JP6522288B2 - メタクリル樹脂組成物およびその成形体 - Google Patents
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Description
ピーク分子量が互いに異なる2種のメタクリル樹脂を含むメタクリル樹脂組成物であって、該メタクリル樹脂組成物が、以下の条件(I)、(II)、(III)および(IV):
(I) 該メタクリル樹脂が、それぞれ、単量体単位としてメタクリル酸メチル単位を有し、該メタクリル酸メチル単位の重量割合が、全単量体単位100重量%に対して、98.5重量%よりも大きいこと
(II) 該メタクリル樹脂のピーク分子量のうち、高い方のピーク分子量をHPとするとき、HPの値が、式:180000≦HP≦220000を満足すること
(III) 該メタクリル樹脂のピーク分子量のうち、低い方のピーク分子量をLPとするとき、LPの値が、式:24000≦LP≦35000を満足すること
(IV) 微分分子量分布曲線において、HPにおけるピークの高さを示す値をaとし、LPにおけるピークの高さを示す値をbとするとき、a/bで示されるPRの値が、式:1.32≦PR≦1.60を満足すること
を満たすことを特徴とする、メタクリル樹脂組成物。
[2]
連続塊状重合によって製造されることを特徴とする、上記[1]に記載のメタクリル樹脂組成物。
[3]
2つの完全混合槽を用いた連続塊状重合によって製造されることを特徴とする、上記[1]または[2]に記載のメタクリル樹脂組成物。
[4]
110℃〜160℃の重合温度での重合によって得られるメタクリル樹脂をメタクリル樹脂組成物の総重量に対して50重量%以上の重量割合で含む、上記[1]〜[3]のいずれか1項に記載のメタクリル樹脂組成物。
[5]
射出成形に用いられることを特徴とする、上記[1]〜[4]のいずれか1項に記載のメタクリル樹脂組成物。
[6]
車両用途に用いられることを特徴とする、上記[1]〜[5]のいずれか1項に記載のメタクリル樹脂組成物。
[7]
上記[1]〜[6]のいずれか1項に記載のメタクリル樹脂組成物から得られる成形体。
射出成形機(FANUC(株)製の「150D型」)を用いて、以下の実施例および比較例のメタクリル樹脂組成物を円形スパイラル金型内にそれぞれ金型の中央部から射出して射出成形品を成形し、このとき金型内におけるメタクリル樹脂組成物の到達距離(mm)を測定した(以下、「スパイラル流動長」(mm)と呼ぶ場合もある)。なお、到達距離は、金型から射出成形品に転写された目盛りを読み取ることで判断した。ここで、到達距離が長いほど、メタクリル樹脂組成物が流動性に優れていることを示す。射出条件および用いた円形金型は、以下の通りである。
金型温度:60℃
射出速度:80mm/秒
射出圧力:150MPa
円形スパイラル金型:厚さ2mm、幅10mmの円形スパイラル金型を用いた。
熱重量測定・示差熱分析(TG−DTA)装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)製、「TG/DTA6300」)を用いて、窒素流量200mL/分、昇温速度2℃/分で、40℃から510℃までにわたって、以下の実施例および比較例のメタクリル樹脂組成物を昇温しながら、その重量変化を測定し、重量の減少が、メタクリル樹脂組成物の最初の重量の5%に達する温度(以下、「5%重量分解温度」(℃)と呼ぶ場合もある)を調べた。ここで、この5%重量分解温度が大きいほど、熱安定性が良好であることを示す。
まず、射出成形機((株)名機製作所製の「140T型」)を用いて、以下の実施例および比較例のメタクリル樹脂組成物を射出成形し、長さ250mm×幅25.4mm×厚さ3mmの平板を得た。なお、射出条件は、以下の通りであった。
金型温度:60℃
A:荷重(N)
B:支点から荷重をかけている位置までの長さ(m)
C:試験片の幅(m)
D:試験片の厚さ(m)
JIS K7206(B50法)に準拠して、ヒートデストーションテスター((株)安田精機製作所製の「148−6連型」)を用いて、以下の実施例および比較例のメタクリル樹脂組成物を用いて射出成形により作製した試験片において、そのビカット軟化温度(℃)を測定した。ここで、ビカット軟化温度が高いほど、耐熱性に優れていることを示す。
JIS K7162に準拠して、射出成形により試験片を作製し、5mm/分の速度で引張試験を行って試験片の引張破壊応力(MPa)を求めた。ここで、引張破壊応力が高いほど、引張強度に優れていることを示す。
