CN1125143C - 菲涅耳透镜用电离射线固化型树脂组合物和透射型投影屏 - Google Patents

菲涅耳透镜用电离射线固化型树脂组合物和透射型投影屏 Download PDF

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Abstract

本发明提供适用于制造不易擦伤、折射率大的菲涅耳透镜等光学零件的电离放射线固化型树脂组合物以及由它制造的透射型投影屏。该组合物是含有(A)-(D)，固化后的折射率在1·55或以上的菲涅耳透镜用放射线固化型树脂组合物。(A)式1表示的双酚A型环氧(甲基)丙烯酸酯。(式1中，R是H或CH3、n是1或以上的整数。)(B)单功能(甲基)丙烯酸酯(C)二功能(甲基)丙烯酸酯(D)聚合物。

Description

菲涅耳透镜用电离射线固化 型树脂组合物和透射型投影屏
本发明涉及适用于制造菲涅耳透镜等光学用品的电离放射线固化型树脂组合物。尤其涉及与基材粘合性优异的电离放射线固化型树脂组合物以及具有设置由该电离放射线固化型树脂组合物构成的菲涅耳透镜的菲涅耳透镜片的透射型投影屏。
目前作为用于投影电视等的透射型投影屏，为人们所知的有，例如用于把来自CTR等光源的扩散光转变为平行光传送给观众的菲涅耳透镜片，和为将定量光源有效利用，起到只将光线分布到观众的可视范围内的作用的凸凹式透镜片的组合。
近年来，由于投影电视的大型化发展，特别是电视机本身越来越薄，光源与投影屏间的距离缩短，为使来自光源的光以大角度、小的反射损失率投射到投影屏上，在菲涅耳透镜片上使用由大折射率的材料构成的短焦点透镜片。
以前制造上述透射型投影屏用的高折射率的短焦点透镜片需用透明性良好的聚甲基丙烯酸甲酯(折射率n＝1.49)和高折射率的聚苯乙烯(折射率n＝1.59)等共聚成的丙烯基—苯乙烯共聚物(折射率n＝1.56-1.57)树脂片，将该片用加热压力成形等方法使表面成形为菲涅耳透镜形状，做成菲涅耳透镜片。
但用现有的加热压力方法，要想做成大面积的菲涅耳透镜片，为了重现其表面复杂的形状，加热时，需要极严密的温度管理，加工成形工序复杂，且加压及冷却均需要时间，存在着生产性极低的问题。
因此，作为现有的加热压力法的替代成形加工法，提出了使用紫外线固化型树脂，在基材上形成菲涅耳透镜，只使用紫外线等电离放射线的照射，即可在短时间内快速做成菲涅耳透镜片的方法(见特开平3-9301号公报等)。
现有的菲涅耳透镜用电离放射线固化型树脂组合物，其固化物的折射率一加大，固化树脂就变硬，耐磨性便降低，将凸凹式透镜片与菲涅耳透镜片组合使用时，运输过程中的振动会产生在菲涅耳透镜片表面上留下擦痕的问题。若为提高表面的耐磨性而使其成为柔软的组成的话，折射率便会下降，尚没有能使耐磨性和折射率同时保证的方法。
因此，为解决这一问题，提出了使用特开平5-117348号所公开的组成的方法。但是为提高折射率，在组合物中使用了溴基丙烯酸酯，在作为废弃物燃烧时，会产生卤素化合物，存在环境污染的问题。同时，此组合物与菲涅耳透镜片的基材的粘合性较低，需添加用来提高与基材的粘合性的底漆，存在制造工序复杂的问题。
本发明以提供用于制造具有高折射率及优异的耐磨性，与合成树脂制的基材粘合性优异的菲涅耳透镜片的菲涅耳透镜用放射线固化型树脂组合物和提供使用该组合物的透射型投影屏为目的。
本发明是在菲涅耳透镜用电离放射线固化型树脂组合物中含有下述(A)-(D)，固化后的折射率为1.55或以上的菲涅耳透镜用放射线固化型树脂组合物。
(A)用下述的化学式1表示的双酚A型环氧(甲基)丙烯酸酯。
Figure C9910341500041
(但是，化学式1中，R是H或CH3、n是1或以上的整数。)
(B)单功能(甲基)丙烯酸酯。
(C)二功能(甲基)丙烯酸酯。
(D)聚合物
而且，本发明的组合物，优选含有双酚A型环氧(甲基)丙烯酸酯10-50重量份，单功能(甲基)丙烯酸酯10-50重量份，二功能(甲基)丙烯酸酯10-50重量份，聚合物1-20重量份。
而且，本发明的透射型投影屏的特征在于，具有一种在以甲基丙烯酸甲酯为主要成分的透明的树脂，或聚苯乙烯类树脂，或聚碳酸酯类树脂的基材上，设置由上述组合物固化的树脂构成的菲涅耳透镜的菲涅耳透镜片。
图1是表示本发明的透射型投影屏的截面图。
本发明发现了利用特定的双酚A型环氧(甲基)丙烯酸酯、单功能(甲基)丙烯酸酯、二功能(甲基)丙烯酸酯、聚合物同聚合引发剂、添加剂一起聚合，可产生既能保持高折射率，又具有优异的耐磨性及与合成树脂基材的粘合性优异的菲涅耳透镜，从而完成了本发明。
