JP2011202106A - 光学部品成型用紫外線硬化性樹脂組成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】 得られる硬化物が金型との離型性、プラスチック基材との密着性および透明性に優れる光学部品成型用紫外線硬化性樹脂組成物を提供することを目的とする。

【解決手段】数平均分子量1,000〜50,000の紫外線硬化性樹脂(A)、数平均分子量86〜800の(メタ)アクリレート(B)、並びにリン酸エステル(a)と3級アミン(b)から構成される塩(C)を必須成分とし、該リン酸エステル(a)の溶解度パラメーターSPaが8.5〜10.0、該3級アミン(b)の溶解度パラメーターSPbが7.8〜9.5であり、かつ該塩(C)の含有量が(A)と(B)の合計に基づいて0.005〜5重量%であることを特徴とする光学部品成型用紫外線硬化性樹脂組成物(E)を使用する。
【選択図】 なし

Description

本発明は、紫外線硬化型光学部品成型用樹脂組成物に関する。さらに詳しくは、金型からの離型性とプラスチック基材との密着性かつ透明性に優れた光学レンズなどの紫外線硬化型光学部品成型用樹脂組成物、およびそれを硬化させて成型した光学部品に関する。
従来より、プラスチックレンズを成型する場合には、成形品の金型や樹脂型からの離型を容易にするため、離型剤を金型や樹脂型にあらかじめ塗布しておく方法(特許文献1)、もしくは、レンズ用樹脂に内部添加すること方法が知られている。
上記の目的で使われる離型剤としては、樹脂表面にブリードアウトしやすく、表面張力が低いフッ素系離型剤(特許文献2)およびシリコーン系離型剤(特許文献3)が提案されている。
また、近年、最近、光学レンズのさらなる透明性のニーズを満たすために相溶性が良く、かつ金型に配向する特長を持つアルキルリン酸エステルを離型剤として使用することが提案されている(例えば特許文献4)。
特開2003−285335号公報 特開2000−94455号公報 特開2007−314715号公報 特開2008−044237号公報
しかしながら、特許文献1の離型剤を金型にあらかじめ塗布しておく方法では塗布するのに手間がかかり、かつ離型性が持続しないという問題があった。
そこで、離型剤をレンズ樹脂に添加して離型性を発現させる方法が用いられるようになったが、特許文献2のフッ素系離型剤および特許文献3のシリコーン系離型剤では、レンズ樹脂との相溶性が悪いため透明性を悪化させてしまう。
また、フッ素系離型剤およびシリコーン系離型剤では離型剤の表面張力が低すぎるため、レンズ表面にさらにコーティングする場合には、コーティング樹脂をはじいてしまうという問題があった。
さらに、特許文献4のアルキルリン酸エステルを用いた技術では、レンズ樹脂の透明性は良好であり、コーティング樹脂をはじくという問題は解決された。しかし、離型性を向上させるためには添加量を多くする必要があり、その結果、プラスチック基材との密着性を損なうという問題があった。
そこで、レンズ樹脂の透明性、金型からの離型性を損なうことなくプラスチック基材との密着性に優れる離型剤組成物を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記の目的を達成するべく検討を行った結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、数平均分子量1,000〜50,000の紫外線硬化性樹脂(A)、数平均分子量86〜800の(メタ)アクリレート(B)、並びにリン酸エステル(a)と、3級脂肪族アミン、1級脂肪族アミン(b1)のアルキレンオキシド付加物(b2)、および2級脂肪族アミンのアルキレンオキシド付加物(b3)からなる群より選ばれる1種以上の3級アミン(b)から構成される塩(C)を必須成分とし、該リン酸エステル(a)の溶解度パラメーターSPが8.5〜10.0、該3級アミン(b)の溶解度パラメーターSPが7.8〜9.5であり、かつ該塩(C)の含有量が(A)と(B)の合計に基づいて0.005〜5重量%であることを特徴とする光学部品成型用紫外線硬化性樹脂組成物;これを紫外線照射で硬化させて得られる光学部品である。
本発明の離型剤組成物は、金型との離型性に優れ、また、プラスチック基材との密着性にも優れる。さらに、その硬化物は透明性に優れる。
本発明の活性エネルギー線硬化型帯電防止性樹脂組成物(E)は、数平均分子量1,000〜50,000の紫外線硬化性樹脂(A)、数平均分子量86〜800の(メタ)アクリレート(B)、およびリン酸エステル(a)と3級アミン(b)から構成される塩(C)を必須成分として含有する。
そして、このリン酸エステル(a)の溶解度パラメーターSPが8.5〜10.0、3級アミン(b)の溶解度パラメーターSPが7.8〜9.5であり、かつこの塩(C)の含有量が(A)と(B)の合計に基づいて0.005〜5重量%である。
