JP2009042649A - レンズの製造方法及びレンズ - Google Patents

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Abstract

【課題】300℃以上の耐熱性を有し、透明性及び均一性に優れたレンズの製造方法及びレンズを提供すること。
【解決手段】式(I)で表される構成単位を含むオルガノポリシロキサンを含有するシリコーン樹脂組成物を調製する工程、及び、前記シリコーン樹脂組成物を成形型中で220℃以上の温度で硬化させる工程を含むことを特徴とするレンズの製造方法。
Figure 2009042649

【選択図】なし

Description

本発明は、レンズの製造方法及びレンズに関する。
カメラ付き携帯電話のレンズやLED用のレンズは、従来、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の熱可塑性樹脂を用いて製造されているが、近年の光源の高輝度化や、ハンダ付け処理の高温化によって、従来の熱可塑性樹脂製レンズでは、変形が起こったり、高温のため黄変したりするといった不具合が発生するようになった。
このような状況から耐熱性を要求されるレンズにシリコーン樹脂を使用する検討が数多くなされている(特許文献1〜3)。その場合、A)ケイ素原子に結合したビニル基を有する化合物、B)ケイ素原子に結合した水素原子を有する化合物、および、C)白金触媒の3つを含む組成物を150℃以下の温度で硬化させることが一般的に行われているが、このような硬化物が紫外線照射または加熱を受けると、硬化物中の白金触媒が紫外線又は加熱によって着色し、硬化物が褐色乃至は黄色になるという問題点があった。
また、A)、B)、C)を全て含む組成物は、室温で硬化が進行するため、A)、B)、C)のうちの1つまたは2つを含む液2種を使用直前に混合して調製する必要があり、製造上の問題となっていた。
特開2007−8996号公報 特開2007−38443号公報 特開2006−335845号公報
本発明が解決しようとする課題は、300℃以上の耐熱性を有し、透明性及び均一性に優れたレンズの製造方法及びレンズを提供することである。
上記課題は下記の手段により解決された。
<1> 式(I)で表される構成単位を含むオルガノポリシロキサンを含有するシリコーン樹脂組成物を調製する工程、及び、前記シリコーン樹脂組成物を成形型中で220℃以上の温度で硬化させる工程を含むことを特徴とするレンズの製造方法、
Figure 2009042649
<2> 前記オルガノポリシロキサンに含まれるケイ素原子の3モル%以上が式(I)で表される構成単位に含まれるケイ素原子である<1>に記載のレンズの製造方法、
<3> 前記オルガノポリシロキサンに含まれるビニル基のうち、30モル%以上が式(I)で表される構成単位に含まれるビニル基である<1>又は<2>に記載のレンズの製造方法、
<4> 前記オルガノポリシロキサンが組成式(A)で表される<1>〜<3>いずれか1つに記載のレンズの製造方法、
a bSiO(4−a−b)/2 (A)
(式(A)中、Rはビニル基を表し、Rはそれぞれ独立に非置換又は置換基を有する一価の炭化水素基(ただし、ビニル基を除く)を表し、aは0.03〜0.50であり、a+bは0.5〜1.20である。)
<5> 前記オルガノポリシロキサンのガラス転移温度が110℃〜310℃である<1>〜<4>いずれか1つに記載のレンズの製造方法、
<6> <1>〜<5>いずれか1つに記載の製造方法により製造されたレンズ。
本発明により、300℃以上の耐熱性を有し、透明性及び均一性に優れたレンズの製造方法及びレンズを提供することができた。
本発明のレンズの製造方法は、式(I)で表される構成単位を含むオルガノポリシロキサンを含有するシリコーン樹脂組成物を調製する工程、及び、前記シリコーン樹脂組成物を成形型中で220℃以上の温度で硬化させる工程を含むことを特徴とする。
以下、本発明のレンズの製造方法について詳細に説明する。
Figure 2009042649
