JP4016046B2

JP4016046B2 - 光拡散樹脂組成物

Info

Publication number: JP4016046B2
Application number: JP2005509756A
Authority: JP
Inventors: チュン−サックカン; デ−ジンキム; ヨン−ブンキム
Original assignee: コーロンインダストリーズインク
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2003-05-07
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2023-05-07
Also published as: CN1295276C; CN1659230A; ATE353935T1; AU2003223143A1; DE60311877D1; US20060100322A1; TW200411016A; TWI225878B; DE60311877T2; JP2006503975A

Description

本発明は、光拡散樹脂組成物に係るものである。詳しくは、射出成形、押出成形、圧縮成形などの加工方法により照明、看板などのカバーとして簡易に成形され、高いかすみ度（ｈａｚｅ）と光線透過率を有しており、照明及び看板のカバーとして使用する際にその内容物が見えないとともに高輝度で、低表面抵抗であり、静電気が発生しにくいため、塵などが付着しない光拡散樹脂組成物に関するものである。

室内及び室外の照明灯や広告用看板カバー等の材料には、高いかすみ度と高い光線透過率が要求される。

かすみ度は、光学的用途として使用するときには考慮されるべき最も重要な物性の一つである。最近では小さくて高輝度な照明の需要が増加しており、内部の照明灯や内容物が外側から見えると美観を損ない、また透明なカバーの場合は、直接照明による眩しさが発生するためである。

また、カバーの光線透過率が低いと、室内が暗くなり、所望の明るさを維持するためには、照明灯の個数を増加させるか、または高輝度の照明灯を使用しなければならない。

このような光拡散性とかすみ度を付与するために今まで主に用いられた方法として、アクリル系樹脂に光拡散剤、蛍光漂白剤、可塑剤及びそのほかの添加剤を混合して成形する方法が挙げられる。具体的には、光拡散剤として、二酸化チタン、硫酸バリウム、タルク、炭酸カルシウム、オレイン酸バリウムなどの無機フィラー、或いは有機高分子架橋剤を用いてきた。

このような従来技術の一例として、特許文献１には、ポリメチルメタクリラート樹脂に無機物を光拡散剤として用いた照明用アクリルシートを製造する方法が開示されている。この技術によると、複雑な形態のカバー及び大きいサイズのカバーの成形が可能であり、光拡散性、耐候性及び機械的物性に優れたものとして表れている。

また、特許文献２ではポリメチルメタクリラートに光沢剤として架橋スチレン樹脂を、白色度を増加させるために二酸化チタニウムを添加した光拡散性アクリル樹脂組成物を製造する方法が開示されている。この技術によると、従来の組成物と比較して高い光線透過率と均一且つ優秀な光拡散性が得られることが開示されている。

上記の例に示されるように、従来の照明用シートの製造方法では、マトリックス樹脂として主にアクリル系樹脂を用いる。一般に、アクリル系樹脂を用いた光拡散シートの場合に配置式にシートを製造し、キャスティングするガラス板のサイズに限界があるため、小型の照明製品のみに適用することができる（特許文献３）。また、液状の再生モノマーを用いるため、製品の色相が黄変し、製品の耐候性が不良となる。さらに、この再生モノマーを用いて照明灯カバーを真空成形する際に、多くの熱を加えて成形することにより、製品工程上の難しさと鋭角部分の成形が難しいという問題点がある。

また、液状の再生モノマーに代わって純粋なポリメチルメタクリラート樹脂に代替してシフト上のカバーを製造する場合、かすみ度は優れているが、衝撃強度などの機械的物性の面では満足できない程度の結果を表した。

一方、アクリル樹脂に光拡散性を付与するために添加される光拡散剤の無機フィラーは、光線透過率及び衝撃強度などの機械的物性を顕著に低下させるという短所があり、製品の表面を荒くするだけでなく、長時間の使用の際に加工機スクリューの摩耗を発生させて機器の寿命を短縮させてしまうという問題点がある。

