JPH10138291A - 光学用プラスチック製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一般的な射出成形方法で成形時間を短くし、
厚みのある成形品の寸法精度に優れた光学用プラスチッ
ク製品の製造方法を提供する。 【解決手段】 光学用プラスチック製品の製造方法にお
いて、金型のキャビティ内に溶融した樹脂を射出して一
次成形品１を成形する工程Ａと、この一次成形品１の一
部又は全体に工程Ａと同一樹脂を射出し、一次成形品１
と射出した樹脂を溶融一体化した二次成形品２を成形す
る工程Ｂと、を含み、工程Ｂで一次成形品１に樹脂を被
覆する前に、該樹脂の軟化温度以下の温度で該一次成形
品１の表面を予熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学用プラスチッ
ク製品、例えば、肉眼視用光学系（ルーペ，各種ファイ
ンダー等）、眼科用光学系（眼鏡用レンズ，コンタクト
レンズ）、照明・受光系（コンデンサ，赤外線投光器，
放射温度計，太陽炉，車両用灯具等）、写真撮影系（各
種レンズ等）、レーザー光学系（干渉計，スキャナ等）
等の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、光学用製品の材料はガラスが使
用されている。この理由は、ガラスが種類が豊富で光学
的物性の安定性が良いこと、耐熱性に優れること及び温
度変化による物性の変化が少ないこと等の長所があるた
めである。しかし、この光学ガラスにも欠点が無いわけ
ではなく、重く、硬くて脆いという欠点や研磨するとい
う工数が必要となり生産性が悪く、非球面形状を有する
製品では研磨工程の再現性が悪く生産性に劣るという欠
点もあった。また、用いるガラスの種類によっては耐候
性が悪い等問題を有しているものもある。

【０００３】これらの欠点に鑑み、最近では、光学用製
品の材料としてプラスチックを使用することが検討され
ている。この光学用プラスチック製品の長所は軽くて耐
衝撃強度が高いことであり、現在、眼鏡用レンズ用素材
として成功している。また、そのほかの長所としては、
任意の形状にし易いこと及び射出成形によれば量産でき
るために工数を低減できること、生産（物）の（形状）
再現性に優れること等が挙げられる。

【０００４】また、光学用プラスチック製品の製造方法
は、射出成形法の他に、切削研磨法が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の射出成形方法
は、金型から取り出した後で製品の温度が下がるにつれ
て収縮が起こり、製品は金型寸法とは異なってしまう等
の欠点がある。なお、この現象は、製品の肉厚を厚くす
るほど顕著になる。また、切削研磨法は、注型したプラ
スチックブロックから機械加工により目的のレンズ形状
にした上で研磨するという手順が必要となり、平面や球
面については、表面精度が得られ易いが、非球面では表
面精度が得られにくいこと及び多大な工数を必要とする
こと等の欠点がある。

【０００６】そこで、先に本発明者らは、金型のキャビ
ティ内に溶融した樹脂を射出して一次成形品を成形する
工程Ａと、この一次成形品の一部又は全体に工程Ａと同
一樹脂を射出し、一次成形品と射出した樹脂を溶融一体
化した二次成形品を成形する工程Ｂと、を含む光学用プ
ラスチック製品の製造方法により、高生産性でかつ、製
品の表面精度の良い光学用プラスチック製品が得られる
ことを報告している（特願平７−３５０４３７号）。し
かしながら、上記製品の最大厚みが３０mm以上で、且
つ、製品の表面精度の良い光学用プラスチック製品を得
ようとした場合、本発明者らの提案した上記製造方法で
はその製造条件を微妙に調整しなければ製品の表面に収
縮、陥没等が発生する場合がある。そこで、この発明の
目的は、光学用プラスチック製品の厚みが厚く、あるい
は非球面を有している場合であっても、製品の表面に収
縮、陥没等が発生することのない表面精度の良い光学用
プラスチック製品の製造方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、この発明は、金型のキャビティ内に溶融した樹脂を
射出して一次成形品を成形する工程Ａと、この一次成形
品の一部又は全体に工程Ａと同一樹脂を射出し、一次成
形品と射出した樹脂を溶融一体化した二次成形品を成形
する工程Ｂと、を含む光学用プラスチック製品の製造方
法において、工程Ｂで一次成形品に樹脂を被覆する前
に、樹脂の軟化温度以下の温度で一次成形品の表面を予
熱するようにしたものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下にこの発明の好適な実施例を
図面を参照して説明する。

【０００９】図１は、二次成形用樹脂の軟化温度以下の
温度で一次成形品１の表面を予熱し、この予熱した一次
成形品１を金型１０内にセットし、この一次成形品１の
一部に一次成形品１の成形樹脂と同一樹脂を射出する寸
前、すなわちゲート１１，１２からキャビティ１３内へ
射出する寸前の断面の一例を示す。一次成形品１は、図
示しない金型のキャビティ内に溶融した樹脂を射出して
成形される。また、本願に係る樹脂の一例であるメタク
リル酸の軟化点について表１に例示した。なお、表１は
旭化成工業（株）製、商品名「デルペット」の各グレー
ドの軟化点である。