以下、式(I)で表される構成単位を含むオルガノポリシロキサンを含有するシリコーン樹脂組成物を調製する工程について説明する。
本発明のレンズの製造方法に用いられる硬化前のシリコーン樹脂組成物(以下、「本発明のシリコーン樹脂組成物」ともいう。)は、式(I)で表される構成単位を有するオルガノポリシロキサンを含むが、前記オルガノポリシロキサンに含まれるケイ素原子の3モル%以上が、式(I)で表される構成単位に含まれるケイ素原子であることが好ましい。さらには、前記構成単位に含まれるケイ素原子が、前記オルガノポリシロキサンに含まれるケイ素原子の3〜50モル%であることがより好ましく、5〜40モル%であることがさらに好ましく、7〜30モル%であることが最も好ましい。上記の数値の範囲内であれば、シリコーン樹脂組成物の硬化性と、硬化して得られたレンズの硬度、及び、耐熱性とを両立できる。
以下、特にことわりのない限り、数値範囲の記載である「3〜50モル%」等は、「3モル%以上、50モル%以下」等を表すものとし、他の数値範囲の記載においても同様とする。
本発明において、オルガノポリシロキサンに含まれるビニル基のうち、30モル%以上が式(I)で表される構成単位に含まれるビニル基であることが好ましく、50モル%以上であることがより好ましく、70モル%以上であることがさらに好ましく、オルガノポリシロキサンに含まれるビニル基が全て式(I)で表される構成単位に含まれるビニル基であることが最も好ましい。
本発明において、前記オルガノポリシロキサンは式(II)で表される構成単位を含むことが好ましい。
Figure 2009042649
式(II)で表される構成単位を含むことにより屈折率が高いレンズを得ることができるため好ましい。屈折率が高い材料を用いることにより、例えば光学レンズの厚みを薄くできるなど、レンズの設計の自由度が高くなるため好ましい。
オルガノポリシロキサンに含まれるケイ素原子の30〜95モル%が式(II)で表される構成単位に含まれるケイ素原子であることが好ましく、40〜90モル%であることがより好ましく、50〜85モル%であることが最も好ましい。上記の数値の範囲内であると十分な屈折率を得ることができ、透明性及び物理的強度に優れたレンズを得ることができるため好ましい。
本発明において、前記オルガノポリシロキサンは前記式(I)及び式(II)に示す構成単位以外の構成単位を有していてもよい。前記式(I)及び式(II)に示す構成単位以外の構成単位の具体例としては、シロキサン、モノメチルシロキサン、モノエチルシロキサン、ジビニルシロキサン、フェニルビニルシロキサン、メチルフェニルシロキサン、ジフェニルシロキサン、ジメチルシロキサン、トリビニルシロキサン、ジビニルメチルシロキサン、ジビニルフェニルシロキサン、ビニルジメチルシロキサン、ビニルフェニルメチルシロキサン、トリメチルシロキサン、ジメチルフェニルシロキサン、メチルジフェニルシロキサン、トリフェニルシロキサン、メチルビニルシロキサン、更にはこれらのシロキサン構成単位の有機基の1以上の水素原子がハロゲン原子等で置換されたシロキサンなどが好ましく例示できる。
本発明のシリコーン樹脂組成物に含まれるオルガノポリシロキサンは、組成式(A)で表される化合物であることが好ましい。
a bSiO(4−a−b)/2 (A)
(式(A)中、Rはビニル基を表し、Rはそれぞれ独立に非置換又は置換基を有する一価の炭化水素基(ただし、ビニル基を除く)を表し、aは0.01〜3、bは0〜2.99である。)
ここで、組成式(A)中のRの例としては、各々独立に、メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数1〜3のアルキル基、フェニル基、トリル基等の炭素数6〜12のアリール基を含む一価の炭化水素基、及び、それらのハロゲン原子により置換された前記一価の炭化水素基が挙げられるが、中でもメチル基及びフェニル基が好ましい。
