JP6108036B1 - 樹脂組成物及び樹脂組成物からなるフィルム - Google Patents

樹脂組成物及び樹脂組成物からなるフィルム Download PDF

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Abstract

樹脂組成物に含まれる重合体に対して、15〜80質量%の下記重合体X、及び、20〜85質量%の下記重合体Yを含有する、樹脂組成物。重合体X:フッ化ビニリデン系樹脂。重合体Y:重合体Xと相溶なドメイン(y1)及び重合体Xと非相溶なドメイン(y2)を有し、分子量分布が3.0以上16.0以下である共重合体。前記重合体Yのゲル浸透クロマトグラフィーのポリメチルメタクリレート換算で求めた質量平均分子量が、5万以上75万以下であることが好ましい。

Description

本発明は、樹脂組成物及び樹脂組成物からなるフィルムに関する。
本願は、2015年5月27日に、日本に出願された特願2015−106986号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
フッ素樹脂は、その耐候性、難燃性、耐熱性、防汚性、平滑性、耐薬品性等、優れた性能を示す結晶性樹脂であり、特に屋外環境に晒される物品の材料として好まれる。フッ化ビニリデン系樹脂(以下「PVDF」と記す。)は融点と分解温度の差が大きく、成形加工に適した熱可塑性樹脂である。しかし、PVDFの結晶は可視光の波長より大きいサイズまで成長しやすく、可視光の一部を散乱するため透明性が低い。そのため透明材料への適用が困難であった。
一方で、ポリメチルメタクリレート(PMMA)に代表されるアクリル系樹脂は、フッ化ビニリデン系樹脂に相溶する非晶性樹脂である。透明性と耐候性に優れ、屋外環境に晒される物品の材料として好まれる。しかし耐熱性や低吸水性、柔軟性、耐衝撃性等に劣るため、用途が制限されることがあった。
フッ化ビニリデン系樹脂とアクリル系樹脂の相溶性を利用し、ポリマーブレンドにより各々の長所を取りいれる研究は数多くなされてきた。
例えば特許文献1のように、フッ化ビニリデン系樹脂とよく相溶するアクリル系樹脂を所定の割合で混合すれば、透明でありながらフッ化ビニリデン系樹脂の結晶性を保ち、耐熱性が高いフィルムが作製できる。しかしこの文献に記載の例では、弾性率が高くなってしまい、曲面に二次加工する場合等、加工性に難があった。また、積層体として使用した場合、基材との界面剥離により折り曲げ白化が起こることがあった。
また、特許文献2のように、フッ化ビニリデン系樹脂に相溶するアクリル樹脂のブロック鎖を有するABCトリブロックポリマーを用い、結晶性樹脂の機械物性を改質した例がある。特許文献2の実施例1にはトリブロックポリマーとフッ化ビニリデン樹脂の混合により外観が透明になる旨が記載されている。しかし、透過型電子顕微鏡による形態観察結果よりマトリクスがPVDF+PMMAブロック混合物であると明記されており、結晶化度の低下により透明となったことが当業者には容易に類推できる。即ち、結晶を微細化することにより高い結晶性と高い透明性を両立した例ではない。
国際公開第2011/142453号 特表2001−525474号公報
本発明の目的は、結晶性と高透明性を併せ持ち、かつ引裂き強度に優れる軟質フィルムの製造に有用である樹脂組成物、及び結晶性と高透明性を併せ持ち、かつ引裂き強度に優れる軟質フィルムを提供することにある。
前記目的は、以下の本発明の[1]〜[15]によって達成される。
[1] 樹脂組成物に含まれる重合体に対して、15〜80質量%の下記重合体X、及び、20〜85質量%の下記重合体Yを含有する、樹脂組成物。
重合体X:フッ化ビニリデン系樹脂。
重合体Y:重合体Xと相溶なドメイン(y1)及び重合体Xと非相溶なドメイン(y2)を有し、分子量分布が3.0以上16.0以下である共重合体。
[2] 前記重合体Yのゲル浸透クロマトグラフィーのポリメチルメタクリレート換算で求めた質量平均分子量が、5万以上75万以下である、[1]に記載の樹脂組成物。
[3] ドメイン(y1)又はドメイン(y2)がマクロモノマー単位を含有する、[1]又は[2]に記載の樹脂組成物。
[4] ドメイン(y1)又はドメイン(y2)中の前記マクロモノマー単位が(メタ)アクリレート単量体単位のみからなる、[3]に記載の樹脂組成物。
[5] 前記重合体Yが(メタ)アクリレート単量体単位のみからなる、[1]〜[4]のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
[6] 前記重合体Yの分子量分布が3.0以上11.0以下である、[1]〜[5]のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
[7] 前記重合体Xがポリフッ化ビニリデンである、[1]〜[6]のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
[8] [1]〜[7]のいずれか一項に記載の樹脂組成物からなるフィルム。
[9] ヘーズ値が0〜10%である、[8]に記載のフィルム。
[10] 23℃で、20mm/分の速度で測定した弾性率が1〜1600MPaである、[8]又は[9]に記載のフィルム。
[11] 23℃で、20mm/分の速度で測定した弾性率が1〜1300MPaである、[10]に記載のフィルム。
[12] JIS K7128−3に則って200mm/分の速度で測定した引裂き強度が70N/mm以上である、[8]〜[10]のいずれか一項に記載のフィルム。
[13] JIS K7128−3に則って200mm/分の速度で測定した引裂き強度が80N/mm以上である、[12]に記載のフィルム。
[14] 樹脂組成物からなるフィルムであって、下記(1)〜(4)を満たすフィルム。
(1)23℃で、20mm/分の速度で測定した弾性率が1〜1300MPaである。
(2)JIS K7128−3に則って200mm/分の速度で測定した引裂き強度が70N/mm以上である。
(3)JIS K7136に則って測定したヘーズ値が0〜10%である。
(4)樹脂組成物が、(メタ)アクリレート単量体単位からなる重合体を20質量%以上含有する。
[15] [14]に記載のフィルムであって、(メタ)アクリレート単量体単位からなる重合体を40質量%以上含有する樹脂組成物からなるフィルム。
本発明の樹脂組成物は、結晶性と高透明性を併せ持ち、かつ引裂き強度に優れる軟質フィルムの製造に用いることができるため、有用である。
本発明の軟質フィルムは、結晶性と高透明性を併せ持ち、かつ引裂き強度に優れるため、有用である。
本発明の樹脂組成物は、樹脂組成物に含まれる重合体に対して、15〜80質量%の下記重合体X、及び、20〜85質量%の下記重合体Yを含有する。
重合体X:フッ化ビニリデン系樹脂。
重合体Y:重合体Xと相溶なドメイン(y1)及び重合体Xと非相溶なドメイン(y2)を有し、分子量分布が3.0以上16.0以下である共重合体。
<重合体X>
本発明で用いる重合体Xは、フッ化ビニリデン系樹脂である。フッ化ビニリデン系樹脂としては、例えば、フッ化ビニリデンのホモポリマー、又はフッ化ビニリデン系樹脂中フッ化ビニリデン単位を70質量%以上含有するコポリマーが挙げられる。フッ化ビニリデン系樹脂は、フッ化ビニリデン単位の含有率が高いほど結晶性が良好であり、好ましい。
重合体Xがコポリマーである場合、重合体Xを製造するためにフッ化ビニリデンと共重合させるモノマーとしては、例えば、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレンが挙げられる。
重合体Xとして用いるフッ化ビニリデン系樹脂の重合方法としては、懸濁重合、乳化重合等、公知の重合法を用いることができる。
また、重合体Xとしては、高い結晶融点を有するフッ化ビニリデン系樹脂が好ましい。重合体Xとしては、ポリフッ化ビニリデンがより好ましい。尚、本発明において結晶融点は、JIS−K7121、3.(2)に記載の方法に準拠して測定したときの融解ピーク温度を意味する。
