JP2510532B2 - 複合型光学部材及びその製造方法 - Google Patents

複合型光学部材及びその製造方法

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JP2510532B2 JP61235283A JP23528386A JP2510532B2 JP 2510532 B2 JP2510532 B2 JP 2510532B2 JP 61235283 A JP61235283 A JP 61235283A JP 23528386 A JP23528386 A JP 23528386A JP 2510532 B2 JP2510532 B2 JP 2510532B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ガラスとプラスチックとが互いに接合され
て構成された複合型光学部材及びその製造方法に関す
る。
従来の技術 従来、上述のような複合型光学部材は種々提案されて
いる。ここで、ガラス基板と樹脂層との接合面は、成型
時の硬化収縮による応力、環境の変化、及び経時的変化
に対して充分な接着力を持つことが必要である。この充
分な接着力を得るために、ガラス基板の表面をシランカ
ップリング剤によって処理してから樹脂層を形成する方
法が、特開昭54−6006号公報によって提案されている。
発明が解決しようとする問題点 一般に、シランカップリング剤は無機及び有機の官能
基を備えており、その水溶液中では無機官能基が加水分
解を受けてシラノールSi(OH)となって無機基材の表
面のM−OH基と縮重合反応を起こし、無機基材と共有結
合する。その結果、無機基材の表面は残った有機官能基
によって覆われるために有機化合物に対して活性化し、
有機高分子と反応して強力な結合を達成すると考えられ
る。
しかし、すべての無機物に対してシランカップリング
剤による充分な表面処理効果が得られるわけではなく、
処理効果の比較的大きい無機物としてはシリコン酸化物
及び金属酸化物があげられ、ガラスも一般的にはシラン
カップリング剤による表面処理効果が比較的大きいとさ
れている。
ところが、光学用ガラスとしてはその用途に応じて20
0種類以上の硝種があり、その中にはシリコン酸化物や
金属酸化物の含有量が50重量%以下と比較的小さくてシ
ランカップリング剤による表面処理効果の小さいものも
少なくない。従って、従来、複合型光学部材として適用
可能なガラスの硝種には制限があった。
そこで、本発明の目的は、このような従来の欠点を解
消し、シリコン酸化物や金属酸化物の含有量が比較的少
ないガラスを適用しても充分強力にガラスと樹脂層とを
接合することができる複合型光学部材及びその製造方法
を提供することにある。
問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明にかかる複合型光
学部材の製造方法は、ガラス基板の表面に、シリコン酸
化物、金属酸化物もしくはそれらの混合物からなる第1
層を形成する工程と、その表面をシランカップリング剤
によって表面処理する工程と、その表面処理された第1
層の上に有機高分子の重合物からなる第2層を形成する
工程とを有することを特徴とする。
また、本発明にかかる複合型光学部材は、ガラス基板
と、その表面に形成され、シリコン酸化物、金属酸化物
もしくはそれらの混合物からなる第1層と、更に第1層
の上に形成され、有機高分子の重合物からなる第2層と
を有することを特徴とする。
作用 従って、本発明にかかる製造方法によれば、ガラス基
板の表面にシランカップリング剤による表面処理効果の
大きいシリコン酸化物、金属酸化物もしくはそれらの混
合物からなる第1層を形成し、その表面をシランカップ
リング剤によって表面処理したのちに有機高分子の重合
物からなる第2層を形成するので、ガラス基板にシラン
カップリング剤による表面処理効果の比較的小さい硝種
のものを適用しても、充分強力にガラスと樹脂層(第2
層)とを接合することができる。
更に、本発明にかかる複合型光学部材は、ガラス基板
の表面にシランカップリング剤による表面処理効果の大
きいシリコン酸化物、金属酸化物もしくはそれらの混合
物からなる第1層が形成され、その表面に有機高分子の
重合物からなる第2層が形成されているので、第1層が
形成された後にシランカップリング剤による表面処理を
行ってから第2層を形成することができ、従って、シラ
ンカップリング剤による表面処理効果の比較的小さい硝
種のガラスを適用しても、充分強力にガラス基板と樹脂
層とが接合された複合型光学部材を得ることができる。
実施例 以下、本発明の実施例を比較例とともに説明する。
まず、本発明者たちは以下に示す実験を行った。
[1]平板ガラスによる実験 (1)実験方法 第3図(A)図示のしように、予めシランカップリン
グ剤によって表面処理されたそれぞれ硝種の異なる4種
の平板ガラスからなるガラス基板(2)を用意し、第3
図(B)のように平面金型(4)の上にエネルギー照射
硬化型樹脂(6)を配置し、第3図(C)のように樹脂
(6)をはさんでガラス基板(2)と平面金型(4)と
