JP2006106297A - 反射鏡用成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂成形品を用いることで加工性に優れ、価格も安く、さらに寸法精度、耐熱性、強度等を維持しながら、反射面の平滑性に優れた熱硬化性樹脂からなる反射鏡用成形品を提供する。
【解決手段】熱硬化性樹脂組成物を金型中で加熱硬化させてなる凹曲面状又は凸曲面状の光反射面を有する成形品であって、離型時の光反射面の表面粗さＲｚが０．５μｍ以下である反射鏡用成形品。この構成とするのに、成形材料の成形収縮率が０．０５〜−０．１０％であることが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、熱硬化性樹脂組成物を加熱硬化させてなる反射鏡の基体として用いることができる成形品に関し、特に、成形品の光反射面の平滑性に優れた反射鏡用成形品及びこの成形品の光反射面に直接金属層を形成した反射鏡に関する。

従来、プロジェクター等に使用される表面反射率が高い反射鏡は、光線の反射効率を向上させるためにガラス等の基板上に蒸着法でアルミニウムや銀等の金属層を形成して製造されていたが、軽量化、コストの低減という目的から合成樹脂を基板に用いた反射鏡も使用されるようになってきた（例えば、特許文献１参照。）。特に、熱可塑性樹脂成形体を使用した凹曲面又は凸曲面鏡は曲面成形性に優れているため、光受信モジュール等の用途に使用されていた（例えば、特許文献２参照。）。
特開平６−６３９７７号公報 特開２０００−１８０６０１号公報

しかしながら、ガラス成形体を使用した場合は温度的には安定であるが加工性が悪く価格が高いという問題があり、また、樹脂成形体を使用した場合は反射面の平滑性が悪いために、金属蒸着層を形成する前に反射面上にさらに塗料を焼き付け硬化したり、樹脂のアンダーコート層を形成したりして平滑性を出さなければならなかった。さらに、樹脂成形体には寸法精度、耐熱性、強度等の面から繊維状充填材が含まれていることが多いが、この繊維状充填材は成形後の反射面にバリや凹凸を発生させる原因となっていたため、この場合は、成形後にバリ除去の工程が必須となっていた。

そこで、本発明は、加工性に優れ、価格も安く、さらに寸法精度、耐熱性、強度等を維持しながら、成形後であっても反射面の平滑性に優れた熱硬化性樹脂からなり、バリ除去の工程が必要ない反射鏡用成形品及びこの成形品を用いた反射鏡を提供することを目的とする。

本発明者らは、鋭意検討した結果、成形後の光反射面の表面粗さを所定の範囲内として反射面の平滑性に優れた樹脂成形品が上記課題を解決し得ることを見出し本発明を完成した。

すなわち、本発明の反射鏡用成形品は、熱硬化性樹脂組成物を金型中で加熱硬化させてなる凹曲面状又は凸曲面状の光反射面を有する成形品であって、離型時の光反射面の表面粗さＲｚが０．５μｍ以下であることを特徴とするものである。

これは、反射鏡を簡便に製造する際に、離型時の樹脂成形品の表面粗さを所定の範囲内に抑えることを初めて可能としたことにより達成したものであり、このとき、表面粗さを所定の範囲内とするために、成形品の成形収縮率を所定の範囲内とすることが好ましいことを併せて見出したものである。

また、本発明の反射鏡は、本発明の反射鏡用成形品を基体とし、その光反射面に直接形成された金属層を有することを特徴とするものである。

本発明の反射鏡用成形品は、軽量かつ加工性が良好であって、寸法精度、耐熱性、強度等の特性も優れており、さらに反射面の平滑性が高く、反射率の高い反射鏡を簡便に製造することができる。

また、本発明の反射鏡は、本発明の反射鏡用成形品からなる基体の表面にアンダーコート層等を形成することなく成形品の表面に直接金属層を形成することにより得ることができ、バリをとる工程も不要であるため、簡便にかつ低コストで製造することができる。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明の反射鏡用成形品は、その反射面にアンダーコート層等を形成せずに金属層を直接形成した場合でも、十分な反射率を有するものであり、これは、成形品の反射面の平滑性を向上させることによって達成したものである。本発明における平滑性は、離型時の反射面の表面粗さＲｚによって表されるが、本発明において十分な反射率を得るために求められる成形品の反射面の表面粗さＲｚは０．５μｍ以下である。

