JPH01163030A - 重合方法及び重合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分！？） 本発明は、光デイスク基板、レンズ及びプリズム等の光
学材料の注型重合に適した重合方法及び重合装置に関す
る。

（従来技術） 光学材料、例えば、光デイスク基板の製造方法としては
、ポリカーボネートやポリメタクリル酸メチル等の射出
成形法がある。この方法は生産性が高いものの粘度の高
い樹脂を高圧でキャピテイに注入するため分子配向が起
こり、光学的異方法が生じ易い。

上記した問題に対して、最近ではメタクリル酸メチルの
部分重合体を主成分とし、粘度が５〜２００ボイズとい
う高粘度の部分重合体混合物をラジカル重合開始剤の存
在下に成形金型内で圧力１０〜２００　ｋｉ／　ｃｒｌ
、　ｍｒ度４０〜１ｏ。

℃の条件下で注型重合する方法が採用されている（特開
昭６１−８３２１３号）。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記の光学材料の成形方法は光学的異方
性が生じるという間−を十分に解決するには至って−な
い。そこで、光学的に均一で複屈折が小さく、シかも平
面性が良好な光学材料成形のための方法及び装置が要望
されているＯ （問題点を解決するための手段） 本発明者らは、上記した優れた性質を有する光学材料の
成形に適した重合方法について研究を重ねた。その結果
、上記した目的を達成した重合方法の開発に成功し、本
発明を提案するに至った。

即ち、本発明は、粘度が１０〜２０００ＰＳの重合性単
量体又はその部分重合体を０．１〜１０に９／Ｃ−の圧
力下に注型重合することを特徴とする重合性単量体又は
その部分重合体の重合方法である。

本発明に於−て使用される重合性単量体又はその部分重
合体の粘度は、２５℃に於いて１０〜２０００ＰＳの範
囲でなければならない。この範囲よりも粘度が低い場合
には、得られる重合体成形物にパリが生じ、逆に粘度が
高−場合には、得られる重合体成形物の複屈折が悪化し
、さらにｉよ白濁することもあり、光学材料に適した重
合体成形物が得られなくなる。本発明で使用される重合
性単量体又はその部分重合体の粘度は、２０〜ｔ　ｏ　
ｏ　ａｖｓの範囲であることがよ　゛り優れた重合体成
形物が得られる念め好ましい。

本発明で使用される重合性単量体又はその部分重合体は
、上記した粘度範囲を満足するものであれば、公知の化
合物が何ら制限なく採用される。例えば、スチレン、Ｐ
−メチルスチレン。

α−メチルスチレン、クロロスチレン、フルオロスチレ
ン、ブロモスチレン、ブチルスチレン。

ｔｒａｎｓ−スチルベン、ジビニルベンゼンなどのスチ
レン及びその誘導体；メタクリル酸メチル、メタクリル
酸ブチル、メタクリル酸エチル。

メタクリル酸フ、ニル、メタクリル酸シクロヘキシル、
メタクリル酸ボルニル、アクリル酸エチル、アクリル酸
エチルなどのメタクリル酸エステル及びアクリル酸エス
テル；無水マレイン酸、７８ニル無水マレイン酸などの
マレイン酸及びその誘導体；Ｎ−メチルマレイミド、　
Ｍ　−７ユニルマレイミド等のマレイミド誘導体などが
挙けられる。なお、上記のビニル系単量体と共重合可能
な単量体を併用してもよい。また、架橋剤の併用も可能
である。

本発明に於−て、光学材料として好適に使用し得る無色
透明で且つ複屈折及び吸水率が小さく、また耐熱性の高
−重合体成形物を得るためには、重合性単量体として特
にスチレンある−はその誘導体５０〜９５重量％及び該
化合物と共重合可能な下記一般式（１）で表わされる分
子内に少なくとも２個以上のビニルフェニル基を有する
化合物５〜５０重量％よ沙なる組成物を用−ることか好
ましい。

