JP7352575B2 - メタクリル樹脂組成物、フィルムおよび積層体 - Google Patents

メタクリル樹脂組成物、フィルムおよび積層体 Download PDF

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Description

本発明は、樹脂組成物、フィルムおよび積層体に関する。
耐熱温度を高めることを目的として提案された樹脂材料として、例えば、特許文献1は、メタクリル酸メチルなどに由来する構造単位(M)と、ラクトン環単位、無水グルタル酸単位およびN-置換若しくは無置換グルタルイミド単位からなる群より選ばれる少なくともひとつの環構造を主鎖に有する構造単位(R)と、を含有し、且つゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定されるポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)に対する重量平均分子量(Mw)の比(Mw/Mn)が1.01~1.80である変性メタクリル樹脂を開示している。
特許文献2は、メタクリル酸メチル単位(M)と、ラクトン環単位、無水マレイン酸単位、無水グルタル酸単位、グルタルイミド単位、N-置換マレイミド単位、およびテトラヒドロピラン環構造単位からなる群より選ばれた、主鎖に環構造を有する少なくとも1種の環構造単位(R)とを含む第1のメタクリル系樹脂(A)と;メタクリル酸エステル単位を含むメタクリル酸エステル重合体ブロック(b1)と、アクリル酸エステル単位を含むアクリル酸エステル重合体ブロック(b2)とを含むブロック共重合体(B)とを含み、成分(A)と成分(B)との合計量100質量部に対して、成分(A)の量が10~99質量部であり、成分(B)の量が90~1質量部である、メタクリル系樹脂組成物を開示している。
特許文献3は、トリアドシンジオタクティシティ(rr)が65%以上であり且つメタクリル酸メチルに由来する構造単位の含有量が90質量%以上であるメタクリル樹脂〔1〕と、トリアドシンジオタクティシティ(rr)が45~58%であり且つメタクリル酸メチルに由来する構造単位の含有量が90質量%であるメタクリル樹枝〔2〕とを、メタクリル樹脂〔1〕とメタクリル樹脂〔2〕との合計量が90質量%以上で、且つメタクリル樹脂〔1〕/メタクリル樹脂〔2〕の質量比が40/60~70/30で含有する、メタクリル樹脂組成物を開示している。
特許文献4は、N-置換マレイミド単量体由来の構造単位、グルタルイミド系構造単位、及びラクトン環構造単位からなる群より選ばれる少なくとも一種である主鎖に環構造を有する構造単位(X)を含むメタクリル系樹脂を含むメタクリル系樹脂組成物であり、ビカット軟化温度が120~160℃の範囲にあり、1H-NMRを用いて求めた、メタクリル酸エステル単量体由来の構造単位におけるヘテロタクチック部(mr)の積分強度(H)に対するシンジオタクチック部(rr)の積分強度(S)の比(S/H)が1.20~1.50の範囲にあり、メタノール可溶分の量が、メタノール可溶分の量とメタノール不溶分の量との合計量100質量%に対して、5質量%以下であることを特徴とする、メタクリル系樹脂組成物を開示している。
特許文献5は、メタクリル酸メチルに由来する構造単位および環構造を主鎖に有する構造単位を有し且つトリアドシンジオタクティシティ(rr)が58%以上85%以下でありメタクリル樹脂を含有し、且つガラス転移温度が120℃以上であるメタクリル樹脂組成物からなり、且つフィルム厚が10~50μmである、蒸着用の基材フィルムを開示している。
特開2017-179103号公報 特開2016-8225号公報 WO2014/185509A 特許第6151423号公報 特開2017-101128号公報
本発明の目的は、耐熱温度および曲げ弾性率が高く、低い吸水率の成形体を得ることができる樹脂組成物を提供することである。
本発明は以下の形態を包含する。
[1] メタクリル酸エステル単位を有し且つトリアドシンジオタクティシティ(rr)が56%以上である樹脂〔1〕、および
(メタ)アクリル酸エステル単位(M)と、ラクトン環単位、無水グルタル酸単位およびN-置換若しくは無置換グルタルイミド単位からなる群より選ばれる少なくともひとつの環構造を主鎖に有する単位(R)2~20質量%とを含有する樹脂〔2〕
を含み、且つ樹脂〔1〕/樹脂〔2〕の質量比が20/80~80/20である、樹脂組成物。
[2] 樹脂〔1〕は、メタクリル酸メチル単位の含有量が90重量%以上であり且つガラス転移温度が122℃以上である、[1]に記載の樹脂組成物。
[3] 単位(R)が式(1)で表される単位である、[1]または[2]に記載の樹脂組成物。

Figure 0007352575000001

(式(1)中、R3は、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基であり、R4は、水素原子、炭素数1~18のアルキル基、炭素数3~12のシクロアルキル基または芳香環を含む炭素数6~15の有機基である。)
[4] 単位(M)がメタクリル酸メチル単位である、[1]~[3]のいずれかひとつに記載の樹脂組成物。
[5] 樹脂〔2〕は、ガラス転移温度が122℃以上130℃以下である、[1]~[4]のいずれかひとつに記載の樹脂組成物。
[6] [1]~[5]のいずれかひとつに記載の樹脂組成物からなる、フィルム。
[7] [1]~[5]のいずれかひとつに記載の樹脂組成物からなる、加飾フィルム。
[8] [1]~[5]のいずれかひとつに記載の樹脂組成物からなる、ディスプレイ前面板用保護フィルム。
[9] [1]~[5]のいずれかひとつに記載の樹脂組成物からなる、偏光子保護フィルム。
[10] [1]~[5]のいずれかひとつに記載の樹脂組成物からなる層(a)を少なくとも1つ有する、積層体。
[11] ポリカーボネート樹脂からなる層(b)を少なくとも1つさらに有する、[10]に記載の積層体。
[12] 少なくとも一方の最表層が層(a)である、[11]に記載の積層体。
[13] [10]~[12]のいずれかひとつに記載の積層体を有する、ディスプレイ部材。
本発明の樹脂組成物は、成形加工性に優れる。本発明の樹脂組成物によると、耐熱温度および曲げ弾性率が高く、低い吸水率の成形体を得ることができる。
本発明の成形体は、高い耐熱性と高い透明性の要求される用途、例えば、偏光子保護フィルム、位相差板、液晶保護板などのような光学フィルム、携帯型情報端末の表面材、携帯型情報端末の表示窓保護フィルム、導光フィルム、各種ディスプレイの前面板などに好適である。
本発明の積層板は、液晶ディスプレイの表面保護板、位相差制御板、位相差制御フィルムなどに好適である。
本発明の樹脂組成物は、樹脂〔1〕および樹脂〔2〕を含む。
本発明に用いられる樹脂〔1〕は、メタクリル酸エステル単位を主に有する重合体である。樹脂〔1〕に有するメタクリル酸エステル単位の量は、樹脂〔1〕に有する全単位に対して、好ましくは90質量%以上、より好ましくは95質量%以上、さらに好ましくは98質量%以上、よりさらに好ましくは99質量%以上、最も好ましくは100質量%である。
メタクリル酸エステルとしては、例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチルなどのメタクリル酸アルキルエステル;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;メタクリル酸シクロへキシル、メタクリル酸ノルボルニルなどのメタクリル酸シクロアルキルエステル;などを挙げることができる。これらのうち、メタクリル酸アルキルエステルが好ましく、メタクリル酸メチルが最も好ましい。
樹脂〔1〕には、メタクリル酸エステル単位以外の、他の単量体単位をさらに有してもよい。他の単量体としては、一分子中に重合性の炭素-炭素二重結合を一つだけ有する単量体を挙げることができる。例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2-エチルへキシルなどのアクリル酸アルキルエステル;アクリル酸フェニルなどのアクリル酸アリールエステル;アクリル酸シクロへキシル、アクリル酸ノルボルニルなどのアクリル酸シクロアルキルエステル;スチレン、α-メチルスチレンなどの芳香族ビニル化合物;アクリルアミド;メタクリルアミド;アクリロニトリル;メタクリロニトリル;などを挙げることができる。
樹脂〔1〕は、主鎖に環構造を有しないことが好ましい。環構造としては、後述する、ラクトン環単位、無水グルタル酸単位、N-置換若しくは無置換グルタルイミド単位、無水マレイン酸単位、N-置換マレイミド単位、テトラヒドロピラン環単位、ノルボルネン環単位などを挙げることができる。
本発明に用いられる樹脂〔1〕は、トリアドシンジオタクティシティ(rr)が、好ましくは56%以上、より好ましくは57%以上、さらに好ましくは58%以上である。
