JP2017122176A - (メタ)アクリル樹脂組成物及び(メタ)アクリル樹脂成形体 - Google Patents
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Description
前記(メタ)アクリル重合体(P)100質量部に対する前記タングステン酸化物粒子の量が0.003質量部以上0.02質量部以下であり、
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した前記(メタ)アクリル重合体(P)の重量平均分子量(Mw)が100,000以上30,000,000以下である、(メタ)アクリル樹脂組成物。
前記組成物(X1’)100質量部に対する前記タングステン酸化物粒子の量が0.003質量部以上0.02質量部以下である、[1]に記載の(メタ)アクリル樹脂組成物。
下記方法1で測定した、波長780〜2100nmの範囲内の熱線カット率が40%以上85%以下である、(メタ)アクリル樹脂成形体。
厚さ6mmのシート状の(メタ)アクリル樹脂成形体について、JIS R3106に準拠して、紫外可視近赤外分光光度計を用いて波長780〜2100nmの範囲内で分光透過率(単位:%)を測定する。次いで、得られた分光透過率の値を用いて、下記式(1)より波長780〜2100nmの熱線カット率(単位:%)を算出する。
NCルーターを用い、厚さ6mmのシート状の(メタ)アクリル樹脂成形体の試験片(縦30mm×横100mm)の表面をドリル(回転数1200rpm、送り速度150mm/min)で切削する。切削後に、前記ドリル及び前記(メタ)アクリル樹脂成形体の表面の焼き付き、及び切削面のカケの有無を観察する。
前記(メタ)アクリル重合体(P)がメタクリル酸メチルとメタクリル酸メチル以外の(メタ)アクリル酸アルキルエステルとの共重合体であり、
前記(メタ)アクリル重合体(P)の重量平均分子量が150,000以上30,000,000以下である、[14]に記載の(メタ)アクリル樹脂成形体。
本発明に係る(メタ)アクリル樹脂組成物は、(メタ)アクリル重合体(P)とタングステン酸化物粒子とを含有する。
本発明に係る(メタ)アクリル重合体(P)を構成する単量体成分は特に限定されるものではない。しかしながら、(メタ)アクリル重合体(P)は、メタクリル酸メチル由来の繰り返し単位と、必要に応じてメタクリル酸メチル以外の(メタ)アクリル酸アルキルエステル由来の繰り返し単位とを含有する重合体であることが好ましい。該(メタ)アクリル重合体(P)を用いることにより、樹脂成形体の熱分解性が抑制され、耐候性、成形性を良好にすることができる。該(メタ)アクリル重合体(P)は、(メタ)アクリル重合体(P)の総質量100質量%に対し、メタクリル酸メチル由来の繰り返し単位100質量%(ポリメタクリル酸メチル)、又はメタクリル酸メチル由来の繰り返し単位80質量%以上100質量%未満とメタクリル酸メチル以外の(メタ)アクリル酸アルキルエステル由来の繰り返し単位0質量%を超えて20質量%以下を含有することが好ましい。また、該(メタ)アクリル重合体(P)は、(メタ)アクリル重合体(P)の総質量100質量%に対し、メタクリル酸メチル由来の繰り返し単位100質量%(ポリメタクリル酸メチル)、又はメタクリル酸メチル由来の繰り返し単位90質量%以上100質量%未満とメタクリル酸メチル以外の(メタ)アクリル酸アルキルエステル由来の繰り返し単位0質量%を超えて10質量%以下を含有することがより好ましい。
