JPH0229408A - 低吸水性透明プラスチツク - Google Patents

低吸水性透明プラスチツク

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JPH0229408A
JPH0229408A JP63179014A JP17901488A JPH0229408A JP H0229408 A JPH0229408 A JP H0229408A JP 63179014 A JP63179014 A JP 63179014A JP 17901488 A JP17901488 A JP 17901488A JP H0229408 A JPH0229408 A JP H0229408A
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JP
Japan
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methacrylate
water absorption
transparent plastic
low water
general formula
Prior art date
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Pending
Application number
JP63179014A
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English (en)
Inventor
Yoshiaki Okabe
義昭 岡部
Seikichi Tanno
丹野 清吉
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は透明プラスチック、及び、その製造方法に係り
、特に吸水が少なく、しかも耐熱性2機械的強度に優れ
た特性をもつ低吸水性透明プラスチックに関する。
〔従来の技術〕
従来、光学部品には種々のガラスが使用されてきたが、
最近はプラスチックがその軽量性、耐衝撃性、生産加工
性等の特徴を生かしてレンズ、光ディスク、光ファイバ
等多くの製品に応用されつつある。それらプラスチック
材料の中で、ポリメチルメタクリレ−1・(以下P M
 M Aと略)を主成分とするアクリル樹脂が光学特性
に優れ、且つ、耐熱性2機械的強度にバランスのとられ
たものとなっており、各分野では広く用いられている。
しかし、アクリル樹脂はポリスチレン樹脂、ポリカーボ
ネート樹脂に比べ吸水率が大きいという欠点があった。
この吸水の影響は成形品の形状によるが、0.2  %
吸水すると成形品に寸法変化や反り、歪が生じたり白濁
したりする。また、環境の変化により、吸水、乾燥を繰
り返すとクラックが生じる場合もある。このように吸水
による成形品の経時変化が大きくなる。すなわち、プラ
スチック成形品に変形を生じさせないためには吸水率の
低い材料が必要である。
一方、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂は吸水
の点では問題ないが、レンズや光ディスク等の分野で重
要視される光学特性の−っである複屈折が大きいという
問題があった。
ところで、アクリル樹脂で低吸水性の透明プラスチック
材料は特開昭58−13652号公報と特開昭61−7
3705号公報等に開示がある。前者は吸水を少なくす
るための成分量としてシクロへキシルメタクリレートを
使用し、これとメチルメタクリレート(以下MMA)の
共重合を行なったものである。しかし、シクロへキシル
メタクリレートを比較的多く必要とするため、この共重
合体の耐熱温度及び機械的強度を低下させるという問題
があった。後者は吸水を少なくするための成分量として
トリシクロI:5.2.1.02”’)−デシル−メタ
クリレートを用いるため、低吸水性、及び、耐熱性は向
上するがこのトリシクロ〔5.2,1,0”G)−デシ
ル基はシクロヘキシル基より分子容が大きく、更に、剛
直であるため、機械的強度を大きく低下させる。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明者らは、現状を改善するためプラスチックを分子
構造上から検討した結果から、本発明に至った。本発明
の目的は、低吸水性で、耐熱性。
機械的強度に優れた、新しい低吸水性透明プラスチック
を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
低吸水性透明プラスチックを得るのに次の方法が周知と
なっている。それは疎水基を持つ化合物の導入である。
例えば、PMMAを主成分とするアクリル樹脂の場合、
