JP2017052920A - アクリル系樹脂組成物およびその成形体 - Google Patents

アクリル系樹脂組成物およびその成形体 Download PDF

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Hiroshi Fujiwara
寛 藤原
史延 北山
Shinobu Kitayama
史延 北山
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Abstract

【課題】アクリル系樹脂フィルムの美しい外観、優れた透明性及び加工性を維持しつつ、アンチブロッキング性をも有するアクリル系樹脂フィルムを与える樹脂組成物を提供。
【解決手段】ゴム含有グラフト共重合体を2種以上含有するアクリル系樹脂組成物で、前記ゴム含有グラフト共重合体の1種であるゴム含有グラフト共重合体(A)が、アルキル基のC1〜12のアクリル酸アルキルエステル(a−1)60〜100重量%と共重合可能な二重結合を有する他の単量体(a−2)40〜0重量%とからなる単量体成分(a)及び多官能性単量体(a−3)(前記単量体成分(a)100重量部に対して2.3〜10重量部)を重合したアクリル系架橋重合体を有し、前記ゴム含有グラフト共重合体(A)中の架橋重合体の平均粒子径が150〜400nmである、アクリル系架橋重合体をメタクリル系架橋共重合体が一部被覆する構造を有するアクリル系樹脂組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、アクリル系樹脂組成物およびその成形体に関する。
アクリル系樹脂フィルムは、優れた透明性、耐候性、光沢及び加工性を有するため、産業上、自動車内外装用部材、建材などの様々な分野で使用されている。近年では、アクリル系樹脂の優れた光学特性を生かし、光学部材としても使用されてきている。
しかし、アクリル系樹脂フィルムは、フィルム同士が密着しやすい(ブロッキングが発生しやすい)。一度密着するとフィルム同士の貼り付きにより、外観不良が発生し、フィルムの製造性およびハンドリング性を著しく低下させる。
ブロッキングを防止する一般的な手段として、酸化ケイ素、二酸化チタン、炭酸カルシウム、タルク、珪藻土、合成シリカ等の無機質微粒子を添加することが行われている。しかし、アンチブロッキング性能を高められるものの、フィルムの透明性が低下しやすい。そこで、アクリル系樹脂フィルムのブロッキングの抑制のために、アンチブロッキング剤として、特定の粒子径を有するシリカ粒子を使用することが提案されている(特許文献1)。
特許第5587209号
しかし、特許文献1のような、特定の平均粒径を有するシリカ粒子によるアンチブロッキング性の付与では、粒子によってフィルムの透明性低下やアンチブロッキング剤の分散不良によるフィッシュアイの増加が生じやすく、アクリル系樹脂フィルムとして十分な外観と、アンチブロッキング性とを両立させたアクリル系樹脂フィルムを得ることは難しい。
また、アンチブロッキング性を与えるために、ブロッキング防止剤の添加部数を増やすと、フィルムの機械伸びや強度が下がることも懸念される。
そこで、本発明は、アクリル系樹脂フィルムの美しい外観、優れた透明性および加工性を維持しつつ、アンチブロッキング性をも有するアクリル系樹脂フィルムを与えうる樹脂組成物を提供することを目的とする。
上記事情に鑑み、本発明者らが鋭意検討を進めた結果、特定の架橋度および粒子径を有するゴム状重合体を含有するグラフト共重合体を使用することによって、上述の課題を解決しうることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、ゴム含有グラフト共重合体を少なくとも2種含有するアクリル系樹脂組成物であって、前記ゴム含有グラフト共重合体の1種であるゴム含有グラフト共重合体(A)が、アルキル基の炭素数が1〜12であるアクリル酸アルキルエステル(a−1)60〜100重量%、および、共重合可能な二重結合を有する他の単量体(a−2)40〜0重量%からなる単量体成分(a)、並びに、多官能性単量体(a−3)(前記単量体成分(a)100重量部に対して2.3〜10重量部)を重合して得られるアクリル系架橋重合体を有し、前記ゴム含有グラフト共重合体(A)中の架橋重合体の平均粒子径が150〜400nmである、アクリル系樹脂組成物(以下、「本発明のアクリル系樹脂組成物」と称することがある。)に関する。
本発明のアクリル系樹脂組成物において、前記ゴム含有グラフト共重合体(A)が、アルキル基の炭素数が1〜4であるメタクリル酸エステル60〜100重量%(b−1)、および、共重合可能な二重結合を有する他の単量体(b−2)40〜0重量%からなる単量体成分(b)を重合して得られる重合体が、前記アクリル系架橋重合体にグラフト結合している構造を有することが好ましい。
本発明のアクリル系樹脂組成物において、前記ゴム含有グラフト共重合体(A)が、アルキル基の炭素数が1〜4であるメタクリル酸アルキルエステル(c−1)40〜100重量%、および、これと共重合可能な二重結合を有する他の単量体(c−2)60〜0重量%からなる単量体成分(c)、および、多官能性単量体(c−3)(前記単量体成分(c)100重量部に対して0.01〜10重量部)を重合して得られるメタクリル系架橋重合体の少なくとも一部を前記アクリル系架橋重合体が被覆している構造を有することが好ましい。
本発明のアクリル系樹脂組成物において、前記ゴム含有グラフト共重合体(A)が、アルキル基の炭素数が1〜12であるアクリル酸アルキルエステル(a−1)を60〜100重量%、および、共重合可能な二重結合を有する他の単量体(a−−2)40〜0重量%からなる単量体成分(a)、並びに、多官能性単量体(前記単量体成分(a)100重量部に対して2.3〜10重量部)を重合して得られるアクリル系架橋重合体の存在下に、アルキル基の炭素数が1〜4であるメタクリル酸アルキルエステル(b−1)60〜100重量%、および、共重合体可能な二重結合を有する他の単量体(b−2)40〜0重量%からなる単量体成分(b)を重合して得られるものが好ましい。
本発明のアクリル系樹脂組成物において、前記ゴム含有グラフト共重合体(A)が、
(A−1)アルキル基の炭素数が1〜4であるメタクリル酸アルキルエステル(c−1)40〜100重量%、および、これと共重合可能な二重結合を有する他の単量体(c−2)0〜60重量%からなる単量体成分(c)、並びに、多官能性単量体(c−3)(前記単量体成分(c)100重量部に対して0.01〜10重量部)を重合してメタクリル系架橋重合体を得、
(A−2)前記メタクリル系架橋重合体の存在下に、アルキル基の炭素数が1〜12であるアクリル酸アルキルエステル(a−1)60〜100重量%、および、これと共重合可能な二重結合を有する他の単量体(a−2)40〜0重量%からなる単量体成分(a)、並びに、多官能性単量体(a−3)(前記単量体成分(a)100重量部に対して2.3〜10重量部)を重合してアクリル系架橋重合体を得、
(A−3)前記アクリル系架橋重合体の存在下に、アルキル基の炭素数が1〜4であるメタクリル酸アルキルエステル(b−1)60〜100重量%、および、共重合体可能な二重結合を有する単量体(b−2)40〜0重量%からなる単量体成分(b)を重合して得られるものが好ましい。
本発明のアクリル系樹脂組成物において、前記ゴム含有グラフト共重合体(A)中の架橋重合体の含有割合がゴム含有グラフト共重合体(A)100重量%において60重量%未満であることが好ましい。
本発明のアクリル系樹脂組成物において、前記ゴム含有グラフト共重合体(A)中の架橋重合体が、アクリル系樹脂組成物100重量%において0.1重量%以上18重量%以下含有されることが好ましい。
本発明のアクリル系樹脂組成物において、前記ゴム含有グラフト共重合体として、次の(1)または(2)を満たす、アクリル系架橋重合体を有するグラフト共重合体(B)を含有することが好ましい。
(1)前記グラフト共重合体(B)中の架橋重合体の平均粒子径が150nm未満である。
(2)前記アクリル系架橋重合体が、アルキル基の炭素数が1〜12であるアクリル酸アルキルエステル60〜100重量%、および、共重合可能な二重結合を有する他の単量体40〜0重量%からなる単量体成分、並びに、多官能性単量体を重合して得られる重合体であり、前記単量体成分100重量部に対する前記多官能性単量体の使用量が2.3重量部未満である。
本発明のアクリル系樹脂組成物において、前記グラフト共重合体(B)中の架橋重合体が、メタクリル系樹脂組成物100重量%において0.1〜50重量%含有されることが好ましい。
本発明の成形体は、本発明のアクリル系樹脂組成物を用いて成形される。
本発明の成形体は、本発明のアクリル系樹脂組成物を用いて成形されたフィルムであることが好ましい。
本発明の積層体は、本発明のアクリル系樹脂組成物から成形されたフィルムが基材に積層されている。
本発明のアクリル系樹脂組成物によれば、アクリル系樹脂フィルムのもつ美しい外観、優れた透明性、加工性を損なうことなく、フィルム同士の摩擦を低下させ、ブロッキングが抑制されたアクリル系樹脂フィルムが得られる。
本発明のアクリル系樹脂組成物は、ゴム含有グラフト共重合体を少なくとも2種含有し、ゴム含有グラフト共重合体の少なくとも一種として次のゴム含有グラフト共重合体(A)を含有する。
ゴム含有グラフト共重合体(A)は、アルキル基の炭素数が1〜12であるアクリル酸アルキルエステル(a−1)60〜100重量%、および、共重合可能な二重結合を有する他の単量体(a−2)40〜0重量%からなる単量体成分(a)、並びに、多官能性単量体(a−3)(前記単量体成分(a)100重量部に対して2.3〜10重量部)を重合して得られるアクリル系架橋重合体を有し、かつ、ゴム含有グラフト共重合体(A)中の架橋重合体の平均粒子径が150〜400nmであることを特徴とする。
ゴム含有グラフト共重合体(A)を使用することにより、アクリル系樹脂組成物をアクリル系樹脂フィルムに成形した場合に、アクリル系樹脂フィルムの透明性、加工性を損なうことなく、フィルム同士の摩擦が低下し、ブロッキングの発生が抑制される。
ゴム含有グラフト共重合体は、ゴム状重合体を含有するグラフト共重合体であり、一般的に、多段重合体や、多層構造重合体(コアシェル型重合体と称させることもある)と言われる形態が含まれるものとする。多段重合体は、重合体粒子の存在下に単量体混合物を重合して得られる重合体であり、多層構造重合体は、重合体粒子の存在下に、単量体混合物を重合して得られる重合体層を有する重合体である。両者は基本的に同一の重合体を指すが、前者は主に製法によって重合体を特定したものであり、後者は主に層構造によって重合体を特定したものである。
本発明のゴム含有グラフト共重合体(A)は、アルキル基の炭素数が1〜12であるアクリル酸アルキルエステル(a−1)60〜100重量%、および、共重合可能な二重結合を有する他の単量体(a−2)40〜0重量%からなる単量体成分(a)、並びに、多官能性単量体(a−3)(前記単量体成分(a)100重量部に対して2.3〜10重量部)を重合して得られるアクリル系架橋重合体を有する。
アルキル基の炭素数が1〜12のアクリル酸アルキルエステル(aー1)としては、例えばアクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸イソボルニルなどが挙げられる。これらは単独または2種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、アクリル酸アルキルエステル(aー1)としては、アクリル酸n−ブチルが含まれることが好ましい。アクリル酸アルキルエステル(aー1)100重量%において、アクリル酸n−ブチルの比率が50〜100重量%であることが好ましく、70〜100重量%がより好ましく、90〜100重量%がさらに好ましい。
