JPH0682161B2 - 高屈折率樹脂レンズおよびその製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高屈折率樹脂レンズおよびその製造法に関す
るものである。

〔従来技術〕

従来から光学機器においては無機ガラスレンズが広く使
用されてきたが、最近では合成樹脂よりなるレンズが、
その軽量性、耐衝撃性、加工性、安定性、染色性、大量
生産性、その他の有利な特長を有することから、無機ガ
ラスレンズと共に広く使用され始めている。

一方レンズにおいては、その物性について種々の要求が
あるが、中でもその材質が高屈折率であることの要請が
きわめて大きい。これは、高屈折率の材質によれば、同
等の性能を有するレンズを小さな厚さのものとして製造
することができるからである。そして高屈折率のレンズ
を用いれば、例えば顕微鏡、写真機、望遠鏡等の光学機
器において重要な位置を占めるレンズ系をコンパクトに
また全体を軽量なものとすることができ、また眼鏡用レ
ンズを軽量化することができると共にいわゆるコバ厚を
小さくすることができるので、実用上も大きな利点が得
られる。このように、レンズを高屈折率のものとするこ
との意義はきわめて大きく、従って高屈折率の材質によ
る樹脂レンズの提供が強く望まれている。

然るに、レンズの特性として重要な透明性や軽量性等を
も考慮すると、満足すべき樹脂レンズは未だ提供されて
いないのが現状である。具体的に説明すると、現在最も
普及している眼鏡用樹脂レンズの材質としては、ジエチ
レングリコールビスアリルカーボネート樹脂やポリメチ
ルメタクリレートよりなるものが用いられているが、こ
れらはいずれも屈折率が1.50前後と低いものである。

一方、屈折率が比較的高い樹脂レンズの材質としてウレ
タン系樹脂が検討され始めており、例えば特開昭57−13
6601号公報、西独特許第2929313号明細書、米国特許第3
907864号明細書、米国特許第3907864号明細書、その他
においてウレタン系樹脂よりなるレンズが開示されてい
る。

しかしながらこれらのウレタン系樹脂レンズは屈折率が
十分に高くなく、必ずしも満足し得るものではない。

また屈折率の十分に高いウレタン系樹脂としてハロゲン
原子を含有するものが特開昭58−164615号公報において
提案されているが、このウレタン系樹脂は、一般にハロ
ゲン化芳香族系重合体を含む場合の問題点として知られ
ているように、比重が高くまた耐候性が低いという問題
点を有している。更に特開昭60−194401号公報において
は含イオウウレタン系樹脂等も提案されており、このよ
うに各方面で高屈折率の樹脂材料の探索が行なわれてい
る。

〔発明の概要〕

本発明は、特定のポリオールによって得られるウレタン
樹脂が高屈折率を有ししかも低密度の樹脂レンズを与え
る材質として優れていることを見出したことによってな
されたものであって、優れた特性を有する高屈折率樹脂
レンズおよびその製造法を提供することを目的とする。

本発明の樹脂レンズは、下記一般式（Ｉ）で表わされる
ナフタレンポリオールによるウレタン樹脂を含有してな
り、前記ナフタレンポリオールによる成分を５重量％以
上の割合で含有することを特徴とする。

また本発明方法は、 （イ）下記一般式（Ｉ）で表わされるナフタレンポリオ
ールまたは 少なくとも20重量％以上の下記一般式（Ｉ）で表わされ
るナフタレンポリオールと、当該ナフタレンポリオール
以外の、活性水素を２個以上含有する活性水素化合物と
の混合物と、 （ロ）ポリイソシアネート化合物と、 （ハ）ラジカル重合性単量体と、 よりなる重合性組成物を注型容器内において反応および
重合させる工程を含むことを特徴とする。

一般式（Ｉ） （ｎは２〜４の整数） 〔効果〕 本発明によれば、ナフタレンポリオールによるウレタン
樹脂を含有してなり、前記ナフタレンポリオールによる
成分を５重量％以上の割合で含有する重合体を材質とす
るため、▲ｎ²⁰ _D▼＝1.58以上と高い屈折率を得ること
ができ、しかもレンズとして重要な無色性および透明性
が高く、更に比重の比較的小さい優れた樹脂レンズが得
られ、しかもそのような優れた特性を有する樹脂レンズ
をきわめて容易にかつ確実に製造することができる。

