JP4700276B2 - ハードコート層を有するポリカーボネート樹脂成形体 - Google Patents

ハードコート層を有するポリカーボネート樹脂成形体 Download PDF

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本発明は、ハードコート層を有するポリカーボネート樹脂成形体に関する。詳しくは特定の熱線遮蔽剤を含有する成形品に対しハードコート層を付与してなる成形体であり、成形時の耐熱性に優れ、成形品の偏光観察により認められる不均一な陰影が低減されかつハードコート層が付与された、殊に車輌用グレージング材に好適なポリカーボネート樹脂成形体に関する。
ポリカーボネート樹脂は、優れた透明性、耐熱性、機械的強度等を有するため電気、機械、自動車、医療用途等に幅広く使用されている。例えば、光学情報記録媒体、光学レンズ、建築物・車輌用グレージング材料などの用途を挙げることができる。
建築物・車輌用グレージング材料、いわゆる窓材は生産効率の向上や、より自由度の高いデザインが求められている。従来、窓材の分野では押出成形により製造されたシートを曲げ加工などの2次加工によって目的の成形体とする製造方法が一般的であった。これに対し上記要求を満足するため射出成形により任意の形状の窓材を製造する方法が近年盛んに試みられている。しかしながら射出成形方法により製造された成形品は、押出成形品に対して種々の問題点を有する。
その1つはハードコート剤に対する耐性が不足することである。すなわちハードコート剤に接触させることにより割れ(クラック)が生ずる場合が多い。
その1つは、高い熱負荷による樹脂の劣化である。かかる熱負荷は成形品が大きくなると、長い充填時間、長い流路(特にホットランナーなど)、および高いせん断発熱の影響によって著しく大きくなる。かかる熱負荷は成形品にヤケやシルバーストリークを発生させ、また更に滞留などによる過大な熱負荷は、成形品の著しい変色を生ずる場合もある。かような現象として生ずる樹脂の熱劣化は、ハードコート処理におけるクラックをより生じやすくさせ、結果としてハードコートの密着性を低下させる。
その1つは、押出成形品ではあまり観察されない成形品中の不均一な陰影である。かかる陰影は直交する2枚の偏光板中に成形品を配置することで観察されるかかる陰影は、自然光下で直接観察されることはないものの窓材などの品質上好ましいものではない。
一方、窓材には窓材に覆われた内部の温度を上昇させないため、赤外線や近赤外線などの熱線を内部に透過し難い性質が求められる場合がある。かかる要求に対して熱線遮蔽剤を使用して対処する場合がある。しかしながらかかる熱線遮蔽剤の多くは、上記の陰影を生ずるものが生成しやすく、窓材、殊に車輌用グレージング材に好適なポリカーボネート樹脂射出成形体が得られていないのが現状である。
尚、上記の従来技術は、窓材をその好適な一例として例示したが、ハードコート層を有する他のポリカーボネート樹脂成形体についても同様の問題を少なからず有する。かかる成形体としては例えば、ヘッドランプレンズおよびメーターカバーなどの車両用透明部材、照明灯カバー、太陽電池カバーまたは太陽電池基材、ディスプレー装置用カバー、および遊技機(パチンコ機など)用部品などが例示される。
ポリカーボネート樹脂、ATOおよびITOなどの金属酸化物からなる熱線遮蔽性無機化合物、およびステアリン酸モノグリセリドなどの分散剤からなり、かつ該無機化合物と該分散剤との含有量が特定式を満足する透明性を有する樹脂組成物は公知である。更に該無機化合物および該分散剤を含有しないポリカーボネート樹脂フィルムの表面にシリコーン系ハードコートを被覆したフィルムを装填した金型内に、かかる樹脂組成物を充填することにより形成された成形体は公知である(特許文献1参照)。
ホウ化ランタンなどの特定の金属ホウ化物からなる熱線遮蔽剤、並びに該遮蔽剤を含有するコート液、および該コート液を塗布した樹脂フィルム、並びに該遮蔽剤はプラズマ波長が近赤外域の比較的長波長側にあるATOやITOに比べて可視光に近い近赤外域の反射・吸収効果に優れること、および導電性の低い膜を形成できる点で優れることは公知である(特許文献2参照)。しかしながら上記公報は、熱線遮蔽剤を有するポリカーボネート樹脂の大型成形品や、該成形品に直接にハードコート処理する際の技術的課題を開示し、その解決にかかる知見を与えるものとはいえなかった。
特開2000−234066号公報 特開2000−072484号公報
本発明の目的は、特定の熱線遮蔽剤を含有する成形品に対しハードコート層を付与してなる成形体であり、高い熱負荷のかかる大型成形品の成形においても変色や熱線遮蔽効果の低下が少ない良好な熱安定性を有し、成形品を偏光板観察した際の不均一な陰影が低減され、成形品の割れが改善され、並びに成形品とハードコート層との密着性に優れた、殊に車輌用グレージング材に好適なポリカーボネート樹脂成形体を提供することにある。
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、特定の金属ホウ化物からなる熱線遮蔽剤およびホスファイト等の化合物をポリカーボネート樹脂へ特定量配合することにより、並びにより好適には特定のハードコート剤で処理することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。該熱線遮蔽剤およびホスファイト等の化合物の配合によって、ポリカーボネート樹脂の熱安定性が大幅に改善され、その結果成形品を偏光板観察した際に認められる不均一な陰影(以下単に“不均一な陰影”と略称することがある)が低減され、また熱安定性の改善によりハードコート剤に対する耐性が向上し、良好なハードコートの密着性が達成されると考えられる。
本発明は、(1)(A)ポリカーボネート樹脂(A成分)100重量部、(B)La、Pr、Nd、Ce、Y、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、MoおよびWの群から選択される1種以上の金属のホウ化物からなる平均粒径2〜100nmの微粒子(B成分)0.0005〜0.03重量部、および(C)ホスファイト化合物(C1成分)およびホスホナイト化合物(C2成分)から選択される少なくとも1種のリン化合物(C成分)0.0005〜0.3重量部からなるポリカーボネート樹脂組成物から射出成形により形成された成形品の表面にハードコート層を有するポリカーボネート樹脂成形体にかかるものである。
上記(1)の構成によれば、上記課題の解決された成形体が提供される。すなわち、かかる構成(1)によれば、熱線を内部に透過し難い性質を有するポリカーボネート樹脂成形品において、大型成形品の成形時およびその滞留時においても変色や熱線遮蔽効果の低下が少なく、成形品の不均一な陰影が低減され、かつハードコート層の密着性に優れた成形体が提供される。かかる本発明の成形体の特性は特に車輌用グレージング材に好適である。
本発明の好適な態様の1つは、(2)該ハードコート層は、下記式(i)および(ii)を満足する量の紫外線吸収剤を含有する層を有する上記構成(1)のポリカーボネート樹脂成形体である。
式(i):0.1≦c≦0.5
式(ii):0.6≦d×c≦3
ここでcはハードコート層中のg/cmで表される紫外線吸収剤の濃度であり、dは該紫外線吸収剤を含有する層のμmで表される厚みを表す。
上記ポリカーボネート樹脂組成物は、熱線遮蔽効率の高い化合物を含有することから、使用時の熱応力が通常の成形品に比較して生じやすい。一方、本発明の成形体を構成する各層の化合物は、使用時の紫外線によって劣化する。かかる熱応力の作用とかかる劣化とが影響しあうことにより、ハードコート層の密着性、特にその耐久性は低下しやすくなる。かかる(2)の構成によれば、上記課題を解決すると共に、更に密着性、特にその耐久性に優れた良好なハードコート層を有する成形体が提供される。
本発明の好適な態様の1つは、(3)上記成形品は、その最大投影面積が500cm以上である上記構成(1)〜(2)のポリカーボネート樹脂成形体である。樹脂流動の乱れにより生じる成形品の不均一な陰影は、特に熱負荷が大きくなる大型成形品において生じやすい。したがってかかる陰影の少ない成形品の成形が可能な本発明のポリカーボネート樹脂組成物は大型の成形品、殊に大型の射出成形品においてその効果をより発揮する。したがってかかる構成(3)によれば、上記課題の解決された大型のハードコート層を有する成形体が提供される。尚、該投影面積の上限は装置上の上限であり、装置の大型化によって対応可能であるので一義的には決定されない。しかしながら現状では40,000cmを上限とするのが適切である。
本発明の好適な態様の1つは、(4)上記成形品は、その厚み(D(mm))に対するゲート部から流動末端までの距離(L(mm))の比L/Dが、75以上である上記構成(1)〜(3)のポリカーボネート樹脂成形体である。かようなL/Dの大きい射出成形品は概してより高温の成形条件を必要とし熱安定性の課題が生じやすい。また相対的な流動長が長くなることで樹脂の流動の乱れによる不均一な陰影が生じやすくなる。かかる構成(4)によれば、上記課題の解決されたL/Dの大きいハードコート層を有する成形体が提供される。尚、L/Dの上限は好ましくは1,000、より好ましくは800、更に好ましくは600である。また厚みDは好ましくは0.5〜10mm、より好ましくは0.8〜7mm、更に好ましくは1〜5mmである。
本発明の好適な態様の1つは、(5)上記ポリカーボネート樹脂組成物は、更に炭素フィラー(D成分)を、該樹脂組成物中0.1〜20ppm(重量割合)含有する上記構成(1)〜(4)のポリカーボネート樹脂成形体である。かかる(5)の構成によれば、上記課題を解決し更に効率的に熱線遮蔽し、良好な透明性を有する成形体が提供される。
本発明の好適な態様の1つは、(6)上記ポリカーボネート樹脂組成物は、更に紫外線吸収剤を、上記A成分100重量部に対し0.05〜3重量部含有する上記構成(1)〜(5)のポリカーボネート樹脂成形体である。本発明の成形体は熱線を内部に透過し難い性質を必要とされる分野に好適であり、かかる分野の多くは同時に良好な耐候性が必要とされる。かかる(6)の構成によれば上記課題を解決し更に良好な耐候性も有する成形体が提供される。
本発明の好適な態様の1つは、(7)上記A成分は粘度平均分子量が20,000〜30,000である上記構成(1)〜(6)のポリカーボネート樹脂成形体である。粘度平均分子量の高いポリカーボネート樹脂は、ハードコート剤などの薬品耐性に優れる一方、より高い成形温度が必要になることから不均一な陰影も発生しやすかった。本発明は成形品の不均一な陰影を低減できることからかかる有用な特性を十分に活かし得る。良好な薬品耐性はより樹脂に対する刺激が高く密着性に優れたハードコート剤の適用を可能とする。すなわちかかる構成(7)によれば、上記課題を解決しより良好な密着性のハードコート層を有するポリカーボネート樹脂成形体が提供される。かかるA成分の粘度平均分子量は、より好ましくは22,000〜28,000、更に好ましくは23,000〜26,000である。かかる好適な範囲は、更に成形体の耐衝撃性と成形加工性とを良好に両立させる。
本発明の好適な態様の1つは、(8)上記ハードコート層は、上記射出成形された成形品の表面に第1層が形成され、第1層の表面に第2層が形成された構成のハードコート層であって、
第1層は、架橋したアクリル共重合体(アクリル共重合体−I)および紫外線吸収剤からなり、第2層は、架橋したオルガノシロキサン重合体からなり、
該架橋したアクリル共重合体(アクリル共重合体−I)は、50モル%以上の下記式(A−1)
Figure 0004700276
(式中Rはメチル基またはエチル基である。)
で表される繰り返し単位、
5〜30モル%の下記式(A−2)
Figure 0004700276
(式中Rは炭素数2〜5のアルキレン基である。式(A−2)で表される繰り返し単位において少なくとも一部のRは単結合であり、残りが水素原子である。Rが単結合の場合はウレタン結合を介して、他の式(A−2)で表される繰り返し単位と結合している。)
で表される繰り返し単位、および
0〜30モル%の下記式(A−3)
Figure 0004700276
(但し、式中Yは水素原子またはメチル基であり、Rは水素原子、炭素数2〜5のアルキル基、紫外線吸収残基からなる群より選ばれる少なくとも一種の基である。但し、Yがメチル基であり、かつRがメチル基またはエチル基である場合を除く。)で表される繰り返し単位からなり、ウレタン結合と式(A−1)〜(A−3)で表される繰り返し単位の合計量とのモル比が4/100〜30/100の範囲にある架橋したアクリル共重合体であり、
該架橋したオルガノシロキサン重合体は、下記式(b−4)〜(b−6)
Figure 0004700276
Figure 0004700276
Figure 0004700276
(式中、Q、Qは、それぞれ炭素数1〜4のアルキル基、ビニル基、またはメタクリロキシ基、アミノ基、グリシドキシ基および3,4−エポキシシクロヘキシル基からなる群より選ばれる少なくとも一種の基で置換された炭素数1〜3のアルキル基である。)
で表される繰り返し単位からなり、該繰り返し単位の全量を100モル%としたとき、式(b−4):80〜100モル%、式(b−5):0〜20モル%、および式(b−6):0〜20モル%である架橋したオルガノシロキサン重合体である、ハードコート層である上記構成(1)〜(7)のポリカーボネート樹脂成形体である。かかる構成によれば、耐擦傷性、色相および密着性などの長期の耐久性に優れたハードコート層を有するポリカーボネート樹脂成形体が提供される。
本発明の好適な態様の1つは、(9)上記成形体は、曲面部を有する車輌用グレージング材である上記構成(1)〜(8)のポリカーボネート樹脂成形体である。かかる車輌用グレージング材は、大型かつL/Dが大きく、曲面であることで成形時の樹脂流動は複雑化し成形品の不均一な陰影が生じやすい。加えて該グレージング材は極めて良好なハードコート層を必要とする。かような因子を有する成形体は本発明の樹脂成形体の適用対象として極めて好適であり、したがってかかる構成(9)によれば、曲面部を有する良好な車輌用グレージング材が提供される。
本発明の好適な態様の1つは、(10)上記ポリカーボネート樹脂組成物は、更にA成分100重量部当たり0.0001〜0.1重量部のSi、Zr、TiおよびAlの群から選択される少なくとも1種または2種以上の金属酸化物(B’成分)を含有する上記構成(1)〜(9)のポリカーボネート樹脂成形体である。
本発明の好適な態様の1つは、(11)上記ポリカーボネート樹脂組成物は、B成分とB’成分との混合物がA成分に溶融混練されてなる上記構成(1)〜(10)のポリカーボネート樹脂成形体である。
本発明の好適な態様の1つは、(12)上記B成分とB’成分との混合物は、B成分とSi、Zr、TiもしくはAlの金属アルコキシドまたは該金属アルコキシドの部分加水分解縮合物とを混合し、該混合物において該金属アルコキシド類を加水分解縮合することにより製造されたことを特徴とする上記構成(11)のポリカーボネート樹脂成形体である。
上記構成(10)〜(12)によれば、B成分がポリカーボネート樹脂中に良好に分散することにより、熱線遮蔽効果、色相および強度のムラがなく、また熱安定性にも優れたポリカーボネート樹脂成形体が提供される。B’成分としては、ポリカーボネート樹脂の色相に影響を与え難いZrの酸化物が好適である。
本発明の好適な態様の1つは、(13)上記B成分とB’成分との混合物は、更に樹脂バインダー(B”成分)を含み、該B成分、B’成分、およびB”成分の合計100重量%を基準として該B”成分は10〜80重量%(好ましくは20〜70重量%、より好ましくは30〜60重量%)であり、更にB成分およびB’成分の重量比(B/B’)は5/95〜95/5の範囲である上記構成(11)〜(12)のポリカーボネート樹脂成形体である。
本発明の好適な態様の1つは、(14)上記B成分、B’成分およびB”成分からなる混合物は、B成分、Si、Zr、TiもしくはAlの金属アルコキシドまたは該金属アルコキシドの部分加水分解縮合物、並びに樹脂バインダーの溶液、反応により樹脂バインダーを形成する液状化合物もしくは反応により樹脂バインダーを形成する化合物の溶液とを混合し、該混合物において該金属アルコキシド類を加水分解縮合反応させると同時にもしくはその後に、溶媒の除去または液状化合物の硬化を行うことにより製造されたことを特徴とする上記構成(13)のポリカーボネート樹脂成形体である。
かかる構成(13)および(14)によれば、更にポリカーボネート樹脂中にB成分が均一に分散したポリカーボネート樹脂成形体が提供される。
本発明の別の態様は、(15)下記の(i)〜(v)の工程、即ち、
(i)ポリカーボネート樹脂(A成分)を準備する工程、
(ii)La、Pr、Nd、Ce、Y、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、MoおよびWの群から選択される1種以上の金属のホウ化物からなる平均粒径2〜100nmの微粒子(B成分)と、Si、Zr、TiもしくはAlの金属アルコキシドまたは該金属アルコキシドの部分加水分解縮合物、並びに樹脂バインダーの溶液、反応により樹脂バインダーを形成する液状化合物もしくは反応により樹脂バインダーを形成する化合物の溶液とを混合し、該混合物において該金属アルコキシド類を加水分解縮合反応させると共に、溶媒の除去または液状化合物の硬化を行うことにより、B成分とSi、Zr、TiおよびAlの群から選択される少なくとも1種または2種以上の金属酸化物(B’成分)と樹脂分(B”成分)との混合物(B混合成分)を準備する工程、
(iii)ホスファイト化合物(C1成分)およびホスホナイト化合物(C2成分)から選択される少なくとも1種のリン化合物(C成分)を準備する工程、
(iv)A成分、B混合成分およびC成分を押出機に供給し、溶融混練した後ペレット形態の樹脂組成物を得る工程、
(v)該ペレットを射出成形機に供給し、該ペレットを射出成形することにより、その最大投影面積が500cm以上およびその厚み(D(mm))に対するゲート部から流動末端までの距離(L(mm))の比L/Dが、75以上である射出成形品を成形する工程、
(vi)該射出成形品の少なくとも一面に、下記成分(A)〜(E)からなるアクリル樹脂組成物を成分(A)〜(E)および溶媒からなるコーティング用組成物を塗布することにより積層し、硬化させることにより上記アクリル共重合体−Iおよび紫外線吸収剤からなる第1層を形成する工程であって、ここで、
成分(A)は50モル%以上の上記(A−1)および5〜30モル%の下記式(A−4)、並びに任意に0〜30モル%の上記式(A−3)で示される繰り返し単位からなる共重合体(アクリル共重合体−II)であり、
Figure 0004700276
(式中Rは炭素数2〜5のアルキレン基である。)
成分(B)はポリイソシアネート化合物および/またはブロック化されたポリイソシアネート化合物であって、その量はイソシアネート基の含有量が成分(A)のヒドロキシ基1当量に対して0.7〜5当量であり、
成分(C)は硬化触媒であって、その量は成分(A)および成分(B)の合計100重量部に対して0〜0.4重量部であり、
成分(D)は紫外線吸収剤であって、その量は成分(A)および成分(B)の合計100重量部に対して10〜50重量部であり、および、
成分(E)はシランカップリング剤であって、その量は成分(A)および成分(B)の合計100重量部に対して0〜5重量部である工程、並びに
(v)かかる第1層の表面に、下記成分(a)〜(d)を含有するオルガノシロキサン樹脂組成物を積層した後、硬化させることにより上記架橋したオルガノシロキサン重合体からなる第2層を形成する工程であって、ここで、
成分(a)は、コロイダルシリカであり、
成分(b)は、下記式(b−1)〜(b−3)
Si(OQ (b−1)
Si(OQ (b−2)
Si(OQ (b−3)
