WO2021125292A1 - メタクリル系共重合体及びその製造方法、メタクリル系共重合体組成物及び成形体 - Google Patents
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Abstract
本発明は、メタクリル酸メチル単位40~87質量%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)6~30質量%と、α-メチルスチレン単位7~30質量%とを含むメタクリル系共重合体を提供するものである。
Description
[関連出願の相互参照]
本出願は、2019年12月20日に出願された、日本国特許出願第2019-230162号明細書、2020年4月27日に出願された、日本国特許出願第2020-78639号明細書(それらの開示全体が参照により本明細書中に援用される)に基づく優先権を主張する。
本発明は、メタクリル系共重合体及びその製造方法、メタクリル系共重合体組成物、成形体及び積層体に関する。
本出願は、2019年12月20日に出願された、日本国特許出願第2019-230162号明細書、2020年4月27日に出願された、日本国特許出願第2020-78639号明細書(それらの開示全体が参照により本明細書中に援用される)に基づく優先権を主張する。
本発明は、メタクリル系共重合体及びその製造方法、メタクリル系共重合体組成物、成形体及び積層体に関する。
(メタ)アクリル樹脂は、透明性に優れ光学歪も少ないことからレンズ、プリズム、位相差フィルム、導光板、光拡散フィルム、偏光板保護フィルムなどの光学部材として広く用いられている。近年、各種部材の高性能化が求められており、特に耐熱性、弾性率の改善が求められている。
(メタ)アクリル樹脂の耐熱性および弾性率改善のために、メタクリル酸メチルとα-メチルスチレンのランダム共重合体が古くから知られている。しかし、α-メチルスチレンは工業的条件でのラジカル重合単独重合性がなく、他モノマーとの共重合性も低く、共重合体の製造が困難であった。例えば特許文献1では、バッチ方式の塊状重合法で合成した共重合体が開示されているが、重合時間が非常に長く、生産性の低いものであった。
特許文献2には、乳化重合法による共重合体が開示されている。乳化重合法ではバッチ式バルク重合と比較して、重合速度が速く生産性は向上するが、得られたポリマーから乳化剤等の添加物を完全に取り除く事が難しく、光学部材への適用は困難であった。
また、特許文献3は、ラクトン環構造を有する(メタ)アクリル系樹脂を開示している。特許文献4は、イミド構造を有するアクリル樹脂を開示している。特許文献5は、マレイミド単位を有する(メタ)アクリル系樹脂を開示している。特許文献6は、芳香族ビニル単量体単位を有するメタクリル樹脂を開示している。いずれも耐熱性向上するが、耐熱性、高弾性率、低吸水性をさらに高いレベルでバランスさせる手法に関しては検討の余地があった。
上記事情を鑑み、本発明の目的は、透明性が高く、ヘイズが小さく、耐熱性が高く、弾性率が高く、吸水率が低い、メタクリル系共重合体及びその製造方法、メタクリル系共重合体組成物、成形体及び積層体を提供することである。
前記目的を達成するために検討した結果、以下の形態を包含する本発明を完成するに至った。
〔1〕
メタクリル酸メチル単位40~87質量%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)6~30質量%と、α-メチルスチレン単位7~30質量%とを含むメタクリル系共重合体。
〔2〕
構造単位(R)が式(1)で表されるN-置換若しくは無置換グルタルイミド単位である、〔1〕に記載のメタクリル系共重合体。
(式(1)中、R1は、それぞれ独立に、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。)
〔3〕
ガラス転移温度が130℃以上である、〔1〕、〔2〕のいずれかひとつに記載のメタクリル系共重合体。
〔4〕
飽和吸水率が2.5%以下である、〔1〕~〔3〕のいずれかひとつに記載のメタクリル系共重合体。
〔5〕
〔1〕~〔4〕のいずれかひとつに記載の共重合体を含有するメタクリル系共重合体組成物。
〔6〕
酸化防止剤及び紫外線吸収剤からなる群から選ばれる少なくとも1種をさらに含有する〔5〕に記載のメタクリル系共重合体組成物。
〔7〕
メタクリル酸メチル単位40~87質量%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)6~30質量%と、α-メチルスチレン単位7~30質量%とを含むメタクリル系共重合体(A)51~99質量%、並びにメタクリル樹脂(B)1~49質量%を含有する〔5〕に記載のメタクリル系共重合体組成物。
〔8〕
構造単位(R)が式(1)で表されるN-置換若しくは無置換グルタルイミド単位である、〔7〕に記載のメタクリル系共重合体組成物
(式(1)中、R1は、それぞれ独立に、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。)
〔9〕
ガラス転移温度が120℃以上である、〔7〕または〔8〕に記載のメタクリル系共重合体組成物。
〔10〕
飽和吸水率が2.5%以下である、〔7〕~〔9〕のいずれかひとつに記載のメタクリル系共重合体組成物。
〔11〕
JIS K7210で定められた方法で230℃、3.8kg荷重の条件で測定した成形体のメルトフローレートが1.0g/10分以上である〔7〕~〔10〕のいずれかひとつに記載のメタクリル系共重合体組成物。
〔12〕
〔1〕~〔4〕のいずれかひとつに記載のメタクリル系共重合体、〔5〕~〔11〕のいずれかひとつに記載のメタクリル系共重合体組成物を含む成形体。
〔13〕
〔1〕~〔4〕のいずれかひとつに記載のメタクリル系共重合体、〔5〕~〔11〕のいずれかひとつに記載のメタクリル系共重合体組成物を含むフィルム。
〔14〕
〔1〕~〔4〕のいずれかひとつに記載のメタクリル系共重合体、〔5〕~〔11〕のいずれかひとつに記載のメタクリル系共重合体組成物を含有する層と、他の材料を含有する層とを有する積層体。
〔15〕
メタクリル酸メチル70~93質量%およびα-メチルスチレン30~7質量%、共重合可能な単量体0~10質量%を含む単量体混合物と、ラジカル重合開始剤とを含んでなる反応原料を、槽型反応器に連続的に供給する工程、
槽型反応器内で前記単量体混合物を重合転化率30~60質量%まで塊状重合して反応生成物を得る工程、および
反応生成物中の単量体混合物を除去する工程、
得られた前駆体ポリマーに環構造形成反応をさせる工程を含む、〔1〕~〔4〕のいずれかひとつに記載のメタクリル系共重合体の製造方法。
〔1〕
メタクリル酸メチル単位40~87質量%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)6~30質量%と、α-メチルスチレン単位7~30質量%とを含むメタクリル系共重合体。
〔2〕
構造単位(R)が式(1)で表されるN-置換若しくは無置換グルタルイミド単位である、〔1〕に記載のメタクリル系共重合体。
〔3〕
ガラス転移温度が130℃以上である、〔1〕、〔2〕のいずれかひとつに記載のメタクリル系共重合体。
〔4〕
飽和吸水率が2.5%以下である、〔1〕~〔3〕のいずれかひとつに記載のメタクリル系共重合体。
〔5〕
〔1〕~〔4〕のいずれかひとつに記載の共重合体を含有するメタクリル系共重合体組成物。
〔6〕
酸化防止剤及び紫外線吸収剤からなる群から選ばれる少なくとも1種をさらに含有する〔5〕に記載のメタクリル系共重合体組成物。
〔7〕
メタクリル酸メチル単位40~87質量%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)6~30質量%と、α-メチルスチレン単位7~30質量%とを含むメタクリル系共重合体(A)51~99質量%、並びにメタクリル樹脂(B)1~49質量%を含有する〔5〕に記載のメタクリル系共重合体組成物。
〔8〕
構造単位(R)が式(1)で表されるN-置換若しくは無置換グルタルイミド単位である、〔7〕に記載のメタクリル系共重合体組成物
〔9〕
ガラス転移温度が120℃以上である、〔7〕または〔8〕に記載のメタクリル系共重合体組成物。
〔10〕
飽和吸水率が2.5%以下である、〔7〕~〔9〕のいずれかひとつに記載のメタクリル系共重合体組成物。
〔11〕
JIS K7210で定められた方法で230℃、3.8kg荷重の条件で測定した成形体のメルトフローレートが1.0g/10分以上である〔7〕~〔10〕のいずれかひとつに記載のメタクリル系共重合体組成物。
〔12〕
〔1〕~〔4〕のいずれかひとつに記載のメタクリル系共重合体、〔5〕~〔11〕のいずれかひとつに記載のメタクリル系共重合体組成物を含む成形体。
〔13〕
〔1〕~〔4〕のいずれかひとつに記載のメタクリル系共重合体、〔5〕~〔11〕のいずれかひとつに記載のメタクリル系共重合体組成物を含むフィルム。
〔14〕
〔1〕~〔4〕のいずれかひとつに記載のメタクリル系共重合体、〔5〕~〔11〕のいずれかひとつに記載のメタクリル系共重合体組成物を含有する層と、他の材料を含有する層とを有する積層体。
〔15〕
メタクリル酸メチル70~93質量%およびα-メチルスチレン30~7質量%、共重合可能な単量体0~10質量%を含む単量体混合物と、ラジカル重合開始剤とを含んでなる反応原料を、槽型反応器に連続的に供給する工程、
槽型反応器内で前記単量体混合物を重合転化率30~60質量%まで塊状重合して反応生成物を得る工程、および
反応生成物中の単量体混合物を除去する工程、
得られた前駆体ポリマーに環構造形成反応をさせる工程を含む、〔1〕~〔4〕のいずれかひとつに記載のメタクリル系共重合体の製造方法。
本発明によれば、透明性が高く、ヘイズが小さく、耐熱性が高く、弾性率が高く、吸水率が低い成形体、光学フィルムを包含するフィルム、積層体を得ることができる。
(メタクリル系共重合体)
本発明のメタクリル系共重合体は、メタクリル酸メチル単位と、α-メチルスチレン単位と、構造単位(R)とを、含有する。本発明のメタクリル系共重合体は、さらに、共重合可能な単量体単位、下記式(A)で表されるメタクリル酸アミド単位、下記式(B)で表される2-(ヒドロキシアルキル)アクリル酸エステル単位
本発明のメタクリル系共重合体は、メタクリル酸メチル単位と、α-メチルスチレン単位と、構造単位(R)とを、含有する。本発明のメタクリル系共重合体は、さらに、共重合可能な単量体単位、下記式(A)で表されるメタクリル酸アミド単位、下記式(B)で表される2-(ヒドロキシアルキル)アクリル酸エステル単位
本発明のメタクリル系共重合体は、メタクリル酸メチル単位の割合が、全構造単位に対して、好ましくは40~87質量%、より好ましくは50~85質量%、さらに好ましくは65~80質量%である。メタクリル酸メチル単位の割合がこの範囲よりも少ないと、得られるメタクリル系共重合体の全光線透過率が悪化し、メタクリル酸メチル単位の割合がこの範囲よりも多いと、得られるメタクリル系共重合体の耐熱性は低くなる。
本発明のメタクリル系共重合体は、α-メチルスチレン単位の割合が、全構造単位に対して、好ましくは7~30質量%、より好ましくは8~27質量%、さらに好ましくは11~25質量%である。α-メチルスチレン単位の割合がこの範囲よりも少ないと、得られるメタクリル系共重合体の飽和吸水率が高くなる。また、α-メチルスチレン単位の割合が30質量%を超えるメタクリル系共重合体は、重合性が低く、生産性が低下する。
構造単位(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構造単位である。構造単位は、上記式(A)で表されるメタクリル酸アミド単位、及び/又は、上記式(B)で表される2-(ヒドロキシアルキル)アクリル酸エステル単位を主鎖に含んでいてもよい。
ラクトン環単位は、>CH-O-C(=O)-基を環構造に含む構造単位である。>CH-O-C(=O)-基を環構造に含む構造単位は、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)-基を環構造に含む構造単位としては、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)-基を環構造に含む構造単位は、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)で表される構造単位を挙げることができる。
式(I)中、R3、R4およびR5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、より好ましくは水素原子または炭素数1~5の有機基である。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、直鎖若しくは分岐状のアリール基、-OCOCH3基、-CN基等が挙げられる。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。R5およびR6はメチル基であるのが好ましく、R7は水素原子であるのが好ましい。
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、メタクリル系共重合体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)で表される構造単位を挙げることができる。
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の分子内環化などによって、メタクリル系共重合体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(1)で表される構造単位を挙げることができる。
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(1)で表される構造単位を挙げることができる。
N-置換若しくは無置換グルタルイミド単位は、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または無水グルタル酸単位に、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のイミド化剤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。
