JP2024034964A - 樹脂組成物、車両用導光体及び車載デバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】主鎖に環構造を有する(メタ)アクリル重合体を含む樹脂組成物であって、車両用導光体への使用に適した樹脂組成物を提供する。【解決手段】提供される樹脂組成物は、主鎖に環構造を有する(メタ)アクリル重合体(A)と、環状アミド構造を有するN-ビニルアミド重合体(B)と、を含み、N-ビニルアミド重合体(B)の含有率が1.1質量%以上10質量%以下である。【選択図】図1
Description
本発明は、車両用導光体に用いる樹脂組成物、車両用導光体及び車載デバイスに関する。
主鎖に環構造を有する(メタ)アクリル重合体は、透明性と耐熱性とに優れる。この特徴を活かして、車載用センサーのカバーやヘッドランプのカバー等の車両用導光体への適用が検討されている。車両用導光体へ適用するためには、親水性の改善が望まれる。ここで、車両用導光体についての記載はないが、特許文献1には、主鎖の環構造によって疎水性が強くなった上記(メタ)アクリル重合体をN-ビニルアミド系重合体と組み合わせて樹脂組成物とすることで、親水性を改善できることが記載されている。
特許文献1では、上記樹脂組成物について、画像表示装置に使用する偏光子保護フィルムへの適用のみが考慮されており、車両用導光体への適用は何も考慮されていない。主鎖に環構造を有する(メタ)アクリル重合体とN-ビニルアミド系重合体とを含む樹脂組成物を車両用導光体に適用するためには、更なる検討が必要である。
上記事情に鑑み、本発明は、主鎖に環構造を有する(メタ)アクリル重合体を含む樹脂組成物であって、車両用導光体への使用に適した樹脂組成物の提供を目的とする。
本発明は、
主鎖に環構造を有する(メタ)アクリル重合体(A)と、環状アミド構造を有するN-ビニルアミド重合体(B)と、を含み、
前記N-ビニルアミド重合体(B)の含有率が1.1質量%以上10質量%以下である、車両用導光体に用いる樹脂組成物、
を提供する。
主鎖に環構造を有する(メタ)アクリル重合体(A)と、環状アミド構造を有するN-ビニルアミド重合体(B)と、を含み、
前記N-ビニルアミド重合体(B)の含有率が1.1質量%以上10質量%以下である、車両用導光体に用いる樹脂組成物、
を提供する。
別の側面から、本発明は、
上記本発明の樹脂組成物からなる、車両用導光体、
を提供する。
上記本発明の樹脂組成物からなる、車両用導光体、
を提供する。
さらに別の側面から、本発明は、
上記本発明の車両用導光体を備える、車載デバイス、
を提供する。
上記本発明の車両用導光体を備える、車載デバイス、
を提供する。
本発明の樹脂組成物は、主鎖に環構造を有する(メタ)アクリル重合体を含む樹脂組成物であって、車両用導光体への使用に適している。
本発明の第1態様にかかる樹脂組成物は、
主鎖に環構造を有する(メタ)アクリル重合体(A)と、環状アミド構造を有するN-ビニルアミド重合体(B)と、を含み、
前記N-ビニルアミド重合体(B)の含有率が1.1質量%以上10質量%以下である、車両用導光体に用いる樹脂組成物である。
主鎖に環構造を有する(メタ)アクリル重合体(A)と、環状アミド構造を有するN-ビニルアミド重合体(B)と、を含み、
前記N-ビニルアミド重合体(B)の含有率が1.1質量%以上10質量%以下である、車両用導光体に用いる樹脂組成物である。
本発明の第2態様において、例えば、第1態様にかかる樹脂組成物では、前記N-ビニルアミド重合体(B)の含有率が3質量%以上7質量%以下である。
本発明の第3態様において、例えば、第1又は第2態様にかかる樹脂組成物では、前記環構造は、ラクトン環構造、N-置換マレイミド構造、無水マレイン酸構造、グルタルイミド構造、及び無水グルタル酸構造から選ばれる少なくとも1種である。
本発明の第4態様にかかる車両用導光体は、第1から第3態様のいずれか1つの態様にかかる樹脂組成物からなる。
本発明の第5態様において、例えば、第4態様にかかる車両用導光体は、センサー、ランプ、カメラ、及びディスプレイから選ばれる少なくとも1種の車載デバイスが備える導光部材である。
本発明の第6態様において、例えば、第5態様にかかる車両用導光体では、前記センサーは、TOFセンサー、LiDARセンサー、及び赤外センサーから選ばれる少なくとも1種である。
本発明の第7態様にかかる車載デバイスは、第4態様にかかる車両用導光体を備える。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。最初にことわっておくが、本明細書において(メタ)アクリルとは、アクリルとメタクリルとの両方を包含する用語とする。
本発明者らの検討によれば、車両用導光体に適用するためには、射出成形による成形性に優れると共に、車両用導光体として外部環境に露出した状態で使用した場合においても導光性の低下が抑えられた樹脂組成物であることが望まれる。センサーやヘッドライト等の車載デバイスが備える導光体、典型的には車載デバイスのカバー、は、レンズとして機能する表面形状を持つ等の複雑な形状を有しうる。射出成形は、フィルムやシートとは異なる立体的な形状を持つ成形体の形成に適している。換言すれば、射出成形は、車載デバイスが備える導光体の成形に適している。本発明の樹脂組成物は、射出成形による成形性に優れると共に、導光性を低下させる一因となりうる露出面における結露の抑制に適している。