(式中、Q、Qは、炭素数1〜4のアルキル基、ビニル基、またはメタクリロキシ基、アミノ基、グリシドキシ基および3,4−エポキシシクロヘキシル基からなる群より選ばれる1以上の基で置換された炭素数1〜3のアルキル基であり、Qは炭素数1〜4のアルキル基である。)で表されるアルコキシシランから形成され、式(b−1)〜(b−3)の全量を100モル%としたとき、式(b−1):80〜100モル%、式(b−2):0〜20モル%、および式(b−3):0〜20モル%である、アルコキシシランの加水分解物および/またはそれらの縮合物であって、その量は成分(a)由来のSiと成分(b)由来のSiとのモル比(Si/Si)は2/8〜4/6となる量であり、
成分(c)は硬化触媒であって、その量は成分(a)および成分(b)の合計100重量部に対して0.01〜10重量部であり、および、
成分(d)は溶媒であって、その量は硬化反応により得られる樹脂固形分100重量部に対して50〜900重量部である工程
からなることを特徴とするポリカーボネート樹脂成形体の製造方法である。
以下、本発明の各構成成分の詳細について説明する。
(A成分:ポリカーボネート樹脂)
本発明でA成分として使用されるポリカーボネート樹脂は、二価フェノールとカーボネート前駆体とを反応させて得られるものである。反応方法の一例として界面重合法、溶融エステル交換法、カーボネートプレポリマーの固相エステル交換法、および環状カーボネート化合物の開環重合法などを挙げることができる。
ここで使用される二価フェノールの代表的な例としては、ハイドロキノン、レゾルシノール、4,4’−ビフェノール、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)プロパン(通称ビスフェノールA)、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、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)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、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ペンタン、4,4’−(p−フェニレンジイソプロピリデン)ジフェノール、4,4’−(m−フェニレンジイソプロピリデン)ジフェノール、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−4−イソプロピルシクロヘキサン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)オキシド、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホキシド、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ケトン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)エステル、2,2−ビス(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)スルフィド、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンおよび9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレンなどが挙げられる。好ましい二価フェノールは、ビス(4−ヒドロキシフェニル)アルカンであり、なかでも耐衝撃性の点からビスフェノールAが特に好ましい。
カーボネート前駆体としてはカルボニルハライド、炭酸ジエステルまたはハロホルメートなどが使用され、具体的にはホスゲン、ジフェニルカーボネートまたは二価フェノールのジハロホルメートなどが挙げられる。
上記二価フェノールとカーボネート前駆体を界面重合法によってポリカーボネート樹脂を製造するに当っては、必要に応じて触媒、末端停止剤、二価フェノールが酸化するのを防止するための酸化防止剤などを使用してもよい。また本発明のポリカーボネート樹脂は三官能以上の多官能性芳香族化合物を共重合した分岐ポリカーボネート樹脂、芳香族または脂肪族(脂環族を含む)の二官能性カルボン酸を共重合したポリエステルカーボネート樹脂、二官能性アルコール(脂環族を含む)を共重合した共重合ポリカーボネート樹脂、並びにかかる二官能性カルボン酸および二官能性アルコールを共に共重合したポリエステルカーボネート樹脂を含む。また、得られたポリカーボネート樹脂の2種以上を混合した混合物であってもよい。
三官能以上の多官能性芳香族化合物としては、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1,1−トリス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)エタンなどが使用できる。
分岐ポリカーボネートを生ずる多官能性化合物を含む場合、かかる量は、芳香族ポリカーボネート全量中、0.001〜1モル%、好ましくは0.005〜0.9モル%、特に好ましくは0.01〜0.8モル%である。また特に溶融エステル交換法の場合、副反応として分岐構造が生ずる場合があるが、かかる分岐構造量についても、芳香族ポリカーボネート全量中、0.001〜1モル%、好ましくは0.005〜0.9モル%、特に好ましくは0.01〜0.8モル%であるものが好ましい。尚、かかる割合についてはH−NMR測定により算出することが可能である。
脂肪族の二官能性のカルボン酸は、α,ω−ジカルボン酸が好ましい。脂肪族の二官能性のカルボン酸としては例えば、セバシン酸(デカン二酸)、ドデカン二酸、テトラデカン二酸、オクタデカン二酸、イコサン二酸などの直鎖飽和脂肪族ジカルボン酸、並びにシクロヘキサンジカルボン酸などの脂環族ジカルボン酸が好ましく挙げられる。二官能性アルコールとしては脂環族ジオールがより好適であり、例えばシクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジオール、およびトリシクロデカンジメタノールなどが例示される。
更にポリオルガノシロキサン単位を共重合した、ポリカーボネート−ポリオルガノシロキサン共重合体の使用も可能である。
界面重合法による反応は、通常二価フェノールとホスゲンとの反応であり、酸結合剤および有機溶媒の存在下に反応させる。酸結合剤としては例えば水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物、ピリジンなどが用いられる。
有機溶媒としては例えば塩化メチレン、クロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素が用いられる。
また、反応促進のために例えば第三級アミンや第四級アンモニウム塩などの触媒を用いることができ、分子量調節剤として例えばフェノール、p−tert−ブチルフェノール、p−クミルフェノールなどの単官能フェノール類を用いるのが好ましい。更に単官能フェノール類としては、デシルフェノール、ドデシルフェノール、テトラデシルフェノール、ヘキサデシルフェノール、オクタデシルフェノール、エイコシルフェノール、ドコシルフェノールおよびトリアコンチルフェノールなどを挙げることができる。これらの比較的長鎖のアルキル基を有する単官能フェノール類は、流動性や耐加水分解性の向上が求められる場合に有効である。
反応温度は通常0〜40℃、反応時間は数分〜5時間、反応中のpHは通常10以上に保つのが好ましい。
溶融法による反応は、通常二価フェノールと炭酸ジエステルとのエステル交換反応であり、不活性ガスの存在下に二価フェノールと炭酸ジエステルを混合し、減圧下通常120〜350℃で反応させる。減圧度は段階的に変化させ、最終的には133Pa以下にして生成したフェノール類を系外に除去させる。反応時間は通常1〜4時間程度である。
炭酸ジエステルとしては、例えばジフェニルカーボネート、ジナフチルカーボネート、ビス(ジフェニル)カーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートおよびジブチルカーボネートなどが挙げられ、なかでもジフェニルカーボネートが好ましい。
重合速度を速めるために重合触媒を使用することができ、重合触媒としては、例えば水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物、ホウ素やアルミニウムの水酸化物、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、第4級アンモニウム塩、アルカリ金属やアルカリ土類金属のアルコキシド、アルカリ金属やアルカリ土類金属の有機酸塩、亜鉛化合物、ホウ素化合物、ケイ素化合物、ゲルマニウム化合物、有機錫化合物、鉛化合物、アンチモン化合物、マンガン化合物、チタン化合物、ジルコニウム化合物などの通常エステル化反応やエステル交換反応に使用される触媒があげられる。触媒は単独で使用しても良いし、二種類以上を併用して使用しても良い。これらの重合触媒の使用量は、原料の二価フェノール1モルに対し、好ましくは1×10−9〜1×10−5当量、より好ましくは1×10−8〜5×10−6当量の範囲で選ばれる。
また、重合反応において、フェノール性の末端基を減少するために、重縮反応の後期あるいは終了後に、例えば2−クロロフェニルフェニルカーボネート、2−メトキシカルボニルフェニルフェニルカーボネートおよび2−エトキシカルボニルフェニルフェニルカーボネートなどの化合物を加えることができる。
さらに溶融エステル交換法では触媒の活性を中和する失活剤を用いることが好ましい。かかる失活剤の量としては、残存する触媒1モルに対して0.5〜50モルの割合で用いるのが好ましい。また重合後の芳香族ポリカーボネートに対し、0.01〜500ppmの割合、より好ましくは0.01〜300ppm、特に好ましくは0.01〜100ppmの割合で使用する。失活剤としては、ドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩などのホスホニウム塩、テトラエチルアンモニウムドデシルベンジルサルフェートなどのアンモニウム塩などが好ましく挙げられる。
上記以外の反応形式の詳細についても、成書及び特許公報などで良く知られている。
ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量は、14,000〜100,000であり、20,000〜30,000が好ましく、22,000〜28,000がより好ましく、23,000〜26,000が更に好ましい。上記範囲を超えて分子量が低すぎる場合にはハードコート剤に対する耐性が不十分となりやすく、上記範囲を超えて分子量が高すぎる場合には射出成形が困難となり成形品の割れや不均一な陰影が生じやすくなる。上記の好適な範囲においてはハードコート剤に対する耐性が十分な分子量において、本発明の樹脂組成物は樹脂流動の乱れにより生じる成形品の不均一な陰影が低減可能であり、ハードコート層を有する良好なポリカーボネート樹脂成形体の形成を可能とする。更により好ましい範囲においては、耐衝撃性と成形加工性との両立に優れる。尚、上記ポリカーボネート樹脂は、その粘度平均分子量が上記範囲外のものを混合して得られたものであってもよい。
ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量(M)は塩化メチレン100mlにポリカーボネート樹脂0.7gを溶解した溶液から20℃で求めた比粘度(ηsp)を次式に挿入して求めたものである。
ηsp/c=[η]+0.45×[η]c(但し[η]は極限粘度)
[η]=1.23×10−40.83
c=0.7
本発明におけるポリカーボネート樹脂の態様として以下のものを挙げることができる。すなわち、粘度平均分子量70,000〜300,000の芳香族ポリカーボネート(PC−i)、および粘度平均分子量10,000〜30,000の芳香族ポリカーボネート(PC−ii)からなり、その粘度平均分子量が15,000〜40,000、好適には20,000〜30,000である芳香族ポリカーボネート(以下、“高分子量成分含有芳香族ポリカーボネート”と称することがある)も使用できる。
かかる高分子量成分含有芳香族ポリカーボネートは、PC−iの存在によりポリマーのエントロピー弾性を大きくし本発明において好適な射出プレス成形時においてより有利となる。例えばヘジテーションマークなどの外観不良はより低減でき、その分射出プレス成形の条件幅を広げることが可能である。一方PC−ii成分の低い分子量成分は全体の溶融粘度を低下し、樹脂の緩和を促進して、より低歪の成形を可能とする。尚、同様の効果は分岐成分を含有するポリカーボネート樹脂においても認められる。
(B成分:金属ホウ化物微粒子)
本発明においてB成分として使用されるホウ化物微粒子としては、ホウ化ランタン(LaB6)、ホウ化プラセオジウム(PrB6)、ホウ化ネオジウム(NdB6)、ホウ化セリウム(CeB6)、ホウ化イットリウム(YB6)、ホウ化チタン(TiB2)、ホウ化ジルコニウム(ZrB2)、ホウ化ハフニウム(HfB2)、ホウ化バナジウム(VB2)、ホウ化タンタル(TaB2)、ホウ化クロム(CrB、CrB2)、ホウ化モリブデン(MoB2、Mo25、MoB)、ホウ化タングステン(W25)などの微粒子がその代表的なものとして挙げられる。特にB成分としてホウ化ランタン(LaB6)が好ましい。
また本発明に使用されるホウ化物微粒子は、その表面が酸化していないことが好ましいが、通常得られる物は僅かに酸化していることが多く、また微粒子の分散工程で表面の酸化が起こることはある程度避けられない。しかしその場合でも熱線遮蔽効果を発現する有効性に変わりはない。
ホウ化物微粒子は結晶としての完全性が高いほど大きい熱線遮蔽効果が得られるが、結晶性が低くX線回折で極めてブロードな回折ピークを生じるようなものであっても、微粒子内部の基本的な結合が金属とホウ素の結合から成り立っているものであるならば熱線遮蔽効果を発現する。
本発明において、ホウ化物微粒子の平均粒径は2〜100nm以下であり、好ましくは5〜90nmであり、より好ましくは10〜80nmである。平均粒径が100nmよりも大きくなると、可視光域に近い近赤外線の吸収特性が劣るようになる。すなわち透過率が波長400〜700nmに極大値をもち、かつ、波長700〜1800nmに極小値をもち、かつ、極大値と極小値との差が百分率で15ポイント以上であるようなプロファイルが得られず、単調に透過率の減少した灰色っぽい膜になってしまう。かかる平均粒径は、電子顕微鏡観察により得られた画像を画像解析することにより、個々の1次微粒子の面積を算出し、該面積を有する円の直径を求め、該直径を重量平均することにより算出されるものである。かかる算出は500個以上の微粒子に対してその換算直径を求めることにより算出される。
また個々のホウ化物微粒子の換算直径は、380nm以下が好ましく、更に150nm以下であることが好ましい。更に個々のホウ化物微粒子の換算直径は、好ましくは平均直径を中心として前後平均粒径の50%の範囲内が好ましく、前後平均粒径の30%の範囲内がより好ましい。
本発明のB成分はそれ自体単独でA成分のポリカーボネート樹脂中に配合することもできるが、樹脂中の分散性を良好にするため、各種の表面処理剤や界面活性剤で表面処理され、かかる剤との混合物の状態でポリカーボネート樹脂中に配合されてもよい。より好ましくはB成分は、上記B’成分との混合物の状態でポリカーボネート樹脂中に配合される。そして該混合物は、好ましくはB成分とSi、Zr、TiもしくはAlの金属アルコキシドまたは該金属アルコキシドの部分加水分解縮合物とを混合し、該混合物において該金属アルコキシド類を加水分解縮合することによりB’成分が誘導され製造されたものである。該混合は水または有機溶媒中で行われること、特にアルコール中で行われることが好ましい。かかる混合液中にpH調整のための酸またはアルカリ、界面活性剤、およびカップリング剤などが添加されてもよい。かかる混合においては、ビーズミル、ボールミル、およびサンドミルなどの各種ミルや、超音波混合機などが利用できる。
上記の金属アルコキシドとしては、Siの金属アルコキシドとしてテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、およびデカエトキシテトラシロキサンなどが例示され、Zrの金属アルコキシドとしてテトラメトキシジルコニウム、テトラプロポキシジルコニウム、テトラブトキシジルコニウム、およびテトラプロポキシジルコニウムイソプロパノール錯体などが例示され、Tiの金属アルコキシドとしてチタンイソプロポキシド、およびチタンブトキシドなどが例示される。特に色相が良好である、Zrの金属アルコキシド類が好ましい。
更に本発明のB成分は、上記B’成分および上記B”成分の混合物の状態でポリカーボネート樹脂中に配合されることが好ましい。該混合物を得る場合には、(a)上記B成分とB’成分との混合物と樹脂バインダーとを混合する方法、並びに(b)上記B’成分およびB”成分を誘導する金属アルコキシド類および樹脂バインダーを混合する方法のいずれであってもよい。かかる混合は樹脂バインダーが熱可塑性樹脂の場合には該熱可塑性樹脂の溶融化においてもしくは溶液下において行うことができ、樹脂バインダーが熱硬化性樹脂の場合には反応により該熱硬化性樹脂を構成する液状化合物下においてもしくは反応により該熱硬化性樹脂を構成する化合物の溶液下において行うことができる。かかる混合は、樹脂バインダーの溶液、反応により樹脂バインダーを形成する液状化合物もしくは反応により樹脂バインダーを形成する化合物の溶液下で行われる方法が好ましい。かかる混合の後、上記方法(a)の場合には溶媒の除去または液状化合物の硬化を行うことにより、上記方法(b)の場合には該金属アルコキシド類を加水分解縮合反応させると同時にもしくはその後に溶媒の除去または液状化合物の硬化を行うことによりB成分、B’成分およびB”成分の混合物を得ることができる。
樹脂バインダーは熱硬化性樹脂が好ましく、特にエポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂はポリカーボネート樹脂との相容性に優れ、透明性に対する悪影響が少なく、ポリカーボネート樹脂に対する攻撃性も少ないためである。
次にC成分であるホスファイト化合物(C1成分)およびホスホナイト化合物(C2成分)から選択される少なくとも1種のリン化合物(C成分)について説明する。かかるリン化合物は、芳香族ポリカーボネートの熱安定剤として既に広く知られている。本発明においてはかかるリン化合物は、樹脂組成物が極めて過酷な熱負荷に耐え得る程度まで、その熱安定性を高める。
ここで、ホスファイト化合物(C1成分)としては例えば、トリフェニルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリデシルホスファイト、トリオクチルホスファイト、トリオクタデシルホスファイト、ジデシルモノフェニルホスファイト、ジオクチルモノフェニルホスファイト、ジイソプロピルモノフェニルホスファイト、モノブチルジフェニルホスファイト、モノデシルジフェニルホスファイト、モノオクチルジフェニルホスファイト、2,2−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)オクチルホスファイト、トリス(ジエチルフェニル)ホスファイト、トリス(ジ−iso−プロピルフェニル)ホスファイト、トリス(ジ−n−ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−エチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、フェニルビスフェノールAペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(ノニルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ジシクロヘキシルペンタエリスリトールジホスファイトなどが例示される。