本発明のメタクリル系共重合体は、構造単位(R)の割合が、全構造単位に対して、好ましくは6~30質量%、より好ましくは7.5~25質量%、さらに好ましくは8~25質量%である。構造単位(R)とメタクリル酸メチルと、の比率を変えることによって、メタクリル系共重合体の配向複屈折を変更することができる。また、構造単位(R)の含有量が多い程、メタクリル系共重合体は、耐熱性が向上するが、柔軟性が低下し、他の共重合体との相溶性および成形加工性が低下する傾向となる。
本発明の1つの好ましい実施形態において、本発明のメタクリル系共重合体は、上記式(A)で表されるメタクリル酸アミド単位、上記式(B)で表される2-(ヒドロキシアルキル)アクリル酸エステル単位を、各々全構造単位に対して、好ましくは0~2質量%、より好ましくは0~1.5質量%、さらに好ましくは0~1.0質量%、最も好ましくは0~0.5質量%含んでいてもよい。式(A)及び/又は(B)の構造単位が上記の範囲を超えると、得られるメタクリル系共重合体の飽和吸水率が高くなったり、成形時に架橋体が形成することで、異物欠点となり外観品位が低下する。
本発明のメタクリル系共重合体は、メタクリル酸メチル単位、α-メチルスチレン単位および(R)以外の構造単位(O)を含有してもよい。構造単位(O)としては、(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリル酸、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、式(A)で表される構造単位、式(B)で表される構造単位を挙げることができる。本発明のメタクリル系共重合体は、構造単位(O)の割合が、全構造単位に対して、好ましくは10質量%以下である。なお、メタクリル酸メチル単位、α-メチルスチレン単位、構造単位(R)、および構造単位(O)の割合は、1H-NMRなどによって測定することができる。
本発明のメタクリル系共重合体は、重量平均分子量(Mw)が、好ましくは40000~200000、より好ましくは50000~180000、さらに好ましくは55000~160000である。Mwが40000以上であると、本発明の成形体の強度および靭性等が向上する。Mwが200000以下であると、本発明のメタクリル系共重合体の流動性が向上し、成形加工性が向上する。
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で測定されるクロマトグラムを標準ポリスチレンの分子量に換算して算出される値である。
本発明のメタクリル系共重合体は、酸価が、好ましくは0.01~0.30mmol/g、より好ましくは0.05~0.28mmol/gである。酸価は、メタクリル系共重合体中のカルボン酸単位、カルボン酸無水物単位の含有量に比例する値である。酸価は、例えば、特開2005-23272号公報に記載の方法によって算出することができる。酸価が上記範囲内にあると、耐熱性、機械物性、成形加工性のバランスに優れる。
本発明のメタクリル系共重合体は、ガラス転移温度が、下限として、好ましくは130℃、より好ましくは131℃、さらに好ましくは132℃であり、上限として、特に制限されないが、好ましくは160℃である。
本明細書において、「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、230℃まで一度昇温し、次いで室温まで冷却し、その後、室温から230℃までを10℃/分で昇温させる条件にてDSC曲線を測定する。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)」として求める。
本明細書において、「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、230℃まで一度昇温し、次いで室温まで冷却し、その後、室温から230℃までを10℃/分で昇温させる条件にてDSC曲線を測定する。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)」として求める。
メタクリル系共重合体の飽和吸水率の測定は下記の条件で行う。メタクリル系共重合体をプレス成形により、厚さ1.0mmのシートに成形する。得られたプレス成形シートの中央部から、50mm×50mmの試験片を切り出し、80℃の乾燥機で、16時間以上乾燥する。乾燥後の試験片をデシケーター内で、室温まで冷却した後、0.1mgまで重量を測定し、その重量を初期重量Woとする。23℃の蒸留水に試験片を浸漬し、24h浸漬後,試験片を水から取り出し,表面の水分を清浄で乾いた布又はフィルター紙ですべて拭き取る。水から取り出して1分以内に,再度試験片を0.1mgまで量る。試験片を再び浸せきし,24時間後に再び上記と同じ方法で重量を測定する。試験片の重量変化率が、Woの0.02%以内になった時の重量を、飽和重量Wsとする。式(2)から飽和吸水率を算出した。
本発明に関わるメタクリル系共重合体(A)の窒素雰囲気下での1%熱重量減少温度は、好ましくは265℃以上、より好ましくは270℃以上である。1%熱重量減少温度は、熱重量測定装置(TGA)を用いて測定することができる。1%熱重量減少温度は、仕込み重量に対して、重量減少が1%となる温度として求めることができる。
本発明のメタクリル系共重合体の全光線透過率は、好ましくは90%以上、より好ましくは91%以上である。
(メタクリル系共重合体の製造方法)
本発明のメタクリル系共重合体は、メタクリル酸メチルおよびα-メチルスチレンの共重合体(以下、前駆体ポリマーということがある。)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。
即ち本発明の製造方法は、メタクリル酸メチル70~93質量%およびα-メチルスチレン30~7質量%、共重合可能な単量体0~10質量%を含む単量体混合物と、ラジカル重合開始剤と、必要に応じ連鎖移動剤とを含んでなる反応原料を、槽型反応器に連続的に供給する工程、
槽型反応器内で前記単量体混合物を重合転化率30~60質量%まで塊状重合して反応生成物を得る工程、および
反応生成物中の単量体混合物を除去する工程、
得られた前駆体ポリマーに環構造形成反応をさせる工程
を含む。
本発明のメタクリル系共重合体は、メタクリル酸メチルおよびα-メチルスチレンの共重合体(以下、前駆体ポリマーということがある。)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。
即ち本発明の製造方法は、メタクリル酸メチル70~93質量%およびα-メチルスチレン30~7質量%、共重合可能な単量体0~10質量%を含む単量体混合物と、ラジカル重合開始剤と、必要に応じ連鎖移動剤とを含んでなる反応原料を、槽型反応器に連続的に供給する工程、
槽型反応器内で前記単量体混合物を重合転化率30~60質量%まで塊状重合して反応生成物を得る工程、および
反応生成物中の単量体混合物を除去する工程、
得られた前駆体ポリマーに環構造形成反応をさせる工程
を含む。
前駆体ポリマーは、単量体混合物とラジカル重合開始剤と必要に応じて連鎖移動剤とを含む反応原料から重合されるものであり、単量体混合物はメタクリル酸メチルを単量体混合物の中に70~93質量%、好ましくは75~90質量%含むものである。また、
α-メチルスチレンは、30~7質量%、好ましくは25~10質量%含むものである。
共重合可能な単量体は0~10質量%、好ましくは0~5質量%含むものである。
単量体混合物は、メタクリル酸メチルおよびα-メチルスチレン以外の単量体を含んでいてもよい。かかる単量体としては、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;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;スチレンなど芳香族ビニル単量体;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アルケニル基を一つだけ有するビニル単量体が挙げられる。単量体混合物中における該メタクリル酸メチルおよびアクリル酸アルキルエステル以外の単量体の含有率は、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。
α-メチルスチレンは、30~7質量%、好ましくは25~10質量%含むものである。
共重合可能な単量体は0~10質量%、好ましくは0~5質量%含むものである。
単量体混合物は、メタクリル酸メチルおよびα-メチルスチレン以外の単量体を含んでいてもよい。かかる単量体としては、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;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;スチレンなど芳香族ビニル単量体;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アルケニル基を一つだけ有するビニル単量体が挙げられる。単量体混合物中における該メタクリル酸メチルおよびアクリル酸アルキルエステル以外の単量体の含有率は、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。
単量体混合物は、b*が-1~2であることが好ましく、-0.5~1.5であることがより好ましい。b*がこの範囲にあると、得られるメタクリル系共重合体組成物を成形した場合に、着色が殆んどない成形品を、高い生産効率で得る上で有利となる。なお、b*は国際照明委員会(CIE)規格(1976年)またはJIS Z-8722に準拠して測定した値である。
反応生成物中の単量体混合物を除去する工程によって反応生成物から除去された単量体混合物は、回収して再び本発明に使用することができる。回収した単量体混合物のb*が回収時などに加えられる熱によって高くなった場合は、適切な方法で精製して、b*を上記した範囲とすることが好ましい。
反応生成物中の単量体混合物を除去する工程によって反応生成物から除去された単量体混合物は、回収して再び本発明に使用することができる。回収した単量体混合物のb*が回収時などに加えられる熱によって高くなった場合は、適切な方法で精製して、b*を上記した範囲とすることが好ましい。
本発明で用いられる重合開始剤は、反応性ラジカルを発生するものであれば特に限定されない。例えば、t-ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t-ヘキシルパーオキシ2-エチルヘキサノエート、1,1,3,3-テトラメチルブチルパーオキシ2-エチルヘキサノエート 、t-ブチルパーオキシピバレート、t-ヘキシルパーオキシピバレート、t-ブチルパーオキシネオデカノエ-ト、t-ヘキシルパーオキシネオデカノエ-ト、1,1,3,3-テトラメチルブチルパーオキシネオデカノエート、1,1-ビス(t-ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、ベンゾイルパーオキシド 、3,5,5-トリメチルヘキサノイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、ジメチル2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオネート)が好ましく; t-ヘキシルパーオキシ2-エチルヘキサノエート、1,1-ビス(t-ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、ジメチル2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオネート)がより好ましい。
本発明で用いられる重合開始剤は、後述する槽型反応器内の重合温度における未開裂の平均開始剤濃度(I)が5.1×10-5~2.4×10-4(mol/L)の範囲であることが望ましい。
重合開始剤の使用量は、重合温度に合わせ、上記開始剤濃度(I)となる様に、単量体混合物に添加する。
本発明で用いられる連鎖移動剤としては、n-オクチルメルカプタン、n-ドデシルメルカプタン、t-ドデシルメルカプタン、1,4-ブタンジチオール、1,6-ヘキサンジチオール、エチレングリコールビスチオプロピオネート、ブタンジオールビスチオグリコレート、ブタンジオールビスチオプロピオネート、ヘキサンジオールビスチオグリコレート、ヘキサンジオールビスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリス-(β-チオプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネートなどのアルキルメルカプタン類;テルピノレンなどが挙げられる。これらのうちn-オクチルメルカプタン、n-ドデシルメルカプタンなどの単官能アルキルメルカプタンが好ましい。これら連鎖移動剤は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。連鎖移動剤の使用量は、単量体混合物100質量部に対して、好ましくは0~1質量部、より好ましくは0.01~0.8質量部、さらに好ましくは0.02~0.6質量部である。
塊状重合においては溶剤を原則使用しないが、反応液の粘度を調整するなどの必要がある場合には、溶剤を単量体混合物に含めることができる。溶剤としては、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素が好ましい。これらの溶剤は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。かかる溶剤の使用量は、単量体混合物100質量部に対して、好ましくは30質量部以下、より好ましくは10質量部以下である。
本発明に用いられる反応原料は、溶存酸素量が好ましくは10ppm以下、より好ましくは5ppm以下、さらに好ましくは4ppm以下、最も好ましくは3ppm以下である。このような範囲の溶存酸素量にすると重合反応がスムーズに進行し、シルバーストリークや着色のない成形品が得られやすくなる。
槽型反応器内の温度、すなわち反応槽内にある液の温度は、好ましくは110~140℃、より好ましくは114~135℃である。温度がこの範囲よりも高いと、α-メチルスチレンを含む高分子量体が生成しづらく、耐熱性の低下の原因となる。
