JP6430950B2 - 積層体 - Google Patents

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Description

本発明は、高温高湿下における反りの発生が少なく、耐衝撃性が良好な、メタクリル樹脂を含有する層とポリカーボネートを含有する層とを備える積層体に関する。
メタクリル樹脂は透明性、耐擦傷性、耐候性などに優れる。一方、ポリカーボネートは耐衝撃性などに優れる。メタクリル樹脂を含有する層と、ポリカーボネートを含有する層を備える積層体は、透明性、耐擦傷性、耐候性、耐衝撃性などに優れ、家屋の壁、家具、家電製品、電子機器、表示装置などの表面部材に用いられる。
上記した積層体は、高温高湿下に長時間曝されると反りが発生しやすく、使用環境下において問題となる場合がある。かかる問題を解決すべく、メタクリル酸メチル単位と、メタクリル酸単位、アクリル酸単位、マレイン酸無水物単位、N−置換又は無置換マイレミド単位、グルタル酸無水物構造単位、及びグルタルイミド構造単位から選ばれる単位とを有し、ガラス転移温度が110℃以上であるメタクリル樹脂からなる層と、ポリカーボネートからなる層とを備える積層体が知られている(特許文献1参照)。しかしながら、かかる積層体は、従来の積層体と比較して、耐衝撃性が低いという問題があった。
特開2009−248416号
本発明の目的は、高温高湿下における反りの発生が少なく、耐衝撃性が良好な、メタクリル樹脂を含有する層とポリカーボネートからなる層とを備える積層体を提供することにある。
本発明は、上記の目的を達成するため、メタクリル樹脂45〜90質量%と、少なくとも下記一般式(a)で示される芳香族ビニル化合物(以下、「芳香族ビニル化合物(a)」と称する)に由来する構造単位および下記一般式(b)で示される酸無水物(以下、「酸無水物(b)」と称する)に由来する構造単位とよりなる共重合体(以下、「SMA樹脂」と称する)10〜55質量%とを含有する樹脂組成物(以下、「樹脂組成物(1)」と称する)からなる層;と、ポリカーボネートからなる層;とを備える積層体を提供する。
(式中:RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子またはアルキル基を表す。)

(式中:RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子またはアルキル基を表す。)
本発明の積層体は、高温高湿下における反りの発生が少なく、耐衝撃性が良好である。
[樹脂組成物(1)]
樹脂組成物(1)について以下説明する。
樹脂組成物(1)は、メタクリル樹脂とSMA樹脂とを含有する。
樹脂組成物(1)中のメタクリル樹脂の含有量は45〜90質量%の範囲であり、65〜85質量%の範囲であることが好ましく、68〜82質量%の範囲であることがより好ましい。本発明の積層体は、樹脂組成物(1)中のメタクリル樹脂の含有量が45質量%以上であることで、透明性、耐擦傷性、耐候性などに優れるものとなり、90質量%以下であることで高温高湿下における反りの発生を抑制できる。
上記メタクリル樹脂は、メタクリル酸エステルに由来する構造単位を含む樹脂である。
かかるメタクリル酸エステルとしては、メタクリル酸メチル(以下、「MMA」と称する)、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸tert−ブチル、メタクリル酸ペンチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸ヘプチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ノニル、メタクリル酸デシル、メタクリル酸ドデシルなどのメタクリル酸アルキルエステル;メタクリル酸1−メチルシクロペンチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロヘプチル、メタクリル酸シクロオクチル、メタクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−イル(以下、「TCDMA」と称する)などのメタクリル酸シクロアルキルエステル;メタクリル酸フェニルなどのメタクリル酸アリールエステル;メタクリル酸ベンジルなどのメタクリル酸アラルキルエステル;などが挙げられ、入手性の観点から、MMA、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、およびメタクリル酸tert−ブチルが好ましく、MMAが最も好ましい。メタクリル樹脂におけるメタクリル酸エステルに由来する構造単位の含有量は90質量%以上が好ましく、95質量%以上がより好ましく、98質量%以上がさらに好ましく、メタクリル酸エステルに由来する構造単位のみであってもよい。
また耐熱性の観点から、上記メタクリル樹脂は、MMAに由来する構造単位を90質量%以上含有することが好ましく、95質量%以上含有することがより好ましく、98質量%以上含有することがさらに好ましく、MMAに由来する構造単位のみであってもよい。
