JP6514060B2 - 樹脂組成物およびそれからなる成形品 - Google Patents

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本発明は、構造の一部にジヒドロキシ化合物に由来する構造単位を含むポリカーボネート樹脂に、特定の複合酸化タングステン粒子および/または六ホウ化物粒子を含有した際に、透明性および耐摩耗性に優れるポリカーボネート樹脂組成物およびその成形品に関する。更に詳しくは、平均粒子径が1〜800nmの特定の複合酸化タングステン粒子および/または六ホウ化物粒子を、0.0001重量部以上0.5重量部を超えない範囲で含有する樹脂組成物およびその成形品に関する。
赤外領域の波長を持つ光が人の皮膚にあたるとき人は熱を感じることから、自動車用窓部材や建築用窓部材等で赤外波長領域の光を多く遮蔽する必要がある。同時に窓部材においては可視光領域の波長をできる限り透過することにより視野を確保することが望ましい。つまり、赤外線を遮蔽し、かつ可視光を透過する材料を用いることで体感温度を下げ空調等のエネルギー消費を低減する高透過性窓部材の作成が可能となる。更に、近年の環境配慮の観点や技術の向上により省エネルギー化、省スペース化が進んでいることから、様々な形態を有する赤外線遮蔽材料が要求されており、特定波長領域の遮蔽性能を持つ、厚みを帯びた樹脂シートや樹脂成形品は非常に実用性のあるものとなっている。
特許文献1には有機系赤外線遮蔽材料を用いた樹脂組成物が開示されている。しかし、有機系赤外線遮蔽材料は熱的に不安定であり、また吸収波長が偏っているため人が体感温度を高いと感じる近赤外波長領域から中赤外波長領域全般で高い遮蔽性を維持できない。
特許文献2のようなATO、ITO等無機系赤外線遮蔽材料を用いたものも知られているが、十分な赤外線遮蔽性能を確保しようと擦ると曇り度が高くなってしまうという不具合が生じやすい。
これらを改善すべく特許文献3、4のようなタングステン系の無機系赤外線遮蔽剤が検討されている。しかしながら、いずれもビスフェノールAを原料としたポリカーボネート樹脂に無機系赤外線遮蔽剤を添加しており、十分な赤外線遮蔽性能を獲得しようとすると透明性が低くなってしまうという問題があった。
特開平07−188538号公報 特表2009−505871号公報 特開2008−150548号公報 特開2011−168636号公報
本発明の目的は、特定の複合酸化タングステン粒子および/または六ホウ化物粒子を含有した際に、透明性および耐摩耗性に優れるポリカーボネート樹脂組成物およびその成形品を得ることにある。
本発明者らはイソソルビド系ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位を含むポリカーボネート樹脂は特定の複合酸化タングステン粒子および/または六ホウ化物粒子を含有した際に高い透明性を維持し、優れた赤外線遮蔽性能および耐摩耗性が得られることを見出した。
すなわち本発明によれば、上記課題は、下記構成により解決される。
1.(A)下記式(1)で表されるジヒドロキシ化合物から誘導されるカーボネート単位(a)と、下記式(1)で表されるジヒドロキシ化合物以外の脂肪族ジオール化合物及び脂環式ジオール化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物から誘導されるカーボネート単位(b)とを含み、単位(a)と単位(b)とのモル比(a/b)が47/53以上98/2以下のポリカーボネート樹脂100重量部に対し、(B)平均粒子径が1〜800nmの下記式(i)で表される複合酸化タングステン粒子(B−1成分)および/または下記式(ii)で表される、六ホウ化物粒子(B−2成分)を、0.0001重量部以上0.5重量部を超えない範囲で含有する樹脂組成物よりなる、可視光透過率が81%〜90%の範囲であり、かつTts(Solar total transmittance)の値が70%以下である成形品
Figure 0006514060
MxWyOz (i)
(但し、Mはアルカリ金属、x、y、zは、0.01≦x≦1、0.001≦x/y≦1、2.2≦z/y≦3.0を満たす数である。)
LaB6 (ii)
2.MがLi、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、およびBaよりなる群より選択される元素である上記1記載の成形品
3.複合タングステン酸化物粒子が分散剤で被覆されている上記1または2記載の成形品
.表面にハードコート処理を施される上記1〜3のいずれかに記載の成形品
本発明は、高い赤外線遮蔽性能と高い可視光透過率、曇り度が低く環境負荷低減に貢献可能なポリカーボネート樹脂組成物およびその成形品を提供する。
以下、本発明を詳細に説明する。
(A成分:ポリカーボネート樹脂)
本発明で使用されるポリカーボネート樹脂は、上記式(1)で表されるジヒドロキシ化合物から誘導されるカーボネート単位(a)と、脂肪族ジオール化合物及び脂環式ジオール化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物から誘導されるカーボネート単位(b)とを含む。
(単位(a))
本発明にかかる単位(a)は上記式(1)に示したように、エーテル基を有する脂肪族ジオールから誘導されるものである。
上記式(1)は、バイオマス資源の中でエーテル結合を有するジオールで、耐熱性及び鉛筆硬度が高い材料である。
上記式(1)は、立体異性体の関係にある下記式で表される繰り返し単位(a1)、(a2)および(a3)が例示される。
Figure 0006514060
Figure 0006514060
Figure 0006514060
これらは、糖質由来のエーテルジオールであり、自然界のバイオマスからも得られる物質で、再生可能資源と呼ばれるものの1つである。繰り返し単位(a1)、(a2)および(a3)は、それぞれイソソルビド、イソマンニド、イソイディッドと呼ばれる。イソソルビドは、でんぷんから得られるDーグルコースに水添した後、脱水を受けさせることにより得られる。その他のエーテルジオールについても、出発物質を除いて同様の反応により得られる。
