JP5270916B2

JP5270916B2 - 光反射用ポリカーボネート樹脂組成物

Info

Publication number: JP5270916B2
Application number: JP2007512533A
Authority: JP
Inventors: 徹高橋; 賢治石井; 暁洋吉川; 育久栗山
Original assignee: Eiwa Chemical Industries Co Ltd; Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Current assignee: Eiwa Chemical Industries Co Ltd; Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2006-03-28
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2026-03-28
Also published as: WO2006106652A1; JPWO2006106652A1

Description

本発明は、光反射用樹脂シートに関するものである。より詳しくはポリカーボネート樹脂および酸化チタンからなる光反射用ポリカーボネート樹脂組成物および該樹脂組成物から成形された光反射用樹脂成形体に関する。

近年光反射用シートは看板、ディスプレイ、液晶バックライト等に用いられて来た。特に、パーソナルコンピューター、テレビジョン等の液晶装置のバックライトユニットには数多く使用されている。液晶バックライトユニットに用いられる反射材は、光学特性において高い光反射率が要求され、特に表面板上における照度を均一にするため、鏡面反射率ではなく拡散反射率の高いシートが要求される。従来用いられている光反射用シートとしては、金属箔・プラスチックシート、プラスチックシートの金属蒸着品および発泡ポリエステルフィルム等が挙げられる。金属箔・プラスチックシート、プラスチックシートの金属蒸着品では、鏡面反射率が高く、拡散反射率が小さくなる欠点や、成形時における形状の自由度が少なく、また折り曲げなどの加工にコストがかかるという課題があった。

また、発泡ポリエステルフィルムでは、平均気泡径５０μｍ以下の微細気泡を含有する熱可塑性ポリエステル発泡体からなる拡散反射率に優れた光反射板が提案されている（特許文献１）。しかし、この光反射板を得るためには、５０μｍ以下の微細気泡を形成させるため、一旦無発泡のシートを製造し、これを高圧力容器内に入れ加圧不活性ガス雰囲気中で長時間保持して不活性ガスを浸透させる必要があり、非常に手間のかかる製造工程を必要とする問題があった。

一方、近年ポリカーボネート樹脂の優れた機械的特性（特に耐衝撃性）、電気的特性、透明性、難燃性、寸法安定性及び耐熱性等を活かして酸化チタンをブレンドした光反射材に関する多くの技術が提案されている（特許文献２）。しかし、酸化チタンをブレンドしたポリカーボネート樹脂光反射シートにおいては、反射率を高くしようとすると、酸化チタンの配合量を高くする必要がある。酸化チタンを高配合にするには樹脂の分子量を低くする必要があり、得られた光反射シートの機械的強度の低下および加工性の低下という問題があった。更に、酸化チタンを高配合しても、反射率は頭打ちになる傾向があり、比重が大きくなる欠点があった。また、一般にポリカーボネート樹脂の発泡成形により均一な微細気泡を含有する発泡体を得ることは困難であるが、ポリカーボネート樹脂としてポリカーボネート−ポリシロキサン共重合体を用いた発泡体が提案されている（特許文献３）。しかし、これも上記発泡ポリエステルと同様に、一旦無発泡のシートを製造し、これを高圧力容器内に入れ加圧不活性ガス雰囲気中で長時間保持して不活性ガスを浸透させる必要があり、非常に手間のかかる製造工程を必要とする問題があった。
特許第２９２５７４５号特開平６−２０７０９２号公報特開２００３−４９０１８号公報

本発明の目的は、機械特性および加工性を兼ね備えた光反射用ポリカーボネート樹脂組成物および該樹脂組成物を発泡成形してなる光反射用樹脂成形体を提供することにある。

本発明者らは、ポリカーボネート樹脂組成物からなる光反射用樹脂シートについて鋭意研究を重ねた結果、酸化チタンを含有するポリカーボネート樹脂組成物を化学発泡剤により発泡成形させたシートは、平均気泡径が５０μｍ以上であるにもかかわらず、光反射性に優れ、高い全反射率と拡散反射率を示すことを見いだし本発明に到達した。

すなわち、本発明は、（Ａ）ポリカーボネート樹脂９９〜７０重量％と、（Ｂ）酸化チタン１〜３０重量％からなる樹脂組成物１００重量部に対し、（Ｃ）化学発泡剤０．０１〜１０重量部を配合されてなる光反射用ポリカーボネート樹脂組成物であって、前記（Ｃ）化学発泡剤として有機カルボン酸塩を含む光反射用ポリカーボネート樹脂組成物、および該樹脂組成物を発泡成形してなる光反射用樹脂成形体である。また、本発明のの光反射用樹脂成形体は、全光線反射率が９５％以上でありかつ拡散反射率が９５％以上であることを特徴とする光反射用樹脂成形体である。

