JP2022073241A - 成形体およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】シャルピー衝撃強度に優れた成形体及びその製造方法を提供する。【解決手段】少なくとも1種のメタクリル樹脂を含むメタクリル樹脂組成物を含有する成形体であって、鉛筆硬度が2H以上であり、下記1)~5)のステップをこの順に実施することにより測定されるクレーズ発生時間が19秒以上である、成形体。1)長尺方向の一端側に貫通孔42が設けられている短冊状の成形体である試験片40を用意する。2)試験片を、加熱処理して乾燥する。3)試験片の長尺方向の他端側を挟持し、かつ上面及び下面の延在方向が水平方向と一致するように固定台に固定する。4)試験片の貫通孔が設けられた位置において、鉛直方向に特定式で算出される荷重をかけて、上面に表面応力を発生させながら、エタノールを塗布して、塗布された状態を維持する。5)エタノールの塗布を開始してから試験片にクレーズが発生するまでの時間を計測してクレーズ発生時間とする。【選択図】図1

Description

本発明は、成形体およびその製造方法に関し、特にメタクリル樹脂組成物からなる成形体およびその製造方法に関する。
メタクリル樹脂組成物は、透明性および耐熱性に優れる。よって、無機ガラスに代わる材料として、例えばテールランプおよびヘッドランプのカバーといった自動車用部材の材料として用いられており、種々の特性を備えたメタクリル樹脂組成物が開発されている。
例えば、下記特許文献1には、自動車用の部材の材料として用いられうるメタクリル樹脂組成物が記載されている。下記特許文献1にかかるメタクリル樹脂組成物は、ピーク分子量が異なる2種のメタクリル樹脂を含んでおり、所定の条件を満たすことが記載されている。
特開2016-008237号公報
近年、特に燃費を向上させる観点から、自動車等の車両を構成する部材の軽量化が求められている。そのため、車両用の部材、特にメタクリル樹脂組成物からなる成形体は、薄肉であることが好ましい。また、デザイン上の要請などから、車両用部材であるメタクリル樹脂組成物からなる成形体は、大型の部材として製造される場合もありうる。しかしながら、成形体をより薄く大型にすると、衝撃強度は低下する傾向がある。
よって、所望のレベルの衝撃強度を備えた成形体を製造することができるメタクリル樹脂組成物からなる成形体およびその製造方法が求められている。
しかしながら、従来のメタクリル樹脂組成物は、成形体とした場合のシャルピー衝撃強度が十分とはいえなかった。
したがって、シャルピー衝撃強度に優れた成形体およびその製造方法が求められている。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、所定の要件を満たすメタクリル樹脂組成物の成形体およびその製造方法により、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、下記[1]~[12]を提供する。
[1] 少なくとも1種のメタクリル樹脂を含むメタクリル樹脂組成物を含有する成形体であって、
鉛筆硬度が2H以上であり、
下記1)~5)のステップをこの順に実施することにより測定されるクレーズ発生時間が19秒以上である、成形体。
1)短冊状の成形体である試験片であって、長尺方向の一端側に貫通孔が設けられている試験片を用意する。
2)前記試験片を、加熱処理して乾燥する。
3)前記試験片の長尺方向の他端側を挟持し、かつ上面および下面の延在方向が水平方向と一致するように固定台に固定する。
4)前記試験片の貫通孔が設けられた位置において、鉛直方向に下記式(1)で算出される荷重をかけて、上面に表面応力を発生させながら、上面の所定領域に、エタノールを1回以上塗布して、エタノールが塗布された状態を維持する。

Wt=(1785×W×T )/(6×L) (1)
(式(1)中、
Wtは、前記試験片の貫通孔が設けられた位置において、鉛直方向にかける荷重(g)を示す。
Wは、前記試験片の短尺方向の長さ(mm)を示す。
は、前記試験片の厚さ方向の長さ(mm)を示す。
は、前記試験片の貫通孔の中心軸と、前記試験片にエタノールを塗布する所定領域の中心との距離(mm)を示す。)

5)エタノールの塗布を開始してから試験片にクレーズが発生するまでの時間を計測してクレーズ発生時間とする。
[2] 前記鉛筆硬度が2Hまたは3Hである、[1]に記載の成形体。
[3] 前記クレーズ発生時間が19秒以上54秒以下である、[1]または[2]に記載の成形体。
[4] 前記メタクリル樹脂組成物が下記要件(i)~(iii)を満たす、[1]~[3]のいずれか1つに記載の成形体。
(i)メタクリル樹脂組成物の微分分子量分布曲線において、始点から終点までのピーク面積に対する、始点から分子量30,000までのピーク面積の割合(%)をW1とするとき、W1が、10~25である。
(ii)メタクリル樹脂組成物の微分分子量分布曲線において、始点から終点までのピーク面積に対する、分子量300,000から終点までのピーク面積の割合(%)をW2とするとき、W2が、5~35である。
(iii)メタクリル樹脂組成物の質量平均分子量と数平均分子量との比(Mw/Mn)が、2.0~6.0である。
[5] 前記メタクリル樹脂組成物が2種のメタクリル樹脂を含む、[1]~[4]のいずれか1つに記載の成形体。
[6] 前記2種のメタクリル樹脂が、
質量平均分子量が120,000~180,000のメタクリル樹脂(A)と、
質量平均分子量が10,000~60,000のメタクリル樹脂(B)とである、[5]に記載の成形体。
[7] 前記少なくとも1種のメタクリル樹脂が、メタクリル酸エステルに由来する構造単位を含み、
前記メタクリル酸エステルに由来する構造単位の含有量が、前記メタクリル樹脂組成物に含まれる全構造単位の合計含有量100質量%に対して、98.0質量%以上である、[1]~[6]のいずれか1つに記載の成形体。
[8] 前記メタクリル酸エステルが、メタクリル酸メチルである、[7]に記載の成形体。
[9] 前記少なくとも1種のメタクリル樹脂が、アクリル酸エステルに由来する構造単位をさらに含む、[1]~[8]のいずれか1つに記載の成形体。
[10] 前記アクリル酸エステルがアクリル酸メチルである、[9]に記載の成形体。
[11] [1]~[10]のいずれか1つに記載の成形体からなる車両用部材。
[12] [1]~[10]のいずれか1つに記載の成形体の製造方法であって、
少なくとも1種のメタクリル樹脂を含むメタクリル樹脂組成物を用意する工程と、
前記メタクリル樹脂組成物を、射出温度を240℃~270℃とし、射出速度を10mm/秒~70mm/秒とする条件で射出成形することにより成形体とする工程と
を含む、製造方法。
本発明によれば、シャルピー衝撃強度に優れたメタクリル樹脂組成物を含む成形体およびその製造方法を提供することができる。
図1は、クレーズ発生時間の測定に用いられる試験片の構成を説明するための模式的な平面図である。 図2は、クレーズ発生時間の測定に用いられる試験片の構成を説明するための模式的な端面図である。 図3は、メタクリル樹脂組成物1の微分分子量分布曲線を示すグラフである。 図4は、メタクリル樹脂組成物2の微分分子量分布曲線を示すグラフである。 図5は、メタクリル樹脂組成物を製造するための装置を説明するための模式図である。
本明細書において、特段の言及がない限り、数値範囲「A~B」とは「A以上B以下」を表す。
本明細書において、ある単量体に由来する構造単位を、その単量体の名称を用いて、単に「単量体単位」と称する場合がある。
以下、図面も参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。なお、各図面は、発明が理解できる程度に、構成要素の形状、大きさ及び配置が概略的に示されているに過ぎない。本発明は以下の記述によって限定されるものではなく、各構成要素は本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。以下の説明に用いる図面において、同様の構成要素については同一の符号を付して示し、重複する説明については省略する場合がある。また、本発明の実施形態にかかる構成は、必ずしも図示例の配置で、製造されたり、使用されたりするとは限らない。
1.成形体
以下、本実施形態にかかる成形体について、具体的に説明する。
本実施形態の成形体は、少なくとも1種のメタクリル樹脂を含むメタクリル樹脂組成物を含有する成形体であって、
鉛筆硬度が2H以上であり、
下記1)~5)のステップをこの順に実施することにより測定されるクレーズ発生時間が19秒以上である、成形体である。
1)長尺方向の一端側に貫通孔が設けられている短冊状の成形体である試験片を用意する。
2)試験片を、加熱処理して乾燥する。
3)試験片の長尺方向の他端側を挟持し、かつ上面および下面の延在方向が水平方向と一致するように固定台に固定する。
4)試験片の貫通孔が設けられた位置において、鉛直方向に下記式(1)で算出される荷重をかけて、上面に表面応力を発生させながら、上面の所定領域に、エタノールを1回以上塗布して、エタノールが塗布された状態を維持する。

Wt=(1785×W×T )/(6×L) (1)
(式(1)中、
Wtは、前記試験片の貫通孔が設けられた位置において、鉛直方向にかける荷重(g)を示す。
Wは、前記試験片の短尺方向の長さ(mm)を示す。
は、前記試験片の厚さ方向の長さ(mm)を示す。
は、前記試験片の貫通孔の中心軸と、前記試験片にエタノールを塗布する所定領域の中心との距離(mm)を示す。)

5)エタノールの塗布を開始してから試験片にクレーズが発生するまでの時間を計測してクレーズ発生時間とする。
本実施形態の成形体によれば、鉛筆硬度を2H以上とし、クレーズ発生時間を19秒以上とすることにより、特にシャルピー衝撃強度に優れた成形体を提供することができる。
(1)鉛筆硬度
本実施形態の成形体は、鉛筆硬度が2H以上であることが好ましく、鉛筆硬度が2Hまたは3Hであることがより好ましい。
ここで、鉛筆硬度およびその測定方法について説明する。鉛筆硬度は、特に成形体(射出成形体)の表面の傷つきやすさ(耐擦傷性)の指標となりうるパラメータである。鉛筆硬度は、JIS K 5600に規定される測定方法に従って、測定することができる。