本発明に係る(メタ)アクリル樹脂組成物は、タングステン酸化物粒子を含有することにより、樹脂成形体の熱線遮蔽性が向上する。該タングステン酸化物粒子としては、WOX(2.45≦X≦2.999)又はMYWOZ(0.1≦Y≦0.5;2.2≦Z≦3.0;Mは、Cs、Rb、K、Tl、In、Ba、Li、Ca、Sr、Fe、Sn、Al及びCuからなる群から選択される少なくとも1種の元素である)で示され、且つ、六方晶の結晶構造を有する複合タングステン酸化物粒子が挙げられる。該複合タングステン酸化物粒子としては、例えば、Cs0.33WO3、Rb0.33WO3、K0.33WO3、Ba0.33WO3等が挙げられる。タングステン酸化物粒子としては、熱線遮蔽性がより向上する観点から、セシウムタングステン酸化物粒子が好ましい。タングステン酸化物粒子としては、市販品では、例えばYMDS−874(商品名、住友金属鉱山(株)製、Cs0.33WO3)等が挙げられる。これらは一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
本発明に係る(メタ)アクリル樹脂組成物の原料である原料性組成物としては、例えば以下に示す原料性組成物(1)又は(2)が挙げられる。原料性組成物(1)は、後述する単量体組成物(M1)と前記タングステン酸化物粒子とを含む組成物である。一方、原料性組成物(2)は、メタクリル酸メチル由来の繰り返し単位を含む(メタ)アクリル重合体(P1)、後述する単量体組成物(M1)及びタングステン酸化物粒子を含む組成物である。前記原料性組成物としては、前記原料性組成物(2)が好ましい。前記原料性組成物が前記(メタ)アクリル重合体(P1)を含むことにより、前記原料性組成物は粘性を有する液体(以下、「シラップ」ともいう)となるため、重合時に重合収縮が起こりにくくなり、(メタ)アクリル樹脂成形体の品質を向上させることができる。
本発明に係る(メタ)アクリル樹脂組成物は、特に、メタクリル酸メチル由来の繰り返し単位を含む(メタ)アクリル重合体(P1)5質量%以上40質量%以下と、メタクリル酸メチルを含む単量体組成物(M1)60質量%以上95質量%以下とを含有する組成物(X1’)と、前記タングステン酸化物粒子と、を含有する重合性組成物(X1)の重合物であることが好ましい。なお、前記組成物(X1’)において、前記(メタ)アクリル重合体(P1)と前記単量体組成物(M1)との合計は100質量%である。また、前記組成物(X1’)100質量部に対する前記タングステン酸化物粒子の量は0.003質量部以上0.02質量部以下であることが好ましい。
本発明に係る(メタ)アクリル樹脂組成物を得る方法としては、例えば前記重合性組成物(X1)に公知のラジカル重合開始剤を添加して、重合させる方法が挙げられる。
本発明に係る(メタ)アクリル樹脂成形体(以下、(メタ)アクリル樹脂成形体(1)とも示す)は、本発明に係る(メタ)アクリル樹脂組成物からなる樹脂成形体である。また、本発明に係る他の(メタ)アクリル樹脂成形体(以下、(メタ)アクリル樹脂成形体(2)とも示す)は、JIS K7361−1に準拠して、波長380〜780nmの範囲内で測定した全光線透過率が75%以上90%以下であり、後述する方法で測定した、波長780〜2100nmの範囲内の熱線カット率が40%以上85%以下である樹脂成形体である。
前記(メタ)アクリル樹脂成形体の製造方法は、特に限定されるものではないが、例えば、以下の2つの方法が挙げられる。
(1)前記重合性組成物(X1)を鋳型に注入して、公知のキャスト重合法を用いて重合させた後に、鋳型から取り出して樹脂成形体を得る方法(注型重合法)。
(2)本発明に係る(メタ)アクリル樹脂組成物のペレットを、押出成形又は射出成形等の公知の溶融成形法を用いて成形し、樹脂成形体を得る方法。
MMA:メタクリル酸メチル
BA:アクリル酸n−ブチル
TPP:トリフェニルホスフィン
HPP:t−ヘキシルパーオキシピバレート(商品名、日油(株)製)
YMDS−874:タングステン酸化物粒子含有分散粉(商品名、住友金属鉱山(株)製、タングステン酸化物粒子を23.0質量%含有)
KHDS−06:六ホウ化物粒子含有分散粉(商品名、住友金属鉱山(株)製、六ホウ化物粒子を21.5質量%含有)。
実施例及び比較例における評価は以下の方法により実施した。
JIS K7361−1に準拠して積分球式光線透過率測定装置(日本電色(株)製、商品名:NDH4000)を用い、樹脂成形体の試験片(縦50mm×横50mm)に平行光を入射して、波長380〜780nmの範囲における、全光線透過率(平衡入射光束に対する全透過光束の割合)を測定した。