これを改善するために、光拡散剤を用いて光拡散剤に代わって光透過性の高い有機架橋透明高分子物質の平均粒経８μｍの架橋スチレンビーズを用いたが、無機フィラーを用いてシートを作成したときと比較して、光線透過率の改善されておらず、特に高い光線透過率の要求される照明灯のカバーには応用できないという問題点がある。

また、現在、問題視されている静電気防止に対する問題点は未だに解決されておらず、光拡散剤が添加されるに従い組成物の衝撃強度が弱くなってカバーの形態が複雑になり、サイズが大きくなり、容易に破れてしまうという問題点があった。

上述のような従来の問題点を要約すると、（１）従来のポリアクリル系マトリックス樹脂に無機フィラーを光拡散剤として用いたとき、かすみ度は向上するが、光線透過率及び衝撃強度などの機械的物性は低くなる。（２）これを改善するために有機架橋高分子物質の架橋スチレンビーズを光拡散剤として用い、白色度向上のために二酸化チタニウムを用いたときにも光線透過率及び衝撃強度などの機械的物性の改善が充分に改善されず、静電気発生による塵などの付着のおそれがあり、衝撃強度が弱くなって成形される製品の形態が制約を受けることになる。
韓国特許公報第１９６３７０号韓国特許公報第２２９２６６号韓国特許公開第８７−４８０２号

そこで、本発明者らは、従来のアクリル系樹脂に光拡散剤を添加した組成物から製造された照明用シートの低い光線透過率、低いかすみ度及び弱い衝撃強度などの問題を解決することができる新しい光拡散樹脂組成物を開発するために研究を行なった結果、ポリエステル系樹脂をマトリックス樹脂として用い、光拡散剤としてポリメチルメタクリラート（ＰＭＭＡ）を主成分にするビーズ状光拡散樹脂を含む光拡散樹脂組成物から射出成形及び押出成形により照明、看板などに用いられるシート状のカバーを製造した結果、高いかすみ度を有すると供に優れた光線透過率、帯電防止性、機械的物性を有するカバーが得られることがわかり、本発明を完成するに至った。

本発明の目的は、高いかすみ度と光線透過率、帯電防止性に優れ、既存の射出成形、圧縮成形、押出成形により照明及び看板のカバーとして簡易に成形され、高い衝撃強度を有する光拡散樹脂組成物を提供することにある。

このような目的を達成するため本発明による光拡散樹脂組成物は、ポリエステル系樹脂、光拡散剤としてポリメチルメタクリラートを主成分にするビーズ状光拡散樹脂、帯電防止剤及び蛍光漂白剤を含むことを特徴とする。

以下、本発明の実施形態について説明する。

本発明は、ポリエステル系樹脂、光拡散剤としてポリメチルメタクリラートを主成分にするビーズ状光拡散樹脂、帯電防止剤、及び蛍光漂白剤を含む光拡散樹脂組成物に関する。

本発明では、従来の光拡散樹脂組成物でマトリックス樹脂としてアクリル系樹脂を使用することとは異なり、ポリエステル系樹脂をマトリックス樹脂に使用する。具体的には、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、テレフタル酸ポリブチル（ＰＢＴ）、ポリ（エチレンテレフタラート−ｃｏ−ジメチルシクロヘキシルテレフタラート）（ＰＥＴＧ）、ポリエチレンナフタラート（ＰＥＮ）及びこれらの共重合体からなる群から選ばれる１種以上のが挙げられる。

そのなかで最も好ましいのはＰＥＴＧであり、このＰＥＴＧを用いた場合、結晶性が全く無い完全な非晶性であるため、他のポリエステル系樹脂に比べ衝撃強度が非常に高い。光拡散樹脂組成物の製造に用いた場合、他のポリエステル樹脂と比べ、加工可能な温度範囲が広く、熱成形や真空成形などの２次加工の際に、結晶化による白化現象が発生せず、また、加工後の熱による結晶化などの経時的変化がないため、長期間の使用にも有利だとの特長がある。

