(57)【要約】【課題】本発明は、透明性が良好で熱によって変形を起こしにくく、成形時に成形不良を起こしにくい光学用成形体を提供する【解決手段】（Ｉ）スチレン系単量体単位とメタクリル酸エステル系単量体単位の質量比が１：９９〜２５：７５であり、（II）残存メタクリル酸エステル系化合物濃度が１０００ｐｐｍ以下であり、（III）ビカット軟化点が１０７°C以上であるスチレン−メタクリル酸エステル系共重合体からなる光学用成形体を構成とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ｉ）スチレン系単量体単位とメタクリル酸エステル系単量体単位の質量比が１：９９〜２５：７５であり、（II）残存メタクリル酸エステル系化合物濃度が１０００ｐｐｍ以下であり、（III）ビカット軟化点が１０７°C以上であるスチレン−メタクリル酸エステル系共重合体からなる光学用成形体。
【請求項２】
導光板である請求項１記載の光学用成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学用成形体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
透明性に優れた樹脂としてメタクリル樹脂が知られている。この樹脂は導光板をはじめとする光学用途、あるいは家電、OA機器用途に広く使用されている。しかしながら、市販のメタクリル樹脂は熱安定性を向上させるためにアクリル酸エステルが共重合されており、その結果耐熱性が低くなる。耐熱性が低いことから、上記機器からの発熱によって反りなどの変形が生じやすいという欠点がある。また、アクリル酸エステルは、樹脂組成を複雑にするため、透明性低下の要因になり得る。更に、成形する際に成形不良を起こしやすいという欠点も付与する。耐熱性を改善する手段として、メタクリル樹脂をイミド化剤によってイミド化するという手法が挙げられる。しかし、この手法は操作が多段階になるため煩雑であり、また、不純物も多くなるため、透明性低下を引き起こしてしまうという課題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３４２２６３
【特許文献２】特開２００３−０７５６４８
【特許文献３】特開２００６−０５２３４９
【特許文献４】特開２００６−０５２３５０
【特許文献５】特願２００７−２５２８４８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、透明性が良好で熱によって変形を起こしにくく、成形時に成形不良を起こしにくい光学用成形体を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち、本発明は、（１）（Ｉ）スチレン系単量体単位とメタクリル酸エステル系単量体単位の質量比が１：９９〜２５：７５であり、（II）残存メタクリル酸エステル系化合物濃度が１０００ｐｐｍ以下であり、（III）ビカット軟化点が１０７°C以上であるスチレン−メタクリル酸エステル系共重合体からなる光学用成形体。（２）導光板である（１）記載の光学用成形体。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の光学用成形体は、耐熱性が良好であり、また、残存メタクリル酸エステル化合物量が低いことから透明性が高いため、光学、家電、ＯＡ機器用途に広く使用できる。更に、残存メタクリル酸エステル化合物量が低いことは該成形体の成形時に成形不良を起こしにくくするという効果も付与した。そのため、操作性、生産性が向上し、ひいてはコストダウンにもつながる。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
＜用語の説明＞
本願明細書において、「〜」という記号は「以上」及び「以下」を意味する。例えば、「Ａ〜Ｂ」なる記載は、Ａ以上でありＢ以下であることを意味する。
本願明細書において、「光学用成形体」とは、例えば、導光板、拡散板、レンズ等に代表される、光学用途に用いる部材を意味する。
【０００８】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で使用する光学用成形体は、スチレン系単量体単位およびメタクリル酸エステル系単量体単位で構成されるスチレン−メタクリル酸エステル系共重合体からなる。
【０００９】
スチレン系単量体単位としては、スチレン、α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレンなどが挙げられるが、好ましくはスチレンである。これらのスチレン系単量体単位は単独であっても、二種類以上混合した単位であっても良い。
【００１０】