重合体Xの結晶融点は150℃以上が好ましく、160℃以上がより好ましい。結晶融点の上限は、ポリフッ化ビニリデンの結晶融点に等しい170℃程度である。
重合体Xの質量平均分子量(g/mol)は、成形加工に適した溶融粘度を得るため5万以上60万以下が好ましく、10万以上50万以下がより好ましい。
本発明において、質量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定した値をいい、例えば、テトラヒドロフランや水等の溶媒を溶離液として、ポリメチルメタクリレート換算分子量として求めた値を用いる。
重合体Xは、1種を単独で用いてもよく2種以上を併用してもよい。
重合体Xとして工業的に入手可能な具体例としては、例えば、アルケマ株式会社製のKynar720、Kynar710、Kynar740、株式会社クレハ製のKF850、ソルベイスペシャリティポリマーズ株式会社製のSolef6008、6010が挙げられる。
<重合体Y>
本発明で用いる重合体Yは、重合体Xに相溶するドメイン(y1)(以下「ドメイン(y1)」と記す。)及び重合体Xと非相溶なドメイン(y2)(以下「ドメイン(y2)」と記す。)を有する。
本発明において「化合物Aと化合物Bが相溶である」とは、化合物A及び化合物Bをブレンドして成形して得られた成形体にて、化合物Aと化合物Bのどちらにも由来しない単一のガラス転移温度(Tgともいう)が観測されることをいう。また、「化合物Aと化合物Bが非相溶である」とは、化合物A及び化合物Bをブレンドした成形体にて、化合物Aと化合物Bに由来するTgのみが観測されることをいう。
尚、成形体とは、例えば熱可塑性の樹脂組成物では、樹脂組成物を溶融したのちに所望の形状を与え、その後冷却して固化させたものをいう。
本発明での「ドメイン」とは、相分離構造を構成する一つの相のことを指す。異種ポリマーをブレンドした成形体が相分離構造を取る場合、各ドメインに由来するTgが観測される。
但し、異なるドメインに由来するそれぞれのTgが近い場合、非相溶にも関わらずあたかも単一のTgを示すかのように観測されることがあるので、注意を要する。
重合体Yとしては、ドメイン(y1)及びドメイン(y2)を形成するものであれば如何なるものでもよいが、例えば、マクロモノマーを用いた重合により得られる共重合体(以下「マクロモノマー共重合体」と記す。)、グラフト共重合体、ブロックポリマー(例えばジブロックポリマー、トリブロックポリマー等)、それらの混合物が挙げられる。生産性の点からはマクロモノマーを用いた重合により得られるマクロモノマー共重合体が好ましい。
本発明において、マクロモノマーとは、重合可能な官能基を持つ高分子化合物をいう。
マクロモノマーの合成方法としては、詳しくは後述するが、二重結合導入率や合成の容易さの点から、触媒連鎖移動重合(CCTP)法が好ましい。
重合体Yがマクロモノマー共重合体である場合、ドメイン(y1)又はドメイン(y2)は、マクロモノマー単位を含有する。即ち、ドメイン(y1)又はドメイン(y2)は、マクロモノマー単位を含有することが好ましい。特に、後述するドメイン(y1)のドメインサイズや重合体Yの相分離構造を簡便に調整できる点で、ドメイン(y1)がマクロモノマー単位を含有することが好ましい。
マクロモノマーとしては、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよく、例えば、(メタ)アクリレート単量体、芳香族ビニル単量体が好ましい。更に、重合体Yのドメイン(y1)又はドメイン(y2)に含まれるマクロモノマー単位としては、(メタ)アクリレート単量体単位のみからなることが好ましい。更に、重合体Yが(メタ)アクリレート単量体単位のみからなることがより好ましい。
重合体Yは単独で成形したときに相分離するものが好ましい。重合体Yと重合体Xとをブレンドしたときに、重合体Xはドメイン(y1)とのみ相溶し、冷却したときにドメイン(y1)近傍で結晶化が進行する。
重合体Yの成形体の相分離構造はドメインサイズが小さいほど好ましい。ドメインサイズが小さいほど、結晶の微細化が起こりやすく、結晶性と透明性が簡便に両立しうる。更に、相のドメイン間の屈折率差による光学性能の低下も起こりにくくなる。各ドメインのサイズは500nm以下が好ましく、300nm以下がより好ましく、100nm以下が更に好ましい。ドメインサイズが500nm以下であれば、可視光域の波長が散乱しにくく、高い透明性が得られる。各ドメインのサイズの下限は、20nm程度である。尚、各ドメインのサイズとは、海島構造の場合は島相の長軸方向の長さ、共連続構造ないしラメラ構造の場合はドメイン間の界面とその最寄りの界面との最短距離を指す。ドメインのサイズは、成形体から厚さ20〜200nmの観察片を作成し、透過電子顕微鏡にて観察し、任意の5個のドメインについて測定した平均値をいう。
重合体Y単独で成形した成形体の相分離構造としては特に制限されず、例えば、海島構造、シリンダー構造、共連続構造、ラメラ構造が挙げられる。成形体の諸物性は、重合体Xとブレンドした後の相分離構造に左右される。
重合体Yの質量平均分子量(g/mol)は、5万以上75万以下が好ましい。質量平均分子量が5万以上であれば成形体としたときの力学強度を保つことができ、75万以下であれば流動性の低下による成形性の低下を防ぐことができる。力学強度と成形性を両立する観点から、5万以上50万以下がより好ましい。
重合体Yの分子量分布(PDI)は3.0以上16.0以下である。PDIが3.0以上であれば、低分子量体を含むため成形に好適な流動性を確保しやすい。質量平均分子量と流動性の両立の観点から、PDIは3.2以上が好ましく、3.5以上がより好ましい。
PDIが16.0以下であれば、成形時に熱的な緩和速度のムラに基づく微細な表面凹凸構造が発生しづらく、ヘーズ上昇や外観不良を招きにくい。PDIは12.0以下が好ましく、11.0以下がより好ましい。
PDIは3.2以上12.0以下が好ましく、3.5以上11.0以下がより好ましい。
重合体Yは、重合体Y100質量%に対して、ドメイン(y1)を構成するポリマーを1質量%以上50質量%以下含有することが好ましい。ドメイン(y1)を構成するポリマーを1質量%以上50質量%以下含有することで、重合体Yは重合体Xと部分相溶しやすくなる。
重合体Xの結晶化がドメイン(y1)近傍で進行するので、相分離構造の空間的制約から重合体Xの結晶が微細化しやすい。
重合体Y中、ドメイン(y1)を構成するポリマーの含有率が1質量%以上であれば、重合体Xと重合体Yとが部分相溶しやすくなる。
また、重合体Y中、ドメイン(y1)を構成するポリマーの含有率が50質量%以下であれば、重合体Xと重合体Yをブレンドして成形した成形体において、重合体Xとドメイン(y1)からなる相が島又は共連続な相分離構造をとりやすい。その結果、重合体Xの結晶が微細化しやすい。
重合体Yは、重合体Y100質量%に対して、ドメイン(y2)を構成するポリマーを50質量%以上99質量%以下含有することが好ましい。ドメイン(y2)を構成するポリマーを50質量%以上99質量%以下含有することで、重合体Xをブレンドした後も相分離構造をとることができる。
重合体Y中、ドメイン(y2)を構成するポリマーが50質量%以上であれば、重合体Xと重合体Yをブレンドした際に、重合体Xとドメイン(y1)からなる相が島もしくは共連続な相分離構造をとりやすい。その結果、重合体Xの結晶が微細化しやすい。
また、重合体Y中、ドメイン(y2)を構成するポリマーが99質量%以下であれば、重合体Xと重合体Yとが部分相溶しやすくなる。
本発明において、各ドメインの含有率は、各ドメインを構成する単量体の質量から算出する。
重合体Yにおけるドメイン(y1)を構成するポリマー及びドメイン(y2)を構成するポリマーの含有率の合計は100質量%である。
