JP5508071B2 - 照明機器反射部材用フィルム - Google Patents
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Description
このため、LED光源自体の発光効率は向上しているものの、照明機器全体としての性能である照度は不十分である。そして、特定の波長の反射率を向上させ、特定の色合いを出すための反射フィルムは無かった。
少なくとも一方の面に蛍光体を4〜40重量%含有する塗布層としての蛍光体含有層を備えるか、または、上記熱可塑性芳香族ポリエステルフィルム中に蛍光体を2〜20重量%含有し、
波長380nm〜780nmの範囲における光線反射率の最大値と最小値との差が10%以上であることを特徴とする、屋内または屋外の照明に用いる照明機器反射部材用フィルムである。
本発明の照明機器反射部材用フィルムは、微細なボイドを含有する熱可塑性樹脂フィルムからなる。
フィルムに用いられる熱可塑性樹脂としては、高熱や高湿度での形状安定性、製膜のしやすさの観点から、熱可塑性芳香族ポリエステルが好ましい。熱可塑性芳香族ポリエステルとしては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレートを用いることができる。熱可塑性芳香族ポリエステルには共重合成分が共重合されていてもよい。共重合成分の割合は、例えば20モル%以下の割合である。
本発明における熱可塑性樹脂フィルム中のボイドの含有量は、ボイド体積率で40〜70%、好ましくは45〜65%、さらに好ましくは50〜60%の範囲である。ボイド体積率は、熱可塑性樹脂フィルムにおいてボイドが占める空間の割合であり、これが40%未満であると高い輝度を得ることができない。他方、70%を超えると製膜性が劣り、高い生産性でフィルムを製造することができない。
熱可塑性樹脂中に微細なボイドを形成するために含有させる非相溶物質は、フィルムの熱可塑性樹脂と非相溶な物質であればよく、例えば、非相溶樹脂、無機粒子を用いることができる。
ボイドを形成する物質として非相溶樹脂を用いる場合、非相溶樹脂としては、例えばポリオレフィン、ポリスチレン、具体的には、例えばポリ−3−メチルブテン−1、ポリ−4−メチルペンテン−1、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニル−t−ブタン、1,4−トランス−ポリ−2,3−ジメチルブタジエン、ポリビニルシクロヘキサン、ポリスチレン、ポリフルオロスチレン、セルロースアセテートセルロースプロピオネート、ポリクロロトリフルオロエチレンを用いることができ、特に好ましくはポリプロピレン、ポリメチルペンテンを用いる。これらポリプロピレン、ポリメチルペンテンは、樹脂自体が高透明であるため、光の吸収を抑えて反射率を向上させることができ最適である。
ボイドを形成する物質として無機粒子を用いる場合、高い反射性能を得る観点から白色顔料を用いることが好ましい。この白色顔料として、例えば、酸化チタン、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、二酸化珪素の粒子を用いることができ、好ましくは硫酸バリウム粒子を用いる。硫酸バリウム粒子は、板状、球状いずれの形状をとる粒子であってもよい。硫酸バリウム粒子を用いることで特に良好な反射率を得ることができる。
本発明の照明機器反射部材用フィルムは、波長380nm〜780nmの範囲における光線反射率の最大値と最小値との差が5%以上、好ましくは7%以上、さらに好ましくは10%以上、特に好ましくは20%である。5%未満であると、照明機器反射部材として用いたときに、特定の色合いを強めた照明用に適した反射光を得ることができない。
本発明の照明機器反射部材用フィルムの光線反射率は、波長380nm〜780nmの範囲における平均光線反射率として、例えば96%以上、好ましくは97%以上である。
