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JP2009269197A - Method of molding nanocomposite resin, and method of manufacturing preform for optical member - Google Patents

Method of molding nanocomposite resin, and method of manufacturing preform for optical member Download PDF

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JP2009269197A
JP2009269197A JP2008119101A JP2008119101A JP2009269197A JP 2009269197 A JP2009269197 A JP 2009269197A JP 2008119101 A JP2008119101 A JP 2008119101A JP 2008119101 A JP2008119101 A JP 2008119101A JP 2009269197 A JP2009269197 A JP 2009269197A
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JP
Japan
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solution
solvent
nanocomposite resin
nanocomposite
resin
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Pending
Application number
JP2008119101A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahito Yoshioka
将人 吉岡
Noriko Sakaeba
範子 栄羽
Seiichi Watanabe
清一 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
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Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
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Publication of JP2009269197A publication Critical patent/JP2009269197A/en
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Abstract

【課題】無機微粒子および熱可塑性樹脂を含有したナノコンポジット樹脂を用いて光学特性に優れた光学部材を安価に且つ大量に形成することができるナノコンポジット樹脂の成形方法、およびナノコンポジット樹脂からなる光学部材用プリフォームの製造方法を提供する。
【解決手段】プリフォーム1は、無機微粒子および熱可塑性樹脂を含有したナノコンポジット樹脂からなり、表裏に凸曲面が形成されている。このプリフォーム1は、ナノコンポジット樹脂と、ナノコンポジット樹脂に流動性を付与する1種以上の溶媒と、を含む溶液2を、ナノコンポジット樹脂が不溶な液相4および液相4に重なる気相に対して界面を与えるように配置し、液相4と接触する溶液2の第1界面2a、および気相と接触する溶液2の第2界面2bを界面張力によって凸曲面とし、溶液2から少なくとも1種の溶媒を除去して溶液2をゲル化する工程を経て成形されている。
【選択図】図1
An object of the present invention is to provide a nanocomposite resin molding method capable of forming an optical member having excellent optical characteristics at a low cost and in a large amount by using a nanocomposite resin containing inorganic fine particles and a thermoplastic resin, and an optical material comprising the nanocomposite resin. A method for producing a preform for a member is provided.
A preform is made of a nanocomposite resin containing inorganic fine particles and a thermoplastic resin, and has convex and curved surfaces on both sides. The preform 1 includes a liquid phase 4 in which the nanocomposite resin is insoluble and a gas phase in which the solution 2 containing the nanocomposite resin and at least one solvent that imparts fluidity to the nanocomposite resin is superimposed on the liquid phase 4. The first interface 2a of the solution 2 that is in contact with the liquid phase 4 and the second interface 2b of the solution 2 that is in contact with the gas phase are made convex surfaces by interfacial tension, and at least from the solution 2 It is formed through a process of removing one kind of solvent and gelling the solution 2.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、無機微粒子および熱可塑性樹脂を含有したナノコンポジット樹脂の成形方法、およびナノコンポジット樹脂からなる光学部材用プリフォームの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for molding a nanocomposite resin containing inorganic fine particles and a thermoplastic resin, and a method for producing a preform for an optical member comprising the nanocomposite resin.

近年の携帯カメラや、DVD、CD、MOドライブといった光情報記録機器の高性能化、小型化、低コスト化に伴って、これらの光学機器に用いられる光学レンズやフィルタ等の光学部材についても、光学特性の向上、小型化、低コスト化が強く望まれている。また、プラスチックレンズは、様々な形状に加工でき、ガラスレンズに比べて軽量で割れにくく、また、ガラスレンズよりもコスト面で有利となるため、眼鏡レンズのみならず、上記の光学機器のレンズとしても急速に普及しつつある。   With recent improvements in performance, miniaturization, and cost reduction of optical information recording devices such as portable cameras and DVDs, CDs, and MO drives, optical members such as optical lenses and filters used in these optical devices Improvement of optical characteristics, size reduction, and cost reduction are strongly desired. In addition, plastic lenses can be processed into various shapes, are lighter and harder to break than glass lenses, and are more advantageous in terms of cost than glass lenses. Is also spreading rapidly.

これに伴い、プラスチックレンズの小型化、薄肉化のためにプラスチックレンズの材料を高屈折率化することや、プラスチックレンズの屈折率を熱膨張や温度変化に対して安定させることなどが求められるようになっている。その解決策の一つとして、プラスチックレンズの材料として、金属酸化物微粒子などの無機微粒子を熱可塑性樹脂中に分散させたナノコンポジット樹脂を用い、それにより、屈折率を向上させ、熱膨張や温度変化に伴う屈性率の変動を抑える試みが種々行われている。   Along with this, there is a need to increase the refractive index of plastic lens materials and to stabilize the refractive index of plastic lenses against thermal expansion and temperature changes in order to reduce the size and thickness of plastic lenses. It has become. As one of the solutions, a nanocomposite resin in which inorganic fine particles such as metal oxide fine particles are dispersed in a thermoplastic resin is used as the material of the plastic lens, thereby improving the refractive index, thermal expansion and temperature. Various attempts have been made to suppress the variation of the refractive index due to the change.

ナノコンポジット樹脂からなる光学部材の屈折率や熱安定性は、典型的には無機微粒子の添加量を増大させることで向上するが、その一方で、ナノコンポジット樹脂の流動性が低下する。特に、屈折率向上のためには多量に無機微粒子を分散させる必要があり、近年の高屈折率化の要望に伴ってナノコンポジット樹脂の流動性の低下は顕著となっている。そのため、ナノコンポジット樹脂では射出成形に必要な樹脂の流動性が得られ難く、射出成形によると、微細構造の転写不良が懸念される。そこで従来、ナノコンポジット樹脂からなるプリフォームを熱プレス成形して、光学部材を形成する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   The refractive index and thermal stability of an optical member made of a nanocomposite resin are typically improved by increasing the amount of inorganic fine particles added, while the fluidity of the nanocomposite resin is reduced. In particular, in order to improve the refractive index, it is necessary to disperse a large amount of inorganic fine particles, and with the recent demand for higher refractive index, the decrease in fluidity of the nanocomposite resin has become remarkable. For this reason, it is difficult to obtain the fluidity of the resin necessary for the injection molding with the nanocomposite resin, and there is a concern about the transfer failure of the fine structure according to the injection molding. Therefore, conventionally, a method of forming an optical member by hot press molding a preform made of a nanocomposite resin has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

そして、ナノコンポジット樹脂を用いてプリフォームを製造する方法としては、例えば、熱可塑性樹脂および無機微粒子を溶融して混合し、射出成形する方法(例えば特許文献1参照)や、溶媒に熱可塑性樹脂および無機微粒子を混合した溶液を金属やセラミックなどの型に投入し、溶媒を熱などによって除去する方法(例えば特許文献2、3参照)などが、知られている。   And as a method of manufacturing a preform using a nanocomposite resin, for example, a method of melting and mixing a thermoplastic resin and inorganic fine particles and injection molding (for example, see Patent Document 1), or a thermoplastic resin in a solvent Further, a method in which a solution in which inorganic fine particles are mixed is put into a metal or ceramic mold and the solvent is removed by heat or the like (see, for example, Patent Documents 2 and 3) is known.

また、プラスチック等の可塑性物質の成形方法として、2つの液相間に可塑性物質を配置し、各液相と接触する界面の形状を界面張力により制御して、例えば凸曲面形状に成形する技術が提案されている(例えば、特許文献4参照)。この技術において、可塑性物質としては、熱可塑性物質などの非重合性物質や、光などの電磁波により重合する重合性物質が用いられ、必要に応じて有機、無機、金属材料などの粉体が添加される。
特開2006−343387号公報 特開2003−147090号公報 特開2002−047425号公報 特開2003−181856号公報
Also, as a method for molding a plastic material such as plastic, there is a technique in which a plastic material is disposed between two liquid phases, and the shape of the interface contacting each liquid phase is controlled by interfacial tension, for example, to form a convex curve shape. It has been proposed (see, for example, Patent Document 4). In this technology, non-polymerizable materials such as thermoplastic materials and polymerizable materials that polymerize by electromagnetic waves such as light are used as plastic materials, and powders such as organic, inorganic, and metal materials are added as necessary. Is done.
JP 2006-343387 A JP 2003-147090 A JP 2002-047425 A JP 2003-181856 A

特許文献1では、プリフォームを熱プレス成形して、所望の光学部材を形成するようにしている。ここで、ナノコンポジット樹脂は流動性に乏しく、熱プレス成形時にナノコンポジット樹脂同士の接着界面ができてしまった場合に、接着界面でのナノコンポジット樹脂の混じりあいが不十分となる。その結果、界面には、光学的欠陥となるウェルドラインが生じる虞がある。よって、熱プレス成形時にナノコンポジット樹脂同士の接着界面ができないようにする必要がある。   In Patent Document 1, a preform is hot press-molded to form a desired optical member. Here, the nanocomposite resin is poor in fluidity, and when the adhesive interface between the nanocomposite resins is formed at the time of hot press molding, the mixing of the nanocomposite resin at the adhesive interface becomes insufficient. As a result, a weld line that becomes an optical defect may occur at the interface. Therefore, it is necessary to prevent an adhesion interface between nanocomposite resins during hot press molding.

