JP2008238705A - Injection molding method - Google Patents

Injection molding method Download PDF

Info

Publication number
JP2008238705A
JP2008238705A JP2007084867A JP2007084867A JP2008238705A JP 2008238705 A JP2008238705 A JP 2008238705A JP 2007084867 A JP2007084867 A JP 2007084867A JP 2007084867 A JP2007084867 A JP 2007084867A JP 2008238705 A JP2008238705 A JP 2008238705A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
composite material
oxide
mold
fine particles
organic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007084867A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Kojima
健 小嶋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Opto Inc
Original Assignee
Konica Minolta Opto Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Opto Inc filed Critical Konica Minolta Opto Inc
Priority to JP2007084867A priority Critical patent/JP2008238705A/en
Publication of JP2008238705A publication Critical patent/JP2008238705A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an injection molding method which can suppress the occurrence of distortion and a deterioration in configuration transferabilities. <P>SOLUTION: The method for injection-molding an organic, inorganic composite material in which fine inorganic particles 100 nm or below in particle size are dispersed in a thermoplastic resin includes the process for packing the composite material in the cavity 26 of a die 1 and the process for taking out a molding made of the composite material from the cavity 26 of the die 1. When the glass transition temperature of the thermoplastic resin is Tg, in the process for packing the composite material, the surface temperature of the cavity 26 of the die 1 is adjusted to be Tg+15C° to Tg+70°C. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は射出成形方法に関し、特に熱可塑性樹脂中に粒子径が100nm以下の無機微粒子が分散された有機無機複合材料を射出・成形する射出成形方法に関する。   The present invention relates to an injection molding method, and more particularly to an injection molding method for injecting and molding an organic-inorganic composite material in which inorganic fine particles having a particle diameter of 100 nm or less are dispersed in a thermoplastic resin.

熱可塑性樹脂等の光学材料に、使用される波長より十分に小さい無機微粒子を分散させることにより、光学材料としての透明性を損なうことなく、光学性能を調整した有機無機複合材料が開発されている(特許文献1,2参照)。特に十分な光学材料としての透明性を得るために、粒子径が100nm以下の無機微粒子を分散させた有機無機複合材料が開発されている。しかしながら、実際に、高い光学的な精度が要求される撮像素子や光ピックアップ装置用の光学素子として成形した場合に、期待された光学性能が得られないという問題が発生している。   An organic-inorganic composite material is developed in which optical performance is adjusted without impairing transparency as an optical material by dispersing inorganic fine particles sufficiently smaller than the wavelength used in an optical material such as a thermoplastic resin. (See Patent Documents 1 and 2). In particular, in order to obtain sufficient transparency as an optical material, an organic-inorganic composite material in which inorganic fine particles having a particle diameter of 100 nm or less are dispersed has been developed. However, there is a problem that the expected optical performance cannot be obtained when the optical element is actually molded as an imaging element or an optical element for an optical pickup device that requires high optical accuracy.

本発明者らの検討の結果、光学材料に粒子径が100nm以下の非常に微細な無機微粒子を分散させた場合、熱可塑性樹脂と無機微粒子の界面の表面積が著しく大きくなるため、有機無機複合材料の流動性が低下し、また、無機微粒子を分散させた場合、従来の熱可塑性樹脂に比べ、熱伝導率が高くなる性質が見られることが判明した。そのため、有機無機複合材料を従来の熱可塑性樹脂の成形方法により成形すると、流動性の低さに起因して成形された光学素子に歪みが生じたり、熱伝導率が高いことに起因して成形面に接触した際に急激に固化して表面性(形状転写性)が悪化してしまい、結果として、光学性能が悪化するという問題を引き起こしていることが判明した。
特開2002−207101号公報 特開2002−240901号公報
As a result of the study by the present inventors, when very fine inorganic fine particles having a particle diameter of 100 nm or less are dispersed in the optical material, the surface area of the interface between the thermoplastic resin and the inorganic fine particles is remarkably increased. It has been found that when the inorganic fine particles are dispersed, the thermal conductivity is higher than that of the conventional thermoplastic resin. Therefore, when an organic / inorganic composite material is molded by a conventional thermoplastic resin molding method, the molded optical element is distorted due to low fluidity or molded due to high thermal conductivity. It was found that the surface property (shape transfer property) deteriorates rapidly upon contact with the surface, resulting in a problem that the optical performance deteriorates.
JP 2002-207101 A Japanese Patent Laid-Open No. 2002-240901

従って、本発明の主な目的は、熱可塑性樹脂中に粒子径が100nm以下の無機微粒子が分散された有機無機複合材料を射出・成形する射出成形方法であって、歪みの発生や形状転写性の悪化を抑制することができる射出成形方法を提供することにある。   Accordingly, the main object of the present invention is an injection molding method for injecting and molding an organic-inorganic composite material in which inorganic fine particles having a particle diameter of 100 nm or less are dispersed in a thermoplastic resin, and the generation of distortion and shape transferability. An object of the present invention is to provide an injection molding method capable of suppressing the deterioration of the above.