ドメイン(y1)は、重合体Xと相溶なポリマー、又は重合体Xと相溶なポリマー及び非相溶なポリマーからなる。
ドメイン(y1)としては、例えば、重合体Xと相溶なポリマーをドメイン(y1)100質量%中、60質量%以上100質量%以下含有するものが挙げられる。重合体Xとの相溶性を充分に確保する点で、ドメイン(y1)中の重合体Xと相溶なポリマーの含有率は、70質量%以上100質量%以下が好ましく、80質量%以上100質量%以下がより好ましく、90質量%以上100質量%以下が更に好ましく、100質量%であるものが特に好ましい。
重合体Xと相溶なポリマーを構成する単量体としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、酢酸ビニル、ビニルメチルケトンが挙げられる。本願において「(メタ)アクリレート」は、「アクリレート」又は「メタクリレート」を示す。
これら単量体の単位を含有するポリマーは、重合体Xと良好に相溶するため、ドメイン(y1)を構成するポリマーとして好適である。この中でも、相溶性の点からメチルメタクリレート単位を含有するポリマーが好ましい。
ドメイン(y1)は、前記単量体の単位の1種を単独で又は2種以上を含有してもよい。
重合体Xと非相溶なポリマーを構成する単量体としては、例えば、n−プロピル(メタ)アクリレート、i−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、n−ペンチル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート;スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、o−メチルスチレン、t−ブチルスチレン等の芳香族ビニル単量体;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単量体;グリシジル(メタ)アクリレート等のグリシジル基含有単量体;酪酸ビニル等のカルボン酸ビニル系単量体;エチレン、プロピレン、イソブチレン等のオレフィン系単量体;ブタジエン、イソプレン等のジエン系単量体;マレイン酸、無水マレイン酸等の不飽和カルボン酸等の単量体が挙げられる。
例えば、ドメイン(y1)がマクロモノマー単位を含有する場合、相溶性の点から、マクロモノマー単位はメチルメタクリレートの単位を含有することが好ましい。
また、重合体Yがブロックポリマーの場合、ドメイン(y1)はメチルメタクリレート単位からなることが好ましい。
重合体Xと重合体Yをブレンドしたときに、重合体Xの結晶化を促す点で、ドメイン(y1)を構成するポリマーの分子量は小さい方が好ましい。ドメイン(y1)を構成するポリマーの質量平均分子量(g/mol)は5千以上5万以下が好ましい。
ドメイン(y1)を構成するポリマーの分子量が小さすぎると、ドメイン(y1)とドメイン(y2)の相溶性が増し、相分離しなくなる虞がある。
また、ドメイン(y1)を構成するポリマーの分子量が高すぎると、ドメイン(y1)を構成するポリマーと重合体Xの絡み合いが大きくなり、重合体Xの結晶化を阻害する虞がある。
ドメイン(y1)とドメイン(y2)から重合体Yを形成する手段としては特に制限されないが、簡便な工程で重合体Yを形成できる点で、下記のA又はBの方法が挙げられる。
A:重合体Xと相溶なポリマーを構成する単量体単位を含有するマクロモノマーを、ドメイン(y1)を構成する単量体として用いる。
B:重合体Xと非相溶な単量体単位を含有するマクロモノマーを、ドメイン(y2)を構成する単量体として用いる。
マクロモノマーを用い、マクロモノマーの分子量を制御することにより、ドメイン(y1)又はドメイン(y2)のサイズや、重合体Yの相分離構造を簡便に調整することができる。
また、マクロモノマーを用いる手法は、重合体YのPDIを簡便に広げることができ、重合体Yの設計の観点からも好適である。
ドメイン(y1)を構成する単量体としてマクロモノマーを用いる場合、マクロモノマーの質量平均分子量(g/mol)は5万以下が好ましい。マクロモノマーの質量平均分子量が5万以下であれば、重合体Yを重合する時に溶媒に溶解させやすい。
マクロモノマーの質量平均分子量は5千以上が好ましい。マクロモノマーの質量平均分子量が5千以上であれば、重合体Yにマクロモノマーの導入する工程が短く、生産性を損なわない。
ドメイン(y1)を構成する単量体としてマクロモノマーを用いる場合、マクロモノマーはメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、酢酸ビニル、ビニルメチルケトンのいずれかを主たる原料として重合してなるものが好ましい。
ここで主たる原料とは、マクロモノマー100質量%中、60質量%以上含まれるものを指す。重合体Xとの相溶性の観点から、メチルメタクリレートを主たる原料として重合してなるものがより好ましい。
ドメイン(y2)は、重合体Xと相溶なポリマー及び重合体Xと非相溶なポリマー、又は重合体Xと非相溶なポリマーからなる。
ドメイン(y2)としては、例えば、ドメイン(y2)を構成するポリマー100質量%中、重合体Xと非相溶なポリマーを50質量%以上100質量%以下含有するものが挙げられる。重合体Xとの非相溶性を充分に確保する点で、重合体Xと非相溶なポリマーの含有率は、60質量%以上100質量%以下が好ましく、70質量%以上100質量%以下がより好ましく、80質量%以上100質量%以下が更に好ましい。
ドメイン(y2)を構成するポリマーとしては、例えば、n−プロピル(メタ)アクリレート、i−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、n−ペンチル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート;スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、o−メチルスチレン、t−ブチルスチレン等の芳香族ビニル単量体;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単量体;グリシジル(メタ)アクリレート等のグリシジル基含有単量体;酪酸ビニル等のカルボン酸ビニル系単量体;エチレン、プロピレン、イソブチレン等のオレフィン系単量体;ブタジエン、イソプレン等のジエン系単量体;マレイン酸、無水マレイン酸等の不飽和カルボン酸等の単量体の単位からなるポリマーが挙げられる。
ドメイン(y2)を構成する重合体Xと非相溶なポリマーは、前記単量体の単位の1種を単独で又は2種以上を含有してもよい。
特に、樹脂組成物の耐候性を損なわない観点で、ドメイン(y2)を構成する重合体Xと非相溶なポリマーは、(メタ)アクリレート単量体の単位からなるポリマーが好ましい。
ドメイン(y2)は重合体Xと相溶なポリマーを含有してもよいが、ドメイン(y1)とドメイン(y2)は相分離する必要がある。そのため、重合体Xと相溶なポリマーの量は少ないほど好ましく、ドメイン(y2)を構成するポリマー100質量%中、重合体Xと相溶なポリマーの割合は、0質量%以上50質量%未満が好ましく、0質量%以上40質量%以下がより好ましく、0質量%以上20質量%以下が更に好ましく、0質量%以上10質量%以下が特に好ましく、0質量%が最も好ましい。
ドメイン(y2)に含有される重合体Xと相溶なポリマーとしては、例えば、ドメイン(y1)において重合体Xと相溶なポリマーとして例示したものと同様のものが挙げられる。
ドメイン(y2)を構成する単量体の単位は、目的に応じて選定することができる。例えば、重合体X及び重合体Yを含有する本願の樹脂組成物に柔軟性を付与したい場合には、n−ブチルアクリレートのようにポリマーのTgが低いビニル単量体の単位を選定することができる。また、樹脂組成物に耐熱性を付与したい場合には、α−メチルスチレンのようにポリマーのTgが高いビニル単量体の単位を選定することができる。