aは、オルガノポリシロキサン中のケイ素原子1つあたりのビニル基の平均数を表し、具体的には0.03〜0.50であることが好ましく、0.05〜0.40であることがより好ましく、0.07〜0.30であることが最も好ましい。aが上記の数値の範囲内であれば、硬化性、形状、耐熱性及び機械的強度が良好なレンズが得られる。
a+bは0.5〜1.2であることが好ましく、0.6〜1.15であることがより好ましく、0.7〜1.1であることが最も好ましい。a+bが上記の数値の範囲内であれば、硬化前のシリコーン樹脂組成物が、加熱成形に適した粘度、相転移温度を有し、硬化後のレンズは優れた耐熱性を有する。
組成式(A)で表される化合物は組成式(B)で表されることが好ましい。
ViPhMeSiO(4−c−d−e)/2 (B)
(式(B)中、Viはビニル基を表し、Phはフェニル基を表し、Meはメチル基を表す。cは0.01〜3、dは0〜2.99で、eは0〜2.99である。)
組成式(B)中、cの好ましい範囲は上述のaの好ましい範囲と同一であり、c+d+eの好ましい範囲は上述のa+bの好ましい範囲と同一である。
dは0.1〜1.3が好ましく、0.4〜0.9がより好ましく、0.5〜0.85が最も好ましい。dがこの数値の範囲内にあれば、本発明のレンズは光学性能上、十分な高屈折率を達成できる。
本発明のシリコーン樹脂組成物に含まれるオルガノポリシロキサンは3次元網目構造を有することが好ましい。
本発明のシリコーン樹脂組成物に含まれるオルガノポリシロキサンのゲル透過クロマトグラフィーでのポリスチレン換算重量平均分子量は、3,500〜200,000であることが好ましく、4,000〜100,000であることがより好ましく、4,500〜50,000であることが最も好ましい。
本発明のシリコーン樹脂組成物のゲル透過クロマトグラフィーでのポリスチレン換算数平均分子量は、1,500〜15,000であることが好ましく、2,000〜10,000であることがより好ましく、2,500〜8,000であることが最も好ましい。
重量平均分子量及び数平均分子量が上記の数値の範囲内にあれば、本発明のシリコーン樹脂組成物は、加熱成形に適した粘度、相転移温度および耐熱性を有する。
前記オルガノポリシロキサンは、各シロキサン構成単位に対応するオルガノハロシラン及び/又はオルガノアルコキシシランの2種以上の混合物を共加水分解縮合するという方法により得られる。
本発明においてはオルガノハロシランを用いて共加水分解縮合することが好ましく、中でもオルガノクロロシランを用いることがより好ましい。すなわち、オルガノポリシロキサンは、ケイ素原子に直接結合したヒドロキシ基やアルコキシ基のようなケイ素官能基を有していないことが好ましい。ケイ素官能基を有していないオルガノポリシロキサンを用いて作製したレンズは化学的に安定で、耐熱性に優れるため好ましい。
ケイ素官能基を有していないオルガノポリシロキサンは、個々のシロキサン単位構造に対応するオルガノクロロシラン類を共加水分解・縮合させて得られるポリオルガノシロキサンを、水酸化カリウム、カリウムシラノレートのようなアルカリ性物質によって処理し、さらに必要に応じてシリル化剤で処理して製造することができる。
シリル化剤としては、公知のものを用いることができ、限定されるものではないが、具体的は、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、ジメチルジクロロシラン(DMCS)、トリメチルクロロシラン(TMCS)、N−トリメチルシリルアセトアミド(TMSA)、N,O−ビス(トリメチルシリル)アセトアミド(TMSA)、N−メチル−N−トリメチルシリルアセトアミド(BSA)、N−メチル−N−トリメチルシリルアセトアミド(MTMSA)、N−メチル−N−トリメチルシリル−トリフルオロアセトアミド(MSTFA)、N−トリメチルシリルジメチルアミン(TMSDMA)、N−トリメチルシリルジエチルアミン(TMSDEA)、N,O−ビス(トリメチルシリル)トリフルオロアセトアミド(BSTFA)、N−トリメチルシリルイミダゾール(TMSI)、テトラメチルジシラザン(TMDS)、tert−ブチルジメチルクロロシラン(tert−BDMCS)、N−メチル−N−(tert−ブチルジメチルシリル)−トリフルオロアセトアミド(MTBSTFA)、ジクロロメチルテトラメチルジシラザン(CMTMDS)、クロロメチルジメチルジクロロシラン(CMDMCS)、ブロモメチルジメチルクロロシラン(BMDMCS)、フロフェメシルアミン、フロフェメシルクロライド、フロフェメシルジエチルアミン、1,1−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシラザン、1,1−ジビニル―1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサビニルジシロキサン、ジメチルビニルクロロシラン、及び、トリビニルクロロシラン等が挙げられ、中でもヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルジシロキサン、ジメチルビニルクロロシラン、トリメチルクロロシランであることが好ましい。
また、本発明のシリコーン樹脂組成物に含まれるオルガノポリシロキサンは、それぞれ別の加水分解縮合によって得られた2種以上のオルガノポリシロキサンを混合することによって製造することもできる。
以上述べたように、本発明のシリコーン樹脂組成物に含まれるオルガノポリシロキサンは、前記ケイ素官能基を含まないことが好ましいが、本発明の効果を損なわない範囲で、前記ケイ素官能基を含んでいてもよい。
本発明のシリコーン樹脂組成物には離型剤が含まれていることが好ましい。
離型剤としては、公知のものを用いることができ、限定されるものではないが、脂肪酸系化合物、エリスリトール誘導体の脂肪酸エステルの離型剤がシリコーン樹脂との相溶性、硬化後の透明性、更には高温で放置した後の耐変色性において優れたものである。
具体的にはペンタエリスリトールテトラステアレート、ジペンタエリスリトールアジピン酸ステアリン酸エステル、グリセリントリ−18−ヒドロキシステアレート、ペンタエリスリトールフルステアレート、酸化ポリエチレン、高エステル化カルナバ、リケマールTG−12(グリセリントリ−18−ヒドロキシステアレート)、リケマターEW−440A(ペンタエリスリトールテトラステアレート)、LICOWAX PED136(酸化ポリエチレン)、エレクトールD−121−41(ポリプロピレン/無水マレイン酸コポリマー)、リケマターEW−200(ペンタエリスリトールアジピン酸ステアリン酸エステル)、リケマターEW−400(ペンタエリスリトールフルステアレート)が挙げられ、中でもペンタエリスリトールテトラステアレートを好ましく用いることができる。
離型剤は、シリコーン樹脂組成物全量に対して0.05〜5重量%含まれていることが好ましく、0.1〜2重量%含まれていることがより好ましい。上記の数値の範囲内であると射出成形などで成形したレンズを容易に金型から取り出すことができる。
本発明のシリコーン樹脂組成物中及びシリコーン樹脂組成物の製造時の反応液中に重合禁止剤(4−メトキシフェノール、カテコールなど)を添加してもよい。
シリコーン樹脂組成物およびレンズ等の硬化物の安定性から、SiH基および白金触媒を含まないことが好ましい。ただし、本発明の効果を損なわない範囲で、これらを含んでいてもよい。
本発明のシリコーン樹脂組成物は性能を損なわない範囲で、特許文献1〜3等の公知資料に記載された添加剤を含んでいてもよい。
本発明のシリコーン樹脂組成物は25℃で固体状であることが好ましい。本発明のシリコーン樹脂組成物が25℃で固体状の場合、加熱により流動性を付与した状態で成形することが好ましい。
シリコーン樹脂組成物のガラス転移温度(Tg)は110℃〜310℃であることが好ましいが、120℃〜270℃であることがより好ましく、130℃〜230℃であることが最も好ましい。
シリコーン樹脂組成物の融点は180℃以上であることが好ましく、220℃以上であることがより好ましく、250℃以上であることが最も好ましい。
融点が上記の範囲であるとシリコーン樹脂組成物を加熱して硬化する際に、良好な成形性と硬化性を両立できる。
