JP2010031219A - ポリカーボネート樹脂組成物及びそれからなる光学用成形品 - Google Patents

Abstract

【構成】ポリカーボネート樹脂（Ａ）９７〜９９．９５重量％および重量平均分子量が１０００〜１８０００であるポリスチレン樹脂（Ｂ）０．０５〜３重量％からなる樹脂成分１００重量部、リン系酸化防止剤（Ｃ）および／またはフェノール系酸化防止剤（Ｄ）０．０２〜２重量部からなることを特徴とするポリカーボネート樹脂組成物、およびそれからなる光学用成形部品。
【効果】本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、輝度、光線透過率、機械的性質、耐熱性及び色相安定性に優れているため、薄型（厚さ０．３ｍｍ程度）の導光板の成形加工においても色相が変化したり、樹脂そのものが劣化したりすることがなく、工業的利用価値が極めて高いものである。
【選択図】 なし

Description

本発明は、耐熱性、機械的強度等を損なうことなく、更に、白濁や光線透過率の低下がなく、色相ならびに輝度の良好なポリカーボネート樹脂組成物、ならびにこれを成形してなる導光板、面発光体材料、銘板等の光学用成形品に関する。

液晶表示装置には、薄型化、軽量化、省電力化、高輝度・高精細化の要求に対処するために面状光源装置が組み込まれている。この面状光源装置には、一面が一様な傾斜の傾斜面を有する楔型断面の導光板が備えられている。また、高輝度を得るために上記の傾斜面にプリズム形状の凹凸パターンを形成して光散乱機能を付与する提案もなされている（特許文献１）。

導光板は、一般に熱可塑性樹脂の射出成形によって得られ、上記の凹凸パターンは、金型表面に形成された凹凸パターンの転写によって付与される。従来、導光板はポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等の材料から成形されてきた。しかし、パーソナルコンピュータ、携帯電話、ＰＤＡ等の機器内部で発生する熱が大きくなる傾向にあり、また機器の軽薄短小化に対応するために、使用される熱可塑性樹脂には耐熱性が高く、かつ機械的強度も高い樹脂が求められており、ＰＭＭＡからポリカーボネート樹脂に置き換えられつつある。

ポリカーボネート樹脂は、ＰＭＭＡと比較して、機械的性質、熱的性質、電気的性質には優れるが、光線透過率の面ではやや劣る。従って、ポリカーボネート樹脂製導光板を使用した面状光源装置の場合には、ＰＭＭＡと比べて輝度が低下するという問題があった。

従来から、ポリカーボネート樹脂製導光板における輝度を高める方法が幾つか提案されている。

特許文献２では、蛍光増白剤とビーズ状架橋アクリル樹脂を併用し、蛍光増白剤により輝度を向上し、ビーズ状架橋アクリル微粒子により輝度のむらを少なくする方法が、特許文献３では、アクリル樹脂および脂環式エポキシ樹脂を添加することにより光線透過率および輝度を向上させる方法が、特許文献４では、コポリエステルカーボネートを導入して凹凸パターンの転写を向上させることにより輝度を向上させる方法が提案されている。

しかしながら、特許文献２の方法では、部分的に輝度は向上するが、ビーズ状架橋アクリル樹脂や蛍光増白剤の添加により光線透過率が低下するため、導光板の光源より遠い部分の輝度の低下が大きく、均一な輝度を得ることが出来ないという問題があった。特許文献３の方法では、アクリル樹脂の添加により色相は良好になるが、白濁するために光線透過率および輝度を上げることが出来ず、脂環式エポキシ樹脂を添加することにより透過率が向上する可能性はあるが、色相の改善効果は認められないという問題があった。特許文献４の方法の場合、流動性や転写性の改善効果は期待できるものの、耐熱性が低下するという欠点があった。

