JP2998985B2 - プラスチックレンズの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、表面硬化に優れたプラスチックレンズの製
造方法に関する。

［従来の技術］ ポリカーボネートなどの熱可塑性樹脂からなるプラス
チックレンズの射出成形方法は知られており、例えば特
公昭62−12019号公報には、表面が光学的に仕上げら
れ、相対的な可動な、一対のオプティカルインサートを
用いて、仕上がりレンズより大きい容積を有するキャビ
ティを形成し、そのキャビティ内に仕上がりレンズの質
量に近い量のポリカーボネートを射出し、次にポリカー
ボネートを圧縮するために型閉を行ない、次にキャビテ
ィ内の溶融ポリカーボネートを冷却し、固化させ、プラ
スチックレンズを成形する方法が開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながらプラスチックレンズは、表面硬度がガラ
スレンズに比べて著しく劣り、例えば眼鏡レンズとして
使用する場合、日常の使用に耐えうる程度の表面硬度が
必要とされるので、必然的に表面硬度を付与させるため
のレンズ表面処理が必要であり、前述の特公昭62−1201
9号公報の方法で得られたプラスチックレンズでは、レ
ンズ成形後の表面処理工程が必須不可欠になる。

また、この表面処理工程においては、ディッピングあ
るいはスピンコーティングなどによる表面処理材料の塗
布工程と、塗布工程後の熱処理、UV処理などによる表面
処理材料の硬化工程とが必要であり、これらの工程はク
リーン度が保たれた作業環境で行なわなければならず、
多大な設備、装置が必要とされるものであり、工程の煩
雑さ、コスト負担は大きな課題とされていた。

本発明は、かかる上記の課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、優れた表面硬度を有するプ
ラスチックレンズを多大な設備、装置を用いないで製造
することができる方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成するためになされたもので
あり、本発明は、射出成形によりプラスチックレンズを
製造するに際して、金属アルコキシドおよび／またはア
ルコキシシランの加水分解物を含む混合物を、プラスチ
ックレンズ射出成形用金型のレンズ転写面に塗布し、プ
ラスチックレンズの成形と同時にプラスチックレンズ表
面コーティング処理を行ない、表面硬化膜を有するプラ
スチックレンズを得ることからなり、前記混合物が、こ
れを前記金型に塗布する時の金型温度とほぼ同一乃至そ
れ以上の沸点を有する高沸点溶媒を含むことを特徴とす
るプラスチックレンズの製造方法を要旨とするものであ
る。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明の射出成形によりプラスチックレンズの製造方
法で用いられる原料樹脂としては、アクリル系樹脂、ポ
リカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリプロ
ピレン系樹脂などの熱可塑性樹脂やエポキシ系樹脂など
の熱硬化性樹脂またはこれらの混合物が挙げられる。

射出成形によるプラスチックレンズの製造方法それ自
体は公知であり、前述の特公昭62−12019号公報に記載
の方法以外に、出願人自身の出願に係る特開平１−2751
11号、特開平１−291915号、実開平１−169312号、実開
平１−148315号の各公報に記載された方法や装置が本発
明のプラスチックレンズの製造方法においてそのまま適
用し得る。ここで、射出成形によるプラスチックレンズ
の製造方法を簡単に述べると以下の通りである。

先ず、プラスチックレンズの原料樹脂を精密計量した
後、高温（例えばアクリル系樹脂の場合、約230〜240
℃）に加熱し、溶融状態にして、射出成形装置内の一対
のオプティカルインサートの間に形成されたキャビティ
内に充填する。

次に、キャビティ内の温度を樹脂がなお流動状態を保
つ温度（アクリル系樹脂の場合、130℃近傍）に低下さ
せた後、この温度を保ちながら高い圧力（例えば約1000
Kg/cm³）をかけて樹脂を固化する。

次に、樹脂の固化状態を維持しつつ樹脂の動的弾性率
曲線を一定に保つように金型温度コントロールと加圧コ
ントロールを行ないながら、樹脂を冷却した後、得られ
たプラスチックレンズを金型から取り出す。

本発明のプラスチックレンズの製造方法は、上記の射
出成形によりプラスチックレンズを製造するに際して、
金属アルコキシドおよび／またはアルコキシシランの加
水分解物を含む混合物を、プラスチックレンズ射出成形
用金型のレンズ転写面に塗布し、プラスチックレンズの
成形と同時にプラスチックレンズ表面コーティング処理
を行ない、表面硬化膜を有するプラスチックレンズを得
ることからなり、前記混合物が、これを前記金型に塗布
する時の金型温度とほぼ同一乃至それ以上の沸点を有す
る高沸点溶媒を含むことを特徴とするものである。