イソソルビド、イソマンニド、イソイディッドのなかでも特に、イソソルビド(1,4;3,6ージアンヒドローDーソルビトール)から誘導される繰り返し単位は、製造の容易さ、耐熱性に優れることから好ましい。
(単位(b))
本発明のポリカーボネート樹脂における単位(b)は、上記式(1)で表されるジヒドロキシ化合物以外の脂肪族ジオール化合物及び脂環式ジオール化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物から誘導されるカーボネート単位である。
脂肪族ジオール化合物は、直鎖脂肪族ジオール化合物または分岐脂肪族ジオール化合物のいずれでもよい。直鎖脂肪族ジオール化合物として、好ましくは炭素原子数2〜30、より好ましくは炭素原子数3〜20、さらに好ましくは炭素原子数3〜10の直鎖脂肪族ジオール化合物が使用される。また、分岐脂肪族ジオール化合物として、好ましくは炭素原子数3〜30、より好ましくは炭素原子数3〜20、さらに好ましくは炭素原子数4〜12の分岐脂肪族ジオール化合物が使用される。
脂環式ジオール化合物として、好ましくは炭素原子数6〜30、より好ましくは炭素原子数6〜20の脂環式ジオール化合物が使用される。
直鎖脂肪族ジオール化合物として、具体的には、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオール、水素化ジリノレイルグリコール,水素化ジオレイルグリコールなどが挙げられる。なかでも1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,9−ノナンジオールが上記単位(a)と共重合して得られたポリカーボネート樹脂に複合酸化タングステン粒子および/または六ホウ化物粒子を含有させた際に優れた透明性を維持することができる点で好ましい。
分岐脂肪族ジオール化合物として、具体的には、1,3−ブチレングリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−エチル−1,6−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,6−ヘキサンジオール、2−n−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、1,2−ヘキサングリコール、1,2−オクチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,3−ジイソブチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジイソアミル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオールなどが挙げられる。なかでも3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−n−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオールが上記単位(a)と共重合して得られたポリカーボネート樹脂に複合酸化タングステン粒子および/または六ホウ化物粒子を含有させた際に優れた透明性を維持することができる点で好ましい。
脂環式ジオール化合物として、具体的には、1,2−シクロヘキサンジオール、1,3−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、2−メチル−1,4−シクロヘキサンジオールなどのシクロヘキサンジオール類、1,2−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジメタノールなどのシクロヘキサンジメタノール類、2,3−ノルボルナンジメタノール、2,5−ノルボルナンジメタノールなどのノルボルナンジメタノール類、トリシクロデカンジメタノール、ペンタシクロペンタデカンジメタノール、1,3−アダマンタンジオール、2,2−アダマンタンジオール、デカリンジメタノール、2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオール及び3,9−ビス(2−ヒドロキシ−1,1−ジメチルエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカンなどが挙げられる。これらのうち、1,4−シクロヘキサンジメタノール、トリシクロデカンジメタノール、3,9−ビス(2−ヒドロキシ−1,1−ジメチルエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカンが上記単位(a)と共重合して得られたポリカーボネート樹脂に複合酸化タングステン粒子および/または六ホウ化物粒子を含有させた際に優れた透明性を維持することができる点で好ましい。
これらの脂肪族ジオール化合物及び脂環式ジオール化合物は、1種もしくは2種類以上併用して用いても良い。また、本発明で使用されるジオール類は、本発明の効果を損なわない範囲で芳香族ジオールを併用してもよい。
(組成)
本発明で使用されるポリカーボネート樹脂は、単位(a)と単位(b)とを含み、それら単位(a)と単位(b)とのモル比(a/b)は47/53以上98/2以下であることが好ましい。モル比(a/b)が47/53以上98/2以下の範囲では、耐熱性が高くさらに成形性も良好となる。単位(a)と単位(b)とのモル比(a/b)は、好ましくは60/40〜98/2、より好ましくは70/30以上95/5以下、さらに好ましくは73/27以上90/10以下、特に好ましくは80/20以上90/10以下、もっとも好ましくは83/17以上89/11以下である。各繰り返し単位のモル比は、日本電子社製JNM−AL400のプロトンNMRにて測定し算出する。
また本発明で使用されるポリカーボネート樹脂はランダム共重合体またはブロック共重合体、マルチブロック共重合体を含む。例えばマルチブロック共重合体の場合、単位(b)のみからなる成分からポリカーボネートを重合し、それを原料として単位(a)と共重合することで、マルチブロック性を有するポリカーボネート樹脂が得られる。
