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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Lichtleitelement und eine Beleuchtungseinheit
und insbesondere ein Lichtleitelement, das unter Verwendung eines
Polycarbonat-Copolymers mit einer speziellen Struktur erhalten wird,
wie eine Lichtleitplatte, und eine Beleuchtungseinheit, die das
Lichtleitelement und eine Lichtquelle einschließt.
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Stand der Technik
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Eine
Lichtleitplatte ist eines der optischen Elemente, die in einer Rücklichteinheit
für eines der diversen Anzeigegeräte eingesetzt
werden. Ein aus Bisphenol A hergestelltes Polycarbonatharz wird
bereits als ein Material für eine Lichtleitplatte von einer
Größe so klein wie ein bis sieben Inch eingesetzt.
Ein Polycarbonatharz (das im Folgenden als "PC" abgekürzt
werden kann), das zum Beispiel aus Bisphenol A hergestellt ist,
ist als eine Lichtleitplatte geeignet, die beispielsweise an einem
Mobiltelefon, an einer tragbaren Spielkonsole oder an einem Fahrzeug-Navigationssystem
befestigt ist, da das PC in Transparenz und Wärmebeständigkeit,
hygroskopiearmem Charakter und mechanischen Merkmalen ausgezeichnet
ist (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
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Zusätzlich
ist ein optisches Polycarbonat bekannt, das in der Beständigkeit
gegenüber Reflow-Löten überragend ist,
und als Anwendung des Polycarbonats wurde bereits eine Lichtleitplatte
vorgeschlagen (siehe beispielsweise Patentdokument 2). Wenn allerdings
eine PC-Zusammensetzung, die in Patentdokument 1 oder 2 beschrieben
ist, durch Spritzguss zu einer Lichtleitplatte geformt wird, wird
es schwierig, die angestrebte Reduktion in der Dicke der Lichtleitplatte
zu erzielen, da die Zusammensetzung geringe Fließfähigkeit
aufweist.
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Andererseits
wurden, mit dem Auftreten von Reduktionen in Dicke und Größe
einer Lichtquelle zur Verwendung in einem Rücklicht vom
Typ eines Kantenlichts, in den letzten Jahren auch für
eine Lichtleitplatte selbst Raumeinsparungen auf der Grundlage einer
Reduktion in der Dicke gefordert.
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Zudem
ist ein Copolymer bestehend aus α,α'-Bis(4-hydroxyphenyl)-m-diisopropylbenzol
und 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)-propan (Bisphenol A) bekannt (siehe
beispielsweise Patentdokument 3).
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Bekannte
Anwendungen des Copolymers sind eine optische Linse (siehe beispielsweise
Patentdokumente 4 und 5) und ein optisches Scheibensubstrat (siehe
beispielsweise Patentdokument 6), da das Copolymer geringe Wasserabsorptionseigenschaft
und Doppelbrechung aufweist. Derzeit werden die Copolymere allerdings
noch nicht in Lichtleitplatten eingesetzt.
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Wenn
ein aus Bisphenol A hergestelltes PC als ein Material für
eine Lichtleitplatte verwendet wird, muss die Temperatur eines Zylinders
einer Spritzgießmaschine zum Zeitpunkt des Spritzgießens
des Materials mit dem Kunststoff-Verarbeiter extrem hoch sein, oder
die Injektionsgeschwindigkeit des Materials muss extrem hoch sein,
damit die Dicke einer Lichtleitplatte, die erhalten wird, herabgesetzt
werden kann. In diesem Falle wird es jedoch schwierig, eine Lichtleitplatte
mit zufriedenstellender Leistung zu erhalten, beispielsweise aufgrund
des folgenden Problems: Der Farbton einer Lichtleitplatte, die erhalten
wird, wird aufgrund der Temperatur oder der Scherverfärbung
des Harzes gelblich, oder ein Gas wird erzeugt.
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Zusätzlich
schließt die Verwendung eines Acrylharzes (im Folgenden
als "PMMA" abgekürzt) als ein Material für eine
Lichtleitplatte das Auftreten des folgenden Problems ein. Das Harz
springt zum Zeitpunkt seines Pressformens oder Zusammenfügens
aufgrund seiner unzureichenden Festigkeit.
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Außerdem
krankt das PMMA an dem folgenden Problem: auch wenn das PMMA pressgeformt
werden kann, absorbiert das PMMA aufgrund seiner hohen Hygroskopizität
Feuchtigkeit und verformt sich.
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Angesichts
des Vorgenannten wurde ein Lichtleitelement, das aus einem Polycarbonatharzmaterial hergestellt
ist, wie eine Lichtleitplatte mit den folgenden Merkmalen gefordert:
Das Element kann die oben erwähnten Probleme beheben und
kann zusätzlich in der Dicke reduziert sein.
