JP4285850B2

JP4285850B2 - アクリルフィルムの製造方法

Info

Publication number: JP4285850B2
Application number: JP23692499A
Authority: JP
Inventors: 和彦中川; 正光立山; 忠男盛久; 一郎大石; 和大富山
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 1999-08-24
Filing date: 1999-08-24
Publication date: 2009-06-24
Anticipated expiration: 2019-08-24
Also published as: JP2001062894A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクリルフィルムを、押出成形により低コストで製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アクリルフィルムは、通常、単軸押出機を用いた溶融押出法により製造されている。ここで原材料として押出機に供給されるのは、通常、ペレットである。
【０００３】
このペレットの代わりに、乳化重合や懸濁重合によって工業的に得た粒子径の小さな粉体を使用すると、押出機への安定供給が困難となり、均一な厚みを持つフィルムを製造できない。また、この単軸押出機の代わりに二軸押出機を使用すると、押出機への原材料の供給は比較的安定し易いが、ダイ部分にまでフィルム製造に必要な昇圧ができず、溶融した樹脂のダイへの供給が定量的でないので、安定したフィルム製造が行なえない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
先に述べたように、従来技術において、アクリルフィルムは、ペレットを原材料とし、単軸押出機を用いた溶融押出法により製造されている。
【０００５】
しかしながら、ペレットを原材料とするということは、まずその前に、樹脂材料からペレットを製造する工程が必要になるということである。このペレットの製造は、通常は、樹脂材料を押出機等でペレット状に造粒することにより行なわれている。すなわち、ペレットを原材料とすると、アクリルフィルムの製造に当たり、少なくともペレット製造工程が追加されることになり、その分、設備費、人件費、梱包費、輸送費、エネルギー等の点でコストがかかることになる。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の課題を解決すべくなされたものであり、良好な品質のアクリルフィルムを、押出成形により低コストで製造できる方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、アクリル樹脂を主成分とする平均粒子径が５００μｍ以上の粉体を原材料として用い、該粉体を乾燥機で水分率０.３％以下に乾燥する乾燥工程と原材料を単軸押出機に供給し、混練し、押出すことによりフィルム状に成形する押出成形工程とを含むことを特徴とするアクリルフィルムの製造方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
【０００９】
本発明で用いるアクリル樹脂は、特に限定されないが、製造時や後加工時の加工性やハンドリング性、意匠性、深み感から、柔軟性、透明性に富んだものが好ましい。例えば、特公昭６２−１９３０９号公報、同６３−２０４５９号公報、特開昭６３−７７９６３号公報などに記載されているアクリル樹脂系の多層構造重合体やその組成物を用いることができる。
【００１０】