本発明で使用されるポリカーボネート樹脂は、カーボネート単位(a)とカーボネート単位(b)との合計が全カーボネート単位中70モル%以上となることが好ましく、80モル%以上がより好ましく、90モル%以上がさらに好ましく、95モル%以上が特に好ましい。
(比粘度:ηSP
本発明で使用されるポリカーボネート樹脂の比粘度(ηSP)は、0.3〜0.8が好ましく、0.32〜0.6がさらに好ましく、0.33〜0.5が特に好ましい。比粘度が0.3〜0.8では強度及び成形加工性が良好となる。本発明のポリカーボネート樹脂の比粘度が、0.3より小さいと耐衝撃性が低下し、衝撃試験時の破壊形態が脆性破壊になりやすくなる、他方0.8より大きいと射出成形の際の成形加工性が低下しやすくなる。
本発明でいう比粘度は、20℃で塩化メチレン100mlにポリカーボネート樹脂0.7gを溶解した溶液からオストワルド粘度計を用いて求めた。
比粘度(ηSP)=(t−t)/t
[tは塩化メチレンの落下秒数、tは試料溶液の落下秒数]
なお、具体的な比粘度の測定としては、例えば次の要領で行うことができる。まず、ポリカーボネート樹脂をその20〜30倍重量の塩化メチレンに溶解し、可溶分をセライト濾過により採取した後、溶液を除去して十分に乾燥し、塩化メチレン可溶分の固体を得る。かかる固体0.7gを塩化メチレン100mlに溶解した溶液から20℃における比粘度を、オストワルド粘度計を用いて求める。
(ガラス転移温度:Tg)
本発明で使用されるポリカーボネート樹脂のガラス転移温度(Tg)は、好ましくは70〜150℃、より好ましくは80〜140℃である。Tgが90℃〜130℃であると、光学成形体として使用した際に、耐熱安定性及び成形性が良好であり好ましい。
本発明のポリカーボネート樹脂のガラス転移温度(Tg)が、70℃より低いと成形片での耐熱性が不十分となり好ましくない。また、本発明のポリカーボネート樹脂のガラス転移温度(Tg)が、150℃より大きいと射出成形の際の成形加工性が悪くなるため好ましくない。
ガラス転移温度(Tg)はティー・エイ・インスツルメント・ジャパン(株)製2910型DSCを使用し、昇温速度20℃/minにて測定する。
(ポリカーボネート樹脂の製造方法)
本発明で使用されるポリカーボネート樹脂は、通常のポリカーボネート樹脂を製造するそれ自体公知の反応手段、例えばジオール成分に炭酸ジエステルなどのカーボネート前駆物質を反応させる方法により製造される。次にこれらの製造方法について基本的な手段を簡単に説明する。
カーボネート前駆物質として炭酸ジエステルを用いるエステル交換反応は、不活性ガス雰囲気下所定割合の芳香族ジヒドロキシ成分を炭酸ジエステルと加熱しながら撹拌して、生成するアルコールまたはフェノール類を留出させる方法により行われる。反応温度は生成するアルコールまたはフェノール類の沸点などにより異なるが、通常120〜300℃の範囲である。反応はその初期から減圧にして生成するアルコールまたはフェノール類を留出させながら反応を完結させる。また、必要に応じて末端停止剤、酸化防止剤等を加えてもよい。
前記エステル交換反応に使用される炭酸ジエステルとしては、置換されてもよい炭素数6〜12のアリール基、アラルキル基等のエステルが挙げられる。具体的には、ジフェニルカーボネート、ジトリールカーボネート、ビス(クロロフェニル)カーボネートおよびm−クレジルカーボネート等が例示される。なかでもジフェニルカーボネートが特に好ましい。ジフェニルカーボネートの使用量は、ジヒドロキシ化合物の合計1モルに対して、好ましくは0.97〜1.10モル、より好ましは1.00〜1.06モルである。
また溶融重合法においては重合速度を速めるために、重合触媒を用いることができ、かかる重合触媒としては、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、含窒素化合物、金属化合物等が挙げられる。
このような化合物としては、アルカリ金属やアルカリ土類金属の、有機酸塩、無機塩、酸化物、水酸化物、水素化物、アルコキシド、4級アンモニウムヒドロキシド等が好ましく用いられ、これらの化合物は単独もしくは組み合わせて用いることができる。
アルカリ金属化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム、水酸化リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、炭酸リチウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸セシウム、酢酸リチウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、ステアリン酸セシウム、ステアリン酸リチウム、水素化ホウ素ナトリウム、安息香酸ナトリウム、安息香酸カリウム、安息香酸セシウム、安息香酸リチウム、リン酸水素2ナトリウム、リン酸水素2カリウム、リン酸水素2リチウム、フェニルリン酸2ナトリウム、ビスフェノールAの2ナトリウム塩、2カリウム塩、2セシウム塩、2リチウム塩、フェノールのナトリウム塩、カリウム塩、セシウム塩、リチウム塩等が例示される。
アルカリ土類金属化合物としては、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム、炭酸水素カルシウム、炭酸水素バリウム、炭酸水素マグネシウム、炭酸水素ストロンチウム、二酢酸マグネシウム、二酢酸カルシウム、二酢酸ストロンチウム、二酢酸バリウム等が例示される。塩基性ホウ素化合物としては、例えば、テトラメチルホウ素、テトラエチルホウ素、テトラプロピルホウ素、テトラブチルホウ素、トリメチルエチルホウ素、トリメチルベンジルホウ素、トリメチルフェニルホウ素、トリエチルメチルホウ素、トリエチルベンジルホウ素、トリエチルフェニルホウ素、トリブチルベンジルホウ素、トリブチルフェニルホウ素、テトラフェニルホウ素、ベンジルトリフェニルホウ素、メチルトリフェニルホウ素、ブチルトリフェニルホウ素等のナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩、カルシウム塩、バリウム塩、マグネシウム塩、あるいはストロンチウム塩等が挙げられる。