本実施形態では、鉛筆硬度は、短冊状(直方体状)の成形体である試験片を用意し、従来公知の任意好適な市場にて入手可能である測定装置を用いて測定することができる。例えば、測定装置として電動鉛筆引っかき硬度試験機である安田精機製作所製「553-M1」)を用いて、荷重750g、ひっかき速度0.5mm/秒の条件として鉛筆硬度を測定することができる。
鉛筆硬度は、より具体的には、鉛筆芯が円柱状となるように整えた複数の硬度の鉛筆を用いて、試験を行い、目視にて試験片の表面に筋状の傷がつくか確認することにより評価することができる。なお、試験片の表面の目視は室内で行い、試験片を持ち上げて、試験片に室内照明の光を照らしつつ、試験片の傾きを変えながら、筋状の傷の有無を確認する。
なお、用いられた試験片が射出成形体である場合には、試験片を作成するにあたり、その短尺方向がメタクリル樹脂組成物の射出方向(MD方向)に一致するように試験片を切り出した。
(2)クレーズ発生時間
本実施形態の成形体は、クレーズ発生時間が、好ましくは19秒以上であり、より好ましくは19秒以上54秒以下であり、さらに好ましくは19秒以上26秒以下である。
鉛筆硬度を上記の範囲(数値)とし、クレーズ発生時間を上記の範囲とすることにより、シャルピー強度に優れた成形体とすることができる。
ここで、クレーズ発生時間およびその測定方法について説明する。クレーズ発生時間は、成形体の靭性(機械強度)の指標となりうるパラメータであって、耐溶剤性にかかる指標でもありうる。
クレーズ発生時間は、具体的には、上記1)~5)のステップを順に実施することにより測定することができる。本実施形態において、クレーズ発生時間の測定および評価は、いわゆるカンチレバー法により行われることが好ましい。
以下、図面も参照して、カンチレバー法によるクレーズ発生時間の測定について具体的に説明する。図1は、クレーズ発生時間の測定に用いられる試験片の構成を説明するための模式的な平面図である。図2は、図1に示されるA-A一点鎖線の位置で切断した切断端面を示す、クレーズ発生時間の測定に用いられる試験片の構成を説明するための模式的な端面図である。
ステップ1)
ステップ1)は、試験片を用意するステップである。ステップ1)は、図1および図2に示されるように、具体的には、長尺方向の一端側に貫通孔42が設けられている短冊状の成形体である試験片40を用意するステップである。
試験片のサイズは、試験片である成形体の製造方法、製造条件、用いられるうる測定装置、測定条件などを勘案して、任意好適なサイズとすることができる。
以下、試験片として、射出成形法により製造された成形体である射出成形体を例にとって具体的に説明する。
本実施形態において、クレーズ発生時間を測定するにあたり用いられる試験片40の長尺方向の長さ(L)は、例えば174mmとすることができ、この長尺方向に直交する短尺方向の長さ(幅W)は、例えば25.4mmとすることができ、長尺方向および短尺方向の両方に直交する厚さ方向の長さ(厚さT)は、例えば3mmとすることができる。よって、本実施形態における試験片40は、全体として、短冊状(直方体状)の射出成形体である。
なお、試験片40は、作成するにあたり、長尺方向(Lの延在方向)が、原料であるメタクリル樹脂組成物の射出整形機における射出方向(MD方向)に一致するように切り出されている。
試験片40には、上記のとおり貫通孔42が設けられている。本実施形態では、貫通孔42は、長尺方向の一方の端縁から長尺方向に長さ(L)だけ、すなわち10mm離間しており、かつ短尺方向(Wの延在方向)の一方の端縁から長さ(Wa)だけ、すなわち12.7mm離間した点を中心軸(C)としており、中心軸(C)が厚さ(T)方向が延在方向となるように、厚さ(T)方向に試験片40の上面40aから下面40bに貫通している直径(D)6mmの円柱状とすることができる。
ステップ2)
ステップ2)は、上記試験片40を、加熱処理して乾燥するステップである。ステップ2)は、従来公知の任意好適な装置を用いて、試験片40の形状、特性を損なわないことを条件として、任意好適な条件にて行うことができる。
ステップ2)にかかる加熱処理は、具体的には、例えば、市場にて入手できる熱風循環式オーブンを用いて、試験片40を、例えば、80℃で7時間の条件で加熱処理して、乾燥することにより行うことができる。
ステップ2)によって加熱処理して乾燥された試験片40は、加熱乾燥の直後において後続の口述するステップ3)が実施されない場合には、試験片40を、例えば、乾燥剤を入れたデシケータ中で保管することが好ましい。試験片40をデシケータ内で保管する時間は、例えば16時間とすることができる。
ステップ3)
ステップ3)は、試験片40の長尺方向のうちの貫通孔が設けられている端縁側とは反対側の他端側を挟持し、かつ上面40aおよび下面40bの延在方向が水平方向と一致するように固定台に固定するステップである。
なお、本実施形態において、ステップ3)~5)は、任意好適な従来公知の恒温恒湿装置内で、恒温恒湿条件下で行うことが好ましい。ステップ3)~5)は、試験片40を、例えば、温度を23℃とし、相対湿度50%とした恒温恒湿室内に静置して行うことが好ましい。
ステップ3)は、具体的には、試験片40の長尺方向に延在する長辺(L)と短尺方向に延在する短辺(W)とにより画成される主面であって互いに対向する上面40aおよび下面40bのうちの貫通孔42に近い側の長尺方向の端縁から長尺方向に100mm~130mm離間している範囲である挟持領域44を挟持して、露出領域46を露出させつつ、上面40aおよび下面40bの延在方向が水平方向と一致するように固定台に固定するステップとすることができる。
ステップ4)
ステップ4)は、試験片40のうちの貫通孔42が設けられた位置において、鉛直方向に上記式(1)で算出される荷重をかけて、上面40aに表面応力を発生させながら、試験片40の露出領域46であって、上面40aの所定領域、すなわち塗布領域40aaに、エタノールを1回以上塗布して、エタノールが塗布された状態を維持するステップである。
本実施形態において、ステップ4)にかかる塗布領域40aaは、表面40aに設定される帯状の領域である。具体的には、塗布領域40aaは、試験片40の上面40aのうちの貫通孔42に近い側の長尺方向(L)の端縁から長尺方向に90mm~100mm離間している範囲(すなわち、試験片の貫通孔の中心軸Cと、試験片のエタノール塗布領域の中心との距離Lが75mm~95mmの範囲)に、対向する2つの長辺(L1)にまたがる帯状の領域として設けることが好ましい。
ステップ4)は、具体的には、貫通孔42が設けられた位置において、鉛直方向に上記式(1)で算出される荷重をかけて、上面40aに表面応力を発生させながら、塗布領域40aaに、エタノール選択された溶剤を1回以上塗布して、塗布されたエタノール溶剤が揮発して消失しないようにエタノールが塗布された状態、すなわち、塗布領域40aaの全面にエタノール溶剤が存在する状態を維持するステップとすることができる。上記式(1)で算出される荷重としては、例えば800gが挙げられる。
上面40aのうちの帯状の塗布領域40aaに荷重をかける方法は特に限定されない。本実施形態では、既に説明した貫通孔42を用いて荷重をかけることにより、上面40aのうちの塗布領域40aaに表面応力を加えている。具体的には、試験片40の上面40a側に係止された係止部材に一方の末端が固定され、他方の末端に荷重部材が固定されたワイヤ状部材を貫通孔42を介して荷重部材を吊して加重をかけることにより、上面40aのうちの塗布領域40aaに表面応力を加えることができる。
ステップ5)は、選択された溶剤の塗布を開始してから試験片40にクレーズ(クラック)が発生するまでの時間を計測してクレーズ発生時間とするステップである。すなわち、試験片40の上面40aのうちの塗布領域40aaに表面応力を加えた状態で、溶剤のの塗布を開始してから試験片40の塗布領域40aaに目視でクレーズが発生するまでの時間を計測し、塗布開始からクレーズが発生するまでに要した時間をクレーズ発生時間とすることができる。以上のステップ1)~5)により、本実施形態の成形体のクレーズ発生時間を決定することができる。
(3)シャルピー衝撃強度
上記のとおり、鉛筆硬度およびクレーズ発生時間を所定範囲とすることにより、シャルピー衝撃強度に優れた成形体とすることができる。
ここで、「シャルピー衝撃強度」とは、成形体(射出成形体)全体の靭性(耐衝撃性)に関する指標であって、衝撃を吸収する吸収エネルギーにかかるパラメータである。よって、既に説明した「鉛筆硬度」とは直接的には関連しない指標である。
本実施形態の成形体(射出成形体)にかかる「シャルピー衝撃強度(kJ/m)」は、従来公知の任意好適な測定装置(例えば、安田精機製作所(株)製「IMPACT TESTER」)を用いて、所定のサンプルを用意して常法に従って測定することができる。
本実施形態において、成形体のシャルピー衝撃強度は、通常20kJ/mを超えており、20kJ/mを超えて30kJ/m以下であることが好ましく、20kJ/mを超えて25kJ/m以下であることがより好ましい。
2.メタクリル樹脂組成物
ここで、本実施形態の成形体の材料である「少なくとも1種のメタクリル樹脂を含むメタクリル樹脂組成物」について、図3および4を参照して具体的に説明する。
メタクリル樹脂組成物は、上記のとおり、少なくとも1種のメタクリル樹脂を含む。本実施形態において、メタクリル樹脂組成物は、少なくともメタクリル樹脂(A)およびメタクリル樹脂(B)を含むことが好ましい。また、本実施形態において、メタクリル樹脂組成物は、下記要件(i)~(iii)を満たす組成物であることが好ましく、下記要件(i)~(iii)を満たす組成物であって、少なくともメタクリル樹脂(A)およびメタクリル樹脂(B)を含むことがより好ましい。なお、以下の「メタクリル樹脂」に関する説明は、メタクリル樹脂組成物に含まれるメタクリル樹脂(A)およびメタクリル樹脂(B)の両方に当てはまるものとする。
(i)メタクリル樹脂組成物の微分分子量分布曲線において、始点から終点までのピーク面積に対する、始点Aから分子量30,000までのピーク面積の割合(%)をW1とするとき、W1が、10~25である。W1は、好ましくは10~20であり、より好ましくは13~18である。