Patentdokument
1:
JP 11-158364 A Patentdokument
2:
JP 2005-60628
A Patentdokument 3:
JP 63-89539 A Patentdokument 4:
JP 2003-192780 A Patentdokument
5:
JP 2003-96179
A Patentdokument 6:
JP 2002-348367 A -
Offenbarung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung wurde mit Hinblick auf die Lösung
der Probleme der oben erwähnten herkömmlichen
Technik gemacht, und insbesondere besteht ein Gegenstand der vorliegenden
Erfindung in der Bereitstellung eines Lichtleitelements, das aus
einem Polycarbonatmaterial besteht, und mit den folgenden Merkmalen,
wie eine Lichtleitplatte und eine Beleuchtungseinheit unter Verwendung
des Lichtleitelements: Das Element ist dünn, und es ist
frei von Verschlechterung durch Wärme (Vergilben) oder
von einer durch die Erzeugung eines Gases verursachten Minderung
in seiner Leistung.
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Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung haben im Hinblick auf das Erreichen
des obigen Ziels ausgiebige Studien unternommen. Als ein Ergebnis
haben die Erfinder festgestellt, dass die Verwendung eines Polycarbonat-Copolymers
mit einer speziellen Wiederholungseinheit in einem Lichtleitelement,
wie eine Lichtleitplatte, zu einem dünnen Lichtleitelement,
wie eine Lichtleitplatte, mit den folgenden Merkmalen führt:
Das Element ist hinsichtlich Transparenz ausgezeichnet, besitzt
eine geringe Wasserabsorptionseigenschaft und einen hohen Brechungsindex
und geringe Doppelbrechung, ist frei von Vergilben aufgrund der
Verschlechterung durch Wärme des Copolymers als ein Harz
und weist einen guten Farbton und ausreichende Festigkeit auf.
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Speziell
stellt die Erfindung folgendes bereit:
- (1)
ein Lichtleitelement, das unter Verwendung eines Polycarbonat-Copolymers
mit Wiederholungseinheiten, die durch die folgenden Formeln (I)
und (II) repräsentiert sind, erhalten wird;
- (2) ein Lichtleitelement nach Punkt (1), wobei das Polycarbonat-Copolymer
eine Viskositätszahl von 30 bis 70 aufweist;
- (3) ein Lichtleitelement nach Punkt (1) oder (2), wobei die
Wiederholungseinheiten, die jeweils durch die Formel (I) repräsentiert
sind, und die Wiederholungseinheiten, die jeweils durch die Formel
(II) repräsentiert sind, in einem Molverhältnis
von 1:99 bis 50:50 enthalten sind;
- (4) ein Lichtleitelement nach einem der Punkte (1) bis (3),
wobei das Lichtleitelement eine Lichtleitplatte umfasst; und
- (5) eine Beleuchtungseinheit, die das Lichtleitelement nach
einem der Punkte (1) bis
- (4) und eine Lichtquelle einschließt.
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Beste Weise zur Durchführung
der Erfindung
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Polycarbonat-Copolymer
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Ein
in dem erfindungsgemäßen Lichtleitelement verwendetes
Polycarbonat-Copolymer besitzt Wiederholungseinheiten, die durch
die folgenden Formeln (I) und (II) repräsentiert sind.
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Das
Copolymer kann durch ein herkömmliches Herstellungsverfahren
hergestellt werden, d. h. ein Herstellungsverfahren, das als ein
Grenzflächenpolymerisationsverfahren oder ein Umesterungsverfahren
bezeichnet wird.
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Das
Copolymer kann beispielsweise durch ein Grenzflächenpolymerisationsverfahren
hergestellt werden, das einschließt, dass man in einem
Lösungsmittel, wie Methylenchlorid, in Gegenwart eines
bekannten Säureakzeptors, ein Polycarbonat-Oligomer, das
durch eine Reaktion zwischen 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan, das
durch die folgende Formel (III) repräsentiert ist (im Folgenden
als "Bisphenol A" bezeichnet), und einem Carbonatvorläufer,
wie Phosgen, erhalten wird, und α,α'-Bis(4-hydroxyphenyl)-m-diisopropylbenzol),
das durch die folgende Formel (IV) repräsentiert ist (im
Folgenden als "Bisphenol M" bezeichnet), reagieren und miteinander
polymerisieren lässt.
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Alternativ
kann das Copolymer durch ein Polymerisationsverfahren auf der Grundlage
einer Umesterungsreaktion zwischen einem Carbonatvorläufer,
wie Diphenylcarbonat, und jedem von Bisphenol A und Bisphenol M
hergestellt werden.
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Molverhältnis zwischen Wiederholungseinheiten,
die jeweils durch die Formel (I) repräsentiert sind, und
Wiederholungseinheiten, die jeweils durch die Formel (II) repräsentiert
sind
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In
dem Polycarbonat-Copolymer, das in dem erfindungsgemäßen
Lichtleitelement verwendet wird, beträgt das Molverhältnis
zwischen den Wiederholungseinheiten, die jeweils durch die Formel
(I) repräsentiert sind, und den Wiederholungseinheiten,
die jeweils durch die Formel (II) repräsentiert sind, vorzugsweise
1:99 bis 50:50 oder besonders bevorzugt 1:99 bis 30:70.
