JP5851627B2 - 偏光プラスチックレンズの製造方法 - Google Patents
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Description
一方、特開2012−198389号公報には、成形型のモールド成形面の水平のフランジ部の複数箇所に柱状に塗布された接着剤により偏光フィルムとモールドを貼り合せた後に光照射により接着剤を硬化することで、成形型モールドと偏光フィルムとを貼り合せることが開示されている。
上型モールドを、非成形面を上方に向け、成形面を下方に向けた状態に配置する上型モールド配置工程と、
上型モールドの成形面下方に設置された吐出ノズルからチキソトロピー性を有する硬化性接着剤を吐出することにより、上型モールドの成形面周縁部に接着剤柱を形成する接着剤柱形成工程と、
形成した接着剤柱を介して上型モールドと偏光フィルムとを貼り合せる貼り合せ工程と、
貼り合せ工程後に接着剤柱に硬化処理を施す接着剤柱硬化工程と、
偏光フィルムが貼り合せられた上型モールド、該偏光フィルムを挟んで上型モールドと対向配置された下型モールド、及び上型モールドと下型モールドの間隔を保持する封止部材により、内部に偏光フィルムが配置されたキャビティを有する成形型を組み立てる成形型組立工程と、
前記キャビティに硬化性組成物を注入し、注入された硬化性組成物を重合硬化させることにより、内部に偏光フィルムが挟み込まれた偏光プラスチックレンズを得る重合硬化工程と、
を含む偏光プラスチックレンズの製造方法、
に関する。
眼鏡レンズとは、メニスカス形状を有し、フィニシュトレンズ(両面が最終処方面である)又はセミフィニシュトレンズ(片面のみ最終処方面をもつ)であって、レンズ形状がアンカット又はカット状態のレンズを意味するものとして使用する。
上型モールドは、メニスカス形状のレンズの凸面を形成する凹状の成形面を有するモールドであり、下型モールドは、レンズの凹面を形成する凸状の成形面を有するモールドである。
通常、眼鏡レンズの外径は50mm〜80mm後であり、最も汎用的に使用される範囲は65mm〜80mm後であるので、眼鏡レンズの場合には、それらに対応して成形型モールドの外径が適宜設定される。
注型重合法により作製された偏光プラスチックレンズにおいては、レンズが変形することにより非点収差(astigmatism)が生じることがある。これは、製造工程中の加熱により、レンズ内部に埋設された偏光フィルムが変形し、この変形の影響を受け、レンズ表面形状が変化することによるものである。非点収差が生じた眼鏡レンズを通して物体を観察する眼鏡装用者は、非点収差に起因する装用感不良(像のぼやけ等)を感じることとなる。そのため、良好な装用感を有する眼鏡レンズを提供するためには、非点収差を防止ないし低減すべきである。
一方、上記一態様にかかる偏光プラスチックレンズの製造方法では、曲面加工後の偏光フィルムを、成形型内部に配置する前に、105℃以上150℃未満の加熱温度で加熱する。このように加熱することで、曲面加工された偏光フィルムは、成形型内部に配置される前に予め変形(収縮)し、その後の工程では、レンズ表面形状を変形させるような収縮を起こさないか、又は収縮の程度は小さいと考えられる。これにより、収差の少ない偏光プラスチックレンズの提供が可能となる。
上型モールド成形面と偏光フィルムの貼り合せにおいて、偏光フィルムの支持部となる接着剤柱は、偏光フィルムの安定な支持のためには、好ましくは8箇所以上、更に好ましくは8〜50箇所の複数箇所形成されるが、各箇所での接着剤塗布量がばらつくと、形成される接着剤柱の長さが各箇所でばらつくことになる。このばらつき低減の観点からは、一カ所に1回の吐出で接着剤柱を形成するよりも、1カ所に複数回塗布を繰り返して行うことが、塗布量の均一化が容易であり、好ましい。
