JPWO2011083635A1 - 芳香族ポリカーボネート樹脂組成物及びそれを用いた光学成形品 - Google Patents
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Abstract
光線透過率、輝度を向上させると共に、高温での成形にも耐え得る芳香族ポリカーボネート樹脂組成物及びそれを用いた光学成形品を提供する。芳香族ポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対して、ポリオキシテトラメチレンポリオキシエチレングリコール(B)を0.1〜5質量部配合してなることを特徴とする芳香族ポリカーボネート樹脂組成物及びそれを用いた光学成形品である。
Description
本発明は、芳香族ポリカーボネート樹脂組成物及びそれを用いた光学成形品に関する。さらに詳しくは、光線透過率及び輝度に優れ、高温での成形にも耐え得る樹脂組成物であって、光透過性に優れた成形品を得ることができ、光学成形品、特に、導光板として有用な芳香族ポリカーボネート樹脂組成物及びそれを用いた光学成形品に関するものである。
芳香族ポリカーボネートは、透明性、機械的性質、熱的性質、電気的性質及び耐候性等に優れ、その特性を活かして導光板、レンズ、光ファイバー等の光学成形品に使用されている。しかしながら、その透明性を示す指標の1つである光線透過率はポリメチルメタクリレート(PMMA)等に比べ低い。従って、芳香族ポリカーボネート製の導光板と光源とから面光源体を構成した場合、輝度が低いという問題があった。
そのため、従来より、芳香族ポリカーボネート製の導光板における輝度を高める方法が幾つか提案されている。例えば、特許文献1には、蛍光増白剤とビーズ状架橋アクリル樹脂を併用し、蛍光増白剤により輝度を向上させ、ビーズ状架橋アクリル微粒子により輝度のむらを少なくする方法、特許文献2には、アクリル樹脂及び脂環式エポキシを添加することにより光線透過率及び輝度を向上させる方法、特許文献3には、芳香族ポリカーボネート末端を変性し導光板への凹凸部の転写性を上げることにより輝度を向上させる方法、特許文献4には、脂肪族セグメントを有するコポリエステルカーボネートを導入して導光板への凹凸部の転写性を上げることにより輝度を向上させる方法等が提案されている。
そのため、従来より、芳香族ポリカーボネート製の導光板における輝度を高める方法が幾つか提案されている。例えば、特許文献1には、蛍光増白剤とビーズ状架橋アクリル樹脂を併用し、蛍光増白剤により輝度を向上させ、ビーズ状架橋アクリル微粒子により輝度のむらを少なくする方法、特許文献2には、アクリル樹脂及び脂環式エポキシを添加することにより光線透過率及び輝度を向上させる方法、特許文献3には、芳香族ポリカーボネート末端を変性し導光板への凹凸部の転写性を上げることにより輝度を向上させる方法、特許文献4には、脂肪族セグメントを有するコポリエステルカーボネートを導入して導光板への凹凸部の転写性を上げることにより輝度を向上させる方法等が提案されている。
しかしながら、特許文献1の方法では、部分的な輝度は向上するがビーズ状架橋アクリル樹脂や蛍光増白剤により光線透過率が低下するため、導光板の光源より遠い部分の輝度の低下が大きく、均一な輝度を得ることができない。特許文献2の方法では、アクリル樹脂の添加により色相は良好になるが、白濁するために光線透過率及び輝度を向上させることができず、脂環式エポキシを添加することにより透過率が向上する可能性はあるが、色相の改善効果は認められない。特許文献3及び特許文献4の方法の場合、流動性や転写性の改善効果は期待できるものの、耐熱性が低下するという欠点がある。
一方、特許文献5の方法では、ポリエレングリコール、ポリプロピレングリコールを主体としたポリオキシアルキレングリコール又はその脂肪酸エステルを含有させることにより、光線透過率、輝度を向上させている。しかし、ポリオキシアルキレングリコールの耐熱性が低いため、320℃を超える温度で成形したり、成形サイクルが長かったりすると、黄変が大きくなり、輝度及び光線透過率が大きく低下してしまい、導光製品の光学性能に悪影響を及ぼす恐れがある。更に、340℃を超えるような温度で成形した場合は、ポリオキシアルキレングリコールの分解ガスによって、成形品表面にシルバー痕も発生して、導光製品としての機能を果たせなくなってしまう。このため、流動性を上げるために温度を上げることが制限されて、薄肉、大面積の導光板は成形できず、280℃前後の低温で成形する、一部の小型導光板の成形材料に限定され、実用範囲が狭く、充分ではない。
また、特許文献6及び特許文献7に開示されている方法は、特許文献5に、フェノール系酸化防止剤と蛍光増白剤を追加したもので、シルバーの発生は少なくなっているが、黄変に対して改善されていない点で、成形できる温度は特許文献5と大差がない。
また、特許文献6及び特許文献7に開示されている方法は、特許文献5に、フェノール系酸化防止剤と蛍光増白剤を追加したもので、シルバーの発生は少なくなっているが、黄変に対して改善されていない点で、成形できる温度は特許文献5と大差がない。
本発明は、光線透過率、輝度を向上させると共に、ポリオキシアルキレングリコール又はその脂肪酸エステルを用いた際の欠点である耐熱不足を改善させ、高温での成形にも耐え得る芳香族ポリカーボネート樹脂組成物及びそれを用いた光学成形品を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、鋭意検討を進めた結果、特定の組み合わせのポリオキシアルキレングリコール同士を共重合させた、ポリオキシアルキレングリコール誘導体を用いることにより、上記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、下記の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物及びそれを用いた光学成形品を提供するものである。
すなわち、本発明は、下記の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物及びそれを用いた光学成形品を提供するものである。