上記課題を解決するため本発明によれば、
熱可塑性樹脂中に粒子径が100nm以下の無機微粒子が分散された有機無機複合材料を射出・成形する射出成形方法であって、
前記有機無機複合材料を金型のキャビティに充填する工程と、
前記金型のキャビティから前記有機無機複合材料で構成された成形品を取り出す工程と、
を有し、
前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度をTgとした場合に、前記有機無機複合材料を充填する工程では、前記金型のキャビティ表面の温度をTg+15℃以上でTg+70℃以下の温度とすることを特徴とする射出成形方法が提供される。
In order to solve the above problems, according to the present invention,
An injection molding method for injecting and molding an organic-inorganic composite material in which inorganic fine particles having a particle diameter of 100 nm or less are dispersed in a thermoplastic resin,
Filling the cavity of the mold with the organic-inorganic composite material;
A step of taking out a molded article composed of the organic-inorganic composite material from the cavity of the mold;
Have
When the glass transition temperature of the thermoplastic resin is Tg, the cavity surface temperature of the mold is set to a temperature of Tg + 15 ° C. or more and Tg + 70 ° C. or less in the step of filling the organic-inorganic composite material. An injection molding method is provided.

好ましくは、前記有機無機複合材料の成形品を取り出す工程では、前記金型のキャビティ表面の温度をTg−30℃以上でTg以下の温度とする。
更に好ましくは、前記金型のキャビティ表面には微細構造が設けられている。
Preferably, in the step of taking out the molded product of the organic-inorganic composite material, the temperature of the cavity surface of the mold is set to a temperature of Tg-30 ° C. or higher and Tg or lower.
More preferably, a fine structure is provided on the cavity surface of the mold.

本発明によれば、有機無機複合材料を充填する工程で金型のキャビティ表面の温度をTg+15℃以上でTg+70℃以下という一定範囲にするから、歪みの発生や形状転写性の悪化を抑制することができる(下記実施例参照)。   According to the present invention, since the temperature of the cavity surface of the mold is set to a certain range of Tg + 15 ° C. or more and Tg + 70 ° C. or less in the step of filling the organic-inorganic composite material, the occurrence of distortion and the deterioration of shape transferability are suppressed. (See the examples below).

以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施形態は、射出成形用の金型を用いて熱可塑性樹脂中に無機微粒子が分散された有機無機複合材料を射出・成形し、光学素子を製造する方法を提供するものである。本発明の射出成形方法により製造できる光学素子としては特に限定はないが、特に光学的な安定性や精密性が求められる光ピックアップ装置用の光学素子や、撮像装置用の光学素子の製造方法として特に好ましい。
下記では、始めに(1)金型の構成について説明し、その後に有機無機複合材料を構成する(2)熱可塑性樹脂と(3)無機微粒子とについて説明し、最後に(4)その金型を用いて光学素子を製造する方法(射出成形方法を含む。)について説明する。
The present embodiment provides a method for producing an optical element by injecting and molding an organic-inorganic composite material in which inorganic fine particles are dispersed in a thermoplastic resin using a mold for injection molding. The optical element that can be manufactured by the injection molding method of the present invention is not particularly limited. However, as an optical element for an optical pickup device and an optical element for an imaging device that are particularly required to have optical stability and precision. Particularly preferred.
In the following, (1) the structure of the mold will be described first, then (2) the thermoplastic resin and (3) inorganic fine particles constituting the organic-inorganic composite material will be described, and finally (4) the mold will be described. A method (including an injection molding method) for producing an optical element using the above will be described.

(1)金型の構成
本実施形態に係る金型1は図1上段に示す通りに固定型10と可動型20とで構成されており、固定型10と可動型20とが互いに重ね合わせられる構成を有している。
(1) Configuration of mold The mold 1 according to the present embodiment includes a fixed mold 10 and a movable mold 20 as shown in the upper part of FIG. 1, and the fixed mold 10 and the movable mold 20 overlap each other. It has a configuration.

固定型10と可動型20とは互いに分離するようになっており、樹脂等の被成形材料(本実施形態では有機無機複合材料)を射出・成形(充填)する場合には互いに密着して閉じられ、その被成形材料(成形品)を取り出す場合には可動型20が固定型10に対し分離するように移動して開けられるようになっている。   The fixed mold 10 and the movable mold 20 are separated from each other. When a molding material such as a resin (organic-inorganic composite material in the present embodiment) is injected and molded (filled), the fixed mold 10 and the movable mold 20 are closed in close contact with each other. When the molding material (molded product) is taken out, the movable mold 20 is moved and opened so as to be separated from the fixed mold 10.

図1下段に示す通り、可動型20にはスプルー22、ランナー23、ゲート24及びキャビティ26が設けられている。スプルー22は被成形材料の流入口となるもので、可動型20のほぼ中心部に配置されている。ランナー23はスプルー22から放射状に延出しており、ゲート24に連通している。ゲート24は、ランナー23から被成形材料の流入を受けてその被成形材料をキャビティ26に注入する部位である。   As shown in the lower part of FIG. 1, the movable mold 20 is provided with a sprue 22, a runner 23, a gate 24 and a cavity 26. The sprue 22 serves as an inlet for the material to be molded, and is disposed substantially at the center of the movable mold 20. The runner 23 extends radially from the sprue 22 and communicates with the gate 24. The gate 24 is a portion that receives an inflow of the molding material from the runner 23 and injects the molding material into the cavity 26.

