JP2008144154A - 光学用ポリウレタン樹脂組成物および光学用ポリウレタン樹脂 - Google Patents

光学用ポリウレタン樹脂組成物および光学用ポリウレタン樹脂 Download PDF

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Abstract

【課題】実用レベルの光学特性を満足し、しかも、耐熱性や耐衝撃性などの諸物性に優れる光学用ポリウレタン樹脂、および、その光学用ポリウレタン樹脂を製造するための原料である光学用ポリウレタン樹脂組成物を提供すること。
【解決手段】脂環族ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネートおよびそれらの変性体からなる群から選択される少なくとも１種の環状ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート成分と、平均水酸基価が２８０〜１２４０ｍｇＫＯＨ／ｇであり、平均官能基数が２を超過し５未満であるポリオール成分とを配合して、光学用ポリウレタン樹脂組成物を調製した後、これを注型して光学用ポリウレタン樹脂を得る。
【選択図】なし

Description

本発明は、光学用ポリウレタン樹脂組成物および光学用ポリウレタン樹脂、詳しくは、光学レンズや光学部品などに好適な光学用ポリウレタン樹脂と、その光学用ポリウレタン樹脂を製造するための原料である光学用ポリウレタン樹脂組成物とに関する。
プレポリマー法やワンショット法により成形される注型ポリウレタンは、耐摩耗性や耐衝撃性などの機械物性に優れており、ロールやベルトなどの工業製品として、各種産業用途に用いられている。
一方、光学レンズや光学部品などの光学用途においては、近年、優れた光学特性のみならず、耐衝撃性などに優れた機械物性が求められており、そのため、注型ポリウレタンを光学用途に用いることが検討されている。
例えば、４，４´−メチレン−ビス（シクロヘキシルイソシアネート）またはイソホロンジイソシアネートから選択されるポリイソシアネートと、平均分子量７００〜１２００のポリエーテルジオールもしくはポリエステルジオールまたはこれらの混合物から選択されるポリヒドロキシ化合物と、４，４´−メチレン−ビス（２−クロロアニリン）からなる芳香族ポリアミンから、注型用ポリウレタン樹脂材料組成物を調製して、これを注型して、耐衝撃性光学レンズを製造することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−１８７９３１号公報
しかし、特許文献１に記載される注型用ポリウレタン樹脂材料組成物では、芳香族ポリアミン、より具体的には、４，４´−メチレン−ビス（２−クロロアニリン）を用いているため、製造時の注入時間（ポットライフ）が短く、そのため、注型により得られた耐衝撃性光学レンズには、脈理が発生するという不具合がある。
そのため、特許文献１に記載される耐衝撃性光学レンズでは、色調や脈理などの光学特性において、実用レベルの要求を満足することができず、さらなる光学特性の改善が図られ、かつ、機械物性に優れる光学用ポリウレタン樹脂の開発が切望されている。
本発明の目的は、実用レベルの光学特性を満足し、しかも、耐熱性や耐衝撃性などの諸物性に優れる光学用ポリウレタン樹脂、および、その光学用ポリウレタン樹脂を製造するための原料である光学用ポリウレタン樹脂組成物を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の光学用ポリウレタン樹脂組成物は、脂環族ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネートおよびそれらの変性体からなる群から選択される少なくとも１種の環状ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート成分と、平均水酸基価が２８０〜１２４０ｍｇＫＯＨ／ｇであり、平均官能基数が２を超過し５未満であるポリオール成分とを含有することを特徴としている。
また、本発明の光学用ポリウレタン樹脂組成物では、ポリオール成分が、平均水酸基価が１５０〜１３００ｍｇＫＯＨ／ｇであり、平均官能基数が２．５を超過し５未満である架橋性ポリオールを含んでいることが好適である。
また、本発明の光学用ポリウレタン樹脂組成物では、ポリオール成分が、さらに、平均水酸基価が７０〜５００ｍｇＫＯＨ／ｇのグリコールを含んでいることが好適であり、そのグリコールが、ポリテトラメチレンエーテルグリコールを含んでいることが好適である。
また、本発明の光学用ポリウレタン樹脂組成物は、前記ポリイソシアネート成分と前記ポリオール成分との反応による得られる光学用ポリウレタン樹脂の架橋点間平均分子量が１５０〜４００となるように、調整されていることが好適である。