トリアドシンジオタクティシティ(rr)は、連続する3つの構造単位の連鎖(3連子、triad)が有する2つの連鎖(2連子、diad)が、ともにラセモ(rrと表記する)である割合である。なお、ポリマー分子中の構造単位の連鎖(2連子、diad)において立体配置が同じものをメソ(meso)、逆のものをラセモ(racemo)と称し、それぞれm、rと表記する。
トリアドシンジオタクティシティ(rr)(%)は、重水素化クロロホルム中、30℃で1H-NMRスペクトルを測定し、そのスペクトルからTMSを0ppmとした際の0.6~0.95ppmの領域の面積(X)と0.6~1.35ppmの領域の面積(Y)とを計測し、式:(X/Y)×100にて算出することができる。
樹脂〔1〕は、ガラス転移温度が、好ましくは122℃以上、より好ましくは123℃以上、さらに好ましくは124℃以上である。なお、「ガラス転移温度(Tg)」は、JIS K7121に準拠して測定する。具体的には、試料を230℃まで昇温し、次いで室温まで冷却する。その後、室温から230℃までを10℃/分で昇温させる。第2回目の昇温時に測定されるDSC曲線から求められる中間点を「ガラス転移温度(Tg)」とする。
樹脂〔1〕は、重量平均分子量Mwが、好ましくは40000~150000、より好ましくは40000~120000、さらに好ましくは50000~100000である。樹脂〔1〕の重量平均分子量は、耐衝撃性、靭性、および引張強度などの観点から上記の範囲が好ましい。
樹脂〔1〕は、JIS K7210に準拠して測定される、230℃、3.8kg荷重におけるメルトフローレート(MFR)が、好ましくは0.1~20g/10分、より好ましくは0.5~15g/10分、さらに好ましくは1.0~10g/10分である。
樹脂〔1〕は、その製造方法によって制限されず、例えば、制御ラジカル重合(精密ラジカル重合)法、アニオン重合法、グループトランスファー重合法などによって得ることができる。重合は、反応液の形態によって、塊状重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合などに大別することができる。これらの中で、生産性が高く、耐熱分解性に優れ、異物が少なく、二量体や三量体が少なく、得られる成形体の外観に優れるなどの観点から、アニオン重合法が好ましく、アニオン溶液重合法がより好ましい。アニオン重合法における、重合温度、重合時間、連鎖移動剤の種類や量、重合開始剤の種類や量などは、所望の特性を得るために、適宜選択することができる。
樹脂〔1〕を製造するためのアニオン重合法としては、例えば、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の塩などの鉱酸塩の存在下でアニオン重合する方法(特公平7-25859号公報参照)、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(特開平11-335432号公報参照)、有機希土類金属錯体を重合開始剤としてアニオン重合する方法(特開平6-93060号公報参照)などを挙げることができる。
樹脂〔1〕の製造のためのアニオン重合法においては、重合開始剤として、n-ブチルリチウム、sec-ブチルリチウム、イソブチルリチウム、tert-ブチルリチウム等のアルキルリチウムを用いることが好ましい。また、生産性の観点から有機アルミニウム化合物を共存させることが好ましい。有機アルミニウム化合物としては、AlRabc(式中、Ra、RbおよびRcは、それぞれ独立して置換若しくは無置換アルキル基、置換若しくは無置換シクロアルキル基、置換若しくは無置換アリール基、置換若しくは無置換アラルキル基、置換若しくは無置換アルコキシル基、置換若しくは無置換アリールオキシ基またはN,N-二置換アミノ基を表す。さらに、RbおよびRcは、それらが一緒になって成る置換基を有していてもよいアリーレンジオキシ基であってもよい。)で表わされる化合物を挙げることができる。有機アルミニウム化合物の具体例としては、イソブチルビス(2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノキシ)アルミニウム、イソブチルビス(2,6-ジ-tert-ブチルフェノキシ)アルミニウム、イソブチル〔2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-tert-ブチルフェノキシ)〕アルミニウム等を挙げることができる。また、アニオン重合法においては、重合反応を制御するために、エーテルや含窒素化合物などを共存させることもできる。
樹脂〔1〕は、異なる2種以上のメタクリル樹脂を混練して、トリアドタクティシティ(rr)の値、メタクリル酸エステル単位の含有量などの各種物性を上記範囲内になるように調整して得られるものであってもよい。例えば、トリアドシンジオタクティシティ(rr)が56%未満であるメタクリル樹脂とトリアドシンジオタクティシティ(rr)が56%以上であるメタクリル樹脂とを混練することによって、樹脂〔1〕を得てもよい。
本発明に用いられる樹脂〔2〕は、単位(M)と単位(R)とを含有するものである。
単位(M)は、(メタ)アクリル酸エステル単位である。(メタ)アクリル酸エステル単位としては、例えば、式(2)で表される単位を挙げることができる。

Figure 0007352575000002

(式(2)中、R1は水素原子またはメチル基であり、R2は水素原子、炭素数1~18のアルキル基、炭素数3~12のシクロアルキル基または芳香環を含む炭素数6~15の有機基である。)
2における炭素数1~18のアルキル基は、アルカン中の水素原子ひとつが外れてなる基である。アルキル基は置換基を有してもよい。炭素数1~18のアルキル基としては、メチル基、エチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2-エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基などの無置換アルキル基;カルボキシエチル基、ヒドロキシヘキシル基、ヒドロキシカルボニルエチル基、アリル基、N,N-ジメチルアミノメチル基、アミノメチル基などのような置換アルキル基を挙げることができる。
2における炭素数3~12のシクロアルキル基は、シクロアルカン中の水素原子ひとつが外れてなる基である。シクロアルキル基は置換基を有してもよい。炭素数3~12のシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ビシクロ[2.2.1]ヘプチル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、2-エテニルビシクロ[2.2.1]ヘプチル基、N,N-ジメチルアミノ-シクロヘキシル基、tert-ブチル-シクロヘキシル基などを挙げることができる。
2における芳香環を含む炭素数6~15の有機基としては、ピリジルメチル基、フェニル基、ピラジノ[2,3-b]ピラジル基、ピリド[2,3-b]ピラジル基、キノキサリル基、キノリル基、ナフタレニル基、ピリド[3,4-b]キノキサリル基、ピリド[3,4-b][1.7]ナフチリジニル基、フェナジニル基、フェナントロリル基、アクリジニル基、アントラセニル基、フェナントレニル基、ピリド[3,2-f][1.7]フェナントロリニル基などを挙げることができる。
これらのうち、R1がメチル基で、R2がメチル基であること、すなわち、単位(M)がメタクリル酸メチルに由来する単位であることが好ましい。
樹脂〔2〕に含有される単位(M)の量は、樹脂〔2〕に含有される全単位に対して、好ましくは80~98質量%、より好ましくは85~98質量%、さらに好ましくは90~97質量%である。
単位(R)は、ラクトン環単位、無水グルタル酸単位およびN-置換若しくは無置換グルタルイミド単位からなる群より選ばれる少なくともひとつの環構造を主鎖に有する単位である。
ラクトン環単位は、>CH-O-C(=O)-基を環構造に含む単位である。>CH-O-C(=O)-基を環構造に含む単位は、環構成元素が好ましくは、4~8、より好ましくは5~6、最も好ましくは6である。>CH-O-C(=O)-基を環構造に含む単位としては、β-プロピオラクトンジイル構造単位、γ-ブチロラクトンジイル構造単位、δ-バレロラクトンジイル構造単位などのラクトンジイル構造単位を挙げることができる。>CH-O-C(=O)-基を環構造に含む単位は、例えば、ヒドロキシ基およびエステル基を有する重合体を、ヒドロキシ基およびエステル基による分子内環化によって得ることができる。なお、式中の「>C」は炭素原子Cに結合手が2つあることを意味する。
例えば、δ-バレロラクトンジイル構造単位としては、式(I)で表される単位を挙げることができる。
Figure 0007352575000003

式(I)中、R5、R6およびR7はそれぞれ独立に水素原子または炭素数1~20の有機基、好ましくは水素原子または炭素数1~10の有機基、より好ましくはR5およびR6がメチル基、R7が水素原子である。ここで、有機基は、炭素数1~20であれば、特に限定されず、例えば、直鎖若しくは分岐状のアルキル基、アリール基、-OCOCH3基、-CN基等を挙げることができる。有機基は酸素原子などのヘテロ原子を含んでいてもよい。