更に他のホスファイト化合物としては二価フェノール類と反応し環状構造を有するものも使用できる。例えば、2,2’−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、2,2’−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)(2−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ホスファイト、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェニル)(2−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ホスファイト、2,2’−エチリデンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェニル)(2−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ホスファイトなどが例示される。
ホスホナイト化合物(C2成分)としては、例えばテトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,4’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,3’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−3,3’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,4’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,3’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)−3,3’−ビフェニレンジホスホナイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−フェニルホスホナイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−3−フェニル−フェニルホスホナイト、ビス(2,6−ジ−n−ブチルフェニル)−3−フェニル−フェニルホスホナイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−フェニルホスホナイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)−3−フェニル−フェニルホスホナイトなどが挙げられ、テトラキス(ジ−tert−ブチルフェニル)−ビフェニレンジホスホナイト、ビス(ジ−tert−ブチルフェニル)−フェニル−フェニルホスホナイトが好ましく、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−ビフェニレンジホスホナイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−フェニル−フェニルホスホナイトがより好ましい。かかるホスホナイト化合物はアルキル基が2以上置換したアリール基を有するホスファイト化合物との併用可能であり好ましい。
(樹脂組成物における各成分の割合)
ここで上記A成分、B成分、並びにC成分の組成割合について説明する。B成分の金属ホウ化物微粒子は、ポリカーボネート樹脂100重量部に対して0.0005〜0.03重量部であり、好ましくは0.001〜0.01重量部、より好ましくは0.001〜0.007重量部である。B成分の金属ホウ化物微粒子が上記範囲を超えて少なすぎる場合には熱線を内部に透過し難い性質の改善が十分でない。一方B成分の金属ホウ化物微粒子が上記範囲を超えて多すぎる場合には質感の高い透明性が得られにくい。
C成分のリン化合物はA成分100重量部に対して0.0005〜0.3重量部含有される。好ましくはA成分100重量部に対してC成分が0.001〜0.1重量部であり、より好ましくは0.005〜0.08重量部であり、更に好ましくは0.01〜0.07重量部である。C成分のリン化合物が上記範囲を超えて少なすぎる場合には成形品の不均一な陰影の発生する確率が高くなりやすく、大型成形品におけるヤケやシルバーストリークなどが生じやすくなる。一方C成分のリン化合物が上記範囲を超えて多すぎる場合にも逆に成形耐熱性が低下し不均一な陰影の発生する確率が高くなりやすく、またヤケやシルバーストリークなどが生じやすくなる。
更にB’成分およびB”成分の組成割合は、上記のとおりである。B成分が上記組成割合となることを基準としてB’成分およびB”成分の割合が決定される。
(ハードコート層)
次に本発明のハードコート層について説明する。本発明では、ハードコート処理として各種のハードコート剤が使用可能であり、本発明で使用するハードコート剤としては、シリコーン樹脂系ハードコート剤や有機樹脂系ハードコート剤などが例示される。シリコーン樹脂系ハードコート剤は、シロキサン結合をもった硬化樹脂層を形成するものであり、例えば、3官能シロキサン単位に相当する化合物(トリアルコキシシラン化合物など)を主成分とする化合物の部分加水分解縮合物、好ましくは更に4官能シロキサン単位に相当する化合物(テトラアルコキシシラン化合物など)を含む部分加水分解縮合物、並びに更にこれらにコロイダルシリカなどの金属酸化物微粒子を充填した部分加水分解縮合物などが挙げられる。シリコーン樹脂系ハードコート剤は更に2官能性のシロキサン単位および1官能性のシロキサン単位を含んでよい。これらには縮合反応時に発生するアルコール(アルコキシシランの部分加水分解縮合物の場合)などが含まれるが、更に必要に応じて任意の有機溶剤、水、あるいはこれらの混合物に溶解ないしは分散させてもよい。そのための有機溶剤としては、低級脂肪酸アルコール類、多価アルコールとそのエーテル、エステル類などが挙げられる。なお、ハードコート層には平滑な表面状態を得るため各種界面活性剤、例えば、シロキサン系、フッ化アルキル系界面活性剤などを添加してもよい。
有機樹脂系ハードコート剤としては、例えば、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂、多官能アクリル樹脂などが挙げられる。ここで多官能アクリル樹脂としてはポリオールアクリレート、ポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ホスファゼンアクリレートなどの樹脂が挙げられる。これらハードコート剤のうち長期間の耐候性に優れ、かつ表面硬度が比較的高いシリコーン樹脂系ハードコート剤が好ましく、特に各種の樹脂からなるプライマー層(第1層)を形成した後、その上にシリコーン樹脂系ハードコート剤から調整されたトップ層(第2層)を形成したものが好ましい。
かかるプライマー層(第1層)を形成する樹脂としては、各種ブロックイソシアネート成分およびポリオール成分からなるウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、アミノ樹脂、およびポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ホスファゼンアクリレート、メラミンアクリレート、アミノアクリレートなどの各種多官能アクリル樹脂を挙げることができ、これらは単独でも2種以上を併用して使用することもできる。これらの中でも好ましくはアクリル樹脂、多官能アクリル樹脂が50重量%、より好ましくは60重量%以上含有するものを挙げることができ、特にアクリル樹脂およびウレタンアクリレートからなるものが好ましい。これらは未反応状態のものを塗布後所定の反応をさせて硬化樹脂とすること、並びに反応後の樹脂を直接塗布し硬化樹脂層を形成することのいずれも適用可能である。後者は通常樹脂を溶媒に溶解し溶液とした後、塗布されその後溶媒が除去される。また前者の場合も溶媒を使用することが一般的である。
更に、本発明のシリコーン樹脂系ハードコート剤のプライマー層を形成する樹脂には、上述したまたは後述の光安定剤や紫外線吸収剤、並びに後述するシリコーン樹脂ハードコート剤の触媒、熱・光重合開始剤、重合禁止剤、シリコーン消泡剤、レベリング剤、増粘剤、沈殿防止剤、垂れ防止剤、難燃剤、有機・無機顔料・染料の各種添加剤および添加助剤を含むことができる。
本発明のハードコート層は、特に次式(i)および(ii)を満足する量の紫外線吸収剤を含有することが、良好な耐久性(殊に密着性に対する耐久性)を有することから好適である。更に好適なハードコート層は、次式(iii)を満足する。
即ち、
式(i):0.1≦c≦0.5
式(ii):0.6≦d×c≦3
式(iii):2≦d≦8
である。ここでcはハードコート層中のg/cmで表される紫外線吸収剤の濃度であり、dは該紫外線吸収剤を含有する層のμmで表される厚みを表す。ハードコート層が複数の層からなる場合(プライマー層を含む)、いずれか1つの層(特にプライマー層)がかかる式の条件を満足すればよい。
更に本発明のハードコート層のより好適な態様は次のとおりである。すなわち、ポリカーボネート基材(A成分〜C成分からなる樹脂組成物の射出成形品)の表面に第1層が形成され、第1層の表面に第2層が形成された構成のハードコート層であって、
第1層は、架橋したアクリル共重合体(アクリル共重合体−I)および紫外線吸収剤からなり、第2層は、架橋したオルガノシロキサン重合体からなり、
該架橋したアクリル共重合体(アクリル共重合体−I)は、50モル%以上の下記式(A−1)
Figure 0004700276
(式中Rはメチル基またはエチル基である。)
で表される繰り返し単位、
5〜30モル%の下記式(A−2)
Figure 0004700276
(式中Rは炭素数2〜5のアルキレン基である。式(A−2)で表される繰り返し単位において少なくとも一部のRは単結合であり、残りが水素原子である。Rが単結合の場合はウレタン結合を介して、他の式(A−2)で表される繰り返し単位と結合している。)
で表される繰り返し単位、および
0〜30モル%の下記式(A−3)
Figure 0004700276
(但し、式中Yは水素原子またはメチル基であり、Rは水素原子、炭素数2〜5のアルキル基、紫外線吸収残基からなる群より選ばれる少なくとも一種の基である。但し、Yがメチル基であり、かつRがメチル基またはエチル基である場合を除く。)で表される繰り返し単位からなり、ウレタン結合と式(A−1)〜(A−3)で表される繰り返し単位の合計量とのモル比が4/100〜30/100の範囲にある架橋したアクリル共重合体であり、
該架橋したオルガノシロキサン重合体は、下記式(b−4)〜(b−6)
Figure 0004700276
Figure 0004700276
Figure 0004700276
(式中、Q、Qは、それぞれ炭素数1〜4のアルキル基、ビニル基、またはメタクリロキシ基、アミノ基、グリシドキシ基および3,4−エポキシシクロヘキシル基からなる群より選ばれる少なくとも一種の基で置換された炭素数1〜3のアルキル基である。)
で表される繰り返し単位からなり、該繰り返し単位の全量を100モル%としたとき、式(b−4):80〜100モル%、式(b−5):0〜20モル%、および式(b−6):0〜20モル%である架橋したオルガノシロキサン重合体である、ハードコート層である。
(第1層)
上記式(A−1)で表される繰り返し単位に対応するメタクリレートモノマーは、メチルメタクリレートまたはエチルメタクリレートである。
式(A−2)で表される繰り返し単位に対応するメタクリレートモノマーは、具体的には、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、3−ヒドロキシプロピルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルメタクリレートが挙げられ、これらは単独または2種以上を混合して使用できる。なかでも2−ヒドロキシエチルメタクリレートが好ましく採用される。
式(A−2)で表される繰り返し単位において少なくとも一部のRは単結合であり、残りが水素原子である。Rが単結合の場合はウレタン結合を介して、他の式(A−2)で表される繰り返し単位と結合している。
すなわち、式(A−2)で表される繰り返し単位はその一部が、−ORの位置において後述する成分(B)のイソシアネート基と反応し、他の式(A−2)で表される繰り返し単位と結合し、架橋構造を形成している。架橋の程度は、ウレタン結合と、式(A−1)〜(A−3)で表される繰り返し単位の合計量とのモル比が4/100〜30/100の範囲にある。好ましくはかかるモル比が10/100〜20/100の範囲である。
式(A−3)で表される繰り返し単位中のRの炭素数2〜5のアルキル基の具体例として、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基が挙げられる。
式(A−3)で表わされる繰り返し単位中のRが単素数2〜5のアルキル基の場合の(メタ)アクリレートモノマーとして具体的にはメチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、ペンチルアクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート、ペンチルメタクリレートが挙げられ、これらは単独または2種以上を混合して使用できる。
また、式(A−3)で表される繰り返し単位中のRが紫外線吸収残基としては、ベンゾトリアゾール骨格、ベンゾフェノン骨格、トリアジン骨格、およびヒンダードアミン骨格を有する残基が例示される(かかる式(A−3)においてはヒンダードアミン系の光安定剤残基を含む)。
かかる紫外線吸収残基の式(A−3)の繰り返し単位に対応するモノマーの具体例としては、ベンゾトリアゾール骨格を含有するモノマーにおいては、例えば、2−[2’−ヒドロキシ−5’−(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−5’−(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル]−5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−5’−(メタ)アクリロイルオキシプロピルフェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−5’−(メタ)アクリロイルオキシプロピルフェニル]−5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ− 3’−tert−ブチル−5’−(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−3’−tert−ブチル−5’−(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル]−5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾールなどが例示される。
同様にベンゾフェノン骨格を含有するモノマーにおいては、例えば、2−ヒドロキシ−4−[2−(メタ)アクリロイルオキシ]エトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−[2−(メタ)アクリロイルオキシ]ブトキシベンゾフェノン、2−2’−ジヒドロキシ−4−[2−(メタ)アクリロイルオキシ]エトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−[2−(メタ)アクリロイルオキシ]エトキシ−4’−(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゾフェノンなどが例示される。
同様にトリアジン骨格を含有するモノマーにおいては、例えば、2−(2−ヒドロキシ−3−メチル−4−(2−ヒドロキシ−3−(メタ)アクリロイルオキシ)プロピルオキシフェニル)−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−s−トリアジン、2−(2−ヒドロキシ−3−メチル−4−(2−ヒドロキシ−3−(メタ)アクリロイルオキシ)プロピルオキシフェニル)−4,6−ビス(4−メチルフェニル)−s−トリアジン、2−(2−ヒドロキシ−3−メチル−4−(2−(メタ)アクリロイルオキシ)エチルオキシフェニル)−4,6−ビス(4−メチルフェニル)−s−トリアジン、および2−(2−ヒドロキシ−3−メチル−4−(2−(メタ)アクリロイルオキシ)エチルオキシフェニル)−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−s−トリアジンなどが例示される。
同様にヒンダードアミン骨格を含有するモノマーにおいては、例えば、4−(メタ)アクリロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(メタ)アクリロイルオキシ−1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン、4−(メタ)アクリロイルアミノ−1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン、4−シアノ−4−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−(メタ)アクリロイル−4−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、および1−(メタ)アクリロイル−4−シアノ−4−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンなどが例示される。なお、上記において“(メタ)アクリロイル”の表記は、アクリロイルおよびメタクリロイルのいずれも含むことを示す。
アクリル共重合体−I中の式(A−1)で示される繰り返し単位の割合は、50モル%以上である、好ましくは60モル%以上、さらに好ましくは70モル%以上である。アクリル共重合体−I中の式(A−2)で示される繰り返し単位の割合は、5〜30モル%である、好ましくは8〜20モル%、さらに好ましくは10〜20モル%である。アクリル共重合体−I中の(A−3)で示される繰り返し単位の割合は、0〜30モル%である。
より好適なアクリル共重合体−Iは、その全繰り返し単位100モル%を基準として、70〜95モル%(より好ましくは80〜92モル%、更に好ましくは80〜90モル%)の式(A−1)で表される繰り返し単位、および5〜30モル%(より好ましくは8〜20モル%、更に好ましくは10〜20モル%)の式(A−2)で表される繰り返し単位からなるアクリル共重合体である。またより好適なアクリル共重合体−Iは、式(A−1)のRがエチル基、かつ式(A−2)のRがエチレン基である共重合体である。
第1層は、上記の如くその紫外線吸収剤の量として、上記式(i)および(ii)を満足することが好ましく、更に式(i)〜(iii)を満足することが好ましい。
(第2層)
第2層は、架橋したオルガノシロキサン重合体からなる。該架橋したオルガノシロキサン重合体は、上記式(b−4)〜(b−6)で表される繰り返し単位からなり、該繰り返し単位の全量を100モル%としたとき、式(b−4):80〜100モル%、式(b−5):0〜20モル%、および式(b−6):0〜20モル%である。
