JP4429803B2 - 樹脂の黄変度を評価する方法 - Google Patents
樹脂の黄変度を評価する方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4429803B2 JP4429803B2 JP2004154364A JP2004154364A JP4429803B2 JP 4429803 B2 JP4429803 B2 JP 4429803B2 JP 2004154364 A JP2004154364 A JP 2004154364A JP 2004154364 A JP2004154364 A JP 2004154364A JP 4429803 B2 JP4429803 B2 JP 4429803B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resin
- radicals
- methyl
- amount
- yellowing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
Description
この屋外暴露試験に対して自然環境を模し迅速に耐候性を評価できる方法として促進耐侯試験がある。例えばプラスチック建材の促進耐侯試験方法(JIS A 1414)に準じて実施される「サンシャインウエザーメーター試験(S−W−O−M)」、プラスチック−実験室光源による暴露試験方法−(JIS K 7350−4)、塗膜に関してはサンシャインカーボンアークを用いる塗料の一般試験方法(JIS K 5400)およびキセノンランプを用いる方法(JIS K 5600)がある。しかしながらこれら促進耐侯試験においても最低でも数100時間の試験時間が必要とされ検体の耐候性の判断に長い時間が必要とされていた。
樹脂の耐候性の迅速な評価法としては高分子材料の超短時間耐候性評価の新方法として非特許文献1に電子スピン共鳴(以下ESRと言う。)装置を用いて短時間に耐候性を予測する技術の開示がある。しかしながら記載されている樹脂がポリカーボネート、ポリアミド、ウレタンのみであり、測定データもラジカルの測定を実施し、比較しているに過ぎず耐候性の予測評価方法については具体的に示されていない。
すなわちこれまで不純物等の添加をすることなしにアクリル系樹脂の耐候性を簡便かつ迅速に高い精度で評価する技術は存在しなかった。
すなわち、本発明は下記1)、2)の発明である。
1)アクリル樹脂の黄変度を評価する方法であって、工程(1)と工程(2)を含み、工程(1)においてアクリル樹脂にヒドロキシペルオキシド、カルボニル基及び/又は不飽和基を持つ有機物を添加すること、工程(1)と(2)の樹脂検体が同一形状であること、及び、工程(1)及び(2)において樹脂の平面に紫外線を垂直から5°以内の角度から照射し、発生するメタクリレートラジカル又はメチルラジカル量を測定することを特徴とする、アクリル樹脂の黄変度の評価方法。
工程(1):濃度を変えて有機物をアクリル樹脂に添加し、それぞれの樹脂検体の黄変度及び紫外線照射時のメタクリレートラジカル又はメチルラジカル発生量を測定し、黄変度とラジカル発生量の関係の検量線を作成する工程。
工程(2):測定対象の成形品の一部である樹脂検体に紫外線を照射し、発生したメタクリレートラジカル又はメチルラジカル量を測定して、工程(1)の検量線から該樹脂検体の黄変度を評価する工程。
2)前記有機物が、メタクロレイン、メチルビニルケトン、フェニルビニルケトン、メチルイソプロピルケトン、α−メチルスチレン、ベンゾフェノン、及び/又はメチルビニルケトンである前記1)に記載の方法。
測定に用いる樹脂の形状としては同一形態、サイズに成型した樹脂であればいずれの形状も使用できる。例えば塗膜の場合、ラジカルを測定する装置に組み込む目的で特別な塗膜過程を与えた場合、実製品との性能に差異が生じ、測定精度が低くなる可能性がある。一方、成型品の場合、製品の一部がそのまま測定に用いられるため好ましく用いられる。
本発明で用いられる紫外線は、照射する電磁波に紫外線が含まれれば良く、光源の性質等から可視部、赤外部の電磁波が存在しても差し支えない。用いられる紫外線の波長としては200nmから390nmの範囲が含まれることが好ましく、地球表面で観測される太陽光に含まれる波長と同等の280nmから390nmの範囲の波長が含まれる紫外線がさらに好ましく用いられる。
樹脂検体が受ける紫外線量は各種光量測定器、光電流測定器で測定することができる。樹脂検体が受ける紫外線量としては例えば320nmから390nmの波長範囲で光電流測定器を用いて測定した場合、0.1mW/cm2から100mW/cm2に相当する範囲で用いることができ、好ましくは0.5mW/cm2から50mW/cm2に相当する範囲で用いることができる。樹脂検体が受ける紫外線量が十分でない場合は発生するラジカルの量が少なくなり精度が低下し、受ける紫外線量が多すぎる場合はラジカルの発生が飽和に達する現象が生じたり、または樹脂検体への輻射熱等の影響により精度が低下する可能性があり、好ましくない。
樹脂検体への紫外線照射の方向としては成型片の平面が紫外線光源の光軸と垂直の関係であることが好ましく、垂直からのずれは5°以内が好ましい。
