JP2009086281A

JP2009086281A - レンズ用吸熱シートおよびプラスチックレンズの製造方法

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Publication number: JP2009086281A
Application number: JP2007255959A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ota; 宏太田; Toshikazu Hashimoto; 敏和橋本; Takamitsu Hirose; 崇光廣瀬
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2009-04-23

Abstract

【課題】コーティング溶液の硬化時におけるレンズの温度上昇を抑えることにより、熱変形を防止するようにしたレンズ用吸熱シートおよびプラスチックレンズの製造方法を提供する。
【解決手段】プラスチックレンズ２の被コーティング面２ａに塗布されたコーティング溶液３を光硬化または熱硬化させるときに用いられるレンズ用吸熱シート７を、冷却媒体１１と、この冷却媒体１１を収容する可撓性シート１０とで構成し、プラスチックレンズ２の凹面２ｂに密着させる。冷却媒体１１としては、水と吸水性ポリマーとからなる含水ゲルが用いられる。吸水性ポリマーとしては、例えばポリビニルアルコールが用いられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラスチックレンズの製造に用いて好適なレンズ用吸熱シートおよびこれを用いたプラスチックレンズの製造方法に関するものである。

光学レンズ、特に眼鏡レンズの製造においては、遮光性、防眩性、調光性、耐擦傷性等を向上させるために、眼鏡レンズの表面にその目的に応じた材質のコーティング被膜を形成することが行われている（例えば、非特許文献１参照）。また、このようなコーティング被膜を自動的に形成する装置も従来から種々提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。

前記特許文献１、２に記載された眼鏡レンズ用のレンズコーティング装置は、プラスチックレンズに塗布された光硬化性コーティング被膜を紫外線（ＵＶ）の照射によって硬化させるようにしている。

光硬化性コーティング溶液の硬化工程において、プラスチックレンズにＵＶを照射すると、チャンバー内の温度上昇や紫外線を吸収することによりレンズの表面温度がレンズ基材の熱変形温度よりも高くなるため（１１０〜１２０℃）、レンズが熱変形する。そこで、前記特許文献３に記載されているプラスチックレンズの製造方法は、光照射を断続的に行なうか、または光照射の初期に強度の強い光を照射し、徐々にまたは段階的に光の強度を弱くすることにより、光照射時におけるレンズの温度上昇を低く抑え、熱変形を防止するようにしている。プラスチックレンズの表面温度が１００℃以下、より好ましくは８０℃以下であれば、プラスチックレンズを熱で変形させることなくコーティング層を付与することができることが確認されている。

「眼鏡」メディカル葵出版、1986年5月22日発行 p.81〜83 特開２００２−１７７８５２号公報特表２０００−５０８９８１号公報特開２００４−１２８５７号公報

上記したように、特許文献３に記載の製造装置は、光照射を断続的に行なうか、または光照射の初期に強度の強い光を照射し、徐々にまたは段階的に光の強度を弱くすることにより、レンズの温度上昇を抑え、熱変形を防止するようにしている。
しかしながら、このような光照射を断続的または光の強度を徐々にまたは段階的に変えてコーティング溶液を硬化させる方法は、硬化に要する時間が長時間になるため、生産性を低下させるという問題があった。
また、強強度の光の調整と弱強度の光の調整が必要であったり、冷水循環チューブやコールドリフレクターによる冷却、赤外線吸収または反射物質を光源とプラスチックレンズとの間に設けるなどしてレンズの温度上昇を抑える必要があるため、装置の構造が複雑化して高価になるという問題もあった。

本発明は、上記した従来の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、コーティング溶液の硬化時におけるレンズの温度上昇を抑えることにより、熱変形を防止するようにしたレンズ用吸熱シートおよびプラスチックレンズの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明に係るレンズ用吸熱シートは、プラスチックレンズの被コーティング面に塗布されたコーティング溶液を硬化させる最、前記プラスチックレンズが熱を持つ硬化を行なうときに用いられるレンズ用吸熱シートであって、冷却媒体と、この冷却媒体を収容する可撓性シートとからなり、前記冷却媒体を水と吸水性ポリマーとからなる含水ゲルで構成したものである。

また、本発明に係るレンズ用吸熱シートは、上記発明において、前記吸水性ポリマーが、デンプンやセルロースなどの天然高分子に、アクリル酸やスチレンスルホン酸などのグラフト共重合体や合成高分子のポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアミド、ポリアミン、ポリアクリル酸塩を架橋処理したポリマー、ポリエチレングリコール系ポリマーのうちのいずれか１つである。

さらに、本発明に係るプラスチックレンズの製造方法は、上記発明に係るレンズ用吸熱シートにコーティング溶液が塗布されたプラスチックレンズを密着させる工程と、前記コーティング溶液を光硬化または熱硬化させる工程とを備えているものである。