本発明によれば、ポリカーボネート樹脂の機械的特性、寸法安定性及び耐熱性等を損なうことなく、高い光反射特性を発現することができ、特に酸化チタンの配合のみでは実現できなかった軽量で拡散反射率が高く、液晶表示装置のバックライトユニットなどの表面板上における照度を均一とすることに適した光反射用樹脂成形体を提供することができる。

本発明で使用される（Ａ）ポリカーボネート樹脂は、特に製造法方法に制限はないが、芳香族ヒドロキシ化合物又はこれと少量のポリヒドロキシ化合物を、ホスゲン又は炭酸ジエステルと反応させることによって得られる。前記芳香族ヒドロキシ化合物の例としては、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）、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、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジメチルフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３−メチルフェニル）プロパン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）エーテル、ビス（４−ヒドロキシフェニル）サルファイド、ビス（４−ヒドロキシフェニル）スルホン、４，４’−［１，４−フェニレンビス（１−メチルエチリデン）］ビスフェノール、ハイドロキノン、レゾルシノールおよび４，４’−ジヒドロキシジフェニル等が挙げられる。

かかる（Ａ）ポリカーボネート樹脂の分子量は、粘度平均分子量（Ｍｖ）で１０，０００〜６０，０００が好ましく、１５，０００〜３０，０００が特に好ましい。（Ａ）のポリカーボネート樹脂中には、必要に応じて難燃剤、蛍光増白剤、紫外線吸収剤等の添加剤を含んでいても差し支えない。

本発明で使用される（Ｂ）酸化チタンは、製造方法や結晶構造、粒子径に特に制限はないが、平均粒子径０．１〜０．５μｍのものが好ましい。平均粒子径０．１μｍ未満では光反射率に劣り、０．５μｍを超えると成形品の表面に肌荒れを起こしたり、機械的強度の低下を招き好ましくない。結晶形態については、光線反射率、耐候性の点からルチル型のものが好ましい。これらの酸化チタンは無機系表面処理剤（アルミナ、シリカ等の含水和物）により表面処理されている物が好ましい。また、これらの酸化チタンは更に有機系表面処理剤で処理されているものが更に好ましい。有機系表面処理剤としては、アルキルポリシロキサン、アルキルアリールポリシロキサン、アルキルハイドロジェンポリシロキサン等のシロキサン類やアルキルアルコキシシラン、アミノ系シランカップリング剤等のオルガノシリコンが挙げられる。

本発明で使用される（Ｃ）化学発泡剤は、成形温度において分解して気体を発生し樹脂中に気泡を生成するために使用される。本発明で使用される（Ｃ）化学発泡剤はその分解温度及び発生ガス量を勘案し、樹脂の成形条件に合わせて選択されるが、炭酸水素塩および有機カルボン酸塩が好ましい。具体例としては、炭酸水素ナトリウム、クエン酸ナトリウム、クエン酸亜鉛、シュウ酸ジヒドラジド、ヒドラゾジカルボンアミド、アゾジカルボンアミド、バリウムアゾジカルボキシレート、カルシウムアゾジカルボキシレート、アゾビスイソブチロニトリル、ジアゾアミノベンゼン、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ，Ｎ’−ジニトロテレフタルアミド、ベンゼンスルホニルヒドラジド、ｐ−トルエンスチレンスルホニルヒドラジド、ｐ、ｐ’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド、テトラゾール化合物等およびこれらの混合物が挙げられる。これらのうち成形体の反射率を高くする点からは、特に好ましいのは、炭酸水素ナトリウム、クエン酸ナトリウムおよびクエン酸亜鉛からなる群から選ばれる少なくとも１種である。

本発明で使用される（Ｄ）気泡核剤は、成形時に（Ｃ）化学発泡剤の分解により生成する気泡の核となることにより生成する気泡径を調節するための働きをするものである。これらの気泡核剤は通常無機及び有機微細粉末が使用され、（Ｃ）化学発泡剤に対して、１〜１００重量％使用することが好ましい。具体例としては、炭酸リチウム、炭酸カルシウム等の炭酸塩、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸カルシウム等のステアリン酸塩、シリカ、タルク、エアロジル、ゼオライト、アルミナ、マイカ等が挙げられるが、好ましくは、炭酸リチウム、シリカ、タルクおよびステアリン酸塩からなる群から選ばれる少なくとも１種である。

