JP2011255627A

JP2011255627A - プラスチックレンズ成型方法

Info

Publication number: JP2011255627A
Application number: JP2010133577A
Authority: JP
Inventors: Akiyoshi Masuda; 晃良増田; Nobuyuki Miyajima; 信行宮島; Kenji Iyama; 健司楫山
Original assignee: Maxell Sliontec Ltd
Current assignee: Maxell Sliontec Ltd
Priority date: 2010-06-11
Filing date: 2010-06-11
Publication date: 2011-12-22

Abstract

【課題】重合硬化反応に伴う体積縮小による成型品周面のテープシワの発生を簡単かつ確実に抑制できる新規なプラスチックレンズ成型方法の提供。
【解決手段】一対のモールド２０，２０間を粘着テープ１０でその周方向に沿って連続的に封止してキャビティＣを区画形成した後、前記キャビティＣに重合性モノマーを充填し、その後、前記一対のモールド２０，２０同士を互いに接近する方向に継続的に力を加えた状態で前記キャビティＣ内に充填した重合性モノマーを重合反応させる。これによって、重合硬化反応に伴う体積縮小をモールド２０，２０間の距離の変化によって吸収するため、体積縮小による成型品周面のレンズシワの発生を簡単かつ確実に抑制できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、高屈折率のプラスチック製メガネレンズや光学用レンズなどのプラスチックレンズを製造する際に用いるプラスチックレンズ成型方法に関する。

従来のプラスチックレンズは、例えば以下の特許文献１や２などに示すように一対のガラスモールド（型）と封止用の粘着テープを用いた注型重合法によって成型されている。

すなわち、従来のプラスチックレンズは、先ず一対のガラスモールドを所定間隔で配置し、封止用の粘着テープによってそのガラスモールド間をその周方向に沿って連続的に封止する。次に、その粘着テープに樹脂注入用のノズルを差し込み、その一対のガラスモールドと封止用の粘着テープによって形成された空間内に樹脂（重合性モノマー）を注入して充填した後、その樹脂を加熱ないし光照射などによって重合硬化することによって製造される。

このような従来のプラスチックレンズの製造方法にあっては、一対のガラスモールド内に注入された樹脂が重合硬化するに際して体積が縮小（収縮）する。そのため、樹脂注入時に比べてガラスモールド間隔が狭まって粘着テープが幅方向（レンズの厚み方向）に押し潰されてしまったり、あるいは粘着テープがガラスモールドの中心方向に引っ張られたりして、粘着テープにシワが発生し、その結果、成型品の周面に粘着テープのシワの跡（レンズシワ）が残ってしまうといった問題がある。

そのため、レンズメーカーなどでは、成型後のレンズ周面にこのようなレンズシワが発生することを見越して予め目標とするレンズの外径よりも大きなレンズを成型しておき、成型後にレンズ側面を研磨してそのレンズシワを除去している。このため、従来のメガネレンズの製造に際しては、面倒な研磨作業が必要となる上に材料が無駄になるといった問題がある。

そこで、例えば以下の特許文献３では、モノマー重合収縮が最も大きいときの温度下で５ｍｍ引張ったときの荷重が３ｋｇ以下である粘着テープを用いる方法が提案されている。また、以下の特許文献４では、モールドの周面を封止する粘着テープとして基材厚さが１２５〜２００μｍの強度の高いものを用いる方法が提案されている。

特開平１−２５７０１６号公報特開２００３−１９３００４号公報特開２００４−２０２９９５号公報特開２００６−２４０２１０号公報

しかしながら、前記特許文献３に提案されているような方法では、ある程度のシワの発生を抑制することは可能と思われるが十分とはいえない。一方、前記特許文献４に示すような方法では、粘着テープの粘着力が高すぎるとやはりテープシワが発生し、反対に粘着力が低すぎると注入したときに樹脂がテープの隙間から漏れ出してしまうといった不都合がある。

そこで、本発明はこれらの課題を解決するために案出されたものであり、その目的は、重合硬化反応に伴う体積縮小による成型品周面のレンズシワの発生を簡単かつ確実に抑制できる新規なプラスチックレンズ成型方法を提供するものである。

前記課題を解決するために第１の発明は、
一対のモールドを所定の間隔を隔てて位置させた後、その間隔を保持しつつ前記モールド間を粘着テープでその周方向に沿って連続的に封止してキャビティを区画形成する工程と、前記キャビティに重合性モノマーを充填する工程と、前記キャビティ内に充填した重合性モノマーを重合反応させる工程と、を含み、
前記キャビティを区画形成する工程は、前記粘着テープとして、粘着層が前記モールド間に充填された重合性モノマーが重合収縮する温度域で凝集力が低下する粘着剤からなるものを用い、
前記モノマー重合反応工程は、前記一対のモールド同士を互いに接近する方向に継続的に力を加えた状態で行うことを特徴とするプラスチックレンズ成型方法である。