ここで、本明細書における表面粗さＲｚは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１で規定される最大高さであり、この最大高さは、測定表面から得られた粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の山頂線と谷底線との間隔を粗さ曲線の縦倍率の方向に測定した値のことをいう。

また、本明細書における離形時とは、樹脂成形品とするために熱硬化性樹脂組成物を金型で加熱硬化して成形し離形した後のことであって、得られた成形品の表面に層を形成したり研磨したりする等の加工してない状態にあることをいう。

そして、成形品の光反射面を平滑にするためには、上記したように、その光反射面の表面粗さが所定値以下になるようにすればよいが、この表面粗さを所定値以下にするためには、成形品の成形収縮率が０．０５〜−０．１０％の範囲となるような樹脂組成物を用いるのが好ましい。一般に、平滑性の優れた成形品、すなわち寸法精度の高い成形品を得るには、成形収縮率が小さい方が有利であるが、本発明の反射鏡用成形品を製造するためには、特定の範囲の成形収縮率を有する成形材料であることが好ましい。

なお、成形収縮率は、常温の成形品と常温の金型の寸法を比較して、その割合を示した数値であり、次の式

で算出されるものである。

上記のような範囲の表面粗さや成形収縮率を満足し、反射面の平滑性を向上させるのに有用なものとしては、不飽和ポリエステル等の熱硬化性樹脂組成物を挙げることができ、例えば、（Ａ）不飽和ポリエステル樹脂、（Ｂ）熱可塑性樹脂、（Ｃ）無機充填材、（Ｄ）離型材、（Ｅ）硬化剤を必須成分とする不飽和ポリエステル樹脂組成物が挙げられる。

この樹脂組成物に用いられる（Ａ）不飽和ポリエステル樹脂は、α，β−不飽和二塩基酸又はその無水物からなる酸成分と多価アルコールとを重縮合して得られる不飽和ポリエステルと重合性単量体とを混合した液状樹脂であり、不飽和ポリエステルを６５〜７５質量％、重合性単量体を３５〜２５質量％の割合で含有するものである。

この不飽和ポリエステル樹脂に用いられるα，β−不飽和二塩基酸又はその無水物としては、マレイン酸又はその無水物、フマル酸、イタコン酸及びシトラコン酸から選ばれる１種又は２種以上の酸成分が用いられ、特に、マレイン酸又はその無水物、フマル酸が好適に用いられる。また、飽和二塩基酸又はその無水物として、フタル酸又はその無水物、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、アジピン酸及びセバシン酸等を必要に応じて用いることができ、これらの１種又は２種以上をα，β−不飽和二塩基酸又はその無水物と混合して使用することができる。

この不飽和ポリエステル樹脂に用いられる多価アルコールは、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール等が挙げられ、これらは１種又は２種以上を混合して使用することができる。

またこれらの多価アルコールの他に必要に応じて１，３−プロパンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、水素化ビスフェノールＡ等の１種又は２種以上を上記多価アルコールに混合して使用することができる。

また、この不飽和ポリエステル樹脂に用いられる二重結合を有する重合性単量体としては、例えば、スチレンモノマー、ビニルトルエン、ジビニルベンゼン、ｐ−メチルスチレン、メチルメタクリレート、ジアリルフタレート、ジアリルイソフタレート等が挙げられる。これらの重合性単量体は１種又は２種以上を混合して使用することができる。

これらの重合性単量体を用いる場合には、通常、予め所定量の全量を不飽和ポリエステルに混合して不飽和ポリエステル樹脂中に含有させるが、その一部を不飽和ポリエステル樹脂組成物の調製時に添加し所望の樹脂組成物とすることもできる。

この不飽和ポリエステル樹脂の配合量は、樹脂組成物中に７〜１９質量％配合されることが好ましく、８〜１３質量％であることが特に好ましい。

不飽和ポリエステル樹脂の調整の際に、所定量の不飽和ポリエステルと重合性単量体とを混合して相互に溶解させ、又は相互に混合することにより調製する場合には、ゲル化させることなく安定に調製するために、また、調製された不飽和ポリエステル樹脂の貯蔵安定性のために、通常、重合禁止剤が添加される。ここで用いられる重合禁止剤としては、例えば、ハイドロキノン、パラベンゾキノン、メチルハイドロキノン、トリメチルハイドロキノン等の多価フェノール系重合禁止剤が挙げられる。