[樹脂組成物]
(主鎖に環構造を有する(メタ)アクリル重合体(A))
主鎖に環構造を有する(メタ)アクリル重合体(A)は、典型的には、(メタ)アクリル酸エステル単量体に由来する単位(a1)と、環構造を含む単位(a2)と、を構成単位として有する。ただし、単位(a2)に含まれる環構造は、(メタ)アクリル重合体(A)の主鎖を構成する。
(主鎖に環構造を有する(メタ)アクリル重合体(A))
主鎖に環構造を有する(メタ)アクリル重合体(A)は、典型的には、(メタ)アクリル酸エステル単量体に由来する単位(a1)と、環構造を含む単位(a2)と、を構成単位として有する。ただし、単位(a2)に含まれる環構造は、(メタ)アクリル重合体(A)の主鎖を構成する。
単位(a1)は、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸t-ブチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸ベンジル等のアクリル酸エステル;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n-ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t-ブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ベンジル等の単量体に由来する。ただし、単量体は、上記例に限定されない。(メタ)アクリル重合体(A)は、2種以上の単位(a1)を有していてもよい。(メタ)アクリル重合体(A)は、好ましくは、メタクリル酸メチルに由来する単位を有する。
単位(a2)に含まれる環構造は、例えば、ラクトン環構造、N-置換マレイミド構造、無水マレイン酸構造、グルタルイミド構造、及び無水グルタル酸構造である。(メタ)アクリル重合体(A)は、2種以上の単位(a2)を有していてもよい。
N-置換マレイミド構造、又は無水マレイン酸構造を以下の式(1)に示す。
式(1)のR1及びR2は、互いに独立して、水素原子、又はメチル基である。X1は、酸素原子、又は窒素原子である。X1が酸素原子のとき、R3は存在しない。X1が窒素原子のとき、R3は、水素原子、炭素数1~6の直鎖アルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、置換基を有してもよいフェニル基、又は置換基を有してもよいベンジル基である。
X1が窒素原子のとき、式(1)の構造はN-置換マレイミド構造である。N-置換マレイミド構造を含む単位(a2)は、例えば、N-メチルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド、N-フェニルマレイミド、N-ベンジルマレイミド等の単量体の重合に由来する。N-置換マレイミド構造を含む単位(a2)は、好ましくは、N-メチルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド、N-フェニルマレイミド、N-ベンジルマレイミドに由来する。N-置換マレイミド構造を主鎖に有する(メタ)アクリル重合体(A)は、例えば、N-置換マレイミドと(メタ)アクリル酸エステルとの共重合により形成できる。
X1が酸素原子のとき、式(1)の構造は無水マレイン酸構造である。無水マレイン酸構造を主鎖に有する(メタ)アクリル重合体(A)は、例えば、無水マレイン酸と(メタ)アクリル酸エステルとの共重合により形成できる。
グルタルイミド構造、又は無水グルタル酸構造を以下の式(2)に示す。
式(2)のR4及びR5は、互いに独立して、水素原子、又はメチル基である。X2は、酸素原子、又は窒素原子である。X2が酸素原子のとき、R6は存在しない。X2が窒素原子のとき、R6は、水素原子、炭素数1~6の直鎖アルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、置換基を有してもよいフェニル基、又は置換基を有してもよいベンジル基である。
X2が酸素原子のとき、式(2)の構造は無水グルタル酸構造である。無水グルタル酸構造を主鎖に有する(メタ)アクリル重合体(A)は、例えば、(メタ)アクリル酸エステルと(メタ)アクリル酸との共重合体を分子内で脱アルコール環化縮合させて形成できる。
X2が窒素原子のとき、式(2)の構造はグルタルイミド構造である。グルタルイミド構造を主鎖に有する(メタ)アクリル重合体(A)は、例えば、(メタ)アクリル酸エステル重合体をイミド化剤によりイミド化して形成できる。イミド化剤の例は、メチルアミン、シクロヘキシルアミン、アニリン、トルイジン、及びベンジルアミンである。
ラクトン環構造を以下の式(3)に示す。
式(3)のR7、R8及びR9は、互いに独立して、水素原子、又は炭素数1~20の有機残基である。有機残基は、酸素原子を含んでいてもよい。有機残基の例は、メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数1~20のアルキル基;エテニル基、プロペニル基等の炭素数2~20の不飽和脂肪族炭化水素基;フェニル基、ナフチル基等の炭素数6~20の芳香族炭化水素基;並びに、上記アルキル基、上記不飽和脂肪族炭化水素基、及び上記芳香族炭化水素基において、水素原子の一つ以上が水酸基、カルボキシル基、エーテル基、及びエステル基から選ばれる少なくとも1種の基により置換された基である。
