JP4104707B2 - ポリカーボネート樹脂組成物及び導光板 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリカーボネート樹脂組成物に関し、詳しくは、車搭載用メーターパネル、テイルランプ等のバック照明装置に用いられる、耐衝撃強度・耐熱変形性に優れた均一な面状発光源としての導光板の用途に要求される導光性に優れたポリカーボネート樹脂組成物及びそれを成形してなる導光板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶画面表示のバック照明用として、或いは各種誘導灯のバック照明用として均一発光する面状光源が組み込まれている。この面状光源は透明な板状成形体で形成され、本光源である丸棒型やＵ字型の冷陰極管（蛍光灯）からの光を受けて面状発光するものであり、導光板とも称される。本光源からの光は導光板の側面より導入され、板内を透過した光の一部が、板の裏面に施されたドットパターン印刷された光散乱層で散乱光を発し、面全体が均一に発光するものである（特開昭６２−２３５９０５号公報、特開平２−２４５７８７号公報）。
【０００３】
この導光板は光の減衰が少ない材質が望ましく、軽量で成形加工にすぐれた透明な樹脂として従来から知られたポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）が最も適する材料とされてきた。
このＰＭＭＡの全光線透過率は９２〜９４％のレベルにあり、優れた透明性を有するが、耐熱性、機械的強度、難燃性に劣るため、導光体の使用環境が制限されるという問題点を有している。例えば、車搭載用のインストルメントパネル、テイルランプ、ウィンカー等のバック照明装置に導光板を用いる場合、耐熱変形温度１２０℃以上、落錘衝撃強度１０Ｊ以上が必要であり、ＰＭＭＡを用いることはできない。
【０００４】
ところで、光散乱層を形成させるために、従来、板の裏面にドットパターン印刷を施すことにより凹凸加工していたが、ドットパターン印刷には高度の精密印刷技術を要することから、近年、この方法に変えて、プリズムカットを導光板に形成させる方法（プリズム転写）がとられるようになっている。この方法においては、導光板作製の際の射出成形時にプリズムカットも同時に形成させるのであるが、導光板材料としてポリカーボネート樹脂に単なるＰＭＭＡを配合した材料の場合には、このプリズムカットが形成される温度及び圧力が、ポリカーボネートとＰＭＭＡの相分離域に重なってしまい、導光性が十分付与されないという問題が指摘されてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、プリズム転写においても、十分に導光性が付与され、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート）とほぼ同等の全光線透過率を有しており、しかもポリカーボネートの耐熱性、耐衝撃性を損なうことなく、より厳しい環境にも使用可能な導光板の作製用として好適な成形材料及びそれを用いて成形した導光板を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討した結果、ポリカーボネート樹脂及び特定の範囲の分子量をもつアクリル系樹脂、さらには脂環式エポキシ化合物からなる樹脂組成物により本発明の目的を達成できることを見出した。本発明はかかる知見に基づいてなされたものである。
【０００７】
即ち、本発明は、以下の樹脂組成物および導光板を提供するものである。
（１）（Ａ）ポリカーボネート樹脂１００重量部と、（Ｂ）粘度平均分子量が２００〜１００，０００であるアクリル樹脂０．０１〜１．０重量部、及び（Ｃ）脂環式エポキシ化合物０．０１〜１．０重量部からなる良導光性ポリカーボネート樹脂組成物。
（２）さらに、反応性シリコン系化合物０．０１〜３．０重量部を含有する（１）の良導光性ポリカーボネート樹脂組成物。
（３）反応性シリコン系化合物が、シリコン系化合物にメトキシ基及び／又はビニル基を導入したものである（２）の良導光性ポリカーボネート樹脂組成物。
（４）（１）〜（３）の何れかの良導光性ポリカーボネート樹脂組成物を成形してなる導光板。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
１．良導光性ポリカーボネート樹脂組成物の各成分及びその配合量
▲１▼ポリカーボネート樹脂（（Ａ）成分）
