JP2007217659A - Resin composition and optical element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、樹脂組成物及び光学素子に係り、特に、レンズ、フィルター、グレーティング、光ファイバー、平板光導波路などとして好適に用いられ、温度による屈折率の変化率が小さく、かつ透明性に優れた樹脂組成物及びそれを用いた光学素子に関する。 The present invention relates to a resin composition and an optical element, and in particular, a resin that is suitably used as a lens, filter, grating, optical fiber, flat optical waveguide, etc., has a small refractive index change rate due to temperature, and is excellent in transparency. The present invention relates to a composition and an optical element using the composition.
MO、CD、DVDといった光情報記録媒体(以下、単に媒体ともいう)に対して、情報の読み取りや記録を行なうプレーヤー、レコーダー、ドライブといった情報機器には、光ピックアップ装置が備えられている。光ピックアップ装置は、光源から発した所定波長の光を媒体に照射し、反射した光を受光素子で受光する光学素子ユニットを備えており、光学素子ユニットはこれらの光を媒体の反射層や受光素子で集光させるためのレンズ等の光学素子を有している。 Information equipment such as a player, a recorder, and a drive for reading and recording information on an optical information recording medium (hereinafter also simply referred to as a medium) such as MO, CD, and DVD is provided with an optical pickup device. The optical pickup device includes an optical element unit that irradiates a medium with light having a predetermined wavelength emitted from a light source, and receives the reflected light with a light receiving element. The optical element unit receives the light from a reflection layer or a light receiving medium of the medium. An optical element such as a lens for condensing light by the element is included.
光ピックアップ装置の光学素子は、射出成形等の手段により安価に作製できる等の点で、プラスチックを材料として適用することが好ましい。光学素子に適用可能なプラスチックとしては、環状オレフィンとα−オレフィンの共重合体(例えば、特許文献1)等が知られている。 The optical element of the optical pickup device is preferably made of plastic as a material in that it can be manufactured at low cost by means such as injection molding. As a plastic applicable to an optical element, a copolymer of a cyclic olefin and an α-olefin (for example, Patent Document 1) is known.
プラスチックを材料として適用した光学素子ユニットにおいては、ガラスレンズのような光学的安定性を有する物質であることが求められている。例えば、環状オレフィンのような光学用プラスチック物質は、従来レンズ用プラスチックとして用いられてきたPMMAに比べて吸水率が極めて低く、吸水による屈折率の変化が大幅に改善されている。しかしながら、光学特性の温度依存性については未だ解決されておらず、屈折率の温度依存性は無機ガラスより一桁以上大きいのが現状である。 An optical element unit using plastic as a material is required to be a substance having optical stability such as a glass lens. For example, an optical plastic material such as a cyclic olefin has an extremely low water absorption as compared with PMMA that has been used as a conventional plastic for lenses, and the change in refractive index due to water absorption is greatly improved. However, the temperature dependence of the optical properties has not yet been solved, and the temperature dependence of the refractive index is currently one order of magnitude greater than that of inorganic glass.
上記のような光学用プラスチック物質の短所を改善する方法の1つとして、微細粒子充填材を使用する方法が提案されている。例えば特許文献2には、屈折率の温度依存性|dn/dT|を減少する方法として、dn/dT<0であるポリマー状ホスト物質中に、dn/dT>0である微細粒子が分散された光学製品が提案されている。
しかしながら、上述した微細粒子を分散させた光学用プラスチック物質の場合、ホスト物質の(dn/dT)を50%減少させるためには、無機微粒子を40質量%以上混合する必要がある等、(dn/dT)を減少するために、多量の無機微粒子を混合する必要が生ずる。このように無機微粒子の添加量が多い場合においては、無機微粒子による光の散乱の影響が無視できなくなり、樹脂中での無機微粒子の分散状態が光線透過率に大きく影響すると予想される。特に近年実用化されつつある、青紫色レーザ光源を用いた光ピックアップ装置の光学素子として用いる場合には、光散乱の影響がより大きくなると予想されるが、このような光学素子として実用化に耐え得る光線透過率が得られるように、樹脂中での分散状態を制御する技術については、何ら開示されていないのが現状である。 However, in the case of the above-described optical plastic material in which fine particles are dispersed, in order to reduce the host material (dn / dT) by 50%, it is necessary to mix 40% by mass or more of inorganic fine particles, etc. (dn In order to reduce / dT), it is necessary to mix a large amount of inorganic fine particles. Thus, when the amount of inorganic fine particles added is large, the influence of light scattering by the inorganic fine particles cannot be ignored, and the dispersion state of the inorganic fine particles in the resin is expected to greatly affect the light transmittance. In particular, when it is used as an optical element of an optical pickup device using a blue-violet laser light source, which is being put into practical use in recent years, it is expected that the influence of light scattering will be greater. At present, no technology is disclosed for controlling the dispersion state in the resin so that the obtained light transmittance can be obtained.
本発明は前記した点に鑑みてなされたものであり、透明性に優れ、温度による屈折率の変化率が小さい樹脂組成物及び光学素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a resin composition and an optical element that are excellent in transparency and have a small refractive index change rate due to temperature.
前記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、
無機微粒子が樹脂中に分散された樹脂組成物において、
無機微粒子相と樹脂相とからなる2相構造の相関距離をAとするとき、前記相関距離Aが下記式(1)で規定する条件を満たし、かつ、当該樹脂組成物中に占める前記無機微粒子の体積分率をΦとするとき、前記体積分率Φが下記式(2)で規定する条件を満たすことを特徴とする。
1nm≦A≦20nm … (1)
0.2≦Φ≦0.6 … (2)
In order to solve the above problem, the invention according to claim 1 is:
In a resin composition in which inorganic fine particles are dispersed in a resin,
When the correlation distance of the two-phase structure consisting of the inorganic fine particle phase and the resin phase is A, the inorganic fine particle satisfies the condition defined by the following formula (1) and occupies the resin composition. When the volume fraction of Φ is Φ, the volume fraction Φ satisfies the condition defined by the following equation (2).
1 nm ≦ A ≦ 20 nm (1)
0.2 ≦ Φ ≦ 0.6 (2)
請求項2に記載の発明は、
請求項1に記載の樹脂組成物において、
当該樹脂組成物の誘電率揺らぎの2乗平均をBとするとき、前記相関距離Aと前記誘電率揺らぎの2乗平均Bとが下記式(3)で規定する条件を満たすことを特徴とする。
A3×B≦5.0 … (3)
The invention described in
The resin composition according to claim 1,
When the mean square of the dielectric constant fluctuation of the resin composition is B, the correlation distance A and the mean square B of the dielectric constant fluctuation satisfy the condition defined by the following formula (3). .
A 3 × B ≦ 5.0 (3)
請求項3に記載の発明は、
請求項1又は2に記載の樹脂組成物において、
前記無機微粒子が、ケイ素酸化物とケイ素以外の1種類以上の金属酸化物とが複合化した複合酸化物であることを特徴とする。
The invention according to
In the resin composition according to
The inorganic fine particle is a complex oxide in which a silicon oxide and one or more kinds of metal oxides other than silicon are complexed.
請求項4に記載の発明は、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の樹脂組成物を用いて成形されたことを特徴とする光学素子である。
The invention according to claim 4
It is the optical element characterized by shape | molding using the resin composition as described in any one of Claims 1-3.
本発明によれば、温度による屈折率の変化率が小さく、透明性に優れた樹脂組成物および光学素子を提供することができる(下記実施例参照)。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the change rate of the refractive index with temperature is small, and the resin composition and optical element which were excellent in transparency can be provided (refer the following Example).
以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
本発明に係る樹脂組成物は、無機微粒子が樹脂中に分散されたもので、その成形物が対物レンズ等の光学素子に適用されるものである。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail.
The resin composition according to the present invention is one in which inorganic fine particles are dispersed in a resin, and the molded product is applied to an optical element such as an objective lens.
無機微粒子が樹脂中に分散された樹脂組成物の光線透過率は、無機微粒子の分散状態に大きく依存する。高い光線透過率を実現するためには、無機微粒子の粒径等にもよるが、無機微粒子を樹脂中に一次粒子の状態で分散させることが必要であると容易に予想される。しかしながら、光線透過率を大きく低下させないような数nm〜数10nmの粒径の無機微粒子全てを、一次粒子の状態で凝集なく均一に分散させることは困難である。 The light transmittance of the resin composition in which the inorganic fine particles are dispersed in the resin greatly depends on the dispersion state of the inorganic fine particles. In order to realize a high light transmittance, it is easily predicted that it is necessary to disperse the inorganic fine particles in the state of primary particles in the resin, depending on the particle size of the inorganic fine particles. However, it is difficult to uniformly disperse all the inorganic fine particles having a particle diameter of several nm to several tens of nm so as not to greatly reduce the light transmittance in a primary particle state without aggregation.
一般に、波長に比べて小さい粒径の粒子による光の散乱はレイリー散乱理論により説明できると言われている。しかしながら、レイリー散乱理論は散乱点同士が十分に離れていて、散乱光が干渉しない場合に適用できる理論であり、本発明の樹脂組成物のように、温度による屈折率の変化率を小さくするために無機微粒子の添加量が多い場合には適用できないと考えられる。 In general, it is said that light scattering by particles having a particle size smaller than the wavelength can be explained by Rayleigh scattering theory. However, the Rayleigh scattering theory is a theory that can be applied when the scattering points are sufficiently distant from each other and the scattered light does not interfere with each other. In order to reduce the rate of change in refractive index due to temperature, as in the resin composition of the present invention. It is considered that the method cannot be applied when the amount of inorganic fine particles added is large.
そこで、本発明者らは鋭意検討を行った結果、無機微粒子が樹脂中に分散された樹脂組成物において、無機微粒子相と樹脂相とからなる2相構造の相関距離をAとするとき、前記相関距離Aが下記式(1)で規定する条件を満たし、かつ、樹脂組成物中に占める前記無機微粒子の体積分率をΦとするとき、前記体積分率Φが下記式(2)で規定する条件を満たすときに、透明性に優れた樹脂組成物が得られることを見出し、本発明に至った次第である。
1nm≦A≦20nm … (1)
0.2≦Φ≦0.6 … (2)
Thus, as a result of intensive studies, the present inventors have determined that when the correlation distance of the two-phase structure composed of the inorganic fine particle phase and the resin phase is A in the resin composition in which the inorganic fine particles are dispersed in the resin, When the correlation distance A satisfies the condition defined by the following formula (1) and the volume fraction of the inorganic fine particles in the resin composition is Φ, the volume fraction Φ is defined by the following formula (2). When satisfying the above conditions, it has been found that a resin composition having excellent transparency can be obtained, and the present invention has been achieved.
1 nm ≦ A ≦ 20 nm (1)
0.2 ≦ Φ ≦ 0.6 (2)
ここで、2相構造の相関距離Aとは、図1(a)に示す通りに無機微粒子相と樹脂相とが入りくんで混ざり合っていたり、図1(b)に示す通りに樹脂相中に無機微粒子相が分散していたりするような、無機微粒子相と樹脂相とからなる2相構造を形成している系において、ある座標位置rに着目し、その位置からRだけ離れたところでrと同じ相が存在する確率γ(R)をγ(R)=exp(−R/A)で近似したとき、確率γが1/eとなる距離Aのことを意味する。 Here, the correlation distance A of the two-phase structure means that the inorganic fine particle phase and the resin phase are mixed and mixed as shown in FIG. 1 (a), or in the resin phase as shown in FIG. 1 (b). In a system that forms a two-phase structure composed of an inorganic fine particle phase and a resin phase in which the inorganic fine particle phase is dispersed in the region, attention is paid to a certain coordinate position r, and r away from the position by R. When the probability γ (R) in which the same phase exists is approximated by γ (R) = exp (−R / A), it means the distance A at which the probability γ becomes 1 / e.
本実施形態における相関距離Aは、その測定対象に含まれる無機微粒子の大きさから、X線小角散乱法によって求めたものとして定義される。
具体的には、相関距離Aは、測定装置(小角広角X線回折装置)として理学電機株式会社製RINT2500/PCを用い、その装置から得られたX線小角散乱曲線の解析ソフトとして理学電機株式会社製NANO−solver Ver3.0を用いて、2相分離デバイモデルを適用してモデルフリー解析を行い算出した相関関数γ(R)=1/eとなる距離Rとして定義される。
The correlation distance A in the present embodiment is defined as that obtained by the X-ray small angle scattering method from the size of the inorganic fine particles contained in the measurement object.
Specifically, for the correlation distance A, RINT2500 / PC manufactured by Rigaku Corporation is used as a measuring device (small-angle wide-angle X-ray diffractometer), and Rigaku Electric Co., Ltd. is used as analysis software for X-ray small-angle scattering curves obtained from that device It is defined as a distance R that is a correlation function γ (R) = 1 / e calculated by performing model-free analysis using a company-made NANO-solver Ver3.0 and applying a two-phase separation Debye model.
上記式(1)で規定する条件において、相関距離Aを20nm以下に限定するのは、相関距離Aが20nmより大きい場合には実用上必要とされる光線透過率を実現することができないからである。他方、相関距離Aを1nm以上に限定するのは、相関距離Aが1nmより小さい場合には一次粒子径が非常に小さい無機微粒子を高濃度で分散させる必要が生じ現実的でないからである。 In the condition defined by the above formula (1), the correlation distance A is limited to 20 nm or less because, when the correlation distance A is greater than 20 nm, the light transmittance required for practical use cannot be realized. is there. On the other hand, the reason why the correlation distance A is limited to 1 nm or more is that when the correlation distance A is smaller than 1 nm, it is not practical because inorganic fine particles having a very small primary particle size need to be dispersed at a high concentration.
また、本発明おいて樹脂組成物中に占める無機微粒子の体積分率Φとは、Φ=(無機微粒子の占める体積)/(樹脂組成物の体積)で定義される。 In the present invention, the volume fraction Φ of the inorganic fine particles in the resin composition is defined by Φ = (volume occupied by the inorganic fine particles) / (volume of the resin composition).
