JP2014065901A - ポリカーボネート樹脂組成物およびその成形品 - Google Patents

ポリカーボネート樹脂組成物およびその成形品 Download PDF

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Abstract

【課題】高い表面硬度と耐摩耗性及び透明性に優れ、さらに、成形時の白化の問題がなく薄肉成形性に優れたポリカーボネート樹脂組成物を提供する。
【解決手段】下記一般式(1)の構造単位を有するポリカーボネート樹脂を含むポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対し、
芳香族(メタ)アクリレート単位(b1)とメチルメタクリレート単位(b2)を、(b1)/(b2)の質量比で5〜80/95〜20を含有してなる(メタ)アクリレート共重合体(B)を3〜200質量部含有することを特徴とするポリカーボネート樹脂組成物。
【化1】
Figure 2014065901

【選択図】なし

Description

本発明はポリカーボネート樹脂組成物およびその成形品に関し、詳しくは、高い表面硬度と優れた耐摩耗性及び透明性を有し、成形時の白化の問題がなく薄肉成形性にも優れたポリカーボネート樹脂組成物およびその成形品に関する。
ポリカーボネート樹脂は、耐衝撃性、耐熱性、透明性に優れた熱可塑性樹脂として、自動車内装パネルや自動車のヘッドランプレンズ、携帯電話や携帯情報端末、液晶テレビ、パーソナルコンピューターの筐体等、幅広い用途があり、さらに、無機ガラスに比較して軽量で、生産性にも優れているので、自動車の窓用途等にも使用されている。
また、ポリカーボネート樹脂を用いたシートやフィルムもよく用いられており、それらを用いて積層体としたり、ハードコート処理を施したりと付加的な処理を施すことがしばしば行われ、各種表示装置用の各種部材、自動車用内装部品類又は保護具用部材として広く使用されている。
しかし、現在広く用いられている、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、即ち、ビスフェノールAを用いたポリカーボネート樹脂は、優れた機械特性を示すのに反して、鉛筆硬度に代表される表面硬度が低い(ビスフェノールAを用いたポリカーボネート樹脂では2B)という問題点を有していた。
ポリカーボネート樹脂の表面硬度を改善するために、これまでに多くのポリカーボネート樹脂、またはポリカーボネート樹脂組成物が提案されている。
例えば、特許文献1では、ジメチルビスフェノールシクロヘキサンとビスフェノールAとの共重合ポリカーボネートが、鉛筆硬度2Hと高い表面硬度が得られることが報告されている。
さらに、ポリカーボネート樹脂にシリコーンオイルを配合したもの(特許文献2)、シリコーン化合物等の摺動性充填剤を配合したもの(特許文献3)、ビフェニル化合物、ターフェニル化合物、ポリカプロラクトン等の反可塑剤を配合したもの(特許文献4)なども、表面硬度が高い樹脂組成物として報告されている。
しかし、これらのポリカーボネート樹脂の場合、確かに表面硬度は向上するものの、例えば耐候性が要求される屋外用途であったり、さらなる表面硬度や耐摩耗性が要求される用途であったりする場合には、まだ不十分である。
また、特許文献5には、ポリカーボネート樹脂に分子量が200〜100,000のアクリル系樹脂を配合した良導光性ポリカーボネート樹脂組成物の発明が記載され、導光板に用いることが提案されている。
しかしながら、このようなポリカーボネート樹脂組成物は、耐衝撃性、耐熱性及び透明性が低下し、また、成形時に白化を起こし易く、特には、高速成形、例えば200mm/sec以上の高速で成形を行う際、薄肉成形品を成形する際、また、樹脂充填時にせん断速度が上がるような形状部分を有する成形品を成形する際に、白化の現象がより顕著となることが判明した。
特表2009−500195号公報 特開2004−210889号公報 特開2007−51233号公報 特開2007−326938号公報 特開平11−158364号公報
本発明は、上記課題に鑑み、高い表面硬度と優れた耐摩耗性及び透明性を有し、さらに、成形時の白化の問題がなく薄肉成形性にも優れたポリカーボネート樹脂組成物を得ることを目的としている。
本発明者は、上記課題を達成すべく、鋭意検討を重ねた結果、ポリカーボネート樹脂として、特定の繰返し単位を有する芳香族ポリカーボネート樹脂に、特定の(メタ)アクリル共重合体を特定量含有させたポリカーボネート樹脂組成物が、表面硬度が高く、さらに耐摩耗性及び透明性にも優れ、さらに、成形時の白化の問題がなく薄肉成形性にも優れることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は、以下のポリカーボネート樹脂組成物及びその成形品を提供する。
[1]下記一般式(1)の構造単位を有するポリカーボネート樹脂を含むポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対し、
芳香族(メタ)アクリレート単位(b1)とメチルメタクリレート単位(b2)を、(b1)/(b2)の質量比で5〜80/95〜20を含有してなる(メタ)アクリレート共重合体(B)を3〜200質量部含有することを特徴とするポリカーボネート樹脂組成物。
Figure 2014065901
[2](メタ)アクリレート共重合体(B)の質量平均分子量が5,000〜30,000である上記[1]に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
[3](メタ)アクリレート共重合体(B)の含有量が、ポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対し15〜45質量部である上記[1]又は[2]に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
[4]ポリカーボネート樹脂(A)中の前記一般式(1)の構造単位を有するポリカーボネート樹脂の含有割合が80質量%以上である上記[1]〜[3]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂組成物。
[5]ポリカーボネート樹脂(A)は、前記一般式(1)の構造単位を有するポリカーボネート樹脂を60〜90質量%、下記一般式(2)の構造単位を有するポリカーボネート樹脂40〜10質量%を含有する上記[1]〜[4]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂組成物。
Figure 2014065901
(一般式(2)中、Xは、
Figure 2014065901
のいずれかを示し、R及びRはそれぞれ独立に水素原子またはメチル基を示し、Zは炭素原子(C)と結合して置換基を有していてもよい炭素数6〜12の脂環式炭素水素を形成する基を示す。)
[6]前記一般式(2)におけるXがイソプロピリデン基である上記[5]に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
[7]前記一般式(1)の構造単位を有するポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量が15,000〜35,000であり、前記一般式(2)の構造単位を有するポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量が10,000〜28,000である上記[5]又は[6]に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
[8]上記[1]〜[7]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂組成物を射出成形してなる成形品。
[9]シリンダー温度260〜340℃、射出速度100〜5,000mm/secの条件で射出成形されてなる上記[8]に記載の成形品。
[10]厚みが2mm以下である上記[8]又は[9]に記載の成形品。
[11]成形品が、自動車内装パネル、自動車ランプレンズ、窓、筐体、遊技機部材、タッチパネル又はライトガイドのいずれかである上記[8]〜[10]のいずれかに記載の成形品。
[12]上記[1]〜[7]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂組成物を押出成形してなるシート又はフィルム。
[13]上記[12]に記載のシート又はフィルムを用いた携帯型表示体の保護窓、表示装置用部材、表示装置用カバー、保護具用部材又は車載用部品。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物によれば、その優れた機械特性を何ら損なうことなく、高い表面硬度と耐摩耗性及び透明性に優れ、さらに、成形時の白化の問題がなく薄肉成形性にも優れたポリカーボネート樹脂成形品を提供することができる。
以下、本発明について実施形態及び例示物等を示して詳細に説明する。
なお、本願明細書において、「〜」とは、特に断りがない場合、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
[概要]
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、前記一般式(1)の構造単位を有するポリカーボネート樹脂を含むポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対し、
芳香族(メタ)アクリレート単位(b1)とメチルメタクリレート単位(b2)を、(b1)/(b2)の質量比で5〜80/95〜20を含有してなる(メタ)アクリレート共重合体(B)を3〜200質量部含有することを特徴とする。
以下、本発明のポリカーボネート樹脂組成物に用いる各成分、成形品の製造方法等につき、詳細に説明する。
[ポリカーボネート樹脂(A)]
本発明のポリカーボネート樹脂組成物に使用するポリカーボネート樹脂(A)は、下記一般式(1)の構造単位を有するポリカーボネート樹脂を含むポリカーボネート樹脂(A)である。
Figure 2014065901
上記一般式(1)の構造単位を有するポリカーボネート樹脂は、2,2−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパンを、ジヒドロキシ化合物として使用して製造することができる。
ポリカーボネート樹脂(A)は、一般式(1)で表される構造単位以外のカーボネート構造単位を有することもでき、例えば、一般式(2)で表される構造単位(例えば、ビスフェノールA由来の構造単位)、あるいは後述するような他のジヒドロキシ化合物に由来する構造単位を有していてもよい。一般式(1)で表される構造単位以外の構造単位の共重合量は、通常60モル%以下であり、50モル%以下が好ましく、より好ましくは40モル%以下、さらには30モル%以下、特に20モル%以下が最も好ましい。
