JP5485203B2 - 溶融加工可能な熱可塑性組成物 - Google Patents
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Description
本発明は、溶融加工可能な熱可塑性組成物に関し、特にアクリル系組成物に関する。詳細には本発明は、比較的低い光沢を示す表面を有する製造品を製造するための組成物に関するものであるが、それらに限定されるものではない。
熱可塑性組成物、特にアクリル系組成物は、多様な用途に用いられ、中には低光沢などの特定の表面外観が要求される場合がある。通常は組成物の表面光沢を低下させることを目的とした、光沢調節剤を含むアクリル系組成物がすでに公知であり、工業的に使用されている。一般に使用される光沢調節化合物は、タルクまたはその他の無機化合物である。タルクを用いて、表面光沢を約20(75°観察角度で測定)という最小値まで低下させることができる。しかしながら、例えばビニル羽目板などの建築物用構成部材のためなどに、非常に低光沢の表面仕上またはつや消し表面仕上が要求される場合、タルクやその他の従来の光沢低下化合物は効果がないか、あるいは組成物の他の特性が低下するほど高濃度で存在させる必要がある。従って、比較的低光沢の表面を有するが、それより高光沢のアクリル系組成物と同等の物性を有する製造品を製造する上で好適なアクリル系組成物が必要とされている。
本発明の第1の態様によれば、溶融加工可能な熱可塑性組成物において、
a)50〜99.5重量%の溶融加工可能な熱可塑性ポリマーと、
b)0.5〜50重量%の粒子状ポリマーとを含み、前記粒子状ポリマーは50〜10
0重量%のメタクリル酸メチル(MMA)と、少なくとも1種類のアクリル酸アルキルもしくはメタクリル酸アルキルとからなる少なくとも0〜50重量%のエチレン不飽和コモノマーと、0〜10重量%の共重合可能な架橋性モノマーとを含むモノマー混合物の残基を有し、前記粒子が最大粒径5mmを有する組成物が提供される。
前記熱可塑性ポリマーは好ましくは、前記粒子状ポリマーが全体に分散した基材を形成する。しかしながら粒子状ポリマーは、組成物を形成するのに用いられ得る溶融加工法の結果として、基材の一部の部分で、他の部分よりも集中されているか、または他の部分よりも集中していない場合がある。そうではあっても、溶融加工可能な熱可塑性ポリマー基材中に粒子状ポリマーを組み込むことにより、射出成形または押出し成形などの溶融加工法によって製造品を製造することを可能にし、それらの製造品は優れた低光沢表面仕上を有する。
アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸シクロヘキシルまたはアクリル酸フェニルから選択される少なくとも1種類の他の共重合可能な2〜40重量%のアクリル酸アルキルとのコポリマーである。上記のものの中で、アクリル酸C1-4アルキル(特に、異性体が
存在し得るアクリル酸n−アルキル)が好ましく、アクリル酸メチル、アクリル酸エチルおよびアクリル酸ブチルはより好ましい。アクリル酸エチルおよびアクリル酸ブチル(特にアクリル酸n−ブチル)は特に好ましく、アクリル酸エチルが最も好ましい。好ましいコポリマーは、80〜98重量%のメタクリル酸メチル残基および2〜20重量%の少なくとも1種類の前記アクリル酸アルキルの残基を含む。好ましくは、前記好ましいコポリマーは、少なくとも82重量%、より好ましくは少なくとも84重量%、特には少なくとも85重量%のメタクリル酸メチルを含む。メタクリル酸メチルの量は、特に以下に記載するビニル羽目板などの建築で用いる場合には、95重量%未満、好適には92重量%未満、好ましくは90重量%未満、より好ましくは88重量%未満であり得る。前記の好ましいコポリマーは、少なくとも5重量%、好ましくは少なくとも8重量%、より好ましくは少なくとも10重量%、特には少なくとも12重量%の前記少なくとも1種類のアクリル酸アルキルを含み得る。