JP7298654B2 - (メタ)アクリル系樹脂組成物及び樹脂成形体 - Google Patents
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Description
性に優れ、且つ、機械的強度、熱的性質、成形加工性等の樹脂物性においてバランスのと
れた性能を有している。そのために、照明材料、光学材料、看板、ディスプレイ、装飾部
材、建築部材等の多くの用途に使用されており、これらの用途には難燃性と耐熱性が求め
られている。
熱性又は耐候性を損なわずに、難燃性を付与する検討が行われてきた。
特許文献1には、耐熱性改良単量体を含有したメタクリル樹脂とハロゲン化リン酸エス
テルからなる難燃性メタクリル樹脂板が提案されており、耐熱性改良単量体としてジシク
ロペンタニル(メタ)アクリレートが開示されている。
ステルからなる難燃性メタクリル樹脂板が提案されている。
特許文献3には、メチルメタクリレートとイソボルニル(メタ)アクリレートを含有す
る(メタ)アクリル系重合体と、耐炎性重合体燐化合物を含有する難燃性メタクリル樹脂
板が提案されている。
耐熱性改良単量体の含有量が少ないため、樹脂板の耐熱性は十分ではない。
特許文献2に記載のメタクリル樹脂板では、難燃性が向上するものの、樹脂板の耐候性
は十分ではなかった。
また、特許文献3に記載のメタクリル樹脂板では、耐熱性は得られるものの、難燃性は
十分ではなかった。
物及び該(メタ)アクリル系樹脂組成物からなる樹脂成形体を提供することにある。
〔1〕(メタ)アクリル系重合体(P)とリン原子含有化合物(C)を含有する(メタ)
アクリル系樹脂組成物であって、
前記(メタ)アクリル系重合体(P)が、
メタクリル酸メチル由来の繰り返し単位と、ビニル基を2個以上有する単量体(B)由
来の繰り返し単位と、芳香族炭化水素基又は炭素数3~20の脂環式炭化水素基を側鎖に
有する(メタ)アクリル酸エステル(M)由来の繰り返し単位を含み、
前記単量体(B)が、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート及びネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレートから選ばれる少なくとも1種を含み、
前記(メタ)アクリル酸エステル(M)が、炭素数3~20の脂環式炭化水素基を側鎖に有するメタクリル酸エステル(M1)として、メタクリル酸イソボルニル及びメタクリル酸シクロヘキシルから選ばれる少なくとも1種を含み、
前記(メタ)アクリル系重合体(P)中のメタクリル酸メチル由来の繰り返し単位の含有量が、前記(メタ)アクリル系重合体(P)の総質量に対して、81質量%以上95質量%以下であり、
前記(メタ)アクリル系重合体(P)中の前記単量体(B)由来の繰り返し単位の含有量が、0.05質量%以上0.40質量%以下であり、
前記(メタ)アクリル系重合体(P)中の前記メタクリル酸エステル(M1)由来の繰り返し単位の含有量が、4.0質量%以上14質量%以下であり、
前記リン原子含有化合物(C)が、リン酸エステル及びホスホン酸エステルから選ばれ
る少なくとも1種類であり、
前記(メタ)アクリル系樹脂組成物が、前記(メタ)アクリル系重合体(P)100質量部に対して、前記リン原子含有化合物(C)5.0質量部以上35質量部以下を含む、(メタ)アクリル系樹脂組成物。
〔3〕さらに光拡散剤として樹脂粒子(F)を含み、前記樹脂粒子(F)が(メタ)アクリル酸樹脂粒子及びスチレン系樹脂粒子からなる群から選択される少なくとも1種であり、前記(メタ)アクリル系重合体(P)100質量部に対する前記樹脂粒子(F)の含有量が0.1質量部以上4.0質量部以下である、請求項1に記載の(メタ)アクリル系樹脂組成物。
〔4〕前記〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の(メタ)アクリル系樹脂組成物からなる樹
脂成形体。
リル系樹脂組成物、及び該(メタ)アクリル系樹脂組成物からなる樹脂成形体を安定に提
供することができる。このような樹脂成形体は、看板・照明等の高い難燃性、耐熱性、耐
候性が要求される用途に好適である。
メタ)アクリル酸」は、各々「アクリレート」及び「メタクリレート」から選ばれる少な
くとも1種並びに「アクリル酸」及び「メタクリル酸」から選ばれる少なくとも1種を意
味する。
また、「単量体」は未重合の化合物を意味し、「繰り返し単位」は単量体が重合するこ
とによって形成された該単量体に由来する単位を意味する。繰り返し単位は、重合反応に
よって直接形成された単位であってもよく、ポリマーを処理することによって該単位の一
部が別の構造に変換されたものであってもよい。
本発明の(メタ)アクリル系樹脂組成物の実施態様の一例として、後述する(メタ)ア
クリル系重合体(P)及び後述するリン原子含有化合物(C)を含有する(メタ)アクリ
ル系樹脂組成物を例示できる。
前記(メタ)アクリル系樹脂組成物は、前記(メタ)アクリル系重合体(P)と前記リ
ン原子含有化合物(C)の含有量の合計が、該(メタ)アクリル系樹脂組成物の総質量を
100質量%として、90質量%以上含有することができる。
量部に対して、前記リン原子含有化合物(C)5.0質量部以上35質量部を以下含むこ
とができる。
(メタ)アクリル系重合体100質量部に対するリン原子含有化合物(C)の含有量の
