JP4389659B2

JP4389659B2 - メタクリル樹脂製導光体の製造法

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Publication number: JP4389659B2
Application number: JP2004143344A
Authority: JP
Inventors: 将一隅田; 和広山崎
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2004-05-13
Filing date: 2004-05-13
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2024-05-13
Also published as: JP2005325195A

Description

本発明は、メタクリル樹脂製成形体の製造方法に関する。

メタクリル樹脂は透明性に優れていることから、例えば図１に示すカラー液晶ディスプレイをはじめとするフラットパネルディスプレイ(4)の背面側に配置されるバックライト(2)に組み込まれる、板状のメタクリル樹脂製導光体(1)として広く用いられている。図１に示すバックライト(2)は、板状の導光体(1)の端面(1a)に光源(3)が配置された、いわゆるエッジライト型バックライトである。

ところで、かかるメタクリル樹脂製導光体を製造する方法としては、メタクリル樹脂を加熱溶融状態で成形する方法が一般的であるが、メタクリル樹脂は加熱溶融により熱分解を起こし易い。
特開平７−１６６０２０号公報の段落番号００１７

アクリル樹脂の熱分解を引き起こすことなく、加熱溶融状態で成形する方法として、特許文献１〔特開平７−１６６０２０号公報の段落番号００１７〕などには、ジ−ｔｅｒｔ−ドデシルジスルフィドを配合したメタクリル樹脂組成物を用いる方法が開示されているが、この方法で導光体を製造したのでは、加熱溶融に伴う熱分解は防止できるものの、成形後の導光体に僅かではあるが着色を生ずるという問題があることがわかった。導光体に着色があると、たとえそれが僅かであっても、特に大画面用のエッジライト型バックライトでは光路長が長くなるので、その影響は大きくなる。

そこで本発明者は、熱分解や着色を招くことなくメタクリル樹脂製導光体を製造し得る方法を開発するべく鋭意検討した結果、式（１）
Ｒ¹−Ｓ−Ｓ−Ｒ² （１）
〔式中、Ｒ¹およびＲ²はそれぞれ独立に、炭素数１〜１２のアルキル基または炭素数１〜１２のアルコキシル基で置換されていてもよい炭素数３〜１２のシクロアルキル基を示す。〕
で示されるジスルフィド類を配合することにより、メタクリル樹脂の熱分解が防止できるばかりでなく、より着色の少ない導光体が得られることを見出し、本発明に至った。

すなわち本発明は、メタクリル樹脂に前記式（１）で示されるジスルフィド類が配合されてなるメタクリル樹脂組成物を加熱溶融状態で成形することを特徴とするメタクリル樹脂成形体の製造方法の製造方法を提供するものである。

本発明の製造方法によれば、成形時にメタクリル樹脂の熱分解や着色を招くことなくメタクリル樹脂製導光体を製造することができる。

本発明の製造方法に用いられるメタクリル樹脂は、メタクリル酸メチルを主成分とする単量体、具体的にはメタクリル酸メチル５０質量％以上を含む単量体を重合させて得られる重合体であって、メタクリル酸メチル単独を重合させて得られるポリメタクリル酸メチルであってもよいし、メタクリル酸メチル５０質量％以上およびこれと共重合可能な単量体５０質量％以下との共重合体であってもよい。メタクリル酸メチルと共重合可能な単量体としては、例えばメタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ベンジル、アクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ボルニル、メタクリル酸アダマンチル、メタクリル酸シクロペンタジエニルなどのメタクリル酸エステル類、
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸ボルニル、アクリル酸アダマンチル、アクリル酸シクロペンタジエニルなどのアクリル酸エステル類、
アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸などの不飽和カルボン酸およびその酸無水物、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、アクリル酸モノグリセロール、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸２−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸モノグリセロールなどのヒドロキシル基含有単量体、アクリルアミド、メタクリルアミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、ジアセトンアクリルアミド、メタクリル酸ジメチルアミノエチルなどの窒素含有単量体、アリルグリシジルエーテル、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジルなどのエポキシ基含有単量体、スチレン、α−メチルスチレンなどのスチレン系単量体などが挙げられる。