本発明のシリコーン樹脂組成物のJIS K2501(1992)に規定される全酸価は、0.0001〜0.2mg・KOH/gであり、好ましくは、0.0001〜0.040mg・KOH/gである。上記全酸価が上記の数値の範囲内であると本発明のシリコーン樹脂組成物を硬化してなるレンズ等の硬化物が加熱時に著しく変色しないため、光透過率低下を抑制できる。特に、加熱後のレンズ等の硬化物の短波長領域における光透過率の低下を少なくするためには上記全酸価の範囲が0.0001〜0.010mg・KOH/gであることが最も好ましい。
酸価を上記の範囲とするために、酸性物質を除去する具体的な方法としては、オルガノクロロシランを加水分解してオルガノポリシロキサンを製造する場合は、オルガノクロロシランの加水分解反応後に強塩基で処理することが好ましい。
水を配合して加水分解を行ったのみでは、多くのケイ素原子結合塩素が残留することがあるからである。また、配合した強塩基の中和には、揮発性の酸性物質を使用することが好ましい。蒸留等により容易に過剰の揮発性の酸性物質を除去できるからである。発生した塩は、水洗して除去することができる。
また、酸性物質を酸性触媒として用いたアルコキシシランの加水分解によりオルガノポリシロキサンを製造する場合は、使用した酸性触媒を除去するために十分な水洗を行うことが好ましい。これら酸性物質は有機層に可溶であるため残留しやすくシリコーン樹脂組成物の全酸価を上昇させる場合があるからである。
以下、前記シリコーン樹脂組成物を成形型中で220℃以上の温度で硬化させる工程について説明する。
本発明のシリコーン樹脂組成物は、各種成形方法により成形することができる。その硬化物は光学的に透明であるので、特に光学レンズとして有用である。
成形方法としては、特許文献1〜3および成書「プラスチックレンズの技術と応用」((株)シーエムシー出版)等に記載の成形方法を用いることができる。具体的には、射出成形、圧縮成形、注形成形、トランスファー成形、コーティングなどが挙げられる。
本発明のレンズは、本発明のシリコーン樹脂組成物を成形型中で220℃〜450℃の温度で加熱することによってビニル基同士の反応を引き起こして硬化させることにより製造する。
加熱温度は240℃〜420℃であることが好ましく、260℃〜400℃であることがより好ましく、280℃〜380℃であることが最も好ましい。
加熱時間は、一般的に10秒から10時間であるが、1分〜5時間が好ましく、3分〜3時間がより好ましく、10分〜1時間が最も好ましい。加熱は、窒素中で行うことが好ましい。
本発明のレンズの製造方法は、得られたレンズを更に加熱する工程(ポストキュア工程)を含むことが好ましい。前記ポストキュア工程の温度は250〜450℃であることが好ましく、加熱時間は10分間〜2時間程度であることが好ましい。上記の数値の範囲内であるとポストキュア工程により揮発成分を除去することができる、高い硬度の成形体を得ることができるなどの理由で好ましい。
成形後の成型収縮率とポストキュア後の成型収縮率の比が0.9〜1.1となる条件で成形することが好ましい。
本発明のレンズは、光学的に透明であるので、特に光学レンズとして有用である。ここで「光学的に透明である」とは具体的には、その光透過率がは80%以上であり、好ましくは90%以上であり、更に好ましくは95%以上であることをいう。この「光透過率」は、厚さ1mmに成形した硬化物を透過した波長555nmの可視光の透過率である。波長555nmは可視光のほぼ中間値であり、人の目で最も感度が高い波長として知られている値である。
また、本発明のシリコーン樹脂組成物を硬化してなるレンズは、短波長領域においてもその光透過率が高いことが好ましい。厚さ1mmの硬化物の波長400nmの光に対する光透過率は、加熱処理などの加速劣化試験を行わない初期の状態において80%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましく、95%以上であることが最も好ましい。