下限は5.0質量部以上であれば、樹脂成形体の難燃性が良好となる。また、(メタ)ア
クリル系重合体100質量部に対するリン原子含有化合物(C)の含有量の上限は35質
量部以下であれば、樹脂成形体の耐熱性は良好となる。
本発明の(メタ)アクリル系樹脂組成物を用いて、難燃性、耐熱性及び耐候性に優れた
樹脂成形体を得ることができる。
本発明における(メタ)アクリル系樹脂組成物は、下記の(メタ)アクリル系重合体(
P)を構成成分の1つとして含む。前記(メタ)アクリル系重合体(P)を構成成分の1
つとして含むことにより、後述する他の構成成分との相乗効果により、耐熱性と難燃性に
優れた樹脂成形体を得ることが可能となる。
(1)メタクリル酸メチル由来の繰り返し単位
(2)ビニル基を2個以上有する単量体(B)由来の繰り返し単位
(3)芳香族炭化水素基又は炭素数3~20の脂環式炭化水素基を側鎖に有する(メタ)
アクリル酸エステル(M)由来の繰り返し単位(但し、芳香族炭化水素基又は炭素数3~
20の脂環式炭化水素基を側鎖に有するアクリル酸エステル(M2)由来の繰り返し単位
を除く。)5.0質量%以上15質量%以下
有量の下限は特に限定されるものではないが、樹脂成形体の耐衝撃性や機械強度が良好と
なることから、該(メタ)アクリル重合体(P)の総質量に対して、81質量%以上が好
ましい。また、含有量の上限は特に限定されるものではないが、樹脂成形体の難燃性が良
好となることから95質量%以下が好ましい。上記の上限値及び下限値は任意に組み合わ
せることができる。
量の下限は特に限定されないが、樹脂成形体の難燃性が良好となることから、該(メタ)
アクリル重合体(P)の総質量に対して、0.05質量%以上が好ましく、0.12質量
%部以上がより好ましい。また、含有量の上限は特に限定されないが、樹脂成形体の耐衝
撃性や機械強度が良好となることから0.40質量%以下が好ましく、0.36質量%以
下がより好ましい。上記の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。尚、具
体的な単量体(B)については後述する。
本発明において、(メタ)アクリル酸エステル(M)とは、芳香族炭化水素基又は炭素
数3~20の脂環式炭化水素基を側鎖に有する単官能の(メタ)アクリル酸エステル(但
し、芳香族炭化水素基又は炭素数3~20の脂環式炭化水素基を側鎖に有するアクリル酸
エステル(M2)を除く。)である。(メタ)アクリル酸エステル(M)を含有すること
により、樹脂成形体の難燃性は良好となる。
ル、メタクリル酸ボルニル、メタクリル酸ノルボルニル、メタクリル酸イソボルニル、メ
タクリル酸アダマンチル、メタクリル酸ジメチルアダマンチル、メタクリル酸メチルシク
ロヘキシル、メタクリル酸ノルボルニルメチル、メタクリル酸メンチル、メタクリル酸フ
ェンチル、メタクリル酸ジシクロペンタニル、メタクリル酸ジシクロペンテニル、メタク
リル酸ジシクロペンテニルオキシエチル、メタクリル酸シクロデシル、メタクリル酸4-
t-ブチルシクロヘキシル、メタクリル酸トリメチルシクロヘキシル、メタクリル酸ベン
ジル、メタクリル酸フェノキシエチル等のメタクリル酸エステル、及びそれらの誘導体が
挙げられる。これらは単独で又は2種以上を併せて使用できる。
ル酸エステル(M2)の具体例としては、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸ボルニ
ル、アクリル酸ノルボルニル、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸アダマンチル、アク
リル酸ジメチルアダマンチル、アクリル酸メチルシクロヘキシル、アクリル酸ノルボルニ
ルメチル、アクリル酸メンチル、アクリル酸フェンチル、アクリル酸ジシクロペンタニル
、アクリル酸ジシクロペンテニル、アクリル酸ジシクロペンテニルオキシエチル、アクリ
ル酸シクロデシル、アクリル酸4-t-ブチルシクロヘキシル、アクリル酸トリメチルシ
クロヘキシル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸フェノキシエチル等のアクリル酸エステ
ル、及びそれらの誘導体が挙げられる。
返し単位を含むことにより、樹脂成形体の難燃性が向上することの理由は定かでないが、
前記(メタ)アクリル系重合体(P)に含まれる(メタ)アクリル酸エステル(M)由来
の構造単位は、熱が加わると、分解して側鎖が脱離してメタクリル酸構造単位に転化し、
このメタクリル酸構造単位が、前記リン原子含有化合物(C)と相互作用して、リン原子
含有化合物(C)が有する難燃性向上効果を相乗的に高める効果を有することにより、(
メタ)アクリル系樹脂組成物が燃焼したときに炭化物(チャー)の生成量が増大して、難
燃性が向上するものと推定される。炭化物(チャー)は(メタ)アクリル系樹脂組成物の
難燃性を高める。さらに、(メタ)アクリル酸エステル(M)の脱離した側鎖が燃焼する
ときに周囲の酸素を消費して、燃焼場が酸欠状態になり、樹脂組成物の難燃性を更に高め
るものと推定される。
る繰り返し単位の含有量の下限は特に限定されないが、樹脂成形体の難燃性が良好となる
ことから、該重合体(P)の総質量に対して、5.0質量%以上が好ましく、6.0質量
%以上がより好ましい。樹脂成形体の耐衝撃性や機械強度が良好となることから15質量