JIS R3106に準拠して、熱線カット率を測定した。紫外可視近赤外分光光度計((株)日立ハイテクサイエンス製、商品名:UH4150)を用い、厚さ6mmのシート状の樹脂成形体の試験片(縦50mm×横50mm)を用いて、波長780〜2100nmの範囲で分光透過率(単位:%)を測定した。次いで、得られた分光透過率の値を用いて、下記式(1)より波長780〜2100nmの熱線カット率(単位:%)を算出した。
シート状の樹脂成形体を、主平面に対して垂直方向に切断した。ウルトラミクロトーム(ライカ製、商品名:EM−ULTRACUTUCT)を用いて、前記切断面から、透過型電子顕微鏡用のサンプル1片を切り出した。透過型電子顕微鏡(商品名:JEM−1011、日本電子(株)製)を用いて、前記サンプルを倍率3万倍で観察した。熱線吸収剤の分散粒子が観察された場合には、任意の20個の分散粒子について、一次粒子径を測定し、その平均値を分散粒子径とした。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(GPC)にて、(メタ)アクリル重合体(P)の重量平均分子量(Mw)を測定した。(メタ)アクリル樹脂組成物をTHFに溶解した溶液を、GPC測定用のサンプルとした。GPC測定では、高速液体クロマトグラフィー測定装置(東ソー(株)製、商品名:HLC−8320型)に、分離カラム(TSK−Gel社製、商品名:SUPER HM−H)を2本直列で使用した。また検出器には示差屈折計を用いた。分離カラム温度:40℃、移動層:テトラヒドロフラン(THF)、移動層の流量:0.6ml/min、サンプル注入量:10μlの条件で測定を行った。分子量既知のポリメタクリル酸メチル数種類(Mw340〜1,950,000)を標準ポリマーとして、標準ポリマー換算分子量を求めた。
(メタ)アクリル樹脂組成物をアセトンに溶解(固形分濃度10質量%)した後、このアセトン溶液を、メタノール中に投入して、沈殿物を得た。この沈殿物を、濾過して取り出した後、アセトンに再度溶解(固形分濃度10質量%)した。この沈殿物のアセトン溶液を、再度メタノール中に投入して、沈殿物を得た。この操作を3回繰り返して得られた沈殿物を、(メタ)アクリル重合体(P)とした。
NCルーター(ローランド.デイー.ジー(株)製、商品名:MDX−540)を用い、厚さ6mmのシート状の樹脂成形体の試験片(縦30mm×横100mm)の表面をドリル(回転数1200rpm、送り速度150mm/min)で切削した。切削後の前記ドリル及び前記樹脂成形体の表面の状態を目視で観察して、下記の3段階で評価した。
○:焼き付き及び切削面のカケ(バリ)が観察されなかった。
△:焼き付きは観察されないが、切削面にカケ(バリ)が観察された。
×:焼き付きが観察された。
(1)シラップの製造
冷却管、温度計及び攪拌機を備えた反応器(重合釜)にMMA95質量部、BA5質量部からなる混合物を供給し、窒素ガスでバブリングしながら、15分間撹拌した後、温度60℃まで攪拌しながら昇温した。次いで、ラジカル重合開始剤として2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)0.1質量部を添加し、さらに前記混合物を100℃になるまで攪拌しながら昇温した後、13分間保持した。次いで、反応器の内温が室温になるまで冷却してシラップ(A)を得た。シラップ(A)中の(メタ)アクリル重合体(P1)の含有量は27質量%であった。
前記シラップ(A)97質量部に、MMA3質量部、ホスフィン系化合物としてTPP0.015質量部、熱線吸収剤としてタングステン酸化物粒子含有分散粉YMDS−874を0.020質量部及び重合開始剤としてHPP0.12質量部を撹拌しながら添加して、溶解した。これにより、重合性組成物(X1)を得た。