また、本発明は、上記の光学用ポリウレタン樹脂組成物から、前記ポリイソシアネート成分と前記ポリオール成分とを反応させることにより得られる、光学用ポリウレタン樹脂を含んでいる。
また、本発明の光学用ポリウレタン樹脂は、ヘイズ値が、０．５以下であることが好適である。
本発明の光学用ポリウレタン樹脂組成物により製造される光学用ポリウレタン樹脂は、成形時のポットライフが長く、そのため、透明性、色調および脈理などの光学特性に優れ、しかも、耐熱性や耐衝撃性などの機械物性に優れている。そのため、例えば、透明レンズ、サングラスレンズ、偏光レンズなどの光学レンズや、例えば、防護メガネ、フード、防御用盾、自動車保安部品、照明部品などの光学部品に、好適に用いることができる。
本発明の光学用ポリウレタン樹脂組成物は、ポリイソシアネート成分と、ポリオール成分とを含有している。
本発明において、ポリイソシアネート成分は、脂環族ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネートおよびそれらの変性体からなる群から選択される少なくとも１種の環状ポリイソシアネートを含有している。
脂環族ポリイソシアネートとしては、例えば、１，３−シクロペンテンジイソシアネート、１，４−シクロヘキサンジイソシアネート、１，３−シクロヘキサンジイソシアネート、３−イソシアナトメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート（ＩＰＤＩ）、４，４´−メチレンビス（シクロヘキシルイソシアネート）（Ｈ１２ＭＤＩ）、メチル−２，４−シクロヘキサンジイソシアネート、メチル−２，６−シクロヘキサンジイソシアネート、１，３−または１，４−ビス（イソシアナトメチル）シクロヘキサン（Ｈ６ＸＤＩ）もしくはその混合物、ビス（イソシアナトメチル）ノルボルナン（ＮＢＤＩ）などの脂環族ジイソシアネートが挙げられる。
芳香脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、１，３−または１，４−キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）もしくはその混合物、テトラメチルキシリレンジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）などの芳香脂肪族ジイソシアネートが挙げられる。
脂環族ポリイソシアネートおよび／または芳香脂肪族ポリイソシアネートの変性体としては、例えば、脂環族ポリイソシアネートおよび／または芳香脂肪族ポリイソシアネートのダイマー、トリマー、ビウレット、アロファネート、カルボジイミド、ウレットジオン、オキサジアジントリオンなどの脂環族ポリイソシアネートおよび／または芳香脂肪族ポリイソシアネートの誘導体が挙げられる。また、例えば、脂環族ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネートおよび／またはそれらの誘導体と、低分子量ポリオールとを、イソシアネート基が低分子量ポリオールの水酸基よりも過剰となる当量比で反応させることによって得られる、ポリオール付加体などが挙げられる。
なお、低分子量ポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロパンジオール、１，４−ブチレングリコール、１，３−ブチレングリコール、１，２−ブチレングリコール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、アルカン（Ｃ７〜Ｃ２２）ジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、アルカン−１，２−ジオール（Ｃ１７〜Ｃ２０）、ビスフェノールＡ、水素化ビスフェノールＡ、１，４−ジヒドロキシ−２−ブテン、２，６−ジメチル−１−オクテン−３，８−ジオール、ビスヒドロキシエトキシベンゼン、キシレングリコール、ビスヒドロキシエチレンテレフタレートなどの低分子量ジオール、例えば、グリセリン、２−メチル−２−ヒドロキシメチル−１，３−プロパンジオール、２，４−ジヒドロキシ−３−ヒドロキシメチルペンタン、１，２，６−ヘキサントリオール、１，１，１−トリス（ヒドロキシメチル）プロパン（トリメチロールプロパン）、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−３−ブタノール、および、その他の脂肪族トリオール（Ｃ８〜Ｃ２４）などの低分子量トリオール、例えば、テトラメチロールメタン、ペンタエリスリトール、Ｄ−ソルビトール、キシリトール、Ｄ−マンニトール、Ｄ−マンニット、ショ糖などの水酸基を４個以上有する低分子量ポリオールなどが挙げられる。
