75μm)を用いて、押出方向に平行な面の断面切片をウルトラミクロトーム(日本電子株式会社製 Leica EM UC7rt)により厚み50nmで作成した。作成した切片を10%リンタングステン酸水溶液により染色し、STEM(日本電子株式会社製 本体:JSM-7600F、検出器:SM-74240RTED)を用いて染色部の形状(アクリル系多層重合体(B)中のゴム成分層(b1)の平均粒子径(de)およびアクリル系ブロック共重合体(C)中のアクリル系重合体ブロック(c2)のモルフォロジー)を観察した。
(球状相に分散)
アクリル系ブロック共重合体が球状(スフェア)分散した場合は、ブロック共重合体とアクリル系多層重合体それぞれが染色された粒子径の異なる2種類の球状染色部が観察される。2種の球状染色部に関してそれぞれ染色部30個の平均粒子径を測定し、平均粒子径が小さい成分をブロック共重合体の直径とした(図1)。
(柱状相に分散)
アクリル系ブロック共重合体が柱状(シリンダー)分散した場合は、柱状に分散した染色部をブロック共重合体とし、係る染色部30個について長径、短径を測定し、平均値を長径、短径とした(図2)。
(アセトン不溶分)
製膜したフィルム(厚み75μm)2g(分離前質量)をアセトン50mLに入れ常温にて24時間撹拌した。得られた液全量を、遠心分離機(日立工機(株)製、CR20GIII)を用いて、回転数20000rpm、温度0℃、180分間の条件にて、遠心分離した。上澄み液と沈殿物を分け採り、それぞれを50℃にて8時間真空下で乾燥させて、アセトン可溶分およびアセトン不溶分を得た。得られた沈殿物の質量を測定し、下記式に基づきアセトン不溶分の割合を求めた。
アセトン不溶分(%)=〔(沈殿物質量)/(分離前質量)〕×100
(ヘイズ)
樹脂フィルム(厚み75μm)を、50mm×50mmに切り出して試験片とし、JIS K7105に準拠して23℃にてヘイズを測定し、以下の基準で評価した。
〇:0.5%以下
△:0.5%~1.0%
×:1.0%以上
〔加熱前後のΔヘイズ〕
樹脂フィルム(厚み75μm)を100mm×100mmに切り出して試験片とし、100℃設定のオーブンで30分間加熱した。加熱直後のサンプルについてヘイズを測定し、加熱前のヘイズ値との差をΔヘイズとして算出し、以下の基準で評価した。
〇:0.5%以下
△:0.5%超かつ1.0%未満
×:1.0%以上
〔フィルムの鉛筆硬度〕
樹脂フィルム(75μm)を10cm×10cmに切り出して試験片とし、JIS K5600-5-4に準拠して鉛筆硬度を測定し、以下の基準で評価した。
〇:2B以上
×:3B以下
(耐応力白化性)
厚み75μmのフィルムを常温(23℃)で90°折り曲げ、折り曲げ部分における白化有無を確認した。
〇:白化なし
×:白化あり
(MIT屈曲性)
厚み75μmのフィルムの中心部から試験片を採取し、ISO 5626(JIS P8115(2001))に準拠した方法でフィルムの流れ方法に垂直な方向で折り曲げた回数を測定し、以下の基準で評価した。
◎:60回以上
〇:30回以上
×:30回未満
〔成形性(250%延伸性)〕
樹脂成形体(厚み75μmのフィルム)を20cm×30cmに切り出して、その片面にコロナ放電処理を施し、次いでアルミニウムを真空蒸着法により蒸着し、積層フィルムを得た。アルミニウム層の厚さは30nmであった。この積層フィルムを100mm×100mmに切り出して試験片とし、二軸延伸複屈折測定装置(ヱトー社製、SDR-563K)にセットし、温度145℃、延伸速度3600%/分かつ延伸倍率250%の条件で延伸した。係る方法で5枚の試験片を延伸し、以下の通り評価した。
〇:1枚も破断しなかった。
△:1枚または2枚が破断した。
×:3枚以上が破断した。
〔成形後の外観(蒸着性)〕