さらに、この3級アミン(b)は、3級脂肪族アミン(b1)、1級脂肪族アミンのアルキレンオキシド付加物(b2)、2級脂肪族アミンのアルキレンオキシド付加物(b3)またはこれらの併用である。
本発明における紫外線硬化性樹脂(A)は、そのゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)法による数平均分子量(以下、Mnと略称することがある。)1,000〜50,000であり、好ましくは1,300〜30,000である。さらに少なくとも1個、好ましくは2〜15個の(メタ)アクリロイル基を有する紫外線硬化性樹脂が挙げられ、る。具体的には以下のポリエステル(メタ)アクリレート(A1)、エポキシ(メタ)アクリレート(A2)、ウレタン(メタ)アクリレート(A3)が挙げられる。
ポリエステル(メタ)アクリレート(A1)としては、多価カルボン酸、ポリオール、および分子内に必ず1個以上のアクリロイル基と少なくとも水酸基もしくはカルボキシル基を含有する化合物(c)のエステル化により得られ、2個以上のエステル結合と1個以上のアクリロイル基を有するMn1,000〜50,000のポリエステルアクリレートが挙げられる。
原料となる上記のアクリロイル基と水酸基もしくはカルボキシル基を含有する化合物(c)とは、水酸基含有(メタ)アクリレート(c1)およびカルボキシル基含有(メタ)アクリレート(c2)である。
水酸基含有(メタ)アクリレート(c1)の具体例としては、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレートなどが挙げられる。
カルボキシル基含有(メタ)アクリレート(c2)の具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、2−アクリロイロキシエチルフタル酸などが挙げられる。
エポキシ(メタ)アクリレート(A2)
2〜10個のグリシジル基を有するエポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸の開環反応により得られるMn1,000〜50,000のエポキシ(メタ)アクリレートが挙げられる。
上記の2〜10個のグリシジル基を有するエポキシ樹脂としては、例えばビスフェノールA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、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂等が挙げられる。
ウレタン(メタ)アクリレート(A3)
ポリイソシアネート、ポリオール、および水酸基含有(メタ)アクリレートとのウレタン化反応により得られる複数のウレタン結合と2個以上のアクリロイル基を有するMn1,000〜50,000のウレタン(メタ)アクリレートが挙げられる。
ポリイソシアネートとしては、例えば脂肪族ポリイソシアネート[ヘキサメチレンジイソシアネート等]、芳香(脂肪)族ポリイソシアネート[2,4−および/または2,6−トリレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート等]、脂環式ポリイソシアネート[イソホロンジイソシアネート、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)等]が挙げられる。
水酸基含有(メタ)アクリレートとしては、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
本発明の紫外線硬化性樹脂(A)は、上記(A1)〜(A3)は単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
これら(A1)〜(A3)のうち、硬化物の金型離型性および基材の樹脂密着性の観点から好ましいのは(A1)および(A3)であり、さらに好ましいのは(A3)である。
本発明における第2の必須成分である(メタ)アクリレート(B)のMnは86〜800であり、好ましくは150〜600である。さらに少なくとも1個、好ましくは1〜6個の(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレートが挙げられ、具体的には以下のモノ(メタ)アクリレート(B1)、ジ(メタ)アクリレート(B2)、3価以上の(メタ)アクリレート(B3)が挙げられる。
モノ(メタ)アクリレート(B1)としては、以下の(B11)〜(B16)が挙げられる。
ポリアルキレングリコールのモノ(メタ)アクリレート(B11)
ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレートおよびポリテトラメチレングリコールのモノ(メタ)アクリレート等;
