JP6363994B2 - 耐光性ポリウレタン組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、耐光性ポリウレタンに硬化することができ、特に光学レンズの製造に好適な組成物に関する。
近年、多くの分野で、光学部品の製造において、透明プラスチックがガラスに取って代わっている。眼鏡レンズなどの光学レンズであっても、ポリマー材料が、より軽量であること、より高い破壊強度および加工容易性については有利であり、従って、ますます従来から用いられている鉱物ガラスに取って代わっている。
熱硬化性プラスチックからの有機質眼鏡の工業的製造が、液状反応混合物を紫外線吸収剤などの添加剤と混合し、硬化温度よりはるかに低い温度でガラス製型に充填し、次いで、正確に調節した方法で長時間硬化する、特殊な注型法により行われている。
プラスチック眼鏡製造用の標準的材料として、アリルジグリコールカーボネート(ADC)のラジカル重合によって得られるポリアリルジグリコールカーボネート(PADC)が長年用いられてきた。PADC眼鏡は、優れた光学的特性を有し、同等の鉱物ガラスより20%以下だけ明るい。そのような眼鏡は、屈折率1.50および高アッベ数58を有し、特に±2ジオプトリー以下の低い範囲での屈折異常の補正用に用いられる。
そのような眼鏡の普及にもかかわらず、PADC眼鏡レンズは様々な技術的な不利益を示す。たとえば、他のプラスチックと比較して、より低い機械的および熱的強度、特により高い脆弱性、比較的低いガラス転移温度および荷重たわみ温度(HDT)により、それらは縁なし眼鏡およびパーティ用縁なし眼鏡(リムレス眼鏡)には適さないが、通常フルリム式の眼鏡フレームにのみ使用することができる。更に、波長400nm未満の紫外線の吸収は、目の保護のために毎日使用する眼鏡を目的とするので、そのような材料を用いて実現することはできない。
しかしながら、非常に耐衝撃性の眼鏡レンズを製造するために使用され、特許文献1に従って、脂肪族および/または脂環式ジイソシアネートおよび少なくとも1つの芳香族ジアミンをベースとしたポリウレタンプレポリマーから得られるか、または特許文献2に従って、イソシアネートプレポリマーを、ヒドロキシ官能性ポリウレタンプレポリマーおよび芳香族ジアミンを含む架橋剤混合物で硬化することによって得られる透明ポリウレタン尿素は、かなり良好な機械的および熱的特性を示す。
鎖延長剤として芳香族ジアミンを使用することによって、前述の方法に従って、所望の高硬度および耐熱性を有するプラスチック眼鏡の製造を可能とするが、同時に色安定性が不十分となる。上記眼鏡の黄変は、例えば特許文献3に記載されているように、多量の紫外線安定剤および酸化防止剤を添加することによって、制限された時間、抑制することができるが、必然的に、遅かれ早かれ生じる。
芳香族構造の成分を使用する結果である更なる不利益は、工業的標準PADCに比較して、かなり高い約1.53の屈折率である。
脂環式ジイソシアネートまたはそれらのプレポリマーを触媒の存在下でポリオールを用いて硬化する光学的材料製造用二成分ポリウレタン成分が、特許文献4〜6から既知である。そのようなポリウレタンから製造された眼鏡レンズは耐黄変性を有し、PADCの屈折率に匹敵する1.50の範囲の屈折率を有する。しかしながら、このような尿素基を含まない系の耐熱性は不十分である。更に、特許文献7に記載のような脂環式ジイソシアネートのプレポリマーは、高品質光学部品の加工を複雑化する結晶化および曇りを生じる傾向がある。
ポリウレタン化学の分野の当業者には、イソシアネート構造はウレタン構造よりも熱的にも加水分解的にも非常に安定であることがよく知られている(例えば、
“Methoden der organischen Chemie” (“Methods of organic Chemistry”) (Houben−Weyl) vol. E20, Makromolekulare Stoffe (macromolecular substances), Georg Thieme Verlag (Publishing) Stuttgart 1987年、1740頁参照)。従って、耐熱性などの透明ポリウレタンの特性を向上するために、ポリイソシアヌレートポリイソシアネートを使用する多くの試みがなされた。
例えば、特許文献8には、モノマーおよびトリマーイソホロンジイソシアネート(IPDI)並びにポリオール混合物からなる混合物の向上した耐熱性を有する透明ポリウレタン成形品が記載されている。しかしながら、上記入手可能な成形品は非常に脆弱であり、耐衝撃性を有さず、従って眼鏡レンズ材料としては適さない。
特許文献9には、ガラスの代用品として用いることができる密度の高い透明重付加生成物となる、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)をベースとするオリゴマートリマーおよびこのHDIトリマーとモノマーイソホロンジイソシアネートとのブレンド、並びにポリエーテルおよびポリエステルポリオールの特定の混合物の反応が記載されている。得られた成形品は、不動産、自動車、航空機技術の分野の発光要素用のディスクまたはカバーなどの基本的なポリウレタン板ガラスの製造に好適であるが、眼鏡レンズなどの光学レンズに必要な光学的品質は示さない。
“Reaction Injection Molding”(RIM;反応射出成形)法に従って、透明注型コンパウンド、特に光学レンズを製造するための二成分系ポリウレタン組成物は、特許文献10の目的である。ポリイソシアネート成分としての少なくとも1つのイソシアネート基含有ポリイソシアネートの少なくとも1つの更なるモノマージイソシアネートとの混合物を、ジオールを含有するポリオール成分、好ましくはジオールのみと反応させる。より高官能性ポリイソシアネート用の反応相手としてのジオールの使用は、RIM法による加工においては、フローラインまたはストリークの形成などの成形欠陥を防止するために必須である。このような方法によって、工業的標準PADCより高い屈折率1.52を有する透明ポリウレタンを提供する。
特許文献11には、自動車内装用表面コーティングとして好ましく用いられる、三量体化HDIの重量不足分を有する三量体化IPDIと、特定の比較的低分子量ポリエーテルポリオール混合物との混合物が記載されている。透明コーティングとしての適合性とは、そのようなポリウレタン系が、光学用途におけるそのような系の高い要求を満足することを意味するものでもない。特許文献12に記載のポリウレタンバインダー混合物、特許文献13〜19に記載のポリウレタンコーティテング剤、並びに特許文献20および21に記載のポリウレタン塗料についても同様である。
特許文献22から、少なくとも1つの低モノマーHDI‐ポリイソシアネートの特定の無溶剤ポリイソシアネート混合物および例えばIPDIなどの脂環式ジイソシアネートベースの少なくとも1つの低モノマーポリイソシアネートの特定の無溶剤ポリイソシアネート混合物が既知であり、それらは、複数の異なる用途、特に眼鏡レンズおよび光学レンズの製造用の硬質の耐光性ポリウレタン物品および/またはポリ尿素物品の製造に好適である。しかしながら、上記のように記載されたポリイソシアネート混合物は、要求耐熱性を達成するのに必要な十分に高配合量の脂環式ポリイソシアネートの他に、アイウェア産業において確立された基本的注型法により加工することができないような高い粘度を示す。
今のところ、眼鏡レンズを製造するための工業的標準材料としてPADCの代わりに用いることができる好適なポリマーは知られていない。
国際公開第2000/14137号パンフレット 国際公開第2004/76518号パンフレット 国際公開第2008/33659号パンフレット 国際公開第2007/15273号パンフレット 国際公開第2008/92597号パンフレット 国際公開第2010/43392号パンフレット 国際公開第2009/59848号パンフレット 独国特許出願公開第2900031号明細書 欧州特許出願公開第0 943 637号明細書 欧州特許出願公開第1 657 267号明細書 独国特許出願公開第10 2009 047 214号明細書 欧州特許出願公開第1 484 350号明細書 欧州特許出願公開第0 693 512号明細書 欧州特許出願公開第1 721 920号明細書 国際公開第02/98942号パンフレット 米国特許第5,869,566号明細書 米国特許第6,136,455号明細書 国際公開第2007/133407号パンフレット 欧州特許出願公開第0 649 866号明細書 欧州特許出願公開第0 336 205号明細書 欧州特許出願公開第0 816 411号明細書 国際公開第2010/83958号パンフレット
従って、PADCの光学的特性をほぼ有し、同時に改良された機械的特性および熱的特性を有しながら、鉱物ガラスに匹敵するプラスチックの優位性を有するプラスチックを提供することに強い関心があった。加えて、得られるプラスチックは特に耐光性および耐黄変性を有するべきである。更に、上記プラスチックは、更に助剤および/または添加剤を加えることによって適用可能であるなら、紫外線、特に波長400nm未満での紫外線を完全にブロックすることができるべきである。上記プラスチックは、従って、光学レンズなどの光学用途に使用するのに特に好適であるべきである。従って、上記プラスチックは、眼鏡レンズとしての使用に特に好適であるべきである。更に、出発成分は、例えばADCは、好ましくは注型法に適用可能であるほど十分に低粘度であるべきである。そのようなプラスチックは、眼鏡レンズ産業において確立された、特にそのような注型法に用いることができる。
これらの目的は、以下に記載されるような組成物、その使用および透明材料を製造する方法を提供することによって解決される。
本発明の組成物は、
(A)10重量%以上50重量%未満のヘキサメチレンジイソシアネートベースの少なくとも1つのオリゴマーポリイソシアネート(a−1)、および
50重量%より多く、90重量%以下の、モノマーイソホロンジイソシアネートおよびイソホロンジイソシアネートベースの少なくとも1つのオリゴマーポリイソシアネートを含有するイソホロンジイソシアネートベースの少なくとも1つのポリイソシアネート(a−2)(ここで、重量%は、成分(a−1)および(a−2)の総重量を基準とする)、
(B)ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオールおよびそれらの混合物から成る群から選択される少なくとも1つのイソシアネート反応性成分、並びに
(C)任意の1つ以上の助剤および/または添加剤
を含有する。
質量に関して、モノマーイソホロンジイソシアネートの量が、イソホロンジイソシアネートベースのオリゴマーポリイソシアネートの量より多い
ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)ベースの少なくとも1つのオリゴマーポリイソシアネート並びにモノマーイソホロンジイソシアネート(IPDI)およびIPDIベースの少なくとも1つのオリゴマーポリイソシアネートを含有するイソホロンジイソシアネートベースのポリイソシアネート成分の、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオールおよびそれらの混合物から成る群から選択されるイソシアネート反応性成分との十分に規定された混合物を使用することによって、良好な機械的特性および熱的特性を有しながら、光学用途の所望の特性を有するプラスチックを得ることができることを驚くべきことに発見した。これらのプラスチックは、特にガラスに比べて、より低い密度、より高い破壊強度およびより良好な加工容易性を有する。得られたプラスチックの光学的特性は、PADCの光学的特性に匹敵する。特に、そのようなプラスチックは1.50の範囲の屈折率を有する。更に、アッベ数および透過率は、PADCを用いて達成することができる範囲内である。得られたプラスチックは更に、耐光性および耐黄変性を有する。更に、得られたプラスチックは、更なる助剤および/または添加剤を加えることによって、紫外線、特に波長400nm未満の紫外線を完全にブロックするのに好適である。更に、得られたプラスチックは脆弱でない。そのようなプラスチックは、高いガラス転移温度および高い耐熱性を有する。
これらの光学的特性、機械的特性および熱的特性が、本発明のプラスチックが光学レンズなどの光学用途に用いられるのに好適である理由である。特に、上記プラスチックは、眼鏡レンズとしての使用に好適である。
同時に、出発成分は低い粘度を有し、そして本発明の組成物は注型法に使用することができる。特に、この組成物は、眼鏡レンズ産業において確立された注型法に使用することができる。
成分(A)
本発明の組成物の成分(A)は、
10重量%以上50重量%未満、好ましくは10〜49重量%、より好ましくは10〜45重量%、更により好ましくは15〜35重量%、特に好ましくは20〜30重量%の、ヘキサメチレンジイソシアネートベースの少なくとも1つのオリゴマーポリイソシアネート(a−1)、および
50重量%より多く、90重量%以下の、好ましくは51〜90重量%、より好ましくは55〜90重量%、更により好ましくは65〜85重量%、特に好ましくは70〜80重量%の、モノマーイソホロンジイソシアネートおよびイソホロンジイソシアネートベースの少なくとも1つのオリゴマーポリイソシアネートを含有するイソホロンジイソシアネートベースの少なくとも1つのポリイソシアネート(a−2)を含有する(ここで、重量%は、成分(a−1)および(a−2)の総重量を基準とする)。
「ポリイソシアネート」の語は、2以上のイソシアネート基を有する化合物を意味するものとして一般的に理解されている。従って、HDIまたはIPDIなどのジイソシアネートは、1を超えるイソシアネート基を有するので、通常、ポリイソシアネートとも呼ばれる。しかしながら、一般的には、脂肪族または脂環式ポリイソシアネートの分野では、それぞれ、HDIおよびIPDIなどのモノマージイソシアネートはまだポリイソシアネートとは呼ばれていないが、三量体化またはビウレット化などの好適な変性反応を用いることによって、それらから調製されるのは、より高分子量のオリゴマーポリイソシアネートである。ここで、HDIおよびIPDIは、対応するポリイソシアネートを調製するための出発ジイソシアネートである。従って、本出願においては、「ポリイソシアネート」の語は、特にオリゴマーポリイソシアネートを示すために用いるものとする。
オリゴマーポリイソシアネートは、特に、イソシアネート基の一部を反応させることによって、任意に例えば一価または多価アルコールを加えることによって、少なくとも2つのほぼ同一のジイソシアネートユニットが互いに結合しているようなポリイソシアネートである。特に好ましいオリゴマーポリイソシアネートは、ジイソシアネートのダイマー、トリマーまたはそれらの混合物である。これは、オリゴマーポリイソシアネートが、対応するジイソシアネートより高い分子量を有することを特に意味する。HDIベースのオリゴマーポリイソシアネートは、好ましくは168.20g/モルより高い分子量を有する。IPDIベースのオリゴマーポリイソシアネートは、好ましくは222.29g/モルより高い分子量を有する。本発明においては、オリゴマーポリイソシアネートが、ジイソシアネートユニットとして1種のジイソシアネート(即ち、HDIのみまたはIPDIのみのいずれか)のみを反応させることによって得られることが特に好ましい。オリゴマーポリイソシアネートがプレポリマーでないこともまた好ましい。特に、これは、ジイソシアネートユニットとして1種のみのジイソシアネートを反応させることによって得られたオリゴマーポリイソシアネートまたはポリジイソシアネートの分子量が1500g/モルより低いことを意味する。
用いた反応条件に依存して、ジイソシアネートユニットの異なる結合が生じ得る。更に、オリゴマーポリイソシアネートは、ジイソシアネートの好ましくは低分子量ポリオール(ウレタン)との反応生成物も含む。そのようなポリオールは、好ましくは62〜400g/モルの範囲の分子量を有する。
ウレトジオン基、イソシアヌレート基、イミノオキサジアジンジオン基、ウレタン基、アロファネート基、ビウレット基および/またはオキサジアジントリオン基の形成が好ましい。上記の基の少なくとも1つを有する以下のオリゴマーポリイソシアネートにおいては、対応するジイソシアネートの「誘導体」とも呼ばれることがある。
合成において、オリゴマーポリイソシアネートは一般に、規定された化合物の形態では形成されず、分子量分布を有する異なるオリゴマーの混合物として形成される。上記オリゴマーポリイソシアネートは特に、以下の種類の構造(Nachrichten aus der Chemie (News from Chemistry)、55、380〜384頁、2007年参照。):
Figure 0006363994
(式中、Xは特に、HDIベースのオリゴマーポリイソシアネートである場合、以下の構造:
Figure 0006363994
を有し、IPDIベースのオリゴマーポリイソシアネートである場合、以下の構造:
Figure 0006363994
を有し;
Rは有機基であり、
nは1〜10、好ましくは2または3の整数であり、
mは2〜10、好ましくは2または3の整数である。)
およびこれらの構造の混合物を含む。
上記オリゴマーポリイソシアネートは、1分子当たり少なくとも2つの、特に好ましくは少なくとも3つのイソシアネート基(NCO‐官能価)を有する。
オリゴマーポリイソシアネート成分(a‐1)
HDIベースのオリゴマーポリイソシアネート(a‐1)は好ましくは、ウレトジオン基含有誘導体、イソシアヌレート基含有誘導体、イミノオキサジアジンジオン基含有誘導体、ウレタン基含有誘導体、アロファネート基含有誘導体、ビウレット基含有誘導体、オキサジアジントリオン基含有誘導体およびそれら誘導体の混合物から成る群から選択される既知のHDIの誘導体である。このような誘導体およびその製造方法は、LaasらのJ. Prakt. Chem.336、1994年、185〜200頁、独国特許出願公開第1 670 666号明細書、同第3 700 209号明細書、同第3 900 053号明細書、欧州特許出願公開第0 330 966号明細書、同第0 336 205号明細書、同第0 339 396号明細書および同第0 798 299号明細書に記載されている。ビウレット構造、イソシアヌレート構造および/またはイミノオキサジアジンジオン構造を有するHDIの誘導体の形態のHDIベースのオリゴマーポリイソシアネート(a‐1)が好ましい。イソシアヌレート基および/またはイミノオキサジアジンジオン基を有するHDIの誘導体の形態のHDIベースのオリゴマーポリイソシアネート(a‐1)が特に好ましい。
HDIベースのオリゴマーポリイソシアネート(a‐1)を製造するために用いられるHDIは、好ましくはヘキサメチレンジアミンのホスゲン化によって調製される。更に、ホスゲンを含まない工程から得られたHDIのウレタン結合の熱分裂によって調製されたHDIベースのオリゴマーポリイソシアネート(a‐1)製造用HDIを使用することもできる。
本発明の1つの好ましい態様では、HDIベースのオリゴマーポリイソシアネート成分(a‐1)は、上記HDIベースのポリイソシアネート成分(a‐1)の合計量に基づいて、0.5重量%未満のモノマーHDI量を有する。
HDIベースのオリゴマーポリイソシアネート成分(a‐1)は、好ましくは23℃での粘度100〜3500mPa・s、好ましくは600〜3000mPa・s、より好ましくは600〜1500mPa・sを有する。HDIベースのオリゴマーポリイソシアネート成分(a‐1)のイソシアネート基量は、好ましくは20〜24重量%、より好ましくは21〜24重量%、更により好ましくは22〜24重量%である。HDIベースのオリゴマーポリイソシアネート成分(a‐1)は、1分子当たりの平均イソシアネート官能価少なくとも2.0を有する。
特に好ましくは、HDIベースのオリゴマーポリイソシアネート成分(a‐1)は、23℃での粘度600mPa・sおよびイソシアネート基量22〜24重量%を有するイソシアヌレート基および/またはイミノオキサジアジンジオン基を有するHDIの誘導体である。
ポリイソシアネート成分(a−2)
IPDIベースのポリイソシアネート成分(a−2)は、モノマーIPDIおよび少なくとも1つのIPDIベースのオリゴマーポリイソシアネートを含有する。
IPDIベースのポリイソシアネート成分(a−2)に関して、「含有する」の語は好ましくは、「本質的に〜からなる」を表すと理解される。これは、IPDIベースのポリイソシアネート成分(a−2)は、本質的にモノマーIPDIおよび少なくとも1つのIPDIベースのオリゴマーポリイソシアネートからなることを意味する。ここで、IPDIベースのポリイソシアネート成分(a−2)は、例えばIPDIの製造時および/またはIPDIベースのポリイソシアネート成分の製造時に多くの場合生じる少量の通常の不純物を含んでいてもよい。
IPDIベースのオリゴマーポリイソシアネートは、好ましくはビウレット構造、イソシアヌレート構造およびそれらの混合物を有する誘導体から成る群から選択されるである。
