JP2010111729A - 熱可塑性樹脂組成物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】紫外線吸収剤(B)を液状として押出機内に添加して溶融状態の熱可塑性樹脂と混練して製造する。リーフディスクタイプのポリマーフィルターを備えた押出機を用いることを特徴とする。紫外線吸収剤(B)は、上記ポリマーフィルターよりも濾過精度の高いフィルターで濾過して添加することが好ましい。また、サイドフィーダーを備えてなる押出機を用いることを特徴とする。シアン化ビニル単量体と芳香族ビニル単量体とを構成単位として含む共重合体をサイドフィードして添加することが好ましく、シアン化ビニル単量体と芳香族ビニル単量体とを構成単位として含む共重合体がゴム質重合体組成物であることがさらに好ましい。
【選択図】なし
Description
[製造方法]
本発明の製造方法は熱可塑性樹脂(A)および紫外線吸収剤(B)とを含む熱可塑性樹脂組成物(D)の製造方法であって、紫外線吸収剤(B)を液状として押出機内に添加して溶融状態の熱可塑性樹脂(A)と混練して製造することを特徴とする。
熱可塑性樹脂(A)は熱可塑性樹脂である限り特に限定されない。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリ(4−メチル−1−ペンテン)、ノルボルネンポリマーなどのオレフィンポリマー;塩化ビニル、塩素化ビニル樹脂などのハロゲン含有ポリマー;ポリスチレン、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンブロック共重合体などのスチレンポリマー;ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル;ナイロン6、ナイロン66、ナイロン610などのポリアミド;トリアセチルセルロースなどのセルロース類;ポリアセタール;ポリカーボネート;ポリフェニレンオキシド;ポリフェニレンスルフィド;ポリエーテルエーテルケトン;ポリエーテルニトリル;ポリサルホン;ポリエーテルサルホン;ポリオキシペンジレン;ポリアミドイミド等が挙げられ、これらを2種類以上含まれていてもよい。熱可塑性樹脂(A)は好ましくはアクリル樹脂であり、熱可塑性樹脂(A)がアクリル樹脂である場合、透明性に優れる熱可塑性樹脂組成物を製造できる。
上記一般式(2)におけるR4、R5は互いに独立して水素原子、またはメチル基であり、X1は酸素原子または窒素原子である。X1が酸素原子であるとき、R6は存在せず、X1が窒素原子のとき、R6は、水素原子、炭素数1から6の直鎖アルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基またはフェニル基である。
上記一般式(3)におけるR7、R8は互いに独立して水素原子、またはメチル基であり、X2は酸素原子または窒素原子である。X2が酸素原子であるとき、R9は存在せず、X2が窒素原子のとき、R9は、水素原子、炭素数1から6の直鎖アルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基またはフェニル基である。
紫外線吸収能が高いことから、UVA単量体は、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メタクリロイルオキシ)エチルフェニル−2H−ベンゾトリアゾールが好ましい。高い紫外線吸収能を有するUVA単位によれば、アクリル樹脂である熱可塑性樹脂(A)におけるUVA単位の含有率が低い場合においても望む紫外線吸収効果が得られる。即ち、熱可塑性樹脂(A)がUVA単位を含む場合においてもUVA単位以外の構成単位の含有率を相対的に大きくでき、光学部材などの様々な用途に好適な特性(例えば熱可塑性、耐熱性)を有する樹脂組成物が得やすくなる。また、UVA単位の含有率が大きくなると樹脂組成物の成形時に着色が生じやすくなるため、高い紫外線吸収能を有するUVA単位によれば、最終的に得られる樹脂成形品の着色を抑制でき、当該成形品は光学部材の用途に好適となる。