上記式のQ、Qのアルキル基として、メチル基、エチル基等が挙げられる。各繰り返し単位の量は、好ましくは式(b−4):85〜100モル%、式(b−5):0〜15モル%、および式(b−6):0〜15モル%である。更に好ましい架橋したオルガノシロキサン重合体は、式(b−4)と式(b−5)および/または式(b−6)とからなり、該繰り返し単位の全量を100モル%としたとき、85〜95モル%の式(b−4)、並びに5〜15モル%の式(b−5)および式(b−6)からなる重合体である。
上記本発明の好適なハードコート層における第1層は、後述するアクリル樹脂組成物をポリカーボネート基材上に積層した後、硬化することにより形成することができ、第2層は、後述するオルガノシロキサン樹脂組成物を第1層上に積層した後、硬化することにより形成することができる。即ち、本発明の好ましい態様は、A成分100重量部、B成分0.0005〜0.03重量部、およびC成分0.0005〜0.3重量部からなるポリカーボネート樹脂組成物から射出成形により形成された成形品の表面に、第1層が形成され、第1層の表面に第2層が形成されてなる積層体であって、第1層は、後述するアクリル樹脂組成物を該成形品の表面に積層した後、硬化した層であって、第2層は、後述するオルガノシロキサン樹脂組成物を第1層の表面に積層した後、硬化した層からなるポリカーボネート樹脂成形体である。
(アクリル樹脂組成物)
本発明の上記第1層を形成するためのアクリル樹脂組成物は、成分(A)〜成分(E)を含有する。以下、各成分について説明する。
(成分(A):アクリル共重合体−II)
成分(A)であるアクリル共重合体−IIは、50モル%以上の上記(A−1)および5〜30モル%の下記式(A−4)、並びに任意に0〜30モル%の上記式(A−3)で示される繰り返し単位からなる共重合体である。
式(A−4)で示される繰り返し単位は以下の構造を有する。
Figure 0004700276
(式中Rは炭素数2〜5のアルキレン基である。)
式(A−4)中、炭素数2〜5のアルキレン基の具体例として、エチレン、プロピレン基が挙げられる。式(A−4)で表される繰り返し単位に対応するメタクリレートモノマーは、具体的には、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、3−ヒドロキシプロピルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルメタクリレートが挙げられ、これらは単独または2種以上を混合して使用できる。なかでも2−ヒドロキシエチルメタクリレートが好ましく採用される。
アクリル共重合体−IIの分子量は、重量平均分子量で20,000以上が好ましく、50,000以上がより好ましく、また、重量平均分子量で1千万以下のものが好ましく使用される。かかる分子量範囲のアクリル共重合体−IIは、第1層としての密着性や強度などの性能が十分に発揮され好ましい。該分子量は、GPC測定における標準ポリスチレン換算により算出される値である。
アクリル共重合体−II中の式(A−1)で示される繰り返し単位の割合は、50モル%以上である、好ましくは60モル%以上、さらに好ましくは70モル%以上である。アクリル共重合体中の(A−2)で示される繰り返し単位の割合は、5〜30モル%である、好ましくは8〜20モル%、さらに好ましくは10〜20モル%である。アクリル共重合体中の(A−3)で示される繰り返し単位の割合は、0〜30モル%である。
より好適なアクリル共重合体−IIは、その全繰り返し単位100モル%を基準として、70〜95モル%(より好ましくは80〜92モル%、更に好ましくは80〜90モル%)の式(A−1)で表される繰り返し単位、および5〜30モル%(より好ましくは8〜20モル%、更に好ましくは10〜20モル%)の式(A−4)で表される繰り返し単位からなるアクリル共重合体である。またより好適なアクリル共重合体−Iは、式(A−1)のRがエチル基、かつ式(A−4)のRがエチレン基である共重合体である。
(成分(B):ポリイソシアネート)
成分(B)は、イソシアネート基の含有量が成分(A)のヒドロキシ基1当量に対して0.7〜5当量である、ポリイソシアネート化合物および/またはブロック化されたポリイソシアネート化合物である。
ポリイソシアネート化合物としてはポリイソシアネート、ポリイソシアネートと多価アルコールの付加物、ポリイソシアネートと低分子ポリエステル樹脂の付加物、ポリイソシアネート同士の環化重合体、そしてイソシアネート・ビュレット体等が挙げられる。
ポリイソシアネートとしてはトリレンジイソシアネート、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリジンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートなどが挙げられる。
ブロック化されたポリイソシアネート化合物としては、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基に、アセトオキシム、メチルエチルケトオキシム等のオキシム類;マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセチルアセトン等の活性メチレン化合物;メタノール、エタノール、2−プロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノール、2−エチル−1−ヘキサノール等のアルコール類;フェノール、クレゾール、エチルフェノール等のフェノール類に代表されるブロック化剤を付加させ、熱分解によりポリイソシアネート化合物を生成するブロック化されたイソシアネート化合物が挙げられる。
このブロック化されたイソシアネートは熱硬化反応時に初めてイソシアネート基が生成するのでアクリル樹脂組成物の貯蔵安定性に優れ、またイソシアネート基が副反応に消費されることが少なく、塗装時の環境の影響を受け難く安定した物性を有する硬化被膜を得ることができる。
上記ポリイソシアネート化合物、ブロック化されたポリイソシアネート化合物は、単独もしくは2種類以上を混合して使用できる。これらのなかでも脂肪族および/または脂環族ポリイソシアネート化合物が特に耐候性に優れ好ましい。
かかるポリイソシアネート化合物として、下記式(B−1)で表されるアダクト型ポリイソシアネート化合物をブロック剤でブロックしたアダクト型ポリイソシアネート化合物が挙げられる。
Figure 0004700276
(但し、式中R5、R6、R7は、同一または異なり、脂肪族および/または脂環族ジイソシアネート化合物よりイソシアネート基を除いた基を表す。またR8はヒドロキシ化合物からヒドロキシ基を除いた基を表し、n1は0または2以下の整数を表す。)
脂肪族ジイソシアネート化合物として、ヘキサメチレンジイソシアネート、脂環族ジイソシアネート化合物としてシクロヘキシルジイソシアネート等が挙げられる。
また、下記式(B−2)で表されるイソシアヌレート型ポリイソシアネート化合物をブロック剤でブロックしたイソシアヌレート型ポリイソシアネート化合物が挙げられる。
Figure 0004700276
(但し、式中n2はイソシアヌレートプレポリマーの核体数を表し、その統計的平均値は1.0〜4.0であり、R9〜R11は同一または異なり、脂肪族および/または脂環族ジイソシアネート化合物よりイソシアネート基を除いた基を表す。)
脂肪族ジイソシアネート化合物として、ヘキサメチレンジイソシアネート、脂環族ジイソシアネート化合物としてシクロヘキシルジイソシアネート等が挙げられる。
式(B−1)中のR5、R6、R7および式(B−2)中のR9、R10、R11の炭素数は2〜10の範囲であることが耐久性の点で優れるため特に好ましい。
またブロック剤は、基材(ポリカーボネート樹脂組成物からの射出成形品)の耐熱性にもよるが、オキシム類、活性メチレン化合物がより低温で熱硬化可能なため好ましく使用される。
またポリイソシアネート化合物、ブロック化されたポリイソシアネート化合物の中のイソシアネート基の含有率は5〜60重量%、好ましくは6〜55重量%、最も好ましくは6〜50重量%である。イソシアネート基含有率が5重量%未満であるとアクリル樹脂に対するポリイソシアネート化合物、ブロック化されたポリイソシアネート化合物の配合量が多くなり、アクリル共重合体−I中の上記式(A−1)で表される繰返し単位の量が低下するため基材との密着性が乏しくなる。また60重量%より多くなると第1層の可撓性が低下し、第2層を熱硬化する際に第1層にクラックが生じたり、環境の変化に対する耐久性を損うため好ましくない。
成分(A)と成分(B)との混合量比は、成分(A)のアクリル共重合体−IIのヒドロキシ基1当量に対して、成分(B)の生成するイソシアネート基が0.7〜5当量、好ましくは0.75〜3当量、最も好ましくは0.8〜2当量である。このような組成に調製することで、第1層は基材および第2層との良好な密着性を保つことができ、また、高水準の架橋密度を持つので紫外線や水、酸素による架橋密度の低下を引き起こしにくく、長期にわたる密着性、環境変化および高温環境下での耐久性を維持でき耐候性に優れる。
イソシアネート基が0.7当量より少ないと架橋が不十分となるため高温環境での耐久性が不十分になり、また、未反応のヒドロキシ基が水分子と高い親和性を示すために塗膜層が吸湿し、このため耐候性や耐熱水性も低くなる。イソシアネート基が5当量よりも多いと塗膜層はアロファネート結合を伴った非常に架橋密度が高く、硬くてもろい層となり、環境の変化に対する追従性が悪くなり、環境の変化に対する密着性に劣り好ましくない。
(成分(C):硬化触媒)
成分(C)は、成分(A)および成分(B)の合計100重量部に対して0〜0.4重量部の硬化触媒である。硬化触媒としては、主として有機錫化合物および/または4級アンモニウム塩化合物が使用される。
成分(C)として、下記式
Sn(OCOR4−m
(式中、Rは同一または異なっていてもよく炭素数1〜8の炭化水素基、Rは同一または異なっていてもよく炭素数1〜17の置換または非置換の炭化水素基であり、mは0〜3の整数である。)
で表される有機錫化合物が好ましい。
の炭素数1〜8の炭化水素基として、炭素数1〜8のアルキル基が挙げられ、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基等が挙げられる。Rの炭素数1〜17の炭化水素基として、炭素数1〜17のアルキル基が挙げられ、具体的には、エチル基、ペプチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、ヘプタデシル基等が挙げられる。置換基として、メチル基が挙げられる。
有機錫化合物の代表的なものとしては、モノブチルチントリス(2−エチルヘキサノエート)、ジメチルチンジネオデカノエート、ジオクチルチンジネオデカノエート、ジメチルヒドロキシチンオレエート、ジブチルチンビス(2−エチルヘキサノエート)、ビス(2−エチルヘキサノエート)チン、モノブチルチントリアセテート、ジブチルチンジアセテート、トリブチルチンモノアセテート、ジブチルチンメチルマレエート、モノブチルチントリ(メチルグリコレート)、モノブチルチントリ(メチルプロピオネート)、モノブチルチントリラウレート、ジブチルチンジラウレート、トリブチルチンモノラウレート、ジブチルチンジ(n−ブチルマレエート)、モノブチルチントリ(ブチルグリコレート)、モノブチルチントリ(ブチルプロピオネート)、モノヘキシルチントリオクトエート、ジヘキシルチンジオクトエート、トリヘキシルチンモノオクトエート、ジヘキシルチンジ(n−オクチルマレート)、モノヘキシルチントリ(オクチルグリコレート)、モノヘキシルチントリ(メチルマレート)、モノオクチルチントリアセテート、ジオクチルチンジアセテート、トリオクチルチンモノアセテート、ジオクチルチンジ(メチルマレート)、モノオクチルチントリ(メチルグリコレート)、モノオクチルチントリ(メチルプロピオネート)、モノオクチルチントリプロピオネート、ジオクチルチンジプロピオネート、トリオクチルチンモノプロピオネート、ジオクチルチンジ(n−プロピルマレート)、モノオクチルチントリ(プロピルグリコレート)、モノオクチルチントリ(プロピルプロピオネート)、モノオクチルチントリオクトエート、ジオクチルチンジオクトエート、トリオクチルチンモノオクトエート、ジオクチルチンジ(n−オクチルマレート)、モノオクチルチントリ(オクチルグリコレート)、モノオクチルチントリ(オクチルプロピオネート)モノオクチルチントリラウレート、ジオクチルチンジラウレート、トリオクチルチンモノラウレート、ジオクチルチンジ(n−ラウリルマレート)、モノオクチルチントリ(ラウリルグリコレート)、モノオクチルチントリ(ラウリルプロピオネート)、n−ブチルチンヒドロキシドオキシド等が挙げられる。
また4級アンモニウム塩化合物の代表例としては、例えば2−ヒドロキシエチル・トリn−ブチルアンモニウム・2,2―ジメチルプロピオネート、2−ヒドロキシエチル・トリn−ブチルアンモニウム・2,2−ジメチルブタノエート、2−ヒドロキシプロピル・トリn−ブチルアンモニウム・2,2−ジメチルプロピオネート、2−ヒドロキシプロピル・トリn−ブチルアンモニウム・2,2−ジメチルブタノエート、2−ヒドロキシプロピル・トリn−ブチルアンモニウム・2,2ジメチルペンタノエート、2−ヒドロキシプロピル・トリn−ブチルアンモニウム・2−エチルー2−メチルプロピオネート、2−ヒドロキシプロピル・トリn−ブチルアンモニウム・2−エチルー2−メチルブタノエート、2−ヒドロキシプロピル・トリn−ブチルアンモニウム・2−エチル−2−メチルペンタノエート、2−ヒドロキシプロピル・トリn−オクチルアンモニウム・2,2−ジメチルプロピオネート、2−ヒドロキシプロピル・トリn−オクチルアンモニウム・2,2−ジメチルブタノエート、2−ヒドロキシプロピル・トリアミルアンモニウム・2,2−ジメチルブタノエート、2−ヒドロキシプロピル・トリアミルアンモニウム・2,2−ジメチルペンタノエート等が挙げられる。これらの剤は単独もしくは2種以上を併用してもよい。さらに本発明ではジメチルエタノールアミン、トリエチレンジアミン等の第三級アミン類等を併用することもできる。
かかる硬化触媒は、成分(A)および成分(B)の合計100重量部に対して、0〜ら0.4重量部用いられる。好ましくは0.001〜0.4重量部、より好ましくは0.002〜0.3重量部用いられる。硬化触媒が0.4重量部を超えると、第1層と第2層との密着性が低下し好ましくない。
(成分(D):紫外線吸収剤)
成分(D)は、成分(A)および成分(B)の合計100重量部に対して10〜50重量部の紫外線吸収剤である。
紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン系では、例えば、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−ベンジロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−5−スルホキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−5−スルホキシトリハイドライドレイトベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシ−5−ソジウムスルホキシベンゾフェノン、ビス(5−ベンゾイル−4−ヒドロキシ−2−メトキシフェニル)メタン、2−ヒドロキシ−4−n−ドデシルオキシベンソフェノン、および2−ヒドロキシ−4−メトキシ−2’−カルボキシベンゾフェノンなどが例示される。
紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系では、例えば、2−(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2−(2−ヒドロキシ−5−tert−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジクミルフェニル)フェニルベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3−tert−ブチル−5−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2,2’−メチレンビス[4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール]、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−アミルフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2−(2−ヒドロキシ−5−tert−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2−(2−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2−(2−ヒドロキシ−4−オクトキシフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2,2’−メチレンビス(4−クミル−6−ベンゾトリアゾールフェニル)、2,2’−p−フェニレンビス(1,3−ベンゾオキサジン−4−オン)、および2−[2−ヒドロキシ−3−(3,4,5,6−テトラヒドロフタルイミドメチル)−5−メチルフェニル]ベンゾトリアゾ−ル、並びに2−(2’−ヒドロキシ−5−メタクリロキシエチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾールと該モノマーと共重合可能なビニル系モノマーとの共重合体や2−(2’―ヒドロキシ−5−アクリロキシエチルフェニル)―2H―ベンゾトリアゾールと該モノマーと共重合可能なビニル系モノマーとの共重合体などの2−ヒドロキシフェニル−2H−ベンゾトリアゾール骨格を有する重合体などが例示される。
紫外線吸収剤としては、ヒドロキシフェニルトリアジン系では、例えば、2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−ヘキシルオキシフェノール、2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−メチルオキシフェノール、2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−エチルオキシフェノール、2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−プロピルオキシフェノール、および2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−ブチルオキシフェノールなどが例示される。さらに2−(4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−ヘキシルオキシフェノールなど、上記例示化合物のフェニル基が2,4−ジメチルフェニル基となった化合物が例示される。
紫外線吸収剤としては、具体的に環状イミノエステル系では、例えば2,2’−p−フェニレンビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、2,2’−(4,4’−ジフェニレン)ビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、および2,2’−(2,6−ナフタレン)ビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)などが例示される。
