JP2008291074A - Light diffusible resin molded body - Google Patents

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智史 大城
Mitsuhiro Sano
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light diffusible resin molded body capable of easily performing control of dispersibility, a particle diameter and an addition amount of the particle corresponding to various sizes required for a display. <P>SOLUTION: The light diffusible resin molded body 1 contains a transparent resin 2 and a crushed porous metal oxide 3, and the porous metal oxide 3 has a shape that primary particles are contacted with each other and are continued in the praying bead-like shape and further has a void formed by the primary particle. At least a part is crushed to a metal oxide primary particle at mixing with the transparent resin 2 and is dispersed in the transparent resin 2. Thereby, the structure of the porous metal oxide 3 is brittle and easily crushed, coagulation is suppressed by intruding the transparent resin to the void, dispersibility and optical diffusibility are sufficient. Further, in the metal oxide, width of refractive index is wide and width can be given to the control of the light diffusibility. Therefore, the control of the dispersibility, the particle diameter and the addition amount of the particle corresponding to various sizes is easy and the light can be efficiently utilized. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、微小な金属酸化物粒子を樹脂中に高分散させた光拡散性樹脂成形体に関するものである。   The present invention relates to a light diffusing resin molding in which minute metal oxide particles are highly dispersed in a resin.

従来から、携帯電話やパソコンに使われているディスプレーなど光を効率よく高輝度に利用するため、様々な試みが行なわれている。小型のディスプレーでは、エッジライト式と呼ばれる、側面から光を導光板である透明性樹脂中に導き、内部での散乱や反射シートを利用しディスプレー表面部に光を集める方式がある。また、大型のディスプレーでは直下型と呼ばれる、裏面にランプを並べ、光を透明性樹脂に導き表面部に光を集める方式がある。また、両方式において表面部に光拡散フィルムなども用いたものもある。   Conventionally, various attempts have been made to efficiently use light such as a display used in a mobile phone or a personal computer with high brightness. In a small display, there is a method called edge light type, in which light is guided from a side surface into a transparent resin that is a light guide plate, and the light is collected on the surface of the display using scattering or a reflection sheet inside. For large displays, there is a method called direct type, in which lamps are arranged on the back, and the light is guided to a transparent resin and collected on the surface. Moreover, in both types, there are also those using a light diffusion film or the like on the surface portion.

このような導光板に代表されるようなポリマーに、各種粒子を分散させ、光の拡散を制御することで、光を効率よく高輝度に利用できる。すなわち、0.1μmから5μm程度の均一性のよいカルシウム系無機粒子を透明性樹脂に分散させることで光拡散性樹脂フィルムを提供したものがある(例えば、特許文献1参照)。これは光透過率や光拡散性を向上させることができ、また、粒子サイズを制御することで光学特性の安定を図ることができた。
特開2004−269653号公報
By dispersing various particles in a polymer represented by such a light guide plate and controlling the diffusion of light, light can be used efficiently and with high luminance. That is, there is one that provides a light diffusing resin film by dispersing calcium-based inorganic particles having good uniformity of about 0.1 μm to 5 μm in a transparent resin (see, for example, Patent Document 1). This can improve the light transmittance and light diffusibility, and can stabilize the optical characteristics by controlling the particle size.
JP 2004-269653 A

しかしながら、前記従来の構成では、透明性樹脂中への無機粒子の分散性を考慮しなければならず、添加量、粒子径も制限されてくる。また、カルシウム系無機粒子の粒子径制御にも限りがある。ディスプレーなどは様々なサイズが求められ、効率よく高輝度を実現する導光板や光拡散フィルムなどの光拡散性樹脂が求められる。それには、分散させる無機粒子の分散性、粒子径、添加量も最適化しなければならない。   However, in the conventional configuration, the dispersibility of the inorganic particles in the transparent resin must be taken into consideration, and the addition amount and particle size are limited. In addition, there is a limit to the particle size control of the calcium-based inorganic particles. Various sizes are required for displays and the like, and light diffusing resins such as a light guide plate and a light diffusing film that achieve high luminance efficiently are required. For this purpose, the dispersibility, particle diameter, and addition amount of the inorganic particles to be dispersed must be optimized.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ディスプレーなどの求められる様々なサイズに応じた粒子の分散性、粒子径、添加量の制御が容易な光拡散性樹脂成形体を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and provides a light diffusing resin molded article in which the dispersibility, particle diameter, and addition amount of particles according to various sizes required for a display can be easily controlled. With the goal.

前記従来の課題を解決するために、本発明の光拡散性樹脂成形体は、透明性樹脂と金属酸化物一次粒子から形成される多孔質金属酸化物を含み、前記多孔質金属酸化物は、一次粒子同士が接触する数珠状に連なった形状で、また一次粒子で形成された空隙を有しており、前記透明性樹脂との混合時に少なくとも一部が金属酸化物一次粒子まで破砕され、前記透明性樹脂中に金属酸化物一次粒子を分散させたものである。   In order to solve the conventional problem, the light diffusing resin molded article of the present invention includes a porous metal oxide formed from a transparent resin and metal oxide primary particles, and the porous metal oxide includes: The primary particles are in contact with each other in a bead-like shape and have voids formed with primary particles, and at the time of mixing with the transparent resin, at least a part is crushed to metal oxide primary particles, Metal oxide primary particles are dispersed in a transparent resin.

これによって、混合する多孔質金属酸化物の構造は、金属酸化物一次粒子同士が接触する面積を抑えた数珠状に連なり二次粒子を形成しており、二次粒子内に一次粒子により形成された空隙を有するため非常にもろく、混合の際に加わる外力により破砕されやすく、また、混合中に粒子間に透明性樹脂が入り込むことで凝集が抑えられ非常に分散性がよい、光拡散に非常に適した構造である。また、金属酸化物は屈折率(1.4〜3.0程度のものまで)の幅が広く、種々のものを利用することで光拡散性の制御に幅を持つことができる。したがって、ディスプレーなどの求められる様々なサイズに応じた粒子の分散性、粒子径、添加量の制御が容易であり、光を効率的に利用することができる光拡散性樹脂成形体が提供できる。   As a result, the structure of the porous metal oxide to be mixed is formed in a bead shape with a reduced area where the metal oxide primary particles are in contact with each other to form secondary particles, which are formed by the primary particles in the secondary particles. It is very fragile because it has voids, and is easily crushed by external force applied during mixing. In addition, a transparent resin enters the particles during mixing, which suppresses agglomeration and has excellent dispersibility. It is a structure suitable for. In addition, the metal oxide has a wide range of refractive index (up to about 1.4 to 3.0), and it can have a wide range of light diffusivity control by using various materials. Therefore, it is easy to control the dispersibility, particle diameter, and addition amount of particles according to various required sizes such as a display, and it is possible to provide a light diffusing resin molding that can use light efficiently.

本発明の光拡散性樹脂成形体は、ディスプレーなどの求められる様々なサイズに応じた粒子の分散性、粒子径、添加量の制御が容易であり、光を効率的に利用することができる。   The light diffusing resin molding of the present invention can easily control the dispersibility of particles, the particle diameter, and the amount added according to various required sizes such as a display, and can utilize light efficiently.