上記式中、Ｒ１で示されるｎ価の有機基としては、例え
ば、置換若しくは非置換の脂肪族若しくは芳香族の炭化
水素基、又はこれらの炭化水肥の炭化水素基の置換基と
してはへロゲン原子が挙けられ、また脂肪族の炭化水素
基の置換基としてはフェニル基が挙けられる。

本発明に於いて好適に使用し得る上記一般式（１）で示
される化合物としては、例えば、次のような化合物を挙
けることができる。

９′ などで示される２個のビニル７３ニル基を有する化合物
；また例えば、 などの３個のビニルフェニル基を有する化合物などが挙
げられる。なお、上記の式中におけるビニル７Ｘニル基
または７ユニル基の水素は、それぞれメチル基などのア
ルキル基、へロゲンと置換されてもよい。

また、本発明で使用される重合性単量体の部分重合体は
、上記した重合性単量体を公知の方法で部分重合するこ
とによって得ることができる。

前記した重合性単量体又はその部分重合体には、重合開
始剤が添加される。重合開始剤としては、熱及び光によ
って重合を開始させることのできる公知の化合物が何ら
制限なく採用される。例えば、ベンゾイルパーオキサイ
ド等の有機過酸化物；アゾビスイソブチロニトリル等の
アゾ化合物；ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエ
チルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベン
ゾインイソブチルエーテル等のベンゾインエーテル類；
ベンジルジメチルケタール、ベンジルジエチルケタール
等のベンジルケタール類；１−ヒドロキシシクロへキシ
ルフェニルケトン、４−イソプロピル−２−ヒドロキシ
−２−メチル−プロピオフェノン、２−ヒドロキシ−２
−メチル−プロピオフェノン等のα−ヒドロキシアセト
フェノン類；２−メチル−〔４−（メチルチオ）フェニ
ルツー２−モルフォリノ−１−プロパノン等のα−アミ
ノアセトフェノン類；ベンジル等のα−ジカルボニル類
；ベンゾフェノン、アセトフェノン、０−ベンゾイル安
息香酸メチル等の芳香族ケトン類；チオキサントン２．
４−ジエチルチオキサントン等のチオキサントン類；４
．４−ビスジメチルアミノベンゾフェノン、４．４′−
ビスジエチルアミノベンゾフェノン、Ｐ−Ｎ、Ｎ−ジメ
チル−アミノ−アセトフェノン等の芳香族アミン類；ｐ
−ｔ−ブチルＦリクロロアセトフェノン、ｐ−ｔ−ブチ
ルシクロロア七トフェノン等のクロ冒アセトフェノン類
；？ｅ−芳香族化合物等の光カチオン系開始剤などが挙
げられる。

これらの重合開始剤の中でも、光により重合を開始させ
ることのできる重合開始剤は、重合時間の短縮が図れる
ために本発明では好適に使用できる。

これらの重合開始剤は、重合性単量体又はその部分重合
体１００重量部に対して、一般には０．１〜１０重量部
、好ましくは０．５〜５重量部の範囲で使用される。

さらに、上記の重合性単量体又はその部分重合体に、本
発明の目的の達成を阻害しない範囲で、例えば増感剤、
酸化防止剤、光安定剤、＃型剤、帯電防止剤などを混合
してもかまわない。

粘度が１０〜２０００ＰＳの重合性単量体又はその部分
重合体には０１〜１０に９／ｃｊの圧力がかけられて注
型重合が行なわれる。前記の重合性単量体又はその部分
重合体の粘度が１０　ａＰｓに満たない場合には、予め
これらの予備重合を行なって粘度を１０〜２０００２８
の範囲に調整する必要がある。　該予備重合は、０．１
〜１０ｋｇ／　ｃｔｄの加圧下に行なわれる本重合と同
一の重合装置で行なわれても良く、別の重合装置で行な
われても良い。該予備重合は、本重合と同様に加圧下で
行なわれても良いが、加圧せずに大気圧下で行なわれる
方が得られる重合体の光学特性上、好ましい。　こうし
て予備重合によって粘度が１０〜２０００２ｆＪに調製
された部分重合体は、０．１〜１０＃Ｉ９／Ｃ−の加圧
下で注型重合に供せられる。

