JP6940490B2 - アクリル系熱可塑性樹脂組成物、成形体、フィルムとその製造方法、および積層体 - Google Patents

アクリル系熱可塑性樹脂組成物、成形体、フィルムとその製造方法、および積層体 Download PDF

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Description

本発明は、アクリル系熱可塑性樹脂組成物、成形体、フィルムとその製造方法、および積層体に関する。
内部にゴム成分層を有し、最外部に熱可塑性樹脂成分層を有する多層構造重合体粒子(いわゆるコア−シェル(core−shell)型重合体粒子)は、アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル、およびポリエステル等の熱可塑性樹脂の靭性付与改質等に好適に用いられる。
一般的に、多層構造重合体粒子を単独で成形する場合、最外部の熱可塑性樹脂成分の量を比較的低く設定することで、柔軟性が良好となり良好な靱性付与効果が発現するが、成形性が悪化する傾向がある。最外部の熱可塑性樹脂成分を増量すれば成形性は向上するが、柔軟性が低下して靱性付与効果が低下する傾向がある。また、多層構造重合体粒子では、各層の屈折率を一致させることで良好な透明性が得られるが、低下した柔軟性を回復するために仮にゴム成分層のガラス転移点(Tg)を低下させると、各層の屈折率を一致させるのが難しく、透明性の確保が難しくなる。
特許文献1には、透明性および柔軟性等の特性と成形性との両立を目的として、最外部の熱可塑性樹脂成分の数平均分子量(Mn)、平均粒子径、およびゴム成分層の原料単量体の水に対する溶解度等を好適化した3層以上の多層構造重合体粒子が開示されている(請求項1)。この多層構造重合体粒子は、透明性および柔軟性等の特性に優れるものの、Tダイ法によるフィルム成形等の成形性は必ずしも充分とは言えない。
特許文献2には、成形性向上を目的として、多層構造重合体粒子に、重量平均分子量(Mw)の異なる2種のメタクリル系重合体を添加したメタクリル系樹脂組成物が開示されている(請求項1)。また、特許文献3には、アクリル酸エステルとメタクリル酸エステルとの共重合体からなる多層構造重合体粒子に、メタクリル系重合体ブロックとアクリル系重合体ブロックとを含むブロック共重合体を添加した熱可塑性樹脂組成物が開示されている(請求項3)。これら文献に記載の樹脂組成物は、成形性は改善されるものの、柔軟性は必ずしも充分とは言えない。また、溶融温度の高い樹脂の溶融可塑化のために成形温度を上げる必要があるため、多層構造重合体粒子同士の凝集およびそれによるフィルム等の成形体の表面形状の悪化の懸念もある。
特開2001−181357号公報 特開平10−338792号公報 特開2002−194167号公報
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、透明性、柔軟性、および成形性に優れた、多層構造重合体粒子を含む熱可塑性樹脂組成物を提供することを目的とする。
本発明は、以下のアクリル系熱可塑性樹脂組成物、成形体、フィルムとその製造方法、および積層体を提供する。
[1] 2層以上の多層構造重合体粒子(A)とブロック共重合体(B)とを含むアクリル系熱可塑性樹脂組成物であって、
多層構造重合体粒子(A)は、内部に、アクリル酸エステル単量体単位50〜99.99質量%、他の単官能性単量体単位49.99〜0質量%、および多官能性単量体単位0.01〜10質量%からなる共重合体からなる少なくとも1つのゴム成分層(I)を有すると共に、最外部に、メタクリル酸エステル単量体単位40〜100質量%および他の単量体単位60〜0質量%からなり、かつ、GPC法で測定される数平均分子量が30,000以下である共重合体からなる少なくとも1つの熱可塑性樹脂成分層(II)を有し、
ゴム成分層(I)の総量と熱可塑性樹脂成分層(II)の総量との質量比(層(I)/層(II))が30/70〜90/10であり、平均粒子径が150nm以下であるアクリル系多層構造重合体粒子であり、
ブロック共重合体(B)は、GPC法で測定される重量平均分子量が32,000〜300,000のアクリル系ブロック共重合体であり、
多層構造重合体粒子(A)とブロック共重合体(B)との質量比((A)/(B))が1/99〜99/1であるアクリル系熱可塑性樹脂組成物。
[2] 多層構造重合体粒子(A)は、中心から、第1のゴム成分層(I)であるゴム成分層(Ia)と、第2のゴム成分層(I)であるゴム成分層(Ib)と、熱可塑性樹脂成分層(II)との3層構造の多層構造重合体粒子であり、ゴム成分層(Ia)とゴム成分層(Ib)との質量比((Ia)/(Ib))が5/95〜95/5であり、
ゴム成分層(Ia)中のアクリル酸エステル単量体単位の含有率(質量%)からゴム成分層(Ib)中のアクリル酸エステル単量体単位の含有率(質量%)を差し引いた量が3質量%以上である、[1]のアクリル系熱可塑性樹脂組成物。
[3] ゴム成分層(I)が、前記他の単官能性単量体単位としてスチレン単量体単位を含む、[1]または[2]のアクリル系熱可塑性樹脂組成物。
[4] ブロック共重合体(B)が、メタクリル酸エステル単量体単位を80質量%以上有する重合体ブロック(b1)10〜80質量%とアクリル酸エステル単量体単位を45質量%以上有する重合体ブロック(b2)90〜20質量%とを含む(但し、重合体ブロック(b1)と重合体ブロック(b2)との合計量を100質量%とする。)、[1]〜[3]のいずれかのアクリル系熱可塑性樹脂組成物。
[5] ブロック共重合体(B)がトリブロック共重合体である、[1]〜[4]のいずれかのアクリル系熱可塑性樹脂組成物。
[6] 多層構造重合体粒子(A)とブロック共重合体(B)との質量比((A)/(B))が51/49〜99/1である、[1]〜[5]のいずれかのアクリル系熱可塑性樹脂組成物。
[7] さらにメタクリル系樹脂(C)を含み、多層構造重合体粒子(A)とメタクリル系樹脂(C)との合計量100質量部に対してメタクリル系樹脂(C)の含有量が1〜20質量部である、[1]〜[6]のいずれかのアクリル系熱可塑性樹脂組成物。
[8] [1]〜[7]のいずれかのアクリル系熱可塑性樹脂組成物からなる成形体。
[9] [1]〜[7]のいずれかのアクリル系熱可塑性樹脂組成物からなるフィルム。
[10] Tダイ法により成膜する、[9]のフィルムの製造方法。
[11] [1]〜[7]のいずれかのアクリル系熱可塑性樹脂組成物からなるアクリル系熱可塑性樹脂層と、他の樹脂層とを有する積層体。
[12] 前記他の樹脂層が、メタクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル、ABS(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合)樹脂、およびポリカーボネートからなる群より選ばれる少なくとも1種の熱可塑性樹脂を含む、[11]の積層体。
本発明によれば、透明性、柔軟性、および成形性に優れた、多層構造重合体粒子を含む熱可塑性樹脂組成物を提供することができる。
「アクリル系熱可塑性樹脂組成物」
本発明のアクリル系熱可塑性樹脂組成物(以下、単に「熱可塑性樹脂組成物」とも言う。)は、2層以上の特定のアクリル系多層構造重合体粒子(A)と特定のアクリル系ブロック共重合体(B)とを含む。
多層構造重合体粒子(A)は、内部に、アクリル酸エステル単量体単位50〜99.99質量%、他の単官能性単量体単位49.99〜0質量%、および多官能性単量体単位0.01〜10質量%からなる共重合体からなる少なくとも1つのゴム成分層(I)を有すると共に、最外部に、メタクリル酸エステル単量体単位40〜100質量%および他の単量体単位60〜0質量%からなり、かつ、GPC法で測定される数平均分子量(Mn)が30,000以下である共重合体からなる少なくとも1つの熱可塑性樹脂成分層(II)を有する。多層構造重合体粒子(A)は、ゴム成分層(I)の総量と熱可塑性樹脂成分層(II)の総量との質量比(層(I)/層(II))が30/70〜90/10である。また、平均粒子径が150nm以下である。
ブロック共重合体(B)は、GPC法で測定される重量平均分子量(Mw)が32,000〜300,000である。
多層構造重合体粒子(A)とブロック共重合体(B)との質量比((A)/(B))は、1/99〜99/1である。
[背景技術]の項で述べたように、一般的に、多層構造重合体粒子を単独で成形する場合、最外部の熱可塑性樹脂成分の量を比較的低く設定することで、柔軟性が良好となり、良好な靱性付与効果が発現するが、成形性が悪化する傾向がある。最外部の熱可塑性樹脂成分を増量すれば、成形性は向上するが、柔軟性が低下して靱性付与効果が低下する傾向がある。また、多層構造重合体粒子では、各層の屈折率を一致させることで良好な透明性が得られるが、仮に低下した柔軟性を回復するためにゴム成分層のガラス転移点(Tg)を低下させると、各層の屈折率を一致させるのが難しく、透明性の確保が難しくなる。
本発明では、特定の多層構造重合体粒子(A)と特定のブロック共重合体(B)とを併用することで、多層構造重合体粒子のゴム成分層のTgを低下させずとも、柔軟性と成形性との両立を図ることができる。また、多層構造重合体粒子のゴム成分層のTgを低下させなくてもよいので、多層構造重合体粒子の各層の屈折率を一致させやすく、良好な透明性も確保できる。
(多層構造重合体粒子(A))
多層構造重合体粒子(A)は、内部に少なくとも1つのゴム成分層(I)(以下、単に「層(I)」と略記する場合がある。)を有し、かつ最外部に少なくとも1つの熱可塑性樹脂成分層(II)(以下、単に「層(II)」と略記する場合がある。)を有する。多層構造重合体粒子(A)の層数は2層以上であればよく、3層または4層以上でもよい。層構造としては、中心から、層(I)−層(II)の2層構造;層(I)−層(I)−層(II)、層(I)−層(II)−層(II)、または層(II)−層(I)−層(II)の3層構造;層(I)−層(II)−層(I)−層(II)等の4層構造等が挙げられる。中でも、取扱い性の観点から、層(I)−層(II)の2層構造;層(I)−層(I)−層(II)または層(II)−層(I)−層(II)の3層構造が好ましい。
ゴム成分層(I)の総量と熱可塑性樹脂成分層(II)の総量との質量比(層(I)/層(II))は、30/70〜90/10である。層(I)の割合が上記範囲未満では、本発明の熱可塑性樹脂組成物の成形体(フィルムを含む)の弾性回復性が不充分となる恐れがある。層(I)の割合が上記範囲超では、粒子構造の形成が困難となり、また溶融流動性が低下して他の成分との混練および本発明の熱可塑性樹脂組成物の成形が困難となる恐れがある。質量比(層(I)/層(II))は、好ましくは50/50〜90/10、より好ましくは60/40〜80/20である。
層(I)は、必須成分であるアクリル酸エステル単量体単位50〜99.99質量%、任意成分である他の単官能性単量体単位49.99〜0質量%、および必須成分である多官能性単量体単位0.01〜10質量%からなる共重合体からなる。アクリル酸エステル単量体単位の含有量は好ましくは55〜99.9質量%、単官能性単量体単位の含有量は好ましくは44.9〜0質量%、多官能性単量体単位の含有量は好ましくは0.1〜2質量%である。
