(57)【要約】【課題】複屈折が小さく、環境変化による変形が少ない等の光学特性に優れた光学プリズムおよびその生産性に優れた製造方法を提供すること。【解決手段】熱可塑性樹脂を射出成形することによって、プリズムの一面に垂直な方向Ｘにおいて製品形状よりも若干大きく（ｈ０＋ｔ）、同面に平行な方向において製品形状よりも若干小さなプリズム予備成形体２ａを成形し、この予備成形体をプレスモールド成形することで製品を得る。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
飽和炭化水素環を有する熱可塑性樹脂を予備成形し、少なくとも一面を粗面化処理したプリズム予備成形体を成形した後、当該予備成形体をプレスモールド成形して得られる光学プリズム。
【請求項２】
前記熱可塑性樹脂が熱可塑性ノルボルネン系樹脂である請求項１に記載の光学プリズム。
【請求項３】
熱可塑性樹脂を射出成形することによって、プリズムの一面に垂直な方向において製品形状よりも若干大きく、同面に平行な方向において製品形状よりも若干小さな形状を有し、かつ、少なくとも一面が粗面化処理されたプリズム予備成形体を成形し、この予備成形体をプレスモールド成形することで製品を得ることを特徴とする光学プリズムの製造方法。
【請求項４】
前記プレスモールド成形が、圧力が１０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ２で、最高温度が熱可塑性樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）に対し（Ｔｇ＋２０）°Ｃ〜（Ｔｇ＋９０）°Ｃの条件下で行われる請求項３に記載の光学プリズムの製造方法。
【請求項５】
プリズムの一面に垂直な方向において製品形状よりも若干大きく、同面に平行な方向において製品形状よりも若干小さな形状となるように成形することにより、前記プリズム予備成形体に形成される押し代ｔの寸法を、前記プリズム予備成形体の面精度より大きいものとする請求項３または４に記載の光学プリズムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック製光学プリズムおよびその製造方法に係り、さらに詳しくは、複屈折が小さく、温度や湿度などの環境変化に対する変形が小さく、光学的に優れた特性を持つプラスチック製光学プリズムおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラ、あるいは光分岐回路、光分波・合波器、光スイッチ、光変調器、光コネクター、光減衰器、光アイソレーターなどの光学機器あるいは光学部品に用いられる光学プリズムとしては、ガラス製のプリズムが多く用いられている。
【０００３】
しかしながら、ガラス製の光学プリズムは、重量が重く、例えば可動部に用いると大きな動力が必要となって消費電力が大きくなるといった問題があり、また割れやすいため取り扱いが煩雑であり、かつその加工は主として研磨によるものであるために、仕上げのための長持間の加工が必要であり、生産性の低さとコストの上昇をまねいている。
【０００４】
近年、このようなガラス製の光学プリズムに代わるものとして、プラスチック製の光学プリズムが提唱されておる。
【０００５】
一般にプラスチックは、ガラスとは異なり、軽く、耐衝撃性が高く、成形性に優れ、低コストであるという利点を有しており、ガラス製光学プリズムにおける欠点を改善できるものとして大きく期待されている。
【０００６】
従来、プラスチック製光学プリズムとしては、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、スチレン−メチルメタクリレートランダム共重合体（ＭＳ）樹脂、スチレン−アクリロニトリル共重合体（ＡＳ樹脂）等の熱可塑性樹脂を射出成形することにより成形したもの、あるいはジエチレングリコールビスアリルカーボネート等の熱硬化性樹脂を注型重合によって成形したものなどが提唱されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、射出成形によって製造された熱可塑性樹脂製光学プリズムにおいては、例えばポリメチルメタクリレート製光学プリズムは吸湿変形が大きくポリカーボネート樹脂は複屈折が小さくならないという問題があり、従来の熱可塑性樹脂製プリズムは、複屈折が小さいものではなく、かつ環境変化に対する変形が小さいものではなく、高精度を必要とする光学機器用としては使用できないものであった。また、注型重合によって製造された熱硬化性樹脂性光学プリズムは、複屈折等の光学特性は比較的良好であるものの、重合硬化時間に長持間を要し生産性に劣り、またバリの発生の虞れが高く歩留まりが悪いという問題があるものであった。
【０００８】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、複屈折が小さく、環境変化に対する変形が小さい等の光学特性に優れた光学プリズムおよびその生産性に優れた製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る光学プリズムは、飽和炭化水素環を有する熱可塑性樹脂を予備成形してプリズム予備成形体を成形した後、当該予備成形体をプレスモールド成形して得られることを特徴とする。
【００１０】
熱可塑性樹脂としては、飽和炭化水素環を有する熱可塑性樹脂を用い、プレスモールド成形することによって得られた光学プリズムが、複屈折が小さく、環境変化に対する変形が小さい等の光学特性に優れたものであること、さらに適当な成形条件を選ぶことにより、面精度の優れたものとできることが、本発明者により見い出された。なお、本明細書において「光学プリズム」とは、２ないしはそれ以上の平坦な面を有し光を透過・屈折させる光学素子を意味し、各種の形状のものが含まれ得、例えば、プリズムの機能に加えてレンズの機能を有する複合機能品なども含まれる。
【００１１】
本発明に係る光学プリズムにおいて、熱可塑性樹脂としては、主鎖もしくは側鎖に飽和炭化水素環を有する熱可塑性樹脂が好ましく、特に熱可塑性ノボルネン系樹脂が好ましい。
【００１２】
本発明に係る光学プリズムの製造方法は、熱可塑性樹脂を射出成形等することによって、プリズムの一面に垂直な方向において製品形状よりも若干大きく、同面に平行な方向において製品形状よりも若干小さなプリズム予備成形体を成形し、この予備成形体をプレスモールド成形することで製品を得ることを特徴とする。
【００１３】
本発明において、予備成形体は、射出成形、押出成形などにより成形することができるが、所望の形状のものが生産性良く得られることから射出成形により成形することが好ましい。本発明において、予備成形体の寸法は、予備成形体と製品との体積が概ね同じ（好ましくは−３％〜＋３％、さらに好ましくは−１％〜＋１％の違い）となるように、しかも、プリズムの一面に垂直な方向（プレス方向）において製品形状よりも若干大きく、同面に平行な方向において製品形状よりも若干小さく成るように決定されることが好ましい。
【００１４】
本発明に係る光学プリズムの製造方法において、プレスモールド成形時のプレス圧の下限は、熱可塑性樹脂の種類などにもより、特に限定されないが、好ましくは１０ｋｇｆ／ｃｍ２ 以上、さらに好ましくは２５ｋｇｆ／ｃｍ２ 以上である。また、プレスモールド成形時のプレス圧の上限は、熱可塑性樹脂の種類などにもより特に限定されないが、好ましくは２００ｋｇｆ／ｃｍ２ 以下、さらに好ましくは１５０ｋｇｆ／ｃｍ２ 以下である。プレス圧の下限は、良好なプレスモールド成形が実施されるように決定され、プレス圧の上限は、金型の設備上の制限などにより決定される。
【００１５】
本発明に係る光学プリズムの製造方法において、プレスモールド成形時の最高温度は、特に限定されないが、熱可塑性樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）に対して、好ましくは（Ｔｇ＋２０）°Ｃ〜（Ｔｇ＋９０）°Ｃ、さらに好ましくは（Ｔｇ＋３０）°Ｃ〜（Ｔｇ＋８０）°Ｃの条件下で行われる。プレスモールド加工時の最高温度が高すぎると、分解ガスにより発泡、バリ発生の傾向にあり、低すぎると、エア溜り発生または脱泡不能、面積度低下の傾向にある。
【００１６】
一般に射出成形においては５００〜１９００ｋｇｆ／ｃｍ２  、Ｔｇ＋１００°Ｃ〜Ｔｇ＋２５０°Ｃ程度の成形条件が用いられるのに対して、本発明におけるプレスモールド成形は、より低圧且つ低温条件下にて予備成形品の表層部位のみを溶融して成形を行うものであることから、成形品全面に均一に圧力が加えられ、表面特性の優れた製品が得られる。
【００１７】
