JP5555213B2 - 光拡散性樹脂組成物、光拡散性部材、および照明カバー - Google Patents
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Description
本発明の光拡散性樹脂組成物はポリカーボネート系樹脂と、架橋アクリル酸アルキル系樹脂粒子と、架橋メタクリル酸アルキル系樹脂粒子とを少なくとも含む。本発明の光拡散性樹脂組成物は、前記の組成を含むことによって優れた光拡散性および耐衝撃性を得ることができる。
本発明においては、光拡散性樹脂組成物の基材樹脂としてポリカーボネート系樹脂を用いる。これにより、光拡散性樹脂組成物に極めて優れた耐衝撃性を付与することができる。また、本発明の光拡散性樹脂組成物を成形することによって得られる光拡散性部材(光拡散性部材の一実施形態である照明カバーを含む)も耐衝撃性に優れる。
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、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン等のビス(ヒドロキシアリール)シクロアルカン類;
4,4' −ジヒドロキシフェニルエーテル、4,4' −ジヒドロキシ−3,3' −ジメチルフェニルエーテル等のジヒドロキシ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、4,4' −ジヒドロキシ−3,3' −ジメチルジフェニルスルフィド等の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等の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等のジヒドロキシジアリールスルホン類;
4,4' −ジヒロキシジフェニルなどのジヒドロキシジフェニル類等が挙げられる。
分子量が50000を超える場合、成形加工性が低下する。
比粘度(ηSP)=(t−t0)/t0
[t0は塩化メチレンの落下秒数、tは試料溶液の落下秒数]
求められた比粘度(ηSP)から次の数式により粘度平均分子量Mを算出する。
ηSP/c=[η]+0.45×[η]2×c(但し[η]は極限粘度)
[η]=1.23×10-4×M0.83
c=0.7
本発明の光拡散性樹脂組成物は、アクリル酸アルキル系単量体を架橋性単量体により架橋した比較的小粒径の架橋アクリル酸アルキル系樹脂粒子を含む。これにより、ポリカーボネート系樹脂に高い光拡散性を導入することができ、その結果、本発明の光拡散性樹脂組成物は優れた光拡散性を得ることができる。
本発明の光拡散性樹脂組成物は、メタクリル酸アルキル系単量体を架橋性単量体により架橋した比較的大粒径の架橋メタクリル酸アルキル系樹脂粒子を含む。これにより、ポリカーボネート系樹脂に高い光線透過率を導入することができ、その結果、本発明の光拡散性樹脂組成物は所望の物性を確保することができる。
酢酸ビニル重合体、酢酸ビニル−エチレン共重合体等のビニルエステル系樹脂;
スチレン重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエンブロック共重合体、スチレン−イソプレンブロック共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体等のスチレン系樹脂;
(メタ)アクリル系樹脂、(メタ)アクリル酸エステル−アクリロニトリル共重合体、(メタ)アクリル酸エステル−スチレン共重合体等の(メタ)アクリル酸エステル系樹脂
;
テレフタル酸とエチレングリコールとの縮合体、アジピン酸とエチレングリコールとの縮合体等のポリエステル系樹脂;
ポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、カルボキシル変性ポリエチレン、ポリイソブチレン、ポリブタジエン等のポリオレフィン系樹脂等が挙げられ、これらを単独でまたは2種以上を併用してもよい。なお本発明において(メタ)アクリルとは、アクリルまたはメタクリルを意味する。
本発明に係わる光拡散性樹脂組成物の製造方法は、特に限定されるものではなく、基材とするポリカーボネート系樹脂、光拡散剤として用いる樹脂粒子、および必要に応じて、その他の添加剤(例えば、蛍光増白剤、熱安定剤、又は紫外線吸収剤等)を所定量混合、混練することにより製造される。混合および混練は、通常の熱可塑性樹脂に適用される方法で行えばよく、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、2軸スクリユー押出機、多軸スクリュー押出機等により行うことができる。混練の温度条件は通常、240〜300℃が適当である。
本発明の光拡散性部材は、一般的な熱可塑性樹脂の成形方法により、本発明の光拡散性樹脂組成物を成形することにより得られる。例えば、光拡散性樹脂組成物を成形して光拡散性部材を得る方法としては、生産性の点から、ペレット状の光拡散性樹脂組成物を射出成形、射出圧縮成形、又は、押出成形等して、光拡散性部材を得る方法を採用することができる。或いは、光拡散性樹脂組成物を押出成形してシート状成形品を得て、このシート状成形品を真空成形、又は圧空成形等して光拡散性部材を得る方法を採用することができる。
80KJ/m2の衝撃強度(アイゾット衝撃値)を示してもよい。
本発明の照明カバーは、上記した本発明の光拡散性部材であり、本発明の光拡散性樹脂組成物を成形してなるものである。このような本発明の照明カバーは、蛍光灯、発光ダイオード(LED)等の各種光源を用いた照明器具において、光源を覆うカバー体として使用され、光源からの光を拡散させる。本発明において、照明カバーの形状は、特に限定されず、その用途により種々の形状、例えば、半円筒状、平板状とされ得る。また、照明カバーの厚さについても、特に限定されないが、例えば、0.5mm〜5mmの範囲に設定されることで、優れた光拡散性、光透過性および耐衝撃性を発揮し得る。
樹脂粒子Aの体積平均粒子径(体積基準の粒度分布における算術平均径)は、レーザー回折散乱粒度分布測定装置(ベックマンコールター社製、「LS230型」)で測定する。具体的には、樹脂粒子A0.1gと0.1%ノニオン性界面活性剤溶液10mlを試験管に投入し、タッチミキサー(ヤマト科学株式会社製、「TOUCHMIXER MT−31」)で2秒間混合する。この後、試験管中の樹脂粒子Aを市販の超音波洗浄器(ヴェルボクリーア社製、「ULTRASONIC CLEANER VS−150」)を用いて10分間分散させて、分散液を得る。分散液に超音波を照射しながら、分散液中の樹脂粒子Aの体積平均粒子径(体積基準の粒度分布における算術平均径)を、上記のレーザー回折散乱粒度分布測定装置で測定する。その測定のときの光学モデルは、作製した樹脂粒子Aの屈折率にあわせる。なお、樹脂粒子Aの屈折率としては、各単量体の単独重合体の屈折率を各単量体の使用量で加重平均した平均値を用いる。
樹脂粒子Bの体積平均粒子径(体積基準の粒度分布における算術平均径)は、コールターマルチサイザーII(ベックマンコールター社製:測定装置)により、測定する。なお、本測定に際しては、Coulter Electronics Limited発行のReference MANUAL FOR THE COULTER MULTISIZER(1987)に従って、50μmアパチャーを用いてキャリブレーションを行い、測定する。
樹脂粒子A及びBの各々のCV値を、前述の体積基準の粒度分布の測定を行った際の標準偏差(σ)および体積平均粒子径(x)から、以下の式により算出する。
次に、本発明の実施例に係る光拡散性樹脂組成物から得られる光拡散性部材の全光線透過率、分散度、色目、及び衝撃強度の評価方法について説明する。