(耐糸曳き性の評価試験をするための試験片の作製法)
評価試験の対象となる以下の実施例および比較例のメタクリル樹脂組成物を、射出成形機(東芝社製の「IS130II型」)により、成形温度240℃、金型温度60℃で、縦210mm×横120mm×厚さ3mmの平板(101)を作製した(図1参照)。
次いで、この平板(101)を、パネルソーにより、図2に示すように縦20mm×横40mm×厚さ3mmに切断して試験片(102)を計22枚作製した。
なお、図1は切断する前の平板(101)をその上側から見た模式図であり、図2は切断した後の各試験片(102)をその上側から見た模式図である。
以下にて説明する実施例および比較例のメタクリル樹脂組成物の耐糸曳き性の評価試験法について、図3および図4を参照して詳しく説明する。なお、図3は、評価試験開始前の状態の一例を表す模式図であり、図4は、この評価試験において、メタクリル樹脂組成物の試験片(102)が糸を曳いている状態の一例を表す模式図である。
以下にて説明する実施例および比較例で得られたメタクリル樹脂組成物のペレットを熱分解ガスクロマトグラフィーにより以下の条件で分析し、例えば、単量体成分として使用したメタクリル酸メチルおよびアクリル酸エステルに対応するピーク面積をそれぞれ測定することによって、各メタクリル樹脂組成物を評価した。
試料調製:メタクリル樹脂組成物を精秤(目安2〜3mg)し、樋状に形成した金属セルの中央部に入れ、金属セルを畳んでその両端を軽くペンチで押さえて封入した。
熱分解装置:CURIE POINT PYROLYZER JHP−22(日本分析工業(株)製)
金属セル:Pyrofoil F590(日本分析工業(株)製)
恒温槽の設定温度:200℃
保温パイプの設定温度:250℃
熱分解温度:590℃
熱分解時間:5秒
ガスクロマトグラフィー分析装置:GC−14B((株)島津製作所製)
検出方法:FID
カラム:7G 3.2m×3.1mmφ((株)島津製作所製)
充填剤:FAL−M((株)島津製作所製、パックドカラム)
キャリアガス:Air/N2/H2=50/100/50(kPa)、80ml/min
カラムの昇温条件:100℃で15分間保持→10℃/minで150℃まで昇温→150℃で14分間保持
INJ温度:200℃
DET温度:200℃
そして、このピーク面積比A0と上記の重量比W0とから、ファクターf(=W0/A0)を求めた。
次に、上記のピーク面積比Aに上記のファクターfを乗じることにより、測定対象の上記メタクリル樹脂組成物に含まれるメタクリル樹脂におけるメタクリル酸メチル単位に対するアクリル酸エステル単位の重量比W(アクリル酸エステル単位の重量/メタクリル酸メチル単位の重量)を求め、この重量比Wから、メタクリル酸メチル単位及びアクリル酸エステル単位の合計に対するメタクリル酸メチル単位の比率(重量%)およびアクリル酸エステル単位の比率(重量%)をそれぞれ算出した。以下の実施例および比較例では、特に、メタクリル樹脂組成物に含まれるメタクリル樹脂におけるメタクリル酸メチル単位の比率(重量%)およびアクリル酸メチル単位の比率(重量%)を求めた。
測定装置 東ソー製 HLC−8220
カラム TSKgel super HM-H 2本 および SuperH 2500 1本を直列に接続
検出器 RI検出器
溶液調整 THFを溶媒とし、サンプルの0.05%溶液を用いる
カラム温度 40℃
注入量 20μL
流速 0.6ml/min
本実施例においては、概略的には、図5を参照しながら、上述の例示の実施形態に従って、連続重合を2段で実施して、メタクリル樹脂組成物をペレットの形態で製造した。より詳細には、以下の通りである。
また、第1の反応槽10内でのシロップ1の滞留時間は61.6分となるように流量を調整した。
このとき、シロップ1の重合率は44%であった。(なお、このシロップ1の重合率は、第1の反応槽10における重合の他に、第2の反応槽20や脱揮押出機33における重合も含めた値であり、脱揮押出機33から得られるペレットの単位時間当たりのペレットの生成量を上記単量体(合計)の単位時間当たりの供給量で除算した値である。また、この後、第2の反応槽20において、重合禁止剤溶液(上記の単量体(合計)99.99995質量部に対して、0.000050質量部の2,6−ビス(tert−ブチル)−4−メチルフェノールを溶かした溶液)とシロップ1とを1:9.7の質量割合で混合した。)
第1の反応槽10内での温度(T1)は140℃であり、第1の反応槽10の外壁面を取り囲むジャケット13の温度を140℃とし、実質的に熱の出入りのない断熱状態で連続重合を行った。
