JP5886647B2

JP5886647B2 - 光学レンズの製造方法

Info

Publication number: JP5886647B2
Application number: JP2012020967A
Authority: JP
Inventors: 誠中林; 正人丹生; 幹久井上; 智山崎
Original assignee: Sumitomo Electric Fine Polymer Inc; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Fine Polymer Inc; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2012-02-02
Filing date: 2012-02-02
Publication date: 2016-03-16
Anticipated expiration: 2032-02-02
Also published as: JP2013159661A

Description

本発明は、耐熱性が高く着色のない樹脂製の光学レンズの製造方法及びこの方法により製造される樹脂製光学レンズに関する。

透明樹脂からなる光学レンズは、無機ガラスからなる光学レンズと比べて、軽量であり、破損しにくく、成形が容易である等の特徴を有するので、各種の光学機器に広く用いられている。樹脂製光学レンズには、高い光線透過率（透明性）及び実装の際の高温でも変形しない高い耐熱性等が求められている。

光学レンズを形成する透明樹脂としては、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、環状ポリオレフィン等の熱可塑性樹脂が知られている。しかし、これらの樹脂からなる成形体は、耐光性が不十分であり光照射により変色する、老化する等の問題がある。

光学レンズを形成するための透明樹脂としては、特許文献１〜４等に開示されている透明ポリアミド樹脂も知られている。さらに、特許文献５には、１，１０−デカンジカルボン酸及び３，３′−ジメチル−４，４′−ジアミノジシクロヘキシルメタンの縮合重合体である透明ポリアミド樹脂に、トリス(ジブチルフェニル)フォスファイト、トリエチレングリコール−ビス〔３−（３−ｔ−ブチル−５−メチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕及びメチルエチルハイドロキノン（ＭＥＨＱ）から選ばれる安定剤を配合した材料の成形体よりなり、前記透明ポリアミド樹脂を放射線照射により架橋してなる光学レンズが開示されている。この光学レンズは、キセノンランプや青紫レーザー（４０５ｎｍ）を光源とし光の照射量が高い場合でも、光の照射による変色、変形、老化等が少ないとの特徴を有する。

特許文献５には、さらに、前記の透明ポリアミド及び安定剤に、トリアリルイソシアヌレート（以下、ＴＡＩＣとする。）等の架橋助剤を配合した材料を射出成形し、成形後、放射線照射により透明ポリアミドを架橋する方法が記載されている。この方法により半田リフローによる実装に耐えられる優れた耐熱性（２７０℃程度での高い貯蔵弾性率）を有する光学レンズが得られる。

特開昭６２−１２１７２６号公報特開昭６３−１７０４１８号公報特開２００４−２５６８１２号公報特開平９−１３７０５７号公報特許４６８１０７３号公報

しかし、このような光学レンズの製造においては、レンズが黄色に着色（黄変）する問題があった。光学レンズが黄変すると照明用等の可視光用途への適用が困難になるので、黄変の防止が望まれる。

黄変は、光学レンズの成形材料中に配合されるＭＥＨＱ等の安定剤によると考えられる。しかし、架橋助剤を配合すると、安定剤を配合しない場合又はその配合量が少ない場合は、放射線照射（架橋）工程でゲル化が生じやすく、流動性が変化するため安定して成形体を得ることができない。又白点や白い筋（＝架橋助剤や樹脂が熱架橋したものである）や茶点や黒点（＝架橋助剤や樹脂が酸化したため発生）が成形体に発生しやすくなるとの問題もある。一方、架橋助剤を配合しない場合又はその配合量が少ない場合は、半田リフローによる実装に耐えられるような優れた耐熱性（２７０℃程度での高い貯蔵弾性率）は得られない。

本発明は、半田リフローによる実装に耐えられる優れた耐熱性（２７０℃程度での高い貯蔵弾性率）を有するとともに、黄変のない光学レンズの製造方法、及びこの方法により得られる樹脂製光学レンズを提供することを課題とする。

本発明者は、鋭意研究の結果、透明熱可塑性樹脂に、ＴＡＩＣ等の架橋助剤を配合するがＭＥＨＱ等の安定剤の配合量が少ない場合であっても、透明熱可塑性樹脂と架橋助剤の混合時及び射出成形時の熱履歴を所定の値以下とすれば、成形材料のゲル化や白点、白い筋、茶点や黒点の発生等は生じないとともに、黄変のない光学レンズが得られることを見出し、本発明を完成した。

請求項１の発明は、透明熱可塑性樹脂と架橋助剤を混合して樹脂混合物を得る混合工程、前記樹脂混合物を射出成形して成形体を得る成形工程、及び前記成形体に電離放射線を照射して前記透明熱可塑性樹脂を架橋する架橋工程を有する光学レンズの製造方法であって、前記混合工程における加工時間をΔＴｍ（秒）、樹脂混合物の温度をＴｍ（℃）、前記成形工程における加工時間をΔＴｉｎｊ（秒）、樹脂混合物の温度をＴｉｎｊ（℃）、前記透明熱可塑性樹脂のガラス転移点をＴｇ_０（℃）としたとき、Ｈ＝（Ｔｍ−Ｔｇ_０）×ΔＴｍ＋（Ｔｉｎｊ−Ｔｇ_０）×ΔＴｉｎｊで表される熱履歴Ｈが、１５０００（℃・秒）以下であることを特徴とする光学レンズの製造方法である。なお、透明熱可塑性樹脂のガラス転移点は、架橋助剤や可塑剤を混合することで変化する。本明細書では、混合前のガラス転移点をＴｇ_０、混合後のガラス転移点をＴｇとする。

