JP6153382B2 - 光拡散性ポリマー組成物、その製造方法、およびそれから製造される物品 - Google Patents

光拡散性ポリマー組成物、その製造方法、およびそれから製造される物品 Download PDF

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Description

本発明は、光拡散性ポリマー組成物、その製造方法、それから製造される物品、およびそのような物品の製造方法に関する。
発光ダイオード(LED)は、照明の選択肢のなかでも環境によりやさしい半導体光源である。LEDは、エネルギー消費量が低くしかも保守が簡単であるという特徴から、様々な機器およびディスプレイ装置において、状態表示器およびディスプレイとして広範囲に使用されてきた。現在、自宅およびオフィス空間用の主要な照明オプションとしてLEDの使用を義務付ける立法および規制上の試みはおびただしく存在する。
LEDはきわめて輝度が高く集束した光を発する。このため、LEDの光出力はきつく見えることが多く、不快なグレアを引き起こす場合がある。LED照明を拡散させて照度の均等性を高め、グレアを低減させる目的で現在使用されている適切なパッケージ材料には、プラスチックボードおよび/または光散乱粒子が埋め込まれたシート等がある。そのような照明用途に用いられているプラスチックとしては、ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)およびポリスチレン(PS)が挙げられる。無機粒子(TiO粒子等)、および有機粒子(架橋ポリメチルメタクリレート、ポリスチレンおよび/またはシリコーンビーズ等)は共に、現在、散乱媒体または光拡散体として使用されている。しかしながら、光拡散性ビーズは光透過の損失を導く可能性があり、LED照明の選択の効果を著しく減少させてしまう可能性がある。ゆえに、光透過率が高い一方で充分な拡散率を維持するLED拡散体に対するニーズが存在する。
本発明は、光拡散性ポリマー組成物、その製造方法、それから製造される物品、およびそのような物品の製造方法である。
一実施形態において、本発明は、マトリックスポリマーと0.05〜2.5wt%の拡散体ポリマー粒子との混合生成物を含む組成物を提供し、拡散体ポリマー粒子は、2.0〜8μの平均径、ポリマー粒子の少なくとも90wt%が体積平均粒子径の±30%以内に含まれるような粒子径分布、1.50〜1.55の屈折率(RI)、4%を超える架橋レベルによって特徴付けられ、拡散体ポリマー粒子は、脂肪族架橋モノマー、芳香族架橋モノマー、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される5wt%〜25wt%の架橋モノマー、ならびに任意に、アリール(メタ)アクリレートモノマーおよびモノビニルアレーンからなる群から選択される1種以上のコモノマーと共重合した少なくとも1種のアルキル(メタ)アクリレートモノマーに、を使用して生成される。
本発明は、光拡散性ポリマー組成物、その製造方法、それから製造される物品、およびそのような物品の製造方法である。
本発明による光拡散性組成物は、マトリックスポリマーと0.05〜2.5wt%の拡散体ポリマー粒子との混合生成物を含み、拡散体ポリマー粒子は、2.0〜8μの平均径、ポリマー粒子の少なくとも90wt%が体積平均粒子径の±30%以内に含まれるような粒子径分布、1.50〜1.55の屈折率(RI)、4%を超える架橋レベルによって特徴付けられ、拡散体ポリマー粒子は、脂肪族架橋モノマー、芳香族架橋モノマーおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される5wt%〜25wt%の架橋モノマー、ならびに任意に、アリール(メタ)アクリレートモノマーおよびモノビニルアレーンからなる群から選択される1種以上のコモノマーと共重合した少なくとも1種のアルキル(メタ)アクリレートモノマーに、を使用して生成される。
本明細書において「μ」、「μm」および「マイクロメートル」という用語は、同義的に用いられている。
本明細書において(メタ)アクリレートという用語は、アクリレート、メタクリレート、またはアクリレートとメタクリレートとの組み合わせを意味する。例えば、メチル(メタ)アクリレートという用語は、メチルメタクリレートのみ、もしくはメチルアクリレートのみを意味するか、またはメチルメタクリレートとメチルアクリレートとの組み合わせを意味し得る。
もう1つの実施形態において、本発明は、脂肪族架橋モノマー、芳香族架橋モノマーおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される5wt%〜25wt%の架橋モノマーと共重合した少なくとも1種のアルキル(メタ)アクリレートモノマーを共重合させて、拡散体ポリマー粒子を形成することと、拡散体ポリマー粒子をマトリックスポリマー中に混合することとを含む光拡散性組成物の製造方法を提供し、拡散体ポリマー粒子は、マトリックスポリマーの重量と拡散体ポリマー粒子の重量との合計を基準として0.05〜2.5wt%のレベルで組成物中に存在する。
もう1つの実施形態において、本発明は、本発明による光拡散性組成物を含む物品を提供する。
本発明による物品の製造方法は、1種以上の光拡散性組成物を物品に成形することを含み、この成形工程は熱成形、押出し、カレンダー成形、射出成形、またはこれらの任意の組み合わせを含む。
本発明において有用なマトリックスポリマーは、拡散体ポリマー粒子の混合が可能なポリマーのうちのいずれか1種、または2種以上の組み合わせを含み得る。