槽型反応器内の反応液中の水分は、1000ppm以下であることが好ましく、700ppm以下であることがより好ましく、280ppm以下であることがさらに好ましい。該水分を1000ppm以下とすることにより、数μm~数十μmの樹脂異物が重合反応中に生成するのを抑制でき、得られたメタクリル系共重合体組成物を溶融成形によってフィルムまたはシートにしたときに該樹脂異物を核とする外径数十μmの欠点の発生を大幅に低減することができる。
槽型反応器においては塊状重合を、重合転化率が30~65質量%となるまで、好ましくは35~60質量%となるまで行うことが好ましい。
また、槽型反応器における反応原料の平均滞留時間(θ)は、好ましくは1.5~5時間、より好ましくは2~4.5時間、さらに好ましくは2.5~4時間である。平均滞留時間が短すぎると重合開始剤の必要量が増える。また重合開始剤の増量により重合反応の制御が難しくなるとともに、分子量の制御が困難になる傾向がある。一方、平均滞留時間が長すぎると反応が定常状態になるまでに時間を要し、生産性が低下する傾向がある。平均滞留時間は槽型反応器の容量と反応原料の供給量によって調整することができる。
塊状重合は窒素ガスなど不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。
本発明の製造方法は、反応生成物中の単量体混合物を除去する工程を有する。ここで、反応生成物とは、槽型反応器における塊状重合によって得られる反応生成物に限定されず、必要に応じて槽型反応器の後に繋がっている別の反応器で得られる反応生成物、すなわち、槽型反応器における塊状重合によって得られる反応生成物中の未反応の単量体混合物を、別の反応器によってさらに重合し、重合転化率を高めた反応生成物であってもよい。また、本工程では、必要に応じて、溶剤も同時に除去される。除去方法は特に制限されないが、加熱脱揮法が好ましい。加熱脱揮法としては、平衡フラッシュ蒸発法や断熱フラッシュ蒸発法が挙げられるが、断熱フラッシュ蒸発法が好ましい。断熱フラッシュ蒸発法を実施する温度は、好ましくは200~280℃、より好ましくは220~280℃さらに好ましくは220~270℃である。断熱フラッシュ蒸発法を実施する温度が、200℃未満では、脱揮に時間を要し、脱揮不十分になり、成形品にシルバーストリークなどの外観不良を起こすことがある。一方、断熱フラッシュ蒸発法を実施する温度が、280℃を超えると、酸化、焼け、分解などによってメタクリル系共重合体組成物が着色、解重合反応が起きる傾向がある。断熱フラッシュ蒸発法を多段で行ってもよい。この場合、フラッシュ蒸発させた単量体混合物の蒸気で伝熱管を流れる反応生成物を加熱し、加熱された反応生成物を低圧のフラッシュタンク内に供給してフラッシュ蒸発させることができる。反応生成物はポンプなどによって加圧することができる。単量体混合物を除去した後、メタクリル系共重合体組成物は、成形材料としての扱い易さを容易にするために、公知の方法に従って、ペレットや粉粒にすることができる。本発明で得られるメタクリル系共重合体組成物中の単量体混合物の含有量は、1質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以下であることがより好ましい。
前駆体ポリマーは、ガラス転移温度が、下限として好ましくは124℃、より好ましくは125℃、さらに好ましくは127℃であり、上限として好ましくは150℃である。ガラス転移温度は、分子量やα-メチルスチレン共重合量などを調節することによって変えることができる。前駆体ポリマーのガラス転移温度が高いほど耐熱性が向上する。ガラス転移温度の高い前駆体ポリマーを用いて得られるメタクリル系共重合体は、構造単位(R)の量が少なくても高い耐熱性を有するので、飽和吸水率の悪化等を引き起し難い。
前駆体ポリマーは、メタクリル酸メチルに由来する構造単位の総含有量が70~93質量%、α-メチルスチレンに由来する構造単位の総含有量が30~7質量%のものであれば、特に制限されない。重合性、透明性などの観点から、前駆体ポリマーのメタクリル酸メチルに由来する構造単位の総含有量は、好ましくは73質量%以上93質量%以下、より好ましくは75質量%以上92質量%以下、最も好ましくは80質量%以上92質量%以下である。耐熱性、重合性、吸水率などの観点から、前駆体ポリマーのα-メチルスチレンに由来する構造単位の総含有量は、好ましくは7質量%以上27質量%以下、より好ましくは8質量%以上25質量%以下である。α-メチルスチレンに由来する構造単位がこの範囲よりも少ないと、十分な耐熱性が得られず、この範囲よりも多いと、重合性が著しく低下する。
前駆体ポリマーは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで得られるクロマトグラムにおいて、ポリスチレン換算の重量平均分子量Mwが、好ましくは30000以上200000以下、より好ましくは40000以上180000以下、さらに好ましくは50000以上160000以下である。重量平均分子量Mwがこの範囲よりも小さいと、得られる成形体が脆くなり、この範囲よりも高いと生産性が悪化する。Mwは、前駆体ポリマーの製造の際に使用する重合開始剤や連鎖移動剤(任意成分)の種類、量、添加時期などを調整することによって制御できる。
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、多軸押出機などが挙げられる。混合性能の点から、二軸押出機が好ましい。二軸押出機には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が含まれる。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、原料である前駆体ポリマーを押出機の原料投入部から投入し、該前駆体ポリマーを溶融させ、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(任意成分)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。イミド化剤を用いると、構造単位(R)は、N-置換若しくは無置換グルタルイミド単位を含み、必要に応じてラクトン環単位及び/又は無水グルタル酸単位を含んでいてもよい。イミド化剤を用いない場合、構造単位(R)は、ラクトン環単位及び/又は無水グルタル酸単位から構成される。好ましいイミド化剤はR4-NH2(R4は前記に定義される通りである)で表される。イミド化剤は、メタクリル系共重合体100質量部に対し1.6~12質量部使用される。イミド化剤が上記範囲内の使用量であると、メタクリル酸アミド単位の副生を抑制できる。
押出機中の反応ゾーンの樹脂温度は180~280℃の範囲にすることが好ましく、200~280℃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の低下、メタクリル酸アミド単位の副生、等によりメタクリル系共重合体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280℃を超えると樹脂の分解が著しくなり得られるメタクリル系共重合体からなる成形体およびフィルムの引張り破断強度等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。50MPa以上では通常の押出機の機械耐圧の限界を越え、特殊な装置が必要となりコスト的に好ましくない。
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、本発明のメタクリル系共重合体を含む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メタクリル系共重合体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、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。
エステル化剤としては、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、メタクリル系共重合体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が挙げられる。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。
(メタクリル系共重合体組成物)
本発明の好ましい1つの実施形態において、本発明のメタクリル系共重合体組成物は、メタクリル系共重合体(A)とメタクリル樹脂(B)とを含有する。メタクリル系共重合体(A)/メタクリル樹脂(B)の質量比は、耐熱性、流動性の観点から99/1~51/49であり、95/5~55/45であることが好ましく、90/10~60/40であることがより好ましい。本発明のメタクリル系共重合体組成物は、メタクリル系共重合体(A)の含有量が51質量%以上であることで、耐熱性、表面硬度に優れるものとなり、99質量%以下であることで流動性が改良されるものとなる。
本発明の好ましい1つの実施形態において、本発明のメタクリル系共重合体組成物は、メタクリル系共重合体(A)とメタクリル樹脂(B)とを含有する。メタクリル系共重合体(A)/メタクリル樹脂(B)の質量比は、耐熱性、流動性の観点から99/1~51/49であり、95/5~55/45であることが好ましく、90/10~60/40であることがより好ましい。本発明のメタクリル系共重合体組成物は、メタクリル系共重合体(A)の含有量が51質量%以上であることで、耐熱性、表面硬度に優れるものとなり、99質量%以下であることで流動性が改良されるものとなる。
(メタクリル系共重合体(A))
本発明に関わるメタクリル系共重合体(A)は、上記のものが使用できる。
(メタクリル樹脂(B))
本発明のメタクリル系共重合体組成物中のメタクリル樹脂(B)の含有量は1~49質量%であり、5~45質量%であることが好ましく、10~40質量%の範囲であることがより好ましい。本発明のメタクリル系共重合体組成物は、メタクリル樹脂(B)の含有量が1~49質量%の範囲であることで流動性が改良される。
本発明に関わるメタクリル系共重合体(A)は、上記のものが使用できる。
(メタクリル樹脂(B))
本発明のメタクリル系共重合体組成物中のメタクリル樹脂(B)の含有量は1~49質量%であり、5~45質量%であることが好ましく、10~40質量%の範囲であることがより好ましい。本発明のメタクリル系共重合体組成物は、メタクリル樹脂(B)の含有量が1~49質量%の範囲であることで流動性が改良される。
上記メタクリル樹脂(B)は、メタクリル酸エステルに由来する構造単位を含む樹脂である。
かかるメタクリル酸エステルとしては、メタクリル酸メチル(以下、「MMA」と称する)、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n-プロピル、メタクリル酸イソプロピル、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tert-ブチル、メタクリル酸ペンチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸ヘプチル、メタクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸ノニル、メタクリル酸デシル、メタクリル酸ドデシルなどのメタクリル酸アルキルエステル;メタクリル酸1-メチルシクロペンチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロヘプチル、メタクリル酸シクロオクチル、メタクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカ-8-イルなどのメタクリル酸シクロアルキルエステル;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;メタクリル酸ベンジルなどのメタクリル酸アラルキルエステル;などが挙げられ、入手性の観点から、MMA、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n-プロピル、メタクリル酸イソプロピル、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tert-ブチルが好ましく、MMAが最も好ましい。メタクリル酸エステルは1種又は2種以上を組み合わせて使用することができる。メタクリル樹脂(B)におけるメタクリル酸エステルに由来する構造単位の含有量は90質量%以上が好ましく、95質量%以上がより好ましく、98質量%以上がさらに好ましく、メタクリル酸エステルに由来する構造単位のみであってもよい。
かかるメタクリル酸エステルとしては、メタクリル酸メチル(以下、「MMA」と称する)、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n-プロピル、メタクリル酸イソプロピル、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tert-ブチル、メタクリル酸ペンチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸ヘプチル、メタクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸ノニル、メタクリル酸デシル、メタクリル酸ドデシルなどのメタクリル酸アルキルエステル;メタクリル酸1-メチルシクロペンチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロヘプチル、メタクリル酸シクロオクチル、メタクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカ-8-イルなどのメタクリル酸シクロアルキルエステル;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;メタクリル酸ベンジルなどのメタクリル酸アラルキルエステル;などが挙げられ、入手性の観点から、MMA、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n-プロピル、メタクリル酸イソプロピル、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tert-ブチルが好ましく、MMAが最も好ましい。メタクリル酸エステルは1種又は2種以上を組み合わせて使用することができる。メタクリル樹脂(B)におけるメタクリル酸エステルに由来する構造単位の含有量は90質量%以上が好ましく、95質量%以上がより好ましく、98質量%以上がさらに好ましく、メタクリル酸エステルに由来する構造単位のみであってもよい。
