JP2916709B2 - 光学部品用有機ガラス - Google Patents

光学部品用有機ガラス

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JP2916709B2 JP2301446A JP30144690A JP2916709B2 JP 2916709 B2 JP2916709 B2 JP 2916709B2 JP 2301446 A JP2301446 A JP 2301446A JP 30144690 A JP30144690 A JP 30144690A JP 2916709 B2 JP2916709 B2 JP 2916709B2
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    • C08F290/06Polymers provided for in subclass C08G
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、屈折率が高くしかも他の光学的諸物性も優
れており、レンズ、プリズム等の光学部品素材に好適な
有機ガラスに関する。
ここでは、光学部品としてレンズを例にとり説明をす
るが、これに限定されるものではない。
本明細書で、配合単位を示す「部」は、特にことわら
ない限り、重量単位である。
また、本明細書で「ウレタンアクリレート」とは、特
記しないかぎり、酸成分がアクリル酸のものの他に、メ
タクリル酸のものも含む。
<従来の技術> 有機ガラスは無機ガラスに比較して軽量であるため、
眼鏡用レンズ材料として着目され、ジエチレングリコー
ルビス(アリルカーボネート)(以下「ATC」と略す)
やメタクリル酸メチル等の重合体からなる有機ガラスが
使用されている。しかし、これらの有機ガラスの屈折率
は、1.49〜1.50と無機ガラス(ホワイトクラウンガラス
の場合:1.523)に比較して低く、視力矯正用眼鏡レンズ
の材料として用いた場合、無機ガラスを用いた場合に比
較して厚くなり、軽量化のメリツトが損なわれ、かつ外
観も悪くなる。レンズの度数が強くなるとその傾向はさ
らに著しい。このため、有機ガラスは視力矯正用レンズ
の素材として必ずしも好適とは言えなかつた。
これに対応するために、例えば、ビフエニルジカルボ
ン酸のジアリルエステルを単量体主成分とする共重合体
が提案(特開昭63−23908号公報)されているが、屈折
率、耐衝撃性等の点で、さらに高度の要求を満足するも
のの出現が望まれている。
一般に、二官能の不飽和化合物は重合反応により三次
元の架橋構造を形成するため、ポリマー自体が硬く、脆
くなり易い。このような場合、ある種の不飽和化合物を
架橋構造に導入することも考えられるが(特公昭62−50
488号公報等参照)、ビフエニル化合物の場合、さらに
架橋構造の剛直化の程度が高く、これだけでは、耐衝撃
性を改善することは困難である。
本発明は、上記にかんがみて、高い屈折率を有し、し
かも、レンズに要求される諸物性、特に、耐衝撃性にも
優れている光学部品用有機ガラスを提供することを目的
とする。
<課題を解決するための手段> 本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意開発
に努力をした結果、重合体の剛直化の程度を緩和するた
めに、即ち、耐衝撃性を改善するために、特定の第二さ
らには第三の単量体成分として使用すればよいことを見
出し、下記構成の有機ガラスに想到した。
本発明の光学部品用有機ガラスは、ジフエン酸ジアリ
ルエステル(ビフエニル−2,2′−ジカルボン酸のジア
リルエステル)と、二官能のウレタンアクリレートとの
二元共重合体、又は、ジフエン酸ジアリルエステルと、
二官能のウレタンアクリレートと、およびフエニル安息
香酸の不飽和アルコールエステルとの三元共重合体を、
それぞれポリマー主成分とすることを要旨とする。
<発明の作用> 本発明で第一成分であるジフエン酸エステルは、エス
