熱可塑性樹脂組成物及び光学素子
【課題】耐熱安定性及び光透過性の向上を図る。
【解決手段】熱可塑性樹脂組成物を２５０℃の温度で２時間加熱した時点において、作製工程で添加される又は作製工程で熱可塑性樹脂若しくは無機微粒子の分解反応によって生ずる揮発性を有する揮発性物質の揮発量の割合が、組成物全体に対して２％以下である。
【解決手段】熱可塑性樹脂組成物を２５０℃の温度で２時間加熱した時点において、作製工程で添加される又は作製工程で熱可塑性樹脂若しくは無機微粒子の分解反応によって生ずる揮発性を有する揮発性物質の揮発量の割合が、組成物全体に対して２％以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂組成物及び光学素子に係り、特に、レンズ、フィルター、グレーティング、光ファイバー、平板光導波路等として好適に用いられる熱可塑性樹脂組成物及び光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＯ、ＣＤ、ＤＶＤ等の光情報記録媒体（以下、媒体ともいう。）に対して、情報の読み取りや、記録を行うプレーヤー、レコーダー及びドライブ等の情報機器には、光ピックアップ装置が備えられている。光ピックアップ装置には、光源から発した所定波長の光を媒体に照射し、反射した光を受光素子で受光する光学素子ユニットが具備されており、この光学素子ユニットは、これらの光を媒体の反射層や受光素子で集光させるためのレンズ等の光学素子を有している。
【０００３】
上述した光ピックアップ装置の光学素子は、射出成形等の手段により安価に作製できる等の点で、プラスチックを材料として適用することが好ましい。光学素子に適用可能なプラスチックとしては、環状オレフィンとα一オレフィンの共重合体（例えば、特許文献１参照）等が知られているが、環状オレフィンが含有された物質は、湿度変化による屈折率の安定性は優れているものの、温度変化による屈折率の安定性は所望の効果を得ることが困難であった。
【０００４】
そこで、屈折率の感温性の減少を図ることが可能なポリマー状光学製品として、感温性光学ベクトルＸ1を有するポリマー状ホスト物質と、感温性光学ベクトルＸ2を有し、ポリマー状ホスト物質中に分散した微細粒子とからなるポリマー状光学製品及び製造方法が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１０５１３１号公報
【特許文献２】特開２００２−２０７１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１に記載のポリマー状光学製品の場合、作製工程において、微細粒子の分散媒、微細粒子の表面処理剤、微細粒子をポリマー状ホスト物質に分散させる際の分散剤、ポリマー状ホスト物質の溶媒、ポリマー状ホスト物質の原料となるモノマー、ポリマー状ホスト物質の重合反応に使用される重合開始剤や、各種の触媒等の揮発性を有する物質が使用されており、後続の工程において、そのような揮発性物質に対して、除去処理や、化学反応を利用した不揮発性処理が施されている。
また、上述した種々の揮発性物質の他に、高温下における熱可塑性樹脂又は無機微粒子の分解反応に起因して発生する物質の中にも、揮発性を有する物質が含有されている。
このような揮発性物質は、ポリマー状ホスト物質に溶解するとともに、微細粒子に吸着されることによってポリマー状光学製品中に残存し易く、温度変化時の熱膨張等のポリマー状光学製品が有する諸物性に大きな影響を与えるといった問題が生じている。
【０００７】
また、揮発性物質が与える影響については、現状において不明確であり、ポリマー状光学製品における揮発性物質の揮発量の観点から、具体的に規定した例は開示されていない。
【０００８】
本発明は前記した点に鑑みてなされたものであり、耐熱安定性及び光透過性の向上を図ることが可能な熱可塑性樹脂組成物及び光学素子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】
以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明に係る熱可塑性樹脂組成物は、
熱可塑性樹脂及び無機微粒子を含有する熱可塑性樹脂組成物において、
作製工程で添加される又は当該作製工程で前記熱可塑性樹脂若しくは無機微粒子の分解反応によって生ずる揮発性を有する揮発性物質を含有し、
前記揮発性物質が、２５０℃の温度で２時間加熱した時点における組成物全体に対する揮発量の割合が２％以下であることを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、２５０℃の温度で２時間加熱した時点における組成物全体に対する揮発性物質の揮発量の割合が２％以下であることで、熱可塑性樹脂組成物における強度の大幅な低下や、変形及び熱膨張の発生を防止することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明に係る熱可塑性樹脂組成物は、前記無機微粒子が、シラン系又はチタン系の表面処理剤のうち少なくとも一種の表面処理剤によって表面処理されているものを含有することを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、シラン系及びチタン系の表面処理剤のうち少なくとも一種の表面処理剤によって無機微粒子に表面処理を施すことにより、無機微粒子の強度の向上を図ることに伴って、その無機微粒子を含有する熱可塑性樹脂組成物の強度の向上も図ることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明に係る熱可塑性樹脂組成物は、前記無機微粒子が、組成物全体に対する含有率が１０〜９０％の範囲内であることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、組成物全体に対する無機微粒子の含有率が１０％以上であることで無機微粒子の混合による物性改良効果を発揮することができ、９０％以下であることで組成物全体における最低限必要な熱可塑性樹脂の比率を維持するとともに、加工性が損なわれることを防止することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明に係る熱可塑性樹脂組成物は、前記無機微粒子が、体積平均分散粒子径が３０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、組成物中に分散された無機微粒子に起因した光散乱の発生を抑制することができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明に係る熱可塑性樹脂組成物は、前記熱可塑性樹脂が、環状オレフィン樹脂を含有することを特徴とする。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、低吸湿性を有する環状ポリオレフィンを含有することで、高い寸法安定性を維持することができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明に係る光学素子は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂組成物を用いて成形されたことを特徴とする。
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば、光線透過率及び線膨張係数の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、強度の大幅な低下や、変形及び熱膨張の発生を防止するとともに、光線透過率の向上を図ることが可能となり、これによって、耐熱安定性及び透明性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００２３】
まず始めに、本実施形態における熱可塑性樹脂組成物について説明する。
本実施形態における熱可塑性樹脂組成物には、熱可塑性樹脂と、無機微粒子と、揮発性物質とが含有されており、以下、熱可塑性樹脂、無機微粒子及び揮発性物質の詳細について、それぞれ説明する。
本実施形態における熱可塑性樹脂としては、光学材料として一般的に用いられる透明の熱可塑性樹脂であれば、特に限定されるものではないが、光学素子としての加工性の観点から、アクリル樹脂、環状オレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂又はポリイミド樹脂であることが好ましく、環状オレフィン樹脂であることが特に好ましい。例えば、特開２００３−７３５５９号公報等に記載の化合物を挙げることができ、その好ましい化合物を下記表１に示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】
なお、本実施形態における熱可塑性樹脂は、寸法安定性の観点から、吸水率が０．２％以下であることが好ましい。吸水率が０．２％以下の樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、テフロン（登録商標）ＡＦ（デュポン社製）、サイトップ（旭硝子社製）等のフッ素樹脂、ＺＥＯＮＥＸ（日本ゼオン社製）、アートン（ＪＳＲ社製）、アペル（三井化学社製）、ＴＯＰＡＳ（チコナ社製）等の環状オレフィン樹脂、インデン／スチレン系樹脂及びポリカーボネート等が好適に用いられるが、特に限定されるものではない。
【００２６】
また、熱可塑性樹脂の吸水率は、０．１％以下であることがより好ましい。これは、熱可塑性樹脂の有する吸水率が高い場合、揮発性物質を減量しても、再度吸水することで揮発性物質量を増大させることになり、最終的には、熱可塑性樹脂組成物の種々の物性に影響を及ぼすおそれがあるからである。
【００２７】
また、上述した熱可塑性樹脂は、相溶性のある他の樹脂と併用されることが好ましい。
さらに、上述した２種以上の樹脂を用いる場合、２種以上の樹脂からなる熱可塑性樹脂の吸水率は、個々の樹脂における吸水率の平均値と略同一であると考えられ、その平均の吸水率は、０．２％以下であればよい。
【００２８】
一方、本実施形態における無機微粒子としては、酸化物微粒子、硫化物微粒子、セレン化物微粒子、テルル化物微粒子、燐化物、複酸化物微粒子、オキソ酸塩微粒子、複塩微粒子、錯塩微粒子等を用いることができる。より具体的には、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化インジウム、酸化錫、酸化鉛、これら酸化物より構成される複酸化物であるニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウム、タンタル酸リチウム等、これら酸化物との組み合わせで形成されるリン酸塩、硫酸塩等、硫化亜鉛、硫化カドミウム、セレン化亜鉛、セレン化カドミウム等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２９】
また、無機微粒子としては、半導体結晶組成の微粒子を好適に用いることができる。半導体結晶組成には、特に限定されるものではないが、光学素子として使用する波長領域において吸収、発光又は蛍光等が生じないものが好ましい。