JP2013249329A - 樹脂組成物、成形体及びミラー - Google Patents
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Abstract
【課題】 実用上加熱成形が可能な程度に溶融粘度が確保されており、十分に平滑な表面を有する成形体を形成するための低線膨張樹脂組成物、成形体、およびミラーを提供する。
【解決手段】 熱可塑性樹脂と、一次粒子の体積平均粒径が10nm以上100nm以下の第1の無機粒子と、一次粒子の体積平均粒径が120nm10000nm以下の第2の無機粒子を少なくとも含有する樹脂組成物100質量部に対して、前記第1の無機粒子を9.0乃至40.5質量部含有し、前記第2の無機粒子を4.5乃至36.0質量部含有する前記樹脂組成物を成形してなる成形体。
【選択図】 図1
【解決手段】 熱可塑性樹脂と、一次粒子の体積平均粒径が10nm以上100nm以下の第1の無機粒子と、一次粒子の体積平均粒径が120nm10000nm以下の第2の無機粒子を少なくとも含有する樹脂組成物100質量部に対して、前記第1の無機粒子を9.0乃至40.5質量部含有し、前記第2の無機粒子を4.5乃至36.0質量部含有する前記樹脂組成物を成形してなる成形体。
【選択図】 図1
Description
本発明は、平均粒径の異なる無機粒子を含有している樹脂組成物、成形体及び成形体と反射層を有するミラーに関する。
精密光学系におけるデバイスにおいて、有機樹脂材料から形成された部材を光学素子またはその周辺部材に使用する場合、温度変化による部材の寸法変化が大きいと光学系の位置ずれを引き起こす原因となる場合がある。温度変化による部材の寸法の変化を抑制するために、有機樹脂材料の線膨張係数を低減させることが知られている。
また、有機樹脂材料をミラーの如き光学素子に利用する場合、線膨張係数の制御に加えて光学有効面の表面が平滑であることが求められる。
有機樹脂材料の線膨張係数を低減させ、その成形体の光学有効面の表面粗さを平滑にする方法として、有機樹脂に平均粒径の小さい無機粒子を添加した材料を用いる方法が知られている(特許文献1)。特許文献1に記載されている方法では、有機樹脂に平均粒径18nm以下の無機粒子を加えて線膨張係数を低下させ、加熱ガス流体を導入した金型へ射出充填することで18×10−6/℃以下の線膨張係数を有する成形体が得られることが記載されている。
また、電子部品の封止材として、平均粒径の異なる2種類のシリカ粒子を含有する樹脂組成物が記載されている(特許文献2)。
しかしながら、熱可塑性の樹脂をマトリックスとして用いる場合、粒径の小さい微粒子を添加すると材料の溶融粘度が上昇してしまう。溶融粘度が上昇すると射出成形の如き成形時に材料の成形不良を引き起こしたりするため、特許文献1に記載されている樹脂組成物は、成形性が十分でない。
また、特許文献2に記載された樹脂祖組成物は、無機粒子の含有量が多いので溶融粘度が大きくて成形が十分でなく、成形体にしたときの表面平滑性も十分でない。
本発明者らは、複合機やプリンターのスキャナー等に代表される光学装置を構成するユニットに用いられるミラーは、線膨張係数が小さいだけでなく、表面粗さは二乗平均表面粗さ(Rq)で10nm以下となることが好ましいことを見出した。
本発明の目的は、線膨張係数が小さく、無機粒子が添加されていても実用上加熱成形が可能な程度に溶融粘度が確保されている樹脂組成物から形成され、かつ十分に平滑な表面を有する成形体および反射層を有するミラーを提供することにある。
また、本発明の目的は、線膨張係数が小さく、無機粒子が添加されていても実用上加熱成形が可能な程度に溶融粘度が確保されている樹脂組成物を提供することにある。
更に、本発明の目的は、線膨張係数が小さく、無機粒子が添加されていても実用上加熱成形が可能な程度に溶融粘度が確保されている樹脂組成物から形成した成形体を提供することにある。
本発明の目的は、線膨張係数が小さく、無機粒子が添加されていても実用上加熱成形が可能な程度に溶融粘度が確保されている樹脂組成物から形成され、かつ十分に平滑な表面を有する成形体および反射層を有するミラーを提供することにある。
また、本発明の目的は、線膨張係数が小さく、無機粒子が添加されていても実用上加熱成形が可能な程度に溶融粘度が確保されている樹脂組成物を提供することにある。
更に、本発明の目的は、線膨張係数が小さく、無機粒子が添加されていても実用上加熱成形が可能な程度に溶融粘度が確保されている樹脂組成物から形成した成形体を提供することにある。
本発明は、熱可塑性樹脂と、一次粒子の体積平均粒径が10nm以上100nm以下の第1の無機粒子と、一次粒子の体積平均粒径が120nm10000nm以下の第2の無機粒子を少なくとも含有する樹脂組成物100質量部に対して、前記第1の無機粒子を9.0乃至40.5質量部含有し、前記第2の無機粒子を4.5乃至36.0質量部含有する樹脂組成物を成形してなる成形体に関する。
また、本発明は、熱可塑性樹脂と、一次粒子の体積平均粒径が10nm以上100nm以下の第1の無機粒子と、一次粒子の体積平均粒径が120nm10000nm以下の第2の無機粒子を少なくとも含有する樹脂組成物100質量部に対して、前記第1の無機粒子を9.0乃至40.5質量部含有し、前記第2の無機粒子を4.5乃至36.0質量部含有することを特徴とする樹脂組成物に関する。
さらに、本発明は、樹脂組成物を成形した成形体と、前記成形体の光学有効面に反射層とを少なくとも有するミラーであって、前記樹脂組成物は、熱可塑性樹脂と、一次粒子の体積平均粒径が10nm以上100nm以下の第1の無機粒子と、一次粒子の体積平均粒径が120nm10000nm以下の第2の無機粒子を少なくとも含有する樹脂組成物100質量部に対して、前記第1の無機粒子を9.0乃至40.5質量部含有し、前記第2の無機粒子を4.5乃至36.0質量部含有することを特徴とするミラーに関する。
