JPH03121832A - 光反射材料及びその製法と応用 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の目的１ ［産業上の利用分野］ 本発明は、表面反射用材料、各種装飾剤、窓ガラス、衝
立て、電灯のシェード、ステンドグラス等の光反射材料
として有用な有機ガラス製品に関する。

［従来の技術］ （１）背景 ポリメチルメタクリレート、メチルメタクリレート・ス
チレンコポリマー、ポリスチレン等の透明樹脂板は、透
明性、表面光沢性、着色性及び耐候性等に優れるため、
透明材の形て看板、デイスプレーのような装飾材や屋根
材として、また該樹脂材料中に白色顔料を添加した乳白
材の形でもその散乱光透過性を利用した看板、表示板、
照明カバー等として広く利用されている。とりわけ前者
のポリメチルメタクリレート製板材は、上記諸性質が特
に優れているため、最も広く利用されている。

（２）従来技術の問題点 ところで、上記透明樹脂シートの装飾効果、殊に光透過
性及び光拡散性を一層高めるため、既に特公昭５２−１
６１３８号公報に見られる如く、アクリル樹脂板の成形
に際し、原料中に適当量の水分を含有させて加熱発泡さ
せることにより、発泡シートとする方法が提案されてい
る。しかしこの公知技術によれば、得られた発泡シー１
〜の表面が加熱時に発生した泡により凹凸化して表面平
滑性が失われるのみでなく、発生した泡の内壁も不平滑
で光沢に乏しい。従って、これをエツジライティングの
目的に使用しても、入射光と直交する面側の全体が泡に
より平均的に輝くといった装飾効果は望むべくもない。

加えて、一定の発泡シートを得るために必要な含水率の
コントロール及び加熱方法等に難があるため、製造面か
らも実用性に欠ける。

［発明が解決しようとする課題］ そこで本発明が解決しようとする課題は、表面が平滑な
発泡材料、特に光拡散性と二次元的な光透過性とに優れ
、殊に表面反射用パネルとして利用したとき、美麗な散
乱光を発する特性を持つ新規な光反射材料を提供するこ
とである。

本発明の二義的な目的は、光学的に任意の模様を有する
光反射材料を提供することである。

（以下余白） 【発明の構成１ （コ）概要 以上の目的を達成せんがため、本発明に係る光反射材料
は、透明有機ガラス成形体の内部に多数の小気泡からな
る気泡群が偏在的に存在することを特徴とする。

また本発明に係る光反射材料の製法は、有機ガラスモノ
マーと該モノマーからなる粒状樹脂とを混合して発泡、
ゲル化させた後、該ゲル化物をセル内に配置した状態で
同種の液状有機ガラス材料と一体的に硬化させることを
特徴とする。

以下、発明の構成に関連する主要な事項に付き項分けし
て説明する。

（２）材料 本発明の光反射材料に使用される有機ガラス材料として
は、ポリメチルメタクリレート、メチルメタクリレート
・スチレンコポリマー、ポリスチレン等を例示できるが
、とりわけ最初のポリメチルメタクリレートは、透明性
、光沢、耐候性等において現存する最良の材料である。

（３）形状及び構造 本発明光反射材料は、一般に板状であるのが望ましいが
、所望により、湾曲板状、円筒状、円柱状、円錐状、楕
円柱状、角柱状、角錐状、球状その他、随意の形状を呈
することができる。しかしその特徴的な構成として、そ
の内部に偏在した多数の小気泡を有する。

ここに「偏在した」という語の意味は、添付第１図〜第
５図に示すように、気泡３が材料２の一面側の全体（第
１図）又は一部（第２図及び第３図）及び中央部〈厳密
な意味ではない）の全体（第４図）又は一部（第５図）
に存在することを意味する。これらの各構造は、いづれ
も表面反射用として優れた光拡散効果を奏するが、製作
面がらは、第１図〜第３図の構造のものが有利である。

後の［実施例］中に例示されるように、第２図、第３図
及び第５図の形式では、気泡３の集合体（気泡群）によ
り任意の文字、図形、記号、模様等を象形することが可
能であり、これにより独特の美的効果を表すことができ
る。

各気泡３は、径０．１〜２″′／１、好ましくは０．２
〜１″′八程度のへ状の独立気泡であるのがよい。

特に気泡３の内壁も滑らかであるのが理想的である。発
明材料が板状に形成された場合、気泡群（気泡層）の厚
さは、材料の全厚みの’／＋ｏ〜２／３の範囲であるの
が好適である。