全光線透過率はJIS K 7361に従って測定する。具体的には、全光線透過率を、日本電色工業株式会社製の「NDH−2000」を使用して測定する。測定サンプル数n=10として、これら10個の測定サンプルの全光線透過率の平均値を算出する。そして、算出した値(後述する表1参照)を以下の評価基準により評価する。
(1)全光線透過率が50%以上である場合:合格(○)
(2)全光線透過率が50%未満である場合:不合格(×)
と判定する。
プレートの2mm部分を用い、自動変角光度計(村上色彩技術研究所製ゴニオフォトメータGP−200)により分散度(D50)を以下の手順で求める。
(1)分散度が55°以上である場合:合格(○)
(2)分散度が55°未満である場合:不合格(×)
と判定する。
透過光(光拡散性部材を透過した光)の色度をJISZ8701に従って測定する。色度は透過光の色座標で示す。具体的には、40mm間隔に設置された4mmの冷陰極管上に、光拡散性部材を設置する。光拡散性部材から30cm離れた位置に固定したSPECTRORADIOMETER分光放射輝度計(コニカミノルタセンシング株式会社製、「CS−1000A」)にて色度x、yを測定する。この色度x、yは数値が高くなると黄色味を帯び、数値が小さくなると青色味を帯びていくことを表している。そして、測定したこの色度x、y(後述する表1参照)を以下の判定基準により、評価する。
(1)x、yのxが0.329未満かつyが0.334未満である場合:合格(○)
(2)x、yのxが0.329以上またはyが0.334以上である場合:不合格(×)と判定する。
アイゾット衝撃試験片(2号A試験片 10t×80L×3bmm、ノッチ深さ2mm)を作成し、JIS K7110に従って、アイゾット衝撃試験を行って、光拡散性部材の衝撃強度(アイゾット衝撃値)を求める。そして、求めた衝撃強度(後述する表1参照)を以下の判定基準により、評価する。
(1)衝撃強度が50KJ/m2以上である場合:合格(○)
(2)衝撃強度が50KJ/m2未満である場合:不合格(×)
と判定する。
光拡散性樹脂組成物を成形して、厚みが1mmの半円筒状(円筒を軸方向に沿って半分に割った形状)の照明カバー11を得る。そして、得られた照明カバー11を、図2に示すような複数のLED光源12を備える蛍光管型LED照明器具1における照明カバー(LED光源12を覆うカバー体)として用いた時のLED光源12が発する光の拡散具合を以下の評価基準により目視評価する。なお、蛍光型LED照明器具1としては、図2及び図3に示すような、上面に複数のLED光源12が設けられた半円柱状(円柱を軸方向に沿って半分に割った形状)の放熱フレーム13に、LED光源12からの光を拡散させる照明カバー11が係合されたものを使用する。具体的には、上記蛍光管型LED照明器具1として、CREE社製のLED蛍光灯(40W相当)を使用し、このCREE社製のLED蛍光灯に付属の半円筒状の照明カバーを、上記した方法により得た半円筒状の照明カバー11に付け替えて、LED光源12が発する光の拡散具合を以下の評価基準により目視評価する。なお、本評価において、照明カバー11とLED光源12との距離t(図3参照)は、15mmとした。
(1)照明カバー11越しに十分な光量が得られ、且つ、照明カバー11越しにLED光源12の輪郭を確認することができない場合:合格(○)
(2)照明カバー11越しに十分な光量が得られない、又は、照明カバー11越しに十分な光量が得られるが、LED光源12の輪郭が確認できる場合:不合格(×)
次いで、樹脂粒子A及びBの製造方法について、説明する。
種粒子の製造
