JP5370999B2 - 照明カバー - Google Patents

Description

本発明は、照明器具、とりわけＬＥＤランプ管に使用される照明カバーに関する。

照明器具や表示灯、蛍光管などの照明カバーには、光量を落とさないように透明性の高い材料が求められ、同時に照明光源が透けて見えると裸眼では眩しく感じられるため光量を落とさずに光源が透けて見えない材料が求められている。

従来から、照明カバーには、すりガラスや乳白状の透明合成樹脂が使用されてきたが、前者は割れやすいという取扱上の問題および重量が比較的重いという問題があり、この改良のために後者の合成樹脂製照明カバーも使用されている。また、近年、高輝度白色ＬＥＤの登場によって、ＬＥＤ照明器具の開発が加速されている。ＬＥＤ照明器具は、ＬＥＤ光源の有する高輝度、長寿命、省エネルギーといった特徴から次世代の照明器具として大いに期待されている。

しかしながら、ＬＥＤ光源は高指向性であることから眩しさを緩和することが特に必要であり、そのためＬＥＤ光源用の照明カバーにおいては高い透明性を有するだけではなく、光源が透けて見えない性質（以下、光源透過防止性という場合がある。）が特に優れることが求められている。

このような性能を併せ持つ照明カバー用の合成樹脂として、透明性、耐衝撃性、耐熱性が優れることからポリカーボネート樹脂が注目されている。ポリカーボネート樹脂に光源透過防止性を付与するために、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化ケイ素、酸化チタン等の光拡散剤を添加混合する方法（特公昭５７−２４８１６号公報）が提案されているが、これらの化学物質は塩基的な化学特性を有するためポリカーボネート樹脂の不安定化をもたらす場合があり、特に成形加工等の熱履歴を受けた際に着色（黄変）したり、分子量が低下する等といった問題が生じることがあった。

この解決のため、炭酸カルシウムとポリオルガノ水素シロキサンを併用して配合することにより成形時の分子量低下や黄変を抑制する方法（特開２０００−１６９６９５号公報）が提案されているが、炭酸カルシウムはその結晶構造がキュービック状であるため光を散乱させるには充分な効果が得られないといった問題があった。

ポリカーボネート樹脂に使用可能な球状の拡散剤を用いる方法としては、ポリカーボネート樹脂と屈折率の異なるアクリル系の微粒子を添加する方法（特開昭６３−１３７９１１号公報、特開平１０−４６０１８号公報）が提案されているが、いずれもポリカーボネート樹脂の内部で光を散乱させる方法であり、充分な透明性および光源透過防止性を有するものではなかった。このポリカーボネート樹脂内部で光を散乱させる技術では、光源透過防止性を向上させると透明性が低下するといった欠点があり、透明性と光源透過防止性の両方の光学特性を高める事はできなかった。

特公昭５７−２４８１６号公報 特開２０００−１６９６９５号公報 特開昭６３−１３７９１１号公報 特開平１０−４６０１８号公報

本発明は、前述の諸問題、すなわち高い透明性を有し、かつ優れた光源透過防止性を有するポリカーボネート樹脂製の照明カバー、とりわけＬＥＤ光源に適した照明カバーを提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、ポリカーボネート樹脂にポリスチレン系粒子と従来の拡散剤とを併用することにより、ポリカーボネート樹脂内部での光の散乱に加えて、ポリカーボネート樹脂表面での光の散乱も付与し、高い透明性を維持しながら優れた光源透過防止性を有する照明カバーが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、ポリカーボネート樹脂（Ａ）１００重量部、平均粒子径が８〜２０μｍのポリスチレン系粒子（Ｂ）０．１〜１５重量部および光拡散剤（Ｃ）０．００１〜６．０重量部からなるポリカーボネート樹脂組成物であって、該ポリスチレン系粒子（Ｂ）の屈折率が、１．５８〜１．６０であり、該ポリスチレン系粒子（Ｂ）が、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体を主成分とするポリスチレン系樹脂であり、光拡散剤（Ｃ）が、アクリル系光拡散剤であるポリカーボネート樹脂組成物を成形してなることを特徴とする照明カバーを提供するものである。