本発明において用いられる金属アルコキシドおよび／
またはアルコキシシランの加水分解物を含む混合物は、
以下のように調製される。

すなわち、まず金属アルコキシドおよび／またはアル
コキシシランを、溶媒中または無溶媒中で塩酸、酢酸な
どの酸を触媒として加水分解し、次いで、溶媒を加えて
固形分濃度を調整後、必要であれば、レベリング剤、硬
化剤を加えて、金属アルコキシドおよび／またはアルコ
キシシランの加水分解物を含む混合物を得る。ここに前
記の「部分加水分解物」とは、金属アルコキシドおよび
／またはアルコキシシランが完全に加水分解されたもの
および部分的に加水分解されたものの両者を意味する。

金属アルコキシドの例としては、エチルシルケート、
アルミニウムイソプロポキシド、チタニウムブトキシ
ド、ジルコニウムイソプロポキシドなどが挙げられる。

またアルコキシシランとしては、メチルトリメトキシ
シラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキ
シエトキシシラン、メチルトリアセトキシシラン、メチ
ルトリプロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、
エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラ
ン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシ
ラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリメトキ
シエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェ
ニルトリエトキシシラン、フェニルトリアセトキシシラ
ン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−クロ
ロプロピルトリエトキシシラン、γ−クロロプロピルト
リプロポキシシラン、3,3,3−トリフロロプロピルトリ
メトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキ
シシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラ
ン、γ−（β−グリシドキシエトキシ）プロピルトリメ
トキシシラン、β−（3,4−エポキシシクロヘキシル）
エチルトリメトキシシラン、β−（3,4−エポキシシク
ロヘキシル）エチルトリエトキシシラン、γ−メタクリ
ルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロ
ピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエト
キシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラ
ン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−
β（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシ
シラン、β−シアノエチルトリエトキシシラン等のトリ
アルコキシまたはトリアシルオキシシラン類、およびジ
メチルジメトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシ
ラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルメチルジエ
トキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメト
キシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキ
シシラン、γ−グリシドキシプロピルフェニルジメトキ
シシラン、γ−グリシドキシプロピルフェニルジエトキ
シシラン、γ−クロロプロピルメチルジメトキシシラ
ン、γ−クロロプロピルメチルジエトキシシラン、ジメ
チルジアセトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピ
ルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロ
ピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピル
メチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチ
ルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメト
キシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラ
ン、メチルビニルジメトキシシラン、メチルビニルジエ
トキシシランなどが挙げられる。

溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノー
ル、２−プロパノール、ブタノールなどのアルコール
類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロ
ソルブなどのセロソルブ類などが使用可能である。

溶媒は、金属アルコキシドおよび／またはアルコキシ
シランの加水分解物を含む混合物をプラスチックレンズ
射出成形用金型のレンズ転写面に塗布する時の金型温度
とほど同一乃至それ以上の沸点を有するものに限定され
る。ここに「ほぼ同一」とは、金型温度よりも、許容で
きる程度に低い温度でも良いことを意味する。具体的に
は塗布時の金型温度は、70〜100℃となるため、溶媒と
して、沸点が60〜150℃の高沸点溶媒を用いるのが好ま
しく、上記セロソルブ類がこれに該当する。低沸点溶媒
を用いると、前記混合物の金型への塗布時に、溶媒が揮
発して、塗膜の割れ、クラック、白化等が発生しやすい
からである。また溶媒としては、金型に対して濡れ性の
良いものを用いるのが好ましい。

また前記混合物に適宜添加されるレベリング剤として
は、シリコーン系界面活性剤が、そして硬化剤として
は、ルイス酸、ルイス酸塩を含む各種酸もしくは塩基、
あるいは有機カルボン酸、クロム酸、次亜塩素酸、ホウ
酸、臭素酸、亜セレン酸、チオ硫酸、オルトケイ酸、チ
オシアン酸、亜硫酸、アルミン酸、炭酸等の金属塩とく
にアルカリ金属塩またはアンモニウム塩、さらにはアル
ミニウム、ジルコニウムあるいはチタニウムのアルコキ
シドまたはこれらの錯化合物等が挙げられる。

金属アルコキシドおよび／またはアルコキシシランの
加水分解物を含む混合物の、プラスチックレンズ射出成
形用金型のレンズ転写面への塗布は、スプレー法などの
任意の方法を用いて行われる。レンズ転写面に塗布され
る混合物の膜厚は、最終的に得られる表面硬化膜付きプ
ラスチックレンズにおいて所望される表面硬化膜の膜厚
に応じて適宜決定されるが、例えば１〜５μの範囲とす
るのが好ましい。

