JP2004210907A - 光学部材用メタクリル系樹脂組成物およびそれを用いた光学部材 - Google Patents
光学部材用メタクリル系樹脂組成物およびそれを用いた光学部材 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】高光度光源ランプの使用や長時間連続使用において着色が少なく良好な透明性を維持し、且つ離型性が良好で金型の腐食が少なく、金型汚れの発生しない光学用メタクリル系樹脂組成物および光学部材を得ること。
【解決手段】メタクリル酸メチル単位６０〜９９．９質量％およびこれと共重合可能な単量体単位０．１〜４０質量％からなるメタクリル系重合体（ａ）１００質量部に対し、波長３８０ｎｍから４５０ｎｍにおけるモル吸光係数の最大値εｍａｘが５〜６００ｄｍ３・ｍｏｌ−１ｃｍ−１である紫外線吸収剤（ｂ）０．００１〜０．１質量部およびリン系酸化防止剤（ｃ）０．００１〜０．１質量部を含有する光学部材用メタクリル系樹脂組成物、並びに該光学部材用メタクリル系樹脂組成物を成形してなる光学部材。
【選択図】 なし
【解決手段】メタクリル酸メチル単位６０〜９９．９質量％およびこれと共重合可能な単量体単位０．１〜４０質量％からなるメタクリル系重合体（ａ）１００質量部に対し、波長３８０ｎｍから４５０ｎｍにおけるモル吸光係数の最大値εｍａｘが５〜６００ｄｍ３・ｍｏｌ−１ｃｍ−１である紫外線吸収剤（ｂ）０．００１〜０．１質量部およびリン系酸化防止剤（ｃ）０．００１〜０．１質量部を含有する光学部材用メタクリル系樹脂組成物、並びに該光学部材用メタクリル系樹脂組成物を成形してなる光学部材。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学部材用メタクリル系樹脂組成物およびその成形品に関し、更に詳しくは光学特性、成形性に優れた光学部材用メタクリル系樹脂組成物およびこれを用いた光学部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
メタクリル樹脂は、透明性に優れ光学歪も少ないことからレンズなど光学用途に広く用いられている。光学用途向けの材料は、光学製品の高性能化に伴い様々な改良が提案されている。たとえば離型剤に関するもの（特許文献１参照）や材料に含まれる不純部の低減（特許文献２参照）、特定の紫外線吸収剤やこれとヒンダードアミンとの組み合わせ（特許文献３参照）などである。最近、表示装置の視認性向上のため輝度向上が求められておりこのため光源ランプの輝度向上が進められており、さらにモニターなどの長時間連続使用する用途において光学部材は紫外線を含む高光度の光線に長時間にわたって曝露されるため、それに対する耐久性がますます求められるようになってきた。また、光源を有効に活用するため、光学部材自体にレンズやプリズム形状を賦形することが知られている。また表示装置の大画面化に伴い、光学部材も大型化してきており樹脂の溶融流動性、熱安定性、金型との密着性、離型性、含まれる揮発分による金型汚染性、金型腐食性などの成形性に対する要求もますます厳しくなってきた。
しかるに、従来のメタクリル樹脂では、ある程度の効果はあっても未だに十分と言えるものが無いのが現状である。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−４８４９５号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】
特開平９−３１１３４号公報（００１１）
【特許文献３】
特開２００２−１０５２７１公報（特許請求の範囲）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、高光度光源ランプの使用や長時間連続使用において着色が少なく良好な透明性を維持し、且つ離型性が良好で金型の腐食が少なく、金型汚れの発生しない光学用メタクリル系樹脂組成物を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記の目的を達成するために鋭意検討した結果、メタクリル系樹脂に特定の添加剤を配合することによりはじめて上記課題を解決できることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち本発明は、メタクリル酸メチル単位６０〜９９．９質量％およびこれと共重合可能な単量体単位０．１〜４０質量％からなるメタクリル系重合体（ａ）１００質量部に対し、波長３８０ｎｍから４５０ｎｍにおけるモル吸光係数の最大値εｍａｘが５〜６００ｄｍ３・ｍｏｌ−１ｃｍ−１である紫外線吸収剤（ｂ）０．００１〜０．１質量部およびリン系酸化防止剤（ｃ）０．００１〜０．１質量部を含有することを特徴とする光学部材用メタクリル系樹脂組成物、並びに該光学部材用メタクリル系樹脂組成物を成形してなる光学部材である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を更に詳細に説明する。
【０００８】
本発明のメタクリル系樹脂組成物を構成するメタクリル系重合体（ａ）は、メタクリル酸メチル単位を６０質量％〜９９．９質量％およびこれと共重合可能な単量体単位０．１〜４０質量％によって構成される。ここで共重合可能なビニル系単量体の例としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ヘキシル、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等のアクリル酸エステル単量体；メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジル等のメタクリル酸メチル以外のメタクリル酸エステル単量体；酢酸ビニル；スチレン、ｐ−メチルスチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、α−メチルスチレン、ビニルナフタレン等の芳香族ビニル単量体；アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のニトリル類；アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等のα，β−不飽和カルボン酸；Ｎ−エチルマレイミド、Ｎ−シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド化合物；などが挙げられ、これらは２種以上を併用することができる。メタクリル系重合体（ａ）におけるメタクリル酸メチル単位が、６０質量％未満ではメタクリル系樹脂の特徴である優れた光学特性および耐光性が損なわれるため好ましくない。
【０００９】
本発明のメタクリル系重合体においては、上記の共重合可能な単量体単位としてアルキル基の炭素数１〜６のアクリル酸アルキルエステル、スチレン、およびα−メチルスチレンのいずれか１種またはその組み合わせが特に好ましい。アルキル基の炭素数１〜６のアクリル酸アルキルエステル単位は、該単位を有するメタクリル系重合体が耐光性に優れる上、複屈折が小さく光学的均一性に優れるため、メタクリル系重合体にこうした特性を付加する場合において好適な単量体単位である。またスチレン単位は、屈折率や複屈折が大きく、複屈折の角度依存性が比較的大きい特徴を有するため、メタクリル系重合体にこうした特性を付加する場合において好適な単量体単位である。次に、α−メチルスチレン単位は、耐熱性に優れ、比較的耐光性に優れ、屈折率も高いため、メタクリル系重合体にこうした特性を付加する場合において好適な単量体単位である。また、上記単量体単位を２種以上組み合わせることにより上記の単量体単位の特性をバランスさせることが可能であり、こうした特性が要求される用途においては有効な手法である。
【００１０】
