JPWO2014002505A1 - メタクリル樹脂組成物並びにその成形品および製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
液晶表示装置の薄肉化に伴い、光学部材同士のクリアランスが狭くなり、製造工程などにおいて光学部材同士の擦れが発生しやすくなっている。このため擦れによる傷付きの抑制が要求されている。
一方、表示装置の高画質化に伴って、屈折率やレターデーションなどの光学特性には、高い精度が求められている。しかしながら、薄肉且つ広面積の成形品は、熱などに伴う寸法変化に伴い、光学特性の精度が低下する傾向がある。そのため、光学部材の原料であるメタクリル樹脂組成物には、高い透明性や高い成形性に加えて、高い耐熱性が強く要求される。
〔1〕 メタクリル酸メチルに由来する構造単位を99.5質量%以上含むメタクリル樹脂を含有するメタクリル樹脂組成物であって、
該メタクリル樹脂は、メタクリル酸メチル由来の構造単位に対する末端二重結合の量が0.03mol%未満で且つメタクリル酸メチル由来の構造単位に対する結合硫黄原子の量が0.2mol%以上であり、且つ
230℃および3.8kg荷重の条件におけるメルトフローレートが8g/10分以上である、メタクリル樹脂組成物。
〔2〕 メタクリル酸メチルを99.5質量%以上含む重合反応原料を連続塊状重合することによって得られる、前記〔1〕のメタアクリル樹脂組成物。
〔3〕 前記〔1〕または〔2〕のメタクリル樹脂組成物からなるペレット状の成形材料。
〔4〕 前記〔1〕または〔2〕のメタクリル樹脂組成物からなる成形品。
〔5〕 厚さに対する樹脂流動長さの比が380以上である前記〔4〕の成形品。
〔6〕 前記〔3〕に記載の成形材料を射出成形して得られる光学部材。
〔7〕 厚さ0.3〜1.0mmであり、厚さに対する樹脂流動長さの比が380以上である前記〔4〕の成形品。
〔8〕 導光板用である前記〔7〕の成形品。
〔9〕 メタクリル酸メチルを99.5質量%以上含む重合反応原料を連続塊状重合してメタクリル樹脂とする工程を含む、前記〔1〕のメタクリル樹脂組成物の製造方法。
該メタクリル樹脂は、全単量体単位のうちに、メタクリル酸メチルに由来する構造単位を99.5質量%以上、好ましくは100質量%含む。
かかる単量体としては、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ネニルなどのアクリル酸シクロアルキルエステル;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メチル以外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ネニルなどのメタ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;などの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が挙げられる。
なお、重量平均分子量および数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)で測定した標準ポリスチレン換算の値である。
また、メタクリル樹脂の重量平均分子量や分子量分布は、重合開始剤および連鎖移動剤の種類や量などを調整することによって制御できる。
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、蛍光体などが挙げられる。
リン系酸化防止剤とヒンダードフェノール系酸化防止剤とを併用する場合、その割合は特に制限されないが、リン系酸化防止剤/ヒンダードフェノール系酸化防止剤の質量比で、好ましくは1/5〜2/1、より好ましくは1/2〜1/1である。
該熱劣化防止剤としては、2−t−ブチル−6−(3’−t−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−t−アミル−6−(3’,5’−ジ−t−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)などが好ましい。
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が挙げられる。これらは1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの中でも、ベンゾトリアゾール類、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。
これら紫外線吸収剤の中、紫外線被照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。
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。この中でも、内層に低い極限粘度を有する重合体層を有し、外層に5dl/g以上の高い極限粘度を有する重合体層を有する2層構造の粒子が好ましいものとして挙げられる。