本発明の良導光性ポリカーボネート樹脂組成物において、（Ａ）成分として用いられるポリカーボネート樹脂としては、慣用された製造方法、すなわち、通常、二価フェノールとホスゲンまたは炭酸エステル化合物等のポリカーボネート前駆体とを反応させることにより製造したものを挙げることができる。具体的には、例えば、塩化メチレンなどの溶媒中において、公知の酸受容体や分子量調節剤の存在下、更に、必要により分岐剤を添加し、二価フェノールとホスゲンのようなカーボネート前駆体との反応により、あるいは二価フェノールとジフェニルカーボネートのようなカーボネート前駆体とのエステル交換反応などによって製造されたものである。
【０００９】
用いられる二価フェノールとしては、様々なものがあるが、特に、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン〔通称：ビスフェノールＡ〕が好適である。ビスフェノールＡ以外のビスフェノールとしては、例えば、ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン；１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エタン；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）オクタン；２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）フェニルメタン；２，２−ビス（４−ヒドロキシ−１−メチルフェニル）プロパン；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−ｔ−ブチルフェニル）プロパン；２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３−ブロモフェニル）プロパン；２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−テトラメチルフェニル）プロパン；２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３−クロロフェニル）プロパン；２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−テトラクロロフェニル）プロパン；２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−テトラブロモフェニル）プロパン等のビス（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）シクロペンタン；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）−３，５，５−トリメチ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、４，４’−ジヒドロキシフェニルエーテル；４，４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジメチルフェニルエーテル等のジヒドロキシアリールエーテル類、４，４’−ジヒドロキシジフェニルスルフィド；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’−ジヒドロキシジフェニルスルホキシド；４，４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジメチルジフェニルスルホキシド等のジヒドロキシジアリールスルホキシド類、４，４’−ジヒドロキシジフェニルスルホン；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、４，４’−ジヒロキシジフェニルなどのジヒドロキシジフェニル類などが挙げられる。これらの二価フェノールは、それぞれ単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
【００１０】
また、炭酸エステル化合物としては、ジフェニルカーボネート等のジアリールカーボネートやジメチルカーボネート，ジエチルカーボネート等のジアルキルカーボネート等が挙げられる。
