JP3051241B2 - 紫外線硬化性透過型スクリーン用樹脂組成物及びその硬化物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオプロジェクタ
ー、プロジェクションテレビなどに使用されるフレネル
レンズ、レンチキュラーレンズなどの透過型スクリーン
に適している紫外線硬化性樹脂組成物及びその硬化物に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、フレネルレンズは熱可塑性樹脂、
例えばアクリル樹脂等を金型を用いて加熱、加圧し、型
取り成形する方法で製造されていたが、この方法では次
のような欠点がある。 レンズ歪を防止するために、金型を徐々に冷却する
ところから、１ショット３０〜６０分間の工程時間が必
要となり、生産効率が極めて劣る。 金型が高温、高圧にさらされるため、金型が浸蝕さ
れ、フレネルレンズのプリズム形状が変化し、フレネル
レンズの再現性を悪化させる。 従って金型の寿命が短かく、製造コストを上昇させ
る。 近年になって、生産効率が高く、且つおだやかな条件で
製造が可能な方法として、フレネルレンズ金型に紫外線
硬化型の樹脂を充填し、さらにその表面に透明なプラス
チックフィルムを被覆した後、紫外線を照射して樹脂を
硬化することによって透明プラスチックフィルムに紫外
線硬化樹脂層を積層してなるフレネルレンズが製造され
るようになってきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法は次のような問題点がある。 紫外線硬化樹脂層によって形成されるフレネルレン
ズの同心円上のプリズム部分はそのプリズムの高さ及び
幅が数百ミクロンであり、うすくて細密な表面粗度であ
るため、レンズ表面の耐傷性が劣る。 長期の使用温度（６０℃）におけるレンズのプリズ
ム部分の形状保持性が劣る。 紫外線硬化型樹脂の硬化時の収縮が大きく、透明フ
ィルムがカールしたり、レンズにひびわれを生じたりす
る。 紫外線硬化型の金型からの脱型が劣り、脱型が不可
能となったり、脱型時に透明フィルムがカールし、平板
なレンズが得られない。 透明フィルムへの密着が劣り、脱型時あるいは経時
にはがれを生じる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記従来
の欠点のないフレネルレンズについて鋭意研究を重ねた
結果、透明フィルムと紫外線硬化型樹脂を積層してなる
フレネルレンズを製造するにあたって、本発明で選択さ
れる樹脂組成物を用いることによって、レンズ表面の優
れた耐傷性と長期の使用温度（６０℃）における形状保
持性と、透明フィルムへの優れた密着性を有し、且つ生
産効率の高い、安価なフレネルレンズを製造することが
可能なことを見出し、本発明を完成さすに到った。

【０００５】即ち、本発明は、数平均分子量が５００〜
１０，０００であるトリレンジイソシアネートを原料と
して得たウレタン（メタ）アクリレート（Ａ）１５〜６
０重量％、式（１）で表される（メタ）アクリレート
（Ｂ）１５〜６０重量％、

【０００６】

【化２】

【０００７】（式中、Ｒ₁及びＲ₂はそれぞれ独立してＨ
又は−ＣＨ₃であり、ｎの平均値は１〜５の数であ
る。）２官能（メタ）アクリレート（Ｃ）１０〜５０重
量％と光重合開始剤（Ｄ）０．３〜１５重量％の割合で
それぞれ含有することを特徴とする紫外線硬化性透過型
スクリーン用樹脂組成物及びその硬化物に関する。（但
し、上記において、各成分（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び
（Ｄ）の合計量を１００重量％とする。以下の記載にお
いても同様とする。）

