JP2009235602A - プラスチックレンズの染色方法および染色装置 - Google Patents
プラスチックレンズの染色方法および染色装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】長期にわたって安定した染色性を有するプラスチックレンズの染色方法を提供すること。
【解決手段】染色装置10は、内部に染色液を貯める染色浴11と、染色浴11内で回転して染色液を攪拌するスターラ12と、染色浴11の液面を感知する液面センサ13と、液面センサ13からの信号を受信して補充液の補充を行う補充装置14と、を備えている。補充液は、染色開始時の染色浴11中の水に対する染色キャリア濃度をA、補充液中の水に対する染色キャリア濃度をBとしたとき、A>Bを満たす。
【選択図】図1
【解決手段】染色装置10は、内部に染色液を貯める染色浴11と、染色浴11内で回転して染色液を攪拌するスターラ12と、染色浴11の液面を感知する液面センサ13と、液面センサ13からの信号を受信して補充液の補充を行う補充装置14と、を備えている。補充液は、染色開始時の染色浴11中の水に対する染色キャリア濃度をA、補充液中の水に対する染色キャリア濃度をBとしたとき、A>Bを満たす。
【選択図】図1
Description
本発明は、プラスチックレンズの染色方法および染色装置に関する。
従来、眼鏡用などのプラスチックレンズの着色方法としては、レンズ基材を直接染色する方法や、レンズ基材に被染色層を形成した後に染色する方法など多数存在する。
具体的には、90℃程度の温水中に、分散染料、界面活性剤および染色キャリアを添加した水ベースの染色ポットを用意し、攪拌しながらレンズ基材を染色ポットに浸漬することによって直接染色している(例えば、特許文献1参照)。
近年では、プラスチックレンズの高屈折率化および高耐熱化などが進み、染色キャリアを添加しないと、十分な染色速度を得ることが難しくなってきている。一般的に使用される染色キャリアとしては、例えば、p−フェニルフェノール、ベンジルアルコールおよびフェネチルアルコールなどが挙げられる。
具体的には、90℃程度の温水中に、分散染料、界面活性剤および染色キャリアを添加した水ベースの染色ポットを用意し、攪拌しながらレンズ基材を染色ポットに浸漬することによって直接染色している(例えば、特許文献1参照)。
近年では、プラスチックレンズの高屈折率化および高耐熱化などが進み、染色キャリアを添加しないと、十分な染色速度を得ることが難しくなってきている。一般的に使用される染色キャリアとしては、例えば、p−フェニルフェノール、ベンジルアルコールおよびフェネチルアルコールなどが挙げられる。
一方、眼鏡用のプラスチックレンズの染色においては、ハーフ染色(グラデーション染色)を行うため、染色浴を開放した状態でレンズの一部を浸漬することがある。染色浴は90℃前後に加温されており染色浴の水が蒸発するため、通常は、水または90℃前後に加温した温水を補充液として用い、適宜補充して水面が下がり過ぎないように調整しながら染色を行っている。
染色浴からは、水だけではなく染色キャリアも揮発する。例えば、ベンジルアルコールは、高温で揮発性があるため、染色浴から大気中に揮発して染色浴中のベンジルアルコールの量が減っていく。
補充液として、水(温水)を補充していくと、染色浴中のベンジルアルコールの濃度が低下し、染色キャリアとしての効果が小さくなってしまい、染色速度が低下してしまう。
そこで、補充液として水と染色キャリアの両方を補充することが考えられるが、染色浴から蒸発(揮発)する水と染色キャリアは同じ比率で蒸発(揮発)しない。例えば、水とベンジルアルコール(染色キャリア)では、水の方が蒸発しやすいため、初期の染色浴中の水とベンジルアルコールの比率よりも水の方が多量に蒸発する。そのため、初期の染色浴中と同じ濃度の水とベンジルアルコールの溶液を準備して補充すると、ベンジルアルコールの濃度が濃くなっていくため、染色速度が速くなってしまう。
このように、染色中の色キャリアの濃度変化によって染色速度が安定しないため、一定の品質の製品を製造することが難しい。
なお、p−フェニルフェノールは、高温でも揮発しにくいが、染色浴のポットライフが長いという利点があるが、安全性に問題がある。
補充液として、水(温水)を補充していくと、染色浴中のベンジルアルコールの濃度が低下し、染色キャリアとしての効果が小さくなってしまい、染色速度が低下してしまう。
そこで、補充液として水と染色キャリアの両方を補充することが考えられるが、染色浴から蒸発(揮発)する水と染色キャリアは同じ比率で蒸発(揮発)しない。例えば、水とベンジルアルコール(染色キャリア)では、水の方が蒸発しやすいため、初期の染色浴中の水とベンジルアルコールの比率よりも水の方が多量に蒸発する。そのため、初期の染色浴中と同じ濃度の水とベンジルアルコールの溶液を準備して補充すると、ベンジルアルコールの濃度が濃くなっていくため、染色速度が速くなってしまう。
このように、染色中の色キャリアの濃度変化によって染色速度が安定しないため、一定の品質の製品を製造することが難しい。
なお、p−フェニルフェノールは、高温でも揮発しにくいが、染色浴のポットライフが長いという利点があるが、安全性に問題がある。
そこで、本発明の目的は、長期にわたって安定した染色性を有するプラスチックレンズの染色方法を提供することにある。
本発明のプラスチックレンズの染色方法は、少なくとも水と染料と染色キャリアとを含む染色浴にプラスチックレンズを浸漬するプラスチックレンズの染色方法であって、少なくとも水と染色キャリアとを含み、染色開始時の前記染色浴中の水に対する染色キャリア濃度をA、前記補充液中の水に対する染色キャリア濃度をBとしたとき、A>Bを満たす補充液を前記染色浴に補充する補充工程を実施することを特徴とする。
染色浴では、水と染色キャリアの蒸発(揮発)率が異なる。通常、水の方がより多く蒸発するため、補充液の染色キャリアの濃度Bを染色開始初期の染色浴の染色キャリア濃度Aより薄くすることにより、補充後の染色浴の染色キャリア濃度を染色開始初期の染色浴の染色キャリア濃度Aと略同じ濃度にすることができる。
したがって、染色開始から長期にわたって、染色浴中の染色キャリア濃度を一定に維持することができ、染色性が長期にわたって安定する。すなわち、一定の品質の製品を提供することができる。