別の実施形態において、本発明は、マトリックスポリマーがポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリルコポリマー、ポリスチレンメタクリレートコポリマー、スチレン−メチルメタクリレートコポリマー、オレフィン−ビニルアセテートコポリマー、ポリメチルペンテン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンとポリプロピレンとのコポリマー、ポリグルタルイミド、スチレン−無水マレイン酸コポリマー、環状オレフィンコポリマー、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、およびこれらの組み合わせからなる群から選択されることを除き、先行するいずれかの実施形態に従って、光拡散性組成物、その製造方法、それから製造される物品、およびそのような物品を製造する方法を提供する。
別の実施形態において、本発明は、マトリックスポリマーが1種以上のポリカーボネートであることを除き、先行するいずれかの実施形態に従って、組成物、その製造方法、それから製造される物品、およびそのような物品を製造する方法を提供する。
光拡散性ポリマー組成物は、0.05〜2.5wt%の拡散体ポリマー粒子を含む。0.05〜2.5wt%のすべての個別値および部分範囲は、本明細書に記載されかつ開示されている。例えば、拡散体ポリマー粒子の量は、下限の0.05、0.1、0.5、1.0、1.25、1.75、2.0、または2.5wt%から、上限の0.1、0.75、1.0、1.5、1.85、2.5、または2.75wt%までであってもよい。例えば、拡散体ポリマー粒子の量は0.05〜2.5wt%の範囲であってもよく、または択一的に、拡散体ポリマー粒子の量は0.5〜1.75wt%の範囲であってもよく、または択一的に、拡散体ポリマー粒子の量は1.0〜2.25wt%の範囲であってもよく、または択一的に、拡散体ポリマー粒子の量は0.1〜1.5wt%の範囲であってもよい。
拡散体ポリマー粒子は、2.0〜8マイクロメートル(μ)の平均径によって特徴付けられる。2.0〜8μのすべての個別値および部分範囲は、本明細書に記載されかつ開示されている。例えば、拡散体ポリマー粒子の平均径は、下限の2.0、2.5、3、3.6、4.1、4.8、5.5、6、6.9、7.4または7.8μから、上限の2.8、3.4、3.9、4.25、5、5.75、6.2、7、7.5、または8μまでであってもよい。例えば、拡散体ポリマー粒子の平均径が2.0〜8μの範囲であってよく、または択一的に、拡散体ポリマー粒子の平均径が2.75〜6.8μの範囲であってよく、または択一的に、拡散体ポリマー粒子の平均径が3〜7.0μの範囲であってよく、または択一的に、拡散体ポリマー粒子の平均径が2.0〜5μの範囲であってよく、または択一的に、拡散体ポリマー粒子の平均径が4.8〜8μの範囲であってもよい。
拡散体ポリマー粒子は、拡散体ポリマー粒子の少なくとも90wt%が体積平均粒子径の±30%以内に含まれるような粒子径分布によって特徴付けられる。少なくとも90wt%のすべての個別値および部分範囲は、本明細書に記載されかつ開示されている。例えば、拡散体ポリマー粒子の前記wt%が体積平均粒子径の±30%以内に含まれる場合、下限は90、92、94、96または98wt%であり得る。
より小さな粒子径分布もまた、本明細書に記載されかつ開示されている。例えば、体積平均粒子径の±30%以内に含まれるか、または択一的に体積平均粒子径の±25%以内、または択一的に体積平均粒子径の±20%以内、または択一的に体積平均粒子径の±15%以内に含まれるような拡散体ポリマー粒子が、少なくとも90wt%を占める場合がある。
もう1つの態様として、1を超える粒子径分布のそれぞれにおいて、その分布の体積平均粒子径の±30%以内に含まれるような拡散体ポリマー粒子は、少なくとも90wt%を占める。少なくとも90wt%のすべての個別値および部分範囲は、本明細書に記載されかつ開示されている。例えば、拡散体ポリマー粒子の前記wt%がその分布の体積平均粒子径の±30%以内に含まれる場合、下限は90、92、94、96または98wt%であり得る。
拡散体ポリマー粒子は、1.50〜1.55の屈折率(RI)によって特徴付けられる。1.5〜1.55のすべての個別値および部分範囲は、本明細書に記載されかつ開示されている。例えば、拡散体ポリマー粒子のRIは、下限の1.5、1.51、1.52、1.53または1.54から、上限の1.51、1.52、1.53、1.54または1.55までであってもよい。例えば、拡散体ポリマー粒子のRIは1.5〜1.55の範囲であってよく、または択一的に、拡散体ポリマー粒子のRIは1.53〜1.55の範囲であってよく、または択一的に、拡散体ポリマー粒子のRIは1.5〜1.54の範囲であってよく、または択一的に、拡散体ポリマー粒子のRIは1.52〜1.54の範囲であってもよい。
拡散体ポリマー粒子は、4wt%超の架橋レベルによって特徴付けられる。4wt%超のすべての個別値および部分範囲は、本明細書に記載されかつ開示されている。例えば、拡散体ポリマー粒子の架橋レベルは、下限が4、5、6、7、8、10、12または14wt%であり得る。
拡散体ポリマー粒子は、脂肪族架橋モノマー、芳香族架橋モノマーおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される5wt%〜25wt%の架橋モノマーと共重合した少なくとも1種のアルキル(メタ)アクリレートモノマーを使用して生成される。
別の実施形態において、本発明は、拡散体ポリマー粒子がいずれか1種以上のアルキル(メタ)アクリレートモノマーを使用して製造されることを除き、先行するいずれかの実施形態に従って、光拡散性組成物、その製造方法、それから製造される物品、およびそのような物品を製造する方法を提供する。
特定の実施形態において、拡散体ポリマー粒子はC〜Cアクリレートモノマーを使用して生成される。例えば、拡散体ポリマー粒子は、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレートモノマー、またはこれらの任意の組み合わせを使用して生成されてよい。