第1の発明は、透明性樹脂と金属酸化物一次粒子から形成される多孔質金属酸化物を含み、前記多孔質金属酸化物は、一次粒子同士が接触する数珠状に連なった形状で、また一次粒子で形成された空隙を有しており、前記透明性樹脂との混合時に少なくとも一部が金属酸化物一次粒子まで破砕され、前記透明性樹脂中に金属酸化物一次粒子を分散させた光拡散性樹脂成形体とするものである。これによって、混合する多孔質金属酸化物の構造は、金属酸化物一次粒子同士が接触する面積を抑えた数珠状に連なり二次粒子を形成しており、二次粒子内に一次粒子により形成された空隙を有するため非常にもろく、混合の際に加わる外力により破砕されやすく、また、混合中に粒子間に透明性樹脂が入り込むことで凝集が抑えられ非常に分散性がよい、光拡散に非常に適した構造である。また、金属酸化物は屈折率(1.4〜3.0程度のものまで)の幅が広く、種々のものを利用することで光拡散性の制御に幅を持つことができる。したがって、ディスプレーなどの求められる様々なサイズに応じた粒子の分散性、粒子径、添加量の制御が容易であり、光を効率的に利用することができる光拡散性樹脂成形体が提供できる。   1st invention contains the porous metal oxide formed from a transparent resin and a metal oxide primary particle, The said porous metal oxide is the shape which continued in the shape of the rosary where the primary particles contact, Light having voids formed by primary particles, at least part of which is crushed to the metal oxide primary particles when mixed with the transparent resin, and the metal oxide primary particles are dispersed in the transparent resin. This is a diffusible resin molding. As a result, the structure of the porous metal oxide to be mixed is formed in a bead shape with a reduced area where the metal oxide primary particles are in contact with each other to form secondary particles, which are formed by the primary particles in the secondary particles. It is very fragile because it has voids, and is easily crushed by external force applied during mixing. In addition, a transparent resin enters the particles during mixing, which suppresses agglomeration and has excellent dispersibility. It is a structure suitable for. In addition, the metal oxide has a wide range of refractive index (up to about 1.4 to 3.0), and it can have a wide range of light diffusivity control by using various materials. Therefore, it is easy to control the dispersibility, particle diameter, and addition amount of particles according to various required sizes such as a display, and it is possible to provide a light diffusing resin molding that can use light efficiently.

第2の発明は、特に、第1の発明において、ゾルゲル法により金属酸化物湿潤ゲルを得るゲル化工程と、前記金属酸化物湿潤ゲル内の水を溶媒で置換除去する置換除去工程と、前記置換除去工程により湿潤ゲル内に存在する溶媒を除く乾燥工程とを経て得られる多孔質金属酸化物を含むことにより、乾燥時に収縮を抑えることでより破砕されやすい多孔質金属酸化物を作製でき、透明性樹脂中に高分散する金属酸化物粒子の材料となる。   In particular, according to a second invention, in the first invention, a gelation step of obtaining a metal oxide wet gel by a sol-gel method, a substitution removal step of substituting and removing water in the metal oxide wet gel with a solvent, By including a porous metal oxide obtained through a drying step that removes the solvent present in the wet gel by the replacement removal step, it is possible to produce a porous metal oxide that is more easily crushed by suppressing shrinkage during drying, It becomes the material of the metal oxide particles highly dispersed in the transparent resin.

第3の発明は、特に、第2の発明において、ゲル化工程において、酸触媒を用い一次元、または二次元方向への縮合重合反応を進行させ、塩基性触媒を用い三次元方向への縮合重合反応を進行させて得られる多孔質金属酸化物を複合化したことにより、一次粒子同士の接触面積に対する結合の数を減らすことができ、一次粒子同士の結びつきを弱めることで高分散に適した多孔質金属酸化物を作製することができる。また、空隙も大きなものとなるので破砕されやすいものとなる。酸処理の時間、酸処理の際の水量により、一次粒子の大きさが制御でき、また、塩基処理の触媒量、水の量によっても一次粒子の大きさが制御可能である。   In the third invention, in particular, in the second invention, in the gelation step, an acid catalyst is used to advance a condensation polymerization reaction in a one-dimensional or two-dimensional direction, and a basic catalyst is used for condensation in a three-dimensional direction. By combining the porous metal oxide obtained by advancing the polymerization reaction, the number of bonds to the contact area between the primary particles can be reduced, and it is suitable for high dispersion by weakening the connection between the primary particles. A porous metal oxide can be produced. Further, since the gap is large, it is easily crushed. The primary particle size can be controlled by the acid treatment time and the amount of water in the acid treatment, and the primary particle size can also be controlled by the base treatment catalyst amount and the amount of water.

第4の発明は、特に、第3の発明において、金属酸化物がシリカであることにより、シリカ粒子は幅広く利用されている材料であり、シリカの多孔質体も合成、制御が容易であることで、光拡散樹脂のサイズなどに応じた幅広い展開が可能である。また、シリカは表面に水酸基を持ち、水酸基を種々の官能基で置換することも可能でマトリックスポリマーの溶解度パラメーターを考え、さらに分散性のよい材料に変性することも可能である。   In the fourth invention, in particular, in the third invention, since the metal oxide is silica, silica particles are a widely used material, and the porous body of silica is easy to synthesize and control. Therefore, a wide range of development is possible depending on the size of the light diffusion resin. Silica has a hydroxyl group on the surface, and the hydroxyl group can be substituted with various functional groups. Considering the solubility parameter of the matrix polymer, it can be further modified with a material having good dispersibility.

第5の発明は、特に、第4の発明において、ゾルゲル法に用いるシリカ源としてアルコキシシランを用い、アルコキシシランとしてテトラアルコキシシラン、トリアルコキシシラン、ジアルコキシシランを1種類もしくは2種類以上混ぜ合わせて得られる多孔質シリカを複合化したことにより、アルコキシシランとしてテトラアルコキシシランを用いることで、テトラアルコキシシランは4つのアルコキシ基を持ち、加水分解することでそれぞれの方向に縮合重合反応が進行していく。アルコキシ基の炭素数に応じた反応性の違いや、触媒量、触媒の種類によりゲル化の進行を制御でき、透明性樹脂と混合後の分散性の制御、分散後の破砕した多孔質シリカのサイズの制御など可能な多孔質シリカを作製することが容易となる。また、アルコキシシランとしてトリアルコキシシラン、もしくはジアルコキシシランを用いることで、縮合重合する水酸基が少ないため、金属酸化物一次粒子同士が結びつく際の結合の数が減少して結びつきが弱まり、高分散に適した多孔質シリカを作製することができる。さらに、縮合重合する水酸基が少ないために、一次元あるいは二次元に成長しやすく、金属酸化物一次粒子径の大きな、空隙の大きな多孔質シリカを作製することができる。さらに、テトラアルコキシシラン、トリアルコキシシラン、ジアルコキシシランの割合を変化させることで金属酸化物一次粒子の大きさを制御することも可能である。   In the fifth invention, in particular, in the fourth invention, alkoxysilane is used as a silica source used in the sol-gel method, and tetraalkoxysilane, trialkoxysilane, dialkoxysilane is mixed as one or two or more kinds as alkoxysilane. By compounding the resulting porous silica, tetraalkoxysilane has four alkoxy groups by using tetraalkoxysilane as the alkoxysilane, and the condensation polymerization reaction proceeds in each direction by hydrolysis. Go. It is possible to control the progress of gelation by the difference in reactivity according to the number of carbon atoms of the alkoxy group, the amount of catalyst, and the type of catalyst, control of dispersibility after mixing with a transparent resin, It becomes easy to produce porous silica capable of controlling the size. In addition, since trialkoxysilane or dialkoxysilane is used as alkoxysilane, the number of hydroxyl groups that undergo condensation polymerization is small, so the number of bonds when metal oxide primary particles are connected to each other is reduced and the connection is weakened. Suitable porous silica can be made. Further, since there are few hydroxyl groups for condensation polymerization, porous silica having a large metal oxide primary particle size and large voids can be produced. Furthermore, it is possible to control the size of the metal oxide primary particles by changing the ratio of tetraalkoxysilane, trialkoxysilane, dialkoxysilane.

