JP2008056706A - 成形体およびそれからなる拡散板 - Google Patents

Abstract

【課題】 寸法安定性と光拡散性の優れたスクリーンレンズ用成形体や拡散板に使用される成形体を提供すること。
【解決の手段】 スチレン系単量体単位５０〜９０質量％、（メタ）アクリル酸エステル系単量体単位５０〜１０質量％および共重合可能なビニル化合物単量体単位０〜１０質量％からなるスチレン系共重合体１００質量部に対して、屈折率差が０．０５〜０．０１５で平均粒子径が２〜１０μｍの未溶融化合物を１〜１０質量部、ヒンダードアミン系化合物を０．１〜２質量部、ベンゾトリアゾール系化合物を０．１〜２質量部含有してなるスチレン系樹脂組成物からなる成形体を構成とする。
【選択図】 なし

Description

本発明は、成形体およびそれからなる拡散板に関する。詳しくは、プロジェクションテレビ等の画面の透過型スクリーンや液晶ＴＶに使用される光拡散性、寸法安定性、耐光性に優れた成形体及びそれからなる拡散板に関するものである。

透過型スクリーン等のスクリーンレンズは、プロジェクションテレビの画像を投与し、目的とする表示を実現するために広く用いられている。このスクリーンレンズは、観察者が観察する際に明るく、視野角が拡大するように、一般的にレンチキューレンズやフレネルレンズ等のレンズ成形体を組み合わせて構成されている。これらスクリーンレンズに使用される投光材料は、透明性、耐光性、耐傷付性等に優れ、かつ成形加工性に優れたメタクリル樹脂が広く使用されてきており、スクリーンレンズの加工方法もプレス成形、押出し成形、キャスト成形や射出成形等により行われてきた。

このようなスクリーンレンズ用成形体の基材として使用されるメタクリル樹脂は、吸水率が高いため、スクリーンレンズ用成形体の寸法変化が生じ、スクリーンの反りや浮きが生じ、光学特性が損なわれたり、枠体からのスクリーンレンズの脱落が生じるという問題を有していた。また、スクリーンレンズの輸送時の温度や使用環境温度が高くなると変形する問題も有していた。

これらの問題を解決するために、特許文献１には芳香族ビニル単量体、（メタ）アクリル酸エステル系単量体、多官能性不飽和単量体混合物にスチレン−ジエン系共重合体を溶存させて重合し、フレネルレンズを得る方法が開示されている。しかしながらこの技術では、光拡散性の優れたスクリーンレンズ用成形体を得るには不充分であった。
また、液晶ＴＶの拡散板の基材として使用されるメタクリル樹脂についても
吸水率が高いため、拡散板成形体の寸法変化が生じ、拡散板の反りが生じ、光学特性が損なわれる問題を有していた。また、映像やランプの光を長時間投射するとスクリーンレンズや拡散板に使用される樹脂の劣化による変色が起こり、画像が変色するという問題を有していた。

特開平５−３４１１０１号公報

本発明の課題は、寸法安定性や耐光性に優れ、かつ光拡散性の優れたスクリーンレンズ用成形体や拡散板として使用される成形体を提供するものである。

本発明者らは前記課題を解決すべく鋭意検討をした結果、スチレン系単量体単位及びメタクリル酸単量体単位を主成分とする共重合体と、特定の未溶融化合物と特定の耐光剤を含有するスチレン系樹脂組成物を成形することにより、寸法安定性に優れ、耐光性に優れ、かつ光拡散性の優れた成形体およびそれからなる拡散板見出し、本発明に到達したのものである。

すなわち、本発明は、（１）スチレン系単量体単位５０〜９０質量％、（メタ）アクリル酸エステル系単量体単位５０〜１０質量％および共重合可能なビニル化合物単量体単位０〜１０質量％からなるスチレン系共重合体１００質量部に対して、屈折率差が０．０５〜０．０１５で平均粒子径が２〜１０μｍの未溶融化合物を１〜１０質量部、ヒンダードアミン系化合物を０．１〜２質量部、ベンゾトリアゾール系化合物を０．１〜２質量部含有してなるスチレン系樹脂組成物からなる成形体、（２）成形体が射出成形して得られる（１）記載の成形体、（３）未溶融化合物がメタクリル酸メチルを主体とする架橋重合体又はメタクリル酸メチルとｎ−ブチルアクリレートの架橋重合体である（１）又は（２）記載の成形体、（４）ヒンダードアミン系化合物がビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケートである（１）〜（３）の何れか１項に記載の成形体、（５）ベンゾトリアゾール系化合物が２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）フェノールである（１）〜（３）の何れか１項に記載の成形体、（６）成形体の厚みが１〜７ｍｍである（１）〜（５）の何れか１項に記載の成形体、（７）（１）〜（６）のいずれか１項記載の成形体からなる拡散板である。