共重合可能な二重結合を有する他の単量体(a−2)としては、特に限定されないが、メタクリル酸エステル、芳香族ビニル系単量体およびその他の共重合性単量体からなる群から選択される少なくとも一種を使用することが好ましい。
メタクリル酸エステルとしては、メタクリル酸アルキルエステルが好ましく、たとえば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、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t−ブチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸イソボルニル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジルなどのメタクリル酸エステルなどがあげられる。中でもアルキル基の炭素数が1〜4のメタクリル酸アルキルエステルが好ましい。これらは単独で使用してもよくあるいは2種以上組み合わせて使用してもよいが、少なくともメタクリル酸メチルが含まれることが特に好ましい。
芳香族ビニル系単量体としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレン、その他のスチレン誘導体などがあげられる。これら1種のみを使用してよく、あるいは、2種以上を組合せて使用してもよい。
上記メタクリル酸アルキルエステルおよび芳香族ビニル系単量体以外の共重合可能な二重結合を有する他の単量体としては、アクリル酸フェニル、アクリル酸ベンジルなどのアクリル酸エステル、アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどの不飽和ニトリル系単量体、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などのα,β−不飽和カルボン酸類、酢酸ビニル、エチレンやプロピレンなどのオレフィン系単量体、塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニリデンなどのハロゲン化ビニル系単量体、N−エチルマレイミド、N−プロピルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−o−クロロフェニルマレイミドなどのマレイミド系単量体などが挙げられる。これらは単独で用いてもよく2種以上併用してもよい。
共重合可能な二重結合を有する他の単量体としては、透明性の観点から、芳香族ビニル系単量体および/またはメタクリル酸エステルが含まれることが好ましい。
多官能性単量体(a−3)としては、架橋剤または架橋性単量体として知られているものがいずれも使用できる。多官能性単量体としては、アリルメタクリレート、アリルアクリレート、ジアリルマレエート、ジアリルフマレート、ジアリルイタコネート、モノアリルマレエート、モノアリルフマレート、ブタジエン、ジビニルベンゼンなどであることが好ましい。これらは単独または2種以上組み合わせて用いられるが、中でも、多官能性単量体の少なくとも一種がアリルメタクリレートであることが好ましい。
必要に応じて連鎖移動剤を使用してもよく、後述する連鎖移動剤で挙げられるものが同様に使用でき、好ましい連鎖移動剤も同様に好適である。連鎖移動剤を使用する場合、後述するメタクリル系重合体の重合時に使用される連鎖移動剤と同一であってもよく、異なっていてもよい。
単量体成分(a)は、アクリル酸アルキルエステル(a−1)60〜100重量%、および、これと共重合可能な二重結合を有する単量体(a−2)40〜0重量%を含有する。重合性の観点から、アクリル酸アルキルエステル(a−1)は70〜90重量%が好ましく、75〜90重量%がより好ましい。共重合可能な二重結合を有する単量体(a−2)は30〜10重量%がより好ましく、25〜10重量%がより好ましい。アクリル酸アルキルエステル(a−1)が、単量体成分(a)100重量%において60重量%未満では透明性が低下する場合がある。
多官能性単量体の使用量は、単量体成分(a)100重量部に対して2.3重量部以上10重量部以下であることを特徴とする。アンチブロッキング性の観点から、2.5重量部以上が好ましく、2.7重量部以上がより好ましく、2.9重量部以上がさらに好ましい。6重量部以下が好ましく、5.5重量部以下がより好ましく、5重量部以下がさらに好ましい。多官能性単量体の使用量が2.3重量部未満では、十分にアンチブロッキング性の効果が発現されにくくなり、10重量部を超えると透明性が低下する。
本発明のゴム含有グラフト共重合体(A)は、さらに中心側に他の重合体(硬質重合体あるいは軟質重合体)を有していてもよい。硬質重合体を有する場合は、アンチブロッキング性の観点から、アルキル基の炭素数が1〜4であるメタクリル酸アルキルエステル(c−1)40〜100重量%、および、これと共重合可能な二重結合を有する他の単量体(c−2)60〜0重量%からなる単量体成分(c)、および、多官能性単量体(c−3)(前記単量体成分(c)100重量部に対して0.01〜10重量部)を重合して得られるメタクリル系架橋重合体であること好ましい。
アルキル基の炭素数が1〜4のメタクリル酸アルキルエステル(c−1)としては、たとえば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチルおよびメタクリル酸t−ブチルなどがあげられる。これらは単独で使用してもよくあるいは2種以上組み合わせて使用してもよいが、少なくともメタクリル酸メチルが含まれることが特に好ましい。
共重合可能な二重結合を有する他の単量体(c−2)としては、特に限定されないが、アクリル酸エステル、芳香族ビニル系単量体および共重合可能な二重結合を有する他の単量体からなる群から選択される少なくとも一種を使用することが好ましい。
アクリル酸エステルとしては、、たとえばアクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ベンジルなどがあげられる。重合性・コストの観点から、アクリル酸アルキルエステルが好ましく、アルキル基の炭素数が1〜12のアクリル酸アルキルエステルがより好ましい。これら1種のみを使用してよく、あるいは、2種以上を組合せて使用してもよい。アクリル酸エステルは、上記アクリル酸アルキルエステル(aー1)で用いるアクリル酸エステルと同一であっても異なっていてもよい。芳香族ビニル系単量体としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレン、その他のスチレン誘導体などがあげられる。これら1種のみを使用してよく、あるいは、2種以上を組合せて使用してもよい。アクリル酸エステルおよび芳香族ビニル系単量体以外の共重合可能な二重結合を有する他の単量体としては、たとえばメタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸イソボルニル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジルなどのメタクリル酸エステル、アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどの不飽和ニトリル系単量体、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などのα,β−不飽和カルボン酸、酢酸ビニル、エチレンやプロピレンなどのオレフィン系単量体、塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニリデンなどのハロゲン化ビニル系単量体、N−エチルマレイミド、N−プロピルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−o−クロロフェニルマレイミドなどのマレイミド系単量体などが挙げられる。これらはいずれも単独または2種以上組み合わせて用いられる。
共重合可能な二重結合を有する他の単量体(c−2)としては、重合性・コストの観点から、アルキル基の炭素数が1〜12のアクリル酸アルキルエステルおよび/または芳香族ビニル系単量体が含まれることが好ましい。
単量体成分(c)は、メタクリル酸アルキルエステル(c−1)40〜100重量%、および、共重合可能な二重結合を有する他の単量体(c−2)0〜60重量%含有することが好ましい。透明性の観点から、メタクリル酸アルキルエステル(c−1)は50〜100重量%がより好ましく、60〜100重量%がさらに好ましい。共重合可能な二重結合を含有する他の単量体(c−2)は0〜50重量%がより好ましく、0〜40重量%がさらに好ましい。具体的には、単量体成分(c)は、メタクリル酸アルキルエステル(c−1)40〜100重量%、アクリル酸エステル0〜35重量%、芳香族ビニル単量体0〜10重量%および共重合可能な二重結合を有する他の単量体0〜15重量%であることが好ましい。熱安定性の観点からは、メタクリル酸アルキルエステル(c−1)40〜99.9重量%、アクリル酸エステル0.1〜35重量%、芳香族ビニル単量体0〜10重量%および共重合可能な二重結合を有する他の単量体0〜15重量%であることがより好ましい。この範囲であれば、ゴム含有グラフト共重合体(A)の熱安定性を高くでき、本発明のアクリル系樹脂組成物を高温成形にも供することができる。
多官能性単量体(c−3)としては、上記多官能性単量体(a−3)に例示したものを同様に使用でき、好ましい例示も同様である。なお、多官能性単量体は、多官能性単量体(a−3)で使用する化合物と同一であってもよいし異なっていてもよい。
多官能性単量体は、単量体成分(c)100重量部に対して0.01〜10重量部で使用されることが好ましく、重合性の観点から、より好ましくは0.01〜7重量部であり、さらに好ましくは0.01〜5重量部、最も好ましくは0.01〜2重量部である。
単量体成分(c)および多官能性単量体(c−3)は、連鎖移動剤の存在下で重合してもよく、連鎖移動剤としては一般に知られた連鎖移動剤が使用できる。連鎖移動剤の具体例としては、n−ブチルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、n−ヘキサデシルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン、t−テトラデシルメルカプタン、n−テトラデシルメルカプタン、sec−ブチルメルカプタン、sec−ドデシルメルカプタンなどのメルカプタン化合物、2−エチルヘキシルチオグリコレート、エチレングリコールジチオグリコレート、トリメチロールプロパントリス(チオグリコレート)、ペンタエリスリトールテトラキス(チオグリコレート)などのチオグリコール酸エステル、チオフェノール、テトラエチルチウラムジスルフィド、ペンタンフェニルエタン、アクロレイン、メタクロレイン、アリルアルコール、四塩化炭素、臭化エチレンなどが挙げられる。取り扱い性の観点からは、t−ドデシルメルカプタンなどの3級メルカプタン、n−ドデシルメルカプタンおよびチオフェノールが好ましい。また、熱安定性の観点からは、第1級アルキルメルカプタン化合物および/または第2級アルキルメルカプタン化合物が好ましく、なかでもn−オクチルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタンがより好ましい。これらは単独または2種以上組み合わせて用いられる。
本発明において、上記単量体成分(c)および単量体成分(a)の重量比は、生産性の観点から、単量体成分(c):単量体成分(a)が10:90〜60:40であることが好ましく、30:70がより好ましく、35:65がさらに好ましい。
