(57)【要約】【課題】離型剤の添加による材料の透明性低下や屈折率変化がほとんどなく、かつ低荷重での離型を継続的に実現するための光学材料およびその製造方法を提供する。【解決手段】少なくとも光重合性官能基を有する化合物と、無機充填材と、離型剤を含む光学材料において、前記離型剤がトリエチルアミンのオクチルリン酸塩を含む光学材料。光重合性官能基を有する化合物と、少なくともインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）を含む無機充填材を含有する分散液と、トリエチルアミンのオクチルリン酸塩を含む離型剤とを混合する工程と、前記無機充填材を含有する分散液の溶媒を除去する工程を含む光学材料の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも光重合性官能基を有する化合物と、無機充填材と、離型剤を含む光学材料において、前記離型剤がトリエチルアミンのオクチルリン酸塩を含むことを特徴とする光学材料。
【請求項２】
前記離型剤が、光重合性官能基を有する化合物に対して０．０１５ｗｔ％以上０．１５０ｗｔ％以下の濃度で含まれることを特徴とする請求項１に記載の光学材料。
【請求項３】
前記無機充填材が少なくともインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の光学材料。
【請求項４】
光重合性官能基を有する化合物と、少なくともインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）を含む無機充填材を含有する分散液と、トリエチルアミンのオクチルリン酸塩を含む離型剤とを混合する工程と、前記無機充填材を含有する分散液の溶媒を除去する工程を含むことを特徴とする光学材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学材料およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に樹脂材料を金型から離型させる場合、離型時に大きな荷重がかかることが問題となる。大きな荷重は樹脂材料の歪みやワレ、クラックなどの発生要因となり、ときには微細形状を持つ型に対してもダメージを及ぼす。
【０００３】
これらを回避するため、硬化前の樹脂材料に対して離型剤を添加する方法が一般的に知られている（特許文献１乃至特許文献３）。
また近年では、透明樹脂に無機充填材を添加し特異な光学特性を有する光学材料の開発が行われている。無機充填材を含んだ光学材料にも離型剤を添加する例が示されている（特許文献４）。
【特許文献１】特開２００３−８２０４３号公報
【特許文献２】特開２０００−２５６３７７号公報
【特許文献３】特開平４−２５４８０１号公報
【特許文献４】特開２００６‐２２０６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、光学用途の材料に離型剤を用いる場合、相溶性が悪く樹脂材料と離型剤がうまく混ざらず白濁などにより透明性が低下することがある。特に樹脂材料に無機充填材が含まれている系では離型剤を添加することで、無機充填材が凝集する場合があり、成形後の樹脂材料が十分な透明性を得られないという問題がある。そのため、個々の材料組成に合わせて離型剤を選択することが必要となる。
【０００５】
また、樹脂材料と離型剤の相溶性が良好であっても、離型性向上のために離型剤を多量に添加する必要がある場合、添加した離型剤により樹脂材料の屈折率の値が変化する問題がある。従って離型剤の添加量は樹脂材料に対してより少量であることが望ましい。
【０００６】
本発明は、この様な背景技術に鑑みてなされたものであり、無機充填材および離型剤を有する光学材料において、材料の透明性を損なわずに低荷重の離型を継続的に実現することが可能で、また少量の離型剤の添加により良好な離型性が得られるため、離型剤の添加による材料の屈折率の変化がほとんどない光学材料およびその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決する光学材料は、少なくとも光重合性官能基を有する化合物と、無機充填材と、離型剤を含む光学材料において、前記離型剤がトリエチルアミンのオクチルリン酸塩を含むことを特徴とする。
【０００８】