また、上記メタクリル樹脂は、メタクリル酸エステル以外の他の単量体に由来する構造単位を含んでいてもよい。かかる他の単量体としては、アクリル酸メチル(以下、「MA」と称する)、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸tert−ブチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ノニル、アクリル酸デシル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、アクリル酸4−ヒドロキシブチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸2−メトキシエチル、アクリル酸3−メトキシブチル、アクリル酸トリフルオロメチル、アクリル酸トリフルオロエチル、アクリル酸ペンタフルオロエチル、アクリル酸グリシジル、アクリル酸アリル、アクリル酸フェニル、アクリル酸トルイル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸3−ジメチルアミノエチルなどのアクリル酸エステルが挙げられ、入手性の観点から、MA、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸tert−ブチル等のアクリル酸エステルが好ましく、MAおよびアクリル酸エチルがより好ましく、MAが最も好ましい。メタクリル樹脂におけるこれら他の単量体に由来する構造単位の含有量は、合計で10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましく、2質量%以下がさらに好ましい。
前記メタクリル樹脂は、上記したメタクリル酸エステルおよび任意成分である他の単量体を重合することで得られる。かかる重合において、複数種の単量体を用いる場合は、通常、かかる複数種の単量体を混合して単量体混合物を調製したのち、重合に供する。重合方法に特に制限はないが、生産性の観点から、塊状重合法、懸濁重合法、溶液重合法、乳化重合法などの方法でラジカル重合することが好ましい。
前記メタクリル樹脂の重量平均分子量(以下、「Mw」と称する)は40,000〜500,000が好ましい。かかるMwが40,000以上であることで、本発明の積層体は耐擦傷性、耐熱性に優れるものとなり、500,000以下であることで、樹脂組成物(1)は成形加工性に優れ、本発明の積層体の生産性を高められる。
なお本明細書において、Mwはゲルパーエミーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定される標準ポリスチレン換算値を意味する。
樹脂組成物(1)中のSMA樹脂の含有量は10〜55質量%の範囲であり、15〜35質量%の範囲であることが好ましく、18〜32質量%の範囲であることがより好ましい。本発明の積層体は、樹脂組成物(1)中のSMA樹脂の含有量が10質量%以上であることで高温高湿下における反りの発生が抑制でき、55質量%以下であることで耐衝撃性に優れる。
上記SMA樹脂は、少なくとも芳香族ビニル化合物(a)に由来する構造単位と酸無水物(b)に由来する構造単位とよりなる共重合体である。
一般式(a)中のRおよびR並びに一般式(b)中のRおよびRがそれぞれ独立して表すアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基などの炭素数12以下のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基などの炭素数4以下のアルキル基がより好ましい。
としては、水素原子、メチル基、エチル基およびt−ブチル基が好ましい。R、R、Rとしては、水素原子、メチル基およびエチル基が好ましい。
上記SMA樹脂中の芳香族ビニル化合物(a)に由来する構造単位の含有量は50〜85質量%の範囲であることが好ましく、65〜82質量%であることがより好ましく、68〜80質量%の範囲であることがさらに好ましい。かかる含有量が50〜85質量%の範囲であると、SMA樹脂とメタクリル樹脂との相溶性が高まり、樹脂組成物(1)は透明性に優れるものとなる。
芳香族ビニル化合物(a)としては、例えばスチレン;2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、4−エチルスチレン、4−tert−ブチルスチレン等の核アルキル置換スチレン;α−メチルスチレン、4−メチル−α−メチルスチレン等のα−アルキル置換スチレン;が挙げられ、入手性の観点からスチレンが好ましい。これら芳香族ビニル化合物(a)は1種を単独で用いても、複数種を併用してもよい。
上記SMA樹脂中の酸無水物(b)に由来する構造単位の含有量は15〜40質量%の範囲であることが好ましく、18〜35質量%の範囲であることがより好ましく、20〜32質量%の範囲であることがさらに好ましい。かかる含有量が15〜40質量%の範囲にあることで、樹脂組成物(1)は耐熱性と透明性に優れるものとなる。
酸無水物(b)としては、例えば無水マレイン酸、無水シトラコン酸、ジメチル無水マレイン酸などが挙げられ、入手性の観点から、無水マレイン酸が好ましい。これら酸無水物(b)は1種を単独で用いても、複数種を併用してもよい。
上記SMA樹脂は、芳香族ビニル化合物(a)および酸無水物(b)以外の他の単量体に由来する構造単位を有していてもよい。かかる他の単量体としては、MMA、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸tert−ブチル、メタクリル酸ペンチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸ヘプチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ノニル、メタクリル酸デシル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸1−メチルシクロペンチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロヘプチル、メタクリル酸シクロオクチル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸フェニルなどのメタクリル酸エステル;MA、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸tert−ブチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ノニル、アクリル酸デシル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、アクリル酸4−ヒドロキシブチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸2−メトキシエチル、アクリル酸3−メトキシブチル、アクリル酸トリフルオロメチル、アクリル酸トリフルオロエチル、アクリル酸ペンタフルオロエチル、アクリル酸グリシジル、アクリル酸アリル、アクリル酸フェニル、アクリル酸トルイル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸3−ジメチルアミノエチルなどのアクリル酸エステルが挙げられる。