JP2005298710A - 光拡散性樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 (A)芳香族ポリカーボネート樹脂100質量部に対し、(B)アクリル系樹脂0.01〜1質量部及び(C)光拡散剤0.01〜10質量部を配合してなることを特徴とする光拡散性樹脂組成物である。
【選択図】 なし
Description
特に明るさが求められるTVに搭載される直下型バックライト用の光拡散板(肉厚1〜3mmt)は、20インチ程度の画面サイズのものは、アクリル樹脂製が主流である。
しかしながら、アクリル樹脂は、耐熱性が低く吸湿性が高いために、寸法安定性に劣り、結果として、大画面サイズのものは反り変形が生じるという問題点がある。
従って、最近では、耐熱性、吸湿性の点でアクリル樹脂よりも優れるポリカーボネート樹脂が光拡散板のマトリックス樹脂として用いられ、その需要が拡大しつつある。
しかしながら、マトリックスに用いる透明性樹脂としてポリカーボネート樹脂を用いたものは、アクリル樹脂に比較して、耐熱性、衝撃強さ及び吸湿性に優れるが、ポリカーボネート樹脂自体の透明性がアクリル樹脂よりも劣るため、光拡散剤を配合した場合に、光拡散の結果得られる拡散光は色調が黄色く、明るさが低下するという欠点があった。
即ち、ポリカーボネート樹脂製の光拡散板は、光が散乱を繰り返す(多重散乱)ことで、アクリル樹脂よりも短波長側の光の吸収が大きく、拡散光が長波長側にシフトするという欠点があり、拡散光の輝度及び色相の低下が大きく、その導光性の改良が要望されている。
1.(A)芳香族ポリカーボネート樹脂100質量部に対し、(B)アクリル系樹脂0.01〜1質量部及び(C)光拡散剤0.01〜10質量部を配合してなることを特徴とする光拡散性樹脂組成物、
2.(A)成分100質量部に対して、更に、(D)リン系安定化剤0.001〜0.5質量部を配合してなることを特徴とする上記1に記載の光拡散性樹脂組成物、
3.(A)成分100質量部に対して、更に、(E)(A)成分との屈折率の差が0.1以下のオルガノポリシロキサン0.01〜1質量部を配合してなることを特徴とする上記1又は2に記載の光拡散性樹脂組成物、
4.(A)成分100質量部に対して、更に、(F)脂環式エポキシ化合物0.001〜1質量部を配合してなることを特徴とする上記1〜3のいずれかに記載の光拡散性樹脂組成物、
5.(B)成分の粘度平均分子量が、1000〜200000であることを特徴とする上記1〜4のいずれかに記載の光拡散性樹脂組成物、
6.(C)成分が、架橋ポリメチルメタクリレート樹脂粒子、シリコーン樹脂粒子、ポリオルガノシルセスキオキサン粒子、シリカ粒子、石英粒子、シリカ繊維、石英繊維、ガラス繊維から選ばれた1種又は2種以上の組合わせであることを特徴とする上記1〜5のいずれかに記載の光拡散性樹脂組成物、
7.(C)成分の平均粒子径が、1〜200μmであることを特徴とする上記1〜6のいずれかに記載の光拡散性樹脂組成物、
8.(D)成分が、リン酸エステル化合物及び/又は芳香族ホスフィン化合物であることを特徴とする上記1〜7のいずれかに記載の光拡散性樹脂組成物
に関するものである。
1.光拡散性樹脂組成物の各成分及びその配合量
(1)芳香族ポリカーボネート樹脂〔(A)成分〕
本発明の光拡散性樹脂組成物において、(A)成分として用いられる芳香族ポリカーボネート樹脂としては、慣用された製造方法、即ち、通常、二価フェノールとホスゲン又は炭酸エステル化合物等のポリカーボネート前駆体とを反応させることにより製造したものを挙げることができる。
具体的には、例えば、塩化メチレンなどの溶媒中において、公知の酸受容体や分子量調節剤の存在下、更に、必要により分岐剤を添加し、二価フェノールとホスゲンのようなカーボネート前駆体との反応により、又は二価フェノールとジフェニルカーボネートのようなカーボネート前駆体とのエステル交換反応などによって製造されたものである。
ビスフェノールA以外のビスフェノールとしては、例えば、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン;1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン;2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン;2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)オクタン;2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フェニルメタン;2,2−ビス(4−ヒドロキシ−1−メチルフェニル)プロパン;ビス(4−ヒドロキシフェニル)ナフチルメタン;1,1−ビス(4−ヒドロキシ−t−ブチルフェニル)プロパン;2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−ブロモフェニル)プロパン;2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−テトラメチルフェニル)プロパン;2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−クロロフェニル)プロパン;2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−テトラクロロフェニル)プロパン;2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−テトラブロモフェニル)プロパン等のビス(ヒドロキシアリール)アルカン類、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロペンタン;1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン;1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン等のビス(ヒドロキシアリール)シクロアルカン類、4,4'−ジヒドロキシフェニルエーテル;4,4'−ジヒドロキシ−3,3'−ジメチルフェニルエーテル等のジヒドロキシアリールエーテル類、4,4'−ジヒドロキシジフェニルスルフィド;4,4'−ジヒドロキシ−3,3'−ジメチルジフェニルスルフィド等のジヒドロキシジアリールスルフィド類、4,4'−ジヒドロキシジフェニルスルホキシド;4,4'−ジヒドロキシ−3,3'−ジメチルジフェニルスルホキシド等のジヒドロキシジアリールスルホキシド類、4,4'−ジヒドロキシジフェニルスルホン;4,4'−ジヒドロキシ−3,3'−ジメチルジフェニルスルホン等のジヒドロキシジアリールスルホン類、4,4'−ジヒロキシジフェニルなどのジヒドロキシジフェニル類などが挙げられる。
これらの二価フェノールは、それぞれ単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
分子量調整剤としては、通常、芳香族ポリカーボネート樹脂の重合に用いられるものなら、各種のものを用いることができる。
具体的には、一価フェノールとして、例えば、フェノール,o−n−ブチルフェノール,m−n−ブチルフェノール,p−n−ブチルフェノール,o−イソブチルフェノール,m−イソブチルフェノール,p−イソブチルフェノール,o−t−ブチルフェノール,m−t−ブチルフェノール,p−t−ブチルフェノール,o−n−ペンチルフェノール,m−n−ペンチルフェノール,p−n−ペンチルフェノール,o−n−ヘキシルフェノール,m−n−ヘキシルフェノール,p−n−ヘキシルフェノール,p−t−オクチルフェノール,o−シクロヘキシルフェノール,m−シクロヘキシルフェノール,p−シクロヘキシルフェノール,o−フェニルフェノール,m−フェニルフェノール,p−フェニルフェノール,o−n−ノニルフェノール,m−ノニルフェノール,p−n−ノニルフェノール,o−クミルフェノール,m−クミルフェノール,p−クミルフェノール,o−ナフチルフェノール,m−ナフチルフェノール,p−ナフチルフェノール;2,5−ジ−t−ブチルフェノール;2,4−ジ−t−ブチルフェノール;3,5−ジ−t−ブチルフェノール;2,5−ジクミルフェノール;3,5−ジクミルフェノール;p−クレゾール,ブロモフェノール,トリブロモフェノールなどが挙げられる。
これらの一価フェノールのなかでは、p−t−ブチルフェノール,p−クミルフェノール,p−フェニルフェノールなどが好ましく用いられる。
本発明で用いられる芳香族ポリカーボネート樹脂は、通常、粘度平均分子量が10,000〜100,000のものが好ましく、より好ましくは15,000〜40,000である。
本発明で用いられるアクリル系樹脂は、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル及びそれらの誘導体のモノマー単位を繰り返し単位として含むポリマーをいい、単独重合体又はスチレン、ブタジエン等との共重合体がある。
具体的には、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸メチル(PMMA),ポリアクリロニトリル、アクリル酸エチル−アクリル酸2−クロロエチル共重合体、アクリル酸n−ブチル−アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体等が挙げられる。
なかでも、特に、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)を好適に用いることができる。