ドメイン(y2)が重合体Xと相溶なポリマーを含有する場合、ドメイン(y2)は重合体Xと非相溶なポリマーを形成する単量体と、重合体Xと相溶なポリマーを形成する単量体とのランダムコポリマーであることが好ましい。
ドメイン(y2)を構成する単量体としては、例えば重合体Xと非相溶なポリマーを形成する単量体としてn−ブチルアクリレート、重合体Xと相溶なポリマーを形成する単量体としてメチルメタクリレートを用いることができる。
<重合体Yの製造方法>
重合体Yは、上述したように、ドメイン(y1)及びドメイン(y2)を有する。
重合体Yの製造方法としては、例えば、原子移動ラジカル重合(ATRPともいう)等のリビングラジカル重合、アニオン重合、マクロモノマーを用いた重合等、公知の方法が使用できる。この中では、重合速度や工程数等、生産性に優れる点から、マクロモノマーを用いた重合方法が好ましく、有機溶媒が必要ないため環境適合性の点からマクロモノマーを用いた懸濁重合がより好ましい。
マクロモノマーは、市販品を用いてもよく、公知の方法で単量体から製造してもよい。マクロモノマーの製造方法としては、例えば、コバルト連鎖移動剤を用いて製造する方法、αブロモメチルスチレン等のα置換不飽和化合物を連鎖移動剤として用いる方法、重合性基を化学的に結合させる方法、熱分解による方法が挙げられる。
以下、一例としてドメイン(y1)を構成する単量体としてマクロモノマーを用いた懸濁重合により重合体Yを得る方法を詳述するが、他の方法により重合体Yを得ても、本発明を逸脱するものではない。
ドメイン(y1)を構成する単量体としてマクロモノマーと、ドメイン(y2)を構成する単量体とを混合し、得られた混合物にラジカル重合開始剤を添加して重合を行い、重合体Yを得る。
ドメイン(y1)を構成する単量体とドメイン(y2)を構成する単量体とを混合する際には、加温することが好ましい。加熱温度が30℃以上であれば、ドメイン(y1)を構成するマクロモノマーがドメイン(y2)を構成する単量体に溶解しやすくなり、加熱温度が90℃以下であれば、単量体混合物の揮発を抑制できる。
加熱温度の下限は、35℃以上が好ましい。加熱温度の上限は、75℃以下が好ましい。混合時の加熱温度は30〜90℃が好ましく、35〜75℃がより好ましい。
混合時間は、例えば10分〜1時間である。
重合体Yの製造においてラジカル重合開始剤を使用する際、ラジカル重合開始剤の添加は、単量体を全て混合された後に行うことが好ましい。単量体が混合されたとは、単量体が充分に分散された状態をいう。
ラジカル重合開始剤を添加する際の単量体の混合物の温度は、用いるラジカル重合開始剤によっても異なるが、0℃以上が好ましく、ラジカル重合開始剤固有の10時間半減期温度より15℃以上低い温度が好ましい。ラジカル重合開始剤を添加する際の温度が0℃以上であれば、ラジカル重合開始剤の単量体への溶解性が良好となる。ラジカル重合開始剤を添加する際の温度がラジカル重合開始剤固有の10時間半減期温度より15℃以上低ければ、安定して重合することができる。
ラジカル重合開始剤を添加する際の温度は、例えばラジカル重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)(AMBN,10時間半減期温度67℃)を用いる場合、30℃以上50℃以下である。尚、市販のラジカル開始剤では、10時間半減期温度は専ら30℃以上であり、「10時間半減期温度より15℃以上低い」ことと「0℃以上」が矛盾することはない。
ラジカル重合開始剤としては、例えば、有機過酸化物、アゾ化合物が挙げられる。
有機過酸化物としては、例えば、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシピバレート、o−メチルベンゾイルパーオキサイド、ビス−3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、シクロヘキサノンパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイドが挙げられる。
アゾ化合物としては、例えば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチル−4−メトキシバレロニトリル)が挙げられる。
これらの中では、入手しやすさの点で、ベンゾイルパーオキサイド、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチル−4−メトキシバレロニトリル)が好ましい。
ラジカル重合開始剤は、1種を単独で用いてもよく2種以上を併用してもよい。
ラジカル重合開始剤の添加量は、重合発熱制御の点で、単量体の合計100質量部に対して、0.0001〜10質量部が好ましい。
懸濁重合での重合温度、即ち、単量体の混合物にラジカル重合開始剤を添加した後の重合反応中の温度は、50〜120℃である。
以上のような製造方法にて得た重合体Yは、水から濾取した後に乾燥することでビーズとして容易に取り扱うことができる。
<樹脂組成物>
本発明に用いる樹脂組成物は、樹脂組成物に含まれるポリマーの総量100質量%に対して、15質量%以上80質量%以下の重合体X、及び20質量%以上85質量%以下の重合体Yを含有する。重合体Xの含有率が15質量%以上であれば、重合体Xが結晶化する。
また、重合体Xの含有率が80質量%以下であれば、樹脂組成物を用いて成形した成形体は透明性に優れる。透明性に優れるとは、例えば、樹脂組成物を成形し、厚さ130μmのフィルムとしたときヘーズが0%以上10%以下を示すものを指す。
樹脂組成物中、重合体Xと重合体Yの含有率の合計は80質量%以上100質量%以下が好ましく、90質量%以上100質量%以下がより好ましく、100質量%が更に好ましい。
尚、樹脂組成物中、重合体Xと重合体Yの含有率の合計は100質量%を超えない。
また、結晶性と透明性が共に高い成形体の製造に用いる観点で、樹脂組成物に含まれるポリマーの総量100質量%に対して、重合体Xの含有率は20質量%以上69質量%以下が好ましく、30質量%以上65質量%以下がより好ましい。
重合体Yの含有率が20質量%以上であれば透明性に優れる。また、85質量%以下であれば、重合体Xが結晶化する。
結晶性と高透明性を両立する成形体の製造に用いる観点から、重合体Yの含有率は樹脂組成物に含まれるポリマーの総量100質量%に対して、31質量%以上80質量%以下が好ましく、35質量%以上70質量%以下がより好ましい。
本発明の樹脂組成物の結晶性は示差熱量分析にて観測される結晶融解エンタルピーの値で判断できる。本発明の樹脂組成物から得られる成形体の結晶性は、示差走査熱量計により測定した結晶融解エンタルピーが7〜35J/gの範囲であることが好ましく、10〜32J/gがより好ましく、10〜29J/gが更に好ましい。
相溶する組合せの複数のポリマーからなる組成物では、結晶性樹脂単独での結晶融解エンタルピーに、組成物に含まれる結晶性樹脂の重量分率を乗じた理論値よりも、成形体の結晶融解エンタルピーの実測値は低くなる。これは相溶するポリマー鎖が結晶性樹脂の結晶化を妨げることによる。
しかし本発明の樹脂組成物が示す結晶融解エンタルピーは、驚くべきことに、重合体X単独での結晶融解エンタルピーに、樹脂組成物中の重合体Xの重量分率を乗じた値に近似する。特に重合体Xが樹脂組成物に含まれるポリマーの総量100質量%に対して40質量%以上の場合は計算値と同等な値を示す。ここで同等とは、結晶融解エンタルピーの値が計算値から10%以上変化しないことを指す。
通常、結晶性を示すポリマーを用いた成形体は結晶サイズが可視光よりも大きいため不透明だが、本発明に用いる樹脂組成物を用いた場合、結晶微細化の効果により、透明性を示しつつ結晶性を有する成形体が得られる。即ち、結晶性樹脂の特性を取り込んだ透明材料が実現できる。
結晶性樹脂の特性とは、例えば耐熱性、耐薬品性、低吸水性が挙げられる。また、本願の樹脂組成物を用いた成形体が取り込みうる重合体Xの特徴として、前記の結晶性樹脂の特徴の他に、難燃性や耐候性も挙げられる。
