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JP2010037380A - 導光板用芳香族ポリカーボネート樹脂組成物及び導光板 - Google Patents

導光板用芳香族ポリカーボネート樹脂組成物及び導光板 Download PDF

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JP2010037380A
JP2010037380A JP2008199527A JP2008199527A JP2010037380A JP 2010037380 A JP2010037380 A JP 2010037380A JP 2008199527 A JP2008199527 A JP 2008199527A JP 2008199527 A JP2008199527 A JP 2008199527A JP 2010037380 A JP2010037380 A JP 2010037380A
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polycarbonate resin
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guide plate
aromatic polycarbonate
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Hiromitsu Kizawa
大光 鬼澤
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Teijin Ltd
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Teijin Chemicals Ltd
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Abstract

【課題】芳香族ポリカーボネート樹脂組成物にて薄肉の導光板を成形したものであっても、変色が発生することなく、透明性及び強度を併せ持った導光板が得られる樹脂組成物を提供する。
【解決手段】粘度平均分子量が1.0×10〜1.5×10、分子量1000以下の低分子量成分含有量が1.5重量%以下、全窒素含有量が15ppm以下、Cl含有量が100ppm以下、OH末端基量が0.1〜30eq/tonである芳香族ポリカーボネート樹脂100重量部に対して、グリセリンモノエステル型の離型剤を0.01〜0.3重量部含有する導光板用芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は導光板用芳香族ポリカーボネート樹脂組成物及び導光板に関する。
パーソナルコンピュータ、携帯電話、PDA(Personal Digital Assistant)カーナビ、携帯ゲーム機等にて使用される液晶表示装置には、その薄型化、軽量化、省電力、高精細化の要求に対応するために、面状光源装置が組み込まれている。そして、この面状光源装置には、入光する光を液晶表示側に均一・効率的に導く役割を果たす目的で、一面が一様な傾斜面を有する楔型断面の導光板や平板形状の導光板が備えられている。
従来、導光板はポリメチルメタクリレート(PMMA)等の樹脂材料から成形されてきたが、最近では、より鮮明な画像を映し出す表示装置が求められ、光源近傍で発生する熱によって機器装置内が高温化する傾向にあるため、より耐熱性の高い芳香族ポリカーボネート樹脂材料に置き換えられつつある。
また、テレビやパソコンを初めとした表示装置の薄肉・大型化により、導光板およびその周辺部品も薄肉・大型化する傾向が一段と強くなっている。例えば、携帯電話などで使用されている液晶表示装置の厚みは、現在3mm程度であり、これに組み込まれている導光板の厚みは最も薄いもので0.7mm程度である。しかしながら、液晶表示装置の厚みを一層薄くするといった最近の傾向の中で、導光板の厚みは0.7mmを下回る厚みが要求されている。
薄肉で大型の導光板を得るためには、従来の成形温度より高い温度での成形が必要となるため、流動性や転写性に優れているだけではなく、変色や金型への汚れ付着等がなく、しかも、溶融熱安定性や離型性に優れた樹脂材料が求められている。
流動性と機械的強度に優れた樹脂材料として、tert−オクチルフェノキシ基を末端基として有する芳香族ポリカーボネート樹脂が知られている(特許文献1)。また、長鎖アルキルフェノキシ基を末端基として有する芳香族ポリカーボネート樹脂(特許文献2)、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及び芳香族ポリカーボネートから成るポリカーボネート樹脂組成物(特許文献3)が提案されている。
しかしながら、上記の提案における導光板の厚みは3mm程度であり、提案された技術に基づき厚みが0.7mmを下回る導光板の射出成形法による製造を試みた結果、所望の厚みの導光板を製造するに十分な流動性を確保できず、キャビティ内を溶融熱可塑性樹脂で完全に充填することが出来なかった。さらには、いずれの提案においても、溶融熱安定性や離型性に劣り、実用的価値の低い導光板しか得られなかった。
一方、特定の分子量と、重量平均分子量と数平均分子量との比Mw/Mnを規定した導光板用芳香族ポリカーボネート樹脂組成物が提案されている(特許文献4)。しかしながら、概技術ではある一定の範囲の分子量とMw/Mnを満足するために、特にポリマーの重合時にトリエチルアミン等の触媒を使用する必要があり、微量の全窒素量が増加するために、特に成形加工時の著しい黄変が発生するといった問題があった。
特開2001−208917号公報 特開2001−208918号公報 特開2001−215336号公報 特開2007−204737号公報
本発明の目的は、高い耐熱性を持つ芳香族ポリカーボネート樹脂からなる導光板であって、導光板が薄肉であっても成形可能であり、金型への汚れ付着がなく、また成形加工時にも黄変が発生しない導光板用芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を提供することである。
