JP2016518277A - 改善された特性を有するエラストマー−pmma層複合体 - Google Patents
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Abstract
Description
例えばパーティションや建築用グレージング、また自動車製造におけるグレージングといった技術分野への適用に向けて、極めて割れにくい透明なシートないしパネルが求められている。その際、例えばPMMAなどの透明なプラスチックは、無機ガラスからのパネルに対する良好でかつ特に軽量な代替物である。ポリメチル(メタ)アクリレート(PMMA)においては、耐衝撃性改良剤を添加することで靭性を向上させることができる。これによって通常は、例えば弾性係数や表面硬さといったその他の特性の低下が生じる。さらに、ブチルアクリレート系耐衝撃性改良剤で変性された生成物は、通常は低い低温時耐衝撃性しか示さない。ポリメチル(メタ)アクリレートの表面硬さと弾性係数とを保持しつつ耐衝撃性を高めることのできる代替物が、プラスチック層複合パネルである。応用分野として、この複合体は、例えば自動車用グレージングにおける使用や、高い機械的強度とPMMAの高い弾性係数と高い表面硬さとの組み合わせが求められるようなその他の用途での使用が可能である。これは、例えば透明なパネルや機械用保護カバー、また例えばウインドデフレクターやルーフモジュールといった車両用取付け部品であることができる。
従って、議論された従来技術の背景に鑑み、本発明の課題は新種の高透明性プラスチック層複合体を提供することであった。この新規のプラスチック層複合パネルは、高い透明性と同時に高い破壊強度をも有することが望まれていた。
本発明によるプラスチック層複合体は、プラスチックからの少なくとも3層からなり、その際、2つの外層(1)及び(2)は透明なポリ(メタ)アクリレート層からなり、内層は熱可塑性ポリウレタン(TPU)(3)からなる。
上述の通り、TPUとは、本発明によれば、硬質セグメントと軟質セグメントとを有する未架橋の熱可塑性脂肪族ポリウレタンと解釈される。特に、TPUは、30〜60質量%、好ましくは30〜45質量%の硬質セグメントを有する。本発明により使用されるTPUは、硬質セグメントが層内で結晶化されており、一方で軟質セグメントがこの層内で主に非晶質であることを特徴としている。グレージングの視覚的外観が損なわれないようにするため、硬質セグメントは大きすぎてはならない。このようにして、可視領域内での光屈折やそれに伴うグレージングの混濁を招く微結晶が、マトリックスにおいて回避される。他の好ましい一実施態様においては、硬質相は、硬質セグメントが結晶質である部分がわずかになるように、さらに好ましくは硬質セグメントが実質的には結晶質ではないように、調整される。このことは、そのようにして製造された熱可塑性ポリウレタンが透明性の向上を示すという利点を有する。
本発明によるプラスチック層複合パネルの外層は、PMMAからなる。PMMAは、一般に、(メタ)アクリレートを含有する混合物のラジカル重合により得られる。(メタ)アクリレートという表現には、メタクリレート及びアクリレート、並びにこれら双方からの混合物が含まれる。その際、PMMAの大部分は、メチルメタクリレート(MMA)の重合により得られる繰返し単位からなる。本発明の好ましい一態様によれば、PMMAの製造に使用されるモノマー混合物は、モノマーの質量に対して、少なくとも60質量%、好ましくは少なくとも80質量%、特に好ましくは少なくとも90質量%のメチルメタクリレートを含有する。
さらに、前記プラスチックシートの製造に使用されるべき成形材及びアクリル樹脂は、いかなる種類の常用の添加剤を含有してもよい。これには、特に、帯電防止剤、酸化防止剤、離型剤、難燃剤、潤滑剤、染料、流動性向上剤、充填剤、光安定剤、また、例えばホスファイトやホスホネートといった有機リン系化合物、顔料、風解防止剤及び可塑剤が含まれる。前記添加剤の量は、その都度使用目的に適合されることができる。
好ましくは、本発明によるプラスチック層複合パネルは、自動車、鉄道車両、航空機、温室、広告掲示板又は建造物におけるグレージングとして使用される。
幅240mmの多層押出ダイ、単軸スクリュー押出機(スクリュー直径45mm及びスクリュー長40D)及び2つの同時押出機(スクリュー直径20mm、スクリュー長40D)を備えた同時押出装置Dr.Collinを用いて、本発明による3層からなるプラスチック複合体を押出成形した。その際、2つの外層(1)及び(2)はPLEXIGLAS(登録商標)6Nからなり、内層はTPU(3)ELASTOLLAN(登録商標) L785A10からなる。PLEXIGLAS(登録商標)6Nからなる2つの外層(1)及び(2)は、それぞれ厚さ2mmを有する。TPU(3)ELASTOLLAN(登録商標) L785A10からなる内層は500μmの層厚を示す。押出成形されたシートから、幅及び長さ各90mmの試験体をレーザーで切り出した。この試験体について、機械的特性を測定するため、DIN EN ISO 6603-2に準拠してパンクチャー衝撃試験を行った。このパンクチャー衝撃試験を、Zwick/Roell社製 Amsler HTM 5020で最大衝撃力50Nでかつ試験速度1m/sで23℃で行った。3つの試験体ずつ試験を行った。示されている測定値は、それぞれ3回の測定からの平均値である。DIN EN ISO 6603-2への準拠とは、本明細書においては、この規格と相違して以下の測定規定を実施したことを意味する:この規格では直径60mm及び厚さ2mmの試験体の寸法が示されている。相応する寸法D=89mm及びt=4mmの試験体について測定を行った。機械的特性を測定するために実施したパンクチャー衝撃試験によって、脂肪族ポリエステル系TPUであるELASTOLLAN(登録商標) L785A10とPLEXIGLAS(登録商標)6Nとの組み合わせからの複合体について、11500Nmmの衝撃力が得られた。