したがって、染色開始から長期にわたって、染色浴中の染色キャリア濃度を一定に維持することができ、染色性が長期にわたって安定する。すなわち、一定の品質の製品を提供することができる。
本発明のプラスチックレンズの染色方法において、前記染色キャリアは、芳香環を持つアルコール類であることが好ましい。
芳香環を持つアルコール類としては、例えば、ベンジルアルコール、フェネチルアルコール、ジメチルベンジルカルビノール等が挙げられる。これら芳香環を持つアルコール類は揮発性が高いため、染色浴中で90℃前後に加温されると、揮発しやすい。したがって、染色浴中の染色キャリアの濃度が変化しやすい。
この発明では、芳香環を持つアルコール類を染色キャリアとして使用しても、前述のとおり、染色浴中の染色キャリアの濃度を一定に維持することができるので、染色性を向上させることができる。
この発明では、芳香環を持つアルコール類を染色キャリアとして使用しても、前述のとおり、染色浴中の染色キャリアの濃度を一定に維持することができるので、染色性を向上させることができる。
本発明のプラスチックレンズの染色方法において、前記芳香環を持つアルコール類は、ベンジルアルコール、フェネチルアルコールのうち少なくともいずれか一方であることが好ましい。
ベンジルアルコールおよびフェネチルアルコールは染色キャリアとして有用であるが、染色浴中で90℃前後に加温されると、揮発しやすい。したがって、染色浴中の染色キャリアの濃度が変化しやすい。
この発明では、ベンジルアルコールおよびフェネチルアルコールを染色キャリアとして使用しても、前述のとおり、染色浴中の染色キャリアの濃度を一定に維持することができるので、より効果的に染色性を向上させることができる。
この発明では、ベンジルアルコールおよびフェネチルアルコールを染色キャリアとして使用しても、前述のとおり、染色浴中の染色キャリアの濃度を一定に維持することができるので、より効果的に染色性を向上させることができる。
本発明のプラスチックレンズの染色方法において、前記染色キャリア濃度Aおよび前記染色キャリア濃度Bは、下記式(1)および(2)を満たすことが好ましい。
0.1質量%≦ A ≦5質量% …(1)
0.3≦ B/A ≦0.8 …(2)
0.1質量%≦ A ≦5質量% …(1)
0.3≦ B/A ≦0.8 …(2)
この発明では、染色開始初期の染色浴の水に対する染色キャリア濃度Aを、0.1質量%以上5質量%以下とし、補充液の水に対する染色キャリア濃度Bを、B/Aの値が0.3以上0.8以下となるように調製する。
例えば、染色浴の染色キャリア濃度Aが2質量%であるとすると、補充液の染色キャリア濃度Bは、0.6質量%以上1.6質量%以下の範囲内となる。なお、補充液の染色キャリア濃度Bは、水および染色キャリアの揮発率や液面変化の量に応じて上記範囲内で適宜選択すればよい。
このように、補充液の染色キャリア濃度Bを上記範囲内とすることにより、補充後の染色浴中の染色キャリアの濃度を一定に保つことができる。したがって、安定した染色性を長期にわたって維持することができる。
例えば、染色浴の染色キャリア濃度Aが2質量%であるとすると、補充液の染色キャリア濃度Bは、0.6質量%以上1.6質量%以下の範囲内となる。なお、補充液の染色キャリア濃度Bは、水および染色キャリアの揮発率や液面変化の量に応じて上記範囲内で適宜選択すればよい。
このように、補充液の染色キャリア濃度Bを上記範囲内とすることにより、補充後の染色浴中の染色キャリアの濃度を一定に保つことができる。したがって、安定した染色性を長期にわたって維持することができる。
また、染色キャリアの濃度Aが0.1質量%未満であると、染色キャリアの濃度が極端に薄くなるため、染色キャリアとしての効果を発揮できず、染色性が悪くなってしまう。また、染色キャリア濃度Aが5質量%を超えると、レンズに染色ムラが発生するおそれがある。なお、染色キャリアの添加量のより好ましい範囲は、0.2質量%以上2.0質量%以下である。
本発明のプラスチックレンズの染色方法において、前記染色浴の液面変化を自動で測定し、前記液面変化が一定値に達したときに、前記補充液を自動で補充することが好ましい。
この発明によれば、一定量の液面変化があったことを自動で感知し、自動で補充液を補充するので、製造工程において手間をかけることなく、染色液の染色性を一定に維持することができる。すなわち、製造性に優れている。
例えば、従来では染色開始時と長時間経過後で染色性が変化するため、レンズの色あわせを行う必要があったが、本発明によれば、色合わせを行わなくても一定の品質のレンズを提供することができる。
例えば、従来では染色開始時と長時間経過後で染色性が変化するため、レンズの色あわせを行う必要があったが、本発明によれば、色合わせを行わなくても一定の品質のレンズを提供することができる。
本発明のプラスチックレンズの染色方法において、前記補充液の温度は、前記染色浴の温度のプラスマイナス10℃以内であることが好ましい。
この発明では、補充液を、染色浴中の温度のプラスマイナス10℃以内の温度で補充する。これにより、補充液が補充された染色浴中の温度がほとんど変わらないので、染色特性を維持することができ、安定した染色性を発揮することができる。
なお、補充液のより好ましい温度はプラスマイナス5℃以内であり、さらに好ましくはプラスマイナス3℃以内である。
なお、補充液のより好ましい温度はプラスマイナス5℃以内であり、さらに好ましくはプラスマイナス3℃以内である。
本発明のプラスチックレンズの染色装置は、少なくとも水と染料と染色キャリアとを含む染色浴と、前記染色浴の液面変化を自動で測定する液面自動測定装置と、前記液面自動測定装置の測定結果に基づいて、少なくとも水と染色キャリアとを含む補充液を自動で補充する自動補充装置と、を備えたことを特徴とする。
この発明では、液面自動測定装置が染色浴中の液面変化を監視し、一定量の液面変化があったときに、自動補充装置に通知する。そして、自動補充装置は一定濃度の補充液を一定量染色力に補充する。この一連の動作が自動で行われる。
このような構成の染色装置であれば、自動で染色浴中の染色キャリアの濃度を一定に保つことができる。したがって、長期にわたって安定した染色性を維持することができ、一定の品質の製品を容易に提供することができる。
このような構成の染色装置であれば、自動で染色浴中の染色キャリアの濃度を一定に保つことができる。したがって、長期にわたって安定した染色性を維持することができ、一定の品質の製品を容易に提供することができる。
