JP3092071B2 - 光学用活性エネルギー線硬化型樹脂組成物およびこれを用いた複合型光学素子 - Google Patents
光学用活性エネルギー線硬化型樹脂組成物およびこれを用いた複合型光学素子Info
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Description
の光学系を構成している非球面レンズのうち、ガラスレ
ンズ、プラスチックレンズ等の基材の表面に所望の形状
に設ける硬化された樹脂層として用いるのに好適な活性
エネルギー線硬化型樹脂組成物およびこれを用いてなる
複合型光学素子に関する。
るが、従来の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物からな
る樹脂層は、硬化後の熱的耐久性及び反射防止膜のコー
ティング性を両立することが不可能であった。
層を2層構造としたレンズが知られている(特開昭60−
56544号公報)。これはガラス基材上に単官能(オリゴ
エステル)アクリレートと2官能ウレタンアクリレート
を合わせて50重量%以上含む可撓性の高い紫外線硬化型
樹脂層を設け、その上に多官能(オリゴエステル)アク
リレートや多官能ウレタンアクリレートだけを使用した
可撓性の低い紫外線硬化型樹脂層を設けたレンズであ
る。この各層の特性により、第1層目で基材との線膨張
率差の影響を受け難い良好な熱的耐久性が得られ、又、
第2層目で良好な反射防止膜のコーティング性が得られ
る。
行なわなければならず生産設備が増え、工程が長くなっ
てスペースをとり、また、加工時間がかかる為、コスト
アップにつながるという課題がある。
硬化型樹脂を単独で用いた複合型光学素子では、反射防
止膜のコーティング性が悪く、温度変化により反射防止
膜にクラックが入る。また、上記第2層目に使用される
可撓性の低い紫外線硬化型樹脂を単独で用いた複合型光
学素子では、成形中に基材や樹脂層に亀裂が入ったり、
温度変化により基材と樹脂層に剥離が生じる。
た熱的耐久性と反射防止膜のコーティング性が得られる
活性エネルギー線硬化型樹脂組成物とこれを用いた複合
型光学素子を提供することを目的とする。
果、特定のウレタン変性ポリエステル(メタ)アクリレ
ートと重合性不飽和基を3個以上有する化合物と重合性
不飽和基を1個有する化合物とを含有してなる活性エネ
ルギー線硬化型樹脂組成物を用いると、上記目的が達成
できることを見い出し、本発明を完成するに至った。
のと同一の化学構造を有するポリエステルポリオール
(a1)に、ポリイソシアネート(a2)と水酸基含有(メ
タ)アクリレート(a3)とを反応させて得られるウレタ
ン変性ポリエステル(メタ)アクリレートと、 (B)分子中に重合性不飽和結合を3個以上有する化合
物としてトリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレ
ートのトリ(メタ)アクリレート、トリメリット酸のト
リ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトール(メ
タ)アクリレート及びペンタエリスリトールテトラ(メ
タ)アクリレートより成る群から選ばれる少なくとも1
種の化合物と、 (C)分子中に重合性不飽和結合を1個有する化合物と
してジシクロペンテニルオキシアルキル(メタ)アクリ
レート、ジシクロペンテニルオキシアルキル(メタ)ア
クリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレー
ト、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、イソボ
ルニル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニルオキ
シエチル(メタ)アクリレート、イソボルニルオキシエ
チル(メタ)アクリレート及びノニルフェノキシエチル
(メタ)アクリレート、より成る群から選ばれる少なく
とも1種の化合物 とを含有することを特徴とする光学用活性エネルギー線
硬化型樹脂組成物、および この活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を硬化させて
なる樹脂層が、基材表面に所望の形状に設けられている
ことを特徴とする複合型光学素子を提供するものであ
る。
をもつ金型と、ガラスレンズ、プラスチックレンズ等の
基材の表面との間に一定量の活性エネルギー線硬化型樹
脂組成物液を介在させ、レンズ側から活性エネルギー線
を照射し、該樹脂組成物を重合硬化させた後、金型を離
型させることにより得られる。
るものに限らず基材レンズの凸面側に設ける場合や、基
材レンズの両面に設けてもよい。更に、樹脂と基材レン
ズの密着性を向上させるために通常接着力向上のために
使用されるシランカップリング剤等を基材レンズに塗布
してから樹脂層を設けてもよい。
硬化型樹脂組成物をなす(A)成分、(B)成分、
(C)成分及びその他の成分については以下に説明す