発生するラジカルの測定は、一般的なラジカル分析方法が用いられる。例えばIRスペクトル法、UV−VISスペクトル法、ESRスペクトル法、発光スペクトル法などの分光学的手法によりラジカルを直接的あるいは間接的に測定する方法が用いられる。好ましくは直接ラジカルを測定することが可能なESRスペクトル法が用いられる。
具体的に例えばESRを用いて測定する場合、ESR測定用試験管に挿入可能な成型品を作製し、ESR測定用試験管に挿入後、キャビティ内部に組み込み測定する。ESR測定用試験管としては石英製が好ましく用いられる。
樹脂検体の耐候性の試験方法としては屋外暴露法、促進耐侯試験等が用いられるが屋外暴露法は試験に時間がかかりすぎること、試験を実施する地点の違いによる差異が大きいこと、測定期間の気象条件等に差異が生じた場合、測定誤差が大きくなる点から促進耐侯試験が好ましく用いられる。例えばプラスチック建材の促進耐侯試験方法(JIS A 1415)に準じて実施される「サンシャインウエザーメーター試験(S−W−O−M)」、プラスチック−実験室光源による暴露試験方法−(JIS K 7350−4)、サンシャインカーボンアークを用いる塗料の一般試験方法(JIS K 5400)、キセノンランプを用いる方法(JIS K 5600)が用いられるが好ましくはプラスチック建材の促進耐侯試験方法(JIS A 1415)、プラスチック−実験室光源による暴露試験方法−(JIS K 7350−4)が用いられる。
黄変度の評価にはUV−VISスペクトルなどの分光学的手法も用いることができるが初期の黄色度と暴露後の黄色度の差により表示される黄変度を評価する方法、例えばプラスチックの黄色度及び黄変度試験法(JIS K 7103)が好ましく用いられる。
本発明のアクリル系樹脂とは、アクリル樹脂を含む樹脂を指し、アクリル樹脂がポリマー構造中に取り込まれていても単純に混合されたものでも構わない。アクリル樹脂はアクリル酸エステル類またはメタクリル酸エステル類の重合体を指す。アクリル酸エステル類としてはアクリル酸エステル構造であればいずれでも用いられるがメチルエステル、エチルエステル、ブチルエステル、または2−エチルヘキシルエステルが好ましく用いられる。メタクリル酸エステル類としてはメタクリル酸エステル構造であればいずれも用いられるがメチルエステル、エチルエステル、ブチルエステル、ラウリルエステル、ステアリルエステルが好ましく用いられる。
CH3・メチルラジカル
ここであらかじめ耐候性への影響が判明している物質の選択が必要であるが耐候性へ影響を与える物質に関して例えば耐候性低下の主たる原因である光劣化についての記述が大沢善治郎著、「高分子の光劣化と安定化」、第1刷、(株)シーエムシー、1986年、p.47にある。該文献によれば高分子中に微量に存在するヒドロペルオキシド、カルボニル基、不飽和基、などの異種構造を持つ分子等が発色団となり高分子の光劣化を開始し、290nm以上の長波長の光を吸収する発色団を持たない高分子においても光により劣化する記載がある。よって添加する物質としては例えば上記記載に相当する物質が好ましく用いられる。例えばメタクロレイン、メチルビニルケトン、フェニルビニルケトン、メチルイソプロピルケトン、α−メチルスチレン、ベンゾフェノンが用いられ、メチルビニルケトンが好ましく用いられる。
[実施例1]
検量線の作成
検量線用検体Aの作製:
モノマーとしてメタクリル酸メチル97wt%、アクリル酸メチル3wt%、添加剤としてチヌビンpを0.01重量部含む原料から懸濁重合により重合体ビーズを得た。これをシリンダー温度220℃の条件で射出成型し、220mm×20mm×3mmの成型検体を得、検量線用検体Aとした。
検量線用検体Aの作製条件と比較してモノマーの総量に対してメチルビニルケトンを260ppm添加したこと以外は同じ条件で重合及び成型を行い、検量線用検体Bを得た。
検量線用検体Cの作製:
検量線用検体Aの作製条件と比較してモノマーの総量に対してメチルビニルケトンを500ppm添加したこと以外は同じ条件で重合及び成型を行い、検量線用検体Cを得た。
検量線用検体の耐候性試験:
耐候性試験はJIS K 7350−4の方法に従って実施した。光源フィルターのタイプはI形、ブラックパネル温度は63℃、水噴霧は120分中18分のサイクルの条件で240時間の耐侯促進試験を実施した。
黄変度はプラスチックの黄色度および黄変度測定方法(JIS K 7103)に基づいて実施し、透過法で試験片の220mm長光路を測定した。耐侯試験前後の黄色度の差から黄変度(ΔYI)を求めた。
紫外線量の測定:
紫外線照射装置としてはウシオ電機(株)USH−1005D 超高圧水銀ランプを用い、出力は1120Wで照射した。樹脂検体が紫外線を受ける位置での紫外線量をウシオ電機(株)UIT−100光電流測定器で受光器にウシオ電機(株)UVD−365Pを用いて320nmから390nmの範囲において測定したところ4.5mW/cm2であった。
先に作製した検量線用検体Aの同じロット成型品から1.5mm×3.0mm×50mmの試験片を切り出し、石英製ESR用試験管に入れ、ESRキャビティに組み込んだ。樹脂検体の方向は切削面と反対の3mmの成型面を紫外線の照射方向に向け成型面が光源の光軸と垂直となるように調整した。紫外線はESR装置キャビティの真横から入射するように設計されており、紫外線光源ランプ中心からESR試験管中心軸までの距離は650mmである。直径50mmの導入管から入射した紫外線はESR試験管中心軸から250mmの位置に設置した集光レンズにより集光され、ESR試験管中心軸の位置では直径10mmの範囲に紫外線が照射される。ついで紫外線を30分照射し、消灯直後にESR装置によりラジカル発生量を測定した。
