JPH0126334B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はレンズあるいはその他の製品に有用な
ポリカーボネートプラスチツクに関し、さらに詳
しくは高い硬度および耐引掻性を示すアリルカー
ボネート眼鏡レンズおよび眼鏡レンズ部品に関す
る。 プラスチツク眼鏡レンズの製造に最も広く使用
されているプラスチツクはアリルカーボネートプ
ラスチツク、特にCR―39（登録商標）モノマーと
してモノマーの形で市販されているジエチレング
リコールビス（アリルカーボネート）プラスチツ
クである。重合されたCR―39モノマーによつて
作られたレンズの硬度および耐引掻性は、使用さ
れた重合触媒の組成と濃度およびCR―39モノマ
ーを重合して固体製品を得るのに用いられた熱処
理等のいくつかの要因に依存する。CR―39レン
ズ製造業者によつて最も一般に使用される重合触
媒はイソプロピルペルカーボネートである。一般
にこの重合触媒は硬化される樹脂―触媒混合物に
おいて約３重量％の濃度で使用される。 レンズ製造業者は製品の品質を管理するのにし
ばしば硬度試験を利用する。これは硬度試験はた
いていの引掻試験よりも簡単であり、またCR―
39プラスチツクレンズにおいて耐引掻性によく相
関するからである。市販のレンズによつて示され
る硬度は、標準バーバー―コルマン（Barber―
Colman）圧子装置〔バーコル（Barcol）
GYZJ935硬度計〕によつて測定する時一般に約
77乃至80の範囲にある。 最近、接着剤が塗布されたガラスシートに対す
るアリルカーボネート樹脂の直接流し込成形
（direct casting）による軽量ガラス―プラスチ
ツク積層レンズの製造が提案された。1979年３月
７日に出願された米国特許出願第18107号に開示
されているように、そのようなレンズの典型例は
対向する２つのプラスチツク表面部品の間に設置
されたフオトクロミツクガラスマイクロシートか
らなる薄いガラス心部品を有している。プラスチ
ツク表面部品はガラスに対するCR―39プラスチ
ツク樹脂の直接流し込成形によつて形成される。
ガラスには予め高分子接着剤が塗布されており、
この高分子接着剤は樹脂の硬化の後ガラスとプラ
スチツクの間の接着層となる。 上記直接流し込成形によつて製造された積層レ
ンズを眼鏡に使用するために選ばれた度に研摩す
るに当たり、プラスチツク表面部品の硬度はレン
ズの表面で測定される時は見かけ上充分なもので
あるが、レンズ内の接着層に隣接する境界領域に
おいては商業上許容される水準よりもかなり低い
ことが見出された。例えば、１mm以下のプラスチ
ツク層厚においては、71以下のバーコル硬度がし
ばしば認められた。レンズに度をつけるための研
摩においては、プラスチツク表面部品から多量の
プラスチツク材料が除去されてプラスチツク表面
部品の厚さが上記の厚さに近づけられ、その結果
境界領域の柔らかいプラスチツクが露出すること
がしばしばあると予想されるので、このプラスチ
ツク表面部品の境界領域における低い硬度の問題
を解決することが望まれている。 本発明は接着層付近で起こる直接流し込成形に
よつて形成されたジエチレングリコールビス（ア
リルカーボネート）プラスチツクレンズ部品の軟
化は、プラスチツク重合の間あるいはプラスチツ
ク重合の前における接着剤による触媒の吸収のた
めであるとういう発見に基づいている。この発見
に基づいて、本発明は重合されるプラスチツク配
合物に使用されるプラスチツク重合触媒の組成あ
るいは量あるいはその両方を変えることによつて
上記境界領域の硬度および耐引掻性を高めるため
の方法を提供するものであり、それと同時に広く
は重合されたCR―39プラスチツク配合物の硬度
および耐引掻性を高めるための方法を提供するも
のである。 一面において、本発明は混合重合触媒によつて
プラスチツクモノマーを重合させることからなる
高い硬度および耐引掻性を示すジエチレングリコ
ールビス（アリルカーボネート）プラスチツク製
品あるいは部品の製造方法を含んでいる。上記重
合触媒はイソプロピルペルカーボネートとベンゾ
イルペルオキシドの混合物からなる。本発明者等
はこの触媒の組合わせは、それが上記のようなガ
ラス―プラスチツク積層レンズの部品あるいは別
のレンズの部品のいずれであつてもCR―39プラ
スチツクレンズ部品の硬度および耐引掻性に対し
て優れた効果を有しており、またCR―39プラス