塩基性リン化合物としては、例えば、トリエチルホスフィン、トリ−n−プロピルホスフィン、トリイソプロピルホスフィン、トリ−n−ブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、あるいは四級ホスホニウム塩等が挙げられる。
含窒素化合物としては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルベンジルアンモニウムヒドロキシド等のアルキル、アリール基等を有する4級アンモニウムヒドロキシド類が挙げられる。また、トリエチルアミン、ジメチルベンジルアミン、トリフェニルアミン等の3級アミン類、2−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、ベンゾイミダゾール等のイミダゾール類が挙げられる。また、アンモニア、テトラメチルアンモニウムボロハイドライド、テトラブチルアンモニウムボロハイドライド、テトラブチルアンモニウムテトラフェニルボレート、テトラフェニルアンモニウムテトラフェニルボレート等の塩基あるいは塩基性塩等が例示される。
金属化合物としては亜鉛アルミニウム化合物、ゲルマニウム化合物、有機スズ化合物、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等が例示される。これらの化合物は1種または2種以上併用してもよい。
これらの重合触媒の使用量は、ジオール成分1モルに対し好ましくは1×10−9〜1×10−2当量、好ましくは1×10−8〜1×10−5当量、より好ましくは1×10−7〜1×10−3当量の範囲で選ばれる。
また、反応後期に触媒失活剤を添加することもできる。使用する触媒失活剤としては、公知の触媒失活剤が有効に使用されるが、この中でもスルホン酸のアンモニウム塩、ホスホニウム塩が好ましい。更に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等のドデシルベンゼンスルホン酸の塩類、パラトルエンスルホン酸テトラブチルアンモニウム塩等のパラトルエンスルホン酸の塩類が好ましい。
またスルホン酸のエステルとして、ベンゼンスルホン酸メチル、ベンゼンスルホン酸エチル、ベンゼンスルホン酸ブチル、ベンゼンスルホン酸オクチル、ベンゼンスルホン酸フェニル、パラトルエンスルホン酸メチル、パラトルエンスルホン酸エチル、パラトルエンスルホン酸ブチル、パラトルエンスルホン酸オクチル、パラトルエンスルホン酸フェニル等が好ましく用いられる。なかでも、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が最も好ましく使用される。
これらの触媒失活剤の使用量はアルカリ金属化合物および/またはアルカリ土類金属化合物より選ばれた少なくとも1種の重合触媒を用いた場合、その触媒1モル当たり好ましくは0.5〜50モルの割合で、より好ましくは0.5〜10モルの割合で、更に好ましくは0.8〜5モルの割合で使用することができる。
(B成分:無機系赤外線遮蔽材料)
本発明でB成分として使用される無機系赤外線遮蔽材料は、平均粒子径が1〜800nmの下記式(i)で表される複合酸化タングステン粒子(B−1成分)および/または下記式(ii)で表される、六ホウ化物粒子(B−2成分)である。
MxWyOz (i)
(但し、Mはアルカリ金属、x、y、zは、0.01≦x≦1、0.001≦x/y≦1、2.2≦z/y≦3.0を満たす数である。)
LaB (ii)
上記(i)式中MがLi、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、およびBaよりなる群より選択される元素であることが好ましい。
平均粒子径は、1nm〜600nmがより好ましく、1nm〜300nmがさらに好ましい。平均粒子径が下限より大きいと凝集効果が低減され分散性不良が生じにくい。一方、粒径が上限より小さいと透明樹脂成形品の曇り度が低減され好ましい。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、複合タングステン酸化微粒子は、分散剤で被覆されていることが好ましい。分散剤としてはポリカーボネート、ポリサルホン、ポリアクリロニトリル、ポリアリレート、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、フッ素樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、シリコーン系樹脂やこれらの誘導体等が挙げられ、これらで被覆されることにより樹脂へ添加したときの分散性が向上し、更に機械物性の低下を防ぐ効果がある。なお、分散剤による被覆方法としては複合タングステン酸化微粒子と分散剤をトルエン等の溶媒に溶解、攪拌し分散液を調製した後、真空乾燥等の処理で溶媒を除去することにより複合タングステン酸化微粒子を被覆する方法等が挙げられる。
一方、六ホウ化物粒子の平均粒子径は、2nm〜100nmが好ましく、5〜90nmが特に好ましい。また、六ホウ化物粒子の表面に被覆層を有する被覆六ホウ化物微粒子であることが好ましい。六ホウ化物粒子の原料となる金属ホウ化物は、例えば住友金属鉱山(株)製KHDS−06等が市販され容易に入手可能である。
被覆層は、金属酸化物からなることが好ましい。被覆層は、Si(ケイ素)、Ti(チタン)、Al(アルミニウム)およびZr(ジルコニウム)からなる群より選ばれる少なくとも一種の金属の酸化物を含有することが好ましい。被覆層の六ホウ化物に対する比率は、被覆層に含まれる金属換算で、六ホウ化物微粒子1重量部に対して、好ましくは0.01〜100重量部、より好ましくは0.1〜10重量部である。
また、B成分をポリカーボネート樹脂に添加する方法としては、直接添加する方法や、1〜100倍のポリカーボネート樹脂で希釈した後に添加する方法が挙げられる。
B成分の含有量はA成分100重量部に対し、0.0001重量部以上0.5重量部を超えない範囲で含有する。下限は0.0005重量部以上であることが好ましい。上限は0.4重量部を超えないことが好ましい。