并且在本发明中，(甲基)丙烯酸酯是指含有丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯中的任何一种或两种皆含的物质。
本发明中，在(A)中表示的双酚A型环氧(甲基)丙烯酸酯，由于使它在树脂组合物中为10-50重量份，所以可以既保持了良好的固化度和高折射率，又保持了良好的作业粘度。但如含有量份小于10重量份，则固化性变差，折射率也不增大，粘度下降。反之，如大于50重量份，则粘度过高，作业性恶化，与基材的粘合性下降。
(A)的化合物中n是3-5时为佳，4为最佳。小于3，则折射率和粘度降低，固化物变脆；大于5，则粘度增加，作业性差，所以不理想。而且，R为H时，从固化性考虑是好的。
本发明中所用的(B)表示的单功能(甲基)丙烯酸酯树脂，由于在组合物中含有10-50重量份，可以既保持了高折射率，又保持了良好的作业粘度，还对固化物的柔软性有利。但如含有量小于10重量份，则粘度增加，柔软性消失，与基材的粘合性也不足；如大于50重量份，则粘度低、固化性及从菲涅耳透镜的模具的脱模性差、折射率也降低。
作为单功能(甲基)丙烯酸酯，有N-乙烯基吡咯烷酮、四氢呋喃丙烯酸酯、2-羟基乙基(甲基)丙烯酸酯、异冰片丙烯酸酯、苯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、苯基羟乙基(甲基)丙烯酸酯、2-羟基-3-苯基羟基丙基(甲基)丙烯酸酯、2-羟基丙基(甲基)丙烯酸酯等。
本发明中(C)表示的二功能(甲基)丙烯酸酯树脂，在树脂组合物中含10-50重量份为佳，可保持高折射率和良好的作业粘度，提高与基材的粘合性。但如含有量小于10重量份，则粘度增加，与基材的结合性不足，从模具上的脱模性也变坏；如大于50重量份，粘度与折射率均降低。
作为二功能(甲基)丙烯酸酯，有乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、双酚A四乙氧基二丙烯酸酯、双酚A四丙氧基二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯等。
本发明中所用的聚合物，在树脂组合物中含1-20重量份为佳，4-10重量份为最佳，与基材的结合性优异，对固化物的柔软度也有利。但如含量小于1％，与基材的粘合性及固化物的柔软性均不足；大于20％，则粘度变高，固化性降低。
本发明中，可使用的聚合物有，丙烯酸树脂、氨基甲酸酯树脂、环氧树脂、聚酯树脂等。从柔软性考虑，氨基甲酸酯树脂为佳。氨基甲酸酯树脂重量平均分子量为1万-30万、玻璃化温度(Tg)为-40℃-60℃。优选重量平均分子量18万-23万，Tg为-35℃～-25℃。
在本发明的树脂组合物中添加聚合引发剂。作为聚合添加剂，可使用电离放射线固化型树脂组合物聚合时一般使用的物质，有，二苯甲酮、1-羟基环己基苯基酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙酮-1、2，4，6-三甲基苯甲酰二苯基膦氧化物等。
本发明的树脂组合物，可以在合成树脂组合物中添加一般使用的各种添加剂。这样的添加剂有，例如，可塑剂、镀平剂、消泡剂、脱模剂、阻聚合剂、紫外线吸收剂、阻氧化剂等。
图1是表示本发明透射型投影屏的截面图。
如图1所示，本发明透射型投影屏透镜1，包含使本发明的菲涅耳透镜用电离放射线固化型树脂组合物固化得到的菲涅耳透镜4。菲涅耳透镜片2是在基材5之上，由本发明的树脂形成的菲涅耳透镜4。
作为基材，若使用以甲基丙烯酸甲酯为主要成分的透明合成树脂、聚苯乙烯类树脂、聚碳酸酯类树脂的片、薄膜，与本发明的树脂的粘合性最好，没有必要在基材上添加一层底漆，而且，以甲基丙烯酸甲酯为主要成分的透明合成树脂，所有光线的穿透率高，十分理想。
本发明中透射型投影屏1，除与图1所示的凸凹式透镜片3配合以外，还可以与其他的投影屏用透镜片组合而制造出来。
使用本发明的树脂组合物制造菲涅耳透镜片2时，首先，向具有菲涅耳透镜面的模具填充树脂组合物，然后，在添入模具的树脂上层叠、按压，注意不要让气泡进入与基材5之间的空隙，再从基材5照射紫外线等电离放射线，使树脂固化后，从模具脱模。
可用于使本发明的树脂组合物固化的电离放射线有水银灯、碳弧、黑光灯、金属卤化物灯等光源发出的紫外线、电子束等。
下面，列举本发明的具体的实施例，进一步详细说明。
实施例和比较例
将组成示于表1的菲涅耳透镜用电离放射线固化型树脂组合物，填充在已镀上铬的长宽各1米的菲涅耳透镜模具里，在树脂组合物上，将长1m，宽2m，厚2mm的甲基丙烯酸甲酯类树脂组成的基材(住友化学制スミベツクスHT)加压层叠，注意不要混入空气，再用高压水银灯照射紫外线30秒钟，用1500mJ/cm2紫外线照射量使树脂组合物固化后，脱模，得到菲涅耳透镜片。