チツクからなるレンズあるいはその他の製品の硬
度および耐引掻性に対しても優れた効果を有して
いることを見出した。 特に上記発見を積層レンズに適用する場合に
は、触媒の濃度あるいは組成あるいはその両方を
制御することによつて直接流し込成形によつて形
成されたCR―39プラスチツク表面層を有するガ
ラス―プラスチツク積層レンズの上記境界領域に
おけるバーコル硬度をかなり高めることが可能で
あることが見出された。従つて、さらに本発明は
高分子接着層によつてガラス部品に接着された少
なくとも１つの直接流し込成形によつて形成され
たジエチレングリコールビス（アリルカーボネー
ト）プラスチツク表面部品からなり、該プラスチ
ツク表面部品が上記高分子接着層から１mm以上離
れた領域において少なくとも従来のレンズの最低
硬度と同等のバーコル硬度（少なくとも約77のバ
ーコル硬度）を示すことを特徴とするレンズのよ
うなガラス―プラスチツク積層品を提供するもの
である。これはイソプロピルペルカーボネート濃
度を増加させるだけでも達成することができる。
しかしながら、上記イソプロピルペルカーボネー
ト―ベンゾイルペルオキシド触媒混合物を使用す
る好ましい実施例においては、従来のCR―39レ
ンズによつて示される最高値と同等あるいはそれ
以上の耐引掻性および表面硬度を示す積層レンズ
が得られる。 本発明を行なうもととなつた問題を第１図によ
つて説明する。第１図は薄いガラス層１１、接着
層１２および約５mm厚の直接流し込成形によつて
形成されたCR―39プラスチツク表面層１３から
なるガラス―プラスチツク積層品の概略断面図で
ある。第１図においてガラス―プラスチツク積層
品の概略断面図の右側のグラフはプラスチツク表
面層１３におけるバーコル硬度を接着層１２から
の距離の関数としてプロツトしたものである。第
１図から明らかなように、プラスチツク表面層１
３の外面近くの硬度は一般的な水準にあるが、接
着層１２に近接する領域においてはかなり低いプ
ラスチツク硬度が認められる。接着層１２から１
mm以内の距離においては硬度は71以下になる。 本発明に従つて触媒の組成あるいは濃度あるい
はその両方の制御により上記問題を解決するに当
つては、新規なあるいは一般的でない塗布あるい
は硬化技術は不要である。上記米国特許出願第
18107号に記載されているように、まず通常約20
ミル以下の厚さを有する薄いガラスシートの両面
に高分子接着剤が塗布され、接着層が設けられ
る。例えば、上記ガラスシートは米国特許第
4168339号に記載されているようなフオトクロミ
ツクガラスマイクロシートであつてもよい。な
お、上記米国特許出願第18107号の記載内容は好
ましい積層品およびその製造方法のより完全な説
明のために本明細書に引用される。 ガラスを被覆するのに用いられる高分子接着剤
は、製品のサイズと形状および製品の使用目的に
よつて決められる。眼鏡レンズの場合には、例え
ば選ばれたポリウレタンや高度に可塑化されたポ
リビニルブチラールポリマーのような弾性率の低
い接着ポリマーを使用するのが好ましい。そのよ
うなポリマーの均一な被覆は、ポリマーを有機溶
剤中に溶解させた溶液にガラスシートを浸漬する
ことによつて設けることができる。 先行技術においては、ガラス―プラスチツク積
層レンズブランクのCR―39プラスチツク表面層
は接着剤が塗布されたガラスシートの両面に対す
る従来のCR―39樹脂／触媒混合物の直接流し込
成形およびその後の原位置での樹脂の熱硬化によ
つて形成された。用いられた樹脂配合物はアリル
ジグリコールカーボネートレンズの商業生産にお
いて一般に用いられる約３重量％のイソプロピル
ペルカーボネートを触媒として含む予備重合され
た樹脂／触媒混合物であつた。約２時間のあるい
は約230cpsの粘度が得られるまでの触媒／樹脂モ
ノマー混合物の穏やかな加熱（40℃）によつて達
成される予備重合状態は、樹脂と触媒の分離を防
止し、従つてその後のレンズ部品硬化工程の間均
一な重合を保証する。この配合物は第１図に示さ
れる硬度特性を示す硬化積層部品を与える。 本発明に従つて二液性触媒が用いられる場合に
も上記と同様の作業が行なわれるが、予備重合工
程において多少の変更がある。勿論、触媒／モノ
マー混合物が直接用いられる場合には、予備重合
は省略される。しかしながら、貯蔵が必要とされ
る場合には、CR―39モノマーを２つの部分に分
け、一方にはイソプロピルペルカーボネートを添