キャビティ26は成形品が形成される部位であり、ゲート26から被成形材料の注入(充填)を受けてその被成形材料から成形品を形成するようになっている。本実施形態においては、成形品として、成形面(光学面)に微細構造である回折構造が設けられた光ピックアップ装置用の光学素子を例として挙げる。微細構造としては、光学面に設けることで様々な機能を持たせることができる微細構造が知られており、本発明においても特に限定されない。例えば、断面が鋸歯状となる光軸を中心とする同心円状の微細な段差構造により構成される位相構造(回折構造を含む)や、反射防止機能を付与する為の微細構造等が知られているが、これらの構造については公知である為詳細は省略する。キャビティ26には成形品に対し微細構造を付与するための微細構造部28(同心円状の段差構造)が形成されており、キャビティ26に充填された被成形材料にその微細構造が転写されるようになっている。   The cavity 26 is a part where a molded product is formed. The molded product is formed from the molding material by receiving injection (filling) of the molding material from the gate 26. In the present embodiment, an optical element for an optical pickup device in which a diffractive structure that is a fine structure is provided on a molding surface (optical surface) is taken as an example of a molded product. As the fine structure, a fine structure which can be provided with various functions by being provided on the optical surface is known, and is not particularly limited in the present invention. For example, a phase structure (including a diffraction structure) constituted by a concentric fine step structure centered on an optical axis having a sawtooth cross section, a fine structure for providing an antireflection function, and the like are known. However, since these structures are known, details are omitted. The cavity 26 is formed with a microstructure 28 (concentric stepped structure) for imparting a microstructure to the molded product, and the microstructure is transferred to the molding material filled in the cavity 26. It has become.

金型1の周縁部には、スプルー22、ランナー23、ゲート24及びキャビティ26を取り囲むように円形状の流路32,42が形成されている。流路32,42には流入・流出口(図示略)が接続されており、当該流入・流出口から媒体(流体)を流入・流出させることで流路32,42に媒体を循環させることができるようになっている。そして当該媒体として高温媒体や低温媒体(冷媒)を使用することで、金型1(特にキャビティ26の表面)を加熱したり冷却したりすることができるようになっている。流路32,42に循環させる「媒体」としては、オイル等の液体やエアー等の気体を使用することができる。   Circular flow paths 32 and 42 are formed on the periphery of the mold 1 so as to surround the sprue 22, the runner 23, the gate 24 and the cavity 26. An inflow / outflow port (not shown) is connected to the flow paths 32, 42, and the medium can be circulated through the flow paths 32, 42 by flowing in / out the medium (fluid) from the inflow / outflow ports. It can be done. By using a high temperature medium or a low temperature medium (refrigerant) as the medium, the mold 1 (particularly the surface of the cavity 26) can be heated or cooled. As the “medium” to be circulated in the flow paths 32 and 42, a liquid such as oil or a gas such as air can be used.

一方、固定型10においては、可動型20のスプルー22、ランナー23、ゲート24、キャビティ26等に対し相補的な関係を有する部位が形成されており、固定型10は可動型20とほぼ同様の構成を有している。   On the other hand, in the fixed mold 10, parts having a complementary relationship with the sprue 22, the runner 23, the gate 24, the cavity 26 and the like of the movable mold 20 are formed. The fixed mold 10 is substantially the same as the movable mold 20. It has a configuration.

(2)熱可塑性樹脂
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。
(2) Thermoplastic resin From the viewpoint of processability as an optical element, the thermoplastic resin is preferably an acrylic resin, a cyclic olefin resin, a polycarbonate resin, a polyester resin, a polyether resin, a polyamide resin, or a polyimide resin. A cyclic olefin is particularly preferred. Specific examples include compounds described in JP-A-2003-73559, and preferred compounds are shown in Table 1 below.

Figure 2008238705
Figure 2008238705

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 Chicona: TOPAS), indene / styrene resin, polycarbonate resin, etc. Preferably used.

(3)無機微粒子
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。
(3) Inorganic fine particles Examples of inorganic fine particles include oxide fine particles, metal salt fine particles, and semiconductor fine particles. Among these, those that do not generate absorption, light emission, fluorescence, etc. in the wavelength region used as an optical element are appropriately selected. Can be 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(MgAl24)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 (MgAl 2 O 4), 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 oxides 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(Al23)、セレン化アルミニウム(Al2Se3)、硫化ガリウム(Ga23)、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(In23)、硫化インジウム(In23)、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)(As23)、セレン化砒素(III)(As2Se3)、テルル化砒素(III)(As2Te3)、硫化アンチモン(III)(Sb23)、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)(Bi23)、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(Fe34)、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)(Ta25)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、Ti25、Ti23、Ti59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)(CdCr24)、セレン化カドミウム(II)クロム(III)(CdCr2Se4)、硫化銅(II)クロム(III)(CuCr24)、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(BF1515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 O 3, Ti 5 O 9 , etc. A compound of a periodic table group 4 element such as a periodic table group 16 element, a compound of a periodic table group 2 element such as magnesium sulfide (MgS) and magnesium selenide (MgSe), and a periodic table group 16 element, Cadmium oxide (II) chromium (III) (CdCr 2 O 4 ), cadmium selenide (II) chromium (III) (CdCr 2 Se 4 ), copper sulfide (II) chromium (III) (CuCr 2 S 4 ), selenium Examples thereof include chalcogen spinels such as mercury (II) chromium (III) (HgCr 2 Se 4 ), barium titanate (BaTiO 3 ), and the like. In addition, G. Schmid et al .; Adv. Mater. 4, 494 (1991) (BN) 75 (BF 2 ) 15 F 15 and D. Fenske et al .; Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 29, page 1452 (1990), a semiconductor cluster having a fixed structure such as Cu 146 Se 73 (triethylphosphine) 22 reported in the same manner is also exemplified.

