(57)【要約】相対密度が０．９９〜０．６であるマイクロセルラー発泡成形により成形された光学基台用樹脂成形体。この光学基台用樹脂成形体の線膨張係数（ｆ１）と、無発泡樹脂成形体の同一箇所におけるＭＤ方向の線膨張係数（ｆ２）の比（ｆ１／ｆ２）は、１．０５以上である。かかる相対密度、線膨張係数の光学基台用樹脂成形体は使用時の寸法変化、光軸のズレが低減する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対密度が０．９９〜０．６であるマイクロセルラー発泡成形により成形された光学基台用樹脂成形体。
【請求項２】
前記樹脂成形体の線膨張係数（ｆ１）と、無発泡樹脂成形体の同一箇所におけるＭＤ方向の線膨張係数（ｆ２）の比（ｆ１／ｆ２）が、１．０５以上となる請求の範囲第１項記載の光学基台用樹脂成形体。
【請求項３】
前記樹脂成形体が、ポリカーボネート系樹脂、ポリフェニレンオキシド／ポリスチレンアロイ、ポリフェニレンオキシド／ポリスチレン／シンジオタクチックポリスチレンアロイ、シンジオタクチックポリスチレン、ポリフェニレンスルフィド、シンジオタクチックポリスチレン／ポリフェニレンスルフィドアロイ、ポリフェニレンスルフィド及びポリフェニレンオキシドアロイ、ポリエチレンテレフタレート又はポリブチレンテレフタレートからなる請求の範囲第１項又は第２項記載の光学基台用樹脂成形体。
【請求項４】
前記樹脂成形体が、繊維状フィラー及び／又は無機フィラーを含む請求の範囲第１項又は第２項記載の光学基台用樹脂成形体。
【請求項５】
前記樹脂成形体が、溶融張力調整剤を含む請求の範囲第１項又は第２項記載の光学基台用樹脂成形体。
【請求項６】
前記成形体が、レーザービームプリンター用光学箱、マルチファンクションプリンター用光学箱、レーザースキャナーユニット、光ピックアップベース、光ピックアップレンズホルダー、光ピックアップ用シャーシー、インクジェット用シャーシー、プリンターヘッド、フラットディスプレイパネル枠、レーザービームプリンター用コリメーターホルダー又は液晶プロジェクターレンズホルダーである請求の範囲第１項又は第２項記載の光学基台用樹脂成形体。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、光学基台用樹脂成形体に関し、特に、液晶枠、光学箱、ＤＶＤ及びＣＤピックアップ等の光学基台に関する。
背景技術
レーザービームプリンター、ファクシミリ、光ピック、液晶ディスプレー枠等の光学基台用樹脂成形体には、高い寸法安定性、剛性が要求されるため、熱可塑性樹脂にガラス繊維やカーボン繊維等の繊維状フィラーを配合した組成物が使用されている。
しかし、繊維状フィラーを配合すると成形収縮率の異方性が大きくなるため、光軸のズレを低減する為に等方性フィラーを多量に配合する必要があった。さらに、強度・剛性を十分に向上させるためには、繊維状フィラーを多量に配合する必要があった。
この結果、射出成形時の樹脂組成物の流動性が低下し、残留応力歪みが発生し、光軸のズレに起因する使用時の熱による寸法の変化が大きくなった。また、繊維状フィラーの充填量の増加に伴い、線膨張の異方性が大きくなり、光軸特性にも異方性が生じることが問題となっていた。
さらには、軽量化を図りつつ、比剛性を維持することで、制振性の維持または向上を図りたいが、従来の化学発泡では、単に軽量化はできるが比剛性を維持することができず、流動性の向上もしないので、残留応力の低減化はできなかった。
本発明は上記課題に鑑み、使用時の寸法変化又は光軸ズレが低減された光学基台用樹脂成形体を提供することを目的とする。
