KR20090057992A

KR20090057992A - 투명 수지 성형체 및 광학 렌즈 및 광학 필름

Info

Publication number: KR20090057992A
Application number: KR1020097006028A
Authority: KR
Inventors: 마코토 나카바야시
Original assignee: 스미토모덴코파인폴리머 가부시키가이샤
Priority date: 2006-10-02
Filing date: 2007-10-01
Publication date: 2009-06-08
Also published as: US20100048805A1; CN101522762B; JP2008088303A; CN101522762A; EP2070973B1; EP2070973A1; EP2070973A4; WO2008041680A1; KR101307629B1; US7951866B2

Abstract

본 발명의 목적은, 우수한 리플로우 내열성과 광학 특성을 겸비한 투명 수지 성형체를 제공하고, 이 투명 수지 성형체로 이루어지며, 내열성과 광학 특성이 우수한 광학 렌즈 및 광학 필름을 추가로 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 투명 수지 성형체는, 열가소성 수지를 함유하는 성형 재료를 성형하고, 상기 열가소성 수지를 가교하여 얻어지는 수지 성형체로서, 상기 열가소성 수지는, 그 두께 2 ㎜의 성형체에서의 파장 600 ㎚∼1000 ㎚의 범위에서의 평균 투과율이, 60% 이상이 되는 수지로부터 선택되며, 상기 수지 성형체를, 200℃에서 10분간 가열하고, 두께 2 ㎜로 했을 때의 파장 600 ㎚∼1000 ㎚의 범위에서의 평균 투과율이, 60% 이상인 것을 특징으로 한다.

Description

투명 수지 성형체 및 광학 렌즈 및 광학 필름{TRANSPARENT RESIN MOLDING, OPTICAL LENS, AND OPTICAL FILM}

본 발명은, 전자부품중에 설치되는 광학 렌즈나 광학 필름 형성에 이용되는 투명한 수지 성형체, 및 이 투명 수지 성형체로 형성되는 광학 렌즈 및 광학 필름에 관한 것이다.

최근, 각종 전자기기의 소형화, 고성능화에 대응하기 위해, 탑재되는 전자부품의 소형화가 진행되고 있다. 그와 함께 전자부품을 회로 기판에 설치하는 방법으로서는, 높은 설치 밀도를 얻을 수 있고 생산 효율도 좋은 방법인, 소위 땜납 리플로우가 일반화되고 있다. 또한 최근에는 환경 문제로 융점이 높은 납이 없는 땜납의 사용이 요구되고 있기 때문에, 땜납 리플로우에서도, 220℃∼270℃라고 하는 고온으로의 가열이 행해지도록 되어 있다. 그래서, 상기 전자부품에도 이 고온에 견딜 수 있는 내열성이 요구되고 있다.

상기 전자부품 중에는, 광학 렌즈나 투명 필름 등의 투명성을 필요로 하는 부재를 내장한 부품이 포함된다. 종래, 이들 투명성을 필요로 하는 부재에는, 무기 유리나 투명한 열가소성 수지의 성형체가 사용되고 있었다.(비특허문헌 1)

비특허문헌 1:「여기까지 온 투명수지」(주) 공업조사회, 제48페이지, 2001년

도 1은 실시예 1의 시료에 대한 파장과 투과율의 관계를 도시하는 그래프.

도 2는 실시예 7의 시료에 대한 파장과 투과율의 관계를 도시하는 그래프.

그러나, 무기 유리는 비중이 크고, 또한 깨지기 때문에 파손되기 쉬우며, 파손면이 예리함 등의 결점을 가지며, 성형에 시간이 걸린다고 하는 문제도 있다. 한편, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 열가소성 수지는, 경량이면서 역학 특성이 우수하여 가공성에도 우수하지만, 내열성이나 광학 특성(투명성이나 변색성 등)의 면에서는 유리보다 뒤떨어진다고 하는 문제가 있었다. 이 때문에, 이들의 열가소성 수지를 사용한 경우는, 납이 없는 땜납을 사용한 땜납 리플로우에서의 고온에 견딜 수 있는 충분한 내열성(이하, 리플로우 내열성이라고 함.)을 갖는 수지 성형체는 얻을 수가 없었다.

상기의 수지보다 내열성이 우수한 수지로서는, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리이미드, 폴리에테르이미드 등을 들 수 있다. 그러나 이들로부터 얻어지는 수지 성형체는, 가시광역(380 ㎚∼740 ㎚)에서는 투명성이 낮고, 또 수지가 벤젠 고리를 포함하기 때문에 복굴절이 높다는 문제가 있었다.

본 발명은, 우수한 리플로우 내열성과 광학 특성을 겸비한 투명 수지 성형체를 제공하는 것을 과제로 한다. 본 발명은 또한, 이 투명 수지 성형체로 이루어지고, 내열성과 광학 특성이 우수한 광학 렌즈 및 광학 필름도 제공한다.