これら他の単量体は1種を単独で用いても、複数種を併用してもよい。SMA樹脂における、かかる他の単量体に由来する構造単位の含有量は10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましく、2質量%以下がさらに好ましい。
上記SMA樹脂は、上記した芳香族ビニル化合物(a)および酸無水物(b)並びに任意成分である他の単量体を重合することで得られる。かかる重合においては、通常、用いる単量体を混合して単量体混合物を調製したのち、重合に供する。重合方法に特に制限はないが、生産性の観点から、塊状重合法、溶液重合法などの方法でラジカル重合することが好ましい。
上記SMA樹脂のMwは40,000〜300,000の範囲が好ましい。かかるMwが40,000以上であることで、本発明の積層体は耐擦傷性、耐衝撃性に優れるものとなり、300,000以下であることで、樹脂組成物(1)は成形加工性に優れ、本発明の積層体の生産性を高められる。
樹脂組成物(1)が含有するメタクリル樹脂とSMA樹脂との質量比(メタクリル樹脂/SMA樹脂)は、積層体の高温高湿下における反りの発生の抑制、透明性、耐候性、耐衝撃性の観点から45/55〜90/10の範囲であることが好ましく、65/35〜85/15の範囲であることがより好ましく、68/32〜82/18の範囲であることがさらに好ましい。
樹脂組成物(1)は、上記したメタクリル樹脂とSMA樹脂とを混合して得られる。かかる混合は、例えば溶融混合法、溶液混合法等が使用できる。溶融混合法では、例えば一軸又は多軸混練機、オープンロール、バンバリーミキサー、ニーダー等の溶融混練機を用いて、必要に応じて、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどの不活性ガス雰囲気下で溶融混練を行う。溶液混合法では、メタクリル樹脂とSMA樹脂とを、トルエン、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトンなどの有機溶媒に溶解させて混合する。
樹脂組成物(1)は、本発明の効果を損なわない範囲で、メタクリル樹脂とSMA樹脂以外の他の重合体を含有してもよい。かかる他の重合体としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアセタール等の熱可塑性樹脂;フェノール樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂などが挙げられる。これら他の重合体は1種を単独で用いても、複数種を併用してもよい。
樹脂組成物(1)中におけるこれら他の重合体の含有量は10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましく、2質量%以下であることがさらに好ましい。
樹脂組成物(1)は、必要に応じて各種添加剤を含有していてもよい。かかる添加剤としては、例えば酸化防止剤、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、染料・顔料、光拡散剤、艶消し剤、耐衝撃性改質剤、蛍光体などが挙げられる。これら添加剤の含有量は、本発明の効果を損なわない範囲で適宜設定でき、樹脂組成物(1)100質量部に対して、例えば、酸化防止剤の含有量は0.01〜1質量部、紫外線吸収剤の含有量は0.01〜3質量部、光安定剤の含有量は0.01〜3質量部、滑剤の含有量は0.01〜3質量部、染料・顔料の含有量は0.01〜3質量部とすることが好ましい。
樹脂組成物(1)に他の重合体および/または添加剤を含有させる際は、メタクリル樹脂および/またはSMA樹脂を重合する際に添加しても、メタクリル樹脂およびSMA樹脂を混合する際に添加しても、メタクリル樹脂およびSMA樹脂を混合した後にさらに添加してもよい。
樹脂組成物(1)のガラス転移温度は、120〜160℃の範囲であることが好ましく、130〜155℃の範囲であることがより好ましく、140〜150℃の範囲であることがさらに好ましい。ガラス転移温度が120〜160℃の範囲であることにより、本発明で得られる積層体の高温高湿下における反りの発生が抑制できる。
なお、本明細書におけるガラス転移温度とは、示差走査熱量計を用い、昇温速度10℃/分で測定し、中点法で算出したときの温度である。
樹脂組成物(1)のメルトフローレイト(以下、「MFR」と称する)は1〜10g/10分の範囲であることが好ましく、1.5〜7g/10分の範囲であることがより好ましく、2〜4g/10分であることがさらに好ましい。MFRが1〜10g/10分の範囲にあると、加熱溶融成形の安定性が良好である。
なお、本明細書における樹脂組成物(1)のMFRとは、メルトインデクサーを用いて、温度230℃、3.8kg荷重下で測定した値である。
[ポリカーボネート]
本発明の積層体に用いるポリカーボネートは、好適には二価フェノールとカーボネート前駆体とを共重合して得られる。
