JP7138508B2 - アクリル系樹脂積層フィルム、その製造方法、及びそれを含む積層体 - Google Patents
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Description
アクリル系樹脂積層フィルムは、低メルトフローレート層と、低メルトフローレート層に接するように配置された高メルトフローレート層を含む多層フィルムであり、低メルトフローレート層の両側に高メルトフローレート層が配置されていてもよく、高メルトフローレート層の両側に低メルトフローレート層が配置されていてもよい。アクリル系樹脂積層フィルムは、3層であってもよく、3層以上であってもよいが、コスト及び生産性の観点から、3層であることが好ましい。このように、低メルトフローレート層の両側に高メルトフローレート層を配置した3層構造、或いは、高メルトフローレート層の両側に低メルトフローレート層が配置された3層構造にすると、2種3層のサンドイッチ構造であることから、反りも発生しない。また、3層ともアクリル系樹脂組成物で構成されていることから、互いの相溶性が高く、層同士が容易に剥離せず、互いの接着性が高い。
低メルトフローレート層は、アクリル系樹脂及びゴム弾性体粒子を含むアクリル系樹脂組成物で構成されている。該低メルトフローレート層用アクリル系樹脂組成物のメルトフローレートは、後述する高メルトフローレート層用アクリル系樹脂組成物のメルトフローレートより低い。以下において、単に「MFR」とした場合、特に指摘がない限り、230℃、37.3N荷重下におけるメルトフローレートを意味する。
1)共重合成分としてN-置換マレイミド化合物が共重合されているアクリル系樹脂、
2)無水グルタル酸アクリル系樹脂、
3)ラクトン環構造を有するアクリル系樹脂、
4)グルタルイミドアクリル系樹脂、
5)水酸基及び/又はカルボキシル基を含有するアクリル系樹脂、
6)芳香族ビニル単量体及びそれと共重合可能な他の単量体を重合して得られる芳香族ビニル含有アクリル系重合体(例えば、スチレン単量体及びそれと共重合可能な他の単量体を重合して得られるスチレン含有アクリル系重合体)、
7)上記6)の芳香族環を部分的に又は全て水素添加して得られる水添芳香族ビニル含有アクリル系重合体(例えば、スチレン単量体及びそれと共重合可能な他の単量体を重合して得られるスチレン含有アクリル系重合体の芳香族環を部分水素添加して得られる部分水添スチレン含有アクリル系重合体)、及び
8)環状酸無水物繰り返し単位を含有するアクリル系重合体。
、重合開始剤の存在下、乳化剤を用いて単量体を連続的に重合させる方法を例示できる。
高メルトフローレート層は、アクリル系樹脂を含むアクリル系樹脂組成物で構成されている。該高メルトフローレート層アクリル系樹脂組成物のMFRは、上述した低メルトフローレート層用アクリル系樹脂組成物のメルトフローレートより高い。高メルトフローレート層は、ゴム弾性体粒子を含まない。このように、アクリル系樹脂及びゴム弾性体粒子を含む低メルトフローレート層と、アクリル系樹脂を含み、ゴム弾性体粒子を含まない高メルトフローレート層を積層することで、表面硬度を良好に保ちつつ、挟み込み成形で薄いフィルムを成形する際の生産性が向上する。ここで言う生産性の向上とは、低メルトフローレート層用アクリル系樹脂組成物は、溶融後の粘度が高いので押出し難くいため、フィルムが分厚いほどラインスピードを上げ難い。しかし、本発明の積層フィルムは、高メルトフローレート層アクリル系樹脂組成物との積層によって低メルトフローレート層を薄くしたことで、フィルムの物性を下げることなく、ラインスピードを上げられることである。また、挟み込み成形時に、MFRが高いアクリル系樹脂組成物を用いると、ネックインが発生しやすくなるが、アクリル系樹脂及びゴム弾性体粒子を含む低メルトフローレート層と、アクリル系樹脂を含み、ゴム弾性体粒子を含まない高メルトフローレート層を積層することで、ネックインの発生も抑制される。また、高メルトフローレート層の両側に低メルトフローレート層が配置されている場合、すなわち、高メルトフローレート層が中間層の場合は、外層となる低メルトフローレート層がゴム弾性体粒子を含むことにより、滑り性が向上し、フィルム同士の貼り付けを抑制するとともに、搬送性も良好になる。
