JPH08208917A - 高い透明度を有する熱可塑性成形材料および該成形材料からなる成形体 - Google Patents

高い透明度を有する熱可塑性成形材料および該成形材料からなる成形体

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JPH08208917A
JPH08208917A JP7315285A JP31528595A JPH08208917A JP H08208917 A JPH08208917 A JP H08208917A JP 7315285 A JP7315285 A JP 7315285A JP 31528595 A JP31528595 A JP 31528595A JP H08208917 A JPH08208917 A JP H08208917A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い透明度を有する熱可塑性成形材料を提供
する。 【解決手段】 前記成形材料は、スチレンおよび/また
はα−メチルスチレン30〜70重量%、エステル基中
に1〜6個の炭素原子を有するアルキルメタクリレート
29〜70重量%、およびアクリル酸および/またはメ
タクリル酸1〜20重量%からなり、これらの合計が1
00重量%であるコポリマー1〜99重量部、およびメ
チルメタクリレート80〜100重量%、およびメチル
メタクリレートと共重合可能なモノマー0〜20重量%
からなるポリメチルメタクリレートポリマー99〜1重
量部からなる相溶性混合物から構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スチレンおよび/
またはα−メチルスチレン、エステル基中に1〜6個の
炭素原子を有するアルキルメタクリレート、およびアク
リル酸および/またはメタクリル酸から構成されるコポ
リマーP1〜99重量部と、モノマー単位としてメチル
メタクリレート80重量%以上を含有するポリメチルメ
タクリレートPM1〜99重量部とからなる相溶性混合
物から構成される、高い熱成形安定性の、耐応力亀裂性
ポリメタクリレート成形材料FMに関し、該成形材料F
Mは高い透明度を有する。
【0002】
【従来の技術】ドイツ特許公開第1231013号明細
書には、α−アルキルスチレン1〜50重量%、および
アルキルメタクリレート99〜50重量%まで、場合に
より副次的な量のほかの重合可能な化合物からなるコポ
リマーの製造方法が記載されており、この場合にこの混
合ポリマーの構成に無水マレイン酸および/またはメタ
クリル酸0.1〜20重量%が配合されている。前記コ
ポリマーからなる成形材料は温水および冷水を交互に作
用するとわずかの亀裂形成傾向を有する。
【0003】ドイツ特許公開第2341123号明細書
には、スチレンまたはエステル基中に1〜8個の炭素原
子を有するアルキルメタクリレート50〜99重量%お
よびα−置換されたアクリル酸、たとえばメタクリル酸
1〜50重量%からなる熱可塑性成形材料が記載されて
いるが、この場合に酸無水物として少なくとも5重量%
の酸が存在することが必要である。カルボキシル基の一
部を無水物基に移行することはビカー軟化点をこえる温
度での成形材料の熱処理により達成される。
【0004】特開昭58−125712号には高い熱成
形安定性および熱分解に対する高い安定性を有する、メ
チルメタクリレート50〜98重量%、スチレン1〜2
5重量%およびメタクリル酸1〜25重量%からなるコ
ポリマーから構成される成形材料が記載されている。
【0005】欧州特許公開第273397号明細書には
メチルメタクリレート、芳香族ビニル化合物、不飽和カ
ルボン酸およびグルタル酸無水物単位からなる光学的素
子のための基板が記載されており、これは良好な熱成形
安定性および高い透明度を有する。
【0006】米国特許第2851448号明細書には、
決められた組成の、芳香族化合物、アルキルメタクリレ