(ii)メタクリル樹脂組成物の微分分子量分布曲線において、始点から終点までのピーク面積に対する、分子量300,000から終点までのピーク面積の割合(%)をW2とするとき、W2が、5~35である。W2は、好ましくは5~30であり、より好ましくは6~30である。
(iii)メタクリル樹脂組成物の質量平均分子量と数平均分子量との比(Mw/Mn)が、2.0~6.0である。Mw/Mnは、好ましくは2.0~5.0であり、より好ましくは2.5~5.0である。
メタクリル樹脂組成物が、上記要件(i)、(ii)および(iii)を満たすことにより、本実施形態の成形体の鉛筆硬度を上記所定値とすることができ、成形体のクレーズ発生時間を上記範囲とすることができ、結果として成形体のシャルピー衝撃強度を向上させることができる。
メタクリル樹脂組成物は、少なくとも1種のメタクリル樹脂が、メタクリル酸エステルに由来する構造単位を含み、メタクリル樹脂組成物に含まれるメタクリル酸エステルに由来する構造単位の含有量が、メタクリル樹脂組成物に含まれる全構造単位の合計含有量100質量%に対して、98.0質量%以上であることが好ましいく、メタクリル樹脂(A)およびメタクリル樹脂(B)の双方が、メタクリル酸エステルに由来する構造単位を含み、メタクリル樹脂組成物に含まれるメタクリル酸エステルに由来する構造単位の含有量が、メタクリル樹脂組成物に含まれる全構造単位の合計含有量100質量%に対して、98.0質量%以上であることがより好ましい。
メタクリル樹脂は、メタクリル酸エステルに由来する構造単位(以下、メタクリル酸エステル単位と称する場合がある。)を有する。メタクリル樹脂を調製するために用いられうるメタクリル酸エステルの例としては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸シクロヘキシル等のメタクリル酸アルキルが挙げられる。本実施形態においては、メタクリル酸エステルがメタクリル酸メチルであることが好ましい。メタクリル樹脂を調製するにあたり、上記例示のメタクリル酸エステルは1種単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
メタクリル樹脂組成物に含まれるメタクリル樹脂のメタクリル酸エステル単位の含有量は、メタクリル樹脂組成物に含まれる全構造単位100質量%に対して、98.0質量%以上であり、98.4質量%以上であることが好ましく、通常100.0質量%以下であり、99.5質量%以下であることが好ましく、98.4~99.5質量%であることがより好ましく、98.6~99.5質量%であることがさらに好ましい。なお、かかる含有量は、例えば、従来公知の熱分解ガスクロマトグラフィー装置を用いる任意好適な分析法によって求めることができる。
少なくとも1種のメタクリル樹脂が、メタクリル酸エステル単位以外の他の単量体単位をさらに含んでいてもよいし、メタクリル樹脂(A)およびメタクリル樹脂(B)の双方が、メタクリル酸エステル単位以外の他の単量体単位をさらに含んでいてもよい。メタクリル酸エステル単位以外の他の単量体単位としては、例えば、アクリル酸エステルに由来する構造単位(以下、アクリル酸エステル単位と称する場合がある。)が挙げられる。
アクリル酸エステルとしては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸sec-ブチル、アクリル酸tert-ブチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸2-ヒドロキシエチル、およびアクリル酸シクロペンタジエンが挙げられる。本実施形態においては、アクリル酸エステルが、アクリル酸メチル、またはアクリル酸エチルであることが好ましく、アクリル酸メチルであることがより好ましい。上記例示のアクリル酸エステルは1種単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
メタクリル樹脂組成物に含まれうるアクリル酸エステル単位の含有量は、0~1.6質量%であることが好ましく、0.5~1.6質量%であることがより好ましく、0.5~1.5質量%であることがさらに好ましく、0.5~1.4質量%であることが特に好ましく、1.2~1.4質量%であることがとりわけ好ましい。ただし、メタクリル樹脂組成物中のメタクリル酸エステル単位とアクリル酸エステル単位との合計を100質量%とする。
アクリル酸エステル単位の含有量を上記範囲とすれば、得られる共重合体の解重合の進行が抑制され、射出成形時の熱安定性をより良好にすることができる。アクリル酸エステル単位の含有量を1.6質量%以下とすれば、成形品の耐熱性(ビカット軟化温度等)をより良好にすることができる。
メタクリル酸エステル単位およびアクリル酸エステル単位の含有量は、例えば、従来公知の熱分解ガスクロマトグラフィー装置を用いる任意好適な分析法によって求めることができる。
具体的には、例えば、メタクリル樹脂組成物を熱分解炉(熱分解装置)を用いて所定の温度(400℃以上)で熱分解し、発生した分解ガスをガスクロマトグラフィー装置により分析し、上記メタクリル樹脂組成物を製造するにあたり使用したモノマー成分(例えば、メタクリル酸メチルおよびアクリル酸メチル)に対応するピークの面積比を求め、質量比(%)に換算することによって求めることができる。
面積比を質量比(%)に換算する方法としては、例えば、メタクリル樹脂の標準品(市販品として入手可能であり、モノマー成分の種類およびその質量割合が既知であるメタクリル樹脂)について、予め上記と同様にして各モノマー成分に対応するピークの面積比を求めることによって、かかる面積比からモノマー成分の質量比(%)を換算することのできるファクターを算出し、また必要に応じて、複数の標準品を用いて検量線を作成し、このようなファクターを算出することによって、かかるファクターを用いて、本発明のメタクリル樹脂組成物中に含まれるメタクリル樹脂のモノマー成分の面積比を対応する質量比(%)に換算することが可能である。なお、これらのピークが一部重なる場合には、重複する面積を従来公知の任意好適な方法により補正して面積比および質量比(%)を算出することができる。
メタクリル樹脂が含んでいてもよい任意の構造単位としては、アクリル酸エステル単位以外にも、例えばメタクリル酸エステルおよび/またはアクリル酸エステルと共重合可能な他の単量体に由来する構造単位(以下、他の単量体単位とも称する場合がある。)が挙げられる。かかる他の単量体単位を形成するためのモノマーとしては、例えばラジカル重合可能な二重結合を1個のみ有する単官能性モノマー、ラジカル重合可能な二重結合を2個以上有する多官能性モノマーが挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
単官能性モノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸等の不飽和カルボン酸またはこれらの酸無水物;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等の窒素含有モノマー;スチレン、α-メチルスチレン等のスチレン系モノマーが挙げられる。
多官能性モノマーとしては、例えば、エチレングリコールジメタクリレート、ブタンジオールジメタクリレート等のグリコール類の不飽和カルボン酸ジエステル;アクリル酸アリル、メタクリル酸アリル、ケイ皮酸アリル等の不飽和カルボン酸のアルケニルエステル;フタル酸ジアリル、マレイン酸ジアリル、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート等の多塩基酸のアルケニルエステル;トリメチロールプロパントリアクリレート等の多価アルコールの不飽和カルボン酸エステル;ジビニルベンゼンが挙げられる。
上記要件(i)、(ii)および(iii)にかかるW1およびW2、ならびに質量平均分子量および数平均分子量は、JIS K 7252-1~4(プラスチック-サイズ排除クロマトグラフィーによる高分子の平均分子量及び分子量分布の求め方-第1部~第4部)に準拠して、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)等の従来公知のサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)を利用して求めることができる。
具体的には、まず、市販されているメタクリル樹脂の単分散の標準試料(数平均分子量、質量平均分子量などの分子量が既知であり、分子量分布の範囲が狭い標準物質)を用いて、溶出時間(t)と、分子量(M)の対数(logM)との関係を示す検量線(校正曲線)を予め作成しておく。
次に、測定対象となるメタクリル樹脂組成物の試料を適切な溶媒に溶解して希薄溶液を調製する。この溶液を移動相(溶離液)に注入して、SECカラムに導入する。なお、このSECカラムには、均一の大きさの細孔または種々の大きさの細孔を有する非吸着性の微粒子が充填されている。試料は、かかるSECカラムを通過するにつれて分子量(流体力学的体積)の相違によって相互に分離されうる。このSECカラムにおいて、分子量が大きいメタクリル樹脂は細孔の中に浸透することができないので早く溶出する。他方、分子量が小さいメタクリル樹脂は細孔の中に浸透することができるのでその溶出が遅くなる。そして、溶離液中のメタクリル樹脂の濃度を連続的に濃度検出器で検出してSECクロマトグラムを得る。
ここで、予め単分散の分子量を有する標準試料を用いて作成した校正曲線によって、SECクロマトグラムにおける任意の溶出時間(t)に対応するメタクリル樹脂の分子量(M)を求める。
上記のとおり得られたデータに基づいて、メタクリル樹脂の分子量(M)に対して、dW/d(logM)をプロットすることによって、「微分分子量分布曲線」を作成する。ここで、「W」は濃度分率を指す。
具体的には、微分分子量分布曲線は、溶出時間(t)におけるメタクリル樹脂の分子量(M)およびそのシグナル強度(H)から、メタクリル樹脂の分子量(M)に対して、下記式により計算したdW/d(logM)をプロットすることによって作成することができる。
Figure 2022073241000002
式中、Iは、データ収集間隔(分)を示す。