加しもう一方にはベンゾイルペルオキシドも添加
して別々に予備重合を行なうのが好ましい。その
後別々に予備重合した２つの部分を冷却し、混合
し、撹拌しながら通常の方法で貯蔵する。 CR―39プラスチツクの硬度を高めるのに用い
られる触媒／モノマー混合物は、その混合物の全
量に基づいて計算した重量％で0.5乃至６％のベ
ンゾイルペルオキシド、１乃至９％のイソプロピ
ルペルカーボネート、3.5乃至13％のイソプロピ
ルペルカーボネート＋ベンゾイルペルオキシド、
および残量のジエチレングリコールビス（アリル
カーボネート）を含んでいる。イソプロピルペル
カーボネート―ベンゾイルペルオキシド触媒混合
物がCR―39樹脂配合物の硬度および耐引掻性を
高めるメカニズムは充分に理解されていないが、
イソプロピルペルカーボネートによる強い重合は
約45℃で起こり、一方ベンゾイルペルオキシドは
約70℃で重合を引き起こすことが知られている。
従つて、恐らくは低い温度においてイソプロピル
ペルカーボネートによつて引き起こされる初期重
合に続く高い温度においてベンゾイルペルオキシ
ドによつて引き起こされる第２段階の重合が硬化
樹脂に高い硬度および耐引掻性を付与するものと
考えられる。 イソプロピルペルカーボネートあるいはベンゾ
イルペルオキシドを約３％よりも高い濃度で含有
するCR―39モノマーバツチを予備重合するに際
して、過熱は生じるプラスチツクの性質に悪影響
を及ぼすバツチの急激な発熱反応を引き起こす。
従つて、ベンゾイルペルオキシドを３％の濃度で
含有する混合物についての標準の予備重合（80℃
で１時間）は、３％を越えて加えられる触媒の量
に比例して温度を下げることによつて変えられな
ければならない。ベンゾイルペルオキシド濃度が
６％の場合の予備重合温度がわずか25℃となるよ
うな割合で温度が下げられる。同様に、イソプロ
ピルペルカーボネートを３％の濃度で含有する混
合物についての40℃の標準予備重合温度もまた触
媒濃度の増加に比例して触媒濃度が６％以上の場
合の予備重合温度が25℃となるような割合で下げ
られなければならない。 一般に、触媒濃度が高い場合低い温度が用いら
れるならばいずれの触媒についても予備重合処理
時間の変更は不要である。予備重合処理の後予備
重合されたCR―39樹脂バツチは混合され、通常
の貯蔵方法に従つて低温（例えば−10℃）で貯蔵
される。 イソプロピルペルカーボネートとベンゾイルペ
ルオキシドの組合わせを使用することは好ましい
硬度と耐引掻性を得るのに重要である。イソプロ
ピルペルカーボネートの濃度の増加が硬化プラス
チツクの性質に及ぼす効果についての研究の結
果、イソプロピルペルカーボネートの濃度を増加
させることによつて商業上必要とされる最低値を
満たすのに充分な境界領域硬度を得ることができ
るが（例えば3.5乃至４％の触媒濃度において１
mm厚におけるバーコル硬度が77）、イソプロピル
ペルカーボネートの濃度をさらに増加させる場合
には境界領域の硬度は低下することが判明した。
ベンゾイルペルオキシドだけでもある程度高い硬
度を得ることができるが、そのような高い硬度を
得るのに必要な濃度においてはプラスチツクが多
少黄変し、また従来の商品が有するような耐引掻
性は得られないことが見出された。 CR―39プラスチツク製品の耐引掻性は強い引
掻きに対する耐性（heavy、scratch resistance）
と弱い引掻きに対する耐性（light scratch
resistance）の２つの異なつた尺度によつて評価
される。強い引掻きに対する耐性はテーバー引掻
試験機〔例えばテレダインテーバー社
（Teledyne Taber，North Tonawanda，New
York）から販売されているテーバー502型引掻試
験機〕のようなダイアモンド罫書装置によつて測
定される。強い引掻きに対する耐性は、プラスチ
ツク表面の罫書きによつて永久引掻き傷を生じさ
せるためにダイアモンドにかけられなければなら
ない重量を示すグラム数で表わされる。従来の
CR―39プラスチツク製品は一般に罫書き重量が
約750ｇ以下の耐引掻性を示す。 弱い引掻きに対する耐性は500ｇの罫書き重量
を用いて同じ装置で測定される。500ｇの罫書き
重量は一般に均一な表面引掻き傷を生じさせるの
には不充分であるが、プラスチツクの変形や不規
則な表面引掻き傷を生じさせる。弱い引掻きに対
