JPS60184559A - 光拡散性プラスチツク - 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】 （技術分野） 本発明は、照明カバー、照明看板、グレージング、各種
ディスプレイあるいは透過型スクリーン春光の拡散全目
的とした部材に好適な光拡散ａプラスチックに関するも
のである。

（従来技術） 近来、省エネルギーという社会的要請から照明器具ある
いは発覚ディスプレイ等に関して、いかに元ｔ″Ｍ効的
に利用するかが注目されている。光源から出る元は一定
であるので、できるだけ元金吸収せずに、必豪な方向へ
光を拡散させる即ち指向性のめる拡散を行なうことが、
光拡散性材料の望１れる性質の一つである。−万このよ
うな観点から、指向性のめる拡散性材料を、照明カバー
’１ｆｃｒ；ｃディスプレイ等の器具として組み込む場
合には、それらに合った形状が患求される。この形状と
は、光源を取り囲む球状であったり、また平板状で異面
に微細な凹凸や、レンチキュラーレンズのような規則的
な形状を付与したものである。したがって、これらの形
状を容易に付与できる材料であることも望１れる性質で
ある。

ところで従来から、照明カバー、ディスプレイ用スクリ
ーン等の拡散性材料としては、無機透明微粒子全透明プ
ラスチックに分散させて得る方法が一般に用いられてい
る。この場合の透明プラスチックとしては、（メタコア
クリル樹脂１にはスチレン樹脂が用いられ、拡散性を得
るためには基材の透明プラスチックと異なる屈折率から
なる、例えに硫酸バリウム、災酸カルシウム、石英など
の平均粒径１ｏμ以下の無機透明微粒子等全混入あるい
は塗布している。（特開昭５４７１５５２４１号公報、
特公昭４６−４３１８９号公報および実公昭２９−７４
４０号公報参照。） セしてこｎら実用化さｎている光拡散性グラスチックの
拡散性は゛大変に良好で、その程度に最大曲げ角（β値
）６０°以上である。なお最大曲は角（β値）とは、サ
ンプル面に垂直に入射した平行光線全透過ｉｔｔ＋＋か
らサンプルを見て、元軸上における最大輝度（利得）’
ｉＧ。

とした場合、輝度（利得）が１７３Ｇｏｉで低下するに
要する元軸とのなす角度でめり、一般に用いられている
。

本発明者等は、指向性を与えることのできる光拡散材料
について検討音別えたところ次の事実が判明した。即ち
０元源などが透けて見えない限り、最大曲げ角（β値）
ｔ−小さくする万が指向性を与え易くかつ最大輝度（利
得）を大きくすることができる、■従来品の光拡散材料
は一般に最大曲げ角（β値〕が２０°以上でめる。

しかしながら、光拡散剤の濃度を下げ（即ち拡散性全低
下させ〕最大曲げ角（β値）全１０’以下にすると光源
が透けて見え、光拡散材料として使用することはできな
い。

この点について説明するのが第１図のグラフでおるが、
これは透明プラスチックとしてメタクリル樹脂（Ｎ５＝
１．４９２）ｋ用いこｎに透明微粒子として市販の無定
形シリカ（Ｎｐ　＝１．４６　）（この粒度分布は第３
図■に示している）および結晶形シリカ（Ｎｐ＝１．５
４）（この粒度分布は第３図■に示している）を用いて
分散せしめたものである。なお、このグラフにおいて点
線は蛍光灯（３０Ｗ　）　′に５　ｍ離れた位置でかざ
したときに透けて見える領域である。このように、従来
の粒径５μ以下の粒子全５重量よりも人く含んでいるよ
うな拡散剤では■、■の如く、β値を１０６　より小さ
い濃度とすると透けてし筐うことが分る。

