JP5789292B2 - アクリル系樹脂フィルム - Google Patents

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Description

本発明は、耐熱性、透明性、および柔軟性を有するアクリル系樹脂フィルムに関する。
アクリル樹脂は、優れた透明性を有することに加え、加工性も容易であることから、フィルム、シート、または一般成形品として広く用いられている。
なかでも、無水グルタル酸構造またはグルタルイミド構造単位を有するアクリル樹脂は、透明性および耐熱性に優れるとともに、光弾性定数が小さいことから、光学材料としての利用が検討されている。例えば、特許文献1には、グルタルイミドアクリル樹脂からなる光学フィルムが開示されている。また、特許文献2には、グルタルイミドアクリル樹脂からなる位相差板が開示されている。ところが、グルタルイミドアクリル樹脂は、一般に機械的強度が必ずしも十分ではないという問題があった。
グルタルイミドアクリル樹脂の機械的強度の改善に関しては種々検討がなされている。特に耐衝撃性の改善には、「コア/シェル」型と呼ばれる、ゴム状重合体にビニル系単量体をグラフト重合させて得られる耐衝撃性改良剤が好適に用いられる。ゴム状重合体の具体例としては、ブタジエン系ゴム、アクリル系ゴム、ポリオルガノシロキサン系ゴムなどが挙げられる。しかし、ブタジエン系ゴムを配合すると、樹脂の耐候性が著しく損なわれる問題がある。特許文献3には、ポリオルガノシロキサン系ゴムの添加による耐衝撃性の改善が開示されているが、得られた樹脂の透明性が損なわれるという問題があった。
特許文献4では、グルタルイミドアクリル樹脂とアクリル系グラフト共重合体を配合することで、耐熱性と機械的強度(特に耐折り曲げ性)に優れた樹脂組成物を得ることが記載されている。
特開平6−256537号公報 特開平6−11615号公報 特開平1−75553号広報 特開2009−203348号公報
特許文献4記載の方法によると、耐熱性および透明性に優れたフィルムを得ることができるものの、そのフィルムのガラス転移温度は120℃を超えるものではなく、耐熱性をさらに改善することが求められた。また、特許文献4記載の方法により得られる透明なフィルムには、いわゆるフィッシュアイと呼ばれる微細な粒子が混入することがあり、フィルムの品質上問題があった。あわせて、フィルムの透明性が十分でない場合があり、この点での改善も求められた。
本発明は、上記現状に鑑み、優れた耐熱性と機械的強度を有しながら、フィッシュアイが低減され、透明性の高いアクリル系樹脂フィルムを提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討を行った。その結果、高耐熱性を有するグルタルイミドアクリル系樹脂に対し、平均粒子径が80nm未満のアクリル酸アルキルエステル系架橋弾性粒子を含む(メタ)アクリル系樹脂を配合することで、耐熱性、透明性、および柔軟性が改善され、さらにフィッシュアイの混入が低減されたアクリル系樹脂フィルムが得られることを見出し、本発明に至った。
すなわち本発明は、以下の成分(G)、及び(F)を含有する樹脂組成物を成形して得られるアクリル系樹脂フィルムに関する。
下記一般式(1)で表される単位と、下記一般式(2)で表される単位とを有し、ガラス転移温度が120℃以上であるグルタルイミドアクリル系樹脂(G)。
Figure 0005789292
(式中、RおよびRは、それぞれ独立して、水素または炭素数1〜8のアルキル基であり、Rは、水素、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、または、芳香環を含む炭素数5〜15の置換基である。)
Figure 0005789292
(式中、RおよびRは、それぞれ独立して、水素または炭素数1〜8のアルキル基であり、Rは、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、または、芳香環を含む炭素数5〜15の置換基である。)
アクリル酸アルキルエステル、及びこれと共重合可能な他のビニル単量体を共重合させて得られる平均粒子径が80nm未満のアクリル酸アルキルエステル系架橋弾性体粒子の存在下に、ビニル基含有化合物を重合させて得られる(メタ)アクリル系樹脂(F)。
本発明では、グルタルイミドアクリル系樹脂(G)が下記一般式(3)で表される単位を含まないことが好ましい。
Figure 0005789292
(式中、Rは、水素または炭素数1〜8のアルキル基であり、Rは、炭素数6〜10のアリール基である。)
本発明では、前記樹脂組成物100重量%において、前記アクリル酸アルキルエステル系架橋弾性体粒子が5〜40重量%含まれることが好ましい。
本発明では、前記樹脂組成物100重量%において、グルタルイミドアクリル系樹脂(G)40〜90重量%と(メタ)アクリル系樹脂(F)60〜10重量%を含有することが好ましい。
本発明では、(メタ)アクリル系樹脂(F)が、
アクリル酸アルキルエステル50〜100重量%、およびメタクリル酸アルキルエステル50〜0重量%を含む単量体混合物100重量部と、1分子あたり2個以上の非共役二重結合を有する多官能性単量体0.5〜5重量部とを共重合して得られる平均粒子径が80nm未満のアクリル酸アルキルエステル系架橋弾性体粒子(B)の存在下、
メタクリル酸アルキルエステル60〜100重量%、およびアクリル酸アルキルエステル0〜40重量を含む単量体混合物(E)を重合することにより得られることが好ましい。
本発明では、(メタ)アクリル系樹脂(F)が、
アクリル酸アルキルエステル50〜100重量%、およびメタクリル酸アルキルエステル50〜0重量%を含む単量体混合物100重量部と、1分子あたり2個以上の非共役二重結合を有する多官能性単量体0.5〜5重量部とを共重合して得られる平均粒子径が80nm未満のアクリル酸アルキルエステル系架橋弾性体粒子(B)の存在下、
不飽和カルボン酸10重量%を超えて35重量%以下、メタクリル酸アルキルエステル50重量%以上90重量%未満、およびアクリル酸アルキルエステル0重量%以上40重量%未満を含む単量体混合物(E)を重合することにより得られ、
(メタ)アクリル系樹脂(F)中のアクリル酸アルキルエステル系架橋弾性体粒子(B)の含有率が30重量%を超えて60重量%以下であることが好ましい。
本発明では、前記アクリル系樹脂フィルムは、ガラス転移温度が115℃以上、ヘーズ値が1.0%以下、厚みが300μm以下であることが好ましい。
また本発明は、アクリル系樹脂フィルムからなる光学フィルムにも関する。
本発明のアクリル系樹脂フィルムは、優れた耐熱性、透明性、および柔軟性を有しながら、フィッシュアイの混入が低減され外観上良好なものである。しかも、良好な延伸性および真空成形性も兼ね備えている。
以下、本発明の実施形態を詳細に説明するが、本発明はこれら実施形態に限定されない。
(グルタルイミドアクリル系樹脂(G))
グルタルイミドアクリル系樹脂(G)は、ガラス転移温度が120℃以上であり、下記一般式(1)で表される単位と、下記一般式(2)で表される単位とを含むものである。
Figure 0005789292
上記一般式(1)中、RおよびRは、それぞれ独立して、水素または炭素数1〜8のアルキル基であり、Rは、水素、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、または、芳香環を含む炭素数5〜15の置換基である。上記一般式(1)で表される単位を、以下、「グルタルイミド単位」ともいう。
上記一般式(1)において、好ましくは、RおよびRはそれぞれ独立して水素またはメチル基であり、Rは、水素、メチル基、ブチル基、シクロヘキシル基であり、より好ましくは、Rはメチル基であり、Rは水素であり、Rはメチル基である。
グルタルイミドアクリル系樹脂(G)は、グルタルイミド単位として、単一の種類のみを含んでいてもよいし、上記一般式(1)におけるR、R、およびRのいずれか又は全てが異なる複数の種類を含んでいてもよい。
グルタルイミド単位は、下記一般式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステル単位をイミド化することにより形成することができる。また、無水マレイン酸等の酸無水物、当該酸無水物と炭素数1〜20の直鎖または分岐のアルコールとのハーフエステル、または、α,β−エチレン性不飽和カルボン酸(例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、クロトン酸、フマル酸、シトラコン酸)をイミド化することによっても、上記グルタルイミド単位を形成することができる。
