JP2008081515A - Acrylic resin composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アクリル樹脂組成物、特に構造材料で耐薬品性が必要な用途に使用されるアクリル樹脂組成物に関するものである。 The present invention relates to an acrylic resin composition, and more particularly to an acrylic resin composition used for a structural material that requires chemical resistance.
アクリル樹脂、特にメタクリル樹脂（ポリメタクリル酸メチル：ＰＭＭＡ）は熱可塑性樹脂の中で硬度が最も高く、また、酸やアルカリなどに対する耐薬品性にも優れるために、各種の成形品に広く使用されている。 Acrylic resin, especially methacrylic resin (polymethyl methacrylate: PMMA) has the highest hardness among thermoplastic resins, and also has excellent chemical resistance against acids and alkalis, so it is widely used in various molded products. ing.
しかし、アクリル樹脂は耐衝撃性が比較的低く、また割れた際の破壊面が鋭利であることがあるため、使用上の注意が必要である。さらにアクリル樹脂は溶剤が作用すると、残留歪の大きい箇所に溶剤がアタックしてケミカルストレス現象を引き起こし、いわゆるケミカルクラックが発生し易いという問題もある。 However, since acrylic resin has a relatively low impact resistance and may have a sharp fracture surface when cracked, it must be used with care. Further, when the solvent acts on the acrylic resin, the solvent attacks the portion having a large residual strain to cause a chemical stress phenomenon, so that a so-called chemical crack is likely to occur.
そこで、アクリル樹脂にアクリルゴム等などのゴムを配合して、アクリル樹脂の耐衝撃性を上げ、また残留歪を低減して耐ケミカルクラック性を向上させることが行なわれている（例えば、特許文献１等参照）。
しかし、アクリル樹脂にアクリルゴム等などのゴムを大量に配合すると、アクリル樹脂単独の場合に比較して、強度や硬度が低下し、また温度による寸法変化が大きくなって寸法安定性が低下するという問題が生じるものであった。 However, when a large amount of rubber such as acrylic rubber is blended in the acrylic resin, the strength and hardness are reduced compared to the case of the acrylic resin alone, and the dimensional change due to temperature is increased, resulting in reduced dimensional stability. There was a problem.
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、強度や硬度、寸法安定性を低下させることなく、耐衝撃性及び耐ケミカルクラック性を向上させることができるアクリル樹脂組成物を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above points, and provides an acrylic resin composition that can improve impact resistance and chemical crack resistance without reducing strength, hardness, and dimensional stability. It is intended.
本発明の請求項１に係るアクリル樹脂組成物は、アクリル樹脂に、アクリル樹脂の弾性率の１５％以下の弾性率を有する添加剤を配合して成ることを特徴とするものである。 The acrylic resin composition according to claim 1 of the present invention is characterized in that an additive having an elastic modulus of 15% or less of the elastic modulus of the acrylic resin is blended with the acrylic resin.
このように弾性率がアクリル樹脂の１５％以下の添加剤を配合することによって、強度や硬度、寸法安定性を低下させることなく、耐衝撃性及び耐ケミカルクラック性を向上させることができるものである。 Thus, by adding an additive having an elastic modulus of 15% or less of acrylic resin, impact resistance and chemical crack resistance can be improved without reducing strength, hardness, and dimensional stability. is there.
また請求項２の発明は、請求項１において、アクリル樹脂が、ポリメタクリル酸メチルであることを特徴とするものである。
The invention of
ポリメタクリル酸メチルは硬度が高く、酸やアルカリなどに対する耐薬品性に優れるものである。 Polymethyl methacrylate has high hardness and excellent chemical resistance against acids and alkalis.
また請求項３の発明は、請求項１又は２において、添加剤は、平均粒子径が２５μｍ以下であることを特徴とするものである。
The invention of
添加剤の平均粒子径が２５μｍ以下であることによって、耐衝撃性向上の効果を高く得ることができるものである。 When the average particle size of the additive is 25 μm or less, the effect of improving the impact resistance can be highly obtained.
また請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、アクリル樹脂に対する添加剤の配合量は、０．２〜１０質量％であることを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the compounding amount of the additive to the acrylic resin is 0.2 to 10% by mass.
添加剤の配合量を０．２〜１０質量％の範囲に設定することによって、硬度を低下させることなく、耐衝撃性及び耐ケミカルクラック性を向上させることができるものである。 By setting the blending amount of the additive in the range of 0.2 to 10% by mass, impact resistance and chemical crack resistance can be improved without reducing the hardness.