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、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。また、複合粒子の形態については、同一粒子内で成分がほぼ均一である複合構造であっても、粒子を構成する内層の成分と外層の成分とが異なる所謂コアシェル構造と呼ばれる複合構造であってもよい。   Among the above inorganic fine particles, a resin used as an optical material often has a refractive index of about 1.4 to 1.7, and therefore oxide fine particles having a refractive index close to this are preferably used. 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. As for the form of the composite particle, even if it is a composite structure in which the components are almost uniform in the same particle, it is a composite structure called a so-called core-shell structure in which the component of the inner layer and the component of the outer layer constituting the particle are different. Also good.

本実施形態において熱可塑性樹脂中に分散される無機微粒子は、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 embodiment, the inorganic fine particles dispersed in the thermoplastic resin 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、1〜100nmであることが好ましく、1〜50nmであることがより好ましく、1〜15nm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 100 nm, more preferably 1 to 50 nm, and particularly preferably 1 to 15 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、有機無機複合材料とされた状態(熱可塑性樹脂中に分散された状態)において、その有機無機複合材料全体に対する無機微粒子の混合比は、下限が5体積%以上であり、好ましくは10体積%以上であり、より好ましくは20体積%以上であり、上限が50体積%以下であり、好ましくは40体積%以下である。   Moreover, in the state made into the organic-inorganic composite material (the state dispersed in the thermoplastic resin), the lower limit of the mixing ratio of the inorganic fine particles to the whole organic-inorganic composite material is 5% by volume or more, preferably 10 volumes. %, More preferably 20% by volume or more, and the upper limit is 50% by volume or less, preferably 40% by volume or less.

(4)光学素子の製造方法
始めに、樹脂可塑性樹脂に無機微粒子が分散された有機無機複合材料を製造する。具体的には、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。
(4) Optical Element Manufacturing Method First, an organic-inorganic composite material in which inorganic fine particles are dispersed in a resin plastic resin is manufactured. Specifically, 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, and the inorganic fine particles as a solvent for the thermoplastic resin A method of making a dispersion in a liquid and then compounding by removing the solvent, a method of preparing inorganic fine particles and a thermoplastic resin separately, and compounding by melt kneading, melt kneading in a state containing a solvent, etc. It can be produced by any method.

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.

有機無機複合材料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。   When melt kneading is used in the method for producing an organic-inorganic composite material, the thermoplastic resin and the inorganic fine particles may be added and kneaded all at once, or may be added in stages and kneaded. 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、有機無機複合材料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 the organic-inorganic composite material is less damaged and can be uniformly mixed. 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、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 include, for example, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, heptanone, ethyl acetate, acetic acid-t-butyl, acetic acid- Esters such as n-butyl and acetic acid-n-hexyl, halogenated hydrocarbons such as 1,2-dichloroethane, chloroform and chlorobenzene, 1,2-dimethoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, diethylene glycol diethyl ether, Ethers such as tetrahydrofuran, 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, N-methyl-2-pyrrolidone, Aprotic polar solvents such as Holland can be mentioned. These solvents can be used alone or in combination of two or more.

有機無機複合材料の製造を終えたら、金型1を用いてその有機無機複合材料を射出・成形し、光学素子を製造する。   When the production of the organic-inorganic composite material is completed, the organic-inorganic composite material is injected and molded using the mold 1 to produce an optical element.

具体的には、固定型10と可動型20とを閉じた状態で、金型1の流路32,42にオイル等の高温媒体を循環させておき、有機無機複合材料中の熱可塑性樹脂のガラス転移温度をTgとして、キャビティ26の表面の温度をTg+15℃以上でTg+70℃以下の温度とし、キャビティ26の表面の温度が所望の温度に達したら、スプルー22から調製済みの有機無機複合材料を流入させ、この有機無機複合材料をランナー23,ゲート24からキャビティ26に注入・充填する。本発明において、ガラス転移温度(Tg)とは、JIS K7121に基く示差走査熱量分析法により昇温速度10℃/minで測定された温度を意味するものとする。   Specifically, in a state where the fixed mold 10 and the movable mold 20 are closed, a high-temperature medium such as oil is circulated through the flow paths 32 and 42 of the mold 1, and the thermoplastic resin in the organic-inorganic composite material is circulated. When the glass transition temperature is Tg, the temperature of the surface of the cavity 26 is Tg + 15 ° C. or more and Tg + 70 ° C. or less, and when the surface temperature of the cavity 26 reaches a desired temperature, the prepared organic-inorganic composite material from the sprue 22 is removed. The organic / inorganic composite material is injected and filled into the cavity 26 from the runner 23 and the gate 24. In the present invention, the glass transition temperature (Tg) means a temperature measured at a heating rate of 10 ° C./min by differential scanning calorimetry based on JIS K7121.