本発明者らは、この課題を解決するために、マイクロセルラー発泡成形により特定の樹脂組成物を相対密度０．９９〜０．６に調整、且つ／又は超臨界流体を用いた成形体のＭＤ方向の線膨張係数比が、少なくとも他の成形方法による成形体の同一箇所に比べ１．０５以上とすることで使用時の寸法変化、光軸のズレが低減することを見出した。
発明の開示
本発明によれば、相対密度が０．９９〜０．６である、マイクロセルラー発泡成形により成形された光学基台用樹脂成形体が提供される。
好ましくは、樹脂成形体の線膨張係数（ｆ１）と、無発泡樹脂成形体の同一箇所におけるＭＤ方向の線膨張係数（ｆ２）の比（ｆ１／ｆ２）が、１．０５以上である。
好ましくは、樹脂成形体が、ポリカーボネート系樹脂、ポリフェニレンオキシド／ポリスチレンアロイ、ポリフェニレンオキシド／ポリスチレン／シンジオタクチックポリスチレンアロイ、シンジオタクチックポリスチレン、ポリフェニレンスルフィド、シンジオタクチックポリスチレン／ポリフェニレンスルフィドアロイ、ポリフェニレンスルフィド及びポリフェニレンオキシドアロイ、ポリエチレンテレフタレート又はポリブチレンテレフタレートからなる。
好ましくは、樹脂成形体が、繊維状フィラー及び／又は無機フィラーを含む。
好ましくは、樹脂成形体が、溶融張力調整剤を含む。
好ましくは、成形体が、レーザービームプリンター用光学箱、マルチファンクションプリンター用光学箱、レーザースキャナーユニット、光ピックアップベース、光ピックアップレンズホルダー、光ピックアップ用シャーシー、インクジェット用シャーシー、プリンターヘッド、フラットディスプレイパネル枠、レーザービームプリンター用コリメーターホルダー又は液晶プロジェクターレンズホルダーである。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明について詳細に説明する。
まず、本発明の光学基台用樹脂成形体の構成成分について説明する。
光学基台用樹脂成形体を構成する樹脂は、通常成形品を得るために使用されている樹脂であればよい。これらは単独又は２種以上混合して使用することができる。
熱可塑性樹脂として、好ましくは、ポリカーボネート系樹脂、シンジオタクチックポリスチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートを使用できる。
さらに、好ましくは、ポリフェニレンオキシド／ポリスチレン、ポリフェニレンオキシド／ポリスチレン／シンジオタクチックポリスチレン、シンジオタクチックポリスチレン／ポリフェニレンスルフィド又はポリフェニレンスルフィド／ポリフェニレンオキシドのポリマーアロイを使用できる。
上記樹脂に樹脂成形体を強化するため、繊維状フィラーを添加してもよい。
繊維状フィラーの具体例としては、ガラス繊維、シリカガラス繊維、アルミナ繊維、石膏繊維、セラミック繊維、アスベスト繊維等の無機繊維、チタン酸カリウムウイスカー、酸化亜鉛ウイスカー等のウイスカー、アルミ、ステンレス等の金属繊維及び炭素繊維等が挙げられる。好ましくは、ガラス繊維である。
上記繊維状フィラーの添加量は、好ましくは５〜５０重量％、より好ましくは１０〜５０重量％である。５重量％未満ではその添加による強度向上効果が低く、また、５０重量％を超える添加量においては線膨張係数の異方性が大きくなり適当ではない。
また、上記樹脂に無機フィラーを添加してもよい。
無機フィラーの具体例としては、タルク、ワラストナイト、モンモリナイト、カオリン、マイカ、セリサイト、クレー、アルミナシリケート、ガラスビーズ、ミルドガラスファイバー、ガラスフレーク、炭酸カルシウム、シリカ、ミルド炭素繊維等が挙げられる。好ましくは、マイカ、炭酸カルシウム、シリカ、タルク、カオリン、ガラスフレーク、ミルドガラスファイバーである。
