JPWO2018212227A1 - フィルム製造用ドープ、及びフィルムの製造方法 - Google Patents

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Abstract

アクリル系樹脂とコアシェル型グラフト共重合体を含有するフィルムを溶液流延法により作製する際に使用するドープであって、粒径が大きなコア層を有するコアシェル型グラフト共重合体を使用しているにも関わらず、濁りの発生が少ないドープを提供する。熱可塑性アクリル系樹脂、グラフト共重合体、及び、溶剤、を含む、溶液流延法によるフィルム製造用ドープであって、前記グラフト共重合体は、コア層とシェル層を有し、前記コア層の平均粒子径が125〜400nmであり、前記グラフト共重合体は、メチルエチルケトンによる膨潤度が3.5以上であり、前記溶剤は、ハンセン溶解度パラメーターにおける水素結合項δHが6.0以上8.0以下である。

Description

本発明は、アクリル系樹脂とグラフト共重合体を含むフィルム製造用ドープ、及び、フィルムの製造方法に関する。
アクリル系樹脂は、優れた透明性、色調、外観、耐候性、光沢および加工性を有するため、産業上さまざまな分野で多量に使用されている優れたポリマーである。特に、アクリル系樹脂から成形されたフィルムは、優れた透明性、外観および耐候性を活かし、自動車内外装材、携帯電話やスマートフォンなどの電化製品の外装材、床、窓、内外壁、採光部、道路標識などの土木建築用内外装材など各種用途に使用されている。近年、アクリル系樹脂はその優れた光学特性を生かし、液晶表示装置や有機EL表示装置等の光学部材にも適用されている。
しかし、アクリル系樹脂の本質的な欠点として耐衝撃性に劣ることがあげられる。一般にアクリル系樹脂の耐衝撃性を改良する方法として、アクリル系樹脂に、ゴム層を有するグラフト共重合体(ゴム含有グラフト共重合体)を配合することにより、強度を発現させる方法が種々提案されている(例えば、特許文献1〜6を参照)。
このようなゴム含有グラフト共重合体の代表的なものとして、コア層としてゴムを含有するコアシェル型グラフト共重合体が知られており、射出成形や押出成形などにより得られる成形体または樹脂フィルムの製造においてすでに広く使用されている。
高品質の樹脂フィルムの製造方法としては、Tダイを使用した溶融押出法や、樹脂を溶剤に溶解したドープを支持体表面に流延した後、溶剤を蒸発させてフィルム化する溶液流延法などが知られている。Tダイを使用した溶融押出法では、得られるフィルムにおいて押出方向とその垂直方向とのあいだで物性に差が生じやすく、残留配向が出やすいという欠点がある。一方、溶液流延法では、フィルムに物理的な圧力を加えないため高分子の配向が起こらず、フィルムの強度や光学特性などに方向性が生じにくいという利点がある。また、フィルムの厚み精度が極めて高いことに加え、樹脂に与える熱量が低く、熱安定剤などの添加量を低減できる利点もある。
特公昭55−27576号公報 特許第3960631号公報 特開平6−179793号公報 特開平5−140410号公報 特開2009−30001号公報 特開2012−52023号公報
上述したコアシェル型グラフト共重合体は、一般的に、乳化重合で作製した一次粒子(サブミクロンオーダー)を凝集させた、一般に粒径が数ミクロン乃至数十ミリメートルの、一次粒子の凝集体であるパウダー状の製品として提供されている。このようなコアシェル型グラフト共重合体をアクリル系樹脂と共に溶剤に溶解して溶液流延法に用いるためには、凝集体であるコアシェル型グラフト共重合体のパウダーとアクリル系樹脂を溶剤に溶解分散させ、均一なポリマー溶液(以下ドープと称する)を調製することが求められる。
ところが、従来のコアシェル型グラフト共重合体は、一次粒子同士が強固に凝集あるいは溶着しているため、これを溶剤に溶解分散させても、均一に溶解できない部分が生じ、結果、得られたドープが外観上濁ってしまうという問題があった。この問題は、フィルムの強度を高めることなどを目的に、強度改質効率の優れた、粒径が大きなコア層を含むコアシェル型グラフト共重合体を使用する時に顕著であった。
ドープが濁っている場合には、ドープ中にダマが生じやすく、溶液流延法により得られたフィルムに、ゴム粒子の凝集や分散不良などに起因する異物が発生しやすくなったり、ドープが全体的又は部分的にゲル状を呈するためドープの流動性が不足し、溶液流延法の実施に際して支障が生じたり、さらにはドープ中の異物を除去するため目の細かいフィルターでろ過する際にフィルターが目詰まりを起こしろ過を継続できないなどの生産性の大幅な低下が懸念される。そのため、良好な透明性、外観、光学特性、機械的性質などを備えたフィルムを溶液流延法により製造することが困難になる恐れがある。
本発明は、以上に鑑み、アクリル系樹脂とコアシェル型グラフト共重合体を含有するフィルムを溶液流延法により作製する際に使用するドープであって、粒径が大きなコア層を有するコアシェル型グラフト共重合体を使用しているにも関わらず、濁りの発生が少ないドープを提供することを目的とする。
本発明者らは、ドープに含まれる溶剤として、ハンセン溶解度パラメーターにおける水素結合項δHが特定範囲にある溶剤を使用すると共に、コアシェル型グラフト共重合体として、メチルエチルケトンによる膨潤度が特定範囲内に入るように調節されたグラフト共重合体を使用することで、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、熱可塑性アクリル系樹脂、グラフト共重合体、及び、溶剤、を含む、溶液流延法によるフィルム製造用ドープであって、前記グラフト共重合体は、コア層とシェル層を有し、前記コア層の平均粒子径が125〜400nmであり、前記グラフト共重合体は、メチルエチルケトンによる膨潤度が3.5以上であり、前記溶剤は、ハンセン溶解度パラメーターにおける水素結合項δHが6.0以上8.0以下である、ドープに関する。
好ましくは、前記グラフト共重合体は、メチルエチルケトンによる膨潤度が3.6以上5.0以下である。
好ましくは、前記グラフト共重合体は、(メチルエチルケトンによる膨潤度/グラフト共重合体中の軟質重合体比率)/(コア層中の軟質重合体比率)で表される膨潤性係数Sが10.5〜18.0である。
好ましくは、コア層は、アルキルチオ基からなるポリマー末端構造を有する。
好ましくは、シェル層は、単層又は多層であり、前記単層を構成する重合体、又は、前記多層のうち最もガラス転移温度の高い層を構成する重合体は、ガラス転移温度が92℃以下である。
好ましくは、グラフト共重合体は、ゲル分率が90%以下である。
好ましくは、コア層は、メタクリル酸エステル単位(a−1)40〜100重量%、これと共重合可能な二重結合を有する他の単量体単位(a−2)60〜0重量%、及び、前記(a−1)および(a−2)の合計100重量部に対して多官能性単量体単位0.01〜10重量部を構成単位として含む硬質重合体(I)と、アクリル酸エステル単位(b−1)60〜100重量%、これと共重合可能な二重結合を有する他の単量体単位(b−2)0〜40重量%、及び、前記(b−1)および(b−2)の合計100重量部に対して多官能性単量体単位0.1〜5重量部を構成単位として含む軟質重合体(II)とを有し、軟質重合体(II)は、硬質重合体(I)に結合しており、シェル層は、メタクリル酸エステル単位(c−1)60〜100重量%、これと共重合可能な二重結合を有する他の単量体単位(c−2)40〜0重量%、及び、前記(c−1)および(c−2)の合計100重量部に対して多官能性単量体単位0〜10重量部を構成単位として含む硬質重合体(III)を含み、硬質重合体(III)は、硬質重合体(I)および/または軟質重合体(II)にグラフト結合している。
好ましくは、硬質重合体(I)が、アルキルチオ基からなるポリマー末端構造を有する。
好ましくは、熱可塑性アクリル系樹脂は、重量平均分子量が30万以上である。また、好ましくは、熱可塑性アクリル系樹脂は、重量平均分子量が17万以下である。
好ましくは、熱可塑性アクリル系樹脂は、メタクリル酸メチル単位30〜100重量%、及び、これと共重合可能な他のビニル系単量体単位0〜70重量%を構成単位として含む重合体である。
好ましくは、熱可塑性アクリル系樹脂は、主鎖に環構造を有し、前記環構造は、グルタルイミド環構造、ラクトン環構造、無水マレイン酸由来環構造、マレイミド由来環構造、及び無水グルタル酸環構造からなる群より選択される少なくとも1種である。
好ましくは、熱可塑性アクリル系樹脂の配合量とグラフト共重合体の配合量の合計100重量部に対して、前記熱可塑性アクリル系樹脂の配合量が40〜98重量部であり、前記グラフト共重合体の配合量が60〜2重量部である。
また、本発明は、溶液流延法によるアクリル系樹脂フィルムの製造方法であって、前記ドープを支持体表面に流延した後、溶剤を蒸発させる工程を含む、フィルムの製造方法にも関する。好ましくは、前記ドープは、熱可塑性アクリル系樹脂とグラフト共重合体を含むペレットを作製した後、該ペレットを前記溶剤に溶解分散させることで調製される。
さらに本発明は、前記ドープから形成されてなるアクリル系樹脂フィルムにも関する。好ましくは、アクリル系樹脂フィルムは、厚みが10〜500μmである。好ましくは、アクリル系樹脂フィルムは、他基材表面への積層保護用フィルムである。好ましくは、アクリル系樹脂フィルムは、光学用フィルムであり、より好ましくは、光学用フィルムは、偏光子保護フィルムである。
更にまた、本発明は、偏光子と、前記アクリル系樹脂フィルムを積層してなる、偏光板にも関し、また、前記偏光板を含む、ディスプレイ装置にも関する。
本発明によれば、アクリル系樹脂とコアシェル型グラフト共重合体を含有するフィルムを溶液流延法により作製する際に使用するドープであって、粒径が大きなコア層を有するコアシェル型グラフト共重合体を使用しているにも関わらず、濁りの発生が少ないドープを提供することができる。本発明のドープを使用して溶液流延法により製造されたアクリル系樹脂フィルムは、フィルム中に異物が少なく、透明性、外観、光学特性、機械的性質などに優れている。
以下、本発明の実施形態を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されない。
本発明のドープは、熱可塑性アクリル系樹脂、グラフト共重合体、及び、溶剤を含有するものであり、溶液流延法によりフィルムを製造するために用いられるドープである。本発明のドープにおいて、熱可塑性アクリル系樹脂とグラフト共重合体は、溶剤に溶解または分散している。以下、各成分について説明する。
(熱可塑性アクリル系樹脂)
本発明のドープに含まれる熱可塑性アクリル系樹脂は、(メタ)アクリル酸エステルを含むビニル系単量体を構成単位とする樹脂であればよく、公知の熱可塑性アクリル系樹脂を使用できる。特に、メタクリル酸エステル由来の構造単位を含む熱可塑性アクリル系樹脂が好ましく、アルキル基の炭素数が1〜4のメタクリル酸アルキルエステル単位を30重量%以上、より好ましくは50重量%以上含むアクリル系樹脂がより好ましい。熱安定性の観点から、構成単位としてメタクリル酸メチル単位30〜100重量%、および、これと共重合可能な他のビニル系単量体単位70〜0重量%を含有する熱可塑性アクリル系樹脂がさらに好ましい。
メタクリル酸メチルと共重合可能な他のビニル系単量体としては、例えばアルキル基の炭素数が1〜10である(メタ)アクリル酸エステル(ただしメタクリル酸メチルを除く)が好ましい。メタクリル酸メチルと共重合可能な他のビニル系単量体としては、具体的には、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸エポキシシクロヘキシルメチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ジシクロペンタニル、2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート、2,2,2−トリクロロエチルメタクリレート、メタクリル酸イソボロニル、メタクリルアミド、N−メチロ−ルメタクリルアミド等のメタクリル酸エステル類;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−エチルヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸グリシジル、アクリル酸エポキシシクロヘキシルメチル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、アクリルアミド、N−メチロ−ルアクリルアミド等のアクリル酸エステル類;メタクリル酸、アクリル酸などのカルボン酸類およびその塩;アクリロニトニル、メタクリロニトリルなどのビニルシアン類;スチレン、α−メチルスチレン、モノクロロスチレン、ジクロロスチレン等のビニルアレーン類;N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−メチルマレイミド等のマレイミド類;マレイン酸、フマル酸およびそれらのエステル等;塩化ビニル、臭化ビニル、クロロプレンなどのハロゲン化ビニル類;蟻酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル;エチレン、プロピレン、ブチレン、ブタジエン、イソブチレンなどのアルケン類;ハロゲン化アルケン類;アリルメタクリレート、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、モノエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ジビニルベンゼンなどの多官能性単量体が挙げられる。これらのビニル系単量体は単独でまたは2種類以上を併用して使用することができる。
光学特性、外観性、耐候性および耐熱性の観点から、熱可塑性アクリル系樹脂には、構造単位としてメタクリル酸メチルが好ましくは30〜100重量%、より好ましくは50〜100重量%、さらに好ましくは50〜99.9重量%、特に好ましくは50〜98重量%含有され、メタクリル酸メチルと共重合可能な他のビニル系単量体は、好ましくは70〜0重量%、より好ましくは50〜0重量%、さらに好ましくは50〜0.1重量%、特に好ましくは50〜2重量%含有される。なお、加工性、外観性の観点から、多官能性単量体を含まないことが好ましい。
熱可塑性アクリル系樹脂の重量平均分子量は特に限定されないが、30万以上であることが好ましい。重量平均分子量がこの範囲であると、得られるフィルムが強靱になり、フィルムを各種用途に適用する際に取り扱いが容易になる。また、重量平均分子量は17万以下であることも好ましい。重量平均分子量がこの範囲では、ドープの粘度が低くなるので、ドープをより高濃度に調整することが可能になり、溶剤流延法によるフィルム形成がより容易になり、かつ高い生産性を実現することができる。重量平均分子量は以下の条件によりゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定することができる。
(機器条件)
測定機器:HLC−8220GPC(東ソー)
検出器 :RI検出器(装置内蔵)
溶媒 :テトラヒドロフラン
ガードカラム:TSKguardcolumn SuperHZ−H(4.6×35mm)(東ソー)
分析カラム:TSKgel SuperHZM−H(6.0×150mm)(東ソー)
測定温度:40℃
標準物質:標準ポリスチレン(東ソー)
本発明のドープに含まれる熱可塑性アクリル系樹脂のガラス転移温度は使用する条件と用途に応じて設定することができる。優れた耐熱性が要求される用途でなければ、ガラス転移温度が115℃未満であってもよいが、使用時の耐熱性の観点から90℃以上であることが好ましい。一方、耐熱性が要求される用途に対しては、ガラス転移温度が115℃以上の耐熱性に優れた熱可塑性アクリル系樹脂が好ましい。熱可塑性アクリル系樹脂のガラス転移温度は118℃以上がより好ましく、120℃以上がさらに好ましく、125℃以上が最も好ましい。
耐熱性に優れた熱可塑性アクリル系樹脂としては、環構造を主鎖に有するアクリル系樹脂が挙げられる。環構造としては、グルタルイミド環構造、ラクトン環構造、無水マレイン酸由来環構造、マレイミド由来環構造(N−置換マレイミド由来環構造を含む)、及び、無水グルタル酸環構造が挙げられる。また、(メタ)アクリル酸構造単位を分子中に含むアクリル系樹脂も挙げられる。