特開平１０−５５７１２号公報 特開平９−２０８６０号公報 特開平１１−１５８３６４号公報 特開２００１−２１５３３６号公報

本発明は、ポリカーボネート樹脂本来の特性、すなわち耐熱性、機械的強度等を損なうことなく、更に、白濁や光線透過率の低下がなく、色相ならびに輝度の良好なポリカーボネート樹脂組成物、ならびにこれを成形してなる導光板、面発光体材料、銘板等の光学用成形品を提供するものである。

本発明者らは、かかる課題を解決するために鋭意検討を行った結果、ポリカーボネート樹脂にポリスチレン樹脂および特定の酸化防止剤を含有させることにより、白濁や光線透過率の低下が無く、色相ならびに輝度の良好な導光板等の光学用成形品が得られることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、ポリカーボネート樹脂（Ａ）９７〜９９．９５重量％および重量平均分子量が１０００〜１８０００であるポリスチレン樹脂（Ｂ）０．０５〜３重量％からなる樹脂成分１００重量部、リン系酸化防止剤（Ｃ）および／またはフェノール系酸化防止剤（Ｄ）０．０２〜２重量部からなることを特徴とするポリカーボネート樹脂組成物、ならびにそれからなる導光板等の光学用成形品に関する。

本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、輝度、光線透過率、機械的性質、耐熱性及び色相安定性に優れているため、薄型（厚さ０．３ｍｍ程度）の導光板の成形加工においても色相が変化したり、樹脂そのものが劣化したりすることがなく、工業的利用価値が極めて高いものである。

本発明にて使用されるポリカーボネート樹脂（Ａ）は、種々のジヒドロキシジアリール化合物とホスゲンとを反応させるホスゲン法、又はジヒドロキシジアリール化合物とジフェニルカーボネートなどの炭酸エステルとを反応させるエステル交換法によって得られる重合体であり、代表的なものとしては、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン（ビスフェノールＡ）から製造されたポリカーボネート樹脂が挙げられる。

上記ジヒドロキシジアリール化合物としては、ビスフェノールＡの他に、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、ビス（４−ヒドロキシフェニル）フェニルメタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル−３−メチルフェニル）プロパン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−３−第三ブチルフェニル）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−ジブロモフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジクロロフェニル）プロパンのようなビス（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）シクロヘキサンのようなビス（ヒドロキシアリール）シクロアルカン類、４，４′−ジヒドロキシジフェニルエーテル、４，４′−ジヒドロキシ−３，３′−ジメチルジフェニルエーテルのようなジヒドロキシジ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のような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のような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のようなジヒドロキシジアリールスルホン類等が挙げられる。

これらは、単独又は２種類以上混合して使用される。これらの他に、ピペラジン、ジピペリジルハイドロキノン、レゾルシン、４，４′−ジヒドロキシジフェニル等を混合して使用してもよい。

さらに、上記のジヒドロキシアリール化合物と以下に示すような３価以上のフェノール化合物を混合使用してもよい。
３価以上のフェノールとしてはフロログルシン、４，６−ジメチル−２，４，６−トリ−（４−ヒドロキシフェニル）−ヘプテン、２，４，６−ジメチル−２，４，６−トリ−（４−ヒドロキシフェニル）−ヘプタン、１，３，５−トリ−（４−ヒドロキシフェニル）−ベンゾール、１，１，１−トリ−（４−ヒドロキシフェニル）−エタン及び２，２−ビス−［４，４−（４，４′−ジヒドロキシジフェニル）−シクロヘキシル］−プロパンなどが挙げられる。

ポリカーボネート樹脂（Ａ）の粘度平均分子量は、通常１００００〜１０００００、好ましくは１２０００〜２５０００、さらに好ましくは１２０００〜１８０００である。かかるポリカーボネート樹脂を製造するに際し、分子量調節剤、触媒等を必要に応じて使用することができる。