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態におけるプラスチックレンズの染色方法により染色されるレンズは、眼鏡用のプラスチックレンズである。
[レンズの構成]
レンズは、レンズ基材によって形成される。
レンズ基材の材質としては、特に限定されないが、屈折率が1.6以上の透明なプラスチック素材を使用することがレンズの軽量化の点で好ましい。例えば、イソシアネート基またはイソチオシアネート基を持つ化合物と、メルカプト基を持つ化合物を反応させることによって製造されるチオウレタン系プラスチックや、エピスルフィド基を持つ化合物を含む原料モノマーを重合硬化して製造されるエピスルフィド系プラスチックをレンズ基材の素材として使用することができる。
[レンズの構成]
レンズは、レンズ基材によって形成される。
レンズ基材の材質としては、特に限定されないが、屈折率が1.6以上の透明なプラスチック素材を使用することがレンズの軽量化の点で好ましい。例えば、イソシアネート基またはイソチオシアネート基を持つ化合物と、メルカプト基を持つ化合物を反応させることによって製造されるチオウレタン系プラスチックや、エピスルフィド基を持つ化合物を含む原料モノマーを重合硬化して製造されるエピスルフィド系プラスチックをレンズ基材の素材として使用することができる。
チオウレタン系プラスチックの主成分となるイソシアネート基またはイソチオシアネート基を持つ化合物としては、公知の化合物が何ら制限なく使用できる。
イソシアネート基を持つ化合物の具体例としては、エチレンジイソシアナート、トリメチレンジイソシアナート、2,4,4−トリメチルヘキサンジイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナート、m−キシリレンジイソシアナート等が挙げられる。
イソシアネート基を持つ化合物の具体例としては、エチレンジイソシアナート、トリメチレンジイソシアナート、2,4,4−トリメチルヘキサンジイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナート、m−キシリレンジイソシアナート等が挙げられる。
また、メルカプト基を持つ化合物としても、公知の物を用いることができる。例えば、1,2−エタンジチオール、1,6−ヘキサンジチオール、1,1−シクロヘキサンジチオール等の脂肪族ポリチオール、1,2−ジメルカプトベンゼン、1,2,3−トリス(メルカプトメチル)ベンゼン等の芳香族ポリチオールが挙げられる。また、プラスチックレンズの高屈折率化のためには、メルカプト基以外にも、硫黄原子を含むポリチオールがより好ましく用いられ、その具体例としては、1,2−ビス(メルカプトメチルチオ)ベンゼン、1,2,3−トリス(メルカプトエチルチオ)ベンゼン、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等が挙げられる。
また、エピスルフィド系プラスチックの原料モノマーとして用いられる、エピスルフィド基を持つ化合物の具体例としては、公知のエピスルフィド基を持つ化合物が何ら制限なく使用できる。既存のエポキシ化合物のエポキシ基の一部あるいは全部の酸素を硫黄で置き換えることによって得られるエピスルフィド化合物が挙げられる。また、プラスチックレンズの高屈折率化のためには、エピスルフィド基以外にも硫黄原子を含有する化合物がより好ましい。具体例としては、1,2−ビス(β−エピチオプロピルチオ)エタン、ビス−(β−エピチオプロピル)スルフィド、1,4−ビス(β−エピチオプロピルチオメチル)ベンゼン、2,5−ビス(β−エピチオプロピルチオメチル)−1,4−ジチアン、ビス−(β−エピチオプロピル)ジスルフィド等が挙げられる。
実際に、チオウレタン系プラスチックレンズやエピスルフィド系プラスチックレンズを重合する際には、上記に挙げた原料モノマーを1種、または2種以上を秤量して混合し、さらに必要に応じて、原料モノマーと反応可能な、他の官能基を持つ化合物を添加しても良い。その他に、必要に応じて紫外線吸収剤、酸化防止剤、内部離型剤、ブルーイング剤等を添加することも可能である。さらに、重合触媒等を添加し、混合して均一にし、プラスチックレンズ用の重合性組成物を調合する。
このようにして調合した重合性組成物を、ガラスモールド等に囲まれた空隙に注入し、密閉した後、熱風オーブン等に入れ、10〜30℃程度の温度からスタートし、100℃〜150℃程度まで10時間〜100時間かけて昇温して重合を完了させる。その後、室温まで冷却し、ガラスモールド等からプラスチックレンズを離型することで、各種プラスチックレンズを製造することができる。重合後のプラスチックレンズは内部応力を緩和させるために、必要に応じて、80℃〜130℃で10分〜5時間程度、アニール処理を行うこともある。
実際に、チオウレタン系プラスチックレンズやエピスルフィド系プラスチックレンズを重合する際には、上記に挙げた原料モノマーを1種、または2種以上を秤量して混合し、さらに必要に応じて、原料モノマーと反応可能な、他の官能基を持つ化合物を添加しても良い。その他に、必要に応じて紫外線吸収剤、酸化防止剤、内部離型剤、ブルーイング剤等を添加することも可能である。さらに、重合触媒等を添加し、混合して均一にし、プラスチックレンズ用の重合性組成物を調合する。
このようにして調合した重合性組成物を、ガラスモールド等に囲まれた空隙に注入し、密閉した後、熱風オーブン等に入れ、10〜30℃程度の温度からスタートし、100℃〜150℃程度まで10時間〜100時間かけて昇温して重合を完了させる。その後、室温まで冷却し、ガラスモールド等からプラスチックレンズを離型することで、各種プラスチックレンズを製造することができる。重合後のプラスチックレンズは内部応力を緩和させるために、必要に応じて、80℃〜130℃で10分〜5時間程度、アニール処理を行うこともある。
[染色浴の調整]
次に、染色浴の調整について説明する。
染色浴は、染料と染色キャリアと水とを含んで調整される。
次に、染色浴の調整について説明する。
染色浴は、染料と染色キャリアと水とを含んで調整される。
