(57)【要約】【課題】  押出機内でアクリル樹脂にイミド化剤を加えてイミド化アクリル樹脂を製造する方法において、従来の方法では押出機内でのアクリル樹脂とイミド化剤との混練が不十分となって安定した押出工程が実現できないという問題があった。【解決手段】  押出機においてアクリル樹脂にイミド化剤を加えて混練、反応させることでイミド化アクリル樹脂を製造する方法において、押出機のシリンダー温度を１５０℃以上２００℃未満とすることを特徴とするイミド化アクリル樹脂の製造方法により、安定した押出工程が実現できる。【選択図】      なし 【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出機においてアクリル樹脂にイミド化剤を加えて混練、反応させることでイミド化ア
クリル樹脂を製造する方法において、押出機のシリンダー温度を１５０℃以上２００℃未
満とすることを特徴とするイミド化アクリル樹脂の製造方法。
【請求項２】
アクリル樹脂が、カルボン酸アルキルエステル単量体と、カルボン酸アルキルエステル
単量体と共重合可能な単量体あるいはその誘導体から得られるビニル系共重合体であり、
カルボン酸アルキルエステル単量体の共重合体組成が１０〜１００モル％であることを特
徴とする請求項１記載のイミド化アクリル樹脂の製造方法。
【請求項３】
カルボン酸アルキルエステルがメタクリル酸アルキルエステルまたはアクリル酸アルキ
ルエステルであることを特徴とする請求項２に記載のイミド化アクリル樹脂の製造方法。
【請求項４】
押出機においてアクリル樹脂にイミド化剤を加えて混練、反応させることで得られるイ
ミド化アクリル樹脂組成物において、押出機のシリンダー温度を１５０℃以上２００℃未
満とすることを特徴とするイミド化アクリル樹脂。
【請求項５】
アクリル樹脂が、カルボン酸アルキルエステル単量体と、カルボン酸アルキルエステル
単量体と共重合可能な単量体あるいはその誘導体から得られるビニル系共重合体であり、
カルボン酸アルキルエステル単量体の共重合体組成が１０〜１００モル％であることを特
徴とする請求項４記載のイミド化アクリル樹脂。
【請求項６】
カルボン酸アルキルエステルがメタクリル酸アルキルエステルまたはアクリル酸アルキ
ルエステルであることを特徴とする請求項５に記載のイミド化アクリル樹脂。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は押出機を用いてイミド化アクリル樹脂を製造する方法および前記製造方法によ
り得られるイミド化アクリル樹脂組成物に関する。さらに詳しくは、押出機においてアク
リル樹脂にイミド化剤を加えて混練、反応させることでイミド化アクリル樹脂を製造する
方法およびおよび前記製造方法により得られるイミド化アクリル樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
アクリル樹脂は透明性、耐候性、成形加工性等の優れた特性を有しており、光学分野、
自動車分野、装飾品分野等で幅広く利用されている。
しかしながら、アクリル樹脂は熱変形温度が低く、成形加工温度や使用環境温度が高い用
途での使用には制限があるため、当該樹脂のガラス転移温度を上げる方法が提案されてお
り、その一つとしてアクリル樹脂をイミド化する方法が提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１においては、押出機内でアクリル樹脂にイミド化剤を加えて２００℃
〜４５０℃の温度において混練、反応させることでアクリル樹脂をイミド化する方法が提
案されている。しかしながら特許文献１が教える方法に従っても、押出機に投入するアク
リル樹脂の種類によっては、押出機内で当該アクリル樹脂にイミド化剤を加えることによ
り押出機内での樹脂の見かけの粘度が著しく低下し、この結果押出機内でのアクリル樹脂
とイミド化剤との混練が不十分となって、連続して一定の物性のイミド化アクリル樹脂を
製造することが出来なくなり、安定した押出工程が実現できない場合があった。
【特許文献１】米国特許第４２４６３７４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上述のような欠点を改良することを目的とするものである。すなわち、押出
機内でアクリル樹脂にイミド化剤を加えて混練、反応させることでアクリル樹脂をイミド