なお、体積分率Φは特に断らない限り23℃における体積分率を意味する。無機微粒子の体積分率Φは式(2)に規定する条件を満たすことが好ましく、体積分率Φが0.2以上であることにより、樹脂組成物において実用上より有効な|dn/dT|減少効果が得られるとともに、光線透過率も高くなる傾向がある。他方、無機微粒子の体積分率Φが0.6より大きくなると、樹脂組成物の溶融粘度が高くなり、均一な分散が困難になったり、樹脂組成物が脆くなって実用が困難になる。このことから、無機微粒子の体積分率Φは0.2〜0.6であることが好ましく、さらに有効な|dn/dT|減少効果を得るために、0.25〜0.5であることがより好ましく、0.3〜0.5であることがさらに好ましい。 The volume fraction Φ means a volume fraction at 23 ° C. unless otherwise specified. It is preferable that the volume fraction Φ of the inorganic fine particles satisfies the condition defined by the formula (2). When the volume fraction Φ is 0.2 or more, | dn / dT | A reduction effect can be obtained and the light transmittance tends to increase. On the other hand, when the volume fraction Φ of the inorganic fine particles is larger than 0.6, the melt viscosity of the resin composition becomes high and uniform dispersion becomes difficult, and the resin composition becomes brittle and practical use becomes difficult. Therefore, the volume fraction Φ of the inorganic fine particles is preferably 0.2 to 0.6, and more preferably 0.25 to 0.5 in order to obtain an effective | dn / dT | reduction effect. Is more preferable, and it is more preferable that it is 0.3-0.5.
また、本発明者らは鋭意検討を行った結果、樹脂組成物の誘電率揺らぎの2乗平均をBとするとき、相関距離Aと誘電率揺らぎの2乗平均Bとが下記式(3)で規定する条件を満たすときに、さらに透明性に優れた樹脂組成物が得られることを見出した。
A3×B≦5.0 … (3)
Further, as a result of intensive studies, the present inventors have determined that when the square average of the dielectric constant fluctuation of the resin composition is B, the correlation distance A and the square average of the dielectric constant fluctuation B are expressed by the following formula (3). It has been found that a resin composition having further excellent transparency can be obtained when the conditions specified in 1) are satisfied.
A 3 × B ≦ 5.0 (3)
ここで、樹脂組成物の誘電率揺らぎの2乗平均Bは、無機微粒子を分散していない樹脂の屈折率をn0、無機微粒子の屈折率をn1、これらを混合した樹脂組成物の平均の屈折率をn2とし前記体積分率Φを使って、下記式(4)により定義される。
B=(n0 2−n2 2)2・(1−Φ)+(n1 2−n2 2)2・Φ … (4)
Here, the mean square B of the dielectric constant fluctuation of the resin composition is the average of the refractive index of the resin in which the inorganic fine particles are not dispersed is n 0 , the refractive index of the inorganic fine particles is n 1 , and the resin composition obtained by mixing them. Is defined by the following equation (4) using the volume fraction Φ as a refractive index of n 2 .
B = (n 0 2 −n 2 2 ) 2 · (1−Φ) + (n 1 2 −n 2 2 ) 2 · Φ (4)
相関距離Aと誘電率揺らぎの2乗平均Bから計算されるA3×Bの値が小さいほど、得られる樹脂組成物の光線透過率は高くなることを見出し、本発明の樹脂組成物は式(3)を満たすと光線透過率が75%を超えるため好ましく、3.0以下であると光線透過率が80%を超えるためより好ましく、1.5以下であると光線透過率が85%を超えるためさらに好ましい。 It has been found that the smaller the value of A 3 × B calculated from the correlation distance A and the root mean square B of the dielectric constant fluctuation, the higher the light transmittance of the resulting resin composition, and the resin composition of the present invention has the formula If (3) is satisfied, the light transmittance exceeds 75%, preferably 3.0 or less, more preferably because the light transmittance exceeds 80%, and if 1.5 or less, the light transmittance is 85%. Since it exceeds, it is further preferable.
次いで、本発明に係る樹脂組成物の種類や製造方法等について説明する。
本発明に係る樹脂組成物は、上記の通り、樹脂中に無機微粒子が分散されたものであり、以下では、始めに(1)樹脂、(2)無機微粒子及び(3)添加可能な添加剤の種類等についてそれぞれ説明し、その後に当該樹脂組成物の(4)製造方法及び(5)適用例についてそれぞれ説明する。
Next, the type and manufacturing method of the resin composition according to the present invention will be described.
As described above, the resin composition according to the present invention is obtained by dispersing inorganic fine particles in a resin. In the following, first, (1) a resin, (2) inorganic fine particles, and (3) an additive that can be added. Each of these types will be described, and then (4) production method and (5) application example of the resin composition will be respectively described.
(1)樹脂
本発明における樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂など、光学材料として一般的に用いられる透明樹脂であれば、特に限定されることなく用いることができる。
(1) Resin The resin in the present invention is not particularly limited as long as it is a transparent resin generally used as an optical material, such as a thermoplastic resin, a thermosetting resin, and a photocurable resin. .
(1.1)熱可塑性樹脂
本発明において用いられる熱可塑性樹脂としては、光学素子としての加工性の観点から、アクリル樹脂、環状オレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂又はポリイミド樹脂であることが好ましく、環状オレフィンであることが特に好ましい。具体例として、特開2003−73559号公報に記載の化合物を挙げることができ、その好ましい化合物を下記表1に示す。
なお、上述した熱可塑性樹脂は、光学材料としての寸法安定性の観点から、吸湿率が0.2%以下であることが望ましいため、ポリオレフィン樹脂(ポリエチレン、ポリプロピレン)、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン、テフロン(登録商標)AF:デュポン社製)、環状オレフィン樹脂(日本ゼオン製:ZEONEX、三井化学製:APEL、JSR製:アートン、チコナ製:TOPAS)、インデン/スチレン系樹脂、ポリカーボネート樹脂等が好適に用いられる。 The above-mentioned thermoplastic resin desirably has a moisture absorption rate of 0.2% or less from the viewpoint of dimensional stability as an optical material. Therefore, polyolefin resin (polyethylene, polypropylene), fluororesin (polytetrafluoroethylene) , Teflon (registered trademark) AF: manufactured by DuPont), cyclic olefin resin (manufactured by Nippon Zeon: ZEONEX, manufactured by Mitsui Chemicals: APEL, manufactured by JSR: Arton, manufactured by Ticona: TOPAS), indene / styrene resin, polycarbonate resin, etc. Preferably used.
(1.2)硬化性樹脂(熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂)
本発明で用いられる硬化性樹脂としては、紫外線及び電子線照射、あるいは加熱処理の何れかの操作によって硬化し得るもので、無機微粒子と未硬化の状態で混合させた後、硬化させることによって透明な樹脂組成物を形成する物であれば特に制限なく使用でき、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、シリコーン樹脂等が好ましく用いられる。一例として、以下にエポキシ樹脂とその構成組成物について説明するが、これらに限定される物ではない。
(1.2) Curable resin (thermosetting resin or photocurable resin)
As the curable resin used in the present invention, it can be cured by any of ultraviolet and electron beam irradiation or heat treatment, and after being mixed with inorganic fine particles in an uncured state, it is transparent by curing. Any resin composition can be used without particular limitation, and epoxy resins, vinyl ester resins, silicone resins and the like are preferably used. As an example, an epoxy resin and its constituent composition will be described below, but the present invention is not limited to these.
(1.2.1)水素化エポキシ樹脂
本発明に用いられる硬化性樹脂として水素化エポキシ樹脂が挙げられるが、好ましく使用されるのは芳香族エポキシ樹脂を水素化したエポキシ樹脂である。このエポキシ樹脂の例としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、3、3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビフェノール型エポキシ樹脂又は4,4’−ビフェノール型エポキシ樹脂のようなビフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレンジオール型エポキシ樹脂、トリスフェニロールメタン型エポキシ樹脂、テトラキスフェニロールエタン型エポキシ樹脂、及びフェノールジシクロペンタジエンノボラック型エポキシ樹脂の芳香環を水素化したエポキシ樹脂等が挙げられる。これらの中で、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂及びビフェノール型エポキシ樹脂の芳香環を直接水添した水素化エポキシ樹脂が、高水添率のエポキシ樹脂が得られるという点で特に好ましい。
(1.2.1) Hydrogenated Epoxy Resin As the curable resin used in the present invention, a hydrogenated epoxy resin can be mentioned, and an epoxy resin obtained by hydrogenating an aromatic epoxy resin is preferably used. Examples of this epoxy resin include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, 3,3 ′, 5,5′-tetramethyl-4,4′-biphenol type epoxy resin, or 4,4′-biphenol type. Biphenol type epoxy resin such as epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, bisphenol A novolak type epoxy resin, naphthalenediol type epoxy resin, trisphenylol methane type epoxy resin, tetrakisphenylol ethane type epoxy resin And an epoxy resin obtained by hydrogenating an aromatic ring of a phenol dicyclopentadiene novolac type epoxy resin. Among these, hydrogenated epoxy resins obtained by directly hydrogenating the aromatic rings of bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin and biphenol type epoxy resin are particularly preferable in that an epoxy resin having a high hydrogenation rate can be obtained.
また、脂環式オレフィンをエポキシ化して得られる脂環式エポキシ樹脂を水素化エポキシ樹脂中に5〜50質量%添加し併用することができる。特に好ましい脂環式エポキシ樹脂は3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレートであり、この脂環式エポキシ樹脂を配合すると、エポキシ樹脂組成物の配合粘度を低下でき作業性を向上させることができる。 Moreover, 5-50 mass% of alicyclic epoxy resins obtained by epoxidizing alicyclic olefins can be added to the hydrogenated epoxy resin and used in combination. A particularly preferred alicyclic epoxy resin is 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3 ′, 4′-epoxycyclohexanecarboxylate. When this alicyclic epoxy resin is blended, the blending viscosity of the epoxy resin composition can be lowered. Can be improved.
(1.2.2)酸無水物硬化剤
本発明のエポキシ樹脂組成物中における酸無水物硬化剤は、分子中に炭素−炭素の二重結合を持たない酸無水物硬化剤が好ましい。具体的には、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水メチルヘキサヒドロフタル酸、水添無水ナジック酸、水添無水メチルナジック酸、水添無水トリアルキルヘキサヒドロフタル酸、無水2,4−ジエチルグルタル酸等が挙げられる。これらの中で、無水ヘキサヒドロフタル酸又は/及び無水メチルヘキサヒドロフタル酸が耐熱性に優れ、無色の硬化物が得られる点で特に好ましい。
(1.2.2) Acid anhydride curing agent The acid anhydride curing agent in the epoxy resin composition of the present invention is preferably an acid anhydride curing agent having no carbon-carbon double bond in the molecule. Specifically, hexahydrophthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, hydrogenated nadic anhydride, hydrogenated methyl nadic anhydride, hydrogenated trialkylhexahydrophthalic anhydride, 2,4-diethylglutaric anhydride, etc. Is mentioned. Among these, hexahydrophthalic anhydride and / or methyl hexahydrophthalic anhydride are particularly preferable in that they are excellent in heat resistance and a colorless cured product can be obtained.
酸無水物硬化剤の添加割合はエポキシ樹脂のエポキシ当量により異なるが、好ましくはエポキシ樹脂100質量部に対し、40〜200質量部の範囲内で配合される。 The addition ratio of the acid anhydride curing agent varies depending on the epoxy equivalent of the epoxy resin, but is preferably blended within a range of 40 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin.
(1.2.3)硬化促進剤
本発明のエポキシ樹脂組成物中へ、エポキシ樹脂と酸無水物の硬化反応を促進する目的で硬化促進剤を使用することができる。硬化促進剤の例としては、3級アミン類及びその塩類、イミダゾール類及びその塩類、有機ホスフィン化合物類、オクチル酸亜鉛、オクチル酸スズ等の有機酸金属塩類が挙げられ、特に好ましい硬化促進剤は、有機ホスフィン化合物類である。添加する硬化促進剤の配合割合は、水素化酸無水物硬化剤100質量部に対し、0.01〜10質量部の範囲内である。この範囲を外れると、エポキシ樹脂硬化物の耐熱性及び耐湿性のバランスが悪くなるため好ましくない。
(1.2.3) Curing accelerator A curing accelerator can be used in the epoxy resin composition of the present invention for the purpose of accelerating the curing reaction between the epoxy resin and the acid anhydride. Examples of curing accelerators include tertiary amines and salts thereof, imidazoles and salts thereof, organic phosphine compounds, zinc octylates, tin octylates and other organic acid metal salts, and particularly preferred curing accelerators are Organic phosphine compounds. The mixing ratio of the curing accelerator to be added is in the range of 0.01 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the hydrogenated anhydride curing agent. Outside this range, the balance of heat resistance and moisture resistance of the cured epoxy resin is deteriorated, which is not preferable.
(2)無機微粒子
本発明における無機微粒子としては、酸化物微粒子、金属塩微粒子、半導体微粒子などが挙げられ、この中から、光学素子として使用する波長領域において吸収、発光、蛍光等が生じないものを適宜選択して使用することができる。
(2) Inorganic fine particles Examples of the inorganic fine particles in the present invention include oxide fine particles, metal salt fine particles, and semiconductor fine particles. Among these, those that do not cause absorption, light emission, fluorescence, etc. in the wavelength region used as an optical element. Can be appropriately selected and used.
酸化物微粒子としては、金属酸化物を構成する金属が、Li、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Rb、Sr、Y、Nb、Zr、Mo、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Cs、Ba、La、Ta、Hf、W、Ir、Tl、Pb、Bi及び希土類金属からなる群より選ばれる1種または2種以上の金属である金属酸化物を用いることができ、具体的には、例えば、酸化珪素、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化インジウム、酸化錫、酸化鉛、これら酸化物より構成される複酸化物であるニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウム、タンタル酸リチウム、アルミニウム・マグネシウム酸化物(MgAl2O4)等が挙げられる。 As oxide fine particles, the metal constituting the metal oxide is Li, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Rb. 1 selected from the group consisting of Sr, Y, Nb, Zr, Mo, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Cs, Ba, La, Ta, Hf, W, Ir, Tl, Pb, Bi and rare earth metals A metal oxide that is a seed or two or more metals can be used. Specifically, for example, silicon oxide, titanium oxide, zinc oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, oxide Magnesium, calcium oxide, strontium oxide, barium oxide, indium oxide, tin oxide, lead oxide, double oxides composed of these oxides, lithium niobate and potassium niobate , Lithium tantalate, the aluminum magnesium oxide (MgAl2 O4), and the like.
