JPH01301745A - 光拡散性メタクリル樹脂成形物の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、照明カバー、照明看板、各種デイスプレィ、
グレージングあるいは透過型スクリーン等、光の拡散を
目的として部材に好適な光拡散性メタクリル樹脂成形物
の製造方法に関するものである。

（従来の技術） 従来より広く使用している照光カバーや透過型スクリー
ン等の光拡散性部材は、無機や有機の透明微粒子を透明
合成樹脂中に分散させた材料を成形したものが一般に用
いられている。

この場合の透明合成樹脂としては、メタクリル樹脂、ス
チレン樹脂あるーは塩化ビニル樹脂が用いられ、光拡散
性を得るためには、基材の透明合成樹脂と屈折率の異な
る、例えば硫酸バリウム、炭酸力ルンウム、石英等の平
均粒径１０μ以下の無機透明微粒子等を混入させたり、
あるじはこれらの透明合成樹脂の面にバインダーを介し
て塗布して得ている（特開昭５４−１５５２４１号公報
、特公昭４６−４３１８９号公報、実公昭２９−７４４
０号公報参照）。壕だ上記の微粒子の代わりに、スチレ
ンまたは置換スチレンと多官能性モノマーとを共重合さ
せたポリマービーズを混入させたものも知られている（
特公昭３９−１０５１５号公報、特公昭４６−１１８３
４号公報、特公昭５５−７４７１号公報参照）。

これらの先行技術によって開示されている樹脂は、拡散
性を向上することを目的としており、相応の効果を発揮
している。しかしながら近年は省エネルギーという要請
から、照明カバーやデイスプレィ等については、いかに
光を有効に利用するかが肝要に々っている。

ところで光源から出る光が一定であると、できるだけ光
を吸収せずに、光を必要とする方向に拡散させる、すな
わち指向性のある拡散を行なうことが光拡散性材料の望
オれる性質の一つである。一方指向性のある拡散性材料
を、照明カバーまたはデイスプレィ等の器具として組み
込む場合には、それらに合った形状が要求される。この
形状とは光源を取り囲む形状や平板状で表面に微細な凹
凸、レンチキュラーレンズあルｕ　Ｉｄ　フレネルレン
ズのよう々規則的な形状全付与するととにある。

（発明が解決しようとする問題点） したがって単に拡散性を向上するだけに止まらず、上記
形状の付与が容易に行える材料であり、しかも従来の材
料は指向性のある拡散性とはいえず、たとえ指向性があ
っても光源が透けてし捷うという欠陥があった。

本発明はかかる従来技術の欠陥を改善した光拡散性成形
物を効率よく製造しようとするものである。

（問題点を解決するだめの手段） す々わち本発明の要旨とするところは、下記（１）およ
び（２）を満足する架橋ポリマービーズを、下記（３）
の条件で重合して得られる光拡散性ポリマーを用い、該
光拡散性ポリマー単独あるｂはメタクリル樹脂と混合し
、押出成形、加圧成形あるいは射出成形によって所定の
成形物とすることを特徴とする光拡散性メタクリル樹脂
成形物の製造方法 （１）架橋ポリマービーズの屈折率と基材ポリマーの屈
折率の差が０．０２〜０，１５、（２＋　　架橋ポリマ
ービーズの平均粒径が１〜１６μ　− （３）重合させたときのポリマーが、主成分としてメチ
ルメタクリレートであるポリマーか、あるいは主成分と
してメチルメタクリレートのポリマーと相溶性のある重
合体となるような、モノマー、モノマー混合物ないしけ
これらにポリマーを含んだモノマー溶液中に、架橋ポリ
マービーズを混合して膨潤させ、このときの架橋ポリマ
ービーズの膨潤度が１２０〜１．５００　ｔＩ）となる
ように重合するにある。

今までに架橋ポリマービーズを基材にブレンドして光拡
散性樹脂とするととは、例えば特開昭６１−１５９４４
０号公報などに示されている。しかしながらこの場合は
、架橋ポリマービーズを単に基材樹脂にブレンドし、押
出成形ないしは射出成形々どで成形するものであり、透
けを生じさせ々い程度の拡散性を得ようとすれば光線透
過率が著しく低下することが分っている。どの原因は架
橋ポリマービーズと基材樹脂との界面の問題であり、本
発明の如く重合性モノマーで架橋ポリマービーズを膨潤
させ、これを重合させて光拡散性ポリマーを得、必要に
応じて他の樹脂とブレンドして成形することにより、従
来では得られなかった高い光線透過率であっても透けの
な−光拡散性メタクリル樹脂の製造方法を確立したもの
である。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。