これらの重合禁止剤は、本発明の樹脂組成物中、通常０．０２〜０．５質量％、好ましくは０．０５〜０．１５質量％が用いられ、予めその全量を不飽和ポリエステル樹脂中に含有させてもよく、必要に応じて、所定量の一部を樹脂組成物の構成成分である液状熱可塑性樹脂に含有させておくこともでき、また、その一部を不飽和ポリエステル樹脂組成物調製時に添加することもできる。

また、この樹脂組成物に用いられる（Ｂ）熱可塑性樹脂は、スチレン系共重合体、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル系共重合体、変性ＡＢＳ樹脂、ポリカプロラクトン、変性ポリウレタン等を挙げることができる。特に、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル共重合体のようなアクリル系樹脂（共重合体を含む）、ポリ酢酸ビニル、スチレン−酢酸ビニル共重合体のような酢酸ビニル系樹脂（共重合体含む）が、分散性、低収縮性、剛性の点で好ましい。

この熱可塑性樹脂の配合量は、樹脂組成物中に６〜１２質量％配合されていることが好ましく、８〜１２質量％であることが特に好ましい。

また、この樹脂組成物に用いられる（Ｃ）無機充填材としては、例えば、炭酸カルシウム、マイカ、タルク、グラファイト、カーボンブラック、アスベスト、水酸化アルミニウム等公知の無機充填材が挙げられる。特に平均粒径が０．１〜６０μｍの範囲にあることが好ましく、その形状は破砕状であることが好ましい。

この無機充填材の配合量は、樹脂粗生物中に７０〜８４質量％配合されていることが好ましい。

また、この樹脂組成物には、低収縮性の成形品を金型から容易に脱型するために、内部離型剤を使用することができる。この（Ｄ）離型剤としては、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム等の脂肪酸金属塩が好ましく用いられる。

この離型剤の配合量は、樹脂組成物中に０．１〜３．０質量％配合されていることが好ましい。０．１質量％以上であれば、成形物にクラック等発生することなく成形時に安定した脱型を行うことができ、また、３．０質量％以下であれば、成形体表面にプライマー塗装を容易に実施でき、塗装のレベリング性、密着性も十分確保することができる。

また、本発明に用いられる樹脂組成物には、不飽和ポリエステル樹脂の硬化反応を開始させる硬化剤を適宜用いることができる。この（Ｅ）硬化剤としては、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン等の有機過酸化物が好ましく用いられる。硬化剤の配合量は、樹脂組成物中に０．１〜３．０質量％配合されていることが好ましい。

さらに、本発明で用いる不飽和ポリエステル樹脂組成物には、強化繊維を添加してもよく、強化繊維を含有させることにより得られる成形品の強度を高めることができる。このとき用いられる強化繊維としては、この分野で従来から一般に用いられている公知のものを使用することができ、例えば、ガラス繊維、カーボン繊維（炭素繊維）、黒鉛繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、スチール繊維、アモルファス金属繊維、有機繊維等が挙げら、これらは１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

また、ここで用いる強化繊維の繊維長は１〜３ｍｍであることが好ましく、強化繊維の配合量は、樹脂組成物中に０〜５質量％であることが好ましい。繊維長が長くなったり、強化繊維の配合量が５質量％を超えたりすると成形品の反射面の平滑性が不十分となってしまう。

また、本発明で用いる不飽和ポリエステル樹脂組成物には、必要に応じて顔料及び酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の増粘剤を含有することもできる。

本発明の反射鏡用成形品を成形する方法としては、例えば、上記のように得られた樹脂組成物からなる成形材料を射出成形、トランスファー成形、射出圧縮成形等の、通常、熱硬化性樹脂の成形に用いられる方法を挙げることができる。

また、この成形時に用いる金型の成形品の光反射面に対応する表面は、当然のことながら、その表面粗さＲｚが０．５μｍ以下であり、通常、反射鏡成形品に用いる金型の表面粗さは０．４μｍ以下である。

