JPH079481B2 - 硫黄原子含有ポリウレタン系プラスチックレンズ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高屈折率かつ切削性や研
磨などの加工性にすぐれた硫黄（Ｓ）原子含有ポリウレ
タン系のプラスチックレンズに関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】プラス
チックレンズは、無機ガラスレンズに比べて、軽量で割
れにくく、染色が可能であるため、近年日本ではメガネ
レンズ、カメラレンズや光学素子に著しい勢いで普及し
ている。現在、この目的に広く用いられている代表的な
プラスチックレンズとしては、ジエチレングリコールビ
スアリルカーボネート（以下この重合物をＤＡＣレンズ
と略す)をラジカル重合させたものがある。このＤＡＣ
レンズは耐衝撃性にすぐれていること、レンズ度数が温
度の変化で大きく変わらないこと、軽量であること、染
色性にすぐれていること、切削性及び研磨性等の加工性
が良好であること等、種々の特長を有しているが、メガ
ネレンズ分野では最近レンズのファッション傾向が強ま
るなかで、ＤＡＣレンズはレンズとして充分な機能を充
たしているとはいえない。

【０００３】すなわち、ＤＡＣレンズの最大の欠点は、
無機レンズに比べて屈折率が低く（無機レンズ屈折率Ｎ
_Ｄ ^２０℃＝１．５２、ＤＡＣレンズ屈折率Ｎ_Ｄ ^２０
℃＝１．５０）、レンズに加工した場合、レンズの厚
みが大きくなることである。特に強度の近視メガネレン
ズでは、レンズの縁の厚みが大きくなるため、軽量化に
劣るのみならず、見掛が悪くファッション性を重んじる
最近の傾向からＤＡＣを原料に用いたレンズは敬遠され
がちである。このため、屈折率の高い、すなわちレンズ
の厚みがＤＡＣレンズより小さくなるプラスチックレン
ズが要望されている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らはＤＡＣレン
ズなどの有する欠点をなくして高屈折率を与え、しかも
加工性のよいレンズについて鋭意検討した結果、本発明
に到達した。すなわち、本発明は二官能基以上のポリイ
ソシアナートと、硫黄原子を有するポリオール化合物が
一種以上存在し、しかもその場合硫黄原子含有量が少な
くとも２０重量％以上のポリオールとを、−ＮＣＯ基／
−ＯＨ基＝０．５〜１．５モルの比率で反応させて得ら
れる硫黄原子含有ポリウレタン系プラスチックレンズを
提供するものである。

【０００５】高屈折率を与えるプラスチックレンズの一
つとしてウレタン系レンズは知られており、例えばイソ
シアナート化合物と、ジエチレングリコールなどのヒド
ロキシ化合物との反応（特開昭５７−１３６６０１、特
開昭５７−１３６６０２）、もしくは、テトラブロモビ
スフェノールＡなどのハロゲン原子を含有するヒドロキ
シ化合物との反応（特開昭５８−１６４６１５）により
得られるウレタン系レンズは公知である。しかしながら
これらのウレタン系レンズは、高屈折率を得るには限界
があり、たとえ得られたとしても屈折率がＮ_Ｄ ^２０℃
＝１．６０付近またはそれ以上を有する樹脂を得るため
には芳香族系のイソシアナートやハロゲン原子を多く使
用せねばならず、そのため着色等の外観や耐候性のほか
に切削性、研磨性に問題が生じる。

【０００６】これに対し、本発明に係わる硫黄（Ｓ）原
子を含有したウレタン系プラスチックレンズを用いた場
合は屈折率Ｎ_Ｄ ^２０℃＝１．５６以上のものが得ら
れ、また着色等の外観や耐候性等に問題が生じることが
殆どない。また、前述のウレタン系レンズでは、３官能
以上の化合物を入れないと切削性及び研磨性等の加工性
に劣る傾向にあるが、本発明のポリウレタン系プラスチ
ックレンズでは必ずしも３官能以上の３次元架橋剤を入
れなくてもプラスチックレンズとして必要な切削性及び
研磨性等の加工性が良好なものが得られる。

【０００７】本発明において、原料に用いる多官能ポリ
イソシアナートは、単一化合物のみであってもよく、二
種以上の混合物として使用してもよいが、主成分は二官
能基のジイソシアナート化合物がよい。また芳香族系、
脂肪族系のいずれかの化合物でもよく、芳香族系化合物
はハロゲンなどで核置換されていてもよい。

【０００８】これらのイソシアナート化合物としては、
例えば、ｍ−キシリレンジイソシアナート、ｐ−キシリ
レンジイソシアナート、テトラクロル−ｍ−キシリレン
ジイソシアナート、テトラクロル−ｐ−キシリレンジイ
ソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナート、イソ
ホロンジイソシアナート、トリレンジイソシアナート、
４，４’−ジフェニルメタンジイソシアナート、ヘキサ
メチレンジイソシアナートのビウレット化反応生成物、
ヘキサメチレンジイソシアナートとトリメチロールプロ
パンとのアダクト反応生成物、４，４’−ジクロロヘキ
シルメタンジイソシアナート、リジンイソシアナート−
β−イソシアナートエチルエステルなどが挙げられる
が、ｍ−キシリレンジイソシアナートなどのように側鎖
のアルキル基にイソシアナート基が置換された芳香族系
ジイソシアナートや、ヘキサメチレンジイソシアナート
などのような脂肪族ジイソシアナートは特に好ましい化
合物である。