アクリル系樹脂の粘度平均分子量は、通常、1000〜200000であり、好ましくは、20000〜100000である。
粘度平均分子量が上記範囲内であると、マトリックスである芳香族ポリカーボネート樹脂への相溶性が優れている。
本発明に用いられるアクリル系樹脂は、芳香族ポリカーボネート樹脂100質量部に対し、通常、0.01〜1質量部、好ましくは0.05〜0.5質量部、より好ましくは0.1〜0.3質量部配合される。
アクリル系樹脂の配合量が0.01質量部以上であると、マトリックスである芳香族ポリカーボネート樹脂の導光性が良好となり、結果として輝度が向上する。
また、配合量が1質量部以下であると、アクリル系樹脂成分の相分離が起こらず、白濁しないため、ママトリックスである芳香族ポリカーボネート樹脂の導光性が低下せず、結果として輝度が向上する。
本発明で用いられる光拡散剤は、光学的に透明で、かつ芳香族ポリカーボネート樹脂とは異なる屈折率を有するものである。
光拡散剤の具体例としては、架橋ポリメチルメタクリレート樹脂粒子、シリコーン樹脂粒子、ポリオルガノシルセスキオキサン粒子、シリカ粒子、石英粒子、シリカ繊維、石英繊維及びガラス繊維等が挙げられ、なかでも、架橋ポリメチルメタクリレート樹脂粒子、シリコーン樹脂粒子、ポリオルガノシルセスキオキサン粒子、シリカ粒子及び石英粒子を好適に用いることができる。
これらの光拡散剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明に用いられる光拡散剤は、芳香族ポリカーボネート樹脂100質量部に対し、0.01〜10質量部、好ましくは0.05〜8質量部、より好ましくは0.1〜6質量部配合される。
光拡散剤の配合量が0.01質量部以上であると、光拡散性が発現し、輝度が上昇する。
また、配合量が10質量部以下であると、光拡散性が過剰とならず、輝度が低下することがない。
光拡散剤の平均粒径は、通常、1〜200μm、好ましくは1〜150μm、より好ましくは20〜100μmである。
(4)リン系安定化剤〔(D)成分〕
本発明に用いられるリン系安定化剤としては、リン酸系化合物及び/又は芳香族ホスフィン化合物が挙げられる。
リン酸系化合物としては、亜リン酸、リン酸、亜ホスホン酸、ホスホン酸及びこれらのエステル等が挙げられ、具体的には、トリフェニルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、トリデシルホスファイト、トリオクチルホスファイト、トリオクタデシルホスファイト、ジデシルモノフェニルホスファイト、ジオクチルモノフェニルホスファイト、ジイソプロピルモノフェニルホスファイト、モノブチルジフェニルホスファイト、モノデシルジフェニルホスファイト、モノオクチルジフェニルホスファイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、2,2−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)オクチルホスファイト、ビス(ノニルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、トリブチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリメチルホスフェート、トリフェニルホスフェート、ジフェニルモノオルソキセニルホスフェート、ジブチルホスフェート、ジオクチルホスフェート、ジイソプロピルホスフェート、4,4'−ビフェニレンジホスホスフィン酸テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)、ベンゼンホスホン酸ジメチル、ベンゼンホスホン酸ジエチル、ベンゼンホスホン酸ジプロピル等が挙げられる。
トリスノニルフェニルホスファイト、トリメチルホスフェート、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト及びベンゼンホスホン酸ジメチルが好ましい。
P−(X)3 (1)
(式中、Xは炭化水素基であり、少なくともその1つは置換基を有していてもよい炭素数6〜18のアリール基である。)
で表わされるアリールホスフィン化合物が挙げられる。
一般式(1)のアリールホスフィン化合物としては、例えば、トリフェニルホスフィン、ジフェニルブチルホスフィン、ジフェニルオクタデシルホスフィン、トリス−(p−トリル)ホスフィン、トリス−(p−ノニルフェニル)ホスフィン、トリス−(ナフチル)ホスフィン、ジフェニル−(ヒドロキシメチル)−ホスフィン、ジフェニル−(アセトキシメチル)−ホスフィン、ジフェニル−(β−エチルカルボキシエチル)−ホスフィン、トリス−(p−クロロフェニル)ホスフィン、トリス−(p−フルオロフェニル)ホスフィン、ジフェニルベンジルホスフィン、ジフェニル−β−シアノエチルホスフィン、ジフェニル−(p−ヒドロキシフェニル)−ホスフィン、ジフェニル−1,4−ジヒドロキシフェニル−2−ホスフィン、フェニルナフチルベンジルホスフィン等が挙げられる。