耐熱性に優れた熱可塑性アクリル系樹脂として、具体的には、マレイミドアクリル系樹脂(共重合成分として無置換又はN−置換マレイミド化合物が共重合されているアクリル系樹脂)、グルタルイミドアクリル系樹脂、ラクトン環含有アクリル系樹脂、水酸基および/またはカルボキシル基を含有するアクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、スチレン単量体およびそれと共重合可能な他の単量体を重合して得られるスチレン含有アクリル系重合体の芳香族環を部分水素添加して得られる部分水添スチレン単位含有アクリル系重合体、グルタル酸無水物構造やマレイン酸無水物由来構造等の環状酸無水物構造を含有するアクリル系重合体等が挙げられる。これらの中でも、アクリル系樹脂フィルムの耐熱性が向上する点から、ラクトン環含有アクリル系樹脂、マレイミドアクリル系樹脂、グルタルイミドアクリル系樹脂、グルタル酸無水物構造含有アクリル系樹脂、および、マレイン酸無水物構造含有アクリル系樹脂、メタクリル酸メチル97〜100重量%及びアクリル酸メチル3〜0重量%で構成されるアクリル系重合体が好ましく、中でも、光学特性にも優れる点から、グルタルイミドアクリル系樹脂、マレイミドアクリル系樹脂が特に好ましい。グルタルイミドアクリル系樹脂およびマレイミドアクリル系樹脂は併用してもよい。両樹脂は相溶性に優れるため高い透明性を維持でき、光学特性に優れる上、高い熱安定性を有し、耐溶剤性も有することができる。
マレイミドアクリル系樹脂としては、下記一般式(5)で示されるマレイミド単位(マレイミド由来環構造に相当する)と、(メタ)アクリル酸エステル単位とを有するマレイミドアクリル系樹脂が挙げられる。
Figure 2018212227
(式中、R11およびR12は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、または炭素数6〜14のアリール基であり、R13は、水素原子、炭素数7〜14のアリールアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数1〜18のアルキル基、又は、下記A群より選ばれる少なくとも一種の置換基を有する炭素数6〜14のアリール基もしくは炭素数1〜12のアルキル基である。
A群:ハロゲン原子、ヒドロキシル基、ニトロ基、炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数1〜12のアルキル基及び炭素数7〜14のアリールアルキル基。)
一般式(5)で表されるマレイミド単位の具体例としては、無置換のマレイミド単位、N−メチルマレイミド単位、N−フェニルマレイミド単位、N−シクロヘキシルマレイミド単位、N−ベンジルマレイミド単位等が挙げられる。マレイミド単位としては1種類のみを含有してもよいし、2種類以上を含有してもよい。
マレイミドアクリル系樹脂は、光学特性を調整するため、芳香族ビニル単位をさらに有することが好ましい。
グルタルイミドアクリル系樹脂としては、グルタルイミド環構造を有するアクリル系樹脂であればよく、下記一般式(1)で表される単位と、下記一般式(2)で表される単位とを有する樹脂が挙げられる。
Figure 2018212227
上記一般式(1)中、R1およびR2は、それぞれ独立して、水素または炭素数1〜8のアルキル基であり、R3は、水素、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5〜15の置換基である。上記一般式(1)で表される単位を、以下、「グルタルイミド単位」ともいう。
上記一般式(1)において、好ましくは、R1およびR2はそれぞれ独立して水素またはメチル基であり、R3は、水素、メチル基、ブチル基、シクロヘキシル基であり、より好ましくは、R1はメチル基であり、R2は水素であり、R3はメチル基である。
グルタルイミドアクリル系樹脂は、グルタルイミド単位として、単一の種類のみを含んでいてもよいし、上記一般式(1)におけるR1、R2、およびR3のいずれか又は全てが異なる複数の種類を含んでいてもよい。
グルタルイミド単位は、下記一般式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステル単位をイミド化することにより形成することができる。また、無水マレイン酸等の酸無水物、当該酸無水物と炭素数1〜20の直鎖または分岐のアルコールとのハーフエステル、または、α,β−エチレン性不飽和カルボン酸(例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、クロトン酸、フマル酸、シトラコン酸)をイミド化することによっても、上記グルタルイミド単位を形成することができる。
グルタルイミドアクリル系樹脂において、グルタルイミド単位の含有量は特に限定されず、例えば、R3の構造等を考慮して適宜決定することができる。しかしながら、グルタルイミド単位の含有量は、グルタルイミドアクリル系樹脂全量のうち1.0重量%以上が好ましく、3.0重量%〜90重量%がより好ましく、5.0重量%〜60重量%がさらに好ましい。グルタルイミド単位の含有量が上記範囲より少ないと、得られるグルタルイミドアクリル系樹脂の耐熱性が不足したり、透明性が損なわれたりする傾向がある。逆に上記範囲よりも多いと、不必要に耐熱性および溶融粘度が高くなり、成形加工性が悪くなったり、フィルム加工時の機械的強度が極端に低くなったり、透明性が損なわれたりする傾向がある。
グルタルイミド単位の含有量は次の方法により算出される。1H−NMR BRUKER AvanceIII(400MHz)を用いて、樹脂の1H−NMR測定を行い、樹脂中のグルタルイミド単位またはエステル単位などの各モノマー単位それぞれの含有量(mol%)を求め、当該含有量(mol%)を、各モノマー単位の分子量を使用して含有量(重量%)に換算する。
例えば、上記一般式(1)においてR3がメチル基であるグルタルイミド単位とメタクリル酸メチル単位からなる樹脂の場合、3.5から3.8ppm付近に現れるメタクリル酸メチルのO−CH3プロトン由来のピークの面積aと、3.0から3.3ppm付近に現れるグルタルイミドのN−CH3プロトン由来のピークの面積bから、以下の計算式によりグルタルイミド単位の含有量(重量%)を求めることができる。
[メタクリル酸メチル単位の含有量A(mol%)]=100×a/(a+b)
[グルタルイミド単位の含有量B(mol%)]=100×b/(a+b)
[グルタルイミド単位の含有量(重量%)]=100×(b×(グルタルイミド単位の分子量))/(a×(メタクリル酸メチル単位の分子量)+b×(グルタルイミド単位の分子量))
なお、モノマー単位として上記以外の単位を含む場合においても、樹脂中の各モノマー単位の含有量(mol%)と分子量から、同様にグルタルイミド単位の含有量(重量%)を求めることができる。
本発明のアクリル系樹脂フィルムを例えば偏光子保護フィルムに使用する場合、グルタルイミドアクリル系樹脂におけるグルタルイミド単位の含有量は、複屈折を抑制しやすいため20重量%以下が好ましく、15重量%以下がより好ましく、10重量%以下がさらに好ましい。
Figure 2018212227
上記一般式(2)中、R4およびR5は、それぞれ独立して、水素または炭素数1〜8のアルキル基であり、R6は、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5〜15の置換基である。上記一般式(2)で表される単位を、以下、「(メタ)アクリル酸エステル単位」ともいう。なお、本発明において「(メタ)アクリル」とは、「メタクリルまたはアクリル」を指すものとする。
上記一般式(2)において、好ましくは、R4およびR5はそれぞれ独立して水素またはメチル基であり、R6は水素またはメチル基であり、より好ましくは、R4は水素であり、R5はメチル基であり、R6はメチル基である。
グルタルイミドアクリル系樹脂は、(メタ)アクリル酸エステル単位として、単一の種類のみを含んでいてもよいし、上記一般式(2)におけるR4、R5およびR6のいずれか又は全てが異なる複数の種類を含んでいてもよい。
グルタルイミドアクリル系樹脂は、必要に応じて、下記一般式(3)で表される単位(以下、「芳香族ビニル単位」ともいう)をさらに含んでいてもよい。
Figure 2018212227
上記一般式(3)中、R7は、水素または炭素数1〜8のアルキル基であり、R8は、炭素数6〜10のアリール基である。
上記一般式(3)で表される芳香族ビニル単位としては特に限定されないが、スチレン単位、α−メチルスチレン単位が挙げられ、スチレン単位が好ましい。
グルタルイミドアクリル系樹脂は、芳香族ビニル単位として、単一の種類のみを含んでいてもよいし、R7およびR8のいずれか又は双方が異なる複数の単位を含んでいてもよい。
グルタルイミドアクリル系樹脂において、芳香族ビニル単位の含有量は特に限定されないが、グルタルイミドアクリル系樹脂全量のうち0〜50重量%が好ましく、0〜20重量%がより好ましく、0〜15重量%が特に好ましい。芳香族ビニル単位の含有量が上記範囲より多いと、グルタルイミドアクリル系樹脂の十分な耐熱性を得ることができない。ただし、耐折り曲げ性および透明性の向上、フィッシュアイの低減、さらに耐溶剤性または耐候性の向上といった観点から、グルタルイミドアクリル系樹脂は芳香族ビニル単位を含まないことが好ましいことがある。
グルタルイミドアクリル系樹脂には、必要に応じ、グルタルイミド単位、(メタ)アクリル酸エステル単位、および芳香族ビニル単位以外のその他の単位がさらに含まれていてもよい。その他の単位としては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド等のアミド系単位、グルタル酸無水物単位、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のニトリル系単位等が挙げられる。これらのその他の単位は、グルタルイミドアクリル系樹脂中に、ランダム共重合により含まれていてもよいし、グラフト共重合により含まれていてもよい。
(グラフト共重合体)
本発明に用いられるグラフト共重合体は熱安定性に優れており、本発明のアクリル系樹脂フィルムに、優れた透明性及び色調を付与し、さらに耐折り曲げ性や耐割れ性などの機械的強度を向上させることができる。
本発明において、グラフト共重合体は、多段重合体および多層構造重合体、いわゆるコアシェル型重合体と称されるものである。多段重合体は、重合体粒子の存在下に、単量体混合物を重合して得られる重合体であり、多層構造重合体は、重合体粒子(コア層)の存在下に、単量体混合物を重合して得られる重合体層(シェル層)を有する重合体(コアシェル型重合体)である。両者は基本的に同一の重合体を指すが、前者は主に製法によって重合体を特定したもの、後者は主に層構造によって重合体を特定したものである。以下の説明は、主に前者について行うが、後者の視点においても同様で適用できる。
本発明のグラフト共重合体において、コア層の平均粒子径は125〜400nmである。コア層の平均粒子径が125nm以上であるので、製造されるアクリル系樹脂フィルムの強度を優れたものとすることができる。また、400nm以下であるので、製造されるアクリル系樹脂フィルムは透明性や外観、光学特性などに優れている。コア層の平均粒子径は130〜380nmであることが好ましく、150〜350nmがより好ましく、180〜300nmがさらに好ましく、200〜260nmが特に好ましい。本発明におけるグラフト共重合体のコア層の平均粒子径は、シェル層を重合する前のコア層の重合体ラテックスの状態で、546nmの波長の光散乱を、分光光度計を用いて測定することで、算出される。
本発明では、グラフト共重合体として、ドープに使用する溶剤に溶解分散させた時に膨潤しやすいものを用いる。グラフト共重合体の膨潤のしやすさを示す指標として、本発明ではメチルエチルケトンによる膨潤度を用いる。メチルエチルケトンによる膨潤度とは、グラフト共重合体をメチルエチルケトンに溶解分散させた時に得られるゲルポリマーからメチルエチルケトン重量を除いた樹脂重量に対して、該ゲルポリマーに含まれるメチルエチルケトンの重量の割合を示すものである。この膨潤度の数値が高いほど、グラフト共重合体がメチルエチルケトンによって膨潤しやすいことを示す。
具体的には、本発明のグラフト共重合体は、メチルエチルケトンによる膨潤度が3.5以上を示すものである。好ましくは3.6〜5.0である。本発明者らは、メチルエチルケトンによる膨潤度が3.5以上となるグラフト共重合体を、後述するハンセン溶解度パラメーターにおける水素結合項δHが6.0以上8.0以下の範囲にある溶剤と共に使用してドープを構成すると、該ドープに濁りが生じにくくなることを見出した。これは、当該グラフト共重合体を前記溶剤に溶解分散させた際に、グラフト共重合体が溶剤によって膨潤しやすいため、ドープ中でグラフト共重合体の一次粒子がばらけやすくなり、その結果、ドープ中で、グラフト共重合体の一次粒子が凝集せずに均一に溶解分散され、得られるドープに濁りが生じにくくなるものと推測される。
本発明において、メチルエチルケトンによる膨潤度は次の手順により測定することができる。グラフト共重合体1gをメチルエチルケトン40mLに溶解させた後、遠心分離を行い、メチルエチルケトンに不溶なポリマー成分(ゲルポリマー)と、メチルエチルケトンに可溶な成分に分離する。得られたゲルポリマーを60℃、5torrで10時間乾燥させて、乾燥したゲルポリマーを回収する。乾燥前のゲルポリマーの重量と、乾燥後のゲルポリマーの重量から、以下の式により、メチルエチルケトンによる膨潤度を算出する。
(膨潤度)=[(乾燥前ゲルポリマー重量)−(乾燥後ゲルポリマーの重量)]/(乾燥後ゲルポリマーの重量)
グラフト共重合体が示すメチルエチルケトンによる膨潤度を上記範囲に設定するには、コア層を重合させる際に、特に後述する(I)重合段階で連鎖移動剤の存在下で重合を行なう方法や、シェル層(シェル層が多層であるときにはその多層のうち最もガラス転移温度の高い層)を構成する重合体のガラス転移温度が92℃以下(好ましくは80℃以下、より好ましくは75℃以下、さらに好ましくは70℃以下、特に好ましくは60℃以下)になるよう当該重合体を構成する単量体を選択する方法などが挙げられる。これらの方法はそれぞれ単独で使用してもよいが、組合せて使用することが好ましい。ただし、本発明における膨潤度の設定方法はこれらの方法に限定されるわけではない。
コア層の重合時に連鎖移動剤を用いる方法によると、連鎖移動剤の使用によってコア層の架橋度が低下するため、コア層が溶剤を吸収しやすくなり、グラフト共重合体の膨潤度が向上するものと考えられる。なお、コア層の重合時に連鎖移動剤を使用すると、コア層は、連鎖移動剤に由来する構造を含むポリマー末端構造を有する場合がある。例えば連鎖移動剤としてアルキルメルカプタン系連鎖移動剤を使用すると、コア層は、アルキルチオ基からなるポリマー末端構造を有することになる。
一方、シェル層を構成する重合体のガラス転移温度を92℃以下とする方法によると、シェル層において重合体分子鎖同士の結合力が弱くなり、溶剤がシェル層を通過しやすくなり、結果、グラフト共重合体が溶剤を吸収しやすくなると考えられる。さらにこの方法によると、凝集又は溶着したシェル層の重合体分子鎖同士がほぐれやすくなり、グラフト共重合体が溶剤を吸収しやすくなることも考えられる。ただし、シェル層が多層である時には、当該多層のうち最もガラス転移温度の高い層を構成する重合体のガラス転移温度を92℃以下にすればよい。シェル層を構成する重合体のガラス転移温度を92℃以下とするには、後述する(III)重合段階、又は(IV)重合段階におけるモノマー構成を採用すればよい。
また、本発明で用いるグラフト共重合体の膨潤性は、膨潤性係数Sで表すこともできる。本発明で用いるグラフト共重合体は、本発明のドープの状態を介してアクリル系樹脂フィルムとしたときの透明性や強度などのバランスの向上の観点より、コアの内層部にメタクリル酸エステルを主成分とするガラス転移温度が比較的高いポリマー層を含むことが好ましい。このようなグラフト共重合体は、コア内層部にガラス転移温度が高いポリマー層を有さないコアシェル型グラフト共重合体と比較して、膨潤度が低くなりやすい。このため、このような処方上の特徴の有無によらず、グラフト共重合体の膨潤性を表すための共通の指標として、膨潤性係数Sを用いる。すなわち、膨潤度係数Sは以下の式で表され、この膨潤性係数Sが10.5〜18.0であることが好ましい。より好ましくは11.0〜16.0、さらに好ましくは11.0〜15.0、特に好ましくは11.0〜14.0である。
