説明

安定化されたUV透過性アクリル組成物

本発明は、UV安定化された透過性アクリル組成物に関する。より特定的には、該アクリル組成物は、高強度紫外線からのアクリル組成物の劣化を防止し又は遅らせるカルボン酸化合物によって安定化される。前記カルボン酸化合物は、α−ヒドロキシカルボン酸化合物であるのが好ましい。劣化の遅延又は防止の結果として、長期間の間より多くの紫外線がアクリル組成物を通って透過することになる。前記組成物は、タンニング及びその他の用途であって高レベルの紫外線の透過性及び耐変色性を必要とする前記用途に特に有用である。これはまた、光ケーブル、LCDディスプレイ、アクリル記憶媒体及びHIDデバイスにおいても有用である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この出願は、2004年9月28日付け米国特許出願第10/951849号からの優先権を主張した部分継続出願である。この出願はまた、米国特許法第119条(e)の下、2005年2月2日付け米国仮出願第60/649462号の恩恵をも主張する。
【0002】
本発明は、UV(紫外線)安定化透過性アクリル組成物に関する。より特定的には、このアクリル組成物は、高強度紫外線から該アクリル組成物の劣化を防止し又は遅らせるカルボン酸化合物によって安定化される。劣化を遅らせ又は防止すれば、より多くの紫外線が長時間にわたってアクリル組成物を透過するという結果になる。前記組成物は、タンニング(日焼け)ベッド並びにその他の高いレベルの紫外線の透過性及び耐変色性を要する用途にとって特に有用である。この組成物はまた、光ケーブル、LCDディスプレイ、アクリル記憶媒体及びHIDデバイスにおいても有用である。
【背景技術】
【0003】
インドアタンニングの風潮の結果として、UV透過性アクリルの使用が毎年増加してきている。タンニング操作には、効率的なスキンタンニングのためにある程度の量のUVB放射線(280〜320nm)がアクリルシートを透過することが必要である。より迅速なタンニングに対する消費者の要求に対応するために、タンニングランプからのUV光線の出力を増やしてきたが、これは逆に市販のUV透過性アクリルシートの耐用年数を短縮する。アクリルは、手入れをするのが容易であり、製造するのが容易であり且つ300nm以下の領域の紫外線を高い割合で透過することができる数少ない熱可塑性材料の内の1つなので、UVランプを覆うために用いられてきた。タンニングベッドについては、アクリルシート組成物は、少なくとも75%、好ましくは少なくとも80%の高いUV透過性、高紫外線下でのUV透過性の維持及び耐化学薬品性を有することが必要である。アクリルについてのこれまでの問題点は、強い紫外線下で高いUV透過性及び透明性を維持するのが難しいということである。アクリル製品は、強い紫外線に曝すと、次第にそのUV透過性を失い、黄変(黄ばみ)を引き起こす。
【0004】
アクリル組成物を安定化させてUV透過性を維持するために、いくつかの添加剤が用いられてきた。
【0005】
米国特許第5466756号明細書には、ポリメチルメタクリレートの紫外線耐性を改善するために、脂肪族アルコール及び高沸点ヒドロキシル化合物をこのポリマー中に用いることが記載されている。
【0006】
米国特許第4550136号明細書には、ヒンダード(立体障害)アミン光安定剤(HALS)が記載されている。米国特許第6716950号明細書及び米国特許出願公開第2002/0052460号明細書には、アクリル樹脂を紫外線に対して安定化させるための、ヒンダードアミン光安定剤(HALS)と追加の活性物質との組合せが記載されている。この活性化合物には、アルコール、水、ビニルエステル、シロキサン及び乳酸ブチルが包含される。
【特許文献1】米国特許第5466756号明細書
【特許文献2】米国特許第4550136号明細書
【特許文献3】米国特許第6716950号明細書
【特許文献4】米国特許出願公開第2002/0052460号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
より良好なUV維持を果たすアクリル組成物用UV安定剤についての要望がある。
【0008】
驚くべきことに、UV安定剤としてカルボン酸化合物、特にα−ヒドロキシ酸化合物を添加することによって、従来用いられていた安定剤より良好なUV安定化がアクリル組成物にもたらされることがわかった。既知の安定剤で安定化されたアクリルはそれらの元々のUV透過性の80%までのUV透過性損失(透過率低下)を示すのに対して、乳酸によって安定化されたアクリルサンプルは3000時間のUVB照射の後にもUV透過性の損失を殆ど示さず、黄変も殆ど示さない。
【0009】
発明の概要