分子量調整剤としては通常、ポリカーボネートの重合に用いられるものなら、各種のものを用いることができる。具体的には、一価フェノールとして、例えば、フェノール，ｏ−ｎ−ブチルフェノール，ｍ−ｎ−ブチルフェノール，ｐ−ｎ−ブチルフェノール，ｏ−イソブチルフェノール，ｍ−イソブチルフェノール，ｐ−イソブチルフェノール，ｏ−ｔ−ブチルフェノール，ｍ−ｔ−ブチルフェノール，ｐ−ｔ−ブチルフェノール，ｏ−ｎ−ペンチルフェノール，ｍ−ｎ−ペンチルフェノール，ｐ−ｎ−ペンチルフェノール，ｏ−ｎ−ヘキシルフェノール，ｍ−ｎ−ヘキシルフェノール，ｐ−ｎ−ヘキシルフェノール，ｐ−ｔ−オクチルフェノール，ｏ−シクロヘキシルフェノール，ｍ−シクロヘキシルフェノール，ｐ−シクロヘキシルフェノール，ｏ−フェニルフェノール，ｍ−フェニルフェノール，ｐ−フェニルフェノール，ｏ−ｎ−ノニルフェノール，ｍ−ノニルフェノール，ｐ−ｎ−ノニルフェノール，ｏ−クミルフェノール，ｍ−クミルフェノール，ｐ−クミルフェノール，ｏ−ナフチルフェノール，ｍ−ナフチルフェノール，ｐ−ナフチルフェノール；２，５−ジ−ｔ−ブチルフェノール；２，４−ジ−ｔ−ブチルフェノール；３，５−ジ−ｔ−ブチルフェノール；２，５−ジクミルフェノール；３，５−ジクミルフェノール；ｐ−クレゾール，ブロモフェノール，トリブロモフェノールなどが挙げられる。これらの一価フェノールのなかでは、ｐ−ｔ−ブチルフェノール，ｐ−クミルフェノール，ｐ−フェニルフェノールなどが好ましく用いられる。
【００１１】
その他、分岐剤として、例えば、１，１，１−トリス（４−ヒドロキシフェニル）エタン；α，α’，α”−トリス（４−ヒドロキシフェニル）−１，３，５−トリイソプロピルベンゼン；１−〔α−メチル−α−（４’−ヒドロキシフェニル）エチル〕−４−〔α’，α’−ビス（４”−ヒドロキシフェニル）エチル〕ベンゼン；フロログリシン，トリメリト酸，イサチンビス（ｏ−クレゾール）等の官能基を３つ以上有する化合物を用いることもできる。
【００１２】
本発明において用いられるポリカーボネートは通常、粘度平均分子量が１０，０００〜１００，０００のものが好ましく、より好ましくは１５，０００〜４０，０００である。
▲２▼アクリル樹脂（（Ｂ）成分）
（Ｂ）成分のアクリル樹脂とはアクリル酸、アクリル酸エステル、アクリロニトリルおよびその誘導体のモノマー単位を繰り返し単位とするポリマーをいい、単独重合体又はスチレン、ブタジエン等との共重合体をいう。具体的にはポリアクリル酸、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ），ポリアクリロニトリル、アクリル酸エチル−アクリル酸−２−クロロエチル共重合体、アクリル酸−ｎ−ブチル−アクリロニトリル共重合体、アクリルニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体等である。これらの中でも、特に、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）を好適に用いることができる。
【００１３】
さらに（Ｂ）成分のアクリル樹脂としては、分子量が２００〜１０万、好ましくは、２万〜６万であることが必要である。２００未満の場合或いは１０万を超える場合、成形時にポリカーボネート樹脂とアクリル樹脂間の相分離が速くなり、十分な導光性が得られなくなるおそれがある。
このポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）は公知のものでよいが、通常、過酸化物、アゾ系の重合開始剤の存在下、メタクリル酸メチルモノマ−を塊状重合してつくられたものが好ましい。
【００１４】
上記（Ｂ）成分のアクリル樹脂の配合量は、ポリカーボネート樹脂（Ａ）１００重量部に対し、０.0１〜1.０重量部、好ましくは０.0５〜0.５重量部、より好ましくは0.１〜0.３重量部である。０.0１重量部未満では、導光性の向上が見られず、1.０重量部を超えると導光性が逆に低下するおそれがある。
▲３▼脂環式エポキシ化合物（（Ｃ）成分）
脂環式エポキシ化合物とは、脂環式エポキシ基、即ち、脂肪族環内のエチレン結合に酸素１原子が付加したエポキシ基をもつ環状脂肪族化合物をいい、具体的には下記式（１）〜式（１０）で表されるものが好適に用いられる。中でも、式（１），式（７）又は式（１０）で表されるものが、ポリカーボネートへの相溶性にすぐれ、透明性を損なうことがない点でより好ましく用いられる。ポリカーボネート樹脂へのアクリル樹脂の配合に加え、さらに該脂環式エポキシ化合物を配合することにより、より導光性を向上させることが可能になり、さらに耐加水分解性も向上させることが可能となる。
【００１５】
【化１】