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、薄肉成形品を成形可能な分子量の芳香族ポリカーボネート樹脂であっても、ポリカーボネート樹脂のOH末端基量、Cl含有量、低分子量成分、全窒素含有量を所定の量に調整することによって、黄変等の変色のない導光板が得られることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明によれば、
1.粘度平均分子量が1.0×10〜1.5×10、分子量1000以下の低分子量成分含有量が1.5重量%以下、全窒素含有量が15ppm以下、Cl含有量が100ppm以下、OH末端基量が0.1〜30eq/tonである芳香族ポリカーボネート樹脂100重量部に対して、グリセリンモノエステル型の離型剤を0.01〜0.3重量部含有する導光板用芳香族ポリカーボネート樹脂組成物、
2.グリセリンモノエステル型の離型剤の主成分がベヘン酸のモノエステルである前項1記載の導光板用芳香族ポリカーボネート樹脂組成物、
3.芳香族ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量が1.0×10〜1.3×10である前項1記載の導光板用芳香族ポリカーボネート樹脂組成物、
4.芳香族ポリカーボネート樹脂が、無触媒による界面重縮合法で重合され、重合後にアセトンにより低分子量成分抽出処理がなされた芳香族ポリカーボネート樹脂である前項1記載の導光板用芳香族ポリカーボネート樹脂組成物、
5.前項1記載の樹脂組成物から形成された最低厚みが0.4mm以下である導光板、および
6.成形方法が金型内で樹脂を圧縮する射出プレス成形である前項5記載の導光板、
が提供される。
以下、本発明について詳細に説明する。
芳香族ポリカーボネート樹脂(以下、単に「ポリカーボネート」と称することがある)は、二価フェノールとカーボネート前駆体とを反応させて得られるものであり、反応の方法としては界面重縮合法、溶融エステル交換法、カーボネートプレポリマーの固相エステル交換法及び環状カーボネート化合物の開環重合法等を挙げることができるが、本発明でもっとも好ましいものは界面重縮合法である。
当該二価フェノールの具体例としては、ハイドロキノン、レゾルシノール、4,4’−ビフェノール、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(通称“ビスフェノールA”)、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタン、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)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ペンタン、4,4’−(p−フェニレンジイソプロピリデン)ジフェノール、4,4’−(m−フェニレンジイソプロピリデン)ジフェノール、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−4−イソプロピルシクロヘキサン、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)スルホキシド、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)ケトン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)エステル、2,2−ビス(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)スルフィド、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン等が挙げられる。これらの中でも、ビス(4−ヒドロキシフェニル)アルカン、特にビスフェノールA(以下“BPA”と略称することがある)が好ましく、その割合は二価フェノール成分中50〜100モル%が好ましい。
本発明では、ビスフェノールA系のポリカーボネート以外にも、他の二価フェノール類を用いて製造した特殊なポリカーボネ−トをA成分として使用することが可能である。
例えば、二価フェノール成分の一部又は全部として、4,4’−(m−フェニレンジイソプロピリデン)ジフェノール(以下“BPM”と略称することがある)、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)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン(以下“Bis−TMC”と略称することがある)、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン及び9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン(以下“BCF”と略称することがある)を用いたポリカーボネ−ト(単独重合体又は共重合体)は、吸水による寸法変化や形態安定性の要求が特に厳しい導光板に適当である。
当該カーボネート前駆体としては、カルボニルハライド、カーボネートエステル又はハロホルメート等が使用され、具体的にはホスゲン、ジフェニルカーボネート又は二価フェノールのジハロホルメート等が挙げられる。
このような二価フェノールとカーボネート前駆体とから界面重合法によってポリカーボネートを製造するに当っては、必要に応じて触媒、末端停止剤、二価フェノールが酸化するのを防止するための酸化防止剤等を使用してもよい。また、ポリカーボネートは3官能以上の多官能性芳香族化合物を共重合した分岐ポリカーボネートであってもよい。ここで使用される3官能以上の多官能性芳香族化合物としては、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1,1−トリス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)エタン等が挙げられる。
また、ポリカーボネートは、芳香族もしくは脂肪族(脂環式を含む)の2官能性カルボン酸を共重合したポリエステルカーボネート、2官能性アルコール(脂環族を含む)を共重合した共重合ポリカーボネート並びにかかる2官能性カルボン酸及び2官能性アルコールを共に共重合したポリエステルカーボネートであってもよい。また、得られたポリカーボネートの2種以上をブレンドした混合物でも差し支えない。