また、ナノコンポジット樹脂を用いてプリフォームを製造する場合に、射出成形によると、ナノコンポジット樹脂は高温にしても樹脂の流動性が得られ難いため、成形が困難となる場合があり、また、無機微粒子が局所的に凝集して分散密度が一定にならず、所望の光学特性(透明性・屈折率など)が得られ難いという問題がある。また、光学部材には高品質が求められ、射出成形でランナーに残った材料は品質低下の虞があるため再利用されずに廃棄されるが、そのため、射出成形によると、ナノコンポジット樹脂材料のロスが比較的多く、プリフォームの製造コストの削減を阻害する要因となる。   In addition, when producing a preform using a nanocomposite resin, injection molding may cause difficulty in molding because the nanocomposite resin is difficult to obtain resin fluidity even at high temperatures. There is a problem that the inorganic fine particles are locally aggregated and the dispersion density is not constant, and it is difficult to obtain desired optical characteristics (transparency, refractive index, etc.). In addition, optical members are required to have high quality, and the material remaining in the runner in the injection molding is discarded without being reused because there is a risk of quality deterioration. Therefore, according to the injection molding, the nanocomposite resin material Loss is relatively large, and becomes a factor that hinders reduction of preform manufacturing costs.

これに対して、ナノコンポジット樹脂を含む溶液を型に投入して成形する溶液法によれば、射出成形に起因する上記の問題を解消することができる。しかしながら、溶液法によると、溶媒が除去される間は型が占有されてしまい、プリフォームを多量に製造するにあたって多数の型が必要となり、コストがかかる。   On the other hand, according to the solution method in which a solution containing a nanocomposite resin is put into a mold and molded, the above-described problems caused by injection molding can be solved. However, according to the solution method, the mold is occupied while the solvent is removed, and a large number of molds are required to manufacture a large amount of the preform, which is costly.

特許文献4に開示された界面張力により成形する方法によれば、型を必要としないため、コストの低減を図ることができる。しかしながら、ナノコンポジット樹脂は、上述のとおり高温にしても流動性が得られにくく、界面の形状を界面張力により制御することが困難であり、また、無機微粒子の分散密度が一定にならず、所望の光学特性が得られ難いという問題がある。また、熱可塑性樹脂に替えて光硬化性樹脂を用いるとすると、樹脂の種類が制限されてしまう。   According to the method of forming by interfacial tension disclosed in Patent Document 4, a mold is not required, so that cost can be reduced. However, the nanocomposite resin is difficult to obtain fluidity even at a high temperature as described above, and it is difficult to control the shape of the interface by the interfacial tension, and the dispersion density of the inorganic fine particles is not constant, which is desirable. There is a problem that it is difficult to obtain the optical characteristics. In addition, if a photocurable resin is used instead of the thermoplastic resin, the type of resin is limited.

本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、無機微粒子および熱可塑性樹脂を含有したナノコンポジット樹脂を用いて光学特性に優れた光学部材を安価に且つ大量に形成することができるナノコンポジット樹脂の成形方法、およびナノコンポジット樹脂からなる光学部材用プリフォームの製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a conventional problem, and it is possible to form an optical member having excellent optical characteristics at low cost and in large quantities using a nanocomposite resin containing inorganic fine particles and a thermoplastic resin. An object of the present invention is to provide a method for forming a nanocomposite resin, and a method for producing a preform for an optical member comprising the nanocomposite resin.

本発明の上記目的は、下記のナノコンポジット樹脂の成形方法によって達成される。
(1)無機微粒子および熱可塑性樹脂を含有したナノコンポジット樹脂の成形方法であって、前記ナノコンポジット樹脂と、該ナノコンポジット樹脂に流動性を付与する1種以上の溶媒と、を含む溶液を、該ナノコンポジット樹脂が不溶な液相および該液相に重なる流体相に対して界面を与えるように配置し、前記液相と接触する前記溶液の第1界面、および前記流体相と接触する該溶液の第2界面を界面張力によって凸曲面とし、前記溶液から少なくとも1種の前記溶媒を除去して、該溶液をゲル化する溶媒除去工程を備えることを特徴とするナノコンポジット樹脂の成形方法。
(2)無機微粒子および熱可塑性樹脂を含有したナノコンポジット樹脂の成形方法であって、前記ナノコンポジット樹脂と、該ナノコンポジット樹脂に流動性を付与する1種以上の溶媒と、を含む溶液を、該ナノコンポジット樹脂が不溶な液相中に配置し、前記液相と接触する前記溶液の界面を界面張力によって凸曲面とし、前記溶液から少なくとも1種の前記溶媒を除去して、該溶液をゲル化する溶媒除去工程を備えたことを特徴とするナノコンポジット樹脂の成形方法。
(3)前記溶媒除去工程において除去される前記溶媒が前記液相に可溶であり、該溶媒を該液相に吸収させることを特徴とする(1)または(2)に記載のナノコンポジット樹脂の成形方法。
(4)前記溶液が、前記ナノコンポジット樹脂を溶解させてゲル組成物を形成する第1溶媒と、前記ゲル組成物をゾル化する第2溶媒と、を含み、前記溶媒除去工程において、前記溶液から前記第2溶媒を除去し、該溶液をゲル化することを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載のナノコンポジット樹脂の成形方法。
(5)前記第1溶媒がトルエンであり、前記第2溶媒がエタノールであることを特徴とする(4)に記載のナノコンポジット樹脂の成形方法。
(6)前記液相が水であることを特徴とする(5)に記載のナノコンポジット樹脂の成形方法。
The above object of the present invention is achieved by the following nanocomposite resin molding method.
(1) A method for forming a nanocomposite resin containing inorganic fine particles and a thermoplastic resin, the solution comprising the nanocomposite resin and one or more solvents that impart fluidity to the nanocomposite resin, The nanocomposite resin is disposed so as to provide an interface with an insoluble liquid phase and a fluid phase overlapping the liquid phase, the first interface of the solution in contact with the liquid phase, and the solution in contact with the fluid phase A method for forming a nanocomposite resin, comprising a step of forming a convex curved surface by interfacial tension, removing at least one kind of the solvent from the solution, and gelling the solution.
(2) A method for forming a nanocomposite resin containing inorganic fine particles and a thermoplastic resin, the solution comprising the nanocomposite resin and one or more solvents that impart fluidity to the nanocomposite resin, The nanocomposite resin is disposed in an insoluble liquid phase, the interface of the solution in contact with the liquid phase is formed into a convex curved surface by interfacial tension, at least one kind of the solvent is removed from the solution, and the solution is gelled A method for forming a nanocomposite resin, comprising a solvent removing step for converting into a nanocomposite.
(3) The nanocomposite resin according to (1) or (2), wherein the solvent removed in the solvent removal step is soluble in the liquid phase, and the solvent is absorbed into the liquid phase Molding method.
(4) The solution includes a first solvent that dissolves the nanocomposite resin to form a gel composition, and a second solvent that solates the gel composition. In the solvent removal step, the solution The method for molding a nanocomposite resin according to any one of (1) to (3), wherein the second solvent is removed from the solution and the solution is gelled.
(5) The method for molding a nanocomposite resin according to (4), wherein the first solvent is toluene and the second solvent is ethanol.
(6) The method for molding a nanocomposite resin according to (5), wherein the liquid phase is water.