混合工程中や成形工程中に、ＴｍやＴｉｎｊの値が変動する場合があるが、この場合、Ｈは、（Ｔｍ−Ｔｇ_０）×ΔＴｍ＋（Ｔｉｎｊ−Ｔｇ_０）×ΔＴｉｎｊの、混合工程開始から成形工程終了までの定積分値を意味する。

透明熱可塑性樹脂と架橋助剤（及び、安定剤やその他の成分を添加する場合はこれらの成分）との混合工程は、混合機にこれらの成分を投入し混合することにより行うことができる。混合機や成形機として、溶融剪断を低減するスクリュー（例えば、ＳＰＩＲＡＬＬＯＧＩＣ：ＳＰＩＲＡＬＬＯＧＩＣ社製）を有する混合機、例えば無剪断混合機を使用すると、剪断発熱を排除して熱履歴Ｈを小さくすることが容易になるので好ましい。又、架橋助剤としてＴＡＩＣ等の液状の架橋助剤を用いた場合は、透明熱可塑性樹脂と架橋助剤の混合により、樹脂のガラス転移点が低下し流動性が上昇する（すなわち可塑化する。）ことがある。その結果、溶融剪断を低減したスクリューを有する混合機によっても正常な混合が達成され、熱履歴Ｈの低減が容易になる。

又、熱履歴Ｈを小さくするためには、架橋助剤の添加後の混合時間を、正常な混合が達成される範囲で、短くすることが好ましい。混合時間を短くする方法としては、架橋助剤の添加を、混合機の中途で行う方法も好ましい方法として挙げることができる。混合機の入り口及び中途で、又は混合機の中途のみで、複数回に分けて添加する方法も好ましい方法として挙げることができる。さらに、架橋助剤が混合機中に滞留すると、白点の発生、加熱や剪断により発生するラジカルにより架橋助剤が熱架橋をして流動性が低下する、可塑化効果や潤滑性向上の効果を有する架橋助剤が偏在することで流動性が不安定になる等の問題が生じやすくなるので、滞留を防止するために混合機に傾きを持たせる方法も採用することができる。

成形工程は、混合工程で得られた混合物を射出成形、又はシート加工、押出加工、ブローやインフレーション等の加工を行う工程である。混合工程及び成形工程は、低酸素又は無酸素の状態で行うことが好ましい。

射出成形された成形体には、放射線が照射され、透明熱可塑性樹脂が架橋され、光学レンズが形成される。架橋により耐熱性や貯蔵弾性率が向上し、高温でも変形しない高い剛性（貯蔵弾性率）を保つ光学レンズが得られる。放射線としては、γ線、Ｘ線等の高エネルギーの電磁波、α線、中性子線等の粒子線、電子線等を挙げることができるが、比較的安価で取扱も容易な電子線の使用が好ましい。放射線の照射量を増大すると、レンズの耐熱性が向上する。光学レンズとしては、半田リフローによる実装に耐えられる耐熱性が望まれるので、放射線の照射は、耐熱性が向上し２７０℃における充分な貯蔵弾性率が得られる照射量で行われる。

ここで、貯蔵弾性率とは、粘弾性体に正弦的振動ひずみを与えたときの、応力とひずみの関係を表わす複素弾性率を構成する一項（実数項）であり、粘弾性測定器（ＤＭＳ）により測定した値である。より具体的には、アイティー計測制御社製ＤＶＡ−２００による粘弾性測定器により、室温（２５℃）よりの１０℃／ｍｉｎの昇温速度にて測定される値である。

本発明の方法は、前記で規定した熱履歴Ｈが、１５０００（℃・秒）以下であることを特徴とする。従来、架橋助剤を配合し、安定剤の含有量が小さく、かつ熱履歴Ｈが大きい場合は、透明熱可塑性樹脂を架橋する工程で樹脂がゲル化しやすくなり、光学レンズへの成形が困難となる問題があった。しかし、熱履歴Ｈを１５０００（℃・秒）以下とすることにより、架橋助剤を配合しかつ安定剤の含有量が０．１重量部未満であってもゲル化せず、光学レンズを成形することができる。又、白点等の発生もない。さらに好ましい熱履歴Ｈの範囲は５０００（℃・秒）以下である。