その後、流路32,42に対し上記高温媒体に代えてオイル等の低温媒体を循環させ、キャビティ26の表面の温度をTg−30℃以上でTg以下の温度となるまで金型1を冷却し、キャビティ26の表面の温度が所望の温度に達したら、固定型10に対し移動型20を分離するように移動させ、有機無機複合材料から構成された成形品をキャビティ26から取り出す。その結果、キャビティ26の微細構造部28の形状が転写されて微細構造を有する光学素子を製造することができる。   Thereafter, a low-temperature medium such as oil is circulated in the flow paths 32 and 42 instead of the above-mentioned high-temperature medium, and the mold 1 is cooled until the surface temperature of the cavity 26 becomes Tg-30 ° C. or higher and Tg or lower. When the surface temperature of the cavity 26 reaches a desired temperature, the movable mold 20 is moved so as to be separated from the fixed mold 10, and a molded product made of the organic-inorganic composite material is taken out from the cavity 26. As a result, the shape of the fine structure portion 28 of the cavity 26 is transferred, and an optical element having a fine structure can be manufactured.

そしてこれら充填工程から取出し工程まで(有機無機複合材料のキャビティ26への充填からその次の充填まで)の各処理を1サイクルとして、これらサイクルを複数回にわたり繰り返すことにより、そのサイクル数に応じた複数個の成形品(すなわち光学素子)を量産することができる。本実施形態では、金型1には4つのキャビティ26が設けられているから、1サイクルの成形で4つの光学素子を製造することができる。   Each process from the filling step to the removal step (from filling of the organic-inorganic composite material into the cavity 26 to the next filling) is set as one cycle, and these cycles are repeated a plurality of times, so that the number of cycles is met. A plurality of molded articles (that is, optical elements) can be mass-produced. In the present embodiment, since four cavities 26 are provided in the mold 1, four optical elements can be manufactured by one cycle molding.

以上の本実施形態では、有機無機複合材料を充填する工程で金型1のキャビティ26の表面の温度をTg+15℃以上でTg+70℃以下という一定範囲にするから、歪みの発生や形状転写性の悪化を抑制することができる(下記実施例参照)。   In the above embodiment, since the temperature of the surface of the cavity 26 of the mold 1 is set to a certain range of Tg + 15 ° C. or more and Tg + 70 ° C. or less in the step of filling the organic-inorganic composite material, distortion occurs and shape transferability deteriorates. (See Examples below).

(1)試料の作製
(1.1)無機微粒子の合成
シリカゾル(触媒化成工業(株)製:カタロイド、粒子径5nm、SiO濃度20重量%)460gと水176kgを混合し、これに濃度5重量%のNaOH水溶液6500gを添加して、分散液のpHを10.5とし、ついで、分散液の温度を95℃に昇温し、30分間95℃に維持して粒子分散液を調製した。
(1) Preparation of sample (1.1) Synthesis of inorganic fine particles Silica sol (manufactured by Catalyst Kasei Kogyo Co., Ltd .: Cataloid, particle size 5 nm, SiO 2 concentration 20% by weight) 460 g and 176 kg of water were mixed, and the concentration was 5 6500 g of a weight% NaOH aqueous solution was added to adjust the pH of the dispersion to 10.5, and then the temperature of the dispersion was raised to 95 ° C. and maintained at 95 ° C. for 30 minutes to prepare a particle dispersion.

温度を95℃に維持した粒子分散液に、水硝子(洞海化学(株)製:JIS3号水硝子、SiO濃度24重量%)17744gと水54320gとを混合して得た珪酸アルカリ水溶液と、アルミン酸ナトリウム水溶液(Al濃度22重量%、NaO濃度17重量%)5440gと水102880gとを混合して得たアルミン酸ナトリウム水溶液と、硫酸アンモニウム2280gと水57360gとを混合して得た電解質水溶液を11時間で添加した。このときの添加速度は、1.2(SiO+Al)g/核粒子単位表面積(m)時間、アルカリ(珪酸アルカリとアルミン酸ナトリウムのアルカリとの和)と電解質の当量比E/Eは2.18であった。ついで、1時間熟成を行った後、限外濾過膜により成長核粒子分散液のpHが10になるまで洗浄を行った。 An aqueous alkali silicate solution obtained by mixing 17744 g of water glass (manufactured by Dokai Chemical Co., Ltd .: JIS No. 3 water glass, SiO 2 concentration 24 wt%) and 54320 g of water in a particle dispersion maintained at a temperature of 95 ° C. A sodium aluminate aqueous solution obtained by mixing 5440 g of an aqueous sodium aluminate solution (Al 2 O 3 concentration 22 wt%, Na 2 O concentration 17 wt%) and 102880 g of water, 2280 g of ammonium sulfate, and 57360 g of water were mixed. The obtained electrolyte aqueous solution was added in 11 hours. At this time, the addition rate is 1.2 (SiO 2 + Al 2 O 3 ) g / nuclear particle unit surface area (m 2 ) time, alkali (sum of alkali silicate and sodium aluminate) and electrolyte equivalent ratio E a / E E was 2.18. Next, after aging for 1 hour, washing was performed with an ultrafiltration membrane until the pH of the growth core particle dispersion reached 10.

