JP6477756B2 - 有機ガラス積層用フィルム、及び積層有機ガラス - Google Patents
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項1. 引張弾性率が900〜2500MPaのアクリルフィルムの片面に、硬化性樹脂を含む表面保護層を少なくとも有することを特徴とする、有機ガラス積層用フィルム。
項2. 上記硬化性樹脂が、電離放射線硬化性樹脂及び/又は2液反応硬化性樹脂である、項1に記載の有機ガラス積層用フィルム。
項3. 上記アクリルフィルムと表面保護層の間にプライマー層を含む、項1又は2に記載の有機ガラス積層用フィルム。
項4. 上記アクリルフィルムの厚さが50〜300μmである、項1〜3のいずれかに記載の有機ガラス積層用フィルム。
項5. ポリカーボネートに積層して使用される、項1〜4のいずれかに記載の有機ガラス積層用フィルム。
項6. 自動車の窓用の有機ガラスに積層して使用される、項1〜5のいずれかに記載の有機ガラス積層用フィルム。
項7. 少なくとも有機ガラス層、900〜2500MPaのアクリルフィルム、及び硬化性樹脂を含む表面保護層を順に有することを特徴とする、積層有機ガラス。
項8. 上記有機ガラス層がポリカーボネートで形成されている、項7に記載の積層有機ガラス。
項9. 自動車の窓用である、項7又は8に記載の積層有機ガラス。
本発明の有機ガラス積層用フィルムは、引張弾性率が900〜2500MPaのアクリルフィルムの片面に、硬化性樹脂を含む表面保護層を少なくとも有することを特徴とする。図1に、本発明の有機ガラス積層用フィルムの好適な一態様について、その断面構造を示す。以下、本発明の有機ガラス積層用フィルムについて、詳述する。
本発明の有機ガラス積層用フィルムにおいて、基材として引張弾性率が900〜2500MPaのアクリルフィルムを使用する。本発明では基材として特定の引張弾性率を満たすアクリルフィルムを選択し、且つ後述する特定組成の表面保護層を組み合わせて積層化することにより、有機ガラスに優れた破砕性を付与することが可能になっている。
なお、本明細書において、アクリルフィルムの引張弾性率は、以下の方法にて測定される値である。
アクリルフィルムを流れ方向(MD)が長辺になるように幅1インチ、長さ120ミリメートルに切り出した試験片(長方形)を、25℃の温度環境にて、引張圧縮試験機(オリエンテック(株)製テンシロンRTC−1250A)を用い、引張速度1000mm/分、チャック間距離100mmの条件で測定して得られた引張応力−ひずみ曲線の初めの直線部分から、次の式に従って算出した。
E=Δρ/Δε
E:引張弾性率
Δρ:直線上の2点間の元平均断面積による応力差
Δε:同じ2点間のひずみ差
本発明の有機ガラス積層用フィルムにおいて、アクリルフィルムと表面保護層との密着性を向上させるために、必要に応じて、これらの間にプライマー層を設けてもよい。
本発明の有機ガラス積層用フィルムでは、アクリルフィルム上、又はプライマー層を設ける場合にはプライマー層上に、硬化性樹脂を含む表面保護層が設けられる。このように表面保護層を形成する樹脂として、硬化性樹脂を使用することにより、上記アクリルフィルムとの相互作用に基づいて、有機ガラスに破砕性を付与することが可能になる。
表面保護層の形成に使用される硬化性樹脂については、架橋することにより硬化する樹脂であることを限度として特に制限されない。表面保護層の形成に使用される硬化性樹脂として、例えば、熱硬化性樹脂、常温硬化性樹脂、1液反応硬化性樹脂、2液反応硬化性樹脂、電離放射線硬化性樹脂等が挙げられる。
前述する硬化性樹脂の中でも、有機ガラスに付与する破砕性をより一層向上させるという観点から、好ましくは2液反応硬化性樹脂、電離放射線硬化性樹脂、更に好ましくは電離放射線硬化性樹脂が挙げられる。
