专利名称：光学透镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及在利用氙灯或蓝紫色激光作为光源时用于聚光等的由树脂制成的光 学透镜。
背景技术：
与由无机玻璃制成的光学透镜相比，由透明树脂制成的光学透镜的特征是轻质、 较少可能破裂和易于成形，因此其广泛应用于各种光学设备中。热塑性树脂如聚甲基丙烯 酸甲酯、聚碳酸酯、环状聚烯烃作为用于形成光学透镜的透明树脂是众所周知的。然而，这些由树脂形成的产物的耐光性和耐热性不足，并且由于光照而变色、老化 等。而且，由聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯制成的成形体具有低的耐擦伤性，并且由其制成 的光学透镜的表面硬度不足，需要表面保护层。在专利文献1、专利文献2、专利文献3等中公开的透明聚酰胺对于形成光学透镜 也是有效的。专利文献4提出了一种由无色、透明的共聚合的聚酰胺制成的无涂层透镜作 为具有高表面硬度的光学透镜，所述共聚合的聚酰胺包括a)碳数为6至24的至少一种脂 环族二胺，b)与(a)近似等摩尔比的碳数为8至16的至少一种芳族二羧酸，以及c)最高 达20mol%的形成聚酰胺的单体。专利文献1 日本专利公报62-121726专利文献2 日本专利公报63-170418专利文献3 日本专利公报2004-256812专利文献4 日本专利公报9-13705
发明内容
本发明要解决的问题尽管由这些透明聚酰胺制成的光学透镜中的一些具有优异的耐热性和耐紫外线 性，但是当它们被作为光源的氙灯或蓝紫色激光(405nm)发出的大量光照射时，它们变色、 变形、老化等。通过对充满氙气的玻璃管施加电压而放电，氙灯就产生光，所述氙灯被认为 实现低电耗和长寿命。氙灯还有如下特征具有类似于日光的可见光范围的光谱分布，以及 从激活到光束稳定需要很少的时间，因此被广泛用作发光装置如所谓的闪光灯的光源等。本发明的第一目的是提供由树脂制成的光学透镜，所述透镜可抵抗由于光照射引 起的变色、变形、老化等，即使所述光照射在利用氙灯或蓝紫色激光作为光源的这类发光装 置等中产生时也是如此。具有安装在支架等中的光学透镜的光学产品在装运时通常使用有机溶剂如乙醇 进行表面清洗。特别地，在特殊透镜如称作菲涅耳透镜(Fresnel lens)的非球面透镜的制 造过程中，在最后一步中使用有机溶剂清洗透镜。然而，由于在清洗中使用有机溶剂，由透 明聚酰胺制成的光学透镜表面变白。本发明的第二目的是提供由上述树脂制成的光学透镜，即使在使用有机溶剂进行表面清洗后，所述光学透镜也可以抵抗劣化如表面变白。解决问题的手段本发明人进行了认真研究，并发现，通过使用由包含透明聚酰胺和稳定剂的成形 材料制成的透明树脂成形体来形成透镜，获得了即使当利用氙灯等作为光源时，也可抵抗 由于光照射引起的变色、变形、老化等的光学透镜。本发明人也发现，通过在光学透镜的表面上形成由无机化合物制成的透明涂膜， 获得了即使在使用有机溶剂进行表面清洗后，也可抵抗劣化如表面变白的光学透镜。基于 这些研究结果完成本发明。根据权利要求1的本发明涉及一种包含成形体的光学透镜，所述成形体由含有透 明聚酰胺和稳定剂的成形材料制成，当所述成形体的厚度为2mm时，光学透镜的总透光率 为至少60%，以及在利用氙灯以1000W/m2的量的光对保持于80°C下的所述成形体照射500 小时后，总透光率为至少50%。透明聚酰胺为具有高玻璃化转变温度的无定形聚酰胺，可通过例如二胺和二羧酸 的缩合得到。本文中使用的二胺的例子包括具有6至14个C原子的有支链或无支链的开链脂族二胺，例如1，6_六亚甲基二 胺、2-甲基-1，5-二氨基戊烷、2，2，4_三甲基六亚甲基二胺、2，4，4_三甲基六亚甲基二胺、 1，9-壬二胺、1，10-癸二胺和1，12-癸二胺；具有6至22个C原子的脂环族二胺，例如4，4' -二氨基二环己基甲烷、3，3' -二 甲基-4，4' -二氨基二环己基甲烷、4，4' -二氨基二环己基丙烷、1，4_ 二氨基环己烷、1， 4_双(氨甲基)_环己烷、2，6_双(氨甲基)-降冰片烷或3-氨甲基-3，5，5-三甲基环己 胺；和具有8至22个C原子的芳脂族二胺，例如间_苯二甲撑二胺或对_苯二甲撑二胺 或双(4-氨苯基)丙烷。