JP2021001941A - 光散乱性樹脂成形体とその製造方法、スクリーン - Google Patents

Abstract

【課題】可視光に対する透明性と光散乱性とを両立し、且つ、大面積のスクリーンとして用いることが可能な、低価格で且つ軽量な光散乱性樹脂成形体を提供する。【解決手段】全光線透過率が７５％以上、拡散光線透過率が４．０％以下となるように、透明樹脂中に、粒径が５０ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の気泡を含有させて固定化し、光散乱性樹脂成形体とする。【選択図】なし

Description

本発明は、スクリーンとして用いられる光散乱性樹脂成形体とその製造方法、該光散乱性樹脂成形体を用いたスクリーンに関する。

プロジェクターにより画像や映像をスクリーンに投影して、広告や映像を表示する手法が広く利用されているが、近年では、商業施設やレジャー施設などの建築物の壁面を大型スクリーンとして用いる手法も開発されている。しかしながら、ガラス窓やショーウィンドウなどの透明な領域は画像が透過してしまうため、画像の再現性が低下するという問題が有る。係る透明な領域に光拡散フィルムを貼付すれば画像の再現性は高くなるが、その場合、本来の透明性を損ねてしまう。

このような、透明な領域の透明性を損なうことなく、投影した画像を表示する手段として、例えば特許文献１には、高分子中に平均粒径が１５０ｎｍ〜５５０ｎｍ程度の多結晶ナノダイヤモンド粒子を分散させることにより、可視光に対する透明性と光散乱性とを両立させた光散乱性被膜が開示されている。

特開２０１８−４７５８号公報

特許文献１に開示された光散乱性被膜は、光拡散材としてナノダイヤモンド粒子を用いていることから、高価格で光散乱性被膜自体が重いという問題があり、特に、大型スクリーンとする場合には、係る問題が顕著になり、適用しにくいという問題が有る。また、ナノダイヤモンド粒子の回収が容易でないことから、光散乱性被膜を樹脂材料として再利用できないという問題もある。

本発明の課題は、上記問題を解決することにあり、可視光に対する透明性と光散乱性とを両立し、大型スクリーンへの適用が可能で、再利用も可能な、低価格で且つ軽量な光散乱性樹脂成形体とその製造方法、該光散乱性樹脂成形体を用いたスクリーンを提供することにある。

本発明の第一は、透明樹脂中に、粒径が５０ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の気泡を含有し、
全光線透過率が７５％以上、光拡散透過率が４．０％以下であることを特徴とする光散乱性樹脂成形体である。

本発明の光散乱性樹脂成形体においては、以下の構成を好ましい態様として含む。
ヘイズが４．０以下である。
前記気泡を含まない前記透明樹脂の拡散光線透過率が前記光散乱性樹脂成形体の拡散光線透過率よりも低い。
前記気泡の粒径が３００ｎｍ以下である。
前記透明樹脂が無溶剤型樹脂である。

本発明の第二は、上記本発明の光散乱性樹脂成形体を少なくとも有することを特徴とするスクリーンであり、以下の構成を好ましい態様として含む。
前記光散乱性樹脂成形体からなる光散乱性樹脂層と、透明基材層と、を備えた積層体、特に、前記光散乱性樹脂層を、２層の透明基材層で挟持した積層体である。

本発明の第三は、ウルトラファインバブル発生器によって硬化性透明樹脂材中に気泡を発生させた後、前記硬化性透明樹脂材を硬化させ、透明樹脂中に前記気泡を固定化した光散乱性樹脂成形体を得ることを特徴とする光散乱性樹脂成形体の製造方法である。

上記本発明の光散乱性樹脂成形体の製造方法においては、前記硬化性透明樹脂材が、無溶剤型樹脂であることを好ましい態様として含む。

本発明の光散乱性樹脂成形体は、透明樹脂中に光拡散材として粒径が５０ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の気泡を含有させて固定化しているため、従来のナノダイヤモンド粒子を用いた場合に比べて大幅に低価格で且つ軽量であり、透明であると同時に、投影された画像や映像の再現性に優れた大面積のスクリーンを提供することができる。また、本発明の光散乱性樹脂成形体は、光拡散材として気泡を含有しているのみであるため、樹脂材料として再利用が可能であり、取り扱いが容易である。

本発明の光散乱性樹脂成形体は、透明樹脂中に粒径が５０ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の気泡を含有している。

国際標準化機構（ＩＳＯ）において、直径１μｍ未満の微小な泡をウルトラファインバブル（ＵＦＢ）と定義されている。このＵＦＢを水などの液中に発生させると、ＵＦＢは帯電してブラウン運動により液中を浮遊しており、数週間から数か月間といった長期間、液中に存在する。ＵＦＢは粒径が可視光の波長よりも小さいことから、ＵＦＢを含む液体は、通常の可視光に対しては透明性を示すが、強い光を照射した際にはＵＦＢの空孔で光の散乱が生じるため、レーザー光やＬＥＤ光などの指向性の強い光を照射した場合には、ＵＦＢの空孔で光の散乱が生じる。