一般に、有機物質を含有するレンズは、高温に暴露されると次第に黄色く着色することが多く、着色したレンズの各波長の光透過率は、青色から紫色に相当する短波長領域の光透過率が他の可視光領域に比較して大きく低下することが分かっている。
このことから、レンズの着色の程度は短波長側、例えば波長400nmの光透過率を測定することにより比較することができる。どの程度の着色まで許容できるかは用途により異なるが、例えば、200℃で14日間エージングした後でも波長400nmにおいて40%以上の光透過率を有することが好ましく、50%以上の光透過率を有することがさらに好ましい。
本発明のレンズは400nmと596nmで測定した屈折率の比が1.01以上であることが好ましい。
本発明のシリコーン樹脂組成物の硬化物は、光学レンズ、プリズム、導光板、偏向板、導光路、シート及びフィルムのような定形物、モールデイング剤、封止剤、注型剤、被覆剤、接着剤、光学用半導体装置における半導体素子の保護剤のような不定形物に好適に用いることができ、中でも光学レンズとして用いることが好ましい。
本発明のレンズは、とりわけ、製造工程や使用環境において、室温よりも高温、例えば50℃〜300℃に曝される光学レンズや、高輝度の光を発する光源に直接接する、あるいは、その近傍に配置される光学レンズが好適である。本発明のレンズは、具体的には、携帯電話内蔵カメラの光学レンズ、LED用の光学レンズとして特に有用である。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。組成式は、仕込み比およびNMRの積分比から求めた。ガラス転移温度(Tg)は融点測定装置を用いて測定した。以下、特にことわりのない限り「部」は「重量部」を意味する。
〈合成例1〉
フェニルトリクロロシラン33.85部、ビニルトリクロロシラン3.23部、及び、テトラクロロシラン3.40部を混合してオルガノクロロシラン混合液を調製し、トルエン20.80部、イソプロピルアルコール9.37部、4−メトキシフェノール0.003部、及び、水12部の混合液中に、液内温度を30℃以下に保ち、激しく撹拌しながら、60分間かけて前記オルガノクロロシラン混合液を滴下した。更に60分間撹拌を行った後、トルエン80部を加え、洗浄後の水層が中性となるまで水洗した。
水洗後、シロキサン濃度が10重量%であるトルエン溶液を調製し、水酸化カリウム0.024部を添加し、ディーンスターク管で水を除きながら加熱還流して5時間重合させた。次いで、固形分濃度75重量%になるまで濃縮し、さらに3時間還流した。
次いで、トリメチルクロロシラン6部を添加し、室温で60分間撹拌を行い、アルカリを中和し、かつ残存するシラノール基を除去した。ろ過した後、加熱減圧下でトルエンを留去して、イソプロピルアルコール156.2部を加え、デカンテーションで沈澱を単離した。得られた沈澱を乾燥、粉砕することにより、固体状のオルガノポリシロキサンAを得た。
ゲル透過クロマトグラフィーでポリスチレン換算分子量を測定したところ、重量平均分子量14,800、数平均分子量4,900であった。オルガノポリシロキサンAのTgは190℃であった。
オルガノポリシロキサンAの組成式
Vi0.10Me0.05Ph0.76SiO1.55
(以下、組成式中、Viはビニル基、Meはメチル基、Phはフェニル基を表す。)
仕込み比、組成式、及び、NMRスペクトルから、オルガノポリシロキサンAに式(I)の構成単位が含まれていることは明らかである。
〈合成例2〉
フェニルトリクロロシラン14.80部、メチルトリクロロシラン2.99部、ビニルトリクロロシラン1.61部、及び、トルエン10.40部を混合してオルガノクロロシラン混合液を調製し、水10部中に激しく撹拌して、内温を30℃以下に保ちながら、60分間で滴下した。更に60分間撹拌を行った後、トルエン30部を加え、洗浄後の水層が中性となるまで水洗した。水洗後、シロキサン濃度が25重量%のトルエン溶液を調製し、水酸化カリウム0.010部を添加し、ディーンスターク管で水を除きながら加熱還流して5時間重合させた。次いで、固形分濃度75重量%になるまで濃縮し、さらに3時間還流した。次いで、トリメチルクロロシラン3部を添加し、室温で60分間撹拌を行い、アルカリを中和し、かつ残存するシラノール基を除去した。分液洗浄した後、脂肪酸系離型剤リケスターEW−440A(理研ビタミン(株)製、ペンタエリスリトールテトラステアレート)2.0部を加えてろ過し、加熱減圧下でトルエンを留去し、固体状のオルガノポリシロキサンBを得た。