光線反射率の最大値と最小値との差を5%以上とするために、また、高い輝度を得るために、本発明の照明機器反射部材用フィルムは、上記熱可塑性樹脂フィルムの少なくとも一方の面に蛍光体含有層を備えるか、熱可塑性樹脂フィルム中に蛍光体を含有することが好ましい。
本発明における蛍光体は、無機物質、有機物質のいずれでもよい。
上記の励起波長および発光波長の要件を満足する無機蛍光体として、岩塩型結晶構造をもつアルカリ土類金属硫化物、例えば硫化亜鉛(ZnS)、硫化ストロンチウム(SrS)、酸化イットリウム(Y2O2)を母体とし、賦活剤としてユウロピウム(Eu)や銅(Cu)を含有する蛍光体を用いることができる。また、バリウム・マグネシウム・アルミニウム複合酸化物(Ba3MgAl10O17)を母体とし、賦活剤としてユウロピウム(Eu)やマンガン(Mn)を含有する蛍光体を用いることができる。また、リン酸ランタン(LaPO4)を母体として、賦活剤としてCe、Tbを含有する蛍光体を用いることができる。)
上記の励起波長および発光波長の要件を満足する有機蛍光体として、スチルベン系、ジスチルベン系、ベンゾオキサゾール系、スチリル・オキサゾール系、ピレン・オキサゾール系、クマリン系、イミダゾール系、ベンゾイミダゾール系、ピラゾリン系、アミノクマリン系、ジスチリル−ビフェニル系、ナフタルイミド系化合物を例示することができる。中でも耐久性と輝度向上の観点から、イーストブライト OB−1(イーストマン社製:ベンゾオキサゾール系)、Uvitex−OB(チバガイギー社製:スチリル・オキサゾール系)、ルモゲングリーン850(BASF社製:ナフタルイミド系)が好ましい。
上記熱可塑性樹脂フィルムに蛍光体含有層を設ける場合、蛍光体含有層は、塗布層として設けることが好ましい。この場合、紫外線により蛍光体が分解されるとフィルムが黄変する可能性がある。このため、蛍光体としては、有機蛍光体より紫外線により分解されずらい無機蛍光体が好ましい。
塗布層は蛍光体を例えば4〜40重量%、好ましくは5〜35重量%含有する。含有量が4重量%未満であると高い照度を得ることができない。他方、40重量%を越えると塗布層中の蛍光体の分散が困難となり、均一な塗布層を得ることができず、またフィルム製膜の際の延伸性も悪くなることがあり好ましくない。
塗布層には、紫外線吸収剤を含有させてもよい。紫外線吸収剤として、例えばベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、トリアジン系、シアノアクリレート系、サリチル酸系、ベンゾエート系、蓚酸アニリド系、ゾルゲルなどの無機系の紫外線吸収剤を用いることができる。またこれらの紫外線吸収剤を共重合成分として含む高分子を用いてもよい。さらに、ヒンダードアミン系の光安定剤してもよい。
以下、本発明の照明機器反射部材用フィルムを製造する方法を説明する。
ボイドを含有する熱可塑性樹脂フィルムは、熱可塑性樹脂に、該熱可塑性樹脂に対する非相溶物質を含有させた組成物を熱可塑性樹脂の融点以上の温度で溶融してダイからシート状に押し出し、これを熱可塑性樹脂のガラス転移温度以下の温度の冷却ドラム上で冷却固化して熱可塑性樹脂シートとし、このシートをガラス転移温度以上の温度で一軸または二軸延伸することで製造することができる。延伸倍率は、二軸延伸の場合、縦横方向ともに例えば2〜4倍であり、一軸延伸の場合、例えば3〜10倍である。延伸の際に、熱可塑性樹脂と非相溶物質との界面が剥離して微細なボイドが形成される。
塗布層を熱可塑性樹脂フィルムのうえに直接設ける場合、インラインコーティング法、オフラインコーティング法のいずれで塗布してもよい。
(1)フィルム厚み
フィルムサンプルをエレクトリックマイクロメーター(アンリツ製 K−402B)にて、10点厚みを測定し、平均値をフィルムの厚みとした。
フィルムサンプルを三角形に切り出し、包埋カプセルに固定後、エポキシ樹脂にて包埋した。そして、包埋されたサンプルをミクロトーム(ULTRACUT−S)で縦方向に平行な断面を薄膜切片にした後、光学顕微鏡を用いて観察撮影し、写真から各層の厚み比を測定し、フィルム全体の厚みから計算して、各層の厚みを求めた。