好ましくは、前記少なくとも1種類以上のアクリル酸アルキルは、単一のアクリル酸アルキルを含み得る。基材ポリマーはさらに、熱安定剤(例:ポリマー製剤の成形では、アルキルメルカプタン類が通常使用される)、重合開始剤、潤滑剤、離型剤、UV安定剤および光安定剤、顔料、染料、乳白剤、衝撃調節化合物(ゴム材料およびコアシェル型衝撃調節粒子など)および難燃剤などの他の材料の残基を含有し得る。好ましくは、基材ポリマーは、大部分を占める溶融加工可能な熱可塑性ポリマー、特に大部分を占める前記ポリメタクリル酸メチルホモポリマーまたはコポリマーを含む。
アルキルであり、好ましい例としてはアクリ
ル酸エチルおよびアクリル酸ブチルなどがある。粒子状ポリマーは、1つ以上の共重合可能なアクリルコモノマーから形成され得る。上記のMMAと複数のアクリルモノマーを併用する場合、好適には前記共重合可能アクリルコモノマー(多官能性アクリルモノマーを除く)の重量%の合計は上述の通りである。前記のモノマー混合物は、少なくとも0.1重量%、好適には少なくとも0.2重量%、好ましくは少なくとも0.3重量%、より好ましくは少なくとも0.4重量%の、ポリマーと架橋形成可能なコモノマーを含み得る。前記コモノマーの量は、10重量%未満、好適には5重量%未満、好ましくは4重量%未満、より好ましくは3重量%未満、特には2重量%未満であり得る。場合によっては、1重量%以下(好ましくは1重量%未満)の前記コモノマーを用いてもよい。架橋形成可能な好ましいコモノマーは多官能性であり、好ましくは多官能性アクリレート系モノマーであって、例えばジメタクリレート化合物などのジ(アルク(alk))アクリレート化合物である。
a)50〜99.5重量%の溶融加工可能な熱可塑性ポリマーと、
b)0.5〜50重量%の粒子状ポリマーとを接触、好ましくは混合する工程を有し、前記粒子状ポリマーは50〜100重量%のメタクリル酸メチル(MMA)と、少なくとも1種類のアクリル酸アルキルもしくはメタクリル酸アルキルからなる、少なくとも0〜50重量%のエチレン不飽和コモノマーと、0〜10重量%の共重合可能な架橋性モノマーとを含むモノマー混合物の残基を有し、前記粒子は最大粒径5mmを有する。
前記溶融加工可能ポリマーおよび前記粒子状ポリマーは、好ましくは注型されない。前記溶融加工可溶ポリマーおよび前記粒子状ポリマーは、好ましくは、好適には高剪断押出し機を用いて、押出しによって混合される。前記溶融加工可能ポリマーおよび前記粒子状ポリマーは、前記混合時に少なくとも100s-1、好ましくは少なくとも115s-1、より好ましくは少なくとも130s- 1、特には少なくとも140s-1の剪断速度に晒され
得る。剪断速度は、200s-1未満、好ましくは180s-1未満、より好ましくは160s-1未満であり得る。
組成物は、シートまたはフィルムの形態に成形され得る。前記組成物は、各種形状に押出しまたは成形されてもよいし、あるいは例え剛直またはフォーム状の形態のABS、PVC、HIPSおよび他の変性スチレンポリマー類などのポリスチレン系ポリマーまたはポリオレフィン類などの他の材料上に共押出しまたは積層されてもよい。前記組成物はまた、金属上に共押出しまたは積層されてもよい。上記の方法に従って製造されるシート(例:共押出しまたは積層シート)を、好適な手段によって、熱成形その他の成形を行って所望の形状にしてもよい。
そこで好適には、アクリル組成物を溶融することで形成される溶融熱可塑性組成物を成形することにより形成される製造品が提供される。前記アクリル組成物は、
a)50〜99重量%の溶融加工可能な熱可塑性ポリマーと、
b)0.5〜50重量%の粒子状ポリマーとを含み、前記粒子状ポリマーは50〜100重量%のMMAと、少なくとも1種類のアクリル酸アルキルもしくはメタクリル酸アルキルからなる少なくとも0〜50重量%のエチレン不飽和コモノマーと、0〜10重量%の共重合可能な架橋性モノマーとを含むモノマー混合物の残基を有し、前記粒子は最大粒径5mmを有する。