また、第２の発明は、
第１の発明において、前記モノマー重合反応工程は、前記一対のモールドを平積み状態に設置し、上方のモールド上に錘を載せて継続的に荷重をかけた状態で行うことを特徴とするプラスチックレンズ成型方法である。

本発明によれば、キャビティに充填された樹脂（重合性モノマー）が重合硬化反応して樹脂の体積が縮小し始めると、それに伴う重合反応熱によって粘着テープの凝集力が低下するため、継続的に加えられた力によって一方または両方のモールドがその粘着テープの粘着層をスライドするようにして互いに接近することができる。

これによって、樹脂注入時には十分な粘着力を発揮してキャビティに樹脂を確実に封止しつつ、重合硬化反応に伴う樹脂の体積縮小時には、モールド同士が接近して樹脂の体積縮小を吸収することで粘着テープが変形したり潰れるのを防止することができる。この結果、成型品（レンズ）周面のレンズシワの発生を容易かつ確実に抑制できる。

本発明に係るプラスチックレンズ成型方法のキャビティ成型工程を示す説明図である。本発明に係るプラスチックレンズ成型方法に使用する粘着テープの構成を示す拡大断面図である。本発明に係るプラスチックレンズ成型方法の実施の一形態を示す拡大断面図である。樹脂温度と樹脂体積および樹脂温度と粘着力・凝集力との関係を示すグラフ図である。重合反応に伴う樹脂の体積変化および粘着テープの動きを示す概念図である。

次に、本発明の実施の一形態を、添付図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係るプラスチックレンズ成型方法のキャビティ成型工程を示す説明図、図２は、このキャビティ成型工程で用いる粘着テープ１０の実施の一形態を示す拡大断面図である。

図示するようにこの粘着テープ１０は、一対のモールド２０，２０を所定の間隔を隔ててその周方向に沿って連続的に封止してその間にキャビティＣを区画形成するものであり、テープ状の基材（テープ基材）１１に、これをモールド２０，２０側に粘着させるための粘着層１２を有する構造となっている。

このテープ基材１１は、少なくとも幅方向への耐屈曲性を有する材料から構成されている。具体的には、厚さ５０〜１００μｍ程度のポリエチレンテレフタレートを主成分とする材料が最適であるが、その幅方向への耐屈曲性を有する材料であれば、他の材料を用いることもできる。例えば、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、二軸延伸ポリプロピレン、ポリイミド、アラミド、シクロオレフィン、フッ素系樹脂などの樹脂フィルムや、アルミニウム箔と樹脂フィルムをラミネートした複合フィルムや、アルミナや二酸化ケイ素等の金属酸化物薄膜を樹脂フィルム表面に形成したフィルムと樹脂フィルムをラミネートした複合フィルムと、軟質アルミニウム箔などを用いることもできる。

ここで、テープ基材１１としてポリエチレンテレフタレートを用いた場合にその厚さを５０〜１００μｍの範囲に限定したのは、５０μｍ未満では、強度が低すぎて後述するように樹脂（重合性モノマー）の膨張・収縮する力に抗しきれずに割れや切断などを招く恐れがあるからである。また、１００μｍを超えるとテープの剛性が高くなって変形性やモールド２０，２０への粘着性が低下してしまうおそれがあるからである。

一方、粘着層１２は、この粘着テープ１０とモールド２０，２０とで区画形成された空間（キャビティＣ）に樹脂（重合性モノマー）を注入したときにその樹脂が漏れないようにその隙間を確実に封止できる粘着力を有すると共に、キャビティＣに充填された樹脂（重合性モノマー）が重合硬化反応に伴って収縮する温度域になるとその凝集力が大きく低下する性質の粘着剤から構成されている。