化する方法が知られているが、従来の方法では押出機内でのアクリル樹脂とイミド化剤と
の混練が不十分となって安定した押出工程が実現できないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、上述のような課題について鋭意検討した結果、押出機内のシリンダー温度
を１５０℃以上２００℃未満とすることにより、安定した押出工程が実現できることを見
出し、本発明に至った。
【０００６】
すなわち本発明は、１）押出機においてアクリル樹脂にイミド化剤を加えて混練、反応
させることでイミド化アクリル樹脂を製造する方法において、押出機のシリンダー温度を
１５０℃以上２００℃未満とすることを特徴とするイミド化アクリル樹脂の製造方法に関
する。
【０００７】
また本発明は、２）アクリル樹脂が、カルボン酸アルキルエステル単量体と、カルボン
酸アルキルエステル単量体と共重合可能な単量体あるいはその誘導体から得られるビニル
系共重合体であり、カルボン酸アルキルエステル単量体の共重合体組成が１０〜１００モ
ル％であることを特徴とする前記１）項に記載のイミド化アクリル樹脂の製造方法に関す
る。
【０００８】
また本発明は、３）カルボン酸アルキルエステルがメタクリル酸アルキルエステルまた
はアクリル酸アルキルエステルであることを特徴とする前記２）項に記載のイミド化アク
リル樹脂の製造方法に関する。
【０００９】
また本発明は、４）押出機においてアクリル樹脂にイミド化剤を加えて混練、反応させ
ることで得られるイミド化アクリル樹脂組成物において、押出機のシリンダー温度を１５
０℃以上２００℃未満とすることを特徴とするイミド化アクリル樹脂に関する。
【００１０】
また本発明は、５）アクリル樹脂が、カルボン酸アルキルエステル単量体と、カルボン
酸アルキルエステル単量体と共重合可能な単量体あるいはその誘導体から得られるビニル
系共重合体であり、カルボン酸アルキルエステル単量体の共重合体組成が１０〜１００モ
ル％であることを特徴とする前記４）項に記載のイミド化アクリル樹脂組成物に関する。
【００１１】
また本発明は、６）カルボン酸アルキルエステルがメタクリル酸アルキルエステルまた
はアクリル酸アルキルエステルであることを特徴とする前記５）項に記載のイミド化アク
リル樹脂組成物に関する。
【発明の効果】
【００１２】
押出機においてアクリル樹脂にイミド化剤を加えてイミド化アクリル樹脂を製造する方
法において、押出機のシリンダー温度を１５０℃以上２００℃未満とすることにより、安
定した押出工程が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明における実施の形態を示すが、いずれの方法に関しても、以下に示すもの
に限定されるものではない。
【００１４】
本発明に用いるアクリル樹脂は、カルボン酸アルキルエステル単量体と、カルボン酸ア
ルキルエステル単量体と共重合可能な単量体あるいはその誘導体から得られるランダム、
ブロックあるいはグラフト共重合体であれば特に限定されるものではないが、カルボン酸
アルキルエステル単量体の共重合体組成が１０〜１００モル％であることが好ましい。さ
らに入手の容易さから、前記カルボン酸アルキルエステルがメタクリル酸アルキルエステ
ルまたはアクリル酸アルキルエステルであることがさらに好ましい。
【００１５】
上記のメタクリル酸アルキルエステルまたはアクリル酸アルキルエステルとしては、エ
ステルが１〜２０の炭素原子を有する直鎖あるいは分岐の脂肪族または芳香族であること
が好ましく、最も好ましいのはコストが安く入手が容易なメタクリル酸メチルである。
【００１６】
また、カルボン酸アルキルエステル単量体と共重合可能な単量体としては、カルボン酸
、芳香族ビニル化合物、塩化ビニル、アクリロニトリル等のビニル単量体が挙げられるが
、この限りではない。
【００１７】
本発明に用いるイミド化剤は、一般にＲＮＨ2の化学式を有するものであり、前記化学
式においてＲが水素または１〜１８の炭素原子を有する直鎖あるいは分岐の脂肪族または
芳香族であることが好ましく、例えばメチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブ
チルアミン、ペンチルアミン、シクロヘキシルアミン、アニリン、ラウリルアミンが挙げ
られる。これらのうち好ましいのは、分子量が小さく単位重量当りのモル数が大きいため