ラクトン環構造を主鎖に有する(メタ)アクリル重合体(A)は、例えば、メタクリル酸メチル(MMA)と2-(ヒドロキシメチル)アクリル酸メチル(MHMA)との共重合体を分子内で脱アルコール環化縮合させて形成できる。
(メタ)アクリル重合体(A)における単位(a2)の含有率は、例えば、1~90質量%であり、2~80質量%、3~70質量%、さらには5~50質量%であってもよい。主鎖に位置する環構造は、(メタ)アクリル重合体(A)の耐熱性の向上に寄与しうる。耐熱性の指標の一例は、ガラス転移温度(Tg)である。(メタ)アクリル重合体(A)のTgは、例えば110℃以上であり、115℃以上、120℃以上、125℃以上、130℃以上、さらには135℃以上であってもよい。
主鎖に環構造を有する(メタ)アクリル重合体(A)は、単位(a1)、及び単位(a2)に加えて、その他の構成単位を1種以上有していてもよい。その他の構成単位の例は、スチレン、ビニルトルエン、α-メチルスチレン、アクリロニトリル、メチルビニルケトン、エチレン、プロピレン、酢酸ビニル、N-ビニルピロリドン等のビニルモノマーの重合により形成される単位である。また、主鎖に環構造を有する(メタ)アクリル重合体(A)は、複素芳香族基を有するα,β-不飽和単量体単位を有していてもよい。複素芳香族基を有するα,β-不飽和単量体単位の例は、N-ビニルカルバゾール単位、ビニルピリジン単位、ビニルイミダゾール単位、及びビニルチオフェン単位から選ばれる少なくとも1種である。
(メタ)アクリル重合体(A)の重量平均分子量(Mw)は、例えば、3000~1000000であり、10000~800000、30000~500000、さらには50000~300000であってもよい。(メタ)アクリル重合体(A)のMwは、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)法により、スチレン換算による値として評価できる。
(メタ)アクリル重合体(A)は、例えば、キャスト重合、塊状重合、懸濁重合、溶液重合、乳化重合、リビングラジカル重合、アニオン重合等の公知の重合法により形成できる。導光体としての用途を考慮すると、懸濁剤や乳化剤を用いない重合法であるキャスト重合や溶液重合の採用が好ましい。キャスト重合や溶液重合は、微小な異物の混入を抑えることに適している。重合は、バッチ重合、及び連続重合のいずれであってもよい。
(N-ビニルアミド重合体(B))
N-ビニルアミド重合体(B)は、環状アミド構造を有する。N-ビニルアミド重合体(B)は、例えば、環状アミド構造を有するN-ビニルアミド単量体を単独重合、又は共重合して形成できる。環状アミド構造を有するN-ビニルアミド単量体の例を、以下の式(4)に示す。
N-ビニルアミド重合体(B)は、環状アミド構造を有する。N-ビニルアミド重合体(B)は、例えば、環状アミド構造を有するN-ビニルアミド単量体を単独重合、又は共重合して形成できる。環状アミド構造を有するN-ビニルアミド単量体の例を、以下の式(4)に示す。
式(4)のR10は、水素原子、又はメチル基である。R11及びR12は、互いに結合することで、式(4)において*が付されたアミド結合の窒素原子、及び炭素原子を含む、原子数5~7の環構造を形成している。環における上記アミド結合以外の部分は、アルキレン基であってもよい。環は、炭素原子以外のヘテロ原子を含んでいてもよい。ヘテロ原子の例は、窒素原子、及び酸素原子である。式(4)のN-ビニルアミド単量体を含む単量体群の重合により形成されたN-ビニルアミド重合体(B)は、側鎖に環状アミド構造を有する。
N-ビニルアミド重合体(B)の例は、N-ビニルピロリドン、N-ビニルピペリドン、N-ビニルカプロラクタム等のN-ビニルラクタムであり、好ましくは、N-ビニルピロリドンである。
N-ビニルアミド重合体(B)は、1種のN-ビニルアミド単量体の単独重合体であっても、2種以上のN-ビニルアミド単量体の共重合体であってもよい。
N-ビニルアミド重合体(B)は、環状アミド構造を有するN-ビニルアミド単量体と、その他の単量体との共重合体であってもよい。その他の単量体の例は、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸グリシジル等の(メタ)アクリル酸エステル類;(メタ)アクリルアミド、N-モノメチル(メタ)アクリルアミド、N-モノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド誘導体類;(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、ビニルピリジン、ビニルイミダゾール等の塩基性不飽和単量体、及びその塩、又は第4級化物;ビニルホルムアミド、ビニルアセトアミド、ビニルオキサゾリン、イソプロペニルオキサゾリン等のビニルアミド類;(メタ)アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸等のカルボキシル基含有不飽和単量体、及びその塩;無水マレイン酸、無水イタコン酸等の不飽和無水物類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類;ビニルエチレンカーボネート、及びその誘導体;(メタ)アクリル酸-2-スルホン酸エチル、及びその誘導体;ビニルスルホン酸、及びその誘導体;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル等のビニルエーテル類;並びに、エチレン、プロピレン、オクテン、ブタジエン等のオレフィン類である。その他の単量体は1種であっても、2種以上であってもよい。
その他の単量体との共重合体である場合、N-ビニルアミド重合体(B)における環状アミド構造を有するN-ビニルアミド単位の含有率は、50質量%以上、60質量%以上、70質量%以上、さらには80質量%以上であってもよい。
共重合体であるN-ビニルアミド重合体(B)は、ランダム共重合体であっても、ブロック共重合体であっても、グラフト共重合体であってもよい。
N-ビニルアミド重合体(B)は、例えば、水系溶媒や有機系溶媒を用いたラジカル重合により形成できる。ラジカル発生剤には、例えば、有機過酸化物、アゾ系化合物、過酸化水素等を使用できる。
(樹脂組成物(C))
本実施形態の樹脂組成物(C)は、主鎖に環構造を有する(メタ)アクリル重合体(A)と、環状アミド構造を有するN-ビニルアミド重合体(B)とを含む。
本実施形態の樹脂組成物(C)は、主鎖に環構造を有する(メタ)アクリル重合体(A)と、環状アミド構造を有するN-ビニルアミド重合体(B)とを含む。
樹脂組成物(C)におけるN-ビニルアミド重合体(B)の含有率は、1.1質量%以上10質量%以下である。含有率の下限は、1.5質量%以上、2質量%以上、2.2質量%以上、2.5質量%以上、2.7質量%以上、3質量%以上、3.3質量%以上、3.5質量%以上、3.8質量%以上、4質量%以上、4.3質量%以上、さらには4.5質量%以上であってもよい。含有率の上限は、9.5質量%以下、9質量%以下、8.5質量%以下、8質量%以下、7.5質量%以下、7質量%以下、6.8質量%以下、6.5質量%以下、6.3質量%以下、6質量%以下、5.8質量%以下、さらには5.5質量%以下であってもよい。N-ビニルアミド重合体(B)の含有率は3質量%以上7質量%以下であってもよく、この態様は、車両用導光体としての外部環境への露出面における結露の抑制に特に適しており、換言すれば、防曇性に特に優れている。また、この態様は、成形体としてのヘイズの抑制にも特に適している。
樹脂組成物(C)における(メタ)アクリル重合体(A)の含有率は、90質量%以上98.9質量%以下であってもよい。含有率の上限は、98.5質量%以下、98質量%以下、97.8質量%以下、97.5質量%以下、97.3質量%以下、97質量%以下、96.7質量%以下、96.5質量%以下、96.2質量%以下、96質量%以下、95.7質量%以下、さらには95.5質量%以下であってもよい。含有率の下限は、90.5質量%以上、91質量%以上、91.5質量%以上、92質量%以上、92.5質量%以上、93質量%以上、93.2質量%以上、93.5質量%以上、93.7質量%以上、94質量%以上、94.2質量%以上、さらには94.5質量%以上であってもよい。
樹脂組成物(C)の防曇性は、樹脂組成物(C)を成形して得たシートの表面における純水の接触角(以下、接触角と記載する)により評価できる。接触角は、例えば60°以下であり、58°以下、56°以下、55°以下、53°以下、51°以下、50°以下、48°以下、46°以下、さらには45°以下であってもよい。接触角の下限は、例えば40°以上であり、42°以上、さらには43°以上であってもよい。接触角は、日本産業規格(以下、JISと記載する)R3257:1999に規定された静滴法により評価できる。なお、JIS R3257:1999には、基板ガラスの表面における水の接触角を評価する方法が定められているが、この規格に定められた試験法、及び試験条件により、樹脂組成物(C)を成形して得たシートの表面における水との接触角を評価可能である。
樹脂組成物(C)を厚さ3mmのシートとしたときのヘイズ(以下、ヘイズと記載する)は、例えば1.5%以下であり、1.4%以下、1.3%以下、1.2%以下、1.1%以下、1.0%以下、さらには0.9%以下であってもよい。ヘイズの下限は、例えば0.5%以上である。ヘイズは、JIS 7136:2000の規定に準拠して評価できる。
樹脂組成物(C)は、(メタ)アクリル重合体(A)、及びN-ビニルアミド重合体(B)のみを重合体として含んでいてもよい。
樹脂組成物(C)は、(メタ)アクリル重合体(A)、及びN-ビニルアミド重合体(B)以外のその他の重合体を含んでいてもよい。その他の重合体の例は、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン-プロピレン重合体、ポリ(4-メチル-1-ペンテン)等のオレフィン系重合体;塩化ビニル、塩素化ビニル樹脂等の含ハロゲン系重合体;ポリスチレン、スチレン-メタクリル酸メチル共重合体、スチレン-アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレンブロック共重合体等のスチレン系重合体;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル;ナイロン6、ナイロン66、ナイロン610等のポリアミド;ポリアセタール;ポリカーボネート;ポリフェニレンオキシド;ポリフェニレンスルフィド;ポリエーテルエーテルケトン;ポリサルホン;ポリエーテルサルホン;ポリオキシペンジレン;ポリアミドイミド;並びに、ポリブタジエン系ゴム、アクリル系ゴム等のゴムを配合したABS樹脂やASA樹脂等のゴム質重合体である。