【０００８】本発明に使用するトリレンジイソシアネー
トを原料として得たウレタン（メタ）アクリレート
（Ａ）としては、例えばエチレングリコール、ネオペン
チルグリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘ
キサンジオール等のアルキレングリコール；ポリエチレ
ングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のポリ
エーテルポリオール；コハク酸、アジピン酸、アゼライ
ン酸、セバシン酸、フタル酸、テトラヒドロフタル酸等
の二塩基酸又はその無水物と、エチレングリコール、ネ
オペンチルグリコール、３−メチル−１，５−ペンタン
ジオール、１，４−ブタンジオール、ジエチレングリコ
ール等のジオールの反応よって得られるポリエステルポ
リオール；ポリε−カプロラクトン変性ポリオール等と
トリレンジイソシアネートと２−ヒドロキシエチル（メ
タ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）ア
クリレート等のヒドロキシ基含有（メタ）アクリレート
から製造される数平均分子量が５００〜１０，０００で
あるウレタン（メタ）アクリレートを挙げることができ
る。

【０００９】数平均分子量が１０，０００を越えると樹
脂組成物の粘度が高くなるため、金型に注入された樹脂
液から脱泡が困難となり、硬化層中に泡が入り、レンズ
機能を損うことになる。組成物の粘度は良好な脱泡性を
得るため、２５℃で７０００cps 以下であることが望ま
しい。好ましいウレタン（メタ）アクリレート（Ａ）と
しては、ポリオール成分がエチレングリコールやネオー
ペンチルグリコールと３−メチル−１，５−ペンタンジ
オールのアジペートやポリテトラメチレングリコールを
混合して用いた屈折率（２５℃）が１．５１以上のウレ
タンアクリレート（Ａ）である。

【００１０】又、ウレタン（メタ）アクリレート（Ａ）
は樹脂組成物中に１５〜６０重量％、好ましくは１５〜
５０重量％含有する。１５重量％以下では後述する硬化
物性を得ることが困難となり、耐傷性や長期の使用温度
（６０℃）における形状保持性の劣るレンズとなる。６
０重量％以上では高粘度のため樹脂液からの脱泡が困難
となり、硬化層中に泡が入り、本来のレンズ機能が果せ
ない。

【００１１】本発明で使用する式（１）で表される（メ
タ）アクリレ−ト（Ｂ）の具体例としては、例えば２，
４，６−トリブロムフェニルオキシエチルアクリレ−
ト、２，４，６−トリブロムフェニルオキシエチルメタ
クリレ−ト、２−（２，４，６−トリブロムフェニルオ
キシ）−１−メチル−エチルアクリレ−ト、２，４，６
−トリブロムフェニルポリエトキシアクリレ−ト等を挙
げることが出来る。好ましい（メタ）アクリレ−ト
（Ｂ）としては２，４，６−トリブロムフェニルオキシ
エチルアクリレ−ト、２，４，６−トリブロムフェニル
ポリエトキシアクリレ−ト（ｎの平均値は２〜５）等を
挙げることが出来る。

【００１２】又、（メタ）アクリレート（Ｂ）は樹脂組
成物中に１５〜６０重量％、好ましくは１５〜５０重量
％含有する。１５重量％以下では屈折率が低下し好まし
くない。６０重量％以上では基材に対する接着性が劣り
好ましくない。

【００１３】本発明で使用する２官能（メタ）アクリレ
ート（Ｃ）の具体例としては、例えば、ε−カプロラク
トン変性ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコール
ジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡのポリエト
キシジ（メタ）アクリレート（ｎ＝４〜１０） １，９−ノナンジオールジ（メタ）アクリレート、ポリ
エチレングリコール（メタ）アクリレート等を挙げるこ
とができる。２官能（メタ）アクリレート（Ｃ）の好ま
しいものとしては例えば、ε−カプロラクトン変性ヒド
ロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレー
ト、ビスフェノールＡのポリ（ｎ＝４〜１０）エトキシ
ジアクリレートを挙げることができる。又、２官能（メ
タ）アクリレート（Ｃ）は樹脂組成物中に１０〜５０重
量％、好ましくは１５〜４０重量％含有する。１０重量
％以下では高粘度になるため樹脂液からの脱泡が困難と
なり、硬化層中に泡が入り、本来のレンズ機能が果せな
い。５０重量％以上では、基材に対する接着性が劣り問
題となる又、後述する硬化物性を得ることが困難とな
り、耐傷性や長期の使用温度（６０℃）における形状保
持性の劣るレンズとなる。本発明は、前記の（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）成分以外の反応性化合物として、例え
ば、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルカプロラクト
ン、アクリロイルモルホリン、フェニルフェノールのポ
リエトキシ（メタ）アクリレート、フェニルグリシジル
エーテルのアクリレート、イソボルニルアクリレート、
ジシクロペンタニルアクリレート、ビスフェノールＡの
エポキシ（メタ）アクリレート等を使用することができ
る。

