非多折射性光学树脂材料及其制造方法技术

提供通过组合多折射性的符号处于同符号的关系的树脂材料和无机微粒子材料的而成的非多折射性光学树脂材料。使具有彼此同符号的多折射性的无机微粒子在熔融状态的树脂材料内分散、共存，从浇注口５流入模具４内。熔融材料要放射状地扩大地流入。流动的速度矢量，除直进成分Ｓ以外具有垂直成分Ｐ、Ｒ。树脂材料的结合链大致在速度矢量的方向发生取向。等相面７上的点Ａ附近、点Ｂ附近的树脂材料的结合链，在大致分别连接各个浇注口５的出口和点Ａ、点Ｂ的方向发生取向。在微粒子周围在流动速度上存在梯度，由此力矩发生作用，无机微粒子大致在平行于其长轴方向流动的等相面６～９上发生取向。因此，作为材料全体相互抵消取向多折射性。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于作为透镜及其他各种光学元件的材料使用的，特别是关于适合于偏振光特性成为问题的情况下使用的光学元件材料的高分子树脂材料及制造该材料的方法。在本说明书中，所谓“非多折射性光学树脂材料”是指“由于来自外部的作用(例如在注射成形时、挤出成形时等作用的应力)，在高分子结合链上发生取向时的多折射性的发现，作为全体被抑制得非常小的光学树脂材料”的意思。
技术介绍
近年来，作为眼镜镜片、透明板等一般光学元件或光电子工学用的光学元件，特别是作为记录音响、影像、文字信息等的光盘装置那样的激光相关机器中使用的光学元件的材料，使用高分子树脂的倾向越来越强。这是因为，由高分子树脂构成的光学材料(以下，也称为“高分子光学材料”)与一般的其他光学材料(光学玻璃等)相比，是轻量、廉价，加工性、大量生产性优良。特别是，高分子树脂材料有能够容易应用于像注射成形或挤出成形那样的成形技术这种大优点。但是，到目前为止能够使用的通常高分子光学材料，应用这些成形技术得到的制品虽然不少，但存在显示多折射性这样的性质。该事实本身，包括其原因是众所周知的。图1是为了简单地说明该事实本身及其原因的图。如该图中所示，经过成形过程的高分子光学材料，一般形成聚合物的结合链的许多单位(单体)1处于在体积上具有取向方向结合的状态。于是，就几乎大部分的作为通常光学材料使用的高分子材料来说，各单位(以符号1表示)关于折射率具有光学的各向异性。即，与取向方向平行的方向的偏振波成分相关的折射率npr和与取向方向垂直的方向的偏振波成分相关的折射率nvt不同。这样的光学各向异性如众所周知，能够用折射率椭圆体表达。在图1中，在各结合单位1上附记的椭圆标记2是按照其表达式的标记。例如，在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的情况下，各单位1(甲基丙烯酸甲酯)的折射率，就取向方向来说相对地小，就和取向方向垂直的方向来说相对地大。因此，以宏观尺度观察时的折射率椭圆体3，如图所示，成为纵长。即，在聚甲基丙烯酸甲酯的情况下是npr＜nvt。两者的差Δn＝npr-nvt称为“取向多折射值”。在实际的聚合物材料中的取向多折射值Δn随该聚合物材料的结合链(主链)的取向程度而变化。结合链(主链)延伸至理想状态发生取向时的Δn值称为“固有多折射值”。代表性的光学树脂的固有多折射值示于表1中。像这样，因为固有多折射率值只是理想取向条件下的Δn值，因此如果以Δn(real)表示实际的聚合物材料的Δn值，则0＜|Δn(real)|＜固有多折射值的关系成立。例如，图1所示的聚甲基丙烯酸甲酯，固有多折射率值＝-0.0043，因此实际的聚合物中的取向多折射率值Δn(real)为-0.0043＜Δn(real)＜0。在此，Δn(real)＝-0.0043(理想的取向状态下的值)和、Δn(real)＝0(完全无取向状态下的值)的实现都是困难的。同样地，聚苯乙烯是-0.100＜Δn(real)＜0。另外，在聚乙烯中，Δn显示正值，是0＜Δn(real)＜+0.044。以下，将依存于高分子的取向的多折射称为取向多折射，将折射率椭圆体的长轴方向称为取向多折射方向。另外，将“取向多折射率值Δn(real)的符号”或者与此相同的“固有取向多折射率值的符号”是正(Δn＞0)看作表现“多折射性的符号为正”，同样地将是负(Δn＜0)看作表现“多折射性为负”等。表1 像这样的多折射性的表现方式也能够适用于具有棒状、椭圆状等形状的无机微粒子(晶粒)。