ートおよび不飽和カルボン酸、たとえばアクリル酸また
はメタクリル酸からなるモノマー混合物の室内重合によ
り得られる透明なターポリマーが記載されている。
【0007】欧州特許公開第264508号明細書には
高い熱成形安定性を有するコポリマーの製造工程が記載
されており、この工程はビニルモノマー、たとえばスチ
レンおよびメチルメタクリレートおよびアクリル酸また
はメタクリル酸単位からなるコポリマーの熱的後処理を
含む。熱的後処理の際に(メタ)アクリル酸単位からポ
リマー鎖に環状の無水物単位が生じる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】技術水準に記載された
アルキルメタクリレート、芳香族ビニル化合物および不
飽和カルボン酸からなるコポリマーは高価な成形材料で
あり、これはその熱成形安定性および種々の溶剤に対す
る腐食安定性にもとづく。従って、この成形材料の特性
を改良するために、このコポリマーを従来の成形材料と
混合することが大いに注目される。ポリメチルメタクリ
レート成形材料を混合成分として考慮する場合は、この
混合物を工業的に使用するために必要な前提はポリメチ
ルメタクリレートの高い透明度を維持することである。
従って、この混合物は熱力学的に相溶性でなければなら
ない。一般にポリマー混合物は認容されていない。近年
発見された反対例の増加する数にもかかわらず、当業者
の経験は今日なお以下の認識により決定されている。
“混和性は例外であり、非混和性が一般的である(Misc
ibility is the exception,immiscibility is the rul
e)”(これに関しては、Kirk-Othmer,Encyclopedia of
Chemical Technology,3rd.Ed.Vol.18,460頁、J.Wi
ley,1982 参照)。
【0009】本発明の課題は、高い透明度を有し、熱力
学的に相溶性のポリマー混合物を提供することであっ
た。
【0010】
【課題を解決するための手段】ところで、意想外にも、
それぞれ重量比で、(p1)スチレンおよび/またはα
−メチルスチレン30〜70重量%、(p2)エステル
基中に1〜6個の炭素原子を有するアルキルメタクリレ
ート29〜70重量%、および(p3)アクリル酸およ
び/またはメタクリル酸1〜20重量%からなり、その
際(p1)、(p2)および(p3)の合計が100重
量%であるコポリマーPが、(pm1)メチルメタクリ
レート80〜100重量%、および(pm2)有利には
エステル基中に1〜8個の炭素原子を有するアルキルア
クリレート、芳香族ビニル化合物、ビニルエステルおよ
び/またはアクリロニトリルまたはメタクリロニトリル
の群から選択されるメチルメタクリレートと共重合可能
なモノマー0〜20重量%からなるポリメチルメタクリ
レートポリマーPMと熱力学的に相溶性であり、かつ透
明な成形材料FMを形成することが判明した。
【0011】有利にはコポリマーP中でコモノマー(p
1)の割合は少なくとも30重量%および多くとも55
重量%であり、(p2)の割合は少なくとも40重量%
および多くとも65重量%であり、(p3)の割合は少
なくとも2重量%および多くとも15重量%である。特
に有利にはコポリマーP中でコモノマー(p1)の割合
は少なくとも30重量%および多くとも50重量%であ
り、(p2)の割合は少なくとも45重量%および多く
とも60重量%であり、(p3)の割合は少なくとも3
重量%および多くとも10重量%である。DIN534
60によりビカー軟化温度VETとして測定した成形材
料FMの熱成形安定性は一般に100℃より高く、有利
には110℃より高い。成形材料FMは高い透明度を有
し、コポリマーPおよびPMの混合比に依存したガラス
転移温度Tgを有する。一般にコポリマーPおよびPM
の平均分子量Mw(重量平均)はそれぞれ104〜5×
105ドルトン、有利には3×104〜2.5×105
ルトンである(分子量の測定のためには、たとえばH.F.