さらに、メチルトリメトキシシランを15.4g添加し、室温にて1時間攪拌後、2時間還流を行った。その後、常圧下、加熱蒸留しつつ、メチルエチルケトンを、容量を一定に保ちつつ滴下し、塔頂温が79℃に達し且つ水分が1.0%以下になったのを確認した時点で終了し、室温まで冷却後、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ゾルを得た。TEM観察の結果、体積換算平均粒子径は、10nmであった。これらの作業を数回繰り返し、複合体作製(混練)用に必要な粒子量を確保した。   Further, 15.4 g of methyltrimethoxysilane was added, stirred at room temperature for 1 hour, and then refluxed for 2 hours. Thereafter, methyl ethyl ketone was added dropwise while maintaining the volume at a constant pressure while heating and distilling under normal pressure, and when the tower top temperature reached 79 ° C. and the water content was 1.0% or less, the process was terminated. After cooling to room temperature, microfiltration was performed using a 3 μ membrane filter to obtain a methyl ethyl ketone dispersion sol. As a result of TEM observation, the average particle diameter in terms of volume was 10 nm. These operations were repeated several times to ensure the amount of particles necessary for composite preparation (kneading).

(1.2)有機無機複合材料の作製
上記粒子分散液を、三井化学株式会社製アペル5014(ガラス転移点Tg=135℃;JIS K7121の示差走査熱量分析(DSC)において昇温速度10℃/minで測定された値)に脱揮しながら溶融混練し、有機無機複合材料を作製した。有機無機複合材料中の無機微粒子の含有量は、各50重量%になるようにした。溶融混練時にシクロヘキシルメチルジメトキシシランを加えることで無機微粒子の表面処理を行った。溶融混練には、ラボプラストミルKF−6Vを用い、窒素下で行った。100rpmで10分間混練し、終了前に2分間20Torrで減圧脱気を行った。これらの作業を数回繰り返したのち、得られた固形物を粉砕し、射出成形用の有機無機複合材料を得た。
(1.2) Preparation of organic / inorganic composite material The particle dispersion was mixed with Apel 5014 manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. (glass transition point Tg = 135 ° C .; differential scanning calorimetry (DSC) of JIS K7121 at a rate of temperature increase of 10 ° C. / The mixture was melt kneaded while devolatilizing to a value measured in min) to prepare an organic-inorganic composite material. The content of inorganic fine particles in the organic-inorganic composite material was set to 50% by weight. Surface treatment of inorganic fine particles was performed by adding cyclohexylmethyldimethoxysilane during melt kneading. For melt-kneading, Laboplast mill KF-6V was used under nitrogen. The mixture was kneaded at 100 rpm for 10 minutes, and degassed under reduced pressure at 20 Torr for 2 minutes before the end. After repeating these operations several times, the obtained solid was pulverized to obtain an organic-inorganic composite material for injection molding.

(1.3)成形品の作製
成形は型締力30tonのインライン方式の射出成形機を用いた。シリンダー温度を280℃に設定し、シリンダー内で可塑化した上記有機無機複合材料を射出成形した。その射出成形時において、樹脂の充填時のキャビティの温度と、成形品の取出し時のキャビティの温度とを変化させながら、その充填時の温度と取出し時の温度との組合せに応じて9種類の成形品を作製し(表2参照)、これら成形品を「試料1〜9」とした。
(1.3) Production of molded product An in-line injection molding machine having a clamping force of 30 tons was used for molding. The cylinder temperature was set to 280 ° C., and the organic-inorganic composite material plasticized in the cylinder was injection molded. At the time of the injection molding, while changing the temperature of the cavity at the time of filling the resin and the temperature of the cavity at the time of taking out the molded product, there are nine kinds according to the combination of the temperature at the time of filling and the temperature at the time of taking out. Molded products were produced (see Table 2), and these molded products were designated as “Samples 1 to 9”.

射出成形に使用したレンズ金型は、CD/DVD互換性の光ピックアップレンズであり、光学機能面の全面に回折構造を有しており、CDの開口数(NA)が0.45であり、DVDの開口数(NA)が0.65であった。成形品はともに、レンズ部と当該レンズ部を囲繞するフランジ部を有するものであり、光軸方向の最大長さ(レンズ部の最大の厚さ)が2.00mmであり、光軸方向と垂直方向の最大長さ(フランジ部の端部同士を結ぶ最大の長さ)が5.00mmであった。   The lens mold used for injection molding is a CD / DVD compatible optical pickup lens, has a diffractive structure on the entire surface of the optical functional surface, and has a CD numerical aperture (NA) of 0.45. The numerical aperture (NA) of DVD was 0.65. Both molded articles have a lens part and a flange part surrounding the lens part, and the maximum length in the optical axis direction (maximum thickness of the lens part) is 2.00 mm, which is perpendicular to the optical axis direction. The maximum length in the direction (the maximum length connecting the ends of the flange portion) was 5.00 mm.