また請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかにおいて、添加剤は、有機溶剤に対して不溶性のものであることを特徴とするものである。 The invention of claim 5 is characterized in that, in any one of claims 1 to 4, the additive is insoluble in the organic solvent.
この発明によれば、耐ケミカルクラック性向上の効果を高く得ることができるものである。 According to this invention, the effect of improving chemical crack resistance can be obtained.
また請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれかにおいて、添加剤は、耐熱温度が２５０℃以上であることを特徴とするものである。 The invention of claim 6 is characterized in that, in any one of claims 1 to 5, the additive has a heat resistant temperature of 250 ° C. or higher.
添加剤の耐熱温度が２５０℃以上であることによって、耐ケミカルクラック性向上の効果を高く得ることができるものである。 When the heat resistant temperature of the additive is 250 ° C. or higher, the effect of improving the chemical crack resistance can be enhanced.
また請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれかにおいて、添加剤は、フッ素樹脂とシリコーン樹脂の少なくとも一方であることを特徴とするものである。 The invention of claim 7 is characterized in that, in any one of claims 1 to 6, the additive is at least one of a fluororesin and a silicone resin.
フッ素樹脂やシリコーン樹脂は耐溶剤性に優れるものであり、耐ケミカルクラック性向上の効果を高く得ることができるものである。 Fluororesin and silicone resin are excellent in solvent resistance, and can highly enhance the chemical crack resistance.
また請求項８の発明は、請求項７において、フッ素樹脂は、ポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とするものである。 The invention of claim 8 is characterized in that, in claim 7, the fluororesin is polytetrafluoroethylene.
ポリテトラフルオロエチレンは、耐溶剤性に優れると共に２５０℃以上の高い耐熱温度を有するものであり、耐ケミカルクラック性向上の効果を高く得ることができるものである。 Polytetrafluoroethylene is excellent in solvent resistance and has a high heat resistance temperature of 250 ° C. or higher, and can highly improve the chemical crack resistance.
本発明によれば、アクリル樹脂に、弾性率がアクリル樹脂の１５％以下の添加剤を配合することによって、強度や硬度、寸法安定性を低下させることなく、耐衝撃性及び耐ケミカルクラック性を向上させることができるものである。 According to the present invention, by adding an additive having an elastic modulus of 15% or less to the acrylic resin to the acrylic resin, the impact resistance and chemical crack resistance can be improved without reducing strength, hardness, and dimensional stability. It can be improved.
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.
本発明に係るアクリル樹脂組成物は、アクリル樹脂に、アクリル樹脂の弾性率の１５％以下の弾性率を有する添加剤を配合したものである。 The acrylic resin composition according to the present invention is obtained by blending an acrylic resin with an additive having an elastic modulus of 15% or less of the elastic modulus of the acrylic resin.
このアクリル樹脂としては、アクリル酸エステルの重合体やメタクリル酸エステルの重合体を用いることができるが、なかでも硬度が高く、酸やアルカリなどに対する耐薬品性に優れるポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）を用いるのが好ましい。このポリメタクリル酸メチルは、スチレンやアクリル酸アルキルエステル等と共重合させて変性したものであってもよい。 As this acrylic resin, an acrylic ester polymer or a methacrylic ester polymer can be used. Among them, polymethyl methacrylate (PMMA), which has high hardness and excellent chemical resistance against acids and alkalis, is used. It is preferable to use it. This polymethyl methacrylate may be modified by copolymerization with styrene, alkyl acrylate or the like.
そして上記のように、アクリル樹脂に弾性率がアクリル樹脂の１５％以下の添加剤を配合することによって、アクリル樹脂組成物を成形して得られる成形品の耐衝撃性及び耐ケミカルクラック性を向上させることができるものである。この添加剤の弾性率の下限は特に限定されるものではないが、実用上、添加剤の弾性率の下限はアクリル樹脂の０．０１％程度である。ここで本発明において弾性率は、引張弾性率をいうものである。 As described above, by adding an additive having an elastic modulus of 15% or less to the acrylic resin, the impact resistance and chemical crack resistance of the molded product obtained by molding the acrylic resin composition are improved. It can be made to. The lower limit of the elastic modulus of the additive is not particularly limited, but practically the lower limit of the elastic modulus of the additive is about 0.01% of the acrylic resin. Here, in the present invention, the elastic modulus refers to the tensile elastic modulus.