メタクリル系共重合体（ａ）は塊状重合、溶液重合、懸濁重合、セルキャスト重合など公知の方法で製造することが出来るが、成形材料の場合、特に回分式もしくは連続式の塊状重合または溶液重合が好ましい。
【００１１】
メタクリル系重合体（ａ）の分子量は、加熱溶融して成形する成形材料の場合、ＧＰＣで測定した重量平均分子量で５万〜２０万であるのが好ましく、６万〜１５万であるのがより好ましい。メタクリル系樹脂の重量平均分子量が５万に満たない場合、強度が低く、耐久性が低下する傾向があり、一方重量平均分子量が２０万を超える場合、流動性が低下し成形性が低下する傾向がある。分子量調整には、メルカプタン類等の公知の連鎖移動剤を用いることができる。
【００１２】
また、セルキャスト重合にて直接板状に成形する場合、ＧＰＣで測定した重量平均分子量が２０万以上であるのが好ましく、３０万以上であるのがより好ましい。重量平均分子量が２０万未満の場合、セルキャスト重合にて直接板状に成形することによる特徴、すなわち表面強度や耐久性の優位性を保持することが出来ず好ましくない。
【００１３】
本発明に用いられる紫外線吸収剤（ｂ）は紫外線による樹脂劣化、特に着色による光学特性低下を抑制するものであって、波長３８０ｎｍから４５０ｎｍにおけるモル吸光係数の最大値εｍａｘが５〜６００ｄｍ３・ｍｏｌ−１ｃｍ−１のものである。より好ましくは、１０〜５００ｄｍ３・ｍｏｌ−１ｃｍ−１、更に好ましくは３０〜３００ｄｍ３・ｍｏｌ−１ｃｍ−１である。上記波長におけるモル吸光係数の最大値εｍａｘが６００ｄｍ３・ｍｏｌ−１ｃｍ−１を超えると、該樹脂組成物から成形されてなる光学部材の黄味が強くなり好ましくない。一方、上記の波長範囲内において、５ｄｍ３・ｍｏｌ−１ｃｍ−１以上のごく僅かな吸収がある紫外線吸収剤の方が、全く吸収が無いものに比べ良好な耐光性を有する樹脂組成物を与える。本発明に用いられる紫外線吸収剤（ｂ）の配合量は、メタクリル系重合体（ａ）１００質量部に対し０．００１〜０．１質量部であり、０．００５〜０．０５質量部であるのが好ましく、０．０１〜０．０３質量部であるのがより好ましい。紫外線吸収剤（ｂ）の添加量が０．００１質量部未満では紫外線による劣化が著しく、０．１質量部を超えると射出成形の際の金型汚れによる欠点発生や、金型清掃などによる歩留まり低下をもたらすと共にシルバー発生による欠点発生の原因となったり、押出し成形時の目やに汚れが生じやくなり、いずれの場合とも好ましくない。
【００１４】
本発明に用いられる紫外線吸収剤（ｂ）の例としては、オキサルアニリド構造を有する化合物、ジフェニルアクリレート構造を有する化合物、フェニルサリシレート構造を有する化合物が挙げられる。
【００１５】
オキサルアニリド構造を有する化合物は、下記一般式（１）で示される構造の化合物である。
【００１６】
【化１】
【００１７】
ここで、Ｒ１は炭素数１〜６のアルキル基、Ｒ２は炭素数１〜６のアルコキシ基である。
【００１８】
オキサルアニリド構造を有する化合物としては、２−メチル−２’−メトキシ−オキサルアニリド（一般式（１）のＲ１がメチル基、Ｒ２がメトキシ基）、２−エチル−２’−エトキシ−オキサルアニリド［下記一般式（２）］などが挙げられる。
【００１９】
【化２】
【００２０】
また、ジフェニルアクリレート構造を有する化合物としては、エチル２−シアノ−３，３−ジフェニルアクリレートなどが、フェニルサリシレート構造を有する化合物ｐ−ｔ−ブチルフェニルサリシレートなどが挙げられる。
【００２１】
表示装置の薄型化に伴い、使用材料の耐熱性に対する要求が厳しくなってきている。このため１００℃を超える耐熱温度が要求されており、使用する紫外線吸収剤の融点は、１００以上である事が好ましい。本発明においては、特にオキサルアニリド構造を有する化合物が好ましく、更に好ましくは、２−エチル−２’−エトキシ−オキサルアニリド（一般式（１）のＲ１がエチル基、Ｒ２がエトキシ基：融点１２６〜１２８℃）が好ましい。
【００２２】
本発明に用いられるリン系酸化防止剤（ｃ）は、それ単体で有する樹脂の熱劣化防止効果と共に、上記紫外線吸収剤と相乗的に作用することにより熱や紫外線などによる樹脂の劣化防止、特に着色による光学特性の劣化防止に有効に作用する。
【００２３】
上記紫外線吸収剤（ｂ）でも耐光性向上にはある程度効果を示すが、リン系酸化防止剤（ｃ）を併用することにより更に光学特性の劣化防止に効果がある。
【００２４】
リン系酸化防止剤（ｃ）としては、例えばトリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）フォスファイト、２−［［２，４，８，１０−テトラキス（１，１−ジメチルエテル）ジベンゾ［ｄ，ｆ］［１，３，２］ジオキサフォスフェピン６−イル］オキシ］−Ｎ，Ｎ−ビス［２−［［２，４，８，１０−テトラキス（１，１ジメチルエチル）ジベンゾ［ｄ，ｆ］［１，３，２］ジオキサフォスフェピン−６−イル］オキシ］−エチル］エタナミン、ジフェニルトリデシルフォスファイト、トリフェニルフォスファイト、２，２−メチレンビス（４，６−ジ−ｔ−ブチルフェニル）オクチルホスファイト、ビス（２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェニル）ペンタエリストールジホスファイトなどが挙げられ、中でも２，２−メチレンビス（４，６−ジ−ｔ−ブチルフェニル）オクチルホスファイトが好ましい。
【００２５】
本発明におけるリン系酸化防止剤（ｃ）の配合量はメタクリル系重合体（ａ）１００質量部に対し０．００１〜０．１質量部であり、０．００５〜０．０５質量部であるのが好ましく、０．０１〜０．０３質量部であるのがより好ましい。リン系酸化防止剤（ｃ）の配合量が０．００１質量部未満では、高温での加熱着色を防止する効果が不十分で熱安定性効果が少なく、０．１質量部を超えると射出成形の際の金型汚れによる欠点発生や、金型清掃などによる歩留まり低下をもたらすと共にシルバー発生による欠点発生の原因となったり、焼けが発生して色相が逆に低下することもあり好ましくない。
【００２６】
本発明においては、これまで樹脂に対しては有害とされていた紫外線を可視光線に変換する機能を有する、ターフェニルなどの有機色素を含有させてもよい。
【００２７】
有機色素の配合量としては、メタクリル系重合体（ａ）１００に対し、５００ｐｐｍ以下であるのが好ましく、１０〜４００ｐｐｍであるのがより好ましく、５０〜３００ｐｐｍであるのがさらに好ましい。
【００２８】
本発明において高級アルコール（ｄ）は、離型性の向上を図るために用いられる。その例としては、セチルアルコール、ステアリルアルコールなどが挙げられる。
【００２９】
高級アルコール（ｄ）の配合量はメタクリル系重合体（ａ）１００質量部に対し０．００１〜０．２質量部であるのが好ましく、０．００５〜０．１質量部であるのがより好ましく、０．０１〜０．０５質量部であるのがさらに好ましい。高級アルコール（ｄ）の配合量が０．００１質量部未満では、離型性改善効果が不足する傾向があり、０．２質量部を超えると射出成形の際の金型汚れによる欠点発生や、金型清掃などによる歩留まり低下をもたらす共にシルバー発生による欠点発生の原因となったり、押出し成形時の目やにが生じやくなる傾向がある。
【００３０】
本発明におけるグリセリンエステル（ｅ）は、上記の高級アルコール（ｄ）と相乗的に離型性を向上させるために用いる。その例としては、ステアリン酸モノグリセライド、ステアリン酸ジグリセライド等の高級脂肪酸のグリセライドなどが挙げられる。
【００３１】
グリセリンエステル（ｅ）の配合量はメタクリル系重合体（ａ）１００質量部に対し０．００１〜０．２質量部であるのが好ましく、０．００５〜０．１質量部であるのがより好ましく、０．０１〜０．０５質量部であるのがさらに好ましい。グリセリンエステル（ｅ）の配合量が０．００１質量部未満では、離型性改善効果が不足する傾向があり、０．２質量部を超えると射出成形の際の金型汚れによる欠点発生や、金型清掃などによる歩留まり低下をもたらすと共にシルバー発生による欠点発生の原因となったり、押出し成形時の目やにが生じやくなる傾向がある。