射出成形用金型のレンズ転写面に上記混合物を塗布し
た後、上述したような射出成形によりプラスチックレン
ズの製造を行なうと、同時にプラスチックレンズ表面コ
ーティング処理も同様に行なわれ、表面硬化膜を有する
プラスチックレンズが得られる。

このように本発明によれば、プラスチックレンズの成
形と同時にプラスチックレンズ表面コーティング処理も
同時に行なわれるので、プラスチックレンズ成形後に表
面コーティング処理を行うことなく、表面硬化膜を有す
るプラスチックレンズが得られるという利点がある。

また、上で得られた表面硬化膜付きプラスチックレン
ズにさらに、反射防止処理、防曇処理、染色処理等を行
ない付加機能を付与させることもできる。例えば反射防
止膜の形成は、通常の高屈折率層と低屈折率層との交互
の成膜方法が用いられる。その他、下地層および低屈折
率膜の蒸着原料として、SiO₂の焼結体を、また高屈折率
膜である混合蒸着膜の蒸着原料として、ZrO₂粉末、Ta₂O
₅粉末およびY₂O₃粉末をモル比で1:1.3:0.2の割合で混合
し、プレス成形した後1200℃で焼結してペレット状にし
たものを用い、前述の表面硬化膜付きプラスチックレン
ズを蒸着槽に入れ、排気しながら85℃に加熱し、２×10
^-5Torrまで排気した後、電子ビーム加熱法にて上記蒸着
原料を蒸着させて、表−１に示すように、硅素酸化物膜
からなる下地層、混合物蒸着膜と硅素酸化物膜とのコン
ポジット等価膜からなる第１層の低屈折率膜、混合蒸着
膜からなる第２層の高屈折率膜および硅素酸化物からな
る第３層の低屈折率膜を順次成膜してなる膜構成の多層
反射防止膜を得ることもできる。

なお下地層は、コーティングレンズとの密着性を向上
させるものとして好ましい。

［実施例］ 以下、実施例により本発明を更に説明するが、本発明
はこれらの実施例に限定されるものでない。

実施例１ （Ｉ）コーティング液（Ａ）の調製 エチルシリケート25重量部を溶媒のエチルセロソルブ
30重量部中に溶解し、攪拌しながら0.15規定の塩酸24重
量部を滴下し室温にて６時間攪拌しエチルシリケートの
部分加水分解物を含むコーティング液（Ａ）を得た。

（II）オプティカルインサートへのコーティング液
（Ａ）の塗布 第１図は、プラスチックレンズ射出成形装置のオプテ
ィカルインサートにコーティング液（Ａ）を塗布してい
る状態を示す図である。同図に示されたプラスチックレ
ンズ射出成形装置において、1a、1bはそれぞれ上型、下
型であり、2a、2bはそれぞれ上型用オプティカルインサ
ート、下型用オプティカルインサートであり、3a、3bは
それぞれ上型用金型母型、下型用金型母型であり、4a、
4bはそれぞれ上型用オプティカルインサートや嵌合部、
下型用オプティカルインサート嵌合部であり、5a、5bは
それぞれ上型用クランプ部、下型用クランプ部であり、
6a、6bはそれぞれ上型用シリンダーロッド部、下型用シ
リンダーロッド部である。

このプラスチックレンズ射出成形装置のオプティカル
インサート2a、2bの表面にスプレー装置8a、8bからのコ
ーティング液（Ａ）を塗布し、膜厚２μのコーティング
液（Ａ）の塗膜7a、7bを形成した。塗布時の金型温度は
約80℃であった。

（III）プラスチックレンズの射出成形 プラスチックレンズの原料樹脂として、ポリメチルメ
タクリレート（三菱レイヨン（株）製アクリペットVH）
を用いた。この原料樹脂を精密計量した後、約230〜240
℃に加熱し、溶融状態として、一対のオプティカルイン
サートの間に形成されたキャビティ内に充填した後、キ
ャビティ内の温度を約130℃に低下させ、次いでこの温
度で約1000Kg/cm³に加圧して、樹脂を固化した。次に樹
脂の動的弾性率曲線を一定に保つように金型温度コント
ロールと加圧コントロールを行ないながら、樹脂を冷却
した後、得られたプラスチックレンズを金型から取り出
した。

本実施例で得られたプラスチックレンズの断面図を第
２図に示す。第２図から明らかなように、このプラスチ
ックレンズ９は、レンズ基材10の外表面の凹面側、凸面
側には、コーティング液（Ａ）の塗膜に由来する、膜厚
２μの表面硬化膜11a、11bが形成されていた。なお、こ
のプラスチックレンズ９の中心肉厚は2mm、度数は−3.0
0ディオプトリーで、非球面の光学設計は凸面側に施さ
れている。