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、硫酸バリウムなどが挙げられる。
蛍光体として、蛍光顔料、蛍光染料、蛍光白色染料、蛍光増白剤、蛍光漂白剤などが挙げられる。
本発明に係る成形品を得るための金型のゲートはフィルムゲートであることが好ましい。フィルムゲートは切削機で切断し、ルータ等で仕上げ処理を行う。液晶表示装置に用いられる導光板を得るための金型では、光源を設置する予定のない端面にゲートを設けることが好ましい。
(イエロインデックス)
イエロインデックスは、日本電色工業株式会社製の測色色差計ZE−2000を用い、JIS Z−8722に準拠して測定した。
島津製作所社製ガスクロマトグラフ GC−14Aに、カラムとしてGL Sciences Inc.製 INERT CAP 1(df=0.4μm、0.25mmI.D.×60m)を繋ぎ、injection温度を180℃に、detector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。
メタクリル樹脂組成物を、JIS K7210に準拠して、230℃、3.8kg荷重、10分間の条件で測定した。
メタクリル樹脂中の末端二重結合の量D(mol%)は、次のようにして算出した。メタクリル樹脂組成物の15〜20質量%の重水素化クロロホルム溶液を作製し、試料樹脂に対して10質量%相当のトリス(6,6,7,7,8,8,8-ヘプタフルオロ-2,2-ジメチル-3,5-オクタンジナート)ユウロピウムをピークシフト試薬として添加し、日本電子製JNM−GX270を用いて、12時間積算して、H1−NMRを測定した。得られた末端二重結合部(共鳴周波数5.5ppm及び6.2ppm)の積分強度の合計Xとメチルメタクリレート主鎖のメトキシ基(共鳴周波数3.6ppm)の積分強度Yより、数式D(mol%)=(X/2)/(Y/3)×100により算出した。
メタクリル樹脂中のメタクリル酸メチル由来の構造単位に対する結合硫黄原子の量S(mol%)は、次のようにして算出した。メタクリル樹脂組成物をクロロホルムに溶解し、n−ヘキサンにて再沈殿させたのち80℃で12時間以上真空乾燥し、試料となるメタクリル樹脂を単離した。該試料を適量精秤して、硫黄燃焼装置にセットし、加熱炉温度400℃で分解し、ガスを900℃の炉に通したのち、0.3%過酸化水素水で吸収した。吸収液は適宜純水で希釈し、イオンクロマトグラフ分析(DIONEX製ICS−1500,カラム:AS12A)により硫酸イオンを定量し、その値と試料の秤量値よりメタクリル樹脂中の硫黄原子の質量割合W(質量%)を算出し、式:S=(W/32)×100によってメタクリル酸メチル由来の構造単位に対する結合硫黄原子の量S(mol%)を算出した。
住友重機械工業株式会社製射出成形機:SE−180DU−HPを使用し、ペレット状のメタクリル樹脂組成物を、シリンダ温度260℃、金型温度75℃、成形サイクル1分で射出成形して、長さ80mm、幅10mm、厚さ4mmの試験片を作製し、JIS K7191に準拠して荷重たわみ温度を測定した。
ペレット状のメタクリル樹脂組成物を、230℃にて熱プレス成形し、厚さ3mmの平板を作製した。この平板を温度23℃、湿度50%RHで24時間調温調湿した後、R=0.1mmの引掻針を使用し、10g単位で荷重を変えて引掻き試験を実施し、目視により成形品表面に傷が付いた荷重(g)を測定した。
住友重機械工業株式会社製射出成形機:SE−180DU−HPを使用し、ペレット状のメタクリル樹脂組成物を、シリンダ温度280℃、金型温度75℃、成形サイクル1分で射出成形して、長さ205mm、幅160mm、厚さ0.5mmの平板を製造した。厚さに対する樹脂流動長さ(190mm)の比が380である。
平板の外観を目視で観察した。ヒケやシルバーなどの成形不良の有り無しで成形性の良否を判断した。
○:成形品のヒケがなく、シルバー発生もなし
×:成形品のヒケあるいはシルバーの発生あり
前記平板を85℃の恒温器に入れて4時間放置した。恒温器から平板を取り出して、長さ方向の寸法を測定した。恒温器に入れる前の長さ方向の寸法からの寸法変化率を算出した。
攪拌機および採取管付オートクレーブに、精製されたメタクリル酸メチル100質量部を入れて重合反応原料を調製した。重合反応原料のイエロインデックスは0.9であった。重合反応原料に重合開始剤(2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル(AIBN)、水素引抜能:1%、1時間半減期温度:83℃)0.007質量部および連鎖移動剤(n−オクチルメルカプタン)0.43質量部を加え溶解させて原料液を得た。窒素ガスにより製造装置内の酸素ガスを追出した。
前記原料液を、オートクレーブから一定量で排出し、温度140℃に制御された連続流通式槽型反応器に、平均滞留時間120分間となるように、一定流量で供給して、塊状重合させた。反応器の採取管より反応液を分取し、ガスクロマトグラフィーによって測定したところ、重合転化率は55質量%であった。