分光光度計(島津製作所製UV−3101PC)に積分球を取り付け、BaSO4白板を100%としたときのフィルムの光線反射率を波長380〜780nmの領域にわたり1nmピッチにて測定し、この波長領域における光線反射率の平均値を算出してフィルムの光線反射率とした。また、この波長領域の光線反射率の最大値と最小値との差を求めた。なお、フィルムの一方の面を構成する層のみが蛍光体を含む場合、光線反射率の測定は、その面を対象に行った。
縦方向および横方向に延伸して二軸延伸フィルムを製膜したときの製膜の安定性を観察し、下記基準で評価した。
○: 1時間以上安定に製膜できる。
×: 1時間以内に切断が発生し、安定な製膜ができない。
高圧水銀ランプ(ハリソン東芝ライティング製「トスキュア401」 ガラスフィルタ付き)による光照射(放射照度18mW/cm2)を50時間行う前後でのフィルムの色変化評価した。
初期のフィルム色相(L1 *、a1 *、b1 *)と、光照射後のフィルム色相(L2 *、a2 *、b2 *)とを、色差計(日本電色工業製SZS−Σ90 COLOR MEASURING SYSTEM)にて測定し、下記式で表される色相変化dE*を算出し、下記の基準で評価した。なお、光照射と測定は、蛍光体を含む層のある面から行った。
dE*
={(L1 *−L2*)2+(a1 *−a2 *)2+(b1 *−b2 *)2}1/2
◎: dE* ≦ 5
○: 5 < dE* ≦ 10
△: 10 < dE* ≦ 15
×: 15 < dE*
三菱電機社製LED照明AKLD1000WNを、25℃、50%RHに整えられた室内で点灯させ、光源から50cm離れた位置にて真正面の照度をSanwa電気計器社製照度計LX2にて測定した。この際の75lxであった。次に、LED照明AKLD1000WNの本体、枠(アルミ板+白色塗装)とプラスチック反射板の部分とを、サンプルフィルムで全て置き換え、同様に照度を測定し、下記の式でサンプルフィルムでの相対照度を求めた。なお、オリジナル照度は、LED照明AKLD1000WNの照度である。
相対照度=100×(サンプルフィルムでの照度)/(オリジナル照度)
色度
(x,y)についても照度と同様にして、輝度計(トプコン社BM−7)を用いて測定した。測定した色度を用いて、下記の式を用いて基準色との差異である色度差を算出した。
Δx=基準座標(x=0.300)−測定座標(x)
Δy=基準座標(y=0.310)−測定座標(y)
Δxy=(Δx2+Δy2)(1/2)
ボイド体積率は、フィルムの単位体積中に含まれるボイドの体積の割合である。ボイド含有層のポリエチレンテレフタレートの密度および配合割合、硫酸バリウム粒子の密度および配合比率、ならびにボイド含有層の実密度から算出した。
ボイド含有層の実密度は、フィルムからボイド含有層のみを分離し、下記式でボイド含有層の単位体積あたりの重量として算出した。
実密度=ボイド含有層の重量/ボイド含有層の体積
なお、ポリエチレンテレフタレート(2軸延伸後)の密度を1.39g/cm3、硫酸バリウム 粒子の密度を4.5g/cm3とした。ボイド含有層の体積は、フィルムから1cm×3cmの大きさでボイド含有層サンプルを切り出し、このサンプルの厚みをエレクトリックマイクロメーター(アンリツ製 K−402B)にて10点測定しその平均値を厚みとしてサンプルの体積を算出した。他方、ボイド含有層の重量は、サンプルを電子天秤にて秤量した。
粒度分布計(堀場製作所製LA−950)にて、粒子の粒度分布を求め、d50での粒子径を平均粒径とした。
