JP3896627B2

JP3896627B2 - 光学物品の製造方法

Info

Publication number: JP3896627B2
Application number: JP6518197A
Authority: JP
Inventors: 聡久保田; 毅明井領
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1997-03-18
Filing date: 1997-03-18
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2017-03-18
Also published as: JPH10249953A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学物品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂からなる光学物品は、射出成形法、反応射出成形法、キャスト重合法等の方法により、所望の光学性能を有する形状に成形し製造されている。
このうち、キャスト重合法は、例えば眼鏡用レンズのように少量多品種生産する物品の製造に適しており、一般的に用いられている。このキャスト重合法には、熱重合法及び活性エネルギー線照射重合法の２種類がある。このうち、活性エネルギー線照射重合法、特に紫外線照射法は、短時間で重合が完結するため、納期の短縮や在庫削減などのメリットがあり、受注生産や少量多品種生産される光学物品の製造に特に適している。
一般的に、紫外線照射法によって光学物品を製造する場合、重合性の樹脂モノマーの入った透明なモールドからなる成形用型を紫外線ランプの下に静止させることによって紫外線を照射し、重合を行っている（図６）。
また、コンベア等の運搬用具を使用して、重合性のモノマーの入った成形用型を、紫外線ランプ下を通過させることによって紫外線を照射し、重合を行っている（図７）。この場合、紫外線を照射されるべき物品が小さく、また、照射時間を長くとりたい時は、成形用型が紫外線ランプの長軸方向に沿って通過するように、紫外線ランプを設置するのが、ランプの照射効率の点から最もよい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
紫外線照射法は、短時間で重合が完結するというメリットがある反面、短時間で重合が完結するために、紫外線照射面内でエネルギーの強度分布が一様でない場合には光学物品の部分部分で重合挙動が異なってしまい、脈理が発生し易く、それによる光線透過率の低下や収差の発生など光学物品の機能を低下させ易いという問題があった。
【０００４】
この問題を解決するため、紫外線ランプにリフレクターを設置しその形状を工夫する努力がなされてきた。
しかしながら、紫外線ランプにリフレクターを設置した場合であっても、紫外線ランプの向きに沿った照度分布は解消されず、成形用型を紫外線ランプ下に停止させたまま重合させると（図６）、その照度分布によって透明なモールドの部分部分で照射されるエネルギーが異なってしまう。また、コンベアにより成形用型を紫外線ランプの長軸の方向に沿って移動させながら重合させると（図７）、やはりその照度分布によってモールドの部分部分で照射されるエネルギーが異なってしまう。そのため、これらの方法では、脈理が発生し易いという問題点を完全に解消するには至っていない。
【０００５】
また、紫外線ランプ前面にすりガラスを配置するなどして、照射される紫外線を拡散透過させ、エネルギーの強度（照度）分布を一様にする方法が開示されている（特開昭６３−２０７６３２号公報参照）。
しかしながら、この方法は、直接紫外線を照射する場合と比較して、より高い照度が要求されるため、これもまた紫外線ランプの照射効率が悪く、紫外線ランプの数を増やしたり、高輝度の紫外線ランプを用いる必要が生じるという別の問題が生じてしまう。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、紫外線照射法を用いる光学物品の製造方法において、脈理の無い光学物品を効率よく製造すること目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記問題を解決すべく鋭意研究を行った結果、樹脂をゲル化させた後、所定の材料強度が得られるまで重合させてゆく過程において、重合の初期における紫外線照射の照度分布が、脈理の発生に重大な影響を与えることを見出した。そして、重合の初期に均一に紫外線照射を行ったならば、その後少々均一度の悪い紫外線照射を行っても、又は熱重合を行っても、脈理の発生に重大な影響を与えることはないこと、をも見出した。その結果、本発明を想到するに至ったものである。