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Solange
das Molverhältnis zwischen den Wiederholungseinheiten,
die jeweils durch die Formel (I) repräsentiert sind, und
den Wiederholungseinheiten, die jeweils durch die Formel (II) repräsentiert
sind, in dem Polycarbonat-Copolymer in den Bereich von 1:99 bis
50:50 fällt, kann die Zusammensetzung die mechanisch-physikalischen
Eigenschaften und eine solche Fließfähigkeit erfüllen,
dass die Zusammensetzung in der Dicke reduziert werden kann, sodass
die Zusammensetzung günstigerweise zu einer dünnen
oder großen Lichtleitplatte geformt werden kann.
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Demgemäß muss,
bei Polymerisation, um das Polycarbonat-Copolymer zu erhalten, eine
Copolymerisationsreaktion zwischen Bisphenol M und Bisphenol A so
durchgeführt werden, dass das Molverhältnis zwischen
den jeweiligen Wiederholungseinheiten in den obigen Bereich fällt.
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Zusätzlich
kann bei Polymerisation, um das Polycarbonat-Copolymer zu erhalten,
eine Wiederholungseinheit mit Ausnahme der durch die obige allgemeinen
Formeln (I) und (II) repräsentierten Wiederholungseinheiten,
eingeführt werden. Speziell kann eine durch jede der folgenden
Formeln (V) bis (VIII) repräsentierte Wiederholungseinheit
eingeführt werden.
(n repräsentiert
eine Zahl von 1 bis 60)
(R repräsentiert
H oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen.)
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Eine
Art der durch die obige allgemeine Formel oder Formel (V) bis (VIII)
repräsentierten Wiederholungseinheiten kann allein in die
Wiederholungseinheiten, die durch die obigen Formeln (I) und (II)
repräsentiert sind, eingeführt werden, oder zwei
oder mehrere Arten von ihnen können in Kombination in die
durch die obigen Formeln (I) und (II) repräsentierten Wiederholungseinheiten
eingeführt werden. Wenn ein Silikonverbindungsrest, der
durch die allgemeine Formel (V) repräsentiert ist, als
eine Wiederholungseinheit verwendet wird, werden dem Polymer Beständigkeit
gegenüber Verfärbung und Abriebfestigkeit verliehen.
Wenn eine Wiederholungseinheit, die sich von 4,4'-Dihydroxybiphenyl
ableitet, das durch die Formel (VI) repräsentiert ist, eingeführt
wird, wird das Flammhemmvermögen des Copolymers verbessert.
Wenn zudem eine Wiederholungseinheit mit einem Adamantanskelett,
die durch die allgemeine Formel (VII) repräsentiert ist,
eingeführt wird, wird die Wärmebeständigkeit
des Copolymers verbessert. Wenn eine Wiederholungseinheit, die sich
von Bis(4-hydroxyphenyl)diphenylmethan ableitet, das durch die Formel
(VIII) repräsentiert ist, eingeführt wird, kann
die Wärmebeständigkeit des Copolymers verbessert
werden.
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Carbonylquelle
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Phosgen,
das bei einem allgemeinen Grenzflächenpolykondensationsverfahren
für Polycarbonat verwendet wird, Triphosgen, Bromphosgen
oder dergleichen kann als eine Carbonylquelle des Polycarbonat,
das bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, verwendet werden.
Es sollte bemerkt werden, dass Diallylcarbonat oder dergleichen
in dem Falle eines Umesterungsverfahrens eingesetzt werden kann, während
Kohlenmonoxid oder dergleichen im Falle eines oxidativen Carbonylierungsverfahrens
verwendet werden kann.
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Endabschluss
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Jeder
der verschiedenen Endabschlüsse kann als der Endabschluss
für das Polycarbonat-Copolymer, das in dem erfindungsgemäßen
Lichtleitelement verwenden wird, verwendet werden, so lange der
Endabschluss typischerweise bei der Polymerisation von Polycarbonat
verwendet wird. Im Allgemeinen kann jedes der einbasigen Phenole
verwendet werden. Beispiele für die einbasigen Phenole
umfassen Phenol und Phenole jeweils mit einer linearen oder verzweigten
(langkettigen) Alkylgruppe, einer aliphatischen Polyestergruppe
und Phenole jeweils mit einer aromatischen Verbindung als ein Substituent.