ポリカーボネートの重合反応において、界面重縮合法による反応は、通常、二価フェノールとホスゲンとの反応であり、酸結合剤及び有機溶媒の存在下に反応させる。酸結合剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物又はピリジン等のアミン化合物が好ましく用いられる。有機溶媒としては、塩化メチレン、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素が好ましく用いられる。また、反応促進のために、トリエチルアミン、テトラ−n−ブチルアンモニウムブロマイド、テトラ−n−ブチルホスホニウムブロマイド等の3級アミン、4級アンモニウム化合物、4級ホスホニウム化合物等の触媒を用いることもできるが、本発明では触媒使用により微量全窒素量が増えないことが前提となる。したがって、無触媒法による重合反応が好ましい。その際、反応温度は通常0〜40℃、反応時間は10分〜5時間程度、反応中のpHは9以上に保つのが好ましい。
また、かかる重合反応においては、通常、末端停止剤が使用される。かかる末端停止剤として単官能フェノール類を使用することができる。単官能フェノール類としては、フェノール、p−tert−ブチルフェノール、p−クミルフェノール等の単官能フェノール類を用いるのが好ましい。
界面重縮合法により得られたポリカーボネート樹脂の有機溶媒溶液は、通常水洗浄が施される。この水洗工程は、好ましくはイオン交換水等の電気伝導度10μS/cm以下、より好ましくは1μS/cm以下の水により行われ、前記有機溶媒溶液と水とを混合、攪拌した後、静置してあるいは遠心分離機等を用いて、有機溶媒溶液相と水相とを分液させ、有機溶媒溶液相を取り出すことを繰り返し行い、水溶性不純物を除去する。高純度な水で洗浄を行うことにより、効率的に水溶性不純物が除去され、得られるポリカーボネート樹脂の色相は良好なものとなる。
また、上述のポリカーボネート樹脂の有機溶媒溶液は、不純物を除去するために酸洗浄やアルカリ洗浄を行うことも好ましい。
また、上記有機溶媒溶液は不溶性不純物である異物を除去することが好ましく行われる。この異物を除去する方法は、濾過する方法あるいは遠心分離機で処理する方法が好ましく採用される。
前記水洗浄が施された有機溶媒溶液は、次いで、溶媒を除去してポリカーボネート樹脂の粉粒体を得る操作が行われる。
ポリカーボネート樹脂粉粒体を得る方法(造粒工程)としては、操作や後処理が簡便なことから、ポリカーボネート粉粒体および温水(65〜90℃程度)が存在する造粒装置中で、攪拌しながらポリカーボネートの有機溶媒溶液を連続的に供給して、かかる溶媒を蒸発させることにより、スラリーを製造する方法が使用される。当該造粒装置としては攪拌槽やニーダーなどの混合機が使用される。生成されたスラリーは、造粒装置の上部または下部から連続的に排出される。
排出されたスラリーは、次いで熱水処理を行うこともできる。熱水処理工程は、かかるスラリーを90〜100℃の熱水の入った熱水処理容器に供給するか、または供給した後に蒸気の吹き込みなどにより水温を90〜100℃にすることによって、スラリーに含まれる有機溶媒を除去するものである。
造粒工程で排出されたスラリーまたは熱水処理後のスラリーは、好ましくは濾過、遠心分離等によって水および有機溶媒を除去し、次いで乾燥されて、ポリカーボネート樹脂粉粒体(パウダー状やフレーク状)を得ることができる。
乾燥機としては、伝導加熱方式でも熱風加熱方式でもよく、ポリカーボネート樹脂粉粒体が静置、移送されても攪拌されてもよい。なかでも、伝導加熱方式でポリカーボネート樹脂粉粒体が攪拌される溝形または円筒乾燥機が好ましく、溝形乾燥機が特に好ましい。乾燥温度は130℃〜150℃の範囲が好ましく採用される。
上記によって得られたポリカーボネート樹脂粉粒体には通常オリゴマー類、モノマー類等の不純物が含まれる。本発明では分子量1000以下の低分子量成分含有量は1.5重量%以下、好ましくは1.3重量%以下、もっとも好ましくは1.1重量%以下である。
低分子量成分を取り除く方法としてアセトン処理が挙げられる。特開平4−306227号公報に記載されている方法が好適に使用され、かかる方法は簡便にまた安価に低分子量成分を取り除く方法である。
本発明のポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量としては、1.0×10未満であると強度等が低下し、1.5×10を超えると成形加工特性が低下するようになるので、1.0×10〜1.5×10の範囲が好ましく、1.0×10〜1.3×10の範囲がより好ましく、1.2×10〜1.3×10の範囲がさらに好ましい。また、成形性等が維持される範囲内で、粘度平均分子量が上記範囲外であるポリカーボネートを混合することも可能である。例えば、粘度平均分子量が5.0×10を超える高分子量のポリカーボネート成分を少量配合することも可能である。この場合、粘度平均分子量の異なるポリカーボネート樹脂を混合したポリカーボネート樹脂混合物の粘度平均分子量が上記範囲であればよい。
本発明でいう粘度平均分子量は、まず、次式にて算出される比粘度(ηSP)を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、
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]
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]c(但し[η]は極限粘度)
[η]=1.23×10−40.83
c=0.7
なお、本発明のポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量を測定する場合は、次の要領で行うことができる。すなわち、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(ηSP)を、オストワルド粘度計を用いて求め、上式によりその粘度平均分子量Mを算出する。
