JP6097741B2 - (メタ)アクリル樹脂組成物からなる成形品の製造方法 - Google Patents
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Description
一般に、薄肉且つ広面積の成形品を射出成形するには、高いシリンダ温度が必要である。ところが、シリンダ温度を高めると、樹脂自身から発生する熱分解ガスによって成形品にシルバーなどが生じ、透明性が低下することがある。
そこで、本発明の目的は、高いシリンダ温度において射出成形した場合でも、シルバーが無い薄肉且つ広面積の成形品を高い生産効率で得ることができる(メタ)アクリル樹脂組成物を提供することである。
〔2〕 (メタ)アクリル樹脂が、メタクリル酸メチルに由来する構造単位80〜96質量%およびアクリル酸エステルに由来する構造単位4〜20質量%を含む〔1〕に記載の(メタ)アクリル樹脂組成物。
〔3〕 (メタ)アクリル樹脂が塊状重合によって得られたものである〔1〕または〔2〕に記載の(メタ)アクリル樹脂組成物。
〔5〕 厚さに対する樹脂流動長さの比が380以上である〔4〕に記載の成形品。
アクリル酸エステルとしては、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、アクリル酸ブチル、アクリル酸2−エチルへキシルなどのアクリル酸アルキル;アクリル酸フェニルなどのアクリル酸アリール;アクリル酸シクロへキシル、アクリル酸ノルボルネニルなどのアクリル酸シクロアルキルなどが挙げられる。
なお、重量平均分子量および数平均分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)で測定した標準ポリスチレン換算の分子量である。
また、(メタ)アクリル樹脂の分子量や分子量分布は、後述する重合開始剤および連鎖移動剤の種類や量などを調整することによって制御できる。
これらのうち、重合開始剤は、1時間半減期温度が60〜140℃のものが好ましく、80〜120℃のものがより好ましい。また、塊状重合に用いられる重合開始剤は、水素引抜き能が20%以下のものが好ましく、10%以下のものがより好ましく、5%以下のものがさらに好ましい。これら重合開始剤は1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。また、重合開始剤の添加量や添加方法などは、目的に応じて適宜設定すればよく特に限定されるものでない。例えば、塊状重合に用いられる重合開始剤の量は、単量体混合物100質量部に対して、好ましくは0.0001〜0.02質量部、より好ましくは0.001〜0.01質量部である。
メタクリル酸メチル、アクリル酸エステル、重合開始剤および連鎖移動剤は、それら全てを反応槽に供給する前に混ぜ合わせて反応槽に供給してもよいし、それらを別々に反応槽に供給してもよい。本発明においては全てを反応槽に供給する前に混ぜ合わせて反応槽に供給する方法が好ましい。
添加剤としては、酸化防止剤、熱劣化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、滑剤、離型剤、高分子加工助剤、帯電防止剤、難燃剤、染顔料、光拡散剤、有機色素、艶消し剤、耐衝撃性改質剤、蛍光体などが挙げられる。
リン系酸化防止剤とヒンダードフェノール系酸化防止剤とを併用する場合、その割合は特に制限されないが、リン系酸化防止剤/ヒンダードフェノール系酸化防止剤の質量比で、好ましくは1/5〜2/1、より好ましくは1/2〜1/1である。
該熱劣化防止剤としては、2−t−ブチル−6−(3’−t−ブチル−5’−メチル−ヒドロキシベンジル)−4−メチルフェニルアクリレート(住友化学社製;商品名スミライザーGM)、2,4−ジ−t−アミル−6−(3’,5’−ジ−t−アミル−2’−ヒドロキシ−α−メチルベンジル)フェニルアクリレート(住友化学社製;商品名スミライザーGS)などが好ましい。
紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン類、ベンゾトリアゾール類、トリアジン類、ベンゾエート類、サリシレート類、シアノアクリレート類、蓚酸アニリド類、マロン酸エステル類、ホルムアミジン類などが挙げられる。これらは1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの中でも、ベンゾトリアゾール類、または波長380〜450nmにおけるモル吸光係数の最大値εmaxが1200dm3・mol-1cm-1以下である紫外線吸収剤が好ましい。