以下、偏光プラスチックレンズの構造を、図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態に係る偏光プラスチックレンズ100の断面図である。本実施形態に係る偏光プラスチックレンズ100は、眼鏡用のセミフィニシュトレンズである。図1に示すように、2枚のレンズ基材110と120との間に偏光フィルム14が設けられた構成である。レンズ基材110は、偏光フィルム14に対向する面とは反対側の面が凸面111であり、レンズ基材120は、偏光フィルム14に対向する面とは反対側の面が凹面121である。
次に、成形型キャビティに硬化性組成物(レンズモノマーとも記載する。)を注入するために使用可能なレンズモノマー注入装置の一例を、図面に基づいて説明する。
図2は、本実施形態に係る偏光プラスチックレンズ100の製造に用いるレンズモノマー注入装置2の概略を模式的に示す正面図である。図3は、本実施形態に係る偏光プラスチックレンズ100を成形することに用いる成形型12の概略を模式的に示す断面図である。
本実施形態の偏光プラスチックレンズ100の製造方法を図面に基づいて説明する。
図4は、本実施形態に係る偏光プラスチックレンズ100の製造工程を示すフローチャートである。本実施形態の製造方法は、図4に示すように、大きく分けて偏光フィルム成形工程、成形型の組立、重合硬化工程、及び離型工程によって実行される。以下、これら工程について、順に説明する。
図5は、本実施形態に係る偏光フィルム14の成形方法(曲面加工)を示す図である。まず、図5(A)に示すように、一軸延伸したPVA製フィルムを長方形形状にカットした平板状のシート体9を公知のプレス手段によってプレスすることで2つの湾曲部56(凸部)が形成される(曲面加工)。湾曲部56の曲率は製造される予定の偏光プラスチックレンズ100のベースカーブ(凸面111(図1参照)の曲率)に応じて設定されている。偏光フィルム14は、偏光プラスチックレンズ100のベースカーブと同じ曲率に形成されていてもよい。本実施形態ではベースカーブの大きさを複数の種類に区分し、その区分に対応させて偏光フィルムの湾曲部56を設定する。なお、予め湾曲部56が形成された偏光フィルム14を用いる場合は、偏光フィルム成形工程を行う必要はない。
例えば、温度調整手段(ヒ−ター、冷却媒体等)と加圧手段とを備え、雄型と雌型とが一対となった成形型(母型)を有するプレス成形装置に、平面シートの偏光フィルムを挟み込んで、押圧して、偏光フィルムを成形型面の形状に曲面加工する。雄型、雌型としては、成形面が球面のものを用いることが好ましい。球面であって複雑な形状でないので、特別なプレス装置を必要とせず、通常のプレス成形装置を使用でき、カービングが容易である。
母型部261の湾曲面の曲率は、製造されるレンズの凸面側屈折面のベースカーブに応じて設定されている。
この雄型の母型部に、偏光ポリビニルアルコールフィルムを長方形形状にカットした平板状のフィルム部材210を載置させ、図示しない雌型の母型部を有するプレス手段で、例えば室温(20〜25℃程度)にてプレスすることで、湾曲面212a、212bの形状を偏光フィルムに転写し、曲面214a、214bを有する偏光フィルムを得ることができる。
そして、図6(B)に示すようにフィルム部材210を曲面加工したら、好ましくは、ガラス型260とフィルム部材210とを分離せずに、そのまま加熱を行う。すなわち、曲面加工された偏光フィルム(フィルム部材210)を、ガラス型260の曲面261で保持して加熱する。1軸延伸された偏光フィルムは方向によって収縮の程度が異なるので、湾曲面の形状が、設定した形状から変化してしまう場合がある。これに対し、ガラス型260の曲面261で保持すれば、フィルム部材210をガラス型260の曲面261の形状に沿って収縮させることができるので、ガラス型260を用いずに加熱する場合よりも、湾曲面212の曲率や形状をより精度良く成形できる。