グルタルイミドアクリル系樹脂(G)において、グルタルイミド単位の含有量は特に限定されず、例えば、Rの構造等を考慮して適宜決定することができる。しかしながら、グルタルイミド単位の含有量は、グルタルイミドアクリル系樹脂(G)全量のうち1.0重量%以上が好ましく、3.0重量%〜90重量%がより好ましく、5.0重量%〜60重量%がさらに好ましい。グルタルイミド単位の含有量が上記範囲より少ないと、得られるグルタルイミドアクリル系樹脂(G)の耐熱性が不足したり、透明性が損なわれたりする傾向がある。逆に上記範囲よりも多いと、不必要に耐熱性および溶融粘度が高くなり、成形加工性が悪くなったり、フィルム加工時の機械的強度が極端に低くなったり、透明性が損なわれたりする傾向がある。
グルタルイミド単位の含有量は以下の方法により算出される。
H−NMR BRUKER AvanceIII(400MHz)を用いて、樹脂のH−NMR測定を行い、樹脂中のグルタルイミド単位またはエステル単位などの各モノマー単位それぞれの含有量(mol%)を求め、当該含有量(mol%)を、各モノマー単位の分子量を使用して含有量(重量%)に換算した。
例えば、上記一般式(1)においてRがメチル基であるグルタルイミド単位とメチルメタクリレート単位からなる樹脂の場合、3.5から3.8ppm付近に現れるメタクリル酸メチルのO−CHプロトン由来のピークの面積aと、3.0から3.3ppm付近に現れるグルタルイミドのN−CHプロトン由来のピークの面積bから、以下の計算式によりグルタルイミド単位の含有量(重量%)を求めることができる。
[メチルメタクリレート単位の含有量A(mol%)]=100×a/(a+b)
[グルタルイミド単位の含有量B(mol%)]=100×b/(a+b)
[グルタルイミド単位の含有量(重量%)]=100×(b×(グルタルイミド単位の分子量))/(a×(メチルメタクリレート単位の分子量)+b×(グルタルイミド単位の分子量))
なお、モノマー単位として上記以外の単位を含む場合においても、樹脂中の各モノマー単位の含有量(mol%)と分子量から、同様にグルタルイミド単位の含有量(重量%)を求めることができる。
本発明のアクリル系樹脂フィルムを例えば偏光子保護フィルムとして用いる場合、グルタルイミド単位の含有量は、複屈折を抑制しやすいため20重量%以下が好ましく、15重量%以下がより好ましく、10重量%以下がさらに好ましい。
本発明のアクリル系樹脂フィルムを例えば位相差フィルムとして用いる場合、グルタルイミド単位の含有量は、位相差が発現しやすいので50重量%以上が好ましく、70重量%以上がより好ましい。
Figure 0005789292

上記一般式(2)中、RおよびRは、それぞれ独立して、水素または炭素数1〜8のアルキル基であり、Rは、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、または芳香環を含む炭素数5〜15の置換基である。上記一般式(2)で表される単位を、以下、「(メタ)アクリル酸エステル単位」ともいう。
上記一般式(2)において、好ましくは、RおよびRはそれぞれ独立して水素またはメチル基であり、Rは水素またはメチル基であり、より好ましくは、Rは水素であり、Rはメチル基であり、Rはメチル基である。
グルタルイミドアクリル系樹脂(G)は、(メタ)アクリル酸エステル単位として、単一の種類のみを含んでいてもよいし、上記一般式(2)におけるR、RおよびRのいずれか又は全てが異なる複数の種類を含んでいてもよい。
グルタルイミドアクリル系樹脂(G)は、必要に応じて、下記一般式(3)で表される単位(以下、「芳香族ビニル単位」ともいう)をさらに含んでいてもよい。
Figure 0005789292
上記一般式(3)中、Rは、水素または炭素数1〜8のアルキル基であり、Rは、炭素数6〜10のアリール基である。
上記一般式(3)で表される芳香族ビニル単位としては特に限定されないが、スチレン単位、α−メチルスチレン単位が挙げられ、スチレン単位が好ましい。
グルタルイミドアクリル系樹脂(G)は、芳香族ビニル単位として、単一の種類のみを含んでいてもよいし、RおよびRのいずれか又は双方が異なる複数の単位を含んでいてもよい。
グルタルイミドアクリル系樹脂(G)において、芳香族ビニル単位の含有量は特に限定されないが、グルタルイミドアクリル系樹脂(G)全量のうち0〜50重量%が好ましく、0〜20重量%がより好ましく、0〜15重量%が特に好ましい。芳香族ビニル単位の含有量が上記範囲より多いと、グルタルイミドアクリル系樹脂(G)の十分な耐熱性を得ることができない。
しかし本発明では、耐折り曲げ性および透明性の向上、フィッシュアイの低減、さらに耐溶剤性または耐候性の向上といった観点から、グルタルイミドアクリル系樹脂(G)は芳香族ビニル単位を含まないことが好ましい。
グルタルイミドアクリル系樹脂(G)には、必要に応じ、グルタルイミド単位、(メタ)アクリル酸エステル単位、および芳香族ビニル単位以外のその他の単位がさらに含まれていてもよい。
その他の単位としては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド等のアミド系単位、グルタル無水物単位、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のニトリル系単位、マレイミド、N−メチルマレイミド、N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド系単位等が挙げられる。
これらのその他の単位は、グルタルイミドアクリル系樹脂(G)中に、ランダム共重合により含まれていてもよいし、グラフト共重合により含まれていてもよい。
これらのその他の単位は、その単位を構成する単量体を、グルタルイミドアクリル系樹脂(G)、及び/又は、樹脂(G)を製造する際の原料となる樹脂に対し共重合することで導入したものでもよい。また、前記のイミド化反応を行う際に、これらその他の単位が副生して樹脂(G)に含まれることとなったものでもよい。
グルタルイミドアクリル系樹脂(G)の重量平均分子量は特に限定されないが、1×10〜5×10の範囲にあることが好ましい。上記範囲内であれば、成形加工性が低下したり、フィルム加工時の機械的強度が不足したりすることがない。一方、重量平均分子量が上記範囲よりも小さいと、フィルムにした場合の機械的強度が不足する傾向がある。また、上記範囲よりも大きいと、溶融押出時の粘度が高く、成形加工性が低下し、成形品の生産性が低下する傾向がある。
グルタルイミドアクリル系樹脂(G)のガラス転移温度は、フィルムが良好な耐熱性を発揮するよう、120℃以上である。好ましくは125℃以上である。ガラス転移温度が上記範囲よりも低いと、フィルムが十分な耐熱性を発揮することができない。
次に、グルタルイミドアクリル系樹脂(G)の製造方法の一例を説明する。
まず、(メタ)アクリル酸エステルを重合することにより、(メタ)アクリル酸エステル重合体を製造する。グルタルイミドアクリル系樹脂(G)が芳香族ビニル単位を含む場合には、(メタ)アクリル酸エステルと芳香族ビニルとを共重合させ、(メタ)アクリル酸エステル−芳香族ビニル共重合体を製造する。
この工程において、上記(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシルを用いることが好ましく、メタクリル酸メチルを用いることがより好ましい。
(メタ)アクリル酸エステルは、単独で用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。複数種の(メタ)アクリル酸エステルを用いることにより、最終的に得られるグルタルイミドアクリル系樹脂(G)に複数種の(メタ)アクリル酸エステル単位を含ませることができる。
上記(メタ)アクリル酸エステル重合体または上記(メタ)アクリル酸エステル−芳香族ビニル共重合体の構造は、続くイミド化反応が可能なものであれば、特に限定されない。具体的には、線状ポリマー、ブロックポリマー、コアシェルポリマー、分岐ポリマー、ラダーポリマー、架橋ポリマー等が挙げられる。
ブロックポリマーの場合、A−B型、A−B−C型、A−B−A型、およびこれら以外のタイプのブロックポリマーのいずれであってもよい。コアシェルポリマーの場合、一層のコアおよび一層のシェルのみからなるものであってもよいし、コアとシェルのいずれか一方又は双方が多層からなるものであってもよい。
次に、上記(メタ)アクリル酸エステル重合体または上記(メタ)アクリル酸エステル−芳香族ビニル共重合体に、イミド化剤を反応させることで、イミド化反応を行う。これにより、グルタルイミドアクリル系樹脂(G)を製造することができる。
