JP2016084455A - 薄肉光学部品用ポリカーボネート樹脂組成物および薄肉光学部品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対し、少なくとも片末端がアリール基またはアラルキル基で封止された数平均分子量が500〜5000のポリアルキレングリコール化合物(B)を0.2〜4質量部含有することを特徴とする薄肉光学部品用ポリカーボネート樹脂組成物。
【選択図】なし
Description
そして、特許文献6では、式:X−О−[CH(−R)−CH2−O]n−Y (Rは水素原子または炭素数1〜3のアルキル基、X及びYは水素原子または炭素数2〜23の脂肪族アシル基を示す。)で表わされるポリエチレングリコールまたはポリ(2−アルキル)エチレングリコールを配合することにより、透過率や色相を改良する提案がなされている。ポリエチレングリコールまたはポリ(2−アルキル)エチレングリコールを配合することで透過率や黄変度(イェローインデックス:YI)は若干の改善が見られる。
本発明は、以下の薄肉光学部品用ポリカーボネート樹脂組成物、薄肉光学部品及び薄肉光学部品の製造方法を提供する。
[2]ポリアルキレングリコール化合物(B)は、片末端のみがアリール基またはアラルキル基で封止されている上記[1]に記載の薄肉光学部品用ポリカーボネート樹脂組成物。
[3]ポリカーボネート樹脂(A)の粘度平均分子量(Mv)が10,000〜15,000である上記[1]または[2]に記載の薄肉光学部品用ポリカーボネート樹脂組成物。
[4]さらにエポキシ化合物(C)を0.0005〜0.2質量部含有する上記[1]〜[3]のいずれかに記載の薄肉光学部品用ポリカーボネート樹脂組成物。
[5]300mmの光路長で測定した波長400nmでの分光透過率が30%以上である上記[1]〜[4]のいずれかに記載の薄肉光学部品用ポリカーボネート樹脂組成物。
[6]上記[1]〜[5]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂組成物を成形した薄肉光学部品。
[7]1mm以下の厚みを有する導光板である上記[6]に記載の薄肉光学部品。
[8]上記[1]〜[5]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂組成物を305〜380℃で射出成形する肉厚が1mm以下の薄肉光学部品の製造方法。
なお、本明細書において、「〜」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。
本発明の薄肉光学部品用ポリカーボネート樹脂組成物は、ポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対し、少なくとも片末端がアリール基またはアラルキル基で封止された数平均分子量が500〜5000のポリアルキレングリコール化合物(B)を0.2〜4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を構成する各成分、薄肉光学部品及び薄肉光学部品の製造方法等につき、詳細に説明する。
本発明において使用するポリカーボネート樹脂の種類に制限はなく、ポリカーボネート樹脂は、1種類を用いてもよく、2種類以上を任意の組み合わせ及び任意の比率で併用してもよい。
式中、Xは一般には炭化水素であるが、種々の特性付与のためヘテロ原子、ヘテロ結合の導入されたXを用いてもよい。
2,5−ジヒドロキシビフェニル、2,2’−ジヒドロキシビフェニル、4,4’−ジヒドロキシビフェニル等のジヒドロキシビフェニル類;
1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、
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−メトキシ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、
2−(4−ヒドロキシフェニル)−2−(3−メトキシ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、
1,1−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(3,5−ジメチル−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−(4−ヒドロキシフェニル)−2−(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、
α,α’−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,4−ジイソプロピルベンゼン、
1,3−ビス[2−(4−ヒドロキシフェニル)−2−プロピル]ベンゼン、
ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、
ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキシルメタン、
ビス(4−ヒドロキシフェニル)フェニルメタン、
ビス(4−ヒドロキシフェニル)(4−プロペニルフェニル)メタン、
ビス(4−ヒドロキシフェニル)ジフェニルメタン、
ビス(4−ヒドロキシフェニル)ナフチルメタン、
1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、
1,1−ビス(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)−1−ナフチルエタン、
1,1−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)ブタン、
2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ペンタン、
1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサン、
2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサン、
1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)オクタン、
2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)オクタン、
1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサン、
2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサン、
4,4−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘプタン、
2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ノナン、
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)ドデカン、
等のビス(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)シクロヘキサン、
1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3−ジメチルシクロヘキサン、
1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,4−ジメチルシクロヘキサン、