別の実施形態において、拡散体ポリマー粒子はC〜Cメタクリレートモノマーを使用して生成される。例えば、拡散体ポリマー粒子は、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレートモノマー、またはこれらの任意の組み合わせを使用して生成されてよい。
別の実施形態において、本発明は、拡散体ポリマー粒子がメチルメタクリレートを使用して製造されることを除き、先行するいずれかの実施形態に従って、光拡散性組成物、その製造方法、それから製造される物品、およびそのような物品を製造する方法を提供する。
別の実施形態において、本発明は、拡散体ポリマー粒子がジビニルベンゼンと共重合したメチルメタクリレートを使用して製造されることを除き、先行するいずれかの実施形態に従って、光拡散性組成物、その製造方法、それから製造される物品、およびそのような物品を製造する方法を提供する。
別の実施形態において、本発明は、拡散体ポリマー粒子がいずれか1種以上のアリール(メタ)アクリレートモノマーを使用して製造されることを除き、先行するいずれかの実施形態に従って、光拡散性組成物、その製造方法、それから製造される物品、およびそのような物品を製造する方法を提供する。例示的なアリール(メタ)アクリレートとしては、置換および非置換フェニル(メタ)アクリレート(フェニルメタクリレートおよびナフチルメタクリレート等)、ならびに置換および非置換ベンジル(メタ)アクリレート(ベンジルメタクリレートおよびベンジルアクリレート等)が挙げられる。
別の実施形態において、本発明は、拡散体ポリマー粒子がいずれか2つ以上のアルキル(メタ)アクリレートモノマーを使用して製造されることを除き、先行するいずれかの実施形態に従って、光拡散性組成物、その製造方法、それから製造される物品、およびそのような物品を製造する方法を提供する。例えば、拡散体ポリマー粒子は、ブチルアクリレートおよびメチルメタクリレートモノマーを使用して製造されるか、または択一的に、拡散体ポリマー粒子はブチルメタクリレートおよびメチルメタクリレートモノマーを使用して製造されてよい。
別の実施形態において、本発明は、拡散体ポリマー粒子が脂肪族架橋モノマー、芳香族架橋モノマーおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される5wt%〜25wt%の架橋モノマーと共重合した1種以上のアルキル(メタ)アクリレートモノマーを共重合させて製造されることを除き、先行するいずれかの実施形態に従って、光拡散性組成物、その製造方法、それから製造される物品、およびそのような物品を製造する方法を提供する。5wt%〜25wt%のすべての個別値および部分範囲の架橋モノマーは、本明細書に記載されかつ開示されている。例えば、架橋モノマーの量は、下限の5、8、11.5、14、17.7、21または24wt%から、上限の6、9.2、12、15.6、18、23.5または25wt%までであってもよい。例えば、架橋モノマーの量は5〜25wt%の範囲であってもよく、または択一的に、架橋モノマーの量は5〜15wt%の範囲であってもよく、または択一的に、架橋モノマーの量は15〜55wt%の範囲であってもよく、または択一的に、架橋モノマーの量は7.5〜18wt%の範囲であってもよく、または択一的に、架橋モノマーの量は9〜23wt%の範囲であってもよい。
1種以上のアルキル(メタ)アクリレートモノマーとの共重合に適した脂肪族架橋モノマーおよび芳香族架橋モノマーのいずれかまたは任意の組み合わせを使用できる。例えば、架橋モノマーは、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、ジアリルフタレート、アリルメタクリレート、ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジビニルスルホンおよびこれらの組み合わせからなる群から選択され得る。
拡散体ポリマー粒子は、任意に、1種以上のアルキル(メタ)アクリレートモノマーおよび架橋モノマーをアリール(メタ)アクリレートモノマーおよびモノビニルアレーンからなる群から選択される1種以上のコモノマーと共重合させて生成されてよい。
1種以上のアルキル(メタ)アクリレートモノマーおよび架橋モノマーと任意に共重合させるのに有用なアリール(メタ)アクリレートとしては、例えば、フェニルメタクリレート、フェニルエチルメタクリレート、フェニルプロピルメタクリレート;アリール基がアルキル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、ニトロ基、または重合反応を妨げない同類の置換基で置換されたアリールアルキルメタクリレート、アリールオキシアルキル;(メタ)アクリレート、例えば、フェノキシエチルメタクリレート、ならびにアリール基が置換または非置換であるベンジルオキシエチルメタクリレートおよびベンジル(メタ)アクリレートが挙げられる。
モノビニルアレーンは、分子あたり8〜約16個の炭素原子を含む。これらの化合物は、芳香族核上にビニル置換基以外の置換基をもつか、または芳香族核において、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ハロゲン基、アルキルアリール基およびアリールアルキル基によって置換されていてよい。1種以上のアルキル(メタ)アクリレートモノマーおよび架橋モノマーと任意に共重合させるのに有用な例示的なモノビニルアレーンとしては、スチレン、3−メチルスチレン、4−プロピルスチレン、1−ビニルナフタレン、4−シクロヘキシルスチレン、p−トリルスチレン、p−ベンジルスチレン、1−ビニル−5−ブチルナフタレン、ブロモスチレン、クロロスチレンが挙げられる。
別の実施形態において、本発明は、拡散体ポリマー粒子が、1種以上のアルキル(メタ)アクリレートモノマーおよびジビニルベンゼンをメチルメタクリレートと共重合させて生成されるものであることを除き、先行するいずれかの実施形態に従って、組成物、その製造方法、それから製造される物品、およびそのような物品を製造する方法を提供する。
