JP2011516717A - 光学高分子組成物およびその生成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学高分子組成物および該組成物の生成方法に関する。本発明は、これらの高分子組成物で作られたプラスチック製レンズなどの物品に関する。
プラスチック製レンズ、ガラス製レンズ、およびシリコーン製レンズは、光学系、例えばカメラ、自動車の照明装置、軍事用夜間視力装備など、また、特にLED(Light Emitting Diode)などにおいて、その機能を発揮することが多い。
プラスチック製レンズをガラス製レンズから区別する主な属性は、その軽量性、良好な耐衝撃性、および低いコストである。ただし、ガラスは、非常に高い温度ではプラスチックより安定している。コストの差は、大部分がこの2つの物質に必要な製造プロセスの違い、および物質を形成するために必要な相対的な温度に起因する。プラスチック製レンズは、通常、ガラス製レンズに対して約10倍の速さのサイクルタイムでの射出成形によって、約230℃〜390℃で製造される。ガラス製レンズは、通常、粉砕および研磨または約625℃での圧縮成形によって製造される。シリコーン製レンズは、非常に高い耐熱性を有するものの、ガラスに比べて製造コストがかさむ。シリコーン材料は、通常、ガラス材料およびプラスチック材料の少なくとも約3倍〜5倍のコストがかかる。また、シリコーン材料は、圧縮成形または液体射出処理のいずれかを実施するために高額な金型を必要とする上、いずれの処理も生産速度が比較的遅い。ガラス製レンズおよびシリコーン製レンズに比べれば、プラスチック製レンズに特殊な細部を作る方が、簡単で、かつ低コストである。
図1は、実施例1に開示したポリマーにおける、熱的重量分析(TGA)のプロットである。
明細書中に開示する範囲および比率の限定は、すべて組み合わせて使用してもよい。特に具体的に断らない限り、「a」、「an」、および/または「the」は、1つまたは1つ以上のものを指し、あるものが単数形で記載されていても、複数個のものをも含めて指していると理解される。
(a)添加用組成物の総重量の少なくとも約40重量%の分散剤。なお、この分散剤は、(1)飽和エステルと不飽和脂肪エステルとの混合物、または(2)有機脂肪アミドと界面活性物質との混合物、または(3)複数の多面体オリゴマーシルセスキオキサンの混合物、あるいは(1)と(2)と(3)との混合物(または(1)または(2)または(3))を含んでいる。
(a)添加用組成物の総重量の少なくとも約40重量%の、少なくとも1つのジルコン酸塩。
(1)高分子組成物の総重量の少なくとも約88重量%の量の適切な熱可塑性樹脂を、ペレットの形態で準備し、
(2)高分子組成物の総重量の少なくとも約0.2重量%の添加用組成物(例えば、表5に開示する添加用組成物)を準備し、
(3)上記熱可塑性樹脂製ペレットを、低くとも約100℃まで、一実施形態では低くとも約145℃まで加熱し、含水量がペレットの総重量の約0.01重量%未満になるまでペレットを乾燥させ、
(4)熱可塑性樹脂ペレットの総重量の少なくとも約0.2重量%、一実施形態では約0.5から約1.2%の、表5の乾燥粉末状添加用組成物を加熱済みペレット上に導入し、添加用組成物を加熱済みペレット上にタンブルブレンドして、添加用組成物を加熱済みペレット上またはその周りで融解させることによってペレットを添加用組成物でコーティングし、その結果、冷却時に熱可塑性樹脂製ペレットが添加用組成物でほぼ一様にコーティングされているようにする。
下記の表15に示した材料を混合および粉砕することによって、染料濃縮物を調製する。
<射出成形処理の条件>
ノズル 340℃〜380℃
前部 335℃〜360℃
中央 330℃〜350℃
後部 300℃〜330℃
成形物品は以下の光学特性を有する。
屈折率/589.93nm/厚さ1.5mm/ASTM D−542
1.50〜1.555
実際の光透過率(厚さ1.5mm)%/ASTM D 1746
405nm 85.12%
450nm 86.87
505nm 87.76
550nm 88.18