樹脂組成物(C)は、重合体以外の材料を含んでいてもよい。当該材料の例は、添加剤である。添加剤の例は、酸化防止剤、耐光安定剤、耐候安定剤、熱安定剤等の安定剤;位相差上昇剤、位相差低減剤、位相差安定剤等の位相差調整剤;ガラス繊維、炭素繊維等の補強材;紫外線吸収剤;近赤外線吸収剤;トリス(ジブロモプロピル)ホスフェート、トリアリルホスフェート、酸化アンチモン等の難燃剤;アニオン系、カチオン系、ノニオン系等の界面活性剤を含む帯電防止剤;無機顔料、有機顔料、染料等の着色剤;有機フィラー、無機フィラー、樹脂改質剤、可塑剤、並びに滑剤である。樹脂組成物(C)における添加剤の含有率は、例えば20質量%以下であり、10質量%以下、5質量%以下、2質量%以下、さらには1質量%以下であってもよい。
樹脂組成物(C)は、例えば、(メタ)アクリル重合体(A)とN-ビニルアミド重合体(B)とを混合して形成できる。混合は、例えば、オムニミキサー等の混合機でプレブレンドした後、混合物を混練することで実施できる。混練機の例は、単軸押出機、二軸押出機等の押出機、及び加圧ニーダーである。樹脂組成物(C)の形成方法、混合の手法、及び混錬機は、いずれも上記例に限定されない。
(メタ)アクリル重合体(A)、及びN-ビニルアミド重合体(B)以外の重合体、並びに添加剤は、(メタ)アクリル重合体(A)とN-ビニルアミド重合体(B)とを混合する際に混合してもよいし、(メタ)アクリル重合体(A)及び/又はN-ビニルアミド重合体(B)と予め混合しておいてもよい。
樹脂組成物(C)は、車両用導光体への使用に適している。車両用導光体の例は、光学機器が備える導光部材である。車両用導光体のより具体的な例は、センサー、ランプ、カメラ、及びディスプレイから選ばれる少なくとも1種の車載デバイスが備える導光部材である。センサーの例は、TOF(Time of Flight)センサー、LiDAR(Light Detection and Ranging)センサー、及び赤外センサーから選ばれる少なくとも1種である。ランプの例は、ヘッドランプ、及びテールランプである。カメラの例は、各種の車載用カメラである。ディスプレイの例は、各種の車載用ディスプレイである。導光部材の例は、これらの車載デバイスのカバーである。ただし、車両用導光体、車載デバイス、センサー、ランプ、カメラ、及びディスプレイは、いずれも、上記例に限定されない。車両用導光体は、例えば、樹脂組成物(C)を射出成形して形成できる。ただし、樹脂組成物(C)から車両用導光体を形成する方法は、射出成形に限定されない。樹脂組成物(C)は、成形条件が合えば、その他の成形方法にも適用可能である。
[車両用導光体、車載デバイス]
本発明の車両用導光体及び車載デバイスの一例を図1に示す。図1には、車載デバイスの一例であるLiDARセンサー11と、車両用導光体の一例であるカバー1とが示される。LiDARセンサー11は、導光部材であるカバー1を備える。カバー1は、LiDARセンサー11の筐体12に設けられた開口13を塞ぐように筐体12に接合されている。カバー1は、外部環境14に露出している。換言すれば、カバー1は、外部環境14への露出面18を有する。カバー1は、照射部15から照射され、対象物に反射して受光部16に戻るレーザー光17の透過性を有する。
本発明の車両用導光体及び車載デバイスの一例を図1に示す。図1には、車載デバイスの一例であるLiDARセンサー11と、車両用導光体の一例であるカバー1とが示される。LiDARセンサー11は、導光部材であるカバー1を備える。カバー1は、LiDARセンサー11の筐体12に設けられた開口13を塞ぐように筐体12に接合されている。カバー1は、外部環境14に露出している。換言すれば、カバー1は、外部環境14への露出面18を有する。カバー1は、照射部15から照射され、対象物に反射して受光部16に戻るレーザー光17の透過性を有する。
本発明の車両用導光体及び車載デバイスは、上記例に限定されない。車両用導光体及び車載デバイスの例は、樹脂組成物(C)の説明において上述したとおりである。
以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。本発明は、以下の実施例に限定されない。
最初に、重合体、及び樹脂組成物の評価法について説明する。
[重量平均分子量(Mw)]
重合体の重量平均分子量は、GPC法により、ポリスチレン換算により求めた。測定に用いた装置、及び測定条件は、以下のとおりである。
システム:東ソー社製GPCシステム HLC-8320
測定側カラム構成
・ガードカラム:東ソー社製、TSKguardcolumn SuperHZ-L
・分離カラム:東ソー社製、TSKgel SuperHZM-M 2本直列接続
リファレンス側カラム構成
・リファレンスカラム:東ソー社製、TSKgel SuperH-RC
展開溶媒:クロロホルム(富士フィルム和光純薬社製、特級)
展開溶媒の流量:0.6mL/分
標準試料:TSK標準ポリスチレン(東ソー社製、PS-オリゴマーキット)
カラム温度:40℃
重合体の重量平均分子量は、GPC法により、ポリスチレン換算により求めた。測定に用いた装置、及び測定条件は、以下のとおりである。
システム:東ソー社製GPCシステム HLC-8320
測定側カラム構成
・ガードカラム:東ソー社製、TSKguardcolumn SuperHZ-L
・分離カラム:東ソー社製、TSKgel SuperHZM-M 2本直列接続