別の実施形態において、本発明は、拡散体ポリマー粒子をアリール(メタ)アクリレートモノマーおよび/またはモノビニルアレーンの非存在下で製造することを除き、先行するいずれかの実施形態に従って、組成物、その製造方法、それから製造される物品、およびそのような物品の製造方法を提供する。
別の実施形態において、本発明は、拡散体ポリマー粒子が、50〜90wt%の少なくとも1種のアルキル(メタ)アクリレートモノマーに由来する単位と、5〜25wt%の1種以上のアリール(メタ)アクリレートコモノマーに由来する単位と、5〜25wt%の、脂肪族架橋モノマー、芳香族架橋モノマーおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される架橋モノマーとを含むことを除き、先行するいずれかの実施形態に従って、組成物、その製造方法、それから製造される物品、およびそのような物品の製造方法を提供する。
50〜90wt%の1種以上のアルキル(メタ)アクリレートコモノマーに由来する単位のすべての個別値および部分範囲は、本明細書に記載されかつ開示されている。例えば、アルキルメタクリレートコモノマーから誘導される単位の量は、下限の50、55、60、65、72、78、84、88または89wt%から、上限の52、59、64、70、78、85、89または90wt%までであってもよい。例えば、アルキルメタクリレートコモノマーに由来する単位の量が50〜90wt%の範囲であってもよく、または択一的に、アルキルメタクリレートコモノマーに由来する単位の量が50〜70wt%の範囲であってもよく、または択一的に、アルキルメタクリレートコモノマーに由来する単位の量が60〜90wt%の範囲であってもよく、または択一的に、アルキルメタクリレートコモノマーに由来する単位の量が63〜87wt%の範囲であってもよく、または択一的に、アルキルメタクリレートコモノマーに由来する単位の量が52〜78wt%の範囲であってもよい。
5〜25wt%の1種以上のアリール(メタ)アクリレートコモノマーに由来する単位のすべての個別値および部分範囲は、本明細書に記載されかつ開示されている。例えば、1種以上のアリール(メタ)アクリレートコモノマーに由来する単位の量は、下限の5、8、11、14、17、20、23または24wt%から、上限の6、9、12、15、18、21、24または25wt%までであってもよい。例えば、1種以上のアリール(メタ)アクリレートコモノマーに由来する単位の量が5〜25wt%の範囲であってもよく、または択一的に、アリール(メタ)アクリレートコモノマーに由来する単位の量が50〜15wt%の範囲であってもよく、または択一的に、アリール(メタ)アクリレートコモノマーに由来する単位の量が15〜27wt%の範囲であってもよく、または択一的に、アリール(メタ)アクリレートコモノマーに由来する単位の量が12〜20wt%の範囲であってもよく、または択一的に、アリール(メタ)アクリレートコモノマーに由来する単位の量が14〜22wt%の範囲であってもよい。
5〜25wt%の1種以上の架橋モノマーに由来する単位のすべての個別値および部分範囲は、本明細書に記載されかつ開示されている。例えば、1種以上の架橋モノマーに由来する単位の量は、下限の5、8、11、14、17、20、23または24wt%から、上限の6、9、12、15、18、21、24または25wt%までであってもよい。例えば、1種以上の架橋モノマーに由来する単位の量が5〜25wt%の範囲であってもよく、または択一的に、架橋コモノマーに由来する単位の量が50〜15wt%の範囲であってもよく、または択一的に、架橋コモノマーに由来する単位の量が15〜27wt%の範囲であってもよく、または択一的に、架橋コモノマーに由来する単位の量が12〜20wt%の範囲であってもよく、または択一的に、架橋コモノマーに由来する単位の量が14〜22wt%の範囲であってもよい。
本明細書において述べられている拡散体ポリマー粒子の平均粒子径は、体積平均粒子径である。
別の実施形態において、本発明は、拡散体ポリマー粒子が、拡散体ポリマー粒子の少なくとも90wt%が各粒子径ピークに対する体積平均粒子径の±30%以内に含まれるような多峰性の粒子径分布を示すことを除き、先行するいずれかの実施形態に従って、光拡散性組成物、その製造方法、それから製造される物品、およびそのような物品を製造する方法を提供する。例えば、粒子径分布は一峰性、二峰性、三峰性または四峰性であり得る。粒子径ピークは、2〜8μの間の任意のサイズに中心を有し得ることを理解されたい。2〜8μの間のすべての値は、本明細書に記載されかつ開示されている。例えば、粒子径ピークは2、2.25、2.5、2.75、3、2.5、4.24、4.8、5.4、5.8、6.3、6.7、7、7.25、7.75または8μに中心を有し得る。
別の実施形態において、本発明は、拡散体ポリマー粒子が二峰性の粒子径分布を示すことを除き、先行するいずれかの実施形態に従って、光拡散性組成物、その製造方法、それから製造される物品、およびそのような物品の製造方法を提供する。
更にもう1つの代替実施形態において、本発明は、拡散体ポリマー粒子が、2〜3μに中心を有するより小さな粒子径ピークと5〜6μに中心を有するより大きな粒子径ピークとを含む二峰性の粒子径分布を示すことを除き、先行するいずれかの実施形態に従って、光拡散性組成物、その製造方法、それから製造される物品、およびそのような物品の製造方法を提供する。別の実施形態において、より小さな粒子径ピークは2.25〜2.75μに中心を有していてもよく、より大きな粒子径ピークは5.25〜5.75μに中心を有していてもよい。
別の実施形態において、本発明は、拡散体ポリマー粒子が懸濁重合、エマルジョン重合、分散重合またはミニエマルジョン重合で生成されることを除き、先行するいずれかの実施形態に従って、組成物、その製造方法、それから製造される物品、およびそのような物品の製造方法を提供する。