４）製造 本発明に係る光反射材料は、好適にはビーズ状のポリメ
チルメタクリレートとメチルメタクリレート又はそのプ
レポリマーとからなる発泡（性）体を型枠（普通二枚の
磨きガラス板をガスケットを介して互いに平行に配置し
たもの）内で非発泡性の同種注型材料と共に硬化させる
ことにより製造される。但し、前者の発泡（性）体が非
発泡性く脱気）注型材料と混じり合わないようにするた
め、後者の注型以前にある程度予備重合させて、少なく
とも寒天状のゲル状体にしておく必要がある。従って、
このゲル状体への予備重合を型枠と別個の適当な型内に
て行わせることにより、該型の内形に応じた、任意の文
字、図形、記号又は模様等の象形を持つ気泡群入り成形
体（発泡成形体）とすることができ、この成形体を型枠
に内接させた状体で脱気注型材料と一体的に硬化させる
ことにより、−面に任意の文字、図形、記号又は模様等
の象形をした気泡群層を有する成形体（第２図及び第３
図参照）を得ることができる。なお所望により、セル面
の任意の位置に直接型を配置されてもよい。

一方、ゲル状体の形状及び大きさがセルと同様であれば
（即ち、格別型を使用せずにセル用板の上で直接ゲル化
させれば一勿論、材料をセル板外へ流出させないための
周囲の開板は必要である）、得られる成形体は、気泡群
入り層と無気泡透明層とが積層したものとなる（第１図
参照）。更に、互いに混じり合わない程度に硬化した無
気泡透明層の上に、全面的に又は部分的に発泡（性）体
を重畳しく発泡性層がゲル状でない場合は少なくともゲ
ル状体にまで硬化させてから）、更にその上に脱気注型
材料を注型硬化させることによす、気泡群入り樹脂層の
上下（又は／及び左右）を透明樹脂層か挟むサンドイッ
チ構造乃至包埋構造の製品（第４図及び第５図参照〉を
得るこも可能である。以下参考までに、以上の諸製造形
態を下表−１としてまとめておく。

表−１ ＊：硬化した第一次注型材料面上でゲル化。

以上の製造手段において、原料として粒状樹脂（ビーズ
）を併用することは、発泡（気泡の形成）を円滑に行わ
せるため有意義である。

即ち、上のメチルメタクリレートを重合開始剤− を用いてラジカル重合させると、速度論的に自動加速効
果（トロムスドルフ効果）と称される現象が起こり、重
合反応初期のラグフェーズを過ぎると反応速度（Ｒｐ　
）が自然対数的に増大する。粘度の上昇は後のログフェ
ーズで起こるから、上昇期に攪拌して空気を抱き込ませ
ることができるとしても、粘度が急速に増大するため、
制御が非常に困難である。

これに反し重合済みの粒状樹脂を使用すると、樹脂粒子
の膨潤及び分散による見掛は粘度の上昇が起こり、ラグ
フェーズ期間内に必要量の空気を均一に抱き込ませるこ
とができるから、容易に発明の目的とする均一な気泡の
分散状態が得られる。従って、ここに用いる粒状樹脂は
、粒径か小さい程見掛は粘度上昇効果が大きくなる筈で
あるが、逆に余り微細であれば分散時に均一かつ真球状
の気泡群を得難いので、実際上は、平均粒径１０〜２０
００μｍ、好ましくは４０〜１０００μｍの範囲内のも
のを選ぶのがよい。さらに、粒状樹脂の分子量的要素も
生成気泡の質に関係しており、均一かつ真球状の気泡を
得るには、一般的にはＭＦＩ（２３０°Ｃ／３．８ｋｇ
荷重下）０．１〜３０のものが好ましい。なお、発泡（
性）を構成するための粒状ポリメチルメタクリレ−１−
（ビーズ）とＭＭＡモノマー又はそのプレポリマーとの
混合物中における前者の比率は、概ね３０〜８０重量％
であるのがよい。ビーズの比率が３０重量％未満では寒
天状ゲル状物の塑性が不充分となって所定の形状を保た
せるのが困難となり、逆に８０重量％を超えると、均一
な発泡体を得るのが難しくなる。但し、第１図及び第４
図のような単純積層体を得る目的であれば、上記下限値
に拘らなくてもよい。

