JP7373404B2 - 熱可塑性樹脂フィルム、およびその製造方法 - Google Patents
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Description
前記熱可塑性樹脂及び添加剤の含有量が、前記樹脂組成物全量に対して70質量%以上であり、
ヘーズが2%以下であり、
フィルム表面に付着している前記有機化合物である添加剤の量がフィルムに対して0.02質量%以下である、熱可塑性樹脂フィルム。
[2]前記熱可塑性樹脂が硬質メタクリル系樹脂及びエラストマーからなる群より選ばれる少なくとも1種である、[1]に記載の熱可塑性樹脂フィルム。
[3]前記エラストマーが(メタ)アクリル系エラストマーである、[2]に記載の熱可塑性樹脂フィルム。
[4]前記(メタ)アクリル系エラストマーが(メタ)アクリル系弾性体粒子である、[3]に記載の熱可塑性樹脂フィルム。
[5]前記有機化合物である添加剤が、紫外線吸収剤である、[1]~[4]のいずれかに記載の熱可塑性樹脂フィルム。
[6]厚さが20~300μmである、[1]~[5]のいずれかに記載の熱可塑性樹脂フィルム。
[7]熱可塑性樹脂100質量部および有機化合物である添加剤0.5~5質量部を含み、前記熱可塑性樹脂及び添加剤の含有量が、樹脂組成物全量に対して70質量%以上である熱可塑性樹脂組成物を、溶融状態でダイから押し出し、
表面粗さ(Rz)が0.05~1.5μmである金属ロールに接触させる、[1]~[6]のいずれかに記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
先ず、熱可塑性樹脂は押出機1にて溶融され、溶融樹脂はギアポンプ2を経て、静止型混合器(スタティックミキサー)3を経て、ダイ4からシート状に吐出され、冷却ロール5に密着させて所望の厚みに成形する。その後フィルムはロール状に巻き取られる。
以下、順に説明する。
本発明に用いられる押出機としては特に限定されず、各種押出機を使用できる。例えば、単軸押出機、二軸押出機または多軸押出機等を用いることができる。溶融混練する際に、発生する揮発分を除去するため、押出機にベント機構を付加することが好ましい。スクリューは、フルフライト型スクリューの他、バリアフライト型スクリューやミキシングセクション付きスクリューを用いることができる。スクリューのL/D(Lは押出し機のシリンダー長さ、Dはシリンダー内径を表す)は、特に限定されるものではないが、充分な可塑化や混練状態を得るためには、10以上100以下であることが好ましく、20以上50以下がより好ましく、25以上40以下がさらに好ましい。L/Dが10未満であると、十分な可塑化や混練状態が得られにくく、100を超えると、樹脂に過度な剪断発熱が加わり、樹脂が分解する可能性がある。
上記、押出機で溶融された熱可塑性樹脂は、押出機の脈動を抑制するためギアポンプに供給される。ギアポンプはインバータ制御により、押出機から供給される溶融樹脂量に見合った排出量に調整する。
静止型混合器として、パイプ内に四角状の板を右方向に180°ねじり曲げた右エレメントと左方向に180°ねじり曲げた左エレメントを交互に多数配設した構造であるスタティックミキサーを用いることができる。スタティックミキサーの各エレメントを通過することで分割・転換・反転の作用が発生し、溶融樹脂の温度の均一化、樹脂の均一化に一層の効果が期待できる。
ダイは、特に限定されるものではなく、従来公知のものを用いることができ、例えば、マニホールドダイ、フィッシュテールダイ、コートハンガーダイ等のTダイを用いることが好ましい。厚みを安定化させるため、製膜したフィルムの厚みを測定して、リップ開度のボルトを自動で調整する自動調整ダイが好ましい。
前記ダイにより押し出されたシート状溶融樹脂は、密着補助手段により冷却ロールに密着され成型される。密着補助装置としては、静電密着装置、エアナイフ、エアチャンバー、バキュームチャンバー、タッチロールなどが挙げられる。またタッチロールとしては、ゴムロール、金属剛体ロール、金属弾性ロールを用いることができる。これらのうち、ロールへの密着性の観点から密着補助装置として金属弾性ロールを用いることが好ましい。