また、耐熱性の観点から、上記メタクリル樹脂(B)は、MMAに由来する構造単位を90質量%以上含有することが好ましく、95質量%以上含有することがより好ましく、99.5質量%以上含有することがさらに好ましく、MMAに由来する構造単位のみであってもよい。
また、上記メタクリル樹脂(B)は、メタクリル酸エステル以外の他の単量体に由来する構造単位を含んでいてもよい。かかる他の単量体としては、アクリル酸エステルが好ましい。メタクリル樹脂(B)におけるアクリル酸エステルに由来する構造単位の含有量は10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましく、2質量%以下がさらに好ましく、0.5質量%以下が最も好ましい。
かかるアクリル酸エステルとしては、アクリル酸メチル(以下、「MA」と称する)、アクリル酸エチル、アクリル酸n-プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸tert-ブチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸ノニル、アクリル酸デシル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ステアリル、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、アクリル酸4-ヒドロキシブチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸2-メトキシエチル、アクリル酸3-メトキシブチル、アクリル酸トリフルオロメチル、アクリル酸トリフルオロエチル、アクリル酸ペンタフルオロエチル、アクリル酸グリシジル、アクリル酸アリル、アクリル酸フェニル、アクリル酸トルイル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸3-ジメチルアミノエチルなどが挙げられ、入手性の観点から、MA、アクリル酸エチル、アクリル酸n-プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸tert-ブチル等が好ましく、MAおよびアクリル酸エチルがより好ましく、MAが最も好ましい。アクリル酸エステルは1種又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
前記メタクリル樹脂(B)は、上記したメタクリル酸エステルおよび任意成分である他の単量体を重合することで得られる。かかる重合において、複数種の単量体を用いる場合は、通常、かかる複数種の単量体を混合して単量体混合物を調製したのち、重合に供する。重合方法に特に制限はないが、生産性の観点から、塊状重合法、懸濁重合法、溶液重合法、乳化重合法などの方法でラジカル重合することが好ましい。
メタクリル樹脂(B)は、三連子表示のシンジオタクティシティ(rr)の下限が、56%以上であることが好ましく、57%以上であることがより好ましく、58%以上であることがさらに好ましい。かかる構造の含有量の下限値が56%以上であることで、本発明のメタクリル系共重合体組成物は耐熱性に優れるものとなる。
ここで、三連子表示のシンジオタクティシティ(rr)(以下、単に「シンジオタクティシティ(rr)」と称することがある。)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。
メタクリル樹脂(B)の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テトラメチルシラン(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。
メタクリル樹脂(B)の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テトラメチルシラン(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。
メタクリル樹脂(B)の重量平均分子量(以下、「Mw」と称する)は40,000~300,000が好ましく、45,000~200,000がより好ましく、50,000~150,000がさらに好ましい。かかるMwが40,000以上であることで、本発明のメタクリル系共重合体組成物は、力学強度に優れるものとなり、400,000以下であることで、流動性に優れるものとなり、本発明のメタクリル系共重合体組成物の成形加工性を高めることができる。
メタクリル樹脂(B)のガラス転移温度は、110℃以上であることが好ましく、115℃以上であることがより好ましく、120℃以上であることがさらに好ましい。かかるガラス転移温度が110℃以上であることで、本発明のメタクリル系共重合体組成物は、耐熱性に優れるものとなる。なお、本明細書におけるガラス転移温度とは、示差走査熱量計を用い、昇温速度10℃/分で測定し、中点法で算出したときの温度である。
メタクリル樹脂(B)の23℃水中における飽和吸水率は、2.5質量%以下であることが好ましく、2.3質量%以下であることがより好ましく、2.1質量%以下であることがさらに好ましい。かかる飽和吸水率が2.5質量%以下であることで、本発明のメタクリル系共重合体組成物は、耐湿性に優れるものとなり、吸湿に起因する寸法変化が抑制できる。なお、本明細書における飽和吸水率は3日間以上真空乾燥した成形品の質量に対する、該成形品を23℃の蒸留水中に浸漬し、経時的に質量を測定し、平衡に達した時点における質量の増加率として測定した値である。
メタクリル樹脂(B)のメルトフローレート(以下、「MFR」と称する)は1~30g/10分の範囲であることが好ましい。かかるMFRの下限値は1.2g/10分以上であることがより好ましく、1.5g/10分であることがさらに好ましい。また、かかるMFRの上限値は25g/10分以下であることがより好ましく、22g/10分以下であることがさらに好ましい。MFRが1~30g/10分の範囲にあると、加熱溶融成形の安定性が良好である。なお、本明細書におけるMFRとは、JIS K7210に準拠し、メルトインデクサーを用いて、温度230℃、3.8kg荷重下で測定した値である。
本発明のメタクリル系共重合体組成物は、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、好ましくは1g/10分以上、より好ましくは1.5~20g/10分、さらに好ましくは2~10g/10分である。なお、メルトフローレートは、JIS K7210に準拠して測定したメルトマスフローレートの値である。
本発明のメタクリル系共重合体組成物は、ガラス転移温度が、好ましくは120~160℃、より好ましくは125~155℃、さらに好ましくは130~150℃である。ガラス転移温度が120℃以下であると耐熱性などが低下する傾向があり、ガラス転移温度が160℃以上であると成形性などが低下する傾向がある。
本発明のメタクリル系共重合体組成物は、JIS K7206のB50法で定められた方法で測定した成形体の軟化温度が、好ましくは115℃以上、より好ましくは120℃以上、さらに好ましくは125℃以上である。軟化温度115℃以上であると成形体は耐熱性に優れ、高温化での寸法安定性に優れる。
本発明のメタクリル系共重合体組成物は、メタクリル系共重合体(A)の飽和吸水率測定と同条件で行った飽和吸水率が、2.5%以下、より好ましくは2.1%以下、さらに好ましくは2.0%以下である。飽和吸水率が2.5%以下であることで高湿化での寸法安定性に優れる。
本発明のメタクリル系共重合体組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じてフィラーを含んでいてもよい。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。本発明の共重合体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。
本発明のメタクリル系共重合体組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、他の重合体を含んでいてもよい。他の重合体としては、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、AS樹脂、ABS樹脂、AES樹脂、AAS樹脂、ACS樹脂、MBS樹脂などのスチレン系樹脂;メチルメタクリレート-スチレン共重合体;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、フェノキシ樹脂、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、シリコーン変性樹脂;シリコーンゴム;アクリル系多層共重合体エラストマー;メチルメタクリレート重合体ブロック‐アクリル酸n-ブチル重合体ブロックのジブロック共重合体、トリブロック共重合体などのアクリル系熱可塑性エラストマー;SEPS、SEBS、SISなどのスチレン系熱可塑性エラストマー;IR、EPR、EPDMなどのオレフィン系ゴムなどを挙げることができる。本発明の共重合体組成物に含有され得る他の重合体の量は、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下、最も好ましくは0質量%である。
本発明のメタクリル系共重合体組成物は、一般的に樹脂組成物に用いられる添加剤を、本発明の目的が損なわれない範囲で含んでいてもよい。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、蛍光体などが挙げられる。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。本発明のメタクリル系共重合体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が挙げられる。これらの酸化防止剤は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、着色による光学特性の劣化防止効果の観点から、リン系酸化防止剤やヒンダードフェノール系酸化防止剤が好ましく、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の併用がより好ましい。
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。
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。
リン系酸化防止剤としては、2,2-メチレンビス(4,6-ジt-ブチルフェニル)オクチルホスファイト(ADEKA社製;商品名:アデカスタブHP-10)、トリス(2,4-ジt-ブチルフェニル)ホスファイト(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製;商品名:IRUGAFOS168)、3,9-ビス(2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノキシ)-2,4,8,10-テトラオキサ-3,9-ジホスファスピロ[5.5]ウンデカン(ADEKA社製;商品名:アデカスタブPEP-36)などが挙げられる。
ヒンダードフェノール系酸化防止剤としては、ペンタエリスリチル-テトラキス〔3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製;商品名IRGANOX1010)、オクタデシル-3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製;商品名IRGANOX1076)などが挙げられる。
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。
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。
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、本発明のフィルム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。
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が挙げられる。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、本発明のフィルム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
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、高級アルコール類の使用量:グリセリン脂肪酸モノエステルの使用量は、質量比で、2.5:1~3.5:1が好ましく、2.8:1~3.2:1がより好ましい。
高分子加工助剤は、メタクリル系共重合体組成物を成形する際、厚さ精度および薄膜化に効果を発揮する化合物である。高分子加工助剤は、通常、乳化重合法によって製造することができる。高分子加工助剤は、好ましくは0.05~0.5μmの粒子径を有する重合体粒子である。
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。高分子加工助剤は、極限粘度が3~6dl/gであることが好ましい。極限粘度が小さすぎると成形性の改善効果が低い。極限粘度が大きすぎるとメタクリル系共重合体組成物の溶融流動性の低下を招きやすい。