なお、本発明で言う粘着剤の凝集力の指標としては、一般的に、貯蔵弾性率、せん断力、保持力などが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。貯蔵弾性率は、動的粘弾性測定装置を用いて、所定の周波数の条件下で温度を連続的に変化させながら測定、評価する。せん断力は、例えば、幅３５ｍｍ、長さ３５ｍｍの粘着テープの基材側を両面テープを用いてステンレス鋼板に固定した試料を２つ用意し、露出した粘着剤層面同士を重ね合わせ、１９.６Ｎローラーを押し付けて５往復して貼付し、各温度条件下に所定時間放置後、引張り試験機を用いて、ＪＩＳＺ０２３７に準拠し、ステンレス鋼板の一方を固定し、他方を所定の速度で引張ることにより、測定、評価する。保持力は、ＪＩＳＺ０２３７に準拠し、５０ｍｍ×１００ｍｍのステンレス鋼板に、幅２５ｍｍ、長さ２５ｍｍの粘着テープを貼り付け、１９.６Ｎローラーを押し付けて１往復して貼付し、９．８Ｎの荷重を付加して２４時間放置後のズレ量または落下時間を測定、評価する。

具体的には、この粘着層２０を構成する粘着剤は、付加反応型のシリコーン粘着剤９５〜６５質量部と、過酸化物硬化型のシリコーン粘着剤５〜３５質量部と、前記付加反応型のシリコーン粘着剤に有効な架橋剤０．１〜０．２質量部とを主成分とする材料からなっている。

そして、このような成分からなる粘着層２０は、後述するように常温付近では十分な粘着力を発揮してモールド３０，３０内に樹脂を確実に封止しつつ、重合反応に伴う高温時には、凝集力が弱まってテープ基材１０の幅方向に作用する力が減少するといった特性を有している。

ここで、付加反応型のシリコーン粘着剤としては、例えば、信越化学工業株式会社製のＫＲ３７００、ＫＲ３７０１、Ｘ−４０−３２３７−１、Ｘ−４０−３２４０、Ｘ−４０−３２９１−１、Ｘ−４０−３２２９、Ｘ−４０−３２７０、Ｘ−４０−３３０６や、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製のＴＳＲ１５１２、ＴＳＲ１５１６、ＸＲ３７−Ｂ９２０４や、東レ・ダウコーニング株式会社製のＳＤ４５８４、ＳＤ４５８５、ＳＤ４５６０、ＳＤ４５７０、ＳＤ４６００ＰＦＣ、ＳＤ４５９３などがあげられるが、特にこれらに限定されるものではない。

この付加反応型のシリコーン粘着剤の配合量を９５〜６５質量部に限定したのは、６５質量部未満では、重合中に重合性モノマーの液漏れが発生しプラスチックレンズが欠けるという不都合があるからである。反対に、９５質量部を超えると、重合中に重合性モノマーの収縮に追従できずレンズに気泡が混入するという不都合があるからである。

また、過酸化物硬化型のシリコーン粘着剤としては、例えば、信越化学工業株式会社製のＫＲ１００、ＫＲ１０１−１０や、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製のＹＲ３３４０、ＹＲ３２８６、ＰＳＡ６１０−ＳＭ、ＸＲ３７−Ｂ６７２２や、東レ・ダウコーニング株式会社製のＳＨ４２８０などがあげられるが、特にこれらに限定されるものではない。

この過酸化物硬化型のシリコーン粘着剤の配合量を５〜３５質量部に限定したのは、５質量部未満では、重合中に重合性モノマーの収縮に追従できずレンズに気泡が混入するという不都合があるからである。反対に、３５質量部を超えると、重合中に重合性モノマーの液漏れが発生しプラスチックレンズが欠けるという不都合があるからである。

また、付加反応型のシリコーン粘着剤の架橋剤としては、例えば、信越化学工業株式会社製のＸ−９２−１２２、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製のＣＲ５０、東レ・ダウコーニング株式会社製のＢＹ２４−７４１などがあげられるが、特にこれらに限定されるものではない。

この架橋剤の配合量を０．１〜０．２質量部に限定したのは、０．１質量部未満では、重合中に５０℃以下での保持性が低下し、膨張による液漏れが発生しプラスチックレンズが欠けるという不都合があるからである。反対に、０．２質量部を超えると、重合中に重合性モノマーの収縮に追従できずレンズの中央の厚さ（ＣＴ）と端の厚さ（ＥＴ）に偏りが出て目標のレンズ厚みにならないという不都合があるからである。

粘着テープの製造方法としては、付加反応型のシリコーン粘着剤および過酸化物硬化型のシリコーン粘着剤をトルエン、キシレン等の有機溶剤に溶解した粘着剤溶液に、付加反応型のシリコーン粘着剤に有効な架橋剤を添加し、この溶液を基材フィルムに乾燥後の厚さが均一になるように、コンマコーターやリップコーター等で塗工した後、所定温度で乾燥・硬化させる方法が挙げられる。ただし、特にこのような方法に限定されるものではなく、シリコーン系粘着剤層を基材フィルムに形成するために採用されている通常の製造方法はいずれも採用することができる。