前記金属弾性ロールとは、ロール端板を有する軸部材と、両端側が前記ロール端板を介して前記軸部材に取り付けられてなる薄肉金属からなる弾性を有する外筒と、該薄肉金属外筒との間に冷却流体の流送空間を設けて該薄肉金属外筒内に同一軸心状に収容された金属内筒とを備えて二重筒で構成され、前記流送空間に冷却流体を流通させてなる金属ロールである。ここで弾性を有する外筒とは、表面が樹脂圧力に見合った弾性変形する外筒であり、ロールに金属弾性ロールを使用すると、薄肉製品に対して弾力と剛性を最適化できるため高品位なフィルム外観を得ることが可能となる。
本発明に使用される冷却ロールとしては、ゴムロール、金属剛体ロール、金属弾性ロールを用いることができる。そのうちフィルム面内の物性均一性、膜厚精度の観点から、使用する冷却ロールとしては金属剛体ロールが好ましい。
ここで金属剛体ロールとは、ロール端板を有する軸部材と、両端側が前記ロール端板を介して前記軸部材に取り付けられてなる外周部に厚肉金属からなる剛性の外筒を有し、内周部に冷却流体が流れる冷却空間を備えた金属ロールである。剛性を有する外筒は樹脂圧力によって変形することがなく、剛性が高いロールを用いることでフィルム全面において高い膜厚精度が得られる。
ここで、表面粗さ(Rz)とは、十点平均粗さのことであり、JIS B0031(1994)に準拠して、粗さ計で測定した粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけを抜き取り、その抜き取り部分の平均線から縦倍率の方向に測定した、最も高い山頂から5番目までの山頂の標高の絶対値の平均値と、最も低い谷底から5番目までの谷底の標高の絶対値の平均値との和を求め、この値をマイクロメートルで表したものである。
本発明の熱可塑性樹脂フィルムは、熱可塑性樹脂組成物からなる。熱可塑性樹脂組成物に含まれる熱可塑性樹脂には特に制限はなく、例えば、ビスフェノールAポリカーボネート等のポリカーボネート系樹脂;ポリスチレン、スチレン-アクリロニトリル樹脂、スチレン-無水マレイン酸樹脂、スチレン-マレイミド樹脂、スチレン系熱可塑エラストマー等の芳香族ビニル系樹脂又はその水素添加物;非晶性ポリオレフィン、結晶相を微細化した透明なポリオレフィン、エチレン-メタクリル酸メチル樹脂等のポリオレフィン系樹脂;ポリメタクリル酸メチル、スチレン-メタクリル酸メチル樹脂等の(メタ)アクリル系樹脂;ポリエチレンテレフタレート、シクロヘキサンジメタノールやイソフタル酸などで部分変性されたポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアリレート等のポリエステル系樹脂;ポリアミド系樹脂;ポリイミド系樹脂;ポリエーテルサルホン系樹脂;トリアセチルセルロース樹脂等のセルロース系樹脂;ポリフェニレンオキサイド系樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
なお、本明細書において(メタ)アクリル系樹脂とはメタクリル系樹脂及び/又はアクリル系樹脂を指す。また、(メタ)アクリル系樹脂を含む樹脂組成物からなる樹脂フィルムを「アクリル樹脂フィルム」と称することがある。(メタ)アクリル系樹脂は、イミド環化、ラクトン環化、メタクリル酸変性などにより改質した耐熱性(メタ)アクリル系樹脂であってもよい。
熱可塑性樹脂組成物が熱硬化性樹脂を含む場合、当該熱硬化性樹脂の含有量は当該熱可塑性樹脂組成物全量に対し30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることがさらに好ましい。