IPDIベースのポリイソシアネート成分(a−2)の製造は、オリゴマーポリイソシアネート分子を形成することによってIPDI中に元から存在するイソシアネート基の一部を反応させることによる例えばビウレット化および/または三量体化のための既知の方法を用いることによってモノマーIPDIから開始することによって特に行ってもよい。
イソシアヌレート構造を形成するためのイソシアネートの触媒による三量体化またはジイソシアネートのビウレット化の共通の好適な方法は、例えば、LaasらのJ. Prakt. Chem.336、1994年、185〜200頁に記載されている。好適なIPDI‐ポリイソシアネートが、更に欧州特許出願公開第0 003 765号明細書、同第0 017 998号明細書および独国特許出願公開第2 644 684号明細書に記載されている。
IPDIベースのポリイソシアネート成分(a−2)を調製するのに用いられるIPDIは、好ましくはイソホロンジアミンのホスゲン化によって調製される。更に、ホスゲンを含まない工程から得られたIPDIのジウレタンのウレタン結合の熱分裂によって調製されたIPDIベースのポリイソシアネート(a−2)製造用IPDIを使用することもできる。前述の選択されたオリゴマー化反応の種類(三量体化および/またはビウレット化)に関係なく、この態様では、本発明により用いられるIPDIベースのポリイソシアネート(a−2)の製造は、以下の通り行うことができる。
製造1:例えば通常のポリイソシアネート塗料の製造および前述の特許文献に記載されたものと異なって、オリゴマー化の後、未反応のモノマーIPDIの分離を省略することができる。従って、モノマーIPDIおよび少なくとも1つのIPDIベースのオリゴマーポリイソシアネートをふくむ、透明で本質的に無色の、イソシアヌレート基および/またはビウレット基含有溶液を得ることができる。これは、好ましい方法である。これにより、一段階工程でのIPDIベースのポリイソシアネート成分(a−2)の製造が可能となる。
製造2:別の方法では、IPDIベースのポリイソシアネート成分(a−2)の製造は、好ましくは前述の既知の方法に従って、少なくとも1つのIPDIベースのオリゴマーポリイソシアネートを調製することによって行われる。得られた少なくとも1つのIPDIベースのオリゴマーポリイソシアネートは従来の方法によって精製され、本質的に低モノマー含量である。この場合の少なくとも1つのIPDIベースのオリゴマーポリイソシアネートは、多くの場合、室温で固体として存在する。モノマーIPDI中に溶解して、IPDIベースのポリイソシアネート成分(a−2)を得ることができる。しかしながら、前述の方法より複雑であるので、この方法は好ましくない。
好ましい態様では、IPDIベースのポリイソシアネート成分(a−2)は、IPDIベースのオリゴマーポリイソシアネートの量に比べて、質量ベースで多量のモノマーIPDIを含む。従って、この態様では、IPDIベースのポリイソシアネート成分(a−2)は、IPDIベースのポリイソシアネート成分(a−2)の合計質量に基づいて、IPDIベースのオリゴマーポリイソシアネートを超えて、モノマーIPDIを含む。
そのようなIPDIベースのポリイソシアネート成分(a−2)は、好ましくは製造1および2による製造方法によって得ることができる。特に好ましくは、製造1によって得られる。
IPDIベースのポリイソシアネート成分(a−2)は、IPDIベースのオリゴマーポリイソシアネートおよびIPDIの合計質量に基づき、好ましくは10〜45重量%、より好ましくは20〜40重量%のIPDIベースのオリゴマーポリイソシアネートおよび好ましくは90〜55重量%、より好ましくは80〜60重量%のモノマーIPDIを含む。
IPDIベースのポリイソシアネート成分(a−2)は、質量ベースで、好ましくはモノマーIPDIの量が少なくとも1つのIPDIベースのオリゴマーポリイソシアネートの量より多く、IPDIベースのポリイソシアネート成分(a−2)に基づいて、イソシアネート基量好ましくは27〜36重量%、より好ましくは29〜33重量%を有する。
IPDIベースのポリイソシアネート成分(a−2)は、23℃での粘度好ましくは100〜3000mPa・s、より好ましくは300〜2800mPa・s、更により好ましくは500〜2650mPa・sを有する。更に、IPDIベースのポリイソシアネート成分(a−2)は、IPDIベースのポリイソシアネート成分(a−2)に基づいて、イソシアネート基量好ましくは26〜36重量%、より好ましくは27〜34重量%、更により好ましくは28〜32重量%を有する。
10重量%以上50重量%未満のヘキサメチレンジイソシアネートベースの少なくとも1つのオリゴマーポリイソシアネート(a−1)、並びに50重量%より多く、90重量%以下の、モノマーイソホロンジイソシアネート(IPDI)およびIPDIベースの少なくとも1つのオリゴマーポリイソシアネートを含有するイソホロンジイソシアネートベースの少なくとも1つのポリイソシアネート成分(a−2)を含む成分(A)は、好ましくは成分(a−1)および(a−2)の単純混合によって得ることができる。上記混合は、好ましくは撹拌によってサポートされる。好ましくは、均質混合物が得られるべきである。特に、上記混合物の均質性は、混合前の成分(a−1)および(a−2)の好ましくは30〜120℃の温度への予備加熱によって改善される。好ましくは成分(a−1)および(a−2)の混合物の温度は、更に加熱することによって、好ましくは30〜100℃、より好ましくは40〜80℃に維持される。しかしながら、上記ポリイソシアネート成分(a−2)が質量ベースでIPDIベースのオリゴマーポリイソシアネートの量より多いモノマーIPDI量を有する場合、特に注型と同様に成分(a−1)および(a−2)の混合を室温で行うことができることは有利である。これは特に、成分(a−2)の室温での粘度に起因する。
従って、成分(A)は好ましくは、透明な、本質的に無色の混合物の形で存在する。成分(A)は好ましくは、23℃での粘度好ましくは100〜3000mPa・s、より好ましくは150〜2700mPa・s、更により好ましくは200〜2300mPa・sを有する。
成分(A)のイソシアネート基量は、成分(A)の合計重量に基づいて、好ましくは24〜34重量%、より好ましくは25〜32重量%、更により好ましくは26〜30重量%である。
1つの好ましい態様では、成分(A)は10重量%以上50重量%未満のHDIベースの少なくとも1つのオリゴマーポリイソシアネート(a−1)、並びに50重量%より多く、90重量%以下の、モノマーイソホロンジイソシアネート(IPDI)およびIPDIベースの少なくとも1つのオリゴマーポリイソシアネートを含有するIPDIベースの少なくとも1つのポリイソシアネート成分(a−2)を含み、質量ベースで上記モノマーIPDIの量がIPDIベースのオリゴマーポリイソシアネートの量より多い。前述のように、この態様は、総組成物中と同様に成分(a−2)中でのモノマーIPDIの高配合量によって、組成物と同様に成分(a−2)の室温での加工が可能であるという優位性を有する。硬化組成物の得られる特性は好ましくは、実質的に影響されない。従って、特に好ましくは、この態様の硬化組成物の光学的特性と同様に機械的特性は、成分(a−2)中のモノマーIPDIの配合量がIPDIベースのオリゴマーポリイソシアネートの量より少ない硬化組成物と本質的に同一である。
成分(A)は好ましくは無溶媒である。
成分(B)
本発明の組成物は、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオールおよびそれらの混合物から成る群から選択される少なくとも1つのイソシアネート反応性成分を含む。
この成分(B)は好ましくは、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオールおよびそれらの混合物の1分子当たり、統計的平均で少なくとも2つのOH基によって、イソシアネート基を含有する成分(A)と反応することができる。
特に好ましくは、成分(B)は、OH基に関して平均官能価2.3〜6.0を有する。成分(A)のイソシアネート基の成分(B)のヒドロキシ基に対する当量比は、好ましくは0.5:1〜2.0:1、より好ましくは1:1である。
成分(B)は好ましくは無溶媒である。
好ましい態様において、イソシアネート反応性化合物は、芳香族構造を含まない。芳香族構造は特に、得られるプラスチックが耐光性および耐黄変性を有さない原因である。更に、芳香族構造を含むプラスチックは、屈折率が1.50より高いという不都合を有する。
好ましい態様では、成分(B)はポリエステルポリオールまたはポリエーテルポリオールのいずれかを含む。これは、この態様においては、両成分の混合物が存在しないことを意味する。ここで、ポリエステルポリオールは実質的にポリエーテルポリオールを含有せず、ポリエーテルポリオールは実質的にポリエステルポリオールを含有しない。ポリエステルポリオールおよびポリエーテルポリオールは幾分か互いに混和しにくいので、この態様は有利である。これは、硬化組成物の特性への悪影響を引き起こす。
ポリエステルポリオール
本発明の意義の範囲内でのポリエステルポリオールは、1分子当たり、少なくとも2つ、好ましくは2つより多いエステル基および少なくとも2つ、好ましくは2つより多いOH基を有する化合物である。
ジカルボン酸に基づいて形成されるポリエステルポリオールが好ましい。これらは、好ましくは脂肪族ジカルボン酸である。そのようなジカルボン酸は好ましくは、4〜10個の炭素原子を有する。
成分(B)のポリエステルポリオールは既知である。それらは、既知の方法、好ましくは、例えば、“Ullmanns Encyclopaedie der Technischen Chemie”(“Ullman‘s Encyclopedia of Technical Chemistry”)、第4版(1980年)、第19巻、第61頁以降、Chemie Weinheim発行、またはH. WagnerおよびH.F. Sarx、“Lackkunstharze”(“Synthetic Paint Resin”)、1971年、第86〜152頁、Carl Hanser発行に記載された方法により製造される。適用可能であれば、通常のエステル化触媒、例えば酸、塩基またはチタニウムテトラブチレートなどの遷移金属化合物などの触媒量を用いてもよい。エステル化反応は好ましくは、ヒドロキシル価および酸価の所望の値が得られるまで、約80〜260℃、好ましくは100〜230℃の温度範囲で行われる。
本発明により用いられるべき成分(B)のポリエステルポリオールを製造するための出発化合物は、所望の、好ましくは脂肪族または脂環式の、飽和または不飽和の炭素原子2〜6を有するジカルボン酸、或いはそれらの無水物、そして多価脂肪族または脂環式アルコール、炭素原子2〜18個、好ましくは2〜6個を有する好ましくはジオールおよびトリオールである。