紫外線吸収剤(B)の分子量は特に限定はされないが、好ましくは700以上である。より好ましくは800以上であり、さらに好ましくは900以上である。一方、当該分子量が10000を超えると、熱可塑性樹脂(A)との相溶性が低下することで、最終的に得られる樹脂成形品の色相、濁度などの光学的特性が低下する。紫外線吸収剤(B)の分子量の上限は、好ましくは8000以下であり、より好ましくは5000以下である。
これらは単独で、または2種類以上の組み合わせて使用することができる。上記紫外線吸収剤の配合量は特に限定されないが、耐熱アクリル樹脂を主成分とする層中に0.01〜25重量%であることが好ましく、さらに好ましくは0.05〜10重量%である。添加量が少なすぎると耐候性向上の寄与が低く、また多すぎると機械強度の低下や黄変を引き起こす場合がある。
[ゴム質重合体(C)]
本発明の製造方法で得られる熱可塑性樹脂組成物(D)は、フィルムとした場合の可とう性の改善および位相差を低下させる効果を付与するために、ゴム質重合体(C)を有していてもよい。
シアン化ビニル系単量体の構造単位と芳香族ビニル系単量体の構造単位とを含むゴム質重合体(C)としては、具体的には、アクリロニトリル−スチレン共重合体を含む化合物が挙げられる。
ジアクリレートなどが挙げられ、これらは1種類のみ用いてもよいし、2種以上併用して
もよい。
り返し構造単位)が挙げられる。
れる。上記多官能性化合物の中でも、メタクリル酸アリル、アクリル酸アリル、メタクリ
ル酸ジシクロペンテニルがより好ましい。
本発明の製造方法により得られる熱可塑性樹脂組成物(D)は上記熱可塑性樹脂(A)と上記紫外線吸収剤(B)を含み、任意に上記ゴム質重合体(C)を含む熱可塑性樹脂組成物であって、当該組成物における紫外線吸収剤(B)の含有量は特に限定されないが、例えば、熱可塑性樹脂(A)をはじめとする熱可塑性樹脂組成物全体に対して、0.1〜5%の範囲であり、好ましくは0.5〜5%の範囲であり、より好ましくは0.7〜3%の範囲であり、さらに好ましくは1〜3%の範囲である。紫外線吸収剤(B)の含有量が過度に小さくなると、十分な紫外線吸収能が得られない。一方、紫外線吸収剤(B)の含有量が過度に大きくなると、紫外線吸収能が向上するメリットよりも、成形時に発泡やブリードアウトなどが発生するデメリットの方が大きくなる。
尚、実施例において便宜上、下記略称を用いて説明する。
MMA:メタクリル酸メチル
RHMA:2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸メチル
BA:アクリル酸n−ブチル
St:スチレン
AN:アクリロニトリル
BDMA:ジメタクリル酸1,4−ブタンジオール
AMA:メタクリル酸アリル
SFS:ソジウムホルムアルデヒドスルホキシレート
EDTA:エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム
PBH:t−ブチルハイドロパーオキサイド
CHP:クメンハイドロパーオキサイド
<ガラス転移温度>
各サンプルのガラス転移温度(Tg)はJIS K7121の規定に準拠して求めた。具体的には、示差走査熱量計(リガク製、DSC−8230)を用い、窒素ガス雰囲気下、約10mgのサンプルを常温から200℃まで昇温速度20℃/分で昇温して得られたDSC曲線から始点法により算出した。リファレンスには、α−アルミナを用いた。
アクリル樹脂の重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により以下の条件で求めた。
システム:東ソー社製GPCシステム HLC−8220
展開溶媒:クロロホルム(和光純薬工業製、特級)、流量:0.6ml/分
標準試料:TSK標準ポリスチレン(東ソー社製、PS−オリゴマーキット)
測定側カラム構成:ガードカラム(東ソー社製、TSKguardcolumn SuperHZ−L)、分離カラム(東ソー社製、TSKgel SuperHZM−M)2本直列接続