リファレンス側カラム構成
・リファレンスカラム:東ソー社製、TSKgel SuperH-RC
展開溶媒:クロロホルム(富士フィルム和光純薬社製、特級)
展開溶媒の流量:0.6mL/分
標準試料:TSK標準ポリスチレン(東ソー社製、PS-オリゴマーキット)
カラム温度:40℃
[ガラス転移温度(Tg)]
重合体のTgは、JIS K7121:1987の規定に準拠して測定した。具体的には、示差走査熱量計(リガク社製、Thermo plus EVO DSC-8230)を用い、窒素ガス雰囲気下、約10mgのサンプルを常温から200℃まで昇温(昇温速度20℃/分)して得られたDSC曲線から、始点法により求めた。リファレンスには、α-アルミナを用いた。
重合体のTgは、JIS K7121:1987の規定に準拠して測定した。具体的には、示差走査熱量計(リガク社製、Thermo plus EVO DSC-8230)を用い、窒素ガス雰囲気下、約10mgのサンプルを常温から200℃まで昇温(昇温速度20℃/分)して得られたDSC曲線から、始点法により求めた。リファレンスには、α-アルミナを用いた。
[成形体良品率]
射出成形に対する樹脂組成物の適性について、成形体良品率として以下のように評価した。評価対象である樹脂組成物を100℃で12時間以上乾燥した後、射出成形機(日精樹脂工業社製、NS40-5A)を用い、成形温度250℃、金型温度110℃、金型サイズ100mm×100mm×厚さ3mmの条件にて、厚さ3mmのシートに射出成形した。形成されたシートを目視により観察して、クラック、ボイド、シルバーストリーク、ヒケ、及びショートショット等の欠点の観察されない成形体を良品と判断し、10回の射出成形を行った場合に得られた良品の個数の割合を成形体良品率とした。形成したシートの厚さは、デジマチックマイクロメーター(ミツトヨ社製)により評価した。
射出成形に対する樹脂組成物の適性について、成形体良品率として以下のように評価した。評価対象である樹脂組成物を100℃で12時間以上乾燥した後、射出成形機(日精樹脂工業社製、NS40-5A)を用い、成形温度250℃、金型温度110℃、金型サイズ100mm×100mm×厚さ3mmの条件にて、厚さ3mmのシートに射出成形した。形成されたシートを目視により観察して、クラック、ボイド、シルバーストリーク、ヒケ、及びショートショット等の欠点の観察されない成形体を良品と判断し、10回の射出成形を行った場合に得られた良品の個数の割合を成形体良品率とした。形成したシートの厚さは、デジマチックマイクロメーター(ミツトヨ社製)により評価した。
[ヘイズ]
上記射出成形により形成したシート(厚さ3mm)のヘイズ(透過ヘイズ)を、濁度計(日本電色工業社製、NDH-5000)を用いて、JIS K7136の規定に準拠して評価した。
上記射出成形により形成したシート(厚さ3mm)のヘイズ(透過ヘイズ)を、濁度計(日本電色工業社製、NDH-5000)を用いて、JIS K7136の規定に準拠して評価した。
[接触角]
樹脂組成物を220℃でプレス成形した厚さ100μmのフィルムの表面における純水の接触角を、接触角測定器(協和界面化学社製、FACE 接触角計 CA-X)を用いて、JIS R3257:1999に準拠して評価した。付着させる水滴の体積は1.5μLとした。水滴を滴下して30秒後の接触角を5回測定し、最高値と最低値とを除く3回の平均値を接触角とした。
樹脂組成物を220℃でプレス成形した厚さ100μmのフィルムの表面における純水の接触角を、接触角測定器(協和界面化学社製、FACE 接触角計 CA-X)を用いて、JIS R3257:1999に準拠して評価した。付着させる水滴の体積は1.5μLとした。水滴を滴下して30秒後の接触角を5回測定し、最高値と最低値とを除く3回の平均値を接触角とした。
(製造例1:(メタ)アクリル重合体(A-1)の製造)
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入管、及び滴下ポンプを備えた反応容器に、2-(ヒドロキシメチル)アクリル酸メチル(MHMA)6.5質量部、メタクリル酸メチル(MMA)43.5質量部、トルエン90.7質量部、及び亜リン酸トリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)0.05質量部を仕込み、窒素を通じつつ105℃まで昇温した。次に、初期開始剤として、トルエン4.3質量部、及びt-アミルパーオキシイソノナノエート(アルケマ吉富社製、ルペロックス(登録商標)570)0.22質量部からなる溶液を8分かけて滴下しながら105℃~110℃で溶液重合を進行させた。重合を開始してから22分が経過した後に、滴下開始剤としてトルエン5.0質量部、及びt-アミルパーオキシイソノナノエート(アルケマ吉富社製、ルペロックス(登録商標)570)0.28質量部からなる溶液を180分かけて滴下した。また、初期開始剤の投入から25分が経過した後に、MHMA6.5質量部、及びMMA43.5質量部からなる溶液を180分かけて滴下しながら105℃~110℃で溶液重合を進行させて、さらに1.5時間かけて熟成した。