アクリル酸エステル単量体の含有量は、50質量%未満では、多層構造重合体粒子(A)のゴム弾性が不充分となって本発明の熱可塑性樹脂組成物の成形体(フィルムを含む)の弾性回復性が不充分となる恐れがあり、99.99質量%超では、粒子構造の形成が困難となる恐れがある。多官能性単量体単位の含有量は、10質量%超では、多層構造重合体粒子(A)のゴム弾性が不充分となって本発明の熱可塑性樹脂組成物の成形体(フィルムを含む)の弾性回復性が不充分となる恐れがあり、0.01質量%未満では、粒子構造の形成が困難となる恐れがある。他の単官能性単量体の含有量が49.99質量%超では、多層構造重合体粒子(A)の耐候性が不充分となる恐れがある。
以下、層(I)の原料単量体について、説明する。
アクリル酸エステルとしては、メチルアクリレート(MA)、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート(BA)、イソブチルアクリレート、s−ブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、ペンチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、オクチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ドデシルアクリレート、およびオクタデシルアクリレート等のアクリル酸と飽和脂肪族アルコール(好ましくはC1〜C18の飽和脂肪族アルコール)とのエステル;シクロヘキシルアクリレート等のアクリル酸とC5またはC6の脂環式アルコールとのエステル;フェニルアクリレート等のアクリル酸とフェノール類とのエステル;ベンジルアクリレート等のアクリル酸と芳香族アルコールとのエステル等が挙げられる。アクリル酸エステルは、1種または2種以上用いることができる。
多官能性単量体は、分子内に炭素−炭素二重結合を2個以上有する単量体である。多官能性単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、および桂皮酸等の不飽和モノカルボン酸と、アリルアルコールおよびメタリルアルコール等の不飽和アルコールとのエステル;前記の不飽和モノカルボン酸と、エチレングリコール、ブタンジオール、およびヘキサンジオール等のグリコールとのジエステル;フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、およびマレイン酸等のジカルボン酸と、前記の不飽和アルコールとのエステル等が挙げられる。具体的には、アリルアクリレート、メタリルアクリレート、アリルメタクリレート(ALMA)、メタリルメタクリレート、桂皮酸アリル、桂皮酸メタリル、マレイン酸ジアリル、フタル酸ジアリル、テレフタル酸ジアリル、イソフタル酸ジアリル、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、およびヘキサンジオールジ(メタ)アクリレートが挙げられる。また、ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチルブタジエン、2−メチル−3−エチルブタジエン、1,3−ペンタジエン、3−メチル−1,3−ペンタジエン、2−エチル−1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエン、2−メチル−1,3−ヘキサジエン、3,4−ジメチル−1,3−ヘキサジエン、1,3−ヘプタジエン、3−メチル−1,3−ヘプタジエン、1,3−オクタジエン、シクロペンタジエン、クロロプレン、およびミルセン等の共役ジエン系単量体等が挙げられる。中でも、アリルメタクリレート(ALMA)が好ましい。多官能性単量体は、1種または2種以上用いることができる。
任意成分である他の単官能性単量体としては、メチルメタクリレート(MMA)、エチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、ペンチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、オクチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ドデシルメタクリレート、ミリスチルメタクリレート、パルミチルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、およびベヘニルメタクリレート等のメタクリル酸と飽和脂肪族アルコール(好ましくはC1〜C22の飽和脂肪族アルコール)とのエステル;シクロヘキシルメタクリレート等のメタクリル酸とC5またはC6の脂環式アルコールとのエステル;フェニルメタクリレート等のメタクリル酸とフェノール類とのエステル、ベンジルメタクリレート等のメタクリル酸と芳香族アルコールとのエステル等のメタクリル酸エステルが挙げられる。
他の単官能性単量体としては、その他、スチレン(St)、α−メチルスチレン、1−ビニルナフタレン、3−メチルスチレン、4−プロピルスチレン、4−シクロヘキシルスチレン、4−ドデシルスチレン、2−エチル−4−ベンジルスチレン、4−(フェニルブチル)スチレン、およびハロゲン化スチレン等の芳香族ビニル系単量体;アクリロニトリルおよびメタクリロニトリル等のシアン化ビニル系単量体等が挙げられる。他の単官能性単量体は、1種または2種以上用いることができる。
層(II)は、必須成分であるメタクリル酸エステル単量体単位40〜100質量%および任意成分である他の単量体単位60〜0質量%からなる共重合体からなる。メタクリル酸エステル単量体単位の含有量は好ましくは60〜99質量%、より好ましくは80〜99質量%、他の単量体単位の含有量は好ましくは40〜1質量%、より好ましくは20〜1質量%である。メタクリル酸エステル単量体単位の含有量が40質量%未満では、多層構造重合体粒子(A)の耐候性が不充分となる恐れがある。
以下、層(II)の原料単量体について、説明する。
メタクリル酸エステルとしては、メチルメタクリレート(MMA)、エチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、ペンチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、オクチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ドデシルメタクリレート、ミリスチルメタクリレート、パルミチルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、ベヘニルメタクリレート、オクタデシルメタクリレート、フェニルメタクリレート、およびベンジルメタクリレート等が挙げられる。中でも、メチルメタクリレート(MMA)が好ましい。
他の単量体としては、メチルアクリレート(MA)、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート(BA)、イソブチルアクリレート、s−ブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、ペンチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、オクチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ドデシルアクリレート、およびオクタデシルアクリレート等のアクリル酸と飽和脂肪族アルコール(好ましくはC1〜C18の飽和脂肪族アルコール)とのエステル;シクロヘキシルアクリレート等のアクリル酸とC5またはC6の脂環式アルコールとのエステル;スチレン(St)、α−メチルスチレン、1−ビニルナフタレン、3−メチルスチレン、4−プロピルスチレン、4−シクロヘキシルスチレン、4−ドデシルスチレン、2−エチル−4−ベンジルスチレン、4−(フェニルブチル)スチレン、およびハロゲン化スチレン等の芳香族ビニル系単量体;アクリロニトリルおよびメタクリロニトリル等のシアン化ビニル系単量体;マレイミド、N−メチルマレイミド、N−エチルマレイミド、N−プロピルマレイミド、N−イソプロピルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−フェニルマレイミド、N−(p−ブロモフェニル)マレイミド、およびN−(クロロフェニル)マレイミド等のマレイミド系単量体;層(I)で例示した多官能性単量体等が挙げられる。中でも、メチルアクリレート(MA)、エチルアクリレート、およびn−ブチルアクリレート(BA)等のアクリル酸アルキルエステルが好ましい。
多層構造重合体粒子(A)においては、少なくとも最外部を構成する層(II)の構成共重合体のGPC法で測定される数平均分子量(Mn)が30,000以下である。このMnが30,000超では、多層構造重合体粒子(A)のゴム弾性が不充分となって本発明の熱可塑性樹脂組成物の成形体(フィルムを含む)の弾性回復性が不充分となる恐れがある。また溶融流動性が低下して他の成分との混練および本発明の熱可塑性樹脂組成物の成形が困難となる恐れがある。成形体の弾性回復性および多層構造重合体粒子(A)の製造における工程通過性の点から、Mnは好ましくは1,000以上、より好ましくは3,000〜20,000である。
本明細書において、GPCは「ゲルパーミエーションクロマトグラフィ」の略語である。本明細書において、特に明記しない限り、「重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)」は、GPC法により測定され、GPCで測定したクロマトグラムを標準ポリスチレンの分子量に換算した値である。なお、多層構造重合体粒子(A)の最外層を構成する共重合体のMnは、多層構造重合体粒子(A)をアセトン等の有機溶媒で溶媒抽出したサンプルをGPC測定に供して求めることができる。
多層構造重合体粒子(A)の平均粒子径は、150nm以下である。平均粒子径が150nm超では、多層構造重合体粒子(A)のゴム弾性が不充分となって本発明の熱可塑性樹脂組成物の成形体(フィルムを含む)の弾性回復性が不充分となる恐れがあり、また溶融流動性が低下して他の成分との混練および本発明の熱可塑性樹脂組成物の成形が困難となる恐れがある。多層構造重合体粒子(A)の粒子構造を形成させやすい観点から、平均粒子径は好ましくは30nm以上、より好ましくは80〜120nmである。
「多層構造重合体粒子(A)の平均粒子径」の測定方法としては、後述する[実施例]の項に記載するように多層構造重合体粒子(A)のラテックスから採取した試料を用いて、動的光散乱法により測定する方法、および、アセトン等の有機溶媒を用いて熱可塑性樹脂組成物の有機溶媒可溶部を溶解させ、遠心分離により単離して電子顕微鏡観察または溶媒中での動的光散乱法により測定する方法が挙げられる。
多層構造重合体粒子(A)としては、物性および製造容易性等の観点から、中心から、第1のゴム成分層(I)であるゴム成分層(Ia)と、第2のゴム成分層(I)であるゴム成分層(Ib)と、熱可塑性樹脂成分層(II)との3層構造の多層構造重合体粒子(AX)が好ましい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物の成形体(フィルムを含む)の柔軟性と他の機械的物性との両立の観点から、ゴム成分層(Ia)とゴム成分層(Ib)との質量比((Ia)/(Ib))は、好ましくは5/95〜95/5、より好ましくは20/80〜80/20である。