B成分の含有量が下限より多いと赤外線の遮蔽能力が十分に発揮でき好ましい。一方、B成分の含有量が上限より少ないと無機系赤外線遮蔽材料の呈する色により成形品が着色されないため好ましい。
(添加剤等)
本発明で使用されるポリカーボネート樹脂は、本発明の効果を損なわない範囲で他の樹脂と併用してもよい。
(光安定剤)
本発明で使用されるポリカーボネート樹脂には、光安定剤が好ましく含有される。光安定剤の含有量は、ポリカーボネート樹脂100重量部に対して好ましくは0.0001重量部〜1重量部、より好ましくは0.001重量部〜0.8重量部、更に好ましくは0.005重量部〜0.5重量部、特に好ましくは0.01重量部〜0.3重量部、最も好ましくは0.05重量部〜0.15重量部である。
耐光安定剤の含有量が多過ぎると、ポリカーボネート樹脂組成物が着色する傾向があり、一方、少な過ぎると耐候試験に対する十分な改良効果が得られない傾向がある。耐光安定剤とは、主に紫外線等の光による樹脂の劣化を防止し、光に対する安定性を向上させる作用を有するものである。耐光安定剤としては、紫外線などの光を吸収し、そのエネルギーを熱エネルギーなどのポリマーの分解に寄与しないエネルギーとして変換して放出するものがあげられる。より具体的には、紫外線そのものを吸収する紫外線吸収剤や、ラジカル捕捉作用のある光安定剤等を挙げることができる。
光安定剤としては、ヒンダードアミン系光安定剤(HALS)が好ましい。ヒンダードアミン系光安定剤は、窒素原子の結合態様に着目して、NH型(H=水素原子)、NMe型(Me=メチル基)、及びNR型(R=メチル基以外の有機基)に分類することができる。本発明では、これらの何れのタイプのものも使用することができる。
ヒンダードアミン系光安定剤としては、例えば、ビス(2,2,6,6−テトラメチル4−ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(N−オクトキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(N−ベンジルオキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(N−シクロヘキシルオキシ−2,2,6,6−テトラメチ
ル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)2−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−2−ブチルマロネート、ビス(1−アクロイル−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)2,2−ビス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−2−ブチルマロネート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)サクシネート、2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルメタクリレート、4−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ]−1−[2−(3−(3,5−ジ−t−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]−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、2−メチル−2−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)アミノ−N−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)プロピオンアミド、テトラキス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート、テトラキス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸と1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジノールおよび1−トリデカノールとの混合エステル化物、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸と2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジノール及び1−トリデカノールとの混合エステル化物、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸と1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジノール及び3,9−ビス(2−ヒドロキシ−1,1−ジメチルエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5・5]ウンデカンとの混合エステル化物、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸と2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジノール及び3,9−ビス(2−ヒドロキシ−1,1−ジメチルエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5・5]ウンデカンとの混合エステル化物、ジメチルサクシネートと1−(2−ヒドロキシエチル)−4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンとの重縮合物、ポリ[(6−モルホリノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル)〔(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ〕ヘキサメチレン〔(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ〕]、ポリ[〔6−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル〕〔(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ〕ヘキサメチレン〔(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ〕]、ジブチルアミン・1,3,5−トリアジン・N,N′−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ヘキサメチレンジアミン・N−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ブチルアミン縮重合物などが挙げられる。