本発明においては、液状の硬化性透明樹脂材中に上記ＵＦＢを発生させた上で該硬化性透明樹脂材を硬化させることで、ＵＦＢを透明樹脂中で固定化し、光散乱性樹脂成形体とする。

本発明において、ＵＦＢの粒径は、小さすぎると光散乱性が得にくくなるが、５０ｎｍ以上であれば光散乱性が得られる。後述するＵＦＢ発生器により発生させた場合、粒径のピークは１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度であり、良好な光散乱性を発揮する。また、光散乱性樹脂成形体が高い透明性を得る上で、ＵＦＢの粒径は３００ｎｍ以下が好ましい。本発明の光散乱樹脂成形体中のＵＦＢの粒径は、小角Ｘ線散乱法によって測定することができる。

本発明の光散乱性樹脂成形体は、高い透明性の観点から、全光線透過率は７５％以上、好ましくは９０％以上であり、拡散光線透過率は４．０％以下である。係る範囲で、ＵＦＢを含有させればよい。また、ヘイズは４．０以下、好ましくは２．０以下である。また、ＵＦＢを含まない場合の透明樹脂の拡散光線透過率は、ＵＦＢを含む光散乱性樹脂成形体の拡散光線透過率よりも低いことが望ましい。

本発明の光散乱性樹脂成形体の製造方法は、透明樹脂中にＵＦＢを発生させて固定化させ得る方法であれば、特に限定されないが、市販のＵＦＢ発生器によって硬化性透明樹脂材にＵＦＢを発生させ、該硬化性透明樹脂材を硬化させることでＵＦＢを固定化することができる。ＵＦＢ発生器によってＵＦＢを発生させる上で、硬化性透明樹脂材の粘度は、１０ｍＰａ・ｓ以上、５０００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。１０ｍＰａ・ｓ以上でＵＦＢの安定性が高くなり、５０００ｍＰａ・ｓ以下であればマイクロサイズの気泡が消滅しやすく、光散乱性樹脂成形体において高い透明性が得られる。

また、硬化性透明樹脂材は、溶剤分が少ない方が好ましく、全く溶剤が含まれない、無溶剤型の液状樹脂が望ましく、また、加熱や紫外光、可視光などの活性エネルギー照射により反応硬化する化合物を含む。具体的には、熱硬化性樹脂（シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂）、二液混合樹脂（上記熱硬化性樹脂主剤に硬化剤を混合した樹脂材）、光硬化性樹脂（アクリレート樹脂）が挙げられる。好ましくは、常温（２５℃±１５℃）で硬化する二液型シリコーン樹脂が挙げられる。

ＵＦＢ発生器としては、市販の旋回液流式、せん断式、加圧溶解式、超音波キャビティーション式等、いずれの方式の発生器を用いてもよいが、ＵＦＢと同時に粒径が１μｍ以上のマイクロバブル（ＭＢ）が発生する場合があり、ＭＢを含む光散乱性樹脂成形体では透明性が低下するため、ＭＢが発生する場合には、ＭＢが自然脱泡した後に硬化性透明樹脂材が硬化するように、硬化性透明樹脂材の硬化時間を調整することが望ましい。

ＵＦＢ発生器で硬化性透明樹脂材に導入するガスとしては、空気、酸素、窒素、二酸化炭素など、任意の気体を用いることができる。

本発明において、硬化性透明樹脂材をシート状に成形する方法としては、単層膜とする場合は、ＵＦＢを含有させた硬化性透明樹脂材を流涎法によってシート状に成膜する。この場合、支持体に流涎させてシート状にした後に、支持体から剥離して単層膜としても良い。また、後述するように、透明基材上に成膜して積層体とする場合は、ＵＦＢを含有させた硬化性透明樹脂材を透明基材層に、ダイレクトグラビアコータ、オフセットグラビアコータ、ロールキスコータ、バーコータ、リバースコーター、エアードクターコータ、ブレードコータ、ナイフコータ、コンマコータ、スロットダイコータなどの方法で積層して成膜し、透明基材層と光散乱性樹脂層との積層体とする。透明基材層と光散乱性樹脂層との間には、これらと接着性の高い結着層を設けてもよい。