本発明に係る光学プリズムの製造方法において、プレスモールド成形する前の予備成形体の少なくとも一面を、粗面化処理または研磨処理しても良い。粗面化処理することで、プレスモールド成形のための金型との滑り特性が良好になり、得られるプリズム製品の表面にエア溜まりが少なくなる。また、予備成形体を研磨処理することで、得られるプリズム製品の表面の面精度が向上する。
【００１８】
粗面化処理するための手段としては、特に限定されないが、予備成形体を成形体を成形するための金型のキャビティ内周面に形成された粗面を予備成形体の表面に転写する方法、サンドブラスト処理などの方法が例示される。また、研磨方法としては、特に限定されないが、平面ヤスリを用いた研磨、研磨剤でみがくなどが例示される。
【００１９】
本発明に係る光学プリズムの製造方法において、プレスモールド成形する前の予備成形体を、アニール処理しても良い。アニール処理のための温度は、特に限定されないが、熱可塑性樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）に対して、好ましくは（Ｔｇ−６０）°Ｃ〜（Ｔｇ＋２０）°Ｃ、さらに好ましくは（Ｔｇ−４０）°Ｃ〜（Ｔｇ＋１０）°Ｃの条件下で行われる。アニール処理のための温度が高すぎると、面積度悪化の傾向にあり、低すぎると、複屈折が十分に小さくならない傾向にある。アニール処理することで、プリズム製品の複屈折が低減するなど、光学特性が向上する。ただし、アニール処理することで、面精度が低下する傾向にあるため、アニール処理後の予備成形体を研磨処理することが好ましい。予備成形体を研磨処理することで、得られるプリズム製品の表面の面精度が向上する。
【００２０】
本発明に係る光学プリズムの製造方法では、プレスモールド成形時の冷却工程時のプレス圧Ｐ３を、プレスモールド成形時の昇温工程でのプレス圧Ｐ０よりも高くすることが好ましい。冷却工程でプレス圧を高めることで、得られるプリズム製品の表面にエア溜まりが少なくなる。Ｐ３−Ｐ０は、特に限定されないが、２０〜１７０ｋｇｆ／ｃｍ２ が好ましい。なお、本発明では、必要に応じて、プレスモールド成形時の昇温工程でのプレス圧Ｐ０をプレスモールド成形時の冷却工程時のプレス圧Ｐ３よりも高くしても良い。
【００２１】
本発明に係る光学プリズムの製造方法において、プレスモールド成形時の冷却工程は、プレス圧を加えた状態で、金型内に窒素ガスなどの所定温度の不活性ガスを流入させることにより行うことが好ましい。冷却速度は、ガスの温度や流量により制御することができる。本発明の方法では、冷却速度は、特に限定されないが、製品の温度が、好ましくは（６．０×１０−２〜６．０×１０−１）°Ｃ／秒、特に好ましくは（８．０×１０−２〜２．０×１０−１）°Ｃ／秒の冷却速度で冷却されることが好ましい。冷却速度が早すぎると、製品の表面にエア溜まりが発生する傾向にあり、冷却速度が遅すぎると、製品をプレスモールド用金型から取り出すまでの時間が長くなり、好ましくない。
【００２２】
本発明において、プレスモールド成形に用いる金型としては、特に限定されないが、ステンレス、炭素鋼、超硬合金などの金属に限らず、ガラス、セラミック、エポキシとアルミの複合材などで構成されても良い。金型には、熱媒体配管、赤外線ヒータ、カートリッジヒータなどの加熱手段や、不活性ガス供給手段、冷媒体配管などの冷却手段が具備してあることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を、実施形態に基づき詳細に説明する。
【００２４】
主鎖もしくは側鎖に飽和炭化水素環を有する熱可塑性樹脂
本実施形態に係る光学プリズムは、主鎖もしくは側鎖に飽和炭化水素環を有する熱可塑性樹脂により成形してなる。
【００２５】
主鎖または側鎖に単環の飽和炭化水素環を有する熱可塑性樹脂としては、たとえば熱可塑性ノルボルネン系樹脂、ビニル系環状炭化水素重合体、環状共役ジエン系付加重合体などが例示される。
【００２６】
熱可塑性ノルボルネン系樹脂
本実施形態で使用可能な熱可塑性ノルボルネン系樹脂は、特開平３−１４８８２号公報や特開平３−１２２１３７号公報などに開示されている公知の樹脂である。具体的には、ノルボルネン系モノマーの開環重合体の水素添加物、ノルボルネン系モノマーの付加型重合体、ノルボルネン系モノマーとオレフィンとの付加型共重合体、及びこれらの重合体の変性物などが挙げられる。
【００２７】
ノルボルネン系モノマーは、上記各公報や特開平２−２２７４２４号公報、特開平２−２７６８４２号公報などに開示されている公知のモノマーである。具体的には、例えば、ノルボルネン構造を有する多環炭化水素；そのアルキル、アルケニル、アルキリデン、芳香族等の置換誘導体；ハロゲン、水酸基、エステル基、アルコキシ基、シアノ基、アミド基、イミド基、シリル基等の極性基置換誘導体；これら極性基を有するアルキル、アルケニル、アルキリデン、芳香族等の置換誘導体；などが挙げられる。これらの中でも、ノルボルネン構造を有する多環炭化水素及びそのアルキル、アルケニル、アルキリデン、芳香族等の置換誘導体などが、耐薬品性や耐湿性等に特に優れ好適である。具体的には、以下のようなノルボルネン系モノマーを挙げることができる。
【００２８】
ノルボルネン系モノマーの具体例としては、例えば、５−メチル−２−ノルボルネン、５，５−ジメチル−２−ノルボルネン、５−エチル−２−ノルボルネン、５−ブチル−２−ノルボルネン、５−エチリデン−２−ノルボルネン、５メトキシカルボニル−２−ノルボルネン、５−シアノ−２−ノルボルネン、５−メチル−５メトキシカルボニル−２−ノルボルネン、５−フェニル−２−ノルボルネン、５−フェニル−５−メチル−２−ノルボルネン等；ジシクロペンタジエン、その上記と同様の置換誘導体等、例えば、２，３−ジヒドロジシクロペンタジエン等；ジメタノオクタヒドロナフタレン、その上記と同様の置換誘導体等、例えば、６−メチル−１，４：５，８−ジメタノ−１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ−オクタヒドロナフタレン、６−エチル−１，４：５，８，ジメタノ−１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ−オクタヒドロナフタレン、６−エチリデン−１，４：５，８，ジメタノ−１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ−オクタヒドロナフタレン、６−クロロ−１，４：５，８，ジメタノ−１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ−オクタヒドロナフタレン、６−シアノ−１，４：５，８−ジメタノ−１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ−オクタヒドロナフタレン、６−ピリジル−１，４：５，８−ジメタノ−１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ−オクタヒドロナフタレン、６−メトキシカルボニル−１，４：５，８−ジメタノ−１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ−オクタヒドロナフタレン等；シクロペンタジエンとテトラヒドロインデン等との付加物、その上記と同様の置換誘導体等、例えば、１，４−ジメタノ−１，４，４ａ，４ｂ，５，８，８ａ，９ａ−オクタヒドロフルオレン、５，８−メタノ−１，２，３，４，４ａ，５，８，８ａ−オクタヒドロ−２，３−シクロペンタジエノナフタレン等；シクロペンタジエンの多量体、その上記と同様の置換誘導体等、例えば、４，９：５，８−ジメタノ−３ａ，４，４ａ，５，８，８ａ，９，９ａ−オクタヒドロ−１Ｈ−ベンゾインデン、４，１１：５，１０：６，９−トリメタノ−３ａ，４，４ａ，５，５ａ，６，９，９ａ，１０，１０ａ，１１，１１ａ−ドデカヒドロ−１Ｈ−シクロペンタアントラセン等；などが挙げられる。
【００２９】
これらのノルボルネン系モノマーは、それぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。熱可塑性ノルボルネン系樹脂中のモノマーのノルボルネン系モノマー結合量の割合は、使用目的に応じて適宜選択されるが、通常３０重量％以上、好ましくは５０重量％以上、より好ましくは７０重量％以上である時に耐熱性が高く好適である。
【００３０】