【００３２】
本発明の組成物に、高級アルコール（ｄ）およびグリセリンエステル（ｅ）を配合する場合は、双方が共存するように配合する。配合割合は特に制限はないが、高級アルコール（ｄ）とグリセリンモノエステル（ｅ）との質量比で、高級アルコール（ｄ）：グリセリンモノエステル（ｅ）が１：２．５〜３．５、より好ましくは、１：２．８〜３．２である。
【００３３】
また、本発明に用いる紫外線吸収剤（ｂ）、リン系酸化防止剤（ｃ）、高級アルコール（ｄ）およびグリセリンモノエステル（ｅ）は、これらの混合物を加熱溶解後メタクリル系重合体（ａ）に添加するか、メタクリル系重合体（ａ）の単量体混合物に溶解して重合することによりメタクリル系重合体（ａ）に配合するが、この際、加熱溶融状態もしくは単量体溶解状態にて目開き２０μｍ以下好ましくは５μｍ以下の濾過材にて濾過することにより、配合操作にて混入する可能性のある固形異物の除去をすることができる。
【００３４】
更に本発明に用いる紫外線吸収剤（ｂ）とリン系酸化防止剤（ｃ）の配合量の合計、更にはこれに高級アルコール（ｄ）およびグリセリンモノエステル（ｅ）を加えた合計が、メタクリル系重合体（ａ）１００質量部に対し０．２質量部以下であることが好ましい。０．２質量部を超えると、射出成形の際の金型汚れによる欠点発生や、金型清掃などによる歩留まり低下をもたらすと共にシルバー発生による欠点発生の原因となり得る。また、成形品および加工品の使用環境によっては長期間使用するとブリードアウトや相分離を起し光学特性に悪影響するおそれがある。
【００３５】
本発明のメタクリル系樹脂組成物は、射出成形法や圧縮成形法により樹脂を溶融し直接賦形する方法、押出成形により一旦シート状やフィルム状に加工した後切削加工する方法、キャスト重合や連続塊状重合により直接板状に得られたものはそれを切削加工する方法などの方法により光学部材として供される。
【００３６】
本発明のメタクリル系樹脂組成物は、冷陰極管を用いたエッジライト方式もしくはバックライト方式の液晶表示装置、プラズマ発光を用いた表示装置、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた表示装置、有機エレクトロルミネセンス表示装置（有機ＥＬ）、フィールドエミッション表示装置（ＦＥＤ）およびプロジェクション表示装置において長期間光線に曝露される光学部材、さらには高速道路の自動料金システムの受光部材など日光に曝露されやすい光学部材に対し特に好適である。
【００３７】
上記表示装置等に用いられる光学部材としては、導光体、拡散体、プリズム体、レンズ体、フィルター体およびこれらの少なくとも２種以上の機能を兼ね備えた複合体が挙げられる。これら光学部材はその使用形態によりフィルム状、シート状もしくは板状およびそれ以外の立体形状などさまざまな形態を含むものである。
【００３８】
本発明における導光体とは、光源より発せられた光線を目的とする方向に導く機能を有する光学部材であり、光線を導く方向は光源に対し直進方向、垂直方向あるいは目的とする特定の方向などが挙げられ、その具体的方法としては、様々な微細形状のパターンの印刷による方法、微細形状のパターンを切削もしくは種々の成形方法によって賦形する方法および成形品そのものを曲げ加工等による方法などが挙げられる。
【００３９】
本発明における拡散体とは、光源より発せられた光線を拡散して発光面積を拡大する機能を有する光学部材であり、その具体的な方法としては、無機系もしくは有機系の拡散剤を本発明のメタクリル系樹脂組成物に配合する方法、表面に様々な形状を賦形する方法などが挙げられる。
【００４０】
本発明におけるプリズム体とは、光源より発せられた光線を波長により異なる屈折率を利用し分光する機能を有する部材であり、具体的には奇数の多角形状を有した連続体もしくは奇数の多角形体を賦形する方法が挙げられる。
【００４１】
本発明におけるレンズ体とは、光源より発せられた光線を目的とする位置に集中もしくは拡大する機能を有する光学部材であり、その具体的方法は球面、非球面形状を有する立体を賦形する方法あるいはこれらを分割して二次元的に配列させた形状を賦形する方法が挙げられる。
【００４２】
本発明におけるフィルター体とは、光源より発せられた光線から特定の波長のみを透過させる機能を有する光学部材であり、具体的には染料等の有機および無機の色素を本発明のメタクリル系樹脂組成物に配合する方法が挙げられる。
【００４３】
尚、本発明の光学部材用メタクリル系樹脂組成物は、上記光学部材として好適に用いられるが、必要に応じ光学部材以外の用途において使用することもできる。
【００４４】
本発明の導光体用メタアクリル系樹脂組成物は、目的に応じ、染料、顔料、光拡散剤、耐衝改質剤などを配合して用いることも出来る。
【００４５】
光拡散剤の例としては、ガラス微粒子、シロキサン系架橋微粒子、架橋ポリマー微粒子などが挙げられる。耐衝撃改質剤としては、アクリル系ゴムもしくはジエン系ゴムを含むコアシェル型改質剤、ゴム粒子を複数包含した改質剤などが挙げられる。
【００４６】
更に、本発明の光学部材においては、シート状または成形品の表面に無機もしくは有機化合物によるハードコート処理、帯電防止処理、反射防止処理および電磁遮蔽処理を行うことが出来る。これらの処理は、シート状もしくは成形品の表面煮に蒸着、スパッタリング、ディッピングおよび熱転写により等の処理を行うことにより当該性能を付与することができる。
【００４７】
【実施例】
以下に本発明を実施例および比較例により具体的に説明するが、本発明はそれにより何ら制限されるものではない。なお、以下の実施例および比較例における物性値の測定または評価は、以下の方法により行った。
【００４８】
（１）紫外線吸収剤のモル吸光係数εの測定
シクロヘキサン１Ｌに紫外線吸収剤１０．００ｍｇを充分溶解させ、未溶解物のないことを目視で確認した。この溶液を１ｃｍ×１ｃｍ×３ｃｍの石英ガラスセルに注入し、日立製作所（株）製Ｕ−３４１０型分光光度計を用い３８０〜４５０ｎｍでの吸光度（Ａｂｓ）を測定し、モル吸光係数εを次式により算出した。
モル吸光係数ε＝［Ａｂｓ／（１０×１０−３）］×ＭＷ
【００４９】
（２）極限粘度
自動希釈型毛細管粘度計（ｆｉｃａ ５２ Ｖｉｓｃｏｍａｔｉｃ；Ｕｂｂｅｌｏｈｄｅ型、毛細管径＝０．５ｍｍΦ）を用い、溶媒としてクロロホルムを用い２０℃で測定し極限粘度を得た。
【００５０】
（３）重量平均分子量
島津製作所（株）製 高速液体クロマトグラフィー「ＬＣ−９Ａ」に、ゲルパーミエーションクロマトフラフィー（ＧＰＣ）用カラムとして島津製作所（株）製「ＧＰＣ−８０２」、「ＨＳＧ−３０」、「ＨＳＧ−５０」および昭和電工（株）製「Ｓｈｏｄｅｘ Ａ−８０６」を直列に繋ぎ、検出器として、島津製作所（株）製 示差屈折率検出器「ＲＩＤ−９Ａ」を用いた。溶離液はテトラヒドロフランとし、流量は１．５ｍｌ／分とした。
【００５１】
試料溶液の調整は、重合体を０．１２ｇ秤量し、これに２０ｍｌのテトラヒドロフランを加えて溶解し、０．５μｍのメンブランフィルターで濾過した。
【００５２】
（４）耐光性評価
５０×５０×４ｍｍｔの試験片を用い岩崎電気（株）製ＥＹＥ ＳＵＰＥＲ ＵＶ ＴＥＳＴＥＲ ＳＵＶ−Ｆ１型にて１００時間紫外線曝露を行い、曝露前および曝露後のＬ＊、ａ＊、ｂ＊を測定して色差（ΔＥ）を求めるとともに、Ｘ，Ｙ，Ｚ，ｘ，ｙを測定してＹＩを求めた。
【００５３】
（５）長光路分光光度測定
射出成形機にて成形した板状成形品から１９０×５０×５ｍｍｔの試験片を切り出し、（１）と同じ分光光度計にて長さ方向（１９０ｍｍ）での分光光度測定とｂ＊の測定を行った。
【００５４】
（６）金型腐食および金型汚れの評価