【００１６】
【化２】

【００１７】
【化３】

【００１８】
【化４】

【００１９】
【化５】

【００２０】
【化６】

【００２１】
【化７】

【００２２】
【化８】

【００２３】
【化９】

【００２４】
【化１０】

【００２５】
上記（Ｃ）成分の脂環式エポキシ化合物の配合量は、ポリカーボネート樹脂（Ａ）１００重量部に対し、０.0１〜1.０重量部、好ましくは０.0２〜0.２重量部である。０.0１重量部未満では、その添加効果が見られず、1.０重量部を超えると相分離が助長され導光性の低下を招くことがある。
▲４▼本発明においては、さらに成形時の熱劣化による黄変を防止するために、ポリカーボネート安定剤として、シリコン系化合物にメトキシ基，ビニル基等の官能基を導入した反応性シリコン系化合物（オルガノシロキサン等）を添加することが好ましく行なわれる。この場合、該反応性シリコン系化合物の添加量は、通常、ポリカーボネート樹脂（Ａ）１００重量部に対し、０.0１〜３.0重量部、好ましくは０.0５〜２.0重量部の範囲から適宜選ばれる。０.0１重量部未満では添加の効果が発現しないおそれがあり、３.0重量部を超えると成形品に曇り等が生じるおそれがある。
【００２６】
▲５▼本発明の樹脂組成物には、前記各成分の他に必要に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で各種添加剤を配合してもよい。例えば、ヒンダードフェノール系、エステル系、リン酸エステル系、アミン系等の酸化防止剤ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系等の紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系等の光安定剤、脂肪族カルボン酸エステル系、パラフィン系、シリコンオイル、ポリエチレンワックスなどの内部潤滑剤、常用の難燃化剤 難燃助剤，離型剤，帯電防止剤，着色剤等が挙げられる。
２．各成分の配合，混練
前記各成分の配合及び混練については、特に制限はなく、通常用いられる方法で行えばよく、例えば、リボンブレンダー、ヘンシェルミキサー、バンバリーミキサー、ドラムタンブラー、単軸スクリュー押出機、２軸スクリュー押出機、コニーダ、多軸スクリュー押出機等により行なうことができる。混練に際しての加熱温度は通常２８０〜３２０℃が適当である。
３．導光板
導光板は前期ポリカーボネート樹脂組成物を好ましくは射出成形又は押出成形することにより作製される。
【００２７】
射出成形する場合、シリンダー温度を２６０〜３２０℃、金型温度を５０〜１２０℃にして行なうのが好ましい。高い透明性のものを得るにはポリカーボネートとアクリル系樹脂の相分離の発生防止の点から、急冷することが望ましく、金型温度を低めに設定するのが好ましい。プリスム転写を行なう場合は、成形温度を３００℃、金型温度を１００〜１２０℃にするのがさらに好ましい。
【００２８】
導光板としては、特に制限はなく，厚さ３ｍｍ程度の平板を成形すればよい。また、形状は平板状に必ずしも限定されず、レンズ効果を有する曲面板でもよく、目的・用途に応じて適宜選定すればよい。例えば、導光板の厚さが光源から遠くなるにつれて次第に薄くなる楔型形状の断面を有する構造でもよい。又、面状発光体の前面に別部材からなる表示部を一体化して設けた構造にしてもよい。
【００２９】
均一な面状発光を得る為には、光源から離れるに従い、導光板の裏面に濃厚な光散乱層が形成される必要があるが、そのためには前記成形された板の表面又は裏面のどちらか一方に、通常、反射性の白色塗料を用いて、ドット状、スリット状等の粗密パターンを形成する印刷処理を施してもよい。
さらには、ドット印刷に代えて、導光板作製の際の射出成形時にプリズムカットを同時に形成させる、いわゆるプリズム転写による方法でもよく、本発明にかかるポリカーボネート樹脂組成物を用いると、このプリズムカットが形成される温度及び圧力が、ポリカーボネートとＰＭＭＡの相分離域に重なることが回避でき、導光性を十分付与することが可能となる。
【００３０】
尚、導光板にこのような光散乱層を形成するにあたっては、該導光板の全面に限らず、一部に形成してもよい。
【００３１】
【実施例】
次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によって限定されるものではない。
（１）実施例及び比較例で用いた材料の種類は下記のとおりである。
（Ａ）ポリカーボネート（ＰＣ樹脂）
・タフロンＦＮ１７００Ａ
（商品名，出光石油化学（株）製，粘度平均分子量１８０００）