その他の酸化物微粒子として希土類酸化物を用いることもでき、具体的には酸化スカンジウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化プラセオジム、酸化ネオジム、酸化サマリウム、酸化ユウロピウム、酸化ガドリニウム、酸化テルビウム、酸化ジスプロシウム、酸化ホルミウム、酸化エルビウム、酸化ツリウム、酸化イッテルビウム、酸化ルテチウム等も挙げられる。金属塩微粒子としては、炭酸塩、リン酸塩、硫酸塩などが挙げられ、具体的には炭酸カルシウム、リン酸アルミニウム等が挙げられる。 Rare earth oxide can also be used as other oxide fine particles, specifically scandium oxide, yttrium oxide, lanthanum oxide, cerium oxide, praseodymium oxide, neodymium oxide, samarium oxide, europium oxide, gadolinium oxide, terbium oxide, oxide Examples also include dysprosium, holmium oxide, erbium oxide, thulium oxide, ytterbium oxide, and lutetium oxide. Examples of the metal salt fine particles include carbonates, phosphates, sulfates, and the like, specifically, calcium carbonate, aluminum phosphate, and the like.
半導体微粒子とは、半導体結晶組成の微粒子を意味し、該半導体結晶組成の具体的な組成例としては、炭素、ケイ素、ゲルマニウム、錫等の周期表第14族元素の単体、リン(黒リン)等の周期表第15族元素の単体、セレン、テルル等の周期表第16族元素の単体、炭化ケイ素(SiC)等の複数の周期表第14族元素からなる化合物、酸化錫(IV)(SnO2)、硫化錫(II,IV)(Sn(II)Sn(IV)S3)、硫化錫(IV)(SnS2)、硫化錫(II)(SnS)、セレン化錫(II)(SnSe)、テルル化錫(II)(SnTe)、硫化鉛(II)(PbS)、セレン化鉛(II)(PbSe)、テルル化鉛(II)(PbTe)等の周期表第14族元素と周期表第16族元素との化合物、窒化ホウ素(BN)、リン化ホウ素(BP)、砒化ホウ素(BAs)、窒化アルミニウム(AlN)、リン化アルミニウム(AlP)、砒化アルミニウム(AlAs)、アンチモン化アルミニウム(AlSb)、窒化ガリウム(GaN)、リン化ガリウム(GaP)、砒化ガリウム(GaAs)、アンチモン化ガリウム(GaSb)、窒化インジウム(InN)、リン化インジウム(InP)、砒化インジウム(InAs)、アンチモン化インジウム(InSb)等の周期表第13族元素と周期表第15族元素との化合物(あるいはIII−V族化合物半導体)、硫化アルミニウム(Al2S3)、セレン化アルミニウム(Al2Se3)、硫化ガリウム(Ga2S3)、セレン化ガリウム(Ga2Se3)、テルル化ガリウム(Ga2Te3)、酸化インジウム(In2O3)、硫化インジウム(In2S3)、セレン化インジウム(In2Se3)、テルル化インジウム(In2Te3)等の周期表第13族元素と周期表第16族元素との化合物、塩化タリウム(I)(TlCl)、臭化タリウム(I)(TlBr)、ヨウ化タリウム(I)(TlI)等の周期表第13族元素と周期表第17族元素との化合物、酸化亜鉛(ZnO)、硫化亜鉛(ZnS)、セレン化亜鉛(ZnSe)、テルル化亜鉛(ZnTe)、酸化カドミウム(CdO)、硫化カドミウム(CdS)、セレン化カドミウム(CdSe)、テルル化カドミウム(CdTe)、硫化水銀(HgS)、セレン化水銀(HgSe)、テルル化水銀(HgTe)等の周期表第12族元素と周期表第16族元素との化合物(あるいはII−VI族化合物半導体)、硫化砒素(III)(As2S3)、セレン化砒素(III)(As2Se3)、テルル化砒素(III)(As2Te3)、硫化アンチモン(III)(Sb2S3)、セレン化アンチモン(III)(Sb2Se3)、テルル化アンチモン(III)(Sb2Te3)、硫化ビスマス(III)(Bi2S3)、セレン化ビスマス(III)(Bi2Se3)、テルル化ビスマス(III)(Bi2Te3)等の周期表第15族元素と周期表第16族元素との化合物、酸化銅(I)(Cu2O)、セレン化銅(I)(Cu2Se)等の周期表第11族元素と周期表第16族元素との化合物、塩化銅(I)(CuCl)、臭化銅(I)(CuBr)、ヨウ化銅(I)(CuI)、塩化銀(AgCl)、臭化銀(AgBr)等の周期表第11族元素と周期表第17族元素との化合物、酸化ニッケル(II)(NiO)等の周期表第10族元素と周期表第16族元素との化合物、酸化コバルト(II)(CoO)、硫化コバルト(II)(CoS)等の周期表第9族元素と周期表第16族元素との化合物、四酸化三鉄(Fe3O4)、硫化鉄(II)(FeS)等の周期表第8族元素と周期表第16族元素との化合物、酸化マンガン(II)(MnO)等の周期表第7族元素と周期表第16族元素との化合物、硫化モリブデン(IV)(MoS2)、酸化タングステン(IV)(WO2)等の周期表第6族元素と周期表第16族元素との化合物、酸化バナジウム(II)(VO)、酸化バナジウム(IV)(VO2)、酸化タンタル(V)(Ta2O5)等の周期表第5族元素と周期表第16族元素との化合物、酸化チタン(TiO2、Ti2O5、Ti2O3、Ti5O9等)等の周期表第4族元素と周期表第16族元素との化合物、硫化マグネシウム(MgS)、セレン化マグネシウム(MgSe)等の周期表第2族元素と周期表第16族元素との化合物、酸化カドミウム(II)クロム(III)(CdCr2O4)、セレン化カドミウム(II)クロム(III)(CdCr2Se4)、硫化銅(II)クロム(III)(CuCr2S4)、セレン化水銀(II)クロム(III)(HgCr2Se4)等のカルコゲンスピネル類、バリウムチタネート(BaTiO3)等が挙げられる。なお、G.Schmidら;Adv.Mater.,4巻,494頁(1991)に報告されている(BN)75(BF2)15F15や、D.Fenskeら;Angew.Chem.Int.Ed.Engl.,29巻,1452頁(1990)に報告されているCu146Se73(トリエチルホスフィン)22のように構造の確定されている半導体クラスターも同様に例示される。
The semiconductor fine particles mean fine particles having a semiconductor crystal composition. Specific examples of the semiconductor crystal composition include simple elements of Group 14 elements of the periodic table such as carbon, silicon, germanium, tin, and phosphorus (black phosphorus). A group consisting of a group 15 element such as selenium and tellurium, a compound composed of a group 14 element such as silicon carbide (SiC), tin oxide (IV) ( SnO 2 ), tin sulfide (II, IV) (Sn (II) Sn (IV) S 3 ), tin sulfide (IV) (SnS 2 ), tin sulfide (II) (SnS), tin selenide (II) ( SnSe), tin telluride (II) (SnTe), lead (II) sulfide (PbS), lead selenide (II) (PbSe), lead telluride (II) (PbTe) group 14 elements Compounds with Group 16 elements of the periodic table, boron nitride (BN), boron phosphide (BP), boron arsenide BAs), aluminum nitride (AlN), aluminum phosphide (AlP), aluminum arsenide (AlAs), aluminum antimonide (AlSb), gallium nitride (GaN), gallium phosphide (GaP), gallium arsenide (GaAs), antimony Compound of periodic table group 13 element and periodic table group 15 element such as gallium (GaSb), indium nitride (InN), indium phosphide (InP), indium arsenide (InAs), indium antimonide (InSb) (or the like) III-V group compound semiconductor), aluminum sulfide (Al 2 S 3 ), aluminum selenide (Al 2 Se 3 ), gallium sulfide (Ga 2 S 3 ), gallium selenide (Ga 2 Se 3 ), gallium telluride ( Ga 2 Te 3 ), indium oxide (In 2 O 3 ), indium sulfide (In 2 S 3 ), indium selenide (In 2 Se 3 ), indium telluride (In 2 Te 3 ) and other compounds of group 13 elements of the periodic table and group 16 elements of the periodic table, thallium chloride (I) (TlCl) , Thallium bromide (I) (TlBr), thallium iodide (I) (TlI) compounds such as Group 13 elements and Periodic Table Group 17 elements, zinc oxide (ZnO), zinc sulfide (ZnS) , Zinc selenide (ZnSe), zinc telluride (ZnTe), cadmium oxide (CdO), cadmium sulfide (CdS), cadmium selenide (CdSe), cadmium telluride (CdTe), mercury sulfide (HgS), mercury selenide (HgSe), mercury telluride (HgTe) periodic table group 12 element and the periodic table compound of group 16 element such as (or II-VI compound semiconductor), arsenic sulfide (III) (as 2 3), selenium arsenic (III) (As 2 Se 3 ), telluride arsenic (III) (As 2 Te 3 ), antimony sulfide (III) (Sb 2 S 3 ), selenium antimony (III) (Sb 2 Se 3 ), antimony telluride (III) (Sb 2 Te 3 ), bismuth sulfide (III) (Bi 2 S 3 ), bismuth selenide (III) (Bi 2 Se 3 ), bismuth telluride (III) (Bi) 2 Te 3 ) periodic table group 15 element and periodic group 16 element compound, copper oxide (I) (Cu 2 O), copper selenide (Cu 2 Se) periodic table Compounds of Group 11 elements and Group 16 elements of the periodic table, copper chloride (I) (CuCl), copper bromide (I) (CuBr), copper iodide (I) (CuI), silver chloride (AgCl), odor Compounds of Group 11 elements of the periodic table and elements of Group 17 of the periodic table, such as silver halide (AgBr), nickel oxide (II) (N O) and other periodic table group 10 elements and periodic table group 16 elements, cobalt oxide (II) (CoO), cobalt sulfide (II) (CoS) and other periodic table group 9 elements and periodic table Compounds with Group 16 elements, compounds of Group 8 elements of the periodic table such as triiron tetroxide (Fe 3 O 4 ), iron sulfide (II) (FeS), and Group 16 elements of the periodic table, manganese (II) oxide A compound of a periodic table group 7 element such as (MnO) and a periodic table group 16 element, a periodic table group 6 element such as molybdenum sulfide (IV) (MoS 2 ), tungsten oxide (IV) (WO 2 ), etc. Periodic table Group 15 elements such as compounds with Group 16 elements of the periodic table, vanadium oxide (II) (VO), vanadium oxide (IV) (VO 2 ), tantalum oxide (V) (Ta 2 O 5 ), etc. Table compound of group 16 element, titanium oxide (TiO 2, Ti 2 O 5 , Ti 2
上記の無機微粒子の中でも、光学材料として用いられる樹脂の屈折率が1.4〜1.7程度である場合が多いことから、これに近い屈折率をもつ酸化物微粒子が、本発明において好ましく用いられる。具体的には、シリカ(酸化ケイ素)、炭酸カルシウム、リン酸アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、アルミニウム・マグネシウム酸化物などが挙げられる。任意に屈折率を調節できるという観点から、SiとSi以外の金属元素を含む複合酸化物微粒子がさらに好ましく用いられる。 Among the above inorganic fine particles, since the refractive index of the resin used as the optical material is often about 1.4 to 1.7, oxide fine particles having a refractive index close to this are preferably used in the present invention. It is done. Specific examples include silica (silicon oxide), calcium carbonate, aluminum phosphate, aluminum oxide, magnesium oxide, and aluminum / magnesium oxide. From the viewpoint that the refractive index can be arbitrarily adjusted, composite oxide fine particles containing Si and a metal element other than Si are more preferably used.
本発明において好ましく用いられる複合酸化物微粒子の組成分布は特に限定されず、シリカと他の金属酸化物が、ほぼ均一に分散していても、コアシェルを形成していても良い。また、本発明で好ましく用いられる複合酸化物を構成する、シリカおよび他の金属酸化物はそれぞれ、結晶として存在していても良いし、非晶質であっても良い。また、本発明で好ましく用いられる複合酸化物において、シリカとシリカ以外の金属酸化物の含有比は、金属酸化物の種類や作製する無機微粒子の屈折率値により任意に決めることができる。 The composition distribution of the composite oxide fine particles preferably used in the present invention is not particularly limited, and silica and other metal oxides may be dispersed substantially uniformly or may form a core shell. In addition, each of silica and other metal oxides constituting the composite oxide preferably used in the present invention may exist as crystals or may be amorphous. In the composite oxide preferably used in the present invention, the content ratio of silica and a metal oxide other than silica can be arbitrarily determined depending on the type of metal oxide and the refractive index value of the inorganic fine particles to be produced.
本発明で用いられる複合酸化物微粒子がコアシェル構造を有する場合、内部コア粒子としては酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化亜鉛などが、比較的微細な粒子を形成できることから、好ましく用いられる。内部コアを覆うシェル層を酸化ケイ素とすることにより、金属酸化物微粒子全体の屈折率を所望の屈折率に調整できるとともに、粒子表面を有機化合物により改質することが容易になり、粒子の吸湿抑制、および樹脂への良好な分散性を達成することができる。シェル層厚としては1nm以上5nm以下であり、1.5nm以上4nm以下が好ましい。1nm未満では、内部コア粒子を完全に被覆することができないため、粒子の表面改質が十分にできず、5nmを越えると、シェル形成時の原料濃度が高くなるため、粒子間の凝集が生じたり、シェル層厚の粒子間変動が大きくなるため屈折率分布が大きくなることから好ましくない。 When the composite oxide fine particles used in the present invention have a core-shell structure, aluminum oxide, zirconium oxide, titanium oxide, zinc oxide and the like are preferably used as the inner core particles because relatively fine particles can be formed. By using silicon oxide as the shell layer that covers the inner core, the refractive index of the entire metal oxide fine particles can be adjusted to a desired refractive index, and the particle surface can be easily modified with an organic compound, thereby absorbing moisture of the particles. Suppression and good dispersibility in the resin can be achieved. The shell layer thickness is 1 nm or more and 5 nm or less, and preferably 1.5 nm or more and 4 nm or less. If the thickness is less than 1 nm, the inner core particles cannot be completely coated, so that the surface modification of the particles cannot be sufficiently performed. If the thickness exceeds 5 nm, the concentration of the raw material at the time of shell formation becomes high, causing aggregation between the particles. Moreover, since the inter-particle variation of the shell layer thickness is increased, the refractive index distribution is increased, which is not preferable.