具体的な組成例としては、炭素、ケイ素、ゲルマニウム及び錫等の周期表第１４族元素の単体、リン（黒リン）等の周期表第１５族元素の単体、セレン又はテルル等の周期表第１６族元素の単体、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の複数の周期表第１４族元素からなる化合物、酸化錫（IV）（ＳｎＯ2）、硫化錫（II，IV）（Ｓｎ（II）Ｓｎ（IV）Ｓ3）、硫化錫（IV）（ＳｎＳ2）、硫化錫（II）（ＳｎＳ）、セレン化錫（II）（ＳｎＳｅ）、テルル化錫（II）（ＳｎＴｅ）、硫化鉛（II）（ＰｂＳ）、セレン化鉛（II）（ＰｂＳｅ）、テルル化鉛（II）（ＰｂＴｅ）等の周期表第１４族元素と周期表第１６族元素との化合物、窒化ホウ素（ＢＮ）、リン化ホウ素（ＢＰ）、砒化ホウ素（ＢＡｓ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、リン化アルミニウム（ＡｌＰ）、砒化アルミニウム（ＡｌＡｓ）、アンチモン化アルミニウム（ＡｌＳｂ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）、アンチモン化ガリウム（ＧａＳｂ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、砒化インジウム（ＩｎＡｓ）、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）等の周期表第１３族元素と周期表第１５族元素との化合物（あるいはIII−Ｖ族化合物半導体）、硫化アルミニウム（Ａｌ2Ｓ3）、セレン化アルミニウム（Ａｌ2Ｓｅ3）、硫化ガリウム（Ｇａ2Ｓ3）、セレン化ガリウム（Ｇａ2Ｓｅ3）、テルル化ガリウム（Ｇａ2Ｔｅ3）、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、硫化インジウム（Ｉｎ2Ｓ3）、セレン化インジウム（Ｉｎ2Ｓｅ3）、テルル化インジウム（Ｉｎ2Ｔｅ3）等の周期表第１３族元素と周期表第１６族元素との化合物、塩化タリウム（Ｉ）（ＴｌＣｌ）、臭化タリウム（Ｉ）（ＴｌＢｒ）、ヨウ化タリウム（Ｉ）（ＴｌＩ）等の周期表第１３族元素と周期表第１７族元素との化合物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、硫化水銀（ＨｇＳ）、セレン化水銀（ＨｇＳｅ）、テルル化水銀（ＨｇＴｅ）等の周期表第１２族元素と周期表第１６族元素との化合物（あるいはII−VI族化合物半導体）、硫化砒素（III）（Ａｓ2Ｓ3）、セレン化砒素（III）（Ａｓ2Ｓｅ3）、テルル化砒素（III）（Ａｓ2Ｔｅ3）、硫化アンチモン（III）（Ｓｂ2Ｓ3）、セレン化アンチモン（III）（Ｓｂ2Ｓｅ3）、テルル化アンチモン（III）（Ｓｂ2Ｔｅ3）、硫化ビスマス（III）（Ｂｉ2Ｓ3）、セレン化ビスマス（III）（Ｂｉ2Ｓｅ3）、テルル化ビスマス（III）（Ｂｉ2Ｔｅ3）等の周期表第１５族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化銅（Ｉ）（Ｃｕ2Ｏ）、セレン化銅（Ｉ）（Ｃｕ2Ｓｅ）等の周期表第１１族元素と周期表第１６族元素との化合物、塩化銅（Ｉ）（ＣｕＣｌ）、臭化銅（Ｉ）（ＣｕＢｒ）、ヨウ化銅（Ｉ）（ＣｕＩ）、塩化銀（ＡｇＣｌ）、臭化銀（ＡｇＢｒ）等の周期表第１１族元素と周期表第１７族元素との化合物、酸化ニッケル（II）（ＮｉＯ）等の周期表第１０族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化コバルト（II）（ＣｏＯ）、硫化コバルト（II）（ＣｏＳ）等の周期表第９族元素と周期表第１６族元素との化合物、四酸化三鉄（Ｆｅ3Ｏ4）、硫化鉄（II）（ＦｅＳ）等の周期表第８族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化マンガン（II）（ＭｎＯ）等の周期表第７族元素と周期表第１６族元素との化合物、硫化モリブデン（IV）（ＭｏＳ2）、酸化タングステン（IV）（ＷＯ2）等の周期表第６族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化バナジウム（II）（ＶＯ）、酸化バナジウム（IV）（ＶＯ2）、酸化タンタル（Ｖ）（Ｔａ2Ｏ5）等の周期表第５族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化チタン（ＴｉＯ2、Ｔｉ2Ｏ5、Ｔｉ2Ｏ3、Ｔｉ5Ｏ9等）等の周期表第４族元素と周期表第１６族元素との化合物、硫化マグネシウム（ＭｇＳ）、セレン化マグネシウム（ＭｇＳｅ）等の周期表第２族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化カドミウム（II）クロム（III）（ＣｄＣｒ2Ｏ4）、セレン化カドミウム（II）クロム（III）（ＣｄＣｒ2Ｓｅ4）、硫化銅（II）クロム（III）（ＣｕＣｒ2Ｓ4）、セレン化水銀（II）クロム（III）（ＨｇＣｒ2Ｓｅ4）等のカルコゲンスピネル類、バリウムチタネート（ＢａＴｉＯ3）等が挙げられる。
【００３０】
なお、Ｇ．Ｓｃｈｍｉｄら、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．、１９９１年、第４巻、p.494に記載の（ＢＮ）75（ＢＦ2）15Ｆ15や、Ｄ．Ｆｅｎｓｋｅら、Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．、１９９０年、第２９巻、p.1452に記載のＣｕ146Ｓｅ73（トリエチルホスフィン）22のように構造の確定されている半導体クラスターも同様に例示される。
【００３１】
上述した無機微粒子は、１種の無機微粒子を用いてもよく、複数種の無機微粒子を併用してもよい。また、無機微粒子として、複合組成の無機粒子を用いることも可能である。
【００３２】
なお、無機微粒子の体積平均粒径は、３０ｎｍ以下であることが好ましい。無機粒子の体積平均粒径が３０ｎｍ以下であれば、無機粒子に起因する光散乱を抑制でき、高い透明性を得ることができる。
【００３３】
また、異なる粒径分布を有する粒子を混合して用いるような場合においては、１種の平均粒子径が３０ｎｍ以下で、もう一種が３０ｎｍ以上であって、平均が３０ｎｍ以下の混合粒子を用いることも可能である。
ただし、この場合においては、３０ｎｍ以上の平均粒径を有する粒子は、割合が小さいほど好ましく、具体的には、１０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００３４】
さらに、無機粒子の体積平均粒径の下限としては、１ｎｍ以上であることが好ましい。これは、１ｎｍ以上であれば、比表面積が過大となることがなく、樹脂との親和性を得るための表面処理に必要な処理剤を適切な範囲に設定することができるからである。すなわち、無機粒子の形態が球状である場合において、総体積が同一であれば、比表面積は平均粒径に反比例することとなる。
例えば、平均粒径が３０ｎｍから１ｎｍになると、比表面積は３０倍となる。したがって、平均粒径が３０ｎｍの無機微粒子を用いた場合には、表面処理剤の必要量が総体積の１０％となる。一方、平均粒径が１ｎｍの無機微粒子を用いた場合には、表面処理剤の必要量が３０倍となり、実現が不可能となる。
【００３５】
さらに、上述した熱可塑性樹脂組成物に対する無機微粒子の含有率は、１０％以上、９０％以下であることが好ましく、２０％以上、８０％以下であることがより好ましい。これは、無機微粒子の含有率が１０％以上であれば、無機微粒子の混合による物性改良効果を発揮させることができ、９０％以下であれば、必要な樹脂比率を維持するとともに、元来の樹脂の長所である加工性等の各種特性の劣化を防止することが可能となるからである。
【００３６】
上述した無機微粒子の作成方法としては、特に限定されるものではなく、従来公知である方法を用いることが可能であり、例えば、ハロゲン化金属や、アルコキシ金属を原料として用いて、水を含有する反応系において加水分解することにより、所望の酸化物微粒子を得ることができる。この際、微粒子の安定化のために有機酸や、有機アミン等を併用する方法も用いられる。
具体例として、二酸化チタン微粒子の場合には、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆ Ｊａｐａｎ、１９９８年、第１巻、第１号、p.21−28に記載の方法によって製造することが可能である。
また、硫化亜鉛微粒子の場合には、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、１９９６年、第１００巻、p.468−471に記載の方法や、ジメチル亜鉛又は塩化亜鉛を原料とし、硫化水素若しくは硫化ナトリウム等で硫化する際に、表面処理剤を添加する方法によって製造することが可能である。
【００３７】
上述した方法によって作成された無機微粒子には、表面処理剤であるシラン系、シリコーンオイル系、チタネート系、アルミネート系及びアミノ酸系等のカップリング剤による表面処理が施されている。
上述したカップリング剤は、反応速度等の特性が異なるため、使用する無機微粒子の種類や、表面処理時の条件等に応じて適宜選択され、１種のみ用いてもよいし、複数種を併用してもよい。２種以上のカップリング剤を用いて表面処理を施す場合には、各種カップリング剤による表面処理が同時に施されてもよいし、異なる時期に施されてもよい。
また、使用するカップリング剤に応じて、得られる表面処理後の無機微粒子の特性が異なることがあるため、分散させる熱可塑性樹脂の親和性を考慮した上で、使用するカップリング剤を適宜選択してもよい。
【００３８】
なお、シラン系のカップリング剤としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラフェノキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリフェノキシシラン、エチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、３−メチルフェニルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジフェノキシシラン、トリメチルメトキシシラン、トリエチルエトキシシラン、トリフェニルメトキシシラン、トリフェニルフェノキシシラン等が挙げられる。
【００３９】
また、チタン系のカップリング剤としては、テトラブチルチタネート、テトラオクチルチタネート、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリデシルベンゼンスルフォニルチタネート及びビス（ジオクチルパイロフォスフェート）オキシアセテートチタネート等が挙げられる。
【００４０】
無機微粒子に対するカップリング剤の割合としては、特に限定されるものではないが、５〜２００％の範囲内であることが好ましく、１０〜１００％の範囲内であることがより好ましい。
【００４１】
このような表面処理剤を用いた表面処理方法としては、無機粒子の粉体に表面処理剤を直接噴霧した後に乾燥させる方法、表面処理剤を溶液にして噴霧した後に乾燥させる方法、無機微粒子の分散液に表面処理剤を添加反応させる方法、溶融混練等によって無機微粒子と樹脂とを複合化する時点で表面処理剤を添加する方法等、いずれの方法を適用することができる。
【００４２】
上述した方法によって表面処理が施された無機微粒子は、熱可塑性樹脂中に混合されることにより、目的とする熱可塑性樹脂組成物が得られる。
熱可塑性樹脂と、無機微粒子との混合方法としては、揮発性物質の使用量を低減させる観点から、溶融混練法を利用することが好ましく、溶融混練法に適用可能な装置としては、ラボプラストミル、ブラベンダー、バンバリーミキサー、ニーダー及びロール等のような密閉式混練装置又はバッチ式混練装置を挙げられる。
なお、溶融混練法に用いられる装置としては、単軸押出機や、二軸押出機等のように連続式の溶融混練装置を用いることも可能である。
【００４３】
熱可塑性樹脂組成物の製造方法として溶融混練法を利用する場合、原料である熱可塑性樹脂と、無機微粒子とを一括で添加し混練してもよいし、段階的に分割添加して混練してもよい。
また、押出機等の連続式の溶融混練装置を用いる場合においては、段階的に添加する成分をシリンダーの中途部から添加することも可能である。
、予め混連した後、熱可塑性樹脂以外の成分で予め添加しなかった成分を添加し、さらに溶融混練する際も、これらを一括で添加し、混練してもよく、段階的に分割添加して混練してもよい。
上述した熱可塑性樹脂及び無機微粒子を分割添加する方法としては、一成分を数回に分けて添加する方法、一成分は一括で添加し、異なる成分を段階的に添加する方法又はこれらの方法を組合せた方法であってもよい。
【００４４】
また、溶融混練法を利用した製造方法の場合、上述した無機微粒子は、粉体又は凝集状態のまま添加すること可能である。一方、無機微粒子を液中に分散させた状態で添加することが可能であるが、この場合においては、混練後に脱揮処理を行うことが必要である。
なお、液中に分散させた状態で添加する場合、予め凝集粒子を一次粒子に分散させた後に添加することが好ましい。
【００４５】
なお、分散処理としては、ビーズミル分散機、超音波分散機、高速攪拌型分散機及び高圧分散機等の各種分散処理機が適用可能であるが、ビーズミル分散機を好適に用いることができる。
ビーズミル分散機で使用されるビーズとしては、ジルコニアビーズや、ガラスビーズ等が挙げられるが、ジルコニアビーズが好適に用いることができる。また、使用されるビーズの径寸法は、小さいものが好ましく、直径０．１ｍｍ以下、０．００１ｍｍ以上の範囲内であることがより好ましい。
【００４６】
また、溶融混練法を利用して熱可塑性樹脂組成物を作製する場合には、不活性ガスである窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンの中から選択される一種のガス又は二種以上の混合ガスの雰囲気下で行なわれることが好ましく、炭酸ガス、エチレンガス及び水素ガス等の一般的なガスであっても、混練される物質に対するに反応性を有さないガスであれば、上述した不活性ガスと混合して用いてもよい。
【００４７】
なお、上述した溶融混練法を利用して熱可塑性樹脂組成物を作製する場合、溶融混練装置における反応系内は、残留する酸素を極力排除することが好ましいが、熱可塑性樹脂又は無機微粒子に吸着した酸素を含め、完全にその影響を排除することは困難である。
そのため、反応系内における酸素量は、１％以下であることが好ましく、０．２％以下であることがより好ましい。これは、酸素による酸化反応によって樹脂が劣化すると同時に、着色が発生するからである。
【００４８】
なお、上述した樹脂組成物の作製工程においては、各種添加剤を、必要に応じて単独で又は組み合わせて添加してもよい。