（５）他の添加剤（材） 所望により、気泡群形成用材料又は透明層形成用材料中
に、鉛ガラスビーズ、結晶ジルコニア、α−ブロムナフ
タリン含有マイクロカプセルのような高屈折素材や透明
色素又は蛍光色素若しくはアルカリ土類金属硫化物系燐
光体の如き添加物を加えることができる。或は、特開昭
６３−１３７１９号明細書記載の方法に従って線状の中
空部を設けることがてきる。

これらの手段により、全体に星のような輝きを鏝めたり
、気泡層に入射光線の波長に応じて種々の蛍光を生じさ
せたり又は線状の輝きを付加したり或は光源を点滅させ
たとき消灯時に燐光を発生させたりすることができるな
と、全体としての装飾効果を一層増大させることができ
る。

［作用］ 添付第６図を参照して、本発明材料１の端面１ａから入
射した光りの一部は、透明部２内を直進して反対端面１
ｂから系外へ放散するが、大部分は両面側１ｃ、　ｌｄ
で反射し、次々と気泡３．３・・に当たり、その界面で
乱反射し、各気泡を輝かせる。

これの輝きは、理論的には入射面１ａがらの距離の二乗
に反比例して減少する筈であるが、実験の結果、入射面
からの距離りが５０ｃｍ程度までは輝度にさしなる変化
はなく、１００ｃｍ程度まで実用に耐えることが判った
。これは、気泡が板の一面に偏在しているため、気泡か
ら反射した光が減衰をある程度補償するためであろうと
解される。

１ これに反し、気泡が板の内部全体に互って分散している
場合は、入射光の減衰が著しく、側底実用に耐えないこ
とが確かめられた。従って、気泡のない透明部２の存在
は、光の通路として発明目的上必要である。

［実施例］ 以下、実施例により発明品の製造例及び構成例を示すが
、例示は当然説明用のもので、発明思想の内包・外延を
限るものではない。

製造例１ メチルメタクリレート（ＭＭＡ）モノマー１００重量部
（以下同様）に重合開始剤（ＡＩＢＮ）等０．１部を混
合した。この触媒添加モノマーに、平均粒径２７０μｍ
粒状のポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）（住友化
学工業■製（スミペックス■ＢＭＨ＞、以下同様）６０
部を混合し、開放系内で攪拌した。攪拌につれ樹脂粒子
は次第に溶解し、見掛は上粘稠なスラリー状となり、気
泡形成用の空気が抱き込まれた。

別に、予め洗浄、乾燥させた磨きガラス板を一層２− 枚用意し、そのガラス板上で発泡を希望する任意の場所
に金属型枠を置いた。この型枠内に、上記スラリーを流
し込み、室温で２時間放置し、寒天状に凝固させた後、
型枠を取り外した。

更に、予め洗浄、乾燥させた磨きガラス板をもう一枚用
意し、ポリ塩化ビニル製ガスケットを介して上記ガラス
板と並列させ、型枠を組み立てな。

一方、ＭＭＡモノマー１００部、開始剤等の添加剤０．
１部を予備重合槽に入れ、６５℃で約１時間予備重合さ
せた後、約３０〜５０ｍｍＨｇで吸引、脱気して注型用
シロップを得た。このシロップを上記型枠内へ注入し、
注入口を封止、脱泡後、恒温槽中で５５〜６０℃で重合
させた後、１１５℃の恒温槽中で熱処理して重合を完結
させた。

得られた重合物を徐々に４０°Ｃまで徐冷してアニール
した後、型枠を分解して硬化した有機ガラス板（発明光
反射材料）を収り出し、周縁部をカット後、切断端面を
水冷しながら研磨することにより、目的の光反射材料製
品（第２図参照）を得な。

製造例２ ＭＭＡモノマー１００部、重合開始剤等０，１部を混合
し、これに平均粒径１５０μｍの粒状ＰＭＭＡ４０部を
混合し、容器内でスラリー状になるまで攪拌した。

次に、ＭＭＡと剥離性良好な型内に、上記スラリーを流
し込み、室温で放置して凝固させた。

凝固完了後、この型から凝固物を注意深く剥ぎ取り、予
め洗浄、乾燥させた磨きガラス板上に載置した上、前例
と同様に型枠を組み立てた。

別に、Ｍ　Ｍ　Ａ　１００部、重合開始剤等の添加剤０
．１部を予備重合槽に入れ、６５℃で約１時間予備重合
させた後、約３０〜５０ｍｍＨｇで吸引、脱気しな。

この脱気シロップを上記型枠内へ注入し、以下前例と同
様に硬化及び後処理を行って目的の光反射材料製品（第
３図）を得た。

製造例３ ＭＭＡモノマー１００部、重合開始剤等０．１部を混合
し、これに粒径４００μｍの粒状ＰＭＭＡ７０部を混合
し、スラリー状になるまで撹拌した。

別に、予め洗浄、乾燥させた正方形の磨きガラス板の縁
に同形同大の金属製型枠を置き、その内部に製品厚みの
’／２の深さになるまで上記のスラリーを流し込み、室
温で放置して凝固さぜな後、型枠を取り外した。