前記構成部材は、建造物の建設用であり得る。例えばそれは、下端ボード、はしけボード、鼻隠しボード、外装材ボード、羽目板、側溝、配管、シャッター、開き窓枠、窓ボード、窓輪郭、温室輪郭、ドア板、ドア枠、屋根板、建築付属品などの固体建築物用構成部材または共押出し建築物用構成部材であり得る。建設で使用される好ましい部材は、例え
ばPVC、HIPSまたはABS(特にPVC)製の基材と、該基材の上にキャップストックとして提供される前記溶融加工可能熱可塑性材料とからなる共押出し部材である。特に好ましい部材は、PVCおよび前記熱可塑性材料のキャップストックからなるビニル羽目板である。
本明細書に記載のキャップストックは、200μm未満、好ましくは175μm未満、より好ましくは150μm未満、特には125μm未満の厚さを有し得る。前記厚さは、50μmより大きいくてよい。約100μmの厚さが好ましい。
本明細書に記載の本発明の態様または実施態様の特徴は、本明細書に記載のあらゆる他の発明の態様または実施態様の特徴と組み合わされ得る。
本発明の具体的な実施態様を、実施例によって説明する。
メタクリル酸メチルおよびアクリル酸エチルのコポリマーであって、分子量約90,000を有する、92重量%の市販のアクリルポリマーDIAKON(商標)MG102(Ineos Acrylics, U. K.)と、8%の白色顔料添加マスターバッチとを含む混合物を混合し、230℃において275rpmで動作する30mm二軸スクリュー押出し機Werner & Pfleiderer ZKS30を用いてペレットとした。得られたペレットを、230℃およびライン速度約1m/分で動作する1.5インチ(30mm)単軸スクリュー押出し機を用いて押し出して、厚さ1mm×幅100mmのシートとした。押出し成形シートを、押出し機出口で3−ロールカレンダーステージに通した。ロールは約80℃に加熱され、半径50mmであった。
封止ナイロンバッグ中、重合開始剤および安定剤とともに、83%のMMA、8%のアクリル酸n−ブチル、8%のアクリル酸エチルおよび1%のエチレングリコールジメタクリレートを含むモノマー混合物のバルク重合によって、架橋アクリルポリマーを調製した。
PVCペレット(EVC化合物RG7−760−1476)を、実施例1に記載の架橋アクリル粒子と回転混合し、実施例1に記載の方法に従って、180℃で押し出してシートとした。
実施例1に記載の方法に従って、安定剤、重合開始剤および連鎖移動剤とともに、84%のMMA、15.5%のアクリル酸ブチルおよび0.5%のエチレングリコールジメタ
クリレートを含むモノマー混合物から、緑色架橋アクリルポリマーの粒子を調製した。
ASTM D4226平均破壊高さ(インチ)=11.1(28.1cm)
光沢(75°観察)=51
シート外観=つや消し表面。
実施例4の粒子状ポリマーを、重量平均径20μm、40μm、80μmおよび100μmを有する架橋ビーズ粒子(それぞれ、実施例5.1、5.2、5.3および5.4と称する)と比較した。
100μmのキャップを形成した。シートの表面光沢を、ローポイント・ノボグロス(Rhopoint Novogloss)光沢計を用いて測定し、得られた結果を以下の表に示した。
Claims (54)
- 第1の表面と、第1の面と対向する第2の面とを有し、第1の面は第2の面よりも低い表面光沢を示す溶融加工可能な熱可塑性組成物のシートの製造方法であって、同方法は、
(a)50〜99.5重量%の溶融加工可能な熱可塑性ポリマーと、
(b)0.5〜50重量%の粒子状ポリマーであって、同ポリマーはメタクリル酸メチルのホモポリマーまたはコポリマーからなり、同コポリマーは
b−1)少なくとも50重量%のメタクリル酸メチルと、