東芝機械（株）製「ＩＳ−６０Ｂ」射出成形機を用い、平板金型（鋼材：ＮＡＫ８０、成形品寸法：４０ｍｍ×２００ｍｍ×２ｍｍ）で、シリンダー温度２６０℃、スクリュー回転数５０ｒｐｍ、金型温度６０℃、背圧５ｋｇ／ｃｍ２、冷却時間１５秒、保圧無し（ショートショット）の条件下で７００ショットの射出成形を行い、金型表面の腐食の程度および汚れ具合を調べた。評価は腐食または汚れの程度に応じて以下の記号で表記した。
【００５５】
金型腐食の評価
○：腐食無し。
△：僅かに腐食が認められる。
×：かなり腐食が認められる。
【００５６】
金型汚れの評価
○：金型汚れ無し。
△：僅かに金型汚れが認められる。
×：かなり金型汚れが認められる。
【００５７】
（７）熱安定性の評価
東芝機械（株）製「ＩＳ−６０Ｂ」射出成形機を用い、平板金型（鋼材：ＮＡＫ８０、製品寸法：４０ｍｍ×２００ｍｍ×２ｍｍ）で、スクリュー回転数５０ｒｐｍ、金型温度６０℃、背圧５ｋｇ／ｃｍ２、冷却時間１５秒、保圧無し（ショートショット）の条件下、シリンダー温度と滞留時間とを２８０℃−４分で１０ショットの射出成形を行い、成形品のシルバー発生を目視で確認し、その枚数を調べた。
【００５８】
また参考例、実施例および比較例中に用いた化合物名およびその略称［（ ）内］を、下記に示す。
【００５９】
メタクリル酸メチル（ＭＭＡ）、アクリル酸メチル（ＭＡ）、アクリル酸エチル（ＥＡ）、スチレン（Ｓｔ）、α−メチルスチレン（α−ＭＳ）、２−エチル−２’−エトキシ−オキサルアニリド（ＥＥＯＡ）、ジメチル（ｐ−メトキシベンジリデン）マロネート（ＤＭＭＢＭ）、２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−６−ビス（１−メチル−１−フェニルエチル）フェノール（ＢＢＭＰＰ）、２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−ｐ−クレゾール（ＢＰＣ）、２，２−メチレンビス（４，６−ジ−ｔ−ブチルフェニル）オクチルホスファイト（ＭＢＢＯＰ）、ビス（２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェニル）ペンタエリストールジホスファイト（ＢＢＭＰＤＰ）、ステアリルアルコール（ＳｔＯＨ）、ステアリン酸モノグリセライド（ＳｔＭＧ）。
【００６０】
＜参考例１＞
図１に２９０ｎｍ〜４５０ｎｍにおけるＥＥＯＡのモル吸光係数の波長依存性を示す。
【００６１】
＜参考例２＞
図１に２９０ｎｍ〜４５０ｎｍにおけるＥＥＯＡ１０ｍｇおよびＭＢＢＯＰ１０ｍｇの混合溶液のモル吸光係数の波長依存性を示す。モル吸光度は、参考例１に較べ約２倍の値になることが分る。
【００６２】
＜実施例１＞
連続塊状重合法により、所定量の重合開始剤、連鎖移動剤を含むメタクリル酸メチルとアクリル酸アルキエステルからなるモノマー混合物を連続的に重合反応槽に仕込み、１５０℃で２時間滞留後、重合率６０％のポリマーとモノマーの混合物を得、脱揮押出機で未反応モノマーを回収するとともに、脱揮ゾーン以降に設けた添加剤フィード口より紫外線吸収剤、リン系酸化防止剤、高級アルコールおよびグリセリンモノエステルの溶融混合物を所定量添加して、ＭＭＡ単位９７．５％、ＭＡ単位２．５％からなるメタクリル系重合体とＥＥＯＡ０．０３ｐｈｒ（メタクリル系重合体１００質量部に対する質量部）、ＭＢＢＯＰ０．０２ｐｈｒ、ＳｔＯＨ０．０７５ｐｈｒ、ＳｔＭＧ０．０２５ｐｈｒからなるメタクリル系樹脂組成物をペレット形状で得た。これについて、上記の方法で極限粘度、重量平均分子量、耐光性、長光路分光光度、金型腐食、金型汚れおよび熱安定性を評価した。評価結果を表２に示す。
【００６３】
＜実施例２〜４＞、＜比較例１〜４＞
共重合組成、重合度を変化させ、また、紫外線吸収剤やリン系酸化防止剤の種類および添加量を変えて実施例１と同様の連続塊状重合法によりメタクリル系樹脂組成物ペレットを得た（表１）。これらのペレットを用いて実施例１と同様に上記の方法で評価を行った。結果を表２に示す。
【００６４】
【表１】
【００６５】
【表２】
【００６６】
＜実施例５＞
所定量の重合開始剤、連鎖移動剤を含むメタクリル酸メチルとスチレンからなるモノマー混合物を連続的に重合反応槽に仕込み、１５０℃で２時間滞留後、重合率６０％のポリマーとモノマーの混合物を得、脱揮押出機で未反応モノマーを回収するとともに、脱揮ゾーン以降に設けた添加剤フィード口より紫外線吸収剤、リン系酸化防止剤、高級アルコールおよびグリセリンモノエステルの溶融混合物を所定量添加して、ＭＭＡ単位６０％、Ｓｔ単位４０％からなるメタクリル系重合体とＥＥＯＡ０．０３ｐｈｒ、ＭＢＢＯＰ０．０２ｐｈｒ、ＳｔＯＨ０．０７５ｐｈｒ、ＳｔＭＧ０．０２５ｐｈｒからなるメタクリル系樹脂組成物をペレット形状で得た。これについて、上記の方法で極限粘度、重量平均分子量、耐光性、長光路分光光度、金型腐食、金型汚れおよび熱安定性を評価した。評価結果を表４に示す。
【００６７】
＜実施例６＞
所定量の重合開始剤、連鎖移動剤を含むメタクリル酸メチルとα−メチルスチレンからなるモノマー混合物を連続的に重合反応槽に仕込み、１５０℃で２時間滞留後、重合率５５％のポリマーとモノマーの混合物を得、脱揮押出機で未反応モノマーを回収するとともに、脱揮ゾーン以降に設けた添加剤フィード口より紫外線吸収剤、リン系酸化防止剤、高級アルコールおよびグリセリンモノエステルの溶融混合物を所定量添加して、ＭＭＡ単位７７％、α−ＭＳ単位２３％からなるメタクリル系重合体とＥＥＯＡ０．０３ｐｈｒ、ＭＢＢＯＰ０．０２ｐｈｒ、ＳｔＯＨ０．０７５ｐｈｒ、ＳｔＭＧ０．０２５ｐｈｒからなるメタクリル系樹脂組成物をペレット形状で得た。これについて、上記の方法で極限粘度、重量平均分子量、耐光性、長光路分光光度、金型腐食、金型汚れおよび熱安定性を評価した。評価結果を表４に示す。
【００６８】
＜実施例７＞
所定量の重合開始剤、連鎖移動剤を含むメタクリル酸メチルとスチレンおよびα−メチルスチレンからなるモノマー混合物を連続的に重合反応槽に仕込み、１５０℃で２時間滞留後、重合率５５％のポリマーとモノマーの混合物を得、脱揮押出機で未反応モノマーを回収するとともに、脱揮ゾーン以降に設けた添加剤フィード口より紫外線吸収剤、リン系酸化防止剤、高級アルコールおよびグリセリンモノエステルの溶融混合物を所定量添加して、ＭＭＡ単位７０％、Ｓｔ単位１０％、α−ＭＳ単位２０％からなるメタクリル系重合体とＥＥＯＡ０．０３ｐｈｒ、ＭＢＢＯＰ０．０２ｐｈｒ、ＳｔＯＨ０．０７５ｐｈｒ、ＳｔＭＧ０．０２５ｐｈｒからなるメタクリル系樹脂組成物をペレット形状で得た。これについて、上記の方法で極限粘度、重量平均分子量、耐光性、長光路分光光度、金型腐食、金型汚れおよび熱安定性を評価した。評価結果を表４に示す。
【００６９】
＜比較例５〜６＞
共重合組成、重合度を変化させ、また、紫外線吸収剤やリン系酸化防止剤の種類および添加量を変えて実施例１と同様連続塊状重合法によりメタアクリル系樹脂組成物ペレットを得た（表３）。これらのペレットを用いて実施例１と同様に上記の方法で評価を行った。結果を表４に示す。
【００７０】
【表３】
【００７１】
【表４】
【００７２】
【発明の効果】
本発明の光学用メタクリル系樹脂組成物は、高光度光源ランプの使用や長時間連続使用において着色が少なく良好な透明性を維持し、且つ離型性が良好で金型の腐食が少なく、金型汚れの発生しないためこれを用いることにより優れた耐久性を有する光学部材が得られるため有用である。
【００７３】
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例１および２の紫外線吸収剤等のモル吸光係数の波長依存性を示す図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学部材用メタクリル系樹脂組成物およびその成形品に関し、更に詳しくは光学特性、成形性に優れた光学部材用メタクリル系樹脂組成物およびこれを用いた光学部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