本発明の目的は、紫外線による劣化に対する耐性があり且つ高いレベルのUV透過性を維持する安定化されたUV透過性アクリル組成物を提供することにある。
【0010】
本発明のさらなる目的は、長時間にわたる高温におけるUVC、UVB、UVA、炭素アーク、キセノンアーク及びHID放射線下でそのUV透過性を充分に維持するアクリル組成物を提供することにある。
【0011】
本発明の別の目的は、UV透過性及びUV透過性の維持の両方を高いレベルで有する、タンニングベッドに有用なアクリルシートを提供することにある。
【0012】
さらなる目的は、高紫外線下で分解又は反応してUV透過性を低下させたり黄変を増進させたりする物質を生成することがある化合物の含有割合が非常に低いアクリルシートをもたらす安定化された高UV透過性アクリルシートのための組成物及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明のこれらの目的は、本発明の好ましい具体例の原理に従い、以下のもの:
(a)アクリルポリマー又はコポリマー90〜99.9重量%;及び
(b)UV安定剤としての1種以上のカルボン酸化合物0.1〜10重量%:
を含む安定化された高UV透過性アクリルポリマー組成物によって達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
発明の詳しい説明
本発明は、高いレベルのUV透過性及びUV透過性の維持を果たすUV透過性の安定化されたアクリルポリマー組成物に関する。この組成物は、高い周囲温度下でそのUV透過性を維持することにおいて非常に効果的である。
【0015】
紫外線とは、ここで用いた場合、380nm以下の波長を有する放射線又は380nmより短い波長を有する紫外線のある部分を含有する光源を意味する。
【0016】
本発明のアクリルポリマー組成物は、メタクリル酸アルキル及びアクリル酸アルキルモノマー並びにそれらの混合物から生成されるポリマー、コポリマー及びターポリマーを包含する。メタクリル酸アルキルモノマーはメタクリル酸メチルであるのが好ましく、これはモノマー混合物の60〜100%を構成することができる。モノマー混合物中にはまた、その他のアクリレート及びメタクリレートモノマー0〜40%も存在させることができる。モノマー混合物中に有用なその他のメタクリレート及びアクリレートモノマーには、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル及びメタクリル酸エチル、アクリル酸ブチル及びメタクリル酸ブチル、メタクリル酸イソオクチル及びアクリル酸イソオクチル、アクリル酸ラウリル及びメタクリル酸ラウリル、アクリル酸ステアリル及びメタクリル酸ステアリル、アクリル酸イソボルニル及びメタクリル酸イソボルニル、アクリル酸メトキシエチル及びメタクリル酸メトキシエチル、アクリル酸2−エトキシエチル及びメタクリル酸2−エトキシエチル、アクリル酸ジメチルアミノエチル及びメタクリル酸ジメチルアミノエチルモノマー等が包含されるが、これらに限定されるわけではない。メチルアクリル酸及びアクリル酸のようなアルキル(メタ)アクリル酸は、モノマー混合物のために有用であり得る。また、少割合の多官能性モノマーを架橋剤として用いることもできる。好適な架橋用モノマーには、例えばメタクリル酸アリル、アクリル酸アリル、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレート及びジアクリレート、エチレングリコールトリアクリレート及びトリメタクリレート、ブチレングリコールジメタクリレート、グリシジルメタクリレート、トリアリルイソシアヌレート、N−ヒドロキシメチルアクリルアミド、N,N−メチレンジアクリルアミド及びジメタクリルアミド、クエン酸トリアリル、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ジエチレングリコールジビニルエーテル等が包含されるが、これらに限定されるわけではない。
【0017】
1つの具体例において、アクリルポリマーは、メタクリル酸メチル85〜95重量%及びアクリル酸メチル5〜15重量%のコポリマーである。この組成物は、高紫外線露光下で黄変に対して特に耐性があることがわかった。
【0018】
前記アクリルポリマーの分子量は、一般的に100000〜3000000の範囲である。押出法によって作られる低分子量材料は一般的に製造するのにかかる費用が少ない。高分子量アクリルポリマーは製造するのにより多くの費用がかかる傾向があるが、しかし優れた耐引っ掻き性及び耐化学薬品性のような追加の利点を有する。
【0019】
本発明の1つの具体例においては、重合の際に高純度モノマーを用いる。これにより、初期UV透過性が高いポリマー組成物が得られる。
【0020】