に添加重量を少なくすることができる、アンモニアもしくはメチルアミンである。
【００１８】
また前記イミド化剤は単独で用いても溶剤で希釈した溶液として用いてもよい。前記溶
剤としては常温常圧において液体であり、製造したイミド化アクリル樹脂から容易に単離
できるものが好ましく、トルエン、キシレン、メタノール、エタノール、水等が挙げられ
る。
【００１９】
上記のイミド化剤はアクリル樹脂１００重量部に対して１０重量部〜１００重量部添加
する。アクリル樹脂１００重量部に対して１０重量部未満では押出機内でのイミド化反応
を十分に進行させることが出来ず、１００重量部より多いと安定した押出工程の実現が困
難である。
【００２０】
また、本発明の製造方法によりイミド化アクリル樹脂を製造する際には、前記樹脂およ
びイミド化剤の他に、酸化防止剤、触媒、難燃剤、滑剤、可塑剤、顔料、染料、帯電防止
剤などの添加剤を適宜添加してもよい。
【００２１】
本発明に用いる押出機には単軸押出機、二軸押出機を含む多軸押出機又はそれらを複数
段つなげたものなどの高分子材料を適宜の温度に加熱でき、適宜のせん断応力を与えなが
ら混練しうる装置があげられるが、これらに限定されるものではない。前記押出機内の構
成としては、押出方向に対して上流側にホッパーが設けられており、ホッパーから押出機
出口に至るシリンダー経路上に、ホッパー側からイミド化剤の投入口、反応により生成す
る副生成物や未反応のイミド化剤を脱揮するベント口がこの順に設けられたものを用いる
ことが出来る。
【００２２】
前記押出機において、アクリル樹脂は、押出機上流側のホッパーから投入され、押出機
内にて溶融混練されながら押出機下流に向かって輸送される。バレル内流れ方向各部の樹
脂の充満度合いは各部のスクリューの構成により決定されるが、ホッパーからイミド化剤
の投入口までの間に一旦樹脂が充満するようなスクリュー構成としておくことで、イミド
化剤の投入口において添加されたイミド化剤がホッパーに逆流することを防止できる。イ
ミド化剤の投入口より添加されたイミド化剤は押出機内でアクリル樹脂に混合され、押出
機内で反応が進行する。反応を進行させながらさらに押出機下流へと輸送される樹脂中に
は、反応により生成する副生成物や未反応のイミド化剤が含まれており、これらはイミド
化剤の投入口と押出機出口との間に設置されたベント口より排出される。ベント口直前の
上流部において樹脂が充満するようなスクリュー構成とすることで、イミド化剤の投入口
直前上流部の樹脂充満部とベント口直前樹脂充満部の間において圧力を高く保つことがで
き、当該充満部間において反応を促進させることができる。ベント口で副生成物や未反応
のイミド化剤を除去された樹脂は、押出機出口に設置されたダイスから吐出される。
【００２３】
前記押出機において、押出機のシリンダー温度は、１５０℃以上２００℃未満とするこ
とが好ましい。押出機のシリンダー温度を１５０℃より低くするとアクリル樹脂の溶融粘
度が高くなりすぎて押出機の負荷が大きくなり、電力消費量が高くなってコストがかかる
。押出機温度を２００℃以上とするとアクリル樹脂の溶融粘度が低くなりすぎてイミド化
剤を加えた際の樹脂の見かけ粘度が著しく低下し、安定した押出工程が実現できない場合
がある。さらに押出機温度を２５０℃以上とした場合には押出機内でアクリル樹脂の熱分
解反応が進行して樹脂が劣化する可能性がある。前記押出機のシリンダー温度は、押出機
のアクリル樹脂が投入される箇所から押出機出口までの全てのシリンダー部分において均
一に保つ必要はなく、例えばベント口直前の樹脂充満部におけるシリンダー温度を他の部
分より低くして、イミド化剤の投入口直前上流部の樹脂充満部とベント口直前樹脂充満部
の間の圧力を上昇させてもよい。
【００２４】
また前記押出機において、押出機内の圧力は大気圧〜５０ＭＰａの範囲とすることが好
ましい。押出機内の圧力を大気圧より低くすると押出機内でのアクリル樹脂へのイミド化
剤の混合が不十分となり、反応が十分に進行しない。押出機内の圧力が５０ＭＰａより高
くなると、通常の押出機では機械耐圧が不足する。
また前記押出機において、ホッパーより投入されたアクリル樹脂がイミド化反応を進めな
がら押出機内を進行して押出機出口のダイスより吐出されるまでの時間（以下において前
記時間を押出機内滞留時間とする）は１〜１００分の範囲とすることが好ましい。前記押