また、本発明に係る光拡散樹脂組成物において、光拡散性の付与のために含まれる光拡散剤は、ＰＭＭＡ含有し、ビーズ状光拡散樹脂として、５０ｍｏｌ％以上１００ｍｏｌ％未満のメチルメタクリラートと、０ｍｏｌ％より大きく５０ｍｏｌ％以下のスチレンを含有したものである。平均粒経は５〜２００μｍであり、８〜１００μｍであることが好ましい。このとき、平均粒径が５μｍ未満であれば、所望のかすみ度を表すことができず、光線透過率が低下してしまう。そして、平均粒径が２００μｍを超過すれば、表面が粗くなる。

また、メチルメタクリラートとスチレン含有量が前記範囲を外れる場合、光線透過率を低下させるとともにかすみ度を増加させてしまう。

このようなＰＭＭＡを含有するビーズ状光拡散樹脂は、ポリエステル系樹脂１００重量部に対し０．１〜１５重量部、好ましくは０．５〜７重量部添加される。０．１重量部未満であれば、そのかすみ度が低く、１５重量部を超過すれば、光線透過率が低くなってしまう。

一方、大部分のプラスティック素材の表面抵抗は１０^１４〜１０^１６Ω程度で、静電気により塵が付着するようになる。従って、ある材料が帯電防止性を有しようとすれば、その材料で成形された製品の表面抵抗が１０^１１Ω未満の値を表さなければならない。

このため本発明に係る光拡散樹脂組成物は帯電防止剤を含む。例えば、陽イオン系界面活性剤、陰イオン系界面活性剤、両親性界面活性剤及び非イオン系界面活性剤からなる群から選ばれる１種以上のものが挙げられる。帯電防止剤の含有量は、前記ポリエステル系樹脂１００重量部に対し０．３〜５重量部含まれることが好ましい。０．３重量部未満では帯電防止性が現れるほどに充分に表面抵抗が低くならず、５重量部を超過すれば表面不良、黄変などの問題が発生してしまう。

このような帯電防止剤の具体的な例としては、炭素数２〜５０の飽和及び不飽和テトラアルキル或いはテトラアリールアンモニウム塩のような陽イオン系界面活性剤、炭素数２〜３０の飽和及び不飽和アルキル或いは硫酸アリール、アルキル或いは炭素数２〜３０のリン酸アリールのような陰イオン系界面活性剤、炭素数２〜３０の飽和及び不飽和アルキル或いはアリールベタインのような両親性界面活性剤、そして、炭素数２〜３０の飽和及び不飽和アルキル或いはアリールグリセロールエステルのような非イオン系界面活性剤からなる群から選ばれる１種以上のものが挙げられる。

そして、本発明に係る光拡散樹脂組成物には、輝度を向上させるために蛍光漂白剤を含み、ベンゾトリアゾール−フェニルクマリン系（ｂｅｎｚｏｔｒｉａｚｏｌｅ−ｐｈｅｎｙｌｃｏｕｍａｒｉｎｓ）、ビス−ベンゾオキサゾール（ｂｉｓ−ｂｅｎｚｏｘａｚｏｌｅｓ）、トリアジン−フェニルクマリン系（ｔｒｉａｚｉｎｅ−ｐｈｅｎｙｌｃｏｕｍａｒｉｎｓ）、ビス−（スチリル）ビフェニル系（ｂｉｓ−（ｓｔｙｒｙｌ）ｂｉｐｈｅｎｙｌｓ）、ナフトトリアゾールフェニルクマリン系（ｎａｐｈｔｏｔｒｉａｚｏｌｅ−ｐｈｅｎｙｌｃｏｕｍａｒｉｎｓ）からなる群から選ばれる１種以上の化合物が挙げられる。その含有量はポリエステル系樹脂１００重量部に対し０．００１〜０．１重量部であることが好ましく、０．００１重量部未満では輝度を向上させる効果を期待し難く、０．１重量部を超過するときは光線透過率が低下されるとの問題点がある。

一方、このようなポリエステル光拡散樹脂組成物から光拡散樹脂を製造する方法を説明すると以下の通りである。まず、通常の溶融混練機の一軸押出機、二軸押出機、バンバリーミキサーなどを用いて前記組成物を添加して均一に分散させる。その後、ウォーターバスに通過させながら冷却させ、切断してペレット形態のポリエステル系光拡散樹脂を製造する。このように製造されたペレットをシート押出機で押出した後、カレンダーロールでシート状に製造される。