また紫外線吸収剤としては、具体的にシアノアクリレート系では、例えば1,3−ビス−[(2’−シアノ−3’,3’−ジフェニルアクリロイル)オキシ]−2,2−ビス[(2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリロイル)オキシ]メチル)プロパン、1,3−ビス−[(2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリロイル)オキシ]ベンゼン、および1,3−ビス−[(2’−シアノ−3’,3’−ジフェニルアクリロイル)オキシ]−2,2−ビス−[(2’−シアノ−3’,3’−ジフェニルアクリロイル)オキシ]メチルプロパンなどが例示される。
さらに上記紫外線吸収剤は、ラジカル重合が可能な単量体化合物の構造をとることにより、かかる紫外線吸収性単量体と、アルキル(メタ)アクリレートなどの単量体とを共重合したポリマー型の紫外線吸収剤であってもよい。上記紫外線吸収性単量体としては、(メタ)アクリル酸エステルのエステル置換基中にベンゾトリアゾール骨格、ベンゾフェノン骨格、トリアジン骨格、環状イミノエステル骨格、およびシアノアクリレート骨格を含有する化合物が好適に例示され、該単量体としては、より具体的には式(A−3)の説明において上述した化合物が例示される。
成分(D)の紫外線吸収剤としては、酸化チタン、酸化セリウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化タングステン、硫化亜鉛、および硫化カドミウムなどの金属酸化物微粒子類が挙げられる。
コート剤添加用の紫外線吸収剤として、例えばチバスペシャルティケミカルズ(株)からチヌビン405、チヌビン411L、CGL777MPA等が市販されており、成分(D)として好ましく使用できる。
これらの剤は単独もしくは2種以上を併用してもよく、成分(A)および成分(B)の合計100重量部に対して、10〜50重量部、好ましくは15〜45重量部用いられる。該紫外線吸収剤は10重量部未満であると、紫外線の透過率が高くなり基材の黄変が生じたり密着性を低下させるため耐候性が乏しくなる。また50重量部を超えると密着性が低下し好ましくない。
(成分(E):シランカップリング剤)
成分(E)は、成分(A)および成分(B)の合計100重量部に対して0〜5重量部のシランカップリング剤である。
シランカップリング剤としては、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン・塩酸塩、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、オクタデシルジメチル〔3−(トリメトキシシリル)プロピル〕アンモニウムクロライド、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン等が挙げられ、また上記シランカップリング剤の部分加水分解縮合物も使用できる。
かかる剤を添加することにより、基材と第1層および第1層と第2層の密着力が長期にわたり持続される。これらの剤は単独もしくは2種以上を併用してもよい。シランカップリング剤は、成分(A)および成分(B)の合計100重量部に対して0〜5重量部、好ましくは0.2〜1重量部用いられる。
(光安定剤)
第1層に用いるアクリル樹脂組成物には、必要に応じ光安定剤を含有することができる。光安定剤としては、例えばビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)カーボネート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)サクシネート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−オクタノイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ジフェニルメタン−p,p′−ジカーバメート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ベンゼン−1,3−ジスルホネート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)フェニルホスファイト等のヒンダードアミン類、ニッケルビス(オクチルフェニルサルファイド、ニッケルコンプレクス−3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジルリン酸モノエチラート、ニッケルジブチルジチオカーバメート等のニッケル錯体が挙げられる。これらの剤は単独もしくは2種以上を併用してもよい。光安定剤は、成分(A)および成分(B)の合計100重量部に対して好ましくは0.01〜50重量部、より好ましくは0.05〜10重量部用いられる。
本発明のアクリル共重合体−Iおよび紫外線吸収剤からなる第1層は、成分(A)〜(E)を、基材と反応したり該基材を溶解したりしない揮発性の溶媒に溶解してコーティング組成物とし、かかるコーティング組成物を該基材表面に塗布し、次いで該溶媒を加熱等により除去し、さらに加熱して成分(A)中のヒドロキシ基と成分(B)中のイソシアネート基とを反応させ架橋させることにより形成される。かかる反応において反応するイソシアネート基は、成分(B)中のポリイソシアネート化合物のイソシアネート基または成分(B)中のブロック化されたポリイソシアネート化合物を加熱することにより生成されるイソシアネート基である。
(溶媒)
かかるコーティング組成物中の溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン等のエーテル類、酢酸エチル、酢酸エトキシエチル等のエステル類、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、2−メチル−1−プロパノール、2−メチル−2−プロパノール、2−エトキシエタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、2−ブトキシエタノール等のアルコール類、n-ヘキサン、n-ヘプタン、イソオクタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、ガソリン、軽油、灯油等の炭化水素類、アセトニトリル、ニトロメタン、水等が挙げられ、これらは単独で使用してもよいし2種以上を混合して使用してもよい。
上記成分(A)〜(E)を含有してなるコーティング組成物中のアクリル樹脂組成物分の濃度は1〜50重量%が好ましく、3〜30重量%がより好ましい。
上記成分(A)〜(E)を含有してなるコーティング組成物のプラスチック基材への塗布はバーコート法、ディップコート法、フローコート法、スプレーコート法、スピンコート法、ローラーコート法等の方法を、塗装される基材の形状に応じて適宜選択することができる。
かかるコーティング組成物が塗布された基材は、通常常温から該基材の熱変形温度以下の温度下で溶媒の乾燥、除去が行われ、加熱硬化する。かかる熱硬化は基材の耐熱性に問題がない範囲で高い温度で行う方がより早く硬化を完了することができ好ましい。なお、常温では、熱硬化が完全には進行せず、第1層に求められる十分な架橋密度を持ったコート層にならない。かかる熱硬化の過程で、熱硬化型アクリル樹脂組成物中の架橋性基が反応してコート層の架橋密度が上がり、密着性、耐熱水性、高温環境下での耐久性に優れたコート層となる。
熱硬化は好ましくは80〜160℃の範囲、より好ましくは100〜140℃の範囲、最も好ましくは110〜130℃の範囲で、好ましくは10分間〜3時間、より好ましくは20分間〜2時間、最も好ましくは30分間から1時間30分間加熱して架橋性基を架橋させ、第1層として上記アクリル共重合体−Iおよび紫外線吸収剤からなる層を積層した基材が得られる。熱硬化時間が10分以下では架橋反応が十分に進行せず、高温環境下での耐久性、耐候性に乏しい塗膜層になることがある。また、塗膜の性能上熱硬化時間は3時間以内で十分である。第1層を形成することにより、第2層と基材との密着性が良好となり、耐摩耗性および耐候性に優れた積層体を得ることができる。
(オルガノシロキサン樹脂組成物)
本発明の第2層を形成するためのオルガノシロキサン樹脂組成物は、成分(a)〜(d)を含有する。以下、各成分について説明する。
(成分(a):コロイダルシリカ)
本発明で成分(a)として用いられるコロイダルシリカは、直径5〜200nm、好ましくは5〜40nmのシリカ微粒子が水または有機溶媒中にコロイド状に分散されたものである。該コロイダルシリカは、水分散型および有機溶媒分散型のどちらでも使用できるが、水分散型のものを用いるのが好ましい。水分散型のコロイダルシリカの場合、シリカ微粒子の表面に多数の水酸基が存在し、これがアルコキシシラン加水分解縮合物と強固に結合するため、より耐摩耗性に優れたプラスチック積層体が得られるものと考えられる。
また、水分散型コロイダルシリカはさらに酸性水溶液分散型と塩基性水溶液分散型に分かれる。該水分散型コロイダルシリカは酸性水溶液分散型と塩基性水溶液分散型のどちらでも使用できるが硬化触媒選択の多様性、メチルトリアルコキシシランの適切な加水分解、縮合状態の実現の観点から酸性水溶液分散型コロイダルシリカが好ましく使用される。
かかるコロイダルシリカとして、具体的には、酸性水溶液中で分散させた商品として日産化学工業(株)のスノーテックスO、触媒化成工業(株)のカタロイドSN、塩基性水溶液中で分散させた商品として日産化学工業(株)のスノーテックス30、スノーテックス40、触媒化成工業(株)のカタロイドS30、カタロイドS40、有機溶剤に分散させた商品として日産化学工業(株)のMA−ST、IPA−ST、NBA−ST、IBA−ST、EG−ST、XBA−ST、NPC−ST、DMAC−ST、触媒化成工業(株)のOSCAL1132、OSCAL1232、OSCAL1332、OSCAL1432、OSCAL1532、OSCAL1632、OSCAL1732等が挙げられる。
(成分(b):アルコキシシランの加水分解物および/またはそれらの縮合物)
成分(b)は、下記式(b−1)〜(b−3)
Si(OQ (b−1)
Si(OQ (b−2)
Si(OQ (b−3)
(式中、Q、Qは、炭素数1〜4のアルキル基、ビニル基、またはメタクリロキシ基、アミノ基、グリシドキシ基および3,4−エポキシシクロヘキシル基からなる群より選ばれる1以上の基で置換された炭素数1〜3のアルキル基であり、Qは炭素数1〜4のアルキル基である。)
で表されるアルコキシシランから形成され、式(b−1)〜(b−3)の全量を100モル%としたとき、式(b−1):80〜100モル%、式(b−2):0〜20モル%、および式(b−3):0〜20モル%である、アルコキシシランの加水分解物および/またはそれらの縮合物である。
、Q、Qのアルキル基の具体例として、メチル基、エチル基等が挙げられる。
式(b−1)のアルコキシシランとして、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
式(b−2)のアルコキシシランとして、ジメチルジメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン等が挙げられる。
式(b−3)のアルコキシシランとして、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−n−プロポキシシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラ−n−ブトキシシラン、テトライソブトキシシラン等が挙げられる。
式(b−1)〜(b−3)の各成分の量は、好ましくは式(b−1):85〜100モル%、式(b−2):0〜15モル%、および式(b−3):0〜15モル%である。更に好ましい成分(b)は、式(b−1)と式(b−2)および/または式(b−3)とからなり、該成分の全量を100モル%としたとき、85〜95モル%の式(b−1)、並びに5〜15モル%の式(b−2)および式(b−3)からなる重合体である。
樹脂組成物中の、成分(a)由来のSiと成分(b)由来のSiとのモル比(Si/Si)は2/8〜4/6であり、好ましくは2.5/7.5〜3.5/6.5である。
(成分(c):硬化触媒)
本発明のオルガノシロキサン樹脂組成物はさらに硬化触媒を含有する。かかる触媒としては、ギ酸、プロピオン酸、酪酸、乳酸、酒石酸、コハク酸等の脂肪族カルボン酸のリチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩、ベンジルトリメチルアンモニウム塩、コリン塩、テトラメチルアンモニウム塩、テトラエチルアンモニウム塩等の4級アンモニウム塩が挙げられる。具体的には酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸コリン、酢酸ベンジルトリメチルアンモニウムが好ましく使用される。
コロイダルシリカとして塩基性水分散型コロイダルシリカを使用し、アルコキシシランの加水分解の際に酸として脂肪族カルボン酸を使用した場合には、該オルガノシロキサン樹脂組成物中に既に硬化触媒が含有されていることになる。
必要含有量はオルガノシロキサン樹脂の組成、加水分解、縮合反応の進行度、熱硬化条件により変化するが、成分(a)および成分(b)の合計100重量部に対して、硬化触媒の含有量は0.01〜10重量部であり、好ましくは0.1〜5重量部である。含有量が0.01重量部より少ないと十分な硬化速度が得られず、10重量部より多いとオルガノシロキサン樹脂組成物の保存安定性が低下したり、沈殿物を生じたりして好ましくない。
(成分(d):溶媒)
本発明のオルガノシロキサン樹脂組成物に用いられる溶媒は成分(a)および成分(b)を安定に溶解することが必要であり、そのためには少なくとも20重量%以上、好ましくは50重量%以上のアルコールを含有することが望ましい。
かかるアルコールとしては例えばメタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、2−メチル−1−プロパノール、2−エトキシエタノール、4−メチル−2−ペンタノール、2−ブトキシエタノール等が挙げられ、炭素数1〜4の低沸点アルコールが好ましく、溶解性、安定性及び塗工性の点で2−プロパノールが特に好ましい。該溶媒中には水分散型コロイダルシリカ中の水で該加水分解反応に関与しない水分、アルコキシシランの加水分解に伴って発生する低級アルコール、有機溶媒分散型のコロイダルシリカを使用した場合にはその分散媒の有機溶媒、オルガノシロキサン樹脂組成物のpH調節のために添加される酸も含まれる。
pH調節のために使用される酸としては塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、亜硝酸、過塩素酸、スルファミン酸等の無機酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、シュウ酸、コハク酸、マレイン酸、乳酸、パラトルエンスルホン酸等の有機酸が挙げられ、pHのコントロールの容易さの観点からギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、シュウ酸、コハク酸、マレイン酸等の有機カルボン酸が好ましい。
その他の溶媒としては水/アルコールと混和することが必要であり、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン等のエーテル類、酢酸エチル、酢酸エトキシエチル等のエステル類が挙げられる。溶媒は硬化反応により得られる樹脂固形分100重量部に対して50〜900重量部、好ましくは150〜700重量部である。
本発明のオルガノシロキサン樹脂組成物は、酸及び硬化触媒の含有量を調節することによりpHを3.0〜6.0、好ましくは4.0〜5.5に調製することが望ましい。これにより、常温でのオルガノシロキサン樹脂組成物のゲル化を防止し、保存安定性を増すことができる。該オルガノシロキサン樹脂組成物は、通常数時間から数日間更に熟成させることにより安定な組成物になる。
さらに、本発明のオルガノシロキサン樹脂組成物には塗工性並びに得られる塗膜の平滑性を向上する目的で公知のレベリング剤を配合することができる。配合量はオルガノシロキサン樹脂組成物100部に対して0.01〜2重量部の範囲が好ましい。また、本発明の目的を損なわない範囲で紫外線吸収剤、染料、顔料、フィラーなどを添加してもよい。
本発明のオルガノシロキサン樹脂組成物は、例えば以下のプロセスを経て調製される。
コロイダルシリカ分散液中で、式(b−1)、(b−2)、(b−3)のアルコキシシランを酸性条件下、加水分解縮合反応させる。
ここで、アルコキシシランの加水分解反応に必要な水は水分散型のコロイダルシリカ分散液を使用した場合はこの分散液から供給され、必要であればさらに水を加えてもよい。アルコキシシラン1当量に対して通常1〜10当量、好ましくは1.5〜7当量、さらに好ましくは3〜5当量の水が用いられる。
前述のようにアルコキシシランの加水分解縮合反応は、酸性条件下で行う必要がある。かかる条件で加水分解を行なうために一般的には加水分解剤として酸が使用される。かかる酸は、予めアルコキシシランまたはコロイダルシリカ分散液に添加するか、両者を混合後に添加してもよい。また、該添加は1回或いは2回以上に分けることもできる。また酸性水溶液分散型コロイダルシリカを用いる場合、コロイダルシリカ中の酸が反応液を酸性条件下に保つので酸の使用は必ずしも必要ない。
かかる酸としては塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、亜硝酸、過塩素酸、スルファミン酸等の無機酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、シュウ酸、コハク酸、マレイン酸、乳酸、パラトルエンスルホン酸等の有機酸が挙げられる。
かかる酸として無機酸を使用する場合は通常0.0001〜2mol/l、好ましくは0.001〜0.1mol/lの濃度で使用し、有機酸を使用する場合はメチルトリアルコキシシラン100重量部に対して0.1〜50重量部、好ましくは1〜30重量部の範囲で使用される。
アルコキシシランの加水分解、縮合反応の条件は使用するアルコキシシランの種類、系中に共存するコロイダルシリカの種類、量によって変化するので一概には云えないが、通常、系の温度が20〜40℃、反応時間が1時間〜数日間である。アルコキシシランの加水分解反応は発熱反応だが、系の温度は最高でも60℃を超えないことが望ましい。このような条件で十分に加水分解反応を進行させた上で、コート剤の安定化のため40〜80℃で1時間〜数日間縮合反応を進行させることも好ましく行われる。
この反応で前記式(b−1)、(b−2)、(b−3)のアルコキシシランは加水分解されてそれぞれ、QSi(OH)、QSi(OH)、およびSi(OH)(式中、Q、Qは、式(b−1)〜(b−3)と同じである)で表わされる加水分解物となり、生成したSi−OHはコロイダルシリカ中のSi−OHや、この分子とは別のトリアルコキシシラン加水分解物分子のSi−OHと縮合反応を起こしてSi−O−Si結合を形成し、生成した縮合物もまた別のSi−OHと縮合反応を起こしてSi−O−Si結合を形成する。この加水分解反応及び縮合反応は完全ではなく部分的に進行する。
反応液をシリコン核磁気共鳴スペクトル(29Si−NMR)測定すると、オルガノシロキサン樹脂組成物のケミカルシフトが、テトラメチルシランのシリコン原子を0ppmとして、トリアルコキシシラン2量体縮合物のシリコン原子ピークで−46.5ppmから−48.5ppmに、シリコーンオリゴマーで末端のトリアルコキシシラン由来でかつ、一つの水酸基だけが縮合反応したシリコン原子団に基づくピークが−52.5ppmから−61.0ppmに、シリコーンオリゴマーで、トリアルコキシシラン由来でかつ、2つの水酸基が縮合反応したシリコン原子団に基づくピークが−61.0ppmから−70.0ppmに、シリコーンオリゴマーで、トリアルコキシシラン由来でかつ、3つの水酸基が縮合反応したシリコン原子団に基づくピークおよび、コロイダルシリカに結合したシリコン原子団に基づくピークが−95ppmから−130ppmになる。また、テトラアルコキシシランおよびジアルコキシシランのシリコン原子に基づくピークは前述の領域以外にピークが現れる。