二羧酸的例子包括具有6至22个C原子的有支链或无支链的开链脂族二羧酸，例如己二酸、2，2， 4-三甲基己二酸、2，4，4_三甲基己二酸、壬二酸、癸二酸或1，12_十二烷二酸；具有6至22个C原子的脂环族二羧酸，例如环己烷-1，4_ 二羧酸、4，4‘ - 二羧基 二环己基甲烷、3，3' - 二甲基-4，4' -二羧基二环己基甲烷、4，4' - 二羧基二环己基丙烷 或1，4_双(羧甲基)环己烷；具有8至22个C原子的芳脂族二羧酸，例如4，4' - 二苯基甲烷二羧酸；和具有8至22个C原子的芳族二羧酸，例如间苯二甲酸、三丁基间苯二甲酸、对苯二 甲酸、1，4_萘二羧酸、1，5_萘二羧酸、2，6_萘二羧酸、2，7_萘二羧酸、联苯甲酸或二苯醚-4， 4' -二羧酸。透明聚酰胺也可通过内酰胺的开环聚合、ω-氨基羧酸的缩合等得到。本文中使 用的原料单体的例子包括具有6至12个C原子的内酰胺或相应的ω-氨基羧酸，ε -己内酰胺、ε-氨基己 酸、辛内酰胺、ω-氨基辛酸、ω-氨基十一酸、月桂酰胺或ω-氨基十二酸等。透明聚酰胺的优选例子包括在专利文献1、专利文献2和专利文献3中公开的，具有高玻璃化转换温度和具有如芳香环或脂环的环的无定形聚酰胺，以及通过内酰胺的开 环聚合或ω -氨基羧酸的缩合获得的碳数至少为10的聚酰胺(权利要求2)。具有如芳香环或脂环的环的聚酰胺的更具体例子包括包括对苯二甲酸及2，2，4-三甲基六亚甲基二胺和2，4，4-三甲基六亚甲基二胺的 同分异构体混合物的聚酰胺；包括间苯二甲酸和1，6_六亚甲基二胺的聚酰胺；包括对苯二甲酸/间苯二甲酸和1，6_六亚甲基二胺的共聚酰胺；包括间苯二甲酸和3，3' - 二甲基_4，4' -二氨基二环己基甲烷及月桂酰胺或己 内酰胺的共聚酰胺；包括1，12-十二烷二羧酸或1，10-癸烷二羧酸和3，3' - 二甲基-4，4' - 二氨基 二环己基甲烷及适当时进一步包括月桂酰胺或己内酰胺的(共)聚酰胺；包括间苯二甲酸、4，4' -二氨基二环己基甲烷和月桂酰胺或己内酰胺的共聚酰 胺；包括1，12-十二烷二酸和4，4' - 二氨基二环己基甲烷的聚酰胺；以及包括对苯二甲酸/间苯二甲酸和3，3' - 二甲基_4，4' -二氨基二环己基甲烷及 月桂酰胺的混合物的共聚酰胺。通过内酰胺的开环聚合或ω-氨基羧酸的缩合获得的碳数至少为10的聚酰胺的 例子包括聚酰胺12等，所述聚酰胺12可以商品名尼龙12等购买。此外，可在后面将描述的稳定剂、交联助剂、增强材料等的存在下，使用原料单体 通过合成反应(聚合)制造透明聚酰胺。另外，透明聚酰胺可以是在本发明范围内的许多不同聚酰胺的共混物。只要共混 物本身是透明的，所述共混物可包括晶体成分。市售产品可用作上述透明聚酰胺。例如，由间苯二甲酸和3，3' - 二甲基-4， 4' -二氨基二环己基甲烷及月桂酰胺组成的共聚酰胺可以商品名Grilamid TR-55 (埃 姆斯化学(日本)有限公司(- Λ ；^》$ — · ”、，、>社)制造)等购买，由1，I0-癸 烷二羧酸和3，3' - 二甲基-4，4' -二氨基二环己基甲烷的缩聚物组成的聚酰胺可 以商品名Grilamid TR_90(埃姆斯化学(日本)有限公司制造)等购买，这些均可使 用。本发明使用的透明聚酰胺的其他具体产品例子包括Trogamid CX7323、Trogamid T、 TrogamidCX9701 (商品名，均由大赛路-德固赛有限公司(夕^七> · r夕‘寸社)制造)、 Grilamid TR-155, Grivory G21、Grilamid TR-55LX、Grilon TR-27 (均由埃姆斯化学(日 本)有限公司制造)、Cristamid MS 1100、CristamidMS1700 (均由阿科玛公司(7 >夂 社)制造)、Selar 3030E、SelarPA-V2031 (均由杜邦公司制造)、Isoamid PA-7030 (由杜 邦公司制造)等。