また、本発明の組成物の中でＰＭＭＡを主成分にするビーズ状光拡散樹脂、帯電防止剤、蛍光漂白剤は、単独又は組み合わせてマスターバッチに添加した後、ポリエステル系樹脂に添加して使用することも可能である。

以下、本発明を実施例に基づき詳しく説明するが、これらの実施例により限定されるものではない。

＜実施例１＞
非晶性ＰＥＴＧ樹脂１００重量部に平均粒径１０μｍのポリメチルメタクリラート（ＰＭＭＡ）を主成分にするビーズ状光拡散樹脂（（株）ＫＯＬＯＮ、商品名：ＭＰＢ−Ｘ１０、ＰＭＭＡ９５ｍｏｌ％とＰＳ５ｍｏｌ％）１．５重量部、帯電防止剤硫酸ナトリウムドデシル１．０重量部、及びビス−（スチリル）ビフェニル系（ｂｉｓ−（ｓｔｙｒｙｌ）ｂｉｐｈｅｎｙｌｓ）蛍光漂白剤０．００５重量部をそれぞれの定量供給装置を用いて真空ベント付き二軸押出機のホッパーに投入して、溶融混練を通して均一に分散させた。混練された溶融物はウォーターバスに通過して冷却し、切断されてペレット形態の光拡散樹脂を製造した。

製造されたペレットを除湿乾燥機で少なくとも４時間乾燥させた後、一軸シート押出機を用いてシート状に押出した後、カレンダーロールを用いて１．５μｍ厚さのシート状に製造した。

製造されたシートのかすみ度、光線透過率はＡＳＴＭＤ１００３の方法、表面抵抗はＡＳＴＭＤ２５７の方法、衝撃強度はＡＳＴＭＤ２５６の方法によりそれぞれ測定し、その結果を以下の表２に示した。

＜実施例２＞
非晶性ＰＥＴＧ樹脂に代わり、非晶性ポリエチレンテレフタラート樹脂を用いることを除き、前記実施例１と同一の組成及び方法により光拡散樹脂とシートを製造した。

製造したシートのかすみ度、光線透過率はＡＳＴＭＤ１００３の方法、表面抵抗はＡＳＴＭＤ２５７の方法、衝撃強度はＡＳＴＭＤ２５６の方法によりそれぞれ測定し、その結果を以下の表２に示した。

＜実施例３から７＞
以下の表１のようなポリエステル系樹脂とＰＭＭＡを主成分とするビーズ状光拡散樹脂（（株）ＫＯＬＯＮ、商品名：ＭＰＢ−Ｘ１２）の光拡散剤を添加させることを除き、前記実施例１と同一の方法により光拡散樹脂とシートを製造した。

製造したシートのかすみ度、光線透過率はＡＳＴＭＤ１００３の方法、表面抵抗はＡＳＴＭＤ２５７の方法により、衝撃強度はＡＳＴＭＤ２５６の方法により測定し、その結果を以下の表２に示した。

＜比較例１＞
非晶性ＰＥＴＧ樹脂に代わってＰＭＭＡ樹脂をマトリックス樹脂として用いることを除き、前記実施例１と同一の方法により光拡散樹脂とシートを製造した。

製造されたシートのかすみ度、光線透過率はＡＳＴＭＤ１００３の方法により、表面抵抗はＡＳＴＭＤ２５７の方法により、衝撃強度はＡＳＴＭＤ２５６の方法によりそれぞれ測定し、その結果を表２に示した。

＜比較例２＞
非晶性ＰＥＴＧ樹脂に代わってキャスティング法により製造されたアクリル樹脂をマトリックス樹脂として用いることを除き、前記実施例１と同一の方法により光拡散樹脂とシートを製造した。

＜比較例３〜４＞
ＰＭＭＡを主成分にするビーズ状光拡散樹脂に代わって、比較例３では二酸化チタン０．３重量部を、比較例４では炭酸カルシウム２．５重量部をそれぞれ添加することを除き、前記実施例１と同一の方法により光拡散樹脂とシートを製造した。