帯電防止剤としては、ヘプチルスルホン酸ナトリウム、オクチルスルホン酸ナトリウム、ノニルスルホン酸ナトリウム、デシルスルホン酸ナトリウム、ドデシルスルホン酸ナトリウム、セチルスルホン酸ナトリウム、オクタデシルスルホン酸ナトリウム、ジヘプチルスルホン酸ナトリウム、ヘプチルスルホン酸カリウム、オクチルスルホン酸カリウム、ノニルスルホン酸カリウム、デシルスルホン酸カリウム、ドデシルスルホン酸カリウム、セチルスルホン酸カリウム、オクタデシルスルホン酸カリウム、ジヘプチルスルホン酸カリウム、ヘプチルスルホン酸リチウム、オクチルスルホン酸リチウム、ノニルスルホン酸リチウム、デシルスルホン酸リチウム、ドデシルスルホン酸リチウム、セチルスルホン酸リチウム、オクタデシルスルホン酸リチウム、ジヘプチルスルホン酸リチウム等のアルキルスルホン酸塩等が挙げられる。
難燃剤としては、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水和珪酸アルミニウム、水和珪酸マグネシウム、ハイドロタルサイト等の水酸基または結晶水を有する金属水和物、ポリリン酸アミン、リン酸エステル等のリン酸化合物、シリコン化合物等が挙げられ、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリプロピルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリペンチルホスフェート、トリヘキシルホスフェート、トリシクロヘキシルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、ジメチルエチルホスフェート、メチルジブチルホスフェート、エチルジプロピルホスフェート、ヒドロキシフェニルジフェニルホスフェートなどのリン酸エステル系難燃剤が好ましい。
染料・顔料としては、パラレッド、ファイヤーレッド、ピラゾロンレッド、チオインジコレッド、ペリレンレッドなどの赤色有機顔料、としてシアニンブルー、インダンスレンブルーなどの青色有機顔料、シアニングリーン、ナフトールグリーンなどの緑色有機顔料が挙げられ、これらの1種又は2種以上を使用することができる。
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。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。高分子加工助剤は、極限粘度が3~6dl/gであることが好ましい。極限粘度が小さすぎると成形性の改善効果が低い。極限粘度が大きすぎるとメタクリル系共重合体組成物の溶融流動性の低下を招きやすい。
帯電防止剤としては、ヘプチルスルホン酸ナトリウム、オクチルスルホン酸ナトリウム、ノニルスルホン酸ナトリウム、デシルスルホン酸ナトリウム、ドデシルスルホン酸ナトリウム、セチルスルホン酸ナトリウム、オクタデシルスルホン酸ナトリウム、ジヘプチルスルホン酸ナトリウム、ヘプチルスルホン酸カリウム、オクチルスルホン酸カリウム、ノニルスルホン酸カリウム、デシルスルホン酸カリウム、ドデシルスルホン酸カリウム、セチルスルホン酸カリウム、オクタデシルスルホン酸カリウム、ジヘプチルスルホン酸カリウム、ヘプチルスルホン酸リチウム、オクチルスルホン酸リチウム、ノニルスルホン酸リチウム、デシルスルホン酸リチウム、ドデシルスルホン酸リチウム、セチルスルホン酸リチウム、オクタデシルスルホン酸リチウム、ジヘプチルスルホン酸リチウム等のアルキルスルホン酸塩等が挙げられる。
難燃剤としては、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水和珪酸アルミニウム、水和珪酸マグネシウム、ハイドロタルサイト等の水酸基または結晶水を有する金属水和物、ポリリン酸アミン、リン酸エステル等のリン酸化合物、シリコン化合物等が挙げられ、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリプロピルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリペンチルホスフェート、トリヘキシルホスフェート、トリシクロヘキシルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、ジメチルエチルホスフェート、メチルジブチルホスフェート、エチルジプロピルホスフェート、ヒドロキシフェニルジフェニルホスフェートなどのリン酸エステル系難燃剤が好ましい。
染料・顔料としては、パラレッド、ファイヤーレッド、ピラゾロンレッド、チオインジコレッド、ペリレンレッドなどの赤色有機顔料、としてシアニンブルー、インダンスレンブルーなどの青色有機顔料、シアニングリーン、ナフトールグリーンなどの緑色有機顔料が挙げられ、これらの1種又は2種以上を使用することができる。
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。
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。
これらの添加剤は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、これらの添加剤は、メタクリル系共重合体(A)、メタクリル樹脂(B)を製造する際の重合反応液に添加してもよいし、製造されたメタクリル系共重合体(A)やメタクリル樹脂(B)に添加してもよいし、本発明のメタクリル系共重合体組成物を調製する際に添加してもよい。本発明のメタクリル系共重合体組成物に含有される添加剤の合計量は、成形体の外観不良を抑制する観点から、メタクリル系共重合体組成物に対して、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。
本発明の1つの実施形態のメタクリル系共重合体組成物は、その製造方法によって特に限定されず、例えば、本発明のメタクリル系共重合体と紫外線吸収剤などの添加剤と必要に応じて他の重合体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、メタクリル系共重合体および他の重合体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。
メタクリル樹脂(B)を含む本発明の他の実施形態のメタクリル系共重合体組成物の調製方法は特に限定されない。例えば、メタクリル樹脂(B)の存在下にメタクリル酸メチル等を含む単量体混合物を重合してメタクリル系共重合体(A)を生成させる方法や、メタクリル系共重合体(A)およびメタクリル樹脂(B)を溶融混練する方法を挙げることができる。溶融混練の際に、必要に応じて他の重合体や添加剤を混合してもよいし、メタクリル系共重合体(A)を他の重合体および添加剤と混合した後にメタクリル樹脂(B)と混合してもよいし、メタクリル樹脂(B)を他の重合体および添加剤と混合した後にメタクリル系共重合体(A)と混合してもよいし、その他の方法でもよい。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既知の混合装置または混練装置を使用して行なうことができる。これらのうち、二軸押出機が好ましい。
本発明のメタクリル系共重合体組成物は、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。
(成形体)
本発明の成形体は本発明のメタクリル系共重合体又はメタクリル系共重合体組成物を含む。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。
本発明の成形体は本発明のメタクリル系共重合体又はメタクリル系共重合体組成物を含む。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0.7%以下、より好ましくは0.5%以下、さらに好ましくは0.3%以下である。
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0.7%以下、より好ましくは0.5%以下、さらに好ましくは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メタクリル系共重合体またはメタクリル系共重合体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メタクリル系共重合体またはメタクリル系共重合体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。
本発明のメタクリル系共重合体又はメタクリル系共重合体組成物を含有する層と、他の材料(例えば、他の熱可塑性共重合体を含有する層)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、鋼材、プラスチック(例えば、他の熱可塑性樹脂)、木材、ガラス等を挙げることができる。本発明によって得られる積層体は、壁紙;自動車内装部材表面;バンパーなどの自動車外装部材表面;携帯電話表面;家具表面;パソコン表面;自動販売機表面;浴槽などの浴室部材表面等に好適に用いることができる。
他の熱可塑性共重合体を含有する層に使用される他の熱可塑性樹脂としては、例えば、メタクリル樹脂、ポリカーボネート、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、およびポリノルボルネン等のオレフィン系樹脂;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、AS樹脂、ABS樹脂、AES樹脂、AAS樹脂、ACS樹脂、およびMBS樹脂等のスチレン系樹脂;メタクリル酸メチル-スチレン共重合体;ポリエチレンテレフタレートおよびポリブチレンテレフタレート等のエステル系樹脂;ナイロン6、ナイロン66、およびポリアミドエラストマー等のアミド系樹脂;ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、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、およびフェノキシ系樹脂等が挙げられ、メタクリル樹脂、ポリカーボネートが好ましく、ポリカーボネートがより好ましい。
他の熱可塑性共重合体を含有する層に使用される他の熱可塑性樹脂としては、例えば、メタクリル樹脂、ポリカーボネート、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、およびポリノルボルネン等のオレフィン系樹脂;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、AS樹脂、ABS樹脂、AES樹脂、AAS樹脂、ACS樹脂、およびMBS樹脂等のスチレン系樹脂;メタクリル酸メチル-スチレン共重合体;ポリエチレンテレフタレートおよびポリブチレンテレフタレート等のエステル系樹脂;ナイロン6、ナイロン66、およびポリアミドエラストマー等のアミド系樹脂;ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、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、およびフェノキシ系樹脂等が挙げられ、メタクリル樹脂、ポリカーボネートが好ましく、ポリカーボネートがより好ましい。
前記積層体の一形態である、本発明のメタクリル系共重合体又はメタクリル系共重合体組成物を含有する層と、ポリカーボネート樹脂を含有する層とからなる積層体は透明性が高く、高温高湿下での反りが小さいため、光学用途に好適であり、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板、各種ディスプレイの前面板用途に特に好適である。本発明の積層体は透明性、耐熱性が高いため、光学用途以外の用途として、加飾シート、金属加飾シート、車輛グレージング、工作機械カバー、防犯シート、飛散防止シートに使用することができる。
前記積層体の一形態である、本発明のメタクリル系共重合体又はメタクリル系共重合体組成物を含有する層と、ポリカーボネート樹脂を含有する層とからなる積層体を各種ディスプレイの前面板用途に用いる場合、ポリカーボネート樹脂を含有する層の片面だけに本発明のメタクリル系共重合体組成物を含有する層を積層してもよいし、両面に積層してもよい。メタクリル系共重合体組成物を含有する層の厚さは、積層体の厚さに対して、2~15%の範囲であることが好ましく、3~12%の範囲であることがより好ましく、4~10%の範囲であることがさらに好ましい。
本発明のメタクリル系共重合体、メタクリル系共重合体組成物又はメタクリル系共重合体組成物は、成形材料として好適である。本発明の成形体は、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、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、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、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。
本発明によって得られる積層体は、壁紙;自動車内装部材表面;バンパーなどの自動車外装部材表面;携帯電話表面;家具表面;パソコン表面;自動販売機表面;浴槽などの浴室部材表面等に好適に用いることができる。
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。
次に実施例を示して本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は実施例によって制限されるものではない。
物性等の測定は以下の方法によって実施した。
(重量平均分子量Mw、分子量分布Mw/Mn)
製造例で得られた樹脂の重量平均分子量は、GPC法(ゲル・パーミエイション・クロマトグラフィ法)により求めた。測定対象樹脂4mgをテトラヒドロフラン5mlに溶解させて試料溶液を調整した。カラムオーブンの温度を40℃に設定し、溶離液流量0.35ml/分で、試料溶液20μlを装置内に注入して、クロマトグラムを測定した。分子量が400~5,000,000の範囲内にある標準ポリスチレン10点をGPC測定し、保持時間と分子量との関係を示す検量線を作成した。この検量線に基づいて測定対象樹脂のMwを決定した 。GPCにより測定されたクロマトグラムから標準ポリスチレンの分子量に相当する値を共重合体の分子量とした。