芳香族ポリカーボネート樹脂中のCl含有量は、下記の方法によって調整することができる。前述した界面重縮合法の場合、造粒工程での乾燥強化によりCl含有量を効果的に低減可能である。また、造粒工程にて溶媒自体を例えばヘプタンのようなClを含まない溶媒に置換する方法も有効である。更に溶融させペレット化する工程での、真空ベントを強化する方法も有効である。更には溶融押出し時に水、又はヘプタンのようなポリカーボネート樹脂の貧溶媒を注入し、真空ベントで共沸することによりCl含有量を低減可能である。一方、溶融エステル交換法で重合された芳香族ポリカーボネート樹脂には、そもそもClは含まれないため有用である。
芳香族ポリカーボネート樹脂中のCl含有量は、100ppm以下であり、好ましくは0.1〜100ppmであり、より好ましくは0.1〜70ppmであり、さらに好ましくは0.1〜50ppmである。
なお、芳香族ポリカーボネート樹脂中のCl含有量は、燃焼法で測定される。試料を秤量後、アルゴン及び酸素の混合気流中で燃焼させ、銀電極の電化移動量で適定する。測定は三菱化学社製TOX−2100Hにて行った。
芳香族ポリカーボネート樹脂のOH末端基量は、下記の方法によって調整することができる。界面重縮合法の場合、触媒の使用や末端停止剤の添加量、添加時間によりOH末端基量は調整される。また重合反応を静置状態で行うことも有効である。溶融エステル交換法では、二価フェノールとカーボネートエステルの存在比をカーボネートエステルよりにすることで、OH末端基量の低減が可能である。
芳香族ポリカーボネート樹脂のOH末端基量は、0.1〜30eq/tonであり、好ましくは0.1〜25eq/tonであり、より好ましくは0.1〜20eq/tonである。なお、芳香族ポリカーボネート樹脂のOH末端基量はNMR法で測定される。
芳香族ポリカーボネート樹脂中の全窒素量は、重合時の触媒の有無、およびその使用量等によって調整できる。本発明においては、芳香族ポリカーボネート樹脂は無触媒による界面重縮合法で重合される方法が好ましい。
芳香族ポリカーボネート樹脂中の全窒素含有量は、15ppm以下であり、好ましくは0.1〜15ppmであり、より好ましくは0.1〜13ppmであり、さらに好ましくは0.1〜10ppmである。芳香族ポリカーボネート樹脂中の全窒素含有量は化学発光方式で測定される。
本発明で離型剤として使用するグリセリンモノエステルは、グリセリンと脂肪酸のモノエステルが主成分であり、好適な脂肪酸としてはステアリン酸、パルチミン酸、ベヘン酸、アラキン酸、モンタン酸、ラウリン酸等の飽和脂肪酸やオレイン酸、リノール酸、ソルビン酸等の不飽和脂肪酸が挙げられ、特にステアリン酸、ベヘン酸、パルチミン酸が好ましく特にベヘン酸が好ましい。天然の脂肪酸から合成されたものが好ましく、そのほとんどが混合物である。
芳香族ポリカーボネート樹脂100重量部に対して、グリセリンモノエステルの含有量は0.01〜0.3重量部であり、好ましくは0.02〜0.2重量部、より好ましくは0.025〜0.15重量部である。含有量が少なすぎる場合には、良好な離型性が得られず、多すぎると成形品の変色が悪化する。
離型剤は、当該業者で知られるその他の離型剤とも併用可能であるが、併用した場合でもグリセリンモノエステルの含有量は0.01〜0.3重量部であり、離型剤の主成分であることが好ましい。
本発明のポリカーボネート樹脂には、本発明の目的を損なわない範囲で、熱安定剤、紫外線吸収剤、ブルーイング剤、帯電防止剤、難燃剤、熱線遮蔽剤、蛍光染料(蛍光増白剤含む)、顔料、光拡散剤、強化充填剤、他の樹脂やエラストマー等を配合することができる。
熱安定剤としては、リン系熱安定剤、硫黄系熱安定剤およびヒンダードフェノール系熱安定剤が挙げられる。
リン系熱安定剤としては、亜リン酸、リン酸、亜ホスホン酸、ホスホン酸およびこれらのエステル等が挙げられ、具体的には、トリフェニルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、トリデシルホスファイト、トリオクチルホスファイト、トリオクタデシルホスファイト、ジデシルモノフェニルホスファイト、ジオクチルモノフェニルホスファイト、ジイソプロピルモノフェニルホスファイト、モノブチルジフェニルホスファイト、モノデシルジフェニルホスファイト、モノオクチルジフェニルホスファイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、2,2−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)オクチルホスファイト、ビス(ノニルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、トリブチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリメチルホスフェート、トリフェニルホスフェート、ジフェニルモノオルソキセニルホスフェート、ジブチルホスフェート、ジオクチルホスフェート、ジイソプロピルホスフェート、ベンゼンホスホン酸ジメチル、ベンゼンホスホン酸ジエチル、ベンゼンホスホン酸ジプロピル、テトラキス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)−4,4’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)−4,3’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)−3,3’−ビフェニレンジホスホナイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−フェニルホスホナイトおよびビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−3−フェニル−フェニルホスホナイト等が挙げられる。