上記イミド化剤は特に限定されず、上記一般式(1)で表されるグルタルイミド単位を生成できるものであればよい。具体的には、アンモニア又は一級アミンを用いることができる。上記一級アミンとしては、例えば、メチルアミン、エチルアミン、n−プロピルアミン、i−プロピルアミン、n−ブチルアミン、i−ブチルアミン、tert−ブチルアミン、n−ヘキシルアミン等の脂肪族炭化水素基含有一級アミン、アニリン、ベンジルアミン、トルイジン、トリクロロアニリン等の芳香族炭化水素基含有一級アミン、シクロヘキシルアミン等の脂環式炭化水素基含有一級アミンが挙げられる。
上記イミド化剤としては、尿素、1,3−ジメチル尿素、1,3−ジエチル尿素、1,3−ジプロピル尿素等の、加熱によりアンモニア又は一級アミンを発生する尿素系化合物を用いることもできる。
上記イミド化剤のうち、コスト、物性の面から、アンモニア、メチルアミン、シクロヘキシルアミンを用いることが好ましく、メチルアミンを用いることが特に好ましい。
このイミド化の工程においては、上記イミド化剤に加えて、必要に応じて、閉環促進剤を添加してもよい。
このイミド化の工程では、上記イミド化剤の添加割合を調整することにより、得られるグルタルイミドアクリル系樹脂(G)におけるグルタルイミド単位の含有量を調整することができる。
上記イミド化反応を実施するための方法は特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。例えば、押出機、又は、バッチ式反応槽(圧力容器)を用いることでイミド化反応を進行させることができる。
上記押出機としては特に限定されず、各種押出機を使用できるが、例えば、単軸押出機、二軸押出機または多軸押出機等を用いることができる。
中でも、二軸押出機を用いることが好ましい。二軸押出機によれば、原料ポリマーとイミド化剤(閉環促進剤を用いる場合は、イミド化剤および閉環促進剤)との混合を促進することができる。
二軸押出機としては、例えば、非噛合い型同方向回転式、噛合い型同方向回転式、非噛合い型異方向回転式、および噛合い型異方向回転式等が挙げられる。中でも、噛合い型同方向回転式が好ましい。噛合い型同方向回転式の二軸押出機は、高速回転可能であるため、原料ポリマーとイミド化剤(閉環促進剤を用いる場合は、イミド化剤および閉環促進剤)との混合を、より一層促進することができる。
上記例示した押出機は単独で用いてもよいし、複数を直列に連結して用いてもよい。

グルタルイミドアクリル系樹脂(G)を製造するにあたっては、上記イミド化工程に加えて、エステル化剤で処理するエステル化工程を含むことができる。このエステル化工程によって、イミド化工程にて副生した、樹脂中に含まれるカルボキシル基を、エステル基に変換することができる。これにより、グルタルイミドアクリル系樹脂(G)の酸価を所望の範囲内に調整することができる。
グルタルイミドアクリル系樹脂(G)の酸価は特に限定されないが、0.50mmol/g以下であることが好ましく、0.45mmol/g以下であることがより好ましい。下限は特に制限されないが、0mmol/g以上が好ましく、0.05mmol/g以上が好ましく、0.10mmol/g以上が特に好ましい。酸価が上記範囲内であれば、耐熱性、機械物性、および成形加工性のバランスに優れたグルタルイミドアクリル系樹脂(G)を得ることができる。一方、酸価が上記範囲より大きいと、フィルム成形のための溶融押出時に樹脂の発泡が起こりやすくなり、成形加工性が低下し、成形品の生産性が低下する傾向がある。なお、酸価は、例えば特開2005−23272号公報に記載の滴定法などにより算出することが可能である。
上記エステル化剤としては特に限定されず、例えば、ジメチルカーボネート、2,2−ジメトキシプロパン、ジメチルスルホキシド、トリエチルオルトホルメート、トリメチルオルトアセテート、トリメチルオルトホルメート、ジフェニルカーボネート、ジメチルサルフェート、メチルトルエンスルホネート、メチルトリフルオロメチルスルホネート、メチルアセテート、メタノール、エタノール、メチルイソシアネート、p−クロロフェニルイソシアネート、ジメチルカルボジイミド、ジメチル−t−ブチルシリルクロライド、イソプロペニルアセテート、ジメチルウレア、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、ジメチルジエトキシシラン、テトラ−N−ブトキシシラン、ジメチル(トリメチルシラン)フォスファイト、トリメチルフォスファイト、トリメチルフォスフェート、トリクレジルフォスフェート、ジアゾメタン、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、シクロヘキセンオキサイド、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、ベンジルグリシジルエーテルなどが挙げられる。これらの中でも、コスト、反応性などの観点から、ジメチルカーボネート、およびトリメチルオルトアセテートが好ましく、コストの観点から、ジメチルカーボネートが特に好ましい。
上記エステル化剤の使用量は特に限定されないが、上記(メタ)アクリル酸エステル重合体または上記(メタ)アクリル酸エステル−芳香族ビニル共重合体100重量部に対して0〜12重量部であることが好ましく、0〜8重量部であることがより好ましい。エステル化剤の使用量が上記範囲内であれば、グルタルイミドアクリル系樹脂(G)の酸価を適切な範囲に調整できる。一方、上記範囲を外れると、未反応のエステル化剤が樹脂中に残存する可能性があり、当該樹脂を使って成形を行った際に、発泡または臭気発生の原因となることがある。
上記エステル化剤に加え、触媒を併用することもできる。触媒の種類は特に限定されないが、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン等の脂肪族3級アミンが挙げられる。これらの中でもコスト、反応性などの観点からトリエチルアミンが好ましい。
エステル化工程は、上記イミド化工程と同様、例えば、押出機、又は、バッチ式反応槽を用いることで進行させることができる。
このエステル化工程は、エステル化剤を使用せずに、加熱処理のみによって実施することもできる。当該加熱処理は、押出機内で溶融樹脂を混練および分散することで達成できすることができる。エステル化工程として加熱処理のみを行なう場合、イミド化工程にて副生した樹脂中のカルボキシル基同士の脱水反応、および/または、樹脂中のカルボキシル基と樹脂中のアルキルエステル基との脱アルコール反応等により、前記カルボキシル基の一部または全部を酸無水物基とすることができる。この時、閉環促進剤(触媒)を使用することも可能である。
エステル化剤を用いたエステル化工程においても、並行して、加熱処理による酸無水物基化を進行させることが可能である。 イミド化工程およびエステル化工程ともに、使用する押出機には、大気圧以下に減圧可能なベント口を装着することが好ましい。このような機械によれば、未反応のイミド化剤、エステル化剤、メタノール等の副生物、または、モノマー類を除去することができる。
グルタルイミドアクリル系樹脂(G)の製造には、押出機に代えて、例えば住友重機械(株)製のバイボラックのような横型二軸反応装置や、スーパーブレンドのような竪型二軸攪拌槽などの、高粘度対応の反応装置も好適に用いることができる。
グルタルイミドアクリル系樹脂(G)をバッチ式反応槽(圧力容器)を用いて製造する場合、そのバッチ式反応槽(圧力容器)の構造は特に限定されない。具体的には、原料ポリマーを加熱により溶融させ、攪拌することができ、イミド化剤(閉環促進剤を用いる場合は、イミド化剤および閉環促進剤)を添加することができる構造を有していればよいが、攪拌効率が良好な構造を有するものであることが好ましい。このようなバッチ式反応槽によれば、反応の進行によりポリマー粘度が上昇し、撹拌が不十分となることを防止することができる。このような構造を有するバッチ式反応槽としては、例えば、住友重機械(株)製の攪拌槽マックスブレンド等が挙げられる。
以上により、グルタルイミド単位の含有量が特定の数値に制御されたグルタルイミドアクリル系樹脂(G)を容易に製造することができる。
((メタ)アクリル系樹脂(F))
(メタ)アクリル系樹脂(F)は、複層構造を持つもので、アクリル酸アルキルエステル、及びこれと共重合可能な他のビニル単量体を共重合させて得られる平均粒子径が80nm未満のアクリル酸アルキルエステル系架橋弾性体粒子(B)の存在下に、単量体混合物(E)を重合させて得られる。