なお、モールド２０，２０は、その形状・材質などは特に限定されるものでないが、一般的には円板状をしたガラス（二酸化ケイ素）製のものや金属製のものが多用される。

また、プラスチックレンズの原料となる樹脂モノマーも特に限定されるものではなく、メガネレンズの場合では、従来公知の材料、例えば超高屈折率（１．６５≦Ｎｅ）のメガネレンズの場合には、エピスルフィド系樹脂（三井化学株式会社製ＭＲ−１７４、三菱瓦斯化学株式会社製ＩＵ−２０）やチオウレタン系樹脂（三井化学株式会社製ＭＲ−７）のモノマーなどが用いられる。また、高屈折率（１．５８≦Ｎｅ＜１．６５）のメガネレンズの場合は、チオウレタン系樹脂（三井化学株式会社製ＭＲ−６、三井化学株式会社製ＭＲ−８）やポリエステルメタクリレート（株式会社トクヤマ製ＴＳ−２６）、ポリカーボネート（帝人化成株式会社製Ｐａｎｌｉｔｅ）のモノマーなどが用いられる。また、中屈折率（１．５５≦Ｎｅ＜１．５８）のメガネレンズの場合は、ウレタンメタクリレート（株式会社クレハ製Ｋ−２３）やエポシキメタクリレート（三菱レイヨン株式会社製ＭＣＲ−５０）、ジアリルカーボネート（ＰＰＧインダストリーズ社製ＨＩＲＩ）、ジアリルフタレート系樹脂（日油株式会社製ＮＫ−５５）などのモノマーが用いられる。さらに、低屈折率（Ｎｅ＜１．５５）のメガネレンズの場合は、ウレタン系樹脂（ＰＰＧインダストリーズ社製ＴＲＩＶＥＸ）やウレタンメタクリレート（三菱レイヨン株式会社製ＭＣＲ−１０）、メタクリレート（株式会社クレハ製Ｋ−５５）、アリルジグリコールカーボネート（ＰＰＧインダストリーズ社製ＣＲ−３９）、ジアリルカーボネート（ＰＰＧインダストリーズ社製ＣＲ−６０７）、ポリメチルメタクリレート（ポリメタクリ酸メチル）などのモノマーを用いることができるが、特にこれらに限定されるものではない。

次に、このような構成をした粘着テープ１０を用いた本発明のプラスチックレンズの成型方法およびその作用・効果を説明する。

先ず、図１に示すように、円板状をした一対のモールド２０，２０を所定の間隔を隔てて位置させた後、粘着テープ１０によってその間隔を保持しつつモールド２０，２０間をその周方向に沿って連続的に封止する。これによって、図示するようにモールド２０，２０同士がほぼ平行に連結されると共に、その間に平板状または円筒状の空間（キャビティＣ）が区画形成される。

そして、このようなキャビティＣが形成されたなら、図示するようにこの粘着テープ１０の一端を剥がして隙間を開け、その隙間からキャビティＣにノズル（図示せず）を差し込み、そのノズルからキャビティＣ内に樹脂を注入して充填した後、再びその隙間を粘着テープ１０で塞ぐ。

その後、前記一対のモールド２０，２０同士を互いに接近する方向に継続的に力を加えた状態でキャビティＣ内の樹脂（重合性モノマー）を加熱ないし光照射することによって重合硬化反応させる。

具体的には、図３に示すように一対のモールド２０，２０を水平なベース４０上に平積み状態に設置し、上方のモールド２０上に錘３０を載せて継続的に荷重をかけた状態で重合硬化反応を行う。

図４は、この重合反応時の樹脂温度と樹脂体積および樹脂温度と粘着テープ１０の粘着力・凝集力との関係を示したものである。

図中曲線で示すように、重合反応前の樹脂温度は室温（２５℃）程度であるが、加熱ないし光照射などによって樹脂温度が高まると、まず、一旦樹脂が膨張してその体積が増える。

この加熱ないし光照射などによって重合反応が開始すると、その反応熱によって樹脂の温度はさらに上昇すると共に、その体積が徐々に収縮し始める。

そして、温度が６０℃〜７０℃を超えたあたりから、樹脂の体積が最初の時よりも小さくなり、さらに重合硬化反応が終了した時（ポリマー）に最も低くなる。なお、この重合硬化反応による樹脂の体積収縮率は樹脂の種類などによって異なるが、一般にはモノマー状態の体積の９０〜９８％程度となるものが多い。