%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましい。
しては、(メタ)アクリル酸エステル(M)由来の繰り返し単位として、芳香族炭化水素
基又は炭素数3~20の脂環式炭化水素基を側鎖に有するメタクリル酸エステル(M1)
由来の繰り返し単位を含む(メタ)アクリル系重合体(P)を用いることができる。
前記メタクリル酸エステル(M1)は、リン原子含有化合物(C)と相互作用して、リ
ン原子含有化合物(C)が有する難燃性向上効果を相乗的に高める効果を有するとともに
、樹脂成形体の吸水率が低下することにより、樹脂成形体の難燃性を向上できる。
しては、該(メタ)アクリル系重合体(P)の総質量に対して、前記メタクリル酸エステ
ル(M1)由来の繰り返し単位4.0質量%以上14質量%以下を含む(メタ)アクリル
系重合体(P)を用いることができる。
前記(メタ)アクリル系重合体(P)中の前記メタクリル酸エステル(M1)由来の繰
り返し単位の含有量の下限は特に限定されないが、樹脂成形体の難燃性と耐熱性が良好と
なることから、該重合体(P)の総質量に対して、4.0質量%以上が好ましく、5.0
質量%以上がより好ましい。また、含有量の上限については特に限定されないが、樹脂成
形体の耐候性が良好となることから14質量%以下が好ましく、13質量%以下がより好
ましい。上記の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
としてはメタクリル酸ジシクロペンタニル、メタクリル酸イソボルニル、メタクリル酸シ
クロヘキシル、メタクリル酸ベンジル等を挙げることができるが、特に限定されるもので
はない。中でも、メタクリル酸シクロヘキシル及びメタクリル酸イソボルニルから選ばれ
る少なくとも1種は、樹脂成形体の難燃性及び難燃性の向上効果が特に優れていることか
ら好ましい。
単量体(B)はビニル基を2個以上有する単量体であり、本発明の(メタ)アクリル系
樹脂組成物の構成成分の一つである。前記(メタ)アクリル系重合体(P)が単量体(B
)由来の構造単位を含むことにより、樹脂成形体の難燃性をより向上することができる。
単量体(B)としては、二官能(メタ)アクリレートが好ましい。例えばエチレングリ
コールジ(メタ)アクリレート、1,2-プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート
、1,3-ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(
メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカ
ンジメタノールジ(メタ)アクリレート等のアルカンジオールジ(メタ)アクリレートが
挙げられる。これらは単独で又は2種以上を併せて使用できる。
特に、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート及びネオペンチルグリコールジ(メ
タ)アクリレートから選ばれる少なくとも1種の単量体であれば、原料の取り扱い性が優
れることに加え、樹脂成形体の難燃性をより優れたものとできる点から好ましい。
本発明においては、必要に応じて、メタクリル酸メチル及び前記(メタ)アクリル酸エ
ステル(M)と共重合可能な単量体由来の繰り返し単位を、(メタ)アクリル系重合体(
P)総質量に対して、0質量%を超えて10質量%以下の範囲で、アクリル重合体(P)
に含有させることができる。
イソプロピル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸i-ブチル、(メタ
)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、イタコン酸等の不飽和カル
ボン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸等の酸無水物、N-フェニルマレイミド、N-
シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド誘導体、酢酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニ
ルエステル、塩化ビニル、塩化ビニリデン及びそれらの誘導体、メタクリルアミド、アク
リロニトリル等の窒素含有単量体、(メタ)アクリル酸グリシジルアクリレート等のエポ
キシ基含有単量体並びにスチレン、α-メチルスチレン等の芳香族ビニル化合物が挙げら
れる。
本発明では、樹脂成形体の難燃性を高めるために、(メタ)アクリル系樹脂組成物がリ
ン原子含有化合物を構成成分の一つ含むことが好ましい。難燃性向上効果を有するリン原
子含有化合物と、前記単量体(B)由来の繰り返し単位及び前記(メタ)アクリル酸エス
テル(M)由来の繰り返し単位との併用で難燃相乗効果が得られ、樹脂成形体の難燃性を
向上できる。
ル」と略する。)やホスホン酸エステル系化合物(以下、「ホスホン酸エステル」と略す
る。)を挙げることができる。具体的には、以下の化合物を例示できるが、これらに限定
されるものではない。これらの化合物は、単独使用で又は2種以上を併せて使用できる。
・モノエチルホスフェート、モノブチルホスフェート、メチルアッシドホスフェート、
エチルアッシドホスフェート、ブチルアッシドホスフェート、ジブチルホスフェート、ト