る。
と同一の化学構造を有するポリエステルポリオール
(a1)を主鎖骨格としており、該ポリエステルポリオー
ル(a1)分子末端部にある水酸基にポリイソシアネート
(a2)のイソシアネート基を反応させてウレタン結合と
し、さらに該ポリイソシアネートの残りのイソシアネー
ト基に分子中に水酸基を持つ(メタ)アクリレート
(a3)の水酸基を反応させて同様にウレタン結合とした
構造を有するウレタン変性ポリエステル(メタ)アクリ
レートである。
ル基を各々1個以上もつ炭素原子数2以上のヒドロキシ
カルボン酸が分子内縮合した構造を有するものならばい
ずれでもよく、例えばγ−ブチロラクトン、γ−バレロ
ラクトン、δ−バレロラクトン、δ−カプロラクトン、
D−グリコノ−1,4−ラクトン、1,10−フェナントレン
カルボラクトン、4−ペンテン−5−オリド、12−ドデ
カノリド等が使用される。これらのラクトンは、前記ポ
リエステルポリオール(a1)を得るに際して、それぞれ
単独あるいは2種以上混合して使用されるが、この際更
にジオール、ジカルボン酸、ヒドロキシカルボン酸等の
様な共重合可能な他のモノマーを併用しても良い。もち
ろん、前記ポリエステルポリオール(a1)としては、炭
素原子数2以上のヒドロキシカルボン酸を直接重縮合し
て得られたものでもよい。前記ラクトンのなかでは、δ
−カプロラクトンの開環重合反応によって得られるポリ
エステルポリオールが粘度が低く、耐熱性、耐加水分解
性、低温特性に優れるので好ましい。尚、ラクトンの開
環重合時に開始剤として使用する含水酸基化合物の官能
基数により3個以上の水酸基をもつ分岐ポリエステルポ
リオールが得られるが、(A)成分は該分岐ポリエステ
ルポリオールを出発原料としても構わない。
は、通常平均分子量が100〜10,000のものを用いるが、
なかでも平均分子量が200〜5,000のものが好ましい。
レンジイソシアネート、4,4′−ジフェニルメタンジイ
ソシアネート、水添4,4′−ジフェニルメタンジイソシ
アネート、キシリレンジイソシアネート、水添キシリレ
ンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネー
ト、イソホロンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジ
イソシアネート、トリジンジイソシアネート、p−フェ
ニレンジイソシアネート、トランスシクロヘキサン1,4
−ジイソシアネート、リジンジイソシアネート、テトレ
メチルキシレンジイソシアネート、リジンエステルトリ
イソシアネート、1,6,11−ウンデカントリイソシアネー
ト、1,8−ジイソシアネート−4−イソシアネートメチ
ルオクタン、1,3,6−ヘキサメチレントリイソシアネー
ト、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等が使
用され、なかでも脂肪族ポリイソシアネートが好まし
い。
は、例えば2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレー
ト、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2
−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリ
レート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチル−2−
ヒドロキシエチルフタル酸、ペンタエリスリトールトリ
(メタ)アクリレート、3−アクリロイルオキシグリセ
リンモノ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル
(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−1−(メタ)
アクリロキシ−3−(メタ)アクリロキシプロパン、グ
リセリンジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリ
コールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコ
ールモノ(メタ)アクリレート、ポリε−カプロラクト
ンモノ(メタ)アクリレート等が使用される。
(B)としては、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソ
シアヌレートのトリ(メタ)アクリレート、トリメリッ
ト酸のトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトー
ルトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテ
トラ(メタ)アクリレートより成る群から選ばれる少な
くとも1種の化合物が必須である。場合により併用し得
るその他の同様な多官能性成分としては、例えばトリメ
チロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタ
エリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、テトラメ
チロールメタントリ(メタ)アクリレート、テトラメチ
ロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、トリス(ヒ
ドロキシプロピル)イソシアヌレートのトリ(メタ)ア
クリレート、トリアリルトリメリット酸、トリアリルイ
ソシアヌレート等の多官能(メタ)アクリレートが使用
される。
ゴマー性のものでもよく、例えばフタル酸あるいはテト
ラヒドロフタル酸にトリメチロールプロパンおよびテト
ラヒドロキシエチルイソシアヌール酸を反応して得られ
るポリエステル化合物にさらにアクリル酸あるいは水酸
基を含むアクリル酸エステルを反応させて得られる多官
能ポリエステルアクリレート等も使用できる。
としてはジシクロペンテニルオキシアルキル(メタ)ア
クリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレー
ト、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、イソボ
ルニル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニルオキ
シエチル(メタ)アクリレート、イソボルニルオキシエ
チル(メタ)アクリレート及びノニルフェノキシエチル
(メタ)アクリレートより成る群から選ばれる少なくと
も1種の化合物が必須である。これらの多環系化合物
が、硬化樹脂層の温度による物性変化を小さくする上で
効果的である。場合により併用し得るその他の同様な単
官能成分としては、例えばメトキシエチレングリコール
(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコー
ル(メタ)アクリレート、β−(メタ)アクリロイルオ
キシエチルハイドロゲンフタレート、β−(メタ)アク
リロイルオキシエチルハイドロゲンサクシネート、3−
クロロ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレー
ト、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキ
シポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メト
キシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、β
−(メタ)アクリロイルオキシプロピルハイドロゲンフ
タレート、β−(メタ)アクリロイルオキシプロピルハ
イドロゲンサクシネート、ブトキシポリエチレングリコ
ール(メタ)アクリレート、アルキル(メタ)アクリレ
ート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、テトラヒ
ドロフルフリル(メタ)アクリレート、ベンジル(メ
タ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アク
リレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレー
ト、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)
アクリレート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチル
−2−ヒドロキシエチルフタル酸、3−アクリロイルオ
キシグリセリンモノ(メタ)アクリレート、2−ヒドロ
キシブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−1
−(メタ)アクリロキシ−3−(メタ)アクリロキシプ
ロパン、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリ
レート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレ
ート、ポリε−カプロラクトンモノ(メタ)アクリレー
ト、ジアルキルアミノエチル(メタ)アクリレート、グ
リシジル(メタ)アクリレート、モノ(2−メタクリロ
イルオキシエチル)アッシドホスフェート、モノ(2−
アクリロイルオキシエチル)アッシドホスフェート、ト
リフロロエチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3−テト
ラフロロプロピル(メタ)アクリレート、2,2,3,4,4,4
−ヘキサフロロブチル(メタ)アクリレート、パ−フロ
ロオクチルエチル(メタ)アクリレート等の単官能(メ
タ)アクリレート、及びN−ビニルピロリドン、N−ビ
ニルピリジン等が使用される。
用活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を電子線以外の活