一般に用いられている照明カバーについて考えると、こ
の種の照明カバーは、板状のツム拡散性プラスチックを
加熱成形加工して、皿状１箱状あるいは球状等の成形品
として得られるものが多い。ところでこのような加熱成
形を施すと、板状のプラスチックは部分あるいは全面に
わたって延伸でれることとなる。この延伸の程度は、シ
ートの厚みの変化として概ね大きいところで１７４ない
し１７５程度であるが、延伸後においても光源が透けて
みえない程度の光拡散性を維持することが要求される。

すなわち、この程度の延伸後においても、最大曲は角（
β値）が１０°金割らないよう、はじめから板状プラス
チックに十分な量の光拡散剤全添加させる必要がある。

このため従来から、この種の光拡散性プラスチック材料
にあっては、高光拡散性でありかつ全光線透過率が低い
という欠点ｔ−Ｎシていた◎ このことは照明カバーとして用いらｎる光拡散性プラス
チックに限られるものてはなく、上述した各種技術分野
においても改善が望１れているところである。このため
本発明者等は、さきに比較的大きな平均粒径の透明＠粒
子を、透明プラスチック中に最大曲げ角（β値）が２０
〜１０°　となる濃度で分散させたこと全特徴とする光
拡散性グラスチックについて提案したＣ％願昭５８−２
４５７８８号ノが、るる条件下においてに比較的小さな
平径粒径の粒子であっても、十分実用化しうろことを見
出した。

（発明の目的） すなわち本発明は、最大曲げ角（β値）が１０゜以下で
あっても、光源が透けて見えることのない光拡散特性の
優ｎ−ｒｃ元拡散性プラスチック全提供しようとするも
のでるる。

（発明の構成） 本発明は上記目的を達成するためにな嘔れたもので、そ
の要旨とするところは、屈折率Ｎ８からなる透明プラス
チック中に、下記式（Ｉ）。

（ｎ） Ｑ、０２≦ｌ　ＮＢ　−Ｎｐ　ｌ≦［Ｌｌ　・・・・（
１）４μ≦ｄμ≦１０μ　・・・・・・・・（ＩＩ）を
満足する平均粒径ｄ！１、屈折率ＮｐをＭしかっ粒径３
μ以下の粒子の混入が多くとも５重量％でらる透明微粒
子を、最大曲げ角（β値）が４゜〜１０°　となる濃度
で分散せしめてなることを特徴とする光拡散性プラスチ
ックにある。

以下、木兄羽音さらに詳細に説明する。

本発明の透明プラスチックとしてハ、（メタ）アクリル
樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化
ビニル樹脂等があげられるが、こｎらに限定されるもの
ではない。

１７′ｃ本発明における透明微粒子としては、結晶形シ
リカ、無定形シリカ、ガラス、濃化リチウム、沸化カル
シウム、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミ
ニウムおよび白雲母等の無機物、めるいはメチルメタク
リレートおよびこ九らと共重合可能な各種（メタ）アク
リレート誘導体のポリマーなどの有機物かめけられるが
、勿論こｎらに限定されるものではない。

元払散性全付与するために基材と異なる屈折率をもった
微粒子を分散させるのは常識であり、屈折率の差が小さ
いほど（入射光の拡散剤への衝突回数が同じならばン、
透過拡散量が多いことが知らｎている。しかし屈折率の
差から１９にも小さすぎると、入射光の拡散剤への衝突
回数が少なくなるため、拡散剤の濃度全人くとらなけれ
ばならなくなり、こｆ′Ｌは経済的理由および、光拡散
材料の機械的物性の面から好ましくない。このため本発
明においては、基材の透明プラスチックと透明微粒子の
屈折率の差金α０２ないしα１に設定した。　・ 次に、屈折率と平均粒径とめ関係について説明する。最
大隠蔽力を与える屈折率と粒径との関係は多くの研究省
にエフ、芙験式、計算式としてめら九でいる。このうち
、代表的なものとしてはミトン（Ｍｉｔｔｏｎ）　の式
がめる。この式は基材と微粒子との屈折率’ｚＮｓ、Ｎ
ｐとすると、最大隠蔽力を与える微粒子の平均粒径ｄ（
μ）は、ｌ５）Ｎｐの巻付、次式で示される。