なかでも、特にトリフェニルホスフィンを好適に用いることができる。
上記リン系安定化剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明で用いられるリン系安定化剤の配合量は、芳香族ポリカーボネート樹脂100質量部に対し、通常0.001〜0.5質量部、好ましくは0.005〜0.3質量部、より好ましくは0.01〜0.1質量部である。
リン系安定化剤の配合量が上記範囲内であると、成形時の熱安定性が向上する。
本発明に用いられるオルガノポリシロキサンは、フェニル基、ジフェニル基、ビニル基、アルコキシ基の中から選ばれる少なくとも一種の基を有し、例えば、シリコーン系化合物にフェニル基、ジフェニル基、ビニル基、アルコキシ基の中から選ばれる少なくとも一種の基を導入した反応性シリコーン系化合物(オルガノシロキサン等)等である。
好ましいオルガノポリシロキサンとしては、フェニル基及び/又はジフェニル基、ビニル基及び/又はアルコキシ基を有するオルガノポリシロキサンが挙げられる。
本発明に用いられるオルガノポリシロキサンは、(A)芳香族ポリカーボネート樹脂との屈折率の差が0.1以下、好ましくは0.09以下、より好ましくは0.08以下である。
本発明に用いられるオルガノポリシロキサンの配合量は、芳香族ポリカーボネート樹脂100質量部に対し、通常、0.01〜1質量部、好ましくは0.02〜0.8質量部、より好ましくは0.03〜0.3質量部配合される。
オルガノポリシロキサンの配合量が上記範囲内であると、成形時の熱安定性が向上する。
本発明に用いられる脂環式エポキシ化合物は、脂環式エポキシ基、即ち、脂肪族環内のエチレン結合に酸素1原子が付加したエポキシ基をもつ環状脂肪族化合物を意味し、具体的には式(2)〜(11)で表される化合物が好適に用いられる。
脂環式エポキシ化合物の配合量は、芳香族ポリカーボネート系樹脂100質量部に対し、0.001〜1質量部、好ましくは0.005〜0.8質量部、より好ましくは0.01〜0.5質量部配合される。
脂環式エポキシ化合物の配合量が上記範囲内であると、耐スチーム性が向上する。
上記各成分の配合及び混練法については、特に制限はなく、通常用いられる方法で行うことができる。
例えば、リボンブレンダー、ヘンシェルミキサー、バンバリーミキサー、ドラムタンブラー、単軸スクリュー押出機、2軸スクリュー押出機、コニーダ、多軸スクリュー押出機等により行なうことができる。
混練に際しての加熱温度は、通常、280〜320℃が適当である。
光学部品としては、例えば、光拡散板、光学レンズ及び導光板、街路灯カバー、車両及び建材用合わせガラス等が挙げられる。
(A)芳香族ポリカーボネート(PC)樹脂
1.タフロンFN1500A〔商品名,出光石油化学(株)製,粘度平均分子量15000、屈折率1.585〕
2.タフロンFN2200A〔商品名,出光石油化学(株)製,粘度平均分子量22000、屈折率1.585〕
また、粘度平均分子量Mvは、ウベローデ型粘度管にて、20℃におけるメチレンクロライド溶液の極限粘度[η]を測定し、下記の関係式により計算した。
[η]=1.23×10-5Mv0.83
(B)アクリル系樹脂
1.熱可塑性ポリメチルメタクリレート樹脂(PMMA):ダイアナールBR87〔商品名,三菱レーヨン(株)製,粘度平均分子量40000〕
2.熱可塑性ポリメチルメタクリレート樹脂(PMMA):スミペックMHF〔商品名,住友化学(株)製,粘度平均分子量200000〕
分子量は、オストワルド型粘度管にて、25℃におけるクロロホルム溶液の極限粘度[η]を測定し、次の関係式により平均重合度PAを求め、計算した。
logPA=1.613log([η]×104/8.29)
(C)光拡散剤
1.架橋アクリル樹脂ビーズ1:テクノポリマーMBX−20〔商品名,積水化成品工業(株)製,平均粒子径20μm〕
2.架橋シリコーン樹脂1:トレフィルR900〔商品名,東レダウコーニングシリコーン(株)製,不定形、平均粒子径20μm〕
3.ポリオルガノシルセスキオキサン樹脂:トスパール145〔商品名,(株)東芝製,球状、平均粒子径4.5μm〕
4.架橋ジメチルシロキサン樹脂:KMP598〔商品名,信越化学(株)製,球状、平均粒子径13μm〕
5.架橋ジメチルシロキサン樹脂:X−52−875〔商品名,信越化学(株)製,不定形、平均粒子径40μm〕
1.トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト:イルガフォス168〔商品名,チバスペシャリティ・ケミカルズ社製〕
