JPH0659106A - 光散乱体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 それぞれ反応速度等の反応性が異なり、かつ
それぞれの重合物が透明でその屈折率が互いに相違し、
かつ少なくともマトリックスとなる重合物のガラス転移
温度が室温以下となる弾性体を形成する２種以上のモノ
マーを重合して、光学的に不均質な透明重合物からなる
光散乱体を得る。 【効果】 本発明によれば、可撓性、取扱い性に優れる
と共に、加工性がよく、高効率に光を散乱させることが
でき、特に光伝送ホースと組み合わせて用いるのに好適
な光散乱体を簡単かつ安価に得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光を高効率に散乱させ
ることができる光散乱体の製造方法に関し、特に光伝送
ホースと組み合わせて用いるのに好適な光散乱体の製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
光を効率よく伝送し、かつ散乱させる光散乱体として
は、プラスチック光ファイバー製の光散乱体、イルミネ
ーター、金属分散系の光散乱体などがある。

【０００３】プラスチック光ファイバー製の光散乱体と
しては、プラスチック光ファイバーの１本又は複数本を
リボン状に加工し、ヤスリなどを用いてこのリボン状物
の外周に傷を形成し、上記リボン状物を形成する光ファ
イバーの一端から入射させた光をこの傷口から散乱させ
る光散乱体が提案されている。

【０００４】しかしながら、この光散乱体においては、
傷のつけ方によって散乱特性が大きく影響されるため、
散乱光量のばらつきが大きいという問題がある。また、
散乱光量を増加させるためには入射光量を増加させるこ
とが必要であり、このためにはファイバーの径を大きく
する方法が考えられるが、径を大きくしすぎるとプラス
チック光ファイバーの柔軟性が失われるため、現状では
３ｍｍ程度が限界であり、このため入射光量、散乱光量
にも限界があった。

【０００５】イルミネーターとしては、例えば特開昭６
４−８０９１０号、同６４−８０９１２号公報において
液体のコア材を用いた散光管が提案されている。この散
光管は、可撓性の中空管状体からなるクラッド材の内部
に上記クラッド材よりも屈折率の高い液状のコア材を充
填し、このクラッド材の両端開口部を窓材によりそれぞ
れ閉塞したものであり、散光管の一端又は両端から光を
入射させ、コアとクラッドの界面での散乱及び／又はコ
ア液のレーリー散乱により発光させるものである。この
イルミネーターは大口径化が容易で、柔軟性があり、有
効受光面積が広く高効率で光を入射、発光させることが
でき、かつ経済性にも優れたものである。

【０００６】しかしながら、上記のイルミネーターは優
れた特性を有するものの、コア材が液体であるため、使
用時の破損によりコア液が漏れ、発光特性が著しく損な
われる懸念がある。また、コア材とクラッド材との界面
における光散乱及び／又はコア液のレーリー散乱による
発光は一般的に光強度が弱く、発光量を大きくするため
には強力な光源を必要とするという問題がある。

【０００７】金属分散系光散乱体としては、アルミニウ
ム等の金属を蒸着等の方法でコーティングしたガラスビ
ーズ等の粒子、金属箔、金属粒子などを透明樹脂中に分
散させた光散乱体があり、これらは金属表面での光反射
により光を散乱させるものである。

【０００８】しかしながら、金属の反射率は９０〜９５
％程度であり、数回の反射により光強度が低下する。ま
た、光散乱体の外に光が通るまでの間に多数回の反射を
繰り返すため、散乱光として外に出る光の強度はかなり
低下する。また、散乱方向も後方散乱が中心となるた
め、広い範囲に亘って被照明部全体を照らすことは難し
いという問題がある。