請求項２の発明は、前記混合工程後、前記樹脂混合物の溶融状態を維持したまま成形することを特徴とする請求項１に記載の光学レンズの製造方法である。

溶融状態を維持したまま成形するとは、溶融して混合した後、いったん温度を下げ固化してペレット等に加工することなく、そのまま射出成形することを意味する。従来の光学レンズの製造では、熱可塑性樹脂と架橋助剤を正常に溶融混練するため、強い剪断を樹脂混合物に加えていた。しかし、強い剪断を加えることにより熱（剪断発熱）が発生するので、この方法では熱履歴Ｈを１５０００（℃・秒）以下とすることは困難であった。本発明者は、無剪断混合機の使用や架橋助剤による可塑化効果等により、透明熱可塑性樹脂と架橋助剤の混合を強い剪断を加えずに行っても（すなわち剪断発熱が生じないように混合しても）、正常に溶融混練し、射出成形できることを見出した。そして、低温、低剪断で溶融状態を維持したまま射出成形することができるので、混合工程及び成形工程での熱履歴Ｈを容易に１５０００（℃・秒）以下とできる。又、低温、低剪断で射出成形することができるので、後述の請求項４の発明のように安定剤を配合しない又は安定剤の配合が少ない場合であっても、黄変や黒点の少ない光学レンズを得ることができる。

請求項３の発明は、架橋助剤及び／又は可塑剤の添加により、ガラス転移点Ｔｇを前記透明熱可塑性樹脂のガラス転移点Ｔｇ_０より５℃以上下げた状態で混合工程及び成形工程を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学レンズの製造方法である。架橋助剤及び／又は可塑剤を添加することにより、前記透明熱可塑性樹脂のガラス転移点を下げることができる。ガラス転移点を５℃以上下げることにより、混合工程、成形工程での加工温度を下げることができ、低温での混合や射出成形が可能になる。これにより、混合工程及び成形工程での熱履歴Ｈを容易に１５０００（℃・秒）以下とでき、安定剤を配合しない又は安定剤の配合が少ない場合であっても、黄変や黒点の少ない光学レンズを得ることができる。

請求項４の発明は、前記樹脂混合物中に、安定剤を配合しない又は安定剤を前記透明熱可塑性樹脂１００重量部に対し０．１重量部未満配合することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の光学レンズの製造方法である。この製造方法は、ＭＥＨＱ等の安定剤を配合しない又は安定剤の配合量を前記透明熱可塑性樹脂１００重量部に対し０．１重量部未満であることを特徴とする。ここで安定剤とは、ラジカル重合の重合禁止剤等に使用されている、ラジカル反応による架橋防止能力を有する化合物（架橋禁止剤）を意味する。前記のような安定剤の配合は、光学レンズの黄変（着色）の原因となるが、この製造方法により得られる光学レンズは、可塑化しかつ低剪断で加工を行うため滞留炭化が少なく、又、安定剤を含有しないか含有量が小さいので黄変（着色）がないものである。

請求項５の発明は、前記透明熱可塑性樹脂が、透明ポリアミド樹脂、透明ポリエステル樹脂、透明フッ素樹脂、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、又は透明ポリオレフィンであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の光学レンズの製造方法である。

請求項６の発明は、前記透明熱可塑性樹脂が、１，１０−デカンジカルボン酸及び３，３′−ジメチル−４，４′−ジアミノジシクロヘキシルメタンの縮合重合体であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の光学レンズの製造方法である。

透明熱可塑性樹脂としては、透明ポリアミド樹脂、透明ポリエステル樹脂、透明フッ素樹脂、透明ポリオレフィン等を挙げることができる。透明ポリエステル樹脂としては、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＰＥＮ等を、透明フッ素樹脂としては、ＰＶｄＦ、ＥＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ等を、透明ポリオレフィンとしては、環状ポリオレフィン、ＴＰＸ、アイオノマー等を挙げることができる。又、これらのコポリマー、変性品を使用することができる。さらにこれらの樹脂を混合しても良い。

透明ポリアミド樹脂は、非晶性でかつガラス転位点の高いポリアミドである。透明ポリアミド樹脂としては、後述の例示されたもの等を使用することができるが、特に、１，１０−デカンジカルボン酸及び３，３′−ジメチル−４，４′−ジアミノジシクロヘキシルメタンの縮合重合体は、耐光性等に優れ、又後述のように架橋助剤としてのＴＡＩＣとの相溶性に優れＴＡＩＣによる大きな可塑化効果が得られるので特に好ましい。例えば、光学レンズに、８０℃程度でキセノンランプや青紫レーザーを長時間照射すると、白色の筋や黒変が発生する場合があるが、１，１０−デカンジカルボン酸及び３，３′−ジメチル−４，４′−ジアミノジシクロヘキシルメタンの縮合重合体からなる透明ポリアミド樹脂を使用した場合は、これらの発生が小さいので好ましい。

請求項７の発明は、前記架橋助剤がＴＡＩＣであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の光学レンズの製造方法である。

架橋助剤は、光学レンズに、半田リフローによる実装に耐えられる耐熱性を付与するために必須の成分である。架橋助剤の配合量が小さい場合は、放射線照射を行っても充分な耐熱性、例えば２７０℃における貯蔵弾性率が０．１ＭＰａ以上となる耐熱性は得られない。