本発明のゴム含有グラフト共重合体(A)が、上述のメタクリ系架橋重合体を中心側に有する形態は、上記単量体成分(c)および多官能性単量体(c−3)を重合して得られるメタクリル系架橋重合体の存在下で、上記単量体成分(a)および多官能性単量体(a−3)を重合してアクリル系架橋重合体を得ることよって形成される。ゴム含有グラフト共重合体(A)は、上記メタクリル系架橋重合体の少なくとも一部を上記アクリル系架橋重合体が被覆している構造を有しうる。アクリル系架橋重合体は、メタクリル系架橋重合体の少なくとも一部を被覆していればよく、アクリル系架橋重合体の一部がメタクリル系架橋重合体の内側に入り込んでいることもある。もちろん、アクリル系架橋重合体がメタクリル系架橋重合体の全体を被覆していてもよく、メタクリル系架橋重合体の全体を被覆している形態も含むものである。また、アクリル系架橋重合体を重合している際に発生する、メタクリル系架橋重合体の被覆に関与しない重合生成体が生成することもあり、このような重合生成体も含まれるものとする。
本願において、ゴム含有グラフト共重合体中の架橋重合体は、ゴム含有グラフト共重合体が上述のアクリル系架橋重合体およびメタクリル系架橋重合体を有する場合、アクリル系架橋重合体およびメタクリル系架橋重合体の集合体を指し、メタクリル系架橋重合体を含まない場合は、アクリル系架橋重合体を指す。なお、本発明のゴム含有グラフト共重合体(A)は、本発明の効果を損なわない範囲で、上述のアクリル系架橋重合体の他に、他の軟質重合体(アクリル系架橋重合体)を更に含有していてもよい。他のアクリル系架橋重合体を含む場合、上記架橋重合体は、他の軟質重合体(アクリル系架橋重合体)をも含んだ集合体を指す。
本発明のゴム含有グラフト共重合体(A)は、上述のアクリル系架橋重合体の存在下に、メタクリル系エステルを主成分とする単量体混合物を重合して得られる。具体的には、上述のアクリル系架橋重合体の存在下に、アルキル基の炭素数が1〜4のメタクリル酸アルキルエステル(b−1)60〜100重量%、および、共重合可能な二重結合を有する他の単量体(b−2)40〜0重量%からなる単量体成分(b)を重合して得られるものが好ましい一形態である。
アルキル基の炭素数が1〜4のメタクリル酸アルキルエステル(b−1)としては、上記メタクリル酸アルキルエステル(c−1)に記載したものが同様に挙げられる。メタクリル酸アルキルエステル(b−1)は、メタクリル酸アルキルエステル(c−1)として用いられた化合物と同一であっても異なっていてもよい。
共重合可能な二重結合を有する他の単量体(b−2)としては、特に限定されないが、アクリル酸エステルおよびその他の共重合性単量体から選ばれる少なくとも一種を使用することが好ましい。
アクリル酸エステルとしては、重合性・コストの観点からアルキル基の炭素数が1〜12のアクリル酸アルキルエステルを含有することが好ましい。アクリル酸エステルとしては、上述のアクリル酸エステルとして例示されたものが同様に使用でき、好ましい例示も同様である。その他の共重合性単量体としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレン、その他のスチレン誘導体などの芳香族ビニル系単量体、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸イソボルニル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジルなどのメタクリル酸エステル、アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどの不飽和ニトリル系単量体、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などのα,β−不飽和カルボン酸、酢酸ビニル、エチレンやプロピレンなどのオレフィン系単量体、塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニリデンなどのハロゲン化ビニル系単量体、N−エチルマレイミド、N−プロピルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−o−クロロフェニルマレイミドなどのマレイミド系単量体などが挙げられる。これらはいずれも単独または2種以上組み合わせて用いられる。
単量体成分(b)は、特に限定するわけではないが、ゴム含有グラフト共重合体(A)の分散性・透明性の観点から単量体成分(b)100重量%において、メタクリル酸アルキルエステル(b−1)を60〜100重量%含有することが好ましく、70〜100重量%がより好ましく、80〜100重量%がさらに好ましい。共重合可能な二重結合を有する他の単量体(b−2)は40〜0重量%含有することが好ましく、0〜30重量%がより好ましく、0〜20重量%がさらに好ましい。具体的には、メタクリル酸アルキルエステル(b−1)60〜100重量%、アクリル酸エステル(b−2)40〜0重量%、および、その他の共重合可能な二重結合を有する単量体(b−3)10〜0重量%であることが好ましい。メタクリル酸アルキルエステル(b−1)が、単量体成分(b)100重量%において60重量%未満では、生産性の面でも支障をきたす場合がある。
上記単量体成分(b)の重合時に、多官能性単量体を使用してもよい。多官能性単量体としては、上述の多官能性単量体として挙げられたものを同様に使用でき、好ましい多官能性単量体も同様に好適である。多官能性単量体の使用量は、特に限定されないが、単量体成分(b)100重量部に対して0〜10重量部が好ましく、0.1〜5重量部がより好ましく、1〜3重量部がさらに好ましい。
上記単量体成分(b)の重合においては、必要に応じて連鎖移動剤を使用してもよい。連鎖移動剤としては、上述の連鎖移動剤で挙げられたものを同様に使用でき、好ましい連鎖移動剤も同様に好適である。連鎖移動剤を使用する場合、上述のアクリル系架橋重合体および/または上述のメタクリル系架橋重合体の重合時に使用される連鎖移動剤と同一であってもよく、異なっていてもよい。
単量体成分(b)を一段で重合してもよいし、二段以上に分けて重合してもよい。2段以上に分けて重合する場合、各段階における単量体成分の単量体・配合割合等を各々変更してもよい。例えば、メタクリル酸アルキルエステル(b−1)60〜100重量%、および、アクリル酸エステル40〜0重量%、その他の共重合可能な二重結合を有する単量体0〜5重量%からなる単量体成分(b1)を重合して終了後に、メタクリル酸アルキルエステル(b−1)40〜100重量%、アクリル酸エステル60〜0重量%およびこれらと共重合可能な二重結合を有する他の単量体0〜5重量%からなる単量体成分(b2)を重合して得られるものであってもよい。また、上記単量体成分(b1)と(b2)を逆の順番で重合する場合も挙げられる。
本発明のゴム含有グラフト共重合体(A)の好ましい形態は、上記アクリル系架橋重合体の存在下に、アルキル基の炭素数が1〜4であるメタクリル酸アルキルエステル(b−1)およびこれと共重合体可能な単量体(b−2)からなる単量体成分(b)を重合することにより得られる。ゴム含有グラフト共重合体(A)は、上記(b−1)および(b−2)を構成単位に有する重合体が上記アクリル系架橋重合体にグラフト結合している構造を有する。当該重合体の一部は上記アクリル系架橋重合体にグラフト結合していない重合生成物として存在し、当該重合生成物も含むものとする。なお、ゴム含有グラフト共重合体(A)中の架橋重合体が、上記アクリル系架橋重合体が上述のメタクリル系架橋重合体の少なくとも一部被覆している形態である場合は、当該重合体の一部が当該メタクリル系架橋重合体にもグラフト結合することもある。また、上記アクリル系架橋重合体やメタクリル系架橋重合体以外に他の軟質または硬質架橋重合体を有する場合、当該他の軟質または硬質架橋重合体にも当該重合体がグラフト結合することもある。ゴム含有グラフト共重合体(A)にはこれらの形態も含まれるものとする。
本発明のゴム含有グラフト共重合体(A)は、ゴム含有グラフト共重合体(A)の分散性の観点から、ゴム含有グラフト共重合体(A)中の架橋重合体の含有割合が、ゴム含有グラフト共重合体(A)100重量%において60重量%未満であることが好ましい。具体的には、ゴム含有グラフト共重合体(A)を構成する単量体成分(多官能性単量体を除く単量体成分)の総量100重量%における架橋重合体を構成する単量体成分(多官能性単量体を除く単量体成分)の含有率である。具体的には、ゴム含有グラフト共重合体が上記メタクリル系架橋重合体を有する場合、ゴム含有グラフト共重合体(A)を構成する単量体成分(多官能性単量体を除く単量体成分)の総量100重量%におおける単量体成分(a)および単量体成分(c)の含有割合をさす。上記含有割合は、60重量%未満であることが好ましく、55重量%以下がより好ましく、50重量%以下がさらに好ましい。生産性の観点から、20重量%以上が好ましく、30重量%以上がより好ましい。
上述のとおり、本発明のゴム含有グラフト共重合体(A)は、軟質重合体−硬質重合体の2段重合構造(2層構造(コア・シェル構造))であってもよいし、さらに中心に硬質あるいは軟質層を有する、硬質重合体−軟質重合体−硬質重合体または軟質重合体−軟質重合体−硬質重合体のような3段重合以上の構造(3層以上構造)であっても良い。なお、本願において、「軟質」とは重合体のガラス転移温度が20℃未満であり、「硬質」とは重合体のガラス転移温度が20℃以上であることが好ましい。「硬質」および「軟質」のガラス転移温度は、ポリマーハンドブック[Polymer Hand Book (J.Brandrup, Interscience 1989)]に記載されている値を使用してFoxの式を用いた算出した値を用いるものである。
例えば、(A−1)アルキル基の炭素数が1〜4であるメタクリル酸アルキルエステル40〜100重量%、および、共重合可能な二重結合を有する他の単量体0〜60重量%からなる単量体成分(c)、並びに、多官能性単量体(単量体成分(c)100重量部に対して0.01〜10重量部)を重合してメタクリル系架橋重合体を得、
(A−2)前記メタクリル系架橋重合体の存在下に、アルキル基の炭素数が1〜12であるアクリル酸アルキルエステル60〜100重量%、および、共重合可能な二重結合を有する他の単量体40〜0重量%からなる単量体成分(a)、並びに、多官能性単量体(単量体成分(a)100重量部に対して2.3〜10重量部)を重合し、アクリル系架橋重合体を得、
(A−3)前記アクリル系架橋重合体の存在下に、アルキル基の炭素数が1〜4であるメタクリル酸アルキルエステル60〜100重量%、および、共重合体可能な二重結合を有する他の単量体40〜0重量%からなる単量体成分(b)を重合して得られる、ゴム含有グラフト共重合体が挙げられる。上記(A−1)の重合段階を行わず、上記(A−2)および(A−3)の重合段階を行うことによって得られるゴム含有グラフト共重合体であってもよいし、上記(A−1)〜(A−3)の重合段階の各段階の間に、さらに他の重合段階を含んでもよい。
本発明に使用されるゴム含有グラフト共重合体(A)は、特に限定されないが、公知の乳化重合法、乳化−懸濁重合法、懸濁重合法、塊状重合法、溶液重合法または分散重合法で製造することができるが、乳化重合法が特に好ましい。。乳化重合に使用される界面活性剤としては、例えば、アルキルスルファオン酸ナトリウム、アルキルベンゼンスルフォン酸ナトリウム、ジオクチルスルフォコハク酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、脂肪酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸ナトリウムなどのリン酸エステル塩等の陰イオン界面活性剤や、非イオン性界面活性剤等が示される。これらの界面活性剤は、単独で用いてもよく、2種以上併用しても良い。本発明のアクリル系樹脂組成物およびその成形体の熱安定性を向上させる観点から、特にはポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸ナトリウムなどのリン酸エステル塩(アルカリ金属、又はアルカリ土類金属)を用いて重合することが好ましい。
