説明

反射型ヘイズ防止性物品及びその製造方法

【課題】高温で反射性を維持する反射性物品を提供する。
【解決手段】物品は、ASTM D648に従って66psiで測定して約140℃以上の熱変形温度を有する非晶質熱可塑性樹脂を含む基材、反射金属層、及び基材と反射金属層との間に挟まれたヘイズ防止層を含んでおり、このヘイズ防止層はASTM D638に従って25℃で測定して約15×106psi以上の引張弾性率を有する金属を含む。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、反射型ヘイズ防止性物品及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
熱可塑性基材と反射金属層からなる反射性物品は、現在、自動車用ヘッドライトの反射板を始めとして各種の製品用途に用いられている。かかる物品は、周囲温度では良好に機能し得るが、ある種の製造及び使用条件で遭遇する高温では、反射コーティングにおけるヘイズの生成によってその反射性が損なわれ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】米国特許第2999835号明細書
【特許文献2】米国特許第3153008号明細書
【特許文献3】米国特許第3169121号明細書
【特許文献4】米国特許第3306874号明細書
【特許文献5】米国特許第3306875号明細書
【特許文献6】米国特許第3334154号明細書
【特許文献7】米国特許第3642946号明細書
【特許文献8】米国特許第3847867号明細書
【特許文献9】米国特許第3850885号明細書
【特許文献10】米国特許第3852242号明細書
【特許文献11】米国特許第3855178号明細書
【特許文献12】米国特許第3983093号明細書
【特許文献13】米国特許第5045344号明細書
【特許文献14】米国特許第4001184号明細書
【特許文献15】米国特許第4011200号明細書
【特許文献16】米国特許第4038343号明細書
【特許文献17】米国特許第4123436号明細書
【特許文献18】米国特許第4131575号明細書
【特許文献19】米国特許第4156069号明細書
【特許文献20】米国特許第4210841号明細書
【特許文献21】米国特許第4363844号明細書
【特許文献22】米国特許第4663421号明細書
【特許文献23】米国特許第5034458号明細書
【特許文献24】米国特許第5378284号明細書
【特許文献25】米国特許第5447767号明細書
【特許文献26】米国特許第5503934号明細書
【特許文献27】米国特許第5849087号明細書
【特許文献28】米国特許第6110544号明細書
【特許文献29】米国特許第6347016号明細書
【特許文献30】米国特許第6355723号明細書
【特許文献31】米国特許第6420032号明細書
【特許文献32】米国特許第6436503号明細書
【特許文献33】米国特許第6520650号明細書
【特許文献34】米国特許出願公開第2002/0048691号明細書
【特許文献35】米国特許出願公開第2002/0094455号明細書
【特許文献36】米国特許出願公開第2002/0197438号明細書
【特許文献37】米国特許出願公開第2003/0044564号明細書
【特許文献38】米国特許出願第10/638099号明細書
【特許文献39】米国特許出願第10/638094号明細書
【特許文献40】米国特許出願第10/638145号明細書
【非特許文献1】Kirk−Othmer,Encyclopedia of Chemical Technology,Second Edition,Vol.16,pp.272−281(1968)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従って、高温でその反射性を維持する反射性物品に対するニーズが存在する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
一実施形態は耐熱性の向上した反射性物品であり、この物品は、ASTM D648に従って66psiで測定して約140℃以上の熱変形温度を有する非晶質熱可塑性樹脂を含む基材、反射金属層、及び基材と反射金属層との間に挟まれたヘイズ防止層を含んでおり、このヘイズ防止層はASTM D638に従って25℃で測定して約15×10psi以上の引張弾性率を有する金属を含む。
【0006】
その他の実施形態、例えば反射性物品の製造方法については以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】図1は、熱可塑性基材20、反射金属層30及びヘイズ防止層40からなる反射性物品10の分解図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
一実施形態は、ASTM D648に従って66psiで測定して約140℃以上の熱変形温度を有する非晶質熱可塑性樹脂を含む基材、反射金属層、及び基材と反射金属層との間に挟まれたヘイズ防止層を含んでなる反射性物品であって、このヘイズ防止層はASTM D638に従って25℃で測定して約15×10psi以上の引張弾性率を有する金属を含む。
【0009】
自動車用ヘッドライトの反射板の商用開発中、熱可塑性基材の直接金属化によって製造された反射板は、最初は優れた反射性を示すが、使用条件下では反射面のヘイズが生じ、その結果その部品の故障に至るのが観察されることがあった。各種材料に対する広範な研究により、本発明者は、熱可塑性基材と反射金属層との間に、ASTM D638に従って25℃で測定して約15×10psi以上の引張弾性率を有するヘイズ防止層を挟むことによって、高温条件下でのヘイズの生成を低減又は排除することができるということを発見した。以下に詳細に説明するように、各種の材料がヘイズ防止層を製造するのに適切であるが、これらの材料はその機械的特性と結び付いている。
【0010】
基材は、ASTM D648に従って66psiで測定して約140℃以上、好ましくは約170℃以上、さらに好ましくは約185℃以上、さらに一段と好ましくは約200℃以上の熱変形温度を有する非晶質熱可塑性樹脂を含む。適切な熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエーテルイミド、ポリエーテルイミドスルホン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンエーテルスルホン、ポリ(アリーレンエーテル)、ポリカーボネート、ポリエステルカーボネート、ポリアリーレートなど及びこれらの混合物がある。これらの熱可塑性樹脂及びその製造方法は当技術分野で公知である。
【0011】
好ましいポリエーテルイミドには、次式(I)の構造単位を含むものがある。
【0012】
【化1】