1.芳香族ポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対して、下記一般式(I)で表されるポリオキシテトラメチレンポリオキシエチレングリコール(B)を0.1〜5質量部配合してなることを特徴とする芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
一般式(I) HO(CH2CH2CH2CH2O)m(CH2CH2O)nH
〔式中、m及びnはそれぞれ独立に4〜60の整数を示し、m+nは20〜90の整数である。〕
一般式(I) HO(CH2CH2CH2CH2O)m(CH2CH2O)nH
〔式中、m及びnはそれぞれ独立に4〜60の整数を示し、m+nは20〜90の整数である。〕
2.芳香族ポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対して、さらに酸化防止剤(C)を0.005〜0.4質量部配合してなる上記1に記載の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
3.酸化防止剤(C)が、リン系酸化防止剤0.005〜0.2質量部とヒンダードフェノール系酸化防止剤0〜0.2質量部とを組み合わせてなるものである上記2に記載の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
4.上記1〜3のいずれかに記載の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を成形してなる光学成形品。
5.光学成形品が導光板である上記4に記載の光学成形品。
3.酸化防止剤(C)が、リン系酸化防止剤0.005〜0.2質量部とヒンダードフェノール系酸化防止剤0〜0.2質量部とを組み合わせてなるものである上記2に記載の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
4.上記1〜3のいずれかに記載の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を成形してなる光学成形品。
5.光学成形品が導光板である上記4に記載の光学成形品。
本発明によれば、光線透過率及び輝度が向上し、耐熱不足が改善され、高温での成形にも耐え得る芳香族ポリカーボネート樹脂組成物及びそれを用いた光学成形品を提供することができる。
[芳香族ポリカーボネート樹脂(A)]
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物に含有される芳香族ポリカーボネート樹脂(A)としては、特に制限なく、公知の方法により製造されたものを用いることができる。
例えば、二価フェノールとカーボネート前駆体とを溶液法(界面重縮合法)又は溶融法(エステル交換法)により製造したもの、すなわち、末端停止剤の存在下に、二価フェノールとホスゲンを反応させる界面重縮合法、又は末端停止剤の存在下に、二価フェノールとジフェニルカーボネート等とのエステル交換法等により反応させて製造されたものを用いることができる。
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物に含有される芳香族ポリカーボネート樹脂(A)としては、特に制限なく、公知の方法により製造されたものを用いることができる。
例えば、二価フェノールとカーボネート前駆体とを溶液法(界面重縮合法)又は溶融法(エステル交換法)により製造したもの、すなわち、末端停止剤の存在下に、二価フェノールとホスゲンを反応させる界面重縮合法、又は末端停止剤の存在下に、二価フェノールとジフェニルカーボネート等とのエステル交換法等により反応させて製造されたものを用いることができる。
二価フェノールとしては、様々なものを挙げることができるが、特に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〕、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−3,5−ジメチルフェニル)プロパン、4,4’−ジヒドロキシジフェニル、ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロアルカン、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)スルホン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホキシド及びビス(4−ヒドロキシフェニル)ケトン等を挙げることができる。この他、ハイドロキノン、レゾルシン及びカテコール等を挙げることもできる。これらは、それぞれ単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよいが、これらの中で、ビス(ヒドロキシフェニル)アルカン系のものが好ましく、特にビスフェノールAが好適である。
カーボネート前駆体としては、カルボニルハライド、カルボニルエステル、又はハロホルメート等であり、具体的にはホスゲン、二価フェノールのジハロホルメート、ジフェニルカーボネート、ジメチルカーボネート及びジエチルカーボネート等である。
なお、本発明において成分(A)は、分岐構造を有していてもよく、分岐剤としては、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、α,α’,α’’−トリス(4−ヒドロキシフェニル)−1,3,5−トリイソプロピルベンゼン、フロログリシン、トリメリット酸及び1,3−ビス(o−クレゾール)等がある。
なお、本発明において成分(A)は、分岐構造を有していてもよく、分岐剤としては、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、α,α’,α’’−トリス(4−ヒドロキシフェニル)−1,3,5−トリイソプロピルベンゼン、フロログリシン、トリメリット酸及び1,3−ビス(o−クレゾール)等がある。
