JPWO2019167471A1 - 溶液流延法によるフィルム製造用樹脂組成物及びドープ - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の樹脂組成物は、メタクリル系重合体(a)を主要樹脂とする樹脂組成物であり、溶液流延法によって樹脂フィルムを製造する際に用いるドープの構成樹脂として使用されるものである。まず、メタクリル系重合体(a)について説明する。
本発明の樹脂組成物に含まれるメタクリル系重合体(a)は、メタクリル酸メチル単位と、1種以上の乾燥促進性コモノマー単位とから構成される共重合体である。メタクリル酸メチル単位に対して、1種以上の乾燥促進性コモノマー単位を共重合することにより、メタクリル酸メチル単位のみから構成される単独重合体であるポリメタクリル酸メチルと比較して、溶液流延法で流延膜から溶剤を蒸発させる際に該溶剤の揮発速度を速くすることが可能となる。
本発明の樹脂組成物は、さらに、コア層とシェル層を有するグラフト共重合体(b)を含むものであってもよい。当該グラフト共重合体は熱安定性に優れており、本発明の樹脂組成物から構成される樹脂フィルムに、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。
本発明の樹脂組成物は、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、少なくとも、本発明の樹脂組成物、及び、溶剤(c)を含有するものであり、溶液流延法により樹脂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、メタクリル系重合体(a)及び他の成分は、溶剤(c)に溶解または分散している。グラフト共重合体を含む他の成分は、本発明の樹脂組成物に含まれていたものであってよいし、ドープを作製する段階で、本発明の樹脂組成物とは別成分として溶剤に添加されたものであってもよい。
本発明のドープに含まれる溶剤(c)は、メタクリル系重合体(a)及び他の成分を溶解または分散することができる溶剤である限り、特に限定されないが、ハンセン溶解度パラメーターにおける水素結合項δHが1以上12以下である溶剤(c−1)を含むことが好ましい。このような溶剤を用いてドープを構成することで、メタクリル系重合体(a)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3以上10以下を示す溶剤が好ましく、5以上8以下を示す溶剤がより好ましい。
本発明のドープは、溶液流延法によって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樹脂フィルムを製造することができる。
本発明の樹脂フィルムは、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。
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、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。
(1)重量平均分子量
メタクリル系重合体の重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いた標準ポリスチレン換算法により算出した。ただし、GPCカラムとしてポリスチレン架橋ゲルを充填したもの(型式:Shodex GPC K−806M、昭和電工製)を、GPC溶媒としてクロロホルムを用いた。試料溶液は、メタクリル系重合体5mgをクロロホルム2mlに溶解させて調製し、カラム温度は40℃に設定した。
メタクリル系重合体のガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量計(DSC、型式:Q1000、TA Instruments製)を用いて測定した。試料を窒素気流下に置き、10℃/分の昇温速度で200℃まで加熱したのち40℃まで急冷し、再度10℃/分の昇温速度で200℃まで加熱した。2度目の昇温中に観測されたガラス転移に対して、補外ガラス転移開始温度と補外ガラス転移終了温度の平均を求め、この数値をガラス転移温度とした。
メタクリル系重合体に含有される、前記重合体の製造に用いた各単量体由来の繰り返し単位の割合は、プロトン核磁気共鳴(1H−NMR)分光法により求めた。メタクリル系重合体をNMR用溶媒に加えて試料溶液を調製し、核磁気共鳴分光光度計(型式:AVANCE III 400、Bruker製)を用いてスペクトルを測定した。得られたスペクトルから、各単量体由来繰り返し単位に帰属されるピークの積分値を求め、これらの積分値の比から含有割合を算出した。