本発明の樹脂組成物は、線膨張係数が小さく、良好な成形性を有し、表面粗さを小さくすることができる。また、本発明のミラーは、温度変化による寸法変化が小さく光学系の位置ずれを抑制できる。
以下に、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明の樹脂組成物は、熱可塑性樹脂組成物と、一次粒子の平均体積粒径が10nm以上100nm以下の第1の無機粒子と、一次粒子の体積平均粒径が120nm以上10000nm以下の第2の無機粒子を少なくとも含有することを特徴とする。
本発明の樹脂組成物は、図1の模式図に示すように、熱可塑性樹脂11に大きさの異なる第1の無機粒子12と第2の無機粒子13とが所定量含有している。本発明者は、第1の無機粒子12及び第2の無機粒子13について、体積平均粒径及び樹脂中の含有量を規定することにより、低線膨張率で、表面粗さが小さく、粘度が小さく成形性の良い成形体を得られる樹脂組成物に到達した。
(熱可塑性樹脂)
本発明の樹脂組成物は、熱可塑性樹脂を有しているので、加熱することにより成形体を作製することが容易である。熱可塑性樹脂の中で、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、及び、シクロオレフィン樹脂は機械的性質、耐熱性に優れているので好ましい。また、シクロオレフィン樹脂は、吸湿性が低いので好ましい。
本発明の樹脂組成物は、熱可塑性樹脂を有しているので、加熱することにより成形体を作製することが容易である。熱可塑性樹脂の中で、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、及び、シクロオレフィン樹脂は機械的性質、耐熱性に優れているので好ましい。また、シクロオレフィン樹脂は、吸湿性が低いので好ましい。
ポリカーボネート樹脂としては、具体的には、ユーピロン[製品名](三菱エンジニアリングプラスチック社製)、パンライト[製品名](帝人化成社製)、タフロン[製品名](出光興産社製)を用いることができる。また、ポリエステル樹脂としては、具体的には、OKP[製品名](大阪ガスケミカル社製)を用いることができる。また、シクロオレフィン樹脂としては、ZEONEX[製品名](日本ゼオン社製)、ZEONOR[製品名](日本ゼオン社製)、アペル[製品名](三井化学社製)を用いることができる。
本発明の樹脂組成物には、本来の目的が損なわれない範囲内で、添加剤が含まれていてもよい。添加剤としては、リン系熱安定剤、ヒドロキシルアミン類の熱安定剤、ヒンダートフェノール類の如き酸化防止剤、ヒンダートアミン類の如き光安定剤、ベンゾトリアゾール類やトリアジン類、ベンゾフェノン類、ベンゾエート類の如き紫外線吸収剤、リン酸エステル類やフタル酸エステル類、クエン酸エステル類、ポリエステル類の如き可塑剤、シリコーン類の如き離型剤、リン酸エステル類やメラミン類の如き難燃剤、脂肪酸エステル系界面活性剤類、アルキルスルホン酸塩、ステアリン酸のグリセリンエステルの如き帯電防止剤、有機色素着色剤、耐衝撃性改良剤を用いることができる。これらの添加剤は単独でも複数種の併用であってもよい。
(無機粒子)
本発明の樹脂組成物は、一次粒子の体積平均粒径が10nm以上100nm以下の第1の無機粒子と、一次粒子の体積平均粒径が120nm10000nm以下の第2の無機粒子を含有する。無機粒子は、単一の組成から成っていてもよいし、複数の異なる製法から合成される同一組成の粒子の組み合わせ、あるいは二つ以上の異なる組成からなっていてもよい。
本発明の樹脂組成物は、一次粒子の体積平均粒径が10nm以上100nm以下の第1の無機粒子と、一次粒子の体積平均粒径が120nm10000nm以下の第2の無機粒子を含有する。無機粒子は、単一の組成から成っていてもよいし、複数の異なる製法から合成される同一組成の粒子の組み合わせ、あるいは二つ以上の異なる組成からなっていてもよい。
無機粒子は、組成は特に限定されるものではなく、金属粒子や金属酸化物粒子、金属窒化物粒子を用いることができる。特に、金属酸化物で金属元素が安定な酸化数となっているものは、合成の容易さと長期保存安定性の観点から優れている。実際に用いることが可能な金属酸化物としては、シリカ粒子やガラスビーズのような酸化珪素を主成分とするものや、酸化アルミナ、酸化チタン、酸化鉄、酸化ジルコニウム、更にはナトリウムの如きアルカリ成分を微小に含む金属塩含有物であっても良い。これらの粒子の混合物でもよいし、複合酸化物でもよい。これらの中では、シリカ粒子又はガラスビーズを用いることが好ましい。
第1の無機粒子は、体積平均粒径が10nm以上100nm以下であることが好ましく、
10nm以上70nm以下であることがより好ましい。第1の無機粒子の体積平均粒径が10nmより小さい場合には、第1の無機粒子と樹脂との界面の表面積が増大して、樹脂組成物の溶融粘度が大きくなってしまう。また、体積平均粒子径が100nmより大きい場合には、より大粒径の粒子群の隙間を効果的に充填することができず、この隙間の熱膨張変化が無視できなくなるため成形時の温度変化に伴う面粗さ変化が抑えられず、面粗さが粗くなりやすい。
10nm以上70nm以下であることがより好ましい。第1の無機粒子の体積平均粒径が10nmより小さい場合には、第1の無機粒子と樹脂との界面の表面積が増大して、樹脂組成物の溶融粘度が大きくなってしまう。また、体積平均粒子径が100nmより大きい場合には、より大粒径の粒子群の隙間を効果的に充填することができず、この隙間の熱膨張変化が無視できなくなるため成形時の温度変化に伴う面粗さ変化が抑えられず、面粗さが粗くなりやすい。
第2の無機粒子は、一次粒子の体積平均粒径が120nm以上10000nm以下であることが好ましい。第2の無機粒子の体積平均粒径が120nmより小さい場合には、溶融流動時の無機粒子と無機粒子間の衝突頻度が増大して樹脂組成物の溶融粘度が大きくなってしまう。また、体積平均粒径が10000nmより大きい場合には、第2の無機粒子間の隙間が大きくなりすぎるため第1の無機粒子を隙間に充填してもこの隙間と大きな粒径の粒子の熱膨張変化の差を相殺できない。この場合、成形後の冷却における温度変化に伴う表面粗さの変化が押さえられず、面粗さが粗くなりやすい。