タングステン酸化物粒子含有分散粉の添加量を表1記載の通りに変更した以外は、実施例1と同様にして樹脂成形体を得た。樹脂成形体の評価結果を表1に示す。
ホスフィン系化合物を使用しなかったこと以外は、実施例1と同様にして樹脂成形体を得た。樹脂成形体の評価結果を表1に示す。
熱線吸収剤を使用しなかったこと以外は、実施例1と同様にして樹脂成形体を得た。樹脂成形体の評価結果を表1に示す。得られた樹脂成形体は熱線カット率が低く、熱線遮蔽性が不十分であった。
熱線吸収剤として六ホウ化物粒子含有粒子粉KHDS−06を用いて、その添加量を表1記載の通りとした以外は、実施例1と同様にして樹脂成形体を得た。樹脂成形体の評価結果を表1に示す。比較例2及び3の樹脂成形体は熱線カット率が低く、熱線遮蔽性が不十分であった。比較例4の樹脂成形体は全光線透過率が低かった。
(1)(メタ)アクリル樹脂組成物の製造
撹拌機、還流冷却器、温度計及び窒素ガス導入口の付いた容量10Lの反応容器に、MMA98質量部、BA1.5質量部、連鎖移動剤としてn−オクチルメルカプタン(和光純薬工業(株)製)0.5質量部、開始剤としてジラウロイルパーオキサイド(日油(株)製、商品名:パーロイルL)0.5質量部及び脱イオン水200質量部を仕込んだ。
前記(メタ)アクリル樹脂組成物を用い、射出成形機(東芝機械(株)製、商品名:IS80)を用いて、厚さ6mmのシート状の樹脂成形体を得た。樹脂成形体の評価結果を表1に示す。得られた樹脂成形体は、熱線カット率が低く、切削加工性が不十分であった。
Claims (17)
- (メタ)アクリル重合体(P)とタングステン酸化物粒子とを含有する(メタ)アクリル樹脂組成物であって、
前記(メタ)アクリル重合体(P)100質量部に対する前記タングステン酸化物粒子の量が0.003質量部以上0.02質量部以下であり、
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した前記(メタ)アクリル重合体(P)の重量平均分子量(Mw)が100,000以上30,000,000以下である、(メタ)アクリル樹脂組成物。 - 前記(メタ)アクリル樹脂組成物が、メタクリル酸メチル由来の繰り返し単位を含む(メタ)アクリル重合体(P1)5質量%以上40質量%以下と、メタクリル酸メチルを含む単量体組成物(M1)60質量%以上95質量%以下とを含有する組成物(X1’)と、前記タングステン酸化物粒子と、を含有する重合性組成物(X1)の重合物であり、
前記組成物(X1’)100質量部に対する前記タングステン酸化物粒子の量が0.003質量部以上0.02質量部以下である、請求項1に記載の(メタ)アクリル樹脂組成物。 - ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した前記(メタ)アクリル重合体(P)の重量平均分子量(Mw)が150,000以上30,000,000以下である、請求項1又は2に記載の(メタ)アクリル樹脂組成物。
- 前記(メタ)アクリル重合体(P)が、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した重量平均分子量(Mw)150,000以上の成分を、GPC分子量分布曲線におけるピーク面積において40%以上含む、請求項3に記載の(メタ)アクリル樹脂組成物。
- 前記(メタ)アクリル重合体(P)が、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した重量平均分子量(Mw)250,000以上の成分を、GPC分子量分布曲線におけるピーク面積において20%以上含む、請求項3又は4に記載の(メタ)アクリル樹脂組成物。
- 前記(メタ)アクリル重合体(P)が、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した重量平均分子量(Mw)400,000以上の成分を、GPC分子量分布曲線におけるピーク面積において5%以上含む、請求項3〜5のいずれかに記載の(メタ)アクリル樹脂組成物。