共重合可能なビニル化合物としては、例えば、エチレン、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、３−メチル−１−ブテン、３−メチル−１−ペンテン、３−エチル−１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、４−メチル−１−ヘキセン、４，４−ジメチル−１−ヘキセン、４，４−ジメチル−１−ペンテン、４−エチル−１−ヘキセン、３−エチル−１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセン、１−オクタデセン、１−エイコセンなどの炭素数２〜２０のエチレンまたはα−オレフィン；シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセン、３，４−ジメチルシクロペンテン、３−メチルシクロヘキセン、２−（２−メチルブチル）−１−シクロヘキセン、シクロオクテン、３ａ，５，６，７ａ−テトラヒドロ−４，７−メタノ−１Ｈ−インデンなどのシクロオレフィン；１，４−ヘキサジエン、４−メチル−１，４−ヘキサジエン、５−メチル−１，４−ヘキサジエン、１，７−オクタジエンなどの非共役ジエン；などが挙げられる。これらのビニル系化合物は、それぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００３１】
ノルボルネン系モノマーまたはノルボルネン系モノマーと共重合可能なビニル系化合物との重合方法及び水素添加方法は、格別な制限はなく、公知の方法に従って行うことができる。また、得られる重合体や重合体水素添加物を特開平３−９５２３５号公報などに開示されている公知の方法により、α，β−不飽和カルボン酸及び／またはその誘導体、スチレン系炭化水素、オレフィン系不飽和結合及び加水分解可能な基を持つ有機ケイ素化合物、不飽和エポキシ単量体等を用いて変性させてもよい。
【００３２】
熱可塑性ノルボルネン系樹脂の分子量は、使用目的に応じて適宜選択されるが、８０°Ｃデカリン中で測定した極限粘度〔η〕で通常０．０１〜２０ｄｌ／ｇ、好ましくは０．１〜１０ｄｌ／ｇ、より好ましくは０．２〜５ｄｌ／ｇ、最も好ましくは０．３〜１ｄｌ／ｇの範囲である。熱可塑性ノルボルネン系樹脂の極限粘度〔η〕が過度に小さいと機械的強度が充分でなく、逆に、過度に大きいと成形加工性が充分でなく、いずれも好ましくない。
【００３３】
熱可塑性ノルボルネン系樹脂の分子量分布は、格別な限定はないが、トルエンを溶媒とするゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）によるポリスチレン換算の重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）の比（Ｍｗ／Ｍｎ）が、通常４．０以下、好ましくは３．０以下、より好ましくは２．５以下であるときに機械的強度が高度に高められ好適である。
【００３４】
熱可塑性ノルボルネン系樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は、適宜選択されればよいが、通常５０〜３００°Ｃ、好ましくは１００〜２５０°Ｃ、より好ましくは１２０〜２００°Ｃの範囲が、耐熱性や成形加工性が高度にバランスされ好適である。
【００３５】
ビニル系環状炭化水素重合体
ビニル系環状炭化水素重合体としては、特に限定されないが、（Ａ）芳香族ビニル化合物またはその置換体の重合体の水素添加物、（Ｂ）ビニルシクロヘキセン系化合物および／またはビニルシクロヘキサン系化合物の重合体またはその水素添加物であることが好ましい。
【００３６】
ビニル系環状炭化水素系重合体を得るために用いられるビニル系環状炭化水素系単量体としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、α−エチルスチレン、α−プロピルスチレン、α−イソプロピルスチレン、α−ｔ−ブチルスチレン、２−メチルスチレン、３−メチルスチレン、４−メチルスチレン、２，４−ジイソプロピルスチレン、２，４−ジメチルスチレン、４−ｔ−ブチルスチレン、５−ｔ−ブチル−２−メチルスチレン、モノクロロスチレン、ジクロロスチレン、モノフルオロスチレン、４−フェニルスチレンなどのスチレン系単量体；  ビニルシクロヘキサン、３−メチルイソプロペニルシクロヘキサンなどのビニルシクロヘキサン系単量体；  ４−ビニルシクロヘキセン、４−イソプロペニルシクロヘキセン、１−メチル−４−ビニルシクロヘキセン、１−メチル−４−イソプロペニルシクロヘキセン、２−メチル−４−ビニルシクロヘキセン、２−メチル−４−イソプロペニルシクロヘキセンなどのビニルシクロヘキセン系単量体；  ｄ−テルペン、ｌ−テルペン、ジテルペンなどのテルペン系単量体などのビニル化六員環炭化水素系単量体またはその置換体などが挙げられる。芳香環を含有するスチレン系単量体を用いる場合は、水素添加反応により、水素添加率が８０％以上にすることが好ましい。
【００３７】
また、本実施形態においては、重合体中の繰り返し単位が５０重量％未満となる範囲で前述の単量体以外の単量体を共重合させてもよい。共重合可能な単量体としては、ラジカル重合、アニオン重合、カチオン重合などの重合法において共重合可能なものであれば特に制限はなく、例えば、エチレン、プロピレン、イソブテン、２−メチル−１−ブテン、２−メチル−１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテンなどのα−オレフィン系単量体；  シクロペンタジエン、１−メチルシクロペンタジエン、２−メチルシクロペンタジエン、２−エチルシクロペンタジエン、５−メチルシクロペンタジエン、５、５−ジメチルシクロペンタジエンなどのシクロペンタジエン系単量体；  シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセン、ジシクロペンタジエンなどの環状オレフィン系単量体；  ブタジエン、イソプレン、１，３−ペンタジエン、フラン、チオフェン、１，３−シクロヘキセンなどの共役ジエン系単量体；  アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリルなどのニトリル系単量体；  メタクリル酸メチルエステル、メタアクリル酸エチルエステル、メタアクリル酸プロピルエステル、メタアクリル酸ブチルエステル、アクリル酸メチルエステル、アクリル酸エチルエステル、アクリル酸プロピルエステル、アクリル酸ブチルエステル、などの（メタ）アクリル酸エステル系単量体；  アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸などの不飽和脂肪酸系単量体；  フェニルマレイミド；  エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、トリメチレンオキサイド、トリオキサン、ジオキサン、シクロヘキセンオキサイド、スチレンオキサイド、エピクロルヒドリン、テトラヒドロフランなどの環状エーテル系単量体；  メチルビニルエーテル、Ｎ−ビニルカルバゾール、Ｎ−ビニル−２−ピロリドンなどの複素環含有ビニル化合物系単量体；  などが挙げられる。一般に、ビニル系環状炭化水素単量体以外の単量体に由来する繰り返し単位の含有量が多くなると重合体の透明性が低下する。
【００３８】
ビニル系環状炭化水素単量体またはその置換体の繰り返し単位の含有量は、使用目的に応じて適宜選択されるが、通常は５０重量％以上、好ましくは７０重量％以上、より好ましくは８０重量％以上、最も好ましくは９０重量％以上である。
【００３９】
また、芳香環もしくはシクロヘキセン環の水素添加率は、８０％以上、好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上である。水素添加率が過度に少ないと、低複屈折性に劣り好ましくない。尚、水素添加率は、 １Ｈ−ＮＭＲ測定により求めることができる。
【００４０】
本実施形態において、ビニル系環状炭化水素重合体の重量平均分子量（Ｍｗ）は、ＧＰＣにより測定されるポリスチレン換算値で、通常１０，０００〜１，０００，０００、好ましくは５０，０００〜５００，０００、より好ましくは１００，０００〜３００，０００の範囲であり、且つ分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定されるポリスチレン換算の重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との比（Ｍｗ／Ｍｎ）で通常５．０以下、好ましくは３．０以下、より好ましくは２．５以下、最も好ましくは２．０以下である。ビニル系環状炭化水素重合体のＭｗ／Ｍｎが上記範囲にあるとき、重合体の機械強度、耐熱性に特に優れ、重量平均分子量（Ｍｗ）が上記範囲にあると、重合体の強度特性と成形性、複屈折がバランスされて好適である。
【００４１】
水素添加物の場合は、未水素添加重合体の重量平均分子量（Ｍｗ）が過度に大きいと、環の水素添加反応が困難で、１００％近くまで強制的に水素添加反応を進ませると競争反応である分子鎖切断反応が進んで分子量分布が大きくなり、また低分子量成分が増加するため強度特性や耐熱性が低下し、逆に、過度に小さいと、強度特性に劣り十分な成形品が成形できず、いずれも好ましくないため、上記範囲にあるときが機械強度、耐熱性等が高度にバランスされて好適である。