本発明においてホスト材料中に分散する無機微粒子は、光線透過率を劣化させない範囲であれば、1種類の無機微粒子を用いてもよく、また複数種類の無機微粒子を併用してもよい。異なる性質を有する複数種類の微粒子を用いることで、必要とされる特性を更に効率よく向上させることもできる。 In the present invention, the inorganic fine particles dispersed in the host material may be one kind of inorganic fine particles or a combination of plural kinds of inorganic fine particles as long as the light transmittance is not deteriorated. By using a plurality of types of fine particles having different properties, the required characteristics can be improved more efficiently.
無機微粒子の平均一次粒子径は、1〜30nmであることが好ましく、1〜20nmであることがより好ましく、1〜10nmであることが特に好ましい。無機微粒子の平均一次粒子径は、無機微粒子を同体積の球に換算したときの直径の平均値を示し、この値は透過型電子顕微鏡写真から評価することができる。 The average primary particle diameter of the inorganic fine particles is preferably 1 to 30 nm, more preferably 1 to 20 nm, and particularly preferably 1 to 10 nm. The average primary particle diameter of the inorganic fine particles indicates an average value of the diameters when the inorganic fine particles are converted into spheres having the same volume, and this value can be evaluated from a transmission electron micrograph.
無機微粒子の形状は、特に限定されるものではないが、球状の微粒子が好適に用いられる。具体的には、粒子の最小径(微粒子の外周に接する2本の接線を引く場合における当該接線間の距離の最小値)/最大径(微粒子の外周に接する2本の接線を引く場合における当該接線間の距離の最大値)が0.5〜1.0であることが好ましく、0.7〜1.0であることが更に好ましい。 The shape of the inorganic fine particles is not particularly limited, but spherical fine particles are preferably used. Specifically, the minimum diameter of the particle (minimum value of the distance between the tangents when drawing two tangents in contact with the outer periphery of the fine particle) / maximum diameter (the value in drawing two tangents in contact with the outer periphery of the fine particle The maximum value of the distance between tangents) is preferably 0.5 to 1.0, and more preferably 0.7 to 1.0.
また、粒子径の分布に関しても特に制限されるものではないが、本発明の効果をより効率よく発現させるためには、広範な分布を有するものよりも、比較的狭い分布を持つものが好適に用いられる。 Further, the particle size distribution is not particularly limited, but in order to achieve the effect of the present invention more efficiently, a particle having a relatively narrow distribution is preferably used rather than a particle having a wide distribution. Used.
さらに、無機微粒子は、表面処理が施されていることが好ましい。無機微粒子の表面処理の方法としては、カップリング剤等の表面修飾剤による表面処理、ポリマーグラフト、メカノケミカルによる表面処理などが挙げられる。 Furthermore, the inorganic fine particles are preferably subjected to a surface treatment. Examples of the surface treatment method for the inorganic fine particles include surface treatment with a surface modifier such as a coupling agent, polymer graft, and surface treatment with mechanochemical.
また、無機微粒子の表面処理に用いられる表面修飾剤としては、シラン系カップリング剤を始め、シリコーンオイル、チタネート系、アルミネート系及びジルコネート系カップリング剤等が挙げられる。これらは特に限定されるものではないが、無機微粒子および無機微粒子を分散する樹脂の種類により適宜選択することが可能である。また、各種表面処理を二つ以上同時又は異なる時に行ってもよい。 Examples of the surface modifier used for the surface treatment of the inorganic fine particles include silane coupling agents, silicone oil, titanate, aluminate and zirconate coupling agents. These are not particularly limited, but can be appropriately selected depending on the kind of the inorganic fine particles and the resin in which the inorganic fine particles are dispersed. Further, two or more surface treatments may be performed simultaneously or at different times.
シラン系の表面処理剤としては、ビニルシラザントリメチルクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、メチルトリクロロシラン、トリメチルアルコキシシラン、ジメチルジアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等が挙げられ、微粒子の表面を広く覆うためにヘキサメチルジシラザン等が好適に用いられる。 Examples of silane-based surface treatment agents include vinylsilazane trimethylchlorosilane, dimethyldichlorosilane, methyltrichlorosilane, trimethylalkoxysilane, dimethyldialkoxysilane, methyltrialkoxysilane, and hexamethyldisilazane. For covering, hexamethyldisilazane or the like is preferably used.
シリコーンオイル系処理剤としては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル等のストレートシリコーンオイルや、アミノ変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、カルビノール変性シリコーンオイル、メタクリル変性シリコーンオイル、メルカプト変性シリコーンオイル、フェノール変性シリコーンオイル、片末端反応性変性シリコーンオイル、異種官能基変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、メチルスチリル変性シリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、高級脂肪酸エステル変性シリコーンオイル、親水性特殊変性シリコーンオイル、高級アルコキシ変性シリコーンオイル、高級脂肪酸含有変性シリコーンオイル及びフッ素変性シリコーンオイル等の変性シリコーンオイルを用いることが可能である。 Examples of silicone oil processing agents include straight silicone oils such as dimethyl silicone oil, methylphenyl silicone oil, and methylhydrogen silicone oil, amino-modified silicone oil, epoxy-modified silicone oil, carboxyl-modified silicone oil, carbinol-modified silicone oil, Methacryl-modified silicone oil, mercapto-modified silicone oil, phenol-modified silicone oil, one-end reactive modified silicone oil, heterogeneous functional group-modified silicone oil, polyether-modified silicone oil, methylstyryl-modified silicone oil, alkyl-modified silicone oil, higher fatty acid ester Modified silicone oil, hydrophilic special modified silicone oil, higher alkoxy modified silicone oil, higher fat It is possible to use the content-modified silicone oil and modified silicone oil and fluorine-modified silicone oil.
またこれらの処理剤はヘキサン、トルエン、メタノール、エタノール、アセトン水等で適宜希釈して用いられてもよい。 These treatment agents may be used after appropriately diluted with hexane, toluene, methanol, ethanol, acetone water or the like.
表面修飾剤による表面処理の方法としては、湿式加熱法、湿式濾過法、乾式攪拌法、インテグルブレンド法、造粒法等が挙げられる。100nm以下の表面改質を行う場合、乾式攪拌法が粒子凝集抑制の観点から好適に用いられるが、これに限定されるものではない。 Examples of the surface treatment method using the surface modifier include a wet heating method, a wet filtration method, a dry stirring method, an integral blend method, and a granulation method. When surface modification of 100 nm or less is performed, the dry stirring method is preferably used from the viewpoint of suppressing particle aggregation, but is not limited thereto.
これらの表面修飾剤は、1種類のみを用いてもよく、複数種類を併用してもよい。また、用いる表面修飾剤によって得られる表面修飾微粒子の性状は異なることがあり、有機無機複合材料を得るにあたって用いる樹脂との親和性を、表面修飾剤を選ぶことによって図ることも可能である。表面修飾の割合は、特に限定されるものではないが、表面修飾後の無機微粒子に対して、表面修飾剤の割合が10〜99質量%の範囲であることが好ましく、30〜98質量%の範囲であることがより好ましい。 These surface modifiers may be used alone or in combination. In addition, the properties of the surface-modified fine particles obtained may vary depending on the surface modifier used, and the affinity with the resin used in obtaining the organic-inorganic composite material can be achieved by selecting the surface modifier. The ratio of the surface modification is not particularly limited, but the ratio of the surface modifier is preferably in the range of 10 to 99% by mass with respect to the inorganic fine particles after the surface modification, and is preferably 30 to 98% by mass. A range is more preferable.
(3)添加剤
樹脂組成物の製造工程及び成形工程においては、必要に応じて各種添加剤(以
下、配合剤ともいう)を添加することができる。添加剤については、格別限定はないが、主には、可塑剤、酸化防止剤、耐光安定剤等が挙げられ、それ以外にも、熱安定剤、耐候安定剤、紫外線吸収剤、近赤外線吸収剤等の安定剤;滑剤等の樹脂改質剤;軟質重合体、アルコール性化合物等の白濁防止剤;染料や顔料等の着色剤;帯電防止剤、難燃剤、フィラー等が挙げられる。これらの配合剤は、単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることが可能であり、その配合量は本発明に記載の効果を損なわない範囲で適宜選択される。特に、重合体が少なくとも可塑剤又は酸化防止剤が含有されていることが好ましい。
(3) Additives In the production process and molding process of the resin composition, various additives (hereinafter also referred to as compounding agents) can be added as necessary. The additives are not particularly limited, but mainly include plasticizers, antioxidants, light stabilizers, etc. Other than these, heat stabilizers, weather stabilizers, ultraviolet absorbers, near infrared absorption Stabilizers such as agents; resin modifiers such as lubricants; anti-clouding agents such as soft polymers and alcoholic compounds; colorants such as dyes and pigments; antistatic agents, flame retardants and fillers. These compounding agents can be used alone or in combination of two or more thereof, and the compounding amount is appropriately selected within a range not impairing the effects described in the present invention. In particular, the polymer preferably contains at least a plasticizer or an antioxidant.
(3.1)可塑剤
可塑剤としては、特に限定されるものではないが、リン酸エステル系可塑剤、フタル酸エステル系可塑剤、トリメリット酸エステル系可塑剤、ピロメリット酸系可塑剤、グリコレート系可塑剤、クエン酸エステル系可塑剤、ポリエステル系可塑剤等が挙げられる。
(3.1) Plasticizer The plasticizer is not particularly limited, but is a phosphate ester plasticizer, a phthalate ester plasticizer, a trimellitic ester plasticizer, a pyromellitic acid plasticizer, Examples include glycolate plasticizers, citrate ester plasticizers, and polyester plasticizers.
リン酸エステル系可塑剤としては、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、オクチルジフェニルホスフェート、ジフェニルビフェニルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリブチルホスフェート等、フタル酸エステル系可塑剤では、ジエチルフタレート、ジメトキシエチルフタレート、ジメチルフタレート、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート、ジ−2−エチルヘキシルフタレート、ブチルベンジルフタレート、ジフェニルフタレート、ジシクロヘキシルフタレート等、トリメリット酸系可塑剤では、トリブチルトリメリテート、トリフェニルトリメリテート、トリエチルトリメリテート等、ピロメリット酸エステル系可塑剤では、テトラブチルピロメリテート、テトラフェニルピロメリテート、テトラエチルピロメリテート等、グリコレート系可塑剤では、トリアセチン、トリブチリン、エチルフタリルエチルグリコレート、メチルフタリルエチルグリコレート、ブチルフタリルブチルグリコレート等、クエン酸エステル系可塑剤では、トリエチルシトレート、トリ−n−ブチルシトレート、アセチルトリエチルシトレート、アセチルトリ−n−ブチルシトレート、アセチルトリ−n−(2−エチルヘキシル)シトレート等が挙げられる。 As the phosphate ester plasticizer, triphenyl phosphate, tricresyl phosphate, cresyl diphenyl phosphate, octyl diphenyl phosphate, diphenyl biphenyl phosphate, trioctyl phosphate, tributyl phosphate, etc., phthalate ester plasticizer, diethyl phthalate, Dimethoxyethyl phthalate, dimethyl phthalate, dioctyl phthalate, dibutyl phthalate, di-2-ethylhexyl phthalate, butyl benzyl phthalate, diphenyl phthalate, dicyclohexyl phthalate, etc. For pyromellitic acid ester plasticizers such as triethyl trimellitate, tetrabutyl pyromellitate, tetra Examples of glycolate plasticizers such as phenyl pyromellitate and tetraethyl pyromellitate include triacetin, tributyrin, ethylphthalylethyl glycolate, methylphthalylethyl glycolate, butylphthalylbutyl glycolate, and citrate plasticizers. Examples thereof include triethyl citrate, tri-n-butyl citrate, acetyl triethyl citrate, acetyl tri-n-butyl citrate, and acetyl tri-n- (2-ethylhexyl) citrate.
(3.2)酸化防止剤
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤等が挙げられ、これらの中でもフェノール系酸化防止剤、特にアルキル置換フェノール系酸化防止剤が好ましい。これらの酸化防止剤を配合することにより、透明性、耐熱性等を低下させることなく、成形時の酸化劣化等によるレンズの着色や強度低下を防止できる。また、酸化防止剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができ、その配合量は、本発明の目的を損なわない範囲で適宜選択されるが、樹脂100質量部に対して、0.001〜10質量部の範囲であることが好ましく、0.01〜1質量部の範囲であることがより好ましい。
(3.2) Antioxidants Examples of antioxidants include phenolic antioxidants, phosphorus antioxidants, sulfur antioxidants, etc. Among them, phenolic antioxidants, particularly alkyl-substituted phenolic compounds. Antioxidants are preferred. By blending these antioxidants, it is possible to prevent lens coloring and strength reduction due to oxidative degradation during molding without reducing transparency, heat resistance and the like. Further, the antioxidants can be used alone or in combination of two or more, and the blending amount thereof is appropriately selected within a range not impairing the object of the present invention, but with respect to 100 parts by mass of the resin. The range is preferably 0.001 to 10 parts by mass, and more preferably 0.01 to 1 part by mass.
