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JP6515703B2 - 熱可塑性樹脂成形体の製造方法、及び熱可塑性樹脂成形体 - Google Patents

熱可塑性樹脂成形体の製造方法、及び熱可塑性樹脂成形体 Download PDF

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JP6515703B2 JP2015127996A JP2015127996A JP6515703B2 JP 6515703 B2 JP6515703 B2 JP 6515703B2 JP 2015127996 A JP2015127996 A JP 2015127996A JP 2015127996 A JP2015127996 A JP 2015127996A JP 6515703 B2 JP6515703 B2 JP 6515703B2
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Description

本発明は、熱可塑性樹脂成形体の製造方法、及び熱可塑性樹脂成形体に関する。
アクリル樹脂製の成形体は透明性に優れており、美しい外観と耐候性を有することから、電器部品、車輌部品、光学用部品、装飾品、看板などの用途に幅広く用いられている。特に、ゴム含有重合体を含むアクリル樹脂からなるアクリル樹脂成形体は広く利用されている。
このようなゴム含有重合体は、例えば、乳化重合法などによって製造されている。即ち、ポリブタジエンラテックス、スチレン−ブタジエン共重合体ラテックス、スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合体ラテックス、アクリル酸エステル含有アクリルゴムラテックスを乳化重合法などで製造し、これらのラテックスに対して塩析、酸析凝固、噴霧乾燥、又は凍結乾燥等の処理を行なうことによって粉体状の重合体が分離回収される。この粉体状の重合体は、通常、適宜配合剤が添加され、単軸押出機や二軸押出機などで溶融混練されてストランドとして押出され、コールドカット法やホットカット法などでカットされてペレット化される。次いで、このペレットはTダイ付き押出機や成形機などに供給されてアクリル樹脂成形体に加工される。
フィルム状のアクリル樹脂成形体(以下、「アクリル樹脂フィルム」という。)は、透明性、耐候性、柔軟性、加工性に優れているという特長を生かし、各種樹脂成形品、木工製品および金属成形品の表面に積層されている。
アクリル樹脂フィルムは、その用途に適した物性を発現させるために、適宜、アクリル樹脂組成物の配合処方を変更しているため、同じ押出機を用いて製造する際には配合処方毎に洗浄することが必要である。
配合処方の異なるアクリル樹脂組成物の溶融物を押出機を用いて成形する際、スクリューを抜いて押出機の分解洗浄をするなど、前品種の溶融物や前品種の生産時に生じた熱劣化物を除去することが一般的である。しかし、少量多品種の生産においては、品種切替毎に分解洗浄を行うと生産性が低下し、コストアップにつながってしまう。
分解洗浄すること無く前品種を効率よく押出機内部から排出する方法として、一般的には、押出機内の熱可塑性樹脂組成物の溶融粘度より、供給される熱可塑性樹脂組成物の溶融粘度の方が高い場合、効率的に押出機内の熱可塑性樹脂組成物の溶融物を排出できることが知られている。
特許文献1及び2では、低粘度樹脂組成物の溶融物をフィルタ部に充填する工程と、低粘度樹脂組成物の溶融物で充填されたフィルタ部に低粘度樹脂組成物よりも溶融粘度が高い高粘度樹脂組成物の溶融物を供給して低粘度樹脂組成物の溶融物を濾過および排出する工程と、を含む熱可塑性樹脂成形体の製造方法が提案されている。
しかしながら、特許文献1及び2において提案されている方法では、その後に溶融粘度の低い熱可塑性樹脂組成物に切り替える必要が生じた際、押出機内の溶融粘度の高い熱可塑性樹脂組成物の溶融物を排出することが困難なため大量の置換樹脂を必要とすること、十分に前品種を排出することが出来ないため得られる成形体にフィッシュアイと呼ばれる欠陥が発生するなどの不具合が生じる問題があった。
特開2012−228799号公報 特開2013−119200号公報
本発明は、配合処方の異なる熱可塑性樹脂組成物の溶融物を押出機を用いて成形する際、前品種を効率よく押出機内部から排出することができる熱可塑性樹脂成形体の製造方法、及びその製造方法で得ることが可能な熱可塑性樹脂成形体を提供する。
本発明は、下記の手段[1]〜[12]を提供する。
[1]:押出機を用いて熱可塑性樹脂成形体を製造する方法であって、
押出機は、樹脂温度T1において熱可塑性樹脂組成物Aの溶融物を排出して成形した押出機であり、熱可塑性樹脂組成物Aが内部に残留しており、
方法は、
熱可塑性樹脂組成物Bを前記押出機に供給することにより、押出機に残留している熱可塑性樹脂組成物Aの溶融物を樹脂温度T2で押出機から排出することにより、熱可塑性樹脂組成物Aを熱可塑性樹脂組成物Bに置換することを特徴とし、
前記熱可塑性樹脂組成物Aと熱可塑性樹脂組成物Bとは組成において異なり、かつ、
T1およびT2は、下記(1)の関係式を満たす、方法。
(1)T1<T2
[2]:上記[1]に記載の方法であって、
熱可塑性樹脂組成物Aを熱可塑性樹脂組成物Bに置換した後に、続けて、熱可塑性樹脂組成物Bを前記押出機にさらに供給して、前記熱可塑性樹脂組成物Bの溶融物を樹脂温度T3’で押出機から排出して成形することを含み、
T2およびT3’は、下記(2)の関係式を満たす、方法。
(2)T2>T3’
[3]:上記[1]に記載の方法であって、
熱可塑性樹脂組成物Aを熱可塑性樹脂組成物Bに置換した後に、続けて、熱可塑性樹脂組成物Cを前記押出機にさらに供給して、押出機に残留している熱可塑性樹脂組成物Bの溶融物を樹脂温度T3で押出機から排出することにより、熱可塑性樹脂組成物Bを熱可塑性樹脂組成物Cにさらに置換することと、
熱可塑性樹脂組成物Cを前記押出機にさらに供給して、前記熱可塑性樹脂組成物Cの溶融物を樹脂温度T4で押出機から排出して成形することを含み、
前記熱可塑性樹脂組成物Bと熱可塑性樹脂組成物Cとは組成において異なり、かつ、
T3およびT4は、下記(3)の関係式を満たす、方法。
(3)T3>T4
[4]:押出機を用いて熱可塑性樹脂成形体を製造する方法であって、
熱可塑性樹脂組成物Aを前記押出機に供給し、熱可塑性樹脂組成物Aの溶融物を樹脂温度T1で押出機から排出して成形し、熱可塑性樹脂成形体を得ることと、
熱可塑性樹脂組成物Bを前記押出機に供給することにより、押出機に残留している熱可塑性樹脂組成物Aの溶融物を樹脂温度T2で押出機から排出することと、
熱可塑性樹脂組成物Bを前記押出機にさらに供給して、前記熱可塑性樹脂組成物Bの溶融物を樹脂温度T3’で押出機から排出して成形し、さらなる熱可塑性樹脂成形体を得ることと、
を含み、
前記熱可塑性樹脂組成物Aと熱可塑性樹脂組成物Bとは組成において異なり、かつ、
T1、T2およびT3’は、下記(1)および(2)の関係式を満たす、方法。
(1)T1<T2
(2)T2>T3’
[5]:押出機を用いて熱可塑性樹脂成形体を製造する方法であって、
熱可塑性樹脂組成物Aを前記押出機に供給し、熱可塑性樹脂組成物Aの溶融物を樹脂温度T1で押出機から排出して成形し、熱可塑性樹脂成形体を得ることと、
熱可塑性樹脂組成物Bを前記押出機に供給することにより、押出機に残留している熱可塑性樹脂組成物Aの溶融物を樹脂温度T2で押出機から排出することと、
熱可塑性樹脂組成物Cを前記押出機にさらに供給して、前記熱可塑性樹脂組成物Bの溶融物を樹脂温度T3で押出機から排出することにより、熱可塑性樹脂組成物Bを熱可塑性樹脂組成物Cでさらに置換することと、
熱可塑性樹脂組成物Cを前記押出機にさらに供給して、前記熱可塑性樹脂組成物Cの溶融物を樹脂温度T4で押出機から排出して成形し、さらなる熱可塑性樹脂成形体を得ることと、
を含み、
前記熱可塑性樹脂組成物Aと熱可塑性樹脂組成物Bと熱可塑性樹脂組成物Cとは組成において異なり、かつ、
T1、T2、T3およびT4は、下記のすべての関係式を満たす、方法。
(1)T1<T2
(3)T3>T4
[6]:温度240℃条件下における、せん断速度96(1/sec)での熱可塑性樹脂組成物Aと熱可塑性樹脂組成物Bとの溶融粘度差が、500Pa・s以下である、上記[1]〜[5]のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
[7]:温度240℃条件下における、せん断速度96(1/sec)での熱可塑性樹脂組成物Bと熱可塑性樹脂組成物Cとの溶融粘度差が、500Pa・s以下である、上記[3]または[5]に記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
[8]:熱可塑性樹脂成形体がペレットまたはフィルムである、上記[1]〜[7]のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
[9]:熱可塑性樹脂組成物がアクリル樹脂組成物である、上記[1]〜[8]のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
[10]:熱可塑性樹脂組成物がゴム含有重合体を含む熱可塑性樹脂組成物である、上記[1]〜[9]のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
[11]:[1]〜[10]のいずれかに記載の製造方法によって製造された、熱可塑性樹脂成形体。
[12]:押出機内の熱可塑性樹脂組成物を別の熱可塑性樹脂組成物で置換する方法であって、
押出機は、樹脂温度T1において熱可塑性樹脂組成物Aの溶融物を排出して成形した押出機であり、熱可塑性樹脂組成物Aが内部に残留しており、
方法は、
熱可塑性樹脂組成物Bを前記押出機に供給することにより、押出機に残留している熱可塑性樹脂組成物Aの溶融物を樹脂温度T2で押出機から排出して、熱可塑性樹脂組成物Aを熱可塑性樹脂組成物Bに置換することを特徴とし、
前記熱可塑性樹脂組成物Aと熱可塑性樹脂組成物Bとは組成において異なり、かつ、
T1およびT2は、下記(1)の関係式を満たす、方法。
(1)T1<T2
本発明によれば、配合処方の異なる熱可塑性樹脂組成物の溶融物を押出機を用いて成形する際、前品種を効率よく押出機内部から排出する熱可塑性樹脂成形体の製造方法、及びその製造方法で得ることが可能な熱可塑性樹脂成形体を提供することができる。
以下、本発明の態様について詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更実施し得る。
<熱可塑性樹脂成形体の製造方法>
本発明によれば、押出機を用いて熱可塑性樹脂成形体を製造する方法であって、
押出機は、樹脂温度T1において熱可塑性樹脂組成物Aの溶融物を排出して成形した押出機であり、熱可塑性樹脂組成物Aが内部に残留しており、
方法は、
熱可塑性樹脂組成物Bを前記押出機に供給することにより、押出機に残留している熱可塑性樹脂組成物Aの溶融物を樹脂温度T2で押出機から排出することにより、熱可塑性樹脂組成物Aを熱可塑性樹脂組成物Bに置換することを特徴とし、
前記熱可塑性樹脂組成物Aと熱可塑性樹脂組成物Bとは組成において異なり、かつ、
T1およびT2は、下記(1)の関係式を満たす、方法:
(1)T1<T2
が提供される。ここで、熱可塑性樹脂組成物Bは、さらに別の熱可塑性樹脂組成物Cへの置換を効率化するための組成物であってもよいし、熱可塑性樹脂組成物B自身から成形体を得るための組成物であってもよい。本発明のある態様では、上記式において、(1)はT1+5℃≦T2とすることができる。
本発明の方法において、熱可塑性樹脂組成物B自身から成形体を得る態様としては、熱可塑性樹脂組成物Aを熱可塑性樹脂組成物Bに置換した後に、続けて、熱可塑性樹脂組成物Bを前記押出機にさらに供給して、前記熱可塑性樹脂組成物Bの溶融物を樹脂温度T3’で押出機から排出して成形することを含んでいてもよく、
T2およびT3’は、下記(2)の関係式を満たす、方法:
(2)T2>T3’
としてもよい。本発明のある態様では、上記式において、(2)はT2−5℃≧T3’とすることができる。
本発明の方法において、さらに別の熱可塑性樹脂組成物Cへの置換を効率化して、熱可塑性樹脂組成物Cから成形体を得る態様としては、熱可塑性樹脂組成物Aを熱可塑性樹脂組成物Bに置換した後に、続けて、熱可塑性樹脂組成物Cを前記押出機にさらに供給して、押出機に残留している熱可塑性樹脂組成物Bの溶融物を樹脂温度T3で押出機から排出することにより、熱可塑性樹脂組成物Bを熱可塑性樹脂組成物Cにさらに置換することと、
熱可塑性樹脂組成物Cを前記押出機にさらに供給して、前記熱可塑性樹脂組成物Cの溶融物を樹脂温度T4で押出機から排出して成形することを含んでいてもよく、
前記熱可塑性樹脂組成物Bと熱可塑性樹脂組成物Cとは組成において異なり、かつ、
T3およびT4は、下記(3)の関係式を満たす、方法:
(3)T3>T4
としてもよい。本発明のある態様では、上記式において、(3)はT3−5℃≧T4とすることができる。
本発明によればまた、熱可塑性樹脂組成物Aから成形体を作製した後に、押出機内に残留した組成物Aを熱可塑性樹脂組成物Bにより排出して、熱可塑性樹脂組成物Bから成形体を作製する方法が提供される。具体的には、本発明によれば、押出機を用いて熱可塑性樹脂成形体を製造する方法であって、
(α)熱可塑性樹脂組成物Aを前記押出機に供給し、熱可塑性樹脂組成物Aの溶融物を樹脂温度T1で押出機から排出して成形し、熱可塑性樹脂成形体を得ることと、
(A)熱可塑性樹脂組成物Bを前記押出機に供給することにより、押出機に残留している熱可塑性樹脂組成物Aの溶融物を樹脂温度T2で押出機から排出することと、
(B)熱可塑性樹脂組成物Bを前記押出機にさらに供給して、前記熱可塑性樹脂組成物Bの溶融物を樹脂温度T3’で押出機から排出して成形し、さらなる熱可塑性樹脂成形体を得ることと、
を含み、
前記熱可塑性樹脂組成物Aと熱可塑性樹脂組成物Bとは組成において異なり、かつ、
T1、T2およびT3’は、下記(1)および(2)の関係式を満たす、方法:
(1)T1<T2
(2)T2>T3’
が提供される。本発明のある態様では、上記式において、(1)はT1+5℃≦T2とし、(2)はT2−5℃≧T3’とすることができる。
本発明によれば、熱可塑性樹脂組成物Aの溶融物を排出して成形した押出機であって、熱可塑性樹脂組成物Aが内部に残留している押出機において、熱可塑性樹脂組成物Bにより残留熱可塑性樹脂組成物Aを押出機から排出し、その後、熱可塑性樹脂組成物Bから成形体を製造する方法が提供される。具体的には、本発明によれば、押出機を用いて熱可塑性樹脂成形体を製造する方法であって、
押出機は、熱可塑性樹脂組成物Aの溶融物を排出して成形した押出機であり、熱可塑性樹脂組成物Aが内部に残留しており、
方法は、
(A)熱可塑性樹脂組成物Bを前記押出機に供給することにより、押出機に残留している熱可塑性樹脂組成物Aの溶融物を樹脂温度T2で押出機から排出することと、
(B)熱可塑性樹脂組成物Bを前記押出機にさらに供給して、前記熱可塑性樹脂組成物Bの溶融物を樹脂温度T3’で押出機から排出して成形し、熱可塑性樹脂成形体を得ることと、
を含み、
前記熱可塑性樹脂組成物Aと熱可塑性樹脂組成物Bとは組成において異なり、かつ、
T1、T2およびT3’は、下記(1)および(2)の関係式を満たす、方法:
(1)T1<T2
(2)T2>T3’
が提供される。本発明のある態様では、上記式において、(1)はT1+5℃≦T2とし、(2)はT2−5℃≧T3’とすることができる。
<熱可塑性樹脂組成物>
以下の説明において「熱可塑性樹脂組成物」を「熱可塑性樹脂組成物A」、「熱可塑性樹脂組成物B」、及び「熱可塑性樹脂組成物C」と呼ぶことがある。このとき、熱可塑性樹脂組成物AとBとは組成において異なり、熱可塑性樹脂組成物BとCとは組成において異なり、熱可塑性樹脂組成物AとCとは組成において異なる。
本発明に用いることができる熱可塑性樹脂組成物としては、例えば、ポリスチレン、ハイインパクトポリスチレン、ミディアムインパクトポリスチレンのようなゴム補強スチレン系樹脂;スチレン−アクリロニトリル共重合体(SAN樹脂)、アクリロニトリル−ブチルアクリレートラバー−スチレン共重合体(AAS樹脂)、アクリロニトリル−エチレンプロピルラバー−スチレン共重合体(AES)、アクリロニトリル−塩化ポリエチレン−スチレン共重合体(ACS)、ABS樹脂(たとえば、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン−アルファメチルスチレン共重合体、アクリロニトリル−メチルメタクリレート−ブタジエン−スチレン共重合体)等のスチレン系樹脂;ポリメチルメタクリレート(PMMA)等のアクリル系樹脂;低密度ポリエチレン(LDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、ポリプロピレン(PP)等のオレフィン系樹脂;ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の塩化ビニル系樹脂;エチレン塩化ビニル酢酸ビニル共重合体、エチレン塩化ビニル共重合体等の塩化ビニル系共重合樹脂;ポリエチレンテレフタレート(PETP、PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBTP、PBT)等のポリエステル系樹脂;ポリカーボネート(PC)、変性ポリカーボネート等のポリカーボネート系樹脂;ポリアミド66、ポリアミド6、ポリアミド46等のポリアミド系樹脂;ポリオキシメチレンコポリマー、ポリオキシメチレンホモポリマー等のポリアセタール(POM)樹脂;その他のエンジニアリング樹脂、スーパーエンジニアリング樹脂、たとえば、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)、熱可塑性ポリイミド(TPI)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリフェニレンサルファイド(PSU)、セルロースアセテート(CA)、セルロースアセテートブチレート(CAB)、エチルセルロース(EC)等のセルロース誘導体、液晶ポリマー、液晶アロマチックポリエステル等の液晶系ポリマーが挙げられる。また、熱可塑性ポリウレタンエラストマー(TPU)、熱可塑性スチレンブタジエンエラストマー(TSBC)、熱可塑性ポリオレフィンエラストマー(TPO)、熱可塑性ポリエステルエラストマー(TPEE)、熱可塑性塩化ビニルエラストマー(TPVC)、熱可塑性ポリアミドエラストマー(TPAE)等の熱可塑性エラストマーを用いることもできる。本実施形態においては、一種またはそれ以上の熱可塑性樹脂組成物のブレンド体を用いたり、添加材等を含有させて用いてもよい。
本発明に用いることができる熱可塑性樹脂組成物としては、透明性および耐候性等の品質が求められるアクリル樹脂組成物であることが好ましい。特に、透明性、耐候性、柔軟性、および加工性等を要求されるアクリル樹脂成形体は、焦げ付きやすいゴム含有重合体を含むため、熱可塑性樹脂組成物として特に好適に使用できる。
<アクリル樹脂組成物>
本明細書では、「アクリル酸アルキル」および「メタクリル酸アルキル」とはそれぞれ、アクリル酸のアルキルエステルおよびメタクリル酸のアルキルエステルを意味する。本明細書ではまた、「(メタ)アクリル」とは、アクリルおよび/またはメタクリルを意味する。本明細書ではさらに、「(メタ)アクリル酸アルキル」とは、アクリル酸アルキルおよび/またはメタクリル酸アルキルを意味する。
本発明に用いることができるアクリル樹脂組成物としては、(メタ)アクリル酸アルキルを主成分とする以外は特に限定されるものではない。また、後述するゴム含有重合体を含んでいてもよい。
本発明に用いることができるアクリル樹脂組成物は、熱可塑性重合体を含むことができる。熱可塑性重合体としては、炭素数1〜4のアルキル基を有するアルキルメタクリレート単位50〜100質量%及びこれと共重合可能な少なくとも1種の他のビニル単量体を単量体単位として0〜50質量%を含有し、重合体の還元粘度が0.1L/g以下である熱可塑性重合体を挙げることができる。尚、この還元粘度は、周知の方法により測定できるが、例えば、重合体0.1gをクロロホルム100mLに溶解し、25℃で測定することができる。前記アルキルメタクリレート単位の含有量は70〜100質量%であることが好ましい。また熱可塑性重合体は、ガラス転移温度が80〜110℃であることが好ましい。このような熱可塑性重合体の具体例として、例えば、三菱レイヨン(株)製の「アクリペットVH」、「アクリペットMD」、「アクリペットMF」(いずれも商品名)等が挙げられる。
<ゴム含有重合体>
本発明に用いることができる熱可塑性樹脂組成物はゴム含有重合体を含むことができる。このゴム含有重合体は以下に示すゴム含有重合体(G)であることが好ましい。
<ゴム含有重合体(G)の製造方法の概略>
ゴム含有重合体(G)は、アクリル酸アルキルを全単量体単位に対して30質量%以上含む単量体成分(a)を重合してゴム重合体(A)を製造する工程、及び、該ゴム重合体(A)の存在下にメタクリル酸アルキルを51質量%以上含む単量体成分(b)を重合する工程を経て製造される重合体とすることができる。単量体成分(a)は、それを単独で重合して得られる重合体のガラス転移温度(Tg)が−50〜25℃となる成分であることが好ましい。また、単量体成分(b)は、それを単独で重合して得られる重合体のガラス転移温度(Tg)が70〜120℃となる成分であることが好ましい。
単量体成分(a)の重合に先立ち、成分(s)を乳化重合する工程であって、成分(s)は、それを単独で重合して得られる重合体のTgが70〜120℃となる成分である乳化重合工程を行うことができる。また、単量体成分(a)の乳化重合工程と単量体成分(b)の乳化重合工程との間では、必要に応じて単量体成分(c)等を乳化重合する工程を行うことができる。
アクリル樹脂組成物中に占めるゴム含有重合体(G)と前記熱可塑性重合体の含有量の比率は、95:5〜5:95(質量部)程度であることが好ましい。
<ゴム含有重合体(G)の製造方法>
先ずゴム含有重合体(G)の単量体成分を説明し、次いで重合体の具体的製造方法を説明する。
<単量体成分(a)>
単量体成分(a)は、単量体の総量に対してアクリル酸アルキルを30質量%以上含む単量体混合物であって、多段階重合工程を実施する場合は一段目の重合工程の原料となる単量体混合物である。単量体成分(a)を原料として重合することによってゴム重合体(A)が製造される。
アクリル酸アルキル(以下、「単量体(a1)」という場合がある。)としては、直鎖状、分岐状のいずれでもよい。アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸i−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸i−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、及びアクリル酸n−オクチルが挙げられる。これらの中で、アクリル酸n−ブチルが好ましい。アクリル酸アルキルは単独で又は二種以上を混合して使用できる。
単量体成分(a)中のアクリル酸アルキル以外の単量体としては、メタクリル酸アルキル(以下、「単量体(a2)」という場合がある。)、これらと共重合可能な二重結合を1個有する他の単量体(以下、「単官能性単量体(a3)」という場合がある。)、及び多官能性単量体(以下、「多官能性単量体(a4)」という場合がある。)等が挙げられる。単量体成分(a)中のアクリル酸アルキル以外の単量体は、単独で又は二種以上を混合して使用できる。
メタクリル酸アルキルとしては、例えば、アルキル基が直鎖状は分岐鎖状のものが挙げられる。メタクリル酸アルキルの具体例としては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸i−プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸i−ブチル、及びメタクリル酸t−ブチルが挙げられる。メタクリル酸アルキルは単独で又は二種以上を混合して使用できる。
単官能性単量体(a3)としては、例えば、アクリル酸アルコキシ、アクリル酸シアノエチル、アクリルアミド、(メタ)アクリル酸等のアクリル系単量体;スチレン、アルキル置換スチレン等の芳香族ビニル単量体;及びアクリロニトリル、メタクリロニトリル等のシアン化ビニル単量体が挙げられる。単官能性単量体(a3)は単独で又は二種以上を混合して使用できる。
多官能性単量体(a4)としては、共重合性の二重結合を1分子内に2個以上有する架橋性単量体が挙げられ、具体例としては以下のものが挙げられる。ジ(メタ)アクリル酸エチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸1,3−ブチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸1,4−ブチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸プロピレングリコール等のジ(メタ)アクリル酸アルキレングリコール;ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン等のポリビニルベンゼン;及びトリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート等のシアヌレート系単量体、メタクリル酸アリル等のα,β−不飽和カルボン酸又はジカルボン酸のアリル、メタリル又はクロチルエステル等。多官能性単量体(a4)は単独で又は二種以上を混合して使用できる。
単量体成分(a)中のアクリル酸アルキルの含有量は、好ましくは30〜99.9質量%である。単量体成分(a)中のメタクリル酸アルキルの含有量は、好ましくは0〜69.9質量%である。単量体成分(a)中の単官能性単量体(a3)の含有量は、好ましくは0〜20質量%である。単量体成分(a)中の多官能性単量体(a4)の含有量は、好ましくは0.1〜10質量%である。
ゴム重合体(A)のガラス転移温度(以下、「Tg」という。)は、例えばフィルム用途における柔軟性、および衝撃強度改質剤用途における耐衝撃性などの点から、好ましくは−50℃以上25℃以下である。なお、本発明においては、Tgは、ポリマーハンドブック〔Polymer HandBook(J.Brandrup,Interscience,1989)〕に記載されている値を用いてFOXの式から算出される値をいう。また、ゴム含有重合体(G)中のゴム重合体(A)の含有量は、例えばフィルム用途におけるゴム含有重合体(G)の製膜性、および衝撃強度改質剤用途におけるゴム含有重合体(G)が添加された樹脂成形体の耐衝撃性などの点から、好ましくは5〜70質量%である。
ゴム含有重合体(G)中の単量体成分(a)は2段以上に分けて重合してもよい。
<単量体成分(b)>
単量体成分(b)は、多段階重合工程を実施する場合は、最終段目の重合の原料となる単量体混合物であり、ゴム含有重合体(G)の成形性、および/または機械的性質に関与する成分である。単量体成分(b)中のメタクリル酸アルキルとしては、単量体成分(a)の説明において「単量体(a2)」として挙げた単量体からなる群から選択される一種以上の単量体を用いることができる。単量体成分(b)中の、メタクリル酸アルキル以外の他の単量体としては、アクリル酸アルキル、及び、これらと共重合可能な二重結合を1個有する他の単量体(以下、「単官能性単量体(b3)」という場合がある。)を挙げることができる。アクリル酸アルキルとしては、「単量体(a1)」として挙げた単量体からなる群から選択される一種以上の単量体を用いることができる。単官能性単量体(b3)としては、「単官能性単量体(a3)」として挙げた単量体からなる群から選択される一種以上の単量体を用いることができる。単量体成分(b)を乳化重合する工程は、二段以上とすることができる。
単量体成分(b)中のメタクリル酸アルキルの含有量は、好ましくは51〜100質量%である。単量体成分(b)中のアクリル酸アルキルの含有量は、好ましくは0〜20質量%である。単量体成分(b)中の単量体(b3)の含有量は、好ましくは0〜49質量%である。
重合方法の全工程において使用される単量体成分の総量100質量%中に占める、単量体成分(b)の使用量は、例えばフィルム用途におけるゴム含有重合体(G)の製膜性、および衝撃強度改質剤用途におけるゴム含有重合体(G)が添加された樹脂成形体の耐衝撃性などの点から、好ましくは30〜95質量%である。
<単量体成分(s)>
単量体成分(a)を重合してゴム重合体(A)を製造する工程に先立ち、それを単独で重合して得られる重合体のTgが70〜120℃となる成分(s)を乳化重合する工程を含むことができる。単量体成分(s)としては単量体成分(b)と同じものを挙げることができる。
<単量体成分(c)>
単量体成分(a)を重合してゴム重合体(A)を製造する工程、及び、該ゴム重合体(A)の存在下に単量体成分(b)を重合する工程の間には、単量体成分(c)を乳化重合する工程を含むことができる。単量体成分(c)としては、アクリル酸アルキル9.9〜90質量%、メタクリル酸アルキル0〜90質量%、これらと共重合可能な二重結合を1個有する他の単量体0〜20質量%、及び多官能性単量体0.1〜10質量%を含む混合物が挙げられる。ここで用いられる他の単量体及び多官能性単量体としては、前述の単官能性単量体(a3)および多官能性単量体(a4)が挙げられる。
単量体成分(c)を乳化重合する工程は、二段以上とすることができる。二段以上で重合する場合、単量体成分(c)の組成は同一でもよく異なっていてもよい。また、単量体成分(c)は界面活性剤を含んでいてもよく、さらに水と混合・撹拌して乳化液として重合容器内に供給してもよい。
<重合方法>
ゴム含有重合体(G)の製造法としては、例えば、逐次多段乳化重合法が挙げられる。3段階で重合する方法として、ゴム状重合体(A)を得るための単量体成分(a)、水及び界面活性剤を混合して乳化液とした状態で重合容器内に供給して重合した後に、単量体成分(c)を重合容器内に供給して重合し、さらに単量体成分(b)、水及び界面活性剤を混合して乳化液とした状態で重合容器内に供給して重合する方法が挙げられる。なお、単量体成分(c)を重合容器内に供給して重合する工程は、必要に応じて行われる工程であり、2段階で重合してもよい。すなわち、ゴム含有重合体(G)は、ゴム状重合体(A)を得るための単量体成分(a)、水及び界面活性剤を混合して乳化液とした状態で重合容器内に供給して重合した後に、単量体成分(b)、水及び界面活性剤を混合して乳化液とした状態で重合容器内に供給して重合してもよい。
上記の方法で製造されたゴム含有重合体(G)を用いて得られる重合体製品は、最終的に得られる重合体ラテックス中における粗大粒子が少ないという利点を有する。特に重合体製品がフィルムである場合はフィッシュアイが少ない点で好ましい。
逐次多段乳化重合法で製造する際に使用される界面活性剤としては、例えば、アニオン系、カチオン系及びノニオン系の界面活性剤が挙げられる。これらは単独で又は二種以上を混合して使用できる。アニオン系の界面活性剤としては、例えば以下のものが挙げられる。ロジン石鹸、オレイン酸カリウム、ステアリン酸ナトリウム、ミリスチン酸ナトリウム、N−ラウロイルザルコシン酸ナトリウム、アルケニルコハク酸ジカリウム系等のカルボン酸塩;ラウリル硫酸ナトリウム等の硫酸エステル塩;ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム系等のスルホン酸塩;及び、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸ナトリウム等のリン酸エステル塩。アニオン系の界面活性剤の市販品の具体例としては、例えば以下の商品名のものが挙げられる。三洋化成工業(株)製のエレミノールNC−718、東邦化学工業(株)製のフォスファノールLO−529、フォスファノールRS−610NA、フォスファノールRS−620NA、フォスファノールRS−630NA、フォスファノールRS−640NA、フォスファノールRS−650NA及びフォスファノールRS−660NA、並びに花王(株)製のラテムルP−0404、ラテムルP−0405、ラテムルP−0406及びラテムルP−0407。
単量体成分、水及び界面活性剤を混合して乳化液を調製する方法としては、例えば以下の(i)〜(iii)の方法が挙げられる。(i)水中に単量体成分を仕込んだ後、界面活性剤を投入する方法、(ii)水中に界面活性剤を仕込んだ後に単量体成分を投入する方法、及び(iii)単量体成分中に界面活性剤を仕込んだ後に水を投入する方法。
単量体成分を水及び界面活性剤と混合して乳化液を調製するための混合装置としては、例えば、攪拌翼を備えた攪拌機;ホモジナイザー、ホモミキサー等の強制乳化装置;及び膜乳化装置が挙げられる。
上記乳化液としては、単量体成分の油中に水滴が分散した油中水(W/O)型、水中に単量体成分の油滴が分散した水中油(O/W)型のいずれの分散体でも使用することができる。O/W型であってかつ分散相の油滴の直径が100μm以下であることが好ましく、50μm以下であることがより好ましく、15μm以下であることが特に好ましい。
上記乳化液の調製に用いる界面活性剤の量は、重合のすべての段階における単量体成分の総量を100質量部としたとき、0.5質量部以上1.6質量部以下とすることが望ましい。逐次多段重合体の粒径調整において、通常、一段目の界面活性剤の使用量により粒径が調整される。しかしながら、本発明においては、単量体成分に加える界面活性剤とは別に、重合容器内に予め仕込む水(水性媒体)中に界面活性剤を添加することにより、少ない界面活性剤の使用量で、ゴム含有重合体の粒子径を小さくすることができる。
単量体成分(a)及び単量体成分(b)を重合する際、または更に単量体成分(c)を重合する際に使用される重合開始剤及び連鎖移動剤としては公知のものが使用できる。重合開始剤及び連鎖移動剤の添加方法としては、水相中および単量体相中のいずれか一方に添加する方法、又は両相中に添加する方法が挙げられる。
重合開始剤としては、例えば、過酸化物、アゾ系開始剤及びレドックス系開始剤が挙げられる。レドックス系開始剤とは、過酸化物と酸化剤又は還元剤を組み合わせた開始剤、及びアゾ系開始剤と酸化剤又は還元剤を組み合わせた開始剤であり、レドックス系開始剤の具体例としては、硫酸第一鉄、エチレンジアミン四酢酸ニナトリウム、ソジウムホルムアルデヒドスルホキシレート及びヒドロパーオキサイドを組み合わせたスルホキシレート系開始剤が挙げられる。
連鎖移動剤としては、例えば、炭素数2〜20のアルキルメルカプタン、メルカプト酸類、チオフェノール及び四塩化炭素が挙げられる。これらは単独で又は二種以上を混合して使用できる。例えば、n−オクチルメルカプタンが挙げられる。
ゴム含有重合体(G)のラテックスの製造方法として、単量体成分(a)、水及び界面活性剤を混合して乳化液とした状態で反応器内に供給して重合した後に、単量体成分(c)を反応器内に供給して重合し、さらに単量体成分(b)、水及び界面活性剤を混合して乳化液とした状態で反応器内に供給して重合する方法で製造する方法が挙げられる。この場合、硫酸第一鉄、エチレンジアミン四酢酸ニナトリウム及びソジウムホルムアルデヒドスルホキシレート2水和物を含む、反応器内の水溶液を重合温度まで昇温した後に、単量体成分(a)、水及び界面活性剤を混合した乳化液を反応器内に供給して重合した後に、単量体成分(c)を反応器内に供給して重合し、さらに単量体成分(b)、水及び界面活性剤を混合した乳化液を反応器内に供給して重合する方法が好ましい。ここで、単量体成分(c)を反応器内に供給して重合する工程は任意の工程であり、本発明のゴム含有重合体(G)のラテックスの製造方法から省略することができる。
ゴム含有重合体(G)のラテックスを得るための重合温度としては用いる重合開始剤等の種類や量によって異なるが、例えば40〜120℃程度である。
上記の方法で得られたゴム含有重合体(G)のラテックスは、必要に応じてろ材を配したろ過装置を用いて処理することができる。
このようにして得られたゴム含有重合体(G)のラテックスは、ラテックス状態のままで各種用途に使用することができる。また、塩析凝固法、酸析凝固法、凍結凝固法、スプレードライ法など公知の方法により、ラテックス中からゴム含有重合体(G)を回収し、これを乾燥して、ゴム含有重合体(G)の粉体として使用することができる。更に、この粉体を溶融押し出ししてペレット化して、使用することができる。
ゴム含有重合体(G)を、金属塩を用いた塩析処理による凝固法で回収する場合、最終的に得られたゴム含有重合体(G)中の残存金属含有量を800ppm以下にすることが好ましく、残存金属含有量は微量であるほど好ましい。
<添加剤>
本発明のアクリル樹脂組成物には、必要に応じて、例えば安定剤、滑剤、加工助剤、可塑剤、耐衝撃助剤、発泡剤、充填剤、着色剤、紫外線吸収剤等の配合剤を含むことができる。
特にアクリル樹脂成形体がアクリル樹脂フィルムであって基材の保護層として使用される際は、耐候性を付与するためにアクリル樹脂組成物中には紫外線吸収剤が含有されていることが好ましい。紫外線吸収剤の種類は、特に限定されないが、分子量400以上のベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、分子量400以上のトリアジン系紫外線吸収剤が特に好ましい。前者の市販品としては、例えば、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株)の商品名チヌビン234、(株)ADEKAの商品名アデカスタブLA−31、後者の市販品としては、例えば、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株)の商品名チヌビン1577、(株)ADEKAの商品名アデカスタブLA−46等が挙げられる。
紫外線吸収剤の添加量は、アクリル樹脂成形体を構成する樹脂100質量部に対して、0.1〜10質量部が好ましい。耐候性の観点から、より好ましくは0.5質量部以上、特に好ましくは1質量部以上である。他方、製膜時の工程汚れを防止する観点、成形体の透明性の観点から、5質量部以下がより好ましく、3質量部以下が特に好ましい。
アクリル樹脂組成物には、特に、光安定剤が含有されていることが好ましい。光安定剤としては、公知のものを用いることが出来るが、特にヒンダードアミン系光安定剤等のラジカル捕捉剤が好ましい。このような光安定剤の市販品として、(株)ADEKAのアデカスタブLA−57、アデカスタブLA−67、サノールLS−770、BASF社のCHIMASSORB2020FDL、CHIMASSORB944FDL等(以上、商品名)が挙げられる。
ヒンダードアミン系光安定剤の含有量は、アクリル樹脂成形体を構成する樹脂100質量部に対して、0.1〜5質量部が好ましい。耐光性の観点から、より好ましくは0.2質量部以上である。他方、製膜時の工程汚れを防止する観点から、より好ましくは2質量部以下、特に好ましくは1.5質量部以下である。
<押出機>
本発明に用いることができる押出機としては、例えば、一軸、同方向二軸、異方向二軸等の一般的な装置が挙げられる。
熱可塑性樹脂成形体が後述するペレットである場合、好ましい押出機は、二軸混練押出機等の混練効果の大きい装置である。好ましい二軸押出機としては、東芝機械(株)製のTEMシリーズなどが挙げられる。また、スクリュー構成としては、熱可塑性樹脂組成物を搬送する搬送部とニーディングゾーンや溶融物の送り方向が逆のスクリューセグメント(螺旋の巻き方向が逆のスクリューセグメント)など熱可塑性樹脂組成物を混練するための混練部を有するスクリュー構成が挙げられる。
また、押出機は原料である熱可塑性樹脂組成物中の水分や溶融混練された溶融物から発生する揮発ガスを脱気できるベントを有するものが好ましい。ベントには真空ポンプの如き減圧用ポンプが好ましく設置される。かかる設置により発生水分や揮発ガスは効率よく押出機外部へ排出される。また押出原料中に混入した異物などを除去するためのスクリーンを押出機のダイ部前のゾーンに設置し、異物を熱可塑性樹脂組成物から取り除くことも可能である。かかるスクリーンとしては金網メッシュ、焼結金属不織布などを用いた、フィルターパック、スクリーンチェンジャー、リーフディスクフィルタなどが例示される。
また、混練効果を大きくする方法としては、スクリューの回転数をできるだけ高くし、熱可塑性樹脂組成物の供給量を少なくすることも挙げられ、このようにして溶融押し出しされた熱可塑性樹脂組成物は剪断発熱しやすくなりヘッド部での温度が高くなる傾向にある。押出機内で溶融混練された溶融物は、ヘッド部に設置された直径3〜5mm程度のノズルを有するダイからストランドとして押出され、コールドカット法やホットカット法などでカットされて、ペレット化される。
<樹脂温度>
本発明の樹脂温度は、押出機のヘッド部で計測される熱可塑性樹脂組成物の溶融物の樹脂温度を示す。樹脂温度は熱可塑性樹脂組成物を溶融することができる温度であれば特に限定されない。
熱可塑性樹脂組成物が前記アクリル樹脂組成物である場合、又は前記ゴム含有重合体を含んでいる場合は、樹脂温度が200℃以上であれば溶融押出がしやすく生産性が良好になり、280℃以下であればアクリル樹脂組成物の熱劣化が進みにくくなるためフィッシュアイ等の発生を抑制でき、外観の良好な熱可塑性樹脂成形体が得られる。
本発明の熱可塑性樹脂成形体の製造方法においては、樹脂温度T1と樹脂温度T2との間に(1)T1<T2の関係式を満たすものである。本発明の熱可塑性樹脂成形体の製造方法において、式(1)は、T1+5℃≦T2の関係式を満たすことが好ましく、T1+10℃≦T2であることが好ましく、T1+15℃≦T2であることがより好ましく、T1+20℃≦T2であることがさらに好ましい。
樹脂温度T2を樹脂温度T1より高くすることで、熱可塑性樹脂組成物Aと熱可塑性樹脂組成物Bの溶融粘度が低くなり、せん断速度に起因する押出機内の壁面と中心部との溶融粘度差が小さくなると考えられ、押出機内の壁面に滞留した熱可塑性樹脂組成物Aの熱劣化物を効率的に排出することが出来る。そのため、熱可塑性樹脂組成物Aの熱劣化物を排出するために必要な熱可塑性樹脂組成物Bの樹脂量を減らすことができる。
本発明の熱可塑性樹脂成形体の製造方法においては、樹脂温度T2と樹脂温度T3’との間に(2)T2>T3’の関係式を満たすものである。本発明の熱可塑性樹脂成形体の製造方法において、(2)T2−5℃≧T3’ の関係式を満たすことが好ましく、T2−10℃≧T3’であることが好ましく、T2−15℃≧T3’であることがより好ましく、T2−20℃≧T3’であることがさらに好ましい。樹脂温度T3’を樹脂温度T2より低くすることで、熱可塑性樹脂組成物Bの溶融物を成形する工程において、熱可塑性樹脂組成物Bの経時的な熱劣化物の発生を抑制することができる。
本発明の熱可塑性樹脂成形体の製造方法においては、樹脂温度T1と樹脂温度T3との間にT1<T3の関係式を満たすことが好ましい。本発明の熱可塑性樹脂成形体の製造方法において、T1+5℃≦T3の関係式を満たすことが好ましく、T1+10℃≦T3であることが好ましく、T1+15℃≦T3であることがより好ましく、T1+20℃≦T3であることがさらに好ましい。樹脂温度T3を樹脂温度T1より高くすることで、押出機内の熱可塑性樹脂組成物の溶融粘度が低くなり、せん断速度に起因する押出機内の壁面と中心部との溶融粘度差が小さくなると考えられ、押出機内の前品種を効率的に排出することが出来る。そのため、前品種を排出するために必要な熱可塑性樹脂組成物の樹脂量を減らすことができる。
本発明の熱可塑性樹脂成形体の製造方法においては、樹脂温度T3と樹脂温度T4との間に(3)T3>T4の関係式を満たすものである。本発明の熱可塑性樹脂成形体の製造方法において、(3)T3−5℃≧T4の関係式を満たすことが好ましく、T3−10℃≧T4であることが好ましく、T3−15℃≧T4であることがより好ましく、T3−20℃≧T4であることがさらに好ましい。樹脂温度T4を樹脂温度T3より低くすることで、熱可塑性樹脂組成物Cの溶融物を成形する工程において、熱可塑性樹脂組成物Cの経時的な熱劣化物の発生を抑制することができる。
<溶融粘度>
本発明の溶融粘度は、温度240℃条件下における、せん断速度96(1/sec)での熱可塑性樹脂組成物の溶融粘度を示す。
本発明に用いることができる熱可塑性樹脂組成物Aと熱可塑性樹脂組成物Bとの、温度240℃条件下における、せん断速度96(1/sec)での溶融粘度差は、500Pa・s以下であることが好ましく、300Pa・s以下であることがより好ましく、200Pa・s以下であることがさらに好ましい。
本発明に用いることができる熱可塑性樹脂組成物Bと熱可塑性樹脂組成物Cとの、温度240℃条件下における、せん断速度96(1/sec)での溶融粘度差は、500Pa・s以下であることが好ましく、300Pa・s以下であることがより好ましく、200Pa・s以下であることがさらに好ましい。熱可塑性樹脂組成物Aと熱可塑性樹脂組成物Bとの溶融粘度差、または/および、熱可塑性樹脂組成物Bと熱可塑性樹脂組成物Cとの溶融粘度差、が、500Pa・s以下であれば、多品種生産においても生産性を低下させることなく実施できる。
<熱可塑性樹脂成形体>
本発明によって得られる熱可塑性樹脂成形体としては、例えば、ペレット、フィルム、積層フィルム、シート等が挙げられるが、押出機を用いた熱可塑性樹脂成形体であれば特に限定されない。
<フィルム>
本発明によって得られる熱可塑性樹脂成形体がフィルムである場合、溶融流延法や、Tダイ法、インフレーション法などの公知の方法によって製造することができるが、経済性の点からTダイ法が好ましい。
Tダイ法によりフィルムを成形する場合、金属ロール、非金属ロール及び金属ベルトから選ばれる複数のロール又はベルトに狭持して製膜する方法を用いれば、得られるフィルムの表面平滑性を向上させ、フィルムに印刷処理した際の印刷抜けを抑制することができる。なお、金属ロールとしては、特許第2808251号公報に記載の金属製の鏡面タッチロール、またはWO97/28950号公報に記載の金属スリーブ(金属製薄膜パイプ)と成型用ロールからなるスリーブタッチ方式で使用されるロール等を例示することができる。また、非金属ロールとしては、シリコンゴム性等のタッチロール等を例示することができる。更に、金属ベルトとしては、金属製のエンドレスベルト等を例示することができる。なお、これらの金属ロール、非金属ロール及び金属ベルトを複数組み合わせて使用することもできる。
以上に述べた、金属ロール、非金属ロール及び金属ベルトから選ばれる複数のロール又はベルトに狭持して製膜する方法では、溶融押出後の熱可塑性樹脂組成物を、実質的にバンク(樹脂溜まり)が無い状態で狭持し、実質的に圧延されることなく面転写させて製膜することが好ましい。バンク(樹脂溜まり)を形成することなく製膜した場合は、冷却過程にある熱可塑性樹脂組成物が圧延されることなく面転写されるため、この方法で製膜したフィルムの加熱収縮率を低減することもできる。
なお、Tダイ法などで溶融押出しをする場合は、200メッシュ以上のスクリーンメッシュで溶融状態にある熱可塑性樹脂組成物を濾過しながら押出しすることも、フィルム中のフィッシュアイ低減の観点から好ましい。
<積層フィルム>
また、本発明によって得られる熱可塑性樹脂成形体がフィルムである場合、フィルムの表面には他の樹脂を積層することができる。例えば、表面硬度が必要な場合は、表面硬度が高いアクリル樹脂を用いることが好ましい。具体的には、鉛筆硬度(JIS K5400に基づく測定)が2H以上のアクリル樹脂を用いることによって、耐成形白化、表面硬度(耐擦傷性)、及び耐熱性を備えたアクリル樹脂積層フィルムが得られるため、好ましい。
また、耐候性、耐溶剤性を向上させる観点から、フッ素樹脂を積層してもよい。フッ素系樹脂の種類は特に限定されず、公知のフッ素系樹脂を使用することができる。具体的には、フッ化ビニリデン重合体、フッ化ビニリデンとフッ化ビニル、テトラフロロエチレン等のフッ素化合物、あるいはアクリル酸アルキルエステル、メタクリル酸アルキルエステル等のアクリル系単量体とフッ化ビニリデンとの共重合体、またはフッ化ビニリデン重合体を主成分とした樹脂組成物が挙げられる。
このフッ素樹脂層は、必要に応じて、一般の配合剤、例えば、安定剤、滑剤、加工助剤、可塑剤、耐衝撃剤、発泡剤、充填剤、抗菌剤、防カビ剤、離型剤、帯電防止剤、着色剤、艶消し剤、紫外線吸収剤、光安定化剤等を含むことができる。
<フィルムの厚み>
本発明によって得られる熱可塑性樹脂成形体がフィルムである場合、フィルムの厚みは300μm以下が好ましい。積層成形品に用いる場合は、その厚みは50μm〜300μmが好ましい。この厚みが50μm以上であると、成形品外観において十分な深みが得られる。また特に、複雑な形状に成形する場合、延伸によって十分な厚みが得られる。一方、厚みが300μm以下であると、適度な剛性を有することになるので、ラミネート性、二次加工性等が向上する。また、単位面積あたりの質量の点で、経済的に有利になる。さらには、製膜性が安定してフィルムの製造が容易になる。
また、本発明のフィルムには、必要に応じて、各種機能付与のための表面処理を施すことができる。表面処理としては、シルク印刷、インクジェットプリント等の印刷処理、金属調付与あるいは反射防止のための金属蒸着、スパッタリング、湿式メッキ処理、表面硬度向上のための表面硬化処理、汚れ防止のための撥水化処理あるいは光触媒層形成処理、塵付着防止、あるいは電磁波カットを目的とした帯電防止処理、反射防止層形成、防眩処理等が挙げられる。
上述した処理の中でも、印刷処理を施す場合には、フィルムに片側印刷処理を行うことが好ましく、中でも、印刷面を基材樹脂との接着面に配した裏面印刷が、印刷面の保護や高級感の付与の点から特に好ましい。
<フィルムと基材との積層体>
また、本発明のフィルムは、基材に積層することができる。例えば、アクリル樹脂フィルムを透明のまま使用し、基材上に積層すれば、クリアな塗装の代替として用いることができ、基材の色調を生かすことができる。このように基材の色調を生かす用途においては、アクリル樹脂フィルムは、ポリ塩化ビニルフィルムやポリエステルフィルムに比べ、透明性、深み感や高級感の点で優れている。
アクリル樹脂フィルムを積層する基材としては、各種樹脂成形品、木工製品および金属成形品が挙げられる。また、樹脂成形品のうち、アクリル樹脂フィルムと溶融接着可能な熱可塑性樹脂成形品を構成する樹脂としては、ABS樹脂、AS樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル系樹脂あるいはこれらを主成分とする樹脂が挙げられる。これらの中でも、接着性の点でABS樹脂、AS樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂あるいはこれらの樹脂を主成分とする樹脂が好ましい。なお、ポリオレフィン樹脂等の溶融接着しづらい基材樹脂でも接着層を用いることでアクリル樹脂フィルムと基材とを接着させることは可能である。
厚みが薄く実質的に2次元形状の基材に対してアクリル樹脂フィルムを積層する場合、熱融着できる基材に対しては熱ラミネーション等の公知の方法により貼り合わせることができる。また、熱融着しない基材に対しては、接着剤を用いたり、アクリル樹脂フィルムの片面を粘着加工したりするなどして貼り合わせることができる。
また、3次元形状の基材に対してアクリル樹脂フィルムを積層する場合、予め形状加工したアクリル樹脂フィルムを射出成形用金型に挿入するインサート成形法、金型内で真空成形後、射出成形を行うインモールド成形法等の公知の成形方法により貼り合わせることができる。これらの中でも、インモールド成形法が好ましい。インモールド成形法では、アクリル樹脂フィルムを真空成形により、三次元形状に成形した後、その成形品の中に、射出成形により基材樹脂を流し込み一体化させるので、表層にアクリル樹脂フィルムを有するアクリル積層成形品を容易に得ることができる。また、フィルムの成形と射出成形とを一工程で行えるので、作業性、経済性に優れている。
インモールド成形法における加熱温度としては、アクリル樹脂フィルムが軟化する温度以上であって、通常70〜170℃であることが好ましい。70℃未満であると、成形が困難になることがあり、170℃を超えると、表面外観が悪化したり、離型性が悪くなったりする。
このようなアクリル樹脂成形体は、外観、耐候性、透明性、印刷性、耐水白化性等に優れているので、特に浴室、台所などの水周り部材やサイディング材等の屋外建材部品の保護フィルムとして非常に有用であり、工業的価値が高い。また、アクリル樹脂成形体は、浴室、台所等の水周り部材および外壁材、サイディング材等の外装建材部品の保護フィルム以外の用途にも使用できる。特に、外観の良好なアクリル樹脂フィルムは、例えば、液晶ディスプレイ等の偏光板に使用される偏光膜保護フィルム、あるいは視野角補償、位相差補償のための位相差板に使用される位相差フィルムなどにも使用できる。
また、アクリル樹脂フィルムを積層した積層体の工業的利用分野としては、例えば、道路標識、表示板あるいは視認性を目的とした安全器具に使用される高輝度反射材が挙げられる。高輝度反射材の種類としては、アルミニウム蒸着を施したガラスビーズを基材に埋め込んだカプセル型反射材、プリズム加工した樹脂シートを反射体として使用したプリズム型反射材等があり、いずれのタイプにおいても、上述のアクリル樹脂フィルムは、反射材の表面に積層して使用する保護フィルムとして好適に用いることができる。即ち、上述のアクリル樹脂フィルムを表面に有する高輝度反射材は、雨水等の白化による高輝度反射材の視認性の低下が少ないため、高輝度反射材の保護フィルムとして工業的利用価値が極めて高い。
以下、実施例および比較例により本発明をさらに説明する。尚、以下の説明において、「部」は「質量部」を意味し、略記号/略称は表1に記載の化合物名を意味する。
先ず、評価方法およびゴム含有重合体の調製例を説明する。
<評価方法>
(溶融粘度)
ツインキャピラリー型レオメーター(ロザンド製、RH7)を用い、バーグレー補正とラビノビッチ補正によって演算された温度240℃およびせん断速度96(1/sec)での溶融粘度を測定した。
(MFR)
メルトインデクサー((株)テクノ・セブン製、L243)を用い、温度230℃、荷重10kgfにて単位時間当たりの吐出量を測定し、g/10minのMFR値を算出した。
(樹脂置換性)
押出機出口からの溶融樹脂を目視にて観察し、黒色樹脂から透明樹脂への切替を下記基準にて評価した。
○:カーボンブラック由来の黒色が最後まで溶融樹脂に残っていない。
×:カーボンブラック由来の黒色が最後まで溶融樹脂に残っている。
(洗浄性)
二軸押出機、及び単軸押出機を分解し、シリンダー内及びダイス壁面の観察を行い、下記基準にて判断した。
○:カーボンブラック由来の黒色が壁面に残っていない。
×:カーボンブラック由来の黒色が壁面に残っている。
(透過率)
厚み300μmで得られたフィルムを分光光度計にて測定し、波長600nmでの透過率を測定した。製膜開始から1kg吐出時点、3kg吐出時点での透過率を表4に示す。
<調製例1> ゴム含有多段重合体(I)の製造
攪拌機を備えた容器内に脱イオン水10.8部を仕込んだ後、MMA0.3部、n−BA4.5部、BDMA0.2部、AMA0.05部およびCHP0.025部からなる単量体成分(i−a−1)を投入し、室温下にて攪拌混合した。次いで、攪拌しながら、界面活性剤A1.3部を上記容器内に投入し、攪拌を20分間継続して「乳化液1」を調製した。
次に、還流冷却器付き重合容器内に脱イオン水156.0部を投入し、74℃に昇温した。さらに、脱イオン水4.5部にソジウムホルムアルデヒドスルホキシレート0.20部、硫酸第一鉄0.0001部およびEDTA0.0003部を加えた混合物を調製し、この混合物を前記重合容器内に投入した。次いで、窒素雰囲気下で攪拌しながら、前記乳化液1を9分間にわたって重合容器内に滴下した後、15分間反応を継続させ、重合体(I−a1)の重合を完結した。
続いて、MMA9.6部、n−BA14.4部、BDMA1部、AMA0.25部およびCHP0.016部からなる単量体成分(i−a−2)を、90分間にわたって前記重合容器内に滴下した後、60分間反応を継続させ、重合体(I−a2)を生成させた。このようにして重合体(I−a1)および重合体(I−a2)含む重合体(I−A)を得た。なお、重合体(I−a1)用および重合体(I−a2)用の各単量体成分を、それぞれ別個に、前記と同条件で重合した場合、重合体(I−a1)のTgは−48℃、重合体(I−a2)のTgは−10℃であった。
続いて、MMA6部、MA4部、AMA0.075部およびCHP0.013部からなる単量体成分(i−c)を、45分間にわたって前記重合容器内に滴下した後、60分間反応を継続させ、重合体(I−C)を形成させた。なお、重合体(I−C)用の単量体成分を、別個に、前記と同条件で重合した場合、重合体(I−C)のTgは60℃であった。
続いて、MMA57部、MA3部、t−BHP0.075部およびn−OM0.248部からなる単量体成分(i−b)を140分間にわたって前記重合容器内に滴下した後、60分間反応を継続させ、重合体(I−B)を形成して、ゴム含有多段重合体(I)の重合体ラテックスとして用いた。
得られたゴム含有多段重合体(I)の重合体ラテックスを、濾材にSUS製のメッシュ(平均目開き:54μm)を取り付けた振動型濾過装置を用い、濾過した後、酢酸カルシウム3.5部を含む水溶液中で塩析させ、水洗して回収した後、乾燥し、粉体状のゴム含有多段重合体(I)を得た。表2に各単量体成分の一覧を示す。
<調製例2> ゴム含有多段重合体(II)の製造
還流冷却器付き重合容器内に脱イオン水186.3部を投入し、79℃に昇温した。さらに、脱イオン水3.4部にソジウムホルムアルデヒドスルホキシレート0.25部、硫酸第一鉄0.000025部およびEDTA0.000075部を加えた混合物を調製し、この混合物を前記重合容器内に投入した。
次いで、窒素雰囲気下で攪拌しながら、MMA11.25部、n−BA12.5部、St1.25部、BDMA0.74部、AMA0.09部およびt−BHP0.044部からなる単量体成分(ii−a−1)と界面活性剤A0.75部との混合物の1/10仕込みを4分間にわたって重合容器内に滴下した後、15分間反応を継続させ、その後、前記混合物の残りの9/10仕込みを108分間にわたって重合容器内に滴下した後、40分間反応時点にてソジウムホルムアルデヒドスルホキシレート0.125部を投入し、55分間反応を継続させ、重合体(II−a1)の重合を完結した。
続いて、n−BA30.94部、St6.56部、BDMA0.10部、AMA0.65部およびCHP0.106部からなる単量体成分(ii−a−2)を、180分間にわたって前記重合容器内に滴下した後、105分間反応時点にてソジウムホルムアルデヒドスルホキシレート0.125部を投入し、120分間反応を継続させ、重合体(II−a2)を生成させた。このようにして重合体(II−a1)および重合体(II−a2)含む重合体(II−A)を得た。
続いて、MMA35.63部、MA1.88部、t−BHP0.064部およびn−OM0.103部からなる単量体成分(ii−b)を120分間にわたって前記重合容器内に滴下し、重合体(II−B)を形成して、ゴム含有多段重合体(II)の重合体ラテックスとして用いた。
得られたゴム含有多段重合体(II)の重合体ラテックスを、濾材にSUS製のメッシュ(平均目開き:54μm)を取り付けた振動型濾過装置を用い、濾過した後、酢酸カルシウム5.0部を含む水溶液中で塩析させ、水洗して回収した後、乾燥し、粉体状のゴム含有多段重合体(II)を得た。表2に各単量体成分の一覧を示す。
<実施例1>
表3に示す熱可塑性樹脂組成物1(黒色樹脂)として、調整例1で得られたゴム含有多段重合体(I)75部、熱可塑性重合体として三菱レイヨン(株)製「アクリペットVH」25部に、配合剤としてBASF社製「チヌビン234」1.4部、(株)ADEKA製「アデカスタブLA−57G」0.3部、BASF社製「イルガノックス1076」0.1部、カーボンブラック2部を添加した後、ヘンシェルミキサーを用いて混合し、得られた混合物を二軸押出機(東芝機械(株)製のTEM−35B)を用いてシリンダー温度及びダイス温度を240℃(押出条件1)に設定して3kgを押出した、樹脂温度T1は247℃であった。次いで、二軸押出機のシリンダー温度及びダイス温度を280℃に設定した後、1時間の昇温を行った。続いて、表3に示す熱可塑性樹脂組成物2(透明樹脂)を、ヘンシェルミキサーを用いて混合し、得られた混合物を表4に示す押出条件2で10.4kgを押出して、押出開始からφ3mmのストランドを得た、樹脂温度T2は278℃であった。熱可塑性樹脂組成物2(透明樹脂)を押出した後、二軸押出機を分解しシリンダー内及びダイス壁面の観察を行った。
押出条件と樹脂置換性及び洗浄性を評価した結果を表4に示す。
<比較例1>
表3に示す熱可塑性樹脂組成物1(黒色樹脂)を、ヘンシェルミキサーを用いて混合し、得られた混合物を二軸押出機(東芝機械(株)製のTEM−35B)を用いてシリンダー温度及びダイス温度を240℃(押出条件1)に設定して3kgを押出した、樹脂温度T1は249℃であった。次いで、二軸押出機のシリンダー温度及びダイス温度を200℃に設定した後、1時間の昇温を行った。続いて、表3に示す熱可塑性樹脂組成物2(透明樹脂)を、ヘンシェルミキサーを用いて混合し、得られた混合物を表4に示す押出条件2で11.0kgを押出して、押出開始からφ3mmのストランドを得た、樹脂温度T2は226℃であった。熱可塑性樹脂組成物2(透明樹脂)を押出した後、二軸押出機を分解しシリンダー内及びダイス壁面の観察を行った。樹脂置換性及び洗浄性を評価した結果を表4に示す。
<実施例2>
表3に示す熱可塑性樹脂組成物3(黒色樹脂)として、調整例1で得られたゴム含有多段重合体(I)80部、調整例2で得られたゴム含有多段重合体(II)10部、熱可塑性重合体として三菱レイヨン(株)製「アクリペットMD」10部に、配合剤としてBASF社製「チヌビン234」1.4部、(株)ADEKA製「アデカスタブLA−57G」0.3部、BASF社製「イルガノックス1076」0.1部、カーボンブラック2部を添加した後、ヘンシェルミキサーを用いて混合し、得られた混合物を乾燥した後、150mm幅のT−ダイ付き単軸押出機((株)ジー・エム・エンジニアリング製のGM30)にて表4に示す条件で3kgを製膜した、樹脂温度T1は241℃であった。次いで、T−ダイ付き単軸押出機のシリンダー温度及びダイス温度を280℃に設定した後、1時間の昇温を行った。続いで、表3に示す熱可塑性樹脂組成物2(透明樹脂)を、ヘンシェルミキサーを用いて混合し、得られた混合物を乾燥した後、表4に示す条件で7.3kgを押出して厚み300μmのフィルムを得た、樹脂温度T2は258℃であった。熱可塑性樹脂組成物2(透明樹脂)を押出した後、T−ダイ付き単軸押出機を分解しシリンダー内及びダイス壁面の観察を行った。樹脂置換性及び洗浄性を評価した結果を表4に示す。
<比較例2>
表3に示す熱可塑性樹脂組成物3(黒色樹脂)を、ヘンシェルミキサーを用いて混合し、得られた混合物を乾燥した後、150mm幅のT−ダイ付き単軸押出機((株)ジー・エム・エンジニアリング製のGM30)にて表4に示す条件で3kgを製膜した、樹脂温度T1は240℃であった。次いで、T−ダイ付き単軸押出機のシリンダー温度及びダイス温度を230℃に設定した後、1時間の昇温を行った。続いで、表3に示す熱可塑性樹脂組成物2(透明樹脂)を、ヘンシェルミキサーを用いて混合し、得られた混合物を乾燥した後、表4に示す条件で7.0kgを押出して厚み300μmのフィルムを得た、樹脂温度T2は221℃であった。熱可塑性樹脂組成物2(透明樹脂)を押出した後、T−ダイ付き単軸押出機を分解しシリンダー内及びダイス壁面の観察を行った。樹脂置換性及び洗浄性を評価した結果を表4に示す。
上記の実施例および比較例より、次のことが明らかとなった。即ち、実施例1及び実施例2において、短時間で押出機内の黒色樹脂を排出し得られたペレット及びフィルムは良好であった、また、押出機内の洗浄性も高かった。一方、比較例1及び比較例2において、押出機内の黒色樹脂を排出することが困難であり、樹脂置換性及び洗浄性も不良であった。このことから、T2はT1よりも高温であることが押出機からの樹脂の排出、および押出機内の洗浄性の観点で優れていることが分かった。
本発明の製造方法によって得られる熱可塑性樹脂成形体は、前品種や前品種の生産時に生じた熱劣化物の混入が無く、外観が良好な熱可塑性樹脂成形体を得ることができる。特にフィルム状のアクリル樹脂成形体は耐候性、意匠性を備えたフィッシュアイの無い良好な外観を有する成形体であって、例えば、建築物の内外装用途、反射材、車両の内装用途に使用することができる。

Claims (9)

  1. 押出機を用いて熱可塑性樹脂成形体を製造する方法であって、
    押出機は、樹脂温度T1において熱可塑性樹脂組成物Aの溶融物を排出して成形した押出機であり、熱可塑性樹脂組成物Aが内部に残留しており、
    方法は、
    熱可塑性樹脂組成物Bを前記押出機に供給することにより、押出機に残留している熱可塑性樹脂組成物Aの溶融物を樹脂温度T2で押出機から排出することにより、熱可塑性樹脂組成物Aを熱可塑性樹脂組成物Bに置換することを特徴とし、
    前記熱可塑性樹脂組成物Aと熱可塑性樹脂組成物Bとは組成において異なり、かつ、
    T1およびT2は、下記(1)の関係式を満たし、
    (1)T1<T2
    熱可塑性樹脂組成物Aを熱可塑性樹脂組成物Bに置換した後に、続けて、熱可塑性樹脂組成物Bを前記押出機にさらに供給して、前記熱可塑性樹脂組成物Bの溶融物を樹脂温度T3’で押出機から排出して成形することを含み、
    T2およびT3’は、下記(2)の関係式を満たす、方法。
    (2)T2>T3’
  2. 請求項1に記載の方法であって、
    熱可塑性樹脂組成物Aを熱可塑性樹脂組成物Bに置換した後に、続けて、熱可塑性樹脂組成物Cを前記押出機にさらに供給して、押出機に残留している熱可塑性樹脂組成物Bの溶融物を樹脂温度T3で押出機から排出することにより、熱可塑性樹脂組成物Bを熱可塑性樹脂組成物Cにさらに置換することと、
    熱可塑性樹脂組成物Cを前記押出機にさらに供給して、前記熱可塑性樹脂組成物Cの溶融物を樹脂温度T4で押出機から排出して成形することを含み、
    前記熱可塑性樹脂組成物Bと熱可塑性樹脂組成物Cとは組成において異なり、かつ、
    T3およびT4は、下記(3)の関係式を満たす、方法。
    (3)T3>T4
  3. 押出機を用いて熱可塑性樹脂成形体を製造する方法であって、
    熱可塑性樹脂組成物Aを前記押出機に供給し、熱可塑性樹脂組成物Aの溶融物を樹脂温度T1で押出機から排出して成形し、熱可塑性樹脂成形体を得ることと、
    熱可塑性樹脂組成物Bを前記押出機に供給することにより、押出機に残留している熱可塑性樹脂組成物Aの溶融物を樹脂温度T2で押出機から排出することと、
    熱可塑性樹脂組成物Bを前記押出機にさらに供給して、前記熱可塑性樹脂組成物Bの溶融物を樹脂温度T3’で押出機から排出して成形し、さらなる熱可塑性樹脂成形体を得ることと、
    を含み、
    前記熱可塑性樹脂組成物Aと熱可塑性樹脂組成物Bとは組成において異なり、かつ、
    T1、T2およびT3’は、下記(1)および(2)の関係式を満たす、方法。
    (1)T1<T2
    (2)T2>T3’
  4. 押出機を用いて熱可塑性樹脂成形体を製造する方法であって、
    熱可塑性樹脂組成物Aを前記押出機に供給し、熱可塑性樹脂組成物Aの溶融物を樹脂温度T1で押出機から排出して成形し、熱可塑性樹脂成形体を得ることと、
    熱可塑性樹脂組成物Bを前記押出機に供給することにより、押出機に残留している熱可塑性樹脂組成物Aの溶融物を樹脂温度T2で押出機から排出することと、 熱可塑性樹脂組成物Cを前記押出機にさらに供給して、前記熱可塑性樹脂組成物Bの溶融物を樹脂温度T3で押出機から排出することにより、熱可塑性樹脂組成物Bを熱可塑性樹脂組成物Cでさらに置換することと、
    熱可塑性樹脂組成物Cを前記押出機にさらに供給して、前記熱可塑性樹脂組成物Cの溶融物を樹脂温度T4で押出機から排出して成形し、さらなる熱可塑性樹脂成形体を得ることと、
    を含み、
    前記熱可塑性樹脂組成物Aと熱可塑性樹脂組成物Bと熱可塑性樹脂組成物Cとは組成において異なり、かつ、
    T1、T2、T3およびT4は、下記のすべての関係式を満たす、方法。
    (1)T1<T2
    (3)T3>T4
  5. 温度240℃条件下における、せん断速度96(1/sec)での熱可塑性樹脂組成物Aと熱可塑性樹脂組成物Bとの溶融粘度差が、500Pa・s以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
  6. 温度240℃条件下における、せん断速度96(1/sec)での熱可塑性樹脂組成物Bと熱可塑性樹脂組成物Cとの溶融粘度差が、500Pa・s以下である、請求項2または4に記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
  7. 熱可塑性樹脂成形体がペレットまたはフィルムである、請求項1〜6のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
  8. 熱可塑性樹脂組成物がアクリル樹脂組成物である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
  9. 熱可塑性樹脂組成物がゴム含有重合体を含む熱可塑性樹脂組成物である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
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