或者，已向其中加入成核剂以提高透明性的相对易于变白的聚酰胺例如尼龙6， 也可用作透明聚酰胺。成核剂在结晶聚合物中产生均勻且微小的晶体，在改善机械性能如 硬度和热变形温度的同时增强了透明性。示例性的成核剂包括脂质体成核剂、可以商品名 PinecryStalKM1500(荒川化学工业株式会社(荒川化学社)制造)购买的成核剂等。透明聚酰胺优选由通过主极化率为0.6X10_23以下的化学键形成的单体构成 (权利要求3)。如果单体的主极化率随着化学键的方向变化，优选通过在任何方向均为0.6 X ΙΟ"23以下的化学键形成的单体。如果形成透明聚酰胺的单体包含含有主极化率超过 0. 6X 10_23的化学键的单体，那么光学弹性常数变大，由于模压和应力而增加双折射，更可 能导致很难得到清晰图像。当包含成形体的光学透镜利用来自氙灯或蓝紫色激光的光在约80°C下长时间照 射时，可出现白色条纹或变黑，在所述成形体中丙烯酸树脂如透明聚酰胺或聚甲基丙烯酸 甲酯含有稳定剂。然而，当使用上述例子中的由1，10_癸烷二羧酸和3，3' - 二甲基-4， 4' -二氨基二环己基甲烷的缩聚物构成的透明聚酰胺时，较少可能发生这样的事情，这是 优选的。权利要求4对应于这种优选的实施方案，用于提供根据权利要求1至3中任一项 的光学透镜，其中透明聚酰胺由1，10_癸烷二羧酸和3，3' - 二甲基-4，4' -二氨基二环 己基甲烷的缩聚物构成。聚酰胺具有极性，因而在电镀和汽相淀积中具有高粘合强度。因此，聚酰胺适用于 这样的用途，如在光学透镜中形成电路。用于制造本发明光学透镜的成形材料除了上述透明聚酰胺之外，还包含稳定剂。 本文中的稳定剂包括所有具有防止由于光、热等引起劣化的功能的稳定剂，还包括例如具 有防止由于光、热等引起氧化的功能的抗氧化剂，例如受阻酚。更具体的例子包括受阻胺类 光稳定剂、紫外吸收剂、基于磷的稳定剂、受阻酚类抗氧化剂等。受阻胺类光稳定剂可以是 Adeka Stab LA68、LA62 (商品名，由旭电化工业株式会社(旭電化社)制造)等，紫外吸收 剂可以是Adeka Stab LA36 (商品名，由旭电化工业株式会社制造)等，基于磷的稳定剂可 以是Irgafos 168(商品名，由汽巴精化有限公司(手八· 7 * Y〗J歹4 一 ·夕S力义 社)制造)等，受阻酚类抗氧化剂可以是Irganox 245 (商品名，由汽巴精化有限公司制造) 等，以上均为市售商品。当一起使用两种以上类型的稳定剂时，改善了作为稳定剂的性能， 从而导致更有益的效果。添加到成形材料中的稳定剂的混合比的优选范围随着稳定剂的类型、一起使用的 紫外吸收剂和抗氧化剂等的类型和量而变化，不受特殊限制。通常，混合比越高，由于氙灯 等的照射引起的变色等程度越小。然而，如果混和比太高，则引起起霜白化(bloom)、模糊劣 化、透光率降低等。因此，当使用一种类型的稳定剂时，相对于100重量份的透明聚酰胺，通 常优选约0. 01 5重量份的稳定剂。用于制造本发明光学透镜的成形材料可以具有其它成分，例如添加至其中的耐候 性稳定剂、铜防锈剂、阻燃剂、润滑剂、导电剂、电镀剂，只要它们不影响本发明的目的。通过使上述成形材料成形得到本发明的光学透镜。具体来，可通过使用单螺杆挤 出机、双螺杆挤出机、压缩捏合机等捏合成形材料，并使用已知成形方法来模压材料，从而 得到光学透镜。捏合装置特别优选双螺杆挤出机，尽管不受其特殊限制，以及一般优选使用 230°C至300°C的捏合温度和约2 15分钟的捏合时间。成形方法不受特殊限制，可以是例 如注射成形法、注射压缩成形法、压力成形法、挤出成形法、吹塑成形法或真空成形法。就成 形的容易性和精确性而言，优选注射成形法。当成形体的厚度为2mm时，形成本发明光学透镜的成形体(透明树脂成形体)的 总透光率为至少60%。总透光率为指示透明性的指数，其使用JIS K 7361规定的测量方法 测量，并以入射光的量T1和在可见光范围、特别是400至SOOnm的波长范围内的穿过试验 片的光的总量T2之间的百分比表示。对于至少60%的总透光率，本发明的光学透镜在可见