これら紫外線吸収剤の中、紫外線被照による樹脂劣化が抑えられるという観点からベンゾトリアゾール類が好ましく用いられる。
該重合体粒子は、単一組成比および単一極限粘度の重合体からなる単層粒子であってもよいし、また組成比または極限粘度の異なる2種以上の重合体からなる多層粒子であってもよい。この中でも、内層に低い極限粘度を有する重合体層を有し、外層に5dl/g以上の高い極限粘度を有する重合体層を有する2層構造の粒子が好ましいものとして挙げられる。
光拡散剤や艶消し剤としては、ガラス微粒子、ポリシロキサン系架橋微粒子、架橋ポリマー微粒子、タルク、炭酸カルシウム、硫酸バリウムなどが挙げられる。
蛍光体として、蛍光顔料、蛍光染料、蛍光白色染料、蛍光増白剤、蛍光漂白剤などが挙げられる。
なお、加熱減量速度は、横軸に時間を、縦軸に窒素雰囲気下300℃の保持を開始した時点における質量に対する窒素雰囲気下300℃の保持を開始した以降に減った質量の割合〔%〕を配したグラフにデータをプロットしたときのその傾きである。すなわち、下式で定義される値である。
加熱減量速度[%/分]=d/dt(W(t))
tは時間を、W(t)は時間tにおける窒素雰囲気下300℃の保持を開始した時における質量に対する窒素雰囲気下300℃の保持を開始した以降に減った質量の割合〔%〕を、d/dtはW(t)をtで微分したことをそれぞれ表す。
なお、加熱減量は、窒素雰囲気下300℃の保持を開始した時における質量W0と、窒素雰囲気下300℃、60分間の保持を完了した時における質量W1に基づいて下式で算出することができる。
加熱減量[%]=(W0−W1)/W0×100=△W/W0×100
本発明に係る成形品を得るための金型のゲートはフィルムゲートであることが好ましい。フィルムゲートは切削機で切断し、ルータ等で仕上げ処理を行う。液晶表示装置に用いられる導光板を得るための金型では、光源を設置する予定の無い端面にゲートを設けることが好ましい。
単量体混合物を、縦10mm、横10mm、長さ45mmの石英セルに入れ、日本電色工業株式会社製測色色差計ZE−2000を用い、横10mm方向の透過率を測定した。得られた測定値から、JIS Z−8722に記載の方法に準じてXYZ値を求め、JIS K−7105に記載の方法に準じて黄色度(YI)を算出した。
島津製作所社製ガスクロマトグラフ GC−14Aに、カラムとしてGL Sciences Inc.製 INERT CAP 1(df=0.4μm、0.25mmI.D.×60m)を繋ぎ、injection温度を180℃に、detector温度を180℃に、カラム温度を60℃(5分間保持)→昇温速度10℃/分→200℃(10分間保持)に設定して、分析を行い、それに基づいて算出した。
(メタ)アクリル樹脂組成物3〜5gをフラスコに入れて400℃で加熱して樹脂分が無くなるまで解重合させたのち、放冷した。これに、水4ml、硫酸0.5ml、および60%過塩素酸水溶液0.5mlを加えて、100℃で、泡が生じなくなるまで加熱した。次いで、温度を200℃に上げ、液が無色になるまで加熱した。次いで、温度を400℃に上げ、2時間加熱して、分解残渣を得た。これを純水で定容して水溶液とする。分解残渣の水溶液を原子吸光光度計(日立Z−8100型)で測定して(メタ)アクリル樹脂組成物中の銅イオン濃度を算出した。
JIS K7210に準拠して、230℃、3.8kg荷重、10分間の条件で測定した。
熱天秤(島津TGA-50型)により、窒素雰囲気下、昇温速度20℃/分で300℃
にし60分間保持したときの加熱減量速度および加熱減量を算出した。
射出成形機(株式会社日本製鋼所製、J−110ELIII)を使用し、長さ200mm、幅60mm、厚さ6mmの平板用金型を用い、シリンダ温度280℃および金型温度60℃に設定し、成形サイクル1分にて平板を作製した。
株式会社島津製作所製の分光光度計PC-2200を用い、C光源にて、光路長200mm(平板L1およびL2の長さ)、波長340nm〜700nmの範囲で、1nm毎に光線透過率を測定した。得られた測定値からJIS Z−8722に記載の方法に準じてXYZ値を求め、JIS K−7105に記載の方法に準じて黄色度(YI)を算出した。算出されたイエロインデックスをYI1と称する。
射出成形機(住友重機械工業株式会社製、SE−180DU−HP)にて、長さ205mm、幅160mmおよび厚さ0.5mmの平板用金型(厚さに対する樹脂流動長さ(190mm)の比が380である。)に、シリンダ温度を280℃〜320℃の範囲で10℃刻みで変更し、金型温度75℃、成形サイクル1分で射出成形した。金型と同サイズの平板が得られる最低シリンダ温度を記録した。また、その最低シリンダ温度時に得られた平板を肉眼で観察して以下の基準で評価した。