ESRの測定には日本電子社製の形式−JES−FES2XGの装置を用いた。測定条件としてはマイクロ波:1.0mW、フィールド:3380±250G、磁場補正の内標としてはMn(マンガン)マーカーを用いた。
ESR測定から得られたスペクトルは9本線スペクトルで分光学的分離定数g値は、2.0034、a値は11.1Gであることからメチルメタクリレートラジカルであると同定した。結果を図1に示す。
次いで検量線用検体A,B,Cの耐侯試験後の黄変度yと単位面積当たりのラジカル発生量xから最小二乗法により検量線を求め、以下のような結果となった。
y=1.10×x−0.0486
黄変度y:ΔYI、x:発生ラジカル量(×10−11mol/mm2)
実施例1記載の検量線用検体Aの作製条件と比較してモノマーの総量に対してメタクロレインを20ppm添加したこと以外は同じ条件で重合及び成型を行い、樹脂検体Aを得た。
実施例1記載の方法で樹脂検体Aのラジカル発生量を測定した結果41.0×10−11mol/mm2であった。このラジカル発生量を実施例1で求めた検量線と比較した結果、ラジカル発生量から予測される240時間耐侯促進試験後の黄変度の評価予測値がΔYI=45.1となった。
メタクロレインをフェニルビニルケトンに変えること以外は実施例2と同じ条件で重合及び成型を行い樹脂検体Bを得た。
実施例1記載の方法で樹脂検体Bのラジカル発生量を測定した結果40.5×10−11mol/mm2であった。このラジカル発生量を実施例1で求めた検量線と比較した結果、ラジカル発生量から予測される240時間耐侯促進試験後の黄変度の評価予測値がΔYI=44.5となった。
メタクロレインをメチルイソプロピルケトンに変えること以外は実施例2と同じ条件で重合及び成型を行い樹脂検体Cを得た。
実施例1記載の方法で樹脂検体Cのラジカル発生量を測定した結果43.5×10−11mol/mm2であった。このラジカル発生量を実施例1で求めた検量線と比較した結果、ラジカル発生量から予測される240時間耐侯促進試験後の黄変度の評価予測値がΔYI=47.8となった。
メタクロレインをα−メチルスチレンに変えること以外は実施例2と同じ条件で重合及び成型を行い樹脂検体Dを得た。
実施例1記載の方法で樹脂検体Dのラジカル発生量を測定した結果45.7×10−11mol/mm2であった。このラジカル発生量を実施例1で求めた検量線と比較した結果、ラジカル発生量から予測される240時間耐侯促進試験後の黄変度の評価予測値がΔYI=50.2という結果が得られた。
メタクロレインをベンゾフェノンに変えること以外は実施例2と同じ条件で重合及び成型を行い樹脂検体Eを得た。
実施例1記載の方法で樹脂検体Eのラジカル発生量を測定した結果44.0×10−11mol/mm2であった。このラジカル発生量を実施例1で求めた検量線と比較した結果、ラジカル発生量から予測される240時間耐侯促進試験後の黄変度の評価予測値がΔYI=48.4となった。
実施例2で得られた樹脂検体Aと同じロットのメタクロレインを含有する成型体を、実施例1に記載した方法で促進耐侯試験を240時間実施した結果、黄変度はΔYI=42.8であり、実施例2の評価予測値とのΔYIの差は2.3であった。
実施例3で得られた樹脂検体Bと同じロットのフェニルビニルケトンを含有する成型体を実施例1に記載した方法で促進耐侯試験を240時間実施した結果、黄変度はΔYI=45.0であり、実施例3の評価予測値とのΔYIの差は0.5であった。
実施例4で得られた樹脂検体Cと同じロットのメチルイソプロピルケトンを含有する成型体を実施例1に記載した方法で促進耐侯試験を240時間実施した結果、黄変度はΔYI=47.5であり、実施例4の評価予測値とのΔYIの差は0.3であった。
実施例5で得られた樹脂検体Dと同じロットのα−メチルスチレンを含有する成型体を実施例1に記載した方法で促進耐侯試験を240時間実施した結果、黄変度はΔYI=48.5であり、実施例5の評価予測値との差は1.7であった。
実施例6で得られた樹脂検体Eと同じロットのベンゾフェノンを含有する成型体を実施例1に記載した方法で促進耐侯試験を240時間実施した結果、黄変度はΔYI=49.1であり、実施例6の評価予測値とのΔYIの差は0.7であった。
実施例、比較例の結果を表2にまとめる。
Claims (2)
- アクリル樹脂の黄変度を評価する方法であって、工程(1)と工程(2)を含み、工程(1)においてアクリル樹脂にヒドロキシペルオキシド、カルボニル基及び/又は不飽和基を持つ有機物を添加すること、工程(1)と(2)の樹脂検体が同一形状であること、及び、工程(1)及び(2)において樹脂の平面に紫外線を垂直から5°以内の角度から照射し、発生するメタクリレートラジカル又はメチルラジカル量を測定することを特徴とする、アクリル樹脂の黄変度の評価方法。
工程(1):濃度を変えて有機物をアクリル樹脂に添加し、それぞれの樹脂検体の黄変度及び紫外線照射時のメタクリレートラジカル又はメチルラジカル発生量を測定し、黄変度とラジカル発生量の関係の検量線を作成する工程。
