JPH0559321A - コーテイング材料、及び被覆された成形品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、表面硬度が高く、基材への密着性
が良好で耐久性に優れたコーティング材料を得ることを
課題とする。 【構成】 重量平均分子量の範囲が５万〜２０万であ
り、α−メチルスチレン単位の割合が１０〜４０重量
％、メタクリル酸メチルの割合が４０〜９０重量％およ
びこれらと共重合可能なモノマー単位の割合が０〜３０
重量％のα−メチルスチレン系共重合体からなることを
特徴とするコーティング材料を表面硬度の低い熱可塑性
プラスチックの基材上へ被覆すると基材の表面硬度を向
上することができる。コーティング材料は、連続塊状重
合、連続溶液重合、バッチ式の塊状重合、バッチ式の溶
液重合等で製造可能であり、基材上への被覆方法は、コ
ーティング材料の押出フィルムを圧着する方法やコーテ
ィング材料の溶液を基材上へ流延し乾燥する方法等が可
能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、α-メチルスチレン共
重合体からなるコーティング材料、及びこのコーティン
グ材料を被覆した樹脂成形品に関し、更に詳しくは良好
な透明性、表面硬度、耐候性を有し、かつ基板との密着
性に優れたα-メチルスチレン系共重合体からなるコー
ティング材料、及びこれを被覆した樹脂成形品に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】プラスチック素材には、ポリメタクリル
酸メチル、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂、ポリ塩化ビ
ニル、ポリスチレン等があり、軽量で成形加工性がよい
等の理由でフィルム、シート、レンズ等の用途に適用さ
れている。特に、ポリカーボネートは、透明で機械的性
質に優れるため、ガラスに替わる構造部品素材として使
用されるほか、種々の用途に使用されている。しかしな
がら、金属やガラスに比べるとプラスチックの表面硬度
は十分でなく表面特性を改良することが強く要望されて
いる。従来、これらの欠点を解消する目的でプラスチッ
ク表面にハードコートする方法がとられてきた。例え
ば、熱硬化性のメラミン樹脂塗料を塗布して熱硬化によ
って保護膜を形成する方法（特開昭４７−３３１６４号
公報、特開昭４８−８０１７５号公報、特開昭５１−１
１１２７号公報）や熱硬化によってオルガノポリシロキ
サンからなる保護膜を形成する方法（特開昭５２−１３
８６５６号公報、特開昭６０−２５２６３３号公報、米
国特許３，７０７，３６７号明細書等）が提案されてい
る。しかしながら、これらの加熱、硬化によって保護膜
を形成する方法では、硬化にあたって高温かつ長時間と
いう厳しい条件での成形品の処理を必要とし、この処理
によって基材であるプラスチックの機械的性質が損なわ
れる危険性がある。更に、基材と保護膜との密着性にも
問題がある。一方、加熱硬化に代わる方法として、多官
能性のアクリル系化合物を塗料として用い、紫外線や電
子線を照射することによって保護膜を形成する方法（特
開昭５３−７７７１号公報、特公昭４９−１４８５９号
公報、特公昭５２−４７７６３号公報）も提案されてい
る。ここに提案されている方法は、硬化が短時間で終了
する利点はあるものの、基材と保護膜の密着性は満足で
きるものではなく、しかも保護膜の耐久性、特に耐候性
は、保護膜がエネルギー線に反応するために必然的に不
十分となる。基材と保護膜の密着性を高めるために、例
えば、特開昭５８−１０１１２０号公報に記載されてい
るように、プラスチック表面をアルカリ処理した後、紫
外線硬化樹脂を用いて被覆する方法も提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】表面硬度が高く、基材
への密着性が良好で耐久性に優れたコーティング材料を
得ることを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、重量平均分子
量の範囲が５万〜２０万であり、α-メチルスチレン単
位の割合が１０〜４０重量％、メタクリル酸メチル単位
の割合が４０〜９０重量％およびこれらと共重合可能な
モノマー単位の割合が０〜３０重量％のα-メチルスチ
レン系共重合体からなることを特徴とする熱可塑性プラ
スチック上に被覆させるためのコーティング材料であ
る。また本発明は透明な熱可塑性プラスチック表面にα
-メチルスチレン系共重合体を被覆してなる樹脂成形品
である。さらに本発明は透明な熱可塑性プラスチックが
ポリカーボネートであるα-メチルスチレン系共重合体
を被覆してなる樹脂成形品である。本発明のコーティン
グ材料の分子量については、重量平均分子量（ポリスチ
レン換算）が５万〜２０万の範囲であり、好ましくは７
万〜１５万の範囲である。分子量が５万未満であると機
械的特性が低くなり保護膜に割れ等が生じコーティング
材料として不適切である。反対に分子量が２０万を越え
ると保護膜に好ましくない着色が起こったり、耐候性が
低下したりしてこの場合もコーティング材料として不適
切である。