表面保護層の形成に2液反応硬化性樹脂を使用する場合、好適な一態様として、2液反応硬化型ウレタン樹脂が挙げられる。2液反応硬化型ウレタン樹脂としては、ポリオール(多価アルコール)を主剤とし、イソシアネートを架橋剤(硬化剤)とするポリウレタンを使用できる。ポリオールとしては、分子中に2個以上の水酸基を有する化合物であればよく、具体的には、ポリエステルポリオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、アクリルポリオール、ポリエーテルポリオール等が挙げられる。上記イソシアネートとしては、具体的には、分子中に2個以上のイソシアネート基を有する多価イソシアネート;4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート等の芳香族イソシアネート;ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水素添加トリレンジイソシアネート、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート等の脂肪族(又は脂環族)イソシアネートが挙げられる。これらの2液反応硬化型ウレタン樹脂の中でも、有機ガラスに付与する破砕性をより一層向上させるという観点から、好ましくは、ポリオールとしてアクリルポリオール、又はポリエステルポリオールと、架橋剤としてヘキサメチレンジイソシアネート、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネートとから組み合わせ;更に好ましくは、アクリルポリオールとヘキサメチレンジイソシアネートとを組み合わせが挙げられる。
表面保護層の形成に電離放射線硬化性樹脂を使用する場合、好適な態様として、多官能(メタ)アクリレートオリゴマーと多官能(メタ)アクリレートモノマーを組み合わせた混合樹脂;少なくともポリカーボネートメタアクリレートを含む電離放射線硬化性樹脂;及び電離放射線硬化性樹脂と熱可塑性樹脂を組み合わせた混合樹脂が挙げられる。以下、これらの電離放射線硬化性樹脂の使用態様について説明する。
多官能(メタ)アクリレートオリゴマーと多官能(メタ)アクリレートモノマーを組み合わせて表面保護層の形成を行う場合、これらの組み合わせ態様については、特に制限されないが、例えば、2〜10官能の(メタ)アクリレートオリゴマーと2〜6官能の(メタ)アクリレートモノマーの組み合わせ、好ましくは3〜8官能のウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーと2〜4官能の(メタ)アクリレートモノマーの組み合わせ、更に好ましくは3〜4官能のウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーと2官能の(メタ)アクリレートモノマーの組み合わせが挙げられる。
ポリカーボネートメタアクリレートを表面保護層の形成に使用する場合、電離放射線硬化性樹脂としてポリカーボネートメタアクリレートを単独で使用してもよく、またポリカーボネートメタアクリレートと他の電離放射線硬化性樹脂を組み合わせ含むものであってもよい。有機ガラスに付与する破砕性をより一層向上させるという観点から、好ましくは、ポリカーボネートメタアクリレートと多官能(メタ)アクリレートの組み合わせが挙げられる。
ポリカーボネート(メタ)アクリレートは、ポリマー主鎖にカーボネート結合を有し、かつ末端あるいは側鎖に(メタ)アクリレートを有するものであれば、特に制限されない。また、当該(メタ)アクリレートは、架橋、硬化を良好にするという観点から、1分子当たりの官能基の数として、通常2個以上、好ましくは2〜10個が挙げられる。