上記二価フェノールとしては、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(通称ビスフェノールA)、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、2,2−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)サルファイド、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホン等が挙げられ、中でもビスフェノールAが好ましい。これらの二価フェノールは1種を単独で用いても、複数種を併用してもよい。
上記カーボネート前駆体としては、ホスゲンなどのカルボニルハライド、ジフェニルカーボネートなどのカーボネートエステル、二価フェノールのジハロホルメートなどのハロホルメート等が挙げられる。これらのカーボネート前駆体は1種を単独で用いても、複数種を併用してもよい。
上記ポリカーボネートの製造方法に特に制限はなく、例えば二価フェノールの水溶液とカーボネート前駆体の有機溶媒溶液とを界面で反応させる界面重合法や、二価フェノールとカーボネート前駆体とを高温、減圧、無溶媒条件下で反応させるエステル交換法などが挙げられる。
上記ポリカーボネートのMwは10,000〜100,000の範囲が好ましく、20,000〜70,000の範囲であることがより好ましい。かかるMwが10,000以上であることで本発明の積層体は耐衝撃性、耐熱性に優れ、100,000以下であることで、ポリカーボネートは成形加工性に優れ、本発明の積層体の生産性を高められる。
上記ポリカーボネートは、本発明の効果を損なわない範囲で、他の重合体を含有していてもよい。かかる他の重合体としては、前記した樹脂組成物(1)が含有していてもよい他の重合体と同様のものを用いることができる。これら他の重合体は1種を単独で用いても、複数種を併用してもよい。
ポリカーボネートにおけるこれら他の重合体の含有量は10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましく、2質量%以下であることがさらに好ましい。
上記ポリカーボネートは、必要に応じて各種添加剤を含有していてもよい。添加剤としては、前記した樹脂組成物(1)が含有していてもよい添加剤と同様のものを用いることができる。これら添加剤の含有量は本発明の効果を損なわない範囲で適宜設定でき、ポリカーボネート100質量部に対して、酸化防止剤の含有量は0.01〜1質量部、紫外線吸収剤の含有量は0.01〜3質量部、光安定剤の含有量は0.01〜3質量部、滑剤の含有量は0.01〜3質量部、染料・顔料の含有量は0.01〜3質量部が好ましい。
上記ポリカーボネートに他の重合体および/または添加剤を含有させる際は、二価フェノールとカーボネート前駆体とを共重合する際に添加してもよいし、かかる共重合を終えた後、添加し溶融混練してもよい。
上記ポリカーボネートのガラス転移温度は、130〜160℃の範囲であることが好ましく、135〜155℃の範囲であることがより好ましく、140〜150℃の範囲であることがさらに好ましい。ガラス転移温度が130〜160℃の範囲であることにより、本発明の積層体の高温高湿下における反りの発生が抑制できる。
上記ポリカーボネートのMFRは1〜30g/10分の範囲であるのが好ましく、3〜20g/10分の範囲であるのがより好ましく、5〜10g/10分の範囲であるのがさらに好ましい。MFRが1〜30g/10分の範囲にあると、加熱溶融成形の安定性が良好である。
なお、本明細書におけるポリカーボネートのMFRとは、メルトインデクサーを用いて、温度300℃、1.2kg荷重下の条件で測定したものである。
上記ポリカーボネートは、市販品を用いてもよく、例えば、住化スタイロンポリカーボネート株式会社製「カリバー(登録商標)」、三菱エンジニアリングプラスチック株式会社製「ユーピロン/ノバレックス(登録商標)」、出光興産株式会社製「タフロン(登録商標)」、帝人化成株式会社製「パンライト(登録商標)」などが好適に使用できる。
[積層体]
本発明の積層体は、樹脂組成物(1)からなる層および/またはポリカーボネートからなる層を、複数有していてもよい。
本発明の積層体は、樹脂組成物(1)からなる層およびポリカーボネートからなる層以外に、他の樹脂からなる層(他の樹脂層)を有していてもよい。かかる他の樹脂層に含まれる樹脂としては、樹脂組成物(1)およびポリカーボネート以外の各種熱可塑性樹脂;熱硬化樹脂;エネルギー線硬化樹脂;等が挙げられる。
上記した他の樹脂層として、耐擦傷層、帯電防止層、防汚層、摩擦低減層、防眩層、反射防止層、粘着層、衝撃強度付与層などが挙げられる。
これら他の樹脂層は1層であっても、複数であってもよい。またこれら他の樹脂層が複数ある場合、互いに同じ樹脂からなっていても、異なる樹脂からなっていてもよい。本発明の積層体において、かかる他の樹脂層の配置順序には特に制限はなく、表面であっても、内層であってもよい。
本発明の積層体の厚さは、優れた外観を維持しつつ生産性よく製造する観点から、0.03〜5.0mmの範囲であることが好ましく、0.05〜4.0mmであることがより好ましく、0.1〜3.0mmの範囲であることがさらに好ましい。
本発明の積層体における樹脂組成物(1)からなる層の厚さは0.01〜0.5mmの範囲であることが好ましく、0.015〜0.3mmの範囲であることがより好ましく、0.02〜0.1mmの範囲であることがさらに好ましい。かかる厚さが0.01mm未満であると耐擦傷性及び耐候性が不足する場合がある。また0.5mmを超えると耐衝撃性が不足する場合がある。
本発明の積層体におけるポリカーボネートからなる層の厚さは0.02〜4.9mmの範囲であることが好ましく、0.035〜3.9mmの範囲であることがより好ましく、0.08〜2.9mmの範囲であることがさらに好ましい。かかる厚さが0.02mm未満であると耐衝撃性が不足する場合がある。また4.9mmを超えると生産性が低下する場合がある。