式中、二価T部分は式(I)のそれぞれのアリールイミド部分のアリール環の3,3′、3,4′、4,3′又は4,4′位置間を橋かけしており、Tは−O−又は式−O−Z−O−の基であり、Zは次式(II)からなる群から選択される二価基である。
【0013】
【化2】

式中、Xは次式(III)の二価基からなる群から選択される基である。
【0014】
【化3】

式中、yは1〜約5の整数である。式(II)中のqは0又は1である。また、式(I)中のRは、(a)6〜約20個の炭素原子を有する芳香族炭化水素基及びそのハロゲン化誘導体、(b)2〜約20個の炭素原子を有するアルキレン基、(c)3〜約20個の炭素原子を有するシクロアルキレン基、並びに(d)次の一般式(IV)の二価基から選択される二価有機基である。
【0015】
【化4】

式中、Qは共有結合又は次式(V)からなる群から選択される基である。
【0016】
【化5】

式中、y′は1〜約5の整数である。
【0017】
上記式で、X又はQが二価スルホン結合からなる場合、そのポリエーテルイミドはポリエーテルイミドスルホンと考えられる。
【0018】
一般に、有用なポリエーテルイミドは、6.6kgの錘を用いる米国材料試験協会(ASTM)D1238により337℃で測定して約0.1〜約10g/minのメルトインデックスを有する。
【0019】
好ましい実施形態では、ポリエーテルイミド樹脂は、ポリスチレン標準を用いるゲルクロマトグラフィーで測定して約10000〜約150000原子質量単位(AMU)の重量平均分子量を有する。かかるポリエーテルイミド樹脂は通例、m−クレゾール中25℃で測定して約0.2dL/gより大きい固有粘度を有する。約0.35dL/g以上の固有粘度が好ましい。また、約0.7dL/g以下の固有粘度が好ましい。
【0020】
ポリエーテルイミド樹脂を製造する多くの方法の中には、例えば、Heathらの米国特許第3847867号、Takekoshiらの同第3850885号、Whiteの同第3852242号及び同第3855178号、並びにWilliamsらの同第3983093号に記載されているものがある。
【0021】
好ましい実施形態では、ポリエーテルイミド樹脂は、各Rが独立にパラフェニレン又はメタフェニレンであり、Tが次式(VI)の二価基である式(I)の構造単位を含む。
【0022】
【化6】

特に好ましいポリエーテルイミド樹脂は、2,2−ビス[4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物とパラフェニレンジアミン及びメタフェニレンジアミンの1種以上との溶融重合により形成される反応生成物である。ポリエーテルイミドはGeneral Electric CompanyからULTEM(登録商標)樹脂として、例えばULTEM(登録商標)1000、ULTEM(登録商標)1010、ULTEM(登録商標)6000、ULTEM(登録商標)XH6050及びULTEM(登録商標)CRS5000として市販されている。ポリエーテルイミドポリマーの追加の記載は、例えば、ASTM 5205の「ポリエーテルイミド(PEI)材料の標準分類系」に見られる。
【0023】
熱可塑性基材に使用するのに適切なポリスルホンは、1以上のスルホン基を有する繰返し単位を含んでなるポリマーである。ポリスルホン及びその製造方法は当技術分野で周知であり、例えばGrabowskiらの米国特許第3642946号及びKirk−Othmer、Encyclopedia of Chemical Technology、Second Edition、Vol.16、pp.272−281(1968)に記載されている。このタイプの代表的なポリマーとしては、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン及びポリフェニルスルホンがある。
【0024】
本発明で利用することができるポリスルホンは、次の一般式(VII)で表される1以上の繰返し構造単位を含有している。
【0025】
【化7】