無機粒子の粒径分布において、第1の無機粒子のピークの高さH1の1/2H1の高さにおける第1の無機粒子についての体積粒径の範囲と、第2の無機粒子のピークの高さH2の1/2H2の高さにおける第2の無機粒子についての体積粒径の範囲は、重ならないことが好ましい。粒径の範囲が重なる場合には、成形性が低下する。
第1の無機粒子の製法としては、酸素雰囲気下において高温炎中に無機粉末を投入して粒子を形成したり、触媒存在下で金属アルコキシドを加水分解しゾル−ゲル法で脱水したりする方法を用いることができる。また、第2の無機粒子の製造方法としては、第1の無機粒子の製法に加えて、無機物のバルクを乳鉢やスタンプミル、カッターミルを用いて物理的粉砕したのち、分級しふるい分ける方法を用いることもできる。
本発明の樹脂組成物は、樹脂組成物100質量部に対して、第1の無機粒子を4.5乃至40.5質量部含有し、第2の無機粒子を4.5乃至40.5質量部含有する。また、本発明の樹脂組成物は、第1の無機粒子及び第2の無機粒子を15質量%以上70質量%以下含有することが好ましく、15質量%以上65質量%以下であることがより好ましく、15質量%以上60質量%以下であることが更に好ましい。樹脂組成物中の第1の無機粒子及び第2無機粒子濃度が上記の範囲より低いと、成形体の線膨張係数を十分に低減することができない。また、樹脂組成物中の第1の無機粒子及び第2無機粒子濃度が上記の範囲より高いと、溶融粘度が上昇して、射出成形時に樹脂組成物の充填不足を引き起こしたり、光学有効面の表面平滑性が低下してしまったりする。なお、樹脂祖組成物中における第1の微粒子及び第2の微粒子の含有総量は、熱重量分析(TGA)装置によって窒素雰囲気下において樹脂組成物を温度750℃まで昇温したときの残存重量パーセントによって測定できる。
本発明の無機粒子の表面修飾基は、特に限定はされないが所望の線膨張係数値や表面平滑性、樹脂組成物の溶融粘度、粒子分散性に応じて種々選択することができる。粒子最表面に露出している修飾基の種類は、公知の修飾基を1種または2種以上選択することができる。例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、n−ヘキシル基、cyc−ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ヘキサデシル基の如きアルキル基やシクロアルキル基、フェニル基の如きアリール基、クロロメチル基、クロロプロキル基、フルオロメチル基、フルオロプロピル基の如きハロゲン化アルキル基、ビニル基、スチリル基、アクリル基、メタクリル基、グリシジル基、エポキシシクロヘキシル基、イソシアネート基、アミノ基、ウレイド基、メルカプト基、スルフィド基、シラノールの如き水酸基が挙げられる。中でも粒子最表面に露出している基としてメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、n−ヘキシル基、cyc−ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ヘキサデシル基の如きアルキル基やシクロアルキル基、フェニル基の如きアリール基やシラノールの如き水酸基を1種または2種以上有する粒子は成形時の不良をより低減することができ好ましい。
無機粒子を表面修飾する場合、特に制限はされないが、ケイ素含有化合物を用いて酸塩基反応や加水分解反応の如き公知の方法により表面修飾することができる。ここでのケイ素含有化合物とは、上記の基を有するクロロシラン、アルコキシシラン、シリルアミン、ヒドロシラン、及び、ポリオルガノシロキサンからなる群から選ばれる1種または2種以上のケイ素含有化合物である。
(樹脂組成物の製造方法)
本発明の樹脂組成物の製造方法は、熱可塑性樹脂と、樹脂背組成物100質量部に対して一次粒子の平均体積粒径が10nm以上100nm以下の第1の無機粒子を9.0乃至40.5質量部と、樹脂組成物100質量部に対して一次粒子の平均体積粒径が120nm10000nm以下の第2の無機粒子を4.5乃至36.0質量部を混合する工程を経て製造される。
本発明の樹脂組成物の製造方法は、熱可塑性樹脂と、樹脂背組成物100質量部に対して一次粒子の平均体積粒径が10nm以上100nm以下の第1の無機粒子を9.0乃至40.5質量部と、樹脂組成物100質量部に対して一次粒子の平均体積粒径が120nm10000nm以下の第2の無機粒子を4.5乃至36.0質量部を混合する工程を経て製造される。
熱可塑性樹脂と無機粒子の混合法は特に制限はなく、公知の方法により混合することができる。熱可塑性樹脂と無機粒子をアセトン、テトラヒドロフラン、塩化メチレン、クロロホルム、ジメチルホルムアミド、トルエン、キシレンの如き有機溶媒中に溶解・分散させて混合したのち、減圧および/または加熱条件下で有機溶媒を留去して混合をすることができる。また、ロールミル、ニーダー、ミキサー、二軸押出機、多軸押出機を用いた公知の溶融分散法により混合することで、混合媒体を使用せずに混合をすることも可能である。
溶融分散法による熱可塑性樹脂と無機粒子の混合は、樹脂粉体・ペレットあるいは溶融した熱可塑性樹脂中に粒子を投入し、加熱条件下で剪断力を加えることにより無機粒子を熱可塑性樹脂中に分散させる方法で行う。このとき無機粒子は直接粉体を投入してもよいし、無機粒子分散液として投入してもよい。無機粒子分散液として投入する場合には、分散液に用いられている溶媒を除去する機構、例えばベント機構を溶融分散装置内に設ける必要がある。また、溶融時の加熱による樹脂劣化を防ぐため、溶融雰囲気を窒素ガスの如き不活性ガスで置換することがより好ましい。
熱可塑性樹脂への第1の無機粒子及び第2の無機粒子の投入のタイミングは、任意でよく、二種類以上の粒子を同時に添加してもよいし、分散のしやすさや粘度上昇に応じて各々の粒子を順々投入してもよい。
(成形体)