別の実施形態において、本発明は、光拡散性組成物が5以下の黄色度指数を示すことを除き、先行するいずれかの実施形態に従って、組成物、その製造方法、それから製造される物品、およびそのような物品を製造する方法を提供する。5に等しいかまたは5未満のすべての個別値および部分範囲は、本明細書に記載されかつ開示されている。例えば、光拡散性組成物の黄色度指数は、上限が5、4.5、4、3.5、3、2.5、2または1であり得る。
別の実施形態において、本発明は、混合生成物を乾式混合によって調製して、乾式混合生成物を生成することを除き、先行するいずれかの実施形態に従って、組成物、その製造方法、それから製造される物品、およびそのような物品の製造方法を提供する。
別の実施形態において、本発明は、乾式混合生成物を更に溶融混合して、押出し、射出成形、吹込成形、カレンダー成形またはフライス削りで加工することを除き、先行するいずれかの実施形態に従って、組成物、その製造方法、それから製造される物品、およびそのような物品の製造方法を提供する。
別の実施形態において、本発明は、先行するいずれかの実施形態に従って、光拡散性組成物を含む物品を提供する。例示的な物品としては、光拡散体、照明器具部品、電球部品、照明器具を覆うために使用されるパネル、天窓、照明器具、テレビジョンまたはフィルムビューイング用の背面映写スクリーン、装飾、光看板(特にバックライト付き半透明サイン)、温室張り、ライトボックス、製図台、自動車の天窓、芸術的施工(例えば、視覚的な陳列ケースの部品としての)、CRTユニット用のアンチグロー画面、ツインウォール張り(twin-wall glazing)、LEDディスプレイカバー、制御盤、自動車部品(自動車ライトおよび制御盤用のカバー等)、ならびに航空機部品(制御盤用のカバー等)が挙げられる。本明細書で用いられている「光拡散体(lighting diffuser)」という用語は、LEDが放射した光線を拡散する何らかの種類の物品を意味する。
一実施形態において、本発明は、マトリックスポリマーと0.05〜2.5wt%の拡散体ポリマー粒子との混合生成物から本質的になる組成物を提供し、拡散体ポリマー粒子は、2.0〜8μの平均径、ポリマー粒子の少なくとも90wt%が体積平均粒子径の±30%以内に含まれるような粒子径分布、1.50〜1.55の屈折率(RI)、4%を超える架橋レベルにより特徴付けられ、拡散体ポリマー粒子は、脂肪族架橋モノマー、芳香族架橋モノマー、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される5wt%〜25wt%の架橋モノマーと共重合した少なくとも1種のアルキル(メタ)アクリレートモノマーを使用することによって生成される。
もう1つの実施形態において、本発明は、マトリックスポリマーと0.05〜2.5wt%の拡散体ポリマー粒子との混合生成物から本質的になる組成物を提供し、拡散体ポリマー粒子は、2.0〜8μの平均径、ポリマー粒子の少なくとも90wt%が体積平均粒子径の±30%以内に含まれるような粒子径分布、1.50〜1.55の屈折率(RI)、4%を超える架橋レベルによって特徴付けられ、拡散体ポリマー粒子は、脂肪族架橋モノマー、芳香族架橋モノマーおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される5wt%〜25wt%の架橋モノマーならびにアリール(メタ)アクリレートモノマーおよびモノビニルアレーンからなる群から選択される1種以上のコモノマーと共重合した少なくとも1種のアルキル(メタ)アクリレートモノマーを使用して生成される。
もう1つの実施形態において、本発明は、マトリックスポリマーと0.05〜2.5wt%の拡散体ポリマー粒子との混合生成物を含む組成物を提供し、拡散体ポリマー粒子は、2.0〜8μの平均径、ポリマー粒子の少なくとも90wt%が体積平均粒子径の±30%以内に含まれるような粒子径分布、1.50〜1.55の屈折率(RI)、4%を超える架橋レベルによって特徴づけられ、拡散体ポリマー粒子は、脂肪族架橋モノマー、芳香族架橋モノマーおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される5wt%〜25wt%の架橋モノマーならびにアリール(メタ)アクリレートモノマーおよびモノビニルアレーンからなる群から選択される1種以上のコモノマーと共重合したアルキル(メタ)アクリレートモノマーから本質的になる。
更にもう1つの実施形態において、本発明は、脂肪族架橋モノマー、芳香族架橋モノマーおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される5wt%〜25wt%の架橋モノマーと共重合した少なくとも1種のアルキル(メタ)アクリレートモノマーを共重合させて拡散体ポリマー粒子を形成することと、拡散体ポリマー粒子をマトリックスポリマー中に混合することと、から本質的になる、光拡散性組成物の製造方法を提供し、拡散体ポリマー粒子は、マトリックスポリマーの重量と拡散体ポリマー粒子の重量との合計を基準として0.05〜2.5wt%のレベルで組成物中に存在する。
もう1つの実施形態において、本発明は、前述のいずれかの実施形態に従う光拡散性組成物から本質的になる、物品を提供する。
下掲の本発明の実施例は本発明を例示しているが、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。
拡散体ポリマー粒子例の調製
工程1:工程1では、0.25μ径の架橋ポリマー粒子を生成する。反応の成分は表1に示すとおりである。
攪拌機および凝縮器を備え、窒素置換された反応器に、混合物A(表1を参照)を入れて、83℃まで加熱した。次に、均質化された10wt%の混合物B(表1を参照)および25%の混合物C(表1を参照)を反応器中に添加し、混合物を83℃に維持しながら120分間にわたって撹拌した。混合物BおよびCを添加した後、83℃で90分間撹拌を続け、次いで反応器の内容物を室温まで冷却した。結果として得られた粒子の粒子径をBrookhaven Instruments粒子径分析器BI−90で測定したところ0.25μmであった。「DI水」は脱イオン水を意味する。