ポリカーボネート樹脂(A)の粘度平均分子量(Mv)は、15,000〜35,000であることが好ましい。粘度平均分子量がこの範囲であると、成形性が良く、且つ機械的強度の大きい成形品が得られやすく、15,000を下回ると、耐面衝撃性が悪化し、実使用上問題となりやすく、35,000を超えると溶融粘度が増大し、射出成形または押出成形することが困難となる傾向がある。ポリカーボネート樹脂(A)のより好ましい分子量の下限は20,000、さらに好ましくは21,000、特に好ましくは22,000であり、上限は、より好ましくは33,000、さらに好ましくは32,000、特に好ましくは30,000である。
ここで、粘度平均分子量(Mv)は、溶媒としてジクロロメタンを使用し、ウベローデ粘度計を使用し、温度20℃での極限粘度([η])(単位dl/g)を求め、Schnellの粘度式:[η]=1.23×10−4Mv0.83 の式から算出される値を意味する。
ポリカーボネート樹脂(A)は、1種または2種以上を混合して使用してもよく、粘度平均分子量の異なる2種類以上のポリカーボネート樹脂を混合して粘度平均分子量を調整してもよい。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物に使用するポリカーボネート樹脂(A)は、上記一般式(1)の構造単位を有するポリカーボネート樹脂以外に、好ましくは、下記一般式(2)で表される構造単位を有するポリカーボネート樹脂を含有する。
Figure 2014065901
(一般式(2)中、Xは、
Figure 2014065901
のいずれかを示し、R及びRはそれぞれ独立に水素原子またはメチル基を示し、Zは炭素原子(C)と結合して置換基を有していてもよい炭素数6〜12の脂環式炭素水素を形成する基を示す。)
上記一般式(2)で表されるポリカーボネート構造単位の好ましい具体例としては、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、即ち、ビスフェノールA由来のカーボネート構造単位である。
一般式(2)で表される構造単位を有するポリカーボネート樹脂は、一般式(2)で表わされる構造単位以外のカーボネート構造単位を有することもでき、他のジヒドロキシ化合物由来のカーボネート構造単位を有していてもよい。一般式(2)で表わされる構造単位以外の構造単位の共重合量は、通常50モル%未満が好ましく、より好ましくは40モル%以下、さらには30モル%以下、特には20モル%以下であり、10モル%以下、なかでも5モル%以下が最も好ましい。
他のジヒドロキシ化合物としては、例えば以下のような芳香族ジヒドロキシ化合物を挙げることができる。
ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、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)ペンタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−4−メチルペンタン、2,2−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3,5−ジメチル4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−(1−メチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−(1−メチルプロピル)−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−フェニル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)デカン、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)−1−フェニルエタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)フェニルメタン、1,1−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1−ビス(3−(1−メチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1−ビス(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1−ビス(3−(1−メチルプロピル)−4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1−ビス(3−シクロヘキシル−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−3−フェニルフェニル)シクロヘキサン、1,1−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタン、1,1−ビス(3、5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタン、1,1−ビス(3−(1−メチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタン、1,1−ビス(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタン、1,1−ビス(3−(1−メチルプロピル)−4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタン、1,1−ビス(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタン、1,1−ビス(3−フェニル−4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタン、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)シクロオクタン、4,4’−(1,3−フェニレンジイソプロピリデン)ビスフェノール、4,4’−(1,4−フェニレンジイソプロピリデン)ビスフェノール、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、4,4’−ジヒドロキシベンゾフェノン、4,4’−ジヒドロキシフェニルエーテル、4,4’−ジヒドロキシビフェニル、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3−5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(3−tert−ブチル−6−メチル−4−ヒドロキシフェニル)ブタン等が挙げられる。
一般式(2)で表される構造単位を有するポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量(Mv)は、10,000〜28,000であることが好ましい。粘度平均分子量がこの範囲であると、成形性が良く、且つ機械的強度の大きい成形品が得られやすく、10,000を下回ると、耐面衝撃性が著しく低下して使用が困難となる場合があり、28,000を超えると溶融粘度が増大し、射出成形または押出成形が困難となる傾向にある。一般式(2)で表される構造単位を有するポリカーボネート樹脂のより好ましい分子量の下限は16,000、さらに好ましくは17,000、特に好ましくは18,000であり、そのより好ましい上限は27,000、特に好ましくは25,000である。
なお、粘度平均分子量(Mv)の定義は、前記したとおりである。
一般式(2)で表される構造単位を有するポリカーボネート樹脂は、1種または2種以上を混合して使用してもよく、粘度平均分子量の異なる2種類以上のポリカーボネート樹脂を混合して粘度平均分子量に調整してもよい。
<ポリカーボネート樹脂の製造方法>
本発明に使用する一般式(1)で表される構造単位を有するポリカーボネート樹脂及び一般式(2)で表される構造単位を有するポリカーボネート樹脂を製造する方法は、特に限定されるものではなく、任意の方法を採用できる。その例を挙げると、界面重合法、溶融エステル交換法、ピリジン法、環状カーボネート化合物の開環重合法、プレポリマーの固相エステル交換法などを挙げることができる。
以下、これらの方法のうち特に好適なものについて、具体的に説明する。
・界面重合法
まず、上記ポリカーボネート樹脂を界面重合法で製造する場合について説明する。
界面重合法では、反応に不活性な有機溶媒及びアルカリ水溶液の存在下で、通常pHを9以上に保ち、前記各ジヒドロキシ化合物とカーボネート前駆体(好ましくは、ホスゲン)とを反応させた後、重合触媒の存在下で界面重合を行うことによってポリカーボネート樹脂を得る。なお、反応系には、必要に応じて分子量調整剤(末端停止剤)を存在させてもよく、ジヒドロキシ化合物の酸化防止のために酸化防止剤を存在させてもよい。
反応に不活性な有機溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロベンゼン等の塩素化炭化水素等;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;などが挙げられる。なお、有機溶媒は、1種のみで用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
アルカリ水溶液に含有されるアルカリ化合物としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、炭酸水素ナトリウム等のアルカリ金属化合物やアルカリ土類金属化合物が挙げられるが、なかでも水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムが好ましい。なお、アルカリ化合物は、1種のみで用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
アルカリ水溶液中のアルカリ化合物の濃度に制限はないが、通常、反応中のアルカリ水溶液中のpHを10〜12の範囲にコントロールするために、5〜10質量%の範囲で使用されることが好ましい。また、例えばホスゲンを吹き込むに際しては、水相のpHが10〜12、好ましくは10〜11の範囲になる様にコントロールするために、ビスフェノール化合物とアルカリ化合物とのモル比を、通常1:1.9以上、なかでも1:2.0以上、また、通常1:3.2以下、なかでも1:2.5以下とすることが好ましい。
重合触媒としては、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、トリプロピルアミン、トリヘキシルアミン等の脂肪族三級アミン;N,N’−ジメチルシクロヘキシルアミン、N,N’−ジエチルシクロヘキシルアミン等の脂環式三級アミン;N,N’−ジメチルアニリン、N,N’−ジエチルアニリン等の芳香族第三級アミン;トリメチルベンジルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムクロライド、トリエチルベンジルアンモニウムクロライド等の第四級アンモニウム塩等;ピリジン;グアニン;グアニジンの塩;等が挙げられる。なお、重合触媒は、1種のみで用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