第2の反応槽20内での温度(T2)は175℃であり、第2の反応槽20の外壁面を取り囲むジャケット23の温度を175℃とし、実質的に熱の出入りのない断熱状態で連続重合を行い、シロップ2を得た。
シロップ2の重合率は56%であった。なお、シロップ2の重合率は、単位時間当たりのペレットの生成量を単位時間当たりの単量体(合計)の供給量で除算して得た。
なお、この連続重合は、第1の反応槽10および第2の反応槽20が反応混合物(混合液)で満たされて実質的に気相が存在しない状態(満液状態)で実施した。
本実施例においては、以下の点を除いて、実施例1と同様にしてメタクリル樹脂組成物および高分子量メタクリル樹脂をそれぞれペレットの形態で製造した。
第1の反応槽にて、メタクリル酸メチル99.2948質量部、アクリル酸メチル0.5000質量部、連鎖移動剤[n−オクチルメルカプタン]0.093質量部、離型剤[ステアリルアルコール]0.1000質量部および重合開始剤[t−アミルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート]0.0088質量部を混合してシロップ1を得た。第1の反応槽10内でのシロップ1の滞留時間は46.0分であった。第1の反応槽10内の温度(T1)は135℃であり、第1の反応槽10の外壁面を取り囲むジャケット13の温度は135℃であり、実質的に熱の出入りのない断熱状態で連続重合を行った。
第2の反応槽20内の温度(T2)は175℃であり、第2の反応槽20の外壁面を取り囲むジャケット23の温度は175℃であり、実質的に熱の出入りのない断熱状態で連続重合を行い、シロップ2を得た。シロップ2の重合率は49%であった。シロップ2の重合率は、単位時間当たりのペレットの生成量を単位時間当たりの単量体(合計)の供給量で除算して得た。なお、この連続重合は、第1の反応槽10および第2の反応槽20が反応混合物(混合液)で満たされて実質的に気相が存在しない状態(満液状態)で実施した。
本実施例においては、以下の点を除いて、実施例1と同様にしてメタクリル樹脂組成物および高分子量メタクリル樹脂をそれぞれペレットの形態で製造した。
第2の反応槽20に供給する原料モノマー溶液2を準備した。本実施例において、原料モノマー溶液2は、メタクリル酸メチル89.91質量部、アクリル酸メチル0.50質量部、連鎖移動剤[n−オクチルメルカプタン]9.47質量部および重合開始剤[1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン]0.12質量部を混合したものであった。得られたシロップ2の重合率は58%であった。
本実施例においては、以下の点を除いて、実施例1と同様にしてメタクリル樹脂組成物および高分子量メタクリル樹脂をそれぞれペレットの形態で製造した。
第1の反応槽10にて、メタクリル酸メチル98.5992質量部、アクリル酸メチル1.2000質量部、連鎖移動剤[n−オクチルメルカプタン]0.093質量部、離形剤[ステアリルアルコール]0.1000質量部および重合開始剤[t−アミルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート]0.0078質量部を混合してシロップ1を得た。
得られたシロップ1の重合率は45%であった。
第2の反応槽20に供給する原料モノマー溶液2を準備した。本実施例において、原料モノマー溶液2は、メタクリル酸メチル93.37質量部、アクリル酸メチル1.20質量部、連鎖移動剤[n−オクチルメルカプタン]5.35質量部および重合開始剤[1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン]0.08質量部を混合したものであった。
得られたシロップ2の重合率は56%であった。
本実施例においては、以下の点を除いて、実施例1と同様にしてメタクリル樹脂組成物をペレットの形態で製造した。
本比較例においては、以下の点を除いて、実施例1と同様にしてメタクリル樹脂組成物および高分子量メタクリル樹脂をそれぞれペレットの形態で製造した。
第1の反応槽10において、メタクリル酸メチル99.2769質量部、アクリル酸メチル0.5000質量部、連鎖移動剤[n−オクチルメルカプタン]0.1150質量部、離型剤[ステアリルアルコール]0.1000質量部および重合開始剤[t−アミルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート]0.0081質量部を混合してシロップ1を得た。シロップ1の重合率は45%であった。また、シロップ2の重合率は58%であった。
