JP3132768B2 - 紫外線硬化性透過型スクリーン用樹脂組成物及びその硬化物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオプロジェクタ
ー、プロジェクションテレビなどに使用されるフレネル
レンズ、レンチキュラーレンズなどの透過型スクリーン
に適している紫外線硬化性樹脂組成物及びその硬化物に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、フレネルレンズは熱可逆性樹脂、
例えばアクリル樹脂等を金型を用いて加熱、加圧し、型
取り成形する方法で製造されていたが、この方法では次
のような欠点がある。 レンズ歪を防止するために、金型を徐々に冷却する
ところから、１ショット３０〜６０分間の工程時間が必
要となり、生産効率が極めて劣る。 金型が高温、高圧にさらされるため、金型が浸蝕さ
れ、フレネルレンズのプリズム形状が変化し、フレネル
レンズの再現性を悪化させる。 従って金型の寿命が短かく、製造コストを上昇させ
る。 近年になって、生産効率が高く、且つおだやかな条件で
製造が可能な方法として、フレネルレンズ金型に紫外線
硬化型の樹脂を充填し、さらにその表面に透明なプラス
チックフィルムを被覆した後、紫外線を照射して樹脂を
硬化することによって透明プラスチックフィルムに紫外
線硬化樹脂層を積層してなるフレネルレンズが製造され
るようになってきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法は次のような問題点がある。 紫外線硬化樹脂層によって形成されるフレネルレン
ズの同心円上のプリズム部分はそのプリズムの高さ及び
幅が数百ミクロンであり、うすくて細密な表面粗度であ
るため、レンズ表面の耐傷性が劣る。 長期の使用温度（６０℃）におけるレンズのプリズ
ム部分の形状保持性が劣る。 紫外線硬化型樹脂の硬化時の収縮が大きく、透明フ
ィルムがカールしたり、レンズにひびわれを生じたりす
る。 紫外線硬化型の金型からの脱型が劣り、脱型が不可
能となったり、脱型時に透明フィルムがカールし、平板
なレンズが得られない。 透明フィルムへの密着が劣り、脱型時あるいは経時
にはがれを生じる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記従来
の欠点のないフレネルレンズについて鋭意研究を重ねた
結果、透明フィルムと紫外線硬化型樹脂を積層してなる
フレネルレンズを製造するにあたって、本発明で選択さ
れる樹脂組成物を用いることによって、レンズ表面の優
れた耐傷性と長期の使用温度（６０℃）における形状保
持性と、透明フィルムへの優れた密着性を有し、且つ生
産効率の高い、安価なフレネルレンズを製造することが
可能なことが見出され、本発明を完成さすに到った。即
ち、本発明の紫外線硬化性透過型スクリーン用樹脂組成
物は、 １） 数平均分子量が５００〜１０，０００であるウレ
タン（メタ）アクリレート（Ａ）２０〜７０重量％、一
般式（１）で表されるアクリレート（Ｂ）５〜６０重量
％、

【０００５】

【化６】

【０００６】（式中、Ｒは、

【０００７】

【化７】

【０００８】

【化８】

【０００９】又は、

【００１０】

【化９】

【００１１】を示す。Ｒ₁ は、Ｈ又は、−ＣＨ₃ を示
す。ｎは平均値は、１〜２０の数であり、ｍは、１又は
２である。）一般式（２）で表されるジ（メタ）アクリ
レート（Ｃ）５〜３０重量％、と必要量の光重合開始剤
（Ｄ）を含むことを特徴とする紫外線硬化性透過型スク
リーン用樹脂組成物。

