JPH06306249A - 燃焼特性に優れた光拡散性メタクリル樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃焼特性を悪化させることなく、優れた光拡
散効果が得られるメタクリル樹脂組成物を提供する。 【構成】 特定粘度のメタクリル樹脂に、グラフト共重
合体、酸化チタン及び／または酸化チタン組成物を添加
したメタクリル樹脂組成物。 【効果】 光拡散性、燃焼特性および経済性に優れる特
徴を有しており、各種照明器具への使用に適している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、照明カバー、看板、内
照式ディスプレイ等に使用される、燃焼特性の優れた光
拡散性メタクリル樹脂組成物に関する。

【０００２】光拡散性メタクリル樹脂は、照明カバーな
ど各種光源の拡散体として、広く用いられている。これ
らの用途においては、光線透過率や光拡散性といった光
学的性質に加えて、火災に対する安全性を確保する面か
ら、優れた燃焼特性すなわち燃えに広がりにくさを兼ね
備えていることがもとめられている。

【０００３】

【従来の技術】従来、光拡散性メタクリル樹脂を得るた
めの手段としては、基材のメタクリル樹脂と屈折率の異
なる、例えば硫酸バリウム、炭酸カルシウム（特開昭５
７−１５５２４５号）、石英（特開昭５７−５７４２
号）、水酸化アルミニウム（特開昭５７−１５７２０２
号）等の無機透明微粒子を分散させることが一般的に行
われており、またこれらの組み合わせも提案されている
（特開昭５７−１６２７４３号、同６１−４７６２
号）。

【０００４】しかしながら、これら無機透明微粒子をメ
タクリル樹脂に分散させた場合、光線透過率や光拡散性
といった光学的性質は満足されるものの、メタクリル樹
脂そのものに比べ燃え易くなってしまう欠点があり、難
燃性を求められるような用途には、これらの材料があま
り使用されていない状況にある。

【０００５】メタクリル樹脂そのものの難燃化について
は、分子内にハロゲン元素とリン元素を含有する有機化
合物をブレンドする方法を中心としてこれまで多くの提
案がなされている（特公昭５６−２６２６４号、特開昭
５９−２０６４５４号、同６１−１１５９５０号等）
が、これらの難燃性物質をブレンドする方法では、得ら
れる組成物の性能（耐熱性、機械的強度、耐候性、光学
特性）低下が大きいうえ、一般タイプのメタクリル樹脂
と併産した場合の切り替えロスや、難燃剤の添加による
コスト上昇など経済性の面でも不利となっている。ま
た、光拡散性を付与するために無機透明微粒子を分散さ
せた場合、さらに多くの難燃性物質を必要としていた。

【０００６】また、光拡散性と燃焼特性を両立するため
に、リン系難燃剤と、三酸化アンチモンをメタクリル樹
脂に混合分散する方法も提案されているが、経済性に関
する上記問題点については解決されていない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、メタクリ
ル樹脂の燃焼に対する樹脂の重合度や、無機微粒子の種
類、添加量等の影響について鋭意検討した結果、特定重
合度のメタクリル樹脂に対し、酸化チタン及び／または
酸化チタン組成物を拡散剤として添加することにより、
燃焼特性を悪化させることなく優れた光拡散効果を得ら
れることを見いだし、本発明を完成した。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、クロ
ロホルムを溶媒として２５℃で測定した極限粘度が０.
０５〜０.１５Ｌ／ｇであるメタクリル樹脂１００重量
部に対し、グラフト共重合体を０〜３０重量部、酸化チ
タン及び／または酸化チタン組成物を酸化チタン純分と
して０.０２〜０.５重量部添加したことを特徴とする燃
焼特性の優れた光拡散性メタクリル樹脂組成物である。

