JPS5984903A - ガラス−プラスチツク複合組成物 - 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】 本発明はガラス−プラスチック複合組成物に係わるもの
であり、両成分の屈折率を揃えることにより透明の重合
物、または透明被覆物を与えることが出来る。

即ち、重合物の屈折率がガラスの屈折率とに近似するか
、等しい重合性モノマーまたはオリゴマーを用いて、こ
れにガラス粉末を混合し、場合により、これにラジカル
重合開始剤または光増感剤を加えて、熱または活性化エ
ネルギー線の作用により重合して用いる。

従来、プラスチックとガラスとの複合物としては、ガラ
ス繊維強化プラスチックやガラスフレーク強化プラスチ
ックが知られている。しかし、これらの複合物でガラス
繊維やガラスフレークを使用する目的は、プラスチック
の曲げ強度や衝撃強度を向上させるためであり、従って
配合するガラス繊維は長さ数ｏｎ以上、ガラスフレーク
はタテ数咽以上といったかなり大きい形状のものが使用
されている。これは、上記より形状の小さいガラス繊維
やガラスフレークを使用するときには満足すべき曲げ強
度や衝撃強度を有する複合体が得られないからである。

本発明は、硬度の大きい透明重合物または透明被覆物を
得ることを目的とし、従来使用されていたガラス繊維よ
り粒径の細いガラス粉末を利用し、ガラス粉末の屈折率
と重合後の屈折率が該ガラスの屈折率と等しいか近似し
たモノマーおよび／またはオリゴマーとを混合してなる
組成物に関する。

本発明は、粒径が０．５霧以下のガラス粉末を用い、重
合した後の屈折率がガラスと等しいが近似した屈折率を
もつ重合性モノマーおよび／またはオリゴマーをガラス
粉末に混合し、場合によってはこれに使用前重合開始剤
、光増感剤を配合したのち、熱または活性エネルギー線
を適用して透明重合物をつくることが出来、簡単な操作
で生産性よく表面硬度のすぐねた透明体を得ることがで
きる。

本発明組成物は、１ずガラスを粉末にして粒径０．５咽
以下にする。粉砕には通常のミルまたはクラッシャーが
用いられ、一般には分級してなるべく均一な粒径に揃え
ることが好ましい。粒径が０．５胴を越えるガラス粉末
を使用した場合は、重合物の表面平滑性が悪く、透明性
が低下する欠点を有する。ガラス粉末はその１ま重合性
モノマやオリゴマーに混合して用いられるが、予めガラ
ス粉末をシランカップリング剤などで処理して重合物と
の接着性を高めることができる。重合性モノマーおよび
オリゴマーは重合性がよく、重合物が透明で耐衝撃性等
の諸強度に秀れ、ガラス粉末と混和性がよいものがえら
ばれ、一般には重合性モノマーと重合性オリゴマーとを
併用することが多い。重合物の屈折率をガラスの屈折率
に合わせるので、各種の配合が考えられるが、この他に
重合速度、重合物の物性などを考慮してその配合が決定
される。たとえば分子中に芳香族核やクロル基、ブロム
基などが入っている重合性モノマーやオリゴー−は、屈
折率が大きく、フ）素基の入っているものは屈折率が小
さいのでこれらを用いて、重合物の屈折率を調整出来る
。重合性モノマーやオリゴマーは単一であることよりも
、ブレンドして用いることが多い。しかし、この場合に
は共重合が十分に行なわれるように、モノマー、オリゴ
マをえらんで用いる必要がある。

本発明組成物は、プラスチックの有する加工の容易さと
、すぐれた耐衝撃性とガラスの有する硬度とを合せもつ
透明な複合体組成物であり、これからプラスチックの成
形法である射出成形または注型法により窓ガラス、置物
、レンズ等を生産性よく製造することができるはかりで
なく、透明プラスチックのコーティング、透明ガラスの
コーティング等に用いられる。

ガラス粉末と重合性モノマーおよび／またはオリコマ−
との混合割合は、重合性モノマーおよび／筐たはオリゴ
マー１００Ｍ量部に対し、ガラス粉末５〜３００部であ
ることが好捷しく、これよりガラス粉末が少いと製品の
硬度が不十分となり、これよりガラス粉末が多いと製品
の強度が不十分である。