注型重合は、０．１〜１０　Ｊｃ９　／　ｅＪ、好まし
くは０、５〜５　ｋｑ　／　ｃｎｌの加圧下に行なわれ
る。重合性単量体又はその部分重合体にかけられる圧力
が０、　Ｉ　Ｊ９／　ｃｔｄ未満の場合には、得られる
重合体にヒケが生じ、また、平面性が良好ではない。−
方、上記の圧力が１０１９／ａｍを越えるとパリが発生
すると共に光学的異方性が大きくなるために好ましくな
い。

重合性単量体又はその部分重合体にかけられる圧力は、
注型重合の間、一定の圧力であっても良いが、注型重合
によつて生成する部分重合体の粘度の上昇に応じて圧力
を増加する方法が好適に採用される。

注型重合の際の温度は特に限定されな−が、通常３０℃
〜１２０℃、好ましくは５０℃〜１００℃の範囲で行な
われる。また、重合時間は重合性単量体又はその部分重
合体の組成、光又は放栂線の強度及び温度等により異な
るが、通常は３分〜６０程度度である。　さらに、キャ
ビティー内より得られた重合体を取り出した後、光又は
放射線を照射し、重合をさらに進めたり、熱によるアニ
ーリングを行なりてもよい。

以上に述べた本発明の重合方法に於いては、重合性単量
体又はその部分重合体にかける圧力を調節可能な次のよ
うな重合装置が好適に使用することができる。

固定金型と、該固定金型に嵌合する可動金型との間にキ
ャビティーが形成された重合装置であって、該可動金型
は加圧装置に連結されてなり、一方、該固定金型及び該
可動金型の少くともいずれか一方の金型のキャビティー
面には圧力センサーが設けられてなり、該圧力センサー
は圧力調節機構を経由して加圧装置に接続されてなり、
該圧力センサーによって検出されたキャビティー内の圧
力をフィードバックすることによって加圧装置に連結し
た可動金型を移動させ、キャビティー内の圧力を調節可
能にした重合装置である。

以下、添付図面に従って本発明で好適に使用し得る光デ
イスク基板作成のための重合装置を説明する。

第１図は、重合装置の金型部分の垂直断面図である。

固定金型１の上面と、該固定金型ｌに嵌合する可動金型
の下面との間にキャビティー３が形成されている。キャ
ビティー３には光デイスク作成用のスタンパ−１７が設
置されて―る。固定金型１と可動金型２の側面の間隙は
、通常０００５〜１ｆｆに調整されるが、キャビティー
３内の気密性を高めるために、０リング４が両全型の間
に介在させて使用される。固定金型１には、重合性単量
体又はその部分重合体をキャビティー３へ注入するため
の注入口５が設けられており、該注入口５にはノズル１
４（第２図）が接続される。該ノズルは圧力下による注
型重合時に重合性単量体又はその部分重合体の逆流を防
止する構造となつている。

可動金型２は、注型重合を光又は放射線によつて行なう
場合には、光又は放射線が透過し得る材質、例えば、石
英ガラス等で全体又は必要部分が構成される。

可動金型２は、ロッド６を介して加圧装置７（第２図）
に連結されている。一方、固定金型１のキャビティー面
には圧力センサー８が設けられて−る。該圧力センサー
８は、固定金型と可動金型のいずれにも設置可能である
が、注型重合を光又は放射線によつて行なう場合は、光
又は放射線の透過の妨げとならないように、第１図に示
すように固定金型に設けられる方が好ましい。