上記で得た積層フィルムを白紙(FUJI Xerox社製、C2r)上に載せ、蛍光灯下(200ルクス)で非蒸着面の鏡面光沢性を目視にて外観評価した。
〇:鏡面光沢あり(白化なし)
△:やや鏡面光沢あり(白化なし)
×:鏡面光沢なし(白化あり)
〔ゴム成分層(b1)の平均粒子径〕
後述の実施例、および比較例より製膜されたフィルム(厚み75μm)を用いて、押出方向に平行な面の断面切片をウルトラミクロトーム(日本電子株式会社製 Leica EM UC7rt)により厚み50nmで作成した。作成した切片を10%リンタングステン酸水溶液により電子染色し、電子顕微鏡(日本電子株式会社製 本体:JSM-7600F、検出器:SM-74240RTED)を用いて染色部の形状(モルフォロジー)を観察した。観測された球状染色部に関してそれぞれ染色部30個の平均粒子径を測定し、ゴム成分層(b1)の平均粒子径とした。
(製造例1)アクリル系多層重合体(B-1)
攪拌機、温度計、窒素ガス導入管、単量体導入管および還流冷却器を備えた反応器内に、脱イオン水150質量部、ポリオキシエチレントリデシルエーテル酢酸ナトリウム0.10質量部および炭酸ナトリウム0.05質量部を仕込み、容器内を窒素ガスで十分に置換して実質的に酸素がない状態にした後、内温を80℃に設定した。そこに、過硫酸カリウム0.01質量部を投入し、5分間攪拌した。その後、質量比93.9/6.1/0.2のメチルメタクリレート、メチルアクリレートおよびアリルメタクリレートからなる混合物10質量部を50分間かけて連続的に滴下した。滴下終了後、重合率98%以上になるまで約30分間反応させた。
次いで、同反応器内に、過硫酸カリウム0.05質量部を投入して5分間攪拌した。その後、質量比82.2/17.8/4.0のn-ブチルアクリレート、スチレンおよびアリルメタクリレートからなる混合物50質量部を90分間かけて連続的に滴下した。滴下終了後、重合率98%以上になるまで約60分間反応させた。
次いで、同反応器内に、過硫酸カリウム0.04質量部を投入して5分間攪拌した。その後、質量比94.0/6.0/0.3のメチルメタクリレート、メチルアクリレートおよびn-オクチルメルカプタンからなる混合物40質量部を30分間かけて連続的に滴下した。滴下終了後、重合率98%以上になるまで約60分間反応させた。体積平均粒子径110nmの多層粒子(B-1)を含むラテックスを得た。 ゴム成分層(b-1)の平均粒子径は80nmであった。
(製造例2)アクリル系多層重合体(B-2)
攪拌機、温度計、窒素ガス導入管、単量体導入管および還流冷却器を備えた反応器内に、脱イオン水150質量部、ポリオキシエチレントリデシルエーテル酢酸ナトリウム0.03質量部および炭酸ナトリウム0.05質量部を仕込み、容器内を窒素ガスで十分に置換して実質的に酸素がない状態にした後、内温を80℃に設定した。そこに、過硫酸カリウム0.01質量部を投入し、5分間攪拌した。その後、質量比93.9/6.1/0.2のメチルメタクリレート、メチルアクリレートおよびアリルメタクリレートからなる混合物10質量部を50分間かけて連続的に滴下した。滴下終了後、重合率98%以上になるまで約30分間反応させた。
次いで、同反応器内に、過硫酸カリウム0.05質量部を投入して5分間攪拌した。その後、質量比82.2/17.8/4.0のn-ブチルアクリレート、スチレンおよびアリルメタクリレートからなる混合物50質量部を90分間かけて連続的に滴下した。滴下終了後、重合率98%以上になるまで約60分間反応させた。
次いで、同反応器内に、過硫酸カリウム0.04質量部を投入して5分間攪拌した。その後、質量比94.0/6.0/0.3のメチルメタクリレート、メチルアクリレートおよびn-オクチルメルカプタンからなる混合物40質量部を30分間かけて連続的に滴下した。滴下終了後、重合率98%以上になるまで約60分間反応させた。体積平均粒子径220nmの多層構造重合体粒子(B-2)を含むラテックスを得た。ゴム成分層(b-1)の平均粒子径は200nmであった。