本発明により、従来にない光拡散性に優れた成形体およびそれからなる拡散板を工業上極めて有利に提供することができる。本発明の成形体は、光拡散性、寸法安定性、耐光性に優れていることより、特にフレネルレンズやレンチキュラーレンズ、拡散板等の光学用途に好適に用いることができる。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に用いられるスチレン系単量体としては、例えばスチレン、α−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−ｔ−ブチルスチレン等が挙げられるが、好ましくはスチレンである。

本発明における、（メタ）アクリル酸エステル系単量体としては、例えばメチルメタクリレート、エチルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、２−メチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、オクチルアクリレート等が挙げられる。これらは、単独で使用するかあるいは２種類以上を併用してもよい。好ましくは、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレートまたはこれらの混合物である。

スチレン系単量体と（メタ）アクリル酸エステル単量体と共重合可能なビニル系単量体として、例えば、アクリロニトリルやメタクリロニトリル等のシアン化ビニル単量体、メタクリル酸、アクリル酸、無水マレイン酸、マレイン酸、イタコン酸、無水イタコン酸等の不飽和カルボン酸単量体、マレイミド、Ｎ−メチルマレイミド、Ｎ−フェニルマレイミド等のマレイミド単量体等があげられる。これらは、単独で使用するかあるいは２種類以上を併用してもよい。

本発明に使用されるスチレン系共重合体は、スチレン系単量体単位５０〜９０質量％、（メタ）アクリル酸エステル系単量体単位５０〜１０質量％、および共重合可能なビニル化合物単量体単位０〜１０質量％である。スチレン系単量体単位が９０質量％を越えると耐光性が低下し、光照射により成形体が変色する場合がある。また５０質量部未満では吸湿により成形体が変形する場合がある。

本発明に用いられる未溶融化合物は１０１．３ｋＰａ（１気圧）の雰囲気下で、２００℃以上に融点または軟化点を示す化合物である。融点、軟化点が２００℃未満では、スチレン系重合体との溶融混練時、またはスチレン系樹脂組成物の射出成形時に該化合物が溶融しやすく、優れた光学特性を保持することができない。

未溶融化合物は、スチレン系共重合体との屈折率差が０．０５〜０．１５である。屈折率差が０．０５未満では、曇り度や拡散率が小さくなり光拡散性が低下し、０．１５を超えると全光線透過率が低下し光拡散性が低下する。

未溶融化合物の平均粒子径が２〜１０μｍが好ましい。平均粒子径が２μｍ未満では、曇り度や拡散率が小さくなり光拡散性が低下し、１０μｍを超えると全光線透過率が低下し光拡散性が低下する。未溶融化合物の平均粒子径は、コールター・マルチサイザー（ベックマン・コールター社製）を用いて測定した。

また、未溶融化合物は、スチレン系共重合体１００質量部に対して１〜１０質量部含有であり、好ましは２〜８質量部である。未溶融化合物の含有量が１質量部未満では、曇り度や拡散率が小さくなり光拡散性が低下し、１０質量部を超えると全光線透過率が低下し光拡散性が低下する。

未溶融化合物としては、メタクリル酸メチルを主体とする架橋重合体、メタクリル酸メチルとｎ−ブチルアクリレートの架橋重合体が好ましい。例えば、メチルメタクリレート−（ｎ−ブチルアクリレート）架橋ビーズ（以下、「ＭＭＡ−ｎＢＡ架橋ビーズ」という。）、ポリメチルメタクリレート架橋ビーズ（以下、「ＰＭＭＡ架橋ビーズ」という。）等が挙げられる。