以下本発明について具体的に説明する。

本発明による樹脂レンズは、上記一般式（Ｉ）で表わさ
れる２以上の水酸基を含む特定のナフタレンポリオール
または斯かる特定のナフタレンポリオールを少なくとも
20重量％以上含有することとなるよう配合した当該ナフ
タレンポリオールとそれ以外の活性水素化合物（２個以
上の活性水素を含有するもの）との混合物をポリオール
材料とし、このポリオール材料とポリイソシアネート材
料並びにラジカル重合性単量体によって重合性組成物を
得、この重合性組成物を注型容器内において反応および
重合させることによって製造される。

本発明において用いられるナフタレンポリオールは、ナ
フタレン骨格に置換基として複数の水酸基を有するもの
であり，具体的には、1,2−ジヒドロキシナフタレン、
1,3−ジヒドロキシナフタレン、1,4−ジヒドロキシナフ
タレン、1,5−ジヒドロキシナフタレン、1,6−ジヒドロ
キシナフタレン、1,7−ジヒドロキシナフタレン、2,3−
ジヒドロキシナフタレン、2,6−ジヒドロキシナフタレ
ン、2,7−ジヒドロキシナフタレン、1,2,4−トリヒドロ
キシナフタレン、1,4,5−トリヒドロキシナフタレン、
1,2,5,6−テトラヒドロキシナフタレン、その他を挙げ
ることができるが、これらのみに限定されるものではな
く、またこれらの混合物であってもよい。

本発明においては、上記ナフタレンポリオールを、ポリ
イソシアネート化合物と反応させるポリオールの全部と
してもよいが、当該ナフタレンポリオールを単独でな
く、当該ナフタレンポリオールと他と活性水素を２個以
上含有する活性水素化合物との混合物として用いること
もできる。

この場合における活性水素化合物は、アルコール性水酸
基、カルボキシル基、アミノ基あるいはイミノ基等の、
イソシアネート基と反応性を有する活性水素原子を含む
基を少なくとも２個有する化合物であり、一般的には上
記ナフタレンポリオール以外のポリオールを好ましく用
いることができる。そしてポリオールとしては種々のも
のを用いることができ、特に限定されるものではないが
水酸基の数が２〜４のものが特に好ましい。

本発明において活性水素化合物として好適に用いられる
ポリオールとしては、多価アルコール、ポリ（オキシア
ルキレン）ジオール、ポリエーテルポリオール、ポリエ
ステルポリオール等を代表的なものとして挙げることが
できる。多価アルコールの具体例としては、例えばエチ
レングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタン
ジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリ
メチロールプロパン、1,2,6−シクロヘキサントリオー
ル、ビスフェノールＡ等が挙げられる。勿論これらは例
示であり、これらのみに限定されるものではない。また
ポリ（オキシアルキレン）ジオールの具体例としては、
例えばジエチレングリコール、トリエチレングリコー
ル、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコー
ル等が挙げられる。ポリエーテルポリオールの具体例と
しては、上記の多価アルコール、ポリ（オキシアルキレ
ングリコール）、多価フェノール等にモノエポキシド
（特にエチレンオキシドやプロピレンオキシド）を付加
して得られる化合物を挙げることができる。ポリエステ
ルポリオールの具体例としては、例えばフタル酸、イソ
フタル酸等の多価カルボン酸の残基と上記のような多価
アルコールの残基とを有するポリエステルポリオールが
ある。以上のポリオールは２種以上混合して用いること
もできる。

既述のナフタレンポリオールと上述の活性水素化合物と
の混合割合については、混合物におけるナフタレンポリ
オールの割合が20重量％以上であることが必要であり、
この割合が20重合％未満の場合には、高屈折率の樹脂を
得ることが困難となる。

これらナフタレンポリオール若しくはナフタレンポリオ
ールと活性水素化合物との混合物は、ポリイソシアネー
トと反応させることによってウレタン樹脂となる。ここ
に用いられるポリイソシアネートは特に限定されるもの
ではないが、芳香核に直接イソシアネート基が置換され
ていないものが、最終的に得られる樹脂レンズが透明性
が高くてしかも黄変を生じにくいものとなる点から、好
ましく用いられる。斯かる芳香核を有するポリイソシア
ネートの具体例としては、例えばキシリレンジイソシア
ネートテトラメチルキシリレンジイソシアネート、その
他が好適である。芳香核を有しないポリイソシアネート
としては、各種の脂肪族ポリイソシアネートや脂環族ポ
リイソシアネートがある。これらの具体例としては、例
えばヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイ
ソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイ
ソシアネート、ジシクロヘキシルメチルジイソシアネー
ト、ビス（イソシアネートメチル）シクロヘキサン等を
挙げることができる。勿論これらのみに限定されるもの
ではなく、また２種以上のポリイソシアネート化合物を
併用することも勿論可能である。