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Spezielle
Beispiele sind Phenol, o-, m-, p-Cresol, p-tert.-Butylphenol, p-tert.-Amylphenol,
p-tert.-Octylphenol, p-Cumylphenol, p-Methoxyphenol, p-Phenylphenol,
Isooctylphenol und Monoalkylphenole mit einer linearen oder verzweigten
Alkylgruppe mit einer durchschnittlichen Kohlenstoffatomanzahl von
12 bis 25 in der ortho-, meta- oder para-Position, 9-(4-Hydroxyphenyl)-9-(4-methoxyphenyl)fluoren,
9-(4-Hydroxy-3-methylphenyl)-9-(4-hydroxy-3-methylphenyl)-9-(4-methoxy-3-methylphenyl)fluoren,
4-(1-Adamantyl)phenol und dergleichen. Von diesen sind p-tert.-Butylphenol,
p-Cumylphenol, p-tert.-Octylphenylphenol und Phenol bevorzugt.
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Verzweigungsmittel
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Als
Verzweigungsmittel bei der vorliegenden Erfindung können
Verbindungen mit 3 oder mehr funktionellen Gruppen verwendet werden,
wie 1,1,1-Tris(4-hydroxyphenyl)ethan; 4,4'-[1-[4-[1-(4-Hydroxyphenyl)-1-methylethyl]phenyl]ethyliden]bisphenol; α,α',α''-Tris(4-hydroxyphenyl)-1,3,5-triisopropylbenzol;
1-[α-Methyl-α-(4'-hydroxyphenyl)ethyl]-4-[α',α'-bis(4''-hydroxyphenyl)ethyl]benzol;
Phlorglycin, Trimellithsäure und Isatin-bis(o-cresol).
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Viskositätszahl des Polycarbonat-Copolymers
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Das
Polycarbonat-Copolymer, das bei dem erfindungsgemäßen
Lichtleitelement verwendet wird, besitzt eine Viskositätszahl
von 30 bis 70, d. h. 10 000 bis 28 000 bezüglich des Viskositätsmittels
des Molekulargewichts (Mv), bezogen auf Mv. Die Zusammensetzung
kann mechanisch-physikalische Eigenschaften und eine solche Fließfähigkeit
erfüllen, dass die Zusammensetzung in der Dicke reduziert
werden kann, sodass die Zusammensetzung beispielsweise zu einer
Lichtleitplatte großer Größe geformt
werden kann, solange das Copolymer eine Viskositätszahl
von 30 bis 70 aufweist.
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Die
Viskositätszahl ist ein Wert, der konform mit ISO
1628-4 (1999) gemessen wird.
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Verschiedene Additive
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Jedes
der verschiedenen Additive kann dem Polycarbonatharz-Copolymer,
das in der erfindungsgemäßen Lichtleitplatte verwendet
wird, in einer solchen Menge zugemischt werden, dass eine Wirkung
der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt wird. Beispiele
für die Additive umfassen Antioxidantien, wie ein sterisch
gehindertes Phenol-Antioxidans, ein Ester-Antioxidans, ein Phosphat-Antioxidans
und ein Amin-Antioxidans; UV-Absorber, wie Benzotriazol-UV-Absorber,
ein Benzophenon-UV-Absorber, ein Malonat-UV-Absorber und ein Oxalylanilid-UV-Absorber;
Lichtstabilisatoren, wie ein sterisch gehinderter Amin-Lichtstabilisator;
interne Gleitmittel, wie ein internes aliphatisches Carboxylat-Gleitmittel,
ein internes Paraffin-Gleitmittel, ein Silikonöl und ein
Polyethylenwachs; und Flammschutzmittel, Flammschutzhilfen, Farbmittel,
antistatische Mittel, Antiblockiermittel, Trennmittel und Schmiermittel,
in gemeinsamer Verwendung.
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Bei
Herstellung des erfindungsgemäßen Lichtleitelements
wird zuerst ein Formmaterial, das das Polycarbonat-Copolymer enthält,
hergestellt. Das Formmaterial kann durch Schmelzen und Verkneten
des Polycarbonat-Copolymers und eines jeden der verschiedenen Additive,
die wie gewünscht, verwendet werden mit bekannten Mitteln,
wie ein Bandmischer, eine Trommelschleuder, ein Henschel-Mischer,
ein Banbury-Mischer, ein Einschneckenextruder, ein Doppelschneckenextruder,
ein Co-Kneter oder ein Mehrschneckenextruder, hergestellt werden.
Eine angemessene Temperatur, bei der das Gemisch zur der Zeit des
Verknetens erhitzt wird, beträgt typischerweise 250 bis
320°C.
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Das
erfindungsgemäße Lichtleitelement kann hergestellt
werden, indem mit dem so hergestellten Formmaterial ein Spritzgießen,
beispielsweise unter den folgenden Bedingungen, durchgeführt
wird: eine Temperatur eines Zylinders einer Spritzgießmaschine
zur Verwendung beim Spritzgießen von etwa 240 bis 400°C oder
vorzugsweise von 280 bis 380°C und eine Temperatur einer
Düse der Formmaschine von etwa 60 bis 130°C.