リファレンス側カラム構成:リファレンスカラム(東ソー社製、TSKgel SuperH−RC)
<透過率>
各サンプルの光線透過率は、押出成形により厚さ100μmのフィルムとした後、分光光度計(島津製作所製、UV−3100)を用いて波長380nmにおける透過率を測定し、紫外線吸収能の評価は波長380nmにおける透過率が1%未満のとき○、1%〜10%のとき△、10%以上のときを×とした。
各サンプルの発泡性は以下のように評価した。ペレット状の熱可塑性樹脂組成物を循環型熱風乾燥機により80℃で5時間乾燥し、280℃に温度を制御したJIS K7210に規定されるメルトインデクサーに、乾燥したペレット6gを投入した。280℃で20分間保持した後、49Nの荷重でストランド状に押出し、ピストンの下部標線からのストランド10cm分の発泡状態を目視で観察して発泡性を評価した。ストランド10cm中に直径0.5mm以上の気泡が20個以上存在する場合を「発泡有り」、気泡が20個未満である場合を「発泡なし」と定義した。
各サンプルにおける紫外線吸収剤の昇華性を以下のように評価した。押出成形により厚さ100μmのフィルムを作成し、1cm×3cmの長方形に切り出した。切り出したフィルムを試験管に封入した後、メタルバス中で150℃にて10時間加熱した。冷却後、試験管からフィルムを取り出し、当該試験管にクロロホルム1mlを投入して、試験管の内壁に付着した紫外線吸収剤を溶解した。得られたクロロホルム溶液を光路長1cmの石英セルに入れ、分光光度計(島津製作所社製、UV−3100)を用いて、波長350nmにおける吸光度を測定した。紫外線吸収剤の昇華量が多いほど測定される吸光度が大きくなる。
各サンプルを成形する際の成形装置の汚染度を、キャストロール(Tダイから押出された溶融状態のフィルムが最初に接触する金属製ロール)に対する紫外線吸収剤の付着量を測定することにより評価した。付着量は、以下のように評価した。キャストロールを備えた成形装置にて、樹脂フィルムを1時間連続して押出成形した後、ロール中央部の10cm×10cmの範囲を、クロロホルムに浸したセルロース製ワイパーで拭取った。拭取りに使用したワイパーを30mlのクロロホルムに浸漬して、キャストロールから拭き取った紫外線吸収剤を溶解した。得られたクロロホルム溶液を光路長1cmの石英セルに入れ、分光光度計(島津製作所社製、UV−3100)を用いて、波長350nmにおける吸光度を測定した。紫外線吸収剤の付着量が多い(即ち、紫外線吸収剤の飛散量が多い)ほど測定される吸光度が大きくなる。
デジマチックマイクロメーター((株)ミツトヨ製)を用いて測定した。
平均粒子径は、粒度分布測定装置(NICOMP製、Submicron Particle Sizer NICOMP380)を用いて測定した。
全光線透過率およびヘイズは、濁度計(日本電色工業社製、NDH 5000)を用いて測定した。
色差(b値)は測色色差計(日本電色工業社製、ZE 6000)を用いて測定した。b値とは、JIS Z8729に基づく色相の表示でb*の値を示すものであり、フィルムを標準白色板に重ねることによって測定した10箇所の平均値として求めた。
屈折率異方性(リタデーション:Re)は、王子計測器社製KOBRA−WRを用いて測定した。厚さ方向位相差値(Rth)は測定波長を589nm、遅相軸を傾斜軸として、40°傾斜させて測定した。
フィルムの強度を耐折回数で評価した。フィルムの耐折回数は、MIT耐折度試験機(テスター産業製、BE−201型)を用いて、23℃、50%RHの状態に1時間以上静置させた、幅15mm、長さ90mmの試験フィルムを使用し、荷重200gの条件で、JIS P8115に準拠して測定し、200回以上を○、50〜200回を△、50回未満を×とした。