【０００９】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
可撓性、取扱い性に優れると共に、加工性がよく、高効
率に光を散乱させることができる光散乱体を安価に製造
する方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は上記
目的を達成するため鋭意検討を行った結果、互に反応速
度等の反応性が異なり、かつそれぞれの重合物が透明で
その屈折率が互いに相違し、かつ少なくともマトリック
スとなる重合物のガラス転移温度が室温以下となる弾性
体を形成する２種以上のモノマーを重合して、光学的に
不均質な透明重合物からなる光散乱体を得ることができ
ることを見い出した。そして、この光散乱体は、そのマ
トリックスを形成するベースモノマーに混合されたモノ
マーは、ベースモノマーとは反応速度等の反応性が異な
るので、単独重合に近いか又はベースモノマーと共重合
してもブロック的な共重合であって、それぞれ重合連鎖
を核にして凝集構造が形成されること、このような光散
乱体中に入射した光は屈折率の異なる凝集構造体の界面
で散乱されるが、すべてが透明材料で形成されているた
めに吸収による光損失がほとんどなく、このため入射し
た光が効率よく散乱され、また、この光散乱体のマトリ
ックスは室温以下にガラス転移温度を有する弾性材料で
形成されているため、室温において可撓性、取扱い性、
加工性に優れることを知見し、本発明をなすに至った。

【００１１】以下、本発明を更に詳しく説明すると、本
発明の光散乱体の製造方法は、互に反応性が異なり、か
つそれぞれの重合物が透明でその屈折率が互いに相違
し、かつ少なくともマトリックスとなる重合物のガラス
転移温度が室温以下となる弾性体を形成する２種以上の
モノマーを重合して、光学的に不均質な透明重合物から
なる光散乱体を得るようにしたものである。

【００１２】ここで、光散乱体のマトリックスを形成す
るベースモノマーは、その重合物のガラス転移温度が室
温以下となる透明弾性体を形成し得るものであればいず
れのものでもよく、また、上記重合物は単独重合物であ
っても共重合物であってもよく、従って、該ベースモノ
マーは、単独モノマーであっても上記透明弾性体となる
共重合体を形成し得る２種以上のモノマー混合物であっ
てもよい。

【００１３】このようなベースモノマーとしては、重合
したときのガラス転移温度が室温以下の重合物（単独重
合物又は共重合物）を形成するアクリル酸エステルが透
明性の点から好適に使用される。この場合、アクリル酸
エステルのアルコール残基としてはメチル基，エチル
基，ブチル基，ドデシル基，ステアリル基，ラウリル基
等のアルキル基、２−ヘキシル基、シクロヘキシル基、
テトラヒドロフルフリル基、アミノエチル基、２−ヒド
ロキシエチル基、３−ヒドロキシプロピル基、３−クロ
ロ−２−ヒドロキシプロピル基、トリフルオロエチル基
などを挙げることができる。また、アクリル酸とエチレ
ングリコール，トリエチレングリコール，ポリエチレン
グリコール，トリメチルプロパン等の多官能アルコール
とのエステルも同様に用いることができる。更に、得ら
れる高分子材料（共重合体）のガラス転移温度が室温以
下であれば、これらのモノマーとの共重合を目的として
それ自体の重合体のガラス転移温度が室温以上のものや
多官能モノマーも同様に用いることができる。これらの
モノマーとしては、メタクリル酸のエステル誘導体があ
り、そのエステルのアルコール残基としては上記と同様
のものが挙げられる。その他ビニル重合可能なモノマー
として、スチレン、ジビニルベンゼン、α−メチルスチ
レン、酢酸ビニル、メチルビニルケトン、フェニルビニ
ルケトン、ビニルベンゾエートなどが挙げられる。

【００１４】一方、上記ベースモノマーと共に重合さ
れ、上記ベースモノマーの重合物マトリックスと光学的
不均質構造を形成するために用いられるモノマーは、該
重合物マトリックスと異なる屈折率を有する重合物を形
成し得るものであればよく、このようなものとしては、
上述したベースモノマーと同様のアクリル酸のエステル
誘導体、メタクリル酸のエステル誘導体などが好適に用
いられるが、このモノマーとしてはベースモノマーとは
反応速度などの反応性が異なり、重合した際にベースモ
ノマーにより形成されるマトリックス体と光学的不均質
体を形成するものを選択することが必要である。