ナフタレンポリオール若しくは当該ナフタレンポリオー
ルと活性水素含有化合物との混合物とポリイソシアネー
トとによってウレタン樹脂用単量体組成物が形成される
が、この組成物におけるポリイソシアネートの割合は、
当量比で0.5〜1.5の範囲内であることが適当であり、特
に0.8〜1.2の当量比の範囲内であることが好ましい。

このようなウレタン樹脂用単量体組成物は、反応される
ことによって高分子量化され、ウレタン樹脂が生成する
が、本発明においては、生成するウレタン樹脂と相溶性
のある樹脂を与えるラジカル重合性単量体を前記ウレタ
ン樹脂用単量体組成物に混合してこれを重合性組成物と
し、この重合性組成物を注型容器内に入れ、前記ナフタ
レンポリオール若しくはナフタレンポリオールと活性水
素化合物とをポリイソシアネートと反応させ、これと同
時にラジカル重合性単量体をラジカル重合させ、これに
よって樹脂レンズを製造する。

このようにラジカル重合可能な単量体をウレタン樹脂用
単量体組成物に加えることは、これにより、注型容器内
に注入する際の重合性組成物の粘度を低下させることが
できるで好ましく、また得られるレンズの機械的性質、
硬度、切削性等の加工性や染色性に好ましい結果を得る
ことができる。しかし本発明の樹脂レンズは、全樹脂に
対して前記ウレタン樹脂成分が30重量％以上の割合を占
めることが好ましい。また既述のナフタレンポリオール
による成分が全樹脂中に５重量％以上の割合で含有され
ることが必要であり、特に６重量％以上であることが好
ましい。この割合が５重量％以下であると、高屈折率の
ものを得ることが困難となる。

上述のウレタン樹脂と相溶性のある樹脂を与え得るラジ
カル重合性単量体としては、生成する重合体の屈折率▲
ｎ²⁰ _D▼の値が1.55以上となるものが好ましい。そのよ
うな単量体の具体例を挙げると次のとおりである。

（イ）各種アクリル酸エステル若しくはメタクリル酸エ
ステル。すなわち、一価または多価アルコールとアクリ
ル酸またはメタクリル酸とのエステル。例えばフエニル
メタクリレート、アクリロキシエトキシベンゼン、2,2
−ビス−（４−メタクリロキシエトキシ）フエニルプロ
パン、2,4,6−トリブロモフエニルメタクリレート等。

（ロ）スチレン、α−メチルスチレン、ジビニルベンゼ
ン、ジイソプロペニルベンゼン、ビニルトルエン等の芳
香族ビニル化合物。

（ハ）ジアリルフタレート、アリルフェニルエーテル、
トリアリルイソシアヌレート等の各種アリル化合物等。

以上の単量体は、最終的に得られる樹脂レンズに求めら
れる性質あるいは使用目的に応じて、全樹脂中30〜70重
量％の範囲の割合で用いることができる。

前記ウレタン樹脂用単量体組成物の反応およびラジカル
重合性単量体の重合は注型容器内で同時に行なわれ、こ
れによって求める特性の樹脂レンズが得られる。ここに
注型容器としては、板状、円筒状、角柱状、円錐状その
他用途に応じて設計された鋳型または型枠、その他を使
用することができる。その材質は、無機ガラス、プラス
チック、金属等の目的に応じて選択される任意のもので
よい。

ナフタレンポリオール単独若しくはこれと活性水素化合
物との混合物とポリイソシアネート化合物とによるウレ
タン樹脂用単量体組成物は、そのまま、あるいは予め他
の容器中で適宜ウレタン反応を起こさせて適当な粘度を
有する状態のものとした後、注型容器内に注入するよう
にしてもよい。ウレタン樹脂用単量体組成物の反応のた
めに、ポリウレタン触媒を添加することが好ましい。ポ
リウレタン触媒としては、ポリウレタン化学分野で公知
の触媒を使用することができ、その代表的なものとして
は第３アミン系触媒と有機金属化合物系触媒がある。前
者の具体例としては例えばトリエチレンジアミン、トリ
エチルアミン、Ｎ−メチルモルホリン等があり、後者の
具体例としては例えばジブチル金属ジラウレート、スタ
ナスオクトエート、その他の金属錫系化合物がある。ラ
ジカル重合性単量体は、そのためのラジカル重合開始剤
と共に添加される。ここに用いられるラジカル重合開始
剤には特に制限はなく、公知のパーオキサイド類を使用
することができる。本発明方法においてはウレタン樹脂
用重合性組成物の反応と、ラジカル重合性単量体の重合
とが共に注型容器内で生ずることとなるが、各単量体若
しくは組成物は、その全量を同時に加えてもよいし、段
階的に添加することもできる。