膨潤度係数S=(メチルエチルケトンによる膨潤度/グラフト共重合体中の軟質重合体比率)/(コア層中の軟質重合体比率)
本発明のグラフト共重合体は、ゲル分率が90%以下であることが好ましい。ゲル分率とは、グラフト共重合体全量に対して、グラフト共重合体のメチルエチルケトンに不溶な成分が占める重量比率である。グラフト共重合体のゲル分率が90%以下であると、グラフト共重合体に、メチルエチルケトンに可溶な成分が相当量含まれていることになり、その可溶成分のために、ドープ中でグラフト共重合体の一次粒子がばらけやすくなる。ゲル分率は87%以下がより好ましく、85%以下がさらに好ましく、83%以下がよりさらに好ましく、80%以下が特に好ましい。ゲル分率の下限値は特に限定されないが、低すぎるとアクリル系樹脂フィルムの耐折り曲げ性、スリット時の割れ、打ち抜き時の割れなどの機械的特性が低下する場合があるため、65%以上が好ましく、68%以上がより好ましく、70%以上がさらに好ましく、73%以上が最も好ましい。
本発明において、ゲル分率は次の手順により測定することができる。グラフト共重合体1gをメチルエチルケトン40mLに溶解させた後、遠心分離を行い、メチルエチルケトンに不溶なポリマー成分(ゲルポリマー)と、メチルエチルケトンに可溶な成分に分離する。得られたゲルポリマーを60℃、5torrで10時間乾燥させて、乾燥したゲルポリマーを回収する。メチルエチルケトンに可溶な成分を、200mLのメタノールに投入し、再沈殿することで、メタノール可溶分と、メタノールに不溶な成分(フリーポリマー)に分離する。上記と同じ条件で乾燥させて、乾燥したフリーポリマーと、乾燥したメタノール可溶分をそれぞれ回収する。乾燥したゲルポリマーの重量、乾燥したフリーポリマーの重量、及び、乾燥したメタノール可溶分の重量から、以下の式により、ゲル分率(%)を算出する。
(ゲル分率)=(乾燥後ゲルポリマーの重量)/(乾燥後ゲルポリマーの重量+乾燥後フリーポリマーの重量+乾燥後メタノール可溶分の重量)×100
本発明の好適な実施態様によると、グラフト共重合体におけるコア層は、メタクリル酸エステル単位(a−1)40〜100重量%、これと共重合可能な二重結合を有する他の単量体単位(a−2)60〜0重量%、ならびに、前記(a−1)および(a−2)の合計100重量部に対して多官能性単量体単位0.01〜10重量部を構成単位として含む硬質重合体(I)と、アクリル酸エステル単位(b−1)60〜100重量%、これと共重合可能な二重結合を有する他の単量体単位(b−2)0〜40重量%、ならびに、前記(b−1)および(b−2)の合計100重量部に対して多官能性単量体単位0.1〜5重量部を構成単位として含む軟質重合体(II)とを有し、軟質重合体(II)は、硬質重合体(I)に結合しており、シェル層は、メタクリル酸エステル単位(c−1)60〜100重量%、これと共重合可能な二重結合を有する他の単量体単位(c−2)40〜0重量%、ならびに、前記(c−1)および(c−2)の合計100重量部に対して多官能性単量体単位0〜10重量部を構成単位として含む硬質重合体(III)を含み、硬質重合体(III)は、硬質重合体(I)および/または軟質重合体(II)にグラフト結合している。
本発明の好適な実施態様によると、グラフト共重合体は、少なくとも次の(I)〜(III)の重合段階を含む多段重合で得ることができる。(I)重合段階〜(II)重合段階によって形成される重合体層がコア層に相当し、(III)重合段階以降に形成される重合体層がシェル層に相当する。
(I)重合段階
(I)重合段階では、メタクリル酸エステル(a−1)40〜100重量%、および、これと共重合可能な二重結合を有する他の単量体(a−2)60〜0重量%からなる単量体混合物(a)、ならびに前記(a−1)および(a−2)の合計100重量部に対して多官能性単量体0.01〜10重量部及び連鎖移動剤0.1〜4.0重量部を重合して硬質重合体(I)を得ることが好ましい。
前記共重合可能な二重結合を有する他の単量体(以下、「共重合性単量体」と称することもある。)としては、アルキル基の炭素数が1〜12のアクリル酸アルキルエステルおよび/または芳香族ビニル単量体が好ましい。
前記単量体混合物(a)は、メタクリル酸エステル40〜100重量%、アクリル酸エステル0〜35重量%、芳香族ビニル単量体0〜10重量%、および、共重合可能な二重結合を有する他の単量体0〜15重合%からなることが好ましく、メタクリル酸エステル40〜99.9重量%、アクリル酸エステル0.1〜35重量%、芳香族ビニル単量体0〜10重量%、および、共重合可能な二重結合を有する他の単量体0〜15重合%からなることがより好ましく、メタクリル酸エステル40〜99.8重量%、アクリル酸エステル0.1〜35重量%、芳香族ビニル単量体0.1〜10重量%、および、共重合可能な二重結合を有する他の単量体0〜15重合%からなることがさらに好ましく、メタクリル酸エステル51〜96.9重量%、アクリル酸エステル3.1〜29重量%、芳香族ビニル単量体0〜10重量%、および、共重合可能な二重結合を有する他の単量体0〜10重量%からなることがなお更に好ましい。この範囲であれば、本発明のグラフト共重合体の熱安定性を高めることができる。具体的には、主成分であるメタクリル酸エステルは高温成形時にジッピング解重合を起こしやすく、熱分解しやすいが、アクリル酸エステル、及び芳香族ビニル単量体を上記範囲にすることにより、ジッピング解重合を抑制しやすく、熱安定性を高めることができるため好ましい。
特に好ましくは、前記単量体混合物(a)は、メタクリル酸エステル51〜96.8重量%、アクリル酸エステル3.1〜29重量%、芳香族ビニル単量体0.1〜10重量%、および、共重合可能な二重結合を有する他の単量体0〜10重合%からなる。この範囲であれば、上記記載のようにジッピング解重合を抑制して熱安定性を高め、且つ、得られるグラフト共重合体を、アクリル系樹脂の透明性、色調などの光学特性を損なうことなくアクリル系樹脂に配合することができる。
前記単量体混合物(a)において、メタクリル酸エステルの比率が40重量%以上であるので、アクリル系樹脂の有する優れた特徴を好適に発現することができる。
前記メタクリル酸エステルとしては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸イソボルニル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジルなどが挙げられる。このうち、アルキル基の炭素数が1〜4のメタクリル酸アルキルエステルが好ましく、たと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n−ブチル、メタクリル酸イソブチルおよびメタクリル酸t−ブチルなどが挙げられる。これらは単独で使用してもよくあるいは2種以上組み合わせて使用してもよいが、メタクリル酸メチルが特に好ましい。
前記共重合可能な二重結合を有する他の単量体は、アクリル酸エステル、芳香族ビニル系単量体、並びに、(メタ)アクリル酸エステルおよび芳香族ビニル単量体以外の共重合性単量体よりなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましく、アルキル基の炭素数が1〜12のアクリル酸アルキルエステル、芳香族ビニル系単量体、並びに、(メタ)アクリル酸エステルおよび芳香族ビニル単量体以外の共重合性単量体よりなる群から選ばれた1種または2種以上の単量体であることがより好ましい。アクリル酸エステルとしては、アルキル基の炭素数が1〜12のアクリル酸アルキルエステル、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ベンジルなどが挙げられ、アルキル基の炭素数が1〜12のアクリル酸アルキルエステルとしては、たとえばアクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸シクロヘキシルなどがあげられる。芳香族ビニル系単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレン、その他のスチレン誘導体などがあげられる。また、前記(メタ)アクリル酸エステルおよび芳香族ビニル単量体以外の共重合性単量体としては、たとえばアクリロニトリル、メタクリロニトリルなどの不飽和ニトリル系単量体、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などのα,β−不飽和カルボン酸類、酢酸ビニル、エチレンやプロピレンなどのオレフィン系単量体、塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニリデンなどのハロゲン化ビニル系単量体、N−エチルマレイミド、N−プロピルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−o−クロロフェニルマレイミドなどのマレイミド系単量体などが挙げられる。これらはいずれも単独または2種以上組み合わせて用いられる。前記共重合可能な二重結合を有する他の単量体としては、アルキル基の炭素数が1〜12のアクリル酸アルキルエステルおよび/または芳香族ビニル単量体が好ましい。
(I)重合段階において用いられる多官能性単量体の量は、前記(a−1)および(a−2)の合計100重量部に対して0.01〜10重量部が好ましく、より好ましくは0.01〜7重量部、さらに好ましくは0.01〜5重量部、最も好ましくは0.01〜2重量部である。多官能性単量体の使用量が0.01重量部以上であると、得られるフィルムの透明性が向上し、10重量部以下であると、フィルムに優れた機械的特性を付与できる。
多官能性単量体としては、架橋剤または架橋性単量体として知られているものがいずれも使用できる。架橋性単量体としては、アリルメタクリレート、アリルアクリレート、ジアリルマレエート、ジアリルフマレート、ジアリルイタコネート、モノアリルマレエート、モノアリルフマレート、ブタジエン、ジビニルベンゼン、トリアリルイソシアヌレート、アルキレングリコールジメタクリレート、アルキレングリコールジアクリレートなどであることが好ましい。これらは単独または2種以上組み合わせて用いられるが、アリルメタクリレート単独、またはアリルメタクリレートと他の多官能性単量体との組合せで用いることがさらに好ましい。
本発明において、(I)重合段階では、連鎖移動剤の存在下で、前記単量体混合物(a)および前記多官能性単量体の混合物を重合して硬質重合体(I)を得ることが好ましい。
(I)重合段階において用いられる連鎖移動剤の使用量は、前記(a−1)および(a−2)の合計100重量部に対して0.1〜4.0重量部であることが好ましい。下限値は0.20重量部がより好ましく、0.30重量部がさらに好ましく、0.40重量部がなおさら好ましく、0.50重量部が特に好ましい。上限値は3.5重量部がより好ましく、3.0重量部がさらに好ましく、2.5重量部がなおさら好ましく、2.0重量部がことさら好ましく、1.5重量部が特に好ましい。連鎖移動剤には分子量の低いフリーポリマーを増やす働きがあるため、連鎖移動剤を多く用いるほどコア層の架橋度が低下して、コア層が溶剤を吸収しやすくなり、グラフト共重合体の膨潤度が向上して、グラフト共重合体の一次粒子がばらけやすくなり、ドープの濁りが生じにくくなる。一方、連鎖移動剤が過剰に用いられると、アクリル系樹脂フィルムの耐折り曲げ性、スリット時の割れ、打ち抜き時の割れなどの機械的特性が十分に得られ難いことがある。しかし、連鎖移動剤を上記範囲で使用すると、ドープの濁りが生じにくく、かつ、アクリル系樹脂フィルムに優れた機械的特性を付与できるグラフト共重合体を得ることができる。
(I)重合段階で使用される連鎖移動剤としては特に限定されず、当該分野で知られている連鎖移動剤を使用することができ、例えば、n−ブチルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、n−ヘキサデシルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、n−テトラデシルメルカプタンなどの1級アルキルメルカプタン系連鎖移動剤、s−ブチルメルカプタン、s−ドデシルメルカプタンなどの2級アルキルメルカプタン系連鎖移動剤、t−ドデシルメルカプタン、t−テトラデシルメルカプタンなどの3級アルキルメルカプタン系連鎖移動剤、2−エチルヘキシルチオグリコレート、エチレングリコールジチオグリコレート、トリメチロールプロパントリス(チオグリコレート)、ペンタエリスリトールテトラキス(チオグリコレート)などのチオグリコール酸エステル、チオフェノール、テトラエチルチウラムジスルフィド、ペンタンフェニルエタン、アクロレイン、メタクロレイン、アリルアルコール、四塩化炭素、臭化エチレン、α−メチルスチレンダイマーなどのスチレンオリゴマー、テルピノレンなどが挙げられる。これらは単独または2種以上組み合わせて用いられる。
連鎖移動剤に硫黄成分が含まれていると、グラフト共重合体の熱安定性が向上するので、アルキルメルカプタン系連鎖移動剤およびチオフェノールが好ましく、アルキルメルカプタン系連鎖移動剤がより好ましい。なかでも、1級アルキルメルカプタン系連鎖移動剤および/または2級アルキルメルカプタン系連鎖移動剤が好ましく、1級アルキルメルカプタン系連鎖移動剤がより好ましい。なかでも、n−オクチルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタンが好ましく、n−オクチルメルカプタンが特に好ましい。
本発明のグラフト共重合体における(I)重合段階で得られる硬質重合体(I)は、アルキルメルカプタン系連鎖移動剤由来であるアルキルチオ基を有することが好ましく、1級アルキルメルカプタン系連鎖移動剤および/または2級アルキルメルカプタン系連鎖移動剤由来である1級および/または2級のアルキルチオ基を有することがより好ましい。アルキルチオ基とは、化学式で、RS−(Rはアルキル基)で表される構造を指し、1級および/または2級のアルキルチオ基とは、上記Rが1級および/または2級アルキル基であることを指す。
(II)重合段階
(II)重合段階では、アクリル酸エステル(b−1)60〜100重量%、および、これと共重合可能な二重結合を有する他の単量体(b−2)0〜40重量%からなる単量体混合物(b)、ならびに前記(b−1)および(b−2)の合計100重量部に対して多官能性単量体0.1〜5重量部及び連鎖移動剤0〜2.0重量部を重合して軟質重合体(II)を得ることが好ましい。
前記共重合可能な二重結合を有する他の単量体としては、メタクリル酸エステル、および、その他の共重合可能な二重結合を有する単量体からなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。
前記単量体混合物(b)は、アクリル酸エステル60〜100重量%、メタクリル酸エステル0〜40重量%、および、共重合可能な二重結合を有する他の単量体0〜20重量%からなることが好ましく、アクリル酸エステル60〜100重量%、メタクリル酸エステル0〜10重量%、芳香族ビニル系単量体0〜40重量%、および、共重合可能な二重結合を有する他の単量体0〜10重量%からなることが、優れた透明性、及び色調を有するフィルムが得られるという観点から、より好ましい。
アクリル酸エステルとしては、アルキル基の炭素数が1〜12のアクリル酸アルキルエステル、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ベンジルなどが挙げられる。このうち、アルキル基の炭素数が1〜12のアクリル酸アルキルエステルが好ましく、たとえばアクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸シクロヘキシルなどが挙げられる。これらアクリル酸エステルは、単独で使用しても良く、また二種以上を組み合わせても良い。アクリル酸アルキルエステルとしては、アクリル酸n−ブチルが好ましく、アクリル酸n−ブチルとアクリル酸エチルとの組合せや、アクリル酸n−ブチルとアクリル酸2−エチルへキシルとの組合せも好ましい。特に(II)重合段階で用いられるアクリル酸エステルは、アクリル酸n−ブチルの含有比率が50〜100重量%であることが好ましく、70〜100重量%であることがさらに好ましく、80〜100重量%であることが特に好ましい。