1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,5−ジメチルシクロヘキサン、
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(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、
1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3−プロピル−5−メチルシクロヘキサン、
1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3−tert−ブチル−シクロヘキサン、
1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−4−tert−ブチル−シクロヘキサン、
1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3−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)−4−フェニルシクロヘキサン、
等のビス(ヒドロキシアリール)シクロアルカン類;
9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン等のカルド構造含有ビスフェノール類;
4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジメチルジフェニルスルフィド等の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−3,3’−ジメチルジフェニルスルホン等のジヒドロキシジアリールスルホン類;
等が挙げられる。
なお、芳香族ジヒドロキシ化合物は、1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
エタン−1,2−ジオール、プロパン−1,2−ジオール、プロパン−1,3−ジオール、2,2−ジメチルプロパン−1,3−ジオール、2−メチル−2−プロピルプロパン−1,3−ジオール、ブタン−1,4−ジオール、ペンタン−1,5−ジオール、ヘキサン−1,6−ジオール、デカン−1,10−ジオール等のアルカンジオール類;
ポリカーボネート樹脂の製造方法は、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。
まず、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、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)を存在させるようにしてもよく、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るようにしてもよい。
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。
次に、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。
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。中でも、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、特にジフェニルカーボネートがより好ましい。なお、炭酸ジエステルは1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
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種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
なお、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用いてもよく、この場合には、粘度平均分子量が上記の好適な範囲外であるポリカーボネート樹脂を混合してもよい。
ただし、再生されたポリカーボネート樹脂は、ポリカーボネート樹脂のうち、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前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。
本発明の薄肉光学部品用ポリカーボネート樹脂組成物は、少なくとも片末端がアリール基またはアラルキル基で封止された数平均分子量が500〜5000のポリアルキレングリコール化合物(B)を含有する。
ポリアルキレングリコールとしては、好ましくは炭素原子数2〜6のアルキレングリコールから誘導される単位から構成される重合体であって、かかるアルキレングリコールとしては、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ペンチレングリコール、ヘキシレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ペンタメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、3−メチルテトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール等が挙げられ、炭素数3〜6のアルキレングリコールがより好ましく、特にプロピレングリコール、ブチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコールが好ましい。
なお、ポリアルキレングリコール化合物(B)の数平均分子量は、JIS K1577に準拠して測定した水酸基価に基づいて算出した数平均分子量である。
本発明の樹脂組成物は、エポキシ化合物を含有することが好ましい。
エポキシ化合物として、1分子中にエポキシ基を1個以上有する化合物が用いられる。具体的には、フェニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、t−ブチルフェニルグリシジルエーテル、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシ−6’−メチルシクロヘキシルカルボキシレート、2,3−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、4−(3,4−エポキシ−5−メチルシクロヘキシル)ブチル−3’,4’−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、3,4−エポキシシクロヘキシルエチレンオキシド、シクロヘキシルメチル3,4−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル−6’−メチルシロヘキシルカルボキシレート、ビスフェノール−Aジグリシジルエーテル、テトラブロモビスフェノール−Aグリシジルエーテル、フタル酸のジグリシジルエステル、ヘキサヒドロフタル酸のジグリシジルエステル、ビス−エポキシジシクロペンタジエニルエーテル、ビス−エポキシエチレングリコール、ビス−エポキシシクロヘキシルアジペート、ブタジエンジエポキシド、テトラフェニルエチレンエポキシド、オクチルエポキシタレート、エポキシ化ポリブタジエン、3,4−ジメチル−1,2−エポキシシクロヘキサン、3,5−ジメチル−1,2−エポキシシクロヘキサン、3−メチル−5−t