＜比較例５＞
ＰＭＭＡを主成分にするビーズ状光拡散樹脂に代わって炭酸カルシウム２．５重量部を添加することを除き、前記実施例１と同一の方法により光拡散樹脂とシートを製造した。

製造されたシートのかすみ度、光線透過率をＡＳＴＭＤ１００３の方法により、表面抵抗はＡＳＴＭＤ２５７の方法により、衝撃強度はＡＳＴＭＤ２５６の方法によりそれぞれ測定し、その結果を表２に示した。

前記表２の結果から本発明によるポリエステル系樹脂をマトリックス樹脂にし、ＰＭＭＡを主成分にするビーズ状光拡散樹脂を光拡散剤とするポリエステル系光拡散樹脂組成物から製造されたシートは、従来のアクリル系高分子をマトリックス樹脂として用いた比較例１〜２に比べ、高いかすみ度と光透過度を有するとともに、衝撃強度もより改善されていることがわかる。特にポリエステル樹脂の中でもＰＥＴＧを用いた例（実施例１、４、６及び７）の場合、ＰＢＴ、ＰＥＮ、ＰＥＴを用いた場合に比べ、より向上された結果が得られることがわかる。

Claims

ポリエステル系樹脂としてポリ（エチレンテレフタラート−ｃｏ−ジメチルシクロヘキシルテレフタラート）、光拡散剤としてメチルメタクリラート及びスチレンを含有するポリメチルメタクリラートを主成分にするビーズ状光拡散樹脂、帯電防止剤及び蛍光漂白剤を含む光拡散樹脂組成物。
前記光拡散剤は、５０ｍｏｌ％以上１００ｍｏｌ％未満のメチルメタクリラートと、０ｍｏｌ％より大きく５０ｍｏｌ％以下のスチレンと、を含有するポリメチルメタクリラートからなり、平均粒径が５から２００μｍである請求項１に記載の光拡散樹脂組成物。
前記ポリエステル系樹脂１００重量部に対し、前記光拡散剤を０．１から１５重量部、帯電防止剤を０．３から５重量部、及び蛍光漂白剤を０．００１から０．１重量部を含むことを特徴とする請求項１に記載の光拡散樹脂組成物。
前記帯電防止剤は、
炭素数２から５０の飽和及び不飽和テトラアルキル或いはテトラアリールアンモニウム塩のような陽イオン系界面活性剤、炭素数２から３０の飽和及び不飽和アルキル或いは硫酸アリール、アルキルまたは、炭素数２から３０の飽和及び不飽和リン酸アリールのような陰イオン系界面活性剤、炭素数２から３０の飽和及び不飽和アルキル或いはアリールベタインのような両親性界面活性剤、及び炭素数２から３０の飽和及び不飽和アルキル或いはアリールグリセロールエステルのような非イオン系界面活性剤からなる群から選択される１種以上のものであることを特徴とする請求項１に記載のポリエステル系光拡散樹脂組成物。
前記蛍光漂白剤は、ベンゾトリアゾール−フェニルクマリン系（ｂｅｎｚｏｔｒｉａｚｏｌｅ−ｐｈｅｎｙｌｃｏｕｍａｒｉｎｓ）、ビス−ベンゾオキサゾール（ｂｉｓ−ｂｅｎｚｏｘａｚｏｌｅｓ）、トリアジン−フェニルクマリン系（ｔｒｉａｚｉｎｅ−ｐｈｅｎｙｌｃｏｕｍａｒｉｎｓ）、ビス−（スチリル）ビフェニル系（ｂｉｓ−（ｓｔｙｒｙｌ）ｂｉｐｈｅｎｙｌｓ）、ナフトトリアゾールフェニルクマリン系（ｎａｐｈｔｏｔｒｉａｚｏｌｅ−ｐｈｅｎｙｌｃｏｕｍａｒｉｎｓ）化合物のうち選択された１種以上のものである請求項１に記載のポリエステル系光拡散樹脂組成物。