この弾性率がアクリル樹脂の１５％以下の添加剤としては、平均粒子径が２５μｍ以下の粉体であることが好ましい。平均粒子径２５μｍ以下の粉体としてアクリル樹脂に混合することによって、アクリル樹脂に均一に分散させて、耐衝撃性を向上させる効果を高く得ることができるものである。平均粒子径の下限は特に限定されないが、０．１μｍ以上であることが好ましく、０．１〜１０μｍの範囲の平均粒子径が特に好ましい。平均粒子径が０．１μｍ未満であると、耐衝撃性向上の効果が小さくなる。ここで本発明において平均粒子径は、走査型電子顕微鏡により粒子を観察し、求めたものである。 The additive having an elastic modulus of 15% or less of the acrylic resin is preferably a powder having an average particle diameter of 25 μm or less. By mixing with an acrylic resin as a powder having an average particle diameter of 25 μm or less, it is possible to obtain a high effect of improving the impact resistance by uniformly dispersing in the acrylic resin. The lower limit of the average particle diameter is not particularly limited, but is preferably 0.1 μm or more, and particularly preferably an average particle diameter in the range of 0.1 to 10 μm. When the average particle size is less than 0.1 μm, the effect of improving the impact resistance becomes small. Here, in the present invention, the average particle diameter is obtained by observing particles with a scanning electron microscope.
また弾性率がアクリル樹脂の１５％以下の添加剤の配合量は、アクリル樹脂と添加剤の合計量に対して０．２〜１０質量％（アクリル樹脂と添加剤の合計量１００質量部に対して添加剤０．２〜１０質量部）の範囲が好ましい。０．２質量％未満の配合量では、耐衝撃性や耐ケミカルクラック性を向上させる効果を十分に得ることができない。逆に１０質量％を超えて配合すると、成形品の硬度が低下するおそれがある。弾性率がアクリル樹脂の１５％以下の添加剤の配合量は、特に０．２〜５質量％の範囲が好ましく、５質量％を超える場合は、アクリル樹脂組成物の成形性が低下し、高圧力での成形が必要になる場合がある。 The blending amount of the additive having an elastic modulus of 15% or less of the acrylic resin is 0.2 to 10% by mass with respect to the total amount of the acrylic resin and the additive (based on 100 parts by mass of the total amount of the acrylic resin and the additive). The range of the additive is 0.2 to 10 parts by mass). If the amount is less than 0.2% by mass, the effect of improving the impact resistance and chemical crack resistance cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if it exceeds 10% by mass, the hardness of the molded product may decrease. The blending amount of the additive having an elastic modulus of 15% or less of the acrylic resin is particularly preferably in the range of 0.2 to 5% by mass, and when it exceeds 5% by mass, the moldability of the acrylic resin composition is lowered and high. It may be necessary to mold with pressure.
また弾性率がアクリル樹脂の１５％以下の添加剤は、有機溶剤に対して不溶性のものであることが望ましい。このように添加剤が耐有機溶剤であることによって、アクリル樹脂組成物を成形して得られた成形品の耐ケミカルクラック性をより向上させることができるものである。 The additive having an elastic modulus of 15% or less of the acrylic resin is preferably insoluble in the organic solvent. Thus, when an additive is an organic solvent-resistant solvent, the chemical crack resistance of the molded article obtained by shape | molding an acrylic resin composition can be improved more.
さらに弾性率がアクリル樹脂の１５％以下の添加剤は、耐熱温度が２５０℃以上であることが望ましい。このように添加剤の耐熱温度が２５０℃以上であることよって、アクリル樹脂組成物を成形して得られる成形品の耐ケミカルクラック性を向上させることができるものである。アクリル樹脂組成物は高温で混練・成形されるので、添加剤の耐熱温度が低いと、混練中や成形中に添加剤が分解するおそれがあり、この場合には添加剤の弾性率が高くなって、耐ケミカルクラック性を向上させる効果が小さくなる。このため本発明では添加剤は、耐熱温度が２５０℃以上であることが望ましいものである。耐熱温度は高いほど好ましく、上限は特に設定されない。ここで本発明において耐熱温度とは、分解されず連続使用可能な温度をいうものである。 Furthermore, it is desirable that the additive having an elastic modulus of 15% or less of the acrylic resin has a heat resistant temperature of 250 ° C. or higher. Thus, when the heat-resistant temperature of an additive is 250 degreeC or more, the chemical crack resistance of the molded article obtained by shape | molding an acrylic resin composition can be improved. Since the acrylic resin composition is kneaded and molded at a high temperature, if the heat resistant temperature of the additive is low, the additive may be decomposed during kneading or molding. In this case, the elastic modulus of the additive is increased. Thus, the effect of improving the chemical crack resistance is reduced. Therefore, in the present invention, the additive preferably has a heat resistant temperature of 250 ° C. or higher. The higher the heat resistant temperature, the better. The upper limit is not particularly set. Here, the heat resistant temperature in the present invention means a temperature at which continuous use is possible without being decomposed.
