JP2014199285A

JP2014199285A - 光反射板

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Publication number: JP2014199285A
Application number: JP2013073992A
Authority: JP
Inventors: 智裕水野; Tomohiro Mizuno; 健悟鈴木; Kengo Suzuki; 山田　浩二; Koji Yamada; 浩二山田
Original assignee: Sekisui Plastics Co Ltd
Current assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2014-10-23
Also published as: CN104072861B; CN104072861A; KR101540282B1; US20140293620A1; TW201446519A; KR20140118719A

Abstract

【課題】本発明は、優れたブルーライトカット性を有する優れた光反射性を有する光反射板を提供する。【解決手段】本発明の光反射板は、熱可塑性樹脂及び光反射性微粒子を含有していると共に、カルシウム、カリウム及びマグネシウムの金属元素の合計量が１５０〜１０００μｇ／ｇであることを特徴とするので、優れたブルーライトカット性を有しており、人間の目に悪影響を及ぼしやすい青色の波長領域の光を吸収して光反射するのを抑制しつつ、他の波長領域の可視光を効果的に光反射させることができ、人間の目に優しい光を反射光として光反射させることができる。【選択図】なし

Description

本発明は光反射板に関する。

従来から照明装置の光源の背後に光反射板を配設して光源から放射される光量を大きくして照度を向上させることが行われている。また、最近では、表示装置として液晶表示装置が様々な用途に用いられており、この液晶表示装置は、液晶セルの背面にバックライトユニットが配設される。バックライトユニットは、冷陰極管やＬＥＤなどの発光光源、ランプリフレクタ、導光板、及び上記導光板の後面側に配設された光反射板からなる。この光反射板は、導光板の後面側に漏れた光を液晶セル側に向かって反射させる役割を果たしている。

又、照明装置も光源から放射された光を有効に使用するために光源の背後に光反射板が配設されている。

近年、ＬＥＤなどの新しい光源を利用した液晶表示装置や照明が普及しており、光源から放射される光には、人間の目に悪影響を及ぼし易い青色の光が多く含まれている。青色の波長領域（３８０〜５００ｎｍ）の光の反射を抑える（ブルーライトカット性）一方、これ以外の波長領域の可視光線（５００〜７８０ｎｍ）を有効に反射する光反射板が所望されている。

光反射板として、特許文献１には、脂肪族ポリエステル系樹脂或いはポリオレフィン系樹脂、及び微粉状充填剤を含有してなる樹脂組成物Ａを含み、樹脂組成物Ａにおける該微粉状充填剤の含有割合が１０〜８０質量％であるＡ層を備えると共に、脂肪族ポリエステル系樹脂或いはポリオレフィン系樹脂、及び微粉状充填剤を含有してなる樹脂組成物Ｂを含み、樹脂組成物Ｂにおける該微粉状充填剤の含有割合が０．１質量％より大きく且つ５質量％未満であるＢ層を反射使用面側の最外層として備えた反射フィルムが提案されているものの、ブルーライトカット性に劣るという問題点を有している。

特許第４０４１１６０号公報

本発明は、優れたブルーライトカット性を有し且つ優れた光反射性を有する光反射板を提供する。

本発明の光反射板は、熱可塑性樹脂及び光反射性微粒子を含有していると共に、カルシウム、カリウム及びマグネシウムの金属元素の合計量が１５０〜１０００μｇ／ｇであることを特徴とする。

本発明の光反射板を構成している合成樹脂としては、特に限定されず、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂などが挙げられ、優れた成形性及び耐薬品性を有し、柔軟性にも優れた光反射板を得ることができることから、ポリオレフィン系樹脂が好ましい。

ポリオレフィン系樹脂としては、特に限定されず、例えば、ポリエチレン系樹脂や、ポリプロピレン系樹脂などが挙げられ、ポリプロピレン系樹脂が好ましい。なお、ポリオレフィン系樹脂は単独で用いられても二種以上が併用されてもよい。