成形型の組立は、上型モールド配置工程と、接着剤柱形成工程と、上型モールドと偏光フィルムとの貼り合せ工程と、接着剤柱硬化工程と、成形型組立工程と、を経て行われる。上型モールド配置工程の前には、上型モールド131の凹面深さ及び偏光フィルム14の中心の高さを測定する測定工程を行うこともできる。
以下、各工程について、順次説明する。
図7は、本実施形態に係る上型モールド131の凹部深さ80を測定する方法を示す図である。上型モールド131の凹部深さ80測定では、図6に示すように、接触式の変位センサー81で上型モールド131の凹面131Aの頂点高さを測定する。変位センサー81は、例えば、株式会社キーエンス製のGTシリーズ、ATシリーズを使用できる。なお、測定方法としては接触式の変位センサーのほか、反射型レーザーセンサー、又は超音波等の非接触式センサーを用いてもよい。凹部深さ80は予め測定しておいてもよい。その場合は、測定工程においては偏光フィルム14の中心の高さだけを測定すればよい。
図9は、実施形態に係る上型モールド配置工程及び接着剤柱形成工程を行う吐出装置22を示す図である。
本実施形態に係る吐出装置22は、重力の作用する方向に対して垂直な方向(以下、水平方向とも言う)に移動するXシリンダー28と、重力の作用する方向(以下、鉛直方向とも言う)に上下に移動するZシリンダー29と、Xシリンダー28及びZシリンダー29に支持されたスピンドル30と、ディスペンサー32と、シリンジ33と、を備えている。
スピンドル30の下面には、可撓性のバキュームパッド34が配置されている(図9には側面が示されている)。吐出装置22が上型モールド131を保持する場合には、バキュームパッド34が上型モールド131の非成形面(凸面131B)に接する。これによって、スピンドル30の下面に上型モールド131の成形面(凸面)131Bが保持される。すなわち、上型モールド131の成形面(凹面)131Aが下側に向いた状態となる。
上型モールド131を位置決めした後、上型モールド131の外周部に接着剤をディスペンサー32で吐出する。図9に示すように、スピンドル30のバキュームパッド34に上型モールド131を配置し、Xシリンダー28及びZシリンダー29を駆動させて上型モールド131の位置を適宜調整して、ノズル38を上型モールド131の凹面131Aの外周部に対向する位置に配置する。そして、ディスペンサー32を駆動させる。つまり、スピンドル30を回転させて上型モールド131を周方向に回転させ、上型モールド131の接着剤が吐出される位置がノズル38の上に到達したところでディスペンサー32を駆動させて、重力の作用する方向における下側を向いている凹面131Aの外周部に、ノズル38から接着剤を吐出する。これによって凹面131Aの吐出位置に、重力の作用する方向における下側に向かって垂れ下がった状態に接着剤柱20が形成される。
接着剤柱は、例えば、チキソトロピー性を有する紫外線硬化性樹脂組成物である接着剤をディスペンサーで吐出して形成される。接着剤は、上型モールド131の凹面131Aの周縁である外周部に複数個所吐出される。本実施形態では外周部の32箇所に接着剤が吐出されている態様を示している。接着剤を吐出する位置は、偏光フィルムの種類にもよるが、例えば2箇所以上であり、4箇所以上であることが好ましい。4箇所未満の場合、接着剤で固定されていない箇所の偏光フィルム14が丸まったりして、偏光フィルム14全体を偏光プラスチックレンズ100の面に対して所定の高さの位置に保持できない場合がある。