1価フェノール化合物の炭素数2〜4のアルキレンオキサイド(以下、「炭素数2〜4のアルキレンオキサイド」をAOと略記する。)(1〜15モル)付加物のモノ(メタ)アクリレート(B12)
1価フェノール化合物[フェノール、アルキル置換フェノール、ハロゲン置換フェノール、フェニル基置換フェノール(オルト−、メタ−およびパラ−フェニルフェノール)、クミルフェノール、ヒドロキシナフタレン]のAO付加物のモノ(メタ)アクリレート、例えば、フェノールのエチレンオキサイド(以下、「エチレンオキサイド」をEOと略記する。)1モル付加物のモノ(メタ)アクリレート、オルト−フェニルフェノールのEO1モル付加物のモノ(メタ)アクリレート、ノニルフェノールのプロピレンオキサイド(以下、「プロピレンオキサイド」をPOと略記する。)5モル付加物のモノ(メタ)アクリレートが挙げられる。
2価フェノール化合物のAO(2〜30モル)付加物のモノ(メタ)アクリレート(B13)
2価フェノール化合物[単環フェノール(カテコール、レゾルシノール、ハイドロキノン等)、縮合多環フェノール(ジヒドロキシナフタレン等)、ビスフェノール化合物(ビスフェノールA、−Fおよび−S等)]のAO付加物のモノ(メタ)アクリレート、例えば、レゾルシノールのEO4モル付加物のモノ(メタ)アクリレート、ジヒドロキシナフタレンのPO4モル付加物のモノ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのEO2モル、およびPO4モル付加物のモノ(メタ)アクリレートが挙げられる。
炭素数1〜15の脂肪族1価アルコールのモノ(メタ)アクリレート(B14)
メチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート等;
炭素数6〜30の脂環式1価アルコールのモノ(メタ)アクリレート(B15)
イソボルニルアルコールのモノ(メタ)アクリレート、シクロヘキサノールのモノ(メタ)アクリレート等;
炭素数6〜30の脂環式2価アルコールのモノ(メタ)アクリレート(B16)
ジメチロールトリシクロデカンのモノ(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジメタノールのモノ(メタ)アクリレートおよび水素化ビスフェノールAのモノ(メタ)アクリレート等;
ジ(メタ)アクリレート(B2)としては、以下の(B21)〜(B24)が挙げられる。
ポリアルキレングリコールのジ(メタ)アクリレート(B21)
ポリエチレングリコールのジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールのジ(メタ)アクリレートおよびポリテトラメチレングリコールのジ(メタ)アクリレート等;
2価フェノール化合物のAO(2〜30モル)付加物のジ(メタ)アクリレート(B22)
2価フェノール化合物[単環フェノール(カテコール、レゾルシノール、ハイドロキノン等)、縮合多環フェノール(ジヒドロキシナフタレン等)、ビスフェノール化合物(ビスフェノールA、−Fおよび−S等)]のAO付加物のジ(メタ)アクリレート、例えば、カテコールのEO4モル付加物のジ(メタ)アクリレート、ジヒドロキシナフタレンのPO4モル付加物のモノ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのEO4モルのジ(メタ)アクリレートが挙げられる。
炭素数2〜30の脂肪族2価アルコールのジ(メタ)アクリレート(B23)
ネオペンチルグリコールおよび1,6−ヘキサンジオールの各ジ(メタ)アクリレート等;
炭素数6〜30の脂環式2価アルコールのジ(メタ)アクリレート(B24)
ジメチロールトリシクロデカンのジ(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジメタノールのジ(メタ)アクリレートおよび水素化ビスフェノールAのジ(メタ)アクリレート等;
3価以上の(メタ)アクリレート(B3)
炭素数3〜40の水酸基を3個以上有するアルコールおよびそのAO付加物のポリ(メタ)アクリレート
トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、グリセリンのトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンのEO3モルおよびPO3モル付加物の各トリ(メタ)アクリレート、グリセリンのEO3モルおよびPO3モル付加物の各トリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールのトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールのテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールのEO4モル付加物のテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールのペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールのヘキサ(メタ)アクリレート等;