工程(2):測定対象の成形品の一部である樹脂検体に紫外線を照射し、発生したメタクリレートラジカル又はメチルラジカル量を測定して、工程(1)の検量線から該樹脂検体の黄変度を評価する工程。 - 前記有機物が、メタクロレイン、メチルビニルケトン、フェニルビニルケトン、メチルイソプロピルケトン、α−メチルスチレン、ベンゾフェノン、及び/又はメチルビニルケトンである請求項1に記載の方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004154364A JP4429803B2 (ja) | 2004-05-25 | 2004-05-25 | 樹脂の黄変度を評価する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004154364A JP4429803B2 (ja) | 2004-05-25 | 2004-05-25 | 樹脂の黄変度を評価する方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005337783A JP2005337783A (ja) | 2005-12-08 |
JP4429803B2 true JP4429803B2 (ja) | 2010-03-10 |
Family
ID=35491534
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004154364A Expired - Fee Related JP4429803B2 (ja) | 2004-05-25 | 2004-05-25 | 樹脂の黄変度を評価する方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4429803B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4700587B2 (ja) * | 2006-10-12 | 2011-06-15 | Hoya株式会社 | チタン系ハードコ−トのレンズ基材との密着性能の試験条件決定方法及び試験方法 |
JP2008180607A (ja) * | 2007-01-25 | 2008-08-07 | Railway Technical Res Inst | 高分子材料からなる物品の劣化評価システム |
JP6188625B2 (ja) * | 2014-04-17 | 2017-08-30 | 鹿島建設株式会社 | 塗膜耐候性予測方法 |
JP6386942B2 (ja) * | 2015-03-05 | 2018-09-05 | 鹿島建設株式会社 | 塗膜耐候性評価システム及び塗膜耐候性評価方法 |
-
2004
- 2004-05-25 JP JP2004154364A patent/JP4429803B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005337783A (ja) | 2005-12-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Shanti et al. | Degradation of ultra-high molecular weight poly (methyl methacrylate-co-butyl acrylate-co-acrylic acid) under ultra violet irradiation | |
Doğan | Ultraviolet light accelerates the degradation of polyethylene plastics | |
Chiantore et al. | Photo-oxidative stability of paraloid acrylic protective polymers | |
Anghelone et al. | Influence of phthalocyanine pigments on the photo-degradation of alkyd artists' paints under different conditions of artificial solar radiation | |
Gheno et al. | Accelerated weathering degradation behaviour of polyester thermosetting powder coatings | |
KR101804361B1 (ko) | 세계 지역별 기후인자를 현실적으로 모사하는 내후성 시험 방법 | |
JP3237810B2 (ja) | 応力検出方法 | |
Pickett et al. | Accelerated weathering parameters for some aromatic engineering thermoplastics | |
JP4429803B2 (ja) | 樹脂の黄変度を評価する方法 | |
Hiroki et al. | Volume phase transitions of poly (acryloyl-l-proline methyl ester) gels in response to water–alcohol composition | |