6光范围具有高透明性，适合用作发光装置等的透镜。通过在成形材料的组合物中使用上述 示例性聚酰胺，可容易地得到至少60%的总透光率。在保持于80°C下的成形体通过利用氙灯以具有1000W/m2的量的能量的光照射 500小时后，形成本发明光学透镜的成形体(透明树脂成形体)具有至少50%的总透光率， 即当成形体厚度为2mm时的总透光率。通常，优选通过将光束(氙灯)置于离具有2mm厚 度的成形体的表面7mm的位置进行光照射。即使在这种规定光照射后，仍可通过将上述稳 定剂共混入成形材料中而容易地获得具有至少50%总透光率的成形体。形成本发明光学透镜的成形体优选具有在270°C下的至少0. IMPa的储能弹性模 量(权利要求5)。对于在270°C下的至少0. IMPa的储能弹性模量，获得从室温到高温的满 意刚性，并且即使当通过使用无铅焊料焊接或通过回流焊接而安装时，或当使用环境达到 高温时，光学透镜能抵抗热变形。因此，光学透镜具有高的所谓回流耐热性，这是优选的。本文中储能弹性模量是指构成复数弹性模量的项(实数项)，是使用动态力学光 谱计(DMS)测量的值，所述复数弹性模量表示当将正弦振动应变施加到粘弹性体时的应力 和应变间的关系。更具体地讲，所述储能弹性模量为使用由7 ^ f < 一計測制御社制造的 动态力学光谱计DVA-200，从室温(25°C )开始以10°C /分钟的升温速率测量的值。形成本发明光学透镜的成形体优选还包含作为增强材料的填料(权利要求6)。通 过包含所述填料，可容易地将在270°C下的储能弹性模量设置成至少0. IMPa，并改善了成 形性能和耐热性。使用具有类似于透明聚酰胺的折射率的所谓透明填料作为填料，以便不损失成形 体的透明性。玻璃纤维表示一种示例性透明填料。其添加量相对于100重量份的透明聚酰 胺，优选为0. 1至50重量份，更优选1至50重量份。或者，也可使用其中填料的粒度等于 或小于光的波长的填料、热解法二氧化硅、纳米金属填料或纳米组合物填料。有机填料的例 子包括生物纳米纤维(京都大学)。在形成本发明光学透镜的成形体中，树脂可通过加热或利用放射线的照射而交 联。交联导致更好的耐热性和储能弹性模量。为了促进交联，进行了例如在透明聚酰胺的 主链中插入具有双键的聚合单元、包含交联助剂等操作。交联助剂的例子包括肟如对苯醌二肟和p，p' -二苯甲酰醌二肟；丙烯酸酯或甲 基丙烯酸酯如二甲基丙烯酸乙酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸 酯、环己基甲基丙烯酸酯、丙烯酸/氧化锌的混合物和烯丙基丙烯酸酯；乙烯基单体如二乙 烯基苯、乙烯基甲苯和乙烯基吡啶；烯丙基化合物，如六亚甲基二烯丙基桥亚甲基四氢化邻 苯二甲酰亚胺(hexamethylene diallyl nadiimide)、衣康酸二烯丙酯、邻苯二甲酸二烯丙 酯、间苯二甲酸二烯丙酯、二烯丙基单缩水甘油基异氰脲酸酯、氰脲酸三烯丙酯和异氰脲酸 三烯丙酯(下文中称作TAIC)；马来酰亚胺化合物如N，N'-间-亚苯基双马来酰亚胺和 N, N' -(4,4'-亚甲基二亚苯基)二马来酰亚胺。这些交联助剂可单独或组合使用。根据权利要求7的本发明涉及根据权利要求1至6中任一项的光学透镜，其中成 形材料还包含按100重量份的透明聚酰胺计少于25重量份的TAIC。上述示例性交联助剂中的TAIC为三官能的，因而具有优异的交联性能。通过包含 TAIC，光学透镜的回流耐热性可容易地通过利用放射线等的照射改善，这是优选的。TAIC 在如下方面也是优选的其与透明聚酰胺(特别是后面将描述的1，10-癸烷二羧酸和3，3' -二甲基_4，4' -二氨基二环己基甲烷的缩聚物)有很好的相容性，并且可以相对于透 明聚酰胺以约50重量％的高浓度(然而，如后面将描述的，如果TAIC的浓度太高，成形将 变得困难)溶解；TAIC对于利用放射线的照射和热而引起的变色相对程度较小；以及TAIC 对于人体具有低毒性(例如，包含环氧基或缩水甘油基的物质是有毒的)，等等。