このように、本発明の樹脂組成物は、結晶性と透明性が高い成形体を、簡便且つ比較的安価に与える。
本発明の樹脂組成物は、樹脂組成物を用いた成形体の光学性能や機械特性を損なわない範囲で、必要に応じて添加剤を含有させることができる。添加剤の量は少ないほど好ましく、添加剤の含有量は樹脂組成物100質量部に対して0質量部以上20質量部以下が好ましく、0質量部以上10質量部以下がより好ましく、0質量部以上5質量部以下が更に好ましい。
添加剤としては、例えば、紫外線吸収剤、光安定剤、耐熱安定剤、合成シリカやシリコン樹脂粉末等のブロッキング防止剤、可塑剤、抗菌剤、防カビ剤、ブルーイング剤、帯電防止剤が挙げられる。
紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾエート系化合物、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、トリアジン系化合物、サリチレート系化合物、アクリロニトリル系化合物、金属錯塩系化合物、ヒンダードアミン系化合物;粒子径が0.01〜0.06μm程度の超微粒子酸化チタン、粒子径が0.01〜0.04μm程度の超微粒子酸化亜鉛等の無機系粒子が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく2種以上を併用してもよい。
光安定剤としては、例えば、N−H型、N−CH型、N−アシル型、N−OR型等のヒンダードアミン系又はフェノール系の光安定剤が挙げられる。
耐熱安定剤としては、例えば、フェノール系、アミン系、硫黄系又は燐酸系の酸化防止剤が挙げられる。
紫外線吸収剤又は酸化防止剤として、例えば、重合体を構成する主鎖又は側鎖に、前記の紫外線吸収剤又は酸化防止剤を化学結合させた重合体型のものを使用することもできる。
上記の必須成分及び所望により任意成分を所定量配合し、ロール、バンバリーミキサー、単軸押出機、2軸押出機等の通常の混練機で混練して樹脂組成物を調製することができる。
<フィルム>
本発明のフィルムは、本発明の樹脂組成物を成形したものである。
本発明のフィルムは、透明性と結晶性が共に高く、引裂き強度に優れる。また、柔軟性に優れ、加工時に追従性がよい。更には、折り曲げや延伸により白化しない。
本発明のフィルムの全光線透過率としては、JISK7361−1に準拠して測定した場合に80%以上100%以下が好ましく、83%以上100%以下がより好ましく、85%以上100%以下が更に好ましい。全光線透過率が80%以上あれば、厚いフィルムであったとしても充分な透明感が得られる。
本発明のフィルムのヘーズ値としては、JISK7136に準拠して測定した場合に、0%以上10%以下であることが好ましく、0%以上8%以下であることがより好ましく、0%以上5%以下であることが更に好ましい。ヘーズ値が10%以下であれば、曇りの少ない透明感が得られる。
フィルムは通常、厚みが薄いほど透明性が高いものが得られやすい。一方、厚いフィルムほど機械強度は高いものが得られやすい。そのため、本発明のフィルムの厚みとしては20μm以上400μm以下が好ましく、25μm以上350μm以下がより好ましく、30μm以上300μm以下が更に好ましい。
本発明において、フィルムの厚みは、製膜時の流れ方向に垂直な方向(TD方向)で任意に三か所測定した測定値の平均値をいう。
本発明のフィルムの弾性率としては、JISK7127を参照し、23℃で20mm/分の速度で測定した場合、1MPa以上1600MPa以下であることが好ましい。1MPa以上あればフィルムとして取扱うことができる。1600MPa以下であれば追従性に優れ、曲面への加工に好適である。尚、本明細書における軟質フィルムとは、弾性率が1600MPa以下のものを指す。
弾性率は1MPa以上1300MPa以下がより好ましく、400MPa以上1400MPa以下が更に好ましく、600MPa以上1300MPa以下が特に好ましい。
本発明のフィルムの破断伸度としては、JISK7127に参照し、23℃で20mm/分の速度で測定した場合、100%以上300%以下であることが好ましい。100%以上あればフィルムを引っ張っても容易には破れず、曲面へ密着させるとき等に取扱い性がよい。また、延伸等の二次加工にも適する。破断伸度は高いほどよいが、弾性率や降伏応力とのバランスが取りやすい点で300%以下が好ましい。
また、本発明のフィルムの引裂き強度はJISK7128−3に準拠して、23℃で200mm/分の速度で測定した場合に、65N/mm以上300N/mm以下であることが好ましい。引裂き強度が65N/mm以上であれば耐久性に優れる。引裂き強度が300N/mm以下であれば打ち抜き等の加工性に優れる。
耐久性と加工性から引裂き強度は70N/mm以上であることがより好ましく、80N/mm以上であることが更に好ましく、80N/mm以上250N/mm以下であることが特に好ましく、85N/mm以上200N/mm以下が最も好ましい。
結晶性樹脂組成物の成形体では、結晶性が低いと加熱や経時変化により微結晶が肥大化し成形体が白化しやすい。また、結晶性が高すぎると衝撃性等が低下する虞がある。そのため、本発明のフィルムの結晶性は、示差走査熱量計により測定した結晶融解エンタルピーが7〜35J/gの範囲であることが好ましい。この範囲にあればフィルムは白化しにくい。
白化を防ぐ点で、10〜32J/gが好ましく、10〜29J/gがより好ましい。
<フィルムの製造方法>
本発明のフィルムは、樹脂組成物に含まれるポリマー100質量%に対して15質量%以上80質量%以下の重合体X、20質量%以上85質量%以下の重合体Yを含有する樹脂組成物を溶融押出しし、次いで、得られた溶融押出物を、表面温度が30〜75℃、好ましくは40〜60℃、より好ましくは40〜50℃の少なくとも1本の冷却ロールに接触させて製膜する方法で製造することができる。溶融押出方法としては、Tダイ法、インフレーション法等が挙げられ、これらのうち経済性の点でTダイ法が好ましい。溶融押出温度は、170〜240℃程度が好ましい。また、押出機としては、例えば、単軸押出機及び二軸押出機が挙げられる。
本明細書において、冷却ロールとは冷媒を使用して表面の温度を調整することができるロールを意味する。Tダイから吐出された溶融押出物は冷却ロールに接触し、冷却ロールの表面温度にまで冷却される。冷却ロールとしては、例えば、金属製の鏡面タッチロールや金属製のエンドレスベルトであってもよい。冷却ロールは1本用いても複数本使用してもよい。2本の冷却ロールで溶融押出物を挟持して製膜してもよい。
Tダイ法によってフィルムを製造する場合のTダイの設定温度は、ポリマーの分解を抑制する点で260℃以下であることが好ましく、250℃以下であることがより好ましく、240℃以下であることが更に好ましい。
また、成形可能な流動性を確保する点から、Tダイの設定温度は170℃以上であることが好ましく、180℃以上であることがより好ましく、190℃以上であることが更に好ましい。
Tダイの設定温度は170℃以上260℃以下であることが好ましく、180℃以上250℃以下であることがより好ましく、190℃以上240℃以下であることが更に好ましい。
Tダイ法によってフィルムを製造する場合のTダイリップの開度は算術平均粗さや熱収縮の小さなフィルムが得られることから、0.2mm以上であることが好ましく、0.4mm以上であることがより好ましく、0.6mm以上であることが更に好ましい。また、幅方向の膜厚変動の小さいフィルムが得られることから、Tダイリップの開度は1mm以下であることが好ましく、0.8mm以下であることがより好ましく、0.6mm以下であることが更に好ましい。
Tダイリップの開度は0.2mm以上1mm以下であることが好ましく、0.4mm以上0.8mm以下であることがより好ましく、0.6mmであることが更に好ましい。