式（１）で示されるジスルフィド類において、置換基Ｒ¹およびＲ²として示されるシクロアルキル基としては、例えばシクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロドデシル基などが挙げられ、好ましくは炭素数３〜８のシクロアルキル基である。

かかるシクロアルキル基は、炭素数１〜炭素数１２のアルキル基または炭素数１〜炭素数１２のアルコキシル基で置換されていてもよい。シクロアルキル基に置換しうる炭素数１〜炭素数１２アルキル基は、直鎖状であってもよいし、分岐状であってもよい。かかる直鎖状のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｎ−ドデシル基などが挙げられる。分岐状のアルキル基としては、例えばイソプロピル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基などが挙げられる。

炭素数１〜炭素数１２のアルコキシル基は、直鎖状であってもよいし、分岐状であってもよい。かかる直鎖状のアルコキシル基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、ｎ−ブトキシ基などが挙げられる。分岐状のアルコキシル基としては、例えばイソプロポキシ基、イソブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基などが挙げられる。

かかるジスルフィド類（１）としては、例えば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、ジシクロオクチルジスルフィド、ジシクロドデシルジスルフィドなどが挙げられる。これらのジスルフィド類（１）は、それぞれ単独で、または２種以上を組み合わせて用いられる。

ジスルフィド類（１）の配合量は、メタクリル樹脂に対して通常、０．１ｐｐｍ〜５０００ｐｐｍ、好ましくは１０ｐｐｍ〜２０００ｐｐｍである。

このようなメタクリル樹脂組成物は、例えばメタクリル酸メチルを主成分とする単量体またはその部分重合物にジスルフィド類（１）を配合し、重合する方法により製造することができる。重合方法は、例えば塊状重合法（バルク重合法）、溶液重合法、乳化重合法、懸濁重合法など通常の重合方法が挙げられ、安定剤、乳化剤などのような重合のための添加剤を使用することなく容易に重合させることができ、不純物が少なく、優れた透明性の導光体が容易に得られる点で、塊状重合、溶液重合法が好ましい。

塊状重合法や溶液重合法によりメタクリル樹脂組成物を得るには、具体的には、例えばメタクリル酸メチルを主成分とする単量体にジスルフィド類（１）および重合開始剤を加え、塊状重合または溶液重合して、重合体含有量４０質量％〜７０質量％の部分重合物とし、この部分重合物から未重合の単量体を脱揮して重合体を得ればよい。また、単量体を重合した後の部分重合物にジスルフィド類（１）を加え、脱揮してもよい。さらに脱揮後の重合体にジスルフィド類（１）を加えてもよい。塊状重合法や溶液重合法に用いる単量体には連鎖移動剤、離型剤などを予め添加してもよい。

また、乳化重合法、懸濁重合法などの方法で得られた粉末状またはペレット状のメタクリル樹脂やその粉砕物に、ジスルフィド類（１）を加えてヘンシェルミキサー、Ｖ型ブレンダーなどの混合機により混合したり、一軸混練機、二軸混練機などの混練機により溶融混練してもよい。混合機による混合や、混練機による溶融混練は、例えば窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性ガスの雰囲気下で行われることが好ましい。

かくしてメタクリル樹脂にジスルフィド類（１）が配合されてなる組成物が得られるが、かかる組成物はメタクリル樹脂製導光体を製造するための導光体用メタクリル樹脂組成物として好適である。

メタクリル樹脂組成物を加熱溶融状態で成形する方法としては、例えばメタクリル樹脂組成物を混練機により加熱し溶融混練したのち、成形機にて成形すればよい。成形方法としては、成形機として射出成形機を用い、成形型内に射出して成形する射出成形法、成形機として押出成形機を用い、ダイから押し出して成形する押出成形法が挙げられる。メタクリル樹脂にジスルフィド類（１）を加えて混練機により溶融混練することによりメタクリル樹脂組成物を得る場合には、得られたメタクリル樹脂組成物を溶融状態のまま、成形機に送り成形してもよい。成形温度は通常２３０℃以上であるが、例えば２６０℃以上で成形することもでき、通常は２９０℃以下である。