本発明で使用される、（Ａ）ポリカーボネート樹脂（以下Ａ成分）と（Ｂ）酸化チタン（以下Ｂ成分）の混合割合は、Ａ成分が９９〜７０重量％、Ｂ成分が１〜３０重量％であり、好ましくはＡ成分が９７〜８０重量％、Ｂ成分が３〜２０重量％である。Ｂ成分の割合が１重量％未満では透過光量が多くなり、高い反射率が得られない。また、３０重量％を超えるとポリカーボネートの分子量低下や物性が低下するので好ましくない。

本発明に使用される（Ｃ）化学発泡剤（以下Ｃ成分）の使用割合は、上記Ａ成分およびＢ成分からなる樹脂組成物１００重量部に対して、０．０１〜１０重量部であり、好ましくは０．０５〜５重量部である。０．０１重量部未満では光反射率の向上が不十分であり、１０重量部を超えると機械特性や寸法安定性の低下が生じる。

本発明に使用される（Ｄ）気泡核剤の使用量は、Ｃ成分の化学発泡剤に対して１〜１００重量％が好ましく、５〜３０重量％がより好ましい。１重量％未満または１００重量％を超えると、所望の気泡径が得られず好ましくない。

本発明で使用される（Ｃ）化学発泡剤および（Ｄ）気泡核剤（以下Ｄ成分）は、あらかじめＡ成分と混和可能な樹脂とＣ成分、Ｄ成分、またはＣ成分とＤ成分の混合物からなる樹脂マスターバッチを用いることができる。マスターバッチに使用される樹脂は、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、ＥＶＡ樹脂等が挙げられる。マスターバッチ樹脂中のＣ成分、Ｄ成分、およびＣ成分とＤ成分の混合物の濃度は０．１〜９０重量％であり、好ましくは１〜５０重量％である。

本発明の成形体の作成方法としては、発泡成形体が得られれば、押出成形または射出成形に限定されるものではなく、押出成形後の真空成形等の２次加工により成形体を製造することも可能である。

本発明の成形体の厚みは、通常０．１〜１０ｍｍであり、好ましくは、０．２〜５．０ｍｍであり、より好ましくは０．５〜３．０ｍｍである。上記範囲より薄いと、押出成形で賦形しても自立する成形品が得られず、上記範囲より厚いと、加熱に時間がかかったり、成形が困難となるので好ましくない。本発明のシートの平均気泡径は、５０μｍ〜１ｍｍが好ましく、５０〜７００μｍがより好ましい。化学発泡剤によるポリカーボネート樹脂の発泡成形では平均気泡径が５０μｍ未満の均一な気泡とすることは難しく、１ｍｍを超えると、成形体の強度が低下したり、成形体表面が荒れるため成形体の厚み精度が低下する。成形体の発泡倍率としては、１．０５〜２５倍が好ましく、１．１〜１０倍がより好ましい。発泡倍率が、上記範囲より小さいと、光反射率の改善効果が少なく、上記範囲より大きいと、機械特性や寸法安定性が低下するので好ましくない。

以下に実施例において本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［反射率測定方法］
樹脂シートの全反射率及び拡散反射率は、株式会社島津製作所製の自記分光光度計「ＵＶ−２４５０」に同社製の積分球付属装置「ＩＳＲ−２２００」を装着して測定した。全反射率は入射角８°、拡散反射率は入射角０°の測定条件にて波長５５０ｎｍにてそれぞれ測定した。なお、これらの測定値はＢａＳＯ₄白板を１００％としたときの値を示した。

実施例１
三菱エンジニアプラスチックス株式会社製のポリカーボネート樹脂（商品名「ユーピロンＳ−３０００」）と、石原産業株式会社製の酸化チタン（商品名「タイペークＰＣ−３」）から、酸化チタン１２重量％を含有するポリカーボネート樹脂組成物のペレットを作成した。このペレット１００重量部に、炭酸水素ナトリウム０．０５重量部、クエン酸ナトリウム０．０５重量部および炭酸リチウム０．０１重量部を添加して、単軸押出機にてシリンダー温度２７０〜２９０℃にて溶融混合、発泡成形した。押出機先端に設けたダイスより押出した後、シーティングを行い成形体を作製した。結果を表１に示す。

実施例２
実施例１で示した炭酸水素ナトリウム、クエン酸ナトリウムおよび炭酸リチウムの添加量をそれぞれ０．１０重量部、０．１０重量部および０．０２重量部に変更した以外は実施例１と同様に実施した。結果を表１に示す。