する耐性は以下のような任意値で表わされる。 試 験 結 果 耐引掻性 傷なし ０ プラスチツクの変形のみ １〜２ 不規則な表面引掻き傷 ３〜４ 均一な表面引掻き傷 ５ 従来のCR―39プラスチツク製品は一般に平均
値が約2.5の弱い引掻きに対する耐性を示す。 下記第１表は普通のレンズとしてあるいは高分
子接着層によつてガラスに接着された積層レンズ
部品として重合されたいくつかの異なつたCR―
39樹脂／触媒組成物の硬度および耐引掻性を示す
ものである。第１表には試験されたレンズの種
類、使用された触媒とその濃度および各レンズに
ついて測定された硬度および耐引掻性が記載され
ている。積層レンズについてのデータは５ミル厚
のポリウレタン接着層によつてガラスに接着され
た１mm厚のCR―39プラスチツク表面層を有する
積層レンズから測定されたデータである。なお第
１表において、IPPはイソプロピルペルカーボネ
ートを表わし、BPはベンゾイルペルオキシドを
表わす。

【表】 上記第１表に示されるようなデータに基づい
て、薄い積層レンズにおいてさえも硬度および耐
引掻性が共に従来のCR―39プラスチツクレンズ
部品と同等あるいはそれ以上であるCR―39プラ
スチツクレンズ部品を与えることが可能なイソプ
ロピルペルカーボネート―ベンゾイルペルオキシ
ド組成物系内の２つの領域が見出された。重量％
で約4.5乃至8.5％のイソプロピルペルカーボネー
ト、0.5乃至4.5％のベンゾイルペルオキシド、少
なくとも６％のイソプロピルペルカーボネート＋
ベンゾイルペルオキシドおよび残量のジエチレン
グリコールビス（アリルカーボネート）からなる
触媒添加樹脂配合物は優れた硬度と弱い引掻きお
よび強い引掻きに対する優れた耐性とを兼備えて
いる。この組成範囲内に含まれるがベンゾイルペ
ルオキシド含有量が約２重量％以下である組成物
は、最も弱い黄変と最も均一な着色特性を示し、
従つて該組成物は通常着色が行なわれるサングラ
スあるいは溶接マスクに使用するのが特に好まし
い。 重量％で約0.5乃至1.5％のイソプロピルペルカ
ーボネート、5.5乃至６％のベンゾイルペルオキ
シドおよび残量のジエチレングリコールビス（ア
リルカーボネート）からなる触媒添加樹脂配合物
は最も高い硬度を示すが黄色の着色を示し、また
しばしば不均一な着色特性を示す。この黄色の着
色および不均一な着色特性はある種の用途には好
ましくないものである。またベンゾイルペルオキ
シドは５乃至６％の濃度範囲においてはCR―39
樹脂と混合し溶液の状態に保つことが困難であ
る。 上記混合触媒系の使用は余分な重合触媒の取扱
いを必要とし、また従来のレンズよりも離型する
のがいくぶん困難な硬度の高いレンズ部品を生
じ、さらには長い着色時間を必要とするが、それ
によつてもたらされる優れた硬度および耐引掻性
は多くの用途において上記欠点を充分に補なうも
のである。 第２図はイソプロピルペルカーボネート−ベン
ゾイルペルオキシド触媒組成物系内の上記２つの
領域を図面によつて示すものである。第２図にお
いて、Ａ領域およびＢ領域はそれぞれ高分子接着
剤によつて接着された薄いCR―39プラスチツク
レンズ表面部品（１mm）の硬度および耐引掻性が
従来のCR―39プラスチツクレンズのそれら特性
と同等となる領域およびそれらより高くなる領域
を示す。またベンゾイルペルオキシドおよびイソ
プロピルペルカーボネートの濃度はそれぞれ触媒
が添加されたCR―39プラスチツクの重量％で横
軸および縦軸に示されている。 第３図は本発明の好ましい実施例に従つて得ら
れたガラス―プラスチツク積層レンズのプラスチ
ツク表面部品の硬度特性を示すものである。第３
図に示される積層レンズは６重量％のイソプロピ
ルペルカーボネート触媒と１重量％のベンゾイル
ペルオキシド触媒からなるCR―39プラスチツク
表面部品３３を有する積層レンズである。硬度の
データは第１図と同じように積層レンズの概略断
面図の右側にグラフで示されている。第３図から
明らかなように、接着層３２から１mm離れたとこ
ろでは少なくとも80の硬度が得られ、プラスチツ
ク表面部品３３の外面においては82の硬度が得ら
れる。 ベンゾイルペルオキシドを上記範囲内の割合で
イソプロピルペルカーボネートと組合わせること
によつて得られるアリルジグリコールカーボネー
トプラスチツクの特性を高める効果は特異なもの
である。ベンゾイルペルオキシドの代わりにｔ―
ブチルペルアセテート、ラウロイルペルオキシ
ド、２，５―ジメチル―２，５―ジヒドロペルオ