【０００９】本発明のメタクリル樹脂とは、メタクリル
酸メチル単独重合体または、メタクリル酸メチルを主成
分としそれと共重合可能な単量体との共重合体である。
メタクリル酸メチルと共重合できる単量体としてはアク
リル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）ア
クリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸シクロヘキシル、
（メタ）アクリル酸２ーエチルヘキシル、（メタ）アク
リル酸フェニル、（メタ）アクリル酸ベンジル、（メ
タ）アクリル酸２ーヒドロキシエチル、（メタ）アクリ
ル酸グリシジル、（メタ）アクリル酸ジエチルアミノエ
チル等の（メタ）アクリル酸エステル類、（メタ）アク
リル酸類、エチレングリコールジ（メタ）アクリレー
ト、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレー
ト、アリル（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコ
ールジ（メタ）アクリレート等の多官能（メタ）アクリ
レート類、スチレン、αーメチルスチレン等の芳香族ビ
ニル単量体類、フェニルマレイミド、シクロヘキシルマ
レイミド等のマレイミド類、無水マレイン酸などが挙げ
られるが、これらのうち特に、メタクリル酸メチル９
９.８〜９０.０重量％、アルキル炭素数１〜７のアクリ
ル酸アルキルエステル０.２〜１０.０重量％の共重合体
が好ましい。

【００１０】メタクリル樹脂の重合度は、クロロホルム
を溶媒として２５℃で測定した極限粘度として０.０５
〜０.１５Ｌ／ｇが好ましく、より好ましくは０.０５５
〜０.１０Ｌ／ｇである．極限粘度が０.０５Ｌ／ｇより
も小さいと得られる組成物の機械的強度が不足し、０.
１５Ｌ／ｇよりも大きいと燃焼特性が低下する。

【００１１】得られる組成物の耐衝撃性を高めるために
は、アクリル酸エステルを主成分とするゴム状共重合体
にメタクリル酸エステルを主成分とする単量体をグラフ
トしたグラフト共重合体を添加することが望ましい。そ
の添加量はメタクリル樹脂１００重量部に対し上記重合
体３０重量部以下であるが、さらに好ましくは３〜３０
重量部である。３０重量部を超えると得られる製品の耐
熱性、剛性が低下するだけでなく、燃焼特性も低下する
ので好ましくない。

【００１２】本発明に使用される酸化チタンは、アナタ
ース型、ルチル型どちらでもよい。粒径は必要とされる
光学特性により決定されるが、とくに０.１〜２０μｍ
のものが、工業的に入手し易いことから望ましい。

【００１３】酸化チタンの添加量としては、０.０２〜
０.５重量部である。０.０２重量部よりすくないと、得
られる組成物の光拡散性が十分でなく、０.５重量部よ
り多いと、光線透過率が十分でなくなる。

【００１４】また、酸化チタン組成物としてメタクリル
酸メチルを主成分とする単量体混合物を重合してなる平
均粒径５〜２０μｍの酸化チタンを含有した架橋重合体
微粒子を使用することも、組成物の燃焼特性を改良する
うえで特に好ましい。

【００１５】さらに、本発明の目的を達成する範囲内
で、商品価値を高めるため、染顔料、安定剤、その他の
添加剤を配合添加することは差し支えない。

【００１６】本発明の光拡散性メタクリル樹脂組成物
は、メタクリル樹脂に、酸化チタン及び／または酸化チ
タン組成物、グラフト共重合体及び必要に応じてその他
の添加剤をタンブラー、ヘンシェルミキサー等により十
分混合した後、押出機によって溶融混合しペレットや板
状とする方法や、メタクリル酸メチルあるいはメタクリ
ル酸メチルを主成分とする単量体混合物及びその部分重
合体に、酸化チタン及び／または酸化チタン組成物、グ
ラフト共重合体及び必要に応じてその他の添加剤を混合
分散し、鋳型中で重合させる鋳込み重合法により製造さ
れる。

【００１７】本発明の光拡散性メタクリル樹脂組成物
は、厚み１.２〜３ｍｍで、全光線透過率が１５〜５０
％の板状にすることが、照明器具等への使用上特に好ま
しい。

【００１８】

【実施例】以下実施例によって本発明を更に詳細に説明
するが、本発明はこれらの例に限定されるものではな
い。

【００１９】なお、実施例中におけるメタクリル樹脂の
極限粘度［η］は、試料をクロロホルム溶液に溶解して
０.１重量％溶液とし、この溶液を２５℃に保ち、オス
トワルド型粘度計の標線間流下秒数ｔとクロロホルムの
流下秒数ｔ0とを測定し、次式より算出した。

