JP2691038B2 - プラスチックレンズの製造方法 - Google Patents

プラスチックレンズの製造方法

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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はプラスチックレンズの製造方法に関する。特
に硬化に伴なう残留応力歪の少ないプラスチックレンズ
を、活性エネルギー線の照射により短時間で製造する方
法に関する。
[従来の技術] 現在、一般的に使用されているプラスチックレンズと
して、ジエチレングリコールビスアリルカーボネートを
原料としたCR−39レンズがある。このレンズの製造に際
しては、20時間前後という非常に長い熱硬化時間を要す
る。そのため、型および重合炉を占有する時間が長く、
非常に製造効率が悪かった。
この問題点を改良する目的で、光を利用した短時間硬
化が可能なレンズ(特公昭63−5721)が開示されてい
る。
[発明が解決しようとする課題] プラスチックレンズに使用する熱硬化もしくは光硬化
樹脂は、モノマーまたはオリゴマー状態からポリマー化
する時に、5〜15%程度の体積収縮を示す。このとき、
二枚のガラスモールドとガスケットの間に封入された樹
脂は応力を生じる。熱硬化方法の場合、比較的に長い時
間をかけ硬化するために、硬化時に分子内応力緩和が行
われ、硬化後、ガラスモールドおよびガスケットより取
りはずした離型レンズ中の残留応力は小さい。これと比
較すると、光硬化方法は短時間で硬化が可能であるとい
うメッリトはあるものの、硬化時間が短いために、硬化
収縮に伴なう分子内応力緩和が不十分であり、レンズ内
部に大きな残留応力歪が内在し、凹レンズを製造した場
合、レンズの中心部が湾曲(レンズの曲率が設計上の曲
率と異なってしまう現象)し、面精度が著しく低下する
という現象が現われた。この湾曲は、型ガラスから脱型
した後に加熱(アニール処理)して内部歪を取り除くと
さらに著しいものとなった。この湾曲を抑えるために中
心部を厚くし対処することは可能であるが、レンズのコ
バ厚も厚くなり、レンズ形状が好ましくないものになっ
た。
[課題を解決するための手段] すなわち本発明は、活性エネルギー線の照射により、
または活性エネルギー線の照射と加熱処理とを併用して
モノマーを重合させプラスチックレンズを製造する方法
において、活性エネルギー線の照射と非照射停止とから
なる予備重合工程を少なくとも一回行なった後、活性エ
ネルギー線の照射を行なって重合を完了させることを特
徴とするプラスチックレンズの製造方法である。
[作用] 本発明の方法を実施するに際しては、通常二枚のガラ
スモールドとガスケットから構成された鋳型中に、モノ
マー(オリゴマーを含む、以下単に「モノマー」と略称
する)組成物を注入した後、片面もしくは両面から活性
エネルギー線を照射した後、重合収縮にて発生する応力
を緩和するために照射停止時間を置くという予備重合工
程を少なくとも一回実施する。活性エネルギー線の必要
照射量は、モノマーの重合速度、重合開始剤や増感剤の
量、活性エネルギー線強度、モノマーの液温、レンズ形
状等により異なるため、一概には規定できないが、一回
の照射量は硬化により発生する内部応力が比較的小さい
状態になるようにするのが好ましい。
レンズ内の応力の発生状況は、偏光板を組み合わせた
直交ニコル法により観察することができる。応力の全く
発生していないレンズは、直交ニコル法で観察すると真
黒になる。比較的小さい応力の発生したレンズでは、ク
ロス状またはクロス状+円状の黒い部分が生じる。大き
な応力の発生したレンズは、前記現象に、さらに同心円
状の虹色模様が生じる。この現象と応力の強さとの関係
は、A=B×C×Dで説明される(A=光路差、C=光
弾性定数、D=サンプルの厚さ、B=応力)。C、Dは
一定なので光路差Aは応力Bに比例する。したがって、
応力が大きくなる程、光路差は大きくなる。光路差は、
光の位相差であるから色を生じる。すなわち、直交ニコ
ル法によるレンズの虹色の観測は、大きな応力を示すこ
ととなる。
従ってレンズ製造時における一回分のエネルギー照射
量は、直交ニコル法にて観察した際のクロス状+円状の