いｌ、基材の透明プラスチックが屈折率１．４９２から
なるメタクリル樹脂の場曾、λ＝ＬＬ５５μとすると、
透明微粒子の屈折率と最大隠蔽力を与える平均粒径の関
係は、次のようになる。

Ｎｐ＝１．５９２（ｌＮｐ−Ｎ５ｌ＝０．１　）では＋
１＝１．９μ、Ｎｐ＝１．５１２（１Ｎｐ−Ｎｓｌ＝［
ＬＯ２）ではｄ＝９−３μ、この結果からもわかるよう
に、従来の光拡散材料では、透明微粒子の平均粒掻音１
０μ以下とすることが常識となっている。（上記特開昭
５４−１５５２４号公報参照） ところで最大曲げ角（β値］が４°ないし１０°　とい
う拡散性を得るのに、従来から用いられている透明微粒
子の屈折率と平均粒径の関係では、光源が透けてし１う
欠点を有しているが、本発明者等はこれらについてさら
に注意深く研究を進めた結果、屈折率Ｎ８　からなる透
明プラスチック中に下記式（１）　、　（ＩＩ）［Ｌ０
２≦ＩＰＩｓ−Ｎｐｌ≦Ｌ１１・・・−・（１）４μ≦
ｄμ≦１０μ　・・・・・・・（Ｉｆ）を満足する平均
粒径ｄμ、屈折率Ｎｐ　’を府しかつ粒径３μ以下の粒
子の混入が多くとも５重量％である透明微粒子を１適量
分散せしめることにより、最大曲げ角（β値〕が１０°
以下でも光源が透けないことを見出したのである。なお
、透明微粒子の平均粒径ｄμが１０μを超えると拡散光
のギラツキを生じ易く好１しくない。

なお、粒径３μ以下の粒子の混入が多くとも５重量部で
あるような粒度分布の透明微粒子は、風選あるいは水中
における沈降速度篩別等により得ることができる。

（実施例） 以下実施例および比較例をもって詳細に説明するが、本
発明はこれらの例に限定されるものでにない。例えは本
発明の光拡散性プラスチック’ｋＮ科として、フレネル
レンズおよび／’Ｅ７Ｃはレンチキュラーレンズあるい
にその他のレンズ形状全般けたり、球状２皿状等に成形
して用いることも勿論可能である。なお本実施例中にお
ける最大輝度（利得）　Ｇｏ　および最大曲げ角（β値
）ニ、次のようにしてめた。

すなわち第２図に示す配置で、光源（１）（コリメータ
ー、日本光学社製〕全サンプル（２）面に垂直に照射す
るように向け、サンプル（２）面上における照度が１０
　ｆｔ−ｃｄとなるよう明るさを調節する。また光源（
１）とサンプル（２）の延長上でサンプル（２）から１
ｍの距離に輝度計（３）（ミノルタ社製、オート・スポ
ット）全サンプルに向けて設置−ｒる。このときのサン
プル（２）面上の輝度音測定し、ｆ　ｔ−Ｌ／ｆ　ｔ−
ｃｄ単位の値をＧｏとした。さらに、この輝度計（３）
全サンプル（２）の中心を軸として回転してゆき、サン
プル（２）上の輝度が１／！ＩＧＯとなる最大曲げ角（
β０）全測定した。１ｆｃ平均粒径は、コールタ−カウ
ンター（コールタ−カウンター社製、ＴＡ−［型〕から
粒径の累積重量倦ヒストグラム全作成し、重量５０％に
対応する粒径を平均粒径とした。