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入管、及び滴下ポンプを備えた反応容器に、2-(ヒドロキシメチル)アクリル酸メチル(MHMA)6.5質量部、メタクリル酸メチル(MMA)43.5質量部、トルエン90.7質量部、及び亜リン酸トリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)0.05質量部を仕込み、窒素を通じつつ105℃まで昇温した。次に、初期開始剤として、トルエン4.3質量部、及びt-アミルパーオキシイソノナノエート(アルケマ吉富社製、ルペロックス(登録商標)570)0.22質量部からなる溶液を8分かけて滴下しながら105℃~110℃で溶液重合を進行させた。重合を開始してから22分が経過した後に、滴下開始剤としてトルエン5.0質量部、及びt-アミルパーオキシイソノナノエート(アルケマ吉富社製、ルペロックス(登録商標)570)0.28質量部からなる溶液を180分かけて滴下した。また、初期開始剤の投入から25分が経過した後に、MHMA6.5質量部、及びMMA43.5質量部からなる溶液を180分かけて滴下しながら105℃~110℃で溶液重合を進行させて、さらに1.5時間かけて熟成した。
上記のようにして得た重合溶液に対して、環化縮合反応の触媒(環化触媒)として、トルエン1.25質量部、及びリン酸ステアリル(SC有機化学株式会社製、Phoslex A-18)0.075質量部からなる溶液を加え、約90℃~110℃の還流下において1.5時間、ラクトン環構造を形成するための環化縮合反応を進行させた。次に、得られた重合溶液を220℃に保持した多管式熱交換器に通して環化縮合反応を完結させた後、先端部にリーフディスク型のポリマーフィルター(濾過精度5μm)が配置されたベントタイプスクリュー二軸押出機(L/D=52)に、樹脂量換算で90質量部/時の処理速度で導入して、重合溶液を脱揮し、主鎖にラクトン環構造を有する(メタ)アクリル重合体(A-1)を得た。用いたベントタイプスクリュー二軸押出機のリアベント数は1個、フォアベント数は4個(上流側から第1、第2、第3、第4ベントと称する)とし、バレル温度は220℃、減圧度は13.3~400hPa(10~300mmHg)とした。脱揮の際、イオン交換水を1.3質量部/時の投入速度で第1、第2、第3の各ベントの後ろから投入した。
得られた(メタ)アクリル重合体(A-1)のMwは8.8万、Tgは123℃であった。(メタ)アクリル重合体(A-1)を220℃でプレス成形して厚さ100μmのフィルムとし、上記手法によってフィルム表面における純水の接触角を測定したところ69°であった。
(製造例2:(メタ)アクリル重合体(A-2)の製造)
(メタ)アクリル重合体(A-2)として、主鎖にマレイミド構造を有する(メタ)アクリル重合体(日本触媒社製、商品名:ポリイミレックス(登録商標)PML203)のペレットを準備した。(メタ)アクリル重合体(A-2)は、N-フェニルマレイミドとMMAとの共重合体である。(メタ)アクリル重合体(A-2)のMwは20.0万、Tgは139℃であった。(メタ)アクリル重合体(A-2)の接触角を製造例1と同様に評価したところ、77°であった。
(メタ)アクリル重合体(A-2)として、主鎖にマレイミド構造を有する(メタ)アクリル重合体(日本触媒社製、商品名:ポリイミレックス(登録商標)PML203)のペレットを準備した。(メタ)アクリル重合体(A-2)は、N-フェニルマレイミドとMMAとの共重合体である。(メタ)アクリル重合体(A-2)のMwは20.0万、Tgは139℃であった。(メタ)アクリル重合体(A-2)の接触角を製造例1と同様に評価したところ、77°であった。
(製造例3:N-ビニルアミド重合体(B)の製造)
還流管、温度センサー、窒素吹き込み口、モノマー滴下口、及び開始剤滴下口を備えた反応器にイオン交換水12質量部を仕込んだ。次に、N-ビニルピロリドン6質量部をモノマー滴下装置に、開始剤溶液としてアゾ系開始剤(富士フィルム和光純薬社製、V-50)0.14質量部をイオン交換水2質量部に溶解させた水溶液を開始剤滴下装置に、それぞれ仕込んだ。反応器内に窒素を吹き込みながら昇温し、還流が確認された後、モノマー滴下装置、及び開始剤滴下装置から、モノマー及び開始剤溶液をそれぞれ3時間30分かけて同時に滴下して重合を進行させ、滴下終了後、30分間熟成した。上記のようにして得たポリビニルピロリドン水溶液をスプレードライ装置(坂本技研社製、DA260-30H)により乾燥させて、N-ビニルアミド重合体(B)であるポリビニルピロリドンを得た。乾燥の条件は、入口温度170℃、及び出口温度100℃とした。
還流管、温度センサー、窒素吹き込み口、モノマー滴下口、及び開始剤滴下口を備えた反応器にイオン交換水12質量部を仕込んだ。次に、N-ビニルピロリドン6質量部をモノマー滴下装置に、開始剤溶液としてアゾ系開始剤(富士フィルム和光純薬社製、V-50)0.14質量部をイオン交換水2質量部に溶解させた水溶液を開始剤滴下装置に、それぞれ仕込んだ。反応器内に窒素を吹き込みながら昇温し、還流が確認された後、モノマー滴下装置、及び開始剤滴下装置から、モノマー及び開始剤溶液をそれぞれ3時間30分かけて同時に滴下して重合を進行させ、滴下終了後、30分間熟成した。上記のようにして得たポリビニルピロリドン水溶液をスプレードライ装置(坂本技研社製、DA260-30H)により乾燥させて、N-ビニルアミド重合体(B)であるポリビニルピロリドンを得た。乾燥の条件は、入口温度170℃、及び出口温度100℃とした。
(実施例1~5、比較例1~4)