본 발명자는, 예의 연구의 결과, 가시 영역부터 근적외 영역의 범위에서 높은 투과율을 갖는 가교성의 열가소성 수지를 함유하는 성형 재료를 원료로 하고 이 열가소성 수지를 가교하여 얻어진 수지 성형체가 가시 영역부터 근적외 영역의 범위에서 높은 투과율을 갖는다는 사실로부터, 상기한 과제가 달성되는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.

즉, 본 발명은, 청구항 1로서,

열가소성 수지를 함유하는 성형 재료를 성형하고, 상기 열가소성 수지를 가교하여 얻어지는 수지 성형체로서,

상기 열가소성 수지는, 그 두께 2 ㎜의 성형체에서의 파장 600 ㎚∼1000 ㎚의 범위에서의 평균 투과율이, 60% 이상이 되는 수지로부터 선택되고,

상기 수지 성형체를, 200℃에서 10분간 가열하며, 두께 2 ㎜로 했을 때의 파장 600 ㎚∼1000 ㎚의 범위에서의 평균 투과율이, 60% 이상인 것을 특징으로 하는 투명 수지 성형체를 제공한다.

여기서 열가소성 수지는 가교되는 것이기 때문에, 가교성의 열가소성 수지이다. 가교성의 열가소성 수지란, 그 주쇄 또는 측쇄에 가교를 형성할 수 있는 부분(가교 사이트)을 갖는 열가소성 수지, 즉 가열이나 전리방사선 조사, UV 조사 등에 의해 가교 반응을 일으키는 능력을 갖는 열가소성 수지를 말한다.

이 가교성의 열가소성 수지를 포함하는 성형 재료를 성형 후, 가열이나 방사선 조사 등을 실시함으로써, 가교된 성형체를 얻을 수 있다. 성형 방법은 특별히 제한되지 않고, 공지의 성형 방법을 채용할 수 있다. 예컨대 사출 성형법, 사출 압축 성형법, 프레스 성형법, 압출 성형법, 블로우 성형법, 진공 성형법 등을 들 수 있다. 필름형으로 성형하는 경우는, T형 다이를 이용한 압출 성형법, 카렌더 성형법, 인플레이션 성형법, 프레스, 캐스팅, 열 성형 등을 이용할 수도 있다.

가교시켜 얻어지는 성형체는, 내열성, 강성이 우수하고, 또한 내크리프성이나 내마모성이 양호하다. 가교되기 전의 단계에서는 성형이 용이하기 때문에, 이 단계에서 소정의 성형을 행하고, 성형 후 가열이나 방사선 조사 등을 실시하여 가교함으로써, 우수한 특성을 갖는 성형체를 용이하게 얻을 수 있다.

가교의 방법으로서는, 가열에 의한 방법, 전자선이나 다른 방사선을 이용하여 가교하는 방법 등을 들 수 있다. 전자선이나 다른 방사선을 이용하여 가교하는 방법은, 성형시의 온도, 유동성의 제한을 수반하지 않고, 제어가 용이하기 때문에 바람직하다. 방사선으로서는, 전자선 외에 γ선 등을 들 수 있다. 가교의 정도는 특별히 한정되지 않고, 목적으로 하는 수지 성형체에 따라서 설정된다.

본 발명의 투명 수지 성형체를, 200℃에서 10 분간 가열하고, 두께 2 ㎜로 했을 때의, 파장 600 ㎚∼1000 ㎚의 범위에서의 평균 투과율은, 60% 이상이다. 200℃에서 10분간의 가열은, 내땜납 리플로우를 고려한 조건이다. 이 평균 투과율이 60% 미만이 되는 경우는, 땜납 리플로우 후의 투명성이 낮은 문제가 있다.

또한, 두께 2 ㎜인 유리의 이 범위에서의 평균 투과율은 80% 이상이기 때문에, 투명 수지 성형체를 200℃에서 10분간 가열하고, 두께 2 ㎜로 했을 때의, 파장 600 ㎚∼1000 ㎚의 범위에서의 평균 투과율이, 80% 이상인 투명 수지 성형체가 바람직하다.

상기한 평균 투과율을 갖는 투명 수지 성형체 중에서도, 200℃에서 10분간 가열했을 때의 전체 광선 투과율이, 투명 수지 성형체의 두께가 2 ㎜일 때, 60% 이상인 것은, 가시광역에서의 투명성이 높고, 바람직하다. 전체 광선 투과율이란, 투명성을 나타내는 지표이고, 그 측정은 JIS K 7361에 규정되는 측정법을 이용하여 행하며, 가시광선의 범위에서, 입사 광량(T₁)과 시험편을 통과한 전체 광량(T₂)과의 비의 백분률로 표시된다.