実施例３
化学発泡剤としてクエン酸亜鉛０．２０重量部に変更した以外は実施例２と同様に実施した。結果を表１に示す。

実施例４
気泡核剤として炭酸リチウムを用いなかった以外は実施例１と同様に実施した。結果を表１に示す。

実施例５
気泡核剤としてシリカに変更した以外は、実施例２と同様に実施した。結果を表１に示す。

実施例６
気泡核剤としてタルクに変更した以外は、実施例２と同様に実施した。結果を表１に示す。

比較例１
実施例１の酸化チタンを１２重量％含有するポリカーボネート樹脂組成物を単軸押出機にてシリンダー温度２７０〜２９０℃にて溶融し、押出機先端に設けたダイスより押出した後、シーティングを行い成形体を作成した。結果を表１に示す。

実施例７
三菱エンジニアプラスチックス株式会社製のポリカーボネート樹脂（商品名「ユーピロンＳ−３０００」）と、石原産業株式会社製の酸化チタン（商品名「タイペークＰＣ−３」）から、酸化チタン１２重量％を含有するポリカーボネート樹脂組成物のペレットを作成した。このペレット１００重量部に、化学発泡剤として、１０％ポリスチレンマスターバッチ（炭酸水素ナトリウム５重量％とクエン酸ナトリウム５重量％含有）２重量部を添加し、射出成形機にて、シリンダー温度２５０〜２６０℃にて溶融混合し、金型温度８０℃にてショートショット法により発泡成形し、厚さ６ｍｍの成形体を作成した。結果を表２に示す。

実施例８
気泡核剤として、４％ポリスチレンマスターバッチ（炭酸リチウム４重量％含有）０．５重量部をさらに添加した以外は実施例７と同様に実施した。結果を表２に示す。

実施例９
化学発泡剤として、炭酸水素ナトリウム０．１０重量部およびクエン酸ナトリウム０．１０重量部をドライブレンド添加した以外は実施例７と同様に実施した。結果を表２に示す。

実施例１０
実施例９で示した組成に、さらに気泡核剤として炭酸リチウム０．０２重量部を用いた以外は実施例９と同様に実施した。結果を表２に示す。

比較例２
実施例７の酸化チタンを１２重量％含有するポリカーボネート樹脂組成物を射出成形機にてシリンダー温度２５０〜２６０℃にて溶融混合し、金型温度８０℃にてショートショット法により発泡成形し、厚さ６ｍｍの成形体を作成した。結果を表２に示す。

Claims

（Ａ）ポリカーボネート樹脂９９〜７０重量％と、（Ｂ）酸化チタン１〜３０重量％からなる樹脂組成物１００重量部に対し、（Ｃ）化学発泡剤０．０１〜１０重量部を配合されてなる光反射用ポリカーボネート樹脂組成物であって、前記（Ｃ）化学発泡剤として有機カルボン酸塩を含む光反射用ポリカーボネート樹脂組成物。
樹脂組成物が、（Ａ）ポリカーボネート樹脂が９７〜８０重量％と、（Ｂ）酸化チタン３〜２０重量％からなる樹脂組成物である請求項１記載の光反射用ポリカーボネート樹脂組成物。
（Ｄ）気泡核剤を、（Ｃ）化学発泡剤に対して１〜１００重量％配合された請求項１記載の光反射用ポリカーボネート樹脂組成物。
（Ｃ）化学発泡剤として炭酸水素塩を含むことを特徴とする請求項１記載の光反射用ポリカーボネート樹脂組成物。
有機カルボン酸塩が、クエン酸ナトリウムまたはクエン酸亜鉛である請求項１記載の光反射用ポリカーボネート樹脂組成物。
（Ｄ）気泡核剤が、炭酸リチウム、シリカ、タルクおよびステアリン酸塩からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項３記載の光反射用ポリカーボネート樹脂組成物。
（Ｃ）化学発泡剤が、化学発泡剤を０．１〜９０重量％含有した熱可塑性樹脂マスターバッチである請求項１記載の光反射用ポリカーボネート樹脂組成物。
（Ｄ）気泡核剤が、気泡核剤を０．１〜９０重量％含有した熱可塑性樹脂マスターバッチである請求項３記載の光反射用ポリカーボネート樹脂組成物。
（Ｃ）化学発泡剤および（Ｄ）気泡核剤が、化学発泡剤と気泡核剤の混合物として０．１〜９０重量％含有した熱可塑性樹脂マスターバッチである請求項８記載の光反射用ポリカーボネート樹脂。
請求項１の光反射用ポリカーボネート樹脂組成物を発泡成形させてなる光反射用樹脂成形体。
全光線反射率が９５％以上でありかつ拡散反射率が９５％以上であることを特徴とする請求項１０記載の光反射用樹脂成形体。