(製造例3)メタクリル系樹脂(A-1)
メタクリル系樹脂(A-1):メチルメタクリレート(MMA)単位(含有量99.3質量%)およびメチルアクリレート(MA)単位(含有量0.7質量%)からなり、Mw=84,000、Mw/Mn=2.1であるメタクリル系共重合体を常法に従い製造した。
(製造例4)メタクリル系樹脂(A-2)
メタクリル系樹脂(A-2):メチルメタクリレート(MMA)単位(含有量93.6質量%)およびメチルアクリレート(MA)単位(6.4質量%)からなり、Mw=120,000、Mw/Mn=2.1であるメタクリル系共重合体を常法に従い製造した。
(製造例5)ブロック共重合体(C-1)
ブロック共重合体(C-1):[メチルメタクリレート(MMA)重合体ブロック(c1)]-[n-ブチルアクリレート(BA)/アクリル酸ベンジル(BzA)共重合体ブロック(c2)]からなり、重量平均分子量(Mw)が120,000であり、重合体ブロックの質量比(c1):(c2)が50:50、各単量体の質量比(MMA:BA)=(50:50)であるジブロック共重合体を常法に従い製造した。
(製造例6)ブロック共重合体(C-2)
ブロック共重合体(C-2):[メチルメタクリレート(MMA)重合体ブロック(c1)]-[n-ブチルアクリレート(BA)重合体ブロック(c2)]-[メチルメタクリレート(MMA)重合体ブロック(c1)]からなり、重量平均分子量(Mw)が70,000であり、重合体ブロックの質量比(b1):(b2):(b1)が14.3:50.0:35.7、各単量体の質量比(MMA:BA)=(50:50)であるトリブロック共重合体。
(製造例7)ブロック共重合体(C-3)
ブロック共重合体(C-3):[メチルメタクリレート(MMA)重合体ブロック(c1)]-[n-ブチルアクリレート(BA)重合体ブロック(c2)]-[メチルメタクリレート(MMA)重合体ブロック(c1)]からなり、重量平均分子量(Mw)が65,000であり、重合体ブロックの質量比(c1):(c2):(c1)が15:70:15、各単量体の質量比(MMA:BA)=(30:70)であるトリブロック共重合体。
(製造例8)ブロック共重合体(C-4)
ブロック共重合体(C-4):[メチルメタクリレート(MMA)重合体ブロック(c1)]-[n-ブチルアクリレート(BA)重合体ブロック(c2)]-[メチルメタクリレート(MMA)重合体ブロック(c1)]からなり、重量平均分子量(Mw)が120,000であり、重合体ブロックの質量比(c1):(c2):(c1)が8.5:83:8.5、各単量体の質量比(MMA:BA)=(17:83)であるトリブロック共重合体。
(実施例1)
アクリル系多層重合体(B-1)のペレット47部、メタクリル系樹脂(A-1)(MMA由来構造単位100%、重量平均分子量8.0万)50部、アクリル系ブロック共重合体(C-1)のペレット3部、を二軸押出機を用いて混練し、ペレタイザ-を用いてペレット化して、熱可塑性樹脂(R1)を得た。
スクリュー径50mmの単軸ベント押出機と、幅500mmおよびリップ開度0.5mmのTダイとを用いて、吐出速度40kg/hおよび樹脂温度260℃にて、熱可塑性樹脂(R1)を溶融押出して、フィルム状の溶融物を得た。せん断速度は480/sであった。次いで該溶融物を85℃に温度調整された鏡面仕上げの金属弾性ロールと90℃に温度調整された鏡面仕上げの金属剛体ロールとからなる間隔50μmの第1ニップロールで線圧30kg/cmで挟圧し、次いで90℃に温度調整された鏡面仕上げの金属剛体ロールと85℃に温度調整された鏡面仕上げの金属剛体ロールとからなる間隔50μmの第2ニップロールで線圧30kg/cmで挟圧して、厚さ75μmの単層の樹脂フィルム(1)(アセトン不溶分28%)を得た。
