JP2006342309A

JP2006342309A - 透明性樹脂組成物及び成形品

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Publication number: JP2006342309A
Application number: JP2005171473A
Authority: JP
Inventors: Eiichiro Saito; 英一郎斉藤
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-06-10
Filing date: 2005-06-10
Publication date: 2006-12-21
Anticipated expiration: 2025-06-10
Also published as: JP4996064B2

Abstract

【課題】アクリル系樹脂とポリエステル樹脂の複合材料で問題となる耐湿熱特性を改善することによって、長期信頼性に優れ、且つ環境配慮型の成形品を製造することができる透明性樹脂組成物を提供する。
【解決手段】アクリル系樹脂及びポリエステル樹脂を必須成分とする。ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂から選ばれる少なくとも一つを全量に対して０．０１〜５質量％配合する。アクリル系樹脂の持つ耐候性、耐湿性、透明性を確保しながら環境への負荷を小さくすることができる。
【選択図】なし

Description

本発明は、照明器具や表示機器の部品などとして好適に用いられる成形品及びこの成形品を成形するのに用いられる透明性樹脂組成物に関するものである。

メタクリル樹脂やアクリル樹脂などのアクリル系樹脂は透明性が高く、その成形品は表示用材料や光学素子等の部品などとして広く使用されている。また、ポリエステル樹脂は比較的燃焼時の二酸化炭素の発生量が少なく、しかも、一部のポリエステル樹脂では生分解性があり、植物を由来として製造が可能であるなど、環境配慮面からも注目されている。このため、アクリル系樹脂をポリエステル樹脂と混合して複合化することは、環境配慮型の樹脂材料として有用になると考えられる。

しかし、ポリエステル樹脂は分子の主鎖中にエステル結合を含むために、加水分解されやすいという性質があり、耐候性や耐湿性が低いという特性も有している。このため、単にアクリル系樹脂にポリエステル樹脂を配合すると、アクリル系樹脂の本来の優れた耐候性や耐湿性が減損するという問題があった。

そこで、ポリエステル樹脂組成物の耐湿性などの向上のために各種の方策がなされているが（例えば、特許文献１参照）、十分な効果が得られていない。
特開平９−２１６９９７号公報

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、アクリル系樹脂とポリエステル樹脂の複合材料で問題となる耐湿熱特性を改善することによって、長期信頼性に優れ、且つ環境配慮型の成形品を製造することができる透明性樹脂組成物を提供することを目的とするものである。

また、本発明は、長期信頼性に優れ、且つ環境配慮型の成形品を提供することを目的とするものである。

本発明の透明性樹脂組成物は、アクリル系樹脂及びポリエステル樹脂を必須成分とし、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂から選ばれる少なくとも一つを全量に対して０．０１〜５質量％配合して成ることを特徴とするものである。

本発明にあっては、前記ポリエステル樹脂を全量に対して１〜５０質量％配合するのが好ましい。

また、本発明にあっては、前記ポリエステル樹脂としてポリ乳酸を用いるのが好ましい。

また、本発明にあっては、前記エポキシ樹脂の軟化点が８０〜１５０℃であるのが好ましい。

本発明の成形品は上記いずれかの透明性樹脂組成物を成形して成ることを特徴とするものである。

本発明は、アクリル系樹脂とポリエステル樹脂の必須成分と、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂から選ばれる少なくとも一つを全量に対して０．０１〜５質量％配合することにより、アクリル系樹脂の持つ耐候性、耐湿性、透明性を確保しながら環境への負荷を小さくすることができ、アクリル系樹脂とポリエステル樹脂の複合材料で問題となる耐湿熱特性を改善することによって、長期信頼性に優れ、且つ環境配慮型の成形品を製造することができるものである。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

本発明において、アクリル系樹脂としては、アクリル酸及びそのエステルを原料とする重合体や共重合体であるアクリル樹脂と、メタクリル酸及びそのエステルを原料とする重合体あるいは共重合体であるメタクリル樹脂の少なくとも一方を用いることができる。メタクリル樹脂及びアクリル樹脂は透明性を有するものであれば特に制限なく用いることができ、中でもポリメタクリル酸メチルが工業的にも容易に入手可能であり、透明性や耐候性も安定している点で、最も好ましいアクリル系樹脂の代表的な樹脂として例示することができる。また、本発明の樹脂組成物の軟化温度や加工性などを調整する目的で、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸ｎ−ブチル、ポリメタクリル酸イソブチル、ポリメタクリル酸ｎ−ヘキシル、ポリメタクリル酸ｎ−オクチル、ポリメタクリル酸ラウリル、ポリメタクリル酸ステアリルなどのアクリル系樹脂をそれぞれ単独で使用してもよいし、あるいは上記ポリメタクリル酸メチルや他のアクリル系樹脂と併用してもよい。