上記のとおり作成した微分分子量分布曲線の具体例について、図3および図4を参照して説明する。図3は、後述する調製例1にかかるメタクリル樹脂組成物1の微分分子量分布曲線を示すグラフである。図4は、後述する調製例2にかかるメタクリル樹脂組成物2の微分分子量分布曲線を示すグラフである。
図3および4に示されるように、微分分子量分布曲線とdW/d(logM)=0の直線とが接する2点のうち、より低分子量側の点を点A(始点)、より高分子量側の点を点B(終点)とする。
そして、始点から終点までの曲線と直線とにより囲まれる領域の面積(以下、ピーク面積という。)を100とした場合に、始点から終点までのピーク面積に対する始点から分子量30,000までのピーク面積の割合(%)を「W1」とし、分子量300,000から終点までの面積の割合(%)をW2とする。
要件(i)において規定されるとおり、本実施形態においては「W1」の値は10~25であり、14~22であることが好ましく、17~19であることがより好ましい。W1の値が、25よりも大きいと、シャルピー衝撃強度が低下するおそれがある。また、W1の値が、10よりも小さいと、流動性が低下するおそれがある。
要件(ii)において規定されるとおり、「W2」の値は、5~35であることが好ましく、3~15であることがより好ましい。W2の値が、35よりも大きいと、流動性が低下するおそれがある。W2の値が、5よりも小さいと耐溶剤性が低下するおそれがある。
クレーズ発生時間を許容される時間以下とする観点から、W2の値は、5以上であることが好ましく、6以上であることがより好ましく、35以下であることが好ましく、15以下であることがより好ましい。
要件(iii)において規定されるとおり、メタクリル樹脂組成物の質量平均分子量と数平均分子量との比(Mw/Mn)は、好ましくは2.0~6.0であり、より好ましくは2.5~4.9である。
メタクリル樹脂組成物に含まれるメタクリル樹脂(A)およびメタクリル樹脂(B)は、耐溶剤性、シャルピー衝撃強度および流動性の観点から、互いに質量平均分子量が異なっていることが好ましく、メタクリル樹脂(A)の質量平均分子量が120,000以上180,000以下であり、かつメタクリル樹脂(B)の質量平均分子量が10,000以上60,000以下であることが好ましい。
メタクリル樹脂(A)の質量平均分子量は、120,000以上180,000以下であることが好ましく、130,000以上160,000以下であることがより好ましい。メタクリル樹脂(B)の質量平均分子量は、10,000以上60,000以下であることが好ましく、30,000以上50,000以下であることがより好ましい。タクリル樹脂組成物は、質量平均分子量が異なるメタクリル樹脂(A)を2種以上含んでいてもよく、質量平均分子量が異なるメタクリル樹脂(B)を2種以上含んでいてもよい。
質量平均分子量が上記範囲内であるメタクリル樹脂(A)、およびメタクリル樹脂(B)を用いることで、シャルピー衝撃強度により優れた成形体とすることができる。
上記質量平均分子量の測定方法は、メタクリル樹脂組成物におけるW1、およびW2の算出方法で上述した方法(SECを利用した方法)と同様である。
メタクリル樹脂組成物に含まれる、メタクリル樹脂(A)およびメタクリル樹脂(B)の合計含有量を100質量%としたときに、メタクリル樹脂(A)およびメタクリル樹脂(B)のうちの一方の含有量が25質量%~35質量%であり、他方の含有量が65質量%~75質量%であることが好ましい。
メタクリル樹脂(A)およびメタクリル樹脂(B)の含有量を上記範囲内とすることで、シャルピー衝撃強度により優れた成形体とすることができる。
(II)メタクリル樹脂組成物の製造方法
メタクリル樹脂組成物は、従前公知の任意好適な製造方法により製造することができる。メタクリル樹脂組成物に含まれるメタクリル樹脂は、具体的には、例えば、上記メタクリル酸エステル、さらには他の単量体等の単量体成分を重合することにより製造することができる。
上記メタクリル酸エステル、さらには他の単量体等の単量体成分を重合し、メタクリル樹脂を製造する方法としては、懸濁重合法、溶液重合法、塊状重合法等の公知の重合法が挙げられ、好ましくは塊状重合法である。
塊状重合法は、重合安定剤を使用しないためにより外観に優れるメタクリル樹脂を得ることができる。また、懸濁重合の場合とは異なり、重合温度が100℃よりも高く、その結果、メタクリル樹脂のシンジオタクティシティが低下しやすいため、メタクリル樹脂の流動性がより増加する。連続的に塊状重合を行った場合、例えば、上記単量体成分と必要に応じて重合開始剤、連鎖移動剤等とを反応容器の中に連続的に供給しながら反応容器内で所定の時間滞留させて得られる部分重合体を、連続的に抜き出すことにより行うことができるので、メタクリル樹脂を効率的に重合して製造することができる。
本発明のメタクリル樹脂組成物に含まれるメタクリル樹脂の製造において、重合温度は、好ましくは110~190℃である。
上記メタクリル樹脂の製造方法、特に塊状重合においては、例えば、重合開始剤や連鎖移動剤などの添加剤を使用してもよい。重合開始剤として、例えば、ラジカル開始剤を用いることができる。
ラジカル開始剤としては、例えば、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル、アゾビスシクロヘキサンニトリル、1,1’-アゾビス(1-アセトキシ-1-フェニルエタン)、ジメチル2,2’-アゾビスイソブチレート、4,4’-アゾビス-4-シアノバレリン酸などのアゾ化合物;ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、アセチルパーオキサイド、カプリリルパーオキサイド、2,4-ジクロルベンゾイルパーオキサイド、イソブチルパーオキサイド、アセチルシクロヘキシルスルホニルパーオキサイド、tert-ブチルパーオキシピバレート、tert-ブチルパーオキシネオデカノエート、tert-ブチルパーオキシネオヘプタノエート、tert-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、1,1-ジ(tert-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1-ジ(tert-ブチルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、1,1-ジ(tert-ヘキシルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジイソブチルパーオキシジカーボネート、ジ-sec-ブチルパーオキシジカーボネート、ジ-n-ブチルパーオキシジカーボネート、ビス(2-エチルヘキシル)パーオキシジカーボネート、ビス(4-tert-ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、tert-アミルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、1,1,3,3-テトラメチルブチルパーオキシ-エチルヘキサノエート、1,1,2-トリメチルプロピルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、tert-ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、tert-アミルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、tert-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキシルカーボネート、tert-ブチルパーオキシアリルカーボネート、tert-ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、1,1,3,3-テトラメチルブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、1,1,2-トリメチルプロピルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、1,1,3,3-テトラメチルブチルパーオキシイソノナエート、1,1,2-トリメチルプロピルパーオキシ-イソノナエート、tert-ブチルパーオキシベンゾエートなどの有機過酸化物などが挙げられる。
重合開始剤は、1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を使用してもよい。
重合開始剤の種類は、合成されるメタクリル樹脂や使用する原料モノマーの種類などに応じて選定されうる。ラジカル開始剤としては、その重合温度での半減期が1分以内である重合開始剤が好ましい。
本実施形態において使用することのできる連鎖移動剤は、単官能および多官能のいずれの連鎖移動剤であってもよい。連鎖移動剤としては、具体的には、例えば、n-プロピルメルカプタン、イソプロピルメルカプタン、n-ブチルメルカプタン、tert-ブチルメルカプタン、n-ヘキシルメルカプタン、n-オクチルメルカプタン、2-エチルヘキシルメルカプタン、n-ドデシルメルカプタン、tert-ドデシルメルカプタンなどのアルキルメルカプタン;フェニルメルカプタン、チオクレゾールなどの芳香族メルカプタン;エチレンチオグリコールなどの炭素原子数18以下のメルカプタン類;エチレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、ソルビトールなどの多価アルコール類;水酸基をチオグリコール酸または3-メルカプトプロピオン酸でエステル化した化合物、1,4-ジヒドロナフタレン、1,4,5,8-テトラヒドロナフタレン、β-テルピネン、テルピノーレン、1,4-シクロヘキサジエン、硫化水素などが挙げられる。連鎖移動剤は、1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を使用してもよい。
連鎖移動剤の種類および使用量は、合成されるメタクリル樹脂や使用する原料モノマーの種類などに応じて適宜選択することができる。連鎖移動剤としては、n-オクチルメルカプタン、またはn-ドデシルメルカプタンが好ましい。