好適なジカルボン酸または無水物はそれぞれ、好ましくはコハク酸、無水コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、無水イタコン酸、ヘキサヒドロフタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、テトラヒドロフタル酸および無水テトラヒドロフタル酸から成る群から選択され、それぞれ個々に存在しても、それらの混合物の形で存在してもよい。
ポリエステルポリオールを製造するのに好適な多価アルコールは、1,2‐エタンジオール、1,2‐および1,3‐プロパンジオール、異性体のブタンジオール、ペンタンジオール、ヘプタンジオールおよびオクタンジオール、2‐ブチル‐2‐エチル‐1,3‐プロパンジオール、1,10‐デカンジオール、1,12‐ドデカンジオール、1,2‐および1,4‐シクロヘキサンジオール、1,4‐シクロヘキサンジメタノール、4,4’‐(1‐メチルエチリデン)ビスシクロヘキサノール、1,2,3‐プロパントリオール(グリセリン)、1,1,1‐トリメチロールエタン、1,2,6‐ヘキサントリオール、1,1,1‐トリメチロールプロパン、2,2‐ビス(ヒドロキシメチル)‐1,3‐プロパンジオール、低分子ポリエーテルジオール、例えばジエチレングリコールおよびジプロピレングリコール、並びにそのようなアルコールの混合物から成る群から選択される。
コハク酸および/またはアジピン酸、並びにアルコール生成成分として1,3‐ブタンジオール、1,4‐ブタンジオール、2,2‐ジメチル‐1,3‐プロパンジオール、2,2,4‐トリメチル‐1,5‐ペンタンジオール、ジエチレングリコール、グリセリンおよび/または1,1,1‐トリメチロールプロパンに基づくポリエステルポリオールが好ましい。
他の好適なポリエステルポリオールが、開環による開始剤分子としてのラクトンおよび単純多価アルコールからの既知の方法により製造されてもよい。
そのようなエステルポリオールを製造するための好適なラクトンは、例えばβ‐プロピオラクトン、γ‐ブチロラクトン、δ‐バレロラクトン、ε‐カプロラクトン、3,5
,5‐および3,3,5‐トリメチルカプロラクトンまたはそのようなラクトンの混合物である。開始剤分子として、例えば上記のように例示した多価アルコールまたはそれらの混合物を用いることができる。
このような開環重合によるラクトンポリエステルポリオールの製造は、多くの場合、例えばルイス酸またはブレンステッド酸、有機錫または有機チタン化合物などの触媒の存在下、20〜200℃、好ましくは50〜200℃の温度で行われる。
さらに、任意に例えば粘度を低下するために本発明によって使用されるべき脂肪族ジカルボン酸に基づくポリエステルポリオールの製造において、少量のε‐カプロラクトンを加えることができる。使用する場合、得られるポリエステルポリオールにおいて、20重量%のε‐カプロラクトンがポリカプロラクトン構造の形で結合するような量でε‐カプロラクトンを用いる。
ポリエステルポリオールのOH基に関する平均官能価は、好ましくは2.0〜4.0、より好ましくは2.2〜3.5、更により好ましくは2.3〜3.3である。
ここで、ポリエステルポリオールは好ましくは、ヒドロキシル価100〜850mgKOH/g、好ましくは300〜800mgKOH/g、特に好ましくは400〜750mgKOH/gを有する。本発明によれば、ヒドロキシル価の測定は、DIN 53240T.2に準拠して行う。
また、ポリエステルポリオールは、酸価5以下、好ましくは3以下を有する。本発明によれば、酸価の測定は、DIN 3682に準拠して行う。
本発明の組成物に含まれるポリエステルポリオールは、好ましくは加工温度において液体である。上記ポリエステルポリオールは好ましくは、25℃での粘度6000mPa・s未満、より好ましくは4000Pa・s未満、最も好ましくは3000Pa・s未満を有する。
成分(A)と、少なくとも1つのポリエステルポリオールを含む成分(B)との反応は、好ましくはイソシアネート基のイソシアネート反応性基に対する当量比0.5:1〜2.0:1、より好ましくは0.7:1〜1.3:1、更により好ましくは0.9:1〜1.1:1を維持することによって行われる。
ポリエーテルポリオール
本発明の意義の範囲内でのポリエーテルポリオールは、少なくとも2つ、好ましくは2つより多いエーテル基および少なくとも2つのOH基、好ましくは2つより多いOH基を有する。少なくとも2つのエーテル基は、ポリエーテルポリオールの主鎖を構成する。
成分(B)のポリエーテルポリオールは既知であり、例えば独国特許出願公開第2 622 951号明細書の第6欄第65行〜第7欄第47行または欧州特許出願公開第0 978 523号明細書の第4頁第45行〜第5頁第14行に記載されたような方法により、例えばアルケンオキシドを有する好適な開始剤分子のアルコキシル化によって得ることができる。
アルコキシル化反応は、塩基性触媒および酸性触媒の両方を用いて行うことができる。好適な塩基性触媒は例えば、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムなどのアルカリ水酸化物或いはナトリウムメチラートなどのアルカリアルコラートであり、好適な酸性触媒は例えば、五塩化アンチモンまたは三フッ化ホウ素エーテラートまたはヘキサシアノコバルト酸錫などの複金属シアン化物(DMC)などのルイス酸である。そのような触媒は、多くの場合、合成後に中和によって除去される。
本発明により用いられるポリエーテルポリオールを製造する開始剤分子として、60〜200の範囲の分子量を有する化合物が好適である。芳香族構造を含まない開始剤化合物が好ましい。更に、上記開始剤化合物は、好ましくは3〜6、より好ましくは4以下の反応性水素原子を有する。上記化合物は好ましくは、例えば1,2,3‐プロパントリオール、1,1,1‐トリメチロールエタン、1,2,6‐ヘキサントリオール、1,1,1‐トリメチロールプロパン、2,2‐ビス(ヒドロキシメチル)‐1,3‐プロパンジオール、1,2,4‐および1,3,5‐トリヒドロキシ‐シクロヘキサンおよびソルビトール、エチレンジアミン、1,3‐プロピレンジアミンおよび異性体ブチレンジアミン、ペンチレンジアミンおよびヘキシレンジアミンから成る群から選択される、任意に1つの窒素原子で炭素原子1〜4個を有するアルキル残基によってモノ置換される脂肪族ジアミン、または例えばジエチレントリアミンおよびトリエチレンテトラミンから成る群から選択される脂肪族ポリアミンから成る群から選択される炭素原子3〜6を有する単純脂肪族アルコールである。更に好ましい好適な開始剤分子は、ジエタノールアミンなどのアルカノールアミン、およびトリエタノールアミンなどのトリアルカノールアミンである。
上記開始剤分子は、個々におよびそれらの混合物の形で用いることができる。
アルコキシル化反応に好適なアルキレンオキシドは特に、エチレンオキシドおよびプロピレンオキシドである。これらは、上記開始剤分子と、それぞれ単独または任意の順序で順次或いはそれらの混合物の形で反応することができる。
特に好ましいポリエーテルポリオールは、1,2,3‐プロパントリオール、1,1,1‐トリメチロールプロパン、エチレンジアミンおよび/またはペンタエリトリトールとしてのエチレンオキシドおよび/またはプロピレンオキシドの付加体である。
特に、アルキレンオキシドとしてのプロピレンオキシドのみを用いて調製されたポリエーテルポリオールが好ましい。
更に、例えば、“Angew. Chem.”、第72巻、第927頁(1960年)に従って、テトラヒドロフランの重合によって得ることができるポリテトラメチレンエーテルグリコールも好適なポリエーテルポリオールである。
本発明による化合物の製造において、上記ポリエーテルポリオールのほかにも、任意に単純な低分子量の少なくとも三官能性アルコールを加えてもよい。上記アルコールは、好ましくは分子量92〜182を有する。上記アルコールは、用いる場合、ポリエーテルポリオールの量に基づいて、10重量%以下、好ましくは5重量%以下の量で含まれる。好ましい態様では、上記ポリエーテルポリオールは低分子量の少なくとも三官能性アルコールを含まない。
上記ポリエーテルポリオールは好ましくは、OH基に関する平均官能価3.0〜6.0、より好ましくは3.0〜4.0、最も好ましくは3.0〜3.5を有する。ここで、上記ポリエーテルポリオールは好ましくは、ヒドロキシル価80〜1000mgKOH/g、より好ましくは110〜800mgKOH/g、最も好ましくは150〜600mgKOH/gを有する。本発明によれば、ヒドロキシル価の測定は、DIN 53240T.2に準拠して行う。
上記ポリエステルポリオールは好ましくは、23℃での粘度1000〜6000mPa・s、より好ましくは1500〜5800Pa・s、最も好ましくは1900〜5500Pa・sを有する。
成分(A)と、少なくとも1つのポリエーテルポリオールを含む成分(B)との反応は、好ましくはイソシアネート基のイソシアネート反応性基に対する当量比0.5:1〜2.0:1、より好ましくは0.7:1〜1.3:1、更により好ましくは0.8:1〜1.2:1を維持することによって行われる。
成分(C)
上記成分(A)および(B)のほかに、任意に1つ以上の助剤および/または添加剤(C)を用いてもよい。上記助剤および/または添加剤は好ましくは、触媒、紫外線安定剤、酸化防止剤、離型剤およびそれらの混合物から成る群から選択される。