コアシェル粒子を構成するメタクリル系重合体は、メタクリル酸非環状アルキルエステルに由来する構造単位を主成分として含む重合体であることが好ましい。当該メタクリル系重合体において、メタクリル酸非環状アルキルエステルに由来する構造単位の含有量は、好ましくは50~100質量%であり、より好ましくは80~100質量%である。当該メタクリル酸非環状アルキルエステルは、メタクリル酸メチルであることが好ましく、コアシェル粒子を構成するメタクリル系重合体は、メタクリル酸メチル単位を80~100質量%を含有することが硬質メタクリル系重合体との混和性の観点から最も好ましい。
添加剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の比率で併用してもよい。なお、樹脂フィルムの力学物性及び表面硬度の観点から、発泡剤、充填剤、艶消し剤、光拡散剤、軟化剤や可塑剤は多量に含有しないことが好ましい。
また、フィルムの成形(製膜)開始直後は、冷却ロール表面に添加剤が付着しないためフィルムの白化は生じにくいが、本発明のフィルムの製造方法によれば、製膜開始から好ましくは2時間後、より好ましくは4時間後、さらに好ましくは6時間後であっても、得られるフィルムにおいて、フィルム表面に付着している有機化合物である添加剤の量を上述の上限値以下とすることができる。
なお、フィルム表面に付着している有機化合物である添加剤の量は、実施例に記載の方法により測定することができる。
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ことで紫外線を吸収する能力を有する化合物であり、例えばベンゾフェノン類、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が挙げられる。
中でも、紫外線被照による着色などの、熱可塑性樹脂フィルムの光学特性低下を抑制する観点からはベンゾトリアゾール類やトリアジン類が好ましく、ベンゾトリアゾール類がより好ましい。また、熱可塑性樹脂フィルムの黄色味を抑制する観点からは蓚酸アニリド類が好ましい。
これらの添加剤は、熱可塑性樹脂を製造する際の重合反応液に添加してもよいし、重合反応により製造された熱可塑性樹脂に添加してもよい。
本発明の熱可塑性樹脂フィルムは、熱可塑性樹脂100質量部および有機化合物である添加剤0.5~5質量部を含む熱可塑性樹脂組成物からなる単層フィルムである。
なお、上記ヘーズは、JIS K7136(2000)に準拠して測定することができ、具体的には、実施例に記載の方法により測定することができる。
本発明の樹脂フィルムは、用途は特に制限されない。例えば、車両外装、車両内装等の車両加飾部品;壁材、ウィンドウフィルム、浴室壁材等の建材部品;食器、玩具等の日用雑貨;掃除機ハウジング、テレビジョンハウジング、エアコンハウジング等の家電加飾部品;キッチンドア表装材等のインテリア部材;船舶部材;タッチパネル表装材、パソコンハウジング、携帯電話ハウジング等の電子通信機;液晶保護板、導光板、導光フィルム、偏光子保護フィルム、偏光板保護フィルム、位相差フィルム、各種ディスプレイの前面板および表装材、拡散板などの光学関係部品;太陽電池若しくは太陽光発電用パネル表装材などの太陽光発電部材などが挙げられる。
実施例で得た熱可塑性樹脂フィルム(製膜開始から4時間後)から50mm×50mmの試験片を切り出した。切り出した試験片をエタノールに5秒間浸漬させ、取り出して、試験片を取り出した後のエタノールに含まれる紫外線吸収剤の量を液体クロマトグラフィーで定量した。定量法は、標準液0.00525%を分析し、その面積からファクターを求め、各サンプル濃度から重量換算した。液体クロマトグラフィーは検出器(日立ハイテクフィールディング社製;L-7400)、ポンプ(島津製作所製;LC-9A)、恒温槽(島津製作所製;CT0-20AC)を用いた。
得られた紫外線吸収剤量を前記試験片の質量を基準として割合を求めた。
実施例で得た熱可塑性樹脂フィルム(製膜開始から4時間後)から50mm×50mmの試験片を切り出して試験片とし、ヘーズメーター(村上色彩技術研究所社製;ヘーズメーターHM-150)によりJIS K7136(2000)に準拠して23℃にてヘーズを測定した。
