JP2013203042A - 積層体 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明におけるA層に用いる共重合ポリカーボネート樹脂は、構造の一部に下記式(1)で表される部位を有するジヒドロキシ化合物に由来する構造単位(a)を含有する共重合ポリカーボネート樹脂である。
すなわち、前記ジヒドロキシ化合物は、二つのヒドロキシル基と、更に前記式(1)の部位を少なくとも含むものをいう。
これらは単独で用いても良く、2種以上を組み合わせて用いても良い。
また、本発明においては前記共重合ポリカーボネート樹脂の全構造単位を100モル%とし、前記構造単位(a)、(b−1)、及び(b−2)の含有割合の合計が100モル%を超えることのない様に、前記の各構造単位の好適な含有割合の範囲において調整するものとする。
例えば2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(通称:ビスフェノール−A)等を、少量共重合させたりこれを含むポリカーボネート樹脂等をブレンドさせたりすることが挙げられ、耐熱性や成形加工性を効率よく改善できることが期待できるが、こうした芳香族化合物を用いると、一般に耐候性に不具合が生じる傾向があるため、その使用量を最低限とするか、追加成分として紫外線吸収剤を相当量添加するなどの工夫が必要となる。
このようにして得られた、本発明で用いる構造の一部に前記式(1)で表される部位を有するジヒドロキシ化合物に由来する構造単位を含有する共重合ポリカーボネート樹脂の分子量は、還元粘度で表すことができ、還元粘度の下限は、通常0.30dL/g以上であり、0.35dL/g以上が好ましく、還元粘度の上限は、通常1.20dL/g以下であり、1.00dL/g以下がより好ましく、0.80dL/g以下が更に好ましい。共重合ポリカーボネート樹脂の還元粘度が0.30dL/g以上であることによって、成形品に十分な機械的強度を付与することができ、1.20dL/g以下であることによって、成形する際の流動性が十分であるため、生産性や成形性を低下させることがなく好ましい。
還元粘度は、溶媒として塩化メチレンを用い、ポリカーボネート濃度を0.6g/dLに精密に調製し、温度20.0℃±0.1℃でウベローデ粘度管を用いて測定する。
本発明の積層体におけるA層は、前記共重合ポリカーボネート樹脂を主成分とする層である。
この場合、本発明におけるA層を構成する全樹脂100質量%に対する紫外線吸収剤の添加量は0.001質量%以上、10質量%以下の範囲であることが好ましい。また、0.005質量%以上、8質量%以下の割合で使用することがより好ましく、0.01質量%以上、5質量%以下の割合で配合することが特に好ましい。0.001質量%以上であれば紫外線吸収の性能を十分に発現することができ、また10質量%以下であれば、樹脂の着色を抑制できたり、原料コストの低減を図ることができたりする。更に、かかる範囲で紫外線吸収剤の量を調節することにより、本発明の積層体表面への紫外線吸収剤のブリードアウトや、本発明の積層体の剛性低下を生じることなく、本発明の積層体の耐候性を向上することができる。
本発明に用いる紫外線吸収剤は、各種市販のものを使用できるが、従来公知の芳香族ポリカーボネート樹脂への添加用に専ら用いられるものを好適に用いることができる。一例としては例えば、2−(2’−ヒドロキシ−5’−tert−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(3−tert−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−[2−ヒドロキシ−3,5−ビス(α,α−ジメチルベンジル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2,2’−メチレンビス(4−クミル−6−ベンゾトリアゾールフェニル)などのベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、2,2’−p−フェニレンビス(1,3−ベンゾオキサジン−4−オン)などのベンゾオキサジン系紫外線吸収剤、2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−(ヘキシル)オキシ−フェノールなどのヒドロキシフェニルトリアジン系紫外線吸収剤が挙げられる。