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Das
erfindungsgemäße Lichtleitelement weist beispielsweise
eine Plattenform, eine Stangenform, eine Kugelform auf; von den
Formen ist eine Lichtleitplatte der Plattenform bevorzugt. Eine
Beleuchtungseinheit, beispielsweise einer Plattenform, einer Stangenform,
einer Kugelform kann aufgebaut werden, indem man das Lichtleitelement
Licht, beispielsweise von einer LED als Lichtquelle, leiten lässt.
Die Beleuchtungseinheit kann zweckmäßigerweise
als eine Beleuchtung in einem Rücklicht eines Flüssigkristallanzeigegeräts, eines
Fahrzeugs, eines Gehäuse- oder eines Innen- oder Konstruktionsteils
verwendet werden.
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Lichtleitplatte
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Die
Maße und die Form der Lichtleitplatte in dem erfindungsgemäßen
Lichtleitelement sind nicht besonders eingeschränkt, und
es ist ausreichend, dass eine flache Platte, eine gekrümmte
Platte oder dergleichen mit einer Dicke von etwa 0,1 bis 3 mm aus
der Zusammensetzung geformt wird. Das heißt, die Form der Lichtleitplatte
ist nicht notwendigerweise auf eine flache Plattenform beschränkt
und muss nur entsprechend gewählt werden, in Abhängigkeit
von dem Zweck und der Anwendung; beispielsweise kann die Lichtleitplatte eine
gekrümmte Platte mit der Wirkung einer Linse sein. Beispielsweise
kann die Lichtleitplatte von einer Struktur mit einem solchen keilförmigen
Abschnitt sein, dass die Dicke der Lichtleitplatte nach und nach
geringer wird, wenn der Abstand der Lichtleitplatte von der Lichtquelle
zunimmt. Alternativ kann die Lichtleitplatte von einer solchen Struktur
sein, dass die Frontfläche eines flächigen Leuchtkörpers
integral mit einem Anzeigeteil, der aus einem anderen Element geformt
ist, bereitgestellt wird.
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Ein
gleichmäßiger flächiger Leuchtkörper
kann durch Überführen eines Mikroprismas auf eine
oder auf beide von Front- und Rückfläche der Lichtleitplatte,
zur Bildung einer lichtstreuenden Schicht erhalten werden, unter
Verwendung eines Stempels zum Zeitpunkt des Pressformens der Platte
aus der Zusammensetzung.
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Das
oben erwähnte Mikroprisma, das nicht besonders eingeschränkt
ist, ist vorzugsweise V-förmig, konvex in Form eines umgekehrten
V oder halbkugelförmig. Zusätzlich besitzt das
Mikroprisma eine Höhe von vorzugsweise 10 bis 300 μm,
stärker bevorzugt von 20 bis 200 μm oder besonders
bevorzugt von 50 bis 100 μm.
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Es
sollte angemerkt werden, dass ein Punktmusterdrucken durchgeführt
werden kann, oder die Platte kann mit einem konischen Bohrer für
die Bildung der Lichtstreuschicht eingeschnitten werden.
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Erfindungsgemäß ist
auch eine Beleuchtungseinheit vorgesehen, die ein Lichtleitelement
und eine Lichtquelle einschließt.
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Beispielsweise
wird eine Beleuchtungseinheit, bestehend aus einem Oberflächenlichtquellenkörper vom
Kantentyp, wie ein Flüssigkristall-TV-Bildschirm, ein PC
oder ein Display durch Verbringen einer Lichtquelle an einen dicken
Teil einer keilförmigen Lichtleitplatte gebildet. Ein selbstleuchtender
Körper, wie eine Kaltkathodenröhre, ein LED oder
jede andere organische EL-Vorrichtung, sowie eine fluoreszierende
Lampe, können als die Lichtquelle verwendet werden. Wenn
die erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit für
ein Flüssigkristallanzeigegerät herangezogen wird,
kann die Weise, gemäß der die Einheit Licht emittiert,
entweder in der Weise eines Rücklichts oder eines Frontlichts
sein.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung kann ein dünnes Lichtleitelement,
wie eine Lichtleitplatte mit den folgenden Merkmalen, unter Verwendung
eines Polycarbonat-Copolymers mit einer speziellen Struktur bereitgestellt
werden: Das Element ist frei von Vergilbung aufgrund der Verschlechterung
durch Wärme des Copolymers als ein Harz und weist einen
guten Farbton und eine ausreichende Festigkeit auf. Zusätzlich
kann eine dünne Beleuchtungseinheit durch Kombinieren des
erfindungsgemäßen Lichtleitelements, wie eine
Lichtleitplatte, und einer Lichtquelle aufgebaut werden, und unter
Verwendung der Beleuchtungseinheit kann eine Reduktion in der Dicke
von beispielsweise einem Flüssigkeitskristallanzeigegerät
erreicht werden.