フェノール系酸化防止剤としては、従来公知のものが適用可能であり、2−t−ブチル−6−(3−t−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−4−メチルフェニルアクリレート、2,4−ジ−t−アミル−6−(1−(3,5−ジ−t−アミル−2−ヒドロキシフェニル)エチル)フェニルアクリレート等の特開昭63−179953号公報や特開平1−168643号公報に記載されるアクリレート系化合物;オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2,2′−メチレン−ビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、テトラキス(メチレン−3−(3′,5′−ジ−t−ブチル−4′−ヒドロキシフェニルプロピオネート))メタン[すなわち、ペンタエリスリメチル−テトラキス(3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニルプロピオネート))]、トリエチレングリコールビス(3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート)等のアルキル置換フェノール系化合物;6−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルアニリノ)−2,4−ビスオクチルチオ−1,3,5−トリアジン、4−ビスオクチルチオ−1,3,5−トリアジン、2−オクチルチオ−4,6−ビス−(3,5−ジ−t−ブチル−4−オキシアニリノ)−1,3,5−トリアジン等のトリアジン基含有フェノール系化合物等が挙げられる。 A conventionally well-known thing is applicable as a phenolic antioxidant, 2-t-butyl-6- (3-t-butyl-2-hydroxy-5-methylbenzyl) -4-methylphenyl acrylate, 2 , 4-di-t-amyl-6- (1- (3,5-di-t-amyl-2-hydroxyphenyl) ethyl) phenyl acrylate and the like, and JP-A Nos. 63-179953 and 1-168643. Acrylate compounds described in Japanese Patent Publication No. 1; octadecyl-3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate, 2,2'-methylene-bis (4-methyl-6-tert-butylphenol) ), 1,1,3-tris (2-methyl-4-hydroxy-5-tert-butylphenyl) butane, 1,3,5-trimethyl-2,4,6-tris (3,5-di) t-butyl-4-hydroxybenzyl) benzene, tetrakis (methylene-3- (3 ′, 5′-di-t-butyl-4′-hydroxyphenylpropionate)) methane [i.e. pentaerythrimethyl-tetrakis ( 3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenylpropionate))], triethylene glycol bis (3- (3-t-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) propionate) and the like Alkyl substituted phenol compounds; 6- (4-hydroxy-3,5-di-t-butylanilino) -2,4-bisoctylthio-1,3,5-triazine, 4-bisoctylthio-1,3 5-triazine, 2-octylthio-4,6-bis- (3,5-di-t-butyl-4-oxyanilino) -1,3,5-triazine, etc. Triazine group-containing phenol compounds, and the like.
リン系酸化防止剤としては、トリフェニルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、フェニルジイソデシルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(ジノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、10−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイド等のモノホスファイト系化合物;4,4′−ブチリデン−ビス(3−メチル−6−t−ブチルフェニル−ジ−トリデシルホスファイト)、4,4′−イソプロピリデン−ビス(フェニル−ジ−アルキル(C12〜C15)ホスファイト)等のジホスファイト系化合物等が挙げられる。これらの中でも、モノホスファイト系化合物が好ましく、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(ジノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト等が特に好ましい。 Phosphorous antioxidants include triphenyl phosphite, diphenylisodecyl phosphite, phenyl diisodecyl phosphite, tris (nonylphenyl) phosphite, tris (dinonylphenyl) phosphite, tris (2,4-di-t -Butylphenyl) phosphite, monophosphites such as 10- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl) -9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide 4,4'-butylidene-bis (3-methyl-6-tert-butylphenyl-di-tridecyl phosphite), 4,4'-isopropylidene-bis (phenyl-di-alkyl (C12-C15) And diphosphite compounds such as) phosphite). Among these, monophosphite compounds are preferable, and tris (nonylphenyl) phosphite, tris (dinonylphenyl) phosphite, tris (2,4-di-t-butylphenyl) phosphite and the like are particularly preferable.
イオウ系酸化防止剤としては、ジラウリル3,3−チオジプロピオネート、ジミリスチル3,3′−チオジプロピピオネート、ジステアリル3,3−チオジプロピオネート、ラウリルステアリル3,3−チオジプロピオネート、ペンタエリスリトール−テトラキス−(β−ラウリル−チオ−プロピオネート)、3,9−ビス(2−ドデシルチオエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン等が挙げられる。
Sulfur-based antioxidants include
(3.3)耐光安定剤
耐光安定剤としては、ベンゾフェノン系耐光安定剤、ベンゾトリアゾール系耐光安定剤、ヒンダードアミン系耐光安定剤等が挙げられるが、本発明においては、レンズの透明性、耐着色性等の観点から、ヒンダードアミン系耐光安定剤を用いるのが好ましい。ヒンダードアミン系耐光安定剤(以下、HALS)の中でも、テトラヒドロフランを溶媒として用いた液体クロマトグラフィーによるポリスチレン換算の分子量Mnが1,000〜10,000であるものが好ましく、2,000〜5,000であるものがより好ましく、2,800〜3,800であるものが特に好ましい。Mnが小さすぎると、HALSをブロック共重合体に加熱溶融混練して配合する際に、揮発のため所定量を配合できない、または、射出成形等の加熱溶融成形時に発泡やシルバーストリークが生じるなど加工安定性が低下するといった問題が生じるからである。
(3.3) Light Stabilizer Examples of the light stabilizer include a benzophenone light stabilizer, a benzotriazole light stabilizer, a hindered amine light stabilizer, etc. From the viewpoint of properties and the like, it is preferable to use a hindered amine light-resistant stabilizer. Among hindered amine light-resistant stabilizers (hereinafter referred to as HALS), those having a molecular weight Mn in terms of polystyrene by liquid chromatography using tetrahydrofuran as a solvent are preferably 1,000 to 10,000, and preferably 2,000 to 5,000. Some are more preferred, with 2,800-3,800 being particularly preferred. When Mn is too small, when HALS is blended by heating and kneading into a block copolymer, a predetermined amount cannot be blended due to volatilization, or foaming or silver streak occurs during heat melting molding such as injection molding. This is because there arises a problem that the stability is lowered.
また、ランプを点灯させた状態でレンズを長時間使用する場合には、レンズから揮発性成分がガスとなって発生する。このため、Mnが大き過ぎると、ブロック共重合体への分散性が低下して、レンズの透明性が低下し、耐光性改良の効果が低減する。したがって、HALSのMnを上述した範囲とすることにより、加工安定性、低ガス発生性及び透明性に優れたレンズが得られる。 Further, when the lens is used for a long time with the lamp turned on, a volatile component is generated as a gas from the lens. For this reason, when Mn is too large, the dispersibility to a block copolymer will fall, the transparency of a lens will fall, and the effect of light resistance improvement will reduce. Therefore, by setting the HALS Mn within the above-described range, a lens excellent in processing stability, low gas generation property, and transparency can be obtained.
上述したHALSとしては、N,N′,N″,N′″−テトラキス−〔4,6−ビス−{ブチル−(N−メチル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)アミノ}−トリアジン−2−イル〕−4,7−ジアザデカン−1,10−ジアミン、ジブチルアミンと1,3,5−トリアジンと、N,N′−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ブチルアミンとの重縮合物、ポリ〔{(1,1,3,3−テトラメチルブチル)アミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル}{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}ヘキサメチレン{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}〕、1,6−ヘキサンジアミン−N,N′−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)と、モルフォリン−2,4,6−トリクロロ−1,3,5−トリアジンとの重縮合物、ポリ〔(6−モルフォリノ−s−トリアジン−2,4−ジイル)(2,2,6,6,−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ〕−ヘキサメチレン〔(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ〕等のピペリジン環がリアジン骨格を介して複数結合した高分子量HALS;コハク酸ジメチルと4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジンエタノールとの重合物、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸と、1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジノールと、3,9−ビス(2−ヒドロキシ−1,1−ジメチルエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカンとの混合エステル化物等のピペリジン環がエステル結合を介して結合した高分子量HALS等が挙げられる。 The HALS mentioned above includes N, N ′, N ″, N ′ ″-tetrakis- [4,6-bis- {butyl- (N-methyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl]. ) Amino} -triazin-2-yl] -4,7-diazadecane-1,10-diamine, dibutylamine and 1,3,5-triazine, N, N'-bis (2,2,6,6- Polycondensate with tetramethyl-4-piperidyl) butylamine, poly [{(1,1,3,3-tetramethylbutyl) amino-1,3,5-triazine-2,4-diyl} {(2, 2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) imino} hexamethylene {(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) imino}], 1,6-hexanediamine-N, N′- Bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-pipe Di) and morpholine-2,4,6-trichloro-1,3,5-triazine, poly [(6-morpholino-s-triazine-2,4-diyl) (2,2, 6,6, -tetramethyl-4-piperidyl) imino] -hexamethylene [(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) imino] and other piperidine rings are bonded via a lyazine skeleton. Molecular weight HALS; polymer of dimethyl succinate and 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidineethanol, 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid, 1,2,2 , 6,6-pentamethyl-4-piperidinol and 3,9-bis (2-hydroxy-1,1-dimethylethyl) -2,4,8,10-tetraoxaspiro [5,5] undecane S Piperidine ring, such as Le compound is bound high molecular weight HALS, and the like via an ester bond.
これらの中でも、ジブチルアミンと1,3,5−トリアジンと、N,N′−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ブチルアミンとの重縮合物、ポリ〔{(1,1,3,3−テトラメチルブチル)アミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル}{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}ヘキサメチレン{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}〕、コハク酸ジメチルと、4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジンエタノールとの重合物等のMnが2,000〜5,000の範囲であるものが好ましい。 Among these, a polycondensate of dibutylamine, 1,3,5-triazine and N, N′-bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) butylamine, poly [{(1 , 1,3,3-tetramethylbutyl) amino-1,3,5-triazine-2,4-diyl} {(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) imino} hexamethylene {( 2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) imino}], dimethyl succinate and 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidineethanol, etc. Is preferably in the range of 2,000 to 5,000.
(3.4)配合量等
樹脂組成物に対する上述した各種添加剤の配合量は、重合体100質量部に対
して、0.01〜20質量部の範囲であることが好ましく、0.02〜15質量部の範囲であることがより好ましく、0.05〜10質量部であることが特に好ましい。これは、添加量が少なすぎると耐光性の改良効果が十分に得られないため、レンズ等の光学素子として使用する場合、レーザ等の照射によって着色が生じてしまい、HALSの配合量が多すぎると、その一部がガスとなって発生するとともに、樹脂への分散性が低下するため、レンズの透明性が低下するからである。
(3.4) Compounding amount etc. The compounding amount of the various additives described above with respect to the resin composition is preferably in the range of 0.01 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer. The range is more preferably 15 parts by mass, and particularly preferably 0.05 to 10 parts by mass. This is because if the addition amount is too small, the effect of improving the light resistance cannot be sufficiently obtained. Therefore, when used as an optical element such as a lens, coloring occurs due to irradiation with a laser or the like, and the HALS content is too large. This is because a part of the gas is generated as a gas and the dispersibility in the resin is lowered, so that the transparency of the lens is lowered.
また、樹脂組成物に加え、最も低いガラス転移温度が30℃以下である化合物を配合することが好ましい。これによって、透明性、耐熱性、機械的強度などの諸特性を低下させることなく、長時間の高温高湿度環境下での白濁を防止できるからである。 In addition to the resin composition, a compound having the lowest glass transition temperature of 30 ° C. or less is preferably blended. This is because white turbidity in a high temperature and high humidity environment for a long time can be prevented without degrading various properties such as transparency, heat resistance and mechanical strength.
(4)製造方法
本発明に係る樹脂組成物は、上述したように樹脂及び無機微粒子からなるが、その製造方法は、特に限定されるものではない。
樹脂として熱可塑性樹脂を用いる場合には、無機微粒子存在下で熱可塑性樹脂を重合させることで複合化する方法、熱可塑性樹脂の存在下で無機微粒子を形成し複合化する方法、無機微粒子を熱可塑性樹脂の溶媒になる液中に分散液とし、その後溶媒を除去することで複合化する方法、無機微粒子と熱可塑性樹脂を別々に用意し、溶融混練、溶媒を含んだ状態での溶融混練などで複合化する方法等、何れの方法によっても製造することができる。各種添加剤はこのような複合化の過程のどの工程で加えても良いが、複合化に支障のない添加タイミングを選択できる。
(4) Manufacturing method Although the resin composition which concerns on this invention consists of resin and an inorganic fine particle as mentioned above, the manufacturing method is not specifically limited.
When a thermoplastic resin is used as the resin, a method of forming a composite by polymerizing a thermoplastic resin in the presence of inorganic fine particles, a method of forming and combining inorganic fine particles in the presence of a thermoplastic resin, A method of forming a dispersion in a liquid that becomes a solvent for a plastic resin and then compounding by removing the solvent, preparing inorganic fine particles and a thermoplastic resin separately, melt-kneading, melt-kneading in a state containing a solvent, etc. It can be produced by any method such as a method of compounding with the above. Various additives may be added at any step of the compounding process, but the addition timing that does not hinder the compounding can be selected.
これらの中で、無機微粒子と熱可塑性樹脂を別々に用意し、溶融混練で複合化する方法は、簡便で製造コストを抑えることが可能なことから、好ましく用いられる。溶融混練に用いることのできる装置としては、ラボプラストミル、ブラベンダー、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等のような密閉式混練装置またはバッチ式混練装置を挙げることができる。また、単軸押出機、二軸押出機等のように連続式の溶融混練装置を用いて製造することもできる。 Among these, the method of preparing the inorganic fine particles and the thermoplastic resin separately and combining them by melt-kneading is preferably used because it is simple and can suppress the manufacturing cost. As an apparatus which can be used for melt kneading, a closed kneading apparatus or a batch kneading apparatus such as a lab plast mill, a Brabender, a Banbury mixer, a kneader, a roll, and the like can be given. Moreover, it can also manufacture using a continuous melt-kneading apparatus like a single screw extruder, a twin screw extruder, etc.
樹脂組成物の製造方法において、溶融混練を用いる場合、熱可塑性樹脂と無機微粒子を一括で添加し混練してもよいし、段階的に分割添加して混練してもよい。この場合、押出機などの溶融混練装置では、段階的に添加する成分をシリンダーの途中から添加することも可能である。また、予め混練後、熱可塑性樹脂以外の成分で予め添加しなかった成分を添加して更に溶融混練する際も、これらを一括で添加して、混練してもよいし、段階的に分割添加して混練してもよい。分割して添加する方法も、一成分を数回に分けて添加する方法も採用でき、一成分は一括で添加し、異なる成分を段階的に添加する方法も採用でき、そのいずれをも合わせた方法でも良い。 In the method for producing a resin composition, when melt kneading is used, the thermoplastic resin and the inorganic fine particles may be added and kneaded in a lump, or may be divided and added in stages. In this case, in a melt-kneading apparatus such as an extruder, it is possible to add the components to be added step by step from the middle of the cylinder. In addition, after kneading in advance, when components other than thermoplastic resin that have not been added in advance are added and further melt-kneaded, these may be added all at once and kneaded, or added in stages. And may be kneaded. The method of adding in a divided manner or the method of adding one component in several batches can be adopted, the method of adding one component at a time and the method of adding different components in stages can also be adopted, both of which are combined The method is fine.
