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JP5273395B2 - ポリカーボネート樹脂積層体 - Google Patents

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Description

本発明はポリカーボネート樹脂積層体に関する。更に詳しくは本発明は、ポリカーボネート樹脂シート上に、メチル化メチロールメラミン、特定のアクリル共重合体、架橋剤、トリアジン系紫外線吸収剤および硝酸を含有する熱硬化性樹脂組成物を硬化した皮膜を有する、耐候性、耐湿熱性、耐摩耗性および成形性に優れた積層体に関する。
ポリカーボネート樹脂は透明性、耐熱性、耐湿熱性、加工性および機械的強度に優れ、電気部品、建材部品、自動車部品等に広く利用されているが、表面が軟らかく傷が付きやすい。表面傷付き性の解決方法として一般的にポリカーボネート樹脂シートの表面に透明な硬化皮膜を施す方法が用いられている。かかる透明な硬化皮膜を有するポリカーボネート樹脂シートは硬化皮膜に熱硬化性樹脂を用いた場合、液晶テレビやプロジェクションテレビ、携帯電話、カーナビ等のディスプレイ保護板、ヘルメットシールド、オートバイやスクーター等二輪車の風防用途に使用されている。
表面に透明な硬化皮膜を有するポリカーボネート樹脂シートのかかる特徴を活かした用途として、熱曲げ加工等の二次成形加工を施して最終製品として使用することは知られている。しかしながら、硬化皮膜の耐摩耗性と熱成形加工性は相反する特性が要求されるため、優れた耐摩耗性を有する硬化皮膜は硬質であり、その伸び率が極めて低く脆いことから、熱成形時にポリカーボネート樹脂シートの変形に硬化皮膜が追従することができず、クラックが発生する場合があった。この問題を解消するために、予め熱成形したシートや、射出成形した成形品に塗布する方法があるが、成形品表面に付着した異物を除去するため塗布前に成形品を洗浄しなければならず手間がかかるという問題が生じる。
特許文献1には硬化皮膜に特定の(メタ)アクリレート単量体の光硬化物を用いることで上記問題点を解消することが提案されている。また、特許文献2には特定の2官能ウレタンアクリレートオリゴマーの紫外線硬化物を用いることで上記問題点を解消することが提案されている。しかし、何れも硬化皮膜に光(紫外線)硬化性樹脂を用いているため、熱硬化性樹脂を用いた場合と比較して得られた成形品の耐摩耗性が劣るという欠点がある。
この問題を解消するため、特許文献3では特定の構造を有するアクリル共重合体を配合することによって耐摩耗性が良好で、且つ成形性に優れた透明ポリカーボネート樹脂積層体を提供することが提案されている。
一方で、ポリカーボネート樹脂は耐候性が劣り、屋外使用した場合、すぐに黄変などの劣化が生じる。オートバイやスクーター等二輪車の風防用途に使用する場合、屋外使用に耐えうる耐候性や耐湿熱性が要求されており、例えば米国連邦自動車安全基準(Federal Motor Vehicle Safety Standard)No.205等においては耐候性について改訂がなされるなど厳しい基準が設定されている。この問題を解消するため、硬化塗膜中に紫外線吸収剤を配合することによって耐候性を付与することは知られている。ところが特許文献3で提案されたポリカーボネート樹脂積層体に耐候性を付与する目的でベンゾフェノン系紫外線吸収剤を配合すると、成形性が不十分となる。また硬化触媒としてマレイン酸を配合すると、耐湿熱性が不十分となる問題が生じる。
特開平10−036540号公報 特開平11−343460号公報 特開2007−112862号公報
本発明の目的は、透明性、耐摩耗性、耐候性、耐湿熱性および成形加工性に優れた硬化皮膜となる熱硬化性樹脂組成物を提供することにある。また本発明の目的は、ポリカーボネート樹脂シートとの接着性にも優れた硬化皮膜となる熱硬化性樹脂組成物を提供することにある。
また本発明の目的は、透明性、耐摩耗性、耐候性および耐湿熱性を有し、且つ、成形加工性に優れた積層体を提供することにある。また本発明の目的は、透明性、耐摩耗性、耐候性、耐湿熱性および成形加工性に優れた積層体を製造する方法を提供することにある。
本発明者らは、硬化皮膜を有するポリカーボネート樹脂シートにおける前記問題点を解決すべく、鋭意検討した。その結果、メチル化メチロールメラミン(A)、特定のアクリル共重合体(B)およびトリアジン系紫外線吸収剤(C)を含有させた熱硬化性樹脂組成物を熱硬化させた皮膜は、成形性特に伸び性に優れることを見出した。また、該熱硬化性樹脂組成物において硬化剤として硝酸(D)を用いると、耐湿熱性に優れた硬化皮膜が得られることを見出し、本発明を完成した。
即ち、本発明によれば、
1. 100重量部のメチル化メチロールメラミン(A)、
1〜100重量部のアクリル共重合体(B)、
ここで、アクリル共重合体(B)は、
(i)50〜99モル%の下記式(1)で示される繰返し単位(B−1単位)、
Figure 0005273395
(但し、式中Xは水素原子もしくはメチル基であり、Rは炭素数1〜5のアルキル基である。)
(ii)0〜35モル%の下記式(2)で示される繰返し単位(B−2単位)、
Figure 0005273395
(但し、式中Yは水素原子もしくはメチル基であり、Rは炭素数6〜20のシクロアルキル基である。)および
(iii)1〜35モル%の下記式(3)で示される繰返し単位(B−3単位)、
Figure 0005273395
(但し、式中Zは水素原子もしくはメチル基であり、Rは炭素数2〜5のアルキレン基である。)
を含有し、全繰り返し単位100モル%中、(B−1)〜(B−3)単位の合計が少なくとも70モル%である、
4〜28重量部のトリアジン系紫外線吸収剤(C)、
2〜9重量部の硝酸(D)、
10〜200重量部の、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、デカンジオール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコールおよびシクロヘキサンジメタノールからなる群より選ばれる少なくとも一種の架橋剤(E)、および
200〜42,000重量部の溶剤(F)、
を含有する熱硬化性樹脂組成物、
2. アクリル共重合体(B)は、50〜99モル%のエチルメタクリレート(B−1単位)、0〜35モル%のシクロヘキシルメタクリレート(B−2単位)および1〜35モル%の2−ヒドロキシエチルメタクリレート(B−3単位)を含有する前項1記載の樹脂組成物、
3. トリアジン系紫外線吸収剤(C)が、下記式(4)で表される前項1記載の樹脂組成物、
Figure 0005273395
{式中Rは、炭素数1〜18のアルキル基、−CHCH(OH)CHO−Rで表される置換基または−CH(CH)C(O)O−Rで表される置換基を表す(ここでRは、炭素数1〜18のアルキル基、Rは、炭素数1〜18のアルキル基である。)。Rは水素原子、炭素数1〜18のアルキル基または炭素数1〜18のアルコキシ基を表す。R、Rは各々独立に、水素原子、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基、または炭素数1〜18のアルキル基もしくはハロゲン原子で置換されていてもよいフェニル基を表す。Vは、水素原子、OH基または炭素数1〜12のアルキル基を表す。}
4. 架橋剤(E)の含有量は、メチル化メチロールメラミン(A)100重量部に対し20〜15重量部である前項1記載の樹脂組成物、
5. 溶剤(F)は、炭素原子数1〜5のアルキルアルコール、セロソルブ類および芳香族炭化水素類からなる群より選ばれる少なくとも一種である前項1記載の樹脂組成物、
6. ポリカーボネート樹脂シートおよびその少なくとも一面に積層された硬化皮膜を含む積層体であって、硬化皮膜は前項1に記載の熱硬化性樹脂組成物を熱硬化した膜であることを特徴とする積層体、
7. キセノンアーク光源、放射照度60W/m、ブラックパネル温度70±3℃、相対湿度50±5%、水噴霧サイクル120分照射中18分噴霧、積算露光量306MJ/mの条件で行った暴露試験前後のΔ全光線透過率値(ΔTt)が3%以下で、且つΔ黄変度値(ΔYI)が5以下である前項6記載の積層体、
8. 60℃、相対湿度95%の恒温恒湿槽中に168時間放置後、硬化皮膜にカッターで1mm間隔に縦横に各11本の切れ目を入れて100個のマス目を作り、この目にセロテープ(登録商標)(ニチバン(株)製粘着テープ)を貼り付け、90°の方向に一気に剥したとき、硬化皮膜が剥離せず、残ったマス目の数が100である前項6記載の積層体、
9. 硬化皮膜の伸び率が、4.4%以上である前項6記載の積層体、
10. 硬化皮膜の厚さが1〜10μmである前項6記載の積層体、
11. テーバー試験機を用いて、摩耗輪CS−10F、荷重500g/輪、回転速度70rpmにて測定した100回転後のヘーズ値と初期のヘーズ値との差(Δヘーズ値)が10%以下である前項6記載の積層体、
12. ポリカーボネート樹脂シートの厚さが0.4〜8.0mmである前項6記載の積層体、
13. (i)ポリカーボネート樹脂シートに前項1記載の熱硬化性樹脂組成物を塗布し塗膜を形成し、(ii)塗膜を熱硬化し硬化皮膜を形成する、各工程からなる積層体の製造方法、
が提供される。以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の熱硬化性樹脂組成物は、透明性、耐摩耗性、耐候性、耐湿熱性および成形加工性に優れた硬化皮膜となる。本発明の熱硬化性樹脂組成物は、ポリカーボネート樹脂シートとの接着性にも優れるので、ポリカーボネート樹脂シートの皮膜として有用である。本発明の積層体は、透明性、耐摩耗性、耐候性および耐湿熱性を有し、且つ、成形加工性に優れる。本発明の積層体の製造方法によれば、透明性、耐摩耗性、耐候性、耐湿熱性および成形加工性に優れた積層体を製造することできる。
〈ポリカーボネート樹脂シート〉
本発明において、ポリカーボネート樹脂シートが用いられる。ポリカーボネート樹脂シートの厚さは特に制限されないが、0.4〜8.0mmの範囲が好ましく、0.5〜5.0mmの範囲がより好ましい。ポリカーボネート樹脂シートは透明であることが好ましい。即ち、ポリカーボネート樹脂シートのヘーズ値は10%以下が好ましく、5%以下がより好ましく、1%以下が特に好ましい。本発明で使用するポリカーボネート樹脂シートは、下記ポリカーボネート樹脂を用い任意の方法で製造されるが、溶融押出法で容易に製造することができる。
本発明で使用されるポリカーボネート樹脂は、一例として二価フェノールとカーボネート前駆体とを反応させて得られる芳香族ポリカーボネート樹脂である。ここで使用する二価フェノールの代表的な例としては、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(通称ビスフェノールA)、2,2−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3−メチルブタン、9,9−ビス{(4−ヒドロキシ−3−メチル)フェニル}フルオレン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3−ジメチルブタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−4−メチルペンタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンおよびα,α´−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−m−ジイソプロピルベンゼン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)サルファイド、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホン等が挙げられ、なかでもビスフェノールAが好ましい。これらの二価フェノールは単独または2種以上を混合して使用できる。
カーボネート前駆体としては例えばホスゲン、ジフェニルカーボネート、上記二価フェノール類のビスクロロホーメート等が挙げられ、中でもホスゲンおよびジフェニルカーボネートが特に好ましい。
かかるポリカーボネート樹脂を製造するには、任意の方法が採用されるが、例えばカーボネート前駆体としてホスゲンを使用する溶液法またはカーボネート前駆体としてジフェニルカーボネートを用いる溶融法が好ましく採用される。
ホスゲンを使用する溶液法即ちホスゲン法は、酸結合剤および有機溶媒の存在下で反応させる。酸結合剤としては例えば水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物またはピリジン等のアミン化合物が用いられ、溶媒としては例えば塩化メチレンやクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素が用いられる。また反応促進のために例えば第三級アミンや第四級アンモニウム塩等の触媒を用いることもできる。反応温度は通常0〜40℃であり、反応時間は数分〜5時間である。
また、ジフェニルカーボネートを用いる溶融法、即ちエステル交換法は、不活性ガス雰囲気下所定割合の二価フェノール成分をジフェニルカーボネートと加熱しながら攪拌して、生成するアルコールまたはフェノール類を留出させる方法により行われる。反応温度は生成するアルコールまたはフェノール類の沸点等により異なるが、通常120〜350℃の範囲である。反応はその初期から減圧にして生成するアルコールまたはフェノール類を留出させながら完結させる。また反応を促進するために通常のエステル交換反応用触媒を使用することもできる。
ポリカーボネート樹脂の分子量は、粘度平均分子量(M)で10,000〜50,000が好ましく、15,000〜35,000がより好ましい。かかる粘度平均分子量を有するポリカーボネート樹脂は、十分な強度が得られ、また、成形時の溶融流動性も良好であり好ましい。本発明でいう粘度平均分子量は塩化メチレン100mlにポリカーボネート樹脂0.7gを20℃で溶解した溶液から求めた比粘度(ηsp)を次式に挿入して求めたものである。
ηsp/c=[η]+0.45×[η]c(但し[η]は極限粘度)
[η]=1.23×10−40.83
c=0.7
かかるポリカーボネート樹脂には、必要に応じて亜燐酸エステル、燐酸エステル、ホスホン酸エステル等の安定剤、テトラブロムビスフェノールA、テトラブロムビスフェノールAの低分子量ポリカーボネート、デカブロオジフェノール等の難燃剤、着色剤、滑剤等を添加することができる。
〈熱硬化性樹脂組成物〉
本発明の熱硬化性樹脂組成物は、100重量部のメチル化メチロールメラミン(A)、1〜100重量部のアクリル共重合体(B)、4〜28重量部のトリアジン系紫外線吸収剤(C)、2〜9重量部の硝酸(D)、10〜200重量部の、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、デカンジオール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコールおよびシクロヘキサンジメタノールからなる群より選ばれる少なくとも一種の架橋剤(E)、および200〜42,000重量部の溶剤(F)を含有する。
(メチル化メチロールメラミン(A))
メチル化メチロールメラミン(A)は自己架橋しており、1.4〜2.0量体であることが望ましい。1.4量体より小さいと反応性が高いため溶液状態での保存安定性が悪くなり、2.0量体より大きいと得られる硬化皮膜の伸び率が低く成形加工性が悪い。
(アクリル共重合体(B))
熱硬化性樹脂組成物は、アクリル共重合体(B)を含有する。アクリル共重合体(B)は、
(i)50〜99モル%の下記式(1)で示される繰返し単位(B−1単位)、
Figure 0005273395
(但し、式中Xは水素原子もしくはメチル基であり、Rは炭素数1〜5のアルキル基である。)
(ii)0〜35モル%の下記式(2)で示される繰返し単位(B−2単位)、
Figure 0005273395
(但し、式中Yは水素原子もしくはメチル基であり、Rは炭素数6〜20のシクロアルキル基である。)および
(iii)1〜35モル%の下記式(3)で示される繰返し単位(B−3単位)
Figure 0005273395
(但し、式中Zは水素原子もしくはメチル基であり、Rは炭素数2〜5のアルキレン基である。)
を含有し、全繰り返し単位100モル%中、(B−1)〜(B−3)単位の合計が少なくとも70モル%、好ましくは少なくとも80モル%、より好ましくは少なくとも90モル%である。
B−1単位に対応するアルキル(メタ)アクリレートとしては、メチルメタクリレートまたはエチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレートなどが挙げられ、単独でまたは両者を混合して使用できる。なかでもエチルメタクリレートが好ましく採用される。
B−2単位に対応する炭素数6〜20のシクロアルキル基を有するアクリレートまたはメタクリレートモノマーとしては、分子内に少なくとも1つの炭素数6〜20のシクロアルキル基を有するアクリレートまたはメタクリレートであれば特に制限はない。
具体例としては、シクロヘキシルアクリレート、4−メチルシクロヘキシルアクリレート、2,4−ジメチルシクロヘキシルアクリレート、2,4,6−トリメチルシクロヘキシルアクリレート、4−t−ブチルシクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメチルアクリレート、4−メチルシクロヘキシルメチルアクリレート、2,4−ジメチルシクロヘキシルメチルアクリレート、2,4,6−トリメチルシクロヘキシルメチルアクリレート、4−t−ブチルシクロヘキシルメチルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、4−メチルシクロヘキシルメタクリレート、2,4−ジメチルシクロヘキシルメタクリレート、2,4,6−トリメチルシクロヘキシルメタクリレート、4−t−ブチルシクロヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメチルメタクリレート、4−メチルシクロヘキシルメチルメタクリレート、2,4−ジメチルシクロヘキシルメチルメタクリレート、2,4,6−トリメチルシクロヘキシルメチルメタクリレート、4−t−ブチルシクロヘキシルメチルメタクリレートなどの化合物が挙げられ、これらは単独または2種以上を混合して使用できる。なかでもシクロヘキシルメタクリレートが好ましく採用される。
B−3単位に対応するヒドロキシ基を有するアクリレートまたはメタクリレートモノマーとしては、具体的には、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、3−ヒドロキシプロピルアクリレート、3−ヒドロキシプロピルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、4−ヒドロキシブチルメタクリレート、3−ヒドロキシブチルアクリレート、3−ヒドロキシブチルメタクリレート、2−ヒドロキシブチルアクリレート、2−ヒドロキシブチルメタクリレート等が挙げられ、これらは単独または2種以上を混合して使用できる。なかでも2−ヒドロキシエチルメタクリレートが好ましく採用される。
従って、アクリル共重合体(B)は、50〜99モル%のエチルメタクリレート(B−1単位)、0〜35モル%のシクロヘキシルメタクリレート(B−2単位)および1〜35モル%の2−ヒドロキシエチルメタクリレート(B−3単位)を含有することが好ましい。
アクリル共重合体(B)の全繰り返し単位100モル%中、B−1単位の割合は、50〜99モル%であり、好ましくは60〜99モル%、より好ましくは70〜99モル%である。B−2単位の割合は、0〜35モル%であり、好ましくは1〜35モル%であり、より好ましくは5〜30モル%である。B−3単位の割合は、1〜35モル%であり、好ましくは3〜25モル%であり、より好ましくは5〜15モル%である。
B−1単位の割合が50モル%より少ないと、白化などの外観不具合を招くため好ましくない。B−2単位の割合が35モル%を超えると、硬化皮膜と基材との密着性および耐摩耗性が低下するため好ましくない。B−3単位の割合が35モル%を超えると、硬化皮膜の耐摩耗性が低下するため好ましくなく、1モル%未満ではヒドロキシ基が不足するためアクリル共重合体が主剤である熱硬化性樹脂と充分に反応が進まず、塗膜耐久性が得られないため好ましくない。
さらに本発明におけるアクリル共重合体は、機能性付与等のため他の繰返し単位を含んでいてもよい。他の繰返し単位はアクリル共重合体の全繰り返し単位100モル%に対して好ましくは30モル%以下の範囲、より好ましくは20モル%以下の範囲、特に好ましくは10モル%以下の範囲である。これらの他の繰返し単位としてはアクリレートまたはメタクリレートモノマーと共重合可能なビニル系モノマーを共重合することで導入できる。例えば、接着性あるいは耐久性を向上させる目的で、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸アミド、メタクリル酸アミド、2―エチルヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ドデシルアクリレート、ドデシルメタクリレート等を共重合してもよい。これらは単独または2種以上を混合して使用できる。また、アクリル共重合体は単一組成のものを単独で使用する必要はなく、アクリル共重合体を2種以上混合して使用してもよい。
アクリル共重合体(B)の分子量は、重量平均分子量で20,000以上が好ましく、50,000以上がより好ましく、また、重量平均分子量で1千万以下のものが好ましく使用される。
また、熱硬化性樹脂組成物中のアクリル共重合体(B)の含有量は、メチル化メチロールメラミン(A)100重量部に対して1〜100重量部、好ましくは3〜90重量部、より好ましくは5〜70重量部である。かかる範囲とすることにより、メラミン樹脂の充分な耐摩耗性を有した上で、さらに成形性に優れた積層体を得ることができる。
(トリアジン系紫外線吸収剤(C))
紫外線吸収剤としてはトリアジン系紫外線吸収剤(C)を用いる。熱硬化性樹脂組成物中のトリアジン系紫外線吸収剤(C)の含有量は、メチル化メチロールメラミン(A)100重量部に対し、4重量部以上であり、6重量部以上が好ましく、8重量部以上がより好ましく、10重量部以上がさらに好ましく、また、28重量部以下であり、24重量部以下が好ましく、20重量部以下がより好ましく、18重量部以下がさらに好ましい。含有量が少なすぎると耐候性を付与することができず、また多すぎると耐候試験後の塗膜表面に白点など劣化が生じる。トリアジン系紫外線吸収剤を用いることにより、硬化皮膜の成形性、とくに伸び性が良くなる。
トリアジン系紫外線吸収剤(C)としては、下記式(4)で表されるトリアジン系紫外線吸収剤が好ましい。
Figure 0005273395
式中Rは、炭素数1〜18、好ましくは3〜16、より好ましくは4〜8のアルキル基、−CHCH(OH)CHO−Rで表される置換基または−CH(CH)C(O)O−Rで表される置換基を表す。Rは、炭素数1〜18、好ましくは3〜16、より好ましくは6〜14のアルキル基である。Rは、炭素数1〜18、好ましくは3〜16、より好ましくは6〜10のアルキル基である。R、R、Rのアルキル基として、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等が挙げられる。
は水素原子、炭素数1〜18のアルキル基または炭素数1〜18のアルコキシ基を表す。アルキル基の炭素数は、好ましくは1〜8、より好ましくは1〜4である。アルキル基として、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等が挙げられる。アルコキシ基の炭素数は、好ましくは1〜8、より好ましくは1〜4である。アルコキシ基として、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等が挙げられる。
、Rは各々独立に、水素原子、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基、または炭素数1〜18のアルキル基もしくはハロゲン原子で置換されていてもよいフェニル基を表す。アルキル基の炭素数は、好ましくは1〜8、より好ましくは1〜4である。アルキル基として、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等が挙げられる。アルコキシ基の炭素数は、好ましくは1〜8、より好ましくは1〜4である。アルコキシ基として、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等が挙げられる。フェニル基に置換するアルキル基の炭素数は、好ましくは3〜16、より好ましくは4〜8である。アルキル基として、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等が挙げられる。ハロゲン原子として、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等が挙げられる。
Vは、水素原子、OH基または炭素数1〜12のアルキル基を表す。アルキル基の炭素数は、好ましくは1〜8、より好ましくは1〜4である。アルキル基として、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等が挙げられる。
式(4)で示されるトリアジン系紫外線吸収剤として具体的には、チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製の、
(1)チヌビン1577(Rはヘキシル基、R、R、RおよびVは水素原子)、
(2)チヌビン400(Rは−CHCH(OH)CHO−R(Rはドデシル基およびトリデシル基)、R、R、RおよびVは水素原子)、
(3)チヌビン405(Rは−CHCH(OH)CHO−R(Rはオクチル基)、R、R、RおよびVはメチル基)、
(4)チヌビン460(Rはブチル基、R、R、Rはブチルオキシ基、VはOH基)、
(5)チヌビン479(Rは−CH(CH)C(O)O−R(Rはオクチル基)、Rは水素原子、RおよびRはフェニル基、Vは水素原子)、等が挙げられる。これらは単独または2種以上を混合して使用できる。
(硝酸(D))
硬化剤としては硝酸(D)を用いる。硝酸(D)の含有量は、硝酸の60重量%水溶液としてメチル化メチロールメラミン(A)100重量部に対し2〜9重量部であり、好ましくは3〜8重量部であり、より好ましくは4〜7重量部である。従って、HNOとしては、メチル化メチロールメラミン(A)100重量部に対し1.2〜5.4重量部であり、好ましくは1.8〜4.8重量部であり、より好ましく2.4〜4.2重量部である。含有量が少なすぎると硬化が完全に起こらず耐摩耗性が低下し、また多すぎると金属製の製造設備の腐食が生じるなどの不具合が生じる。
硬化剤としてマレイン酸を用いると、マレイン酸は揮発性が低く硬化皮膜中に残存し、硬化皮膜を劣化させる傾向が高いが、硝酸は、マレイン酸に比べ揮発性が高く、硬化皮膜中に残存する恐れが少なく硬化皮膜の耐久性を維持できる利点がある。
(架橋剤(E))
架橋剤(E)としては、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、デカンジオール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。これらは1種または2種以上を混合して使用できる。架橋剤(E)の含有量は、メチル化メチロールメラミンの官能基および架橋剤の官能基が等モル量になることが目安とされ、メチル化メチロールメラミン(A)100重量部に対し、10〜200重量部、好ましくは20〜150重量部である。
(溶剤(F))
溶剤(F)としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコール等の炭素原子数1〜5のアルキルアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等のセロソルブ類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類等が挙げられる。これらは1種または2種以上を混合して使用できる。熱硬化性樹脂組成物中の溶剤(F)の含有量は、メチル化メチロールメラミン(A)100重量部に対し、好ましくは200〜42,000重量部であり、より好ましく400〜12,000重量部である。即ち、固形成分の濃度が好ましくは1〜50重量%、より好ましくは3〜30重量%の範囲となるような量が望ましい。
(他の成分)
熱硬化性樹脂組成物は、必要に応じて種々の添加剤を配合することも可能である。添加剤として、レベリング剤、消泡剤、帯電防止剤等が挙げられる。
熱硬化性樹脂組成物は、メチル化メチロールメラミン(A)、アクリル共重合体(B)、トリアジン紫外線吸収剤(C)、硝酸(D)、架橋剤(E)、および溶剤(F)を混合することにより調製することができる。
〈積層体の製造方法〉
本発明の積層体は、(i)ポリカーボネート樹脂シートに前記熱硬化性樹脂組成物を塗布し塗膜を形成する工程、(ii)塗膜を熱硬化し硬化皮膜を形成する工程により製造することができる。
硝酸(D)は、反応性が高いので、ポリカーボネート樹脂シートに塗布する直前に添加することが好ましい。従って、本発明の積層体は、
(0-1)メチル化メチロールメラミン(A)、アクリル共重合体(B)、トリアジン紫外線吸収剤(C)、架橋剤(E)、および溶剤(F)を混合し、熱硬化性樹脂組成物の前駆体を得る工程、
(0−2) 該前駆体に硝酸(D)を添加する工程、
(i)ポリカーボネート樹脂シートに熱硬化性樹脂組成物を塗布し塗膜を形成する工程、
(ii)塗膜を熱硬化し硬化皮膜を形成する工程、
により製造することができる。
(塗膜を形成する工程)
ポリカーボネート樹脂シートに熱硬化性樹脂組成物の塗膜を形成する手段としては、噴霧コート法、フローコート法、ディッピング法、ローラーコート法、バーコート法等の任意の方法を用いればよい。噴霧コート法、フローコート法、ディッピング法がより好ましい。塗膜は、用途に応じて片面のみに形成しても両面に形成してもよい。
(熱硬化工程)
熱硬化の手段としては、熱風乾燥や赤外線乾燥等を用い、通常90〜140℃の雰囲気下で10〜90分間加熱することが好ましく、更には110〜130℃の雰囲気下で30〜75分間加熱することがより好ましい。加熱処理温度が90℃より低いと、架橋反応が十分促進されないため、得られた硬化皮膜は、耐摩耗性や密着性などが不足する可能性があるため適さない。また、140℃を超える高温で加熱すると、ポリカーボネート樹脂シートに熱反りなどの変形が生じる可能性があるため適さない。
得られる硬化皮膜の厚さは1〜10μmの範囲が好ましく、2〜8μmの範囲がより好ましい。硬化皮膜の厚さが1μmより薄くなると十分な耐摩耗性が得られない。10μmより厚くなると成形加工時に硬化皮膜にクラックが生じやすくなるため望ましくない。また硬化皮膜を形成するに当り、硬化皮膜とポリカーボネート樹脂シートとの密着性をより強くするために種々の前処理をすることも可能である。前処理として、ポリカーボネート樹脂板表面をコロナ放電、紫外線照射等の処理をする方法、モノエタノールアミンとイソブタノールの混合溶液を塗布した後90〜120℃で数分間加熱乾燥する方法、プライマー層としてアクリル層を設ける方法が挙げられる。
〈積層体〉
本発明の積層体は、ポリカーボネート樹脂シートおよびその少なくとも一面に積層された硬化皮膜を含み、硬化皮膜は前記熱硬化性樹脂組成物を熱硬化した膜であることを特徴とする積層体である。本発明の積層体は、耐候性、耐湿熱性および耐摩耗性が良好で、且つ成形性に優れる。
本発明の積層体において、耐候性はJIS K 7350−2に従って、キセノン耐候試験機を用いて、キセノンアーク光源、放射照度60W/m、ブラックパネル温度70±3℃、相対湿度50±5%、水噴霧サイクル120分照射中18分、積算露光量306MJ/mの条件で行った暴露試験後における全光線透過率値から初期の全光線透過率値を引いた値(ΔTt)、および黄変度(ΔYI)で評価される。全光線透過率、黄変度はJIS K 7105に従って測定したものである。
本発明の積層体の耐候性は、ΔTtが好ましくは3%以下、より好ましくは2%以下であり、ΔYIが好ましくは5以下、より好ましくは4以下である。
耐湿熱性は、恒温恒湿槽を用いて、60℃、相対湿度95%条件で168時間放置後における硬化皮膜表面の目視チェック、および硬化皮膜の密着性で評価される。
硬化皮膜の密着性は、硬化皮膜にカッターで1mm間隔に縦横に各11本の切れ目を入れて100個のマス目を作り、この目にセロテープ(登録商標)(ニチバン(株)製粘着テープ)を貼り付け、90°の方向に一気に剥した後、硬化皮膜が剥離せず、残ったマス目の数を数えたものである。
本発明の積層体の耐湿熱性は、目視チェックにおいて硬化皮膜表面にクラック、白化、ゆず肌、剥がれなどが見られず、また密着性が好ましくは100である。
摩耗性はJIS K 6735に従って、テーバー試験機を用いて、摩耗輪CS−10F、荷重500g/輪、回転速度70rpmにて測定したものであり、耐摩耗性としては100回転後のヘーズ値から初期のヘーズ値を引いた値(Δヘーズ値)で評価される。本発明の積層体の耐摩耗性は好ましくは10%以下であり、より好ましくは7%以下であり。特に好ましくは5%以下である。
また170℃における硬化皮膜の伸び率が、好ましくは4.4%以上であり、熱成形性に優れる。伸び率の上限としては10%以下で充分な効果を有する。
以下に実施例により本発明を更に説明する。なお、実施例中の部は重量部であり、評価は以下の方法で行った。
(1)硬化皮膜の耐候性
板厚4.0mmで寸法68×68mmに切断した試料を、キセノンアーク光源、放射照度60W/m、ブラックパネル温度73℃、相対湿度50%、水噴霧サイクル120分照射中18分噴霧に設定した耐候試験機中で1,417時間処理し、処理後の試料の外観をチェックし、処理前後の全光線透過率(%)の差ΔTt、黄変度の差ΔYIを下記の方法で測定した。
Ttは、積分球式光線透過率測定機を用いてJIS K 7105に従って測定した。YIは、色差計を用いてJIS K 7105に従って測定した。
(2)硬化皮膜の耐湿熱性
板厚4.0mmで寸法68×68mmに切断した試料を、60℃、相対湿度95%に設定した恒温恒湿槽中に168時間放置した後、硬化皮膜表面のクラック、白化、ゆず肌、剥がれなどを目視チェックした。その後、(7)に示す方法で硬化皮膜の密着性を確認した。
(3)硬化皮膜の伸び性
板厚4.0mmで寸法60×200mmに切断した2枚の試料を、170℃に設定した熱風循環乾燥機中に15分間放置した後、曲率が異なる木型に、硬化皮膜を外側にして、1枚ずつあて、木型に沿って熱曲げ成形を行い、そのまま室温まで放冷し、硬化皮膜表面のクラックや剥がれなどを目視チェックした。クラックや剥がれが観察されない場合は、その曲率の木型に対応する硬化皮膜の伸び率を有するものと判断した。
木型の曲率(R)は、50mm、240mmの2種類を用いた。これら木型を用いた際の硬化皮膜の伸び率は下式(イ)からそれぞれ4.4%、1.0%となる。
硬化皮膜の伸び性の判断は、硬化皮膜の伸び率が4.4%以上の場合:○、1.0%以上4.4%未満の場合:△、1.0%未満の場合:×で示した。
Figure 0005273395
t:ポリカーボネート樹脂板の厚み(mm)
r:ポアソン比
R:木型の曲率(mm)
(4)硬化被膜のヘーズ
積分球式ヘーズメーターを用いてJIS K 6735に従い測定した。
(5)硬化皮膜の耐摩耗性
テーバー試験機を用いてJIS K 6735に従って測定した。摩耗輪にはCS−10Fを使用し、荷重500g/輪、回転速度70rpmにて測定した。測定値は100回転後のヘーズ値から初期のヘーズ値を引いた値とした。
(6)硬化皮膜の膜厚
光干渉式膜厚計[大塚電子(株)製MCPD−1000]を用いて塗膜屈折率1.55で膜厚を測定した。
(7)硬化皮膜の密着性
硬化皮膜にカッターで1mm間隔に縦横に各11本の切れ目を入れて100個のマス目を作り、この目にセロテープ(登録商標)(ニチバン(株)製粘着テープ)を貼り付けた後、90°の方向に一気に剥した。硬化皮膜が剥離せず、残ったマス目の数を数えた。
(アクリル共重合体(B)の合成)
[参考例1]
還流冷却器および撹拌装置を備え窒素置換したフラスコ中に、エチルメタクリレート(以下EMAと省略する)79.9部(0.7モル)、シクロヘキシルメタクリレート(以下CHMAと省略する)33.6部(0.2モル)、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(以下HEMAと省略する)13.0部(0.1モル)、メチルイソブチルケトン126.6部(以下MIBKと省略する)および2−ブタノール(以下2−BuOHと省略する)63.3部を添加混合した。混合物に窒素ガスを15分間通気して脱酸素した後、窒素ガス気流下にて70℃に昇温し、アゾビスイソブチロニトリル(以下AIBNと省略する)0.33部を加え、窒素ガス気流中、70℃で5時間攪拌下に反応させた。さらにAIBN0.08部を加えて80℃に昇温し3時間反応させ、不揮発分濃度が39.6%のアクリル共重合体溶液(B−i)を得た。アクリル共重合体の重量平均分子量はGPCの測定(カラム;Shodex GPCA−804、溶離液;THF)からポリスチレン換算で125,000であった。
[参考例2]
還流冷却器および撹拌装置を備え窒素置換したフラスコ中に、EMA102.7部(0.9モル)、HEMA13.0部(0.1モル)、MIBK115.7部および2−BuOH57.9部を添加混合した。混合物に窒素ガスを15分間通気して脱酸素した後、窒素ガス気流下にて70℃に昇温し、AIBN0.33部を加え、窒素ガス気流中、70℃で5時間攪拌下に反応させた。さらにAIBN0.08部を加えて80℃に昇温し3時間反応させ、不揮発分濃度が39.6%のアクリル共重合体溶液(B−ii)を得た。アクリル共重合体の重量平均分子量はGPCの測定(カラム;Shodex GPCA−804、溶離液;THF)からポリスチレン換算で130,000であった。
実施例1
(i)メチル化メチロールメラミン塗料の調製
メチル化メチロールメラミン[日本サイテックインダストリーズ(株)製 サイメル301(自己架橋度1.4)] 100部、
トリアジン系紫外線吸収剤 [チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製 TINUVIN−400] 6部、
硝酸(濃度60重量%) 5部、
1,6−ヘキサンジオール 60部、
イソプロピルアルコール 300部、
イソブチルアルコール 554部、
エチレングリコールモノブチルエーテル 47部、
を混合して、更にこの溶液に上記アクリル共重合体溶液(B−i)62.5部を配合してメチル化メチロールメラミン塗料を得た。
(ii)積層体の製造
厚さ4.0mm、幅200mm、長さ300mmの粘度平均分子量23,900のポリカーボネート樹脂シート[帝人化成(株)パンライトシートPC−1111]の表面に上記(i)で得たメチル化メチロールメラミン塗料をフローコート法で塗布し、10分間室温に放置した後、120℃の熱風循環乾燥機中で60分間加熱乾燥して表1記載の膜厚の硬化皮膜を有した積層体を得た。
得られた積層体の硬化皮膜の耐候性、耐湿熱性、伸び性、ヘーズ、耐摩耗性および密着性の評価を行い、その結果を表1に示した。
実施例2〜5、比較例1〜6
紫外線吸収剤および硬化触媒として表1記載のものを表1記載の量用いる以外は実施例1(i)と同様の方法でメチル化メチロールメラミン塗料を調製し、実施例1(ii)と同様の方法でメチル化メチロールメラミン塗料をポリカーボネート樹脂シートに塗布し、表1記載の膜厚の硬化皮膜を有した積層体を得た。
実施例6
メチル化メチロールメラミンとして[日本サイテックインダストリーズ(株)製 サイメル303(自己架橋度1.7)]を100部用いる以外は実施例1(i)と同様の方法でメチル化メチロールメラミン塗料を調製し、実施例1(ii)と同様の方法でメチル化メチロールメラミン塗料をポリカーボネート樹脂シートに塗布し、表1記載の膜厚の硬化皮膜を有した積層体を得た。
実施例7
アクリル共重合体溶液(B−ii)を30重量部用いる以外は実施例1(i)と同様の方法でメチル化メチロールメラミン塗料を調製し、実施例1(ii)と同様の方法でメチル化メチロールメラミン塗料をポリカーボネート樹脂シートに塗布し、表1記載の膜厚の硬化皮膜を有した積層体を得た。
実施例8
紫外線吸収剤としてトリアジン系紫外線吸収剤 [チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製 TINUVIN−405]を10重量部用いる以外は実施例1(i)と同様の方法でメチル化メチロールメラミン塗料を調製し、実施例1(ii)と同様の方法でメチル化メチロールメラミン塗料をポリカーボネート樹脂シートに塗布し、表1記載の膜厚の硬化皮膜を有した積層体を得た。
得られた積層体の硬化皮膜の耐候性、耐湿熱性、伸び性、ヘーズ、耐摩耗性、膜厚および密着性の評価を行い、その結果を表1に示した。
Figure 0005273395
本発明の積層体は、立体成形性および屋外使用に耐えうる性能を必要とするヘルメットシールドやオートバイやスクーター等二輪車の風防、建設車両の窓等に特に有用である。

Claims (13)

  1. 100重量部のメチル化メチロールメラミン(A)、
    1〜100重量部のアクリル共重合体(B)、
    ここで、アクリル共重合体(B)は、
    (i)50〜99モル%の下記式(1)で示される繰返し単位(B−1単位)、
    Figure 0005273395
    (但し、式中Xは水素原子もしくはメチル基であり、Rは炭素数1〜5のアルキル基である。)
    (ii)0〜35モル%の下記式(2)で示される繰返し単位(B−2単位)、
    Figure 0005273395
    (但し、式中Yは水素原子もしくはメチル基であり、Rは炭素数6〜20のシクロアルキル基である。)および
    (iii)1〜35モル%の下記式(3)で示される繰返し単位(B−3単位)、
    Figure 0005273395
    (但し、式中Zは水素原子もしくはメチル基であり、Rは炭素数2〜5のアルキレン基である。)
    を含有し、全繰り返し単位100モル%中、(B−1)〜(B−3)単位の合計が少なくとも70モル%である、
    4〜28重量部のトリアジン系紫外線吸収剤(C)、
    2〜9重量部の硝酸(D)、
    10〜200重量部の、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、デカンジオール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコールおよびシクロヘキサンジメタノールからなる群より選ばれる少なくとも一種の架橋剤(E)、および
    200〜42,000重量部の溶剤(F)、
    を含有する熱硬化性樹脂組成物。
  2. アクリル共重合体(B)は、50〜99モル%のエチルメタクリレート(B−1単位)、0〜35モル%のシクロヘキシルメタクリレート(B−2単位)および1〜35モル%の2−ヒドロキシエチルメタクリレート(B−3単位)を含有する請求項1記載の樹脂組成物。
  3. トリアジン系紫外線吸収剤(C)が、下記式(4)で表される請求項1記載の樹脂組成物。
    Figure 0005273395
    {式中Rは、炭素数1〜18のアルキル基、−CHCH(OH)CHO−Rで表される置換基または−CH(CH)C(O)O−Rで表される置換基を表す(ここでRは、炭素数1〜18のアルキル基、Rは、炭素数1〜18のアルキル基である。)。Rは水素原子、炭素数1〜18のアルキル基または炭素数1〜18のアルコキシ基を表す。R、Rは各々独立に、水素原子、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基、または炭素数1〜18のアルキル基もしくはハロゲン原子で置換されていてもよいフェニル基を表す。Vは、水素原子、OH基または炭素数1〜12のアルキル基を表す。}
  4. 架橋剤(E)の含有量は、メチル化メチロールメラミン(A)100重量部に対し20〜150重量部である請求項1記載の樹脂組成物。
  5. 溶剤(F)は、炭素原子数1〜5のアルキルアルコール、セロソルブ類および芳香族炭化水素類からなる群より選ばれる少なくとも一種である請求項1記載の樹脂組成物。
  6. ポリカーボネート樹脂シートおよびその少なくとも一面に積層された硬化皮膜を含む積層体であって、硬化皮膜は請求項1に記載の熱硬化性樹脂組成物を熱硬化した膜であることを特徴とする積層体。
  7. キセノンアーク光源、放射照度60W/m、ブラックパネル温度70±3℃、相対湿度50±5%、水噴霧サイクル120分照射中18分噴霧、積算露光量306MJ/mの条件で行った暴露試験前後のΔ全光線透過率値(ΔTt)が3%以下で、且つΔ黄変度値(ΔYI)が5以下である請求項6記載の積層体。
  8. 60℃、相対湿度95%の恒温恒湿槽中に168時間放置後、硬化皮膜にカッターで1mm間隔に縦横に各11本の切れ目を入れて100個のマス目を作り、この目にセロテープ(登録商標)(ニチバン(株)製粘着テープ)を貼り付け、90°の方向に一気に剥したとき、硬化皮膜が剥離せず、残ったマス目の数が100である請求項6記載の積層体。
  9. 硬化皮膜の伸び率が、4.4%以上である請求項6記載の積層体。
  10. 硬化皮膜の厚さが1〜10μmである請求項6記載の積層体。
  11. テーバー試験機を用いて、摩耗輪CS−10F、荷重500g/輪、回転速度70rpmにて測定した100回転後のヘーズ値と初期のヘーズ値との差(Δヘーズ値)が10%以下である請求項6記載の積層体。
  12. ポリカーボネート樹脂シートの厚さが0.4〜8.0mmである請求項6記載の積層体。
  13. (i)ポリカーボネート樹脂シートに請求項1記載の熱硬化性樹脂組成物を塗布し塗膜を形成し、(ii)塗膜を熱硬化し硬化皮膜を形成する、各工程からなる積層体の製造方法。


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