本発明のゴム含有グラフト共重合体(A)の重合における開始剤としては、公知の有機系過酸化物、無機系過酸化物、アゾ化合物などの開始剤を使用することができる。具体的には、例えば、t−ブチルハイドロパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、スクシン酸パーオキサイド、パーオキシマレイン酸t−ブチルエステル、クメンハイドロパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド等の有機過酸化物や、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム等の無機過酸化物、さらにアゾビスイソブチロニトリル等の油溶性開始剤も使用される。これらは単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。これらの開始剤は、亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、ナトリウムホルムアルデヒドスルフォキシレート、アスコルビン酸、ヒドロキシアセトン酸、硫酸第一鉄、硫酸第一鉄とエチレンジアミン四酢酸2ナトリウムの錯体なとの還元剤と組み合わせた通常のレドックス型開始剤として使用してもよい。
前記有機系過酸化物は、重合系にそのまま添加する方法、単量体に混合して添加する方法、乳化剤水溶液に分散させて添加する方法など、公知の添加法で添加することができるが、透明性の点から、単量体に混合して添加する方法あるいは乳化剤水溶液に分散させて添加する方法が好ましい。
また、前記有機系過酸化物は、重合安定性、粒子径制御の点から、2価の鉄塩等の無機系還元剤および/またはホルムアルデヒドスルホキシル酸ソ−ダ、還元糖アスコルビン酸等の有機系還元剤と組み合わせたレドックス系開始剤として使用するのが好ましい。
前記乳化重合に使用される界面活性剤にも特に限定はなく、通常の乳化重合用の界面活性剤であれば使用することができる。具体的には、例えばアルキルスルフォン酸ナトリウム、アルキルベンゼンスルフォン酸ナトリウム、ジオクチルスルフォコハク酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、脂肪酸ナトリウム等の陰イオン性界面活性剤や、アルキルフェノール類、脂肪族アルコール類とプロピレンオキサイド、エチレンオキサイドとの反応生成物等の非イオン性界面活性剤等が示される。これらの界面活性剤は単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。更に要すれば、アルキルアミン塩等の陽イオン性界面活性剤を使用してもよい。
ゴム含有グラフト共重合体(A)の平均粒子径が160〜500nmであることが好ましく、さらには200〜400nmであるのが好ましい。ここでいう平均粒子径は、株式会社 日立ハイテクノロジーズのU−5100形レシオビーム分光光度計を用いて、546nmの波長の光散乱を用いて求められる。
ラテックス状のゴム含有グラフト共重合体(A)は、噴霧乾燥、あるいは、一般的に知られるように、塩または酸を添加することで凝固を行ない、そののち、熱処理を実施したのちに濾過洗浄し乾燥を行ない、粉末状のゴム含有グラフト共重合体(A)が得られる。必要であれば凝固時に通常加えられる老化防止剤や紫外線吸収剤などを加えてもよい。
ゴム含有グラフト共重合体(A)中の架橋重合体の平均粒子径は150〜400nmであることにより、透明性とアンチブロッキング性を両立できる。180〜350nmがより好ましく、200〜300nmがさらに好ましい。ここでいう、架橋重合体の平均粒子径は、株式会社 日立ハイテクノロジーズのU−5100形レシオビーム分光光度計を用いて、546nmの波長の光散乱を用いて求められる。
本発明のゴム含有グラフト共重合体(A)を使用することによって、外観、透明性、耐候性、光沢、加工性などをバランスよく備えているアクリル系樹脂にブレンドすると、アクリル系樹脂特有の優れた外観、透明性、強度を損なうことなく、フィルム同士のアンチブロッキング性などに優れたフィルムを成形できる。
本発明のアクリル系樹脂組成物におけるゴム含有グラフト共重合体(A)の含有量は、特に限定されるわけではないが、ゴム含有グラフト共重合体(A)が有する架橋重合体が、アクリル系樹脂組成物100重量%において0.1重量%以上18量%以下含有されるようにすることが好ましい。透明性・アンチブロッキング性の観点から、0.2重量%以上がより好ましく、0.3重量%がさらに好ましい。10重量%以下がより好ましく、5重量%以下がさらに好ましく、4.5重量%がなおさら好ましく、3重量%以下が特に好ましい。
ゴム含有グラフト共重合体(A)は、グラフト率が20%以上であることが好ましく、30%以上が分散性の観点より好ましい。ゴム含有グラフト共重合体のグラフト率とは、ゴム含有グラフト共重合体中のグラフト結合した単量体成分の重量比を表す指標であり、以下の式によって求められる。
ゴム含有グラフト共重合体1gをメチルエチルケトン40mlに溶解させ、遠心分離機(日立工機(株)製、CP60E)を用い、回転数3000rpmにて1時間遠心分離を行い、不溶分と可溶分とを分離する。
グラフト率(%)={(メチルエチルケトン不溶分の重量−架橋重合体を構成する単量体の重量/架橋重合体を構成する単量体の重量}}×100
この場合の架橋重合体を構成する単量体の重量は、全単量体中から多官能性単量体を除く単量体成分である。例えば、ゴム含有グラフト共重合体(A)中の架橋重合体が上述のメタクリル系架橋重合体とアクリル系架橋重合体からなる場合、単量体成分(a)および単量体成分(b)の合計量をさす。
本発明におけるアクリル系樹脂組成物は、ゴム含有グラフト共重合体として上述のゴム含有グラフト共重合体(A)以外に別のゴム含有グラフト共重合体(B)を少なくとも一種含有する。
ゴム含有グラフト共重合体(B)は、ゴム状重合体を含むグラフト共重合体であり、一般的に多段重合体、多層構造重合体、コア・シェルポリマーと言われる形態が含まれるものとする。
ゴム状重合体としては、具体的には、ブタジエン系架橋重合体、(メタ)アクリル系重合体、オルガノシロキサン系架橋重合体等が挙げられるが、フィルムの耐候性(耐光性)、透明性の面で、(メタ)アクリル系架橋重合体(アクリル系ゴム状重合体)が特に好ましい。透明性等の観点から、以下に示すアクリル系ゴム状重合体を含むグラフト共重合体を好ましく用いることができる。ゴム含有グラフト共重合体(B)は、アクリル系ゴム含有重合体の存在下に、メタクリル酸エステルを主成分とする単量体混合物を少なくとも1段以上重合して得ることができる。
本発明のアクリル系樹脂組成物において、ゴム含有グラフト共重合体(B)の含有量は、ゴム含有グラフト共重合体(B)中のゴム弾性体(架橋重合体)が、アクリル系樹脂組成物100重量%において0.1重量%以上50重量%以下となるように含むことが好ましく、3重量%以上がより好ましく、5重量%以上がさらに好ましく、10重量%以上がなおさらに好ましい。40重量%以下がより好ましく、35重量%以下がさらに好ましい。
アクリル系ゴム状重合体としては、アクリル酸エステル60〜100重量%、および、共重合可能な二重結合を有する他の単量体0〜40重量%とを含む単量体混合物(X)(合計100重量%)、並びに、多官能性単量体を重合して得られるものが好ましい。単量体混合物(X)および多官能性単量体は一度に全部混合して使用してもよく、また、単量体混合物および多官能性単量体の組成を変化させて2段以上で使用してもよい(すなわち、2段階以上の重合を行ってもよい)。
アクリル酸エステルとしては、上述のゴム含有グラフト共重合体(A)において使用されるアクリル酸エステルとして挙げられたものを同様に適用でき、好ましいアクリル酸エステルも同様に好適である。
共重合可能な二重結合を有する他の単量体としては、上述のゴム含有グラフト共重合体(A)において使用できる共重合可能な二重結合を有する他の単量体として挙げられたものを同様に適用でき、好ましい共重合可能な二重結合を有する他の単量体も同様に好適である。また、アクリル酸エステル、および、共重合可能な二重結合を有する他の単量体は各々1種で使用してもよく、あるいは2種以上を組合せて使用してもよい。
アクリル酸エステルの使用量は、単量体混合物(X)100重量%において60〜100重量%が好ましく、70〜100重量%がより好ましく、80〜100重量%が最も好ましい。
多官能性単量体としては、上述のゴム含有グラフト共重合体(A)において使用できる多官能性単量体として挙がれられたものを同様に適用でき、好ましい多官能性単量体も同様に好適である。
本発明のゴム含有グラフト共重合体(B)は、前述のゴム含有グラフト共重合体(A)に該当しないゴム含有グラフト共重合体であれば特に限定はないが、アクリル系架橋重合体を含有するグラフト共重合体が好ましい。ゴム含有グラフト共重合体(A)に該当しないアクリル系架橋重合体を含有するグラフト共重合体であれば、特に限定されないが、次の条件(1)および/または(2)を満たすものが好ましい。
(1)ゴム含有グラフト共重合体中の架橋重合体の平均粒子径d(nm)が150nm未満である。
(2)アクリル系架橋重合体がアルキル基の炭素数が1〜12であるアクリル酸アルキルエステル60〜100重量%、および、共重合可能な二重結合を有する他の単量体40〜0重量%からなる単量体成分、並びに、多官能性単量体を重合して得られ、当該単量体成分100重量部に対する多官能性単量体の使用量w(重量部)が2.3部未満である。
ゴム含有グラフト共重合体(B)中の架橋重合体の平均粒子径は、20〜300nmであることが好ましく、より好ましくは30〜260nm、さらに好ましくは35〜250nm、最も好ましくは40〜230nmである。ここで、架橋重合体の平均粒子径は、株式会社 日立ハイテクノロジーズのU−5100形レシオビーム分光光度計を用いて、546nmの波長の光散乱を用いて求められる。
多官能性単量体の使用量は、0.001d≦w≦0.047dを満たすことがより好ましく、0.002d≦w≦0.045dを満たすことがさらに好ましい。
ゴム含有グラフト共重合体(B)は、軟質重合体−硬質重合体の2段重合構造(2層構造(コア・シェル構造))であってもよいし、さらに中心に硬質あるいは軟質層を有する、硬質重合体−軟質重合体−硬質重合体または軟質重合体−軟質重合体−硬質重合体のような3段重合以上の構造(3層以上構造)であっても良い。
ゴム含有グラフト共重合体(B)が、アクリル系ゴム状重合体の内側に硬質重合体を含有する場合は、硬度や耐割れ性のバランスの観点から、メタクリル酸エステル40〜100重量%、アクリル酸エステル0〜60重量%、芳香族ビニル系単量体0〜60重量%および共重合可能な二重結合を有する他の単量体0〜20重量%を重合して得られる重合体であることが好ましい。
重合性・コストの観点から、メタクリル酸エステルの含有量は、単量体混合物100重量%において60〜100重量%であることより好ましく、70〜100重量%がさらに好ましく、80重量%〜100重量%が特に好ましい。
ゴム含有グラフト共重合体(B)は、アクリル系ゴム含有重合体の存在下に、メタクリル系エステルを主成分とする単量体混合物を少なくとも一段以上重合して得られるものが好ましい。メタクリル系エステルを主成分とする単量体混合物としては、具体的には、アルキル基の炭素数が1〜4のメタクリル酸アルキルエステル60〜100重量%、および、共重合可能な二重結合を有する他の単量体40〜0重量%からなるものが好ましい。
アルキル基の炭素数が1〜4のメタクリル酸アルキルエステル、および、共重合可能な二重結合を有する他の単量体としては、上述のゴム含有グラフト共重合体(A)における(b−1)および(b−2)で挙げられるものが同様に使用でき、好ましい例示も同様に好適である。また、各配合割合についても、同様である。