疎水基をカルボキシル基に導入した化合物と共重合する
とMMAの構造単位の中で弱親水性のカルボキシル基の
割合が少なくなるので吸水率は低くなる。一方、吸水率
と共に耐熱性を向上させるには分子容の大きな、剛直な
基を導入する。しかし、炭素数が5以上の脂環式炭化水
素基のように、分子容の大きな疎水基は吸水性、耐熱性
は向上するが、脆くなりやすく機械的強度は低下する。
機械的強度、とりわけ、衝撃強度を向上させるには次の
二つの方法が周知になっている。■ゴム成分の添加、■
高分子量化である。■はアクリル樹脂の場合、PMMA
にブチルアクリレート等ゴム成分を添加する。しかし、
この方法ではゴム成分が島状にミクロ相分離した構造で
あり、分散ゴム成分の大きさが1〜10μm程度でない
と?#撃強度は向上しない。すなわち、可視光の波長よ
り大きな粒子が分散しているため、透明性という点で問
題があった。又、ゴム成分を添加するため耐熱温度も低
下するという傾向しこあった。■については、分子量と
衝撃強度は、はぼ、比例関係にあるため高分子量化と共
に、衝撃強度は向上する。しかし、高分子量化により加
熱溶融時に、粘度が高くなるため、成形性が問題となっ
た。このように従来の技術では機械的強度、耐熱性、成
形性にバランスのとれた低吸水性透明プラスチックをつ
くるのは不可能であった。
本発明はこれら問題点を新規な低吸水性透明プラスチッ
クを提供することにより解決しようとするものである。
すなわち、本発明の低吸水性透明プラスチックの構成は
、一般式(I)で表わされる化合物、(式中5Aは一部
、又は、全ての水素原子が弗素原子に置換された炭素数
3〜20のアルキル基を示す)、及び、一般式(II)
で表わされる化合物(式中、2は炭素数10の脂環式炭
化水素基を示す)、及び、メチルメタクリレートの三成
分を必須成分とする共重合体である。
本発明の低吸水性透明プラスチックは一般式(I)が5
〜70 w t%、一般式(If)が5〜60wt%、
メチルメタクリレートが20〜70wし%を含む構成か
ら成る共重合体である。又、プラスチックは飽和吸水率
が0.7 %以下で、かつ、耐熱性2機械的強度に優れ
た特性を示す。
〔作用〕
本発明の低吸水性透明プラスチックにおいて、優れた低
吸水性、透明性、耐熱性2機械的強度を保持するため共
重合組成の範囲は式(I)の弗素化した化合物は5〜7
0wt%、好ましくは、10〜60wt%、式(II)
の脂環式炭化水素基を含む化合物は5〜60wt%、好
ましくは、7〜50wt%である。メチルメタクリレー
トは20〜70 w t%好ましくは25〜6 ’Ow
 t%である。共重合体中弗素化した化合物の単位量が
70wt%を越えると耐熱温度の低下が大きくなり5w
t%以下では機械的強度の向上や実質的な吸水率の低下
に貢献しない。一方、脂環式炭化水素基を含む化合物は
単位量が60wt%を越えると機械的強度の維持が難し
く、又、7wt%未満では吸水率の低下効果と耐熱温度
の上昇効果は得られない。
本発明の低吸水性透明プラスチック材料の製造方法は塊
状重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合など周知の方法
で可能である。フィルムやシート材料を得るには注型法
による塊状重合が、又射出成形可能材料は懸濁重合、乳
化重合が作業効率の面で好ましい。いずれも、共重合体
に異物などが混入していないことが好ましいので濾過や
蒸留などにより異物を除いたあと共重合する。
懸濁重合や乳化重合の場合、懸濁分散剤、又、乳化剤を
溶解した水中に、重合開始剤と分子量調整のための連鎖
移動剤を加えて単量体の混合物を分散させた後、重合を
行なうのが周知となっている。注型法により塊状重合法
の場合、任意の単量体混合物から、まず、ある程度共重
合した重合体、又は、未重合の単量体混合物を、ガラス
、金属。
プラスチック等から成る用途に応じて設計された型枠等
に注入した後、熱重合を行なう。
注入法による塊状重合の場合、共重合を三次元架橋する
ため架橋剤を配合する場合がある。三次元架橋した共重
合体は、耐溶剤性2表面強度生産加工性がよくなるため
、現在ではメガネレンズの生産に用いられている。架橋
剤は、多官能メタクリレート、多官能アクリレート、芳
香族ジビニル化合物がある。しかし、芳香族ジビニル化
合物は二重結合を多く持つため耐光性に問題があり好ま
しくない。多官能メタクリレート、及び、多官能アクリ
レートが好ましい。
具体例として、エチレングレコール、ジエチレングリコ
ール、ジアクリレート、ジメタクリレート、プロピレン
グリコールジアクリレート、プロピ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ジメタクリレー