末端停止剤としては、一価のカルボン酸とその誘導体や、一価のフェノールを用いることができる。例えば、p−tert−ブチル−フェノール、p−フェニルフェノール、p−クミルフェノール、p−パーフルオロノニルフェノール、p−(パーフルオロノニルフェニル)フェノール、p−(パーフルオロキシルフェニル)フェノール、p−tert−パーフルオロブチルフェノール、1−(p−ヒドロキシベンジル)パーフルオロデカン、p−〔2−(1H,1H−パーフルオロトリドデシルオキシ)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピル〕フェノール、3,5−ビス(パーフルオロヘキシルオキシカルボニル)フェノール、p−ヒドロキシ安息香酸パーフルオロドデシル、p−(1H,1H−パーフルオロオクチルオキシ)フェノール、2H,2H,9H−パーフルオロノナン酸、1,1,1,3,3,3−テトラフロロ−2−プロパノール等を挙げることができる。
本発明において、成分(A)の粘度平均分子量(Mv)は、通常10,000〜50,000程度、好ましくは13,000〜35,000、より好ましくは14,000〜20,000である。
本発明において、この粘度平均分子量(Mv)は、ウベローデ型粘度計を用いて、20℃における塩化メチレン溶液の粘度を測定し、これより極限粘度[η]を求め、次式にて算出するものである。
[η]=1.23×10-5Mv0.83
本発明において、この粘度平均分子量(Mv)は、ウベローデ型粘度計を用いて、20℃における塩化メチレン溶液の粘度を測定し、これより極限粘度[η]を求め、次式にて算出するものである。
[η]=1.23×10-5Mv0.83
[ポリオキシテトラメチレンポリオキシエチレングリコール(B)]
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物に含有されるポリオキシテトラメチレンポリオキシエチレングリコール(B)は、下記一般式(I)で表される。
一般式(I) HO(CH2CH2CH2CH2O)m(CH2CH2O)nH
式(I)中、m、nは、それぞれ独立に4〜60の整数を示し、m+nは20〜90の整数である。好ましくは、mは10〜40、nは10〜40、m+nは20〜80であり、さらに好ましくは、mは15〜35、nは15〜35、m+nは30〜70である。
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物に含有されるポリオキシテトラメチレンポリオキシエチレングリコール(B)は、下記一般式(I)で表される。
一般式(I) HO(CH2CH2CH2CH2O)m(CH2CH2O)nH
式(I)中、m、nは、それぞれ独立に4〜60の整数を示し、m+nは20〜90の整数である。好ましくは、mは10〜40、nは10〜40、m+nは20〜80であり、さらに好ましくは、mは15〜35、nは15〜35、m+nは30〜70である。
mが4未満であると、導光性能を上げる性能が低く、耐熱性も低い。mが60を超えると、分子量が高くなり、光透過性を阻害するようになる。nが4未満では、芳香族ポリカーボネート樹脂(A)との相溶性が悪く、分散性が悪くなって、導光性能が安定しなくなる。m+nが20未満であると、低分子量化して、耐熱性が低く、引火等の危険性も高くなり、取り扱いが困難となる。m+nが90を超えると、分子量が大きくなり、粘調化したり、半固形化して、芳香族ポリカーボネート樹脂(A)との混練が難しくなり、光透過性能が安定しなくなる。
成分(B)の重量平均分子量としては、1,000〜5,000程度であり、好ましくは1,500〜4,000、より好ましくは1,800〜3,500の間である。
成分(B)の重量平均分子量としては、1,000〜5,000程度であり、好ましくは1,500〜4,000、より好ましくは1,800〜3,500の間である。
従来技術として、ポリオキシアルキレングリコールを添加することで、光透過率が向上することは、特許第4069364号公報、特開2008−163070号公報、特開2009−13393号公報等に開示されている。これらの技術内容で使用するポリオキシアルキレングリコールは、炭素数が1〜3のアルキル基からなるポリオキシアルキレングリコール、あるいはそれと特定脂肪族とからなる誘導体が用いられる。
炭素数が1〜3のアルキル基のポリオキシアルキレングリコールとは、具体的には、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコールである。これらは、炭素数が小さいアルキル基のポリオキシアルキレングリコールであるがゆえに、親水性ポリマーであり、ポリカーボネート樹脂との相溶性も高い。しかし、一方で耐熱性が低く、これを添加したポリカーボネート樹脂では、320℃を超える温度で成形すると、色相低下で輝度及び光線透過率の低下が起き、340℃を超える温度で成形すると、分解ガスによるシルバー発生で、導光材料として使用できなくなるという欠点がある。
一方、炭素数が4のアルキル基からなるポリオキシテトラメチレングリコールは、適度な分子量であれば、前記炭素数1〜3のアルキル基のポリオキシアルキレングリコールに比べて耐熱性が高い。しかし、炭素数が増える分、親油性が強く、ポリカーボネート樹脂との相溶性が悪くなる。このため、これを単独でポリカーボネート樹脂に添加しても混合し難く、均一分散し難いため、透過性は向上し難い。
本発明で用いるポリオキシテトラメチレンポリオキシエチレングリコール(B)は、テトラヒドロフラン(THF)と、酸化エチレン(EO)をランダムに共重合することで、前記一般式(I)で表される、ポリエーテル主骨格にテトラメチレングリコール鎖とエチレングリコール鎖が、m:nの比率でランダムに共重合してなる、2官能性の共重合ポリエーテルである。この共重合ポリエーテルは、ポリカーボネート樹脂との相溶性のあるポリオキシエチレングリコールの性質と、ポリカーボネート樹脂に対する可塑化作用のあるポリオキシテトラメチレングリコールの性質を持つ。
本発明者らは、この共重合ポリエーテルをポリカーボネート樹脂に添加すると、ポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコールを各々単独で添加したポリカーボネート樹脂と同等もしくはそれ以上に光透過率が高くなり、340℃を超えるような高温成形でも、色相低下や分解ガスによるシルバー発生が起き難いことを発見した。更には、その効果が、ポリカーボネート樹脂のTgを下げて、混練過程、成形過程における樹脂劣化を抑制する作用によることをも突き止め、本発明に至った。