また、本発明の上記目的は、下記のプリフォームの製造方法によって達成される。
(7)無機微粒子および熱可塑性樹脂を含有したナノコンポジット樹脂からなる光学部材用プリフォームの製造方法であって、(1)〜(6)のいずれかに記載されたナノコンポジット樹脂の成形方法により、表裏を凸曲面に成形することを特徴とするプリフォームの製造方法。
The above-mentioned object of the present invention is achieved by the following preform manufacturing method.
(7) A method for producing a preform for an optical member comprising a nanocomposite resin containing inorganic fine particles and a thermoplastic resin, wherein the nanocomposite resin molding method according to any one of (1) to (6) is used. A method for producing a preform, wherein the front and back surfaces are formed into convex curved surfaces.

本発明に係るナノコンポジット樹脂の成形方法によれば、溶媒を用いてナノコンポジット樹脂に流動性を付与している。それにより、これらナノコンポジット樹脂および溶媒を含む溶液の界面の形状を界面張力によって制御することを容易とし、また、無機微粒子を均一に分散させて、光学特性の向上を図ることができる。そして、溶液を、液相と該液相に重なる流体相との間、または液相中に配置し、溶液の界面を界面張力によって凸曲面に成形して溶媒を除去している。それにより、型を不要とし、コストの低減を図ることができる。このようにして成形されたナノコンポジット樹脂は、表裏を凸曲面に成形される。   According to the method for molding a nanocomposite resin according to the present invention, fluidity is imparted to the nanocomposite resin using a solvent. Thereby, it is possible to easily control the shape of the interface of the solution containing the nanocomposite resin and the solvent by the interfacial tension, and to uniformly disperse the inorganic fine particles, thereby improving the optical characteristics. Then, the solution is disposed between or in the liquid phase and the fluid phase overlapping the liquid phase, and the solvent is removed by forming the interface of the solution into a convex curved surface by interfacial tension. This eliminates the need for a mold and can reduce the cost. The nanocomposite resin thus molded is formed into a convex curved surface.

また、本発明に係るプリフォームの製造方法によれば、その表裏は凸曲面に成形される。このように成形されたプリフォームが、凸曲面の光学面を有する光学部材に熱プレス成形される際には、その形状が近似することにより、ナノコンポジット樹脂同士の接着界面の発生が回避される。また、平面または凹曲面の光学面を有する光学部材に熱プレス成形される際にも、プリフォームの中央部から熱プレスが進行するため、ナノコンポジット樹脂同士の接着界面の発生が回避される。それにより、光学的欠陥となるウェルドラインの発生を防止し、光学特性に優れた光学部材を形成することができる。さらに、プリフォームの中央部から熱プレスが進行するために空気が押し出されやすくなっており、それにより、気泡の発生を防止して歩留まりを向上させることができる。   Further, according to the preform manufacturing method of the present invention, the front and back surfaces are formed into convex curved surfaces. When the preform thus formed is hot press-molded into an optical member having a convex optical surface, the shape of the preform approximates to avoid the occurrence of an adhesive interface between nanocomposite resins. . In addition, when hot press molding is performed on an optical member having a flat or concave optical surface, since the hot press proceeds from the center of the preform, generation of an adhesive interface between nanocomposite resins is avoided. As a result, it is possible to prevent generation of a weld line that becomes an optical defect and to form an optical member having excellent optical characteristics. Furthermore, since the hot press proceeds from the center of the preform, air is easily pushed out, thereby preventing the generation of bubbles and improving the yield.

以上、本発明によれば、無機微粒子および熱可塑性樹脂を含有したナノコンポジット樹脂を用いて光学特性に優れた光学部材を安価に且つ大量に形成することができる。   As described above, according to the present invention, an optical member having excellent optical characteristics can be formed in a large amount at a low cost by using a nanocomposite resin containing inorganic fine particles and a thermoplastic resin.

以下に、本発明に係るナノコンポジット樹脂の成形方法およびプリフォームの製造方法の好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of a method for molding a nanocomposite resin and a method for producing a preform according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

<第1実施形態>
図1は、第1実施形態のナノコンポジット樹脂の成形方法およびプリフォームの製造方法における各工程を示す図である。本実施形態では、無機微粒子および熱可塑性樹脂を含有したナノコンポジット樹脂を用いて、表裏が凸曲面に成形されたプリフォーム1を形成する。尚、本発明に用いるナノコンポジット樹脂の詳細については後述する。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing each step in the nanocomposite resin molding method and preform manufacturing method of the first embodiment. In this embodiment, the preform 1 whose front and back surfaces are formed into convex curved surfaces is formed using a nanocomposite resin containing inorganic fine particles and a thermoplastic resin. The details of the nanocomposite resin used in the present invention will be described later.

図1(A)に示すように、ナノコンポジット樹脂と、このナノコンポジット樹脂に流動性を付与する溶媒と、を含む溶液2は、ディスペンサ等の計量器を用いて所定量計量され、容器3に滴下されて供給されている。この容器3には、ナノコンポジット樹脂が不溶な液4が収容されている。   As shown in FIG. 1 (A), a solution 2 containing a nanocomposite resin and a solvent that imparts fluidity to the nanocomposite resin is weighed in a predetermined amount using a measuring instrument such as a dispenser, and placed in a container 3. It is supplied dropwise. The container 3 contains a liquid 4 insoluble in the nanocomposite resin.

本実施形態において、ナノコンポジット樹脂を含む溶液2の比重は、容器3に収容された液4の比重よりも小さくなっている。よって、図1(B)に示すように、容器3に供給された溶液2は、液4の表面に浮き、即ち、溶液2は、液(液相)4と雰囲気(気相(流体相))との間で、液相4および気相に対して界面を与えるように配置される。   In this embodiment, the specific gravity of the solution 2 containing nanocomposite resin is smaller than the specific gravity of the liquid 4 accommodated in the container 3. Accordingly, as shown in FIG. 1B, the solution 2 supplied to the container 3 floats on the surface of the liquid 4, that is, the solution 2 is composed of the liquid (liquid phase) 4 and the atmosphere (gas phase (fluid phase)). Between the liquid phase 4 and the gas phase.

尚、本実施形態においては、液相4と気相との間に溶液2を配置しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、気相に替えて、ナノコンポジット樹脂が不溶な液相(流体相)を液相4の上に重ねて、2つの液相の間に溶液2を配置するようにしてもよい。また、詳細は後述するが、溶液2の比重を液相4の比重と略等しくし、液相4の中に溶液2を配置するようにしてもよい。   In the present embodiment, the solution 2 is disposed between the liquid phase 4 and the gas phase, but the present invention is not limited to this. For example, instead of the gas phase, the liquid phase (fluid phase) insoluble in the nanocomposite resin may be superimposed on the liquid phase 4 and the solution 2 may be disposed between the two liquid phases. Further, as will be described in detail later, the specific gravity of the solution 2 may be substantially equal to the specific gravity of the liquid phase 4, and the solution 2 may be disposed in the liquid phase 4.

また、本実施形態においては、溶液2を滴下して供給しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記した2つの液相の間に溶液2を配置する場合に、2つの液相の間を臨む位置にノズルの吐出口を設け、このノズルから溶液2を吐出して溶液2を配置するようにしてもよく、また、溶液2を滴下して下層の液相4の表面に浮かべ、その後に上層の液相を被せるようにしてもよい。   In the present embodiment, the solution 2 is supplied dropwise, but the present invention is not limited to this. For example, when the solution 2 is disposed between the two liquid phases, a nozzle discharge port is provided at a position facing the two liquid phases, and the solution 2 is discharged from the nozzle to arrange the solution 2. Alternatively, the solution 2 may be dropped and floated on the surface of the lower liquid phase 4, and then the upper liquid phase may be covered.

液相4と接触する溶液2の第1界面2aは、液相4との間で作用する界面張力により凸曲面となっている。また、気相と接触する溶液2の第2界面2bは、気相との間で作用する界面張力により凸曲面となっている。   The first interface 2 a of the solution 2 in contact with the liquid phase 4 has a convex curved surface due to the interfacial tension acting with the liquid phase 4. Moreover, the 2nd interface 2b of the solution 2 which contacts a gaseous phase is a convex curve by the interfacial tension which acts between gaseous phases.