アクリル系樹脂積層フィルムは、特に限定されないが、例えば、高メルトフローレート層用アクリル系樹脂組成物と、低メルトフローレート層用アクリル系樹脂組成物を、高メルトフローレート層の両側に低メルトフローレート層が配置されるか、或いは、低メルトフローレート層の両側に高メルトフローレート層が配置されるように、ダイより共押出してフィルム状溶融物とし、得られたフィルム状溶融物をキャストロールとタッチロールとの間で挟み込むことで作製することができる。
積層体は、上述したアクリル系樹脂積層フィルムと、該アクリル系樹脂積層フィルムの少なくとも一方の主面上に配置されている機能層を含む。機能層は1層でもよく、2層以上でもよい。また、機能層はアクリル系樹脂積層フィルムの一方の主面上に配置されてもよく、両方の主面上に配置されてもよい。
撹拌機付き8L重合装置に、脱イオン水を180重量部、ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸(乳化剤)を0.031重量部、ホウ酸を0.4725重量部、炭酸ナトリウムを0.04725重量部、及び水酸化ナトリウムを0.0098重量部仕込んだ。次いで、重合機内を窒素ガスで充分に置換した後、内温を80℃にし、重合開始剤である過硫酸カリウム0.027重量部を2重量%水溶液の形態で添加した。次いで、単量体混合物27重量部(メタクリル酸メチル93.2重量%、アクリル酸ブチル6重量%、スチレン0.8重量%)、多官能性単量体であるメタクリル酸アリル0.135重量部、連鎖移動剤であるn-オクチルメルカプタン0.3重量部、及び乳化剤であるポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸0.0934重量部を81分かけて連続的に添加した。さらに60分重合を継続することにより、重合物(I)を得た。
その後、重合物(I)に、水酸化ナトリウム0.0267重量部を2重量%水溶液の形態で添加し、過硫酸カリウム0.08重量部を2重量%水溶液の形態で添加した。次いで、単量体混合物27重量部(アクリル酸ブチル82重量%、スチレン18重量%)、メタクリル酸アリル0.75重量部、及びポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸0.2328重量部を150分かけて連続的に添加した。添加終了後、開始剤である過硫酸カリウム0.015重量部を2%水溶液の形態で添加し、120分重合を継続し、重合物(II)を得た。
その後、重合物(II)に、過硫酸カリウム0.023重量部を2重量%水溶液の形態で添加した。次いで、単量体混合物15重量部(メタクリル酸メチル95重量%、アクリル酸ブチル5重量%)を45分かけて連続的に添加し、さらに30分間重合を継続した。次いで、単量体混合物8重量部(メタクリル酸メチル52重量%、アクリル酸ブチル48重量%)を25分かけて連続的に添加し、さらに60分重合を継続することにより、多段重合グラフト共重合体ラテックスを得た。得られたラテックスを硫酸マグネシウムで塩析、凝固し、水洗、乾燥を行い、白色粉末状の多段重合のアクリル系グラフト重合体を得た。得られたアクリル系グラフト共重合体の平均粒子径は221nmであった。
製造例1で得られたゴム弾性体粒子(アクリル系グラフト共重合体)と、ポリメタクリル酸メチル構造単位100重量%のアクリル系樹脂a(Mw:35万、230℃かつ37.3N荷重下のMFR:0.8g/10分)とを15:85の重量比にて混合した。続いて、得られた混合物を、スクリュー径が58mmのベント式二軸押出機(バレル温度:
270℃)にて、溶融押出を行い、押出機出口に設けられたダイスからストランドとして出てきた樹脂組成物を水槽で冷却し、ペレタイザーで切断してペレット状の中間層形成用アクリル系樹脂組成物を得た。得られたペレット状のアクリル系樹脂組成物の230℃かつ37.3N荷重下のMFRは0.3g/10分であり、ガラス転移温度Tgは120℃であった。
製造例2で得られたアクリル系樹脂組成物(Mw:35万、230℃、かつ37.3N荷重下のMFR:0.3g/10分)を中間層形成用押出機にて、アクリル系樹脂bを外層1形成用押出機及び外層2形成用押出機にてそれぞれ270℃で加熱溶融した。押出機としては、スクリュー径が90mmベント式単軸押出機(L/D=38)を用いた。次いで、ギアポンプを介して、溶融したアクリル系樹脂組成物を、フィードブロックを設けた共押出Tダイに供給し、Tダイより共押出してフィルム状溶融物を得た。押出機のスクリューの回転数(rpm)は、外層1/中間層/外層2=20/28/20であった。ダイ出口のフィルム状溶融物の温度を250℃とした。得られたフィルム状溶融物に対して、表面温度が95℃のキャストロールと表面温度が85℃のタッチロールにて挟み込み(線圧16kgf/cm)、外層1及び2の厚みが20μmであり、中間層の厚みが40μmであるアクリル系積層フィルムを得た。
製造例2で得られたアクリル系樹脂組成物(Mw:35万、230℃、かつ37.3N荷重下のMFR:0.3g/10分)のみを中間層形成用押出機に供給してダイより押出してフィルム状溶融物となるように溶融押出し、中間層形成用押出機の回転数(rpm)を60とすることでフィルムの厚みが80μmになるようにした以外は、実施例1と同様にして厚みが80μmである単層のアクリル系樹脂フィルムを得た。
JIS K 7210-1999 B法に準拠して求めた。具体的には、メルトインデクサー(MI)を用い、周囲にヒータを二重に装備した加熱筒に一定量の試料を挿入し、230℃、37.3N荷重下で底部の細孔(オリフィス形状;直径2.095mm、長さ8.00mm)から押し出し、10分間あたりの試料の押出量に基づいて、MFR(g/10分)を算出した。
セイコーインスツルメンツ製の示差走査熱量分析装置(DSC)SSC-5200を用い、試料を一旦200℃まで25℃/分の速度で昇温した後10分間ホールドし、25℃/分の速度で50℃まで温度を下げる予備調整を経て、10℃/分の昇温速度で200℃まで昇温する間の測定を行い、得られたDSC曲線から積分値を求め(DDSC)、その極大点からガラス転移温度を求めた。
鉛筆硬度試験機(株式会社マイズ試験機社製、No.601-BI)により、JIS
K 5600に準拠して、フィルムの鉛筆硬度を測定した。測定条件は、温度23℃±2℃、湿度50%±5%であった。
ヘイズメーター(日本電色工業株式会社製、NDH2000)により、JIS K 7105に準拠して、フィルムの全ヘイズを測定した。測定条件は、温度23℃±2℃、湿度50%±5%であった。
また、実施例1のアクリル系積層フィルムは、同じ厚みの比較例1のアクリル系フィルムに比べて、透明性がより高かった。これは、比較例1のゴム弾性体粒子を含む低メルトフローレート層のみで構成されたアクリル系フィルムでは、フィルムの表面からゴム弾性体粒が部分的に突出することでフィルムの表面にゴム弾性体粒子の凹凸挙動が発生するため、凸凹によってヘイズ(主に外部ヘイズ)が高くなり、透明性が低下するのに対し、実施例1では、ゴム弾性体粒子を含まない高メルトフローレート層を、ゴム弾性体粒子を含む低メルトフローレート層の両側に配置することで、低メルトフローレート層のゴム弾性体粒子による凹凸がキャンセルされる(平滑性が向上される)ため、ヘイズが低下し、透明性が向上したと推測される。