本発明において、コーティング溶液を光硬化させると、ＵＶランプの熱と樹脂の硬化エネルギーにより、また熱硬化させると、チャンバー内の温度上昇によりレンズ自体の温度が上昇する。冷却媒体は、水と吸水性ポリマーとからなる含水ゲルからなり、レンズの温度が上昇すると、その熱を水が吸収してレンズの温度上昇を抑えるため、レンズの熱変形を防止することができる。したがって、コーティング溶液の硬化時に、光照射を断続的に行なったり、徐々にまたは段階的に光の強度を弱くしたりする必要がなく、硬化処理工程を短時間に行なうことができる。更に対象レンズの凹面側に前記含水ゲルが密着していることからレンズ全体を満遍なく冷却することが可能であるため、レンズの温度ムラが発生することなく、より均一で良好な成膜を行うことができる。

以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係るレンズ用吸熱シートが用いられるプラスチックレンズのコーティング装置の概略図、図２はレンズ用吸熱シートの一部を破断して示す斜視図である。これらの図において、コーティング装置１は、プラスチックレンズ２の被コーティング面である凸面２ａに塗布された紫外線硬化型の調光用コーティング溶液３をＵＶ４の照射によって硬化させる装置で、前記プラスチックレンズ２が装着される密閉型のチャンバー５と、前記プラスチックレンズ２がレンズ用吸熱シート７を介して設置される固定台座６と、前記コーティング溶液３にＵＶ４を照射する光源としてのＵＶランプ８等を備えている。チャンバー５の内部は、プラスチックレンズ２が装填されると、コーティング溶液３の空気中の酸素との反応による硬化阻害を防止するために排気され、窒素ガス（Ｎ₂ ）等の不活性ガスに置換される。

プラスチックレンズ２は、ポリカーボネート系樹脂、アリル系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂等の公知の樹脂によって形成された、外径が例えば、６５ｍｍ、７０ｍｍ、７５ｍｍまたは８０ｍｍの円形レンズからなり、凸面２ａが所定の曲率半径の光学面に研磨仕上げされ、凹面２ｂが未加工または同じく所定の曲率半径の光学面に研磨されている。

プラスチックレンズ２へのコーティング溶液３の塗布は、プラスチックレンズ２を回転台上に被コーティング面である凸面２ａを上にして載置しておき、適宜な滴下手段によってコーティング溶液３を凸面２ａの中央に滴下する。回転台は、プラスチックレンズ２を真空吸着し、その凸面２ａにコーティング溶液が滴下されると高速回転し、遠心力によってコーティング溶液３を吹き飛ばしその膜厚を均一にする。

コーティング溶液３が光硬化性樹脂の場合は、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、ビニル基、アリル基、スチリル基等のラジカル重合性基を有する公知の化合物がなんら制限なく使用できる。熱硬化性樹脂の場合も特に制限はないが、例えばエポキシ基を有する有機ケイ素化合物のように公知のものが使用できる。また、光硬化性樹脂と熱硬化性樹脂を混合したものも使用できる。

プラスチックレンズ２は、コーティング溶液３が均一に塗布すると、前記固定台座６上にレンズ用吸熱シート７を介して設置され、粘着テープ９によって固定される。固定台座６としては、金属、ガラス、プラスチック材料等によって形成されている。また、プラスチックレンズ２自体でレンズ用吸熱シート７を固定してもよい。なお、固定台座６、粘着テープ９は必ずしも必要ではない。

前記レンズ用吸熱シート７は、コーティング溶液３の光硬化時にＵＶランプ８の熱によってチャンバー５内の温度が上昇すると、プラスチックレンズ２の温度も上昇するため、その熱を吸収しレンズの温度上昇を抑えるために用いられるもので、図２に示すように可撓性シート１０と、この可撓性シート１０に収納された冷却媒体１１とで形成されている。また、可撓性シート１０は、耐熱性を有する薄い２枚のプラスチックシート１０ａ、１０ｂによって袋状に形成されている。２枚の薄いプラスチックシート１０ａ、１０ｂは、プラスチックレンズ２と略同一の大きさの円形（または方形）に形成され、外周が全周にわたって熱溶着されている。プラスチックシート１０ａ、１０ｂの材質としては、耐熱性に優れた合成樹脂、例えばポリエチレン、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル等の熱可塑性樹脂が用いられる。

前記冷却媒体１１としては、水と吸水性ポリマーとからなる含水ゲルが用いられ、空気を含まないように可撓性シート１０に封入される。吸水性ポリマーとしては、主として水を大量に吸収してゲル化する既知の高分子材料であればよく、例えばデンプンやセルロースなどの天然高分子に、アクリル酸やスチレンスルホン酸などのグラフト共重合体や合成高分子のポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアミド、ポリアミン、ポリアクリル酸塩を架橋処理したポリマー、ポリエチレングリコール系ポリマーなどのうちのいずれか１つが用いられる。中でもポリビニルアルコールは、吸水性に優れ、冷却媒体として好適である。

また、前記冷却媒体１１の水と吸水性ポリマーとの割合は、樹脂によって変わるが、例えばポリビニルアルコールを使用した場合、前記冷却媒体の含水率は８０％以上が好ましく、より好ましくは９０％以上であり、更に好ましくは９５％以上である。なお、保冷剤の含水率は、実験の結果９７．７８％であった。