式中、各Arは独立に非置換フェニレン又はフェニル、C〜C12アルキル、C〜C12アルコキシ、ハロゲン、ニトロなどで置換されたフェニレンであり、各Aは独立に炭素−炭素直接結合、C〜C12アルキリデン、C〜Cシクロアルキリデン、カルボニル、スルホキシド、イオウ、スルホン、アゾ、イミノ、酸素などである。
【0026】
式(VII)のポリスルホンは好ましくはビスフェノールと反応したジクロロジフェニルスルホンから誘導される。式Iで表されるスルホンの第2のグループは各Arがフェニレンで、Aがスルホンであるものである。式Iで表されるポリスルホンの第3の主要なグループは、各Arがフェニレンで、Aが酸素であるもの、すなわち、ポリアリールエーテルスルホンである。Arがフェニレンである場合、好ましくはメタ又はパラであるべきであり、環位置がC〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基などで置換されていてもよい。特に有用なポリスルホンは、4,4′−ジヒドロキシジフェニルエーテルと反応した4,4−ビフェニルジスルホニルクロリドのようなジスルホニルクロリドから誘導されたものである。
【0027】
ポリフェニレンエーテルスルホンを始めとするポリアリールエーテルスルホンは少なくとも以下の繰返し構造単位を含有している。
【0028】
【化8】

式中、R、R及びRは独立にC〜Cアルキル、C〜Cシクロアルキル及びハロゲン基から選択され、WはC〜Cアルキレン、C〜Cアルキリデン、4〜約16個の環炭素原子を含有するシクロアルキレン又はシクロアルキリデン基などであり、bは0又は1であり、n、n1及びn2は独立に0、1、2、3又は4である。ポリスルホンに関する追加の記載は、例えば、ASTM D6394、Standard Specification for Sulfone Plastics(SP)に見られる。
【0029】
適切なポリ(アリーレンエーテル)としては、ポリフェニレンエーテル(PPE)及びポリ(アリーレンエーテル)コポリマー、グラフトコポリマー、ポリ(アリーレンエーテル)エーテルアイオノマー、及びアルケニル芳香族化合物、ビニル芳香族化合物、及びポリ(アリーレンエーテル)などのブロックコポリマー、並びにこれらの1種以上を含む組合せなどがある。ポリ(アリーレンエーテル)は、次式の構造単位を複数含む公知のポリマーである。
【0030】
【化9】

式中、各構造単位で、各Qは独立にハロゲン、第一若しくは第二C〜Cアルキル、フェニル、C〜Cハロアルキル、C〜Cアミノアルキル、C〜C炭化水素オキシ又は2個以上の炭素原子がハロゲン原子と酸素原子とを隔てているC〜Cハロ炭化水素オキシであり、各Qは独立に水素、ハロゲン、第一若しくは第二C〜Cアルキル、フェニル、C〜Cハロアルキル、C〜Cアミノアルキル、C〜C炭化水素オキシ又は2個以上の炭素原子がハロゲン原子と酸素原子とを隔てているC〜Cハロ炭化水素オキシである。好ましくは、各Qがアルキル又はフェニル、殊にC〜Cアルキルであり、各Qが独立に水素又はメチルである。
【0031】
ホモポリマーとコポリマーの両方のポリ(アリーレンエーテル)が包含される。好ましいホモポリマーは2,6−ジメチルフェニレンエーテル単位を含むものである。適切なコポリマーとしては、例えば、かかる単位を2,3,6−トリメチル−1,4−フェニレンエーテル単位と組み合わせて含むランダムコポリマー又は2,6−ジメチルフェノールと2,3,6−トリメチルフェノールの共重合から誘導されたコポリマーがある。2,6−ジメチルフェノールと2,3,6−トリメチルフェノールのかかるコポリマー、殊に2,3,6−トリメチルフェノールから誘導された単位を約5〜約50重量%含有するものは、その耐熱性のために特に好ましい。また、ビニルモノマー又はポリスチレンのようなポリマーをグラフト化することにより製造された部分を含有するポリ(アリーレンエーテル)、並びに低分子量ポリカーボネート、キノン類、複素環式化合物及びホルマールのようなカップリング剤を2つのポリ(アリーレンエーテル)鎖のヒドロキシ基と公知の方法で反応させてより高分子量のポリマーを生成させてなるカップル化ポリ(アリーレンエーテル)も包含される。さらに、本発明のポリ(アリーレンエーテル)には以上のものの任意の組合せが包含される。
【0032】
ポリ(アリーレンエーテル)は一般に、ゲルクロマトグラフィーで決定される数平均分子量が約3000〜約40000原子質量単位(AMU)で、重量平均分子量が約20000〜約80000AMUである。また、ポリ(アリーレンエーテル)は一般にクロロホルム中25℃で測定して約0.2〜約0.6dL/gの固有粘度を有することができる。この範囲内で、固有粘度は好ましくは約0.5dL/g以下、さらに好ましくは約0.47dL/g以下であろう。また、この範囲内で、固有粘度は好ましくは約0.3dL/g以上であろう。高い固有粘度のポリ(アリーレンエーテル)と低い固有粘度のポリ(アリーレンエーテル)を組み合わせて利用することも可能である。2つの固有粘度を使用する場合、正確な比の決定は、使用するポリ(アリーレンエーテル)の正確な固有粘度及び目的とする最終の物理的性質に依存する。
【0033】
ポリ(アリーレンエーテル)は通例、2,6−キシレノール又は2,3,6−トリメチルフェノールのような1種以上のモノヒドロキシ芳香族化合物の酸化カップリングによって製造される。一般にかかるカップリングには触媒系が使用される。これらの触媒系は通例、銅、マンガン又はコバルトの化合物のような1種以上の重金属化合物を、通常は様々な他の物質と組み合わせて含有する。ポリ(アリーレンエーテル)を製造するのに適切な方法は、例えば、Hayの米国特許第3306874号及び同第3306875号、並びにYonemitsuらの同第4011200号及び同第4038343号に記載されている。
【0034】
適切なポリカーボネートは二価フェノールをホスゲン、ハロホルメート又はカーボネートエステルのようなカーボネート前駆体と反応させることによって製造することができる。一般に、かかるカーボネートポリマーは次式の繰返し構造単位を有する。
【0035】
【化10】

