JP2001279585A - 着色高屈折率プラスチックレンズの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱硬化性樹脂、特にエピスルフィド基を有す
る化合物を硬化して得られる高屈折率プラスチックレン
ズを高濃度に染色すること。 【解決手段】 熱硬化性樹脂よりなる高屈折率・高アッ
ベ数のプラスチックレンズを、１２０乃至１３０℃の温
度で、レンズ周辺部からの応力がほとんどかからない状
態で染色することにより、高濃度に染色された眼鏡レン
ズを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は着色高屈折率プラス
チックレンズの製造方法に関する。さらに詳しくは、高
温染色法における着色高屈折率プラスチックレンズの製
造方法に関するものであり、特に、熱硬化型プラスチッ
クレンズ生材を１００℃以上の高温において処理するこ
とを特徴とする着色高屈折率レンズの製造方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、プラスチックレンズは無機ガラス
レンズと比較して、軽量、割れにくい、染色が容易など
の特性を有することからファッション性を重視する眼鏡
レンズなどに広く使用されるようになってきた。この眼
鏡レンズ用樹脂としては、アクリル樹脂、ポリスチレン
樹脂、ポリカーボネート樹脂等の熱可塑性樹脂とジエチ
レングリコールビスアリルカーボネート樹脂（ＣＲ−３
９樹脂）、ポリウレタン樹脂、ポリチオウレタン樹脂な
どの熱硬化性樹脂が用いられている。熱硬化性樹脂は、
ハードコート等のレンズの後加工において変形しにくい
という利点等があり、熱可塑性樹脂よりも有利であり、
実際に視力矯正用メガネに多用されている。しかしなが
ら、ＣＲ−３９樹脂は、屈折率が１．５０であり、眼鏡
レンズに使用した場合にマイナスレンズではこば厚、プ
ラスレンズでは中心厚が厚くなり眼鏡装着者にとって外
観上必ずしも快適とはいえなかった。この欠点を改良す
るために屈折率のより高いプラスチックレンズ材料の開
発が進められてきた。屈折率を高くする方法として、ハ
ロゲン（フッ素を除く）原子の導入、芳香環の導入、硫
黄原子の導入などの方法が提案されている。

【０００３】レンズ用樹脂として、屈折率が高く、アッ
ベ数が高いことが要求されるが、屈折率が上昇するとア
ッベ数が低くなるという相反する物性であるため両物性
を同時に向上させることは困難であった。アッベ数の低
下を抑制しながらより高い屈折率を得る検討がなされ提
案されている。これらの提案の中で、特公平４−５８４
８９号公報、特開平５−１４８３４０号公報などでは、
ポリイソシアネート化合物とポリチオール化合物との反
応によるチオウレタン樹脂が提案されており、屈折率が
１．６０あるいは１．６７の高屈折率レンズとして実用
化もされている。

【０００４】さらなる高屈折率レンズを得るために、た
とえば特開平１１−１８９５９２号公報、特開平９−７
１５８０号公報、特開平９−１１０９７９号公報、特開
平１１−１４００７０号公報、特開平１１−１６６０３
７号公報、特開平１１−１８３７０２号公報、特開平１
１−１８９５９２号公報、特開平１１−２４８９０１号
公報などでは、分子中に２個あるいはそれ以上のエピス
ルフィド基を有する化合物を重合した樹脂生成物が提案
され、屈折率が１．７０あるいはそれ以上の優れた特性
が得られている。