605nm 88.63
650nm 89.08
705nm 89.43
750nm 89.65
805nm 89.91
850nm 89.98
900nm 89.06
950nm 90.05
1000nm 89.20
ヘイズ、厚さ1.5mm/ASTM D 1003
<2.0
黄色指数/厚さ1.5mm/ASTM E313
<2.0
コーティング済み樹脂製ペレット(サンプルのサイズ11.5970mg)を、Universal V3.OG TAを使って熱的重量分析(TGA)にかける。結果を図1に示す。その結果、464.60℃で重量の減少が5%であったことを示している。
下記の表18に示した材料を混合および粉砕することによって、染料濃縮物を調製する。
<射出成形処理の条件>
ノズル 340℃〜380℃
前部 335℃〜360℃
中央 330℃〜350℃
後部 300℃〜330℃
成形物品は以下の光学特性を有する。
屈折率/589.93nm/厚さ1.5mm/ASTM D−542
1.555〜1.56
実際の光透過率(厚さ1.5mm)%/ASTM D 1746
405nm 86.36%
450nm 88.27
505nm 89.05
550nm 89.29
605nm 89.64
650nm 89.91
705nm 90.16
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805nm 90.57
850nm 90.90
900nm 90.33
950nm 90.73
1000nm 89.47
ヘイズ、厚さ1.5mm/ASTM D 1003
<2.0
黄色指数/厚さ1.5mm/ASTM E313
1.4
上記成形物品は、アルコキシシランを添加しない成形物品と比較すると、非常に低い流動応力、つまり成形応力を示す。図2は、干渉偏光の下で調べた2つの成形物品を示している。画像は、高分子組成物の総重量に対してフェニルアルコキシシランを0.5重量%含有する実施例2の高分子組成物で成形した光学物品(画像No.2)が、ほぼ同じ高分子組成物で、フェニルアルコキシシランを添加せずに成形した光学物品と比較すれば、流動応力、つまり成形応力が最大約70%減少することを示している。
Claims (37)
- (i)低くとも約220℃のガラス転移温度を有する、少なくとも1つの熱可塑性樹脂、
(ii)少なくとも1つの、フェニルアルコキシシラン、ビフェノール、トリシラノールフェニル多面体オリゴマーシレスキオキサン、またはこれらのうち2つ以上の混合物、
(iii)約100nm以下の範囲内の平均粒径および約1.4から約3の範囲内の屈折率を有し、かつ該熱可塑性樹脂内に分散する無機微粒子、および、
(iv)該熱可塑性樹脂において、該無機微粒子を分散させるために効果的な量の、少なくとも1つの分散剤、
を備え、
該トリシラノールフェニル多面体オリゴマーシレスキオキサンが、約100nm以下の平均粒径を有する微粒子の形態であるときに、該トリシラノールフェニル多面体オリゴマーシレスキオキサンの微粒子が、随意的に、成分(ii)としても使用され、成分(iii)における無機微粒子の部分的置換物または完全置換物としても使用される、
高分子組成物。 - 少なくとも1つのビニルトリアルコキシシランまたは少なくとも1つのジアミノトリアルコキシシランをさらに備えた、請求項1に記載の組成物。
- 少なくとも1つの青味剤、少なくとも1つの紫外線吸収剤、少なくとも1つの抗酸化剤、またはこれらのうち2つ以上の混合物をさらに備えた、請求項1または2に記載の組成物。
- 1つ以上の、熱安定剤、帯電防止剤、色素、染料、蛍光増白剤、難燃剤、またはこれらのうち2つ以上の混合物をさらに備えた、請求項1〜3のいずれか1項に記載の組成物。
- 少なくとも1つの、融解による処理が可能なガラス補強樹脂をさらに備えた、請求項1〜4のいずれか1項に記載の高分子組成物。
- 上記熱可塑性樹脂が、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリアルキレンテレフテート、またはこれらのうち2つ以上の混合物を含有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の組成物。