リメチルフォスフェート(TMP)、トリエチルフォスフェート(TEP)、トリフェニ
ルフォスフェート(TPP)、トリクレジルホスフェート(TCP)、トリキシレニルホ
スフェート(TXP)、クレジルジフェニルホスフェート(CDP)、2-エチルヘキシ
ルジフェニルホスフェート(EHDP)等の芳香族リン酸エステル、およびそれらの誘導
体化合物や、それらの縮合物。
ノール)との反応生成物。例えばレゾルシノールビス-ジフェニルホスフェート、レゾル
シノールビス-ジキシレニルホスフェート、ビスフェノールAビス-ジフェニルホスフェ
ート等の芳香族縮合リン酸エステル、およびそれらの誘導体化合物や、それらの縮合物。
クロロプロピル)フォスフェート、トリス(ジクロロプロピル)フォスフェート、トリス
(ジブロモプロピル)フォスフェート、ビス(2,3-ジブロモプロピル)-2,3-ジ
クロロプロピルフォスフェート、ビス(クロロプロピル)オクチルフォスフェート等、お
よびそれらの誘導体化合物や、それらの縮合物。
、ジフェニルビニルホスホナート、ジフェニルビニルホスフィンオキシド等、およびそれ
らの誘導体化合物や、それらの縮合物。
ハロゲン非含有リン酸エステルとしては、例えば、城北化学(株)製の「JAMP-2
」、「JAMP-4P」、「JP-501」、「JP-502」、「JP-504」、「
DBP」、大八化学工業(株)製の、「TMP」、「TEP」、「TPP」、「TCP」
、「TXP」、「CDP」、「PX-110」、「#41」、「CR-733S」、「C
R-741」、「PX-200」、「DAIGUARD-400/540/580/61
0」、含ハロゲン系リン酸エステルとしては「TMCPP」、「CRP」、「CR-90
0」、「CR-504L」、「CR-570」、「DAIGUARD-540」等の市販
品を用いることができる。
ホスホン酸エステルとしては、例えば、片山化学工業(株)製の「Vシリーズ」、丸菱
油化工業(株)製の「ノンネン73」等の市販品を用いることができる。
本発明においては、(メタ)アクリル系樹脂組成物が特定の光拡散剤を含むことにより
、看板・照明材料として適度な光拡散性を発現するための好適な光学特性及び着色特性を
有する、乳半色の樹脂成形体を得ることができる。
前記光拡散剤としては、後述する無機顔料(D)又は後述する樹脂粒子(F)を用いて
、前記樹脂成形体(B)を製造できる。
無機顔料(D)は、本発明の樹脂成形体(A)の構成成分の一つである。無機顔料(D
)としては、例えば、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、ケイ酸アル
ミニウムカリウム(雲母)、ケイ酸アルミニウム(カオリン)、酸化チタン、二酸化ケイ
素、フッ化カリウム、ケイ酸マグネシウム(タルク)、ガラスビーズ等の無機化合物が挙
げられる。これらの中で、樹脂成形体の難燃性能の発現性の点から酸化チタンが好ましい
。
品としては、例えば、酸化チタンとしては、石原産業社製)のタイペークシリーズ、超微
粒子酸化チタンTTOシリーズ、高純度酸化チタン(CR-EL,PTシリーズ)、堺化
学工業社製のルチル型(SR-1等)アナタース型(A-110等)、チタン工業社製の
STT-65C-S、シーアイ化成社製のNanoteck等、富士チタン工業の酸化チ
タン(アナターゼ型、ルチル型)が挙げられる。市販の無機顔料(D)の平均粒径につい
ては特に限定されるものではないが、樹脂成形体が使用される目的に応じて選択すればよ
い。例えば、市販の無機顔料として、0.1~1.5μmの顔料を入手することができる
。前記無機顔料(D)は、市販の顔料をそのまま使用してもよいし、必要に応じて公知の
方法で表面処理してから使用してもよい。
料(D)の含有量を0.001質量部以上0.35質量部以下とすることで、適度な拡散
率を有する樹脂成形体が得られる。また無機顔料(D)の含有量の上限が0.35質量部
以下であれば、樹脂成形体の難燃性を維持できることから好ましい。無機顔料(D)の含
有量の下限が0.001質量部以上であれば、樹脂成形体に適度な拡散率を付与できるこ
とから好ましく、0.05質量部以上であれば、樹脂成形体にさらに乳半色の色調を付与
できることからより好ましく、0.2質量部以上がさらに好ましい。
樹脂粒子(F)は、本発明の樹脂成形体(B)の構成成分の一つである。樹脂粒子(F
)としては、例えば、(メタ)アクリル樹脂粒子、スチレン系樹脂粒子、MS系樹脂(メ
タクリル-スチレン共重合樹脂)粒子、及びシリコーン系樹脂粒子、ポリエチレン系樹脂
粒子、ポリプロピレン系樹脂粒子、ポリエステル系樹脂粒子、ポリアミド系樹脂粒子等の
樹脂粒子が挙げられる。これらは1種又は2種以上を併用して使用することができる。樹
脂粒子(F)の構造としては、例えば、グラフトポリマーが挙げられる。樹脂粒子(F)
の形態としては、例えば、粉末、ビ-ズ、ペレット及び液体が挙げられる。本発明におい
ては、樹脂成形体(B)の光拡散性の点から、樹脂粒子(F)として(メタ)アクリル樹
脂粒子及びスチレン系樹脂粒子が好ましい。このような樹脂粒子(F)としては、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。市販品としては、例えば、(
メタ)アクリル樹脂粒子としては、三菱レイヨン(株)製のメタブレンシリーズ(W-3
41)、綜研化学(株)製のケミスノーMR-2G、MS-300X、旭化成ケミカルズ