한편, 투명 수지 성형체를, 200℃에서 10분간 가열하고, 두께 2 ㎜로 했을 때의, 파장 700 ㎚∼1100 ㎚의 범위에서의 평균 투과율이, 60% 이상인 투명 수지 성형체는, 근적외 영역에서의 투명성이 높고, 근적외용으로서 바람직하게 이용된다.

본 발명의 투명 수지 성형체는, 270℃에서의 저장 탄성률이 0.1 MPa 이상인 것이 바람직하다(청구항 2). 270℃에서의 저장 탄성률을 0.1 MPa 이상으로 하는 것에 의해, 실온으로부터 리플로우 온도를 초과하는 고온까지 만족하는 강성을 얻을 수 있다. 따라서, 리플로우 가열 시간에서도 열변형의 문제가 잘 발생하지 않는다. 보다 바람직하게는, 270℃에서의 저장 탄성률은 1 MPa 이상이고, 열변형의 문제가 보다 더 발생하기 어려우며, 보다 우수한 성형체를 얻을 수 있다.

여기서, 저장 탄성률이란, 점탄성체에 정현적(正弦的:sine curve)인 진동 변형을 부여했을 때의 응력과, 변형의 관계를 나타내는 복소 탄성률을 구성하는 일항(실수항)이고, 점탄성 측정기(DMS)에 의해 측정한 값이다. 보다 구체적으로는, 아이티 계측 제어제 DVA-200에 의한 점탄성 측정기에 의해 10℃/min의 승온 속도로써 측정되는 값이다.

상기한 바와 같이 본 발명의 투명 수지 성형체는, 가교성의 열가소성 수지로부터 얻을 수 있지만, 이 열가소성 수지는, 그 수지로부터 두께 2 ㎜의 성형체를 제작했을 때의 이 성형체의 파장 600 ㎚∼1000 ㎚의 범위에서의 평균 투과율이 60% 이상이되는 수지로부터 선택된다. 여기서, 수지란, 폴리머를 주체로 하는 것이지만, 올리고머나 모노머를 포함하고 있어도 좋다. 바람직하게는, 중량 평균 분자량이 5000 이상의 것이다. 이 열가소성 수지를 사용함으로써, 200℃에서 10분간 가열하고, 두께 2 ㎜로 했을 때의, 파장 600 ㎚∼1000 ㎚의 범위에서의 평균 투과율이, 60% 이상인 투명 수지 성형체를 얻을 수 있다.

구체적으로는, 열가소성 수지로서는, 투명 폴리아미드, 환상 폴리올레핀, 폴리스티렌, 불소수지, 폴리에스테르, 아크릴, 폴리카보네이트 및 아이오노머 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상으로 이루어지는 수지가 바람직하게 예시된다(청구항 3)

그 중에서도, 열가소성 수지로서는, 주 분극율 0.6×10^-23이하의 화학 결합만으로 이루어지는 모노머에 의해 구성되는 것이 바람직하다(청구항 4). 이 모노머로서는, 주 분극율이 화학 결합에 대한 방향에 의해 다른 경우는, 그 어느 방향에 대해서도 0.6×10^-23이하의 화학 결합만으로 이루어지는 것이 바람직하다. 주 분극율 0.6×10^-23을 초과하는 화학 결합을 포함하는 모노머가, 열가소성 수지의 구성 모노머에 포함되면, 광탄성 상수가 높아지고, 성형이나 응력에 의한 복굴절이 커지며, 선명한 상을 잘 얻을 수 없게 되는 등의 문제가 발생하기 쉬워진다.

투명 폴리아미드는, 일본 특허 공개 소62-121726호 공보, 일본 특허 공개 소63-170418호 공보, 일본 특허 공개 제2004-256812호 공보 등에 개시되어 있지만, 이들은, 방향환, 지환 등의 고리를 갖는 모노머를 이용하여 얻어지는 것이고, 비정질이면서, 유리 전위점이 높은 폴리아미드이다.

투명 폴리아미드는, 예컨대 디아민과 디카르복실산을 축합하여 얻을 수 있지만, 여기서 이용되는 디아민으로서는,

6∼14개의 C 원자를 갖는 분지쇄상 또는 비분지쇄상의 지방족 디아민, 예컨대 1, 6-헥사메틸렌디아민, 2-메틸-1, 5-디아미노펜탄, 2, 2, 4-트리메틸헥사메틸렌디아민, 2, 4, 4-트리메틸헥사메틸렌디아민, 1, 9-노나메틸렌디아민, 1, 10-데카메틸렌디아민, 1, 12-데카메틸렌디아민;

6∼22개의 C 원자를 갖는 환상 지방족 디아민, 예컨대 4, 4'-디아미노디시클로헥실메탄, 3, 3'-디메틸-4, 4'-디아미노디시클로헥실메탄, 4, 4'-디아미노디시클로헥실프로판, 1, 4-디아미노시클로헥산, 1, 4-비스(아미노메틸)-시클로헥산, 2, 6-비스(아미노메틸)-노르보난, 또는 3-아미노메틸-3, 5, 5-트리메틸시클로헥실아민;

8∼22개의 C 원자를 갖는 방향 지방족 디아민, 예컨대 m-크실릴렌디아민, p-크실릴렌디아민 또는 비스(4-아미노페닐)프로판 등을 들 수 있다.