【０００５】しかしながら、これらに開示されているエ
ピスルフィド基含有化合物を硬化した光学材料は染色性
が著しく悪く、プラスチックレンズのガラスレンズに対
する優位性が充分に発揮できず改良が望まれている。染
色性を改良するために、たとえば特開平１１−１６６０
３７号公報には、エピスルフィド基含有化合物に、活性
水素を有する化合物として、ヒドロキシ（メタ）アクリ
レート類およびチオグリコレート類を加えた組成物が開
示されている。しかしながら、この技術によっても高い
染色性を目的とした場合には、エピスルフィド基含有化
合物以外の活性水素化合物を多量に加えなければなら
ず、屈折率の著しい低下あるいは耐熱性の低下を招いて
しまう。また、特開平１１−２４８９０１号公報には、
１分子中に２個以上のエピスルフィド基を有する化合物
を注型重合して得たプラスチックレンズを分散染料とハ
ロゲン化芳香族炭化水素からなるキャリヤーとを含有す
る染色浴中に浸漬する方法が、また、特開平１１−２７
９９５７号公報には、プラスチックレンズを硫酸、芳香
族スルフォン酸あるいはカテコールなどに浸漬した後染
色する方法が開示されているが、濃色を必要とする場合
にはその染色性改善度合いが充分なものではなかった
り、レンズ染色作業におけるキャリヤー成分の環境的な
難点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、熱硬化性樹
脂、特に、著しく着色が困難なエピスルフィド基を有す
る化合物を含有する組成物を硬化して得られたレンズ生
材の染色に関するかかる問題点を解決した、高濃度に染
色された高屈折率プラスチックレンズの製造方法に関す
るものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、熱硬化性樹
脂を素材としたプラスチックレンズ生材の応力及び熱変
形性と染色性について鋭意検討した結果、驚くべき事実
を発見し、本発明に到達した。

【０００８】すなわち、本発明は、熱硬化型プラスチッ
クレンズ生材を、実質的に無応力あるいは極めてわずか
の応力しかかからない状態で、密閉容器内において１０
０℃乃至１５０℃、好ましくは１１０〜１３０℃にて染
色することを特徴とする着色レンズの製造方法である。
特に、エピスルフィド基を有する化合物を含有する組成
物を硬化して得られる樹脂に著しい効果があるが、ＣＲ
−３９樹脂あるいはポリ（チオ）ウレタン系樹脂にも好
ましく適用できる。

【０００９】本発明に用いる熱硬化型プラスチックレン
ズ生材を製造する際の代表的な重合方法として注型重合
法が挙げられる。樹脂原料組成物を、眼鏡レンズを製造
するためにガスケットあるいはテープを介して配列され
た２枚のガラス型あるいは金属型のシェル内に注入した
後、所定の重合条件で重合硬化させ、次いでガラス型あ
るいは金属型から離型して、硬化したプラスチックレン
ズ生材を得る。この後必要に応じ加熱アニール処理を行
う。

【００１０】本発明の製造方法が適用できるプラスチッ
クレンズ生材は、具体的には、ＣＲ−３９樹脂、ポリウ
レタン樹脂、ポリチオウレタン樹脂、エピスルフィド化
合物を重合した硫黄含有樹脂などが挙げられる。それぞ
れの樹脂は、原料モノマーに触媒および必要に応じて、
離型剤、樹脂改質剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤などを
配合した原料組成物を脱気混合した後、ガラス型あるい
は金属型のシェル内に注入した後、重合硬化することに
より得られる。重合硬化には通常加熱が使われる。

【００１１】ＣＲ−３９樹脂は、モノマーである、ジエ
チレングリコールビスアリルカーボネートに触媒として
過酸化物、例えばジイソプロピルパーオキシジカーボネ
ートを配合した組成物を硬化して得られる。

【００１２】また、ポリウレタン樹脂およびポリチオウ
レタン樹脂は、１分子中に、好ましくは２個以上のイソ
シアネート基を有するポリイソシアネート化合物と１分
子中に２個以上の水酸基あるいはメルカプト基を有する
ポリオールあるいはポリチオール化合物、及び触媒とし
てジブチル錫化合物などを配合した組成物を硬化して得
られる。

【００１３】また、本発明において特に有効な硫黄含有
樹脂は、１分子中に２個以上のエピスルフィド基を有す
る化合物を主成分とする組成物を硬化して得られる。１
分子中にエピスルフィド基を２個以上有する化合物とし
ては、たとえば、特開平９−７１５８０号公報、特開平
９−１１０９７９号公報、特開平９−２５５７８１号公
報、特開平１１−１４００７０号公報、特開平１１−１
８３７０２号公報、特開平１１−１８９５０２号公報、
特開平１１−３０２３５９号公報、特開平１１−３２２
９３０号公報などで例示されているエピスルフィド化合
物を適用しうる。代表的な化合物群として、鎖状脂肪族
骨格を有する化合物、分岐状脂肪族骨格を有する化合
物、脂肪族環状骨格を有する化合物、芳香族骨格を有す
る化合物、ヘテロ環を骨格に有する化合物などを挙げる
ことができる。

【００１４】具体的に化合物名を例示すると、ビス
（２，３−エピチオプロピル）エーテル、ビス（２，３
−エピチオプロピル）スルフィド、１，２−ビス（２，
３−エピチオプロピルチオ）エタン、４−エピチオエチ
ル−１，２−エピチオシクロヘキサン、ビス（２，３−
エポキシプロピル）ジスルフィド、ビス（２，３−エピ
チオプロピル）ジスルフィド、ビス（２，３−エピチオ
プロピルジチオ）エタン、ビス（６，７−エピチオ−
３，４−ジチアヘプタン）スルフィド、１，３−ビス
（２，３−エピチオプロピルジチオメチル）ベンゼン、
３，９−ビス（β−エピチオプロピルチオ）−スピロビ
（ｍ−ジチアン）などであり、１分子中に２個のエピス
ルフィド基を有する化合物が好ましく使用される。これ
らのエピスルフィド化合物は単独で用いても良いが、得
られる樹脂の物性を向上する目的で２種類あるいはそれ
以上を混合して使用することもできる。

【００１５】上記のエピスルフィド基を有する化合物を
含有する重合性組成物は、主に得られる樹脂の光学物
性、比重、耐衝撃性、耐熱性を改善したり、モノマーと
しての取扱い性を調整する目的で改質剤を使用すること
が出来る。

【００１６】改質剤としては、活性水素を有する化合
物、例えば、メルカプト基含有化合物、有機酸あるいは
その無水物、（メタ）アクリレート等のオレフィン化合
物などを挙げることが出来る。

【００１７】メルカプト基含有化合物は、１分子中に少
なくとも１個のメルカプト基を有するチオール化合物で
あり、具体的に化合物名を例示すると、メチルメルカプ
タン、エチルメルカプタン、１，２−ジメルカプトエタ
ン、ビス（２−メルカプトエチル）スルフィド、１，
２，３−トリメルカプトプロパン、２−メルカプトメチ
ル−１，３−ジメルカプトプロパン、２−メルカプトメ
チル−１，４−ジメルカプトブタン、２−（２−メルカ
プトエチルチオ）−１，３−ジメルカプトプロパン、
１，１，１−トリス（メルカプトメチル）プロパン、ト
リメチロールプロパントリス（２−メルカプトアセテー
ト）、トリメチロールプロパントリス（３−メルカプト
プロピオネート）、１，２−ビス［（２−メルカプトエ
チル）チオ］−３−メルカプトプロパン、４−メルカプ
トメチル−３，６−ジチア−１，８−オクタンジチオー
ルなどであるが、これらに限定されるものではない。

【００１８】有機酸あるいは酸無水物の例としては、チ
オグリコール酸、チオ酢酸、チオジグリコール酸、無水
フタル酸、無水マレイン酸、無水ピロメリット酸などが
挙げられる。

【００１９】オレフィン化合物の例としては、ベンジル
（メタ）アクリレート、ブトキシ（メタ）アクリレー
ト、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒド
ロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート、エチレ
ングリコールジ（メタ）アクリレート、フタル酸ジアリ
ル、スチレン、ジビニルベンゼンなどが挙げられる。

【００２０】これらの改質剤の使用量は、得られる樹脂
の性能により、エピスルフィド化合物あるいは改質剤の
種類によって適宜選択されるが、通常は、エピスルフィ
ド化合物１００重量部に対し、１〜３０重量部、好まし
くは３〜２０重量部である。

【００２１】本発明においては、硬化触媒として、アミ
ン類、ホスフィン類、第４級アンモニウム塩類、第４級
ホスホニウム塩類、第３級スルフォニウム塩類、鉱酸
類、ルイス酸類、有機酸類、四フッ化ホウ酸類などを使
用できる。これらの中で、アミン類、ホスフィン類、第
４級アンモニウム塩類、第４級ホスホニウム塩類などが
特に好ましい。

【００２２】さらに、硬化触媒のほかに、樹脂の性質を
改良する目的で、必要に応じて紫外線吸収剤、酸化防止
剤、光安定剤、ブルーイング剤などを添加することがで
きる。