式中、Aはポリマー生成反応に使用した二価フェノールの二価芳香族基である。好ましくは、本発明の樹脂混合物を提供するのに使用されるカーボネートポリマーは固有粘度が(塩化メチレン中25℃で測定して)約0.30〜約1.00dL/gである。かかる芳香族カーボネートポリマーを提供するのに使用される二価フェノールは、各々が芳香核の炭素原子に直接結合している2つのヒドロキシ基を官能基として含有する単核又は多核の芳香族化合物であることができる。典型的な二価フェノールとしては、例えば、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)、ヒドロキノン、レゾルシノール、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ペンタン、2,4′−(ジヒドロキシジフェニル)メタン、ビス(2−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(4−ヒドロキシ−5−ニトロフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、3,3−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ペンタン、2,2−ジヒドロキシジフェニル、2,6−ジヒドロキシナフタレン、ビス(4−ヒドロキシジフェニル)スルホン、ビス(3,5−ジエチル−4−ヒドロキシフェニル)スルホン、2,2−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,4′−ジヒドロキシジフェニルスルホン、5′−クロロ−2,4′−ジヒドロキシジフェニルスルホン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ジフェニルスルホン、4,4′−ジヒドロキシジフェニルエーテル、4,4′−ジヒドロキシ−3,3′−ジクロロジフェニルエーテル、4,4−ジヒドロキシ−2,5−ジヒドロキシジフェニルエーテルなどがある。
【0036】
ポリカーボネート樹脂の製造に使用するのに適切なその他の二価フェノールは、例えば、Goldbergの米国特許第2999835号、Kimの同第3334154号及びAdelmannらの同第4131575号に記載されている。
【0037】
これらの芳香族ポリカーボネートは、例えば、上記文献及びHolubらの米国特許第4123436号に記載の方法に従って上記のように二価フェノールをホスゲンのようなカーボネート前駆体と反応させることにより又はFoxの米国特許第3153008号に開示されているようなエステル交換プロセスにより、並びに当業者に公知のその他のプロセスのような公知のプロセスによって製造することができる。
【0038】
また、ホモポリマーではなくカーボネートコポリマー又は共重合体が望ましい場合には、2種以上の異なる二価フェノールを使用することも、或いは二価フェノールとグリコール又はヒドロキシ−若しくは酸−末端終止ポリエステル若しくは二塩基酸とのコポリマーを使用することも可能である。Scottの米国特許第4001184号に記載されているような枝分れポリカーボネートも有用である。また、線状ポリカーボネートと枝分れポリカーボネートのブレンドも利用することができる。さらに、以上の材料の任意のブレンドを本発明の実施の際に使用して芳香族ポリカーボネートを提供してもよい。
【0039】
これらのポリカーボネートは枝分れでも線状でもよく、一般にゲルクロマトグラフィーで測定した重量平均分子量が約10000〜約200000AMU、好ましくは約20000〜約100000AMUである。本発明のポリカーボネートは、性能を改良するために各種の末端基を使用することができる。クミルフェノールのような嵩高いモノフェノールが好ましい。
【0040】
適切なポリカーボネートとして、さらに、アルキルシクロヘキサン単位を含有するビスフェノールから誘導されたものがある。かかるポリカーボネートは次式の構造に対応する構造単位を有する
【0041】
【化11】