溶融混練による複合化を行う場合、無機微粒子は粉体のまま添加することも可能であるし、又は液中に分散された状態で添加することも可能であるが、予め所定の混合比で無機微粒子と樹脂とを予備混合したマスターバッチを作製し、その後にそのマスターバッチと樹脂とを溶融混練で複合化する方法が好適である。この場合に、マスターバッチの作製方法としては、樹脂組成物へのダメージが少なく、均一に混合することができるという観点から、湿式混合方式を適用するのが好ましい。湿式混合方式とは、適宜選択された溶媒中に樹脂を溶解させ、この樹脂が溶解した溶媒と無機微粒子とを混合することによりマスターバッチを作製する方法であり、前記溶媒を揮発させることにより最終的にマスターバッチを得ることができる。 In the case of compounding by melt kneading, the inorganic fine particles can be added as a powder, or can be added in a dispersed state in the liquid, but the inorganic fine particles can be added in advance at a predetermined mixing ratio. A method is preferred in which a master batch in which fine particles and a resin are premixed is prepared, and then the master batch and the resin are combined by melt-kneading. In this case, as a method for producing a masterbatch, it is preferable to apply a wet mixing method from the viewpoint that damage to the resin composition is small and uniform mixing is possible. The wet mixing method is a method of preparing a masterbatch by dissolving a resin in an appropriately selected solvent and mixing the solvent in which the resin is dissolved and inorganic fine particles, and finally by volatilizing the solvent. A master batch can be obtained.
マスターバッチの作製に適用可能な溶媒としては、樹脂組成物が溶解するものであれば良く、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、ヘプタノン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸−t−ブチル、酢酸−n−ブチル、酢酸−n−ヘキシル等のエステル類、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、1,2−ジメトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン等のエーテル類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチル−2−ピロリドン、スルホラン等の非プロトン性極性溶媒等を挙げることができる。これらの溶媒は、単独で使用することもできるし、又は2種以上を混合して使用することもできる。 Solvents applicable to the production of the masterbatch may be any solvents that can dissolve the resin composition, for example, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and xylene, and ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, and heptanone. Esters such as ethyl acetate, acetic acid-t-butyl, acetic acid-n-butyl, acetic acid-n-hexyl, halogenated hydrocarbons such as 1,2-dichloroethane, chloroform, chlorobenzene, 1,2-dimethoxyethane, Diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, diethylene glycol diethyl ether, tetrahydrofuran, ethers such as 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethylsulfo Sid, N- methyl-2-pyrrolidone, can be mentioned aprotic polar solvents such as sulfolane. These solvents can be used alone or in combination of two or more.
本発明の樹脂組成物において、樹脂として硬化性樹脂を用いる場合、硬化性樹脂のモノマー、硬化剤、硬化促進剤、各種添加剤を、表面処理を適宜施した無機微粒子と混合し、紫外線及び電子線照射、あるいは加熱処理の何れかの操作によって硬化させることによって得ることができる。 In the resin composition of the present invention, when a curable resin is used as the resin, a monomer of the curable resin, a curing agent, a curing accelerator, and various additives are mixed with inorganic fine particles appropriately subjected to surface treatment, and ultraviolet rays and electrons are mixed. It can be obtained by curing by either radiation or heat treatment.
本発明において、樹脂組成物中の2相構造の相関距離Aは、添加する無機微粒子の一次粒子径や表面処理方法、体積分率等の影響を受けるが、樹脂と無機微粒子との混合の程度を最適化することにより調整される。 In the present invention, the correlation distance A of the two-phase structure in the resin composition is affected by the primary particle size, surface treatment method, volume fraction, etc. of the inorganic fine particles to be added, but the degree of mixing of the resin and the inorganic fine particles It is adjusted by optimizing.
例えば、無機微粒子と熱可塑性樹脂とを溶融混練により複合化する場合、混合の程度は混練時の温度、混練装置のスクリューの回転数やデザイン(形状)により制御され、混練時の温度を下げる、スクリューの回転数を上げる等の操作により、混練のトルクが上がって混合が進行する。しかしながら、混練のトルクが上がり過ぎると、発熱等により樹脂の着色が進行することから、最適な条件に制御する必要がある。例えば、相関距離Aの値を1nmより小さくしようとした場合には、着色が進行して樹脂の透過率が低くなることから、本発明の樹脂組成物の相関距離Aは1〜20nmの範囲に限定される。 For example, when compounding inorganic fine particles and thermoplastic resin by melt kneading, the degree of mixing is controlled by the temperature during kneading, the number of rotations of the screw of the kneading device and the design (shape), and the temperature during kneading is lowered. By an operation such as increasing the number of rotations of the screw, the kneading torque is increased and mixing proceeds. However, if the kneading torque is excessively increased, the coloring of the resin proceeds due to heat generation or the like, and therefore it is necessary to control the optimum conditions. For example, when the value of the correlation distance A is attempted to be smaller than 1 nm, the coloration progresses and the transmittance of the resin decreases, so the correlation distance A of the resin composition of the present invention is in the range of 1 to 20 nm. Limited.
また、前述のように、予め所定の混合比で無機微粒子と樹脂とを予備混合したマスターバッチを作製し、その後にそのマスターバッチと樹脂とを溶融混練で複合化する方法は、本発明の相関距離A(上記式(1)に規定する条件)を達成するために有効な方法である。 In addition, as described above, a method of preparing a master batch in which inorganic fine particles and a resin are premixed at a predetermined mixing ratio in advance and then combining the master batch and the resin by melt kneading is a correlation of the present invention. This is an effective method for achieving the distance A (the condition defined in the above formula (1)).
本発明の樹脂組成物において、相関距離Aと誘電率揺らぎの2乗平均Bとが上記式(3)に規定する条件を満たすことが好ましく、相関距離Aを小さくすることに加えて、誘電率揺らぎの2乗平均Bを小さくすることにより、上記式(3)に規定する条件を満たすことができる。 In the resin composition of the present invention, it is preferable that the correlation distance A and the root mean square B of the dielectric constant fluctuation satisfy the condition defined in the above formula (3). In addition to reducing the correlation distance A, the dielectric constant By reducing the mean square B of fluctuation, the condition defined in the above equation (3) can be satisfied.
上記式(4)の定義から、樹脂組成物を構成する樹脂相と無機微粒子相との屈折率差を小さくすることにより、誘電率揺らぎの2乗平均Bを小さくすることができ、例えば、無機微粒子として前記複合酸化物微粒子を選択することにより、樹脂相と無機微粒子相との屈折率差を小さくすることができる。 From the definition of the above formula (4), the square average B of dielectric constant fluctuation can be reduced by reducing the difference in refractive index between the resin phase and the inorganic fine particle phase constituting the resin composition. By selecting the composite oxide fine particles as the fine particles, the difference in refractive index between the resin phase and the inorganic fine particle phase can be reduced.
以上のような樹脂組成物を成形することにより、各種成形材料を得ることができるが、その成形方法は特に限定されない。樹脂として熱可塑性樹脂を用いる場合、低複屈折性、機械強度、寸法精度等の特性に優れた成形物を得るために、溶融成形法が好ましく用いられ、溶融成形法としては、市販のプレス成形、市販の押し出し成形、市販の射出成形等が挙げられる。この中でも成形性及び生産性の観点から、射出成形が好ましく用いられる。 Various molding materials can be obtained by molding the resin composition as described above, but the molding method is not particularly limited. When a thermoplastic resin is used as the resin, a melt molding method is preferably used in order to obtain a molded product having excellent characteristics such as low birefringence, mechanical strength, and dimensional accuracy, and a commercially available press molding is used as the melt molding method. , Commercially available extrusion molding, and commercially available injection molding. Among these, injection molding is preferably used from the viewpoint of moldability and productivity.
一方、樹脂として硬化性樹脂を用いた場合、硬化性樹脂のモノマー、硬化剤などの樹脂組成物と無機微粒子の混合物を、硬化性樹脂が紫外線及び電子線硬化性樹脂の場合は、透光性の所定形状の金型等に樹脂組成物を充填、あるいは基板上に塗布した後、紫外線及び電子線を照射して硬化させればよく、一方、硬化性樹脂が熱硬化性樹脂の場合は、圧縮成形、トランスファー成形、射出成形等により硬化成形することができる。 On the other hand, when a curable resin is used as the resin, a mixture of a resin composition such as a curable resin monomer and a curing agent and inorganic fine particles is used. The resin composition is filled into a predetermined shape mold or the like, or applied onto a substrate and then cured by irradiation with ultraviolet rays and an electron beam. On the other hand, when the curable resin is a thermosetting resin, It can be cured by compression molding, transfer molding, injection molding or the like.
(5)適用例
上記樹脂組成物はその成形物が光学素子等に適用可能である。成形物としては、球状、棒状、板状、円柱状、筒状、チューブ状、繊維状、フィルムまたはシート形状など種々の形態で使用することができ、また、低複屈折性、透明性、機械強度、耐熱性、低吸水性に優れるため、各種光学素子への適用が好適である。
(5) Application Example The resin composition can be applied to an optical element or the like. The molded product can be used in various forms such as spherical, rod-shaped, plate-shaped, cylindrical, cylindrical, tube-shaped, fibrous, film or sheet-shaped, and has low birefringence, transparency, machine Since it is excellent in strength, heat resistance and low water absorption, application to various optical elements is suitable.
具体的な適用例としては、光学レンズや、光学プリズムとしては、カメラの撮像系レンズ;顕微鏡、内視鏡、望遠鏡レンズ等のレンズ;眼鏡レンズ等の全光線透過型レンズ;CD、CD−ROM、WORM(追記型光ディスク)、MO(書き変え可能な光ディスク;光磁気ディスク)、MD(ミニディスク)、DVD(デジタルビデオディスク)等の光ディスクのピックアップレンズ;レーザビームプリンターのfθレンズ、センサー用レンズ等のレーザ走査系レンズ;カメラのファインダー系のプリズムレンズ等が挙げられる。 As a specific application example, as an optical lens or an optical prism, an imaging lens of a camera; a lens such as a microscope, an endoscope or a telescope lens; an all-light transmission lens such as a spectacle lens; a CD or a CD-ROM , WORM (recordable optical disc), MO (rewritable optical disc; magneto-optical disc), MD (mini disc), DVD (digital video disc) and other optical disc pickup lens; laser beam printer fθ lens, sensor lens And a laser scanning system lens such as a camera finder system prism lens.
その他の光学用途としては、液晶ディスプレイなどの導光板;偏光フィルム、位相差フィルム、光拡散フィルム等の光学フィルム;光拡散板;光カード;液晶表示素子基板等が挙げられる。 Other optical applications include light guide plates such as liquid crystal displays; optical films such as polarizing films, retardation films and light diffusion films; light diffusion plates; optical cards; liquid crystal display element substrates.
上述した成形物の中でも、低複屈折性が要求されるピックアップレンズや、レーザ走査系レンズ等の光学素子として用いられるのが好適である。 Among the above-mentioned molded products, it is preferable to be used as an optical element such as a pickup lens that requires low birefringence or a laser scanning lens.
以下、図2を参照しながら、上記樹脂組成物によって成形された光学素子が用いられた光ピックアップ装置1について説明する。 Hereinafter, an optical pickup device 1 using an optical element molded from the resin composition will be described with reference to FIG.
図2は、光ピックアップ装置1の内部構造を示す模式図である。
本実施形態における光ピックアップ装置1には、図2に示すように、光源である半導体レーザ発振器2が具備されている。この半導体レーザ発振器2から出射される青紫色光(波長380〜420nm)の光軸上には、半導体レーザ発振器2から離間する方向に向かって、コリメータ3、ビームスプリッタ4、1/4波長板5、絞り6、対物レンズ7が順次配設されている。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the internal structure of the optical pickup device 1.
As shown in FIG. 2, the optical pickup device 1 in this embodiment includes a
また、ビームスプリッタ4と近接した位置であって、上述した青紫色光の光軸と直交する方向には、2組のレンズからなるセンサーレンズ群8、センサー9が順次配設されている。
In addition, a
光学素子である対物レンズ7は、光ディスクDに対向した位置に配置されるものであって、半導体レーザ発振器2から出射された青紫色光を、光ディスクDの一面上に集光するようになっている。このような対物レンズ7には、2次元アクチュエータ10が具備されており、この2次元アクチュエータ10の動作により、対物レンズ7は、光軸上を移動自在となっている。
The
次に、光ピックアップ装置1の作用について説明する。
本実施形態における光ピックアップ装置1は、光ディスクDへの情報の記録動作時や、光ディスクDに記録された情報の再生動作時に、半導体レーザ発振器2から青紫色光を出射する。出射された青紫色光は、図2に示すように、コリメータ3を透過して無限平行光にコリメートされた後、ビームスプリッタ4を透過して、1/4波長板5を透過する。さらに、当該青紫色光は、絞り6及び対物レンズ7を透過した後、光ディスクDの保護基板D1を介して情報記録面D2に集光スポットを形成する。
Next, the operation of the optical pickup device 1 will be described.
The optical pickup device 1 in the present embodiment emits blue-violet light from the
集光スポットを形成した光は、光ディスクDの情報記録面D2で情報ピットによって変調され、情報記録面D2によって反射される。そして、この反射光は、対物レンズ7及び絞り6を順次透過した後、1/4波長板5によって偏光方向が変更され、ビームスプリッタ4で反射する。その後、当該反射光は、センサーレンズ群8を透過して非点収差が与えられ、センサー9で受光されて、最終的には、センサー9によって光電変換されることによって電気的な信号となる。
以後、このような動作が繰り返し行われ、光ディスクDに対する情報の記録動作や、光ディスクDに記録された情報の再生動作が完了する。
Light that formed the concentrated light spot is modulated by the information recording surface D 2 of the optical disk D by the information pit is reflected by the information recording surface D 2. Then, the reflected light is sequentially transmitted through the
Thereafter, such an operation is repeatedly performed, and the operation of recording information on the optical disc D and the operation of reproducing information recorded on the optical disc D are completed.