メタクリル樹脂は、透明性に優れ光学歪も少ないことからレンズなど光学用途に広く用いられている。光学用途向けの材料は、光学製品の高性能化に伴い様々な改良が提案されている。たとえば離型剤に関するもの（特許文献１参照）や材料に含まれる不純部の低減（特許文献２参照）、特定の紫外線吸収剤やこれとヒンダードアミンとの組み合わせ（特許文献３参照）などである。最近、表示装置の視認性向上のため輝度向上が求められておりこのため光源ランプの輝度向上が進められており、さらにモニターなどの長時間連続使用する用途において光学部材は紫外線を含む高光度の光線に長時間にわたって曝露されるため、それに対する耐久性がますます求められるようになってきた。また、光源を有効に活用するため、光学部材自体にレンズやプリズム形状を賦形することが知られている。また表示装置の大画面化に伴い、光学部材も大型化してきており樹脂の溶融流動性、熱安定性、金型との密着性、離型性、含まれる揮発分による金型汚染性、金型腐食性などの成形性に対する要求もますます厳しくなってきた。
しかるに、従来のメタクリル樹脂では、ある程度の効果はあっても未だに十分と言えるものが無いのが現状である。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−４８４９５号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】
特開平９−３１１３４号公報（００１１）
【特許文献３】
特開２００２−１０５２７１公報（特許請求の範囲）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、高光度光源ランプの使用や長時間連続使用において着色が少なく良好な透明性を維持し、且つ離型性が良好で金型の腐食が少なく、金型汚れの発生しない光学用メタクリル系樹脂組成物を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記の目的を達成するために鋭意検討した結果、メタクリル系樹脂に特定の添加剤を配合することによりはじめて上記課題を解決できることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち本発明は、メタクリル酸メチル単位６０〜９９．９質量％およびこれと共重合可能な単量体単位０．１〜４０質量％からなるメタクリル系重合体（ａ）１００質量部に対し、波長３８０ｎｍから４５０ｎｍにおけるモル吸光係数の最大値εｍａｘが５〜６００ｄｍ３・ｍｏｌ−１ｃｍ−１である紫外線吸収剤（ｂ）０．００１〜０．１質量部およびリン系酸化防止剤（ｃ）０．００１〜０．１質量部を含有することを特徴とする光学部材用メタクリル系樹脂組成物、並びに該光学部材用メタクリル系樹脂組成物を成形してなる光学部材である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を更に詳細に説明する。
【０００８】
本発明のメタクリル系樹脂組成物を構成するメタクリル系重合体（ａ）は、メタクリル酸メチル単位を６０質量％〜９９．９質量％およびこれと共重合可能な単量体単位０．１〜４０質量％によって構成される。ここで共重合可能なビニル系単量体の例としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ヘキシル、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等のアクリル酸エステル単量体；メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジル等のメタクリル酸メチル以外のメタクリル酸エステル単量体；酢酸ビニル；スチレン、ｐ−メチルスチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、α−メチルスチレン、ビニルナフタレン等の芳香族ビニル単量体；アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のニトリル類；アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等のα，β−不飽和カルボン酸；Ｎ−エチルマレイミド、Ｎ−シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド化合物；などが挙げられ、これらは２種以上を併用することができる。メタクリル系重合体（ａ）におけるメタクリル酸メチル単位が、６０質量％未満ではメタクリル系樹脂の特徴である優れた光学特性および耐光性が損なわれるため好ましくない。
【０００９】
本発明のメタクリル系重合体においては、上記の共重合可能な単量体単位としてアルキル基の炭素数１〜６のアクリル酸アルキルエステル、スチレン、およびα−メチルスチレンのいずれか１種またはその組み合わせが特に好ましい。アルキル基の炭素数１〜６のアクリル酸アルキルエステル単位は、該単位を有するメタクリル系重合体が耐光性に優れる上、複屈折が小さく光学的均一性に優れるため、メタクリル系重合体にこうした特性を付加する場合において好適な単量体単位である。またスチレン単位は、屈折率や複屈折が大きく、複屈折の角度依存性が比較的大きい特徴を有するため、メタクリル系重合体にこうした特性を付加する場合において好適な単量体単位である。次に、α−メチルスチレン単位は、耐熱性に優れ、比較的耐光性に優れ、屈折率も高いため、メタクリル系重合体にこうした特性を付加する場合において好適な単量体単位である。また、上記単量体単位を２種以上組み合わせることにより上記の単量体単位の特性をバランスさせることが可能であり、こうした特性が要求される用途においては有効な手法である。
【００１０】
メタクリル系共重合体（ａ）は塊状重合、溶液重合、懸濁重合、セルキャスト重合など公知の方法で製造することが出来るが、成形材料の場合、特に回分式もしくは連続式の塊状重合または溶液重合が好ましい。
【００１１】
メタクリル系重合体（ａ）の分子量は、加熱溶融して成形する成形材料の場合、ＧＰＣで測定した重量平均分子量で５万〜２０万であるのが好ましく、６万〜１５万であるのがより好ましい。メタクリル系樹脂の重量平均分子量が５万に満たない場合、強度が低く、耐久性が低下する傾向があり、一方重量平均分子量が２０万を超える場合、流動性が低下し成形性が低下する傾向がある。分子量調整には、メルカプタン類等の公知の連鎖移動剤を用いることができる。
【００１２】
また、セルキャスト重合にて直接板状に成形する場合、ＧＰＣで測定した重量平均分子量が２０万以上であるのが好ましく、３０万以上であるのがより好ましい。重量平均分子量が２０万未満の場合、セルキャスト重合にて直接板状に成形することによる特徴、すなわち表面強度や耐久性の優位性を保持することが出来ず好ましくない。
【００１３】
本発明に用いられる紫外線吸収剤（ｂ）は紫外線による樹脂劣化、特に着色による光学特性低下を抑制するものであって、波長３８０ｎｍから４５０ｎｍにおけるモル吸光係数の最大値εｍａｘが５〜６００ｄｍ３・ｍｏｌ−１ｃｍ−１のものである。より好ましくは、１０〜５００ｄｍ３・ｍｏｌ−１ｃｍ−１、更に好ましくは３０〜３００ｄｍ３・ｍｏｌ−１ｃｍ−１である。上記波長におけるモル吸光係数の最大値εｍａｘが６００ｄｍ３・ｍｏｌ−１ｃｍ−１を超えると、該樹脂組成物から成形されてなる光学部材の黄味が強くなり好ましくない。一方、上記の波長範囲内において、５ｄｍ３・ｍｏｌ−１ｃｍ−１以上のごく僅かな吸収がある紫外線吸収剤の方が、全く吸収が無いものに比べ良好な耐光性を有する樹脂組成物を与える。本発明に用いられる紫外線吸収剤（ｂ）の配合量は、メタクリル系重合体（ａ）１００質量部に対し０．００１〜０．１質量部であり、０．００５〜０．０５質量部であるのが好ましく、０．０１〜０．０３質量部であるのがより好ましい。紫外線吸収剤（ｂ）の添加量が０．００１質量部未満では紫外線による劣化が著しく、０．１質量部を超えると射出成形の際の金型汚れによる欠点発生や、金型清掃などによる歩留まり低下をもたらすと共にシルバー発生による欠点発生の原因となったり、押出し成形時の目やに汚れが生じやくなり、いずれの場合とも好ましくない。
