JP2012503697A - ナノ構造化されたアクリル材料で作られた透明な平面製品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ガラス遷移温度が0℃以上のPMMAマトリックス(成分1)中にアクリルブロックコポリマー(成分2)が分散したアクリル樹脂組成物。この組成物は60〜80重量%のPMMAマトリックスと、20〜40重量%のブロックコポリマーとを含む。厚さが300〜900ミクロン、好ましくは400〜700マイクロメートルで、光透過率が少なくとも91%で、ヘイズが2%以下で、80℃以上の温度でヘイズ値がないアクリル樹脂組成物を含む透明な平面製品。
Description
本発明のこの材料は特にコンピュータ用のフラットパネルディスプレーに必須な部品である「ライトガイドパネル、LGP」または導光平面パネルまたはエッジリットエキストラフラットパネル(edge-lit extra-flat panel)を製造するためのものであり、多くの携帯機器、例えばラップトップコンピュータ、電話、ゲーム機等の光ディフューザーの役目をする。
本発明の目的は上記の欠点を克服することにある。
本発明は、材料の厚さがたとえ薄くても、一般に1mm以下でも、広範囲の温度(室温から80℃の範囲)で一定で且つ良好な表面特性(耐摩耗性および耐引掻き性)を維持し、優れた光学特性と機械特性(衝撃強度)の両方を備えたナノ構造化されたアクリル材料を提供する。
「厚さが薄い」とはフラットディスプレーの厚さが300〜900ミクロン、好ましくは400〜700マイクロメートルであることを意味する。
(1)厚さが300〜900ミクロン、好ましくは400〜700マイクロメートルである、
(2)光透過率が少なくとも91%である、
(3)ヘイズが2%以下である、
(4)80℃以上の温度でヘイズが見られない。
本発明のさらに別の観点からの対象は、本発明の少なくとも一つの透明な平面製品を含むフラットまたはエキストラフラットディスプレーにある。
pは2以上の整数、
mはp以下の整数、
Bは少なくとも60重量%のアクリルモノマー(b1)を含むモノマーの混合物(B0)の重合で得られるコアIに共有結合で直接結合したポリマーブロック、
Aは少なくとも60重量%のメタクリルモノマー(a1)を含むモノマーの混合物(A0)の重合で得られるBブロックに共有結合で直接結合したポリマーブロック、
コア(I)はn(2以上)個の炭素原子を有する有機基で、この有機基にはBブロックがその炭素原子の結合価の一つを介して結合している。このコア(I)は下記の一般式:Ia、Ib、およびIcの一つに対応する:
Ia、Ib、およびIcは以下で説明する対応するアルコキシアミン(式II)の熱分解で生じる。Zは式Iaのn個のアクリル型官能基、式Ibのn個のメタクリル型官能基およびIcのn個のスチリル型官能基と結合している。
モノマーの混合物B0は少なくとも2個の炭素原子、好ましくは少なくとも4個の炭素原子を含むアルキル鎖を有するアルキルアクリレート、例えばブチル、オクチル、ノニルまたは2−エチルヘキシルアクリレート、ポリエチレングリコールアクリレートまたはアクリロニトリルの中から選択される60〜100重量%の少なくとも一種のアクリルモノマー(b1)を含む。
Bブロックの組成物中に含まれる他のモノマー(b2)はラジカル重合可能なモノマー、例えばエチレンモノマー、ビニルモノマー等の中から選択される。
(1)60〜100重量%、好ましくは75〜98重量%の、アルキルメタクリレート、例えばメチル、ブチル、オクチル、ノニルまたは2−エチルヘキシルメタクリレートまたは官能性メタクリル化合物、例えばメタクリル酸、グリシジルメタクリレート、メタクリロニトリルまたはアルコール、アミドまたはアミン官能基を含む任意のメタクリレートの中から選択される少なくとも一種のメタクリルモノマー(a1)、
(2)0〜40重量%、好ましくは2〜25重量%の、無水物、例えば無水マレイン酸またはビニル芳香族モノマー、例えばスチレンまたはその誘導体、特にα−メチルスチレンおよびb1に対応するモノマーの中から選択される少なくとも一種のモノマー(a2)。
Bブロックで用いるモノマーの比率を混合物中で維持することもできる。この比率はAブロックで用いるモノマーの混合物の20%以下である。