テレフタル酸ジメチル132重量部、イソフタル酸ジメチル18重量部(ポリエステルの酸成分に対して12モル%)、エチレングリコール96重量部、ジエチレングリコール3.0重量部、酢酸マンガン0.05重量部、酢酸リチウム0.012重量部を精留塔、留出コンデンサを備えたフラスコに仕込み、撹拌しながら150〜235℃に加熱しメタノールを留出させエステル交換反応を行った。メタノールが留出した後、リン酸トリメチル0.03重量部、二酸化ゲルマニウム0.04重量部を添加し、反応物を反応器に移した。ついで撹拌しながら反応器内を徐々に0.5mmHgまで減圧するとともに290℃まで昇温して重縮合反応を行い、共重合ポリエステルを得た。得られた共重合ポリエステルのジエチレングリコール成分量は2.5重量%、ゲルマニウム元素含有量は50ppm、リチウム元素含有量は5ppmであった。この共重合ポリエステルをボイド含有層(層A)の原料として用い、平均粒子径1.0μmの硫酸バリウム粒子をボイド形成用の非相溶物質として用い、樹脂組成物の合計重量を基準に48重量%添加したマスターバッチを用意した。
上述の硫酸バリウム粒子を48重量%含有するマスターバッチと、硫酸バリウム粒子を添加していない上記共重合ポリエステルを用い、硫酸バリウム粒子の含有量が5重量%となるように希釈して、ボイド含有層(層B)の原料として用いた。
得られた二軸延伸熱可塑性樹脂フィルムのうえの層A側に、塗剤を乾燥後の厚みが10μmになるように塗布し、120℃で2分間、熱風で乾燥して、蛍光体含有塗布層を備える照明機器反射部材用フィルムを得た。
なお、塗剤は、バインダーの“ユーダブルS2740”(日本触媒製)、イソシアネート系架橋剤の“コロネートHL”(日本ポリウレタン製)、無機蛍光体の“2210”(三菱化学社製)を酢酸ブチル中に分散含有させた塗液(塗液固形分濃度が45重量%)を用いた。なお、塗膜の固化後の固形分重量比は、バインダー/イソシアネート架橋剤/無機蛍光体=85/11/4の割合であった。評価結果を表1に示す。
バインダーとイソシアネート架橋剤との固形分重量比を比較例11の割合(85/11)に保ち、蛍光体の種類および量を表1に示す組成に変更した以外は、比較例11同様にして、照明機器反射部材用フィルムを得た。評価結果を表1に示す。
層Aに硫酸バリウム48重量%および蛍光体20重量%を配合する以外は比較例11と同様にして、層A/層Bからなる2層積層熱可塑性樹脂フィルムを作成した。このフィルムにハ塗布層を設けなかった。評価結果を表1に示す。なお、蛍光体の配合は、層Aの押出機のフィード口から供給することで行った。評価結果を表1に示す。
フィルムの層Aの組成を表1に記載のとおりに変更し、比較例11と同様にして2層積層熱可塑性樹脂フィルムを作成し、層Aの表面に表1に示す蛍光体を含有する層を比較例11と同様にして塗設した。評価結果を表1に示す。なお、蛍光体の配合は、層Aの押出機のフィード口から供給することで行った。
フィルムの層Aの組成を表1に記載のとおりに変更し、比較例11と同様にして2層積層熱可塑性樹脂フィルムを作成した。評価結果を表1に示す。なお、有機蛍光体の配合は、層Aの押出機のフィード口から供給することで行った。
フィルムの層Aの組成を表1に記載のとおりに変更し、比較例11と同様にして2層積層熱可塑性樹脂フィルムを作成し、層Aの表面に表1に示す蛍光体を含有する層を比較例11と同様にして塗設した。評価結果を表1に示す。
表1に示す蛍光物質および添加量とする以外は比較例11と同様にして実施した。比較例10では延伸性が悪くサンプル採取ができなかったが、採取できた比較例1〜9はいずれも照度に劣るものであった。
Claims (3)
- ボイド体積率40〜70%の範囲で微細なボイドを含有する熱可塑性芳香族ポリエステルフィルムからなり、
少なくとも一方の面に蛍光体を4〜40重量%含有する塗布層としての蛍光体含有層を備えるか、または、上記熱可塑性芳香族ポリエステルフィルム中に蛍光体を2〜20重量%含有し、
波長380nm〜780nmの範囲における光線反射率の最大値と最小値との差が10%以上であることを特徴とする、屋内または屋外の照明に用いる照明機器反射部材用フィルム。 - 熱可塑性芳香族ポリエステルフィルムが、熱可塑性結晶性樹脂および該樹脂と非相溶な物質とからなる請求項1記載のフィルム。
- 照明機器が光源としてLEDを用いる、請求項1記載のフィルム。
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