当使用TAIC作为交联助剂时，其含量按100重量份的透明聚酰胺计优选为少于25 重量份，更优选为1至20重量份。TAIC的含量越高，就越好地促进交联，并改善回流耐热性 等。然而，如果含量高于上述范围，则固化发生太晚并降低成形能力，从而可导致不能获得 成形体的良好外观。包含交联助剂的方法包括向成形材料中添加交联助剂并捏合交联助剂与成形材 料的方法。因此，用于捏合的方法和优选条件与上述用于捏合成形材料的方法和优选条件 相同，例如双螺杆挤出机是特别优选的捏合装置。根据权利要求8的本发明涉及根据权利要求1至7中任一项的光学透镜，其包括 由无机化合物制成的涂膜和在其至少一个表面上具有至少80%的总透光率。这种光学透镜的至少一个表面被由无机化合物制成的涂膜覆盖，因而获得了优异 的表面耐溶剂性。因此，当光学产品装运时，即使在用有机溶剂如乙醇进行通常的表面清洗 后，也很少可能发生劣化如表面变白。通过使用这种光学透镜，即使在特殊透镜如菲涅耳透 镜的制造过程中，所述透镜在最后一步中使用有机溶剂清洗，也可防止劣化如表面变白。通过在形成光学透镜的成形体中发生上述交联，还改善了光学透镜的耐化学性。 然而，即使在通过向形成光学透镜的成形体中加入交联助剂而发生交联后，也不可能完全 防止前面提到的问题，即透镜由于使用有机溶剂清洗而表面变白。本发明人进行了认真研 究，并发现通过使用由无机化合物制成的涂膜覆盖透镜表面，可防止这种问题的发生。在光学透镜的至少一个表面上形成涂膜。在仅有一个表面上形成涂膜的情况下， 改善了表面的耐溶剂性。涂膜优选在两个表面上形成。选择涂膜的厚度以获得优异的耐溶剂性、高透明性和高机械强度。如果厚度太小， 耐溶剂性可能不足。另一方面，如果厚度太大，透明性有降低的趋势。在厚度太小或太大的 任一情况下，机械强度都可能降低，并且更可能发生由于线膨胀系数等的不同而导致的膜 的破损、破裂、脱落。所述厚度应仅等于或大于规定值以便获得充分的耐溶剂性，厚度的进 一步增加不会导致耐溶剂性的提高。因此，增加厚度太多对经济性是不利的。涂膜厚度的优选范围随着形成膜的无机化合物的类型等变化，并不受特殊限制， 通常为约5 500nm(如果涂膜包含多个层，这是层的总厚度)。要求涂膜具有高透明性。低透明性阻碍了作为光学透镜的性能。具体来说，需要 至少80%的总透光率。这里定义的总透光率与上面相同。为了防止阻碍作为光学透镜的性 能，希望在厚度为2mm时，总透光率高于80%，更优选为至少90%。提供涂膜的方法包括物理汽相淀积(PVD)。PVD包括真空淀积法、溅射法、离子镀 法等。例如，通过在惰性气体如Ar中使用溅射法形成涂膜，获得了具有优异机械性能的致 密的涂膜。根据无机化合物的类型，也可以使用其他方法如化学汽相淀积(CVD)。根据权利要求9的本发明涉及根据权利要求8的光学透镜，其中无机化合物选自 MgF2、YF3> LaF3> CeF3> BaF2、Hf02、Si02、Ti02、A1203、Y203、Ta205、La2O3 和 Zr02。形成涂膜的无机化合物选自这样的化合物，其即使厚度小也能形成具有优异机械强度的膜，且具有优异的耐溶剂性和透明性。为了获得很少可能脱落的膜，所述涂膜(最低 层，如果涂膜包括多个层)优选由与形成光学透镜的透明聚酰胺适应良好的材料制成。无机化合物的例子包括金属氧化物、金属氟化物和锌化合物如ZnS。为了获得优 异的耐溶剂性和透明性，特别优选金属氧化物如Hf02、SiO2, TiO2, A1203、Y2O3> Ta2O5, ZrO2和 La2O3，以及金属氟化物如MgF2、YF3、LaF3、CeF3和BaF2,优选主要由选自上述氧化物和氟化物 中的无机化合物构成的涂膜。术语“主要”是指如下情况，其中涂膜仅由上述示例性化合物 构成，或包含至少50重量％、优选至少80重量％的示例性化合物。更优选地，其是指涂膜 仅由上述示例性化合物构成的情况(包括有其他物质不可避免地引入其中的情况)。