紫外線吸収剤の融点としては、特に120〜250℃の範囲にあるものが好ましい。融点が120℃以上の紫外線吸収剤を使用すると、成形品表面のガスによる曇りが減少し改善される。
前記A層は、前記共重合ポリカーボネート樹脂の共重合成分を調整することにより高表面硬度のものから、比較的低表面硬度だが耐衝撃性に優れるものまで製造することが出来る。
又、前記共重合ポリカーボネート樹脂の組成や配合比の異なる複数種の層を積層した多層体をA層としても良い。この中でも特に3層以上の多層体を成形する場合は共押出法を用いることが好ましい。
なお、一般的に「フィルム」とは、長さ及び幅に比べて厚さが極めて小さく、最大厚さが任意に限定されている薄い平らな製品で、通常、ロールの形で供給されるものをいい(JIS K6900)、一般的に「シート」とは、JISにおける定義上、薄く、その厚さが長さと幅のわりには小さく平らな製品をいう。しかし、シートとフィルムの境界は定かでなく、本発明において文言上両者を区別する必要がないので、本発明においては、「フィルム」と称する場合でも「シート」を含むものとし、「シート」と称する場合でも「フィルム」を含むものとする。
前記A層を押出成形する場合は、押出機・口金は通常220〜260℃、キャストロールは100〜190℃程度に設定することが好ましい。
また、前記多層体A層を射出成形する場合は、通常加熱シリンダは220〜260℃、金型は40〜80℃程度に設定することが好ましい。
一般に、A層に直接ハードコート層(B層)を設けた場合、経時的にB層が剥離しやすい傾向にある。その要因としていくつか挙げることができるが、たとえば(1)A層とハードコート層とでは線膨張係数の差が大きく異なることから、繰り返し温度変化を受けて膨張や収縮を受ける(2)空気中の水分がハードコート層に浸入するとハードコート層の劣化が促進される(3)紫外線によってA層の劣化が進む等が考えられる。そこでA層にプライマー層を介してハードコート層を有することが好ましい。
熱硬化性および/または湿気硬化性のアクリル系樹脂は反応性モノマーである(メタ)アクリル酸誘導体を含む共重合体である。
ハードコート層(B層)は前記A層の少なくとも一方の表面に設けられていれば、両面に形成しても良く、前記A層の片面に形成しても良い。B層の厚さは、2〜8μmが好ましく、3〜5μmがより好ましい。プライマー層を設ける場合、プライマー層の厚さは5〜20μmが好ましい。特にプライマー層が紫外線吸収剤を含む場合には、紫外線を遮蔽するのに十分な紫外線吸収剤量を得るためには、プライマー層の厚さが8μm以上であるのが好ましい。一方、プライマー層の厚さが厚くなるとより割れや剥離が生じやすくなるため、プライマー層の膜厚は15μm以下であるのが好ましい。
前記A層の表面にB層を形成して得られた本発明の積層体は、表面硬度に優れており、その指標である鉛筆硬度は、F以上であることが好ましく、H以上であることがさらに好ましい。鉛筆硬度がかかる範囲にあることで、耐擦傷性に優れ、ディスプレイカバーなどの用途に好適な表面保護部材を提供することができる。例えば、前記A層の厚みや、前記B層の厚み、前記共重合ポリカーボネート樹脂の組成を、本明細書に記載の好ましい範囲で調整することによって、鉛筆硬度をかかる範囲とすることができる。
打ち抜き加工性は、後述するように打ち抜き試験片の加工断面が荒れたり、クラックが入ったりしていないかなどの点を目視により定性的に評価することができる。