本発明に用いられるスチレン系樹脂組成物は、スチレン系共重合体１００質量部に対してヒンダードアミン系化合物０．１〜２質量部であり、好ましくは０．２〜１．８質量部である。スチレン系共重合体１００質量部に対してベンゾトリアゾール系化合物０．１〜２質量部であり、好ましくは０．２〜１．８質量部である。
ヒンダードアミン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物が０．１質量部未満では、耐光性が低下し、２質量部を超えると、得られる成形体の黄色度が強く好ましくない。

ヒンダードアミン系化合物としては、デカンニ酸ビス（２，２，６，６−テトラメチル−１（オクチルオキシ）−４−ピペリジニル）エステル、１，１−ジメチルエチルヒドロペルオキシド、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）［［３，５−ビス（１，１−ジメチルエチル）−４−ヒドリキシフェニル］メチル］ブチルマロネート、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）セバケート、メチル１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジルセバケート、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート等を単独または複数使用することができる。

ベンゾトリアゾール系化合物としては、２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−ｐ−クレゾール、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、２−［５−クロロ（２Ｈ）−ベンゾトリアゾール−２−イル］−４−メチル］−６−（ｔｅｒｔ−ブチル）フェノール、２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−６−（５−クロロベンゾトリアゾール−２−イル）フェノール、２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４，６−ジ−ｔｅｒｔ−ペンチルフェノール、２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）フェノール等を単独または複数使用することができる。

本発明のスチレン系共重合体の製造方法に特に制限はないが、塊状重合法、懸濁重合法、溶液重合法、乳化重合法を好適に採用できる。

未溶融化合物の配合方法に特に制限はなく、スチレン系共重合体の重合前、重合途中、重合後に配合する方法、スチレン系共重合体との混合により配合する方法等が挙げられる。

スチレン系共重合体に対する未溶融物の混合方法については特に制限はないが、例えば、ヘンシェルミキサーやタンブラーミキサー等の公知の混合装置にて予備混合した後、単軸押出機または二軸押出機等の押出機を用いて溶融混練を行うことにより、均一に混合することができる。

また、上述の方法により未溶融化合物の高濃度混合物を作成しておき、射出成形時に、該高濃度混合物とスチレン系共重合体をドライブレンドしてもよい。

スチレン系樹脂組成物には、必要に応じて添加剤を配合することができる。例えば、流動性や離型性を向上させるために、可塑剤、滑剤、シリコンオイル等を配合することができる。また、成形品の防塵のために帯電防止剤を配合することができる。また、耐熱性を付与するため、熱安定剤を配合することができる。その他、着色剤等を配合することもできる。

本発明の成形体の厚みは１〜７ｍｍである。１ｍｍ未満や７ｍｍを超えると、優れた光拡散性が得られない。

本発明の拡散板とは、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等に使用され、バックライトの光を散乱、拡散することで画面全体を均一な明るさにする部材である。

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。尚、実施例中の部、％はいずれも質量基準で表した。

スチレン系共重合体（Ａ）の製造
容積約５リットルの第１完全混合槽と約１５リットルの第２完全混合槽を直列に接続し、さらに予熱器を付した第１脱揮槽と第２脱揮槽を２基直列に接続して構成した。スチレン４０質量％、メチルメタクリレート６０質量％で構成する単量体溶液１００質量部に対し、エチルベンゼン１５質量部、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート０．０１質量部、２，４−ジフェニル−４−メチル−１−ペンテン０．２質量部を混合し原料溶液とした。この原料溶液を毎時６．０ｋｇで１３５℃に制御した第１完全混合槽に供給した。第１完全混合槽出口での転化率は２８質量％であった。次に第１完全混合槽より連続的に抜き出し、１３５℃に制御した第２完全混合槽に供給した。第２完全混合槽出口での転化率は６３質量％であった。次に第２完全混合槽より連続的に抜き出し、予熱器で加温し、６７ｋＰａ、１６０℃に制御した第１脱揮槽に導入した。さらに第１脱揮槽より連続的に抜き出し、予熱器で加温し、１．３ｋＰａ、２３０℃に制御した第２脱揮槽に導入し単量体を除去した。これをストランド状に押出し切断することによりペレット形状のスチレン系共重合体Ａ−１を得た。