本発明の成形体は、樹脂組成物を成形することによって作製される。成形体は、熱可塑樹脂中に、第1の無機粒子および第2の無機粒子が所定の含有量分散している。成形体は、温度0℃乃至80℃までの平均線膨張率が50×10−6/℃以下であり、好ましくは40×10−6/℃以下である。成形体の表面の二乗平均表面粗さ(Rq)は、10nm以下であることが好ましい。
本発明の成形体は、樹脂組成物を成形することによって作製される。成形体は、熱可塑樹脂中に、第1の無機粒子および第2の無機粒子が所定の含有量分散している。成形体は、温度0℃乃至80℃までの平均線膨張率が50×10−6/℃以下であり、好ましくは40×10−6/℃以下である。成形体の表面の二乗平均表面粗さ(Rq)は、10nm以下であることが好ましい。
成形体は、成形体の形状としては、球状、棒状、板状、ブロック状、筒状、錘状、繊維状、格子状、フィルム又はシート形状等の多様な形態とすることができ、種々の機器用内外装部材及び精密光学系に代表されるデバイスの光学素子またはその周辺部材として利用することが可能である。
(成形体の製造方法)
本発明の成形体の製造方法は、上記の樹脂組成物の製造方法の工程の後に、得られた樹脂組成物を成形する工程を有する。
本発明の成形体の製造方法は、上記の樹脂組成物の製造方法の工程の後に、得られた樹脂組成物を成形する工程を有する。
成形体は、射出成形やヒートプレス成形の如き公知の方法で所望の形状に成形することができる。例えば、図2に示す加圧ブレス機によって、ヒートプレス成形をすることができる。樹脂組成物21は、加熱天板25によって加熱された上型23及び下型24と、円筒状胴型22によって所定の形に成形することができる。
成形に用いる型の光学有効面の表面粗さ(Rq)は、二乗平均表面粗さ(Rq)で10nm以下であることが好ましい。
成形時の樹脂温度としては180℃以上320℃以下の範囲が好ましい。成形時の樹脂温度は低すぎると所望の形状を作製できず、高すぎると熱分解により成形体が黄変したり線膨張係数が高くなったりする原因となりうる。また、射出成形で成形する場合、保持圧力は特に限定されないが、形状を転写させるために50MPa以上であることが好ましい。
(ミラー)
本発明のミラーは、少なくとも樹脂組成物を成形した成形体と、成形体の光学有効面に反射層とを有するミラーであって、樹脂組成物は、少なくとも熱可塑性樹脂と、一次粒子の体積平均粒径が10nm以上100nm以下の第1の無機粒子と、体積平均粒径が120nm10000nm以下の第2の無機粒子を含有する。また、樹脂組成物は、樹脂組成物100質量部に対して、前記第1の無機粒子を9.0乃至40.5質量部含有し、前記第2の無機粒子を4.5乃至36.0質量部含有する。第1の無機粒子及び第2の無機粒子は、シリカ粒子又はガラスビーズであることが好ましい。
本発明のミラーは、少なくとも樹脂組成物を成形した成形体と、成形体の光学有効面に反射層とを有するミラーであって、樹脂組成物は、少なくとも熱可塑性樹脂と、一次粒子の体積平均粒径が10nm以上100nm以下の第1の無機粒子と、体積平均粒径が120nm10000nm以下の第2の無機粒子を含有する。また、樹脂組成物は、樹脂組成物100質量部に対して、前記第1の無機粒子を9.0乃至40.5質量部含有し、前記第2の無機粒子を4.5乃至36.0質量部含有する。第1の無機粒子及び第2の無機粒子は、シリカ粒子又はガラスビーズであることが好ましい。
無機粒子の粒径分布において、第1の無機粒子のピークの高さH1の1/2H1の高さにおける第1の無機粒子についての体積粒径の範囲と、第2の無機粒子のピークの高さH2の1/2H2の高さにおける第2の無機粒子についての体積粒径の範囲は、重ならないことが好ましい。ミラーは、上記の成形体の光学有効面に蒸着などによりアルミニウム層などを形成したり、多層の反射層を形成したりするなど、公知の方法により反射層を形成したものである。また、反射率制御、酸化防止、表面被覆、密着性向上等の機能を付与する目的で反射層以外の層を形成してもよく、銅、酸化チタン、酸化アルニウム、酸化珪素、非晶質フッ素樹脂を用いることができる。
成形体の光学有効面は、二乗平均表面粗さ(Rq)で10nm以下であることが好ましい。
成形体は、温度20℃乃至60℃までの平均線膨張率が50×10−6/℃以下であることが好ましく、40×10−6/℃以下であることが更に好ましい。
ミラーの成形体に用いる熱可塑性樹脂は、吸湿性が低いので、シクロオレフィン樹脂であることが好ましい。
ミラーは、高画質のために低線膨張率で低い表面粗さが求められる複合機のスキャナーユニットにとくに好適に用いることができる。複合機とは、複写機、プリンター、イメージスキャナ、ファクシミリの機能を2以上有する機器である。
(ミラーの製造方法)
本発明のミラーの製造方法は、上記の成形体の製造方法の工程の後に、成形体の光学有効面に反射層を形成する工程を有する。
本発明のミラーの製造方法は、上記の成形体の製造方法の工程の後に、成形体の光学有効面に反射層を形成する工程を有する。
ミラーの製造方法では、熱可塑性樹脂は非結晶性の樹脂を用いることが好ましい。非結晶性の樹脂は、冷却固化時の容積変化が少なく、寸法精度が出しやすいためである。また、樹脂の吸水による吸水膨張によって引き起こされる寸法変化も抑制する必要があり、非結晶性の樹脂は比較的吸湿性の低い樹脂が多いという点でミラーの基材として用いることが好ましい。
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明をする。本発明は何らこれら実施例に限定されるものではない。
(実施例1)
加圧型ニーダー(DRV1−5MB−E[製品名]:モリヤマ社製)にシクロオレフィン樹脂(ZEONEX E48R[製品名]:日本ゼオン社製)のペレットと、一次粒子の体積平均粒子径40nmのシリカ粒子(アエロジル OX50[製品名]:日本アエロジル社製)9.0質量%相当および一次粒子の体積平均粒子径120nmのシリカ粒子(シルフィルNSS−3N[製品名]:トクヤマ社製)36.0質量%相当を加え、初期相温度210℃、回転数30rpmで均一に混練することで樹脂組成物を作製した。