染料としては、特に限定されず、一般的に使用されている分散染料などを使用することができる。例えば、「スミカロン Blue S−BG200%」(商品名)、「スミカロン Blue E−RPD(EA)」(商品名)、「スミカロン Yellow SE−5G」(商品名)、「スミカロン Yellow E−RPD(EA)」(商品名)(以上、住友ケムテックス株式会社製)、「カヤロン Blue AN−SE」(商品名)、「カヤロン Blue TN−S200」(商品名)、「カヤロン Red BL−E」(商品名)、「カヤロン Red AN−SE」(商品名)、「カヤロン Yellow 4GN」(商品名)、「カヤロン Yellow Brown 2RL−S」(商品名)(以上 日本化薬株式会社製)等が挙げられる。
染料は、通常、水1リットルに対して、染料の合計量が0.01g以上10g以下の範囲となるように添加することが好ましい。染料が0.01g未満であると、染料の量が少なすぎて目的の色に染色することができない。また、染料が10gを超えると、レンズに染色ムラが発生するおそれがある。
染料は、通常、水1リットルに対して、染料の合計量が0.01g以上10g以下の範囲となるように添加することが好ましい。染料が0.01g未満であると、染料の量が少なすぎて目的の色に染色することができない。また、染料が10gを超えると、レンズに染色ムラが発生するおそれがある。
染色キャリアとしては、一般的に使用されている芳香環を持つアルコール類を使用することができる。芳香環を持つアルコール類としては、例えば、ベンジルアルコールやフェネチルアルコール、けい皮アルコール、ベンズヒドロール、p−アニシルアルコール等が挙げられる。
染色キャリアは、染色浴中の水に対して0.1質量%以上5質量%以下の範囲内の濃度で添加される。染色キャリアの濃度が0.1質量%未満であると、染色キャリアの濃度が極端に薄くなるため、染色キャリアとしての効果を発揮できず、染色性が悪くなってしまう。また、染色キャリアの濃度が5質量%を超えると、レンズに染色ムラが発生するおそれがある。なお、染色キャリアの添加量のより好ましい範囲は、0.2質量%以上3.0質量%以下である。
また、染色浴には、必要に応じて界面活性剤や他の添加剤を添加してもよい。
界面活性剤としては、例えば、陰イオン活性剤、非イオン活性剤などが挙げられる。
陰イオン活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ラウリル硫酸塩等の一種、または二種以上の混合物が挙げられる。また、非イオン活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、アルキルアミンエーテル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等の一種、または二種以上の混合物が挙げられる。
界面活性剤の添加量は、染料の添加量に対して、10質量%以上1000質量%以下の範囲で適宜決めることが可能であり、通常は、染色浴中に、1g/リットル以上30g/リットル以下の添加量が好ましく用いられる。
界面活性剤としては、例えば、陰イオン活性剤、非イオン活性剤などが挙げられる。
陰イオン活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ラウリル硫酸塩等の一種、または二種以上の混合物が挙げられる。また、非イオン活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、アルキルアミンエーテル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等の一種、または二種以上の混合物が挙げられる。
界面活性剤の添加量は、染料の添加量に対して、10質量%以上1000質量%以下の範囲で適宜決めることが可能であり、通常は、染色浴中に、1g/リットル以上30g/リットル以下の添加量が好ましく用いられる。
[補充液の調整]
補充液は、水と染色キャリアとを含んで調製される。補充液として使用する染色キャリアは、染色浴に使用した染色キャリアと同じものを使用する。
ここで、一般的に使用されている染色キャリアは水よりも揮発性が小さいため、水と染色キャリアとが混合した状態では、水のほうがより多く蒸発する。したがって、補充液としては、水を多めに補充する必要がある。
補充液は、水と染色キャリアとを含んで調製される。補充液として使用する染色キャリアは、染色浴に使用した染色キャリアと同じものを使用する。
ここで、一般的に使用されている染色キャリアは水よりも揮発性が小さいため、水と染色キャリアとが混合した状態では、水のほうがより多く蒸発する。したがって、補充液としては、水を多めに補充する必要がある。
具体的には、染色を開始した初期の染色浴中の染色キャリアの濃度をAとし、補充液の染色キャリアの濃度をBとすると、B/Aの値が0.3以上0.8以下の範囲となるように、補充液中の染色キャリアの濃度を調製する。
B/Aの値が0.3未満であると、補充液の補充量が多くなるほど染色キャリアの濃度が薄くなるため、染色キャリアとしての効果を奏することができなくなり、染色性が損なわれる。また、B/Aの値が0.8を超えると、補充液の補充量が多くなるほど染色キャリアの濃度が濃くなるため、染色ムラが発生するなど、染色性に問題が生じる。
なお、B/Aの値のより好ましい範囲は0.5以上0.7以下である。
B/Aの値が0.3未満であると、補充液の補充量が多くなるほど染色キャリアの濃度が薄くなるため、染色キャリアとしての効果を奏することができなくなり、染色性が損なわれる。また、B/Aの値が0.8を超えると、補充液の補充量が多くなるほど染色キャリアの濃度が濃くなるため、染色ムラが発生するなど、染色性に問題が生じる。
なお、B/Aの値のより好ましい範囲は0.5以上0.7以下である。
また、補充液は、染色浴中の染色液の温度のプラスマイナス10℃以内の温度に加温されていればよいが、より好ましくはプラスマイナス5℃以内、さらに好ましくはプラスマイナス3℃以内である。補充液と染色浴との温度の差がプラスマイナス10℃を超えると、補充液を補充した後の染色浴の温度が変化するため、染色液の染色特性が変化するおそれがある。したがって、補充液の温度を染色浴中の染色液の温度のプラスマイナス10℃以内とすることにより、安定した染色性を維持することができる。
[染色装置]
次に、補充液を自動で染色浴に補充する染色装置を図1に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施形態にかかる染色装置の概要を示す模式図である。
染色装置10は、図1に示すように、内部に染色液を貯める染色浴11と、染色浴11内で回転して染色液を攪拌するスターラ12と、染色浴11の液面を感知する液面センサ13と、液面センサ13からの信号を受信して補充液の補充を行う補充装置14と、を備えている。
