JP2008093971A

JP2008093971A - 光拡散性メタクリル樹脂多層板

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Publication number: JP2008093971A
Application number: JP2006278509A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Mizumoto; 智裕水本; Yukimasa Ishii; 幸昌石井
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2006-10-12
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2008-04-24
Anticipated expiration: 2026-10-12
Also published as: CN101162274A; KR20080033072A; TW200836921A; JP4386063B2

Abstract

【課題】透明層により光拡散層に深みが出て高級感があり、光拡散性に優れ、光透過性にも優れる多層構造のメタクリル樹脂板を提供する。
【解決手段】下記の第１層、第２層及び第３層によりメタクリル樹脂多層板を構成する。
第１層：全光線透過率が３〜８０％であり、ヘイズが９０％以上であり、厚みが２〜１０ｍｍである層。
第２層：第１層と第３層との間に存在し、全光線透過率が３０〜９０％であり、かつ第１層の全光線透過率より高く、ヘイズが８０％以上であり、かつ第１層のヘイズより低く、厚みが１〜３ｍｍである層。
第３層：全光線透過率が９０％以上であり、ヘイズが１％以下であり、厚みが１〜１０ｍｍである層。
【選択図】なし

Description

本発明は、光拡散性を有するメタクリル樹脂多層板に関する。

光拡散性を有するメタクリル樹脂板としては、（１）光拡散剤を配合して内部拡散性を付与したものや、（２）表面に凹凸を設けて外部拡散性を付与したもの、（３）これら内部拡散性及び外部拡散性を併せて付与したものが一般に知られている。また、（４）内部拡散性による光拡散層と透明層を有する多層構造のものや、（５）内部拡散性及び外部拡散性による光拡散層と透明層を有する多層構造のものも種々検討されている。（例えば特許文献１〜４参照）。

特開昭５５−１１３５６１号公報特開昭５６−１５１５６０号公報特開昭５７−１８２５１号公報特開平１−１３８２１１号公報特開平６−３４４３５９号公報

光拡散性を有するメタクリル樹脂板を、光源を備えた内照式看板や表示板用の光拡散板に適用する場合、該メタクリル樹脂板としては、上記（４）や（５）のような光拡散層と透明層を有する多層構造のものが、透明層により光拡散層に深みが出て高級感があることから、好ましく採用されるが、光拡散性が必ずしも十分でないため、光源が透けて見え易く、輝度ムラが生じ易いという問題があった。また、光拡散性を高めるために、光拡散剤の配合量を増やすと、光透過性が低下して、輝度が低下するという問題があった。

そこで、本発明の目的は、透明層により光拡散層に深みが出て高級感があり、光拡散性に優れ、光透過性にも優れる多層構造のメタクリル樹脂板を提供することにある。

本発明者らは鋭意検討の結果、それぞれ所定の全光線透過率、ヘイズ及び厚みを有する３層でメタクリル樹脂板を構成することにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、下記の第１層、第２層及び第３層を有することを特徴とするメタクリル樹脂多層板を提供するものである。
第１層：全光線透過率が３〜８０％であり、ヘイズが９０％以上であり、厚みが２〜１０ｍｍである層。
第２層：第１層と第３層との間に存在し、全光線透過率が３０〜９０％であり、かつ第１層の全光線透過率より高く、ヘイズが８０％以上であり、かつ第１層のヘイズより低く、厚みが１〜３ｍｍである層。
第３層：全光線透過率が９０％以上であり、ヘイズが１％以下であり、厚みが１〜１０ｍｍである層。

本発明の光拡散性メタクリル樹脂多層板は、透明層により光拡散層に深みが出て高級感があり、光拡散性に優れ、光透過性にも優れている。

本発明の光拡散性メタクリル樹脂多層板は、それぞれ所定の全光線透過率、ヘイズ及び厚みを有する第１層、第２層及び第３層から構成されるものである。ここで、各層を構成する基材樹脂であるメタクリル樹脂は、メタクリル酸メチルの単独重合体であってもよいし、メタクリル酸メチル５０質量％以上とこれ以外の単量体５０質量％以下との共重合体であってもよい。