−ブチル−1,2−エポキシシクロヘキサン、オクタデシル−2,2−ジメチル−3,4−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、N−ブチル−2,2−ジメチル−3,4−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、シクロヘキシル−2−メチル−3,4−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、N−ブチル−2−イソプロピル−3,4−エポキシ−5−メチルシクロヘキシルカルボキシレート、オクタデシル−3,4−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、2−エチルヘキシル−3’,4’−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、4,6−ジメチル−2,3−エポキシシクロヘキシル−3’,4’−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、4,5−エポキシ無水テトラヒドロフタル酸、3−t−ブチル−4,5−エポキシ無水テトラヒドロフタル酸、ジエチル4,5−エポキシ−シス−1,2−シクロヘキシルジカルボキシレート、ジ−n−ブチル−3−t−ブチル−4,5−エポキシ−シス−1,2−シクロヘキシルジカルボキシレート、エポキシ化大豆油、エポキシ化アマニ油などを好ましく例示することができる。
エポキシ化合物は、単独で用いても2種以上組み合わせて用いてもよい。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、上記した以外に他の熱安定剤、酸化防止剤、離型剤、紫外線吸収剤、蛍光増白剤、顔料、染料、他のポリマー、難燃剤、耐衝撃改良剤、帯電防止剤、可塑剤、相溶化剤などの添加剤を含有することができる。これらの添加剤は一種または二種以上を配合してもよい。これらのうち、特に、熱安定剤と酸化防止剤を含有することが好ましい。
なお、酸化防止剤は、1種が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。
本発明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)及びポリアルキレングリコール化合物(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。
波長400nmでの分光透過率は、導光板等の光学部品でも多用される青色LEDの波長領域に近接する波長域での透過率であり、またこの波長域での透過率が低いと黄色味が増加することになる。
なお、波長400nmでの分光透過率は、射出成形された長光路成形品(300mm×7mm×4mm)を用い300mmの光路長で測定され、具体的には後記実施例に記載の方法に従って行われる。
本発明の薄肉光学部品用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薄肉光学部品を製造することができる。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、成形して薄肉光学部品にすることもできる。
なお、樹脂温度とは、直接測定することが困難な場合はバレル設定温度として把握される。
導光板は、液晶バックライトユニットや各種の表示装置、照明装置の中で、LED等の光源の光を導光するためのものであり、側面または裏面等から入れた光を、通常表面に設けられた凹凸により拡散させ、均一の光を出す。その形状は、通常平板状であり、表面には凹凸を有していても有していなくてもよい。
導光板の成形は、通常、好ましくは射出成形法、超高速射出成形法、射出圧縮成形法などにより行われる。
本発明の樹脂組成物を用いて成形した導光板は、白濁や透過率の低下がなく、透過率および色相が極めて良好であるとともに、耐熱変色に優れる。
なお、ポリカーボネート樹脂(A)の粘度平均分子量は、ウベローデ粘度計を用いて塩化メチレン中20℃の極限粘度[η]を測定し、以下の式より求めた。
[η]=1.23×10−4×(Mv)0.83
[樹脂組成物ペレットの製造]
上記した各成分を、表2に記した割合(質量部)で配合し、タンブラーにて20分混合した後、スクリュー径40mmのベント付単軸押出機(田辺プラスチック機械社製「VS−40」)により、シリンダー温度240℃で溶融混練し、ストランドカットによりペレットを得た。
得られたペレットを120℃で5〜7時間、熱風循環式乾燥機により乾燥した後、射出成形機(東芝機械社製「EC100SX−2A」)により、樹脂温度340℃、金型温度80℃で長光路成形品(300mm×7mm×4mm)を成形した。
この長光路成形品を目視にて観察し、透明であるか白濁しているかの判定を行った。
また、この長光路成形品について、300mmの光路長でYI(黄変度)と波長400nmの分光透過率(単位:%)の測定を行った。測定には長光路分光透過色計(日本電色工業社製「ASA 1」、C光源、2°視野)を使用した。
さらに、95℃で250時間加熱処理した後に、YIと400nm分光透過率の測定を行い、加熱処理前後の差をΔYI及びΔ400nm透過率として評価した。Δ400nm透過率のマイナス量が多いほど、黄変が進行していることを意味する。
以上の評価結果を以下の表2に示す。
一方、比較例のものは300mmのYIが実施例のものに較べて、悪いことが分かる。さらに光線透過率も低く、ΔYI及びΔ400nm透過率が大きくなっていることが分かる。
したがって、本発明の、透過率および色相が良好であり且つ耐熱変色性に優れた薄肉光学部品用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。
Claims (8)
- ポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対し、少なくとも片末端がアリール基またはアラルキル基で封止された数平均分子量が500〜5000のポリアルキレングリコール化合物(B)を0.2〜4質量部含有することを特徴とする薄肉光学部品用ポリカーボネート樹脂組成物。
- ポリアルキレングリコール化合物(B)は、片末端のみがアリール基またはアラルキル基で封止されている請求項1に記載の薄肉光学部品用ポリカーボネート樹脂組成物。
- ポリカーボネート樹脂(A)の粘度平均分子量(Mv)が10,000〜15,000である請求項1または2に記載の薄肉光学部品用ポリカーボネート樹脂組成物。
- さらにエポキシ化合物(C)を0.0005〜0.2質量部含有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の薄肉光学部品用ポリカーボネート樹脂組成物。
- 300mmの光路長で測定した波長400nmでの分光透過率が30%以上である請求項1〜4のいずれか1項に記載の薄肉光学部品用ポリカーボネート樹脂組成物。
- 請求項1〜5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成形した薄肉光学部品。
- 1mm以下の厚みを有する導光板である請求項6に記載の薄肉光学部品。
- 請求項1〜5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305〜380℃で射出成形する肉厚が1mm以下の薄肉光学部品の製造方法。
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