式中R〜Rは各々独立に水素、C〜C12ヒドロカルビル又はハロゲンであり、R〜Rは各々独立に水素、C〜C12ヒドロカルビルである。本明細書で使用する「ヒドロカルビル」とは、炭素と水素のみを含有する残基を指す。この残基は脂肪族又は芳香族、直鎖状、環式、二環式、枝分れ、飽和又は不飽和であり得る。しかし、このヒドロカルビル残基は、当該置換基の炭素及び水素原子に加えてヘテロ原子を含有していてもよい。すなわち、かかるヘテロ原子を含有するとして特に記載されている場合、ヒドロカルビル残基はカルボニル基、アミノ基、ヒドロキシル基などを含有していてもよいし、また当該ヒドロカルビル残基の骨格内にヘテロ原子を含有していてもよい。アルキルシクロヘキサンを含有するビスフェノール、例えば2モルのフェノールと1モルの水素化イソホロンの反応生成物は、高いガラス転移温度と高い熱変形温度を有するポリカーボネート樹脂を作成するのに有用である。かかるイソホロンビスフェノール含有ポリカーボネートは次式の構造に対応する構造単位を有する。
【0042】
【化12】

式中、R〜Rは上記定義の通りである。これらのイソホロンビスフェノール系樹脂、例えば、非−アルキルシクロヘキサンビスフェノールを含有して作成されたポリカーボネートコポリマー及びアルキルシクロヘキシルビスフェノールを含有するポリカーボネートと非−アルキルシクロヘキシルビスフェノールポリカーボネートとのブレンドは、Bayer Co.によりAPECという商標で供給されており、また例えばSeriniらの米国特許第5034458号に記載されている。
【0043】
適切な熱可塑性樹脂にはさらに「ポリアリーレート」が包含され、これは芳香族ジカルボン酸とビスフェノールのポリエステルを指す一般用語である。アリールエステル結合に加えてカーボネート結合を含むポリエステル−カーボネートともいわれるポリアリーレートコポリマーも適している。これらの樹脂は単独で、若しくは互いに組み合わせて又はさらに好ましくはビスフェノールポリカーボネートと組み合わせて使用できる。これらの樹脂は溶液中又は溶融重合により芳香族ジカルボン酸又はそのエステル形成性誘導体とビスフェノール及びその誘導体から製造することができる。適切なジカルボン酸はイソフタル酸及びテレフタル酸、これらのエステル又は酸塩化物である。好ましいビスフェノールはビスフェノールA又はその二酢酸誘導体である。ポリエステルカーボネート及びポリアリーレートはまた、ヒドロキシ安息香酸のようなヒドロキシカルボン酸から誘導された結合を含有していてもよい。最も好ましいポリエステル−カーボネート及びポリアリーレートはビスフェノールAと、イソフタル酸とテレフタル酸の混合物とから誘導された非晶質の樹脂である。適切なポリアリーレート及びその製造は、例えば、Markの米国特許第4663421号に記載されている。適切なポリエステル−カーボネート及びその製造は、例えば、Goldbergの米国特許第3169121号及びPrevorsekらの同第4156069号に記載されている。
【0044】
一実施形態では、基材は、約50重量%以上、好ましくは約80重量%以上、さらに好ましくは約90重量%以上、さらに一段と好ましくは約95重量%以上の熱可塑性樹脂を含んでいる。
【0045】
一実施形態では、基材は、熱可塑性樹脂に加えて、例えば、タルク、雲母、粘土、二酸化チタン、酸化亜鉛、硫化亜鉛、ウォラストナイトなど又はこれらの混合物のような無機充填材を含んでいる。
【0046】
別の実施形態では、基材は無機充填材を実質的に含まない。本明細書中で、「無機充填材を実質的に含まない」とは、無機充填材を0.1重量%未満しか含むものとして定義される。基材は無機充填材を0.01重量%未満しか含むのが好ましい。
【0047】
基材樹脂はさらに、溶融加工、成形又は部品安定性を改良する添加剤を含有していてもよい。有用な添加剤としては、脂肪族エステル、例えばペンタエリトリトールテトラステアレート又はポリオレフィン、例えば高密度ポリエチレンのような滑剤及び離型剤がある。アリールホスファイト及びヒンダードフェノールのような安定剤も基材樹脂とブレンドすることができる。その他の添加剤としては、静電気の蓄積を低減する化合物がある。基材中に使用する場合、かかる添加剤は、熱的に安定であり、低い揮発性を示し、そして金属化された物品中でヘイズを生じることのないように選択するのが重要である。
【0048】
一実施形態では、非晶質熱可塑性樹脂はまた、1.7g/mL未満、好ましくは1.6g/mL未満、さらに好ましくは1.5g/mL未満の密度を有する。非晶質熱可塑性樹脂の密度はASTM D792に従って25℃で決定することができる。従って、非晶質熱可塑性樹脂は、反射性物品を形成するのにしばしば使用されているバルクモールディングコンパウンドより密度が低い。反射性物品がヘッドライトの反射板である場合、この非晶質樹脂を使用するとヘッドライトの重量が低減することにより重量低下となり、そのため車両の燃料1ガロン当たりのマイル数を大きくできる。
【0049】