本発明において用いられる重合性モノマーおよびオリゴ
マーとしては、次のものが挙げられる。

カッコ内はアルキル基の炭素数（ｃ）と重合物の屈折率
（ｎ）を示す。

スチレン（ｎ　＝　１．６０　）％アルキルスチレン（
Ｃ＝１〜１０、ｎ　＝　１．５４〜１．５９）、メタク
リル酸アルキルエステル（Ｃ−１〜１０、ｎ＝１．４６
〜１．４９　）、アクリル酸アルキルエステル（Ｃ＝１
〜１０、ｎ＝ｘ４３〜１．４３１メタクリル酸ジエステ
ル（ｎ＝１．４４〜１．４７　）、　　メタクリル酸ト
リエステル（ｎ＝１．４４〜］−，４７）、メタクリル
酸トリエステル（ｎ＝１．４４〜１．４７）、　　アク
リル酸ジエステル（ｎ＝１．４４〜１．４７　）、アク
リル酸トリエステル（ｎ＝１．４４〜１．４７　）、ア
クリル酸テトラエステル（ｎ＝ｔ、４３〜１４６）、ビ
ニルエステル（ｎ＝１．４２〜１．４６）、　　フッ化
アルキルアクリレート（ｃ＝１〜１０．　ｎ−１，，３
６〜１．４３　）、フッ化アルキルメタクリレート（ｃ
＝１〜１０．　ｎ＝１．３６〜１．４３　）、多官能ア
リルまたはアリリデン化合物（例えばジアリルフタレー
ト、ジアリリデンペンタエリスリトーノのと多官能チオ
−１ｖ（９１Ｊえばトリメチロールプロパントリチオグ
リコレ−ｅとの配合物（ｎ＝１．５０〜１．５８　）。

エポキシアクリレート（ｎ＝　１．５０〜１．６０）、
ポリエステルアクリレート（ｎ＝１．４３〜１．４６　
）、ポリエーテルアクリレート（＋１＝１．４２〜１．
４６　）、ウレタンアクリレート（ｎ−１４５〜１５０
）％スピランアクリレート（ｎ＝１．４８〜１．５２）
。

従って、本発明の屈折率の調整は、上記モノマー、オリ
ゴマーまたはこれらの混合物の重合物の屈折率が用いる
ガラスの屈折率に等しいか、近似するように共重合して
用いればよい。

上記重合性モノマーおよびオリゴマーのうち、重合物が
三次元化するモノマーおよび／またはオリゴマーを組合
せて使用することが好ましく、さらに好ましくは多官能
アリルまたはアリリデン化合物と多官能チオール化合物
との配合物および／捷たけ重合性オリゴマー、またはこ
れらと（メタ）アクリル酸の多価アルコールエステルと
を組合せて使用することである。

一方ガラスの屈折率は普通ガラスは％２５−約ｔｉ２を
有し、光学ガラスはこれより高＜１．５３〜１．６４の
屈折率を有している。更に詳しくは、原料ガラスとして
は、ソーダガラス（，１，５１〜１．５２）、鉛ガラス
（１，５３〜１．６４）、石英ガラス（１，４５〜１４
７）、硼ケイ酸ガラス（１，４６〜１．．４７）　　等
が知られており、これ等分骨４学ガラスとしては鉛ガラ
スが用いられるが、夫々に種々の微量の添加物の添加に
より、各種の光学レンズ、眼鏡用レンズに用いられてい
るが、屈折率としては上記の通りである。

従って、上記の如く、夫々のモノマーまたはスリゴマ−
としては重合後の屈折率が用いるガラスノ屈折率に近い
ものを選び、これに他のモノマーまたはオリゴマーを添
加して共重合させることにより任意の屈折率を有する重
合物を得ることができる。

本発明に用いるに好ましい重合物の主成分モノマーまた
はオリゴマ山とガラスとの組合せを示せば次の通りであ
る。

ソータカラス−エポキシアクリレートまたはスピランア
クリレートとアクリル酸ト リエステル 鉛　ガ　ラ　スー多官能アＩＪ　ＩＪデン化合物、多官
能チオールおよびアクリル酸トリエ ステル 石英ガラス−ポリエステルアクリレート硼ケイ酸ガラス
−メタクリル酸トリエステル用いる重合性モノマーおよ
び／またはオリゴマーは、その重合物の屈折率がガラス
の屈折率と±０．０１以内の差を有することが好ましい
。ガラスの屈折率と重合性モノマーおよび／またはオリ
ゴマーの重合物の屈折率の差が±０．０１を超えると、
製品が不透明になるので好ましくない。