具体的にはアクリル樹脂として、アルキルアクリレートおよび／またはアルキルメタクリレートを含む単量体とグラフト交叉剤とを用いて得た最内層重合体、アルキルアクリレーおよび必要に応じて多官能性単量体を含む単量体とグラフト交叉剤とを用いて得た架橋弾性重合体（中間層）、ならびに、アルキルメタクリレートを含む単量体を用いて得た最外層重合体を基本構造単位としたアクリル樹脂系多層構造重合体等を用いることができる。このアクリル樹脂系多層構造重合体は一種を単独で用いてもよいし、二種以上の多層構造重合体を併用してもよいし、他の樹脂と併用してもよい。
【００１１】
また、アクリル酸エステルと架橋性単量体とを含む単量体から得た弾性共重合体の存在下にメタクリル酸エステルを含む単量体を重合して得たアクリル樹脂系多層構造重合体（ゴム含有重合体）を用いることもできる。このこのアクリル樹脂系多層構造重合体も一種を単独で用いてもよいし、二種以上の多層構造重合体を併用してもよいし、他の樹脂と併用してもよい。
【００１２】
他のアクリル樹脂と併用する例としては、上記アクリル樹脂系多層構造重合体（ゴム含有重合体）と、メタクリル酸メチルを含む単量体を用いて得た重合体であって還元粘度（重合体を０.１ｇをクロロホルム１００ｍｌに溶解し、２５℃で測定）が０.１Ｌ／ｇを超える熱可塑性重合体と、メタクリル酸エステルを含む単量体を用いて得た重合体であって還元粘度（上記条件で測定）が０.１Ｌ／ｇ以下である熱可塑性重合体との三成分を含むアクリル樹脂組成物等が挙げられる。
【００１３】
本発明においては、このようなアクリル樹脂を、粉体のまま原材料として用いる。したがって、従来技術のようなペレット製造工程を省略でき、低コスト化を実現できる。
【００１４】
ただし、この粉体は、平均粒子径が５００μｍ以上でなければならない。この平均粒子径が５００μｍ未満の場合は、押出機への供給が不安定となり、均一な厚みを持つアクリルフィルムを安定して製造することができない。また、平均粒子径が大きくても製造上の問題はなく、粒子径の上限は特に規定されない。ただし、粒子径の大きな粉体は製造することが困難である。また、篩別することで大きな粒子を得ることは可能であるが、加工コストがかかる。
【００１５】
この平均粒子径は、筒井理化学器械株式会社製、Ｍ−２型ミクロ形電磁振動ふるい器で３０分間篩別して算出した値である。
【００１６】
これら特定の平均粒子径を有するアクリル樹脂（アクリル樹脂系多層構造重合体等）は、市販品としても入手可能である。
【００１７】
本発明においては、この粉体を乾燥機で水分率０.３％以下に乾燥する。アクリル樹脂には吸湿性が有り、水分率が０.３％を超えると、フィルム製造時に発泡やメヤニの発生、ダイラインなどの欠陥が生じる傾向にある。この粉体の水分率は、粉体１０ｇを１２０℃で恒量に達するまで加熱し、重量減少により算出した値である。
【００１８】
乾燥方法は、特に限定されず、除湿エア乾燥、熱風乾燥、真空乾燥、電磁波による乾燥等が挙げられる。上記各乾燥法のうち、除湿エア乾燥以外の乾燥法は、通常、複数の乾燥機を使用したバッチ乾燥方法をとるので、連続して乾燥することは困難である。一方、除湿エア乾燥は、連続的に乾燥できるので連続生産に有利であり、設備スペース、設備コスト等の点で好ましい。また、乾燥機の排出部には、ロータリーバルブやブリッジブレイカーを設置することが好ましい。
【００１９】
図１は、乾燥エアを用いた連続除湿乾燥機を例示する模式的断面図である。この連続除湿乾燥機１は、装置本体の乾燥エア導入側に設けられたエアヒーター２と、サイクロン３と、吸引ブロア側に連通する原料吸引ホッパー４とを有し、さらに、原料排出側（計量混合機側）にはブリッジブレイカー５およびロータリーバルブ６が設けられている。このような乾燥機１を使用することにより、良好な連続乾燥を行なうことができる。
【００２０】
以上説明したような乾燥工程により、アクリル樹脂を主成分とする粉体の水分率を０.３％以下にしてから、これを単軸押出機に供給し、混練し、押出すことによりフィルム状に成形する。
【００２１】