一実施形態では、非晶質熱可塑性樹脂は、有機揮発分含量がASTM D4526に従って測定して1000重量ppm未満、好ましくは750重量ppm未満、さらに好ましくは500重量ppm未満である。ASTM D4526に規定されているように、揮発分は、90℃の熱可塑性樹脂と平衡になっているヘッドスペースから試料を採取し、水素炎イオン化検出を用いて定量することによって決定される。この実施形態では有機揮発分含量は、高温でガスを発生し反射金属層の反射率を低下させる高濃度の残留モノマーを含有することがあるバルクモールディングコンパウンドより低い。
【0050】
基材の寸法は反射性物品の用途によって決まる。例えば、反射性物品がヘッドライトの反射板である場合、その厚さはヘイズ防止層及び反射金属層に対して垂直な寸法で約0.1〜約20mmであり得る。この範囲内で、厚さは好ましくは約0.5mm以上、さらに好ましくは約1mm以上であろう。またこの範囲内で、厚さは好ましくは約10mm以下、さらに好ましくは約8mm以下であろう。
【0051】
反射性物品は反射金属層を含んでいる。反射金属層に使用するのに適切な金属としては、周期表の第IIIA、IIIB、IVB、VB、VIB、VIIB、VIII、IB及びIIB族の金属がある。これらの金属の混合物及び合金も使用できる。好ましい金属としては、アルミニウム、銀、金、ニッケル、パラジウム、白金、銅など及び以上の金属を1種以上含む合金がある。アルミニウム及びその合金は反射金属層として特に好ましい金属である。
【0052】
反射金属層は、スパッタリング、真空金属蒸着、アーク蒸着、プラズマ化学蒸着、熱金属蒸着及びイオンメッキを始めとして当技術分野で公知の方法を用いて形成することができる。
【0053】
反射金属層は約1〜約1000nmの厚さを有し得る。この範囲内で、厚さは好ましくは約10nm以上、さらに好ましくは約20nm以上であろう。またこの範囲内で、厚さは好ましくは約500nm以下、さらに好ましくは約200nm以下であろう。
【0054】
反射性物品は基材と反射金属層との間に挟まれたヘイズ防止層を含んでいる。このヘイズ防止層は、ASTM D638に従って25℃で測定して約15×10psi以上、好ましくは約20×10psi以上、さらに好ましくは約30×10psi以上の引張弾性率を有する金属を含んでいる。
【0055】
高い引張弾性率値に対して好ましい金属としては、アンチモン、ビスマス、セリウム、クロム、コバルト、銅、イリジウム、鉄、モリブデン、ニッケル、パラジウム、白金、ロジウム、タンタル、チタン、タングステン、バナジウム及びこれらの合金がある。ヘイズ防止層に使用するのに特に好ましい金属としてはクロム及びその合金がある。
【0056】
ヘイズ防止層は、例えば、スパッタリング、真空金属蒸着、アーク蒸着、プラズマ化学蒸着、熱金属蒸着及びイオンメッキを始めとして公知の金属コーティング法を用いて形成することができる。
【0057】
一実施形態では、ヘイズ防止層は、このヘイズ防止層の総重量を基準にして約50重量%以上、好ましくは約80重量%以上、さらに好ましくは約90重量%以上、さらに一段と好ましくは約95重量%以上の高い引張弾性率の金属を含む。
【0058】
ヘイズ防止層の厚さはその組成に依存するが、一般に約1〜約1000nmである。この範囲内で、厚さは好ましくは約20nm以上、さらに好ましくは約50nm以上であろう。またこの範囲内で、厚さは好ましくは約500nm以下、さらに好ましくは約200nm以下であろう。
【0059】
基材はヘイズ防止層を直接設けるのに十分適しているが、ヘイズ防止層を設ける前に基材をプライマーでプレコートすることも可能である。また、反射性物品を透明な堅い保護層でさらにコートして反射金属層を擦過、酸化又は関連する問題から保護することも有利であろう。保護層は、ASTM D1003に従ってnm単位で測定して90%より大きい透過率を示すのが好ましい。保護層は、好ましくは、ASTM D1925に従って測定して5未満の黄色度指数を示し得る。保護性の金属酸化物層の適切な組成及び製造方法は、例えば、Yangらの米国特許第6110544号及びIacovangeloの同第6379757号に記載されている。従って、一実施形態では、反射性物品は保護層を有しており、ヘイズ防止層は基材と反射層に挟まれており、反射層はヘイズ防止層と保護層の間に挟まれている。
【0060】
好ましい実施形態では、反射性物品は、ASTM D523に従って測定して80%以上、さらに好ましくは約85%以上、さらに一段と好ましくは約90%以上の反射率を有する表面を含んでいる。極めて好ましい実施形態では、反射性物品は、基材中の全ての熱可塑性樹脂の最低の熱変形温度に対応する温度に15分曝露した後80%以上、さらに好ましくは約85%以上、さらに一段と好ましくは約90%以上の反射率を有する表面を含んでいる。反射性物品がヘイズに対して耐性である温度は熱可塑性基材の種類によって影響を受ける。より高い熱変形温度又はガラス転移温度を有する樹脂はより高い耐熱性を示す。所定の樹脂基材の場合、高いモジュラスの金属を含むヘイズ低減層を使用して基材上に配置し第2の反射金属層で被覆すると、反射層を単独で使用したときよりヘイズの生成に対する耐性がより高い。