ラクトン環単位は、特開2000-230016号公報、特開2001-151814号公報、特開2002-120326号公報、特開2002-254544号公報、特開2005-146084号公報などに記載の方法、例えば、2-(ヒドロキシアルキル)アクリル酸エステルに由来する構造単位と(メタ)アクリル酸メチルに由来する構造単位との分子内環化などによって、樹脂〔2〕に含有させることができる。
無水グルタル酸単位は、2,6-ジオキソジヒドロピランジイル構造を有する単位である。2,6-ジオキソジヒドロピランジイル構造を有する単位としては、式(II)で表される単位を挙げることができる。
Figure 0007352575000004

式(II)中、R8はそれぞれ独立に水素原子または炭素数1~5のアルキル基であり、好ましくはメチル基である。
2,6-ジオキソジヒドロピランジイル構造を有する単位は、特開2007-197703号公報、特開2010-96919号公報などに記載の方法、例えば、隣り合う二つの(メタ)アクリル酸に由来する構造単位の分子内環化、(メタ)アクリル酸に由来する構造単位と(メタ)アクリル酸メチルに由来する構造単位との分子内環化などによって、樹脂〔2〕に含有させることができる。
N-置換若しくは無置換グルタルイミド単位は、N-置換若しくは無置換2,6-ジオキソピペリジンジイル構造を有する単位である。
N-置換若しくは無置換2,6-ジオキソピペリジンジイル構造を有する単位としては、式(III)で表される単位を挙げることができる。
Figure 0007352575000005

式(III)中、R3はそれぞれ独立に水素原子またはメチル基であり、メチル基が好ましい。R4は水素原子、炭素数1~18のアルキル基、炭素数3~12のシクロアルキル基、または芳香環を含む炭素数6~15の有機基であり、好ましくは水素原子、メチル基、n-ブチル基、シクロヘキシル基またはベンジル基であり、より好ましくはメチル基である。
N-置換若しくは無置換グルタルイミド単位は、WO2005/10838A1、特開2010-254742号公報、特開2008-273140号公報、特開2008-274187号公報などに記載の方法、具体的には、隣り合う二つのメタクリル酸メチルに由来する構造単位に、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、n-プロピルアミン、イソプロピルアミン、n-ブチルアミン、イソブチルアミン、tert-ブチルアミン、n-ヘキシルアミン等の脂肪族炭化水素基含有アミン、アニリン、トルイジン、トリクロロアニリン等の芳香族炭化水素基含有アミン、シクロヘキシルアミン等などの脂環式炭化水素基含有アミン、尿素、1,3-ジメチル尿素、1,3-ジエチル尿素、1,3-ジプロピル尿素などを反応させることによって得ることができる。これらの中で、メチルアミンが好ましい。
樹脂〔2〕に含有される単位(R)の量は、樹脂〔2〕に含有される全単位に対して、好ましくは2~20質量%、より好ましくは2~15質量%、さらに好ましくは3~10質量%である。単位(R)の量を上記の範囲内で変えることによって、樹脂〔2〕の配向複屈折を変更することができる。
樹脂〔2〕において、単位(R)/単位(M)との質量比は、好ましくは2/98~20/80、よリ好ましくは2/98~15/95、さらに好ましくは3/97~10/90である。
樹脂〔2〕は、単位(M)および単位(R)以外の単位(O)を含有してもよい。単位(O)としては、(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロニトリル、スチレンなどの一分子中に重合性の炭素-炭素二重結合を1つだけ有するビニル系単量体に由来する単位を挙げることができる。樹脂〔2〕に含有し得る単位(O)の量は、樹脂〔2〕に含有する全単位に対して、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下である。なお、単位(M)、(R)および(O)の割合は、1H-NMRなどによって測定することができる。
樹脂〔2〕は、重量平均分子量が、好ましくは10000~200000、より好ましくは40000~200000、さらに好ましくは50000~150000、よりさらに好ましくは50000~120000、最も好ましくは50000~100000である。樹脂〔2〕の重量平均分子量は、流動性、強度、靭性等の観点から適宜設定できる。
樹脂〔2〕は、JIS K7210に準拠して測定される、230℃、3.8kg荷重におけるメルトフローレート(MFR)が、好ましくは0.1~20g/10分、さらに好ましくは0.5~15g/10分、よりさらに好ましくは1.0~10g/10分である。
樹脂〔2〕は、ガラス転移温度が、好ましくは122℃以上130℃以下、より好ましくは123℃以上129℃以下、さらに好ましくは124℃以上129℃以下である。
樹脂〔2〕は、メタクリル酸エステル単位を主に有する前駆体樹脂を環構造形成反応させることを含む方法によって得ることができる。
樹脂〔2〕の製造に用いられる前駆体樹脂の重量平均分子量や分子量分布は、所望の重量平均分子量や分子量分布を有する樹脂〔2〕を得る観点から適宜設定できる。
前駆体樹脂のガラス転移温度は、下限が、好ましくは122℃、より好ましくは125℃、さらに好ましくは128℃であり、上限が、好ましくは140℃である。
前駆体樹脂は、メタクリル酸エステル単位の含有量が、好ましくは90質量%以上、より好ましくは95質量%以上、さらに好ましくは98質量%以上、よりさらに好ましくは99質量%以上、最も好ましくは100質量%である。
メタクリル酸エステルとしては、例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチルなどのメタクリル酸アルキルエステル;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;メタクリル酸シクロへキシル、メタクリル酸ノルボルニルなどのメタクリル酸シクロアルキルエステル;などを挙げることができる。これらのうち、メタクリル酸アルキルエステルが好ましく、メタクリル酸メチルが最も好ましい。前駆体樹脂は、メタクリル酸エステル単位のうち、メタクリル酸メチル単位の含有量が、好ましくは90質量%以上、より好ましくは95質量%以上、さらに好ましくは98質量%以上、よりさらに好ましくは99質量%以上、最も好ましくは100質量%である。
前駆体樹脂に含有し得る、メタクリル酸エステル単位以外の単位としては、例えば、一分子中に重合性の炭素-炭素二重結合を一つだけ有するビニル系単量体単位を挙げることができる。該ビニル系単量体としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2-エチルへキシルなどのアクリル酸アルキルエステル;アクリル酸フェニルなどのアクリル酸アリールエステル;アクリル酸シクロへキシル、アクリル酸ノルボルニルなどのアクリル酸シクロアルキルエステル;スチレン、α-メチルスチレンなどの芳香族ビニル化合物;アクリルアミド;メタクリルアミド;アクリロニトリル;メタクリロニトリル;などを挙げることができる。
前駆体樹脂は、例えば、制御ラジカル重合(精密ラジカル重合)法、アニオン重合法、グループトランスファー重合法などによって得ることができる。重合は、反応液の形態によって、塊状重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合などに大別することができる。これらの中で、生産性が高く、耐熱分解性が高く、異物が少なく、メタクリル酸エステルの二量体や三量体が少なく、成形体の外観が優れるという観点から、アニオン重合法が好ましく、アニオン溶液重合法がより好ましい。アニオン重合法において、重合温度、重合時間、連鎖移動剤の種類や量、重合開始剤の種類や量などを調整することにより、所望の特性を有する前駆体樹脂を得ることができる。
環構造形成反応は、例えば、押出機を用いて、行うことができる。押出機として、例えば、単軸押出機、二軸押出機、多軸押出機などを挙げることができる。混合性能の点から、二軸押出機が好ましい。二軸押出機として、非噛合い型同方向回転式、噛合い型同方向回転式、非噛合い型異方向回転式、噛合い型異方向回転式などを挙げることができる。噛合い型同方向回転式は、高速回転が可能であり、混合を効率的に促進できるので好ましい。これらの押出機は、単独で用いても、直列に繋いで用いてもよい。
押出機を用いての環構造形成反応では、例えば、原料である前駆体樹脂を押出機の原料投入部から投入し、該前駆体樹脂を溶融させ、シリンダ内に充満させた後、添加ポンプを用いてイミド化剤などを押出機中に注入することにより、押出機中で環構造形成反応を進行させることができる。