ゲル透過クロマトグラフィーでポリスチレン換算分子量を測定したところ、重量平均分子量11,000、数平均分子量3,200であった。オルガノポリシロキサンBのTgは213℃であった。
オルガノポリシロキサンBの組成式
Vi0.10Me0.21Ph0.69SiO1.50
仕込み比、組成式、およびNMRスペクトルから、オルガノポリシロキサンBに式(I)の構成単位が含まれていることは明らかである。
〈合成例3〉
フェニルトリクロロシラン50.77部、ビニルトリクロロシラン9.69部を混合してオルガノクロロシラン混合液を調製し、トルエン30.87部、イソプロピルアルコール13.99部、4−メトキシフェノール0.01部、及び、水17.8部の混合液中に、液温度を30℃以下に保ち、激しく撹拌しながら、60分間かけて前記オルガノクロロシラン混合液を滴下した。更に60分間撹拌を行った後、トルエン90部を加え、洗浄後の水層が中性となるまで水洗した。水洗後、シロキサン濃度10重量%のトルエン溶液を調製し、水酸化カリウム0.045部を添加し、ディーンスターク管で水を除きながら加熱還流して5時間重合させた。次いで、固形分濃度75重量%になるまで濃縮し、さらに3時間還流した。次いで、トリメチルクロロシラン2.0部を添加し、室温で60分間撹拌を行い、アルカリを中和し、かつ残存するシラノール基を除去した。ろ過した後、加熱減圧下でトルエンを留去し、イソプロピルアルコール300部を加え、デカンテーションで沈澱を単離し、固体状のオルガノポリシロキサンCを得た。
ゲル透過クロマトグラフィーでポリスチレン換算分子量を測定したところ、重量平均分子量4,600、数平均分子量2,600であった。オルガノポリシロキサンCのTgは135℃であった。
オルガノポリシロキサンCの組成式
Vi0.20Me0.01Ph0.8SiO1.50
仕込み比、組成式、およびNMRスペクトルから、オルガノポリシロキサンCに式(I)の構成単位が含まれていることは明らかである。
〈合成例4〉
オルガノポリシロキサンA 2部とオルガノポリシロキサンC 2部とをトルエン40部に溶解し、加熱減圧濃縮し、オルガノポリシロキサンDを得た。
ゲル透過クロマトグラフィーでポリスチレン換算分子量を測定したところ、重量平均分子量9,700、数平均分子量3,300であった。オルガノポリシロキサンDのTgは160℃であった。
仕込み比、組成式、およびNMRスペクトルから、オルガノポリシロキサンDに式(I)の構成単位構造が含まれていることは明らかである。
〈合成例5〉
フェニルトリクロロシラン41.93部、メチルビニルジクロロシラン5.99部、ジメチルジクロロシラン5.48部を混合してオルガノクロロシラン混合液を調製し、トルエン19.07部、水14部、イソプロピルアルコール8.59部の混合液中に、激しく撹拌しながら液内温度を30℃以下に保ちながら、60分間で滴下した。更に2時間撹拌を行った後、分液操作で有機層を単離し、有機層を4回水洗した。水酸化カリウム0.024部を添加し、ディーンスターク管から水分を除去しながら5時間加熱還流した。次いで、固形分濃度75重量%になるまで濃縮し、さらに3時間還流した。室温まで冷却し、酢酸41.96×10−6部を加えた。反応液をろ過した後濃縮し、乾燥、粉砕することにより、固体状のオルガノポリシロキサンEを得た。
ゲル透過クロマトグラフィーでポリスチレン換算分子量を測定したところ、重量平均分子量4,000、数平均分子量1,500であった。オルガノポリシロキサンEのTgは90℃であった。
オルガノポリシロキサンEの組成式
Vi0.15Me0.45Ph0.7SiO1.35
仕込み比、組成式、およびNMRスペクトルから、オルガノポリシロキサンEに式(I)の構成単位が含まれていないことは明らかである。