攪拌機および温度計を備えた容量5Lの反応器に、純水3440gと、単量体(モノマー)としてのメタクリル酸メチル860g及びオクチルメルカプタン17gとを投入する。そして、反応器内を窒素パージし、次いで70℃まで昇温した。その後、過硫酸カリウム4.3gを純水70gに溶解した溶液を反応器に投入し、再び反応器内を窒素パージした。その後、70℃で12時間かけて単量体(モノマー)を重合させ、体積平均粒子径0.27μmのシード粒子をスラリーの状態で得た。
スラリー供給速度:25ml/min
アトマイザー回転数:11000rpm
風量:2m3/min
噴霧乾燥機のスラリー入口温度:130℃
樹脂粒子集合体出口温度:70℃
(水相の調製)
容積5Lのステンレスビーカーに、純水3000g、ラウリル硫酸ナトリウム1.8g(600ppm)、ピロ燐酸マグネシウム90gを投入し、水相を調製した。
水相の調製に使用したステンレスビーカーとは別のステンレスビーカーに、単量体(モノマー)としてのメタクリル酸メチル700g及びエチレングリコールジメタクリレート300gと、連鎖移動剤としてのノルマルドデシルメルカプタン3gと、重合開始剤としての2,2−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)6gとを投入し、十分に攪拌して油相を調製した。調製した油相を、先に調製した水相に加え、プライミクス株式会社製TKホモミキサーを用いて7000rpmで、15分攪拌し、懸濁液を得た。次いで、得られた懸濁液を、高圧分散装置(みづほ工業株式会社製、「マイクロフルイタイザーHC−5000」)で、7MPa圧力下で1回処理して、懸濁液中の液滴(単量体の液滴)を微細化させた後、懸濁液を、攪拌機および温度計を備えた容量5Lの反応器に移し、窒素パージした。その後、50℃で5時間単量体(モノマー)を重合させてから、105℃で3時間加熱した後、30℃まで冷却し、樹脂粒子スラリーを得た。次に、樹脂粒子スラリーに、スラリーのpHが2以下になるまで塩酸を加えた。次に、塩酸が加えられた樹脂粒子スラリーを、遠心脱水機を用いて、洗浄水のpHが6〜7になるまで洗浄し、その後脱水した。これにより得られた脱水ケーキを、真空乾燥機を用いてジャケット温度60℃で20時間真空乾燥した。次に400メッシュの篩いを通過させ、上記した測定方法により測定される体積平均粒子径が2.3μmの樹脂粒子B(架橋メタクリル酸アルキル系樹脂粒子)を得た。樹脂粒子BのCV値(上記CV値の測定方法参照)は28%であった。
光拡散剤としての樹脂粒子A(具体的には、樹脂粒子Aの集合体)及び樹脂粒子B、並びに、基材樹脂としてのポリカーボネート(帝人化成株式会社製の「パンライト(登録商標)L−1250Z」、平均分子量23800)を、樹脂粒子A1.5重量部、樹脂粒子B0.5重量部、ポリカーボネート100重量部の割合となるように計量し、ヘンシェルミキサーで15分間混合した。この混合物を単軸型押出し機(株式会社ホシプラスチック製の「R50」)を用いて温度250〜280℃、吐出量10〜25kg/hの条件で押出し、水冷後ペレタイザーでカットして、光拡散剤を含有したペレット状の光拡散性樹脂組成物を得た。次いで、得られたペレット状の光拡散性樹脂組成物から、上述した2mm厚、50mm×100mmのプレート(光拡散性部材)を製造した。さらに、得られたペレット状の光拡散性樹脂組成物を単軸型押出し機(株式会社池貝製の「FS40」)を用いて温度230〜280℃、吐出量10〜20kg/hの条件下で成形することにより、厚みが1mmの半円筒状の光拡散性部材である照明カバー(図2の符号11参照)を製造した。
ポリカーボネート100重量部に対し、樹脂粒子Aを1.0重量部、樹脂粒子Bを1.0重量部の割合で配合した以外は実施例1と同様の方法により、光拡散性樹脂組成物、光拡散性部材、および照明カバーを得た。
蛍光増白剤としての日本化薬株式会社製の「カヤライト(登録商標)OS」を、ポリカーボネート100重量部に対し、0.01重量部の割合で添加した以外は実施例1と同様の方法により、光拡散性樹脂組成物、光拡散性部材、および照明カバーを得た。