架橋助剤としては、後述の例示されたもの等を使用することもできるが、中でもＴＡＩＣは、三官能のため架橋性に優れ、ＴＡＩＣを含有させることにより光学レンズのリフロー耐熱性を、放射線照射により容易に向上できるので好ましい。さらにＴＡＩＣは、透明ポリアミド（特に、１，１０−デカンジカルボン酸及び３，３′−ジメチル−４，４′−ジアミノジシクロヘキシルメタンの縮合重合体）との相溶性に優れ透明ポリアミドに対して５０重量％程度の高濃度まで溶解させることができる、人体に対する毒性が低い、等の点でも好ましい。

さらに、前記請求項３の発明のように、ＴＡＩＣのような液状の架橋助剤を、透明熱可塑性樹脂に配合することにより樹脂のガラス転移点を下げ、かつ流動性を大きくすること（可塑化すること）ができる。すなわち、混合物の流動性が増し、溶融状態を維持したままの射出成形がより容易になり、より小さい熱履歴で正常な混合を達成することができる。

架橋助剤としてＴＡＩＣを用いる場合、その配合量は、透明熱可塑性樹脂１００重量部に対して１〜５０重量部が好ましく、より好ましくは１〜３０重量部である。ＴＡＩＣの配合量が多い程、架橋を促進しリフロー耐熱性等を向上させる効果が大きいが、その含有量が前記の範囲以上となると、固化が遅くなりすぎて成形性が低下し、成形品の良い外観が得にくくなる場合がある。

一方、配合量が１重量部未満の場合は、光学レンズの耐熱性を充分向上させることができない。又、透明熱可塑性樹脂の可塑化（ガラス転移点の低下、流動性の向上）が不十分となり、小さい熱履歴Ｈでは正常な混合が困難になりやすい。

請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の光学レンズの製造方法により製造されたことを特徴とし、その厚さを１ｍｍとしたときの全光線透過率が６０％以上であり、２００℃で５分間加熱後の前記全光線透過率が６０％以上であり、かつ２７０℃での貯蔵弾性率が、０．１ＭＰａ以上であることを特徴とする光学レンズである。

この光学レンズは、透明熱可塑性樹脂の成形体であるので透明性に優れ、その厚さを１ｍｍとしたときの全光線透過率が６０％以上であることを特徴とする。又、安定剤（架橋禁止剤）の配合量が０．１重量部未満なので黄変もない。ここで、全光線透過率とは、透明性を表す指標であり、その測定は、ＪＩＳＫ７３６１に規定される測定法を用いて行い、可視光線の範囲、具体的には波長４００〜８００ｎｍの範囲において、入射光量Ｔ_１と試験片を通った全光量Ｔ_２との比の百分率で示される。

さらに、この光学レンズは、加熱されても全光線透過率が低下せず、２００℃で５分間加熱後の前記全光線透過率も６０％以上であることを特徴とする。全光線透過率が６０％以上であり、加熱されても全光線透過率が低下しないレンズは、透明熱可塑性樹脂として、透明ポリアミド、特に、１，１０−デカンジカルボン酸及び３，３′−ジメチル−４，４′−ジアミノジシクロヘキシルメタンの縮合重合体を用いることにより、容易に得ることができる。

全光線透過率が６０％以上であり加熱されても全光線透過率が低下せず、かつ黄変もないことにより、本発明の光学レンズは、可視光域での透明性が高いものとなり、発光装置のレンズ等として好適に用いられる。

さらに又、この光学レンズは、透明熱可塑性樹脂に架橋助剤が配合された樹脂混合物の成形体であり、かつ透明熱可塑性樹脂が放射線架橋されているので、ガラス転移点が高く、又、２７０℃での貯蔵弾性率が０．１ＭＰａ以上である。すなわち、室温から高温まで満足する剛性を有し、鉛フリー半田を用いた半田付けや半田リフローにより実装する場合や、使用環境が高温になる場合でも熱変形の問題を生じにくく、所謂リフロー耐熱性が高いとの特徴を有する。

本発明の光学レンズの製造方法によれば、軽量で透明性が高いとともに、リフロー耐熱性等の耐熱性が高く、又白点、白い筋、茶点や黒点の発生等や黄変のない樹脂製光学レンズが得られる。本発明の光学レンズは、軽量である、透明性が高く加熱されても透明性が低下せず、又耐熱性が高いので半田リフローによる実装が可能である。さらに、黄変がないとの優れた特徴を有しているので、種々の光学機器に好適に用いられる。

混合工程及び成形工程に使用する装置を示す模式図である。

次に、本発明を実施するための最良の形態につき実施例により説明する。なお、本発明は、ここに述べる実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない限り他の形態への変更も可能である。

本発明の製造方法に使用される透明ポリアミド樹脂は、例えばジアミンとジカルボン酸とを縮合して得ることができるものであり、中でも、芳香環、脂環等の環を有し、非晶性でかつガラス転位点の高いポリアミド樹脂が好ましい。前記の１，１０−デカンジカルボン酸及び３，３′−ジメチル−４，４′−ジアミノジシクロヘキシルメタンの縮合重合体は、脂環（シクロヘキシル環）を有し、非晶性でかつガラス転位点の高いポリアミド樹脂である。