を重ね合わせて紫外線をその接合面に向けて照射して樹
脂(6)を重合硬化させたのち、第3図(D)のように
ガラス基板(2)と樹脂(6)との複合型光学部材を金
型(4)から離型させて、ガラス基板(2)と樹脂
(6)との接着性を調査した。
ここで、本発明を適用するために、この結果で接着性
の悪い硝種のガラス基板については、第1図(A)図示
のようにその表面にSiO2を真空蒸着してその薄膜(8)
を形成しシランカップリング剤によって表面処理した後
に、第1図(B)(C)(D)の工程で第3図(B)
(C)(D)と同様の工程を行った。
(2)実験条件 (2−1)シランカップリング剤処理 シランカップリング剤としてγ−メタクリルオキシプ
ロピルトリメトキシシラン(商品名:「サイラエース S
−710」チッソ株式会社製)をメタノール水溶液によっ
て希釈し、平板ガラス(2)に塗布したのちに110°C
で20分間乾燥させた。
(2−2)エネルギー照射硬化型樹脂 材料:エステルアクリレートの半重合物 厚さ:約0.2mm (2−3)紫外線照射条件 強度:20,000μW/cm2 時間:5分 (2−4)SiO2真空蒸着条件 ガラス基板温度:300°C 蒸着膜厚:1000nm (3)ガラス基板の組成(実施例と比較例) 以下の第1表に示される6種のガラス基板について実
験を行った。
第1表において、ガラスの組成は重量%で示されてお
り、(−)はその成分が含有されていないことを示して
いる。また、「含有率%」はその組成中のシリコン酸化
物及び金属酸化物(Pb,Ca,Ba)の含有率を示している。
ここで、No1〜No4のガラス基板は比較のために提示され
た比較例を示し、No5及びNo6のガラス基板は本発明にか
かる実施例のものである。
第1表から明らかなように、No1及びNo2の比較例のガ
ラス基板はシリコン酸化物及び金属酸化物の含有率が比
較的高く、No3及びNo4の比較例のガラス基板はその含有
率が比較的低い。そこで、No5とNo6との本発明実施例に
かかるガラス基板については、No3とNo4の比較例と同組
成のガラス基板の表面にSiO2を真空蒸着してその薄膜を
形成している。
(4)評価方法 (4−1)温度ショックテスト 各ガラス基板No1〜No6にエネルギー照射硬化型樹脂
(エステルアクリレートの半重合物)が接合されて構成
された複合型光学部材を、−30°Cの低温下に30分間放
置し、次に70°Cの高温下に30分間放置する。これを1
サイクルとして、このサイクルを12回繰り返し、その後
に各複合型光学部材の剥離の有無を調査した。
(4−2)剥離性テスト カッターナイフによって各複合型光学部材の樹脂層を
ガラス基板から剥離させようとした。
(4−3)クロスカットテープテスト カッターナイフによって樹脂層を基盤状に切り、テー
プをその表面に密着させた後にこのテープを一気に引き
剥がして、テープによって剥離された樹脂片の数をその
割合(%)で評価した。
(5)評価結果 上記評価方法(4−1)(4−2)(4−3)による
評価結果を第2表に示す。
第2表において、評価方法(4−2)の評価結果のう
ち、(○)はカッターナイフによって粉末状に削りとら
れることを示し、(△)は小片となって剥離することを
示し、(×)はフィルム状に剥離することを示す。
第2表から明らかなように、本発明にかかる実施例の
ガラス基板(No5,No6)は、その組成自体が比較例とし
て示されたNo3,No4と全く同一でありシリコン酸化物及
び金属酸化物の含有率が50重量%以下と比較的小さいに
もかかわらず、その表面にSiO2を真空蒸着したのちにシ
ランカップリング剤によって表面処理を行うので、樹脂
層のガラス基板に対する接着性の悪さを改善し、充分強
力にガラスと樹脂層とを接合することができる。
[2]複合型非球面レンズの実験 (1)製造方法 まず、第2図(A)図示のように所望形状の球面に研
磨され、非球面が形成されるべき表面にシリコン酸化物
もしくは金属酸化物からなる第1層(12)が予め真空蒸
着されたガラス基板(10)を、シランカップリング剤に
よって表面処理したのちに、エネルギー硬化型樹脂(1
4)を介して所望の非球面形状に形成された金型(16)
と重ね合わせ、第2図(B)のようにその接合面に向け
て紫外線(UV)を照射して樹脂(14)を重合硬化させ、
その後第2図(C)のようにガラス基板(10)と樹脂
(14)との接合物を金型(16)から離型して、複合型非
球面レンズを得る。
(2)製造条件 (2−1)ガラス基板の硝種 第1表に示されたNo4の組成を有するガラスを用い
る。すなわち、その組成は、 Si:5重量%、 B:25重量%、 La:40重量% であり、シリコン酸化物及び金属酸化物の含有量は5重
量%である。
(2−2)ガラス基板の表面処理 比較のために、以下の3つの互いに異なる表面処理を
No4のガラス基板に施す。
実施例A No4のガラス基板の非球面が形成されるべき面にSiO2
を真空蒸着してその薄膜を形成し、その表面をシランカ
ップリング剤によって処理したもの。
実施例B No4のガラス基板の非球面が形成されるべき面にAl2O3
を真空蒸着してその薄膜を形成し、その表面をシランカ
ップリング剤によって処理したもの。