オルガノポリシロキサンA〜Eは、それぞれ25℃で1ヶ月保存しても、重量平均分子量に変化はなく、高い保存安定性を有していた。
〈実施例1〉
オルガノポリシロキサンAのみを含むシリコーン樹脂組成物を用いて、窒素中、金型温度380℃、射出成形圧力は20MPa、成形時間10分間で、無色透明なドーム状レンズ(直径3mm、高さ1.8mm)を射出成形した。
〈実施例2〉
オルガノポリシロキサンAのみを含むシリコーン樹脂組成物を用いて、窒素中、金型温度280℃、射出成形圧力は20MPa、成形時間2時間で、無色透明なドーム状レンズ(直径3mm、高さ1.8mm)を射出成形した。
〈実施例3〉
オルガノポリシロキサンBのみを含むシリコーン樹脂組成物を用いて、窒素中、金型温度350℃、射出成形圧力は20MPa、成形時間30分間で、無色透明なドーム状レンズ(直径3mm、高さ1.8mm)を射出成形した。
〈実施例4〉
オルガノポリシロキサンCのみを含むシリコーン樹脂組成物を用いて、窒素中、金型温度380℃、射出成形圧力は20MPa、成形時間10分間で、無色透明なドーム状レンズ(直径3mm、高さ1.8mm)を射出成形した。
〈実施例5〉
オルガノポリシロキサンDのみを含むシリコーン樹脂組成物を用いて、窒素中、金型温度380℃、射出成形圧力は20MPa、成形時間10分間で、無色透明なドーム状レンズ(直径3mm、高さ1.8mm)を射出成形した。
〈比較例1〉
オルガノポリシロキサンEのみを含むシリコーン樹脂組成物を用いて、窒素中、金属金型温度150℃、射出成形圧力は20MPa、成形時間30分間で、無色透明なドーム状レンズ(直径3mm、高さ1.8mm)を射出成形した。
(耐熱温度の評価)
実施例1〜5及び比較例1において成形したレンズと同じシリコーン樹脂組成物を用いて、同じ射出成形条件で試験片を作製し、これらの試験片についてASTM D−648で定められた荷重たわみ測定法に従って、耐熱温度を測定した。結果を表1に示した。
具体的には加熱浴槽中で試験片に3点荷重によって1.82MPa(18.6kgf/cm)の荷重を加え,2℃/minで温度を上げていく。すると、一般に被測定材料の機械的強度が下がるので試験片は徐々にたわむ。この変位量が0.254mmに達する温度を「荷重たわみ温度」とした。
Figure 2009042649
以上の結果より、本発明の製造方法を用いると、保存安定性に優れたシリコーン樹脂組成物を用いて、耐熱性の高いレンズを形成できることは明らかである。また、実施例1〜5で得られたレンズはいずれも透明性、均一性に優れていた。

Claims (6)

  1. 式(I)で表される構成単位を含むオルガノポリシロキサンを含有するシリコーン樹脂組成物を調製する工程、及び、
    前記シリコーン樹脂組成物を成形型中で220℃以上の温度で硬化させる工程を含むことを特徴とする
    レンズの製造方法。
    Figure 2009042649
  2. 前記オルガノポリシロキサンに含まれるケイ素原子の3モル%以上が式(I)で表される構成単位に含まれるケイ素原子である請求項1に記載のレンズの製造方法。
  3. 前記オルガノポリシロキサンに含まれるビニル基のうち、30モル%以上が式(I)で表される構成単位に含まれるビニル基である請求項1又は2に記載のレンズの製造方法。
  4. 前記オルガノポリシロキサンが組成式(A)で表される請求項1〜3いずれか1つに記載のレンズの製造方法。
    a bSiO(4−a−b)/2 (A)
    (式(A)中、Rはビニル基を表し、Rはそれぞれ独立に非置換又は置換基を有する一価の炭化水素基(ただし、ビニル基を除く)を表し、aは0.03〜0.50であり、a+bは0.5〜1.20である。)
  5. 前記オルガノポリシロキサンのガラス転移温度が110℃〜310℃である請求項1〜4いずれか1つに記載のレンズの製造方法。
  6. 請求項1〜5いずれか1つに記載の製造方法により製造されたレンズ。
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