一方、粘着テープ１０は、この樹脂の体積が収縮し始める温度（約６０℃〜７０℃）あたりまでは強固な粘着力を発揮するが、これを超えるとその凝集力が徐々に低下するといった特性を有している。

図５は、この重合硬化反応に伴う樹脂の体積変化および粘着テープ１０、モールド２０，２０の動きを示したものである。

まず同図（ａ）に示すように、キャビティＣ内に適量の樹脂を充填した直後は、粘着テープ１０は元の形状を保っていると共に、モールド２０，２０の間隔も一定の距離を保っている。この状態で加熱ないし光照射などによって樹脂が一時的に熱膨張すると、同図（ｂ）に示すようにキャビティＣの内圧が高まって樹脂がモールド２０，２０からはみ出すように径方向に膨張する。

このとき、樹脂の膨張によって一時的に粘着テープ１０がモールド２０，２０の径方向に膨らむように押し出されることになるが、前述したようにこの粘着テープ１０は所定温度までは強固な粘着力を発揮しているため、粘着テープ１０がモールド２０，２０から簡単に剥がれたりすることはない。したがってこの熱膨張に対しては、粘着テープ１０が膨らむように変形することにより、樹脂の体積膨張を許容しつつ樹脂をキャビティＣ内に確実に封止できる。

次に、このようにして重合硬化反応が始まって暫く経つと、同図（ｃ）に示すように熱膨張していた樹脂が反対に収縮方向に転じてキャビティＣ内に収まるように変形してくる。

このとき、粘着テープ１０はこの動きに追従して元の形状に戻ってくるが、さらに重合が進行すると、その樹脂の体積が元の体積を下回るように収縮してくると共に、その重合反応熱によって粘着テープ１０の凝集力も一気に低下してくる。

すると、同図（ｄ）に示すように、錘３０が載せられた上方のモールド２０をその粘着テープ１０が支えきれなくなり、そのモールド２０が粘着テープ１０の粘着層１２を滑るようにしてキャビティＣ内に落ち込むように移動する。この結果、テープ基材１１には樹脂収縮による無理な力が掛からなくなるため、テープ基材１１が変形したり潰れたりするのを防止することができる。

このように本発明のプラスチックレンズの成型方法は、粘着テープ１０として重合性モノマーが重合収縮する温度域で凝集力が低下するものを用いると共に、これら一対のモールド２０，２０同士を互いに接近する方向に継続的に力を加えた状態で重合反応を行うようにしたことから、樹脂注入時には十分な粘着力を発揮してキャビティＣに樹脂を確実に封止しつつ、重合硬化反応に伴う樹脂の体積縮小時には、モールド２０，２０同士が接近することで樹脂の体積収縮を吸収し、粘着テープ１０が潰れるのを防止することができる。この結果、成型品（レンズ）周面のレンズシワの発生を容易かつ確実に抑制できる。

なお、本実施の形態では、一対のモールド２０，２０同士を互いに接近する方向に継続的に力を加える構成として、図３に示すように一対のモールド２０，２０を水平なベース４０上に平積み状態に設置し、上方のモールド２０上に錘３０を載せる構成を採用したが本発明はこれに限定されるものではない。例えば、錘３０の代わりにコイルバネのようなものを用いたり、あるいはモールド２０，２０の外側からバネはさみのようなもので挟持するような構成であっても良い。

１０…粘着テープ
１１…テープ基材
１２…粘着層
２０…モールド
３０…錘
４０…ベース
Ｃ…キャビティ

Claims

一対のモールドを所定の間隔を隔てて位置させた後、その間隔を保持しつつ前記モールド間を粘着テープでその周方向に沿って連続的に封止してキャビティを区画形成する工程と、前記キャビティに重合性モノマーを充填する工程と、前記キャビティ内に充填した重合性モノマーを重合反応させる工程と、を含み、
前記キャビティを区画形成する工程は、前記粘着テープとして、粘着層が、前記モールド間に充填された重合性モノマーが重合収縮する温度域で凝集力が低下する粘着剤からなるものを用い、
前記モノマー重合反応工程は、前記一対のモールド同士を互いに接近する方向に継続的に力を加えた状態で行うことを特徴とするプラスチックレンズ成型方法。
請求項１に記載のプラスチックレンズ成型方法において、
前記モノマー重合反応工程は、前記一対のモールドを平積み状態に設置し、上方のモールド上に錘を載せて継続的に荷重をかけた状態で行うことを特徴とするプラスチックレンズ成型方法。