【００１４】
本発明に用いられる紫外線吸収剤（ｂ）の例としては、オキサルアニリド構造を有する化合物、ジフェニルアクリレート構造を有する化合物、フェニルサリシレート構造を有する化合物が挙げられる。
【００１５】
オキサルアニリド構造を有する化合物は、下記一般式（１）で示される構造の化合物である。
【００１６】
【化１】
ここで、Ｒ１は炭素数１〜６のアルキル基、Ｒ２は炭素数１〜６のアルコキシ基である。
【００１８】
オキサルアニリド構造を有する化合物としては、２−メチル−２’−メトキシ−オキサルアニリド（一般式（１）のＲ１がメチル基、Ｒ２がメトキシ基）、２−エチル−２’−エトキシ−オキサルアニリド［下記一般式（２）］などが挙げられる。
【００１９】
【化２】
また、ジフェニルアクリレート構造を有する化合物としては、エチル２−シアノ−３，３−ジフェニルアクリレートなどが、フェニルサリシレート構造を有する化合物ｐ−ｔ−ブチルフェニルサリシレートなどが挙げられる。
【００２１】
表示装置の薄型化に伴い、使用材料の耐熱性に対する要求が厳しくなってきている。このため１００℃を超える耐熱温度が要求されており、使用する紫外線吸収剤の融点は、１００以上である事が好ましい。本発明においては、特にオキサルアニリド構造を有する化合物が好ましく、更に好ましくは、２−エチル−２’−エトキシ−オキサルアニリド（一般式（１）のＲ１がエチル基、Ｒ２がエトキシ基：融点１２６〜１２８℃）が好ましい。
【００２２】
本発明に用いられるリン系酸化防止剤（ｃ）は、それ単体で有する樹脂の熱劣化防止効果と共に、上記紫外線吸収剤と相乗的に作用することにより熱や紫外線などによる樹脂の劣化防止、特に着色による光学特性の劣化防止に有効に作用する。
【００２３】
上記紫外線吸収剤（ｂ）でも耐光性向上にはある程度効果を示すが、リン系酸化防止剤（ｃ）を併用することにより更に光学特性の劣化防止に効果がある。
【００２４】
リン系酸化防止剤（ｃ）としては、例えばトリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）フォスファイト、２−［［２，４，８，１０−テトラキス（１，１−ジメチルエテル）ジベンゾ［ｄ，ｆ］［１，３，２］ジオキサフォスフェピン６−イル］オキシ］−Ｎ，Ｎ−ビス［２−［［２，４，８，１０−テトラキス（１，１ジメチルエチル）ジベンゾ［ｄ，ｆ］［１，３，２］ジオキサフォスフェピン−６−イル］オキシ］−エチル］エタナミン、ジフェニルトリデシルフォスファイト、トリフェニルフォスファイト、２，２−メチレンビス（４，６−ジ−ｔ−ブチルフェニル）オクチルホスファイト、ビス（２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェニル）ペンタエリストールジホスファイトなどが挙げられ、中でも２，２−メチレンビス（４，６−ジ−ｔ−ブチルフェニル）オクチルホスファイトが好ましい。
【００２５】
本発明におけるリン系酸化防止剤（ｃ）の配合量はメタクリル系重合体（ａ）１００質量部に対し０．００１〜０．１質量部であり、０．００５〜０．０５質量部であるのが好ましく、０．０１〜０．０３質量部であるのがより好ましい。リン系酸化防止剤（ｃ）の配合量が０．００１質量部未満では、高温での加熱着色を防止する効果が不十分で熱安定性効果が少なく、０．１質量部を超えると射出成形の際の金型汚れによる欠点発生や、金型清掃などによる歩留まり低下をもたらすと共にシルバー発生による欠点発生の原因となったり、焼けが発生して色相が逆に低下することもあり好ましくない。
【００２６】
本発明においては、これまで樹脂に対しては有害とされていた紫外線を可視光線に変換する機能を有する、ターフェニルなどの有機色素を含有させてもよい。
【００２７】
有機色素の配合量としては、メタクリル系重合体（ａ）１００に対し、５００ｐｐｍ以下であるのが好ましく、１０〜４００ｐｐｍであるのがより好ましく、５０〜３００ｐｐｍであるのがさらに好ましい。
【００２８】
本発明において高級アルコール（ｄ）は、離型性の向上を図るために用いられる。その例としては、セチルアルコール、ステアリルアルコールなどが挙げられる。
【００２９】
高級アルコール（ｄ）の配合量はメタクリル系重合体（ａ）１００質量部に対し０．００１〜０．２質量部であるのが好ましく、０．００５〜０．１質量部であるのがより好ましく、０．０１〜０．０５質量部であるのがさらに好ましい。高級アルコール（ｄ）の配合量が０．００１質量部未満では、離型性改善効果が不足する傾向があり、０．２質量部を超えると射出成形の際の金型汚れによる欠点発生や、金型清掃などによる歩留まり低下をもたらす共にシルバー発生による欠点発生の原因となったり、押出し成形時の目やにが生じやくなる傾向がある。
【００３０】
本発明におけるグリセリンエステル（ｅ）は、上記の高級アルコール（ｄ）と相乗的に離型性を向上させるために用いる。その例としては、ステアリン酸モノグリセライド、ステアリン酸ジグリセライド等の高級脂肪酸のグリセライドなどが挙げられる。
【００３１】
グリセリンエステル（ｅ）の配合量はメタクリル系重合体（ａ）１００質量部に対し０．００１〜０．２質量部であるのが好ましく、０．００５〜０．１質量部であるのがより好ましく、０．０１〜０．０５質量部であるのがさらに好ましい。グリセリンエステル（ｅ）の配合量が０．００１質量部未満では、離型性改善効果が不足する傾向があり、０．２質量部を超えると射出成形の際の金型汚れによる欠点発生や、金型清掃などによる歩留まり低下をもたらすと共にシルバー発生による欠点発生の原因となったり、押出し成形時の目やにが生じやくなる傾向がある。
【００３２】
本発明の組成物に、高級アルコール（ｄ）およびグリセリンエステル（ｅ）を配合する場合は、双方が共存するように配合する。配合割合は特に制限はないが、高級アルコール（ｄ）とグリセリンモノエステル（ｅ）との質量比で、高級アルコール（ｄ）：グリセリンモノエステル（ｅ）が１：２．５〜３．５、より好ましくは、１：２．８〜３．２である。
【００３３】
また、本発明に用いる紫外線吸収剤（ｂ）、リン系酸化防止剤（ｃ）、高級アルコール（ｄ）およびグリセリンモノエステル（ｅ）は、これらの混合物を加熱溶解後メタクリル系重合体（ａ）に添加するか、メタクリル系重合体（ａ）の単量体混合物に溶解して重合することによりメタクリル系重合体（ａ）に配合するが、この際、加熱溶融状態もしくは単量体溶解状態にて目開き２０μｍ以下好ましくは５μｍ以下の濾過材にて濾過することにより、配合操作にて混入する可能性のある固形異物の除去をすることができる。
【００３４】
更に本発明に用いる紫外線吸収剤（ｂ）とリン系酸化防止剤（ｃ）の配合量の合計、更にはこれに高級アルコール（ｄ）およびグリセリンモノエステル（ｅ）を加えた合計が、メタクリル系重合体（ａ）１００質量部に対し０．２質量部以下であることが好ましい。０．２質量部を超えると、射出成形の際の金型汚れによる欠点発生や、金型清掃などによる歩留まり低下をもたらすと共にシルバー発生による欠点発生の原因となり得る。また、成形品および加工品の使用環境によっては長期間使用するとブリードアウトや相分離を起し光学特性に悪影響するおそれがある。
【００３５】
本発明のメタクリル系樹脂組成物は、射出成形法や圧縮成形法により樹脂を溶融し直接賦形する方法、押出成形により一旦シート状やフィルム状に加工した後切削加工する方法、キャスト重合や連続塊状重合により直接板状に得られたものはそれを切削加工する方法などの方法により光学部材として供される。