【００４２】
本実施形態のビニル系環状炭化水素重合体の製造方法はラジカル重合、アニオン重合、アニオンリビング重合、カチオン重合、カチオンリビング重合などの公知の重合方法を用いて重合することにより得られる。
【００４３】
重合方法としては、ラジカル重合の場合には有機過酸化物を用いて公知の方法で重合でき、カチオン重合の場合にはＢＦ３、ＰＦ６などを用いて公知の方法で重合できる。
【００４４】
分子量分布の小さい重合体を得るにはアニオンリビング重合で重合するのが好ましく、具体的には、炭化水素系溶媒中で、有機アルカリ金属を開始剤として重合することにより容易に得られる。
【００４５】
重合方法としては、塊状重合、乳化重合、懸濁重合、溶液重合等が適用できるが、水素化反応を連続して行うためには溶液重合が好ましい。
【００４６】
環状共役ジエン系付加重合体
環状共役ジエン系付加重合体としては、特に限定されないが、１，３−シクロペンタジエン、１，３−シクロヘキサジエン、１，３シクロヘプタジエン、１，３−シクロオクタジエンなどの５〜８員炭素環を有する環状共役ジエンの重合体および共重合体の水素化物が挙げられる。
【００４７】
５〜８員炭素環を有する環状共役ジエンと共重合可能な他の単量体としては、１，３−ブタジエン、イソプレン、２，３−ジメチル−１，３−ブタジエン、１，３−ペンタジエン、１，３−ヘキサジエンなどの鎖状共役ジエン系単量体、スチレン、α−メチルスチレン、ｏ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルスチレン、１，３−ジメチルスチレン、ジビニルベンゼン、ビニルナフタレン、ジフェニルエチレン、ビニルビリジンなどのビニル芳香族系単量体、メタクリル酸メチル、アクリル酸メチル、アクリロニトリル、メチルビニルケトン、α−シアノアクリル酸メチルなどの極性ビニル系単量体もしくはエチレンオキシド、プロピレンオキシド、環状テクトン、環状ラクタム環状シロキサンなどの極性単量体、あるいはエチレン単量体およびα−オレフィン系単量体などが挙げられる。これら共重合可能な単量体の割合は６０重量％以下、好ましくは５０重量％以下である。
【００４８】
上記５〜８員炭素環を有する環状共役ジエンの重合体および共重合体の水素添加方法、水素添加触媒については公知のものを採用することができる。
【００４９】
水素化物の分子量は、１，２，４−トリクロロベンゼン溶液のＧＰＣ法で測定したポリスチレン換算平均分子量として、通常、５，０００〜１，０００，０００、好ましくは１０，０００〜５００，０００である。
【００５０】
好ましい熱可塑性樹脂
各種例示したような、主鎖もしくは側鎖に飽和炭化水素環を有する熱可塑性樹脂は、それぞれ単独で、あるいは必要に応じて複数種組み合わせて用いることができる。これら主鎖もしくは側鎖に飽和炭化水素環を有する熱可塑性樹脂のうち、光学プリズムとして特に超低複屈折の製品を得ようとする場合には、上記に例示した各種樹脂のうち、ビニル系環状炭化水素重合体が好ましく、また、製品の強度と低複屈折とのバランスという面からはノルボルネン系樹脂が好ましく、この中で特に成形性が優れかつ低複屈折の製品が得られることから、ノルボルネン系モノマーの開環重合体の水素添加物、ノルボルネン系モノマーの付加型重合体、およびノルボルネン系モノマーとオレフィンとの付加型共重合体が好ましい。
【００５１】
任意成分
本実施形態に係る光学プリズムを製造するにおいて用いられる、上記したような主鎖もしくは側鎖に飽和炭化水素環を有する熱可塑性樹脂には、必要に応じて、各種の配合剤を添加することも可能である。しかしながら、光学特性に優れた製品を得る上からは、極力配合剤を添加しないことが望ましい。配合剤としては老化防止剤、安定剤、難燃剤、可塑剤等のような低分子量の配合剤ではなく、溶出等の原因となりにくい、有機高分子化合物、有機オリゴマー成分が好ましく、特にゴム質重合体が好ましい。
【００５２】
ゴム質重合体
ゴム質重合体は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が０°Ｃ以下の重合体であって、通常のゴム状重合体及び熱可塑性エラストマーが含まれる。ゴム質重合体のムーニー粘度（ＭＬ１＋４，１００°Ｃ）は、使用目的に応じて適宜選択され、通常５〜２００である。
【００５３】
ゴム質重合体の例としては、イソプレン・ゴム、その水素添加物；クロロプレンゴム、その水素添加物；エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・α−オレフィン共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体などの飽和ポリオレフィンゴム；エチレン・プロピレン・ジエン共重合体、α−オレフィン・ジエン共重合体、ジエン共重合体、イソブチレン・イソプレン共重合体、イソブチレン・ジエン共重合体などのジエン系重合体、これらのハロゲン化物、ジエン系重合体またはそのハロゲン化物の水素添加物；アクリロニトリル・ブタジエン共重合体、その水素添加物；フッ化ビニリデン・三フッ化エチレン共重合体、フッ化ビニリデン・六フッ化プロピレン共重合体、フッ化ビニリデン・六フッ化プロピレン・四フッ化エチレン共重合体、プロピレン・四フッ化エチレン共重合体などのフッ素ゴム；ウレタンゴム、シリコーンゴム、ポリエーテル系ゴム、アクリルゴム、クロルスルホン化ポリエチレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、プロピレンオキサイドゴム、エチレンアクリルゴムなどの特殊ゴム；ノルボルネン系単量体とエチレンまたはα−オレフィンの共重合体、ノルボルネン系単量体とエチレンとα−オレフィンの三元共重合体、ノルボルネン系単量体の開環重合体、ノルボルネン系単量体の開環重合体水素添加物などのノルボルネン系ゴム質重合体；乳化重合または溶液重合したスチレン・ブタジエン・ゴム、ハイスチレンゴムなどのランダムまたはブロック・スチレン・ブタジエン系共重合体、これらの水素添加物；スチレン・ブタジエン・スチレン・ゴム、スチレン・イソプレン・スチレン・ゴム、スチレン・エチレン・ブタジエン・スチレン・ゴムなどの芳香族ビニル系モノマー・共役ジエンのランダム共重合体、これらの水素添加物；スチレン・ブタジエン・スチレン・ゴム、スチレン・イソプレン・スチレン・ゴム、スチレン・エチレン・ブタジエン・スチレン・ゴムなどの芳香族ビニル系モノマー・共役ジエンの直鎖状または放射状ブロック共重合体、それらの水素添加物などのスチレン系熱可塑性エラストマーをはじめ、ウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、１，２−ポリブタジエン系熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマーなどの熱可塑性エラストマー等が挙げられる。
【００５４】
これらの中でも、芳香族ビニル系モノマーと共役ジエン系モノマーの共重合体、及びその水素添加物が、主成分である樹脂との分散性が良いのが通常であり、その点で好ましい。芳香族ビニル系モノマーと共役ジエン系モノマーの共重合体はブロック共重合体でもランダム共重合体でも良い。耐候性の点から芳香環以外の部分を水添しているものがより好ましい。具体的には、スチレン・ブタジエンブロック共重合体、スチレン・ブタジエン・スチレン・ブロック共重合体、スチレン・イソプレン・ブロック共重合体、スチレン・イソプレン・スチレン・ブロック共重合体、およびこれらの水素添加物、スチレン・ブタジエン・ランダム共重合体およびこれらの水素添加物などが挙げられる。
【００５５】
本実施形態において、主成分である主鎖もしくは側鎖に飽和炭化水素環を有する熱可塑性樹脂に、上記したようなゴム質重合体を添加すれば、例えば高温高湿条件下においても、得られる筒状成形体に白濁が生じにくく高い透明性が維持されるために好ましい。
【００５６】
その他の有機高分子化合物
その他の有機高分子化合物としては、例えば、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ４−メチル−ペンテン−１、環状オレフィン系重合体などのポリオレフィン系重合体；エチレン−エチルアクリレート共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体などのオレフィンと他の単量体との共重合体；ポリスチレンなどのスチレン系重合体；ポリメチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート−メチルメタクリレート共重合体などの（メタ）アクリル系重合体；ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンエーテル、ポリスルフォンなどのポリエーテル系重合体；液晶プラスチック、芳香族ポリエステル、ポリアリレート、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、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンどのポリエステル系重合体；その他、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリアクリロニトリルスチレン（ＡＳ樹脂）、ポリメチルメタクリレートスチレン（ＭＳ樹脂）などが挙げられる。