本発明において、上記のような弾性率がアクリル樹脂の１５％以下の添加剤としては、フッ素樹脂やシリコーン樹脂を用いることができる。 In the present invention, a fluororesin or a silicone resin can be used as an additive having an elastic modulus as described above of 15% or less of the acrylic resin.
フッ素樹脂としては。次の式（１）で示されるものを用いることができる。 As a fluororesin. What is shown by following Formula (1) can be used.
式（１）において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、少なくとも一つがＦであり、残りはＨ、芳香族基、脂肪族炭化水素基である。なかでも、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の全てがＦのポリテトラフルオロエチレンが特に好ましい。フッ素樹脂、特にポリテトラフルオロエチレンは、有機溶剤に対して不溶性であり、また耐熱温度が２５０℃以上であるので、アクリル樹脂組成物を成形して得られる成形品の強度や硬度、寸法安定性を低下させることなく、耐衝撃性及び耐ケミカルクラック性を向上させることができるものである。 In the formula (1), at least one of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 is F, and the remainder is H, an aromatic group, and an aliphatic hydrocarbon group. Of these, polytetrafluoroethylene in which all of R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 are F is particularly preferable. Fluoropolymers, especially polytetrafluoroethylene, are insoluble in organic solvents and have a heat-resistant temperature of 250 ° C. or higher, so the strength, hardness, and dimensional stability of molded products obtained by molding acrylic resin compositions It is possible to improve impact resistance and chemical crack resistance without lowering.
またシリコーン樹脂としては、次の式（２）で示されるものを用いることができる。 Moreover, as a silicone resin, what is shown by following Formula (2) can be used.
式（２）において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４はＨ、芳香族基、脂肪族炭化水素基である。シリコーン樹脂は、有機溶剤に対して不溶性であり、また耐熱温度が２５０℃以上であるので、アクリル樹脂組成物を成形して得られる成形品の強度や硬度、寸法安定性を低下させることなく、耐衝撃性及び耐ケミカルクラック性を向上させることができるものである。 In the formula (2), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are H, an aromatic group, and an aliphatic hydrocarbon group. Silicone resin is insoluble in organic solvents and has a heat-resistant temperature of 250 ° C. or higher, so that the strength, hardness, and dimensional stability of a molded product obtained by molding an acrylic resin composition are reduced. Impact resistance and chemical crack resistance can be improved.
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。 Next, the present invention will be specifically described with reference to examples.
（実施例１〜７及び比較例１〜２）
ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、シリコーン樹脂として次のものを用いた。
・ＰＭＭＡ：三菱レーヨン株式会社製「アクリペットＶＨ００１」、弾性率３．３ＧＰａ
・ＰＴＦＥ１：株式会社喜多村製「ＫＴＬ−６２０」、弾性率７００ＭＰａ、平均粒子径１０μｍ、耐熱温度４１０℃
・ＰＴＦＥ２：株式会社喜多村製「ＫＴＬ−２０Ｎ」、弾性率３００ＭＰａ、平均粒子径１０μｍ、耐熱温度２５０℃
・シリコーン樹脂:株式会社東レ・ダウコーニング製「トレフィルＺ−６５９８」、弾性率１ＭＰａ、平均粒子径２μｍ、耐熱温度２５０℃
そして、ＰＭＭＡに、ＰＴＦＥあるいはシリコーン樹脂の粉末を表１の配合量で配合し、二軸ニーダーを用いてシリンダー温度３００℃の温度条件で加熱混合し、冷却後、切断することによって、アクリル樹脂組成物の成形用ペレットを調製した。
(Examples 1-7 and Comparative Examples 1-2)
The following were used as polymethyl methacrylate (PMMA), polytetrafluoroethylene (PTFE), and silicone resin.