本発明の光散乱性樹脂成形体は、それ自体をシート状としてスクリーンとして用いることができるが、本発明の光散乱性樹脂成形体を既存の透明部材に貼付することで、係る透明部材の表面をスクリーンとすることができる。また、本発明の光散乱性樹脂成形体で光散乱性樹脂層を構成し、該光散乱性樹脂層の少なくとも一方の主面に透明基材層を積層した積層体とすることにより、光散乱性樹脂層表面を透明基材層で保護することができる。即ち、本発明の光散乱性樹脂成形体からなる光散乱性樹脂層を２層の透明基材層で挟んでスクリーンとしたり、本発明の光散乱性樹脂成形体からなる光散乱性樹脂層の一方の主面に透明基材層を積層し、該透明基材層が外側になるように既存の透明部材に貼付して、係る透明部材の表面をスクリーンとすることができる。いずれのスクリーンも、通常は透明で白濁しておらず、スクリーンを通して背後の景色を観察することができ、プロジェクターなどから画像や映像を投影した際には、係る画像や映像を良好に観察することができる、いわゆる透明スクリーンである。また、本発明のスクリーンは視野角が広く、斜め方向から見た場合でも画像や映像が鮮明に観察される。

本発明の光散乱性樹脂成形体からなる光散乱性樹脂層に積層する透明基材層としては、透明ガラスや透明樹脂が挙げられる。透明樹脂としては、本発明の光散乱性樹脂成形体に用いられる透明樹脂と同じ樹脂材料が好ましく用いられるが、本発明においては、これに限定されるものではなく、本発明の光散乱性樹脂成形体との接着性が良好で、係る光散乱性樹脂成形体の透明性、光散乱性を妨げない透明材料であれば、好ましく用いることができる。

既存の透明部材としては、ガラス窓やショーウィンドウの他、水族館の水槽や、商業施設や交通施設などの公共施設における透明なパーテーションや手すり壁、自動車等車両のウィンドウに情報を表示するヘッドアップディスプレイなどが挙げられる。既存の透明基材と本発明の光散乱性樹脂成形体からなるスクリーンとの間には、これらと接着性の高い結着層を設けてもよい。

本発明の光散乱性樹脂成形体はＵＦＢを含有することから軽量であり、大型スクリーンにも、負荷をかけることなく適用することができる。

また、プロジェクターによる投影方法としては、スクリーンの前方から投影するフロントプロジェクション方式、スクリーンの後方から投影するリアプロジェクション方式のいずれにも好ましく用いられる。

二液硬化性シリコーン樹脂及び硬化剤（いずれも「ＹＥ５８２２（Ｂ）」、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製）を二液硬化性シリコーン樹脂：硬化剤＝９：１の質量比で混合して硬化性透明樹脂材を調製した。係る硬化性透明樹脂材に、ＵＦＢ発生器（ループ流式ノズル、有限会社ＯＫエンジニアリング製）によりＵＦＢを発生させてから、室温（２０℃）に静置して硬化させ、１５ｍｍ厚（実施例１）及び１ｍｍ厚（実施例２）の透明な樹脂成形体を得た。

ＵＦＢを発生させない以外は上記と同様にして、１５ｍｍ厚（比較例１）及び１ｍｍ厚（比較例例２）のＵＦＢを含まない透明な樹脂成形体を得た。

上記実施例、比較例の樹脂成形体に白色光を照射して、光散乱の様子を観察した結果、実施例１，２の樹脂成形体は比べて白色光が照射された部分が明るく、光散乱が生じていることがわかった。一方、比較例１，２の樹脂成形体は白色光が照射された部分が実施例のように明るくはなく、光散乱は観察されなかった。実施例、比較例の樹脂成形体の全光線透過率、拡散光線透過率、ヘイズをヘーズ・透過率・反射率計（株式会社村上色彩技術研究所製）を用いて測定した。測定結果を表１に示す。

Claims (10)

1. 透明樹脂中に、粒径が５０ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の気泡を含有し、
   全光線透過率が７５％以上、拡散光線透過率が４．０％以下であることを特徴とする光散乱性樹脂成形体。
2. ヘイズが４．０以下であることを特徴とする請求項１に記載の光散乱性樹脂成形体。
3. 前記気泡を含まない前記透明樹脂の拡散光線透過率が前記光散乱性樹脂成形体の拡散光線透過率よりも低いことを特徴とする請求項１又は２に記載の光散乱性樹脂成形体。
4. 前記気泡の粒径が３００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光散乱性樹脂成形体。
5. 前記透明樹脂が無溶剤型樹脂の硬化物であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光散乱性樹脂成形体。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光散乱性樹脂成形体を少なくとも有することを特徴とするスクリーン。
7. 前記光散乱性樹脂成形体からなる光散乱性樹脂層と、透明基材層と、を備えた積層体であることを特徴とする請求項６に記載のスクリーン。
8. 前記光散乱性樹脂層を、２層の透明基材層で挟持した積層体であることを特徴とする請求項７に記載のスクリーン。
9. ウルトラファインバブル発生器によって硬化性透明樹脂材中に気泡を発生させた後、前記硬化性透明樹脂材を硬化させ、透明樹脂中に前記気泡を固定化した光散乱性樹脂成形体を得ることを特徴とする光散乱性樹脂成形体の製造方法。
10. 前記硬化性透明樹脂材が、無溶剤型樹脂であることを特徴とする請求項９に記載の光散乱性樹脂成形体の製造方法。