- 上記熱可塑性樹脂が、ポリカーボネートを含有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の組成物。
- 上記熱可塑性樹脂が、p,p’−イソプロピリデンジフェノールに由来する、少なくとも1つのポリカーボネート、1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンに由来する、少なくとも1つのポリカーボネート、これらの混合物、またはp,p’−イソプロピリデンジフェノールおよび1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンに由来する共重合体を含有する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の組成物。
- 上記フェニルアルコキシシランが、1つ以上の、フェニルトリアルコキシシランおよび/またはジフェニルジアルコキシシランを含有する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の組成物。
- 上記フェニルアルコキシシランが、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、またはこれらのうち2つ以上の混合物を含有する、請求項1〜9のいずれか1項に記載の組成物。
- 上記ビフェノールが、4,4’−ビフェノールを含有する、請求項1〜10のいずれか1項に記載の組成物。
- 上記トリシラノールフェニル多面体オリゴマーシレスキオキサンが、約100nm以下の平均粒径を有する微粒子の形態である、請求項1〜11のいずれか1項に記載の組成物。
- 上記ビニルトリアルコキシシランが、ビニルトリメトキシシランを含有する、請求項2〜12のいずれか1項に記載の組成物。
- 上記ジアミノトリアルコキシシランが、ジアミノトリメトキシシランを含有する、請求項2〜12のいずれか1項に記載の組成物。
- 上記無機微粒子が、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、シリコン、酸化セリウム、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、またはこれらのうち2つ以上の混合物を含有する、請求項1〜14のいずれか1項に記載の組成物。
- 上記無機微粒子が、酸化アルミニウムを含有し、約50nm以下の範囲内の平均粒径および約1.4から約3の範囲内の屈折率を有する、請求項1〜15のいずれか1項に記載の組成物。
- 上記分散剤が、1つ以上の、脂肪酸、脂肪エステル、脂肪アミド、脂肪アルコール、ポリアルキレングリコール、ポリオキシアルキレングリコール、チタン酸塩、ジルコン酸塩、パラフィン、フルオロカーボン、シリコーンオイル、界面活性物質、またはこれらのうち2つ以上の混合物を含有する、請求項1〜16のいずれか1項に記載の組成物。
- 上記分散剤が、1つ以上の飽和脂肪エステル、1つ以上の不飽和脂肪エステル、またはこれらの混合物を含有する、請求項1〜17のいずれか1項に記載の組成物。
- 上記分散剤が、1つ以上の脂肪エステルと、1つ以上の脂肪酸と、1つ以上のグリセリドとの混合物を含有する、請求項1〜18のいずれか1項に記載の組成物。
- 上記分散剤が、1つ以上の脂肪アミドを含有する、請求項1〜19のいずれか1項に記載の組成物。
- 上記ジアミノトリアルコキシシランが、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシ−シランを含有する、請求項2〜15のいずれか1項に記載の組成物。
- 上記青味剤が、少なくとも1つの青色染料、少なくとも1つの青紫色の染料、またはこれらの混合物を含有する、請求項3〜16のいずれか1項に記載の組成物。
- 上記紫外線吸収剤が、テトラルキル−2、2’−(1,4−フェニレンジメチリジン)ビスマロン酸を含有する、請求項3〜17のいずれか1項に記載の組成物。