加圧型ニーダー(DRV1−5MB−E[製品名]:モリヤマ社製)にシクロオレフィン樹脂(ZEONEX E48R[製品名]:日本ゼオン社製)のペレットと、一次粒子の体積平均粒子径40nmのシリカ粒子(アエロジル OX50[製品名]:日本アエロジル社製)9.0質量%相当および一次粒子の体積平均粒子径120nmのシリカ粒子(シルフィルNSS−3N[製品名]:トクヤマ社製)36.0質量%相当を加え、初期相温度210℃、回転数30rpmで均一に混練することで樹脂組成物を作製した。
無機粒子の粒径分布において、第1の無機粒子のピークの高さH1の1/2H1の高さにおける第1の無機粒子についての体積粒径の範囲と、第2の無機粒子のピークの高さH2の1/2H2の高さにおける第2の無機粒子についての体積粒径の範囲は、重ならなかった。
次に、アズワン株式会社製小型熱プレス機AH−2003[製品名]を用いて一軸プレス成形を行った。内径10mmの円筒状金型に樹脂組成物0.35gを投入したのち、表面粗さ(Rq)7nmで鏡面研磨された同径平面金型で上下両面を封止し、温度200℃に加熱して鏡面の上下方向から200MPaの圧力を付加して5分間保持した。続いてこの金型を保圧条件下で空冷し、温度90℃で圧力を開放して円盤状の成形体を得た。
得られた成形体を以下の方法で評価した。
無機粒子の濃度の測定はTGA(TGA Q500[製品名]:ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製)を用いて行った。窒素雰囲気下において樹脂組成物を温度750℃まで昇温したときの残存質量パーセントを粒子濃度とした。なお評価に際して各成形体は適宜適当な大きさにカットした。
温度0℃から80℃の範囲の平均線膨張係数は、TMA(TMA Q400[製品名]:ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製)にて温度0〜80℃で3サイクル温度負荷を与えて測定した。測定結果から20〜60℃区間の膨張変化量を平均して算出し、厚み方向の温度20〜60℃の平均線膨張係数は40ppm/℃であった。
二乗平均表面粗さ(Rq)の測定は、ZYGO社製New View5000を用いて行った。φ10mm円盤状成形体の中央付近0.1mm角領域について対物レンズを用いて面形状測定し、該当測定領域の表面粗さRqを測定した。
粘度測定は、レオロジカ社製VISCОANALYSER VAR100[製品名]で、温度290℃に加熱した8mm径プレートの間に樹脂組成物断片を1mmのギャップ厚で充填し、プレートを剪断速度掃引することで1.0s−1時の応力を測定し、粘度に換算して評価した。
(実施例2)
実施例1において、第2の無機粒子として用いた一次粒子の体積平均粒子径120nmのシリカ微粒子(シルフィルNSS−3N[製品名]:トクヤマ社製)36.0質量%相当を、一次粒子の体積平均粒子径5000nmのマイクロガラスビーズ(EMB−10[製品名]:ポッターズ・バロティーニ社製)36.0質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
実施例1において、第2の無機粒子として用いた一次粒子の体積平均粒子径120nmのシリカ微粒子(シルフィルNSS−3N[製品名]:トクヤマ社製)36.0質量%相当を、一次粒子の体積平均粒子径5000nmのマイクロガラスビーズ(EMB−10[製品名]:ポッターズ・バロティーニ社製)36.0質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
(実施例3)
実施例2において、シクロオレフィン樹脂(ZEONEX E48R[製品名]:日本ゼオン社製)のペレットをポリカーボネート樹脂(パンライト AD5503[製品名]:帝人化成社製)のペレットに変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
実施例2において、シクロオレフィン樹脂(ZEONEX E48R[製品名]:日本ゼオン社製)のペレットをポリカーボネート樹脂(パンライト AD5503[製品名]:帝人化成社製)のペレットに変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
(比較例1)
実施例1において添加する粒子を単一の種類とし、一次粒子の体積平均粒子径40nmのシリカ粒子(アエロジル OX50[製品名]:日本アエロジル社製)45.0質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
実施例1において添加する粒子を単一の種類とし、一次粒子の体積平均粒子径40nmのシリカ粒子(アエロジル OX50[製品名]:日本アエロジル社製)45.0質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
(比較例2)
実施例1において添加する粒子を単一の種類とし、一次粒子の体積平均粒子径120nmのシリカ粒子(シルフィルNSS−3N[製品名]:トクヤマ社製)45.0質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
実施例1において添加する粒子を単一の種類とし、一次粒子の体積平均粒子径120nmのシリカ粒子(シルフィルNSS−3N[製品名]:トクヤマ社製)45.0質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
(比較例3)
実施例1において添加する粒子を単一の種類とし、一次粒子の体積平均粒子径5000nmのマイクロガラスビーズ(EMB−10[製品名]:ポッターズ・バロティーニ社製)45.0質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