粘度平均分子量Ｍｖはウベローデ型粘度管にて、２０℃におけるメチレンクロライド溶液の極限粘度［η］を測定し、次の関係式により計算した。
【００３２】
［η］＝１.２３×１０-5・Ｍｖ0.83
（Ｂ）ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）
(B)-1 ： ダイアナールＢＲ８７（商品名，三菱レーヨン（株）製，分子量２５０００）
(B)-2 ： ダイアナールＢＲ８３（商品名，三菱レーヨン（株）製，分子量４００００）
(B)-3 ： 懸濁重合によって得たオリゴマー（分子量１８０）
(B)-4 ： ダイアナールＢＲ１００（商品名，三菱レーヨン（株）製，分子量１２００００）
分子量は、オストワルド型粘度管にて、２５℃におけるクロロホルム溶液の極限粘度［η］を測定し、次の関係式により平均重合度ＰＡを求め、計算した。
【００３３】
ｌｏｇＰＡ＝１．６１３ｌｏｇ（［η］×１０⁴／８．２９）
（Ｃ）脂環式エポキシ化合物
・セロキサイド２０２１Ｐ
（商品名，ダイセル化学工業（株）製，化学式(1) タイプ）
（Ｄ）反応性シリコン樹脂
・ＫＲ２１９
（商品名，信越シリコーン（株）製，メトキシ基及びビニル基を有するオルガノシロキサン）
（２）各評価項目の測定法は以下による。
【００３４】
▲１▼導光性
下記成形体のエッジに冷陰極管を接触配置し、アルミ板を折り曲げ、その上からカバーしてリフレクターとして、冷陰極管を点灯させた。点灯３０分後に入射エッジと反対側エッジの中央部における出射光の輝度を、輝度測定機として色差計（ミノルタカメラ社製、ＬＳ−１１０）を用いて測定した。光源の冷陰極管としては、ハリソン電機社製ＨＭＢ（３５,0００ｃｄ／ｍ² ）用いた。環境温度は２５℃とした。
【００３５】
▲２▼熱変形温度：ＪＩＳ−Ｋ−７２０７による。
▲３▼耐スチーム性
下記成形体を、耐スチーム試験機（平山製作所社製）槽内に入れ、１２０℃の飽和水蒸気下に１００時間暴露し、ヘイズ（白濁及びクラックの発生の有無）及び外観の変化を目視観察した（いずれも評価は◎（極めて良好），○（良好），×（不良）の３段階で表した）。
【００３６】
（４）落錘衝撃強度：ＡＳＴＭ Ｄ３７６３−８６による。
（速度：７ｍ／ｓ、荷重：３．７６ｋｇ）
〔参考例１〜３，実施例１〜３，比較例１〜２〕
ポリカーボネート樹脂（Ａ）に、アクリル樹脂（Ｂ）としてポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を第１表に示す割合で混合した。さらに、脂環式エポキシ化合物（Ｃ）、或いはポリカーボネート安定剤として反応性シリコン樹脂を第１表に示す割合で混合し、２８０℃で混練しペレット化した。このペレットを射出成形機にて、成形温度３００℃、金型温度１００℃の条件で評価用成形体（１４ｃｍ角板、厚さ４ｍｍ）を作製し、各評価を行なった。
〔比較例３〕
ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）（住友化学工業社製、商品名ＭＧ５）のみを用い、成形温度２９０℃、金型温度８０℃の条件で評価用成形体（１４ｃｍ角板、厚さ４ｍｍ）を作製し、各評価を行なった。
【００３７】
【表１】

【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、ポリカーボネートに所定の割合で所定の分子量を有するＰＭＭＡを混練させることにより、プリズム転写においても、十分に導光性が付与され、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート）とほぼ同等の全光線透過率を有しており、しかもポリカーボネートの耐熱性、耐衝撃性を損なうことなく、より厳しい環境にも使用可能な導光板の作製用として好適な成形材料及びそれを用いて成形した導光板が得られる。

Claims (4)

1. （Ａ）ポリカーボネート樹脂１００重量部と、（Ｂ）粘度平均分子量が２００〜１００，０００であるアクリル樹脂０．０１〜１．０重量部、及び（Ｃ）脂環式エポキシ化合物０．０１〜１．０重量部からなる良導光性ポリカーボネート樹脂組成物。
2. さらに、反応性シリコン系化合物０．０１〜３．０重量部を含有する請求項１に記載の良導光性ポリカーボネート樹脂組成物。
3. 反応性シリコン系化合物が、シリコン系化合物にメトキシ基及び／又はビニル基を導入したものである請求項２に記載の良導光性ポリカーボネート樹脂組成物。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の良導光性ポリカーボネート樹脂組成物を成形してなる導光板。