ここで用いられるジアミンとしては、６〜１４個のＣ原子を有する分枝鎖状又は非分枝鎖状の脂肪族ジアミン、例えば１，６−ヘキサメチレンジアミン、２−メチル−１，５−ジアミノペンタン、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジアミン、２，４，４−トリメチルヘキサメチレンジアミン、１，９−ノナメチレンジアミン、１，１０−デカメチレンジアミン、１，１２−デカメチレンジアミン；６〜２２個のＣ原子を有する環状脂肪族ジアミン、例えば４，４′−ジアミノジシクロヘキシルメタン、３，３′−ジメチル−４，４′−ジアミノジシクロヘキシルメタン、４，４′−ジアミノジシクロヘキシルプロパン、１，４−ジアミノシクロヘキサン、１，４−ビス（アミノメチル）−シクロヘキサン、２，６−ビス（アミノメチル）−ノルボルナン、又は３−アミノメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルアミン；８〜２２個のＣ原子を有する芳香脂肪族ジアミン、例えばｍ−キシリレンジアミン、又はｐ−キシリレンジアミン又はビス（４−アミノフェニル）プロパン；等を挙げることができる。

又、ジカルボン酸としては、６〜２２個のＣ原子を有する分枝鎖状又は非分枝鎖状の脂肪族ジカルボン酸、例えばアジピン酸、２，２，４−トリメチルアジピン酸、２，４，４−トリメチルアジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、又は１，１２−ドデカン二酸；６〜２２個のＣ原子を有する環状脂肪族ジカルボン酸、例えばシクロヘキサン−１，４−ジカルボン酸、４，４′−ジカルボキシルジシクロヘキシルメタン、３，３′−ジメチル−４，４′−ジカルボキシルジシクロヘキシルメタン、４，４′−ジカルボキシルジシクロヘキシルプロパン、又は１，４−ビス（カルボキシメチル）シクロヘキサン；８〜２２個のＣ原子を有する芳香脂肪族ジカルボン酸、例えば４，４′−ジフェニルメタンジカルボン酸；８〜２２個のＣ原子を有する芳香族ジカルボン酸、例えばイソフタル酸、トリブチルイソフタル酸、テレフタル酸、１，４−ナフタリンジカルボン酸、１，５−ナフタリンジカルボン酸、２，６−ナフタリンジカルボン酸、２，７−ナフタリンジカルボン酸、ジフェン酸、又はジフェニルエーテル−４，４′−ジカルボン酸等を挙げることができる。

芳香環、脂環等の環を有するポリアミド樹脂のより具体的な例としては、
テレフタル酸、及び２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジアミンと２，４，４−トリメチルヘキサメチレンジアミンとの異性体混合物からなるポリアミド、
イソフタル酸及び１，６−ヘキサメチレンジアミンからなるポリアミド、
テレフタル酸／イソフタル酸、及び１，６−ヘキサメチレンジアミンからなるコポリアミド、
イソフタル酸、及び３，３′−ジメチル−４，４′−ジアミノジシクロヘキシルメタン、及びラウリンラクタム又はカプロラクタムからなるコポリアミド、
１，１２−ドデカンジカルボン酸又は１，１０−デカンジカルボン酸、及び３，３′−ジメチル−４，４′−ジアミノジシクロヘキシルメタン、場合によってはさらにラウリンラクタム又はカプロラクタムからなる（コ）ポリアミド、
イソフタル酸、及び４，４′−ジアミノジシクロヘキシルメタン、及びラウリンラクタム又はカプロラクタムからなるコポリアミド、
１，１２−ドデカン二酸、及び４，４′−ジアミノジシクロヘキシルメタンからなるポリアミド、
テレフタル酸／イソフタル酸混合物、及び３，３′−ジメチル−４，４′−ジアミノジシクロヘキシルメタン、及びラウリンラクタムからなるコポリアミド、等を挙げることができる。

本発明の製造方法に使用される透明ポリアミド樹脂は、又、ラクタムの開環重合やω−アミノカルボン酸の縮合等によっても得ることができ、中でも炭素数が１０以上のポリアミド樹脂が好ましい。このとき用いられる原料モノマーとしては、６〜１２個のＣ原子を有するラクタムもしくは相応するω−アミノカルボン酸、ε−カプロラクタム、ε−アミノカプロン酸、カプリルラクタム、ω−アミノカプリル酸、ω−アミノウンデカン酸、ラウリンラクタム、又はω−アミノドデカン酸等を挙げることができる。

ラクタムの開環重合やω−アミノカルボン酸の縮合によって得られ炭素数が１０以上のポリアミドとしては、ナイロン１２等の商品名で市販されているポリアミド１２等を挙げることができる。