【００１４】本発明で使用する光重合開始剤（Ｄ）とし
ては、例えば１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケ
トン、アセトフェノンジメチルケタール、２−ヒドロキ
シ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン等を
挙げることができる。光重合開始剤（Ｄ）の配合割合は
樹脂組成物中に、０．３〜１５重量％、好ましくは０．
５〜５重量％である。０．３重量％よりも少ないと紫外
線を照射しても実用的な硬化性が得られない。１５重量
％よりも多いと光重合開始剤の自己吸収により樹脂組成
物の表面のみが硬化し、内部の硬化が不充分となり実用
的な硬化物が得られない。

【００１５】本発明の樹脂組成物は、（Ａ）、（Ｂ）、
（Ｃ）及び（Ｄ）成分を加温、溶解、混合することによ
り得ることができる。本発明の樹脂組成物の屈折率（２
５℃）は、１．５３以上が好ましい。

【００１６】本発明の樹脂組成物には、必要に応じて、
離型剤、消泡剤、レベリング剤、帯電防止剤、光安定
剤、酸化防止剤、重合禁止剤等を使用することができ
る。

【００１７】本発明の樹脂組成物の硬化物は常法に従い
紫外線照射により硬化して得ることができる。本発明の
紫外線硬化性透過型スクリーン用樹脂組成物は、硬化後
に得られる物性が１０〜４０℃の温度範囲においてヤン
グ率が一定か、あるいは温度の上昇に伴いヤング率の増
加することが好ましく、この条件を満足する硬化膜の物
性を有する樹脂組成物を用いて得られたレンズは表面の
耐傷性と使用温度（６０℃）での長期の形状保持性に優
れている。また上記の条件を満足する硬化膜の物性を有
する樹脂組成物の硬化物のヤング率は０．２〜２５kg/m
m²であれば優れた耐傷性のレンズを得ることができる。
ヤング率の値が大きくなると樹脂硬化物の金型からの離
型が良好となるが、硬くてもろい硬化膜の物性となるた
め、離型の際に硬化膜がわれて、透明基材より剥離し、
型に硬化物が残る。いわゆる型のこりを発生しやすくな
る。一方、ヤング率の値が小さくなると、樹脂硬化物の
金型からの離型が劣る傾向を示す。本発明の樹脂組成物
の硬化に用いられる紫外線照射機の光源ランプは、メタ
ルハライドランプ高圧水銀灯、キセノンランプ等であ
り、２００〜４２０ｎｍの波長範囲の紫外線を発光する
ものが好ましい。

【００１８】

【実施例】次に本発明を実施例と比較例によりさらに具
体的に説明する。 ウレタン（メタ）アクリレート（Ａ）の合成例 合成例１ ３−メチル−１，５−ペンタンジオールとアジピン酸か
らなるポリエステルジオール（ＯＨ価 １１２．２mgKO
H/g 、数平均分子量１０００）２００部トリレンジイソ
シアネート６９．６部を仕込み、昇温後８０℃で１０時
間反応し、次いでβ−ヒドロキシエチルアクリレート４
７．８部、メトキノン０．１６部、ジラウリン酸ジ−ｎ
−ブチルスズ０．０９部を仕込み、８０℃で反応を行っ
た。生成物（ウレタンアクリレート（Ａ）の屈折率
（２５℃）１．５１０２、数平均分子量は約１６００で
あった。