得られた樹脂フィルム(1)について、前述の測定方法によりブロック共重合体のモルフォロジーを確認したところ、直径20nmで球状分散していた。本フィルムにおいて各種評価を行った。評価結果を表1に示す。樹脂フィルム(1)は、透明性、表面硬度、耐応力白化性、および屈曲性に優れていた。
(実施例2)
アクリル系ブロック共重合体としてC-2を使用した以外は実施例1と同じ方法で樹脂フィルム(2) (アセトン不溶分28%)を得た。得られた樹脂フィルム(2)について、前述の測定方法によりブロック共重合体のモルフォロジーを確認したところ、短径20nm、長径100nmで柱状分散していた。評価結果を表1に示す。樹脂フィルム(2)は、透明性、表面硬度、耐応力白化性、および屈曲性に優れていた。
(実施例3)
アクリル系多層重合体(B-1)を49部、アクリル系ブロック共重合体としてC-3を1部に変更した以外は実施例1と同じ方法で樹脂フィルム(3)(アセトン不溶分29%)を得た。得られた樹脂フィルム(3)について、前述の測定方法によりブロック共重合体のモルフォロジーを確認したところ、短径20nm、長径100nmで柱状分散していた。評価結果を表1に示す。樹脂フィルム(3)は、透明性、表面硬度、耐応力白化性、および屈曲性に優れていた。
(実施例4)
アクリル系多層重合体(B-1)を65部、メタクリル系樹脂(A-1)を30部、アクリル系ブロック共重合体(C-2)を5部に変更した以外は実施例1と同じ方法で樹脂フィルム(4)(アセトン不溶分39%)を得た。得られた樹脂フィルム(4)について、前述の測定方法によりブロック共重合体のモルフォロジーを確認したところ、短径20nm、長径200nmで柱状分散していた。評価結果を表1に示す。樹脂フィルム(4)は、透明性、表面硬度、耐応力白化性、特に屈曲性に優れていた。
(実施例5)
アクリル系多層重合体(B-1)を60部、メタクリル系樹脂(A-1)を30部、アクリル系ブロック共重合体(C-1)を10部に変更した以外は実施例1と同じ方法で樹脂フィルム(5)(アセトン不溶分36%)を得た。得られた樹脂フィルム(5)について、前述の測定方法によりブロック共重合体のモルフォロジーを確認したところ、短径20nm、長径300nmで柱状分散していた。評価結果を表1に示す。樹脂フィルム(5)は、透明性、表面硬度、耐応力白化性、特に屈曲性に優れていた。
(実施例6)
メタクリル系樹脂(A-2)を50部、アクリル系ブロック共重合体(C-2)を3部に変更した以外は実施例1と同じ方法で樹脂フィルム(6)(アセトン不溶分28%)を得た。得られた樹脂フィルム(6)について、前述の測定方法によりブロック共重合体のモルフォロジーを確認したところ、短径20nm、長径200nmで柱状分散していた。評価結果を表1に示す。樹脂フィルム(6)は、透明性、表面硬度、耐応力白化性、特に屈曲性に優れていた。
(実施例7)
アクリル系多層重合体(B-1)を40部、アクリル系多層重合体(B-2)を5部、アクリル系ブロック共重合体(C-2)を5部に変更した以外は実施例1と同じ方法で樹脂フィルム(7)(アセトン不溶分27%)を得た。得られた樹脂フィルム(7)について、前述の測定方法によりブロック共重合体のモルフォロジーを確認したところ、短径20nm、長径200nmで柱状分散していた。評価結果を表1に示す。樹脂フィルム(7)は、透明性がやや劣るものの、鉛筆硬度、耐応力白化性、特に屈曲性に優れていた。
(比較例1)