押出機中の反応ゾーンの樹脂温度は180~300℃の範囲にすることが好ましく、200~290℃の範囲にすることがより好ましい。反応ゾーンの樹脂温度が180℃未満だと環構造形成反応の反応効率が低く、樹脂〔2〕の耐熱性が低下する傾向となる。反応ゾーンの樹脂温度が300℃を超えると樹脂の分解が著しくなり得られる樹脂〔2〕の機械的強度が低下する傾向となる。なお、押出機中の反応ゾーンとは、押出機のシリンダにおいてイミド化剤などの注入位置から樹脂吐出口(ダイス部)までの間の領域をいう。
押出機の反応ゾーン内での反応時間を長くすることにより、環構造形成反応をより進行させることができる。押出機の反応ゾーン内の反応時間は10秒より長くすることが好ましく、さらには30秒より長くすることがより好ましい。10秒以下の反応時間では環構造形成反応がほとんど進行しない可能性がある。
押出機での樹脂圧力は、大気圧~50MPaの範囲内とすることが好ましく、さらには1~30MPaの範囲内とすることがより好ましい。通常の押出機の機械耐圧は50MPa程度である。50MPa以上とするには特殊な装置が必要となる。
大気圧以下に減圧可能なベント孔を有する押出機を使用することが好ましい。このような構成によれば、未反応物、もしくはメタノール等の副生物やモノマー類を除去することができ、変性メタクリル樹脂からなる成形体の破断強度が向上する傾向となる。
環構造形成反応には、押出機の代わりに、例えば、住友重機械工業(株)製のバイボラックのような横型二軸反応装置やスーパーブレンドのような竪型二軸攪拌槽などの高粘度対応の反応装置も好適に使用できる。
環構造形成反応時に樹脂〔2〕中にカルボキシ基が副生することがある。このカルボキシ基は、必要に応じてエステル化剤や触媒などによりエステル基に変換してもよい。これにより光学フィルムを製造する際の樹脂の発泡が低減できる。かかるエステル基は、使用するエステル化剤や触媒により異なるが、溶融成形時の樹脂溶融粘度の低減およびエステル化の反応性、エステル化後の樹脂の耐熱性の観点から、メタクリル酸メチル単位を含むことが好ましく、メタクリル酸メチル単位とメタクリル酸エチル単位を共に含むことがより好ましい。
エステル化剤としては、例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、2,2-ジメトキシプロパン、ジメチルスルホキシド、トリエチルオルトホルメート、トリメチルオルトアセテート、トリメチルオルトホルメート、ジフェニルカーボネート、ジメチルサルフェート、メチルトルエンスルホネート、メチルトリフルオロメチルスルホネート、メチルアセテート、メタノール、エタノール、メチルイソシアネート、p-クロロフェニルイソシアネート、ジメチルカルボジイミド、ジメチル-tert-ブチルシリルクロライド、イソプロペニルアセテート、ジメチルウレア、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、ジメチルジエトキシシラン、テトラ-N-ブトキシシラン、ジメチル(トリメチルシラン)フォスファイト、トリメチルフォスファイト、トリメチルフォスフェート、トリクレジルフォスフェート、ジアゾメタン、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、シクロヘキセンオキサイド、2-エチルヘキシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、ベンジルグリシジルエーテルなどを挙げることができる。これらは1種単独でまたは2種類以上の組み合わせで使用することができる。これらエステル化剤の中で、コスト、反応性などの観点から、ジメチルカーボネートが好ましい。
エステル化剤の添加量は、例えば、樹脂〔2〕の酸価が所望の値になるように設定することができる。
上記エステル化剤に加え、触媒を併用することもできる。触媒の種類は特に限定されるものではないが、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、モノメチルジエチルアミン、ジメチルモノエチルアミン等のアミン系化合物を挙げることができる。これらの中でもコスト、反応性などの観点からトリエチルアミンが好ましい。
本発明の樹脂組成物は、樹脂〔1〕/樹脂〔2〕との質量比が20/80~80/20、好ましくは25/75~75/25、より好ましくは30/70~70/30である。樹脂〔1〕/樹脂〔2〕との質量比がこの範囲内にあると、曲げ弾性率が高く且つ吸水率が低い傾向がある。
本発明の樹脂組成物は、樹脂〔1〕および〔2〕以外の樹脂〔3〕を含有することができる。樹脂〔3〕としては、メタクリル酸メチル-スチレン共重合体;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、ポリノルボルネンなどのポリオレフィン樹脂;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、アクリロニトリル-スチレン(AS)樹脂、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)樹脂、アクリロニトリル-エチレン-スチレン(AES)樹脂、アクリロニトリル-アクリルゴム-スチレン(AAS)樹脂、アクリロニトリル-塩素化ポリエチレン-スチレン(ACS)樹脂、メタクリル酸メチル-ブタジエン-スチレン(MBS)樹脂などのスチレン系樹脂;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などのポリエステル樹脂;ナイロン6、ナイロン66、ポリアミドエラストマーなどのポリアミド;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、フェノキシ樹脂、シリコーン変性樹脂;アクリル系グラフト重合体、アクリル系ブロック共重合体、シリコーンゴム;スチレン-エチレン/プロピレン-スチレンブロック共重合体(SEPS)、スチレン-エチレン/ブタジエン-スチレンブロック共重合体(SEBS)、スチレン-イソプレン-スチレンブロック共重合体(SIS)などのスチレン系熱可塑性エラストマー;イソプレンゴム(IR)、エチレンプロピレンゴム(EPR)、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)などのオレフィン系ゴムなどを挙げることができる。
本発明の樹脂組成物に含有し得る樹脂〔3〕の量は、特に制限されないが、組成物に対して、好ましくは50質量%以下、より好ましくは20質量%以下、さらに好ましくは10質量%以下、よりさらに好ましくは5質量%以下である。
本発明の樹脂組成物は、本発明の目的が損なわれない範囲で添加剤を含んでいてもよい。添加剤としては、フィラー、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、着色剤、染料、顔料、光拡散剤、有機色素、艶消し剤、耐衝撃性改質剤、蛍光体などを挙げることができる。フィラー以外のかかる添加剤の合計量は、好ましくは7質量%以下、より好ましくは5質量%以下、さらに好ましくは4質量%以下である。
フィラーとしては、炭酸カルシウム、タルク、カーボンブラック、酸化チタン、シリカ、クレー、硫酸バリウム、炭酸マグネシウムなどを挙げることができる。本発明の変性メタクリル樹脂組成物に含有し得るフィラーの量は、好ましくは3質量%以下、より好ましくは1.5質量%以下である。
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、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、チオエーテル系酸化防止剤などを挙げることができる。これらの酸化防止剤は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
熱劣化防止剤は、実質上無酸素の状態下で高熱にさらされたときに生じるポリマーラジカルを捕捉することによって樹脂の熱劣化を防止できるものである。
該熱劣化防止剤としては、2-tert-ブチル-6-(3’-tert-ブチル-5’-メチル-ヒドロキシベンジル)-4-メチルフェニルアクリレート(住友化学社製;商品名スミライザーGM)、2,4-ジ-tert-アミル-6-(3’,5’-ジ-tert-アミル-2’-ヒドロキシ-α-メチルベンジル)フェニルアクリレート(住友化学社製;商品名スミライザーGS)などを挙げることができる。
紫外線吸収剤は、紫外線を吸収する能力を有する化合物である。紫外線吸収剤は、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、ホルムアミジン類などを挙げることができる。これらは1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、ベンゾトリアゾール類、トリアジン類、または波長380~450nmにおけるモル吸光係数の最大値εmaxが1200dm3・mol-1cm-1以下である紫外線吸収剤が好ましい。