【００１５】なお、上記ベースモノマーによる重合物マ
トリックスの屈折率（ｎ₁）と、これと光学的不均質構
造となる部分を形成する上記モノマーによる屈折率（ｎ
₂）との差は０．００５以上であることが好ましく、光
散乱体において輝度が要求される場合は０．０１以上、
更に高輝度が要求される場合は０．０３以上であること
が好ましい。上記屈折率の差が０．００５未満では十分
な光の散乱が得られない場合がある。なお、ｎ₁とｎ₂と
はどちらが大きくてもよいが、ｎ₁の方がｎ₂よりも大き
いことが好ましい。従って、使用するモノマーの選定は
このような屈折率の点を考慮することが要求される。

【００１６】本発明においては、以上の両モノマーを重
合するものであるが、重合法としては特に制限されず、
熱重合、光重合、電子線、γ線、プラズマなどの照射に
よる重合法を採用し得る。

【００１７】熱重合の場合には、公知の触媒を使用する
ことができ、添加量は通常量とすることができる。この
ような触媒としては、例えば、２，５−ジメチルヘキサ
ン−２，５−ジハイドロパーオキサイド、２，５−ジメ
チル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン−
３、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミル
パーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−（ｔ−ブ
チルパーオキシ）ヘキサン、ジクミルパーオキサイド、
α，α’−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）
ベンゼン、ｎ−ブチル−４，４−ビス（ｔ−ブチルパー
オキシ）バレレート、２，２−ビス（ｔ−ブチルパーオ
キシ）ブタン、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）
シクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキ
シ）３，３，５−トルメチルシクロヘキサン、ｔ−ブチ
ルパーオキシベンゾエート、ベンゾイルパーオキサイド
等の有機過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル、アゾ
ビスシクロヘキサンカルボニトリル等のアゾ化合物、過
硫酸カリウム，過硫酸ナトリウム，過硫酸アンモニウム
等の過硫酸塩化合物などが挙げられる。

【００１８】光重合の場合も触媒を用いることができ
る。この触媒としては、光の照射により直接、間接にラ
ジカルを発生するものであればいかなるものでもよく、
例えばベンゾイン、ベンゾフェノン、ベンゾインメチル
エーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインプロ
ピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ジベン
ジル、５−ニトロアセナフテン、ヘキサクロロシクロペ
ンタジエン、パラニトロジフェニル、パラニトロアニリ
ン、２，４，６−トリニトロアニリン、１，２−ベンズ
アントラキノン、３−メチル−１，３−ジアザ−１，９
−ベンザンスロンなどが挙げられる。

【００１９】また、電子線、γ線、プラズマなどの照射
により重合する場合は無触媒で重合することができる。

【００２０】なお、上記両モノマーを重合する場合、ベ
ースモノマーとは屈折率が異なるモノマーの使用量はベ
ースモノマー１００ｐｈｒ（重量部）に対して０．００
５〜５０ｐｈｒ、特に０．０１〜１０ｐｈｒとすること
が好ましい。

【００２１】本発明の光散乱体においては、光学的に不
均質な構造が形成されていればよく、例えばマトリック
ス中に球状、楕円体状、棒状、板状などやその他の不定
形状の分散体が海−島状に分散した構造、マトリックス
に平板体が互いに積層したラメラ構造などが挙げられ
る。

【００２２】なお、光散乱体は、その耐熱性や耐薬品性
等を向上させるため、必要により分散状態を固定化する
目的で架橋することが好ましい。この場合、熱、紫外
線、電子線、γ線架橋などの方法のいずれも採用するこ
とができる。