b−2)50重量%までの、少なくとも1種類のアクリル酸アルキルまたはメタクリル酸アルキルからなる共重合可能なアクリル酸コモノマーと、
b−3)0〜10重量%の共重合可能な架橋性モノマーと
からなるモノマー混合物の残基を含み、
粒子が5mmの最大粒径を有する粒子状ポリマーと
からなる溶融加工可能な熱可塑性組成物を押出し加工する工程と、
押出し加工された熱可塑性組成物をカレンダーロールによりカレンダー処理する工程とからなり、前記シートの第1の面は第2の面よりも短い時間、前記カレンダーロールに接する方法であって、
前記溶融加工可能な熱可塑性ポリマーと前記粒子状ポリマーとは、前記粒子状ポリマーの粒子が破壊されるような条件下での押出しによって混合される、方法。 - 前記粒子状ポリマーは、0.1重量%〜10重量%の共重合可能な架橋性モノマーとを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記粒子状ポリマーは、70〜95重量%のメタクリル酸メチルと、5〜30重量%の共重合可能なアクリル酸コモノマーと、0.1〜5重量%の共重合可能な架橋性モノマーとからなるモノマー混合物の残基から形成されたコポリマーである、請求項2に記載の方法。
- 前記粒子状ポリマーの共重合可能なアクリル酸コモノマーは、少なくとも1種のアクリル酸アルキルである、請求項3に記載の方法。
- アクリル酸アルキルはアクリル酸エチルおよびアクリル酸ブチルから選択される、請求項4に記載の方法。
- 共重合可能なアクリル酸コモノマーは、前記粒子状ポリマーの12〜18重量%である、請求項3に記載の方法。
- 前記粒子状ポリマーは、5〜20重量%の共重合可能なアクリル酸コモノマーと、0.3〜1重量%の共重合可能な架橋性モノマーとからなるコポリマーである、請求項2に記載の方法。
- 前記粒子状ポリマーは1種のコポリマーを含み、共重合可能なアクリル酸コモノマーは少なくとも1種のアクリル酸アルキルである、請求項1に記載の方法。
- アクリル酸アルキルはアクリル酸エチルおよびアクリル酸ブチルから選択される、請求項8に記載の方法。
- 共重合可能なアクリル酸コモノマーは、前記粒子状ポリマーの12〜18重量%である、請求項8に記載の方法。
- 前記粒子は1mm未満の最大粒径を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記粒子状ポリマーの前記粒子の重量平均直径は、ASTM(米国材料試験協会)D1921に記載の方法に従って評価されたとき、500μm未満である、請求項1に記載の方法。
- 前記粒子状ポリマーの前記粒子の重量平均直径は、ASTM(米国材料試験協会)D1921に記載の方法に従って評価されたとき、150μmより大きい、請求項1に記載の方法。
- 前記粒子状ポリマーの前記粒子のうちの少なくとも75重量%の粒子が、300μmのふるいを通過するサイズである、請求項1に記載の方法。
- 前記粒子状ポリマーの前記粒子の重量平均直径は、ASTM(米国材料試験協会)D1921に記載の方法に従って評価されたとき、100μmより大きい、請求項1に記載の方法。
- 前記粒子状コポリマーの前記粒子のうちの少なくとも20重量%の粒子が、60メッシュ(250μm)〜80メッシュ(177μm)である、請求項1に記載の方法。
- 前記粒子状コポリマーが、少なくとも79.9重量%のメタクリル酸メチルのモノマー混合物の残基から形成されたコポリマーである、請求項3に記載の方法。
- 前記粒子状コポリマーが、少なくとも79.9重量%のメタクリル酸メチルのモノマー混合物の残基から形成されたコポリマーである、請求項7に記載の方法。
- 前記粒子状コポリマーは、前記溶融加工可能な熱可塑性組成物のうちの3〜20重量%である、請求項1に記載の方法。
- 前記溶融加工可能な熱可塑性ポリマーは基材を形成し、
ポリメタクリル酸メチルホモポリマー、または