(株)製のデルペットシリーズ(SRB215)等の市販品を挙げられる。またスチレン
系樹脂粒子としてはスチレン、p-メチルスチレン、p-クロロスチレン、クロロメチル
スチレン、α-メチルスチレン等のスチレン系単量体由来の粒子が挙げられる。これらス
チレン系樹脂粒子は、架橋されていても、架橋されていなくても良い。具体的には、綜研
化学社製のSXシリーズ(SX-130H、SX-200H、SX-350H)、積水化
成品工業社製のSBXシリーズ(SBX-6、SBX-8)等の市販品を挙げられる。
なく、樹脂成形体が使用される目的に応じて、公知の方法に従い制御すればよい。具体的
には、平均粒径0.5μm以上20μm以下とすることが好ましい。樹脂成形体中の樹脂
粒子(F)の平均粒径の下限は0.5μm以上であれば、樹脂成形体中の樹脂粒子(F)
の分散性が良好となる観点から好ましい。平均粒径の上限は20μm以下であれば、樹脂
成形体の外観の観点から好ましい。樹脂粒子(F)の平均粒径は、無機顔料(D)の平均
粒径を測定したのと同様の方法で得られる。
0.1質量部以上4.0質量部以下とすることで、適度な拡散率及び乳半色の色調を有す
る樹脂成形体が得られる。また樹脂粒子(F)の含有量の上限が4.0質量部以下であれ
ば、樹脂成形体の難燃性を維持できることから好ましく、樹脂粒子(F)の含有量の下限
が0.1質量部以上であれば、樹脂成形体に適度な拡散率を付与できることから好ましく
、1.5質量部以上であれば、樹脂成形体にさらに乳半色の色調を付与できることからよ
り好ましい。
(メタ)アクリル系樹脂組成物を得る方法としては、例えば、以下に示す重合性単量体
組成物(S1)にリン原子含有化合物(C)を含有させた重合性組成物(S2)を重合し
て(メタ)アクリル系樹脂組成物を得る方法が挙げられる。
重合性単量体組成物(S1)は、(メタ)アクリル系樹脂組成物を得るための原料の一
実施態様であり、メタクリル酸メチルと、ビニル基を2個以上有する単量体(B)と、メ
タクリル酸メチル由来の繰り返し単位を主成分として含む(メタ)アクリル系重合体(P
1)を、該重合性単量体組成物(S1)の総質量に対して、5.0質量%以上40質量%
以下と、芳香族炭化水素基又は炭素数3~20の脂環式炭化水素基を側鎖に有する(メタ
)アクリル酸エステル(M)(但し、芳香族炭化水素基又は炭素数3~20の脂環式炭化
水素基を側鎖に有するアクリル酸エステル(M2)を除く。)を、該重合性単量体組成物
(S1)の総質量に対して、5.0質量%以上15.0質量%以下を含有する組成物であ
る。
(P1)を含有することにより、前記重合性単量体組成物(S1)及び前記重合性組成物
(S2)は粘性を有する液体(以下、「シラップ」という)となるため、重合時間を短縮
でき、生産性向上することができる。
前記(メタ)アクリル系重合体(P1)のメタクリル酸メチル由来の繰り返し単位の含
有量は特に制限されるものではないが、メタクリル酸メチルの単独重合体、及び該(メタ
)アクリル系重合体(P1)の総質量に対して、メタクリル酸メチル由来の繰り返し単位
90質量%以上100質量%未満とメタクリル酸メチルと共重合可能な単量体由来の繰り
返し単位0質量%を超えて10質量%以下を含む(共)重合体から選ばれる少なくとも1
種類である。
と同じ単量体を用いることができる。
また、前記重合性単量体組成物(S1)は、前記(メタ)アクリル酸エステル(M)と
して、芳香族炭化水素基又は炭素数3~20の脂環式炭化水素基を側鎖に有するメタクリ
ル酸エステル(M1)を含むことにより、上述した理由により、得られる樹脂成形体の難
燃性と耐候性が良好にできる。
て、4.0質量%以上14.0質量%以下を含有することにより、得られる樹脂成形体の
難燃性と耐候性をより良好なものとすることができる。
前記重合性単量体組成物(S1)に含有されるメタクリル酸メチルの含有量は特に制限
されるものではないが、該重合性単量体組成物(S1)の総質量に対して、メタクリル酸
メチル45.0質量%以上90.0質量%以下を含有することにより、得られる樹脂成形
体の透明性や機械的強度を良好なものとすることができる。
る樹脂成形体の難燃性を良好にできる。前記単量体(B)の含有量は特に制限されるもの
ではないが、前記重合性単量体組成物(S1)が、該重合性単量体組成物(S1)の総質
量に対して、前記単量体(B)0.05質量%以上0.40質量%以下を含むことができ
る。
、前記リン原子含有化合物(C)5.0質量部以上35質量部以下を含むことにより、得
られる樹脂成形体の耐熱性と難燃性が良好となる。
また、本発明においては、前記重合性組成物(S2)が、特定の光拡散剤を含むことに
より、看板・照明材料として適度な光拡散性を発現するための好適な光学特性及び着色特
性を有する、乳半色の樹脂成形体を得ることができる。前記光拡散剤としては、上述した
無機顔料(D)又は上述した樹脂粒子(F)を用いることができる。
に制限されるものではないが、前記重合性単量体組成物(S1)100質量部に対して、
無機顔料を0.001質量部以上0.35質量部以下又は樹脂微粒子を0.1質量部以上
4.0質量部以下含有することにより、適度な拡散率と乳半色の色調を有する樹脂成形体
を得ることができる。
重合性単量体組成物(S1)は、予めメタクリル酸メチル由来の繰り返し単位を主成分
として含む(メタ)アクリル系重合体(P1)を含むことができる。
具体的には、重合性単量体組成物(S1)は、