テル基がビフエニルのオルソ位に配置されており、ま
た、ビフエニル基そのものも捩れており、立体障害とは
なり得ない。そのため、高い重合度が得られ、三次元の
架橋構造を持ち、共重合体は不融不溶化する。また、ビ
フエニル基を有するため、耐熱性、耐水性、耐候性の向
上及び低重合収縮性、低線膨脹率、高屈折率を与える。
本発明の第二成分である二官能性のウレタンアクリレ
ートは、脆さの原因である二官能性のジフエン酸ジアリ
ルエステル(第一成分)による高度の架橋構造を、第一
成分と共重合することによつて柔軟なウレタン分子鎖を
導入して、架橋密度を低下させることなく、共重合体の
耐衝撃性を向上させるものと推定される。
本発明の第三成分であるフエニル安息香酸の不飽和ア
ルコールエステルは、共重合体の屈折率を低下させるこ
となく、耐衝撃性等の特性を向上させ、かつ、ジフエン
酸ジアリルエステル及び二官能性のウレタンアクリレー
トの可使範囲を拡大するものである。即ち、フエニル安
息香酸の不飽和アルコールエステル成分は、脆さの原因
となる二官能性のジフエン酸ジアリルエステルによる高
度の架橋密度を持つ網目構造を、共重合することによつ
て、架橋間分子数を増大、即ち、架橋密度を低下させて
分子鎖に自由度を生じさせ、共重合体の耐衝撃性を向上
させるに寄与するものと推定される。さらに、当該不飽
和アルコールエステルは、その高い屈折率と良好な共重
合性により二官能性のウレタンアクリレート(第二成
分)の可使範囲を拡大して共重合体の耐衝撃性をより向
上させるのに寄与するものと考えられる。
<手段の詳細な説明> 下記2つ又は3つの単量体成分(a)、(b)/
(a)、(b)、(c)からなる下記組成の混合物に重
合開始剤を添加した後、型に注入し、重合成形して本発
明の光学部品用有機ガラスを得る。
組成[1] (a)ジフエン酸ジアリルエステル: 85〜95部 (b)二官能性のウレタンアクリレート: 5〜15部 組成[2] (a)ジフエン酸ジアリルエステル: 50〜90部 (b)二官能性のウレタンアクリレート: 5〜20部 (c)フエニル安息香酸の不飽和アルコールエステル 5〜35部 上記[1]の組成において、(a)成分が85部未満、
即ち(b)成分が15部を超えると、表面硬度、屈折率が
不足し、(a)成分が95部を超えると、即ち、(b)成
分が5部未満では、着色が増し、耐衝撃性の低下など
(b)成分の混合の効果が現れない。
また、[2]の組成において、(a)成分が50部未
満、即ち、(b)成分が20部を超えると、表面硬度、屈
折率が不足し、逆に(a)成分が95部を超えると、即
ち、(b)、(c)各成分が5部未満では、着色が増し
たり、耐衝撃性が低下するなど(b)、(c)成分を混
合した効果が現れない。また、(c)成分が35部を超え
ると、表面硬度、耐熱性が低下する。
上記二官能ウレタンアクリレートとは、ジイソシアナ
ート成分とジオール成分とを反応させて得られる両端水
酸基の鎖状ポリウレタンにアクリル酸又はメタクリル酸
を反応させて両端にビニル基を導入したウレタンアクリ
レートを意味する。通常、ジイソシアネート成分として
は、トリレンジイソシアネート(TDI)、m−キシリレ
ンジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシリレン
ジイソシアネート(TMXDI)等を、ジオール成分として
は、アジピン酸等のジカルボン酸とポリオールとを反応
して得られるポリエステルポリオール、エチレンオキシ
ド、プロピレンオキサイド等の環状エーテルの単独重合
又は共重合により得られるポリエーテルポリオール、さ
らには、アクリルポリオール等を、それぞれ挙げること
ができる。
さらに、具体的には、新中村化学工業(株)から、
「NKオリゴ」の商品名で製造販売されている下記グレー
ドのウレタンアクリレートを使用可能である。なお、下
記のうち「U−200MX」は、酸成分がメタクリル酸のも
のであり、他は、アクリル酸のものである。