黒い部分が生じるまでの重合度を与えるエネルギー量と
すべきである。
このように直交ニコル法にて観察しながら、応力が比
較的少ない状態まで活性エネルギー線を照射し、次の照
射開始までに1分間から60分間程度の照射停止時間(応
力緩和時間)を少なくとも一度は配して一回以上活性エ
ネルギー線を照射することにより、残留応力歪の少ない
レンズが得られる。通常、このような活性エネルギー線
の照射および照射停止からなる予備重合工程は、3回以
上実施することが好ましいが、活性エネルギー線の照射
−照射停止−再照射という単純な一回の予備重合工程を
配することのみによって実施してもよい。通常、予備工
程における活性エネルギー線の照射停止時間の累計は、
1分〜3時間程度であることが好ましいが、照射エネル
ギーが少ない(発生する応力が小さい)場合には1分〜
20分間、照射エネルギーが大きな(発生応力が大きい)
場合には10分〜3時間の停止時間をとることが好まし
い。照射停止時間の累計が短過ぎると、応力緩和が不十
分となり、面精度の良好なプラスチックレンズを製造す
ることができない。また、照射停止時間の累計が長過ぎ
る場合には、短時間にプラスチックレンズを製造すると
いう本発明の目的が達成できない。なお、本発明にいう
活性エネルギー線の照射停止とは、完全に照射がなされ
ないことだけを意味するのではなく、通常の照射時に比
較して照射エネルギーを1/10未満に減ずることをも包含
する。
このような本発明の方法を採用することにより、凹レ
ンズ中心部の湾曲を抑えることが可能となり、面精度の
良いレンズが得られる。一方硬化に伴う応力歪を考慮せ
ず、連続的に活性エネルギー線を照射した場合には、残
留応力歪の大きなレンズとなり、面精度の悪いレンズと
なる。
本発明での一回分のレンズ照射量は、前述したように
一概には規定できないが、通常200mJ/cm2〜30,000mJ/cm
2である。
活性エネルギー線として紫外線を用いる場合、通常用
いられる波長2000〜8000Åのものを用いることができ、
光源としては公知のケミカルランプ、キセノンランプ、
低圧水銀灯、高圧水銀灯、メタルハライドランプ、フュ
ージョンランプ等が適用できる。
また、本発明の方法は、上述の紫外線以外に、公知の
X線、電子線、可視光線等の活性エネルギー線を照射す
る重合硬化方法に適用することが可能である。
本発明で使用するモノマーは、単官能または多官能の
反応基を有するもので、例えば脂肪族、脂環族、芳香族
アルコールのアクリレートもしくはメタクリレート、ウ
レタンアクリレート、ウレタンメタクリレート、エポキ
シアクリレート、エポキシメタクリート、ポリエステル
アクリレート、ポリエステルメタクリレート等、分子内
に1つまたは2つ以上のラジカル重合性二重結合を有す
る化合物が使用可能である。
また、活性エネルギー線の照射後に、重合を完結する
ために、加熱処理することは、活性エネルギー線の照射
後のレンズの応力状態が比較的小さい状態であれば何ら
問題はない。
本発明に用いる光開始剤としては、ベンゾインブチル
エーテル、ベンジルジメチルケタール、ヒドロキシアセ
トフェノンなどの分子内結合開裂型、ベンゾフェノン、
ミヒラーケトン、ベンジルなどの分子間水素引抜き型等
の光開始剤が使用可能である。また光増感剤としてジメ
チルアミノエタノールなどのアミン類を用いると光重合
速度が向上する。また、有機過酸化物等の熱触媒も併用
できる。
また、本発明の効果を損なわない範囲で、モノマーに
は種々の酸化防止剤、黄変防止剤、紫外線吸収剤、ブル
ーイング染料などの各種添加剤を添加してもよい。
[実施例] 以下、実施例により、本発明を更に詳しく説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。
評価法 (1)残留応力の観察、東芝歪検査器SVP−100によりレ
ンズの残留応力を観察した。
(2)レンズ中心部の湾曲;レンズ中心部の湾曲状態を
肉眼により観察を行い、下記ランクに分類した。
A:まったく湾曲がない。(設計時の曲率と成形レンズの
曲率の差が0〜1%) B:やや湾曲している。 (差が1〜3%) C:若干湾曲している。 (差が3〜5%) D:湾曲している。 (差が5〜10%) E;著しく湾曲している。(差が10〜20%) F:使用できない。 (差が20%以上) 実施例1 ジアリリデンペンタエリスリット1モルと2−ヒドロ