【００１２】

【化１０】

【００１３】（式中、ｎは7〜２０の数であり、Ｒ₂ は
Ｈ又は−ＣＨ₃ である。）

【００１４】本発明に使用するウレタン（メタ）アクリ
レート（Ａ）としては、例えばポリエチレングリコー
ル、ポリテトラメチルグリコール等のポリエーテルポリ
オール；こはく酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシ
ン酸、フタル酸、テトラヒドロ（無水）フタル酸、ヘキ
サヒドロ（無水）フタル酸、等の二塩基酸とエチレング
リコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコー
ル、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコー
ル、ジプロピレングリコール、１，４−ブタンジオー
ル、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコー
ル等のジオールの反応によって得られるポリエステルポ
リオール、ポリε−カプロラクトン変性ポリオール；ポ
リメチルバレロラクトン変性ポリオール；エチレングリ
コール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオー
ル、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコー
ル等のアルキルポリオール又はそれらの混合物とトリレ
ンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ヘ
キサメチレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイ
ソシアネート、キシリレンジイソシアネート等の有機ポ
リイソシアネートと２−ヒドロキシエチル（メタ）アク
リレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレー
ト等のヒドロキシ基含有（メタ）アクリレートから製造
される数平均分子量が５００〜１０，０００であるウレ
タン（メタ）アクリレートを挙げることができる。数平
均分子量が１０，０００を越えると樹脂組成物の粘度が
高くなるため、金型に注入された樹脂液から脱泡が困難
となり、硬化層中に泡が入り、レンズ機能を損うことに
なる。組成物の粘度は、良好な脱泡性を得るため、２５
℃で５０００ｃｐｓ以下であることが望ましい。また、
ウレタン（メタ）アクリレート（Ａ）は樹脂組成物中に
２０〜７０重量％、好ましくは３０〜６０重量％含有す
る。２０重量％以下では、後述する硬化物性を得ること
が困難となり、耐傷性や長期の使用温度（６０℃）おけ
る形状保持性の劣るレンズとなる。７０重量％以上では
高粘度のため、樹脂液からの脱泡が困難となり、硬化層
中に泡が入り、本来のレンズ機能が果せない。

【００１５】本発明で使用する、一般式（１）で表され
る（メタ）アクリレート（Ｂ）の具体例としては、例え
ば、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、
ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレートビス
フェノールＡのポリエトキシジ（メタ）アクリレート
（ｎ＝４〜１５）、ビスフェノールＦのポリエトキシジ
（メタ）アクリレート（ｎ＝４〜１５）、フェノキシエ
チル（メタ）アクリレート、フェニルポリエトキシ（メ
タ）アクリレート（ｎ＝２〜５）、フェノキシプロピル
（メタ）アクリレート、ノニルフェニルポリ（ｎ＝１〜
５）エトキシ（メタ）アクリレート、メチルフェニルポ
リエトキシ（メタ）アクリレート（ｎ＝１〜５）等を挙
げることができる。また、（メタ）アクリレート（Ｂ）
は樹脂組成物中に５〜６０重量％、好ましくは２０〜５
０重量％含有する。５重量％以下では高粘度のため、樹
脂液からの脱泡が困難となり、硬化層中に泡が入り、本
来のレンズ機能が果せない。６０重量％以上では、基材
に対する接着性が劣り問題となる。

【００１６】本発明に使用する一般式（２）で表される
ジ（メタ）アクリレート（Ｃ）の具体例は、例えば、
１，９−ノナンジオールジアクリレート（大阪有機化学
工業（株）製、ビスコート＃２６０）、平均鎖長Ｃ
_14■ Ｃ₁₅の直鎖炭化水素ジオールのジアクリレート
（サートマー（株）製、ケムリンク登録商標２００
０）、等を挙げることができる。また、ジ（メタ）アク
リレート（Ｃ）は、樹脂組成物中に５〜３０重量％、好
ましくは８〜２０重量％含有する。５重量％以下では基
材（例えば、ポリカーボネート等）に対する接着性が劣
り好ましくない。３０％以上では、後述する硬化物性を
得ることが困難となり、耐傷性や長期の使用温度（６０
℃）における形状保持性の劣るレンズとなる。本発明で
は、任意成分として前記の（Ｂ）成分及び（Ｃ）成分以
外の反応性単量体例えば、ジシクロペンタニル（メタ）
アクリレート、ジシクロペンテル（メタ）アクリレー
ト、イソボルニル（メタ）アクリレート、Ｎ−ビニル・
カプロラクタム、アクリロイルモルホリン、フェニルグ
リシジルエーテルのアクリレートカプロラクトン変性ヒ
ドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ（メタ）
アクリレート等を使用することができる。

【００１７】本発明で使用する光重合開始剤は、紫外線
硬化性透過型スクリーン用樹脂組成物の光重合反応を開
始または促進する化合物であって公知の化合物から選ぶ
ことができる。例えば、アセトフェノン類、ベンゾフェ
ノン類、ミヒラーケトン、ベンジルベンゾインアルキル
エーテル、ベンジルジメチルケタール、ベンゾイルベン
ゾエート等のカルボニル化合物や、チオキサントン類、
テトラメチルチラウムモノサルファイト等のイオウ化合
物などで、これらの化合物から単独又は複数の形で使用
される。本発明で必要量配合される光重合開始剤の配合
割合は（Ａ）＋（Ｂ）＋（Ｃ）総重量、１００重量部に
対して、０．５〜２０重量部であることが好ましい。
０．５重量部よりも少ないと、紫外線を照射しても実用
的な硬化性が得られない恐れがある。２０重量部よりも
多いと、開始剤の自己吸収により、樹脂組成物の表面の
みが硬化し、内部の硬化が不充分となり実用的な硬化剤
が得られない恐れがある。本発明の樹脂組成物は、
（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）成分及び光重合開始剤を加熱、
溶解、混合することにより得ることができる。本発明の
樹脂組成物には、必要に応じて、離型性、消泡剤、レベ
リング剤、帯電防止剤、光安定剤、酸化防止剤、重合禁
止剤等を使用することもできる。