【０００５】本発明のコーティング材料は、α-メチル
スチレン単位の割合が１０〜４０重量％、メタクリル酸
メチル単位の割合が４０〜９０重量％、およびこれらと
共重合可能なモノマー単位の割合が０〜３０重量％の組
成であるが、好ましくはα-メチルスチレン単位の割合
が１５〜２８重量％、メタクリル酸メチル単位の割合が
５０〜６０重量％、およびこれらと共重合可能なモノマ
ー単位の割合が１０〜２０重量％である。共重合体中に
含まれるα-メチルスチレン単位の割合が１０重量％未
満であると耐熱性に乏しくなり、４０重量％を越えると
コーティング材料を基材に被覆した場合、時間が経つと
亀裂が生じることがあり、機械的強度に乏しいものとな
る。同様にメタクリル酸メチル単位の割合が４０重量％
未満であると機械的強度が劣り、９０重量％を越えると
耐熱性に乏しい。同様に共重合可能なモノマー単位の割
合が、３０重量％を越えると耐熱性が著しく低下してし
まう。共重合可能なモノマーは例えばスチレン、無水マ
レイン酸、アクリロニトリル、Ｎ-フェニルマレイミ
ド、メタクリル酸、アクリル酸、アクリル酸エステル類
であるエチルアクリレート、プロピルアクリレート、ｎ
-ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、ｔ-ブ
チルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ベン
ジルアクリレート、メタクリル酸エステル類であるエチ
ルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ｎ-ブチ
ルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、ｔ-ブ
チルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、
ベンジルメタクリレート等が挙げられる。

【０００６】本発明のコーティング材料は、完全混合型
反応器を用いた連続塊状重合または連続溶液重合等の微
分重合により製造される。微分重合により本発明のコー
ティング材料を製造すると、コーティング材料の組成や
分子量が均一となり、更に外観が良好となるため好まし
いが、バッチ式の塊状または溶液重合でも可能である。
また本発明のコーティング材料を製造する際にポリブタ
ジエンのようなゴム成分を添加することもできる。重合
開始剤としては、通常のラジカル重合に使用する過酸化
物及び／またはアゾ化合物が使用可能である。また、分
子量を調節するためにアルキルメルカプタンのような連
鎖移動剤を適量添加することも可能である。

【０００７】本発明のコーティング材料を基材上へコー
ティングする方法としては、コーティング材料のフィル
ムを製造し、そのフィルムを基材へ熱と圧力をかけて圧
着する方法が好ましい。基材とフィルムに熱と圧力をか
けて圧着する場合、コーティングに用いるフイルムの製
造方法としては、押出機等を用いてコーティング材料を
溶融した後ダイから吐出する方法、あるいはコーティン
グ材料を例えばクロロホルム等の溶媒中に溶解し薄く流
延した後、溶媒を真空乾燥等で除去する方法等が可能で
ある。また、基材上へのフイルムの被覆方法には、直接
基材上へコーティング材料の溶液を塗布し、真空乾燥等
の方法で溶媒除去する方法も取られ、必要に応じて溶媒
を除去した後更に熱と圧力をかけることも可能である。
また、基材を本発明のコーティング材料の溶液中に浸漬
することでも基材にコーティング材料を被覆することも
可能である。さらに本発明のコーティング材料と基材を
多層押出し等の共押出しすることでも基材への被覆は可
能である。

【０００８】本発明のコーティング材料には、透明性や
その他の必要な性質を損なわない範囲において離型剤、
紫外線吸収剤、酸化防止剤、熱安定剤、帯電防止剤等の
添加剤や着色のための染料等を必要に応じ含有させるこ
とが可能である。本発明の透明な熱可塑性プラスチック
表面にコーティング材料を被覆してなる樹脂成形品上の
コーティング材料のフィルムの厚みは５μｍ以上である
ことが好ましい。コーティング材料のフィルムの厚みが
５μｍより小さいと基材の表面硬度が影響するため、基
材の表面硬度を改良した樹脂成形品は得られない。基材
の表面に被覆するフィルムの厚みが大きくなるに従い基
材の表面硬度の影響を受けなくなるため、表面硬度の高
い樹脂成形品が得られる。

【０００９】本発明のコーティング材料を被覆してなる
樹脂成形品の基材は、例えば、ポリカーボネート、ポリ
アクリレート、ポリアミド、ポリスチレン、ポリメタク
リル酸メチル、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン、スチレン
-ブタジエン共重合体等の熱可塑性プラスチックを挙げ
ることができる。特にポリカーボネートは透明で耐衝撃
性が高く、透明性、耐熱性に優れており、本発明のコー
ティング材料との接着性が良好であるため好ましい。本
発明のコーティング材料を被覆してなる樹脂成形品の基
材としてポリカーボネートを使用すると、本発明のコー
ティング材料はポリカーボネートとの密着性に優れるた
め特に接着剤を使用する必要はない。しかし基材の種類
によっては本発明のコーティング材料との密着性がよく
ない場合もあり、そのような基材を使用する場合は接着
剤を用いることにより接着性を改良することが可能であ
る。