【0061】
ヘイズ防止層と反射金属層は明確に区別され、また単一の金属層が両方の機能を果たすことは意図していないものと了解されたい。一実施形態では、ヘイズ防止層と反射層は異なる組成を有する。
【0062】
図1に、反射性物品10の部分の分解斜視図を示す。ヘイズ防止層40が基材20と反射金属層30との間に挟まれている。
【0063】
反射性物品は、例えば、自動車用ヘッドライトの反射板、映写用電球に組み込まれた反射板、あらゆる形状及び曲率のミラーとして使用できる。ヘッドライト反射板及びその製造方法は、例えば、Maasらの米国特許第5503934号及びvan Baalらの同第6355723号に記載されている。
【0064】
その単純さのために好ましい実施形態では、反射性物品は、ASTM D648に従って66psiで測定して約140℃以上の熱変形温度を有する非晶質熱可塑性樹脂を含む基材、反射金属層、及び基材と反射金属層との間に挟まれたヘイズ防止層から実質的になり、ここでヘイズ防止層はASTM D638に従って25℃で測定して約15×10psi以上の引張弾性率を有する金属を含んでいる。
【0065】
好ましい実施形態では、反射性物品は、約170℃以上のガラス転移温度を有するポリスルホン樹脂を含む基材、アルミニウムを含む反射金属層、及び基材と反射金属層との間に挟まれたヘイズ防止層を含んでおり、ここでヘイズ防止層はクロムを含んでおり、ASTM D638に従って25℃で測定して約30×10psi以上の引張弾性率を有する。
【0066】
別の実施形態は、基材の表面にヘイズ防止層を設け、このヘイズ防止層の表面に反射金属層を設けることを含んでなる反射性物品の製造方法であり、ここでヘイズ防止層はASTM D638に従って25℃で測定して約15×10psi以上の引張弾性率を有する金属を含んでおり、基材はASTM D648に従って66psiで測定して約140℃以上の熱変形温度を有する非晶質熱可塑性樹脂を含んでいる。
【実施例】
【0067】
以下の非限定実施例により本発明をさらに例証する。
【0068】
比較例1
ポリエーテルイミド(ULTEM(登録商標)1010)の3.2mm厚のプラックを、300ワットに設定したDCマグネトロン源を用いて真空下アルミニウムでスパッタリングすることにより金属化して約100〜200nmの厚さを有する反射層を形成した。このプラックを190℃、200℃、そして215℃に順次設定された対流式空気オーブンに入れた。215℃で15分後、反射層は曇って赤みがかって見えた。
【0069】
比較例2
比較例1の手順に従ったが、ポリエーテルイミドプラックは100〜200nm厚のアルミニウム層でコートする前にDCマグネトロンスパッタリングにより60nm厚の金でコートした。この試料をオーブン処理したところ、金を含まない試料と同様の結果が得られた。すなわち、215℃で15分後、反射層は曇って赤みがかって見えた。
【0070】
比較例3
比較例1の手順に従ったが、DCマグネトロンスパッタリングにより60nmの金層でコートしたポリエーテルイミドプラックはアルミニウムで金属化しなかった。この試料をオーブン処理したところ、アルミニウムを含む試料と同様な結果が得られた。すなわち、215℃で15分後、反射層は曇って赤みがかって見えた。
【0071】
実施例1
ポリエーテルイミド(ULTEM(登録商標)1010)の3.2mm厚のプラックを、300ワットに設定したDCマグネトロン源を用いて真空下クロムでスパッタリングすることにより金属化して15nmのクロムからなるヘイズ低減層を形成し、次に100〜200nmのアルミニウム反射層でコートした。対流式オーブン中215℃で30分後反射層にヘイズが観察された。215℃でヘイズが発生するまでの時間は、ヘイズ低減層をもたない比較例1又は反射性アルミニウム層の下に金層を有する比較例3と比べて二倍であった。
【0072】
実施例2
実施例1の手順に従ったが、クロムからなるヘイズ低減層の厚さを100nmに増やした。対流式オーブン中215℃で75分後に反射層にヘイズが観察された。比較例1〜実施例2は、ヘイズが生じるまでの時間がクロムヘイズ防止層の厚さの増大の関数として増大することを示している。
【0073】
好ましい実施形態に関連して本発明を説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更をなすことができ、また本発明の要素に代えて等価物を用いることができるということが当業者には理解されよう。加えて、特定の状況又は材料を本発明の教示に適合させるために本発明の本質的な範囲から逸脱することなく多くの修正をなすことができる。従って、本発明は、本発明を実施する上で考えられる最良の形態として開示した特定の実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲に入る全ての実施形態を包含するものである。
【0074】
引用した特許、特許出願は全て、援用によりその全体が本明細書の内容の一部をなす。
【符号の説明】
【0075】
10 反射性物品
20 基材
30 反射金属層
40 ヘイズ防止層