(II)重合段階で用いられるメタクリル酸エステル、共重合可能な二重結合を有する他の単量体、多官能性単量体及び連鎖移動剤については、前記(I)重合段階に記載したものと同じものがあげられる。(II)重合段階では、連鎖移動剤を使用してもよいし、使用しなくともよいが、使用しないことが好ましい。
本発明のグラフト共重合体においては、(I)重合段階で形成された硬質重合体(I)と、(II)重合段階で形成される軟質重合体(II)は結合しているが、具体的な態様では、軟質重合体(II)が、グラフト共重合体全体において内側に位置する硬質重合体(I)からなる粒子の少なくとも一部又は全体を被覆している構造を有する。軟質重合体(II)の一部は硬質重合体(I)からなる粒子の内側に入り込んでいてもよい。ただし、軟質重合体(II)の全てが硬質重合体(I)に結合していなくともよい。
(III)重合段階
(III)重合段階では、メタクリル酸エステル(c−1)60〜100重量%、およびこれと共重合可能な二重結合を有する他の単量体(c−2)40〜0重量%からなる単量体混合物(c)、ならびに前記(c−1)および(c−2)の合計100重量部に対して多官能性単量体0〜10重量部及び連鎖移動剤0〜6重量部を重合して硬質重合体(III)を得ることが好ましい。
(III)重合段階により形成される硬質重合体(III)のガラス転移温度を低下させるために、単量体混合物(c)は、アクリル酸エステルを含有することが好ましい。アクリル酸エステルの使用量は、単量体混合物(c)において0〜40重量%が好ましく、5〜40重量%がより好ましく、10〜40重量%がさらに好ましく、15〜35重量%が特に好ましく、20〜30重量%が最も好ましい。
本発明のグラフト共重合体は、硬質重合体(III)が、硬質重合体(I)および/または軟質重合体(II)にグラフト結合している構造を有する。硬質重合体(III)の全てが硬質重合体(I)および/または軟質重合体(II)にグラフト結合していてもよいし、硬質重合体(III)の一部は硬質重合体(I)および/または軟質重合体(II)にグラフト結合しているが、残部は、硬質重合体(I)および軟質重合体(II)のいずれにもグラフト結合していない重合体成分(フリーポリマー)として存在していてもよい。当該グラフト結合していない重合体成分も本発明のグラフト共重合体の一部を構成するものとする。
前記メタクリル酸エステルとしては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸イソボルニル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジルなどが挙げられる。このうち、アルキル基の炭素数が1〜4のメタクリル酸アルキルエステルが好ましく、たと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n−ブチル、メタクリル酸イソブチルおよびメタクリル酸t−ブチルなどが挙げられる。これらは単独で使用してもよくあるいは2種以上組み合わせて使用してもよいが、メタクリル酸メチルが特に好ましい。
前記共重合可能な二重結合を有する他の単量体は、アクリル酸エステル、芳香族ビニル系単量体、並びに、(メタ)アクリル酸エステルおよび芳香族ビニル単量体以外の共重合性単量体よりなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましいが、より好ましくはアルキル基の炭素数が1〜12のアクリル酸アルキルエステル、芳香族ビニル系単量体、並びに、(メタ)アクリル酸エステルおよび芳香族ビニル単量体以外の共重合性単量体よりなる群から選ばれた1種または2種以上の単量体である。アクリル酸エステルとしては、アルキル基の炭素数が1〜12のアクリル酸アルキルエステル、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ベンジルなどが挙げられ、アルキル基の炭素数が1〜12のアクリル酸アルキルエステルとしては、たとえばアクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸シクロヘキシルなどがあげられる。芳香族ビニル系単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレン、その他のスチレン誘導体などがあげられる。また、前記(メタ)アクリル酸エステルおよび芳香族ビニル系単量体以外の共重合性単量体としては、たとえばアクリロニトリル、メタクリロニトリルなどの不飽和ニトリル系単量体、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などのα,β−不飽和カルボン酸類、酢酸ビニル、エチレンやプロピレンなどのオレフィン系単量体、塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニリデンなどのハロゲン化ビニル系単量体、N−エチルマレイミド、N−プロピルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−o−クロロフェニルマレイミドなどのマレイミド系単量体などが挙げられる。これらはいずれも単独または2種以上組み合わせて用いられる。
(III)重合段階で用いられる多官能性単量体及び連鎖移動剤は、前記(I)重合段階に記載したものと同じものがあげられる。(III)重合段階では、多官能性単量体を使用してもよいし、使用しなくともよいが、優れた機械的特性をフィルムに付与するという観点から、使用しないことが好ましい。(III)重合段階では、連鎖移動剤を使用してもよいし、使用しなくともよいが、使用しないことが好ましい。また、単量体混合物(c)は、前記単量体混合物(a)と同一であっても、異なっても良い。
(IV)重合段階
本発明のグラフト共重合体は、前記(I)〜(III)の重合段階以外の重合段階を含んでもよい。
本発明のグラフト共重合体は、前記(I)〜(III)の重合段階の後に、さらに(IV)重合段階を含むものも好ましい実施形態のひとつである。また、(II)重合段階よりも後で、かつ、(III)重合段階よりも前に、(IV)重合段階を含むものも好ましい実施形態の一つである。いずれの実施形態でも、(IV)重合段階により形成される硬質重合体(IV)は、硬質重合体(III)と共に、シェル層に該当する。
(IV)重合段階では、メタクリル酸エステル(d−1)40〜100重量%、アクリル酸エステル(d−2)0〜60重量%、および、共重合可能な二重結合を有する他の単量体(d−3)0〜5重量%からなる単量体混合物(d)、ならびに、前記(d−1)、(d−2)および(d−3)の合計100重量部に対して多官能性単量体0〜10重量部及び連鎖移動剤0〜6重量部を重合して硬質重合体(IV)を得ることが好ましい。
(IV)重合段階により形成される硬質重合体(IV)のガラス転移温度を低下させるために、アクリル酸エステル(d−2)の使用量は、0〜55重量%がより好ましく、0〜50重量%がさらに好ましく、5〜45重量%がなおさら好ましく、10〜40重量%がことさら好ましく、15〜40重量%が特に好ましく、20〜40重量%が最も好ましい。
(IV)重合段階で用いられるメタクリル酸エステル、アクリル酸エステル、共重合可能な二重結合を有する他の単量体、多官能性単量体及び連鎖移動剤は、前記(I)〜(III)に記載したものと同じものがあげられる。(IV)重合段階では、多官能性単量体を使用してもよいし、使用しなくともよいが、優れた機械的特性をフィルムに付与するという観点から、使用しないことが好ましい。また、(IV)重合段階では、連鎖移動剤を使用してもよいし、使用しなくともよいが、使用しないことが好ましい。また、単量体混合物(a)、(c)および(d)は、それぞれ同一でもよく、また異なってもよい。
本発明のグラフト共重合体の前記好ましい実施形態では、硬質重合体(IV)が、硬質重合体(I)および/または軟質重合体(II)および/または硬質重合体(III)にグラフト結合している構造を有しうる。硬質重合体(IV)の全てが硬質重合体(I)および/または軟質重合体(II)および/または硬質重合体(III)にグラフト結合していてもよいし、硬質重合体(IV)の一部は硬質重合体(I)および/または軟質重合体(II)および/または硬質重合体(III)にグラフト結合しているが、残部は、硬質重合体(I)、軟質重合体(II)および硬質重合体(III)のいずれにもグラフト結合していない重合体成分として存在していてもよい。当該グラフト結合していない重合体成分も本発明のグラフト共重合体の一部を構成するものとする。
本発明において、(I)重合段階が(II)重合段階よりも前に実施する段階であり、(II)重合段階が(III)重合段階より前に実施する段階である。本発明のグラフト共重合体は、前記(I)、(II)および(III)の3段階で重合されたものが好ましく、前記(I)、(II)、(III)および(IV)の4段階で重合されたものも好ましい。(IV)重合段階を含む場合、(IV)重合段階は、(II)重合段階よりも後に実施する重合段階であれば、(III)重合段階よりも前に実施する段階であってもよいし、(III)重合段階よりも後に実施する段階であってもよい。また、前記(I)〜(III)の重合段階または前記(I)〜(IV)の重合段階の各段階の任意の位置に他の重合段階を実施しても良い。
本発明において、溶液流延法により形成されるアクリル系重合体フィルムを延伸して延伸フィルムを形成することができ、この場合、(III)重合段階の前および/または後に、硬質重合体を形成する重合段階を1段以上実施して製造したグラフト共重合体を使用することが好ましい。中でも、(I)重合段階、(II)重合段階、(III)重合段階、および、(IV)重合段階を含む4段重合で得られるグラフト共重合体がより好ましい。(IV)重合段階は、(II)重合段階よりも後に実施する重合段階であれば、(III)重合段階の前段階または後段階のいずれであってもよい。(III)重合段階と(IV)重合段階とを実施することによって、フィルムを延伸した際の課題であるヘイズ悪化(白化)を抑制することが可能となる。この時、(III)重合段階と(IV)重合段階の実施順序は限定されないが、(III)重合段階を重合した後、(IV)重合段階を重合することが好ましい。
好ましい実施形態によるグラフト共重合体は、(I)メタクリル酸エステル(a−1)40〜100重量%、および、これと共重合可能な二重結合を有する他の単量体(a−2)60〜0重量%からなる単量体混合物(a)、ならびに、前記(a−1)および(a−2)の合計100重量部に対して多官能性単量体0.01〜10重量部および連鎖移動剤0.1〜4.0重量部を重合して硬質重合体を得、(II)前記硬質重合体の存在下に、アクリル酸エステル(b−1)60〜100重量%、および、これと共重合可能な二重結合を有する他の単量体(b−2)0〜40重量%からなる単量体混合物(b)、ならびに、前記(b−1)および(b−2)の合計100重量部に対して多官能性単量体0.1〜5重量部を重合して軟質重合体を得、(III)前記軟質重合体の存在下に、メタクリル酸エステル(c−1)60〜100重量%、および、これと共重合可能な二重結合を有する他の単量体(c−2)40〜0重量%からなる単量体混合物(c)、ならびに、前記(c−1)および(c−2)の合計100重量部に対して多官能性単量体0〜10重量部を重合することによって得られる。さらに、前記(III)の重合によって得られた硬質重合体の存在下に、メタクリル酸エステル(d−1)40〜100重量%、アクリル酸エステル(d−2)0〜60重量%および共重合可能な二重結合を有する他の単量体(d−3)0〜5重量%からなる単量体混合物(d)、ならびに、前記(d−1)、(d−2)および(d−3)の合計100重量部に対して多官能性単量体0〜10重量部を重合して硬質重合体を得ることによって得られるものであってもよい。また、前記(II)重合段階と前記(III)の重合段階の間に、メタクリル酸エステル(d−1)40〜100重量%、アクリル酸エステル(d−2)0〜60重量%および共重合可能な二重結合を有する他の単量体(d−3)0〜5重量%からなる単量体混合物(d)、ならびに、前記(d−1)、(d−2)および(d−3)の合計100重量部に対して多官能性単量体0〜10重量部を重合して硬質重合体を得ることによって得られるものであってもよい。
本発明のグラフト共重合体は、必要に応じて、(I)重合段階以外の重合段階においても連鎖移動剤の存在下で単量体の重合を行っても良い。グラフト共重合体製造時の連鎖移動剤の総使用量は、本発明のグラフト共重合体を構成する単量体混合物の総量100重量部に対して0.01〜6重量部であることが好ましく、0.1〜4重量部であることがさらに好ましく、0.2〜2重量部であることがいっそう好ましく、0.24〜1.6重量部であることが特に好ましい。
(I)重合段階以外の重合段階で用いられる連鎖移動剤は、より高い熱安定性を有するグラフト共重合体が得られるという観点から、アルキルメルカプタン系連鎖移動剤であることが好ましく、1級アルキルメルカプタン系連鎖移動剤および/または2級アルキルメルカプタン系連鎖移動剤がより好ましく、(I)重合段階で用いた連鎖移動剤と同一のものを用いることが特に好ましい。
(I)重合段階における連鎖移動剤の使用量は、グラフト共重合体製造時の連鎖移動剤の総使用量のうち50重量%を超え100重量%以下であることが好ましく、60重量%以上100重量%以下であることがより好ましく、70重量%以上100重量%以下であることがさらに好ましく、85重量%以上100重量%以下であることが特に好ましい。また、(I)重合段階以外の重合段階において連鎖移動剤を用いないことも好ましい実施形態のひとつである。
前記(I)〜(III)の重合段階における単量体混合物(a)、(b)、(c)の合計量は、当該グラフト共重合体を構成する単量体混合物の総量100重量部中で、80〜100重量部が好ましく、90〜100重量部がさらに好ましく、95〜100重量部が特に好ましい。さらに(IV)重合段階を含む場合は、当該グラフト共重合体を構成する単量体混合物の総量100重量部中で、単量体混合物(d)の含量は、0.1〜20重量部であることが好ましく、1〜15重量部であることがさらに好ましい。
前記グラフト共重合体を構成する単量体混合物の総量100重量部中、単量体混合物(b)の含量は、20〜90重量部であることが好ましく、40〜90重量部であることがさらに好ましく、45〜85重量部であることが特に好ましい。
前記グラフト共重合体を構成する単量体混合物の総量100重量部中、単量体混合物(a)の含量は、0.1〜35重量部であることが好ましく、1〜30重量部であることがさらに好ましく、5〜30重量部であることが特に好ましい。
前記グラフト共重合体を構成する単量体混合物の総量100重量部中、単量体混合物(c)の含量は、0.1〜40重量部であることが好ましく、1〜30重量部であることがさらに好ましく、5〜25重量部であることが特に好ましい。
前記単量体混合物(a)と(b)の比率は、単量体混合物(a):(b)の重量部数比が10:90〜60:40であることが好ましく、10:90〜40:60であることがより好ましい。
なお、本願において、「グラフト共重合体を構成する単量体混合物」とは、グラフト共重合体を構成する共重合可能な二重結合を一つ有する単量体成分、すなわち、多官能性単量体を除く単量体成分を指す。例えば、(I)〜(III)重合段階で得られるグラフト共重合体である場合、単量体混合物(a)、単量体混合物(b)および単量体混合物(c)の総量を指す。
本発明に使用されるグラフト共重合体は、公知の乳化剤を用いて通常の乳化重合により製造することができる。該乳化剤としては、例えば、アルキルスルフォン酸ナトリウム、アルキルベンゼンスルフォン酸ナトリウム、ジオクチルスルフォコハク酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、脂肪酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸ナトリウムなどのリン酸エステル塩等の陰イオン界面活性剤や、非イオン性界面活性剤等が示される。これらの界面活性剤は、単独で用いてもよく、2種以上併用しても良い。本発明のアクリル系樹脂フィルムの熱安定性を向上させる観点から、特にはポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸ナトリウムなどのリン酸エステル塩(アルカリ金属、又はアルカリ土類金属)を用いて重合することが好ましい。