本発明者らは、この共重合ポリエーテルをポリカーボネート樹脂に添加すると、ポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコールを各々単独で添加したポリカーボネート樹脂と同等もしくはそれ以上に光透過率が高くなり、340℃を超えるような高温成形でも、色相低下や分解ガスによるシルバー発生が起き難いことを発見した。更には、その効果が、ポリカーボネート樹脂のTgを下げて、混練過程、成形過程における樹脂劣化を抑制する作用によることをも突き止め、本発明に至った。
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂における成分(B)の含有量は、成分(A)100質量部に対し、0.1〜5質量部であり、好ましくは0.2〜2.0質量部、より好ましくは0.5〜1.2質量部である。0.1質量部未満では、光透過性能が向上せず、十分な光透過性能が得られない。光透過性能の点から、成分(B)の含有量は2質量部以下であることがより好ましく、2質量部を超えると光透過性の上昇が緩やかになる。5質量部を超えると、逆に透過性が低下しはじめる。
本発明において、ポリオキシテトラメチレンポリオキシエチレングリコール(B)の市販品として、例えば以下のものを好適に用いることができる。
ポリテトラメチレングリコールエーテル/ポリオキシエチレングリコールランダム共重合ポリエーテル;m/n=15/15 商品名「ポリセリンDC−1800E」、日油株式会社製、重量平均分子量1,800
ポリテトラメチレングリコールエーテル/ポリオキシエチレングリコールランダム共重合ポリエーテル;m/n=26/26 商品名「ポリセリンDC−3000E」、日油株式会社製、重量平均分子量3,000
ポリテトラメチレングリコールエーテル/ポリオキシエチレングリコールランダム共重合ポリエーテル;m/n=10/24 商品名「ポリセリン60DC−1800」、日油株式会社製、重量平均分子量1,800
ポリテトラメチレングリコールエーテル/ポリオキシエチレングリコールランダム共重合ポリエーテル;m/n=15/15 商品名「ポリセリンDC−1800E」、日油株式会社製、重量平均分子量1,800
ポリテトラメチレングリコールエーテル/ポリオキシエチレングリコールランダム共重合ポリエーテル;m/n=26/26 商品名「ポリセリンDC−3000E」、日油株式会社製、重量平均分子量3,000
ポリテトラメチレングリコールエーテル/ポリオキシエチレングリコールランダム共重合ポリエーテル;m/n=10/24 商品名「ポリセリン60DC−1800」、日油株式会社製、重量平均分子量1,800
[酸化防止剤(C)]
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物には、酸化防止剤(C)を含有させることが好ましい。
ポリカーボネート樹脂が多く使われる導光板は、薄肉化、大型化が進み、高流動化を目的に、340℃を超えるような高温成形が一般的に行われる。このような高温では、耐熱性に優れるポリオキシテトラメチレンポリオキシエチレングリコールを含むポリカーボネート樹脂であっても、熱劣化による黄変化や分解ガスの発生が起きて、透過率及び色相が低下し、悪影響を及ぼす。
このような高温環境下で、ポリオキシテトラメチレンポリオキシエチレングリコールを含むポリカーボネート樹脂の酸化劣化を防止するには、通常、ポリカーボネート樹脂に用いられる公知の酸化防止剤を、芳香族ポリカーボネート樹脂100質量部に対して、通常0.005〜0.4質量部配合することにより、このような悪影響を抑制することができる。
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物には、酸化防止剤(C)を含有させることが好ましい。
ポリカーボネート樹脂が多く使われる導光板は、薄肉化、大型化が進み、高流動化を目的に、340℃を超えるような高温成形が一般的に行われる。このような高温では、耐熱性に優れるポリオキシテトラメチレンポリオキシエチレングリコールを含むポリカーボネート樹脂であっても、熱劣化による黄変化や分解ガスの発生が起きて、透過率及び色相が低下し、悪影響を及ぼす。
このような高温環境下で、ポリオキシテトラメチレンポリオキシエチレングリコールを含むポリカーボネート樹脂の酸化劣化を防止するには、通常、ポリカーボネート樹脂に用いられる公知の酸化防止剤を、芳香族ポリカーボネート樹脂100質量部に対して、通常0.005〜0.4質量部配合することにより、このような悪影響を抑制することができる。
ポリカーボネート樹脂に用いられる公知の酸化防止剤としては、例えば特開2006−169451号公報に記載されているリン系酸化防止剤やヒンダードフェノール系酸化防止剤が挙げられる。
より具体的に、リン系酸化防止剤としては、下記構造式(a−1)、構造式(a−2)、構造式(a−3)で表される化合物が例示される。
より具体的に、リン系酸化防止剤としては、下記構造式(a−1)、構造式(a−2)、構造式(a−3)で表される化合物が例示される。
上記構造式(a−1)〜(a−3)中、R1は炭素数1〜10のアルキル基を示し(好ましくはt−ブチル基)、R2は芳香族基を示し、R3は炭素数1〜15のアルキル基を示す。
また、ヒンダードフェノール系酸化防止剤としては、下記構造式(b−1)、構造式(b−2)、構造式(b−3)、構造式(b−4)で表される化合物が例示される。
また、ヒンダードフェノール系酸化防止剤としては、下記構造式(b−1)、構造式(b−2)、構造式(b−3)、構造式(b−4)で表される化合物が例示される。
上記構造式(b−1)〜(b−4)中、R4及びR5はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基を示し、R6は炭素数1〜5のアルキレン基を示し、R7は炭素数1〜25のアルキル基を示し、R8は炭素数1〜5のアルキレン基を示す。
特に、本発明では、酸化防止剤として、上記のようなポリカーボネート樹脂に用いられる公知のリン系酸化防止剤とヒンダードフェノール系酸化防止剤とを組み合わせて使用することが、本発明の目的を達成するうえで有効であることを見出した。また、本発明において、ヒンダードフェノール系酸化防止剤としては、非アミンのヒンダードフェノール系酸化防止剤を用いることが特に好ましい。