本比較例においては、以下の点を除いて、実施例1と同様にしてメタクリル樹脂組成物および高分子量メタクリル樹脂をそれぞれペレットの形態で製造した。
本比較例においては、以下の点を除いて、実施例1と同様にしてメタクリル樹脂組成物および高分子量メタクリル樹脂をそれぞれペレットの形態で製造した。
本比較例においては、以下の点を除いて、実施例1と同様にしてメタクリル樹脂組成物および高分子量メタクリル樹脂をそれぞれペレットの形態で製造した。
本比較例においては、以下の点を除いて、実施例1と同様にしてメタクリル樹脂組成物および高分子量メタクリル樹脂をそれぞれペレットの形態で製造した。
第2の反応槽20に供給する原料モノマー溶液2を準備した。本比較例において、原料モノマー溶液2は、メタクリル酸メチル89.99質量部、アクリル酸メチル0.50質量部、連鎖移動剤[n−オクチルメルカプタン]5.35質量部および重合開始剤[1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン]0.04質量部を混合したものであった。また、得られたシロップ2の重合率は52%であった。
本比較例においては、以下の点を除いて、実施例1と同様にしてメタクリル樹脂組成物および高分子量メタクリル樹脂をそれぞれペレットの形態で製造した。
本比較例においては、実施例1にて使用した図5の装置において、第1の反応槽10の抜き出し口11bを、予熱器31に直接接続した装置を用いた。本装置は重合反応が第1の反応槽10のみで行われる。
第1の反応槽10にて、メタクリル酸メチル97.2311質量部、アクリル酸メチル2.5000質量部、連鎖移動剤[n−オクチルメルカプタン]0.16質量部、離形剤[ステアリルアルコール]0.1000質量部および重合開始剤[1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン]0.0089質量部を混合してシロップを得た。
また、第1の反応槽10内でのシロップの滞留時間は61.6分となるように流量を調製した。
第1の反応槽10内での温度(T1)は175℃であり、第1の反応槽10の外壁面を取り囲むジャケット13の温度を175℃とし、実質的に熱の出入りのない断熱重合を行った。
これにより得られたメタクリル樹脂組成物を抜き出しライン25に通し、予熱器31にて200℃に加熱して、ベント付き脱揮押出機33にて、250℃で未反応の原料モノマー等の揮発性成分を除去し、脱揮後のメタクリル樹脂組成物を溶融状態で押出して、水冷後、裁断してペレットとして、排出ライン35から排出させた。これにより、メタクリル樹脂をペレットの形態で製造し、得られたペレットについて各種評価を行った。
なお、本比較例において、上記シロップの重合率は、56%であった。
本比較例においては、以下の点を除いて、比較例7と同様にしてメタクリル樹脂組成物を得た。
第1の反応槽10にて、メタクリル酸メチル96.9101質量部、アクリル酸メチル2.8900質量部、連鎖移動剤[n−オクチルメルカプタン]0.085質量部、離形剤[ステアリルアルコール]0.1000質量部および重合開始剤[1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン]0.0149質量部を混合してシロップを得た。
また、第1の反応槽10内でのシロップの滞留時間は43分となるように流量を調製した。
これにより得られたメタクリル樹脂組成物を抜き出しライン25に通し、予熱器31にて200℃に加熱して、ベント付き脱揮押出機33にて、270℃で未反応の原料モノマー等の揮発性成分を除去し、脱揮後のメタクリル樹脂組成物を溶融状態で押出して、水冷後、裁断してペレットとして、排出ライン35から排出させた。これにより、メタクリル樹脂をペレットの形態で製造し、得られたペレットについて各種評価を行った。
なお、本比較例において、上記シロップの重合率は、56%であった。
[OM2]:第2の反応槽20に供給される連鎖移動剤の濃度
Mwh:高分子量メタクリル樹脂(第2の反応槽20に原料モノマー溶液2の代わりに重合禁止剤溶液を供給して、第2の反応槽20にて重合が抑えられることによって得られる高分子量メタクリル樹脂(ペレット))の重量平均分子量
FLM:ピーク分子量がHPのメタクリル樹脂(HP樹脂)とピーク分子量がLPのメタクリル樹脂(LP樹脂)との総計に対する、LP樹脂の存在割合(%)