本発明において用いられるUV安定剤は、カルボン酸化合物である。カルボン酸化合物とは、ここで用いた場合、カルボン酸自体と中和された酸や部分的に中和された酸との両方を意味する。カルボン酸は、無機塩基又は有機塩基で中和されていてよい。1つの具体例において、カルボン酸はアミンで中和されたものである。このアミンは、それ自体がアクリルポリマーに多少のUV安定性を提供することができるヒンダードアミンであることができる。
【0021】
本発明において安定剤として有用なカルボン酸には、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、シクロヘキサンカルボン酸、フェニル酢酸、安息香酸、トルイル酸、クロロ安息香酸、ブロモ安息香酸、ニトロ安息香酸、サリチル酸、ヒドロキシ安息香酸、アントラニル酸及びアミノ安息香酸が包含されるが、これらに限定されるわけではない。
【0022】
乳酸、シュウ酸、マロン酸、グルタル酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸、酒石酸及びフタル酸を含む(しかしこれらに限定されない)ジカルボン酸も、UV安定剤として有用である。好ましいカルボン酸系安定剤は、α−ヒドロキシ酸である。好ましいカルボン酸は、酢酸、シュウ酸及び乳酸である。また、カルボン酸の混合物、及び他の既知の安定剤との混合物も、本発明の範囲内である。
【0023】
前記UV安定剤は、ポリマーの量を基準として0.01〜10.0重量%、好ましくは0.05〜5重量%、特に好ましくは0.1〜2.0重量%添加することができる。前記カルボン酸化合物はまた、良好な耐黄変性及びUV透過性損失耐性を達成するために、全ポリマーを基準として好ましくは0.01〜2.0%のHALSと組み合わせることもできる。しかしながら、HALS単独ではUVB放射線に曝されたサンプルのUV透過性を維持することができなかった。
【0024】
前記のカルボン酸化合物から成る安定剤は、押出コンパウンディング、溶融ブレンディング及び当技術分野において周知のその他の方法のような溶融加工方法を介してポリマーマトリックスに添加される。また、前記安定剤を直接モノマー混合物に添加することもでき、次いでこの混合物をバルク、懸濁、乳化のようなアクリル重合プロセス及び連続キャスト、セルキャスト、CFSTR(連続フロー撹拌槽反応)プロセス等によって重合させる。α−ヒドロキシカルボン酸は、通常のアクリル加工条件下で安定である。好ましい具体例においては、通常のアクリル加工条件下で安定なα−ヒドロキシ酸を安定剤として用いる。これは、押出コンパウンディング及び溶融ブレンディングのような重合後プロセスによって液体として樹脂組成物中に添加することもでき、また、予備重合を介して液体としてモノマーミックスに直接添加することもできる。予備重合添加を介しての適切な混合を保証するためには、適切な撹拌が必要とされる。
【0025】
前記ポリマー組成物は、型成形、シート押出及びキャストシート製造のような当技術分野において周知の手段によって造形して物品にすることができる。押出により、パイプ、ケーブル、ストランド及びその他の物品を造形することができる。タンニング産業において用いられるシートの標準的な厚さは、傾向的に約8.99mm〜3.00mm(0.354インチ〜0.118インチ)の範囲、好ましくは約6.35mm〜3.00mm(0.25インチ〜0.118インチ)の範囲である。
【0026】
アクリルポリマー組成物中の外来の非アクリル化合物又はそれらの分解若しくは反応生成物は、UV透過性を低下させてアクリル組成物の黄変を増進させる働きをすることがある。反応成分、配合、加工装置及び貯蔵容器は、最終組成物中に入って残留する化合物(これは最初に又は時間が経つにつれてUV透過性の低下を招くことがある)の割合が最少限になるように、選択するのが好ましい。これらの化合物は、開始剤、可塑剤、界面活性剤、充填剤、安定剤、潤滑剤、着色剤、顔料及び酸化防止剤のような、配合物の意図的に添加された成分を包含し得る。前記アクリル組成物は、UV透過性を低下させる化合物の含有率が合計5000ppm未満、好ましくは100ppm未満、より一層好ましくは10ppm未満、さらに特に好ましくは1ppm未満、より一層好ましくは0.1ppm未満、特に好ましくは0.01ppm未満であるのが好ましい。好ましい具体例においては、アジペート、アルキルスルホン酸エステル、メルカプタン、フタレート、スクシネート及び/又はスルホネートの合計割合が5000ppm未満、好ましくは100ppm未満、より一層好ましくは10ppm未満、さらに特に好ましくは1ppm未満、より一層好ましくは0.1ppm未満、特に好ましくは0.01ppm未満である。UVブロック性の非アクリル化合物がいずれかの原料中の不純物としてアクリル組成物に入ってしまうことがある。