【００１０】

【表１】

【００１１】図１に示す金型１０のキャビティ１３の一
次成形品１との間隔は１〜１５mmの範囲内にある。した
がって、一次成形品１に被覆する樹脂の厚みも１〜１５
mmの範囲内となる。なお、図１中のφ５０，φ２０の単
位はmmである。被覆する（後から射出する）樹脂の厚さ
が薄すぎると樹脂流動抵抗が大きくなりすぎ、十分に樹
脂が細部まで流れ込まず、厚すぎるとヒケやボイトとい
った厚物成形物につきものの不良現象が発生しやすい。
被覆樹脂厚は樹脂の種類、グレードによって異なるが、
１〜１５mm、好ましくは３〜１０mmが適当である。

【００１２】図２は最終成形品すなわち光学用プラスチ
ック製品２０を示し、一次成形品１の一部を二次成形品
２が被覆し、両成形品１，２の樹脂が溶融一体化してい
る。この光学用プラスチック製品２０の最大厚みは５０
mmである。

【００１３】図３は成形された一次成形品１を示し、φ
１０，φ２０の単位はmmである。この一次成形品１の球
状部の被覆樹脂厚は図１に示すように二次成形品を成形
するならば１５mm、円柱部は５mmとなる。一次成形品１
は最終成形品のコアとなり、二次成形品２にインサート
される。一次成形品１は最終成形品のコアとなるもので
あり、そのためボイド，表面陥没といった重大な不良現
象さえなければ一次成形品１の寸法精度は要求されな
い。このことは一次成形品１を成形する金型の寸法精度
も不要であることを意味する。二次成形品２を成形する
金型には寸法精度が要求される。

【００１４】なお、一次成形品１に二次成形品２を被覆
するように成形したもの、すなわち図２に示す成形品を
最終成形品とせずに、これをさらに被覆するように同一
樹脂を射出して最終成形品とすることもできる。すなわ
ち、部分的に３層となる。勿論４層以上のものであって
もよい。この発明は、金型のキャビティ内に溶融した樹
脂を射出して一次成形品１を成形する工程Ａと、この一
次成形品１の一部又は全体に工程Ａと同一樹脂を射出
し、一次成形品１と射出した樹脂を溶融一体化した二次
成形品２を成形する工程Ｂとを含むものであり、工程Ｂ
は複数回繰り返してもよい。そして、工程Ｂにおける被
覆樹脂層は１〜１５mmであり、好ましくは３〜１０mmで
ある。

【００１５】実施例 ＜一次成形品の成形…工程Ａ＞ 射出成形機： (株) 名機製作所 Ｍ−１００Ａ−ＴＳ 樹脂：デルペット８０Ｎ（旭化成工業 (株) 製ＰＭＭＡ
樹脂） 予備乾燥 ８０℃×４時間 射出成形条件：バレル（シリンダー）温度設定 ノズル温度 ２３０℃ バレル温度 ２４５℃ ホッパー側温度 ２３０℃ 金型温度設定：水循環により９０℃ 成形時間：１２０秒 以上の条件で図３に示す一次成形品１を得た。 ＜二次成形品の成形…工程Ｂ＞次に、得られた一次成形
品１の表面を洗浄し、予熱した後に金型１０内に図１に
示すようにセットし、上記条件で二次成形品の成形材料
（ＰＭＭＡ樹脂）を射出成形し、図２に示す二次成形品
２を成形した。一次成形品１での寸法不良品も含めて二
次成形に供したが、いずれの場合も二次成形品２は射出
２〜３次圧（保圧）条件等の射出成形条件を適切に設定
することによりヒケ，ボイドなどの不良現象の発生なし
に所期の寸法で成形することができた。とりわけ肉厚部
となる図２に示したφ５０（mm）の球部も金型寸法通り
に成形できていることを三次元形状測定により確認し
た。なお、この二次成形工程の成形時間は１５０秒であ
った。従って、一次成形品１の成形時間１２０秒も含
め、本実施例による一次〜二次成形品１〜２の成形時間
は合計２７０秒であった。

【００１６】インサートワークの予熱をしないと後から
被覆する溶融樹脂との温度差が大きくなり、被覆する樹
脂によって表面が溶かされにくく一体化が起こりにく
い。予熱して溶融樹脂との温度差を小さくすることによ
りインサートワークと被覆樹脂との溶融一体化が起こり
やすくなる。予熱温度は樹脂の種類、グレードによって
異なるが、その樹脂の軟化温度−５０℃から軟化温度ま
でが望ましい。