メタクリル系樹脂(A-2)を50部、アクリル系ブロック共重合体(C-3)を5部に変更した以外は実施例1と同じ方法で樹脂フィルム(8)(アセトン不溶分28%)を得た。得られた樹脂フィルム(8)について、前述の測定方法によりブロック共重合体のモルフォロジーを確認したところ、短径30nm、長径1000nm以上で柱状分散していた。評価結果を表1に示す。樹脂フィルム(8)は、ブロック共重合体の分散粒子径が大きく、折り曲げた際に白化が生じた。
(比較例2)
アクリル多層重合体(B-1)を37部、アクリル系ブロック共重合体(C-2)を10部に変更した以外は実施例1と同じ方法で樹脂フィルム(9) (アセトン不溶分22%)を得た。得られた樹脂フィルム(9)について、前述の測定方法によりブロック共重合体のモルフォロジーを確認したところ、短径40nm、長径600nmで柱状分散していた。評価結果を表1に示す。樹脂フィルム(9)は、ブロック共重合体の分散粒子径が大きく、折り曲げた際に白化が生じた。
(比較例3)
アクリル系多層重合体(B-1)を40部、アクリル系ブロック共重合体の代わりにアクリル系多層重合体(B-2)を10部に変更した以外は実施例1と同じ方法で樹脂フィルム(10)(アセトン不溶分37%)を得た。評価結果を表1に示す。樹脂フィルム(10)は、大粒子径の多層重合体を添加した影響で透明性が悪化した。
(比較例4)
アクリル系多層重合体(B-1)を50部、アクリル系ブロック共重合体を0部に変更した以外は実施例1と同じ方法で樹脂フィルム(11) (アセトン不溶分30%)を得た。評価結果を表1に示す。樹脂フィルム(11)は、ブロック共重合体を含まないため、屈曲性に劣り、加工時に割れやすいことが予測された。
(比較例5)
アクリル系多層重合体(B-1)を90部、メタクリル系樹脂(A-1)を10部、アクリル系ブロック共重合体を0部に変更した以外は実施例1と同じ方法で樹脂フィルム(12) (アセトン不溶分54%)を得た。評価結果を表1に示す。樹脂フィルム(12)は、多層重合体の含有量が多いため、屈曲性に優れるが、表面硬度が悪化した。
(比較例6)
リップ開度を1.5mmに変更した以外は実施例5と同じ方法で厚み75μmの樹脂フィルム(13)(アセトン不溶分36%)を得た。得られた樹脂フィルム(13)について、前述の測定方法によりブロック共重合体のモルフォロジーを確認したところ、直径200nmで球状分散していた。評価結果を表1に示す。樹脂フィルム(13)は、ブロック共重合体の分散粒子径が大きく、折り曲げた際に白化が生じた。
(実施例8)
多層構造重合体粒子(B-1)のペレット48部、メタクリル系樹脂(A-1)のペレット50部、ブロック共重合体(C-2)のペレット2部に変更した以外は実施例1と同じ方法で樹脂フィルム(14) (アセトン不溶分28.8質量%)を得た。評価結果を表1に示す。樹脂フィルム(14)は、透明性、表面硬度、成形性、および蒸着性に優れていた。
(実施例9)
多層構造重合体粒子(B-1)のペレット66部、メタクリル系樹脂(A-2)のペレット30部、ブロック共重合体(C-2)のペレット4部に変更した以外は実施例1と同じ方法で樹脂フィルム(15) (アセトン不溶分39.6質量%)を得た。評価結果を表1に示す。樹脂フィルム(15)は、透明性、表面硬度、成形性、および蒸着性に優れていた。
(実施例10)
多層構造重合体粒子(B-1)のペレット45部、メタクリル系樹脂(A-2)のペレット52部、アクリル系ブロック共重合体(C-3)のペレット3部に変更した以外は実施例1と同じ方法で樹脂フィルム(16) (アセトン不溶分27.0質量%)を得た。評価結果を表1に示す。樹脂フィルム(16)は、透明性、表面硬度、成形性、および蒸着性に優れていた。
(実施例11)