無機フィラーの添加量は、好ましくは７０重量％以下、より好ましくは６５重量％以下である。添加量が７０重量％を超えると、成形時の流動性及び強度が低下する恐れがある。
また、熱可塑性樹脂の溶融張力を調整し、発泡体の発泡セルの大きさ及び相対密度を制御するために、溶融張力調整剤を添加してもよい。溶融張力調整剤としては以下のものがある。
（１）分岐鎖構造を有する熱可塑性樹脂
熱可塑性樹脂として、分岐鎖構造を有する熱可塑性樹脂を使用してもよいが、通常の直鎖タイプの熱可塑性樹脂に分岐鎖構造を有する熱可塑性樹脂を適宜配合してもよい。
分岐剤としては、熱可塑性樹脂分子の基本骨格と同一または類似の骨格からなり３官能以上の反応基を有していれば良い。例えば、ポリスチレンであれば、トリビニルベンゼン等の分岐剤が挙げられ、これらを０．１〜５重量％程度含むスチレンモノマーを重合して得られた重合体が使用でき、ポリカーボネートであれば、分岐剤としては１，１，１−トリス（４−ヒドロキシフェニル）エタンが好適に用いることができる。
（２）高分子量アクリル系樹脂
熱可塑性樹脂の分子構造中に分岐構造を有するもの以外に、高分子量アクリル系樹脂を添加して同様の高溶融張力を発現させることができる。高分子量アクリル系樹脂の重量平均分子量としては３０万以上が好ましく、２００万以上がより好ましい。三菱レーヨン（株）社製Ｐ５３０Ａ，Ｐ５５１Ａ等が適用できる。
（３）ポリテトラフルオロエチレン
溶融張力が向上するフィブリル形成能を有するものが好適である。
（４）ポリテトラフルオロエチレン含有複合粉体
三菱レーヨン（株）社製Ａ３０００等を用いることができる。
上記（１）〜（４）をそれぞれ単独で使用しても良く、又は混合して使用してもよい。
溶融張力調整剤の添加量としては上記熱可塑性樹脂、用途、要求特性に応じて適宜選定すればよいが、好ましくは０．０５〜１重量％、より好ましくは０．１〜０．６重量％である。添加量が０．０５重量％未満では、十分な溶融張力が得られないため、発泡形態を制御できなくなり、１重量％を超えると、発泡が不均一となり好ましくない。
本発明の樹脂成形体には、本発明の目的を損なわない範囲で、難燃助剤（例えば三酸化アンチモン、アンチモン酸ナトリウム等）、核剤（例えばステアリン酸ナトリウム、エチレン−アクリル酸ナトリウム共重合体等）、安定剤（例えばリン酸エステル、亜リン酸エステル等）、酸化防止剤（例えばヒンダードフェノール系化合物等）、光安定剤、着色剤、発泡剤、滑剤、離型剤、帯電防止剤等を配合しても良く、また少量のゴム等を添加してもよい。
上記の構成成分からなる本発明の光学基台用樹脂成形体の相対密度は０．９９〜０．６、好ましくは０．９５〜０．７、より好ましくは０．９２〜０．７５である。
ここで、相対密度は、発泡樹脂成形体の密度を、発泡剤を使用せず通常の成形法（射出成形等）により作製した無発泡樹脂成形体の密度で除した値である。
相対密度の制御方法は、主に超臨界流体を作るためのガス圧力と、金型内への樹脂の充填量によって制御できる。
相対密度が０．９９を超えると、残留応力低減効果が認められず、相対密度が０．６未満においては、成形品中の発泡セルが大きくなり光軸特性が安定化しない。
また、好ましくは、光学基台用樹脂成形体の線膨張係数（ｆ１）と、無発泡樹脂成形体の同一箇所におけるＭＤ方向の線膨張係数（ｆ２）の比（ｆ１／ｆ２）が、１．０５以上である。
ＭＤ方向の線膨張係数の比が１．０５未満の場合、熱による寸法変化が大きくなり光学基台として適さない場合がある。
ここで、線膨張係数の制御は、相対密度と強い相関があり、前記の成形条件によって制御する。
次に本発明の光学基台用樹脂成形体の製造方法について説明する。