又、透明ポリアミドは、本発明の範囲内で多数の異なるポリアミドの配合物であってよい。配合物自体が透明であれば、この配合物成分に結晶性のものが含まれていてもよい。

上記の透明ポリアミドとしては市販品を用いることもできる。前記の１，１０−デカンジカルボン酸及び３，３′−ジメチル−４，４′−ジアミノジシクロヘキシルメタンの縮合重合体からなるポリアミド樹脂は、グリルアミドＴＲ−９０（エムスケミー・ジャパン社）等の商品名で市販されている。又、イソフタル酸、３，３′−ジメチル−４，４′−ジアミノジシクロヘキシルメタン及びラウリンラクタムからなるコポリアミドはグリルアミドＴＲ−５５（エムスケミー・ジャパン社）等の商品名で市販されている。その他、本発明に使用される透明ポリアミドの具体的商品例としては、トロガミドＣＸ７３２３、トロガミドＴ、トロガミドＣＸ９７０１（商品名、以上、ダイセル・デグサ社製）、グリルアミドＴＲ−１５５、グリボリーＧ２１、グリルアミドＴＲ−５５ＬＸ、グリロンＴＲ−２７（以上、エムスケミー・ジャパン社）、クリスタミドＭＳ１１００、クリスタミドＭＳ１７００（以上、アルケマ社）、シーラー３０３０Ｅ、シーラーＰＡ−Ｖ２０３１（以上、デュポン社）、イソアミドＰＡ−７０３０（以上、デュポン社）等を挙げることができる。

さらに又、透明ポリアミドとしては、ナイロン６等の比較的白化しやすいポリアミドに、造核剤を添加して、透明性を増加したもの等も使用することができる。造核剤とは、結晶性のポリマーに均一で微細な結晶を生成させ、剛性、熱変形温度等の機械物性を向上させるとともに透明性を改善させるものであり、リポゾーム造核剤やパインクリスタルＫＭ１５００（荒川化学社製）との商品名で市販されている造核剤等を挙げることができる。

架橋助剤としては、前記のＴＡＩＣ以外にも、ｐ−キノンジオキシム、ｐ，ｐ’−ジベンゾイルキノンジオキシム等のオキシム類；エチレンジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、アクリル酸／酸化亜鉛混合物、アリルメタクリレート等のアクリレート又はメタクリレート類；ジビニルベンゼン、ビニルトルエン、ビニルピリジン等のビニルモノマー類；ヘキサメチレンジアリルナジイミド、ジアリルイタコネート、ジアリルフタレート、ジアリルイソフタレート、ジアリルモノグリシジルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート、等のアリル化合物類；Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレンビスマレイミド、Ｎ，Ｎ’−（４，４’−メチレンジフェニレン）ジマレイミド等のマレイミド化合物類等が挙げられる。これらの架橋助剤は単独で用いてもよいし、組み合わせて使用することもできる。

本発明の光学レンズの製造方法において、透明ポリアミド樹脂１００重量部に対し０．１重量部未満配合してもよい安定剤としては、前記のＭＥＨＱの他にも、ヒンダードアミン光安定剤、紫外線吸収剤、リン系安定剤、ヒンダードフェノール系酸化防止剤等を挙げることができる。ヒンダードアミン光安定剤はアデカスタブＬＡ６８、ＬＡ６２（商品名、旭電化社製）等として、紫外線吸収剤はアデカスタブＬＡ３６（商品名、旭電化社製）等として、リン系安定剤はイルガフォス１６８（商品名、チバ・スペシャリティー・ケミカル社製）等として、ヒンダードフェノール系酸化防止剤はイルガノックス２４５（商品名、チバ・スペシャリティー・ケミカル社製）等として市販されているものを用いることができる。

前記のように、可塑剤を添加することで、透明熱可塑性樹脂のガラス転移点を下げることができ混合工程、成形工程での加工温度を下げることができるが、この可塑剤としては、ＴＡＩＣ、水、二酸化炭素等を挙げることができる。ただし、これらに限定されず、その他の既知の可塑剤を使用することができる。

本発明の光学レンズの製造に使用される成形材料には、本発明の趣旨が損なわれない範囲で、他の成分、例えば、耐候性安定剤、銅害防止剤、難燃剤、滑剤、導電剤、メッキ付与剤等を添加することができる。

混合工程における混合の方法や条件、成形工程における射出成形の方法や条件としては、請求項１に規定の熱履歴の条件を満たす限りは特に限定されず、従来通常使用されているような装置や条件により行うことができる。前記のように、熱履歴Ｈを小さくするため、架橋助剤の添加後の混合時間を短くすることが好ましく、混合時間を短くする方法として、架橋助剤の添加を、混合機の中途で行う方法、又は混合機の入り口及び中途でもしくは混合機の中途のみで、複数回に分けて添加する方法を挙げることができる。

図１は、混合工程及び成形工程に使用する装置を示す模式図であり、図中、１は射出成形機を、２は、射出成形機１のスクリューを、３はスクリュー２を駆動させるためのモーターを表わす。４はペレット投入部、５は混合機であり、ペレット投入部４より、混合機５に透明熱可塑性樹脂のペレットが投入されて、さらに射出成形機１に送られる。