【００１８】本発明の組成物の硬化物は常法に従い紫外
線照射により硬化して得ることができる。本発明の紫外
線硬化性透過型スクリーン用樹脂組成物は硬化後に得ら
れる物性が１０〜４０℃の温度範囲において、ヤング率
が一定か、あるいは温度の上昇に伴ないヤング率の増加
することが好ましい。この条件を満足する硬化物性を有
する樹脂組成物を用いて得られたレンズは表面の耐傷性
と使用温度（６０℃）での長期の形状保持性に優れてい
る。しかしこの条件を満さず１０〜４０℃の温度範囲
で、温度の上昇に伴ないヤング率が低下する硬化物性を
有する樹脂組成物を用いて得られるレンズの耐傷性及び
使用温度での長期の形状保持性は劣る恐れがある。また
上記の条件を満足する硬化物性を有する樹脂組成物の硬
化物のヤング率は、０．２〜５．０kg／mm² であれば優
れた耐傷性のレンズを得ることができる。ヤング率の値
が大きくなると樹脂硬化物の金型からの離型が良好とな
るが、硬くてもろい硬化物性となるため、離型の際に硬
化膜がわれて、透明基材より剥離し、型硬化物が残るい
わゆる型のこりを発生しやすくなる。一方、ヤング率の
値が小さくなると、樹脂硬化物の金型からの離型が劣る
傾向を示す。本発明の樹脂組成物の硬化に用いられる紫
外線照射機の光源ランプはメタルハライドランプ、高圧
水銀灯、キセノンランプ等であり、２００〜４２０ｎｍ
の波長範囲の紫外線を発光するものが好ましい。

【００１９】

【実施例】

次に実施例により本発明をさらに具体的に説明する。 （ウレタン（メタ）アクリレート（Ａ）の合成例） 合成例１．ネオペンチルグリコールとアジピン酸からな
るポリエステルジオール（ＯＨ価５６．１mgKOH/g 、数
平均分子量２０００）２８５部、エチレングリコール１
５部、トリレンジイソシアネート１３３．７部を仕込
み、昇温後８０℃で１３時間反応し、次いで反応液を６
０℃に冷却し、β−ヒドロキシエチルアクリレート９０
部、メトキノン０．２６部、ジラウリン酸ジ−ｎ−ブチ
ルスズ０．１６部を仕込み、昇温後８０℃で反応を行っ
た。生成物（ウレタンアクリレート（Ａ）)の数平均
分子量は約１３６０であった。尚、数平均分子量測定は
ＧＰＣにて行い、標準ポリスチレン換算値とした。

【００２０】合成例２．ネオペンチルグリコールとアジ
ピン酸からなるポリエステルジオール（ＯＨ価１１２．
２mgKOH/g 、数平均分子量１０００）２８５部、エチレ
ングリコール１５部、トリレンジイソシアネート１８
３．３部を仕込み、昇温後８０℃で１３時間反応し、次
いで反応液を６０℃に冷却し、β−ヒドロキシエチルア
クリレート１２３部、メトキノン０．３部、ジラウリン
酸ジ−ｎ−ブチルスズ０．１８部を仕込み、昇温後８０
℃で反応を行った。生成物（ウレタンアクリレート
（Ａ））の数平均分子量は約１１５０であった。

【００２１】合成例３．ポリテトラメチレングリコール
（ＯＨ価１７２．６mgKOH/g 、数平均分子量６５０）２
７０部、エチレングリコール３０部、トリレンジイソシ
アネート３１２．９部を仕込み、昇温後８０℃で１３時
間反応し、次いでβ−ヒドロキシエチルアクリレート２
１０．７部、メトキノン０．４部、ジラウリン酸ジ−ｎ
−ブチルスズ０．２５部を仕込み昇温後、８０℃で反応
を行った。生成物（ウレタンアクリレート（Ａ）の数
平均分子量は約９１４であった。