【０００８】
すなわち、本発明の光学物品の製造方法は、
樹脂モノマーの入った成形用型に、細長い形状を有する紫外線ランプを用いて、紫外線を照射して、モノマーを重合させる光学物品の製造方法において、
第１の紫外線ランプを用いて、前記成形用型の透明なモールド全面に、紫外線を均一に照射するための第１の紫外線照射工程と、
その後、第２の紫外線ランプを用いて、前記成形用型に、紫外線をより効率よく照射するための第２の紫外線照射工程と、
をこの順序で有することを特徴とする。
【０００９】
ここで、本発明の第１の紫外線照射工程は、前記第１の紫外線ランプの長軸に垂直な方向に沿って前記成形用型を移動させることによって、又は前記第１の紫外線ランプの長軸に対して斜めの方向に沿って前記成形用型を移動させることによって、実施することができる。また、ランプの長さと設置角度は、前記モールドのあらゆる被照射面上で、同一の照度変化を受けるように設定する必要がある。特に、ランプの有効長（Ｌ）、成形用型の径または幅（ａ）の間でＬsinθ≧ａの関係を満たすようにランプ角度（θ）を決めると、より均一に紫外線を照射することができる（図８）。この時、モールドの被照射面上の任意の点（Ａ，Ｂ）における照射変化は一定である（図９、図１０）。
【００１０】
また、本発明の第２の紫外線照射工程は、前記第２の紫外線ランプに対して前記成形用型を静止させることによって、又は前記第２の紫外線ランプの長軸の方向に沿って前記成形用型を移動させることによって、実施することができる。
【００１１】
また、本発明の光学物品の製造方法は、本発明の第２の紫外線照射工程に代えて、前記ゲル化された樹脂に紫外線が均一に照射されたものに熱を加えて重合を促進するための熱重合工程を、有するようにすることができる。
【００１２】
あるいは、本発明の光学物品の製造方法において、前記第１の紫外線照射工程の前に、樹脂モノマーの入った成形用型に少量の紫外線を照射して、前記樹脂モノマーをゲル化させる仮重合工程を有することもできる。
【００１３】
本発明の光学物品の製造方法は、光学物品が眼鏡レンズである場合に特に好適である。
【００１４】
本発明で使用される樹脂モノマーは、紫外線照射重合可能であり、得られるポリマー（重合物）が透明なものであれば特に限定されない。また、本発明で使用されるモノマーには、必要に応じて、酸化防止剤、黄変防止剤、紫外線吸収剤、ブルーイング剤、顔料等の各種の添加剤を本発明の効果を損なわない範囲内で配合することができる。
【００１５】
本発明においては、重合硬化のために光重合開始剤（活性エネルギー線感応性重合開始剤）を用いる事ができる。光重合開始剤としては、例えば、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、メチルフェニルグリオキシレート、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等が挙げられる。
【００１６】
本発明に使用される透明なモールドとしては、例えば、鏡面研磨した二枚のガラス板等の透明体が使用され、ポリ塩化ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−１−ブテン共重合体等からなるガスケット、または、粘着性テープと共に組み立てて成形用型とし、囲まれた空間にモノマーが注入される。
【００１７】
紫外線はモールドの片側（図示せず）又は両側（図１）から照射される。紫外線重合のみで重合を行う方法、紫外線重合及びその後に行う熱重合によって重合を行う方法、紫外線照射と熱重合を同時に行うことによって重合を行う方法が可能である。紫外線重合に用いる紫外線ランプとしては、低圧、高圧、超高圧の各種水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等が挙げられる。
【００１８】