本発明に使用されるグラフト共重合体を得る多段重合で使用される重合開始剤は、10時間半減期温度が100℃以下の重合開始剤であることが、本発明のアクリル系樹脂フィルムの熱安定性を向上させる観点から好ましい。当該重合開始剤は、10時間半減期温度が100℃以下の重合開始剤であれば特に限定されないが、過硫酸塩であることが好ましく、たとえば、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウムなどが挙げられる。なかでも、過硫酸カリウムであることが特に好ましい。
さらには、実質的に熱分解機構のみで前記重合開始剤を開裂させてラジカルを発生させて重合する手法が好ましい。この手法とは別に、特許第3960631号の実施例記載のように、硫酸第一鉄などの酸化剤、及びホルムアルデヒドスルホキシル酸ナトリウムなどの還元剤の組み合わせにより、低温でラジカルを発生させられる試薬と併用することによりラジカルを発生させるレドックス系開始剤がある。ただし、本発明によると、レドックス系開始剤では一度に多量のラジカルが発生する場合がある。具体的には、少なくとも前記(I)重合段階のようにメタクリル酸エステルが主成分である重合体層をレドックス系開始剤で重合した場合、一度に多量のラジカルが発生することにより、メタクリル酸エステルを主として生成した重合体中にhead−to−head結合などの、結合を開裂させるために必要なエネルギーが比較的低い結合が発生する場合がある。このような結合は、成形加工時など高温にさらされた場合に、ジッピング解重合などの起点になりやすく、グラフト共重合体の熱安定性を著しく損ない、結果として、フィルムの色調を損なう原因となる場合がある。そのため、上記レドックス系開始剤を用いず、熱分解機構のみで重合開始剤を開裂させることが好ましい。
上記観点から、重合開始剤の10時間半減期温度は100℃以下が好ましく、90℃以下がさらに好ましく、80℃以下がよりさらに好ましく、75℃以下であることが特に好ましい。
前記重合開始剤は、(I)重合段階の重合時に用いることが好ましく、連鎖移動剤を用いる重合段階の重合時に使用することがさらに好ましい。また、グラフト共重合体の全重合段階において前記重合開始剤を用いて重合することが特に好ましい。
前記重合開始剤の総使用量が、前記グラフト共重合体を構成する単量体混合物の総量100重量部に対して、0.01〜1.0重量部であることが好ましく、0.01〜0.6重量部であることがより好ましく、0.01〜0.2重量部であることが特に好ましい。グラフト共重合体が(I)〜(III)の三段階の重合段階により得られる場合、(I)〜(III)の各重合段階における単量体混合物それぞれを100重量部とした場合、前記重合開始剤の各使用量は、(I)重合段階において0.01〜1.85重量部、(II)重合段階において0.01〜0.6重量部、(III)重合段階において0.01〜0.90重量部であることが好ましく、(I)重合段階において0.01〜0.2重量部、(II)重合段階において0.01〜0.4重量部、(III)重合段階において0.01〜0.2重量部であることが特に好ましい。また、(I)重合段階における重合開始剤の使用量が、重合開始剤の総使用量に対して1重量%を超えて29重量%以下であることが好ましい。
本発明において、グラフト共重合体のコア層とは、(II)重合段階まで重合を実施して得られた架橋構造重合体を指し(従って、コア層の最外層は(II)重合段階により形成された軟質重合体となる)、シェル層は、(II)重合段階より後の重合を実施して得られた硬質重合体を指す。
このようにして得られたグラフト共重合体ラテックスは、噴霧乾燥により、あるいは、塩または酸などの水溶性電解質を添加することで凝固を行ない、その後、熱処理を実施したのちに水相から樹脂成分を分離、適宜洗浄し乾燥を行なうなどの公知の方法により、固体状あるいは粉末状のグラフト共重合体が得られる。特に好ましくは塩を用いて凝固を行う方法である。使用する塩としては特に限定されないが、塩化カルシウム、酢酸カルシウムなどのカルシウム塩、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウムなどのマグネシウム塩など、2価の塩が好ましく、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウムなどのマグネシウム塩を用いることが特に好ましい。凝固時に、老化防止剤や紫外線吸収剤などの、一般的に添加される添加剤を加えてもよい。
本発明においては、凝固操作前のグラフト共重合体ラテックスを、フィルター、メッシュ等でろ過し、微細な重合スケールを取り除くことが好ましい。これにより、これらの微細な重合スケールに起因するフィッシュアイや異物などを低減させ、本発明のドープの透明度を高めることができる。
熱可塑性アクリル系樹脂などの機械的強度を向上させるために、軟質のポリマーを添加する方法も知られているが、この場合、マトリックス樹脂(ここでは熱可塑性アクリル系樹脂)と軟質ポリマーが均質に混ざってしまい、得られるフィルムの耐熱性を下げてしまうという欠点がある。一方、軟質の架橋重合体層と、これを被覆する硬質重合体層を有する本発明のグラフト共重合体を使用すると、フィルム中において、前記軟質の架橋重合体層が「島」、マトリックス樹脂と前記硬質重合体層が「海」となる、不連続な海島構造が形成される。このため、機械的強度を向上させ、かつ耐熱性をほとんど下げないという、優れた効果を奏することが可能である。前記軟質の架橋重合体層は、硬質の架橋重合体層を内部に有する場合もある。また、通常、軟質の架橋重合体は、マトリックス樹脂とは別組成となるため、マトリックス樹脂に均一に分散することは困難であり、透明性などの光学特性の低下や、フィッシュアイ等の欠陥の原因、さらには機械的強度を下げる要因となり得る。しかしながら、前記軟質の架橋重合体層を被覆する前記硬質重合体層を有する本発明のグラフト共重合体は、マトリックス樹脂中に軟質の架橋重合体層を均一に分散させることを可能とする。
本願において「軟質」とは、重合体のガラス転移温度が10℃未満であることを意味する。軟質層の衝撃吸収能力を高め、耐割れ性などの耐衝撃性改良効果を高める観点から、軟質重合体のガラス転移温度は0℃未満であることが好ましく、−20℃未満であることがより好ましい。
また、本願において「硬質」とは、重合体のガラス転移温度が10℃以上であることを意味する。重合体(I)又は(III)のガラス転移温度が10℃未満の場合、本発明のアクリル系樹脂フィルムの耐熱性が低下したり、また架橋構造含有重合体を製造する際に架橋構造含有重合体の粗大化や塊状化が起こり易くなるなどの問題が発生する。
グラフト共重合体のシェル層(シェル層が多層であるときにはその多層のうち最もガラス転移温度の高い層)を構成する硬質重合体((III)重合段階又は(IV)重合段階により形成される重合体)は、ガラス転移温度が10℃以上92℃以下であることが好ましい。当該硬質重合体のガラス転移温度を92℃以下とすることによって、シェル層において重合体分子鎖同士の結合力が弱くなり、グラフト共重合体の一次粒子同士の凝集力が低下して、グラフト共重合体の一次粒子がばらけやすくなり、ドープの濁りが生じにくくなる。
本願において、「軟質」および「硬質」の重合体のガラス転移温度は、ポリマーハンドブック[Polymer Hand Book(J.Brandrup,Interscience 1989)]に記載されている値を使用してFoxの式を用いて算出した値を用いることとする(例えば、ポリメタクリル酸メチルは105℃であり、ポリアクリル酸ブチルは−54℃である)。
本発明の好適な実施形態によると、(I)重合段階で得られる重合体(I)が硬質重合体であり、(II)重合段階で得られる重合体(II)が軟質重合体であり、(III)重合段階で得られる重合体(III)が硬質重合体である。また、(IV)重合段階で得られる重合体(IV)は硬質重合体である。このような構成を有するグラフト共重合体は、各種の熱可塑性アクリル系樹脂にブレンドされた場合の外観、透明性、耐候性、光沢、加工性、熱安定性などをバランスよく備えている。これにより、ブレンドされた熱可塑性アクリル系樹脂特有の優れた色調、外観、透明性を損なうことなく、熱安定性、耐候性、光沢、加工性などに優れたフィルムを提供することができる。
熱可塑性アクリル系樹脂とグラフト共重合体との配合割合はフィルムの用途により異なるが、両成分の配合量の合計100重量部に対して、熱可塑性アクリル系樹脂の配合量は30〜98重量部、グラフト共重合体の配合量は70〜2重量部であることが好ましく、熱可塑性アクリル系樹脂の配合量は50〜95重量部、グラフト共重合体の配合量は50〜5重量部がより好ましく、熱可塑性アクリル系樹脂の配合量は60〜90重量部、グラフト共重合体の配合量は40〜10重量部が特に好ましい。熱可塑性アクリル系樹脂の配合量が30重量部以上であると熱可塑性アクリル系樹脂の持つ特性を充分に発揮することができ、98重量部以下であると、熱可塑性アクリル系樹脂の機械的強度を充分に改善することができる。
(溶剤)
本発明のドープには、熱可塑性アクリル系樹脂およびグラフト共重合体を溶解分散させるための溶剤として、ハンセン溶解度パラメーターにおける水素結合項δHが6.0以上8.0以下である溶剤を用いる。このような溶剤を用いてドープを構成することで、熱可塑性アクリル系樹脂およびグラフト共重合体の溶剤への良好な溶解性または分散性を実現することができる。前記水素結合項δHが6.3以上7.5以下を示す溶剤が好ましく、7.0以上7.2以下を示す溶剤がより好ましい。
従来から、物質の溶解性を示す指標として溶解度パラメータ(SP値)が知られており、当該SP値の凝集エネルギーの項が、分子間に働く相互作用エネルギーの種類(London分散力、双極子間力、水素結合力)によって分割され、それぞれをLondon分散力項、双極子間力項、水素結合力項として表したハンセン溶解度パラメーターが提案されている。本発明では、熱可塑性アクリル系樹脂及びグラフト共重合体が溶剤に溶解する際の溶解性を示す指標として、このハンセン溶解度パラメーターのうちの水素結合項δHを使用する。本発明者らの検討により、London分散力項や双極子間力項よりも、水素結合項δHの数値は、溶剤への熱可塑性アクリル系樹脂およびグラフト共重合体の溶解性との相関性が高く、水素結合項δHが前記溶解性を示す指標となり得ることが分かった。当該水素結合項δHの詳細は、例えば、山本秀樹著、「特集:ポリマー相溶化設計 1.Hansen溶解度パラメタ(HSP値)を用いた溶解性評価」、接着の技術、Vol.34、No.3、2014、通巻116号、第1−8頁を参照することができる。
前記水素結合項δHを満足する溶剤としては、例えば、アセトン(7.0)、アセトニトリル(6.1)、酢酸エチル(7.2)、γ−ブチロラクトン(7.4)、塩化メチレン(7.1)、酢酸n−ブチル(6.3)、N−メチル−2−ピロリドン(7.2)、テトラヒドロフラン(8.0)等が挙げられる。なお、カッコ内の数字は水素結合項δHを示す。これら溶剤は1種類のみを使用してもよいし、2種類以上を混合して使用してもよい。
これら溶剤のなかでも、熱可塑性アクリル系樹脂を溶解する速度が速く、かつグラフト共重合体の分散性が良好なことから、塩化メチレンがより好ましい。
また、本発明のドープに含まれる溶剤は、前記水素結合項δHの要件を満足する溶剤のみから構成され、前記水素結合項δHの要件を満足しない溶剤をまったく含有しないものであってもよい。また、溶液流延法における成膜性、フィルムの離型性、ハンドリング性の改善などを考慮して、前記水素結合項δHの要件を満足する溶剤に加えて、前記水素結合項δHの要件を満足しない溶剤を少量含有するものであってもよい。このとき、前記水素結合項δHの要件を満足しない溶剤の含有量は、ドープに含まれる全溶剤に対して0%以上50重量%未満であることが好ましく、30重量%以下がより好ましく、10重量%以下がさらに好ましく、5重量%以下が特に好ましい。
本発明のドープ中における樹脂成分(熱可塑性アクリル系樹脂およびグラフト共重合体の合計量)の割合は特に限定されず、用いた溶剤に対する熱可塑性アクリル系樹脂およびグラフト共重合体の溶解性または分散性や、溶液流延法の実施条件などを考慮して適宜決定することが可能であるが、好ましくは5〜50重量%、より好ましくは10〜45重量%、さらに好ましくは15〜40重量%である。
(他の成分)
本発明のドープは、適宜、光安定剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、艶消し剤、光拡散剤、着色剤、染料、顔料、帯電防止剤、熱線反射材、滑剤、可塑剤、紫外線吸収剤、安定剤、フィラー等の公知の添加剤、または、アクリロニトリルスチレン樹脂やスチレン無水マレイン酸樹脂などのスチレン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、セルロースアシレート樹脂、ポリフッ化ビニリデンやポリフッ化アルキル(メタ)アクリレート樹脂などのフッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂等その他の樹脂を含有するものであってもよい。
本発明のドープは、形成されるフィルムの配向複屈折を調整する意味合いで、特許第3648201号や特許第4336586号に記載の複屈折性を有する無機微粒子や、特許第3696649号に記載の複屈折性を有する、分子量5000以下、好ましくは1000以下の低分子化合物を適宜含有するものであってもよい。
(グラフト共重合体の溶剤への分散方法)
本発明のドープは、溶剤中に、アクリル系樹脂およびグラフト共重合体が溶解または分散したものである。先述のように、グラフト共重合体は、平均粒子径が125〜400nmのコア層を有するコアシェル型構造を持つ一次粒子が、数ミクロン乃至数十ミリメートルの大きさに凝集あるいは溶着した構造を有し得る。このため、本発明のドープを製造するためには、グラフト共重合体を溶剤に均一に、好ましくは一次粒子までばらけた状態で、分散させることが好ましい。
このようなグラフト共重合体の溶剤への分散方法としては、従来公知の方法を広く適用できる。例えば、グラフト共重合体のパウダーを溶剤に投入し、適宜剪断及び/または熱を掛けながら攪拌し、直接分散させる方法、グラフト共重合体とアクリル系樹脂を同時に溶剤に投入して適宜剪断および/または熱を掛けながら攪拌して分散または溶解させ、直接ドープを作製する方法、あるいは、アクリル系樹脂とグラフト共重合体を予め混合し、好ましくは加熱溶融させた上で適宜剪断力を加えて溶融混練し、アクリル系樹脂にグラフト共重合体が分散した樹脂組成物(例えば、ペレット状の樹脂組成物)を作製した後に、該樹脂組成物を溶剤に分散させ、ドープを作製する方法、などが例示されるが、これに限定されるものではない。
これらのグラフト共重合体の溶剤への分散方法においては、一次粒子が凝集あるいは溶着したものを、好ましくは一次粒子の状態にばらけさせることになるので、本発明に用いるグラフト共重合体の要件を満たすことに加えて、適宜、溶剤の作用(膨潤による可塑化)、熱による作用(可塑化)、そして剪断力により、凝集あるいは溶着した一次粒子同士を解砕させる作用をグラフト共重合体に効果的に付与することが好ましい。これらの作用を付与することにより、本発明のドープ中でグラフト共重合体が十分に良好に分散し、本発明のアクリル系樹脂フィルムを製造する際に、異物やフィッシュアイの形成、透明性の低下などの悪影響を回避することができる。
(溶液流延法)
本発明のドープは、溶液流延法によってアクリル系樹脂フィルムを製造するのに使用される。具体的には、本発明のドープを支持体表面に流延した後、溶剤を蒸発させることによりアクリル系樹脂フィルムを製造することができる。このように溶液流延法によって製造された樹脂フィルムを、キャストフィルムともいう。