【００２２】（樹脂組成物の実施例） 実施例１〜４、比較例１〜３ 表１に示すような組成（数値は重量部を示す）の紫外線
硬化性透過型スクリーン用樹脂組成物を得た。樹脂組成
物のフレネルレンズ特性及び硬化物性を表２に示す。実
施例中のフレネルレンズの性能評価は以下の製造法で得
られるフレネルレンズで行った。 フレネルレンズ製造法 ５０℃に加熱した実施例中の樹脂組成物を高さ２００ミ
クロン、幅８０ミクロンのプリズム形状が同心円状に刻
まれたニッケル製の金型へ厚さが３００ミクロンになる
ように充填し、次に１．５mmのポリカーボネートシート
を被覆した。次に高圧水銀灯でポリカーボネートシート
側から紫外線を１０００ｍＪ／cm² 照射して硬化させた
後、離型し、ポリカーボネートシートへ紫外線硬化樹脂
層を積層したフレネルレンズを得た。

【００２３】以上で製造されるフレネルレンズの性能評
価を以下の方法にて行った。 （１） 注型成形性 離型性 硬化した樹脂を金型より離型させる時の難易 ○離型が容易、型のこりがない。 ×離型が困難、あるいは型のこりがある。 脱泡性 注型した樹脂液からの脱泡の難易 ○短時間に脱泡 ×脱泡に長時間を要する。 （２） 硬化性 得られたフレネルレンズの表面タックの有無を指蝕で判
定する。 ○タック無 ×タック有 （３） 耐傷性 得られたフレネルレンズの表面硬度を鉛筆硬度試験機で
測定する。荷重は２００ｇとし、表面に傷がつかない鉛
筆の最高硬度であらわす。 （４） 形状保持性 得られたフレネルレンズを６０℃の乾燥器中で５００hr
の加熱処理した後、室温まで冷却して、表面形状（プリ
ズム部分）の変化を輪郭形状測定機を用いて測定した。 ○変化なし ×形状変化がある。

【００２４】（５） 復元性 硬化した紫外線硬化性樹脂層の金型より離型した面に爪
を押しつけ跡をつけ、３０分放置後観察した。 ○・・・・爪を押しつけた跡が全くない。 △・・・・爪を押しつけた跡がかすかに残っている。 ×・・・・爪を押しつけた跡がはっきり残っている。

【００２５】また、樹脂硬化物性を以下の方法で測定し
た。 試験片の調製 チンフリー板上に厚さ２００ミクロンで樹脂組成物をコ
ーティングし、紫外線を１０００Ｊｍ／cm² で、照射し
て硬化した後、チンフリー板より剥がして、透明な硬化
膜を得、次いでダンベル２号で打ち抜き、試験片を得
た。 物性測定法 上記試験片を用いて、ＪＩＳ Ｋ７１１３に基づく引張
試験を行った。 各温度におけるヤング率 １０℃、２０℃、３０℃、４０℃の各温度でヤング率を
引張速度１mm／分で測定した。 粘 度 樹脂液の２５℃の温度における粘度をＥ型粘度計を測定
した。

【００２６】 表１ 実 施 例 １ ２ ３ ４ (A) 成分例１で得た生成物 49 49.5 成 〃 ２ 〃 53 分 〃 ３ 〃 49 (B) KAYARAD PEG-400DA ＊イ 23.5 30 13.4 40.4 成 KAYARAD R-564 ＊ロ 4 5 分 ネオマー BA-801 ＊ハ 10 (C) ビスコート #260 ＊ニ 12 12 11.6 10.1 成 分 (D) イルガキュアー184 ＊ホ 3 2 3 3 成 分 そ KAYARAD R-128 ＊ヘ 11.5 6 の FC-430 ＊ト 0.4 0.5 0.5 0.5 他 LA-77 ＊チ 0.4 0.5 0.5 0.5

【００２７】 表１（続き） 比 較 例 １ ２ ３ (1) 成分例１で得た生成物 10 80 成 〃 ２ 〃 30 分 〃 ３ 〃 (B) KAYARAD PEG-400DA ＊イ 40 10 67 成 KAYARAD R-564 ＊ロ 10 分 ネオマー BA-801 ＊ハ 10 (C) ビスコート #260 ＊ニ 20 10 3 成 分 (D) イルガキュアー184 ＊ホ 3 3 3 成 分 そ KAYARAD R-128 ＊ヘ の FC-430 ＊ト 0.5 0.5 0.5 他 LA-77 ＊チ 0.5 0.5 0.5