本発明において酸化防止剤(C)の含有量は、芳香族ポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対して、好ましくは0.005〜0.4質量部であり、より好ましくは0.02〜0.3質量部、さらに好ましくは0.05〜0.2質量部である。また、成分(C)としてリン系酸化防止剤とヒンダードフェノール系酸化防止剤を組み合わせて使用する場合、その含有割合は成分(A)100質量部に対して、リン系酸化防止剤が0.005〜0.2質量部、ヒンダードフェノール系酸化防止剤が0〜0.2質量部の範囲で含有することが好ましい。より好ましくは、リン系酸化防止剤が0.01〜0.2質量部、ヒンダードフェノール系酸化防止剤が0〜0.1質量部の範囲であり、さらに好ましくはリン系酸化防止剤が0.05〜0.15質量部、ヒンダードフェノール系酸化防止剤が0〜0.05質量部の範囲である。
リン系酸化防止剤は、ポリカーボネート樹脂の酸化劣化を防止するのに有効で、特に亜リン酸エステル、リン酸エステル等のリン系酸化防止剤が好ましい。リン系酸化防止剤の含有量が0.005質量部以上であれば、通常の成形温度である280℃成形で、芳香族ポリカーボネート樹脂の酸化劣化を防止することができる。
一方で、280℃を超えるような成形温度の場合、0.005質量部未満の含有量では酸化防止効果は不十分となり、340℃を超えるような高温成形では、0.05質量部以上の含有量であることがより好ましい。しかし、340℃を超えるような高温成形であっても、0.15質量部以上のリン系酸化防止剤を単独で含有しても余り酸化防止効果に違いがないため、効果及び経済上の観点から、0.2質量部以下であることが好ましい。
一方で、280℃を超えるような成形温度の場合、0.005質量部未満の含有量では酸化防止効果は不十分となり、340℃を超えるような高温成形では、0.05質量部以上の含有量であることがより好ましい。しかし、340℃を超えるような高温成形であっても、0.15質量部以上のリン系酸化防止剤を単独で含有しても余り酸化防止効果に違いがないため、効果及び経済上の観点から、0.2質量部以下であることが好ましい。
また、リン系酸化防止剤は、ポリオキシテトラメチレンポリオキシエチレングリコールの酸化劣化に対しても効果的ではあるが、340℃を超える成形温度では、酸化劣化によるシルバー抑制ができない。そこで、検討した結果、ポリオキシテトラメチレンポリオキシエチレングリコールとヒンダードフェノール系酸化防止剤、特に非アミンのヒンダードフェノール系酸化防止剤とを組み合わせて用いると有効であることが分かった。
非アミンであることで、芳香族ポリカーボネート樹脂に対して黄変化の影響が小さく、ポリオキシテトラメチレンポリオキシエチレングリコールに対して高い酸化防止効果を発現させることができる。さらには、ポリオキシテトラメチレンポリオキシエチレングリコールに対して溶解性が高いことから、ポリオキシテトラメチレンポリオキシエチレングリコールに対する酸化防止効率が高い。
非アミンであることで、芳香族ポリカーボネート樹脂に対して黄変化の影響が小さく、ポリオキシテトラメチレンポリオキシエチレングリコールに対して高い酸化防止効果を発現させることができる。さらには、ポリオキシテトラメチレンポリオキシエチレングリコールに対して溶解性が高いことから、ポリオキシテトラメチレンポリオキシエチレングリコールに対する酸化防止効率が高い。
ヒンダードフェノール系酸化防止剤の含有量としては、340℃を超える成形温度で成形する場合、上記リン系酸化防止剤と併用して、芳香族ポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対して、0〜0.2質量部が好ましく、より好ましくは0〜0.1質量部であり、さらに好ましくは0〜0.05質量部である。0.2質量部以下であれば、酸化防止剤自体が透明性や色相低下の原因となることがない。
なお、本発明において、成形温度340℃を超えないような条件で成形する場合は、酸化劣化によるシルバー発生は起きないため、ヒンダードフェノール系酸化防止剤を含有させることは特に必要とせず、酸化防止剤としてリン系酸化防止剤を単独で含有させてもよい。
なお、本発明において、成形温度340℃を超えないような条件で成形する場合は、酸化劣化によるシルバー発生は起きないため、ヒンダードフェノール系酸化防止剤を含有させることは特に必要とせず、酸化防止剤としてリン系酸化防止剤を単独で含有させてもよい。
本発明において用いることができる酸化防止剤は、リン系酸化防止剤の市販品として、商品名「アデカスタブ PEP36」株式会社ADEKA製、商品名「IRGAFOS 168」チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製等が挙げられる。
また、非アミンのヒンダードフェノール系酸化防止剤の市販品として、商品名「IRGANOX 1076」チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社、商品名「IRGANOX 1135」チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社、商品名「IRGANOX 1010」チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社、商品名「IRGANOX 245」チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社、商品名「IRGASTAB PUR 68」チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社等が挙げられる。