ベンゾトリアゾール類は紫外線による着色などの光学特性低下を抑制する効果が高いので、本発明の変性メタクリル樹脂を光学用途に適用する場合に用いる紫外線吸収剤として好ましい。ベンゾトリアゾール類としては、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社製;商品名TINUVIN234)、2,2’-メチレンビス[6-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-tert-オクチルフェノール](ADEKA社製;商品名LA-31)、2-(5-オクチルチオ-2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-6-tert-ブチル-4-メチルフェノールなどが好ましい。
また、波長380~450nmにおけるモル吸光係数の最大値εmaxが1200dm3・mol-1cm-1以下である紫外線吸収剤は、得られる成形体の黄色味を抑制できる。このような紫外線吸収剤としては、2-エチル-2’-エトキシ-オキサルアニリド(クラリアントジャパン社製;商品名サンデュボアVSU)などを挙げることができる。
これら紫外線吸収剤の中、紫外線による樹脂劣化が抑えられるという観点からベンゾトリアゾール類が好ましく用いられる。
また、波長380nm以下の短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(ADEKA社製;商品名LA-F70)や、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社製;商品名TINUVIN477やTINUVIN460やTINUVIN479)、2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-ヘキシルオキシフェニル)-1,3,5-トリアジンなどを挙げることができる。
さらに380~400nmの波長の光を特に効果的に吸収したい場合は、WO2011/089794A1、WO2012/124395A1、特開2012-012476号公報、特開2013-023461号公報、特開2013-112790号公報、特開2013-194037号公報、特開2014-62228号公報、特開2014-88542号公報、特開2014-88543号公報等に開示される複素環構造の配位子を有する金属錯体を紫外線吸収剤として用いることが好ましい。
当該複素環構造の配位子としては、2,2’-イミノビスベンゾチアゾール、2-(2-ベンゾチアゾリルアミノ)ベンゾオキサゾール、2-(2-ベンゾチアゾリルアミノ)ベンゾイミダゾール、(2-ベンゾチアゾリル)(2-ベンゾイミダゾリル)メタン、ビス(2-ベンゾオキサゾリル)メタン、ビス(2-ベンゾチアゾリル)メタン、ビス[2-(N-置換)ベンゾイミダゾリル]メタン等およびそれらの誘導体を挙げることができる。このような金属錯体の中心金属としては、銅、ニッケル、コバルト、亜鉛が好ましく用いられる。また、これら金属錯体を紫外線吸収剤として用いるために、低分子化合物や重合体などの媒体に金属錯体を分散させることが好ましい。該金属錯体の添加量は、本発明の変性メタクリル樹脂100質量部に対して、好ましくは0.01~5質量部、より好ましくは0.1~2質量部である。前記金属錯体は380~400nmの波長におけるモル吸光係数が大きいので、十分な紫外線吸収効果を得るために添加する量が少なくて済む。添加量が少なくなればブリードアウト等による成形体外観の悪化を抑制することができる。また、前記金属錯体は耐熱性が高いので、成形加工時の劣化や分解が少ない。さらに前記金属錯体は耐光性が高いので、紫外線吸収性能を長期間保持することができる。
なお、紫外線吸収剤のモル吸光係数の最大値εmaxは、次のようにして測定する。シクロヘキサン1Lに紫外線吸収剤10.00mgを添加し、目視による観察で未溶解物がないように溶解させる。この溶液を1cm×1cm×3cmの石英ガラスセルに注入し、分光光度計(日立製作所社製;商品名U-3410)を用いて、波長380~450nmでの吸光度を測定する。紫外線吸収剤の分子量(MUV)と、測定された吸光度の最大値(Amax)とから次式により計算し、モル吸光係数の最大値εmaxを算出する。
εmax=[Amax/(10×10-3)]×MUV
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-テトラアルキルピペリジン骨格を持つ化合物などのヒンダードアミン類を挙げることができる。
滑剤としては、例えば、ステアリン酸、ベヘニン酸、ステアロアミド酸、メチレンビスステアロアミド、ヒドロキシステアリン酸トリグリセリド、パラフィンワックス、ケトンワックス、オクチルアルコール、硬化油などを挙げることができる。
離型剤としては、セチルアルコール、ステアリルアルコールなどの高級アルコール類;ステアリン酸モノグリセライド、ステアリン酸ジグリセライドなどのグリセリン高級脂肪酸エステルなどを挙げることができる。本発明においては、離型剤として、高級アルコール類とグリセリン脂肪酸モノエステルとを併用することが好ましい。高級アルコール類とグリセリン脂肪酸モノエステルとを併用する場合、その割合は特に制限されないが、高級アルコール類/グリセリン脂肪酸モノエステルの質量比は、好ましくは2.5/1~3.5/1、より好ましくは2.8/1~3.2/1である。
高分子加工助剤としては、通常、乳化重合法によって製造できる、0.05~0.5μmの粒子径を有する重合体粒子(非架橋ゴム粒子)を用いることができる。該重合体粒子は、単一組成比および単一極限粘度の重合体からなる単層粒子であってもよいし、また組成比または極限粘度の異なる2種以上の重合体からなる多層粒子であってもよい。
有機色素としては、紫外線を可視光線に変換する機能を有する化合物が好ましく用いられる。
光拡散剤や艶消し剤としては、ガラス微粒子、ポリシロキサン系架橋微粒子、架橋ポリマー微粒子、タルク、炭酸カルシウム、硫酸バリウムなどを挙げることができる。
蛍光体としては、蛍光顔料、蛍光染料、蛍光白色染料、蛍光増白剤、蛍光漂白剤などを挙げることができる。
本発明の樹脂組成物は、230℃および3.8kg荷重の条件で測定して決定されるメルトフローレートが、好ましくは0.1g/10分以上、より好ましくは0.2~30g/10分、さらに好ましくは0.5~20g/10分、最も好ましくは1.0~10g/10分である。
本発明の樹脂組成物は、その製造方法によって特に限定されず、例えば、樹脂〔1〕および樹脂〔2〕と、必要に応じて樹脂〔3〕および/またはフィラー、紫外線吸収剤などの添加剤とを溶融混練することによって、製造することができる。溶融混練は、例えば、ニーダールーダー、押出機、ミキシングロール、バンバリーミキサーなどの溶融混練装置を用いて行うことができる。混練時の温度は、樹脂〔1〕および樹脂〔2〕の軟化温度に応じて適宜設定でき、例えば150~300℃に設定することができる。また、混練時の剪断速度は、例えば、10~5000sec-1に設定することができる。
本発明の樹脂組成物は、保存、運搬、または成形時の利便性を高めるために、ペレットなどの形態にすることができる。
本発明の成形体は本発明の樹脂組成物からなる。本発明の成形体の製造法は特に限定されない。例えば、Tダイ法(ラミネート法、共押出法など)、インフレーション法(共押出法など)、圧縮成形法、ブロー成形法、カレンダー成形法、真空成形法、射出成形法(インサート法、二色法、プレス法、コアバック法、サンドイッチ法など)などの溶融成形法ならびに溶液キャスト法などを挙げることができる。これらのうち、生産性の高さ、コストなどの点から、Tダイ法、インフレーション法または射出成形法が好ましい。成形体の種類に制限はないが、フィルム(厚さ5μm以上250μm以下の平面状成形体)やシート(250μmより厚い平面状成形体)が好ましいものとして挙げられ、その中でも特にフィルムが好ましい。
本発明の成形体の一形態であるフィルムは、溶液キャスト法、溶融流延法、押出成形法、インフレーション成形法、ブロー成形法などによって製造することができる。これらのうち、透明性に優れ、改善された靭性を持ち、取扱い性に優れ、靭性と表面硬度および剛性とのバランスに優れたフィルムを得ることができるという観点から、押出成形法が好ましい。押出機から吐出される溶融樹脂の温度は好ましくは160~270℃、より好ましくは220~260℃に設定する。
押出成形法のうち、良好な表面平滑性、良好な鏡面光沢、低ヘイズのフィルムが得られるという観点からTダイ法が好ましい。このTダイ法では、押出機、ギアポンプ、ポリマーフィルター、ミキサーを経てTダイから吐出される溶融樹脂を、2本以上の鏡面ロールもしくは鏡面ベルトに挟み込んでフィルムに成形することが好ましい。鏡面ロールもしくは鏡面ベルトに挟み込む際にバンクを形成させてもよいし、形成させなくてもよい。ダイは、リップ開度の自動調整機能を有したものであり、エアギャップは100mm以下が好ましい。