上記ポリエチレン系樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレンなどが挙げられる。

又、上記ポリプロピレン系樹脂としては、ホモポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、プロピレン−α−オレフィン共重合体などが挙げられる。更に、光反射板が発泡してなるものである場合には、ポリプロピレン系樹脂としては、特許第２５２１３８８号公報や特開２００１−２２６５１０号公報にて開示されている高溶融張力ポリプロピレン系樹脂が好ましい。

なお、エチレン−プロピレン共重合体及びプロピレン−α−オレフィン共重合体はランダム共重合体であってもブロック共重合体の何れであってもよい。エチレン−プロピレン共重合体におけるエチレン成分の含有量は、０．５〜３０重量％が好ましく、１〜１０重量％がより好ましい。又、プロピレン−α−オレフィン共重合体中におけるα−オレフィン成分の含有量は、０．５〜３０重量％が好ましく、１〜１０重量％がより好ましい。

α−オレフィンとしては、炭素数が４〜１０のα−オレフィンが挙げられ、例えば、１−ブテン、１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−ヘプテン、１−オクテンなどが挙げられる。

なかでも、ポリオレフィン系樹脂としては、ポリプロピレン系樹脂が好ましい。後述する光反射性微粒子は、ポリプロピレン系樹脂中で特に微分散させることができる。

本発明の光反射板には光反射性微粒子が含有されている。光反射性微粒子としては、光反射板に入射した光を反射させて光反射板に光反射性を付与することができるものであれば、特に限定されず、例えば、金、銀、アルミニウム、ニッケルなどの金属微粒子、酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸化珪素（ＳｉＯ₂）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）などの金属酸化物微粒子、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリル系単量体とスチレン系単量体との共重合体などから構成された合成樹脂微粒子などが挙げられ、金属酸化物微粒子が好ましく、酸化チタンがより好ましい。

なお、「光反射板に入射した光を反射させて光反射板に光反射性を付与する」とは、光反射性微粒子を含有する光反射板と、光反射性微粒子を含有させていないこと以外は同一の構成を有する光反射板とを比較した場合に、光反射性微粒子を含有する光反射板の方が、光反射性微粒子を含有していない光反射板よりも拡散光線反射率が高いことをいう。なお、光反射板の拡散光線反射率は、ＪＩＳＺ８７２２に準拠して測定することができる。

光反射板中における光反射性微粒子の含有量は、少なすぎると、光反射板の光反射性が不十分となることがあり、多すぎると、光反射板の機械的強度が低下し又は光反射性微粒子の分散不良によって光反射板の光反射性が低下することがあるので、熱可塑性樹脂１００重量部に対して１〜１００重量部が好ましく、５〜５０重量部がより好ましい。

光反射性微粒子に含まれているカルシウム、カリウム及びマグネシウムの金属元素の合計量（光反射性微粒子１ｇに含まれるカルシウム、カリウム及びマグネシウムの金属元素の合計量μｇ）は、４０〜８００μｇ／ｇが好ましく、１００〜６００μｇ／ｇがより好ましく、３００〜６００μｇ／ｇが特に好ましい。光反射性微粒子に含まれているカルシウム、カリウム及びマグネシウムの金属元素の合計量が低すぎると、光反射板のブルーライトカット性が低下すると共に、金属元素がイオンとして存在している場合、光反射性微粒子中に含まれているカルシウム、カリウム又はマグネシウムによる光反射性微粒子同士の電気的な反発力が小さくなって、光反射性微粒子同士が凝集し易くなり、その結果、光反射板の光反射性が低下し又は光反射板を構成している熱可塑性樹脂の溶融張力が小さくなって光反射板の成形時に光反射板にドローダウンを生じることがある。光反射性微粒子に含まれているカルシウム、カリウム及びマグネシウムの金属元素の合計量が多すぎると、光反射性微粒子による光の吸収が多くなりすぎて、必要な波長領域（５００〜７８０ｎｍ）の可視光線の光反射性が低下するだけでなく、光反射板に含まれるその他の不純物などと反応して光反射性微粒子の安定性が低下することがある。