本発明の熱可塑性樹脂組成物の成形体(フィルムを含む)の柔軟性と他の機械的物性との両立の観点から、ゴム成分層(Ia)中のアクリル酸エステル単量体単位の含有率(CAE(Ia)(質量%))がゴム成分層(Ib)中のアクリル酸エステル単量体単位の含有率(CAE(Ib)(質量%))より高いことが好ましい(CAE(Ia)>CAE(Ib))。さらに、CAE(Ia)(質量%)からCAE(Ib)(質量%)を差し引いた量が3質量%以上であることがより好ましく(3≦[CAE(Ia)−CAE(Ib)])、4〜30質量%であることが特に好ましい(4≦[CAE(Ia)−CAE(Ib)]≦30)。
多層構造重合体粒子(A)は、ゴム成分層(I)を形成する重合反応工程(S1)と熱可塑性樹脂成分層(II)を形成する重合反応工程(S2)とを積層順序で行うことで、製造できる。
重合反応工程(S1)では、ゴム成分層(I)の共重合体組成に対応した単量体混合物(i)を公知方法により共重合する。同様に、重合反応工程(S2)では、熱可塑性樹脂成分層(II)の共重合体組成に対応した単量体混合物(ii)を公知方法により共重合する。なお、重合反応工程(S2)においては、少なくとも最外部を構成する層(II)の構成共重合体のMnが30,000以下となるように、重合条件を調整する。また、全重合反応工程で使用する単量体混合物(i)の総量と単量体混合物(ii)の総量との質量比((i)/(ii))が30/70〜90/10の範囲内となり、最終的に得られる多層構造重合体粒子(A)の平均粒子径が150nm以下となるように、全重合反応工程の重合条件を調整する。
少なくとも最外部の熱可塑性樹脂成分層(II)を形成する重合反応工程(S2)において、分子量調節剤を単量体混合物(ii)に対して0.4〜10質量%の割合で使用することが好ましい。分子量調節剤の使用量は、単量体混合物(ii)に対して、より好ましくは0.4〜5質量%、特に好ましくは0.6〜2質量%である。
一般的に、多層構造重合体粒子の製造において、最外部の熱可塑性樹脂成分層を形成する重合反応工程で使用される分子量調節剤の使用量は、単量体(混合物)に対して0〜0.3質量%程度である。しかしながら、本発明者らの知見では、分子量調節剤の使用量が0.4質量%未満では、最外部を構成する熱可塑性樹脂成分のMnが高くなることで、本発明の熱可塑性樹脂組成物の成形体(フィルムを含む)の柔軟性が不充分となる恐れがあり、また溶融流動性が低下して他の成分との混練および本発明の熱可塑性樹脂組成物の成形が困難となる恐れがある。分子量調節剤の使用量が0.4質量%以上であれば、最外部を構成する熱可塑性樹脂成分のMnが安定的に30,000以下となり、成形体(フィルムを含む)の柔軟性と成形性を安定的に両立できる。なお、分子量調節剤の使用量が10質量%を超えても、それ以上の柔軟性向上効果は得られず、本来不要な分子量調節剤の残存量が多くなるだけである。
分子量調節剤としては、n−オクチルメルカプタン、t−オクチルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン、およびメルカプトエタノール等のメルカプタン類;ターピノーレン、ジペンテン、t−テルピネン、および少量の他の環状テルペン類よりなるテルペン混合物;クロロホルムおよび四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素等が挙げられる。中でも、n−オクチルメルカプタン等のアルキルメルカプタンが好ましい。分子量調節剤は、1種または2種以上用いることができる。
多層構造重合体粒子(A)の重合法は特に制限されず、乳化重合法、懸濁乳化重合法、溶液重合法、およびこれらの組合せ等の公知方法を採用できる。
以下、例として、乳化重合法による多層構造重合体粒子(A)の好適な重合条件について説明する。
重合温度は、一般的に0〜100℃である。
乳化剤としては、オレイン酸ナトリウム、ラウリン酸ナトリウム、およびステアリン酸ナトリウム等の脂肪酸のアルカリ金属塩;ラウリル硫酸ナトリウム等の脂肪アルコールの硫酸エステル塩;ロジン酸カリウム等のロジン酸塩;ドデシルベンゼンスルホン酸等のアルキルアリールスルホン酸等が挙げられる。乳化剤は、1種または2種以上用いることができる。
重合開始剤としては、ラジカル重合開始剤が一般的である。ラジカル重合開始剤としては、過硫酸塩、アゾビスイソブチロニトリル、およびベンゾイルパーオキサイド等の過酸化物を単独で用いることができる。クメンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、およびパラメンタンハイドロパーオキサイド等の有機ハイドロパーオキサイド類と、遷移金属塩等の還元剤とを組み合わせたレドックス系開始剤を使用することもできる。
多層構造重合体粒子(A)の平均粒子径は、乳化剤の添加量等の重合条件を調整することで、150nm以下に制御することができる。
重合終了後の多層構造重合体粒子(A)の反応系からの分離取得は、酸析法、塩析法、スプレードライ法、および凍結凝固法等の公知方法にて行うことができる。なお、分離取得された多層構造重合体粒子(A)は、粒子間相互で熱可塑性樹脂成分からなる最外部同士が部分的に融着していても差し支えない。
(ブロック共重合体(B))
ブロック共重合体は、複数種の重合体ブロック(重合体分子鎖)が鎖状または放射状に結合した共重合体である。本発明で用いるブロック共重合体(B)は、GPC法で測定される重量平均分子量(Mw(B))が32,000〜300,000、好ましくは45,000〜250,000、より好ましくは50,000〜200,000のアクリル系ブロック共重合体である。
ブロック共重合体(B)としては、主としてメタクリル酸エステル単量体単位を有する重合体ブロック(b1)と、主としてアクリル酸エステル単量体単位を有する重合体ブロック(b2)とを含むアクリル系ブロック共重合体(BX)が好ましい。かかるブロック共重合体(BX)は、多層構造重合体粒子(A)および他の任意成分の樹脂との相溶性が良好である。
上記相溶性の観点から、ブロック共重合体(BX)としては、メタクリル酸エステル単量体単位を有する重合体ブロック(b1)10〜80質量%と、アクリル酸エステル単量体単位を有する重合体ブロック(b2)90〜20質量%とを含む(但し、重合体ブロック(b1)と重合体ブロック(b2)との合計量を100質量%とする。)ブロック共重合体が特に好ましい。ブロック共重合体(BX)において、重合体ブロック(b1)の含有量は好ましくは20〜70質量%であり、重合体ブロック(b2)の含有量は好ましくは80〜30質量%である。
一分子中の重合体ブロック(b1)の数は、単数でも複数でもよい。一分子中の重合体ブロック(b1)の数が複数であるとき、複数の重合体ブロック(b1)の構造単位の組成および分子量は同一でも非同一でもよい。同様に、一分子中の重合体ブロック(b2)の数は、単数でも複数でもよい。一分子中の重合体ブロック(b2)の数が複数であるとき、複数の重合体ブロック(b2)の構造単位の組成および分子量は同一でも非同一でもよい。
重合体ブロック(b1)は、主としてメタクリル酸エステル単量体単位を含む。重合体ブロック(b1)中のメタクリル酸エステル単量体単位の含有量は、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、特に好ましくは95質量%以上、最も好ましくは98質量%以上である。
以下、重合体ブロック(b1)の原料単量体について、説明する。
メタクリル酸エステルとしては、メチルメタクリレート(MMA)、エチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、s−ブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、アミルメタクリレート、イソアミルメタクリレート、n−ヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ペンタデシルメタクリレート、ドデシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェノキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−メトキシエチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、およびアリルメタクリレート(ALMA)等が挙げられる。中でも、本発明の熱可塑性樹脂組成物の透明性および耐熱性の向上の観点から、メチルメタクリレート(MMA)、エチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、およびイソボルニルメタクリレート等が好ましく、メチルメタクリレート(MMA)が特に好ましい。メタクリル酸エステルは、1種または2種以上用いることができる。
重合体ブロック(b1)は、本発明の目的および効果の妨げにならない限りにおいて、他の単量体単位を含んでいてもよい。重合体ブロック(b1)中の他の単量体単位の含有量は、好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下、特に好ましくは5質量%以下、最も好ましくは2質量%以下である。
他の単量体としては、アクリル酸エステル、不飽和カルボン酸、芳香族ビニル化合物、オレフィン、共役ジエン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド、酢酸ビニル、ビニルピリジン、ビニルケトン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、およびフッ化ビニリデン等が挙げられる。他の単量体は、1種または2種以上用いることができる。
重合体ブロック(b1)の重量平均分子量(Mw(b1))は、下限が好ましくは5,000、より好ましくは8,000、さらに好ましくは12,000、特に好ましくは15,000、最も好ましくは20,000であり、上限が好ましくは150,000、より好ましくは120,000、特に好ましくは100,000である。ブロック共重合体(BX)が複数の重合体ブロック(b1)を有する場合、重量平均分子量(Mw(b1))は、複数の重合体ブロック(b1)のMwの合計量である。ブロック共重合体(BX)における重合体ブロック(b1)のうち最大の重量平均分子量Mw(b1)は、好ましくは12,000〜150,000、より好ましくは15,000〜120,000、特に好ましくは20,000〜100,000である。
ブロック共重合体(BX)中の重合体ブロック(b1)の含有量は、本発明の熱可塑性樹脂組成物の成形体(フィルムを含む)の透明性、柔軟性、可撓性、耐屈曲性、耐衝撃性、成形性、および表面平滑性の観点から、好ましくは10〜80質量%、より好ましくは20質量%〜70質量%である。ブロック共重合体(BX)が複数の重合体ブロック(b1)を有する場合、重合体ブロック(b1)の含有量は、複数の重合体ブロック(b1)の合計含有量である。