また、非アミンのヒンダードフェノール系酸化防止剤の市販品として、商品名「IRGANOX 1076」チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社、商品名「IRGANOX 1135」チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社、商品名「IRGANOX 1010」チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社、商品名「IRGANOX 245」チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社、商品名「IRGASTAB PUR 68」チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社等が挙げられる。
[添加剤]
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物には、上述の成分(A)〜(C)の他に、光拡散剤、ポリオルガノシロキサン等を適宜添加することができる。
光拡散剤としては、例えば、架橋ポリメタクリレート樹脂粒子、シリコーン樹脂粒子、シリカ粒子、石英粒子、シリカ繊維、石英繊維及びガラス繊維から選ばれた1種類以上の組み合わせを挙げることができる。
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物には、上述の成分(A)〜(C)の他に、光拡散剤、ポリオルガノシロキサン等を適宜添加することができる。
光拡散剤としては、例えば、架橋ポリメタクリレート樹脂粒子、シリコーン樹脂粒子、シリカ粒子、石英粒子、シリカ繊維、石英繊維及びガラス繊維から選ばれた1種類以上の組み合わせを挙げることができる。
ポリオルガノシロキサンとしては、アルコキシ基、アリールオキシ基、ポリオキシアルキレン基、カルボキシル基、シラノール基、アミノ基、メルカプト基、エポキシ基及びビニル基等の官能基を1種以上有する化合物であることが好ましい。
ポリオルガノシロキサンの添加量は、(A)芳香族ポリカーボネート樹脂100質量部に対して、0.01〜0.15質量部程度であることが好ましい。より好ましくは0.02〜0.15質量部、さらに好ましくは0.05〜0.1質量部である。0.01〜0.15質量部の範囲であれば、他の成分と協奏して、離型性を向上させることができ、さらに340℃を超える高温の成形条件、特に連続成形条件であっても、シルバーの発生や、金型付着物を大幅に低減することができる。
ポリオルガノシロキサンの粘度は、離型性としての滑性効果の観点から、25℃において、好ましくは10mm2/s以上であり、ポリカーボネート樹脂への分散性の観点から、好ましくは200mm2/s以下である。上記観点から、ポリオルガノシロキサンの粘度は、より好ましくは20〜150mm2/s、さらに好ましくは40〜120mm2/sの範囲である。
ポリオルガノシロキサンの屈折率は、ポリカーボネートに添加した際に透明性を低下させないために、ポリカーボネートとの屈折率の差を出来るだけ小さくすることが好ましい。ポリカーボネートの屈折率は1.58であることから、ポリオルガノシロキサンの屈折率は、好ましくは1.45以上、より好ましくは1.50以上、さらに好ましくは1.52以上であることが望まれる。
ポリオルガノシロキサンの添加量は、(A)芳香族ポリカーボネート樹脂100質量部に対して、0.01〜0.15質量部程度であることが好ましい。より好ましくは0.02〜0.15質量部、さらに好ましくは0.05〜0.1質量部である。0.01〜0.15質量部の範囲であれば、他の成分と協奏して、離型性を向上させることができ、さらに340℃を超える高温の成形条件、特に連続成形条件であっても、シルバーの発生や、金型付着物を大幅に低減することができる。
ポリオルガノシロキサンの粘度は、離型性としての滑性効果の観点から、25℃において、好ましくは10mm2/s以上であり、ポリカーボネート樹脂への分散性の観点から、好ましくは200mm2/s以下である。上記観点から、ポリオルガノシロキサンの粘度は、より好ましくは20〜150mm2/s、さらに好ましくは40〜120mm2/sの範囲である。
ポリオルガノシロキサンの屈折率は、ポリカーボネートに添加した際に透明性を低下させないために、ポリカーボネートとの屈折率の差を出来るだけ小さくすることが好ましい。ポリカーボネートの屈折率は1.58であることから、ポリオルガノシロキサンの屈折率は、好ましくは1.45以上、より好ましくは1.50以上、さらに好ましくは1.52以上であることが望まれる。
[芳香族ポリカーボネート樹脂組成物及び光学成形品]
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の製造方法は特に限定されない。
例えば前記成分(A)〜(C)及び必要に応じ添加剤を混合し、溶融混練を行う。溶融混練は、通常用いられている方法、例えば、リボンブレンダー、ヘンシェルミキサー、バンバリーミキサー、ドラムタンブラー、単軸スクリュー押出機、二軸スクリュー押出機、コニーダ、多軸スクリュー押出機等を用いる方法により行うことができる。溶融混練に際しての加熱温度は、通常220〜300℃程度の範囲で適宜選定される。
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の製造方法は特に限定されない。
例えば前記成分(A)〜(C)及び必要に応じ添加剤を混合し、溶融混練を行う。溶融混練は、通常用いられている方法、例えば、リボンブレンダー、ヘンシェルミキサー、バンバリーミキサー、ドラムタンブラー、単軸スクリュー押出機、二軸スクリュー押出機、コニーダ、多軸スクリュー押出機等を用いる方法により行うことができる。溶融混練に際しての加熱温度は、通常220〜300℃程度の範囲で適宜選定される。
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、上記の溶融混練物、あるいは、得られた樹脂ペレットを原料として、公知の成形方法、例えば中空成形法、射出成形法、射出圧縮成形法、押出成形法、真空成形法、ブロー成形法、プレス成形法、圧空成形法、発泡成形法、熱曲げ成形法、圧縮成形法、カレンダー成形法及び回転成形法等の成形法を適用することができる。
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、耐熱不足を改善したものであり、340℃を超える高温での成形にも耐え得ることから、射出成形法など、成形材料に高い流動性を要求する成形法に好適である。一方、押出成形法では、220〜280℃程度の低温で成形することで、透明性が高く、黄変のない高い光学特性のシート又はフィルム等の製品を得ることができる。