分子量調整剤としては、例えば、一価のフェノール性水酸基を有する芳香族フェノール;メタノール、ブタノールなどの脂肪族アルコール;メルカプタン;フタル酸イミド等が挙げられるが、なかでも芳香族フェノールが好ましい。
このような芳香族フェノールとしては、具体的に、フェノール、m−メチルフェノール、p−メチルフェノール、m−プロピルフェノール、p−プロピルフェノール、p−tert−ブチルフェノール、p−長鎖アルキル置換フェノール等のアルキル基置換フェノール;イソプロパニルフェノール等のビニル基含有フェノール;エポキシ基含有フェノール;o−オキシン安息香酸、2−メチル−6−ヒドロキシフェニル酢酸等のカルボキシル基含有フェノール;等が挙げられる。なお、分子量調整剤は、1種のみで用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
分子量調整剤の使用量は、ジヒドロキシ化合物100モルに対して、通常0.5モル以上、好ましくは1モル以上であり、また、通常50モル以下、好ましくは30モル以下である。分子量調整剤の使用量をこの範囲とすることで、ポリカーボネート樹脂組成物の熱安定性及び耐加水分解性を向上させることができる。
反応の際に、反応基質、反応媒、酸化防止剤、触媒、分子量調整剤、添加剤等を混合する順番は、所望のポリカーボネート樹脂が得られる限り任意であり、適切な順番を任意に設定すればよい。例えば、カーボネート前駆体としてホスゲンを用いた場合には、分子量調節剤はジヒドロキシ化合物とホスゲンとの反応(ホスゲン化)の時から重合反応開始時までの間であれば任意の時期に混合できる。
なお、反応温度は通常0〜40℃であり、反応時間は通常は数分(例えば、10分)〜数時間(例えば、6時間)である。
・溶融エステル交換法
次に、前記ポリカーボネート樹脂を溶融エステル交換法で製造する場合について説明する。
溶融エステル交換法では、例えば、炭酸ジエステルとジヒドロキシ化合物とのエステル交換反応を行う。界面重合法のように、人体に有害なホスゲンや、環境に対する負荷の高いジクロロメタン等の溶剤が必要なく、また、重合中の副生物のポリマー中への混入も少ない点において、溶融エステル交換法を用いることが好ましい。
ジヒドロキシ化合物は、それぞれ前述の通りである。
一方、炭酸ジエステルとしては、例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ−tert−ブチルカーボネート等の炭酸ジアルキル化合物;ジフェニルカーボネート;ジトリルカーボネート等の置換ジフェニルカーボネートなどが挙げられる。なかでも、ジフェニルカーボネート及び置換ジフェニルカーボネートが好ましく、ジフェニルカーボネートが特に好ましい。なお、炭酸ジエステルは1種のみで用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルとの比率は、所望のポリカーボネート樹脂が得られる限り任意であるが、ジヒドロキシ化合物1モルに対して、炭酸ジエステルを等モル量以上用いることが好ましく、なかでも1.01モル以上用いることがより好ましい。なお、上限は通常1.30モル以下である。このような範囲にすることで、末端水酸基量を好適な範囲に調整できる。
ポリカーボネート樹脂では、その末端水酸基量が、熱安定性、加水分解安定性、色調等に大きな影響を及ぼす傾向がある。このため、公知の任意の方法によって末端水酸基量を必要に応じて調整してもよい。エステル交換反応においては、通常、炭酸ジエステルとジヒドロキシ化合物との混合比率、エステル交換反応時の減圧度などを調整することにより、末端水酸基量を調整したポリカーボネート樹脂を得ることができる。なお、この操作により、通常は得られるポリカーボネート樹脂の分子量を調整することもできる。
炭酸ジエステルとジヒドロキシ化合物との混合比率を調整して末端水酸基量を調整する場合、その混合比率は前記の通りである。
また、より積極的な調整方法としては、反応時に別途、末端停止剤を混合する方法が挙げられる。この際の末端停止剤としては、例えば、一価フェノール類、一価カルボン酸類、炭酸ジエステル類などが挙げられる。なお、末端停止剤は、1種のみで用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
溶融エステル交換法によりポリカーボネート樹脂を製造する際には、通常、エステル交換触媒が使用される。エステル交換触媒は任意のものを使用できる。なかでも、アルカリ金属化合物及び/又はアルカリ土類金属化合物を用いることが好ましい。また補助的に、例えば塩基性ホウ素化合物、塩基性リン化合物、塩基性アンモニウム化合物、アミン系化合物などの塩基性化合物を併用してもよい。なお、エステル交換触媒は、1種のみで用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
溶融エステル交換法において、反応温度は通常100〜320℃である。また、反応時の圧力は通常2mmHg以下の減圧条件である。具体的操作としては、この範囲の条件で、ヒドロキシ化合物等の副生成物を除去しながら、溶融重縮合反応を行えばよい。
溶融重縮合反応は、バッチ式、連続式の何れの方法でも行うことができる。バッチ式で行う場合、反応基質、反応媒、触媒、添加剤等を混合する順番は、所望のポリカーボネート樹脂が得られる限り任意であり、適切な順番を任意に設定すればよい。ただし、ポリカーボネート樹脂及びポリカーボネート樹脂組成物の安定性等を考慮すると、溶融重縮合反応は連続式で行うことが好ましい。
溶融エステル交換法においては、必要に応じて、触媒失活剤を用いても良い。触媒失活剤としてはエステル交換触媒を中和する化合物を任意に用いることができる。その例を挙げると、イオウ含有酸性化合物及びその誘導体などが挙げられる。なお、触媒失活剤は、1種のみで用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
触媒失活剤の使用量は、前記のエステル交換触媒が含有するアルカリ金属又はアルカリ土類金属に対して、通常0.5当量以上、好ましくは1当量以上であり、また、通常10当量以下、好ましくは5当量以下である。更には、ポリカーボネート樹脂に対して、通常1質量ppm以上であり、また、通常100質量ppm以下、好ましくは20質量ppm以下である。
<ポリカーボネート樹脂(A)の構成割合>
本発明に使用するポリカーボネート樹脂(A)は、上記一般式(1)で表される構造単位を、好ましくは20質量%以上、より好ましくは40質量%以上、さらに好ましくは60質量%以上、特に好ましくは80質量%以上含有する。
なかでも、前記したように、本発明に使用するポリカーボネート樹脂(A)は、一般式(1)で表される構造単位を有するポリカーボネート樹脂及び一般式(2)で表される構造単位を有するポリカーボネート樹脂を混合したものが好ましい。混合する場合の混合割合としては、両者の合計100質量%基準で、一般式(1)で表される構造単位を有するポリカーボネート樹脂が20〜95質量%、一般式(2)で表される構造単位を有するポリカーボネート樹脂が80〜5質量%であることが好ましい。このような混合割合で併用し、併せて(メタ)アクリレート共重合体(B)を前記特定量含有することにより、より高い表面硬度と高度の耐摩耗性及び透明性を達成することができる。
一般式(1)で表される構造単位を有するポリカーボネート樹脂の質量割合が、20質量%を下回ると成形品の表面硬度が低下し、実製品としたときに表面が傷つき易くなりやすくなったり、成形時に白化が起こりやすく成形性が低下したりする場合がある。また、95質量%を超えると、成形品の耐衝撃性が低下し、実製品としたときに割れ易くなったり、透明性が低下したりする場合がある。
より好ましい混合割合は、一般式(1)で表される構造単位を有するポリカーボネート樹脂が40〜92質量%、一般式(2)で表される構造単位を有するポリカーボネート樹脂が60〜8質量%であり、さらに好ましくは、前者が60〜90質量%、後者が40〜10質量%であり、特に好ましくは、前者が80〜88質量%、後者が20〜12質量%である。
また、本発明においては、ポリカーボネート樹脂の合計100質量%中、5質量%以上がフレーク状の粉末であることが好ましい。フレーク状粉末の含有割合は、より好ましくは10質量%以上、さらに好ましくは15質量%以上である。このような割合でフレーク状の粉末を含むことにより、必要に応じて添加剤を配合する場合に、ポリカーボネート樹脂組成物製造時に添加剤成分が分級するのを防ぎ、未溶融物の発生や添加剤の凝集等を抑制し、優れた成形品が得られやすい傾向にある。フレーク状粉末の平均粒径は、2mm以下が好ましく、1.5mm以下がより好ましい。
フレーク状の粉末以外のポリカーボネート樹脂としては、ペレット状のものが好ましい。ペレット長さは、好ましくは1〜5mm、より好ましくは2〜4mmであり、断面が楕円形の場合は長径が2〜3.5mm、短径が1〜2.5mm、断面が円形の場合は直径2〜3mmのものが好ましい。ペレットの長さや断面形状は、ポリカーボネート樹脂製造時のストランドカッターの刃の回転数、巻き取り速度、押出機の吐出量等により調整することができる。
ポリカーボネート樹脂(A)は、ポリカーボネート樹脂単独(ポリカーボネート樹脂単独とは、ポリカーボネート樹脂の1種のみを含む態様に限定されず、例えば、モノマー組成や分子量が互いに異なる複数種のポリカーボネート樹脂を含む態様を含む意味で用いる。)で用いてもよく、ポリカーボネート樹脂と他の熱可塑性樹脂とのアロイ(混合物)とを組み合わせて用いてもよい。さらに、例えば、難燃性や耐衝撃性をさらに高める目的で、ポリカーボネート樹脂を、シロキサン構造を有するオリゴマーまたはポリマーとの共重合体;熱酸化安定性や難燃性をさらに向上させる目的でリン原子を有するモノマー、オリゴマーまたはポリマーとの共重合体;熱酸化安定性を向上させる目的で、ジヒドロキシアントラキノン構造を有するモノマー、オリゴマーまたはポリマーとの共重合体;光学的性質を改良するためにポリスチレン等のオレフィン系構造を有するオリゴマーまたはポリマーとの共重合体;耐薬品性を向上させる目的でポリエステル樹脂オリゴマーまたはポリマーとの共重合体;等の、ポリカーボネート樹脂を主体とする共重合体として構成してもよい。
また、成形品の外観の向上や流動性の向上を図るため、ポリカーボネート樹脂(A)は、ポリカーボネートオリゴマーを含有していてもよい。このポリカーボネートオリゴマーの粘度平均分子量(Mv)は、通常1,500以上、好ましくは1,800以上であり、また、通常9,500以下、好ましくは9,000以下である。さらに、含有されるポリカーボネートオリゴマーは、ポリカーボネート樹脂(A)(ポリカーボネートオリゴマーを含む)の30質量%以下とすることが好ましい。
さらに、ポリカーボネート樹脂(A)は、バージン原料だけでなく、使用済みの製品から再生されたポリカーボネート樹脂(いわゆるマテリアルリサイクルされたポリカーボネート樹脂)であってもよい。前記の使用済みの製品としては、例えば、光学ディスク等の光記録媒体;導光板;自動車窓ガラス、自動車ヘッドランプレンズ、風防等の車両透明部材;水ボトル等の容器;メガネレンズ;防音壁、ガラス窓、波板等の建築部材などが挙げられる。また、製品の不適合品、スプルー、ランナー等から得られた粉砕品またはそれらを溶融して得たペレット等も使用可能である。