次に、補充液を自動で染色浴に補充する染色装置を図1に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施形態にかかる染色装置の概要を示す模式図である。
染色装置10は、図1に示すように、内部に染色液を貯める染色浴11と、染色浴11内で回転して染色液を攪拌するスターラ12と、染色浴11の液面を感知する液面センサ13と、液面センサ13からの信号を受信して補充液の補充を行う補充装置14と、を備えている。
染色浴11は、略円筒形状の容器であり、その内部に染色液が貯められている。染色液の深さは、レンズ基材20が完全に浸漬できる程度の深さである。染色浴11を形成する外壁部は調温可能となっており、通常40℃以上100℃以下の範囲内に設定することができる。
スターラ12は、染色浴11の内部の底面付近に回転可能に設置されている。
液面センサ13は、液面の変化量を検知するセンサ部131と、液面の変化量に応じて補充命令を発信する本体部132と、を備えている。センサ部131の先端は、液面の高さの変化量を検知する。本体部132は、センサ部131で検知した変化量が一定量に達すると、補充装置14に補充命令(信号)を送信する。
スターラ12は、染色浴11の内部の底面付近に回転可能に設置されている。
液面センサ13は、液面の変化量を検知するセンサ部131と、液面の変化量に応じて補充命令を発信する本体部132と、を備えている。センサ部131の先端は、液面の高さの変化量を検知する。本体部132は、センサ部131で検知した変化量が一定量に達すると、補充装置14に補充命令(信号)を送信する。
補充装置14は、補充液をためるタンク141と、タンク141から染色浴11へ補充液を供給する補充管142と、液面センサ13からの信号を受信して開栓する栓143と、を備えている。タンク141には、予め染色キャリアの濃度が調整された補充液が貯められている。補充管142は、一方の端部がタンク141に連結され、他方の端部の開口部142Aが染色浴11の染色液中で開口する状態に設置されている。栓143は、液面センサ13からの信号を受信すると開栓し、一定量がタンク141から染色浴11へ補充されると、閉栓する。
[染色装置の動作]
染色工程が実施されている間中、液面センサ13は、常に染色浴11中の染色液の液面を監視している。そして、液面が一定量低下すると、補充装置14に対して補充命令(信号)を送信する。
補充装置14は、液面センサからの信号を受信すると、栓143を開栓し、補充管142を介して染色浴11に補充液を補充する。
ここで、補充液の濃度および補充量は、染色浴11の染色キャリア濃度とその揮発率、水の蒸発率などに応じて予め決められている。
そして、補充装置14から染色浴11へ一定量の補充液が補充されると、栓143を閉栓して補充液の補充を停止する。
染色工程が実施されている間中、液面センサ13は、常に染色浴11中の染色液の液面を監視している。そして、液面が一定量低下すると、補充装置14に対して補充命令(信号)を送信する。
補充装置14は、液面センサからの信号を受信すると、栓143を開栓し、補充管142を介して染色浴11に補充液を補充する。
ここで、補充液の濃度および補充量は、染色浴11の染色キャリア濃度とその揮発率、水の蒸発率などに応じて予め決められている。
そして、補充装置14から染色浴11へ一定量の補充液が補充されると、栓143を閉栓して補充液の補充を停止する。
[染色方法]
染色浴11に水を1リットル、分散染料として「FSP Blue AUL−S」(商品名、双葉産業株式会社製)を0.55g、「FSP Red E−A」(商品名、双葉産業株式会社製)を0.25g、および「FSP Red Brown S−N」(商品名、双葉産業株式会社製)を0.20g添加した。さらに染色キャリアとしてベンジルアルコール(関東化学株式会社製)20gを添加し、染色浴11の温度を92℃に設定し、加温しながら、染色浴11の温度が安定するまでスターラ12を回転させて十分に攪拌し、染色液を調整する。
そして、染色浴11の温度が安定した後に、レンズ基材20を染色液に完全に沈める。10分後、レンズ基材20を染色浴11から取り出し、染色レンズが作製される。
このとき、染色浴11の液面が一定量低下するたびに補充装置14から補充液が補充され、染色浴11の染色液は一定量および一定濃度が維持されている。
染色浴11に水を1リットル、分散染料として「FSP Blue AUL−S」(商品名、双葉産業株式会社製)を0.55g、「FSP Red E−A」(商品名、双葉産業株式会社製)を0.25g、および「FSP Red Brown S−N」(商品名、双葉産業株式会社製)を0.20g添加した。さらに染色キャリアとしてベンジルアルコール(関東化学株式会社製)20gを添加し、染色浴11の温度を92℃に設定し、加温しながら、染色浴11の温度が安定するまでスターラ12を回転させて十分に攪拌し、染色液を調整する。
そして、染色浴11の温度が安定した後に、レンズ基材20を染色液に完全に沈める。10分後、レンズ基材20を染色浴11から取り出し、染色レンズが作製される。
このとき、染色浴11の液面が一定量低下するたびに補充装置14から補充液が補充され、染色浴11の染色液は一定量および一定濃度が維持されている。
以上の本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
(1)本実施形態では、染色浴に補充する補充液の水に対する染色キャリア濃度(B)を、染色開始初期の染色浴の水に対する染色キャリア濃度(A)よりも薄くした(A>B)。
染色浴では、水と染色キャリアとが蒸発(揮発)するが、水の方がより多く蒸発するため、補充液の染色キャリアの濃度(B)を薄くすることにより、補充後の染色浴の染色キャリア濃度を、染色開始初期の染色浴の染色キャリア濃度(B)と同じ濃度にすることができる。
したがって、染色開始から長期にわたって、染色浴中の染色キャリア濃度を一定に維持することができるため、染色性が長期にわたって安定する。すなわち、一定の品質の製品を提供することができる。
(1)本実施形態では、染色浴に補充する補充液の水に対する染色キャリア濃度(B)を、染色開始初期の染色浴の水に対する染色キャリア濃度(A)よりも薄くした(A>B)。