Mark et al,Encyclopedia of Polymer Science andTech
nology,Vol.10,1〜19頁、JWiley,New York,1978
を参照)。
【0012】前記成形材料は同様に応力亀裂試験におい
てモノマーのメチルメタクリレートに対して、ベンジン
に対して、エタノール/水混合物に対しておよび熱気と
交換した温水に対して(温水交換試験)十分に安定であ
る。
【0013】コポリマーPおよびPM コポリマーPはモノマー単位(p1),(p2)および
(p3)からなる。モノマー(p2)の例としては以下
のものが挙げられる。エチルメタクリレート、プロピル
メタクリレート、イソ−プロピルメタクリレート、ブチ
ルメタクリレート、イソ−ブチルメタクリレート、ペン
チルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、シクロ
ヘキシルメタクリレート、特に有利にはメチルメタクリ
レート。コポリマーPの製造はα、β−不飽和化合物を
重合するための公知方法により、特にラジカル重合によ
り、たとえば塊状重合、溶液重合または懸濁重合として
実施する。このために重合開始剤としてアゾ化合物、た
とえばアゾジイソブチロニトリル、過酸化物、たとえば
ジベンゾイルペルオキシドまたはジラウロイルペルオキ
シド、またはレドックス系を用いることができるかまた
は開始ラジカルを放射線化学により製造することができ
る(これに関してたとえば、H.Rauch-Puntigam,Th.Voel
ker,“Acryl-und Methacrylverbindungen”,Springer-V
erlag,Heidelberg,1967または Kirk-Othmer,Encyc
lopedia of Chemical Technology,Vol.1,386頁以
下、J.Wiley,New York,1978を参照)。
【0014】コポリマーPはモノマー単位(p1)30
〜70重量%、有利には30〜55重量%、特に有利に
は30〜50重量%、モノマー単位(p2)29〜70
重量%、有利には40〜65重量%、特に有利には45
〜60重量%およびモノマー単位(p3)1〜20重量
%、有利には2〜15重量%、特に有利には3〜10重
量%を含有し、この場合にモノマー単位の成分の合計は
100重量%である。コポリマーPの平均分子量Mw
は、クロロホルム中でDIN51562により測定した
10〜150cm3-1、有利には15〜100cm3
-1の換算粘度ηsp ez/Cに相当して、一般に104〜5
×105ドルトン、有利には3×104〜2.5×105
ドルトンである。分子量の調整は、分子量調節剤の存在
下で、たとえば特にこのために公知のメルカプタン(こ
れに関してはたとえば、Houben-Weyl,Methoden der org
anischen Chemie,Bd.XIV/1,66頁、1961または
Kirk-Othmer,Encyclopedia of Chemical Technology,Vo
l.1,296頁以下、J.Wiley,New York,1978を参
照)の存在下でのモノマーの重合により実施する。コポ
リマーPは熱可塑的にガラスのように透明な無色の成形
体に加工することができ、これはDIN53460によ
るビカー軟化温度VET約100〜150℃を有する。
【0015】ポリマーPMの製造および平均分子量に関
してはコポリマーPに関して記載されたことが該当す
る。コポリマーPMのコモノマー成分(pm2)として
たとえば以下のものが挙げられる。エチルアクリレー
ト、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、ヘキ
シルアクリレート、オクチルアクリレート、α−メチル
スチレン、p−メチルスチレン、酢酸ビニル、プロピオ
ン酸ビニル、有利にはスチレン、特に有利にはメチルア
クリレート。
【0016】コポリマーPと同様にポリマーPMも熱可
塑的にガラスのように透明な成形体に加工することがで
き、これはビカー軟化温度VET約100〜130℃を
有する。
【0017】成形材料FM 成形材料FMはコポリマーPとポリマーPMとの混合に