根据权利要求10的本发明涉及根据权利要求8或9的光学透镜，其中透明涂膜包 括两个以上的层。所述涂膜可以以单层形成，然而，优选以两个以上的层形成。通过使涂膜包括多个 层以便不同材料(无机化合物)互相结合，获得了更优异的性能。例如，可在宽波长范围提 高透光率(透明性)。此外，通过提供由对于光学透镜具有良好粘附力的材料制成的层作为 最低层，可提高机械强度(防止由于摩擦等的脱落)。而且，可通过向所述涂膜中添加抗反射功能来提高透光率。通过使所述涂膜具有 两层结构，所述两层结构包括由具有优异抗反射功能(低折射率)的MgF2、LaF3、Si02等制 成的上层和由具有优异机械强度的Ti02、A1203、Y203、Ta2O5, La2O3^ ZrO2等(如果上层不由 LaF3制成，也可使用LaF3)构成的下层，所述涂膜可同时具有优异的透光率和优异的机械强度。包含多个层的所述涂膜可通过如下制成使用上述方法如PVD形成下层，并通过 重复相同的方法在所述下层上形成另一层。根据权利要求11的本发明涉及根据权利要求10的光学透镜，其中透明涂膜包括 厚度为5至20nm的由SiO2制成的下层，厚度为5至20nm的由TiO2制成的在下层上形成的 中间层，和厚度为5至20nm的由SiO2制成的在中间层上形成的上层。通过使涂膜具有这种每层厚度为5至20nm的三层结构，获得了更优异的耐溶剂性 和机械强度。此外，在SiO2层和TiO2层之间的界面处入射光反射程度很小，从而获得了优 异的透光率。发明效果本发明的光学透镜是轻质，高透明的，并且可抵抗由于使用氙灯或蓝紫色激光的 照射而引起的变色、变形、老化等。因而所述光学透镜适合用作闪光灯用透镜或蓝紫色激光 用透镜(蓝光(Blu-ray)用透镜)。
具体实施例方式现在将参考实施例描述本发明的具体实施方式
。应注意，本发明不受这里描述的 实施例限制，而且只要不影响本发明的目的，可以修改为另一种方式。实施例1 6禾Π比较例1 2在实施例1和3 6以及比较例2中，作为透明聚酰胺，使用1，10-癸烷二羧酸和 3,3' - 二甲基-4，4' -二氨基二环己基甲烷的缩聚物(商品名义1J $ K TR-90，埃姆 斯化学(日本)有限公司制造)。
在实施例2中，作为透明聚酰胺，使用由间苯二甲酸和3，3' - 二甲基-4，4' -二 氨基二环己基甲烷及月桂酰胺组成的共聚酰胺(商品名^ 'J '^r ^ F TR-55，埃姆斯化学 (日本)有限公司制造)。在比较例1中，使用聚丙烯酸甲酯(商品名〒^^ 卜80NR，旭化成化学公司制 造)代替透明聚酰胺。使用双螺杆混合机(东芝机械株式会社(束芝機械)制造，TEM58BS)，以表1中示 出的混合比(均以重量份表示)将下列成分分别共混入透明聚酰胺和聚丙烯酸甲酯中。之 后，使用SE-18(住友重工株式会社(住友重機社)制造的电动注射成形机)进行注射成形， 以成形得到每个厚度为2mm的光学透镜样品。当使用透明聚酰胺时，在树脂温度为290°C、 成形温度为80°C和一次循环为40秒的条件下进行注射成形。[稳定剂]-Irgafos 168(三(二丁基苯基)亚磷酸酯)(商品名，基于磷的抗氧化剂，汽巴精 化有限公司制造) -Irganox 245 (三甘醇-双[3- (3-叔丁基_5_甲基_4_羟基苯基)丙酸酯])(商 品名，受阻酚类抗氧化剂，汽巴精化有限公司制造)-甲基乙基氢醌(在表中以MEHG表示)[交联助剂]TAIC(异氰脲酸三烯丙酯，日本化成株式会社(日本化成社)制造)在实施例1和2以及比较例1中，使用下列方法测量成形的光学透镜样品的总透 光率、来自耐光性试验的值和耐光性试验后的外观。在比较例2中，由于在双螺杆混合期间 发生交联且没有获得小片(pellet)，因此没有测量总透光率，也没有进行耐光性试验。在实施例3、实施例4、实施例5、实施例6和比较例2中，利用240kGy的电子束照 射成形的光学透镜样品以进行交联。使用下列方法测量经照射样品的总透光率、来自耐光 性试验的值、耐光性试验后的外观和储能弹性模量(270°C )。这些结果示于表1和表2中。 