少なくとも60重量%のメタクリル酸メチルと、40重量%までの少なくとも1種の共重合可能なアクリル酸アルキルまたはメタクリル酸アルキルからなるモノマー混合物から形成されたコポリマーである、請求項1に記載の方法。 - 前記溶融加工可能な熱可塑性ポリマーは基材を形成し、
ポリメタクリル酸メチルホモポリマー、または
少なくとも60重量%のメタクリル酸メチルと、40重量%までの少なくとも1種の共重合可能なアクリル酸アルキルまたはメタクリル酸アルキルからなるモノマー混合物から形成されたコポリマーである、請求項7に記載の方法。 - 前記溶融加工可能な熱可塑性組成物の前記シートの表面は、75°観察角度(ASTM
D3679による)で測定した表面光沢が65未満である、請求項1に記載の方法。 - 前記溶融加工可能な熱可塑性ポリマーと記粒子状ポリマーとは、少なくとも100s-1の剪断速度にさらされる、請求項1乃至22のいずれか1項に記載の方法。
- 前記溶融加工可溶ポリマーおよび前記粒子状ポリマーが、前記混合中に化学反応を生じない、請求項1乃至23のいずれか1項に記載の方法。
- 基材とキャップストック材とを有する製造品を形成する方法であって、前記基材は前記キャップストック材とは異なるポリマーからなり、前記記キャップストック材は
(a)50〜99.5重量%の溶融加工可能な熱可塑性ポリマーと、
(b)0.5〜50重量%の粒子状ポリマーであって、同ポリマーはメタクリル酸メチルのホモポリマーまたはコポリマーからなり、同コポリマーは
b−1)少なくとも50重量%のメタクリル酸メチルと、
b−2)50重量%までの、少なくとも1種類のアクリル酸アルキルまたはメタクリル酸アルキルからなる共重合可能なアクリル酸コモノマーと、
b−3)0〜10重量%の共重合可能な架橋性モノマーと
からなるモノマー混合物の残基を含み、
粒子が5mmの最大粒径を有する粒子状ポリマーとからなり、
前記溶融加工可能な熱可塑性ポリマーと前記粒子状ポリマーとは、前記粒子状ポリマーの粒子が破壊されるような条件下での押出しによって混合される溶融加工可能な熱可塑性組成物であって、
前記方法は、
前記基材の層の上に前記キャップストック材を付設する工程と、
前記キャップストック材と前記基材とをカレンダーロールによりカレンダー処理して前記製造品を形成する工程とからなり、前記キャップストック材は前記基材よりも短い時間、前記カレンダーロールに接する方法。 - 前記粒子状ポリマーは、0.1重量%〜10重量%の共重合可能な架橋性モノマーとを含む、請求項25に記載の方法。
- 前記粒子状ポリマーは、70〜95重量%のメタクリル酸メチルと、5〜30重量%の共重合可能なアクリル酸コモノマーと、0.1〜5重量%の共重合可能な架橋性モノマーとからなるモノマー混合物の残基から形成されたコポリマーである、請求項25に記載の方法。
- 前記粒子状ポリマーの共重合可能なアクリル酸コモノマーは、少なくとも1種のアクリル酸アルキルである、請求項27に記載の方法。
- アクリル酸アルキルはアクリル酸エチルおよびアクリル酸ブチルから選択される、請求項28に記載の方法。
- 共重合可能なアクリル酸コモノマーは、前記粒子状ポリマーの12〜18重量%である、請求項27に記載の方法。
- 前記粒子状ポリマーは、5〜20重量%の共重合可能なアクリル酸コモノマーと、0.3〜1重量%の共重合可能な架橋性モノマーとからなるコポリマーである、請求項26に記載の方法。
- 前記粒子状ポリマーは1種のコポリマーを含み、共重合可能なアクリル酸コモノマーは少なくとも1種のアクリル酸アルキルである、請求項26に記載の方法。
- アクリル酸アルキルはアクリル酸エチルおよびアクリル酸ブチルから選択される、請求項32に記載の方法。
- 共重合可能なアクリル酸コモノマーは、前記粒子状ポリマーの12〜18重量%である、請求項32に記載の方法。
- 前記粒子は1mm未満の最大粒径を有する、請求項25に記載の方法。