この理由で、高純度モノマーを用いることが本発明の好ましい具体例であることを先に述べた。同様に、可塑剤の移動や押出機、混合用タンク、撹拌機、スペーサー、輸送ライン及び成形型からのその他の汚染物質のように、加工装置から不純物がアクリル組成物に入ることがある。装置は、UV透過性を低下させたりUV透過性の維持を低減させたりしてしまう材料でUV組成物が汚染される可能性を減らすように選択すべきである。これは、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリブチレンのようなポリオレフィン又はポリ(ビニルアルコール)のような被抽出性物質を殆ど含まないプロセス装置用材料を選択することによって達成することができる。これはまた、可塑化ポリ(塩化ビニル)(PVC)のような加工に用いられる通常の材料を、PVC中にポリマー系可塑剤を使用したり、UV特性に悪影響を及ぼさない可塑剤を使用したり、或はPVCをポリ(ビニルアルコール)やナイロンのような非可塑化ポリマーコーティングでコーティングし又はPVCと該非可塑化ポリマーコーティングとを同時押出したりといった手段によって変性して被抽出性物質を減少させることも、意味することができる。
【0027】
最終的なアクリル組成物は、促進UV劣化試験に合格しなければならない。この試験は、UVB313ELランプを有するQUV/SE型Q−パネル促進耐候性(Q-Panel Accelerated Weathering)試験器内部にサンプルを置く。該促進試験器の設定ポイントは、キャリブレーション波長(313nm)において0.67W/M2である。Q−UVBランプ露光の前後にUV/Vis分光計によってUV透過性を測定する。これらのサンプルのYI(黄変指数)は、Q−UVB露光の前後にASTM法E−313に従ってMachbeth Coloreye比色計によって測定する。本発明の組成物が240時間のQ−UVB露光後に示すUV透過性の劣化幅は、初期のUV透過性の50%未満、好ましくは25%未満、より一層好ましくは15%未満、特に好ましくは10%未満である。
【0028】
本発明の安定剤がアクリル組成物を安定化する能力は、高暴露温度及び高強度放射線レベルにおいてさらにより一層明らかであることがわかった。安定化された組成物は、周囲温度から93℃までの温度においてうまく動作する。
【0029】
本発明の組成物から作られた造形物品は、タンニングベッド;温室;芝生を含む植物を栽培する構造物用の被覆;動物用シェルター(保護施設);テラリウム(陸生飼育器);又はアクアリウム(水槽)に有用である。
【0030】
本発明の組成物はまた、後に可視又は他の波長のエネルギーに変換するためにUVエネルギーの透過を可能にするデバイス又はシステムに用いることもできる。これはまた、成分(化学反応成分、コーティング、インク及び重合性成分を含む)を加熱し、硬化させ又は反応させるためにUVエネルギーを用いるデバイス又はシステム、並びに加熱し、硬化させ又は反応させるべき成分とUVエネルギー源との間に本発明のUV透過性アクリル組成物から作られた部品が配置されるデバイス又はシステムに用いることもできる。本発明の組成物は、無塵室におけるように、加熱し、硬化させ又は反応させるべき成分からUV源を分離し又は保護するバリアーとしての働きをすることができる。
【0031】
1つの具体例において、前記アクリルシートは、艶消しされた外観を有し、これは、高レベルの紫外線を依然として透過しながら、サンベッドの光を隠す。
【0032】
本発明のUV安定化アクリル組成物についての別の用途は、液晶ディスプレイLCD及びデータ記憶ディスクにおけるものである。LCD装置については、より短波長の光源に移行する傾向がある。波長が380nmレベルより下のUV領域に移る場合には、紫外線によって引き起こされる黄変に対して耐性がある材料から作られたスクリーンが必要である。本発明の安定化されたアクリル組成物は、この用途に有用である。
【0033】
前記の安定化されたアクリル組成物はまた、デジタル多用途ディスク(DVD)及びデータ記憶装置等のような高いUV/VIS透過性が要求される電子装置にも有用である。ディスク上に記憶できるデータの量は、ディスクを読み取るために用いられる光の波長に関係する。理論上は、データを読み取るために用いられる波長が短くなるにつれて、データを高密度化することができる。従って、UV範囲のより短い波長の放射線によって、データ密度を高めることができる。より短い波長はまた、より高い解像度及び干渉に対するより良好な耐性をももたらす。
【0034】
本発明の安定化された組成物が有用な別の用途は、紫外線が透過光の一部である光ファイバーにおけるものである。
【0035】