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Beispiele
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Als
Nächstes wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen
ausführlicher beschrieben. Die vorliegende Erfindung wird
allerdings keineswegs durch diese Beispiele eingeschränkt.
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Herstellungsbeispiel 1
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Schritt der Oligomersynthese
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Natriumdithionit
wurde in einer Konzentration von 2 000 ppm bezüglich Bisphenol
A (das im Folgenden als "BPA" abgekürzt werden kann) vorgelegt,
um später in 5,6 Masse-% wässriger Lösung
von Natriumhydroxid gelöst zu werden. BPA wurde in dem
Gemisch gelöst, sodass die Konzentration von BPA 13,5 Masse-% betrug.
Somit wurde eine wässrige Lösung von Natriumhydroxid
hergestellt, die BPA enthält.
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Die
wässrige Lösung von Natriumhydroxid, die BPA,
Methylenchlorid und Phosgen enthält, wurde kontinuierlich
durch einen Röhrenreaktor mit einem Innendurchmesser von
6 mm und einer Rohrlänge von 30 m bei Fließgeschwindigkeiten
von 40 l/h, 15 l/h bzw. 4,0 kg/h hindurch geleitet.
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Der
hier verwendete Röhrenreaktor besaß einen Mantelteil
auf der Basis eines doppelten Rohres, und die Temperatur, bei der
eine Reaktionsflüssigkeit abgegeben wurde, wurde bei 40°C
oder niedriger gehalten, indem Kühlwasser durch den Mantelteil
hindurchgeschickt wurde.
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Die
aus dem Röhrenreaktor ausgestoßene Reaktionsflüssigkeit
wurde kontinuierlich in einen Tankreaktor eingeleitet, mit einem
Prallblech mit einem pfeilförmigen Blatt und einen Innenvolumen
von 40 l. Weiterhin wurden der Flüssigkeit die wässrige
Lösung von Nariumhydroxid, die BPA enthielt, eine 25 Masse-%
wässrige Lösung von Natriumhydroxid, Wasser und
eine 1 Masse-% wässrige Lösung von Triethylamin
bei Fließgeschwindigkeiten von 2,8 l/h, 0,07 l/h, 17 l/h
bzw. 0,64 l/h zugesetzt, sodass eine Reaktion durchgeführt
wurde. Die Reaktionsflüssigkeit, die aus dem Tankreaktor
austrat, wurde kontinuierlich extrahiert und stehen gelassen, sodass
sich eine wässrige Phase abtrennte und entfernt wurde und
eine Methylenchloridphase gesammelt wurde.
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Ein
so erhaltenes Polycarbonatoligomer war in einer Konzentration von
320 g/l vorhanden und besaß eine Chlorformiatgruppe in
einer Konzentration von 0,75 Mol/l.
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Polymerisationsschritt
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15
Liter der obigen Oligomerlösung, 9,0 l Methylenchlorid,
191 g p-tert.-Butylphenol (im Folgenden als "PTBP" abgekürzt)
und 3,0 ml Triethylamin wurden in einem 50-l-Tankreaktor, ausgestattet
mit einem Prallblech, einem Paddelrührblatt und einem Kühlmantel,
vorgelegt. Während das Gemisch gerührt wurde,
wurde eine Kaliumhydroxidlösung, die Bisphenol M enthielt
(welches im Folgenden als "BPM" abgekürzt werden kann)
(Lösung, hergestellt durch Auflösen von 973 g
BPM in einer wässrigen Lösung, hergestellt durch
Auflösen von 520 g KOH und 1,9 g Natriumdithionit in 5,5
l Wasser), in das Gemisch abgegeben, sodass eine Reaktion zwischen
dem Polycarbonat-Oligomer und BPM 10 Minuten lang durchgeführt
wurde.
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Eine
wässrige Lösung von Natriumhydroxid, enthaltend
BPA (Lösung, hergestellt durch Auflösen von 513
g BPA in einer wässrigen Lösung, hergestellt durch
Auflösen von 306 g NaOH und 1,0 g Natriumdithionit in 4,5
l Wasser), wurde der Polymerflüssigkeit zugesetzt, und
das Gemisch wurde für 50 min einer Polymerisationsreaktion
unterzogen.
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Zur
Verdünnung wurden 10 Liter Methylenchlorid in das Gemisch
gegeben, und das Ganze wurde 10 min gerührt. Danach wurde
das Resultat in eine organische Phase, die Polycarbonat enthielt,
und eine wässrige Phase, die überschüssige
Mengen von BPA und NaOH enthielt, aufgetrennt, und die organische
Phase wurde isoliert.