金属冷却ロール(金属剛体ロール)の表面粗さ(Rz)は、接触式粗さ計(東京精密社製;サーフコム130A)によりJIS B0031(1994)に準拠して、基準長さ4mmでロール幅方向3点の十点平均粗さを測定し、その平均値を用いた。
実施例で得た熱可塑性樹脂フィルム(製膜開始から4時間後)から100mm×100mmの試験片を切り出して試験片とし、試験片の中央部にエタノールをスポイト(コーニングインターナショナル社製、Falconトランスファーピペット3mL)から2滴滴下し、80℃のオーブンで12時間乾燥した後の試験片の表面を観察し、以下の通り評価した。下記評価基準でA及びBであれば実用に供することができる。
A:白化なし
B:わずかに白化あり
C:白化あり
実施例で得た熱可塑性樹脂フィルムのフィルムロールの巻きずれや巻きしわの有無を観察し、以下の通り評価した。下記評価基準でA及びBであれば実用に供することができる。
A:巻きずれや巻きしわなし
B:わずかな巻きずれや巻きしわあり
C:巻きずれや巻きしわあり
実施例で得た熱可塑性樹脂フィルム(製膜開始から4時間後)から50mm×50mmの試験片を切り出して試験片とし、アクリル樹脂(クラレ社製、HR1000)からなる厚さ3mmの射出成型シートを重ねて端部をテープで固定して積層板を得た。SMカラーコンピュータ(スガ試験器社製、M-4)を用いて、積層板の試験片側の表面のLab色空間におけるL,a,bの値をそれぞれ測定した。
次に、係る積層板の試験片側の面に、スーパーUV試験機(岩崎電気社製、SUV-W161)を用いて、ブラックパネル温度83℃、相対湿度50%、照射エネルギー100mW/cm2の条件で紫外線を300時間照射した。その後、積層板を試験機から取り出し、積層板の試験片側の表面のL,a,bの値を上述の方法と同様に測定した。
紫外線照射前後のL,a,bの各値の差(ΔL、Δa、Δb)を求め、次式を用いて色差(ΔE)を求め、以下の通り評価した。下記評価基準でA及びBであれば実用に供することができる。
ΔE=[(ΔL)2+(Δa)2+(Δb)2]1/2
A:色差(ΔE)が6.5以下
B:色差(ΔE)が6.5超10未満
C:色差(ΔE)が10以上
実施例で得た熱可塑性樹脂フィルム(製膜開始から4時間後)から50mm×50mmの試験片を切り出して試験片とし、ヘーズメーター(村上色彩技術研究所社製 ヘーズメーターHM-150)によりJIS K7136(2000)に準拠して23℃にてヘーズを測定し、以下の評価基準で判定した。下記評価基準でAであれば実用に供することができる。
A:ヘーズが2.0%以下
B:ヘーズが2.0%超5.0%未満
C:ヘーズが5.0%以上
UVA1:城北化学工業社製、JF-832(商品名);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]
国際公開第2017/141873号の製造例1を参照して硬質メタクリル系樹脂及び(メタ)アクリル系弾性体粒子を含む熱可塑性樹脂を準備した。得られた熱可塑性樹脂100質量部および有機化合物である紫外線吸収剤(UVA1)3質量部を、260℃に設定されたスクリュー径75mmのベント付き二軸押出機を用いて溶融混練し、熱可塑性樹脂組成物のペレットを得た。
このペレットを、260℃に設定されたスクリュー径75mmのベント付き単軸押出機を用いて溶融した。溶融状態で押出機から吐出された熱可塑性樹脂組成物を、ギアポンプ、スタティックミキサーの順に通過させ、リップ幅1850mm、リップ開度0.4mmのTダイより150kg/hの吐出速度でフィルム状にして押出した。押し出されたフィルム状の熱可塑性樹脂組成物を、金属弾性ロールと表面粗さ(Rz)が0.2μmである金属剛体ロールで挟圧および冷却し、厚さ55μmの熱可塑性樹脂フィルム(アクリル樹脂フィルム)を得た。係るアクリル樹脂フィルムを巻き取り機によりロール状に巻き取りフィルムロールを得た。得られたアクリル樹脂フィルムはフィルム表面の添加剤量が0.015質量%であり、ヘーズが1.2%であった。評価結果を表1に示す。