本発明において、ポリエステル樹脂としては、前記アクリル系樹脂と相溶して透明性を保つものであれば特に制限なく用いることができ、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリ−３−ヒドロキシブチレート、ポリ（ブチレンサクシネート／テレフタレート）、ポリカプロラクトン等を好適に用いることができる。上記の各種ポリエステル樹脂はそれぞれ単独であるいは複数混合して使用することができる。また、結晶性が高いポリエステル樹脂であっても、成形時に結晶性を抑制して非晶状態で成形可能であれば、使用しても差し支えない。さらに、ポリエステル樹脂は燃焼時の二酸化炭素の発生量が少なく、燃焼させても大気中への二酸化炭素の放出量が少ないという特徴があり、特にポリ乳酸のような植物を原料とするポリエステル樹脂であれば、カーボンニュートラルと呼ばれる大気中の二酸化炭素増加そのものを抑えることができる効果をも本発明の透明性樹脂組成物やその成形品にもたらすことができるため、より好適に使用することができる。

本発明で使用されるエポキシ樹脂は、前記ポリエステル樹脂のカルボキシル基及び水酸基と、成形工程中及び使用環境中で反応することによって、ポリエステル樹脂の加水分解による分子量低下を防止できる機能が求められる。この機能に適したエポキシ樹脂としては、分子中に二個以上のエポキシ基を有し、且つ単独で硬化した場合の耐熱性がアクリル系樹脂やポリエステル樹脂よりも高いものであることが好ましく、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂を好適に用いることができる。これらのエポキシ樹脂は、ポリエステル樹脂の官能基と反応する前後の両方において、透明性樹脂組成物の透明性を確保できる点でも有用である。エポキシ樹脂の配合量（添加量）は、ポリエステル樹脂の加水分解する官能基の量によって調整する必要があるが、過剰に配合するとエポキシ樹脂同士が反応して硬化し成形困難となったり、逆に配合量が不足して効果が発揮できない場合も考えられるために、透明性樹脂組成物の全量（アクリル系樹脂とポリエステル樹脂とエポキシ樹脂の合計量）に対して０．０１〜５質量％配合することができる。

また、本発明で使用するエポキシ樹脂の軟化点は特に制限されないが、８０〜１５０℃のものがより好ましい。これは、軟化点の低いものはアクリル系樹脂とポリエステル樹脂とに混合して混練し組成物をする際に、溶融温度の差が大きくなってエポキシ樹脂成分が先に溶融し、アクリル系樹脂とポリエステル樹脂とに均一に分散混合させることが困難となる恐れがあるからである。また、軟化点が高いものは一般的にエポキシ樹脂中のエポキシ基の含有率が少ない、即ち、分子量が大きくて官能基数が少ない。このため、配合してもポリエステル樹脂側の官能基と反応しうるエポキシ基が少なくなり、また、反応してもエポキシ樹脂やエポキシ基の分子鎖が長いため、樹脂マトリックス中で可塑的に作用し、耐熱性が低下する恐れがあるためである。

本発明において、ポリエステル樹脂の配合比率は特に制限されないが、非晶樹脂であるアクリル系樹脂中でのポリエステル樹脂の結晶化を発生させにくくするために、樹脂組成物の全量に対して１〜５０質量％にするのがより好ましい。ポリエステル樹脂の配合量が上記よりも多いと、ポリエステル樹脂同士の分子配向がより容易となり結晶化を引き起こしやすくなり、結果として成形品の透明性確保が困難になる場合がある。また、ポリエステル樹脂の配合量が上記よりも少ないと、環境への負荷が小さい環境配慮型の成形品を得ることが難しくなる恐れがある。ポリ乳酸樹脂は結晶化速度が遅く結晶化が起こりにくいので、この観点からも本発明に好適に使用することができる。

上記のような材料を用いて本発明の透明性樹脂組成物を製造するにあたっては、通常行い得る方法を採用することができる。即ち、例えば、アクリル系樹脂とポリエステル樹脂にエポキシ樹脂を混合し、ニーダー、押出機などの混練装置によって混練し、ストランドとして押し出した後、冷却、ペレット化することで本発明の透明性樹脂組成物を得ることができる。この時の混練装置のシリンダ温度、樹脂成分のシリンダ内での滞留時間は特に限定されないが、ポリエステル樹脂が含有水分により加水分解せず、且つエポキシ樹脂が混練時に全量自己重合しない範囲が好ましい。