【００２０】

【数１】

【００２１】ただし、Ｃは試料濃度（ｇ／Ｌ）である。
全光線透過率は、ＪＩＳ−Ｋ−７１０５ 測定法Ｂによ
り測定した。また燃焼特性の目安としては、ＪＩＳ−Ｋ
−６７１８ 燃焼速度試験方法に従い燃焼速度を測定
し、３８ｍｍ／ｍｉｎ以下を合格とした。また、耐衝撃
性の目安として、板厚１.５ｍｍの実施例製品及び比較
例製品について、０.２Ｎｍ，０.３５Ｎｍ，１.０Ｎｍ
が実現できるＪＩＳ−Ｃ−８１０５付図２に示す装置を
使用し、図１に示すサイズのサンプルを金属製の枠によ
り単純支持して、図中×印箇所を試験し、割れのおこら
ない衝撃力をもとめた。

【００２２】実施例１〜５ ［メタクリル樹脂の製造］メタクリル酸メチル／アクリ
ル酸メチルが９４／６であり、クロロホルムを溶媒とし
て２５℃で測定した極限粘度が０.０７３Ｌ／ｇである
ビーズ状のポリマーを公知の懸濁重合法により製造し
た。

【００２３】［光拡散性メタクリル樹脂組成物の製造］
上記で得られたメタクリル樹脂及び平均粒径０.２１μ
ｍのルチル型酸化チタン（石原産業（株）製ＣＲ−６
０）を、表１に示す割合でブレンドし、２５０℃に設定
した押出機で押し出し、約８０℃の垂直型３本カレンダ
ーロールで成形し、表１に示す板厚のメタクリル樹脂板
を製造し、全光線透過率、燃焼速度及び耐衝撃性を測
定、評価した。結果を表１に示す。

【００２４】実施例６〜１１ ［グラフト共重合体の製造］内容積５０リットルのステ
ンレス鋼製の反応容器中で、第１段階として、アクリル
酸ブチル８００ｇ、スチレン１９０ｇ、メタクリル酸メ
チル９８０ｇ、１，４−ブタンジオールジアクリレート
１２ｇを、公知の乳化重合法により重合した。これに第
２段階として、乳化剤を追加し、さらにアクリル酸ブチ
ル５１２０ｇ、スチレン１１５２ｇ、ケイ皮酸アリル９
６ｇ、１，４−ブタンジオールジアクリレート３２ｇを
加えさらに重合を継続して、吸光度法により測定した粒
子径が０.２６〜０.２８μｍの、多重構造アクリル系弾
性体ラテックスを得た。さらに第３段階として、乳化剤
を追加し、メタクリル酸メチル４８００ｇ、アクリル酸
エチル２００ｇ、ノルマルオクチルメルカプタン１２５
ｇを加えてグラフト重合し、グラフト共重合体のラテッ
クスを得た。このラテックスを公知の方法により凝固、
洗浄、乾燥してグラフト共重合体の粉体を得た。

【００２５】［光拡散性メタクリル樹脂組成物の製造］
グラフト共重合体、実施例１〜５で製造したメタクリル
樹脂及び酸化チタン（石原産業（株）製ＣＲ−６０）
を、表１に示す割合でブレンドし、外径４０ｍｍφのス
クリュー型押出機にてシリンダー温度２００〜２６０℃
で、溶融混練してペレットとした。

【００２６】得られたペレットを、２５０℃に設定した
押出機で押し出し、約８０℃の垂直型３本カレンダーロ
ールで成形し、表１に示す板厚のメタクリル樹脂板を製
造し、全光線透過率、燃焼速度及び耐衝撃性を測定、評
価した。結果を表１に示す。