この場合、添加剤としては、酸化防止剤、耐光安定剤、熱安定剤、耐候安定剤、紫外線吸収剤及び近赤外線吸収剤等の安定剤、滑剤や、可塑剤等の樹脂改良剤、軟質重合体や、アルコール性化合物等の白濁防止剤、染料や、顔料等の着色剤、その他帯電防止剤や、難燃剤等が挙げられる。単独で又は組み合わせて用いられてもよい。
【００４９】
上述した添加剤のうち、酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤及びイオウ系酸化防止剤等が挙げられ、フェノール系酸化防止剤、特に、アルキル置換フェノール系酸化防止剤が好適に用いられる。これらの酸化防止剤を配合することにより、透明性、耐熱性等を低下させることなく、成型時の酸化劣化等によるレンズの着色や強度低下を防止できる。
【００５０】
上述した酸化防止剤は、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可能であって、その配合量は、本発明の目的を損なわない範囲で適宜選択されるが、本発明の複合熱可塑性材料１００質量部に対して０．００１〜２０質量部の範囲内であることが好ましく、０．０１〜１０質量部の範囲内であることがより好ましい。
【００５１】
フェノール系酸化防止剤としては、従来公知のものが適用可能であり、例えば、特開昭６３−１７９９５３号公報に記載の２−ｔ−ブチル−６−（３−ｔ−ブチル−２−ヒドロキシ−５−メチルベンジル）−４−メチルフェニルアクリレート、２，４−ジ−ｔ−アミル−６−（１−（３，５−ジ−ｔ−アミル−２−ヒドロキシフェニル）エチル）フェニルアクリレート等や、特開平１−１６８６４３号公報に記載のオクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート等のアクリレート系化合物や、２，２′−メチレン−ビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、１，１，３−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）ベンゼン、テトラキス（メチレン−３−（３′，５′−ジ−ｔ−ブチル−４′−ヒドロキシフェニルプロピオネート））メタン、すなわち、ペンタエリスリメチル−テトラキス（３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニルプロピオネート））、トリエチレングリコールビス（３−（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）プロピオネート）等のアルキル置換フェノール系化合物や、６−（４−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔ−ブチルアニリノ）−２，４−ビスオクチルチオ−１，３，５−トリアジン、４−ビスオクチルチオ−１，３，５−トリアジン、２−オクチルチオ−４，６−ビス−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−オキシアニリノ）−１，３，５−トリアジン等のトリアジン基含有フェノール系化合物等が挙げられる。
【００５２】
また、リン系酸化防止剤としては、一般の樹脂工業において通常使用される物であれば、特に限定されるものではなく、例えば、トリフェニルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、フェニルジイソデシルホスファイト、トリス（ノニルフェニル）ホスファイト、トリス（ジノニルフェニル）ホスファイト、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイト、１０−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−９，１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン−１０−オキサイド等のモノホスファイト系化合物や、４，４′−ブチリデン−ビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェニル−ジ−トリデシルホスファイト）、４，４′−イソプロピリデン−ビス（フェニル−ジ−アルキル（Ｃ１２〜Ｃ１５）ホスファイト）等のジホスファイト系化合物等が挙げられる。これらの中でも、モノホスファイト系化合物が好ましく、トリス（ノニルフェニル）ホスファイト、トリス（ジノニルフェニル）ホスファイト、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイト等が特に好ましい。
【００５３】
さらに、イオウ系酸化防止剤としては、例えば、ジラウリル３，３−チオジプロピオネート、ジミリスチル３，３′−チオジプロピピオネート、ジステアリル３，３−チオジプロピオネート、ラウリルステアリル３，３−チオジプロピオネート、ペンタエリスリトール−テトラキス−（β−ラウリル−チオ−プロピオネート）、３，９−ビス（２−ドデシルチオエチル）−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ［５，５］ウンデカン等が挙げられる。
【００５４】
さらに、上述したフェノール系、リン酸系及びイオウ系酸化防止剤の他に、ジフェニルアミン誘導体等のアミン系酸化防止剤や、ニッケル又は亜鉛のチオカルバメート等も酸化防止剤として適用可能である。
【００５５】
なお、熱可塑性樹脂組成物には、ガラス転移温度における最低温度が３０℃以下である化合物が配合されていてもよい。これにより、透明性、耐熱性及び機械的強度等の諸特性の低下を抑制して、長時間に渡る高温高湿度の環境下における白濁の発生を防止することができる。
【００５６】
また、上述した添加剤のうち、耐光安定剤としては、ベンゾフェノン系耐光安定剤、ベンゾトリアゾール系耐光安定剤及びヒンダードアミン系耐光安定剤等が挙げられるが、レンズの透明性や、耐着色性等の観点から、ヒンダードアミン系耐光安定剤（ＨＡＬＳ）を用いることが好ましい。このようなＨＡＬＳとしては、低分子量のものから中分子量、高分子量のものを適宜選択することができる。
【００５７】
比較的分子量の小さいＨＡＬＳとしては、ＬＡ−７７（旭電化製）、Ｔｉｎｕｖｉｎ７６５（ＣＳＣ製）、Ｔｉｎｕｖｉｎ１２３（ＣＳＣ製）、Ｔｉｎｕｖｉｎ４４０（ＣＳＣ製）、Ｔｉｎｕｖｉｎ１４４（ＣＳＣ製）、ＨｏｓｔａｖｉｎＮ２０（ヘキスト製）等が、中程度の分子量としては、ＬＡ−５７（旭電化製）、ＬＡ−５２（旭電化製）、ＬＡ−６７（旭電化製）、ＬＡ−６２（旭電化製）等が、さらに分子量の大きいものとしては、ＬＡ−６８（旭電化製）、ＬＡ−６３（旭電化製）、ＨｏｓｔａｖｉｎＮ３０（ヘキスト製）、Ｃｈｉｍａｓｓｏｒｂ９４４（ＣＳＣ製）、Ｃｈｉｍａｓｓｏｒｂ２０２０（ＣＳＣ製）、Ｃｈｉｍａｓｓｏｒｂ１１９（ＣＳＣ製）、Ｔｉｎｕｖｉｎ６２２（ＣＳＣ製）、ＣｙａｓｏｒｂＵＶ−３３４６（Ｃｙｔｅｃ製）、ＣｙａｓｏｒｂＵＶ−３５２９（Ｃｙｔｅｃ製）、Ｕｖａｓｉｌ２９９（ＧＬＣ製）等が挙げられる。
【００５８】
なお、成型体を作成する場合には、低分子量又は中分子量のＨＡＬＳが用いられることが好ましい。一方、膜状の複合材料を作成する場合には、高分子量のＨＡＬＳを用いることが好ましい。
【００５９】
上述した方法によって作製された熱可塑性樹脂組成物には、揮発性を有する揮発性物質が含有されている。
本実施形態における揮発性物質としては、上述した無機微粒子の分散媒、表面処理剤、熱可塑性樹脂の分散媒、熱可塑性樹脂の原料となるモノマー、熱可塑性樹脂の重合反応において使用される重合開始剤や、各種添加剤等に含有されている揮発性を有する物質が挙げられる。上述した種々の揮発性物質の他に、高温下における熱可塑性樹脂又は無機微粒子の分解反応に起因して発生する物質の中にも、揮発性物質が含有されている。
【００６０】
また、本実施形態における揮発性物質は、揮発性物質が含有された熱可塑性樹脂組成物を２５０℃の温度で２時間加熱した時点における組成物全体に対する揮発量の割合が２％以下となっている。これは、組成物全体に対する揮発量の割合が２％以上であると、熱可塑性樹脂組成物の強度が極端に低下するとともに、変形及び熱膨張が発生し易くなる、すなわち、耐熱安定性が劣化するからである。
【００６１】
なお、本実施形態における揮発性物質は、揮発性物質が含有された熱可塑性樹脂組成物を２５０℃の温度で２時間加熱した時点における組成物全体に対する揮発量の割合が２％以下であることが好ましく、０．５％以下であることがより好ましい。
【００６２】
なお、揮発性物質のうち、シラン系及びチタン系の表面処理剤並びに熱可塑性樹脂の原料となるモノマー等は、可能な限り未反応物が残留しないように反応させることが好ましい。
また、揮発性物質としては、光学素子の使用温度領域において液状である物質が可能な限り少ないことが好ましい。これは、可塑剤等のように、常温において液体の状態で存在し、２５０℃においても未反応物が多量に存在する物質は、揮発性物質の減量を行った場合であっても、熱物性の改良効果が抑制されてしまうからである。
【００６３】
揮発性物質の定量方法としては、一定量の試料を窒素下において、２５０℃の温度で保存し、揮発性物質が冷却トラップによって補足されるような装置を用いて、パージアンドトラップ法に基づいて行われる。
【００６４】
なお、熱可塑性樹脂組成物の形状は、厚さ寸法が１ｍｍ以下の形状であって、揮発性物質の揮発が速やかに進行する状態の試料を用いることが好ましい。
また、本実施形態における揮発性物質の定量方法は、特に限定されるものではなく、例えば、熱可塑性樹脂組成物を加熱することにより、重量の減量分を測定することで揮発性性物質の揮発量を算出する方法であってもよい。
【００６５】
以上のような熱可塑性樹脂組成物を成形することにより、各種成形物を得ることができる。この際、成形される熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂のみからなる場合の他に、熱可塑性樹脂と各種添加剤との混合物からなる場合もある。
【００６６】
なお、その成形方法としては、特に限定されるものではないが、成型方法としては、特に限定されるものではないが、成型物における低複屈折性、機械強度及び寸法精度等の特性の観点から、溶融成型法が好ましい。溶融成型法としては、例えば、市販のプレス成型、市販の押し出し成型、市販の射出成型等が挙げられるが、生産性の観点から、射出成型が好ましい。
【００６７】
また、成型条件は、使用目的又は成型方法に応じて適宜選択されるが、例えば、射出成型における樹脂組成物の温度としては、成型時に適度な流動性を樹脂に付与して成型品のヒケや、歪みの防止、樹脂の熱分解によるシルバーストリークの発生の防止及び成型物の黄変の効果的な防止の観点から、１５０℃〜４００℃の範囲内であることが好ましく、２００℃〜３５０℃の範囲内であることがより好ましく、２００℃〜３３０℃の範囲内であることが特に好ましい。
【００６８】
さらに、光学用樹脂レンズは、ＡＭＥＳ試験において陰性であることが好ましい。これは、ＡＭＥＳ試験において陽性であると、使用者の健康の阻害、環境負荷の増大、材料安定性の低減等のおそれがあるからである。
【００６９】
さらに、本実施形態における成型物は、球状、棒状、板状、円柱状、筒状、チューブ状、繊維状、フィルム又はシート形状等の種々の形態で使用することが可能である。また、低複屈折性、透明性、機械強度、耐熱性及び低吸水性等に優れるため、各種光学部品への適用が可能である。
具体的な適用例としては、光学レンズや、光学プリズムとしては、カメラの撮像系レンズ；顕微鏡、内視鏡、望遠鏡レンズ等のレンズ；眼鏡レンズ等の全光線透過型レンズ；ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＷＯＲＭ（追記型光ディスク）、ＭＯ（書き変え可能な光ディスク；光磁気ディスク）、ＭＤ（ミニディスク）、ＤＶＤ（デジタルビデオディスク）等の光ディスクのピックアップレンズ；レーザビームプリンターのｆθレンズ、センサー用レンズ等のレーザ走査系レンズ；カメラのファインダー系のプリズムレンズ等が挙げられる。
また、その他の光学用途としては、液晶ディスプレイなどの導光板；偏光フィルム、位相差フィルム、光拡散フィルム等の光学フィルム；光拡散板；光カード；液晶表示素子基板等が挙げられる。
【００７０】
上述した成形物の中でも、低複屈折性が要求されるピックアップレンズや、レーザ走査系レンズ等の光学素子として好適に用いられ、以下、図１を参照しながら、本実施形態における熱可塑性樹脂組成物によって成形された光学素子が用いられた光ピックアップ装置１について説明する。
ここで、図１は、光ピックアップ装置１の内部構造を示す模式図である。
【００７１】
本実施形態における光ピックアップ装置１には、図１に示すように、光源である半導体レーザ発振器２が具備されている。この半導体レーザ発振器２から出射される青色光の光軸上には、半導体レーザ発振器２から離間する方向に向かって、コリメータ３、ビームスプリッタ４、１／４波長板５、絞り６、対物レンズ７が順次配設されている。
また、ビームスプリッタ４と近接した位置であって、上述した青色光の光軸と直交する方向には、２組のレンズからなるセンサーレンズ群８、センサー９が順次配設されている。
【００７２】