溶液2に含まれるナノコンポジット樹脂の濃度は、好ましくは10wt.%〜90wt.%、より好ましくは15wt.%〜50wt.%である。溶液2が接触する相(液相4や気相)にもよるが、ナノコンポジット樹脂の濃度が10wt.%未満では、界面が凸曲面となり難い。ナノコンポジット樹脂の濃度が15wt.%以上あれば、厚みや界面の凸曲面の曲率半径ともに様々な形状に対応可能である。また、ナノコンポジット樹脂の濃度が90wt.%超では、溶液2の流動性が足りず、界面張力によって界面の形状を制御することが困難となる。界面を現実的な時間で凸曲面に成形することができるのは、ナノコンポジット樹脂の濃度が50wt.%以下である。   The concentration of the nanocomposite resin contained in the solution 2 is preferably 10 wt. % To 90 wt. %, More preferably 15 wt. % To 50 wt. %. Depending on the phase (solution 4 or gas phase) with which the solution 2 is in contact, the concentration of the nanocomposite resin is 10 wt. If it is less than%, the interface is difficult to be a convex curved surface. The concentration of the nanocomposite resin is 15 wt. If it is at least%, it is possible to cope with various shapes in terms of thickness and radius of curvature of the convex curved surface of the interface. The concentration of the nanocomposite resin is 90 wt. If it exceeds%, the fluidity of the solution 2 is insufficient, and it becomes difficult to control the shape of the interface by the interfacial tension. The interface can be formed into a convex curved surface in a realistic time because the concentration of the nanocomposite resin is 50 wt. % Or less.

図1(C)および図1(D)に示すように、溶液2の第1界面2aおよび第2界面2bの凸曲面形状を維持して、溶液2から溶媒が除去される。溶液2から溶媒が除去されることにより、ナノコンポジット樹脂は、その流動性を失ってゲル化し、最終的に固化する。   As shown in FIGS. 1C and 1D, the solvent is removed from the solution 2 while maintaining the convex curved surface shapes of the first interface 2a and the second interface 2b of the solution 2. By removing the solvent from the solution 2, the nanocomposite resin loses its fluidity and gels and finally solidifies.

溶液2は、その第1界面2aにおいて液相4と接触しており、この液相4により溶液2に含まれる少なくとも1種の溶媒を吸収して、溶液2から溶媒を除去することができる。例えば、液相4としては、取り扱いの容易性から水を好ましく用いることができ、溶媒を親水性として液相4に吸収させ、それにより溶媒を除去することができる。また、本実施形態において、溶液2は、その第2界面2bにおいて気相に接触しており、揮発性の溶媒などは気化させて除去することもできる。   The solution 2 is in contact with the liquid phase 4 at the first interface 2 a, and the liquid phase 4 can absorb at least one solvent contained in the solution 2 and remove the solvent from the solution 2. For example, as the liquid phase 4, water can be preferably used from the viewpoint of easy handling, and the solvent can be absorbed into the liquid phase 4 by making it hydrophilic, thereby removing the solvent. In the present embodiment, the solution 2 is in contact with the gas phase at the second interface 2b, and a volatile solvent or the like can be vaporized and removed.

本発明において、溶液2に含まれる溶媒は、ナノコンポジット樹脂に流動性を付与することができる限り1種の溶媒であってもよいが、複数種の溶媒を組み合わせることによっても高い流動性を実現することができる。本実施形態において、溶液2には、ナノコンポジット樹脂を溶解させてゲル組成物を形成する第1溶媒と、このゲル組成物をゾル化する第2溶媒と、が含まれ、これら第1溶媒および第2溶媒によりナノコンポジット樹脂に流動性が付与されている。   In the present invention, the solvent contained in the solution 2 may be one type of solvent as long as the fluidity can be imparted to the nanocomposite resin, but high fluidity is realized by combining a plurality of types of solvents. can do. In the present embodiment, the solution 2 includes a first solvent that dissolves the nanocomposite resin to form a gel composition, and a second solvent that solates the gel composition. These first solvent and The fluidity is imparted to the nanocomposite resin by the second solvent.

溶液2に含まれる溶媒としては、例えば、酢酸、アセトン、アセトニトリル、ベンゼン、t−ブタノール、二硫化炭素、四塩化炭素、クロロホルム、シクロヘキサン、シクロペンタン、デカリン、ジブロモメタン、o−ジクロロベンゼン、ジエチルエーテル、1,2−ジクロロエタン、1,2−ジクロロエチレンZ、1,2−ジクロロエチレンE、1,1−ジクロロエチレン、ジクロロメタン、ジメトキシメタン、ジメチルアセトアミド、炭酸ジメチル、ジメチルエーテル、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジオキソラン、メタノール、エタノール、酢酸エチル、炭酸エチレン、ジクロロジフルオロメタン、クロロジグルオロメタン、ホルムアミド、ヘキサクロロアセトン、ヘキサフルオロジクロロプロパン、ヘキサメチルホスホルアミド、メチルクロライド、モルホリン、ニトロメタン、ピリジン、キノリン、二酸化硫黄、2,2−テトラクロロエタン、テトラヒドロフラン、テトラメチル尿素、トルエン、トリクロロエチレン、酢酸ブチルなどの中から選ばれるが、この限りではない。   Examples of the solvent contained in the solution 2 include acetic acid, acetone, acetonitrile, benzene, t-butanol, carbon disulfide, carbon tetrachloride, chloroform, cyclohexane, cyclopentane, decalin, dibromomethane, o-dichlorobenzene, and diethyl ether. 1,2-dichloroethane, 1,2-dichloroethylene Z, 1,2-dichloroethylene E, 1,1-dichloroethylene, dichloromethane, dimethoxymethane, dimethylacetamide, dimethyl carbonate, dimethyl ether, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, Dioxolane, methanol, ethanol, ethyl acetate, ethylene carbonate, dichlorodifluoromethane, chlorodigluoromethane, formamide, hexachloroacetone, hexafluorodichloropropane, hexa It is selected from, but not limited to, til phosphoramide, methyl chloride, morpholine, nitromethane, pyridine, quinoline, sulfur dioxide, 2,2-tetrachloroethane, tetrahydrofuran, tetramethylurea, toluene, trichloroethylene, butyl acetate, etc. .

上記の第1溶媒および第2溶媒を含む溶液2は、第2溶媒が除去されることにより流動性を失ってゲル化し、さらに第1溶媒が除去されることにより固化する。これら第1溶媒および第2溶媒のうち少なくとも1種の溶媒を液相4に吸収させて除去するにあたり、取り扱いの容易性の観点から液相4に水を用いた場合には、第1溶媒および第2溶媒の組み合わせとして、いずれか一方を親水性の溶媒とし、他方を疎水性の溶媒とするのが好ましい。例えば、本実施形態においては、液相4を水として、第1溶媒に疎水性のトルエンが用いられ、第2溶媒に親水性のエタノールが用いられている。このように構成された溶液2は、図1(C)に示すように、第2溶媒であるエタノールが液相4に吸収されて除去され、それによりゲル化する。また、図1(C)および図1(D)に示すように、第1溶媒であるトルエンは揮発性であり、気化して気相中に放出され、溶液2から除去される。   The solution 2 containing the first solvent and the second solvent loses fluidity when the second solvent is removed and gels, and further solidifies when the first solvent is removed. When at least one of the first solvent and the second solvent is absorbed and removed by the liquid phase 4, from the viewpoint of ease of handling, when water is used for the liquid phase 4, the first solvent and As a combination of the second solvent, it is preferable that either one is a hydrophilic solvent and the other is a hydrophobic solvent. For example, in the present embodiment, the liquid phase 4 is water, hydrophobic toluene is used as the first solvent, and hydrophilic ethanol is used as the second solvent. As shown in FIG. 1C, the solution 2 configured in this manner is absorbed and removed by the liquid phase 4 by ethanol as the second solvent, and thereby gelates. Further, as shown in FIGS. 1C and 1D, toluene as the first solvent is volatile, is vaporized and released into the gas phase, and is removed from the solution 2.

溶液2から第1溶媒であるトルエンおよび第2溶媒であるエタノールが除去されることにより、図1(E)に示すように、自重でも変形しない程度に固まった固形分1´が形成される。この固形分1´には水分や溶媒が若干残っており、これらの水分や溶媒が乾燥によって除去され、図1(F)に示すプリフォーム1が形成される。乾燥条件としては、真空乾燥、送風乾燥いずれでもよく、100℃以下で行うことが好ましい。100℃を超える温度で乾燥した場合、内部の水分が急激に膨張し、固形分1´内に気泡が発生する虞がある。   By removing toluene, which is the first solvent, and ethanol, which is the second solvent, from the solution 2, as shown in FIG. 1 (E), a solid content 1 ′ that is hard enough to be deformed even by its own weight is formed. Some moisture and solvent remain in the solid content 1 ′, and these moisture and solvent are removed by drying to form the preform 1 shown in FIG. The drying condition may be either vacuum drying or air drying, and is preferably performed at 100 ° C. or lower. When it is dried at a temperature exceeding 100 ° C., the internal moisture rapidly expands and bubbles may be generated in the solid content 1 ′.