図11は、本実施形態に係る偏光フィルム14と上型モールド131とが近接された状態を示す図である。図11に示すように、偏光フィルム14を、前述の測定工程で測定した上型モールド131に貼り付ける。より具体的には、上型モールド131の凹部深さ80と偏光フィルム14の中心高さ82とを元に、上型モールド131の凹面131Aと偏光フィルム14との距離の最小値が所定寸法となるまで近づけて偏光フィルム14に接着剤柱20を接触させる。偏光フィルム14に上型モールド131を接近させても、治具83に保持された偏光フィルム14を、固定パッド52に保持された上型モールド131に接近させてもよい。又は偏光フィルム、上型モールドの両方を移動させ接近させてもよい。
図12は、本実施形態に係る上型モールド131に偏光フィルム14を固定する様子を示す図である。 具体的には、図12に示すように、上型モールド131に偏光フィルム14を固定する。図示しない紫外線照射装置を駆動させて照射灯44から紫外線を接着剤柱20に照射し、接着剤柱20を硬化することで、接着剤柱を固化させる。紫外線の照射方法は、ランプ光源のほか、LED光源が使用できる。LED光源として、HOYA CANDEO OPTRONICS株式会社製EXECUREシリーズ(「EXECURE」は登録商標)が例示できる。紫外線硬化性以外の硬化性を示す接着剤を用いる場合は、接着剤の性質に合わせて硬化に必要な処理を適宜行えばよい。
以上の工程により、上型モールドと偏光フィルムが、接着剤柱を介して貼り合わされる。偏光フィルムと貼り合わされた上型モールドを、図3に示すように、下型モールド132を対向配置し、周縁を粘着テープ46で巻いて固定することで、内部に偏光フィルムが配置されたキャビティが形成される。
図13は、本実施形態に係る注入工程における成形型12の概略を模式的に示す断面図である。図13に示す成形型12を、図2に示す注入装置2の設置部10に設置する。そして、制御部を制御して吸引部19の注入部25に設けられる図示しない注入針からキャビティ50内にプラスチックの原料組成物を注入する。注入工程の詳細は、先に図2を参照し説明した通りである。
注入工程後、レンズモノマーを充填した成形型12を加熱炉に入れて加熱する。ここで、加熱温度は、好ましくは0〜150℃、より好ましくは10〜130℃であり、好ましくは5〜50時間、より好ましくは10〜25時間かけて昇温し、重合を行う。例えば、30℃で7時間保持し、その後30〜120℃まで15時間かけて昇温する。
次に、加熱処理が終了すると、離型工程において、硬化性組成物(レンズモノマー)が硬化して成形型12内に偏光フィルム14が埋設された偏光プラスチックレンズ100が作製される(図1参照)。成形型12を加熱炉より取り出し、粘着テープ46を剥離し、上型モールド131及び下型モールド132を偏光プラスチックレンズ100から取り外す。
実験5として、接着剤Aを用いて、前述の特開2012−198389号公報に記載の実施形態により、成形面を上に向けた上型モールドに対して、成形面上方に設置された吐出ノズルから下方の成形面に対してレンズモノマーを吐出して、接着剤柱を形成した。その後、同公報に記載の実施形態により、上型モールドと偏光フィルムとを貼り合せた。
以上の実験1〜5では、直径1.0〜2.0mmの接着剤柱を、図10に示すように、32箇所に形成した。
各実験について、上型モールドと偏光フィルムとの間に位置する接着剤柱の高さを測定し、32箇所で測定された高さの平均値が、目標としていた接着剤柱高さ(設定値)に近いほど良好と判断する下記判断基準により評価を行った。結果は表1に示す通りであった。
<評価基準>
A:設定値〜−10%(設定した高さの制御がきわめて精密に可能な範囲)
B:設定値−11%〜−20%(設定した高さの制御が精密に可能な範囲)
C:設定値−21%〜−30%
D:設定値―31%以下
E:接着剤柱の傾き、倒れが発生
<サンプルレンズ1の作製>
1.偏光フィルムの湿潤処理、曲面加工、その後の加熱処理