熱安定剤としての株式会社ADEKA製の「アデカスタブ(登録商標)PEP−36」を、ポリカーボネート100重量部に対し、0.05重量部の割合で添加した以外は実施例3と同様の方法により、光拡散性樹脂組成物、光拡散性部材、および照明カバーを得た。
紫外線吸収剤としての株式会社ADEKA製の「アデカスタブ(登録商標)LA−31」を、ポリカーボネート100重量部に対し、0.1重量部の割合で添加した以外は実施例4と同様の方法により、光拡散性樹脂組成物、光拡散性部材、および照明カバーを得た。
ポリカーボネート100重量部に対し、樹脂粒子Aを1.2重量部、樹脂粒子Bを0.8重量部の割合で配合した以外は実施例5と同様の方法により、光拡散性樹脂組成物、光拡散性部材、および照明カバーを得た。
ポリカーボネート100重量部に対し、樹脂粒子A2.0重量部を配合し、樹脂粒子Bを添加しない以外は実施例1と同様の方法により、光拡散性樹脂組成物、光拡散性部材、および照明カバーを得た。
樹脂粒子Aを添加せず、樹脂粒子Bのみを、ポリカーボネート100重量部に対し、2.0重量部の割合で配合した以外は実施例1と同様の方法により、光拡散性樹脂組成物、光拡散性部材、および照明カバーを得た。
ポリカーボネート100重量部に対し、樹脂粒子Aを0.5重量部、樹脂粒子Bを1.5重量部の割合で配合した以外は実施例1と同様の方法により、光拡散性樹脂組成物、光拡散性部材、および照明カバーを得た。
11 照明カバー
12 LED光源
13 放熱フレーム
Claims (10)
- 光拡散性樹脂組成物であって、
基材樹脂としてのポリカーボネート系樹脂と、
体積平均粒子径0.3〜3μmの架橋アクリル酸アルキル系樹脂粒子と、
15%よりも高い粒子径の変動係数を有する体積平均粒子径1〜5μmの架橋メタクリル酸アルキル系樹脂粒子と
を含んでなり、
前記ポリカーボネート系樹脂100重量部に対して、前記架橋アクリル酸アルキル系樹脂粒子を0.8〜1.8重量部含み、前記架橋メタクリル酸アルキル系樹脂粒子を0.2〜1.2重量部含む
ことを特徴とする光拡散性樹脂組成物。 - 前記架橋アクリル酸アルキル系樹脂粒子が、当該架橋アクリル酸アルキル系樹脂粒子中に炭素数2〜8のアルキル基を有するアクリル酸アルキル系単量体に由来する成分を40〜99重量%含む請求項1に記載の光拡散性樹脂組成物。
- 前記架橋アクリル酸アルキル系樹脂粒子が、当該架橋アクリル酸アルキル系樹脂粒子中に架橋性単量体に由来する成分を1〜50重量%含む請求項1または2に記載の光拡散性樹脂組成物。
- 前記架橋アクリル酸アルキル系樹脂粒子が、15%以下の粒子径の変動係数を有する請求項1〜3のいずれか1つに記載の光拡散性樹脂組成物。
- 前記架橋メタクリル酸アルキル系樹脂粒子が、当該架橋メタクリル酸アルキル系樹脂粒子中に炭素数1〜4のアルキル基を有するメタクリル酸アルキルに由来する成分を50〜95重量%含む請求項1〜4のいずれか1つに記載の光拡散性樹脂組成物。
- 前記架橋メタクリル酸アルキル系樹脂粒子が、当該架橋メタクリル酸アルキル系樹脂粒子中に架橋性単量体に由来する成分を5〜50重量%含む請求項1〜5のいずれか1つに記載の光拡散性樹脂組成物。
- 前記光拡散性樹脂組成物が、さらに、蛍光増白剤、熱安定剤および紫外線吸収剤のいずれか1種または2種類以上を含む請求項1〜6のいずれか1つに記載の光拡散性樹脂組成物。
- 請求項1〜7のいずれか1つに記載の光拡散性樹脂組成物を成形してなる光拡散性部材。
- 前記光拡散性部材が、当該光拡散性部材の厚みが2mmのとき、50%以上の全光線透過率および55°以上の分散度を有する請求項8に記載の光拡散性部材。
- 請求項1〜7のいずれか1つに記載の光拡散性樹脂組成物を成形してなる照明カバー。
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