スチレン８０質量％、メチルメタクリレート（以下、「ＭＭＡ」という。）２０質量％で構成する単量体溶液を用いた以外は、スチレン系共重合体Ａ−１と同様に実施しスチレン系共重合体Ａ−２を得た。

スチレン５５質量％、ＭＭＡ４５質量％で構成する単量体溶液を用いた以外は、スチレン系共重合体Ａ−１と同様に実施しスチレン系共重合体Ａ−３を得た。

スチレン９５質量％、メチルメタクリレート５質量％で構成する単量体溶液を用いた以外は、スチレン系共重合体Ａ−１と同様に実施しスチレン系共重合体Ａ−４を得た。

得られたスチレン系共重合体の組成を表１に示す。

ポリオルガノシロキサン架橋ビーズ（Ｂ）
ポリオルガノシロキサン架橋ビーズとして、の東芝シリコーン社製トスパール２０００Ｂを使用した。平均粒子径、屈折率は表２に示す。

ＭＭＡ−ｎＢＡ架橋ビーズ（Ｃ）
攪拌機付きオートクレーブにメタクリル酸メチル２０部、ｎ−ブチルアクリレート８０部、架橋剤としてジビニルベンゼン５部、重合開始剤として、ベンゾイルパーオキサイド０．２部、懸濁安定剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．００１部及び第三リン酸カルシウム０．５部、純水２００部を仕込み、温度９５℃にて６時間、さらに温度１３０℃にて２時間重合した。反応終了後、洗浄、脱水、乾燥を行い、ビーズ状のＭＭＡ−ｎＢＡ架橋ビーズ（Ｃ）を得た。平均粒子径、屈折率は、表２に示す。

スチレン−ＭＭＡ架橋ビーズ（Ｄ）
攪拌機付きオートクレーブにスチレン４０部、メタクリル酸メチル６０部、架橋剤としてジビニルベンゼン５部、重合開始剤として、ベンゾイルパーオキサイド０．２部、懸濁安定剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．００１部及び第三リン酸カルシウム０．５部、純水２００部を仕込み、温度９５℃にて６時間、さらに温度１３０℃にて２時間重合した。反応終了後、洗浄、脱水、乾燥を行い、ビーズ状のスチレン−ＭＭＡ架橋ビーズ（Ｄ）を得た。平均粒子径、屈折率は、表２に示す。

ＰＭＭＡ架橋ビーズ（Ｅ）
攪拌機付きオートクレーブにメタクリル酸メチル１００部、架橋剤としてジビニルベンゼン５部、重合開始剤として、ベンゾイルパーオキサイド０．２部、懸濁安定剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．００１部及び第三リン酸カルシウム０．５部、純水２００部を仕込み、温度９５℃にて６時間、さらに温度１３０℃にて２時間重合した。反応終了後、洗浄、脱水、乾燥を行い、ビーズ状のＰＭＭＡ架橋ビーズＥ−１を得た。
第三リン酸カルシウム１．５部を用いた以外はＥ−１と同様な製法によりビーズ状のＰＭＭＡ架橋ビーズＥ−２を得た。また、第三リン酸カルシウム１．０部を用いた以外はＥ−１と同様な製法によりビーズ状のＰＭＭＡ架橋ビーズＥ−３を得た。更に、第三リン酸カルシウム０．２部を用いた以外はＥ−１と同様な製法によりビーズ状のＰＭＭＡ架橋ビーズＥ−４を得たＰＭＭＡ架橋ビーズＥ−１からＥ−４の平均粒子径、屈折率を表２に示す。

スチレン系共重合体Ａ−１〜Ａ−４と架橋ビーズＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅ−１〜Ｅ−４および、ヒンダードアミン系化合物としてビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート、ベンゾトリアゾール系化合物として２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４，６−ジ−ｔｅｒｔ−ペンチルフェノールを表２、表３に示す配合比にて混合し、４０ｍｍ径の単軸押出し機にて、温度２４０℃、スクリュー回転数１００ｒｐｍにて混練し、ペレット化を行い、スチレン系樹脂組成物１〜１６のペレットを得た。