上記原料モノマー、重合開始剤、連鎖移動剤などに加えて、例えば離型剤、ブタジエンおよびスチレンブタジエンゴム(SBR)などのゴム状重合体、熱安定剤、紫外線吸収剤などを用いてもよい。
ここで、離型剤とは、メタクリル樹脂組成物の成形性を向上させるために用いられる成分である。熱安定剤は、メタクリル樹脂の熱分解を抑制するために用いられる成分である。紫外線吸収剤は、メタクリル樹脂の紫外線による劣化を抑制するために用いられる成分である。
離型剤は、特に制限されない。離型剤としては、例えば、高級脂肪酸エステル、高級脂肪族アルコール、高級脂肪酸、高級脂肪酸アミド、および高級脂肪酸金属塩が挙げられる。なお、離型剤は、1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
離型剤の使用量は、メタクリル樹脂100質量部に対して、0.01~1.0質量部とすることが好ましく、0.01~0.50質量部とすることがより好ましい。なお、本発明のメタクリル樹脂組成物が2種以上のメタクリル樹脂を含んでいる場合に、「メタクリル樹脂100質量部」とは、2種以上のメタクリル樹脂の合計量をいう。
熱安定剤は、特に限定されない。熱安定剤としては、例えば、ヒンダードフェノール系熱安定剤、リン系熱安定剤や有機ジスルフィド化合物が挙げられる。これらの中でも、有機ジスルフィド化合物が好ましい。なお、熱安定剤は、1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
熱安定剤の使用量は、メタクリル樹脂100質量部に対して、1~2000質量ppmであることが好ましい。メタクリル樹脂組成物から成形体を製造するために、メタクリル樹脂組成物(より詳細には、脱揮後のメタクリル樹脂組成物)を成形する際、成形効率を高める目的でその成形温度を高めに設定することがある。そのような場合において、熱安定剤を配合すると、より効果的に樹脂組成物の成形を行うことができる。
紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、マロン酸エステル系紫外線吸収剤、オキサルアニリド系紫外線吸収剤が挙げられる。紫外線吸収剤は、1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの中でも、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、マロン酸エステル系紫外線吸収剤、オキサルアニリド系紫外線吸収剤が好ましい。
紫外線吸収剤の使用量は、メタクリル樹脂組成物に含まれるメタクリル樹脂100質量部に対して、5~1000質量ppmとすることが好ましい。
メタクリル樹脂組成物の製造方法の例としては、上記メタクリル樹脂と、必要に応じて任意の適切な他の成分(上記離型剤、ゴム状重合体、熱安定剤、紫外線吸収剤等)とを混練する方法が挙げられる。
メタクリル樹脂組成物の製造方法の例としては、多段重合法を用いて、2種のうちの一方のメタクリル樹脂を含む組成物(シロップ)の存在下で、他方のメタクリル樹脂を合成しうる単量体成分を重合させた後に、押出機中にて混練する方法が挙げられる。
かかる多段重合法としては、例えば、国際公開第2014/088082号に記載されている方法が挙げられる。
ここで、図5を参照して、多段重合法に好適に適用することができるメタクリル樹脂組成物を製造するための装置の構成例およびメタクリル樹脂組成物の製造方法について説明する。図5は、メタクリル樹脂組成物を製造するための装置を説明するための模式図である。
本実施形態にかかるメタクリル樹脂組成物を製造するための装置は、原料モノマータンク1、重合開始剤タンク3、ポンプ5、ポンプ7、原料供給ライン9、第1の反応槽10、供給口11a、抜き出し口11b、供給口11c、ジャケット13、攪拌機14、接続ライン15、重合開始剤タンク17、ポンプ19、第2の反応槽20、供給口21a、抜き出し口21b、供給口21c、ジャケット23、攪拌機24、抜き出しライン25、予熱器31、脱揮押出機33、排出ライン35、回収タンク37を含む。
図5に示されるとおり、メタクリル樹脂組成物の製造方法である多段重合法は、2つの反応槽を用いて実施され、各反応槽において好ましくは連続塊状重合が行われる。例えば、第1の反応槽10にて2種のうちの一方のメタクリル樹脂が調製され、第2の反応槽20にてかかる一方のメタクリル樹脂の存在下で他方のメタクリル樹脂を調製することができる。ここで、第1の反応槽10および第2の反応槽20は、完全混合型反応槽である。
第1の反応槽10における反応槽内の温度は、110~160℃であることが好ましく、110~150℃であることがより好ましく、120~140℃であることがさらに好ましい。第1の反応槽10における反応槽内の温度が上記の範囲である場合、第1の反応槽10における連鎖移動剤濃度は、第1の反応槽10に供給される原料モノマーの総質量に対して、0.12~0.19質量%であることが好ましい。
第2の反応槽20における反応槽内の温度は、170~190℃であることが好ましく、175~185℃であることがより好ましい。第2の反応槽20における反応槽内の温度が上記の範囲である場合、第2の反応槽20に供給される連鎖移動剤の濃度は、第2の反応槽20に供給される原料モノマーの総質量に対して、0.10~0.25質量%であることが好ましい。
本実施形態にかかるメタクリル樹脂組成物の製造方法は、第1の重合工程および第2の重合工程を含む。
第1の重合工程では、メタクリル酸エステルを98.0質量%以上含む原料モノマー(A)、重合開始剤(A)および連鎖移動剤(A)を含有する原料組成物(A)を、第1の反応槽10である第1の完全混合型反応槽に供給し、第1の完全混合型反応槽において原料組成物(A)を連続塊状重合に付し、得られた中間組成物(A)を第1の完全混合型反応槽より抜き出す。
第2の重合工程では、メタクリル酸エステルを98.0質量%以上含む原料モノマー(B)、重合開始剤(B)および連鎖移動剤(B)を含有する原料組成物(B)、並びに、第1の重合工程で抜き出された中間組成物(A)を、第2の反応槽20である第2の完全混合型反応槽に供給し、第2の完全混合型反応槽において原料組成物(B)および中間組成物(A)をさらに連続塊状重合に付すことによりメタクリル樹脂組成物を調製し、第2の完全混合型反応槽から抜き出す。このようにして、本実施形態のメタクリル樹脂組成物を製造することができる。
原料モノマー(A)および原料モノマー(B)に含まれうるメタクリル酸エステルの例および好ましい例としては、既に説明したメタクリル樹脂(A)またはメタクリル樹脂(B)のメタクリル酸エステルの例および好ましい例が挙げられる。
重合開始剤(A)および重合開始剤(B)としては、既に説明し例示した重合開始剤を用いることができる。連鎖移動剤(A)および連鎖移動剤(B)としては、既に説明し例示した連鎖移動剤を用いることができる。
本実施形態において、メタクリル樹脂組成物の製造方法は、好ましくは下記要件(11)および(12)を満たす。
(11)0.7≦L/L≦1.8
(12)1.0≦S/S≦5.0
要件(11)において、Lは、原料組成物(A)中の重合開始剤(A)の濃度(質量%)を表す。Lは、原料組成物(B)および中間組成物(A)の混合物中の重合開始剤(B)の濃度(質量%)を表す。
要件(12)において、Sは、原料組成物(A)中の連鎖移動剤(A)の濃度(質量%)を表す。Sは、原料組成物(B)および中間組成物(A)の混合物中の連鎖移動剤(B)の濃度(質量%)を表す。
本実施形態において、メタクリル樹脂組成物の製造方法が、上記の要件(11)および(12)を満たすことで、シャルピー衝撃強度に優れる成形体を得ることができるメタクリル樹脂組成物を製造することができる。
/Lの値は、押出機から押し出されてくるメタクリル樹脂組成物のストランドをペレタイザーにて引き取ってペレット状とする際の安定性の観点から、より好ましくは1.6以上、さらに好ましくは1.7以上であり、より好ましくは1.8以下、さらに好ましくは1.75以下である。L/Lの値が大きいと、第1の反応槽10で生成する高分子量体の成分の割合が大きくなるため、押出機への負荷が増大するおそれがある。また、L/Lの値が小さいと第2の反応槽20で生成する低分子量体成分の割合が大きくなるため、押出機から出てくるストランドをペレタイザーにて引き取ってペレット状とする際に、ストランドの機械的な強度が小さくなってしまうため、ストランドが切れたり、微粉が発生したりするおそれがある。
/Sの値は、より好ましくは0.6以上、さらに好ましくは1.0以上であり、より好ましくは2.0以下、さらに好ましくは1.5以下である。
本実施形態のメタクリル樹脂組成物の製造方法は、さらに、下記要件(13)および(14)を満たすことが好ましい。
(13)30≦θ≦70
(14)10≦θ≦50
要件(13)において、θは、第1の重合工程の第1の反応槽10における滞留時間(分)を表す。
要件(14)において、θは、第2の重合工程の第2の反応槽20における滞留時間(分)を表す。
本実施形態において、メタクリル樹脂組成物の製造方法が、要件(13)および(14)を満たすことで、シャルピー衝撃強度により優れる成形体とすることができるメタクリル樹脂組成物を製造することができる。
θは、製造効率の観点から、より好ましくは30以上、さらに好ましくは35以上であり、安定性の観点から、より好ましくは40以下、さらに好ましくは38以下である。滞留時間が短いほど安定性に優れる。滞留時間が短すぎると、第1の反応槽10と第2の反応槽10との間における連結配管内にて摩擦が大きく生じるため、ポンプの送液が難しくなるおそれがある。
θは、製造効率の観点から、より好ましくは15以上、さらに好ましくは20以上であり、製造の安定性の観点から、より好ましくは23以下である。滞留時間が短いほど製造の安定性に優れる。しかしながら、滞留時間が短すぎると、第1の反応槽10と第2の反応槽20との間における連結配管内にて摩擦が大きくなるため、ポンプにより送液が難しくなるおそれがある。
本実施形態において、メタクリル樹脂組成物の製造方法は、第1の重合工程および第2の重合工程に加えて、任意のその他の工程をさらに含みうる。任意のその他の工程の例としては、第2の重合工程で得られたメタクリル樹脂組成物から、未反応の原料モノマー等の揮発性成分を除去する工程、メタクリル樹脂組成物をペレット状などの任意の形状とする工程が挙げられる。