現在実用化されている光拡散性材料の拡散性は、大変に
良好でその程度は最大曲げ角（β値）６０°以上である
。なお最大曲げ角（β値）とけ、光拡散性材料に垂直に
入射した平行光線を透過側から該光拡散性材料をみて、
入射光軸上における最大利得を とした場合、利得が１／３（）ｏ４で低下するに要する
光軸とのなす角であシ、−船釣に用いられている。

本発明者は、指向性を与えることのできる光拡散性材料
につ鈷て検討を加えたところ、次の事実が判明した。す
なわち■光源等が透けて見えない限り、最大曲げ角（β
値）を小さくする方が指向性を与え易く、かつ最大利得
（Ｇｏ）を大きくすることができる、捷た■従来品の光
拡散性材料は一般に最大曲げ角（β値）が２０゜以上で
ある。しかるに光拡散剤の濃度を下げ（すなわち光拡散
性を低下させ）、最大曲げ角（β値）を１０’以下にす
ると、光源が透けて見え、光拡散性材料としては限られ
たものとなる、本発明は、最大曲げ角（β値）が１００
以下であっても、光源が透けて見えることがないか、た
とえ透けたとしても表面に微細な凹凸面やフレネルレン
ズ、レンチキュラーレンズ等のレンズ面を設けることに
より透けることの一６ｖ光拡散特性の優れた光拡散性の
成形物を提供しようとするものである。

本発明の光拡散性メタクリル樹脂とは、メタクリル酸メ
チルを主成分とし、メタクリル酸メチルと共重合性のあ
るメタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリ
ル酸シクロヘキシノペメタクリル酸２−エチルヘキシル
、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジル、メタ
クリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸グリシジ
ル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸
ジエチルアミノエチル等のメタクリル酸エステル類、ア
クリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル
、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸２−エチルヘ
キシル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ベンジル、ア
クリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリル酸グリシジル
、アクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリル酸ジエチ
ルアミノエチル等のアクリル酸エステル類、メタクリル
酸、アクリル酸等の（メタ）アクリル酸類、ジエチレン
グリコールジ（メタ）アクリレート、１．３−ブチレン
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、アリル（メタ）アク
リレート、ネオベンチルグリコールジ（メタ）アクリレ
ート等の多官能（メタ）アクリレート、スチレン、α−
メチルスチレン、無水マンイン酸等との重合体であって
、これらに限定されるものではな−。

また本発明の架橋ポリマービーズとは、スチレン、ビニ
ルトルエン、α−メチルスチレン、ハロゲン化スチレン
等のフェニル基含有ビニルモＬｌｌ：フェニル（メタ）
クリレート、ベンジル（メタ）アクリレート等のフェニ
ル基含有゛（メタ）アクリレートの少なくとも一種を含
みこれらと共重合性のある（メタ）アクリル酸メチル、
（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ブチル
、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）ア
クリル酸２−ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸、
無水マレイン酸等を必要に応じて加え、かつこれらと共
重合性のあるジエチレングリコールジ（メタ）アクリレ
ート、１．３−ブ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、アリル（メタ）クリレート、ジビニルベンゼン、ト
リアリルシアヌレート等の多官部上ツマ−を、その重量
濃度が２〜２０チとなるようにして懸濁重合を行い、平
均粒径が１〜１６μの架橋ポリマービーズを用因る。な
お、架橋ポリマーの種類は上記のものに限定されるもの
ではない。

本発明の光拡散性ポリマーとは、上記架橋ポリマービー
ズを膨潤させることのできる化ツマ−からなるもので、
具体的にはメタクリル酸メチルを主成分としたポリマー
、あるいはとれと相溶性のあるポリマーとなりうるモノ
マー、例えはメタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル
、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸２−エチ
ルヘキシル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベン
ジル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル
酸グ１ノシシル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、
メタクリル酸ジエチルアミノエチル等のメタクリル酸エ
ステル類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アク
リル酸ブチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸
２−エチルヘキシル、アクリル酸フェニル、アクリル酸
ベンジル、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリル
酸グリシジル、アクリル酸ジメチルアミノエチル、アク
リル酸ジエチルアミノエチル等のアクリル酸エステル類
、メタクリル酸、アクリル酸等の（メタ）アクリル酸類
等を主成分として含み、好ましくはメタクリル酸メチル
を主成分としたモノマーがよｌＡ。