共重合体である場合、その単量体組成は、好ましくはメタクリル酸メチルが６５質量％以上、これ以外の単量体が３５質量％以下であり、より好ましくはメタクリル酸メチルが８０質量％以上、これ以外の単量体が２０質量％以下である。

また、共重合体である場合、メタクリル酸メチル以外の単量体としては、例えば、例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸イソノニル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸フェニルのようなアクリル酸エステル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸イソノニル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸フェニルのようなメタクリル酸メチル以外のメタクリル酸エステル、アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸、スチレン、シクロヘキシルマレイミド、アクリロニトリル等が挙げられ、必要に応じてこれらの２種以上を用いることもできる。

なお、各層を構成するメタクリル樹脂は、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。

第１層は、本発明のメタクリル樹脂多層板が光拡散板として機能するための光拡散性基板層である。

第１層の全光線透過率は３〜８０％であり、好ましくは１０〜７０％である。第１層の全光線透過率をあまり低くすると、多層板の光透過性が不十分になる。一方、第１層の全光線透過率をあまり高くすると、第１層のヘイズを高めるのが困難になるため、多層板の光拡散性が不十分になる。

また、第１層のヘイズは９０％以上であり、好ましくは９５％以上である。第１層のヘイズを低くすると、多層板の光拡散性が不十分になる。

また、第１層の厚みは２〜１０ｍｍであり、好ましくは３〜８ｍｍである。第１層をあまり薄くすると、多層板の光拡散性が不十分になると共に、多層板の製造時や使用時に第１層の表面状態が変化し易くなる。一方、第１層をあまり厚くすると、多層板の厚みが必要以上に厚くなるため、重くて使い難くなる。

第１層の全光線透過率及びヘイズは、基材のメタクリル樹脂にこれと屈折率が異なる光拡散剤を配合することにより調整することができる。通常、光拡散剤の配合量が多いほど、全光線透過率が低下し、ヘイズが向上するので、ヘイズが９０％以上となり、かつ全光線透過率が３％未満にならないように、光拡散剤の配合量を調整すればよい。光拡散剤としては、例えば、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン、水酸化アルミニウム、シリカ、硝子、タルク、マイカ、ホワイトカーボン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛のような無機系の粒子や、これら無機粒子に脂肪酸等で表面処理を施したもの、架橋又は高分子量スチレン系樹脂粒子、架橋又は高分子量アクリル系樹脂粒子、架橋シロキサン系樹脂粒子のような有機系の粒子が挙げられ、必要に応じてそれらの２種以上を用いることもできる。また、第１層の少なくとも一方の面、好ましくは第２層と反対側の面に表面凹凸を設けることにより、外部拡散性を付与して、ヘイズを調整することもできる。なお、第１層には、必要に応じて、有機顔料や無機顔料、有機染料や無機染料、酸化防止剤、紫外線吸収剤、離型剤等の添加剤を含有させてもよい。

第２層は第１層と第３層との間に存在し、第１層と第３層の間の光透過性及び光拡散性を有する層である。

第２層の全光線透過率は、３０〜９０％であり、好ましくは５０〜９０％である。第２層の全光線透過率をあまり低くすると、多層板の光透過性が不十分になる。一方、第２層の全光線透過率をあまり高くすると、第２層のヘイズを高めるのが困難になるため、多層板の光拡散性が不十分になる。

また、第２層のヘイズは、８０％以上であり、好ましくは９５％以上である。第２層のヘイズを低くすると、多層板の光拡散性が不十分になる。

また、第２層の厚みは、１〜３ｍｍであり、好ましくは１．５〜２．５ｍｍである。第２層をあまり薄くすると、第２層の光拡散性が均一になり難く、多層板の光拡散性が不十分になる。一方、第２層をあまり厚くすると、多層板の厚みが必要以上に厚くなるため、重くて使い難くなる。