本発明における溶液流延法の実施態様を以下に説明するが、これに限定されるものではない。まず、熱可塑性アクリル系樹脂とグラフト共重合体、場合によって前記他の成分を含むペレットを作製した後、該ペレットを溶剤と混合して、各成分を溶剤に溶解分散させたドープを作製する。あるいは、熱可塑性アクリル系樹脂とグラフト共重合体、場合によって前記他の成分を、同時に又は順次、溶剤に混合して、各成分を溶剤に溶解分散させたドープを作製する。あるいは、熱可塑性アクリル系樹脂とグラフト共重合体を個別に溶剤に混合して、2以上のドープ準備液を作製し、これら準備液を混合することでドープを作製することもできる。これらの溶解工程は、温度および圧力を適宜調節して実施することができる。このうち、熱可塑性アクリル系樹脂とグラフト共重合体、場合によって前記他の成分を含むペレットを作製した後、これを溶剤に溶解分散させる方法が好ましい場合がある。以上の溶解工程の後、得られたドープをろ過したり、脱泡することもできる。
次いで、前記ドープを送液ポンプにより加圧ダイに送液し、加圧ダイのスリットから、金属製または合成樹脂製の無端ベルトやドラム等の支持体の表面(鏡面)に前記ドープを流延して、ドープ膜を形成する。
形成されたドープ膜を前記支持体上で加熱し、溶剤を蒸発させてフィルムを形成させる。このようにして得られたフィルムは支持体表面から剥離される。その後、得られたフィルムは、適宜、乾燥工程や加熱工程、延伸工程等に付してもよい。
(アクリル系樹脂フィルム)
本発明のアクリル系樹脂フィルムは、前述したドープの溶液流延法により形成されるものである。該フィルムの厚みは特に限定されないが、500μm以下であることが好ましく、300μm以下であることがより好ましく、200μm以下であることが特に好ましい。また、10μm以上であることが好ましく、30μm以上であることがより好ましく、50μm以上であることがさらに好ましく、60μm以上であることが特に好ましい。フィルムの厚みが上記範囲内であれば、当該フィルムを用いて真空成形を実施する際に変形しにくく、深絞り部での破断が発生しにくいという利点があり、さらに、光学特性が均一で、透明性が良好なフィルムを製造することができる。一方、フィルムの厚みが上記範囲を超えると、成形後のフィルムの冷却が不均一になり、光学特性が不均一になる傾向がある。また、フィルムの厚みが上記範囲を下回ると、フィルムの取扱が困難になることがある。
本発明のアクリル系樹脂フィルムは、膜厚80μmで測定した時に、全光線透過率が85%以上であることが好ましく、88%以上がより好ましく、90%以上がさらに好ましい。全光線透過率が上述の範囲であれば、透明性が高いため、光透過性が要求される光学部材、加飾用途、インテリア用途、真空成形用途に好適に使用できる。
本発明のアクリル系樹脂フィルムは、ガラス転移温度が90℃以上であることが好ましく、100℃以上であることがより好ましく、110℃以上がさらに好ましく、115℃以上がよりさらに好ましく、120℃以上が特に好ましく、124℃以上が最も好ましい。ガラス転移温度が上述の範囲であれば、耐熱性に優れたアクリル系樹脂フィルムを得ることができる。
本発明のアクリル系樹脂フィルムは、膜厚80μmで測定した時に、ヘイズが2.0%以下であることが好ましく、1.5%以下がより好ましく、1.3%以下がさらに好ましく、1.0%以下が特に好ましい。さらに、フィルムの内部ヘイズが1.5%以下であることが好ましく、1.0%以下がより好ましく、0.5%以下がさらに好ましく、0.3%以下が特に好ましい。ヘイズ、および内部ヘイズが上述の範囲であれば、透明性が高いため、光透過性が要求される光学部材、加飾用途、インテリア用途、真空成形用途に好適である。なお、ヘイズはフィルム内部とフィルム表面(外部)のヘイズからなり、それぞれを内部ヘイズ、外部ヘイズと表現する。
本発明のアクリル系樹脂フィルムは光学用フィルムとして使用することもできる。特に偏光子保護フィルムとして使用する場合、光学異方性が小さいことが好ましい。特に、フィルムの面内方向(長さ方向、幅方向)の光学異方性だけでなく、厚み方向の光学異方性についても小さいことが好ましい。つまり、面内位相差および厚み方向位相差の絶対値がともに小さいことが好ましい。より具体的には、面内位相差の絶対値は10nm以下であることが好ましく、6nm以下であることがより好ましく、5nm以下であることがさらに好ましく、3nm以下であることが特に好ましい。また、厚み方向位相差の絶対値は50nm以下であることが好ましく、20nm以下であることがより好ましく、15nm以下であることがさらに好ましく、10nm以下であることがよりさらに好ましく、5nm以下であることが最も好ましい。このような位相差を有するフィルムは、液晶表示装置の偏光板が備える偏光子保護フィルムとして好適に使用することができる。一方、フィルムの面内位相差の絶対値が10nmを超えたり、厚み方向位相差の絶対値が50nmを超えたりすると、液晶表示装置の偏光板が備える偏光子保護フィルムとして用いる場合、液晶表示装置においてコントラストが低下するなどの問題が発生する場合がある。
位相差は複屈折をベースに算出される指標値であり、面内位相差(Re)および厚み方向位相差(Rth)は、それぞれ、以下の式により算出することができる。3次元方向について完全光学等方である理想的なフィルムでは、面内位相差Re、厚み方向位相差Rthがともに0となる。
Re=(nx−ny)×d
Rth=((nx+ny)/2−nz)×d
上記式中において、nx、ny、およびnzは、それぞれ、面内において伸張方向(ポリマー鎖の配向方向)をX軸、X軸に垂直な方向をY軸、フィルムの厚さ方向をZ軸とし、それぞれの軸方向の屈折率を表す。また、dはフィルムの厚さを表し、nx−nyは配向複屈折を表す。なお、フィルムのMD方向をX軸とするが、延伸フィルムの場合は延伸方向をX軸とする。
本発明のアクリル系樹脂フィルムは、配向複屈折の値が、好ましくは−2.6×10-4〜2.6×10-4、より好ましくは−2.1×10-4〜2.1×10-4、さらに好ましくは−1.7×10-4〜1.7×10-4、なおさら好ましくは−1.6×10-4〜1.6×10-4、より一層好ましくは−1.5×10-4〜1.5×10-4、ことさら好ましくは−1.0×10-4〜1.0×10-4、特に好ましくは−0.5×10-4〜0.5×10-4、最も好ましくは−0.2×10-4〜0.2×10-4である。配向複屈折が上記範囲内であれば、成形加工時の複屈折が生じることなく、安定した光学特性を得ることができる。また液晶ディスプレイ等に使用される光学用フィルムとしても非常に適している。
(延伸)
本発明のアクリル系樹脂フィルムは未延伸フィルムとしても靭性が高く柔軟性に富むものであるが、さらに延伸してもよく、これにより、アクリル系樹脂フィルムの機械的強度の向上、膜厚精度の向上を図ることができる。
本発明のアクリル系樹脂フィルムを延伸する場合は、本発明のドープから一旦、未延伸状態のフィルムを成形し、その後、一軸延伸または二軸延伸を行うことにより、あるいは、フィルム成形中に、成膜及び溶剤の脱気の工程の進展とともに適宜延伸操作を加えることにより、延伸フィルム(一軸延伸フィルムまたは二軸延伸フィルム)を製造することができる。フィルム成形中の延伸と、フィルム成形後の延伸を適宜組みあわせても良い。
延伸フィルムの延伸倍率は、特に限定されるものではなく、製造する延伸フィルムの機械的強度、表面性、および厚み精度等に応じて、決定すればよい。延伸温度にも依存するが、延伸倍率は、一般的には、1.1倍〜5倍の範囲で選択することが好ましく、1.3倍〜4倍の範囲で選択することがより好ましく、1.5倍〜3倍の範囲で選択することがさらに好ましい。延伸倍率が上記範囲内であれば、フィルムの伸び率、引裂伝播強度、および耐揉疲労等の力学的性質を大幅に改善することができる。
(用途)
本発明のアクリル系樹脂フィルムは、必要に応じて、公知の方法によりフィルム表面の光沢を低減させることができる。そのような方法としては、例えば、無機充填剤または架橋性高分子粒子を添加する方法が挙げられる。また、得られるフィルムにエンボス加工を施すことにより、プリズム形状やパターン、意匠、ナーリングなどの表面凹凸層を形成したり、フィルム表面の光沢を低減させることも可能である。
本発明のアクリル系樹脂フィルムは、必要に応じて、粘着剤、接着剤等によるドライラミネート法及び/または熱ラミネート法などを用いて別のフィルムを積層したり、フィルムの表面あるいは裏面にハードコート層、反射防止層、防汚層、帯電防止層、印刷加飾層、金属光沢層、表面凹凸層、艶消し層等の機能性層を形成して用いることができる。
本発明のアクリル系樹脂フィルムは、耐熱性、透明性、柔軟性などの性質を利用して、各種用途に使用することができる。例えば、自動車内外装、パソコン内外装、携帯内外装、太陽電池内外装、太陽電池バックシート;カメラ、VTR、プロジェクター用の撮影レンズ、ファインダー、フィルター、プリズム、フレネルレンズ、レンズカバーなどの映像分野、CDプレイヤー、DVDプレイヤー、MDプレイヤーなどにおける光ディスク用ピックアップレンズなどのレンズ分野、CD、DVD、MDなどの光ディスク用の光記録分野、有機EL用フィルム、液晶用導光板、拡散板、バックシート、反射シート、偏光子保護フィルム、偏光フィルム透明樹脂シート、位相差フィルム、光拡散フィルム、プリズムシートなどの液晶ディスプレイ用フィルム、表面保護フィルムなどの情報機器分野、光ファイバ、光スイッチ、光コネクターなどの光通信分野、自動車ヘッドライト、テールランプレンズ、インナーレンズ、計器カバー、サンルーフなどの車両分野、眼鏡、コンタクトレンズ、内視鏡用レンズ、滅菌処理の必要な医療用品などの医療機器分野、道路標識、浴室設備、床材、道路透光板、ペアガラス用レンズ、採光窓、カーポート、照明用レンズ、照明カバー、建材用サイジングなどの建築・建材分野、電子レンジ調理容器(食器)、家電製品のハウジング、玩具、サングラス、文房具などに使用することができる。また、転写箔シートを使用した成形品の代替用途としても使用できる。
本発明のアクリル系樹脂フィルムは、金属、プラスチックなどの基材に積層して用いることができる。アクリル系樹脂フィルムの積層方法としては、積層成形や、鋼板などの金属板に接着剤を塗布した後、金属板にフィルムを載せて乾燥させ貼り合わせるウエットラミネートや、ドライラミネート、エキストルージョンラミネート、ホットメルトラミネ−トなどがあげられる。
プラスチック部品にフィルムを積層する方法としては、フィルムを金型内に配置しておき、射出成形にて樹脂を充填するインサート成形またはラミネートインジェクションプレス成形や、フィルムを予備成形した後に金型内に配置し、射出成形にて樹脂を充填するインモールド成形などがあげられる。
本発明のアクリル系樹脂フィルムの積層体は、自動車内装材、自動車外装材などの塗装代替用途、窓枠、浴室設備、壁紙、床材、採光・調光部材、防音壁、道路標識などの土木建築用部材、日用雑貨品、家具や電子電気機器のハウジング、ファクシミリ、ノートパソコン、コピー機などのOA機器のハウジング、携帯電話、スマートフォン、タブレットなどの端末の液晶画面の前面板や、照明用レンズ、自動車ヘッドライト、光学レンズ、光ファイバ、光ディスク、液晶用導光板などの光学部材、光学用素子、電気または電子装置の部品、滅菌処理の必要な医療用品、玩具またはレクリエーション品目、繊維強化樹脂複合材料などに使用することができる。
特に、本発明のアクリル系樹脂フィルムは、耐熱性および光学特性に優れる点では、光学用フィルムに好適であり、各種光学部材に用いられうる。例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレットなどの端末の液晶画面の前面板、照明用レンズ、自動車ヘッドライト、光学レンズ、光ファイバ、光ディスク、液晶用導光板、拡散板、バックシート、反射シート、偏光フィルム透明樹脂シート、位相差フィルム、光拡散フィルム、プリズムシート、表面保護フィルム、光学的等方フィルム、偏光子保護フィルムや透明導電フィルム等液晶表示装置周辺や、有機EL装置周辺、光通信分野等の公知の光学的用途に適用できる。
以下、本発明を実施例にて具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。以下で「部」および「%」は、特記ない限り、「重量部」および「重量%」を意味する。
(製造例1)
<グラフト共重合体(B1)の製造>
撹拌機付き8L重合装置に、以下の物質を仕込んだ。
脱イオン水 180部
ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸 0.002部
ホウ酸 0.5部
炭酸ナトリウム 0.05部
水酸化ナトリウム 0.01部
重合機内を窒素ガスで充分に置換した後、内温を80℃にし、過硫酸カリウム0.03部を2%水溶液で入れ、次いで表1に示した(I)を81分かけて連続的に添加した。さらに60分重合を継続することにより、(I)の重合物を得た。重合転化率は98.6%であった。
その後、水酸化ナトリウム0.03部を2%水溶液で添加し、過硫酸カリウム0.08部を2%水溶液で添加し、次いで表1に示した(II)を150分かけて連続的に添加した。添加終了後、過硫酸カリウム純分0.02部を2%水溶液で添加し、120分重合を継続し、(II)の重合物を得た。重合転化率は99.3%であり、平均粒子径は257nmであった。
その後、過硫酸カリウム0.02部を2%水溶液で添加し、表1に示した(III)を70分かけて連続的に添加し、さらに60分重合を継続し、グラフト共重合体ラテックスを得た。重合転化率は99.7%であった。得られたラテックスを塩化マグネシウムで塩析、凝固し、水洗、乾燥を行い、白色粉末状のグラフト共重合体(B1)を得た。グラフト共重合体(B1)のゲル分率は79.4%であった。
(製造例2)
<グラフト共重合体(B2)の製造>
撹拌機付き8L重合装置に、以下の物質を仕込んだ。
脱イオン水 175部
ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸 0.01部
ホウ酸 0.5部
炭酸ナトリウム 0.05部
重合機内を窒素ガスで充分に置換した後、内温を80℃にし、表1に示した(I)の26%を重合機に一括で追加し、その後ソディウムホルムアルデヒドスルフォキシレ−ト0.06部、エチレンジアミン四酢酸−2−ナトリウム0.006部、硫酸第一鉄0.001部、t−ブチルハイドロパーオキサイド0.02部を追加し、その15分後にt−ブチルハイドロパーオキサイド0.03部を追加し、さらに15分重合を継続した。次に、水酸化ナトリウム0.01部を2%水溶液で添加し、ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸0.09部を追加し、(I)の残り74%を60分かけて連続的に添加した。添加終了30分後にt−ブチルハイドロパーオキサイド0.07部を追加し、さらに30分重合を継続することにより、(I)の重合物を得た。重合転化率は100.0%であった。
その後、水酸化ナトリウム0.03部を2%水溶液で、過硫酸カリウム0.08部を2%水溶液で添加し、次いで表1に示した(II)を150分かけて連続的に添加した。添加終了後、過硫酸カリウム0.02部を2%水溶液で添加し、120分重合を継続し、(II)の重合物を得た。重合転化率は99.0%であり、平均粒子径は225nmであった。
その後、過硫酸カリウム0.02部を2%水溶液で添加し、表1に示した(III−1)を45分かけて連続的に添加し、さらに30分重合を継続した。
その後、表1に示した(III−2)を25分かけて連続的に添加し、さらに60分重合を継続することにより、グラフト共重合体ラテックスを得た。重合転化率は100.0%であった。得られたラテックスを塩化マグネシウムで塩析、凝固し、水洗、乾燥を行い、白色粉末状のグラフト共重合体(B2)を得た。グラフト共重合体(B2)のゲル分率は93.7%であった。
(製造例3)
<グラフト共重合体(B3)の製造>
撹拌機付き8L重合装置に、以下の物質を仕込んだ。
脱イオン水 180部
ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸 0.03部
ホウ酸 0.5部
炭酸ナトリウム 0.05部
重合機内を窒素ガスで充分に置換した後、内温を80℃にし、過硫酸カリウム0.03部を2%水溶液で入れ、次いで表1に示した(I)のポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸以外を24分かけて連続的に添加した。(I)の追加開始から15分目にポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸0.21部を追加し、20分目に水酸化ナトリウム0.003部を2%水溶液で追加した。さらに60分重合を継続することにより、(I)の重合物を得た。重合転化率は95.6%であった。