鏡面ロールまたは鏡面ベルトは金属製であることが好ましい。鏡面ロールとしては金属剛体ロール、金属弾性体ロールなどを用いることができ、金弾弾性体ロールと金属剛体ロールとを組み合わせて用いることが好ましい。また、鏡面ロールまたは鏡面ベルトの表面温度は共に130℃以下であることが好ましい。また、一対の鏡面ロール若しくは鏡面ベルトは、少なくとも一方の表面温度が60℃以上であることが好ましい。このような表面温度に設定すると、押出機から吐出される溶融樹脂を自然放冷よりも速い速度で冷却することができ、表面平滑性に優れ且つヘイズの低いフィルムを製造し易い。一対のロールまたはベルトの間の線圧は好ましくは10N/mm以上、より好ましくは30N/mm以上である。押出成形で得られる未延伸フィルムの厚さは、10~300μmであることが好ましい。フィルムのヘイズは、厚さ100μmにおいて、好ましくは0.5%以下、より好ましくは0.3%以下である。
上記のようにして得られる未延伸フィルムに延伸処理を施してもよい。延伸処理によって機械的強度が高まり、ひび割れし難いフィルムを得ることができる。延伸方法は特に限定されず、同時二軸延伸法、逐次二軸延伸法、チュブラー延伸法などを挙げることができる。均一に延伸でき高い強度のフィルムが得られるという観点から、延伸時の温度の下限は変性メタクリル樹脂または変性メタクリル樹脂組成物のガラス転移温度より10℃高い温度であり、延伸時の温度の上限は変性メタクリル樹脂または変性メタクリル樹脂組成物のガラス転移温度より40℃高い温度である。延伸は通常100~5000%/分で行われる。延伸の後、熱固定を行うことによって、熱収縮の少ないフィルムを得ることができる。延伸後のフィルムの厚さは10~200μmであることが好ましい。
本発明の成形体の一形態であるフィルムの表面に機能層を設けてもよい。機能層としては、ハードコート層、アンチグレア層、反射防止層、スティッキング防止層、拡散層、防眩層、静電気防止層、防汚層、微粒子などの易滑性層を挙げることができる。
また、本発明のフィルムの少なくとも片面に、上記機能層との密着強度を向上させたり、他のフィルムとの接着剤もしくは粘着剤を介しての積層における接着強度を向上させたりするために、アンダーコート層を設けることが好ましい。
アンダーコート層には、樹脂成分として、例えば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、セルロース樹脂、ポリオール樹脂、ポリカルボン酸樹脂、セルロース誘導体樹脂、ポリビニルブチラール樹脂等およびこれらの任意の複合樹脂が用いられる。これら樹脂および複合樹脂は、水酸基、アミノ基、イソシアネート基、カルボキシ基などの親水性基で変性されたものであってもよい。これらの樹脂に、イソシアナート基、エポキシ基、シラノール基、ヒドラジド基、カルボジイミド基、オキサゾリン基、アセトアセチル基、アジリジン基などの反応基を有する架橋剤を配合することが、耐久性の観点から好ましい。溶剤としては、水;プロパノール、イソプロピパノール、ブタノール、3-メチル-3-メトキシ-1-ブタノールなどのアルコール;トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン;メトキシエタノール、エトキシエタノールなどのエチレングリコールエステル等公知の溶剤を用いることができる。アンダーコート層を形成するにはマイクログラビア、バーコートなどの公知の塗工方式を用いることができる。アンダーコート層を形成する際には、その乾燥温度と時間が極めて重要であり、通常80℃以上、好ましくは85℃以上、より好ましくは90℃以上、更に好ましくは95℃以上の温度で乾燥させることが好ましい。さらに、架橋反応を完結させるため、熱処理することが好ましい。
本発明の樹脂組成物と、他の材料とを積層することによって、積層体を得ることができる。積層体に用いられる他の材料としては、ポリカーボネート、ポリエステル樹脂、ポリスチレン等の熱可塑性樹脂、鋼材、木材、ガラス等を挙げることができ、ポリカーボネートが好適に用いられる。
本発明の成形体または積層体は、各種用途の部材にすることができる。具体的な用途としては、例えば、広告塔、スタンド看板、袖看板、欄間看板、屋上看板等の看板部品やマーキングフィルム;ショーケース、仕切板、店舗ディスプレイ等のディスプレイ部品;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、シャンデリア等の照明部品;家具、ペンダント、ミラー等のインテリア部品;ドア、ドーム、安全窓ガラス、間仕切り、階段腰板、バルコニー腰板、レジャー用建築物の屋根等の建築用部品;航空機風防、パイロット用バイザー、オートバイ、モーターボート風防、バス用遮光板、自動車用サイドバイザー、リアバイザー、ヘッドウィング、ヘッドライトカバー、インナーレンズ、自動車内装部材、バンパーなどの自動車外装部材等の輸送機関係部品;音響映像用銘板、ステレオカバー、テレビ保護マスク、自動販売機、携帯電話、パソコン等の電子機器部品;保育器、レントゲン部品等の医療機器部品;機械カバー、計器カバー、実験装置、定規、文字盤、観察窓等の機器関係部品;液晶保護板、導光板、導光フィルム、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズ、各種ディスプレイの前面板、自動車内装ディスプレイの前面板、自動車内装ディスプレイの前面保護板、位相差制御板、位相差制御フィルム、液晶ディスプレイの前面に使用される位相差制御板、液晶ディスプレイの前面に使用される位相差制御フィルム、自動車内装ディスプレイの前面に使用される位相差制御板、自動車内装ディスプレイの前面に使用される位相差制御フィルム、携帯電話の前面板、拡散板等の光学関係部品;道路標識、案内板、カーブミラー、防音壁等の交通関係部品;その他、温室、大型水槽、箱水槽、浴室部材、時計パネル、バスタブ、サニタリー、デスクマット、遊技部品、玩具、楽器、熔接時の顔面保護用マスク、太陽電池のバックシート、フレキシブル太陽電池用フロントシート、加飾フィルム;パソコン、携帯電話、家具、自動販売機、家具表面;パソコン表面;自動販売機表面、浴室部材などに用いる表面材料等を挙げることができる。
本発明の成形体の一形態であるフィルムは透明性、耐熱性が高いため、光学用途に好適であり、偏光子保護フィルム、液晶保護板、携帯型情報端末の表面材、携帯型情報端末の表示窓保護フィルム、導光フィルム、銀ナノワイヤーやカーボンナノチューブを表面に塗布した透明導電フィルム、各種ディスプレイの前面板用途に特に好適である。本発明のフィルムは透明性、耐熱性が高いため、光学用途以外の用途として、赤外線カットフィルムや、防犯フィルム、飛散防止フィルム、加飾フィルム、金属加飾フィルム、シュリンクフィルム、インモールドラベル用フィルムに使用することができる。
本発明の成形体の一形態であるフィルムを偏光子保護フィルムや位相差フィルムとして用いる場合、偏光子フィルムの片面だけに積層してもよいし、両面に積層してもよい。偏光子フィルムと積層する際は、接着層や粘着層を介して積層することができる。偏光子フィルムとしては、ポリビニルアルコール系樹脂とヨウ素からなる延伸フィルムを用いることができ、その膜厚は1~100μmであることが好ましい。
以下、実施例および比較例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されない。なお、物性値等の測定は以下の方法によって実施した。
(重合転化率)
ガスクロマトグラフ(島津製作所社製;商品名GC-14A)に、カラム(GL Sciences Inc.製;商品名InertCap 1(df=0.4μm、0.25mmI.D.×60m))を繋ぎ、インジェクション温度を180℃に、検出器温度を180℃に、カラム温度を60℃(5分間保持)から昇温速度10℃/分で200℃まで昇温して、10分間保持する条件にて測定を行い、この結果に基づいて重合転化率を算出した。
(分子量、分子量分布)
試験対象の樹脂材料4mgをテトラヒドロフラン5mlに溶解させて、さらに0.1μmのフィルターでろ過して試験対象溶液を調製した。
TSKgel SuperMultipore HZM-M(東ソー社製)の2本とSuperHZ4000(東ソー社製)を直列に繋いだカラムが取り付けられ、且つ検出部が示差屈折率検出器であるGPC装置(東ソー社製;商品名HLC-8320)に試験対象溶液20μlを注入して、クロマトグラムを測定した。溶離液としてテトラヒドロフランを流量:0.35ml/分で流し、カラム温度を40℃に設定した。
分子量400~5000000の範囲の標準ポリスチレン10種をゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定し、リテンションタイムと分子量との関係を示す検量線を作成した。クロマトグラムが単一のピークを示す場合は、クロマトグラムの高分子量側の傾きがゼロからプラスに変化する点と、低分子量側のピークの傾きがマイナスからゼロに変化する点を結んだ線をベースラインとした。クロマトグラムが複数のピークを示す場合は、最も高分子量側のピークの傾きがゼロからプラスに変化する点と、最も低分子量側のピークの傾きがマイナスからゼロに変化する点を結んだ線をベースラインとした。