攪拌装置、温度計、冷却器、窒素導入管を備えた30L反応釜に、MMA40部、RHMA10部、トルエン50部を仕込み、これに窒素を通じつつ、105℃まで昇温させ、還流したところで、開始剤としてt−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート(化薬アクゾ製、商品名:カヤカルボン Bic75)を0.05部添加すると同時に、0.10部のt−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネートを2時間かけて滴下しながら、還流下(約105〜110℃)で溶液重合を行い、さらに4時間かけて熟成を行った。
攪拌装置、温度計、冷却器、窒素導入管を備えた重合容器に、脱イオン水710部、ラウリル硫酸ナトリウム1.5部を投入して溶解し、内温を70℃に昇温した。そして、SFS0.93部、硫酸第一鉄0.001部、EDTA0.003部、脱イオン水20部の混合液を上記重合容器中に一括投入し、重合容器内を窒素ガスで十分置換した。
製造例1で得られたゴム質重合体C−1とAS樹脂(旭化成ケミカルズ製、商品名:スタイラックAS783L)をC−1/AS樹脂=2/1の質量比となるように、フィーダーを用いてフィードしながら二軸押出機(φ=30mm、L/D=30)を用いて260℃の温度で混練して、ゴム質重合体組成物(C−2)ペレットを得た。
攪拌装置、温度計、冷却器、窒素導入管を備えた1000L反応釜に、MMA40部、RHMA10部、トルエン50部を仕込み、これに窒素を通じつつ、105℃まで昇温させ、還流したところで、開始剤としてt−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート(化薬アクゾ製、商品名:カヤカルボン Bic75)を0.05部添加すると同時に、0.10部のt−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネートを2時間かけて滴下しながら、還流下(約105〜110℃)で溶液重合を行い、さらに4時間かけて熟成を行った。
サイドフィーダーからスチレン−アクリロニトリル樹脂のかわりに製造例3のゴム質重合体組成物(C−2)を3.5kg/時間の供給速度で添加した以外は、実施例1と同様にして熱可塑性アクリル系樹脂組成物(D−2)のペレットを得た。樹脂部の重量平均分子量は142000、ガラス転移温度は125℃であった。
サイドフィーダーから製造例1のゴム質重合体組成物(C−1)とAS樹脂(旭化成ケミカルズ製、商品名:スタイラックAS783L)をC−1/AS樹脂=2/1の質量比となるように、フィーダーを用いてフィードしながらを3.5kg/時間の供給速度で添加した以外は、実施例2と同様にして熱可塑性アクリル系樹脂組成物(D−3)のペレットを得た。樹脂部の重量平均分子量は142000、ガラス転移温度は124℃であった。
攪拌装置、温度計、冷却器、窒素導入管を備えた1000L反応釜に、MMA41.5部、RHMA6部、2−〔2’−ヒドロキシ−5’−メタクリロイルオキシ〕エチルフェニル〕−2H−ベンゾトリアゾール(大塚化学製、商品名:RUVA−93)2.5部、トルエン50部、0.025部のアデカスタブ2112(ADEKA製)、0.025部のn−ドデシルメルカプタンを仕込み、これに窒素を通じつつ、105℃まで昇温させ、還流したところで、開始剤としてt−アミルパーオキシイソノナノエート(アトフィナ吉富製、商品名:ルパゾール570)を0.05部添加すると同時に、0.10部のt−アミルパーオキシイソノナノエートを3時間かけて滴下しながら、還流下(約105〜110℃)で溶液重合を行い、さらに4時間かけて熟成を行った。
フォアベント数3個(上流側から第1、第2、第3ベントと称する)のベントタイプスクリュー二軸押出機(φ=30mm、L/D=40)を用いて、グルタルイミド含有アクリル樹脂(ロームアンドハース社製、KAMAX T−240)を、フィーダーを用いて8kg/時間の速度で供給しながら第2ベントの後より別途準備しておいた紫外線吸収剤溶液を0.20kg/時間の投入速度で注入しながら、260℃の温度で混練して、リーフディスク型のポリマーフィルター(長瀬産業製、濾過精度5μm)でろ過することにより、ガラス転移温度が135℃の樹脂組成物(D−5)ペレットを得た。紫外線吸収剤溶液には、実施例1に記載の溶液を用いた。