上記の課題を解決する光学材料の製造方法は、光重合性官能基を有する化合物と、少なくともインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）を含む無機充填材を含有する分散液と、トリエチルアミンのオクチルリン酸塩を含む離型剤とを混合する工程と、前記無機充填材を含有する分散液の溶媒を除去する工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、無機充填材および離型剤を有する光学材料において、材料の透明性を損なわずに低荷重の離型を継続的に実現することが可能で、また少量の離型剤の添加により良好な離型性が得られるため、離型剤の添加による材料の屈折率の変化がほとんどない光学材料およびその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本発明に係る光学材料は、少なくとも光重合性官能基を有する化合物と、無機充填材と、離型剤を含む光学材料において、前記離型剤がトリエチルアミンのオクチルリン酸塩を含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明は、無機充填材を含有する光硬化性樹脂の離型剤としてトリエチルアミンのオクチルリン酸塩を選択し、かつ所定の濃度で混合することで、透明性と屈折率を維持しながら低荷重の成形を実現するものである。
【００１２】
本発明において用いられる光重合性官能基を有する化合物は特に限定されないが、無機充填材を分散させた後の透明性が高く、相溶性の良いものが好ましい。光重合性官能基としては、例えばアクリル基、メタクリル基、ビニル基などの不飽和エチレン基が挙げられるが、これに限定されるものではない。光重合性官能基を有する化合物の具体例としては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、イソプロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ターシャリーブチル（メタ）アクリレート、ペンチル（メタ）アクリレート、ヘキシル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、オクチル（メタ）アクリレート、イソオクチル（メタ）アクリレート、イソデシル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、イソミリスチル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、イソステアリル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、２−メトキシエチル（メタ）アクリレート、３−メトキシブチル（メタ）アクリレート、ブトキシエチル（メタ）アクリレート、ブタンジオールモノ（メタ）アクリレート、ジプロピレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシトリエチレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシジプロピレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシトリプロピレングリコール（メタ）アクリレート、エチルカルビトール（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシルカルビトール（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、ターシャリーブチルシクロヘキシル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル（メタ）アクリレート、２−（メタ）アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリロイルモルフォリン、ジメチルアミノエチルジシクロペンタニル（メタ）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレート、フェノキシエチル（メタ）アクリレート、フェノキシジエチレングリコール（メタ）アクリレート、フェノキシテトラエチレングリコール（メタ）アクリレート、フェノキシヘキサエチレングリコール（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、２−（メタ）アクリロイロキシエチルフタレート、２−（メタ）アクリロイロキシエチル−２−ヒドロキシエチルフタレート、２−（メタ）アクリロイロキシプロピルフタレート、ネオペンチルグリコールベンゾエート（メタ）アクリレート、α−ナフチル（メタ）アクリレート、β−ナフチル（メタ）アクリレート、イミドアクリレート、トリフルオロエチル（メタ）アクリレート、テトラフルオロプロピル（メタ）アクリレート、オクタフルオロペンチル（メタ）アクリレート、パーフルオロオクチルエチル（メタ）アクリレート、ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルカプロラクタム、１−ビニルイミダゾール、ビニルナフタレン、ビニ��カルバゾール、Ｎ−ビニルフタルイミド、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリグリセロールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ビス（（メタ）アクリロキシエチル）ヒドロキシエチルイソシアヌレート、１，３−ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、トリシクロデカンジメタノール（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンベンゾエート（メタ）アクリレート、トリス（（メタ）アクリロキシエチル）イソシアヌレート、ジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、アジピン酸ジビニル、ジアリルフタレート、トリアリルイソシアヌレート、等が挙げられる。