Figure 0006153382
工程2:n−ブチルアクリレート、スチレンおよび1−ヘキサンチオールのエマルジョンを使用して、工程1で製造された粒子を0.75μ径まで成長させる。反応の成分を表2に示す。
窒素置換した攪拌機および凝縮器付き反応器に混合物Aを添加して、撹拌しながら85℃まで加熱した。混合物B、C、DおよびE(表2を参照)を撹拌しながら4時間かけて反応器に添加した後、温度を86℃に維持しながら60分間撹拌した。その後、反応器の内容物を70℃まで冷却して混合物FおよびG(表2を参照)を添加し、反応器の内容物を70℃に維持して1.5時間撹拌した後、反応器の内容物を室温まで冷却した。結果として得られたエマルジョンポリマー粒子の粒子径をBrookhaven Instruments粒子径分析器BI−90で測定したところ、0.75μであった。
Figure 0006153382
工程3A:本発明の拡散体ポリマー例1の調製
ブチルメタクリレート、スチレンおよびアリルメタクリレート(ally methacrylate)のエマルジョンを使用して、工程2のエマルジョン中に生成されたポリマー粒子を3.88μ径まで成長させる。反応の成分を表3に示す。
攪拌機および凝縮器を備え、窒素置換された反応器に、混合物A(表3を参照)を入れて、撹拌しながら80℃まで加熱した。均質化された混合物B(表3を参照)を撹拌しながら添加し、反応器に入れた後、温度を80℃に維持した。混合物Bの添加後、反応器を180分間にわたって撹拌した。その後、混合物C(表3を参照)を反応器に入れ、反応器中の内容物を70℃に維持しながら発熱重合を行う。反応器の内容物がピーク温度に到達した後、反応器の内容物を85℃まで冷却して150分間撹拌した。その後、反応器の内容物を周囲温度まで冷却した。結果として得られたエマルジョン粒子の直径をMalvern粒子径分析器で測定したところ、直径は3.88μであった。EGDMAはエチレングリコールジメタクリレートを意味し、TMPTMAはトリメチロールプロパントリアクリレートを意味する。TRIGONOX 21Sは、Akzo Nobel Corporationから市販されているtert−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエートである。
Figure 0006153382
工程3B:本発明の拡散体ポリマー例2の調製
メチルメタクリレートおよびジビニルベンゼンのエマルジョンを使用して、工程2のエマルジョン中に生成されたポリマー粒子を4.60μ径まで成長させた。反応の成分を表4に示す。
攪拌機および凝縮器を備え、窒素置換した反応器に、室温にて混合物A(表4を参照)を入れて、混合物を一晩撹拌した。混合物B(表4を参照)を反応器に入れ、均質化された混合物C(表4を参照)を反応器に入れた。反応器の内容物を65℃まで加熱し、330分間その温度に維持した。その後、温度を75℃まで上げ、120分間その温度に保持した。その後、温度を85℃まで上げ、180分間その温度に保持した。その後、反応器の内容物を周囲温度まで冷却した。結果として得られたエマルジョン粒子の直径をMalvern粒子径分析器で測定したところ、4.6μ径であった。
Figure 0006153382
工程3C:本発明の拡散体ポリマー例3の調製
メチルメタクリレートおよびジビニルベンゼンのエマルジョンを使用して、工程2のエマルジョン中に生成されたポリマー粒子3.60μ径まで成長させる。反応の成分を表5に示す。MMAはメチルメタクリレートを意味し、PVPはポリビニルピロリドンを意味し、DVBはジビニルベンゼンを意味する。
攪拌機および凝縮器を備え、窒素置換された反応器に、室温にて混合物A(表5を参照)を入れて、一晩撹拌した。次いで、混合物B(表5を参照)を反応器に添加し、温度を80℃まで上げた。均質化された混合物C(表5を参照)を反応器に入れ、温度を80℃に維持しながら、その混合物を60分間にわたって撹拌した。その後、反応器の内容物を65℃まで冷却した。混合物D(表5を参照)を反応器に入れて、反応器中の内容物を65℃に維持しながら発熱重合を行う。ピーク温度に到達した後、反応器の内容物を80℃に維持して30分間撹拌した。その後、反応器中の内容物の温度を87℃まで上げ、165分間その温度に保持してから反応器中の内容物を周囲温度まで冷却した。結果として得られたエマルジョン粒子の直径をMalvern粒子径分析器で測定したところ、3.6μ径であった。
Figure 0006153382
工程3D:比較対照用の拡散体ポリマー例1の調製
段階Iにおいて、工程2のエマルジョン中に生成されたポリマー粒子をn−ブチルアクリレートおよびアリルメタクリレート(ally methacrylate)を使用して5μ径に成長させ、その後、段階IIにおいて、メチルメタクリレートおよびエチルアクリレートの共重合を行った。反応の成分を表6に示す。
攪拌機および凝縮器を備え、窒素置換された反応器に、混合物Aを入れて、撹拌しながら90℃まで加熱した。混合物Bおよび均質化された混合物Cを反応器に入れ、反応器中の内容を60℃で1時間撹拌した。均質化された混合物Dを反応器に入れ、反応器中の内容物を60℃に維持しながら1時間撹拌し、次に、温度を徐々に65〜70℃まで上げ、発熱重合を行う。ピーク温度に到達した後、反応器の内容物を73℃まで冷却して30分間撹拌する。混合物Fの半分および混合物Eを反応器中に入れ、次いで、残りの混合物Fおよび混合物Gを反応器中に別個に2時間かけて添加した。反応器の内容物の温度を60分間73〜75℃に維持しながら撹拌する。その後、反応器の内容物を室温まで冷却した。結果として得られたエマルジョン粒子の直径をMalvern粒子径分析器で測定したところ、5μm径であった。
Figure 0006153382
組成物調製の実施例