メタクリル酸メチルと、ビニル基を2個以上有する単量体(B)と、前記メタクリル酸
メチル由来の繰り返し単位を主成分として含む(メタ)アクリル系重合体(P1)を、該
重合性単量体組成物(S1)の総質量に対して、5質量%以上40質量%以下と、芳香族
炭化水素基又は炭素数3~20の脂環式炭化水素基を側鎖に有する(メタ)アクリル酸エ
ステル(M)(但し、芳香族炭化水素基又は炭素数3~20の脂環式炭化水素基を側鎖に
有するアクリル酸エステル(M2)を除く。)を、該重合性単量体組成物(S1)の総質
量に対して、5.0質量%以上15質量%以下を含有する混合物とすることができる。
)及び重合性組成物(S2)は粘性を有する液体(以下、「シラップ」という)となるた
め、重合時間を短縮でき、生産性向上することができる。
上述したシラップを得る方法としては、例えば、以下の2つの方法を挙げることができ
る。
体(B)を含む単量体混合物に、重合体(P1)を溶解させる方法
(方法2)メタクリル酸メチル(MMA)の単独物、又は、MMA90質量%以上10
0質量%未満とMMAと共重合可能な単量体0質量%を超えて10質量%以下を含む単量
体混合物に公知のラジカル重合開始剤を添加して、その一部を重合させ、次いで、前記(
メタ)アクリル酸エステル(M)、前記単量体(B)、メタクリル酸メチル及びMMAと
共重合可能な単量体から選ばれる少なくとも一種類を所定量だけ添加する方法。
ジカル重合開始剤、及び、前記重合性組成物(S2)を重合して(メタ)アクリル系樹脂
組成物を得る際に使用されるラジカル重合開始剤としては、例えば、2,2’-アゾビス
(イソブチロニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)等の
アゾ化合物及びベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド等の過酸化物が挙
げられる。本発明においては、必要に応じて、ラジカル重合開始剤と共にアミン、メルカ
プタン等の促進剤を併用することができる。
組成物(S2)中の単量体100質量部に対して0.01質量部以上0.5質量部以下で
ある。
ラジカル重合する際の重合温度は、通常、使用するラジカル重合開始剤の種類に応じて
10~150℃の範囲で適宜設定される。また、重合性組成物(X1)は必要に応じて多
段階の温度条件で重合を行うことができる。
法が挙げられるが、これらの中で、生産性の点で、塊状重合法が好ましく、塊状重合法の
中でもキャスト重合(注型重合)法がより好ましい。
キャスト重合法により(メタ)アクリル系樹脂組成物を得る場合、例えば重合性組成物
(S2)を鋳型に注入して重合させることにより(メタ)アクリル系樹脂組成物を得るこ
とができる。
本発明の樹脂成形体を製造する方法は特定に限定されるものではなく、例えば、周辺を
樹脂チューブ等のガスケットでシールして対向させた2枚の無機ガラス板または金属板(
SUS板)からなる鋳型に前記重合性組成物(S2)を注入して加熱するセルキャスト法
か、または同一方向に同一速度で進行する片面鏡面研磨された2枚のステンレス製エンド
レスベルトとガスケットでシールされた空間を鋳型として上流から連続的に前記重合性組
成物(S2)を注入して加熱することによって連続的に重合する連続キャスト法により樹
脂成形体を得る方法が挙げられる。鋳型の空隙の間隔は所望の厚さの樹脂板が得られるよ
うに適宜調整されるが、一般的には1~30mmである。
樹脂成形体の耐熱性は、一般には難燃性の向上に伴い低下する傾向にあるという、難燃
性と所謂トレードオフの関係にある。すなわち、本発明の樹脂成形体は、相反する特性で
ある難燃性と耐熱性を両立させているという顕著な特性を有した樹脂成形体である。
前記樹脂成形体の形状としては、例えば、板状の成形体(樹脂板)が挙げられる。樹脂
板の厚みは、一般的には1mm以上30mm以下である。上述したキャスト法を用いる場
合、ガスケットの太さ(直径)を適宜調して、所望の厚みの樹脂板を得ることができる。
れ「質量部」及び「質量%」を示す。
また、実施例及び比較例で使用した化合物の略号は以下の通りである。
MMA:メタクリル酸メチル
IBXMA:メタクリル酸イソボルニル
IBXA:アクリル酸イソボルニル
EDMA:エチレングリコールジメタクリレート
CR570:含塩素縮合リン酸エステル(商品名、大八化学工業(株)製)
St系粒子:市販のスチレン系樹脂粒子(GPC重量平均分子量(Mw):9.1万)
酸化チタン:市販の酸化チタン(平均粒径:0.26μm)
実施例及び比較例における評価は以下の方法により実施した。
(1)難燃性
JIS K 6911-1979の耐燃性試験A法に準拠して樹脂成形体の試験片を作
製し、試験片の自消までに要した時間(自消時間)を測定した。また自消時間に応じて下
記の4段階評価を行い、「◎」及び「〇」のときに難燃性を合格とした。
◎:試験片の自消時間が1分未満である。
○:試験片の自消時間が1分以上3分未満である。
×:試験片の自消時間が3分以上である。
××:試験片が自消しない。
JIS K 7191に準拠して樹脂成形体の試験片(長さ127mm×幅12.7m
m)を作製し、試験片の荷重たわみ温度(以下、「HDT」と示す)(℃)を測定して耐
熱性を評価した。HDTに応じて下記の3段階評価を行い、「◎」及び「〇」のときに合
格とした。
◎:HDTが80℃を超える。