3.成形体の製造方法
本実施形態の成形体の製造方法は、特に限定されない。本実施形態の成形体の製造方法の例としては、押出成形法、および射出成形法が挙げられる。本実施形態の成形体は、その材料であるメタクリル樹脂組成物が流動性に優れていることから、射出成形法により製造することが好ましい。以下、本実施形態の成形体の製造方法について、射出成形法による製造方法を例にとって説明する。
本実施形態の成形体の製造方法は、少なくとも1種のメタクリル樹脂を含むメタクリル樹脂組成物を用意する工程と、メタクリル樹脂組成物を、射出温度を240℃~270℃とし、射出速度を10mm/秒~70mm/秒とする条件で射出成形することにより成形体とする工程とを含む。以下、各工程について具体的に説明する。
(1)少なくとも1種のメタクリル樹脂を含むメタクリル樹脂組成物を用意する工程
本工程は、射出成形機に供するためのメタクリル樹脂組成物を用意する工程である。「少なくとも1種のメタクリル樹脂を含むメタクリル樹脂組成物」については、既に説明したとおりであるので、その詳細な説明は省略する。
本実施形態において、射出成形法により成形体を製造するにあたり、メタクリル樹脂組成物は、製造効率をより高める観点から、ペレット状とすることが好ましい。ペレット状のメタクリル樹脂組成物の形状、サイズ等は、用いられる射出成形装置、適用される条件を勘案して、任意好適な範囲で設定することができる。
(2)メタクリル樹脂組成物を、射出温度を240℃~270℃とし、射出速度を10mm/秒~70mm/秒とする条件で射出成形することにより成形体とする工程
本工程は、メタクリル樹脂組成物を、射出成形機により、成形体とする工程である。
具体的には、本工程は、既に説明したメタクリル樹脂組成物を溶融状態として、射出成形機が備える金型のキャビティ内に射出することにより充填して成形し、次いで冷却した後、メタクリル樹脂組成物が成形された成形体を金型から剥離して取り出すことにより行われる。
より具体的には、ペレット状のメタクリル樹脂組成物を射出成形機が備えるホッパーからシリンダー内に投入し、さらにスクリューを回転させながら溶融させ、その後スクリューを後退させることにより、シリンダー内に所定量のメタクリル樹脂組成物を充填し、スクリューを前進させることにより圧力をかけながら溶融したメタクリル樹脂組成物を金型のキャビティ内に所定の射出温度かつ所定の射出速度で射出することにより充填し、金型が充分に冷却されるまで一定時間保圧した後、金型を開いて金型から成形体を剥離して取り出すことにより製造することができる。
本実施形態においては、既に説明した鉛筆硬度およびクレーズ発生時間にかかる要件を充足させ、シャルピー衝撃強度に優れた成形体とする観点から、射出温度を240℃~270℃とし、射出速度を10~70mm/秒とする条件で射出成形することが好ましい。
本実施形態において、射出温度とは「射出成形機のノズルから射出されるときのメタクリル樹脂組成物(溶融状態)の温度」の温度をいう。具体的には、射出直前のノズルにおけるメタクリル樹脂組成物の温度を測定することは困難であるので、射出成形機のノズルから溶融状態のメタクリル樹脂組成物を射出する工程を3回連続的に繰り返して、3回目の射出直後の3層が積層されたメタクリル樹脂組成物塊の内部(第2層)に、温度計のセンサ部を即座に挿入して温度を測定し、得られた温度を射出温度とした。
本実施形態において、射出温度は、シャルピー衝撃強度に優れた成形体とする観点から250℃~270℃であることがより好ましく、250℃~260℃であることがさらに好ましい。
本実施形態において、射出速度とは、射出成形機から射出されるメタクリル樹脂組成物(溶融状態)の速度(mm/秒)をいう。
本実施形態において、射出速度は、シャルピー衝撃強度に優れた成形体とする観点から、10mm/秒~50mm/秒であることがより好ましく、20mm/秒~40mm/秒であることがさらに好ましい。
本実施形態において、成形体を製造する際の諸条件(既に説明した射出温度および射出速度を除いた条件)は、適宜設定することができ、特に限定されない。
本実施形態おいて、射出成形機の金型温度(℃)は、シャルピー衝撃強度に優れた成形体とする観点から、50~80℃とすることが好ましく、60~70℃とすることがより好ましい。
本実施形態おいて、冷却時間(秒)は、金型内のキャビティに充填されたメタクリル樹脂組成物(溶融状態)を金型で保圧して冷却する時間である。冷却時間は、シャルピー衝撃強度に優れた成形体とする観点から、30~150秒とすることが好ましく、40~60秒とすることがより好ましい。
本実施形態おいて、射出時間(秒)は、メタクリル樹脂組成物(溶融状態)が射出され、金型内への充填が完了するまでの時間である。射出時間は、シャルピー衝撃強度に優れた成形体とする観点から、5~15秒とすることが好ましく、8~13秒とすることがより好ましい。
本実施形態おいて、スクリュー回転数(rpm)は、メタクリル樹脂組成物(溶融状態)を射出する際の、射出成形機が備えるスクリューの回転数である。スクリュー回転数は、シャルピー衝撃強度に優れた成形体とする観点から、40~100rpmとすることが好ましく、50~80rpmとすることがより好ましい。
本実施形態おいて、背圧(MPa)は、メタクリル樹脂組成物(溶融状態)を射出する際の、射出成形機内の圧力である。背圧は、シャルピー衝撃強度に優れた成形体とする観点から、5~15MPaとすることが好ましく、8~13MPaとすることがより好ましい。
本実施形態において、成形体のガラス転移温度は、JIS-K7121に準拠して測定されたガラス転移温度(Tmg)(℃)である。
ガラス転移温度は、従来公知の任意好適な測定機器(例えば、示差走査熱量計である日立ハイテクサイエンス(株)製「DSC7020」)を用いて測定することができる。
具体的には、成形体(射出成形体)を細かく砕いた試験片を用いて、不活性ガス雰囲気下、試験片を完全に融解させた後、所定の温度プロファイルにより得られたDSC曲線に基づいて測定することができる。
本実施形態において、成形体のガラス転移温度は、110~120℃であることが好ましく、110~115℃であることがより好ましい。
4.成形体の用途
本実施形態の成形体は、例えば、テールランプカバー、ヘッドランプカバー、バイザーおよびメーターパネルのカバー等の車両用部材、レンズ、ディスプレイ保護板、光学フィルムおよび導光板等の光学部材、化粧品容器用の部材などに好ましく用いることができ、中でも車両用部材として特に好ましく用いることができる。
以下、実施例および比較例により本発明の実施形態についてさらに詳細に説明する。本発明は下記実施例には限定されない。
<調製例1>メタクリル樹脂組成物1の調製
図2に示される連続重合装置を用いて、メタクリル樹脂組成物1を調製した。第1の反応槽10として容量13Lの完全混合型反応槽を用い、第2の反応槽20として容量8Lの完全混合型反応槽を用いた。
(第1の重合工程)
第1の反応槽10において、原料組成物(A)から、中間組成物(A)を調製した。
まず、原料モノマー溶液1である原料組成物(A)を、メタクリル酸メチル98.44質量部、アクリル酸メチル1.40質量部、連鎖移動剤[n-オクチルメルカプタン:連鎖移動剤(A)]0.146質量部、および重合開始剤[tert-アミルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート:重合開始剤(A)]0.0142質量部を混合した混合物として調製し、第1の重合工程を行った。
第1の重合工程においては、第1の反応槽10内での混合物の滞留時間(θ1)が37.3分となるように流量を調整した。
また、第1の重合工程においては、第1の反応槽10の外壁面を取り囲むジャケット13の温度を調整し、第1の反応槽10内での温度(T1)を140℃に設定して連続塊状重合を行い、中間組成物(A)を含むシロップ1を調製した。
(第2の重合工程)
まず、第2の反応槽20に供給される原料組成物(B)である原料モノマー溶液2を調製した。
この原料モノマー溶液2は、メタクリル酸メチル96.84質量部、アクリル酸メチル1.4質量部、連鎖移動剤[n-オクチルメルカプタン:連鎖移動剤(B)]1.673質量部および重合開始剤[1,1-ジ(tert-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン;重合開始剤(B)]0.0915質量部を混合して調製された溶液である。
次いで、第2の反応槽20に、第1の反応槽10で調製されたシロップ1と上記のとおり調製された原料モノマー溶液2を供給するにあたり、原料モノマー溶液2とシロップ1とが1:10.2の質量割合となるように流量を調整して混合した。
このようにして、原料組成物(B)である原料モノマー溶液2と中間組成物(A)であるシロップ1との混合物を得た。なお、第2の反応槽20での混合物の滞留時間(θ2)は22.3分とした。
次に、第2の反応槽20の外壁面を取り囲むジャケット23の温度を調整し、第2の反応槽20内での温度(T2)を175℃に設定して、混合物の連続塊状重合を行って、シロップ2を得た。
この連続塊状重合は、第1の反応槽10をシロップ1で満たし、かつ第2の反応槽20を混合物で満たした状態(満液状態)で、すなわち第1反応槽10および第2反応槽20内に実質的に気相が存在しない状態で実施した。
次に、第2の反応槽20内のシロップ2(反応混合物)を、第2の反応槽20の頂部に位置する抜き出し口21bから、シロップ2を連続的に抜き出した。次いで、抜き出されたシロップ2を、抜き出しライン25を介して予熱器31に導入した。
次に、導入されたシロップ2を、余熱器31にて200℃に加熱して、ベント付き脱揮押出機33に導入し、ベント付き脱揮押出機33にて、250℃で未反応の原料モノマー等の揮発性成分を除去することによりメタクリル樹脂組成物1とした。
次いで、得られたメタクリル樹脂組成物1をベント付き脱揮押出機33から溶融状態で押出し、水冷し、裁断することにより、メタクリル樹脂組成物1をペレット状とし、排出ライン35から排出させて、ペレット状のメタクリル樹脂組成物1を得た。
以上の工程により、ペレット状のメタクリル樹脂組成物1が調製された。
<調製例2>メタクリル樹脂組成物2の調製