本発明の(メタ)アクリレート(B)は、上記(B1)〜(B3)は単独で用いても、2種以上を併用してもよい。これら(B1)〜(B3)のうち、硬化物の基材密着性の観点から好ましいのは(B1)および(B2)、さらに好ましいのは(B1)、特に好ましいのは(B12)である。
本発明における第3の必須成分である塩(C)は、リン酸エステル(a)と、3級脂肪族アミン(b1)、1級脂肪族アミンのアルキレンオキシド付加物(b2)、および2級脂肪族アミンのアルキレンオキシド付加物(b3)からなる群より選ばれる1種以上の3級アミン(b)から構成される。
ここで、この3級アミン(b)は、3級脂肪族アミン(b1)、1級脂肪族アミンのアルキレンオキシド付加物(b2)、2級脂肪族アミンのアルキレンオキシド付加物(b3)、またはこれらの併用である。
上記リン酸エステル(a)としては、下記一般式(1)で示されるもの、および製造過程で生成する不純物が含まれる。
ここで不純物とは、リン酸、ピロリン酸、ピロリン酸モノエステル、ピロリン酸ジエステルが挙げられる。
(R−P(=O)−(OH)(1)
式(1)中、Rはアルコキシ基およびアルコールのAO1〜20モル付加物から活性水素を除いた残基である。
ここでAOとしては、基材との密着性、組成物の貯蔵安定性等の観点から好ましいのはEOである。
また、mとnはm+n=3を満足する1または2の整数を示す。
(a)の具体例としては、ドデカノールのリン酸モノ−および/またはジエステル、トリデカノールのリン酸モノ−および/またはジエステル、テトラデカノールのリン酸モノ−および/またはジエステル、ステアリルアルコールのリン酸モノ−および/またはジエステル、ドデカノールEO2モルまたはPO2モル付加物のリン酸モノ−および/またはジエステル、トリデカノールEO2モルまたはPO2モル付加物のリン酸モノ−および/またはジエステル、テトラデカノールEO2モルまたはPO2モル付加物のリン酸モノ−および/またはジエステル、ステアリルアルコールEO10モル付加物のリン酸モノ−および/またはジエステル、ドデカノールEO10モル付加物のリン酸モノ−および/またはジエステル、トリデカノールEO10モル付加物のリン酸モノ−および/またはジエステル、テトラデカノールEO10モル付加物のリン酸モノ−および/またはジエステル、およびステアリルアルコールEO10モル付加物のリン酸モノ−および/またはジエステル等が挙げられる。
これらのうち、塩(C)の金型離型性付与の観点から好ましいのは、ドデカノールのリン酸モノ−および/またはジエステル、ステアリルアルコールのリン酸モノ−および/またはジエステル、ステアリルアルコールEO10モル付加物のリン酸モノ−および/またはジエステル、トリデカノールEO10モル付加物のリン酸モノ−および/またはジエステル、テトラデカノールEO10モル付加物のリン酸モノ−および/またはジエステル、さらに好ましいのはこれらのうちモノエステル/ジエステルのモル比が1/1のモノエステル/ジエステルの混合物である。
本発明の塩(C)の構成部分である3級アミン(b)は、3級脂肪族アミン(b1)、1級脂肪族アミンのAO付加物(b2)、および2級脂肪族アミンのAO付加物(b3)、およびこれらの混合物である。
なお、ここでのAOは炭素数2〜4のアルキレンオキサイドであり、単独でも2種以上の併用でもよい。
3級脂肪族アミン(b1)としては、トリエチルアミン、トリブチルアミン、ラウリルジメチルアミンおよびジメチルステアリルアミン等が挙げられる。
1級脂肪族アミンのAO付加物(b2)としては、ブチルアミンのEO4モル付加物、EO10モル付加物およびPO、ラウリルアミンのEO10モル付加物、ステアリルアミンのEO10モル付加物およびEO15モル付加物等が挙げられる。
2級脂肪族アミンのAO付加物(b3)としては、ジエチルアミンのEO4モル付加物およびPO10モル付加物、ジブチルアミンのEO4モル付加物およびPO10モル付加物、ラウリルメチルアミンのEO10モル付加物、メチルステアリルアミンのEO15モル付加物およびPO10モル付加物等が挙げられる。
上記(b)のうち、(C)の型離型性付与の観点から好ましいのは3級脂肪族アミン、および1級脂肪族アミンのAO付加物、さらに好ましいのはジメチルステアリルアミン、およびステアリルアミンのEO10〜15モル付加物である。
