JPH0345613A - 傾斜屈折率ポリマーの製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、屈折率が少なくとも一方向に連続的に変化す
る光学的プラスチック材料素子に一般的に関する。

特に本発明は、除外的な意味ではないが、合成物質素子
が眼鏡レンズを製造するのに使用されていた場合に向け
られる。

（従来の技術とその問題点） 眼鏡レンズの屈折率を変化して、同じ補正度数に対して
、最大厚みを減少し、従って、重さを減少して、利用者
に快適性を与えることが可能であることが知られている
。

現在において、重合化技術のみが、眼鏡レンズの要求を
満足するのに十分な距離に渡って屈折率を傾斜すること
ができることも同様に知られている。

現在、しかしながら、これらの技術はこの屈折率の傾斜
を十分に制御することを可能としていない。

特に、従来技術は、自由に変えることができるか、信頼
性よく再製造可能に特定の屈折率傾斜特性が得られるこ
とを可能にしていない。

日本特許出願番号環６０−２００８３８号は、例えば、
二つの分子量の十分に異なり、異なる屈折率を有するホ
モポリマーを生じる二つのモノマーの混合であるベース
材料を使用すること、成る径方向の質量の分布が、遠心
分離によってこれらモノマーによって達成され、次いで
重合化によって固定されることを開示している。

この種の製造法は、比較的使用するすることが困難であ
ると言う事実とは別に、得られるべき特定の屈折率の傾
斜特性を十分に正確に得ることができず、得られる合成
物質素子の軸と比較して径方向に於いて屈折率傾斜を発
生することのみが可能である。実際、この方法は、比較
的小さい合成物質素子を製造するためにのみ最も適合す
るものである。

日本特許出願第６０−１６２６１０号は、異なる屈折率
を有するホモポリマーを生じる少なくとも２つのモノマ
ーの混合体の出発物質としての使用を提案している。こ
れらモノマーは異なる反応速度を有する様に選択され、
混合体は重力場の影響を受け、重合化が進むに従ってモ
ノマー分布を変更するものである。

この方法も正確に制御することが困難である。

最後に、日本特許出願第６０−１７５００９号は拡散を
使用する。

より詳細には、日本特許出願第６０−１７５００９号の
提案においては、ゲル状態で屈折率Ｎｌを有するホモポ
リマーを作り出すことの出来る少なくとも一つの部分的
に重合化されたモノマーから成るベース材料中に、Ｎ１
とは異なる屈折率Ｎ２を有するホモポリマーを作り出す
ことのできる少なくとも一つのモノマーから成る添加材
料を拡散して、この様にして処理されたベース材料を仕
上げる。

この種の製造方法を用いると、重合化に影響を及ぼし得
るゲルの温度及び状態の様なパラメータに基づいて操作
し、拡散特性に、最終的に得られる合成物質素子の要求
される屈折率特性を得るために必要とされる変化を課す
ることは不可能でなくとも、実際上困難であることが分
かった。

本発明の一般的な目的は、拡散工程を使用して所定の屈
折率傾斜特性を正確に、信頼性よく、且つ再現性良く得
ることにある。

（問題点を解決するための手段） 成る側面からは、本発明は次の様にして傾斜屈折率ポリ
マーを製造する方法にある。ゲル状態で屈折率Ｎｌを有
するホモポリマーを生じる様にされた少なくとも一つの
部分的に重合化されたモノマーから形成されるベース材
料中に、Ｎ１と異なる屈折率Ｎ２を有するホモポリマー
を生じるようにされた少なくとも一つのモノマーから形
成された添加材料を拡散し、この様にして処理されたベ
ース材料の重合化が完了され、添加材料は少なくとも２
つのモノマーの混合体からなり、この混合体の組成は時
間とともに変化される。別の側面においては、本発明は
この方法を実施するための装置にある。

従って、本発明に従うと、要求された屈折率の優れた傾
き特性を、処理されるべきベース材料に拡散することに
より浸透された添加材料の組成を適当に制御することに
より達成され、ベース材料の続く重合化が、ポリマー状
態において、この様な拡散から得られる構成を固定する
様機能する。

得られるべき最終的な屈折率の傾斜特性にとっては、例
えば、一方又は両方のモノマーの濃度を時間とともに必
要とされるものに進展する拡散する添加材料を構成する
モノマーに対応する拡散方程式に基づくモデル曲線を与
えることで実際上十分である。