第6の発明は、特に、第4の発明において、アルコキシシランのオリゴマーを用いて得られる多孔質シリカを複合化したことにより、金属酸化物一次粒子同士が結びつく際の結合の数が減少して結びつきが弱まり、高分散に適した多孔質シリカを作製することができる。また、金属酸化物一次粒子が大きくなり、空隙も大きなものとなるので破砕されやすいものとなる。   In the sixth invention, in particular, in the fourth invention, the number of bonds when the metal oxide primary particles are bonded to each other is reduced by combining porous silica obtained by using an oligomer of alkoxysilane. The bond is weakened, and porous silica suitable for high dispersion can be produced. Moreover, since the metal oxide primary particles are large and the voids are large, they are easily crushed.

第7の発明は、特に、第1の発明において、透明性樹脂が少なくともポリスチレン系、ポリカーボネート系、ポリエステル系、ポリエチレン系、ポリメチルメタクリレート系のいずれかであることにより、樹脂は溶融混合が可能で、成形方法の制限が少ない。また、樹脂そのものの物性、透明性が優れていること、屈折率がシリカ(約1.53)に近いことで高い透明性を持つ幅広く目的に応じた制御ができる材料となる。   In the seventh invention, in particular, in the first invention, the transparent resin is at least one of polystyrene, polycarbonate, polyester, polyethylene, and polymethyl methacrylate, so that the resin can be melt-mixed. There are few restrictions on the molding method. In addition, since the physical properties and transparency of the resin itself are excellent, and the refractive index is close to silica (about 1.53), it is a material having high transparency and can be controlled in accordance with a wide range of purposes.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における光拡散性樹脂成形体を示している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a light diffusing resin molding in Embodiment 1 of the present invention.

図に示すように、本実施の形態における光拡散性樹脂成形体1は、透明性樹脂2と破砕された多孔質金属酸化物3を含むものである。前記多孔質金属酸化物3は、金属酸化物一次粒子同士が接触する数珠状に連なった形状で、また金属酸化物一次粒子で形成された空隙を有する非常にもろい構造をしており、透明性樹脂2との混合時に混合応力によって少なくとも一部が金属酸化物一次粒子まで破砕され、透明性樹脂2中に分散されている。   As shown in the figure, the light diffusable resin molded article 1 in the present embodiment includes a transparent resin 2 and a crushed porous metal oxide 3. The porous metal oxide 3 has a bead-like shape in which the metal oxide primary particles are in contact with each other, and has a very fragile structure having voids formed by the metal oxide primary particles. At the time of mixing with the resin 2, at least a part thereof is crushed to the metal oxide primary particles by the mixing stress and is dispersed in the transparent resin 2.

このように、多孔質金属酸化物3が金属酸化物一次粒子にまで破砕されて透明性樹脂2に高分散することで効率のよい光拡散性樹脂成形体1を得ている。   As described above, the porous metal oxide 3 is crushed to the metal oxide primary particles and highly dispersed in the transparent resin 2 to obtain an efficient light diffusing resin molded body 1.

破砕された多孔質金属酸化物3は、透明性樹脂2との混合時に混合応力によって少なくとも一部が金属酸化物一次粒子まで破砕されるが、金属酸化物一次粒子のサイズである2nm以下までは破砕されない。金属酸化物一次粒子のサイズを数ナノ、数十ナノに作製することは可能であるが、100nm未満では光拡散の効果がレイリー散乱となるため、光の波長に散乱が大きく左右されることになり、色に偏りが現れてしまう。このため、金属酸化物一次粒子が100nm以上の多孔質金属酸化物3であることが望ましい。金属酸化物一次粒子の大きさが100nm程度まで大きくなると混練による力を受けやすくなるため、大部分の多孔質金属酸化物は金属酸化物一次粒子まで破砕される。   The crushed porous metal oxide 3 is at least partially crushed to the metal oxide primary particles by mixing stress when mixed with the transparent resin 2, but the size of the metal oxide primary particles is 2 nm or less. Not crushed. Although it is possible to produce metal oxide primary particles with a size of several nanometers or several tens of nanometers, the effect of light diffusion is Rayleigh scattering below 100 nm, so that the scattering greatly depends on the wavelength of light. Therefore, there will be a bias in color. For this reason, it is desirable that the metal oxide primary particles be a porous metal oxide 3 having a thickness of 100 nm or more. When the size of the metal oxide primary particles is increased to about 100 nm, it becomes easy to receive a force by kneading, so that most of the porous metal oxides are crushed to the metal oxide primary particles.

また、上限について述べると、50μm以上の多孔質金属酸化物は破砕されやすいため存在しない。さらに、20μmより大きなサイズでは成形体全体へ光が進みにくくなる。よって、10μm以下の金属酸化物一次粒子径が望ましい。さらに、1μm〜10μm程度の金属酸化物一次粒子では入射した光を前方への反射、散乱が起こる。100nm〜1μm程度の粒子では前方への反射、散乱が減少する。よって、これらの散乱をいかすために、100nm〜10μmの金属酸化物一次粒子であることが望ましい。しかし、光の波長域を絞って粒子をコントロールすることは散乱光に色の偏りが現れてしまうことになるので、粒子径は透明性樹脂2への多孔質体の添加量、成形体のサイズに応じて最適な粒子径を選ぶことが望ましい。   As for the upper limit, a porous metal oxide of 50 μm or more does not exist because it is easily crushed. Furthermore, when the size is larger than 20 μm, it is difficult for light to travel to the entire molded body. Accordingly, a metal oxide primary particle size of 10 μm or less is desirable. Furthermore, in the metal oxide primary particles of about 1 μm to 10 μm, incident light is reflected and scattered forward. For particles of about 100 nm to 1 μm, forward reflection and scattering are reduced. Therefore, in order to take advantage of these scattering, it is desirable that the metal oxide primary particles have a thickness of 100 nm to 10 μm. However, controlling the particles by narrowing the wavelength range of the light will cause a color bias in the scattered light, so the particle size is the amount of the porous material added to the transparent resin 2 and the size of the molded body. It is desirable to select an optimal particle size according to the conditions.

透明性樹脂2と多孔質金属酸化物3の混合割合の下限には特に制限はなく、効果が現れる0.1wt%以上であればよく、上限は破砕された多孔質金属酸化物3の凝集を抑える必要があるので70wt%以下であることが望ましい。さらに、光拡散性樹脂成形体1の透過性を考えると50wt%以下であることがより望ましい。また、分散状態で金属酸化物一次粒子同士の粒子間距離が0.01μm〜100μmになるように、金属酸化物一次粒子のサイズと添加量の関係を調整することが望ましい。   The lower limit of the mixing ratio of the transparent resin 2 and the porous metal oxide 3 is not particularly limited, and may be 0.1 wt% or more where the effect appears. The upper limit is the aggregation of the crushed porous metal oxide 3. Since it is necessary to suppress, it is desirable that it is 70 wt% or less. Furthermore, when considering the permeability of the light diffusing resin molding 1, it is more desirable to be 50 wt% or less. In addition, it is desirable to adjust the relationship between the size of the metal oxide primary particles and the addition amount so that the interparticle distance between the metal oxide primary particles is 0.01 μm to 100 μm in the dispersed state.