次に、第２図に本発明の重合装置の全体の概略を示し念
。圧力センサー８は、圧力調節機構９を経由して加圧装
置７に接続されている。

そして、注型重合を光又は放射線によりて行なう場合に
は、光又は放射線の照射装置１０が金型Ａの上方に設置
されている。

本発明の重合装置を用いた重合方法を説明すると以下の
とおりである。

重合性単量体又はその部分重合体は、原料タンク１１中
で真空ポンプ１２により脱気され、次に送液ポンプ１３
により所定量がノズル１４を経由して金型の注入口５か
らキャビティー３に注入される。キャビティー３内は、
重合性単量体又はその部分重合体の注入前に、予め真空
ぎンプ１５によりて脱気される。キャビティー３内に重
合性単量体又はその部分重合体が注入されると、光又は
紫外線により注型重合を行なう場合には、光又は紫外線
の照射装置１０によりてこれらを照射し、重合を行なう
。この際、重合性単量体又はその部分重合体の粘度が１
０〜２０００ＰＳの範囲であれば、加圧装置７によって
可動金型を下方に移動させ、重合性単量体又はその部分
重合体を０．１〜１０　ｋｇ／　ｃ＋Ｊの圧力で加圧す
る。一方、重合性単量体又はその部分重合体の粘度が１
０　ａＰｓに満たない場合には、加圧しない状態で予備
重合を行ない、粘度が１０〜２０００２ｆ３の範囲に達
した後に加圧を行なう方法が好ましく採用される。重合
性単量体又はその部分重合体にかけられた圧力は、圧力
センサー８によって検出され、圧力調節機構９で設定圧
力との差が演算処理される。そして、演算処理の結果が
加圧装置７に出力され、可動金型２が必要量だけ移動さ
れ、重合性単量体又はその部分重合体にかける圧力が調
節される。

重合の進行に伴つて重合体の体積収縮が起こり、キャビ
ティー内の圧力が減少するが、この場合も上記した圧力
センサーからの信号を加圧装置にフィードバックさせる
ことにより所定の圧力での加圧が可能となる。

なお、金型を所定温度に保てるように、恒温水又はオイ
ル循環用の管が金型に設けられており、これらの管は恒
温水又はオイルの循環装置１６に接続されている。

以上に、光デイスク基板を作成する場合について説明し
たが、レンズやプリズム等の場合には、キャビティーの
形状や注入口の位置を変えることにより作成可能である
。

なお、本装置の金型を水又はオイル等で加熱することに
より、熱分解型の開始剤を使用した注型重合にも適用す
ることができる。この場合金型の材質は′光又は放射線
が透過し得るものである必要はない。

（効果） 本発明の重合方法は、比較的低粘度の重合性単量体又は
その部分重合体を比較的低圧力下で注型重合するという
思想に基づくものである。

このような重合方法によって得た重合体は、分子配向か
なく光学的に均一なものであり、また複屈折及び平面性
が良好である。さらに、重合を光又は放射線を用いて行
なつた場合には、低温での重合が可能であるため得られ
る重合体の成形歪が少なく、また、重合時間が短縮でき
るために生産性の向上が計れるという利点もある。

（実施例） 本発明をさらに具体的に説明するため以下の実施例をあ
げるが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。

なお、実施例において得られる＄１３ｏｍの光デイスク
基板は、以下の試験方法により評価した。

（１）複屈折：得られた＄１３ｏＨ光ディスク基板の中
心より５０Ｈの位置を偏光 顕微鏡にて垂直入射及び３０６斜め 入射の複屈折を測定。

（２）全光線透過率：得られた。ｇ　１３０　ｔｓｚ光
ディスク基板の全光線透過率をＪ工Ｓ　− に−７１０５に従い測定。

（３）　　ガラス転移温度：示差走査熱撤計にて測定。

（４）吸水率：Ｊ工Ｓ−に−６９１１に従い測定。

（５）外観：肉眼にて観察。

実施例１，２．３ ０Ｈ３ で示されるビスフェノールＡビニルベンジルエーテル（
下、ＢＡＶＩＣと略記する）２０重量部とスチレン８０
重量部に、重合開始剤としてｌ−ヒドロキシシクロへキ
シルフェニルナトンを２重量部を混合した。