ポリウレタン化学の分野で従来から用いられている触媒として、既知の触媒を用いることができる。好ましい触媒は、トリエチルアミン、トリブチルアミン、ジメチルベンジルアミン、ジエチルベンジルアミン、ピリジン、メチルピリジン、ジシクロヘキシルメチルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、N,N,N‐テトラメチルジアミノジエチルエーテル、ビス(ジメチルアミノプロピル)尿素、N‐メチルモルホリン、N‐エチルモルホリン、N‐ココモルホリン、N‐シクロヘキシルモルホリン、N,N,N’,N’‐テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’‐テトラメチル‐1,3‐ブタンジアミン、N,N,N’,N’‐テトラメチル‐1,6‐ヘキサンジアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、N‐メチルピペリジン、N‐ジメチルアミノエチルピペリジン、N,N’‐ジメチルピペラジン、N‐メチル‐N’‐ジメチルアミノピペラジン、1,8‐ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン‐7(DBU)、1,2‐ジメチルイミダゾール、2‐メチルイミダゾール、N,N‐ジメチルイミダゾール‐β‐フェニルエチルアミン、1,4‐ジアザビシクロ‐(2,2,2)オクタン、ビス‐(N,N‐ジメチルアミノエチル)アジペートなどの第三級アミン;トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、N‐メチルおよびN‐エチル‐ジエタノールアミン、ジメチルアミンエタノール、2‐(N,N‐ジメチルアミノエトキシ)エタノール、N,N’,N’’‐トリス‐(ジアルキルアミノアルキル)ヘキサヒドロトリアジン、N,N’,N’’‐トリス‐(ジメチルアミノプロピル)‐s‐ヘキサヒドロトリアジン、ビス(ジメチルアミノエチル)エーテルなどのアルカノールアミン化合物;塩化鉄(II)、塩化鉄(III)、2‐エチルヘキサン酸ビスマス(III)、オクチル酸ビスマス(III)、ネオデカン酸ビスマス(III)、塩化亜鉛、2‐エチルカプロン酸亜鉛、オクタン酸錫(II)、エチルカプロン酸錫(II)、パルミチン酸錫(II)、ジラウリン酸ジブチル錫(IV)(DBTL)、二塩化ジブチル錫(IV)、オクチル酸鉛などの、金属の通常酸化状態での鉄、鉛、ビスマス、亜鉛および/または錫の無機および/または有機化合物の金属塩;2,3‐ジメチル‐3,4,5,6‐テトラヒドロピリミジンなどのアミジン;テトラメチルアンモニウムヒドロキシドなどのテトラアルキルアンモニウムヒドロキシド;水酸化ナトリウムなどのアルカリ水酸化物;ナトリウムメチラート、カリウムイソプロピラートなどのアルカリアルコラート;および炭素原子10〜20個および任意に側鎖OH基を有する長鎖脂肪酸のアルカリ塩;から成る群から選択される。
用いられる特に好ましい触媒(C)は、上記種類の第三級アミン、錫、亜鉛およびビスマス化合物である。
上記触媒は、それぞれ個々に、またはそれらの混合物の形で、本発明による透明材料の製造に用いることができる。用いる場合、上記触媒は好ましくは、本発明による組成物の用いた成分(A)および(B)の合計量に対して用いられた触媒の合計量として計算して、0.01〜5.0重量%、より好ましくは0.1〜2重量%の量で用いられる。
本発明による組成物から得られる透明材料は、適当な安定剤の添加なしでも、良好な耐光性を有する。それでも上記透明材料の製造において、任意に既知の種類の紫外線安定剤(光安定剤)または酸化防止剤を更なる助剤および添加剤(C)として添加してもよい。
好適な紫外線安定剤は好ましくは、4‐ベンゾイルオキシ‐2,2,6,6‐テトラメチルピペリジン、4‐ベンゾイルオキシ‐1,2,2,6,6‐ペンタメチルピペリジン、ビス‐(2,2,6,6‐テトラメチル‐4‐ピペリジル)セバケート、ビス‐(1,2,2,6,6‐ペンタメチル‐1,4‐ピペリジニル)セバケート、ビス‐(2,2,6,6‐テトラメチル‐4‐ピペリジル)スベレート、ビス‐(2,2,6,6‐テトラメチル‐4‐ピペリジル)ドデカンジオアートなどのピペリジン誘導体;2,4‐ジヒドロキシ‐、2‐ヒドロキシ‐4‐メトキシ、2‐ヒドロキシ‐4‐オクトキシ、2‐ヒドロキシ‐4‐ドデシルオキシまたは2,2’‐ジヒドロキシ‐4‐ドデシルオキシ‐ベンゾフェノンなどのベンゾフェノン誘導体;2‐(2H‐ベンゾトリアゾール‐2‐イル)‐4,6‐ジ‐tert‐ペンチルフェノール、2‐(2H‐ベンゾトリアゾール‐2‐イル)‐6‐ドデシル‐4‐メチルフェノール、2‐(2H‐ベンゾトリアゾール‐2‐イル)‐4,6‐ビス(1‐メチル‐1‐フェニルエチル)フェノール、2‐(5‐クロロ‐2H‐ベンゾトリアゾール‐2‐イル)‐6‐(1,1‐ジメチルエチル)‐4‐メチルフェノール、2‐(2H‐ベンゾトリアゾール‐2‐イル)‐4‐(1,1,3,3‐テトラメチルブチル)フェノール、2‐(2H‐ベンゾトリアゾール‐2‐イル)‐6‐(1‐メチル‐1‐フェニルエチル)‐4‐(1,1,3,3‐テトラメチルブチル)フェノール、イソオクチル‐3‐(3‐(2H‐ベンゾトリアゾール‐2‐イル)‐5‐(1,1‐ジメチルエチル)‐4‐ヒドロキシフェニルプロピオネート)、2‐(2H‐ベンゾトリアゾール‐2‐イル)‐4,6‐ビス(1,1‐ジメチルエチル)フェノール、2‐(2H‐ベンゾトリアゾール‐2‐イル)‐4,6‐ビス(1‐メチル‐1‐フェニルエチル)フェノール、2‐(5‐クロロ‐2H‐ベンゾトリアゾール‐2‐イル)‐4,6‐ビス(1,1‐ジメチルエチル)フェノールなどのベンゾトリアゾール誘導体;2‐エチル‐2’‐エトキシまたは4‐メチル‐4’‐メトキシオキサルアニリドなどのオキサルアニリド;サリチル酸フェニルエステル、サリチル酸‐4‐tert‐ブチルフェニルエステル、サリチル酸‐4‐tert‐オクチルフェニルエステルなどのサリチラート;α‐シアノ‐β‐メチル‐4‐メトキシ‐桂皮酸メチルエステル、α‐シアノ‐β‐メチル‐4‐メトキシ‐桂皮酸エステル、α‐シアノ‐β‐フェニル‐桂皮酸エチルエステル、α‐シアノ‐β‐フェニル‐桂皮酸オクチルエステルなどの桂皮酸誘導体;および4‐メトキシ‐ベンジリデンマロン酸ジメチルエステル、4‐メトキシ‐ベンジリデンマロン酸ジエチルエステル、4‐ブトキシ‐ベンジリデンマロン酸ジメチルエステルなどのマロン酸エステル誘導体から成る群から選択されてもよい。上記好ましい光安定剤は、個々におよび組み合わせて用いることができる。
本発明により調製することができる透明材料用の特に好ましい紫外線安定剤は、本発明の組成物のメガネレンズとしての使用において、紫外線に対して目を完全に保護するように、波長400nm未満の放射線を完全に吸収する。本明細書中では、例えば上記ベンゾトリアゾール誘導体が挙げられる。特に好ましい紫外線安定剤は、2‐(5‐クロロ‐2H‐ベンゾトリアゾール‐2‐イル)‐6‐(1,1‐ジメチルエチル)‐4‐メチルフェノール、2‐(2H‐ベンゾトリアゾール‐2‐イル)‐4‐(1,1,3,3‐テトラメチルブチル)フェノールおよび/または2‐(5‐クロロ‐2H‐ベンゾトリアゾール‐2‐イル)‐4,6‐ビス(1,1‐ジメチルエチル)フェノールである。
使用する場合、本発明による組成物の例示された紫外線安定剤は好ましくは、本発明の組成物の用いた成分(A)および(B)の合計量に対して用いられた紫外線安定剤の合計量として計算して、0.001〜3.0重量%、より好ましくは0.01〜2重量%の量で用いられる。
好適な酸化防止剤は好ましくは、2,6‐ジ‐tert‐ブチル‐4‐メチルフェノール(lonol)、ペンタエリトリトール‐テトラキス(3‐(3,5‐ジ‐tert‐ブチル‐4‐ヒドロキシ‐フェニル)プロピオネート)、オクタデシル‐3‐(3,5‐ジ‐tert‐ブチル‐4‐ヒドロキシ‐フェニル)‐プロピオネート、トリエチレングリコール‐ビス(3‐tert‐ブチル‐4‐ヒドロキシ‐5‐メチルフェニル)プロピオネート、2,2’‐チオ‐ビス(4‐メチル‐6‐tert‐ブチルフェノール)および2,2’‐チオジエチル‐ビス[3‐(3,5‐ジ‐tert‐ブチル‐4‐ヒドロキシフェニル)プロピオネート]から成る群から選択される立体障害フェノールである。上記酸化防止剤は、それぞれ単独または必要に応じて互いと組み合わせて使用することができる。
上記酸化防止剤は好ましくは、本発明による組成物の用いた成分(A)および(B)の合計量に対して用いられた酸化防止剤の合計量として計算して、0.01〜3.0重量%、より好ましくは0.02〜2重量%の量で用いられる。
本発明の組成物は、任意に更なる助剤および添加剤(C)として、内部離型剤を添加してもよい。
離型剤として既知である上記内部離型剤は好ましくは、ノニオン性界面活性剤を含むペルフルオロアルキルユニットまたはポリシロキサンユニット;トリメチルエチルアンモニウムクロリド、トリメチルステアリルアンモニウムクロリド、ジメチルエチルセチルアンモニウムクロリド、トリエチルドデシルアンモニウムクロリド、トリオクチルメチルアンモニウムクロリドおよびジエチルシクロヘキシルドデシルアンモニウムクロリドなどの第四級アルキルアンモニウム塩;エチルホスフェート、ジエチルホスフェート、イソプロピルホスフェート、ジイソプロピルホスフェート、ブチルホスフェート、ジブチルホスフェート、オクチルホスフェート、ジオクチルホスフェート、イソデシルホスフェート、ジイソデシルホスフェート、ドデシルホスフェート、ジドデシルホスフェート、トリデカノールホスフェート、ビス(トリデカノール)ホスフェート、ステアリルホスフェート、ジステアリルホスフェートなどの、アルキル鎖に炭素原子2〜18個を有する酸性モノアルキルホスフェートおよびジアルキルホスフェート;およびそのような離型剤の混合物である。
特に好ましい離型剤は、上記酸性モノアルキルホスフェートおよびジアルキルホスフェートであり、最も好ましくはアルキル鎖に炭素原子8〜12個を有する酸性モノアルキルホスフェートおよびジアルキルホスフェートである。
内部離型剤は本発明による組成物に用いられ、用いる場合、好ましくは本発明による組成物の用いた成分(A)および(B)の合計量に対して用いられた内部離型剤の合計量として計算して、0.01〜3重量%、より好ましくは0.02〜2重量%の量で用いられる。
本発明により得られるポリウレタンに生じるかもしれない黄変を、例えば前述の紫外線安定剤を添加することによって補償するため、本発明の組成物は好ましくは更なる助剤および添加剤(C)として、任意の既知の青味剤を含んでいてもよい。上記材料の透過率の低下または灰色化を防止するため、上記青味剤を好ましくは、非常に低濃度、例えば5ppb〜50ppmだけ用いる。上記青味剤の添加は好ましくは、他の配合成分、例えば成分(A)および/または成分(B)の予め配合した希釈溶液を意味するマスターバッチの形で行う。本発明の組成物に好適な青味剤は好ましくは、市販のアントラキノン染料、例えば米国オハイオ州デイトンのExciton社の「Exalite Blue 78−13」または独国LeverkusenのLanxess社の「Macrolex Violet B」、「Macrolex Blue RR」および「Macrolex Violet 3R」並びにそれらの混合物から成る群から選択される。から成る群から選択される。から成る群から選択される。
前述の任意に添加した助剤および添加剤(C)のすべては、成分(A)または成分(B)と混合することができる。好ましくは、内部離型剤、触媒およびそれらの混合物から成る群から選択される成分(C)は、成分(A)と混合する。紫外線安定剤、酸化防止剤、染料およびそれらの混合物から成る群から選択される成分(C)は、好ましくは成分(B)と混合する。