【００５７】
これらのゴム状重合体やその他の有機高分子化合物樹脂は、それぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができ、その配合量は、本実施形態の目的を損なわない範囲で適宜選択される。
【００５８】
部分エーテル化合物および部分エステル化合物
また本実施形態において、得られる光学プリズムにおける白濁を防止するために、少なくとも１個のアルコール性水酸基と、少なくとも１つのエーテル結合を有する有機化合物、あるいは、少なくとも１個のアルコール性水酸基と、少なくとも１つのエステル結合を有する有機化合物を、前記したようなゴム質重合体に代えて、あるいはゴム質重合体と共に、主成分である主鎖もしくは側鎖に単環の環状構造を有する環状炭化水素樹脂に配合することも可能である。しかしながら、前記したように溶出等の生じる虞れが少ないことから、白濁防止作用を付与する上からはゴム質重合体を用いることが望ましい。
【００５９】
少なくとも１個のアルコール性水酸基と、少なくとも１個のエーテル結合とを有する有機化合物とは、フェノール性の水酸基ではないアルコール性の水酸基を少なくとも１個と、分子中にエーテル結合単位を少なくとも１個有する有機化合物であれば特に限定はされないが、例えば２価以上の多価アルコール、より好ましくは３価以上の多価アルコール、さらに好ましくは３〜８個の水酸基を有する多価アルコールなどの水酸基の少なくとも１つがエーテル化された部分エーテル化合物が挙げられる。
【００６０】
また、少なくとも１個のアルコール性水酸基と、少なくとも１個のエステル結合とを有する有機化合物とは、フェノール性の水酸基ではないアルコール性の水酸基を少なくとも１個と、分子中にエステル結合単位を少なくとも１個有する有機化合物であれば特に限定はされないが、例えば２価以上の多価アルコール、より好ましくは３価以上の多価アルコール、さらに好ましくは３〜８個の水酸基を有する多価アルコールなどの水酸基の少なくとも１つがエステル化された部分エステル化合物が挙げられる。
【００６１】
２価以上の多価アルコールとしては例えば、ポリエチレングリコール、グリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジグリセロール、トリグリセロール、ジペンタエリスリトール、１，６，７−トリヒドロキシ−２，２−ジ（ヒドリキシメチル）−４−オキソヘプタン、ソルビトール、２−メチル−１，６，７−トリヒドロキシ−２−ヒドロキシメチル−４−オキソヘプタン、１，５，６−トリヒドロキシ−３−オキソヘキサンペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートなどが挙げられが、これらのうち、特に３価以上の多価アルコール、さらには３〜８個の水酸基を有する多価アルコールが好ましい。また部分エステル化物を得る場合には、α、β−ジオールを含む部分エステル化合物が合成可能なグリセロール、ジグリセロール、トリグリセロールなどが好ましい。
【００６２】
エーテル化ないしエステル化に用いる置換基は、必ずしも限定されないが、炭素数４〜１００個のもので、炭素数４〜３０個のものが好ましく、炭素数８〜２２個のものが特に好ましい。好ましい具体例としては、炭素数４〜３０個の直鎖状あるいは分枝状アルキル基、アルキレン基、炭素数６〜３０個のアリール基、アリーレン基が例示される。炭素数が少なすぎると、揮発しやすく、成形品にブリードが発生しやすくなる。炭素数が多すぎると、ビニル系環状炭化水素重合体との相溶性に劣る。
【００６３】
エーテル化反応は、これらの置換基を有するハロゲン化物、エポキシ化物、アルデヒドを上記したような多価アルコールと反応させることで、また、エステル化反応は、これらの置換基を有するカルボン酸、酸無水物等を上記したような多価アルコールと反応させることでそれぞれ得ることができる。
【００６４】
また、エーテル化の場合には、フェノール類とアルデヒド類および／またはケトン類とを縮合させた化合物、該縮合物の水素添加物、フェノール類とジオレフィン類などの不飽和炭化水素とをフリーデル・クラフツ反応により縮合させた化合物、該縮合物の水素添加物、これらの２種以上の混合物などを用いてもよい。これらの化合物では、通常、炭素数１３〜１００個、好ましくは１５〜７５個、さらに好ましくは１３〜３０個のノボラック型縮合残基またはそれが水素添加されたものが置換基としてエーテル化に用いられる。これらの中でも、縮合度が４以下のものが好ましい。縮合度が大きすぎると相溶性が悪くなる。好ましい縮合度は、縮合物中の分子の平均で１．５〜４．０である。フェノール類としては、フェノール、ブチルフェノール、オクチルフェノール、ノニルフェノール、クレゾールなどが挙げられ、アルデヒド類としては、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒドなどが挙げられ、ケトン類としては、アセトン、メチル−エチル・ケトン、メチル−イソブチル・ケトン、シクロヘキサノン、アセトフェノンなどが挙げられる。ジオレフィン類としては、ブタジエン、イソプレン、１，３−ペンタジエン、ジシクロペンタジエンなどが挙げられる。
【００６５】
また、フェノール類とアルデヒド類および／またはケトン類の縮合物として、ｐ−ノニルフェノールとホルムアルデヒドの縮合体、ｐ−オクチルフェノールとホルムアルデヒドの縮合体、ｐ−オクチルフェノールとアセトンの縮合体など、フェノール類とジオレフィン類の縮合物として、ｐ−オクチルフェノールとジシクロペンタジエンとの縮合体など、が挙げられる。このような縮合物によるエーテル化物は、実際に縮合して製造するほか、クレゾール・ノボラック型エポキシ樹脂を加水分解しても得ることができる。
【００６６】
このような部分エーテル化物および部分エステル化物として、具体的には例えば、グリセリンモノステアレート、グリセリンモノラウレート、グリセリンモノベヘネート、ジグリセリンモノステアレート、グリセリンジステアレート、グリセリンジラウレート、ペンタエリスリトールモノステアレート、ペンタエリスリトールモノラウレート、ペンタエリスリトールモノベヘレート、ペンタエリスリトールジステアレート、ペンタエリスリトールジラウレート、ペンタエリスリトールトリステアレート、ジペンタエリスリトールジステアレートなどの多価アルコールのエーテル化物；３−（オクチルオキシ）−１，２−プロパンジオール、３−（デシルオキシ）−１，２−プロパンジオール、３−（ラウリルオキシ）−１，２−プロパンジオール、３−（４−ノニイルフェニルオキシ）−１，２−プロパンジオール、１，６−ジヒドロキシ−２，２−ジ（ヒドロキシメチル）−７−（４−ノニルフェニルオキシ）−４−オキソヘプタン、ｐ−ノニルフェノールとホルムアルデヒドの縮合体とグリシドールの反応により得られるエーテル化合物、ｐ−オクチルフェノールとホルムアルデヒドの縮合体とグリシドールの反応により得られるエーテル化合物、ｐ−オクチルフェノールとジシクロペンタジエンの縮合体とグリシドールの反応により得られるエーテル化合物などの多価アルコールのエステル化物が挙げられる。
【００６７】
これらの多価アルコールのエーテル化物またはエステル化物の分子量は特に限定しないが、通常５００〜２０００、好ましくは８００〜１５００のものが、溶出しにくく、かつ透明性の低下も少なく好ましい。これらの多価アルコールのエーテル化物またはエステル化物は単独でまたは２種以上を組み合わせて使用され、その配合量は、本実施形態の目的を損なわない範囲で適宜選択される。
【００６８】
その他の配合物
さらに本実施形態においては、必要に応じて、樹脂工業において通常用いられる配合剤を配合することができる。配合剤としては、例えば、安定剤、結晶核剤、帯電防止剤、滑剤、ブロッキング防止剤、難燃剤などを挙げることができる。
【００６９】
安定剤としては、例えば、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤などが挙げられ、これらの中でも、フェノール系酸化防止剤が好ましく、アルキル置換フェノール系酸化防止剤が特に好ましい。
【００７０】