本発明の照明カバーは、ポリカーボネート樹脂の優れた透明性を損なうことなく高い透明性を維持し、かつ優れた光源透過防止性が得られるため、照明灯、表示灯、蛍光管、採光用ドーム、トップライト、アーケード、道路側壁版等の照明器具の照明カバーとして好適に使用できる。とりわけ、高輝度と高指向性に特徴のあるＬＥＤ光源を有する照明器具の照明カバーに好適に用いられる。

本発明にて使用されるポリカーボネート樹脂（Ａ）とは、種々のジヒドロキシジアリール化合物とホスゲンとを反応させるホスゲン法、またはジヒドロキシジアリール化合物とジフェニルカーボネートなどの炭酸エステルとを反応させるエステル交換法によって得られる重合体であり、代表的なものとしては、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン（ビスフェノールＡ）から製造されたポリカーボネート樹脂が挙げられる。

上記ジヒドロキシジアリール化合物としては、ビスフェノールＡの他に、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、ビス（４−ヒドロキシフェニル）フェニルメタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル−３−メチルフェニル）プロパン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−３−第三ブチルフェニル）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−ジブロモフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジクロロフェニル）プロパンのようなビス（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）シクロヘキサンのようなビス（ヒドロキシアリール）シクロアルカン類、４，４′−ジヒドロキシジフェニルエーテル、４，４′−ジヒドロキシ−３，３′−ジメチルジフェニルエーテルのようなジヒドロキシジ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のような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のような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のようなジヒドロキシジアリールスルホン類等が挙げられる。これらは、単独または２種類以上混合して使用される。これらの他に、ピペラジン、ジピペリジルハイドロキノン、レゾルシン、４，４′−ジヒドロキシジフェニル等を混合して使用してもよい。

さらに、上記のジヒドロキシアリール化合物と以下に示すような３価以上のフェノール化合物を混合使用してもよい。３価以上のフェノールとしてはフロログルシン、４，６−ジメチル−２，４，６−トリ−（４−ヒドロキシフェニル）−ヘプテン、２，４，６−ジメチル−２，４，６−トリ−（４−ヒドロキシフェニル）−ヘプタン、１，３，５−トリ−（４−ヒドロキシフェニル）−ベンゾール、１，１，１−トリ−（４−ヒドロキシフェニル）−エタンおよび２，２−ビス−［４，４−（４，４′−ジヒドロキシジフェニル）−シクロヘキシル］−プロパンなどが挙げられる。

ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量は、通常１００００〜１０００００、好ましくは１５０００〜３５０００、さらに好ましくは１７０００〜２８０００である。かかるポリカーボネート樹脂を製造するに際し、分子量調節剤、触媒等を必要に応じて使用することができる。

本発明にて使用されるポリスチレン系粒子（Ｂ）は、スチレン重合体またはスチレン共重合体の粒子があげられる。なかでもスチレン−ジビニルベンゼン共重合体を主成分とする粒子が好適に用いられ、松浦社製ファインパールＰＢ−３０１１Ｅまたは積水化成品工業社製テクポリマーＳＢＸとして入手可能である。

ポリスチレン系粒子（Ｂ）の平均粒子径は、５〜３０μｍである。平均粒子径が５μｍ未満では得られた照明カバーの表面状態が平滑性を維持することから光の散乱が充分には得られず光源透過防止性に劣り、また３０μｍを超えると照明カバーの表面状態が荒くなり過ぎ、表面状態が平滑に近づくため光が直進し透過してしまうことから光の散乱が低下して光源透過防止性に劣るので好ましくない。より好ましい平均粒子径は、８〜２０μｍの範囲である。