これら環状ポリイソシアネートは、単独使用または２種以上併用することができる。また、これらのうち、好ましくは、脂環族ポリイソシアネートおよび／またはその変性体、さらに好ましくは、脂環族ポリイソシアネート、とりわけ好ましくは、ＩＰＤＩ、Ｈ１２ＭＤＩ、Ｈ６ＸＤＩ、ＮＢＤＩが挙げられる。
また、ポリイソシアネート成分は、目的および用途により、後述する添加剤などが配合されるが、実質的には、上記した環状ポリイソシアネートが主成分とされる。
本発明において、ポリオール成分は、１種類または２種類以上のポリオール（水酸基を２つ以上有する水酸基含有化合物）を含み、２８０〜１２４０ｍｇＫＯＨ／ｇ、好ましくは、４００〜９４０ｍｇＫＯＨ／ｇの平均水酸基価を有し、２を超過し、好ましくは２．５を超過し、さらに好ましくは２．８を超過し、５未満、好ましくは４．５未満の平均官能基数を有している。
なお、平均水酸基価は、公知の滴定法から求めることができ、水酸基価と水酸基当量とは、次式（１）の関係にある。
水酸基価＝５６１００／水酸基当量 （１）
また、平均官能基数は、次式（２）から求めることができる。
平均官能基数＝（各ポリオールの官能基数×当量数）の総和／各ポリオールの当量数の総和 （２）
平均水酸基価がこれより高いと、耐衝撃性が低下する場合があり、これより低いと、耐熱性が低下する場合がある。また、平均官能基数がこれより低いと、耐熱性が低下する場合があり、これより高いと、耐衝撃性が低下する場合がある。
なお、ポリオール成分の数平均分子量は、例えば、９０〜１０００、好ましくは、１００〜８００である。
ポリオール成分は、好ましくは、架橋性ポリオールを含有している。
本発明において、架橋性ポリオールは、平均水酸基価が１５０〜１３００ｍｇＫＯＨ／ｇ、好ましくは、２５０〜１０００ｍｇＫＯＨ／ｇであり、平均官能基数が２．５以上、、好ましくは３以上、５以下、好ましくは４．８以下の水酸基含有化合物である。平均水酸基価がこれより高いと、耐衝撃性が低下する場合があり、これより低いと、耐熱性が低下する場合がある。また、平均官能基数がこれより低いと、耐熱性が低下する場合があり、これより高いと、耐衝撃性が低下する場合がある。
架橋性ポリオールは、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、アクリルポリオール、エポキシポリオール、天然油ポリオール、シリコーンポリオール、フッ素ポリオール、ポリオレフィンポリオールなどのマクロポリオールが挙げられる。また、これらマクロポリオールは、単独使用または２種以上併用することができる。好ましくは、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールが挙げられる。
ポリエーテルポリオールとしては、例えば、上記した平均官能基数となるように、適宜、上記した低分子量グリコール、低分子量トリオールおよび水酸基を４個以上有する低分子量ポリオールを組み合わせて、それを開始剤として、エチレンオキサイドおよび／またはプロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを付加反応させることによって得られる、ポリエチレンポリオール、ポリプロピレンポリオールおよび／またはポリエチレンポリプロピレンポリオール（ランダムまたはブロック共重合体）などのポリオキシＣ２−３アルキレン（エチレンおよび／またはプロピレン）ポリオールが挙げられる。
ポリエーテルポリオールとして、好ましくは、ポリプロピレンポリオールおよび／またはポリエチレンポリプロピレンポリオール（ランダムまたはブロック共重合体）が挙げられる。ポリプロピレンポリオールおよび／またはポリエチレンポリプロピレンポリオール（ランダムまたはブロック共重合体）を用いれば、結晶性が低くなり、透明性を向上させることができる。
ポリエステルポリオールとしては、例えば、上記した平均官能基数となるように、適宜、上記した低分子量グリコール、低分子量トリオールおよび水酸基を４個以上有する低分子量ポリオールを組み合わせた多価アルコールと、多塩基酸またはその酸無水物あるいはその酸ハライドとの反応により得られるポリエステルポリオールが挙げられる。