또한, 디카르복실산으로서는,

6∼22개의 C 원자를 갖는 분지쇄상 또는 비분지쇄상의 지방족 디카르복실산, 예컨대 아디프산, 2, 2, 4-트리메틸아디프산, 2, 4, 4-트리메틸아디프산, 아젤라산, 세바신산, 또는 1, 12-도데칸이산;

6∼22개의 C 원자를 갖는 환상 지방족 디카르복실산, 예컨대 시클로헥산-1, 4-디카르복실산, 4, 4'-디카르복실디시클로헥실메탄, 3, 3'-디메틸-4, 4'-디카르복실디시클로헥실메탄, 4, 4'-디카르복실디시클로헥실프로판, 또는 1, 4-비스(카르복시메틸)시클로헥산;

8∼22개의 C 원자를 갖는 방향 지방족 디카르복실산, 예컨대 4, 4'-디페닐메탄디카르복실산;

8∼22개의 C 원자를 갖는 방향족 디카르복실산, 예컨대 이소프탈산, 트리부틸이소프탈산, 테레프탈산, 1, 4-나프탈렌디카르복실산, 1, 5-나프탈렌디카르복실산, 2, 6-나프탈렌디카르복실산, 2, 7-나프탈렌디카르복실산, 디펜산, 또는 디페닐에테르-4, 4'-디카르복실산 등을 들 수 있다.

투명 폴리아미드는, 또한 락탐의 고리열림 중합이나 ω-아미노카르복실산의 축합 등에 의해서도 얻을 수 있다. 이 때 이용되는 원료 모노머로서는,

6∼12개의 C 원자를 갖는 락탐 또는 상응하는 ω-아미노카르복실산, ε-카프로락탐, ε-아미노카프론산, 카푸릴락탐, ω-아미노카프릴산, ω-아미노운데칸산, 라우린락탐, 또는 ω-아미노도데칸산 등을 들 수 있다.

본 발명에 사용 가능한 투명 폴리아미드의 보다 구체적인 예로서는,

테레프탈산, 및 2, 2, 4-트리메틸헥사메틸렌디아민과 2, 4, 4-트리메틸헥사메틸렌디아민과의 이성체 혼합물로 이루어지는 폴리아미드,

이소프탈산 및 1, 6-헥사메틸렌디아민으로 이루어지는 폴리아미드,

테레프탈산/이소프탈산, 및 1, 6-헥사메틸렌디아민으로 이루어지는 코폴리아미드,

이소프탈산, 및 3, 3'-디메틸-4, 4'-디아미노디시클로헥실메탄, 및 라우린락탐 또는 카프로락탐으로 이루어지는 코폴리아미드,

1, 12-도데칸이산 또는 1, 10-도데칸이산, 및 3, 3'-디메틸-4, 4'-디아미노디시클로헥실메탄, 경우에 따라서는 추가로 라우린락탐 또는 카프로락탐으로 이루어지는 코폴리아미드,

이소프탈산, 및 4, 4'-디아미노디시클로헥실메탄, 및 라우린락탐 또는 카프로락탐으로 이루어지는 코폴리아미드,

1, 12-도데칸이산, 및 4, 4'-디아미노디시클로헥실메탄으로 이루어지는 폴리아미드,

테레프탈산/이소프탈산 혼합물, 및 3, 3'-디메틸-4, 4'-디아미노디시클로헥실메탄, 및 라우린락탐으로 이루어지는 코폴리아미드 등을 들 수 있다.

또한, 투명 폴리아미드는, 본 발명의 범위 내에서 다수의 상이한 폴리아미드의 배합물이어도 좋다. 배합물 자체가 투명하면, 이 배합물 성분에 결정성의 것이 포함되어 있어도 좋다. 투명 폴리아미드의 구체적인 상품예로서는, 투명 나일론 12[상품명 그릴아미드 TR-55, TR-90(엠스케미컬·재팬 제품)] 등을 들 수 있다. 이들의 투명 폴리아미드는, 내 UV성이 우수하고, 크세논의 발광 등에 의한 UV에 대해서도, 변색이나 변형 등이 잘 생기지 않는다.

환상 폴리올레핀이란, 환상 올레핀 모노머를 포함하는 단량체를 중합하여 얻을 수 있는 폴리올레핀계 수지이다. 환상 올레핀 모노머란, 일본 특허 공개 평8-20692호 공보 등에 의해 공지인 것으로, 예컨대 시클로펜텐, 2-노르보넨, 테트라시클로도데센계 화합물을 바람직하게 들 수 있다.