好ましい態様では、以下の特徴の少なくとも1つ、好ましくはすべてを達成する組成物が提供される。
(1)成分(a−1)および(a−2)から成る成分(A)が、23℃での粘度100〜3000mPa・s、より好ましくは600〜1500mPa・sを有する。HDIベースのオリゴマーポリイソシアネート成分(a‐1)のおよびイソシアネート基量25〜34重量%を有する。
(2)成分(a−1)が、NCO量20〜24重量%を有する。
(3)成分(a−2)が、成分(a−2)のNCO量27〜36重量%を有する、使用重量(成分(a−2)の合計量に基づいて50重量%を超える)のモノマーイソホロンジイソシアネート中のイソホロンジイソシアネートベースのオリゴマーポリイソシアネートの溶液である。
(4)成分(B)が、以下の(i)〜(iv):
(i)炭素原子4〜10を有する脂肪族ジカルボン酸および/またはε‐カプロラクトンベースのポリエステルポリオールである、
(ii)芳香族構造を含まないポリエステルポリオールである、
(iii)ポリエステルポリオールが平均官能価2.3〜4.0を有する、
(iv)ポリエステルポリオールがヒドロキシル価100〜850mgKOH/gを有する
の1つ、好ましくはすべてを満足するか、または
(v)ポリエーテルポリオールである
(vi)芳香族構造を含まないポリエーテルポリオールである、
(vii)ポリエーテルポリオールが平均官能価3〜6を有する、
(viii)ポリエーテルポリオールがヒドロキシル価80〜1000mgKOH/gを有する
の1つ、好ましくはすべてを満足し、かつ
(ix)任意に1つ以上の助剤および/または添加剤(C)、好ましくは少なくとも1つの触媒、少なくとも1つの紫外線安定剤、少なくとも1つの酸化防止剤および少なくとも1つの離型剤を有する、
(x)(A)中のイソシアネート基の(B)中のヒドロキシル基に対する当量比が0.5:1〜2.0:1である
の1つ、好ましくはすべてを満足する。
本発明の更なる態様では、本発明による組成物は成分(A)、(B)および(C)から成る。
更なる態様では、本発明は、分離された場所に配置された前述のような成分(A)および(B)を含有するパーツキットに関する。これは、二成分系であってもよい。その場合には、前述のような任意に含まれる成分(C)を、成分(A)および(B)の一方または両方に加えてもよい。好ましい成分(C)は、成分(A)に加えられる内部離型剤、触媒およびそれらの混合物から成る群から選択される。紫外線安定剤、酸化防止剤、染料およびそれらの混合物から成る群から選択される成分(C)は、好ましくは成分(B)に加えられる。更に、任意に含まれる成分(C)は、部分的にまたは全体的にパーツキットの第3の分離された場所に配置された部品中に存在することができる。上記助剤および/または添加剤は、いくらかが成分(A)および/または(B)と混合され、その他は第3成分として存在するように分離されてもよい。
本発明のポリウレタン
前述の成分(A)および(B)並びに任意に成分(C)を含む本発明の組成物は好ましくは、ジイソシアネート基のイソシアネート反応性基に対する当量比または重量%によって定義された比で好適な混合ユニットを用いて混合される、次いで、本発明の材料を任意の方法によって、好ましくは開放または密閉型中で、好ましくは手作業またはポリウレタン技術分野で従来から用いられている低圧または高圧装置などの適当な装置による単純注入またはRIM法を行うことによって硬化してもよい。好ましくは、温度160℃以下、より好ましくは10〜140℃、更により好ましくは20〜130℃を用いる。任意に、上記硬化は、高圧下で、好ましくは300bar以下、より好ましくは100bar以下、更により好ましくは40bar以下で行ってもよい。
本発明の組成物は、本発明によるポリウレタンの製造に用いることができる。そのようなポリウレタンは、成分(A)のイソシアネート基を成分(B)のOH基と反応させることによって、生成される。これにより、本質的にウレタン基が得られる。そうでなければ、ウレタン基以外の他の官能基が、副反応により本発明のポリウレタン中に含まれることもできる。しかしながら、これは好ましくない。
本発明の組成物は、本発明のポリウレタンから成る透明材料を製造するのに用いることができる。従って、特に上記のように製造されたポリウレタンは、透明材料を製造するのに用いられる。
本発明の組成物は、更に透明成形品を製造するのに用いることができる。上記成形品は、特に製造されたポリウレタンを用いることによって形成することができる。更に、製造された透明材料は、透明成形品を製造するのに用いることができる。
本発明の意義の範囲内での成形品は特に、DIN 7708において規定された成形物、いわゆる成形物材料または半仕上げ材料から製造される設計プラスチック製品である。上記成形物材料は、非切断法により半仕上げ材料または成形品に形成されることができる加工可能状態の液状、ペースト状または固形物質である。これは、特にEN ISO 4618:2006に規定されるコーティングとは対照的である。ここで、コーティングは、コーティング材料の基材上への単一または繰り返し塗布によって形成される連続層と定義される。従って、コーティングは、対応する基材が存在することによって特徴付けられる。特に、コーティングは一般的に、成形品より非常に薄い。本発明の特に好ましい成形品は、3次元一体成形品であり、最小寸法(厚さ)は少なくとも1mm、より好ましくは少なくとも2mm、最も好ましくは3mmである。好ましくは、上記成形品は、その形状が直径少なくとも1mm、好ましくは少なくとも2mm、より好ましくは3mmを有する球を包含することができるような寸法を示す。
本発明の成形品は、透明材料、特に自動車または航空機技術分野におけるサンルーフ、フロント‐、リア‐またはサイド‐ウィンドなどの窓部を製造するガラス代用品として、安全ガラスとして、或いはLEDライトまたは自動車のヘッドライトにおける光学ヘッドとして用いられるソーラーモジュール、LEDまたはレンズまたはコリメーターとしての光学装置、電子装置または光電子装置の透明シーリング用として、様々な異なる応用に好適である。
更に、本発明の成形品は光学レンズであってもよい。光学レンズは特に、2つの屈折表面を有する光学能動素子である。特に光学レンズは、光の屈折を用いて縮小または拡大サイズにおいて物体の画像形成を可能とする透明成形品であることがわかる。そのようなレンズは特に、顕微鏡、望遠鏡、レンズ、ライト、プロジェクター、拡大鏡および眼鏡レンズに用いられる。光学装置において、そのようなレンズは多くの場合組み合わせられて、レンズシステムを形成する。
光学レンズである透明成形品を製造するために、本発明のポリウレタンを用いることが特に好ましい。眼鏡用レンズである光学レンズを製造するのに、本発明のポリウレタンの使用が最も好ましい
光学レンズ、特に眼鏡レンズの製造は、多くの場合、眼鏡産業分野において用いられる通常の注型法を用いることによって行われる。ここで、2つのガラス型およびプラスチックシールリングを含む注型型を用いることが好ましく、本発明の組成物は硬化される。圧力なしで硬化することが好ましい。より好ましくは、厳格な温度制御を用いる。好ましくは、そのような温度制御は、10〜150℃で、好ましくは60時間以下、より好ましくは48時間以下で行われる。好ましい態様では、硬化は無溶媒で行われる。
本発明の1つの態様では、本発明の組成物を硬化することによって得られるポリウレタンを提供する。
本発明の別の態様では、本発明の組成物を用いることによって得られる光学レンズを提供する。
本発明の更なる態様では、本発明の組成物を用いることによって得られる眼鏡レンズを提供する。
更に、本発明の組成物を硬化することによって透明材料を製造する方法を提供する。ここで、上記透明材料は特に、透明成形品であってもよい。そのような成形品は好ましくは、光学レンズ、特に眼鏡レンズである。
本発明の透明材料の気泡のないことおよび高い透明度を確保するため、両方の成分(A)および(B)を、混合する前、多くの場合、任意に用いられる助剤および/または添加剤(C)を加えた後、脱気する。上記脱気は、80℃以下の温度で、減圧下、例えば5〜50mbarで10分間〜6時間行ってもよい。次いで、上記組成物を任意に再度50℃未満、好ましくは30℃未満まで冷却し、好ましくは混合して、好ましい平均孔径0.1〜10μmを有する精密濾過用フィルターを通してガラス型中に注入する。上記組成物の制御された硬化のために、充填し、閉型したガラス型を冷却することが好ましい。次いで、温度を20℃未満としてもよい。次いで、好ましくは100℃を超える温度、例えば130℃までの直線的または段階的加熱を数時間かけて行う。
硬化を完了し、室温まで冷却した後、得られたブランクを上記型から脱型する。上記材料中の応力を低減するために、多くの場合、好ましくは100℃を超える温度、例えば130℃で、数時間、例えば10時間ポストアニールを行う。硬化の発生は例えば、残余イソシアネート基のIR分光測定法によって確認することができる。
このようにして、本発明による組成物から、特に眼鏡レンズブランクにおいて、高透明性材料を得ることができる。そのような眼鏡レンズブランクは、現行の方法、例えば眼鏡産業の分野において既知の方法による研磨、艶出し、着色、反射防止コーティング、ハードコーティテングおよび/または疎水性コーティテングの塗布によって、仕上げ眼鏡レンズに更に加工してもよい。
そのような方法により、PADCとの対応点として屈折率1.50および非常に低い光学的分散を有し、同時により低い密度によるより軽量であり、非常に改善された機械的および熱的抵抗性を有する、耐黄変性を有する眼鏡レンズの製造を可能にする。その100℃の高いガラス転移温度および80℃を超える高い耐熱性により、上記眼鏡レンズは特に縁なし眼鏡の製造に好適である。PADCとは対照的に、上記の新しいポリウレタンガラスは、好適な紫外線安定剤を配合することができ、ヒトの目に有害な紫外線を400nm未満の波長領域において、完全に除去することができる。
すべての百分率は、特に明記しない限り、重量に対するものである。
本発明により、NCO含有量の測定は、DIN EN ISO 11909に従って滴定によって行った。
NCO官能価は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)から計算する。
本発明により、ヒドロキシル価はDIN 53240−2:2007−11に従って滴定によって測定し、本発明により、酸価はDIN 3682に従って測定する。
残留モノマー含有量は、DIN EN ISO 10283に従って、内部標準を用いてガスクロマトグラフィーによって測定する。