多層構造重合体粒子(B-1)のペレット30部、メタクリル系樹脂(A-1)のペレット66部、ブロック共重合体(C-2)のペレット4部に変更した以外は実施例1と同じ方法で樹脂フィルム(17) (アセトン不溶分16.8質量%)を得た。評価結果を表1に示す。樹脂フィルム(17)は、透明性、表面硬度、成形性、および蒸着性に優れていた。
(実施例12)
多層構造重合体粒子(B-1)のペレット45部、メタクリル系樹脂(A-2)のペレット51部、アクリル系ブロック共重合体(C-4)のペレット4部に変更した以外は実施例1と同じ方法で樹脂フィルム(18) (アセトン不溶分27.0質量%)を得た。評価結果を表1に示す。樹脂フィルム(18)は、ヘイズがやや劣るものの、表面硬度、成形性、および蒸着性に優れていた。
(比較例7)
多層構造重合体粒子(B-2)のペレット36部、メタクリル系樹脂(A-2)のペレット59部、ブロック共重合体(C-2)のペレット5部に変更した以外は実施例1と同じ方法で樹脂フィルム(19) (アセトン不溶分23.8量%)を得た。評価結果を表1に示す。樹脂フィルム(19)は、加熱後にヘイズの上昇が見られ、蒸着・成形後の外観に白濁が見られた。
(比較例8)
多層構造重合体粒子(B-1)のペレット80部、メタクリル系樹脂(A-2)のペレット20部に変更した以外は実施例1と同じ方法で樹脂フィルム(20) (アセトン不溶分48.0質量%)を得た。評価結果を表1に示す。樹脂フィルム(20)は、鉛筆硬度が低く、成形後の外観に白濁が見られた。
(比較例9)
メタクリル系樹脂(A-1)のペレット85部、ブロック共重合体(C-2)のペレット15部に変更した以外は実施例1と同じ方法で樹脂フィルム(21) (アセトン不溶分0質量%)を得た。評価結果を表1に示す。樹脂フィルム(21)は非常に脆く、成形時に割れが発生した。
(比較例10)
多層構造重合体粒子(B-1)のペレット30部、メタクリル系樹脂(A-1)のペレット20部、ブロック共重合体(C-2)のペレット50部に変更した以外は実施例1と同じ方法で樹脂フィルム(22) (アセトン不溶分18.0質量%)を得た。評価結果を表1に示す。樹脂フィルム(22)は、鉛筆硬度が低下した。
Figure 0007693541000002
Figure 0007693541000003
Figure 0007693541000004
Figure 0007693541000005
以上の結果は、本発明のフィルムが、透明性、表面平滑性、耐屈曲白化性、鉛筆硬度、屈曲性、成形性および成形後の外観に優れ、加飾用途に好適であることを実証している。

Claims (8)

  1. 80質量%以上のメタクリル酸メチル単位を含み且つ重量平均分子量が60,000以上200,000以下であるメタクリル系樹脂(A)と、
    内部に少なくとも1つのゴム成分層(b1)を有し、かつ少なくとも1つの熱可塑性樹脂成分層(b2)を有し、最外部が熱可塑性樹脂成分層(b2)であり、ゴム成分層(b1)の平均粒子径が0.05~0.15μmの範囲であるアクリル系多層重合体(B)と、
    メタクリル酸エステル重合体ブロック(c1)およびアクリル酸エステル重合体ブロック(c2)を含有するアクリル系ブロック共重合体(C)と
    を含有するメタクリル系溶融押出成形体であって、
    前記メタクリル系溶融押出成形体における前記メタクリル系樹脂(A)の含有量が20~52質量%であり、
    前記成形体のアセトン不溶分が1~60質量%であり、前記成形体の押出方向に平行な断面において、前記アクリル酸エステル重合体ブロック(c2)が柱状の相を形成しており、柱状相の短径が1nm以上100nm以下であり、柱状相の長径が200nm以上500nm以下であり、