染色浴では、水と染色キャリアとが蒸発(揮発)するが、水の方がより多く蒸発するため、補充液の染色キャリアの濃度(B)を薄くすることにより、補充後の染色浴の染色キャリア濃度を、染色開始初期の染色浴の染色キャリア濃度(B)と同じ濃度にすることができる。
したがって、染色開始から長期にわたって、染色浴中の染色キャリア濃度を一定に維持することができるため、染色性が長期にわたって安定する。すなわち、一定の品質の製品を提供することができる。
(2)また、染色開始初期の染色浴の水に対する染色キャリア濃度(A)を、0.1質量%以上5質量%以下とし、補充液の水に対する染色キャリア濃度(B)を、B/Aの値が0.3以上0.8以下となるように調製した。
染色浴における染色キャリア濃度(A)は、上記範囲内とすることにより、レンズ基材に対して良好な染色性を示す。
また、補充液の染色キャリアの濃度(B)を上記範囲内とすることにより、補充後の染色浴中の染色キャリアの濃度を一定に保つことができる。したがって、安定した染色性を長期にわたって維持することができる。
染色浴における染色キャリア濃度(A)は、上記範囲内とすることにより、レンズ基材に対して良好な染色性を示す。
また、補充液の染色キャリアの濃度(B)を上記範囲内とすることにより、補充後の染色浴中の染色キャリアの濃度を一定に保つことができる。したがって、安定した染色性を長期にわたって維持することができる。
(3)また、本実施形態では、ベンジルアルコールやフェネチルアルコールなどの芳香環を持つアルコール類を染色キャリアとして使用した。特に、ベンジルアルコールやフェネチルアルコールは揮発性があるため、前述のように濃度調整した補充液を補充することによって、前述の作用効果をより一層奏することができる。
(4)補充液の染色キャリア濃度(B)は、染色浴中の染色キャリア濃度(A)と、染色浴の液面の低下量に応じて決められるので、一定の低下量に応じた染色キャリア濃度(B)と補充量を予め決めている。
したがって、液面センサ13により液面が一定量低下したことを感知して補充装置14に信号を送り、補充装置14から一定量の補充液を補充するという一連の工程を自動化することができる。
すなわち、染色浴の濃度調整と染色後のレンズの色合わせという手間のかかる作業を省くことができるので、製造性に優れている。
したがって、液面センサ13により液面が一定量低下したことを感知して補充装置14に信号を送り、補充装置14から一定量の補充液を補充するという一連の工程を自動化することができる。
すなわち、染色浴の濃度調整と染色後のレンズの色合わせという手間のかかる作業を省くことができるので、製造性に優れている。
(5)染色浴の温度と補充液の温度との差がプラスマイナス10℃以内であるため、染色浴に補充液を加えた際に、一時的に温度が低下することなくそのまま染色を実施することができる。
したがって、安定した染色性を維持することができ、一定の品質の製品を提供することができる。
したがって、安定した染色性を維持することができ、一定の品質の製品を提供することができる。
(6)前述のように、染色装置10は、液面センサ13により液面が一定量低下したことを感知して補充装置14に信号を送り、補充装置14から一定量の補充液を補充するという一連の工程を自動化することができるので、前述と同様の作用効果を奏することができる。
[本発明の変形例]
本発明は、以上述べた実施形態には限定されず、本発明の目的を達成できる範囲で種々の改良および変形を行うことが可能である。
例えば、前記実施形態では、レンズ基材のみを染色したが、表面にプライマー層やハードコート層が形成されたレンズ基材に対しても染色することができる。
本発明は、以上述べた実施形態には限定されず、本発明の目的を達成できる範囲で種々の改良および変形を行うことが可能である。
例えば、前記実施形態では、レンズ基材のみを染色したが、表面にプライマー層やハードコート層が形成されたレンズ基材に対しても染色することができる。
以下、実施例および比較例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
まず、以下に示す方法でレンズ基材(L1、L2)を作製し、染色液および補充液を調製した。
まず、以下に示す方法でレンズ基材(L1、L2)を作製し、染色液および補充液を調製した。
[1.レンズ基材の作製]
(1−1)レンズ基材L1
撹拌子を備えたガラス容器に、m−キシリレンジイソシアネートを50.6質量部、4,8−ジメルカプトメチル−1,11−ジメルカプト−3,6,9−トリチアウンデカン、あるいは、4,7−ジメルカプトメチル−1,11−ジメルカプト−3,6,9−トリチアウンデカン、あるいは、5,7−ジメルカプトメチル−1,11−ジメルカプト−3,6,9−トリチアウンデカンのいずれか1種、または、これら2種あるいは3種を混合した化合物を49.4質量部、紫外線吸収剤(シプロ化成工業製「SEESORB701」)を1.2質量部、および内部離型剤(Stepan社製「ゼレックUN」)を0.1質量部入れた後、十分に撹拌・混合して均一に分散または溶解させた。その後、この混合液にさらにジブチル錫ジクロライド0.005質量部とN,N−ジメチルシクロヘキシルアミン0.005質量部を添加し、30℃に保持しながら十分に撹拌して溶解させた後、5mmHgに減圧して撹拌を続けながら30分間脱気を行った。
(1−1)レンズ基材L1
撹拌子を備えたガラス容器に、m−キシリレンジイソシアネートを50.6質量部、4,8−ジメルカプトメチル−1,11−ジメルカプト−3,6,9−トリチアウンデカン、あるいは、4,7−ジメルカプトメチル−1,11−ジメルカプト−3,6,9−トリチアウンデカン、あるいは、5,7−ジメルカプトメチル−1,11−ジメルカプト−3,6,9−トリチアウンデカンのいずれか1種、または、これら2種あるいは3種を混合した化合物を49.4質量部、紫外線吸収剤(シプロ化成工業製「SEESORB701」)を1.2質量部、および内部離型剤(Stepan社製「ゼレックUN」)を0.1質量部入れた後、十分に撹拌・混合して均一に分散または溶解させた。その後、この混合液にさらにジブチル錫ジクロライド0.005質量部とN,N−ジメチルシクロヘキシルアミン0.005質量部を添加し、30℃に保持しながら十分に撹拌して溶解させた後、5mmHgに減圧して撹拌を続けながら30分間脱気を行った。