メタクリル酸エステル系単量体単位としては、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、フェニルメタクリレートなどが挙げられるが、好ましくはメチルメタクリレートである。これらのメタクリル酸エステル系単量体単位は単独であっても二種類以上混合した単位であっても良い。
【００１１】
スチレン系単量体単位とメタクリル酸エステル系単量体単位との比率は、質量比にして、スチレン系単量体単位：メタクリル酸エステル系単量体単位＝１：９９〜２５：７５であり、好ましくは２：９８〜１５：８５である。スチレン系単量体単位が１質量%以上であると、成形不良を起こしにくくなる。メタクリル酸エステル系単量体単位が７５質量%以上であると、透明性が向上し、また、熱によって変形しにくくなる。
【００１２】
スチレン系単量体単位およびメタクリル酸エステル系単量体単位からなる共重合体の製造方法には特に制限はないが、懸濁重合あるいは乳化重合を採用すると、重合の際に用いる分散剤や乳化剤が光学用成形体の内部に残り、光学用成形体の透明性低下の要因になる場合があるため、塊状重合や溶液重合が好ましい。製造コストや、フィルター濾過などの観点から、少量のトルエン、キシレン、エチルベンゼン、ヘキサン、シクロヘキサン、アセトン等の溶剤を使用した連続塊状重合が更に好ましい。
【００１３】
単量体単位として、他の共重合可能な単量体についても用いることができる。
【００１４】
スチレン−メタクリル酸エステル系共重合体の分子量はＧＰＣ（ゲル・パーミエイション・クロマトグラフィー）にて測定されるポリスチレン換算の重量平均分子量（Ｍｗ）が７万〜１５万であることが好ましく、分子量分布（重量平均分子量Ｍｗ／数平均分子量Ｍｎ）が１．７〜２．３であることが好ましい。
Ｍｗが７万以上であると強い成形体が得られ、１５万以下であると射出成形時の加工性が良好となる。またＭｗ／Ｍｎが１．７以上であると押出成形時の加工性が良好となり、２．３以下であると強い成形体を得ることができる。なお、ＭｗやＭｗ／Ｍｎは重合時の温度や重合開始剤量等で調整できる。
【００１５】
残存メタクリル酸エステル系化合物は、共重合体に含まれるメタクリル酸エステル系単量体や二量体などの揮発性の不純物のことをいう。
【００１６】
スチレン−メタクリル酸エステル系共重合体に含まれる残存メタクリル酸エステル系化合物濃度は１０００ｐｐｍ以下であることが好ましく、より好ましくは８００ｐｐｍ以下、更に好ましくは５００ｐｐｍ以下である。残存メタクリル酸エステル濃度は少なければ少ないほど好ましい。残存メタクリル酸エステル系化合物濃度が１０００ｐｐｍ以下であると、成形不良を起こしにくくなる。
【００１７】
スチレン−メタクリル酸エステル系共重合体の残存メタクリル酸エステル系化合物を削減する方法として、真空度の異なる脱揮槽を二槽使用しての二段脱揮、あるいは重合によって得た共重合体を脱揮しながら再び押出しする方法など、公知の手法が採用できる。
【００１８】
スチレン−メタクリル酸エステル系共重合体のビカット軟化点は１０７℃以上であることが好ましい。ビカット軟化点が１０７℃以上であると、熱による変形を起こしにくくなる。
【００１９】
ビカット軟化点の調整方法として、共重合体におけるメタクリル酸エステル系単量体単位の組成比を変化させる方法や、共重合体中の残存メタクリル酸エステル系化合物濃度を低減させる方法、あるいは熱安定化を目的とし、同時に共重合する事があるアクリル酸エステルを共重合しないという方法などが挙げられる。
【００２０】
光学用成形体として、導光板、拡散板、プロジェクションテレビのスクリーンレンズなどが挙げられる。中でも液晶ディスプレイ用の導光板や照明用の導光板として有用であり、特に、ＬＥＤを光源とする中〜大型液晶ディスプレイ用の導光板として有用である。
【００２１】
導光板の形状として、板型、くさび型など通常導光板として用いられる形状を採用できる。また、表面に何らかの賦形を施しても良い。
【００２２】
光学用成形体の成形方法として、押出成形や射出成形など通常用いられる成形方法を採用できる。
【００２３】
射出成形では、シリンダー温度２３０°C〜３００°Cで成形するのが好ましい。温度が２３０°Cより高いと粘度が低くなり成形加工性が良い。また、３００°Cより低いと、共重合体の分解が起こりにくくなり、成形体中における残存メタクリル酸エステル系化合物などの不純物が低減される。
【００２４】
共重合体に含まれる不純物は、光学用成形体の透明性低下を引き起こしてしまうため、少なければ少ないほど良い。これらを削減する方法として、押出しの際に目の細かいフィルターを用いて押出す方法が挙げられる。更に、この手法は、段落００１５に示した残存メタクリル酸エステル系化合物を削減する手段としても用いることができるため、不純物の低減方法として効率が良い。