反応および重合の条件としては、通常の条件が選ばれ
る。例えば温度については、通常室温から150℃の範囲
とされる。

更に重合性組成物には、最終的に得られる樹脂レンズに
期待される用途に応じて、帯電防止剤、着色剤、充填
剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、酸化防止剤、その他の補
助資材を含有させることができる。得られた樹脂レンズ
に対し、反応または重合を完結させたりあるいは内包さ
れた歪みを除去するためにアニーリング、その他の後処
理を施すことができることはいうまでもない。

本発明による樹脂レンズは、その材質が特定の種類の成
分を含有する重合体である点に特徴を有するが、その他
は通常の樹脂レンズと同様であり、従って必要に応じて
表面研磨、帯電防止処理、ハードコート処理、無反射コ
ート処理、染色調光処理等の付加的処理を行い、実用上
要求される諸特性を備えた樹脂レンズを得ることができ
る。

〔実施例〕

以下本発明の実施例について説明するが、本発明がこれ
らによって制限されるものではない。

実施例１ スチレン 40 重量部 メタアクリル酸ベンジル 20 重量部 十分に精製した1.5−ナフタレンジオール 6.22重量部 ビスフェノールＡ 15.5 重量部 メタキシリレンジイソシアネート 18.28重量部 ジラウリン酸ジ−ｎ−ブチルすず 0.05重量部 以上の物質を容器内に入れ、加温下に均一な溶液になる
まで撹拌した。この溶液にラウロイルパーオキサイドを
0.5重量部添加して重合性組成物を得た。

この重合性組成物をレンズ用ガラスモールド中に注入
し、温度60℃で２時間、温度65℃で５時間、温度80℃で
３時間、温度100℃で２時間と順次に加温し、反応およ
び重合を完結させ、殆ど無色の強靭な樹脂レンズを得
た。この樹脂レンズを形成している樹脂中の1,5−ナフ
タレンジオールによる成分の含有率は6.22重量％であっ
た。このレンズの屈折率をアッベ屈折計により測定した
ところ、▲ｎ²⁰ _D▼＝1.593であった。また比重は1.24で
あった。このように、この樹脂レンズは高屈折率で低比
重のものである。

実施例２ パラクロルスチレン 30 重量部 トリブロモフエニルメタクリレート 20 重量部 1,7−ナフタレンジオール 9.88重量部 ビスフェノールＡ 16.89重量部 メタキシリレンジイソシアネート 23.23重量部 ジラウリン酸ジ−ｎ−ブチルすず 0.05重量部 以上の物質を容器内に入れ、加温下に均一な溶液になる
まで撹拌した。この溶液にラウロイルパーオキサイドを
0.5重量部添加して重合性組成物を得た。

この重合性組成物をレンズ用ガラスモールド中に注入
し、温度60℃で２時間、温度65℃で５時間、温度80℃で
３時間、温度100℃で２時間と順次に加温し、反応およ
び重合を完結させ、殆ど無色の強靭な樹脂レンズを得
た。この樹脂レンズを形成している樹脂中の1,7−ナフ
タレンジオールによる成分の含有率は9.88重量％であっ
た。このレンズの屈折率をアッベ屈折計により測定した
ところ、▲ｎ²⁰ _D▼＝1.615であった。また比重は1.38で
あった。このように、この樹脂レンズは高屈折率で低比
重のものである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下記一般式（Ｉ）で表わされるナフタレン
   ポリオールによるウレタン樹脂を含有してなり、前記ナ
   フタレンポリオールによる成分を５重量％以上の割合で
   含有することを特徴とする高屈折率樹脂レンズ。 一般式（Ｉ） （ｎは２〜４の整数）
2. 【請求項２】（イ）下記一般式（Ｉ）で表わされるナフ
   タレンポリオールまたは 少なくとも20重量％以上の下記一般式（Ｉ）で表わされ
   るナフタレンポリオールと、当該ナフタレンポリオール
   以外の、活性水素を２個以上含有する活性水素化合物と
   の混合物と、 （ロ）ポリイソシアネート化合物と、 （ハ）ラジカル重合性単量体と、 よりなる重合性組成物を注型容器内において反応および
   重合させる工程を含むことを特徴とする高屈折率樹脂レ
   ンズの製造法。 一般式（Ｉ） （ｎは２〜４の整数）
3. 【請求項３】活性水素化合物が２〜４個の水酸基を有す
   るポリオールである特許請求の範囲第２項記載の高屈折
   率樹脂レンズの製造法。