冷却ロールの回転速度(フィルム引き取り速度ともいう)は1〜15メートル/分が好ましい。
冷却ロールの表面温度を30℃以上とすることにより、耐熱性の高いフィルムを得ることができる。また、冷却ロールの表面温度を75℃以下とすることにより、フィルムのブロッキングを抑制し、巻き取ることができる。
本発明のフィルムは、溶融押出物を冷却ロールに接触させてフィルムを製造する。本発明のフィルムと他のフィルムを含む2層以上のフィルムを製造してもよい。そのような場合には、本発明のフィルムを冷却ロール側として直接的に冷却ロールへ接触させてもよいし、他のフィルムを冷却ロール側とし、該他のフィルムを介して間接的に接触させてもよい。
また、複数の冷却ロールで溶融押出物を狭持することにより製膜する方法では、溶融押出物を実質的にバンク(樹脂溜まりともいう)が無い状態で狭持し、実質的に圧延されることなく面転写させて製膜することが好ましい。
バンクを形成することなく製膜した場合には、冷却過程にある溶融押出物が圧延されることなく面転写されるため、この方法で製膜されたフィルムの加熱収縮率を低減することができる。
尚、複数の冷却ロールで溶融押出物を狭持することにより製膜する場合には、少なくとも1本の冷却ロールの表面にエンボス加工、マット加工等の形状加工を施すことによって、フィルムの片面又は両面に、これらの形状を転写させることができる。
<積層フィルム又はシート>
本発明の製造方法によって得られるフィルムは、更に熱可塑性樹脂層を積層して、積層フィルム又はシートとしてもよい。
熱可塑性樹脂層を構成する材料としては、公知の熱可塑性樹脂を用いることができ、例えば以下のものが挙げられる。アクリル系樹脂;ABS樹脂(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体);AS樹脂(アクリロニトリル−スチレン共重合体);ポリ塩化ビニル樹脂;ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン系樹脂;エチレン−酢酸ビニル共重合体又はその鹸化物、エチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体等のポリオレフィン系共重合体;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアリレート、ポリカーボネート等のポリエステル系樹脂;6−ナイロン、6,6−ナイロン、6,10−ナイロン、12−ナイロン等のポリアミド系樹脂;ポリスチレン樹脂;セルロースアセテート、ニトロセルロース等の繊維素誘導体;ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフロロエチレン、エチレン−テトラフロロエチレン共重合体等のフッ素系樹脂等;これらから選ばれる2種、若しくは3種以上の共重合体、又は混合物、複合体、積層体。
熱可塑性樹脂層を構成する材料には、必要に応じて、一般の配合剤、例えば、安定剤、酸化防止剤、滑剤、加工助剤、可塑剤、耐衝撃剤、発泡剤、充填剤、抗菌剤、防カビ剤、離型剤、帯電防止剤、着色剤、紫外線吸収剤、光安定剤、熱安定剤、難燃剤を配合してもよい。
熱可塑性樹脂層の厚さは、必要に応じて適宜決めればよく、通常、1〜500μm程度とすることが好ましい。熱可塑性樹脂層は、フィルムの外観が完全に円滑な上面を呈する、基材の表面欠陥を吸収する程度の厚さを有することが好ましい。
積層フィルム又はシートを得る方法としては、共押出法、塗布、熱ラミネーション、ドライラミネーション、ウェットラミネーション、ホットメルトラミネーション等の公知の方法が挙げられる。また、押出しラミネーションによりフィルムと熱可塑性樹脂層とを積層することができる。
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
尚、実施例中の「部」及び「%」は、「質量部」及び「質量%」を示す。
[評価方法]
実施例、比較例における各評価は、以下の方法により実施した。
(樹脂組成物の評価方法)
(1)分子量、及び分子量分布
質量平均分子量(Mwともいう)及び数平均分子量(Mnともいう)は、ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)(東ソー(株)製、商品名:HLC−8220)を使用し、以下の条件にて測定した。
カラム:TSK GUARD COLUMN SUPER HZ−L(4.6×35mm)と2本のTSK−GEL SUPER HZM−N(6.0×150mm)を直列に接続
溶離液:テトラヒドロフラン
測定温度:40℃
流速:0.6mL/分
尚、Mw及びMnは、Polymer Laboratories製のピークトップ分子量(Mpともいう)が141,500、55,600、10,290及び1,590である4種のポリメチルメタクリレートを用いて作成した検量線を使用して求めた。
(2)メルトマスフローレート
JIS−K7210に従い、200℃に保ったシリンダーへ試料を充填し、3分間保持した後、5kgの荷重をかけて押出される試料を採取、秤量することでメルトマスフローレート(MFR)を測定した。測定は3回繰り返し、その平均値を求めた。
(フィルムの評価方法)
(3)透過率、ヘーズ
ヘーズメーターNDH2000(日本電色製)を用いて、JIS−K7105に則りヘーズ及び全光線透過率を測定した。1サンプルにつき三点ずつ測定して平均値を求めた。
(4)結晶融解エンタルピー、融点
示差走査熱量測定装置((株)日立ハイテクサイエンス製、商品名:DSC6200)を用いて、JISK7121に則り樹脂組成物の融解エンタルピーと融点を測定した。
測定サンプルは樹脂組成物を細かく切り出して準備した。測定の前処理として30℃から200℃まで10℃/分で昇温し、200℃で10分間保持したのちに、同じく10℃/分で30℃まで冷却した。前処理の後に測定を開始し、10℃/分で30℃から200℃に昇温する過程で観測された結晶融解ピークのピークトップ値から融点を求めた。また、結晶融解ピークの面積から融解エンタルピーを求めた。
(5)引張試験
フィルムをMD方向に打ち抜いたダンベル型試験片を用いて、JISK7127を参照し、テンシロン万能試験機RTC−1250A(オリエンテック製)にて引張試験を行った。室温23℃及び引張速度20mm/分で引張試験を実施し、その時の応力歪み曲線から、破断伸度、弾性率、降伏応力を求めた。
(6)引裂き試験
フィルムをMD方向に打ち抜いた直角型試験片を用いて、JISK7128−3に準拠して、テンシロン万能試験機RTC−1250A(オリエンテック製)にて引張試験を行った。室温23℃及び引張速度200mm/分で試験を実施し引裂き強度、引裂き伸びを求めた。一サンプルあたり五本ずつ試験し、平均値を求めた。
(7)折り曲げ白化試験
フィルムの端部を手で180°折り曲げたのち、外観を評価した。折り目に沿った白化するかどうかを目視で判断した。
(8)表面粗さ
走査型プローブ顕微鏡((株)日立ハイテクサイエンス製、商品名:SPA400)を用いて、AFMモードでフィルムの表面粗さを測定した。測定範囲は100μm×100μm四方とし、測定域の対角線断面の粗さ曲線からJISB0601の規定を参照して算術平均粗さRaを求め、表面粗さとした。
<製造例1>
[分散剤]
撹拌機、冷却管及び温度計を備えた容量1200Lの反応容器内に、17%水酸化カリウム水溶液61.6部、メチルメタクリレート(三菱レイヨン(株)製、以下同様)19.1部及び脱イオン水19.3部を仕込んだ。次いで、反応装置内の液を室温にて撹拌し、発熱ピークを確認した後、更に4時間撹拌した。この後、反応装置内の反応液を室温まで冷却してカリウムメタクリレート水溶液を得た。