アクリル酸アルキルエステル系架橋弾性体粒子(B)としては、アクリル酸アルキルエステル50〜100重量%、およびメタクリル酸アルキルエステル0〜50重量%を含む単量体混合物(b)100重量部と、1分子あたり2個以上の非共役二重結合を有する多官能性単量体0.5〜5重量部とを共重合して得られるものが好ましい。前記共重合は、1段階で行なってもよいし、多段階で行なうこともできる。後者の場合、各段階で添加する単量体混合物の組成、または、各段階の反応条件を適宜変更することも可能である。より好ましい単量体混合物(b)は、単量体混合物(b)100重量%において、アクリル酸アルキルエステルを60〜100重量%、およびメタクリル酸アルキルエステルを0〜40重量%含む。単量体混合物(b)においてメタクリル酸アルキルエステルの配合比が50重量%を超えると、得られるフィルムの耐折曲げ性が低下する傾向がある。
単量体混合物(b)に含有されるアクリル酸アルキルエステル、およびメタクリル酸アルキルエステルとしては特に限定されないが、重合反応性やコストの点から、アルキル基の炭素数が1〜12であるものが好ましい。その具体例としては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n−ブチル、アクリル酸メチル、アクリル酸n−ブチル等が挙げられる。これらの単量体は単独で使用してもよく、2種以上を組合せて使用してもよい。
単量体混合物(b)は、必要に応じて、アクリル酸アルキルエステル、メタアクリル酸エステルと共重合可能な他のエチレン系不飽和単量体を含んでもよい。共重合可能な他のエチレン系不飽和単量体としては、例えば、塩化ビニル、臭化ビニル等のハロゲン化ビニル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のシアン化ビニル、ビニルトルエン、ビニルナフタレン、スチレン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニル、蟻酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル、塩化ビニリデン、弗化ビニリデン等のハロゲン化ビニリデン、アクリル酸、アクリル酸ナトリウム、アクリル酸カルシウム等のアクリル酸またはその塩、アクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリル酸グリシジル、アクリルアミド、N−メチロ−ルアクリルアミド等のアクリル酸アルキルエステル誘導体、メタクリル酸、メアクリル酸ナトリウム、メタアクリル酸カルシウム等のメタクリル酸またはその塩、メタクリルアミド、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸グリシジル等のメタクリル酸アルキルエステル誘導体等が挙げられる。これらの単量体は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。
本発明におけるアクリル酸アルキルエステル系架橋弾性体粒子(B)は、単量体混合物(b)と、1分子あたり2個以上の重合性の非共役二重結合を有する多官能性単量体(以下、「多官能性単量体」ともいう。)とが共重合されたものであるため、架橋弾性を示すものである。また、アクリル酸アルキルエステル系架橋弾性体粒子(B)の存在下における単量体混合物(E)の重合時に、粒子(B)の製造時に反応せずに残った多官能性単量体の一方の二重結合がグラフト交叉点となって、単量体混合物(E)の一部が、アクリル酸アルキルエステル系架橋弾性体粒子(B)にグラフトされ得る。
本発明において用いられる多官能性単量体としては特に限定されないが、例えば、アリルメタクリレート、アリルアクリレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、ジアリルフタレート、ジアリルマレエート、ジビニルアジペート、ジビニルベンゼンエチレングリコールジメタクリレート、ジビニルベンゼンエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラメタクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、ジプロピレングリコールジメタクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート等が挙げられる。これらの多官能性単量体は、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。
多官能性単量体の使用量は、単量体混合物(b)100重量部に対して、0.5〜5重量部が好ましく、1.0〜4重量部がより好ましい。これら範囲では、フィルムの耐折り曲げ性、および、樹脂の流動性が良好であるため好ましい。
本発明において、アクリル酸アルキルエステル系架橋弾性体粒子(B)の平均粒子径は80nm未満である。80nm以上であると、透明なフィルムにフィッシュアイと呼ばれる微細な粒子が混入して、フィルムの欠陥となり得る。平均粒子径を80nm未満とすることでこれらの問題を解決することができる。さらに、耐折り曲げ性、耐折り曲げ白化性の観点からも好ましい。平均粒子径の下限は特に限定されないが、小さくなると粒子(B)の製造が困難となるので、40nm以上が好ましく、50nm以上がより好ましく、60nm以上がさらに好ましい。粒子(B)の平均粒子径は、粒子径分析装置(LEED&NORTHRUP INSTRUMENTS社のMICROTRAC UPA150)を用いて、光散乱法により測定される。
(メタ)アクリル系樹脂(F)は、上記アクリル酸アルキルエステル系架橋弾性体粒子(B)の存在下に、ビニル基含有化合物、特にメタクリル酸アルキルエステルを主成分とする単量体混合物(E)を重合させて得られるものが好ましい。
単量体混合物(E)としては、メタクリル酸アルキルエステル60〜100重量%、およびアクリル酸アルキルエステル0〜40重量%を含むものが好ましい。重合は、1段階で行なってもよいし、多段階で行なうこともできる。後者の場合、各段階で添加する単量体混合物の組成、または、各段階の反応条件を適宜変更することも可能である。単量体混合物(E)は、単量体混合物(E)100重量%において、メタクリル酸アルキルエステルを70〜100重量%、およびアクリル酸アルキルエステルを0〜30重量%含むものがより好ましい。単量体混合物(E)においてメタクリル酸アルキルエステルの配合比が60重量%未満になると、得られるフィルムの耐熱性が低下する傾向がある。
単量体混合物(E)に含有されるアクリル酸アルキルエステル、およびメタクリル酸アルキルエステルとしては特に限定されないが、重合反応性やコストの点から、アルキル基の炭素数が1〜12であるものが好ましい。その具体例としては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n−ブチル、アクリル酸メチル、アクリル酸n−ブチル等が挙げられる。これらの単量体は単独で使用してもよく、2種以上を組合せて使用してもよい。
また、単量体混合物(E)は、不飽和カルボン酸10重量%を超えて35重量%以下、メタクリル酸アルキルエステル50重量%以上90重量%未満、およびアクリル酸アルキルエステル0重量%以上40重量%未満を含むものが好ましい。ここで、不飽和カルボン酸、メタクリル酸アルキルエステル、およびアクリル酸アルキルエステルの合計量が100重量%を満たすものとする。
本発明では、単量体混合物(E)が不飽和カルボン酸を特定量含有することで、優れた透明性、柔軟性を有しながら、耐熱性を付与することができる。不飽和カルボン酸の使用量が10重量%以下であると、フィルムの耐熱性が低下する傾向となる。さらに、不飽和カルボン酸を10重量%を超えて使用することで、本発明のフィルム表面に金属を蒸着させた場合のフィルムと金属の密着性を高めることもできる。表面に金属が蒸着されたフィルムは、例えば自動車等のメッキ代替材として使用することができる。
不飽和カルボン酸は、メタクリル酸アルキルエステルと共重合可能なものであり、例えば、アクリル酸、メタクリル酸を使用することができる。
単量体混合物(E)中のメタクリル酸アルキルエステル、およびアクリル酸アルキルエステルとしては上述のものを用いることができる。