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、耐熱不足を改善したものであり、340℃を超える高温での成形にも耐え得ることから、射出成形法など、成形材料に高い流動性を要求する成形法に好適である。一方、押出成形法では、220〜280℃程度の低温で成形することで、透明性が高く、黄変のない高い光学特性のシート又はフィルム等の製品を得ることができる。
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、光線透過率及び輝度に優れ、高温での成形にも耐え得る樹脂組成物であって、特に射出成形に適する。一方、低温成形適性も高いことから、射出成形以外の成形でも、光透過性に優れた成形品を得ることができ、光学成形品、特に、導光板として有用である。
導光板としては、特に制限はなく、数ミリから、数百ミクロンの厚みの平板でもよく、レンズ効果を有する曲面板やプリズム転写板でもよい。成形法も特に限定されず、目的・用途に応じて適宜、形状や成形法を選定すればよい。
導光板としては、特に制限はなく、数ミリから、数百ミクロンの厚みの平板でもよく、レンズ効果を有する曲面板やプリズム転写板でもよい。成形法も特に限定されず、目的・用途に応じて適宜、形状や成形法を選定すればよい。
実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
[成分組成]
実施例及び比較例で使用した各成分は以下のとおりである。
芳香族ポリカーボネート樹脂(A)
・FN1500A〔商品名、出光興産株式会社製、ビスフェノールAポリカーボネート樹脂、粘度平均分子量14,500〕
ポリオキシテトラメチレンポリオキシエチレングリコール(B)
HO(CH2CH2CH2CH2O)m(CH2CH2O)nH
(B−1)ポリセリンDC−1800E〔商品名、日油株式会社製、重量平均分子量1,800、m=15、n=15〕
(B−2)ポリセリンDC−3000E〔商品名、日油株式会社製、重量平均分子量3,000、m=26、n=26〕
[成分組成]
実施例及び比較例で使用した各成分は以下のとおりである。
芳香族ポリカーボネート樹脂(A)
・FN1500A〔商品名、出光興産株式会社製、ビスフェノールAポリカーボネート樹脂、粘度平均分子量14,500〕
ポリオキシテトラメチレンポリオキシエチレングリコール(B)
HO(CH2CH2CH2CH2O)m(CH2CH2O)nH
(B−1)ポリセリンDC−1800E〔商品名、日油株式会社製、重量平均分子量1,800、m=15、n=15〕
(B−2)ポリセリンDC−3000E〔商品名、日油株式会社製、重量平均分子量3,000、m=26、n=26〕
酸化防止剤(C)
・ヒンダードフェノール系酸化防止剤
(C−1)IRGANOX 1135〔商品名、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製〕
(C−2)IRGANOX 1076〔商品名、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製〕
・リン系酸化防止剤
(C−3)アデカスタブ PEP 36〔商品名、株式会社ADEKA製〕
・ヒンダードフェノール系酸化防止剤
(C−1)IRGANOX 1135〔商品名、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製〕
(C−2)IRGANOX 1076〔商品名、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製〕
・リン系酸化防止剤
(C−3)アデカスタブ PEP 36〔商品名、株式会社ADEKA製〕
(その他)
成分(B)以外のポリオキシアルキレングリコール
・エマルゲンPP−290〔商品名、花王株式会社製、重量平均分子量約9,000、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン、HO(C3H6O)30(CH2CH2O)160H〕
・PEG6000P〔商品名、日油株式会社製、重量平均分子量8,800、ポリエチレングリコール、HO(CH2CH2O)nH〕
・PEG20000〔商品名、日油株式会社製、重量平均分子量20,000、ポリエチレングリコール、HO(CH2CH2O)nH〕
・ユニセーフNKL−9520〔商品名、日油株式会社製、ポリプロピレングリコールジステアレート、RCOO(C3H6O)nOCHR R:C17H35〕
(ポリオルガノシロキサン)
・KR−511〔商品名、信越化学工業株式会社製、フェニル基、メトキシ基及びビニル基を有するポリオルガノシロキサン化合物〕
成分(B)以外のポリオキシアルキレングリコール
・エマルゲンPP−290〔商品名、花王株式会社製、重量平均分子量約9,000、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン、HO(C3H6O)30(CH2CH2O)160H〕
・PEG6000P〔商品名、日油株式会社製、重量平均分子量8,800、ポリエチレングリコール、HO(CH2CH2O)nH〕
・PEG20000〔商品名、日油株式会社製、重量平均分子量20,000、ポリエチレングリコール、HO(CH2CH2O)nH〕
・ユニセーフNKL−9520〔商品名、日油株式会社製、ポリプロピレングリコールジステアレート、RCOO(C3H6O)nOCHR R:C17H35〕
(ポリオルガノシロキサン)
・KR−511〔商品名、信越化学工業株式会社製、フェニル基、メトキシ基及びビニル基を有するポリオルガノシロキサン化合物〕
[実施例1〜13及び比較例1〜9]
表1及び表2に示す割合で各成分をブレンドした後、スクリュー径40mmのベント付単軸押出機(田辺プラスチックス機械社製「VS−40」)により、シリンダー温度260℃で溶融混練し、ストランドカットによりペレットを得た。
表1及び表2に示す割合で各成分をブレンドした後、スクリュー径40mmのベント付単軸押出機(田辺プラスチックス機械社製「VS−40」)により、シリンダー温度260℃で溶融混練し、ストランドカットによりペレットを得た。