ポリスチレン系粒子（Ｂ）の屈折率は、１．５８〜１．６０の範囲が好ましい。ポリカーボネート樹脂（Ａ）の屈折率が１．５８〜１．５９であることから、より近い屈折率である事が望ましい。ポリスチレン系粒子（Ｂ）の屈折率が１．５８未満では、ヘーズが発生して透過率が低下する場合がある。また、１．６０を超えると、ヘーズが発生して透過率が低下する場合がある。より好ましくは１．５８５〜１．５９５の範囲である。

ポリスチレン系粒子（Ｂ）配合量は、ポリカーボネート樹脂（Ａ）１００重量部あたり、０．１〜１５重量部である。配合量が０．１重量部未満では充分な光の散乱が得られず光源透過防止性に劣るので好ましくない。一方、１５重量部を超えると透過率が著しく低くなり好ましくない。より好ましくは、１〜８重量部の範囲である。

本発明にて使用される光拡散剤（Ｃ）としては、ポリカーボネート樹脂（Ａ）の内部で光を散乱させる従来からの光拡散剤であれば特に制限されるものではないが、特に球状の形態を示すものが好適に用いられる。球状の形態を示す光拡散剤としてはシリコーン系やアクリル系の光拡散剤等が挙げられる。とりわけ、光の透過性が要求される照明カバーの用途においてはアクリル系光拡散剤が好適に使用できる。
シリコーン系光拡散剤としてはモーメンティブジャパン社製トスパール１２０Ｓ、また、アクリル系光拡散剤としてはガンツ化成社製ガンツパールＧＭ０４４９Ｓおよび総研化学社製ケミスノーＫＭＲ−３ＴＡが商業的に入手可能である。

光拡散剤（Ｃ）の配合量は、ポリカーボネート樹脂（Ａ）１００重量部あたり、０．００１〜６．０重量部である。配合量が０．００１重量部未満ではポリカーボネート樹脂（Ａ）の内部での光の散乱が充分に得られず光源透過防止性に劣り、また６．０重量部を超えると透過率が著しく低くなり好ましくない。より好ましくは、０．００５〜５．０重量部、さらに好ましくは０．０３〜４．０重量部の範囲である。

本発明の照明カバーに用いられるポリカーボネート樹脂組成物において、実用上、光の散乱特性以外に要求される性能により、公知の各種添加剤、ポリマーなどを必要に応じて添加することができる。例えば、長期間、光に暴露された際の樹脂成形品の変色を抑制するために、ヒンダードアミン系の耐光安定剤を、さらに、鮮やかな色調を得るために、ベンゾオキサゾール系の蛍光増白剤およびこれらを併用して添加してもよい。

また、上記ポリカーボネート樹脂組成物には、上記以外の公知の添加剤、例えばフェノール系またはリン系熱安定剤［２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール、２−（１−メチルシクロヘキシル）−４，６−ジメチルフェノール、４，４′−チオビス−（６−ｔ−ブチル−３−メチルフェノール）、２，２−メチレンビス−（４−エチル−６−ｔ−メチルフェノール）、ｎ−オクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）フォスファイト、４，４′−ビフェニレンジホスフィン酸テトラキス−（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）等］、滑剤［パラフィンワックス、ｎ−ブチルステアレート、合成蜜蝋、天然蜜蝋、グリセリンモノエステル、モンタン酸ワックス、ポリエチレンワックス、ペンタエリスリトールテトラステアレート等］、着色剤［例えば酸化チタン、カーボンブラック、染料］、充填剤［炭酸カルシウム、クレー、シリカ、ガラス繊維、ガラス球、ガラスフレーク、カーボン繊維、タルク、マイカ、各種ウィスカー類等］、流動性改良剤、展着剤［エポキシ化大豆油、流動パラフィン等］、さらには他の熱可塑性樹脂や各種耐衝撃改良剤（ポリブタジエン、ポリアクリル酸エステル、エチレン・プロピレン系ゴム等のゴムに、メタアクリル酸エステル、スチレン、アクリロニトリル等の化合物をグラフト重合してなるゴム強化樹脂等が例示される。）を必要に応じて添加することができる。