性エネルギー線、例えば紫外線で硬化させる場合には、
通常該組成物に更に光重合開始剤(D)を加える。尚、
電子線で硬化させる場合には光重合開始剤(D)は通常
必要ない。
ルアミノ安息香酸、4−ジメチルアミノ安息香酸エステ
ル、アルコキシアセトフェノン、ベンジルジメチルケタ
ール、ベンゾフェノンおよびベンゾフェノン誘導体、ベ
ンゾイル安息香酸アルキル、ビス(4−ジアルキルアミ
ノフェニル)ケトン、ベンジルおよびベンジル誘導体、
ベンゾインおよびベンゾイン誘導体、ベンゾインアルキ
ルエーテル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェ
ノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、
チオキサントンおよびチオキサントン誘導体、2,4,6−
トリメチルベンゾイルジフェノイルフォスフィンオキシ
ド等が使用される。
を硬化させた樹脂層に強靭性を与え、衝撃、振動、高
湿、高温等の条件下でも樹脂層に亀裂や変形を生じさせ
ないようにするための成分で、(A)、(B)及び
(C)の合計100重量%中に、通常10〜90重量%含有さ
せる。なかでも粘度が低く、成形作業性に優れ、樹脂層
が強靭となる点で10〜40重量%が好ましい。
等の機械的物性の温度依存性を小さくし、高温やヒート
サイクルの条件下においても樹脂層が充分な強度を保つ
為の成分で、(A)、(B)及び(C)の合計100重量
%中に、通常2〜70重量%含有させる。なかでも樹脂層
の機械的物性の温度依存性が小さく、強靭で、硬化時の
収縮が小さく、亀裂や面積度の低下がない点で32〜55重
量%が好ましい。尚、(B)成分の含有率が32〜55重量
%で、かつ(A)成分の含有率が10〜40重量%であると
特に好ましい。
まま、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物の硬化前の粘
度を低下させるための成分で、(A)、(B)及び
(C)の合計100重量%中に、通常10〜60重量%含有さ
せる。
能力を有する活性種を生成する化合物で、(A)、
(B)、(C)および(D)の合計100重量%中に通常
0.5〜10重量%の範囲で添加するのが樹脂層の諸物性を
低下させず良好な硬化速度が得られるので適切である。
には、上記(A)、(B)、(C)、(D)成分以外に
ヒドロキノン、メトキノン等の重合禁止剤、ヒンダード
フェノール系の酸化防止剤、消泡剤、離型剤、レベリン
グ剤等を添加しても構わない。
イクロ液、遠赤外線、赤外線、可視光線、紫外線、電子
線、放射線(β線、γ線)等が挙げられ、なかでも紫外
線が好ましい。
プ、高圧水銀灯、ブラックライト等が使用される。
例中の部および%はいずれも重量基準である。
スコに、γ−カプロラクトンを開環重合して得られたポ
リエステルポリオール(分子量:850、官能基数:2、水酸
基価:135mgKOH/g)415.7gとイソホロンジイソシアネー
ト223.3g、ハイドロキノン0.1g及びヒドロキシエチルア
クリレート116.1gを入れ70〜80℃に加温後、攪拌を開始
し、赤外線吸収スペクトルでフラスコ内容物のイソシア
ネート基含有率が0.1%以下になるまで攪拌して反応を
終了し、ウレタン変性ポリエステルアクリレート(A−
1)を得た。
スコに、ε−カプロラクトンを開環重合して得られたポ
リエステルポリオール(分子量:2000、官能基数:3、水
酸基価:84mg KOH/g)667.9gとイソホロンジイソシアネ
ート223.3g、ハイドロキノン0.1g及びヒドロキシエチル
アクリレート116.1gを入れ70〜80℃に加温後、攪拌を開
始し、赤外線吸収スペクトルでフラスコ内容物のイソシ
アネート基含有類が0.1%以下になるまで攪拌して反応
を終了し、ウレタン変性ポリエステルアクリレート(A
−2)を得た。
スコに、ジエチレングリコールとアジピン酸を重縮合し
て得られたポリエステルポリオール(分子量:2000、官
能基数:2、水酸基価:56mgKOH/g)1002gとイソホロンジ
イソシアネート223.3g、ハイドロキノン0.1gおよびヒド
ロキシエチルアクリレート116.1gを入れ70〜80℃に加温
後、攪拌を開始し、赤外線吸収スペクトルでフラスコ内
容物のイソシアネート基含有率が0.1%以下になるまで
攪拌して反応を終了し、ウレタン変性ポリエステルアク
リレート(a−1)を得た。
ルアクリレート(A−1)、(A−2)、(a−1)
に、分子中に重合性不飽和結合を3個有する化合物と、
分子中に重合性不飽和結合を1個有する化合物及び光開
始剤を第1表に示す割合で配合し均一にした後、1μm
のカートリッジフィルターを通して濾過し、組成物を得
た。
心厚=5.7mm、材質BK7の基材球面レンズのR1凹面側に、
中心厚みが150μm、R=75mmになるように球面樹脂層
を設けて、紫外線を照射して硬化させ、複合型光学素子
を得た。さらに樹脂層上にSiO260nm、CeO240nm、SiO317