（IV）表面硬化膜を有するプラスチックレンズの物性評
価 得られた表面硬化膜付きプラスチックレンズの物性評
価の結果は以下の通りである。

（１）耐擦傷性試験 スチルウール＃0000、荷重10Kgでレンズ表面を擦って
傷のつきにくさを目視で判断した。判断基準は次のよう
にした。

Ａ・・・・強く擦ってもほとんど傷がつかない Ｂ・・・・強く擦るとかなり傷が付く Ｃ・・・・レンズ基板と同等の傷が付く その結果、本実施例で得られた表面硬化膜を有するプ
ラスチックレンズの評価はＡであった。

（２）密着性 1mm間隔で100目クロスカットし、セロテープを強く張
りつけて急速に剥がし、硬化膜の剥離の有無を調べた。
その結果、全く剥離が認められなかった。

（３）外観 目視で膜および成形レンズの透明性を調べ、また塗布
ムラ、着色の有無を調べた。その結果本実施例品は、透
明で、美麗であった。

（４）耐衝撃性 中心厚さ2mmのレンズの中心に127cmの高さから16gの
鋼球を落下させ破損の有無を調べた。その結果破損は認
められなかった。

実施例２ （１）実施例１で用いたコーティング液（Ａ）と異なる
コーティング液（Ｂ）を以下のようにして調製した。

エチルシリケート20重量部、γ−メタクリロキシプロ
ピルトリメトキシシラン５重量部をエチルセロソルブ30
重量部中に溶解し、攪拌しながら0.15規定の塩酸24重量
部を滴下し、室温にて６時間攪拌し、エチルシリケート
とγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランの部
分加水分解物を含むコーティング液（Ｂ）を得た。

（２）上記（１）で得られたコーティング液（Ｂ）を用
いた以外は、コーティング液の塗布方法、レンズの成形
方法を含めすべて、実施例１と同一の方法を用い、眼鏡
用の表面硬化膜付きプラスチックレンズを製造した。こ
の表面硬化膜付きプラスチックレンズを、実施例１と同
様の評価方法を用いて、眼鏡レンズとしての適合性を判
断したが、実施例１の表面硬化膜付きプラスチックレン
ズとの性能的差異はなくすべて良好であった。

［発明の効果］ 本発明によれば、プラスチックレンズの射出成形と同
時に表面コーティング処理を行ない、表面硬化膜を有す
るプラスチックレンズを得ることができるので、プラス
チックレンズの成形後に表面コーティング処理を行なう
従来に比べて、操作を簡略化することができる。また得
られた表面硬化膜付きプラスチックレンズは、耐擦傷
性、密着性、外観、耐衝撃性に優れ、例えば眼鏡レンズ
として好適に用いられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、プラスチックレンズ射出成形装置のオプティ
カルインサートにコーティング液を塗布している状態を
示す図、 第２図は、実施例１で得られた表面硬化膜を有するプラ
スチックレンズの断面図である。 1a,1b……上型，下型、2a,2b……上型用オプティカルイ
ンサート，下型用オプティカルインサート、3a,3b……
上型用金型母型，下型用金型母型、4a,4b……上型用オ
プティカルインサート嵌合部，下型用オプティカルイン
サート嵌合部、5a,5b……上型用クランプ部，下型用ク
ランプ部、6a,6b……上型用シリンダーロッド部，下型
用シリンダーロッド、7a,7b……コーティング液の塗
膜、8a,8b……スプレー装置、９……表面硬化膜を有す
るプラスチックレンズ、10……レンズ基材、11a,11b…
…表面硬化膜

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】射出成形によりプラスチックレンズを製造
   するに際して、金属アルコキシドおよび／またはアルコ
   キシシランの加水分解物を含む混合物を、プラスチック
   レンズ射出成形用金型のレンズ転写面に塗布し、プラス
   チックレンズの成形と同時にプラスチックレンズ表面コ
   ーティング処理を行ない、表面硬化膜を有するプラスチ
   ックレンズを得ることからなり、 前記混合物が、これを前記金型に塗布する時の金型温度
   とほぼ同一乃至それ以上の沸点を有する高沸点溶媒を含
   む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】請求項（１）に記載のプラスチックレンズ
   の製造方法において、表面硬化膜を有するプラスチック
   レンズの表面硬化膜の上に反射防止膜を設ける、プラス
   チックレンズの製造方法。
3. 【請求項３】請求項（１）または（２）のいずれか一項
   に記載のプラスチックレンズの製造方法において、得ら
   れるプラスチックレンズが熱可塑性樹脂系眼鏡レンズで
   ある、プラスチックレンズの製造方法。