本発明の積層体が樹脂組成物(1)からなる層およびポリカーボネートからなる層のみを有する場合、樹脂組成物(1)からなる層を(1)、ポリカーボネートからなる層を(2)と表記すると、本発明の積層体の積層順序としては、(1)−(2);(1)−(2)−(1);(2)−(1)−(2);(1)−(2)−(1)−(2)−(1);などが挙げられ、耐擦傷性を高める観点から、(1)−(2);(1)−(2)−(1);(1)−(2)−(1)−(2)−(1);など、少なくとも一方の表面が樹脂組成物(1)からなる層となるように積層されていることが好ましい。
また、本発明の積層体が他の樹脂層を有する場合には、かかる他の樹脂層を(3)と表記した場合、本発明の積層体の積層順序としては、(1)−(2)−(3);(3)−(1)−(2);(3)−(1)−(2)−(3);(3)−(1)−(2)−(1)−(3);(1)−(2)−(3)−(2)−(1);などが挙げられる。
例えば(3)が、耐擦傷層である場合、かかる本発明の積層体の積層順序は、耐擦傷層を(3’)と表記すると、(3’)−(1)−(2);(3’)−(1)−(2)−(3’)、(3’)−(1)−(2)−(1)−(3’)など、少なくとも一方の表面が耐擦傷層となるように積層されていることが好ましい。
また、本発明の積層体が(3)に加えて、さらに(3)とは異なる他の樹脂層を有する場合には、かかる(3)とは異なる他の樹脂層を(4)と表記した場合、本発明の積層体の積層順序としては、(1)−(2)−(3)−(4);(4)−(3)−(1)−(2);(4)−(3)−(1)−(2)−(3);(4)−(1)−(2)−(3);(4)−(3)−(1)−(2)−(3)−(4);(4)−(3)−(1)−(2)−(1)−(3)−(4);などが挙げられる。
例えば(3)が耐擦傷層であって、(4)が反射防止層である場合、反射防止層を(4’)と表記すると、(4’)−(3’)−(1)−(2);(4’)−(3’)−(1)−(2)−(3’);(4’)−(3’)−(1)−(2)−(3’)−(4’);(4’)−(3’)−(1)−(2)−(1)−(3’)−(4’);などの順に積層されていることが好ましい。
高温高湿下における反りの発生を抑制する観点から、本発明の積層体は厚さ方向に対称となるような積層順序とすることが好ましく、さらに各層の厚さも対称となっていることがより好ましい。
本発明の積層体の製造方法に特に制限はないが、樹脂組成物(1)からなる層とポリカーボネートからなる層との積層は、通常、多層成形によって行うことが好ましい。多層成形としては、多層押出成形、多層ブロー成形、多層プレス成形、多色射出成形、インサート射出成形等の貼合成形法などが挙げられ、生産性の観点から多層押出成形が好ましい。
他の樹脂層をさらに積層する方法としては、樹脂組成物(1)からなる層およびポリカーボネートからなる層とともに前記した方法で多層成形する方法、あらかじめ作製した樹脂組成物(1)からなる層またはポリカーボネートからなる層の表面に流動性の他の樹脂を塗布して乾燥または硬化する方法、あらかじめ作製した樹脂組成物(1)からなる層またはポリカーボネートの表面に粘着層を介して貼り合わせる方法等が挙げられる。
多層押出成形の方法は特に限定されず、熱可塑性樹脂の多層積層体の製造に用いられる公知の多層押出成形法を好ましく採用でき、より好適にはフラットなTダイと表面が鏡面仕上げされたポリシングロールを備えた装置によって成形される。
この場合のTダイの方式としては、加熱溶融状態の樹脂組成物(1)およびポリカーボネートをTダイ流入前に積層するフィードブロック方式、樹脂組成物(1)およびポリカーボネートをTダイ内部で積層されるマルチマニホールド方式などを採用できる。積層体を構成する各層間の界面の平滑性を高める観点から、マルチマニホールド方式が好ましい。
樹脂組成物(1)およびポリカーボネートは、多層成形する前に、フィルターにより溶融濾過することが好ましい。溶融濾過した各樹脂組成物を用いて多層成形することにより、異物やゲルに起因する欠点の少ない積層体が得られる。使用されるフィルターの濾材に特に限定はなく、使用温度、粘度、濾過精度により適宜選択され、例えばポリプロピレン、コットン、ポリエステル、レーヨン、グラスファイバー等からなる不織布;フェノール樹脂含浸セルロースフィルム;金属繊維不織布焼結フィルム;金属粉末焼結フィルム;金網;あるいはこれらを組み合わせて用いることができる。中でも耐熱性および耐久性の観点から金属繊維不織布焼結フィルムを複数枚積層して用いることが好ましい。
前記フィルターの濾過精度に特に制限はないが、30μm以下であることが好ましく、10μm以下であることがより好ましく、5μm以下であることがさらに好ましい。
以下、他の樹脂組成物からなる層の1例として、耐擦傷層について詳細に説明する。
耐擦傷層は、本明細書においては、JIS−K5600−5−4で規定される鉛筆引掻き試験で「3H」以上の硬度を示す層を意味する。好適には「4H」以上の硬度を示す層である。耐擦傷層は樹脂組成物(1)からなる層の表面に設けることが好ましい。
耐擦傷層の厚さは2〜10μmであることが好ましく、3〜8μmであることがより好ましく、4〜7μmであることがさらに好ましい。厚さが2μm以上であることで耐擦傷性を保持できる傾向があり、10μm以下であることで積層体の耐衝撃性が優れたものとなる傾向がある。
耐擦傷層は、通常、モノマー、オリゴマー、樹脂等からなる流動性の硬化性組成物を他の層(例えば樹脂組成物(1)からなる層やポリカーボネートからなる層)の表面に塗布して、硬化させることで形成できる。これらの硬化性組成物は、例えば、熱により硬化する熱硬化性組成物や電子線、放射線、紫外線などのエネルギー線で硬化するエネルギー線硬化性組成物である。
熱硬化性組成物としては、例えばフェノール樹脂、尿素樹脂、ジアリルフタレート樹脂、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エポキシ樹脂、アミノアルキッド樹脂、メラミン−尿素共縮合樹脂、珪素樹脂、ポリシロキサン樹脂等を含有する組成物が挙げられる。