多塩基酸およびその酸無水物またはその酸ハライドとしては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、メチルコハク酸、グルタール酸、アジピン酸、１，１−ジメチル−１，３−ジカルボキシプロパン、３−メチル−３−エチルグルタール酸、アゼライン酸、セバチン酸、その他の脂肪族ジカルボン酸（Ｃ１１〜Ｃ１３）、水添ダイマー酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、オルソフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トルエンジカルボン酸、ダイマー酸、ヘット酸などのカルボン酸、および、これらのカルボン酸などから誘導される酸無水物、例えば、無水シュウ酸、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水２−アルキル（Ｃ１２〜Ｃ１８）コハク酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水トリメリット酸、さらには、これらのカルボン酸などから誘導される酸ハライド、例えば、シュウ酸ジクロライド、アジピン酸ジクロライド、セバチン酸ジクロライドなどが挙げられる。
また、ポリエステルポリオールとしては、例えば、上記した平均官能基数となるように、適宜、上記した低分子量グリコール、低分子量トリオールおよび水酸基を４個以上有する低分子量ポリオールを組み合わせて、それを開始剤として、例えば、ε−カプロラクトン、γ−バレロラクトンなどのラクトン類を開環重合して得られる、ポリカプロラクトンポリオール、ポリバレロラクトンポリオールなどのラクトン系ポリエステルポリオールなどが挙げられる。
ポリエステルポリオールとして、好ましくは、ラクトン系ポリエステルポリオールが挙げられる。ラクトン系ポリエステルポリオールを用いれば、平均官能基数の制御が容易であり、耐熱性と耐衝撃性とのバランスが良好となる。
また、これらポリエーテルポリオールおよびポリエステルポリオールは、単独使用または２種以上併用することができる。
架橋性ポリオールは、ポリオール成分１００重量部中に、例えば、５０〜１００重量部、好ましくは、７０〜１００重量部含有される。
また、本発明において、ポリオール成分は、好ましくは、さらにグリコールを含有している。ポリオール成分がグリコールを含有していれば、耐衝撃性の向上を図ることができる。
本発明において、グリコールは、平均水酸基価が７０〜５００ｍｇＫＯＨ／ｇ、好ましくは、１５０〜４５０ｍｇＫＯＨ／ｇであり、平均官能基数が実質的に２である水酸基含有化合物である。平均水酸基価がこれより低いと、耐熱性が低下する場合があり、これより高いと、耐衝撃性が低下する場合がある。
グリコールは、例えば、ポリエーテルジオール、ポリエステルジオール、ポリカーボネートジオール、アクリルジオール、エポキシジオール、天然油ジオール、シリコーンジオール、フッ素ジオール、ポリオレフィンジオールなどのマクロジオールが挙げられる。また、これらマクロジオールは、単独使用または２種以上併用することができる。好ましくは、ポリエーテルジオールが挙げられる。
ポリエーテルジオールとしては、例えば、上記した低分子量グリコールを開始剤として、エチレンオキサイドおよび／またはプロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを付加反応させることによって得られる、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールおよび／またはポリエチレンポリプロピレングリコール（ランダムまたはブロック共重合体）などのポリオキシＣ２−３アルキレン（エチレンおよび／またはプロピレン）グリコールが挙げられる。
また、ポリエーテルジオールとして、例えば、テトラヒドロフランの開環重合などによって得られるポリテトラメチレンエーテルグリコール（ポリオキシブチレングリコール）が挙げられる。
ポリエーテルジオールとしては、好ましくは、ポリテトラメチレンエーテルグリコールが挙げられる。ポリテトラメチレンエーテルグリコールを用いれば、耐衝撃性を向上させることができる。また、これらポリエーテルジオールは、単独使用または２種以上併用することができる。
グリコールは、ポリオール成分１００重量部中に、例えば、５０重量部以下、好ましくは、３０重量部以下で含有される。架橋性ポリオールに対するグリコールの配合割合は、架橋性ポリオールの水酸基当量数／グリコールの水酸基当量数の比として、例えば、１００／０〜６０／４０、好ましくは、１００／０〜８０／２０である。
また、ポリオール成分は、目的および用途により、後述する添加剤などが配合されるが、実質的には、上記した架橋性ポリオール、および、必要により含有されるグリコールが主成分とされる。このようなポリオール成分は、例えば、架橋性ポリオールおよび必要によりグリコールを適宜配合して、予め調製してもよく、また、後述する本発明の光学用ポリウレタン樹脂の成形時に、個別に配合することもできる。
そして、本発明の光学用ポリウレタン樹脂は、上記したポリイソシアネート成分と上記したポリオール成分とを反応させることにより、得ることができる。