【００１３】
後に光硬化を行うことを考えると、光重合性官能基を有する化合物にあらかじめ光重合開始剤を添加しておくことが好適である。光重合開始剤の種類としては、例えば、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−１−ブタノン、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルフォスフィンオキサイド、４−フェニルベンゾフェノン、４−フェノキシベンゾフェノン、４，４’−ジフェニルベンゾフェノン、４，４’−ジフェノキシベンゾフェノン等を挙げることができる。
【００１４】
本発明において用いられる無機充填材は、樹脂材料の機械特性や光学特性、熱特性などを改良するために導入するものである。無機充填材として有効なものとして例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）が挙げられる。無機充填材には樹脂材料に分散しやすいような表面処理がなされていてもよい。無機充填材を樹脂材料に混ぜ込むには、無機充填材が分散した分散液を樹脂材料と混合することが最もハンドリング性がよい方法であるが、これに限定されるものではない。
【００１５】
光学材料に含有される無機充填材の含有量は、１０ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下、好ましくは２０ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下の範囲で含まれることが望ましい。
【００１６】
本発明において用いられる離型剤には、トリエチルアミンのオクチルリン酸塩が用いられる。トリエチルアミンのオクチルリン酸塩は、下記の一般式（１）で表される化合物が好ましい。
【００１７】
【化１】
2009288693.tif 000002
【００１８】
（式中、Ｒ１はオクチル基、Ｒ２はオクチル基または水素原子を表す。）
Ｒ１、Ｒ２のオクチル基は、直鎖または分岐していてもよい。
また、離型剤に含まれるオクチルリン酸塩の化学式を、下記の一般式（２）に示す。一般式（２）においてＲはオクチル鎖を表し、オクチル鎖は分岐していてもよい。
【００１９】
【化２】
2009288693.tif 000003
【００２０】
光学材料に含有される離型剤の含有量は、光重合性官能基を有する化合物に対して０．０１５ｗｔ％以上０．１５０ｗｔ％以下、好ましくは０．０１５ｗｔ％以上０．０５５ｗｔ％以下の範囲で含まれることが望ましい。含有量が上記の範囲内でも、含有量が低ければ離型剤の効果は小さくなり、含有量が高ければ光学特性や環境耐久性に悪影響を及ぼす可能性が大きくなる。
【００２１】
本発明に係る光学材料の製造方法は、光重合性官能基を有する化合物と、少なくともインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）を含む無機充填材を含有する分散液と、トリエチルアミンのオクチルリン酸塩を含む離型剤とを混合する工程と、前記無機充填材を含有する分散液の溶媒を除去する工程を含むことを特徴とする。
【００２２】
前記混合工程の後、減圧吸引により無機充填材を含む分散液の溶媒を除去する。減圧度が高すぎると、溶媒とともに分散剤や光重合性官能基を有する化合物中のモノマーも失われてしまうため、個々の分子量、沸点、昇華性等を考慮した減圧度を調整する必要がある。また混合溶液を適度に加熱、攪拌しながら溶媒の除去を行うと、材料が不均一になりにくい。
【００２３】
本発明で得られた光学材料を用いれば、長期的に離型時のワレやクラックなどの発生を抑制し、また金型へのダメージを低減することが可能である。金型へのダメージ低減は特に、回折光学素子などの微細形状を有する金型に対して有効である。
【実施例】
【００２４】
次に、本発明の光学材料の具体的な実施例について説明する。
実施例１
以下の化合物を混合し、ベース材料１１とした。
【００２５】
＜ベース材料１１の調整＞
・トリス（２―アクロキシエチル）イソシアヌレート：３０重量部
・ペンタエリエリスリトールトリアクリレート：２０重量部
・Ｎ−ビニルカルバゾール：４０重量部
・ポリエステルアクリレート（アロニックスＭ６２００；東亞合成社製）：１０重量部
・２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン：２重量部
【００２６】