コーティング溶液３の硬化時にこのようなレンズ用吸熱シート７を介してプラスチックレンズが固定台座６上に設置される。このため、可撓性シート１０の上面は、プラスチックレンズ２の重量によって凹面２ｂの形状に倣って変形し、これにより凹面２ｂの略全面が可撓性シート１０の上面に密着する。なお、固定台座６へのプラスチックレンズ２の設置は、予めレンズ用吸熱シート７をプラスチックレンズ２の凹面２ｂに粘着テープ等によって貼り付けた後、設置してもよい。

固定台座６にプラスチックレンズ２がレンズ用吸熱シート７を介して設置されると、チャンバー５の内部を排気して不活性ガスに置換する。不活性ガスの置換が終了すると、ＵＶランプ８を点灯してＵＶ４をコーティング溶液３に所定時間照射することにより硬化させる。

ＵＶ４を照射するＵＶランプ８としては公知の光源を何ら制限無く用いることができ、具体例としては、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、キセノンランプ、カーボンアーク、殺菌灯、無電極ランプ等が挙げられる。また、光照射時間は紫外線重合開始剤の種類、吸収波長、感度、さらには所望のフォトクロミック被膜層の膜厚等によって適宜決めることができる。

コーティング溶液３の硬化によってレンズ表面にコーティング被膜が形成されると、プラスチックレンズ２をチャンバー５の外部に取り出し、硬化処理を終了する。

本発明においては、レンズ用吸熱シート７を用いているので、コーティング溶液３の硬化処理時におけるプラスチックレンズ２の温度上昇を水と吸水性ポリマーとからなるゲル状の冷却媒体１１によって効果的に抑えることができる。すなわち、ＵＶランプ８の点灯によってチャンバー５内の温度が上昇すると、プラスチックレンズ２の温度も上昇するため、その熱を吸水性ポリマーに保持されている水が吸収して、レンズ２の温度上昇を抑える。

図３はコーティング溶液の硬化処理時のレンズの温度上昇の変化を示す図で、縦軸はチャンバー内の温度、横軸はＵＶキュア時間である。
同図において、曲線Ａはレンズ用吸熱シート７を用いたときのレンズの温度変化を示す曲線、曲線Ｂはレンズ用吸熱シート７を用いないときのレンズの温度変化を示す曲線である。この図から明らかなように、レンズ用吸熱シート７を用いて硬化させたときは、プラスチックレンズ２の温度上昇を７０℃程度にまで抑えることができるため、中央の肉厚が２ｍｍ以下の薄いレンズであってもほとんど熱変形せず良好なレンズを製造することができた。一方、レンズ用吸熱シート７を用いないで硬化させたときはプラスチックレンズ２の温度が１１０℃程度にまで上昇するため、中央の肉厚が２ｍｍ以下の薄いレンズの場合には熱変形し不良品の頻度が高くなった。

また、本発明によれば、従来のように紫外線４を断続的に照射したりあるいは光の強度を徐々にまたは段階的に弱くしたりする必要がないので、高い生産性で製造することができる。

さらに、冷水を循環させる機構や、重合装置中の雰囲気を冷却する装置を別途用意し設置するといった煩雑さも無く、既存の重合装置で簡単に冷却効果を出すことができる。

さらに、レンズ用吸熱シート７は、構造が簡単で容易に製作することができるばかりか、常温で何回も再使用することができ、プラスチックレンズの被コーティング面に塗布されたコーティング溶液を光硬化や熱硬化させるときに用いて好適である。

本発明に係るレンズ用吸熱シートが用いられるプラスチックレンズのコーティング装置の概略図である。レンズ用吸熱シートの一部を破断して示す斜視図である。コーティング溶液の硬化処理時のレンズの温度変化を示す図である。

符号の説明

１…コーティング装置、２…プラスチックレンズ、２ａ…被コーティング面、３…コーティング溶液、４…紫外線（ＵＶ）、５…チャンバー、６…固定台座、７…レンズ用吸熱シート、８…ＵＶランプ、９…粘着テープ、１０…可撓性シート、１１…冷却媒体。

Claims

プラスチックレンズの被コーティング面に塗布されたコーティング溶液を硬化させる最、前記プラスチックレンズが熱を持つ硬化を行なうときに用いられるレンズ用吸熱シートであって、冷却媒体と、この冷却媒体を収容する可撓性シートとからなり、前記冷却媒体を水と吸水性ポリマーとからなる含水ゲルで構成したことを特徴とするレンズ用吸熱シート。
請求項１記載のレンズ用吸熱シートにおいて、
前記吸水性ポリマーが、デンプンやセルロースなどの天然高分子に、アクリル酸やスチレンスルホン酸などのグラフト共重合体や合成高分子のポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアミド、ポリアミン、ポリアクリル酸塩を架橋処理したポリマー、ポリエチレングリコール系ポリマーのうちのいずれか１つであることを特徴とするレンズ用吸熱シート。
請求項１記載のレンズ用吸熱シートにコーティング溶液が塗布されたプラスチックレンズを密着させる工程と、
前記コーティング溶液を光硬化または熱硬化によって硬化させる工程とを備えたことを特徴とするプラスチックレンズの製造方法。