本発明の特徴及び利点は添付図面を参照する実施例に形
で与えられる以下の記載から明らかになる。

（実施例） 全体的な問題は制御された方法で、ゲル状態で屈折率Ｎ
ｌを有するホモポリマーを生じることのできる部分的に
重合化された少なくとも−っのモノマーからなるベース
材料１０内へ、Ｎｌとは異なる屈折率Ｎ２を有するホモ
ポリマーを生じることのできる少なくとも一つのモノマ
ーから形成さる添加材料１１を拡散し、この方法で処理
されたベース材料ＩＯの重合化を改良することにある。

第１図に示される実施例においては、ベース材料ｌＯは
、これのモールドを構成するようにされた容器１２内に
置かれる。添加材料１１はベース材料１０上に置かれる
。

図示される様に、ベース材料ｌＯはゲル状態にある。

公知の様に、ポリマーゲルは、その重合化を進行化速度
をある値に制限することにより得られ、初期モノマーの
溶液内の交差結合されない鎖の溶液からなる液体相及び
初期モノマーの交差結合された鎖（ポリマー又はオリゴ
マー）によって形成された固体相の２相からなる。

公知と同様に、拡散する添加材料がこの様なゲルに接触
する時、３つの種類の現象が観測される。

最初に、拡散する添加材料１１がゲル内に拡散する。

同時に、交差結合されない鎖及びゲルが含む初期モノマ
ーから成る拡散する添加材料の方向への逆拡散が存在す
る。

最終的に拡散する添加材料１１及び交差結合された鎖の
集合体との間での相互作用が存在する。

実際においては、ゲルの瞬間的な局所組成がベース材料
ｌＯ１従って、その時間における特性を以下の項目に依
存して形成される。

−拡散する添加材料１１の組成 一重合化が進行する度合、 一拡散する添加材料１１の各要素の拡散係数であり、こ
の係数は化学的特性、これら要素の濃度、及び温度に特
に関連して変化する。

−拡散する添加材料１１及びベース材料１０間の、前記
パラメータに依存する熱力学相互作用パラメータ。

本発明に従うと、拡散する添加材料１１は、少なくとも
２つのモノマーＡ、Ｂの混合物であり、この混合物の組
成は時間と共に変化する。

実際は、最終的に得られる合成物質素子の所望の傾斜屈
折率特性を生じるよう選ばれた所定の法則に従って変化
される。

例えば、図示される様に、拡散する添加材料１１を構成
する２つのモノマーＡ、Ｂは、別の容器１３Ａ、１３Ｂ
内に始め置かれる。処理されるべきベース材料を有する
容器１２は、一方又は両方のモノマーＡ、Ｂを制御可能
な方法でその中に導入される様にされた注入装置１５に
関連させられる。

図示される実施例において、注入装置１５は、容器１２
内へ落下するチューブ１６に加えて、容器１３Ａ、１３
Ｂ内にそれぞれ浸った２つのチューブ１７Ａ、１７Ｂを
有し、それらはポンプ１８によって並列的に送り、ソレ
ノイドバルブ１９はチューブ１６に送る。

拡散する添加材料１１が均一であることを保証するため
に、ポンプ２１によってループ２０を介して循環される
。容器２２に接続する、システムを加圧する技を有して
おり、チューブ１６は図示される実施例の一部を形成す
る。

本発明に従うと、拡散する添加材料１１の組成がその屈
折率を測定されることによりモニターされる。

この図示された実施例においては、この目的のために巡
回ループ２０にそれ、ポンプ２４を有するチューブ２３
は屈折率計２５へ向かい、この測定に必要とされる拡散
する添加材料１１の量はチューブ２６によって戻される
。

従って、この実施例において、ループ２０は、容器１２
に関連し、屈折率計２５に於ける試験のための拡散する
添加材料１１の幾らかをこの容器から除去するようにさ
れたサンプリング手段２７を有する。