さらに、第２層の全光線透過率は、第１層の全光線透過率より高くし、かつ、第２層のヘイズは、第１層のヘイズより低くする。これにより、多層板の光拡散性を高めることができる。また、第２層におては、第１層側から第３層側に向かって、全光線透過率が連続的に増加し、ヘイズが連続的に低下しているのが好ましい。

第２層の全光線透過率及びヘイズは、第１層同様、基材のメタクリル樹脂にこれと屈折率が異なる光拡散剤を配合することにより調整することができ、光拡散剤としては、第１層と同様のものが使用できる。なお、第２層にも、第１層同様、必要に応じて、有機顔料や無機顔料、有機染料や無機染料、酸化防止剤、紫外線吸収剤、離型剤等の添加剤を含有させてもよい。

第３層は、透明性の高い層であり、第１層及び第２層からなる光拡散層に深みを出して、高級感を得るための層である。

第３層の全光線透過率は、９０％以上であり、好ましくは９２％以上である。第３層の全光線透過率を低くすると、光拡散層に深みが出難くなる。

また、第３層のヘイズは、１％以下であり、好ましくは０．５％以下である。第３層のヘイズを高くすると、光拡散層に深みが出難くなる。

また、第３層の厚みは、１〜１０ｍｍであり、好ましくは２〜８ｍｍである。第３層をあまり薄くすると、光拡散層に深みが出難くなる。一方、第３層をあまり厚くすると、多層板の厚みが必要以上に厚くなるため、重くて使い難くなる。なお、第３層にも、第１層や第２層同様、必要に応じて、光拡散剤の他、有機顔料や無機顔料、有機染料や無機染料、酸化防止剤、紫外線吸収剤、離型剤等の添加剤を含有させてもよいが、第３層は透明性が高く、光拡散層に深みを出して、高級感を得るための層であるから、特に光拡散剤や顔料は、含有させるとしても、その量はかなり制限される。

以上のような、それぞれ所定の全光線透過率、ヘイズ及び厚みを有する第１層、第２層及び第３層から構成される本発明のメタクリル樹脂多層板は、各層に対応する所定の全光線透過率、ヘイズ及び厚みを有する各樹脂板をキャスト重合法や押出成形法等により別途作製し、これら樹脂板を熱プレスすることにより製造してもよいし、これら樹脂板を接着剤で接着することにより製造してもよいが、生産性の点では、光拡散剤を含有し、第１層の特性を有する樹脂板を片面に設置したセルを用い、このセルに、メタクリル酸メチルを主体とする単量体及びメタクリル酸メチルを主体とする重合体を含有し、重合により第３層を構成しうるシロップを注液して、このシロップ層の界面付近に上記樹脂板から光拡散剤を拡散させることで、重合により第２層を構成しうる中間層を形成した後、重合させることにより製造するのが望ましい。

上記シロップは、メタクリル酸メチルを主体とする単量体をメタクリル酸メチルを主体とする重合体と混合することにより調製してもよいし、メタクリル酸メチルを主体とする単量体を部分重合させることにより調製してもよく、さらにこの部分重合物をメタクリル酸メチルを主体とする単量体及び／又はメタクリル酸メチルを主体とする重合体と混合することにより調製してもよい。なお、メタクリル酸メチルを主体とする単量体に含まれうるメタクリル酸メチル以外の単量体の例は、また、メタクリル酸メチルを主体とする重合体に単量体単位として含まれうるメタクリル酸メチル以外の単量体の例は、先にメタクリル樹脂が共重合体である場合において、メタクリル酸メチル以外の単量体の例として挙げたものと同様である。