本発明組成物は、ガラス粉誓）−ツマ−、オリゴマーの
混合分散液に、場合によっては使用前これに光増感剤、
熱重合開始前、重合促進剤、紫外線吸収剤、レベリング
剤、安定剤等をこの液に加え、十分に混和して均一なペ
ーストをつくる。ペースト中の泡は減圧などで除去する
ことが好ましい。ペーストは型に入れてのち重合するこ
とが多いが、コーティングの場合には基材の上に適当な
厚さに塗布して用いる。型に入れ、またはコーティング
したペーストは、活性エネルギー線の作用で重合させる
ことも出来る。活性エネルギー線が紫外線の場合には光
増感剤が添加され、型は紫外線が通過しやすいようなガ
ラスや透明プラスチックがえらばれる。ここでいう活性
エネルギー線とは紫外線、Ｘ線、ガンマ線、電子線であ
るＵ骨性エネルギー線を照射したのち熱で後重合しても
よい。

熱重合の場合には、型に充填したものを加熱雰囲気（例
えば１５０℃の熱風）に入れ、所定時間この温度に保っ
て重合させる。熱重合開始剤としては、過酸化ベンゾイ
ル、アゾビスイソブチロニトリル、ジターシャリープチ
ルハイドロバーオギサイド等が用いられ、光増感剤とし
ては、ベンゾイン、ベンジル、ベンゾフェノン、ベンツ
インメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル
、チオキサントン、メチルオルソベンジルベンゾエート
等が挙げられる。

本発明によれば、本発明組成物を重合して得られた生成
物は透明であるから塗料などを使用して容易に着色も出
来、美麗な透明成形製品を与え、しかも硬度特に表面硬
度は高く、またガラス粉末の使用により重量感を有して
、上記の様に種々の用途に用いて、本発明特有の美麗な
製品を得ることが出来る。また、これをコーティング用
に用いた場合には、被コーテイング物の透明性を害する
ことなく、これに表面硬度及び光沢を与えることが出来
、不透明品に用いねば光沢をまずことが出来る。

次に本発明組成物を光学または眼鏡用のレンズに用いた
場合について付言すれば、次の通りである。

従来、ガラスレンズは塊状のガラスを裁断、研磨してつ
くられ、熱可塑性プラスチックレンズは射出成形などで
つくられ、熱硬化性プラスチックレンズは注型成形など
でつくられてきた。一般にガラスレンズは製造に手間が
がが９、かつ大きい設備投資が必要であり、かつガラス
レンズは比重が犬のため重く、また割れやすい欠点があ
る。

熱可塑性プラスチックレンズは生産性がよいが、表面硬
度が小さく傷がつきゃすぐ、また耐油性、耐溶剤性が不
足しているためポマード、化粧水などで汚れやすく、汚
れた部分が拭ったあともしみになって残ることが多い。

熱硬化性プラスチックレンズは耐油性、耐溶剤が良好あ
り、表面硬度も熱可塑性プラスチックレンズよりはすぐ
れているけれども末だ満足すべきものではない。したが
って、透明性は現状のレンズの水準にあり、かつプラス
チックの軽い点と耐衝撃性のすぐれた点を保ちつつ、ガ
ラスレンズの硬度、耐油、耐溶剤性のすぐれた性質をも
つレンズが要望されている。

本発明によれば以上のようなガラスレンズとプラスチッ
クレンズとの両方の短所を克服し、長所を生かした生成
物を与えることが出来るものである。本発明で得られる
レンズは透明性にすぐね、表面硬度は一般プラスチック
レンズより大きい。

たとえば普通のプラスチックレンズは鉛筆硬度で２Ｈ程
度の硬度であるが、本発明のレンズは一般に４Ｈ以上の
硬度を有している。また、耐衝撃強度も太き（ＦＤＡの
衝撃試験機を用い、１ｍの高さから規定重量の重りを落
下させても割れず規格に合格した。