単量体混合物(E)は、必要に応じて、アクリル酸アルキルエステル、メタアクリル酸エステルと共重合可能な他のエチレン系不飽和単量体を含んでもよい。共重合可能な他のエチレン系不飽和単量体としては、例えば、塩化ビニル、臭化ビニル等のハロゲン化ビニル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のシアン化ビニル、ビニルトルエン、ビニルナフタレン、スチレン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニル、蟻酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル、塩化ビニリデン、弗化ビニリデン等のハロゲン化ビニリデン、アクリル酸、アクリル酸ナトリウム、アクリル酸カルシウム等のアクリル酸またはその塩、アクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリル酸グリシジル、アクリルアミド、N−メチロ−ルアクリルアミド等のアクリル酸アルキルエステル誘導体、メタクリル酸、メアクリル酸ナトリウム、メタアクリル酸カルシウム等のメタクリル酸またはその塩、メタクリルアミド、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸グリシジル等のメタクリル酸アルキルエステル誘導体等が挙げられる。これらの単量体は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。
(メタ)アクリル系樹脂(F)中のアクリル酸アルキルエステル系架橋弾性体粒子(B)の含有量は、(メタ)アクリル系樹脂(F)全体を100重量%とした場合、30重量%を超えて60重量%以下であることが好ましく、35重量%〜55重量%がより好ましい。アクリル酸アルキルエステル系架橋弾性体粒子(B)の含有量が上記範囲内にあれば、不飽和カルボン酸を含む単量体混合物(E)を乳化重合する時のラテックスが安定となり好ましい。
本発明において、アクリル酸アルキルエステル系架橋弾性体粒子の含有量は、樹脂組成物100重量%において5〜40重量%が好ましく、5〜35重量%がより好ましい。5重量%未満では、フィルムの耐折曲げ性、真空成形性が低下する傾向があり、40重量%を超えると耐熱性が低下する傾向がある。
本発明における樹脂組成物100重量%において、グルタルイミドアクリル系樹脂(G)の割合は40重量%〜90重量%、(メタ)アクリル系樹脂(F)の割合は60重量%〜10重量%を満たすことが好ましく、グルタルイミドアクリル系樹脂(G)の割合は40重量%〜85重量%、(メタ)アクリル系樹脂(F)の割合は60重量%〜15重量%を満たすことがより好ましい。樹脂(G)の割合が40重量%以上であることで、フィルムの耐熱性と透明性が向上する。また、樹脂(G)の割合が90重量%以下であることで、フィルムの柔軟性が向上する。
本発明のアクリル系樹脂フィルムを構成する樹脂組成物は、例えば、ラクトン環化メタクリル系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂等の、その他の樹脂を含有してもよい。
本発明のアクリル系樹脂フィルムを構成する樹脂組成物は、必要に応じて、光安定剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、艶消し剤、光拡散剤、着色剤、染料、顔料、帯電防止剤、熱線反射材、滑剤、可塑剤、紫外線吸収剤、安定剤、フィラー等の公知の添加剤を含有しても良い。
本発明のアクリル系樹脂フィルムは、その耐熱性、透明性、柔軟性等の性質を利用して、各種用途に使用することができる。具体的には、自動車内外装、パソコン内外装、携帯内外装、太陽電池内外装、太陽電池バックシート;カメラ、VTR、プロジェクター用の撮影レンズ、ファインダー、フィルター、プリズム、フレネルレンズなどの映像分野、CDプレイヤー、DVDプレイヤー、MDプレイヤーなどにおける光ディスク用ピックアップレンズなどのレンズ分野、CD、DVD、MDなどの光ディスク用の光記録分野、液晶用導光板、拡散板、バックシート、反射シート、偏光子保護フィルム、位相差フィルムなどの液晶ディスプレイ用フィルム、表面保護フィルムなどの情報機器分野、光ファイバ、光スイッチ、光コネクターなどの光通信分野、自動車ヘッドライト、テールランプレンズ、インナーレンズ、計器カバー、サンルーフなどの車両分野、眼鏡、コンタクトレンズ、内視鏡用レンズ、滅菌処理の必要な医療用品などの医療機器分野、道路標識、浴室設備、床材、道路透光板、ペアガラス用レンズ、採光窓、カーポート、照明用レンズ、照明カバー、建材用サイジングなどの建築・建材分野、電子レンジ調理容器(食器)、家電製品のハウジング、玩具、サングラス、文房具などに使用することができる。また、転写箔シートを使用した成形品の代替用途としても使用できる。
本発明のアクリル系樹脂フィルムを成形することで製造される成形品についても各種用途に使用することができる。具体的には、自動車内外装、パソコン内外装、携帯内外装、太陽電池内外装、太陽電池バックシート;カメラ、VTR、プロジェクター用の撮影レンズ、ファインダー、フィルター、プリズム、フレネルレンズなどの映像分野、CDプレイヤーやDVDプレイヤー、MDプレイヤーなどにおける光ディスク用ピックアップレンズなどのレンズ分野、CD、DVD、MDなどの光ディスク用の光記録分野、タッチパネル、フレキシブル画像表示装置、電子表示ペーパー、液晶用導光板、拡散板、バックシート、反射シート、偏光子保護フィルム、位相差フィルムなどの液晶ディスプレイ用フィルム、表面保護フィルムなどの情報機器分野、光ファイバ、光スイッチ、光コネクターなどの光通信分野、自動車ヘッドライト、テールランプレンズ、インナーレンズ、計器カバー、サンルーフなどの車両分野、眼鏡、コンタクトレンズ、内視鏡用レンズ、滅菌処理の必要な医療用品などの医療機器分野、道路標識、浴室設備、床材、道路透光板、ペアガラス用レンズ、採光窓、カーポート、照明用レンズ、照明カバー、建材用サイジングなどの建築・建材分野、電子レンジ調理容器(食器)、家電製品のハウジング、玩具、サングラス、文房具などに使用することができる。
本発明のアクリル系樹脂フィルムは、延伸することが可能であり、これにより、強度の向上、膜厚精度の向上を図ることができる。なお、延伸フィルムの場合、一軸延伸した一軸延伸フィルムであってもよいし、さらに延伸工程を組み合わせて行って得られる二軸延伸フィルムであってもよい。
本発明のアクリル系樹脂フィルムを成形する方法としては、溶剤を使用しない溶融押出法が、得られるフィルムの透明性、製造コスト、および、溶剤使用回避の観点から好ましい。
本発明のアクリル系樹脂フィルムは、必要に応じて、表面処理が施されたものであってもよい。例えば、本発明のアクリル系樹脂フィルムの表面にコーティング加工等の表面加工を施したり、本発明のアクリル系樹脂フィルムの表面に別のフィルムをラミネートしたりして用いる場合、本発明のアクリル系樹脂フィルムに表面処理を施すことが好ましい。このような表面処理を施すことにより、本発明のアクリル系樹脂フィルムと、コーティング材またはラミネートされる別のフィルムとの間の密着性を向上させることができる。
なお、本発明のアクリル系樹脂フィルムに対する表面処理の目的は上記に限定されない。本発明のアクリル系樹脂フィルムは、その用途に関係なく、表面処理が施されていてもよい。このような表面処理は特に限定されないが、例えば、コロナ処理、プラズマ処理、紫外線照射、アルカリ処理等を挙げることができる。中でも、コロナ処理が好ましい。
本発明のアクリル系樹脂フィルムの厚みは特に限定されないが、300μm以下であることが好ましく、10μm〜300μmであることがより好ましく、15μm〜200μmであることがさらに好ましく、20μm〜200μmであることが特に好ましい。フィルムの厚みが上記範囲内であれば、当該フィルムを用いて真空成形を実施する際に変形しにくく、深絞り部での破断が発生しにくいという利点があり、さらに、光学特性が均一で、透明性が良好なフィルムを製造することができる。一方、フィルムの厚みが上記範囲を越えると、成形後のフィルムの冷却が不均一になり、光学的特性が不均一になる傾向がある。また、フィルムの厚みが上記範囲を下回ると、フィルムの取扱が困難になることがある。
本発明のアクリル系樹脂フィルムは、ヘーズ値が1.0%以下であることが好ましく、0.8%以下が特に好ましい。本発明のアクリル系樹脂フィルムのヘーズ値が上記範囲内であれば、フィルムの透明性を十分に高いものとすることができる。これにより、本発明品は、透明性が要求される光学用途、加飾用途、インテリアー用途、または、真空成形用途で好適に用いることができる。
本発明のアクリル系樹脂フィルムは、ガラス転移温度が115℃以上であることが好ましく、120℃以上であることがより好ましく、124℃以上であることが更に好ましい。ガラス転移温度が上記範囲内であれば、十分に耐熱性が優れたアクリル系樹脂フィルムを得ることができる。