メタクリル系重合体の乾燥速度は、90℃で40分間乾燥させて作製したメタクリル系重合体フィルム試料の、揮発成分残存率によって評価した。
最後に、下記の数式(2)を用いて、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)に対する揮発成分残存率の変化率Rを算出した。なお、ここでR0はPMMAの揮発成分残存率、R1は評価対象の揮発成分残存率である。
また、略号はそれぞれ下記の物質を表す。
MMA:メタクリル酸メチル
PhMI:N−フェニルマレイミド
CHMI:N−ヘキシルマレイミド
BzMI:N−ベンジルマレイミド
EMA:メタクリル酸エチル
n−BMA:メタクリル酸n−ブチル
2−EHMA:メタクリル酸2−エチルヘキシル
CHMA:メタクリル酸シクロヘキシル
BzMA:メタクリル酸ベンジル
2−MEMA:メタクリル酸2−メトキシエチル
St:スチレン
DCPMA:メタクリル酸ジシクロペンタニル
IBOMA:メタクリル酸イソボルニル
SMA:メタクリル酸ステアリル
t−BMA:メタクリル酸t−ブチル
TMSMA:メタクリル酸トリメチルシリル
3−FMA:メタクリル酸2−トリフルオロエチル
THFMA:メタクリル酸テトラヒドロフルフリル
NIPMAA:N−イソプロピルメタクリルアミド
(実施例1:メタクリル系重合体aの製造)
H型撹拌機を備えた8リットルガラス製反応器に脱イオン水200部、懸濁助剤であるリン酸水素2ナトリウム0.5部を仕込んだ。次に300rpmで撹拌しながら、反応器にラウロイルパーオキサイド0.3部を溶解させたMMA95部、PhMI5部、連鎖移動剤であるチオグリコール酸2−エチルヘキシル(2−EHTG)0.046部からなる単量体混合液を加え、反応機内を窒素置換しながら60℃に昇温して重合を開始した。60℃到達後50分間経過時点で、懸濁安定剤としてノニオン系水溶性高分子であるアデカプルロニックF−68(株式会社ADEKA製、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロック共重合体)を0.15部添加した。その後60℃でさらに200分間反応させたのち、80℃に昇温して3時間撹拌し、重合を完結させた。得られた重合体に対して、樹脂量の3倍量の脱イオン水を用いた水洗を4回実施し、乾燥させることで、ビーズ状の懸濁重合体粒子を得た。これをメタクリル系重合体aとする。
前記メタクリル系重合体aの製造において、単量体の種類と量、および連鎖移動剤の量を表1に示すとおりに変更した以外は、メタクリル系重合体aと同様の方法にて、メタクリル系重合体b〜mを製造した。
H型撹拌機を備えた8リットルガラス製反応器に所定量の脱イオン水、懸濁助剤であるリン酸水素2ナトリウム0.1部を仕込んだ。次に300rpmで撹拌しながら、反応器にラウロイルパーオキサイド0.3部を溶解させたMMA90部、DCPMA10部、2−EHTG0.01部からなる単量体混合液を加えた。さらに、懸濁安定剤としてアデカプルロニックF−680.4部を添加し、反応機内を窒素置換しながら所定温度に昇温して重合を開始した。当該所定温度に到達した後120分間反応させたのち、前記所定温度からさらに昇温して3時間撹拌し、重合を完結させた。得られた重合体に対して、樹脂量の3倍量の脱イオン水を用いた水洗を4回実施し、乾燥させることで、ビーズ状の懸濁重合体粒子を得た。これをメタクリル系重合体nとする。
前記メタクリル系重合体nの製造に置いて、単量体の種類と量を表1に示すとおりに変更した以外は、メタクリル系重合体nと同様の方法にて、メタクリル系重合体oおよびpを製造した。
前記メタクリル系重合体aの製造において、単量体の種類と量、および連鎖移動剤の量を表3に示すとおりに変更した以外は、メタクリル系重合体aと同様の方法にて、メタクリル系重合体q〜vを製造した。
前記メタクリル系重合体nの製造に置いて、単量体の種類と量を表3に示すとおりに変更した以外は、メタクリル系重合体nと同様の方法にて、メタクリル系重合体wを製造した。
H型撹拌機を備えた8リットルガラス製反応器に脱イオン水200部、懸濁助剤であるリン酸水素2ナトリウム0.5部を仕込んだ。次に300rpmで撹拌しながら、反応器にラウロイルパーオキサイド0.3部を溶解させたMMA100部と2−EHTG0.027部からなる単量体混合液を加え、反応機内を窒素置換しながら60℃に昇温して重合を開始した。60℃到達後50分間経過時点で、懸濁安定剤としてノニオン系水溶性高分子であるアデカプルロニックF−68(株式会社ADEKA製、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロック共重合体)を0.15部添加した。その後60℃でさらに200分間反応させたのち、80℃に昇温して3時間撹拌し、重合を完結させた。得られた重合体に対して、樹脂量の3倍量の脱イオン水を用いた水洗を4回実施し、乾燥させることで、ビーズ状の懸濁重合体粒子を得た。これを、メタクリル系重合体aaとする。