表7に示す組成の光拡散体ビーズを、ポリカーボネート樹脂(LEXAN141、屈折率が1.590)中で乾式混合し、その後、190〜288℃の範囲のバレル温度で30mmのツインスクリュー押出機(LEISTRITZ,Somerville,New Jersey)を使用して溶融混合した。溶融混合の後、造粒し、真空オーブン中で60℃にて乾燥させ、250〜270℃の温度で射出成形する。射出成形からの試験プレート(plaque)の寸法は、70mm×70mm×1.5mmであった。「PS」は平均粒子径を意味し、TTは全透過率を意味し、YIは黄色度指数を意味する。MBX−8は、平均粒子径が8μで屈折率が1.49の光拡散性アクリル樹脂粒子で、Sekisui Chemical Co.,Ltd.から市販されている。SI−020は、Ganz Chemical Co.,Ltd.で製造され市販されている粒子径が2μのシリコーン拡散剤である。
Figure 0006153382
試験方法
試験方法は以下を含む。
D50をASTM E167−96(物体および材料の測角測光法に関する標準的技法)に準拠して測定する。D50は、50%出力の光強度が測定される角度である。
ASTM D1003−00(透明プラスチックのヘイズおよび視感透過率に関する標準試験方法)に準拠して、ヘイズを測定した。
黄色度指数をASTM E313−00(計器で測定された色座標から黄色度および白色度率を計算するための標準的技法)に準拠して測定した。
本発明は、その趣旨およびその本質的な属性から逸脱することなく他の形態で実施できる。それゆえ、本発明の範囲を示す場合、前述の明細書でなく寧ろ、添付の特許請求の範囲を参照すべきである。
なお、本発明には以下の態様が含まれることを付記する。
[1]
マトリックスポリマーと、
0.05〜2.5wt%の拡散体ポリマー粒子と
の混合生成物を含む組成物であって、
前記拡散体ポリマー粒子は、2.0〜8マイクロメートルの平均径、前記ポリマー粒子の少なくとも90wt%が体積平均粒子径の±30%以内に含まれるような粒子径分布、1.50〜1.55の屈折率(RI)、4%を超える架橋レベルによって特徴付けられ、かつ
前記拡散体ポリマー粒子は、脂肪族架橋モノマー、芳香族架橋モノマーおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される5wt%〜25wt%の架橋モノマー、ならびに任意に、アリール(メタ)アクリレートモノマーおよびモノビニルアレーンからなる群から選択される1種以上のコモノマーと共重合した少なくとも1種のアルキル(メタ)アクリレートモノマーを使用して生成される
組成物。
[2]
前記マトリックスポリマーは、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリルコポリマー、ポリスチレンメタクリレートコポリマー、スチレン−メチルメタクリレートコポリマー、オレフィン−ビニルアセテートコポリマー、ポリメチルペンテン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンとポリプロピレンとのコポリマー、ポリグルタルイミド、スチレン−無水マレイン酸コポリマー、環状オレフィンコポリマー、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレートおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される、[1]に記載の組成物。
[3]
前記拡散体ポリマー粒子は、50〜90wt%の少なくとも1種のアルキル(メタ)アクリレートモノマーに由来する単位と、5〜25wt%の1種以上のアリール(メタ)アクリレートコモノマーに由来する単位と、5〜25wt%の、脂肪族架橋モノマー、芳香族架橋モノマーおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される架橋モノマーに由来する単位とを含む、[1]または[2]に記載の組成物。
[4]
前記架橋モノマーがジビニルベンゼンである、[1]〜[3]のいずれかに記載の組成物。
[5]
前記少なくとも1種のアルキル(メタ)アクリレートモノマーがメチルメタクリレートである、[1]〜[4]のいずれかに記載の組成物。
[6]
前記組成物が80%以上の透過率を示す、[1]〜[5]のいずれかに記載の組成物。
[7]
前記組成物が5以下の黄色度指数を示す、[1]〜[6]のいずれかに記載の組成物。
[8]
[1]〜[7]のいずれかに記載の組成物を含む、光拡散体。
[9]
前記混合生成物は乾式混合によって調製されて、乾式混合生成物を生成する、[1]〜[8]のいずれかに記載の組成物。
[10]
前記乾式混合生成物が更に溶融混合される、[9]に記載の組成物。
[11]
脂肪族架橋モノマー、芳香族架橋モノマーおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される5wt%〜25wt%の架橋モノマーと共重合した少なくとも1種のアルキル(メタ)アクリレートモノマーを共重合させて、拡散体ポリマー粒子を形成することと、
前記拡散体ポリマー粒子をマトリックスポリマー中に混合することと
を含む、光拡散性組成物の製造方法であって、
前記拡散体ポリマー粒子は、前記マトリックスポリマーの重量と前記拡散体ポリマー粒子の重量との合計を基準として0.05〜2.5wt%のレベルで前記組成物中に存在し、
前記光拡散性粒子を生成するための前記共重合工程は、懸濁重合、エマルジョン重合、またはこれらの組み合わせからなる群から選択される
光拡散性組成物の製造方法。
[12]
[11]に記載の光拡散性組成物を含む、物品。
[13]
[11]または[12]に記載の光拡散性組成物から物品を形成することを含む物品の製造方法であって、前記物品の形成は、熱成形、押出し、カレンダー成形、射出成形およびこれらの組み合わせからなる群から選択される1つ以上の工程を含む、物品の製造方法。
[14]
前記拡散体ポリマー粒子が多峰性の粒子径分布を示す、[1]〜[10]のいずれか一項に記載の組成物。
[15]
前記多峰性粒子径分布が二峰性である、[14]に記載の組成物。
[16]