グレード 分子量 U−200AX 2700、 U−108A 1570、 U−200MX 2700、 UP108AX 1670、 フエニル安息香酸の不飽和アルコールエステルにおけ
る各化合物の具体例としては、下記のものを例示でき
る。
フエニル安息香酸はo−、m−、p−のいずれでもよ
いが、o−、p−が望ましい。
また、不飽和アルコールとしては、ビニルアルコー
ル、アリルアルコール、クロチルアルコール、プロパギ
ルアルコール等を挙げることができる。
<発明の効果> 上記のようにして得られた本発明の有機ガラスは、後
述の実施例で示すように、高い屈折率を有し、しかも透
過率や耐衝撃性の諸物性にも優れている。従つて、無機
ガラスしか適用できなかつた光学部品にも有機ガラスを
適用可能となる。
<実施例> 以下、実施例を比較例とともに挙げ、本発明を詳細に
説明する。
実施例1〜17、比較例1〜6: 第1表の組成比の単量体成分(a)、(b)、(c)
の混合物100部に対して、4部のジイソプロピルパーオ
キシジカーボネート(以下「IPP」と略す)を重合開始
剤として添加し、十分に混合した組成物を、第1図に示
すようなガラスモールド1、1と環状の樹脂製ガスケツ
ト2からなる成形型に充填する。この成形型を熱風循環
型のオーブン内に入れて、40℃で5時間、40〜60℃で8
時間、60〜70℃で2時間、70〜80℃で1時間と順次、昇
温させ、そして80℃で2時間加熱して重合を完了させ
る。その後、レンズを成形型より取出して、110℃で1
時間加熱処理を行つた。各実施例の諸物性は第2表の通
りであり、いずれも高屈折率及び優れた耐衝撃性を示
し、また、その他の諸物性も優れている。
なお、比較例1はジフエン酸ジアリルエステルのみを
また、比較例2はADCのみを上記の実施例と同一条件で
成形したものである。但し、ADCの重合開始剤の添加量
のみは3部である。
応用例1: 実施例7で得られたレンズにシリコン系のハードコー
ド液を浸責法により塗布し、100℃で2時間加熱硬化し
た。膜厚は約3μmであつた。このハードコートされた
レンズは、密着性:100/100、表面硬度:4H、耐擦傷性:A
であり、ブラウン系の分散塗料の染色浴で92℃、30分染
色した後もこれらの特性は変わらなかつた。これによ
り、通常のシリコン系ハードコート液に対して十分適用
することが分つた。
応用例2: 応用例1で得られたハードコート済みのレンズを十分
清浄化した後、真空蒸着法により反射防止コーテイング
を施した。得られたレンズは、視感透過率:98.5%、密
着性:100/100、表面硬度、7H、耐擦傷性:3Aであつた。
これにより、ADCポリマーからなる市販のいわゆる「ハ
ードマルチコート」品と同等の眼鏡用レンズが得られ
た。
比較例7 ジフエン酸ジアルリエステル80部、ジアリルイソフタ
レート20部よりなる混合物に、重合開始剤として4部の
IPPを添加した。十分混合して均一とした後、前記の成
形型に充填した。実施例と同様の昇温加熱をして重合を
完了させ、成形型より取出したが、離型時にクラツクが
入り、満足の行くレンズは得られなかつた。110℃で1
時間加熱処理して得られた重合物は、屈折率:1.594
(nD)と十分であつたが、b:+3.22と黄色く、染色
性:TL=86%と殆ど染まらなかつた。また、耐擦傷性も
ひどく劣るものであつた。
比較例8 ジフエン酸ジアリルエステル80部、ADC20部からなる
混合物に、重合開始剤として4部のIPPを添加した。十
分混合した後、前記と同様の成形型に充填した。実施例
と同様の昇温加熱をして重合を完了させたのち、成形型
より取出したが、離型時にクラツクが入り、満足の行く
レンズは得られなかつた。それでも、110℃で1時間加
熱処理した重合物は、屈折率が、1.581(nD)、b
+1.97、そして耐衝撃性は十分優れていたが、染色性は
TL=72%とひどく悪い物であつた。
比較例9 ジフエン酸ジアリルエステル80部と単官能ウレタンア
クリレート(NKオリゴ U−PMV−1、分子量:約120
0、新中村化学工業(株)製)20部からなる混合物に、
重合開始剤としてIPP4部を添加した。十分に混合した