구체적으로는, 2-노르보넨, 5-메틸-2-노르보넨, 5, 5-디메틸-2-노르보넨, 5-에틸-2-노르보넨, 5-부틸-2-노르보넨, 5-에틸리덴-2-노르보넨, 5-메톡시카르보닐-2-노르보넨, 5-시아노-2-노르보넨, 5-메틸-5-메톡시카르보닐-2-노르보넨, 5-페닐-2-노르보넨, 5-페닐-5-메틸-2-노르보넨, 디시클로펜타디엔, 2, 3-디히드로디시클로펜타디엔, 테트라시클로-3-도데센, 8-메틸테트라시클로-3-도데센, 8-에틸테트라시클로-3-도데센, 8-헥실테트라시클로-3-도데센, 2, 10-디메틸테트라시클로-3-도데센, 5, 10-디메틸테트라시클로-3-도데센, 1, 4:5, 8-디메타노-1, 2, 3, 4, 4a, 5, 8, 8a-2, 3-시클로펜타디에노나프탈렌, 6-에틸-1, 4:5, 8-디메타노-1, 4, 4a, 5, 6, 7, 8, 8a-옥타히드로나프탈렌, 1, 4:5, 10:6, 9-트리메타노-1, 2, 3, 4, 4a, 5, 5a, 6, 9, 9a, 10, 10a-도데카히드로-2, 3-시클로펜타디에노안트라센 등을 들 수 있다. 또한, 시클로펜타디엔과 테트라히드로인덴 등과의 부가물, 그의 상기와 같은 유도체나 치환체를 들 수 있다.

환상 폴리올레핀계 수지는, 상기의 환상 올레핀 모노머를 포함하는 단량체를 중합하여 얻을 수 있다. 중합 반응에 제공되는 단량체에는, 상기의 환상 올레핀 모노머 이외의 단량체를 포함하고 있어도 좋다. 상기의 환상 올레핀 모노머 이외의 단량체로서는, 환상 올레핀 모노머와의 공중합 가능한 불포화기를 갖는 단량체가 사용되고, 구체적으로는 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 3-메틸-1-부텐, 1-펜텐, 3-메틸-1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-데센, 1-도데센, 1-테트라데센, 1-헥사데센, 1-이코센 등의 α-올레핀류;

아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 푸마르산, 이타콘산, 시트라콘산, 테트라히드로프탈산, 메틸테트라히드로프탈산 등의 불포화카르복실산류;

아크릴산메틸, 아크릴산에틸, 아크릴산히드록시에틸, 메타크릴산메틸, 메타크릴산에틸, 메타크릴산히드록시에틸 등의 아크릴산에스테르류나 메타크릴산에스테르류;

말레산디메틸, 푸마르산디메틸, 이타콘산디에틸, 시트라콘산디메틸 등의 불포화디카르복실산디에스테르류;

무수 말레산, 무수 이타콘산, 무수 시트라콘산, 무수 테트라히드로프탈산, 무수 메틸테트라히드로프탈산 등의 불포화카르복실산무수물류;

비닐알코올, 초산비닐 등의 비닐알코올이나 비닐에스테르류; 스티렌, α-메틸스티렌 등의 스티렌류가 예시된다.

보다 구체적으로는, 환상 폴리올레핀계 수지는, 예컨대 상기의 환상 올레핀 모노머와 다른 단량체를 랜덤 부가 공중합하는 방법이나, 다른 단량체와 함께 환상 올레핀 모노머를 고리열림 중합하여 고리열림 중합체에 수소 첨가하는 방법 등에 의해 제조할 수 있다. 이용하는 촉매나 용매, 반응 온도 등의 중합 조건은, 일본 특허 공개 평8-20692호 공보 등에 기재한 공지의 조건을 채용할 수 있다.

이와 같이 하여 얻어지는 폴리올레핀계 수지로서는, 예컨대 하기의 구조식 (1) 또는 (2)로 나타내는 수지를 들 수 있다.

식 중, R₁, R₂ 및 X는, 수소원자, 탄화수소기, 또는 할로겐, 수산기, 에스테르기, 알콕시기, 시아노기, 아미드기, 이미드기, 실릴기 등의 극성기 치환 탄화수소기로서, 각각 동일하여도 좋고, 상이하여도 좋다.

식 중, R₃∼R₁₂은, 수소원자 또는 탄화수소기, X는 수소원자, 탄화수소기, 또는 할로겐, 수산기, 에스테르기, 알콕시기, 시아노기, 아미드기, 이미드기, 실릴기 등의 극성기 치환 탄화수소기이다. 환상 올레핀의 구체적 상품예로서는, 아펠 6013T(미쓰이화학제품) 등을 들 수 있다.

폴리스티렌으로서는, 구조로서, 어택틱(Atactic), 이소택틱(Isotactic), 신디오택틱(Syndiotactic)인 것 중, 어느 것이나 이용할 수 있다. 가교성의 점에서는, 신디오택틱 구조의 것이, 가교성이 우수하기 때문에 바람직하다.