A;気泡(シルバ−)の発生無し、B;シルバー発生有り、C;全面発泡
ペレット状の(メタ)アクリル樹脂組成物をジクロロメタンに溶かし、該溶液をガスクロマトクロマトグラフで測定して単量体含有量M0を算出した。最低シリンダ温度時に得られた平板をジクロロメタンに溶かし、該溶液をガスクロマトクロマトグラフで測定して単量体含有量M1を算出した。単量体増加率を次式に基づいて算出した。
単量体増加率(%)=((M1-M0)/M0)×100
攪拌機および採取管付オートクレーブに、精製されたメタクリル酸メチル92質量部、およびアクリル酸メチル8質量部を入れて単量体混合物を調製した。単量体混合物のイエロインデックスは0.9であった。単量体混合物に重合開始剤(2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル(AIBN)、水素引抜能:1%、1時間半減期温度:83℃)0.007質量部および連鎖移動剤(n−オクチルメルカプタン)0.43質量部を加え溶解させて原料液を得た。窒素ガスにより製造装置内の酸素ガスを追出した。
前記原料液を、オートクレーブから一定量で排出し、温度120℃に制御された連続流通式槽型反応器に、平均滞留時間120分間となるように、一定流量で供給して、塊状重合させた。反応器の採取管より反応液を分取し、ガスクロマトグラフィーによって測定したところ、重合転化率は55質量%であった。
単量体混合物中のメタクリル酸メチルの量を95質量部に、アクリル酸メチルの量を5質量部に、n−オクチルメルカプタンの量を0.35質量部に変えた以外は実施例1と同じ手法によって、ペレット状の本発明の(メタ)アクリル樹脂組成物を得た。得られた(メタ)アクリル樹脂組成物の評価結果を表1に示す。
AIBNの量を0.0075質量部に、重合温度を175℃、平均滞留時間を1時間に変えた以外は実施例1と同じ手法によって、ペレット状の本発明の(メタ)アクリル樹脂組成物を得た。得られた(メタ)アクリル樹脂組成物の評価結果を表1に示す。
単量体混合物中のメタクリル酸メチルの量を95質量部に、アクリル酸メチルの量を5質量部に、n−オクチルメルカプタンの量を0.35質量部に、AIBNの量を0.0075質量部に、重合温度を175℃、平均滞留時間を1時間に変えた以外は実施例1と同じ手法によって、ペレット状の本発明の(メタ)アクリル樹脂組成物を得た。得られた(メタ)アクリル樹脂組成物の評価結果を表1に示す。
単量体混合物中のメタクリル酸メチルの量を99質量部に、アクリル酸メチルの量を1質量部に、n−オクチルメルカプタンの量を0.26質量部に変えた以外は実施例1と同じ手法によって、ペレット状の本発明の(メタ)アクリル樹脂組成物を得た。得られた(メタ)アクリル樹脂組成物の評価結果を表1に示す。
実施例1において、単量体混合物中100質量部に対して酢酸銅(II)を1.9×10-6質量部加えたこと以外は実施例1と同じ手法によって、ペレット状の本発明の(メタ)アクリル樹脂組成物を得た。得られた(メタ)アクリル樹脂組成物の評価結果を表1に示す。
Claims (3)
- メタクリル酸メチル80〜100質量%およびアクリル酸エステル0〜20質量%を少なくとも含む単量体混合物を、重合開始剤ならびに連鎖移動剤を用い、連続流通式反応器を用いて110〜120℃で且つ平均滞留時間0.5〜4時間で溶媒を用いずに重合することを含む方法を行って、メタクリル酸メチルに由来する構造単位80〜100質量%およびアクリル酸エステルに由来する構造単位0〜20質量%を含む(メタ)アクリル樹脂を99.5質量%以上含有し、窒素雰囲気下300℃における加熱減量速度が0.5%/分以下で、230℃および3.8kg荷重の条件におけるメルトフローレートが10g/10分以上で、且つシリンダ温度280℃および成形サイクル1分で得られる射出成形品の光路長200mmのイエロインデックス(YI1)が5以下である(メタ)アクリル樹脂組成物を得、
該(メタ)アクリル樹脂組成物を射出成形することを含む成形品の製造方法。 - 単量体混合物が、メタクリル酸メチル80〜96質量%およびアクリル酸エステル4〜20質量%を含むものである、請求項1に記載の成形品の製造方法。
- 厚さに対する樹脂流動長さの比が380以上である請求項1または2に記載の成形品の製造方法。
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