以上のようにして形成されたプリフォーム1は、その表裏が凸曲面に成形されている。このように成形されたプリフォーム1が、例えば凸曲面の光学面を有する光学部材に熱プレス成形される際には、その形状が近似することにより、ナノコンポジット樹脂同士の接着界面の発生が回避される。また、平面または凹曲面の光学面を有する光学部材に熱プレス成形される際にも、プリフォーム1の中央部から熱プレスが進行するため、ナノコンポジット樹脂同士の接着界面の発生が回避される。   The preform 1 formed as described above has its front and back surfaces formed into convex curved surfaces. When the preform 1 thus molded is hot-press molded to an optical member having a convex curved optical surface, for example, the shape approximates to avoid the occurrence of an adhesive interface between nanocomposite resins. Is done. In addition, when hot press molding is performed on an optical member having a flat or concave optical surface, the hot press proceeds from the center of the preform 1, thereby avoiding the occurrence of an adhesive interface between nanocomposite resins. .

以上、説明したように、本実施形態のナノコンポジット樹脂の成形方法によれば、溶媒を用いてナノコンポジット樹脂に流動性を付与している。それにより、これらナノコンポジット樹脂および溶媒を含む溶液2の界面2a、2bの形状を界面張力によって制御することを容易とし、また、無機微粒子を均一に分散させて、光学特性の向上を図ることができる。そして、溶液2を液相4と気相との間に配置し、溶液2の界面2a、2bを界面張力によって凸曲面に成形して溶媒を除去している。それにより、型を不要とし、コストの低減を図ることができる。このようにして成形されたナノコンポジット樹脂は、表裏を凸曲面に成形される。   As described above, according to the nanocomposite resin molding method of the present embodiment, fluidity is imparted to the nanocomposite resin using a solvent. Thereby, the shape of the interfaces 2a and 2b of the solution 2 containing the nanocomposite resin and the solvent can be easily controlled by the interfacial tension, and the optical properties can be improved by uniformly dispersing the inorganic fine particles. it can. And the solution 2 is arrange | positioned between the liquid phase 4 and a gaseous phase, and the interface 2a, 2b of the solution 2 is shape | molded by the interfacial tension to a convex curve, and the solvent is removed. This eliminates the need for a mold and can reduce the cost. The nanocomposite resin thus molded is formed into a convex curved surface.

また、本実施形態のプリフォームの製造方法によれば、プリフォーム1の表裏は凸曲面に成形される。このように成形されたプリフォーム1が、凸曲面の光学面を有する光学部材に熱プレス成形される際には、その形状が近似することにより、ナノコンポジット樹脂同士の接着界面の発生が回避される。また、平面または凹曲面の光学面を有する光学部材に熱プレス成形される際にも、プリフォーム1の中央部から熱プレスが進行するため、ナノコンポジット樹脂同士の接着界面の発生が回避される。それにより、光学的欠陥となるウェルドラインの発生を防止し、光学特性に優れた光学部材を形成することができる。さらに、プリフォーム1の中央部から熱プレスが進行するために空気が押し出されやすくなっており、それにより、気泡の発生を防止して歩留まりを向上させることができる。   Moreover, according to the preform manufacturing method of the present embodiment, the front and back surfaces of the preform 1 are formed into convex curved surfaces. When the preform 1 thus formed is hot press-molded into an optical member having a convex optical surface, the shape approximates to avoid the occurrence of an adhesive interface between nanocomposite resins. The In addition, when hot press molding is performed on an optical member having a flat or concave optical surface, the hot press proceeds from the center of the preform 1, thereby avoiding the occurrence of an adhesive interface between nanocomposite resins. . As a result, it is possible to prevent generation of a weld line that becomes an optical defect and to form an optical member having excellent optical characteristics. Further, since the hot press proceeds from the center of the preform 1, air is easily pushed out, thereby preventing the generation of bubbles and improving the yield.

以上によれば、無機微粒子および熱可塑性樹脂を含有したナノコンポジット樹脂を用いて光学特性に優れた光学部材を安価に且つ大量に形成することができる。   Based on the above, an optical member having excellent optical characteristics can be formed at a low cost and in large quantities using a nanocomposite resin containing inorganic fine particles and a thermoplastic resin.

<第2実施形態>
図2は、第2実施形態のナノコンポジット樹脂の成形方法およびプリフォームの製造方法における各工程を示す図である。尚、上述した第1実施形態と共通する要素には、図中、同一の符号を付すことにより、説明を省略あるいは簡略する。
Second Embodiment
FIG. 2 is a diagram showing each step in the nanocomposite resin molding method and preform manufacturing method of the second embodiment. Note that elements common to the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals in the drawing, and description thereof is omitted or simplified.

図2に示すように、本実施形態では、ナノコンポジット樹脂を含む溶液2の比重を、容器3に収容された液4の比重と実質的に等しくし、液相4の中に溶液2を配置するようにしている。尚、溶液2を吐出するノズルの吐出口を液相4の中に設け、このノズルから溶液2を吐出して溶液2を配置する場合に、溶液2の比重によってノズルの向きを変える必要がある。例えば、溶液2の比重が液相4の比重よりも小さい場合には、ノズルの向きは上向きとされる。   As shown in FIG. 2, in this embodiment, the specific gravity of the solution 2 containing the nanocomposite resin is substantially equal to the specific gravity of the liquid 4 contained in the container 3, and the solution 2 is disposed in the liquid phase 4. Like to do. In addition, when the discharge port of the nozzle which discharges the solution 2 is provided in the liquid phase 4 and the solution 2 is discharged from the nozzle and the solution 2 is disposed, it is necessary to change the direction of the nozzle depending on the specific gravity of the solution 2. . For example, when the specific gravity of the solution 2 is smaller than the specific gravity of the liquid phase 4, the nozzle is directed upward.

液相4の中に配置された溶液2は、液相4との間で作用する界面張力により略球形状を呈する。そして、図2(C)および図2(D)に示すように、溶液2の略球形状を維持して、溶液2から溶媒が除去される。溶液2から溶媒が除去されることにより、ナノコンポジット樹脂は、その流動性を失ってゲル化し、最終的に固化する。   The solution 2 disposed in the liquid phase 4 has a substantially spherical shape due to the interfacial tension acting with the liquid phase 4. Then, as shown in FIGS. 2C and 2D, the solvent is removed from the solution 2 while maintaining the substantially spherical shape of the solution 2. By removing the solvent from the solution 2, the nanocomposite resin loses its fluidity and gels and finally solidifies.

ここで、本実施形態においても、液相4は水とし、溶液2には、ナノコンポジット樹脂を溶解させてゲル組成物を形成する第1溶媒としてのトルエンと、このゲル組成物をゾル化する第2溶媒としてのエタノール、が含まれている。液相4の中に配置された溶液2からは、主として親水性のエタノールが液相4に吸収されて除去され、それにより、溶液2がゲル化する。尚、疎水性のトルエンについても、揮発させて除去する場合に比べて時間を要するが、液相4に徐々に吸収され、除去される。   Here, also in the present embodiment, the liquid phase 4 is water, and in the solution 2, toluene as a first solvent that dissolves the nanocomposite resin to form a gel composition, and this gel composition is made into a sol. Ethanol as a second solvent is included. From the solution 2 arranged in the liquid phase 4, mainly hydrophilic ethanol is absorbed and removed by the liquid phase 4, whereby the solution 2 is gelled. Hydrophobic toluene is also gradually absorbed by the liquid phase 4 and removed, although it takes more time than volatilization and removal.

溶液2から第1溶媒であるトルエンおよび第2溶媒であるエタノールが除去されることにより、図2(E)に示すように、自重でも変形しない程度に固まった固形分11´が形成される。この固形分11´が乾燥されて図2(F)に示すプリフォーム11が形成される。   By removing toluene, which is the first solvent, and ethanol, which is the second solvent, from the solution 2, as shown in FIG. 2E, a solid content 11 ′ that is hard enough to be deformed even by its own weight is formed. This solid content 11 ′ is dried to form the preform 11 shown in FIG.