実施例1の記載と同様に、Dr. Collin 同時押出装置で、3層からなるプラスチック複合体を押出成形した。その際、2つの外層(1)及び(2)はPLEXIGLAS(登録商標)6Nからなり、内層は脂肪族ポリエーテル系TPUであるELASTOLLAN(登録商標) L1154D10(3)からなる。このPLEXIGLAS(登録商標)6Nからなる2つの外層(1)及び(2)は、実施例1と同様にそれぞれ厚さ2mmを有する。ELASTOLLAN(登録商標) L1154D10(3)からなる内層は500μmの層厚を示す。押出成形されたシートから、実施例1と同様に辺長90mmの試験体をレーザーで切り出した。この試験体について、機械的特性を測定するため、DIN EN ISO 6603-2に準拠してパンクチャー衝撃試験を行った。実施例1で使用した脂肪族ポリエステル系TPUであるELASTOLLAN(登録商標) L785A10とPLEXIGLAS(登録商標)6Nとからの複合体に対して、TPUであるELASTOLLAN(登録商標) L1154D10(3)とPLEXIGLAS(登録商標)6Nとを有する複合体は、3500Nmmの衝撃力を示す。
実施例1の記載と同様に、Dr. Collin 同時押出装置で、3層からなるプラスチック複合シートを押出成形した。その際、2つの外層(1)及び(2)はPLEXIGLAS(登録商標)6Nからなり、内層は脂肪族ポリエーテル系TPUであるELASTOLLAN(登録商標) L1185A10(3)からなる。このシートから作製した試験体について、機械的特性を測定するため、DIN EN ISO 6603-2に準拠してパンクチャー衝撃試験を行った。脂肪族ポリエーテル系TPUであるELASTOLLAN(登録商標) L1185A10(3)とPLEXIGLAS(登録商標)6Nとの組み合わせからの複合体は、6000Nmmの衝撃力を示す。
加熱冷却プレス上で、193mm×120mmのノッチ付きプレスダイに、押出成形された厚さ2mmのPLEXIGLAS(登録商標) XTシートを入れる。このシートの上に、ELASTOLLAN(登録商標) L785A10から押出成形された厚さ500μmのTPUフィルムを載せ、その後に再度、押出成形された厚さ2mmのPLEXIGLAS(登録商標) XTシートを入れる。ダイを閉鎖した後、プレス金型を130℃に加熱し、70kNの力で40秒間プレスする。このプレス金型を冷却した後、得られたプラスチック層複合体を離型し、このプラスチック層複合体から辺長各90mmの試験体を作製した。この試験体について機械的特性を測定するため、DIN EN ISO 6603-2に準拠してパンクチャー衝撃試験を行った。実施したパンクチャー衝撃試験によって、脂肪族ポリエステル系TPUであるELASTOLLAN(登録商標) L785A10とPLEXIGLAS(登録商標)XTとの組み合わせからの複合体について11300Nmmの衝撃力が得られた。
Claims (10)
- 少なくとも2つのポリ(メタ)アクリレート層(1)及び(2)と、それらの間にある熱可塑性ポリウレタンからの層(3)とからのプラスチック層複合体において、前記熱可塑性ポリウレタンが、硬質セグメント30〜60質量%及び軟質セグメント40〜70質量%を有することを特徴とする、前記プラスチック層複合体。
- 請求項1に記載のプラスチック層複合体において、前記熱可塑性ポリウレタンが、硬質セグメント30〜45質量%及び軟質セグメント55〜70質量%を有することを特徴とする、前記プラスチック層複合体。
- 請求項1又は2に記載のプラスチック層複合体において、前記熱可塑性ポリウレタンの軟質セグメントが、脂肪族ポリエステルジオール及びジイソシアネートから形成されていることを特徴とする、前記プラスチック層複合体。
- 請求項1から3までのいずれか1項に記載のプラスチック層複合体において、前記硬質セグメントが、ジイソシアネートと、最高で10個の炭素原子を有するアルキルジオールとから形成されることを特徴とする、前記プラスチック層複合体。
- 請求項3又は4に記載のプラスチック層複合体において、請求項3又は4に記載のジイソシアネートが、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)又はジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(H12MDI)であることを特徴とする、前記プラスチック層複合体。
- 請求項1から5までのいずれか1項に記載のプラスチック層複合体において、前記ポリ(メタ)アクリレート層(1)及び(2)が、少なくとも90質量%のMMAを含有するモノマー混合物から形成されていることを特徴とする、前記プラスチック層複合体。
- 請求項1から6までのいずれか1項に記載のプラスチック層複合体において、前記ポリ(メタ)アクリレート層の一方又は双方が、IR反射性顔料及び/又はUV吸収剤及び/又はUV安定剤を有することを特徴とする、前記プラスチック層複合体。
- 請求項1から7までのいずれか1項に記載のプラスチック層複合体において、前記双方のポリ(メタ)アクリレート層のうち少なくとも1つが、さらに耐衝撃性改良剤を有することを特徴とする、前記プラスチック層複合体。
- 請求項1から8までのいずれか1項に記載のプラスチック層複合体の製造方法において、前記層(1)、(3)及び(2)を重ね、80〜140℃の温度に加熱し、かつ10〜100kNの力で20〜60秒間圧縮することを特徴とする、前記方法
- 自動車、鉄道車両、航空機、温室、広告掲示板又は建造物におけるグレージングとしての、請求項1から8までのいずれか1項に記載のプラスチック層複合体の使用。
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