Bブロックから得られるモノマーがAブロックの組成物中に入っているので、コポリマーを詳細に説明するためにはBブロックのモノマー特性の全含有量とBブロックとAブロックとの比を特定するのが望ましい。これらの2つの比は必ずしも同じである必要はない。
Zは上記と同じ意味を有し、NO結合のアルファ位にある炭素原子は分子量が16g/モル以上の少なくとも一つの有機基RLを有する。窒素またはアルファ位にある炭素の他の結合価は有機基、例えば直鎖または分岐鎖のアルキル基、例えばtert-ブチルまたはイソプロピル基、これらは必要に応じて置換されていてもよく、例えば1,1−ジメチル−2−ヒドロキシエチル、水素原子、芳香族環、例えば置換されていてもよいフェニル基を有する)
nを2以上の整数として選択することによって最終材料中のブロックコポリマーの含有量を極めて高くすることができ、特に、Aの生成後の未反応のBブロックの存在を制限することができる。
(1)厚さが300〜900ミクロン、好ましくは400〜700マイクロメートルである、
(2)光透過率が少なくとも91%である、
(3)ヘイズが2%以下である(入射光の方向に対して2.5度以上偏向される光の百分比)、
(4)温度が80℃に上昇した時にヘイズは見られない。
本発明のさらに別の観点からの対象は、上記の透明な平面製品の、発光ダイオード(LED)を備えたLCDフラットパネル型の装置またはエッジ照明を備えたエキストラフラットディスプレー装置での使用にある。
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
Bブロックの調製
撹拌器を備えたジャケット付き金属反応器に、6000gのn−ブチルアクリレートと、開始剤としての65gの2−メチル−2−[N−tert-ブチル−N−(1−ジエトキシホスホリル−2,2−ジメチルプロピル)アミノキシ]プロパン酸(分解後にIb型の有機基を生成する)と、ニトロオキシドとして用いる3.2gのN−tert-ブチル−N−(1−ジエトキシホスホリル−2,2−ジメチルプロピル)アミノキシとを導入する。開始剤/ニトロオキシドモル比は7%である。
反応媒体の温度を115℃にする。
225分後のn−ブチルアクリレートの変換率は55.3%である。サンプリングによって、得られたBブロックの特徴はサイズ排除クロマトグラフィで決定できる。
数平均分子量Mn: 33,000Da
重量平均分子量Mw: 44,000Da
多分散性指数Ip= Mw/Mn:1.3。
次いで、上記反応器に2000gのメチルエチルケトンと、4000gのMMAと、444gのメタクリル酸とを注入する。Aブロックの重合は90℃の温度で行う。
変換率: 51%。
得られたコポリマーのサイズ排除クロマトグラフィによる分析は以下の通り:
数平均分子量Mn: 77,160g/モル
重量平均分子量Mw: 134,000g/モル
多分散性指数Ip(MwとMnの比): 1.75。
1H NMRによる組成物分析から以下のことがわかる:
n−ブチルアクリレート含有量: 42重量%
メチルメタクリレート含有量: 53重量%
メタクリル酸含有量: 5重量%。
上記ブロックコポリマーをアルケマ社から製品名アルツグラス(ALTUGLAS、登録商標)VO21cで市販のPMMA(成分1)と押出機で溶融ブレンドした。下記のサンプルを用いた:
サンプル1(比較例):
上記のブロックコポリマー(成分2)、
サンプル2(比較例):
ブロックコポリマー(成分2)と、PMMAマトリックス(成分1)とを66%の成分2および34%の成分1(重量%)の比率でブレンドしたもの。
サンプル3(本発明による):
ブロックコポリマー(成分2)と、PMMAマトリックス(成分1)とを34%の成分2および66%の成分1(重量%)比率でブレンドしたもの。
サンプル4(比較例):
アルケマ社から製品名アルツグラス(ALTUGLAS、登録商標)DRTで市販の衝撃改質剤を用いて強化したPMMA型のポリマー。
ISO 178規格: 曲げモジュラスまたはスティフネスの測定(MPaで表す)。
ISO 179−2D規格: シャルピーノッチなし試験片での衝撃強度の測定(kJ/m2で表す)。
