JP2012140472A - 光学用ポリカーボネート樹脂組成物およびそれからなる導光板 - Google Patents

Abstract

【構成】ポリカーボネート樹脂（Ａ）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）、ポリカプロラクトン（Ｃ）および紫外線吸収剤（Ｄ）０〜１重量部からなることを特徴とする光学用ポリカーボネート樹脂組成物、およびそれからなる導光板。
【効果】本発明の光学用ポリカーボネート樹脂組成物は、機械的性質、耐熱性、光線透過率、および流動性に優れており、とりわけ薄型導光板の用途（厚さ０．３ｍｍ程度）では輝度および転写性の良好な成形品を得ることができる。また、ＬＥＤ照明用レンズなど高い光線透過率が求められる用途や耐候性にも優れるため道路照明用ＬＥＤレンズカバー等の屋外用途の製品にも好適に使用できる。
【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、光線透過率および流動性ならびに所望によっては耐候性に優れた光学用ポリカーボネート樹脂組成物に関する。

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）。

特開平１０−５５７１２号公報

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。また、ＰＭＭＡと比較して流動性がやや劣ることから、転写性の面でも不十分であった。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。

また、道路などの屋外照明で用いられるＬＥＤレンズカバーや、ＬＥＤ電球など照明器具内で用いられる光源レンズなどの用途にあっては耐候性が求められる場合があった。

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、光線透過率および流動性ならびに所望によっては耐候性に優れた光学用ポリカーボネート樹脂組成物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特定のポリスチレン樹脂およびポリカプロラクトンを添加することによって、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、光線透過率ならびに流動性が飛躍的に向上することを見出し、本発明を完成した。また、紫外線吸収剤を添加することにより、上記の性能を損なうことなく耐候性をも向上することを見出した。

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、およびポリカプロラクトン（Ｃ）０．０５〜５重量部および紫外線吸収剤（Ｄ）０〜１重量部からなることを特徴とする光学用ポリカーボネート樹脂組成物、およびそれからなる導光板を提供するものである。

本発明の光学用ポリカーボネート樹脂組成物は、機械的性質、耐熱性、光線透過率、および流動性に優れており、とりわけ薄型導光板の用途（厚さ０．３ｍｍ程度）では輝度および転写性の良好な成形品を得ることができる。また、ＬＥＤ照明用レンズなど高い光線透過率が求められる用途に好適に使用できる。一方、耐候性にも優れるため道路照明用ＬＥＤレンズカバー等の屋外用途の製品にも好適に使用できる。

本発明にて使用されるポリカーボネート樹脂（Ａ）とは、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１００００〜３００００、さらに好ましくは１２０００〜２２０００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。

ポリスチレン樹脂（Ｂ）の重量平均分子量は、１０００〜１８０００である。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に劣るので好ましくない。さらに好ましくは、２０００〜４０００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。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するため好ましくない。好ましくは０．１〜２重量％である。

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等があげられる。

ポリカプロラクトン（Ｃ）の配合量は、０．０５〜５重量部である。ポリカプロラクトン（Ｃ）の配合量が０．０５重量部未満であると光線透過率の向上が期待できない。また、当該組成比が５重量部をこえると光線透過率が低下するため好ましくない。好ましくは０．１〜３重量部である。

商業的に入手可能なポリカプロラクトン（Ｃ）としては、ソルベイ社製 ＣＡＰＡ６２００、ＣＡＰＡ６５００等があげられる。

本発明にて使用される紫外線吸収剤（Ｄ）としては、例えば、マロン酸エステル系、ベンゾフェノン系、トリアジン系、ベンゾトリアゾール系等の紫外線吸収剤が挙げられる。これらのうち、ベンジリデンマロネートやベンジリデンビスマロネートが好適に使用できる。

紫外線吸収剤（Ｄ）の配合量は、０〜１重量部である。紫外線吸収剤（Ｄ）の配合量が１重量部を超えると初期着色性が低下するため好ましくない。好ましくは０．１５〜０．５重量部である。

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。

好ましい酸化防止剤としては、リン系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤等が挙げられ、なかでも次の一般式１〜４に示す化合物が好適に使用できる。
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、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。

これらの酸化防止剤は、一種もしくは併用して使用してもよい。また、その配合量は、（Ａ）および（Ｂ）からなる樹脂成分１００重量部あたり、合計で０．０２〜２重量部が好ましい。

前記の各種配合成分、（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）ならびに所望によっては（Ｄ）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。

本発明の光学用ポリカーボネート樹脂組成物の成形方法としては、特に制限はなく、公知の射出成形法、圧縮成形法、押出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および表２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「ＰＣ」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：２００００、以下「ＰＳ３」と略記する。）
３．ポリカプロラクトン：
ソルベイ社製 ＣＡＰＡ６２００ （粘度平均分子量：２００００）
（以下「ＰＣＬ１」と略記する。）
ソルベイ社製 ＣＡＰＡ６５００ （粘度平均分子量：５００００）
（以下「ＰＣＬ２」と略記する。）
４．リン系酸化防止剤：
アデカ社製アデカスタブＰＥＰ−３６
（以下「ＡＯ」と略記する。）
５．紫外線吸収剤：
クラリアントジャパンホスタビンＢ−ＣＡＰ
（以下、「ＵＶＡ」と略記する。）