熱重合を併用する場合には、熱重合開始剤を使用することが好ましく、例えば、過酸化ベンゾイル、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシイソブチレート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート等の有機過酸化物；２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）等のアゾ化合物などがその例として挙げられる。これらは一種もしくは二種以上の混合系で使用できる。熱を併用する際の重合温度は、モノマーの種類、触媒の種類や添加量によりその最適値は異なるが、一般的に３０〜１８０℃の範囲が好ましい。すなわち、３０℃以上であれば熱重合触媒の活性が十分で、１８０℃以下であれば素子の着色や劣化が起こりにくいからである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２０】
（実施例１）
図１及び図２を用いて実施例１を説明する。
ＥＤＭ１（ビスフェノールＡジグリシジルエーテルとメタクリル酸とを反応させて得られたエポキシジメタクリレート）４０ｇ、９ＢＧＤＭ（ノナブチレングリコールジメタクリレート）２０ｇ、ＰＨＭ（フェニルメタクリレート）２５ｇ、ＵＭ１（イソホロ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を反応させて得られたウレタンジメタクリレート）１５ｇ、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド０．０３ｇ、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン０．０５ｇ、トリドデシルフォスフェート０．２ｇを混合し、室温でよく攪拌した後、５０ｍｍＨｇに減圧して１０分間脱気した。
そして、鏡面仕上げした直径８０ｍｍの２枚のガラスモールドの周囲をテープ（ポリエチレンテレフタレートフィルムにシリコーン系の粘着剤を塗布したもの）で巻いて内厚２ｍｍになるよう固定したプラスチック平板成形用型（図面無し）、及びプラスチックレンズ成形用型（径７０ｍｍのレンズ成型用ガラスモールド２枚（２、４）をテープ６で中心内厚１．５ｍｍ、度数−２．０Ｄとなるように固定したもの）に該組成物を注入し、紫外線を照射して一旦ゲル化させた。
次いで、紫外線ランプ１６（ランプ長１０インチ、２ｋＷのメタルハライドランプ）を該成形用型のガラスモールド面に対して上下に、かつ、成形用型が紫外線ランプ１６の長軸に垂直な方向に沿って通過するよう配置した装置内で、該ゲル化したモノマー８の入った成形用型１０をコンベアで運搬しながら、両面から２０Ｊ／ｃｍ^２の紫外線を照射した。
その後引き続いて、対向して配置された２つの紫外線ランプ１８の間に成形用型を静止させた状態で、両面から３０Ｊ／ｃｍ^２の紫外線を照射した。
【００２１】
（実施例２）
図３を用いて実施例２を説明する。
実施例１と同様の条件でモノマーの入った成形用型を作成し、紫外線を照射して一旦ゲル化させた。
その後、紫外線ランプ１６（ランプ長１０インチ、２ｋＷのメタルハライドランプ）を該成形用型のガラスモールド面に対して上下に、かつ、成形用型が紫外線ランプ１６の長軸に対して３０°の方向に通過するよう配置した装置内で、該成形用型１０をコンベアで運搬しながら、両面から２０Ｊ／ｃｍ^２の紫外線を照射した。
その後引き続いて、対向して配置された２つの紫外線ランプ１８の間に成形用型を静止させた状態で、両面から３０Ｊ／ｃｍ^２の紫外線を照射した。
【００２２】
（実施例３）
図４を用いて実施例３を説明する。
実施例１と同様の条件でモノマーの入った成形用型を作成し、紫外線を照射して一旦ゲル化させた。
その後、紫外線ランプ１６（ランプ長１０インチ、２ｋＷのメタルハライドランプ）を該成形用型のガラスモールド面に対して上下に、かつ、成形用型が紫外線ランプ１６の長軸に垂直な方向に沿って通過するよう配置した装置内で、該成形用型１０をコンベアで運搬しながら、両面から２０Ｊ／ｃｍ^２の紫外線を照射した。
その後引き続いて、対向して配置された２つの紫外線ランプ１８の間を、この紫外線ランプ１８の長軸の方向に沿って、成形用型をコンベアで運搬しながら、両面から３０Ｊ／ｃｍ^２の紫外線を照射した。
【００２３】
（実施例４）
図５を用いて実施例４を説明する。
実施例１と同様の条件でモノマーの入った成形用型を作成し、紫外線を照射して一旦ゲル化させた。
その後、紫外線ランプ１６（ランプ長１０インチ、２ｋＷのメタルハライドランプ）を該成形用型のガラスモールド面に対して上下に、かつ、成形用型が紫外線ランプ１６の長軸に対して４５°の方向に通過するよう配置した装置内で、該成形用型１０をコンベアで運搬しながら、両面から２０Ｊ／ｃｍ^２の紫外線を照射した。