本発明のアクリル系樹脂フィルムは、引張破断点伸度が10%以上であることが好ましい。上記範囲内の引張破断点伸度を示す本発明のアクリル系樹脂フィルムは、当該フィルムをトムソン刃またはカッター刃で切り抜く時にクラックが発生しにくいこと、および、当該フィルムをロールに巻き取る時、または、当該フィルムの表面に対しコーティング、蒸着、スパッタリング、保護フィルムの貼り合わせ等の後加工をする時に、破断しにくいことから好ましい。。
本発明のアクリル系樹脂フィルムは、全光線透過率が85%以上であることが好ましく、88%以上であることがより好ましい。全光線透過率が上記範囲内であれば、フィルムの透明性を十分に高いものとすることができる。これにより、本発明品は、透明性が要求される光学用途、加飾用途、インテリアー用途、または、真空成形用途で好適に用いることができる。
本発明のアクリル系樹脂フィルムは上述のとおり光学フィルムとして使用することができる。この場合、特に偏光子保護フィルムとして使用する場合、光学異方性が小さいことが好ましい。特に、フィルムの面内方向(長さ方向、幅方向)の光学異方性だけでなく、厚み方向の光学異方性についても小さいことが好ましい。換言すれば、面内位相差、および、厚み方向位相差の絶対値がともに小さいことが好ましい。より具体的には、面内位相差は10nm以下であることが好ましく、6nm以下であることがより好ましく、5nm以下であることがさらに好ましい。また、厚み方向位相差の絶対値は50nm以下であることが好ましく、20nm以下であることがより好ましく、10nm以下であることがさらに好ましい。このような位相差を有するアクリル系樹脂フィルムは、液晶表示装置の偏光板が備える偏光子保護フィルムとして好適に使用することができる。一方、フィルムの面内位相差が10nmを超えたり、厚み方向位相差の絶対値が50nmを超えたりすると、本発明のアクリル系樹脂フィルムを、液晶表示装置の偏光板が備える偏光子保護フィルムとして用いる場合、液晶表示装置においてコントラストが低下するなどの問題が発生する場合がある。
位相差は複屈折をベースに算出される指標値であり、光学フィルムが示す複屈折には、その主因が主鎖の配向にある「配向複屈折」と、応力に起因する「光弾性複屈折」がある。配向複屈折及び光弾性複屈折の符号は、ポリマーの化学構造に由来し、それぞれのポリマーに固有の性質である。
配向複屈折は、一般に鎖状のポリマー(ポリマー鎖)の主鎖が配向することにより発現する複屈折であり、この主鎖の配向は、例えばポリマーフィルム製造時の押出成形や延伸のプロセス、あるいは、各種形状の光学部材の製造時に多用されている射出成形のプロセスなど、材料の流動を伴うプロセスで生じ、それが光学部材に固定されて残る。
一方、光弾性複屈折は、ポリマーの弾性的な変形(歪み)に伴って引き起こされる複屈折である。ポリマーを用いた光学部材においては、例えばそのポリマーのガラス転移温度付近からそれ以下の温度に冷却された際に生じる体積収縮により、弾性的な変形(歪み)が材料中に生じて残存し、それが光弾性複屈折の原因となる。また、例えば光学部材が通常温度(ガラス転移温度以下)で使用される機器に固定した状態で受ける外力によっても、材料は弾性的に変形し、それが光弾性複屈折を引き起こす。光弾性定数は、以下式のとおり応力差Δσによって複屈折差Δnが生じた場合のΔσの係数γとして定義される。
Δn=γΔσ
これら配向複屈折、および光弾性複屈折に基づく光弾性定数が十分に小さい樹脂が、光学用途として適した材料といえる。
面内位相差(Re)および厚み方向位相差(Rth)は、それぞれ、以下の式により算出することができる。3次元方向について完全光学等方である理想的なフィルムでは、面内位相差Re、厚み方向位相差Rthがともに0となる。
Re=(nx−ny)×d
Rth=((nx+ny)/2−nz)×d
上記式中において、nx、ny、およびnzは、それぞれ、面内屈折率が最大となる方向をX軸、X軸に垂直な方向をY軸、フィルムの厚さ方向をZ軸とし、それぞれの軸方向の屈折率を表す。また、dはフィルムの厚さを表し、nx−nyは配向複屈折を表す。
以下、本発明を実施例にて具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。以下で「部」および「%」は、特記ない限り、「重量部」および「重量%」を意味する。
(平均粒子径)
アクリル酸アルキルエステル系架橋弾性体粒子(B)の平均粒子径は、粒子径分析装置(LEED&NORTHRUP INSTRUMENTS社のMICROTRAC UPA150)を用いて、光散乱法により体積平均粒子径を測定した。
(イミド化率)
イミド化率の算出は、IRを用いて下記の通り行った。生成物のペレットを塩化メチレンに溶解し、その溶液について、SensIR Tecnologies社製TravelIRを用いて、室温にてIRスペクトルを測定した。得られたIRスペクトルより、1720cm−1のエステルカルボニル基に帰属する吸収強度(Absester)と、1660cm−1のイミドカルボニル基に帰属する吸収強度(Absimide)との比からイミド化率(Im%(IR))を求めた。ここで、「イミド化率」とは、全カルボニル基中のイミドカルボニル基の占める割合をいう。
(グルタルイミド単位の含有量)
H−NMR BRUKER AvanceIII(400MHz)を用いて、樹脂のH−NMR測定を行い、樹脂中のグルタルイミド単位またはエステル単位などの各モノマー単位それぞれの含有量(mol%)を求め、当該含有量(mol%)を、各モノマー単位の分子量を使用して含有量(重量%)に換算した。
(酸価)
特開2005−23272号公報に記載の滴定法により算出した。
(屈折率)
各組成物の屈折率は、それぞれの組成物をシート状に加工し、(株)アタゴ 精密アッベ屈折計を用いて測定した。
(ガラス転移温度)
各組成物のガラス転移温度は、(株)島津製作所 示差走査熱量計DSC−50型を用い、窒素雰囲気下、昇温速度20℃/minで測定し、中点法により決定した。
(ヘーズ値)
フィルムのヘーズ値は、(株)日本電色工業 NDH−300Aを用い、JIS K7105に記載の方法にて測定した。
(耐折り曲げ性)
フィルムの耐折り曲げ性は、23℃の雰囲気下で、フィルムを2cm×2cmに切って、中央部で、MD方向に垂直に1秒で180度に折り曲げた時のフィルムの破壊状態を観察することで評価した。
○:割れない、△:亀裂有り、×:割れる
(MIT強度)
下記条件にて二軸延伸フィルムを作成し、延伸可能なサンプルに関して、(株)東洋精機製作所 MIT耐折疲労試験機を用い、JIS C5016の方法に従ってMIT強度を測定した。測定条件は、R=0.38、荷重100gとした。
(延伸性)
フィルムの延伸性は、(株)井元製作所 二軸延伸装置 11A7を用い、評価サンプルのガラス転移温度から5℃高い温度雰囲気下で縦1.8倍、横1.8倍にてフィルムの延伸を試みることで評価した。
○:延伸可能、×:延伸不可能
(膜厚)

延伸フィルムの膜厚は、デジマティックインジケーター(株式会社ミツトヨ製)を用いて測定した。
(面内位相差Reおよび厚み方向位相差Rth〕
フィルムから、40mm×40mmの試験片を切り出した。この試験片の面内位相差Reを、自動複屈折計(王子計測株式会社製 KOBRA−WR)を用いて、温度23±2℃、湿度50±5%において、波長590nm、入射角0゜で測定した。
デジマティックインジケーター(株式会社ミツトヨ製)を用いて測定した試験片の厚みd、アッベ屈折計(株式会社アタゴ製 3T)で測定した屈折率n、自動複屈折計で測定した波長590nmでの面内位相差Reおよび40°傾斜方向の位相差値から3次元屈折率nx、ny、nzを求め、厚み方向位相差 Rth=((nx+ny)/2−nz)×d を計算した。
(真空成形性)
フィルム表面温度が150℃になった時点で、長さ10cm、幅10cm、高さ5cmの金型でフィルムの真空成形を実施した。同じ操作を5回繰り返し、得られた各成形品において割れ発生の有無を確認した。
○:5回全て割れ無し、△:1回割れ有り、×:5回全て割れ有り
(フィッシュアイ)
A4サイズのフィルムサンプルの表面において、大蔵省発行のぎょう雑物検査表を使用し、0.5平方ミリメートル以上の異物(フィッシュアイ)をカウントした。
○:5個以下、△:6個〜10個、×:11個以上
(配向複屈折)
フィルムから試験片を切り出し、自動複屈折計(王子計測株式会社製 KOBRA−WR)を用いて、温度23±2℃、湿度50±5%において、波長590nmにて測定した。
(光弾性定数)