【００２５】
本発明に用いる共重合体には、可塑剤、滑剤、酸化防止剤、耐光剤、帯電防止剤、摺動剤、光拡散剤など通常用いられる添加剤を使用することができる。
【００２６】
以下、本発明の詳細な内容について実施例を用いて説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００２７】
[試験例１]
攪拌翼に多段パドルを備えた容積２０Ｌの完全混合型連続反応槽、容積１１Ｌの塔式プラグフロー型連続反応槽、および予熱器を付したフラッシュ型脱揮槽を直列に接続した。メタクリル酸メチル７９．２質量%、スチレン８．８質量%、およびエチルベンゼン１２．０質量%で構成する溶液に対し、ｔ-ブチルペルオキシイソプロピルモノカーボネート（１時間半減期温度１１８°C）０．００９質量%、およびｎ-ドデシルメルカプタン０．３２質量%を混合し、原料溶液とした。温度１２５°Cに制御した完全混合型連続反応槽に、上記の原料溶液を毎時３．９ｋｇで供給した。完全混合型連続反応槽出口における転化率は５７質量%であった。入り口から出口への温度勾配が、１２０°Cから１５０°Cの勾配がつく様に調整した塔式プラグフロー型連続反応槽に、この重合溶液を導いたところ、塔式プラグフロー型連続反応槽出口での転化率は７７質量%であった。この重合溶液を予熱器で２３０°Cに加温しながら、１．３ｋＰa.Ａに減圧したフラッシュ型脱揮槽に導入し、槽内温度２３５°Cで未反応単量体および溶剤のエチルベンゼンを除去した。樹脂をギアポンプで抜き出し、ストランド状に押出し、切断することでペレット形状の共重合体を得た。
得られた共重合体は、Ｍｗ＝７．８万、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．９であった。
【００２８】
[試験例２]
メタクリル酸メチル７９．８質量%、スチレン２．２質量%、およびエチルベンゼン１８．０質量%で構成する溶液に対し、ｔ-ブチルペルオキシイソプロピルモノカーボネート（１時間半減期温度１１８°C）０．００６質量%、およびｎ-ドデシルメルカプタン０．３２質量%を混合し、原料溶液とした。それ以外は、試験例１に示した方法と同様に行った。
得られた共重合体は、Ｍｗ＝８．４万、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．０であった。
【００２９】
[試験例３]
メタクリル酸メチル６５．５質量%、スチレン１９．５質量%およびエチルベンゼン１５%で構成する溶液に対し、ｔ-ブチルペルオキシイソプロピルモノカーボネート（１時間半減期温度１１８°C）０．０２質量%、およびｎ-ドデシルメルカプタン０．３２質量%を混合し、原料溶液とした。それ以外は、試験例１に示した方法と同様に行った。
得られた共重合体は、Ｍｗ＝７．６万、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．１であった。
【００３０】
[試験例４]
メタクリル酸メチル７６．６質量%、スチレン８．８質量%、アクリル酸メチル２．６質量%およびエチルベンゼン１２．０質量%で構成する溶液に対し、ｔ-ブチルペルオキシイソプロピルモノカーボネート（１時間半減期温度１１８°C）０．００９質量%、およびｎ-ドデシルメルカプタン０．３２質量%を混合し、原料溶液とした。それ以外は、試験例１に示した方法と同様に行った。
得られた共重合体は、Ｍｗ＝８．０万、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．０であった。
【００３１】
[試験例５]
メタクリル酸メチル８０質量%およびエチルベンゼン２０%で構成する溶液に対し、ｔ-ブチルペルオキシイソプロピルモノカーボネート（１時間半減期温度１１８°C）０．００６質量%、およびｎ-ドデシルメルカプタン０．３２質量%を混合し、原料溶液とした。それ以外は、試験例１に示した方法と同様に行った。
得られた共重合体は、Ｍｗ＝８．３万、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．０であった。
【００３２】
[試験例６]
メタクリル酸メチル５１質量%、スチレン３４質量%およびエチルベンゼン１５%で構成する溶液に対し、ｔ-ブチルペルオキシイソプロピルモノカーボネート（１時間半減期温度１１８°C）０．０５質量%、およびｎ-ドデシルメルカプタン０．３２質量%を混合し、原料溶液とした。それ以外は、試験例１に示した方法と同様に行った。
得られた共重合体は、Ｍｗ＝７．７万、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．９であった。
【００３３】