(2)試料の評価
(2.1)収差の測定
各試料1〜9について、周知の方法を用いながら数値解析可能な干渉計(使用波長を100nmとした。)でコマ(COMA)収差を測定した。その測定結果を下記表2に示す。なお、試料4ではキャビティ表面での急激な固化による無機微粒子の浮出しが発生し、また試料5では添加剤のブリードアウトによると思われる表面荒れにより干渉縞が乱れ、収差の測定ができなかった。
(2) Sample evaluation (2.1) Aberration measurement For each sample 1-9, coma aberration is measured with an interferometer that can be numerically analyzed using a known method (use wavelength is 100 nm). did. The measurement results are shown in Table 2 below. In sample 4, the inorganic fine particles are lifted by rapid solidification on the cavity surface, and in sample 5, the interference fringes are disturbed due to the surface roughness that seems to be caused by the bleed out of the additive, and the aberration cannot be measured. It was.

(2.2)外観の観察
各試料1〜9について光学顕微鏡によりレンズ面の観察を行い、歪み等の形状変化の有無を確認した。その観察結果を下記表2に示す。
(2.2) Observation of appearance The lens surface of each sample 1 to 9 was observed with an optical microscope, and the presence or absence of shape change such as distortion was confirmed. The observation results are shown in Table 2 below.

(2.3)形状転写性の観察
成形を自動運転する際に、自動取出機による成形品の自動取り出しを行い、成形品の形状転写性(離型性)を観察した。その観察結果を下記表2に示す。
(2.3) Observation of shape transferability When the molding was automatically operated, the molded product was automatically taken out by an automatic take-out machine, and the shape transferability (release property) of the molded product was observed. The observation results are shown in Table 2 below.

Figure 2008238705
Figure 2008238705

(3)結果と考察
表2に示す通り、コマ収差の測定においては、試料1〜3,6〜9で良好な値を得られた。成形品の外観の観察においては、試料1〜3,6〜9で表面光沢のある光学面が得られたが、試料4では無機微粒子の浮出しと思われる転写不良が観察され(表2中「×(1)」参照)、試料5では表面荒れがそれぞれ観察された(表2中「×(2)」参照)。成形品の形状転写性の観察においては、試料1〜9のいずれの試料でもレンズ性能としての許容範囲内の形状転写性を有し、自動取出しによる不具合は発生しなかったが、試料7ではランナー部の変形が発生し(表2中「△(3)」参照)、試料8ではランナーに欠けを生じた(表2中「△(4)」参照)。
(3) Results and Discussion As shown in Table 2, in the measurement of coma aberration, good values were obtained for Samples 1 to 3 and 6 to 9. In the observation of the appearance of the molded product, optical surfaces having a glossy surface were obtained in Samples 1 to 3 and 6 to 9, but in Sample 4, a transfer failure that was thought to be the appearance of inorganic fine particles was observed (Table 2). "× (1)" reference), the rough surface in sample 5 was observed respectively in the reference (in Table 2 "× (2)"). In the observation of the shape transferability of the molded product, any of the samples 1 to 9 has a shape transferability within the allowable range as the lens performance, and no trouble due to automatic removal occurred. Part deformation occurred (see “Δ (3) ” in Table 2 ) , and the runner chipped in Sample 8 ( see “Δ (4) ” in Table 2).

以上のように、樹脂充填時の金型温度を有機無機複合材料の母材樹脂のガラス転移温度Tg+15℃以上でTg+70℃以下に設定すると、成形品の外観が良好で形状転写性に優れかつコマ収差の小さいレンズ成形品が得られることがわかった。以上から、樹脂充填時の金型温度を母材樹脂のガラス転移温度Tg+15℃以上でTg+70℃以下にすることは、歪みの発生や形状転写性の悪化を抑制する上で有用であることがわかる。   As described above, when the mold temperature at the time of resin filling is set to the glass transition temperature Tg + 15 ° C. to Tg + 70 ° C. of the base resin of the organic / inorganic composite material, the appearance of the molded product is good, the shape transferability is excellent, and It was found that a lens molded product with small aberration can be obtained. From the above, it can be seen that setting the mold temperature at the time of resin filling to the glass transition temperature Tg + 15 ° C. or more and Tg + 70 ° C. or less of the base resin is useful for suppressing the occurrence of distortion and the deterioration of shape transferability. .

本発明の好ましい実施形態に係る金型の概略図であり、上段は当該金型の正面図であり、下段は上段中A−A線を上方から見た図面(雌型の平面図)である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the schematic of the metal mold | die which concerns on preferable embodiment of this invention, an upper stage is the front view of the said metal mold | die, and the lower stage is drawing (plan view of a female mold) which looked at the AA line in the upper stage from the upper direction. .