本発明にて使用されるポリスチレン樹脂（Ｂ）の重量平均分子量は、１０００〜１８０００である。ポリスチレン樹脂（Ｂ）の重量平均分子量が１０００未満の場合には光線透過率に劣り、また重量平均分子量が１８０００を超える場合は光線透過率および曇化率に劣るので、好ましくはない。より好ましくは、１５００〜１００００、さらに好ましくは２０００〜４０００の範囲である。

ポリスチレン樹脂（Ｂ）の組成比は、（Ａ）および（Ｂ）からなる樹脂成分に基づいて０．０５〜３重量％であるが、好ましくは０．１〜１重量％である。ポリスチレン樹脂（Ｂ）の組成比が０．０５重量％未満であると光線透過率および輝度の向上が期待できない。また、当該組成比が３重量％をこえると光線透過率が低下し、曇価率が増加するため好ましくない。

商業的に入手可能なポリスチレン樹脂（Ｂ）としては、ＢＡＳＦ社製ＪＯＮＣＲＹＬ ＡＤＦ−１３００があげられる。

本発明にて使用されるリン系酸化防止剤（Ｃ）および／またはフェノール系酸化防止剤（Ｄ）としては、次の化合物が挙げられる。
リン系酸化防止剤（Ｃ）としては、下記一般式１、２および３で表わされる化合物のうち１種またはそれ以上からなるものが挙げられる。
一般式１

（一般式１において、Ｒ１〜４は炭素数１〜２０のアルキル基、またはアルキル基で
置換されてもよいアリール基を示す。）
一般式２

（一般式２において、Ｒ５、Ｒ６は炭素数１〜２０のアルキル基、またはアルキル基で置換されてもよいアリール基を、ａ、ｂは整数０〜３を示す。）
一般式３

（一般式３において、Ｒ７は炭素数１〜２０のアルキル基、またはアルキル基で置換されてもよいアリール基を、ｃは０〜３の整数を示す。）

一般式１の化合物としてはクラリアントジャパン社製サンドスタブＰ−ＥＰＱが、一般式２の化合物としてはアデカ社製アデカスタブＰＥＰ−３６が、また、一般式３の化合物としては住友化学社製スミライザーＰ−１６８が商業的に入手可能なものとして挙げられる。

また、フェノール系酸化防止剤（Ｄ）としては、下記一般式４の化合物が挙げられる。一般式４

（一般式４において、Ｒ８は炭素数１〜２０のアルキル基、またはアルキル基で置換されてもよいアリール基を示す。）

一般式４の化合物としては、チバスペシャルティケミカルズ社製イルガノックス１０７６が商業的に入手可能である。

リン系酸化防止剤（Ｃ）および／またはフェノール系酸化防止剤（Ｄ）の配合量は、（Ａ）および（Ｂ）からなる樹脂成分１００重量部あたり、０．０２〜２重量部である。配合量が０．０２重量部未満では、熱安定性が劣るため好ましくない。また、２重量部を超えると光線透過率が下がり、曇価率が上がるため好ましくない。配合量は、０．０４〜１重量部が好適で、さらに好ましくは０．０５〜０．２重量部である。この範囲では、光線透過率が低下せず、優れた熱安定性を示す。

さらに、本発明の効果を損なわない範囲で、各種の熱安定剤、酸化防止剤、着色剤、離型剤、軟化材、帯電防止剤、等の添加剤、衝撃性改良材、他のポリマーを配合してもよい。

本発明のポリカーボネート樹脂組成物の各種配合成分の混合方法には、特に制限はなく、公知の混合機、例えばタンブラー、リボンブレンダー等による混合や押出機による溶融混練が挙げられる。

本発明のポリカーボネート樹脂組成物を成形する方法には、特に制限はなく、公知の射出成形法、圧縮成形法等を用いることができる。

以下に本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はそれら実施例に制限されるものではない。尚、「部」、「％」はそれぞれ重量基準に基づく。