ただし、再生されたポリカーボネート樹脂は、本発明のポリカーボネート樹脂(A)のうち、80質量%以下であることが好ましく、中でも50質量%以下であることがより好ましい。再生されたポリカーボネート樹脂は、熱劣化や経年劣化等の劣化を受けている可能性が高いため、このようなポリカーボネート樹脂を上記の範囲よりも多く用いた場合、色相や機械的物性を低下させる可能性があるためである。
[(メタ)アクリレート共重合体(B)]
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、芳香族(メタ)アクリレート単位(b1)とメチルメタクリレート単位(b2)を、(b1)/(b2)の質量比で5〜80/95〜20含有してなる(メタ)アクリレート共重合体(B)を含有する。
なお、本発明において、(メタ)アクリレートは、アクリレート又はメタクリレートを示す。
芳香族(メタ)アクリレート単位(b1)を構成する芳香族(メタ)アクリレートとは、エステル部分に芳香族基を有する(メタ)アクリレートのことをいう。芳香族(メタ)アクリレートとしては、例えば、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートを挙げることができる。これらは1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これらのうち、好ましくはフェニルメタクリレート、ベンジルメタクリレートであり、より好ましくはフェニルメタクリレートである。芳香族(メタ)アクリレート単位(b1)を有することで、ポリカーボネート樹脂(A)との混合物からなる成形品の透明性を向上させることができる。
メチルメタクリレート単位(b2)を構成する単量体は、メチルメタクリレートである。メチルメタクリレート単位(b2)は、ポリカーボネート樹脂(A)と良分散する効果を有し、成形品表面へ移行するため成形品の表面硬度を向上させることができる。
(メタ)アクリレート共重合体(B)は、芳香族(メタ)アクリレート単位(b1)とメチルメタクリレート単位(b2)を、(b1)/(b2)の質量比で5〜80/95〜20を含有するが、(メタ)アクリレート共重合体(B)中の芳香族(メタ)アクリレート単位(b1)の含有比が5以上であれば、(メタ)アクリレート共重合体(B)の高添加領域において透明性が維持され、80以下であれば、ポリカーボネート樹脂(A)との相溶性が高過ぎず、成形品表面への移行性が低下しないため、表面硬度が低下しない。
また、(メタ)アクリレート共重合体(B)の高添加領域において、透明性を維持しつつ高い表面硬度を発現することから、(メタ)アクリレート共重合体(B)は、(b1)/(b2)の質量比で、芳香族(メタ)アクリレート単位(b1)20〜70及びメチルメタクリレート単位(b2)80〜30を含有することが好ましい。
(メタ)アクリレート共重合体(B)中のメチルメタクリレート単位(b2)の含有比が20以上であれば、ポリカーボネート樹脂(A)との相溶性が高過ぎず、成形品表面への移行性が低下しないため、表面硬度が低下せず、95以下であれば、(メタ)アクリレート共重合体(B)の高添加領域において透明性が維持される。
(メタ)アクリレート共重合体(B)を得るための単量体の重合方法としては、乳化重合法、懸濁重合法、溶液重合法、塊状重合法等の公知の方法を使用することができる。好ましくは懸濁重合法や塊状重合法であり、さらに好ましくは懸濁重合法である。また、重合に必要な添加剤等は必要に応じて適宜添加することができ、例えば、重合開始剤、乳化剤、分散剤、連鎖移動剤が挙げられる。
(メタ)アクリレート共重合体(B)の質量平均分子量は、5,000〜30,000であることが好ましく、10,000以上がより好ましく、13,000以上がさらに好ましく、また、25,000以下がより好ましく、20,000以下がさらに好ましい。質量平均分子量が5,000〜30,000において、ポリカーボネート樹脂(A)との相溶性が良好となる傾向にあり、表面硬度の向上効果にも優れる傾向にある。
なお、(メタ)アクリレート共重合体(B)の質量平均分子量は、溶媒としてクロロホルムやテトラヒドロフラン(THF)を使用したゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いて測定を行うことができる。なお、分子量はポリスチレン(PS)換算の値である。
(メタ)アクリレート共重合体(B)の含有量は、ポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対し3〜200質量部である。(メタ)アクリレート共重合体(B)の好ましい含有量は、5質量部以上であり、より好ましくは10質量部以上、さらに好ましくは15質量部以上であり、特に好ましくは20質量部以上であり、また、好ましくは100質量部以下、より好ましくは75質量部以下、さらに好ましくは55質量部以下、特に好ましくは45質量部以下である。
(メタ)アクリレート共重合体(B)の含有量がこのような範囲にあることで、本発明に用いるポリカーボネート樹脂組成物は、良好な透明性を維持しつつ、耐衝撃性等の物性バランスを保ちながら、表面硬度及び流動性を効果的に向上させ、さらに成形時の白化の問題を抑制することができる。
[その他の成分]
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、所望の諸物性を著しく損なわない限り、必要に応じて、上記以外のその他成分を含有していてもよい。その他の成分の例を挙げると、ポリカーボネート樹脂以外の樹脂、各種樹脂添加剤などが挙げられる。なお、その他の成分は、1種のみで含有されていてもよく、2種以上が任意の組み合わせ及び比率で含有されていても良い。
・その他の樹脂
その他の樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート樹脂などの熱可塑性ポリエステル樹脂;ポリスチレン樹脂、高衝撃ポリスチレン樹脂(HIPS)、アクリロニトリル−スチレン共重合体(AS樹脂)、アクリロニトリル−スチレン−アクリルゴム共重合体(ASA樹脂)、アクリロニトリル−エチレンプロピレン系ゴム−スチレン共重合体(AES樹脂)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)などのスチレン系樹脂;ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン樹脂;ポリアミド樹脂;ポリイミド樹脂;ポリエーテルイミド樹脂;ポリウレタン樹脂;ポリフェニレンエーテル樹脂;ポリフェニレンサルファイド樹脂;ポリスルホン樹脂等が挙げられる。
なお、その他の樹脂は、1種のみで含有されていてもよく、2種以上が任意の組み合わせ及び比率で含有されていても良い。
その他の樹脂を含有する場合は、ポリカーボネート樹脂(A)、(メタ)アクリレート共重合体(B)及びその他の樹脂の合計100質量%中、40質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがより好ましく、20質量%以下であることがさらに好ましい。その他の樹脂を上記の範囲よりも多く用いた場合は、表面硬度、耐摩耗性、透明性が低下する場合がある。
・樹脂添加剤
樹脂添加剤としては、例えば、熱安定剤、酸化防止剤、離型剤、紫外線吸収剤、難燃剤、染顔料、帯電防止剤、防曇剤、滑剤、アンチブロッキング剤、流動性改良剤、可塑剤、分散剤、抗菌剤などが挙げられる。なお、樹脂添加剤は1種のみで含有されていてもよく、2種以上が任意の組み合わせ及び比率で含有されていても良い。
以下、本発明に使用するポリカーボネート樹脂組成物に好適な添加剤の例について具体的に説明する。
・熱安定剤
熱安定剤としては、例えばリン系化合物が挙げられる。リン系化合物としては、公知の任意のものを使用できる。具体例を挙げると、リン酸、ホスホン酸、亜燐酸、ホスフィン酸、ポリリン酸などのリンのオキソ酸;酸性ピロリン酸ナトリウム、酸性ピロリン酸カリウム、酸性ピロリン酸カルシウムなどの酸性ピロリン酸金属塩;リン酸カリウム、リン酸ナトリウム、リン酸セシウム、リン酸亜鉛など第1族または第2B族金属のリン酸塩;有機ホスフェート化合物、有機ホスファイト化合物、有機ホスホナイト化合物などが挙げられるが、有機ホスファイト化合物が特に好ましい。
有機ホスファイト化合物としては、トリフェニルホスファイト、トリス(モノノニルフェニル)ホスファイト、トリス(モノノニル/ジノニル・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、モノオクチルジ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、モノデシルジフェニルホスファイト、ジデシルモノフェニルホスファイト、トリデシルホスファイト、トリラウリルホスファイト、トリステアリルホスファイト、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等が挙げられる。
このような、有機ホスファイト化合物としては、具体的には、例えば、ADEKA社製「アデカスタブ1178」、「アデカスタブ2112」、「アデカスタブHP−10」、城北化学工業社製「JP−351」、「JP−360」、「JP−3CP」、BASF社製「イルガフォス168」等が挙げられる。
なお、熱安定剤は、1種のみで含有されていてもよく、2種以上が任意の組み合わせ及び比率で含有されていても良い。
熱安定剤の含有量は、ポリカーボネート樹脂(A)及び(メタ)アクリレート共重合体(B)の合計100質量部に対して、通常0.001質量部以上、好ましくは0.01質量部以上、より好ましくは0.03質量部以上であり、また、通常1質量部以下、好ましくは0.7質量部以下、より好ましくは0.5質量部以下である。熱安定剤の含有量が前記範囲の下限値以下の場合は、熱安定効果が不十分となる可能性があり、熱安定剤の含有量が前記範囲の上限値を超える場合は、効果が頭打ちとなり経済的でなくなる可能性がある。
・酸化防止剤
酸化防止剤としては、例えばヒンダードフェノール系酸化防止剤が挙げられる。その具体例としては、ペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、チオジエチレンビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、N,N’
−ヘキサン−1,6−ジイルビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニルプロピオナミド)、2,4−ジメチル−6−(1−メチルペンタデシル)フェノール、ジエチル[[3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル]メチル]ホスフォエート、3,3’,3’’,5,5’,5’’−ヘキサ−tert−ブチル−a,a’,a’’−(メシチレン−2,4,6−トリイル)トリ−p−クレゾール、4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾール、エチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート]、ヘキサメチレンビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,3,5−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオン、2,6−ジ−tert−ブチル−4−(4,6−ビス(オクチルチオ)−1,3,5−トリアジン−2−イルアミノ)フェノール、2−[1−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ペンチルフェニル)エチル]−4,6−ジ−tert−ペンチルフェニルアクリレート等が挙げられる。