【００２３】本発明におけるプラスチックレンズ生材を
製造するには、エピスルフィド基を有する化合物、改質
剤、硬化触媒および必要に応じて樹脂改良剤などを配合
した原料組成物を重合硬化する。重合硬化には通常、加
熱が用いられる。重合条件は、樹脂原料組成物のモノマ
ー組成、硬化触媒の種類や量によって決定されるが、通
常は２０〜１５０℃の温度で１〜４０時間かけて行われ
る。一定温度で一定時間保っても良いが、場合によって
は、１〜４０時間を要して徐々に昇温していくのが良
い。

【００２４】本発明の方法により、着色レンズを得るに
は、重合硬化して得られたレンズ生材を、染料を溶解ま
たは分散した染浴を用いて、密閉容器内において１００
℃より高い温度で染色する。かかる高温での染色の際
に、レンズは熱あるいは吸水により膨張、変形するの
で、通常使用される応力のかかる冶具、例えば３点固定
式の冶具ではこれに接する部分に変形が生じてしまった
り、極端な場合にはレンズの曲率あるいは度数が変化し
てしまいレンズとして使用できなくなるいう問題を生じ
る。熱硬化性樹脂においては一度変形してしまうと修正
することは非常に困難となる。

【００２５】本発明者は、熱硬化性樹脂が、かかる高温
での染色に際して、微弱の応力しかかからない状態に置
かれた場合、なんら変形することなく、しかも目的とす
る曲率あるいは度数を保持しうることを見いだし、レン
ズの外周から中心方向への応力が強くかからない冶具を
用いることにより、濃色に着色されたレンズを得る製造
方法を考案できた。かかる現象から、本発明における硬
化樹脂は、成型時の形状を記憶しているものと推定され
る。

【００２６】染浴としては、高温染色に耐えうる染料系
であれば特に限定されるものではないが、染料の安定性
などの見地から、ポリエステル繊維の染色などに用いら
れる水系の分散染料系が好ましい。この場合、繊維の染
色等にしばしば用いられる染色キャリヤーを使用しても
何ら差し支えがない。

【００２７】本発明を実施するためのレンズの装着方法
としては、レンズ装着時に外周からの応力がかかりにく
いものであれば良い。例えば、通常本業界でしばしば使
用される３点冶具のバネ圧力を好ましくは１０ｇ以下に
弱くしたものを使用することが出来る。また、レンズ外
周と密着せず、外周との間に隙間を設け、レンズ外周付
近のレンズ表面の上下から固定する円形状の冶具なども
使用できる。これらの冶具は、染色に使用する圧力容器
内にあらかじめ固定した形態でも良いし、レンズを冶具
に装着した後圧力容器内に固定する方法でも良い。ま
た、特にレンズを固定せず、レンズ表面に傷が付かない
ようにレンズを柔らかい木綿布でくるんだり、木綿布製
の袋に封入したりして染浴中に漬すこともできる。分散
染料は、木綿布に対しては染着しにくいので、中に挿入
されたレンズの染色に対しては何ら影響を与えない。

【００２８】使用する圧力容器は、一般的に染色業界で
使用される染色容器（染色ポット）自体が圧力容器にな
っている高温染色機でも良いし、オートクレーブのよう
な圧力容器内に染浴を入れた形状のものでも良い。染色
条件は、使用する染料、目的とする色相、濃度および作
業性等によって決められるが、通常は１００℃以上、好
ましくは１２０〜１３０℃で１０分〜５時間程度が最適
である。

【発明の実施の形態】

【００２９】以下に本発明を実施例として具体的に述べ
るが、この記述のみに限定されるものではない。本発明
は、１００℃以下の染色温度では甚だ染色性に乏しいエ
ピスルフィド化合物を重合したレンズ生材に対して特に
有効であるが、ＣＲ−３９樹脂あるいはチオウレタン樹
脂などの熱硬化性樹脂に対しても有効であることは言う
までもない。