重合体ブロック(b2)は、主としてアクリル酸エステル単量体単位を含む。重合体ブロック(b2)中のアクリル酸エステル単量体単位の含有量は、好ましくは45質量%以上、より好ましくは50質量%以上、さらに好ましくは60質量%以上、特に好ましくは90質量%以上である。
以下、重合体ブロック(b2)の原料単量体について、説明する。
アクリル酸エステルとしては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート(BA)、イソブチルアクリレート、s−ブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、アミルアクリレート、イソアミルアクリレート、n−ヘキシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ペンタデシルアクリレート、ドデシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、フェニルアクリレート、ベンジルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−メトキシエチルアクリレート、グリシジルアクリレート、およびアリルアクリレート等が挙げられる。アクリル酸エステルは、1種または2種以上用いることができる。
重合体ブロック(b2)は、本発明の目的および効果の妨げにならない限りにおいて、他の単量体単位を含んでいてもよい。重合体ブロック(b2)中の他の単量体単位の含有量は、好ましくは55質量%以下、より好ましくは50質量%以下、特に好ましくは40質量%以下、最も好ましくは10質量%以下である。
他の単量体としては、メタクリル酸エステル、不飽和カルボン酸、芳香族ビニル化合物、オレフィン、共役ジエン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド、酢酸ビニル、ビニルピリジン、ビニルケトン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、およびフッ化ビニリデン等が挙げられる。他の単量体は、1種または2種以上用いることができる。
本発明の熱可塑性樹脂組成物の透明性の観点から、重合体ブロック(b2)としては、アクリル酸アルキルエステル単量体単位と(メタ)アクリル酸芳香族炭化水素エステル単量体単位とを含む重合体ブロック(b2−p)が好ましい。ここで、重合体ブロック(b2−p)中のアクリル酸アルキルエステル単量体単位の含有量は好ましくは50〜90質量%、より好ましくは60〜80質量%であり、(メタ)アクリル酸芳香族炭化水素エステル単量体単位の含有量は好ましくは50〜10質量%、より好ましくは40〜20質量%である。
以下、重合体ブロック(b2−p)の原料単量体について、説明する。
アクリル酸アルキルエステルとしては、メチルアクリレート(MA)、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート(BA)、2−エチルヘキシルアクリレート、およびドデシルアクリレート等が挙げられる。中でも、n−ブチルアクリレート(BA)および2−エチルヘキシルアクリレートが好ましい。
(メタ)アクリル酸芳香族炭化水素エステルは、アクリル酸芳香族炭化水素エステルまたはメタクリル酸芳香族炭化水素エステルを意味する。(メタ)アクリル酸芳香族炭化水素エステルとしては、フェニルアクリレート、ベンジルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、スチリルアクリレート、フェニルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェノキシエチルメタクリレート、およびスチリルメタクリレート等が挙げられる。中でも、フェニルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェノキシエチルメタクリレート、およびベンジルアクリレートが好ましい。
重合体ブロック(b2)の重量平均分子量Mw(b2)は、下限が好ましくは5,000、より好ましくは15,000、さらに好ましくは20,000、特に好ましくは30,000、最も好ましくは40,000であり、上限が好ましくは120,000、より好ましくは110,000、特に好ましくは100,000である。なお、Mw(b2)が過小では、本発明の熱可塑性樹脂組成物の成形体(フィルムを含む)の耐衝撃性が低下する恐れがある。一方、Mw(b2)が過大では、本発明の熱可塑性樹脂組成物の成形体(フィルムを含む)の表面平滑性が低下する恐れがある。ブロック共重合体(BX)が複数の重合体ブロック(b2)を有する場合、重量平均分子量Mw(b2)は、複数の重合体ブロック(b2)のMwの合計量である。ブロック共重合体(BX)における重合体ブロック(b2)のうち最大の重量平均分子量Mw(b2)は、好ましくは20,000〜120,000、より好ましくは30,000〜110,000、特に好ましくは40,000〜100,0000である。
ブロック共重合体(BX)中の重合体ブロック(b2)の含有量は、本発明の熱可塑性樹脂組成物の成形体(フィルムを含む)の透明性、柔軟性、可撓性、耐屈曲性、耐衝撃性、成形性、および表面平滑性の観点から、好ましくは10〜90質量%、より好ましくは20〜80質量%である。ブロック共重合体(BX)が複数の重合体ブロック(b2)を有する場合、重合体ブロック(b2)の含有量は、複数の重合体ブロック(b2)の合計含有量である。
ブロック共重合体(BX)における重合体ブロック(b1)と重合体ブロック(b2)との結合形態は、特に限定されない。ブロック共重合体(BX)としては、重合体ブロック(b1)の一末端に重合体ブロック(b2)の一末端が繋がった(b1)−(b2)構造のジブロック共重合体;重合体ブロック(b1)の両末端のそれぞれに重合体ブロック(b2)の一末端が繋がった(b2)−(b1)−(b2)構造のトリブロック共重合体;重合体ブロック(b2)の両末端のそれぞれに重合体ブロック(b1)の一末端が繋がった(b1)−(b2)−(b1)構造のトリブロック共重合体等の直鎖型ブロック共重合体が挙げられる。
また、複数の(b1)−(b2)構造の腕ブロック共重合体の一末端が相互に繋がって放射状構造をなした[(b1)−(b2)−]X構造の星型ブロック共重合体;複数の(b2)−(b1)構造の腕ブロック共重合体の一末端が相互に繋がって放射状構造をなした[(b2)−(b1)−]X構造の星型ブロック共重合体;複数の(b1)−(b2)−(b1)構造の腕ブロック共重合体の一末端が相互に繋がって放射状構造をなした[(b1)−(b2)−(b1)−]X構造の星型ブロック共重合体;複数の(b2)−(b1)−(b2)構造の腕ブロック共重合体の一末端が相互に繋がって放射状構造をなした[(b2)−(b1)−(b2)−]X構造のブロック共重合体等の星型ブロック共重合体または分岐構造ブロック共重合体が挙げられる。なお、これら式中、符号Xはカップリング剤残基を示し、mは腕ブロック共重合体の数を示す。
中でも、ジブロック共重合体、トリブロック共重合体、および星型ブロック共重合体が好ましく、(b1)−(b2)構造のジブロック共重合体、(b1)−(b2)−(b1)構造のトリブロック共重合体、〔(b1)−(b2)−〕X構造の星形ブロック共重合体、および[(b1)−(b2)−(b1)−]X構造の星形ブロック共重合体がより好ましく、(b1)−(b2)−(b1)構造のトリブロック共重合体が特に好ましい。
ブロック共重合体(BX)は、メタクリル酸エステル単量体単位およびアクリル酸エステル単量体単位以外の他の単量体単位を主としてなる重合体ブロック(b3)を有していてもよい。他の単量体としては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブチレン、および1−オクテン等のオレフィン;ブタジエン、イソプレン、およびミルセン等の共役ジエン;スチレン(St)、α−メチルスチレン、p-メチルスチレン、およびm−メチルスチレン等の芳香族ビニル化合物;酢酸ビニル、ビニルピリジン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、ビニルケトン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニリデン、アクリルアミド、メタクリルアミド、ε−カプロラクトン、およびバレロラクトン等が挙げられる。
重合体ブロック(b1)〜(b3)の結合形態は、特に限定されない。重合体ブロック(b1)〜(b3)を含むブロック共重合体(BX)としては、(b1)−(b2)−(b1)−(b3)構造のテトラブロック共重合体、および(b3)−(b1)−(b2)−(b1)−(b3)構造のペンタブロック共重合体等が挙げられる。一分子中の重合体ブロック(b3)の数は、単数でも複数でもよい。一分子中の重合体ブロック(b3)の数が複数であるとき、複数の重合体ブロック(b3)の構造単位の組成および分子量は同一でも非同一でもよい。
ブロック共重合体(B)は必要に応じて、分子鎖内および/または分子鎖末端に水酸基、カルボキシ基、酸無水物基、およびアミノ基等の官能基を有していてもよい。
ブロック共重合体(B)は、重量平均分子量(Mw(B))が32,000〜300,000、好ましくは40,000〜250,000、より好ましくは45,000〜230,000、特に好ましくは50,000〜200,000である。Mw(B)が上記範囲内にあることで、成形体(フィルム含む)中のブツの発生原因となる熱可塑性樹脂組成物製造における原料の溶融混練時の未溶融物の量を極めて少量とすることができる。
ブロック共重合体(B)は、重量平均分子量(Mw(B))と数平均分子量(Mn(B))との比である分子量分布(Mw(B)/Mn(B))が好ましくは1.0〜2.0、より好ましくは1.0〜1.6である。Mw(B)/Mn(B)が上記範囲内にあることで、成形体(フィルム含む)中のブツの発生原因となる熱可塑性樹脂組成物製造における原料の溶融混練時の未溶融物の量を極めて少量とすることができる。
ブロック共重合体(B)の屈折率は特に制限されず、好ましくは1.485〜1.495、より好ましくは1.487〜1.493である。屈折率が上記範囲内であると、本発明の熱可塑性樹脂組成物の透明性が高くなる。なお、本明細書で「屈折率」とは、フィルム状の試験片についてD線(波長587.6nm)を用いて測定した値を意味する。
ブロック共重合体(B)の製造方法は特に限定されず、各重合体ブロックをリビング重合する方法が一般的である。リビング重合法としては、有機アルカリ金属化合物を重合開始剤として用いアルカリ金属またはアルカリ土類金属塩等の鉱酸塩の存在下でアニオン重合する方法、有機アルカリ金属化合物を重合開始剤として用い有機アルミニウム化合物の存在下でアニオン重合する方法、有機希土類金属錯体を重合開始剤として用い重合する方法、およびα−ハロゲン化エステル化合物を重合開始剤として用い銅化合物の存在下ラジカル重合する方法が挙げられる。また、多価ラジカル重合開始剤または多価ラジカル連鎖移動剤を用いて、重合する方法も挙げられる。中でも、ブロック共重合体(B)が高純度で得られ、各ブロックの組成および分子量の制御が容易であり、経済的であることから、有機アルカリ金属化合物を重合開始剤として用い有機アルミニウム化合物の存在下でアニオン重合する方法が特に好ましい。