実施例１〜４ メチルメタクリレートの部分重合体（重合率２０％）１
００部（重量部、以下同じ）に、平均粒径７μの結晶形
シリカ（屈折率１．５４　）と、平均粒径７μの無定形
シリカ（屈折率、１．４６　）にｎらの粒度分布は、第
３図■、■に七れぞれ示さ九ている）を第１衣の割合で
配合し十分に分散させた。この混合物にさらに［１０１
部のジオクチルスルホサクシネートナトリウム塩（分散
剤、離型剤として）および２．２′−アゾビス÷２．４
−ジメチルバレロニトリル）　１０４　ｍ　（重合触媒
として〕を添加し溶解させたのち、脱気し、予め板厚が
３＋ａ＋となるよう設定された無機ガラスの鋳型中に注
入し、この鋳型全６５℃の温水に１８０分浸漬し、次い
で１１０℃のを気温に１２０分滞在させ、重合を先締さ
せた。鋳型からシートを取り出したのち、このシートを
３０Ｗの蛍光灯にかざして光源の透は具合をみたところ
いず庇も透けていなかった。また、Ｇｏ。

βの値を第１表に示した。なおこの実施例における４つ
のサンプルの光学特性を示したのが第１図の曲線■、■
でおり、最大曲は角（°β値）が１０°以下になっても
、光源が透けないことが分る。

またこれらのサンプルを加熱燃焼させ灰分からシリカの
単位面積めたりの重量をめた、こｆＬｔ−第１表に示し
た。（以下の実施例および比較例においても同様にして
めた。） 実施例５ メタクリル樹脂（三菱レイヨン：アクリベラ）ＭＤ）１
００部に対して平均粒径７μ粒度分布が第３図曲線［Ｆ
］で示される無足形シリカ（屈折率１．４６）金、１．
６部の割合で配合しタンブラ−で均一に分散させ、これ
を常法に従い押出成形にかけ板厚３簡のシートを作成し
た。

このサンプルを光源に透かしてみたとき、蛍光ランプで
は透けｔ生じな力）った。その他の評価結果を第１衣に
示した。

実施例６ 粒度分布が第３図曲線Ｇ）で示される平均粒径８μの結
晶形シリカを実施例５の無定形シリカの代りに用いて（
但しａ６部使用）、実施例５と同様にシートを作成した
。なおこのときの結晶形シリカの粒度分布は、５μ以下
が１．５重量部であった。このすングルは蛍光ランプお
よび１００Ｗ白熱電球のいずれにおいても透けにみられ
なたった。その他の評価結果は第１表に示した。

実施例７ ポリカーボネート樹脂（三菱化成社製、ツバレックス７
０３０．屈折率１．５９　）　Ｉ　Ｄ　０部に対して、
実施例６で用いたと同じ結晶形シリカ（屈折率１．５４
　）のａ９部會配合しタンブラ−で均一に分散させた。

これを押出機にρ瓢けでベレット化し、さらにこのベレ
ット全射出成形機に７）−けて、板厚３ｒｍｎのシート
全作成した。なお、このときの結晶形シリカの粒度分布
は、３μ以下が１，５重量％であった。評価結果を第１
表に示した。

実施例８ ポリスチレン樹脂（大日本インキ化学工業株製、ＣＲ３
５００、屈折率１．５９　）　１００部に対して平均粒
径６μの結晶形シリカ（屈折率１、５４　）の１．１部
を配合しタンブラ−で均一に分散させた。こ詐ヲ押出機
にかけてベレット化し、嘔らにこのベレット全射出成形
機にかけて板厚３ｍ＋のシート全作成した。評価結果全
第１表に示した。なお、用いた結晶形シリカの粒度分布
は６μ以下が４重量％であった。

実施例９ メチルメタクリレートの部分重合体（重合率２０％）１
００部に平均粒径６μの炭酸カルシウム（屈折率１．５
８　）　’ｉα８部配合した０こｎｔ実施例１と同様に
鋳込み重合の常法に従い板厚５鵬のシートラ得た。評価
結果を第１衣に示し穴。なお用いた炭酸カルシウムの粒
度分布は、３ｐ以下が４重量％であった。