より製造され、その際混合形式は制限されない。
【0018】有利にはまず混合成分PおよびPMの機械
的混合物を製造し、この場合に有利には固形物、たとえ
ば粒状物またはパールポリマーから出発して緩慢に作動
する機械装置、たとえばドラム式混合機、フープ式混合
機、二重室混合機またはすき歯形混合機を使用する。緩
慢に作動する機械装置は相限界をこえないで機械的混合
物を生じる(たとえば、Ullmanns Enzyklopaedie der t
echnischen Chemie,4.Aufl.Bd.2,282〜311頁、V
erlag Chemie,Weinheim,New York,1980を参照)。
引き続き、熱可塑的処理を、溶融物中で加熱可能の混合
装置を使用して、このために適当な温度で、たとえば混
練機中で150〜300℃で、または有利には押出し
機、たとえば単軸または多軸スクリュー押出し機中でま
たは場合により振動スクリューまたは剪断ピンを有する
押出し機(たとえばBussco混練機)中で均一に混
合することにより実施する。
【0019】ほかの方法においては、成形材料FMを製
造するために、たとえばポリマーPMをモノマー混合物
(p1)、(p2)および(p3)に溶かすことがで
き、その際PMの存在下でコポリマーPを重合により製
造する。相溶性混合物としての本発明によるポリマー混
合物の特性化は一般的な基準により実施する(これに関
しては、Kirk-Othmer前記引用、Vol.18,457
〜460頁、Brandrup,Immergut,Polymer Handbook,2n
d.Ed.,Abs.III,211頁、Wiley Interscience,New
York,1975を参照) 相溶性ポリマー混合物(成形材料)FMにおいて2つの
混合成分PおよびPMの間に存在する1つの屈折率およ
び1つのガラス転移温度Tgが認められる。ポリマー混
合物FMの相溶性に関するほかの示唆としてLCST
Lower Critical Solution Temperature,下部臨界溶
液温度)の発生を挙げることができ、この存在は加熱す
るとそのときまで異なる相で澄んだ透明な混合物が生
じ、混合成分PおよびPMの異なる屈折率により光学的
に曇るという事実にもとづく。この挙動は本来のポリマ
ー混合物が1つの、熱力学的平衡に存在する均一相から
なることの明らかな証拠である(たとえば、D.R.Paul,P
olymer Blends and Mixtures,1〜3頁、Mertinus Nij
hoff Publishers,Dordrecht,Boston,1985を参
照)。このために実験的に、たとえばKofler-Heizbank
法(Chem.Ing.Technik.1950,289頁参照)により曇
り点TTr(曇り温度)を決定する。
【0020】請求項1記載の本発明による相溶性ポリマ
ー混合物FMはすでにその相溶性に基づき技術的関心を
引きつけることができる。成形材料FMは通常はガラス
のように透明であり、高い透明度を有する。ポリマーP
Mの熱成形安定性はコポリマーPに合金を混合すること
により一般に高まる。成形材料FMは、特に自動車の分
野に使用するためのほかの重要な利点として、以下の物
質において応力亀裂腐食に対する高い安定性を有する。
【0021】たとえばいわゆる突合せ溶接法で自動車の
テールランプにライト内側部材および外側部材を継ぎ合
わせる際にポリマーPMから離れる、モノマーのメチル
メタクリレート、たとえば不凍液として自動車車体の洗
浄液に使用される、エタノール/水混合物、および内燃
機関の燃料、たとえば高いオクタン価の鉛不含のベンジ
ン。
【0022】これらの物質はその両端における大きなテ
ンター幅を有する。本発明による成形材料FMにおいて
燃料に対するポリマーPMの際立った安定性が高い程度
で得られるという結果が意外であればあるほど、モノマ
ーのメチルメタクリレートおよびエタノール/水混合物
に対する成形材料FMの安定性がポリマーPMの安定性
に比べて明らかに高められる。
【0023】ほかの面で、高い割合のモノマー(p1)
を有するコポリマーPはガソリンに対して一般に低い安
定性を有し、これはポリマーPMに合金を混合すること