以上のようにして形成されたプリフォーム11は、略球形状をなし、上半分を表、下半分を裏として、その表裏が凸曲面に成形されている。このように成形されたプリフォーム11が、例えば凸曲面の光学面を有する光学部材に熱プレス成形される際には、その形状が近似することにより、ナノコンポジット樹脂同士の接着界面の発生が回避される。また、平面または凹曲面の光学面を有する光学部材に熱プレス成形される際にも、プリフォーム1の中央部から熱プレスが進行するため、ナノコンポジット樹脂同士の接着界面の発生が回避される。   The preform 11 formed as described above has a substantially spherical shape, with the upper half as the front and the lower half as the back, and the front and back are formed into convex curved surfaces. When the preform 11 thus molded is hot-press molded into an optical member having a convex curved optical surface, for example, the shape approximates to avoid the occurrence of an adhesive interface between nanocomposite resins. Is done. In addition, when hot press molding is performed on an optical member having a flat or concave optical surface, the hot press proceeds from the center of the preform 1, thereby avoiding the occurrence of an adhesive interface between nanocomposite resins. .

〈ナノコンポジット樹脂〉
以下に、本発明で用いられるナノコンポジット樹脂について、詳細に説明する。
<Nanocomposite resin>
Hereinafter, the nanocomposite resin used in the present invention will be described in detail.

[無機微粒子]
本発明で用いられる有機無機複合材料には、数平均粒子サイズが1〜15nmの無機微粒子としている。無機微粒子の数平均粒子サイズは、小さすぎると該微粒子を構成する物質固有の特性が変化する場合があり、逆に大きすぎるとレイリー散乱の影響が顕著となり、有機無機複合材料の透明性が極端に低下する場合がある。従って、本発明における無機微粒子の数平均粒子サイズは1〜15nmにすることが必要であり、好ましくは2〜13nmであり、より好ましくは3〜10nmである。
[Inorganic fine particles]
The organic-inorganic composite material used in the present invention is inorganic fine particles having a number average particle size of 1 to 15 nm. If the number average particle size of the inorganic fine particles is too small, the characteristics unique to the substance constituting the fine particles may change. Conversely, if the number average particle size is too large, the effect of Rayleigh scattering becomes remarkable, and the transparency of the organic-inorganic composite material is extremely high. May fall. Therefore, the number average particle size of the inorganic fine particles in the present invention needs to be 1 to 15 nm, preferably 2 to 13 nm, and more preferably 3 to 10 nm.

本発明で用いられる無機微粒子としては、例えば、酸化物微粒子、硫化物微粒子、セレン化物微粒子、テルル化物微粒子等が挙げられる。より具体的には、チタニア微粒子、酸化亜鉛微粒子、ジルコニア微粒子、酸化錫微粒子、硫化亜鉛微粒子等を挙げることができ、好ましくは、チタニア微粒子、ジルコニア微粒子、硫化亜鉛微粒子であり、より好ましくはチタニア微粒子、ジルコニア微粒子であるが、これらに限定されるものではない。本発明では、1種類の無機微粒子を用いてもよいし、複数種の無機微粒子を併用してもよい。   Examples of the inorganic fine particles used in the present invention include oxide fine particles, sulfide fine particles, selenide fine particles, telluride fine particles and the like. More specifically, titania fine particles, zinc oxide fine particles, zirconia fine particles, tin oxide fine particles, zinc sulfide fine particles and the like can be mentioned, preferably titania fine particles, zirconia fine particles and zinc sulfide fine particles, more preferably titania fine particles. Although it is a zirconia fine particle, it is not limited to these. In the present invention, one type of inorganic fine particles may be used, or a plurality of types of inorganic fine particles may be used in combination.

本発明で用いられる無機微粒子の波長589nmにおける屈折率は、1.90〜3.00であることが好ましく、1.90〜2.70であることがより好ましく、2.00〜2.70であることがさらに好ましい。屈折率が1.90以上である無機微粒子を用いれば屈折率が1.65より大きい有機無機複合材料を作成しやすくなり、屈折率が3.00以下の無機微粒子を用いれば透過率が80%以上の有機無機複合材料を作成しやすい傾向がある。なお、本発明における屈折率は、アッベ屈折計(アタゴ社DR−M4)にて波長589nmの光について25℃で測定した値である。   The refractive index at a wavelength of 589 nm of the inorganic fine particles used in the present invention is preferably 1.90 to 3.00, more preferably 1.90 to 2.70, and 2.00 to 2.70. More preferably it is. If inorganic fine particles having a refractive index of 1.90 or more are used, it becomes easy to produce an organic-inorganic composite material having a refractive index greater than 1.65. If inorganic fine particles having a refractive index of 3.00 or less are used, the transmittance is 80%. There exists a tendency which is easy to produce the above organic inorganic composite material. In addition, the refractive index in this invention is the value measured at 25 degreeC about the light of wavelength 589nm with the Abbe refractometer (Atago DR-M4).

[熱可塑性樹脂]
本発明で用いられる熱可塑性樹脂の構造には特に制限がなく、たとえば、ポリ(メタ)アクリル酸エステル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリビニルエーテル、ポリビニルエステル、ポリビニルカルバゾール、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリチオウレタン、ポリイミド、ポリエーテル、ポリチオエーテ、ポリエーテルケトン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン等の公知の構造を有する樹脂を例示することができるが、本発明では少なくとも、高分子鎖末端、または側鎖に無機微粒子と任意の化学結合を形成しうる官能基を有する熱可塑性樹脂が特に好ましい。このような熱可塑性樹脂としては、
(1)高分子鎖末端、または側鎖に下記から選ばれる官能基を有する熱可塑性樹脂;

Figure 2009269197
[R11、R12、R13、R14は、それぞれ独立に水素原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアルケニル基、置換または無置換のアルキニル基、あるいは、置換または無置換のアリール基を表す。]、−SOH、−OSOH、−COH、または−Si(OR15m116 3−m1[R15、R16はそれぞれ独立に水素原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアルケニル基、置換または無置換のアルキニル基、あるいは、置換または無置換のアリール基を表し、m1は1〜3の整数を表す。]
(2)疎水性セグメントおよび親水性セグメントで構成されるブロック共重合体;
が好ましい例として挙げられる。 [Thermoplastic resin]
The structure of the thermoplastic resin used in the present invention is not particularly limited. For example, poly (meth) acrylic acid ester, polystyrene, polyamide, polyvinyl ether, polyvinyl ester, polyvinyl carbazole, polyolefin, polyester, polycarbonate, polyurethane, polythiol. Examples of the resin having a known structure such as urethane, polyimide, polyether, polythioate, polyetherketone, polysulfone, and polyethersulfone can be exemplified. In the present invention, inorganic fine particles are present at least at the end of the polymer chain or at the side chain. A thermoplastic resin having a functional group capable of forming an arbitrary chemical bond with is particularly preferable. As such a thermoplastic resin,
(1) a thermoplastic resin having a functional group selected from the following at the polymer chain end or side chain;
Figure 2009269197
[R 11 , R 12 , R 13 and R 14 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkenyl group, a substituted or unsubstituted alkynyl group, or a substituted or unsubstituted group. Represents an aryl group. ], - SO 3 H, -OSO 3 H, -CO 2 H or -Si (OR 15) m1 R 16 3-m1 [R 15, R 16 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, Represents a substituted or unsubstituted alkenyl group, a substituted or unsubstituted alkynyl group, or a substituted or unsubstituted aryl group, and m1 represents an integer of 1 to 3. ]
(2) a block copolymer composed of a hydrophobic segment and a hydrophilic segment;
Is a preferred example.