次に、対向する2枚のガラス型を封止用テープで保持してなるレンズモールドの中に、このようにして得られた混合液(モノマー)を注入した。レンズモールドを温風加熱炉により30℃から120℃まで20時間かけて昇温し、120℃で0.5時間保持した後、2時間で70℃まで放冷させて、重合体をレンズモールドから離型し、チオウレタン樹脂系のレンズ基材L1を得た。レンズ基材L1の屈折率をアッベ屈折率計で測定したところ、1.67であった。
(1−2)レンズ基材L2
攪拌子を備えたガラス容器に、プラスチックレンズ原料として、ノルボルネンジイソシアネートを50.6質量部、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)を主成分とするポリチオール組成物を23.9質量部、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を主成分とするポリチオール組成物を25.5質量部、紫外線吸収剤(シプロ化成工業製「SEESORB709」)を2.5質量部、内部離型剤として商標名「ゼレックUN」(Stepan社製)を0.1質量部添加し、混合した後、十分に撹拌・混合して、完全に分散又は溶解させた。その後、ジブチルチンジクロライド0.025質量部を添加し、30℃に保持しながら良く攪拌して溶解させた後、5mmHgに減圧して攪拌しながら30分間脱気を行った。
このようにして得られた混合液(モノマー)を、二枚のガラス型を封止用テープで保持したレンズモールドに注入した。得られたレンズ原料入りのレンズモールドを温風加熱炉により30℃から130℃まで20時間かけて昇温し、最高温度130℃で2時間保持した後、1時間で70℃まで放冷させて、重合体をレンズモールドから離型し、チオウレタン樹脂系のレンズ基材L2を得た。レンズ基材L2の屈折率をアッベ屈折率計で測定したところ、1.60であった。
攪拌子を備えたガラス容器に、プラスチックレンズ原料として、ノルボルネンジイソシアネートを50.6質量部、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)を主成分とするポリチオール組成物を23.9質量部、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を主成分とするポリチオール組成物を25.5質量部、紫外線吸収剤(シプロ化成工業製「SEESORB709」)を2.5質量部、内部離型剤として商標名「ゼレックUN」(Stepan社製)を0.1質量部添加し、混合した後、十分に撹拌・混合して、完全に分散又は溶解させた。その後、ジブチルチンジクロライド0.025質量部を添加し、30℃に保持しながら良く攪拌して溶解させた後、5mmHgに減圧して攪拌しながら30分間脱気を行った。
このようにして得られた混合液(モノマー)を、二枚のガラス型を封止用テープで保持したレンズモールドに注入した。得られたレンズ原料入りのレンズモールドを温風加熱炉により30℃から130℃まで20時間かけて昇温し、最高温度130℃で2時間保持した後、1時間で70℃まで放冷させて、重合体をレンズモールドから離型し、チオウレタン樹脂系のレンズ基材L2を得た。レンズ基材L2の屈折率をアッベ屈折率計で測定したところ、1.60であった。
[2.染色浴の調整]
市販のマグネチックスターラー付きのウォーターバスを用意し、ウォーターバス内を水でみたした。さらに、ウォーターバスの内側に1リットルのビーカーを入れ、ビーカー内部に、純水1リットルを入れた。この中に、分散染料として「FSP Blue AUL−S」(商品名、双葉産業株式会社製)を0.55g、「FSP Red E−A」(商品名、双葉産業株式会社製)を0.25g、および「FSP Red Brown S−N」(商品名、双葉産業株式会社製)を0.20g添加した。さらに、界面活性剤として「ネオノール20」(商品名、山川薬品工業製)を3mlと、染色キャリア(詳細は後述)と、を添加した。ウォーターバスの温度設定は92℃として温度が安定するまで待ち、撹拌子で、ビーカー内の水溶液を撹拌して、染色浴を調整した。
市販のマグネチックスターラー付きのウォーターバスを用意し、ウォーターバス内を水でみたした。さらに、ウォーターバスの内側に1リットルのビーカーを入れ、ビーカー内部に、純水1リットルを入れた。この中に、分散染料として「FSP Blue AUL−S」(商品名、双葉産業株式会社製)を0.55g、「FSP Red E−A」(商品名、双葉産業株式会社製)を0.25g、および「FSP Red Brown S−N」(商品名、双葉産業株式会社製)を0.20g添加した。さらに、界面活性剤として「ネオノール20」(商品名、山川薬品工業製)を3mlと、染色キャリア(詳細は後述)と、を添加した。ウォーターバスの温度設定は92℃として温度が安定するまで待ち、撹拌子で、ビーカー内の水溶液を撹拌して、染色浴を調整した。
染色キャリアとしては、以下の2種類用意した。なお、染色キャリアの添加量および濃度は以下の表1に記載している。
C1:ベンジルアルコール(関東化学株式会社製)
C2:フェネチルアルコール(関東化学株式会社製)
C1:ベンジルアルコール(関東化学株式会社製)
C2:フェネチルアルコール(関東化学株式会社製)
[3.補充液の調整]
水に、染色キャリアを添加した。
染色キャリアとしては、染色浴で使用したC1とC2の2種類を用意した。なお、染色キャリアの添加量および濃度は以下の表1に記載している。
水に、染色キャリアを添加した。
染色キャリアとしては、染色浴で使用したC1とC2の2種類を用意した。なお、染色キャリアの添加量および濃度は以下の表1に記載している。
そして、前述の実施形態で説明した染色装置を用い、レンズ浸漬時間を10分間とし、レンズ浸漬時以外は染色浴のふたを開放した状態で染色を行った。なお、染色浴の液面をセンサーで感知し、自動で初期の液面まで補充液を補充しながら染色を行った。
レンズ基材、染色浴、温度、時間の条件は、以下の表1の実施例1〜7および比較例1〜7に示す。
レンズ基材、染色浴、温度、時間の条件は、以下の表1の実施例1〜7および比較例1〜7に示す。
[評価方法]
染色開始時(初期)の染色浴で染色したレンズの透過率と、染色開始から6時間後の染色浴で染色したレンズの透過率を、BPIフォトメーターを用いて測定し、これらの透過率の差の絶対値を基準にして、以下のように染色浴のポットライフの評価を行った。
(染色浴のポットライフ評価)
透過率の差 評価
〜 5:○(色調整のための手直しの必要なし)
6〜10:△(色調整のための若干の手直しが必要、色合わせは可能)