次いで、撹拌機、冷却管及び温度計を備えた容量1050Lの反応容器内に、脱イオン水900部、2−(メタクリロイルオキシ)エタンスルホン酸ナトリウム(三菱レイヨン(株)製、商品名:アクリエステルSEM−Na)60部、上記のカリウムメタクレート水溶液10部及びメチルメタクリレート12部を入れて撹拌し、重合装置内を窒素置換しながら、50℃に昇温した。その中に、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)二塩酸塩(和光純薬工業(株)製、商品名:V−50)0.08部を添加し、更に60℃に昇温した。昇温後、滴下ポンプを利用してメチルメタクレートを0.24部/分の速度で75分間連続的に滴下した。反応溶液を60℃で6時間保持した後、室温に冷却して、透明な水溶液である固形分10%の分散剤を得た。
<製造例2>
[マクロモノマー]
(コバルト錯体の合成)
撹拌装置を備えた合成装置中に、窒素雰囲気下で、酢酸コバルト(II)四水和物(和光純薬(株)製、和光特級)2.00g(8.03mmol)及びジフェニルグリオキシム(東京化成(株)製、EPグレード)3.86g(16.1mmol)及び予め窒素バブリングにより脱酸素したジエチルエーテル100mlを入れ、室温で2時間攪拌した。
次いで、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体(東京化成(株)製、EPグレード)20mlを加え、更に6時間攪拌した。得られたものを濾過し、固体をジエチルエーテルで洗浄し、20℃において12時間真空乾燥し、茶褐色固体のコバルト錯体5.02g(7.93mmol、収率99%)を得た。
(マクロモノマーの合成)
撹拌機、冷却管及び温度計を備えた重合装置中に、脱イオン水145部、硫酸ナトリウム(NaSO)0.1部及び製造例1で製造した分散剤(固形分10%)0.26部を入れて撹拌して、均一な水溶液とした。次に、メチルメタクリレート(MMA)95部、メチルアクリレート(MA)(三菱化学(株)製メチルアクリレート、商品名)5部、上記方法で製造したコバルト錯体0.0016部及び重合開始剤としてパーオクタO(日油(株)製1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、商品名)0.1部を加え、水性分散液とした。次いで、重合装置内を充分に窒素置換し、水性分散液を80℃に昇温してから4時間保持した後に92℃に昇温して2時間保持した。その後、反応液を40℃に冷却して、マクロモノマーの水性懸濁液を得た。この水性懸濁液を濾過布で濾過し、濾過物を脱イオン水で洗浄し、40℃で16時間乾燥して、マクロモノマーを得た。GPCで分析したところ、マクロモノマーのMwは27000であり、Mnは14000であり、分子量分布(PDI)は1.9であった。
結果を表1に示す。
Figure 0006108036
<製造例3>
[重合体Y1]
脱イオン水145部、硫酸ナトリウム0.1部及び製造例1で製造した分散剤0.26部を混合して懸濁用水分散媒を調整した。
冷却管付セパラブルフラスコに、重合体Xが相溶するドメイン(y1)を形成する単量体として、製造例2で合成したマクロモノマー(以下「MM」と記す。)40部、重合体Xが非相溶なドメイン(y2)を形成する単量体としてn−ブチルアクリレート(BA)(三菱化学(株)製、商品名)36部及びメチルメタクリレート24部、1−オクタンチオール0.1部を混合し、攪拌しながら50℃に加温して原料シラップを得た。原料シラップを40℃以下に冷却した後、原料シラップにAMBN(大塚化学(株)製2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、商品名)0.3部を溶解させ、シラップを得た。
次いで、シラップに懸濁用水分散媒を加えた後、窒素バブリングによりセパラブルフラスコ内の雰囲気を窒素置換しながら、攪拌回転数を上げてシラップ分散液を得た。
シラップ分散液を75℃に昇温し、重合発熱ピークが出るまでセパラブルフラスコの外温を保持した。重合発熱ピークが出た後、シラップ分散液が75℃になったところで、シラップ分散液を85℃に昇温し、30分保持して重合を完結させ、懸濁液を得た。
懸濁液を40℃以下に冷却した後に、懸濁液を濾過布で濾過し、濾過物を脱イオン水で洗浄し、40℃で16時間乾燥してコポリマーである重合体Y1を得た。重合体Y1のMwは248000で、Mnは52000であり、分子量分布(PDI)は4.8であった。
上記手法で得られた重合体Y1のペレットを、更に50℃で一晩予備乾燥させた後、150mm幅のTダイが搭載されたφ30mm単軸押出機(GMエンジニアリング社製)により押出温度180〜200℃、Tダイ温度200℃で一本の冷却ロール温度40℃で製膜し、厚さ50μmのフィルムを得た。
フィルムの光学試験結果を表2に示す。
Figure 0006108036
<製造例4〜6>
[重合体Y2、Y3、Y4]
1−オクタンチオールを表2に記載の量とした以外は、製造例3と同様にして重合体Y2、Y3、Y4をそれぞれ得た。
また、製造例3と同様にして重合体Y2、Y3、Y4の厚さ50μmのフィルムをそれぞれ得た。重合体Y2、Y3、Y4のMw、Mn、PDI及びフィルムの光学試験結果を表2に示す。
表2から、重合体Y1〜Y4のフィルムでは、分子量分布(PDI)が大きいほどフィルムのヘーズが高いことがわかる。これは、PDIが大きいほど、熱的な緩和が微視的に不均一になるためと考えられる。つまり、PDIが大きいものほど、表面に微細な凹凸構造が発生しやすく、ヘーズの悪化を招きやすい。ヘーズが高くなる重合体Yを用いると、重合体Xと混練して製膜した際のフィルムのヘーズも高くなる。そのため、重合体Yの分子量分布が本発明の範囲より大きいと不適切であることがわかる。
<製造例6>
[ランダム共重合体(Y比較例)]
撹拌機、冷却管及び温度計を備えた重合装置中に、脱イオン水145部、硫酸ナトリウム(NaSO)0.1部及び製造例1で製造した分散剤(固形分10%)0.26部を入れて撹拌して、均一な水溶液とした。次に、n−ブチルアクリレート36部及びメチルメタクリレート64部、1−オクタンチオール0.1部を混合し、更に重合開始剤としてAMBN0.5部を加え、撹拌して水性分散液を得た。
次いで、重合装置内を充分に窒素置換し、水性分散液を75℃に昇温してから重合発熱ピークが出るまでセパラブルフラスコの外温を保持した。重合発熱ピークが出た後、反応液が75℃になったところで、反応液を85℃に昇温し、30分保持して重合を完結させ、水性懸濁液を得た。この水性懸濁液を濾過布で濾過し、濾過物を脱イオン水で洗浄し、40℃で16時間乾燥してランダム共重合体(Y比較例)を得た。
GPCで分析したところ、ランダム共重合体(Y比較例)のMwは250000であり、Mnは94000であり、分子量分布(PDI)は2.7であった。結果を表3に示す。
製造例3において得られた重合体Y1及び製造例6において得られたランダム共重合体(Y比較例)のビーズの、温度200℃、荷重5kgでのメルトフローレートをそれぞれ測定した。結果を表3に示す。
Figure 0006108036
表3から、重合体Y1とランダム共重合体(Y比較例)はBAの比率とMwが同等でありながら、PDIが大きい重合体Y1の方がMFRは高く、流動性に富むことがわかる。
このことから、本発明の構成を有することにより、重合体Yは成形に好適な流動性を確保できることがわかる。
<実施例1>
[樹脂組成物の作製]
重合体XとしてPVDF(アルケマ(株)製、商品名:Kynar720)30部と、重合体Yとして製造例3で作製した重合体Y170部を60℃で一晩予備乾燥させた後、ドライブレンドしたのちφ30mm二軸混練押出機(Werner&Pfleiderer社製)により最高温度220℃で押出し、ペレット状の成形材料(樹脂組成物)を得た。
用いたPVDF(アルケマ(株)製、商品名:Kynar720)は、フッ化ビニリデン単位からなるホモポリマーであり、結晶融点は169℃であり、質量平均分子量は257000であった。
[フィルムの作製]