上記ポリカーボネート樹脂組成物を得るための実施の形態および順序には何ら制限はない。例えば、ポリカーボネート樹脂（Ａ）、ポリスチレン系粒子（Ｂ）および光拡散剤（Ｃ）を任意の配合量で計量し、タンブラー、リボブレンダー、高速ミキサー等により一括混合した後、混合物を通常の単軸押出機または２軸押出機を用いて溶融混練し、ペレット化させる方法、あるいは、個々の成分を一部または全てを別々に計量し、複数の供給装置から押出機内へ投入し、溶融混合する方法、さらには、（Ａ）と（Ｃ）および／または（Ｂ）とを高濃度に配合し、一旦溶融混合してペレット化し、マスターバッチとした後、当該マスターバッチとポリカーボネート樹脂（Ａ）を所望の比率により混合することもできる。そして、これらの成分を溶融混合する際の、押出機へ投入する位置、押出温度、スクリュウ回転数、供給量など、状況に応じて任意の条件が選択され、ペレット化することができる。

本発明の照明カバーを得る方法としては、一般に熱可塑性樹脂を成形加工する方法ではあれば特に制限されるものではなく、射出成形、シート押出成形、異型押出成形などが挙げられる。射出成形やシート押出では金型表面やロール面の転写により成形品の表面を制御する事も可能であるが、金型面やロール面の精密な加工が必要となる。しかしながら、本発明の照明カバーでは、一般の鏡面金型や鏡面ロールでも表面の散乱が得られるため、効率的に成形できるという特徴がある。とりわけ、異型押出成形の加工では成形品の表面と異型押出用の金型が垂直となるので、成形品表面で光の散乱が得やすく、本発明の照明カバーを得る方法として推奨される。

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。尚、特に断りのない限り、実施例中の「％」、「部」はそれぞれ重量基準に基づく。

使用した原材料は以下のとおりである。
ポリカーボネート樹脂（Ａ）：
住友ダウ社製 カリバー２００−１３
（粘度平均分子量：２１５００、以下ＰＣと略記）
ポリスチレン系粒子（Ｂ）：
積水化成品工業社製 ＳＢＸ−１２
スチレン−ジビニルベンゼン共重合体：平均粒子径１２μｍ、屈折率１．５９
（以下、ＰＳ系粒子Ａと略記）
積水化成品工業社製 ＳＢＸ−４
スチレン−ジビニルベンゼン共重合体：平均粒子径４μｍ、屈折率１．５９
（以下、ＰＳ系粒子Ｂと略記）
積水化成品工業社製 ＳＭＸ−５０
スチレン−アクリル−ジビニルベンゼン共重合体：平均粒子径５０μｍ、
屈折率１．５６ （以下、ＰＳ系粒子Ｃと略記）
光拡散剤（Ｃ）：
ガンツ化成社製 ＧＭ−０４４９Ｓ
ポリメタクリル酸エステル：平均粒径４μｍ
（以下、光拡散剤と略記）

（ポリカーボネート樹脂組成物の作成）
前述の各種原料を表１〜２に示す配合比率にて、それぞれタンブラーに投入し、１０分間乾式混合した後、２軸押出機（日本製鋼所社製ＴＥＸ３０α（Ｌ／Ｄ＝４２、Φ＝３０ｍｍ））を用いて、溶融温度２６０℃にて混錬し、ペレットを得た。