光反射性微粒子に含まれているカルシウム、カリウム及びマグネシウムの金属元素の合計量の制御方法としては、例えば、酸化チタンの場合には、酸化チタンの製造方法として塩素法と硫酸法が知られているが、硫酸法で製造することによって、金属元素の含有量の多い酸化チタンを製造することができる。又、光反射性微粒子を水、エタノールなどのアルコールなどの洗浄剤を用いて洗浄することによって光反射性微粒子に含まれているカルシウム、カリウム及びマグネシウムの金属元素の含有量を低減することができる。

ここで、ブルーライトカット性とは、可視光領域（３８０〜７８０ｎｍ）の中から青色領域（３８０〜５００ｎｍ）をカットする性能を意味する。例えば、青色領域（３８０〜５００ｎｍ）とその他の可視光領域（５００〜７８０ｎｍ）の拡散光線反射率の差異によって測定することが可能であり、その差異が大きいほどブルーライトカット性が高いといえる。具体的には、青色領域（３８０〜５００ｎｍ）の指標として４５０ｎｍにおける拡散光線反射率、その他の可視光領域（５００〜７８０ｎｍ）の指標として５５０ｎｍにおける拡散光線反射率を測定し、その差異を算出することで測定することができる。

なお、光反射性微粒子に含まれているカルシウム、カリウム及びマグネシウムの金属元素の合計量は下記の要領で測定される。内容量が５０ｍＬの容器中に蒸留水を供給し、この蒸留水を７０℃にて２時間に亘って加熱して容器の内部を洗浄する。この容器内に、光反射性微粒子の試料約０．５ｇを供給した後に５Ｎの塩酸を１０ｍＬ供給して１０分間に亘って攪拌した。次に、容器内に更に蒸留水２０ｍＬを供給して更に２０分間に亘って攪拌した。容器内の上澄み液を水系０．４５μｍクロマトディスクで濾過した後、濾過して得られた試料に基づいてＩＣＰ測定を行い、光反射性微粒子に含まれているカルシウム、カリウム及びマグネシウムのそれぞれの金属元素濃度を測定し、金属元素量を下記式に基づいて算出する。
金属元素量（μｇ／ｇ）＝金属元素濃度（μｇ／ｍＬ）×３０（ｍＬ）／試料重量（ｇ）

光反射性微粒子に含まれているカルシウム、カリウム及びマグネシウムの金属元素の合計量は、例えば、下記の測定装置及び測定条件下にて測定することができる。
測定装置：島津製作所社製マルチタイプＩＣＰ発光分光分析装置ＩＣＰＥ−９０００
測定元素：Ｃａ（317.933ｎｍ），Ｋ（769.896ｎｍ），Ｍｇ（285.213ｎｍ）
観測方向＝軸方向，高周波出力＝１．２０kｗ，キャリアー流量＝０．７Ｌ／分，プラズマ流量＝１０．０Ｌ／分，補助流量＝０．６Ｌ／分，露光時間＝３０秒
検量線用標準液：米国ＳＰＥＸ社ＸＳＴＣ−１３（汎用混合標準溶液）３１元素混合（ベース５％ＨＮＯ₃）−各約１０ｍｇ／Ｌ
検量線作成方法：上記混合標準液を蒸留水で段階的に希釈調製して0ppm（BK）、0.2ppm、1ppm、2.5ppm、5ppm標準液を作成する。各濃度の標準液を上記条件にて測定し、各元素の波長のピーク強度を得る。濃度とピーク強度をプロットして最小二乗法により近似曲線（直線あるいは二次曲線）を求め、これを定量用の検量線とする。