光学素子である対物レンズ７は、光ディスクＤに対向した位置に配置されるものであって、半導体レーザ発振器２から出射された青色光を、光ディスクＤの一面上に集光するようになっている。このような対物レンズ７には、２次元アクチュエータ１０が具備されており、この２次元アクチュエータ１０の動作により、対物レンズ７は、光軸上を移動自在となっている。
【００７３】
次に、光ピックアップ装置１の作用について説明する。
本実施形態における光ピックアップ装置１は、光ディスクＤへの情報の記録動作時や、光ディスクＤに記録された情報の再生動作時に、半導体レーザ発振器２から青色光を出射する。出射された青色光は、図１に示すように、光線Ｌ１となって、コリメータ３を透過して無限平行光にコリメートされた後、ビームスプリッタ４を透過して、１／４波長板５を透過する。さらに、絞り６及び対物レンズ７を透過した後、光ディスクＤの保護基板Ｄ1を介して情報記録面Ｄ2に集光スポットを形成する。
【００７４】
集光スポットを形成した光は、光ディスクＤの情報記録面Ｄ2で情報ピットによって変調され、情報記録面Ｄ2によって反射される。そして、この反射光は、対物レンズ７及び絞り６を順次透過した後、１／４波長板５によって偏光方向が変更され、ビームスプリッタ４で反射する。その後、センサーレンズ群８を透過して非点収差が与えられ、センサー９で受光されて、最終的には、センサー９によって光電変換されることによって電気的な信号となる。
以後、このような動作が繰り返し行われ、光ディスクＤに対する情報の記録動作や、光ディスクＤに記録された情報の再生動作が完了する。
【００７５】
なお、光ディスクＤにおける保護基板Ｄ1の厚さ寸法及び情報ピットの大きさにより、対物レンズ７に要求される開口数ＮＡも異なる。本実施形態においては、高密度な光ディスクＤであり、その開口数は０．８５に設定されている。
【実施例】
【００７６】
次に、実施例を挙げて本実施形態における熱可塑性樹脂組成物及び光学素子について説明する。
［実施例１］
まず始めに、無機微粒子１，２，３の作成方法について説明する。
シラン系の表面処理剤であるヘキサメチルジシラザン（以下、ＨＭＤＳ）によって処理されたシリカ微粒子粉体（日本アエロジル社製：ＲＸ３００、一次粒径７ｎｍ）を混練前に２００℃の温度で２４時間乾燥させて、窒素雰囲気下で保存し、得られた無機微粒子を、「無機微粒子１」とした。
また、ＨＭＤＳによって処理されたシリカ微粒子粉体（日本アエロジル社製：ＲＸ５０、一次粒径４０ｎｍ）を混練前に２００℃の温度で２４時間乾燥させて、窒素雰囲気下で保存し、得られた無機微粒子を、「無機微粒子２」とした。
さらに、未処理のシリカ微粒子粉体（日本アエロジル社製：Ａ３００、一次粒径７ｎｍ）を、「無機微粒子３」とした。
【００７７】
次に、各試料１〜１０の作製方法について説明する。
まず始めに試料１の作製方法について説明する。
ＰＭＭＡ（Poly(Methyl Methacrylate)）樹脂（三菱レーヨン製：アクリペットＶＨ）２０部を、メチルイソブチルケトン８０部に対して１００℃の温度で溶解させ、無機微粒子１と熱可塑性樹脂組成物全体との重量比が５０％となるように無機微粒子１の添加量を調整し、溶液に混合させた。その後、１５０℃の温度下において乾燥処理が施される。この際、乾燥時間を調整することにより、所定量の揮発性物質を含有する試料を作製した。
このようにして得られた試料を「試料１」とし、１２０℃の温度でホットプレスして、厚さ寸法が１ｍｍとなるように成形した。
【００７８】
次に、試料２，３の作製方法について説明する。
試料１の作製方法において、乾燥時間を変更し、試料に含有される揮発性物質量をそれぞれ変更した以外は、同様の方法によって試料を作製した。
このようにして得られた試料を「試料２」及び「試料３」とし、１２０℃の温度でホットプレスして、厚さ寸法が１ｍｍとなるように成形した。
【００７９】
次に、試料４，５，６，７の作製方法について説明する。
試料１の作製方法において、無機微粒子１と熱可塑性樹脂組成物全体との重量比が５％、２０％、７０％及び９５％となるように無機微粒子１の添加量を変更するとともに、乾燥時間を変更して、試料に含有される揮発性物質量を変更した以外は、同様の方法によって各試料を作製した。
このようにして得られた各試料を、それぞれ「試料４」、「試料５」、「試料６」及び「試料７」とし、１２０℃の温度でホットプレスして、厚さ寸法が１ｍｍとなるように成形した。
ただし、試料７は、ホットプレスによって平滑な平面を得ることができなかったため、表面を研磨することによって平滑な平面を得た。
【００８０】
次に、試料８，９の作製方法について説明する。
試料１の作製方法において、添加される無機微粒子を無機微粒子２，３にそれぞれ変更するとともに、乾燥時間を変更して、試料に含有される揮発性物質量を変更した以外は、同様の方法によって試料を作製した。
このようにして得られた各試料を、それぞれ「試料８」及び「試料９」とし、１２０℃の温度でホットプレスして、厚さ寸法が１ｍｍとなるように成形した。
【００８１】
次に、試料１０の作製方法について説明する。
試料１の作製方法において、無機微粒子を添加しないことに変更するとともに、乾燥時間を変更して、試料に含有される揮発性物質量を変更した以外は、同様の方法によって試料を作製した。
このようにして得られた試料を、「試料１０」とし、１２０℃の温度でホットプレスして、厚さ寸法が１ｍｍとなるように成形した。
【００８２】
次に、各樹脂成型試料の評価方法について説明する。
測定項目としては、光線透過率、線膨張係数及び揮発性物質量の計３項目が挙げられ、これらの測定結果に基づいて、各樹脂成型試料に対する評価を行った。
以下、各項目の測定方法の詳細について、それぞれ説明する。
【００８３】
まず始めに、光線透過率の測定方法について説明する。
分光光度計（島津製作所製：ＵＶ−３１５０）を用いて、成形体の厚さ方向（１ｍｍ厚）の波長４０５ｎｍにおける光線透過率の測定し、「光線透過率（％）」として下記表２に示した。
ここで、本実施例における光線透過率の測定方法は、ＡＳＴＭ Ｄ １００３に記載の方法に準拠した。
【００８４】
次に、線膨張係数の測定方法について説明する。
測定装置（エスアイアイナノテクノロジー社製：ＥＸＳＴＡＲ６０００ ＴＭＡ）を用いて、４０℃〜８０℃の範囲内で温度を変化させ、温度変化前及び温度変化後における試料の厚さ寸法の寸法変化に基づいて線膨張係数を測定し、「線膨張係数（／Ｋ）」として下記表２に示した。
【００８５】
最後に、揮発性物質量の測定方法について説明する。
各試料を、窒素気流下において２５０℃の温度で２時間保存した後、保存前及び保存後における重量変化に基づいて揮発性物質量を算出し、「揮発性物質量（％）」として下記表２に示した。
【００８６】
【表２】
【００８７】
その結果、２５０℃の温度で２時間加熱した際に発生した揮発性物質量が熱可塑性樹脂組成物全体に対して２％以下であって、無機微粒子を含有する試料１，２，４，５，６，８，９，１０は、発生した揮発性物質量が熱可塑性樹脂組成物全体に対して２％以上である試料３や、無機微粒子が含有されていない試料１０と比較すると、線膨張係数の値が小さい、すなわち、耐熱安定性が優れていることが確認された。
【００８８】
また、含有する無機微粒子に対してシラン系の表面処理剤による表面処理が施された試料１，２，５，６は、シラン系の表面処理剤による表面処理が施されていない試料９と比較すると、光線透過率の値が高い、すなわち、透明性が優れていることが確認された。
【００８９】
さらに、含有する無機微粒子の熱可塑性樹脂組成物全体に対する含有量が１０〜９０％の範囲内である試料１，２，５，６は、１０〜９０％の範囲外である試料４，７と比較すると、試料４については、線膨張係数の値が大きく、耐熱安定性が劣化されていることが確認された。一方、試料７については、線膨張係数の値が非常に小さく、耐熱安定性が優れているものの、光線透過率の値が小さく、透明性が劣化されていることが確認された。
【００９０】
さらに、含有する無機微粒子の体積平均分散粒子径が３０ｎｍ以下である試料１，２，５，６は、体積平均分散粒子径が３０ｎｍより大きい試料８と比較すると、線膨張係数の値が小さく、光線透過率の値が大きい、すなわち、耐熱安定性及び光線透過率が優れていることが確認された。
【００９１】
［実施例２］
まず始めに、無機微粒子４について説明する。
未処理のアルミナ粉体（大明化学製：ＴＭ−３００、１次粒径：７ｎｍ）を、「無機微粒子４」とした。
【００９２】
次に、各試料１１〜１４の作製方法について説明する。
まず始めに、試料１１の作製方法について説明する。
１００部の無機微粒子４に対して、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン（東レダウケミカル製：ＳＺ−６１８７）１０部をトルエンに溶解させた溶液（計２００部）を加え撹拌し、スラリー液を作製した。そして、二軸押出機（東洋精機製作所製：ラボプラストミル）を用いて、環状オレフィン樹脂（日本ゼオン製：ＺＥＯＮＥＸ３４０Ｒ）を溶融させ、各スラリー液を添加した後、混練させた。さらに、混練しながら、適当な温度で脱揮させた後、ストランドダイから押し出して切断し、ペレット化して、所定量の揮発性物質を含有する試料を作製した。
このようにして得られた試料を「試料１１」とし、１２０℃の温度でホットプレスして、厚さ寸法が１ｍｍとなるように成形した。
【００９３】
次に、試料１２，１３，１４の作製方法について説明する。
上述した試料１１の作製方法において、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン１０部を溶解させる有機溶媒を、キシレン、シクロヘキサン及びテトラヒドロフランにそれぞれ変更させるとともに、混練工程における脱揮温度を変更して、試料に含有される揮発性物質量をそれぞれ変更したこと以外は、同様の方法によって試料を作製した。
このようにして得られた試料を、それぞれ「試料１２」、「試料１３」及び「試料１４」とし、１２０℃の温度でホットプレスして、厚さ寸法が１ｍｍとなるように成形した。
【００９４】
その後、上述した実施例１と同様の方法により、各試料１１，１２，１３，１４における光線透過率、線膨張係数及び揮発性物質量を測定し、下記表３に示した。併せて、各測定項目における測定結果に基づいて、試料１１，１２，１３，１４に対する評価を行った。
【００９５】
【表３】
【００９６】
その結果、２５０℃の温度で２時間加熱した際に発生した揮発性物質量が熱可塑性樹脂組成物全体に対して２％以下であって、熱可塑性樹脂に環状オレフィン樹脂が含有された試料１３，１４は、熱可塑性樹脂に環状オレフィン樹脂が含有されていない試料１１，１２と比較すると、光線透過率の値は若干大きい程度であるが、線膨張係数の値は小さく、耐熱安定性及び光線透過率が優れていることが確認された。
【００９７】
以上より、本実施形態における熱可塑性樹脂組成物及び光学素子によれば、熱可塑性樹脂組成物を２５０℃の温度で２時間加熱した時点における揮発性物質の揮発量の割合が、組成物全体に対して２％以下であることにより、強度の大幅な低下や、変形及び熱膨張の発生を防止するとともに、光線透過率の向上を図ることが可能となり、これによって、耐熱安定性及び透明性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明に係る光学素子を対物レンズとして適用した光ディスク用のピックアップ装置の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００９９】
７ 対物レンズ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂組成物及び光学素子に係り、特に、レンズ、フィルター、グレーティング、光ファイバー、平板光導波路等として好適に用いられる熱可塑性樹脂組成物及び光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＯ、ＣＤ、ＤＶＤ等の光情報記録媒体（以下、媒体ともいう。）に対して、情報の読み取りや、記録を行うプレーヤー、レコーダー及びドライブ等の情報機器には、光ピックアップ装置が備えられている。光ピックアップ装置には、光源から発した所定波長の光を媒体に照射し、反射した光を受光素子で受光する光学素子ユニットが具備されており、この光学素子ユニットは、これらの光を媒体の反射層や受光素子で集光させるためのレンズ等の光学素子を有している。
【０００３】
上述した光ピックアップ装置の光学素子は、射出成形等の手段により安価に作製できる等の点で、プラスチックを材料として適用することが好ましい。光学素子に適用可能なプラスチックとしては、環状オレフィンとα一オレフィンの共重合体（例えば、特許文献１参照）等が知られているが、環状オレフィンが含有された物質は、湿度変化による屈折率の安定性は優れているものの、温度変化による屈折率の安定性は所望の効果を得ることが困難であった。
【０００４】
そこで、屈折率の感温性の減少を図ることが可能なポリマー状光学製品として、感温性光学ベクトルＸ1を有するポリマー状ホスト物質と、感温性光学ベクトルＸ2を有し、ポリマー状ホスト物質中に分散した微細粒子とからなるポリマー状光学製品及び製造方法が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１０５１３１号公報