例えば、前記A層の厚みや、前記共重合ポリカーボネート樹脂の組成を、本明細書に記載の好ましい範囲で調整することによって、破壊エネルギーをかかる範囲とすることができる。
(1)ガラス転移温度
粘弾性スペクトロメーターDVA−200(アイティー計測制御株式会社製)を用い、歪み0.1%、周波数10Hz、昇温速度3℃/分にて動的粘弾性の温度分散測定(JIS K7198A法の動的粘弾性測定)を行った。そして損失正接(tanδ)の主分散のピークを示す温度をガラス転移温度とした。
中央理化社製DT−504型自動粘度計にてウベローデ型粘度計を用い、溶媒として、塩化メチレンを用い、温度20.0℃±0.1℃でポリカーボネート樹脂試料の還元粘度を測定した。濃度は0.60g/dlになるように、精密に調整した後に測定した。
溶媒の通過時間t0、溶液の通過時間tから、下記式:
ηrel=t/t0
より相対粘度ηrelを求め、 相対粘度ηrelから、下記式:
ηsp=(η−η0)/η0=ηrel−1
より比粘度ηspを求めた。
比粘度ηspを濃度c(g/dl)で割って、下記式:
ηred=ηsp/c
より還元粘度(換算粘度)ηredを求めた。
この数値が高いほど分子量が大きい。
JIS K7105に基づいて、全光線透過率および拡散透過率を測定し、ヘイズを以下の式で算出した。厚み0.2mmでの全光線透過率が80%以上、ヘイズが3%以下であるものを合格とした。
[ヘイズ]=[拡散透過率]/[全光線透過率]×100
ハイドロショット高速衝撃試験器(島津製作所社製「HTM−1型」)を用いて、縦方向100mm×横方向100mmの大きさに切り出したシートを試料とし、クランプで固定し、温度23℃でシート中央に直径が1/2インチの撃芯を落下速度3m/秒で落として衝撃を与え、試料が破壊するときの破壊エネルギー(kgf・mm)を測定した。
スガ試験機社製キセノンウェザーメーターWBL75XSを用い、面照射度60W/cm2、波長300〜400nm、ブラックパネル温度63℃、相対湿度50%の条件下において、サンプルに対して72時間の照射を行った。照射前後のサンプルについて色差ΔEを測定した。
JIS K5400に基づき、雰囲気温度23℃,相対湿度50%の恒温室内で80mm×60mmに切り出した積層体サンプルの第1層の表面に対して、鉛筆を45度の角度を保ちつつ1kgの荷重をかけた状態で線を引き、表面状態を目視にて評価した。
(7)塗工層塗工量
基材シートにメイヤーバーで塗工した直後に重量を測定し、ウエット塗工量を求め、これに塗料の固形分濃度を掛けて塗工層塗工量とする。
JIS K5400に基づき、雰囲気温度23℃,相対湿度50%の恒温室内で80mm×60mmに切り出した積層体サンプルのハードコート層の表面に対して、鉛筆を45度の角度を保ちつつ1kgの荷重をかけた状態で線を引き、表面状態を目視にて評価する。
スガ試験機社製キセノンウェザーメーターWBL75XSを用い、面照射度60W/cm2、波長300〜400nm、ブラックパネル温度63℃、相対湿度50%の条件下において、サンプルに対して1000時間の照射を行い、照射後のサンプルについて表面状態を目視で観察し、下記のとおり評価する。
◎(合格) クラックがまったく発生しない
○(合格) わずかにクラックが観察される
△(不合格) クラックが多数に観察され、実用に耐えない
×(不合格) 塗膜の剥離が観察される
JIS K7105に基づいて、厚み0.2mmでの全光線透過率および拡散透過率を測定し、ヘイズを以下の式で算出し、下記のとおり評価する。
[ヘイズ]=[拡散透過率]/[全光線透過率]×100
◎(合格) 全光線透過率が80%以上、かつヘイズが1%未満
○(合格) 全光線透過率が80%以上、かつヘイズが1%以上を越え3%未満
△(不合格) 全光線透過率が60%以上80%未満、またはヘイズが3%以上〜5%未満
×(不合格) 上記以外