- 上記抗酸化剤が、少なくとも1つのヒンダードフェノール、少なくとも1つの亜リン酸塩、またはこれらの混合物を含有する、請求項3〜18のいずれか1項に記載の組成物。
- 上記抗酸化剤が、1,3,5−トリス(4−t−ブチル−3−ヒドロキシ−2,6−ジメチルベンジル) s−トリアジン−2,4,6−(1H,3H,5H)−トリオン、ビス(2,4−ジクミルフェニル)ペンタエリトリトールジホスファイト、またはこれらの混合物を含有する、請求項3〜19のいずれか1項に記載の組成物。
- 上記高分子組成物が、熱的重量分析によって、約450℃の温度において約5%以下の重量の減少を示す、請求項1〜25のいずれか1項に記載の高分子組成物。
- (a)少なくとも1つの分散剤、
(b)約100nm以下の範囲内の平均粒径および約1.4から約3の範囲内の屈折率を有する無機微粒子、
(c)少なくとも1つの、フェニルアルコキシシラン、ビフェノール、トリシラノールフェニル多面体オリゴマーシレスキオキサン、またはこれらのうち2つ以上の混合物、および、
(d)(i)少なくとも1つの分散剤と、(ii)少なくとも1つの青味剤と、(iii)約100nm以下の範囲内の平均粒径および約1.4から約3の範囲内の屈折率を有する無機微粒子とを含有する、少なくとも1つの染料濃縮物、
を組み合わせることによってなり、
該トリシラノールフェニル多面体オリゴマーシレスキオキサンが、約100nm以下の平均粒径を有する微粒子の形態であるときに、該トリシラノールフェニル多面体オリゴマーシレスキオキサンの微粒子が、随意的に、成分(c)としても使用され、成分(b)における部分的置換物または完全置換物としても使用される、
添加用組成物。 - 請求項1〜26のいずれか1項に記載の高分子組成物から形成される成形物品。
- 上記物品がレンズを備えた、請求項28に記載の成形物品。
- 低くとも約220℃のガラス転移温度を有する熱可塑性樹脂のペレットを、低くとも約70℃の温度で加熱し、
該ペレットを、請求項27に記載の添加用組成物でコーティングする、
高分子組成物を生成する方法。 - 請求項27に記載の添加用組成物でコーティングされた、低くとも約220℃のガラス転移温度を有する熱可塑性樹脂を含有するペレットを、射出成形装置に供給し、
物品を成形する、
物品を形成するプロセス。 - (A)低くとも約220℃のガラス転移温度を有する熱可塑性樹脂のペレットを、低くとも約70℃の温度で加熱し、
(B)少なくとも1つの分散剤と、約100nm以下の範囲内の平均粒径および約1.4から約3の範囲内の屈折率を有する無機微粒子と、少なくとも1つの染料とを含有する添加用組成物で、該ペレットをコーティングし、
(C)少なくとも1つの、フェニルアルコキシシラン、ビフェノール、トリシラノールフェニル多面体オリゴマーシレスキオキサン、またはこれらのうち2つ以上の混合物で、ステップ(B)において得られたペレットをコーティングする、
高分子組成物を生成する方法であって、
該トリシラノールフェニル多面体オリゴマーシレスキオキサンが、約100nm以下の平均粒径を有する微粒子の形態であるときに、該トリシラノールフェニル多面体オリゴマーシレスキオキサンの微粒子が、随意的に、ステップ(B)において添加される無機微粒子の部分的置換物または完全置換物として使用され、
該トリシラノールフェニル多面体オリゴマーシレスキオキサンの微粒子が、ステップ(B)において添加される場合、ステップ(C)を実行することは任意選択的である、
高分子組成物を生成する方法。 - ステップ(B)において得られたコーティング済みペレットを、ステップ(C)の間に、少なくとも1つのビニルトリアルコキシシランまたは少なくとも1つのジアミノトリアルコキシシランでもコーティングする、請求項32に記載のプロセス。
- (A)低くとも約220℃のガラス転移温度を有する熱可塑性樹脂のペレットを、低くとも約70℃の温度で加熱し、
(B)少なくとも1つの、フェニルアルコキシシラン、ビフェノール、トリシラノールフェニル多面体オリゴマーシレスキオキサン、またはこれらのうち2つ以上の混合物で、該ペレットをコーティングし、