最後に、この実施例においては、屈折率計２５に対する
ソレノイドバルブ１９を自動制御するために、制御装置
２８がソレノイドバルブ１９及び屈折率計２５を制御す
る。

ベース材料ＩＯは好ましくは単一のモノマーである。

これは、例えば、ジエチレングリコールアルキルカーボ
ネート（ＣＡＤ）であり、このホモポリマーは１．５の
屈折係数を有しており、初期部分的重合化は、ジイソプ
ロピルペルオキシカーボネート（ＰＩＰ）又は第３ブチ
ル２−ペルオキシエチルヘキサノニー）　（ＴＰＥ）の
様な反応開始剤を使用する自由ラジカル重合によって達
成される。

拡散する添加材料１１は、好ましくはベース材料１０か
ら形成される混合物である。即ち、この場合、ベース材
料を形成する単一モノマーと少なくとも一つの別のモノ
マーの混合物である。

換言すると、拡散する添加物を構成するモノマーＡ、Ｂ
の一方、例えばモノマーＡは、ベース′材料Ｎ、この場
合はＣＡＤを構成するモノマーと同じである。

他方のモノマーＢは、ＣＡＤに対応するホモポリマーよ
りも低い屈折率を有するホモポリマーを生じ、ベース材
料に比して十分な作用性を達成するように選択されるの
が好ましい。

それは、例えば２．２．２トリフルオロエタンアリルカ
ーボネー）　（ＣＡＦ）である。

この種のモノマーは２．２．２トリフルオロエタノール
をアリルクロロホルミエートとエチルエーテル中で、ソ
ーダ水溶液の存在下で反応することにより合成できる。

ＣＡＦに対応するホモポリマーの屈折率は１．４１５に
等しい。

本発明を実施する種々の例が以下に与えれる。

実施例１ ベース材料１０を構成するＣＡＤの初期部分的重合化は
ＰｒＰ３％重量部の存在下で自由ラジカル重合化によっ
て、４８°Ｃで１時間３０分て達成される。

これは、約１５％オリゴマーと７５％モノマーからなる
ゲルを生じる。

第１図に示される様に、拡散する添加材料１１がこのゲ
ル上に導入される。

これは体積率で５０対５０のＣＡＤとＣＡＦの混合物で
ある。

この目的のために、ポンプ１８及びソレノイドバルブ１
９が交互に同時に容器１３Ａ及び１３Ｂに作用する。

ポンプ２１はこの混合物を均質化する。

拡散は、第１図内の矢印Ｘによって示されるように、ベ
ース材料１０の頂部から容器１２の底へ軸方向で生じる
。

これは２０℃で９６時間続けられる。

本発明に従うと、拡散する添加材料１１の組成が、拡散
中に変化される。

実際、ＣＡＤがポンプ１８及びソレノイドバルブ１９に
よって添加材料ｌｌ内に漸進的に注入される。

これにより、添加材料内のＣＡＦ濃度が漸進的に減少す
る。

第２図はＣＡＦａ度の時間ｔに対する変化の一例を示す
グラフである。

最終的に得られた合成物質素子に対する所定の屈折率傾
斜特性を得るためには、ＣＡＦａ度を時間に対して特定
に変化すれば十分である。

このＣＡＦ濃度は拡散する添加材料１１の瞬間的な屈折
率を決める。

屈折率計は規定される間隔で拡散する添加材料１１の屈
折率を測定するのに使用される。

この時、必要に応じてソレノイドバルブ１９を制御する
だけで十分である。

この制御は、実際は、前もって確立されたモデル曲線に
基づいて必要な制御を行う制御装置２８によって行われ
る。

第３図のグラフは、拡散する添加材料１１の屈折率Ｎと
その組成の時間ｔに対する変化を表すグラフである。

拡散期間の終わりに、この後拡散する添加材料１１がベ
ース材料１０によって完全に吸収されるので、ベース材
料の重合化は適当な過程でその場で達成される。

この結果、特定の屈折率傾斜を、Ｘ軸に平行な軸方向に
有する光学的特性の合成物質のディスクが得られる。

第４図は、第３図に対応する拡散する添加材料１１の屈
折率の変化に対してこのディスク内の屈折率の傾斜の特
性を示すグラフである。

実施例２ ベース材料１０を構成するＣＡＤの初期の部分的重合化
が、４％ＴＰＥの存在下で、７０℃で２時間３０分で行
われた。

別の点に付いては、上述の手法と同じである。

第５図及び第６図は対応するグラフを示している。

実施例３ ベース材料ｌＯを構成するＣＡＤは実施例２と同様にし
て準備される。しかしながら、拡散する添加材料１１は
ＣＡＦのみから始めは形成される。

第７図及び第８図は対応するグラフを示している。

上述においては、拡散が軸方向になされた。しかしなが
ら、この拡散は、ベース材料ＩＯの周辺から中心に向か
う径方向であっても良く、又これが好ましい場合がある
。

第９図はこの様な半径方向拡散に一列を示す。

要約すると、ベース材料ＩＯを構成するゲルはそれぞれ
ガラススライドを構成する２つのモールド３０の間に設
置され、全体は容器１２内の拡散する添加材料ｌｌ中に
浸される。