ハイドロショット高速衝撃試験器(島津製作所社製「HTM−1型」)を用いて、縦方向100mm×横方向100mmの大きさに切り出したシートを試料とし、クランプで固定し、温度23℃でシート中央に直径が1/2インチの撃芯を落下速度3m/秒で落として衝撃を与え、試料が破壊するときの破壊エネルギー(kgf・mm)を測定し、下記のとおり評価する。
◎(合格) 破壊エネルギーが500kgf・mm以上
○(合格) 破壊エネルギーが200kgf・mm以上500kgf・mm未満
△(不合格) 破壊エネルギーが100kgf・mm以上200kgf・mm未満
×(不合格) 破壊エネルギーが100kgf・mm未満
スガ試験機社製キセノンウェザーメーターWBL75XSを用い、面照射度60W/cm2、波長300〜400nm、ブラックパネル温度63℃、相対湿度50%の条件下において、サンプルに対して72時間の照射を行い、照射前後のサンプルについて色差ΔEを測定し、下記のとおり評価する。
◎(合格) ΔEが15未満
○(合格) ΔEが15以上20未満
△(不合格) ΔEが20以上30未満
×(不合格) ΔEが30以上
シートからJIS K6251に準拠してダンベル1号試験片を打ち抜き、試験片の加工断面が荒れたりクラックが入ったりする不具合を目視観察し、下記のとおり評価する。
◎(合格) 前記不具合が10回試行中1回以下
○(合格) 前記不具合が10回試行中2回または3回
△(不合格) 前記不具合が10回試行中4回以上7回以下
×(不合格) 前記不具合が10回試行中8回以上
本発明の積層体に使用したポリカーボネート樹脂PC1〜4は表1−1に示すモノマー組成を有する。
また、芳香族ポリカーボネート樹脂PC5として、三菱エンジニアリングプラスチックス社製ユーピロンS3000(ガラス転移温度 150℃、還元粘度 0.49dl/g、
粘度平均分子量 20,000)を使用した。
PC1: 撹拌翼および100℃に制御された還流冷却器を具備した重合反応装置に、ISBとCHDM、蒸留精製して塩化物イオン濃度を10ppb以下にしたDPCおよび酢酸カルシウム1水和物を、モル比率でISB/CHDM/DPC/酢酸カルシウム1水和物=0.70/0.30/1.00/1.3×10−6になるように仕込み、十分に窒素置換した(酸素濃度0.0005vol%〜0.001vol%)。続いて熱媒で加温を行い、内温が100℃になった時点で撹拌を開始し、内温が100℃になるように制御しながら内容物を融解させ均一にした。その後、昇温を開始し、40分で内温を210℃にし、内温が210℃に到達した時点でこの温度を保持するように制御すると同時に、減圧を開始し、210℃に到達してから90分で13.3kPa(絶対圧力、以下同様)にして、この圧力を保持するようにしながら、さらに60分間保持した。重合反応とともに副生するフェノール蒸気は、還流冷却器への入口温度として100℃に制御された蒸気を冷媒として用いた還流冷却器に導き、フェノール蒸気中に若干量含まれるモノマー成分を重合反応器に戻し、凝縮しないフェノール蒸気は続いて45℃の温水を冷媒として用いた凝縮器に導いて回収した。
ISB40.1質量部(0.581モル)に対して、DPC59.9質量部(0.592モル)、触媒として、炭酸セシウム2.23×10-4質量部(1.45×10-6モル)を反応容器に投入し、攪拌しながら、室温から150℃に加熱して溶解をした(約15分)。
次いで、圧力を常圧から13.3kPaにし、190℃まで1時間で上昇させながら発生するフェノールを系外へ抜き出した。190℃で15分保持した後、反応器内圧力を6.67kPaとし、加熱槽温度を230℃まで、15分で上昇させ、発生するフェノールを抜いた。攪拌トルクが上昇してくるので、8分で250℃まで昇温し、さらに発生するフェノールを取り除くため、真空度を0.200kPa以下に到達させた。所定の攪拌トルクに到達後反応を終了し、反応物を水中に押し出してペレットを得ようとしたが、押し出せなかったので、固まりで取り出した。得られた樹脂のガラス転移温度(Tg)と還元粘度を測定した。結果を表1−1に示す。
(シート作製例)
