JPH08194101A

JPH08194101A - 高耐薬防曇性光学素子

Info

Publication number: JPH08194101A
Application number: JP406995A
Authority: JP
Inventors: Masaru Yamazaki; 大山崎; Daisuke Matsuo; 大介松尾
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-01-13
Filing date: 1995-01-13
Publication date: 1996-07-30

Abstract

(57)【要約】【目的】耐薬品性と防曇性を有した光学素子を製造す
る。【構成】ポリマー成分を９８．０重量％以上含有し、
その内、４０．０重量％以上７０．０重量％以下が２５
０，０００以上５００，０００以下の重量平均分子量で
ある透明ポリスチレン樹脂に１．０重量％〜１０．０重
量％のノニオン系界面活性剤を添加したポリマーを用
い、射出成形により光学素子を成形する。界面活性剤に
より光学素子の表面が親水性となり防曇性となる。ポリ
マーが高重合度のため、耐薬品性を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透明性を有する熱可塑
性樹脂に界面活性剤を添加してなる防曇性光学素子に係
り、特に高耐薬品性を有する防曇性光学素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】光学素子は高い透明性が要求される。し
かし光学素子は使用する環境によって、その表面に水滴
が付着したり、結露して曇りが生じ、これにより、透明
性が失われる。このため、例えば光学機器においては、
鮮明な観察視野が得られないということがあった。

【０００３】そこで近年、射出成形法によって得られた
透明性を有する光学素子に、防曇性を付与させて使用す
ることが提案されている。例えば特開昭５１−１０７８
４１号公報には素材に防曇性を付与する化合物を添加し
たメガネレンズが開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで光学用途にプ
ラスチックを用いる場合、ほとんどがガラス素材からの
代替であり、その目的は光学機器等の低コスト化あるい
は／及び軽量化である。しかし、特開昭５１−１０７８
４１号公報の方法では生産コストがかかりすぎるため実
用的でない。また、これらの防曇性を付与した光学素子
について、薬品への耐性についての考慮はなされておら
ず、耐薬品性に乏しい問題があった。

【０００５】本発明は、このような問題点を考慮してな
されたものであり、重量平均分子量（Ｍｗ）が２５０，
０００以上、５００，０００以下のポリマー成分を４
０．０％以上、７０．０％以下の割合で含有するポリス
チレン樹脂に、ノニオン系界面活性剤を混練により添加
することで、成形品単体で安定した長期防曇性、あるい
は／及び薬剤に対する耐久性を付与した光学機器用の高
耐薬防曇性光学素子を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用】本発明の光学
素子は、ポリマー成分を９８．０重量％以上含有し、そ
の内、４０．０重量％以上７０．０重量％以下が２５
０，０００以上５００，０００以下の重量平均分子量で
ある透明ポリスチレン樹脂に１．０重量％〜１０．０重
量％のノニオン系界面活性剤を添加したポリマーを用
い、射出成形により成形したことを特徴とする。

【０００７】透明ポリスチレン樹脂にノニオン系界面活
性剤を混練により添加したものを用い、射出成形法で光
学素子を成形することにより、樹脂内部に混練された添
加剤が光学素子表面にブリードアウトし、光学素子表面
に薄い均一層を形成する。この均一層は親水性基が表層
に配列するので親水性を示し、光学素子表面の濡れ性が
向上する。その結果、光学素子表面に付着した曇りの要
因である微小水滴等を合着して、曇りのない均一な透明
面とすることができる。これらのノニオン系界面活性剤
としては例えば、グリセリド（脂肪酸のグリセリンエス
テル）、エチレングリコール脂肪酸エステル、プロピレ
ングリコール脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステ
ル、ポリオキシエチレンアルキルフェノール、ポリオキ
シエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアミ
ルエステル等が用いることができる。

【０００８】また、本発明では、高重合度のポリマー成
分を含有するポリスチレンをベースポリマーとして用い
るため、成形後の応力解放を抑制することができる。こ
のため応力開放によって引き起こされるストレスクラッ
クやクレイズも抑制できる。同時にストレスクラックや
クレイズが存在することに起因した溶剤や活性ガスによ
り誘発されるソルベントクラックも抑制できる。従っ
て、エチレンオキサイドガスによる滅菌や、エタノー
ル、イソプロピルアルコールによる洗浄を行っても、溶
出やソルベントクラック等が発生することがなくなる。

【０００９】一方、高重合度のポリマー成分の重量平均
分子量（Ｍｗ）が２５０，０００以下の場合は、十分な
応力開放の抑制ができないため、溶剤や活性ガスにより
ソルベントクラックが発生する。Ｍｗが５００，０００
より大きい場合、ソルベントクラックや溶出は発生しな
いものの、成形時、及び混練時のシリンダー温度を３０
０℃以上にする必要があり、界面活性剤の耐熱温度を越
えて界面活性剤が劣化する。