(1)評価試験1:滞留時耐熱試験
上記より得られたペレットを120℃で5〜7時間、熱風循環式乾燥機により乾燥した。乾燥したペレットを、東芝機械株式会社製の東芝40N電動射出成形機にて、40mmH×80mmL×3.2mmTの製品一個取りの金型(滞留試験金型を公称とする)を使って、350℃のシリンダー温度設定で、30秒サイクルで20ショット以上の成形を行って条件を安定させた後、2分30秒毎に取り出す条件で、10分後に射出した製品となる5ショット目のサンプルのYIを測定する滞留時耐熱試験を行った。
耐熱性は、初期YI(1ショット目のサンプル)と、10分後に取り出した製品(5ショット目のサンプル)のYIの差であるΔYIで表した。結果を表1及び表2に示す。なお、合格基準は、初期YIが1.1以下、ΔYIが0.2以下である。
上記より得られたペレットを120℃で5〜7時間、熱風循環式乾燥機により乾燥した。乾燥したペレットを、東芝機械株式会社製の東芝40N電動射出成形機にて、40mmH×80mmL×3.2mmTの製品一個取りの金型(滞留試験金型を公称とする)を使って、350℃のシリンダー温度設定で、30秒サイクルで20ショット以上の成形を行って条件を安定させた後、2分30秒毎に取り出す条件で、10分後に射出した製品となる5ショット目のサンプルのYIを測定する滞留時耐熱試験を行った。
耐熱性は、初期YI(1ショット目のサンプル)と、10分後に取り出した製品(5ショット目のサンプル)のYIの差であるΔYIで表した。結果を表1及び表2に示す。なお、合格基準は、初期YIが1.1以下、ΔYIが0.2以下である。
また、10分間の滞留試験後の成形品については、外観のシルバー発生有無についても確認した。結果を表1及び表2に示す。なお、以下の基準で評価した。
○:10分経過でシルバーが全く発生しないもの
△:10分経過で、シルバー発生量が、製品面上の1/5以下であって、シルバー発生開始が、滞留試験開始後5分以上経過しているもの
×:シルバー発生が、製品面上の1/5を超えるか、シルバー発生開始が、滞留試験開始後5分経過未満であるもの
○:10分経過でシルバーが全く発生しないもの
△:10分経過で、シルバー発生量が、製品面上の1/5以下であって、シルバー発生開始が、滞留試験開始後5分以上経過しているもの
×:シルバー発生が、製品面上の1/5を超えるか、シルバー発生開始が、滞留試験開始後5分経過未満であるもの
(2)評価試験2:光透過性試験
上記より得られたペレットを120℃で5〜7時間、熱風循環式乾燥機により乾燥した。乾燥したペレットを、東芝機械株式会社製の東芝40N電動射出成形機にて、25mmH×35mmLの角板形状で、1mm厚みが1枚、2mm厚みが2枚、3mm厚みが1枚の成形品が取れるファミリー金型(熱安定金型Iを公称とする)を使って、280℃及び340℃のシリンダー温度設定で、サイクル時間40秒で成形した。
成形した3mm厚みの角板成形品を用い、日立ハイテクノロジーズ社製のU−4100分光光度計より、以下の式を使ってYI(黄色度)を求めた。結果を表1及び表2に示す。なお、合格基準は、280℃YIが1.0以下、340℃YIが1.2以下である。
YI(黄色度)=100×(1.28X−1.06Z)÷Y
X,Y,Zは、C光源2°視野角の3刺激値である。
上記より得られたペレットを120℃で5〜7時間、熱風循環式乾燥機により乾燥した。乾燥したペレットを、東芝機械株式会社製の東芝40N電動射出成形機にて、25mmH×35mmLの角板形状で、1mm厚みが1枚、2mm厚みが2枚、3mm厚みが1枚の成形品が取れるファミリー金型(熱安定金型Iを公称とする)を使って、280℃及び340℃のシリンダー温度設定で、サイクル時間40秒で成形した。
成形した3mm厚みの角板成形品を用い、日立ハイテクノロジーズ社製のU−4100分光光度計より、以下の式を使ってYI(黄色度)を求めた。結果を表1及び表2に示す。なお、合格基準は、280℃YIが1.0以下、340℃YIが1.2以下である。
YI(黄色度)=100×(1.28X−1.06Z)÷Y
X,Y,Zは、C光源2°視野角の3刺激値である。
また、日立ハイテクノロジーズ社製のU−4100分光光度計より、280℃成形における可視光下限の380nm、450nm、600nmの各透過率(%)を測定した。結果を表1及び表2に示す。なお、合格基準は、380nmの透過率が88%以上、450nmの透過率が89%以上、600nmの透過率が90%以上である。
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、光線透過率及び輝度に優れ、高温での成形にも耐え得る樹脂組成物であるため、その成形品は光学成形品、特に、導光板として有用である一方、低温成形用の光学材料としても有用である。
Claims (5)
- 芳香族ポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対して、下記一般式(I)で表されるポリオキシテトラメチレンポリオキシエチレングリコール(B)を0.1〜5質量部配合してなることを特徴とする芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
一般式(I)
HO(CH2CH2CH2CH2O)m(CH2CH2O)nH
〔式中、m及びnはそれぞれ独立に4〜60の整数を示し、m+nは20〜90の整数である。〕 - 芳香族ポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対して、さらに酸化防止剤(C)を0.005〜0.4質量部配合してなる請求項1に記載の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
- 酸化防止剤(C)が、リン系酸化防止剤0.005〜0.2質量部とヒンダードフェノール系酸化防止剤0〜0.2質量部とを組み合わせてなるものである請求項2に記載の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を成形してなる光学成形品。
- 光学成形品が導光板である請求項4に記載の光学成形品。
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