キシド、シクロヘキシルペルカーボネート等の重
合触媒をCR―39モノマー配合物に３重量％の濃
度で使用した場合には、硬度のかなり低い硬化プ
ラスチツクが生じ、いずれの場合も硬度は70以下
であり、場合によつては硬度は測定することがで
きない程低かつた。 勿論、良好な表面硬度と標準に近い耐引掻性を
有する積層レンズが許容される用途については、
上記第１表のデータはイソプロピルペルカーボネ
ートのみを触媒として使用し、その濃度を高める
ことによつて高分子接着層の軟化作用をかなり減
じることができることを示している。従つて、２
種類の触媒を使用することによつて得た積層レン
ズのように硬度および耐引掻性が共に優れてはい
ないが、従来の積層レンズに比較して表面硬度の
かなり高い積層レンズを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のCR―39プラスチツク表面層を
有するガラス―プラスチツク積層品の概略断面図
を、CR―39プラスチツク表面層のバーコル硬度
が該積層品内の接着層からの距離の関数としてプ
ロツトされたグラフと共に示すものである。第２
図は高い硬度および耐引掻性を有するCR―39プ
ラスチツク表面層を得るのに使用するのが好まし
いイソプロピルペルカーボネート−ベンゾイルペ
ルオキシド触媒組成物系内の領域を示す触媒組成
図である。第３図は本発明によるCR―39プラス
チツク表面層を有するガラス―プラスチツク積層
品の概略断面図を、第１図と同じようにCR―39
プラスチツク表面層のバーコル硬度がプロツトさ
れたグラフと共に示すものである。 １１，３１…ガラス層、１２，３２…接着層、
１３，３３…プラスチツク表面層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガラス部品と、このガラス部品に高分子接着
   層によつて接着された少なくとも１つの直接流し
   込成形によつて形成されたジエチレングリコール
   ビス（アリルカーボネート）プラスチツク表面部
   品とからなり、 上記プラスチツク表面部品がジエチレングリコ
   ールビス（アリルカーボネート）モノマーと、イ
   ソプロピルペルカーボネートおよびベンゾイルペ
   ルオキシドからなる重合触媒との混合物を重合す
   ることによつて製造されたものであり、上記プラ
   スチツク表面部品が上記高分子接着層から１mm以
   上離れたすべての領域において少なくとも約77の
   バーコル硬度を示すことを特徴とするガラス―プ
   ラスチツク積層品。 ２ 上記ガラス―プラスチツク積層品がフオトク
   ロミツクガラスマイクロシート心部品と、この心
   部品の両面に接着された２つの上記プラスチツク
   表面部品とからなる眼鏡レンズであることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のガラス―プラ
   スチツク積層品。 ３ 上記混合物が重量％で約１乃至９％のイソプ
   ロピルペルカーボネート、0.5乃至６％のベンゾ
   イルペルオキシド、3.5乃至13％のイソプロピル
   ペルカーボネート＋ベンゾイルペルオキシドおよ
   び残量のジエチレングリコールビス（アリルカー
   ボネート）モノマーからなることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のガラス―プラスチツク
   積層品。 ４ 上記混合物が重量％で約4.5乃至8.5％のイソ
   プロピルペルカーボネート、0.5乃至4.5％のベン
   ゾイルペルオキシドおよび少なくとも６％のイソ
   プロピルペルカーボネート＋ベンゾイルペルオキ
   シドを含有することを特徴とする特許請求の範囲
   第３項記載のガラス―プラスチツク積層品。 ５ 上記混合物が約２重量％以下のベンゾイルペ
   ルオキシドを含有することを特徴とする特許請求
   の範囲第４項記載のガラス―プラスチツク積層
   品。 ６ 上記混合物が重量％で約0.5乃至1.5％のイソ
   プロピルペルカーボネート、5.5乃至６％のベン
   ゾイルペルオキシドおよび残量のジエチレングリ
   コールビス（アリルカーボネート）モノマーから
   なることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のガラス―プラスチツク積層品。