[熱可塑性樹脂(1)]
以下、熱可塑性樹脂(1)について、詳細に説明する。本発明で用いられる熱可塑性樹脂(1)は、高分子鎖末端、側鎖に無機微粒子と化学結合を形成しうる官能基を有する。ここで、「化学結合」とは、例えば、共有結合、イオン結合、配位結合、水素結合等が挙げられ、官能基が複数存在する場合は、それぞれ無機微粒子と異なる化学結合を形成しうるものであってもよい。化学結合を形成しうるか否かは、有機溶媒中において熱可塑性樹脂と無機微粒子とを混合したときに、熱可塑性樹脂の官能基が無機微粒子と化学結合を形成しうるか否かで判定する。熱可塑性樹脂の官能基は、そのすべてが無機微粒子と化学結合を形成していてもよいし、一部が無機微粒子と化学結合を形成していてもよい。
[Thermoplastic resin (1)]
Hereinafter, the thermoplastic resin (1) will be described in detail. The thermoplastic resin (1) used in the present invention has a functional group capable of forming a chemical bond with inorganic fine particles at the polymer chain terminal and side chain. Here, the “chemical bond” includes, for example, a covalent bond, an ionic bond, a coordination bond, a hydrogen bond, and the like, and when there are a plurality of functional groups, each can form a chemical bond different from the inorganic fine particles. It may be. Whether or not a chemical bond can be formed is determined by whether or not the functional group of the thermoplastic resin can form a chemical bond with the inorganic fine particle when the thermoplastic resin and the inorganic fine particle are mixed in an organic solvent. All of the functional groups of the thermoplastic resin may form chemical bonds with the inorganic fine particles, or some of them may form chemical bonds with the inorganic fine particles.

本発明で用いられる熱可塑性樹脂は、下記一般式(1)で表される繰り返し単位を有するコポリマーであることが特に好ましい。このようなコポリマーは、下記一般式(2)で表わされるビニルモノマーを共重合することにより得ることができる。

Figure 2009269197
The thermoplastic resin used in the present invention is particularly preferably a copolymer having a repeating unit represented by the following general formula (1). Such a copolymer can be obtained by copolymerizing a vinyl monomer represented by the following general formula (2).
Figure 2009269197

Figure 2009269197
Figure 2009269197

一般式(1)および一般式(2)中、Rは、水素原子、ハロゲン原子またはメチル基を表し、Xは−CO−、−OCO−、−CONH−、−OCONH−、−OCOO−、−O−、−S−、−NH−、および、置換または無置換のアリーレン基からなる群より選ばれる2価の連結基を表し、より好ましくは−CO−またはp−フェニレン基である。 In the general formulas (1) and (2), R represents a hydrogen atom, a halogen atom or a methyl group, and X represents —CO 2 —, —OCO—, —CONH—, —OCONH—, —OCOO—, It represents a divalent linking group selected from the group consisting of —O—, —S—, —NH—, and a substituted or unsubstituted arylene group, more preferably —CO 2 — or a p-phenylene group.

Yは炭素数が1〜30である2価の連結基を表す。炭素数は1〜20が好ましく、2〜10がより好ましく、2〜5がさらに好ましい。具体的には、アルキレン基、アルキレンオキシ基、アルキレンオキシカルボニル基、アリーレン基、アリーレンオキシ基、アリーレンオキシカルボニル基、およびこれらを組み合わせた基を挙げることができ、好ましくはアルキレン基である。   Y represents a divalent linking group having 1 to 30 carbon atoms. 1-20 are preferable, as for carbon number, 2-10 are more preferable, and 2-5 are more preferable. Specific examples include an alkylene group, an alkyleneoxy group, an alkyleneoxycarbonyl group, an arylene group, an aryleneoxy group, an aryleneoxycarbonyl group, and a combination thereof, and an alkylene group is preferable.

qは0〜18の整数を表す。より好ましくは0〜10の整数であり、さらに好ましくは0〜5の整数であり、特に好ましくは0〜1の整数である。   q represents the integer of 0-18. More preferably, it is an integer of 0-10, More preferably, it is an integer of 0-5, Most preferably, it is an integer of 0-1.

Zは、前記[化1]に示される官能基である。   Z is a functional group represented by the above [Chemical Formula 1].

以下に一般式(2)で表されるモノマーの具体例を挙げるが、本発明で用いることができるモノマーはこれらに限定されるものではない。

Figure 2009269197
Specific examples of the monomer represented by the general formula (2) are given below, but the monomer that can be used in the present invention is not limited thereto.
Figure 2009269197

本発明において一般式(2)で表わされるモノマーと共重合可能な他の種類のモノマーとしては、Polymer Handbook 2nd ed.,J.Brandrup,Wiley lnterscience (1975) Chapter 2 Page 1〜483に記載のものを用いることができる。   Other types of monomers copolymerizable with the monomer represented by the general formula (2) in the present invention include those described in Polymer Handbook 2nd ed., J. Brandrup, Wiley lnterscience (1975) Chapter 2 Page 1 to 483. Can be used.

具体的には、例えば、スチレン誘導体、1−ビニルナフタレン、2−ビニルナフタレン、ビニルカルバゾール、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類、イタコン酸ジアルキル類、前記フマール酸のジアルキルエステル類またはモノアルキルエステル類等から選ばれる付加重合性不飽和結合を1個有する化合物等を挙げることができる。   Specifically, for example, styrene derivatives, 1-vinylnaphthalene, 2-vinylnaphthalene, vinylcarbazole, acrylic acid, methacrylic acid, acrylic esters, methacrylic esters, acrylamides, methacrylamides, allyl compounds, vinyl ethers , Vinyl esters, dialkyl itaconates, dialkyl esters of the above fumaric acid, monoalkyl esters, and the like.

本発明で用いられる熱可塑性樹脂(1)の重量平均分子量は1,000〜500,000であることが好ましく、3,000〜300,000であることがさらに好ましく、10,000〜100,000であることが特に好ましい。前記熱可塑性樹脂(1)の重量平均分子量を500,000以下とすることにより、成形加工性が向上する傾向にあり、1,000以上とすることにより力学強度が向上する傾向にある。   The weight average molecular weight of the thermoplastic resin (1) used in the present invention is preferably 1,000 to 500,000, more preferably 3,000 to 300,000, and 10,000 to 100,000. It is particularly preferred that When the weight average molecular weight of the thermoplastic resin (1) is 500,000 or less, the moldability tends to be improved, and when it is 1,000 or more, the mechanical strength tends to be improved.

本発明で用いられる熱可塑性樹脂(1)において、無機微粒子と結合する上記官能基はポリマー鎖1本あたり平均0.1〜20個であることが好ましく、0.5〜10個であることがより好ましく、1〜5個であることが特に好ましい。前記官能基の含有量がポリマー鎖一本あたり平均20個以下であれば、熱可塑性樹脂(1)が複数の無機微粒子に配位して溶液状態で高粘度化やゲル化が起こるのを防ぎやすい傾向がある。また、ポリマー鎖一本あたり平均官能基の数が0.1個以上であれば、無機微粒子を安定に分散させやすい傾向がある。   In the thermoplastic resin (1) used in the present invention, the average number of functional groups bonded to inorganic fine particles is preferably from 0.1 to 20, and preferably from 0.5 to 10, per polymer chain. More preferably, it is particularly preferably 1 to 5. If the content of the functional group is 20 or less on average per polymer chain, the thermoplastic resin (1) is coordinated with a plurality of inorganic fine particles to prevent high viscosity and gelation in solution. It tends to be easy. Moreover, if the number of average functional groups per polymer chain is 0.1 or more, the inorganic fine particles tend to be dispersed stably.

本発明で用いられる熱可塑性樹脂(1)のガラス転移温度は80℃〜400℃であることが好ましく、130℃〜380℃であることがより好ましい。ガラス転移温度が80℃以上の樹脂を用いれば十分な耐熱性を有する光学部品が得られやすくなり、また、ガラス転移温度が400℃以下の樹脂を用いれば成形加工が行いやすくなる傾向がある。   The glass transition temperature of the thermoplastic resin (1) used in the present invention is preferably 80 ° C to 400 ° C, and more preferably 130 ° C to 380 ° C. If a resin having a glass transition temperature of 80 ° C. or higher is used, an optical component having sufficient heat resistance can be easily obtained, and if a resin having a glass transition temperature of 400 ° C. or lower is used, molding tends to be easily performed.

上記のように、本発明で用いられるナノコンポジット樹脂は、特定の構造を有する単位構造を樹脂中にもたせることにより、無機微粒子が分散している有機無機複合材料の高屈折性と高透明性を損なうことなく、成形金型からの離型性を向上させることができる。   As described above, the nanocomposite resin used in the present invention has a high refractive index and high transparency of an organic-inorganic composite material in which inorganic fine particles are dispersed by giving a unit structure having a specific structure in the resin. It is possible to improve the releasability from the molding die without damaging.

上記の材料によれば、優れた離型性と高屈折性と透明性とを併せ持つ有機無機複合材料、およびそれを含んで構成される、高精度と高透明性と高屈折性とを併せ持つ光学部材が提供できる。   According to the above materials, an organic-inorganic composite material having both excellent releasability, high refraction, and transparency, and an optical device that includes both high accuracy, high transparency, and high refraction. A member can be provided.