((A)と(B)との質量比)
本発明の熱可塑性樹脂組成物において、多層構造重合体粒子(A)とブロック共重合体(B)との質量比((A)/(B))は、柔軟性と成形性との両立の観点から、1/99〜99/1である。質量比((A)/(B))は好ましくは51/49以上、より好ましくは55/45以上、特に好ましくは60/40以上である。質量比((A)/(B))は好ましくは97/3以下、より好ましくは95/5以下、特に好ましくは90/10以下である。
本発明の熱可塑性樹脂組成物において、多層構造重合体粒子(A)の含有量は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上である。
多層構造重合体粒子(A)とブロック共重合体(B)との混合方法は特に制限されず、溶融混合法が好ましい。溶融混合法では、一軸または二軸以上の多軸混練機、オープンロール、バンバリーミキサー、およびニーダー等の溶融混練機を用い、必要に応じて、窒素ガス、アルゴンガス、およびヘリウムガス等の不活性ガス雰囲気下で溶融混練を行うことができる。
(任意成分)
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、多層構造重合体粒子(A)およびブロック共重合体(B)以外に、さらにメタクリル系樹脂(C)を含有していてもよい。メタクリル系樹脂(C)のGPC法で測定される数平均分子量(Mn)は、好ましくは10,000〜200,000、より好ましくは15,000〜150,000である。Mnが上記範囲内のメタクリル系樹脂(C)を用いた場合、本発明の熱可塑性樹脂組成物がより成形性に優れたものとなる。メタクリル系樹脂(C)の含有量は特に制限されず、本発明の熱可塑性樹脂組成物の成形体(フィルムを含む)の柔軟性と成形性向上の観点から、多層構造重合体粒子(A)とメタクリル系樹脂(C)との合計量100質量部に対して、好ましくは1〜20質量部、より好ましくは1〜10質量部である。
メタクリル系樹脂(C)は、メチルメタクリレート(MMA)単量体単位を含む樹脂である。メタクリル系樹脂(C)は、MMAの単独重合体(ポリメチルメタクリレート(PMMA))でもよいし、MMAを含む複数種の単量体のランダム共重合体でもよい。メタクリル系樹脂(C)としては、MMA単位40〜100質量%(好ましくは70〜100質量%)、および他の単量体単位60〜0質量%(好しくは30〜0質量%)からなるメタクリル系樹脂(CX)が好ましい。
MMAと共重合可能な他の単量体としては、他のメタクリル酸エステルが挙げられる。かかるメタクリル酸エステルとしては、エチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、ペンチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、ヘプチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ノニルメタクリレート、デシルメタクリレート、およびドデシルメタクリレート等のメタクリル酸アルキルエステル;1−メチルシクロペンチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、シクロヘプチルメタクリレート、シクロオクチルメタクリレート、およびトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−イルメタクリレート等のメタクリル酸シクロアルキルエステル;フェニルメタクリレート等のメタクリル酸アリールエステル;ベンジルメタクリレート等のメタクリル酸アラルキルエステル等が挙げられる。入手性の観点から、エチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、およびt−ブチルメタクリレートが好ましい。
また、他の単量体としては、メタクリル酸エステル以外の他の単量体が挙げられる。かかる他の単量体としては、メチルアクリレート(MA)、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート(BA)、イソブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ノニルアクリレート、デシルアクリレート、ドデシルアクリレート、ステアリルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、2−メトキシエチルアクリレート、3−メトキシブチルアクリレート、トリフルオロメチルアクリレート、トリフルオロエチルアクリレート、ペンタフルオロエチルアクリレート、グリシジルアクリレート、アリルアクリレート、フェニルアクリレート、トルイルアクリレート、ベンジルアクリレート、イソボルニルアクリレート、および3−ジメチルアミノエチルアクリレート等のアクリル酸エステルが挙げられる。中でも、入手性の観点から、メチルアクリレート(MA)、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート(BA)、イソブチルアクリレート、およびt−ブチルアクリレート等のアクリル酸エステルが好ましく、メチルアクリレート(MA)およびエチルアクリレートがより好ましく、メチルアクリレート(MA)が特に好ましい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、多層構造重合体粒子(A)、ブロック共重合体(B)、およびメタクリル系樹脂(C)以外に、必要に応じて他の重合体を含有していてもよい。他の重合体としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン−1、ポリ−4−メチルペンテン−1、およびポリノルボルネン等のオレフィン系樹脂;エチレン系アイオノマー;ポリスチレン、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ハイインパクトポリスチレン、AS樹脂、ABS樹脂、AES樹脂、AAS樹脂、ACS樹脂、およびMBS樹脂等のスチレン系樹脂;メタクリル酸メチル−スチレン共重合体;ポリエチレンテレフタレートおよびポリブチレンテレフタレート等のエステル系樹脂;ナイロン6、ナイロン66、およびポリアミドエラストマー等のアミド系樹脂;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、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリアセタール、およびフェノキシ系樹脂等の他の熱可塑性樹脂;フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、シリコーン系樹脂、およびエポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂;ポリウレタン;変性ポリフェニレンエーテル;シリコーン変性樹脂;アクリルゴム、シリコーンゴム;SEPS、SEBS、およびSIS等のスチレン系熱可塑性エラストマー;IR、EPR、およびEPDM等のオレフィン系ゴム等が挙げられる。他の重合体は、1種または2種以上用いることができる。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、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、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、膠着防止剤、耐衝撃性改質剤、および蛍光体等が挙げられる。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、熱可塑性樹脂組成物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、膠着防止剤は0.001〜1質量部とすることが好ましい。
酸化防止剤は、酸素存在下においてそれ単体で樹脂の酸化劣化防止に効果を有するものである。例えば、リン系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤、およびアミン系酸化防止剤等が挙げられる。中でも、着色による光学特性の劣化防止効果の観点から、リン系酸化防止剤およびフェノール系酸化防止剤が好ましく、フェノール系酸化防止剤の単独使用またはリン系酸化防止剤とフェノール系酸化防止剤との併用がより好ましい。リン系酸化防止剤とフェノール系酸化防止剤とを併用する場合、リン系酸化防止剤/フェノール系酸化防止剤を質量比で0.2/1〜2/1で使用するのが好ましく、0.5/1〜1/1で使用するのがより好ましい。
リン系酸化防止剤としては、2,2−メチレンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)オクチルホスファイト(株式会社ADEKA製「アデカスタブHP−10」)、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト(BASFジャパン株式会社製「IRGAFOS168」)、および3,9−ビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)−2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファスピロ[5.5]ウンデカン(株式会社ADEKA社製「アデカスタブPEP−36」)等が好ましい。
フェノール系酸化防止剤としては、ペンタエリスリチル−テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート](BASFジャパン株式会社製「IRGANOX1010」、およびオクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート(BASFジャパン株式会社製「IRGANOX1076」)等が好ましい。
紫外線吸収剤は、紫外線吸収能力を有し、主に光エネルギーを熱エネルギーに変換する機能を有すると言われる化合物である。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、およびホルムアミジン類等が挙げられる。中でも、ベンゾトリアゾール類およびトリアジン類が好ましい。紫外線吸収剤は、1種または2種以上用いることができる。