〇:HDTが70℃以上80℃未満である。
×:HDTが70℃未満である。
JIS K 7136に準拠して、ヘーズメーター(日本電色工業社製、製品:NDH
7000)を用いて、樹脂成形体の試験片(厚み5mm)のヘーズ値を測定した。ヘー
ズ値に応じて下記の3段階評価を行い、「◎」及び「〇」のときに合格とした。
◎:ヘーズ値が2.0%以下である。
〇:ヘーズ値が2.0%超えて10.0%以下である。
×:ヘーズ値が10.0%を超える。
樹脂成形体中の残存モノマーの含有量の測定は、ガスクロマトグラフィ測定装置(GC
装置)(島津製作所製、製品名:ガスクロマトグラフィGC2014、使用カラム:フロ
ンティアラボ社製DB-5、外径0.25mm/内径0.25μm、長さ30m、検出器
:FID)を使用して次のように行った。
樹脂成形体2.0gを塩化メチレン30mlに溶解し、これをGC用サンプルとした。
GC用サンプル1.0μlをGC装置に注入し、60℃で2分間保持した後、昇温速度1
5℃/分で150℃まで昇温した。得られたガスクロマトグラムのピーク面積と、あらか
じめ作成した検量線にもとづいて、本実験例及び本比較例に使用した単量体の含有量を算
出した。
JIS K7350-4に準拠して、サンシャインウェザーメーター(条件:63℃、
50%、水噴霧時間 12分/60分)で樹脂成形体を1000時間の暴露試験を行なっ
た。暴露試験の前後にイエローインデックス(YI)を測定し、その差をΔYIとした。
ΔYI値に応じて下記の3段階評価を行い、「◎」及び「〇」のときに合格とした。
◎:ΔYIが2以下である。
〇:ΔYIが2を超えて4以下である。
×:ΔYIが4を超える。
厚さ3mmの板状の樹脂成形体を用いて以下の評価を行った。樹脂成形体を、点灯した
45Wの蛍光灯から1.5mの距離のところに設置し、樹脂成形体を通して蛍光灯のラン
プ形状が確認できるかどうかの評価を行った。
○:蛍光灯のランプ形状は確認できない。
△:蛍光灯のランプ形状が極僅かに確認できる。
×:蛍光灯のランプ形状が明らかに確認できる。
厚さ3mmの板状の樹脂成形体を用いて以下の評価を行った。変角光度計((株)村上
色彩技術研究所製、商品名:GP-200)を用い、試料に0°で光を入射したときの、
試料に対して5°、20°、70°の角度における透過光の輝度値を測定し、拡散率を算
出した。
厚さ3mmの板状の樹脂成形体を用いて以下の評価を行った。自記分光光度計((株)
日立製作所製、商品名:U-4000)を用い、分光反射率係数を測定し、L*、a*及
びb*を算出した。
厚み3mmの板状の樹脂成形体を180℃で2分間加熱した後、真空成形機にて真空度
760mmHg、成形温度230℃及び成形時間30秒の条件で、ハット型(直径約10
cm、高さ約4cmの円柱型)に成形し、延伸率30%の樹脂成形体試験片を得た。得ら
れた延伸率30%の樹脂成形体試験片を用いて下記の評価を行った。
樹脂成形体試験片の延伸面を、点灯した45Wの蛍光灯から1.5mの距離のところに
設置し、樹脂成形体試験片を通して蛍光灯のランプ形状が確認できるかどうかの評価を行
った。
○:蛍光灯のランプ形状は確認できない。
△:蛍光灯のランプ形状が極僅かに確認できる。
×:蛍光灯のランプ形状が明らかに確認できる。
樹脂成形体試験片の延伸面を、レンズ付きLEDモジュール((株)ファーストシステ
ム製、発光色:昼白色、平均色温度:6,300゜K)から10cmの距離のところに設
置し、樹脂成形体試験片を通してLEDモジュールの形状が確認できるかどうかの評価を
行った。
○:LEDモジュールのLEDモジュール形状は確認できない。
△:LEDモジュールのLEDモジュール形状が極僅かに確認できる。
×:LEDモジュールのLEDモジュール形状が明らかに確認できる。
樹脂成形体試験片の延伸面の直上1.5mのところに点灯した45Wの蛍光灯を設置し
た時の樹脂成形体試験片の延伸面に写し出された蛍光灯の像のクリア度を目視により評価
した。
○:蛍光灯像はクリアに写っている。
△:蛍光灯像はわずかにざらついている。
×:蛍光灯像は大きくざらついている。
以下、実施例1~13に、(メタ)アクリル系樹脂組成物及び樹脂成形体の一例を開示
する。
(1)シラップ(A)の製造
冷却管、温度計及び攪拌機を備えた反応器(重合釜)にMMA100質量部を供給し、
撹拌しながら、窒素ガスでバブリングした後、加熱を開始した。内温が60℃になった時
点で、ラジカル重合開始剤である2,2’-アゾビス-(2,4-ジメチルバレロニトリ
ル)0.1部を添加し、更に内温100℃まで加熱した後、13分間保持した。次いで、
反応器を室温まで冷却してポリメタクリル酸メチル30質量%及びMMA70質量%を含
有するシラップ(A)を得た。
上記のシラップ(A)83.1質量部、単量体(B)としてIBXMA4.4質量部、
EDMA0.15質量部及びリン原子含有化合物(C)としてCR570(大八化学工業
(株)製、商品名)の12.0質量部を添加し、更にt-ヘキシルパーオキシピバレート
0.30質量部を添加して、重合性組成物(S2)を得た。2枚のSUS板を対向させ、
SUS板間の周縁部を樹脂製ガスケットで封じ、これを「型」とした2枚のSUS板間の
空隙間隔は4.1mmであった。次いで、前記重合性組成物(S2)を前記型に流し込み
、82℃で30分、次いで130℃で30分加熱して、重合性組成物(S2)を重合させ
た。その後、重合終了後の型を室温まで冷却し、SUS板を取り除いて厚さ3.0mmの