この押出成形工程は、供給された粉体を溶融混練し、フィルム状に押出成形する方法であればよく、例えば、Ｔダイ法、インフレーション法など、従来より知られる各種の溶融押出成形法を用いることができる。特に製造安定性の点から、Ｔダイ法が好ましい。また、単軸押出機としては、特に限定されないが、混練性を考慮したスクリュフォーメーションを選ぶことが好ましい。
【００２２】
このアクリルフィルムの製造の際には、必要に応じて、紫外線吸収剤、熱安定剤、光安定剤、酸化防止剤、滑剤、加工助剤、艶消し剤、染料、顔料など、従来より知られる各種の添加剤を添加できる。
【００２３】
添加剤を用いる場合は、乾燥工程で乾燥した粉体を添加剤と共に計量、混合して、単軸押出機に供給し、押出成形工程を行なうことが好ましい。使用する自動計量混合装置は、オフラインでもインラインでもよい。ただし、インライン化された自動計量混合装置を用いると、人手によるコストがかからず、安定して連続生産でき、しかも混合物をストックしておくためのバッファタンクも不要なので設備スペースや設備コストの点で有利である。
【００２４】
また、添加剤の少なくとも一種とアクリル樹脂とから成るマスターバッチを用いることもできる。この場合は、添加剤の計量混合工程が簡素化できる利点がある。ただし、マスターバッチへの賦形のコストがかかる欠点もあるので、マスターバッチの量はできるだけ少なくすることが望ましい。また、この場合はマスターバッチを乾燥する設備も必要となる。
【００２５】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例中「部」とあるのは「重量部」を表す。また各略号は以下の化合物を示すものとする。
ＭＭＡ：メタクリル酸メチル
ＢｕＡ：アクリル酸ブチル
ＭＡ：アクリル酸メチル
ＡＭＡ：メタクリル酸アリル。
【００２６】
＜実施例１＞
アクリル系樹脂として、平均粒子径６５０μｍの粉体状アクリル樹脂系３層構造重合体（各組成重量比、最内層：ＭＭＡ／ＢｕＡ／ＡＭＡ＝５／３０／０.３、中間層：ＭＭＡ／ＢｕＡ／ＡＭＡ＝６／４／１、最外層：ＭＭＡ／ＢｕＡ＝５０／５）を用い、以下の通りアクリルフィルムを製造した。
【００２７】
まず、図１に示したブリッジブレイカー５およびロータリーバルブ６を設けた連続除湿乾燥機［田中鉄工（株）製、トライアングル］を用い、８０℃の乾燥エアを供給し、粉体の乾燥機内での滞在時間が３時間以上になるようにして乾燥を行った。乾燥後の粉体の水分率は０.２％であった。
【００２８】
次に、自動計量混合装置［タマキ（株）製、オートブレンダー］を用い、粉体１００部に対し、紫外線吸収剤［チバガイギー社製、商品名チヌビンＰ］２部の割合で計量し、一回の計量につき３０秒間の混合を行った。
【００２９】
この粉体と紫外線吸収剤の混合物を、１０００ｍｍ幅Ｔダイ付き単軸押出機［日本製鋼所（株）製、Ｐ−６５］に供給し、混練し、Ｔダイより押出し、平均厚み５０μｍのアクリルフィルムを得た。この際の押出条件は、シリンダー設定温度２２０℃、Ｔダイ設定温度２３０℃、スクリュー回転数３０ｒｐｍ、引き取り速度３０ｍ／時とした。
【００３０】
この押出工程において、単軸押出機への粉体供給およびＴダイからの吐出は安定していた。また、得られたアクリルフィルムは良好な外観を呈し、膜厚も均一であった。
【００３１】
＜実施例２＞
実施例１で使用した粉体状アクリル樹脂系３層構造重合体を篩別し、平均粒子径３２００μｍの粉体を得た。この粉体を用いたこと以外は、実施例１と同様の方法（乾燥後の粉体の水分率０.２％）で、平均厚み５０μｍのアクリルフィルムを得た。
【００３２】
この押出工程において、単軸押出機への粉体供給およびＴダイからの吐出は安定していた。また、得られたアクリルフィルムは良好な外観を呈し、膜厚も均一であった。
【００３３】
＜実施例３＞