これら熱硬化性組成物は、必要に応じて、例えば架橋剤、重合開始剤等の硬化剤、重合促進剤等を含有してもよい。硬化剤としては、通常、イソシアネート、有機スルホン酸等がポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂に用いられ、アミンがエポキシ樹脂に、メチルエチルケトンパーオキサイド等の過酸化物、アゾビスイソブチルエステル等のラジカル開始剤が不飽和ポリエステル系樹脂に使用される。
エネルギー線硬化性組成物としては、例えば分子中にアクリロイル基、メタアクリロイル基等の重合性不飽和結合、チオール基、またはエポキシ基を有するオリゴマーおよび/またはモノマーを含有する組成物が挙げられ、高い耐擦傷性を高める観点から、アクリロイル基またはメタアクリロイル基を複数有するオリゴマーおよび/またはモノマーを含有する組成物が好ましい。
エネルギー線硬化性組成物は、光重合開始剤および/又は光増感剤を含有してもよい。かかる光重合開始剤としては、ベンゾインメチルエーテル、アセトフェノン、3−メチルアセトフェノン、ベンゾフェノン、4−クロロベンゾフェノン等のカルボニル化合物;テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド等の硫黄化合物;2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、ベンゾイルジエトキシフォスフィンオキサイド等が挙げられ、光増感剤としては、n−ブチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−ブチルホスフイン等が挙げられる。
硬化性組成物において、これら硬化性化合物の含有量は、30〜100質量%の範囲であることが好ましく、40〜95質量%の範囲であることがより好ましく、50〜95質量%の範囲であることがさらに好ましい。これらの硬化性化合物は、それぞれ単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。
硬化性組成物は、必要に応じて単官能単量体;有機溶剤;レベリング剤、ブロッキング防止剤、分散安定剤、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、消泡剤、増粘剤、滑剤、帯電防止剤、防汚剤、防曇剤、フィラー、触媒等の添加剤;を適宜含有していてもよい。これら添加剤の含有量は、本発明の効果を損なわない範囲で適宜設定できる。
上記した硬化性組成物の塗布方法としては、スピンコート法、ディップ法、スプレー法、スライドコート法、バーコート法、ロールコート法、グラビアコート法、メニスカスコート法、フレキソ印刷法、スクリーン印刷法などが挙げられる。
以下、実施例などで本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
後述する製造例で得られた樹脂組成物、実施例および比較例で得られた積層体、並びに参考例で得られたシートの評価は以下の方法で行った。
〔ガラス転移温度〕
参考例で得られたシートを減圧下(1kPa)で80℃、24時間乾燥した後、10mgの試験片を切り出して、アルミパンで封止し、示差走査熱量計(「DSC−50」、株式会社リガク製)を用いて、30分以上窒素置換を行った後、10ml/分の窒素気流中、一旦25℃から200℃まで20℃/分の速度で昇温して、10分間保持し、25℃まで冷却した(1次走査)。次いで、10℃/分の速度で200℃まで昇温して(2次走査)、中点法でガラス転移温度を算出した。
〔飽和吸水率〕
参考例で得られたシートを一辺50mmの正方形に切り出して作製した試験片を、減圧下(1kPa)で80℃、24時間乾燥した後、温度23℃、相対湿度50%のデシケーター中で放冷した後、すみやかに質量を測定し初期質量とした。次いでかかる試験片を23℃の蒸留水中に浸漬して、経時的に質量を測定し、質量変化が見られなくなった時点における質量(吸水質量)を用いて下記式によって飽和吸水率を算出した。
飽和吸水率(%)=[(吸水質量−初期質量)/初期質量]×100
〔耐衝撃性〕
参考例で得られたシート並びに実施例および比較例で得られた積層体を、それぞれ、短辺70mm、長辺110mmの長方形に切り出して試験片を作製した。実施例および比較例の積層体については押出流れ方向に垂直な方向で短辺、平行な辺で長辺を切り出した。次いで短辺が50mm、長辺が90mmとなる長方形の開口部を有する台座上に、試験片および台座の開口部の長辺、短辺がそれぞれ平行になり、試験片の中心と開口部の中心が一致するよう、両面テープで固定した。この際、実施例および比較例で得られた積層体から作製した試験片については、台座とポリカーボネートからなる層とが対向するように固定した。
次いで試験片の中央部に直径30mm、質量112gの鋼球を10cmの鉛直高さより自由落下させ、凹み、ひび割れ、破断、曇り、白化等の外観変化の有無を肉眼で観察した。さらに鋼球を自由落下させる高さを10cmずつ上げて、同様の観察を繰り返し行い、外観変化を生じた高さ−10cm、すなわち、外観変化の生じなかった最も高い高さを、耐衝撃性の指標として記録した。
〔全光線透過率〕
実施例および比較例の積層体を分光色差計SE5000 日本電色工業(株)製を使用し、JIS−K7361に記載された方法に準拠して測定した。
〔高温高湿下での反り変化量〕
実施例および比較例の積層体を押出流れ方向に対して垂直な方向が短辺、押出流れ方向に対して平行な方向が長辺となるように長方形に切り出して、短辺30mm、長辺150mmの試験片を作製した後、温度23℃、相対湿度50%の環境に72時間放置したところ、すべての試験片は、長辺に沿って、樹脂組成物(1)からなる層(または、その代わりに用いたメタクリル樹脂(A)、樹脂組成物(1’)、またはメタクリル樹脂(X)からなる層)を外側、ポリカーボネートからなる層を内側にしてわずかに弓状の反りを生じた。定盤上に、かかる弓状の反りを生じた試験片の両端が定盤に接するように(すなわち試験片が上向きの凸状となり、樹脂組成物(1)からなる層が上側、ポリカーボネートからなる層が下側になる向きに)置き、隙間ゲージを用いて試験片と定盤との隙間の最大値を測定したところ、いずれも0.05mmであり、この値を初期の反り量とした。