これらのヒンダードアミン系光安定剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明の樹脂組成物には、目的および効果を損なわない範囲で難燃剤、難燃助剤、耐衝撃吸収剤、安定剤、酸化防止剤、離型剤、紫外線吸収剤等を配合しても良い。
本発明の樹脂組成物を製造するには、任意の方法が採用される。例えばポリカーボネート樹脂、無機系赤外線遮蔽材料および適宜その他の添加剤を例えばV型ブレンダー等の混合手段を用いて充分に混合した後、ベント式一軸または二軸ルーダーでペレット化する方法等の一般に工業的に用いられる方法が適宜用いられる。
(ポリカーボネート樹脂組成物よりなる成形物)
(成形方法)
本発明のポリカーボネート樹脂組成物よりなる成形品は上述のポリカーボネート樹脂組成物を射出成形法、溶融押出法等で成形することにより、得ることができる。
ここで、射出成形法では、樹脂の分子量や組成、粘弾特性によっても変わってくるがシリンダー温度220〜300℃、金型温度70〜100℃で射出成形してポリカーボネート成形品を得ることができる。射出成形法としては通常の成形方法だけでなく適宜目的に応じて射出プレス成形、ガスアシスト射出成形、断熱金型成形、急速加熱冷却金型成形、超高速射出成形法を用いることができる。
溶融押出法では押出機のTダイから溶融したポリカーボネート樹脂をシート状に押出し、複数の冷却ロールで冷却してポリカーボネート層を得ることができる。
(厚み)
本発明のポリカーボネート樹脂組成物よりなる成形品の厚みは、0.05mm以上10mm以下であることが好ましく、0.1mm以上5mm以下であることがより好ましい。厚みの下限以上では、積層体とした場合でも擦り傷等の傷が基材のポリカーボネート樹脂まで達することがないため好ましい。厚みの上限以下ではハンドリングや熱成形性も良好であるため好ましい。
(物性)
本発明の成形品および樹脂積層体は、可視光透過率が40%〜90%の範囲であり、かつTts(Solar total transmittance)の値が70%以下であることが好ましい。さらに可視光透過率が40%〜85%の範囲であり、かつTtsの値が65%以下であることがより好ましく、可視光透過率が40%〜80%の範囲であり、かつTtsの値が60%以下であることが更に好ましい。可視光透過率が下限以上である場合、視認性が良好である。一方、可視光透過率が上限以下である場合、可視光領域のエネルギーを多く透過しすぎることがないためTtsの向上が得られる。また、Ttsが上限より低い場合、熱線の遮蔽能力が良好となる。上記範囲は赤外線遮蔽剤の添加量およびポリカーボネート樹脂組成物よりなる成形品の厚みを調整することで実現できる。
(ハードコート層)
本発明の樹脂成形品、樹脂積層体にはさらに必要に応じてハードコート処理が施される。ハードコートには主に熱硬化タイプのものと活性エネルギー線(紫外線、電子線、プラズマ粒子等)硬化タイプのものが存在し何れのタイプのものも適用可能である。
熱硬化タイプには主にシロキサン樹脂組成物からなるものとメラミン樹脂組成物からなるものがあり、熱エネルギーにより縮合反応が進行して3次元網目構造を形成して硬化する。活性エネルギー線硬化タイプとしては多官能アクリレートを利用するもの、反応性の高い縮合反応性基を持つシロキサン樹脂組成物を利用するものが挙げられ、活性エネルギー線の照射により開始反応を行なう活性種や触媒を発生させ連鎖的に架橋反応が進行して3次元網目構造を形成して硬化する。
以下、実施例を挙げて詳細に説明するが、本発明はその趣旨を超えない限り、何らこれに限定されるものではない。なお実施例、比較例の物性評価は下記の方法に従った。
1.ポリマー組成比(NMR)
日本電子社製JNM−AL400のプロトンNMRにて各繰り返し単位を測定し、ポリマー組成比(モル比)を算出した。
2.比粘度測定
20℃で塩化メチレン100mlにポリカーボネート樹脂0.7gを溶解した溶液からオストワルド粘度計を用いて求めた。
比粘度(ηSP)=(t−t)/t
[tは塩化メチレンの落下秒数、tは試料溶液の落下秒数]
3.押出安定性
表1および表2に記載の各成分を表1および表2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、2軸押出機((株)日本製鋼所製TEX−30α)を用いて、シリンダー温度240℃、吐出量20kg/hr、スクリュー回転数150rpmの条件で溶融混練してポリカーボネート樹脂組成物のペレットを作製した。このとき、ストランド切れ、ベントアップ、未溶融物の混入等がなく、安定して押出が行えたものを○、ストランド切れ、ベントアップ、未溶融物の混入により、押出が安定しなかったものを△、ストランドが引けずペレット化できないものを×とした。
4.可視光透過率(Tv)、Tts(Solar total transmittance)
日立ハイテクノロジーズ製分光光度計U−4100を用いて各波長での光線透過率を測定し、JIS R 3106に準拠して可視光透過率(Tv)、Ttsを計算した。
5.光学特性(Haze)
日本電色製ヘーズメーターNDH−2000を用いてA光源を用いる以外はJIS K7136で規程されたシングルビーム法で全光線透過率、ヘーズを測定した。
6.耐摩耗性試験