装置:東ソー社製GPC装置HLC-8320
分離カラム:東ソー社製のTSKguardcolumSuperHZ-HとTSKgelHZM-MとTSKgelSuperHZ4000とを直列に連結
溶離剤:テトラヒドロフラン
溶離剤流量:0.35ml/分
カラム温度:40℃
検出方法:示差屈折率(RI)
製造例で得られた樹脂の重量平均分子量は、GPC法(ゲル・パーミエイション・クロマトグラフィ法)により求めた。測定対象樹脂4mgをテトラヒドロフラン5mlに溶解させて試料溶液を調整した。カラムオーブンの温度を40℃に設定し、溶離液流量0.35ml/分で、試料溶液20μlを装置内に注入して、クロマトグラムを測定した。分子量が400~5,000,000の範囲内にある標準ポリスチレン10点をGPC測定し、保持時間と分子量との関係を示す検量線を作成した。この検量線に基づいて測定対象樹脂のMwを決定した 。GPCにより測定されたクロマトグラムから標準ポリスチレンの分子量に相当する値を共重合体の分子量とした。
装置:東ソー社製GPC装置HLC-8320
分離カラム:東ソー社製のTSKguardcolumSuperHZ-HとTSKgelHZM-MとTSKgelSuperHZ4000とを直列に連結
溶離剤:テトラヒドロフラン
溶離剤流量:0.35ml/分
カラム温度:40℃
検出方法:示差屈折率(RI)
(重合転化率)
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INERTCAP1(df=0.4μm、0.25mmI.D.×60m)を繋ぎ、下記の条件にて分析を行い、それに基づいて算出した。
injection温度=250℃
detector温度=250℃
温度条件:60℃で5分間保持→10℃/分で250℃まで昇温→250℃で10分間保持
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INERTCAP1(df=0.4μm、0.25mmI.D.×60m)を繋ぎ、下記の条件にて分析を行い、それに基づいて算出した。
injection温度=250℃
detector温度=250℃
温度条件:60℃で5分間保持→10℃/分で250℃まで昇温→250℃で10分間保持
(共重合体中の各単位組成)
1H-NMRによりα-メチルスチレン単位のフェニル基とメタクリル酸メチル単位のメトキシ基のプロトン比を求め、これによってα-メチルスチレン単位を算出した
1H-NMRによりα-メチルスチレン単位のフェニル基とメタクリル酸メチル単位のメトキシ基のプロトン比を求め、これによってα-メチルスチレン単位を算出した
(ガラス転移温度Tg)
製造例、実施例および比較例で得られたメタクリル系共重合体を、JIS K7121に準拠して、示差走査熱量測定装置(島津製作所製、DSC-50(品番))を用いて、250℃まで一度昇温し、次いで室温まで冷却し、その後、室温から200℃までを10℃/分で昇温させる条件にてDSC曲線を測定した。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ガラス転移温度を本発明におけるガラス転移温度とした。
製造例、実施例および比較例で得られたメタクリル系共重合体を、JIS K7121に準拠して、示差走査熱量測定装置(島津製作所製、DSC-50(品番))を用いて、250℃まで一度昇温し、次いで室温まで冷却し、その後、室温から200℃までを10℃/分で昇温させる条件にてDSC曲線を測定した。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ガラス転移温度を本発明におけるガラス転移温度とした。
(イミド化率)
1H-NMR(Bruker社製;商品名ULTRA SHIELD 400 PLUS)を用いて、共重合体の1H-NMR測定を行い、3.5~3.8ppm付近のメタクリル酸メチルのO-CH3基に由来するピークの面積Aと、3.0~3.3ppm付近のグルタルイミドの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(mol%)とした。
(イミド化率(mol%))=B/(A+B)×100
イミド化率(wt%)はイミド化率(mol%)から計算で求めた。
1H-NMR(Bruker社製;商品名ULTRA SHIELD 400 PLUS)を用いて、共重合体の1H-NMR測定を行い、3.5~3.8ppm付近のメタクリル酸メチルのO-CH3基に由来するピークの面積Aと、3.0~3.3ppm付近のグルタルイミドの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(mol%)とした。
(イミド化率(mol%))=B/(A+B)×100
イミド化率(wt%)はイミド化率(mol%)から計算で求めた。
(酸価)
0.3gのポリマー試料を37.5mlのジクロロメタンおよび37.5mlのメタノールの混合溶媒の中で溶解した。これにフェノールフタレインエタノール溶液を2滴加えた後に、0.1N水酸化ナトリウム水溶液を5ml加えた。この溶液に中和するまで0.1N塩酸を滴下し、中和に達するまでに使用した塩酸の量と添加した塩基の量の差をミリ当量で算出して酸価とした。
0.3gのポリマー試料を37.5mlのジクロロメタンおよび37.5mlのメタノールの混合溶媒の中で溶解した。これにフェノールフタレインエタノール溶液を2滴加えた後に、0.1N水酸化ナトリウム水溶液を5ml加えた。この溶液に中和するまで0.1N塩酸を滴下し、中和に達するまでに使用した塩酸の量と添加した塩基の量の差をミリ当量で算出して酸価とした。
(1%熱重量減少温度)
メタクリル系共重合体又は製造例で得られた樹脂を熱重量測定装置(島津製作所製、TGA-50)を用いて、窒素雰囲気下、10℃/minで昇温し、1%重量減少した時点での温度を、1%熱重量減少温度とした。
メタクリル系共重合体又は製造例で得られた樹脂を熱重量測定装置(島津製作所製、TGA-50)を用いて、窒素雰囲気下、10℃/minで昇温し、1%重量減少した時点での温度を、1%熱重量減少温度とした。
(3点曲げ弾性率)
メタクリル系共重合体をプレス成形により、4.0mmのシートに成形した。得られたプレス成形シートの中央部から、10mm×80mmの試験片を切り出した。JIS K7171に準拠し、試験片厚さ4mmで測定した。
メタクリル系共重合体をプレス成形により、4.0mmのシートに成形した。得られたプレス成形シートの中央部から、10mm×80mmの試験片を切り出した。JIS K7171に準拠し、試験片厚さ4mmで測定した。
(ヘイズ)
メタクリル系共重合体をプレス成形により、3.0mmのシートに成形した。JIS K7136に準拠して、ヘイズメータ(村上色彩研究所製;商品名HM-150)を用いて、上記したプレス板のヘイズを測定した。
メタクリル系共重合体をプレス成形により、3.0mmのシートに成形した。JIS K7136に準拠して、ヘイズメータ(村上色彩研究所製;商品名HM-150)を用いて、上記したプレス板のヘイズを測定した。
(全光線透過率)
JIS K7361-1に準じて、ヘイズメータ(村上色彩研究所製;商品名HM-150)を用いて上記プレス板(3mm)の全光線透過率を測定した。
(透明性)
射出成形機(株式会社名機製作所製、M-100C)を用いて、シリンダ温度260℃、金型温度50℃、射出速度50mm/秒の条件で実施例および比較例で得られたメタクリル系共重合体組成物を射出成形して、厚さ3mm、一辺50mmの正方形の射出成形片を得た。
得られた射出成型片について、JIS K7361-1に準拠して、全光線透過率(Tt)を測定し、得られたTtから下記の評価を行った。
◎:Ttが90%以上
○:Ttが85%以上90%未満
×:Ttが85%未満
JIS K7361-1に準じて、ヘイズメータ(村上色彩研究所製;商品名HM-150)を用いて上記プレス板(3mm)の全光線透過率を測定した。
(透明性)
射出成形機(株式会社名機製作所製、M-100C)を用いて、シリンダ温度260℃、金型温度50℃、射出速度50mm/秒の条件で実施例および比較例で得られたメタクリル系共重合体組成物を射出成形して、厚さ3mm、一辺50mmの正方形の射出成形片を得た。
得られた射出成型片について、JIS K7361-1に準拠して、全光線透過率(Tt)を測定し、得られたTtから下記の評価を行った。
◎:Ttが90%以上
○:Ttが85%以上90%未満
×:Ttが85%未満
(ビカット軟化点温度;VST)
射出成形機(株式会社名機製作所製、M-100C)を用いて、シリンダ温度260℃、金型温度50℃、射出速度50mm/秒の条件で実施例および比較例で得られたメタクリル系共重合体組成物を射出成形して、厚さ4mm、長片80mm、短辺10mmの長方形の試験片を得た。各試験片をJIS K7206のB50法に記載された方法に準拠して、HDT試験装置3M-2 株式会社東洋精機製作所製を使用し、ビカット軟化点温度(VST)を測定した。
射出成形機(株式会社名機製作所製、M-100C)を用いて、シリンダ温度260℃、金型温度50℃、射出速度50mm/秒の条件で実施例および比較例で得られたメタクリル系共重合体組成物を射出成形して、厚さ4mm、長片80mm、短辺10mmの長方形の試験片を得た。各試験片をJIS K7206のB50法に記載された方法に準拠して、HDT試験装置3M-2 株式会社東洋精機製作所製を使用し、ビカット軟化点温度(VST)を測定した。
(飽和吸水率)
射出成形機(株式会社名機製作所製、M-100C)を用いて、シリンダ温度260℃、金型温度50℃、射出速度50mm/秒の条件で製造例で得られたメタクリル系共重合体、実施例および比較例で得られたメタクリル系共重合体組成物を射出成形して、厚さ3mm、一辺50mmの正方形の試験片を得た。温度80℃、5mmHgの条件下において試験片を24時間真空乾燥させた。次いで、試験片をデシケータ中で放冷した。デシケータから試験片を取り出して直ぐに質量(初期質量)を測定した。次いで該試験片を23℃の蒸留水に浸漬した。試験片を水から取り出し、表面に付着した水を拭き取って質量を測定した。質量変化がなくなるまで蒸留水への浸漬、質量測定を繰り返した。質量変化がなくなったときの質量(吸水質量)と、初期質量とから、下式によって飽和吸水率を算出した。
飽和吸水率(%)=[(吸水質量-初期質量)/初期質量]×100]
(メルトフローレート;MFR)
製造例、実施例および比較例で得られた樹脂をJIS K7210に準拠して、230℃、3.8kg荷重、10分間の条件で測定した。
射出成形機(株式会社名機製作所製、M-100C)を用いて、シリンダ温度260℃、金型温度50℃、射出速度50mm/秒の条件で製造例で得られたメタクリル系共重合体、実施例および比較例で得られたメタクリル系共重合体組成物を射出成形して、厚さ3mm、一辺50mmの正方形の試験片を得た。温度80℃、5mmHgの条件下において試験片を24時間真空乾燥させた。次いで、試験片をデシケータ中で放冷した。デシケータから試験片を取り出して直ぐに質量(初期質量)を測定した。次いで該試験片を23℃の蒸留水に浸漬した。試験片を水から取り出し、表面に付着した水を拭き取って質量を測定した。質量変化がなくなるまで蒸留水への浸漬、質量測定を繰り返した。質量変化がなくなったときの質量(吸水質量)と、初期質量とから、下式によって飽和吸水率を算出した。
飽和吸水率(%)=[(吸水質量-初期質量)/初期質量]×100]
(メルトフローレート;MFR)
製造例、実施例および比較例で得られた樹脂をJIS K7210に準拠して、230℃、3.8kg荷重、10分間の条件で測定した。
(表面硬度)
射出成形機(株式会社名機製作所製、M-100C)を用いて、シリンダ温度260℃、金型温度50℃、射出速度50mm/秒の条件で実施例および比較例で得られたメタクリル系共重合体組成物を射出成形して、厚さ3mm、一辺50mmの正方形の射出成形片を得た。
また、実施例および比較例で得られたメタクリル系共重合体組成物とポリカーボネートをそれぞれ単軸押出機に連続的に投入し、かかる溶融状態のメタクリル系共重合体組成物とポリカーボネートをジャンクションブロックに導入し、250℃に設定したマルチマニホールドダイで積層し、シート状に押出成形し、メタクリル系共重合体組成物からなる層(80μm)とポリカーボネートからなる層(920μm)との2層から成形される厚さ1000μmの積層シートを得た。積層シートを押出流れ方向に対して平行な方向が長辺、押出流れ方向に対して垂直な方向が短辺となるように長方形に切り出して、長辺200mm、短辺120mmの押出試験片を作製した。
テーブル移動式鉛筆引掻き試験機(型式P)(東洋精機社製)を用い、射出成型片の片面、押出試験片のメタクリル系共重合体組成物面側の表面に対して角度45度、荷重750gで鉛筆の芯を押し付けながら引掻き傷の傷跡の有無を確認した。鉛筆の芯の硬度は順に増していき、傷跡を生じた時点よりも1段階軟らかい芯の硬度を鉛筆引掻き硬度とした。
◎:射出および押出試験片の鉛筆硬度がいずれも3H以上
○:射出および押出試験片の鉛筆硬度がいずれも2H
×:射出または押出試験片の鉛筆硬度がH以下
射出成形機(株式会社名機製作所製、M-100C)を用いて、シリンダ温度260℃、金型温度50℃、射出速度50mm/秒の条件で実施例および比較例で得られたメタクリル系共重合体組成物を射出成形して、厚さ3mm、一辺50mmの正方形の射出成形片を得た。
また、実施例および比較例で得られたメタクリル系共重合体組成物とポリカーボネートをそれぞれ単軸押出機に連続的に投入し、かかる溶融状態のメタクリル系共重合体組成物とポリカーボネートをジャンクションブロックに導入し、250℃に設定したマルチマニホールドダイで積層し、シート状に押出成形し、メタクリル系共重合体組成物からなる層(80μm)とポリカーボネートからなる層(920μm)との2層から成形される厚さ1000μmの積層シートを得た。積層シートを押出流れ方向に対して平行な方向が長辺、押出流れ方向に対して垂直な方向が短辺となるように長方形に切り出して、長辺200mm、短辺120mmの押出試験片を作製した。
テーブル移動式鉛筆引掻き試験機(型式P)(東洋精機社製)を用い、射出成型片の片面、押出試験片のメタクリル系共重合体組成物面側の表面に対して角度45度、荷重750gで鉛筆の芯を押し付けながら引掻き傷の傷跡の有無を確認した。鉛筆の芯の硬度は順に増していき、傷跡を生じた時点よりも1段階軟らかい芯の硬度を鉛筆引掻き硬度とした。