また、実施例1のアクリル系積層フィルムは、同じ厚みの比較例1のアクリル系フィルムに比べて、表面硬度がより高かった。これは、比較例1のゴム弾性体粒子を含む低メルトフローレート層のみで構成されたアクリル系フィルムでは、フィルムの表面からゴム弾性体粒が部分的に突出することでフィルムの表面にゴム弾性体粒子の凹凸挙動が発生するため、表面硬度が低下する(具体的には、鉛筆硬度試験時に柔らかい部分であるゴム弾性体粒子が当たってしまい、アクリル系樹脂より硬度が低下する)のに対し、実施例1では、ゴム弾性体粒子を含まない高メルトフローレート層を、ゴム弾性体粒子を含む低メルトフローレート層の両側に配置することで、低メルトフローレート層のゴム弾性体粒子による凹凸がキャンセルされることで、表面硬度が向上したと推測される。
Claims (6)
- 低メルトフローレート層と、低メルトフローレート層に接するように配置された高メルトフローレート層を含むアクリル系樹脂積層フィルムであって、
低メルトフローレート層は、アクリル系樹脂及びゴム弾性体粒子を含むアクリル系樹脂組成物で構成され、
高メルトフローレート層は、アクリル系樹脂を含むアクリル系樹脂組成物で構成され、
低メルトフローレート層を構成するアクリル系樹脂組成物のメルトフローレートは、高メルトフローレート層を構成するアクリル系樹脂組成物のメルトフローレートより低く、
低メルトフローレート層を構成するアクリル系樹脂組成物において、アクリル系樹脂は、230℃、37.3N荷重下におけるメルトフローレートが0.05g/10分以上0.95g/10分以下であり、
高メルトフローレート層を構成するアクリル系樹脂組成物において、アクリル系樹脂は、230℃、37.3N荷重下におけるメルトフローレートが1.5g/10分以上25.0g/10分以下であり、
低メルトフローレート層の両側に高メルトフローレート層が配置されており、
前記高メルトフローレート層の厚みが5μm以上100μm以下であり、
前記アクリル系樹脂積層フィルムの厚みが15μm以上300μm以下であることを特徴とするアクリル系樹脂積層フィルム。 - 前記低メルトフローレート層を構成するアクリル系樹脂組成物は、230℃、37.3N荷重下におけるメルトフローレートが0.01g/10分以上1.0g/10分未満である請求項1に記載のアクリル系樹脂積層フィルム。
- 前記高メルトフローレート層を構成するアクリル系樹脂組成物は、230℃、37.3N荷重下におけるメルトフローレートが1.0g/10分以上30.0g/10分以下である請求項1又は2に記載のアクリル系樹脂積層フィルム。
- 前記低メルトフローレート層の厚みが5μm以上100μm以下である請求項1~3のいずれか1項に記載のアクリル系樹脂積層フィルム。
- 請求項1~4のいずれか1項に記載のアクリル系樹脂積層フィルムの製造方法であって、
低メルトフローレート層用アクリル系樹脂組成物と、高メルトフローレート層用アクリル系樹脂組成物を、低メルトフローレート層の両側に高メルトフローレート層が配置されるように、ダイより共押出してフィルム状溶融物とし、
前記フィルム状溶融物をキャストロールとタッチロールとの間で挟み込むことで積層フィルムを形成しており、
前記低メルトフローレート層用アクリル系樹脂組成物のメルトフローレートは、前記高メルトフローレート層用アクリル系樹脂組成物のメルトフローレートより低く、
前記積層フィルムは、厚みが15μm以上300μm以下であるであることを特徴とするアクリル系樹脂積層フィルムの製造方法。 - 請求項1~4のいずれか1項に記載のアクリル系樹脂積層フィルムと、前記アクリル系樹脂積層フィルムの少なくとも一方の主面上に配置されている機能層を含む積層体。
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