なお、光ディスクDにおける保護基板D1の厚さ寸法及び情報ピットの大きさにより、対物レンズ7に要求される開口数NAも異なる。本実施形態においては、高密度な光ディスクDであり、その開口数は0.85に設定されている。
Incidentally, the magnitude of the thickness and the information pits of the protective substrate D 1 of the optical disc D, also the numerical aperture NA required for the
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
[実施例1]
(1)無機微粒子の準備・調製
(1.1)無機微粒子Aの準備
シリカ(日本アエロジル社製:RX300、平均一次粒子径7nm)を「無機微粒子A」として準備した。
[Example 1]
(1) Preparation and preparation of inorganic fine particles (1.1) Preparation of inorganic fine particles A Silica (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd .: RX300, average
(1.2)無機微粒子Bの準備
アルミナ(大明化学製TM-300、平均一次粒径7nm)11.5gを300ccナスフラスコに入れ10Torr以下まで減圧し、190℃で1時間加熱した。その後、ナスフラスコ内をアルゴンで置換し、ヘキサメチルジシラザン(信越化学工業社製HMDS-3)を0.7g加え300℃で2時間よく攪拌し、アルミナに表面処理を施した。得られたアルミナ微粒子を「無機微粒子B」とした。
(1.2) Preparation of Inorganic Fine Particles B 11.5 g of alumina (Daimei Chemicals TM-300, average
(1.3)無機微粒子Cの調製
純水463.1g、26%アンモニア水104.8g及びメタノール4255.0gの混合液に対し、テトラメトキシシラン(TMOS)3192g及びメタノール229.4gの混合液と、純水643.2g及び26%アンモニア水104.8gの混合液とを、液温を25℃に保ちつつ150分かけて滴下した後、チタンテトライソプロポキシド971g及びイソプロパノール150gの混合液を100分かけて添加し、シリカ/チタン混合ゾルを得た。
(1.3) Preparation of Inorganic Fine Particle C A mixed liquid of 463.1 g of pure water, 104.8 g of 26% ammonia water and 4255.0 g of methanol, and a mixed liquid of 3192 g of tetramethoxysilane (TMOS) and 229.4 g of methanol A mixture of 643.2 g of pure water and 104.8 g of 26% ammonia water was added dropwise over 150 minutes while maintaining the liquid temperature at 25 ° C., and then a mixture of 971 g of titanium tetraisopropoxide and 150 g of isopropanol was added to the mixture. It was added over a minute to obtain a silica / titanium mixed sol.
この混合ゾルを常圧下で加熱蒸留して容量を一定に保ちつつ純水を滴下し、蒸留塔の塔頂温が100℃に達してpHが8以下になったのを確認した時点で純水の滴下を終了し、無機微粒子の分散液を得た。 When the mixed sol was heated and distilled under normal pressure, pure water was added dropwise while keeping the volume constant, and when it was confirmed that the top temperature of the distillation column reached 100 ° C. and the pH became 8 or less, pure water was used. Was completed to obtain a dispersion of inorganic fine particles.
さらに、当該分散液に対しメチルトリメトキシシランを15.4g添加し、室温にて1時間攪拌した後、2時間還流を行った。その後、常圧下で加熱蒸留して容量を一定に保ちつつメチルエチルケトンを滴下し、塔頂温が79℃に達して水分が1.0%以下になったのを確認した時点で滴下を終了し、室温まで冷却した。その後、3μメンブランフィルターを用いて精密濾過を行い、メチルエチルケトン分散シリカゾルを得た。その後、溶媒を減圧下留去して得られたシリカ/チタン混合粒子であって表面処理が施されたものを「無機微粒子C」とした。 Further, 15.4 g of methyltrimethoxysilane was added to the dispersion, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour and then refluxed for 2 hours. Then, methyl ethyl ketone was added dropwise while keeping the volume constant by heating and distillation under normal pressure, and the addition was terminated when it was confirmed that the tower top temperature reached 79 ° C. and the water content was 1.0% or less. Cooled to room temperature. Thereafter, microfiltration was performed using a 3 μ membrane filter to obtain a methyl ethyl ketone-dispersed silica sol. Thereafter, silica / titanium mixed particles obtained by evaporating the solvent under reduced pressure and subjected to surface treatment were designated as “inorganic fine particles C”.
(1.4)無機微粒子Dの調製
純水160cc、エタノール560cc、アンモニア水(25%)30ccの混合溶液にアルミナ(日本アエロジル社製Aluminium Oxide C、平均一次粒径13nm)を10g加えて作製した懸濁液を、ウルトラアペックスミル(壽工業株式会社)を用いて分散し、アルミナ粒子の分散液を得た。次に、この分散液を撹拌しながら、当該分散液に対しテトラエトキシシラン(信越化学製LS-2430)50cc、水16cc、エタノール56ccの混合溶液を8時間かけて滴下した。さらに1時間攪拌し続けたところで、アンモニア水を用いてその分散液のpHを10.4まで上げ、その分散液を室温で15時間攪拌した。その後、遠心分離を用いて分散液中から粒子を分離し、その液を190℃で5時間加熱して乾燥させ、白色粉末状の無機微粒子を得てこれを「無機微粒子D」とした。
(1.4) Preparation of inorganic fine particles D 10 g of alumina (Aluminium Oxide C manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., average primary particle size 13 nm) was added to a mixed solution of pure water 160 cc, ethanol 560 cc, and ammonia water (25%) 30 cc. The suspension was dispersed using an ultra apex mill (Sakai Industry Co., Ltd.) to obtain a dispersion of alumina particles. Next, while stirring this dispersion, a mixed solution of 50 cc of tetraethoxysilane (LS-2430 manufactured by Shin-Etsu Chemical), 16 cc of water, and 56 cc of ethanol was added dropwise to the dispersion over 8 hours. When stirring was continued for another hour, the pH of the dispersion was increased to 10.4 using aqueous ammonia, and the dispersion was stirred at room temperature for 15 hours. Thereafter, the particles were separated from the dispersion using centrifugation, and the liquid was heated at 190 ° C. for 5 hours and dried to obtain white powdery inorganic fine particles, which were designated as “inorganic fine particles D”.
(2)試料の作製
(2.1)試料1−1〜1−4の作製
樹脂として表1記載の化学式2の樹脂を30体積部と、無機微粒子Aを15体積部と、シクロヘキサンを200体積部とを用意し、これらを特殊機化工業社製のT.K.ハイビスディスパーミックス3D−20で85℃にて湿式混合し、その後、脱気と乾燥とを行ってマスターバッチAを得た。
(2) Preparation of Sample (2.1) Preparation of Samples 1-1 to 1-4 As a resin, 30 parts by volume of the resin represented by
その後、東洋精機製作所製のラボプラストミルμにセグメントミキサーKF6を装着して、マスターバッチA及び表1記載の化学式2の樹脂をミキサーに投入して混練した。サンプル投入口からは窒素ガスを系内に導入して、空気の混入を抑えた。このようにして得られた混練物(樹脂組成物)を「試料1−1〜1−4」とした。このとき、当該試料1−1〜1−4中に占める無機微粒子Aの体積分率Φを、試料1−1についてはΦ=0.1と、試料1−2についてはΦ=0.2と、試料1−3についてはΦ=0.3と、試料1−4についてはΦ=0.4となるようにした。
Thereafter, a segment mixer KF6 was attached to a laboratory plastic mill μ manufactured by Toyo Seiki Seisakusho, and the masterbatch A and the resin represented by
(2.2)試料1−5〜1−8の作製
無機微粒子Aを無機微粒子Bに変更した以外は、上記(2.1)の項目で記載したのと同様の方法で「試料1−5〜1−8」を得た。このとき、当該試料1−5〜1−8中に占める無機微粒子Bの体積分率Φを、試料1−5についてはΦ=0.1と、試料1−6についてはΦ=0.2と、試料1−7についてはΦ=0.3、試料1−8についてはΦ=0.4となるようにした。
(2.2) Preparation of Samples 1-5 to 1-8 Except that the inorganic fine particles A were changed to the inorganic fine particles B, “Sample 1-5” was prepared in the same manner as described in the item (2.1) above. To 1-8 ". At this time, the volume fraction Φ of the inorganic fine particles B in the samples 1-5 to 1-8 is Φ = 0.1 for the sample 1-5 and Φ = 0.2 for the sample 1-6. Φ = 0.3 for sample 1-7 and Φ = 0.4 for sample 1-8.
(2.3)試料1−9〜1−10の作製
無機微粒子Aを無機微粒子Cに変更した以外は、上記(2.1)の項目で記載したのと同様の方法で「試料1−9〜1−10」を得た。このとき、当該試料1−9〜1−10中に占める無機微粒子Cの体積分率Φを、試料1−9についてはΦ=0.2と、試料1−10についてはΦ=0.3となるようにした。
(2.3) Preparation of Samples 1-9 to 1-10 Except that the inorganic fine particles A were changed to the inorganic fine particles C, “Sample 1-9” was prepared in the same manner as described in the item (2.1) above. To 1-10 ". At this time, the volume fraction Φ of the inorganic fine particles C in the samples 1-9 to 1-10 is Φ = 0.2 for the sample 1-9 and Φ = 0.3 for the sample 1-10. It was made to become.
(2.4)試料1−11〜1−12の作製
樹脂として表1記載の化学式2の樹脂を、無機微粒子として無機微粒子Cを用意し、これらを窒素流量下260℃で6時間乾燥させ、その後東洋精機製作所製のラボプラストミルμにセグメントミキサーKF6を装着してミキサーに投入して混練した。サンプル投入口からは窒素ガスを系内に導入して、空気の混入を抑えた。このようにして得られた混練物(樹脂組成物)を「試料1−11〜1−12」とした。このとき、当該試料1−11〜1−12中に占める無機微粒子Cの体積分率Φを、試料1−11についてはΦ=0.2と、試料1−12についてはΦ=0.3となるようにした。
(2.4) Preparation of Samples 1-11 to 1-12 As the resin, the resin represented by
(2.5)試料1−13〜1−14の作製
無機微粒子Aを無機微粒子Dに変更した以外は、上記(2.1)の項目で記載したのと同様の方法で「試料1−13〜1−14」を得た。このとき、当該試料1−13〜1−14中に占める無機微粒子Dの体積分率Φを、試料1−13についてはΦ=0.2と、試料1−14についてはΦ=0.3となるようにした。
(2.5) Preparation of Samples 1-13 to 1-14 Except that the inorganic fine particles A were changed to the inorganic fine particles D, “Sample 1-13” was prepared in the same manner as described in the item (2.1) above. ~ 1-14 ". At this time, the volume fraction Φ of the inorganic fine particles D in the samples 1-13 to 1-14 is Φ = 0.2 for the sample 1-13 and Φ = 0.3 for the sample 1-14. It was made to become.
(2.6)試料1−15〜1−16の作製
無機微粒子Cを無機微粒子Dに変更した以外は、上記(2.4)の項目で記載したのと同様の方法で「試料1−15〜1−16」を得た。このとき、当該試料1−15〜1−16中に占める無機微粒子Dの体積分率Φを、試料1−15についてはΦ=0.2と、試料1−16についてはΦ=0.3となるようにした。
(2.6) Preparation of Samples 1-15 to 1-16 Except that the inorganic fine particles C were changed to the inorganic fine particles D, “Sample 1-15” was prepared in the same manner as described in the item (2.4) above. ˜1-16 ”. At this time, the volume fraction Φ of the inorganic fine particles D occupying the samples 1-15 to 1-16 is Φ = 0.2 for the sample 1-15 and Φ = 0.3 for the sample 1-16. It was made to become.
(3)試料の評価
(3.1)相関距離の評価方法
小角広角X線回折装置(理学電機株式会社製:RINT2500/PC)を用いてX線小角散乱測定を行い、各試料1−1〜1−16における相関距離Aを求めた。測定は、以下の測定条件による透過法で行った。このとき、各試料1−1〜1−16の厚さを1/μ(μは各試料1−1〜1−16の質量吸収係数)となるように調整した。
(3) Evaluation of sample (3.1) Evaluation method of correlation distance X-ray small angle scattering measurement is performed using a small angle wide angle X-ray diffractometer (RINT2500 / PC, manufactured by Rigaku Corporation), and each sample 1-1 to The correlation distance A at 1-16 was determined. The measurement was performed by the transmission method under the following measurement conditions. At this time, the thickness of each sample 1-1 to 1-16 was adjusted to 1 / μ (μ is the mass absorption coefficient of each sample 1-1 to 1-16).
ターゲット:銅
出力:40kV−200mA
1stスリット:0.04mm
2ndスリット:0.03mm
受光スリット:0.1mm
散乱スリット:0.2mm
測定法:2θ FTスキャン法
測定範囲:0.1〜6°
サンプリング:0.04°
計数時間:30秒
Target: Copper Output: 40kV-200mA
1st slit: 0.04mm
2nd slit: 0.03 mm
Light receiving slit: 0.1 mm
Scattering slit: 0.2 mm
Measurement method: 2θ FT scan method Measurement range: 0.1 to 6 °
Sampling: 0.04 °
Counting time: 30 seconds
得られた散乱パターンに基づいて、解析ソフト(理学電機株式会社製:NANO−solver Ver3.0)を用いて2相分離デバイモデルを適用し、モデルフリー解析を行い相関関数を求め、そこから相関距離Aを算出した。
ここで、解析に必要なブランクデータは、測定用の各試料1−1〜1−16を受光スリットボックスの入射側に設置して、同条件で測定することによって得た。得られた各試料1−1〜1−16の相関距離Aを表2に記載した。
Based on the obtained scattering pattern, a two-phase separation Debye model is applied using analysis software (manufactured by Rigaku Corporation: NANO-solver Ver3.0), model-free analysis is performed to obtain a correlation function, and a correlation is obtained therefrom. The distance A was calculated.
Here, the blank data necessary for the analysis was obtained by installing each measurement sample 1-1 to 1-16 on the incident side of the light receiving slit box and measuring under the same conditions. Table 2 shows the correlation distance A of each of the obtained samples 1-1 to 1-16.
(3.2)無機微粒子の屈折率の評価方法
DMSO(ジメチルスルホキシド;屈折率1.48)中に各無機微粒子A,B,C,Dを分散させ、攪拌した。その分散液に1−ブロモナフタレン(屈折率1.66)を少量ずつ滴下しながら攪拌し、滴下するごとに分光光度計(株式会社島津製作所製:UV−3150)を用いて、波長588nmにおける透過率を評価した。分散液が透明になり、分散液の透過率が最も高くなった時の分散液の屈折率を、自動屈折計(カルニュー光学工業製:KPR−200)を用いて測定し、得られた23℃における屈折率を各無機微粒子A,B,C,Dの屈折率n1とした。各無機微粒子A,B,C,Dの屈折率n1を表2に記載した。
(3.2) Evaluation Method of Refractive Index of Inorganic Fine Particles Each inorganic fine particle A, B, C, D was dispersed in DMSO (dimethyl sulfoxide; refractive index 1.48) and stirred. 1-bromonaphthalene (refractive index: 1.66) was added dropwise to the dispersion while stirring, and transmission was performed at a wavelength of 588 nm using a spectrophotometer (manufactured by Shimadzu Corporation: UV-3150) each time it was dropped. Rate was evaluated. The refractive index of the dispersion when the dispersion became transparent and the dispersion had the highest transmittance was measured using an automatic refractometer (KPR-200, manufactured by Kalnew Optical Industry), and the obtained 23 ° C. Was the refractive index n 1 of each of the inorganic fine particles A, B, C, and D. The refractive index n 1 of each inorganic fine particle A, B, C, D is shown in Table 2.