後、前記と同様の成形型に充填した。実施例と同様の昇
温加熱をして重合を完了させた後、成形型から取出し、
110℃で1時間加熱処理した。得られたレンズの諸特性
は第2表に示す通りであつた。
諸物性の試験方法は、下記の通りである。
(1)屈折率及び分散…直交する2面を光学研磨したブ
ロツクをアツベ屈折計[(株)アダゴ製]により測定す
る。
(2)比重…20℃の純水中での浮力の測定から計算して
求める。
(3)黄色度…色彩色差計[ミノルタカメラ(株)製、
CR−100型]によりLを測定し、bの数値で
比較する(+bは黄色を表わす)。
(4)耐衝撃性…FDA(米国、Food & Drug Administra
tion)規格に従つて、試料10枚について、50インチ(約
127cm)の高さから直径5/8インチ(約15.9mm)、重量0.
56オンス(約16.2g)の鋼球を自然落下させ、貫通また
は破砕したものを下記の基準により示した。
○…割れなかつたもの、 △…割れが1/2未満のもの、 ×…殆ど割れたもの、 (5)染色性…ブラウン系の分散染料による染色浴で92
℃、10分染色したのち、視感透過率で示した。数値の小
さいものほど着色が濃い。
(6)視感透過率…視感透過率計[富士光電(株)製]
により測定する。
(7)成形性…レンズの出来具合、離型時の状況から下
記の基準により示した。
◎…非常に良い、 ○…製造上問題ない、 ×…離型時に割れたり、外観上良くない。
(8)耐擦傷性…スチールウール/#0000を荷重200gで
往復15回擦り、傷の入り具合で下記の基準で示した。
3A…全く傷の入らないもの 2A…殆ど傷が見えないもの A…僅かに傷が確認出来るもの B…許容限界 C…傷が入る D…ひどく傷が入る (9)密着性…JIS D−0202に従つて、ナイフより1mm角
の升目100個を作り、セロハン製粘着テープによる剥離
テストを3回繰返し、残つた平均の升目の数を%表示す
る。
(10)表面硬度…JIS K−5400に基づき、荷重1kgで実施
し、傷の付かない最高の鉛筆硬度で示した。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に用いた成形型の断面図であ
る。 1……ガラスモールド、 2……樹脂製ガスケツト。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C08F 218:16 218:02) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 1/00 - 1/12 C08F 290/00 - 290/14 C08F 18/00 - 18/24 C08F 218/00 - 218/18

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記組成の単量体成分(a)、(b)の二
    元共重合体をポリマー主成分とすることを特徴とする光
    学部品用有機ガラス。 (a)ジフエン酸ジアリルエステル: 85〜95重量部 (b)ジイソシアナート成分とジオール成分とを反応さ
    せて得られる両端水酸基の鎖状ポリウレタンにアクリル
    酸又はメタクリル酸を反応させて両端にビニル基を導入
    したウレタンアクリレート: 5〜15重量部
  2. 【請求項2】下記組成の単量体成分(a)、(b)、お
    よび(c)の三元共重合体をポリマー主成分とすること
    を特徴とする光学部品用有機ガラス。 (a)ジフエン酸ジアリルエステル: 50〜90重量部 (b)ジイソシアナート成分とグリコール成分とを反応
    させて得られる両端水酸基の鎖状ポリウレタンにアクリ
    ル酸又はメタクリル酸を反応させて両端にビニル基を導
    入したウレタンアクリレート: 5〜20重量部 (c)フエニル安息香酸の不飽和アルコールエステル 5〜35重量部
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