本発明の成形品（成形体）は上記の透明性樹脂組成物を通常の成形方法により成形することにより製造することができる。即ち、押出、圧空、真空、射出、ブロー、発泡といった各種成形方法で成形品を製造することができる。この成形時においても上記混練時と同様の問題点があるために、混練条件とほぼ同様に、ポリエステル樹脂の加水分解及びエポキシ樹脂の反応を抑制するように、シリンダ温度や成形時間などの成形条件を設定するのが好ましい。

尚、本発明の透明性樹脂組成物には透明性を維持する範囲で、染料、微小サイズのフィラーなどの添加剤を添加することができる。また、本発明の加水分解性抑制による機械特性、耐熱性保持の目的のみを抽出し、透明性がやや損なわれても問題のない用途であれば、フィラーや顔料を添加することができるのは勿論である。尚、本発明において「透明性がある」とは、光透過率が８０％以上ある場合をいう。

以下本発明を実施例によって具体的に説明する。尚、本発明は下記実施例に限定されるものではない。

（実施例１〜７及び比較例１〜５）
表１、２に示す配合量及び混練条件にて、アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂を配合し、混練機にて混練し、樹脂組成物のペレットを得た。次に、このペレットを射出成形機にて射出成形し、試験片（サンプル）を得た。試験片は表１に示すＡＳＴＭ規格に準ずるものを作成した。

上記試験片について耐湿熱特性の評価を行った。この評価は、試験片を８５℃８５％の高温高湿条件で７２時間処理し、試験前後での物性評価を行った。評価項目は表１、２に示すように、曲げ強さ、曲げ弾性率、引っ張り強さ、引っ張り伸び、アイゾット衝撃強度、荷重たわみ温度、全光線透過率について行った。結果を表１、２に示す。

尚、表１、２における＊１〜＊８としては以下のものを用いた。
ポリメタクリル酸メチル（＊１）…三菱レイヨン社製「ＶＨ００１」
ポリメタクリル酸メチル（＊２）…三菱レイヨン社製「ＩＲＫ３０４」
ポリ乳酸（＊３）…三井化学社製「Ｈ−１００」
ポリエチレンテレフタレート（＊４）…三井化学社製「Ｊ００５」
ビスフェノールＡ型（＊５）…大日本インキ化学工業社製「ＥＰＩＣＬＯＮ４０５０」
ビスフェノールＦ型（＊６）…ジャパンエポキシレジン社製「エピコート４００４Ｐ」
ノボラック型（＊７）…大日本インキ化学工業社製「ＥＰＩＣＬＯＮＮ−６９５」
ビスフェノールＡ型（＊８）…ジャパンエポキシレジン社製「エピコート１００９」

表１、２の結果から示されるように、本発明によると、エポキシ樹脂の配合によってポリエステル樹脂を配合したアクリル系樹脂の耐湿熱特性が向上することが明らかになった。一方、比較例１、２に示すように、エポキシ樹脂を配合しないポリエステル樹脂配合のアクリル系樹脂では、比較例３、４との差異からでも判るように、ポリエステル樹脂の配合により耐湿熱特性が大きく劣化することが明らかになった。また、比較例５は混練中にゲル化して不溶となり、ペレット作成ができなかった。

このようにアクリル系樹脂とポリエステル樹脂との混合系において、上記のようなエポキシ樹脂を添加することで、その成形品の吸湿後の機械的、光学的特性の劣化を大きく改善することができ、長期信頼性に優れ、環境面にも優れる透明性樹脂組成物やその成形品を得ることができるものである。

Claims

アクリル系樹脂及びポリエステル樹脂を必須成分とし、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂から選ばれる少なくとも一つを全量に対して０．０１〜５質量％配合して成ることを特徴とする透明性樹脂組成物。
前記ポリエステル樹脂を全量に対して１〜５０質量％配合して成ることを特徴とする請求項１に記載の透明性樹脂組成物。
前記ポリエステル樹脂としてポリ乳酸を用いて成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の透明性樹脂組成物。
前記エポキシ樹脂の軟化点が８０〜１５０℃であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の透明性樹脂組成物。
請求項１乃至４のいずれかに記載の透明性樹脂組成物を成形して成ることを特徴とする成形品。