◎:射出および押出試験片の鉛筆硬度がいずれも3H以上
○:射出および押出試験片の鉛筆硬度がいずれも2H
×:射出または押出試験片の鉛筆硬度がH以下
(成形性)
射出成形機(株式会社名機製作所製、M-100C)を用いて、シリンダ温度280℃、金型温度75℃、成形サイクル1分の条件で実施例および比較例で得られたメタクリル系共重合体組成物を射出成形して、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。
また、実施例および比較例で得られたメタクリル系共重合体組成物とポリカーボネートをそれぞれ単軸押出機に連続的に投入し、かかる溶融状態のメタクリル系共重合体組成物とポリカーボネートをジャンクションブロックに導入し、250℃に設定したマルチマニホールドダイで積層し、シート状に押出成形し、メタクリル系共重合体組成物からなる層(80μm)とポリカーボネートからなる層(920μm)との2層から成形される厚さ1000μmの積層シートを得た。積層シートを押出流れ方向に対して平行な方向が長辺、押出流れ方向に対して垂直な方向が短辺となるように長方形に切り出して、長辺200mm、短辺120mmの押出試験片を作製した。
平板の外観を目視で観察した。流動性不足によるヒケや耐熱分解性不足によるシルバーストリークなどの成形不良の有り無しで成形性の良否を判断した。また、積層シートの外観を目視で観察した。流動性不足による積層界面の乱れ(流れ模様)や耐熱分解性不足による発泡やゲルブツ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、シルバーストリーク発生もなし、かつ積層シートの積層界面の乱れがなく、発泡およびゲルブツ発生もなし
〇:成形品のヒケあるいはシルバーストリークの発生がわずかにあり、または積層シートの積層界面の乱れ、発泡あるいは、ゲルブツ発生がわずかにあり
×:成形品のヒケあるいはシルバーストリークの発生あり、または積層シートの積層界面の乱れ、発泡あるいは、ゲルブツ発生あり
射出成形機(株式会社名機製作所製、M-100C)を用いて、シリンダ温度280℃、金型温度75℃、成形サイクル1分の条件で実施例および比較例で得られたメタクリル系共重合体組成物を射出成形して、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。
また、実施例および比較例で得られたメタクリル系共重合体組成物とポリカーボネートをそれぞれ単軸押出機に連続的に投入し、かかる溶融状態のメタクリル系共重合体組成物とポリカーボネートをジャンクションブロックに導入し、250℃に設定したマルチマニホールドダイで積層し、シート状に押出成形し、メタクリル系共重合体組成物からなる層(80μm)とポリカーボネートからなる層(920μm)との2層から成形される厚さ1000μmの積層シートを得た。積層シートを押出流れ方向に対して平行な方向が長辺、押出流れ方向に対して垂直な方向が短辺となるように長方形に切り出して、長辺200mm、短辺120mmの押出試験片を作製した。
平板の外観を目視で観察した。流動性不足によるヒケや耐熱分解性不足によるシルバーストリークなどの成形不良の有り無しで成形性の良否を判断した。また、積層シートの外観を目視で観察した。流動性不足による積層界面の乱れ(流れ模様)や耐熱分解性不足による発泡やゲルブツ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、シルバーストリーク発生もなし、かつ積層シートの積層界面の乱れがなく、発泡およびゲルブツ発生もなし
〇:成形品のヒケあるいはシルバーストリークの発生がわずかにあり、または積層シートの積層界面の乱れ、発泡あるいは、ゲルブツ発生がわずかにあり
×:成形品のヒケあるいはシルバーストリークの発生あり、または積層シートの積層界面の乱れ、発泡あるいは、ゲルブツ発生あり
(寸法安定性)
実施例および比較例で得られたメタクリル系共重合体組成物をプレス成形して、長さ205mm、幅160mm、厚さ0.5mmの平板を製造した。平板を(1)温度60℃で相対湿度90%、(2)温度90℃で相対湿度60%の恒温器に其々入れて大気中で500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。
(1)、(2)いずれの条件においても寸法変化率が0.3%以下であるものをA判定、それ以外をB判定とした。
A:成形品の寸法変化率が0.3%以下
B:成形品の寸法変化率が0.3%より大きい
また、定盤上に、積層シート試験片の両末端部が定盤に接するように(すなわち試験片が上向きの凸状となるように)置き、隙間ゲージを用いて試験片と定盤との隙間の最大値を測定し、初期の反り量とした。次いで、各試験片を温度100℃に設定した熱風乾燥機内に1時間放置した後、温度85℃、相対湿度85%に設定した環境試験機の中に短辺側をクリップで止めた試験片を吊り下げ、その状態で72時間放置した後、23℃、相対湿度50%環境下で120時間、放冷・調湿した。その結果、すべての試験片は、試験片の長辺に沿って、メタクリル系共重合体組成物からなる層を外側、ポリカーボネートからなる層を内側にして弓状の反りを生じた。定盤上に、かかる弓状の反りを生じた試験片の両末端部が定盤に接するように(すなわち試験片が上向きの凸状となるように)置き、隙間ゲージを用いて試験片と定盤との隙間の最大値を測定し、高温高湿下での反り量とした。下記の式から高温高湿下での反り変化量を算出し、高温高湿下での反り変化量が4mm以下であるものをA判定、4mmより大きいものをB判定とした。
高温高湿下での反り変化量 = 高温高湿下での反り量 ― 初期の反り量
A:高温高湿下での反り変化量が4mm以下
B:高温高湿下での反り変化量が4mmより大きい
プレス成形平板および積層シートの評価結果から寸法安定性の良否を判断した。
◎:プレス成形平板および積層シートの評価がいずれもA判定
○:プレス成形平板または積層シートの評価がA判定
×:プレス成形平板および積層シートの評価がB判定
実施例および比較例で得られたメタクリル系共重合体組成物をプレス成形して、長さ205mm、幅160mm、厚さ0.5mmの平板を製造した。平板を(1)温度60℃で相対湿度90%、(2)温度90℃で相対湿度60%の恒温器に其々入れて大気中で500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。
(1)、(2)いずれの条件においても寸法変化率が0.3%以下であるものをA判定、それ以外をB判定とした。
A:成形品の寸法変化率が0.3%以下
B:成形品の寸法変化率が0.3%より大きい
また、定盤上に、積層シート試験片の両末端部が定盤に接するように(すなわち試験片が上向きの凸状となるように)置き、隙間ゲージを用いて試験片と定盤との隙間の最大値を測定し、初期の反り量とした。次いで、各試験片を温度100℃に設定した熱風乾燥機内に1時間放置した後、温度85℃、相対湿度85%に設定した環境試験機の中に短辺側をクリップで止めた試験片を吊り下げ、その状態で72時間放置した後、23℃、相対湿度50%環境下で120時間、放冷・調湿した。その結果、すべての試験片は、試験片の長辺に沿って、メタクリル系共重合体組成物からなる層を外側、ポリカーボネートからなる層を内側にして弓状の反りを生じた。定盤上に、かかる弓状の反りを生じた試験片の両末端部が定盤に接するように(すなわち試験片が上向きの凸状となるように)置き、隙間ゲージを用いて試験片と定盤との隙間の最大値を測定し、高温高湿下での反り量とした。下記の式から高温高湿下での反り変化量を算出し、高温高湿下での反り変化量が4mm以下であるものをA判定、4mmより大きいものをB判定とした。
高温高湿下での反り変化量 = 高温高湿下での反り量 ― 初期の反り量
A:高温高湿下での反り変化量が4mm以下
B:高温高湿下での反り変化量が4mmより大きい
プレス成形平板および積層シートの評価結果から寸法安定性の良否を判断した。
◎:プレス成形平板および積層シートの評価がいずれもA判定
○:プレス成形平板または積層シートの評価がA判定
×:プレス成形平板および積層シートの評価がB判定
<各種材料例>
本発明に係るメタクリル樹脂(B)について、下記に示す材料を用いた。
メタクリル樹脂(B-1):株式会社クラレ製パラペット
(Mw=64,000、rr比率=49%、MMA共重合比率=95.5%、MA共重合比率=4.5%、Tg=112℃、飽和吸水率=2.0%)
メタクリル樹脂(B-2):株式会社クラレ製パラペット
(Mw=80,000、rr比率=52%、MMA共重合比率=100%、MA共重合比率=0%、Tg=119℃、飽和吸水率=2.0%)
メタクリル樹脂(B-3):株式会社クラレ製パラペット
(Mw=69,000、rr比率=74%、MMA共重合比率=100%、MA共重合比率=0%、Tg=130℃、飽和吸水率=2.0%)
メタクリル樹脂(B-4):株式会社クラレ製パラペット
(Mw=78,000、rr比率=45%、MMA共重合比率=88.7%、MA共重合比率=11.3%、Tg=101℃、飽和吸水率=2.0%)
本発明に係るメタクリル樹脂(B)について、下記に示す材料を用いた。
メタクリル樹脂(B-1):株式会社クラレ製パラペット
(Mw=64,000、rr比率=49%、MMA共重合比率=95.5%、MA共重合比率=4.5%、Tg=112℃、飽和吸水率=2.0%)
メタクリル樹脂(B-2):株式会社クラレ製パラペット
(Mw=80,000、rr比率=52%、MMA共重合比率=100%、MA共重合比率=0%、Tg=119℃、飽和吸水率=2.0%)
メタクリル樹脂(B-3):株式会社クラレ製パラペット
(Mw=69,000、rr比率=74%、MMA共重合比率=100%、MA共重合比率=0%、Tg=130℃、飽和吸水率=2.0%)
メタクリル樹脂(B-4):株式会社クラレ製パラペット
(Mw=78,000、rr比率=45%、MMA共重合比率=88.7%、MA共重合比率=11.3%、Tg=101℃、飽和吸水率=2.0%)
製造例1~5
撹拌機付オートクレーブAに、精製されたメタクリル酸メチル(MMA)、アクリル酸メチル(MA)、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)(AIBN)およびn-オクチルメルカプタン(n-OM)を表1に記載の割合で仕込み、均一に溶解させて重合原料を得た。
重合原料を、オートクレーブAから1.5kg/hrで、表1に記載の重合温度に制御された槽型反応器に連続的に供給し、表1に記載の平均滞留時間で塊状重合法によって重合反応させ、槽型反応器からメタクリル系共重合体を含む液を連続的に排出した。重合転化率は表1に記載の値になった。次いで、反応器から排出された液を230℃に加温し、240℃に制御された二軸押出機に供給した。該二軸押出機において未反応単量体を主成分とする揮発分を分離除去して、メタクリル系共重合体(表1の前駆体ポリマーA-a~A-e)をストランドにして押し出した。該ストランドをペレタイザーでカットし、共重合体ペレットを得た。
撹拌機付オートクレーブAに、精製されたメタクリル酸メチル(MMA)、アクリル酸メチル(MA)、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)(AIBN)およびn-オクチルメルカプタン(n-OM)を表1に記載の割合で仕込み、均一に溶解させて重合原料を得た。
重合原料を、オートクレーブAから1.5kg/hrで、表1に記載の重合温度に制御された槽型反応器に連続的に供給し、表1に記載の平均滞留時間で塊状重合法によって重合反応させ、槽型反応器からメタクリル系共重合体を含む液を連続的に排出した。重合転化率は表1に記載の値になった。次いで、反応器から排出された液を230℃に加温し、240℃に制御された二軸押出機に供給した。該二軸押出機において未反応単量体を主成分とする揮発分を分離除去して、メタクリル系共重合体(表1の前駆体ポリマーA-a~A-e)をストランドにして押し出した。該ストランドをペレタイザーでカットし、共重合体ペレットを得た。
共重合体ペレットを用いて、重量平均分子量Mw、分子量分布Mw/Mn、α-メチルスチレン単位の割合、ガラス転移温度Tg、MFRを測定した。その結果を表1に示す。
製造例6
特開2003-231785号公報の[実施例]の項に記載の共重合体(A)の製造方法に従って、MS樹脂(メタクリル酸メチル(MMA)とスチレン(St)との共重合体)を重合した。オートクレーブ内に仕込むMMAとStの質量比を変えて、前駆体ポリマー(A-f)を得た。前駆体ポリマー(A-f)は、以下の物性値を有する。
MMA単位の含有量:90wt%
α-MS単位の含有量:0wt%
St単位の含有量:10wt%
重量平均分子量(MW):95000
ガラス転移温度:116℃
MFR(230℃、3.8kg):3.7g/10min。
特開2003-231785号公報の[実施例]の項に記載の共重合体(A)の製造方法に従って、MS樹脂(メタクリル酸メチル(MMA)とスチレン(St)との共重合体)を重合した。オートクレーブ内に仕込むMMAとStの質量比を変えて、前駆体ポリマー(A-f)を得た。前駆体ポリマー(A-f)は、以下の物性値を有する。
MMA単位の含有量:90wt%
α-MS単位の含有量:0wt%
St単位の含有量:10wt%
重量平均分子量(MW):95000
ガラス転移温度:116℃
MFR(230℃、3.8kg):3.7g/10min。
実施例1