その後引き続いて、対向して配置された２つの紫外線ランプ１８の間を、この紫外線ランプ１８の長軸の方向に沿って、該成形用型をコンベアで運搬しながら、両面から３０Ｊ／ｃｍ^２の紫外線を照射した。
【００２４】
（実施例５）
実施例１と同様の条件でモノマーの入った成形用型を作成し、仮重合（ゲル化）を行わずに、実施例１と同様の条件で、重合を行った。
【００２５】
（実施例６〜９）
ＥＤＭ１４０ｇ、９ＢＧＤＭ２０ｇ、ＢＺＭ（ベンジルメタクリレート）２５ｇ、ＵＭ１１５ｇ、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド０．０３ｇ、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン０．０５ｇ、トリドデシルフォスフェート０．２ｇを混合し、室温でよく攪拌した後、５０ｍｍＨｇに減圧して１０分間脱気して得た組成物を用いた以外は、すべて実施例１〜４と同じ条件で重合を行った（表１参照）。
【００２６】
（実施例１０）
実施例６〜９と同様の条件でモノマーの入った成形用型を作成し、仮重合（ゲル化）を行わずに、実施例３と同様の条件で、重合を行った。
【００２７】
（実施例１１）
ＥＤＭ１４５ｇ、９ＢＧＤＭ２０ｇ、ＰＨＭ２０ｇ、ＵＭ３（キシリレンジイソシアネートと２−ヒドロキシエチルメタクリレートを反応させて得られたウレタンジメタクリレート）１５ｇ、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド０．０３ｇ、ｔ−ブチルパーオキシイソブチレート０．１ｇ、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン０．０５ｇ、トリドデシルフォスフェート０．２ｇを混合し、室温でよく攪拌した後、５０ｍｍＨｇに減圧して１０分間脱気した。
そして、鏡面仕上げした直径８０ｍｍの２枚のガラスモールドの周囲をテープ（ポリエチレンテレフタレートフィルムにシリコーン系の粘着剤を塗布したもの）で巻いて内厚２ｍｍになるよう固定したプラスチック平板成形用型、及びプラスチックレンズ成形用型（径７０ｍｍのレンズ成型用ガラスモールド２枚（２、４）をテープ６で中心内厚１．５ｍｍ、度数−２．０Ｄとなるように固定したもの）に該組成物を注入し、紫外線を照射して一旦ゲル化させた。
次いで、紫外線ランプ１６（ランプ長１０インチ、２ｋＷのメタルハライドランプ）を該成形用型のガラスモールド面に対して上下に、かつ、成形用型が紫外線ランプの長軸に垂直な方向に沿って通過するよう配置した装置内で、該成形用型１０をコンベアで運搬しながら、両面から２０Ｊ／ｃｍ^２の紫外線を照射した。
その後、テープおよびガラスモールドを取り外し、得られた光学物品前駆体を１２０℃で１０分間加熱してアニール処理を行った。
【００２８】
（実施例１２）
実施例１１と同様の条件でモノマーの入った成形用型を作成し、紫外線を照射して一旦ゲル化させた。
その後、紫外線ランプ１６（ランプ長１０インチ、２ｋＷのメタルハライドランプ）を該成形用型のガラスモールド面に対して上下に、かつ、成形用型が紫外線ランプの長軸に対して３０°の方向に通過するよう配置した装置内で、該成形用型をコンベアで運搬しながら、両面から２０Ｊ／ｃｍ^２の紫外線を照射した。
その後、テープおよびガラスモールドを取り外し、得られた光学物品前駆体を１２０℃で１０分間加熱してアニール処理を行った。
【００２９】
（実施例１３）
実施例１１と同様の条件でモノマーの入った成形用型を作成し、仮重合（ゲル化）を行わずに、実施例１２と同様の条件で、重合を行った。
【００３０】
実施例１〜１０は、紫外線重合終了後テープおよびガラスモールドを取り外して光学物品を得た。
【００３１】
以上実施例１〜１３によって得られた光学物品に透過の目視検査を行った結果、いずれも脈理の発生等の光学的欠陥は認められず、光学物品として使用できるものであった。
【００３２】
（比較例１）
図６を用いて比較例１を説明する。
実施例１と同様の条件でモノマーの入った成形用型を作成し、紫外線を照射して一旦ゲル化させた。
その後、紫外線ランプ１２（ランプ長１０インチ、２ｋＷのメタルハライドランプ）を該成形用型のガラスモールド面に対して上下に配置した装置内において、該成形用型１０を静止させた状態で、両面から５０Ｊ／ｃｍ^２の紫外線を照射した。
【００３３】
（比較例２）
実施例１と同様の条件でモノマーの入った成形用型を作成し、仮重合（ゲル化）を行わずに、比較例１と同様の条件で、重合を行った。