[実施例１]
試験例１に示したペレット形状の共重合体を真空脱揮しながら、目開き５μｍのメッシュを通じて再び押出し、ペレット形状の樹脂生成物とした。これを８０°Cで３時間以上乾燥し、東芝機械社製射出成形機（ＩＳ１３０）を用いて、シリンダー温度２５０°C、金型温度７０°Cの条件で縦１２６ｍｍ×横１２６ｍｍ×厚さ３ｍｍの平板を成形した。
この平板を用いて、下記（１）〜（６）の測定および評価を行った。得られた結果を表１に示す。
【００３４】
[比較例１]
試験例１に示したペレット形状の共重合体を８０°Cで３時間以上乾燥し、東芝機械社製射出成形機（ＩＳ１３０）を用いて、シリンダー温度２５０°C、金型温度７０°Cの条件で縦１２６ｍｍ×横１２６ｍｍ×厚さ３ｍｍの平板を成形した。この平板を用いて、下記（１）〜（６）の測定および評価を行った。得られた結果を表１に示す。
【００３５】
[実施例２]
試験例２に示したペレット形状の共重合体を用いた以外は、実施例１に示した条件で成形体を得た。得られた結果を表１に示す。
【００３６】
[実施例３]
試験例３に示したペレット形状の共重合体を用いた以外は、実施例１に示した条件で成形体を得た。得られた結果を表１に示す。
【００３７】
[比較例２]
試験例４に示したペレット形状の共重合体を用いた以外は、実施例１に示した条件で成形体を得た。得られた結果を表１に示す。
【００３８】
[比較例３]
試験例５に示したペレット形状の共重合体を用いた以外は、比較例１に示した条件で成形体を得た。得られた結果を表１に示す。
【００３９】
[比較例４]
試験例６に示したペレット形状の共重合体用いた以外は、実施例１に示した条件で成形体を得た。得られた結果を表１に示す。
【００４０】
なお、上記成形体の特性評価は下記の方法により行った。
（１）残存メタクリル酸エステル系化合物量
共重合体中の残存メタクリル酸エステル系化合物量は、下記のＧＣ測定条件で測定した。
装置：島津製作所社製  ＧＣ１２Ａ  ＦＩＤ検出器
カラム：ガラスカラム  ３ｍｍφ×３ｍ
充填剤：ポリエチレングリコール
キャリアー：窒素
温度：カラム１１５ °C、注入口２２０ °C
試料ペレット０．５ｇ、シクロペンタン０．００１ｇをＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに溶解させ、シクロペンタンを内部標準として測定した。
【００４１】
（２）ビカット軟化点
東芝機械株社製射出成形機（ＩＳ−８０ＣＮＶ）を用いて、シリンダー温度２２０°Cで縦１２．７ｍｍ×横６４ｍｍ×厚さ６．４ｍｍの試験片を成形した。この試験片を用いてＪＩＳ−Ｋ７２０６に準拠し、荷重４９．０Ｎの条件で測定した。
【００４２】
（３）光損失率
各実施例および比較例の成形体の端面を研磨し滑らかにした。
次に、以下に示す測定方法で平行光線透過率Ｙ（%）を測定した。
装置：日本電色工業社製測定器（ＡＳＡ−３００Ａ）
光路：研磨面を垂直に通過する部分
平行光線透過率をＹ (%)、屈折率をｎ、反射率をＲ（%）として、光損失率（%）を次の計算式によって算出した。
光損失率（%）＝ １００ − （Ｙ ＋２Ｒ）
但し、Ｒ(%) ＝（ｎ−１）2  ／（ｎ＋１）2  ×１００
【００４３】
（４）平均分子量
共重合体の数平均分子量（Ｍｎ）、重量平均分子量（Ｍｗ）は下記のＧＰＣ測定条件で測定した。
装置：昭和電工製  ＳＹＳＴＥＭ−２１  Ｓｈｏｄｅｘ
カラム：ＰＬＧｅｌ  ＭＩＸＥＤ−Ｂを３本直列
温度：４０℃  
検出器：示差屈折率
溶媒：テトラヒドロフラン
濃度：２質量%
検量線：ＰＬ社製標準ポリスチレンを用いて作成し、平均分子量はポリスチレン換算値で表した。
【００４４】
（５）熱変形
ビカット軟化点測定において、ビカット軟化点が１０７℃以上のものを○、１０４℃以下のものを×とした。
【００４５】
（６）成形不良
実施例、比較例に示した成形の条件において、ある時点からの成形品を５個連続で採取し、これを１サイクルとする。１サイクル中の成形品の中で成形不良が一つも発生しない場合、そのサイクルを「可」とし、一つ以上発生した場合、そのサイクルを「不可」とする。これを５サイクル繰り返し、５サイクル中で「不可」が１度もないものに「０」、１度以上あるものに「１」を付した。
【００４６】
【表１】
2010248318.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の樹脂成形体は耐熱性が良好であり、また、残存メタクリル酸エステル化合物量が低いことから透明性が高いため、光学、家電、ＯＡ機器用途に広く使用できる。透明性が高いことから、光学用成形体、とりわけ導光板に適する。更に、該成形体の成形時に成形不良を起こしにくいという利点もある。そのため、操作性、生産性の面でも効果的である。