불소수지로서는, 불화폴리이미드, 불화아크릴레이트, 불화비닐리덴, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체(ETFE) 등을 들 수 있다.

아이오노머 수지로서는, 올레핀계 아이오노머(예컨대 미츠이 듀퐁 폴리케미컬제의 상품명 「하이라민」, 듀퐁제의 상품명 「설린」)나 불소계 아이오노머(예컨대 다이킨제의 ETFE 아이오노머) 등을 들 수 있다.

투명 폴리아미드를 가교하면 흡수율이 저하된다. 또한 아이오노머나 폴리아미드는 극성을 갖기 때문에, 도금이나 증착의 밀착 강도를 높일 수 있다. 따라서, 반사경이나 광전 변환 부품 등의 용도, 렌즈 부품에 회로를 형성하거나 하는 용도에 적합하게 이용된다.

본 발명의 투명 수지 성형체는, 보강재로서 충전제, 특히 필러를 더 함유하는 것이 바람직하다(청구항 5). 충전제를 함유함으로써, 270℃에서의 저장 탄성률을 0.1 MPa 이상으로 하기 위해 필요한 가열량(가열 온도, 시간)이나 방사선의 조사량을 저감할 수 있고, 성형성이나 내열성이 향상한다.

필러로서는, 성형체의 투명성을 손상하지 않기 위해서도, 그 굴절율이 수지에 가까운 소위 투명 필러를 사용하는 것이 바람직하다. 투명 필러의 일례로서, 투명 유리 섬유를 들 수 있다. 첨가량은, 수지 100 중량부에 대하여, 0.1∼50 중량부가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1∼50 중량부이다. 또한 충전제의 입자 직경이 광의 파장 이하인 필러, 흄드 실리카, 나노 금속 필러나 나노 컴포지트 필러를 사용할 수도 있다. 유기 필러의 예로서는, 바이오 나노 파이버(쿄토 대학)를 들 수도 있다.

충전제의 함유량이 0.1 중량부 미만인 경우는, 가열량이나 전자선 등의 조사량을 높여야 하고, 그 결과 성형체의 착색 등의 문제가 생기기 쉬워지는 것에 추가로 깨지기 쉬워지는 경향이 있다. 충전제의 함유량이 50 중량부를 초과하는 경우는, 얻어지는 성형체가 깨지기 쉬워지는 경향이 있다.

본 발명의 투명 수지 성형체는 가교 조제를 더 함유하여도 좋다. 가교 조제의 병용 하에 가교함으로써, 가교를 촉진하여 우수한 내열성이나 강성을 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.

가교 조제로서는, p-퀴논디옥심, p, p'-디벤조일퀴논디옥심 등의 옥심류; 에틸렌디메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 트리메틸올프로판트리메타크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 아크릴산/산화아연 혼합물, 알릴메타크릴레이트 등의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트류; 디비닐벤젠, 비닐톨루엔, 비닐피리딘 등의 비닐모노머류; 헥사메틸렌디알릴나디이미드, 디알릴이타코네이트, 디알릴프탈레이트, 디알릴이소프탈레이트, 디알릴모노글리시딜이소시아누레이트, 트리알릴시아누레이트, 트리알릴이소시아누레이트 등의 알릴 화합물류; N, N'-m-페닐렌비스말레이미드, N, N'-(4, 4'-메틸렌디페닐렌)디말레이미드 등의 말레이미드 화합물류 등을 들 수 있다. 이들의 가교 조제는 단독으로 이용하여도 좋고, 조합하여 사용할 수도 있다. 가교를 촉진하여 우수한 내열성이나 강성을 얻기 위한 방법으로서는, 가교 조제의 병용 외에도, 열가소성 수지의 주쇄에의 2중 결합의 도입, 반응성 치환기의 도입 등을 들 수 있다.

본 발명의 투명 수지 성형체에는, 본 발명의 취지가 손상되지 않는 범위에서, 다른 성분, 예컨대 산화방지제, 자외선 흡수제, 내후성 안정제, 구리 부식 방지제, 난연제, 윤활제, 도전제, 도금 부여제 등을 첨가할 수 있다.

본 발명의 투명 수지 성형체는, 내열성과 함께 광학 특성이 우수하기 때문에, 광 디스크, 광학 렌즈, 광학 필름, 프리즘, 광확산판, 광카드, 광파이버, 광학 미러, 액정 표시 소자 기판, 도광판 등의 각종 광학 재료로서 적합하게 이용할 수 있다. 그 중에서도, 레이저 빔 프린터용 Fθ 렌즈, 카메라 렌즈, 비디오 카메라 렌즈, 파인더 렌즈, 픽업 렌즈, 콜리메이트 렌즈, 프로젝션 텔레비전용 투영 렌즈, OHP용 투영 렌즈, 스트로브용 프레넬 렌즈, LED용 렌즈나 포팅, 적외 통신용 렌즈 등의 광학 렌즈(청구항 6), 편광 필름, 위상차 필름, 광 확산 시트, 프리즘 시트, 집광 시트, 렌티큘러 렌즈 등의 광학 필름(청구항 7)에 특히 적합하게 이용된다.