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℃に設定された二軸押出機(テクノベル社製;商品名KZW20TW-45MG-NH-600)の輸送部に前駆体ポリマー〔A-a〕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0.10kg/hrで二軸押出機の添加剤供給口から注入し、前駆体ポリマー〔A-a〕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、その後、ペレタイザでカットしてペレット状のメタクリル系共重合体(A-a-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120rpmおよび温度250℃に設定された二軸押出機(テクノベル社製;商品名KZW20TW-45MG-NH-600)の輸送部に前駆体ポリマー〔A-a〕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0.10kg/hrで二軸押出機の添加剤供給口から注入し、前駆体ポリマー〔A-a〕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、その後、ペレタイザでカットしてペレット状のメタクリル系共重合体(A-a-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℃に設定された二軸押出機(テクノベル社製;商品名KZW20TW-45MG-NH-600)の輸送部にメタクリル系共重合体(A-a-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0.8質量部およびトリエチルアミン0.2質量部からなる液を0.024kg/hrで注入し、メタクリル系共重合体(A-a-1)中に残存する酸性分(カルボキシル基および酸無水物)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メタクリル系共重合体(A-a-2)を得た。
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メタクリル系共重合体(A-a-2)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℃に設定された二軸押出機(テクノベル社製;商品名KZW20TW-45MG-NH-600)の輸送部にメタクリル系共重合体(A-a-2)を1kg/hrで供給した。
20Torr(約2.7kPa)に設定された脱揮部において、未反応物などの揮発分を、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メタクリル系共重合体(A-1、表2のイミド化ポリマー)を得た。メタクリル系共重合体(A-1)は、イミド化率(構造単位(R)の割合)が14.3wt%であった。メタクリル系共重合体(A-1)のメタクリル酸メチル単位は、{(100-8)-2×14.3}=63.4wt%であった。メタクリル系共重合体(A-1)の物性を表2に示す。
20Torr(約2.7kPa)に設定された脱揮部において、未反応物などの揮発分を、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メタクリル系共重合体(A-1、表2のイミド化ポリマー)を得た。メタクリル系共重合体(A-1)は、イミド化率(構造単位(R)の割合)が14.3wt%であった。メタクリル系共重合体(A-1)のメタクリル酸メチル単位は、{(100-8)-2×14.3}=63.4wt%であった。メタクリル系共重合体(A-1)の物性を表2に示す。
実施例2
前駆体ポリマー〔A-a〕の替わりに、前駆体ポリマー〔A-b〕を用い、モノメチルアミンの添加量を0.07kg/hr、炭酸ジメチル0.8質量部およびトリエチルアミン0.2質量部からなる液を0.018kg/hrで注入した以外は、製造例1と同じ方法で、メタクリル系共重合体(A-2)を得た。メタクリル系共重合体(A-2)の物性を表2に示す。
前駆体ポリマー〔A-a〕の替わりに、前駆体ポリマー〔A-b〕を用い、モノメチルアミンの添加量を0.07kg/hr、炭酸ジメチル0.8質量部およびトリエチルアミン0.2質量部からなる液を0.018kg/hrで注入した以外は、製造例1と同じ方法で、メタクリル系共重合体(A-2)を得た。メタクリル系共重合体(A-2)の物性を表2に示す。
実施例3
前駆体ポリマー〔A-a〕の替わりに、前駆体ポリマー〔A-b〕を用い、モノメチルアミンの添加量を0.14kg/hr、炭酸ジメチル0.8質量部およびトリエチルアミン0.2質量部からなる液を0.036kg/hrで注入した以外は、製造例1と同じ方法で、メタクリル系共重合体(A-3)を得た。メタクリル系共重合体(A-3)の物性を表2に示す。
前駆体ポリマー〔A-a〕の替わりに、前駆体ポリマー〔A-b〕を用い、モノメチルアミンの添加量を0.14kg/hr、炭酸ジメチル0.8質量部およびトリエチルアミン0.2質量部からなる液を0.036kg/hrで注入した以外は、製造例1と同じ方法で、メタクリル系共重合体(A-3)を得た。メタクリル系共重合体(A-3)の物性を表2に示す。
実施例4
前駆体ポリマー〔A-a〕の替わりに、前駆体ポリマー〔A-c〕を用い、モノメチルアミンの添加量を0.07kg/hr、炭酸ジメチル0.8質量部およびトリエチルアミン0.2質量部からなる液を0.018kg/hrで注入した以外は、製造例1と同じ方法で、メタクリル系共重合体(A-4)を得た。メタクリル系共重合体(A-4)の物性を表2に示す。
前駆体ポリマー〔A-a〕の替わりに、前駆体ポリマー〔A-c〕を用い、モノメチルアミンの添加量を0.07kg/hr、炭酸ジメチル0.8質量部およびトリエチルアミン0.2質量部からなる液を0.018kg/hrで注入した以外は、製造例1と同じ方法で、メタクリル系共重合体(A-4)を得た。メタクリル系共重合体(A-4)の物性を表2に示す。
比較例1
前駆体ポリマー〔A-a〕の替わりに、前駆体ポリマー〔A-d〕を用い、モノメチルアミンの添加量を0.03kg/hr、炭酸ジメチル0.8質量部およびトリエチルアミン0.2質量部からなる液を0.008kg/hrで注入した以外は、製造例1と同じ方法で、メタクリル系共重合体(A-5)を得た。メタクリル系共重合体(A-5)の物性を表2に示す。
前駆体ポリマー〔A-a〕の替わりに、前駆体ポリマー〔A-d〕を用い、モノメチルアミンの添加量を0.03kg/hr、炭酸ジメチル0.8質量部およびトリエチルアミン0.2質量部からなる液を0.008kg/hrで注入した以外は、製造例1と同じ方法で、メタクリル系共重合体(A-5)を得た。メタクリル系共重合体(A-5)の物性を表2に示す。
比較例2
モノメチルアミンの添加量を0.30kg/hr、炭酸ジメチル0.8質量部およびトリエチルアミン0.2質量部からなる液を0.075kg/hrで注入した以外は、実施例1と同じ方法で、メタクリル系共重合体(A-6)を得た。メタクリル系共重合体(A-6)の物性を表2に示す。
モノメチルアミンの添加量を0.30kg/hr、炭酸ジメチル0.8質量部およびトリエチルアミン0.2質量部からなる液を0.075kg/hrで注入した以外は、実施例1と同じ方法で、メタクリル系共重合体(A-6)を得た。メタクリル系共重合体(A-6)の物性を表2に示す。
比較例3
前駆体ポリマー〔A-a〕の替わりに、前駆体ポリマー〔A-e〕を用い、モノメチルアミンの添加量を0.07kg/hr、炭酸ジメチル0.8質量部およびトリエチルアミン0.2質量部からなる液を0.018kg/hrで注入した以外は、製造例1と同じ方法で、メタクリル系共重合体(A-7)を得た。メタクリル系共重合体(A-7)の物性を表2に示す。
前駆体ポリマー〔A-a〕の替わりに、前駆体ポリマー〔A-e〕を用い、モノメチルアミンの添加量を0.07kg/hr、炭酸ジメチル0.8質量部およびトリエチルアミン0.2質量部からなる液を0.018kg/hrで注入した以外は、製造例1と同じ方法で、メタクリル系共重合体(A-7)を得た。メタクリル系共重合体(A-7)の物性を表2に示す。
比較例4
前駆体ポリマー〔A-a〕の替わりに、前駆体ポリマー〔A-e〕を用い、モノメチルアミンの添加量を0.45kg/hr、炭酸ジメチル0.8質量部およびトリエチルアミン0.2質量部からなる液を0.125kg/hrで注入した以外は、製造例1と同じ方法で、メタクリル系共重合体(A-8)を得た。メタクリル系共重合体(A-8)の物性を表2に示す。
前駆体ポリマー〔A-a〕の替わりに、前駆体ポリマー〔A-e〕を用い、モノメチルアミンの添加量を0.45kg/hr、炭酸ジメチル0.8質量部およびトリエチルアミン0.2質量部からなる液を0.125kg/hrで注入した以外は、製造例1と同じ方法で、メタクリル系共重合体(A-8)を得た。メタクリル系共重合体(A-8)の物性を表2に示す。
比較例5
前駆体ポリマー〔A-a〕の替わりに、前駆体ポリマー〔A-b〕を用い、添加剤を加えず、押出機を素通しした以外は、製造例1と同じ方法で、メタクリル系共重合体(A-9)を得た。メタクリル系共重合体(A-9)の物性を表2に示す。
比較例6
前駆体ポリマー〔A-a〕の替わりに、前駆体ポリマー〔A-f〕を用いた以外は、実施例1と同じ方法で、メタクリル系共重合体(A-10)を得た。メタクリル系共重合体(A-10)の物性を表2に示す。
前駆体ポリマー〔A-a〕の替わりに、前駆体ポリマー〔A-b〕を用い、添加剤を加えず、押出機を素通しした以外は、製造例1と同じ方法で、メタクリル系共重合体(A-9)を得た。メタクリル系共重合体(A-9)の物性を表2に示す。
比較例6
前駆体ポリマー〔A-a〕の替わりに、前駆体ポリマー〔A-f〕を用いた以外は、実施例1と同じ方法で、メタクリル系共重合体(A-10)を得た。メタクリル系共重合体(A-10)の物性を表2に示す。
実施例1~4で得られたメタアクリル系共重合体は、耐熱性が高く、飽和吸水率が低く、耐熱分解性が良く、透明性が高く、また弾性率が高いため、偏光板保護フィルムなどの光学部材として好適である。一方、比較例1~6で得られたメタアクリル系共重合体は、本発明の範囲にないため、耐熱性が低い、もしくは、飽和吸水率が低かったり、耐熱分解性が悪かったりと、いずれかの項目で本発明と比べて劣るものであった。
実施例5
80質量部のメタクリル系共重合体(A-1)と20質量部のメタクリル樹脂(B-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、メタクリル系共重合体組成物(C-1)を得た。評価結果を表3に示す。
80質量部のメタクリル系共重合体(A-1)と20質量部のメタクリル樹脂(B-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、メタクリル系共重合体組成物(C-1)を得た。評価結果を表3に示す。
実施例6~11
表3に記載した処方以外は実施例5と同じ方法で、メタクリル系共重合体組成物(C-2)~(C-7)を得た。評価結果を表3に示す。
表3に記載した処方以外は実施例5と同じ方法で、メタクリル系共重合体組成物(C-2)~(C-7)を得た。評価結果を表3に示す。
比較例7~14
表4に記載した処方以外は実施例5と同じ方法で、メタクリル系共重合体組成物(C-8)~(C-15)を得た。評価結果を表4に示す。
表4に記載した処方以外は実施例5と同じ方法で、メタクリル系共重合体組成物(C-8)~(C-15)を得た。評価結果を表4に示す。
表3~4が示すように、本発明のメタクリル系共重合体組成物は、耐熱性、低吸水性、耐熱分解性のバランスに優れるメタクリル系共重合体を含むことで、発泡等なく外観品位に優れ、寸法安定性に優れる。さらに本発明に関わるメタクリル系共重合体がメタクリル樹脂との相溶性に優れる特長から、本発明のメタクリル共重合体組成物は、メタクリル樹脂を添加した場合も透明性を保持し、かつ流動性に優れる。本発明のメタクリル系共重合体組成物は、寸法安定性、成形性、表面硬度に優れる成形体および積層体を提供することができる。
本発明の積層体は、優れた外観品位を有し、寸法安定性、表面硬度が良好であるという特徴を有し、表示装置のカバーや筐体、車輌の内外装の窓材やカバーなどに用いる上で好適である。
Claims (15)
- メタクリル酸メチル単位40~87質量%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)6~30質量%と、α-メチルスチレン単位7~30質量%とを含むメタクリル系共重合体。
- ガラス転移温度が130℃以上である、請求項1、2のいずれかひとつに記載のメタクリル系共重合体。
- 飽和吸水率が2.5%以下である、請求項1~3のいずれかひとつに記載のメタクリル系共重合体。
- 請求項1~4のいずれかひとつに記載の共重合体を含有するメタクリル系共重合体組成物。
- 酸化防止剤及び紫外線吸収剤からなる群から選ばれる少なくとも1種をさらに含有する請求項5に記載のメタクリル系共重合体組成物。
- メタクリル酸メチル単位40~87質量%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)6~30質量%と、α-メチルスチレン単位7~30質量%とを含むメタクリル系共重合体(A)51~99質量%、並びにメタクリル樹脂(B)1~49質量%を含有する請求項5に記載のメタクリル系共重合体組成物。
- ガラス転移温度が120℃以上である、請求項7または8に記載のメタクリル系共重合体組成物。
- 飽和吸水率が2.5%以下である、請求項7~9のいずれかひとつに記載のメタクリル系共重合体組成物。
- JIS K7210で定められた方法で230℃、3.8kg荷重の条件で測定した成形体のメルトフローレートが1.0g/10分以上である請求項7~10のいずれかひとつに記載のメタクリル系共重合体組成物。
- 請求項1~4のいずれかひとつに記載のメタクリル系共重合体、請求項5~11のいずれかひとつに記載のメタクリル系共重合体組成物を含む成形体。
- 請求項1~4のいずれかひとつに記載のメタクリル系共重合体、請求項5~11のいずれかひとつに記載のメタクリル系共重合体組成物を含むフィルム。
- 請求項1~4のいずれかひとつに記載のメタクリル系共重合体、請求項5~11のいずれかひとつに記載のメタクリル系共重合体組成物を含有する層と、他の材料を含有する層とを有する積層体。
- メタクリル酸メチル70~93質量%およびα-メチルスチレン30~7質量%、共重合可能な単量体0~10質量%を含む単量体混合物と、ラジカル重合開始剤とを含んでなる反応原料を、槽型反応器に連続的に供給する工程、
槽型反応器内で前記単量体混合物を重合転化率30~60質量%まで塊状重合して反応生成物を得る工程、および
反応生成物中の単量体混合物を除去する工程、
得られた前駆体ポリマーに環構造形成反応をさせる工程を含む、請求項1~4のいずれかひとつに記載のメタクリル系共重合体の製造方法。
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