勿論、本発明は、記述され図示された実施例に制限され
るものではなく、種々の変形態様を含む。

又、記述された装置は実験的な装置であり、従って多数
の変形が可能であることはも同様に強調されるべきであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施するための装置の概略図、 第２図は、本発明に従って使用される拡散する添加材料
の構成モノマーの一つに対して使用されるべき濃度の時
間変化を本発明の一実施例に関して示すグラフ、 第３図は、拡散する添加材料の屈折率の対応する時間変
化を示すグラフ、 第４図は、添加材料の拡散とその次の全体の重合化の後
に最終ポリマーで得られる屈折率の傾斜特性を示すグラ
フ、 第５図及び第６図と第７図及び第８図とは、第３図及び
第４図のグラフと類似し、本発明の他の実施例に関係す
るグラフ、 第９図は、本発明の別の実施例に対する第１図の一部を
示す図。 ｌＯ・・・ベース材料、１１・・・添加材料、１２・・
・容器、１３Ａ、１３Ｂ・・・容器、１５・・・注入装
置、１６．１７Ａ、１７Ｂ・・・チューブ、１８・・・
ポンプ、１９・・・ソレノイドバルブ、２１・・・ポン
プ、２２・・・容器、２３・・・チューブ、２４・・・
ポンプ、２５・・・屈折率計、２８・・・制御装置

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）ゲル状態で屈折率Ｎ１を有するホモポリマーを生
   じる部分的に重合化された少なくとも一つのモノマーか
   らなるベース材料中に、Ｎ１とは異なる屈折率Ｎ２を有
   するホモポリマーを生じる少なくとも一つのモノマーか
   らなる添加材料が拡散され、このようにして処理された
   ベース材料の重合化が次いで完了され、前記添加材料が
   少なくとも２つのモノマーの混合物からなり、この混合
   物の組成が時間と共に変化されることを特徴とする傾斜
   屈折率ポリマーの製造方法。
2. （２）前記添加材料の組成が、要求される屈折率傾斜特
   性を得るために選ばれる所定の法則に従って、変化され
   ることを特徴とする請求項（１）記載の方法。
3. （３）前記添加材料の組成が屈折率を測定することによ
   りモニターされることを特徴とする請求項（１）又は（
   ２）記載の方法。
4. （４）前記添加材料が、前記ベース材料と少なくとも一
   つの異なるモノマーから構成される混合物であることを
   特徴とする請求項（１）乃至（３）何れか１項記載の方
   法。
5. （５）前記ベース材料は、単一のモノマーであり、前記
   添加材料を構成するモノマーの一つが、このベース材料
   のモノマーと同じであることを特徴とする請求項（４）
   記載の方法。
6. （６）前記ベース材料がジエチレングリコールアリルカ
   ーボネートであり、前記添加材料がこのモノマーと２，
   ２，２−トリフルオロエタンアリルカーボネートの混合
   物であることを特徴とする請求項（５）項記載の方法。
7. （７）前記ベース材料の初期の部分的重合化が、ジイソ
   プロピルペルオキシカーボネート又は第３ブチル２−ペ
   ルオキシエチルヘキサノエートの様な反応開示剤を使用
   する自由ラジカル重合化によって達成されることを特徴
   とする請求項（１）から（６）何れか１項記載の方法。
8. （８）処理されるべき材料を受ける容器、この容器と関
   連し、前記添加材料を構成する一方又は両方のモノマー
   をこの容器に制御されて導入されることを可能とする注
   入装置から構成される請求項（１）から（７）何れか１
   項記載の方法を実施する装置。
9. （９）前記容器に関連し、これから屈折率計を使用して
   前記添加材料の幾分かを取り除くことを特徴とする請求
   項（８）記載の装置。