Calibrase社製CS−10Fの摩耗輪を用い、荷重500gで1000回転テーバー摩耗試験を行い、テーバー摩耗試験後のヘーズとテーバー摩耗試験前のヘーズとの差△Htを測定して評価した(ASTM D1044に準拠)。
7.耐候試験前後の色相変化
成形板から50mm角の試験片を切り出した。かかる試験片のYI値(Yellow Index)を日本電色工業社製分光式色差計SE−2000を用いてJIS K 7105記載の方法で測定した。次に、かかる試験片をキセノンテスト(UV照射強度90W/m、ブラックパネル温度63℃)にて1,000時間の紫外線曝露処理を行い、その後YI値、Hazeを同様の方法で測定し、処理前後で変化した量(ΔYI、ΔHaze)を求めた。
8.耐湿熱性
積層体から50mm角の試験片を切り出し、温度60℃、相対湿度90%に設定した恒温槽内に1000時間静置し、1000時間後の外観を評価した。目視にて、クラック、白化、ゆず肌、コート層のウキ・はがれ等の外観不良があるかどうかを判断した。
○:変化無し
△:積層体の一部にクラック、白化、ゆず肌、コート層のウキ・はがれ等がみられる。
×:積層体の全面にクラック、白化、ゆず肌、コート層のウキ・はがれ等がみられる。
9.密着性
積層体サンプルの第1層の表面にカッターで1mm間隔に縦横に各11本の切れ目を入れて100個のマス目を作り、この目にセロテープ(登録商標)(ニチバン(株)製粘着テープ)を貼り付けた後、90°の方向に一気に剥した。第1層が剥離せず、残ったマス目の数を数えた。同様の試験を沸水中に3時間浸漬させた積層体サンプルでも実施した。
<ポリカーボネート樹脂組成物の製造>
[製造例1]
イソソルビド(以下ISSと略す)426部、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール(以下DEPと略す)83部、ジフェニルカーボネート(以下DPCと略す)750部、および触媒としてテトラメチルアンモニウムヒドロキシド0.8×10−2部と水酸化ナトリウム0.6×10−4部を窒素雰囲気下180℃に加熱し溶融させた。その後、30分かけて減圧度を13.4kPaに調整した。その後、60℃/hrの速度で250℃まで昇温を行い、10分間その温度で保持した後、1時間かけて減圧度を133Pa以下とした。合計6時間撹拌下で反応を行い、反応終了後、反応槽の底より窒素加圧下吐出し、水槽で冷却しながら、ペレタイザーでカットしてペレット(I)を得た。評価結果を表1に記載した。
[製造例2]
ISS441部、1,9−ノナンジオール(以下NDと略す)66部、DPC750部を原料として用いた他は、製造例1と全く同様の操作を行い、ペレット(II)を得て同様の評価を行った。その結果を表1に記載した。
[製造例3]
ISS461部、ND44部、DPC750部を原料として用いた他は、製造例1と全く同様の操作を行い、ペレット(III)を得て同様の評価を行った。その結果を表1に記載した。
[製造例4]
ISS376部、HD101部、DPC750部を原料として用いた他は、製造例1と全く同様の操作を行い、ペレット(IV)を得て同様の評価を行った。その結果を表1に記載した。
[製造例5]
ISS351部、1,4−シクロヘキサンジメタノール(以下CHDMと略す)148部、DPC750部を原料として用いた他は、製造例1と全く同様の操作を行い、ペレット(V)を得て同様の評価を行った。その結果を表1に記載した。
[製造例6]
ISS501部、DPC750部を原料として用いた他は、製造例1と全く同様の操作を行い、ペレット(VI)を得て同様の評価を行った。その結果を表1に記載した。
Figure 0006514060
<赤外線遮蔽剤含有ポリカーボネート樹脂組成物の製造>
表1および表2に記載の各成分を表1および表2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。なお、B成分の含有量は括弧内に示したKHDSまたはYMDSに含まれる無機系赤外線遮蔽性微粒子の量である。(括弧外の数字はKHDSまたはYMDSの樹脂組成物中の重量部を表す。)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240℃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。
(B成分)
KHDS:LaB微粒子(平均粒子径70nm)約21.5重量%および樹脂バインダーからなる赤外線遮蔽剤(住友金属鉱山(株)製KHDS−06)
YMDS:Cs0.33WO(平均粒子径5nm)約23%および有機分散樹脂からなる赤外線遮蔽剤(住友金属鉱山(株)製YMDS−874)
酸化チタン:酸化チタン微粒子約92重量%含有(石原産業(株)製PC−3)
<ハードコート層に用いる塗料の調製>
〔調製例1〕アクリル樹脂塗料(HC−1)の調製
還流冷却器及び撹拌装置を備え、窒素置換したフラスコ中にエチルメタクリレート74.2部、シクロヘキシルメタクリレート33.6部、ヒドロキシエチルメタクリレート13.0部、LA−82(旭電化工業(株)製ヒンダードアミン系光安定性基含有メタクリレート;1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジルメタクリレート)12.0部、メチルイソブチルケトン132.8部および2−ブタノール66.4部を添加混合した。混合物に窒素ガスを15分間通気して脱酸素した後、窒素ガス気流下にて70℃に昇温し、アゾビスイソブチロニトリル0.33部を加え、窒素ガス気流中、70℃で5時間攪拌下に反応させた。さらにアゾビスイソブチロニトリル0.08部を加えて80℃に昇温し3時間反応させ、不揮発分濃度が39.7%のアクリル共重合体溶液を得た。アクリル共重合体の重量平均分子量は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115000であった。