本発明の製造方法は、射出成形法により成形する場合に好ましく適用され、さらに好ましくは、成形サイクルが長くなって押出機内および射出成形機内における滞留時間が長くなる比較的大きな画面用の導光板、具体的には対角線で１０ｃｍ以上の画面サイズに適用される導光板を射出成形法により成形する場合に好適である。

かくして得られるメタクリル樹脂製導光体(1)は着色がないので、図１に示すようなカラーフラットパネルディスプレイ装置(4)の背面に配置されるバックライト装置(2)に組み込まれる導光体(1)として好ましく用いられ、特に画面サイズが対角線で１０ｃｍ以上、好ましくは１５ｃｍ以上、さらに好ましくは２０ｃｍ以上の比較的大きな画面用で、エッジライト型バックライト装置(2)用の導光体(1)として好適である。

以下、実施例によって本発明の製造方法をより詳細に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。

なお、各実施例における評価は以下の方法で行った。
(1)熱安定性
ＴＧ−ＤＴＡ装置〔「ＴＧ／ＤＴＡ６３００」、セイコーインスツルメンツ社製〕を用いて昇温速度２℃／分で５０℃から４３０℃までペレットを昇温しながら重量損失を測定し、ペレットの重量が２％減少したときの温度を読み取った。この温度が高いほど熱安定性に優れ、熱分解しにくいことを示す。
(2)単量体含有量
各実施例で得たペレットおよび成形体からそれぞれ０．１ｇの試験片を採取し、２０ｃｍ³のジクロロメタンに溶解して溶液とし、ガスクロマトグラフ装置〔「ＧＣ−１４Ｂ型」、島津製作所製〕を用いて単量体含有量（質量％）を測定した。
(3)成形着色性
各実施例で得た試験片の端面を研磨機〔「プラビューティーＰＢ−１００」、旭メガロ社製〕で研磨してから、分光光度計〔「Ｕ−４０００」、日立製作所製〕にて波長３８０〜７８０ｎｍの範囲で１５０ｍｍパス透過率を測定し、得られた透過率からＪＩＳＺ−８７２２記載の方法に従ってＸＹＺ値を求め、ＪＩＳＫ−７１０５記載の方法に従って黄色度を求めた。２個の試験片について求めた黄色度の平均値（ＹＩ_avr）を成形着色性とした。黄色度の平均値（ＹＩ_avr）が小さいほど、成形時の着色が少ないことを示す。

実施例１
メタクリル酸メチル９８．８質量部およびアクリル酸メチル０．８質量部を混合し、ジシクロヘキシルジスルフィド０．１質量部、連鎖移動剤〔オクチルメルカプタン〕０．１７質量部および離型剤〔ステアリルアルコール〕０．１質量部を加えて単量体混合液を得た。また、メタクリル酸メチル１００質量部に重合開始剤〔１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）３，３，５−トリメチルシクロヘキサン〕０．０３６質量部を加えて開始剤混合液を得た。単量体混合液と開始剤混合液とを流量比が８．８：１になるように完全混合型重合反応器へ連続して供給し、平均滞留時間２０分、温度１７５℃で平均重合率５４％まで重合して部分重合物を得た。得られた部分重合物を２００℃に加熱してベント付き脱揮押出機へ導き、２４０℃で未反応の単量体をベントから脱揮すると共に、脱揮後の重合体は溶融状態で押出し、水冷後、裁断してペレットとした。このペレットの熱安定性および単量体含有量を第１表に示す。