キシエチルアクリレート2モルを反応させて得られた分
子量444、粘度4.4ポイズ、ガードナー色数2〜3の反応
生成物100重量部に、ベンゾフェノン1重量部およびジ
メチルアミノエタノール1重量部を添加してなるモノマ
ー組成物を、鏡面仕上げした外径80mm、曲率386mmと外
形80mm、曲率65mmガラスを中心の厚みを1.5mmの凹レン
ズとなるよう組み合せ、周囲をポリ塩化ビニル製ガスケ
ットで囲み、このモールド型中に注入した。
次いで、予備重合工程としてモールド型の両面10cmの
距離から2kWの高圧水銀灯により、10秒照射、2分照射
停止という間欠的照射を15回繰り返した後、さらに30秒
照射して重合を完結させ、型よりレンズを脱型した。こ
のレンズを前記評価法で評価し、その結果を第1表に示
した。さらに、110℃、1時間のアニールを行なったレ
ンズについて、同様な評価を行ない、その結果を第1表
に示した。
比較例1 実施例1と同一のモノマー組成物とモールド型を使用
し、硬化方法を下記内容に変更レンズを成形した。モー
ルド型の両面10cmの距離から2kWの高圧水銀灯により、
3分間連続して照射を行った。型より脱型したレンズを
前記評価法で評価し、その結果を第1表に示した。
さらに、110℃1時間のアニールを行なったレンズに
ついて、同様な評価を行い、その結果を第1表に示し
た。
実施例2 キシリレンジイソシアネートと2−ヒドロキシプロピ
ルメタクリレートとをモル比1:2で反応させた化合物60
重量部、ベンジルメタクリレート20重量部、トリメチロ
ールプロパントリメタクリレート20重量部、ベンゾフェ
ノン0.5重量部、トリフェニルホスフィン0.1重量部、2
−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン0.01重量部
を混合し、モノマー組成物を調製した。このモノマー組
成物を、実施例1と同一のモールド型に注入し、実施例
1と同様な間欠照射による硬化方法でレンズを成形し
た。このレンズを前記評価方法で評価し、その結果を第
1表に示した。さらに、110℃、1時間のアニールを行
なったレンズについて同様な評価を行い、その結果を第
1表に示した。
実施例3 実施例2で使用したモノマー組成物を用い、予備重合
工程を10秒間の照射、10分間の照射停止という間欠的照
射を15回繰り返した後、さらに30秒照射して重合を完結
させ、型よりレンズを脱型した。このレンズを前記評価
法で評価し、その結果を第1表に示した。さらに、110
℃、1時間のアニール処理を行なったエンズについて同
様な評価を行ない、その結果を第1表に示した。
比較例2 実施例2で使用したモノマー組成物を用い、比較例1
と同様な連続紫外線照射による硬化方法でレンズの成形
を行った。このレンズを前記評価方法で評価し、その結
果を第1表に示した。
さらに、110℃1時間のアニールを行ったレンズにつ
いて、同様な評価を行い、その結果を第1表に示した。
実施例4 イソホロンジイソシアネートと2−ヒドロキエチルメ
タクリレートとをモル比1:2で反応させた化合物40重量
部、ポリエチレングリコールジアクリレート(東亜合成
化学工業(株)製”アロニックスM−245")35重量部、
ヘキサンジオールジアクリレート25重量部、2,4,6−ト
リメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド
0.05重量部、t−ブチルバーオキシイソブチレート0.03
重量部、2(2′−ヒドロキシ−5′−メチルフェニ
ル)ベンゾトリアゾール0.02重量部を混合し、モノマー
組成物を調製した。このモノマー組成物を実施例1と同
一のモールド型に注入した。
次いで予備重合工程としてモールド型の両面20cmの距
離から3kWのメタルハライドランプにより、1対のラン
プ間を2m/minの速度で通過させた。通過後20分間、室温
で放置した。その後、連続して、1分間、前記ランプで
照射を行ない、ガラス型をはずさずに110℃で1時間硬
化を行ない重合を完結させた。脱型後、このレンズを前
記評価法で評価し、その結果を第1表に示した。