オルガノシロキサン樹脂組成物には好ましい加水分解、縮合割合が存在し、加水分解反応の進行が不十分だと熱硬化時に原料トリアルコキシシランの蒸散、急激な硬化反応の進行等の原因でヘアークラックが発生する場合がある。また、縮合反応が進行しすぎるとゾル中の粒子径が大きくなりすぎ、適切な架橋反応が不可能になるため耐摩耗性が低下する場合がある。
本発明のオルガノシロキサン樹脂組成物は、測定溶媒として重水(DO)を用い、観測周波数79MHz、観測パルス6.0μs、繰り返し時間30秒、ブロードニングファクター5Hの条件でシリコン核磁気共鳴スペクトル(29Si−NMR)測定した時、オルガノシロキサン樹脂組成物のシリコン原子のケミカルシフトが、テトラメチルシランのシリコン原子を0ppmとして、−46.5ppmから−70.0ppmの範囲のすべてのピークの積分値を[S]、該ピーク積分値中で−46.5ppmから−48.5ppmの範囲のピーク積分値[X]、−52.5ppmから−61.0ppmの範囲のピーク積分値を[Y]、−61.0ppmから−70.0ppmの範囲のピーク値を[Z]と表したとき、0.002≦[X]/[S]≦0.2であり、かつ0.6≦[Y]/[Z]≦3であることが好ましい。かかるオルガノシロキサン樹脂組成物は、熱硬化時にクラック発生なく、十分な耐摩耗性を有する。
各積分値の範囲は好ましくは0.003≦[X]/[S]≦0.150であり、かつ0.75≦[Y]/[Z]≦2.25、最も好ましくは0.003≦[X]/[S]≦0.150であり、かつ0.75≦[Y]/[Z]≦2.00である。
なお、オルガノシロキサン樹脂組成物にコロイダルシリカを用いないときには、本発明のシリコン核磁気共鳴スペクトルの範囲にあっても耐擦傷性等が不足する場合がある。
本発明において、成分(a)、成分(b)の混合割合はオルガノシロキサン樹脂組成物の安定性、得られる硬化膜の透明性、耐摩耗性、耐擦傷性、密着性及びクラック発生の有無等の点から決められ、成分(a)および成分(b)の合計を100重量%としたとき、この2成分の好ましい混合割合は成分(a)が10〜60重量%、成分(b)がQ SiO(4−m−n)/2に換算して40〜90重量%、好ましくは成分(a)が10〜40重量%、成分(b)がQ SiO(4−m−n)/2に換算して60〜90重量%である。
オルガノシロキサン樹脂組成物は、酸及び硬化触媒の含有量を調節することによりpHを3.0〜6.0、好ましくは4.0〜5.5に調製することが望ましい。これにより、常温でのオルガノシロキサン樹脂組成物のゲル化を防止し、保存安定性を増すことができる。該オルガノシロキサン樹脂組成物は、通常数時間から数日間更に熟成させることにより安定な組成物になる。
オルガノシロキサン樹脂組成物はさらに、成分(e)として、50〜90モル%の上記式(A−1)で表される繰り返し単位、および10〜50モル%の上記式(A−4)で表される繰り返し単位の合計100モル%からなるアクリル共重合体を、オルガノシロキサン樹脂組成物100重量部に対して0.1〜20重量部含有していてもよい。
また、本発明のオルガノシロキサン樹脂組成物には塗工性並びに得られる塗膜の平滑性を向上する目的で公知のレベリング剤を配合することができる。配合量はオルガノシロキサン樹脂組成物100重量部に対して0.01〜2重量部の範囲が好ましい。また、本発明の目的を損なわない範囲で紫外線吸収剤、染料、顔料、フィラーなどを添加してもよい。
(樹脂組成物からなる射出成形品)
本発明の成形体は、上記A成分〜C成分からなるポリカーボネート樹脂組成物から射出成形により形成された成形品の表面に、上記のハードコート層が形成されたものである。ここで射出成形法としては、通常の射出成形法だけでなく、射出圧縮成形、射出プレス成形、断熱金型成形、急速加熱冷却金型成形、および超高速射出成形など利用することができる。中でも射出プレス成形は下記の理由などから好適である。また成形はコールドランナー方式およびホットランナー方式のいずれも選択することができる。
本発明において射出プレス成形とは、少なくともその供給完了時において目的とする成形品容量よりも大なる容量の金型キャビティ内に溶融した熱可塑性樹脂を供給し、その供給完了後に金型キャビティ容量を目的とする成形品容量まで減少し、金型キャビティ内の成形品をその取り出しが可能な温度以下まで冷却後成形品を取り出す成形方法である。尚、金型キャビティ容量の減少開始は、樹脂の供給完了前後のいずれであってもよいが、該供給完了前の開始が好ましい。すなわちキャビティ容量を減少する工程と樹脂の充填工程がオーバーラップする態様が好ましい。
射出プレス成形においては、高圧で樹脂の充填を行う必要が低減されるため、成形品中の歪みが低減する。かかる歪みの低減はハードコート剤に対する成形品の耐性を向上させる。かかる耐性の向上はより密着性の高い本発明のハードコート剤の適用を可能とする。更に低圧下での樹脂流入は、不規則な樹脂流動の生ずる確率を低減させ、不規則な樹脂流動に伴う成形品の不均一な陰影も低減されやすくなる。
成形品表面の歪みの低減の観点からは、断熱金型成形および急速加熱冷却金型成形(ハロゲンランプ照射、誘導加熱、熱媒体の高速切り替え、および超音波金型など)も組合わせることが好適である。
また射出プレス成形は通常知られているように、極めて低い圧力での成形が可能であるため、射出成形機の型締め圧力のレベルを大幅に低減することが可能である。これは殊に大型の成形品であって、その流動長の長い成形品において製品の品質の向上と共に、設備にかかるコストを低減することができる。
別の観点で論じると、射出プレス成形は成形温度の低減が可能な成形法である。したがって該成形法は大型の成形品においてもその熱負荷を低くし、結果として良好な成形体の提供を可能にする。
上記の射出プレス成形、殊に大型成形品の射出プレス成形においては、その中間型締め状態および中間型締め状態から最終型締め状態までの間の金型間の平行度の維持が重要である。射出プレス成形は上記の如く型締め力の小さな成形機にその上限に近い高重量の金型を備え付け成形を行う場合が多い。したがって金型重量により成形機の型締め機構における平行度の維持が困難となりやすい。また、樹脂充填時の圧力によって偏荷重が発生し金型の平行度の維持が困難となりやすい。平行度の狂いは金型のかじりなどを生じ製品の量産を困難にする。更に金型間の平行度の維持は、金型内の樹脂に対するより均一な圧力の負荷を達成する。これにより樹脂に負荷する圧力は全体として低い圧力を達成し、より歪みの少ない成形品の提供を可能とする。金型間の平行度が十分でない場合、樹脂成形品の箇所の違いにより負荷される圧力に差異が生じ、これは1つの歪み発生の要因となり得る。
上記の金型間の平行度の維持方法としては、(i)金型取り付け板を複数箇所、好ましくは角部4箇所の型締め機構で金型間の平行度を調整しながら金型間の平行度を維持する方法、並びに(ii)金型取り付け板(金型取り付け面)に対し複数箇所、好ましくは角部4箇所に対して矯正力を付与することにより金型間の平行度を調整しながら金型間の平行度を維持する方法が好適に例示される。かかる(i)の方法は型締め機構による平行度の維持方法であり、(ii)の方法は別途設けられた矯正力の付与機構による平行度の維持方法である。型締め機構や矯正力の付与機構としては、通常の油圧シリンダーが好ましく用いられるが、その他圧空シリンダー、ボールネジおよびスクリューの組み合わせ、並びにラックギアおよびピニオンギアの組み合わせなどが例示される。
更に射出プレス成形における成形条件に関し簡単に説明する。射出プレス成形の中間型締め状態における金型容量の拡大倍率は、目的とする成形品容量の目的とする成形品容量の1.2〜5倍の範囲が好ましく、1.3〜4倍の範囲がより好ましく、1.5〜3.5倍の範囲が更に好ましく、1.7〜3倍の範囲が特に好ましい。但しかかる範囲は、下記の圧縮ストローク量が適正な範囲にあることを前提とする。かかる範囲では大型の射出成形品においても成形品の歪みが少なく、割れ耐性に優れた射出成形品が得られる。
更に樹脂の供給完了時における金型容量の拡大倍率は、目的とする成形品容量の1.05〜4.5倍の範囲が好ましく、1.1〜3.5倍の範囲がより好ましく、1.2〜3倍の範囲が更に好ましく、1.4〜2.7倍の範囲が特に好ましい。
射出プレス成形の最終型締め状態は、可動側金型と固定側金型とのパーティング面が互いに接触しない状態であることが好ましい。かかる状態とすることにより均一に樹脂に圧力を伝えることを可能とし成形品の歪みが少なく、割れ耐性に優れた射出成形品が得られる。かかる状態の成形は、上記の金型間の平行度の維持の下で安定してなされる。したがって上記の金型間の平行度の維持は、かかる点からも射出プレス成形において重要である。尚、最終型締め状態における可動側金型と固定側金型とのパーティング面間の距離は0.05〜3mmの範囲が好ましく、1〜2mmがより好ましい。
射出プレス成形の中間型締め状態から最終型締め状態までの金型の移動量(以下、圧縮ストロークと称する場合がある)は、1〜10mmの範囲が好ましく、1〜6mmの範囲がより好ましく、2〜4mmの範囲が更に好ましい。かかる範囲の後退量は、射出プレス成形方法の利点である低い型締め力と、良好な成形効率および成形品外観とを両立する。また成形品の厚みは特に制限されないものの0.5〜10mmの範囲が好ましく、1〜7mmの範囲がより好ましい。
更に金型を中間型締め状態から最終型締め状態に移動する際の移動速度は、0.5mm/sec以上が好ましく、1mm/sec以上がより好ましく、10mm/sec以上が更に好ましい。L/Dの高い成形品ほど高い金型容量の拡大倍率が必要となり速い移動速度が求められる。成形品の歪みを低減するためには金型内部の溶融樹脂の熱的分布の変化が少ない間に所定の最終型締め状態までの圧縮工程を終了することが重要なためである。かかる移動速度がより速いほど大きい圧縮ストロークに対応できる。したがって移動速度は可能な限り高いことが好ましいが、現時点では事実上40mm/sec程度が装置上の限界となっている。35mm/secのレベルであれば十分に精密な速度制御が可能である。尚、かかる移動速度は中間型締め状態から最終型締め状態までの圧縮ストロークを圧縮に要した時間で除したものであり、必ずしも一定速度である必要はない。また上記の如く圧縮ストロークが大きく、金型の移動速度が大きいほど金型のかじりは生じやすくなることから、金型間の平行度の維持は重要かつ必須の条件となる。
本発明の射出成形品は成形品側面部分の1つのゲートのみを有するものがより好ましい。かかる射出成形品は通常大きい流動長を有しやすくより高い熱負荷がかかる場合が多い。その結果として成形品の不均一な陰影が発生しやすい。本発明の樹脂組成物はかかる不均一な陰影の低減において改良されている。したがって成形品側面部分の1つのゲートのみを有する成形品は本発明において殊に好適な成形品形状であるといえる。更に射出プレス成形もかかる点を解決することから、本発明の成形品を製造する上で射出プレス成形の適用は本発明の効果を更に発揮させる。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は大型の射出成形品においても成形品の歪みが低減され、大型の射出成形品に好適である。大型の射出成形品はより高い熱負荷がかかる場合が多い。より具体的には、本発明の成形品はその最大投影面積が、500cm以上であることが好ましく、より好ましくは1,500cm以上であり、更に好ましくは2,000cm以上である。一方、上限としては50,000cm以下が適切であり、40,000cm以下が好ましく、30,000cm以下がより好ましい。更にその流動長としては30cm以上である成形品が本発明の効果を発揮する上で好適であり、35cm以上がより好ましい。一方、流動長の上限としては200cm以下が適切であり、180cm以下がより適切である。
更に好適な成形品形状としては、成形品の厚み(D(mm))に対するゲート部から流動末端までの距離(L(mm))の比L/Dが、75以上であることが好ましく、100以上がより好ましく、130以上が更に好ましく、150以上が特に好ましい。一方、その上限は1,000以下が適切であり、800以下が好ましく、600以下が更に好ましい。
上記の如く本発明の特定のポリカーボネート樹脂組成物からなる成形品とハードコート剤との組み合わせは、成形品の歪みが少なくハードコート層の密着性に優れたポリカーボネート樹脂成形体を提供する。かかる特性は各種の分野において好適な特性であるが、殊に車輌用グレージング材への適用が望まれるものである。かかる車輌用グレージング材は、従来ガラスよりなる透明部材を樹脂に代替することを可能とする。そして該グレージング材は良好な耐衝撃性を有し、軽量であり、かつ曲率が極めて小さいかまたはエッジを有することのできる意匠性に富んだ3次元的な面構成を備えた新規な形状を備える。グレージング材としては例えば、ウインドシールド(ウインドスクリーン)、フロントドアウインドウ、リアドアウインドウ、クォーターウインドウ、バックウインドウ、およびバックドアウインドウ、並びにサンルーフおよびルーフパネルなどが例示される。
(D成分および他の熱線遮蔽剤)
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、B成分の効果を更に有効に発揮させる目的で、炭素フィラー(D成分)を含むことができる。すなわちかかる炭素フィラーの有する熱線吸収効果との相乗作用により、本発明の樹脂成形体は成形体に覆われた内部に熱線を透過し難い性質において更に有効となる。
かかる炭素フィラーとしては、カーボンブラック、グラファイト(天然および人工のいずれも含み、更にウイスカーを含む)、カーボンファイバー(気相成長法によるものを含む)、カーボンナノチューブ、およびフラーレンなどが例示され、好ましくはカーボンブラックおよびグラファイトである。これらは単独でまたは2種以上併用して使用することができる。かかるD成分の原料形態も特に制限されるものでなく、炭素フィラーのみの粉体形態のほか、オイル中に分散された形態、バインダー樹脂によって顆粒化された形態、およびポリカーボネート樹脂や他の樹脂中に高濃度で溶融混練したマスターバッチの形態など各種の態様のものが使用可能である。D成分は本発明のポリカーボネート樹脂組成物中、0.1〜20ppm(重量割合)の範囲が好ましく、0.5〜10ppmの範囲がより好ましく、1〜5ppmの範囲が更に好ましい。上記の範囲内においては、樹脂成形体は熱線を透過し難い性質と透明性との両立を達成する。
更に本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、本発明の目的を損なわない範囲において、B成分やD成分以外の、ATO、ITOおよび酸化ルテニウムに代表される金属酸化物、金および銀等に代表される金属、並びにフタロシアニン系化合物(例えば市販品として三井化学(株)製MIR−362)に代表される他の熱線遮蔽剤を適宜併用することができる。
また本発明は上記のカーボンブラックなど炭素フィラー以外にも他の染料や顔料を配合することにより、樹脂成形体に熱線を透過し難い性質を更に付与することができる。かかる染料としては、ペリレン系染料、クマリン系染料、チオインジゴ系染料、アンスラキノン系染料、チオキサントン系染料、紺青等のフェロシアン化物、ペリノン系染料、キノリン系染料、キナクリドン系染料、ジオキサジン系染料、イソインドリノン系染料、およびフタロシアニン系染料などが例示され、これらの中で好ましくは、アンスラキノン系染料、ペリノン系染料、キノリン系染料、ペリレン系染料、クマリン系染料、およびチオインジゴ系染料をあげることができる。染料や顔料は本発明のポリカーボネート樹脂組成物中、0.1〜2000ppm(重量割合)の範囲が好ましく、0.5〜200ppmの範囲がより好ましく、1〜100ppmの範囲が更に好ましい。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は上記のとおり紫外線吸収剤を含有することが好ましく、その量は100重量部のA成分に対して好ましくは0.05〜3重量部、より好ましくは0.05〜1重量部である。かかる紫外線吸収剤としては、上記のアクリル樹脂組成物における成分(D)と同様のものが使用される。これらの中でもその揮発性の低いものが好適に使用される。
また本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、光安定剤としてヒンダードアミン類を含むこともできる。該光安定剤を使用する場合は紫外線吸収剤と併用することが好ましい。かかる併用では両者の重量比(光安定剤/紫外線吸収剤)は95/5〜5/95の範囲が好ましく、80/20〜20/80の範囲が更に好ましい。光安定剤は単独であるいは2種以上の混合物で用いてもよい。光安定剤の量はポリカーボネート樹脂100重量部に対して0.0005〜3重量部が好ましく、0.01〜2重量部がより好ましく、0.02〜1重量部が更に好ましく、0.05〜0.5重量部が特に好ましい。
発明のポリカーボネート樹脂組成物は離型剤を含むことが好ましい。例えば、飽和脂肪酸エステル、不飽和脂肪酸エステル、ポリオレフィン系ワックス(ポリエチレンワツクス、1−アルケン重合体など。酸変性などの官能基含有化合物で変性されているものも使用できる)、シリコーン化合物、フッ素化合物(ポリフルオロアルキルエーテルに代表されるフッ素オイルなど)、パラフィンワックス、蜜蝋などを挙げることができる。かかる離型剤はA成分100重量部に対して0.005〜2重量部が好ましい。
中でも好ましい離型剤として脂肪酸エステルが挙げられる。かかる脂肪酸エステルは、脂肪族アルコールと脂肪族カルボン酸とのエステルである。かかる脂肪族アルコールは1価アルコールであっても2価以上の多価アルコールであってもよい。また該アルコールの炭素数としては、3〜32の範囲、より好適には5〜30の範囲である。かかる一価アルコールとしては、例えばドデカノール、テトラデカノール、ヘキサデカノール、オクタデカノール、エイコサノール、テトラコサノール、セリルアルコール、およびトリアコンタノールなどが例示される。かかる多価アルコールとしては、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、ポリグリセロール(トリグリセロール〜ヘキサグリセロール)、ジトリメチロールプロパン、キシリトール、ソルビトール、およびマンニトールなどが挙げられる。本発明の脂肪酸エステルにおいては多価アルコールがより好ましい。
一方、脂肪族カルボン酸は炭素数3〜32であることが好ましく、特に炭素数10〜22の脂肪族カルボン酸が好ましい。該脂肪族カルボン酸としては、例えばデカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、テトラデカン酸、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸(パルミチン酸)、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸(ステアリン酸)、ノナデカン酸、イコサン酸、およびドコサン酸などの飽和脂肪族カルボン酸、並びにパルミトレイン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、エイコセン酸、エイコサペンタエン酸、およびセトレイン酸などの不飽和脂肪族カルボン酸を挙げることができる。上記の中でも脂肪族カルボン酸は、炭素原子数14〜20であるものが好ましい。なかでも飽和脂肪族カルボン酸が好ましい。特にステアリン酸およびパルミチン酸が好ましい。