【００１９】合成例２ ポリテトラメチルレングリコール（ＯＨ価 １７２．６
mgKOH/g 、数平均分子量６５０）２００部、エチレング
リコール１２．７部、トリレンジイソシアネート１７
８．４部を仕込み、８０℃で１３時間反応し、次いでβ
−ヒドロキシエチルアクリレート１２２．５部、メトキ
ノン０．２５部、ジラウリン酸ジ−ｎ−ブチルスズ０．
１５部を仕込み、８０℃で反応を行った。生成物（ウ
レタンアクリレート（Ａ））の屈折率（２５℃）１．５
２９８数平均分子量は９４０であった。

【００２０】合成例３ ネオペンチルグリコールとアジピン酸からなるポリエス
テルジオール（ＯＨ価１１２．２mgKOH/g 、数平均分子
量１０００）２８５部、エチレングリコール１５部、ト
リレンジイソシアネート１８３．３部を仕込み、８０℃
で１３時間反応し、次いでβ−ヒドロキシエチルアクリ
レート１２２．５部、メトキノン０．３部、ジラウリン
酸ジ−ｎ−ブチルスズ０．１８部を仕込み８０℃で反応
を行った。生成物（ウレタン・アクリレート（Ａ））
の屈折率（２５℃）１．５２５０数平均分子量は約１１
５０であった。

【００２１】樹脂組成物の実施例 実施例１〜４、比較例１〜３ 表１に示すような組成（数値は重量部を示す）の紫外線
硬化性透過型スクリーン用樹脂組成物を得た。樹脂組成
物のフレネルレンズ特性及び硬化物性を表２に示す。実
施例中のフレネルレンズの性能評価は以下の製造法で得
られるフレネルレンズで行った。 フレネルレンズの製造法 ５０℃に加熱した実施例中の樹脂組成物を高さ２００ミ
クロン、幅８０ミクロンのプリズム形状が同心円状に刻
まれたニッケル製の金型へ厚さが３００ミクロンになる
ように充填し、次に１．５mmのポリカーボネートシート
を被覆した。次に高圧水銀灯でポリカーボネートシート
側から紫外線を１０００ｍＪ／cm² 照射して硬化させた
後、離型し、ポリカーボネートシートへ紫外線硬化樹脂
層を積層したフレネルレンズを得た。

【００２２】以上で製造されるフレネルレンズの性能評
価を以下の方法にて行った。 （１） 注型成形性 離型性 硬化した樹脂を金型より離型させる時の難易 ○離型が容易、型のこりがない。 ×離型が困難、あるいは型のこりがある。 脱泡性 注型した樹脂液からの脱泡の難易 ○短時間に脱泡 ×脱泡に長時間を要する。 （２） 硬化性 得られたフレネルレンズの表面タックの有無を指蝕で判
定する。 ○タック無 ×タック有 （３） 耐傷性 得られたフレネルレンズの表面硬度を鉛筆硬度試験機で
測定する。荷重は２００ｇとし、表面に傷がつかない鉛
筆の最高硬度であらわす。 （４） 形状保持性 得られたフレネルレンズを６０℃の乾燥器中で５００hr
の加熱処理した後、室温まで冷却して、表面形状（プリ
ズム部分）の変化を輪郭形状測定機を用いて測定した。 ○変化なし ×形状変化がある。 （５） 復元性 硬化した紫外線硬化性樹脂層の金型より離型した面に爪
を押しつけ跡をつけ、３０分放置後観察した。 ○・・・・爪を押しつけた跡が全くない。 ×・・・・爪を押しつけた跡がかすかに残っている。 ×・・・・爪を押しつけた跡がはっきり残っている。