フォアベント数3個(上流側から第1、第2、第3ベントと称する)のベントタイプスクリュー二軸押出機(φ=30mm、L/D=40)を用いて、無水グルタル酸含有アクリル樹脂(住友化学社製、スミペックスB−TR)を、フィーダーを用いて8kg/時間の速度で供給しながら第2ベントの後より別途準備しておいた紫外線吸収剤溶液を0.20kg/時間の投入速度で注入しながら、265℃の温度で混練して、リーフディスク型のポリマーフィルター(長瀬産業製、濾過精度5μm)でろ過することにより、ガラス転移温度が120℃の樹脂組成物(D−6)ペレットを得た。紫外線吸収剤溶液には、実施例1に記載の溶液を用いた。
滴下槽および攪拌装置を備えた100Lのステンレス製重合槽に、42.5部のメタクリル酸メチル、5部のN−フェニルマレイミド、0.5部のスチレン、重合溶媒として50部のトルエン、有機酸として0.2部の無水酢酸、および連鎖移動剤として0.06部のn−ドデシルメルカプタンを仕込み、これを回転速度100rpmで攪拌しながら、窒素ガスを10分間バブリングさせた。次に、槽内を窒素雰囲気に保ったまま、重合槽内を昇温し、槽内の温度が100℃に達した時点で、0.075部のt−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネートを加え、これと同時に、滴下槽にて窒素のバブリングを開始した。次に、2部のスチレンと、0.075部のt−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネートとの混合液を、槽内に、5時間かけて当速度で添加しながら、重合温度105〜110℃の還流下で15時間、重合反応を進行させた。
紫外線吸収剤溶液は、実施例1と同じものを用いた。
フォアベント数3個(上流側から第1、第2、第3ベントと称する)のベントタイプスクリュー二軸押出機(φ=30mm、L/D=40)を用いて、市販のポリカーボネート樹脂(帝人化成製、商品名パンライト)を、フィーダーを用いて8kg/時間の速度で供給しながら第2ベントの後より別途準備しておいた紫外線吸収剤溶液を0.20kg/時間の投入速度で注入しながら、300℃の温度で混練して、リーフディスク型のポリマーフィルター(長瀬産業製、濾過精度5μm)でろ過することにより、ガラス転移温度が150℃の樹脂組成物(D−8)ペレットを得た。紫外線吸収剤溶液には、実施例1に記載の溶液を用いた。
攪拌装置、温度計、冷却器、窒素導入管を備えた1000L反応釜に、MMA40部、RHMA10部、トルエン50部を仕込み、これに窒素を通じつつ、105℃まで昇温させ、還流したところで、開始剤としてt−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート(化薬アクゾ製、商品名:カヤカルボン Bic75)を0.05部添加すると同時に、0.10部のt−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネートを2時間かけて滴下しながら、還流下(約105〜110℃)で溶液重合を行い、さらに4時間かけて熟成を行った。
攪拌装置、温度計、冷却器、窒素導入管を備えた1000L反応釜に、MMA40部、RHMA10部、トルエン50部を仕込み、これに窒素を通じつつ、105℃まで昇温させ、還流したところで、開始剤としてt−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート(化薬アクゾ製、商品名:カヤカルボン Bic75)を0.05部添加すると同時に、0.10部のt−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネートを2時間かけて滴下しながら、還流下(約105〜110℃)で溶液重合を行い、さらに4時間かけて熟成を行った。
サイドフィーダーから製造例3のゴム質重合体組成物(C−2)を3.5kg/時間の供給速度で添加した以外は、比較例1と同様にして熱可塑性アクリル系樹脂組成物(D−8)のペレットを得た。樹脂部の重量平均分子量は144000、ガラス転移温度は126℃であった。