その後、水酸化ナトリウム0.02部を2%水溶液で添加し、過硫酸カリウム0.09部を2%水溶液で添加し、次いで表1に示した(II)を208分かけて連続的に添加した。(II)の追加開始60分目、106分目に水酸化ナトリウム0.01部を2%水溶液で添加した。(II)の添加終了後、水酸化ナトリウム0.01部を2%水溶液で添加し、過硫酸カリウム0.02部を2%水溶液で添加し、120分重合を継続し、(II)の重合物を得た。重合転化率は100.0%であり、平均粒子径は125nmであった。
その後、過硫酸カリウム0.02部を2%水溶液で添加し、表1に示した(III)を70分かけて連続的に添加し、さらに60分重合を継続し、グラフト共重合体ラテックスを得た。重合転化率は100.0%であった。得られたラテックスを塩化マグネシウムで塩析、凝固し、水洗、乾燥を行い、白色粉末状のグラフト共重合体(B3)を得た。グラフト共重合体(B3)のゲル分率は85.9%であった。
(製造例4)
<グラフト共重合体(B4)の製造>
撹拌機付き8L重合装置に、以下の物質を仕込んだ。
脱イオン水 180部
ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸 0.003部
ホウ酸 0.5部
炭酸ナトリウム 0.05部
水酸化ナトリウム 0.01部
重合機内を窒素ガスで充分に置換した後、内温を80℃にし、過硫酸カリウム0.03部を2%水溶液で入れ、次いで表1に示した(I)を81分かけて連続的に添加した。さらに60分重合を継続することにより、(I)の重合物を得た。重合転化率は98.9%であった。
その後、水酸化ナトリウム0.03部を2%水溶液で添加し、過硫酸カリウム0.08部を2%水溶液で添加し、次いで表1に示した(II)を150分かけて連続的に添加した。添加終了後、過硫酸カリウム純分0.02部を2%水溶液で添加し、120分重合を継続し、(II)の重合物を得た。重合転化率は98.8%であり、平均粒子径は224nmであった。
その後、過硫酸カリウム0.02部を2%水溶液で添加し、表1に示した(III)を70分かけて連続的に添加し、さらに60分重合を継続し、グラフト共重合体ラテックスを得た。重合転化率は100.0%であった。得られたラテックスを塩化マグネシウムで塩析、凝固し、水洗、乾燥を行い、白色粉末状のグラフト共重合体(B4)を得た。グラフト共重合体(B4)のゲル分率は79.0%であった。
(製造例5)
<グラフト共重合体(B5)の製造>
撹拌機付き8L重合装置に、以下の物質を仕込んだ。
脱イオン水 180部
ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸 0.003部
ホウ酸 0.5部
炭酸ナトリウム 0.05部
水酸化ナトリウム 0.01部
重合機内を窒素ガスで充分に置換した後、内温を80℃にし、過硫酸カリウム0.03部を2%水溶液で入れ、次いで表1に示した(I)を81分かけて連続的に添加した。さらに60分重合を継続することにより、(I)の重合物を得た。重合転化率は100.0%であった。
その後、水酸化ナトリウム0.03部を2%水溶液で添加し、過硫酸カリウム0.08部を2%水溶液で添加し、次いで表1に示した(II)を150分かけて連続的に添加した。添加終了後、過硫酸カリウム純分0.02部を2%水溶液で添加し、120分重合を継続し、(II)の重合物を得た。重合転化率は99.0%であり、平均粒子径は229nmであった。
その後、過硫酸カリウム0.02部を2%水溶液で添加し、表1に示した(III)を70分かけて連続的に添加し、さらに60分重合を継続し、グラフト共重合体ラテックスを得た。重合転化率は99.7%であった。得られたラテックスを塩化マグネシウムで塩析、凝固し、水洗、乾燥を行い、白色粉末状のグラフト共重合体(B5)を得た。グラフト共重合体(B5)のゲル分率は79.9%であった。
(製造例6)
<グラフト共重合体(B6)の製造>
撹拌機付き8L重合装置に、以下の物質を仕込んだ。
脱イオン水 180部
ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸 0.003部
ホウ酸 0.5部
炭酸ナトリウム 0.05部
水酸化ナトリウム 0.01部
重合機内を窒素ガスで充分に置換した後、内温を80℃にし、過硫酸カリウム0.03部を2%水溶液で入れ、次いで表1に示した(I)を81分かけて連続的に添加した。さらに60分重合を継続することにより、(I)の重合物を得た。重合転化率は99.2%であった。
その後、水酸化ナトリウム0.03部を2%水溶液で添加し、過硫酸カリウム0.08部を2%水溶液で添加し、次いで表1に示した(II)を150分かけて連続的に添加した。添加終了後、過硫酸カリウム純分0.02部を2%水溶液で添加し、120分重合を継続し、(II)の重合物を得た。重合転化率は98.3%であり、平均粒子径は230nmであった。
その後、過硫酸カリウム0.02部を2%水溶液で添加し、表1に示した(III)を70分かけて連続的に添加し、さらに60分重合を継続し、グラフト共重合体ラテックスを得た。重合転化率は99.6%であった。得られたラテックスを塩化マグネシウムで塩析、凝固し、水洗、乾燥を行い、白色粉末状のグラフト共重合体(B6)を得た。グラフト共重合体(B6)のゲル分率は79.7%であった。
(製造例7)
<グラフト共重合体(B7)の製造>
撹拌機付き8L重合装置に、以下の物質を仕込んだ。
脱イオン水 180部
ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸 0.003部
ホウ酸 0.5部
炭酸ナトリウム 0.05部
水酸化ナトリウム 0.01部
重合機内を窒素ガスで充分に置換した後、内温を80℃にし、過硫酸カリウム0.03部を2%水溶液で入れ、次いで表1に示した(I)を81分かけて連続的に添加した。さらに60分重合を継続することにより、(I)の重合物を得た。重合転化率は98.5%であった。
その後、水酸化ナトリウム0.03部を2%水溶液で添加し、過硫酸カリウム0.08部を2%水溶液で添加し、次いで表1に示した(II)を150分かけて連続的に添加した。添加終了後、過硫酸カリウム純分0.02部を2%水溶液で添加し、120分重合を継続し、(II)の重合物を得た。重合転化率は98.4%であり、平均粒子径は226nmであった。
その後、過硫酸カリウム0.02部を2%水溶液で添加し、表1に示した(III)を70分かけて連続的に添加し、さらに60分重合を継続し、グラフト共重合体ラテックスを得た。重合転化率は100.0%であった。得られたラテックスを塩化マグネシウムで塩析、凝固し、水洗、乾燥を行い、白色粉末状のグラフト共重合体(B7)を得た。グラフト共重合体(B7)のゲル分率は79.2%であった。
(製造例8)
<グラフト共重合体(B8)の製造>
撹拌機付き8L重合装置に、以下の物質を仕込んだ。
脱イオン水 180部
ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸 0.003部
ホウ酸 0.5部
炭酸ナトリウム 0.05部
水酸化ナトリウム 0.01部
重合機内を窒素ガスで充分に置換した後、内温を80℃にし、過硫酸カリウム0.03部を2%水溶液で入れ、次いで表2に示した(I)を81分かけて連続的に添加した。さらに60分重合を継続することにより、(I)の重合物を得た。重合転化率は98.7%であった。
その後、水酸化ナトリウム0.03部を2%水溶液で添加し、過硫酸カリウム0.08部を2%水溶液で添加し、次いで表2に示した(II)を150分かけて連続的に添加した。添加終了後、過硫酸カリウム純分0.02部を2%水溶液で添加し、120分重合を継続し、(II)の重合物を得た。重合転化率は98.4%であり、平均粒子径は225nmであった。
その後、過硫酸カリウム0.02部を2%水溶液で添加し、表2に示した(III)を70分かけて連続的に添加し、さらに60分重合を継続し、グラフト共重合体ラテックスを得た。重合転化率は100.0%であった。得られたラテックスを塩化マグネシウムで塩析、凝固し、水洗、乾燥を行い、白色粉末状のグラフト共重合体(B8)を得た。グラフト共重合体(B8)のゲル分率は79.4%であった。
(製造例9)
<グラフト共重合体(B9)の製造>
撹拌機付き8L重合装置に、以下の物質を仕込んだ。
脱イオン水 180部
ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸 0.003部
ホウ酸 0.5部
炭酸ナトリウム 0.05部
水酸化ナトリウム 0.01部
重合機内を窒素ガスで充分に置換した後、内温を80℃にし、過硫酸カリウム0.03部を2%水溶液で入れ、次いで表2に示した(I)を81分かけて連続的に添加した。さらに60分重合を継続することにより、(I)の重合物を得た。重合転化率は99.6%であった。
その後、水酸化ナトリウム0.03部を2%水溶液で添加し、過硫酸カリウム0.08部を2%水溶液で添加し、次いで表2に示した(II)を150分かけて連続的に添加した。添加終了後、過硫酸カリウム純分0.02部を2%水溶液で添加し、120分重合を継続し、(II)の重合物を得た。重合転化率は98.6%であり、平均粒子径は233nmであった。
その後、過硫酸カリウム0.02部を2%水溶液で添加し、表2に示した(III)を70分かけて連続的に添加し、さらに60分重合を継続し、グラフト共重合体ラテックスを得た。重合転化率は99.3%であった。得られたラテックスを塩化マグネシウムで塩析、凝固し、水洗、乾燥を行い、白色粉末状のグラフト共重合体(B9)を得た。グラフト共重合体(B9)のゲル分率は73.8%であった。
(製造例10)
<グラフト共重合体(B10)の製造>
撹拌機付き8L重合装置に、以下の物質を仕込んだ。
脱イオン水 180部
ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸 0.003部
ホウ酸 0.5部
炭酸ナトリウム 0.05部
水酸化ナトリウム 0.01部
重合機内を窒素ガスで充分に置換した後、内温を80℃にし、過硫酸カリウム0.03部を2%水溶液で入れ、次いで表2に示した(I)を81分かけて連続的に添加した。さらに60分重合を継続することにより、(I)の重合物を得た。重合転化率は99.0%であった。
その後、水酸化ナトリウム0.03部を2%水溶液で添加し、過硫酸カリウム0.08部を2%水溶液で添加し、次いで表2に示した(II)を150分かけて連続的に添加した。添加終了後、過硫酸カリウム純分0.02部を2%水溶液で添加し、120分重合を継続し、(II)の重合物を得た。重合転化率は98.8%であり、平均粒子径は234nmであった。
その後、過硫酸カリウム0.02部を2%水溶液で添加し、表2に示した(III)を70分かけて連続的に添加し、さらに60分重合を継続し、グラフト共重合体ラテックスを得た。重合転化率は100.0%であった。得られたラテックスを塩化マグネシウムで塩析、凝固し、水洗、乾燥を行い、白色粉末状のグラフト共重合体(B10)を得た。グラフト共重合体(B10)のゲル分率は75.2%であった。
(製造例11)
<グラフト共重合体(B11)の製造>
撹拌機付き8L重合装置に、以下の物質を仕込んだ。
脱イオン水 180部
ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸 0.003部
ホウ酸 0.5部
炭酸ナトリウム 0.05部
水酸化ナトリウム 0.01部
重合機内を窒素ガスで充分に置換した後、内温を80℃にし、過硫酸カリウム0.03部を2%水溶液で入れ、次いで表2に示した(I)を81分かけて連続的に添加した。さらに60分重合を継続することにより、(I)の重合物を得た。重合転化率は99.0%であった。
その後、水酸化ナトリウム0.03部を2%水溶液で添加し、過硫酸カリウム0.08部を2%水溶液で添加し、次いで表2に示した(II)を150分かけて連続的に添加した。添加終了後、過硫酸カリウム純分0.02部を2%水溶液で添加し、120分重合を継続し、(II)の重合物を得た。重合転化率は99.2%であり、平均粒子径は215nmであった。
その後、過硫酸カリウム0.02部を2%水溶液で添加し、表2に示した(III)を70分かけて連続的に添加し、さらに60分重合を継続し、グラフト共重合体ラテックスを得た。重合転化率は99.5%であった。得られたラテックスを塩化マグネシウムで塩析、凝固し、水洗、乾燥を行い、白色粉末状のグラフト共重合体(B11)を得た。グラフト共重合体(B11)のゲル分率は88.2%であった。
(製造例12)
<グラフト共重合体(B12)の製造>
撹拌機付き8L重合装置に、以下の物質を仕込んだ。
脱イオン水 180部
ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸 0.003部
ホウ酸 0.5部
炭酸ナトリウム 0.05部
水酸化ナトリウム 0.01部
重合機内を窒素ガスで充分に置換した後、内温を80℃にし、過硫酸カリウム0.03部を2%水溶液で入れ、次いで表2に示した(I)を81分かけて連続的に添加した。さらに60分重合を継続することにより、(I)の重合物を得た。重合転化率は99.3%であった。
その後、水酸化ナトリウム0.03部を2%水溶液で添加し、過硫酸カリウム0.08部を2%水溶液で添加し、次いで表2に示した(II)を150分かけて連続的に添加した。添加終了後、過硫酸カリウム純分0.02部を2%水溶液で添加し、120分重合を継続し、(II)の重合物を得た。重合転化率は99.0%であり、平均粒子径は196nmであった。
その後、過硫酸カリウム0.02部を2%水溶液で添加し、表2に示した(III)を70分かけて連続的に添加し、さらに60分重合を継続し、グラフト共重合体ラテックスを得た。重合転化率は99.7%であった。得られたラテックスを塩化マグネシウムで塩析、凝固し、水洗、乾燥を行い、白色粉末状のグラフト共重合体(B12)を得た。グラフト共重合体(B12)のゲル分率は97.6%であった。
(製造例13)
<グラフト共重合体(B13)の製造>
撹拌機付き8L重合装置に、以下の物質を仕込んだ。
脱イオン水 180部
ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸 0.003部
ホウ酸 0.5部
炭酸ナトリウム 0.05部
水酸化ナトリウム 0.01部
重合機内を窒素ガスで充分に置換した後、内温を80℃にし、過硫酸カリウム0.03部を2%水溶液で入れ、次いで表2に示した(I)を81分かけて連続的に添加した。さらに60分重合を継続することにより、(I)の重合物を得た。重合転化率は98.6%であった。
その後、水酸化ナトリウム0.03部を2%水溶液で添加し、過硫酸カリウム0.08部を2%水溶液で添加し、次いで表2に示した(II)を150分かけて連続的に添加した。添加終了後、過硫酸カリウム純分0.02部を2%水溶液で添加し、120分重合を継続し、(II)の重合物を得た。重合転化率は99.3%であり、平均粒子径は220nmであった。
その後、過硫酸カリウム0.02部を2%水溶液で添加し、表2に示した(III)を70分かけて連続的に添加し、さらに60分重合を継続し、グラフト共重合体ラテックスを得た。重合転化率は99.7%であった。得られたラテックスを塩化マグネシウムで塩析、凝固し、水洗、乾燥を行い、白色粉末状のグラフト共重合体(B13)を得た。グラフト共重合体(B13)のゲル分率は79.4%であった。
Figure 2018212227
Figure 2018212227
なお、表1及び2中、乳化剤はポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸を表し、n−OMはn−オクチルメルカプタンを表し、t−DMはt−ドデシルメルカプタンを表す。次の表3でも同様である。
(グラフト共重合体のコア層(重合段階(II)終了時)の平均粒子径の測定方法)
平均粒子径は、前記(II)重合段階までの重合で得られたラテックスの状態で測定した。測定装置として、株式会社 日立ハイテクノロジーズのU−5100形レシオビーム分光光度計を用いて、546nmの波長の光散乱を用いて求めた。
(グラフト共重合体のゲル分率の測定方法)