透明性樹脂2は、ポリスチレン系、ポリカーボネート系、ポリエステル系、ポリエチレン系、ポリメチルメタクリレート系であり、透明性、物性に優れた樹脂で、少なくとも1種類もしくは2種類以上の混合物であればよく、透明性を有していればよい。好ましくはさらに、屈折率が1.40〜1.65程度の樹脂が望ましい。結晶性、非結晶性でもかまわず、また、極性が大きくとも小さくともかまわない。さらに、添加剤として、分散性を向上させる分散剤、劣化を抑える酸化防止剤、ラジカル捕捉剤、結晶化を促進させる結晶化核剤、そして、各種機械物性を向上させる繊維系フィラー、ゴム成分などや、そして、導電性、磁性、熱伝導性、制振性、断熱、軽量、電磁波吸収、反射、熱線輻射、難燃性など各種特性を付与するフィラーが透明性を損なわない限りは含まれていてもかまわない。   The transparent resin 2 is a polystyrene-based, polycarbonate-based, polyester-based, polyethylene-based, or polymethylmethacrylate-based resin that is excellent in transparency and physical properties, and may be at least one kind or a mixture of two or more kinds. What is necessary is just to have sex. Preferably, a resin having a refractive index of about 1.40 to 1.65 is desirable. It may be crystalline or non-crystalline, and it may be large or small in polarity. Furthermore, as additives, dispersants that improve dispersibility, antioxidants that suppress deterioration, radical scavengers, crystallization nucleating agents that promote crystallization, fiber fillers that improve various mechanical properties, rubber components, etc. In addition, fillers that give various properties such as conductivity, magnetism, thermal conductivity, vibration damping, heat insulation, light weight, electromagnetic wave absorption, reflection, heat radiation, and flame retardancy are included as long as the transparency is not impaired. It doesn't matter.

図2は、透明性樹脂2と混合する前の多孔質金属酸化物の一部を拡大して示している。混合する前の多孔質金属酸化物11の構造は、金属酸化物一次粒子13同士が接触する面積を抑えた数珠状に連なり二次粒子を形成しており、二次粒子内に金属酸化物一次粒子により形成された空隙12を有するため非常にもろく、混合の際に加わる外力により破砕されやすい。また、混合中に粒子間に透明性樹脂2が入り込むことで凝集が抑えられ非常に分散性がよい、光拡散に非常に適した構造である。また、金属酸化物は屈折率が1.4〜3.0程度のものまで幅が広く、種々のものを利用することで光拡散性の制御に幅を持つことができるものである。   FIG. 2 shows an enlarged part of the porous metal oxide before mixing with the transparent resin 2. The structure of the porous metal oxide 11 before mixing forms a secondary particle connected in a bead shape that suppresses the area where the metal oxide primary particles 13 are in contact with each other, and the metal oxide primary is contained in the secondary particles. Since it has the space | gap 12 formed with particle | grains, it is very brittle and it is easy to be crushed by the external force added in the case of mixing. In addition, since the transparent resin 2 enters between the particles during mixing, aggregation is suppressed and the structure is very dispersible and is very suitable for light diffusion. Further, the metal oxide has a wide range of refractive index of about 1.4 to 3.0, and it can have a wide range of light diffusivity control by using various types.

透明性樹脂2と混合する前の多孔質金属酸化物11は、金属酸化物一次粒子13の粒子径が100nm〜10μmであればよく、多孔質金属酸化物11はそれが連なったものであるので1μm以上である。上限は特に制限はないが、ミキサーなどで自重による破砕を行なうと100μm以下に破砕される。また、多孔質金属酸化物11に形成された空隙12の空隙率は50%〜99%であればよく、より好ましくは70%以上の空隙率である。これは空隙率が低いと多孔質金属酸化物11が破砕されにくいためで、また、空隙率が高ければ破砕されやすいが、空隙率が99%以上の多孔質金属酸化物11を作製するには特別な設備、手法が必要になってくるため作製が困難である。   The porous metal oxide 11 before being mixed with the transparent resin 2 may have a particle diameter of the metal oxide primary particles 13 of 100 nm to 10 μm, and the porous metal oxide 11 is a series of them. 1 μm or more. The upper limit is not particularly limited, but when it is crushed by its own weight with a mixer or the like, it is crushed to 100 μm or less. Moreover, the porosity of the space | gap 12 formed in the porous metal oxide 11 should just be 50%-99%, More preferably, it is a porosity of 70% or more. This is because if the porosity is low, the porous metal oxide 11 is not easily crushed, and if the porosity is high, the porous metal oxide 11 is easily crushed, but for producing the porous metal oxide 11 having a porosity of 99% or more. It is difficult to manufacture because special equipment and methods are required.

図3は、透明性樹脂と混合し破砕された多孔質金属酸化物の一部を拡大して示している。破砕された多孔質金属酸化物21は、一部あるいは全部が金属酸化物一次粒子22にまで破砕される。金属酸化物一次粒子同士が結びついた状態の金属酸化物23は、破砕の力、時間が不足すると残り、金属酸化物一次粒子22が小さすぎた場合や多孔質金属酸化物作製時に収縮が著しかった場合に、一部、多孔質金属酸化物が金属酸化物一次粒子22にまで破砕されずに残ることがある。小さくとも100nm程度の金属酸化物一次粒子22の連なった多孔質金属酸化物であるのでほとんど金属酸化物一次粒子22にまで混練中に破砕されると考えてよい。しかし、逆に時間が長すぎた場合には、一度分散した金属酸化物一次粒子22が再凝集する可能性があるので適度な時間で混合を止める必要がある。   FIG. 3 is an enlarged view of a part of the porous metal oxide mixed and crushed with the transparent resin. Part or all of the crushed porous metal oxide 21 is crushed into metal oxide primary particles 22. The metal oxide 23 in a state in which the metal oxide primary particles are connected to each other remains when the crushing force and time are insufficient, and the metal oxide primary particles 22 are too small or contraction is significant when producing the porous metal oxide. In some cases, a part of the porous metal oxide may remain without being crushed into the metal oxide primary particles 22. Since it is a porous metal oxide in which metal oxide primary particles 22 of at least about 100 nm are continuous, it can be considered that the metal oxide primary particles 22 are almost crushed during kneading. However, if the time is too long, the metal oxide primary particles 22 once dispersed may re-aggregate, so that mixing needs to be stopped in an appropriate time.

次に、多孔質金属酸化物を透明性樹脂と混合する方法について説明する。   Next, a method for mixing the porous metal oxide with the transparent resin will be described.

本実施の形態では、図2に示す混合する前の多孔質金属酸化11の均一分散方法としては、透明性樹脂2との混合による力で破砕および分散させる方法を採っている。ただし、予め透明性樹脂2のペレットや粉末と大きさなどを合わせておくことが均一な分散に望ましい。また、透明性樹脂2との混合前に予め多孔質金属酸化物11をミキサーなどで細かくしておくことが、分散にかかる時間も短縮でき樹脂の劣化なども抑えられる点で望ましい。なお、予め粉砕する場合には、多孔質金属酸化物11の空隙12を破砕してしまう強い粉砕方法は、多孔質金属酸化物11を凝集および安定化させてしまうため、透明性樹脂2中での破砕した多孔質金属酸化物11の分散を阻害する要因となるので注意が必要である。透明性樹脂2との混合には、通常樹脂とフィラーとの混ぜ合わせに使用する装置、例えば、タンブラー、溶融混合機、ロールミル、ニーダー、加圧式ニーダー、二軸押出し機、単軸押出し機、バンバリーミキサーなどでよい。   In the present embodiment, as a uniform dispersion method of the porous metal oxide 11 before mixing shown in FIG. 2, a method of crushing and dispersing with a force by mixing with the transparent resin 2 is adopted. However, it is desirable for uniform dispersion that the size and the size of the pellets or powder of the transparent resin 2 are previously matched. Further, it is desirable to make the porous metal oxide 11 fine in advance with a mixer or the like before mixing with the transparent resin 2 in terms of shortening the time required for dispersion and suppressing deterioration of the resin. In addition, when pulverizing in advance, the strong pulverization method of pulverizing the voids 12 of the porous metal oxide 11 causes the porous metal oxide 11 to aggregate and stabilize. Care must be taken because this is a factor that hinders the dispersion of the crushed porous metal oxide 11. For mixing with the transparent resin 2, devices usually used for mixing resin and filler, such as tumblers, melt mixers, roll mills, kneaders, pressure kneaders, twin screw extruders, single screw extruders, Banbury A mixer may be used.