メタクリル酸メチルを主体とする単量体の部分重合は、通常、重合開始剤を用いて行われ、この重合開始剤としては、例えば、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）、１，１’−アゾビス（４−メチルクモール）、１、１’−アゾビス（４−イソプロピルクモール）、１，１’−アゾビス（１−アセトキシ−１−フェニルエタン）のようなアゾ系開始剤、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキサイド、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシイソブチレート、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシピバレート、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシアセテートのような過酸化物系開始剤等が挙げられる。この重合開始剤の使用量は、メタクリル酸メチルを主体とする単量体に対して、通常５〜１００質量ｐｐｍ程度である。また、部分重合の温度は、単量体や重合開始剤の種類や使用量等により適宜調整されるが、通常６０〜９０℃程度である。

上記シロップにおけるメタクリル酸メチルを主体とする単量体及びメタクリル酸メチルを主体とする重合体の割合は、セルに注入する際の作業性等を考慮して適宜調整されるが、通常、両者の合計を基準に、前者が８０〜９９．５質量％であり、後者が０．５〜２０質量％程度である。後者の含有量が多いほど、また重合度が高いほど、上記シロップの粘度が高くなる傾向にある。

上記シロップは、通常、重合開始剤を含み、また、アルキルメルカプタン、テルペノイド化合物、有機ジスルフィド等の重合調節剤を含んでいてもよい。また、先に第３層に含まれうる添加剤として挙げたものを含んでいてもよい。

重合開始剤の例は、先に部分重合で使用されうる重合開始剤の例として挙げたものと同様であり、その含有量は、メタクリル酸メチルを主体とする単量体及びメタクリル酸メチルを主体とする重合体の合計に対し、通常１００〜５０００質量ｐｐｍ、好ましくは５００〜２０００質量ｐｐｍである。

アルキルメルカプタンとしては、例えば、１−ラウリルメルカプタン、１−オクチルメルカプタン、１−ドデシルメルカプタン等が挙げられ、これらはそれぞれ単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。アルキルメルカプタンの含有量は、メタクリル酸メチルを主体とする単量体及びメタクリル酸メチルを主体とする重合体の合計に対し、通常５００〜３５００質量ｐｐｍ、好ましくは５００〜１０００質量ｐｐｍである。

テルペノイド化合物としては、例えば、シクロヘキサン−１−メチル−４−エチリデン、１，４−シクロヘキサジエン、１−メチル−１，４−シクロヘキサジエン、ミルセン、リモネン、α−ピネン、β−ピネン、α−テルピネン、β−テルピネン、γ−テルピネン等が挙げられ、これらはそれぞれ単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。テルペノイド化合物の含有量は、メタクリル酸メチルを主体とする単量体及びメタクリル酸メチルを主体とする重合体の合計に対し、通常５０〜１５０質量ｐｐｍ、好ましくは７５〜１２５質量ｐｐｍである。

有機ジスルフィドとしては、例えば、ジメチルジスルフィド、ジエチルジスルフィド、ジ−ｎ−プロピルジスルフィド、ジ−ｎ−ブチルジスルフィド、ジイソプロピルジスルフィド、ジイソブチルジスルフィド、ジ−ｓｅｃ−ブチルジスルフィド、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジスルフィド、ジシクロプロピルジスルフィド、ジシクロブチルジスルフィド、ジシクロペンチルジスルフィド、ジシクロヘキシルジスルフィド等が挙げられ、これらはそれぞれ単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。有機ジスルフィドの使用量は、メタクリル酸メチルを主体とする単量体及びメタクリル酸メチルを主体とする重合体の合計に対し、通常１０〜５０００質量ｐｐｍ、好ましくは１０〜１０００質量ｐｐｍである。