実施例1において添加する粒子を単一の種類とし、一次粒子の体積平均粒子径5000nmのマイクロガラスビーズ(EMB−10[製品名]:ポッターズ・バロティーニ社製)45.0質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
(比較例4)
実施例3において添加する粒子を単一の種類とし、一次粒子の体積平均粒子径40nmのシリカ粒子(アエロジル OX50[製品名]:日本アエロジル社製)45.0質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
実施例3において添加する粒子を単一の種類とし、一次粒子の体積平均粒子径40nmのシリカ粒子(アエロジル OX50[製品名]:日本アエロジル社製)45.0質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
(比較例5)
実施例3において添加する粒子を単一の種類とし、一次粒子の体積平均粒子径5000nmのマイクロガラスビーズ(EMB−10[製品名]:ポッターズ・バロティーニ社製)45.0質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
実施例3において添加する粒子を単一の種類とし、一次粒子の体積平均粒子径5000nmのマイクロガラスビーズ(EMB−10[製品名]:ポッターズ・バロティーニ社製)45.0質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
(比較例6)
実施例1において添加する粒子を、一次粒子の体積平均粒子径40nmのシリカ粒子(アエロジル OX50[製品名]:日本アエロジル社製)9.0質量%相当および一次粒子の体積平均粒子径70nmのシリカ微粒子(シルフィルNSS−5N[製品名]:トクヤマ社製)36.0質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
実施例1において添加する粒子を、一次粒子の体積平均粒子径40nmのシリカ粒子(アエロジル OX50[製品名]:日本アエロジル社製)9.0質量%相当および一次粒子の体積平均粒子径70nmのシリカ微粒子(シルフィルNSS−5N[製品名]:トクヤマ社製)36.0質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
(比較例7)
実施例2において、一次粒子の体積平均粒子径40nmのシリカ粒子(アエロジル OX50[製品名]:日本アエロジル社製)9.0質量%相当を一次粒子の体積平均粒子径7nmのシリカ微粒子(アエロジル300[製品名]:日本アエロジル社製)9.0質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
実施例2において、一次粒子の体積平均粒子径40nmのシリカ粒子(アエロジル OX50[製品名]:日本アエロジル社製)9.0質量%相当を一次粒子の体積平均粒子径7nmのシリカ微粒子(アエロジル300[製品名]:日本アエロジル社製)9.0質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
(実施例4)
実施例2において、一次粒子の体積平均粒子径40nmのシリカ粒子(アエロジル OX50[製品名]:日本アエロジル社製)9.0質量%相当を一次粒子の体積平均粒子径12nmのシリカ微粒子(アエロジル200[製品名]:日本アエロジル社製)9.0質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
実施例2において、一次粒子の体積平均粒子径40nmのシリカ粒子(アエロジル OX50[製品名]:日本アエロジル社製)9.0質量%相当を一次粒子の体積平均粒子径12nmのシリカ微粒子(アエロジル200[製品名]:日本アエロジル社製)9.0質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
(実施例5)
実施例2において、一次粒子の体積平均粒子径40nmのシリカ粒子(アエロジル OX50[製品名]:日本アエロジル社製)9.0質量%相当を一次粒子の体積平均粒子径70nmのシリカ微粒子(シルフィルNSS−5N[製品名]:トクヤマ社製)9.0質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
実施例2において、一次粒子の体積平均粒子径40nmのシリカ粒子(アエロジル OX50[製品名]:日本アエロジル社製)9.0質量%相当を一次粒子の体積平均粒子径70nmのシリカ微粒子(シルフィルNSS−5N[製品名]:トクヤマ社製)9.0質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
(比較例8)
実施例2において、一次粒子の体積平均粒子径40nmのシリカ粒子(アエロジル OX50[製品名]:日本アエロジル社製)9.0質量%相当を一次粒子の体積平均粒子径120nmのシリカ微粒子(シルフィルNSS−3N[製品名]:トクヤマ社製)9.0質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
実施例2において、一次粒子の体積平均粒子径40nmのシリカ粒子(アエロジル OX50[製品名]:日本アエロジル社製)9.0質量%相当を一次粒子の体積平均粒子径120nmのシリカ微粒子(シルフィルNSS−3N[製品名]:トクヤマ社製)9.0質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
(実施例6)
実施例2において、一次粒子の体積平均粒子径5000nmのマイクロガラスビーズ(EMB−10[製品名]:ポッターズ・バロティーニ社製)36.0質量%相当を、一次粒子の体積平均粒子径700nmのシリカ微粒子(ゾルゲルシリカSS−07[製品名]:トクヤマ社製)36.0質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