(a)と(b)との中和反応における(a)と(b)の当量比(a/b)は、特に限定はないが、組成物の貯蔵安定性および硬化物の金型離型性の観点から好ましくは0.5/1〜3/1、さらに好ましくは0.8/1〜2/1である。
(C)には、(a)と(b)の中和反応により生成した塩、および未反応の(a)および/または(b)が含まれる。(C)中の該塩の含有量は、組成物の貯蔵安定性、金型離型性の観点から好ましくは65〜100%、さらに好ましくは80〜100%である。
本発明の組成物に(C)を含有させる方法には、(1)(a)と(b)を予め反応させた後に、他の成分と混合する方法、および(2)(a)と(b)を別々に他の成分と混合する方法が含まれる。これらの方法のうち、組成物の貯蔵安定性の観点から好ましいのは(1)の方法である。
(a)と(b)からなる塩の具体例としては、ドデカノールのリン酸モノ−および/またはジエステル−ジメチルステアリルアミンの塩、トリデカノールのリン酸モノ−および/またはジエステル−ジメチルステアリルアミンの塩、テトラデカノールEO10モルまたはPO5モル付加物のリン酸モノ−および/またはジエステル−ジメチルステアリルアミンの塩、ラウリルアルコールEO2モルまたはPO2モル付加物のリン酸モノ−および/またはジエステル−ラウリルアミンのEO10モルまたはPO5モル付加物の塩、テトラデカノールEO10モル付加物のリン酸モノ−および/またはジエステル−ステアリルアミンのEO15モル付加物の塩等が挙げられる。
上記(C)は単独で用いても、2種以上を併用してもよい。このうち、金型離型性と基材密着性の観点から好ましいのはドデカノールのリン酸モノ−および/またはジエステル−ジメチルステアリルアミンの塩およびテトラデカノールEO10モル付加物のリン酸モノ−および/またはジメチルステアリルアミンの塩、さらに好ましいのはドデカノールのリン酸モノ−および/またはジエステル−ジメチルステアリルアミンの塩である。
これらのうち、金型離型性付与および基材密着性の観点から好ましいのはドデカノールのリン酸モノ−および/またはジエステル−ジメチルステアリルアミンの塩、テトラデカノールEO10モル付加物のリン酸モノ−および/またはジエステル−ステアリルアミンの塩、さらに好ましいのは(a)と(b)の当量比(a/b)が1/1の混合物であるそれぞれの塩である。
本発明における塩(C)は、樹脂組成物を金型に塗工した際に、選択的に金型表面に配向するという理由から、塩(C)の化学構造部分は紫外線硬化性樹脂(A)および(メタ)アクリレート(B)全体の化学構造部分に対して疎水性であることが好ましい。
疎水性の指標として、溶解度パラメーター(SP値)で表すことができ、リン酸エステル(a)の溶解度パラメーター(SP)は通常8.5〜10.0、好ましくは8.7〜9.8であり、3級アミン(b)の溶解度パラメーター(SP)は通常7.8〜9.5、好ましくは7.8〜9.2である。
さらにリン酸エステル(a)と3級アミン(b)からなる塩(C)全体のSP値(SPC)は通常8.0〜10.0であり、好ましくは8.3〜9.7である。
また、紫外線硬化性樹脂(A)と(メタ)アクリレート(B)全体として計算した溶解度パラメーター(SPAB)は通常9.0〜12.0であり、好ましくは9.5〜11.5である。
さらに、SPABとSPCとの差の絶対値|SPAB−SPC|はヘイズおよび金型離形成の観点から通常0.5〜2.5、好ましくは1.0〜2.4である
ここで溶解パラメータ(SP値)は次式で求められるものである。
SP=(ΔH/V)1/2
但し、式中、ΔHはモル蒸発熱(cal/モル)、Vはモル体積(cm/モル)を表す。
また、ΔHおよびVは、「POLYMER ENGINEERING AND SCIENCE,February,1974,Vol.14,No.2,Robert F. Fedors.(147〜154頁)」に記載の原子団のモル蒸発熱(△ei)の合計(ΔH)と、モル体積(△vi)の合計(V)を用いることができる。
(C)の含有量は、(A)と(B)の合計に基づいて、金型離型性および基材の樹脂密着性の観点から好ましくは0.005〜5重量%、さらに好ましくは0.01〜3重量%、とくに好ましくは0.05〜2重量%である。
本発明における光重合開始剤(D)は、ヒドロキシベンゾイル化合物(2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンゾインアルキルエーテル等)、ベンゾイルホルメート化合物(メチルベンゾイルホルメート等)、チオキサントン化合物(イソプロピルチオキサントン等)、ベンゾフェノン(ベンゾフェノン等)、リン酸エステル化合物(1,3,5−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド等)、ベンジルジメチルケタール等が挙げられる。