電離放射線硬化性樹脂と併用される熱可塑性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂;ポリビニルブチラール等のポリビニルアセタール(ブチラール樹脂);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等のポリエステル樹脂;塩化ビニル樹脂;ウレタン樹脂;ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン;ポリスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン系樹脂;ポリアミド;ポリカーボネート;ポリオキシメチレン等のアセタール樹脂;エチレン−4フッ化エチレン共重合体等のフッ素樹脂;ポリイミド;ポリ乳酸;ポリビニルアセタール樹脂;液晶性ポリエステル樹脂等が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの熱可塑性樹脂の中でも、有機ガラスに付与する破砕性をより一層向上させるという観点から、好ましくはアクリル樹脂が挙げられる。とりわけ、少なくとも(メタ)アクリル酸エステルを構成単位とするアクリル樹脂が好適に使用される。
表面保護層には、備えさせるべき所望の物性に応じて、各種添加剤を配合することができる。この添加剤としては、例えば紫外線吸収剤や光安定剤等の耐候性改善剤、耐摩耗性向上剤、重合禁止剤、架橋剤、赤外線吸収剤、帯電防止剤、接着性向上剤、レベリング剤、チクソ性付与剤、カップリング剤、可塑剤、消泡剤、充填剤、溶剤、着色剤等が挙げられる。これらの添加剤は、常用されるものから適宜選択して用いることができる。また、紫外線吸収剤や光安定剤として、分子内に(メタ)アクリロイル基等の重合性基を有する反応性の紫外線吸収剤や光安定剤を用いることもできる。
表面保護層の厚さについては、特に制限されないが、例えば、1〜100μm、好ましくは5〜75μm、更に好ましくは10〜60μmが挙げられる。このような範囲の厚さを満たすと、有機ガラスに対する破砕性を効果的に備えさせることができる。
<表面保護層の形成>
表面保護層の形成は、使用する硬化性樹脂の種類に応じた方法を採用すればよい。
本発明の有機ガラス積層用フィルムの厚さとしては、アクリルフィルムの厚さ、表面保護層の厚さ、プライマー層の有無等によって異なるが、通常、50〜300μm、好ましくは75〜250μm、更に好ましくは100〜200μmが挙げられる。このように、本発明の有機ガラス積層用フィルムでは、薄いフィルム状であるにも拘わらず、アクリルフィルムと特定組成の表面保護層の組み合わせを採用することにより、ポリカーボネート等の有機ガラスに対して破砕性を付与することができる。また、本発明の有機ガラス積層用フィルムは、薄いフィルム状であるので、成形後のトリミングも容易に行えるという利点もある。
本発明の積層有機ガラスは、有機ガラスと本発明の有機ガラス積層用フィルムを一体化させることにより製造されものであり、少なくとも有機ガラス層、900〜2500MPaのアクリルフィルム、及び硬化性樹脂を含む表面保護層を順に有することを特徴とする。図2に、本発明の有機ガラスの好適な一態様について、その断面構造を示す。
第2工程:両金型を型締めした後、両金型で形成されるキャビティ内に、流動状態の有機ガラスを射出、充填して固化させることにより、形成された有機ガラスと有機ガラス積層用フィルムを積層一体化させる。
第3工程:可動金型を固定金型から離間させて、有機ガラスと有機ガラス積層用フィルムが一体化された積層有機ガラスを取り出す。
第I工程:本発明の有機ガラス積層用フィルムを真空成形型により予め立体形状に成形する。
第II工程:真空成形された有機ガラス積層用フィルムの余分な部分をトリミングして成形シートを得る工程、及び
第III工程:第II工程で得られた成形有機ガラス積層用フィルムを射出成形型に挿入(表面保護層が射出される有機ガラス側)し、射出成形型を閉じ、流動状態の有機ガラスを型内に射出して有機ガラスと有機ガラス積層用フィルムを一体化する。
実施例1〜3、5〜7、及び比較例3
アクリルフィルムの上に、電離放射線硬化性樹脂を含む表面保護層形成用の樹脂組成物をバーコーターにて塗布し、当該樹脂組成物に対して、加速電圧165kV、照射線量50kGy(5Mrad)の電子線を照射して樹脂組成物を硬化させて、表面保護層を形成した。斯して、アクリルフィルム上に表面保護層が積層されている有機ガラス積層用フィルムを製造した。なお、各実施例及び比較例において、使用したアクリルフィルムの引張弾性率及び厚さ、表面保護層の形成に使用した樹脂組成物、表面保護層の硬化後の厚さについては、表1に示す通りである。なお、以下に示すポリカーボネートのMVRは、前述する測定条件にて測定された値である。