(3.3)樹脂組成物の屈折率およびdn/dT変化率の評価方法
自動屈折計(カルニュー光学工業製:KPR−200)を用いて、各試料1−1〜1−16の温度を10℃から60℃まで変化させ、波長588nmにおける屈折率を測定した。各試料1−1〜1−16の23℃における屈折率を、樹脂組成物の屈折率n2として表2に記載した。
(3.3) Evaluation Method of Refractive Index and dn / dT Change Rate of Resin Composition Using an automatic refractometer (manufactured by Kalnew Optical Industry: KPR-200), the temperature of each sample 1-1 to 1-16 was set to 10 The refractive index at a wavelength of 588 nm was measured by changing the temperature from 0 ° C. to 60 ° C. The refractive index at 23 ° C. of each sample 1-1 to 1-16 is shown in Table 2 as the refractive index n 2 of the resin composition.
また、各試料の温度を10℃から60℃まで変化させた時の屈折率の変化から、各試料1−1〜1−16におけるdn/dTを算出した。併せて、無機微粒子A,B,C,Dのいずれもが添加されていない樹脂(表1記載の化学式2の樹脂)についても、同様の方法によりdn/dTを算出した。これら算出結果に基づいて、下記式により、各試料1−1〜1−16のdn/dTの変化率を算出した。その算出結果を表2に記載した。また、無機微粒子A,B,C,Dのいずれもが添加されていない樹脂の23℃における屈折率n0も表2に記載した。
dn/dT変化率=(樹脂におけるdn/dT−各試料1−1〜1−16におけるdn/dT)/(樹脂におけるdn/dT)×100
Moreover, dn / dT in each sample 1-1 to 1-16 was calculated from the change in refractive index when the temperature of each sample was changed from 10 ° C. to 60 ° C. In addition, dn / dT was calculated by the same method for the resin to which none of the inorganic fine particles A, B, C, and D were added (the resin of
dn / dT change rate = (dn / dT in resin−dn / dT in each sample 1-1 to 1-16) / (dn / dT in resin) × 100
(3.4)誘電率揺らぎの2乗平均の算出方法
上記方法により得られた無機微粒子の屈折率n1、樹脂組成物の屈折率n2、熱可塑性樹脂の屈折率n0を用いて下記式により、各試料1−1〜1−16の誘電率揺らぎの2条平均を算出した。得られた誘電率揺らぎの2乗平均Bを表2に記載した。
B=(n0 2−n2 2)2・(1−Φ)+(n1 2−n2 2)2・Φ
(3.4) refractive index n 1 of the inorganic fine particles obtained by the method described above the method of calculating the mean square of the dielectric constant fluctuation, the refractive index n 2 of the resin composition, using a refractive index n 0 of the thermoplastic resin below The two-row average of the dielectric constant fluctuation of each of the samples 1-1 to 1-16 was calculated by the equation. Table 2 shows the root mean square B of the obtained dielectric constant fluctuations.
B = (n 0 2 −n 2 2 ) 2 · (1−Φ) + (n 1 2 −n 2 2 ) 2 · Φ
(3.5)光線透過率の測定
各試料を加熱溶融した後、それら各試料を厚さ寸法が3mmのプレート状に成型した。得られたプレート状の各試料について、分光光度計(株式会社島津製作所製:UV−3150)により、波長588nmにおける厚さ方向の透過率を測定した。その測定結果を表2に記載した。
(3.5) Measurement of light transmittance After each sample was heated and melted, each sample was molded into a plate having a thickness of 3 mm. About each obtained plate-shaped sample, the transmittance | permeability of the thickness direction in wavelength 588nm was measured with the spectrophotometer (Shimadzu Corporation make: UV-3150). The measurement results are shown in Table 2.
(4)まとめ
表2に示す通り、試料1−2〜1−4,1−6〜1−10,1−13,1−14とその比較の試料1−1,1−5,1−11,1−12,1−15,1−16とを比較すると、試料1−2〜1−4,1−6〜1−10,1−13,1−14は光線透過率とdn/dT変化率との結果が良好である。以上から、透明性に優れ、温度による屈折率の変化率が小さい樹脂組成物及び光学素子を実現する上では、上記式(1),(2)に規定する条件を満たすことが有用であることがわかる。
(4) Summary As shown in Table 2, Samples 1-2 to 1-4, 1-6 to 1-10, 1-13, 1-14 and Comparative Samples 1-1, 1-5, 1-11 , 1-12, 1-15, and 1-16, Samples 1-2 to 1-4, 1-6 to 1-10, 1-13, and 1-14 show the light transmittance and dn / dT change. The result with rate is good. From the above, it is useful to satisfy the conditions defined in the above formulas (1) and (2) in realizing a resin composition and an optical element that are excellent in transparency and have a small refractive index change rate due to temperature. I understand.
[実施例2] [Example 2]
(1)試料の作製
樹脂としてポリエステル樹脂(O−PET4:カネボウ製)を用いた以外は、実施例1記載の試料1−1〜1−16の作製方法と同様の方法で「試料2−1〜2−16」を作製した。
(1) Preparation of sample “Sample 2-1” was prepared in the same manner as in Sample 1-1 to 1-16 described in Example 1, except that polyester resin (O-PET4: manufactured by Kanebo) was used as the resin. ˜2-16 ”.
次に、樹脂組成物の評価方法について説明する。
(2)試料の評価
実施例1と同様の方法により、各試料1−1〜1−16の評価を行った。得られた結果を表3に記載した。
Next, the evaluation method of a resin composition is demonstrated.
(2) Evaluation of Samples Samples 1-1 to 1-16 were evaluated by the same method as in Example 1. The results obtained are listed in Table 3.
(3)まとめ
表3に示す通り、試料2−2〜2−4,2−6〜2−10,2−13,2−14とその比較の試料2−1,2−5,2−11,2−12,2−15,2−16とを比較すると、試料2−2〜2−4,2−6〜2−10,2−13,2−14は光線透過率とdn/dT変化率との結果が良好である。以上から、透明性に優れ、温度による屈折率の変化率が小さい樹脂組成物及び光学素子を実現する上では、上記式(1),(2)に規定する条件を満たすことが有用であることがわかる。
(3) Summary As shown in Table 3, Samples 2-2 to 2-4, 2-6 to 2-10, 2-13, 2-14 and Comparative Samples 2-1, 2-5, 2-11 , 2-12, 2-15, and 2-16, Samples 2-2 to 2-4, 2-6 to 2-10, 2-13, and 2-14 show changes in light transmittance and dn / dT. The result with rate is good. From the above, it is useful to satisfy the conditions defined in the above formulas (1) and (2) in realizing a resin composition and an optical element that are excellent in transparency and have a small refractive index change rate due to temperature. I understand.
[実施例3]
(1)試料の作製
(1.1)試料3−1〜3−4の作製
樹脂として硬化性樹脂3,4−エポキシシクロヘキセニルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート(ダイセル化学工業社製 セロキサイド2021)を100質量部と、硬化剤としてメチルヘキサヒドロ無水フタル酸(大日本インキ化学工業社製エピクロンB-650)を100質量部と、硬化促進剤として2−エチル−4−メチルイミダゾール(四国化成工業社製2E4MZ)を3質量部と、安定剤としてフェノール系酸化防止剤(テトラキス(メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニルプロピオネート)メタン)を0.1質量部及びリン系安定剤(2,2’−メチレンビス(4,6−ジ第三ブチルフェニル)−2−エチルヘキシルホスファイト)を0.1質量部とを加え、ここに、実施例1で用いたのと同じ無機微粒子Aを加えて混合し、卓上型3本ロール式ミル((株)入江商会製RM-1)を用いて分散した。
[Example 3]
(1) Preparation of sample (1.1) Preparation of samples 3-1 to 3-4 As resin,
得られた分散物を、自転公転方式のミキサー((株)シンキー製あわとり練太郎AR-100)を用いて脱泡した後、型の中に流し込み、100℃で3時間、さらに140℃で3時間オーブン中にて硬化を行った。得られた無色透明な硬化物を「試料3−1〜3−4」とした。このとき、当該試料3−1〜3−4中に占める無機微粒子Aの体積分率Φを、試料3−1についてはΦ=0.2、試料3−2についてはΦ=0.3、試料3−3についてはΦ=0.4、試料3−4についてはΦ=0.5となるように無機微粒子の添加量を調整した。 The obtained dispersion was defoamed using a rotating / revolving mixer (Shinky Awatori Nertaro AR-100), poured into a mold, and heated at 100 ° C. for 3 hours and further at 140 ° C. Curing was performed in an oven for 3 hours. The obtained colorless and transparent cured product was designated as “Samples 3-1 to 3-4”. At this time, the volume fraction Φ of the inorganic fine particles A in the samples 3-1 to 3-4 is Φ = 0.2 for the sample 3-1, Φ = 0.3 for the sample 3-2, The amount of inorganic fine particles added was adjusted such that Φ = 0.4 for 3-3 and Φ = 0.5 for sample 3-4.
(1.2)試料3−5〜3−8の作製
無機微粒子Aを、実施例1で用いたのと同じ無機微粒子Dに変更した以外は、上記(1.1)の項目と同じ方法で「試料3−5〜3−8」を作製した。このとき、当該試料3−5〜3−8中に占める無機微粒子Dの体積分率Φを、試料3−5についてはΦ=0.1と、試料3−6についてはΦ=0.3と、試料3−7についてはΦ=0.4と、試料3−8についてはΦ=0.5となるようにした。
(1.2) Preparation of Samples 3-5 to 3-8 Except that the inorganic fine particles A were changed to the same inorganic fine particles D used in Example 1, the same method as in the item (1.1) above. “Samples 3-5 to 3-8” were produced. At this time, the volume fraction Φ of the inorganic fine particles D occupying the samples 3-5 to 3-8 is Φ = 0.1 for the sample 3-5 and Φ = 0.3 for the sample 3-6. Φ = 0.4 for sample 3-7 and Φ = 0.5 for sample 3-8.
(2)試料の評価
実施例1と同様の方法により、各試料3−1〜3−8の評価を行った。得られた結果を表4に記載した。
なお、光線透過率の測定は、各試料3−1〜3−8を厚さ寸法が3mmのプレート状に切り出し加工して行った。また、dn/dT変化率については、無機微粒子を添加せずに硬化させた硬化物に対するdn/dT変化率とした。
(2) Evaluation of Samples Samples 3-1 to 3-8 were evaluated by the same method as in Example 1. The results obtained are listed in Table 4.
The light transmittance was measured by cutting each sample 3-1 to 3-8 into a plate having a thickness of 3 mm. The dn / dT change rate was defined as the dn / dT change rate with respect to a cured product cured without adding inorganic fine particles.
(3)まとめ
表4に示す通り、試料3−2〜3−4,3−6〜3−8とその比較の試料3−1,3−5とを比較すると、試料3−2〜3−4,3−6〜3−8は光線透過率とdn/dT変化率との結果が良好である。以上から、透明性に優れ、温度による屈折率の変化率が小さい樹脂組成物及び光学素子を実現する上では、上記式(1),(2)に規定する条件を満たすことが有用であることがわかる。
(3) Summary As shown in Table 4, when Samples 3-2 to 3-4, 3-6 to 3-8 and Comparative Samples 3-1 and 3-5 are compared, Samples 3-2 to 3-3 4, 3-6 to 3-8 have good results of light transmittance and dn / dT change rate. From the above, it is useful to satisfy the conditions defined in the above formulas (1) and (2) in realizing a resin composition and an optical element that are excellent in transparency and have a small refractive index change rate due to temperature. I understand.
1 光ピックアップ装置
2 半導体レーザ発振器
3 コリメータ
4 ビームスプリッタ
5 1/4波長板
6 絞り
7 対物レンズ(光学素子)
8 センサーレンズ群
9 センサー
10 2次元アクチュエータ
D 光ディスク
D1 保護基板
D2 情報記録面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical pick-up
8
Claims (4)
無機微粒子相と樹脂相とからなる2相構造の相関距離をAとするとき、前記相関距離Aが下記式(1)で規定する条件を満たし、かつ、当該樹脂組成物中に占める前記無機微粒子の体積分率をΦとするとき、前記体積分率Φが下記式(2)で規定する条件を満たすことを特徴とする樹脂組成物。
1nm≦A≦20nm … (1)
0.2≦Φ≦0.6 … (2) In a resin composition in which inorganic fine particles are dispersed in a resin,
When the correlation distance of the two-phase structure consisting of the inorganic fine particle phase and the resin phase is A, the inorganic fine particle satisfies the condition defined by the following formula (1) and occupies the resin composition. A resin composition characterized in that the volume fraction Φ satisfies a condition defined by the following formula (2), where Φ is a volume fraction of the above.
1 nm ≦ A ≦ 20 nm (1)
0.2 ≦ Φ ≦ 0.6 (2)
当該樹脂組成物の誘電率揺らぎの2乗平均をBとするとき、前記相関距離Aと前記誘電率揺らぎの2乗平均Bとが下記式(3)で規定する条件を満たすことを特徴とする樹脂組成物。
A3×B≦5.0 … (3) The resin composition according to claim 1,
When the mean square of the dielectric constant fluctuation of the resin composition is B, the correlation distance A and the mean square B of the dielectric constant fluctuation satisfy the condition defined by the following formula (3). Resin composition.
A 3 × B ≦ 5.0 (3)
前記無機微粒子が、ケイ素酸化物とケイ素以外の1種類以上の金属酸化物とが複合化した複合酸化物であることを特徴とする樹脂組成物。 In the resin composition according to claim 1 or 2,
The resin composition, wherein the inorganic fine particle is a composite oxide in which a silicon oxide and one or more kinds of metal oxides other than silicon are combined.
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