とれらのモノマーは単独で用いる外、２以上を混合して
用いてもよりし、また−船釣にシラツブと称される部分
重合物すなわちモノマー中にポリマーを含んだモノマー
溶液として用いてもよい。

本発明は、上記モノマーまたはモノマー溶液中に架橋ポ
リマービーズを分散し、膨潤下で重合触媒々らびに必要
に応じて重合度調節剤、着色剤、紫外線吸収剤、硫酸バ
リウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、ノリ力、水酸
化アルミニウム、酸化チタン等の無機透明微粒子を添加
し、これを常法の懸濁重合法によって光拡散性ポリマー
ビーズを得るか、あるいは塊状重合法によりセルキャス
トを行い得られた重合体を適宜粉砕して光拡散性ポリマ
ーを得る。

そしてこの光拡散性ポリマーをそのままあるいは必要に
応じメタクリル樹脂と混合し、押出成形、加圧成形ある
いは射出成形し、所定の成形物を得ることによって製造
しうる。

架橋ポＩＪ　マービーズおよび光拡散性ホリマーの組成
、配合割合は、まず基材ポリマーの屈折率と架橋ポリマ
ービーズの屈折率の差が００２〜α１５となるように設
定し、次いで架橋ポリマービーズの膨潤度が１２０〜１
５００係（（膨潤後の体積／膨潤前の体積）Ｘ１００と
して計算）となるように設定する。このとき膨潤度が１
２０壬未満であると、透はを生じない限界の最大輝度が
低く々りすぎるため好捷しくなく、逆に１５００％を超
えると、同一最大輝度で比較した場合、曲げ角の大きい
拡散光の割合が小さくなりすぎるため好ましくな因。

なお、１μより小さい粒径の架橋ポリマービーズが多く
含まれると、短波長の光が選択的に散乱するための透過
光が黄帯色するととにより望ましく々い。一方３０μよ
りも太き５粒径の粒子が多く含まれると、透過光のギラ
つきを招くだめ望ましくない。従って架橋ポリマービー
ズの平均粒径は１〜１６μ、より好ましくは平均粒径６
〜１２μが良い。丑だ多官部上ツマ−の重量濃度は５〜
２０％がよいが、これが２０係を超えると、光拡散性能
は透けを生じない限界の最大利得が低くなるため好１し
く々く、−方５係より低いと、同一最大利得で比較する
と曲げ角の大きい拡散光の割合が小さくなりすぎるだめ
好ましくない。

光拡散性メタクリル樹脂中の架橋ポリマービーズの重量
濃度は光の透過方向における厚み、および所望の透過光
の拡散性、指向性によるが０．０８〜１０チ必要である
。

（実施例） 以下、実施例について説明するが、本発明はこれらの例
に限定されるものではない。

〔測定方法〕

実施例中における全光線透過率は、ＡＳＴＭＤｌ　Ｇｏ
３−６ｉｆ準じて測定した。また最大利得（Ｇｏ）およ
び最大曲げ角（β値）は次のように求めた。すなわち第
１図に示すように測定機器およびサンプルを配置したが
、図中（１）が光源となる日本光学社製コリメーター、
（２）がサンプル、（３）がミノルタ社製輝度計「オー
トスポット」である。そして、このうち光源（１）はサ
ンプル（２）面に直角に照射するようにし、かつサンプ
ル（２）面上における照度が１０　ｆｔ−ｃａ　　とな
るように明るさを調節し、また輝度計（３）け光源（１
）とサンプル（２）の延長線上１ｍの位置に置いて、サ
ンプル（２）面上の輝度を測定するとともにこれらの値
から最大利得（Ｇｏ）を求めた。さらにこの輝度計（３
）を、サンプル（２）を中心とする軸として回転し、サ
ンプル（２）面上の利得が１／３ＧＯと々る最大曲げ角
（β）を測定した。また平均粒径はコールタ−エレクト
ロニクス社製ｒＴＡ−Ｉｔ型コールタ−カウンターＪか
ら粒径の累ｗ重ｔｚヒストグラムを作成し、重量５０チ
に対応する粒径を平均粒径とした。さらに光源の透けお
よび外観は肉眼で観察して判断した。