により一般に明らかに向上する。
【0024】従って、本発明による成形材料FMは混合
成分PおよびPMの個々の特性の多数の相乗的組合せを
有する。ほかの利点は成形材料FMからの成分の再利用
可能性であり、この成分をたとえば粒状化の後でポリマ
ーPMから粒状化した成分と一緒に透明な高い熱成形安
定性の成形材料に加工することができ、この成形材料を
再び射出成形可能の成形材料として使用することができ
る。たとえば衛生の分野で材料の負荷を水層と空気層の
交換により模擬試験した、いわゆる温水交換試験におけ
る本発明による成形材料FMの特性は更に有利である。
それとともに成形材料FMは家庭の分野においてもきわ
めて適している。
【0025】
【実施例】本発明を以下の実施例により詳細に説明す
る。
【0026】試験方法 1.Kofler-Heizbank法での曇り点TTrの測定によるL
CST(下部臨界溶液温度、前記参照) 2.DIN53460によるビカー軟化温度VET
(℃) 3.DIN51562によるクロロホルム中の換算粘度
ηspez/C 4.DIN54811によるポリマー溶融物の粘度ηs 5.示差熱分析によるガラス転移温度Tg(DSC、前
記参照) 6.ゲル浸透クロマトグラフィーによる平均分子量Mw
(前記参照) 7.耐応力亀裂性 成形材料FMから押出した板を製造し、これから230
×20×4mmの寸法の試料に加工した。試料の表面を
界面活性剤を有する水で洗浄し、試料を試験工程の4日
前に23℃および周囲湿度50%で保存した。
【0027】試験工程 洗浄した試料に23℃で20MPaの曲げ応力を加え
た。その後試料の表面を試験媒体、たとえばモノマーま
たは燃料で完全に湿らせ、試料が破断するまでの時間t
を測定した。
【0028】8.温水交換試験 成形材料FMから再び230×20×4mmの寸法の試
料を射出成形により製造した。試験開始前に試料を少な
くとも1週間23℃および周囲湿度50%で保存した。
【0029】交換は、以下の工程からなっていた。
【0030】1.試料を開始温度65℃でVE水に浸漬
し、VE水中に試料を8時間保存し、この水はこの間室
温に冷却した。
【0031】2.試料を16時間にわたって棚付き乾燥
器内で50℃で乾燥した。
【0032】噴射方向に対して垂直に可視で測定される
最初の亀裂が生じるまでの交換の数を測定した。
【0033】例 例1 コポリマーP1の製造 メチルメタクリレート5500g、スチレン3500g
およびメタクリル酸1000gからなるモノマー混合物
に重合開始剤としてジラウロイルペルオキシド20gお
よび2,2−ビス(t−ブチルペルオキシ)ブタン5g
および分子量調節剤としてt−ドデシルメルカプタン2
7gを加えた。この溶液から重合室内でまずドライアイ
ス上で15分間真空を設定することにより広範に酸素を
除去した。その後水浴中で60℃で2.5時間および5
0℃で36時間重合させた。エンド重合のためにこの室
を引き続き乾燥棚内で120℃で12時間熱処理した。
【0034】ポリマーP1は以下の特性を有した。
【0035】ηspez/C=72cm3g~1 分子量Mw:標準規格としてPMMAを用いてηspez
Cから Mark-Houwinkにより、165000ドルトン ビカー軟化温度VET:120℃ ガラス転移温度Tg:121℃ 温水交換試験:96回交換 耐応力亀裂性(試料が破断するまで) a)メチルメタクリレートに対して: 799秒 b)エタノール/水=75/25に対して: 278秒 c)鉛不含のスーパーベンジンに対して: 158秒 例2〜6 コポリマーP1およびプレキシグラス(商標名)成形材
料8N(メチルメタクリレート99重量%およびメチル
アクリレート1重量%からなるコポリマー、Mw約11
0000ドルトン)からなる混合物の製造 コポリマーP1およびプレキシグラス(商標名)成形材
料8Nからなる混合物を、個々の成分の粒状物を機械的
に混合し、引き続き単軸スクリュー実験押出し機中で溶
融混合することにより製造した。バンド押出し物を相溶
性を可視で評価するためのおよび分解温度(TTr)およ
び熱成形安定性(Tg,VET)を測定するための試料
として使用した。