【００２８】注 ＊イ ＫＡＹＡＲＡＤ ＰＥＧ−４０
０ＤＡ：日本化薬（株）製、ポリエチレングリコールジ
アクリレート ＊ロ ＫＡＹＡＲＡＤ Ｒ−５６４：日本化薬（株）
製、フェニルポリエトキシアクリレート ＊ハ ネオヤー ＢＡ−８０１：三洋化成（株）製、ビ
スフェノールＡポリ（ｎ＝８）エトキシジアクリレート ＊ニ ビスコート ＃２６０：大阪有機化学工業（株）
製、１，９−ノナンジオールジアクリレート ＊ホ イルガキュアー１８４：チバ・ガイギー社製、光
重合開始剤 ＊ヘ ＫＡＹＡＲＡＤ Ｒ−１２８：日本化薬（株）
製、フェニルグリシジルエーテルのアクリレート ＊ト ＦＣ−４３０：住友３Ｍ社製、レベリング剤 ＊チ ＬＡ−７７：旭電化（株）製、ヒンダードアミン
系光安定剤

【００２９】 表２ 実 施 例 １ ２ ３ ４ 粘度（２５℃）ｃｐｓ 3170 2550 2200 3420 フ 離型性 ○ ○ ○ ○ レ 注型成形性 型のこり ○ ○ ○ ○ ネ 脱泡性 ○ ○ ○ ○ ル 硬化性（表面タック） ○ ○ ○ ○ レ 耐傷性（鉛筆硬度） ＨＢ ＨＢ ＨＢ Ｂ ン 形状保持性 ○ ○ ○ ○ ズ 密着性 100/100 100/100 100/100 100/100 特 復元性 ○ ○ ○ ○ 性 硬 各温度における １０℃ 2.30 2.81 3.30 1.75 化 ヤング率 ２０℃ 2.32 2.83 3.33 1.77 物 ３０℃ 2.38 2.87 3.40 1.80 性 ４０℃ 2.42 2.90 3.43 1.83

【００３０】 表２（続き） 比 較 例 １ ２ ３ 粘度（２５℃）ＣＰＳ 3710 12500 1210 フ 離型性 ○ × ○ レ 注型成形性 型のこり × ○ × ネ 脱泡性 ○ × ○ ル 硬化性（表面タック） ○ ○ ○ レ 耐傷性（鉛筆硬度） ５Ｂ ＨＢ ６Ｂ ン 形状保持性 ○ × ○ ズ 密着性 100/100 100/100 0/100 特 復元性 ○ × ○ 性 硬 各温度における １０℃ 4.50 3.50 5.30 化 ヤング率 ２０℃ 4.53 2.71 5.42 物 ３０℃ 4.60 1.88 5.50 性 ４０℃ 4.80 1.05 5.70

【００３１】表２の評価結果から、本発明の樹脂組成物
及びその硬化物は、フレネルレンズ特性、例えば、注型
成形性（離型性、型のこり、脱泡性）、耐傷性、形状保
持性、密着性、復元性に優れていることは明らかであ
る。

【００３２】

【発明の効果】本発明の紫外線硬化性透過型スクリーン
用樹脂組成物を用いて得られる透明シートと紫外線硬化
樹脂層を積層してなるレンズはレンズ表面の耐傷性が極
めて優れている。また、得られるレンズは長期の使用温
度（６０℃）における形状保持性も優れている。以上の
ような性能を有する本発明の紫外線硬化性透過型スクリ
ーン用樹脂組成物を用いて製造されるレンズは、製造
時、輸送時及び使用時にレンズ表面を傷つけたり、レン
ズ形状を変形することよりリスクを防止することができ
る。従って本発明の樹脂組成物を用いた場合は高い生産
性と安価なレンズを供給することが可能となった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｃ０８Ｆ 220:28 220:36） (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08F 290/00 - 290/16 C08F 299/00 - 299/08 C08F 2/46 - 2/50 C08J 7/00 - 7/04 G03B 21/62

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】数平均分子量が５００〜１０，０００であ
   るウレタン（メタ）アクリレート（Ａ）２０〜７０重量
   ％、一般式（１）で表される（メタ）アクリレート
   （Ｂ）５〜６０重量％ 【化１】 （式中、Ｒは、 【化２】 【化３】 又は、 【化４】 を示す。Ｒ₁ はＨ又は−ＣＨ₃ を示す。ｎの平均値は、
   １〜２０の数であり、ｍは、１又は２である。）一般式
   （２）で表されるジ（メタ）アクリレート（Ｃ）５〜３
   ０重量％、と必要量の光重合開始剤（Ｄ）を含むことを
   特徴とする紫外線硬化性透過型スクリーン用樹脂組成
   物。 【化５】 （式中、ｎは、7〜２０の数であり、Ｒ₂ は、Ｈ又は−
   ＣＨ₃ である。）