ト、トリメチロールプロパンジアクリレート、トリメチ
ロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロ
パントリメタクリレート等がある。
一方、重合開始剤は、2,2′−アゾビス(イソブチロ
ニトリル)、1.1’−アゾビス(シクロヘキサンカル
ボニトリル)、2.2′−アゾビス(2,4−ジメチル
ヴアレロニトリル)、アゾビスイソブタノールアセテー
ト等のアゾ化合物そして、ラウロイルパーオキサイド、
ジーtert−ブチルパーオキサイド、メチルエチルケ
トンパーオキサイド、ジーtert−ブチルパーフタレ
ート、ジtert−ブチルパーアセテート、ジーter
t−アミルパーオキサイド、シミリスチルパーオキシジ
カーボネート等の有機過酸化物等がある。
これら、重合開始剤の配合量は各種配合した化合物の総
量に対し0.05〜2.5 w t%である。
又、共重合体の分子量を調整する働きのある連鎖移動剤
はtert−ブタンチオール、n−ブタンチオール、 
tart−オクタンチオール、n−オクタンチオール、
n−ドデカンチオール、tert−ドデカンチオール等
がある。これら鎖移動剤の配合量は。
各種配合した化合物の総量に対し1.0  wt%以下
である。
生成した共重合体の用途に応じて帯電防止剤。
着色剤、充填剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、酸化防止剤
等を添加してもよい。得られた共重合体は共重合時、あ
るいは、成形時に内包された歪を除去するため、アニー
リングを行なうなどの後処理を行なうことができる。
〔実施例〕 次に、本発明を実施例によって更に詳細に説明する。し
かし、本発明はこれによって何に限定されるものではな
い。
なお、以下の実施例中の物性測定はノズル温度230℃
の射出成形機で成形したそれぞれの形状の試片を用いて
行なった。全光線透過率はJIS−に6717に準じて
、熱変形温度はJIS−に7207のA法に、機械的強
度の因子である衝撃強度はJIS−に7110 (ただ
し、差を明らかにするために試片にノツチを入れずに測
定した)に従って測定した。
飽和吸水率は、まず、試片を70℃/ 0 、1 rt
mHg以下で10時間以上乾燥して初期重量を測定し、
次いで、試片を70℃水中に20日間放置した後の重量
を測定しJIS−に7209の計算式(試験片のもとの
重さと吸水後の重さの増加分の比から求める場合)のA
法から求めた。
寸法変化率は射出成形で得た50X30X5t(単位:
1)の試片を40℃/95%RH中に放置し、長さの変
化をマイクロメータで測定して次式から求めた。
寸法変化率=((吸湿後の長さ一初期長さ)/初期長さ
)X100 (%) 初期長さは試片を70℃/ 0 、1 mm Hg以下
の雰囲気に10時間以上放置した後の長さであり、吸湿
後の長さは40℃/95%RH中に放置した後の長さで
ある。
反り試験は、ノズル温度250℃で射出成形を行ない片
面に情報標識の入った300na+φ、厚さ1.2 t
yaの光デイスク基盤を得る。更に、これを蒸着装置で
10−’mHgの真空下にアルミニウム蒸着を行なった
。その後、常法によりSiNの保護膜を被覆し、二枚の
基盤を接着剤により貼り合わせた。これを60℃/95
%RHの雰囲気に二週間放置し光デイスク基盤の反り試
験を行なった。
反りの測定は光デイスク基盤の中心がディスク基盤の外
周上のある少なくとも二点を通る平面から隔たる距離を
三次元測定器(AF−121,三層製作所II)で測定
し、その反り量を反りとして示した。
〈実施例1〉 攪拌機及び冷却器の付いた4Qのフラスコに分散剤とし
て塩基性燐酸カルシウム10wt%水溶液40g、ドデ
シルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.002  g及
び硫酸ナトリウム0.5 gをイオン交換水2200g
と共に加え、攪拌回転数25Orpmに保つ。これに下
記の組成物を加え。
窒素雰囲気下で65℃で工時間、続いて97℃で二時間
重合させた。
メチルメタクリレート       480gトリシク
ロ〔5.2,1,0”6)   380g−デシルメタ
クリレート 2.2,3.3−テトラフルオロプロ  340gピル
メタクリレート ラウロイルパーオキサイド     4.2 gl−オ
クタンチオール       1.44gn−オクタデ
シル−3−(4’ ヒドロキシ−3’ 、5’ −ジーtert−ブチルフ
ェニル)プロピオネート   4gステアリルアルコー
ル         2g生成した共重合体粒子を水洗
、脱水の後、乾燥して低吸水性透明プラスチックを得た