これらの酸化防止剤は、それぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。酸化防止剤の配合量は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して通常０．００１〜５重量部、好ましくは０．０１〜１重量部の範囲である。
【００７１】
結晶核剤としては、例えば、安息香酸の塩、ジベンジリデンソルビトール類、燐酸エステルの塩、あるいはポリビニルシクロヘキサン、ポリ−３−メチルブテン、結晶性ポリスチレン類、トリメチルビニルシランなどの融点の高いポリマー類が好ましく、また、タルク、カオリン、マイカ等の無機化合物も好ましく使用できる。これらの結晶核剤は、それぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることが出来る。その使用量は、添加する場合において、通常０．０００１〜１重量％の範囲である。
【００７２】
帯電防止剤としては、例えば、アルキルスルホン酸ナトリウム塩及び／またはアルキルスルホン酸ホスホニウム塩などや、ステアリン酸のグリセリンエステル等の脂肪酸エステルヒドロキシアミン系化合物等を例示することができる。これらの帯電防止剤は、それぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。帯電防止剤の配合量は、添加する場合において、熱可塑性樹脂１００重量部に対して、通常０〜５重量部の範囲である。
【００７３】
配合剤の配合
これら配合剤を添加する方法は、配合剤が樹脂中で光線透過率を低下させない程度に十分に分散する方法であれば、特に限定されない。例えば、ミキサーや一軸混練機、二軸混練機などで樹脂を溶融した状態で配合剤を添加して混練する方法や、適当な溶剤に溶解して配合剤を分散させた後、凝固法、キャスト法、または直接乾燥法により溶剤を除去する方法などがある。
【００７４】
混練する場合には、一般に、樹脂のガラス転移温度をＴｇとすると、Ｔｇ＋２０°Ｃ〜Ｔｇ＋１５０°Ｃの樹脂温度で、十分にシェアをかける。樹脂温度が低すぎると粘度が高くなり混練が困難であり、高すぎると樹脂や配合剤が劣化し、粘度や融点の差により両者がうまく混練できない。
【００７５】
なお、成形体の透明性を向上させる観点からは、配合剤と樹脂との屈折率の差が小さいことが好ましい。屈折率の差は、好ましくは０．２以下、より好ましくは０．１以下、特に好ましくは０．０５以下である。特に透明性が要求される場合は、一般に０．０２以下、好ましくは０．０１５以下、より好ましくは０．０１以下の屈折率の差にする。屈折率の差が大きいものを混合すると、多量に添加した場合に不透明となりやすい。熱可塑性樹脂の種類が異なれば屈折率も異なるが、例えば、ゴム質重合体はモノマーの比率を変化させたり、主鎖の不飽和結合の数を水素添加などにより変化させることにより、連続的に屈折率を変えることが可能である。用いる熱可塑性樹脂の屈折率に応じて、適当な屈折率を有するゴム質重合体を選択することが好ましい。
【００７６】
光学プリズムの製造方法
本実施形態に係る光学プリズムの製造方法は、光学用熱可塑性樹脂、好ましくは、上記したような主鎖もしくは側鎖に飽和炭化水素環を有する熱可塑性樹脂をプレスモールド成形するものである。具体的には、熱可塑性樹脂を用いて、まず射出成形により、図２に示すように、製品形状にほぼ近似する形状を有するプリズム予備成形体２ａを成形する。次に、このようにして得られたプリズム予備成形体２ａを、たとえば図３に示すような所定の金型４，６を用い、加熱加圧成形することにより、表面層のみを溶融させプレス成形して、図１に示すプリズム製品２の形状へと賦形する。
【００７７】
射出成形により得られるプリズム予備成形体２ａには、あまり厳密な精度は必要とされないが、予備成形体２ａの面精度が極端に悪いものであると、プレス成形時に成形品表面にエア溜まりが発生し、面精度の向上に手間を要するので、注意が必要である。
【００７８】
また、図２および３に示すように、プリズム予備成形体２ａの形状としては、プレスモールド成形時における押し代ｔが存在するように、プリズムの一面に垂直な方向において製品形状よりも若干大きく、同面に平行な方向において製品２の形状よりも若干小さな形状とすることが望ましい。また、図２に示す予備成形体２ａの体積としては、図１に示す製品２の体積と同等（−３％〜＋３％好ましくは−１％〜＋１％）程度のものであることが望ましい。
【００７９】
たとえば、製品２として図１に示すような三角柱形状（底辺の長さをｗ１、高さをｈ０）の光学プリズムを得ようとする場合、プリズム予備成形体２ａは、同体積の図２に示すような五角柱形状（ｗ０×ｈｏの三角形とｗ０×ｔの長方形との組み合わせ形状）とすることが望ましい。なお、プレス成形による押し代ｔ、すなわち、プリズム予備成形体２ａと製品２の形状との加圧面方向Ｘにおける寸法差としては、予備成形体２ａの面精度よりも大きいことが必要であり、具体的にはｔ＝１５μｍ以上とすることが望ましい。なお、押し代ｔがたとえば５ｍｍを超えるものであるというように極端に大きいものであると、プレス成形に長持間を要し、またバリの発生、面精度の低下等の虞れがあるので好ましくない。押し代ｔは、製品の高さをｈ０とした場合には、ｔ／ｈ０が、好ましくは９．０×１０−４〜３．０×１０−１、さらに好ましくは６．０×１０−３〜６．０×１０−２である。予備成形体２ａの幅ｗ０と奥行き長さ（紙面に垂直方向の成形体２ａの長さ）とは、押し代ｔが決定された段階で、予備成形体２ａと製品２との体積が同じとなるように、製品の幅ｗ１と奥行き長さよりもそれぞれ小さくなるように決定される。たとえば予備成形体と製品の幅の比ｗ０／ｗ１は、好ましくは８．０×１０−１〜９．９×１０−１、さらに好ましくは９．５×１０−１〜９．０×１０−１である。また、予備成形体と製品の奥行き長さの比は、予備成形体と製品の幅の比ｗ０／ｗ１と同程度である。
【００８０】
本実施形態では、プレスモールド成形は、図４に示す加熱温度およびプレス圧の時間変化で行う。
【００８１】
すなわち、予備成形された予備成形体２ａを、図３に示す金型４，６を用いてプレスモールド成形する際に、まず初期圧Ｐ０で予備成形体２ａを加圧し、成形体２ａの温度をＴ１まで上昇させる。成形体の温度をＴ１まで上昇させるための手段としては、電熱ヒーターや赤外線ランプなどを用いる。昇温速度は、本実施形態では、（６．０×１０−２〜６．０×１０−１）°Ｃ／秒である。成形体の温度がその最高温度Ｔ１になると、その状態が一定時間（ソークタイムＳＴ）維持される。初期圧はＰ０のままである。
【００８２】
なお、図３において、符号８，１０は型取付板を示し、符号１２，１４は軸を示し、符号２０はフードを示す。図３の例では下側の金型６が可動である。
【００８３】
本実施形態では、最高温度Ｔ１は、成形体２ａを構成する熱可塑性樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）に対して、（Ｔｇ＋２０）°Ｃ〜（Ｔｇ＋９０）°Ｃである。また、初期圧Ｐ０は、１０〜８０ｋｇｆ／ｃｍ２  である。なお、ソークタイムＳＴとは、予熱時間のことであり、その時間は、本実施形態では、１〜１００秒である。ソークタイムＳＴの経過後に、成形体２ａがプレス加工され、そのプレスタイムＰＴは、本実施形態では、１〜１００秒である。
【００８４】
本実施形態では、プレスタイムＰＴ時の中期プレス圧Ｐ１は、初期圧Ｐ０と同じ圧力であるが、異なる圧力に設定することもできる。異なる圧力に設定する場合には、プレスタイムＰＴの中期プレス圧Ｐ１は、初期圧Ｐ０に対して、高く設定することが好ましい。
【００８５】
プレスタイムＰＴの終了後に、成形体の冷却を行う。冷却は、図３に示す金型４，６に、窒素ガスなどの不活性ガスを金型に供給することにより行う。成形体の温度がＴ２まで低下した段階で、中期プレス圧を、初期冷却圧Ｐ２から中期冷却圧Ｐ３に増大させる。その切換の基準となる冷却時の温度Ｔ２は、本実施形態では、熱可塑性樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）に対して、（Ｔｇ＋５）°Ｃ〜（Ｔｇ＋４０）°Ｃであり、しかも（Ｔ１−８５）°Ｃ〜（Ｔ１−１５）°Ｃである。本実施形態では、初期冷却圧Ｐ２は、中期プレス圧Ｐ１と同じであるが、必ずしも同じではなくても良く、低く設定しても良い。
【００８６】
中期冷却圧Ｐ３は、中期プレス圧Ｐ１に対して、Ｐ１＋１０ｋｇｆ／ｃｍ２  〜Ｐ１＋１９０ｋｇｆ／ｃｍ２  であることが好ましい。中期冷却圧Ｐ３を中期プレス圧Ｐ１に対して高く設定することで、成形体の表面に形成されるエア溜まりを低減することができる。
【００８７】
成形体の温度がＴ３に冷却された段階以降のプレス圧を、終期冷却圧Ｐ４とするが、本実施形態では、終期冷却圧Ｐ４は、中期冷却圧Ｐ３と同じである。なお、終期冷却圧Ｐ４は、中期冷却圧Ｐ３に対して、低く設定しても良い。温度Ｔ３は、熱可塑性樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）に対して、（Ｔｇ−１０）°Ｃ〜（Ｔｇ＋１０）°Ｃであり、しかも（Ｔ１−１０）°Ｃ〜（Ｔ１−１００）°Ｃとなるように決定される。