さらに別の用途は、高輝度放電(HID)光源を有する物品におけるものである。これらの光源は、可視及びUV波長放射線の両方を高い強度で含有する。この放射線は、安定化されていないアクリル組成物を分解させ、変色させてしまう。
【実施例】
【0036】
例1〜4
【0037】
例1、2、3及び4についての調製手順は、次の通りである:100gのMMAモノマーを4つの別個のきれいな容器に添加し、0.1gのステアリン酸、0.03gの2,2−アゾビスイソブチロニトリル、0.04gのLuperox(登録商標)-70もまたそれぞれの容器に添加した。高純度の乳酸を、例1については0.5g、例2については0.75g、例3については1.0g添加した。例4については乳酸ブチル1.0g(比較例)を添加した。各容器中のモノマー混合物を、実験室用振盪機を用いて充分に混合した。少なくとも15分間の混合時間の後に、下記のようにガラスセルに充填した。
【0038】
各容器からのモノマーミックスを次いで、ガラス板の間をPVCスペーサーでシールされたガラスセル中に充填する。ガラスセル充填の前後に気泡を除去するために各容器を真空にした。酸素は重合を妨害することがわかっている。ガラスセル組立品を61℃の水浴中に約9時間入れた。次いでガラスセルをオーブンに移し、82℃で4時間、125℃で3時間硬化させて重合サイクルを完了させた。デジタル温度調節器によって反応を監視した。最終サンプル厚さは約4.3mm(約0.170インチ)である。これらのサンプルの残留モノマーは、それぞれ0.5%〜0.7%の範囲である。これらのサンプルの重量平均分子量Mwは2000000周辺である。これらのサンプルの初期UV透過性を、Perkin Elmer 850型UV/VIS分光計を用いて測定した。これを0時間読み取りとして表に示す。UVBランプ露光の前に、ASTM法D−1925に従いMacbeth Coloreye(登録商標)7000比色計によってこれらのサンプルのYI(黄変指数)も測定した。ASTMとは、American Standard Test Method(米国標準試験法)を意味する。このサンプルを次いで、UVB313ELランプを有するQUV/SE型Q−パネル促進耐候性試験器内部に置いた。促進耐候性試験器の設定ポイントは、キャリブレーション波長(λ=313nm)において0.67W/M2とする。Q−パネル耐候性試験器のチャンバー温度はデジタルレコーダーによって監視した。例1〜4のサンプルをQ−パネル促進耐候性試験器から数百時間の間隔で取り出して、Perkin Elmer 850UV/VIS分光計を用いて300nmにおいてそれらのUV透過性を測定した。各サンプルのYIも同時に測定した。乳酸ブチルを含有させた例4と同じ重量%で乳酸を含有させた例3(モノマー100g中に乳酸1g)は、高レベルのUV及び可視光線に対する良好な耐性を示した。例3のUV透過性及び黄変指数は、3000時間のUVB露光後にも何ら又はごく僅かしか変化しなかった。モノマー100g当たりに乳酸ブチル1gを含有させた例4では、数百時間のUVB露光後にUV透過性及び黄変の両方において著しい変化を示した。結果を下記の表1に示す。
【0039】
【表1】

【0040】
例5−7(比較例)
【0041】
例5、6及び7についてのサンプル調製手順は、例1〜4に記載したものと同様である。3つのきれいなガラス容器のそれぞれに、100gのメタクリル酸メチルモノマー、0.04gの2,2−アゾビスイソブチロニトリル、0.01gのテルピノレン、0.1gのステアリン酸を添加して混合した。これら3つの混合物に、乳酸ブチル0.6g、1.0g又は1.2gをそれぞれ添加し、実験室用振盪機を用いて約25分間混合した。得られた例5、6及び7の組成物は、乳酸ブチルをそれぞれ0.6%、1.0%又は1.2%含有する。気泡を除去するために混合後にモノマー混合物を真空にした。次いでモノマーミックスを、スペーサーでシールされたガラスセル中に充填し、61℃に9時間、78℃に3時間、85℃に2時間、そして125℃に3時間加熱した。
【0042】
例5、6及び7のUVB耐候性試験は、前のセクションに記載したのと同じ方法で行った。乳酸ブチル約1.2%を含有させた例7では、UV透過性の損失及び黄変に対して最良の耐性が提供される。例5、6及び7から、乳酸ブチルはアクリルポリマーのUV光安定化について乳酸ほど効果的ではないことがわかった。結果を下記の表2に示す。
【0043】
【表2】

【0044】
例8〜10(比較例)酢酸
【0045】