これらのうち硬化物の着色防止の観点から好ましいのは2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンおよび1,3,5−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシドである。
(D)の使用量は、(A)、(B)の合計に基づいて硬化性および硬化物の着色の観点から好ましくは0.3〜10重量%、さらに好ましくは0.5〜5重量%である。
本発明の光学部品成型用紫外線硬化性樹脂(E)には、本発明の効果を阻害しない範囲で必要により種々の添加剤を含有させてもよい。
添加剤には、有機溶剤、無機充填剤、分散剤、消泡剤、レベリング剤、シランカップリング剤、チクソトロピー性付与剤(増粘剤)、スリップ剤、酸化防止剤および紫外線吸収剤が含まれる。
(F)の合計の使用量は、本発明の組成物の全重量に基づいて、通常5重量%以下、添加効果および透明性の観点から好ましくは0.5〜3重量%である。
本発明の樹脂組成物を用いた成形体の製造方法は、特に限定されないが、例えば次の方法で塗工、成形することができる。すなわち、本発明の樹脂組成物を予め20〜50℃に温調し、成形体形状(例えば光学レンズ形状)が得られる金型(型温は通常20〜50℃、好ましくは25〜40℃)にディスペンサー等を用いて、硬化後の厚みが50〜150μmとなるように塗工(または充填)し、塗膜上から透明基材(透明フィルムを含む)を空気が入らないように加圧積層し、さらに該透明基材上から後述の活性エネルギー線を照射して該塗膜を硬化させた後に、型から離型し成形体(レンズシート)を得る。
透明基材(透明フィルムを含む)としては、メチルメタクリレート(共)重合物、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリトリアセチルセルロース、ポリシクロオレフィン等の樹脂からなるものが挙げられる。
本発明の樹脂組成物の硬化に用いられる活性エネルギー線には、電子線、X線、紫外線、赤外線等が含まれる。これらのうち硬化性および安全性の観点から好ましいのは紫外線である。
本発明の樹脂組成物を紫外線により硬化させる場合は、種々の紫外線照射装置[例えば、紫外線照射装置[型番「VPS/I600」、フュージョンUVシステムズ(株)製]を使用できる。使用するランプとしては、例えば高圧水銀灯、メタルハライドランプ等が挙げられる。紫外線の照射量(mJ/cm2)は、組成物の硬化性および硬化物の可撓性の観点から好ましくは10〜10,000、さらに好ましくは100〜5,000である。
以下、実施例及び比較例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下、特に定めない限り、%は重量%、部は重量部を示す。
製造例1 <ポリエステルアクリレート(A−1)の製造>
撹拌装置および温度計を取り付けたガラス製の反応容器に、1,4−ブタンジオール(東京化成(株)社製)39.4部、アジピン酸51.1部および48%水酸化ナトリウム水溶液0.01部を入れ、180℃で窒素気流下に、生成する水を留去しながら12時間反応させた。次いで230℃まで徐々に昇温しながら、窒素気流下に、生成する水を留去しながら4時間反応させた。水酸基価を測定し、108.5であるのを確認し、100℃まで冷却した。冷却した後、トルエン87.6部、パラトルエンスルホン酸1.8部を投入し、均一化した。ここにアクリル酸12.6部を投入した後、110℃まで昇温した後、12時間反応を行った。さらに、減圧下で6時間反応し、ポリエステルアクリレートのトルエン溶液を得た。これに10%水酸化ナトリウム溶液を26.3部入れ、遠心分離し、さらに溶剤留去してポリエステルアクリレート(A−1)を得た。
製造例2<エポキシアクリレート(A−2)の製造>
加熱冷却・撹拌装置、還流冷却管、滴下ロート、窒素導入管および温度計を取り付けたガラス製の反応容器に、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂「EOCN−104S」(日本化薬(株)製、エポキシ当量218)73.9部とトルエン99.7部を仕込み、110℃まで加熱して均一に溶解させた。続いて、アクリル酸25.8部、トリフェニルホスフィン0.3部およびp−メトキシフェノール0.03部を仕込み、110℃にて10時間反応させた。
エステル化の終点は酸価で規定し、酸価が1.0以下になったのを確認した後60℃に冷却した。
ここに、フェノキシエチルアクリレート[ライトアクリレートPO−A、共栄社化学(株)製]99.7部を仕込み攪拌して均一溶液とした後、重合禁止の目的で酸素濃度を8%に調整した窒素と酸素の混合気体を液中に通気し、80℃に昇温、減圧下トルエンを留去してアクリレートモノマーで希釈されたエポキシアクリレートオリゴマー(A−2)を得た。