フィルムからTD方向に15mm×70mmの短冊状に試験片を切断した。自動複屈折計(王子計測株式会社製 KOBRA−WR)を用いて、温度23±2℃、湿度50±5%において、波長590nmにて測定した。測定は、フィルムの一端を固定し、他端は無荷重から4kgfまで0.5kgfずつ荷重をかけた状態で複屈折率を測定し、得られた結果から、横軸に応力、縦軸に複屈折をプロットし、最小自乗法により求め得られた直線の傾きを光弾性定数とした。
(製造例1)グルタルイミドアクリル系樹脂(G1)の合成
原料樹脂としてポリメタクリル酸メチル、イミド化剤としてモノメチルアミンを用いて、グルタルイミドアクリル系樹脂(G)を製造した。
この製造においては、押出反応機を2台直列に並べたタンデム型反応押出機を用いた。タンデム型反応押出機に関しては、第1押出機、第2押出機共に直径が75mm、L/D(押出機の長さLと直径Dの比)が74の噛合い型同方向二軸押出機を使用し、定重量フィーダー(クボタ(株)製)を用いて、第1押出機の原料供給口に原料樹脂を供給した。第1押出機、第2押出機における各ベントの減圧度は−0.095MPaとした。更に、直径38mm、長さ2mの配管で第1押出機と第2押出機を接続し、第1押出機の樹脂吐出口と第2押出機の原料供給口を接続する部品内圧力制御機構には定流圧力弁を用いた。第2押出機から吐出された樹脂(ストランド)は、冷却コンベアで冷却した後、ペレタイザでカッティングしペレットとした。ここで、第1押出機の樹脂吐出口と第2押出機の原料供給口を接続する部品内圧力調整、又は押出変動を見極めるために、第1押出機の吐出口、第1押出機と第2押出機間の接続部品の中央部、および、第2押出機の吐出口に樹脂圧力計を設けた。
第1押出機において、原料樹脂としてポリメタクリル酸メチル樹脂(Mw:10.5万)を使用し、イミド化剤として、モノメチルアミンを用いてイミド樹脂中間体1を製造した。この際、押出機の最高温部の温度は280℃、スクリュー回転数は55rpm、原料樹脂供給量は150kg/時間、モノメチルアミンの添加量は原料樹脂100部に対して2.0部とした。定流圧力弁は第2押出機の原料供給口直前に設置し、第1押出機のモノメチルアミン圧入部圧力を8MPaになるように調整した。
第2押出機において、リアベント及び真空ベントで残存しているイミド化剤及び副生成物を脱揮したのち、エステル化剤として炭酸ジメチルを添加しイミド樹脂中間体2を製造した。この際、押出機の各バレル温度は260℃、スクリュー回転数は55rpm、炭酸ジメチルの添加量は原料樹脂100部に対して3.2部とした。更に、ベントでエステル化剤を除去した後、ストランドダイから押し出し、水槽で冷却した後、ペレタイザでペレット化することで、グルタルイミドアクリル系樹脂(G1)を得た。
得られたグルタルイミドアクリル系樹脂(G1)は、一般式(1)で表されるグルタミルイミド単位と、一般式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステル単位が共重合したグルタルイミドアクリル系樹脂(G)である。
グルタルイミドアクリル系樹脂(G1)について、上記の方法に従って、イミド化率、グルタルイミド単位の含有量、酸価、ガラス転移温度、および、屈折率を測定した。その結果、イミド化率は13%、グルタルイミド単位の含有量は7重量%、酸価は0.4mmol/g、ガラス転移温度は130℃、屈折率は1.50であった。
(製造例2)グルタルイミドアクリル系樹脂(G2)の合成
原料樹脂としてメタクリル酸メチル−スチレン共重合体(スチレン量11モル%)、イミド化剤としてモノメチルアミンを用いて、グルタルイミドアクリル系樹脂(G)を製造した。
使用した押出機は口径15mmの噛合い型同方向回転式二軸押出機である。押出機の各温調ゾーンの設定温度は230℃、スクリュー回転数は150rpmとした。メタクリル酸メチル−スチレン共重合体を2kg/hrで供給し、ニーディングブロックによって樹脂を溶融、充満させた後、ノズルから樹脂100部に対して25部のモノメチルアミン(三菱ガス化学株式会社製)を注入した。反応ゾーンの末端にはリバースフライトを入れて樹脂を充満させた。反応後の副生成物および過剰のモノメチルアミンをベント口の圧力を−0.092MPaに減圧して除去した。押出機の出口に設けられたダイスからストランドとして出てきた樹脂を、水槽で冷却した後、ペレタイザでペレット化することにより、グルタルイミドアクリル系樹脂(G2′)を得た。
次いで、口径15mmの噛合い型同方向回転式二軸押出機の各温調ゾーンの設定温度を230℃とし、スクリュー回転数を150rpmとした。ホッパーから得られたグルタルイミドアクリル系樹脂(G2′)を当該押出機に1kg/hrで供給し、ニーディングブロックによって樹脂を溶融、充満させた後、ノズルから樹脂100部に対して0.8部の炭酸ジメチルと0.2部のトリエチルアミンの混合液を注入し、樹脂中のカルボキシル基の低減を行った。反応ゾーンの末端にはリバースフライトを入れて樹脂を充満させた。反応後の副生成物および過剰の炭酸ジメチルを、ベント口の圧力を−0.092MPaに減圧することで除去した。押出機の出口に設けられたダイスからストランドとして出てきた樹脂を、水槽で冷却した後、ペレタイザでペレット化し、酸価が低減されたグルタルイミドアクリル系樹脂(G2)を得た。
グルタルイミドアクリル系樹脂(G2)のイミド化率は70%、グルタルイミド単位の含有量は70重量%、酸価は0.2mmol/g、ガラス転移温度は140℃、屈折率は1.53であった。
(製造例3)(メタ)アクリル系樹脂F1−1の製造
攪拌機付き8L重合装置に、以下の物質を仕込んだ。
脱イオン水 200部
ジオクチルスルフォコハク酸ナトリウム 0.25部
ソジウムホルムアルデヒドスルフォキシレート 0.15部
エチレンジアミン四酢酸−2−ナトリウム 0.005部
硫酸第一鉄 0.0015部
重合機内を窒素ガスで充分に置換し実質的に酸素のない状態とした後、内温を60℃にし、表1に示したアクリル酸アルキルエステル系架橋弾性体粒子(B)の単量体混合物45部(アクリル酸ブチル90%、メタクリル酸メチル10重量%)とメタクリル酸アリル3.1部とキュメンハイドロパーオキサイド0.2部とを、10部/時間の割合で連続的に添加した。添加終了後、さらに0.5時間重合を継続し、アクリル酸アルキルエステル系架橋弾性体粒子(B)を得た。重合転化率は99.5%であり、粒子(B)の平均粒子径は75nmであった。
その後、ジオクチルスルフォコハク酸ナトリウム0.3部を仕込んだ後、内温を60℃にし、表1に示した単量体混合物(E)55部とt−ドデシルメルカプタン0.2部とキュメンハイドロパーオキサイド0.2部とを、10部/時間の割合で連続的に添加した。さらに1時間重合を継続し、ラテックスを得た。重合転化率は99.0%であった。得られたラテックスを硫酸マグネシウム水溶液で塩析、凝固し、水洗、乾燥して(メタ)アクリル系樹脂(F)の樹脂粉末F1−1を得た。
(製造例4)(メタ)アクリル系樹脂F1−2の製造
表1に示したアクリル酸アルキルエステル系架橋弾性体粒子(B)および単量体混合物(E)の組成により製造例3と同様に重合を行い、凝固、水洗、乾燥をして(メタ)アクリル系樹脂(F)の樹脂粉末F1−2を得た。ただし、アクリル酸アルキルエステル系架橋弾性体粒子(B)の平均粒子径は40nmに調整した。
(製造例5)(メタ)アクリル系樹脂F1−4の製造
表1に示したアクリル酸アルキルエステル系架橋弾性体粒子(B)および単量体混合物(E)の組成により製造例3と同様に重合を行い、凝固、水洗、乾燥をして(メタ)アクリル系樹脂(F)の樹脂粉末F1−4を得た。アクリル酸アルキルエステル系架橋弾性体粒子(B)の平均粒子径は製造例3と同様に75nmに調整した。
(比較製造例1)(メタ)アクリル系樹脂F1−3の製造
表1に示したアクリル酸アルキルエステル系架橋弾性体粒子(B)および単量体混合物(E)の組成により製造例3と同様に重合を行い、凝固、水洗、乾燥をして(メタ)アクリル系樹脂(F)の樹脂粉末F1−3を得た。ただし、アクリル酸アルキルエステル系架橋弾性体粒子(B)の平均粒子径は120nmに調整した。
(比較製造例2)(メタ)アクリル系樹脂F1−5の製造
表1に示したアクリル酸アルキルエステル系架橋弾性体粒子(B)および単量体混合物(E)の組成により製造例3と同様に重合を行い、凝固、水洗、乾燥をして(メタ)アクリル系樹脂(F)の樹脂粉末F1−5を得た。ただし、アクリル酸アルキルエステル系架橋弾性体粒子(B)の平均粒子径は120nmに調整した。
Figure 0005789292
(実施例1〜12)