光反射性微粒子の平均粒径は、小さすぎると、光反射板に入射した光が光反射性微粒子を透過してしまい、光反射板の光反射性が低下することがあり、大きすぎると、光反射板に入射した光が光反射性微粒子によって反射されて光反射板外に放射しようとする光を阻害して光反射板の光反射性が却って低下することがあるので、０．１〜０．３９μｍが好ましく、０．１３〜０．３５μｍがより好ましく、０．１５〜０．３２μｍが特に好ましい。

光反射性微粒子の平均粒径は下記の要領で測定することができる。即ち、光反射板をその厚み方向に全長に亘って切断し、走査型電子顕微鏡を用いて切断面を２５００倍の倍率にて撮影し拡大画面を得て、拡大画面上の任意の部分に、拡大画面上において一辺３０μｍに相当する正方形状の測定区画を設定する。測定区画内にある各光反射性微粒子の一次粒子を包囲し得る最小径の真円の直径を光反射性微粒子の粒径とし、各光反射性微粒子の粒径の相加平均値を光反射性微粒子の平均粒径とする。

なお、光反射板には、その物性を損なわない範囲内において、難燃剤、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤などの安定剤、汚れを防止するための帯電防止剤などの添加剤が含有されていてもよい。

更に、光反射板全体に含まれているカルシウム、カリウム及びマグネシウムの金属元素の合計量（光反射板の灰化物１ｇに含まれるカルシウム、カリウム及びマグネシウムの金属元素の合計量μｇ）は、少なすぎると、光反射板のブルーライトカット性が低下し、多すぎると、光反射板に入射した光が光反射性微粒子によって反射されて光反射板外に放射しようとするのを阻害されて光反射板の光反射性が低下するので、１５０〜１０００μｇ／ｇに限定され、２００〜９００μｇ／ｇが好ましく、３００〜８００μｇ／ｇがより好ましく、５００〜８００μｇ／ｇが特に好ましい。

光反射板全体に含まれているカルシウム、カリウム及びマグネシウムの金属元素の合計量は下記の要領で測定された値をいう。光反射板を４５０℃の条件下で３時間に亘って灰化処理して灰化物を得た。得られた灰化物に含まれているカルシウム、カリウム及びマグネシウムの金属元素量を、光反射性微粒子に含まれているカルシウム、カリウム及びマグネシウムの金属元素量を測定する時と同様の要領で測定する。なお、光反射板の灰化処理は、例えば、いすず社から商品名「電気炉マッフル炉ＳＴＲ−１５Ｋ」にて市販されている装置を用いることができる。又、光反射板全体に含まれているカルシウム、カリウム及びマグネシウムの金属元素の合計量は、例えば、光反射性微粒子に含まれているカルシウム、カリウム及びマグネシウムの金属元素の合計量を測定する時に用いることができる上記測定装置及び測定条件下にて測定することができる。

光反射板全体に含まれているカルシウム、カリウム及びマグネシウムの金属元素は、光反射性微粒子に由来するもの以外に、光反射板を構成している熱可塑性樹脂自体に含まれている金属元素、光反射板を構成している熱可塑性樹脂の重合時に用いられて熱可塑性樹脂中に残存している重合触媒に含まれている金属元素、及び、光反射板に添加されている添加剤に含まれている金属元素の全てが対象となる。

光反射板に含まれているカルシウム、カリウム及びマグネシウムの金属元素の合計量の調整方法としては、例えば、光反射板中の光反射性微粒子の含有量を調整する方法、光反射性微粒子に含まれている金属元素の含有量を調整する方法、光反射板に含まれている添加剤の含有量を調整する方法、光反射板に用いられる熱可塑性樹脂の種類を調整する方法などが挙げられる。

次に、本発明の光反射板の製造方法を説明する。光反射板の製造方法は特に限定されず、例えば、（１）熱可塑性樹脂及び光反射性微粒子を押出機に供給して溶融混練し、押出機に取り付けているダイから押出して光反射板を製造する方法などが挙げられる。