【００１０】本発明のコーティング材料を被覆してなる
樹脂成形品は板状、中空容器、円筒等、形状を問わな
い。前述した被覆方法から基材の形状に応じて適した被
覆方法を選択することができる。熱と圧力をかけてコー
ティング材料を基材に被覆する方法をとる場合には、基
材の形状は板状が好ましい。

【００１１】

【実施例】以下、実施例によって本発明を更に詳細に説
明するが、本発明はこれらの例によってなんら制限され
るものではない。なお、各試験は下記の方法により行な
った。 （コーティング材料の製造例）α-メチルスチレン-メタクリル酸メチル共重合体の製造
例 メタクリル酸メチル３７５ｇ、α-メチルスチレン１２
５ｇに対し、開始剤として過酸化ベンゾイル１０００ｍ
ｇ、重合度調節剤としてｔｅｒｔ-ドデシルメルカプタ
ン１０００ｍｇを添加し、反応温度を１１０℃に保持し
ながら４８時間撹拌した。反応生成物をメタノール中に
投入し、未反応モノマーを除去し、乾燥したのち、メタ
クリル酸メチル-α-メチルスチレン共重合体の粉末４０
５．１gを得た。得られた共重合体は、メタクリル酸メ
チル単位を７７重量％含有していた。

【００１２】α-メチルスチレン-メタクリル酸メチル-
スチレン共重合体の製造例 メタクリル酸メチル２７５ｇ、α-メチルスチレン１５
０ｇ、スチレン７５ｇを上記α-メチルスチレン-メタク
リル酸メチル共重合体の製造例と同様の方法で反応さ
せ、α-メチルスチレン-メタクリル酸メチル-スチレン
共重合体を製造した。得られた共重合体はメタクリル酸
メチル単位を５９．４重量％、スチレン単位を１８．０
重量％含有していた。

【００１３】α-メチルスチレン-メタクリル酸メチル-
無水マレイン酸共重合体の製造例 メタクリル酸メチル３３３ｇ、α-メチルスチレン１４
０ｇ、無水マレイン酸２．７ｇを上記α-メチルスチレ
ン-メタクリル酸メチル共重合体の製造例と同様の方法
で反応させ、α-メチルスチレン-メタクリル酸メチル-
無水マレイン酸共重合体を製造した。得られた共重合体
はメタクリル酸メチル単位を７６．０重量％、無水マレ
イン酸単位を２．４重量％含有していた。

【００１４】（コーティング材料からのフイルムの製造
例）各コーティング材料を米国カスタムサイエンテイフ
イックインストルメント社製ミニマックス押出機を用い
て溶融し、ダイからコーティング材料の溶融物を押し出
し、フィルムを作製した。

【００１５】作製したコーティング材料のフィルムをポ
リカーボネート上へ被覆し、以下の測定を行なった。 （表面硬度測定）ＪＩＳ Ｋ５４００に準拠して鉛筆硬
度を測定した。 （密着性測定）ＪＩＳ Ｋ５４００に準拠して碁盤目法
によりコーティング材料の基材への密着性を目視により
基材からのコーティング材料の剥離の有無を観察した。
その後碁盤目テープ法により基材からのコーティング材
料の剥離の有無を目視により観察した。 （耐熱性）ＪＩＳ Ｋ５４００に準拠して、沸騰水中に
１０分間浸漬し、表面状態を目視で観察した。その後、
表面の水分を除去し２時間放置後、碁盤目法により基材
からのコーティング材料の剥離の有無を目視により観察
し、さらに碁盤目テープ法で基材からのコーティング材
料の剥離を観察した。表１から表７に各フィルムをポリ
カーボネート上へ被覆した実施例と比較例の結果を示
す。表中α-メチルスチレンαＭＳｔ、メタクリル酸メ
チルをＭＭＡ、スチレンをＳｔ、無水マレイン酸をＭＡ
Ｈと表示した。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【表２】

【００１８】

【表３】

【００１９】

【表４】

【００２０】

【表５】

【００２１】

【表６】

【００２２】

【表７】

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、良好な透明性、表面硬
度、耐熱性、耐候性を有するコーティング材料、及びそ
のコーティング材料を基材の上に被覆することで基材よ
り表面硬度の高い樹脂成形品を得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 利昌 神奈川県川崎市中原区井田1618番地 新日 本製鐵株式会社先端技術研究所内 (72)発明者 木村 正生 神奈川県川崎市中原区井田1618番地 新日 本製鐵株式会社先端技術研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量平均分子量の範囲が５万〜２０万で
   あり、α-メチルスチレン単位の割合が１０〜４０重量
   ％、メタクリル酸メチル単位の割合が４０〜９０重量
   ％、及びこれらと共重合可能なモノマー単位の割合が０
   〜３０重量％のα-メチルスチレン系共重合体からなる
   ことを特徴とする熱可塑性プラスチック上に被覆させる
   ためのコーティング材料
2. 【請求項２】 透明な熱可塑性プラスチック表面に請求
   項１記載のα-メチルスチレン系共重合体を被覆してな
   る樹脂成形品
3. 【請求項３】 透明な熱可塑性プラスチックがポリカー
   ボネートである請求項２記載の樹脂成形品