表１〜表４に示す配合成分、配合量に基づき、タンブラーを用いて各種配合成分を混合し４０ｍｍ径の単軸押出機（田辺プラスチック社製）を用いて、シリンダー温度２２０℃にて溶融混練し、各種ペレットを得た。
使用した配合成分は、それぞれ次のとおりである。
１．ポリカーボネート樹脂：
ビスフェノールＡと塩化カルボニルから合成されたポリカーボネート樹脂
住友ダウ社製ＳＤ１０８０（粘度平均分子量：１５０００）
（以下「ＰＣ１」と略記する。）
ビスフェノールＡと塩化カルボニルから合成されたポリカーボネート樹脂
住友ダウ社製ＳＤ２０００Ｗ（粘度平均分子量：１３０００）
（以下「ＰＣ２」と略記する。）

２．ポリスチレン樹脂：
ＢＡＳＦ社製 ＪＯＮＣＲＹＬ ＡＤＦ−１３００
(重量平均分子量：２８００、以下「ＰＳ１」と略記する。）
Ａｌｄｒｉｃｈ社製 ポリスチレン（重量平均分子量：８００）
（以下「ＰＳ２」と略記する。）
Ａｌｄｒｉｃｈ社製 ポリスチレン（重量平均分子量：４０００）
（以下「ＰＳ３」と略記する。）
Ａｌｄｒｉｃｈ社製 ポリスチレン（重量平均分子量：１３０００）
（以下「ＰＳ４」と略記する。）
Ａｌｄｒｉｃｈ社製 ポリスチレン（重量平均分子量：２００００）
（以下「ＰＳ５」と略記する。）
Ａｌｄｒｉｃｈ社製 ポリスチレン（重量平均分子量：２３０００）
（以下「ＰＳ６」と略記する。）
Ａｌｄｒｉｃｈ社製 ポリスチレン（重量平均分子量：３５０００）
（以下「ＰＳ７」と略記する。）

３．リン系酸化防止剤：
クラリアントジャパン社製Ｐ−ＥＰＱ
（以下「Ｐ系ＡＯ１」と略記する。）
アデカ社製アデカスタブＰＥＰ−３６
（以下「Ｐ系ＡＯ２」と略記する。）
住友化学社製Ｐ−１６８
（以下「Ｐ系ＡＯ３」と略記する。）
４．フェノール系酸化防止剤：
チバスペシャルティケミカルズ社製イルガノックス１０７６
（以下「Ｐｈ系ＡＯ」と略記する。）

（色度、光線透過率および曇価率測定用試験片の作成方法）
得られた各種ペレットを１２０℃で４時間乾燥した後に、射出成形機（日本製鋼所製Ｊ−１００ＳＡＩＩ）を用いて２８０℃、射出圧力１２００Ｋｇ／ｃｍ２にて色度、透過率および曇価率測定用試験片（９０ｘ５０ｘ２ｍｍ）を作成した。

（色度の評価方法）
色度の測定は、村上色彩研究所製スペクトロフォトメーターＣＭＳ３５−ＳＰを用い、Ｄ６５光源、視野角１０°で行った。色度測定をｎ＝１０で行った際のｘおよびｙの値の最大値と最小値の差が０．０００５以下を合格とした。結果を表１から表４に示した。

（光線透過率及び曇価率の評価方法）
光線透過率及び曇価率の測定は、村上色彩研究所製ヘーズメーターＨＭ−１５０を用いて行った。全光線透過率Ｔｔが９０.４％以上で、かつ曇価率Ｈが０．７％以下を合格と
した。結果を表１から表４に示した。尚、曇価率は全光線透過率Ｔｔ及び拡散透過率Ｔｄによって次式の通り定義されるものである。
曇価率Ｈ（％）＝（拡散透過率Ｔｄ／全光線透過率Ｔｔ）×１００