n−オクチルメルカプタンの量を0.48質量部に変えた以外は実施例1と同じ手法によって、ペレット状の本発明のメタクリル樹脂組成物を得た。これらのペレット状のメタクリル樹脂組成物の各種物性、成形性、平板の寸法変化を実施例1と同じ手法で測定した。それらの結果を表1に示す。
重合反応原料をメタクリル酸メチル94質量部およびアクリル酸メチル6質量部を含有する混合物に、またn−オクチルメルカプタンの量を0.35質量部に変えた以外は実施例1と同じ手法によって、ペレット状の本発明のメタクリル樹脂組成物を得た。これらのペレット状のメタクリル樹脂組成物の各種物性、成形性、平板の寸法変化を実施例1と同じ手法で測定した。それらの結果を表1に示す。
n−オクチルメルカプタンの量を0.25質量部に変えた以外は実施例1と同じ手法によって、ペレット状の本発明のメタクリル樹脂組成物を得た。これらのペレット状のメタクリル樹脂組成物の各種物性を実施例1と同じ手法で測定した。それらの結果を表1に示す。また、成形性を評価したが、良好な外観の平板を得ることができなかったため、寸法変化の評価は実施しなかった。
(懸濁分散剤(B)の合成)
スチレンp−スルホン酸ナトリウム100g、メタクリル酸ナトリウム20g、メタクリル酸メチル30g、イオン交換水600gを2Lのセパラブルフラスコに仕込み、窒素雰囲気下、撹拌しながら60℃に昇温後、過硫酸アンモニウム0.2gを添加して3時間保持し、ついで70℃で3時間保持後冷却して、粘度37Pa・s(25℃)の無色透明な溶液を得た。該溶液を懸濁分散剤(B)として用いた。
水酸化カリウム112g、イオン交換水300gを2Lセパラブルフラスコに仕込み、窒素雰囲気下、撹拌しながら50℃に昇温し、メタクリル酸メチル200gを添加した。ケン化発熱により内温が上昇し、70℃で1.5時間保持後60℃まで降温し、過硫酸アンモニウム0.2gを添加して5時間後イオン交換水500gを加えて稀釈し、粘度2.0Pa・s(25℃)の白濁液を得た。該白濁液を懸濁分散剤(C)として用いた。
メタクリル酸メチル100重量部に対して、ラウロイルパーオキサイド(水素引抜能:2%、1時間半減期温度:80℃)0.4質量部およびn−オクチルメルカプタン0.4質量部を加え溶解させて原料液を得た。この原料液20kgと、イオン交換水100重量部、燐酸二水素ナトリウム0.2重量部、燐酸水素(二)ナトリウム0.2重量部、懸濁分散剤(B)0.2重量部、および懸濁分散剤(C)0.05重量部からなる水溶液50kgを、ジャケット付きの100L耐圧重合槽に仕込み、窒素雰囲気下で撹拌し、ジャケットに温水を通して重合温度80℃で重合を開始した。重合開始後2時間で重合槽を密閉し、ジャケットにスチームを通して120℃に昇温し、さらに2時間保持して重合を完結させた。
(メタクリル樹脂組成物の単離)
得られたポリマー分散液を、遠心分離機によって、適量のイオン交換水で洗浄しながら、脱水し、ビーズ状の固体を得、次いで、熱風乾燥機にて80℃で4時間以上乾燥し、平均粒径0.26mmの均一なビーズ状のメタクリル樹脂組成物を得た。該ビーズ状のメタクリル樹脂組成物を260℃に制御された二軸押出機に供給し、押出成形することで、未反応単量体を主成分とする揮発分が分離除去されるとともに、ストランド状のメタクリル樹脂組成物が得られ、さらに該ストランド状のメタクリル樹脂組成物をペレタイザーでカットし、ペレット状のメタクリル樹脂組成物を得た。
Claims (9)
- メタクリル酸メチルに由来する構造単位を99.5質量%以上含むメタクリル樹脂を含有するメタクリル樹脂組成物であって、
該メタクリル樹脂は、メタクリル酸メチル由来の構造単位に対する末端二重結合の量が0.03mol%未満で且つメタクリル酸メチル由来の構造単位に対する結合硫黄原子の量が0.2mol%以上であり、且つ
230℃および3.8kg荷重の条件におけるメルトフローレートが8g/10分以上である、メタクリル樹脂組成物。 - メタクリル酸メチルを99.5質量%以上含む重合反応原料を連続塊状重合することによって得られる、請求項1に記載のメタクリル樹脂組成物。
- 請求項1または2に記載のメタクリル樹脂組成物からなるペレット状の成形材料。
- 請求項1または2に記載のメタクリル樹脂組成物からなる成形品。
- 厚さに対する樹脂流動長さの比が380以上である請求項4に記載の成形品。
- 請求項3に記載の成形材料を射出成形して得られる光学部材。
- 厚さ0.3〜1.0mmであり、厚さに対する樹脂流動長さの比が380以上である請求項4に記載の成形品。
- 導光板用である請求項7に記載の成形品。
- メタクリル酸メチルを99.5質量%以上含む重合反応原料を連続塊状重合してメタクリル樹脂とする工程を含む、請求項1に記載のメタクリル樹脂組成物の製造方法。
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