上記混合物の粘度はＢ型粘度計で測定したところ２５℃
で０．ｇａｐｓであった。

上記の重合性単を体を、３重ｗ、発光長２５備のメタル
パライトランプを照射し、重合温度７０℃、大気圧下で
粘度が２００ＦＢとなるまで予備重合を行なうた。その
後、第１表に示した種々の圧力で加圧を行ないつつ、第
１表に示した時間で注型重合を行なつた。得られた重合
体の物性を第１表に示した。

実施例　４ ｎＡｖｌｃ２０重量部とスチレン８０重量部に、開始剤
として過酸化ベンゾイル０．２重量部を混合し、８０℃
で７０分重合し部分重合体を得た。この部分重合体の粘
度は２５℃で２７　ａｙｓでありた。

この部分重合体１００重量部とベンゾインイソプロピル
エーテル２重量部を混合し、実施例１と同様な方法で加
圧下に注型重合を行なつた。結果を第１表に示した。

実施例　５ ＢＡＶＭ２０重量部とスチレン８０重量部に、開始剤と
して過酸化ベンゾイル０．２重量部、連鎖移動剤として
ドデシルメルカプタン０．２重量部混合した混合物を８
０℃で２００分重合し部分重合体を得た。　この部分重
合体の粘度は２５℃でｇ　４　ａｙｓであった。　この
部分重合体１００重量部と１−ヒドロキシシクロへキシ
ルアェニルケト２２重艦部を混合し、実施例１と同様な
方法で加圧下に注型重合を行なった。

結果を第１表に示した。

実施例　６ 実施例１と同じ混合物をキャビティに注入後、粘度が１
００ＰＳ　ｔでは０．０５’９／ｃｊ（Ｄ圧カテ加圧し
、それ以後は実施例１と同じ方法で加圧下に注型重合を
行なりた。結果を第１表に示した。

実施例　７ スチレン８０重量部、テトラメチロールメタンテトラア
クリレート２０重量部及び１−ヒドロキシシクロへキシ
ルフェニルケトン２重量部を混合し、粘度がＩ　Ｂ　ｃ
ｐｓの混合物を得た。　この混合物を第１表に示した圧
力と時間で注型重合を行なった。結果を第１表に示した
。

比較例　１，２ 実施例７に於ける圧力を０．０５　ｋｇ　／　ｃ−及び
２゜１９／ｃ＋ｄにかえた以外は実施例７と同様に注型
重合を行なりた。結果を第１表に併記した。

比較例　３ 実施例５で得た混合物を８０℃で３００分間重合し、粘
度が６８５０ＦＢの部分重合体を得た。

この部分重合体１００重量部に１−ヒドロキシシクロへ
キシルフェニルナト２２重量部を混合し、第１表に示し
た圧力と時間で重合した。　結果な第１表に示した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の重合装置の金型部分を示す垂直断面
図であり、第２図は重合装置の概略図である。 図中、１は固定金型、２は可動金型、３はキャビティー
、４はＯリング、５は注入口、６はロッド、７は加圧装
置、８は圧力センサー、９は圧力調節機構、１０は光又
は放射線の照射装置、１１は原料タンク、１２．１５は
真空ポンプ、１３は送液ポンプ、１４はノズル、１６は
恒温水又はオイルの循環装置、１７はスタンパ−１Ａは
金型な夫々示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）粘度が１０〜２００ｃｐｓの重合性単量体又はそ
   の部分重合体を０．１〜１０ｋｇ／ｃｍ＾２の圧力下に
   注型重合することを特徴とする重合性単量体又はその部
   分重合体の重合方法。
2. （２）固定金型と、該固定金型に嵌合する可動金型との
   間にキャビティーが形成された重合装置であって、該可
   動金型は加圧装置に連結されてなり、一方、該固定金型
   及び該可動金型の少くともいずれか一方の金型のキャビ
   ティー面には圧力センサーが設けられてなり、該圧力セ
   ンサーは圧力調節機構を経由して加圧装置に接続されて
   なり、該圧力センサーによって検出されたキャビティー
   内の圧力をフィードバックすることによって加圧装置に
   連結した可動金型を移動させ、キャビティー内の圧力を
   調節可能にしたことを特徴とする重合装置。