【００８８】
成形体の温度がＴ４に冷却された段階で、プレスモールド成形用金型４，６を型開きし、成形により得られた製品２を取り出す。温度Ｔ４は、成形体を取り出せる程度の温度であれば特に限定されず、７０〜１２０°Ｃ程度である。
【００８９】
本実施形態では、初期冷却圧Ｐ２、中期冷却圧Ｐ３および終期冷却圧Ｐ４の作用下の冷却時間Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３において、同じ冷却速度で成形体を冷却している。本実施形態の冷却速度は、（６．０×１０−２〜６．０×１０−１）°Ｃ／秒である。なお、冷却速度は、冷却時間Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３において、それぞれ異ならしめても良い。その場合には、それぞれの冷却時間Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３に対応する冷却速度Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の関係は、Ｖ３≧Ｖ１≧Ｖ２の関係にあることが好ましい。
【００９０】
プレスモールド成形においては、昇温速度、ソークタイム（ＳＴ）、プレスタイム、冷却速度等の条件の相違によって、得られる製品における特性等がかなり影響を受けるために、これらの条件を最適化することが望まれる。すなわち、ソーク時間の短縮および冷却速度の低下が製品の複屈折を低減する上から、また冷却過程でのプレス力を上げることが面精度を向上させる上から好ましい。なお、ソーク時間が極端に短い、例えば、１秒未満であると、面精度の低下が生じる虞れがあるために好ましくない。
【００９１】
具体的条件としては、使用される熱可塑性樹脂の種類等によっても左右されるため一概には規定できないが、たとえば、上記のような条件にすることが、良好な面精度と低複屈折を有する光学プリズムを製造する上から好ましい。
【００９２】
光学プリズムの特性
本実施形態に係る光学プリズムは、複屈折と環境変化による変形の双方において優れた特性を有するものとなる。更に成形条件を選ぶことにより、面精度が光学干渉計による測定値で、全面について１５μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下、また、複屈折が偏光板による観察結果において、従来の射出成形品と比較して大幅に改善されたものとなる。
【実施例】
【００９３】
以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。また、以下の例において、特に断りのない限り、部及び％は重量基準である。
【００９４】
なお、以下の実施例において得られた光学プリズムの性能評価は以下のようにして行った。
【００９５】
複屈折評価
光学プリズムの前後に位相差を９０°ずらした偏光板を配置し、一方の偏光板側から光（白色光）を入射し、プリズムに現れる干渉色を目視により観察することにより、複屈折の程度を評価した。なお、干渉縞模様が多いと複屈折が大きく、逆に少ないと複屈折が小さいものであり、評価は、◎…干渉縞模様なし、○…一本、△…二本、×…干渉縞模様が三本以上、という四段階評価によった。
【００９６】
環境変化による変形  
熱可塑性樹脂製レンズでは、環境条件の中でも、湿度による変形が問題となることが多いため、代表的特性として吸水率をＡＳＴＭ  Ｄ５７０に準拠して測定した。
【００９７】
面精度評価
図５に示すように、三角柱形のプリズムの各面を、Ａ面、Ｂ面、Ｃ面とし、光学干渉計（テーラーホブソン社製）にて各面の対角線上を走査して測定した。
【００９８】
（熱可塑性樹脂の製造例１）
窒素雰囲気下、６−エチル−１，４：５，８−ジメタノ−１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ−オクタヒドロナフタレン、以下ＥＴＣＤと略す）１００重量部を公知のメタセシス開環重合触媒系で重合し、次いで公知の方法で水素添加しＥＴＣＤ開環重合体水素添加物を得た。このＥＴＣＤ開環重合体水素添加物は、シクロヘキサンを溶媒としたＧＰＣ（ゲル・パーミエーション・クロマトグラフ）でポリイソプレン換算で測定される数平均分子量Ｍｎは、２８，０００であった。このＤＣＰ開環重合体水素添加物を公知の方法で乾燥した。プロトンＮＭＲ法により水素添加反応の前後で比較して水素添加率が９９．８％以上、ＤＳＣにより測定したＴｇは１３８°Ｃ、２５°Ｃにおける屈折率１．５３（ＡＳＴＭ  Ｄ５４２準拠）であった。このペレット１００重量部に対して０．２重量部のフェノール系老化防止剤ペンタエリスリチル−テトラキス（３−（３，５−ジ−ターシャリーブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート）と０．４重量部の水添スチレン・ブタジエン・スチレン・ブロック共重合体（旭化成工業株式会社製タフテックＨ１０５１、クラム状、３０°Ｃにおける屈折率１．５２）を混合し、二軸混練機で混練し、ストランド（棒状の溶融樹脂）をストランドカッターを通してペレット（粒状）状の成形材料を得た。このペレットを、熱プレス（樹脂温度２００°Ｃ、３００ｋｇｆ／ｃｍ２  、３分）で２０ｍｍ×１５ｍｍ、厚さ３．０ｍｍの板を成形した。この板は透明で、４００〜７００ｎｍでの光線透過率は最小で９０．０％であった。この板を約０．０５μｍの厚さにスライスし、四酸化ルテニウムでポリスチレン部分を染色し、透過型電子顕微鏡により観察したところ、ゴム質重合体は樹脂のマトリックス中で直径約０．０４μｍのほぼ球状のミクロドメイン構造をとっていた。このペレットのガラス転移温度は１３８°Ｃであった。
【００９９】
（熱可塑性樹脂の製造例２）
ＥＴＣＤの代わりに、８−メチル−１，４：５，８−ジメタノ−１，４，４ａ,５，６，７，８，８ａ−オクタヒドロナフタレン（以下ＭＴＣＤと略す）３０重量部、ジシクロペンタジエン（以下ＤＣＰという）７０重量部に代え（計１００重量部）、水添スチレン・ブタジエン・スチレン・ブロック共重合体を用いなかった以外は、製造例１と同様にしてＭＴＣＤ／ＤＣＰ開環共重合体水素添加物を得た。重合体中の各ノルボルネン類の共重合比率を、重合後の溶液中の残留ノルボルネン類組成（ガスクロマトグラフィー法による）から計算したところ、ＭＴＣＤ／ＴＣＤ＝３０／７０でほぼ仕込組成に等しかった。このＭＴＣＤ／ＤＣＰ開環重合体水素添加物は、Ｍｎは、２７，０００であり、水素添加率が９９．８％以上、Ｔｇは、１３０°Ｃであった。
【０１００】
（熱可塑性樹脂の製造例３）
十分に乾燥し窒素置換した、内容量が１リットルの電磁撹拌装置を備えたステンレス鋼製オートクレーブに、脱水シクロヘキサン３２０部、スチレンモノマー８０部及びジブチルエーテル１．８３部を仕込み、４０°Ｃで４００ｒｐｍで撹拌しながらｎ−ブチルリチウム溶液（１５％含有ヘキサン溶液）０．３１部を添加して重合を開始した。同条件下で３時間重合を行った後、イソプロピルアルコール０．４２部を添加して反応を停止させた。製造された芳香族ビニル系重合体ａの重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）を測定したところ、Ｍｎ＝１１３，６３６、Ｍｗ＝１２５，０００であった。
【０１０１】
次いで、上記芳香族ビニル系重合体ａ含有の重合溶液４００部に安定化ニッケル水素化触媒Ｎ１６３Ａ（日本化学工業社製；４０％ニッケル担持シリカ−アルミナ担体）１２部を添加混合し、水素化反応温度を調節するための電熱加熱装置と電磁撹拌装置を備えた内容積１．２リットルのスチンレス鋼製オートクレーブに仕込んだ。仕込み終了後、オートクレーブ内部を窒素ガスで置換し、７００ｒｐｍの回転速度で撹拌しながら、２３０°Ｃ、水素圧４５ｋｇ／ｃｍ２  で８時間水素添加反応を行った。
【０１０２】
水素添加反応終了後、反応溶液からろ過により水素添加触媒を除去し、シクロヘキサン１２００部を加えた後、１０リットルのイソプロパノール中に注ぎ芳香族ビニル系重合体の水素添加物Ａを析出させた。
【０１０３】
水素添加物Ａをろ過により分離後、減圧乾燥器により乾燥させ芳香族ビニル系重合体水素添加物Ａを回収した。得られた水素添加物Ａの物性はＭｎ＝４８，４２１、Ｍｗ＝９２，０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．９０、水素化率は１００％、Ｔｇ＝１４０°Ｃであった。
【０１０４】
実施例１
上記製造例１のペレットを用いて、型締め圧１２５トン射出成形機にて、成形時の樹脂温度２９０°Ｃ、金型温度６０°Ｃの条件で射出成形し、図２に示す形状の予備成形体２ａを成形した。