前記二峰性の粒子径分布は、2.25〜2.75μに中心を有するより小さな粒子径ピークと、5〜6μに中心を有するより大きな粒子径ピークとを含む、[15]に記載の組成物。
[17]
前記拡散体ポリマー粒子が多峰性の粒子径分布を示す、[11]に記載の方法。
[18]
前記多峰性粒子径分布が二峰性である、[17]に記載の方法。
[19]
前記二峰性の粒子径分布は、2.25〜2.75μに中心を有するより小さな粒子径ピークと、5〜6μに中心を有するより大きな粒子径ピークとを含む、[18]に記載の方法。

Claims (17)

  1. マトリックスポリマーと、
    0.05〜2.5wt%の拡散体ポリマー粒子と
    の混合生成物を含む組成物であって、
    前記拡散体ポリマー粒子は、2.0〜8マイクロメートルの平均径、前記拡散体ポリマー粒子の少なくとも90wt%が体積平均粒子径の±30%以内に含まれるような粒子径分布、1.50〜1.55の屈折率(RI)、4%を超える架橋レベルによって特徴付けられ、かつ
    前記拡散体ポリマー粒子は、脂肪族架橋モノマー、芳香族架橋モノマーおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される5wt%〜25wt%の架橋モノマー、ならびに、アリール(メタ)アクリレートモノマーおよびモノビニルアレーンからなる群から選択される1種以上のコモノマーと共重合した少なくとも1種のアルキル(メタ)アクリレートモノマーを使用して生成され、
    前記拡散体ポリマー粒子が、多峰性の粒子径分布を示す、前記組成物。
  2. 前記マトリックスポリマーは、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリルコポリマー、ポリスチレンメタクリレートコポリマー、スチレン−メチルメタクリレートコポリマー、オレフィン−ビニルアセテートコポリマー、ポリメチルペンテン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンとポリプロピレンとのコポリマー、ポリグルタルイミド、スチレン−無水マレイン酸コポリマー、環状オレフィンコポリマー、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレートおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載の組成物。
  3. 前記拡散体ポリマー粒子は、50〜90wt%の少なくとも1種のアルキル(メタ)アクリレートモノマーに由来する単位と、5〜25wt%の1種以上のアリール(メタ)アクリレートコモノマーに由来する単位と、5〜25wt%の、脂肪族架橋モノマー、芳香族架橋モノマーおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される架橋モノマーに由来する単位とを含む、請求項1及び2のいずれか一項に記載の組成物。
  4. 前記架橋モノマーがジビニルベンゼンである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の組成物。
  5. 前記少なくとも1種のアルキル(メタ)アクリレートモノマーがメチルメタクリレートである、請求項1〜4のいずれか一項に記載の組成物。
  6. 前記組成物が80%以上の透過率を示す、請求項1〜5のいずれか一項に記載の組成物。
  7. 前記組成物が5以下の黄色度指数を示す、請求項1〜6のいずれか一項に記載の組成物。
  8. 前記混合生成物は乾式混合によって調製されて、乾式混合生成物を生成する、請求項1〜のいずれか一項に記載の組成物。
  9. 前記乾式混合生成物が更に溶融混合される、請求項に記載の組成物。
  10. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の組成物を含む光拡散体。
  11. 脂肪族架橋モノマー、芳香族架橋モノマーおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される5wt%〜25wt%の架橋モノマーと共重合した少なくとも1種のアルキル(メタ)アクリレートモノマーを共重合させて、拡散体ポリマー粒子を形成することと、
    前記拡散体ポリマー粒子をマトリックスポリマー中に混合することと
    を含む、光拡散性組成物の製造方法であって、
    前記拡散体ポリマー粒子は、前記マトリックスポリマーの重量と前記拡散体ポリマー粒子の重量との合計を基準として0.05〜2.5wt%のレベルで前記光拡散性組成物中に存在し、
    前記拡散体ポリマー粒子を形成するための前記共重合させることは、懸濁重合、エマルジョン重合、またはこれらの組み合わせからなる群から選択され、
    前記拡散体ポリマー粒子が、多峰性の粒子径分布を示す、前記製造方法。
  12. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の組成物を含む物品。
  13. 請求項11に記載の製造方法により製造された光拡散性組成物から物品を形成することを含む物品の製造方法であって、前記物品の形成は、熱成形、押出し、カレンダー成形、射出成形およびこれらの組み合わせからなる群から選択される1つ以上の工程を含む、前記製造方法。
  14. 前記多峰性の粒子径分布が二峰性である、請求項1に記載の組成物。
  15. 前記二峰性の粒子径分布は、2.25〜2.75μに中心を有するより小さな粒子径ピークと、5〜6μに中心を有するより大きな粒子径ピークとを含む、請求項14に記載の組成物。
  16. 前記多峰性の粒子径分布が二峰性である、請求項11に記載の製造方法。
  17. 前記二峰性の粒子径分布は、2.25〜2.75μに中心を有するより小さな粒子径ピークと、5〜6μに中心を有するより大きな粒子径ピークとを含む、請求項16に記載の製造方法。
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