ポリイソシアネート成分とポリオール成分との配合割合は、特に制限されないが、得られた光学用ポリウレタン樹脂の架橋点間平均分子量が、例えば、１５０〜４００、好ましくは、１５０〜３００となるように調整する。なお、架橋点間平均分子量は、例えば、次式（３）により求めることができる。
（ＮＣＯ成分重量＋ＯＨ成分の重量）／官能基数が２を超過するポリオールの平均水酸基当量数の総数 （３）
ＮＣＯ成分：ポリイソシアネート成分
ＯＨ成分：ポリオール成分
光学用ポリウレタン樹脂の架橋点間平均分子量を上記範囲に設定することで、耐熱性と耐衝撃性とのバランスが良好となる。
また、ポリイソシアネート成分とポリオール成分とを反応させるには、例えば、ワンショット法やプレポリマー法などの注型ポリウレタンの成形方法に準拠することができる。
ワンショット法では、例えば、ポリイソシアネート成分とポリオール成分とを、ポリオール成分中の水酸基に対するポリイソシアネート成分中のイソシアネート基の当量比（ＮＣＯ／ＯＨ当量比）が、例えば、０．５〜２．０、好ましくは、０．７５〜１．２５となるように処方（混合）した後、成形型に注入して、例えば、室温〜１５０℃、好ましくは、室温〜１２０℃で、例えば、１０分〜７２時間、好ましくは、４〜２４時間硬化反応させる。なお、硬化温度は、一定温度であってもよく、あるいは、段階的に昇温または冷却することもできる。
この硬化反応においては、ポリイソシアネート成分、および／または、ポリオール成分を、好ましくは、加温して、低粘度化させてから混合し、その後、必要に応じて脱泡した後、予備加熱した成形型に注入する。
そして、成形型に注入して反応させた後、脱型すれば、所望形状に成形された光学用ポリウレタン樹脂を得ることができる。なお、脱型後、必要に応じて、室温にて、７日間以内程度で熱成させることもできる。
また、プレポリマー法は、例えば、まず、イソシアネート成分とポリオール成分の一部とを反応させて、分子末端にイソシアネート基を有するイソシアネート基末端プレポリマーを合成する。次いで、得られたイソシアネート基末端プレポリマーと、ポリオール成分の残部とを反応させて、硬化反応させる。
イソシアネート基末端プレポリマーを合成するには、ポリイソシアネート成分とポリオール成分の一部とを、ポリオール成分の一部中の水酸基に対するポリイソシアネート成分中のイソシアネート基の当量比（ＮＣＯ／ＯＨ当量比）が、例えば、１．１〜２０、好ましくは、１．５〜１０となるように処方（混合）し、反応容器中にて、例えば、室温〜１５０℃、好ましくは、５０〜１２０℃で、例えば、０．５〜１８時間、好ましくは、２〜１０時間反応させる。なお、この反応においては、必要に応じて、有機金属系触媒およびアミン系触媒などの公知のウレタン化触媒を添加してもよく、また、反応終了後には、必要に応じて、未反応の環状ポリイソシアネートを、例えば、蒸留や抽出などの公知の除去手段により、除去することもできる。
得られたイソシアネート基末端プレポリマーは、そのイソシアネート当量が、例えば、８０〜２０００、好ましくは、１００〜１０００であり、プレポリマーの粘度は樹脂を混合後型へ注入する温度で、例えば、１０〜１０，０００ｍＰａ・ｓ、好ましくは、１０〜５，０００ｍＰａ・ｓである。
次いで、得られたイソシアネート基末端プレポリマーと、ポリオール成分の残部とを反応させるには、イソシアネート基末端プレポリマーと、ポリオール成分の残部とを、ポリオール成分の残部中の水酸基に対するイソシアネート基末端プレポリマー中のイソシアネート基の当量比（ＮＣＯ／ＯＨ当量比）が、例えば、０．５〜２．０、好ましくは、０．７５〜１．２５となるように処方（混合）し、成形型に注入して、例えば、室温〜１５０℃、好ましくは、室温〜１２０℃で、例えば、５分〜７２時間、好ましくは、１〜２４時間硬化反応させる。
この硬化反応においては、イソシアネート基末端プレポリマー、および／または、ポリオール成分の残部を、好ましくは、加温して、低粘度化させてから混合し、その後、必要に応じて脱泡した後、予備加熱した成形型に注入する。
そして、成形型に注入して硬化反応させた後、脱型すれば、所望形状に成形された光学用ポリウレタン樹脂を得ることができる。なお、脱型後、必要に応じて、室温にて、７日間以内程度で熱成させることもできる。
なお、得られた光学用ポリウレタン樹脂を、偏光レンズなどに用いる場合には、上記の成形方法において、例えば、インサート成形、つまり、成形型に、偏光膜などを予めセットした上で、混合した原料（ポリイソシアネート成分およびポリオール成分）を注入することもできる。
このようにして得られた光学用ポリウレタン樹脂は、成形時に比較的低温（５０℃以下）で作業することができ、かつ、成形型注入後のポットライフが長く、成形性に優れている。また、透明性、色調および脈理などの光学特性に優れ、しかも、従来のチオール系樹脂と比較しても耐衝撃性などの機械物性に優れている。