ゴム含有グラフト共重合体(B)は、分散性の観点から、グラフト率が20%以上であることが好ましい。一方、200%を越えると、成形加工性が低下する場合がある。
ゴム含有グラフト共重合体(B)におけるゴム状重合体(架橋重合体)の含有量は、ゴム含有グラフト共重合体(B)の単量体総量100重量%(多官能性単量体を除く単量体成分)において10〜90重量%であることが好ましく、15〜80重量%がより好ましく、20〜70重量%がさらに好ましい。
ゴム含有グラフト共重合体(B)の製造方法は、特に限定されず、公知の乳化重合法、乳化−懸濁重合法、懸濁重合法、塊状重合法、溶液重合法または分散重合法が適用可能であるが、樹脂構造の調整幅が大きいといった観点から乳化重合法が特に好ましい。開始剤、界面活性剤、分離回収法などについては、特に限定されず、前述のゴム含有グラフト共重合体(A)で記載されたものが同様に挙げられる。
本発明のアクリル系樹脂組成物はアクリル系樹脂を含有してもよい。アクリル系樹脂は、メタクリル酸エステルを含むビニル系単量体を構成単位に有する樹脂であればよく、公知のアクリル系樹脂を使用できる。メタクリル酸エステル由来の構造単位を含むものが好ましく、熱安定性の観点から、構成単位としてアルキル基の炭素数が1〜4のメタクリル酸アルキルエステル単位を30重量% 以上含むものが好ましく、50重量%以上含むものがより好ましい。アクリル系樹脂の代表例としては、メタクリル酸メチル30〜100重量%および他の共重合可能な単量体70〜100重量%からなる(共)重合体が挙げられる。他の共重合可能な単量体としては、たとえばアクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ) アクリル酸ベンジルなどの(メタ)アクリル酸エステル類、スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレンなどの芳香族ビニル単量体、アクリロニトリル、アクリロニトリルースチレン共重合体、セルロースアセテート、メタクリロニトリルなどの不飽和ニトリル系単量体、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などのα,β−不飽和カルボン酸類、酢酸ビニル、エチレンやプロピレンなどのオレフィン系単量体、塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニリデンなどのハロゲン化ビニル系単量体、N−エチルマレイミド、N−プロピルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N− o−クロロフェニルマレイミドなどのマレイミド系単量体などが挙げられる。これらは単独で用いてもよく2種以上併用してもよい。
光学特性、外観性、耐候性および耐熱性の観点から、アクリル系樹脂には、構造単位としてメタクリル酸メチルが好ましくは30〜100重量%、より好ましくは50〜99.9重量%、さらに好ましくは50〜98重量%含有され、メタクリル酸メチルと共重合可能なモノマーは、好ましくは70〜0重量%、より好ましくは50〜0.1重量%、さらに好ましくは50〜2重量%含有される。なお、加工性、外観性の観点から、多官能性単量体を含まないことが好ましい。
本発明のアクリル系樹脂組成物に使用されるアクリル系樹脂は、ガラス転移温度は使用時の耐熱性の観点から90℃以上が好ましい。光学用途など、優れた耐熱性が要求される用途に適用する場合には、耐熱性に優れるアクリル系樹脂が好適であり、具体的にはガラス転移温度が100℃以上であること好ましく、115℃以上がより好ましく、118℃以上がより好ましく、120℃以上がさらに好ましく、125℃以上が尚更好ましい。
耐熱性に優れるアクリル系樹脂としては、環構造を主鎖に有するアクリル系樹脂やメタクリル系樹脂が挙げられる。環構造としては、マレイミド構造(N−置換マレイミド構造も含む)、グルタルイミド構造、無水グルタル酸構造、無水マレイン酸構造、および、ラクトン環構造が挙げられる。また、(メタ)アクリル酸構造単位を分子中に含むアクリル系樹脂も挙げられる。具体的には、共重合成分としてN−置換マレイミド化合物が共重合されているアクリル系樹脂(マレイミドアクリル系樹脂)、グルタルイミドアクリル系樹脂、ラクトン環含有アクリル系樹脂、水酸基および/またはカルボキシル基を含有するアクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、スチレン単量体およびそれと共重合可能な他の単量体を重合して得られるスチレン系重合体の芳香族環を部分水素添加して得られる部分水添スチレン系重合体、グルタル酸無水物単位やマレイン酸無水物単位等の環状酸無水物繰り返し単位を含有するアクリル系重合体等が挙げられる。これらの中でも、アクリル系樹脂フィルムに成形した場合にフィルムの耐熱性が向上する点から、ラクトン環含有アクリル系樹脂、マレイミドアクリル系樹脂、グルタルイミドアクリル系樹脂、グルタル酸無水物構造含有アクリル系樹脂、および、マレイン酸無水物構造含有アクリル系樹脂が好ましく、中でも、光学特性にも優れる点から、グルタルイミドアクリル系樹脂、マレイミドアクリル系樹脂、グルタル酸無水物構造含有アクリル系樹脂が特に好ましい。グルタルイミドアクリル系樹脂およびマレイミドアクリル系樹脂は併用してもよい。両樹脂は相溶性に優れるため高い透明性を維持でき、光学特性に優れる上、高い熱安定性を有し、耐溶剤性も有することができる。
アクリル系樹脂の配合量は、特に限定されないが、アクリル系樹脂組成物の総量100重量%において0〜95重量%であることが好ましい。
本発明のアクリル系樹脂組成物には、必要に応じて、他の熱可塑性樹脂を配合してもよく、たとえば、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂等を配合してもよい。ブレンドの方法は特に問わず、公知の方法を用いることができる。
本発明のアクリル系樹脂組成物には、必要に応じて、着色のために無機系顔料または有機系染料を、熱や光に対する安定性を更に向上させるために抗酸化剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、紫外線安定剤などを、あるいは、抗菌、脱臭剤、滑剤等を、単独または2種以上組み合わせて添加してもよい。
なかでも、紫外線吸収剤は、耐候性を向上させる上で、好ましく用いられる。紫外線吸収剤としては、例えば、一般に用いられるベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、2−ヒドロキシベンゾフェノン系紫外線吸収剤、サリチル酸フェニルエステル系紫外線吸収剤などが挙げられる。ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤として、具体的には、2,2’−メチレンビス[4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール]、2−(5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2−ヒドロキシ−3,5−ビス(α,α−ジメチルベンジル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−(3,5−ジ−tert−ブチル−2−ヒドロキシフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−(3−tert−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール、2−(3,5−ジ−tert−ブチル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール、2−(3,5−ジ−tert−アミル−2−ヒドロキシフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−tert−オクチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾールなどが例示される。2−ヒドロキシベンゾフェノン系紫外線吸収剤として、具体的には、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクチルオキシベンゾフェノン、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、 2−ヒドロキシ−4−メトキシ−4’−クロロベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2′−ジヒドロキシ−4,4′−ジメトキシベンゾフェノンなどが例示される。また、サリチル酸フェニルエステル系紫外線吸収剤として具体的には、p−tert−ブチルフェニルサリチル酸エステル、p−オクチルフェニルサリチル酸エステルなどが例示される。 これらの紫外線吸収剤は、それぞれ単独で用いてもよいし、2種以上混合して用いてもよい。
本発明において、紫外線吸収剤を配合する場合、その配合量は、アクリル系樹脂組成物100重量%に対して、通常0.1〜3重量%以上が好ましく、より好ましくは0.3〜3重量%である。
本発明のアクリル系樹脂組成物は、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、更には溶剤キャスト法、射出成形等により良好に加工されるが、特にフィルムとして有用である。また、必要に応じて、フィルムを成形する際、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。
(製膜)
本発明のフィルムは、本発明のアクリル系樹脂組成物を公知の成形方法で得てよい。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、更には溶剤キャスト法等により良好に成形される。中でも、生産性の観点から、溶融押出法が好ましい。。
以下、本発明のフィルムの製造方法の一実施形態として溶融押出法により成形してフィルムを製造する方法について詳細に説明する。
本発明のアクリル系樹脂組成物を溶融押出法によりフィルムに成形する場合、まず、本発明のアクリル系樹脂組成物を、押出機に供給し、該樹脂組成物を加熱溶融させる。押出機に供給する際、樹脂組成物の各成分を粒状のままで、または、予め押出機によりアクリル系樹脂組成物をペレット状にしたものを、押出機に供給してもよい。
本発明のアクリル系樹脂組成物は、押出機に供給する前に、予備乾燥することが好ましい。このような予備乾燥を行うことにより、押出機から押し出される樹脂の発泡を防ぐことができる。
予備乾燥の方法は特に限定されるものではないが、例えば、原料(すなわち、本発明の樹脂組成物)をペレット等の形態にして、熱風乾燥機等を用いて行うことができる。
本発明のアクリル系樹脂組成物をフィルムに成形するための押出機は、好ましくは加熱溶融時に発生する揮発分を除去するための脱揮装置を一つ以上有しているものが好ましい。脱気装置を有する事により、樹脂の発泡や分解劣化反応によるフィルム外観の悪化を軽減することができる。
本発明のアクリル系樹脂組成物をフィルムに成形するための溶融押出に際しては、押出機のシリンダに、樹脂材料の供給とともに、窒素やヘリウムなどの不活性ガスを供給する事が好ましい。不活性ガスの供給により、系中の酸素の濃度を低下させ、酸化劣化に伴う分解、架橋、黄変等の外観や品質の劣化を軽減することができる。
次に、押出機内で加熱溶融されたアクリル系樹脂組成物を、ギアポンプやフィルターを通して、Tダイに供給する。このとき、ギアポンプを用いれば、樹脂の押出量の均一性を向上させ、厚みムラを低減させることができる。一方、フィルターを用いれば、アクリル系樹脂組成物中の異物を除去し、欠陥の無い外観に優れたフィルムを得ることができる。