【特許文献２】特開２００２−２０７１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１に記載のポリマー状光学製品の場合、作製工程において、微細粒子の分散媒、微細粒子の表面処理剤、微細粒子をポリマー状ホスト物質に分散させる際の分散剤、ポリマー状ホスト物質の溶媒、ポリマー状ホスト物質の原料となるモノマー、ポリマー状ホスト物質の重合反応に使用される重合開始剤や、各種の触媒等の揮発性を有する物質が使用されており、後続の工程において、そのような揮発性物質に対して、除去処理や、化学反応を利用した不揮発性処理が施されている。
また、上述した種々の揮発性物質の他に、高温下における熱可塑性樹脂又は無機微粒子の分解反応に起因して発生する物質の中にも、揮発性を有する物質が含有されている。
このような揮発性物質は、ポリマー状ホスト物質に溶解するとともに、微細粒子に吸着されることによってポリマー状光学製品中に残存し易く、温度変化時の熱膨張等のポリマー状光学製品が有する諸物性に大きな影響を与えるといった問題が生じている。
【０００７】
また、揮発性物質が与える影響については、現状において不明確であり、ポリマー状光学製品における揮発性物質の揮発量の観点から、具体的に規定した例は開示されていない。
【０００８】
本発明は前記した点に鑑みてなされたものであり、耐熱安定性及び光透過性の向上を図ることが可能な熱可塑性樹脂組成物及び光学素子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】
以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明に係る熱可塑性樹脂組成物は、
熱可塑性樹脂及び無機微粒子を含有する熱可塑性樹脂組成物において、
作製工程で添加される又は当該作製工程で前記熱可塑性樹脂若しくは無機微粒子の分解反応によって生ずる揮発性を有する揮発性物質を含有し、
前記揮発性物質が、２５０℃の温度で２時間加熱した時点における組成物全体に対する揮発量の割合が２％以下であることを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、２５０℃の温度で２時間加熱した時点における組成物全体に対する揮発性物質の揮発量の割合が２％以下であることで、熱可塑性樹脂組成物における強度の大幅な低下や、変形及び熱膨張の発生を防止することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明に係る熱可塑性樹脂組成物は、前記無機微粒子が、シラン系又はチタン系の表面処理剤のうち少なくとも一種の表面処理剤によって表面処理されているものを含有することを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、シラン系及びチタン系の表面処理剤のうち少なくとも一種の表面処理剤によって無機微粒子に表面処理を施すことにより、無機微粒子の強度の向上を図ることに伴って、その無機微粒子を含有する熱可塑性樹脂組成物の強度の向上も図ることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明に係る熱可塑性樹脂組成物は、前記無機微粒子が、組成物全体に対する含有率が１０〜９０％の範囲内であることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、組成物全体に対する無機微粒子の含有率が１０％以上であることで無機微粒子の混合による物性改良効果を発揮することができ、９０％以下であることで組成物全体における最低限必要な熱可塑性樹脂の比率を維持するとともに、加工性が損なわれることを防止することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明に係る熱可塑性樹脂組成物は、前記無機微粒子が、体積平均分散粒子径が３０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、組成物中に分散された無機微粒子に起因した光散乱の発生を抑制することができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明に係る熱可塑性樹脂組成物は、前記熱可塑性樹脂が、環状オレフィン樹脂を含有することを特徴とする。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、低吸湿性を有する環状ポリオレフィンを含有することで、高い寸法安定性を維持することができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明に係る光学素子は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂組成物を用いて成形されたことを特徴とする。
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば、光線透過率及び線膨張係数の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、強度の大幅な低下や、変形及び熱膨張の発生を防止するとともに、光線透過率の向上を図ることが可能となり、これによって、耐熱安定性及び透明性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００２３】
まず始めに、本実施形態における熱可塑性樹脂組成物について説明する。
本実施形態における熱可塑性樹脂組成物には、熱可塑性樹脂と、無機微粒子と、揮発性物質とが含有されており、以下、熱可塑性樹脂、無機微粒子及び揮発性物質の詳細について、それぞれ説明する。
本実施形態における熱可塑性樹脂としては、光学材料として一般的に用いられる透明の熱可塑性樹脂であれば、特に限定されるものではないが、光学素子としての加工性の観点から、アクリル樹脂、環状オレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂又はポリイミド樹脂であることが好ましく、環状オレフィン樹脂であることが特に好ましい。例えば、特開２００３−７３５５９号公報等に記載の化合物を挙げることができ、その好ましい化合物を下記表１に示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】
なお、本実施形態における熱可塑性樹脂は、寸法安定性の観点から、吸水率が０．２％以下であることが好ましい。吸水率が０．２％以下の樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、テフロン（登録商標）ＡＦ（デュポン社製）、サイトップ（旭硝子社製）等のフッ素樹脂、ＺＥＯＮＥＸ（日本ゼオン社製）、アートン（ＪＳＲ社製）、アペル（三井化学社製）、ＴＯＰＡＳ（チコナ社製）等の環状オレフィン樹脂、インデン／スチレン系樹脂及びポリカーボネート等が好適に用いられるが、特に限定されるものではない。
【００２６】
また、熱可塑性樹脂の吸水率は、０．１％以下であることがより好ましい。これは、熱可塑性樹脂の有する吸水率が高い場合、揮発性物質を減量しても、再度吸水することで揮発性物質量を増大させることになり、最終的には、熱可塑性樹脂組成物の種々の物性に影響を及ぼすおそれがあるからである。
【００２７】
また、上述した熱可塑性樹脂は、相溶性のある他の樹脂と併用されることが好ましい。
さらに、上述した２種以上の樹脂を用いる場合、２種以上の樹脂からなる熱可塑性樹脂の吸水率は、個々の樹脂における吸水率の平均値と略同一であると考えられ、その平均の吸水率は、０．２％以下であればよい。
【００２８】
一方、本実施形態における無機微粒子としては、酸化物微粒子、硫化物微粒子、セレン化物微粒子、テルル化物微粒子、燐化物、複酸化物微粒子、オキソ酸塩微粒子、複塩微粒子、錯塩微粒子等を用いることができる。より具体的には、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化インジウム、酸化錫、酸化鉛、これら酸化物より構成される複酸化物であるニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウム、タンタル酸リチウム等、これら酸化物との組み合わせで形成されるリン酸塩、硫酸塩等、硫化亜鉛、硫化カドミウム、セレン化亜鉛、セレン化カドミウム等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２９】
また、無機微粒子としては、半導体結晶組成の微粒子を好適に用いることができる。半導体結晶組成には、特に限定されるものではないが、光学素子として使用する波長領域において吸収、発光又は蛍光等が生じないものが好ましい。具体的な組成例としては、炭素、ケイ素、ゲルマニウム及び錫等の周期表第１４族元素の単体、リン（黒リン）等の周期表第１５族元素の単体、セレン又はテルル等の周期表第１６族元素の単体、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の複数の周期表第１４族元素からなる化合物、酸化錫（IV）（ＳｎＯ2）、硫化錫（II，IV）（Ｓｎ（II）Ｓｎ（IV）Ｓ3）、硫化錫（IV）（ＳｎＳ2）、硫化錫（II）（ＳｎＳ）、セレン化錫（II）（ＳｎＳｅ）、テルル化錫（II）（ＳｎＴｅ）、硫化鉛（II）（ＰｂＳ）、セレン化鉛（II）（ＰｂＳｅ）、テルル化鉛（II）（ＰｂＴｅ）等の周期表第１４族元素と周期表第１６族元素との化合物、窒化ホウ素（ＢＮ）、リン化ホウ素（ＢＰ）、砒化ホウ素（ＢＡｓ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、リン化アルミニウム（ＡｌＰ）、砒化アルミニウム（ＡｌＡｓ）、アンチモン化アルミニウム（ＡｌＳｂ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）、アンチモン化ガリウム（ＧａＳｂ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、砒化インジウム（ＩｎＡｓ）、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）等の周期表第１３族元素と周期表第１５族元素との化合物（あるいはIII−Ｖ族化合物半導体）、硫化アルミニウム（Ａｌ2Ｓ3）、セレン化アルミニウム（Ａｌ2Ｓｅ3）、硫化ガリウム（Ｇａ2Ｓ3）、セレン化ガリウム（Ｇａ2Ｓｅ3）、テルル化ガリウム（Ｇａ2Ｔｅ3）、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、硫化インジウム（Ｉｎ2Ｓ3）、セレン化インジウム（Ｉｎ2Ｓｅ3）、テルル化インジウム（Ｉｎ2Ｔｅ3）等の周期表第１３族元素と周期表第１６族元素との化合物、塩化タリウム（Ｉ）（ＴｌＣｌ）、臭化タリウム（Ｉ）（ＴｌＢｒ）、ヨウ化タリウム（Ｉ）（ＴｌＩ）等の周期表第１３族元素と周期表第１７族元素との化合物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、硫化水銀（ＨｇＳ）、セレン化水銀（ＨｇＳｅ）、テルル化水銀（ＨｇＴｅ）等の周期表第１２族元素と周期表第１６族元素との化合物（あるいはII−VI族化合物半導体）、硫化砒素（III）（Ａｓ2Ｓ3）、セレン化砒素（III）（Ａｓ2Ｓｅ3）、テルル化砒素（III）（Ａｓ2Ｔｅ3）、硫化アンチモン（III）（Ｓｂ2Ｓ3）、セレン化アンチモン（III）（Ｓｂ2Ｓｅ3）、テルル化アンチモン（III）（Ｓｂ2Ｔｅ3）、硫化ビスマス（III）（Ｂｉ2Ｓ3）、セレン化ビスマス（III）（Ｂｉ2Ｓｅ3）、テルル化ビスマス（III）（Ｂｉ2Ｔｅ3）等の周期表第１５族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化銅（Ｉ）（Ｃｕ2Ｏ）、セレン化銅（Ｉ）（Ｃｕ2Ｓｅ）等の周期表第１１族元素と周期表第１６族元素との化合物、塩化銅（Ｉ）（ＣｕＣｌ）、臭化銅（Ｉ）（ＣｕＢｒ）、ヨウ化銅（Ｉ）（ＣｕＩ）、塩化銀（ＡｇＣｌ）、臭化銀（ＡｇＢｒ）等の周期表第１１族元素と周期表第１７族元素との化合物、酸化ニッケル（II）（ＮｉＯ）等の周期表第１０族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化コバルト（II）（ＣｏＯ）、硫化コバルト（II）（ＣｏＳ）等の周期表第９族元素と周期表第１６族元素との化合物、四酸化三鉄（Ｆｅ3Ｏ4）、硫化鉄（II）（ＦｅＳ）等の周期表第８族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化マンガン（II）（ＭｎＯ）等の周期表第７族元素と周期表第１６族元素との化合物、硫化モリブデン（IV）（ＭｏＳ2）、酸化タングステン（IV）（ＷＯ2）等の周期表第６族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化バナジウム（II）（ＶＯ）、酸化バナジウム（IV）（ＶＯ2）、酸化タンタル（Ｖ）（Ｔａ2Ｏ5）等の周期表第５族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化チタン（ＴｉＯ2、Ｔｉ2Ｏ5、Ｔｉ2Ｏ3、Ｔｉ5Ｏ9等）等の周期表第４族元素と周期表第１６族元素との化合物、硫化マグネシウム（ＭｇＳ）、セレン化マグネシウム（ＭｇＳｅ）等の周期表第２族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化カドミウム（II）クロム（III）（ＣｄＣｒ2Ｏ4）、セレン化カドミウム（II）クロム（III）（ＣｄＣｒ2Ｓｅ4）、硫化銅（II）クロム（III）（ＣｕＣｒ2Ｓ4）、セレン化水銀（II）クロム（III）（ＨｇＣｒ2Ｓｅ4）等のカルコゲンスピネル類、バリウムチタネート（ＢａＴｉＯ3）等が挙げられる。