【００２３】また、樹脂硬化物性を以下の方法で測定し
た。 試験片の調製 チンフリー板上に厚さ２００ミクロンで樹脂組成物をコ
ーティングし、紫外線を１０００Ｊｍ／cm² で、照射し
て硬化した後、チンフリー板より剥がして、透明な硬化
膜を得、次いでダンベル２号で打ち抜き、試験片を得
た。 物性測定法 上記試験片を用いて、ＪＩＳ Ｋ７１１３に基づく引張
試験を行った。 各温度におけるヤング率 １０℃、２０℃、３０℃、４０℃の各温度でヤング率を
引張速度１mm／分で測定した。 粘 度 樹脂液の２５℃の温度における粘度をＥ型粘度計を測定
した。

【００２４】 表１ 実 施 例 １ ２ ３ ４ Ａ 合成例１で得た生成物 15 20 成 〃 ２ 〃 39.1 分 〃 ３ 〃 40 Ｂ 2,4,6-トリブロムフェニル 15 18 29.4 成 オキシエチルアクリレート 分 2,4,6-トリブロムフェニルポリ 45 （ｎの平均は＝３）エトキシアクリレート Ｃ ネオマーＢＡ−８０１ ＊１ 40 33 9.8 成 ＫＡＹＡＲＡＤ ＨＸ−２２０ ＊２ 9.8 10 分 ＫＡＹＡＲＡＤ Ｒ−５５１ ＊３ 9.8 Ｄ イルガキュアー１８４ ＊４ 3.0 3.0 0.98 0.98 成 分 Ｎ−ビニルカプロラクタム 5 5 5 そ ＫＡＹＡＲＡＤ Ｒ−１２８ ＊５ 10 13 の ＫＡＹＡＲＡＤ Ｒ−３１０ ＊６ 15 11 他 ＦＣ−４３０ ＊７ 0.5 0.5 0.5 0.5 ＬＡ−７７ ＊８ 0.5 1.0 0.5 0.5

【００２５】 表１（続き） 比較例 １ ２ ３ Ａ 合成例１で得た生成物 9 20 成 〃 ２ 〃 分 〃 ３ 〃 20 Ｂ 2,4,6-トリブロムフェニル 21 25 成 オキシエチルアクリレート 分 2,4,6-トリブロムフェニルポリ 65 （ｎの平均は＝３）エトキシアクリレート Ｃ ネオマーＢＡ−８０１ ＊１ 40 55 成 ＫＡＹＡＲＡＤ ＨＸ−２２０ ＊２ 10 分 ＫＡＹＡＲＡＤ Ｒ−５５１ ＊３ Ｄ イルガキュアー１８４ ＊４ 3 3 3 成 分 Ｎ−ビニルカプロラクタム 5 5 そ ＫＡＹＡＲＡＤ Ｒ−１２８ ＊５ 10 の ＫＡＹＡＲＡＤ Ｒ−３１０ ＊６ 15 他 ＦＣ−４３０ ＊７ 0.5 0.5 0.5 ＬＡ−７７ ＊８ 0.5 0.5 0.5

【００２６】注 ＊１ ネオマーBA-801 ：三洋化成
（株）製 ビスフェノールＡポリ（ｎ＝８）エトキシジ
アクリレート ＊２ KAYARAD HX-220 ：日本化薬（株）製、ε−カプ
ロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリ
コールジアクリレート ＊３ KAYARAD R-551 ：日本化薬（株）製、ビスフェ
ノールＡポリ（ｎ＝４）エトキシジアクリレート ＊４ イルガキアー184 ：チバ・ガイギー社製、光重合
開始剤 ＊５ KAYARAD R-128 ：日本化薬（株）製、フェニル
グリシジルエーテルのアクリレート ＊６ KAYARAD R-310 ：日本化薬（株）製、ビスフェ
ノールＡのエポキシ樹脂（油化シェルエポキシ（株）
製、エピコート１００４）のジアクリレートのKAYARAD
R-128 50％含有品 ＊７ ＦＣ−４３０ ：住友３Ｍ社製、レベリング剤 ＊８ ＬＡ−７７ ：旭電化（株）製、ヒンダード
アミン系光安定剤