【００３４】
（比較例３）
図７を用いて比較例３を説明する。
実施例１と同様の条件でモノマーの入った成形用型を作成し、紫外線を照射して一旦ゲル化させた。
その後、紫外線ランプ１２（ランプ長１０インチ、２ｋＷのメタルハライドランプ）を該成形用型のガラスモールド面に対して上下に、かつ、成形用型が紫外線ランプの長軸方向に沿って通過するよう配置した装置内で、該成形用型１０をコンベアで運搬しながら、両面から５０Ｊ／ｃｍ^２の紫外線を照射した。
【００３５】
（比較例４）
図６を用いて比較例４を説明する。
実施例６〜１０と同様の条件でモノマーの入った成形用型を作成し、紫外線を照射して一旦ゲル化させた。
その後、紫外線ランプ１２（ランプ長１０インチ、２ｋＷのメタルハライドランプ）を該成形用型のガラスモールド面に対して上下に配置した装置内において、該成形用型１０を静止させた状態で、両面から５０Ｊ／ｃｍ^２の紫外線を照射した。
【００３６】
（比較例５）
図７を用いて比較例５を説明する。
実施例６〜１０と同様の条件でモノマーの入った成形用型を作成し、紫外線を照射して一旦ゲル化させた。
その後、紫外線ランプ１２（ランプ長１０インチ、２ｋＷのメタルハライドランプ）を該成形用型のガラスモールド面に対して上下に、かつ、成形用型が紫外線ランプの長軸方向に沿って通過するよう配置した装置内で、該成形用型１０をコンベアで運搬しながら、両面から５０Ｊ／ｃｍ^２の紫外線を照射した。
【００３７】
（比較例６）
実施例６〜１０と同様の条件でモノマーの入った成形用型を作成し、仮重合（ゲル化）を行わずに、比較例５と同様の条件で、重合を行った。
【００３８】
比較例１〜６は、紫外線重合後、テープ及びガラスモールドを取り外して得られた光学物品に透過の目視検査を行った結果、いずれも脈理の発生が認められた。
上記実施例１〜１３及び比較例１〜６の実験結果を次の表１にまとめる。
【００３９】
【表１】

【００４０】
【発明の効果】
本発明の光学物品の製造方法によれば、紫外線照射法を用いる光学物品の製造方法において、脈理の無い光学物品を効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における、成形用型と紫外線ランプの位置関係を示す側面図。
【図２】本発明の一実施例を示す紫外線照射装置の上面図。
【図３】本発明の一実施例を示す紫外線照射装置の上面図。
【図４】本発明の一実施例を示す紫外線照射装置の上面図。
【図５】本発明の一実施例を示す紫外線照射装置の上面図。
【図６】本発明の一比較例を示す紫外線照射装置の上面図。
【図７】本発明の一比較例を示す紫外線照射装置の上面図。
【図８】本発明における紫外線ランプの有効長と成形用型の径または幅との関係を示す図。
【図９】本発明の第１の紫外線照射工程における照度変化を説明するために、モールド上の点を示した上面図。
【図１０】本発明の第１の紫外線照射工程における照度変化の一例を示したグラフ図。
【符号の説明】
２．上モールド
４．下モールド
６．テープ
８．ゲル化した樹脂
１０．ゲル化した樹脂の入った成形用型
１２．紫外線ランプ
１６．第１の紫外線ランプ
１８．第２の紫外線ランプ
２２．重合したポリマーが入った成形用型

Claims

樹脂モノマーの入った光学物品成形用型に、細長い形状を有する紫外線ランプを用いて、紫外線を照射して、前記樹脂モノマーを重合させる光学物品の製造方法において、
第１の紫外線ランプを用いて、前記成形用型の透明なモールド全面に、紫外線を均一に照射するための第１の紫外線照射工程と、
その後、第２の紫外線ランプを用いて、前記成形用型に、紫外線を照射するための第２の紫外線照射工程と、
をこの順序で有し、
前記第１の紫外線ランプの長軸に垂直な方向に沿って前記成形用型を移動させることによって、又は前記第１の紫外線ランプの長軸に対して斜めの方向に沿って前記成形用型を移動させることによって、前記第１の紫外線照射工程を実施することを特徴とする光学物品の製造方法。
請求項１記載の光学物品の製造方法において、
前記第２の紫外線ランプに対して前記成形用型を静止させることによって、又は前記第２の紫外線ランプの長軸の方向に沿って前記成形用型を移動させることによって、前記第２の紫外線照射工程を実施することを特徴とする光学物品の製造方法。
請求項１又は請求項２のいずれかに記載の光学物品の製造方法において、前記光学物品が眼鏡レンズであることを特徴とする光学物品の製造方法。