【００３６】
本発明のメタクリル系樹脂組成物は、冷陰極管を用いたエッジライト方式もしくはバックライト方式の液晶表示装置、プラズマ発光を用いた表示装置、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた表示装置、有機エレクトロルミネセンス表示装置（有機ＥＬ）、フィールドエミッション表示装置（ＦＥＤ）およびプロジェクション表示装置において長期間光線に曝露される光学部材、さらには高速道路の自動料金システムの受光部材など日光に曝露されやすい光学部材に対し特に好適である。
【００３７】
上記表示装置等に用いられる光学部材としては、導光体、拡散体、プリズム体、レンズ体、フィルター体およびこれらの少なくとも２種以上の機能を兼ね備えた複合体が挙げられる。これら光学部材はその使用形態によりフィルム状、シート状もしくは板状およびそれ以外の立体形状などさまざまな形態を含むものである。
【００３８】
本発明における導光体とは、光源より発せられた光線を目的とする方向に導く機能を有する光学部材であり、光線を導く方向は光源に対し直進方向、垂直方向あるいは目的とする特定の方向などが挙げられ、その具体的方法としては、様々な微細形状のパターンの印刷による方法、微細形状のパターンを切削もしくは種々の成形方法によって賦形する方法および成形品そのものを曲げ加工等による方法などが挙げられる。
【００３９】
本発明における拡散体とは、光源より発せられた光線を拡散して発光面積を拡大する機能を有する光学部材であり、その具体的な方法としては、無機系もしくは有機系の拡散剤を本発明のメタクリル系樹脂組成物に配合する方法、表面に様々な形状を賦形する方法などが挙げられる。
【００４０】
本発明におけるプリズム体とは、光源より発せられた光線を波長により異なる屈折率を利用し分光する機能を有する部材であり、具体的には奇数の多角形状を有した連続体もしくは奇数の多角形体を賦形する方法が挙げられる。
【００４１】
本発明におけるレンズ体とは、光源より発せられた光線を目的とする位置に集中もしくは拡大する機能を有する光学部材であり、その具体的方法は球面、非球面形状を有する立体を賦形する方法あるいはこれらを分割して二次元的に配列させた形状を賦形する方法が挙げられる。
【００４２】
本発明におけるフィルター体とは、光源より発せられた光線から特定の波長のみを透過させる機能を有する光学部材であり、具体的には染料等の有機および無機の色素を本発明のメタクリル系樹脂組成物に配合する方法が挙げられる。
【００４３】
尚、本発明の光学部材用メタクリル系樹脂組成物は、上記光学部材として好適に用いられるが、必要に応じ光学部材以外の用途において使用することもできる。
【００４４】
本発明の導光体用メタアクリル系樹脂組成物は、目的に応じ、染料、顔料、光拡散剤、耐衝改質剤などを配合して用いることも出来る。
【００４５】
光拡散剤の例としては、ガラス微粒子、シロキサン系架橋微粒子、架橋ポリマー微粒子などが挙げられる。耐衝撃改質剤としては、アクリル系ゴムもしくはジエン系ゴムを含むコアシェル型改質剤、ゴム粒子を複数包含した改質剤などが挙げられる。
【００４６】
更に、本発明の光学部材においては、シート状または成形品の表面に無機もしくは有機化合物によるハードコート処理、帯電防止処理、反射防止処理および電磁遮蔽処理を行うことが出来る。これらの処理は、シート状もしくは成形品の表面煮に蒸着、スパッタリング、ディッピングおよび熱転写により等の処理を行うことにより当該性能を付与することができる。
【００４７】
【実施例】
以下に本発明を実施例および比較例により具体的に説明するが、本発明はそれにより何ら制限されるものではない。なお、以下の実施例および比較例における物性値の測定または評価は、以下の方法により行った。
【００４８】
（１）紫外線吸収剤のモル吸光係数εの測定
シクロヘキサン１Ｌに紫外線吸収剤１０．００ｍｇを充分溶解させ、未溶解物のないことを目視で確認した。この溶液を１ｃｍ×１ｃｍ×３ｃｍの石英ガラスセルに注入し、日立製作所（株）製Ｕ−３４１０型分光光度計を用い３８０〜４５０ｎｍでの吸光度（Ａｂｓ）を測定し、モル吸光係数εを次式により算出した。
モル吸光係数ε＝［Ａｂｓ／（１０×１０−３）］×ＭＷ
【００４９】
（２）極限粘度
自動希釈型毛細管粘度計（ｆｉｃａ ５２ Ｖｉｓｃｏｍａｔｉｃ；Ｕｂｂｅｌｏｈｄｅ型、毛細管径＝０．５ｍｍΦ）を用い、溶媒としてクロロホルムを用い２０℃で測定し極限粘度を得た。
【００５０】
（３）重量平均分子量
島津製作所（株）製 高速液体クロマトグラフィー「ＬＣ−９Ａ」に、ゲルパーミエーションクロマトフラフィー（ＧＰＣ）用カラムとして島津製作所（株）製「ＧＰＣ−８０２」、「ＨＳＧ−３０」、「ＨＳＧ−５０」および昭和電工（株）製「Ｓｈｏｄｅｘ Ａ−８０６」を直列に繋ぎ、検出器として、島津製作所（株）製 示差屈折率検出器「ＲＩＤ−９Ａ」を用いた。溶離液はテトラヒドロフランとし、流量は１．５ｍｌ／分とした。
【００５１】
試料溶液の調整は、重合体を０．１２ｇ秤量し、これに２０ｍｌのテトラヒドロフランを加えて溶解し、０．５μｍのメンブランフィルターで濾過した。
【００５２】
（４）耐光性評価
５０×５０×４ｍｍｔの試験片を用い岩崎電気（株）製ＥＹＥ ＳＵＰＥＲ ＵＶ ＴＥＳＴＥＲ ＳＵＶ−Ｆ１型にて１００時間紫外線曝露を行い、曝露前および曝露後のＬ＊、ａ＊、ｂ＊を測定して色差（ΔＥ）を求めるとともに、Ｘ，Ｙ，Ｚ，ｘ，ｙを測定してＹＩを求めた。
【００５３】
（５）長光路分光光度測定
射出成形機にて成形した板状成形品から１９０×５０×５ｍｍｔの試験片を切り出し、（１）と同じ分光光度計にて長さ方向（１９０ｍｍ）での分光光度測定とｂ＊の測定を行った。
【００５４】
（６）金型腐食および金型汚れの評価
東芝機械（株）製「ＩＳ−６０Ｂ」射出成形機を用い、平板金型（鋼材：ＮＡＫ８０、成形品寸法：４０ｍｍ×２００ｍｍ×２ｍｍ）で、シリンダー温度２６０℃、スクリュー回転数５０ｒｐｍ、金型温度６０℃、背圧５ｋｇ／ｃｍ２、冷却時間１５秒、保圧無し（ショートショット）の条件下で７００ショットの射出成形を行い、金型表面の腐食の程度および汚れ具合を調べた。評価は腐食または汚れの程度に応じて以下の記号で表記した。
【００５５】
金型腐食の評価
○：腐食無し。
△：僅かに腐食が認められる。
×：かなり腐食が認められる。
【００５６】
金型汚れの評価
○：金型汚れ無し。
△：僅かに金型汚れが認められる。
×：かなり金型汚れが認められる。
【００５７】
（７）熱安定性の評価
東芝機械（株）製「ＩＳ−６０Ｂ」射出成形機を用い、平板金型（鋼材：ＮＡＫ８０、製品寸法：４０ｍｍ×２００ｍｍ×２ｍｍ）で、スクリュー回転数５０ｒｐｍ、金型温度６０℃、背圧５ｋｇ／ｃｍ２、冷却時間１５秒、保圧無し（ショートショット）の条件下、シリンダー温度と滞留時間とを２８０℃−４分で１０ショットの射出成形を行い、成形品のシルバー発生を目視で確認し、その枚数を調べた。
【００５８】
また参考例、実施例および比較例中に用いた化合物名およびその略称［（ ）内］を、下記に示す。
【００５９】
メタクリル酸メチル（ＭＭＡ）、アクリル酸メチル（ＭＡ）、アクリル酸エチル（ＥＡ）、スチレン（Ｓｔ）、α−メチルスチレン（α−ＭＳ）、２−エチル−２’−エトキシ−オキサルアニリド（ＥＥＯＡ）、ジメチル（ｐ−メトキシベンジリデン）マロネート（ＤＭＭＢＭ）、２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−６−ビス（１−メチル−１−フェニルエチル）フェノール（ＢＢＭＰＰ）、２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−ｐ−クレゾール（ＢＰＣ）、２，２−メチレンビス（４，６−ジ−ｔ−ブチルフェニル）オクチルホスファイト（ＭＢＢＯＰ）、ビス（２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェニル）ペンタエリストールジホスファイト（ＢＢＭＰＤＰ）、ステアリルアルコール（ＳｔＯＨ）、ステアリン酸モノグリセライド（ＳｔＭＧ）。