(FLMは、まず、対象のメタクリル樹脂組成物および高分子量メタクリル樹脂のそれぞれのGPC測定を行い、その溶出時間と強度の情報を得る。微小溶出時間における各樹脂の強度を全溶出時間にわたって足し合わせて、その足し合わせて得た値で各樹脂の強度を除算することで規格化を行い、溶出時間における各樹脂の存在割合を算出する。次いで、溶出時間を分子量の情報に換算し、横軸が分子量、縦軸が存在割合のグラフを作成する(例えば、図6を参照のこと)。作成したグラフにおけるメタクリル樹脂組成物の高分子量体側の存在割合のピーク値をcとし、高分子量メタクリル樹脂の存在割合のピーク値をdとして、式:FLM=(d−c)/d×100に従って、FLMの値を算出した。)
Mw:メタクリル樹脂組成物中に含まれるメタクリル樹脂の重量平均分子量
Mwl:低分子量メタクリル樹脂の重量平均分子量(なお、Mwlは、式:Mw=(FLM/100)×Mwl+(1−FLM/100)×Mwhから計算により得られた値を100の位を四捨五入して得られた値である)
3 重合開始剤タンク
(重合開始剤ならびに場合により原料モノマーおよび連鎖移動剤の供給源)
5 ポンプ
7 ポンプ
9 原料供給ライン
10 第1の反応槽
11a 供給口
11b 抜き出し口
11c 別の供給口
13 ジャケット(温度調節手段)
14 攪拌機
15 接続ライン
17 重合開始剤タンク
(新たな原料モノマー、重合開始剤および連鎖移動剤の供給源)
19 ポンプ
20 第2の反応槽
21a 供給口
21b 抜き出し口
21c 別の供給口
23 ジャケット(温度調節手段)
24 攪拌機
25 抜き出しライン
31 予熱器
33 脱揮押出機
35 取り出しライン
37 回収タンク
T 温度センサ(温度検知手段)
101 平板
102 試験片
103 ホットプレート
104 熱板
105 ゲージ
106 アルミ製の棒
107 糸
Claims (7)
- ピーク分子量が互いに異なる2種のメタクリル樹脂を含むメタクリル樹脂組成物であって、該メタクリル樹脂組成物が、以下の条件(I)、(II)、(III)および(IV):
(I) 該メタクリル樹脂が、それぞれ、単量体単位としてメタクリル酸メチル単位を有し、該メタクリル樹脂組成物に含まれる該メタクリル樹脂におけるメタクリル酸メチル単位の重量割合が、全単量体単位100重量%に対して、98.5重量%よりも大きいこと
(II) 該メタクリル樹脂組成物が示すメタクリル樹脂のピーク分子量のうち、高い方のピーク分子量をHPとするとき、HPの値が、式:180000≦HP≦220000を満足すること
(III) 該メタクリル樹脂組成物が示すメタクリル樹脂のピーク分子量のうち、低い方のピーク分子量をLPとするとき、LPの値が、式:24000≦LP≦35000を満足すること
(IV) 微分分子量分布曲線において、HPにおけるピークの高さを示す値をaとし、LPにおけるピークの高さを示す値をbとするとき、a/bで示されるPRの値が、式:1.32≦PR≦1.60を満足すること
を満たし、
ピーク分子量がHPのメタクリル樹脂とピーク分子量がLPのメタクリル樹脂との総計に対する、ピーク分子量がLPのメタクリル樹脂の存在割合が32〜37%であることを特徴とする、メタクリル樹脂組成物。 - 連続塊状重合によって製造されることを特徴とする、請求項1に記載のメタクリル樹脂組成物。
- 2つの完全混合槽を用いた連続塊状重合によって製造されることを特徴とする、請求項1または2に記載のメタクリル樹脂組成物。
- 110℃〜160℃の重合温度での重合によって得られるメタクリル樹脂をメタクリル樹脂組成物の総重量に対して50重量%以上の重量割合で含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載のメタクリル樹脂組成物。
- 射出成形に用いられることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載のメタクリル樹脂組成物。
- 車両用途に用いられることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載のメタクリル樹脂組成物。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載のメタクリル樹脂組成物から得られる成形体。
Priority Applications (8)
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