10〜15:×(色調整のための手直しをしても色合わせが困難)
評価結果を以下の表2に示す。
染色開始時(初期)の染色浴で染色したレンズの透過率と、染色開始から6時間後の染色浴で染色したレンズの透過率を、BPIフォトメーターを用いて測定し、これらの透過率の差の絶対値を基準にして、以下のように染色浴のポットライフの評価を行った。
(染色浴のポットライフ評価)
透過率の差 評価
〜 5:○(色調整のための手直しの必要なし)
6〜10:△(色調整のための若干の手直しが必要、色合わせは可能)
10〜15:×(色調整のための手直しをしても色合わせが困難)
評価結果を以下の表2に示す。
表2に示すように、実施例1〜実施例7では、補充液の染色キャリアの濃度を薄くして補充を行ったので、染色濃度の変化を抑制でき、レンズの染色性の経時変化を小さくすることができ、安定した染色性が得られた。
一方、比較例1、2、3では、補充液の濃度が最適範囲ではないため、時間が経つにつれて染色濃度が薄く(または濃く)なってしまい、色調整が難しかった。
比較例4は、補充液を補充しないで染色を行ったが、液面の低下に伴い、レンズ全体を浸漬することができなくなり、最後まで染色が行えなかった。
比較例5は、染色キャリアの濃度が極端に薄い(最適範囲ではない)ため、染色キャリアとしての効果がほとんどなく、染色性が悪い。
比較例6は、染色キャリアの濃度が極端に濃い(最適範囲ではない)ため、レンズに染色ムラが発生し、外観不良となってしまった。
比較例7は、補充液の温度を室温としたが、染色浴との温度差が大きいために、補充の差異に染色浴の温度が一旦低下し、その後、92℃まで上昇した。したがって、補充直後の染色の際に染色速度が低下してしまい、安定した染色性を得られなかった。
比較例4は、補充液を補充しないで染色を行ったが、液面の低下に伴い、レンズ全体を浸漬することができなくなり、最後まで染色が行えなかった。
比較例5は、染色キャリアの濃度が極端に薄い(最適範囲ではない)ため、染色キャリアとしての効果がほとんどなく、染色性が悪い。
比較例6は、染色キャリアの濃度が極端に濃い(最適範囲ではない)ため、レンズに染色ムラが発生し、外観不良となってしまった。
比較例7は、補充液の温度を室温としたが、染色浴との温度差が大きいために、補充の差異に染色浴の温度が一旦低下し、その後、92℃まで上昇した。したがって、補充直後の染色の際に染色速度が低下してしまい、安定した染色性を得られなかった。
本発明は、光学レンズや眼鏡レンズに利用することができる。
10・・・染色装置、11・・・染色浴、12・・・スターラ、13・・・液面センサ、14・・・補充装置、20・・・レンズ基材
Claims (7)
- 少なくとも水と染料と染色キャリアとを含む染色浴にプラスチックレンズを浸漬するプラスチックレンズの染色方法であって、
少なくとも水と染色キャリアとを含み、染色開始時の前記染色浴中の水に対する染色キャリア濃度をA、前記補充液中の水に対する染色キャリア濃度をBとしたとき、A>Bを満たす補充液を前記染色浴に補充する補充工程を実施することを特徴とするプラスチックレンズの染色方法。 - 請求項1に記載のプラスチックレンズの染色方法において、
前記染色キャリアは、芳香環を持つアルコール類であることを特徴とするプラスチックレンズの染色方法。 - 請求項2に記載のプラスチックレンズの染色方法において、
前記芳香環を持つアルコール類は、ベンジルアルコール、フェネチルアルコールのうち少なくともいずれか一方であることを特徴とするプラスチックレンズの染色方法。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載のプラスチックレンズの染色方法において、
前記染色キャリア濃度Aおよび前記染色キャリア濃度Bは、下記式(1)および(2)を満たすことを特徴とするプラスチックレンズの染色方法。
0.1質量%≦ A ≦5質量% …(1)
0.3≦ B/A ≦0.8 …(2) - 請求項1から請求項4のいずれかに記載のプラスチックレンズの染色方法において、
前記染色浴の液面変化を自動で測定し、
前記液面変化が一定値に達したときに、前記補充液を自動で補充することを特徴とするプラスチックレンズの染色方法。 - 請求項1から請求項5のいずれかに記載のプラスチックレンズの染色方法において、
前記補充液の温度は、前記染色浴の温度のプラスマイナス10℃以内であることを特徴とするプラスチックレンズの染色方法。 - 少なくとも水と染料と染色キャリアとを含む染色浴と、
前記染色浴の液面変化を自動で測定する液面自動測定装置と、
前記液面自動測定装置の測定結果に基づいて、少なくとも水と染色キャリアとを含む補充液を自動で補充する自動補充装置と、を備えたことを特徴とする染色装置。
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JP2008080698A JP2009235602A (ja) | 2008-03-26 | 2008-03-26 | プラスチックレンズの染色方法および染色装置 |
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---|---|---|---|---|
CN103255391A (zh) * | 2012-02-17 | 2013-08-21 | 绿种子材料科技股份有限公司 | 水浴槽及使用此水浴槽之薄膜沉积装置 |
JPWO2018062552A1 (ja) * | 2016-09-30 | 2018-09-27 | ホヤ レンズ タイランド リミテッドHOYA Lens Thailand Ltd | 眼鏡レンズの製造方法、及び眼鏡レンズ |
CN110450526A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-11-15 | 绍兴永通印花有限公司 | 一种印花用丈青染料装置及其布料印花工艺 |
CN111005173A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-04-14 | 安徽东锦资源再生科技有限公司 | 一种ptt纤维浴法染色装置 |
-
2008
- 2008-03-26 JP JP2008080698A patent/JP2009235602A/ja active Pending
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