【００２７】実施例１２ ［メタクリル樹脂の製造］メタクリル酸メチル／アクリ
ル酸メチルが９９／１であり、クロロホルムを溶媒とし
て２５℃で測定した極限粘度が０.０５８Ｌ／ｇである
ビーズ状のポリマーを公知の懸濁重合法により製造し
た。

【００２８】［光拡散性メタクリル樹脂組成物の製造］
上記で製造したメタクリル樹脂及び酸化チタン（石原産
業（株）製ＣＲ−６０）を、表１に示す割合でブレンド
し、２５０℃に設定した押出機で押し出し、約８０℃の
垂直型３本カレンダーロールで成形し、板厚１.５ｍｍ
のメタクリル樹脂板を製造し、全光線透過率、燃焼速度
及び耐衝撃性を測定、評価した。結果を表１に示す。

【００２９】実施例１３ 実施例１２で製造したメタクリル樹脂、実施例６〜１１
で製造したグラフト共重合体及び酸化チタン（石原産業
（株）製ＣＲ−６０）を、表１に示す割合でブレンド
し、実施例６〜１１と同様にして板厚１.５ｍｍのメタ
クリル樹脂板を製造し、全光線透過率、燃焼速度及び耐
衝撃性を測定、評価した。結果を表１に示す。

【００３０】比較例１〜４ 実施例１〜５で製造したメタクリル樹脂を使用し、光拡
散剤として平均粒径３μｍの硫酸バリウム（日本化学工
業（株）製ＡＤ硫酸バリウム）を表１の割合で使用した
他は、実施例１２と同様にして表１に示す板厚のメタク
リル樹脂板を製造し、全光線透過率、燃焼速度及び耐衝
撃性を測定、評価した。結果を表１に示す。

【００３１】比較例５、６ 実施例１２で製造したメタクリル樹脂、実施例６〜１１
で製造したグラフト共重合体、平均粒径０.１μｍの硫
酸バリウム（堺化学工業（株）製ＳＳ５０）を表１の割
合で使用して、実施例６〜１１と同様にして、表１に示
す板厚のメタクリル樹脂板を製造し、全光線透過率、燃
焼速度及び耐衝撃性を測定、評価した。結果を表１に示
す。

【００３２】比較例７ 実施例１２で製造したメタクリル樹脂、実施例６〜１１
で製造したグラフト共重合体、酸化チタン（石原産業
（株）製ＣＲ−６０）を表１の割合で使用して、実施例
６〜１１と同様にして、板厚１.５ｍｍのメタクリル樹
脂板を製造し、全光線透過率、燃焼速度及び耐衝撃性を
測定、評価した。結果を表１に示す。

【００３３】実施例１４、１５ メタクリル酸メチルの部分重合体（重合率２４％、粘度
１８００ｃｐｓ）９６.５重量部に対し、アクリル酸２ー
エチルヘキシル３.５重量部、ジオクチルスルホコハク
酸ナトリウム塩０.０５重量部、２，２’−アゾビス−
（２，４−ジメチルバレロニトリル）０.０６５重量
部、および表２の割合の平均粒径０.２６μｍのルチル
型酸化チタン（石原産業（株）製 Ｒ−８２０）、ノル
マルドデシルメルカプタンを添加した後脱気し、予め板
厚１.５ｍｍとなるよう設定した無機ガラスの鋳型中に
注入し、この鋳型を８０℃の温水に６０分間浸漬し、つ
いで１１０℃の空気浴に１２０分間滞在させて、重合を
完結させた。得られた組成物の極限粘度、全光線透過
率、燃焼速度及び耐衝撃性は表２の通りであった。

【００３４】実施例１６ 酸化チタン組成物として、酸化チタン５０重量％を含有
する架橋ポリメタクリル酸メチル微粒子（積水化成品
（株）製ＭＢＴ５Ｘ−０４５０Ａ）を表２の割合で使用
した他は、実施例１４と同様にして、シート状の光拡散
性メタクリル樹脂組成物を得た。極限粘度、全光線透過
率、燃焼速度及び耐衝撃性は表２の通りであった。