符号の説明Explanation of symbols

1 金型
10 固定型
20 可動型
22 スプルー
24 ゲート
26 キャビティ
28 微細構造部
32,42 流路
1 Mold 10 Fixed mold 20 Movable mold 22 Sprue 24 Gate 26 Cavity 28 Fine structure 32, 42 Flow path

Claims (3)

熱可塑性樹脂中に粒子径が100nm以下の無機微粒子が分散された有機無機複合材料を射出・成形する射出成形方法であって、
前記有機無機複合材料を金型のキャビティに充填する工程と、
前記金型のキャビティから前記有機無機複合材料で構成された成形品を取り出す工程と、
を有し、
前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度をTgとした場合に、前記有機無機複合材料を充填する工程では、前記金型のキャビティ表面の温度をTg+15℃以上でTg+70℃以下の温度とすることを特徴とする射出成形方法。
An injection molding method for injecting and molding an organic-inorganic composite material in which inorganic fine particles having a particle diameter of 100 nm or less are dispersed in a thermoplastic resin,
Filling the cavity of the mold with the organic-inorganic composite material;
A step of taking out a molded article composed of the organic-inorganic composite material from the cavity of the mold;
Have
When the glass transition temperature of the thermoplastic resin is Tg, the cavity surface temperature of the mold is set to a temperature of Tg + 15 ° C. or more and Tg + 70 ° C. or less in the step of filling the organic-inorganic composite material. Injection molding method.
請求項1に記載の射出成形方法において、
前記有機無機複合材料の成形品を取り出す工程では、前記金型のキャビティ表面の温度をTg−30℃以上でTg以下の温度とすることを特徴とする射出成形方法。
The injection molding method according to claim 1,
In the step of taking out the molded product of the organic-inorganic composite material, the temperature of the cavity surface of the mold is set to a temperature not lower than Tg-30 ° C. and not higher than Tg.
請求項1又は2に記載の射出成形方法において、
前記金型のキャビティ表面には微細構造が設けられていることを特徴とする射出成形方法。
In the injection molding method according to claim 1 or 2,
An injection molding method, wherein a microstructure is provided on a cavity surface of the mold.
JP2007084867A 2007-03-28 2007-03-28 Injection molding method Pending JP2008238705A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007084867A JP2008238705A (en) 2007-03-28 2007-03-28 Injection molding method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007084867A JP2008238705A (en) 2007-03-28 2007-03-28 Injection molding method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008238705A true JP2008238705A (en) 2008-10-09

Family

ID=39910600

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007084867A Pending JP2008238705A (en) 2007-03-28 2007-03-28 Injection molding method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008238705A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011020445A (en) * 2009-06-15 2011-02-03 Sumitomo Chemical Co Ltd Resin molding, method for manufacturing the same, and relay
WO2017079932A1 (en) * 2015-11-12 2017-05-18 孙英 Novel mold for injection molding of glass envelope

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07304076A (en) * 1994-05-13 1995-11-21 Nikon Corp Production of plastic lens
JPH1158476A (en) * 1997-08-14 1999-03-02 Jsr Corp Thin plate-shaped molded item and method for molding the same
JP2005307173A (en) * 2004-03-22 2005-11-04 Konica Minolta Opto Inc Method for producing injection molding resin and optical element made of plastic

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07304076A (en) * 1994-05-13 1995-11-21 Nikon Corp Production of plastic lens
JPH1158476A (en) * 1997-08-14 1999-03-02 Jsr Corp Thin plate-shaped molded item and method for molding the same
JP2005307173A (en) * 2004-03-22 2005-11-04 Konica Minolta Opto Inc Method for producing injection molding resin and optical element made of plastic

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011020445A (en) * 2009-06-15 2011-02-03 Sumitomo Chemical Co Ltd Resin molding, method for manufacturing the same, and relay
WO2017079932A1 (en) * 2015-11-12 2017-05-18 孙英 Novel mold for injection molding of glass envelope

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8142690B2 (en) Optical component molding apparatus and method thereof
JP5701474B2 (en) Inorganic fine particle dispersion, organic-inorganic composite composition, molded article and optical component
CN101072816A (en) Process for producing thermoplastic composite material, thermoplastic composite material, and optical element
JP2007154159A (en) Organic inorganic composite material and optical element
JP2019016601A (en) Heat ray absorbing lamp cover
JP2008238705A (en) Injection molding method
JP2006160992A (en) Thermoplastic resin composition and optical element
JP2008246939A (en) Method of injection molding and optical element
WO2007138924A1 (en) Optical pickup device
JP2009013009A (en) Method for producing inorganic fine particle powder, organic-inorganic composite material and optical element
JP2006299032A (en) Thermoplastic resin composition and optical element
JP2006188677A (en) Thermoplastic resin and optical element
JP2007161980A (en) Masterbatch, optical element, method for producing masterbatch, and method for manufacturing optical element
JP2006273991A (en) Method for producing thermoplastic resin composition and optical element
JP2008221514A (en) Injection molding method and optical element
CN113861613B (en) ABS resin material with flat light splitting transmission characteristic and preparation method and application thereof
WO2008044342A1 (en) Organic/inorganic composite material and optical element
WO2006049015A1 (en) Thermoplastic resin composition and optical device using same
JP2008238703A (en) Molding die and method for producing optical element
JP2009298945A (en) Inorganic powder, organic/inorganic composite composition and method for producing the same, molding, and optical component
JP2007139971A (en) Optical element and method for manufacturing same
JP2008238702A (en) Molding die and method for producing optical element
JP2007070564A (en) Thermoplastic resin composition and optical element
WO2008072461A1 (en) Object lens and optical pickup device
JP2007217659A (en) Resin composition and optical element

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20091215

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111214

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111220

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20120424