すべての粘度測定は、DIN EN ISO 3219に従って、示された温度で、独国Anton Paar Germany社製の「Physica MCR 51」レオメーターを用いて行う。
ガラス転移温度Tgは、加熱速度10℃/分で、独国GiessenのMettler Toledo 社製の「Mettler DCS 12E」を備えたDSC(示差走査熱量計)を用いて測定する。
耐熱性HDTの測定は、DIN EN ISO 75−2、方法Bに従って、曲げ応力0.45MPaを用いて行う。
ショアー硬度は、DIN 53505に従って、独国Zwick社製のショアー硬度計「Zwick 3100」を用いて測定する。
屈折率およびアッベ数の測定は、Zeiss社製のアッベ屈折計モデルBを用いて行う。
透過率測定は、ASTM D 1003に従って、Byk社製の「Haze−Gard Plus」を用いて行う。波長依存透過率は、米国Perkin−Elmer社製の積分球(150mm)を備えた複光束分光計型「Lambda 900」を用いて測定する(0°/拡散、基準参照:空気 T=100%)。
成分(A)
ポリイソシアネート(a1−I)
イソシアヌレート基含有HDIポリイソシアネートの調製を、触媒溶媒として2‐エチル‐1,3‐ヘキサンジオールの代わりに2‐エチルヘキサノールを用いた変性により、欧州特許出願公開第330966号明細書の実施例11に従って行った。
NCO含有量:22.9%
NCO官能価:3.2
モノマーHDI:0.1%
粘度(23℃):1200mPa・s
ポリイソシアネート(a1−II)
イソシアヌレート基およびイミノオキサジアジンジオン基含有HDIポリイソシアネートの調製を、欧州特許出願公開第0 962 455号明細書の実施例4に従って、触媒として二フッ化水素テトラブチルホスホニウムの50%イソプロパノール/メタノール(2:1)溶液を用いるHDIの三量体化によって行った。ジブチルホスフェートを加えることによって、粗混合物中のNCO含有量43%で反応を停止した。次いで、温度130℃および圧力0.2mbarでの薄膜蒸留を用いて未反応のHDIの除去を行った。
NCO含有量:23.4%
NCO官能価:3.2
モノマーHDI:0.2%
粘度(23℃):700mPa・s
ポリイソシアネート(a2−I)
欧州特許出願公開第0 003 765号明細書の実施例2に従って、イソホロンジイソシアネート(IPDI)をNCO含有量30.1%まで三量体化した。用いた触媒量に対して等モル量のジブチルホスフェートを加え、80℃で30分間撹拌することによって、触媒を不活性化した。薄膜蒸留による未反応の過剰IPDIの分離を省略した。IPDI‐イソシアヌレートポリイソシアネート(35.5重量%)のモノマーIPDI(64.5重量%)溶液を得た。
NCO含有量:30.5%
モノマーIPDI:64.5%
粘度(23℃):540mPa・s
ポリイソシアネート(a2−II)
窒素雰囲気下および80℃で5時間撹拌しながら、1554g(7モル)IPDIおよび0.5g(0.002モル)ジブチルホスフェートの混合物に18g(1.0モル)水を連続的に添加した。水の添加後の短時間に、安定したCOの発生が起こり、90℃で3時間撹拌後に完了した。IPDI‐ビゥレットポリイソシアネート(38.4重量%)の無色の過剰モノマージイソシアネート(61.6重量%)の溶液を得た。
NCO含有量:30.0%
モノマーIPDI:61.6%
粘度(23℃):2600mPa・s
ポリイソシアネート(a2−III)
温度170℃および圧力0.1mbarでの薄膜蒸留によって、モノマーIPDIを上記ポリイソシアネート(a2−I)から分離した。以下の特性データを有する固形IPDI‐イソシアヌレートポリイソシアネートを得た。
NCO含有量:17.0%
モノマーIPDI:0.3%
Tg:65℃
成分(a‐1)および(a‐2)の混合物
窒素雰囲気下、室温(ポリイソシアネートA‐VIIの場合60℃)で反応容器内で、各場合に透明溶液を得るまで、HDI‐ポリイソシアネートタイプ(a‐1)を、(a‐2)の溶液と共に混合した。
以下の表1には、得られたポリイソシアネートの組成(重量部)および特性データを示す。
Figure 0006363994
Figure 0006363994
成分(B)
ポリエステルポリオール(B1)
7.4重量部のネオペンチルグリコール、12.4重量部の1,3‐ブタンジオール、18.2重量部の2,2,4‐トリメチル‐1,3‐ペンタンジオール、16.2重量部の2‐ブチル‐2‐エチル‐1,3‐プロパンジオール、18.9重量部の1,1,1‐トリメチロールプロパン、26.9重量部のアジピン酸をフラスコ内に秤量し、大気圧で撹拌しながら序々に200℃まで加熱し、それによって約5重量部の水を蒸留した。水の分割後、約4時間かけて序々に減圧し(15mbar)、この条件下で更に約15時間以内に反応を完結した。得られたポリエステルポリオールは、以下の特性データを有する。
ヒドロキシル価:512mgKOH/g
酸価:1.8mgKOH/g
粘度(25℃):1900mPa・s
OH‐官能価:2.36
ポリエステルポリオール(B2)
(B1)と同様の方法に従って、7.2重量部のネオペンチルグリコール、12.3重量部の1,3‐ブタンジオール、44.8重量部の1,1,1‐トリメチロールプロパン、20.8重量部のコハク酸および14.8重量部のε‐カプロラクトンを用いて、ポリエステルポリオールを調製し、以下の特性データを得た。
ヒドロキシル価:635mgKOH/g
酸価:0.16mgKOH/g
粘度(25℃):2120mPa・s
OH‐官能価:2.92
遊離ε‐カプロラクトン:0.04%
ポリエステルポリオール(B3)
5.1重量部のネオペンチルグリコール、8.5重量部の1,3‐ブタンジオール、34.1重量部の1,1,1‐トリメチロールプロパン、18.4重量部のコハク酸および11.5重量部のε‐カプロラクトンをフラスコ内に秤量し、大気圧で撹拌しながら序々に200℃まで加熱し、それによって約5重量部の水を蒸留した。水の分割を完了後、約4時間かけて序々に減圧し(15mbar)、この条件下で更に約15時間以内に反応を完結した。室温まで冷却後、更に8.4重量部のネオペンチルグリコールおよび14.0重量部の1,3‐ブタンジオールを混合した。得られたポリエステルポリオールは、以下の特性データを有する。
ヒドロキシル価:659mgKOH/g
酸価:1.30mgKOH/g
粘度(25℃):2410mPa・s
OH‐官能価:2.53
遊離ε‐カプロラクトン:0.05%
ポリエステルポリオール(B4)
(B1)と同様の方法に従って、9.6重量部のネオペンチルグリコール、16.0重量部の1,3‐ブタンジオール、30.6重量部のグリセリン、30.1重量部のアジビン酸および13.7重量部のε‐カプロラクトンを用いて、ポリエステルポリオールを調製し、以下の特性データを得た。
ヒドロキシル価:663mgKOH/g
酸価:0.18mgKOH/g
粘度(25℃):1290mPa・s
OH‐官能価:2.84
遊離ε‐カプロラクトン:0.06%
ポリエステルポリオール(B5)
(B2)と同様の方法に従って、10.3重量部の1,3‐ブタンジオール、6.3重量部のジエチレングリコール、43.6重量部の1,1,1‐トリメチロールプロパン、18.6重量部のコハク酸および13.2重量部のε‐カプロラクトン、更に4.9重量部の1,3‐ブタンジオールおよび3.0重量部のジエチレングリコールを用いて、ポリエステルポリオールを調製し、以下の特性データを得た。
ヒドロキシル価:658mgKOH/g
酸価:1.40mgKOH/g
粘度(25℃):2540mPa・s
OH‐官能価:2.76
遊離ε‐カプロラクトン:0.05%
透明材料の調製(成分(B)がポリエステルポリオール)
(実施例1〜8、比較例1および2)
透明材料を作製するために、成分(A)およびポリエステルポリオールである成分(B)を、それぞれイソシアネート基のヒドロキシル基に対する当量比1:1の表2に示す組成および量比(重量部)で、独国のHauschild社製の「speed−mixer DAC 150 FVZ」を用いて3500U/分で1分間以内均質化し、次いで室温で、開放非加熱ポリプロピレン型に手で注入した。ポリイソシアネートA‐VIIの室温での高い粘度により、60℃の温度に加熱し、秤量前に加工性を容易にした(他のすべてのポリイソシアネート成分は室温で加工した)。130℃の乾燥キャビネット中で8時間の硬化時間の後、試験プレート(長さ×幅×高さ:200mm×100mm×4mm)を脱型した。
室温で24時間のポストキュアー時間の後、上記試験プレートを光学的特性および機械的特性に関して試験した。その結果も表2に示す。
Figure 0006363994
Figure 0006363994
実施例1〜8に示されるように、本発明による組成物は、高いガラス転移温度および耐熱性を有する硬質の高透明性のプラスチックを提供する。IPDIベースの成分(a‐2)のみを用いて比較用に作製された試験プレート(比較例1)は非常に脆く、変形により破壊した。従って、得られた材料は、眼鏡レンズの作製には適していない。本発明の組成物より高い配合量のHDI‐ポリイソシアネート(a‐1)を有するポリイソシアネート成分を用いて比較用に作製された試験プレート(比較例2)は、十分でないガラス転移温度および耐熱性のため、眼鏡材料としては適していない。
本発明に従って作製された実施例1〜7の材料の製品特性の今日までのプラスチック眼鏡レンズ作製用の標準材料ポリアリルジグリコールカーボネートとの直接比較(表3)により、顕著な光学的特性と組み合わせた機械的および熱的安定性に関する上記新規材料の明白な優位性を示す。更に、本発明によるポリウレタンのより低い密度により、PADCより10%を超えて軽いガラスの作製を可能とする。
Figure 0006363994
(情報源:PPG Industries社のCR‐39(登録商標)プロダクトブリテン、2006年4月20日発行)
眼鏡レンズブランクの作製
ポリイソシアネートA‐Iを1.0%の「Zelec(登録商標)UN」(米国イリノイ州ノースフィールドのStepan Company製の酸性ホスフェートエステル離型剤)および0.5%の「Tinuvin (登録商標)326」(バーゼルのBASF Schweiz AG製の紫外線保護剤)と混合し、目に見える気泡の発生が終わるまで、脱気するために60℃および40mbarで約3時間撹拌した。ポリエステルポリオール(B4)を同様に脱気した。