以下実施例により本発明を説明する。

実施例１゜ 屈折率１．５１６のソーダガラスを粉砕し、粒径が平均
１００ミクロンの粉末を分別した。

エビクロルヒドリン−ビスフェノールＡ系エポキシ樹脂
をアクリル酸と反応させて得られたエポキシアクリレー
ト１００重量部とトリメチロールプロパントリアクリレ
ート５００］ｉ量部、ベンゾインイソプロピルエーテル
３重量部とを混合して硬化性組成物をつくった。この硬
化物の屈折率は１．５１６であった。硬化性組成物１０
０重量部に対し上記のガラス粉末１００重量部を混合し
、脱泡したのち重量２００ｐの置物ライターを製造する
ガラス型（５Ｘ’５Ｘ８ｃｒｎ）に充填し、ｆｆ４Ｋｗ
の高圧水銀灯で１５秒間紫外線を照射した。脱型した透
明な置物は表面硬度が鉛筆硬度で４Ｈであハ１ｍの高さ
から床に落としても割れなかった。

実施例２゜ 屈折率１．５２８のソーダガラスを粉砕し、粒径７゜ミ
クロンの粉末をつくった。ジアリリデンペンタエリスリ
トール１モルに２モルのヒドロキンエチルアクリレート
を反応させて得られたスピランアクＩＪＬ’−１−１０
０重量部、ペンタエリスリトールトリアクリレ−）１０
０重量部、メチルオルソベンゾイルベンゾエート１重量
部を混合して硬化性組成物をつくった。この硬化物の屈
折率ハ１．５２８であった。硬化性組成物１００重量部
に対し、上記のガラス粉末４０１景部を混合し、脱泡し
たのち、玩具人形（高さ約１２ｃｒｎ、巾約３　ｃｍ　
）製造のガラス型に充填し、１０秒間４ＫＷの高圧水銀
灯で紫外線を照射した。脱型して得られた透明な人形は
表面硬度は鉛筆硬度で４　Ｈであり、１ｍの高さから落
しても割れなかった。

実施例３゜ 屈折率１．５３８の鉛ガラス塊を粉砕して粒径が平均５
０ミクロンの粉末を分別した。

ジアリリデンペンタエリスリトール１当量、ペンタエリ
スリトールトリチオグリコレート１当量、トリメチロー
ルプロパントリアクリレート２．０当量、過酸化ベンゾ
イル１重量部（配合物重量１００に対し）を混合して硬
化性組成物をつくった。この硬化物の屈折率は１．５３
８であった。硬化性組成物１００重量部に対し、上記ガ
ラス粉末３０重量部を混合し、脱泡したのち、眼鏡レン
ズ型に充填し、オープンに入れ徐々に温度を上げ、１時
間後９０℃とし、この温度で１０時間保った。のち冷却
し脱型して透明なプラスチックレンズを得た。

このレンズは表面硬度４Ｈであり、かつＦＤＡ試験機を
用いて、衝撃試験を行なったところ、割れが認められず
合格した。

実施例４ 屈折率１．５５０の光学ガラス塊を粉砕し、粒径が平均
５０ミクロ／の粉末を分別した。

ポリエステルアクリレート（プロピレンフタレートオリ
ゴマージアクリレート）ｉｏｏｉ量部とスチレンモノマ
ー３５重量部、ベンゾインイソプロピルエーテル１．１
重量部とを混合して硬化性組成物をつくった。この硬化
物の屈折率は１．５５０であった。硬化性組成物１００
重量部に対し、上記のガラス粉末４０重量部を混合し、
十分に脱泡したのちガラス製の眼鏡レンズ型に充填し、
窒素雰囲気中で４■Ｗ高圧水銀灯を１０秒間照射して硬
化させた。硬化後ガラス型よりはすし、透明なレンズを
得た。このレンズは表面硬度が４Ｈであり、かつＦＤＡ
試験機を用いて、衝撃試験を行なったところ、割れが認
められず合格した。

−１９＝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）粒径が０．５■以下のガラス粉末と（２）重合後
   の屈折率が上記ガラス粉末の屈折率と±０．０１以内の
   差を有する重合性モノマーおよび／またはオリゴマー とを均一に混合して成るガラス−プラスチック複合組成
   物。