実施例１０ メチルメタクリレートの部分重合体（重合率２０％）１
００部に平均粒径８μの水酸化アルミニウム（屈折率１
．５７　）　’ｌｉ−１，２部配合した。

これを実施例１と同様に鋳込み重合の常法にのつとり板
厚３ＩＩ１１のシート２得た。評価結果を第１表に示し
た。なお用いた水酸化アルミニウムの粒度分布に、５μ
以下が２重量１％でめった。

以上の実施例の結果から、本発明を構成する実施例では
、従来、透けてし筐う領域である最大曲げ角が１０°以
下においても透けにくく、明るい拡散性樹脂組成物の得
られることがわかる。

比較例１〜３ メタクリル樹脂（三菱レイヨン：アクリベラ）ＭＤ、屈
折率１．４９　）　１００部に対して平均粒径６μの無
足形シリカ（ｌ折率１．４６　＞　（このものの粒度分
布は第６図の■で示されている）を第１表の割合で配合
し七れぞれタンブラ−で均一に分散させ、これ全常法に
従い押出成形にかけ板厚的５ｒｒａのシート全作成し瓦
。比較例１゜２について、シートを光源（蛍光灯３０Ｗ
）にかざして見ても透けていないが比較例３では透けて
光源が観察された。また最大輝度（Ｇｏ）および最大曲
げ角（β値）を測足し、その結果を第１表に示した。

比較例４〜６ メタクリル樹脂（三菱レイヨン：アクリペラ）ＭＤ、屈
折率１．４９　）　１００部に対し、平均粒径６μの結
晶形シリカ（屈折率１．５４　）　（このものの粒度分
布は第５図■で示さ扛ている）を第１表の割合で配合し
、以下比較例１と同様に板厚約３晒のシート全作成した
。比較例４では、光源が透けないが比較例５では光源が
透けて見えた。

これらのＧＯ１β値およびシリカの単位面積当りの重量
の結果を第１茨に示した。またこれらのサンプルについ
ては、上述した第２図の曲線■、■に相当し、β値が１
０°以下では光源が見えてし１うことがわかる。

（発明の効果〕 本発明ｉｊ、以上詳述した如き構成からなるものでおり
、従来の常識金波る構成でろって、低元−拡散性でろＤ
ながら、光源が透けて見えないという、今１でに得られ
なかった性質を持っており、これは指向性のある光拡散
性プラスチックとして今後より明るい照明器具、ディス
プレイ装置等に利用でき産業上極めてＭ用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は光拡散性プラスチックにおける透明微粒子の籾
径の違いによる光拡散性全説明するためのグラフ、第２
図は本発明の実施例において用いた光学特性測定方法の
説明図、第３図は実施例および比較例に用いた透明微粒
子の粒度分布を示すグラフである。 （１）・・・・・元　源　（２）・・・・・サンプル（
３２・・・・・照度計

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　屈折率Ｎ８　からなる透明プラスチック中に、下
   記式（１）　、　（ｎ） ０．０２≦ｌＮ５−Ｎｐ１≦ｏ、１−−−　（１）４μ
   ≦ｄμ≦１０μ・・・・・・°・　（旧を満足する平均
   粒径ｄμ、屈折率Ｎｐ’に肩しかつ粒径６μ以下の粒子
   の混入が多くとも５重量うでおる透明微粒子を、最大曲
   げ角（β値）が４°〜１０°となる濃度で分散せしめて
   なることを特徴とする光拡散性プラスチック。 ｚ　透明プラスチックが（メタ）アクリル樹脂、スチレ
   ン樹脂、ポリカーボネ−１”　４ｉ１　脂′！！ニアＣ
   Ｌｔｄ塩化ビニルビニル樹脂こと全特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の光拡散性グラスチック。 工　透明微粒子として、結晶形シリカ、無足形シリカ、
   ガラス、沸化リチウム、沸化カルシウム、炭酸カルシウ
   ム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウムおよび白雲母の
   うち少くとも１種からなるものを用いたこと全特徴とす
   る特許請求の範囲第１項または第２項記載の光拡散性プ
   ラスチック。