室温まで冷却後、63.4重量部の前処理し、添加剤処理したポリイソシアネートA‐Iを撹拌容器中で、イソシアネート基のヒドロキシル基に対する当量比1:1に相当する、36.6重量部の脱気し、40℃まで予備加熱したポリエステルポリオール(B4)と混合し、その混合物を40℃減圧下(約150mbar)で30分間撹拌した。次いで、上記反応混合物を、バルブ付きパイプラインを用いて、窒素の正の圧力を撹拌容器に加えることによって、0.5μmPTEFフィルターを通して、眼鏡レンズブランク(直径75mm、厚さ10mm、−2ジオプトリー)用の2つのガラス型およびポリマーシールリングとから成る精製型に輸送した。上記注型型をオーブン中で60℃に2時間保持し、次いで3時間で115℃まで連続的に加熱し、最終的に同温度で更に2時間保持した。室温まで冷却後、硬化成形品を脱型し、材料中の応力を低減するため、130℃で3時間ポストアニールを行った。
このようにして、ストリークのない、実施例4に示されるような光学的特性および機械的特性を示す、全体的に透明な、透明眼鏡ブランクが得られた。波長390nmでの透過率は1%未満、波長400nmでの透過率は2%、波長410nmでの透過率は45%、は波長450nm以上の領域での透過率は93%であった。
成分(B)‐ポリエーテルポリオール
ポリエーテルポリオール(B1)
トリメチロールプロパンにより開始されたヒドロキシル価525mgKOH/gおよび粘度(23℃)2600mPa・sを有するポリプロピレンオキシドポリエーテル。
ポリエーテルポリオール(B2)
ペンタエリトリトールにより開始されたヒドロキシル価550mgKOH/gおよび粘度(23℃)2000mPa・sを有するポリプロピレンオキシドポリエーテル。
ポリエーテルポリオール(B3)
エチレンジアミンにより開始されたヒドロキシル価470mgKOH/gおよび粘度(23℃)5400mPa・sを有するポリプロピレンオキシドポリエステル。
透明材料の調製(成分(B)がポリエーテルポリオール)
(実施例9〜15、比較例3)
透明材料を作製するために、成分(A)およびポリエーテルポリオールである成分(B)を任意に触媒としてDBTLを使用することによって、それぞれイソシアネート基のヒドロキシル基に対する当量比1:1の表4に示す組成および量比(重量部)で、独国のFirma Hauschild社製の「speed−mixer DAC 150 FVZ」を用いて3500rpmで1分間均質化し、次いで室温で、非加熱の開放ポリプロピレン型に手作業で注入した。100℃の乾燥キャビネット中で8時間の硬化時間の後、試験プレート(長さ×幅×高さ:200mm×100mm×4mm)を脱型した。
室温で24時間のポストキュアー時間の後、上記試験プレートを光学的特性および機械的特性に関して試験した。その結果を表4に示す。
Figure 0006363994
Figure 0006363994

実施例9〜15に示されるように、本発明の組成物は、高いガラス転移温度および耐熱性を有する硬質の高透明性の材料を提供する。IPDIベースの成分(a‐2)に基づく成分(A)のみを用いて比較用に作製された試験プレート(比較例3)は非常に脆く、変形により破壊した。従って、作製された材料は、特に眼鏡材料としては適していない。
本発明に従って作製された実施例9〜15の材料の製品特性の今日までのプラスチック眼鏡レンズ作製用の標準材料であるポリアリルジグリコールカーボネートとの直接比較(表4)により、顕著な光学的特性に加えて機械的および熱的安定性に関する上記新規材料の明白な優位性を示す。更に、本発明によるポリウレタンのより低い密度により、PADCより15%を超えて軽いガラスの作製を可能とする。
眼鏡レンズブランクの作製
ポリイソシアネートA‐Iを1.0%の「Zelec(登録商標)UN」(米国イリノイ州ノースフィールドのStepan Company製の酸性ホスフェートエステル離型剤)および0.5%の「Tinuvin(登録商標)326」(バーゼルのBASF Schweiz AG製の紫外線保護剤)と混合し、目に見える気泡の発生が終わるまで脱気するために60℃および40mbarで約3時間撹拌した。ポリエーテルポリオール(B1)を同様に脱気した。
室温まで冷却後、59.3重量部の前処理し、添加剤処理したポリイソシアネートA‐Iを撹拌容器中で、イソシアネート基のヒドロキシル基に対する当量比1:1に相当する、40.7重量部の脱気し、40℃まで予備加熱したポリエーテルポリオール(B1)と混合し、その混合物を40℃減圧下(約150mbar)で30分間撹拌した。次いで、上記反応混合物を、バルブ付きパイプラインを用いて、窒素の正の圧力を撹拌容器に加えることによって、0.5μmPTEFフィルターを通して、眼鏡レンズブランク(直径75mm、厚さ10mm、−2ジオプトリー)用の2つのガラス型およびポリマーシールリングとから成る精製型に輸送した。上記注型型をオーブン中で60℃に2時間保持し、次いで3時間で115℃まで連続的に加熱し、最終的に同温度で更に2時間保持した。室温まで冷却後、硬化成形品を脱型し、材料中の応力を低減するため、130℃で3時間ポストアニールを行った。
このようにして、ストリークのない、実施例8に示されるような光学的特性および機械的特性を示す、全体的に透明な、透明眼鏡ブランクが得られた。波長390nmでの透過率は1%未満、波長400nmでの透過率は2%、波長410nmでの透過率は48%、波長450nm以上の領域での透過率は93%であった。

Claims (16)

  1. (A)10重量%以上50重量%未満のヘキサメチレンジイソシアネートベースの少なくとも1つのオリゴマーポリイソシアネート(a−1)、および
    50重量%より多く、90重量%以下の、モノマーイソホロンジイソシアネートおよびイソホロンジイソシアネートベースの少なくとも1つのオリゴマーポリイソシアネートを含有するイソホロンジイソシアネートベースの少なくとも1つのポリイソシアネート(a−2)(ここで、重量%は、成分(a−1)および(a−2)の総重量を基準とする)、
    (B)ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオールおよびそれらの混合物から成る群から選択される少なくとも1つのイソシアネート反応性成分、並びに、任意に
    (C)1つ以上の助剤および/または添加剤
    を含有する組成物の光学レンズ製造のための使用。
  2. 光学レンズが眼鏡レンズである請求項1記載の使用。
  3. (A)10重量%以上50重量%未満のヘキサメチレンジイソシアネートベースの少なくとも1つのオリゴマーポリイソシアネート(a−1)、および
    50重量%より多く、90重量%以下の、モノマーイソホロンジイソシアネートおよびイソホロンジイソシアネートベースの少なくとも1つのオリゴマーポリイソシアネートを含有するイソホロンジイソシアネートベースの少なくとも1つのポリイソシアネート(a−2)(ここで、重量%は、成分(a−1)および(a−2)の総重量を基準とする)、
    (B)ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオールおよびそれらの混合物から成る群から選択される少なくとも1つのイソシアネート反応性成分、並びに、任意に
    (C)1つ以上の助剤および/または添加剤
    を含有し、
    質量に関して、モノマーイソホロンジイソシアネートの量が、イソホロンジイソシアネートベースのオリゴマーポリイソシアネートの量より多い
    組成物。
  4. 前記イソシアネート反応性成分が芳香族構造を含まない、請求項3記載の組成物。
  5. 前記イソシアネート反応性成分がポリエステルポリオールまたはポリエーテルポリオールのいずれかを含有する、請求項3または4記載の組成物。
  6. 紫外線安定剤、触媒、酸化防止剤、離型剤、染料およびそれらの混合物から成る群から選択される少なくとも1つの助剤および/または添加剤(C)を使用する、請求項3〜5のいずれか1項記載の組成物。
  7. 分離された場所に配置された以下に示す成分(A)および(B)を含有する、光学レンズ製造のためのパーツキット。
    ・成分(A)
    10重量%以上50重量%未満のヘキサメチレンジイソシアネートベースの少なくとも1つのオリゴマーポリイソシアネート(a−1)、および
    50重量%より多く、90重量%以下の、モノマーイソホロンジイソシアネートおよびイソホロンジイソシアネートベースの少なくとも1つのオリゴマーポリイソシアネートを含有するイソホロンジイソシアネートベースの少なくとも1つのポリイソシアネート(a−2)
    (ここで、重量%は、成分(a−1)および(a−2)の総重量を基準とする)
    ・成分(B)
    ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオールおよびそれらの混合物から成る群から選択される少なくとも1つのイソシアネート反応性成分
  8. 分離された場所に配置された以下に示す成分(A)および(B)を含有するパーツキット。
    ・成分(A)
    10重量%以上50重量%未満のヘキサメチレンジイソシアネートベースの少なくとも1つのオリゴマーポリイソシアネート(a−1)、および
    50重量%より多く、90重量%以下の、モノマーイソホロンジイソシアネートおよびイソホロンジイソシアネートベースの少なくとも1つのオリゴマーポリイソシアネートを含有するイソホロンジイソシアネートベースの少なくとも1つのポリイソシアネート(a−2)
    (ここで、重量%は、成分(a−1)および(a−2)の総重量を基準とする)
    (ここで、質量に関して、モノマーイソホロンジイソシアネートの量が、イソホロンジイソシアネートベースのオリゴマーポリイソシアネートの量より多い)
    ・成分(B)
    ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオールおよびそれらの混合物から成る群から選択される少なくとも1つのイソシアネート反応性成分
  9. ポリウレタンを製造するための、請求項3〜6のいずれか1項記載の組成物の使用。
  10. 透明材料を製造するための請求項9記載の使用。
  11. 透明成形品を製造するための請求項10記載の使用。
  12. 前記透明成形品が光学レンズである請求項11記載の使用。
  13. 光学レンズが眼鏡レンズである請求項12記載の使用。
  14. 請求項3〜6のいずれか1項記載の組成物を硬化することによって得られるポリウレタン。
  15. 請求項3〜6のいずれか1項記載の組成物を使用することによって得られる光学レンズ。
  16. 請求項3〜6のいずれか1項記載の組成物を硬化することによる透明材料を製造するための方法。
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