【００２７】 表２ 実 施 例 １ ２ ３ ４ 粘度（２５℃）ＣＰＳ 3600 2400 6510 6500 液の屈折率（２５℃） 1.5300 1.5300 1.5313 1.5370 フ 離型性 ○ ○ ○ ○ レ 注型成形性 型のこり ○ ○ ○ ○ ネ 脱泡性 ○ ○ ○ ○ ル 硬化性（表面タック） ○ ○ ○ ○ レ 耐傷性（鉛筆硬度） ２Ｈ ２Ｈ ３Ｈ Ｈ ン 形状保持性 ○ ○ ○ ○ ズ 密 着 性 100/100 100/100 100/100 100/100 特 復 元 性 ○ ○ ○ ○ 性 硬 各温度における 10℃ 0.7 0.9 16 6.5 化 ヤング率 20℃ 0.7 0.9 16 6.5 物 30℃ 0.8 1.0 16 6.7 性 40℃ 0.9 1.0 16 7.0

【００２８】 表２（続き） 比 較 例 １ ２ ３ 粘度（２５℃）ＣＰＳ 2500 2500 4600 液の屈折率（２５℃） 1.5380 1.5400 1.5450 フ 離型性 ○ ○ × レ 注型成形性 型のこり × × × ネ 脱泡性 ○ ○ ○ ル 硬化性（表面タック） × × × レ 耐傷性（鉛筆硬度） ４Ｂ ６Ｂ ６Ｂ ン 形状保持性 ○ ○ × ズ 密 着 性 100/100 0/100 0/100 特 復 元 性 ○ ○ × 性 硬 各温度における 10℃ 0.3 0.5 8.0 化 ヤング率 20℃ 0.3 0.5 1.5 物 30℃ 0.3 0.6 0.8 性 40℃ 0.4 0.7 0.5

【００２９】表２の評価結果から、本発明の樹脂組成物
及びその硬化物は、フレネルレンズ特性、例えば、注型
成形性（離型性、型のこり、脱泡性）耐傷性、形状保持
性、密着性、復元性に優れているのは、明らかである。

【００３０】

【発明の効果】本発明の紫外線硬化性透過型スクリーン
用樹脂組成物を用いて得られる透明シートと紫外線硬化
樹脂層を積層してなるレンズはレンズ表面の耐傷性が極
めて優れている。また、得られるレンズは長期の使用温
度（６０℃）における形状保持性も優れている。以上の
ような性能を有する本発明の紫外線硬化性透過型スクリ
ーン用樹脂組成物を用いて製造されるレンズは、製造
時、輸送時及び使用時にレンズ表面を傷つけたり、レン
ズ形状を変形することよりリスクを防止することができ
る。従って本発明の樹脂組成物を用いた場合は高い生産
性と安価なレンズを供給することが可能となる。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】数平均分子量が５００〜１０，０００であ
   るトリレンジイソシアネ−トを原料として得たウレタン
   （メタ）アクリレート（Ａ）１５〜６０重量％、式
   （ｌ）で表される（メタ）アクリレート（Ｂ）１５〜６
   ０重量％、 【化１】 （式中、Ｒ₁及びＲ₂はそれぞれ独立してＨ又は−ＣＨ₃
   であり、ｎの平均値は１〜５の数である。）２官能（メ
   タ）アクリレ−ト（Ｃ）１０〜５０重量％と光重合開始
   剤（Ｄ）０．３〜１５重量％の割合でそれぞれ含有する
   ことを特徴とする紫外線硬化性透過型スクリーン用樹脂
   組成物（但し、各成分（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び
   （Ｄ）の合計量を１００重量％とする）
2. 【請求項２】請求項１記載の樹脂組成物の硬化物。