多層シート1,2:2種3層のマルチマニホールド式の口金より、第2層として上記PC4をφ40mm単軸押出機を用いて供給し、同時に第2層の両表面にそれぞれ第1層及び第3層として上記PC1をφ30mm単軸押出機を用いて供給し、240℃で共押出した。この時それぞれの層の厚みは、第1層/第2層/第3層が0.04/0.12/0.04(mm)となるよう溶融樹脂の吐出量を調整した。次いで、この共押出シートを約120℃のキャスティングロールにて急冷し、積層シート1を得た。同様に表2−1の条件で積層シート2を得た。得られた積層シート1及び2に関して、全光線透過率、ヘイズ、破壊エネルギー、耐UV変色性(ΔE)、表面硬度(鉛筆硬度)の評価を行った結果を表2−1に示す。
撹拌機、空冷コンデンサーおよび温度計を備えた300mlフラスコに、チタンテトライソプロポキシド14.21g、ジルコニウムテトラ−n−ブトキシド12.33gを仕込み、室温で撹拌しながらアセチルアセトン5.83gを5分間で滴下して内温を70℃とし、そのまま1時間室温で撹拌熟成を行い、3%塩酸水溶液3.71を添加後、70〜80℃で10時間反応させることにより、pHが2.8の薄黄褐色透明の金属化合物溶液を得る。室温まで冷却後、2−プロパノールを添加して全量を134.73gに調整することにより、酸化チタン/酸化ジルコニウム=6/1(モル比)、固形分濃度20%の組成物B液を得る。
ポリメチルメタクリレート樹脂(三菱レイヨン株式会社製ダイヤナールBR−88(重量平均分子量480,000)10質量部をエチレングリコールモノブチルエーテルで固形分濃度50%に希釈し、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業株式会社製KBE−603)10質量部を混合後、2−プロパノールで固形分濃度12%に調整し、プライマー液を得る。
上記A液をそのままハードコート剤H1とする。また、上記A液100質量部と上記B液6質量を混合し、ハードコート剤H2を得る。
上記積層シート1に上記プライマー液をメイヤーバーで乾燥後の固形分が4g/m2になるように塗布し、100℃で1分乾燥後、120℃で1時間加熱してプライマー層を作製する。室温まで冷却後、上記ハードコート剤H2をメイヤーバーで乾燥後の固形分が8g/m2になるように塗布し、120℃で1時間加熱してハードコート層を作製する。
上記積層シート1を表4−1に示す基材に、上記ハードコート剤H2を表4−1に示すハードコート剤に変更した以外は実施例1と同様にしてハードコート層を作製する。
それぞれ表4−1に示す基材を用い、ハードコート層を形成せずに評価に供する。
Claims (9)
- 前記共重合ポリカーボネート樹脂が、前記構造単位(a)を、10モル%以上、90モル%以下含有することを特徴とする、請求項1に記載の積層体。
- 前記共重合ポリカーボネート樹脂が、脂環式ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位(b−1)を、10モル%以上、80モル%以下含有することを特徴とする、請求項1または2に記載の積層体。
- 前記共重合ポリカーボネート樹脂が、非環式脂肪族ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位(b−2)を、0モル%以上、80モル%以下含有することを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の積層体。
- 前記A層の両表面にハードコート層(B層)を設けてなることを特徴とする、請求項1から5のいずれか1項に記載の積層体。
- 前記A層が押出成形されてなることを特徴とする、請求項1から7のいずれか1項に記載の積層体。
- 請求項1から7のいずれか1項に記載の積層体を用いて作製された表面保護部材。
- 請求項1から7のいずれか1項に記載の積層体を用いて作製された光学レンズ。
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