【００３０】
なお、Ｇ．Ｓｃｈｍｉｄら、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．、１９９１年、第４巻、p.494に記載の（ＢＮ）75（ＢＦ2）15Ｆ15や、Ｄ．Ｆｅｎｓｋｅら、Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．、１９９０年、第２９巻、p.1452に記載のＣｕ146Ｓｅ73（トリエチルホスフィン）22のように構造の確定されている半導体クラスターも同様に例示される。
【００３１】
上述した無機微粒子は、１種の無機微粒子を用いてもよく、複数種の無機微粒子を併用してもよい。また、無機微粒子として、複合組成の無機粒子を用いることも可能である。
【００３２】
なお、無機微粒子の体積平均粒径は、３０ｎｍ以下であることが好ましい。無機粒子の体積平均粒径が３０ｎｍ以下であれば、無機粒子に起因する光散乱を抑制でき、高い透明性を得ることができる。
【００３３】
また、異なる粒径分布を有する粒子を混合して用いるような場合においては、１種の平均粒子径が３０ｎｍ以下で、もう一種が３０ｎｍ以上であって、平均が３０ｎｍ以下の混合粒子を用いることも可能である。
ただし、この場合においては、３０ｎｍ以上の平均粒径を有する粒子は、割合が小さいほど好ましく、具体的には、１０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００３４】
さらに、無機粒子の体積平均粒径の下限としては、１ｎｍ以上であることが好ましい。これは、１ｎｍ以上であれば、比表面積が過大となることがなく、樹脂との親和性を得るための表面処理に必要な処理剤を適切な範囲に設定することができるからである。すなわち、無機粒子の形態が球状である場合において、総体積が同一であれば、比表面積は平均粒径に反比例することとなる。
例えば、平均粒径が３０ｎｍから１ｎｍになると、比表面積は３０倍となる。したがって、平均粒径が３０ｎｍの無機微粒子を用いた場合には、表面処理剤の必要量が総体積の１０％となる。一方、平均粒径が１ｎｍの無機微粒子を用いた場合には、表面処理剤の必要量が３０倍となり、実現が不可能となる。
【００３５】
さらに、上述した熱可塑性樹脂組成物に対する無機微粒子の含有率は、１０％以上、９０％以下であることが好ましく、２０％以上、８０％以下であることがより好ましい。これは、無機微粒子の含有率が１０％以上であれば、無機微粒子の混合による物性改良効果を発揮させることができ、９０％以下であれば、必要な樹脂比率を維持するとともに、元来の樹脂の長所である加工性等の各種特性の劣化を防止することが可能となるからである。
【００３６】
上述した無機微粒子の作成方法としては、特に限定されるものではなく、従来公知である方法を用いることが可能であり、例えば、ハロゲン化金属や、アルコキシ金属を原料として用いて、水を含有する反応系において加水分解することにより、所望の酸化物微粒子を得ることができる。この際、微粒子の安定化のために有機酸や、有機アミン等を併用する方法も用いられる。
具体例として、二酸化チタン微粒子の場合には、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆ Ｊａｐａｎ、１９９８年、第１巻、第１号、p.21−28に記載の方法によって製造することが可能である。
また、硫化亜鉛微粒子の場合には、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、１９９６年、第１００巻、p.468−471に記載の方法や、ジメチル亜鉛又は塩化亜鉛を原料とし、硫化水素若しくは硫化ナトリウム等で硫化する際に、表面処理剤を添加する方法によって製造することが可能である。
【００３７】
上述した方法によって作成された無機微粒子には、表面処理剤であるシラン系、シリコーンオイル系、チタネート系、アルミネート系及びアミノ酸系等のカップリング剤による表面処理が施されている。
上述したカップリング剤は、反応速度等の特性が異なるため、使用する無機微粒子の種類や、表面処理時の条件等に応じて適宜選択され、１種のみ用いてもよいし、複数種を併用してもよい。２種以上のカップリング剤を用いて表面処理を施す場合には、各種カップリング剤による表面処理が同時に施されてもよいし、異なる時期に施されてもよい。
また、使用するカップリング剤に応じて、得られる表面処理後の無機微粒子の特性が異なることがあるため、分散させる熱可塑性樹脂の親和性を考慮した上で、使用するカップリング剤を適宜選択してもよい。
【００３８】
なお、シラン系のカップリング剤としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラフェノキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリフェノキシシラン、エチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、３−メチルフェニルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジフェノキシシラン、トリメチルメトキシシラン、トリエチルエトキシシラン、トリフェニルメトキシシラン、トリフェニルフェノキシシラン等が挙げられる。
【００３９】
また、チタン系のカップリング剤としては、テトラブチルチタネート、テトラオクチルチタネート、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリデシルベンゼンスルフォニルチタネート及びビス（ジオクチルパイロフォスフェート）オキシアセテートチタネート等が挙げられる。
【００４０】
無機微粒子に対するカップリング剤の割合としては、特に限定されるものではないが、５〜２００％の範囲内であることが好ましく、１０〜１００％の範囲内であることがより好ましい。
【００４１】
このような表面処理剤を用いた表面処理方法としては、無機粒子の粉体に表面処理剤を直接噴霧した後に乾燥させる方法、表面処理剤を溶液にして噴霧した後に乾燥させる方法、無機微粒子の分散液に表面処理剤を添加反応させる方法、溶融混練等によって無機微粒子と樹脂とを複合化する時点で表面処理剤を添加する方法等、いずれの方法を適用することができる。
【００４２】
上述した方法によって表面処理が施された無機微粒子は、熱可塑性樹脂中に混合されることにより、目的とする熱可塑性樹脂組成物が得られる。
熱可塑性樹脂と、無機微粒子との混合方法としては、揮発性物質の使用量を低減させる観点から、溶融混練法を利用することが好ましく、溶融混練法に適用可能な装置としては、ラボプラストミル、ブラベンダー、バンバリーミキサー、ニーダー及びロール等のような密閉式混練装置又はバッチ式混練装置を挙げられる。
なお、溶融混練法に用いられる装置としては、単軸押出機や、二軸押出機等のように連続式の溶融混練装置を用いることも可能である。
【００４３】
熱可塑性樹脂組成物の製造方法として溶融混練法を利用する場合、原料である熱可塑性樹脂と、無機微粒子とを一括で添加し混練してもよいし、段階的に分割添加して混練してもよい。
また、押出機等の連続式の溶融混練装置を用いる場合においては、段階的に添加する成分をシリンダーの中途部から添加することも可能である。
、予め混連した後、熱可塑性樹脂以外の成分で予め添加しなかった成分を添加し、さらに溶融混練する際も、これらを一括で添加し、混練してもよく、段階的に分割添加して混練してもよい。
上述した熱可塑性樹脂及び無機微粒子を分割添加する方法としては、一成分を数回に分けて添加する方法、一成分は一括で添加し、異なる成分を段階的に添加する方法又はこれらの方法を組合せた方法であってもよい。
【００４４】
また、溶融混練法を利用した製造方法の場合、上述した無機微粒子は、粉体又は凝集状態のまま添加すること可能である。一方、無機微粒子を液中に分散させた状態で添加することが可能であるが、この場合においては、混練後に脱揮処理を行うことが必要である。
なお、液中に分散させた状態で添加する場合、予め凝集粒子を一次粒子に分散させた後に添加することが好ましい。
【００４５】
なお、分散処理としては、ビーズミル分散機、超音波分散機、高速攪拌型分散機及び高圧分散機等の各種分散処理機が適用可能であるが、ビーズミル分散機を好適に用いることができる。
ビーズミル分散機で使用されるビーズとしては、ジルコニアビーズや、ガラスビーズ等が挙げられるが、ジルコニアビーズが好適に用いることができる。また、使用されるビーズの径寸法は、小さいものが好ましく、直径０．１ｍｍ以下、０．００１ｍｍ以上の範囲内であることがより好ましい。
【００４６】
また、溶融混練法を利用して熱可塑性樹脂組成物を作製する場合には、不活性ガスである窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンの中から選択される一種のガス又は二種以上の混合ガスの雰囲気下で行なわれることが好ましく、炭酸ガス、エチレンガス及び水素ガス等の一般的なガスであっても、混練される物質に対するに反応性を有さないガスであれば、上述した不活性ガスと混合して用いてもよい。
【００４７】
なお、上述した溶融混練法を利用して熱可塑性樹脂組成物を作製する場合、溶融混練装置における反応系内は、残留する酸素を極力排除することが好ましいが、熱可塑性樹脂又は無機微粒子に吸着した酸素を含め、完全にその影響を排除することは困難である。
そのため、反応系内における酸素量は、１％以下であることが好ましく、０．２％以下であることがより好ましい。これは、酸素による酸化反応によって樹脂が劣化すると同時に、着色が発生するからである。
【００４８】
なお、上述した樹脂組成物の作製工程においては、各種添加剤を、必要に応じて単独で又は組み合わせて添加してもよい。
この場合、添加剤としては、酸化防止剤、耐光安定剤、熱安定剤、耐候安定剤、紫外線吸収剤及び近赤外線吸収剤等の安定剤、滑剤や、可塑剤等の樹脂改良剤、軟質重合体や、アルコール性化合物等の白濁防止剤、染料や、顔料等の着色剤、その他帯電防止剤や、難燃剤等が挙げられる。単独で又は組み合わせて用いられてもよい。
【００４９】
上述した添加剤のうち、酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤及びイオウ系酸化防止剤等が挙げられ、フェノール系酸化防止剤、特に、アルキル置換フェノール系酸化防止剤が好適に用いられる。これらの酸化防止剤を配合することにより、透明性、耐熱性等を低下させることなく、成型時の酸化劣化等によるレンズの着色や強度低下を防止できる。
【００５０】
上述した酸化防止剤は、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可能であって、その配合量は、本発明の目的を損なわない範囲で適宜選択されるが、本発明の複合熱可塑性材料１００質量部に対して０．００１〜２０質量部の範囲内であることが好ましく、０．０１〜１０質量部の範囲内であることがより好ましい。
【００５１】
フェノール系酸化防止剤としては、従来公知のものが適用可能であり、例えば、特開昭６３−１７９９５３号公報に記載の２−ｔ−ブチル−６−（３−ｔ−ブチル−２−ヒドロキシ−５−メチルベンジル）−４−メチルフェニルアクリレート、２，４−ジ−ｔ−アミル−６−（１−（３，５−ジ−ｔ−アミル−２−ヒドロキシフェニル）エチル）フェニルアクリレート等や、特開平１−１６８６４３号公報に記載のオクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート等のアクリレート系化合物や、２，２′−メチレン−ビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、１，１，３−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）ベンゼン、テトラキス（メチレン−３−（３′，５′−ジ−ｔ−ブチル−４′−ヒドロキシフェニルプロピオネート））メタン、すなわち、ペンタエリスリメチル−テトラキス（３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニルプロピオネート））、トリエチレングリコールビス（３−（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）プロピオネート）等のアルキル置換フェノール系化合物や、６−（４−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔ−ブチルアニリノ）−２，４−ビスオクチルチオ−１，３，５−トリアジン、４−ビスオクチルチオ−１，３，５−トリアジン、２−オクチルチオ−４，６−ビス−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−オキシアニリノ）−１，３，５−トリアジン等のトリアジン基含有フェノール系化合物等が挙げられる。