【００３５】比較例８ ノルマルドデシルメルカプタンを添加しない以外は、実
施例１４と同様にして、シート状の光拡散性メタクリル
樹脂組成物を得た。極限粘度、全光線透過率、燃焼速度
及び耐衝撃性は表２の通りであった。

【００３６】比較例９ メタクリル酸メチルの部分重合体（重合率７％、粘度１
８００ｃｐｓ）１００重量部に対し、ジオクチルスルホ
コハク酸ナトリウム塩０.０５重量部、２，２’−アゾ
ビス−（２，４−ジメチルバレロニトリル）０.０３重
量部、および表２の割合の酸化チタン（石原産業（株）
製 Ｒ−８２０）を添加した後脱気し、予め板厚１.５
ｍｍとなるよう設定した無機ガラスの鋳型中に注入し、
この鋳型を５０℃の温水に１８０分間浸漬し、ついで１
１０℃の空気浴に１２０分間滞在させて、重合を完結さ
せた。得られた組成物の極限粘度、全光線透過率、燃焼
速度及び耐衝撃性は表２の通りであった。

【００３７】比較例１０ 光拡散剤として平均粒径８μｍの水酸化アルミニウム
（住友アルミニウム製錬（株）製Ｃ３０８Ｎ）を使用し
た以外は、実施例１４と同様にして、シート状の光拡散
性メタクリル樹脂組成物を得た。極限粘度、全光線透過
率、燃焼速度及び耐衝撃性は表２の通りであった。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【表２】

【００４０】

【発明の効果】本発明は、以上詳述した通り、光拡散特
性及び燃焼特性に優れ、しかも難燃剤を使用せず経済性
に優れるという特徴を有しており、各種照明器具等への
使用に適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】 耐衝撃試験における、サンプルサイズ、試験
箇所を示す。図中の数値の単位はｍｍであり、×印の箇
所に所定の衝撃を加えている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０８Ｌ 51:00） 7308−4Ｊ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クロロホルムを溶媒として２５℃で測定
   した極限粘度が０.０５〜０.１５Ｌ／ｇであるメタクリ
   ル樹脂１００重量部に対し、アクリル酸エステルを主成
   分とするゴム状共重合体にメタクリル酸エステルを主成
   分とする単量体をグラフトしたグラフト共重合体を０〜
   ３０重量部、酸化チタン及び／または酸化チタン組成物
   を酸化チタン純分として０.０２〜０.５重量部添加した
   ことを特徴とする燃焼特性の優れた光拡散性メタクリル
   樹脂組成物。
2. 【請求項２】 メタクリル樹脂が、メタクリル酸メチル
   ９９.８〜９０.０重量％、アルキル炭素数１〜７のアク
   リル酸アルキルエステル０.２〜１０.０重量％の共重合
   体である請求項第１項記載の燃焼特性の優れた光拡散性
   メタクリル樹脂組成物。
3. 【請求項３】 メタクリル樹脂が、クロロホルムを溶媒
   として２５℃で測定した極限粘度が０.０５５〜０.１０
   Ｌ／ｇである請求項第１項記載の燃焼特性の優れた光拡
   散性メタクリル樹脂組成物。
4. 【請求項４】 グラフト共重合体の添加量が３〜３０重
   量部である請求項第１項記載の燃焼特性の優れた光拡散
   性メタクリル樹脂組成物。
5. 【請求項５】 酸化チタンの平均粒径が０.１〜２０μ
   ｍである請求項第１項記載の燃焼特性の優れた光拡散性
   メタクリル樹脂組成物。
6. 【請求項６】 酸化チタン組成物が平均粒径５〜２０μ
   ｍのメタクリル酸メチルを主成分とする単量体混合物を
   重合してなる架橋重合体微粒子に酸化チタンを包含させ
   たものである請求項第１項記載の燃焼特性の優れた光拡
   散性メタクリル樹脂組成物。
7. 【請求項７】 全光線透過率１５〜５０％、厚み１.２
   〜３ｍｍの板状とされてなる請求項第１項記載の燃焼特
   性の優れた光拡散性メタクリル樹脂組成物。