なかでも、ペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネートが好ましい。このようなフェノール系酸化防止剤としては、具体的には、例えば、BASF社製「イルガノックス1010」、「イルガノックス1076」、ADEKA社製「アデカスタブAO−50」、「アデカスタブAO−60」等が挙げられる。
なお、酸化防止剤は、1種のみで含有されていてもよく、2種以上が任意の組み合わせ及び比率で含有されていても良い。
酸化防止剤の含有量は、ポリカーボネート樹脂(A)及び(メタ)アクリレート共重合体(B)の合計100質量部に対して、通常0.001質量部以上、好ましくは0.01質量部以上であり、また、通常1質量部以下、好ましくは0.5質量部以下である。酸化防止剤の含有量が前記範囲の下限値以下の場合は、酸化防止剤としての効果が不十分となる可能性があり、酸化防止剤の含有量が前記範囲の上限値を超える場合は、効果が頭打ちとなり経済的でなくなる可能性がある。
・離型剤
離型剤としては、例えば、脂肪族カルボン酸、脂肪族カルボン酸とアルコールとのエステル、数平均分子量200〜15,000の脂肪族炭化水素化合物、ポリシロキサン系シリコーンオイルなどが挙げられる。
脂肪族カルボン酸としては、例えば、飽和または不飽和の脂肪族一価、二価または三価カルボン酸を挙げることができる。ここで脂肪族カルボン酸とは、脂環式のカルボン酸も包含する。これらの中で好ましい脂肪族カルボン酸は炭素数6〜36の一価または二価カルボン酸であり、炭素数6〜36の脂肪族飽和一価カルボン酸がさらに好ましい。かかる脂肪族カルボン酸の具体例としては、パルミチン酸、ステアリン酸、カプロン酸、カプリン酸、ラウリン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、メリシン酸、テトラリアコンタン酸、モンタン酸、アジピン酸、アゼライン酸などが挙げられる。
脂肪族カルボン酸とアルコールとのエステルにおける脂肪族カルボン酸としては、例えば、前記脂肪族カルボン酸と同じものが使用できる。一方、アルコールとしては、例えば、飽和または不飽和の一価または多価アルコールが挙げられる。これらのアルコールは、フッ素原子、アリール基などの置換基を有していてもよい。これらの中では、炭素数30以下の一価または多価の飽和アルコールが好ましく、炭素数30以下の脂肪族飽和一価アルコールまたは脂肪族飽和多価アルコールがさらに好ましい。なお、ここで脂肪族とは、脂環式化合物も含有する。
かかるアルコールの具体例としては、オクタノール、デカノール、ドデカノール、ステアリルアルコール、ベヘニルアルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、2,2−ジヒドロキシペルフルオロプロパノール、ネオペンチレングリコール、ジトリメチロールプロパン、ジペンタエリスリトール等が挙げられる。
なお、上記のエステルは、不純物として脂肪族カルボン酸及び/またはアルコールを含有していてもよい。また、上記のエステルは、純物質であってもよいが、複数の化合物の混合物であってもよい。さらに、結合して一つのエステルを構成する脂肪族カルボン酸及びアルコールは、それぞれ、1種のみで用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
脂肪族カルボン酸とアルコールとのエステルの具体例としては、蜜ロウ(ミリシルパルミテートを主成分とする混合物)、ステアリン酸ステアリル、ベヘン酸ベヘニル、ベヘン酸ステアリル、グリセリンモノパルミテート、グリセリンモノステアレート、グリセリンジステアレート、グリセリントリステアレート、ペンタエリスリトールモノパルミテート、ペンタエリスリトールモノステアレート、ペンタエリスリトールジステアレート、ペンタエリスリトールトリステアレート、ペンタエリスリトールテトラステアレート等が挙げられる。
数平均分子量200〜15,000の脂肪族炭化水素としては、例えば、流動パラフィン、パラフィンワックス、マイクロワックス、ポリエチレンワックス、フィッシャ−トロプシュワックス、炭素数3〜12のα−オレフィンオリゴマー等が挙げられる。なお、ここで脂肪族炭化水素としては、脂環式炭化水素も含まれる。また、これらの炭化水素は部分酸化されていてもよい。
これらの中では、パラフィンワックス、ポリエチレンワックスまたはポリエチレンワックスの部分酸化物が好ましく、パラフィンワックス、ポリエチレンワックスがさらに好ましい。
また、前記の脂肪族炭化水素の数平均分子量は、好ましくは5,000以下である。
なお、脂肪族炭化水素は単一物質であってもよいが、構成成分や分子量が様々なものの混合物であっても、主成分が上記の範囲内であれば好適に使用できる。
なお、上述した離型剤は、1種のみで含有されていてもよく、2種以上が任意の組み合わせ及び比率で含有されていても良い。
離型剤の含有量は、ポリカーボネート樹脂(A)及び(メタ)アクリレート共重合体(B)の合計100質量部に対して、通常0.001質量部以上、好ましくは0.01質量部以上であり、また、通常2質量部以下、好ましくは1質量部以下である。離型剤の含有量が前記範囲の下限値未満の場合は、離型性の効果が十分でない場合があり、離型剤の含有量が前記範囲の上限値を超える場合は、耐加水分解性の低下、射出成形時の金型汚染などが生じる可能性がある。
・紫外線吸収剤
紫外線吸収剤としては、例えば、酸化セリウム、酸化亜鉛などの無機紫外線吸収剤;ベンゾトリアゾール化合物、ベンゾフェノン化合物、サリシレート化合物、シアノアクリレート化合物、トリアジン化合物、オギザニリド化合物、マロン酸エステル化合物、ヒンダードアミン化合物などの有機紫外線吸収剤などが挙げられる。これらの中では有機紫外線吸収剤が好ましく、ベンゾトリアゾール化合物がより好ましい。有機紫外線吸収剤を選択することで、ポリカーボネート樹脂組成物の透明性や機械物性が良好なものになる。
ベンゾトリアゾール化合物の具体例としては、例えば、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)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]−ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−tert−ブチル−フェニル)−ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−tert−ブチル−5’−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−tert−ブチル−フェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール)、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−tert−アミル)−ベンゾトリアゾール、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、2,2’−メチレンビス[4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2N−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール]等が挙げられ、なかでも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、2,2’−メチレンビス[4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2N−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール]が好ましく、特に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が好ましい。
このようなベンゾトリアゾール化合物としては、具体的には例えば、シプロ化成社製(商品名、以下同じ)「シーソーブ701」、「シーソーブ702」、「シーソーブ703」、「シーソーブ704」、「シーソーブ705」、「シーソーブ709」、共同薬品社製「バイオソーブ520」、「バイオソーブ580」、「バイオソーブ582」、「バイオソーブ583」、ケミプロ化成社製「ケミソーブ71」、「ケミソーブ72」、サイテックインダストリーズ社製「サイアソーブUV5411」、ADEKA社製「LA−32」、「LA−38」、「LA−36」、「LA−34」、「LA−31」、BASF社製「チヌビンP」、「チヌビン234」、「チヌビン326」、「チヌビン327」、「チヌビン328」等が挙げられる。
紫外線吸収剤の含有量は、ポリカーボネート樹脂(A)及び(メタ)アクリレート共重合体(B)100質量部に対して、通常0.001質量部以上、好ましくは0.05質量部以上であり、また、通常1質量部以下、好ましくは0.5質量部以下である。紫外線吸収剤の含有量が前記範囲の下限値未満の場合は、耐候性の改良効果が乏しく、紫外線吸収剤の含有量が前記範囲の上限を超える場合は、モールドデボジット等が生じ、金型汚染を引き起こしやすい。
なお、紫外線吸収剤は、1種のみで含有されていてもよく、2種以上が任意の組み合わせ及び比率で含有されていても良い。
[ポリカーボネート樹脂組成物の製造方法]
成形品を成形するためのポリカーボネート樹脂組成物の製造方法に制限はなく、公知のポリカーボネート樹脂組成物の製造方法を広く採用でき、ポリカーボネート樹脂(A)及び(メタ)アクリレート共重合体(B)、並びに、必要に応じて配合されるその他の成分を、例えばタンブラーやヘンシェルミキサーなどの各種混合機を用い予め混合した後、バンバリーミキサー、ロール、ブラベンダー、単軸混練押出機、二軸混練押出機、ニーダーなどの混合機で溶融混練する方法が挙げられる。なお、溶融混練の温度は特に制限されないが、通常240〜320℃の範囲である。
[成形品]
得られたポリカーボネート樹脂組成物は、上記したポリカーボネート樹脂組成物をペレタイズしたペレットを各種の成形法で成形して成形品とされる。またペレットを経由せずに、押出機で溶融混練された樹脂を直接、成形して成形品にすることもできる。
成形品の形状としては、特に制限はなく、成形品の用途、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、板状、プレート状、ロッド状、シート状、フィルム状、円筒状、環状、円形状、楕円形状、多角形形状、異形品、中空品、枠状、箱状、パネル状のもの等、また特殊な形状のもの等、各種形状のものが挙げられる。