上記シロップを、第１層の特性を有する樹脂板を片面に設置したセルに注入して重合させるが、このセルは、上記樹脂板とガラス板やステンレス板等の基板とを、スペーサーを介して間隔を空けて配置することにより構成すればよい。その際、上記樹脂板の外側に、ガラス板やステンレス板等の基板を設置すると、上記樹脂板の外側の表面平滑性や、外部拡散性を付与した場合の表面凹凸形状が、熱媒の影響で変化し難くなり、さらには、上記基板の上記樹脂板に接触する面が艶消し表面になっていると、上記樹脂板の表面平滑性や表面凹凸形状が一層変化し難くなって、好ましい。

上記シロップの重合は、通常、水又は空気を熱媒とする重合槽中にて加熱することにより行われる。加熱温度は、上記シロップに含まれる重合開始剤の分解温度以上にすればよく、通常４０〜１３０℃程度である。生産性や未反応単量体量を減らすという点から、加熱温度は、初期重合温度が４０〜８０℃となり、最終重合温度が１００〜１３０℃となるよう、少なくとも２段階とすることが好ましい。なお、重合時間は、上記シロップの組成や目的とする多層板の厚み等により適宜調整されるが、通常２〜１００時間程度である。

また、上記シロップは、通常３５℃以下、好ましくは３０℃以下の温度でセルに注入されるが、この注入温度から初期重合温度までの昇温速度は、６０℃／ｈ以下と遅めにするのが好ましい。この昇温速度があまり速いと、特にセルのサイズが６００ｍｍ角以上と大型の場合に、重合により第２層を構成しうる中間層が、所望の厚みや光拡散剤濃度で均一に形成され難くなる。

こうして得られる本発明のメタクリル樹脂多層板は、透明層により光拡散層に深みが出て高級感があり、光拡散性に優れ、光透過性にも優れていることから、光源を備えた照明型の看板や表示板用の光拡散板をはじめ、表示装置部材や建築部材等に好適に用いられる。中でも、近年、輝度向上が著しく、かつ光指向性の高いＬＥＤを光源とする内照式看板や表示板用の光拡散板に好適に用いられる。

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらによって限定されるものではない。なお、各例における物性の測定方法ないし評価方法は次のとおりである。

〔全光線透過率（Ｔｔ）及びヘイズ〕
ＪＩＳＫ７１１１に準拠して測定した。

〔光拡散率〕
ＤＩＮ５０３６に準拠して測定した。

〔深み〕
５０ｍｍ角サンプルを法線方向に対し３０°の方向から目視で観察し、深みがあるか否かを評価した（○：深みあり、×：深みなし）。

〔面内均一性〕
５０ｍｍ角サンプルを法線方向から目視で観察し、透過光が面内で均一であるか否かを評価した（○：均一、×：不均一）。

光拡散性メタクリル樹脂板として、両面が鏡面である次の（１）〜（４）のものを使用した。
（１）：住友化学（株）製の「スミペックス０３０」（厚み５ｍｍ）。
（２）：住友化学（株）製の「スミペックス０３２」（厚み５ｍｍ）。
（３）：住友化学（株）製の「スミペックス０４０」（厚み５ｍｍ）。
（４）：住友化学（株）製の「スミペックス０５５」（厚み５ｍｍ）。

また、上記光拡散性タクリル樹脂板（１）〜（４）のそれぞれについて、片面に凹凸を設けたものを、光拡散性樹脂版（１’）〜（４’）として使用した。

これら光拡散性メタクリル樹脂板（１）〜（４）及び（１’）〜（４’）について、鏡面側を出射面として全光線透過率、ヘイズ及び光拡散率を測定すると共に、鏡面側から深み及び面内均一性を評価し、結果を表１に示した。