実施例１〜６、比較例１〜１２
スチレン系樹脂組成物１〜１６を用いて、２オンスインラインスクリュー射出成形機（新潟鉄工所社製）にて、シリンダー温度２３０℃で射出成形し寸法３００ｍｍ×３００ｍｍ×０．５ｍｍ厚、３００ｍｍ×３００ｍｍ×２ｍｍ厚、３００×３００×１０ｍｍ厚の成形体を得た。
得られた成形体の光学特性、耐光性、吸水反りデータを表５〜表７に示した。
成形体を拡散板に用いる場合の光学特性については、曇り度９９％以上、全光線透過率６０％以上、拡散率２０％以上、であることが、優れた光拡散性を発現するために必要である。

各物性値の測定方法は以下の通りである。
（１） 全光線透過率、曇度：ＡＳＴＭ Ｄ−１００３に準じて、日本電色工業社製ＨＡＺＥメーター（ＮＤＨ−２０００）を用いて測定した。
（２） 拡散率：日本電色工業社製変角光度計（ＧＣ５０００Ｌ）を用いて、受光角０°の光線透過率Ｉ_０、受光角７０°光線透過率Ｉ_７０を測定し、次式により算出した。
拡散率（％）＝（Ｉ_７０／Ｉ_０）×１００
（３）屈折率：未溶融化合物については、アッベ式屈折計にて波長５８９ｎｍ、２３℃の雰囲気下にて測定した。また、スチレン系共重合体については、デジタル屈折率計（ＡＴＡＧＯ社製ＲＸ−２０００）を用いて、接触液としてヨウ化カリウム飽和水溶液を使用して、温度２５℃で測定した。
（４）耐光性：東洋精機製作所社製キセノンウエザーメーター、アトラスＣＩ６５Ａを用いて４００Ｈｒ照射後の色差△Ｅを測定した。日本電色社製色差計（Σ―８０）を用いて、Ｌ，ａ，ｂを測定し、黄色度の尺度としてｂ値を示した。また耐光性評価の色差△Ｅは次式により求めた。
^△ Ｅ＝（（Ｌ−Ｌ‘）^２＋（ａ−ａ’）^２＋（ｂ−ｂ‘）^２）^１／２
但し、Ｌ，ａ，ｂは、耐光性評価前の色相、Ｌ‘，ａ’，ｂ‘は、耐光性評価後（４００Ｈｒ照射後）の色相である。色差ΔＥは１以下を良好とした。
（５）吸湿性：得られた成形体を５０℃、湿度８０％の雰囲気下に７日間放置後の変形量をスケールで測定した。吸湿性は変形量１ｍｍ以下を良好とした。
（６）黄色度：日本電色社製色差計（Σ―８０）を用いて、Ｌ，ａ，ｂを測定し、黄色度の尺度としてｂ値を示した。ｂ値は１以下を良好とした。
（７）スチレン系共重合体の樹脂組成：スチレン系共重合体を重クロロホルムに溶解して２％溶液に調製して測定資料として、ＦＴ−ＮＭＲ（日本電子社製ＦＸ−９０Ｑ型）を用いてＣ¹³測定し、スチレンとメチルメタクリレートのピーク面積より算出した。

Claims (7)

1. スチレン系単量体単位５０〜９０質量％、（メタ）アクリル酸エステル系単量体単位５０〜１０質量％および共重合可能なビニル化合物単量体単位０〜１０質量％からなるスチレン系共重合体１００質量部に対して、屈折率差が０．０５〜０．０１５で平均粒子径が２〜１０μｍの未溶融化合物を１〜１０質量部、ヒンダードアミン系化合物を０．１〜２質量部、ベンゾトリアゾール系化合物を０．１〜２質量部含有してなるスチレン系樹脂組成物からなる成形体。
2. 成形体が射出成形して得られる請求項１記載の成形体。
3. 未溶融化合物がメタクリル酸メチルを主体とする架橋重合体又はメタクリル酸メチルとｎ−ブチルアクリレートの架橋重合体である請求項１又は２記載の成形体。
4. ヒンダードアミン系化合物がビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケートである請求項１〜３の何れか１項に記載の成形体。
5. ベンゾトリアゾール系化合物が２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）フェノールである請求項１〜３の何れか１項に記載の成形体。
6. 成形体の厚みが１〜７ｍｍである請求項１〜５の何れか１項に記載の成形体。
7. 請求項１〜６のいずれか１項記載の成形体からなる拡散板。