なかでも、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、テトラキス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)−4,4’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)−4,3’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)−3,3’−ビフェニレンジホスホナイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−フェニルホスホナイトおよびビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−3−フェニル−フェニルホスホナイトが使用され、特に好ましくはテトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,4’−ビフェニレンジホスホナイトが使用される。
芳香族ポリカーボネート樹脂中のリン系熱安定剤の含有量としては、芳香族ポリカーボネート樹脂100重量部に対して0.001〜0.2重量部が好ましい。
硫黄系熱安定剤としては、ペンタエリスリトール−テトラキス(3−ラウリルチオプロピオネート)、ペンタエリスリトール−テトラキス(3−ミリスチルチオプロピオネート)、ペンタエリスリトール−テトラキス(3−ステアリルチオプロピオネート)、ジラウリル−3、3’−チオジプロピオネート、ジミリスチル−3、3’−チオジプロピオネート、ジステアリル−3、3’−チオジプロピオネート等が挙げられ、なかでもペンタエリスリトール−テトラキス(3−ラウリルチオプロピオネート)、ペンタエリスリトール−テトラキス(3−ミリスチルチオプロピオネート)、ジラウリル−3、3’−チオジプロピオネート、ジミリスチル−3、3’−チオジプロピオネートが好ましい。特に好ましくはペンタエリスリトール−テトラキス(3−ラウリルチオプロピオネート)である。該チオエーテル系化合物は住友化学工業(株)からスミライザーTP−D(商品名)およびスミライザーTPM(商品名)等として市販されており、容易に利用できる。
芳香族ポリカーボネート樹脂中の硫黄系熱安定剤の含有量としては、芳香族ポリカーボネート樹脂100重量部に対して0.001〜0.2重量部が好ましい。
ヒンダードフェノール系熱安定剤としては、トリエチレングリコール−ビス[3−(3−tert−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,6−ヘキサンジオール−ビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ペンタエリスリトール−テトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、N,N−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロシンナマイド)、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−ベンジルホスホネート−ジエチルエステル、トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソシアヌレートおよび3,9−ビス{1,1−ジメチル−2−[β−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]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、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネートが特に好ましく用いられる。
芳香族ポリカーボネート樹脂中のヒンダードフェノール系熱安定剤の含有量としては、芳香族ポリカーボネート樹脂100重量部に対して0.001〜0.1重量部が好ましい。
紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、トリアジン系紫外線吸収剤、環状イミノエステル系紫外線吸収剤およびシアノアクリレート系からなる群より選ばれた少なくとも1種の紫外線吸収剤が好ましい。
ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、2−(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2−(2−ヒドロキシ−5−tert−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジクミルフェニル)フェニルベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3−tert−ブチル−5−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2,2’−メチレンビス[4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2N−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール]、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−アミルフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2−(2−ヒドロキシ−5−tert−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2−(2−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2−(2−ヒドロキシ−4−オクトキシフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2,2’−メチレンビス(4−クミル−6−ベンゾトリアゾールフェニル)、2,2’−p−フェニレンビス(1,3−ベンゾオキサジン−4−オン)、2−[2−ヒドロキシ−3−(3,4,5,6−テトラヒドロフタルイミドメチル)−5−メチルフェニル]ベンゾトリアゾ−ルが挙げられ、これらを単独あるいは2種以上の混合物で用いることができる。