(トリアドシンジオタクティシティ(rr))
樹脂試料について1H-NMR測定を実施した。TMSを0ppmとした際の0.6~0.95ppmの領域の面積(X)、0.6~1.35ppmの領域の面積(Y)とを計測し、式:(X/Y)×100にて算出した値をトリアドシンジオタクティシティ(rr)(%)とした。
装置:核磁気共鳴装置(Bruker社製;ULTRA SHIELD 400 PLUS)
溶媒 :重クロロホルム
測定核種:1
測定温度:室温
積算回数:64回
(耐熱温度)
DSC曲線から求められる中間点ガラス転移温度を耐熱温度として定義した。DSC曲線は、測定対象樹脂を、JIS K7121に準拠して、示差走査熱量計(島津製作所製;商品名DSC-50)を用いて、230℃まで昇温し、次いで室温まで冷却し、その後、室温から230℃までを10℃/分で昇温させたときの、2回目の昇温時の示差走査熱量測定で得た。
(イミド化率)
1H-NMR(Bruker社製;商品名ULTRA SHIELD 400 PLUS)を用いて、樹脂の1H-NMR測定を行い、3.5~3.8ppm付近のメタクリル酸メチル単位中のO-CH3基に由来するピークの面積Aと、3.0~3.3ppm付近のN-メチルグルタルイミド単位中のN-CH3基に由来するピークの面積Bより、次式で求めた値をイミド化率とした。
(イミド化率)=〔B/(A+B)〕×100
<曲げ弾性率の測定>
230℃の熱プレスにて成形して得た厚さ3mmの試験片について、ISO178に準拠した方法で、曲げ弾性率を決定した。
<飽和吸水率>
230℃の熱プレスにて成形して得た0.2mm×80mm×40mmの試験片を、減圧下(1kPa)、80℃で、24時間乾燥させた。その後、温度23℃、相対湿度50%のデシケータに入れ、室温まで放冷した。デシケータから取り出し、すみやかに質量W0を測定した。
次いで前記試験片を23℃の蒸留水に浸漬し、試験片の質量の変化を測定した。試験片の質量に変化がなくなった時点における質量Wsを記録した。
飽和吸水率を次式にて算出した。
飽和吸水率(%)=[(Ws-W0)/W0]×100
<単層フィルムの厚さ変動>
単層フィルムのTD方向中央部でMD方向5mm毎に厚さを測定した。その測定値から、厚さ最小値Tmin[mm]と厚さ最大値Tmax[mm]とを記録し、次式にて厚さ変動率を算出した。
厚さ変動率(%)={(Tmax-Tmin)/Tmin}×100
厚さ変動率が5%未満である場合をA,厚さ変動率が5%以上20%以下である場合をB、厚さ変動率が20%を超える場合をCとした。
<積層体の反り変化>
積層体から、TD方向長さ65mmおよびMD方向長さ110mmの長方形試験片を切り出した。試験片の短辺を摘み、温度75℃および相対湿度50%に設定した環境試験機の中に4時間吊るした。試験片を試験機から取り出し25℃まで放冷した。
弓状に反った試験片を山なりになるように定盤の上に置いた。隙間ゲージを用いて定盤と試験片との間の隙間の最大距離D0を測定した。
弓状に反った試験片の短辺を摘み、温度85℃および相対湿度85%に設定した環境試験機の中に72時間吊るした。試験片を温度25℃、相対湿度50%に設定した環境試験機に中に移し4時間吊るした。試験片を試験機から取り出し、弓状に反った試験片を山なりになるように定盤の上に置いた。隙間ゲージを用いて定盤と試験片との間の隙間の最大距離D1を測定した。
D0とD1との差の絶対値(反り変化量)が0.5mm未満のものをA、反り変化量が0.5以上1.0未満のものをB、反り変化量が1.0mm以上のものをCとした。
製造例1
撹拌翼と三方コックが取り付けられた5Lのガラス製反応容器内を窒素で置換した。これに、23℃で、トルエン1600g、1,1,4,7,10,10-ヘキサメチルトリエチレンテトラミン2.49g(10.8mmol)、濃度0.45Mのイソブチルビス(2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノキシ)アルミニウムのトルエン溶液53.5g(30.9mmol)、および濃度1.3Mのsec-ブチルリチウムの溶液(溶媒:シクロヘキサン95%、n-ヘキサン5%)7.07g(11.8mmol)を仕込んだ。撹拌しながら、これに、15℃にて、精製されたメタクリル酸メチル550gを30分間かけて滴下した。滴下終了後、20℃で90分間撹拌した。この時点におけるメタクリル酸メチルの重合転化率は100%であった。得られた溶液にトルエン1500gを加えて希釈した。次いで、希釈液をメタノール100kgに注ぎ入れ、沈澱物を得た。得られた沈殿物を80℃、140Paにて24時間乾燥させて、重量平均分子量Mwが69000で、数平均分子量Mnに対する重量平均分子量Mwの比Mw/Mnが1.05で、トリアドシンジオタクティシティ(rr)が74%で、中間点ガラス転移温度が131℃で、且つメタクリル酸メチルに由来する構造単位の含有量が100質量%であるメタクリル樹脂〔1〕-1を得た。
製造例2
攪拌機および採取管が取り付けられたオートクレーブ内を窒素で置換した。これに、精製されたメタクリル酸メチル96.7質量部、アクリル酸メチル3.3質量部、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル(水素引抜能:1%、1時間半減期温度:83℃)0.0052質量部、およびn-オクチルメルカプタン0.27質量部を入れ、撹拌して、原料液を得た。かかる原料液中に窒素を送り込み、原料液中の溶存酸素を除去した。
槽型反応器の原料液供給口を開け、槽型反応器の反応液排出口を閉めて、前記オートクレーブから配管経由で原料液を槽型反応器に輸送し、槽型反応器の容量の2/3まで原料液を入れた。槽型反応器の原料液供給口を閉めて、反応器内の液の温度を140℃に上げ、バッチ式の重合反応を開始させた。反応器内の液の温度を140℃を維持して、重合転化率が55質量%になるまで反応させた。次いで、槽型反応器の原料液供給口および反応液排出口を開いて、平均滞留時間が150分間となるように、前記オートクレーブから原料液を槽型反応器に供給し、同時に原料液の供給流量に相当する流量で槽型反応器から液を抜き出し、反応器内の液の温度を140℃に維持し、連続流通式の重合反応に切り替えた。切り替え後、定常状態における重合転化率は55質量%であった。
定常状態になった槽型反応器から抜き出された液を、平均滞留時間が2分間となるように、内温230℃の多管式熱交換器に供給して、温めた。温められた液をフラッシュ蒸発器に導入し、揮発分を除去して、溶融樹脂を得た。得られた溶融樹脂を内温260℃の二軸押出機に供給してストランド状に吐出し、ペレタイザでカットして、重量平均分子量Mwが80000で、数平均分子量Mnに対する重量平均分子量Mwの比Mw/Mnが1.90で、トリアドシンジオタクティシティ(rr)が52%で、メタクリル酸メチルに由来する構造単位の含有量が97.5質量%で且つ中間点ガラス転移温度が118℃であるメタクリル樹脂A-1を得た。
製造例3
攪拌機および採取管が取り付けられたオートクレーブ内を窒素で置換した。これに、精製されたメタクリル酸メチル100質量部、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル(水素引抜能:1%、1時間半減期温度:83℃)0.0052質量部、およびn-オクチルメルカプタン0.28質量部を入れ、撹拌して、原料液を得た。かかる原料液中に窒素を送り込み、原料液中の溶存酸素を除去した。
槽型反応器の原料液供給口を開け、槽型反応器の反応液排出口を閉めて、前記オートクレーブから配管経由で原料液を槽型反応器に輸送し、槽型反応器の容量の2/3まで原料液を入れた。槽型反応器の原料液供給口を閉めて、反応器内の液の温度を140℃に上げ、バッチ式の重合反応を開始させた。反応器内の液の温度を140℃を維持して、重合転化率が55質量%になるまで反応させた。次いで、槽型反応器の原料液供給口および反応液排出口を開いて、平均滞留時間が150分間となるように、前記オートクレーブから原料液を槽型反応器に供給し、同時に原料液の供給流量に相当する流量で槽型反応器から液を抜き出し、反応器内の液の温度を140℃に維持し、連続流通式の重合反応に切り替えた。切り替え後、定常状態における重合転化率は55質量%であった。
定常状態になった槽型反応器から抜き出された反応液を、平均滞留時間が2分間となるように、内温230℃の多管式熱交換器に供給して、温めた。次いで温められた液をフラッシュ蒸発器に導入し、揮発分を除去して、溶融樹脂を得た。得られた溶融樹脂を内温260℃の二軸押出機に供給してストランド状に吐出し、ペレタイザでカットして、重量平均分子量Mwが75000で、数平均分子量Mnに対する重量平均分子量Mwの比Mw/Mnが1.90で、トリアドシンジオタクティシティ(rr)が52%で、中間点ガラス転移温度が120℃で、メタクリル酸メチルに由来する構造単位の含有量が100質量%であるメタクリル樹脂A-2を得た。