市販のPVA製二色染料系の偏光フィルムを、恒湿高温装置内に配置し湿潤処理し、曲面加工開始時の含水率が約4%となるよう湿潤させた。湿潤させた偏光フィルムを、室温(20〜25℃)に2分程度放置した後、図6に基づき説明した前述の方法により曲面加工した。曲面加工も、同様に室温で行った。
次いで、曲面加工した偏光フィルムを、市販の熱風循環式オーブンを用い、120℃で30分間加熱した。加熱は、曲面加工台(ガラス型)260を用いずに行った。
プラスチックレンズ原料として、m−キシレンジイソシアネートを50.6g、4,8−ジメルカプトメチル−1,11−ジメルカプト−3,6,9−トリチアウンデカン49.4gを混合し、十分に撹拌を行った。
そこに紫外線吸収剤として商標名「SEESORB701」(シプロ化成工業製)を1.2g、内部離型剤として商標名「MR用内部離型剤」(三井化学社製)を0.1g添加し、混合した後、十分に撹拌して、完全に分散又は溶解させたプラスチックレンズ原料中に、触媒としてジブチル錫ジクロライドを100ppm添加し、室温で十分に撹拌して均一液とし、その組成物を5mmHgに減圧して攪拌しながら30分間脱気を行い、レンズモノマーを作製した。
上記1.の加熱処理後の偏光フィルムを内部に配置した成形型に、作製したレンズモノマーを注入した。上型モールド及び下型モールドの表面形状は球面であり、内径は80mm、曲率半径は130.4mmであった。
その後、成形型を加熱炉に配置し、30℃で7時間保持し、その後30〜120℃まで10時間かけて昇温し、加熱硬化を行った。
加熱硬化後、成形型を加熱炉より取り出し、成形型からレンズを離型させて、レンズ(セミフィニッシュレンズ)を得た。このレンズの凹面をカーブジェネレーター及び研磨装置にて研削/研磨加工することで、処方度数に合致した視力補正用眼鏡レンズを得ることができる。
離型後のレンズ(円形のアンカットの状態)のレンズ変形を評価するために、以下の項目により、光学性能の評価を行った。尚、目視による検査は、レンズ検査業務3年以上の検査者により実施した。評価結果は表2に示す通りであった。
(1)形状変形
レンズの凸面幾何学中心位置(=光学中心)での最大曲率半径(mm)(Rmax)と最小曲率半径(mm)(Rmin)を曲率半径測定装置「FOCOVISON」(Automation&Robotics社製)で測定した。
最大曲率半径(mm)と最小曲率半径(mm)との曲率差(Rmax−Rmin)をレンズの変形(非点収差)の指標とし、以下の通り評価した。なお、レンズの凸面は球面設計であり、凸面幾何学中心とは、レンズを平面視でみた円の中心を通る垂線とレンズ凸面側との交点である。
曲率差が、0以上3mm未満:○(合格)、3mm以上4mm未満:△(やや変形がみられるが眼鏡装用上、支障なし、4mm以上:×(実用上、支障あり)
レンズ中の偏光フィルム14の変色の有無を目視にて確認した。
変色なし:○
色相が変わらない程度の変色が見られる:△
色相が明らかに異なる変色が見られる:×
レンズ中の偏光フィルムの歪み(面形状の変形)を目視(レンズ検査業務3年以上の検査者)にて確認した。
全く歪みが見られない:○
レンズの周縁部の一部に歪みが見られるが眼鏡装用上問題なし:△
一見して歪みが見られる:×
レンズの変形、偏光フィルムの変色、偏光フィルムの歪みのいずれにも×判定がないものを○、×判定が1つでもあるものを×とした。全ての評価項目が○であるものを◎とした。
表2に示す条件で、曲面加工した偏光フィルムの加熱を行った点以外は、サンプルレンズ1の作製と同様にして各種サンプルレンズ及び参照レンズを作製した。なお、参照レンズ1では、偏光フィルムを加熱しないで用いた。
サンプルレンズ1の作製において、市販のPVA製二色染料系偏光フィルムの代わりに、TAC製保護膜をPVA製二色染料系偏光フィルムの両面に持つ市販の積層偏光フィルム(TAC/PVA)を用い、表2の条件で偏光フィルムの加熱を行った以外はサンプルレンズ1の作製と同様にして各種サンプルレンズ及び参照レンズを作製した。