上記で得たペレットを射出成形機〔「Ｍ−１４０ＳＪ型」、名機製作所製〕にて２８０℃および２９０℃にそれぞれ加熱して溶融し、成形サイクル１分の条件で型内に射出成形して、１５０×１５０×３ｍｍの平板に成形して導光体状の成形体を得た。この成形体の単量体含有量および成形着色性を第１表に示す。

上記で得たペレットを射出成形機〔「ＩＳ１３０ＦII」、東芝機械社製〕を用いて、２４０℃および２８０℃にそれぞれ加熱して溶融し、１分の成形サイクルにて繰り返し成形型内に射出して、２００×１２０×３ｍｍの平板に成形して成形体とした。成形サイクル１１回目の成形体と１２回目の成形体についてそれぞれ成形着色性の評価と同様に操作して２００ｍｍパス透過率を求め、黄色度（ＹＩ）を求めたところ、その平均値は、それぞれＹＩ＝４（成形温度２４０℃）およびＹＩ＝７（成形温度２８０℃）であった。

実施例２
単量体混合液におけるメタクリル酸メチルの使用量を９８．７質量部とし、ジシクロヘキシルジスルフィドの使用量を０．１８質量部とした以外は実施例１と同様に操作してペレットを得た。このペレットの熱安定性および単量体含有量を第１表に示す。

実施例１で得たペレットに代えて上記で得たペレットを用いた以外は実施例１と同様に操作して、１５０×１５０×３ｍｍの成形体を得た。この成形体の単量体含有量および成形着色性を第１表に示す。

実施例１で得たペレットに代えて上記で得たペレットを用いた以外は実施例１と同様に操作して、２００×１２０×３ｍｍの成形体を得た。成形サイクル１１回目の成形体と１２回目の成形体について実施例１と同様にして黄色度を求めたところ、その平均値は、それぞれＹＩ＝５（成形温度２４０℃）およびＹＩ＝８（成形温度２８０℃）であった。

比較例１
ジシクロヘキシルジスルフィドに代えて、ジ−ｔｅｒｔ−ドデシルジスルフィド０．０１質量部を用いた以外は実施例１と同様に操作して、ペレットを得た。このペレットの熱安定性および単量体含有量を第１表に示す。

比較例２
ジシクロヘキシルジスルフィドを用いなかった以外は実施例１と同様に操作して、ペレットを得た。このペレットの熱安定性および単量体含有量を第１表に示す。

第１表
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ペレット成形体
熱安定性単量体含有量単量体含有量成形着色性
（℃）（質量％）（質量％）（ＹＩ_avr）
２８０℃ ２９０℃ ２８０℃ ２９０℃
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実施例１２９８０．１８０．５１０．８２７．２ −
実施例２３０２０．１７ − ０．７３ − ８．５
比較例１２９７０．１８０．４６０．７３１４．８１７．１
比較例２２６９０．２３１．５４ − ５．６ −
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メタクリル樹脂製導光体を用いたバックライト装置およびフラットパネルディスプレイ装置の一例を示す模式図である。

符号の説明

１：メタクリル樹脂製導光体 1a：端面
２：バックライト３：光源
４：フラットパネルディスプレイ

Claims

メタクリル樹脂にジシクロヘキシルジスルフィドが配合され、該ジシクロヘキシルジスルフィドの配合量がメタクリル樹脂に対して１０ｐｐｍ〜５０００ｐｐｍであるメタクリル樹脂組成物を加熱溶融で成形することを特徴とするメタクリル樹脂製導光体の製造方法。
射出成形法または押出成形法により成形する請求項１に記載の製造方法。
２３０℃以上で成形する請求項１に記載の製造方法。
メタクリル樹脂にジシクロヘキシルジスルフィドが配合され、該ジシクロヘキシルジスルフィドの配合量がメタクリル樹脂に対して１０ｐｐｍ〜５０００ｐｐｍであるメタクリル樹脂組成物であって、請求項１〜３のいずれかに記載のメタクリル樹脂製導光体の製造方法に使用されるメタクリル樹脂組成物。