次いで、温度85℃、相対湿度85%に設定した環境試験機の中に短辺側をクリップで止めた試験片を吊り下げ、その状態で24時間放置した。その後、23℃まで放冷し、試験片と定盤との隙間の最大値を同様の方法で測定し、初期の反り量との差を高温高湿下での反り変化量として評価した。
〔鉛筆引掻き硬度〕
テーブル移動式鉛筆引掻き試験機(型式P)(東洋精機社製)を用いて測定した。実施例および比較例で得られた積層体の樹脂組成物(1)からなる層(または、その代わりに用いたメタクリル樹脂(A)、樹脂組成物(1’)、またはメタクリル樹脂(X)からなる層)の表面に対して角度45度、荷重750gで鉛筆の芯を押し付けながら引っ掻き傷の傷跡の有無を確認した。鉛筆の芯の硬度は順に増していき、傷跡を生じた時点よりも1段階軟かい芯の硬度を鉛筆引掻き硬度とした。
(製造例1)
20質量部のSMA樹脂(POLYSCOPE社製、商品名;XIRAN26080、無水マレイン酸含有量26質量%)と80質量部のメタクリル樹脂(MMAとMAを質量比98.9:1.1でラジカル重合によりランダム共重合した共重合体、Mw=90,000、以下、「メタクリル樹脂(A)」と称し、組成を表2に示す)を2軸押出機のホッパーに供給し、シリンダ温度230℃で溶融混練して押出成形し、ペレット状の樹脂組成物(以下「樹脂組成物(1−1)」と称する)を得た。組成を表1に示す。なお、メルトインデクサーを用いて、温度230℃、3.8kg荷重下で測定した樹脂組成物(1−1)のMFRは3.2g/10分であった。
(製造例2)
30質量部のSMA樹脂(POLYSCOPE社製、商品名;XIRAN26080、無水マレイン酸含有量26質量%)と70質量部のメタクリル樹脂(A)を2軸押出機のホッパーに供給し、シリンダ温度230℃で溶融混練して押出成形し、ペレット状の樹脂組成物(以下「樹脂組成物(1−2)」と称する)を得た。組成を表1に示す。なお、メルトインデクサーを用いて、温度230℃、3.8kg荷重下で測定した樹脂組成物(1−2)のMFRは3.4g/10分であった。
(製造例3)
30質量部のSMA樹脂(POLYSCOPE社製、商品名;XIRAN23110、無水マレイン酸含有量23質量%)と70質量部のメタクリル樹脂(A)を2軸押出機のホッパーに供給し、シリンダ温度230℃で溶融混練して押出成形し、ペレット状の樹脂組成物(以下「樹脂組成物(1−3)」と称する)を得た。組成を表1に示す。なお、メルトインデクサーを用いて、温度230℃、3.8kg荷重下で測定した樹脂組成物(1−3)のMFRは2.6g/10分であった。
(製造例4)
50質量部のSMA樹脂(POLYSCOPE社製、商品名;XIRAN26080、無水マレイン酸含有量26質量%)と50質量部のメタクリル樹脂(A)を2軸押出機のホッパーに供給し、シリンダ温度230℃で溶融混練して押出成形し、ペレット状の樹脂組成物(以下「樹脂組成物(1−4)」と称する)を得た。組成を表1に示す。なお、メルトインデクサーを用いて、温度230℃、3.8kg荷重下で測定した樹脂組成物(1−4)のMFRは3.8g/10分であった。
(製造例5)
70質量部のSMA樹脂(POLYSCOPE社製、商品名;XIRAN26080、無水マレイン酸含有量26質量%)と30質量部のメタクリル樹脂(A)を2軸押出機のホッパーに供給し、シリンダ温度230℃で溶融混練して押出成形し、ペレット状の樹脂組成物(以下「樹脂組成物(1’)」と称する)を得た。組成を表1に示す。なお、メルトインデクサーを用いて、温度230℃、3.8kg荷重下で測定した樹脂組成物(1’)のMFRは4.5g/10分であった。
(製造例6)
オートクレーブ中に63質量部のMMA、35質量部のTCDMA、2質量部のMA、0.06質量部のアゾビスイソブチロニトリル、0.01質量部の1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロへキサン、0.2質量部のノルマルオクチルメルカプタンからなる単量体混合物、水、分散剤安定剤、pH調整剤等を加えた。オートクレーブ内を攪拌しながら70℃に加熱し、70℃で150分撹拌した後、さらに120℃で60分保持して重合を行った。重合反応液を室温まで冷却し、濾過により固形分を分離した後、水で洗浄し、80℃にて24時間熱風乾燥した。次いで、かかる固形分を2軸押出機のホッパーに供給し、シリンダ温度230℃で溶融混練して押出成形し、ペレット状のメタクリル樹脂(以下「メタクリル樹脂(X)」と称する)を得た。樹脂組成を表2に示す。なお、メルトインデクサーを用いて、温度230℃、3.8kg荷重下で測定したメタクリル樹脂(X)のMFRは2.1g/10分であった。
〔実施例1〕
軸径50mmの単軸押出機にポリカーボネート(住化スタイロンポリカーボネート株式会社製「カリバー300−8」、Mw=50,000、ガラス転移温度=150℃、温度300℃、1.2kg荷重下でのMFR=6.7g/10分)のペレットを連続的に投入し、シリンダ温度280℃、吐出量30kg/時の条件にて溶融状態で押し出した。一方、軸径30mmの単軸押出機に樹脂組成物(1−1)のペレットを連続的に投入し、シリンダ温度220℃、吐出量2kg/時の条件にて溶融状態で押し出した。かかる溶融状態のポリカーボネートと樹脂組成物(1−1)をジャンクションブロックに導入し、250℃に設定したマルチマニホールドダイで積層し、シート状に押出成形し、厚さ60μmの樹脂組成物(1−1)からなる層と厚さ940μmのポリカーボネートからなる層との2層から形成される厚さ1000μmの積層体を製造した。かかる積層体の評価結果を表3に示す。
〔実施例2〕
実施例1の樹脂組成物(1−1)の代わりに樹脂組成物(1−2)を使用した以外は、実施例1と同様に積層体を作製した。かかる積層体の評価結果を表3に示す。
〔実施例3〕