【０１０５】
幅寸法Ｗ０は３９．９３ｍｍ、製品の高さｈ０は２０．０ｍｍ、押し代ｔは０．０８ｍｍ、奥行き寸法（図面の紙面に垂直方向）は４４．８ｍｍであり、体積は１８０００ｍｍ３  であった。また、成形体２ａの重量は、１８．２８６ｇであった。成形体の各面Ａ，Ｂ，Ｃについて、面精度を測定したところ、Ａ／Ｂ／Ｃについて、１５μｍ／１７μｍ／２０μｍであった。
【０１０６】
この成形体を、図３に示す金型４，６にセットし、プレスモールド成形を行った。プレスモールド成形時の温度変化およびプレス圧の変化を図４に示す。
【０１０７】
プレス圧Ｐ０＝Ｐ１＝Ｐ３＝５００ｋｇｆ／（３９．９３×４４．８ｍｍ２ ）＝約２８．０ｋｇｆ／ｃｍ２  、Ｐ３＝Ｐ４＝１９００ｋｇｆ／（３９．９３×４４．８ｍｍ２ ）＝約１０６ｋｇｆ／ｃｍ２  であった。また、最高温度Ｔ１＝１７０°Ｃ、Ｔ２＝１５０°Ｃ、Ｔ３＝１３０°Ｃ、Ｔ４＝１００°Ｃであった。Ｔ１までの昇温速度は、（５．８×１０−１）°Ｃ／秒であり、ソークタイムＳＴは１０秒であり、プレスタイムＰＴは１０秒であり、冷却時間Ｃ１およびＣ２での冷却速度と、冷却時間Ｃ３での冷却速度は、それぞれ（７．４×１０−２  ）°Ｃ、（１．６×１０−１）°Ｃ／秒であった。
【０１０８】
プレスモールド成形により得られたプリズム製品２（図１参照）の幅寸法Ｗ１は、４０．０ｍｍであり、奥行き寸法は４５ｍｍであり、高さｈ０は２０．０ｍｍであった。このプリズム製品を用いて、上記の複屈折評価を行ったところ◎であり、吸水率は０．０１％以下であった。また、各面Ａ，Ｂ，Ｃについて、面精度を測定したところ、Ａ／Ｂ／Ｃについて、９μｍ／９μｍ／９μｍであった。さらに、プリズム製品の表面を観察したところ、エア溜まりは観察されなかった。
【０１０９】
実施例２
ナシ地加工した金型を用い射出成形により得られた予備成形体（Ａ面の表面を１０μｍ）とした以外は、前記実施例１と同様にして、プリズム製品を得た。
【０１１０】
このプリズム製品を用いて、上記の複屈折評価を行ったところ◎であり、吸水率は０．０１％以下であった。また、各面Ａ，Ｂ，Ｃについて、面精度を測定したところ、Ａ／Ｂ／Ｃについて、９μｍ／９μｍ／９μｍであった。さらに、プリズム製品の表面を観察したところ、エア溜まりは観察されなかった。
【０１１１】
実施例３
射出成形により得られた予備成形体のＡ面、Ｂ面およびＣ面を１５０°Ｃで１８００秒間アニール処理した後にフライス処理で面形状を整えたものを予備成形体として用い、前記実施例１と同様にして、プリズム製品を得た。
【０１１２】
このプリズム製品を用いて、上記の複屈折評価を行ったところ◎であり、吸水率は０．０１％以下であった。また、各面Ａ，Ｂ，Ｃについて、面精度を測定したところ、Ａ／Ｂ／Ｃについて、９μｍ／９μｍ／９μｍであった。さらに、プリズム製品の表面を観察したところ、エア溜まりは観察されなかった。
【０１１３】
比較例１
図２に示す予備成形体を射出成形により成形する代わりに、図１に示すプリズム製品を射出成形により直接成形（プレスモールド工程なし）した以外は、前記実施例１と同様にして、プリズム製品を得た。
【０１１４】
このプリズム製品を用いて、上記の複屈折評価を行ったところ×であった。また、各面Ａ，Ｂ，Ｃについて、面精度を測定したところ、Ａ／Ｂ／Ｃについて、１１μｍ／１７μｍ／２１μｍであった。
【０１１５】
実施例４
プレス圧Ｐ０＝Ｐ１＝Ｐ３＝約８．０ｋｇｆ／ｃｍ２  、Ｐ３＝Ｐ４＝０ｋｇｆとした以外は、前記実施例１と同様にして、プリズム製品を得た。
【０１１６】
このプリズム製品を用いて、上記の複屈折評価を行ったところ○であり、吸水率は０．０１％以下であった。また、各面Ａ，Ｂ，Ｃについて、面精度を測定したところ、Ａ／Ｂ／Ｃについて、３５μｍ／２０μｍ／２５μｍであった。
【０１１７】
実施例５
最高温度Ｔ１を（Ｔｇ＋２０）よりも低い１５０°Ｃとし、Ｔ２＝１４５°Ｃ、Ｔ３＝１３０°Ｃとした以外は、前記実施例１と同様にして、プリズム製品を得た。
【０１１８】
このプリズム製品を用いて、上記の複屈折評価を行ったところ△であり、吸水率は０．０１％以下であった。また、各面Ａ，Ｂ，Ｃについて、面精度を測定したところ、Ａ／Ｂ／Ｃについて、５８μｍ／４７μｍ／４５μｍであった。
【０１１９】
実施例６
最高温度Ｔ１を（Ｔｇ＋９０）よりも高い２４０°Ｃとし、Ｔ２＝１５０°Ｃ、Ｔ３＝１３０°Ｃとした以外は、前記実施例１と同様にして、プリズム製品を得た。
【０１２０】
このプリズム製品を用いて、上記の複屈折評価を行ったところ◎であり、吸水率は０．０１％以下であった。また、各面Ａ，Ｂ，Ｃについて、面精度を測定したところ、Ａ／Ｂ／Ｃについて、２０μｍ／１５μｍ／１９μｍであった。
【０１２１】
実施例７
冷却時間Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３における冷却速度を、実施例１よりも早い（２．３×１０−１）°Ｃ／秒とした以外は、実施例１と同様にして、プリズム製品を得た。
【０１２２】
このプリズム製品を用いて、上記の複屈折評価を行ったところ△であり、吸水率は０．０１％以下であった。また、各面Ａ，Ｂ，Ｃについて、面精度を測定したところ、Ａ／Ｂ／Ｃについて、１６μｍ／９μｍ／１１μｍであった。また、プリズム製品の表面を観察したところ、エア溜まりは観察されなかった。
【０１２３】
実施例８
上記製造例２のペレットを用いて、型締め圧１２５トン射出成形機にて、成形時の樹脂温度２８０°Ｃ、金型温度６０℃の条件で射出成形し、図２に示す形状の予備成形体を成形した以外は、前記実施例１と同様にして、プリズム製品を得た。
【０１２４】
このプリズム製品を用いて、上記の複屈折評価を行ったところ◎であり、吸水率は０．０１％以下であった。また、各面Ａ，Ｂ，Ｃについて、面精度を測定したところ、Ａ／Ｂ／Ｃについて、９μｍ／９μｍ／９μｍであった。さらに、プリズム製品の表面を観察したところ、エア溜まりは観察されなかった。
【０１２５】
実施例９
上記製造例３で製造した芳香族ビニル系重合体の水素添加物Ａにゴム質重合体（旭化成社製タフテックＨ１０５２、ガラス転移温度０°Ｃ以下）０．２部、老化防止剤（チバガイギー社製イルガノックス１０１０）０．０５部を添加し、２軸混練機（東芝機械社製ＴＥＭ−３５Ｂ、スクリュー径３７ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝３２、スクリュー回転数２５０ｒｐｍ、樹脂温度２４０°Ｃ、フィードレート１０ｋｇ／時間）で混練し、押し出し、ペレット化し、得られたペレットを用いて、日精樹脂工業社製のＦＥ２１０型射出成形機にて、成形時の樹脂温度３００°Ｃ、金型温度１２０°Ｃの条件で射出成形し、図２に示す予備成形体を得た以外は、前記実施例１と同様にして、プリズム製品を得た。
【０１２６】
このプリズム製品を用いて、上記の複屈折評価を行ったところ◎であり、吸水率は０．０１％以下であった。また、各面Ａ，Ｂ，Ｃについて、面精度を測定したところ、Ａ／Ｂ／Ｃについて、９μｍ／９μｍ／９μｍであった。さらに、プリズム製品の表面を観察したところ、エア溜まりは観察されなかった。
【０１２７】
比較例２
ポリメチルメタクリレート樹脂（三菱レーヨン社製、アクリペットＶＨ）を用い、樹脂温度を２５０℃とした以外は、比較例１と同様に直接に射出成形し、プリズム状成形体を得た。
【０１２８】
このプリズムの複屈折は◎であり、吸水率は０．３％であった。
【０１２９】
以上説明してきたように、本発明によれば、重量面、耐衝撃性、加工性等に優れたプラスチック製光学プリズムにおいて、面精度および複屈折率に優れた製品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】図１は本発明の一実施形態に係る光学プリズムの形状を示す平面図である。
【図２】図２は本発明の一実施態様に係る光学プリズムの製造に用いられるプリズム予備成形体の形状を示す平面図である。
【図３】図３はプレスモールド成型用金型の一例を示す要部断面図である。
【図４】図４はプレスモールド成形の温度変化とプレス圧変化とを示すグラフである。
【図５】図５は本発明の実施例における光学プリズムの面精度の評価における各面の呼称と測定方向を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１３１】
２…  プリズム製品
２ａ…  予備成形体
４，６…  金型
【図１】
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【図２】
2007203731.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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