2.ビス(2,6−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジ−ホスファイト:アデカスタブPFP36〔商品名,旭電化工業(株)製〕
3.トリフェニルホスフィン:JC−263〔商品名,城北化学工業(株)製〕
(E)オルガノポリシロキサン
1.ジフェニル基、ビニル基、メトキシ基を有するオルガノポリシロキサン化合物:KR−511〔商品名,信越化学(株)製,屈折率1.518〕
2.フェニル基、ビニル基、メトキシ基を有するオルガノポリシロキサン化合物:KR−219〔商品名,信越化学(株)製,屈折率1.510〕
(F)脂環式エポキシ化合物
1.脂環式エポキシ化合物:セロキサイド2021P〔商品名,ダイセル化学(株)製、式(2)の化合物〕
2.アクリル基を有する脂環式エポキシ化合物:M100〔商品名,ダイセル化学(株)製、式(3)のRがメチル基である化合物〕
(G)市販光拡散板
1.ポリカーボネート(PC)樹脂ベース製光拡散板〔帝人化成(株)製〕
2.ポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂ベース製光拡散板〔旭化成(株)製〕
1.平均輝度:ルミラー(東レ製E60L)上に1mmのギャップを設けて冷陰極管を配置し、この冷陰極管上12mmの光源間距離を置いて評価用成形体又は市販光拡散板を設置し、更に光拡散フィルム(恵和商工社製)1枚を光拡散板の上に積層して、光源直上の位置での光拡散光(出射光)の平均輝度(cd/m2)を色彩色差計(ミノルタカメラ社製、LS-110)で測定した。
2.拡散光の色調:ルミラー(東レ製E60L)上に1mmのギャップを設けて冷陰極管を配置し、この冷陰極管上12mmの光源間距離を置いて評価用成形体又は市販光拡散板を設置し、更に光拡散フィルム(恵和商工社製)1枚を光拡散板の上に積層して、光源直上の位置での拡散光の色調(YI値;JIS−K−7105に準拠した。)を色彩色差計〔マクベス社製MS2020プラス(F光源10度視野;J透過法)〕にて測定した。
3.成形時の熱安定性:評価用成形体外観を目視で観察した。
評価は、◎(無色透明、シルバーの発生なし)、△(やや黄変、シルバーの発生あり)の2段階で行なった。
4.耐スチーム性:評価用成形体を、耐スチーム試験機(平山製作所社製)槽内に入れ、120℃の飽和水蒸気下に50時間暴露し、外観の変化を目視観察した。
評価は、◎(変化なし)、○(白濁なし、クレーズのみ発生)、△(白濁)の3段階で行なった。
表1に示す割合で各成分を混合後、単軸押出機(口径40mmφ)を用い、スクリュー回転数100rpm、温度280℃で混練し、ペレット化した。
このペレットを射出成形機にて、成形温度300℃、金型温度100℃の条件で評価用成形体(14mm角×3mmt)を作製し、各評価を行なった。
評価結果を表1に示す。
Claims (8)
- (A)芳香族ポリカーボネート樹脂100質量部に対し、(B)アクリル系樹脂0.01〜1質量部及び(C)光拡散剤0.01〜10質量部を配合してなることを特徴とする光拡散性樹脂組成物。
- (A)成分100質量部に対して、更に、(D)リン系安定化剤0.001〜0.5質量部を配合してなることを特徴とする請求項1に記載の光拡散性樹脂組成物。
- (A)成分100質量部に対して、更に、(E)(A)成分との屈折率の差が0.1以下のオルガノポリシロキサン0.01〜1質量部を配合してなることを特徴とする請求項1又は2に記載の光拡散性樹脂組成物。
- (A)成分100質量部に対して、更に、(F)脂環式エポキシ化合物0.001〜1質量部を配合してなることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光拡散性樹脂組成物。
- (B)成分の粘度平均分子量が、1000〜200000であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の光拡散性樹脂組成物。
- (C)成分が、架橋ポリメチルメタクリレート樹脂粒子、シリコーン樹脂粒子、ポリオルガノシルセスキオキサン粒子、シリカ粒子、石英粒子、シリカ繊維、石英繊維、ガラス繊維から選ばれた1種又は2種以上の組合わせであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の光拡散性樹脂組成物。
- (C)成分の平均粒子径が、1〜200μmであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の光拡散性樹脂組成物。
- (D)成分が、リン酸エステル化合物及び/又は芳香族ホスフィン化合物であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の光拡散性樹脂組成物。
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