実施例1の樹脂組成物(1−1)の代わりに樹脂組成物(1−3)を使用した以外は、実施例1と同様に積層体を作製した。かかる積層体の評価結果を表3に示す。
〔実施例4〕
実施例1の樹脂組成物(1−1)の代わりに樹脂組成物(1−4)を使用した以外は、実施例1と同様に積層体を作製した。かかる積層体の評価結果を表3に示す。
〔比較例1〕
実施例1の樹脂組成物(1−1)の代わりにメタクリル樹脂(A)を使用した以外は、実施例1と同様に積層体を作製した。かかる積層体の評価結果を表3に示す。
〔比較例2〕
実施例1の樹脂組成物(1−1)の代わりに樹脂組成物(1’)を使用した以外は、実施例1と同様に積層体を作製した。かかる積層体の評価結果を表3に示す。
〔比較例3〕
実施例1の樹脂組成物(1−1)の代わりにメタクリル樹脂(X)を使用した以外は、実施例1と同様に積層体を作製した。かかる積層体の評価結果を表3に示す。
〔参考例1〕
樹脂組成物(1−1)を短辺110mm、長辺150mmの長方形状の金型枠に入れて、180℃、50kg/cmにて、5分間、プレスし、厚さ3mm、短辺110mm、長辺150mmのシートを作製した。かかるシートの評価結果を表4に示す。
〔参考例2〕
樹脂組成物(1−1)を樹脂組成物(1−2)に代えた以外は、参考例1と同様にしてシートを作製した。かかるシートの評価結果を表4に示す。
〔参考例3〕
樹脂組成物(1−1)を樹脂組成物(1−3)に代えた以外は、参考例1と同様にしてシートを作製した。かかるシートの評価結果を表4に示す。
〔参考例4〕
樹脂組成物(1−1)を樹脂組成物(1−4)に代えた以外は、参考例1と同様にしてシートを作製した。かかるシートの評価結果を表4に示す。
〔参考例5〕
樹脂組成物(1−1)をメタクリル樹脂(A)に代えた以外は、参考例1と同様にしてシートを作製した。かかるシートの評価結果を表4に示す。
〔参考例6〕
樹脂組成物(1−1)を樹脂組成物(1’)に代えた以外は、参考例1と同様にしてシートを作製した。かかるシートの評価結果を表4に示す。
〔参考例7〕
樹脂組成物(1−1)をメタクリル樹脂(X)に代えた以外は、参考例1と同様にしてシートを作製した。かかるシートの評価結果を表4に示す。

本発明の積層体に用いる樹脂組成物(1)または樹脂組成物(1’)からなるシート(参考例1〜4,6)は、TCDMAを共重合したメタクリル樹脂(X)からなるシート(参考例7)と同様、メタクリル樹脂(A)からなるシート(参考例5)と比較して、ガラス転移温度が高く、飽和吸水率が低い。かかる樹脂組成物(1)からなるシートのガラス転移温度の高さおよび飽和吸水率の低さが、本発明の積層体の高温高湿下における反りの発生の抑制に起因すると推定される。
一方で、樹脂組成物(1)または(1’)からなるシート(参考例1〜4、6)は、メタクリル樹脂(X)からなるシート(参考例7)と同様、メタクリル樹脂(A)からなるシート(参考例5)と比較して耐衝撃性が低下する。
ところが、表3に示す本発明の積層体(実施例1〜4)においては、樹脂組成物(1)の代わりに一般的なメタクリル樹脂であるメタクリル樹脂(A)を用いた積層体(比較例1)と比較して、反り変化量が大幅に少なく、かつ耐衝撃性の低下がほとんどみられない。さらに驚くべきことに、本発明の積層体の中でも特に実施例1〜3の積層体では、耐衝撃性の低下が全くみられない。また、全光線透過率、鉛筆引掻き硬度も比較例1と同等である。
これに対して、樹脂組成物(1)の代わりに、よりSMA樹脂の含有量が高い樹脂組成物(1’)を用いた積層体(比較例2)や、メタクリル樹脂(X)を用いた積層体(比較例3)は、メタクリル樹脂(A)を用いた積層体(比較例1)と比較して、いずれも耐衝撃性が大きく低下する。
このように本発明の積層体は、従来のメタクリル樹脂(A)とポリカーボネートの積層体の種々の性能を低下させることなく、反り変化量を改善できる。
本発明の積層体は、高温高湿下における反りの発生が少なく、耐衝撃性に優れるという特徴を有し、表示装置などの表面などに用いる上で好適である。

Claims (6)

  1. メタクリル樹脂45〜90質量%と、少なくとも下記一般式(a)で示される芳香族ビニル化合物に由来する構造単位および下記一般式(b)で示される酸無水物に由来する構造単位とよりなる共重合体10〜55質量%とを含有し、230℃、3.8kg荷重下でのメルトフローレイトが2〜4g/10分であり、ガラス転移温度が130〜155℃である樹脂組成物からなる層;と、300℃、1.2kg荷重下でのメルトフローレイトが5〜10g/10分であり、ガラス転移温度が130〜160℃であるポリカーボネートからなる層;とを備え
    厚さが0.1〜3.0mm(但し、300μm以下を除く)であり、ポリカーボネートからなる層の厚さが0.08〜2.9mm(但し、ポリカーボネートからなる層の厚さの割合が70%以下を除く)である積層体。
    (式中:RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子またはアルキル基を表す。)
    (式中:RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子またはアルキル基を表す。)
  2. 前記の共重合体が芳香族ビニル化合物(a)に由来する構造単位を50〜85質量%含有し、酸無水物(b)に由来する構造単位を15〜40質量%含有することを特徴とする請求項1に記載の積層体。
  3. 前記樹脂組成物からなる層と前記ポリカーボネートからなる層とが直接に接する請求項1または2に記載の積層体。
  4. 無延伸である請求項1〜のいずれかに記載の積層体。
  5. 前記樹脂組成物と前記ポリカーボネートとを多層押出成形する請求項1〜のいずれかに記載の積層体の製造方法
  6. 少なくとも一方の表面にさらに耐擦傷性層を備える請求項1〜のいずれかに記載の積層体。
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