例1に開示したのと同様の手順によって例8、9及び10のサンプルを作った。3つの別々のきれいな容器中で、100.0gのメタクリル酸メチルモノマー、0.10gのステアリン酸、0.03gのLuperox(登録商標)-11、0.04gのLuperox(登録商標)-70の組成物を調製し、実験室用振盪機を用いて充分に混合した。それぞれの容器に酢酸0.5g(例8)、1.0g(例9)又は1.2g(例10)を添加し、振盪機によって混合した。モノマー混合物を次いで61℃に9時間、82℃4時間、そして125℃に3時間加熱した。次いでサンプルを、Q-Panel Lab Products社のQ−UVB促進耐候性試験器でUVB313EL型ランプを用いて露光した。200時間ごとに300nmにおけるUV透過性及び黄変指数を測定した。結果を下記の表に示す。酢酸約1.2%を含有させた例10は、UV安定化に対して多少の効果を示した。結果を下記の表3に示す。
【0046】
【表3】

【0047】
例11〜15:乳酸とヒンダードアミン光安定剤(HALS)との混合物
【0048】
乳酸とTinuvin(登録商標)770(ヒンダードアミン光安定剤(HALS))との組合せも、黄変及び紫外線に対して良好な耐性を示した。しかしながら、例13、14及び15でわかったように、HALS単独では比較的高濃度においてさえ紫外線に対する保護を提供することができなかった。例11では、メタクリル酸メチル(MMA)を90%、アクリル酸メチル(MA)を10%、ステアリン酸を0.10%、Luperox(登録商標)11を0.03%、Luperox(登録商標)70を0.04%、乳酸を0.5%、そしてTinuvin(登録商標)-770を0.015%含有させる。例12では、MMAを90%、MAを10%、ステアリン酸を0.10%、Luperox(登録商標)-11を0.03%、Luperox-70を0.04%、乳酸を0.5%、そしてTinuvin(登録商標)-770を0.025%含有させる。HALSは乳酸と一緒だと有用であるが、単独ではUVB放射線下でアクリルサンプルに効果的な保護を提供することができなかった。例13では、MMAを90%、MAを10%、ステアリン酸を0.10%、Luperox(登録商標)11を0.03%、Luperox(登録商標)70を0.04%、そしてTinuvin 770を0.3%(重量基準で)含有させる。例14及び15では、例13と同じ濃度のモノマー及び開始剤を含有させるが、例14ではTinuvin 144を0.3重量%、例15ではTinuvin 123を0.3重量%含有させる。乳酸なしでモノマー混合物にTinuvin 770を0.3%添加しても、例13に示されたように、アクリルサンプルについてのUV耐性は改善されなかった。Tinuvin(登録商標)123、Tinuvin(登録商標)144又はTinuvin(登録商標)770をUV安定剤として用いて作られたサンプルはいずれも、Q−UVB露光の後に、ひどい黄変及びUV透過性の損失を示した。Tinuvin(登録商標)770(CAS No. 52829-07-9)、Tinuvin(登録商標)144(CAS No. 63843-89-0)及びTinuvin(登録商標)123(CAS No. 129757-67-1)は、アクリルポリマー中に用いるために推奨されているCiba Special Chemical Corporation社製の様々なヒンダードアミン光安定剤の商品名である。これらは、屋外耐候性に対しては良好な保護を提供することができるが、しかし高強度UVB放射線については保護を提供することができなかった。例13、14及び15のサンプルプラークは、安定剤としてHALSを用いて非常に短時間のQ−UVB露光で、300nmにおけるそれらのUV透過性を失った。結果を下記の表4に示す。
【0049】
【表4】

【0050】
例16
【0051】
例16では、Tinuvin770の代わりにTinuvin(登録商標)144を0.015%含有させたことを除いて、例11と同じ組成物を含有させる。例11、12及び16における乳酸とHALSとの組合せは、HALSを唯一のUV安定剤として用いた例13、14及び15と比較して、黄変及びUV透過性の損失に対する耐性の改善を示した。例13、14及び15はQ−UVB促進耐候性試験に不合格だった。また、Tinuvin 144を添加すると300nmにおける初期UV透過に影響を及ぼすように思われた。結果を下記の表5に示す。
【0052】
【表5】

【0053】
例17〜21:温度の影響
【0054】
市販のアクリルUV透過性シートについては、UVB照射試験の際に温度が50℃以上に達した時にUV透過性(300nmにおけるもの)の損失及び黄変がはるかにひどくなることがわかった。高出力UVBランプからの熱のために、短時間でチャンバー温度が60℃もの高い温度に達することがあった。下記の表に、チャンバー温度が60℃以上に達する場合の市販のアクリルシートと比較した本発明の有効性を示す。この実験では、冷却なしでは、UVB−313型の8個のランプから発生する熱のせいで、Q−パネル促進UV試験器のチャンバー温度が約60℃となる。殆どの市販のUVTシートは、たった数百時間のQ−UVB照射でひどい黄変を引き起こし、300nmにおける元のUV透過性を劇的に失った。