アクリルフィルムの上に、プライマー層形成用の樹脂組成物をバーコーターにて塗布し、プライマー層を形成した。次いで、プライマー層上に、表面保護層形成用の樹脂組成物をバーコーターにて塗布し、当該樹脂組成物に対して、加速電圧165kV、照射線量50kGy(5Mrad)の電子線を照射して樹脂組成物を硬化させて、表面保護層を形成した。斯して、アクリルフィルム上にプライマー層及び表面保護層が順に積層されている有機ガラス積層用フィルムを製造した。なお、実施例4において、使用したアクリルフィルムの引張弾性率及び厚さ、プライマー層の形成に使用した樹脂組成物、プライマー層の厚さ、表面保護層の形成に使用した樹脂組成物、表面保護層の硬化後の厚さについては、表1に示す通りである。
アクリルフィルムの上に、表面保護層形成用の樹脂組成物をバーコーターにて塗布した後に、50℃24時間養生することにより当該樹脂組成物を硬化させて表面保護層を形成した。斯して、アクリルフィルム上に表面保護層が積層されている有機ガラス積層用フィルムを製造した。なお、実施例8において、使用したアクリルフィルムの引張弾性率及び厚さ、表面保護層の形成に使用した樹脂組成物、表面保護層の硬化後の厚さについては、表1に示す通りである。
表1に示す引張弾性率及び厚さのアクリルフィルム(単層フィルム)を有機ガラス積層用フィルムとした。
アクリルフィルムの上に、表面保護層形成用の樹脂組成物をバーコーターにて塗布することにより、アクリルフィルム上に表面保護層が積層されている有機ガラス積層用フィルムを製造した。なお、比較例2において、使用したアクリルフィルムの引張弾性率及び厚さ、表面保護層の形成に使用した樹脂組成物、表面保護層の厚さについては、表1に示す通りである。
実施例1〜8及び比較例1〜3の各有機ガラス積層用フィルムを用いて、サーモジェクト法によって積層有機ガラスを製造した。具体的には、先ず、有機ガラス積層用フィルムのアクリルフィルム側を金型の内側(射出樹脂側)に向けて配設し、熱盤温度を350℃に設定して当該フィルムが100℃になるように加熱し、当該フィルムを金型内形状に沿うように予備成形(真空成型)して金型内面に密着させて型締した。金型は、80mm角の大きさで、絞り3mm、コーナー部11Rのトレー状のものを用いた。次いで、射出用樹脂として下記ポリカーボネート樹脂Aを用いて、これを310℃にて溶融状態にした後に金型のキャビティ内に射出した。その後、金型温度が90℃になってから、ポリカーボネート板(厚さ3mm)と有機ガラス積層用フィルムが一体化Dを取り出した。
また、実施例1〜7、比較例1及び2の各有機ガラス積層用フィルムと、有機ガラスとして下記ポリカーボネート樹脂Bを使用した場合についても、上記と同条件で積層有機ガラスを製造した。
ポリカーボネート樹脂A:「パンライトL−1250Z100」、MVR:8cm3/10分、帝人化成株式会社製
ポリカーボネート樹脂B:「パンライトL−1225Z100」、MVR:12cm3/10分、帝人化成株式会社製
各積層有機ガラスのポリカーボネート板側(有機ガラス積層用フィルムとは反対側)から、車脱出用のセーフティーハンマー(市販品)を用いて衝撃を与え、積層有機ガラスの状態を観察し、下記判定基準に従って破砕性を評価した。
(破砕性の判定基準)
○:ポリカーボネート板に亀裂の進展が見られた。
×:ポリカーボネート板に亀裂が生じなかった。