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Eine
Lösung des Polycarbonat-Copolymers in Methylenchlorid,
die so erhalten wurde, wurde nacheinander mit einer wässrigen
Lösung von 0,03 Mol/l NaOH und 0,2 Mol/l Chlorwasserstoffsäure
gewaschen, wobei die wässrige Lösung und die Chlorwasserstoffsäure
jeweils ein Volumen entsprechend 15 Vol.-% des Volumens der Lösung
des Polycarbonat-Copolymers besaßen. Als Nächstes
wurde das Resultat wiederholt mit reinem Wasser gewaschen, bis eine
elektrische Leitfähigkeit in einer wässrigen Phase
nach dem Waschen zu 0,01 μS/m oder weniger wurde.
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Die
Lösung des Polycarbonat-Copolymers in Methylenchlorid,
die durch das Waschen erhalten wurde, wurde konzentriert und pulverisiert,
und die resultierenden Flocken wurden unter reduziertem Druck bei
100°C getrocknet.
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Das
Molverhältnis zwischen Wiederholungseinheiten, die sich
jeweils von BPM ableiteten, und Wiederholungseinheiten, die sich
jeweils von BPA ableiteten, in dem Copolymer, bestimmt durch NMR,
betrug 12:88.
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0,05
Masseteile eines Phosphor-Antioxidans (hergestellt durch ASAHI CORPORATION;
Marke ADEKASTAB PEP36) wurden in 100 Masseteile des Copolymers eingemischt,
und das Gemisch wurde mit einem Extruder von 40 mmφ mit
einer Entlüftung granuliert, während die Temperatur
des Copolymers als ein Harz auf 250°C eingestellt war,
wodurch Pellet (A) erhalten wurde.
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Herstellungsbeispiel 2
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Pellet
(B) wurde auf die gleiche Weise wie im Herstellungsbeispiel 1 erhalten,
außer dass die zugegebene Menge der wässrigen
Lösung von Kaliumhydroxid, die Bisphenol M enthielt, wie
nachstehend beschrieben geändert wurde; und die Zugabe
der wässrigen Lösung von Natriumhydroxid, enthaltend
Bisphenol A, nicht durchgeführt wurde.
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Das
Molverhältnis zwischen Wiederholungseinheiten, die sich
jeweils von Bisphenol M ableiteten, und Wiederholungseinheiten,
die sich jeweils Bisphenol A ableiteten, in dem Copolymer, bestimmt
durch NMR, betrug 22:78.
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(Wässrige Lösung von
Kaliumhydroxid, die Bisphenol M enthält)
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Eine
Lösung, die durch Auflösen von 1,738 g Bisphenol
M in einer wässrigen Lösung hergestellt wurde,
die durch Auflösen von 957 g KOH und 1,9 g Natriumdithionit
in 5,5 l Wasser hergestellt wurde.
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Herstellungsbeispiel 3
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Pellet
(C) wurde auf die gleiche Weise wie in Herstellungsbeispiel 2 erhalten,
außer dass die zugegebene Menge an PTBP von 191 g auf 160
g geändert wurde.
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Das
Molverhältnis zwischen Wiederholungseinheiten, die sich
jeweils von Bisphenol M ableiteten, und Wiederholungseinheiten,
die sich jeweils von Bisphenol A ableiteten, in dem Copolymer, bestimmt
durch NMR, betrug 22:78.
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Vergleichsherstellungsbeispiel 1
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0,05
Masseteile eines ADEKASTAB PEP36 [Marke, hergestellt von ASAHI CORPORATION]
wurden in 100 Masseteile eines Polycarbonatharzes bestehend nur
aus BPA und mit einer Viskositätszahl von 39,4 (TARFLON
FN1500, hergestellt von Idemitsu Kosan Co., Ltd.) eingemischt, und
das Gemisch wurde mit einem Extruder von 40 mmφ mit einer
Entlüftung granuliert, während die Temperatur
des Harzes auf 250°C eingestellt war, wodurch Pellet (D)
erhalten wurde.
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Vergleichsherstellungsbeispiel 2
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0,05
Masseteile ADEKASTAB PEP36 [Marke, hergestellt von ASAHI CORPORATION]
wurden in 100 Masseteile eines Polycarbonatharzes eingemischt, bestehend
nur aus BPA und mit einer Viskositätszahl von 44,0 (TARFLON
FN1600, hergestellt von Idemitsu Kosan Co., Ltd.), und das Gemisch
wurde mit einem Extruder von 40 mmφ mit einer Entlüftung
granuliert, während die Temperatur des Harzes auf 250°C
eingestellt war, wodurch Pellet (E) erhalten wurde.
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Beispiele 1 bis 4 und Vergleichsbeispiele
1 bis 3
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Die
in den Herstellungsbeispielen und den Vergleichsherstellungsbeispielen
erhaltenen Pellets (A) bis (E), die vorstehend beschrieben wurden,
wurden durch Spritzguss unter den folgenden Bedingungen zu Lichtleitplatten
geformt.
Spritzgießmaschine: SG100M-HP, hergestellt
von Sumitomo Heavy Industries, Ltd.