実施例2において、一次粒子の体積平均粒子径5000nmのマイクロガラスビーズ(EMB−10[製品名]:ポッターズ・バロティーニ社製)36.0質量%相当を、一次粒子の体積平均粒子径700nmのシリカ微粒子(ゾルゲルシリカSS−07[製品名]:トクヤマ社製)36.0質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
(実施例7)
実施例2において、一次粒子の体積平均粒子径5000nmのマイクロガラスビーズ(EMB−10[製品名]:ポッターズ・バロティーニ社製)36.0質量%相当を、一次粒子の体積平均粒子径10000nmのマイクロガラスビーズ(EMB−20[製品名]:ポッターズ・バロティーニ社製)36.0質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
実施例2において、一次粒子の体積平均粒子径5000nmのマイクロガラスビーズ(EMB−10[製品名]:ポッターズ・バロティーニ社製)36.0質量%相当を、一次粒子の体積平均粒子径10000nmのマイクロガラスビーズ(EMB−20[製品名]:ポッターズ・バロティーニ社製)36.0質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
(比較例9)
実施例2において、一次粒子の体積平均粒子径5000nmのマイクロガラスビーズ(EMB−10[製品名]:ポッターズ・バロティーニ社製)36.0質量%相当を、一次粒子の体積平均粒子径50000nmのガラスビーズ(GB301S[製品名]:ポッターズ・バロティーニ社製)36.0質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
実施例2において、一次粒子の体積平均粒子径5000nmのマイクロガラスビーズ(EMB−10[製品名]:ポッターズ・バロティーニ社製)36.0質量%相当を、一次粒子の体積平均粒子径50000nmのガラスビーズ(GB301S[製品名]:ポッターズ・バロティーニ社製)36.0質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
(比較例10)
実施例2において添加する粒子を、一次粒子の体積平均粒子径40nmのシリカ粒子(アエロジル OX50[製品名]:日本アエロジル社製)4.5質量%相当および一次粒子の体積平均粒子径5000nmのマイクロガラスビーズ(EMB−10[製品名]:ポッターズ・バロティーニ社製)40.5質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
実施例2において添加する粒子を、一次粒子の体積平均粒子径40nmのシリカ粒子(アエロジル OX50[製品名]:日本アエロジル社製)4.5質量%相当および一次粒子の体積平均粒子径5000nmのマイクロガラスビーズ(EMB−10[製品名]:ポッターズ・バロティーニ社製)40.5質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
(実施例8)
実施例2において添加する粒子を、一次粒子の体積平均粒子径40nmのシリカ粒子(アエロジル OX50[製品名]:日本アエロジル社製)18.0質量%相当および一次粒子の体積平均粒子径5000nmのマイクロガラスビーズ(EMB−10[製品名]:ポッターズ・バロティーニ社製)27.0質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
実施例2において添加する粒子を、一次粒子の体積平均粒子径40nmのシリカ粒子(アエロジル OX50[製品名]:日本アエロジル社製)18.0質量%相当および一次粒子の体積平均粒子径5000nmのマイクロガラスビーズ(EMB−10[製品名]:ポッターズ・バロティーニ社製)27.0質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
(実施例9)
実施例2において添加する粒子を、一次粒子の体積平均粒子径40nmのシリカ粒子(アエロジル OX50[製品名]:日本アエロジル社製)27.0質量%相当および一次粒子の体積平均粒子径5000nmのマイクロガラスビーズ(EMB−10[製品名]:ポッターズ・バロティーニ社製)18.0質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
実施例2において添加する粒子を、一次粒子の体積平均粒子径40nmのシリカ粒子(アエロジル OX50[製品名]:日本アエロジル社製)27.0質量%相当および一次粒子の体積平均粒子径5000nmのマイクロガラスビーズ(EMB−10[製品名]:ポッターズ・バロティーニ社製)18.0質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
(実施例10)
実施例2の条件において添加する粒子を、一次粒子の体積平均粒子径40nmのシリカ粒子(アエロジル OX50[製品名]:日本アエロジル社製)36.0質量%相当および一次粒子の体積平均粒子径5000nmのマイクロガラスビーズ(EMB−10[製品名]:ポッターズ・バロティーニ社製)9.0質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
実施例2の条件において添加する粒子を、一次粒子の体積平均粒子径40nmのシリカ粒子(アエロジル OX50[製品名]:日本アエロジル社製)36.0質量%相当および一次粒子の体積平均粒子径5000nmのマイクロガラスビーズ(EMB−10[製品名]:ポッターズ・バロティーニ社製)9.0質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
(実施例11)