６は架橋助剤等を添加するためのポンプであり、図中の矢印ａ、ｂ、ｃは、架橋助剤の添加の位置を示す。すなわち、矢印ａは、ペレット投入部４への架橋助剤の添加を、矢印ｂは、混合機５への架橋助剤の添加を、矢印ｃは、射出成形機１の途中への架橋助剤の添加を表わす。本発明では、矢印ａ、ｂ、ｃのいずれかの場合を採用してもよいし、矢印ａ、ｂ、ｃから選ばれる２又は３の方法を組合せて架橋助剤の添加を行ってもよいが、前記のように、混合時間を短くするために、矢印ｂ、ｃの場合、特に充分な混合が行われる限りは矢印ｃの場合を採用することが好ましい。

ペレット投入部４より投入された透明熱可塑性樹脂のペレットは、混合機５及び射出成形機１で、又は射出成形機１のみで架橋助剤と混合され、必要により加熱等が行われて溶融し金型７に射出されて成形されて成形体が得られる。

本発明の光学レンズを形成する成形体は、さらに補強材としてフィラーを含有することが好ましい。フィラーを含有することにより、容易に２７０℃での貯蔵弾性率を０．１ＭＰａ以上とすることができ、又、成形性や耐熱性が向上する。

フィラーとしては、成形体の透明性を損なわないためにも、その屈折率が透明ポリアミドに近い所謂透明フィラーを使用する。透明フィラーの一例として、ガラス繊維が挙げられる。充填剤の粒子径が光の波長以下であるフィラー、ヒュームドシリカ、ナノ金属フィラーやナノコンポジッドフィラーを使用することもできる。有機フィラーの例としては、バイオナノファイバー（京都大学）を挙げることもできる。

［実施例、比較例に使用した樹脂、薬剤］
（環状ポリオレフィン）
・アベル６０１５Ｔ（三井化学社製）
（透明ポリアミド樹脂）
・１，１０−デカンジカルボン酸及び３，３′−ジメチル−４，４′−ジアミノジシクロヘキシルメタンの縮合重合体（グリルアミドＴＲ−９０；エムスケミー・ジャパン社製；表中では、ＴＲ−９０と表す。）
（安定剤）
・メチルエチルハイドロキノン（表中では、ＭＥＨＱと表す。）
・２，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルヒドロキノン（精工化学社製；ノンフレックスアルバ；表中では、「ＮＦＡ」と表す。）

（架橋助剤）ＴＡＩＣ（トリアリルイソシアヌレート）

［成形体試料の作製］
表１、２に示す比較例１及び実施例１〜６では、以下に示す一体型成形により、成形体試料を作製した。（表１、２中の「混合・成形」の欄に「一体型成形」と示す。）

前記の各成分を、表１、２に示す配合割合（全て質量部）で、無剪断混合機により混合し、その後、ＳＥ−１８ＤＵＺ（住友重機械工業社製、電動射出成形機）により射出成形をして、５０ｍｍ×６０ｍｍ×１ｍｍの成形体試料を得た。すなわち、樹脂のペレットと架橋助剤を、低剪断で溶融混合し、溶融状態を保ったまま射出成形機に投入して、金型温度８０℃、シリンダー温度２８０℃、サイクル３０秒の条件で射出成形を行い、成形体試料を作製した。

表１、２に示す比較例２、３では、以下に示す方法により、成形体試料を作製した。（表１、２中の「混合・成形」の欄に「二軸＋射出」と示す。）

東芝機械社製二軸混合機ＴＥＭ５８により、シリンダー温度２８０℃、ダイス温度３００℃、回転数１００ｒｐｍの条件で溶融混合し、押出されたストランドを水冷後カットし、常温に冷却後保管した。（水冷や保管による吸湿した水分を除去するため）ペレットを恒温槽で１００℃×６時間乾燥後、ＳＥ−１８（住友重機械工業社製、射出成形機、ＳＥ−１８ＤＵＺと異なり剪断が大きい）により、シリンダー温度２８０℃、金型温度８０℃、サイクル３０秒の条件で射出成形を行い、成形体試料を作製した。

実施例１〜６、比較例１〜３のいずれについても得られた成形体試料のＴｇ及びＭＦＲ（２５０℃、加圧５ｋｇ、予熱３分、ｇ／１０分）を測定した。Ｔｇ及びＭＦＲの測定結果、混合時及び射出成形時の樹脂温度、混合及び射出成形時の熱履歴Ｈを表１、２に示す。

さらに、実施例、比較例で得られた成形体試料に５００ｋＧｙの電子線を照射して架橋を行った。電子線照射後の試料について、下記の方法で、全光線透過率、加熱後透過率、外観、貯蔵弾性率（２７０℃）を測定した。これらの結果を、表１、２に併せて示す。

［全光線透過率］
ＪＩＳＫ７３６１に準拠して測定した。可視光線の範囲（波長４００〜８００ｎｍの範囲）において入射光量Ｔ_１と試験片を通った全光量Ｔ_２との比を百分率で示す。
［加熱後透過率］
試料を２００℃に５分間保った。その後、前記と同様にして全光線透過率を測定した。