ベンゾトリアゾール類は紫外線被照による着色等の光学特性低下を抑制する効果が高いので、本発明の熱可塑性樹脂組成物を光学用途に適用する場合に好適である。ベンゾトリアゾール類としては、4−メチル−2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール(城北化学工業株式会社製「商品名JF−77」)、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール(BASFジャパン株式会社製「商品名TINUVIN329」)、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4,6−ビス(1−メチル−1−フェニルエチル)フェノール(BASFジャパン株式会社製「商品名TINUVIN234」)、および2,2’−メチレンビス[6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−t−オクチルフェノール](株式会社ADEKA製「アデカスタブLA−31」)等が好ましい。
また、波長380nm付近の波長を効率的に吸収したい場合は、トリアジン類の紫外線吸収剤が好ましく用いられる。このような紫外線吸収剤としては、2,4,6−トリス(2−ヒドロキシ−4−ヘキシルオキシ−3−メチルフェニル)−1,3,5−トリアジン(株式会社ADEKA社製「アデカスタブLA−F70」)、およびその類縁体であるヒドロキシフェニルトリアジン系紫外線吸収剤(BASFジャパン株式会社製「TINUVIN477」および「TINUVIN460」)等が挙げられる。
光安定剤は、主に光による酸化で生成するラジカルを捕捉する機能を有すると言われる化合物である。好適な光安定剤としては、2,2,6,6一テトラアルキルピペリジン骨格を持つ化合物等のヒンダードアミン類が挙げられる。例えば、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート(株式会社ADEKA社製「アデカスタブLA−77Y」)等が挙げられる。
滑剤は、樹脂と金属表面との滑りを調整し、凝着または粘着を防ぐことで離型性および加工性等を改善する効果があると言われる化合物である。例えば、高級アルコール、炭化水素、脂肪酸、脂肪酸金属塩、脂肪族アミド、および脂肪酸エステル等が挙げられる。中でも、本発明の熱可塑性樹脂組成物との融和性の観点から、炭素原子数12〜18の脂肪族1価アルコールおよび脂肪族アミドが好ましく、脂肪族アミドがより好ましい。脂肪族アミドは飽和脂肪族アミドと不飽和脂肪族アミドとに分類され、粘着防止によるスリップ効果が期待されるため不飽和脂肪族アミドがより好ましい。不飽和脂肪族アミドとしては、N,N’−エチレンビスオレイン酸アミド(日本化成株式会社製「スリパックスO」)、およびN,N’−ジオレイルアジピン酸アミド(日本化成株式会社製「スリパックスZOA」)等が挙げられる。
本発明の熱可塑性樹脂組成物に他の重合体および/または添加剤を含有させる場合、多層構造重合体粒子(A)および/またはブロック共重合体(B)の重合時に添加してもよいし、多層構造重合体粒子(A)とブロック共重合体(B)との混合時に添加してもよいし、多層構造重合体粒子(A)およびブロック共重合体(B)を混合した後に添加してもよい。
本発明のアクリル系熱可塑性樹脂組成物は、アクリル系樹脂が本来有する透明性、耐候性、および耐擦傷性等の優れた特性を有することができる。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は特定の多層構造重合体粒子(A)を含むので、良好な柔軟性とゴム弾性を有することができる。さらに、本発明の熱可塑性樹脂組成物では、特定の多層構造重合体粒子(A)と特定のブロック共重合体(B)とを併用することで、多層構造重合体粒子(A)単独の成形性不良を改善し、透明性を確保しつつ、柔軟性と成形性の両立を図ることができる。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は柔軟性に優れるため、得られるフィルムは、貯蔵弾性率が小さく、引張り破断伸びが大きく、破断しづらい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物はゴム弾性に優れるため、得られる成形体(フィルム含む)は圧縮永久歪みが小さく、弾性回復性に優れる。
重量平均分子量(Mw)が32,000〜300,000であるブロック共重合体(B)を用いた本発明の熱可塑性樹脂組成物は成形性に優れる。そのため、例えば、Tダイ法によるフィルム成形において、フィルムの最大引取り速度を高く設定することができ、生産性に優れる。また、成形体(フィルム含む)中のブツの発生が抑制され、表面外観が良好な成形体が得られる。
以上説明したように、本発明によれば、透明性、柔軟性、ゴム弾性、および成形性に優れた、多層構造重合体粒子を含む熱可塑性樹脂組成物を提供することができる。
「成形体(フィルムを含む)および積層体(積層フィルムを含む)」
上記の本発明のアクリル系熱可塑性樹脂組成物を成形して、ペレット状、フィルム状、パイプ状、中空状、および箱状等の任意形状の成形体を得ることができる。
成形方法としては、押出成形法、Tダイラミネート成形法、および押出被覆法等の押出成形法;インサート射出成形法、二色射出成形法、コアバック射出成形法、サンドイッチ射出成形法、およびインジェクションプレス成形法等の射出成形法;ブロー成形法;カレンダー成形法;プレス成形法;スラッシュ成形法;中空成形法;真空成形法;発泡成形法等が挙げられる。
成形体の一態様として、フィルムがある。通常、厚みが5〜300μmの場合は主に「フィルム」に分類され、300μmより厚い場合には主に「シート」に分類されるが、本明細書では、フィルムとシートとを明確に区別せず、両者を合わせて「フィルム」と称している。一般的分類による「フィルム」の用途では、厚みは100〜200μmが好ましい。一般的分類による「シート」の用途では、厚みは1.0〜2.0mmが好ましい。
フィルム成形方法(成膜方法)としては、押出機を用いて上記の本発明の熱可塑性樹脂組成物を溶融押出し、得られた溶融押出物を、表面温度が好ましくは35〜95℃、より好ましくは40〜90℃、特に好ましくは45〜85℃の少なくとも1本の冷却ロールに接触させて成膜する押出成形法が好ましい。溶融押出法としては、Tダイ法およびインフレーション法等が挙げられ、厚み精度および生産性の観点からTダイ法が好ましい。溶融押出温度は、130〜240℃が好ましい。押出機としては、単軸押出機および二軸以上の多軸押出機等が挙げられる。
Tダイ法は、溶融樹脂組成物を略均一な厚みで所望のフィルム幅に拡げてスリット状口金(リップ)より膜状に押出し、これを冷却ロールに接触させて冷却するフィルム成形法である。一般的にTダイ法では薄膜化および生産性向上のために冷却ロールの回転速度(フィルム引取り速度)を比較的高く設定したいが、この場合、組成によっては、フィルムの幅および厚みにムラが生じ、フィルムの波打ちまたは破断が生じることがある。本発明の熱可塑性樹脂組成物は成形性に優れる。そのため、Tダイ法によるフィルム成膜においてフィルム引取り速度を比較的高く設定した場合においても、フィルムの幅および厚みにムラが生じ難く、フィルムに波打ちおよび破断が生じ難い。したがって、本発明の熱可塑性樹脂組成物は、フィルムの生産性に優れる。
冷却ロールは例えば、冷却ロール内を流下する冷媒によって表面温度を調整可能なロールである。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付近にまで冷却される。冷却ロールとしては、ロール表面が鏡面仕上げされたポリシングロール;金属、ステンレス鋼、および炭素鋼のコアの表面にゴムが巻き付けられたゴムロール;ロール表面に微細なエンボス模様(凹凸模様)を有するエンボスロール等が挙げられる。冷却ロールは単数でも複数でもよい。一対の冷却ロールで溶融押出物を挟持してもよい。
本発明の積層体(積層フィルムを含む)は、上記の本発明のアクリル系熱可塑性樹脂組成物からなる少なくとも1つのアクリル系熱可塑性樹脂層と、少なくとも1つの他の樹脂層とを有する。積層体の一態様として、積層フィルムがある。他の樹脂層の厚みは特に制限されず、好ましくは0.1〜5.0mmである。
他の樹脂層の構成樹脂は特に限定されず、ポリエチレンおよびポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、ポリスチレンおよびABS樹脂等のスチレン系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリアセタール、ポリフッ化ビニリデン、ポリウレタン、変性ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、シリコーン変性樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、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、およびフェノキシ系樹脂等の熱可塑性樹脂;フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、シリコーン系樹脂、およびエポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂;エネルギー線硬化性樹脂等が挙げられる。他の樹脂層の構成樹脂は、1種または2種以上用いることができる。中でも、熱可塑性樹脂が好ましく、メタクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル、ABS樹脂、およびポリカーボネートからなる群より選ばれる少なくとも1種の熱可塑性樹脂が好ましい。
他の樹脂層は必要に応じて、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、および難燃剤等の各種添加剤を含有していてもよい。
積層フィルムの製造方法としては、共押出法、塗布法、熱ラミネーション法、ドライラミネーション法、ウェットラミネーション法、およびホットメルトラミネーション法等が挙げられる。また、押出ラミネーション法により本発明のアクリル系熱可塑性樹脂層からなるフィルムと他の樹脂層からなるフィルムとを積層することができる。
本発明の成形体(フィルムを含む)および積層体(積層フィルムを含む)の用途としては、蛍光灯カバー、ムード照明カバー、ランプシェード、光天井、光壁、およびシャンデリア等の照明部品;サイドモール、エンブレム、および内装用の軟質部材等の自動車部材;スイッチカバー、およびタッチパネル等の電気部品;反射板、三次元フィルム、および再帰反射フィルム等の、レンズまたはプリズムパターンを賦形した光学フィルム;包装用フィルム;デスクマット;ドアパッキンおよび階段の手すり等の屋内建築部材、または床材、壁材、および屋根材等の屋外建築部材を覆う保護フィルム等が挙げられる。
本発明の成形体および積層体は、透明性、柔軟性、ゴム弾性、成形性、耐候性、耐擦傷性、および表面外観等の特性に優れる。本発明の成形体および積層体は、透明性が高く、光あるいは傷付き等の外部刺激に対する保護機能を有し、柔軟性に富み、弾性回復性に優れるため、屋内外の建築材を覆う保護フィルム等に好適に用いることができる。
以下、本発明に係る製造例と実施例、および比較例について説明する。
[評価項目および評価方法]
製造例、実施例および比較例における評価項目および評価方法は、以下の通りである。
(平均粒子径)
多層構造重合体粒子(A)、(Y)の平均粒子径は、多層構造重合体粒子(A)、(Y)の重合完了後のラテックスから採取した試料を用いて、大塚電子社製の光散乱光度計「DLS−600」を用いて、動的光散乱法により測定し、キュムラント法により解析し求めた。