サイドフィーダーから製造例3のゴム質重合体組成物(C−2)を3.5kg/時間の供給速度で添加した以外は、比較例2と同様にして熱可塑性アクリル系樹脂組成物(D−12)のペレットを得た。樹脂部の重量平均分子量は140000、ガラス転移温度は124℃であった。
製造例1で得られたアクリル樹脂(A−1)と製造例1で得られたゴム質重合体(C−1)とAS樹脂(旭化成ケミカルズ製、商品名:スタイラックAS783L)および紫外線吸取剤として分子量が656でベンゾトリアゾール骨格を有するアデカスタブLA−31(B−2)(ADEKA製)をA−1/C−1/AS樹脂/B−2=85/10/5/1.5の質量比で混合し、フィーダーを用いてフィードしながら二軸押出機(φ=30mm、L/D=30)を用いて260℃の温度で混練して、リーフディスク型のポリマーフィルター(長瀬産業製、濾過精度5μm)でろ過することにより、ガラス転移温度が125℃の樹脂組成物(D−13)ペレットを得た。
実施例1から4及び比較例1から4で得られた延伸フィルムに対して上記特性を評価した結果を以下の表2に示す。
(実施例9)
実施例1において3回連続して樹脂組成物D−1の製造を行ったところ、ポリマーフィルターの入口と出口の圧力差の変化は0.5MPaであった。同様にして、紫外線吸収剤溶液の濾過を行わず3回連続して樹脂組成物D−1の製造を行ったところ、ポリマーフィルターの入口と出口の圧力差の変化は3MPaであった。
Claims (13)
- 熱可塑性樹脂(A)と紫外線吸収剤(B)とを含む熱可塑性樹脂組成物(D)の製造方法において、紫外線吸収剤(B)を液状として押出機内に添加して溶融状態の熱可塑性樹脂と混練して製造することを特徴とする熱可塑性樹脂組成物(D)の製造方法。
- 熱可塑性樹脂(A)を押出脱揮する工程において紫外線吸収剤(B)を添加することを特徴とする請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物(D)の製造方法。
- 前記紫外線吸収剤(B)を溶液として添加することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の熱可塑性樹脂組成物(D)の製造方法。
- 前記紫外線吸収剤溶液を濾過して添加することを特徴とする請求項3に記載の熱可塑性樹脂組成物(D)の製造方法。
- リーフディスクタイプのポリマーフィルターを備えた押出機を用いることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物(D)の製造方法。
- 前記ポリマーフィルターよりも濾過精度の高いフィルターを用いて紫外線吸収剤溶液を濾過して添加することを特徴とする請求項5に記載の熱可塑性樹脂組成物(D)の製造方法。
- 前記紫外線吸収剤(B)が分子量700以上の紫外線吸収剤を含むことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物(D)の製造方法。
- 前記紫外線吸収剤(B)が25℃で液状であることを特徴とする請求項7に記載の熱可塑性樹脂組成物(D)の製造方法。
- 前記熱可塑性樹脂(A)が主鎖に環構造を有するアクリル樹脂であることを特徴とする請求項1から9のいずれか1に記載の熱可塑性樹脂組成物(D)の製造方法。
- サイドフィーダーを備えた押出機を用いることを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物(D)の製造方法。
- シアン化ビニル単量体と芳香族ビニル単量体とを構成単位として含む共重合体をサイドフィードして添加することを特徴とする請求項11に記載の熱可塑性樹脂組成物(D)の製造方法。
- 前記シアン化ビニル単量体と芳香族ビニル単量体とを構成単位として含む共重合体がゴム質重合体組成物であることを特徴とする請求項12に記載の熱可塑性樹脂組成物(D)の製造方法。
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