【００２３】本発明の光散乱体は、その使用目的に応
じ、ファイバー状、ロッド状、フィルム状、プレート
状、レンズ状、パイプ状、くさび状、円錐状、ドーム状
など種々の形状に加工することができ、いずれの場合も
光伝送ホースと組み合わせて用いることができる。

【００２４】本発明の光散乱体の使用例としては、マッ
プランプ、ルームランプ、読書灯等の自動車内の天井の
各種照明、トランクルーム内の照明、メーター類の照
明、各種スイッチの照明等のダッシュボードにおける照
明、グローブボックスや灰皿の照明、鍵穴の照明、ナン
バープレートの照明、ナンバープレートのバックライ
ト、各種エンブレムの照明、アンテナポールの先端部発
光、コーナーポールやバンパーモールを線状に発光させ
るなど、各種照明や発光体としての用途が挙げられる。
この場合、車内に配置された専用の光源、ヘッドラン
プ、車幅灯などの既設の光源から光を入射することによ
り散乱光を得ることができる。

【００２５】また、上記用途の他に広告塔、看板、光る
壁、天井、ＯＡ機器のバックライトなどに平面体とし
て、クロゼット等で用いる光るハンガー、手すり、自転
車等のフーム、電気スタンドなどに棒状体として使用す
ることもできる。更に、マリンホース、非常用誘導ライ
ン、ゴルフ場のヤード表示、プールやトラックのライン
表示などのラインマーカーとして使用することもでき、
紫外線を散乱させることで、バイオ槽などの培養用照
明、池、プール、浄水場などの水の殺菌、浄化の用途に
使用することもできる。

【００２６】

【実施例】以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明
するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではな
い。

【００２７】［実施例１］ ブチルアクリレート（Ｍ１） １００ｐｈｒ シクロヘキシルメタクリレート（Ｍ２） ２５ ｎ−ブチルメルカプタン ０．２ アゾビスイソブチロニトリル ０．２ 重合後のホモポリマーのガラス転移温度が室温以下にあ
るアクリルモノマー（Ｍ１）と、このアクリルモノマー
に対して屈折率及び反応速度が異なるモノマー（Ｍ２）
とを主成分とする上記液状混合物を７０℃で９６時間重
合した。

【００２８】［実施例２］Ｍ１として２−エチルヘキシ
ルアクリレート、Ｍ２としてシクロヘキシルメタクリレ
ートを用いた以外は実施例１と同様にして重合した。

【００２９】［実施例３］Ｍ１としてステアリルメタク
リレート、Ｍ２としてトリメチロールプロパントリメタ
クリレートを用いた以外は実施例１と同様にして重合し
た。

【００３０】［実施例４］Ｍ１としてラウリルメタクリ
レート、Ｍ２としてトリメチロールプロパントリメタク
リレートを用いた以外は実施例１と同様にして重合し
た。

【００３１】実施例１〜４で得られた光散乱体を１０ｍ
ｍのロッド状に成形し、端部から光を入射させたとこ
ろ、１ｍに亘って均一に光が散乱することが認められ
た。また、これらの光散乱体は非常に柔軟性に富み、自
由に変形させることができた。

【００３２】また、実施例１，２で得られた光散乱体に
電子線を照射したところ、溶剤に不溶な光散乱体が得ら
れた。このものは柔軟性、光散乱性能において電子線を
照射する前のものと実質的に同じものであった。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、可撓性、取扱い性に優
れると共に、加工性がよく、高効率に光を散乱させるこ
とができ、特に光伝送ホースと組み合わせて用いるのに
好適な光散乱体を簡単かつ安価に得ることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互に反応性が異なり、かつそれぞれの重
   合物が透明でその屈折率が互いに相違し、かつ少なくと
   もマトリックスとなる重合物のガラス転移温度が室温以
   下となる弾性体を形成する２種以上のモノマーを重合し
   て、光学的に不均質な透明重合物からなる光散乱体を得
   ることを特徴とする光散乱体の製造方法。