光学製品に使用される、PMMAとは？

LEDレンズは、光の屈折の法則を用いて作られた、表面の球状部分が透明な物質（ガラス、水晶、プラスチックなど）でできている光学素子です。 標準レンズの中で最も古典的なのが円錐レンズであり、内部全反射を利用したことからTIR（Total Internal Reflection）レンズと呼ばれています。

光学グレードには、光の透過率、熱の安定性、密度、屈折率の均一性、濁度、長期最高使用温度など、厳しい条件があります。本日はOLIGHTでも多くのモデルに使用しており、お客様からの質問も多く、TIRレンズで最もよく使われる素材の一つであり、高い視認性を持つ「PMMA」についてお話します。

PMMAとは？

PMMAは、一般的にプレキシガラス、アクリルなどと呼ばれるポリメチルメタクリレート系の材料を指し、透明性、光学特性、耐衝撃性、美観に優れたポリマーであり、ガラスの代替材料として使用される素材です。

PMMAの相対分子量は約200万個で、分子を形成する鎖が柔らかいため、強度が高く、伸びや衝撃に対する耐性は通常のガラスの7〜18倍とされています。 プレキシガラスとして使用する場合には、割れても通常のガラスのように破片がはじけ飛ぶことがありません。

PMMAの主な特徴

無色透明

光線透過率90％～92％、強靭性は石英ガラスの10倍以上。

高い性能

誘電・絶縁性に優れ、耐アーク性が高く、耐候性・耐老化性に優れる。

高い耐熱性

強靭、硬質、剛性特性、熱たわみ温度80℃、曲げ強度110Mpa。

製造プロセス

現在のPMMA製造技術には、主に懸濁重合、溶液重合、プロパー重合の3つの工程があります。 PMMAの工業生産は、一般的に小規模な断続生産の懸濁重合プロセスが主で、大規模な連続生産は溶液重合と本体重合プロセスが使用されています。

PMMAは、一般的に鋳造、射出成形、機械加工、熱成形などの加工が施され、加工後の特性も良好なのが特徴です。

幅広い用途に対応

優れた光学特性を持つPMMA材料は、幅広い用途で使用されており、通常のPMMAは主に広告用ライトボックス、看板、ランプ、バスタブ、メーターなどに、ハイエンドPMMAは液晶ディスプレイ、光学レンズ、自動車ランプシェード、防弾ガラス、航空機コックピットガラス、医療ポリマー材料、軍事用の光学機器、電車の窓、法執行機関で使用される盾、高級ダイビングゴーグルなどに使用されています。

光学レンズへの使用

PMMAは、高い光透過性と耐熱性、優れた耐傷性を持ち、現在、照明器具の主要材料の一つとなっています。

ガラスと比較したPMMAの利点は次のとおりです。設計、加工、成形、特にいくつかの特殊な光学設計を形作ることが簡単で、PMMAの密度はガラスの約半分であるため、重量も約半分となります。

また、光学グレードのPMMAと一般グレードのアクリルには違いがあり、光学グレードのPMMAは光透過率、透明度が高いことが特徴です。通常のアクリルの光透過率は92％、光学グレードのPMMAは93％のため、LEDレンズ、ライト、レンズ製品などにより適しています。