上記の樹脂、繊維状フィラー、無機フィラー等を混合した樹脂組成物、又はこれらを予め溶融混練し造粒又は成形したものを成形機に投入し、マイクロセルラー発泡体にする。
ここでマイクロセルラー発泡成形とは、超臨界流体を発泡剤として使用する成形方法をいう。
超臨界流体とは、臨界温度および臨界圧力を超えた温度および圧力下の流体をいう。超臨界状態では、ガスの密度が急激に上昇し、気体とも液体ともつかない流体の状態となる。
尚、本発明において、超臨界流体は亜臨界流体を含む。
マイクロセルラー発泡体を得る方法としては、超臨界流体又は原料ガスを成形機に供給し、樹脂組成物に超臨界流体を溶解・含浸させ、その後、樹脂組成物が可塑化している温度で、系内の圧力を下げることにより、超臨界流体が膨張し発泡体を得る方法がある。
そのための成形機としては特に制限はないが、例えば、射出成形機、押出成形機等が使用できる。
射出成形、押出成形等の場合、超臨界流体は樹脂組成物の溶融混練時に供給される。
超臨界流体は、上記樹脂組成物に溶け込むことができ、かつ不活性であれば特に限定はされないが、安全性、コスト等の面から二酸化炭素や窒素又はこれらの混合ガスが好ましい。
超臨界流体を樹脂組成物に浸透させる方法としては、超臨界流体を加圧または減圧した状態で注入する方法や液体状態の不活性ガスをプランジャーポンプ等で注入する方法がある。
超臨界流体を性樹脂組成物に浸透させる場合の圧力は、浸透させる超臨界流体の臨界圧以上を必須とし、より浸透速度を向上させるためには、１５ＭＰａ以上、さらに好ましくは２０ＭＰａ以上である。
上記製法による樹脂成形体は、超臨界流体の優れた溶解性と優れた拡散性により、微細で均一な発泡セルを形成することができ、その結果、成形時の残留応力を低減でき、さらに、線膨張係数の異方性が緩和されるため、使用時の寸法変化、又は光軸ズレが低減される。
上記の理由により、本発明の樹脂発泡体は光学基台又は光学基台部品に適する。具体的にはレーザービームプリンター用光学箱、マルチファンクションプリンター用光学箱、レーザースキャナーユニット、光ピックアップベース、光ピックアップレンズホルダー、ＤＶＤ及びＣＤピックアップ及びシャーシー、インクジェット用シャーシー、プリンターヘッド、フラットディスプレイパネル枠、液晶枠、レーザービームプリンター用コリメーターホルダー、液晶プロジェクターレンズホルダー等に使用できる。特に液晶枠、光学箱、ＤＶＤ及びＣＤピックアップベースに適する。
実施例
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
なお、各例で得られた樹脂成形体の評価は下記の通りである。
（１）相対密度：発泡樹脂成形体の密度を、通常の成形法（非発泡法）により作製した成形体の密度で除した値である。密度測定方法はＡＳＴＭ  Ｄ７９２に準じた。
（２）反り：成形品を治具に固定し、３次元測定機でＺ方向（高さ方向）の寸法を測定した。基準面（治具）に対して最大（高さ）寸法を反り量とした。
（３）光軸ズレ角度：成形品を治具に設置し、測定部位にミラーを置く。この面に垂直にレーザーを照射して、反射光を非接触角度測定器で検出し、温度を４０℃から８０℃まで上げた際の角度ズレを測定した。
（４）線膨張係数：成形体から切り出した（ＭＤ、ＴＤ方向）サンプルをＡＳＴＭ  Ｄ６９６に準じて測定した。
製造例１〜２０
表１に示す、熱可塑性樹脂、繊維状フィラー、無機フィラー及び溶融張力調整剤から構成される配合組成物を、二軸押出機を用いて、表１記載の温度条件で混練し、各製造例のペレットを得た。
製造例１〜６は熱可塑性樹脂にポリカーボネート系樹脂を、製造例７〜１３は熱可塑性樹脂にポリフェニレンスルフィド系樹脂を、製造例１４はポリフェニレンスルフィドとシンジオタクチックポリスチレンのポリマーブレンドを、製造例１５〜２０は熱可塑性樹脂にポリスチレンのポリマーブレンドを使用した。