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ASTM D648に従って66psiで測定して約140℃以上の熱変形温度を有する非晶質熱可塑性樹脂を含む基材(20)、
反射金属層(30)、及び
基材と反射金属層との間に挟まれたヘイズ防止層(40)
を含んでなり、
前記非晶質熱可塑性樹脂が、ポリエーテルイミド、ポリエーテルイミドスルホン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンエーテルスルホン、ポリ(アリーレンエーテル)、ポリカーボネート、ポリエステルカーボネート、ポリアリーレート及びこれらの混合物から選択され、
前記反射金属層(30)が、アルミニウム、銀、金、ニッケル、パラジウム、白金、銅及びこれらの合金からなる群から選択される金属を含み、
前記ヘイズ防止層(40)が、ASTM D638に従って25℃で測定して約15×10psi以上の引張弾性率を有し、クロムからなり、50〜1000nmの厚さを有し、前記基材と前記反射金属層とに接している、反射性物品(10)。
【請求項2】
前記反射金属層(30)が約10〜約1000nmの厚さを有する、請求項1記載の反射性物品(10)。
【請求項3】
さらに、ASTM D1003に従って測定して90%以上の透過率を有する保護層を含んでおり、前記反射層が前記ヘイズ防止層と前記保護層との間に挟まれている、請求項1記載の反射性物品(10)。
【請求項4】
約170℃以上のガラス転移温度を有するポリエーテルイミド樹脂を含む基材(20)、
アルミニウムを含む反射金属層(30)、及び
前記基材と前記反射金属層との間に挟まれたヘイズ防止層(40)
を含んでなり、
前記ヘイズ防止層(40)がクロムからなり、ASTM D638に従って25℃で測定して約30×10psi以上の引張弾性率を有し、50〜1000nmの厚さを有し、前記基材と前記反射金属層とに接している、反射性物品(10)。
【請求項5】
ASTM D648に従って66psiで測定して約140℃以上の熱変形温度を有する非晶質熱可塑性樹脂を含み、前記非晶質熱可塑性樹脂が、ポリエーテルイミド、ポリエーテルイミドスルホン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンエーテルスルホン、ポリ(アリーレンエーテル)、ポリカーボネート、ポリエステルカーボネート、ポリアリーレート及びこれらの混合物から選択される基材(20)の表面に、ASTM D638に従って25℃で測定して約15×10psi以上の引張弾性率を有し、クロムからなり、50〜1000nmの厚さを有するヘイズ防止層(40)を設け、
前記ヘイズ防止層(40)の表面に、アルミニウム、銀、金、ニッケル、パラジウム、白金、銅及びこれらの合金からなる群から選択される金属を含む反射金属層(30)を設けることを含んでなる、反射性物品(10)の製造方法。

【図1】
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【公開番号】特開2011−154375(P2011−154375A)
【公開日】平成23年8月11日(2011.8.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−36936(P2011−36936)
【出願日】平成23年2月23日(2011.2.23)
【分割の表示】特願2006−522652(P2006−522652)の分割
【原出願日】平成16年8月3日(2004.8.3)
【出願人】(508171804)サビック・イノベーティブ・プラスチックス・アイピー・ベスローテン・フェンノートシャップ (86)
【Fターム(参考)】