次に、混ぜ合わせた透明性樹脂2と多孔質金属酸化物11の混合物の成形方法は、圧縮成形、押し出し成形、射出成形、熱成形、ブロー成形、カレンダ成形などがあげられるが、成形方法に特に制限は無く、樹脂の性質、成形品の形状を考慮した成形法であればよい。   Next, examples of the molding method of the mixture of the mixed transparent resin 2 and the porous metal oxide 11 include compression molding, extrusion molding, injection molding, thermoforming, blow molding, and calendar molding. There is no particular limitation, and any molding method that takes into account the properties of the resin and the shape of the molded product may be used.

以上のようにして、図1に示すように、破砕された多孔質金属酸化物3が透明性樹脂2に高分散し、効率のよい光拡散性樹脂成形体1を得ている。   As described above, as shown in FIG. 1, the crushed porous metal oxide 3 is highly dispersed in the transparent resin 2 to obtain an efficient light diffusing resin molding 1.

このように、本実施の形態における光拡散性樹脂成形体は、ディスプレーなどの求められる様々なサイズに応じた粒子の分散性、粒子径、添加量の制御が容易であり、光を効率的に利用することができるものである。また、ディスプレーのほかに、情報表示灯、照明機材、家電製品の内部照明などに使用することができる。   As described above, the light diffusing resin molding in the present embodiment is easy to control the dispersibility of particles, the particle diameter, and the amount added according to various sizes required for a display and the like, and efficiently emits light. It can be used. In addition to displays, it can be used for information indicators, lighting equipment, and internal lighting of home appliances.

(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2における光拡散性樹脂成形体について説明する。
(Embodiment 2)
Next, the light diffusing resin molding in Embodiment 2 of this invention is demonstrated.

本実施の形態における光拡散性樹脂成形体の多孔質金属酸化物は、その金属のアルコキシドが入手しやすければよく、1種類もしくは2種類以上の混合物を利用してもよい。また、1種類の金属アルコキシドと1種類以上の使用する溶媒に溶解可能な金属塩を用いてもかまわない。   The porous metal oxide of the light diffusing resin molding in the present embodiment may be one type or a mixture of two or more types as long as an alkoxide of the metal is easily available. Further, a metal salt that can be dissolved in one kind of metal alkoxide and one or more kinds of solvents may be used.

金属アルコキシドとして、例えば、アルミニウム、バリウム、ホウ素、ビスマス、カルシウム、鉄、ガリウム、ゲルマニウム、ハフニウム、インジウム、カリウム、ランタン、リン、鉛、ニオブ、ナトリウム、モリブデン、マグネシウム、リチウム、アンチモン、スズ、ストロンチウム、タンタル、銅、ニッケル、チタン、バナジウム、タングステン、イットリウム、亜鉛、ジルコニウムなどの金属アルコキシドがあげられるが、1種類のみで使用するには1価、および、2価の金属は不適である。金属塩としては、配位子が、アミノ基、フォスフィノ基、カルボキシル基、チオール基、ピリジン、トリフェニルホスフィン、硝酸イオン、ハロゲン化物イオン、アンモニア、一酸化炭素、カルベン、エチレンジアミン、ビピリジン、フェナントロリン、BINAP、カテコラート、ターピリジン、エチレンジアミン四酢酸、ポルフィリン、サイクラム、クラウンエーテル類、シクロペンタジエニルアニオンなどや、これらの誘導体などがあるが特に制限はない。また、配位原子が、アルミニウム、バリウム、ホウ素、ビスマス、カルシウム、鉄、ガリウム、ゲルマニウム、ハフニウム、インジウム、カリウム、ランタン、リン、鉛、ニオブ、ナトリウム、モリブデン、マグネシウム、リチウム、アンチモン、スズ、ストロンチウム、タンタル、銅、ニッケル、チタン、バナジウム、タングステン、イットリウム、亜鉛、ジルコニウムなどの金属があげられるが、特に制限はない。いずれも、通常入手しやすい金属塩であればよい。   Examples of the metal alkoxide include aluminum, barium, boron, bismuth, calcium, iron, gallium, germanium, hafnium, indium, potassium, lanthanum, phosphorus, lead, niobium, sodium, molybdenum, magnesium, lithium, antimony, tin, strontium, Although metal alkoxides, such as tantalum, copper, nickel, titanium, vanadium, tungsten, yttrium, zinc, and zirconium, are mentioned, monovalent and divalent metals are not suitable for use with only one kind. As the metal salt, the ligand is an amino group, phosphino group, carboxyl group, thiol group, pyridine, triphenylphosphine, nitrate ion, halide ion, ammonia, carbon monoxide, carbene, ethylenediamine, bipyridine, phenanthroline, BINAP. , Catecholate, terpyridine, ethylenediaminetetraacetic acid, porphyrin, cyclam, crown ethers, cyclopentadienyl anion, and the like, and derivatives thereof are not particularly limited. The coordination atom is aluminum, barium, boron, bismuth, calcium, iron, gallium, germanium, hafnium, indium, potassium, lanthanum, phosphorus, lead, niobium, sodium, molybdenum, magnesium, lithium, antimony, tin, strontium , Tantalum, copper, nickel, titanium, vanadium, tungsten, yttrium, zinc, zirconium and the like, but there is no particular limitation. Any of them may be a metal salt that is usually easily available.

以下に、多孔質金属酸化物を代表して多孔質シリカの作製方法について説明する。多孔質シリカを調製する工程は主に以下の3つの工程からなる。
(1)ゲル化工程
(2)置換除去工程
(3)乾燥工程
各工程についての詳細を述べる。
Below, the preparation method of porous silica is demonstrated on behalf of a porous metal oxide. The process for preparing porous silica mainly comprises the following three processes.
(1) Gelation step (2) Replacement removal step (3) Drying step Details of each step will be described.

(1)ゲル化工程
ゾルゲル法によりアルコキシシランを湿潤ゲル原料とし、水および必要に応じてアルコールを溶媒とし、必要に応じて触媒を添加することで、金属アルコキシドの加水分解、それに引き続き起こる縮重合反応によって金属酸化物一次粒子が生成し、前記一次粒子が数珠状に連なることで多孔質骨格が形成されることにより湿潤ゲルを得る工程である。
(1) Gelation step Hydroxylation of metal alkoxide and subsequent polycondensation by adding alkoxysilane as wet gel raw material by sol-gel method, water and alcohol as needed as solvent, and adding catalyst as necessary. In this step, metal oxide primary particles are generated by the reaction, and the primary particles are arranged in a bead shape to form a porous skeleton, thereby obtaining a wet gel.

シリカ源として、アルコキシシランは反応を制御しやすく、安価で、広く用いられているものであり、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランなどのテトラアルコキシシラン、および、トリアルコキシシラン、ジアルコキシシランを湿潤ゲル原料として、1種類もしくは2種類以上の混合物を湿潤ゲル原料として用いることができる。   As a silica source, alkoxysilane is easy to control reaction, inexpensive and widely used. Wet tetraalkoxysilane such as tetramethoxysilane and tetraethoxysilane, trialkoxysilane and dialkoxysilane As the raw material, one kind or a mixture of two or more kinds can be used as the wet gel raw material.