さらに、120℃1時間のアニールを行なったレンズに
ついて、同様な評価を行ない、その結果を第1表に示し
た。
比較例3 実施例3と同一の組成物を実施例1と同一のモールド
型に注入し、硬化方法を下記内容に変更した。モールド
型の両面20cmの距離から3kWのメタルハライドランプに
より1分間連続して照射を行ない、ガラス型をはずさず
110℃で1時間硬化を行なった。脱型したレンズを前記
評価法で評価し、その結果を第1表に示した。
さらに、実施例4と同一のアニールを行なったレンズ
について、同様な評価を行ない、その結果を第1表に示
した。
実施例5 トリレンジイソシアネート(商品名コロネートT−8
0、日本ポリウレタン社製)と2−ヒドロキシプロピル
メタクリレートをモル比1:2で反応させた化合物40重量
部、2,4,6−トリブロモフェノキシエチルアクリレート2
0重量部、2,2′−ビス(4−メタクリロキシペンタエト
キシフェニル)−プロパン20重量部、トリシクロ(5,2,
1,0)デカニルメタクリエート20重量部、メチルフェニ
ルグリオキシレート0.1重量部、t−ブチルパーオキシ
−2−エチルヘキサノエート0.1重量部、2(2′−ヒ
ドロキシ−5′−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール
0.02重量部からなるモノマー組成物を、実施例1と同一
のモールド型に注入した。
次いで予備重合工程としてモールドの両面20cm距離か
ら3kWフュージョンランプ(Vバルブ)により、30秒照
射、8分間照射停止という間欠的照射を5回繰り返し、
さらに1分間照射して重合を完結させ、型よりレンズを
脱型した。このレンズを前記評価法で評価し、その結果
を第1表に示した。
さらに、実施例3と同一のアニールを行なったレンズ
について、同様な評価を行ない、その結果を第1表に示
した。
比較例4 実施例5と同一の組成物を実施例1と同一モールド型
に注入し、硬化方法を下記内容に変更した。モールドの
両面20cm距離から3kWの、フュージョンランプ(Vバル
ブ)により、3分間連続して照射を行なった。脱型した
レンズを前記評価法で評価し、その結果を第1表に示し
た。
さらに、実施例4と同一のアニールを行なったレンズ
について、同様な評価を行ない、その結果を第1表に示
した。
[発明の効果] 本発明によれば、短時間光硬化レンズでの欠点であっ
た面精度の改善が著しい。これによって、プラスチック
レンズの製造時間が短縮され、ガラス型の使用サイクル
が増加し、ガラス型の必要個数を減らすことが可能とな
った。さらに、生産スペースを削減でき、生産コストの
低減への貢献度は極めて高い。
フロントページの続き (72)発明者 中島 幹人 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイ コーエプソン株式会社内 (72)発明者 沓掛 祐輔 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイ コーエプソン株式会社内

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】活性エネルギー線の照射により、または活
    性エネルギー線の照射と加熱処理とを併用してモノマー
    を重合させプラスチックレンズを製造する方法におい
    て、活性エネルギー線の照射と照射停止とからなる予備
    重合工程を少なくとも一回行なった後、活性エネルギー
    線の照射を行なって重合を完了させることを特徴とする
    プラスチックレンズの製造方法。
  2. 【請求項2】前記予備重合工程における活性エネルギー
    線の照射停止時間の少なくとも一つが1分間〜60分間で
    ある請求項1記載の製造方法。
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JP2005060657A (ja) * 2003-04-21 2005-03-10 Seiko Epson Corp ハイブリッドレンズ用樹脂組成物、ハイブリッドレンズ及びレンズ系

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