JPH08132540A

JPH08132540A - 成形方法

Info

Publication number: JPH08132540A
Application number: JP26972494A
Authority: JP
Inventors: Masaru Yamazaki; 大山崎; 雅道 ▲ひじ▼野; Masamichi Hijino
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1994-11-02
Filing date: 1994-11-02
Publication date: 1996-05-28

Abstract

(57)【要約】【目的】シリンダー内の酸素を不活性ガスに置換する
ことにより、界面活性剤が酸化して劣化し、光学素子が
黄変することを防止する。【構成】成形の際、射出成形機１の樹脂供給部３の最
下部より不活性ガスとして窒素ガスを連続して放流し、
シリンダー２内部および樹脂供給部３の空間部の窒素体
積占有比率を９９容量％とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、界面活性剤を添加した
透明性を有する熱可塑性樹脂から成る光学素子の成形方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光学素子に曇性や帯電防止性を付
与する場合、界面活性剤等を光学素子表面に塗布する方
法が一般的であった。しかし、表面塗布の場合には持続
性に欠点があり、長期間効果を維持することが困難であ
った。そこで、樹脂中に界面活性剤を添加する方法が検
討されている。こうした機能性添加剤を添加した樹脂を
用いて成形する場合、現在は空気雰囲気下で加熱融解し
て射出成形を行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術の機能性添加剤を添加した樹脂を用いての射出成
形においては以下の様な欠点がある。すなわち、光学素
子に防曇性や帯電防止性を付与するため、透明性を有す
る熱可塑性樹脂に添加する界面活性剤の多くは、一般的
な射出成形用添加剤、例えば可塑剤，難燃剤および離型
剤等と比べて、酸素存在下での耐熱性に乏しい。従っ
て、成形時に添加された界面活性剤が酸化により劣化
し、光学素子が黄変してしまうことがあった。

【０００４】請求項１の目的は、成形時の酸素を遮断す
ることで添加された界面活性剤の酸化劣化を抑制し、少
なくとも一種類以上の化合物を添加した透明性を有する
熱可塑性樹脂から成る光学素子を成形する際の黄変を防
止する成形方法の提供にある。また、不活性ガス雰囲気
下で成形する際、界面活性剤の添加量（重量％）の範囲
を限定した成形方法の提供にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、透明
性を有する熱可塑性樹脂からなる光学素子の成形方法に
おいて、カチオン系界面活性剤，アニオン系界面活性
剤，ノニオン系界面活性剤および両性界面活性剤の内の
少なくとも一種類以上を０．０５重量％〜２０．００重
量％添加するとともに、不活性ガス雰囲気下で成形する
ことを特徴とする成形方法である。ここで言う熱可塑性
樹脂とは特にポリスチレンが望ましいが、他にポリメチ
ルメタクリレート（ＰＭＭＡ），ポリカーボネイト（Ｐ
Ｃ），ポリメチルペンテン，ノルボルネン系非晶質ポリ
オレフィンおよびポリエチレンでも良い。

【０００６】

【作用】請求項１の作用は、少なくとも一種類以上の界
面活性剤を添加した透明性を有する熱可塑性樹脂を用
い、射出成形にて光学素子を成形した。成形時、不活性
ガス放流用のホースを成形機の樹脂供給口であるホッパ
ーから、樹脂を金型内に射出するスクリューの真上まで
導入し、不活性ガスをシリンダー内に送気する。スクリ
ューは構造上、可塑化した樹脂をノズル先端部へ送ると
同時にシリンダー内の気体を後方へと押し出すため、シ
リンダー内に残留していた酸素はしだいに不活性ガスと
置換され、最終的にはシリンダー内が不活性ガス雰囲気
となる。これにより、前記樹脂に添加された界面活性剤
の酸化劣化を抑制できる。また、界面活性剤の酸化劣化
が抑制されたことにより、成形時の樹脂温を上げること
ができるので薄肉部材の成形が可能となる。

【０００７】熱可塑性樹脂に対して、界面活性剤を添加
する際、添加量が０．０５重量％未満の場合は、シリン
ダー内を不活性ガスにて置換しなくても、前記樹脂に添
加された界面活性剤の量が少ないため、酸化劣化する度
合いも低いので黄変の不具合は起こらない。また、界面
活性剤の添加量が２０．００重量％を越える場合、不活
性ガスによりシリンダー内の酸素を置換して界面活性剤
の酸化劣化を抑制してはいるものの、劣化する絶対量が
多くなり、黄変の不具合が生じてしまう。従って、前記
熱可塑性樹脂に添加する界面活性剤が０．０５重量％以
上で２０．００重量％以下であれば、不活性ガス雰囲気
下で成形を行うことにより光学素子における黄変の不具
合を防止できる。