【００１７】上述の実施例における一次成形品１の予熱
条件として、一次成形品１を１００℃オーブン中で１時
間予熱（加温）したものを実施例１とし、一次成形品を
８０℃オーブン中で１時間予熱（加温）したものを実施
例２とした。また、一次成形品を６０℃オーブン中で１
時間予熱（加温）したものを比較例１とし、一次成形品
を４０℃オーブン中で１時間予熱（加温）したものを比
較例２とし、一次成形品を室温（２５℃）放置したもの
を比較例３とし、実施例１，２と比較した結果は次の通
りであった。

【００１８】実施例１…得られた成形品を太陽光下で目
視観察したが一次／二次成形品の界面は観察されなかっ
た。またレーザー光を直角に入射した場合、４５度の角
度で入射した場合のいずれでも一次／二次成形品の界面
は視認されなかった。 実施例２…得られた成形品を太陽光下で目視観察したが
一次／二次成形品の界面は観察されなかった。またレー
ザー光を直角に入射した場合、４５度の角度で入射した
場合のいずれでも一次／二次成形品の界面は視認されな
かった。 比較例１…（射出条件によっては）太陽光下で一次／二
次成形品の界面がかすかに視認された。一方、レーザー
光入射では一次／二次成形品の界面でレーザー光の若干
のニジミが観察された。 比較例２…得られた成形品は太陽光下で一次／二次成形
品の界面が視認された。一方、レーザー光入射では一次
／二次成形品の界面でレーザー光の若干のニジミが観察
された。 比較例３…得られた成形品は太陽光下で一次／二次成形
品の界面が視認された。一方、レーザー光入射では一次
／二次成形品の界面でレーザー光の若干のニジミが観察
された。

【００１９】以上の結果より一次成形品を６０℃以上に
予熱（加温）すると二次成形時の被覆樹脂と一次成形品
が完全に溶融一体化するが、一次成形品の予熱温度が６
０℃未満では二次成形時の被覆樹脂と一次成形品の溶融
一体化が起こりにくいことが判明した。なお、以上の知
見は樹脂としてデルペット８０Ｎを使用した場合に基づ
き得られたものである。

【００２０】なお、二次成形で一次成形品１の外周に角
部があると角部での樹脂の回り込みが悪く、該部に空
隙、気泡が生じてしまうことがあるので、一次成形品は
その外周に角部がないように形状設計することが好まし
い。

【００２１】光学用プラスチックを選ぶ場合、可視光線
に対して透明な樹脂を選ぶことが大切である。さらに理
屈づけを行なうと次のようなことがいえる。 樹脂の内部において可視光線を吸収しないこと。すな
わちできるだけ高い光線透過率を有していること。 組織が緻密であって、一つひとつの大きさは波長より
小さく、散乱を起こさないこと。球晶等が存在しない方
がよい。 等方等質であること。このことは屈折率等の光学的物
性の安定に関係がある。

【００２２】使用に好適な樹脂としては、ポリメチルメ
タクリレート（ＰＭＭＡ）等のメタクリル樹脂，ポリス
チレン樹脂（ＰＳ），ＡＳ，ポリカーボネート樹脂（Ｐ
Ｃ），ポリメチルペンテン，スチレン・ブタジエンコポ
リマー等が挙げられる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、光学用
プラスチック製品の製造方法において、金型のキャビテ
ィ内に溶融した樹脂を射出して一次成形品を成形する工
程Ａと、この一次成形品の一部又は全体に工程Ａと同一
樹脂を射出し、一次成形品と射出した樹脂を溶融一体化
した二次成形品を成形する工程Ｂと、を含み、工程Ｂで
一次成形品に被覆する樹脂の厚みを１〜１５mmとしたこ
とにより、最終成形品の外周部分にヒケなどの不良現象
も生ぜず、表面精度も優れたものが得られた。また、複
数の段階に分けて成形されるため、各々の成形時間は短
く、結果として合計の成形時間も短くすることができ、
生産性が向上する。また、最終の射出の際に形成する厚
みを比較的薄くすることにより、目的の形状物を高精度
で得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一次成形品を金型にセットした状態の断面図の
一例である。

【図２】最終成形品を示す正面図の一例である。

【図３】一次成形品の正面図の一例である。

【符号の説明】

１ 一次成形品 ２ 二次成形品 ２０ 最終成形品（光学用プラスチック製品）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金型のキャビティ内に溶融した樹脂を射
   出して一次成形品を成形する工程Ａと、この一次成形品
   の一部又は全体に工程Ａと同一樹脂を射出し、一次成形
   品と射出した樹脂を溶融一体化した二次成形品を成形す
   る工程Ｂと、を含む光学用プラスチック製品の製造方法
   において、 前記工程Ｂで一次成形品に樹脂を被覆する前に、該樹脂
   の軟化温度以下の温度で該一次成形品の表面を予熱する
   ことを特徴とする光学用プラスチック製品の製造方法。