フィルターの種類としては、溶融ポリマーからの異物除去が可能なステンレス製のリーフディスクフィルターを使用するのが好ましく、フィルターエレメントとしてはファイバータイプ、パウダータイプ、あるいはそれらの複合タイプを使用するのが好ましい。フィルターはペレット化時、もしくはフィルム化時に使用する押出機等に好適に使用することができる。
次に、Tダイに供給されたアクリル系樹脂組成物を、シート状の溶融樹脂として、Tダイから押し出す。そして、該シート状の溶融樹脂は、複数本の冷却ロールを用いて冷却される。通常、Tダイは、溶融樹脂が最上流側(ダイに近い方)の最初のキャストロールに接触するように配置する。一般的には2本の冷却ロールが用いられている。キャストロールの温度は50℃〜160℃、さらに60℃〜120℃であることが好ましい。この後、キャストロールからフィルムを剥ぎ取り、ニップロールを経た後、巻き取る。
なお、キャストロールに樹脂を密着させる方法としては、タッチロール方式、ニップロール方式、静電印加方式、エアーナイフ方式、バキュームチャンバー方式、カレンダー方式、スリーブ式などが挙げられ、フィルムの厚さ、用途に従って、適切な方式が選択される。光学歪みの小さい光学フィルムを形成する場合は、タッチロール方式、その中でも特に、金属スリーブの二重筒構造の弾性ロールを用いることが望ましい。タッチロールの温度は40℃〜120℃、さらに50℃〜100℃が好ましい。
必要に応じて、フィルムを成形する際、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(挟み込む)ことにより、特にガラス転移温度付近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。
上記シート状の溶融樹脂を挟み込む2つの冷却ロールの内、一方は、表面が平滑な剛体性の金属ロールであり、もう一方は、表面が平滑な弾性変形可能な金属製弾性外筒を備えたフレキシブルロールであることが好ましい。
このような剛体性の金属ロールと金属製弾性外筒を備えたフレキシブルロールとで、上記シート状の溶融樹脂を挟み込んで冷却して成膜することにより、表面の微小な凹凸やダイライン等が矯正されて、表面が平滑で厚みムラが5μm以下であるフィルムを得ることができる。
上記剛体性の金属ロールとフレキシブルロールとを用いる場合であっても、何れの冷却ロールも表面が金属であるため、成膜するフィルムが薄いと、冷却ロールの面同士が接触して、冷却ロールの外面に傷が付いたり、冷却ロールそのものが破損したりすることがある。
そのため、上述したような2つの冷却ロールでシート状の溶融樹脂を挟み込んで成膜する場合、まず、該2つの冷却ロールで、シート状の溶融樹脂を挟み込んで冷却することで、フィルムが得られる。なお、ここで、「冷却ロール」とは、「タッチロール」および「冷却ロール」を包含する意味で用いられる。
(フィルム)
本発明のフィルムは、全光線透過率(60μm)が85%以上であることが好ましく、88%以上がより好ましく、90%以上がさらに好ましい。全光線透過率が上述の範囲であれば、透明性が高いため、光透過性が要求される光学部材、加飾用途、インテリア用途、真空成形用途に好適である。
本発明のフィルムは、ガラス転移温度が80℃以上であることが好ましく、90℃以上がより好ましく、100℃以上がさらに好ましい。耐熱性に優れたアクリル系樹脂フィルムを得ることができる点からは、ガラス転移温度が115℃以上が好ましく、120℃以上がより好ましく、124℃以上がさらに好ましい。
本発明のフィルムは、ヘイズ(60μm)が2.0%以下であることが好ましく、1.5%以下がより好ましく、1.3%以下がさらに好ましい。ヘイズが上述の範囲であれば、透明性が高いため、光透過性が要求される光学部材、加飾用途、インテリア用途、真空成形用途に好適である。
本発明のフィルムは、光学フィルムとして使用することも可能である。特に、偏光子保護フィルムに適用する場合、光学異方性が小さいことが好ましい、。特に、アクリル系樹脂フィルムの面内方向(長さ方向、幅方向)の光学異方性だけでなく、厚み方向の光学異方性についても小さいことが好ましい。つまり、面内位相差および厚み方向位相差の絶対値が共に小さいことが好ましい。面内位相差の絶対値は、好ましくは10nm以下、より好ましくは6nm以下、さらに好ましくは3nm以下である。厚み方向位相差の絶対値は、好ましくは20nm以下、より好ましくは10nm以下、さらに好ましくは5nm以下である。このような位相差を有するアクリル系樹脂フィルムは液晶表示装置の偏光板が備える偏光子保護フィルムとして好適である。
位相差は複屈折をベースに算出される指標値であり、面内位相差(Re)および厚み方向位相差(Rth)は、それぞれ、以下の式により算出することができる。3次元方向について完全光学等方である理想的なフィルムでは、面内位相差Re、厚み方向位相差Rthがともに0となる。
Re=(nx−ny)×d
Rth=((nx+ny)/2−nz)×d
上記式中において、nx、ny、およびnzは、それぞれ、面内において伸張方向(ポリマー鎖の配向方向)をX軸、X軸に垂直な方向をY軸、フィルムの厚さ方向をZ軸とし、それぞれの軸方向の屈折率を表す。また、dはフィルムの厚さを表し、nx−nyは配向複屈折を表す。なお、溶融押出フィルムの場合は、MD方向がX軸、さらに延伸フィルムの場合は延伸方向がX軸となる。
本発明のフィルムは、配向複屈折の値が、好ましくは−2.6×10-4〜2.6×10-4、より好ましくは−2.1×10-4〜2.1×10-4、さらに好ましくは−1.7×10-4〜1.7×10-4、なおさら好ましくは−1.6×10-4〜1.6×10-4、より一層好ましくは−1.5×10-4〜1.5×10-4、ことさら好ましくは−1.0×10-4〜1.0×10-4、特に好ましくは−0.5×10-4〜0.5×10-4、最も好ましくは−0.2×10-4〜0.2×10-4である。配向複屈折が上記範囲内であれば、成形加工時の複屈折が生じることなく、安定した光学特性を得ることができる。また液晶ディスプレイ等に使用される光学フィルムとしても非常に適している。
(延伸)
本発明のフィルムは未延伸フィルムとしても靭性が高く柔軟性に富むものであるが、さらに延伸してもよく、これにより、アクリル系樹脂フィルムの機械的強度の向上、膜厚精度の向上を図ることができる。
本発明のフィルムを延伸する場合は、本発明のアクリル系樹脂組成物を一旦、未延伸状態のフィルムに成形し、その後、一軸延伸または二軸延伸を行うことにより、延伸フィルム(一軸延伸フィルムまたは二軸延伸フィルム)を製造することができる。
本明細書では、説明の便宜上、本発明のアクリル系樹脂組成物をフィルム状に成形した後、延伸を施す前のフィルム、すなわち未延伸状態のフィルムを「原料フィルム」と称する。
原料フィルムを延伸する場合、原料フィルムを成形後、直ちに、該原料フィルムの延伸を連続的に行ってもよいし、原料フィルムを成形後、一旦、保管または移動させて、該原料フィルムの延伸を行ってもよい。
なお、原料フィルムに成形後、直ちに該原料フィルムを延伸する場合、フィルムの製造工程において、原料フィルムの状態が非常に短時間(場合によっては、瞬間)にて延伸してもよく、一旦原料フィルムを製造したのち、時間を開けて延伸してもよい。
本発明のフィルムを延伸フィルムとする場合は、上記原料フィルムは延伸されるのに充分な程度のフィルム状を維持していればよく、完全なフィルムの状態である必要はない。
原料フィルムを延伸する方法は、特に限定されるものではなく、従来公知の任意の延伸方法を用いればよい。具体的には、例えば、テンターを用いた横延伸、ロールを用いた縦延伸、及びこれらを逐次組み合わせた逐次二軸延伸等を用いることができる。また、縦と横とを同時に延伸する同時二軸延伸方法を用いたり、ロール縦延伸を行った後、テンターによる横延伸を行う方法を用いたりすることもできる。
原料フィルムを延伸するとき、原料フィルムを一旦、延伸温度より0.5℃〜5℃、好ましくは1℃〜3℃高い温度まで予熱した後、延伸温度まで冷却して延伸することが好ましい。
上記範囲内で予熱することにより、原料フィルムの厚みを精度よく保つことができ、また、延伸フィルムの厚み精度が低下したり、厚みムラが生じたりすることがない。また、原料フィルムがロールに貼り付いたり、自重で弛んだりすることがない。
一方、原料フィルムの予熱温度が高すぎると、原料フィルムがロールに貼り付いたり、自重で弛んだりするといった弊害が発生する傾向にある。また、原料フィルムの予熱温度と延伸温度との差が小さいと、延伸前の原料フィルムの厚み精度を維持しにくくなったり、厚みムラが大きくなったり、厚み精度が低下したりする傾向がある。
原料フィルムを延伸するときの延伸温度は、特に限定されるものではなく、製造する延伸フィルムに要求される機械的強度、表面性、および厚み精度等に応じて、変更すればよい。
一般的には、DSC法によって求めた原料フィルムのガラス転移温度をTgとした時に、(Tg−30℃)〜(Tg+30℃)の温度範囲とすることが好ましく、(Tg−20℃)〜(Tg+20℃)の温度範囲とすることがより好ましく、(Tg)〜(Tg+20℃)の温度範囲とすることがさらに好ましい。
延伸温度が上記温度範囲内であれば、得られる延伸フィルムの厚みムラを低減し、さらに、伸び率、引裂伝播強度、および耐揉疲労等の力学的性質を良好なものとすることができる。また、フィルムがロールに粘着するといったトラブルの発生を防止することができる。
一方、延伸温度が上記温度範囲よりも高くなると、得られる延伸フィルムの厚みムラが大きくなったり、伸び率、引裂伝播強度、および耐揉疲労等の力学的性質が十分に改善できなかったりする傾向がある。さらに、フィルムがロールに粘着するといったトラブルが発生しやすくなる傾向がある。
また、延伸温度が上記温度範囲よりも低くなると、得られる延伸フィルムのヘイズが大きくなったり、極端な場合には、フィルムが裂けたり、割れたりするといった工程上の問題が発生したりする傾向がある。
上記原料フィルムを延伸する場合、その延伸倍率もまた、特に限定されるものではなく、製造する延伸フィルムの機械的強度、表面性、および厚み精度等に応じて、決定すればよい。延伸温度にも依存するが、延伸倍率は、一般的には、1.1倍〜3倍の範囲で選択することが好ましく、1.3倍〜2.5倍の範囲で選択することがより好ましく、1.5倍〜2.3倍の範囲で選択することがさらに好ましい。延伸倍率が上記範囲内であれば、フィルムの伸び率、引裂伝播強度、および耐揉疲労等の力学的性質を大幅に改善することができる。
本発明のフィルムの厚みは特に限定されないが、500μm以下であることが好ましく、300μm以下であることがさらに好ましく、200μm以下であることが特に好ましい。また、10μm以上であることが好ましく、30μm以上であることがより好ましく、50μm以上であることがさらに好ましく、100μm以上であることが特に好ましい。フィルムの厚みが上記範囲内であれば、当該フィルムを用いて真空成形を実施する際に変形しにくく、深絞り部での破断が発生しにくいという利点があり、さらに、光学特性が均一で、透明性が良好なフィルムを製造することができる。一方、フィルムの厚みが上記範囲を超えると、成形後のフィルムの冷却が不均一になり、光学的特性が不均一になる傾向がある。また、フィルムの厚みが上記範囲を下回ると、フィルムの取扱が困難になることがある。
本発明のフィルムは、必要に応じて、公知の方法によりフィルム表面の光沢を低減させることができる。例えば、樹脂組成物に無機充填剤または架橋性高分子粒子を混練する方法等で実施することが可能である。また、得られるフィルムをエンボス加工により、フィルム表面の光沢を低減させることも可能である。