具体的なものとしては、例えば、自動車内装用パネル、自動車(二輪車)ヘッドランプレンズ、窓、筺体、遊技機部材、タッチパネル、携帯電話や携帯端末等の各種携帯機器のバックライトユニットに用いられる導光板や、自動車のヘッドランプ等に用いられるライトガイド等が好ましく挙げられる。これらの成形品は、通常射出成形法により製造される。
射出成形により成形品を成形する場合は、これら成形品の厚みは、通常0.05〜20mmであり、好ましくは0.1〜10mm、より好ましくは0.15〜6mm、さらに好ましくは0.2〜4mm、特に好ましくは0.25〜2mmである。このような成形品厚みとすることにより、黄色度の低減や、透明性の向上、光学歪の低減等の光学特性が向上しやすいため好ましい。なお、本発明における厚みとは、成形品の平均厚みをいい、成形品にボスやリブ等が存在する場合は、それらを除いた部分の平均厚みをいう。
また、押出成形によりシートやフィルム等として使用する場合には、他の樹脂シートと積層した多層構造の積層体であってもよい。シート、フィルム及びこれらの積層体の具体的なものとしては、携帯型表示体の保護窓、表示装置用部材、表示装置用カバー、保護具用部材又は車載用部品等が挙げられる。
押出成形によりシートやフィルムを製造する場合には、これらの厚みは、通常5〜1,000μmであり、好ましくは20〜700μm、より好ましくは40〜500μm、さらに好ましくは50〜300μmである。このような厚みとすることにより、黄色度の低減や、透明性の向上、光学歪の低減等の光学特性が向上しやすいため好ましい。
成形品を成形する方法としては、特に制限されず、従来公知の成形法を採用でき、例えば、射出成形法、射出圧縮成形法、押出成形法、異形押出法、トランスファー成形法、中空成形法、ガスアシスト中空成形法、ブロー成形法、押出ブロー成形、IMC(インモールドコ−ティング成形)成形法、回転成形法、多層成形法、2色成形法、インサート成形法、サンドイッチ成形法、発泡成形法、加圧成形法等が挙げられる。
特に射出成形においては、本発明のポリカーボネート樹脂組成物を用いることによって、成形品の白化の問題がほとんどなく、外観に優れる成形品が得られる。特に、高温、高速で薄肉成形行う際、成形品の端部が白化してしまう現象が発生し易いが、本発明のポリカーボネート樹脂組成物の場合は、具体的には、シリンダー温度260℃以上、さらには280℃以上、特に300〜340℃の高温であっても、また、射出速度100mm/sec以上、さらには200mm/sec以上、特には500〜5,000mm/secの条件であっても、白化現象を起こすことなく、外観に優れた成形品が得られる。なお、シリンダー温度の好ましい上限は330℃、より好ましくは320℃であり、射出速度の好ましい上限は3,000mm/sec、より好ましくは1,000mm/sec、さらに好ましくは500mm/sec、特に好ましくは400mm/sec、最も好ましくは300mm/secである。
[硬化物層]
本発明のポリカーボネート樹脂組成物を成形して得られたポリカーボネート樹脂成形品の表面は、それ自体で十分な硬度を有するが、さらに、エネルギー線硬化性アクリル系樹脂組成物の硬化物層で被覆することも好ましい。このような硬化物層を形成することでさらに高い表面硬度を達成することもできる。
エネルギー線としては、紫外線、電子線、α線、β線、γ線等の放射線等があるが、紫外線硬化型のものが、実用性や作業性、作業環境等の観点から好ましい。
エネルギー線硬化性アクリル系樹脂組成物としては、アクリル系の光重合性プレポリマーや光重合性モノマーなどを主成分として、さらに光重合開始剤などが添加された樹脂組成物を利用することができる。
アクリル系の光重合性プレポリマーとしては、ウレタン(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、メラミン(メタ)アクリレートなどを挙げることができる。
また、アクリル系の光重合性モノマーとしては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、グリセロール(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、2−(2−エトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、2−メトキシプロピル(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレートなどを挙げることができる。
また、これらは、単独又は2種以上を混合して使用しても良い。
光重合開始剤としては、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテルなどのベンゾイン類;アセトフェノン、2,2−ジエトキシ−2−フェニルアセトフェノン、1,1−ジクロロアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−フェニルプロパン−1−オン、ジエトキシアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−1−〔4−(メチルチオ)フェニル〕−2−モルフォリノプロパン−1−オンなどのアセトフェノン類;2−エチルアントラキノン、2−t−ブチルアントラキノン、2−クロロアントラキノン、2−アミルアントラキノンなどのアントラキノン類;2,4−ジエチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントンなどのチオキサントン類;アセトフェノンジメチルケタール、ベンジルジメチルケタールなどのケタール類;ベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルサルファイド、4,4’−ビスメチルアミノベンゾフェノンなどのベンゾフェノン類;2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキサイドなどのホスフィンオキサイド類等が挙げられる。
また、これらは、単独又は2種以上を混合して使用しても良い。
エネルギー線硬化性アクリル系樹脂組成物には、光安定剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、消泡剤、粘度調整剤、垂れ防止剤、難燃剤、顔料・染料、帯電防止剤等の各種添加剤を添加してもよい。
以上のようなエネルギー線硬化性アクリル系樹脂組成物を、ポリカーボネート樹脂成形品の表面にコーティングして硬化物層を形成する。本発明のポリカーボネート樹脂組成物からなる成形品は、(メタ)アクリレート共重合体を含有しているので、アクリル系樹脂組成物と適合性が良く、表面硬度をより効果的に向上させることができる。
コーティングは、公知の塗布方法の中から、成形品の形状に応じた塗布方法を適宜選択して行うことができ、例えば、バーコート法、ディップコート法、フローコート法、スプレーコート法、スピンコート法、ローラーコート法等が挙げられる。
活性エネルギー線を照射する雰囲気としては、通常窒素ガス、炭酸ガス等の不活性ガス雰囲気下が好ましいが、アクリル系樹脂組成物の種類により、雰囲気中の酸素含有量がある程度高い場合でも十分に硬化被覆層を形成させることも可能である。
硬化被覆層の厚さとしては、1〜30μm程度が好ましく、より好ましくは5μm以上であり、また、上限はより好ましくは25μm以下である。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物を成形した成形品は、優れた機械特性を有し、高い表面硬度と耐摩耗性に優れるので、例えば、以下のようなものに好ましく適用できる。・建物(ビル、家屋、温室等)の窓ガラス;車、飛行機、建設機械の窓ガラス;ガレージ、アーケード等の屋根;サンルーフ、ルーフパネル、日除け;各種のぞき窓;
・照灯用レンズ、信号機レンズ、光学機器のレンズ;レンズカバー;ミラー、眼鏡、ゴーグル、バイクの風防;太陽電池カバー;保護カバー;
・ヘッドランプ、インナーレンズ、リアランプ等の各種自動車用ランプカバー;自動車内装パネル;
・ディスプレイ装置用カバー、表示パネル用部材、遊技機(パチンコ等)用部品;
・各種携帯端末、カメラ、ゲーム機等、電気電子機器やOA機器の筺体;ヘルメット;
・シート、フィルムおよびその積層体。
特に、自動車内装パネル、自動車ランプレンズ、窓、筐体、タッチパネル又はライトガイド等に、またシート、フィルムおよびこれらの積層体を用いる場合は、携帯型表示体の保護窓、表示装置用部材、表示装置用カバー、保護具用部材又は車載用部品に好適である。
以下、実施例を示して本発明について更に具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定して解釈されるものではない。
以下の実施例及び比較例で使用した原料は次の通りである。
[ポリカーボネート樹脂(A)]
ポリカーボネート樹脂(A1−1)として、以下の合成例1のポリカーボネート樹脂を使用した。
(1)ポリカーボネート樹脂(A1−1)の製造:
2,2−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン(以下、「BPC」と記す。)26.14モル(6.75kg)と、ジフェニルカーボネート26.66モル(5.71kg)を、撹拌機および溜出凝縮装置付きのSUS製反応器(内容積40リットル)内に入れ、反応器内を窒素ガスで置換後、窒素ガス雰囲気下で220℃まで30分間かけて昇温した。
次いで、反応器内の反応液を撹拌し、溶融状態下の反応液にエステル交換反応触媒として炭酸セシウム(CsCO)を、BPC1モルに対し1.5×10−6モルとなるように加え、窒素ガス雰囲気下、220℃で30分、反応液を撹拌醸成した。次に、同温度下で反応器内の圧力を40分かけて100Torrに減圧し、さらに、100分間反応させ、フェノールを溜出させた。
次に、反応器内を60分かけて温度を280℃まで上げるとともに3Torrまで減圧し、留出理論量のほぼ全量に相当するフェノールを留出させた。次に、同温度下で反応器内の圧力を1Torr未満に保ち、さらに80分間反応を続け重縮合反応を終了させた。このとき、撹拌機の攪拌回転数は38回転/分であり、反応終了直前の反応液温度は300℃、攪拌動力は0.90kWであった。
次に、溶融状態のままの反応液を2軸押出機に送入し、炭酸セシウムに対して4倍モル量のp−トルエンスルホン酸ブチルを2軸押出機の第1供給口から供給し、反応液と混練し、その後、反応液を2軸押出機のダイを通してストランド状に押し出し、カッターで切断してポリカーボネート樹脂のペレットを得た。
得られたポリカーボネート樹脂(A1−1)の物性は以下の通りであった。
鉛筆硬度:2H
粘度平均分子量(Mv):24,000
(2)ポリカーボネート樹脂(A1−2)の製造:
BPC26.14モル(6.75kg)と、ジフェニルカーボネート26.79モル(5.74kg)を、撹拌機および溜出凝縮装置付きのSUS製反応器(内容積10リットル)内に入れ、反応器内を窒素ガスで置換後、窒素ガス雰囲気下で220℃まで30分間かけて昇温した。
次いで、反応器内の反応液を撹拌し、溶融状態下の反応液にエステル交換反応触媒として炭酸セシウム(CsCO)を、BPC1モルに対し1.5×10−6モルとなるように加え、窒素ガス雰囲気下、220℃で30分、反応液を撹拌醸成した。次に、同温度下で反応器内の圧力を40分かけて100Torrに減圧し、さらに、100分間反応させ、フェノールを溜出させた。