PMMA: “Acrypet VH001” manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd., elastic modulus 3.3 GPa
PTFE1: “KTL-620” manufactured by Kitamura Co., Ltd., elastic modulus 700 MPa, average particle diameter 10 μm, heat resistant temperature 410 ° C.
PTFE2: “KTL-20N” manufactured by Kitamura Co., Ltd., elastic modulus 300 MPa, average particle diameter 10 μm, heat resistance temperature 250 ° C.
Silicone resin: “Torefill Z-6598” manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd., elastic modulus of 1 MPa, average particle diameter of 2 μm, heat resistant temperature of 250 ° C.
Then, PTFE or silicone resin powder is blended with PMMA in the blending amount shown in Table 1, mixed by heating under a temperature condition of a cylinder temperature of 300 ° C. using a biaxial kneader, cooled and then cut to obtain an acrylic resin composition. The pellets for molding the product were prepared.
このように調製した成形用ペレットを射出成形機を用いて、シリンダー温度１４５℃の条件で射出成形することによって、試験用の成形品を得た。尚、比較例２は、「アクリペットＶＨ００１」をそのまま用いて試験用の成形品を得た。 The molding pellets thus prepared were injection molded using an injection molding machine at a cylinder temperature of 145 ° C. to obtain a test molded product. In Comparative Example 2, a test molded product was obtained using “Acrypet VH001” as it was.
上記のようにして得られた実施例１〜７及び比較例１〜２の成形品について、シャルピー衝撃強度、耐ケミカルクラック性を測定した。結果を表１に示す。 The molded articles of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 and 2 obtained as described above were measured for Charpy impact strength and chemical crack resistance. The results are shown in Table 1.
尚、シャルピー衝撃強度の測定は、ＪＩＳ Ｋ７１７１に従って行なった。 The Charpy impact strength was measured according to JIS K7171.
また耐ケミカルクラック性の試験は次のようにして行なった。図１に示すように凸曲面１を形成した治具２を用い、厚み３ｍｍ、幅１５ｍｍの試験用成形品Ａを凸曲面１に沿わせて曲げた状態で治具２の上に配置し、試験用成形品Ａの両側端を留め具３で固定した。このように治具２の凸曲面１の上に試験用成形品Ａを曲げた状態で固定することによって、試験用成形品Ａの表面に０．１５％、０．３％、０．４５％、０．６％の歪をかけた。ここで、治具２として、試験用成形品Ａの上面が０．１５〜０．６％の範囲で伸ばされるように凸曲面１の曲率を設定した、４種類のものを用いることによって、この４種類の歪をかけるようにした。
The chemical crack resistance test was conducted as follows. As shown in FIG. 1, using a
次に、上下が開口する内径５ｍｍの筒体４を試験用成形品Ａの中央部の上面にシリコングリスで固定し、筒体４内にエチルアルコールを充填して２４時間放置した。そして、エチルアルコールを接触させた部分において試験用成形品Ａに割れもしくはクラックが発生したときの、歪を臨界歪値として表１に示す。 Next, the cylindrical body 4 having an inner diameter of 5 mm that opened at the top and bottom was fixed to the upper surface of the central portion of the test molded product A with silicon grease, and the cylindrical body 4 was filled with ethyl alcohol and left for 24 hours. Then, Table 1 shows the strains as critical strain values when cracks or cracks occur in the test molded product A at the portion where ethyl alcohol is brought into contact.
表１にみられるように、ＰＭＭＡの１５％以下の弾性率を有するＰＴＦＥやシリコーン樹脂の粉末を配合した実施例１〜７のものは、ＰＭＭＡ単独の比較例２のものよりも大幅に耐衝撃性や耐ケミカルクラック性が向上するものであった。一方、ＰＭＭＡの２０％程度の弾性率を有するＰＴＦＥ粉末を配合した比較例１のものは、耐衝撃性の向上は僅かであり、耐ケミカルクラック性は向上しないものであった。 As seen in Table 1, those of Examples 1 to 7 in which powder of PTFE or silicone resin having a modulus of elasticity of 15% or less of PMMA is significantly more shock resistant than that of Comparative Example 2 of PMMA alone. And chemical crack resistance were improved. On the other hand, the thing of the comparative example 1 which mix | blended the PTFE powder which has an elasticity modulus of about 20% of PMMA has a slight improvement in impact resistance, and does not improve chemical crack resistance.
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