本発明のフィルムは、耐熱性、透明性、柔軟性などの性質を利用して、各種用途に使用することができる。例えば、自動車内外装、パソコン内外装、携帯内外装、太陽電池内外装、太陽電池バックシート;カメラ、VTR、プロジェクター用の撮影レンズ、ファインダー、フィルター、プリズム、フレネルレンズ、レンズカバーなどの映像分野、CDプレイヤー、DVDプレイヤー、MDプレイヤーなどにおける光ディスク用ピックアップレンズなどのレンズ分野、CD、DVD、MDなどの光ディスク用の光記録分野、有機EL用フィルム、液晶用導光板、拡散板、バックシート、反射シート、偏光子保護フィルム、偏光フィルム透明樹脂シート,位相差フィルム,光拡散フィルム、プリズムシートなどの液晶ディスプレイ用フィルム、表面保護フィルムなどの情報機器分野、光ファイバ、光スイッチ、光コネクターなどの光通信分野、自動車ヘッドライト、テールランプレンズ、インナーレンズ、計器カバー、サンルーフなどの車両分野、眼鏡、コンタクトレンズ、内視鏡用レンズ、滅菌処理の必要な医療用品などの医療機器分野、道路標識、浴室設備、床材、道路透光板、ペアガラス用レンズ、採光窓、カーポート、照明用レンズ、照明カバー、建材用サイジングなどの建築・建材分野、電子レンジ調理容器(食器)、家電製品のハウジング、玩具、サングラス、文房具などに使用することができる。また、転写箔シートを使用した成形品の代替用途としても使用できる。
本発明のフィルムは、金属、プラスチックなどに積層して用いることができる。フィルムの積層方法としては、積層成形や、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、押出ラミネート、ホットメルトラミネートなどがあげられる。
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インサート成形または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に金型内に配置し、射出成形にて樹脂を充填するインモールド成形などがあげられる。
本発明のフィルムの積層体としては、自動車内装材,自動車外装材などの塗装代替用途、窓枠、浴室設備、壁紙、床材などの建材用部材、日用雑貨品、家具や電気機器のハウジング、ファクシミリ、ノートパソコン、コピー機などのOA機器のハウジング、携帯電話、スマートフォン、タブレットなどの端末の液晶画面の前面板や、照明用レンズ、自動車ヘッドライト、光学レンズ、光ファイバ、光ディスク、液晶用導光板などの光学部材、電気または電子装置の部品、滅菌処理の必要な医療用品、玩具またはレクリエーション品目などに使用することができる。
特に、本発明のアクリル系樹脂フィルムは、耐熱性および光学特性に優れる点では、光学用フィルムに好適であり、各種光学部材に用いられうる。例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレットなどの端末の液晶画面の前面板、照明用レンズ、自動車ヘッドライト、光学レンズ、光ファイバ、光ディスク、液晶用導光板、拡散板、バックシート、反射シート、偏光フィルム透明樹脂シート、位相差フィルム、光拡散フィルム、プリズムシート、表面保護フィルム、光学的等方フィルム、偏光子保護フィルムや透明導電フィルム等液晶表示装置周辺や、有機EL装置周辺、光通信分野等の公知の光学的用途に適用できる。
次に、本発明を実施例に基づき、さらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。以下で「部」および「%」は、特記が無い限り、「重量部」および「重量%」を意味する。
なお、以下の実施例および比較例で測定した物性の各測定方法は、次のとおりである。
(重合転化率の測定)
得られた重合体のラテックスを、熱風乾燥機内にて120℃で1時間乾燥して固形成分量を求め、次式により重合転化率を算出した
重合転化率=(固形成分量/仕込み単体量)x100
(架橋重合体(ゴム粒子)の平均粒子径の測定)
得られた重合体ラテックスを、固形分濃度0.02%に希釈したものを試料として、株式会社 日立ハイテクノロジーズのU−5100形レシオビーム分光光度計を用いて、546nmの波長の光散乱を用いて求めた。
(グラフト率)
得られたゴム含有グラフト共重合体1gをメチルエチルケトン40mlに溶解させ、遠心分離機(日立工機(株)製、CP60E)を用い、回転数3000rpmにて1時間遠心分離を行い、不溶分と可溶分とを分離した。
グラフト率(%)={(メチルエチルケトン不溶分の重量−架橋重合体を構成する単量体の重量/(架橋重合体を構成する単量体の重量}}×100
架橋重合体を構成する単量体の重量は、全単量体中から多官能性単量体を除く単量体成分とした。例えば、ゴム含有グラフト共重合体の架橋重合体がメタクリル系架橋重合体とアクリル系架橋重合体からなる場合、各々単量体成分の合計量とした。
(イミド化率)
イミド化率の算出は、IRを用いて下記の通り行った。生成物のペレットを塩化メチレンに溶解し、その溶液について、SensIR Tecnologies社製TravelIRを用いて、室温にてIRスペクトルを測定した。得られたIRスペクトルより、1720cm−1のエステルカルボニル基に帰属する吸収強度(Absester)と、1660cm−1のイミドカルボニル基に帰属する吸収強度(Absimide)との比からイミド化率(Im%(IR))を求めた。ここで、「イミド化率」とは、全カルボニル基中のイミドカルボニル基の占める割合をいう。
(グルタルイミド単位の含有量)
H−NMR BRUKER AvanceIII(400MHz)を用いて、樹脂のH−NMR測定を行い、樹脂中のグルタルイミド単位またはエステル単位などの各モノマー単位それぞれの含有量(mol%)を求め、当該含有量(mol%)を、各モノマー単位の分子量を使用して含有量(重量%)に換算した。
(酸価)
得られたグルタルイミドアクリル樹脂0.3gを37.5mlの塩化メチレンおよび37.5mlのメタノールの混合溶媒の中で溶解した。フェノールフタレインエタノール溶液を2滴加えた後に、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液を5ml加えた。過剰の塩基を0.1N塩酸で滴定し、酸価を添加した塩基と中和に達するまでに使用した塩酸との間のミリ当量で示す差で算出した。
(屈折率)
グルタルイミドアクリル樹脂の屈折率は、それぞれの組成物をシート状に加工し、JIS K7142に準じて、アタゴ社製アッベ屈折計2Tを用いて、ナトリウムD線波長における屈折率(nD)を測定した。
(ガラス転移温度)
セイコーインスツルメンツ製の示差走査熱量分析装置(DSC)SSC−5200を用い、試料を一旦200℃まで25℃/分の速度で昇温した後10分間ホールドし、25℃/分の速度で50℃まで温度を下げる予備調整を経て、10℃/分の昇温速度で200℃まで昇温する間の測定を行い、得られたDSC曲線から積分値を求め(DDSC)、その極大点からガラス転移温度を求めた。
(透明性の評価)
得られたフィルムの透明性は、JIS K6714に準じて、温度23℃±2℃、湿度50%±5%にてヘイズを算出することにより測定した。
(静摩擦係数)
表面性測定機(新東科学株式会社製 TYPE14)を使用した。測定条件は荷重500g、FS50%にて縦6cmX横5cmのフィルム同士の摩擦係数を測定した。
(フィルム伸び)
ISO527−3に準じて温度23℃±2℃、湿度50%±5%にて測定した。
(フィルム強度)
ISO527−3に準じて温度23℃±2℃、湿度50%±5%にて測定した。
(フィルム外観)
得られた縦10cmX横10cmのフィルムを、20cmの距離から透過で目視観察して、100μ以上の欠陥の数により判定した。
○:50個/100cm2未満。
△:50個/100cm2以上、100個/100cm2未満。
×:100個/100cm2以上。
また、略号はそれぞれ下記の物質を表す。
OSA:ジオクチルスルフォコハク酸ナトリウム
BA:アクリル酸n−ブチル
MMA:メタクリル酸メチル
tDM:ターシャリドデシルメルカプタン
AlMA:メタクリル酸アリル
CHP:クメンハイドロパーオキサイド
(製造例1)ゴム含有グラフト共重合体(A−1)の製造
(A―1)
以下の物質をガラス製反応器に仕込んだ。
イオン交換水 125部
ホウ酸 0.47部
炭酸ナトリウム 0.05部
ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸 0.0042部
重合機内を窒素ガスで充分に置換した後、内温を80℃にし、表1に示した(A−1)の25%を重合機に一括で追加し、その後5%ソディウムホルムアルデヒドスルフォキシレ−ト0.00645部、エチレンジアミン四酢酸−2−ナトリウム0.0056部、硫酸第一鉄0.0014部を追加し、その15分後にt-ブチルハイドロパーオキサイド0.022部を追加し、さらに15分重合を継続させた。その後、2%の水酸化ナトリウム水溶液を0.013部追加した。残り75%を30分かけて連続的に添加した。添加終了30分後に69%のt-ブチルハイドロパーオキサイド0.0069部を追加し、同温度で30分保持し重合を完結させた。重合転化率は98%であった。
(A−2)
前記(A−1)で得られた重合体ラテックスを窒素気流中で80℃に保ち、水酸化ナトリウム0.0346部、過硫酸カリウム0.0519部を添加した。その後単量体32.5部(BA82%、St18%)およびAIMA0.97部、ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸0.3部からなる混合物を74分にわたって連続添加した。その後、重合を完結させるために45分保持した。
得られた重合体の平均粒子径は260nmであり、重合転化率は99%であった。
(A−3)
前記(A−2)得られたゴム状重合体ラテックスを80℃に保ち、過硫酸カリウム0.0097部、水酸化ナトリウム0.05部添加したのち、単量体50部(MMA90%、BA10%)からなる混合物を150分にわたって連続添加した。混合物の添加終了後1時間保持しラテックスを得た。
ゴム含有グラフト共重合体(A−1)の平均粒子径は380nmであり、重合転化率は99%であった。
得られたゴム含有グラフト共重合体(A−1)のラテックスを硫酸マグネシウムで塩析、凝固し、水洗、乾燥を行い白色粉末状のゴム含有グラフト共重合体(A−1)を得た。
(製造例2〜5)
製造例1において表1に示した成分を使用するようにした以外は製造例1と同様にして、ゴム含有グラフト共重合体(A−2)〜(A−5)を得た。
Figure 2017052920
(製造例6)ゴム含有グラフト共重合体(B−1)の製造
以下の物質をガラス製反応器に仕込んだ。
イオン交換水 200部
ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム 0.58部
亜硝酸酸ナトリウム 0.01部
スルホキシル酸ナトリウム・ホルムアルデヒド 0.11部
エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム 0.004部
硫酸第1鉄7 水塩 0.001部
反応器内を窒素気流中で撹拌しながら40℃に昇温したのち、MMA4.5部、BA40.5部、CHP0.06部およびAIMA1.35部からなる混合物を225分にわたって連続添加した。混合物の添加終了後、同温度で35分保持し重合を完結させた。
得られたゴム系重合体の平均粒子径は70nmであり、重合転化率は98% であった。
得られたゴム状重合体ラテックスを窒素気流中で60℃に保ち、ジオクチルスルフォコハク酸ナトリウム0.2部を添加したのち、BA2.2部、MMA52.8部、tDM0.3部およびCHP0.3部からなる混合物を210分にわたって連続添加した。混合物の添加終了後65分保持しゴム含有グラフト共重合体のラテックスを得た。
ゴム含有グラフト共重合体の平均粒子径は130nmであり、重合転化率は99%であった。得られたゴム含有グラフト共重合体のラテックスをを硫酸マグネシウムで塩析、凝固し、水洗、乾燥を行い白色粉末状のゴム含有グラフト共重合体(B−1)を得た。
(製造例7〜9)ゴム含有グラフト共重合体(B−2)〜(B−4)の製造
表2に示した成分を使用するようにした以外は製造例6と同様にして、ゴム含有グラフト共重合体(B−2)〜(B−4)を得た。