アクリル系樹脂として、平均粒子径９００μｍの粉体状アクリル樹脂系３層構造重合体（各組成重量比、最内層：ＭＭＡ／ＢｕＡ／ＡＭＡ＝３／５０／０.３、中間層：ＭＭＡ／ＢｕＡ／ＡＭＡ＝６／４／１、最外層：ＭＭＡ／ＢｕＡ＝３４／３）と、ＭＭＡ／ＭＡ共重合体（組成重量比、ＭＭＡ／ＭＡ＝９８／２、還元粘度０.０６Ｌ／ｇ）を、５０／５０の重量比で混合して、平均粒子径６００μｍの混合粉体を調製した。この混合粉体を原料として用いたこと以外は実施例１と同様の方法（乾燥後の粉体の水分率０.２％）で、平均厚み５０μｍのアクリルフィルムを得た。
【００３４】
この押出工程において、単軸押出機への粉体供給およびＴダイからの吐出は安定していた。また、得られたアクリルフィルムは良好な外観を呈し、膜厚も均一であった。
【００３５】
＜実施例４＞
アクリル系樹脂として、実施例３で用いたものと同じ平均粒子径９００μｍの粉体状アクリル樹脂系３層構造重合体と、ＭＭＡ／ＭＡ共重合体（組成重量比、ＭＭＡ／ＭＡ＝９８／２、還元粘度０.０６Ｌ／ｇ）と、さらにアクリル樹脂系２層構造重合体（各組成重量比、内層：ＭＭＡ／ＢｕＡ＝４０／１０、外層：ＭＭＡ／ＢｕＡ＝４８／２、還元粘度０.３８Ｌ／ｇ）とを、４０／６０／２の重量比で混合して、平均粒子径５３０μｍの混合粉体を調製した。この混合粉体を原料として用いたこと以外は実施例１と同様の方法（乾燥後の粉体の水分率０.１％）で、平均厚み５０μｍのアクリルフィルムを得た。
【００３６】
この押出工程において、単軸押出機への粉体供給およびＴダイからの吐出は安定していた。また、得られたアクリルフィルムは良好な外観を呈し、膜厚も均一であった。
【００３７】
＜比較例１＞
乾燥機内の粉体の滞在時間を２時間にして、乾燥後の粉体の水分率を０.５％としたこと以外は、実施例１と同様にしてアクリルフィルムの製造を試みた。しかしながら、Ｔダイにメヤニの付着が生じ、得られたフィルムにはダイラインおよび発泡が見られ、良好な外観のフィルムが得られなかった。
【００３８】
＜比較例２＞
実施例１で使用した粉体状アクリル樹脂系３層構造重合体を篩別し、平均粒子径４５０μｍの粉体を得た。この粉体を原料として用いたこと以外は、実施例１と同様の方法（乾燥後の粉体の水分率０.２％）で、平均厚み５０μｍのアクリルフィルムの製造を試みた。しかしながら、押出機への粉体供給が安定せず、均一な厚みのフィルムが得られなかった。
【００３９】
＜比較例３＞
単軸押出機の代わりに、１０００ｍｍ幅Ｔダイ付き二軸押出機［日本製鋼所（株）製、ＴＥＸ−４４］を用いたこと以外は（押出条件は同一）、実施例１と同様の方法（乾燥後の粉体の水分率０.１％）で、平均厚み５０μｍのアクリルフィルムの製造を試みた。しかしながら、Ｔダイからの吐出が不安定で、厚みムラが±２０％を超えるフィルムしか得られなかった。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のアクリルフィルムの製造方法によれば、ペレット製造工程が不要なので低コスト化が達成でき、しかも押出機への原材料供給や溶融樹脂のダイへの供給等も安定しているので、膜厚が均一で、外観や品質も良好なアクリルフィルムを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】乾燥エアを用いた連続除湿乾燥機を例示する模式的断面図である。
【符号の説明】
１乾燥機
２エアヒーター
３サイクロン
４原料吸引ホッパー
５ブリッジブレイカー
６ロータリーバルブ

Claims

アクリル樹脂を主成分とする平均粒子径が５００μｍ以上の粉体を原材料として用い、
該粉体を乾燥機で水分率０.３％以下に乾燥する乾燥工程と、
原材料を単軸押出機に供給し、混練し、押出すことにより、フィルム状に成形する押出成形工程と
を含むことを特徴とするアクリルフィルムの製造方法。
乾燥工程で乾燥した粉体を添加剤と共に計量、混合して、単軸押出機に供給し、押出成形工程を行なう請求項１記載のアクリルフィルムの製造方法。
乾燥機の原料排出部に、ブリッジブレイカーが設置されている請求項１または２記載のアクリルフィルムの製造方法。
乾燥機の原料排出部に、ロータリーバルブが設置されている請求項１〜３の何れか一項記載のアクリルフィルムの製造方法。