【0055】
VHRランプのようないくつかの新しいタイプの高エネルギータンニングランプは、かなりの量の熱を発生することがある。また、HID(高輝度放電(High Intensity Discharge))ランプも、高強度の光及び高温のために、アクリル製品について黄変の問題を示す。例21に示されたように、本発明は同じ高温において800時間のUVB露光の後にもUV透過性の変化及び黄変を殆ど全く示さない。本発明は明らかに、高強度の光線及び高温が問題を引き起こす用途にとっての良好な解決策を提供する。結果を下記の表6に示す。
【0056】
【表6】

【0057】
例22 市販のサンプル
【0058】
すべてのサンプルについてのUV耐候性試験は、8個のUVB313ELランプを備えたQ−パネル促進耐候性試験器を用いて実施した。前記ランプは、耐候性の研究の期間の間、推奨されるスケジュールに従って交換した。促進耐候性試験器についてのキャリブレートされた設定ポイントは、313nmの波長において0.67W/M2である。Q−パネル耐候性試験器のチャンバー温度は、45℃周辺とする。本発明のサンプルIは、安定剤としての乳酸を1.0%、メタクリル酸メチルを98.84%、2,2−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)を0.03%、Luporox(登録商標)-11を0.015%、Luporox(登録商標)-70を0.030%、そしてステアリン酸を0.12%用いて調製した。Lab対照用サンプルには、乳酸を含有させないことを除いて、本発明Iと同じ組成物を含有させる。本発明Iは、Q−UVB放射線に対して優れた耐性を提供し、820時間のQ−UVB照射の後に300nmにおけるその元の透過性を維持した。HALS(ヒンダードアミン光安定剤)又は他の安定剤で安定化させた市販のUVTサンプルは、820時間のQ−UVB露光の後に300nmにおけるそれらの元の透過性を維持できなかった。結果を下記の表7に示す。
【0059】
本発明の実施例では、アクリル製品用のUV安定剤としての乳酸の有効性がはっきり示された。
【0060】
【表7】

【0061】
例23
【0062】
例23では、例3におけるのと同じモノマー組成物を用いて調製を行う。例23のモノマー混合物をガラスセル中に充填し、フタレート可塑剤を含有するPVCスペーサーでシールした。例24では、例3におけるのと同じモノマー組成物を用いて調製を行い、PVCがモノマーと直接接触するのを防止するためにPVC上にバリアー層(ポリビニルアルコール)を有するPVCスペーサーでシールした。例25では、例3におけるのと同じ組成物を用いて調製を行い、ポリマー系可塑剤を有するスペーサーでシールした。例26では、例3におけるのと同じモノマー組成物を用いて調製を行い、バリアー層としてのナイロンでコーティングされたPVCスペーサーでシールした。これらのサンプルについてのデータを、表8に示す。
【0063】
表8は、加工装置からの成分のUV劣化に対する影響についての例を含む。
【0064】
【表8】

【0065】
例27では、例3におけるのと同じモノマー組成物及び追加の0.1%のフタル酸ジオクチルを用いて調製を行った。例28では、例3に開示した通りのモノマー混合物に1.0%の炭酸カルシウムを添加し、25分間振盪することによって調製を行った。このモノマー混合物を、沈殿を取り除いた後に、ポリビニルアルコールでコーティングされたPVCでシールされたガラスセル中に充填した。この実験の目的は、UV透過性及びその維持に対するプロセス装置の汚染からの充填剤の影響を評価することである。例29では、例28におけるのと同様の態様で調製を行い、しかし汚染物質は0.5%リン酸鉛だった。
【0066】
【表9】

【図面の簡単な説明】
【0067】
【図1】本発明のUV透過性材料で作られた組成物及び市販のUV透過性材料で作られた組成物についてのUV透過性の変化を示すグラフである。本発明の組成物はUV透過性の非常に良好な維持を示す。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
(a)アクリルポリマー又はコポリマー90〜99.9重量%;及び
(b)UV安定剤としての1種以上のカルボン酸化合物0.1〜10重量%:
を含む、安定化された高UV透過性アクリルポリマー組成物。
【請求項2】
型成形物、押出物、押出シート、注型シート、パイプ又はストランドの形にある、請求項1に記載のアクリルポリマー組成物。
【請求項3】
前記カルボン酸化合物がα−ヒドロキシ酸又はその混合物を含む、請求項1に記載のアクリルポリマー組成物。
【請求項4】