実施例2において添加する粒子を、一次粒子の体積平均粒子径40nmのシリカ粒子(アエロジル OX50[製品名]:日本アエロジル社製)40.5質量%相当および一次粒子の体積平均粒子径5000nmのマイクロガラスビーズ(EMB−10[製品名]:ポッターズ・バロティーニ社製)4.5質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
実施例2において添加する粒子を、一次粒子の体積平均粒子径40nmのシリカ粒子(アエロジル OX50[製品名]:日本アエロジル社製)40.5質量%相当および一次粒子の体積平均粒子径5000nmのマイクロガラスビーズ(EMB−10[製品名]:ポッターズ・バロティーニ社製)4.5質量%相当に変更した以外は同様の条件で樹脂組成物を作成し、同様の評価を行った。
(実施例12)
実施例1〜11の樹脂組成物を成形した成形体と、成形体の光学有効面に反射層とを設けたミラーを作成した。作成したミラーをデジタル複合機iR3245(商品名;キヤノン社製)に搭載したところ良好な画像が得られた。
実施例1〜11の樹脂組成物を成形した成形体と、成形体の光学有効面に反射層とを設けたミラーを作成した。作成したミラーをデジタル複合機iR3245(商品名;キヤノン社製)に搭載したところ良好な画像が得られた。
(評価結果)
実施例1〜11及び比較例1〜10の評価結果を表1にまとめた。
実施例1〜11及び比較例1〜10の評価結果を表1にまとめた。
(実験結果の評価)
実施例1と比較例1、実施例2と比較例1を比較すると、第2の無機粒子が存在することで温度290℃の溶融粘度が低減されていた。また、実施例2と比較例3及び実施例3と比較例5を比較すると、成形体に無機粒子1が存在することで表面粗さが低減されていた。
実施例1と比較例1、実施例2と比較例1を比較すると、第2の無機粒子が存在することで温度290℃の溶融粘度が低減されていた。また、実施例2と比較例3及び実施例3と比較例5を比較すると、成形体に無機粒子1が存在することで表面粗さが低減されていた。
また、実施例2と比較例7を比較すると、本発明の成形体は、第1の無機粒子の粒径が小さく無機粒子を含有する成形体と比較して、より低い溶融粘度と低い表面粗さを実現でき好適であることが判明した。
更に、実施例2,8,9,10及び11は、成形体中の第1の無機粒子と第2の無機粒子の含有量が異なるが、低い溶融粘度と低い表面粗さを実現できた。
以上より、発明の樹脂組成物は、大きさの異なる第1の無機粒子及び第2の無機粒子を含有するので、実用上加熱成形が可能な程度に溶融粘度が確保されていることがわかる。同時に本発明の樹脂組成物は実用上十分に平滑な表面を有する成形体を形成することが確認され、複合機やプリンターのスキャナー類に代表される光学装置を構成するユニットに用いられるミラーとして好適に用いることができる。
Claims (13)
- 熱可塑性樹脂と、一次粒子の体積平均粒径が10nm以上100nm以下の第1の無機粒子と、一次粒子の体積平均粒径が120nm10000nm以下の第2の無機粒子を少なくとも含有する樹脂組成物100質量部に対して、前記第1の無機粒子を9.0乃至40.5質量部含有し、前記第2の無機粒子を4.5乃至36.0質量部含有する前記樹脂組成物を成形してなる成形体。
- 前記成形体は、温度0℃乃至80℃までの平均線膨張率が50×10−6/℃以下であることを特徴とする請求項1に記載の成形体。
- 前記成形体は、表面の二乗平均表面粗さ(Rq)で10nm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の成形体。
- 熱可塑性樹脂と、一次粒子の体積平均粒径が10nm以上100nm以下の第1の無機粒子と、一次粒子の体積平均粒径が120nm10000nm以下の第2の無機粒子を少なくとも含有し、
前記樹脂組成物100質量部に対して、前記第1の無機粒子を9.0乃至40.5質量部含有し、前記第2の無機粒子を4.5乃至36.0質量部含有することを特徴とする樹脂組成物。 - 前記樹脂組成物は、温度20℃乃至60℃までの平均線膨張率が50×10−6/℃以下であることを特徴とする請求項4に記載の樹脂組成物。
- 前記第1の無機粒子及び前記第2の無機粒子は、シリカ微粒子又はガラスビーズであることを特徴とする請求項4又は5に記載の樹脂組成物。
- 樹脂組成物を成形した成形体と、前記成形体の光学有効面に反射層とを少なくとも有するミラーであって、
前記樹脂組成物は、熱可塑性樹脂と、一次粒子の体積平均粒径が10nm以上100nm以下の第1の無機粒子と、一次粒子の体積平均粒径が120nm10000nm以下の第2の無機粒子を少なくとも含有し、
前記樹脂組成物は、前記樹脂組成物100質量部に対して、前記第1の無機粒子を9.0乃至40.5質量部含有し、前記第2の無機粒子を4.5乃至36.0質量部含有することを特徴とするミラー。 - 前記熱可塑性樹脂は、シクロオレフィン樹脂であることを特徴とする請求項7に記載のミラー。
- 前記成形体は、温度0℃乃至80℃までの平均線膨張率が50×10−6/℃以下であることを特徴とする請求項7又は8に記載のミラー。
- 前記成形体は、光学有効面が、二乗平均表面粗さ(Rq)で10nm以下であることを特徴とする請求項7乃至9のいずれか一項に記載のミラー。
- 前記第1の無機粒子及び前記第2の無機粒子は、シリカ微粒子又はガラスビーズであることを特徴とする請求項7乃至10のいずれか一項に記載のミラー。
- 無機粒子の粒径分布において、前記第1の無機粒子のピークの高さH1の1/2H1の高さにおける前記第1の無機粒子についての体積粒径の範囲と、前記第2の無機粒子のピークの高さH2の1/2H2の高さにおける第2の無機粒子についての体積粒径の範囲は、重ならないことを特徴とする請求項7乃至11のいずれか一項に記載のミラー。
- 前記ミラーは、複合機のスキャナーユニットに用いられるミラーであることを特徴とする請求項7乃至12のいずれか一項に記載のミラー。
Priority Applications (4)
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