ステアリン酸やパルミチン酸など上記の脂肪族カルボン酸は通常、動物性油脂(牛脂および豚脂など)や植物性油脂(パーム油など)などの天然油脂類から製造されるため、これらの脂肪族カルボン酸は、通常炭素原子数の異なる他のカルボン酸成分を含む混合物である。したがって本発明の脂肪酸エステルの製造においてもかかる天然油脂類から製造され、他のカルボン酸成分を含む混合物の形態からなる脂肪族カルボン酸、殊にステアリン酸やパルミチン酸が好ましく使用される。
本発明の脂肪酸エステルは、部分エステルおよび全エステル(フルエステル)のいずれであってもよい。しかしながら部分エステルでは通常水酸基価が高くなり高温時の樹脂の分解などを誘発しやすいことから、より好適にはフルエステルである。
更に本発明の脂肪酸エステルは、より好適にはその酸価が4〜20の範囲である。かかる範囲を満足する脂肪酸エステルを配合することにより離型力がより低減され、更により好適なフルエステルにおいて不均一な陰影も低減される。かかる脂肪酸エステルの酸価は4〜18の範囲がより好ましく、5〜15の範囲が更に好ましい。かかる酸価が4未満では離型力の低減が困難となり、酸価が20を超えるものは熱安定性の点が好ましくない。かかる酸価を発現する主成分は、脂肪酸エステル中に含まれる遊離の脂肪族カルボン酸(以下単に遊離脂肪酸と称する場合がある)であり、したがってかかる脂肪酸エステル中には、遊離脂肪酸などの酸成分がその酸価に対応する量存在する。ここで酸価は試料1g中に含まれる遊離脂肪酸などを中和するのに必要とする水酸化カリウムのmg数であり、JIS K 0070に規定された方法により求めることができる。
上記のごとく本発明の好適な脂肪酸エステルは、該化合物と遊離の脂肪族カルボン酸化合物との混合物である。さらに上記の如く酸価が遊離脂肪族カルボン酸の割合によって変化することを利用して、低い酸価の脂肪酸エステルに、別途脂肪族カルボン酸を添加して、目的とする酸価を有する脂肪酸エステルを調整することも可能である。同様に酸価の異なる2種以上の脂肪酸エステルを混合して本発明の条件を満足する脂肪酸エステルを調整することも可能である。
更に脂肪酸エステルにおける水酸基価は、0.1〜30の範囲がより好ましく、ヨウ素価は、10以下(実質的に0を取り得る)が好ましい。これらの特性はJIS K 0070に規定された方法により求めることができる。
脂肪酸エステルの量はA成分100重量部あたり、0.005〜2重量部、好ましくは0.01〜1重量部、好ましくは0.05〜0.5重量部である。かかる範囲においては、成形品は良好な離型性および透明性を有し、更に歪みや不均一な陰影も低減されている。これによりハードコート層との密着性にも優れたポリカーボネート樹脂成形体が得られる。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、C成分のリン化合物以外にもポリカーボネート樹脂の安定剤として広く知られたホスフェート化合物やホスホネート化合物などを含むことができる。ホスフェート化合物としては、トリブチルホスフェート、トリメチルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクロルフェニルホスフェート、トリエチルホスフェート、ジフェニルクレジルホスフェート、ジフェニルモノオルソキセニルホスフェート、トリブトキシエチルホスフェート、ジブチルホスフェート、ジオクチルホスフェート、ジイソプロピルホスフェートなどを挙げることができ、好ましくはトリフェニルホスフェート、トリメチルホスフェートである。ホスホネート化合物としては、ベンゼンホスホン酸ジメチル、ベンゼンホスホン酸ジエチル、およびベンゼンホスホン酸ジプロピル等が挙げられる。ホスフェート化合物やホスホネート化合物はA成分100重量部に対して0.0005〜0.3重量部が好ましくであり、更に好ましくは0.001〜0.1重量部である。
本発明の樹脂成形体は、良好な耐熱性が望まれる用途が多い。したがって本発明のポリカーボネート樹脂組成物はポリカーボネート樹脂の変色や劣化を防止するため、ヒンダードフェノール系酸化防止剤を含むことが好ましい。ヒンダードフェノール系酸化防止剤としては、例えば、α−トコフェロール、ブチルヒドロキシトルエン、シナピルアルコール、ビタミンE、n−オクタデシル−β−(4’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−tert−ブチルフェル)プロピオネート、2−tert−ブチル−6−(3’−tert−ブチル−5’−メチル−2’−ヒドロキシベンジル)−4−メチルフェニルアクリレート、2,6−ジ−tert−ブチル−4−(N,N−ジメチルアミノメチル)フェノール、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジルホスホネートジエチルエステル、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−メチレンビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−シクロヘキシルフェノール)、2,2’−ジメチレン−ビス(6−α−メチル−ベンジル−p−クレゾール)2,2’−エチリデン−ビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、2,2’−ブチリデン−ビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、トリエチレングリコール−N−ビス−3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート、1,6−へキサンジオールビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ビス[2−tert−ブチル−4−メチル6−(3−tert−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキシベンジル)フェニル]テレフタレート、3,9−ビス{2−[3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]−1,1,−ジメチルエチル}−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン、4,4’−チオビス(6−tert−ブチル−m−クレゾール)、4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−チオビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、ビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)スルフィド、4,4’−ジ−チオビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、4,4’−トリ−チオビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、2,2−チオジエチレンビス−[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、2,4−ビス(n−オクチルチオ)−6−(4−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−tert−ブチルアニリノ)−1,3,5−トリアジン、N,N’−ヘキサメチレンビス−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナミド)、N,N’−ビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニル]ヒドラジン、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)イソシアヌレート、トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート、1,3,5−トリス(4−tert−ブチル−3−ヒドロキシ−2,6−ジメチルベンジル)イソシアヌレート、1,3,5−トリス2[3(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ]エチルイソシアヌレート、およびテトラキス[メチレン−3−(3’,5’−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンなどが例示される。これらはいずれも入手容易である。上記ヒンダードフェノール系酸化防止剤は、単独でまたは2種以上を組合せて使用することができる。ヒンダードフェノール系酸化防止剤は、A成分100重量部あたり0.0002〜0.8重量部が好ましく、0.0005〜0.45重量部がより好ましく、0.002〜0.25重量部が更に好ましく、0.005〜0.15重量部が特に好ましい。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、上述した染料を含まない場合であってもブルーイング剤を樹脂組成物中0.05〜3ppm(重量割合)含んでなることが好ましい。ブルーイング剤はポリカーボネート樹脂成形品の黄色味を消すために有効である。ここでブルーイング剤とは、橙色ないし黄色の光線を吸収することにより青色ないし紫色を呈する着色剤をいい、特に染料が好ましい。ブルーイング剤の配合により本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、更に良好な色相を達成する。ここで重要な点はかかるブルーイング剤の配合量である。ポリカーボネート樹脂組成物中、ブルーイング剤が0.05ppm未満では色相の改善効果が不十分な場合がある一方、3ppmを超える場合には光線透過率が低下し適当ではない。より好ましいブルーイング剤の配合量は樹脂組成物中0.5〜2.5ppm、更に好ましくは0.5〜2ppmの範囲である。
ブルーイング剤としては代表例として、ブルーイング剤としては代表例として、バイエル社のマクロレックスバイオレットB及びマクロレックスブルーRRや、クラリアント社のポリシンスレンブルーRLSなどが挙げられる。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物には、発明の目的を損なわない範囲で更にビスベンゾオキサゾリル−スチルベン誘導体、ビスベンゾオキサゾリル−ナフタレン誘導体、ビスベンゾオキサゾリル−チオフェン誘導体、およびクマリン誘導体などの蛍光増白剤を使用することができる。蛍光増白剤の量は、ポリカーボネート樹脂100重量部あたり、0.0001〜1重量部が好ましく、0.0005〜0.5重量部がより好ましい。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物には、帯電防止性能が求められる場合があり、かかる場合帯電防止剤を含むことが好ましい。かかる帯電防止剤としては、例えば(i)ドデシルベンゼンスルホン酸ホスホニウム塩に代表されるアリールスルホン酸ホスホニウム塩、およびアルキルスルホン酸ホスホニウム塩などの有機スルホン酸ホスホニウム塩が挙げられる。該ホスホニウム塩は、A成分100重量部あたり5重量部以下の組成割合が適切であり、0.05〜5重量部が好ましく、1〜3.5重量部がより好ましく、1.5〜3重量部の範囲が更に好ましい。
帯電防止剤としては例えば、(ii)有機スルホン酸リチウム、有機スルホン酸ナトリウム、有機スルホン酸カリウム、有機スルホン酸セシウム、有機スルホン酸ルビジウム、有機スルホン酸カルシウム、有機スルホン酸マグネシウム、有機スルホン酸バリウムなどの有機スルホン酸アルカリ(土類)金属塩が挙げられる。具体的には例えばドデシルベンゼンスルホン酸の金属塩やパーフルオロアルカンスルホン酸の金属塩などが例示される。有機スルホン酸アルカリ(土類)金属塩は、A成分100重量部あたり0.5重量部以下の組成割合が適切であり、0.001〜0.3重量部が好ましく、0.005〜0.2重量部がより好ましい。特にカリウム、セシウム、およびルビジウムなどのアルカリ金属塩が好適である。
帯電防止剤としては、例えば(iii)アルキルスルホン酸アンモニウム塩、およびアリールスルホン酸アンモニウム塩などの有機スルホン酸アンモニウム塩が挙げられる。該アンモニウム塩は、A成分100重量部あたり0.05重量部以下の組成割合が適切である。帯電防止剤としては、例えば(iv)グリセリンモノステアレート、無水マレイン酸モノグリセライド、および無水マレイン酸ジグリセライドなどのグリセリン誘導体エステルが挙げられる。該エステルはA成分100重量部あたり0.5重量部以下の組成割合が適切である。帯電防止剤としては、例えば(v)ポリエーテルエステルアミドなどのポリ(オキシアルキレン)グリコール成分をその構成成分として含有するポリマーが挙げられる。該ポリマーはA成分100重量部あたり5重量部以下が適切である。他の帯電防止剤としては、例えば、(vi)金属粉末、金属酸化物粉末などの非有機化合物が挙げられる。該非有機化合物は、A成分100重量部あたり0.05重量部以下の組成割合が適切である。また(vi)に例示された非有機化合物は熱線吸収効果を有する。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物には、本発明の目的が損なわれない量の難燃剤を使用することができる。難燃剤としては、例えば、臭素化エポキシ樹脂、臭素化ポリスチレン、臭素化ポリカーボネート、臭素化ポリアクリレート、モノホスフェート化合物、ホスフェートオリゴマー化合物、ホスホネートオリゴマー化合物、ホスホニトリルオリゴマー化合物、ホスホン酸アミド化合物、有機スルホン酸アルカリ(土類)金属塩、およびシリコーン系難燃剤などを例示することができる。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物には、他の樹脂やエラストマーを本発明の目的が損なわれない範囲で少割合使用することもできる。
かかる他の樹脂としては、例えば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等のポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル/スチレン共重合体(AS樹脂)、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン共重合体(ABS樹脂)、ポリメタクリレート樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂が挙げられる。
また、エラストマーとしては、例えばイソブチレン/イソプレンゴム、スチレン/ブタジエンゴム、エチレン/プロピレンゴム、アクリル系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、コアシェル型のエラストマーであるMBS(メタクリル酸メチル/ステレン/ブタジエン)ゴム、MAS(メタクリル酸メチル/アクリロニトリル/スチレン)ゴム等が挙げられる。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物には、更に光透過性を維持する範囲で少量の慣用の他の添加剤、例えば補強剤(タルク、マイカ、クレー、ワラストナイト、炭酸カルシウム、ガラス繊維、ガラスビーズ、ガラスバルーン、ミルドファイバー、ガラスフレーク、金属フレーク、金属繊維、金属コートガラス繊維、金属コート炭素繊維、金属コートガラスフレーク、シリカ、セラミック粒子、セラミック繊維、アラミド粒子、アラミド繊維、ポリアリレート繊維、各種ウイスカーなど)、着色剤(酸化チタンなどの顔料)、光拡散剤(アクリル架橋粒子、シリコン架橋粒子、極薄ガラスフレーク、炭酸カルシウム粒子など)、蓄光顔料、流動改質剤、結晶核剤、無機および有機の抗菌剤、光触媒系防汚剤(微粒子酸化チタン、微粒子酸化亜鉛など)、グラフトゴムに代表される衝撃改質剤、フォトクロミック剤などを配合することができる。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物を製造するには、任意の方法が採用される。例えばA成分、B成分(好ましくはB成分およびB’成分の混合物、更に好ましくはB成分、B’成分およびB”成分の混合物)およびC成分、並びに任意に他の添加剤を、V型ブレンダー、ヘンシェルミキサー、メカノケミカル装置、押出混合機などの予備混合手段を用いて充分に混合した後、必要に応じて押出造粒器やブリケッティングマシーンなどにより造粒を行い、その後ベント式二軸押出機に代表される溶融混練機で溶融混練、およびペレット化する方法が挙げられる。
他に、各成分をそれぞれ独立にベント式二軸押出機に代表される溶融混練機に供給する方法や、各成分の一部を予備混合した後、残りの成分と独立に溶融混練機に供給する方法なども挙げられる。予備混合する方法としては例えば、A成分としてパウダーの形態を有するものを含む場合、かかるパウダーの一部と配合する添加剤とをブレンドして、パウダーで希釈した添加剤のマスターバッチとする方法が挙げられる。更に一成分を独立に溶融押出機の途中から供給する方法なども挙げられる。尚、配合する成分に液状のものがある場合には、溶融押出機への供給にいわゆる液注装置、または液添装置を使用することができる。
押出機としては、原料中の水分や、溶融混練樹脂から発生する揮発ガスを脱気できるベントを有するものが好ましく使用できる。ベントからは発生水分や揮発ガスを効率よく押出機外部へ排出するための真空ポンプが好ましく設置される。また押出原料中に混入した異物などを除去するためのスクリーンを押出機ダイス部前のゾーンに設置し、異物を樹脂組成物から取り除くことも可能である。かかるスクリーンとしては金網、スクリーンチェンジャー、焼結金属プレート(ディスクフィルターなど)などを挙げることができる。
溶融混練機としては二軸押出機の他にバンバリーミキサー、混練ロール、単軸押出機、3軸以上の多軸押出機などを挙げることができる。
上記の如く押出された樹脂は、直接切断してペレット化するか、またはストランドを形成した後かかるストランドをペレタイザーで切断してペレット化される。ペレット化に際して外部の埃などの影響を低減する必要がある場合には、押出機周囲の雰囲気を清浄化することが好ましい。
更に本発明のポリカーボネート樹脂成形体は、本発明の特定のプライマー層を有するハードコート層以外に、各種の機能層を有することができる。かかる機能層としては、図柄層、導電層(発熱層、電磁波吸収層、帯電防止層)、撥水・撥油層、親水層、紫外線吸収層、赤外線吸収層、割れ防止層、並びに金属層(メタライジング層)などが例示される。これらの機能層は、ハードコート層の表面、ハードコート層とは反対側の成形品表面、成形品層が複数層ある場合の成形品層と成形品層との間、プライマー層と成形品表面との間の一部分、並びにプライマー層とハードコートのトップ層との間の一部分などにおいて設けることが可能である。
更に本発明のハードコート層の上に別途他の方法で形成されるハードコート層を積層することも可能である。かかる方法としては、液剤のコーティング以外の方法であり、例えば蒸着法および溶射法が挙げられる。蒸着法としては物理蒸着法および化学蒸着法のいずれも使用できる。物理蒸着法としては真空蒸着法、スパッタリング、およびイオンプレーティングが例示される。化学蒸着(CVD)法としては、熱CVD法、プラズマCVD法、および光CVD法などが例示される。溶射法としては大気圧プラズマ溶射法、および減圧プラズマ溶射法などが例示される。上記方法によりダイヤモンドライクカーボンなどの硬質被膜を形成することが可能である。
上記において図柄層は通常印刷により形成される。印刷方法としては、グラビヤ印刷、平板印刷、フレキソ印刷、ドライオフセット印刷、パット印刷、スクリーン印刷などの従来公知の印刷方法を製品形状や印刷用途に応じて使用することができる。