得られたアクリル共重合体溶液100部に、メチルイソブチルケトン63.1部、2−ブタノール31.5部、1−メトキシ−2−プロパノール103.3部を加えて混合し、チヌビン400(BASF製紫外線吸収剤)20.3部、アクリル共重合体のヒドロキシ基1当量に対してイソシアネート基が1.0当量になるようにVESTANAT B1358/100(Evonik製ブロックトイソシアネート)10.1部を添加し、さらにジメチルチンジネオデカノエート0.015部、APZ−6633(日本ユニカー製シランカップリング剤加水分解縮合物の溶液;固型分5重量%)9.5部を添加して25℃で1時間攪拌し、アクリル樹脂塗料(HC−1)を得た。
〔調製例2〕オルガノシロキサン樹脂組成物塗料(HC−2)の調製
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SN−35、固形分濃度30重量%)133部に1Mの塩酸1.3部を加えよく攪拌した。この分散液を10℃まで冷却し、氷水浴で冷却下メチルトリメトキシシラン162部を滴下して加えた。メチルトリメトキシシランの滴下直後から反応熱で混合液の温度は上昇を開始し、滴下開始から5分後に60℃まで温度上昇した後、冷却の効果で徐々に混合液温度が低下した。混合液の温度が30℃になった段階でこの温度を維持するようにして30℃で10時間攪拌し、これに、硬化触媒として酢酸ナトリウム0.4部、pH調整剤として酢酸5部、希釈溶剤としてイソプロパノール200部を混合し、オルガノシロキサン樹脂組成物塗料(HC−2)を得た。
〔調製例3〕紫外線硬化型アクリル樹脂塗料(HC−3)の調製
多官能アクリレート(新中村化学製U15HA)60部を1−メトキシ−2−プロパノール120部、2−プロパノール120部で希釈し、メチルイソブチルケトン分散タイプのコロイダルシリカ(日産化学工業製MIBK−AC−2101 固形分濃度30%)50部、光開始剤としてフェニル−1−ヒドロキシシクロヘキシルケトン(BASF製Irgacure184)5部を混合し、コート剤(HC−3)を得た。
(成形品の作成)
[実施例1]
表2の組成で得られたペレットを105℃で6時間熱風循環式乾燥機にて乾燥した後、射出成形機[住友重機械工業(株)製SG260M−HP]により、シリンダー温度240℃、金型温度80℃の条件で評価用の試験片である厚さ5mmの板を成形した。ペレットの押出安定性および得られた試験片の各種評価結果を表2に示す。
参考例1
表2の組成で得られたペレットをスクリュー径30mm、スクリューのL/D=32の単軸押出機で、シリンダー温度240℃の設定で、設定温度240℃のT型ダイスを介して押出し、得られるシートを鏡面仕上げされたロールにて冷却してポリカーボネート樹脂製シートを得た。ペレットの押出安定性および得られたシートの各種評価結果を表2に示す。
参考例2、実施例〜5]
表2の組成で得られたペレットを使用した以外は参考例1と同様にしてシートを得た。ペレットの押出安定性および得られたシートの各種評価結果を表2に示す。
[比較例1〜5]
表2に記載の組成、条件でシートを作成した。ペレットの押出安定性および得られたシートの各種評価結果を表2に示す。
Figure 0006514060
(ハードコート積層体の作成)
参考例3
上記参考例1で作成したシートを、105℃で2時間クリーンオーブン中でアニール処理を行った。その後調製例1で得られたハードコート剤(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、120℃で1時間熱風循環オーブン中で熱硬化させた。次いで該成形品の被膜表面上に調製例2で得られたハードコート剤(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1時間熱風循環オーブン中で熱硬化させた。得られた積層体の各種評価結果を表3に示す。
参考例4
上記参考例1で作成したシートの片方の面に調製例3で得られたコート剤(HC−3)をフローコート法により塗布し、80℃で1分間溶剤を乾燥させた後、積算で600mJ/cmの紫外線を照射して硬化させて積層体を得た。得られた積層体の各種評価結果を表3に示す。
Figure 0006514060
本発明の積層体は、赤外線遮蔽剤を含み、透明性、耐候性および耐摩耗性に優れるため、航空機、車輛、自動車の窓、建設機械の窓、ビル、家、ガレージ、温室、アーケードの窓、前照灯レンズ、光学用のレンズ、ミラー、眼鏡、ゴーグル、遮音壁、信号機灯のレンズ、カーブミラー、風防、銘板、その他各種シート、フィルム等に好適に使用することができる。

Claims (4)

  1. (A)下記式(1)で表されるジヒドロキシ化合物から誘導されるカーボネート単位(a)と、下記式(1)で表されるジヒドロキシ化合物以外の脂肪族ジオール化合物及び脂環式ジオール化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物から誘導されるカーボネート単位(b)とを含み、単位(a)と単位(b)とのモル比(a/b)が47/53以上98/2以下のポリカーボネート樹脂100重量部に対し、(B)平均粒子径が1〜800nmの下記式(i)で表される複合酸化タングステン粒子(B−1成分)および/または下記式(ii)で表される、六ホウ化物粒子(B−2成分)を、0.0001重量部以上0.5重量部を超えない範囲で含有する樹脂組成物よりなる、可視光透過率が81%〜90%の範囲であり、かつTts(Solar total transmittance)の値が70%以下である成形品
    Figure 0006514060
    MxWyOz (i)
    (但し、Mはアルカリ金属、x、y、zは、0.01≦x≦1、0.001≦x/y≦1、2.2≦z/y≦3.0を満たす数である。)
    LaB6 (ii)
  2. MがLi、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、およびBaよりなる群より選択される元素である請求項1記載の成形品
  3. 複合タングステン酸化物粒子が分散剤で被覆されている請求項1または2記載の成形品
  4. 表面にハードコート処理を施される請求項1〜3のいずれかに記載の成形品
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