(製造例10)ゴム含有グラフト共重合体(B−5)の製造
撹拌機付き8L重合装置に、以下の物質を仕込んだ。
脱イオン水 175部
ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸 0.104部
ホウ酸 0.4725部
炭酸ナトリウム 0.04725部
重合機内を窒素ガスで充分に置換した後、内温を80℃にし、単量体27部(MMA97%およびBA3%)、AlMA0.14部およびtDM0.1部の混合物(b−1)の26%を重合機に一括で追加し、その後ソディウムホルムアルデヒドスルフォキシレ−ト0.0645部、エチレンジアミン四酢酸−2−ナトリウム0.0056部、硫酸第一鉄0.0014部、t-ブチルハイドロパーオキサイド0.0207部を追加し、その15分後にt-ブチルハイドロパーオキサイド0.0345部を追加し、さらに15分重合を継続させた。次に、水酸化ナトリウム0.0098部を2%水溶液で、ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸0.0852部を追加し、混合物(b−1)の残り74%を60分かけて連続的に添加した。添加終了30分後にt-ブチルハイドロパーオキサイド0.069部を追加し、さらに30分重合を継続することにより、混合物(b−1)の重合物を得た。重合転化率は100.0%であった。
その後、水酸化ナトリウム0.0267部を2%水溶液で、過硫酸カリウム0.08部を2%水溶液で添加し、次いで、単量体50部(BA82%およびSt18%)およびAlMA0.75部からなる混合物(b−2)を150分かけて連続的に添加した。添加終了後、過硫酸カリウム0.015部を2%水溶液で添加し、120分重合を継続し、混合物(b−2)の重合物を得た。重合転化率は99.0%であり、平均粒子径は225nmであった。
その後、過硫酸カリウム0.023部を2%水溶液で添加し、単量体15部(MMA95%およびBA5%)を45分かけて連続的に添加し、さらに30分重合を継続した。その後、単量体8部(MMA52%およびBA48%)を25分かけて連続的に添加し、さらに60分重合を継続することにより、ゴム含有グラフト共重合体ラテックスを得た。重合転化率は100.0%であった。得られたラテックスを塩化マグネシウムで塩析、凝固し、水洗、乾燥を行い、白色粉末状のゴム含有グラフト共重合体(B−5)を得た。
Figure 2017052920
アクリル系樹脂(C)として、次の(C−1)〜(C−4)を使用した。
アクリル系樹脂(C−1):
塊状重合で製造されたアクリル系エステル共重合体(旭化成(株)製スミペックスEX)を用意した。
アクリル系樹脂(C−2):
塊状重合で製造されたアクリル系エステル共重合体(旭化成(株)製スミペックスMG5)を用意した。
アクリル系樹脂(C−3):
以下の製造によって得られたグルタルイミドアクリル系樹脂を使用した。
噛合い型同方向二軸押出機を使用し、定重量フィーダー(クボタ(株)製)を用いて、第1押出機の原料供給口に原料樹脂を供給した。
第1押出機、第2押出機における各ベントの減圧度はおよそ−0.090MPaとした。更に、直径38mm、長さ2mの配管で第1押出機と第2押出機を接続し、第1押出機の樹脂吐出口と第2押出機の原料供給口を接続する部品内圧力制御機構には定流圧力弁を用いた。
第2押出機から吐出された樹脂(ストランド)は、冷却コンベアで冷却した後、ペレタイザでカッティングしペレットとした。ここで、第1押出機の樹脂吐出口と第2押出機の原料供給口を接続する部品内圧力調整、又は押出変動を見極めるために、第1押出機の吐出口、第1押出機と第2押出機間の接続部品の中央部、および、第2押出機の吐出口に樹脂圧力計を設けた。
第1押出機において、原料樹脂としてポリメタクリル酸メチル樹脂(Mw:10.5万)を使用し、イミド化剤として、モノメチルアミンを用いてイミド樹脂中間体1を製造した。この際、押出機の最高温部の温度は280℃、スクリュー回転数は55rpm、原料樹脂供給量は150kg/時間、モノメチルアミンの添加量は原料樹脂100部に対して2.0部とした。定流圧力弁は第2押出機の原料供給口直前に設置し、第1押出機のモノメチルアミン圧入部圧力を8MPaになるように調整した。
第2押出機において、リアベント及び真空ベントで残存しているイミド化剤及び副生成物を脱揮したのち、エステル化剤として炭酸ジメチルを添加しイミド樹脂中間体2を製造した。この際、押出機の各バレル温度は260℃、スクリュー回転数は55rpm、炭酸ジメチルの添加量は原料樹脂100部に対して3.2部とした。更に、ベントでエステル化剤を除去した後、ストランドダイから押し出し、水槽で冷却した後、ペレタイザでペレット化することで、グルタルイミドアクリル系樹脂を得た。
得られたグルタルイミドアクリル系樹脂は、グルタミルイミド単位と(メタ)アクリル酸エステル単位が共重合したアクリル系樹脂である。
グルタルイミドアクリル系樹脂について、上記の方法に従って、イミド化率、グルタルイミド単位の含有量、酸価、ガラス転移温度、および、屈折率を測定した。その結果、イミド化率は13%、グルタルイミド単位の含有量は7重量%、酸価は0.4mmol/g、ガラス転移温度は130℃、屈折率は1.50であった。
アクリル系樹脂(C−4):
懸濁重合で製造されたアクリル系エステル共重合体((株)クラレ製パラペットHRF)を用意した。
(実施例1〜11、比較例1〜5)
得られた白い粉末状のゴム含有グラフト共重合体(A−1)〜(A−5)、アクリル系樹脂(C−1)〜(C−4)、および、ゴム含有グラフト共重合体(B−1)〜(B−5)を各々表1に示す割合にて配合し、抗酸化剤Irganox1010(BASF製)0.4部を添加し、40ミリφベント付き単軸押出機(田端機械工業(株)製、HV−40−28)を用いてシリンダ温度を250℃に設定して溶融混練を行い、ペレット化した。得られたペレットをTダイ付き40ミリφ押出機(ナカムラ産機(株)製、NEX040397)を用いて、シリンダ設定温度160℃〜235℃およびダイス温度250℃で押出成形し、厚み60μmのフィルムを得た。得られたフィルムを用いて上述した種々の特性を評価し、その結果を表3に示す。
Figure 2017052920

Claims (12)

  1. ゴム含有グラフト共重合体を少なくとも2種含有するアクリル系樹脂組成物であって、
    前記ゴム含有グラフト共重合体の1種であるゴム含有グラフト共重合体(A)が、
    アルキル基の炭素数が1〜12であるアクリル酸アルキルエステル(a−1)60〜100重量%、および、共重合可能な二重結合を有する他の単量体(a−2)40〜0重量%からなる単量体成分(a)、並びに、多官能性単量体(a−3)(前記単量体成分(a)100重量部に対して2.3〜10重量部)を重合して得られるアクリル系架橋重合体を有し、
    前記ゴム含有グラフト共重合体(A)中の架橋重合体の平均粒子径が150〜400nmである、
    アクリル系樹脂組成物。
  2. 前記ゴム含有グラフト共重合体(A)が、アルキル基の炭素数が1〜4であるメタクリル酸エステル60〜100重量%(b−1)、および、共重合可能な二重結合を有する他の単量体(b−2)40〜0重量%からなる単量体成分(b)を重合して得られる重合体が、前記アクリル系架橋重合体にグラフト結合している構造を有する、請求項1に記載のアクリル系樹脂組成物。
  3. 前記ゴム含有グラフト共重合体(A)が、アルキル基の炭素数が1〜4であるメタクリル酸アルキルエステル(c−1)40〜100重量%、および、共重合可能な二重結合を有する他の単量体(c−2)60〜0重量%からなる単量体成分(c)、および、多官能性単量体(c−3)(前記単量体成分(c)100重量部に対して0.01〜10重量部)を重合して得られるメタクリル系架橋重合体の少なくとも一部を前記アクリル系架橋重合体が被覆している構造を有する、請求項1〜2のいずれか一項に記載のアクリル系樹脂組成物。
  4. 前記ゴム含有グラフト共重合体(A)が、
    アルキル基の炭素数が1〜12であるアクリル酸アルキルエステル(a−1)を60〜100重量%、および、共重合可能な二重結合を有する他の単量体(a−−2)40〜0重量%からなる単量体成分(a)、並びに、多官能性単量体(前記単量体成分(a)100重量部に対して2.3〜10重量部)を重合して得られるアクリル系架橋重合体の存在下に、
    アルキル基の炭素数が1〜4であるメタクリル酸アルキルエステル(b−1)60〜100重量%、および、共重合体可能な二重結合を有する他の単量体(b−2)40〜0重量%からなる単量体成分(b)を重合して得られる、
    請求項1〜3のいずれか一項に記載のアクリル系樹脂組成物。
  5. 前記ゴム含有グラフト共重合体(A)が、
    (A−1)アルキル基の炭素数が1〜4であるメタクリル酸アルキルエステル(c−1)40〜100重量%、および、これと共重合可能な二重結合を有する他の単量体(c−2)0〜60重量%からなる単量体成分(c)、並びに、多官能性単量体(c−3)(前記単量体成分(c)100重量部に対して0.01〜10重量部)を重合してメタクリル系架橋重合体を得、
    (A−2)前記メタクリル系架橋重合体の存在下に、アルキル基の炭素数が1〜12であるアクリル酸アルキルエステル(a−1)60〜100重量%、および、これと共重合可能な二重結合を有する他の単量体(a−2)40〜0重量%からなる単量体成分(a)、並びに、多官能性単量体(a−3)(前記単量体成分(a)100重量部に対して2.3〜10重量部)を重合してアクリル系架橋重合体を得、
    (A−3)前記アクリル系架橋重合体の存在下に、アルキル基の炭素数が1〜4であるメタクリル酸アルキルエステル(b−1)60〜100重量%、および、共重合体可能な二重結合を有する単量体(b−2)40〜0重量%からなる単量体成分(b)を重合して得られる、
    請求項1〜4のいずれか一項に記載のアクリル系樹脂組成物。
  6. 前記ゴム含有グラフト共重合体(A)中の架橋重合体の含有割合がゴム含有グラフト共重合体(A)100重量%において60重量%未満である、請求項1〜6のいずれかに記載のアクリル系樹脂組成物。
  7. 前記ゴム含有グラフト共重合体(A)中の架橋重合体が、アクリル系樹脂組成物100重量%において0.1重量%以上18重量%以下含有される、請求項1〜6のいずれか一項に記載のアクリル系樹脂組成物。
  8. 前記ゴム含有グラフト共重合体として、次の(1)または(2)を満たす、アクリル系架橋重合体を有するグラフト共重合体(B)を含有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載のアクリル系樹脂組成物。
    (1)前記グラフト共重合体(B)中の架橋重合体の平均粒子径が150nm未満である。
    (2)前記アクリル系架橋重合体が、アルキル基の炭素数が1〜12であるアクリル酸アルキルエステル60〜100重量%、および、共重合可能な二重結合を有する他の単量体40〜0重量%からなる単量体成分、並びに、多官能性単量体を重合して得られる重合体であり、前記単量体成分100重量部に対する前記多官能性単量体の使用量が2.3重量部未満である。
  9. 前記グラフト共重合体(B)中の架橋重合体が、メタクリル系樹脂組成物100重量%において0.1〜50重量%含有される、請求項1〜10のいずれか一項に記載のアクリル系樹脂組成物。
  10. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の樹脂組成物を用いた成形体。
  11. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の樹脂組成物を用いて成形されたフィルム。
  12. 請求項11に記載のフィルムが基材に積層された積層体。

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