次に、離型剤としてトリエチルアミンのオクチルリン酸塩（セパール４４１−１００；中京油脂株式会社製）を、ベース材料１１に対して０．０５ｗｔ％になるように添加し、６０℃で加熱してよく混合し、離型剤含有ベース材料１２とした。
【００２７】
平均粒子径が約２０ｎｍ、濃度が１５ｗｔ％のＩＴＯのトルエン分散液を、あらかじめ０．２μｍのフィルターに通し、凝集成分を除去しておく。凝集成分を除去したＩＴＯのトルエン分散液に対し、室温まで自然冷却した前記離型剤含有ベース材料１２を添加した。前記ベース材料１２を含むＩＴＯのトルエン分散液を約４５℃のオイルバスで加熱、ゆっくり攪拌しながら、突沸が起こらないよう徐々に減圧吸引を行ってトルエンを除去し、光学材料１３を得た。
【００２８】
ＩＴＯのトルエン分散液を用いて離型剤を添加しないベース材料１１に対しても同様の工程を行い、離型剤を含有しない光学材料１４を得た。
得られた光学材料１３、光学材料１４を平板形状の型とガラス板の間に厚さ約１５０μｍとなるように挟み込み、高圧水銀灯により約１．４Ｊの紫外光を照射して硬化させた後、機械的に型から離型させた。同じ工程を自動的に１００回繰り返す機構を作製し、離型時にかかる応力はロードセルで記録した。
【００２９】
離型剤を添加しない光学材料１４の平均離型力は１４０ｋｇｆであったのに対し、離型剤を加えた光学材料１３による平均離型力はおよそ７４ｋｇｆであった。
また光学材料１３および光学材料１４により１０μｍの塗膜を作製し、その透過率を測定したところ、光学材料１３と光学材料１４ではほぼ同等の値を示した。光学材料１３と光学材料１４の屈折率差は０．００１以下であった。
【００３０】
さらに、高温高湿下（６０℃、９０％）で１０００時間の環境耐久性の試験を行った結果、離型剤添加による光学材料１３の透過率、屈折率への影響はほとんどみられなかった。
【００３１】
実施例２
実施例１においてベース材料１１に対して離型剤の添加量を０．１５０ｗｔ％とし、同様の製法で光学材料２３を作製した。光学材料２３の塗膜の屈折率は離型剤を添加しない塗膜の光学材料１４の屈折率よりも約０．００１の低下が見られた。
【００３２】
実施例３
キシレン溶剤に、分散剤としてＤｉｓｐｅｒｂｙｋ−１８０（ビッグケミー・ジャパン社製）を１．８ｗｔ％になるように分散剤含有キシレン溶液を調整した。続いて平均粒径１０ｎｍのＩＴＯ微粒子を前記に得られたキシレン溶液に対して１０．０ｗｔ％の濃度になるように添加、分散させた。得られたＩＴＯ微粒子含有キシレン溶液８００重量部に対して、ベース材料２１として以下の混合物を添加し、溶解した。
【００３３】
＜ベース材料３１の調整＞
・ポリエステルアクリレート（アロニックスＭ６２００；東亞合成社製）：３２重量部
・トリス（２−アクリロキシエチル）イソシアヌレート：１６重量部
・ペンタエリスリトールトリアクリレート：１６重量部
・ジシクロペンテニオキシエチルメタアクリレート：３６重量部
・１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン：２重量部
【００３４】
続いて、離型剤としてセパール４４１−１００を、ベース材料３１に対して０．０１５ｗｔ％になるように添加し、混合した。その後、約４５℃のオイルバスで加熱しながら減圧吸引してキシレン溶剤を除去し光学材料３３を調整した。
【００３５】
また離型剤を添加せずに同様の工程を行い、離型剤を含有しない光学材料３４を調整した。
得られた光学材料を型上に塗布後、実施例１と同様にガラス上に１００回の成形を行った。離型剤を添加しない光学材料３４のみでの平均離型力は１４４ｋｇｆであったのに対し、光学材料３３による平均離型力はおよそ１０７ｋｇｆであった。
【００３６】
また光学材料２３および光学材料３４により１０μｍの塗膜を作製し、その透過率、屈折率を測定したところ、光学材料３３と光学材料３４ではほぼ同等の値を示した。
【００３７】
比較例１
実施例１において離型剤の添加量を０．６００ｗｔ％としたところ、塗膜の屈折率が光学材料１４に対して約０．００８低下していた。
【００３８】
比較例２
実施例１においてベース材料１１に対し、離型剤としてストレートシリコーンオイル（ＫＦ−９６−１０ｃｓ；信越シリコーン社製）を０．０５ｗｔ％になるように添加しＩＴＯ含有光学材料を調整したところ、凝集が発生した。成形時の離型性もほとんど改善されなかった。
【００３９】
比較例３
実施例１においてベース材料１１に対し、フッ素系離型剤としてＦ−４７０（大日本インキ化学工業社製）を０．０５ｗｔ％になるように添加し光学材料を調整したところ、凝集を起こさずに混合することができた。しかし成形時の平均離型力は１４０ｋｇｆであり、離型性の改善は見られなかった。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の光学材料は、無機充填材および離型剤を有する光学材料において、材料の透明性を損なわずに低荷重の離型を継続的に実現することが可能で、また少量の離型剤の添加により良好な離型性が得られるため、積層光学素子、回折光学素子などとして利用することができる。