【００５２】
また、リン系酸化防止剤としては、一般の樹脂工業において通常使用される物であれば、特に限定されるものではなく、例えば、トリフェニルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、フェニルジイソデシルホスファイト、トリス（ノニルフェニル）ホスファイト、トリス（ジノニルフェニル）ホスファイト、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイト、１０−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−９，１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン−１０−オキサイド等のモノホスファイト系化合物や、４，４′−ブチリデン−ビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェニル−ジ−トリデシルホスファイト）、４，４′−イソプロピリデン−ビス（フェニル−ジ−アルキル（Ｃ１２〜Ｃ１５）ホスファイト）等のジホスファイト系化合物等が挙げられる。これらの中でも、モノホスファイト系化合物が好ましく、トリス（ノニルフェニル）ホスファイト、トリス（ジノニルフェニル）ホスファイト、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイト等が特に好ましい。
【００５３】
さらに、イオウ系酸化防止剤としては、例えば、ジラウリル３，３−チオジプロピオネート、ジミリスチル３，３′−チオジプロピピオネート、ジステアリル３，３−チオジプロピオネート、ラウリルステアリル３，３−チオジプロピオネート、ペンタエリスリトール−テトラキス−（β−ラウリル−チオ−プロピオネート）、３，９−ビス（２−ドデシルチオエチル）−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ［５，５］ウンデカン等が挙げられる。
【００５４】
さらに、上述したフェノール系、リン酸系及びイオウ系酸化防止剤の他に、ジフェニルアミン誘導体等のアミン系酸化防止剤や、ニッケル又は亜鉛のチオカルバメート等も酸化防止剤として適用可能である。
【００５５】
なお、熱可塑性樹脂組成物には、ガラス転移温度における最低温度が３０℃以下である化合物が配合されていてもよい。これにより、透明性、耐熱性及び機械的強度等の諸特性の低下を抑制して、長時間に渡る高温高湿度の環境下における白濁の発生を防止することができる。
【００５６】
また、上述した添加剤のうち、耐光安定剤としては、ベンゾフェノン系耐光安定剤、ベンゾトリアゾール系耐光安定剤及びヒンダードアミン系耐光安定剤等が挙げられるが、レンズの透明性や、耐着色性等の観点から、ヒンダードアミン系耐光安定剤（ＨＡＬＳ）を用いることが好ましい。このようなＨＡＬＳとしては、低分子量のものから中分子量、高分子量のものを適宜選択することができる。
【００５７】
比較的分子量の小さいＨＡＬＳとしては、ＬＡ−７７（旭電化製）、Ｔｉｎｕｖｉｎ７６５（ＣＳＣ製）、Ｔｉｎｕｖｉｎ１２３（ＣＳＣ製）、Ｔｉｎｕｖｉｎ４４０（ＣＳＣ製）、Ｔｉｎｕｖｉｎ１４４（ＣＳＣ製）、ＨｏｓｔａｖｉｎＮ２０（ヘキスト製）等が、中程度の分子量としては、ＬＡ−５７（旭電化製）、ＬＡ−５２（旭電化製）、ＬＡ−６７（旭電化製）、ＬＡ−６２（旭電化製）等が、さらに分子量の大きいものとしては、ＬＡ−６８（旭電化製）、ＬＡ−６３（旭電化製）、ＨｏｓｔａｖｉｎＮ３０（ヘキスト製）、Ｃｈｉｍａｓｓｏｒｂ９４４（ＣＳＣ製）、Ｃｈｉｍａｓｓｏｒｂ２０２０（ＣＳＣ製）、Ｃｈｉｍａｓｓｏｒｂ１１９（ＣＳＣ製）、Ｔｉｎｕｖｉｎ６２２（ＣＳＣ製）、ＣｙａｓｏｒｂＵＶ−３３４６（Ｃｙｔｅｃ製）、ＣｙａｓｏｒｂＵＶ−３５２９（Ｃｙｔｅｃ製）、Ｕｖａｓｉｌ２９９（ＧＬＣ製）等が挙げられる。
【００５８】
なお、成型体を作成する場合には、低分子量又は中分子量のＨＡＬＳが用いられることが好ましい。一方、膜状の複合材料を作成する場合には、高分子量のＨＡＬＳを用いることが好ましい。
【００５９】
上述した方法によって作製された熱可塑性樹脂組成物には、揮発性を有する揮発性物質が含有されている。
本実施形態における揮発性物質としては、上述した無機微粒子の分散媒、表面処理剤、熱可塑性樹脂の分散媒、熱可塑性樹脂の原料となるモノマー、熱可塑性樹脂の重合反応において使用される重合開始剤や、各種添加剤等に含有されている揮発性を有する物質が挙げられる。上述した種々の揮発性物質の他に、高温下における熱可塑性樹脂又は無機微粒子の分解反応に起因して発生する物質の中にも、揮発性物質が含有されている。
【００６０】
また、本実施形態における揮発性物質は、揮発性物質が含有された熱可塑性樹脂組成物を２５０℃の温度で２時間加熱した時点における組成物全体に対する揮発量の割合が２％以下となっている。これは、組成物全体に対する揮発量の割合が２％以上であると、熱可塑性樹脂組成物の強度が極端に低下するとともに、変形及び熱膨張が発生し易くなる、すなわち、耐熱安定性が劣化するからである。
【００６１】
なお、本実施形態における揮発性物質は、揮発性物質が含有された熱可塑性樹脂組成物を２５０℃の温度で２時間加熱した時点における組成物全体に対する揮発量の割合が２％以下であることが好ましく、０．５％以下であることがより好ましい。
【００６２】
なお、揮発性物質のうち、シラン系及びチタン系の表面処理剤並びに熱可塑性樹脂の原料となるモノマー等は、可能な限り未反応物が残留しないように反応させることが好ましい。
また、揮発性物質としては、光学素子の使用温度領域において液状である物質が可能な限り少ないことが好ましい。これは、可塑剤等のように、常温において液体の状態で存在し、２５０℃においても未反応物が多量に存在する物質は、揮発性物質の減量を行った場合であっても、熱物性の改良効果が抑制されてしまうからである。
【００６３】
揮発性物質の定量方法としては、一定量の試料を窒素下において、２５０℃の温度で保存し、揮発性物質が冷却トラップによって補足されるような装置を用いて、パージアンドトラップ法に基づいて行われる。
【００６４】
なお、熱可塑性樹脂組成物の形状は、厚さ寸法が１ｍｍ以下の形状であって、揮発性物質の揮発が速やかに進行する状態の試料を用いることが好ましい。
また、本実施形態における揮発性物質の定量方法は、特に限定されるものではなく、例えば、熱可塑性樹脂組成物を加熱することにより、重量の減量分を測定することで揮発性性物質の揮発量を算出する方法であってもよい。
【００６５】
以上のような熱可塑性樹脂組成物を成形することにより、各種成形物を得ることができる。この際、成形される熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂のみからなる場合の他に、熱可塑性樹脂と各種添加剤との混合物からなる場合もある。
【００６６】
なお、その成形方法としては、特に限定されるものではないが、成型方法としては、特に限定されるものではないが、成型物における低複屈折性、機械強度及び寸法精度等の特性の観点から、溶融成型法が好ましい。溶融成型法としては、例えば、市販のプレス成型、市販の押し出し成型、市販の射出成型等が挙げられるが、生産性の観点から、射出成型が好ましい。
【００６７】
また、成型条件は、使用目的又は成型方法に応じて適宜選択されるが、例えば、射出成型における樹脂組成物の温度としては、成型時に適度な流動性を樹脂に付与して成型品のヒケや、歪みの防止、樹脂の熱分解によるシルバーストリークの発生の防止及び成型物の黄変の効果的な防止の観点から、１５０℃〜４００℃の範囲内であることが好ましく、２００℃〜３５０℃の範囲内であることがより好ましく、２００℃〜３３０℃の範囲内であることが特に好ましい。
【００６８】
さらに、光学用樹脂レンズは、ＡＭＥＳ試験において陰性であることが好ましい。これは、ＡＭＥＳ試験において陽性であると、使用者の健康の阻害、環境負荷の増大、材料安定性の低減等のおそれがあるからである。
【００６９】
さらに、本実施形態における成型物は、球状、棒状、板状、円柱状、筒状、チューブ状、繊維状、フィルム又はシート形状等の種々の形態で使用することが可能である。また、低複屈折性、透明性、機械強度、耐熱性及び低吸水性等に優れるため、各種光学部品への適用が可能である。
具体的な適用例としては、光学レンズや、光学プリズムとしては、カメラの撮像系レンズ；顕微鏡、内視鏡、望遠鏡レンズ等のレンズ；眼鏡レンズ等の全光線透過型レンズ；ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＷＯＲＭ（追記型光ディスク）、ＭＯ（書き変え可能な光ディスク；光磁気ディスク）、ＭＤ（ミニディスク）、ＤＶＤ（デジタルビデオディスク）等の光ディスクのピックアップレンズ；レーザビームプリンターのｆθレンズ、センサー用レンズ等のレーザ走査系レンズ；カメラのファインダー系のプリズムレンズ等が挙げられる。
また、その他の光学用途としては、液晶ディスプレイなどの導光板；偏光フィルム、位相差フィルム、光拡散フィルム等の光学フィルム；光拡散板；光カード；液晶表示素子基板等が挙げられる。
【００７０】
上述した成形物の中でも、低複屈折性が要求されるピックアップレンズや、レーザ走査系レンズ等の光学素子として好適に用いられ、以下、図１を参照しながら、本実施形態における熱可塑性樹脂組成物によって成形された光学素子が用いられた光ピックアップ装置１について説明する。
ここで、図１は、光ピックアップ装置１の内部構造を示す模式図である。
【００７１】
本実施形態における光ピックアップ装置１には、図１に示すように、光源である半導体レーザ発振器２が具備されている。この半導体レーザ発振器２から出射される青色光の光軸上には、半導体レーザ発振器２から離間する方向に向かって、コリメータ３、ビームスプリッタ４、１／４波長板５、絞り６、対物レンズ７が順次配設されている。
また、ビームスプリッタ４と近接した位置であって、上述した青色光の光軸と直交する方向には、２組のレンズからなるセンサーレンズ群８、センサー９が順次配設されている。
【００７２】
光学素子である対物レンズ７は、光ディスクＤに対向した位置に配置されるものであって、半導体レーザ発振器２から出射された青色光を、光ディスクＤの一面上に集光するようになっている。このような対物レンズ７には、２次元アクチュエータ１０が具備されており、この２次元アクチュエータ１０の動作により、対物レンズ７は、光軸上を移動自在となっている。
【００７３】
次に、光ピックアップ装置１の作用について説明する。
本実施形態における光ピックアップ装置１は、光ディスクＤへの情報の記録動作時や、光ディスクＤに記録された情報の再生動作時に、半導体レーザ発振器２から青色光を出射する。出射された青色光は、図１に示すように、光線Ｌ１となって、コリメータ３を透過して無限平行光にコリメートされた後、ビームスプリッタ４を透過して、１／４波長板５を透過する。さらに、絞り６及び対物レンズ７を透過した後、光ディスクＤの保護基板Ｄ1を介して情報記録面Ｄ2に集光スポットを形成する。
【００７４】
集光スポットを形成した光は、光ディスクＤの情報記録面Ｄ2で情報ピットによって変調され、情報記録面Ｄ2によって反射される。そして、この反射光は、対物レンズ７及び絞り６を順次透過した後、１／４波長板５によって偏光方向が変更され、ビームスプリッタ４で反射する。その後、センサーレンズ群８を透過して非点収差が与えられ、センサー９で受光されて、最終的には、センサー９によって光電変換されることによって電気的な信号となる。
以後、このような動作が繰り返し行われ、光ディスクＤに対する情報の記録動作や、光ディスクＤに記録された情報の再生動作が完了する。
【００７５】
なお、光ディスクＤにおける保護基板Ｄ1の厚さ寸法及び情報ピットの大きさにより、対物レンズ７に要求される開口数ＮＡも異なる。本実施形態においては、高密度な光ディスクＤであり、その開口数は０．８５に設定されている。
【実施例】
【００７６】
次に、実施例を挙げて本実施形態における熱可塑性樹脂組成物及び光学素子について説明する。
［実施例１］
まず始めに、無機微粒子１，２，３の作成方法について説明する。
シラン系の表面処理剤であるヘキサメチルジシラザン（以下、ＨＭＤＳ）によって処理されたシリカ微粒子粉体（日本アエロジル社製：ＲＸ３００、一次粒径７ｎｍ）を混練前に２００℃の温度で２４時間乾燥させて、窒素雰囲気下で保存し、得られた無機微粒子を、「無機微粒子１」とした。