テトラアルコキシシランは4つのアルコキシ基を持ち、加水分解することでそれぞれの方向に縮合重合反応が進行していく。アルコキシ基の炭素数に応じた反応性の違いや、触媒量、触媒の種類によりゲル化の進行を制御でき、透明性樹脂と混合後の分散性の制御、分散後の破砕した多孔質シリカのサイズの制御など可能な多孔質シリカを作製することが容易となる。例えば、アルコキシ基の炭素数の多いアルコキシシランでは反応性が遅く、アルコキシ基の種類を選ぶことでゲル化速度を制御することができ、また、触媒量は湿潤ゲルのゲル化速度を制御でき、触媒量を少なくすることでゲル化速度を遅らせ、金属酸化物一次粒子サイズの大きな多孔質シリカを作製することができる。触媒の種類も同様に、酸性度や塩基性度など強さによりゲル化速度を制御できる。ゲル化速度を遅くすることで、金属酸化物一次粒子の大きな多孔質シリカを作製できる。水の量に関しても、ゲル化時に多量に水分が存在することで金属酸化物一次粒子の大きな多孔質シリカを作製できる。   Tetraalkoxysilane has four alkoxy groups and undergoes a condensation polymerization reaction in each direction by hydrolysis. It is possible to control the progress of gelation by the difference in reactivity according to the number of carbon atoms of the alkoxy group, the amount of catalyst, and the type of catalyst, control of dispersibility after mixing with a transparent resin, It becomes easy to produce porous silica capable of controlling the size. For example, an alkoxysilane having a large number of carbon atoms in the alkoxy group has a low reactivity, and the gelation rate can be controlled by selecting the type of the alkoxy group, and the amount of catalyst can control the gelation rate of the wet gel, By reducing the amount of the catalyst, the gelation rate can be delayed and porous silica having a large metal oxide primary particle size can be produced. Similarly, the gelation rate can be controlled by the strength of the catalyst such as acidity and basicity. By reducing the gelation rate, porous silica with large metal oxide primary particles can be produced. With respect to the amount of water, porous silica having large primary metal oxide particles can be produced by the presence of a large amount of water during gelation.

酸触媒の使用について説明する。酸触媒では、まずアルコキシシランのアルコキシ基の酸素に水素イオンが付加し、次に水が求核的に攻撃し、アルコキシ基がアルコールとして脱離し加水分解が進行する。この加水分解反応と、加水分解で生成したシラノール基の縮合重合反応が同時に進行することでゲル化が起こる。しかし、水が少ない場合には、加水分解が遅く、一方で縮合重合反応が進行するため、一次元、あるいは二次元方向に縮合重合反応が進行する。そのため、三次元方向への縮重合による粒子同士の結合を減少させることができる。これを利用し、水が少ない条件で酸触媒処理した後、塩基性触媒、水を添加し三次元方向に縮合重合反応が進行させることで、金属酸化物一次粒子同士の接触面積を減少させた多孔質シリカを作製することができる。また、金属酸化物一次粒子も大きくなり、また、それにともない空隙も大きなものとなるので破砕されやすいものとなる。   The use of an acid catalyst will be described. In the acid catalyst, hydrogen ions are first added to the oxygen of the alkoxy group of alkoxysilane, then water is nucleophilic attacked, the alkoxy group is eliminated as an alcohol, and hydrolysis proceeds. This hydrolysis reaction and the condensation polymerization reaction of silanol groups generated by hydrolysis proceed simultaneously to cause gelation. However, when the amount of water is small, hydrolysis is slow, and on the other hand, the condensation polymerization reaction proceeds, so the condensation polymerization reaction proceeds in one or two dimensions. Therefore, the coupling | bonding of the particles by the polycondensation to a three-dimensional direction can be reduced. Utilizing this, acid catalyst treatment was performed under conditions with little water, and then the basic catalyst and water were added to cause the condensation polymerization reaction to proceed in the three-dimensional direction, thereby reducing the contact area between the metal oxide primary particles. Porous silica can be produced. In addition, the metal oxide primary particles also become larger, and the voids become larger accordingly.

トリアルコキシシラン、ジアルコキシシランは、縮合重合する水酸基が少ないため、金属酸化物一次粒子同士が結びつく際の結合の数が減少して結びつきが弱まり、高分散に適した多孔質シリカを作製することができる。さらに、縮合重合する水酸基が少ないために、一次元あるいは二次元に成長しやすく、金属酸化物一次粒子径の大きな、空隙の大きな多孔質シリカを作製することができる。すなわち、それぞれ3つ、2つのアルコキシ基をもち、残りはそれぞれ1つ、2つのアルキル基を持つ。加水分解することで、縮合重合反応が進行するが、アルキル基は加水分解、縮合重合反応が進行しないので、縮合重合反応の方向が制御された、また、結合の数が制限された湿潤ゲルが形成される。このように作製された多孔質シリカは前記した酸触媒の使用についてと同様に一次元、二次元に成長しやすく、金属酸化物一次粒子径の大きな、また、粒子同士の繋がりが弱いものとなる。ただし、ジアルコキシシランのみではゲル化しない。そのため、混合物として用いることが考えられるが、混合物の割合、主にアルコキシ基の数によって金属酸化物一次粒子サイズが決定される。例えば、ジアルコキシシランとテトラアルコキシシランから作製する湿潤ゲルは、ジアルコキシシランの割合を増やすとともに金属酸化物一次粒子径が増大していく。金属酸化物一次粒子も大きくなるのでそれにともない空隙も大きなものとなるので破砕されやすいものとなる。   Since trialkoxysilane and dialkoxysilane have few hydroxyl groups for condensation polymerization, the number of bonds when metal oxide primary particles are linked to each other is reduced, and the bond is weakened, so that porous silica suitable for high dispersion can be produced. Can do. Further, since there are few hydroxyl groups for condensation polymerization, porous silica having a large metal oxide primary particle size and large voids can be produced. That is, each has three and two alkoxy groups, and the rest each have one and two alkyl groups. By hydrolysis, the condensation polymerization reaction proceeds. However, since the alkyl group does not undergo hydrolysis or condensation polymerization reaction, the direction of the condensation polymerization reaction is controlled, and a wet gel with a limited number of bonds is formed. It is formed. The porous silica produced in this way is easy to grow in one and two dimensions as in the case of using the acid catalyst described above, has a large metal oxide primary particle size, and has a weak connection between particles. . However, it does not gel with dialkoxysilane alone. Therefore, although it can be considered to be used as a mixture, the metal oxide primary particle size is determined by the ratio of the mixture, mainly the number of alkoxy groups. For example, in a wet gel made from dialkoxysilane and tetraalkoxysilane, the primary particle diameter of the metal oxide increases as the proportion of dialkoxysilane increases. Since the metal oxide primary particles are also enlarged, the voids are increased accordingly, and the metal oxide primary particles are easily crushed.

また、モノマーだけでなくオリゴマーを用いることも可能で、オリゴマーを用いる方が、金属酸化物一次粒子同士が結びつく際の結合の数が減少して結びつきが弱まり、高分散に適した多孔質シリカを作製することができる。また、金属酸化物一次粒子が大きくなり、空隙も大きなものとなるので破砕されやすいものとなる。4量体、7量体程度のオリゴマーを用いることで作製の制御がしやすく金属酸化物一次粒子同士の繋がりが弱い多孔質シリカを得ることができる。   It is also possible to use not only monomers but also oligomers, and using oligomers reduces the number of bonds when metal oxide primary particles are connected to each other, weakening the connection, and making porous silica suitable for high dispersion. Can be produced. Moreover, since the metal oxide primary particles are large and the voids are large, they are easily crushed. By using an oligomer of about tetramer or heptamer, it is easy to control production, and porous silica in which the metal oxide primary particles are weakly connected can be obtained.