比較例A 第4図(A)に示されるように、No4のガラス基板(1
0)の非球面が形成されるべき表面に第1層(12)を形
成することなくシランカップリング剤によって処理し、
エネルギー硬化型樹脂(14)を介して所望の非球面形状
に形成された金型(16)と重ね合わせ、第4図(B)の
ようにその接合面に向けて紫外線(UV)を照射して樹脂
(14)を重合硬化させ、その後第4図(C)のようにガ
ラス基板(10)と樹脂(14)との接合物を金型(16)か
ら離型して、複合型非球面レンズを製造したもの。
但し、実施例A,B及び比較例Aにおいて、SiO2もしく
はAl2O3の真空蒸着条件は、[1]の実験において(2
−4)に示された条件と同一である。更に、実施例A,B
及び比較例Aにおいて、シランカップリング剤処理、エ
ネルギー照射硬化型樹脂の材料とその厚さ、及び紫外線
照射条件は、[1]の実験において(2−2)〜(2−
4)に記載されたものと同一である。
(3)実験結果 実施例A,Bについては、樹脂硬化時の剥離は発生せ
ず、ガラス基板と樹脂とが強力に接合された良好な複合
型非球面レンズが得られた。これに対して、ガラス基板
の表面にSiO2もしくはAl2O3を真空蒸着しない比較例A
においては、樹脂硬化時にガラス基板と樹脂層との間に
部分的な剥離が発生した。この原因は、ガラス基板と樹
脂層との接着力が不充分であるために、樹脂の硬化収縮
によって剥離が生じたものと考えられる。
尚、上記実験例においては、ガラス基板の表面にSiO2
もしくはAl2O3が真空蒸着されてシランカップリング剤
による表面処理の前に第1層が形成されていたが、本発
明において第1層に適用可能な材料としては、このSiO2
及びAl2O3以外に、SiO2が適用可能である。更に、上記
実施例は、シリコン酸化物及び金属酸化物の含有量が50
重量%以下のガラスに対して適用されているが、本発明
はこれに限定されるものではなく、シランカップリング
剤による表面処理効果の比較的小さい硝種のガラスに対
して有効である。
発明の効果 以上詳述したように、本発明にかかる複合型光学部材
の製造方法は、ガラス基板の表面に、シリコン酸化物、
金属酸化物もしくはそれらの混合物からなる第1層を形
成する工程と、その表面をシランカップリング剤によっ
て表面処理する工程と、その表面処理された第1層の上
に有機高分子の重合物からなる第2層を形成する工程と
を有することを特徴とするものであり、このように構成
することによって、ガラス基板の硝種として、シリコン
酸化物及び金属酸化物の含有量が50重量%以下でシラン
カップリング剤による表面処理効果が比較的小さいもの
を適用しても、ガラス基板と樹脂層とが充分強力に接合
された複合型光学部材を製造することができる。
更に、本発明にかかる複合型光学部材は、ガラス基板
と、その表面に形成され、シリコン酸化物、金属酸化物
もしくはそれらの混合物からなる第1層と、更に第1層
の上に形成され、有機高分子の重合物からなる第2層と
を有することを特徴とするものであり、このように構成
することによって、ガラス基板の表面に第1層を形成し
てからシランカップリング剤による表面処理を行って第
2層を形成することができ、充分強力にガラス基板と樹
脂層とが接合された複合型光学部材を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)(B)(C)(D)及び第2図(A)
(B)(C)はそれぞれ本発明にかかる複合型光学部材
を製造するための製造方法を示す概略図、第3図(A)
(B)(C)(D)及び第4図(A)(B)(C)はそ
れぞれ従来の複合型光学部材の製造方法を示す概略図で
ある。 (2)(10):ガラス基板、(6)(16):第2層、
(8)(14):第1層。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガラス基板の表面に、シリコン酸化物、金
    属酸化物もしくはそれらの混合物からなる第1層を形成
    する工程と、 その表面をシランカップリング剤によって表面処理する
    工程と、 その表面処理された第1層の上に有機高分子の重合物か
    らなる第2層を形成する工程と、 を有することを特徴とする複合型光学部材の製造方法。
  2. 【請求項2】ガラス基板と、 その表面に形成され、シリコン酸化物、金属酸化物もし
    くはそれらの混合物からなる第1層と、 更に第1層の上に形成され、有機高分子の重合物からな
    る第2層と を有することを特徴とする複合型光学部材。
  3. 【請求項3】第1層はシリコン酸化物からなることを特
    徴とする特許請求の範囲第2項記載の複合型光学部材。
  4. 【請求項4】第1層はAl2O3からなることを特徴とする
    特許請求の範囲第2項記載の複合型光学部材。
  5. 【請求項5】ガラス基板は、シリコン酸化物及び金属酸
    化物の含有量が合わせて50重量%以下であることを特徴
    とする特許請求の範囲第2項記載の複合型光学部材。
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