得られた結果を表1に示す。この結果から、引張弾性率が900〜2500MPaのアクリルフィルムに硬化性樹脂を含む表面保護層を形成した有機ガラス積層用フィルムを使用した積層有機ガラスでは、セーフティーハンマーの衝撃によって破砕できることが確認された(実施例1〜8)。これに対して、引張弾性率が900〜2500MPaを満たさないアクリルフィルムを使用すると、硬化性樹脂を含む表面保護層を形成した場合(比較例3)、又は表面保護層を形成していない場合(比較例1)では、積層有機ガラスはセーフティーハンマーの衝撃によって破砕できなかった。また、引張弾性率が900〜2500MPaのアクリルフィルムに、熱可塑性樹脂からなる表面保護層を形成した場合(比較例2)でも、積層有機ガラスはセーフティーハンマーの衝撃によって破砕できなかった。以上の結果から、引張弾性率が900〜2500MPaのアクリルフィルム上に、硬化性樹脂を含む表面保護層を積層させることによって、有機ガラスに優れた破砕性を備えさせ得ることが明らかとなった。なお、実施例1〜8の有機ガラス積層用フィルムをポリカーボネート板に積層させた積層有機ガラスは、いずれも、当該フィルム側からの衝撃には強い強度を備えていた。
アクリルフィルム
使用した各アクリルフィルムは以下の通りである。
(A)
構成樹脂:引張弾性率:1362MPa、厚さ125μm
(B)
構成樹脂:引張弾性率:1088MPa、厚さ125μm
(C)
構成樹脂:引張弾性率:827MPa、厚さ125μm
アクリルフィルムを流れ方向(MD)が長辺になるように幅1インチ、長さ100ミリメートルに切り出した試験片(長方形)を、25℃の温度環境にて、引張圧縮試験機(オリエンテック(株)製テンシロンRTC−1250A)を用い、引張速度1000mm/分、チャック間距離100mmの条件で測定して得られた引張応力−ひずみ曲線の初めの直線部分から、次の式に従って算出した。
E=Δρ/Δε
E:引張弾性率
Δρ:直線上の2点間の元平均断面積による応力差
Δε:同じ2点間のひずみ差
表面保護層の形成に使用した各樹脂組成物の組成は以下の通りである。
(EB1)
4官能ウレタンアクリレート:30質量部
2官能アクリレートモノマー:70質量部
(EB2)
2官能ポリカーボネートアクリレート(重量平均分子量:10,000):94質量部
6官能ウレタンアクリレート(重量平均分子量:6,000):6質量部
(EB3)
ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート:40質量部
アクリルポリマー(重量平均分子量120,000):60質量部
(2液硬化性樹脂)
アクリルポリオール(ガラス転移温度:約90℃):100質量部
キシリレンジイソシアネート系硬化剤:10質量部
上記アクリルポリオールとキシリレンジイソシアネート系硬化剤を用時に混合して使用した。
(熱可塑性樹脂)
アクリル樹脂(構成モノマーとしてメタクリル酸メチル含有):100質量部
プライマー層の形成に使用した2液硬化性樹脂の組成は以下の通りである。
(2液硬化性樹脂)
アクリルポリオール(ガラス転移温度:約90℃):100質量部
キシリレンジイソシアネート系硬化剤:10質量部
上記アクリルポリオールとキシリレンジイソシアネート系硬化剤を用時に混合して使用した。
2 表面保護層
3 射出樹脂
Claims (4)
- 引張弾性率が900〜2500MPaのアクリルフィルムの片面に、硬化性樹脂を含む表面保護層を少なくとも有し、
上記硬化性樹脂が、電離放射線硬化性樹脂及び/又は2液反応硬化性樹脂であり、
ポリカーボネートで形成されている有機ガラスに積層して使用されることを特徴とする、有機ガラス積層用フィルム。 - 上記アクリルフィルムと表面保護層の間にプライマー層を含む、請求項1に記載の有機ガラス積層用フィルム。
- 上記アクリルフィルムの厚さが50〜300μmである、請求項1又は2に記載の有機ガラス積層用フィルム。
- 少なくとも、ポリカーボネートで形成されている有機ガラス層、引張弾性率が900〜2500MPaのアクリルフィルム、及び硬化性樹脂を含む表面保護層を順に有し、
上記硬化性樹脂が、電離放射線硬化性樹脂及び/又は2液反応硬化性樹脂であることを特徴とする、積層有機ガラス。
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