なお、湿潤ゲル原料は水ガラスを用いることも可能で、安価で製造できるため量産に適している。   In addition, since the wet gel raw material can use water glass and can be manufactured at low cost, it is suitable for mass production.

ゲル化工程の後に、湿潤ゲル表面に疎水基を導入し、表面を疎水化することで、乾燥時に溶媒から働く毛管力を減少させることができ、乾燥時に起こる収縮を抑えることで、より破砕されやすい多孔質シリカを作製でき、高分散に適した多孔質シリカとなる。湿潤ゲル表面への疎水基の導入には、メチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基の導入、フッ化物や、フッ素の導入などがあげられる。   After the gelation process, hydrophobic groups are introduced into the wet gel surface and the surface is hydrophobized, so that the capillary force acting from the solvent during drying can be reduced. It is easy to produce porous silica, and the porous silica is suitable for high dispersion. Examples of the introduction of a hydrophobic group onto the wet gel surface include introduction of an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, or a propyl group, and introduction of a fluoride or fluorine.

乾燥工程については後で述べるが、表面処理との関係を少しここで述べる。   The drying process will be described later, but the relationship with the surface treatment will be described a little here.

超臨界乾燥を用いる場合は、特に表面処理を施す必要は無いが、非超臨界乾燥を用いる場合は、毛管力を無視できないので、表面疎水化処理を施すことが望ましい。また、超臨界乾燥を用いた方法であっても多孔質シリカ表面を疎水化処理することは、親油性の樹脂との親和性を増し分散性がよくなること、保存の際に、空気中の水分の吸着を防ぐことで多孔質シリカの収縮を抑制することなど優位性があるので、必要に応じて行なうのがよい。   When supercritical drying is used, it is not necessary to perform surface treatment. However, when non-supercritical drying is used, it is desirable to perform surface hydrophobization treatment because capillary force cannot be ignored. In addition, even with a method using supercritical drying, hydrophobizing the surface of porous silica increases affinity with lipophilic resin and improves dispersibility, and moisture in the air during storage. Since there is an advantage such as suppressing the shrinkage of the porous silica by preventing the adsorption of the silica, it is preferably performed as necessary.

表面疎水化処理を施さない場合にも、多孔質シリカの空隙が大きければ、毛管力を下げることができるので、多孔質シリカの金属酸化物一次粒子径を大きくすることで多孔質シリカの乾燥時の収縮を抑制することができる。このように、超臨界乾燥を用いた方法と同様に乾燥時の収縮を抑えた多孔質シリカの作製できる。また、多孔質シリカ表面を疎水化していないので親水性を有する樹脂との親和性を持ち分散性がよく、また、空気中での保存性を向上させるものである。   Even when the surface is not hydrophobized, if the porous silica has a large void, the capillary force can be reduced. Therefore, by increasing the primary particle diameter of the porous silica metal oxide, the porous silica can be dried. Can be prevented from shrinking. Thus, porous silica with reduced shrinkage during drying can be produced in the same manner as in the method using supercritical drying. In addition, since the surface of the porous silica is not hydrophobized, it has an affinity with a hydrophilic resin, has good dispersibility, and improves storage stability in air.

(2)置換除去工程
湿潤ゲル内の水を溶媒で置換除去する工程である。この工程は次の乾燥工程の準備という面が強く、それぞれの乾燥方法に適した溶媒に置換されることが望ましい。
(2) Substitution removal step This is a step of removing water in the wet gel with a solvent. This step is strongly prepared for the next drying step, and it is desirable to substitute a solvent suitable for each drying method.

熱風乾燥について説明すると、乾燥時に溶媒からの毛管力が多孔質体骨格に力を及ぼす。毛管力は、表面張力に比例するため、毛管力を抑えるためには、表面張力の低い溶媒が好ましい。例えば、メタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール類、より好ましくは、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカンなどのアルカン類、アセトンなどのケトン類、トルエン、キシレン、ベンゼンなどの芳香族などがあげられる。   The hot air drying will be described. Capillary force from the solvent exerts a force on the porous body skeleton at the time of drying. Since the capillary force is proportional to the surface tension, a solvent having a low surface tension is preferable in order to suppress the capillary force. For example, alcohols such as methanol, ethanol and propanol, more preferably alkanes such as pentane, hexane, heptane, octane, nonane and decane, ketones such as acetone, aromatics such as toluene, xylene and benzene, etc. It is done.

超臨界乾燥について説明すると、臨界温度、臨界圧力が低いものが適している。例えば、二酸化炭素である。二酸化炭素は、臨界温度が31.3℃で、臨界圧力が72.9atmである。超臨界流体として二酸化炭素を用いるために、ここでは、置換除去工程でアルコールに置換しておく方法を採る。超臨界二酸化炭素との相溶性がよい溶媒で置換することが望ましい。   Explaining supercritical drying, those having a low critical temperature and critical pressure are suitable. For example, carbon dioxide. Carbon dioxide has a critical temperature of 31.3 ° C. and a critical pressure of 72.9 atm. In order to use carbon dioxide as the supercritical fluid, here, a method of substituting with alcohol in the substitution removing step is adopted. It is desirable to substitute with a solvent having good compatibility with supercritical carbon dioxide.

凍結乾燥について説明すると、常温常圧で液体であり、三重点の温度が−30℃程度までの溶媒であればよく、水、t−ブチルアルコールなどが例としてあげられる。また、完全に置換されていなくてもよく、大部分が置換されていればよい。   As for lyophilization, any solvent may be used as long as it is liquid at room temperature and normal pressure and has a triple point temperature of up to about −30 ° C., and water, t-butyl alcohol, and the like are listed as examples. Further, it may not be completely substituted, and most of them may be substituted.

(3)乾燥工程
乾燥工程は、湿潤ゲル内部に存在する溶媒を取り除く工程である。乾燥手法として、超臨界乾燥、熱風乾燥、凍結乾燥、真空乾燥、自然乾燥などがあげられる。
(3) Drying process The drying process is a process of removing the solvent present in the wet gel. Examples of the drying method include supercritical drying, hot air drying, freeze drying, vacuum drying, and natural drying.

熱風乾燥について説明すると、湿潤ゲルを乾燥容器に入れ、温度をかけ、溶媒の蒸発により乾燥を行なう。なお、乾燥容器は耐圧容器であり、加圧をしながら乾燥する方法が、毛管力をさらにさげることができるのでより好ましい。溶媒の蒸発の際には、溶媒からの毛管力が多孔質体細孔に力を及ぼすが、表面張力が低い溶媒に置換を行なっているため軽減することができる。乾燥時の収縮を抑えることは、多孔質シリカの凝集、安定化を抑えることであり、透明性樹脂との混合での分散性をよくすることに繋がる。   The hot air drying will be described. A wet gel is put in a drying container, a temperature is applied, and drying is performed by evaporation of the solvent. The drying container is a pressure-resistant container, and a method of drying while applying pressure is more preferable because the capillary force can be further reduced. When the solvent evaporates, the capillary force from the solvent exerts a force on the pores of the porous body, but it can be reduced because the solvent is replaced with a solvent having a low surface tension. Suppressing the shrinkage at the time of drying is to suppress the aggregation and stabilization of the porous silica, which leads to an improvement in dispersibility when mixed with the transparent resin.