金属剛体ロールの表面粗さ(Rz)を1.0μmに変更したこと以外は実施例1と同様にしてアクリル樹脂フィルムおよびフィルムロールを得た。得られたアクリル樹脂フィルムはフィルム表面の添加剤量が0.009質量%であり、ヘーズが2.0%であった。評価結果を表1に示す。
金属剛体ロールの表面粗さ(Rz)を0.1μmに変更したこと以外は実施例1と同様にしてアクリル樹脂フィルムおよびフィルムロールを得た。得られたアクリル樹脂フィルムはフィルム表面の添加剤量が0.018質量%であり、ヘーズが0.4%であった。評価結果を表1に示す。
紫外線吸収剤の添加量を1.5質量部に変更したこと以外は実施例1と同様にしてアクリル樹脂フィルムおよびフィルムロールを得た。得られたアクリル樹脂フィルムはフィルム表面の添加剤量が0.008質量%であり、ヘーズが1.4%であった。評価結果を表1に示す。
金属剛体ロールの表面粗さ(Rz)を0.03μmに変更したこと以外は実施例1と同様にしてアクリル樹脂フィルムおよびフィルムロールを得た。得られたアクリル樹脂フィルムはフィルム表面の添加剤量が0.030質量%であり、ヘーズが0.5%であった。評価結果を表1に示す。
紫外線吸収剤の添加量を1.5質量部、金属剛体ロールの表面粗さ(Rz)を0.03μmに変更したこと以外は実施例1と同様にしてアクリル樹脂フィルムおよびフィルムロールを得た。得られたアクリル樹脂フィルムはフィルム表面の添加剤量が0.023質量%であり、ヘーズが0.2%であった。評価結果を表1に示す。
金属剛体ロールの表面粗さ(Rz)を2.0μmに変更したこと以外は実施例1と同様にしてアクリル樹脂フィルムおよびフィルムロールを得た。得られたアクリル樹脂フィルムはフィルム表面の添加剤量が0.005質量%であり、ヘーズが9.0%であった。評価結果を表1に示す。
紫外線吸収剤の添加量を0.3質量部に変更したこと以外は実施例1と同様にしてアクリル樹脂フィルムおよびフィルムロールを得た。得られたアクリル樹脂フィルムはフィルム表面の添加剤量が0.002質量%であり、ヘーズが1.1%であった。評価結果を表1に示す。
紫外線吸収剤の添加量を7.0質量部に変更したこと以外は実施例1と同様にしてアクリル樹脂フィルムおよびフィルムロールを得た。得られたアクリル樹脂フィルムはフィルム表面の添加剤量が0.040質量%であり、ヘーズが1.4%であった。評価結果を表1に示す。
0.02質量%以下であるため、耐溶剤性、機能性、およびフィルムロールの外観に優れていた。
Claims (3)
- 熱可塑性樹脂100質量部および有機化合物である添加剤0.5~5質量部を含む熱可塑性樹脂組成物からなる熱可塑性樹脂フィルムであって、
前記熱可塑性樹脂が、メタクリル系重合体を含有する層と、その外側を覆うアクリル系弾性重合体を含有する層と、そのさらに外側を覆うメタクリル系重合体を含有する層とからなる3層構造のコアシェル粒子、及び硬質メタクリル系樹脂を含み、
前記コアシェル粒子と前記硬質メタクリル系樹脂との合計100質量部に対する当該コアシェル粒子の含有量が50~80質量部であり、
前記熱可塑性樹脂及び添加剤の含有量が、前記樹脂組成物全量に対して70質量%以上であり、
ヘーズが2%以下であり、
フィルム表面に付着している前記有機化合物である添加剤の量がフィルムに対して0.02質量%以下であり、
前記有機化合物である添加剤が紫外線吸収剤である、
熱可塑性樹脂フィルム。 - 厚さが20~300μmである、請求項1に記載の熱可塑性樹脂フィルム。
- 熱可塑性樹脂100質量部および有機化合物である添加剤0.5~5質量部を含み、前記熱可塑性樹脂及び添加剤の含有量が、樹脂組成物全量に対して70質量%以上である熱可塑性樹脂組成物を、溶融状態でダイから押し出し、
表面粗さ(Rz)が0.05~1.5μmである金属冷却ロールに接触させる、請求項1~2のいずれかに記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
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