板状の樹脂成形体を得た。
験片を切り出した後に、試験片の切り出した面をフライス盤で研磨した。樹脂成形体の評
価結果を表2に示す。得られた樹脂成形体の難燃性はJIS K 6911-1979の
耐燃性試験A法で難燃性を有し、且つ耐熱性71℃、また耐候性(ΔYI)は良好であっ
た。樹脂成形体の評価結果を表2に示す。
重合性組成物(S2)の組成を表1に記載のとおりとした以外は実施例1と同様にして
樹脂成形体を得た。なお、実施例3~4、参考例3~5では、シラップ(A)にIBXM
A等の各種単量体や難燃剤(CR750)を添加するときに、表1に記載の光拡散剤を同
時に添加した。得られた樹脂成形体の評価結果を表2に示す。
また、実施例3~4、参考例3~5の樹脂成形体は、表2に記載のとおり、適度な光拡
散性と乳半色を有していた。
実施例1で調整したシラップ(A)を用いて、重合性組成物(S2)の組成を表2に記
載のとおりとした以外は実施例1と同様にして樹脂成形体を得た。樹脂成形体の評価結果
を表2に示す得られた樹脂成形体は(メタ)アクリル酸エステル(M)由来の繰り返し単
位の含有量が少ないため、耐熱性が劣っていた。
重合性組成物(S2)の組成を表2に記載のとおりとした以外は実施例1と同様にして
樹脂成形体を得た。得られた樹脂成形体の評価結果を表2に示す。得られた樹脂成形体は
、メタクリル酸エステル(M1)由来の繰り返し単位を過多に含み、アクリル酸エステル
(M2)由来の繰り返し単位を含まないため、得られた樹脂成形体中は、残存モノマー量
が多く、ヘーズ値が高く、耐候性も劣っていた。
重合性組成物(S2)の組成を表2に記載のとおりとして、更に表2記載の光拡散剤を
用いた以外は実施例1と同様にして樹脂成形体を得た。得られた樹脂成形体の評価結果を
表2に示す。
比較例3で得られた樹脂成形体は、(メタ)アクリル酸エステル(M)由来の繰り返し
単位を含まないため、同じ光拡散剤を同量含有する実施例5~8と比較して、難燃性が劣
っていた。
単位の含有量が過多のため、同じ光拡散剤を同量含有する実施例5~8と比較して、難燃
性と耐候性が劣っていた。
比較例5で得られた樹脂成形体は(メタ)アクリル酸エステル(M)由来の繰り返し単
位を含有していないため、同じ光拡散剤を同量含有する実施例9と比較して、難燃性が劣
っていた。
単位を含有していないため、同じ光拡散剤を同量含有する実施例9と比較して、耐候性が
劣っていた。
リル系樹脂組成物、及び該(メタ)アクリル系樹脂組成物からなる樹脂成形体を安定に提
供することができる。このような樹脂成形体は、看板等の高い難燃性が要求される用途に
好適に用いることができる。
Claims (4)
- (メタ)アクリル系重合体(P)とリン原子含有化合物(C)を含有する(メタ)アクリル系樹脂組成物であって、
前記(メタ)アクリル系重合体(P)が、
メタクリル酸メチル由来の繰り返し単位と、ビニル基を2個以上有する単量体(B)由来の繰り返し単位と、芳香族炭化水素基又は炭素数3~20の脂環式炭化水素基を側鎖に有する(メタ)アクリル酸エステル(M)由来の繰り返し単位を含み、
前記単量体(B)が、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート及びネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレートから選ばれる少なくとも1種を含み、
前記(メタ)アクリル酸エステル(M)が、炭素数3~20の脂環式炭化水素基を側鎖に有するメタクリル酸エステル(M1)として、メタクリル酸イソボルニル及びメタクリル酸シクロヘキシルから選ばれる少なくとも1種を含み、
前記(メタ)アクリル系重合体(P)中のメタクリル酸メチル由来の繰り返し単位の含有量が、前記(メタ)アクリル系重合体(P)の総質量に対して、81質量%以上95質量%以下であり、
前記(メタ)アクリル系重合体(P)中の前記単量体(B)由来の繰り返し単位の含有量が、0.05質量%以上0.40質量%以下であり、
前記(メタ)アクリル系重合体(P)中の前記メタクリル酸エステル(M1)由来の繰り返し単位の含有量が、4.0質量%以上14質量%以下であり、
前記リン原子含有化合物(C)が、リン酸エステル及びホスホン酸エステルから選ばれる少なくとも1種類であり、
前記(メタ)アクリル系樹脂組成物が、前記(メタ)アクリル系重合体(P)100質量部に対して、前記リン原子含有化合物(C)5.0質量部以上35質量部以下を含む、(メタ)アクリル系樹脂組成物。 - さらに光拡散剤として無機顔料(D)を含み、前記無機顔料(D)が酸化チタンであり、前記(メタ)アクリル系重合体(P)100質量部に対する前記無機顔料(D)の含有量が0.001質量部以上0.35質量部以下である、請求項1に記載の(メタ)アクリル系樹脂組成物。
- さらに光拡散剤として樹脂粒子(F)を含み、前記樹脂粒子(F)が(メタ)アクリル酸樹脂粒子及びスチレン系樹脂粒子からなる群から選択される少なくとも1種であり、前記(メタ)アクリル系重合体(P)100質量部に対する前記樹脂粒子(F)の含有量が0.1質量部以上4.0質量部以下である、請求項1に記載の(メタ)アクリル系樹脂組成物。
- 請求項1~3のいずれか1項に記載の(メタ)アクリル系樹脂組成物からなる樹脂成形体。
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