グラフト共重合体約1gにメチルエチルケトン(MEK)約40mLを加え、1晩静置した。その後30分間スターラーチップで攪拌し、遠心分離機(日立工機株式会社、CP80NX)を用い、30000rpmで1時間、12℃で遠心分離を行う作業を3セット繰り返し、MEKに不溶なポリマー成分(ゲルポリマー、GP)と、MEKに可溶な成分に分離した。得られたゲルポリマーをEYELA社、VOS−450VD真空乾燥機で60℃、5torrで10時間乾燥させることで、乾燥したゲルポリマーを回収した。さらに、MEK可溶分に関しても、約200mlのメタノールに投入し、再沈殿することで、メタノール可溶分(可溶分)と、メタノール不溶分(フリーポリマー、FP)に分離し、それぞれを、上記と同じ条件で乾燥させて、乾燥したフリーポリマーと、乾燥した可溶分を回収した。ゲル分率(%)は以下の式で算出した。
(ゲル分率)=(乾燥後GP重量)/(乾燥後GP重量+乾燥後FP重量+乾燥後可溶分重量)×100
(グラフト共重合体のMEK膨潤度の測定方法)
上記と同様にして、MEKに不溶なポリマー成分(ゲルポリマー、GP)を分離した後、上記と同じ条件で乾燥させて乾燥したゲルポリマーを回収した。乾燥前のGP(MEKを含んだ状態のGP)の重量と、乾燥後のGPの重量から、以下の式により、メチルエチルケトンによる膨潤度を算出した。
(膨潤度)=[(乾燥前GP重量)−(乾燥後GP重量)]/(乾燥後GP重量)
(製造例14)
<グルタルイミドアクリル系樹脂(A2)の製造>
使用した押出機は口径40mmの噛合い型同方向回転式二軸押出機(L/D=90)である。押出機の各温調ゾーンの設定温度を250〜280℃、スクリュー回転数は85rpmとした。ポリメタクリル酸メチル樹脂(重量平均分子量:10.5万)を42.4kg/hrで供給し、ニーディングブロックによって上記ポリメタクリル酸メチル樹脂を溶融、充満させた後、ノズルから上記ポリメタクリル酸メチル樹脂100重量部に対して2.0重量部のモノメチルアミン(三菱ガス化学株式会社製)を注入した。反応ゾーンの末端にはリバースフライトを入れて樹脂を充満させた。反応後の副生成物および過剰のメチルアミンをベント口の圧力を−0.090MPaに減圧して除去した。押出機出口に設けられたダイスからストランドとして出てきた樹脂を、水槽で冷却した後、ペレタイザでペレット化することにより、樹脂(I)を得た。
次いで、口径40mmの噛合い型同方向回転式二軸押出機にて、押出機各温調ゾーンの設定温度を240〜260℃、スクリュー回転数72rpmとした。ホッパーから得られた樹脂(I)を41kg/hrで供給し、ニーディングブロックによって樹脂を溶融、充満させた後、ノズルから上記ポリメタクリル酸メチル樹脂100重量部に対して3.2重量部の炭酸ジメチルを注入し樹脂中のカルボキシル基の低減を行った。反応ゾーンの末端にはリバースフライトを入れて樹脂を充満させた。反応後の副生成物および過剰の炭酸ジメチルをベント口の圧力を−0.092MPaに減圧して除去した。押出機出口に設けられたダイスからストランドとして出てきた樹脂を、水槽で冷却した後、ペレタイザでペレット化し、グルタルイミドアクリル系樹脂(A2)を得た。当該グルタルイミドアクリル系樹脂(A2)について、上記方法に従ってイミド化率、グルタルイミド含有量、ガラス転移温度、屈折率を測定した。その結果、イミド化率13mol%、グルタルイミド含有量は7重量%、ガラス転移温度は125℃、屈折率は1.50であった。
(実施例1〜2、比較例1)
<ペレットの作製>
アクリル系樹脂(A1)90重量部と、表3に記載のグラフト共重合体(B)10重量部とを、ベント付単軸押出機(HW−40−28:40m/m、L/D=28、田端機械(株)製)を用い、設定温度C1〜C3=200℃、C4=210℃、C5=220℃、D=230℃で混練押出し、ペレット化した。なお、アクリル系樹脂(A1)は、住友化学社製 スミペックスLG(重量平均分子量8.3万)を使用した。
<ドープの作製>
上記で得られたペレット15gに塩化メチレン60gを加え、30分間静置し、その後、手振りで1分間攪拌し、6時間静置し、手振りで1分間攪拌し、12時間静置し、手振りで1分間攪拌し、20分間静置し、スターラーチップで5時間攪拌することで、アクリル系樹脂、グラフト共重合体及び塩化メチレン(δH=7.1)を含むドープ(ドープ中の固形分濃度は20重量%、樹脂成分中のグラフト共重合体濃度は10重量%)を調製した。
(実施例3〜10、比較例2)
<グラフト共重合体(B)のドープ準備液の作製>
表3に記載のグラフト共重合体(B)6gを塩化メチレン114gに投入し、14時間静置し、その後、手振りで1分間攪拌し、20分間静置し、スターラーチップで5時間攪拌することで、グラフト共重合体のドープ準備液(グラフト共重合体濃度は5重量%)を調製した。
<アクリル系樹脂(A)のドープ準備液の作製>
アクリル系樹脂(A1)30gを塩化メチレン70gに投入し、14時間静置し、その後、手振りで1分間攪拌し、20分間静置することで、アクリル系樹脂のドープ準備液(アクリル系樹脂濃度は30重量%)を調製した。
<ドープの作製>
上記で得られたグラフト共重合体のドープ準備液30gとアクリル系樹脂のドープ準備液45gを混ぜて、30分間静置し、その後、手振りで1分間攪拌し、6時間静置し、手振りで1分間攪拌し、12時間静置し、手振りで1分間攪拌し、20分間静置し、スターラーチップで5時間攪拌することで、アクリル系樹脂、グラフト共重合体及び塩化メチレンを含むドープ(ドープ中の固形分濃度は20重量%、樹脂成分中のグラフト共重合体濃度は10重量%)を調製した。
(実施例11)
<ペレットの作製>
製造例14で得たグルタルイミドアクリル系樹脂(A2)60重量部と、グラフト共重合体(B13)40重量部とを、ベント付単軸押出機(HW−40−28:40m/m、L/D=28、田端機械(株)製)を用い、設定温度C1〜C3=200℃、C4=210℃、C5=220℃、D=230℃で混練押出し、ペレット化した。
<ドープの作製>
上記で得られたペレット15gに塩化メチレン60gを加え、30分間静置し、その後、手振りで1分間攪拌し、6時間静置し、手振りで1分間攪拌し、12時間静置し、手振りで1分間攪拌し、20分間静置し、スターラーチップで5時間攪拌することで、アクリル系樹脂(A2)、グラフト共重合体(B13)及び塩化メチレンを含むドープ(ドープ中の固形分濃度は20重量%、樹脂成分中のグラフト共重合体濃度は40重量%)を調製した。
得られたドープのヘイズを測定した結果、4%と非常に良好な結果であった。さらに、ドープ内に未分散のグラフト共重合体の塊が見られず、グラフト共重合体が均一に分散したドープを得ることができた。
(実施例12)
<グラフト共重合体(B13)のドープ準備液の作製>
グラフト共重合体(B13)24gを塩化メチレン96gに投入し、14時間静置し、その後、手振りで1分間攪拌し、20分間静置し、スターラーチップで5時間攪拌することで、グラフト共重合体のドープ準備液(グラフト共重合体濃度は20重量%)を調製した。
<アクリル系樹脂(A2)のドープ準備液の作製>
アクリル系樹脂(A2)30gを塩化メチレン70gに投入し、14時間静置し、その後、手振りで1分間攪拌し、20分間静置することで、アクリル系樹脂(A2)のドープ準備液(アクリル系樹脂濃度は30重量%)を調製した。
<ドープの作製>
上記で得られたグラフト共重合体(B13)のドープ準備液30gとアクリル系樹脂(A2)のドープ準備液30g、塩化メチレン15gを混ぜて、30分間静置し、その後、手振りで1分間攪拌し、6時間静置し、手振りで1分間攪拌し、12時間静置し、手振りで1分間攪拌し、20分間静置し、スターラーチップで5時間攪拌することで、アクリル系樹脂(A2)、グラフト共重合体(B13)及び塩化メチレンを含むドープ(ドープ中の固形分濃度は20重量%、樹脂成分中のグラフト共重合体濃度は40重量%)を調製した。
目視により、得られたドープ内に未分散のグラフト共重合体の塊が多く見られたが、ドープのヘイズを測定した結果、3%と非常に良好な結果であった。
(実施例13)
ペレット化を経ずに、グラフト共重合体(B13)6g、アクリル系樹脂(A2)9g、及び塩化メチレン60gを混ぜて、30分間静置し、その後、手振りで1分間攪拌し、6時間静置し、手振りで1分間攪拌し、12時間静置し、手振りで1分間攪拌し、20分間静置し、スターラーチップで5時間攪拌することで、アクリル系樹脂(A2)、グラフト共重合体(B13)及び塩化メチレンを含むドープ(ドープ中の固形分濃度は20重量%、樹脂成分中のグラフト共重合体濃度は40重量%)を調製した。
目視により、得られたドープ内に未分散のグラフト共重合体の塊が少し見られたが、ドープのヘイズを測定した結果、4%と非常に良好な結果であった。
(比較例3)
グラフト共重合体(B13)の代わりにグラフト共重合体(B2)を使用したこと以外は、実施例12と同様にしてアクリル系樹脂(A2)、グラフト共重合体(B2)及び塩化メチレンを含むドープ(ドープ中の固形分濃度は20重量%、樹脂成分中のグラフト共重合体濃度は40重量%)を調製した。
<ドープのヘイズの測定方法>
濁度計(日本電色工業社製、NDH 4000)を用いて、JIS K7136に準拠し、光路長10mmの石英セルを用いて、各実施例及び比較例で得られたドープのヘイズを測定した。得られた各ドープのヘイズ値を以下の基準で評価した。
S:ヘイズ値が20%未満で、かつドープ内に未分散の塊が見られず
A:ヘイズ値が20%未満
B:ヘイズ値が20%以上23%未満
C:ヘイズ値が23%以上30%未満
D:ヘイズ値が30%以上40%未満
E:ヘイズ値が40%以上
Figure 2018212227
Figure 2018212227
<キャストフィルムの作製>
ガラス板(30cm×30cm)の上に、各実施例1〜13で得られたドープを約20mL垂らし、200μm厚みのアプリケーターを用いてドープ膜を形成し、その後、90℃で10分間1次乾燥し、さらに120℃で5分間2次乾燥することで、キャストフィルムを作製した。
<溶解速度の測定方法>
実施例1と比較例1についてドープを調製する際の溶解速度を次の手順で測定した。容器にスターラーチップ、及び8gの溶剤と2gのペレットを入れ、マグネチックスターラーで200rpmの回転数で攪拌し、目視で完全に溶解するまでの時間を計測して、これを溶解速度とした。結果を表5に示す。
(比較例4)
溶剤として塩化メチレンの代わりに、メチルエチルケトン(δH=5.1)を使用した以外は実施例1と同様にしてドープを調製した。ドープのヘイズを上記方法により測定した。また、ドープを調製する際の溶解速度を上記方法により測定した。結果を表5に示す。
(比較例5)
溶剤として塩化メチレンの代わりに、メチルエチルケトンを使用した以外は比較例1と同様にしてドープを調製した。ドープのヘイズを上記方法により測定した。また、ドープを調製する際の溶解速度を上記方法により測定した。結果を表5に示す。
(比較例6)
溶剤として塩化メチレンの代わりに、N,N−ジメチルホルムアミド(δH=11.3)を使用した以外は実施例1と同様にしてドープを調製した。ドープのヘイズを上記方法により測定した。また、ドープを調製する際の溶解速度を上記方法により測定した。結果を表5に示す。
(比較例7)
溶剤として塩化メチレンの代わりに、N,N−ジメチルホルムアミドを使用した以外は比較例1と同様にしてドープを調製した。ドープのヘイズを上記方法により測定した。また、ドープを調製する際の溶解速度を上記方法により測定した。結果を表5に示す。
Figure 2018212227

Claims (22)

  1. 熱可塑性アクリル系樹脂、グラフト共重合体、及び、溶剤、を含む、溶液流延法によるフィルム製造用ドープであって、
    前記グラフト共重合体は、コア層とシェル層を有し、前記コア層の平均粒子径が125〜400nmであり、
    前記グラフト共重合体は、メチルエチルケトンによる膨潤度が3.5以上であり、
    前記溶剤は、ハンセン溶解度パラメーターにおける水素結合項δHが6.0以上8.0以下である、ドープ。
  2. 前記グラフト共重合体は、メチルエチルケトンによる膨潤度が3.6以上5.0以下である、請求項1に記載のドープ。
  3. 前記グラフト共重合体は、(メチルエチルケトンによる膨潤度/グラフト共重合体中の軟質重合体比率)/(コア層中の軟質重合体比率)で表される膨潤性係数Sが10.5〜18.0である、請求項1又は2に記載のドープ。
  4. コア層は、アルキルチオ基からなるポリマー末端構造を有する、請求項1〜3のいずれかに記載のドープ。
  5. シェル層は、単層又は多層であり、前記単層を構成する重合体、又は、前記多層のうち最もガラス転移温度の高い層を構成する重合体は、ガラス転移温度が92℃以下である、請求項1〜4のいずれかに記載のドープ。
  6. グラフト共重合体は、ゲル分率が90%以下である、請求項1〜5のいずれかに記載のドープ。
  7. コア層は、メタクリル酸エステル単位(a−1)40〜100重量%、これと共重合可能な二重結合を有する他の単量体単位(a−2)60〜0重量%、及び、前記(a−1)および(a−2)の合計100重量部に対して多官能性単量体単位0.01〜10重量部を構成単位として含む硬質重合体(I)と、
    アクリル酸エステル単位(b−1)60〜100重量%、これと共重合可能な二重結合を有する他の単量体単位(b−2)0〜40重量%、及び、前記(b−1)および(b−2)の合計100重量部に対して多官能性単量体単位0.1〜5重量部を構成単位として含む軟質重合体(II)とを有し、
    軟質重合体(II)は、硬質重合体(I)に結合しており、
    シェル層は、メタクリル酸エステル単位(c−1)60〜100重量%、これと共重合可能な二重結合を有する他の単量体単位(c−2)40〜0重量%、及び、前記(c−1)および(c−2)の合計100重量部に対して多官能性単量体単位0〜10重量部を構成単位として含む硬質重合体(III)を含み、
    硬質重合体(III)は、硬質重合体(I)および/または軟質重合体(II)にグラフト結合している、請求項1〜6のいずれかに記載のドープ。
  8. 硬質重合体(I)が、アルキルチオ基からなるポリマー末端構造を有する、請求項7に記載のドープ。
  9. 熱可塑性アクリル系樹脂は、重量平均分子量が30万以上である、請求項1〜8のいずれかに記載のドープ。
  10. 熱可塑性アクリル系樹脂は、重量平均分子量が17万以下である、請求項1〜9のいずれかに記載のドープ。
  11. 熱可塑性アクリル系樹脂は、メタクリル酸メチル単位30〜100重量%、及び、これと共重合可能な他のビニル系単量体単位0〜70重量%を構成単位として含む重合体である、請求項1〜10のいずれかに記載のドープ。
  12. 熱可塑性アクリル系樹脂は、主鎖に環構造を有し、
    前記環構造は、グルタルイミド環構造、ラクトン環構造、無水マレイン酸由来環構造、マレイミド由来環構造、及び無水グルタル酸環構造からなる群より選択される少なくとも1種である、請求項1〜11のいずれかに記載のドープ。
  13. 熱可塑性アクリル系樹脂の配合量とグラフト共重合体の配合量の合計100重量部に対して、前記熱可塑性アクリル系樹脂の配合量が30〜98重量部であり、前記グラフト共重合体の配合量が70〜2重量部である、請求項1〜12のいずれかに記載のドープ。
  14. 溶液流延法によるアクリル系樹脂フィルムの製造方法であって、
    請求項1〜13のいずれかに記載のドープを支持体表面に流延した後、溶剤を蒸発させる工程を含む、フィルムの製造方法。
  15. 前記ドープは、熱可塑性アクリル系樹脂とグラフト共重合体を含むペレットを作製した後、該ペレットを前記溶剤に溶解分散させることで調製される、請求項14に記載のフィルムの製造方法。
  16. 請求項1〜14のいずれかに記載のドープから形成されてなるアクリル系樹脂フィルム。
  17. アクリル系樹脂フィルムは、厚みが10〜500μmである、請求項16に記載のアクリル系樹脂フィルム。
  18. アクリル系樹脂フィルムは、他基材表面への積層保護用フィルムである、請求項16又は17に記載のアクリル系樹脂フィルム。
  19. アクリル系樹脂フィルムは、光学用フィルムである、請求項16又は17に記載のアクリル系樹脂フィルム。
  20. 光学用フィルムは、偏光子保護フィルムである、請求項19に記載のアクリル系樹脂フィルム。
  21. 偏光子と、請求項20に記載のアクリル系樹脂フィルムを積層してなる、偏光板。
  22. 請求項21に記載の偏光板を含む、ディスプレイ装置。
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