【００１０】Ｍｗが２５０，０００以上５００，０００
以下の高重合度ポリマー成分の含有率が４０．０重量％
未満の場合、高重合度ポリマー成分による応力開放を十
分に抑制できず、ソルベントクラックが発生する。ま
た、７０．０重量％以上ではポリマーの分子量分布が狭
くなり、逆にソルベントクラックが発生し易くなる。

【００１１】また、ノニオン系界面活性剤の添加量が
１．０重量％未満では十分な防曇効果が期待できず１
０．０重量％より多いと、防曇効果は十分に得られるも
のの、従来の一般的な混練機では、樹脂と界面活性剤を
十分に混練できず、収率も悪くなる。これを高収率で得
るには特殊な混練機を使用する必要があるが、材料調製
にコストがかかりすぎてしまい実用的ではない。本発明
は界面活性剤の添加量を１．０重量％〜１０．０重量％
とすることで、混練機による界面活性剤と樹脂との混練
を、収率を落とすことなく行うものである。

【００１２】

【実施例１】図１は本発明の実施例１の光学素子の斜視
図である。この光学素子１は幅２０ｍｍ，高さ１２ｍ
ｍ，厚さ１ｍｍの矩形形状に成形されている。かかる光
学素子１はポリマー成分を９８．５重量％含有する。こ
のポリマー成分の５８．０重量％が３００，０００の重
量平均分子量（Ｍｗ）である透明ポリスチレンに、松本
油脂製薬（株）製のノニオン系界面活性剤「ＴＢ−３７
０」を３．０重量％混練したものを用いて、住友重機
（株）製の射出成形機「ネスタールＳＧ−５０」により
一体的に成形したものである。成形時の最高温度は２２
０℃に設定した。

【００１３】リファレンスとして、「ＴＢ−３７０」を
添加していないポリスチレンのみを用いて、同様に光学
素子を成形した。面Ａおよび対外面Ａ´は鏡面加工され
た金型より転写された鏡面である。

【００１４】ポリスチレンに混練された「ＴＢ−３７
０」は、その一部が光学素子１の全表面にブリードアウ
トする。ブリードアウトした「ＴＢ−３７０」は光学素
子１の全表面において均一な親水性層を形成し、光学素
子１の全表面の濡れ性を向上させる。このため、光学素
子１の全表面に付着した微小な水滴等は、濡れ性の良い
光学素子１の全表面上では個々の微小水滴として存在で
きず、各微小水滴が相互に合着するので光学素子１の全
表面は曇りの無い均一な透明面となる。

【００１５】また、ポリマー成分のうち５８．０重量％
について重量平均分子量３００，０００と高分子量にし
たことで、成形応力の開放が抑制されるため、ストレス
クラックやクレイズが発生しない。このためエチレンオ
キサイドガス等によりソルベントクラックが発生するこ
ともない。

【００１６】防曇効果を確認するために、接触角測定に
よる評価を行った。「ＴＢ−３７０」を添加した光学素
子１は蒸留水による接触角試験で表面の濡れ性の向上が
認められた。結果を表１に示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】また、耐薬品性を確認するため、エチレン
オキサイドガス（以後ＥＯＧと記する。）による耐性試
験を行い、ソルベントクラック、溶出、及び基材変色の
発生の有無を確認した。クラック、溶出については目視
観察で、基材変色については透過率によりそれぞれ評価
した。ガスは、ＥＯＧ２０％と炭酸ガス（ＣＯ₂ｇａ
ｓ）８０％を混合したものを使用した。表２に目視観察
結果を示す。透過率は、波長域３８０ｎｍ〜４８０ｎｍ
での透過率が８０％以上であれば良いという観点から評
価したところ、透過率の低下は確認されず、基材の変色
はないと確認された。表１より、光学素子１の濡れ性が
向上していることが判る。また、表２からＥＯＧでも基
材の溶出、ソルベントクラックの発生がないことが判
る。このこと各種光学機器において、光学素子が結露等
により曇ることが抑制され、あるいは／及びクラック等
の薬剤によるアタックが抑制されるので、鮮明な視野や
必要な観察光量等を維持できる。

【００１９】

【表２】

【００２０】

【実施例２】図２は本発明の実施例２の光学素子の斜視
図である。この光学素子２は長さが１２ｍｍで高さが７
ｍｍの円弧形状に成形されており、その厚さは８．８２
ｍｍである。この実施例の光学素子２は実施例１と同様
の構成で、ノニオン系界面活性剤「ＴＢ−３７０」の添
加量を０．５重量％、１．０重量％、３．０％重量％、
５．０重量％、８．０重量％、１０．０重量％、及び１
１．０重量％として、形成したものである。成形時の最
高温度も実施例１と同様に２２０℃である。