【０００８】

【実施例１】図１および図２は本実施例を示し、図１は
用いた装置の概略構成図、図２は成形された光学素子の
斜視図である。本実施例では、射出成形機１にサイキャ
ップＳＧ−５０（住友重機械株式会社製）を使用し、シ
リンダー２の温度を、最高温度で２５０℃に設定して成
形を行った。成形に際して成形機樹脂供給部３の最下部
より、不活性ガスとして窒素ガスを毎分２リットルの流
量で連続して放流し、シリンダー２内部および樹脂供給
部３内の空間部の窒素体積占有比率を９９容量％とし
た。

【０００９】次に、成形した光学素子について説明す
る。化学式１は本実施例で用いた界面活性剤の化学式で
ある。

【００１０】

【化１】

【００１１】図２に示す光学素子は、光学機器のカバー
部における透明窓部材４（以下、透明窓４と称呼）であ
る。これは、透明なポリメチルメタクリレート（以下、
ＰＭＭＡと略す）に、化学式１に示したグリセリンモノ
オレエートを１．０重量％混練したものを用い、上記の
通り窒素ガス雰囲気下において、射出成形により成形し
たものである。

【００１２】成形機のシリンダー２および樹脂供給部３
に放流された窒素ガスによって、シリンダー２および樹
脂供給部３内に滞留する酸素がシリンダー２および樹脂
供給部３の外へ排出される。シリンダー２内部におい
て、可塑化された樹脂の周囲は不活性な窒素ガスによっ
て満たされるので、ＰＭＭＡに添加されたグリセリンモ
ノオレエートが酸化により劣化することを抑制できる。

【００１３】成形品の評価のため、分光光度計Ｕ−４０
００（日立株式会社製）を用いて透明窓４の内部透過率
（％）測定を行った結果と、比較例として同条件で窒素
ガスを用いず、空気雰囲気下で加熱溶融して成形・評価
を行った結果を表１に示す。

【００１４】

【表１】

【００１５】空気雰囲気下で成形した透明窓４の透過率
は波長４８０ｎｍ〜３８０ｎｍの間で透過率８０％未満
へ低下する。波長４８０ｎｍ〜３８０ｎｍで吸収される
のは青色である。青色の補色は黄色であり、透明窓４は
黄色に色付いて見える。すなわち、黄変している。これ
に対し、窒素雰囲気下で成形した透明窓４は波長４８０
ｎｍ〜３８０ｎｍにおける透過率８０％未満への低下が
みられないことから、青色と黄色とが互いの補色を打ち
消し合い、透明となる。

【００１６】本実施例によれば、窒素雰囲気下で成形す
ることにより、黄変の不具合を生じずに成形できる。

【００１７】

【実施例２】図３は本実施例で成形された光学素子の斜
視図である。成形方法は前記実施例１と同様である。但
し、本実施例ではシリンダーの温度を最高で２７０℃に
設定した。次に成形した光学素子について説明する。化
学式２は本実施例で用いた界面活性剤の化学式である。

【００１８】

【化２】

【００１９】図３に示す光学素子は、光学機器のカバー
部において、観察光学系に対応する位置に設置される光
学系透明窓５である。光学系透明窓５は、ポリカーボネ
ートへ化学式２に示すソルビタンモノステアレート５．
０重量％を混練したものを用い、窒素雰囲気下において
射出成形にて成形したものである。

【００２０】本実施例では、前記実施例１と同様の作用
により、ポリカーボネイト中のソルビタンモノステアレ
ートの酸化による劣化を抑制できる。前記実施例１と同
様の評価方法により評価した結果を表２に示す。

【００２１】

【表２】

【００２２】本実施例によれば、前記実施例１と同様
に、窒素雰囲気下において成形した光学系透明窓５の方
が、波長４８０ｎｍ〜３８０ｎｍでの透過率が８０％台
と良好であり、黄変が抑制されていることが確認され
た。

【００２３】

【実施例３】図４は本実施例で成形された光学素子の斜
視図である。成形方法は前記実施例１と同様である。但
し、本実施例ではシリンダーの温度を、最高で２７５℃
に設定した。次に成形した光学素子について説明する。
化学式３は本実施例で用いた界面活性剤の化学式であ
る。