製造例2 <ウレタンアクリレート(A−3)の製造>
撹拌装置および温度計を取り付けたガラス製の反応容器に、ビスフェノールのエチレンオキサイドのエチレンオキサイド2モル付加物[ニューポールBP−2P、三洋化成工業(株)製]27.3部、フェノキシエチルアクリレート49.5部を仕込み、攪拌して均一溶液とした。均一溶液の水分が500ppmであることを確認した後、ここに、キシレンジイソシアネート[タケネート500、三井武田ケミカル(株)製]を18.6部、ジブチルジンジラウレート0.02部仕込み、攪拌して均一溶液とした。均一溶液にした後、重合禁止の目的で酸素濃度を5%に調整した窒素と酸素の混合気体を液中に通気し、50℃に昇温した。容器内の温度が85℃以上にならないように温度調整しながら、ウレタン化反応を6時間行った。
ウレタン化反応の終点はイソシアネート含量で規定し、イソシアネート含量が1.20%以下になったのを確認した後、ヒドロキシエチルアクリレート(BHEA、日本触媒(株)製)を4.6部加え、75℃で2時間反応した。ウレタン化反応の終点はイソシアネート含量で規定し、イソシアネート含量が0.01%以下になったのを確認した後、60℃に冷却し、アクリレートモノマーで希釈されたウレタンアクリレートオリゴマー(A−3)を得た。
製造例3
撹拌装置および温度計を取り付けたガラス製の反応容器に、2−エチルヘキシルアルコール40.7部を仕込み、窒素雰囲気下とした。攪拌した状態で、容器内の温度が65℃以上にならないように無水リン酸を14.8部加えた後に、65℃で2時間反応した。さらに100℃に昇温した後、この温度で5時間反応させ、リン酸エステル(a−1)を得た。
ここにジメチルステアリルアミン44.4部(b−1)を投入し50℃で2時間攪拌し、リン酸エステル(a−1)とアルキルアミン(b−1)との塩(C−1)を得た。
製造例4
撹拌装置および温度計を取り付けたガラス製の反応容器に、ラウリルアルコールのエチレンオキサイド2モル付加物46.6部を仕込み、窒素雰囲気下とした。攪拌した状態で、容器内の温度が65℃以上にならないように無水リン酸を9.0部加えた後に、65℃で2時間反応した。さらに100℃に昇温した後、この温度で5時間反応させ、リン酸エステル(a−2)を得た。
ここにジメチルステアリルアミン44.4部(b−1)を投入、50℃で2時間攪拌し、リン酸エステル(a−2)とアルキルアミン(b−1)との塩(C−2)100部を得た。
製造例5
製造例4で合成したリン酸エステル(a−2)55.6部にジメチルステアリルアミンのエチレンオキサイド15モル付加物(b−1)44.4部を投入、50℃で2時間攪拌し、リン酸エステル(a−2)とアルキルアミン(b−2)との塩(C−3)100部を得た。
比較製造例1
撹拌装置および温度計を取り付けたガラス製の反応容器に、ブチルアルコール33.9部を仕込み、窒素雰囲気下とした。攪拌した状態で、容器内の温度が65℃以上にならないように無水リン酸を21.7部加えた後に、65℃で2時間反応した。さらに100℃に昇温した後、この温度で5時間反応させ、リン酸エステル(a’−1)を得た。
ここにジメチルブチルアミン44.4部(b’−1)を投入し50℃で2時間攪拌し、リン酸エステル(a’−1)とアルキルアミン(b’−1)との塩(C’−1)100部を得た。
実施例1
製造例1で合成したポリエステルアクリレート(A−1)を30重量部、フェノキシエチルアクリレート(B−1)37重量部、ビスフェノールAのエチレンオキサイド4モル付加物のジアクリレート[商品名「ネオマーBA−641」、三洋化成工業(株)製](B−2)30重量部、製造例3で合成したリン酸エステルとアルキルアミンとの塩(C−1)0.2重量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン[商品名「イルガキュア184」、チバスペシャリティケミカルズ(株)製](D−1)3重量部を一括で配合し、ディスパーサーで均一に混合攪拌し、本発明の光学部品用樹脂組成物(E−1)を得た。
実施例2〜4および比較例1〜5
表1に記載の各成分と配合量に従って、実施例と同様にして光学部品用樹脂組成物(E−2)〜(E−4)および(E’−1)〜(E’−5)を得た。
実施例1〜4で作成した本発明の樹脂組成物(E−1)〜(E−4)、および比較例1〜5で作成した比較のための樹脂組成物(E’−1)〜(E’−5)の、(1)透明性、(2)金型離型性、(3)湿熱処理前の密着性、(4)湿熱処理200時間後の密着性を下記の方法で測定した。その結果を表1に示す。
Figure 2011202106
(1)透明性(ヘイズ)