【００６０】
＜参考例１＞
図１に２９０ｎｍ〜４５０ｎｍにおけるＥＥＯＡのモル吸光係数の波長依存性を示す。
【００６１】
＜参考例２＞
図１に２９０ｎｍ〜４５０ｎｍにおけるＥＥＯＡ１０ｍｇおよびＭＢＢＯＰ１０ｍｇの混合溶液のモル吸光係数の波長依存性を示す。モル吸光度は、参考例１に較べ約２倍の値になることが分る。
【００６２】
＜実施例１＞
連続塊状重合法により、所定量の重合開始剤、連鎖移動剤を含むメタクリル酸メチルとアクリル酸アルキエステルからなるモノマー混合物を連続的に重合反応槽に仕込み、１５０℃で２時間滞留後、重合率６０％のポリマーとモノマーの混合物を得、脱揮押出機で未反応モノマーを回収するとともに、脱揮ゾーン以降に設けた添加剤フィード口より紫外線吸収剤、リン系酸化防止剤、高級アルコールおよびグリセリンモノエステルの溶融混合物を所定量添加して、ＭＭＡ単位９７．５％、ＭＡ単位２．５％からなるメタクリル系重合体とＥＥＯＡ０．０３ｐｈｒ（メタクリル系重合体１００質量部に対する質量部）、ＭＢＢＯＰ０．０２ｐｈｒ、ＳｔＯＨ０．０７５ｐｈｒ、ＳｔＭＧ０．０２５ｐｈｒからなるメタクリル系樹脂組成物をペレット形状で得た。これについて、上記の方法で極限粘度、重量平均分子量、耐光性、長光路分光光度、金型腐食、金型汚れおよび熱安定性を評価した。評価結果を表２に示す。
【００６３】
＜実施例２〜４＞、＜比較例１〜４＞
共重合組成、重合度を変化させ、また、紫外線吸収剤やリン系酸化防止剤の種類および添加量を変えて実施例１と同様の連続塊状重合法によりメタクリル系樹脂組成物ペレットを得た（表１）。これらのペレットを用いて実施例１と同様に上記の方法で評価を行った。結果を表２に示す。
【００６４】
【表１】
【表２】
＜実施例５＞
所定量の重合開始剤、連鎖移動剤を含むメタクリル酸メチルとスチレンからなるモノマー混合物を連続的に重合反応槽に仕込み、１５０℃で２時間滞留後、重合率６０％のポリマーとモノマーの混合物を得、脱揮押出機で未反応モノマーを回収するとともに、脱揮ゾーン以降に設けた添加剤フィード口より紫外線吸収剤、リン系酸化防止剤、高級アルコールおよびグリセリンモノエステルの溶融混合物を所定量添加して、ＭＭＡ単位６０％、Ｓｔ単位４０％からなるメタクリル系重合体とＥＥＯＡ０．０３ｐｈｒ、ＭＢＢＯＰ０．０２ｐｈｒ、ＳｔＯＨ０．０７５ｐｈｒ、ＳｔＭＧ０．０２５ｐｈｒからなるメタクリル系樹脂組成物をペレット形状で得た。これについて、上記の方法で極限粘度、重量平均分子量、耐光性、長光路分光光度、金型腐食、金型汚れおよび熱安定性を評価した。評価結果を表４に示す。
【００６７】
＜実施例６＞
所定量の重合開始剤、連鎖移動剤を含むメタクリル酸メチルとα−メチルスチレンからなるモノマー混合物を連続的に重合反応槽に仕込み、１５０℃で２時間滞留後、重合率５５％のポリマーとモノマーの混合物を得、脱揮押出機で未反応モノマーを回収するとともに、脱揮ゾーン以降に設けた添加剤フィード口より紫外線吸収剤、リン系酸化防止剤、高級アルコールおよびグリセリンモノエステルの溶融混合物を所定量添加して、ＭＭＡ単位７７％、α−ＭＳ単位２３％からなるメタクリル系重合体とＥＥＯＡ０．０３ｐｈｒ、ＭＢＢＯＰ０．０２ｐｈｒ、ＳｔＯＨ０．０７５ｐｈｒ、ＳｔＭＧ０．０２５ｐｈｒからなるメタクリル系樹脂組成物をペレット形状で得た。これについて、上記の方法で極限粘度、重量平均分子量、耐光性、長光路分光光度、金型腐食、金型汚れおよび熱安定性を評価した。評価結果を表４に示す。
【００６８】
＜実施例７＞
所定量の重合開始剤、連鎖移動剤を含むメタクリル酸メチルとスチレンおよびα−メチルスチレンからなるモノマー混合物を連続的に重合反応槽に仕込み、１５０℃で２時間滞留後、重合率５５％のポリマーとモノマーの混合物を得、脱揮押出機で未反応モノマーを回収するとともに、脱揮ゾーン以降に設けた添加剤フィード口より紫外線吸収剤、リン系酸化防止剤、高級アルコールおよびグリセリンモノエステルの溶融混合物を所定量添加して、ＭＭＡ単位７０％、Ｓｔ単位１０％、α−ＭＳ単位２０％からなるメタクリル系重合体とＥＥＯＡ０．０３ｐｈｒ、ＭＢＢＯＰ０．０２ｐｈｒ、ＳｔＯＨ０．０７５ｐｈｒ、ＳｔＭＧ０．０２５ｐｈｒからなるメタクリル系樹脂組成物をペレット形状で得た。これについて、上記の方法で極限粘度、重量平均分子量、耐光性、長光路分光光度、金型腐食、金型汚れおよび熱安定性を評価した。評価結果を表４に示す。
【００６９】
＜比較例５〜６＞
共重合組成、重合度を変化させ、また、紫外線吸収剤やリン系酸化防止剤の種類および添加量を変えて実施例１と同様連続塊状重合法によりメタアクリル系樹脂組成物ペレットを得た（表３）。これらのペレットを用いて実施例１と同様に上記の方法で評価を行った。結果を表４に示す。
【００７０】
【表３】
【表４】
【発明の効果】
本発明の光学用メタクリル系樹脂組成物は、高光度光源ランプの使用や長時間連続使用において着色が少なく良好な透明性を維持し、且つ離型性が良好で金型の腐食が少なく、金型汚れの発生しないためこれを用いることにより優れた耐久性を有する光学部材が得られるため有用である。
【００７３】
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例１および２の紫外線吸収剤等のモル吸光係数の波長依存性を示す図である。
Claims (8)
- メタクリル酸メチル単位６０〜９９．９質量％およびこれと共重合可能な単量体単位０．１〜４０質量％からなるメタクリル系重合体（ａ）１００質量部に対し、波長３８０ｎｍから４５０ｎｍにおけるモル吸光係数の最大値εｍａｘが５〜６００ｄｍ３・ｍｏｌ−１ｃｍ−１である紫外線吸収剤（ｂ）０．００１〜０．１質量部およびリン系酸化防止剤（ｃ）０．００１〜０．１質量部を含有することを特徴とする光学部材用メタクリル系樹脂組成物。
- メタクリル系重合体（ａ）における共重合可能な単量体単位がアルキル基の炭素数１〜６のアクリル酸アルキルエステル、スチレンまたはα−メチルスチレンからなる単位である請求項１に記載の光学部材用メタクリル系樹脂組成物。
- 紫外線吸収剤（ｂ）がオキサルアニリド構造を有する化合物である請求項１または２に記載の光学部材用メタクリル系樹脂組成物。
- さらに、メタクリル系重合体（ａ）１００質量部に対し、高級アルコール（ｄ）０．００１〜０．２質量部およびグリセリンモノエステル（ｅ）０．００１質量部〜０．２質量部の両方を含有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学部材用メタクリル系樹脂組成物。
- 紫外線吸収剤（ｂ）、リン系酸化防止剤（ｃ）、高級アルコール（ｄ）およびグリセリンモノエステル（ｅ）の合計が、メタクリル系性重合体（ａ）１００質量部に対し０．２重量部以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学部材用メタクリル系樹脂組成物。
- 請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学部材用メタクリル系樹脂組成物を成形してなる光学部材。
- 導光体、拡散体、プリズム体、レンズ体、フィルター体およびこれらの少なくとも２種以上の機能を兼ね備えた複合体のいずれかである請求項６に記載の光学部材。
- 液晶表示装置、プラズマ表示装置、発光ダイオード表示装置、フィールドエミッション表示装置、有機エレクトロルミネセンス表示装置、フィールドエミッション表示装置、プロジェクション表示装置のいずれかに使用される請求項６または７に記載の光学部材。
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