光反射板は発泡していてもよく、光反射板が発泡している場合は、上記の方法において、押出機に物理発泡剤を添加し、押出機から押出発泡させればよい。

なお、物理発泡剤としては、特に限定されず、例えば、プロパン、ノルマルブタン、イソブタン、ノルマルペンタン、イソペンタン、ヘキサンなどの飽和脂肪族炭化水素、ジメチルエーテルなどのエーテル類、塩化メチル、二酸化炭素、窒素などが挙げられ、ジメチルエーテル、プロパン、ノルマルブタン、イソブタン、二酸化炭素が好ましく、プロパン、ノルマルブタン、イソブタンがより好ましく、ノルマルブタン、イソブタンが特に好ましい。なお、物理発泡剤は、単独で用いられても二種以上が併用されてもよい。

本発明の光反射板は、上述の如き構成を有していることから、優れたブルーライトカット性を有しており、人間の目に悪影響を及ぼしやすい青色の波長領域（３８０〜５００ｎｍ）の光を吸収して光反射するのを抑制しつつ、他の波長領域（５００〜７８０ｎｍ）の可視光を効果的に光反射させることができ、人間の目に優しい光を反射光として光反射させることができる。

上記光反射板において、光反射性微粒子に含まれているカルシウム、カリウム及びマグネシウムの金属元素の合計量が４０〜８００μｇ／ｇである場合には、ブルーライトカット性に優れると共に、金属元素がイオンとして存在する場合、光反射性微粒子同士がこれらに含まれている金属元素同士の電気的な反発力によって凝集するのを防止し、熱可塑性樹脂中に光反射性微粒子を凝集させることなく分散させることができ、光反射板は優れた光反射性を有している。

そして、光反射性微粒子は、熱可塑性樹脂中に凝集することなく分散していることから、熱可塑性樹脂の溶融張力を高く維持することができ、光反射板を所望形状に熱成形するために加熱した場合にあっても、光反射板にドローダウンが生じることはなく、光反射板を所望形状に正確に熱成形することができる。

以下に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本実施例に何ら限定されるものでない。

（酸化チタンマスターバッチ（ａ）の作製）
酸化チタン（テイカ社製商品名「ＪＲ４０３」）、平均粒径：０．２５μｍ）６０重量部と、ホモポリプロピレン（サンアロマー社製商品名「ＰＬ５００Ａ」、メルトフローレイト：３．３ｇ／１０分、密度：０．９ｇ／ｃｍ³）４０重量部とを口径１２０ｍｍのベント式二軸押出機にて２３０℃で溶融混練しペレット化して酸化チタンのマスターバッチ（酸化チタンＭＢ）（ａ）を作製した。なお、ベント式二軸押出機のシリンダー内で酸化チタン及びホモポリプロピレンを溶融混練する際に、シリンダー内の圧力が６０ｍｍＨｇ（８ｋＰａ）となるようにして真空ポンプによりベント口からシリンダー内の気体を外部へ排出した。

（酸化チタンマスターバッチ（ｂ）の作製）
酸化チタンとして酸化チタン（テイカ社製商品名「ＪＲ８０５」）、平均粒径：０．２９μｍ）を用いたこと以外は酸化チタンＭＢ（ａ）と同様にして酸化チタンＭＢ（ｂ）を作製した。

（酸化チタンマスターバッチ（ｃ）の作製）
酸化チタンとして酸化チタン（堺化学社製商品名「Ｒ−３２」）、平均粒径：０．２０μｍ）を用いたこと以外は酸化チタンＭＢ（ａ）と同様にして酸化チタンＭＢ（ｃ）を作製した。

（酸化チタンマスターバッチ（ｄ）の作製）
酸化チタンとして酸化チタン（堺化学社製商品名「ＦＴＲ−７００」）、平均粒径：０．２０μｍ）を用いたこと以外は酸化チタンＭＢ（ａ）と同様にして酸化チタンＭＢ（ｄ）を作製した。