口径30mmの噛合い型同方向回転式二軸押出機を用い、押出機の温度調整ゾーンの設定温度を240℃、スクリュー回転数を250rpmとし、表2に示すグルタルイミドアクリル系樹脂(G1)または(G2)、および(メタ)アクリル系樹脂(F)の混合物を、10kg/hrの割合で供給した。押出機出口に設けられたダイスからストランドとして出てきた樹脂を水槽で冷却し、ペレタイザでペレット化した。
得られたペレットを、出口にTダイを接続した溶融押出機を用い、押出機の温度調整ゾーンの設定温度を280℃、スクリュー回転数を100rpmとし、ペレットを10kg/hrの割合で供給し、溶融押出することにより、表2に示す膜厚のフィルムを得た。これらフィルムについて各種物性を評価した。
(比較例1〜10)
表3に示すグルタルイミドアクリル系樹脂(G1)もしくは(G2)またはアクリル系樹脂(住友化学工業社製、ポリメチルメタクリレート、商品名:スミペックスLG)、および、(メタ)アクリル系樹脂(F)の混合物から、実施例1〜12と同様の手順で、表3に示す膜厚のフィルムを得た。これらフィルムについて各種物性を評価した。
(実施例13)
実施例1で得られたフィルムをそのガラス転移温度から5度高い温度で、縦1.8倍、横1.8倍に延伸し、各種物性を測定した。
(実施例14)
実施例2で得られたフィルムを実施例13と同様に延伸し、各種物性を測定した。
(実施例15)
実施例3で得られたフィルムを実施例13と同様に延伸し、各種物性を測定した。
(実施例16)
実施例4で得られたフィルムを実施例13と同様に延伸し、各種物性を測定した。
(実施例17)
実施例8で得られたフィルムを実施例13と同様に延伸し、各種物性を測定した。
(実施例18)
実施例9で得られたフィルムを実施例13と同様に延伸し、各種物性を測定した。
(実施例19)
実施例10で得られたフィルムを実施例13と同様に延伸し、各種物性を測定した。
(実施例20)
口径30mmの噛合い型同方向回転式二軸押出機を用い、押出機の温度調整ゾーンの設定温度を240℃、スクリュー回転数を250rpmとし、表5に示すグルタルイミドアクリル系樹脂(G1)および(メタ)アクリル系樹脂(F)の混合物を、10kg/hrの割合で供給した。押出機出口に設けられたダイスからストランドとして出てきた樹脂を水槽で冷却し、ペレタイザでペレット化した。
得られたペレットを、出口にTダイを接続した溶融押出機を用い、押出機の温度調整ゾーンの設定温度を280℃、スクリュー回転数を100rpmとし、ペレットを10kg/hrの割合で供給し、溶融押出することにより、表5に示す膜厚のフィルムを得た。これらフィルムについて各種物性を評価した。
(比較例11)
比較例1で得られたフィルムを実施例13と同様に延伸し、各種物性を測定した。
(比較例12)
比較例2で得られたフィルムを実施例13と同様に延伸し、各種物性を測定した。
(比較例13)
比較例3で得られたフィルムを実施例13と同様に延伸し、各種物性を測定した。
(比較例14)
比較例8で得られたフィルムを実施例13と同様に延伸し、各種物性を測定した。
(比較例15)
比較例9で得られたフィルムを実施例13と同様に延伸し、各種物性を測定した。
(比較例16〜20)
表5に示すグルタルイミドアクリル系樹脂(G1)またはアクリル系樹脂(住友化学工業社製、ポリメチルメタクリレート、商品名:スミペックスEX)、および、(メタ)アクリル系樹脂(F)の混合物から、実施例1〜12と同様の手順で、表5に示す膜厚のフィルムを得た。これらフィルムについて各種物性を評価した。
各実施例および比較例における各成分の配合比および各種物性の評価結果を以下の表2〜5に示す。
Figure 0005789292
Figure 0005789292
Figure 0005789292
表2〜4で示すように、各実施例では、ガラス転移温度が120℃以上と耐熱性が高く、しかもヘーズ値が低いことから透明性が高く、良好な耐折り曲げ性で示されるように柔軟性の点でも優れており、フィッシュアイが少なく、延伸が可能で、真空成形性にも優れたアクリル系樹脂フィルムが得られた。以上に加えて、表4から、延伸処理が施された実施例のフィルムは、面内方向および厚み方向で光学異方性が極めて小さいことが分かる。
Figure 0005789292
表5で示すように、実施例20は、耐熱性が高く、延伸が可能で、真空成形性にも優れている。しかもヘーズ値が低いことから透明性が高く、良好な耐折り曲げ性で示されるように柔軟性の点でも優れている。また、アクリル酸アルキルエステル系架橋弾性体粒子(B)を80nm未満にすることにより、単量体混合物(E)に不飽和カルボン酸を含有することなくフィッシュアイの少ないフィルムが得られた。さらに以上に加えて、配向複屈折が極めて小さいフィルムが得られ光学用途に適することが分かる。

Claims (8)

  1. 以下の成分(G)、及び(F)を含有する樹脂組成物を成形して得られるアクリル系樹脂フィルム。
    下記一般式(1)で表される単位と、下記一般式(2)で表される単位とを有し、ガラス転移温度が120℃以上であるグルタルイミドアクリル系樹脂(G)。
    Figure 0005789292

    (式中、RおよびRは、それぞれ独立して、水素または炭素数1〜8のアルキル基であり、Rは、水素、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、または、芳香環を含む炭素数5〜15の置換基である。)
    Figure 0005789292

    (式中、RおよびRは、それぞれ独立して、水素または炭素数1〜8のアルキル基であり、Rは、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、または、芳香環を含む炭素数5〜15の置換基である。)
    アクリル酸アルキルエステル、及びこれと共重合可能な他のビニル単量体を共重合させて得られる平均粒子径が80nm未満のアクリル酸アルキルエステル系架橋弾性体粒子の存在下に、ビニル基含有化合物を重合させて得られる(メタ)アクリル系樹脂(F)。
  2. グルタルイミドアクリル系樹脂(G)が下記一般式(3)で表される単位を含まない、請求項1記載のアクリル系樹脂フィルム。
    Figure 0005789292

    (式中、Rは、水素または炭素数1〜8のアルキル基であり、Rは、炭素数6〜10のアリール基である。)
  3. 前記樹脂組成物100重量%において、前記アクリル酸アルキルエステル系架橋弾性体粒子が5〜40重量%含まれる、請求項1又は2に記載のアクリル系樹脂フィルム。
  4. 前記樹脂組成物100重量%において、グルタルイミドアクリル系樹脂(G)40〜90重量%と(メタ)アクリル系樹脂(F)60〜10重量%を含有する、請求項1〜3のいずれかに記載のアクリル系樹脂フィルム。
  5. (メタ)アクリル系樹脂(F)が、
    アクリル酸アルキルエステル50〜100重量%、およびメタクリル酸アルキルエステル50〜0重量%を含む単量体混合物100重量部と、1分子あたり2個以上の非共役二重結合を有する多官能性単量体0.5〜5重量部とを共重合して得られる平均粒子径が80nm未満のアクリル酸アルキルエステル系架橋弾性体粒子(B)の存在下、
    メタクリル酸アルキルエステル60〜100重量%、およびアクリル酸アルキルエステル0〜40重量を含む単量体混合物(E)を重合することにより得られる、請求項1〜4のいずれかに記載のアクリル系樹脂フィルム。
  6. (メタ)アクリル系樹脂(F)が、
    アクリル酸アルキルエステル50〜100重量%、およびメタクリル酸アルキルエステル50〜0重量%を含む単量体混合物100重量部と、1分子あたり2個以上の非共役二重結合を有する多官能性単量体0.5〜5重量部とを共重合して得られる平均粒子径が80nm未満のアクリル酸アルキルエステル系架橋弾性体粒子(B)の存在下、
    不飽和カルボン酸10重量%を超えて35重量%以下、メタクリル酸アルキルエステル50重量%以上90重量%未満、およびアクリル酸アルキルエステル0重量%以上40重量%未満を含む単量体混合物(E)を重合することにより得られ、
    (メタ)アクリル系樹脂(F)中のアクリル酸アルキルエステル系架橋弾性体粒子(B)の含有率が30重量%を超えて60重量%以下である、請求項1〜4のいずれかに記載のアクリル系樹脂フィルム。
  7. 前記アクリル系樹脂フィルムは、ガラス転移温度が115℃以上、ヘーズ値が1.0%以下、厚みが300μm以下である、請求項1〜6のいずれかに記載のアクリル系樹脂フィルム。
  8. 請求項1〜7のいずれかに記載のアクリル系樹脂フィルムからなる光学フィルム。
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