在此场合，设与平行于微粒子的长轴方向的偏振波成分相关的折射率为npr、与垂直于该长轴方向的偏振波成分相关的折射率为nvt。于是，Δn＝npr-nvt的值如果是正，就表现为“多折射性的符号为正”，如果是负，就表现为“多折射性的符号为负”等。但是，关于垂直于长轴方向的偏振波成分，折射率一般是不均等的，因此取对应于晶体结构的3个轴(a轴、b轴、c轴；以c轴作为长轴)，设与a轴方向的偏振波成分相关的折射率为na、设与b轴方向的偏振波成分相关的折射率为nb、设与c轴方向的偏振波成分相关的折射率为nc。于是，规定为npr＝nc、nvt＝(na+nb)/2。关于具体例子后述。像以上说明的取向多折射，在像偏振光特性不重要的应用中使用的光学元件中往往不特别作为问题。可是，例如在近年来开发的写入/消除型光磁盘中，使用读取光束或者写入光束中使用偏振光束，因此在光路中如果存在多折射性的光学元件(光盘本身、透镜等)，则对读取或者写入的精度带来恶劣影响。另外，即使不限于这样的例子，一般来说，不希望的多折射性的存在，对于许多光学元件来说是不理想的。以这样的状况为背景，到目前为止正在进行许多用于减低·去除高分子光学材料所具有的多折射性的一些尝试。如果列举这些主要的尝试，则成为以下那样。(1)美国专利第4373065号说明书中记载的方法；该方法是通过混合取向多折射的符号彼此相反、而且完全相溶的2种高分子树脂，以得到非多折射性的光学树脂材料。(2)特开昭61-19656号公报中记载的方法；公开了利用以特定范围的比例混合芳香族聚碳酸酯和特定的苯乙烯系共聚物而得到的芳香族聚碳酸酯树脂组合物的方法。(3)特开昭62-240901号公报中记载的方法；该方法是得到以芳香族乙烯基单体单位为主体的聚合物和聚苯醚的化合物、由两者的聚合物部分构成的嵌段共聚物、或者由其混合物构成的非多折射性光学树脂材料的方法。(4)特开昭61-108617号公报中记载的方法；公开了形成主极率差按绝对值大于或等于50×10-25d的正和负的构成单位的大于或等于2种单体进行无规共聚、接枝共聚或者嵌段共聚的方法。(5)《光学》杂志，第20卷第20号、第80(第30)～81(第31)页(1991年2月发行)中记载的方法；该方法是与本专利技术人有关的提案，是使甲基丙烯酸甲酯(MMA)和三氟甲基丙烯酸酯(3FMA)的单体混合物或者甲基丙烯酸甲酯(MMA)和甲基丙烯酸苄酯(BzMA)的单体混合物进行共聚而得到非多折射性光学树脂材料。总而言之，该方法是将成为提供取向多折射的符号相反的高分子的基础的单体混合而进行共聚的方法。(6)国际专利公开公报WOO1/25364号中记载的方法；该方法也是与本专利技术人有关的提案，是在使许多无机微粒子分散在透明高分子树脂中的状态下，使由延伸等而作用的成形力从外部作用，使高分子树脂的结合链和许多无机微粒子大致平行地发生取向，将高分子树脂和无机微粒子具有的取向多折射性相互取消。在此，高分子树脂和无机微粒子的组合，在高分子树脂的结合链和无机微粒子(其长轴)平行地取向时，选择两者所具有的取向多折射性成为相互取消的关系。但是，混合上述(1)的2种高分子树脂的方法，为了以高均匀度混合两者，必须使混合对象的高分子树脂成为熔融状态或者溶液状态。即使使用这样的手段，实际上得到到处无不匀的显示多折射性的高分子树脂也是极困难的。另外，用该方法得到的高分子树脂的混合组合物，这些混合的高分子树脂所固有的折射率不同，因此由折射率的不均匀性而引起的光散射的发生不可避免，无法得到透明度优良的光学材料。接着，在上述(2)以下的方法中，通过无规共聚来制作低取向多折射高分子树脂的方法，在原理上大致可期待得到透明度高的光学材料。但是在该方法中，首先是本文档来自技高网...

【技术保护点】
非多折射性光学树脂材料，它是含有在流动后固化的透明高分子树脂和分散在上述高分子树脂中的许多无机微粒子的非多折射性光学树脂材料，上述无机微粒子具有其长轴方向与上述高分子树脂的结合链的取向方向如果平行就相互强配合，如果垂直就处于相互抵消的配合关系的取向多折射性；上述高分子树脂的结合链在对应于上述流动时作用的外力的取向方向发生取向；上述许多无机微粒子大致垂直于上述结合链的取向方向发生取向，由此，赋予了非多折射性。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：小池康博，
申请(专利权)人：小池康博，
类型：发明
国别省市：JP[日本]