出機内滞留時間が１分以下では押出機内でのイミド化反応を十分に進行させることができ
ず、押出機内滞留時間が１００分以上となると生産性が低下することとなるため好ましく
ない。
【実施例１】
【００２５】
以下に実施例を述べて本発明の内容を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定され
るものではない。
【００２６】
なお、以下の実施例および比較例において示す押出機内滞留時間、平均イミド化率、イ
ミド化率安定性は、それぞれ次の測定方法で得られるものである。
【００２７】
（１）押出機内滞留時間
押出機内滞留時間は、アクリル樹脂を着色できる顔料等を少量アクリル樹脂と同時にホ
ッパーから投入し、着色した樹脂がダイスから吐出されるまでの時間を計測することで得
られる。
【００２８】
（２）平均イミド化率
押出機より吐出された樹脂を５分間隔で５回サンプル採取し、各採取サンプルをフーリ
エ変換赤外分光装置で測定し、吸光度スペクトルを得た。各採取サンプルの吸光度スペク
トルにおいて、波数１７２０ｃｍ-1におけるエステル由来吸光度ピークのベースラインか
らの高さ（Ｈ１とする）と、波数１６７０ｃｍ-1におけるイミド由来吸光度ピークのベー
スラインからの高さ（Ｈ２とする）とを計測し、Ｈ２／（Ｈ１＋Ｈ２）×１００を算出し
て各採取サンプルのイミド化率（％）とした。各採取サンプルの測定で算出されたイミド
化率の平均値を平均イミド化率（％）とした。
【００２９】
（３）イミド化率標準偏差
前記（２）において算出した各採取サンプルのイミド化率（％）の標準偏差（％）を算
出し、以下の評価基準で押出工程の安定性を評価した。
【００３０】
イミド化率標準偏差が１０％未満：一定範囲のイミド化率のイミド化アクリル樹脂を連
続して製造できており、押出工程は安定している。
【００３１】
イミド化率標準偏差が１０％以上：イミド化率の変動幅が大きく、押出工程は安定して
いない。
【００３２】
（実施例１）
アクリル樹脂として住友化学製スミペックスＬＧを用い、アクリル樹脂１００重量部に
対してイミド化剤としてメチルアミンを４０重量部添加してイミド化アクリル樹脂を製造
した。押出機としては口径４４ｍｍの噛合い型同方向回転式二軸押出機を用いた。押出機
のシリンダー温度を１９０℃に設定し、スクリューの回転数を３００ｒｐｍとして、押出
機内滞留時間が１５分になるようにして押出したところ、平均イミド化率７０％のイミド
化アクリル樹脂が得られた。またイミド化率標準偏差は２．７％となり、押出工程は安定
していた。
【００３３】
（実施例２）
押出機のシリンダー温度を１６０℃とした以外は実施例１と同様にして実施したところ
、イミド化率６１％、イミド化率標準偏差５．０％のイミド化アクリル樹脂が得られ、押
出工程は安定していた。
【００３４】
（実施例３）
アクリル樹脂として住友化学製スミペックスＬＧを用い、アクリル樹脂１００重量部に
対してイミド化剤としてメチルアミンを２０重量部添加してイミド化アクリル樹脂を製造
した。押出機として口径６５ｍｍと口径９０ｍｍの押出機からなるタンデム押出機を用い
た。押出機のシリンダー温度は口径６５ｍｍと口径９０ｍｍの押出機において１８０℃に
設定した。スクリュー回転数は口径６５ｍｍの押出機において６ｒｐｍ、口径９０ｍｍの
押出機において０．３ｒｐｍとし、押出機内滞留時間が７０分になるようにして押出した
ところ、イミド化率５３％、イミド化標準偏差３．８％のイミド化アクリル樹脂が得られ
、押出工程は安定していた。
【００３５】
（比較例１）
押出機のシリンダー温度を２５０℃に設定した以外は実施例１と同様にして実施したと
ころ、押出機から吐出される樹脂量が経時的に変化し、平均イミド化率は５８％、イミド
化率標準偏差は１２．１％となり、押出工程は不安定であった。
【００３６】
（比較例２）
押出機のシリンダー温度を３００℃に設定した以外は実施例１と同様にして実施したと
ころ、押出機から吐出される樹脂量が経時的に変化し、平均イミド化率は５２％、イミド
化率標準偏差は１５．０％となり、押出工程は不安定であった。
【００３７】
（比較例３）
押出機のシリンダー温度を２５０℃に設定した以外は実施例３と同様にして実施したと
ころ、押出機から吐出される樹脂量が経時的に変化し、平均イミド化率は４６％、イミド
化率標準偏差は１３．４％となり、押出工程は不安定であった。