2003076501.tif 000002
（液晶枠適用例）
実施例１〜４
製造例１、７、１５及び１８のペレットを用い、マイクロセルラー発泡用射出成形機（ＪＳＷ社製、５０トンまたは４５０トン）により、１５ＭＰａの圧力下で窒素ガス（０．２重量部）を射出成形機シリンダーに注入し、表２に示す成形条件にて、マイクロセルラー発泡成形し、液晶枠のサンプル（寸法：長さ１００ｍｍ×幅１６５ｍｍ×高さ５ｍｍで肉厚が０．５〜１ｍｍ）を得た。
比較例１〜４
窒素ガスを供給せず、化学発泡剤（永和化成工業（株）製、ＥＢ２０１）を使用した他は、実施例１と同様にしてサンプルを得た。
比較例５〜８
窒素ガスを供給しない他は実施例と同様にして無発泡のサンプルを得た。
実施例１〜４及び比較例１〜８の成形条件、相対密度、及び反り量を表２に示す。
これにより本発明の樹脂成形体は、比較例と比べて反り量が大幅に低減されることが確認できた。
2003076501.tif 000003
（光学箱適用例）
実施例５〜１３
製造例２〜６、１６、１７、１９及び２０のペレットを用い、マイクロセルラー発泡用射出成形機により、１５ＭＰａの圧力下で窒素ガス（０．２重量％）を射出成形機シリンダーに注入し、表３に示す成形条件にて、マイクロセルラー発泡成形し、光学箱のサンプル（寸法：長さ２１７ｍｍ×幅３００ｍｍ×高さ４５ｍｍで肉厚が２．５ｍｍ）を得た。
比較例９〜１２
窒素ガスを供給せず、比較例１と同じ化学発泡剤を使用した他は、実施例と同様にしてサンプルを得た。
比較例１３〜２１
窒素ガスを供給しない他は実施例と同様にして無発泡のサンプルを得た。
実施例５〜１３及び比較例９〜２１の成形条件、相対密度、光軸ズレ角度及び線膨張係数を表３に示す。
尚、線膨張係数は、光学箱のポリゴーンミラー配置周辺部位より、製品ゲート位置から見てＭＤ方向部位（３ｍｍ×３ｍｍ×２．５ｍｍ厚）を切り出して測定した。
これにより本発明の樹脂成形体は、比較例と比べて光軸ズレ角度が大幅に低減されることが確認できた。
2003076501.tif 000004
（ＣＤピックアップベース適用例）
実施例１４〜２０
製造例８〜１４のペレットを用い、マイクロセルラー発泡用射出成形機により、１５ＭＰａの圧力下で窒素ガス（０．２重量％）を射出成形機シリンダーに注入し、表４に示す成形条件にて、マイクロセルラー発泡成形し、ＣＤピックアップベースのサンプル（寸法：長さ４０ｍｍ×幅１５ｍｍ×高さ２３ｍｍで肉厚が１．５〜３ｍｍ）を得た。
比較例２２〜２４
窒素ガスを供給せず、比較例１と同じ化学発泡剤を使用した他は、実施例と同様にしてサンプルを得た。
比較例２５〜３１
窒素ガスを供給しない他は、実施例と同様にして無発泡のサンプルを得た。
実施例１４〜２０及び比較例２２〜３１の成形条件、及び相対密度、光軸ズレ角度並びに線膨張係数の測定値を表４に示す。
尚、線膨張係数は、ＣＤピックアップベースの形状が複雑であるため、採取かつ測定可能な肉厚みの箇所を選定し、製品ゲート位置から見てＭＤ方向部位（３ｍｍ×３ｍｍ×５ｍｍ厚）を切り出して測定した。肉厚が３ｍｍ未満の場合は、サンプルを保持するための治具を使用して測定した。
これにより本発明の樹脂成形体は、比較例と比べて光軸ズレ角度が大幅に低減されることが確認できた。
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産業上の利用可能性
本発明によれば、使用時の寸法変化又は光軸ズレが低減された光学基台用樹脂成形体を提供することができる。
【国際調査報告】
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