본 발명의 투명 수지 성형체는, 납이 없는 땜납을 사용한 리플로우나 ITO의 증착에도 견딜 수 있는 우수한 내열성을 가지며, 높은 투명성도 갖기 때문에, 전자 부품에 내입되는 부재로서 투명성을 필요로 하는 것의 재료로서 적합하게 이용된다. 특히, 광학 렌즈, 광학 필름을 구성하는 광학 재료나, 전자페이퍼, 플렉시블 디스플레이로서 적합하게 이용할 수 있다.

다음에, 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태에 대해 실시예에 의해 설명한다. 또한 본 발명은, 여기에 진술하는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지를 손상하지 않는 한 다른 형태로의 변경도 가능하다.

실시예

실시예 1∼8 및 비교예 1∼2

가교성의 열가소성 수지로서,

a. 투명 폴리아미드 수지

a-1. 그릴아미드 TR-90(엠스케미컬·재팬제품):

Tg=155℃, 파장 600 ㎚∼1000 ㎚에서의 평균 투과율(두께 2 ㎜) 91%

a-2. 그릴아미드 TR-55(엠스케미컬·재팬제품):

Tg=160℃, 파장 600 ㎚∼1000 ㎚에서의 평균 투과율(두께 2 ㎜) 91%

b. 환상 폴리올레핀 수지

b-1. 아펠 6013T(미쓰이화학제품):

Tg=145℃, 파장 600 ㎚∼1000 ㎚에서의 평균 투과율(두께2 ㎜) 90%를 이용하였다.

상기 가교성의 열가소성 수지의 각각에, 표 1에 나타내는 배합 비율(모두 중량부)로 이하에 나타내는 성분을 배합하고, 사출 성형에 의해 5 cm×7 cm×두께 2 ㎜의 플레이트(시료)를 성형하였다.

유리 섬유(상품명: ECS03T-287/PL, 니혼 덴끼 유리제품)

가교 조제

イ. DA-MGIC: 디알릴모노글리시딜이소시아누레이트(시코쿠 가세이고오교제품)

ロ. TDI500: 트리메틸올프로판트리아크릴레이트(다이니혼 잉크 가가꾸고오교제품)

ハ. TAIC: 트리알릴이소시아누레이트(니혼 가세이 제품)

성형 후, 표 1에 나타내는 조사량의 전자선을 상기 시료에 조사하여 가교를 행했다. 그 후, 하기의 방법으로, 상기 시료에 대해서, 리플로우 내열, 투과 특성(투과율), 전체 광선 투과율, 저장 탄성률(270℃)을 측정하였다. 그 결과를, 표 1에 맞춰 나타낸다.

[측정법]

리플로우 내열:

시료를, 260℃의 항온조에 1분 방치하고, 변형의 유무를 확인하며, 이하의 기준에 기초하여 결과를 표 1에 나타내었다.

○: 변형하지 않는다.

△: 변형하지만 형상을 유지한다.

×: 완전히 용융한다.

투과 특성(투과율):

열가소성 수지로서 투명 폴리아미드 수지(그릴아미드 TR-90)를 이용하여 가교 조제로서 TAIC를 배합한 실시예 1 및 실시예 7의 시료를, 150℃의 분위기에서의 4시간 방치, 30℃에서 습도 70%의 분위기에서의 72 시간 방치 및 260℃ 땜납조에의 1분 침지의 순으로 처리한 후, 그 파장 300 ㎚∼1200 ㎚의 범위에서의 투과율을 측정하였다. 그 결과를 도 1(실시예 1) 및 도 2(실시예 7)에 도시한다(도면 중에서는 열처리 후로서 도시함.). 또한 상기의 처리 전의 시료에 대해서도 마찬가지로 투과율의 측정을 행하고, 그 결과도 도 1(실시예 1) 및 도 2(실시예 7)에 도시한다(도면 중에서는 열처리 전으로서 도시함.).

전체 광선 투과율:

200℃에서 10분간 가열한 후의 시료(두께 2 ㎜)에 대해서, JIS K 7361에 준거하여, 가시광선의 범위에서 입사 광량( T₁)과 시험편을 통과한 전체 광량(T₂)과의 비를 백분율로 나타낸다.

저장 탄성률:

200℃에서 10분간 가열한 후의 시료에 대해서, 아이티 계측 제어제 DVA-200에 의한 점탄성 측정기에 의해, 10℃/min의 승온 속도로써 측정한 270℃에서의 저장 탄성률.