应注意，在实施例5中，仅测量了总透光率，没有测量来自耐光性试验的值、耐光性试验后 的外观和储能弹性模量。在实施例6中，仅测量了总透光率和储能弹性模量，没有测量来自 耐光性试验的值和耐光性试验后的外观。[总透光率]按照JIS K 7361测量总透光率。在入射光的量T1和穿过试件的在可见光范围(波 长范围为400 SOOnm)内的光的总量T2之间的比率以百分数表示。[来自耐光性试验的值和耐光性试验后的外观]通过将光线(氙灯)置于离样品表面7mm远的位置，使用每单位时间具有1000W/ m2的量的照射能的光对厚度为2mm且保持在23°C或80°C的样品照射500小时。之后，以与 上述相同的方式测量总透光率。测量值作为来自耐光性试验的值示于表1和表2中。此外， 目视观察被照射的透镜表面，其结果以(耐光性试验后的外观)示于表1和表2中。[储能弹性模量]以10°C /分钟的升温速率，使用由7 <〒·^ 一計測制御社制造的动态力学光谱计 DVA-200测量在200°C加热10分钟后的样品在270°C下的储能弹性模量。[表1] *小于检测极限，不能测量。**在电子束照射期间变色，在耐光性试验期间不变色。[表 2] 如表1和表2中所示，实施例1 6中的成形体各自具有约90%的总透光率，因而 获得了与无机玻璃相当的优异透明性。而且，实施例1 3中的成形体也具有优异的来自耐 光性试验的值，这表明用来自作为光源的氙灯的光进行照射仅引起了很小程度的劣化。将 这样获得的样品用于数码相机的闪光灯，进行了利用氙光源发射光的试验，证明了作为闪 光灯的功能。应注意，对于使用1，10-癸烷二羧酸和3，3' - 二甲基_4，4' -二氨基二环己基 甲烷的缩聚物(Grilamid TR-90)作为透明聚酰胺的实施例1、3和4中的透镜，在耐光性试 验前后之间没有发现外观的变化(在实施例3和4中，透镜在电子束照射期间变成淡黄，然 而，在耐光性试验前后没有变化)。然而，在使用由间苯二甲酸和3，3' - 二甲基-4，4' -二 氨基二环己基甲烷及月桂酰胺构成的共聚酰胺(Grilamid TR-55)的实施例2中，透镜在 23°C的耐光性试验中变成淡黄，且在80°C的耐光性试验中变黑。在使用聚甲基丙烯酸甲酯 作为用于透镜的材料的比较例1中，在80°C的耐光性试验后出现白色条纹。因此已表明，从 防止用于使用氙光源的闪光灯等的透镜变色的观点来看，1，10-癸烷二羧酸和3，3' -二甲 基_4，4' -二氨基二环己基甲烷的缩聚物作为透明聚酰胺比其他透明聚酰胺、聚甲基丙烯 酸甲酯等都优秀。而且，在其中向100重量份的透明聚酰胺添加了少于25重量份的TAIC并利用放射线进行照射的实施例3、4和6中，获得了具有高回流耐热性和高储能弹性模量的成形体， 特别是在实施例4中获得了 IO7Pa以上的弹性模量。然而，在未添加TAIC且未利用放射线 进行照射的实施例1和2中，没有获得充分高的回流耐热性。在其中向100重量份的透明聚酰胺添加了 30重量份的TAIC的实施例5中，模具 中的固化延迟，导致发生引起渗透不均勻的光学畸变，当使用推顶杆(ejector pin)压制时 发生变形等。因此，成形体的外观比其中TAIC的添加量分别为1重量份、5重量份和20重 量份的实施例6、3、4中的外观要差。基于这个结果，认为按100重量份的聚酰胺计，TAIC的 添加量优选小于25重量份。此外，因为在实施例6、3、4中获得了具有良好外观的成形体， 所以认为TAIC的添加量按100重量份的聚酰胺计更优选在1至20重量份的范围内。尽管 在比较例2中，TAIC的添加量按100重量份的聚酰胺计为20重量份，但是因为没有添加稳 定剂，在双螺杆混合期间发生交联，并且没有获得小片。实施例7至8和比较例3至4制备了 2mm厚的光学透镜样品(称作样品1)，其使用与实施例1中的相同方法获 得。此外，制备了 2mm厚的光学透镜样品(称作样品2)，其使用与实施例3中的相同方法 获得，除了电子束照射量被设定为60kGy，以及TAIC相对于透明聚酰胺的共混比被设定为 10%之外。