超臨界乾燥は、気−液界面が出現しないので表面張力を減少させることができ、多孔質シリカの収縮が非常に小さく、熱風乾燥で乾燥した多孔質シリカより破砕されやすい多孔質シリカとなり、高分散に適している。方法は一般的な超臨界乾燥でよく、炭酸超臨界乾燥やアルコール超臨界乾燥などがある。   Supercritical drying can reduce the surface tension because no gas-liquid interface appears, and the shrinkage of the porous silica is very small, resulting in a porous silica that is more easily crushed than the porous silica dried by hot air drying. Suitable for dispersion. The method may be general supercritical drying, such as carbonate supercritical drying or alcohol supercritical drying.

超臨界流体の二酸化炭素を用いた超臨界乾燥について説明する。アルコールなどで置換された湿潤ゲルを高圧容器内へ移し、超臨界二酸化炭素を流通させる。二酸化炭素は炭層状態では臨界温度が31.3℃で、臨界圧力が72.9atmであるが、溶媒の存在、例えばアルコールとの共存で臨界温度、臨界圧力が上昇する。そのため、臨界状態に十分な温度80℃、圧力160atmにして連続的に超臨界二酸化炭素を流通させ、アルコールの完全除去をした。   The supercritical drying using the supercritical fluid carbon dioxide will be described. The wet gel substituted with alcohol or the like is transferred into a high-pressure vessel and supercritical carbon dioxide is circulated. Carbon dioxide has a critical temperature of 31.3 ° C. and a critical pressure of 72.9 atm in the coal bed state, but the critical temperature and critical pressure rise in the presence of a solvent, for example, coexistence with alcohol. Therefore, supercritical carbon dioxide was continuously circulated at a temperature of 80 ° C. and a pressure of 160 atm sufficient for a critical state to completely remove alcohol.

凍結乾燥は、溶媒が固体となり、減圧下の乾燥で昇華となるため液体からの乾燥からのような表面張力は働かず、収縮が非常に少ない多孔質シリカを作製することができ、熱風乾燥で乾燥した多孔質シリカより破砕されやすい多孔質シリカとなり、高分散に適している。また、超臨界乾燥に比べコストが低く行なうことができる。ただし、昇華により気圧があがること、昇華により潜熱としてエネルギーが奪われるため乾燥に時間がかかる点などが問題点である。   In lyophilization, the solvent becomes solid and sublimation occurs when drying under reduced pressure, so surface tension from drying from liquid does not work, and porous silica with very little shrinkage can be produced. It becomes porous silica that is more easily crushed than dried porous silica, and is suitable for high dispersion. Also, the cost can be reduced compared to supercritical drying. However, there are problems such as an increase in atmospheric pressure due to sublimation and a long time for drying because energy is lost as latent heat due to sublimation.

以上のように、本発明にかかる光拡散性樹脂成形体は、求められる様々なサイズに応じた粒子の分散性、粒子径、添加量の制御が容易であり、光を効率的に利用することができるので、ディスプレーのほかに、情報表示灯、照明機材、家電製品の内部照明などに適用することができる。   As described above, the light diffusing resin molded article according to the present invention can easily control the dispersibility, particle diameter, and addition amount of particles according to various sizes required, and efficiently use light. In addition to the display, it can be applied to information indicators, lighting equipment, and interior lighting of home appliances.

本発明の実施の形態1における破砕された多孔質金属酸化物を含む光拡散性樹脂成形体の断面模式図Sectional schematic diagram of the light diffusable resin molding containing the crushed porous metal oxide in Embodiment 1 of this invention 同光拡散性樹脂成形体における透明性樹脂と混合する前の多孔質金属酸化物を拡大した模式図Schematic diagram enlarging the porous metal oxide before mixing with the transparent resin in the light diffusing resin molding 同光拡散性樹脂成形体における透明性樹脂と混合した後の破砕された多孔質金属酸化物を拡大した模式図The schematic diagram which expanded the crushed porous metal oxide after mixing with the transparent resin in the light diffusable resin molding

符号の説明Explanation of symbols

1 光拡散性樹脂成形体
3 透明性樹脂
3、21 破砕された多孔質金属酸化物
11 多孔質金属酸化物
12 空隙
13、22 金属酸化物一次粒子
23 一次粒子同士が結びついた状態の金属酸化物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light diffusable resin molding 3 Transparent resin 3, 21 Crushed porous metal oxide 11 Porous metal oxide 12 Void 13, 22 Metal oxide primary particle 23 Metal oxide in a state where primary particles are bound to each other

Claims (7)

透明性樹脂と金属酸化物一次粒子から形成される多孔質金属酸化物を含み、前記多孔質金属酸化物は、一次粒子同士が接触する数珠状に連なった形状で、また一次粒子で形成された空隙を有しており、前記透明性樹脂との混合時に少なくとも一部が金属酸化物一次粒子まで破砕され、前記透明性樹脂中に金属酸化物一次粒子を分散させた光拡散性樹脂成形体。 The porous metal oxide includes a porous metal oxide formed from a transparent resin and metal oxide primary particles, and the porous metal oxide is formed in a bead-like shape in which primary particles are in contact with each other, and is formed of primary particles. A light-diffusing resin molded article having voids, at least partially pulverized to metal oxide primary particles when mixed with the transparent resin, and having the metal oxide primary particles dispersed in the transparent resin. ゾルゲル法により金属酸化物湿潤ゲルを得るゲル化工程と、前記金属酸化物湿潤ゲル内の水を溶媒で置換除去する置換除去工程と、前記置換除去工程により湿潤ゲル内に存在する溶媒を除く乾燥工程とを経て得られる多孔質金属酸化物を含む請求項1に記載の光拡散性樹脂成形体。 A gelation step for obtaining a metal oxide wet gel by a sol-gel method, a substitution removal step for replacing and removing water in the metal oxide wet gel with a solvent, and a drying step for removing the solvent present in the wet gel by the substitution removal step. The light diffusable resin molding of Claim 1 containing the porous metal oxide obtained through a process. ゲル化工程において、酸触媒を用い一次元、または二次元方向への縮合重合反応を進行させ、塩基性触媒を用い三次元方向への縮合重合反応を進行させて得られる多孔質金属酸化物を複合化した請求項2に記載の光拡散性樹脂成形体。 In the gelation step, a porous metal oxide obtained by advancing a condensation polymerization reaction in a one-dimensional or two-dimensional direction using an acid catalyst and a condensation polymerization reaction in a three-dimensional direction using a basic catalyst The light-diffusing resin molded article according to claim 2, which is composited. 金属酸化物がシリカである請求項3に記載の光拡散性樹脂成形体。 The light diffusing resin molding according to claim 3, wherein the metal oxide is silica. ゾルゲル法に用いるシリカ源としてアルコキシシランを用い、アルコキシシランとしてテトラアルコキシシラン、トリアルコキシシラン、ジアルコキシシランを1種類もしくは2種類以上混ぜ合わせて得られる多孔質シリカを複合化した請求項4に記載の光拡散性樹脂成形体。 5. The porous silica obtained by combining alkoxysilane as the silica source used in the sol-gel method and mixing one or more of tetraalkoxysilane, trialkoxysilane and dialkoxysilane as the alkoxysilane is compounded. Light diffusing resin molding. アルコキシシランのオリゴマーを用いて得られる多孔質シリカを複合化した請求項4に記載の光拡散性樹脂成形体。 The light diffusable resin molding of Claim 4 which compounded the porous silica obtained using the oligomer of an alkoxysilane. 透明性樹脂が少なくともポリスチレン系、ポリカーボネート系、ポリエステル系、ポリエチレン系、ポリメチルメタクリレート系のいずれかである請求項1に記載の光拡散性樹脂成形体。 The light-diffusing resin molded article according to claim 1, wherein the transparent resin is at least one of polystyrene, polycarbonate, polyester, polyethylene, and polymethyl methacrylate.
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