Form der Lichtleitplatte:
Eine Länge von 54 mm, eine Breite von 39 mm und eine Dicke
von 0,30 mm, 0,35 mm oder 0,50 mm
Prisma: V-förmig
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Bewertung
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(1) Viskositätszahl
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Die
Viskositätszahl einer Lichtleitplatte, die in jedem der
Beispiele und Vergleichsbeispiele erhalten wird, wurde konform mit ISO
1628-4 (1999) gemessen.
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(2) Messung der Chromatizität
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Messgerät:
Ein Kantentyp-Oberflächenlichtquelle, bei der eine reflektierende
Folie auf ihrer unteren Fläche und vier LED's an ihren
Enden angeordnet waren, wurde gebildet. Auf der Lichtquelle wurde
eine Lichtleitplatte angeordnet, sodass sich das Prismamuster der
Platte auf einer unteren Oberflächenseite befand. Eine
Diffusionsfolie und zwei Luminanz verbessernde Folien wurden nacheinander
auf das Resultat laminiert, wodurch ein flächiger Leuchtkörper
aufgebaut wurde.
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Eine
Spannung von 3,25 V pro LED wurde angelegt, sodass jede LED mit
einem Stromwert von 10 mA erleuchtet wurde. Die Chromatizitätsunterschiede
(x, y) wurden aus dem Unterschied zwischen dem gemessenen Wert der
Chromatizität an einer Stelle in einem Abstand von 5 mm
von einer Seite gegenüber zu einer Seite, auf die Licht
einfiel, und dem gemessene Wert der Chromatizität an einer
Stelle in einem Abstand von 5 mm von der Seite, auf die Licht einfiel,
gemessen. Die Chromatizitätsunterschiede sind vorzugsweise gering,
da der Chromatizitätsunterschied zwischen dem Teil gegenüber
dem Teil, auf den Licht einfällt, und dem Teil, auf den
Licht einfällt, klein wird. Die Chromatizitätsmessung
wurde mit einer Eye Scale 3 als ein Luminanz/Chromatizitätsmessgerät
durchgeführt.
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Tabelle
1 fasst die Ergebnisse der Bewertung zusammen.
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Wie
in Tabelle 1 gezeigt, ergeben die Ergebnisse der Beispiele auf der
Grundlage der erfindungsgemäßen Polycarbonatharz-Zusammensetzung,
dass die Zusammensetzung durch Spritzguss mit besserer Fließfähigkeit
bei einer niedrigeren Zylindertemperatur und bei einer niedrigeren
Injektionsgeschwindigkeit als diejenigen in dem Fall, wobei nur
ein aromatisches PC auf der Grundlage von BPA verwendet wird, zu
einer Platte so dünn wie 0,30 mm geformt werden kann. Zusätzlich
haben die Lichtleitplatten der Beispiele jeweils eine solche hohe
Leistung wie nachstehend beschrieben: Jede Platte besitzt Chromatizitätsunterschiede
jeweils von so klein wie 0,01 oder weniger.
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Industrielle Anwendungsmöglichkeit
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Erfindungsgemäß kann
ein dünnes Lichtleitelement, wie eine Lichtleitplatte,
mit den folgenden Merkmalen unter Verwendung eines Polycarbonat-Copolymers
mit einer speziellen Struktur erhalten werden: das Element ist frei
von Vergilbung aufgrund der Verschlechterung durch Wärme
des Copolymers als ein Harz und weist einen guten Farbton und eine
ausreichende Festigkeit auf.
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Durch
Kombinieren eines solchen Lichtleitelements und einer Lichtquelle
kann eine dünne Beleuchtungseinheit aufgebaut und zweckmäßigerweise
beispielsweise als ein Beleuchtungsteil oder Bauteil in dem Rücklicht
eines dünnen Flüssigkristallanzeigegerätes,
in einem Fahrzeug, in einem Gehäuse oder in einem Inneren
eingesetzt werden.
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Zusammenfassung
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Offenbart
ist ein Lichtleitelement, das ein Polycarbonat-Copolymer mit einer
Wiederholungseinheit, die durch die Formel (I) repräsentiert
ist, und einer Wiederholungseinheit, die durch die Formel (II) repräsentiert ist,
umfasst, das dünn ist und das frei ist von Verschlechterung
durch Wärme (Vergilben) oder Verschlechterung seiner Eigenschaften
durch die Erzeugung eines Gases, wie eine Lichtleitplatte, die aus
einem Polycarbonatmaterial gebildet ist. Ebenfalls offenbart ist
eine Beleuchtungseinheit unter Verwendung des Lichtleitelements.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 11-158364
A [0010]
- - JP 2005-60628 A [0010]
- - JP 63-89539 A [0010]
- - JP 2003-192780 A [0010]
- - JP 2003-96179 A [0010]
- - JP 2002-348367 A [0010]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - ISO 1628-4
(1999) [0028]
- - ISO 1628-4 (1999) [0061]
(R repräsentiert H oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen.)