- 前記粒子状ポリマーの前記粒子の重量平均直径は、ASTM(米国材料試験協会)D1921に記載の方法に従って評価されたとき、500μm未満である、請求項25に記載の方法。
- 前記粒子状ポリマーの前記粒子の重量平均直径は、ASTM(米国材料試験協会)D1921に記載の方法に従って評価されたとき、150μmより大きい、請求項25に記載の方法。
- 前記粒子状ポリマーの前記粒子のうちの少なくとも75重量%の粒子が、300μmのふるいを通過するサイズである、請求項25に記載の方法。
- 前記粒子状ポリマーの前記粒子の重量平均直径は、ASTM(米国材料試験協会)D1921に記載の方法に従って評価されたとき、100μmより大きい、請求項25に記載の方法。
- 前記粒子状コポリマーの前記粒子のうちの少なくとも20重量%の粒子が、60メッシュ(250μm)〜80メッシュ(177μm)である、請求項25に記載の方法。
- 前記粒子状コポリマーが、少なくとも79.9重量%のメタクリル酸メチルのモノマー混合物の残基から形成されたコポリマーである、請求項26に記載の方法。
- 前記粒子状コポリマーが、少なくとも79.9重量%のメタクリル酸メチルのモノマー混合物の残基から形成されたコポリマーである、請求項31に記載の方法。
- 前記粒子状コポリマーは、前記溶融加工可能な熱可塑性組成物のうちの3〜20重量%である、請求項25に記載の方法。
- 前記溶融加工可能な熱可塑性ポリマーは基材を形成し、
ポリメタクリル酸メチルホモポリマー、または
少なくとも60重量%のメタクリル酸メチルと、40重量%までの少なくとも1種の共重合可能なアクリル酸アルキルまたはメタクリル酸アルキルからなるモノマー混合物から形成されたコポリマーである、請求項25に記載の方法。 - 前記溶融加工可能な熱可塑性ポリマーは基材を形成し、
ポリメタクリル酸メチルホモポリマー、または
少なくとも60重量%のメタクリル酸メチルと、40重量%までの少なくとも1種の共重合可能なアクリル酸アルキルまたはメタクリル酸アルキルからなるモノマー混合物から形成されたコポリマーである、請求項27に記載の方法。 - 前記溶融加工可能な熱可塑性ポリマーと記粒子状ポリマーとは、少なくとも100s-1の剪断速度にさらされる、請求項25に記載の方法。
- 前記溶融加工可溶ポリマーおよび前記粒子状ポリマーが、前記混合中に化学反応を生じない、請求項25に記載の方法。
- 前記溶融加工可能な熱可塑性組成物から形成された製造品の表面は、75°観察角度(ASTM D3679による)で測定した表面光沢が65未満である、請求項25に記載の方法。
- 前記製造品が建設に用いるための構成部材であって共押出しされた部材であり、基材はPVC、HIPSまたはABSからなる、請求項25に記載の方法。
- 前記キャップストック材料層が200μm未満の厚さを有する、請求項25乃至49のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1乃至49のうちのいずれか一項に記載の方法により調製された溶融加工可能な熱可塑性組成物を調製する工程と、
前記製造品を形成するべく、前記溶融加工可能な熱可塑性組成物を成形する工程と
からなる前記製造品を形成する方法。 - 前記製造品が建築物用構成部材である請求項51に記載の方法。
- 前記製造品は建設に用いるための構成部材であって、PVC、HIPSまたはABS製の基材を有する共押出し構成部材であり、前記溶融加工可能熱可塑性材料はキャップストックとして付与される、請求項51または52に記載の方法。
- 前記熱可塑性組成物から形成された製造品の表面について、ASTM D4226に従って耐衝撃性を試験したときに、平均破壊高さが7.5インチ(19.05cm)以上である、請求項51乃至53のいずれか1項に記載の方法。
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