製造例4
70質量部のメタクリル樹脂〔1〕-1と30質量部のメタクリル樹脂A-1とを混ぜ合わせ、軸径20mmの二軸押出機で250℃にて溶融混練し、押出して、トリアドシンジオタクティシティ(rr)が67%で、中間点ガラス転移温度が127℃のメタクリル樹脂〔1〕-2を得た。
製造例5
30質量部のメタクリル樹脂〔1〕-1と70質量部のメタクリル樹脂A-2とを混ぜ合わせ、軸径20mmの二軸押出機で250℃にて溶融混練し、押出して、トリアドシンジオタクティシティ(rr)が59%で、中間点ガラス転移温度が123℃のメタクリル樹脂〔1〕-3を得た。
製造例6
50質量部のメタクリル樹脂〔1〕-1と50質量部のメタクリル樹脂A-2とを混ぜ合わせ、軸径20mmの二軸押出機で250℃にて溶融混練し、押出して、トリアドシンジオタクティシティ(rr)が63%で、中間点ガラス転移温度が125℃のメタクリル樹脂〔1〕-4を得た。
製造例7
輸送部、溶融混練部、脱揮部および排出部からなり且つスクリュー回転数120rpmおよび温度250℃に設定された軸径20mmの二軸押出機の輸送部に(メタ)アクリル樹脂A-2を2kg/hrで供給し、ニーディングブロックの設置された溶融混練部においてモノメチルアミンを0.027kg/hrで二軸押出機の添加剤供給口から注入し、メタクリル樹脂〔1〕-1とモノメチルアミンとを反応させた。なお、反応ゾーンの末端のスクリューにリバースフライトを設置した。
20Torr(約2.7kPa)に設定された脱揮部において、副生成物および過剰のモノメチルアミンを、溶融混練部を通過した溶融樹脂から揮発させ、ベントを通して排出した。二軸押出機の排出部の末端に設けられたダイスからストランドとして押し出された溶融樹脂を、水槽で冷却した。その後、ペレタイザでカットしてペレット状の前駆体樹脂〔2〕-1を得た。
輸送部、溶融混練部、脱揮部および排出部からなり且つスクリュー回転数100rpmおよび温度230℃に設定された軸径20mmの二軸押出機の輸送部に前駆体樹脂〔2〕-1を1kg/hrで供給し、ニーディングブロックの設置された溶融混練部において、炭酸ジメチル0.5質量部およびトリエチルアミン0.13質量部からなる液を7g/hrで注入し、前駆体樹脂〔2〕-1中のカルボキシ基に炭酸ジメチルを反応させた。なお、反応ゾーンの末端のスクリューにリバースフライトを設置した。
20Torr(約2.7kPa)に設定された脱揮部において、副生成物および過剰の炭酸ジメチルを、溶融混練部を通過した溶融樹脂から揮発させ、ベントを通して排出した。二軸押出機の排出部の末端に設けられたダイスからストランドとして押し出された溶融樹脂を、水槽で冷却し、その後、ペレタイザでカットしてペレット状の変性樹脂〔2〕-1を得た。変性樹脂〔2〕-1は、重量平均分子量Mwが74000で、数平均分子量Mnに対する重量平均分子量Mwの比Mw/Mnが1.90で、イミド化率が2.0モル%で、中間点ガラス転移温度が123℃で、酸価が0.25mmol/gであった。
製造例8
モノメチルアミン量を0.027kg/hrから0.056kg/hrに変更した以外は、製造例7と同じ方法で、前駆体樹脂〔2〕-2を得た。
前駆体樹脂〔2〕-1を前駆体樹脂〔2〕-2に変え、炭酸ジメチル0.5質量部およびトリエチルアミン0.13質量部からなる液を7g/hrで注入する代わりに炭酸ジメチル1.2質量部およびトリエチルアミン0.28質量部からなる液を15g/hrで注入した以外は製造例7と同じ方法で、変性樹脂〔2〕-2を得た。変性樹脂〔2〕-2は、重量平均分子量Mwが73000で、数平均分子量Mnに対する重量平均分子量Mwの比Mw/Mnが1.90で、イミド化率が5.0モル%で、中間点ガラス転移温度が127℃で、酸価が0.25mmol/gであった。
実施例1
30質量部のメタクリル樹脂〔1〕-2と70質量部の変性樹脂〔2〕-1とを混ぜ合わせ、軸径20mmの二軸押出機で250℃にて溶融混練し、押出して、ガラス転移温度が124℃のペレット状の樹脂組成物(1)を得た。耐熱温度、曲げ弾性率および飽和吸水率の測定結果を表1に示す。
ペレット状の樹脂組成物(1)を80℃で12時間乾燥させた。軸径20mmの単軸押出機を用いて、樹脂温度260℃にて、樹脂組成物(1)を150mm幅のTダイから押し出し、それを、幅100mm、厚さ80μmの単層フィルムが得られるように、表面温度85℃のロールにて引き取った。押出成形開始から10分経過時と同30分経過時との間に製造された単層フィルムについての厚さ変動率の結果を表1に示す。
シリンダ温度245~260℃、吐出量430kg/時に制御された、軸径150mmの単軸押出機〔I〕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「SDポリカ(登録商標)PCX」。以下同じ)のペレットを連続的に投入した。
シリンダ温度215~230℃、吐出量37kg/時に制御された、軸径65mmの単軸押出機〔II〕に樹脂組成物(1)のペレットを連続的に投入した。
ポリカーボネートと樹脂組成物(1)とのそれぞれを、押出機〔I〕および押出機〔II〕から、予め樹脂を充填させたフィルター孔サイズ20μmのプリーツ型円筒フィルター(富士フィルター工業株式会社製)を通過させ、ジャンクションブロックに導入した。次いで樹脂吐出口幅1600mm、リップ間隔2.0mmのマルチマニホールドダイ(ノードソン株式会社)から、温度245℃にて、ポリカーボネートと樹脂組成物[1]とをシート状に共押出した。このシートを、横4本ロールの、1番ロールおよび2番ロール間にてバンク成形し、3番ロールおよび4番ロールにて鏡面を転写しながら冷却し、厚さ80μmの樹脂組成物(1)からなる層と厚さ920μmのポリカーボネートからなる層とからなる総厚さ1000μmの積層体を得た。得られた積層体の反り変化の結果を表1に示す。
実施例2~7
表1に記載した処方にした以外は実施例1と同じ方法で、樹脂組成物、単層フィルムおよび積層体を得た。結果を表1に示す。
比較例1~10
表2に記載した処方にした以外は実施例1と同じ方法で、樹脂組成物、単層フィルムおよび積層体を得た。結果を表2に示す。
Figure 0007352575000006
Figure 0007352575000007
表が示すように、本発明の樹脂組成物は、耐熱温度および曲げ弾性率が高く、飽和吸水率が低い。また、本発明の樹脂組成物は、成形加工性に優れるので、厚さ変動の小さいフィルムまたは反り変化の少な積層体を提供することができる。吸水率の低い成形体は、高湿環境下でも、寸法変化を生じないので、光学フィルムなどの精密な寸法の要求される用途において、本発明の樹脂組成物は好適である。

Claims (11)

  1. メタクリル酸エステル単位を有し且つトリアドシンジオタクティシティ(rr)が56%以上である樹脂〔1〕、および
    (メタ)アクリル酸エステル単位(M)と、ラクトン環単位、無水グルタル酸単位およびN-置換若しくは無置換グルタルイミド単位からなる群より選ばれる少なくともひとつの環構造を主鎖に有する単位(R)2~20質量%とを含有する樹脂〔2〕
    を含み、且つ
    樹脂〔1〕/樹脂〔2〕の質量比が20/80~80/20であり、
    単位(M)がメタクリル酸メチル単位であり、且つ
    樹脂〔1〕は、メタクリル酸メチル単位の含有量が90重量%以上であり且つガラス転移温度が122℃以上である、
    樹脂組成物。
  2. 単位(R)が式(1)で表される単位である、請求項に記載の樹脂組成物。

    Figure 0007352575000008

    (式(1)中、R3は、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基であり、R4は、水素原子、炭素数1~18のアルキル基、炭素数3~12のシクロアルキル基または芳香環を含む炭素数6~15の有機基である。)
  3. 樹脂〔2〕は、ガラス転移温度が122℃以上130℃以下である、請求項1または2に記載の樹脂組成物。
  4. 請求項1~のいずれかひとつに記載の樹脂組成物からなる、フィルム。
  5. 請求項1~のいずれかひとつに記載の樹脂組成物からなる、加飾フィルム。
  6. 請求項1~のいずれかひとつに記載の樹脂組成物からなる、ディスプレイ前面板用保護フィルム。
  7. 請求項1~のいずれかひとつに記載の樹脂組成物からなる、偏光子保護フィルム。
  8. 請求項1~のいずれかひとつに記載の樹脂組成物からなる層(a)を少なくとも1つ有する、積層体。
  9. ポリカーボネート樹脂からなる層(b)を少なくとも1つさらに有する、請求項に記載の積層体。
  10. 少なくとも一方の最表層が層(a)である、請求項に記載の積層体。
  11. 請求項10のいずれかひとつに記載の積層体を有する、ディスプレイ部材。
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