製造例1~3で作製した(メタ)アクリル重合体、及びN-ビニルアミド重合体を以下の表1に示す質量比となるように二軸押出機(φ=30mm、L/D=40)により220℃で混練して、実施例1~5、及び比較例1~4の各樹脂組成物を得た。
製造例1~3で作製した(メタ)アクリル重合体、及びN-ビニルアミド重合体を以下の表1に示す質量比となるように二軸押出機(φ=30mm、L/D=40)により220℃で混練して、実施例1~5、及び比較例1~4の各樹脂組成物を得た。
(参考例1,2)
製造例1で作製した(メタ)アクリル重合体(A-1)、及び製造例2で作製した(メタ)アクリル重合体(A-2)を、それぞれ、参考例1、及び参考例2とした。
製造例1で作製した(メタ)アクリル重合体(A-1)、及び製造例2で作製した(メタ)アクリル重合体(A-2)を、それぞれ、参考例1、及び参考例2とした。
実施例、及び比較例の各樹脂組成物、並びに参考例の重合体に対する特性の評価結果を、以下の表1に示す。
表1に示すように、
・N-ビニルアミド重合体(B)の含有率が1.1~10質量%の範囲では、射出成形における良品の取得率は100%であった。
・N-ビニルアミド重合体(B)の含有率が20質量%では、(メタ)アクリル重合体(A-1),(A-2)共に、シートという単純な形状の射出成形においてもクラックが発生して、良品の取得率は10%と大きく低下した。
・N-ビニルアミド重合体(B)の含有率が50質量%では、(メタ)アクリル重合体(A-1),(A-2)共に、射出成形において良品の取得が出来なかった。
・N-ビニルアミド重合体(B)の含有率が1.1~10質量%の範囲では、水の接触角が小さく、換言すれば、防曇性に優れていた。接触角は、(メタ)アクリル重合体(A)の種類によらず、N-ビニルアミド重合体(B)の含有率が5%のときに最も小さくなった。
・N-ビニルアミド重合体(B)の含有率が1.1~10質量%の範囲では、ヘイズが小さいことが確認された。ヘイズは、(メタ)アクリル重合体(A)の種類によらず、N-ビニルアミド重合体(B)の含有率が5%のときに最も小さくなった。この時のヘイズの値は、N-ビニルアミド重合体(B)を含まない状態(参考例)と同じであった。
・N-ビニルアミド重合体(B)の含有率が1.1~10質量%の範囲では、射出成形における良品の取得率は100%であった。
・N-ビニルアミド重合体(B)の含有率が20質量%では、(メタ)アクリル重合体(A-1),(A-2)共に、シートという単純な形状の射出成形においてもクラックが発生して、良品の取得率は10%と大きく低下した。
・N-ビニルアミド重合体(B)の含有率が50質量%では、(メタ)アクリル重合体(A-1),(A-2)共に、射出成形において良品の取得が出来なかった。
・N-ビニルアミド重合体(B)の含有率が1.1~10質量%の範囲では、水の接触角が小さく、換言すれば、防曇性に優れていた。接触角は、(メタ)アクリル重合体(A)の種類によらず、N-ビニルアミド重合体(B)の含有率が5%のときに最も小さくなった。
・N-ビニルアミド重合体(B)の含有率が1.1~10質量%の範囲では、ヘイズが小さいことが確認された。ヘイズは、(メタ)アクリル重合体(A)の種類によらず、N-ビニルアミド重合体(B)の含有率が5%のときに最も小さくなった。この時のヘイズの値は、N-ビニルアミド重合体(B)を含まない状態(参考例)と同じであった。
本発明の樹脂組成物は、車両用導光体の形成に適している。
1 カバー(車両用導光体,導光部材)
11 LiDARセンサー(車載デバイス)
11 LiDARセンサー(車載デバイス)
Claims (7)
- 主鎖に環構造を有する(メタ)アクリル重合体(A)と、環状アミド構造を有するN-ビニルアミド重合体(B)と、を含み、
前記N-ビニルアミド重合体(B)の含有率が1.1質量%以上10質量%以下である、車両用導光体に用いる樹脂組成物。 - 前記N-ビニルアミド重合体(B)の含有率が3質量%以上7質量%以下である、請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記環構造は、ラクトン環構造、N-置換マレイミド構造、無水マレイン酸構造、グルタルイミド構造、及び無水グルタル酸構造から選ばれる少なくとも1種である、請求項1に記載の樹脂組成物。
- 請求項1~3のいずれか1項に記載の樹脂組成物からなる、車両用導光体。
- センサー、ランプ、カメラ、及びディスプレイから選ばれる少なくとも1種の車載デバイスが備える導光部材である、請求項4に記載の車両用導光体。
- 前記センサーは、TOFセンサー、LiDARセンサー、及び赤外センサーから選ばれる少なくとも1種である、請求項5に記載の車両用導光体。
- 請求項4に記載の車両用導光体を備える、車載デバイス。
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JP2022139566A JP2024034964A (ja) | 2022-09-01 | 2022-09-01 | 樹脂組成物、車両用導光体及び車載デバイス |
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2022
- 2022-09-01 JP JP2022139566A patent/JP2024034964A/ja active Pending
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