より具体的には、この光学用ポリウレタン樹脂は、耐熱性に関しては、５０℃においても熱変形が少なく、機械物性に関しては、ＪＩＳ Ｋ７３１２−１９９６の硬さ（ＨＳＤ）において、３０〜１００の硬度を有し、また、落球試験により優れた耐衝撃性を評価することができる。
また、この光学用ポリウレタン樹脂は、光学特性に関しては、ヘイズ値が、０．５以下、好ましくは、０．３以下であり、色調も無色であり、また、目視での脈理の確認は困難である。
そのため、この光学用ポリウレタン樹脂は、実用レベルの光学特性を満足し、しかも、耐熱性や耐衝撃性などの機械物性に優れる光学用ポリウレタン樹脂として、例えば、透明レンズ、サングラスレンズ、偏光レンズなどの光学レンズや、例えば、防護メガネ、フード、防御用盾、自動車保安部品、照明部品などの光学部品に好適に用いることができる。
なお、このような光学用ポリウレタン樹脂組成物または光学用ポリウレタン樹脂には、必要に応じて、例えば、内部離型剤、可塑剤、消泡剤、レベリング剤、艶消し剤、難燃剤、揺変剤、粘着付与剤、増粘剤、滑剤、帯電防止剤、界面活性剤、反応遅延剤、脱水剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、加水分解防止剤、耐候安定剤などの公知の添加剤を適宜配合することができる。
例えば、内部離型剤を配合する場合には、上記の成形方法において、例えば、混合した原料（ポリイソシアネート成分およびポリオール成分）を、成形型に注入するときに、これら混合した原料とともに、好ましくは加温した内部離型剤を、ポリオール成分およびポリイソシアネート成分の総量１００重量部に対して、例えば、０．０１〜１０重量部、好ましくは、０．１〜５重量部の割合で成形型に注入する。
内部離型剤としては、例えば、リン酸エステル系離型剤、アルキルリン酸塩系離型剤、脂肪酸エステル系離型剤が挙げられる。好ましくは、リン酸エステル系離型剤が挙げられる。このような内部離型剤を配合することよって、成形型から容易に離型することができ、かつ、透明性が良好でヘイズ値の小さい光学用ポリウレタン樹脂を得ることができる。
以下に、実施例および比較例を挙げて本発明を具体的に説明する。なお、実施例中、「％」、および「部」は重量基準である。
１）ポリオール成分の調製
調製例１（ポリオール成分Ａの調製）
平均水酸基価５３９．４ｍｇＫＯＨ／ｇ、平均官能基数３．０のポリカプロラクトンポリオール（ダイセル化学工業製プラクセル３０３）９３６重量部と、平均水酸基価１６９．５ｍｇＫＯＨ／ｇのポリテトラメチレンエーテルグリコール（保土谷化学工業製ＰＴＧ−６５０ＳＮ）３１１重量部とを加え、窒素をバブリングしながら（流量は１０Ｌ／分）１１０℃にて２時間攪拌した後、脱水し、ポリオール成分Ａを得た。
調製例２（ポリオール成分Ｂの調製）
平均水酸基価５３９．４ｍｇＫＯＨ／ｇ、平均官能基数３．０のポリカプロラクトンポリオール（ダイセル化学工業製プラクセル３０３）９３６重量部と、平均水酸基価４４８．８ｍｇＫＯＨ／ｇのポリテトラメチレンエーテルグリコール（インビスタ製テラタン２５０）１２５重量部とを加え、窒素をバブリングしながら（流量は１０Ｌ／分）１１０℃にて２時間攪拌した後、脱水し、ポリオール成分Ｂを得た。
調製例３（ポリオール成分Ｃの調製）
平均水酸基価５３９．４ｍｇＫＯＨ／ｇ、平均官能基数３．０のポリカプロラクトンポリオール（ダイセル化学工業製プラクセル３０３）９９８重量部と、平均水酸基価１１２．２ｍｇＫＯＨ／ｇのポリテトラメチレンエーテルグリコール（保土谷化学工業製ＰＴＧ−１０００）２００重量部とを加え、窒素をバブリングしながら（流量は１０Ｌ／分）１１０℃にて２時間攪拌した後、脱水し、ポリオール成分Ｃを得た。
調製例４（ポリオール成分Ｄの調製）
平均水酸基価５５０ｍｇＫＯＨ／ｇ、平均官能基数３．８のポリエーテルポリオール（開始剤：ソルビトール／グリセリン、三井化学ポリウレタン製アクトコールＧＲ１６Ａ）９５９重量部と、平均水酸基価１６９．５ｍｇＫＯＨ／ｇのポリテトラメチレンエーテルグリコール（保土谷化学工業製ＰＴＧ−６５０ＳＮ）１９９重量部とを加え、窒素をバブリングしながら（流量は１０Ｌ／分）１１０℃にて２時間攪拌した後、脱水し、ポリオール成分Ｄを得た。
調製例５（ポリオール成分Ｅの調製）
平均水酸基価９２０ｍｇＫＯＨ／ｇ、平均官能基数３．０のポリエーテルポリオール（開始剤：トリメチロールプロパン、三井化学ポリウレタン製アクトコールＩＲ−９４）８６８重量部を、窒素をバブリングしながら（流量は１０Ｌ／分）１１０℃にて２時間攪拌した後、脱水し、ポリオール成分Ｅを得た。
調製例６（ポリオール成分Ｆの調製）