用下述评价标准评价树脂组合物填充的作业性、固化性、与基材的粘合性、脱模性以及做成的菲涅耳透镜片的耐磨性、折射率，其结果见表1。
评价方法及评价标准
a：粘度
作业性好的为良好
作业性不好的为不良
b：固化性
固化物表面以手感不粘的为良好
固化物表面以手感粘的为不良
c：与基材的粘合性
横切剥离时，无剥离的为良好
横切剥离时，有剥离的为不良
注：横切剥离是用JIS K5400，8.5.2的围棋盘格条法操作的。
d：耐伤性
用指甲划，不留痕迹的为良好
用指甲划，留痕迹的为不良
                                  表1
                      种类和含有量(重量份)                          评价
化学式1 单功能(甲基)丙烯酸酯 2功能(甲基)丙烯酸酯 聚合物 聚合引发剂 粘度 固化性 与基材的粘合性 与模具的粘合性 耐伤性 折射率
 A1  B1  B2  B3  C1  C2  D1  D2  E1
实施例1  20  10  20  9  20  15  3  3  1 优 优 优 优 优 1.55-1.56
实施例2  40  10  10  -  15  20  2  3  1 优 优 优 优 优 1.55-1.56
实施例3  30  10  20  10  17  10  3  -  1 优 优 优 优 良好 1.55-1.56
实施例4  30  10  17  10  20  10  -  3  1 优 优 良好 优 优 1.55-1.56
比较例1  5  10  35  10  20  20  -  -  1 不良 不良 优 优 优 小于1.55
比较例2  30  -  -  -  40  30  -  -  1 不良 不良 优 优 优 1.55-1.56
比较例3  30  10  30  25  -  -  2  3  1 不良 不良 优 不良 优 小于1.55
比较例4  30  -  -  -  35  30  2  3  1 优 不良 优 优 优 1.55-1.56
注)表示表中物质的记号意义如下。
A1表示化学式1中，R＝H、n＝4的化合物。
单功能(甲基)丙烯酸酯。
B1：苯氧基乙基丙烯酸酯
B2：2-羟基-3-苯基羟基丙基丙烯酸酯、
B3：苯基羟乙基丙烯酸酯
二功能(甲基)丙烯酸酯
C1：双酚A四丙氧基二丙烯酸酯
C2：乙二醇二甲基丙烯酸酯
聚合物
D1：丙烯酸树脂(聚甲基丙烯酸甲酯、重量平均分子量9.5万)
D2：聚酯类聚氨基甲酸酯树脂(重量平均分子量为22万、Tg：-20℃)
聚合引发剂
E1：1-羟基环己基苯基酮
如上所述，实施例1、2中所有项目都优异。
如以上说明，从本发明的菲涅耳透镜用电离放射线固化型树脂组合物得到的固化物既能保持高折射率，又具有柔软性，所以既具有优异的耐磨性，又具有与基材良好的粘合性，制造时，该组合物的粘度、固化性、脱模性俱佳，所以只采用将该组合物涂在基材上，照射电离放射线的简单操作方法，就可得到短焦点的菲涅耳透镜片。且，由于上述菲涅耳透镜片具有柔软性，所以耐磨性优异，在与凸凹式透镜片组合使用时，也不会因为运输途中的振动而擦伤菲涅耳透镜表面，无需使用防擦伤的硅油等缓冲油。且不含有害物质，燃烧废弃时，也不会产生有害物质，无环保问题。并且，如上所述，该组合物与基材的粘合性优异，故不需在基材上添加一层底漆，使制造工序变得简单。
并且，本发明的透射型投影屏，由于可以形成短焦点的菲涅耳透镜，缩短了透射型投影屏和光源间的距离，所以特别是使大型的投影电视的超薄化、小型化成为可能，也对投影电视的大型化有益。

Claims (2)

1、一种菲涅耳透镜用电离放射线固化型树脂组合物，该组合物是含有下述的(A)-(D)，固化后的折射率在1.55或以上的菲涅耳透镜用放射线固化型树脂组合物，
(A)用下述的化学式1表示的双酚A型环氧(甲基)丙烯酸酯
化学式1
Figure C9910341500021
其中，化学式1中，R是H或CH3、n是1或以上的整数，
(B)单功能(甲基)丙烯酸酯
(C)二功能(甲基)丙烯酸酯
(D)选自聚甲基丙烯酸甲酯或聚酯类聚氨基甲酸酯的聚合物
其中所述的组合物含有双酚A型环氧(甲基)丙烯酸酯10-50重量份、单功能(甲基)丙烯酸酯10-50重量份、二功能(甲基)丙烯酸酯10-50重量份，及聚合物1-20重量份。
2、一种透射型投影屏，它具有菲涅耳透镜片，该透镜片是在基材上，设置由权利要求1所述的组合物的固化物而构成的。
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