〔架橋ポリマービーズの製造例〕

スチレン９０部、ジビニルベンゼン１０部、重合開始剤
として２，２′−アゾビスモ２．４−ジメチルバレロニ
トリル）　０．　１部、水１００部、分散剤として７０
ｑｌ）ケン化ポリアクリル酸カリウム０．０１部を重合
容器に仕込み、８０℃で攪拌下懸濁重合を行った。重合
後、洗浄、乾燥し、風力ミクロンセパレーターにて分殺
し、所望ノ粒度分布の架橋ポリマービーズヲ得た。

上記方法により第１表に示す記号１−１の架橋ポリマー
ビーズを製造したが、以下組成を変え、同様な方法で製
造し、分級して第１表に示す合計１８種の架橋ポリマー
ビーズを得だ。

第１表　架橋ポリマービーズの構成 ＰＭＡ　　：　　フェニルメタクリレートＭＭＡ　　：
　　メチルメタクリレートＥＤＭＡ　　：　　エチレン
グリコールジメタクリレートＡＭＡ　　：　　アリルメ
タクリレート〔光拡散性ポリマーの製造例Ａ〕 純水１．０５０　？、分散剤として７０係ケン化ポリア
クリル酸カリウムを１２、第１表に示す架橋ポリマービ
ーズを３５９（記号Ａ−１４）、同じ（２，ｓ　ｔ　（
記号Ａ−１７）および同じ＜１．４２（記号Ａ−１８）
、アクリル酸メチルを７２、メタクリル酸メチルを６９
３７をそれぞれ重合容器に仕込み、８０℃で攪拌下懸濁
重合を行った。重合後、洗浄、乾燥し、第２−１表のＡ
−１４、Ａ−１７およびＡ−１８の６種の光拡散性ポリ
マーを得た。

〔光拡散性ポリマーの製造例Ｂ〕

メチルメタクリレートの部分重合体（重合率２ｏｏ）１
ｏｏ部に、第１表の架橋ポリマービーズを第２表の割合
で配合し、十分に分散させた。この混合物に、さらに離
型剤として０．０１部のジオクチルスルホサクシネート
・ナトリウム塩および重合開始剤として２，２′−アゾ
ビス仝２．４−ジメチルバレロニトリル）０．０４部、
重合度調節剤としてｎ−ドデンルメル力ブタンを０．４
部を添加し溶解させた後、脱完し、予め板厚が２馴とな
るよう設定された２枚の無機ガラスの鋳型中に注入し、
この鋳型を６５℃の温水浴に１８０分浸漬し、次いで１
２０℃の空気浴に１２０分滞在させて重合を完結させた
。冷却後鋳型から樹脂板を取り出し、粉砕機によりほぼ
５００部程度の粒子に粉砕し、光拡散性ポリマーを得だ
。

〔光拡散性メタクリル樹脂板の製造例〕実施例 （１）　　メチルメタクリレート、メチルアクリレート
の共重合体（組成比９４：６）１００部に第２−１表に
示す光拡散性ポリマーを第３−１表の割合で配合し、充
分に分散させた。この混合物を２５０℃に設定した押出
機で押し出し、約８０℃の垂直型３本ポリジンゲロール
で成形し、板厚２圏の記号１−１４で示す光拡散性メタ
クリル樹脂板を得た。この樹脂板の光学性能を第３−１
表に示した。

（２）　　三菱レイヨン製アクリル樹脂「アクリベラ）
ＶＨＪ８０部と、メチルメタクリレート、メチルアクリ
レート、ブチルアクリレート、スチレンの共重合体（組
成比８６：１：１０：２）２０部に、第２−１表の光拡
散性ポリマーを第３−１表の割合で醒合し、充分に分散
させた。この混合物を２４０℃ＶＣ設定した押出機で押
し出し、賦型した。さらに、このベレットヲ２５０℃に
設定した射出成形機で、板厚２１１１＃ｌの試験片（記
号１７）に射出成形した。この試験片の光学性能を第３
−１表に示した。

（３１（２）の方法で賦型したベレットを、２５０℃に
設定した押出機で押し出し、約８０℃の垂直型６本ポリ
ジンゲロールで成形し、板厚２圏の記号１５に示す光拡
散性メタクリル樹脂板を得た。この樹脂板の光学性能を
第３−１表に示した。

（４）　　（２）の方法で賦型したベレットを、予め１
５０℃に加熱しておいた直径１００ｍの金型に１９ｖ入
れ、Ｉ　Ｄ　Ｏｋｇ／ｃ１ｎ２で加圧成形し、板厚２酊
の試験片（記号１８）を得だ。この試験片の光学性能を
第３−１表に示した。