好ましくは、2−(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2−(2−ヒドロキシ−5−tert−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジクミルフェニル)フェニルベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3−tert−ブチル−5−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2,2’−メチレンビス[4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール]、2−[2−ヒドロキシ−3−(3,4,5,6−テトラヒドロフタルイミドメチル)−5−メチルフェニル]ベンゾトリアゾ−ルであり、より好ましくは、2−(2−ヒドロキシ−5−tert−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2,2’−メチレンビス[4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール]である。
ベンゾフェノン系紫外線吸収剤としては、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−ベンジロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−5−スルホキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−5−スルホキシトリハイドライドレイトベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシ−5−ソジウムスルホキシベンゾフェノン、ビス(5−ベンゾイル−4−ヒドロキシ−2−メトキシフェニル)メタン、2−ヒドロキシ−4−n−ドデシルオキシベンソフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−2’−カルボキシベンゾフェノン等が挙げられる。
トリアジン系紫外線吸収剤としては、2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−[(ヘキシル)オキシ]−フェノール、2−(4,6−ビス(2.4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−[(オクチル)オキシ]−フェノール等が挙げられる。
環状イミノエステル系紫外線吸収剤としては、2,2’−ビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、2,2’−p−フェニレンビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、2,2’−m−フェニレンビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、2,2’−(4,4’−ジフェニレン)ビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、2,2’−(2,6−ナフタレン)ビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、2,2’−(1,5−ナフタレン)ビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、2,2’−(2−メチル−p−フェニレン)ビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、2,2’−(2−ニトロ−p−フェニレン)ビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)および2,2’−(2−クロロ−p−フェニレン)ビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)などが例示される。なかでも2,2’−p−フェニレンビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、2,2’−(4,4’−ジフェニレン)ビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)および2,2’−(2,6−ナフタレン)ビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)が好適であり、特に2,2’−p−フェニレンビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)が好適である。かかる化合物は竹本油脂(株)からCEi−P(商品名)として市販されており、容易に利用できる。
シアノアクリレート系紫外線吸収剤としては、1,3−ビス−[(2’−シアノ−3’,3’−ジフェニルアクリロイル)オキシ]−2,2−ビス[(2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリロイル)オキシ]メチル)プロパン、および1,3−ビス−[(2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリロイル)オキシ]ベンゼンなどが例示される。
当該紫外線吸収剤の配合量は、芳香族ポリカーボネート樹脂100重量部に対して好ましくは0.01〜3.0重量部であり、より好ましくは0.02〜1.0重量部であり、さらに好ましくは0.05〜0.8重量部である。かかる配合量の範囲であれば、用途に応じ、ポリカーボネート樹脂成形品に十分な耐候性を付与することが可能である。
ブルーイング剤としては、バイエル社のマクロレックスバイオレットB及びマクロレックスブルーRR並びにクラリアント社のポリシンスレンブル−RLS等が挙げられる。ブルーイング剤は、ポリカーボネート樹脂粉粒体の黄色味を消すために有効である。特に耐候性を付与したポリカーボネート樹脂粉粒体の場合は、一定量の紫外線吸収剤が配合されているため「紫外線吸収剤の作用や色」によってポリカーボネート樹脂成形品が黄色味を帯びやすい現実があり、特に導光板に自然な透明感を付与するためにはブルーイング剤の配合は非常に有効である。
ブルーイング剤の配合量は、芳香族ポリカーボネート樹脂に対して好ましくは0.05〜1.5ppmであり、より好ましくは0.1〜1.2ppmである。