判定： 合格（○）、不合格（×）

判定： 合格（○）、不合格（×）

判定： 合格（○）、不合格（×）

実施例１〜１０に示すように、本発明の要件を具備したポリカーボネート系樹脂組成物は高い光線透過率と輝度、優れた色相安定性および低い曇価率を示した。

比較例１は、ＰＳ１の配合量が規定量よりも少ない場合で、光線透過率が劣っていた。
比較例２は、ＰＳ１の配合量が規定量よりも多い場合で、光線透過率および曇価率が劣っていた。
比較例３は、リン系酸化防止剤の配合量が規定よりも少ない場合で、色相安定性が劣っていた。
比較例４は、リン系酸化防止剤の配合量が規定よりも多い場合で、光線透過率および曇価率が劣っていた。
比較例５は、フェノール系酸化防止剤の配合量が規定よりも少ない場合で、色相安定性が劣っていた。

実施例１１および１２に示すように、本発明の要件を具備したポリカーボネート系樹脂組成物は高い光線透過率と輝度、優れた色相安定性および低い曇価率を示した。

比較例６は、重量平均分子量が８００のＰＳ２を使用した場合で、光線透過率が劣っていた。
比較例７は、重量平均分子量が２００００のＰＳ５を使用した場合で、光線透過率が劣っていた。
比較例８は、重量平均分子量が２３０００のＰＳ６を使用した場合で、光線透過率および曇価率が劣っていた。
比較例９は、重量平均分子量が３５０００のＰＳ７を使用した場合で、光線透過率および曇価率が劣っていた。

Claims (10)

1. ポリカーボネート樹脂（Ａ）９７〜９９．９５重量％および重量平均分子量が１０００〜１８０００であるポリスチレン樹脂（Ｂ）０．０５〜３重量％からなる樹脂成分１００重量部、リン系酸化防止剤（Ｃ）および／またはフェノール系酸化防止剤（Ｄ）０．０２〜２重量部からなることを特徴とするポリカーボネート樹脂組成物。
2. 前記ポリカーボネート樹脂（Ａ）の重量平均分子量が１２０００〜１８０００であることを特徴とする請求項１に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
3. 前記ポリスチレン樹脂（Ｂ）の重量平均分子量が１５００〜１００００であることを特徴とする請求項１に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
4. 前記ポリスチレン樹脂（Ｂ）の重量平均分子量が２０００〜４０００であることを特徴とする請求項１に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
5. 前記ポリスチレン樹脂（Ｂ）の組成比が、前記樹脂成分に基づき０．１〜２重量％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
6. リン系酸化防止剤（Ｃ）および／またはフェノール系酸化防止剤（Ｄ）の配合量が、前記樹脂成分１００重量部あたり、０．０５〜０．２重量部であることを特徴とする請求項１に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
7. リン系酸化防止剤（Ｃ）が、下記一般式１、２および３に示す化合物から選択された一種以上の化合物であることを特徴とする請求項１に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
   一般式１
   

   

   （一般式１において、Ｒ１〜４は炭素数１〜２０のアルキル基、またはアルキル基で置換されてもよいアリール基を示す。）
   一般式２
   

   

   （一般式２において、Ｒ５、Ｒ６は炭素数１〜２０のアルキル基、またはアルキル基で置換されてもよいアリール基を、ａ、ｂは整数０〜３を示す。）
   一般式３
   

   

   （一般式３において、Ｒ７は炭素数１〜２０のアルキル基、またはアルキル基で置換されてもよいアリール基を、ｃは０〜３の整数を示す。）
8. フェノール系酸化防止剤（Ｄ）が、下記一般式４に示す化合物であることを特徴とする請求項１に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
   一般式４
   

   

   （一般式４において、Ｒ８は炭素数１〜２０のアルキル基、またはアルキル基で置換されてもよいアリール基を示す。）
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のポリカーボネート樹脂組成物を成形してなる光学用成形品。
10. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のポリカーボネート樹脂組成物を成形してなる導光板。