（５）　　（１）の方法で得た光拡散性ポリマーを、２
５０℃に設定した押出機で押し出し、約８０℃の垂直型
３本ポリジンゲロールで成形し、板厚２ｍの記号１９〜
２２に示す光拡散性メタクリル樹脂板を得た。この樹脂
板の光学性能を第３−１表に示した。

（６）　　メチルメタクリレート、スチレンの共重合体
（組成比６０：４０）１００部に第２−１表に示す光拡
散性ポリマーを第３−１表の割合で配合し、充分に分散
させた。この混合物を２４０℃に設定した押出機で押出
し、垂直型３本ポリジンゲロールで成形し、板厚２＋＋
ｌＩ＋＋の記号１６の光拡散性メタクリル樹脂板を得た
。この樹脂板の光学性能を第３−１表に示した。

比較例 （１）　　メチルメタクリレート、メチルアクリレート
の共重合体（組成比９４：６）１００部に第２−２表に
示す光拡散性ポリマー（Ｂ−１〜４）をそれぞれ第３−
２表の割合で配合し充分に分散させた。この混合物を２
５０℃に設定した押出機で押し出し、約８０℃の垂直型
３本ポリジンゲロールで成形し、板厚２闘の光拡散性メ
タクリル樹脂板を得た。この樹脂板を通して光源を見る
と、いずれも光源が透けて見えた。

（２）第２−２表（Ｂ−６）の光拡散性ポリマーを含有
した樹脂板を比較例（１）に示した製造法により製板し
た。取り出した樹脂板を通して光源を見ると、透けない
が、光源がギラついて見えた。

（３）第２−２表（Ｂ−５）の光拡散性ポリマーを含有
した樹脂板を比較例（１）に示した製造法により製板し
た。取り出した樹脂板を通して光源を見ると、光源が透
けて見えた。

（４）第２−２表（’Ｂ−ｖ）の光拡散性ポリマーを含
有した樹脂板を比較例（１）に示した製造法により製板
した。取り出しだ樹脂板を通して光源を見ると、光源が
透けて見えた。

（５）第２−２表（Ｂ−８）の光拡散性ポリマーを含有
した樹脂板を比較例（１）に示しだ製造法により製板し
た。取り出した樹脂板を通して光源を見ると、光源が透
けて見えだ。

本発明の実施例は、上記表から明らかなように、ＧＯが
大きく、特にβ値が１０°以下でも光源が透けることが
なく、外観上も黄帯色や透過光のギラつきのな８優れた
ものであった。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこれ
らの例に限定されるものではなく、例えば平板状のもの
以外にフレネルレンズおよび／またはレンチキュラーレ
ンズやその他のレンズ形状を設けた沙、あるいは球状、
皿状または箱状に成形して使用することも勿論可能であ
る。

（発明の効果） 本発明は以上詳述した如き構成からなるものであるから
、明るさと最大曲げ角のバランスがよく、特に最大曲げ
角が１０°以下でも光源が透けない性能を有しており、
しかも外観が優れているとともに、一般のメタクリル樹
脂と同様に成形加工がしうる等実用効果の大きい特徴を
有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例にお−で採用１〜だ光学性能の
測定方法を示す説明図である。 （１）・・・・・光　源 （２）・・・・・サンプル （３）・・・・・輝度計

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 下記（１）および（２）を満足する架橋ポリマービーズ
   を、下記（３）の条件で重合して得られる光拡散性ポリ
   マーを用い、該光拡散性ポリマー単独あるいはメタクリ
   ル樹脂と混合し、押出成形、加圧成形あるいは射出成形
   によつて所定の成形物とすることを特徴とする光拡散性
   メタクリル樹脂成形物の製造方法 （１）架橋ポリマービーズの屈折率と基材ポリマーの屈
   折率の差が０．０２〜０．１５、 （２）架橋ポリマービーズの平均粒径が１〜１６μ、 （３）重合させたときの重合体が、主成分としてメチル
   メタクリレートであるポリマーか、あるいは主成分とし
   てメチルメタクリレートのポリマーと相溶性のあるポリ
   マーとなるような、モーマー、モノマー混合物ないしは
   これらにポリマーを含んだモノマー溶液中に、架橋ポリ
   マービーズを混合して膨潤させ、このときの架橋ポリマ
   ービーズの膨潤度が１２０〜１，５００％となるように
   重合する。