本発明の導光板は、樹脂を金型内に注入した後、金型内でプレスして成形される射出プレス成形により好適に製造される。
本発明の樹脂組成物から形成される導光板は、その最低厚みが0.4mm以下であることが好ましい。最低厚みが0.4mm以下であると本発明の効果が発現しやすくなる。
本発明の導光板用樹脂組成物は、耐熱性および成形性に優れ、薄肉の成形品によっても変色が発生することなく且つ透明性及び強度に優れているので、その奏する工業的効果は格別である。
本発明者らが現在最良と考える本発明の形態は、前記各要件の好ましい範囲を集約したものとなるが、例えば、その代表例を下記の実施例中に記載する。
以下、実施例により本発明を詳述する。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例中の各種特性の測定は、以下の方法によった。
(1)芳香族ポリカーボネート樹脂中のCl含有量
芳香族ポリカーボネート樹脂ペレットおよびパウダーをそれぞれ秤量後、アルゴン及び酸素の混合気流中で燃焼させ、銀電極の電化移動量で滴定した。測定は三菱化学社製TOX−2100Hにて行った。
(2)芳香族ポリカーボネート樹脂のOH末端基量
芳香族ポリカーボネート樹脂ペレットおよびパウダーそれぞれ40mgを重クロロホルム1mlに溶解し、内径5mmのNMR試料管に液面の高さが40mmになるように仕込み、キャップをしてNMR測定用サンプルとした。これを日本電子株式会社製 FT−NMR AL−400を用いて1H−NMRの測定をノンデカップリング、積算回数512回で行った。得られたNMRスペクトルチャートから化学シフト6.66〜6.73ppm、及び6.93〜7.00ppmのピークの積分値を求め、下記式からOH末端基量(eq/ton)を算出した。なお、測定に使用したチャート及び夫々のピークを図1に示した。
OH末端基量(eq/ton)=(A/2)/(B/(C×2/100))×(1000000/D)
A:6.66〜6.73ppmのピークの積分値
B:6.93〜7.00ppmのピークの積分値
C:炭素同位体13Cの存在度(1.108%)
D:PCの1ユニットあたりの質量数(ビスフェノールAポリカーボネート:254)
(3)低分子量成分含有量の測定
TOHSOHXL−2000とHXL−3000を直列に配列させたカラムを使用したGPC分析における面積比(%)で求めた。
(4)全窒素含有量の測定
三菱化学株式会社製微量全窒素分析装置TN−110を使用し、20mg中の全窒素含有量を測定した。
(5)色相(色差ΔE)の評価
ペレットを日本製綱所製射出成形機J85−ELIIIを用いてシリンダー温度370℃、金型温度80℃、1分サイクルにて2mm厚角板を成形した。連続して20ショット成形した後、該射出成形機のシリンダー中に樹脂を10分間滞留させ、滞留後の2mm厚角板を成形した。滞留前後の平板の色相(L、a、b)を日本電色工業社製色差計SE−2000を用いてC光源反射法で測定し、次式により色差ΔEを求めた。
ΔE={(L−L’)+(a−a’)+(b−b’)1/2
「滞留前の測定用平板」の色相:L、a、b
「滞留後の測定用平板」の色相:L’、a’、b’
(6)導光板の成形
ペレットを用いて厚み0.4mm、70mm×40mm角の模擬導光板を作成した。成形は射出成形を用い、成形温度360℃から成形を行った。射出圧力は250MPaに設定し充填しないサンプルについては射出温度を5℃毎に385℃まで順次設定を上げて成形し、385℃でも充填しないものについては成形不可能とした。成形できたものについては、成形品に黄変があるかないかを確認した。
1:問題なし
2:黄変発生
3:成形不可能
(7)導光板の評価
導光板の成形(6)にて、導光板が成形可能であったペレットを用いて厚み0.4mm、70mm×40mm角の模擬導光板を作成した。成形は射出プレス成形を用い、金型を予め厚み2mmに開いて樹脂を注入し、0.4mmにプレスを行った。作成した導光板をDocomo、N906iμの液晶ユニットに組み込み、40℃の雰囲気中で1000時間ワンセグ放送を放映した。テスト後模擬導光板を取り出し変形、変色等がないか確認した。
1:問題なし
2:黄変発生
3:変形発生
[合成例1]
温度計、撹拌機及び還流冷却器付き反応器にイオン交換水219.4部、48%水酸化ナトリウム水溶液40.2部を仕込み、これに2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン57.5部およびハイドロサルファイト0.12部を加えて25分間で溶解した後、塩化メチレン181部を5分間で加え、撹拌下15〜25℃でホスゲン27.8部を40分要して吹込んだ。ホスゲン吹き込み終了後、48%水酸化ナトリウム水溶液7.2部およびp−tert−ブチルフェノール2.04部と7.4%水酸化ナトリウム水溶液1部に対し2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン0.20部を溶解した溶液0.65部を加え、ホモミキサーで乳化せしめた後攪拌を停止し28〜33℃で2.5時間静置して反応を終了した。反応終了後生成物に塩化メチレン200部を加え混合した後、攪拌を停止し、水相と有機相を分離して、ポリカーボネート樹脂濃度15重量%有機溶媒溶液を得た。この有機溶媒溶液にイオン交換水200部を加え攪拌混合した後、攪拌を停止し、水相と有機相を分離した。この操作を水相の導電率がイオン交換水と殆ど同じになるまで(4回)繰返した。得られた精製ポリカーボネート樹脂溶液をSUS304製の濾過精度1μmフィルターで濾過した。
次に、該有機溶媒溶液を軸受け部に異物取出口を有する隔離室を設けた内壁の材質がSUS316L製の1000Lニーダーにイオン交換水100Lを投入し、水温42℃にて塩化メチレンを蒸発させて粉粒体とし、該粉粒体と水の混合物を水温95℃にコントロールされた攪拌機付熱水処理槽を有した熱水処理工程の熱水処理槽に投入し、粉粒体25部、水75部の混合比で30分間攪拌機混合した。この粉粒体と水の混合物を遠心分離機で分離して塩化メチレン0.5重量%、水45重量%の含有粉粒体を得た。次に、この粉粒体を140℃にコントロールされているSUS316L製伝導受熱式溝型2軸攪拌連続乾燥機に50kg/Hr(ポリカーボネート樹脂換算)で連続供給して、平均乾燥時間6時間の条件で乾燥し、粘度平均分子量15000、Cl含有量50ppmの粉粒体を得た。得られた粉粒体をアセトン中に投入し、30分攪拌後粉粒体スラリー溶液を取り出し、固液分離後窒素雰囲気下で140℃、4時間乾燥し、アセトン抽出した粘度平均分子量15600、Cl含有量2.2ppmの粉粒体(パウダー)を得た。