以下に実施例を説明する。   Examples will be described below.

ナノコンポジット樹脂、および、ナノコンポジット樹脂と溶媒を含んだ溶液は、以下のとおり調製した。
・熱可塑性樹脂:スチレン系ポリマー
・無機微粒子:ジルコニア粒子(粒径5nm)
・溶媒:トルエン、エタノール(混合比(トルエン:エタノール) 95:5)
・ナノコンポジット樹脂濃度:36.1wt.%
A nanocomposite resin and a solution containing the nanocomposite resin and a solvent were prepared as follows.
-Thermoplastic resin: Styrene polymer-Inorganic fine particles: Zirconia particles (particle size 5nm)
Solvent: toluene, ethanol (mixing ratio (toluene: ethanol) 95: 5)
Nanocomposite resin concentration: 36.1 wt. %

上記の溶液を、武蔵エンジニアリング製ディスペンサ「Measuring Master mpp−1」を用いて277マイクロリットル計量し、水(液相)と雰囲気(気相)との間に配置した。その状態で6時間維持し、固形分が自重でも変形しないことを確認し取り出した。取り出した固形分を、送風乾燥機を用いて100℃で24時間乾燥し、プリフォームを形成した。上記の条件で、直径7〜8mm、水と接していた側の表面の曲率半径が3〜4mm、雰囲気と接していた側の表面の曲率半径が3.5〜4.5mmの範囲で、表裏がともに凸曲面に成形されたプリフォームを形成することができた。   277 microliters of the above solution was weighed using a dispenser “Measuring Master mpp-1” manufactured by Musashi Engineering, and placed between water (liquid phase) and atmosphere (gas phase). This state was maintained for 6 hours, and it was confirmed that the solid content was not deformed even by its own weight. The taken-out solid content was dried at 100 ° C. for 24 hours using a blower dryer to form a preform. Under the above conditions, the diameter is 7 to 8 mm, the radius of curvature of the surface in contact with water is 3 to 4 mm, and the radius of curvature of the surface in contact with the atmosphere is 3.5 to 4.5 mm. Both were able to form a preform formed into a convex curved surface.

直径8mmで曲率半径4.5mmの凹曲面の成形面を上型および下型ぞれぞれに有するプレス装置用いて、上記のプリフォームを熱プレス成形した。熱プレス成形の条件は下記のとおりである。
・プリフォーム予熱時間:180℃、30s
・プレス温度:180℃
・プレス力:1.95MPa
・プレス保持時間:2min.
・冷却速度:2℃/s
・取り出し温度:30℃
上記条件にてプリフォームを熱プレス成形したところ、ウェルドラインのない良好な成形品を得ることが出来た。
The above-mentioned preform was hot press-molded using a press apparatus having a concave curved molding surface having a diameter of 8 mm and a curvature radius of 4.5 mm in each of the upper mold and the lower mold. The conditions for hot press molding are as follows.
Preform preheating time: 180 ° C, 30s
・ Pressing temperature: 180 ℃
・ Pressing force: 1.95 MPa
・ Press holding time: 2 min.
Cooling rate: 2 ° C / s
・ Take-off temperature: 30 ℃
When the preform was hot-press molded under the above conditions, a good molded product without a weld line could be obtained.

第1実施形態のナノコンポジット樹脂の成形方法およびプリフォームの製造方法における各工程を示す図である。It is a figure which shows each process in the shaping | molding method of nanocomposite resin of 1st Embodiment, and the manufacturing method of preform. 第2実施形態のナノコンポジット樹脂の成形方法およびプリフォームの製造方法における各工程を示す図である。It is a figure which shows each process in the shaping | molding method of the nanocomposite resin of 2nd Embodiment, and the manufacturing method of preform.

符号の説明Explanation of symbols

1 プリフォーム
2 溶液
2a 溶液の第1界面
2b 溶液の第2界面
3 容器
4 液相
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Preform 2 Solution 2a 1st interface of solution 2b 2nd interface of solution 3 Container 4 Liquid phase

Claims (7)

無機微粒子および熱可塑性樹脂を含有したナノコンポジット樹脂の成形方法であって、
前記ナノコンポジット樹脂と、該ナノコンポジット樹脂に流動性を付与する1種以上の溶媒と、を含む溶液を、該ナノコンポジット樹脂が不溶な液相および該液相に重なる流体相に対して界面を与えるように配置し、
前記液相と接触する前記溶液の第1界面、および前記流体相と接触する該溶液の第2界面を界面張力によって凸曲面とし、
前記溶液から少なくとも1種の前記溶媒を除去して、該溶液をゲル化する溶媒除去工程を備えることを特徴とするナノコンポジット樹脂の成形方法。
A method of molding a nanocomposite resin containing inorganic fine particles and a thermoplastic resin,
A solution containing the nanocomposite resin and at least one solvent that imparts fluidity to the nanocomposite resin has an interface with the liquid phase in which the nanocomposite resin is insoluble and the fluid phase overlapping the liquid phase. Arranged to give and
A first interface of the solution in contact with the liquid phase and a second interface of the solution in contact with the fluid phase to form a convex curved surface by interfacial tension;
A method for molding a nanocomposite resin, comprising: a solvent removal step of removing at least one kind of the solvent from the solution to gel the solution.
無機微粒子および熱可塑性樹脂を含有したナノコンポジット樹脂の成形方法であって、
前記ナノコンポジット樹脂と、該ナノコンポジット樹脂に流動性を付与する1種以上の溶媒と、を含む溶液を、該ナノコンポジット樹脂が不溶な液相中に配置し、
前記液相と接触する前記溶液の界面を界面張力によって凸曲面とし、
前記溶液から少なくとも1種の前記溶媒を除去して、該溶液をゲル化する溶媒除去工程を備えたことを特徴とするナノコンポジット樹脂の成形方法。
A method of molding a nanocomposite resin containing inorganic fine particles and a thermoplastic resin,
Placing a solution containing the nanocomposite resin and one or more solvents that impart fluidity to the nanocomposite resin in a liquid phase in which the nanocomposite resin is insoluble;
The interface of the solution in contact with the liquid phase is a curved surface by interfacial tension,
A method for molding a nanocomposite resin, comprising: a solvent removal step of removing at least one kind of the solvent from the solution to gel the solution.
前記溶媒除去工程において除去される前記溶媒が前記液相に可溶であり、該溶媒を該液相に吸収させることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のナノコンポジット樹脂の成形方法。   The method for molding a nanocomposite resin according to claim 1 or 2, wherein the solvent removed in the solvent removal step is soluble in the liquid phase, and the solvent is absorbed into the liquid phase. . 前記溶液が、前記ナノコンポジット樹脂を溶解させてゲル組成物を形成する第1溶媒と、前記ゲル組成物をゾル化する第2溶媒と、を含み、
前記溶媒除去工程において、前記溶液から前記第2溶媒を除去し、該溶液をゲル化することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のナノコンポジット樹脂の成形方法。
The solution includes a first solvent that dissolves the nanocomposite resin to form a gel composition, and a second solvent that solates the gel composition;
The method for molding a nanocomposite resin according to any one of claims 1 to 3, wherein, in the solvent removal step, the second solvent is removed from the solution to gel the solution.
前記第1溶媒がトルエンであり、前記第2溶媒がエタノールであることを特徴とする請求項4に記載のナノコンポジット樹脂の成形方法。   The method for molding a nanocomposite resin according to claim 4, wherein the first solvent is toluene and the second solvent is ethanol. 前記液相が水であることを特徴とする請求項5に記載のナノコンポジット樹脂の成形方法。   The method for molding a nanocomposite resin according to claim 5, wherein the liquid phase is water. 無機微粒子および熱可塑性樹脂を含有したナノコンポジット樹脂からなる光学部材用プリフォームの製造方法であって、
請求項1〜6のいずれか一項に記載されたナノコンポジット樹脂の成形方法により、表裏を凸曲面に成形することを特徴とするプリフォームの製造方法。
A method for producing a preform for an optical member comprising a nanocomposite resin containing inorganic fine particles and a thermoplastic resin,
A method for manufacturing a preform, wherein the front and back surfaces are formed into convex curved surfaces by the method for forming a nanocomposite resin according to any one of claims 1 to 6.
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