(全光線透過率)
実施例および比較例で得られたフィルム(厚さ0.5mm)から50mm×50mmの試験片を切り出し、JIS K7361−1に準拠し、ヘイズメータ(村上色彩研究所社製「HM−150」)を用いて、全光線透過率を測定した。
(ヘイズ)
実施例および比較例で得られたフィルム(厚さ0.5mm)から50mm×50mmの試験片を切り出し、JIS K7136に準拠し、ヘイズメータ(村上色彩研究所社製「HM−150」)を用いて、ヘイズを測定した。
(貯蔵弾性率)
実施例および比較例で得られたフィルム(厚さ0.5mm)から長さ20mm、幅3mmの試験片を切り出し、JIS K7244−1およびJIS K7244−4に準拠して、動的粘弾性測定を実施した。用いた動的粘弾性測定装置は、UBM社製「Rheogel−E4000」である。試料に昇温下で周波数と振幅が設定された正弦波振動を加え、その時に発生する応力レスポンスを検出し、動的応力波形および動的変位波形の位相差を求めた。線形粘弾性理論に基づく演算式により、測定領域の温度に対して、貯蔵弾性率、損失弾性率、およびtanδ等の各データをプロットして、DMTA曲線等を得た。主な測定条件は下記の通りとした。これより30℃における貯蔵弾性率を求めた。
<測定条件>測定周波数:1Hz、荷重:1kg、測定モード:温度依存性、測定温度:25〜150℃、昇温条件:3℃/分。
(引張り破断伸び)
実施例および比較例で得られたフィルム(厚さ0.5mm)から長さ150mm、幅10mmの試験片を切り出し、JIS K6251に準拠し、オートグラフ(島津製作所社製「AG−1S」)を用いて、引張り破断伸びを測定した。クランプ間距離110mmの条件で上記試験片をオートグラフにセットし、23℃/相対湿度50%の環境下において、引張速度500mm/minで一軸延伸し、試験片が破断した時の伸びを引張り破断伸びとして求めた。
(圧縮永久歪み)
実施例および比較例で得られたフィルムを直径29mmの円形に切り出し、厚みが12mm(d0)になるように複数積層し、円柱状試験片を作製した。得られた円柱状試験片を用い、JIS K6262に準拠して圧縮永久歪みを測定した。厚み9.3mm(d1)のスペーサを用いて上記の円柱状試験片を25%圧縮変形させ、70℃で24時間、圧縮状態を保持させた後、圧縮を解放した。その後、23℃/相対湿度50%の環境下に30分間放置した後の円柱状試験片の厚み(d2:mm)を測定し、下記式により圧縮永久歪みを求めた。なお、圧縮できなかったもの(比較例3)、および、歪が回復しなかったもの(比較例9)も存在した。
[圧縮永久歪み(%)]=(d0−d2)/(d0−d1)×100
(最大引取り速度)
実施例および比較例で得られた熱可塑性樹脂組成物を70℃で24時間乾燥させた。押出温度を140〜210℃に設定した20mmφ単軸押出機(OCS社製)を用いて、上記熱可塑性樹脂組成物を220℃に設定した150mm幅のTダイから押出し、それを45℃に設定した冷却ロールにて引き取ることによりフィルムを得た。その際、以下の方法で最大引取り速度を求めた。引取り速度0.5m/mmで成膜を開始し、Tダイから押出されるフィルムの破断の有無を経時的に観察した。1分経過ごとに引取り速度を0.1m/mmずつ上昇させ、フィルムの破断が開始したときの引取り速度を最大引取り速度として求めた。
[原料]
実施例および比較例で用いた原料は、以下の通りである。
(製造例1:多層構造重合体粒子(A−1))
窒素雰囲気下、攪拌翼、冷却管、および滴下ロートを装着した重合器に、蒸留水150質量部、乳化剤(花王社製「ネオペレックスG−15」)1.3質量部、および分散剤(花王社製「ポイズ520」)1.0質量部を入れ、80℃に加熱して均一に溶解させた。次いで、同温度にて、ペルオキソ二硫酸カリウム0.05質量部を加えた後、アクリル酸エステル単量体としてのn−ブチルアクリレート(BA)41.25質量部、他の単官能性単量体としてのスチレン(St)8.75質量部、多官能性単量体としてのアリルメタクリレート(ALMA)0.3質量部、および界面活性剤(ADEKA社製「アデカコールCS−141E」)0.25質量部からなる混合物を滴下ロートより60分かけて滴下し、1層目を形成した(層(Ia))。滴下終了後、80℃でさらに1時間反応を続け、ガスクロマトグラフィで各単量体が99%以上消費されたことを確認した。
次いで、得られた共重合体ラテックスにペルオキソ二硫酸カリウム0.02質量部を加えた後、アクリル酸エステル単量体としてのn−ブチルアクリレート(BA)15.81質量部、他の単官能性単量体としてのスチレン(St)3.19質量部、他の単官能性単量体としてのメチルメタクリレート(MMA)1.0質量部、多官能性単量体としてのアリルメタクリレート(ALMA)0.16質量部、および界面活性剤(「アデカコールCS−141E」)0.1質量部からなる混合物を滴下ロートより40分かけて滴下し、2層目を形成した(層(Ib))。滴下終了後、80℃でさらに1時間反応を続け、ガスクロマトグラフィで各単量体が99%以上消費されたことを確認した。
次いで、得られた共重合体ラテックスにペルオキソ二硫酸カリウム0.03質量部を加えた後、メタクリル酸エステル単量体としてのメチルメタクリレート(MMA)28.5質量部、他の単量体としてのメチルアクリレート(MA)1.5質量部、n−オクチルメルカプタン0.3質量部、および界面活性剤(「アデカコールCS−141E」)0.15質量部からなる混合物を滴下ロートより40分かけて滴下し、3層目を形成した(層(II))。滴下終了後、80℃でさらに1時間反応を続け、ガスクロマトグラフィで各単量体が99.9%以上消費されたことを確認して重合を終了した。得られたラテックスにおける粒子の動的光散乱法による平均粒子径は、100nmであった。
得られたラテックスを−30℃で24時間冷却して凍結凝集させた後、凝集物を融解させて取り出した。50℃で2日間減圧乾燥して、粉末状の3層構造の多層構造重合体粒子(A−1)を得た。最外層を構成する重合体成分の数平均分子量(Mn)は、25,000であった。粒子構造を表1に示す。
(製造例2:比較用の多層構造重合体粒子(Y−1))
窒素雰囲気下、攪拌翼、冷却管、および滴下ロートを装着した重合器に、蒸留水200質量部、乳化剤(花王社製「ネオペレックスG−15」)1.3質量部、および炭酸ナトリウム0.05質量部を入れ、80℃に加熱して均一に溶解させた。次いで、同温度にて、ペルオキソ二硫酸カリウム0.01質量部を加えた後、アクリル酸エステル単量体としてのn−ブチルアクリレート(BA)2.52質量部、他の単官能性単量体としてのメチルメタクリレート(MMA)2.52質量部、および多官能性単量体としてのアリルメタクリレート(ALMA)0.01質量部からなる混合物を滴下ロートより30分かけて滴下し、1層目を形成した(層(Ia))。滴下終了後、80℃でさらに30分反応を続け、ガスクロマトグラフィで各単量体が99%以上消費されたことを確認した。
次いで、得られた共重合体ラテックスにペルオキソ二硫酸カリウム0.09質量部を加えた後、アクリル酸エステル単量体としてのn−ブチルアクリレート(BA)28.50質量部、他の単官能性単量体としてのメチルメタクリレート(MMA)1.52質量部、および多官能性単量体としてのアリルメタクリレート(ALMA)0.9質量部からなる混合物を滴下ロートより50分かけて滴下し、2層目を形成した(層(Ib))。滴下終了後、80℃で、さらに30分反応を続け、ガスクロマトグラフィで各単量体が99%以上消費されたことを確認した。

次いで、メタクリル酸エステル単量体としてのメチルメタクリレート(MMA)56.82質量部、他の単量体としてのn−ブチルアクリレート(BA)8.12質量部、およびn−オクチルメルカプタン0.19質量部からなる混合物を滴下ロートより100分かけて滴下し、3層目を形成した(層(II))。滴下終了後、80℃で、さらに1時間反応を続け、ガスクロマトグラフィで各単量体が99.9%以上消費されたことを確認して重合を終了した。得られたラテックスにおける粒子の動的光散乱法による平均粒子径は、100nmであった。
上記ラテックスを−30℃で24時間冷却して凍結凝集させた後、凝集物を融解させて取り出した。50℃で2日間減圧乾燥して、粉末状の3層構造の多層構造重合体粒子(Y−1)を得た。最外層を構成する重合体成分の数平均分子量(Mn)は、33,000であった。粒子構造を表1に示す。
(製造例3:比較用の多層構造重合体粒子(Y−2))
窒素雰囲気下、撹拌翼、冷却管、および滴下ロートを装着した重合器に、蒸留水200質量部および乳化剤(ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム)1.0質量部を入れ、均一に溶解させた。次いで、同温度にて、n−ブチルアクリレート(BA)25.5質量部、メチルメタクリレート(MMA)4.5質量部、多官能性単量体としてトリアリルイソシアヌレート(TAC)0.03質量部、および触媒としてキュメンハイドロパーオキサイド(CHP)0.03質量部からなる混合物を重合器内に注入し、窒素気流中で撹拌を行いながら重合温度を40℃に設定した。その後、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート0.03質量部を少量の水に溶解した溶液を徐々に加えて重合を開始し、1層目を形成した(層(Ia))。約4時間後、ガスクロマトグラフィで各単量体が95%以上消費されたことを確認した。
次いで、重合温度を80℃に昇温し、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート0.2質量部を少量の水に溶解した溶液を重合器内に添加した。メチルメタクリレート(MMA)10質量部、n−ブチルアクリレート(BA)10質量部、および触媒としてキュメンハイドロパーオキサイド(CHP)0.3質量部からなる混合物を滴下ロートより約120分かけて滴下し、2層目を形成した(層(Ib))。さらに、メチルメタクリレート(MMA)40質量部、n−ブチルアクリレート(BA)10質量部、触媒としてキュメンハイドロパーオキサイド0.3質量部からなる混合物を滴下ロートにより約240分かけて滴下し、3層目を形成した(層II)。
上記ラテックスを−30℃で24時間冷却して凍結凝集させた後、凝集物を融解させて取り出した。50℃で2日間減圧乾燥して、粉末状の3層構造の多層構造重合体粒子(Y−2)を得た。最外層を構成する重合体成分の数平均分子量(Mn)は、57,000であった。粒子構造を表1に示す。
(ブロック共重合体(B))
ブロック共重合体(B−1):[メチルメタクリレート(MMA)重合体ブロック(b1)]−[n−ブチルアクリレート(BA)重合体ブロック(b2)]−[メチルメタクリレート(MMA)重合体ブロック(b1)]からなり、重量平均分子量(Mw)が65,000であり、重合体ブロックの質量比(b1):(b2):(b1)が15.25:69.5:15.25であるトリブロック共重合体。
ブロック共重合体(B−2):[メチルメタクリレート(MMA)重合体ブロック(b1)]−[n−ブチルアクリレート(BA)重合体ブロック(b2)]−[メチルメタクリレート(MMA)重合体ブロック(b1)]からなり、重量平均分子量(Mw)が67,000であり、重合体ブロックの質量比(b1):(b2):(b1)が16.5:50.5:33.0であるトリブロック共重合体。