    前記アクリル系多層重合体(B)において、 前記ゴム成分層(b1)が、アクリル酸エステル単量体単位50~98.99質量%、他の単官能性単量体単位1~44.99質量%、および多官能性単量体0.01~10質量%からなる共重合体を含み、前記熱可塑性樹脂成分層(b2)が、メタクリル酸エステル単量体単位40~100質量%および他の単量体単位60~0質量%からなる共重合体を含み、前記メタクリル系溶融押出成形体における前記アクリル系多層重合体(B)の含有量が47~65質量%であり、
    前記アクリル系ブロック共重合体(C)が、少なくとも一つのメタクリル酸エステル重合体ブロック(c1)および少なくとも一つのアクリル酸エステル重合体ブロック(c2)を含み、アクリル系ブロック共重合体(C)中にメタクリル酸エステル重合体ブロック(c1)を30~60質量%、アクリル酸エステル重合体ブロック(c2)を40~70質量%有し、前記メタクリル系溶融押出成形体におけるアクリル系ブロック共重合体(C)の含有量が1~10質量%であり、
    前記メタクリル系溶融押出成形体における前記ゴム成分層(b1)と前記アクリル酸エステル重合体ブロック(c2)との合計含有量が7~60質量%であることを特徴とするメタクリル系溶融押出成形体。
  2. 前記メタクリル系溶融押出成形体が厚み20~200μmのフィルムである、請求項1に記載のメタクリル系溶融押出成形体。
  3. つや消し剤をさらに含有する、請求項1又は2に記載のメタクリル系溶融押出成形体。
  4. さらに機能層を備える、請求項1~3のいずれか1項に記載のメタクリル系溶融押出成形体。
  5. 前記メタクリル系溶融押出成形体がフィルムであり、前記フィルムと他の熱可塑性樹脂フィルムとを積層してなる、請求項1~4のいずれか1項に記載のメタクリル系溶融押出成形体。
  6. 加飾用である、請求項1~5のいずれか1項に記載のメタクリル系溶融押出成形体。
  7. 建材用である、請求項1~5のいずれか1項に記載のメタクリル系溶融押出成形体。
  8. Tダイを用いてメタクリル系樹脂組成物を溶融押出する工程を含む、メタクリル系溶融押出成形体の製造方法であって、
    前記メタクリル系樹脂組成物が、80質量%以上のメタクリル酸メチル単位を含み且つ重量平均分子量が60000以上200000以下であるメタクリル系樹脂(A)と、内部に少なくとも1つのゴム成分層(b1)を有し、かつ少なくとも1つの熱可塑性樹脂成分層(b2)を有し、最外部が熱可塑性樹脂成分層(b2)であり、ゴム成分層(b1)の平均粒子径が0.05~0.15μmの範囲であるアクリル系多層重合体(B)と、メタクリル酸エステル重合体ブロック(c1)およびアクリル酸エステル重合体ブロック(c2)を含有するアクリル系ブロック共重合体(C)とを含み、
    前記メタクリル系溶融押出成形体における前記メタクリル系樹脂(A)の含有量が20~52質量%であり、
    前記メタクリル系溶融押出成形体における前記アクリル系多層重合体(B)の含有量が47~65質量%であり、
    前記アクリル系ブロック共重合体(C)中にメタクリル酸エステル重合体ブロック(c1)を30~60質量%、アクリル酸エステル重合体ブロック(c2)を40~70質量%有し、前記メタクリル系溶融押出成形体におけるアクリル系ブロック共重合体(C)の含有量が1~10質量%であり、
    前記メタクリル系溶融押出成形体における前記ゴム成分層(b1)と前記アクリル酸エステル重合体ブロック(c2)との合計含有量が7~60質量%であり、
    前記溶融押出工程において、ダイ吐出時にかかるせん断速度が200~650/sの範囲であり、ダイスのリップ開度(Dr)と成形体の厚み(Dt)の比 Dr/Dtが3≦Dr/Dt≦10であることを特徴とするメタクリル系溶融押出成形体の製造方法。
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