以下の点以外は、調製例1と同様にして、ペレット状のメタクリル樹脂組成物2を調製した。
・第1の重合工程において、第1の反応槽10中のメタクリル酸メチルを99.39質量部とし、アクリル酸メチルを0.50質量部とし、連鎖移動剤:n-オクチルメルカプタンを0.098質量部とし、重合開始剤:t-アミルパーオキシ-2-エチルヘキサノエートを0.0072質量部として混合し、混合物とした点。
・第1の重合工程において、第1の反応槽10内での混合物の滞留時間が61.6分となるように流量を調整した点。
・第2の反応槽20に供給される原料モノマー溶液2を調製するにあたり、メタクリル酸メチル94.05質量部、アクリル酸メチル0.50質量部、連鎖移動剤[n-オクチルメルカプタン]5.35質量部および重合開始剤[1,1-ジ(tert-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン]0.100質量部を混合することにより、原料モノマー溶液2を得た点。
・第2の重合工程において、第2の反応槽20にて、原料モノマー溶液2とシロップ1とを混合するにあたり、原料モノマー溶液2とシロップ1とが1:9.7の質量割合で混合されるように流量を調整した点。なお、このときの第2の反応槽20での混合物の滞留時間は36.6分であった。
<メタクリル樹脂組成物中のメタクリル酸エステル構造単位の含有量の測定>
ペレット状のメタクリル樹脂組成物を熱分解装置で分解し、ガスクロマトグラフィー分析装置により分析し、単量体成分として使用したメタクリル酸エステルおよびアクリル酸エステルに対応するピーク面積をそれぞれ測定することによって、メタクリル樹脂組成物中に含まれる全構造単位の合計含有量に対するメタクリル酸エステル構造単位の含有量を求めた。熱分解装置における熱分解条件およびガスクロマトグラフィー分析装置における分析条件は、下記のとおりである。
(熱分解条件)
・試料調製:メタクリル樹脂組成物を精秤(目安2~3mg)し、樋状に形成した金属セルの中央部に入れ、金属セルを畳んでその両端を軽くペンチで押圧して封入することにより試料調製を行った。
・熱分解装置:CURIE POINT PYROLYZER JHP-22(日本分析工業(株)製)
・金属セル:Pyrofoil F590(日本分析工業(株)製)
・恒温槽の設定温度:200℃
・保温パイプの設定温度:250℃
・熱分解温度:590℃
・熱分解時間:5秒
(分析条件)
・ガスクロマトグラフィー分析装置:GC-14B((株)島津製作所製)
・検出方法:FID
・カラム:7G 3.2m×3.1mmφ((株)島津製作所製)
・充填剤:FAL-M((株)島津製作所製、パックドカラム)
・キャリアガス:Air/N2/H2=50/100/50(kPa)、80mL/分
・カラムの昇温条件:100℃で15分間保持し、次いで10℃/分で150℃まで昇温し、次いで150℃で14分間保持
・インジェクション温度:200℃
・検出温度:200℃
上記熱分解条件および分析条件で検出されたメタクリル酸エステルに対応するピーク面積(a1)およびアクリル酸エステルに対応するピーク面積(b1)を求めた。これらのピーク面積(a1)および(b1)から、ピーク面積比A(=b1/a1)を求めた。
次に、メタクリル酸エステル構造単位に対するアクリル酸エステル構造単位の既知である質量比W0(アクリル酸エステル構造単位の質量/メタクリル酸エステル構造単位の質量)であるメタクリル樹脂の標準品を用い、上記と同様の熱分解条件および分析条件で分析し、検出されたメタクリル酸エステルに対応するピーク面積(a0)およびアクリル酸エステルに対応するピーク面積(b0)を求めた。これらのピーク面積(a0)および(b0)から、ピーク面積比A0(=b0/a0)を求めた。
ピーク面積比A0と、質量比W0とから、ファクターf(=W0/A0)を求めた。
次に、ピーク面積比Aにファクターfを乗算することにより、測定対象のメタクリル樹脂組成物に含まれるメタクリル酸エステル構造単位に対するアクリル酸エステル構造単位の質量比W(アクリル酸エステル構造単位の質量/メタクリル酸エステル構造単位の質量)を求めた。
得られた質量比Wから、メタクリル酸エステル構造単位およびアクリル酸エステル構造単位の合計量に対するメタクリル酸エステル構造単位の含有量(質量%)およびアクリル酸エステル構造単位の含有量(質量%)をそれぞれ算出した。
<W1、W2およびMw/Mnの評価方法>
(GPC測定)
ペレット状のメタクリル樹脂組成物をGPC測定により分析して、W1、W2およびMw/Mnを求めた。GPC測定条件は、以下の通りである。
(GPC測定条件)
・測定装置:東ソー(株)製 HLC-8320GPC
・カラム構成:
サンプルカラム:TSKgel SuperMultipore HZ-M 2本とTSKguardColmn SuperMP(HZ)-M 1本を直列に接続
リファレンスカラム:TSKgel Super H―RC 2本を直列に接続
・検出器:RI(示差屈折)検出器
・計算方法:分子量計算
・内部標準:クロロホルムを内部標準として用いた。
・内部標準ピークの許容時間:0.15分
・内部標準ピークの溶出時間:検量線用標準サンプルを測定した際のクロロホルムの溶出時間を設定した。
・リファレンス試料:THF(特級、富士フィルム和光純薬(株)製)
・測定試料:THF(特級、富士フィルム和光純薬(株)製)に内部標準としてクロロホルム(富士フィルム和光純薬(株)製)を0.04体積%となるように溶解させたTHF/クロロホルム溶液5ccに、メタクリル樹脂組成物25mgを十分に溶解させて測定試料を調製した。
・カラム温度:40℃
・注入量:10μL
・サンプル側ポンプ流速:0.35mL/分
・リファレンス側ポンプ流量:0.60mL/分
上記のGPC測定条件で、メタクリル樹脂組成物の溶出時間に対するRI検出強度を測定した。検量線作成用の標準試料としては、単分散の質量平均分子量が既知であって、下記のとおりピーク分子量がそれぞれ異なっている下記7種類のメタクリル樹脂(Shodex STANDARD M-75 昭和電工(株)製)を用いた。
・標準試料1:ピーク分子量;1,050,000
・標準試料2:ピーク分子量;569,000
・標準試料3:ピーク分子量;211,000
・標準試料4:ピーク分子量;68,800
・標準試料5:ピーク分子量;18,500
・標準試料6:ピーク分子量;7,360
・標準試料7:ピーク分子量;3,070
検量線作成用の標準試料を用い、既に説明したメタクリル樹脂組成物の測定と同様の条件にて測定し、各標準試料のピークトップの溶出時間を求めた。得られた溶出時間とピーク分子量とから、下記3次の近似式を求め、メタクリル樹脂組成物の測定結果を解析する際のキャリブレーション式とした。
・logM(分子量)=At+Bt+Ct+D
・A、B、C、D:変数
・t:溶出時間
(W1、W2およびMw/Mnの求め方)
メタクリル樹脂組成物を上記のとおりGPC測定で分析し、Mw/Mnを得た。得られたGPC曲線を溶出時間500m秒間隔として出力し、微分分子量分布曲線を作成した。
作成された微分分子量分布曲線とdW/d(logM)=0の直線とが接する点のうち、低分子量側の点を点A(始点)、高分子量側の点を点B(終点)とし、曲線と上記直線で囲まれる面積を100とした場合における、始点から分子量30,000までの面積の割合(%)を「W1」とし、分子量300,000から終点までの面積の割合(%)をW2として算出した。
上記調製例1および2における条件と、得られたメタクリル樹脂組成物にかかる分析および測定の結果とを、下記表1に示す。表1における略号は下記の意味を表す。
「LA(質量%)」:原料組成物(A)中の重合開始剤(A)の濃度
「LB(質量%)」:原料組成物(B)および中間組成物(A)の混合物中の重合開始剤(B)の濃度
「SA(質量%)」:原料組成物(A)中の連鎖移動剤(A)の濃度
「SB(質量%)」:原料組成物(B)および中間組成物(A)の混合物中の連鎖移動剤(B)の濃度
「θ1(分)」:第1の重合工程における第1の反応槽における滞留時間
「θ2(分)」:第2の重合工程における第2の反応槽における滞留時間
Figure 2022073241000003
<実施例1~3並びに比較例1~3>成形体(射出成形体)の製造
メタクリル樹脂組成物を80℃雰囲気下のオーブンにて12時間以上予備乾燥した。その後、射出成形機(東芝機械(株)製、「EC130SXII-4A」、ホッパーおよびヒータHN、H1、H2、H3を備える。)を用いて射出成形し、射出成形体を得た。射出条件は下記表2に示すとおりである。また、下記表2における用語の意味は下記のとおりである。

「射出温度(℃)」:射出成形機から射出されるメタクリル樹脂組成物(溶融状態)の温度
「金型温度(℃)」:金型の温度
「射出速度(mm/秒)」:射出成形機から射出されるメタクリル樹脂組成物(溶融状態)の速度
「冷却時間(秒)」:メタクリル樹脂組成物(溶融状態)を金型で保圧して冷却する時間
「射出時間(秒)」:メタクリル樹脂組成物(溶融状態)が射出され、金型内への充填が完了するまでの時間
「スクリュー回転数(rpm)」:メタクリル樹脂組成物(溶融状態)を射出する際の、射出成形機が備えるスクリューの回転数
「背圧(MPa)」:メタクリル樹脂組成物(溶融状態)を射出する際の、射出成形機内の圧力
<射出温度の測定方法>
射出成形機(東芝機械(株)製の「EC130SXII-4A」)を用い、下記表2に示す射出成形条件(ヒータHN、H1、H2、H3およびホッパー下の温度(℃)、メタクリル樹脂組成物の射出温度(℃))、金型温度(℃)、射出速度(mm/秒)、冷却時間(秒)、射出時間(秒)、スクリュー回転数(rpm)および背圧(MPa))にてメタクリル樹脂組成物(溶融状態)を射出する工程を3回繰り返した。
ここで、ヒータHN、H1、H2およびH3は、射出口からホッパー下に向かってこの順に隣接するように配置されている。また、射出口からヒータHNまでの離間距離は約5cmであって、ヒータH3からホッパー下までの離間距離は約15cmである。
得られたメタクリル樹脂組成物の3回目の射出直後の塊の内部に、温度計(安立計器株式会社製 ハンディタイプ温度計測器HD-1200E、温度センサBS-91E-010-TS1-ASP)のセンサ部を即座に挿入し、この値を射出温度とした。メタクリル樹脂組成物の塊の内部では、射出成型機から射出されるメタクリル樹脂組成物(溶融状態)の温度が維持されているためである。