【００２４】

【化３】

【００２５】図４に示す光学素子は、光学機器に用いら
れる透明カバー６である。透明カバー６は、非晶質ポリ
オレフィン（商品名ゼオネックス：（株）日本ゼオン）
へ化学式３に示すグリセリン−１−モノステアレートを
添加したものを用い、窒素雰囲気下において射出成形に
て成形したものである。

【００２６】まず、グリセリン−１−モノステアレート
の添加量を０．５重量％，１．０重量％，５．０重量％
および１０．０重量％として、透明カバー６をそれぞれ
窒素雰囲気下、空気雰囲気下において成形して透過率を
測定したところ、空気雰囲気下では添加量が０．５重量
％でも成形したカバー６に透過率８０％未満への低下が
認められた。そこで、グリセリン−１−モノステアレー
トの添加量をさらに少なくして０．２重量％，０．１重
量％，０．０５重量％および０．０２重量％として、そ
れぞれ窒素雰囲気下、空気雰囲気下で射出成形にて成形
した。

【００２７】次に、グリセリン−１−モノステアレート
の添加量を１５．００重量％，１８．００重量％，２
０．００重量％および２５．００重量％として、それぞ
れ窒素雰囲気下で透明カバー６を成形し、透過率を測定
したところ、添加量が２５．００重量％のものは窒素雰
囲気下で成形したにもかかわらず透過率８０％未満への
低下が認められた。そこで、グリセリン−１−モノステ
アレートの添加量を２１．００重量％，２２．００重量
％，２３．００重量％および２４重量％として、それぞ
れ窒素雰囲気下、空気雰囲気下で射出成形にて成形し
た。

【００２８】前記実施例１と同様の評価法により、グリ
セリン−１−モノステアレートの添加量が０．０２重量
％，０．０５重量％，０．１重量％および０．２重量％
のものについて評価した。前記実施例１と同様に、窒素
雰囲気下と空気雰囲気下それぞれの波長４８０ｎｍ〜３
８０ｎｍにおける透過率を比較した結果、添加量０．０
５重量％以上のものでは空気雰囲気下で成形した場合に
ついて透過率８０％未満への低下が認められたが、添加
量０．０２重量％のものでは空気雰囲気下で成形した場
合でも透過率８０％未満への低下は認められなかった。
添加量０．０２重量％および０．０５重量％のものにつ
いてのみ透過率のデータを表３に示す。

【００２９】

【表３】

【００３０】表３から判るように、グリセリン−１−モ
ノステアレートの添加量が０．０５重量％以上でも、窒
素雰囲気下で成形することにより黄変を防止できる。

【００３１】続いて、グリセリン−１−モノステアレー
トの添加量が２０．００重量％，２１．００重量％，２
２．００重量％，２３．００重量％および２４．００重
量％のものについて同様に評価した。添加量２１．００
重量％以上のものでは窒素雰囲気下で成形したもので
も、前述の波長域における透過率８０％未満への低下が
認められている。これに対して、添加量２０．００重量
％のものでは窒素雰囲気で成形した場合、前述の波長域
における透過率８０％未満への低下はない。添加量２
０．００重量％および２１．００重量％のものについて
のみ透過率のデータを表４に示す。

【００３２】

【表４】

【００３３】表４から判るように、グリセリン−１−モ
ノステアレートの添加量が２０．００重量％より多い場
合は、窒素雰囲気下で成形しても黄変の不具合を抑制す
ることは出来ない。以上により、グリセリン−１−モノ
ステアレート等の界面活性剤の酸化劣化を抑制するため
に窒素雰囲気下で成形する場合、界面活性剤の添加量は
０．０５重量％以上かつ２０．００重量％以下に限定で
きる。

【００３４】本実施例によれば、非晶質ポリオレフィン
中のグリセリン−１−モノステアレートの酸化による劣
化を抑制できる。また、本実施例で用いた非晶質ポリオ
レフィンは、それ自体が酸化により黄変を発生しやすい
が、窒素雰囲気にすることで樹脂自体の劣化も防止され
る。

【００３５】

【実施例４】図５は本実施例で成形された光学素子の斜
視図である。成形方法は前記実施例１と同様である。但
し、本実施例ではシリンダーの温度を、最高で２７５℃
に設定した。次に成形した光学素子について説明する。
化学式４は本実施例で用いた界面活性剤の化学式であ
る。

【００３６】

【化４】

【００３７】図５に示す光学素子は、光学機器に用いら
れる透明カバー７である。透明カバー７は、ポリスチレ
ンへ化学式３に示すポリオキシエチレン（ｐ−エチルフ
ェニル）エーテルを添加したものを用い、前記実施例３
と同様の構成で射出成形にて成形したものである。