また、本発明の反射鏡は、上記した本発明の反射鏡用成形品の光反射面に、塗料の焼付けやアンダーコート層を形成することなく、直接金属層を形成したものである。この金属層に用いる金属としては、銀、アルミニウム等を挙げることができ、これらの金属を真空蒸着、スパッタリング法等の常法に従い形成すればよく、これにより反射鏡面が形成され、反射鏡を製造することができる。

以下、本発明について実施例及び比較例を参照しながら説明する。

（実施例１）
表１に示したように、不飽和ポリエステル樹脂（日本ユピカ株式会社製、商品名：ユピカ７１２３） １２質量％、熱可塑性樹脂（日本ユピカ株式会社製、商品名：Ａ−２５） ８質量％、無機充填材として炭酸カルシウム（日東粉化工業株式会社製、商品名：ＮＳ♯１００） ７７質量％、離型剤（旭電化工業株式会社製、商品名：エフコ・ケムＣＺ−５５） ２質量％、硬化剤（甲南化学株式会社製、商品名：ＮＯＲＯＸ ＴＢＰＢ） １質量％をニーダーにて常温で混練して均一化して不飽和ポリエステル樹脂成形材料とした。

得られた成形材料を圧縮成形用金型に３２ｇを投入し、７５トントランスファー成形機にて圧縮成形を行い、反射鏡用成形品を製造した。このときの成形条件は金型温度上側 １５０℃、下側 １５０℃、プレス圧力 ５．０ＭＰａ、注入圧力 ５．０ＭＰａ、圧縮時間３分であった。

（実施例２〜４、比較例１〜３）
表１に示した配合で、実施例１と同様の操作により不飽和ポリエステル樹脂成形材料を作成し、反射鏡用成形品を製造した。

（試験例１）
実施例１〜４及び比較例１〜３で作成した不飽和ポリエステル樹脂成形材料を用いて成形品を得たときの成形収縮率、表面粗さＲｚ並びに成形後及び銀蒸着後の反射面の反射率をそれぞれ測定し、その結果を表２に示した。

＊１ 成形収縮率：ＪＩＳ Ｋ ６９１１に準じ、硬化後室温まで冷却した成形品の寸法を測定し、室温での金型寸法との差から収縮率を求めた。
＊２ 表面粗さＲｚ：三次元輪郭測定機（三鷹光機株式会社製、商品名：ＮＨ−３ＳＰ）による赤外線測定により求めた（ＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１に準じる。）。
＊３ 反射率：反射率測定機（オリンパス光学株式会社製、商品名：ＵＳＰＭ−ＲＵ）にて、５回の測定を行い平均値を算出した。

この結果から、本発明の反射鏡用成形品は、光反射面の平滑性に優れ、樹脂表面に直接銀を蒸着して反射面を形成しても安定した反射率を有する反射鏡を製造することができることがわかった。

Claims (5)

1. 熱硬化性樹脂組成物を金型中で加熱硬化させてなる凹曲面状又は凸曲面状の光反射面を有する成形品であって、離型時の前記光反射面の表面粗さＲｚが０．５μｍ以下であることを特徴とする反射鏡用成形品。
2. 前記反射鏡用成形品の成形収縮率が０．０５〜−０．１０％であることを特徴とする請求項１記載の反射鏡用成形品。
3. 前記熱硬化性樹脂組成物が、（Ａ）不飽和ポリエステル樹脂、（Ｂ）熱可塑性樹脂、（Ｃ）無機充填材、（Ｄ）離型材、（Ｅ）硬化剤を必須成分とし、前記熱硬化性樹脂組成物中に、前記（Ａ）不飽和ポリエステル樹脂が７〜１９質量％、前記（Ｂ）熱可塑性樹脂を６〜１２質量％、前記（Ｃ）無機充填材を７０〜８４質量％、前記（Ｄ）離型材を０．１〜３．０質量％、前記（Ｅ）硬化剤を０．１〜３．０質量％の割合で配合したものであることを特徴とする請求項１又は２記載の反射鏡用成形品。
4. 前記無機充填材の平均粒径が０．１〜６０μｍであることを特徴とする請求項３記載の反射鏡用成形品。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項記載の反射鏡用成形品を基体とし、その光反射面に直接形成された金属層を有することを特徴とする反射鏡。