Figure 2022073241000004
<クレーズ発生時間の評価方法>
長尺方向の長さ(L)が174mmであり、この長尺方向に直交する短尺方向の長さ(幅W)が25.4mmであり、長尺方向および短尺方向の両方に直交する厚さ方向の長さ(厚さT)が3mmである短冊状(直方体状)の射出成形体(成形体)である試験片を用意した。このとき、試験片の長尺方向がメタクリル樹脂組成物の射出方向(MD方向)に一致するように試験片を切り出した。
試験片の長尺方向の一方の端縁から長尺方向に10mm(L)離間しており、かつ短尺方向の一方の端縁から12.7mm(Wa)離間した点を中心軸とした直径Dが6mmである円柱状の貫通孔を厚さ方向に形成した。
次いで、試験片を熱風循環式オーブンを用いて、80℃で7時間の条件で加熱処理(アニール)して、乾燥した。乾燥直後の試験片を、乾燥剤を入れたデシケータ中で16時間保管した。
上記のとおり処理された試験片を用いて、下記試験を行った。この試験は、温度:23℃/相対湿度:50%の恒温恒湿室内で行った。試験方法には、カンチレバー法を採用して、下記(a)~(c)の手順で行った。
(a)試験片の長尺方向に延在する長辺(L)と短尺方向に延在する短辺(W)とにより画成される主面であって互いに対向する上面および下面のうちの貫通孔に近い側の長尺方向の端縁から長尺方向に100mm~130mm離間している範囲を挟持し、かつ上面および下面の延在方向が水平方向と一致するように固定台に固定した。
試験片のうちの貫通孔に近い側の長尺方向の端縁から長尺方向に90mm~100mm離間している範囲(塗布領域)(すなわち、試験片の貫通孔の中心軸Cと、試験片のエタノール塗布領域の中心との距離Lが85mm)の上面に帯状にエタノール(和光純薬工業(株)製、「試薬1級エタノール」)を1回以上塗布した。具体的には、帯状に塗布されたエタノールが揮発してなくならないように、エタノールが塗布された状態を維持しつつ、定期的にエタノールを複数回繰り返し塗布した。
(b)試験片のうちの貫通孔が設けられた位置において、上面側に係止された係止部材に一方の末端が固定され、他方の末端に荷重部材が固定されたワイヤ状部材を貫通孔を介して荷重部材を吊すことにより、鉛直方向に800gの荷重をかけて、試験片の表面のうちのエタノール塗布領域に所定の表面応力を発生させた。
(c)エタノールの塗布を開始してから試験片にクレーズが発生するまでの時間(秒)をクレーズ発生時間(秒)計測した。このようにして「クレーズ発生時間」を測定した。結果を表3に示す。
<鉛筆硬度の評価方法>
短尺方向の長さが30mmであり、この短尺方向に直交する長尺方向の長さが100mmであり、短尺方向および長尺方向の両方に直交する厚さ方向の長さが3mmである短冊状(直方体状)の射出成形体を試験片として用意した。このとき、試験片の短尺方向がメタクリル樹脂組成物の射出方向(MD方向)に一致するように試験片を切り出した。
得られた試験片について、JIS K 5600に規定される測定方法に従って、電動鉛筆引っかき硬度試験機(安田精機製作所製「553-M1」)を用いて、荷重750g、ひっかき速度0.5mm/秒の条件で試験を行って鉛筆硬度を測定した。
なお、鉛筆芯が円柱状になるように整えた各硬度の鉛筆(三菱鉛筆(株)製「uni」)を用いて3回試験を行い、目視にて試験片の表面に筋状の傷がつくか確認し、下記基準により評価した。なお、試験片の表面の目視は室内で行い、試験片を持ち上げて、試験片に室内照明の光を照らしつつ、試験片の傾きを変えながら、筋状の傷の有無を確認した。
(基準)
良(〇):3回試験したうち、試験片の表面に傷が確認されないか、もしくは1回のみ傷が確認された。
不可(×):3回試験したうち、試験片の表面に2回もしくは3回にわたり傷が確認された。
良(〇)と評価された鉛筆芯の硬度のうち、最も高い硬度を試験片の鉛筆硬度とした。結果を表3に示す。
<ガラス転移温度の測定方法>
射出成形体を細かく砕いた試験片を用いて、JIS-K7121に準拠して、ガラス転移温度(Tmg)(℃)を測定した。
具体的には、測定機器としては、示差走査熱量計(日立ハイテクサイエンス(株)製「DSC7020」)を用い、窒素ガス流量を50mL/分とした。室温(23℃)から150℃まで20℃/分で昇温し(1次昇温)、150℃で5分間保持して試験片を完全に融解させた後、150℃から-35℃まで10℃/分で降温して-35℃で1分間保持し、さらに、210℃まで10℃/分で再び昇温した(2次昇温)。
上記の温度プロファイルにより得られたDSC曲線のうち、2次昇温時の階段状変化部分曲線と2本のベースライン延長線から縦軸方向に等距離にある直線との交点(中間点ガラス転移温度)をガラス転移温度(Tmg)(℃)とした。試験片1つあたり2点の測定を行って、平均値を算出し、これをガラス転移温度とした。結果を表3に示す。
<シャルピー衝撃強度の評価方法>
長尺方向の長さが80mmであり、この長尺方向に直交する短尺方向の長さが10mmであり、長尺方向および短尺方向の両方に直交する厚さ方向の長さが3mmである射出成形体を試験片とした。このとき、長尺方向がメタクリル樹脂組成物の射出方向(MD方向)に一致するように試験片を切り出し、これにより生じた切り出し面を鏡面研磨した。
得られた試験片を用いて、下記条件で実施例または比較例ごとに6回ずつ試験を行い、平均値を算出して、得られた値をシャルピー衝撃強度(kJ/m)とした。結果を下記表3に示す。
・試験装置:安田精機製作所(株)製「IMPACT TESTER」
・ハンマ:1J
Figure 2022073241000005
1 原料モノマータンク
3、17 重合開始剤タンク
10 第1の反応槽
13 ジャケット
20 第2の反応槽
23 ジャケット
21b 抜き出し口
25 抜き出しライン
31 予熱器
33 脱揮押出機
35 排出ライン
40 試験片
40a 上面
40aa 塗布領域
40b 下面
42 貫通孔
44 挟持領域
46 露出領域
C 中心軸
D 直径

Claims (12)

  1. 少なくとも1種のメタクリル樹脂を含むメタクリル樹脂組成物を含有する成形体であって、
    鉛筆硬度が2H以上であり、
    下記1)~5)のステップをこの順に実施することにより測定されるクレーズ発生時間が19秒以上である、成形体。
    1)短冊状の成形体である試験片であって、長尺方向の一端側に貫通孔が設けられている試験片を用意する。
    2)前記試験片を、加熱処理して乾燥する。
    3)前記試験片の長尺方向の他端側を挟持し、かつ上面および下面の延在方向が水平方向と一致するように固定台に固定する。
    4)前記試験片の貫通孔が設けられた位置において、鉛直方向に下記式(1)で算出される荷重をかけて、上面に表面応力を発生させながら、上面の所定領域に、エタノールを1回以上塗布して、エタノールが塗布された状態を維持する。

    Wt=(1785×W×T )/(6×L) (1)
    (式(1)中、
    Wtは、前記試験片の貫通孔が設けられた位置において、鉛直方向にかける荷重(g)を示す。
    Wは、前記試験片の短尺方向の長さ(mm)を示す。
    は、前記試験片の厚さ方向の長さ(mm)を示す。
    は、前記試験片の貫通孔の中心軸と、前記試験片にエタノールを塗布する所定領域の中心との距離(mm)を示す。)

    5)エタノールの塗布を開始してから試験片にクレーズが発生するまでの時間を計測してクレーズ発生時間とする。
  2. 前記鉛筆硬度が2Hまたは3Hである、請求項1に記載の成形体。
  3. 前記クレーズ発生時間が19秒以上54秒以下である、請求項1または2に記載の成形体。
  4. 前記メタクリル樹脂組成物が下記要件(i)~(iii)を満たす、請求項1~3のいずれか1項に記載の成形体。
    (i)メタクリル樹脂組成物の微分分子量分布曲線において、始点から終点までのピーク面積に対する、始点から分子量30,000までのピーク面積の割合(%)をW1とするとき、W1が、10~25である。
    (ii)メタクリル樹脂組成物の微分分子量分布曲線において、始点から終点までのピーク面積に対する、分子量300,000から終点までのピーク面積の割合(%)をW2とするとき、W2が、5~35である。
    (iii)メタクリル樹脂組成物の質量平均分子量と数平均分子量との比(Mw/Mn)が、2.0~6.0である。
  5. 前記メタクリル樹脂組成物が2種のメタクリル樹脂を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の成形体。
  6. 前記2種のメタクリル樹脂が、
    質量平均分子量が120,000~180,000のメタクリル樹脂(A)と、
    質量平均分子量が10,000~60,000のメタクリル樹脂(B)とである、請求項5に記載の成形体。
  7. 前記少なくとも1種のメタクリル樹脂が、メタクリル酸エステルに由来する構造単位を含み、
    前記メタクリル酸エステルに由来する構造単位の含有量が、前記メタクリル樹脂組成物に含まれる全構造単位の合計含有量100質量%に対して、98.0質量%以上である、請求項1~6のいずれか1項に記載の成形体。
  8. 前記メタクリル酸エステルが、メタクリル酸メチルである、請求項7に記載の成形体。
  9. 前記少なくとも1種のメタクリル樹脂が、アクリル酸エステルに由来する構造単位をさらに含む、請求項1~8のいずれか1項に記載の成形体。
  10. 前記アクリル酸エステルがアクリル酸メチルである、請求項9に記載の成形体。
  11. 請求項1~10のいずれか1項に記載の成形体からなる車両用部材。
  12. 請求項1~10のいずれか1項に記載の成形体の製造方法であって、
    少なくとも1種のメタクリル樹脂を含むメタクリル樹脂組成物を用意する工程と、
    前記メタクリル樹脂組成物を、射出温度を240℃~270℃とし、射出速度を10mm/秒~70mm/秒とする条件で射出成形することにより成形体とする工程と
    を含む、製造方法。
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