実施例１〜８
メタクリル酸メチル１００質量部に、２，２’−アゾビスイソブチルニトリル０．００２質量部（２０質量ｐｐｍ）を加え、７０℃で重合させて、粘度平均分子量１５０万の重合体を５質量部含む部分重合物を得た。この部分重合物１５質量部をメタクリル酸メチル８５質量部と混合し、さらに２，２’−アゾビスイソブチルニトリル０．０８質量部（８００質量ｐｐｍ）、シクロヘキサン−１−メチル−４−エチリデン０．０１質量部（１００質量ｐｐｍ）、紫外線吸収剤〔住友化学（株）製の「スミソーブ２００」〕０．０１質量部（１００質量ｐｐｍ）及び離型剤〔東邦化学（株）製の「フォスファノールＲＳ−７１０」〕０．０１質量部（１００質量ｐｐｍ）を加えて混合し、脱気してメタクリル酸メチル系シロップを得た。

厚み１０ｍｍ、６００ｍｍ角の表面が艶消し状になっているガラス上に、表１に示す光拡散性メタクリル樹脂板を、鏡面側を上側（ガラスと反対側）に向けて設置した。この光拡散性メタクリル樹脂板上に厚み５ｍｍの塩化ビニル製ガスケットを介して厚み１０ｍｍ、６００ｍｍ角の鏡面ガラスを置き、光拡散性メタクリル樹脂板と鏡面ガラスとの間に厚み５ｍｍの空間を持つセルを作製した。この空間に、上記メタクリル酸メチル系シロップを注入し、エアーオーブンに入れた。その時のシロップの温度は、２５℃であった。次いでエアーオーブンの温度を６０分かけて６２℃まで昇温させ、３１０分保持した後、反応率を確認しながら１２０℃まで昇温させ、１２０分保持した。降温後、開枠し、ガラス板からメタクリル樹脂多層板を剥離した。

使用した光拡散性メタクリル樹脂板の全光線透過率及びヘイズを、第１層の全光線透過率及びヘイズとして表２に示した。得られた３層構成のメタクリル樹脂多層板の各層の厚みをルーペで拡大して測定し、結果を表２に示した。また、得られたメタクリル樹脂多層板をフライス盤及び研磨剤で研磨し、第１層及び第３層を除いて第２層のみとしたもの、並びに第１層及び第２層を除いて第３層のみとしたものについて、ヘイズ及び光拡散率を測定し、結果を表２に示した。さらに、得られたメタクリル樹脂多層板について、第３層側を出射面として全光線透過率、ヘイズ及び光拡散率を測定すると共に、第３層側から深み及び面内均一性を評価し、結果を表２に示した。

比較例１〜８
表１に示す光拡散性メタクリル樹脂板と、両面が鏡面である透明メタクリル樹脂板〔住友化学（株）製の「スミペックス０００」（厚み５ｍｍ）〕とを、光拡散性メタクリル樹脂板の鏡面側を内側（透明メタクリル樹脂板側）に向けて、クロロホルムで接着した。

使用した光拡散性メタクリル樹脂板の厚み、全光線透過率及びヘイズを、拡散層の厚み、全光線透過率及びヘイズとして表３に示すと共に、使用した透明メタクリル樹脂板の厚み、全光線透過率及びヘイズを、透明層の厚み、全光線透過率及びヘイズとして表３に示した。また、得られた２層構成のメタクリル樹脂多層板について、透明層側を出射面として全光線透過率、ヘイズ及び光拡散率を測定すると共に、透明層側から深み及び面内均一性を評価し、結果を表３に示した。比較例１〜８のメタクリル樹脂多層板は、それぞれ、同じ光拡散性樹脂板を使用した実施例１〜８に比べて、光拡散率が低かった。

Claims

下記の第１層、第２層及び第３層を有することを特徴とするメタクリル樹脂多層板。
第１層：全光線透過率が３〜８０％であり、ヘイズが９０％以上であり、厚みが２〜１０ｍｍである層。
第２層：第１層と第３層との間に存在し、全光線透過率が３０〜９０％であり、かつ第１層の全光線透過率より高く、ヘイズが８０％以上であり、かつ第１層のヘイズより低く、厚みが１〜３ｍｍである層。
第３層：全光線透過率が９０％以上であり、ヘイズが１％以下であり、厚みが１〜１０ｍｍである層。