【0036】 例 混合比 相溶性の TTr Tg VET 溶融粘度ηs P1/8N 可視評価 (℃) (℃) (℃) (220℃/5N) (Pas) 2 80/20 透明 >260 115 116.1 2596 3 60/40 透明 >260 114 114.2 2596 4 40/60 透明 >260 115 112.4 2853 5 20/80 透明 >260 110 111.1 2720 6 0/100 透明 −− −− 108 2460 (比較) 例7〜10 コポリマーP1およびプレキシグラス(商標名)成形材
料8Nからなる混合物の耐応力亀裂性および温水交換試
験に関する特性化 例 混合比 相溶性の 温水交換 耐応力亀裂性(以下のものに対する) 可視評価 試験の (試料が破断するまでの時間、秒) 交換 メチル エタノール/水 鉛不含の メタクリ 75/25 スーパー レート ベンジン 7 90/10 透明 11* 430 159 430 8 75/25 透明 18 89 60 215 9 50/50 透明 11 48 15 78 10 0/100 透明 5 3 8 52 (比較) *ごくわずかの亀裂があり、新たな亀裂が形成されなかった
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 モナ リュッペル ドイツ連邦共和国 ヘヒスト/オーデンバ ルト アシャフェンブルガー シュトラー セ 6 (72)発明者 ゲラルト クロッケ ドイツ連邦共和国 ダルムシュタット ド ライブルンネンシュトラーセ 5 (72)発明者 エルンスト モール ドイツ連邦共和国 ロルシュ モーツァル トシュトラーセ 4

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(p1)スチレンおよび/またはα−メチ
    ルスチレン30〜70重量%、 (p2)エステル基中に1〜6個の炭素原子を有するア
    ルキルメタクリレート29〜70重量%、および (p3)アクリル酸および/またはメタクリル酸1〜2
    0重量%から構成され、その際(p1)、(p2)およ
    び(p3)の合計が100重量%であるコポリマーP1
    〜99重量部、および (pm1)メチルメタクリレート80〜100重量%、
    および (pm2)メチルメタクリレートと共重合可能なモノマ
    ー0〜20重量%から構成されるポリメチルメタクリレ
    ートポリマーPM99〜1重量部からなる相溶性混合物
    からなる、高い透明度を有する熱可塑性成形材料FM。
  2. 【請求項2】 コポリマーPが(p1)30〜55重量
    %、(p2)40〜65重量%および(p3)2〜15
    重量%から構成される請求項1記載の熱可塑性成形材料
    FM。
  3. 【請求項3】 ポリマーPM中のコモノマー(pm2)
    がエステル基中に1〜8個の炭素原子を有するアルキル
    アクリレート、ビニルエステル、芳香族ビニル化合物、
    アクリロニトリルおよび/またはメタクリロニトリルの
    群から選択される請求項1または2記載の熱可塑性成形
    材料FM。
  4. 【請求項4】 コポリマーP中のコモノマー(p2)が
    メチルメタクリレートである請求項1から3までのいず
    れか1項記載の熱可塑性成形材料FM。
  5. 【請求項5】 ポリマーPM中のコモノマー(pm2)
    がメチルメタクリレートである請求項1から4までのい
    ずれか1項記載の熱可塑性成形材料FM。
  6. 【請求項6】 コポリマーPおよびポリマーPMの平均
    分子量Mwが104〜5×105ドルトンである請求項1
    から5までのいずれか1項記載の熱可塑性成形材料F
    M。
  7. 【請求項7】 コポリマーP5〜95重量部およびポリ
    マーPM95〜5重量部からなる混合物から構成される
    請求項1から6までのいずれか1項記載の熱可塑性成形
    材料FM。
  8. 【請求項8】 請求項1から6までのいずれか1項記載
    の熱可塑性成形材料FMからなる成形体。
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