上記手法で得られたペレットを60℃で一晩予備乾燥させた後、150mm幅のTダイが搭載されたφ30mm単軸押出機(GMエンジニアリング社製)により押出温度180〜200℃、Tダイ温度200℃で一本の冷却ロール温度40℃で製膜して厚さ130μmのフィルムを得た。得られた押出フィルムの表面粗さRaは0.069μmであった。
フィルムの引張試験結果、引裂き試験結果、光学試験結果、示差熱量分析結果、耐折り曲げ白化試験結果を表4に示す。
Figure 0006108036
<実施例2〜5、比較例1、2>
重合体X、重合体Yを表5に記載のとおり用いた以外は、実施例1と同様にして樹脂組成物及びフィルムを得た。
フィルムの評価結果を表4に示す。
<比較例3、4>
表4に記載の量の重合体X、及びポリメチルメタクリレート(三菱レイヨン(株)製、商品名:アクリペットVH001)を用いて樹脂組成物を作成した以外は、実施例1と同様にしてフィルムを得た。フィルムの評価結果を表4に示す。
<比較例5>
表4に記載の量の重合体X、及びランダム共重合体(Y比較例)を用いて樹脂組成物を作成した以外は、実施例1と同様にしてフィルムを得た。フィルムの評価結果を表4に示す。
実施例1〜5と比較例1より、重合体Xと重合体Yからなるフィルムは重合体Y単独からなるフィルムに比べて、弾性率や破断伸度、引裂き強度が顕著に優れる。
また、実施例1〜5と比較例2から、重合体Xと重合体Yとからなるフィルムは重合体X単独からなるフィルムに比べて折り曲げ白化が起こらない。更に、重合体Xと重合体Yからなるフィルムは結晶のサイズも小さくなるため低ヘーズであり透明性に優れる。尚、比較例2より重合体X単独の結晶融解エンタルピーは46J/gである。この値に実施例1〜5に含まれる重合体Xの重量分率、例えば、実施例3では50質量%なので0.50を乗じると23J/gとなり、実測値と一致する。このことから重合体Xと重合体Yからなるフィルムでは重合体X単独に匹敵する効率で結晶化が進行することがわかる。
比較例3、4からわかるように、PMMAを用いた場合、弾性率が高すぎるため、加工性に優れるフィルムが得られない。また、結晶融解エンタルピーの値から、PMMAが重合体Xによく相溶するため結晶化が不充分なまま固化している。例えば、比較例3では重合体Xは50質量%含有されるが、実測の結晶融解エンタルピーは3J/gであり、結晶性は乏しい。結晶性が乏しいため、低ヘーズで一見透明性には優れるが、加温や時間経過による結晶化の進行とともにヘーズが上昇し、透明性を損ないやすい。
比較例5からわかるように、ランダム共重合体(Y比較例)と重合体Xからなるフィルムでは、結晶が肥大化するためヘーズが高くなる。また、弾性率が高く、硬いフィルムしか得られない。
以上に例示したように、重合体Xと重合体Yとを所定の割合で混合することで、透明性と結晶性、及び引裂き強度と柔軟性をバランスよく兼ね備えるフィルムが得られる。また、折り曲げ白化に耐性があり、更に成形時に結晶化が進行しやすいため、白化しにくいという特徴も持ち合わせる。
本発明のフィルムは意匠用フィルム、農業用フィルム、車載用フィルム、外装用フィルム、建築内装用フィルム、包装材料等に好適に使用できる。
本発明のフィルムの用途を以下、具体的に列挙する。オーバーレイフィルム、ラミネートフィルム、メディア印刷フィルム等の用途;ウェザーストリップ、バンパー、バンパーガード、サイドマッドガード、ボディーパネル、スポイラー、フロントグリル、ストラットマウント、ホイールキャップ、センターピラー、ドアミラー、センターオーナメント、サイドモール、ドアモール、ウインドモール、窓、ヘッドランプカバー、テールランプカバー、風防部品等の自動車外装用途;インストルメントパネル、コンソールボックス、メーターカバー、ドアロックペゼル、ステアリングホイール、パワーウィンドウスイッチベース、センタークラスター、ダッシュボード等の自動車内装用途;AV機器や家具製品のフロントパネル、ボタン、エンブレム、表面化粧材等の用途;携帯電話等のハウジング、表示窓、ボタン等の用途;家具用外装材用;壁面、天井、床等の建築用内装材用途;サイディング等の外壁、塀、屋根、門扉、破風板等の建築用外装材用途;窓枠、扉、手すり、敷居、鴨居等の家具類の表面化粧材用途;各種ディスプレイ;フレネルレンズ、偏光フィルム、偏光子保護フィルム、位相差フィルム、光拡散フィルム、視野角拡大フィルム、反射フィルム、反射防止フィルム、防眩フィルム、輝度向上フィルム、プリズムシート、マイクロレンズアレイ、タッチパネル用導電フィルム、導光用途フィルム、電子ペーパー用途フィルム等の光学用途;窓ガラス、電車、航空機、船舶等の自動車以外の各種乗り物の内外装用途;瓶、化粧品容器、小物入れ等の各種包装容器及び包装材料;景品や小物等の雑貨等のその他各種用途向けのフィルム;太陽電池表面保護フィルム、太陽電池
用封止フィルム、太陽電池用裏面保護フィルム、太陽電池用基盤フィルム、農業用ビニルハウス、高速道路遮音板用保護フィルム並びに交通標識用最表面保護フィルム等。

Claims (15)

  1. 樹脂組成物に含まれる重合体に対して、15〜80質量%の下記重合体X、及び、20〜85質量%の下記重合体Yを含有する、樹脂組成物。
    重合体X:フッ化ビニリデン系樹脂。
    重合体Y:重合体Xと相溶なドメイン(y1)及び重合体Xと非相溶なドメイン(y2)を有し、分子量分布が3.0以上16.0以下であり、
    ドメイン(y1)は、重合体Xと相溶なポリマー、又は、重合体Xと相溶なポリマー及び非相溶なポリマーからなり、
    前記重合体Xと相溶なポリマーは、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、酢酸ビニル、ビニルメチルケトンからなる群から選択される単量体単位の1種又は2種以上を含有する。
  2. 前記重合体Yのゲル浸透クロマトグラフィーのポリメチルメタクリレート換算で求めた質量平均分子量が、5万以上75万以下である、請求項1に記載の樹脂組成物。
  3. ドメイン(y1)又はドメイン(y2)がマクロモノマー単位を含有する、請求項1に記載の樹脂組成物。
  4. ドメイン(y1)又はドメイン(y2)中の前記マクロモノマー単位が(メタ)アクリレート単量体単位のみからなる、請求項3に記載の樹脂組成物。
  5. 前記重合体Yが(メタ)アクリレート単量体単位のみからなる、請求項1に記載の樹脂組成物。
  6. 前記重合体Yの分子量分布が3.0以上11.0以下である、請求項1に記載の樹脂組成物。
  7. 前記重合体Xがポリフッ化ビニリデンである、請求項1に記載の樹脂組成物。
  8. 請求項1に記載の樹脂組成物からなるフィルム。
  9. ヘーズ値が0〜10%である、請求項8に記載のフィルム。
  10. 23℃で、20mm/分の速度で測定した弾性率が1〜1600MPaである、請求項8に記載のフィルム。
  11. 23℃で、20mm/分の速度で測定した弾性率が1〜1300MPaである、請求項10に記載のフィルム。
  12. JIS K7128−3に則って200mm/分の速度で測定した引裂き強度が70N/mm以上である、請求項8に記載のフィルム。
  13. JIS K7128−3に則って200mm/分の速度で測定した引裂き強度が80N/mm以上である、請求項12に記載のフィルム。
  14. 結晶性樹脂組成物からなるフィルムであって、下記(1)〜(4)を満たすフィルム。
    (1)23℃で、20mm/分の速度で測定した弾性率が1〜1300MPaである。
    (2)JIS K7128−3に則って200mm/分の速度で測定した引裂き強度が70N/mm以上である。
    (3)JIS K7136に則って測定したヘーズ値が0〜10%である。
    (4)結晶性樹脂組成物が、(メタ)アクリレート単量体単位からなる重合体を20質量%以上含有する。
  15. 請求項14に記載のフィルムであって、(メタ)アクリレート単量体単位からなる重合体を40質量%以上含有する結晶性樹脂組成物からなるフィルム。
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