［外観］目視により外観を観察した。
［貯蔵弾性率］
２００℃で１０分間加熱した後の試料について、アイティー計測制御社製ＤＶＡ−２００による粘弾性測定器により、１０℃／ｍｉｎの昇温速度にて測定した２７０℃での貯蔵弾性率である。

比較例１、実施例１〜３の結果より、透明ポリアミド樹脂ＴＲ−９０にＴＡＩＣを配合することにより、成形体のガラス転移点が低下し流動性（ＭＦＲ）が増加して、成形体が可塑化し、その結果混合工程、成形工程時の樹脂温度を下げ、熱履歴Ｈを減少できることが示されている。ＴＡＩＣを配合していない比較例１では、黒点や茶変が生じているが、ＴＡＩＣを１〜２５質量部の範囲で配合した実施例１、２では、熱履歴Ｈが減少し、又ＭＥＨＱ等の安定剤が配合されていない結果、黄変も見られず、２７０℃での貯蔵弾性率も高く耐熱性に優れた成形体が得られている。これらの成形体は、透明性（全光線透過率）も高く、又２００℃×５分の加熱を行っても透明性は低下しない。

一方、ＴＡＩＣの配合量が３２質量部である実施例３では成形体に白化が見られ、光線透過率が下がる。又、ＴＡＩＣを配合しない比較例１では、樹脂が充分架橋されないため、試料を２００℃に５分間保った場合、変形して、全光線透過率が測定不能となっている。従って、ＴＡＩＣの配合量は１〜２５質量％以下が好ましい。又安定剤の配合量が０．０１質量部以上の実施例４、５では、黄変が見られる。

樹脂を溶融混合後冷却し、再度加熱溶融して成形する方法（二軸＋射出）で行った比較例２では、樹脂の組成等は実施例４（一体型成形）と同じであるにも係らず外観に白筋が発生し、又加熱による光線透過率の低下も大きい。混合・成形における熱履歴Ｈが大きいため、本発明の効果が得られないと考えられる。

実施例６、比較例３は、透明ポリアミド樹脂ＴＲ−９０の代わりに、環状ポリオレフィン：アベル６０１５Ｔを用いた場合である。この場合でも、樹脂の溶融混合後冷却し再度加熱溶融して成形する方法（二軸＋射出）で行った比較例３では、ＭＥＨＱを０．１質量部配合しているにも係らず、外観は茶変が生じているのに対し、一体型成形を行い熱履歴Ｈが減少している実施例６では外観は改善している。しかし、環状ポリオレフィンの代わりに透明ポリアミド樹脂を用いた以外は実施例６と同じ条件である実施例１では、外観は、透明・黄変なしであり、貯蔵弾性率も高く、かつ加熱による全光線透過率の低下も見られないのに対し、実施例６では、黄変が見られ、貯蔵弾性率も低く、加熱による全光線透過率の低下も見られる。従って、環状ポリオレフィンよりも透明ポリアミド樹脂が好ましい。

１射出成形機
２スクリュー
３モーター
４ペレット投入部
５混合機
６ポンプ
７金型

Claims

透明熱可塑性樹脂と架橋助剤を混合して樹脂混合物を得る混合工程、前記樹脂混合物を射出成形して成形体を得る成形工程、及び前記成形体に電離放射線を照射して前記透明熱可塑性樹脂を架橋する架橋工程を有する光学レンズの製造方法であって、
前記混合工程における加工時間をΔＴｍ（秒）、樹脂混合物の温度をＴｍ（℃）、前記成形工程における加工時間をΔＴｉｎｊ（秒）、樹脂混合物の温度をＴｉｎｊ（℃）、前記透明熱可塑性樹脂のガラス転移点をＴｇ_０（℃）としたとき、Ｈ＝（Ｔｍ−Ｔｇ_０）×ΔＴｍ＋（Ｔｉｎｊ−Ｔｇ_０）×ΔＴｉｎｊで表される熱履歴Ｈが、１５０００（℃・秒）以下であり、
前記混合工程後、前記樹脂混合物の溶融状態を維持したまま成形することを特徴とする光学レンズの製造方法。
架橋助剤及び／又は可塑剤の添加により、ガラス転移点Ｔｇを前記透明熱可塑性樹脂のガラス転移点Ｔｇ_０より５℃以上下げた状態で混合工程及び成形工程を行うことを特徴とする請求項１に記載の光学レンズの製造方法。
前記樹脂混合物中に、安定剤を配合しない又は安定剤を前記透明熱可塑性樹脂１００重量部に対し０．１重量部未満配合することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学レンズの製造方法。
前記透明熱可塑性樹脂が、透明ポリアミド樹脂、透明ポリエステル樹脂、透明フッ素樹脂、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、又は透明ポリオレフィンであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の光学レンズの製造方法。
前記透明熱可塑性樹脂が、１，１０−デカンジカルボン酸及び３，３′−ジメチル−４，４′−ジアミノジシクロヘキシルメタンの縮合重合体であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の光学レンズの製造方法。
前記架橋助剤がトリアリルイソシアヌレートであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の光学レンズの製造方法。