得られたペレットを用いて各種評価用試験片を作成し、評価に供した。結果を表１〜３に示した。尚、それぞれの評価方法は以下のとおり。

（積算透過率および光線透過率測定用試験片の作成方法）
得られたペレットを１２０℃で４時間乾燥した後に、射出成形機（ＦＡＮＵＣ製Ｓ２０００ｉ１００Ｂ）を用いて成形温度２８０℃、金型温度１００℃でＪＩＳ Ｋ７１３９多目的試験片Ａ型（長さ１６８ｍｍ×厚さ４ｍｍ）を作成した。端面を切削し、切削端面についてはメガロテクニカ製樹脂板端面鏡面機ＰＢ−５００を用いて鏡面加工した。

（積算透過率および光線透過率の評価方法）
積算透過率および光線透過率は、日立分光光度計Ｕ−４１００に長光路測定付属装置を設置し、光源として５０Ｗハロゲンランプを用いて、光源前マスク５．６ｍｍ×２．８ｍｍ、試料前マスク６．０ｍｍ×２．８ｍｍを使用した状態で１ｎｍ毎の分光透過率を測定することにより求めた。波長３８０〜７８０ｎｍの領域における積算光線透過率が３１０００以上であり、かつ、波長４００ｎｍでの光線透過率が５５％以上を合格とした。

（流動性の評価方法）
得られたペレットを１２０℃で４時間乾燥した後に、射出成形機（ＦＡＮＵＣ製Ｓ２０００ｉ１００Ｂ）を用いて成形温度２８０℃、金型温度８０℃でアルキメデススパイラルフロー金型（幅１０ｍｍ、厚み１．０ｍｍ）を用い流動長を測定した。スパイラル流動長が１４０ｍｍ以上を合格（○）、１４０ｍｍ未満を不合格（×）とした。

（耐候性測定用試験片の作成方法）
得られたペレットを１２０℃で４時間乾燥した後に、射出成形機（ＦＡＮＵＣ製Ｓ２０００ｉ１００Ｂ）を用いて成形温度２８０℃、金型温度１００℃で耐候性測定用試験片（９０×５０×１．６ｍｍ）を作成した。
（耐候性の評価方法）
耐候性は、スガ試験機製スーパーキセノンウェザーメーターＳＸ７５を用いて、放射強度１５０Ｗ／ｍ^２でパネル温度６３℃降雨無し条件にて放射露光量７５ＭＪ／ｍ^２になるよう１３９時間照射した。
照射後のサンプル色度ｂ＊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。照射前と照射後の色度差Δｂ＊が２以下を合格した。

判定： 合格（○）、不合格（×）

判定： 合格（○）、不合格（×）

実施例１〜６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樹脂組成物は波長３８０〜７８０ｎｍの領域における積算光線透過率および波長４００ｎｍでの光線透過率が高く、優れた流動性を示した。

比較例１は、ＰＳの配合量が規定量よりも少ない場合で、波長３８０〜７８０ｎｍの領域における積算光線透過率、波長４００ｎｍでの光線透過率が劣っていた。
比較例２は、ＰＳの配合量が規定量よりも多い場合で、波長３８０〜７８０ｎｍの領域における積算光線透過率および波長４００ｎｍでの光線透過率が劣っていた。
比較例３は、重量平均分子量が８００のＰＳ２を使用した場合で、波長３８０〜７８０ｎｍの領域における積算光線透過率および波長４００ｎｍでの光線透過率が劣っていた。
比較例４は、重量平均分子量が２００００のＰＳ３を使用した場合で、波長３８０〜７８０ｎｍの領域における積算光線透過率および波長４００ｎｍでの光線透過率が劣っていた。
比較例５は、ＰＣＬの配合量が規定量よりも少ない場合で、流動性が劣っていた。
比較例６は、ＰＣＬの配合量が規定量よりも多い場合で、波長３８０〜７８０ｎｍの領域における積算光線透過率および波長４００ｎｍでの光線透過率が劣っていた。

実施例７および実施例８の樹脂組成物は、耐候性に優れ、かつ波長３８０〜７８０ｎｍの領域における積算光線透過率および波長４００ｎｍでの光線透過率が高く、優れた流動性を示した。
比較例７は、紫外線吸収剤の配合量規定量よりも多い場合で、積算光線透過率および波長４００ｎｍでの光線透過率が劣っていた。

Claims (7)

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、およびポリカプロラクトン（Ｃ）０．０５〜５重量部および紫外線吸収剤（Ｄ）０〜１重量部からなることを特徴とする光学用ポリカーボネート樹脂組成物。
2. 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に記載の光学用ポリカーボネート樹脂組成物。
3. 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に記載の光学用ポリカーボネート樹脂組成物。
4. ポリカプロラクトン（Ｃ）の粘度平均分子量が、１５０００〜６００００であることを特徴とする請求項１に記載の光学用ポリカーボネート樹脂組成物。
5. ポリカプロラクトン（Ｃ）の配合量が、０．１〜３重量部であることを特徴とする請求項１に記載の光学用ポリカーボネート樹脂組成物。
6. 紫外線吸収剤（Ｄ）が、マロン酸エステル系紫外線吸収剤であることを特徴とする請求項１に記載の光学用ポリカーボネート樹脂組成物。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学用ポリカーボネート樹脂組成物を成形してなる導光板。