【００２１】リファレンスとして、「ＴＢ−３７０」を
添加していない実施例１記載のポリスチレンのみを用い
て、図２と同様の形状の光学素子を成形した。面Ｂおよ
び対外面Ｂ’は実施例１と同様の鏡面加工を施した金型
より転写された鏡面である。

【００２２】本実施例では実施例１と同様に光学素子２
表面の曇り及び薬品による劣化を防止できる。本実施例
における防曇効果を確認するために、接触角測定による
評価を行った。「ＴＢ−３７０」を添加した光学素子は
蒸留水による接触角試験で、添加量が０．５重量％以外
のサンプル全てにおいて表面の濡れ性の向上が認められ
た。また、耐薬品性を確認するため、ＥＯＧによる耐性
試験を行い、ソルベントクラック、溶出、及び基材変色
の発生の有無を実施例１と同様の評価法により確認し
た。ＥＯＧの組成も実施例１と同様である。

【００２３】ＥＯＧ耐性試験の目視観察結果では全ての
添加量のサンプルにてソルベントクラック等の発生は認
められなかった。透過率についても実施例１と同様に、
波長域３８０ｎｍ〜４８０ｎｍでの透過率が８０％以上
であれば良いという観点から評価したところ、添加量が
１１．０重量％以外のサンプルでは透過率の低下が確認
されず、基材の変色はないと確認された。更に、呼気試
験で添加量が０．５重量％のものでは曇りが生じ、１．
０重量％〜１１．０重量％のものでは曇りは生じなかっ
た。しかし、添加量が１１．０重量％のものでは、光学
素子２にヘイズが発生して、全体が白っぽくなっている
ことが確認された。また、添加量が１１．０重量％のも
のを従来の混練機で混練したところ、混練スクリューが
滑って十分に樹脂と界面活性剤を混練するに至らず、収
率が極端に低下した。表３に接触角測定結果、表４に目
視観察結果、及び表５に呼気試験の結果を示す。

【００２４】

【表３】

【００２５】

【表４】

【００２６】

【表５】

【００２７】以上の結果より、界面活性剤「ＴＢ−３７
０」の添加量を１．０重量％〜１０．０重量％の範囲に
設定することで、ヘイズ等が発生することなく、あるい
は／及び混練時の収率を低下させることなく実施例１と
同様の効果が得られ、各種光学機器において、光学素子
が結露等により曇ることが抑制され、あるいは／及びク
ラック等の薬剤によるアタックが抑制されるので、鮮明
な観察視野や、必要な観察光量等を維持できる。

【００２８】

【実施例３】本実施例は、ポリマー成分を９８．５重量
％含有すると共に、その内の５９．０重量％が３５０，
０００〜４００，０００の重量平均分子量を有した高分
子量体からなる透明ポリスチレンに、ミヨシ油脂（株）
製のノニオン系界面活性剤「ミヨコール＃３２４」を実
施例２と同様の構成で添加したものを用い、図２に示す
光学素子２を成形したものである。成形時の最高温度は
２１０℃である。

【００２９】この実施例においても、実施例１及び実施
例２と同様に、光学素子２表面の曇り及び薬品による劣
化を防止できる。この実施例においては、実施例２と同
様の効果を有しているが、添加量が１１．０重量％でも
ヘイズは発生せず、透過率の低下も認められなかった。
なお、この実施例における１１．０重量％の添加量の場
合、界面活性剤混練時の収率が良くないという結果とな
った。表６に接触角測定の結果、表７に目視観察の結
果、表８に呼気試験の結果を示す。これにより各種光学
機器において、光学素子が結露等により曇ることを抑制
し、あるいは／及びクラック等の薬剤によるアタックが
抑制されるので、鮮明な観察視野や、必要な観察光量等
を維持できる。

【００３０】

【表６】

【００３１】

【表７】

【００３２】

【表８】

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように本発明は、ポリスチレ
ン樹脂にノニオン系界面活性剤を添加することで、各種
光学機器の光学素子として使用することにより、結露等
により曇ることを抑制し、あるいは薬品による劣化を抑
制することができる。これにより、鮮明な観察視野や、
必要な観察光量等を維持した光学素子とすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の光学素子の斜視図。

【図２】実施例２の光学素子の斜視図。

【符号の説明】

１光学素子２光学素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリマー成分を９８．０重量％以上含有
し、その内、４０．０重量％以上７０．０重量％以下が
２５０，０００以上５００，０００以下の重量平均分子
量である透明ポリスチレン樹脂に１．０重量％〜１０．
０重量％のノニオン系界面活性剤を添加したポリマーを
用い、射出成形により成形したことを特徴とする高耐薬
防曇性光学素子。