使用Ar，利用溅射法在样品1和样品2各自的两个表面上形成IOnm厚的SiO2层。 之后，使用Ar，利用溅射法在这个SiO2层上形成IOnm厚的TiO2层，以及使用Ar，利用溅射 法在该TiO2层上进一步形成IOnm厚的SiO2层，以获得光学透镜样品，其包括具有三层结构 的涂膜。这些分别称作样品3和样品4。将样品1至4各自在30°C下在100%乙醇中浸渍1分钟，然后将涂膜的表面用 Kimwipe擦洗，目视观察，其结果示于表3中。[表3] * “是”表示使用TAIC并利用放射线进行照射的情形，“否”表示相反的情形。在表3中的结果可以看到，通过在透镜样品的表面上提供由无机化合物制成的涂 膜，即使在使用100%乙醇进行清洗后也充分避免了表面劣化(变白)。对于其中树脂未 交联的样品，也获得了这样的效果。另一方面，在未设置涂膜的比较例3和4中，由于使用100%乙醇清洗发生了表面劣化(变白)，这表明即使通过交联树脂(比较例4)也不能避免 表面劣化(变白)。基于实施例7中样品的总透光率的测量及与实施例1中样品的测量值比较的结 果，很明显的是，在本实施例中的总透光率为98%。工业实用性本发明的光学透镜适用于如闪光灯用透镜(如闪光灯用菲涅耳透镜)、蓝紫色激 光(蓝光)用透镜等的应用中。
权利要求
一种包含成形体的光学透镜，所述成形体由含有透明聚酰胺和稳定剂的成形材料制成，当所述成形体的厚度为2mm时，所述光学透镜具有至少60％的总透光率，以及在通过使用氙灯以1000W/m2的量的光对保持于80℃的所述成形体照射500小时后，所述光学透镜具有至少50％的总透光率。
2.如权利要求1所述的光学透镜，其中所述透明聚酰胺为具有芳香环或脂环的聚酰 胺，或通过内酰胺的开环聚合或ω-氨基羧酸的缩合获得的碳数至少为10的聚酰胺。
3.如权利要求1或2所述的光学透镜，其中所述透明聚酰胺由如下单体组成，所述单体 仅由主极化率为0.6Χ10—23以下的化学键构成。
4.如权利要求1 3中任一项所述的光学透镜，其中所述透明聚酰胺由1，10_癸烷二 羧酸和3，3' - 二甲基-4，4' -二氨基二环己基甲烷的缩聚物组成。
5.如权利要求1 4中任一项所述的光学透镜，其中所述透明树脂的成形体在270°C 下的储能弹性模量为至少0. IMPa0
6.如权利要求1 5中任一项所述的光学透镜，其中所述成形材料还包含填料。
7.如权利要求1 6中任一项所述的光学透镜，其中所述成形材料还包含按100重量 份的透明聚酰胺计少于25重量份的TAIC。
8.如权利要求1 7中任一项所述的光学透镜，包含由无机化合物制成的涂膜，并在其 至少一个表面上具有至少80%的总透光率。
9.如权利要求8所述的光学透镜，其中所述无机化合物选自MgF2、YF3、LaF3、CeF3、 BaF2、Hf02、Si02、Ti02、A1203、Y203、La203、Ta2O5 和 Zr02。
10.如权利要求8或9所述的光学透镜，其中所述涂膜由两个以上的层制成。
11.如权利要求10所述的光学透镜，其中所述涂膜由下层、中间层和上层制成， 所述下层由SiO2制成，厚度为5至20nm，所述中间层在所述下层上形成，由TiO2制成，厚度为5至20nm， 所述上层在所述中间层上形成，由SiO2制成，厚度为5至20nm。
全文摘要
本发明公开了由成形材料的成形体制成的光学透镜，所述成形材料包含透明聚酰胺如聚酰胺12和稳定剂。树脂光学透镜的特征在于，当成形体厚度为2mm时，其具有至少60％的总透光率，以及在使用氙灯以1000W/m2的量的光对保持于80℃的成形体照射500小时后，所述成形体具有至少50％的总透光率。所述光学透镜是轻质的，高度透明的，且可抵抗由于用作光源的氙灯、蓝紫色激光器等发射的光照射引起的变色、变形、老化等，适合用于闪光灯等的发光装置中。
文档编号C08G69/26GK101910872SQ20088012328
公开日2010年12月8日 申请日期2008年12月26日 优先权日2007年12月28日
发明者中林诚 申请人:住友电工超效能高分子股份有限公司