また、ＨＭＤＳによって処理されたシリカ微粒子粉体（日本アエロジル社製：ＲＸ５０、一次粒径４０ｎｍ）を混練前に２００℃の温度で２４時間乾燥させて、窒素雰囲気下で保存し、得られた無機微粒子を、「無機微粒子２」とした。
さらに、未処理のシリカ微粒子粉体（日本アエロジル社製：Ａ３００、一次粒径７ｎｍ）を、「無機微粒子３」とした。
【００７７】
次に、各試料１〜１０の作製方法について説明する。
まず始めに試料１の作製方法について説明する。
ＰＭＭＡ（Poly(Methyl Methacrylate)）樹脂（三菱レーヨン製：アクリペットＶＨ）２０部を、メチルイソブチルケトン８０部に対して１００℃の温度で溶解させ、無機微粒子１と熱可塑性樹脂組成物全体との重量比が５０％となるように無機微粒子１の添加量を調整し、溶液に混合させた。その後、１５０℃の温度下において乾燥処理が施される。この際、乾燥時間を調整することにより、所定量の揮発性物質を含有する試料を作製した。
このようにして得られた試料を「試料１」とし、１２０℃の温度でホットプレスして、厚さ寸法が１ｍｍとなるように成形した。
【００７８】
次に、試料２，３の作製方法について説明する。
試料１の作製方法において、乾燥時間を変更し、試料に含有される揮発性物質量をそれぞれ変更した以外は、同様の方法によって試料を作製した。
このようにして得られた試料を「試料２」及び「試料３」とし、１２０℃の温度でホットプレスして、厚さ寸法が１ｍｍとなるように成形した。
【００７９】
次に、試料４，５，６，７の作製方法について説明する。
試料１の作製方法において、無機微粒子１と熱可塑性樹脂組成物全体との重量比が５％、２０％、７０％及び９５％となるように無機微粒子１の添加量を変更するとともに、乾燥時間を変更して、試料に含有される揮発性物質量を変更した以外は、同様の方法によって各試料を作製した。
このようにして得られた各試料を、それぞれ「試料４」、「試料５」、「試料６」及び「試料７」とし、１２０℃の温度でホットプレスして、厚さ寸法が１ｍｍとなるように成形した。
ただし、試料７は、ホットプレスによって平滑な平面を得ることができなかったため、表面を研磨することによって平滑な平面を得た。
【００８０】
次に、試料８，９の作製方法について説明する。
試料１の作製方法において、添加される無機微粒子を無機微粒子２，３にそれぞれ変更するとともに、乾燥時間を変更して、試料に含有される揮発性物質量を変更した以外は、同様の方法によって試料を作製した。
このようにして得られた各試料を、それぞれ「試料８」及び「試料９」とし、１２０℃の温度でホットプレスして、厚さ寸法が１ｍｍとなるように成形した。
【００８１】
次に、試料１０の作製方法について説明する。
試料１の作製方法において、無機微粒子を添加しないことに変更するとともに、乾燥時間を変更して、試料に含有される揮発性物質量を変更した以外は、同様の方法によって試料を作製した。
このようにして得られた試料を、「試料１０」とし、１２０℃の温度でホットプレスして、厚さ寸法が１ｍｍとなるように成形した。
【００８２】
次に、各樹脂成型試料の評価方法について説明する。
測定項目としては、光線透過率、線膨張係数及び揮発性物質量の計３項目が挙げられ、これらの測定結果に基づいて、各樹脂成型試料に対する評価を行った。
以下、各項目の測定方法の詳細について、それぞれ説明する。
【００８３】
まず始めに、光線透過率の測定方法について説明する。
分光光度計（島津製作所製：ＵＶ−３１５０）を用いて、成形体の厚さ方向（１ｍｍ厚）の波長４０５ｎｍにおける光線透過率の測定し、「光線透過率（％）」として下記表２に示した。
ここで、本実施例における光線透過率の測定方法は、ＡＳＴＭ Ｄ １００３に記載の方法に準拠した。
【００８４】
次に、線膨張係数の測定方法について説明する。
測定装置（エスアイアイナノテクノロジー社製：ＥＸＳＴＡＲ６０００ ＴＭＡ）を用いて、４０℃〜８０℃の範囲内で温度を変化させ、温度変化前及び温度変化後における試料の厚さ寸法の寸法変化に基づいて線膨張係数を測定し、「線膨張係数（／Ｋ）」として下記表２に示した。
【００８５】
最後に、揮発性物質量の測定方法について説明する。
各試料を、窒素気流下において２５０℃の温度で２時間保存した後、保存前及び保存後における重量変化に基づいて揮発性物質量を算出し、「揮発性物質量（％）」として下記表２に示した。
【００８６】
【表２】
【００８７】
その結果、２５０℃の温度で２時間加熱した際に発生した揮発性物質量が熱可塑性樹脂組成物全体に対して２％以下であって、無機微粒子を含有する試料１，２，４，５，６，８，９，１０は、発生した揮発性物質量が熱可塑性樹脂組成物全体に対して２％以上である試料３や、無機微粒子が含有されていない試料１０と比較すると、線膨張係数の値が小さい、すなわち、耐熱安定性が優れていることが確認された。
【００８８】
また、含有する無機微粒子に対してシラン系の表面処理剤による表面処理が施された試料１，２，５，６は、シラン系の表面処理剤による表面処理が施されていない試料９と比較すると、光線透過率の値が高い、すなわち、透明性が優れていることが確認された。
【００８９】
さらに、含有する無機微粒子の熱可塑性樹脂組成物全体に対する含有量が１０〜９０％の範囲内である試料１，２，５，６は、１０〜９０％の範囲外である試料４，７と比較すると、試料４については、線膨張係数の値が大きく、耐熱安定性が劣化されていることが確認された。一方、試料７については、線膨張係数の値が非常に小さく、耐熱安定性が優れているものの、光線透過率の値が小さく、透明性が劣化されていることが確認された。
【００９０】
さらに、含有する無機微粒子の体積平均分散粒子径が３０ｎｍ以下である試料１，２，５，６は、体積平均分散粒子径が３０ｎｍより大きい試料８と比較すると、線膨張係数の値が小さく、光線透過率の値が大きい、すなわち、耐熱安定性及び光線透過率が優れていることが確認された。
【００９１】
［実施例２］
まず始めに、無機微粒子４について説明する。
未処理のアルミナ粉体（大明化学製：ＴＭ−３００、１次粒径：７ｎｍ）を、「無機微粒子４」とした。
【００９２】
次に、各試料１１〜１４の作製方法について説明する。
まず始めに、試料１１の作製方法について説明する。
１００部の無機微粒子４に対して、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン（東レダウケミカル製：ＳＺ−６１８７）１０部をトルエンに溶解させた溶液（計２００部）を加え撹拌し、スラリー液を作製した。そして、二軸押出機（東洋精機製作所製：ラボプラストミル）を用いて、環状オレフィン樹脂（日本ゼオン製：ＺＥＯＮＥＸ３４０Ｒ）を溶融させ、各スラリー液を添加した後、混練させた。さらに、混練しながら、適当な温度で脱揮させた後、ストランドダイから押し出して切断し、ペレット化して、所定量の揮発性物質を含有する試料を作製した。
このようにして得られた試料を「試料１１」とし、１２０℃の温度でホットプレスして、厚さ寸法が１ｍｍとなるように成形した。
【００９３】
次に、試料１２，１３，１４の作製方法について説明する。
上述した試料１１の作製方法において、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン１０部を溶解させる有機溶媒を、キシレン、シクロヘキサン及びテトラヒドロフランにそれぞれ変更させるとともに、混練工程における脱揮温度を変更して、試料に含有される揮発性物質量をそれぞれ変更したこと以外は、同様の方法によって試料を作製した。
このようにして得られた試料を、それぞれ「試料１２」、「試料１３」及び「試料１４」とし、１２０℃の温度でホットプレスして、厚さ寸法が１ｍｍとなるように成形した。
【００９４】
その後、上述した実施例１と同様の方法により、各試料１１，１２，１３，１４における光線透過率、線膨張係数及び揮発性物質量を測定し、下記表３に示した。併せて、各測定項目における測定結果に基づいて、試料１１，１２，１３，１４に対する評価を行った。
【００９５】
【表３】
【００９６】
その結果、２５０℃の温度で２時間加熱した際に発生した揮発性物質量が熱可塑性樹脂組成物全体に対して２％以下であって、熱可塑性樹脂に環状オレフィン樹脂が含有された試料１３，１４は、熱可塑性樹脂に環状オレフィン樹脂が含有されていない試料１１，１２と比較すると、光線透過率の値は若干大きい程度であるが、線膨張係数の値は小さく、耐熱安定性及び光線透過率が優れていることが確認された。
【００９７】
以上より、本実施形態における熱可塑性樹脂組成物及び光学素子によれば、熱可塑性樹脂組成物を２５０℃の温度で２時間加熱した時点における揮発性物質の揮発量の割合が、組成物全体に対して２％以下であることにより、強度の大幅な低下や、変形及び熱膨張の発生を防止するとともに、光線透過率の向上を図ることが可能となり、これによって、耐熱安定性及び透明性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明に係る光学素子を対物レンズとして適用した光ディスク用のピックアップ装置の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００９９】
７ 対物レンズ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂及び無機微粒子を含有する熱可塑性樹脂組成物において、
作製工程で添加される又は当該作製工程で前記熱可塑性樹脂若しくは無機微粒子の分解反応によって生ずる揮発性を有する揮発性物質を含有し、
前記揮発性物質は、２５０℃の温度で２時間加熱した時点における組成物全体に対する揮発量の割合が２％以下であることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。
【請求項２】
前記無機微粒子は、シラン系及びチタン系の表面処理剤のうち少なくとも一種の表面処理剤によって表面処理されているものを含有することを特徴とする請求項１に記載の熱可塑性樹脂組成物。
【請求項３】
前記無機微粒子は、組成物全体に対する含有率が１０〜９０％の範囲内であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の熱可塑性樹脂組成物。
【請求項４】
前記無機微粒子は、体積平均分散粒子径が３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
【請求項５】
前記熱可塑性樹脂は、環状オレフィン樹脂を含有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂組成物を用いて成形されたことを特徴とする光学素子。
【請求項１】
熱可塑性樹脂及び無機微粒子を含有する熱可塑性樹脂組成物において、
作製工程で添加される又は当該作製工程で前記熱可塑性樹脂若しくは無機微粒子の分解反応によって生ずる揮発性を有する揮発性物質を含有し、
前記揮発性物質は、２５０℃の温度で２時間加熱した時点における組成物全体に対する揮発量の割合が２％以下であることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。
【請求項２】
前記無機微粒子は、シラン系及びチタン系の表面処理剤のうち少なくとも一種の表面処理剤によって表面処理されているものを含有することを特徴とする請求項１に記載の熱可塑性樹脂組成物。
【請求項３】
前記無機微粒子は、組成物全体に対する含有率が１０〜９０％の範囲内であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の熱可塑性樹脂組成物。
【請求項４】
前記無機微粒子は、体積平均分散粒子径が３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
【請求項５】
前記熱可塑性樹脂は、環状オレフィン樹脂を含有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂組成物を用いて成形されたことを特徴とする光学素子。
【図１】
【公開番号】特開２００６−２９９０３２（Ｐ２００６−２９９０３２Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１２０９１０（Ｐ２００５−１２０９１０）
【出願日】平成１７年４月１９日（２００５．４．１９）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタオプト株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月１９日（２００５．４．１９）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタオプト株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
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