ASTM D 1003規格: 全光透過率およびヘイズの測定(%で表す)。
NFT 51 113規格: Erichsen耐引掻き性(2Nの荷重および10.5mm/sの速度)の測定(ミクロンで表す)。
得られた結果を[表1](Tは80℃の最高温度である)に示す:
Claims (14)
- 0℃以上のガラス遷移温度を有するPMMAのマトリックス中に、一般式:(A)m−(B)p−Iのアクリルブロックコポリマー〔ここで、pは2以上の整数、mはp以下の整数、Bは少なくとも60重量%のアクリルモノマー(b1)を含むモノマーの混合物(B0)の重合で得られるコアIに共有結合で直接結合したポリマーブロックであり、Aは少なくとも60重量%のメタクリルモノマー(a1)を含むモノマーの混合物(A0)の重合で得られるBブロックに共有結合で直接結合されたポリマーブロックであり、コア(I)は下記の式の一つに対応する有機基である:
上記PMMAマトリックスが60〜80重量%で、上記ブロックコポリマーが20〜40重量%であることを特徴とする組成物。 - Bのガラス遷移温度(Tg)が0℃以下で、重量平均分子量(Mw)が40,000〜200,000g/モルで、多分散性指数(Ip)が1.1〜2.5、好ましくは1.1〜2.0である請求項1に記載の組成物。
- モノマーの混合物B0が下記(1)と(2)のモノマーから成る請求項1または2に記載の組成物:
(1)60〜100重量%の少なくとも2個の炭素原子、好ましくは少なくとも4個の炭素原子を有するアルキル鎖を有するアルキルアクリレート、例えばブチル、オクチル、ノニルまたは2−エチルヘキシルアクリレート、ポリエチレングリコールアクリレートまたはアクリロニトリルの中から選択される少なくとも一種のアクリルモノマー(b1)、
(2)0〜40重量%のエチレンモノマー、ビニルモノマーのようなラジカル重合可能なモノマー(b2)。 - AブロックのTg温度が50℃以上である請求項1〜3のいずれか一項に記載の組成物。
- Aブロックが、下記(1)と(2)のモノマーから成るモノマーの混合物(A0)の重合で得られる請求項1〜4のいずれか一項に記載の組成物:
(1)60〜100重量%、好ましくは75〜98重量%のアルキルメタクリレート、例えばメチル、ブチル、オクチル、ノニルまたは2−エチルヘキシルメタクリレート、または官能性メタクリル化合物、例えばメタクリル酸、グリシジルメタクリレート、メタクリロニトリル、またはアルコール、アミドまたはアミン官能基を含む任意のメタクリレートの中から選択される少なくとも一種のメタクリルモノマー(a1)、
(2)0〜40重量%、好ましくは2〜25重量%の無水物、例えば無水マレイン酸またはビニル芳香族モノマー、例えばスチレンまたはその誘導体、特にα−メチルスチレンおよびb1に対応するモノマーの中から選択される少なくとも一種のモノマー(a2)。 - ブロックコポリマー(A)m−(B)p−Iの重量平均分子量(Mw)が80,000〜300,000g/モルで、その多分散性が1.5〜2.5である請求項1〜5のいずれか一項に記載の組成物。
- ブロックコポリマーの量が34重量%である請求項1〜6のいずれか一項に記載の組成物。
- 上記組成物を押し出す段階を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組成物から透明な平面製品を製造する方法。
- 下記(1)〜(3)の特徴を有する請求項1〜7のいずれか一項に記載の組成物を含む透明な平面製品:
(1)厚さが300〜900ミクロン、好ましくは400〜700マイクロメートルで、
(2)光透過率が少なくとも91%で、
(3)ヘイズが2%以下である。 - さらに、衝撃強度が25kJ/m2以上である請求項9に記載の製品。
- 請求項9または10に記載の透明な平面製品の、LCDフラットパネル型装置での使用。
- 請求項9または10に記載の透明な平面製品の、エッジリットエキストラフラットパネル型装置での使用。
- 請求項9または10に記載の少なくとも一つの製品を含むLCDフラットパネル。
- 請求項9または10に記載の少なくとも一つの製品を含むエキストラフラットパネル。
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