次に、反応器内を60分かけて温度を284℃まで上げるとともに3Torrまで減圧し、留出理論量のほぼ全量に相当するフェノールを留出させた。次に、同温度下で反応器内の圧力を1Torr未満に保ち、さらに60分間反応を続け重縮合反応を終了させた。このとき、撹拌機の攪拌回転数は38回転/分であり、反応終了直前の反応液温度は289℃、攪拌動力は1.00kWであった。
次に、溶融状態のままの反応液を2軸押出機に送入し、炭酸セシウムに対して4倍モル量のp−トルエンスルホン酸ブチルを2軸押出機の第1供給口から供給し、反応液と混練し、その後、反応液を2軸押出機のダイを通してストランド状に押し出し、カッターで切断してポリカーボネート樹脂のペレットを得た。
得られたポリカーボネート樹脂(A1−2)の物性は以下の通りであった。
鉛筆硬度:2H
粘度平均分子量(Mv):26,000
(3)ポリカーボネート樹脂(A1−3)の製造:
BPC26.14モル(6.75kg)と、ジフェニルカーボネート26.79モル(5.74kg)を、撹拌機および溜出凝縮装置付きのSUS製反応器(内容積10リットル)内に入れ、反応器内を窒素ガスで置換後、窒素ガス雰囲気下で220℃まで30分間かけて昇温した。
次いで、反応器内の反応液を撹拌し、溶融状態下の反応液にエステル交換反応触媒として炭酸セシウム(CsCO)を、BPC1モルに対し1.5×10−6モルとなるように加え、窒素ガス雰囲気下、220℃で30分、反応液を撹拌醸成した。次に、同温度下で反応器内の圧力を40分かけて100Torrに減圧し、さらに、100分間反応させ、フェノールを溜出させた。
次に、反応器内を60分かけて温度を284℃まで上げるとともに3Torrまで減圧し、留出理論量のほぼ全量に相当するフェノールを留出させた。次に、同温度下で反応器内の圧力を1Torr未満に保ち、さらに60分間反応を続け重縮合反応を終了させた。このとき、撹拌機の攪拌回転数は38回転/分であり、反応終了直前の反応液温度は289℃、攪拌動力は0.75kWであった。
次に、溶融状態のままの反応液を2軸押出機に送入し、炭酸セシウムに対して4倍モル量のp−トルエンスルホン酸ブチルを2軸押出機の第1供給口から供給し、反応液と混練し、その後、反応液を2軸押出機のダイを通してストランド状に押し出し、カッターで切断してポリカーボネート樹脂のペレットを得た。
得られたポリカーボネート樹脂(A1−3)の物性は以下の通りであった。
鉛筆硬度:2H
粘度平均分子量(Mv):22,000
(4)ポリカーボネート樹脂(A1−4)の製造(界面重合法による製造):
BPC13.80kg/時、水酸化ナトリウム(NaOH)5.8kg/時及び水93.5kg/時を、ハイドロサルファイト0.017kg/時の存在下に、35℃で溶解した後、25℃に冷却した水相と5℃に冷却したジクロロメタン61.9kg/時の有機相とを、各々内径6mm、外径8mmのテフロン(登録商標)製配管に供給し、これに接続する内径6mm、長さ34mのテフロン(登録商標)製パイプリアクターにおいて、ここに別途導入される0℃に冷却した液化ホスゲン7.2kg/時と接触させた。
上記原料は、ホスゲンとパイプリアクター内を1.7m/秒の線速度にて20秒間流通する間に、ホスゲン化、オリゴマー化反応が行われる。このとき、反応温度は、断熱系で塔頂温度60℃に達した。反応物の温度は、次のオリゴマー化槽に入る前に35℃まで外部冷却を行い調節した。
オリゴマー化に際し、触媒としてトリエチルアミン5g/時(BPC1モルに対して0.9×10−3モル)、分子量調節剤としてp−t−ブチルフェノール0.153kg/時を用い、これらは各々、オリゴマー化槽に導入した。
このようにして、パイプリアクターより得られるオリゴマー化された乳濁液を、さらに内容積50リットルの撹拌機付き反応槽に導き、窒素ガス(N2)雰囲気下30℃で撹拌し、オリゴマー化することで、水相中に存在する未反応のBPCのナトリウム塩(BPC−Na)を消費させた後、水相と油相を静置分離し、オリゴマーのジクロロメタン溶液を得た。
上記オリゴマーのジクロロメタン溶液のうち、23kgを、内容積70リットルのファウドラー翼付き反応槽に仕込み、これに希釈用ジクロロメタン10kgを追加し、さらに25重量%水酸化ナトリウム水溶液2.2kg、水6kg及びトリエチルアミン2.2g(BPC1モルに対して1.1×10−3モル)を加え、窒素ガス雰囲気下30℃で撹拌し、60分間重縮合反応を行って、ポリカーボネート樹脂を得た。
次いで、ジクロロメタン30kg及び水7kgを加え、20分間撹拌した後、撹拌を停止し、水相と有機相を分離した。分離した有機相に、0.1N塩酸20kgを加え15分間撹拌し、トリエチルアミン及び小量残存するアルカリ成分を抽出した後、撹拌を停止し、
水相と有機相を分離した。
更に、分離した有機相に、純水20kgを加え、15分間撹拌した後、撹拌を停止し、水相と有機相を分離した。この操作を抽出排水中の塩素イオンが検出されなくなるまで(3回)繰り返した。得られた精製ポリカーボネート溶液を、40℃温水中にフィードすることで粉化し、乾燥後、ポリカーボネート樹脂の粒状粉末を得た。
得られたポリカーボネート樹脂(A1−4)の物性は以下の通りであった。
鉛筆硬度:2H
粘度平均分子量(Mv):30,000
(5)ポリカーボネート樹脂(A1−5)の製造:
ビスフェノールA(以下、「BPA」という。)20.11モル(4.59kg)とBPC113.99モル(29.22kg)、ジフェニルカーボネート(以下、「DPC」と略記する場合がある。)141.47モル(30.31kg)に、炭酸セシウムの水溶液を、炭酸セシウムがジヒドロキシ化合物1mol当たり2μmolとなるように添加して混合物を調製した。次に、該混合物を、攪拌機、熱媒ジャケット、真空ポンプ、還流冷却器を具備した内容量200Lの第1反応器に投入した。
次に、第1反応器内を1.33kPa(10Torr)に減圧し、続いて、窒素で大気圧に復圧する操作を5回繰り返し、第1反応器の内部を窒素置換した。窒素置換後、熱媒ジャケットに温度230℃の熱媒を通じて第1反応器の内温を徐々に昇温させ、混合物を溶解させた。その後、55rpmで撹拌機を回転させ、熱媒ジャケット内の温度をコントロールして、第1反応器の内温を220℃に保った。そして、第1反応器の内部で行われるBPCとDPCのオリゴマー化反応により副生するフェノールを留去しながら、40分間かけて第1反応器内の圧力を絶対圧で101.3kPa(760Torr)から13.3kPa(100Torr)まで減圧した。
続いて、第1反応器内の圧力を13.3kPaに保持し、フェノールをさらに留去させながら、150分間、エステル交換反応を行った。
その後、系内を窒素で絶対圧で101.3kPaに復圧の上、ゲージ圧で0.2MPaまで昇圧し、予め200℃以上に加熱した移送配管を経由して、第1反応器内のオリゴマーを、第2反応器に圧送した。尚、第2反応器は内容量200Lであり、攪拌機、熱媒ジャケット、真空ポンプ並びに還流冷却管を具備しており、内圧は大気圧、内温は240℃に制御していた。
次に、第2反応器内に圧送したオリゴマーを8rpmで攪拌し、熱媒ジャケットにて内温を昇温し、第2反応器内を40分かけて絶対圧で101.3kPaから13.3kPaまで減圧した。その後、昇温を継続し、さらに40分かけて、内圧を絶対圧で13.3kPaから399Pa(3Torr)まで減圧し、留出するフェノールを系外に除去した。さらに、昇温を続け、第2反応器内の絶対圧が70Pa(約0.5Torr)に到達後、70Paを保持し、重縮合反応を行った。第2反応器内の最終的な内部温度は280℃であった。第2反応器の攪拌機が予め定めた所定の攪拌動力となったときに、重縮合反応を終了した。
次に、溶融状態のままの反応液を2軸押出機に送入し、炭酸セシウムに対して4倍モル量のp−トルエンスルホン酸ブチルを2軸押出機の第1供給口から供給し、反応液と混練し、その後、反応液を2軸押出機のダイを通してストランド状に押し出し、カッターで切断してポリカーボネート樹脂のペレットを得た。
得られたポリカーボネート樹脂(A1−5)の物性は以下の通りであった。
鉛筆硬度:2H
粘度平均分子量(Mv):26,000
(6)ポリカーボネート樹脂(A1−6)の製造:
BPA40.83モル(9.32kg)とBPC95.26モル(24.42kg)、DPC143.57モル(30.76kg)に、炭酸セシウムの水溶液を、炭酸セシウムがジヒドロキシ化合物1mol当たり2μmolとなるように添加して混合物を調製した。次に、該混合物を、攪拌機、熱媒ジャケット、真空ポンプ、還流冷却器を具備した内容量200Lの第1反応器に投入した。
次に、第1反応器内を1.33kPa(10Torr)に減圧し、続いて、窒素で大気圧に復圧する操作を5回繰り返し、第1反応器の内部を窒素置換した。窒素置換後、熱媒ジャケットに温度230℃の熱媒を通じて第1反応器の内温を徐々に昇温させ、混合物を溶解させた。その後、55rpmで撹拌機を回転させ、熱媒ジャケット内の温度をコントロールして、第1反応器の内温を220℃に保った。そして、第1反応器の内部で行われるBPCとDPCのオリゴマー化反応により副生するフェノールを留去しながら、40分間かけて第1反応器内の圧力を絶対圧で101.3kPa(760Torr)から13.3kPa(100Torr)まで減圧した。
続いて、第1反応器内の圧力を13.3kPaに保持し、フェノールをさらに留去させながら、150分間、エステル交換反応を行った。
その後、系内を窒素で絶対圧で101.3kPaに復圧の上、ゲージ圧で0.2MPaまで昇圧し、予め200℃以上に加熱した移送配管を経由して、第1反応器内のオリゴマーを、第2反応器に圧送した。尚、第2反応器は内容量200Lであり、攪拌機、熱媒ジャケット、真空ポンプ並びに還流冷却管を具備しており、内圧は大気圧、内温は240℃に制御していた。
次に、第2反応器内に圧送したオリゴマーを8rpmで攪拌し、熱媒ジャケットにて内温を昇温し、第2反応器内を40分かけて絶対圧で101.3kPaから13.3kPaまで減圧した。その後、昇温を継続し、さらに40分かけて、内圧を絶対圧で13.3kPaから399Pa(3Torr)まで減圧し、留出するフェノールを系外に除去した。さらに、昇温を続け、第2反応器内の絶対圧が70Pa(約0.5Torr)に到達後、70Paを保持し、重縮合反応を行った。第2反応器内の最終的な内部温度は280℃であった。第2反応器の攪拌機が予め定めた所定の攪拌動力となったときに、重縮合反応を終了した。
次に、溶融状態のままの反応液を2軸押出機に送入し、炭酸セシウムに対して4倍モル量のp−トルエンスルホン酸ブチルを2軸押出機の第1供給口から供給し、反応液と混練し、その後、反応液を2軸押出機のダイを通してストランド状に押し出し、カッターで切断してポリカーボネート樹脂のペレットを得た。
得られたポリカーボネート樹脂(A1−6)の物性は以下の通りであった。
鉛筆硬度:H
粘度平均分子量(Mv):25,500
ポリカーボネート樹脂(A2)として、以下のポリカーボネート樹脂を使用した。
・ビスフェノール−Aを出発原料とし界面法によるポリカーボネート樹脂
三菱エンジニアリングプラスチックス社製、商品名「ユーピロン S−3000」
鉛筆硬度 2B