その後、もう−枚のガラス板とガスケラ１〜を用いて製
造例１と同様に型枠を組み立て、量刑と同様に、この型
枠内へ予備重合させたＰＭＭＡシロップを注入し、硬化
及び後処理を行って第１図記載の光反射材料製品を得た
。

製品例 第７図は、製造例１及び２の方法を用いて得た装飾用光
反射材料の一例の正面図、第８図は、第７図、線Ｘ−Ｘ
に沿う矢視断面図である。

本例の製品１′は、無色透明なＰＭＭＡ製の方形板の一
面に中抜きハート型をなす気泡層３を一体的に形成させ
たものである。

本例の装飾体１′の下端面１＋ａからエツジライティン
グすると、中抜きハート状の図形が略々間１５ −の明るさで暗い背景のなかに浮かび出た幻想的な美観
を呈する。但し子細に見ると、図中輝度の大小を点描の
密度で、光輝範囲を点描の幅で夫々示したように、図形
の外延に沿って明瞭なリング状光輝帯４を、中抜き部の
内縁に沿ってやや不明瞭なリング状光輝帯４′を夫々形
成しているのが観察されるが、全体として不斉感を与え
る程のものではない。

なお光源としては、光ファイバーを通して線状に配列し
たレーザー光が理想的であるが、実用的にはスリットで
線状に絞った蛍光灯で充分である。ＥＬ発光板は、イン
バーターで増強しても光度が不足するため、光源として
あまり適当ではない。

【発明の効果］ 以上説明した通り、本発明は、表面平滑性及び光拡散性
に優れるのみでなく、殊にエツジライティングしたとき
、美麗な散乱光を発する特性を持つ新規な光反射材料を
提供できたことを通じて、有機ガラスの用途拡大及び民
生の豊富化に寄６− 与しうる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は、発明光反射材料の種々の構造を示す
模型的な断面図、第６図は、発明の詳細な説明する模型
的な断面図、第７図は、発明による装飾材料の一例を示
す正面図、第８図は、第７図、線Ｘ−Ｘに沿う矢視断面
図である。図中の符号の意味は以下の通り： １、＋’：発明光反射材料の全体； −１ａ−１ｄ：　１　、１’の各端面；・２：１．１の
透明部、３：同気泡（又は気泡層）； ・４．４’＋１°の光輝帯。 Ｌ：光線。 １８− 特開平 ３ １２１８３２　（６）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　透明有機ガラス成形体の内部に多数の小気泡からな
   る気泡群が偏在的に存在することを特徴とする光反射材
   料。 ２　気泡群を構成する各小気泡が、互いに独立した、内
   壁の滑らかな球状である請求項１記載の材料。 ３　気泡群が、文字、図形、記号又は模様を象形する請
   求項１記載の材料。 ４　有機ガラスが、ポリメチルメタクリレートである請
   求項１記載の材料。 ５　有機ガラスモノマーと該モノマーからなる粒状樹脂
   とを混合して発泡、ゲル化させた後、該ゲル化物をセル
   内に配置した状態で同種の液状有機ガラス材料と一体的
   に硬化させることを特徴とする、透明有機ガラス成形体
   の内部に多数の小気泡からなる気泡群が偏在的に存在す
   る光反射材料の製法。 ６　有機ガラスモノマーと該モノマーからなる粒状樹脂
   とを混合して所定の形状の型内で発泡、ゲル化させた後
   、該ゲル化物をセルの内部に意匠的に又は不規則に配置
   した状態で同種の液状有機ガラス材料を注入、硬化させ
   る請求項５記載の製法。 ７　透明有機ガラス成形体の内部に、多数の小気泡から
   なる気泡群が偏在的に存在している光反射材料を、表面
   反射用パネル、各種装飾剤、窓ガラス、衝立て、電灯の
   シェード、ステンドグラス等の光反射材料として応用す
   ることを特徴とする光反射材料の応用。