平均水酸基価４５０ｍｇＫＯＨ／ｇ、平均官能基数４．４のポリエーテルポリオール（開始剤：ショ糖／グリセリン、三井化学ポリウレタン製アクトコールＧＲ８４）５１７重量部と、平均水酸基価１６９．５ｍｇＫＯＨ／ｇのポリテトラメチレンエーテルグリコール（保土谷化学工業製ＰＴＧ−６５０ＳＮ）７２重量部とを加え、窒素をバブリングしながら（流量は１０Ｌ／分）１１０℃にて２時間攪拌した後、脱水し、ポリオール成分Ｆを得た。
調製例７（ポリオール成分Ｇの調製）
平均水酸基価２８８ｍｇＫＯＨ／ｇ、平均官能基数３．０のポリカプロラクトンポリオール（ダイセル化学工業製プラクセル３０８）４３３重量部と、平均水酸基価１６９．５ｍｇＫＯＨ／ｇのポリテトラメチレンエーテルグリコール（保土谷化学工業製ＰＴＧ−６５０ＳＮ）３３２重量部とを加え、窒素をバブリングしながら（流量は１０Ｌ／分）１１０℃にて２時間攪拌した後、脱水し、ポリオール成分Ｇを得た。
調製例８（ポリオール成分Ｈの調製）
平均水酸基価４４８．８ｍｇＫＯＨ／ｇのポリテトラメチレンエーテルグリコール（インビスタ製テラタン２５０）８００重量部を、窒素をバブリングしながら（流量は１０Ｌ／分）１１０℃にて２時間攪拌した後、脱水し、ポリオール成分Ｈを得た。
調製例９（ポリオール成分Ｉの調製）
注型ポリウレタンで一般的に使用されている、平均水酸基価１２５０ｍｇＫＯＨ／ｇ、平均官能基数３．０のトリメチロールプロパンを、ポリオール成分Ｉとした。
調製例１０（ポリオール成分Ｊの調製）
平均水酸基価４６０ｍｇＫＯＨ／ｇ、平均官能基数５．３のポリエーテルポリオール（開始剤：ショ糖／グリセリン、三井化学ポリウレタン製アクトコール５２−４６０）５０２重量部と、平均水酸基価１６９．５ｍｇＫＯＨ／ｇのポリテトラメチレンエーテルグリコール（保土谷化学工業製ＰＴＧ−６５０ＳＮ）８７重量部とを加え、窒素をバブリングしながら（流量は１０Ｌ／分）１１０℃にて２時間攪拌した後、脱水し、ポリオール成分Ｊを得た。
調製例１１（ポリオール成分Ｋの調製）
平均水酸基価１６９．５ｍｇＫＯＨ／ｇのポリテトラメチレンエーテルグリコール（保土谷化学工業製ＰＴＧ−６５０ＳＮ）９９３重量部を、窒素をバブリングしながら（流量は１０Ｌ／分）１１０℃にて２時間攪拌した後、平均水酸基価１２５０ｍｇＫＯＨ／ｇ、平均官能基数３．０のトリメチロールプロパン４５重量部および４，４´−メチレンビス（２−クロロアニリン）（イハラケミカル製キュアミンＭＴ）８０１重量部を加え、ポリオール成分Ｋを得た。
調製例１２（イソシアネート基末端プレポリマーＡの調製）
温度計、攪拌機、窒素導入管、ジムロートを備えた２Ｌの５径丸型フラスコに、平均水酸基価５３９．４ｍｇＫＯＨ／ｇ、平均官能基数３．０のポリカプロラクトンポリオール（ダイセル化学工業製プラクセル３０３）４５重量部と、平均水酸基価１６９．５ｍｇＫＯＨ／ｇのポリテトラメチレンエーテルグリコール（保土谷化学工業製ＰＴＧ−６５０ＳＮ）１６重量部とを加え、窒素をバブリングしながら（流量は１０Ｌ／分）１１０℃にて２時間攪拌を続け脱水した。その後、Ｈ６ＸＤＩ（三井化学ポリウレタン製タケネート６００）９３９ｇを投入し、９０℃にて４時間反応させて、イソシアネート基末端プレポリマーＡを得た。得られたイソシアネート基末端プレポリマーＡは、無色透明であり、ＮＣＯ含有率３８．６％（当量１０８．８）であった。
実施例および比較例
一般的な注型（キャスティング）法にて、表１に示すように、Ｈ６ＸＤＩ、ＮＢＤＩ、Ｈ１２ＭＤＩ、ＴＤＩ（トリレンジイソシアネート）またはイソシアネート基末端プレポリマーＡを主剤とし、また、ポリオール成分Ａ〜Ｋを硬化剤として、主剤、硬化剤および内部離型剤（下記参照）を表１に示すように処方して、各実施例および各比較例の光学用ポリウレタン樹脂を成形した。
なお、表１中、各実施例および各比較例に配合する内部離型剤は、下記の通りである。また、表１中、内部離型剤の添加量は、主剤および硬化剤の総量１００重量部に対する重量部数で示している。
内部離型剤Ａ：リン酸エステル系離型剤（ゼレックＵＮ、Ｓｔｅｐａｎ社）
内部離型剤Ｂ：リン酸エステル系離型剤（モールドウィズＩＮＴ−１８４６Ｎ２、ＡＸＥＬ Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ社）
内部離型剤Ｃ：リン酸エステル系離型剤（モールドウィズＩＮＴ−１６８１ＯＧ、ＡＸＥＬ Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ社）
内部離型剤Ｄ：リン酸エステル系離型剤（モールドウィズＩＮＴ−１８４６Ｎ２）２０ｇとリン酸エステル系離型剤（モールドウィズＩＮＴ−１６８１ＯＧ）２０ｇの混合物
内部離型剤Ｅ：リン酸エステル系離型剤（ゼレックＵＮ）１０ｇとリン酸エステル系離型剤（モールドウィズＩＮＴ−１６８１ＯＧ）４０ｇの混合物