（酸化チタンマスターバッチ（ｅ）の作製）
酸化チタンとして酸化チタン（石原産業社製商品名「ＣＲ−６３」）、平均粒径：０．２５μｍ）を用いたこと以外は酸化チタンＭＢ（ａ）と同様にして酸化チタンＭＢ（ｅ）を作製した。

酸化チタンマスターバッチ（ａ）〜（ｅ）の作製で用いられた、原料となった酸化チタンに含まれているカルシウム、カリウム及びマグネシウムの金属元素の含有量を表１に示した。

（実施例１〜４、比較例１）
酸化チタンマスターバッチ（ａ）〜（ｅ）のうちの何れか一の酸化チタンマスターバッチ４８重量部、ホモポリプロピレン（サンアロマー社製製品名「ＰＬ５００Ａ」、メルトフローレイト：３．３ｇ／１０分、密度：０．９ｇ／ｃｍ³）８１重量部、フェノール系酸化防止剤（ＢＡＳＦ社製商品名ＩＲＧＡＮＯＸ（登録商標）１０１０）０．２重量部、リン系酸化防止剤（ＢＡＳＦ社製商品名ＩＲＧＡＦＯＳ１６８）０．２重量部、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤（ＢＡＳＦ社製商品名ＴＩＮＵＶＩＮ（登録商標）３２６）０．１５重量部及びヒンダードアミン系光安定剤（ＢＡＳＦ社製商品名ＴＩＮＵＶＩＮ（登録商標）１１１）０．１５重量部を含む樹脂組成物を口径が１２０ｍｍのベント式単軸押出機に供給して２２０℃で溶融混練し、押出機の先端に取り付けたＴダイ（シート幅：１０００ｍｍ、スリット間隔：０．５ｍｍ、温度２００℃）からシート状に押出して非発泡の光反射板を製造した。なお、光反射板中において、酸化チタンは、ホモポリプロピレン１００重量部に対して２８．７重量部含有されていた。

次に、光反射板を、鏡面ロールとこの鏡面ロールに対峙して配設された支持ロールとからなる一対のロール間に供給して冷却し、全体厚みが０．５ｍｍで且つ密度が１．０９ｇ／ｃｍ³の非発泡の光反射板を得た。なお、単軸押出機のシリンダー内で樹脂組成物を溶融混練する際に、シリンダー内の圧力が６０ｍｍＨｇ（８ｋＰａ）となるようにして真空ポンプによりベント口からシリンダー内の気体を外部へ排出した。

得られた光反射板について、４５０ｎｍ及び５５０ｎｍにおける拡散光線反射率を下記の要領で、並びに、含有されているカルシウム、カリウム及びマグネシウムの金属元素の含有量を上記の要領で測定し、その結果を表２に示した。

（拡散光線反射率）
得られた光反射板について、ＪＩＳＺ８７２２に準拠して、紫外可視分光光度計（島津製作所社商品名「ＵＶ−２４５０」）及び積分級付属装置（内径：φ６０ｍｍ、島津製作所社商品名「ＩＳＲ−２２００」）を用い、垂直入射条件下にて、４５０ｎｍ及び５５０ｎｍにおける拡散光線反射率の測定を行った。５５０ｎｍにおける拡散光線反射率から４５０ｎｍにおける拡散光線反射率の値を引いてΔ（５５０ｎｍ−４５０ｎｍ）を算出した。拡散光線反射率は、標準反射板として硫酸バリウム板を用いた時の拡散光線反射率を１００とした時の絶対値で示したものである。

Claims

熱可塑性樹脂及び光反射性微粒子を含有していると共に、カルシウム、カリウム及びマグネシウムの金属元素の合計量が１５０〜１０００μｇ／ｇであることを特徴とする光反射板。
光反射性微粒子に含まれているカルシウム、カリウム及びマグネシウムの金属元素の合計量が４０〜８００μｇ／ｇであることを特徴とする請求項１に記載の光反射板。
光反射性微粒子の平均粒径が０．１〜０．３９μｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光反射板。
光反射性微粒子が酸化チタンであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の光反射板。