前記カルボン酸化合物が乳酸、シュウ酸、酢酸又はそれらの混合物を含む、請求項1に記載のアクリルポリマー組成物。
【請求項5】
乳酸を含む、請求項4に記載のアクリルポリマー組成物。
【請求項6】
前記カルボン酸化合物が中和されたカルボン酸又は部分的に中和されたカルボン酸を含む、請求項1に記載のアクリルポリマー組成物。
【請求項7】
前記アクリルポリマーがメチルメタクリレート単位を60〜100%含む、請求項1に記載のアクリルポリマー組成物。
【請求項8】
前記アクリルポリマーが1種以上のアクリル酸アルキル又はメタクリル酸アルキルモノマー単位を40%まで含む、請求項1に記載のアクリルポリマー組成物。
【請求項9】
前記カルボン酸UV安定剤を0.1〜5重量%含む、請求項1に記載のアクリルポリマー組成物。
【請求項10】
前記アクリルポリマーがメタクリル酸モノマー単位85〜99重量%及びアクリル酸メチルモノマー単位1〜15重量%を含む、請求項7に記載のアクリルポリマー組成物。
【請求項11】
アクリルポリマーの総重量を基準として0.01〜2.0重量%のHALSをさらに含む、請求項1に記載のアクリルポリマー組成物。
【請求項12】
アクリルポリマー90〜99.9重量%;及びUV安定剤としての1種以上のカルボン酸化合物0.1〜10重量%を含む高UV透過性アクリルポリマー組成物を含む造形物品。
【請求項13】
タンニングベッド;温室;芝生を含む植物を栽培するシェルター;動物シェルター;LCDディスプレイ;データ、ビデオ若しくはオーディオアクリル記憶媒体;テラリウム若しくはアクアリウム;光ファイバー;後に他の波長のエネルギーに変換するためにUVエネルギーの通過を可能にするデバイス;又は成分を加熱し、硬化させ若しくは反応させるためにUVエネルギーが用いられるデバイス若しくはシステムを含む、請求項12に記載の造形物品。
【請求項14】
高輝度放電(HID)光源を含む物品を含む、請求項12に記載の造形物品。
【請求項15】
20℃〜93℃の温度において用いられる、請求項12に記載の造形物品。
【請求項16】
アジペート、アルキルスルホン酸エステル、メルカプタン、フタレート、スクシネート及び/又はスルホネート化合物の合計含有率が5000ppm未満、好ましくは100ppm未満、より一層好ましくは50ppm未満、特に好ましくは10ppm未満、より一層好ましくは1ppm未満、特に好ましくは0.01ppm未満である、安定化された高UV透過性アクリルポリマー組成物。
【請求項17】
UVB313ELランプを有するQUV/SE型Q−パネル促進耐候性試験器内にキャリブレーション波長(313nm)において0.67W/M2の設定ポイントでアクリルポリマー組成物を置き、Q−UVBランプ露光の前後にUV/Vis分光計によってUV透過性を測定し、Q−UVB露光の前後にASTM法E−313に従ってMachbeth Coloreye比色計によってこれらのサンプルのYI(黄変指数)を測定することから成る促進分解試験でテストした時の240時間のQ−UVB露光後のUV透過性劣化が初期UV透過性の50%未満、好ましくは25%未満、より一層好ましくは15%未満、特に好ましくは10%未満である、安定化された高UV透過性アクリルポリマー組成物。
【請求項18】
(a)アクリルポリマー又はコポリマー90〜99.9重量%;及び
(b)UV安定剤としての1種以上のカルボン酸化合物0.1〜10重量%:
を含む、請求項16又は17に記載の安定化された高UV透過性アクリルポリマー組成物。
【請求項19】
フタレート、アジペート又はアルキルスルホン酸エステル可塑剤を含まない、セルキャスト又は連続キャスト安定化高UV透過性アクリルポリマー組成物。
【請求項20】
セルキャスト又は連続キャスト安定化UV透過性アクリルポリマー組成物の製造方法であって、非PVCプラスチック、非PVCバリアー層でコーティングされた可塑化PVCコア、ポリマー系可塑剤で可塑化された可塑化PVC及びUV特性に悪影響を及ぼさない可塑剤で可塑化されたPVCより成る群から選択されるスペーサーを用いる工程を含む、前記方法。

【図1】
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【公表番号】特表2008−514752(P2008−514752A)
【公表日】平成20年5月8日(2008.5.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−533511(P2007−533511)
【出願日】平成17年9月8日(2005.9.8)
【国際出願番号】PCT/US2005/031883
【国際公開番号】WO2006/036488
【国際公開日】平成18年4月6日(2006.4.6)
【出願人】(505005522)アーケマ・フランス (335)
【Fターム(参考)】