より具体的には、まず、主剤を４０℃に加温し、硬化剤を４０℃に加温し、内部離型剤を４０℃に加温した後、次いで、加温された主剤、硬化剤および内部離型剤を、４０℃に保温された混合ポットに、ＮＣＯ／活性水素基（ＯＨおよびＮＨ２）当量比が１．０となる割合で投入して混合し、混合終了後、２分間脱泡した。
その後、４０℃に予備加熱した成形型に、主剤、硬化剤および内部離型剤の混合物を注入した。注入終了後、５０℃にて２４時間養生し、さらに１００℃にて２４時間養生後、脱型した。これによって、各実施例および各比較例の成形された光学用ポリウレタン樹脂（硬化物）を得た。
評価
１）成形型注入性
上記の成形において、予備加熱された成形型（クリアランス３ｍｍ、１４７Ｒ）に、各実施例および各比較例の混合物２０ｇを注入する際の注入のしやすさを、下記の基準によって評価した。その結果を表１に示す。
○：泡を巻き込みことなく１分以内に注入完了した。
×：増粘が速く、注入が困難であった。
２）ポットライフ
上記の成形において、４０℃での混合物が、１００，０００ｍＰａ・ｓに到達するまでの時間をポットライフ（分）として、各実施例および各比較例について測定した。その結果を表１に示す。
３）硬度
ＪＩＳ Ｋ７３１２−１９９６の硬さ試験に準拠して、各実施例および各比較例の硬化物について、硬度（ＨＳＤ）を測定した。その結果を表１に示す。
４）透明性（ヘイズ値）
各実施例および各比較例について、厚さ３ｍｍの硬化物をヘイズメータ（日本電色工業社製、ＮＤＨ２０００）にて測定した。その結果を表１に示す。
５）脈理
各実施例および各比較例について、厚さ３ｍｍの硬化物を目視観察して、下記の基準によって脈理の有無を評価した。その結果を表１に示す。
○：脈理を確認できなかった。
×：硬化物の全体に脈理が確認された。
６）耐熱性
各実施例および各比較例について、硬化物を５０℃の乾燥機に入れ、１時間後に取り出したときの外観変化を目視観察して、下記の基準によって耐熱性を評価した。その結果を表１に示す。
○：硬化物の初期形状からの変形は確認できなかった。
×：硬化物の初期形状からの変形が確認された。
７）耐衝撃性（落球試験）
眼鏡レンズの衝撃性に関するＦＤＡ規格（１９７２年）に記載された手法に準拠して、落球試験を実施した。すなわち、各実施例および各比較例の硬化物に対して、１２７ｃｍの高さから鋼球を落下させた後に、硬化物の外観変化を目視観察して、下記の基準によって耐衝撃性を評価した。その結果を表１に示す。
○：６４２ｇの鋼球を落下させたが外観変化を確認できなかった。
△：６４２ｇの鋼球を落下させると、表面に損傷や硬化物の割れが確認された。
×：６４２ｇの鋼球を落下させると、硬化物の割れが確認された。
Figure 2008144154

Claims (7)

  1. 脂環族ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネートおよびそれらの変性体からなる群から選択される少なくとも１種の環状ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート成分と、
    平均水酸基価が２８０〜１２４０ｍｇＫＯＨ／ｇであり、平均官能基数が２を超過し５未満であるポリオール成分と
    を含有することを特徴とする、光学用ポリウレタン樹脂組成物。
  2. ポリオール成分が、平均水酸基価が１５０〜１３００ｍｇＫＯＨ／ｇであり、平均官能基数が２．５以上５以下である架橋性ポリオールを含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の光学用ポリウレタン樹脂組成物。
  3. ポリオール成分が、さらに、平均水酸基価が７０〜５００ｍｇＫＯＨ／ｇのグリコールを含んでいることを特徴とする、請求項２に記載の光学用ポリウレタン樹脂組成物。
  4. 前記グリコールは、ポリテトラメチレンエーテルグリコールを含んでいることを特徴とする、請求項３に記載の光学用ポリウレタン樹脂組成物。
  5. 前記ポリイソシアネート成分と前記ポリオール成分との反応による得られる光学用ポリウレタン樹脂の架橋点間平均分子量が１５０〜４００となるように、調整されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の光学用ポリウレタン樹脂組成物。
  6. 請求項１〜５のいずれかに記載の光学用ポリウレタン樹脂組成物から、前記ポリイソシアネート成分と前記ポリオール成分とを反応させることにより得られることを特徴とする、光学用ポリウレタン樹脂。
  7. ヘイズ値が、０．５以下であることを特徴とする、請求項６に記載の光学用ポリウレタン樹脂。
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