[合成例2]
p−tert−ブチルフェノールを3.10部としたこと以外は合成例1と同様の方法で合成を行い、粘度平均分子量11800、Cl含有量38ppmの粉粒体から、アセトン抽出した粘度平均分子量12500、Cl含有量1.3ppmの粉粒体(パウダー)を得た。
[合成例3]
温度計、撹拌機及び還流冷却器付き反応器にイオン交換水219.4部、48%水酸化ナトリウム水溶液40.2部を仕込み、これに2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン57.5部およびハイドロサルファイト0.12部を加えて25分間で溶解した後、塩化メチレン181部を5分間で加え、撹拌下15〜25℃でホスゲン27.8部を40分要して吹込んだ。ホスゲン吹き込み終了後、48%水酸化ナトリウム水溶液7.2部およびp−tert−ブチルフェノール2.14部と7.4%水酸化ナトリウム水溶液1部に対し2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン0.20部を溶解した溶液0.65部を加え、ホモミキサーで乳化せしめた後攪拌を停止した。攪拌停止後10分後に再度攪拌して乳化せしめた後、トリエチルアミン0.06部を投入し、28〜33℃にて30分で反応を終了した。反応終了後生成物に塩化メチレン200部を加え混合した後、攪拌を停止し、水相と有機相を分離して、ポリカーボネート樹脂濃度15重量%有機溶媒溶液を得た。この有機溶媒溶液にイオン交換水200部を加え攪拌混合した後、攪拌を停止し、水相と有機相を分離した。この操作を水相の導電率がイオン交換水と殆ど同じになるまで(4回)繰返した。得られた精製ポリカーボネート樹脂溶液をSUS304製の濾過精度1μmフィルターで濾過した。
次に、該有機溶媒溶液を軸受け部に異物取出口を有する隔離室を設けた内壁の材質がSUS316L製の1000Lニーダーにイオン交換水100Lを投入し、水温42℃にて塩化メチレンを蒸発させて粉粒体とし、該粉粒体と水の混合物を水温95℃にコントロールされた攪拌機付熱水処理槽を有した熱水処理工程の熱水処理槽に投入し、粉粒体25部、水75部の混合比で30分間攪拌機混合した。この粉粒体と水の混合物を遠心分離機で分離して塩化メチレン0.5重量%、水45重量%の含有粉粒体を得た。次に、この粉粒体を140℃にコントロールされているSUS316L製伝導受熱式溝型2軸攪拌連続乾燥機に50kg/Hr(ポリカーボネート樹脂換算)で連続供給して、平均乾燥時間6時間の条件で乾燥し、粘度平均分子量15000、Cl含有量52ppmの粉粒体(パウダー)を得た。
[合成例4]
p−tert−ブチルフェノールを3.25部としたこと以外は合成例3と同様の方法で合成を行い、粘度平均分子量11800、Cl含有量37ppmの粉粒体(パウダー)を得た。
合成例1〜4で合成した芳香族ポリカーボネート樹脂粉粒体PC−1〜PC−4の特性を表1に示した。
[実施例1〜4、比較例1〜3]
表2に示した各成分をブレンドしたポリカーボネート樹脂組成物を日本製鋼所製TEX−30αにて300℃にて押出しを行い、ストランドをカットしてペレットを得た。得られたペレットを120℃にて4hr乾燥させた。得られたペレットを用いて、上記各種評価を行った。その結果を表2に示した。
なお、表1および表2中の各成分は以下のとおりである。
PC−1:合成例1にて合成した芳香族ポリカーボネート樹脂粉粒体(パウダー)
PC−2:合成例2にて合成した芳香族ポリカーボネート樹脂粉粒体(パウダー)
PC−3:合成例3にて合成した芳香族ポリカーボネート樹脂粉粒体(パウダー)
PC−4:合成例4にて合成した芳香族ポリカーボネート樹脂粉粒体(パウダー)
L1:離型剤;理研ビタミン製S−100A(主成分グリセリンモノステアレート)
L2:離型剤;理研ビタミン製B−100A(主成分グリセリンモノベヘネート)
A1:リン系安定剤;クラリアントジャパン製P−EPQ
H1:ブルーイング剤;バイエル製マクロレックスバイオレットB
Figure 2010037380
Figure 2010037380
芳香族ポリカーボネート樹脂ペレットの1H−NMRスペクトルチャートを示した図である。

Claims (6)

  1. 粘度平均分子量が1.0×10〜1.5×10、分子量1000以下の低分子量成分含有量が1.5重量%以下、全窒素含有量が15ppm以下、Cl含有量が100ppm以下、OH末端基量が0.1〜30eq/tonである芳香族ポリカーボネート樹脂100重量部に対して、グリセリンモノエステル型の離型剤を0.01〜0.3重量部含有する導光板用芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
  2. グリセリンモノエステル型の離型剤の主成分がベヘン酸のモノエステルである請求項1記載の導光板用芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
  3. 芳香族ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量が1.0×10〜1.3×10である請求項1記載の導光板用芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
  4. 芳香族ポリカーボネート樹脂が、無触媒による界面重縮合法で重合され、重合後にアセトンにより低分子量成分抽出処理がなされた芳香族ポリカーボネート樹脂である請求項1記載の導光板用芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
  5. 請求項1記載の樹脂組成物から形成された最低厚みが0.4mm以下である導光板。
  6. 成形方法が金型内で樹脂を圧縮する射出プレス成形である請求項5記載の導光板。
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