0nmの反射防止膜を蒸着した。
%RHの高温高湿槽中に1000時間放置し、放置後の樹脂
層、反射防止膜の外観を観察して、放置前後で変化のな
いものを○、変化のあるものを×と評価した。また、複
合型光学素子を−40℃〜70℃のヒートサイクル試験槽中
に放置し、5サイクルの温度変化試験を行ない、試験後
の樹脂層、反射防止膜の外観を観察して、同様に評価し
た。結果を第1表に示す。
ートのトリアクリレート *2):トリメリット酸のトリアクリレート *3):ペンタエリスリトールトリアクリレート *4):ペンタエリスリトールテトラアクリレート *5):ジシクロペンテニルオキシエチルメタアクリレ
ート *6):ノニルフェノキシエチルアクリレート *7):1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン *8):ベンゾインイソプロピルエーテル 尚、第1表には硬化樹脂の剛性率を併記したが、この
剛性率は幅4〜5mm,厚さ0.2〜0.4mmの硬化物を23mmのス
パン長で2個のチャック間に固定し、0.1%の引っ張り
歪を3.5Hzの周期で与え、3℃/minの昇温速度で昇温し
たときの剛性率を示している。
たが、両凹レンズ、両凸レンズ、平板などの形状でも良
い。又、基材凹面へ樹脂層を設ける以外に凸面、平面な
どに樹脂層を設けても良く、基材の片面のみでなく、両
面に樹脂層を設けても良い。基材材質はガラスのみなら
ず、アクリルやポリカーボネートのようなプラスチック
でも良い。
面形状やフレネルレンズ、カメラの焦点板に見られるよ
うな山形の繰り返し形状やプリズム等の平面形状の用途
にも応用が可能である。
樹脂組成物を用いた複合型光学素子は、樹脂の熱的耐久
性と反射防止膜のコーティング性向上が図れる。しかも
樹脂層が一層構造であるため、生産工程が短縮され加工
コストが低下する。
Claims (10)
- 【請求項1】(A)主鎖骨格としてラクトンの開環重合
で得られるものと同一の化学構造を有するポリエステル
ポリオール(a1)に、ポリイソシアネート(a2)と水酸
基含有(メタ)アクリレート(a3)とを反応させて得ら
れるウレタン変性ポリエステル(メタ)アクリレート
と、 (B)分子中に重合性不飽和結合を3個以上有する化合
物としてトリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレ
ートのトリ(メタ)アクリレート、トリメリット酸のト
リ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ
(メタ)アクリレート及びペンタエリスリトールテトラ
(メタ)アクリレートより成る群から選ばれる少なくと
も1種の化合物と、 (C)分子中に重合性不飽和結合を1個有する化合物と
してジシクロペンテニルオキシアルキル(メタ)アクリ
レート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ト
リシクロデカニル(メタ)アクリレート、イソボルニル
(メタ)アクリレート、トリシクロデカニルオキシエチ
ル(メタ)アクリレート、イソボルニルオキシエチル
(メタ)アクリレート及びノニルフェノキシエチル(メ
タ)アクリレートより成る群から選ばれる少なくとも1
種の化合物 とを含有することを特徴とする光学用活性エネルギー線
硬化型樹脂組成物。 - 【請求項2】ウレタン変性ポリエステル(メタ)アクリ
レート(A)と化合物(B)と化合物(C)の合計100
重量%中に含まれる化合物(B)の含有率が、32〜55重
量%である請求項1記載の組成物。 - 【請求項3】ウレタン変性ポリエステル(メタ)アクリ
レート(A)と化合物(B)と化合物(C)の合計100
重量%中に含まれる化合物(A)の含有率が、10〜40重
量%である請求項2記載の組成物。 - 【請求項4】ポリエステルポリオール(a1)が、ε−カ
プロラクトンの開環重合反応で得られる化学構造と同一
の化学構造を主鎖骨格の主成分として有する請求項3記
載の組成物。 - 【請求項5】ポリエステルポリオール(a1)の平均分子
量が、200〜5,000である請求項4記載の組成物。 - 【請求項6】ポリイソシアネート(a2)が、脂肪族ポリ
イソシアネートである請求項4記載の組成物。 - 【請求項7】更に光重合開始剤(D)を含有する請求項
1〜6のいずれか1つに記載の組成物。 - 【請求項8】請求項1〜7のいずれか1つに記載の活性
エネルギー線硬化型樹脂組成物を硬化させてなる樹脂層
が、基材の表面に所望の形状に設けられていることを特
徴とする複合型光学素子。 - 【請求項9】基材がガラスレンズである請求項8記載の
複合型光学素子。 - 【請求項10】基材がプラスチックレンズである請求項
8記載の複合型光学素子。
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1990
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