（試験片の作成）
得られたペレットを用いて２９０℃の条件下、射出成形機（日本製鋼所製Ｊ１００ＥＩＩ−Ｐ）にて幅５０ｍｍ×長さ９０ｍｍ３段プレート状試験片（厚み３ｍｍ部分：長さ３５ｍｍ／厚み２ｍｍ部分：長さ３０ｍｍ／厚み１ｍｍ部分：長さ２５ｍｍ）を作成した。

（試験片の評価方法）
１．全光線透過率：
得られた試験片を用いて、ＪＩＳ Ｋ７３６１に準拠して全光線透過率を測定した。厚み１ｍｍで６５％以上を合格とした。
２．ヘーズ：
得られた試験片を用いて、ＪＩＳ Ｋ７１３６に準拠してヘーズを測定した。厚み１ｍｍで７５％以上を合格とした。
３．光拡散反射率：
得られた試験片を分光光度計（ＨＩＴＡＣＨＩ社製 Ｕ−４１００形分光光度計） を用いてＤ６５光源で３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長範囲において５ｎｍ間隔で光拡散反射率を測定して平均値を求めた。測定に際しては積分球の側面の試料ホルダーを使用して試験片の裏側から白色板にて固定して測定を行った。光拡散反射率は、光源透過防止性を表す尺度であり、厚み１ｍｍで７０％以上を合格とした。

表１で示したとおり、ポリカーボネート樹脂組成物が本発明の要件を満足する場合（実施例１〜７）、照明カバーにて必要とされる透過率、ヘーズおよび光拡散反射率の諸性能は全て要求されるレベルを満足していた。

一方、表２に示すとおり、本発明の構成を満足しない場合には、いずれの場合も何らかの欠点を有していた。
比較例１は、ポリスチレン系粒子（Ｂ）が配合されない場合であり、光拡散反射率とヘーズ劣る結果となった。
比較例２は、ポリスチレン系粒子（Ｂ）の配合量が規定量より少ない場合であり、ヘーズと光拡散反射率が劣る結果となった。
比較例３は、ポリスチレン系粒子（Ｂ）の配合量が規定量より多い場合であり、透過率が劣る結果となった。
比較例４は、ポリスチレン系粒子（Ｂ）の平均粒子径が規定より小さい場合であり、
ヘーズと光拡散反射率が劣る結果となった。
比較例４は、ポリスチレン系粒子（Ｂ）の平均粒子径が規定より大きい場合であり、
ヘーズと光拡散反射率が劣る結果となった。
比較例６は、光拡散剤の配合量が規定量より少ない場合であり、ヘーズおよび光拡散反射率が劣る結果となった。
比較例７は、光拡散剤の配合量が規定量より多い場合であり、透過率と光拡散反射率が劣る結果となった。

Claims (4)

1. ポリカーボネート樹脂（Ａ）１００重量部、平均粒子径が８〜２０μｍのポリスチレン系粒子（Ｂ）０．１〜１５重量部および光拡散剤（Ｃ）０．００１〜６．０重量部からなるポリカーボネート樹脂組成物であって、該ポリスチレン系粒子（Ｂ）の屈折率が、１．５８〜１．６０であり、該ポリスチレン系粒子（Ｂ）が、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体を主成分とするポリスチレン系樹脂であり、光拡散剤（Ｃ）が、アクリル系光拡散剤であるポリカーボネート樹脂組成物を成形してなることを特徴とする照明カバー。
2. ポリスチレン系粒子（Ｂ）の配合量が１．０〜８．０重量部であり、かつ光拡散剤（Ｃ）の配合量が０．０３〜４．０重量部（それぞれ、ポリカーボネート樹脂（Ａ）１００重量部あたり）であることを特徴とする請求項１に記載の照明カバー。
3. 照明カバーが、ＬＥＤ光源を用いる照明器具用の照明カバーであることを特徴とする請求項１または請求項２の何れかに記載の照明カバー。
4. ＬＥＤ光源を用いる照明器具が、ＬＥＤランプ管であることを特徴とする請求項３に記載の照明カバー。