(C)少なくとも1つの分散剤と、約100nm以下の範囲内の平均粒径および約1.4から約3の範囲内の屈折率を有する無機微粒子と、少なくとも1つの染料とを含有する添加用組成物で、ステップ(B)において得られたペレットをコーティングする、
高分子組成物を生成する方法であって、
該トリシラノールフェニル多面体オリゴマーシレスキオキサンが、約100nm以下の平均粒径を有する微粒子の形態であるときに、ステップ(B)において添加されるトリシラノールフェニル多面体オリゴマーシレスキオキサンの微粒子が、随意的に、ステップ(C)において添加される無機微粒子の部分的置換物または完全置換物として使用され、
該トリシラノールフェニル多面体オリゴマーシレスキオキサンの微粒子が、ステップ(B)において添加される場合、ステップ(C)の間に、追加的な量の微粒子を添加することは任意選択的である、
高分子組成物を生成する方法。 - 上記ペレットを、ステップ(B)の間に、少なくとも1つのビニルトリアルコキシシランまたは少なくとも1つのジアミノトリアルコキシシランでもコーティングする、請求項34に記載のプロセス。
- (A)低くとも約220℃のガラス転移温度を有する熱可塑性樹脂のペレットを、搬送部材または低剪断型混合部材を有する、単一スクリュー式またはツインスクリュー式化合装置を使って、約300℃から約350℃の範囲内の温度で化合し、
(B)少なくとも1つの、フェニルアルコキシシラン、ビフェノール、トリシラノールフェニル多面体オリゴマーシレスキオキサン、またはこれらのうち2つ以上の混合物を計量して該化合装置に供給し、
(C)少なくとも1つの分散剤と、約100nm以下の範囲内の平均粒径および約1.4から約3の範囲内の屈折率を有する無機微粒子と、少なくとも1つの抗加水分解剤と、少なくとも1つの染料とを含有する添加用組成物を計量して、該化合装置に供給する、
高分子組成物を生成する方法であって、
該トリシラノールフェニル多面体オリゴマーシレスキオキサンが、約100nm以下の平均粒径を有する微粒子の形態であるときに、ステップ(B)において添加されるトリシラノールフェニル多面体オリゴマーシレスキオキサンの微粒子が、随意的に、ステップ(C)において添加される無機微粒子の部分的置換物または完全置換物として使用され、
該トリシラノールフェニル多面体オリゴマーシレスキオキサンの微粒子が、ステップ(B)において添加される場合、ステップ(C)の間に、追加的な量の微粒子を添加することは任意選択的である、
高分子組成物を生成する方法。 - (A)低くとも約220℃のガラス転移温度を有する熱可塑性樹脂のペレットを、低くとも約70℃の温度で加熱し、
(B)少なくとも1つの分散剤と、約100nm以下の範囲内の平均粒径および約1.4から約3の範囲内の屈折率を有する無機微粒子と、少なくとも1つの染料とを含有する添加用組成物で、ステップ(A)において得られたペレットをコーティングし、
(C)ステップ(B)において得られたペレットを計量して、搬送部材または低剪断型混合部材を有する単一スクリュー式またはツインスクリュー式化合装置へ供給し、
(D)少なくとも1つの、フェニルアルコキシシラン、ビフェノール、トリシラノールフェニル多面体オリゴマーシレスキオキサン、またはこれらのうち2つ以上の混合物を計量して該化合装置に供給する、
高分子組成物を生成する方法であって、
該トリシラノールフェニル多面体オリゴマーシレスキオキサンが、約100nm以下の平均粒径を有する微粒子の形態であるときに、ステップ(D)において添加されるトリシラノールフェニル多面体オリゴマーシレスキオキサンの微粒子が、随意的に、ステップ(B)において添加される無機微粒子の部分的置換物または完全置換物として使用され、
該トリシラノールフェニル多面体オリゴマーシレスキオキサンの微粒子が、ステップ(D)において添加される場合、ステップ(B)の間に、追加的な量の微粒子を添加することは任意選択的である、
高分子組成物を生成する方法。
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