- 前記(メタ)アクリル重合体(P)が、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した重量平均分子量(Mw)100,000以下の成分を、GPC分子量分布曲線におけるピーク面積において45%以下含む、請求項3〜6のいずれかに記載の(メタ)アクリル樹脂組成物。
- 前記(メタ)アクリル重合体(P)が、(メタ)アクリル重合体(P)の総質量に対し、メタクリル酸メチル由来の繰り返し単位100質量%、又はメタクリル酸メチル由来の繰り返し単位80質量%以上100質量%未満とメタクリル酸メチル以外の(メタ)アクリル酸アルキルエステル由来の繰り返し単位0質量%を超えて20質量%以下を含む、請求項1〜7のいずれかに記載の(メタ)アクリル樹脂組成物。
- 前記(メタ)アクリル酸アルキルエステルが、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸n−エチル、アクリル酸n−プロピル及びアクリル酸2−エチルヘキシルからなる群から選ばれる少なくとも1種の単量体である、請求項8に記載の(メタ)アクリル樹脂組成物。
- 前記(メタ)アクリル樹脂組成物がホスフィン系化合物を含有しない、請求項1〜9のいずれかに記載の(メタ)アクリル樹脂組成物。
- 前記タングステン酸化物粒子がセシウムタングステン酸化物粒子である、請求項1〜10のいずれかに記載の(メタ)アクリル樹脂組成物。
- 請求項1〜11のいずれかに記載の(メタ)アクリル樹脂組成物からなる(メタ)アクリル樹脂成形体。
- JIS K7361−1に準拠して、波長380〜780nmの範囲内で測定した全光線透過率が75%以上90%以下であり、
下記方法1で測定した、波長780〜2100nmの範囲内の熱線カット率が40%以上85%以下である、(メタ)アクリル樹脂成形体。
<方法1>
厚さ6mmのシート状の(メタ)アクリル樹脂成形体について、JIS R3106に準拠して、紫外可視近赤外分光光度計を用いて波長780〜2100nmの範囲内で分光透過率(単位:%)を測定する。次いで、得られた分光透過率の値を用いて、下記式(1)より波長780〜2100nmの熱線カット率(単位:%)を算出する。
〔熱線カット率(単位:%)〕=100−〔分光透過率(単位:%)〕 (1) - 下記方法2で切削加工性を評価したときに、焼き付き及び切削面のカケが観察されない、請求項13に記載の(メタ)アクリル樹脂成形体。
<方法2>
NCルーターを用い、厚さ6mmのシート状の(メタ)アクリル樹脂成形体の試験片(縦30mm×横100mm)の表面をドリル(回転数1200rpm、送り速度150mm/min)で切削する。切削後に、前記ドリル及び前記(メタ)アクリル樹脂成形体の表面の焼き付き、及び切削面のカケの有無を観察する。 - 前記(メタ)アクリル樹脂成形体が、(メタ)アクリル重合体(P)とタングステン酸化物粒子を含有する(メタ)アクリル樹脂組成物からなり、
前記(メタ)アクリル重合体(P)がメタクリル酸メチルとメタクリル酸メチル以外の(メタ)アクリル酸アルキルエステルとの共重合体であり、
前記(メタ)アクリル重合体(P)の重量平均分子量が150,000以上30,000,000以下である、請求項14に記載の(メタ)アクリル樹脂成形体。 - 前記(メタ)アクリル重合体(P)が、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した重量平均分子量(Mw)150,000以上の成分を、GPC分子量分布曲線におけるピーク面積において40%以上含む、請求項15に記載の(メタ)アクリル樹脂成形体。
- 前記(メタ)アクリル樹脂組成物において、(メタ)アクリル重合体(P)100質量部に対する前記タングステン酸化物粒子の量が0.003質量部以上0.02質量部以下である、請求項15又は16に記載の(メタ)アクリル樹脂成形体。
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