粘度平均分子量(Mv) 21,000
なお、ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量(Mv)は、ポリカーボネート樹脂をジクロロメタンに溶解し(濃度6.0g/L)、ウベローデ粘度管を用いて20℃における比粘度(ηsp)を測定し、下記の式により粘度平均分子量(Mv)を算出した。
ηsp/C=[η](1+0.28ηsp
[η]=1.23×10−4Mv0.83
また、ポリカーボネート樹脂の鉛筆硬度は、JIS K7152に準拠して、射出成形機(日本製鋼所社製J55AD)を用い、バレル温度280℃、金型温度80℃の条件下にて射出成形した多目的試験片の表面硬度を、JIS K5600−5−4に準拠し、鉛筆硬度試験機(東洋精機製作所社製)を用いて、1000g荷重にて測定した値である。
[(メタ)アクリレート共重合体(B)]
(メタ)アクリレート共重合体(B)として、以下の製造例による(メタ)アクリレート共重合体を使用した。
温度計、窒素導入管、還流冷却管、及び攪拌装置を備えた加温可能な反応容器中に、脱イオン水200質量部、下記の分散剤0.3質量部、硫酸ナトリウム0.5質量部、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.3質量部、フェニルメタクリレート33質量部、メチルメタクリレート66質量部、メチルアクリレート1質量部、n−オクチルメルカプタン1.8質量部を仕込み、反応容器内を窒素で置換し、80℃に昇温した。4時間攪拌後、得られたビーズ状の重合体を水洗、乾燥し、(メタ)アクリレート共重合体を得た。
分散剤:カリウムメタクリレート70質量部、メチルメタクリレート30質量部を共重合した重合体と、ナトリウム2−スルホエチルメタクリレート65質量部、カリウムメタクリレート10質量部、及びメチルメタクリレート25質量部を共重合した重合体とを、質量比1:1で混合し、この混合した重合体の10%水溶液を分散剤として用いた。
得られた(メタ)アクリレート共重合体は、芳香族(メタ)アクリレート単位(b1)とメチルメタクリレート(b2)の質量比が33/67であり、鉛筆硬度は2H、質量平均分子量は14,000であった。この質量平均分子量はクロロホルムを溶媒としてゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いて測定したポリスチレン(PS)換算の値である。
[安定剤]
・リン系安定剤:
トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト
ADEKA社製、商品名「アデカスタブ2112」(表中、「安定剤」と表記)
[酸化防止剤]
・ヒンダートフェノール系酸化防止剤:
ペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]
BASF社製、商品名「イルガノックス1010」(表中、「酸化防止剤」と表記)
(実施例1〜14、比較例1〜5)
[ポリカーボネート樹脂組成物ペレットの製造]
上記した各樹脂及び添加剤を後記表1に示す組成(質量部)で配合混合し、二軸押出機(日本製鋼所社製「TEX30XCT」)により、バレル温度280℃で混練し、ポリカーボネート樹脂組成物を製造し、ペレットを得た。
[鉛筆硬度、ヘイズ評価用試験片の作成]
上記ペレットを80℃、5時間乾燥した後、射出成形機(日本製鋼所社製「J55−60H」)を用い、シリンダー設定温度260〜280℃、金型温度80℃、スクリュー回転数100rpmの条件下にて、90mm×50mm×3mm厚の平板状試験片を、射出速度30mm/secで射出成形した。なお、前述した上記ポリカーボネート樹脂(A1−1)〜(A1−6)及び(A2)の鉛筆硬度測定用試験片も、上記と同様の方法で作成した。
[全光線透過率評価用試験片の作成]
上記ペレットを80℃、5時間乾燥した後、射出成形機(日本製鋼所社製「J55−60H」)を用い、シリンダー設定温度260〜280℃、金型温度80℃、スクリュー回転数100rpmの条件下にて、三段プレート(幅50mm、長さ90mmで、厚さが3mmと2mmと1mmの三段形状)を、射出速度30mm/secで射出成形した。
[ISO多目的試験片の作成]
上記ペレットを80℃で5時間乾燥した後、射出成形機(日本製鋼所社製「J55−60H」)を用い、シリンダー設定温度260〜280℃、金型温度80℃、スクリュー回転数100rpmの条件下にて、射出時間2.0sec、成形サイクル40secの条件で、ISO多目的試験片(3mm厚)を成形した。
[鉛筆硬度の測定]
JIS K5600−5−4に準拠し、上記で作製した平板状試験片(90mm×50mm×3mm厚)を用い、東洋精機製作社所製「鉛筆硬度試験機」を用いて、1,000g荷重にて鉛筆硬度を測定した。
[ヘイズの測定]
JIS K7136に準拠し、上記で作製した平板状試験片(90mm×50mm×3mm厚)を用い、日本電色工業社製、NDH6000型ヘイズメーターで測定した。ヘイズ値が小さいほど透明性に優れており、ヘイズ値が大きくなると濁って見える。
[全光線透過率]
JIS K7105に準じ、上記で作成した三段プレートの3mm厚の部分に対し、日本電色工業社製、NDH−2000型濁度計で測定した。
[シャルピー衝撃強度]
ISO179に準拠して、上記で作製したISO多目的試験片(3mm厚)にノッチ加工を施し、23℃にてノッチ付きのシャルピー衝撃強度(単位:kJ/m)を測定した。
[成形時の白化の有無]
上記ペレットを80℃で5時間乾燥した後、射出成形機(日本製鋼所社製「J55−60H」)を用い、シリンダー設定温度260〜280℃、金型温度80℃、スクリュー回転数100rpmの条件下にて、三段プレート(幅50mm、長さ90mmで、厚さが3mmと2mmと1mmの3段形状)を、射出速度200mm/sec及び300mm/secで射出成形し、得られた三段プレートの周縁部に白化が見られるかどうかを判定した。周縁部にも一切白化が認められない場合を「無し」、周縁部の多くの部分、又は少なくとも一部に白化が認められる場合を「有り」として、表に示した。
[MVR]
上記ペレットを80℃で4時間以上乾燥後、東洋精機社製メルトインデクサーにて、ISO1133に準拠して、測定温度300℃、荷重11.8Nの条件下で、MVR(単位:cm/10min)を測定した。
以上の結果を、以下の表1〜3に示す。
Figure 2014065901
Figure 2014065901
Figure 2014065901
上記表1、2から明らかなように、実施例の成形体は、表面硬度、流動性、成形時の耐白化性に優れ、また、ヘイズが低く全光線透過率も高いので透光性に優れること、さらには良好な耐衝撃性を有している。
従って、本発明の、高い表面硬度を有し、耐摩耗性及び透明性に優れ、さらに、成形時の白化の問題がなく薄肉成形性に優れるポリカーボネート樹脂組成物を提供するという目的は、本発明の要件を全て満たして、はじめて達成されるということが分かる。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、優れた機械特性を有し、高い表面硬度と耐摩耗性及び透明性に優れ、さらに成形時の白化の問題がなく薄肉成形性に優れるので、自動車、電気・電子機器、住宅等の幅広い分野において、好適に用いることができ、産業上の利用性は非常に高い。

Claims (13)

  1. 下記一般式(1)の構造単位を有するポリカーボネート樹脂を含むポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対し、
    芳香族(メタ)アクリレート単位(b1)とメチルメタクリレート単位(b2)を、(b1)/(b2)の質量比で5〜80/95〜20を含有してなる(メタ)アクリレート共重合体(B)を3〜200質量部含有することを特徴とするポリカーボネート樹脂組成物。
    Figure 2014065901
  2. (メタ)アクリレート共重合体(B)の質量平均分子量が5,000〜30,000である請求項1に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
  3. (メタ)アクリレート共重合体(B)の含有量が、ポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対し15〜45質量部である請求項1又は2に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
  4. ポリカーボネート樹脂(A)中の前記一般式(1)の構造単位を有するポリカーボネート樹脂の含有割合が80質量%以上である請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
  5. ポリカーボネート樹脂(A)は、前記一般式(1)の構造単位を有するポリカーボネート樹脂を60〜90質量%、下記一般式(2)の構造単位を有するポリカーボネート樹脂40〜10質量%を含有する請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
    Figure 2014065901
    (一般式(2)中、Xは、
    Figure 2014065901
    のいずれかを示し、R及びRはそれぞれ独立に水素原子またはメチル基を示し、Zは炭素原子(C)と結合して置換基を有していてもよい炭素数6〜12の脂環式炭素水素を形成する基を示す。)
  6. 前記一般式(2)におけるXがイソプロピリデン基である請求項5に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
  7. 前記一般式(1)の構造単位を有するポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量が15,000〜35,000であり、前記一般式(2)の構造単位を有するポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量が10,000〜28,000である請求項5又は6に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
  8. 請求項1〜7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射出成形してなる成形品。
  9. シリンダー温度260〜340℃、射出速度100〜5,000mm/secの条件で射出成形されてなる請求項8に記載の成形品。
  10. 厚みが2mm以下である請求項8又は9に記載の成形品。
  11. 成形品が、自動車内装パネル、自動車ランプレンズ、窓、筐体、遊技機部材、タッチパネル又はライトガイドのいずれかである請求項8〜10のいずれか1項に記載の成形品。
  12. 請求項1〜7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押出成形してなるシート又はフィルム。
  13. 請求項12に記載のシート又はフィルムを用いた携帯型表示体の保護窓、表示装置用部材、表示装置用カバー、保護具用部材又は車載用部品。
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