【００３０】プラスチックレンズ生材の製造例： １，
２：６，７−ジエピチオ−４−チアヘプタン１００重量
部、１，２−ビス（２−メルカプトエチルチオ）−３−
メルカプトプロパン１０重量部、２−（２−ヒドロキシ
−５−ｔｅｒｔ−オクチルフェニル）ベンゾトリアゾー
ル０．２重量部、ジエチルアミノエタノール０．６重量
部を減圧下に脱泡混合し、これをあらかじめ用意したガ
ラス型内に注入し、３０℃一定で１０時間、３０℃から
１００℃まで１０時間かけて昇温し、さらに１００℃で
２時間かけて重合硬化した。重合後、ガラス型から離型
し、１００℃で１時間アニールした。周辺を削り、直径
７０ｍｍレンズとした。得られたレンズは無色透明であ
り、レンズ度数は−４．０２Ｄであった。

【００３１】染色浴：ＢＰＩ社グレー染料を使用し、１
リットルの温水に分散して使用した。 染色濃度の測定：レンズの染色濃度は朝日分光（株）製
カラーレンズチェッカーＣＤ−１Ａ型を使用して行っ
た。染色濃度＝染色後の数値−染色前の数値として評価
した。 レンズ度数の測定：度数の測定は、ニデック社製レンズ
メーターＬＭ−８２０Ａ型を使用して行った。

【００３２】

【発明の実施の形態】

【実施例１】製造例で得られたレンズ生材を木綿布でく
るみ、高温染色用ポットに染料分散液とともにいれて密
封した後、熱媒の入った加熱器（（株）前田工業所製オ
イルバス染色機）内で１３０℃に３０分加熱した後３０
℃まで冷却し開封してレンズを取り出した。水洗した後
６０℃にて乾燥し着色レンズを得た。染色濃度は７５％
であった。レンズ度数は−４．０２Ｄであり外観上特に
変形は認められなかった。

【００３３】

【実施例２】レンズ生材を締め付けバネ圧力１０ｇに調
整した３点支持具に装着した後、オートクレーブ内に設
置された染浴中に漬けた。オートクレーブを閉めた後１
２０℃で２０分間加熱した。冷却後オートクレーブを開
け、レンズを取り出した後、水洗乾燥して着色レンズを
得た。染色濃度は４７％で、レンズ度数は−４．０３Ｄ
であった。外観上、冶具に接触した部分にも変形は認め
られなかった。

【００３４】

【比較例１】レンズ生材を、特に締め付けバネ圧力を調
整していない３点冶具（バネ圧力約５００ｇ）に装着
し、９５℃の染浴に漬け、３０分間保持した後、洗浄乾
燥した。染色濃度は２％でありほとんど着色していなか
った。さらに、このレンズを９５℃の染浴に５時間漬け
ておいたが、特に変形などは認められなかった。染色濃
度は３．５％でありわずかに着色しているだけであっ
た。レンズ度数は−４．０２Ｄであった。

【００３５】

【比較例２】比較例１と同一の締め付けバネ圧力を有す
る３点冶具に装着したレンズを、実施例２と同様にして
染色した。得られたレンズは、染色濃度４６％であった
が、冶具に接触した部分に大きな変形が生じておりレン
ズとして使用出来ものではなかった。変形を修正するた
めに、１２０℃で１時間アニール処理をしたが変形した
ままであった。

【００３６】

【比較例３】実施例１と同時に、熱可塑性樹脂であるポ
リカーボネート樹脂で作られたレンズ生材を染色ポット
内に入れた。レンズを取り出したところ著しく変形して
おり、レンズとして使用できるものではなかった。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の製造方法
により、極めて高濃度に着色された高屈折率プラスチッ
クレンズが得られ、眼鏡業界あるいは眼鏡装用者に多大
の効果を与えるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H006 BE05 4H057 AA02 BA08 DA02 DA18 DA29 FA17 GA07 HA01 JA10 JB02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱硬化型化合物を主たる成分とする組成
   物を硬化せしめたプラスチックレンズ生材を高温下で染
   色することを特徴とする着色高屈折率プラスチックレン
   ズの製造方法。
2. 【請求項２】 熱硬化型化合物を主たる成分とする組成
   物を硬化せしめたプラスチックレンズ生材が、ジエチレ
   ングリコールビスアリルカーボネート樹脂、ポリチオウ
   レタン樹脂、エピスルフィド基含有化合物を主たる成分
   とした組成物を硬化した樹脂から選ばれた１種であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の製造方法。
3. 【請求項３】 染色する温度が、１００乃至１５０℃で
   あることを特徴とする請求項１記載の製造方法