【００３８】前記実施例１と同様の評価法により、ポリ
オキシエチレン（ｐ−エチルフェニル）エーテルの添加
量が０．０２重量％，０．０５重量％，０．１重量％お
よび０．２重量％のものについて評価した。前記実施例
１と同様に、窒素雰囲気下と空気雰囲気下それぞれの波
長４８０ｎｍ〜３８０ｎｍにおける透過率を比較した結
果、添加量０．０５重量％以上のものでは空気雰囲気下
で成形した場合には透過率８０％未満への低下が認めら
れたが、添加量０．０２重量％のものでは空気雰囲気下
で成形した場合でも透過率８０％未満への低下は認めら
れなかった。従って、ポリオキシエチレン（ｐ−エチル
フェニル）エーテルの添加量が０．０５重量％未満であ
れば、窒素雰囲気下で成形しなくとも問題はない。添加
量０．０２重量％および０．０５重量％のものについて
のみ表５に透過率のデータを示す。

【００３９】

【表５】

【００４０】続いて、ポリオキシエチレン（ｐ−エチル
フェニル）エーテルの添加量が２０．００重量％，２
１．００重量％，２２．００重量％，２３．００重量％
および２４．００重量％のものについて同様に評価し
た。添加量２１．００重量％以上のものでは、窒素雰囲
気下で成形したものでも、前述の波長域における透過率
８０％未満への低下が認められている。これに対して添
加量２０．００重量％のものでは窒素雰囲気下で成形し
た場合、前述の波長域における透過率８０％未満への低
下はない。従って、ポリオキシエチレン（ｐ−エチルフ
ェニル）エーテルの添加量が２０．００重量％より多い
場合は、窒素雰囲気下で成形しても黄変の不具合を抑制
ることは出来ない。添加量２０．００重量％および２
１．００重量％のものについてのみ透過率のデータを表
６に示す。

【００４１】

【表６】

【００４２】以上により、ポリオキシエチレン（ｐ−エ
チルフェニル）エーテル等の界面活性剤の酸化劣化を抑
制するために窒素雰囲気下で成形する場合、界面活性剤
の添加量は０．０５重量％以上かつ２０．００重量％以
下に限定できる。

【００４３】本実施例によれば、ポリスチレン中のポリ
オキシエチレン（ｐ−エチルフェニル）エーテルの酸化
による劣化を抑制できる。また、本実施例で用いたポリ
スチレンは、それ自体が酸化により黄変を発生しやすい
が、窒素雰囲気にすることで樹脂自体の劣化も防止され
る。

【００４４】

【発明の効果】請求項１の効果は、少なくとも一種類以
上の界面活性剤を添加した透明性を有する熱可塑性樹脂
からなる光学素子の成形において、シリンダー内の酸素
を不活性ガスに置換することにより、樹脂中に分散した
り光学素子表面にブリードアウトした界面活性剤が酸化
して劣化し、光学素子を黄変せしめる不具合を防止でき
る。また、添加剤としての界面活性剤の酸化劣化を抑制
したことにより、成形時の樹脂温を上げることができる
ので樹脂の流動性が向上し、成形が困難な薄肉部材を得
ることができる。

【００４５】さらに、界面活性剤の添加量が０．０５重
量％未満の場合は、不活性ガス雰囲気下で成形しなくと
も黄変の不具合は発生せず、また２０．００重量％を越
える場合には、不活性ガス雰囲気下において成形しても
黄変の不具合が発生する。従って、界面活性剤の添加量
が０．０５重量％以上かつ２０．００重量％以下の範囲
内であれば界面活性剤や不活性ガスを無駄に使用するこ
となく、光学素子を成形することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１を示す概略構成図である。

【図２】実施例１を示す斜視図である。

【図３】実施例２を示す斜視図である。

【図４】実施例３を示す斜視図である。

【図５】実施例４を示す斜視図である。

【符号の説明】

１射出成形機２シリンダー３樹脂供給部４透明窓５光学系透明窓６，７透明カバー

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２９Ｋ 105:32 Ｂ２９Ｌ 11:00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明性を有する熱可塑性樹脂からなる光
学素子の成形方法において、カチオン系界面活性剤，ア
ニオン系界面活性剤，ノニオン系界面活性剤および両性
界面活性剤の内の少なくとも一種類以上を０．０５重量
％〜２０．００重量％添加するとともに、不活性ガス雰
囲気下で成形することを特徴とする成形方法。