。その特性を第1表に示す。
第 表 〔実施例2〜9及び比較例1.〜3〕 共重合体組成を第2表に示す。
重合条件を65℃で3〜6時間、97℃で2〜6時間に
した以外は実施例1に準じて低吸水性透明プラスチック
を得た。それらの特性を第1表に併記した。
第2表の実施例1〜9及び比較例1〜3で得られた低吸
水性透明プラスチックを40℃/95%RHの雰囲気下
における寸法変化率を測定した。
その中で代表として、実施例1.比較例1〜2の測定結
果を第1図に示す。次に実施例1〜3.実施例5.比較
例1〜2の低吸水性透明プラスチックから得られた光デ
イスク基盤の反りを測定した。
その測定結果を第3表に示す。
第   3   表 尚、表中には反りと密接な関係にある飽和吸水率も併記
した。
以上の実施例、比較例から明らかなように、アクリル樹
脂の場合、比較例1のPMMA (ポリメチルメタクリ
レート)の飽和吸水率が2.2 %であるのに対し、い
ずれの実施例も0.7  %以下と低い。熱変形温度も
実施例は比較例に比べて高い。
全光線透過率もいずれの実施例共、最も優れているPM
MAと同等の高い値を示す。すなわち、いずれの実施例
も低吸水率で、透明性、及び、耐熱性2機械的強度にバ
ランスのとれた値を示すことが明らかである。また、第
1図、第3表から明らかなように、光デイスク基盤など
の用途にも、本発明に係る低吸水性透明プラスチックは
吸水に対して安定であることが分る。
〔発明の効果〕
本発明の低吸水透明プラスチックは、耐吸水性。
耐熱性2機械的強度、透明性に優れている。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の吸水による寸法変化率の経
時変化図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、一般式( I )で表わされる化合物 ▲数式、化学式、表等があります▼……( I ) (式中、Aは一部又は全ての水素原子が弗素原子に置換
    された炭素数3〜20のアルキル基を示す)及び、一般
    式(II)で表わせられる化合物 ▲数式、化学式、表等があります▼……(II) (式中、Zは炭素数10の脂環式炭化水素基を示す)及
    び、メチルメタクリレートの三成分を必須成分としたこ
    とを特徴とする低吸水性透明プラスチック。 2、前記一般式( I )で表わされる化合物が5〜70
    wt%及び、前記一般式(II)で表わされる化合物が5
    〜60wt%及びメチルメタクリレートが20〜70w
    t%の配合量である共重合体の特許請求の範囲第1項記
    載の低吸水性透明プラスチック。 3、飽和吸水率の0.7%以下であることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項または第2項記載の低吸水性透明
    プラスチック。 4、前記一般式( I )において、弗素化置換され炭素
    数3〜20のアルキル基を含有する化合物が2,2,3
    ,3−テトラフルオロプロピルメタクリレート、1H,
    1H,5H−オクタフルオロペンチルメタクリレート、
    1H,1H,2H,2H−ヘプタデカフルオロデシルメ
    タクリレート、1H−ヘキサフルオロイソプロピルメタ
    クリレート、パーフルオロ−tert−ブチルメタクリ
    レート、1H,1H,2H,2H−ヘプタデカフルオロ
    デシルメタクリレート、1H,1H,2H,2H−トリ
    デカフルオロオクタメタクリレート、1H,1H,2H
    ,2H−ヘンエイコサフロオロドデシルメタクリレート
    、1H,1H,2H,2H−ペンタコサフルオロテトラ
    デシルメタクリレート、のいずれかであることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項、第2項または第3項記載の
    低吸水性透明プラスチック。 5、前記一般式(II)において示される化合物ガトリシ
    クロ〔5.2.1.0^2^、^6〕−デシルメタクリ
    レート、トリシクロ〔3.3.1.1^3^、^7〕−
    デシルメタクリレートであることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項、第2項または第3項記載の低吸水性透明
    プラスチック。
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Cited By (4)

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