Fandrich et al. | Characterization of New Amphiphilic Block Copolymers of N‐Vinyl Pyrrolidone and Vinyl Acetate, 1–Analysis of Copolymer Composition, End Groups, Molar Masses and Molar Mass Distributions | |
Zhao et al. | Surface degradation of ethylene–propylene–diene monomer (EPDM) containing 5-ethylidene-2-norbornene (ENB) as diene in artificial weathering environment | |
Bubev et al. | ATR-FTIR spectroscopy study of the photodegradation protective properties of BP-4 and 4HBP in polyvinyl acetate thin films | |
Barth et al. | Termination kinetics of free-radical polymerization in ionic liquids | |
Chen et al. | Effect of UV-irradiation on poly (vinyl chloride) modified by methyl methacrylate–butadiene–styrene copolymer | |
US20080073511A1 (en) | Structured Copolymer Supports for Use in Mass Spectrometry | |
Peinado et al. | Chemiluminescence and fluorescence for monitoring the photooxidation of an UV-cured aliphatic polyurethane-acrylate based adhesive | |
Zouari et al. | Influence of in situ photo-induced silver nanoparticles on the ageing of acrylate materials | |
Bardajee et al. | Synthesis, characterization, and energy transfer studies of dye-labeled poly (butyl methacrylate) latex particles prepared by miniemulsion polymerization | |
Riggs | Non-linear absorptions in pendant [60] fullerene–polystyrene polymers | |
JP2010002339A (ja) | 塗膜の劣化度評価方法 | |
Davis et al. | Rapid assessment of weathering stability from exposure of polymer films. I. Real and simulated weathering of commercial ABS terpolymers | |
Jia et al. | Effect of artificial weathering on surface properties of unsaturated polyester (UP) resin | |
JPH09178727A (ja) | 有機材料の試験装置及び有機材料の試験方法 | |
Malanowski et al. | Molecular mechanism of photolysis and photooxidation of poly (neopentyl isophthalate) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070425 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090701 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090707 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090907 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20091215 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20091216 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121225 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121225 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131225 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |