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JP7096842B2 - アクリル系樹脂フィルムおよびその製造方法 - Google Patents

アクリル系樹脂フィルムおよびその製造方法 Download PDF

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JP7096842B2
JP7096842B2 JP2019562143A JP2019562143A JP7096842B2 JP 7096842 B2 JP7096842 B2 JP 7096842B2 JP 2019562143 A JP2019562143 A JP 2019562143A JP 2019562143 A JP2019562143 A JP 2019562143A JP 7096842 B2 JP7096842 B2 JP 7096842B2
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resin film
acrylic
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香織 前田
祥晃 青木
英明 武田
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Kuraray Co Ltd
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Kuraray Co Ltd
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Description

本発明は、表面平滑性が良好で、低ヘーズであるアクリル系樹脂フィルムとその製造方法に関する。また、前記アクリル系樹脂フィルムを用いた、印刷樹脂フィルム、加飾用フィルム、建材用フィルム、積層フィルム、および積層体に関する。
アクリル系樹脂フィルムは、透明性が高い、表面硬度が高い、耐候性に優れる、成形加工が容易などの特徴を生かして、看板、フラットパネルディスプレイ等の表示材料、加飾フィルムに分類される車両用内装材および外装材、建材用の内装材および外装材、インテリア部材等の様々な用途で使用されている。特に、表面特性に優れるために、各種部材の表層材料として使用されている。
アクリル系樹脂フィルムは、上記のような特徴を持ち合わせているが、(メタ)アクリル系樹脂そのものは、脆いという欠点があるため、多層構造重合体粒子を用いて靭性を付与するなどの技術が用いられている。一方、多層構造重合体粒子を用いた場合、粒子が表面に飛び出すことによってヘーズを下げたり、表面に印刷、蒸着などを行った場合に印刷、蒸着品にすっきり感がなく、曇った感触のフィルムになる、という問題を生じていた。
また、印刷樹脂フィルム、加飾用フィルム、建材用フィルムいずれのフィルム用途においても、フィルムの片面に印刷、または蒸着などの意匠性付与を施し、当該フィルムを通してその意匠面をみる。
つまり、フィルム自身の透明性が高いこと、またどちらの面に印刷、蒸着などを施しても良好な意匠性が付与できるように、両面とも表面平滑性が良好であること、その差が少ないことが、フィルムに求められていた。
特許文献1には、アクリル系樹脂にゴム弾性体粒子が配合されたアクリル系樹脂組成物からなるシート状のアクリル系樹脂フィルムが開示されている。特許文献1は、数平均粒径が10~300nmのゴム弾性粒子を25~45質量部配合し、粗面と滑面をもち、その算術平均粗さの差が5~100nmであるアクリル系樹脂フィルムを開示している。
特許文献2には、アクリル系樹脂および前記アクリル系樹脂100質量部に対して共役ジエン系ゴムを含むグラフト共重合体の少なくとも2種を20から65質量部含み、前記グラフト共重合体の少なくとも2種は粒径が異なることを特徴とする光学フィルムおよび位相差フィルムが開示されている。特許文献2のフィルムの外部粗さは、50nm以下であり、ヘーズが0.5~3%である。
特許文献3には、セルロースエステルとアクリル樹脂とを含む光学フィルムであって、全ヘーズ値が0.80以下であり、内部ヘーズが0.01~0.28であり、幅方向の弾性率が2700~7000MPaの光学フィルムが開示されている。
特許文献1~3に記載の従来技術はいずれも、フィルムの両面で粗度に差があったり、ヘーズが十分低くないなどの改善すべき点があり、フィルム両面ともに表面平滑性に優れることで印刷性に優れ、内部ヘーズが充分に小さいことから下地印刷の色変化がなく奥行き感を持たせるフィルムはできていなかった。
特開2016-218478号公報 特表2011-521068号公報 特開2011-154360号公報
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、フィルム両面ともに表面平滑性に優れることで印刷性に優れ、全体ヘーズが充分に小さいことで下地印刷の色変化がなく奥行き感を持たせることができ、かつ、適度な硬度とこしをもちながら耐割れ性としなやかさを有するアクリル系樹脂フィルムとその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために、表面平滑性および全体ヘーズを悪化させず、適度な硬度と耐割れ性を有するフィルムについて鋭意検討した結果、本発明を完成させた。
すなわち本発明は、
[1]全体ヘーズが0.01~1.0%であり、両面の外部ヘーズの差が0~0.5%であり、動的粘弾性測定法により、正弦波振動1Hz、昇温速度3℃/分の条件で測定した23℃での貯蔵弾性率(E’)が1000~2200MPaであり、損失正接の極大値(Tα)が90℃~120℃であるアクリル系樹脂フィルム、
[2]両面の表面粗度が1~50nmである、[1]に記載のアクリル系樹脂フィルム、
[3]少なくとも一方の面の外部ヘーズが0.2%以下である、[1]または[2]に記載のアクリル系樹脂フィルム、
[4]トラウザー引き裂き強度が、1.3N/mm以上である、[1]~[3]のいずれか1項に記載のアクリル系樹脂フィルム、
[5]アクリル系多層構造重合体粒子を65~100質量%含む、[1]~[4]のいずれか1項に記載のアクリル系樹脂フィルム、
[6]前記アクリル系多層構造重合体粒子の粒子径が10~200nmである、[5]に記載のアクリル系樹脂フィルム、
[7]前記アクリル系多層構造重合体粒子が、アルキル基の炭素数が1~8であるアクリル酸アルキルエステル単量体単位および/または共役ジエン系単量体単位60質量%以上からなる架橋弾性重合体層を少なくとも一層有し、かつ、メタクリル酸アルキルエステル単量体単位70質量%以上からなる熱可塑性重合体層を少なくとも一層有するアクリル系多層構造重合体粒子(A)である、[5]または[6]に記載のアクリル系樹脂フィルム、
[8]ベンゾトリアゾール類またはトリアジン類の紫外線吸収剤を含む[1]~[7]のいずれか1項に記載のアクリル系樹脂フィルム、
[9][1]~[8]のいずれか1項に記載のアクリル系樹脂フィルムの少なくとも一方の面に印刷が施された、印刷樹脂フィルム、
[10][1]~[8]のいずれか1項に記載のアクリル系樹脂フィルムからなる、加飾用フィルム、
[11][1]~[8]のいずれか1項に記載のアクリル系樹脂フィルムからなる、建材用フィルム、
[12][1]~[8]のいずれか1項に記載のアクリル系樹脂フィルムの少なくとも一方の面に、金属および/または金属酸化物よりなる層、熱可塑性樹脂層または基材層を備えてなる積層フィルム、
[13][12]に記載の積層フィルムを基材の表面に有する積層体、
[14](メタ)アクリル系樹脂をTダイからフィルム状に溶融押出する工程と、フィルム状に押出された溶融物を、一方が金属剛体ロールであり、他方が金属弾性ロールである一対の冷却ロールで狭持する工程を有する、[1]~[8]のいずれか1項に記載のアクリル系樹脂フィルムの製造方法、
である。
本発明によれば、フィルム両面ともに表面平滑性に優れることで印刷性に優れ、全体ヘーズが充分に小さいことで下地印刷の色変化がなく奥行き感を持たせることができ、かつ、適度な硬度とこしをもちながら耐割れ性としなやかさを有するアクリル系樹脂フィルムとその製造方法を提供することができる。
本発明のアクリル系樹脂フィルムを製造する装置の一例である。
本発明のアクリル系樹脂フィルムは、全体ヘーズが0.01~1.0%であり、両面の外部ヘーズの差が0~0.5%であり、動的粘弾性測定法により、正弦波振動1Hz、昇温速度3℃/分の条件で測定した23℃での貯蔵弾性率(E’)が1000~2200MPaであり、損失正接の極大値(Tα)が90℃~120℃である。
以下、本発明を適用した実施形態の一例について説明する。本明細書で特定する数値は、実施形態又は実施例に開示した方法により求められる値である。また、本明細書で特定する数値「A~B」とは、数値Aおよび数値Aより大きい値であって、かつ数値Bおよび数値Bより小さい値を満たす範囲を示す。なお、本発明の趣旨に合致する限り、他の実施形態も本発明の範疇に含まれる。
本発明のアクリル系樹脂フィルムの全体ヘーズは0.01~1.0%である。本明細書において全体ヘーズとは、フィルムの厚み方向におけるヘーズであり、実施例に記載の方法で求めることができる。全体ヘーズが上記範囲にあると、本発明のアクリル系樹脂フィルムの一方の面に施された印刷を他の一方の面から見た時にも印刷が明瞭であり、奥行き感のあるフィルムとなる。本発明のアクリル系樹脂フィルムの全体ヘーズは0.01~0.5%であることが好ましく、0.01~0.3%であることがより好ましい。粒子サイズの小さいアクリル系多層構造重合体粒子(A)を使う、押出し温度を上げる、冷却ロールの温度を上げるなどでニップを強化する、アクリル系多層構造重合体粒子(A)とメタクリル系樹脂(B)の屈折率差を少なくすること等によって、全体ヘーズを低く抑えることができる。
本発明のアクリル系樹脂フィルムの両面の外部ヘーズの差は0~0.5%である。本明細書において外部ヘーズとは、フィルムの表面において生じるヘーズであり、両面が異なる表面性を有するフィルムでは、それぞれの面で異なる外部ヘーズを示す。外部ヘーズは実施例に記載の方法で求めることができる。また、本明細書において外部ヘーズの差とは、フィルムの両面の外部ヘーズの差の絶対値である。
外部ヘーズの差が上記範囲内であると、フィルムのいずれの面にも印刷可能な、両面とも表面平滑性に優れたアクリル系樹脂フィルムとなる。本発明のアクリル系樹脂フィルムの外部ヘーズの差は、0.3以下であることが好ましく、0.1以下であることがより好ましい。また、本発明のアクリル系樹脂フィルムの少なくとも一方の面の外部ヘーズは0.2%以下であることが好ましく、0.1%以下であることがより好ましい。粒子サイズの小さいアクリル系多層構造重合体粒子(A)を使う、押出し温度を上げる、冷却ロールの温度を上げるなどでニップを強化すること等によって、外部ヘーズおよびその差を調整することができる。
動的粘弾性測定法により、正弦波振動1Hz、昇温速度3℃/分の条件で測定した本発明のアクリル系樹脂フィルムの23℃での貯蔵弾性率(E’)は1000~2200MPaである。E’が上記範囲にあると、表面平滑性としなやかさを持ち、同時にこしのあるフィルムとなる。本発明のアクリル系樹脂フィルムのE’は、好ましくは1100~1800MPaであり、より好ましくは1200~1600MPaである。アクリル系多層構造重合体粒子(A)のモノマー組成比を調整する、メタクリル系樹脂(B)のモノマー組成比を調整する、アクリル系多層構造重合体粒子(A)とメタクリル系樹脂(B)の配合比を調整すること等によって、E’を適切な範囲とすることができる。
E’は実施例に記載の方法で求めることができる。
本発明のアクリル系樹脂フィルムの損失正接の極大値(Tα)は、90℃~120℃である。Tαがこの範囲にあると、フィルムの表面平滑性および表面光沢性と溶融物の冷却ロールからの剥離性とのバランスが良好となる。本発明のアクリル系樹脂フィルムのTαは、好ましくは95~117℃であり、より好ましくは100~113℃である。アクリル系多層構造重合体粒子(A)のモノマー組成比を調整する、メタクリル系樹脂(B)のモノマー組成比を調整する、アクリル系多層構造重合体粒子(A)とメタクリル系樹脂(B)の配合比を調整すること等によって、Tαを適切な範囲とすることができる。
Tαは実施例に記載の方法で求めることができる。
本発明のアクリル系樹脂フィルムのトラウザー引裂き強度(MD)は、フィルムを取扱う際に割れなどの問題が発生しづらいという観点から、1.3N/mm以上であることが好ましく、1.5N/mm以上であることがより好ましく、1.8N/mm以上であることがさらに好ましい。このトラウザー引裂き強度(MD)の範囲に上限はないが、5.0N/mm以下であることが好ましい。
本発明のアクリル系樹脂フィルムは、(メタ)アクリル系樹脂(R)を含む。
本明細書において(メタ)アクリル系樹脂とは、メタクリル系樹脂および/またはアクリル系樹脂を指す。
本発明のアクリル系樹脂フィルムにおける(メタ)アクリル系樹脂(R)の含有量は、好ましくは50質量%以上であり、より好ましくは80質量%以上であり、さらに好ましくは90質量%以上である。
[(メタ)アクリル系樹脂(R)]
(メタ)アクリル系樹脂(R)はアクリル系多層構造重合体粒子(A)を含むことが好ましい。アクリル系多層構造重合体粒子(A)を含むことによって、こしとしなやかさをもちながら、耐割れ性に優れたフィルムとすることができる。
(メタ)アクリル系樹脂(R)のガラス転移温度の下限は60℃であることが好ましく、65℃であることがより好ましく、70℃であることがさらに好ましい。(メタ)アクリル系樹脂(R)のガラス転移温度の上限は通常120℃である。ガラス転移温度はJISK7121:2012に準拠して測定した値である。
<アクリル系多層構造重合体粒子(A)>
本発明におけるアクリル系多層構造重合体粒子(A)は、少なくとも1層の内層が、アルキル基の炭素数が1~8であるアクリル酸アルキルエステル単量体単位および/または共役ジエン系単量体単位を主成分単量体単位とする架橋弾性重合体層であり、最外層が、アルキル基の炭素数が1~8であるメタクリル酸アルキルエステル単量体単位を主成分単量体単位とする熱可塑性重合体層であることが好ましい。
本明細書において、特に明記しない限り、「主成分単量体単位」とは、50質量%以上の単量体単位とする。
アルキル基の炭素数が1~8であるアクリル酸アルキルエステルとしては、例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸プロピル、メタクリル酸シクロヘキシル等のメタクリル酸エステル等が挙げられるが、これらの中でも、アクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2―エチルヘキシルが好ましく、アクリル酸ブチルがより好ましい。
ジエン系単量体としては例えば、1,3-ブタジエン、およびイソプレン等が挙げられる。
本発明におけるアクリル系多層構造重合体粒子(A)は、少なくとも1層の架橋弾性重合体層を含む1層または複数層の内層が最外層の熱可塑性重合体層により覆われた、いわゆるコア/シェル構造ゴム粒子であることが好ましい。
アクリル系多層構造重合体粒子(A)の層数は特に制限されず、2層、3層、または4層以上であることができる。熱安定性および生産性の点で、アクリル系多層構造重合体粒子(A)は3層構造であることが好ましい。
アクリル系多層構造重合体粒子(A)において、最外層を除く少なくとも1層の内層を構成する架橋弾性重合体層は、この層の分子鎖と隣接する層中の分子鎖とのグラフト結合により結合されていることが好ましい。
架橋弾性重合体層には、アルキル基の炭素数が1~8であるアクリル酸アルキルエステルおよび/またはジエン系単量体の他、これらと共重合可能なビニル系単量体を含んでいてもよい。
共重合可能なビニル系単量体としては例えば、N-プロピルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド、およびN-o-クロロフェニルマレイミド等のマレイミド系化合物;エチレングリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ヘキサンジオールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、アリルメタクリレート、およびトリアリルイソシアヌレート等の多官能性単量体等が挙げられる。
なお、本明細書において、「多官能性単量体」とは、2以上の重合性官能基を有する単量体である。
耐衝撃性等の観点から、架橋弾性重合体層中の、アルキル基の炭素数が1~8であるアクリル酸アルキルエステル単位および/または共役ジエン系単量体単位の合計含有量は、好ましくは60質量%以上であり、より好ましくは70質量%以上であり、さらに好ましくは80質量%以上である。
本発明におけるアクリル系多層構造重合体粒子(A)は、中心側から、29.99~98.99質量%例えば30~98.99質量%のメタクリル酸メチル単位と、1~70質量%のアルキル基の炭素数が1~8であるアクリル酸アルキルエステル単位と、0.01~2質量%の多官能性単量体単位とを含む架橋樹脂層からなる第1層と、69.9~99.9質量%例えば70~99.9質量%のアルキル基の炭素数が1~8であるアクリル酸アルキルエステル単位と、0~30質量%のメタクリル酸メチル単位と、0.1~5質量%の多官能性単量体単位とを含む架橋弾性重合体層からなる第2層と、70~100質量%のメタクリル酸アルキルエステル単位と、0~30質量%のアルキル基の炭素数が1~8であるアクリル酸アルキルエステル単位とを含む硬質熱可塑性樹脂層からなる第3層とからなる3層構造重合体粒子であることがより好ましい。
3層構造重合体粒子において、各層の比率は特に制限されないが、第1層が5~40質量%であり、第2層が20~55質量%であり、第3層(最外層)が40~75質量%であることが好ましい。
最外層の熱可塑性重合体層に使用されるメタクリル酸アルキルエステルとしては例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、およびメタクリル酸シクロヘキシル等が挙げられる。熱可塑性重合体層中のメタクリル酸アルキルエステル単量体単位の含有量は、アクリル系多層構造重合体粒子(A)の分散性の点から、好ましくは70質量%以上であり、より好ましくは80質量%以上である。
アクリル系多層構造重合体粒子(A)の粒子径は特に制限されないが、10~200nmであることが好ましい。粒子径が10nm以上である場合、アクリル系多層構造重合体粒子(A)の取扱い性が良好である。粒子径が200nm以下である場合、本発明のアクリル系樹脂フィルムに応力が加えられたときに白化して光の透過性が低下する(耐応力白化性が悪化する)ことが防止される。耐応力白化性と耐衝撃性のバランスの観点から、アクリル系多層構造重合体粒子(A)の粒子径の下限は、より好ましくは60nmであり、さらに好ましくは70nmであり、よりさらに好ましくは90nmであり、上限は、より好ましくは150nmであり、さらに好ましくは110nmである。
本発明のアクリル系樹脂フィルムの製造過程において、アクリル系多層構造重合体粒子(A)の非架橋の最外層等が溶融して、マトリクスを形成する場合がある。この場合、フィルム中のアクリル系多層構造重合体粒子(A)の粒子径は、原料のアクリル系多層構造重合体粒子の粒子径よりも小さくなる。
本明細書において、特に明記しない限り、フィルム中のアクリル系多層構造重合体粒子(A)の粒子径は、フィルムに存在している状態で透過型電子顕微鏡(TEM)による断面観察により求めた値を用いる。粒子径は実施例に記載の方法で求めることができる。
ラテックスの状態でのアクリル系多層構造重合体粒子(A)の粒子径は、(株)堀場製作所製のレーザ回折/散乱式粒子径分布測定装置「LA-300」を用いて測定することができる。
アクリル系多層構造重合体粒子(A)の重合法は特に制限されないが、乳化重合法が好ましい。まず、1種または2種以上の原料単量体を乳化重合させて芯粒子をつくった後、他の1種または2種以上の単量体を芯粒子の存在下に乳化重合させて芯粒子の周りに殻を形成させる。次いで必要に応じて、芯と殻からなる粒子の存在下にさらに1種または2種以上の単量体を乳化重合させて別の殻を形成させる。このような重合反応を繰り返すことにより、目的とするアクリル系多層構造重合体粒子(A)を乳化ラテックスとして製造することができる。得られたラテックス中には、通常、架橋またはグラフト化されたアクリル系多層構造重合体粒子に加えて、メタクリル酸メチル単位を有する直鎖の(メタ)アクリル系樹脂も存在するが、両者あわせてアクリル系多層構造重合体粒子(A)とする。
乳化重合に用いられる乳化剤としては特に制限されないが、アニオン系乳化剤、ノニオン系乳化剤、およびノニオン・アニオン系乳化剤等が挙げられる。これら乳化剤は、1種または2種以上用いることができる。
アニオン系乳化剤としては、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、およびジラウリルスルホコハク酸ナトリウム等のジアルキルスルホコハク酸塩;ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキルベンゼンスルホン酸塩;および、ドデシル硫酸ナトリウム等のアルキル硫酸塩等が挙げられる。
ノニオン系乳化剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、およびポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等が挙げられる。
ノニオン・アニオン系乳化剤としては、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル硫酸ナトリウム等のポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル硫酸塩;ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム等のポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩;ポリオキシエチレントリデシルエーテル酢酸ナトリウム等のアルキルエーテルカルボン酸塩等が挙げられる。
ノニオン系乳化剤またはノニオン・アニオン系乳化剤の例示化合物におけるオキシエチレン単位の付加モル数は、乳化剤の発泡性が極端に大きくならないようにするために、一般に30モル以下であり、好ましくは20モル以下であり、より好ましくは10モル以下である。
乳化重合に使用される重合開始剤は特に制限されず、過硫酸カリウムおよび過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩系開始剤;パースルホキシレート/有機過酸化物および過硫酸塩/亜硫酸塩等のレドックス系開始剤等が挙げられる。
乳化重合には、必要に応じて連鎖移動剤を用いることができる。連鎖移動剤としては、n-オクチルメルカプタン、n-ドデシルメルカプタン、n-ラウリルメルカプタン、tert-ドデシルメルカプタン、およびsec-ブチルメルカプタン等のアルキルメルカプタンが挙げられる。
各層の乳化重合に際し、単量体、乳化剤、重合開始剤、および連鎖移動剤等の原料の重合反応系への添加は、一括添加法、分割添加法、および連続添加法等の公知の任意の方法によって行うことができる。
各層の重合反応温度はいずれも好ましくは30~120℃であり、より好ましくは50~100℃である。各層の重合反応時間は、用いられる重合開始剤および乳化剤の種類と使用量、および重合温度によっても異なるが、各層とも通常0.5~7時間である。単量体と水との質量比(単量体/水)は、好ましくは1/20~1/1である。
アクリル系多層構造重合体粒子(A)は必要に応じて、乳化重合によって製造された重合体ラテックスに対して、公知方法により凝固、脱水、および乾燥等を実施して、粉末状等の重合体として回収することができる。粉末状等のアクリル系多層構造重合体粒子(A)の分離回収方法としては、塩析凝固法、凍結凝固法、および噴霧乾燥法等が挙げられる。中でも、不純物を水洗により容易に除去できる点から、塩析凝固法および凍結凝固法が好ましい。なお、凝固工程の前に、エマルジョンに混入した異物を除去する目的で、目開き50μm以下の金網等を用いて濾過する工程を実施することが好ましい。
本発明のアクリル系樹脂フィルムは、アクリル系多層構造重合体(A)を2種以上含んでいてもよい。
<メタクリル系樹脂(B)>
(メタ)アクリル系樹脂(R)は、アクリル系多層構造重合体粒子(A)に加えて、80質量%以上のメタクリル酸メチル単位を含むメタクリル系樹脂(B)を含むことができる。メタクリル系樹脂(B)は、1種または2種以上用いることができる。
メタクリル系樹脂(B)としてアクリル系多層構造重合体粒子(A)との親和性が良好で、屈折率が近いものを用いることによって、透明性の高い(メタ)アクリル系樹脂(R)を得ることができ、その結果透明性の高いフィルムを得ることができる。また、メタクリル樹脂(B)が直鎖状の樹脂を含むことでフィルムの加工性を高めることができる。
メタクリル系樹脂(B)は、メタクリル酸メチル単位以外に、共重合可能なビニル系単量体単位を20質量%以下含むことが好ましい。ビニル系単量体としては特に制限されず、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸フェニル、およびアクリル酸ベンジル等のアクリル酸エステル単量体;メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸フェニル、およびメタクリル酸ベンジル等のメタクリル酸エステル;酢酸ビニル、スチレン、p-メチルスチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、α-メチルスチレン、およびビニルナフタレン等の芳香族ビニル化合物;アクリロニトリル、およびメタクリロニトリル等のニトリル類;アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等のα、β-不飽和カルボン酸;および、N-エチルマレイミド、およびN-シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド化合物等が挙げられる。これらは1種または2種以上用いることができる。
メタクリル系樹脂(B)の極限粘度は、0.3~1.0dl/gであることが好ましい。メタクリル系樹脂(B)の極限粘度が0.3dl/g以上であると、(メタ)アクリル系樹脂(R)を溶融成形する際の粘り強さが低下することが抑制される。メタクリル系樹脂(B)の極限粘度が1.0dl/g以下であると、溶融成形する際の流動性が低下することが抑制される。
(メタ)アクリル系樹脂(R)に含まれるメタクリル系樹脂(B)の含有量は特に制限されないが、好ましくは1~50質量%であり、より好ましくは3~35質量%であり、さらに好ましくは5~25質量%であり、特に好ましくは7~15質量%である。メタクリル系樹脂(B)の含有量が50質量%以下であると、本発明のアクリル系樹脂フィルムの弾性率が増加しすぎることがないため、しなやかさが維持され、耐応力白化性も維持される。一方、メタクリル樹脂(B)を1質量%以上含むことで加工性は向上する傾向にある。
メタクリル系樹脂(B)としては、例えば「パラペットGF」(MFR:15g/10分(230℃、37.3N))、「パラペットEH」(MFR:1.3g/10分(230℃、37.3N))、「パラペットHRL」(MFR:2.0g/10分(230℃、37.3N))、および「パラペットG」(MFR:8.0g/10分(230℃、37.3N))[いずれも商品名、株式会社クラレ製]などの市販品またはISO8257-1の規定品を用いることができる。
メタクリル系樹脂(B)は、公知方法により重合されたものを用いることができる。メタクリル系樹脂(B)の重合法は特に制限されず、乳化重合法、懸濁重合法、塊状重合法、および溶液重合法等が挙げられる。
[任意成分:添加剤]
本発明のアクリル系樹脂フィルムは、上記した成分以外に、本発明の目的を損なわない範囲で必要に応じて、1種または2種以上の任意成分を含むことができる。
任意成分としては、酸化防止剤、熱劣化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、可塑剤、滑剤、離型剤、高分子加工助剤、帯電防止剤、難燃剤、染顔料、有機色素、耐衝撃性改質剤、発泡剤、充填剤、および蛍光体等の各種添加剤等が挙げられる。
上記任意成分の添加タイミングは特に制限されず、少なくとも1種の(メタ)アクリル系樹脂の重合時に添加されてもよいし、重合された少なくとも1種の(メタ)アクリル系樹脂に添加されてもよいし、少なくとも1種の(メタ)アクリル系樹脂、および必要に応じて任意成分の混練時あるいは混練後に添加されてもよい。
<酸化防止剤>
酸化防止剤は、酸素存在下においてそれ単体で樹脂の酸化劣化防止に効果を有するものである。例えば、リン系酸化防止剤、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、およびチオエーテル系酸化防止剤等が挙げられる。酸化防止剤としては、同一分子中にリン系酸化防止剤の効果を持つ部分およびヒンダードフェノール系酸化防止剤の効果を持つ部分を含む酸化防止剤を用いることもできる。これらの酸化防止剤は1種または2種以上を用いることができる。中でも、着色による光学特性の劣化防止効果の観点から、リン系酸化防止剤およびヒンダードフェノール系酸化防止剤等が好ましく、ヒンダードフェノール系酸化防止剤が特に好ましい。
リン系酸化防止剤としては、2,2-メチレンビス(4,6-ジt-ブチルフェニル)オクチルホスファイト(ADEKA社製;商品名:アデカスタブHP-10)、トリス(2,4-ジt-ブチルフェニル)ホスファイト(BASF社製;商品名:IRGAFOS168)、および3,9-ビス(2,6-ジt-ブチル-4-メチルフェノキシ)-2,4,8,10-テトラオキサー3,9-ジホスファスピロ[5.5]ウンデカン(ADEKA社製;商品名:アデカスタブPEP-36)等があげられる。
ヒンダードフェノール系酸化防止剤としては、ペンタエリスリチル-テトラキス〔3-(3,5-ジt-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕(BASF社製;商品名IRGANOX1010)、およびオクタデシル-3-(3,5-ジt-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート(BASF社製;商品名IRGANOX1076)等があげられ、ブリードアウトの発生が少ない観点から、融点の高いペンタエリスリチル-テトラキス〔3-(3,5-ジt-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕(BASF社製;商品名IRGANOX1010)がより好ましい。
同一分子中にリン系酸化防止剤の効果を持つ部分およびヒンダードフェノール系酸化防止剤の効果を持つ部分を含む酸化防止剤としては、6-[3-(3-t-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチル)プロポキシ]-2,4,8,10-テトラ-t-ブチルジベンズ[d,f][1,3,2]-ジオキサスホスフェピン(住友化学工業社製;商品名:Sumilizer GP)等があげられる。
酸化防止剤の添加量は、酸化劣化防止効果と添加によるブリードアウトの観点から、(メタ)アクリル系樹脂(R)100質量部に対して、好ましくは0.01~1質量部であり、より好ましくは0.03~0.5質量部であり、さらに好ましくは0.05~0.3質量部である。
<熱劣化防止剤>
熱劣化防止剤は、実質上無酸素の状態下で高熱にさらされたときに生じるポリマーラジカルを捕捉することによって樹脂の熱劣化を防止できるものである。熱劣化防止剤としては、2-t-ブチル-6-(3’-t-ブチル-5’-メチル-ヒドロキシベンジル)-4-メチルフェニルアクリレート(住友化学社製;商品名スミライザーGM)、および2,4-ジt-アミル-6-(3’,5’-ジt-アミル-2’-ヒドロキシ-α-メチルベンジル)フェニルアクリレート(住友化学社製;商品名スミライザーGS)等が好ましい。
<紫外線吸収剤>
紫外線吸収剤は、紫外線を吸収する能力を有する化合物である。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機能を有するといわれる化合物である。紫外線吸収剤としては、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、およびホルムアミジン類等が挙げられる。これらは1種または2種以上を用いることができる。上記の中でも、ベンゾトリアゾール類、トリアジン類、および波長380~450nmにおけるモル吸光係数の最大値εmaxが1200dm3・mol-1cm-1以下である紫外線吸収剤が好ましい。
ベンゾトリアゾール類は、紫外線被照による着色等の光学特性低下を抑制する効果が高い。ベンゾトリアゾール類としては、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)フェノール(BASF社製;商品名TINUVIN329)、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4,6-ビス(1-メチル-1-フェニルエチル)フェノール(BASF社製;商品名TINUVIN234)、および、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](ADEKA社製;LA-31)等が好ましい。
トリアジン類の紫外線吸収剤は、長期の耐光性が要求される場合に好ましく用いられ、光による分解が少なく長期まで紫外線抑制効果が得られる。トリアジン類としては、2,4,6-トリス(2-ヒドロキシ-4-ヘキシルオキシ-3-メチルフェニル)-1,3,5-トリアジン(ADEKA社製;LA-F70)、およびその類縁体であるヒドロキシフェニルトリアジン系紫外線吸収剤(BASF社製;TINUVIN477-D、TINUVIN460、TINUVIN479、TINUVIN1600)等が挙げられ、ビフェニルタイプのTINUVIN479、TINUVIN1600が特に好ましい。
トリアジン類の紫外線吸収剤は、耐光性に優れるが高価であるため、経済性も含めて考えた場合には、ベンゾトリアゾール類とトリアジン類の併用が好ましい。ベンゾトリアゾール類/トリアジン類の重量比は90/10~10/90であることが好ましく、70/30~30/70であることがより好ましい。
紫外線吸収剤の添加量は、要求される耐光性によって変化するが、長期耐久性を求める場合、耐光性効果と添加によって問題となるブリードアウトの観点から、(メタ)アクリル系樹脂(R)100質量部に対して、好ましくは0.1~5質量部であり、より好ましくは0.5~3.5質量部であり、さらに好ましくは1~2.5質量部である。
<光安定剤>
光安定剤は、主に光による酸化で生成するラジカルを捕捉する機能を有するといわれる化合物である。光安定剤としては公知のものを用いることができるが、好適な光安定剤としては、2,2,6,6-テトラアルキルピペリジン骨格を持つ化合物などのヒンダードアミン類等が挙げられる。このような光安定剤として、アデカスタブLA-57、アデカスタブLA-68、アデカスタブLA-77などの市販品を用いることができる。なかでも、融点が100℃以上である光安定剤が好ましく、アデカスタブLA-57が好適に用いられる。
光安定剤の添加量は、耐光性とブリードアウトの観点から、(メタ)アクリル系樹脂(R)100質量部に対して、0.01~5質量部であることが好ましく、0.05~1質量部であることがより好ましく、0.1~0.5質量部であることがさらに好ましい。
<滑剤>
滑剤としては、ステアリン酸、ベヘニン酸、ステアロアミド酸、メチレンビスステアロアミド、ヒドロキシステアリン酸トリグリセリド、パラフィンワックス、ケトンワックス、オクチルアルコール、および硬化油等が挙げられる。これらは1種または2種以上用いることができる。
<離型剤>
離型剤としては、セチルアルコール、ステアリルアルコール等の高級アルコール類;および、ステアリン酸モノグリセライド、ステアリン酸ジグリセライド等のグリセリン高級脂肪酸エステル等が挙げられる。これらは1種または2種以上用いることができる。特に、高級アルコール類とグリセリン脂肪酸モノエステルとを併用することが好ましい。高級アルコール類とグリセリン脂肪酸モノエステルとを併用する場合、その割合は特に制限されないが、高級アルコール類:グリセリン脂肪酸モノエステルの質量比で、2.5:1~3.5:1であることが好ましく、2.8:1~3.2:1であることがより好ましい。
<高分子加工助剤>
高分子加工助剤としては例えば、乳化重合法によって製造され、60質量%以上のメタクリル酸メチル単位およびこれと共重合可能な40質量%以下のビニル系単量体単位からなり、平均重合度が3,000~40,000であり、0.05~0.5μmの粒子径を有する重合体粒子が用いられる。かかる重合体粒子は、単一組成および単一極限粘度の重合体からなる単層粒子であってもよいし、組成または極限粘度の異なる2種以上の重合体からなる多層粒子であってもよい。特に、内層に比較的低い極限粘度を有する重合体層を有し、外層に5dl/g以上の比較的高い極限粘度を有する重合体層を有する2層構造の粒子が好ましい。高分子加工助剤は、極限粘度が3~6dl/gであることが好ましい。極限粘度が当該範囲内であると、製膜性が良い。具体的には、三菱レイヨン社製メタブレン-Pシリーズ、ロームアンドハース社製、ダウケミカル社製、および呉羽化学社製のパラロイドシリーズ等が挙げられる。本発明のアクリル系フィルムに配合される高分子加工助剤の含有量は、(メタ)アクリル系樹脂(R)100質量部に対して、好ましくは0.1~5質量部である。高分子加工助剤の含有量が、0.1質量部以上であると成形性が良く、5質量部以下であると溶融流動性に優れる。高分子量加工助剤の含有量は、より好ましくは0.5~3質量部であり、さらに好ましくは1~2質量部である。
<有機色素>
有機色素としては、紫外線を可視光線に変換する機能を有する化合物等が好ましく用いられる。
<蛍光体>
蛍光体としては、蛍光顔料、蛍光染料、蛍光白色染料、蛍光増白剤、および蛍光漂白剤等が挙げられる。これらは1種または2種以上用いることができる。
上記各種添加剤の合計量は特に制限されないが、アクリル系樹脂フィルム100質量%中、好ましくは0.01~20質量%であり、より好ましくは0.1~10質量%であり、さらに好ましくは1~5質量%である。本発明のアクリル系樹脂フィルムは、全体ヘーズを低く抑える観点等から、艶消し剤、光拡散剤等の微粒子を含まないことが好ましい。
[フィルム成形]
本発明のアクリル系樹脂フィルムの成形法としては、押出成形法、溶液キャスト法、溶融流延法、インフレーション成形法、およびブロー成形法等が挙げられる。中でも、押出成形法が好ましく、(メタ)アクリル系樹脂(R)(組成物)をTダイからフィルム状に溶融押出する工程と、フィルム状に押出された溶融物(以下、単に「溶融物」と記載する場合がある。)を、一方が金属剛体ロールであり、他方が金属弾性ロールである一対の冷却ロールで挟持する工程とを含む押出成形法がより好ましい。上記押出成形法によれば、フィルムの製膜性が良好となり、フィルムの凹凸や厚みムラ、筋の発生を抑制することができ、透明性が高く、厚さの均一性が高く、表面平滑性が良好なフィルムを、比較的高い生産性で得ることができる。
以下、図1を参照して押出成形法について説明する。
<Tダイ付押出機、ロール>
押出成形法では、Tダイ付き押出機が好ましく用いられる。Tダイ付き押出機は、(メタ)アクリル系樹脂(R)(210M)が投入されるホッパ等の原料投入部(111)と、投入された(メタ)アクリル系樹脂(R)(210M)を加熱溶融し、Tダイ側に送り出すスクリュー部(112)と、加熱溶融された(メタ)アクリル系樹脂(R)(210M)をフィルム状に押出すTダイ(113)とを少なくとも備える。
Tダイ付き押出機において、溶融樹脂はギアポンプ(110)を用いてTダイに定量供給されることが好ましい。これによって、厚み精度の高いフィルムを製造することができる。
溶融樹脂はまた、ポリマーフィルタ等を用いたろ過により不純物が除去された後、Tダイ(113)に供給されることが好ましい。Tダイ付き押出機の設定温度は特に制限されず、(メタ)アクリル系樹脂(R)の組成に応じて設定され、好ましくは160~280℃であり、より好ましくは220~275℃であり、さらに好ましくは250~270℃である。なお、Tダイ付き押出機の設定温度が、(メタ)アクリル系樹脂(R)の溶融温
度(加工温度)である。
上記温度で溶融状態となった(メタ)アクリル系樹脂(R)は、Tダイの吐出口(113A)から垂直下方にフィルム状に押出される。Tダイ(113)の温度分布は好ましくは±15℃以下であり、より好ましくは±5℃以下であり、さらに好ましくは±1℃以下である。Tダイの温度分布が±15℃以内の場合、溶融樹脂に粘度ムラが生じることが防止され、得られるフィルムに厚みムラ、応力ムラによる歪み等が生じないため、好ましい。
Tダイ(113)から押出された溶融物の冷却方法としては、ニップロール方式、静電印加方式、エアナイフ方式、カレンダー方式、片面ベルト方式、両面ベルト方式、および3本ロール方式等が挙げられ、ニップロール方式がより好ましい。
ニップロール方式では、Tダイ(113)から押出された溶融物は、アクリル系樹脂フィルムの所望の厚みに対応した距離の離間部を空けて互いに隣接して配置された複数の冷却ロール(ニップロール)を含む冷却ロールユニット(120)により加圧および冷却される。
以下、冷却ロールユニットにおいて、上流側からn番目(nは1以上の整数)の冷却ロールを、「第nの冷却ロール」と称す。冷却ロールユニットは、Tダイの吐出口の下方に離間部を有する第1の冷却ロール(121)と第2の冷却ロール(122)とを少なくとも含む。冷却ロールの数は2以上であり、3~4であることが好ましい。
Tダイから押出された溶融物は、第1の冷却ロール(121)と第2の冷却ロール(122)との間で挟持され、加圧および冷却されて、本発明のアクリル系樹脂フィルム(210)となる。なお、上記の方法で製造されたアクリル系樹脂フィルム(210)は、冷却ロールユニットだけでは充分に冷却されず、最下流の冷却ロールから離れる時点においても、通常、完全には固化していない。最下流の冷却ロールから離れた後、アクリル系樹脂フィルム(210)は流下しながら、さらに冷却されていく。
上記のとおり、本発明のアクリル系樹脂フィルムの製造方法において、第1の冷却ロール(121)と第2の冷却ロール(122)は金属剛体ロールまたは金属弾性ロールであることが好ましく、少なくともどちらか一方が金属弾性ロールであることがより好ましい。
表面が平滑面、好ましくは鏡面である金属弾性ロールを用いることで、両フィルム面を、常温で高光沢を有し、良好な印刷性を有する面とすることができる。
金属剛体ロールおよび金属弾性ロールに比して、ゴムロール等の非金属ロールは表面平滑性が低く、高光沢なフィルム面を得ることが難しい。
金属弾性ロールは、フィルム製造中に表面が弾性変形可能な金属ロールである。金属弾性ロールの表面は平滑面であり、好ましくは鏡面である。金属弾性ロールとしては、一般に押出成形で使用されている公知の金属弾性ロールを用いることができ、例えば、金属製中空ロールからなる内ロールと表面が平滑でフィルム製造中に弾性変形可能な金属製の外筒とを含み、内ロールの内部および/または内ロールと外筒との間に冷却流体が流下する二重構造の金属弾性ロールが用いられる。内ロールと外筒との間には、ゴムまたは冷却目的ではない任意の流体を介在させてもよい。外筒の厚みは、フィルム製造中に破断せずに弾性変形可能な充分に薄い厚みを有し、例えば2~8mm程度である。外筒は、溶接継ぎ部のないシームレス構造であることが好ましい。内ロールおよび外筒の材料は特に制限されず、ステンレス鋼およびクロム鋼等が挙げられる。
第1の冷却ロール(121)および第2の冷却ロール(122)のうち少なくとも一方は、ロール両端部の外径がロール中央部の外径よりも小さく設計されていることが好ましい。この場合、外周面に形成されるロール両端部とロール中央部との間の段差は、好ましくは0.5~1.0mmである。少なくとも一方の冷却ロールの外周面に上記段差が形成されていると、フィルムの両端部の厚みを中央部よりも若干厚くすることができ、両端部から切れが発生して生産性が低下することを抑制することができる。上記段差の形状は特に制限されず、垂直状、テーパ状、および階段状のいずれでもよい。なお、フィルムの中央部より多少厚くしたフィルムの両端部は、必要に応じて、後工程で切断除去することができる。段差は、それぞれの場所のロールの外周を測定してその差から算出することができる。
第1の冷却ロール(121)および第2の冷却ロール(122)から溶融物にかかる線圧は特に制限されないが、溶融物を均一に加圧する観点から、好ましくは5kg/cm以上であり、より好ましくは10kg/cm以上であり、さらに好ましくは15kg/cm以上である。第1の冷却ロール(121)および第2の冷却ロール(122)から溶融物にかかる線圧の上限は特に制限されず、冷却ロールが弾性変形でき、フィルムの破断を防止できることから、50kg/cm程度である。
[アクリル系樹脂フィルム]
本発明のアクリル系樹脂フィルムは、未延伸フィルムであってもよいし、延伸フィルムであってもよい。本明細書において、特に明記しない限り、フィルムは未延伸フィルムを意味する。以下、「アクリル系樹脂フィルム」は、「アクリル系フィルム」または「フィルム」と記載する場合がある。
通常、厚みが5~250μmの場合は主に「フィルム」に分類され、250μmより厚い場合には主に「シート」に分類されるが、本明細書では、フィルムとシートとを明確に区別せず、両者を合わせて「フィルム」と称す。
本発明のアクリル系樹脂フィルムの厚みは特に制限されない。
上記製造方法にて製造される未延伸のアクリル系樹脂フィルム(未延伸フィルム)の厚さは、好ましくは10~500μmであり、より好ましくは30~400μmであり、さらに好ましくは40~120μmであり、特に好ましくは50~80μmである。厚さが10μm以上のフィルムは、製造が容易である。また、厚さが500μm以下であると、ラミネート性、ハンドリング性、切断性、および打抜き性等の二次加工性に優れ、単位面積あたりの材料コストも抑えられる。
本発明のアクリル系樹脂フィルムの両面の表面粗度は1~50nmであることが好ましく、10~47nmであることがより好ましく、25~45nmであることがさらに好ましい。アクリル系多層構造重合体粒子(A)の量、粒子径、フィルムの製膜条件を調整すること等によって、フィルムの両面の表面粗度を調整することができる。
表面粗度は実施例に記載の方法で求めることができる。
本発明のアクリル系樹脂フィルムは、組成物含有量として、アクリル系多層構造重合体粒子(A)を65~100質量%含むことが好ましく、75~97質量%含むことがより好ましく、85~95質量%含むことがさらに好ましい。
本発明のアクリル系樹脂フィルムは、アセトン不溶分を30~80質量%含むことが好ましく、40~70質量%含むことがより好ましく、50~60質量%含むことがさらに好ましい。
アセトン不溶分の含有量は、アセトンを用いて以下の方法にて求めることができる。
フィルムを充分乾燥して水分を除去した後、その質量(W1)を測定する。次に、このフィルムを試験管に入れ、アセトンを加えて溶解し、アセトン可溶部を除去する。その後、真空加熱乾燥機を使用してアセトンを除去し、得られた残留物の質量(W2)を測定する。次式に基づいて、アセトン不溶分の含有量を求める。
[アセトン不溶分の含有量]=(W2/W1)×100(%)
本発明のアクリル系樹脂フィルムは、耐加熱白化や耐衝撃白化に優れる。
<延伸フィルム>
本発明のアクリル系樹脂フィルムは、延伸フィルムであってもよい。すなわち、上記未延伸フィルムに対して延伸処理を施して、延伸フィルムとしてもよい。延伸処理によって機械的強度が高まり、ひび割れし難いフィルムを得ることができる。延伸方法は特に限定されず、同時二軸延伸法、逐次二軸延伸法、およびチュブラー延伸法等が挙げられる。均一に延伸でき、高強度のフィルムが得られるという観点から、延伸温度の下限は好ましくは(メタ)アクリル系樹脂(R)のガラス転移温度(Tg)より10℃高い温度であることが好ましく、延伸温度の上限は好ましくは(メタ)アクリル系樹脂(R)のガラス転移温度(Tg)より40℃高い温度であることが好ましい。
本発明はまた、本発明のアクリル系樹脂フィルムを用いた印刷樹脂フィルム、加飾用フィルム、建材用フィルム、積層フィルムおよび積層体を含む。
<印刷樹脂フィルム>
本発明の印刷樹脂フィルムは、本発明のアクリル系樹脂フィルムの少なくとも一方の面に印刷が施されたものである。通常、本発明のアクリル系樹脂フィルムの任意の一方の面に印刷が施される。本発明のアクリル系樹脂フィルムは常温において、両面とも表面平滑性に優れることで、印刷抜けが抑制され、良好な印刷外観を有する印刷樹脂フィルムを提供することができる。
印刷方法としては特に制限されず、グラビア印刷法、フレキソグラフ印刷法、およびシルクスクリーン印刷法等の公知の印刷方法を用いることができる。
なお、基材上に本発明の印刷樹脂フィルムを積層する場合は、印刷面が基材と接するよう積層することが、印刷面の保護および高級感の付与の点から好ましい。
<積層フィルム>
本発明の積層フィルムは、本発明のアクリル系樹脂フィルム、本発明の印刷樹脂フィルム、本発明の加飾用フィルム、本発明の建材用フィルムのうち少なくとも1つを含む複数の層を有するフィルムであり、例えば、下記記載の機能層を設けたフィルム、カーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂、フッ化ビニリデン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、ABS系樹脂、AES系樹脂、PVB樹脂などの熱可塑性樹脂等からなるフィルムを1種または2種以上積層したものである。
上記機能層としては、ハードコート層、アンチグレア層、反射防止層、スティッキング防止層、拡散層、防眩層、静電気防止層、防汚層、および微粒子等を含む易滑性層等が挙げられる。
本発明の積層フィルムの製造方法は、特に制限されない。
本発明のアクリル系樹脂フィルムを含む積層フィルムの製造方法としては、
(1)本発明のアクリル系樹脂フィルムの原料樹脂組成物と、他の熱可塑性樹脂(組成物)とを溶融共押出して、積層フィルムを製造する方法、
(2)上記の本発明のアクリル系樹脂フィルムの原料樹脂組成物と、他の熱可塑性樹脂(組成物)のいずれか一方について、あらかじめフィルムを得、得られたフィルムに対して他方を溶融押出被覆して、積層フィルムを製造する方法、
(3)上記の本発明のアクリル系樹脂フィルムの原料樹脂組成物と、他の熱可塑性樹脂(組成物)との双方について、あらかじめフィルムを得、これらをプレス熱圧着する方法、
および、
(4)上記の本発明のアクリル系樹脂フィルムの原料樹脂組成物について、あらかじめフィルムを得、得られたフィルム上にて重合性組成物を重合させて、積層フィルムを製造する方法、
等が挙げられる。
上記(1)~(4)等の方法で得られた積層フィルムに対して、本発明のアクリル系樹脂フィルムの露出面に印刷を施すことで、本発明の印刷樹脂フィルムを含む積層フィルムとすることもできる。
<積層体>
本発明の積層体は、基材上に、本発明のアクリル系樹脂フィルム、本発明の印刷樹脂フィルム、本発明の加飾用フィルム、本発明の建材用フィルム、または本発明の積層フィルムが積層されたものである。基材上に、上記本発明のフィルムを積層することで、基材の意匠性向上を図ることができる。また、基材保護の効果も得られる。
基材の材質としては特に制限されず、樹脂、鋼材、木材、ガラス、およびこれらの複合材料等が挙げられる。基材に用いられる樹脂としては特に制限されず、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂が挙げられる。基材に用いられる熱可塑性樹脂としては、カーボネート系樹脂、エチレンテレフタレート系樹脂、アミド系樹脂、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、およびABS系樹脂等が挙げられる。基材に用いられる熱硬化性樹脂としては、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、およびメラミン系樹脂等が挙げられる。
本発明の積層体の製造方法は特に制限されず、接着、ラミネート、インサート成形、およびインモールド成形等が挙げられる。
基材の材質が樹脂の場合には、基材の表面に対して、本発明のアクリル系樹脂フィルム等を、加熱下で、真空成形、圧空成形、または圧縮成形する方法が好ましい。中でも、射出成形同時貼合法が特に好ましい。射出成形同時貼合法は、射出成形用の一対の雌雄金型間に本発明のアクリル系樹脂フィルム等を挿入した後、金型内(フィルムの一方の面上)に溶融した熱可塑性樹脂を射出成形する方法である。この方法では、射出成形体の製造とフィルムの貼合を同時に実施できる。
金型内に挿入されるフィルムは、平らなものでもよいし、真空成形または圧空成形等で予備成形して得られた凹凸形状のものでもよい。フィルムの予備成形は、別個の成形機で行ってもよいし、射出成形同時貼合法に用いる射出成形機の金型内で行ってもよい。なお、フィルムを予備成形した後、その一方の面に溶融樹脂を射出する方法は、インサート成形法と呼ばれる。
基材の材質が樹脂の場合には、基材と積層するフィルムとを共押出成形する方法もある。
さらに、基材に積層された本発明のフィルムの上に紫外線(UV)または電子線(EB)の照射によって硬化してなるコーティング層を付与することも可能である。この場合、意匠性または基材保護性を一層高めることができる。
本発明のアクリル系樹脂フィルム等および本発明の積層体の用途は特に限定されず、意匠性の要求される各種用途に好ましく利用でき、例えば加飾用途、建材用途等に好ましく利用できる。
具体的な用途としては、家具、ペンダントライト、およびミラー等のインテリア部品;ドア、ドーム、安全窓ガラス、間仕切り、階段腰板、バルコニー腰板、およびレジャー用建築物の屋根等の建築用部品等が挙げられる。
その他の用途としては、広告塔、スタンド看板、袖看板、欄間看板、および屋上看板等の看板部品またはマーキングフィルム;ショーケース、仕切板、および店舗ディスプレイ等のディスプレイ部品;蛍光灯カバー、ムード照明カバー、ランプシェード、光天井、光壁、およびシャンデリア等の照明部品;航空機風防、パイロット用バイザー、オートバイ風防、モーターボート風防、バス用遮光板、自動車用サイドバイザー、リアバイザー、ヘッドウィング、ヘッドライトカバー、自動車内装部材、およびバンパー等の自動車外装部材等の輸送機関係部品;音響映像用銘板、ステレオカバー、テレビ保護マスク、自動販売機、携帯電話、およびパソコン等の電子機器部品;保育器、およびレントゲン部品等の医療機器部品;機械カバー、計器カバー、実験装置、定規、文字盤、および観察窓等の機器関係部品;太陽電池のバックフィルム、およびフレキシブル太陽電池用フロントフィルム等の太陽電池用部品;各種家電製品;道路標識、案内板、カーブミラー、および防音壁等の交通関係部品;温室、大型水槽、箱水槽、時計パネル、バスタブ等の浴室部材、サニタリー、デスクマット、遊技部品、玩具、壁紙、および熔接時の顔面保護用マスク等の表面に設けられる加飾フィルム兼保護フィルム等が挙げられる。
以下に、実施例および比較例を示して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例により何ら限定されるものではない。なお、以下の記載において、特に明記しない限り、「部」は「質量部」を表す。
(厚さ)
各実施例及び比較例で製造したフィルムの、中央部、両端部から100mmの位置の厚みをマイクロメーターで測定し、その平均値をフィルム厚みとした。
(全体ヘーズ)
JIS K 7136:2000に準拠して、測定対象であるフィルムの全体ヘーズをヘイズメーター(村上色彩技術研究所社製、商品名「HM-150」)を用いて測定した。
(内部ヘーズ)
厚さが測定対象であるフィルムと同程度で、ヘーズが0.2以下である測定補助用の透明樹脂フィルムを2枚用意した。測定対象のフィルムの表面凹凸の影響を無くすために、測定対象であるフィルムの両面を水滴で濡らした後、各面に対してそれぞれ測定補助用のフィルムを密着させた。この状態でJIS K 7136:2000に準拠してヘーズ測定を行い、得られた値を内部ヘーズとした。
(外部ヘーズの差)
内部ヘーズの測定で用いたのと同じ測定補助用の透明樹脂フィルムを1枚用意した。測定対象であるフィルムの一方の面を水滴で濡らした後、測定補助用のフィルムを密着させた。(便宜上、水滴で濡らした面をA面、もう一方の面をB面とする。)この状態でJIS K 7136:2000に準拠してヘーズ測定(ヘーズb)を行い、水滴で濡らした面(A面)のヘーズを下記式にて求めた。
(A面のヘーズ)=(全体ヘーズ)-(ヘーズb)
同様の操作を反対面についても行った。
両面の外部ヘーズの差の絶対値を、外部ヘーズの差とした。
(貯蔵弾性率(E’))
ユービーエム社製の動的粘弾性測定装置(DVE-V4 FTレオスペクトラー)を用いて、正弦波振動(周波数)1Hz 昇温速度3℃/分の条件でフィルムの貯蔵弾性率を測定した。
(損失正接の極大値(Tα))
上記の動的粘弾性測定により、正弦波振動(周波数)1Hz 3℃/分の条件で測定した際の、損失正接の温度分散スペクトルにおいて極大値を示す温度をTαとした。
(フィルムの印刷性)
測定対象であるフィルムをグラビア印刷機にかけて、フィルム両面(便宜上、A面およびB面とする。)に片方ずつ文字および図柄の印刷を施した。目視で観察を行い、下記判定基準に基づいて印刷性を評価した。
<判定基準>
○(良):印刷抜けが見られない。
△(可):わずかに印刷抜けが見られる。
×(不可):印刷抜けが見られる。
(表面粗度)
測定対象であるフィルムを5mm×5mmに切り出して試験片とした。原子間力顕微鏡(エスアイアイ・ナノテクノロジー社製SPI4000プローブステーションE-sweep環境制御ユニット)を用いて、表面の形状をDFMモードによって測定した。プローブはエスアイアイ・ナノテクノロジー社製SI-DF20(背面Al)を用いた。試料測定に先立ち、ピッチ10μm、段差100nmの参照試料を測定し、装置のX軸、Y軸の測定誤差が10μmに対して5%以下、Z軸の誤差が100nmに対して5%以下であることを確認した。
試料の観察領域を5μm×5μmとし、測定周波数を0.5Hzとした。スキャンライン数はX軸を512、Y軸を512とした。測定は25℃±2℃、湿度30±5%の大気環境で行った。得られた測定データを、装置に付属のデータ処理ソフトウェアにより解析し、平均面粗さRaを求めた。即ち、装置の測定ソフトウェアの[ツール]メニューの[3次傾き補正]コマンドを選択し、フィルムの傾きや大きなうねりの全面傾きを補正した後、[解析]メニューの[表面粗さ解析]コマンドを選択し、平均面粗さRaを得た。平均面粗さRaは、基準面から指定面までの偏差の絶対値を平均した値であり、以下の式により定義される。
Figure 0007096842000001

ここでF(X,Y)は(X,Y)座標での高さの値を表す。Zは以下で定義されるZデータの平均値を表す。
Figure 0007096842000002

また、Sは、測定領域の面積を表す。
この平均面粗さRaをフィルムの両面(便宜上、A面およびB面とする)において異なる10箇所の領域で測定し、10箇所の平均面粗さRaの平均値をフィルムの表面粗度とした。3次傾き補正は、測定した試料表面を3次の曲面で最小2乗近似によってフィッティングすることによって行い、フィルム試料の傾きおよびうねりの影響を排除するために行った。
(ラテックス状態での粒子径)
(株)堀場製作所製のレーザ回折/散乱式粒子径分布測定装置「LA-300」を用いて測定した。
(フィルム中での粒子径)
フィルムの一部を切り出し、凍結条件下でミクロトームにより厚さ方向に切断し、得られた切片をリンタングステン酸水溶液で染色した後、染色されたゴム粒子の断面を1000,000倍の倍率でTEMで観察し、視野内に存在する50個のゴム粒子の長径を測定し、その数平均値を粒子径とした。
(アセトン不溶分の含有量)
フィルムを充分乾燥して水分を除去した後、その質量(W1)を測定した。次に、このフィルムを試験管に入れ、アセトンを加えて溶解し、アセトン可溶部を除去した。その後、真空加熱乾燥機を使用してアセトンを除去し、得られた残留物の質量(W2)を測定した。次式に基づいて、アセトン不溶分の含有量を求めた。
[アセトン不溶分の含有量]=(W2/W1)×100(%)
(耐候性)
フィルムを岩崎電気(株)製のアイ スーパーUVテスター(SUV-W161)に温度60℃、湿度50%の条件でセットし、50時間毎に取り出し、フィルムの透過スペクトルを測定した。315nmの透過スペクトルが50%以下の数値で保たれた時間を耐候性の指標とした。
(耐加熱白化)
フィルムから50mm×50mmの試験片を切り出し、JIS K7136:2000に準拠してヘイズ(加熱前)を測定した後、80℃のオーブンの中に10分間放置した。試験片をオーブンから取り出し、ヘイズメーター(村上色彩技術研究所社製 ヘイズメーターHM-150)によりJIS K7136:2000に準拠してヘイズ(加熱後)を測定し、以下の評価基準で判定した。なお、ここでヘイズの変化とは、以下の式で表されるものである。
ヘイズの変化=ヘイズ(加熱後)-ヘイズ(加熱前)
○:ヘイズの変化が0.1%以下。
×:ヘイズの変化が0.1%より大きい。
(耐衝撃白化)
フィルムを黒色塩ビ鋼板へ180℃で30秒間、20kg/cmの圧力で熱プレスして貼り付けた積層フィルムに対して、デュポン式衝撃試験機を用いて1kgの錘を500mmの高さから落下させ、そのフィルムの白化状態を確認し評価した。
○:白化しない
△:やや白化する
×:白化
(トラウザー引裂き強度)
JIS K7128-1:1998に準じて、フィルム試験片を加工方向(MD)に切り出し、引き裂きの進行が加工方向と同方向になるようにスリットを入れて評価した(試験速度:200mm/min)。
(製造例1)アクリル系多層構造重合体粒子(A-1)の重合
(1)攪拌機、温度計、窒素ガス導入部、単量体導入管および還流冷却器を備えた反応器内に、脱イオン水200部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1部および炭酸ナトリウム0.05部を仕込み、容器内を窒素ガスで充分に置換して実質的に酸素がない状態にした後、内温を80℃に設定した。そこに、過硫酸カリウム0.01部を投入し、5分間攪拌した後、メタクリル酸メチル9.48部、アクリル酸n-ブチル0.5部およびメタクリル酸アリル0.02部からなる単量体混合物を20分かけて連続的に滴下供給し、添加終了後、重合率が98%以上になるようにさらに30分間重合反応を行った。
(2)次いで、同反応器内に、過硫酸カリウム0.03部を投入して5分間攪拌した後、メタクリル酸メチル1.45部、アクリル酸n-ブチル27.67部およびメタクリル酸アリル0.88部からなる単量体混合物を40分間かけて連続的に滴下供給した。添加終了後、重合率が98%以上になるようにさらに30分間重合反応を行った。
(3)次に、同反応器内に、過硫酸カリウム0.06部を投入して5分間攪拌した後、メタクリル酸メチル53.73部、アクリル酸n-ブチル5.97部およびn-オクチルメルカプタン(連鎖移動剤)0.3部を含む単量体混合物を100分間かけて連続的に滴下供給し、添加終了後、重合率が98%以上になるようにさらに60分間重合反応を行って、アクリル系多層構造重合体粒子(A-1)を含むラテックスを得た。ラテックス状態での平均粒子径は100nmであった。
続いて、アクリル系多層構造重合体粒子(A-1)を含むラテックスを-30℃で4時間かけて凍結させた。凍結したラテックスを2倍量の80℃温水に投入、溶解してスラリーとした後、20分間80℃に保持した後、脱水し、70℃で乾燥した。
(製造例2、3)アクリル系多層構造重合体粒子(A-2、A-3)の重合
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムおよび炭酸ナトリウムの仕込み量を調整することで、粒子径80nmのアクリル系多層構造重合体粒子(A-2)および粒子径200nmのアクリル系多層構造重合体粒子(A-3)を得た。
その他使用したメタクリル系樹脂(B)、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤を以下に記載した。
[メタクリル系樹脂(B-1)]クラレ社製パラペットEH(MFR:1.3g/10分(230℃、37.3N))
[メタクリル系樹脂(B-2)]クラレ社製パラペットHRS(MFR:2.4g/10分(230℃、37.3N))
[紫外線吸収剤(LA-31RG)]ADEKA社製アデカスタブLA-31RG
[紫外線吸収剤(チヌビン1600)]BASF社製TINUVIN1600
[光安定剤]ADEKA社製アデカスタブLA-57
[酸化防止剤(Irg1010)]BASF社製IRGANOX1010
[酸化防止剤(Irg1076)]BASF社製IRGANOX1076
(実施例1)
原料として、製造例1で得られたアクリル系多層構造重合体粒子(A-1)と、メタクリル系樹脂(B)、紫外線吸収剤、酸化防止剤を表1に記載の配合で、ニーディングゾーンを2箇所設けた58Φ二軸混練押出機(東芝機械製TEM-58SS)で230℃のバレル温度設定で溶融混錬し(メタ)アクリル系樹脂(R)を得た。
得られた(メタ)アクリル系樹脂(R)をTダイ付きの単軸ベント押出機を用いて、下記条件で溶融押出を行った。
押出機の設定温度(押出機からTダイまでの温度、樹脂組成物の溶融温度):265℃
スクリュー径:75mm
Tダイの幅:1850mm
Tダイのリップ開度:0.8mm
Tダイからの溶融樹脂の吐出速度:110kg/h
次に、フィルム状に押出された溶融物を、第1~第4の冷却ロール(ニップロール)からなる冷却ロールユニットを用いて加圧および冷却した。第1の冷却ロール(以下、「第1ロール」と略記する場合がある)として60℃に温度調整された金属弾性ロールを用い、第2の冷却ロール(以下、「第2ロール」と略記する場合がある)として75℃に温度調整された金属剛体ロールを用いた。第3の冷却ロールとして70℃に温度調整された金属剛体ロールを用い、第4の冷却ロールとして65℃に温度調整された金属剛体ロールを用いた。なお、いずれの冷却ロールも、表面は鏡面であった。また、第1の冷却ロールと第2の冷却ロールとの間の線圧は30kg/cmとした。溶融物を上記冷却ロールユニットにより加圧および冷却した後は公知方法と同様の方法にて、厚さ55μmの未延伸の熱可塑性樹脂フィルムを得た。得られたアクリル系樹脂フィルムについて、各種評価を行った。主な製造条件と評価結果を表1に示す。
(実施例2~6、比較例1、2)
原料混合物の組成と製造条件を表1に記載の通りとした以外は、実施例1と同様にして、アクリル系樹脂フィルムを得た。主な製造条件と評価結果を表1に示す。
Figure 0007096842000003
(評価結果)
実施例1~6では、表面平滑性が良好で、全体ヘーズが小さく、適度の硬度をもち、耐割れ性のあるアクリル系樹脂フィルムが得られた。
一方、粒子径の大きなアクリル系多層構造重合体粒子(A)を用い、メタクリル系樹脂(B)の配合量の多い比較例1では、得られたアクリル系樹脂フィルムは貯蔵弾性率が高くてしなやかさが損なわれたフィルムとなり、ロール温度が低い条件で製造した比較例2ではヘーズが高いフィルムとなった。
1 フィルム製造装置
110 ギアポンプ
111 原料投入部
112 スクリュー部
113 Tダイ
113A Tダイの吐出口
120 冷却ロール
121 第1の冷却ロール
122 第2の冷却ロール
123 第3の冷却ロール
124 第4の冷却ロール
210 フィルム
210M 原料組成物
R1 フィルム成形、冷却固化工程
R2 搬送工程

Claims (11)

  1. 全体ヘーズが0.01~1.0%であり、両面の外部ヘーズの差が0~0.5%であり、動的粘弾性測定法により、正弦波振動1Hz、昇温速度3℃/分の条件で測定した23℃での貯蔵弾性率(E’)が1000~2200MPaであり、損失正接の極大値(Tα)が90℃~120℃であり、
    アクリル系多層構造重合体粒子を65~100質量%含み、
    前記アクリル系多層構造重合体粒子の粒子径が10~150nmであり
    前記アクリル系多層構造重合体粒子が、アルキル基の炭素数が1~8であるアクリル酸アルキルエステル単量体単位および/または共役ジエン系単量体単位60質量%以上からなる架橋弾性重合体層を少なくとも一層有し、かつ、メタクリル酸アルキルエステル単量体単位70質量%以上からなる熱可塑性重合体層を少なくとも一層有するアクリル系多層構造重合体粒子(A)である、アクリル系樹脂フィルム。
  2. 両面の表面粗度が1~50nmである、請求項1に記載のアクリル系樹脂フィルム。
  3. 少なくとも一方の面の外部ヘーズが0.2%以下である、請求項1または2に記載のアクリル系樹脂フィルム。
  4. トラウザー引き裂き強度が、1.3N/mm以上である、請求項1~3のいずれか1項に記載のアクリル系樹脂フィルム。
  5. ベンゾトリアゾール類またはトリアジン類の紫外線吸収剤を含む請求項1~のいずれか1項に記載のアクリル系樹脂フィルム。
  6. 請求項1~のいずれか1項に記載のアクリル系樹脂フィルムの少なくとも一方の面に印刷が施された、印刷樹脂フィルム。
  7. 請求項1~のいずれか1項に記載のアクリル系樹脂フィルムからなる、加飾用フィルム。
  8. 請求項1~のいずれか1項に記載のアクリル系樹脂フィルムからなる、建材用フィルム。
  9. 請求項1~のいずれか1項に記載のアクリル系樹脂フィルムの少なくとも一方の面に、金属および/または金属酸化物よりなる層、熱可塑性樹脂層または基材層を備えてなる積層フィルム。
  10. 請求項に記載の積層フィルムを基材の表面に有する積層体。
  11. (メタ)アクリル系樹脂をTダイからフィルム状に溶融押出する工程と、フィルム状に押出された溶融物を、一方が金属剛体ロールであり、他方が金属弾性ロールである一対の冷却ロールで狭持する工程を有する、請求項1~のいずれか1項に記載のアクリル系樹脂フィルムの製造方法。
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