印刷で使用する印刷インキの構成としては、主成分として樹脂系と油系などを使用することが可能であり、樹脂系としては、ロジン、ギルソナイト、セラック、コパールなどの天然樹脂やフェノール系およびその誘導体、アミノ系樹脂、ブチル化尿素、メラミン樹脂、ポリエステル系アルキッド樹脂、スチレン樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、飽和ポリエステル樹脂、非晶性ポリアリレート樹脂、非晶性ポリオレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合物、ブチラール樹脂、メチルセルロース樹脂、エチルセルロース樹、ウレタン樹脂などの合成樹脂が使用することができる。耐熱性の高いインキ成分が必要とされる場合は、ポリカーボネート樹脂および非晶性ポリアリレート樹脂などをバインダーとした印刷インキが好ましく挙げられる。また印刷インキに顔料や染料などにより所望の色に調整することができる。
本発明のポリカーボネート樹脂成形品は、大型成形品の成形時およびその滞留時においても変色や熱線遮蔽効果の低下が少なく、成形品の不均一な陰影が低減され、かつハードコート層の密着性に優れた成形体が提供される。かかる本発明の成形体の特性は特に車輌用グレージング材に好適である。
本発明者が現在最良と考える本発明の形態は、前記の各要件の好ましい範囲を集約したものとなるが、例えば、その代表例を下記の実施例中に記載する。もちろん本発明はこれらの形態に限定されるものではない。
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。尚、本発明はこれら実施例などにより何ら制限されるものではない。また、以下“部”は特に断りのない限り“重量部”を、%は“重量%”を示す。
(実施例1、2および比較例1〜3)
(1)樹脂組成物の作成
(1−1)使用原料
原料として下記のものを使用した。
(A成分)
PC:下記製法により得られた分子量24,200のポリカーボネート樹脂パウダー
バッフル付反応容器に、三段六枚羽根の攪拌機および還流冷却管を取り付けた。この反応容器に、ビスフェノールA45.6部、p−tert−ブチルフェノールをビスフェノールAに対して2.78モル%、ジクロロメタン265部及び水200部を入れ、反応容器内の酸素を除去する為に窒素パージを行った。尚、かかる段階で反応容器中の内容物は、容器容量の8割弱であった。次に、上記懸濁液にナトリウムハイドロサルファイト0.09部および水酸化ナトリウム21.8部を供給するための水溶液約80部を供給し、15℃でビスフェノールAを溶解した。撹拌下、この混合物にホスゲン23.35部を30分間で供給した。その後、トリエチルアミン0.016部(ビスフェノールAに対して0.08モル%)を添加して60分間攪拌し、反応を終結させた。その後、反応混合物を静置し、有機相を分液した。得られたポリカーボネート樹脂のジクロロメタン溶液に塩化メチレンを加えて14重量%の濃度の溶液とし、更に多孔板付遠心抽出機(川崎エンジニアリング(株)製KCC遠心抽出機)を用いて0.5%水酸化ナトリウム水溶液を流量1,000ml/min、有機相を流量1,000ml/minの速度で供給し、3,500rpmの条件で処理した後、有機相を塩酸酸性とし、その後水洗を繰り返し、水相の導電率がイオン交換水と殆ど同じになったところで塩化メチレンを蒸発してポリカーボネート樹脂パウダーを得た。
(B成分)
B−1:平均粒径70nmのLaB微粒子約20重量%、ZrO約24重量%および樹脂バインダーからなる熱線遮蔽剤(住友金属鉱山(株)製KHDS−06)
(B成分以外の剤)
B−2:三酸化二アンチモン(Sb2 3 )をドーピングした酸化錫(SnO)微粒子(平均粒径10nm、Sb2 3 :13重量%、SnO:87重量%)
(C成分)
C1−1:ホスファイト系熱安定剤(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製:Irgafos168)
C1−2:ホスホナイト系熱安定剤(Sandoz社製:サンドスタブP−EPQ)
(その他)
EW:脂肪酸フルエステル(理研ビタミン(株)製:リケスターEW−400)
SA:脂肪酸部分エステル(理研ビタミン(株)製:リケマールS−100A)
UVA:紫外線吸収剤(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製:Tinuvin1577)
(1−2)樹脂組成物の製造(尚、以後の説明では上記原料の記号を用いる)
表1に記載の各成分を表1記載の割合で計量して混合しブレンダーにて混合した後、ベント式二軸押出機を用いて溶融混練しポリカーボネート樹脂組成物のペレットを得た。PCに添加する添加剤はそれぞれ配合量の10〜100倍の濃度を目安に予めPCとの予備混合物として作成した後、ブレンダーによる全体の混合を行った。ベント式二軸押出機は(株)日本製鋼所製:TEX30α(完全かみ合い、同方向回転、2条ネジスクリュー)を使用した。混練ゾーンはベント口手前に1箇所のタイプとした。押出条件は吐出量20kg/h、スクリュー回転数150rpm、ベントの真空度3kPaであり、また押出温度は第1供給口からダイス部分まで270℃とした。尚、上記の樹脂組成物の製造はHEPAフィルターを通した清浄な空気が循環する雰囲気において実施し、また作業時に異物の混入がないよう十分に注意して行った。
(2)射出成形品(射出プレス成形品)の製造
上記で製造されたポリカーボネート樹脂組成物のペレットを120℃にて5時間クリーンオーブン中で乾燥した後、成形機としてシリンダー径110mmφ、型締め力12700kNの日本製鋼所製J1300E−C5射出成形機(型圧縮可能なように油圧回路および制御システムを変更した仕様)を使用して成形を行った。更に金型取り付け板の四隅4箇所に平行度矯正機構を設置した。該機構は油圧シリンダーの力により金型の取り付け面に矯正力を付与し金型間の平行度を維持するものである。所定の中間型締め状態において平行度の設定を行い、中間型締めの際の平行度を確保した。更に予め成形時の型締め位置とその金型の傾き量から必要な平行度矯正機構の保持圧力を設定し、それを時間制御することにより中間型締め状態から最終型締め状態までの平行度を確保した。
成形はシリンダー温度300℃、ホットランナー温度305℃、金型温度100℃、充填時間6.5秒にて図1に示す車両用グレージング材を約1/2スケールとした成形品(製品部投影面積約2,100cm、厚み約4.2mm)を射出プレス成形した。その他の成形条件は、射出速度:20mm/sec、金型の中間型締め状態から最終型締め状態までの期間:2秒、樹脂の供給と型締めとが同時に行われている期間:0.5秒、金型内の樹脂に加える圧力(最大圧力):25MPa、該圧力での保持時間:40秒、金型の中間型締め状態から最終型締め状態までの移動距離(前進のストローク):3mm、冷却時間:50秒である。
また可動側金型パーティング面は最終の前進位置において固定側金型パーティング面から1mm離れた状態として型面タッチがないものとした。ランナーはモールドマスターズ社製のバルブゲート型のホットランナー(直径3mmφ)を用い、充填完了後直ちにバルブゲートを閉じて型圧縮により溶融樹脂がゲートからシリンダーへ逆流しない条件とした。成形品を取り出し後に滞留時間を設けることにより成形サイクルを6分とした。成形はすべて20ショット行い、11〜20ショットまでの10サンプルについてハードコート処理を行い、ポリカーボネート樹脂成形体として評価を行った(ゲート部分は残して処理を行った)。
(3)ハードコート剤の調整
(3−1)アクリル共重合体(EMA−HEMA(I))の製造
還流冷却器および撹拌装置を備え、窒素置換したフラスコ中にエチルメタクリレート(以下EMAと略称する)102.7部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(以下HEMAと略称する)13部、アゾビスイソブチロニトリル(以下AIBNと略称する)0.18部および1,2−ジメトキシエタン200部を添加混合し、溶解させた。次いで、窒素気流中70℃で6時間攪拌下に反応させた。得られた反応液をn−ヘキサンに添加して再沈精製し、EMA/HEMAの組成比90/10(モル比)のコポリマー(EMA−HEMA(I))98部を得た。該コポリマーの水酸基価は48.7mgKOH/g、重量平均分子量はGPCの測定(カラム;Shodex GPCA−804、溶離液;THF)からポリスチレン換算で90,000であった。
(3−2)第1層用アクリル樹脂組成物(HC−1)の調整
上記EMA−HEMA(I)10部および紫外線吸収剤(チバスペシャルティケミカルス社製チヌビン411L)2.00部をメチルイソブチルケトン50部および2−ブタノール25部からなる混合溶媒に溶解し、さらにこの溶液にEMA−HEMA(I)のヒドロキシ基1当量に対してイソシアネート基が1当量になるようにポリイソシアネート化合物前駆体(デグサジャパン(株)製VESTANATB1358/100)2.96部を添加し、さらにジメチルチンジネオデカノエート0.005部、シランカップリング剤(日本ユニカー(株)製APZ−6633 5%エタノール溶液)1.5部を添加し25℃で30分間攪拌し、第1層用のアクリル樹脂組成物(HC−1)を調製した。
(3−3)第2層用オルガノシロキサン樹脂組成物(HC−2)の調整
水分散型コロイダルシリカ分散液(触媒化成工業(株)製 カタロイドSN30 固形分濃度30重量%)100部に35%塩酸0.1部を加えて攪拌し、この分散液に氷水浴で冷却下メチルトリメトキシシラン136部、ジメチルジメトキシシラン20.3部を加えた。この混合液を25℃で6時間攪拌して得られた反応液に、硬化触媒およびpH調節剤として45%コリンメタノール溶液1部および酢酸4部を加えイソプロパノール200部で希釈してオルガノシロキサン樹脂組成物(HC−2)を調製した。
(4)ハードコート剤の塗布
上記で製造された車輌用グレージング材の約1/2スケールの成形品を、130℃で1時間クリーンオーブン中でアニール処理を行った。その後上記で調整された第1層用アクリル樹脂組成物(HC−1)を液だまりができないようディップコート法によって両面塗布し、25℃で20分間静置後、130℃で1時間熱風循環オーブン中で熱硬化させ、4.0μmの膜厚の硬化膜を積層させた。次いで該成形品の被膜表面上に上記で調整された第2層用オルガノシロキサン樹脂組成物(HC−2)をディップコート法によって両面塗布し、25℃で20分間静置後、120℃で2時間熱風循環オーブン中で熱硬化させ、4.0μmの膜厚の硬化膜を積層させた。
(5)評価項目
(5−1)不均一な陰影の有無
ハードコート処理された成形品を2枚の直交する偏光板に挟み込み、その上面部分において観察される陰影の程度を下記の基準に基づき評価した(尚、いずれのサンプルも陰影は10個の成形品において同程度の観察された)。
○:陰影は、そのコントラストが比較的薄く、わずかに観察される
△:陰影は、そのコントラストがある程度強く、明確に観察される
×:陰影は、そのコントラストが強く、極めて明確かつ大面積にわたって観察される
(5−2)成形体の割れの有無
ハードコート処理された板状成形品表面を太陽光の下、肉眼により観察し、クラックの発生の有無を評価した。10サンプル中のクラックのあるサンプル数nを“n/10”として表1に示す。
(5−3)耐候性(密着性および外観)
上記のハードコート処理された10個の成形品からそれぞれほぼ同様の位置から50mm角の試験片を切り出した。かかる試験片をスーパーキセノンテスト(UV照射強度180W/m、ブラックパネル温度63℃)にて2,000時間の紫外線曝露処理を行い、該処理後の試験片の密着性の評価および外観(色相)の目視観察を行った。
密着性は、上記処理がされた後の角板のほぼ中央部において、ハードコート層にカッターナイフで1mm間隔の100個の碁盤目を作りニチバン製粘着テープ(商品名“セロテープ”)を圧着し、垂直に強く引き剥がして成形品上にすべて残るか否かを評価した。10枚の試験片中、剥がれのあった試験片数nを“n/10”として表1に示す。
外観は、処理前の成形品との色相の際を目視観察し、色相の相違がほとんど認められないものを○、認められるものを×として行った(今回の実施例および比較例ではいずれも色相の相違はほとんど認められなかった)。
(5−4)熱線遮蔽効果
上記のハードコート処理された成形品から50mm角の試験片を切り出した。ブラックパネル温度が80℃となるように設定された放射ピークの波長が約1000nmである近赤外線ハロゲンランプを用い、該ブラックパネルとハロゲンランプとの間にかかる試験片を設置したときのブラックパネルの温度(℃)を観察した。試験片はブラックパネルから50mm離れた位置に配置された。ブラックパネルの温度が低いほど熱線遮蔽効果が高いといえ、かかる温度を表1に示す(尚、同じサンプル間での試験片によるバラツキはほとんど認められなかった)。
(5−5)透明性(全光線透過率)
上記のハードコート処理された成形品から50mm角の試験片を切り出した。その全光線透過率を(株)村上色彩技術研究所製ヘーズメーターHR−100を用いISO13468−1に準拠して測定した。結果を表1に示す。
Figure 0004700276
上記から明らかなように、本発明によれば特定の熱線遮蔽剤を含むポリカーボネート樹脂組成物からなる射出成形品に特定のハードコート剤とを組み合わせることにより、熱線を内部に透過し難い性質を良好に保持しつつ、熱安定性が良好で不均一な陰影がなく、かつハードコートの密着性、熱線遮蔽性、および透明性に優れ、更にはその良好な態様において耐候性にも優れた、殊に車輌用グレージング材に好適なポリカーボネート樹脂成形体が得られることがわかる。
本発明は、車輌用グレージング材、特にバックドアウインドウ、サンルーフ、およびルーフパネルに好適なポリカーボネート樹脂成形体を提供するが、本発明の成形体は、その特有の特徴から車輌用グレージング材以外にも、建設機械の窓ガラス、ビル、家屋、および温室などの窓ガラス、ガレージおよびアーケードなどの屋根、照灯用レンズ、信号機レンズ、光学機器のレンズ、ミラー、眼鏡、ゴーグル、消音壁、バイクの風防、銘板、太陽電池カバーまたは太陽電池基材、ディスプレー装置用カバー、タッチパネル、並びに遊技機(パチンコ機など)用部品(回路カバー、シャーシ、パチンコ玉搬送ガイドなど)などの幅広い用途に使用可能である。したがって本発明のポリカーボネート樹脂成形体は、各種電子・電気機器、OA機器、車両部品、機械部品、その他農業資材、漁業資材、搬送容器、包装容器、遊戯具および雑貨などの各種用途に有用であり、その奏する産業上の効果は格別である。
実施例および比較例において成形した成形品を示すものであり、(a)は正面図、(b)はA−A線断面図、(c)はB−B線断面図である。
符号の説明
101 成形品本体
102 稜線
103 ゲート
104 ノズル部
105 稜線
107 側周面
112 底面側周縁線
113 上面

Claims (9)

  1. (A)ポリカーボネート樹脂(A成分)100重量部、(B)La、Pr、Nd、Ce、Y、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、MoおよびWの群から選択される1種以上の金属のホウ化物からなる平均粒径2〜100nmの微粒子(B成分)0.0005〜0.03重量部、(C)ホスファイト化合物(C1成分)およびホスホナイト化合物(C2成分)から選択される少なくとも1種のリン化合物(C成分)0.0005〜0.3重量部、および紫外線吸収剤0.05〜3重量部からなるポリカーボネート樹脂組成物から射出成形により形成された成形品の表面にハードコート層を有するポリカーボネート樹脂成形体。
  2. 該ハードコート層は、下記式(i)および(ii)を満足する量の紫外線吸収剤を含有する層を有する請求項1に記載のポリカーボネート樹脂成形体。
    式(i):0.1≦c≦0.5
    式(ii):0.6≦d×c≦3
    ここでcはハードコート層中のg/cmで表される紫外線吸収剤の濃度であり、dは該紫外線吸収剤を含有する層のμmで表される厚みを表す。
  3. 紫外線吸収剤がベンゾフェノン系の紫外線吸収剤である請求項1または2のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂成形体。
  4. 上記成形品は、その最大投影面積が500cm 以上である請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリカーボネート樹脂成形体。
  5. 上記成形品は、その厚み(D(mm))に対するゲート部から流動末端までの距離(L(mm))の比L/Dが、75以上である請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリカーボネート樹脂成形体。
  6. 上記ポリカーボネート樹脂組成物は、更に炭素フィラー(D成分)を、該樹脂組成物中0.1〜20ppm(重量割合)含有する請求項1〜5のいずれか1項に記載のポリカーボネート樹脂成形体。
  7. 上記A成分は粘度平均分子量が20,000〜30,000である請求項1〜6のいずれか1項に記載のポリカーボネート樹脂成形体。
  8. 上記ハードコート層は、上記射出成形された成形品の表面に第1層が形成され、第1層の表面に第2層が形成された構成のハードコート層であって、
    第1層は、架橋したアクリル共重合体(アクリル共重合体−I)および紫外線吸収剤からなり、第2層は、架橋したオルガノシロキサン重合体からなり、
    該架橋したアクリル共重合体(アクリル共重合体−I)は、50モル%以上の下記式(A−1)
    Figure 0004700276
    (式中Rはメチル基またはエチル基である。)
    で表される繰り返し単位、
    5〜30モル%の下記式(A−2)
    Figure 0004700276
    (式中Rは炭素数2〜5のアルキレン基である。式(A−2)で表される繰り返し単位において少なくとも一部のRは単結合であり、残りが水素原子である。Rが単結合の場合はウレタン結合を介して、他の式(A−2)で表される繰り返し単位と結合している。)
    で表される繰り返し単位、および
    0〜30モル%の下記式(A−3)
    Figure 0004700276
    (但し、式中Yは水素原子またはメチル基であり、Rは水素原子、炭素数2〜5のアルキル基、紫外線吸収残基からなる群より選ばれる少なくとも一種の基である。但し、Yがメチル基であり、かつRがメチル基またはエチル基である場合を除く。)で表される繰り返し単位からなり、ウレタン結合と式(A−1)〜(A−3)で表される繰り返し単位の合計量とのモル比が4/100〜30/100の範囲にある架橋したアクリル共重合体であり、
    該架橋したオルガノシロキサン重合体は、下記式(b−4)〜(b−6)
    Figure 0004700276
    Figure 0004700276
    Figure 0004700276
    (式中、Q、Qは、それぞれ炭素数1〜4のアルキル基、ビニル基、またはメタクリロキシ基、アミノ基、グリシドキシ基および3,4−エポキシシクロヘキシル基からなる群より選ばれる少なくとも一種の基で置換された炭素数1〜3のアルキル基である。)
    で表される繰り返し単位からなり、該繰り返し単位の全量を100モル%としたとき、式(b−4):80〜100モル%、式(b−5):0〜20モル%、および式(b−6):0〜20モル%である架橋したオルガノシロキサン重合体である、ハードコート層である請求項1〜7のいずれか1項に記載のポリカーボネート樹脂成形体。
  9. 上記成形体は、曲面部を有する車輌用グレージング材である請求項1〜8のいずれか1項に記載のポリカーボネート樹脂成形体。
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