가교 조제를 배합하지 않고, 전자선 조사도 행하지 않은 비교예 1∼2에서는, 가교가 되어 있지 않은 결과, 260℃에서 용융해 버리고, 리플로우 내열성에 뒤떨어져 있다. 이것에 대하여, 표 1의 결과로부터 명백한 바와 같이, 전자선 조사를 하여 가교를 행한 실시예 1∼8에서는, 리플로우 내열성이 우수하다. 또한, 실시예 5와 실시예 6의 비교로부터 명백한 바와 같이, 무기 필러의 배합에 의해 리플로우 내열성은 향상한다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 및 실시예 7의 성형체에서는 전체 광선 투과율은 약 80% 이상이고, 무기 유리에 필적하는 우수한 투명성을 얻을 수 있다. 또한, 도 1, 도 2로부터

(1) 실시예 1의 시료에 대해서는 약 450 ㎚, 실시예 7의 시료에 대해서는 약 470 ㎚보다 긴 파장측에서, 열처리 후의 시료에 대해서도 투과율이 60%를 초과하고, 가시영역의 거의 전역에 걸쳐 우수한 투과율을 얻을 수 있다,

(2) 특히, 어느 시료에 대해서도 약 600 ㎚보다 긴 파장측이며 약 1000 ㎚보다 짧은 파장측에서, 열처리 후의 시료에 대해서 투과율이 85%를 초과하고, 무기 유리에 필적하는 우수한 투과율을 얻을 수 있다,

(3) 어느 시료에 대해서도 약 700 ㎚보다 긴 파장측에서는, 열처리의 전후에서의 투과율에 거의 차이는 없고, 이 범위의 투과율에 대해서는, 특히 우수한 리플로우 내열성을 얻을 수 있는 것이 나타나 있다.

가교 조제를 배합하고, 가교를 행한 실시예 1∼7에서는, 200℃에서 10분간 가열한 후의 270℃에서의 저장 탄성률은, 1 MPa 이상으로, 열변형의 문제를 발생하지 않는 우수한 성형체를 얻을 수 있다. 전자선을 조사하여 가교를 행하고 있지만, 가교 조제를 배합하지 않는 실시예 8에서는, 270℃에서의 저장 탄성률은, 0.1 MPa 미만이었다. 한편, 가교가 되어 있지 않은 비교예 1, 2는 260℃, 1분에서 용융되고, 270℃에서의 저장 탄성률을 측정할 수 없었다.

실시예 9

실시예 1과 동일한 배합 처방의 재료를 이용하여, 15 ㎜×7 ㎜×두께 2 ㎜의 프레넬 렌즈를 사출 성형하였다. 사출 성형 후, 480 kGy의 조사량으로 전자선을 조사하여 가교를 행했다. 전자선 조사된 시료를 마운터에 설치 후, 피크 온도 260℃의 리플로우를 행했다. 이와 같이 하여 얻어진 시료에 대해서, 디지털카메라의 스트로브용으로서, 크세논을 광원으로서 발광 시험을 행한 바, 스트로브로서의 기능을 갖는 것을 알 수 있었다.

본 발명을 특정한 형태를 참조하여 상세히 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않고 여러 가지 변경 및 수정이 가능한 것은, 당업자에 있어서 명백하다.

또한, 본 출원은, 2006년 10월 2일자로 출원된 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2006-271121)에 기초한 것으로, 그 전체가 인용에 의해 원용된다. 또한, 여기에 인용되는 모든 참조 또한 전체로서 받아들인다.

Claims

열가소성 수지를 함유하는 성형 재료를 성형하고, 상기 열가소성 수지를 가교하여 얻어지는 수지 성형체로서,

상기 열가소성 수지는, 그 두께 2 ㎜의 성형체에서의 파장 600 ㎚∼1000 ㎚의 범위에서의 평균 투과율이, 60% 이상이 되는 수지로부터 선택되며,

상기 수지 성형체를, 200℃에서 10분간 가열하고, 두께 2 ㎜로 했을 때의 파장 600 ㎚∼1000 ㎚의 범위에서의 평균 투과율이, 60% 이상인 것을 특징으로 하는 투명 수지 성형체.
제1항에 있어서, 270℃에서의 저장 탄성률이, 0.1 MPa 이상인 것을 특징으로하는 투명 수지 성형체.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열가소성 수지가, 투명 폴리아미드, 환상 폴리올레핀, 폴리스티렌, 불소 수지, 폴리에스테르, 아크릴, 폴리카보네이트 및 아이오노머 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 수지인 것을 특징으로 하는 투명 수지 성형체.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 수지가, 주 분극율 0.6×10^-23이하의 화학 결합만으로 이루어지는 모노머에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 투명 수지 성형체.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 필러를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 투명 수지 성형체.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재한 투명 수지 성형체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 렌즈.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재한 투명 수지 성형체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 필름.