樹脂組成物をガラス板の片面に厚さが100μmになるように塗工した後、厚さ100μmのPETフィルム[商品名「コスモシャインA4300」東洋紡績(株)製]を樹脂側に貼り合わせ、ローラーを上から転がして空気を押し出した。PETフィルム側から紫外線照射装置[型番「VPS/I600」、フュージョンUVシステムズ(株)製]により、紫外線を1000mJ/cm照射して、硬化させた。PETフィルムに密着した硬化物をガラス板から剥離し、テストピースを作成した。
JIS−K7105に準拠し、上記テストピースを全光線透過率測定装置[商品名「haze−garddual」BYK gardner(株)製]を用いてヘイズ(%)を測定した。
(2)金型離型性
溝の深さが200μmでピッチ幅を80μmで平行線を刻んで微細に凹凸処理を施したSUS製の金型を用意する。
樹脂組成物をこの金型の片面に厚さが100μmになるように塗工した後、厚さ100μmのPETフィルム[商品名「コスモシャインA4300」東洋紡績(株)製]を樹脂側に貼り合わせ、ローラーを上から転がして空気を押し出した。PETフィルム側から紫外線照射装置により、紫外線を1000mJ/cm照射して、硬化させ、硬化物を作成した。
上記硬化物を金型から剥離した際に、一部破損した樹脂が金属板に残らず、忠実に凹凸の転写が再現できた場合を○、できなかった場合を×とした。
(3)湿熱処理前の樹脂密着性
上記の金型離型性評価で忠実に凹凸の転写が再現できた硬化物をJIS K 5600−5−6に準拠し、100個(10個×10個)のマスができるよう1mm幅にカッターナイフで切込みを入れ樹脂密着性を測定する。
測定結果は「試験後に基材に残ったマス目/100」で表す。
(4)湿熱処理200時間後の樹脂密着性
上記の金型離型性評価で忠実に凹凸の転写が再現できた硬化物を60℃、相対湿度95%の条件下で200時間放置した後、上記の方法で測定し、評価した。
本発明の光学部品用樹脂は、実施例1〜4で示す通り、透明性、基材密着性、湿熱処理前後の金型離型性のすべて点で優れている。
一方、リン酸エステルとアルキルアミンの塩を添加していない比較例1、SP値が高いリン酸エステルとSP値が低いアルキルアミンとの組合せの塩を添加した比較例2、およびリン酸エステルのみを添加した比較例3は、いずれも金型離型性を満足しない。また、リン酸エステルとアルキルアミンの塩の含有量が多すぎる比較例4は、透明性および基材密着性を満足しない。反対に、リン酸エステルとアルキルアミンの塩の含有量が少なすぎる比較例5は、金型離型性を満足しない。
本発明の光学部品成型用紫外線硬化性樹脂は、硬化物作成時の金型離型性、湿熱処理前の基材密着性および湿熱処理後の基材密着性が優れ、硬化物の透明性に優れているため、光学部材、電気・電子部材としても有用である。
また、本発明の硬化物を用いた光学部品は、プラスチックレンズ(プリズムレンズ、レンチキュラーレンズ、マイクロレンズ、フレネルレンズ、視野角向上レンズ等)、プリズム、光ファイバー、フレキシブルプリント配線用ソルダーレジスト、メッキレジスト、多層プリント配線板用層間絶縁膜、感光性光導波路として有用である。

Claims (6)

  1. 数平均分子量1,000〜50,000の紫外線硬化性樹脂(A)、数平均分子量86〜800の(メタ)アクリレート(B)、並びにリン酸エステル(a)と、3級脂肪族アミン(b1)、1級脂肪族アミンのアルキレンオキシド付加物(b2)および2級脂肪族アミンのアルキレンオキシド付加物(b3)からなる群より選ばれる1種以上の3級アミン(b)から構成される塩(C)を必須成分とし、該リン酸エステル(a)の溶解度パラメーターSPが8.5〜10.0、該3級アミン(b)の溶解度パラメーターSPが7.8〜9.5であり、かつ該塩(C)の含有量が(A)と(B)の合計に基づいて0.005〜5重量%であることを特徴とする光学部品成型用紫外線硬化性樹脂組成物。
  2. 該紫外線硬化性樹脂(A)が、ポリエステル(メタ)アクリレート(A1)である請求項1記載の光学部品成型用紫外線硬化性樹脂組成物。
  3. 該紫外線硬化性樹脂(A)が、エポキシ(メタ)アクリレート(A2)である請求項1記載の光学部品成型用紫外線硬化性樹脂組成物。
  4. 該紫外線硬化性樹脂(A)が、ウレタン(メタ)アクリレート(A3)である請求項1記載の光学部品成型用紫外線硬化性樹脂組成物。
  5. 該紫外線硬化性樹脂(A)と(メタ)アクリレート(B)全体の溶解度パラメーターSPABが9.0〜12.0、該塩(C)の溶解度パラメーターSPCが8.0〜10.0であり、かつその差の絶対値|SPAB−SPC|が0.5〜2.5である請求項1〜4いずれか記載の光学部品成型用樹脂組成物。
  6. 請求項1〜5いずれか記載の光学レンズ成型用紫外線硬化性樹脂組成物を紫外線照射で硬化させて得られる光学部品。
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