前記メタクリル系重合体aaの製造において、単量体の種類と量、および連鎖移動剤の量を表5に示すとおりに変更した以外は、メタクリル系重合体aaと同様の方法にて、メタクリル系重合体ab〜ahを製造した。
Claims (19)
- メタクリル系重合体(a)を含む、溶液流延法によるフィルム製造用樹脂組成物であって、前記メタクリル系重合体(a)は、メタクリル酸メチル単位と、1種以上の乾燥促進性コモノマー単位とから構成される共重合体であり、かつガラス転移温度が110℃以上である、フィルム製造用樹脂組成物。
- ガラス転移温度が112℃以上である、請求項1に記載のフィルム製造用樹脂組成物。
- 該乾燥促進性コモノマー単位は、N−置換マレイミド系モノマー単位、エステル部位が炭素数2〜8の第一級もしくは第二級炭化水素基または芳香族系炭化水素基であるメタクリル酸エステル単位、エステル部位が縮合環構造を有する炭素数7〜16の飽和炭化水素基であるメタクリル酸エステル単位、エステル部位がエーテル結合を含む直鎖状又は分岐状の基であるメタクリル酸エステル単位、及び、スチレン系モノマー単位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又は2に記載のフィルム製造用樹脂組成物。
- 前記縮合環構造が、連続する3つの炭素原子によって2つの五員環が縮環した構造である、請求項1〜3のいずれかに記載のフィルム製造用樹脂組成物。
- 前記乾燥促進性コモノマー単位は、N−置換マレイミド系モノマー単位、及び、エステル部位が縮合環構造を有する炭素数7〜16の飽和炭化水素基であるメタクリル酸エステル単位、のうち少なくとも1種を含む、請求項1〜4のいずれかに記載のフィルム製造用樹脂組成物。
- 前記メタクリル系重合体(a)は、該N−置換マレイミド系モノマー単位及びエステル部位が縮合環構造を有する炭素数7〜16の飽和炭化水素基であるメタクリル酸エステル単位以外の乾燥促進性コモノマー単位、及び/又は、前記乾燥促進性コモノマー単位以外のコモノマー単位をさらに含む、請求項5に記載のフィルム製造用樹脂組成物。
- 前記メタクリル系重合体(a)を構成する全モノマー単位のうち、前記メタクリル酸メチル単位の割合が70〜99重量%であり、前記乾燥促進性コモノマー単位の割合が1〜30重量%である、請求項1〜6のいずれかに記載のフィルム製造用樹脂組成物。
- 前記メタクリル系重合体(a)の重量平均分子量は40万〜400万である、請求項1〜7のいずれかに記載のフィルム製造用樹脂組成物。
- さらに、コア層とシェル層を有するグラフト共重合体(b)を含む、請求項1〜8のいずれかに記載のフィルム製造用樹脂組成物。
- 請求項1〜9のいずれかに記載のフィルム製造用樹脂組成物、及び、溶剤(c)を含む、溶液流延法によるフィルム製造用のドープ。
- 前記溶剤(c)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1以上12以下である溶剤(c−1)、及び、前記δHが14以上24以下である溶剤(c−2)を含み、前記溶剤(c)全体に対する前記溶剤(c−1)の重量割合が55重量%以上95重量%以下である、請求項10に記載のドープ。
- 溶液流延法による樹脂フィルムの製造方法であって、請求項10又は11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。
- 請求項10又は11に記載のドープから形成されてなる樹脂フィルム。
- 前記樹脂フィルムは厚みが10〜500μmである、請求項13に記載の樹脂フィルム。
- 前記樹脂フィルムは、他基材表面への積層保護用フィルムである、請求項13又は14に記載の樹脂フィルム。
- 前記樹脂フィルムは、光学用フィルムである、請求項13又は14に記載の樹脂フィルム。
- 前記光学用フィルムは、偏光子保護フィルムである、請求項16に記載の樹脂フィルム。
- 偏光子と、請求項17に記載の樹脂フィルムを積層してなる、偏光板。
- 請求項18に記載の偏光板を含む、ディスプレイ装置。
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