曲面加工に使用した曲面加工台260で偏光フィルムを保持して加熱を行った以外は、サンプルレンズ2の作製と同様にしてレンズを作製した。
また、120℃〜130℃で加熱することで、レンズの変形や偏光フィルムの変色がより少ない、光学性能及び外観がより優れたレンズが得られることがわかった。
積層偏光フィルムを使用したサンプルレンズ6、7も同様の結果であったので、PVAフィルムに限らず他のフィルムにおいても、同様の条件で加熱した偏光フィルムを使用することで、レンズの形状変形を抑制できることがわかった。
また、参照レンズ4及び参照レンズ6では、偏光フィルムを150℃で加熱したため、レンズの変形は抑制できたが、偏光フィルムが変質し、変色が生じた。
したがって、曲面加工台260で偏光フィルムを保持して加熱することで、偏光フィルムの形状変形及び歪みを好適に抑制でき、より外観の良好なレンズを得られることがわかった。
Claims (8)
- 上型モールドを、非成形面を上方に向け、成形面を下方に向けた状態に配置する上型モールド配置工程と、
上型モールドの成形面下方に設置された吐出ノズルからチキソトロピー性を有する硬化性接着剤を吐出することにより、上型モールドの成形面周縁部に接着剤柱を形成する接着剤柱形成工程と、
形成した接着剤柱を介して上型モールドと偏光フィルムとを貼り合せる貼り合せ工程と、
貼り合せ工程後に接着剤柱に硬化処理を施す接着剤柱硬化工程と、
偏光フィルムが貼り合せられた上型モールド、該偏光フィルムを挟んで上型モールドと対向配置された下型モールド、及び上型モールドと下型モールドの間隔を保持する封止部材により、内部に偏光フィルムが配置されたキャビティを有する成形型を組み立てる成形型組立工程と、
前記キャビティに硬化性組成物を注入し、注入された硬化性組成物を重合硬化させることにより、内部に偏光フィルムが配置された偏光プラスチックレンズを得る重合硬化工程と、
を含む偏光プラスチックレンズの製造方法。 - 前記チキソトロピー性を有する硬化性接着剤のチキソトロピー係数は2以上である、請求項1に記載の偏光プラスチックレンズの製造方法。
- 前記チキソトロピー性を有する硬化性接着剤の粘度は、30,000mPa・s以上である請求項1又は2に記載の偏光プラスチックレンズの製造方法。
- 前記チキソトロピー性を有する硬化性接着剤のチキソトロピー係数は3以上であり、かつ粘度は35,000mPa・s以上である請求項1〜3のいずれか1項に記載の偏光プラスチックレンズの製造方法。
- 偏光フィルムを曲面加工する工程を更に含み、
上型モールドと貼り合せる偏光フィルムは、曲面加工された偏光フィルムである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の偏光プラスチックレンズの製造方法。 - 前記接着剤は、光硬化性接着剤であり、
前記接着剤柱硬化工程を光照射により行う、請求項1〜5のいずれか1項に記載の偏光プラスチックレンズの製造方法。 - 前記接着剤形成工程において、上型モールド成形面周縁部の 8〜50箇所の複数箇所に向けて接着剤柱を吐出し、かつ複数箇所の各箇所に向けて接着剤の吐出を繰り返すことにより接着剤柱を形成する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の偏光プラスチックレンズの製造方法。
- 前記吐出中、吐出ノズルを下方に移動させることにより、上型モールドを上方に移動させることにより、または吐出ノズルを下方に移動させかつ上型モールドを上方に移動させることにより、接着剤柱の先端と吐出ノズルの先端との間隔を調整する、請求項7に記載の偏光プラスチックレンズの製造方法。
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