(メタクリル系樹脂(C))
メタクリル系樹脂(C−1):メチルメタクリレート(MMA)単位(含有量86質量%)およびメチルアクリレート(MA)単位(含有量14質量%)からなり、粘度平均重合度が490であるメタクリル系共重合体。
メタクリル系樹脂(C−2):メチルメタクリレート(MMA)単位(含有量94質量%)およびメチルアクリレート(MA)単位(6質量%)からなり、粘度平均重合度が1550であるメタクリル系共重合体。
[実施例1]
多層構造重合体粒子(A−1)90質量部、ブロック共重合体(B−1)20質量部、およびメタクリル系樹脂(C−1)10質量部を2軸押出機にてシリンダ温度210℃で溶融混練した。その後、溶融樹脂組成物を押出して、ペレット状のアクリル系熱可塑性樹脂組成物(R1)を得、70℃で24時間乾燥させた。押出温度140〜210℃に設定した20mmφ単軸押出機(OCS社製)を用いて、熱可塑性樹脂組成物(R1)を220℃に設定した150mm幅のTダイから押出した。これを45℃に設定した冷却ロールにて引き取り、幅120mm、厚さ0.5mmのフィルムを得た。熱可塑性樹脂組成物(R1)の組成および物性評価結果を表2に示す。
[実施例2〜6]
表2に示す組成に変更した以外は実施例1と同様にして、アクリル系熱可塑性樹脂組成物(R2)〜(R6)を得た。各実施例においては、実施例1に準じて成形し、得られた樹脂組成物を用いてフィルムを得た。各実施例における物性評価結果を表2に示す。
[比較例1〜10]
表3に示す組成に変更した以外は実施例1と同様にして、熱可塑性樹脂組成物(R11)〜(R20)を得た。各比較例においては、実施例1と同様にして、得られた樹脂組成物を用いてフィルムを得た。各比較例における物性評価結果を表3に示す。
[考察]
特定の多層構造重合体粒子(A)と特定のブロック共重合体(B)とを含む本発明に係るアクリル系熱可塑性樹脂組成物を用いた実施例1〜6で得られたフィルムは、全光線透過率が高く、ヘイズが小さく、透明性が良好であった。また、貯蔵弾性率が小さく、引張り破断伸びが大きく、柔軟性が良好であった。かつ、圧縮永久歪みが小さく、ゴム弾性が良好であった。さらに、最大引取り速度が大きく、フィルム成形性(成膜性)が良好であった。
これに対して、多層構造重合体粒子(A)単独、または多層構造重合体粒子(A)とメタクリル系樹脂(C)からなり、ブロック共重合体(B)を含まない熱可塑性樹脂組成物を用いた比較例1、2で得られたフィルムは、最大引取り速度が小さく、フィルム成形性(成膜性)が不良であった。
最外部の数平均分子量(Mn)が3.0万超である比較用の多層構造重合体粒子(Y)((Y−1)または(Y−2))を用いた熱可塑性樹脂組成物を用いた比較例3〜8で得られたフィルムは、引張り破断伸びが小さく、柔軟性が不良であった。特に、比較例3〜5、7〜8で得られたフィルムは、貯蔵弾性率が大きく、引張り破断伸びが小さく、柔軟性が著しく不良であった。比較用の多層構造重合体粒子(Y)((Y−1))を用い、比較用の多層構造重合体粒子(Y)((Y−1))とブロック共重合体(B)との質量比((Y)/(B))が2.0である熱可塑性樹脂組成物を用いた比較例6で得られたフィルムは、比較例3〜5、7〜8に対して貯蔵弾性率が改善されているが、圧縮永久歪みが大きく、ゴム弾性挙動が不良であった。比較例6のフィルムは、透明性も不良であった。
ブロック共重合体(B−1)のみからなる熱可塑性樹脂組成物を用いた比較例8で得られたフィルムは、柔らかすぎてフィルム成膜ができなかったため、最大引取り速度が測定できず、フィルム成形性(成膜性)が不良であった。また、圧縮永久歪みが大きく、ゴム弾性挙動も不良であった。ブロック共重合体(B−2)のみからなる熱可塑性樹脂組成物を用いた比較例9で得られたフィルムは、貯蔵弾性率が大きく、引張り破断伸びが小さく、柔軟性が著しく不良であった。また、圧縮永久歪みが大きく、ゴム弾性挙動も不良であった。














Figure 0006940490




Figure 0006940490









Figure 0006940490

















































本発明は上記実施形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、適宜設計変更が可能である。
この出願は、2016年4月27日に出願された日本出願特願2016−088910号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (14)

  1. 〜4層の多層構造重合体粒子(A)とブロック共重合体(B)とを含むアクリル系熱可塑性樹脂組成物であって、
    多層構造重合体粒子(A)は、内部に、アクリル酸エステル単量体単位50〜99.99質量%、他の単官能性単量体単位49.99〜0質量%、および多官能性単量体単位0.01〜10質量%からなる共重合体からなる少なくとも1つのゴム成分層(I)を有すると共に、最外部に、メタクリル酸エステル単量体単位40〜100質量%および他の単量体単位60〜0質量%からなり、かつ、下記方法で測定される数平均分子量が1,000〜30,000である共重合体からなる少なくとも1つの熱可塑性樹脂成分層(II)を有し、
    ゴム成分層(I)の総量と熱可塑性樹脂成分層(II)の総量との質量比(層(I)/層(II))が30/70〜90/10であり、平均粒子径が30〜150nmであるアクリル系多層構造重合体粒子であり、
    ブロック共重合体(B)は、下記方法で測定される重量平均分子量が32,000〜300,000のアクリル系ブロック共重合体であり、
    多層構造重合体粒子(A)とブロック共重合体(B)との質量比((A)/(B))が1/99〜99/1であるアクリル系熱可塑性樹脂組成物。
    (重量平均分子量および数平均分子量の測定方法)
    重量平均分子量および数平均分子量は、GPC法により測定され、GPCで測定したクロマトグラムを標準ポリスチレンの分子量に換算した値である。多層構造重合体粒子(A)の前記最外部を構成する前記共重合体の数平均分子量は、多層構造重合体粒子(A)をアセトンを用いて溶媒抽出して得られた多層構造重合体粒子(A)のアセトン可溶分をGPC測定に供して求める。
  2. 2〜4層の多層構造重合体粒子(A)とブロック共重合体(B)とを含むアクリル系熱可塑性樹脂組成物であって、
    多層構造重合体粒子(A)は、内部に、アクリル酸エステル単量体単位50〜99.99質量%、他の単官能性単量体単位49.99〜0質量%、および多官能性単量体単位0.01〜10質量%からなる共重合体からなる少なくとも1つのゴム成分層(I)を有すると共に、最外部に、メタクリル酸エステル単量体単位40〜100質量%および他の単量体単位60〜0質量%からなり、かつ、下記方法で測定される数平均分子量が1,000〜30,000である共重合体からなる少なくとも1つの熱可塑性樹脂成分層(II)を有し、
    ゴム成分層(I)の総量と熱可塑性樹脂成分層(II)の総量との質量比(層(I)/層(II))が30/70〜90/10であり、平均粒子径が30〜150nmであるアクリル系多層構造重合体粒子であり、
    多層構造重合体粒子(A)は、中心から、第1のゴム成分層(I)であるゴム成分層(Ia)と、第2のゴム成分層(I)であるゴム成分層(Ib)と、熱可塑性樹脂成分層(II)との3層構造の多層構造重合体粒子であり、ゴム成分層(Ia)とゴム成分層(Ib)との質量比((Ia)/(Ib))が5/95〜95/5であり、
    ゴム成分層(Ia)中のアクリル酸エステル単量体単位の含有率(質量%)からゴム成分層(Ib)中のアクリル酸エステル単量体単位の含有率(質量%)を差し引いた量が3質量%以上であり、
    ブロック共重合体(B)は、下記方法で測定される重量平均分子量が32,000〜300,000のアクリル系ブロック共重合体であり、
    多層構造重合体粒子(A)とブロック共重合体(B)との質量比((A)/(B))が1/99〜99/1であるアクリル系熱可塑性樹脂組成物。
    (重量平均分子量および数平均分子量の測定方法)
    重量平均分子量および数平均分子量は、GPC法により測定され、GPCで測定したクロマトグラムを標準ポリスチレンの分子量に換算した値である。多層構造重合体粒子(A)の前記最外部を構成する前記共重合体の数平均分子量は、多層構造重合体粒子(A)をアセトンを用いて溶媒抽出して得られた多層構造重合体粒子(A)のアセトン可溶分をGPC測定に供して求める。
  3. ゴム成分層(I)が、前記他の単官能性単量体単位としてスチレン単量体単位を含む、請求項1または2に記載のアクリル系熱可塑性樹脂組成物。
  4. ブロック共重合体(B)が、メタクリル酸エステル単量体単位を80質量%以上有する重合体ブロック(b1)10〜80質量%とアクリル酸エステル単量体単位を45質量%以上有する重合体ブロック(b2)90〜20質量%とを含む(但し、重合体ブロック(b1)と重合体ブロック(b2)との合計量を100質量%とする。)、請求項1〜3のいずれかに記載のアクリル系熱可塑性樹脂組成物。
  5. ブロック共重合体(B)がトリブロック共重合体である、請求項1〜4のいずれかに記載のアクリル系熱可塑性樹脂組成物。
  6. ブロック共重合体(B)が(b1)−(b2)−(b1)構造を有し、2つの重合体ブロック(b1)の構造単位の分子量が非同一であるアクリル系トリブロック共重合体である、請求項4に記載のアクリル系熱可塑性樹脂組成物。
  7. 多層構造重合体粒子(A)とブロック共重合体(B)との質量比((A)/(B))が51/49〜99/1である、請求項1〜6のいずれかに記載のアクリル系熱可塑性樹脂組成物。
  8. 多層構造重合体粒子(A)とブロック共重合体(B)との質量比((A)/(B))が60/40〜90/10である、請求項7に記載のアクリル系熱可塑性樹脂組成物。
  9. さらにメタクリル系樹脂(C)を含み、多層構造重合体粒子(A)とメタクリル系樹脂(C)との合計量100質量部に対してメタクリル系樹脂(C)の含有量が1〜20質量部である、請求項1〜8のいずれかに記載のアクリル系熱可塑性樹脂組成物。
  10. 請求項1〜9のいずれかに記載のアクリル系熱可塑性樹脂組成物からなる成形体。
  11. 請求項1〜9のいずれかに記載のアクリル系熱可塑性樹脂組成物からなるフィルム。
  12. Tダイ法により成膜する、請求項11に記載のフィルムの製造方法。
  13. 請求項1〜9のいずれかに記載のアクリル系熱可塑性樹脂組成物からなるアクリル系熱可塑性樹脂層と、他の樹脂層とを有する積層体。
  14. 前記他の樹脂層が、メタクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル、ABS樹脂、およびポリカーボネートからなる群より選ばれる少なくとも1種の熱可塑性樹脂を含む、請求項13に記載の積層体。
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