【０００９】また、Ｓ原子を有するポリオール化合物
は、単一化合物であってもよく、二種以上の混合物を用
いてもよいが、主成分は二官能基以上を有するものでな
ければならない。これらのＳ原子を含むポリオール化合
物としては、例えば、ジ（２−ヒドロキシエチル）スル
フィド、１，２−ビス−（２−ヒドロキシエチルメルカ
プト）エタン、ビス−（２−ヒドロキシエチル）ジスル
フィド、１，４−ジチアン−２，５−ジオールなどが挙
げられる。

【００１０】本発明に係るポウレタン系プラスチックレ
ンズは、これらのＳ原子含有ポリオール化合物のみを単
独使用してもよく、またＳ原子を含まないポリオール化
合物と混合して使用してもよいが、いずれにしろ、イソ
シアナートとの反応においては、少なくとも２０重量％
以上、好ましくは２５〜４０重量％のＳ原子が含有され
ているポリオールを使用しなければ目的とする所望のプ
ラスチックレンズは得られない。またこれらのＳ原子を
含有したポリオールとポリイソシアナートの使用量はＮ
ＣＯ／ＯＨモル比率を０．５〜１．５の範囲内で使用す
る必要がある。この範囲外では樹脂の硬化が不十分とな
ったり、その他のプラスチックレンズとしての諸性質が
低下する。

【００１１】さらに、このモル範囲内で、硬度の高いン
ズ特性をもたせるためには三官能以上の多官能ポリイソ
シアナートや、トリメチロールプロパン、ペンタエリス
リトールなどの多官能ポリオールを三次元架橋剤として
適宜加えるのが好ましい。またジエチレングリコールビ
ス（アリルカーボネート）（ＤＡＣ）、アクリル酸エス
テル、メタクリル酸エステル、スチレン誘導体等のラジ
カル重合原料とそのラジカル重合開始剤、耐光性を改良
するための紫外線吸収剤、酸化防止剤などを少量加える
ことは一向に差し支えない。

【００１２】本発明に係るポリウレタン系プラスチック
レンズは以下のようにして製造する。通常レンズ製造法
としては注型重合法が用いられており、本発明において
も注型による方法が好ましく、ポリイソシアナート化合
物（以下これをＡ成分とする）とＳ原子含有ポリオール
（以下これをＢ成分とする）を−ＮＣＯ対−ＯＨのモル
比が０．５〜１．５モル比となるように混合し、均一に
したところで脱気を行い、ガラス製又は金属製の鋳型中
に混合液を注入し、反応を適当な温度で進行させ、液を
硬化させる。Ａ成分とＢ成分が当初二層分離することが
多いが、Ａ成分とＢ成分との反応の進行に伴い二層は均
一となる。また、Ａ成分及びＢ成分とも脱気を十分に行
っていたとしても均一となって重合反応が進む時、化合
物によっては反応が爆発的に進み、発泡現象を伴うこと
があるので十分な除熱、温度制御しながら実施する。反
応終了時間及び反応温度は、Ａ成分とＢ成分の組み合わ
せで違うが通常は−２０〜８０℃、２４〜７２ｈｒかけ
て重合を行う。硬度は反応の終了に伴い、それ以上は高
くならない。この点をポリマー化の終点としてもよいし
その手前でもよい。レンズとしての機能を十分保ってい
ればポリマー化の終点をどこにしても差し支えないが、
これらのポリマー化では前述のように当初二成分が不均
一となっていることが多いので最終ポリマーにむらのな
いように反応液を均一に攪拌させてから硬化させること
が特に重要である。

【００１３】

【発明の効果】このようにして得られる本発明に係わる
ポリウレタン系プラスチックレンズは、主鎖にＳ原子を
有しているため、公知のプラスチックレンズと比べ、レ
ンズに加工した場合、屈折率が高いほかに、次のような
特徴を有している。 １．強靱なプラスチックレンズが得られる。 ２．無色透明なプラスチックレンズが得られる。 ３．耐衝撃性がすぐれている。 ４．切削性、研磨性が良好で加工性にすぐれている。 ５．成形重合時の収縮率が比較的少ない。 ６．比重が比較的小さく軽量である。

【００１４】また、本発明のプラスチックレンズは反射
防止、高硬度付与、耐摩耗性、耐薬品性向上、防曇性付
与などの表面改質を行うため、さらに公知の物理的或い
は化学的処理を施すことも可能である。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例により更に
詳しく説明する。 実施例１ Ａ成分のｍ−キシリレンジイソシアナート９．４ｇ
（０．０５０モル）、Ｂ成分のジ（２−ヒドロキシエチ
ル）スルフィド４．３ｇ（０．０５０モル）を混合し、
室温付近で攪拌し、均一になってから氷冷下脱気を行
う。次いで予め疎水化する方法や離型剤を塗布する方法
などで樹脂からの剥離を容易にする処理を施したレンズ
ガラス型に液を注入し、０℃で３時間、２０℃で２０時
間かけて反応を行い硬化させた。得られたレンズ成形品
は極めて強靱で無色透明であり、耐衝撃性良好で、切削
性、研磨性も良好で、屈折率Ｎ_Ｄ ^２０℃は１．５９と
高く、比重は１．２４であった。結果を表１に示す。

【００１６】実施例２〜４ 実施例１と同様にして、表１のようにＡ成分、Ｂ成分を
混合、均一化し、脱気後、レンズガラス型に液を注入し
硬化させた。結果を表１に示す。

【００１７】比較例１ ｍ−キシリレンジイソシアナート９．４ｇ（０．０５０
モル）、ジエチレングリコール５．３ｇ（０．０５０モ
ル）を混合し、４０〜５０℃で加熱攪拌して均一とし、
水冷して反応熱を除去した。その後脱気後、実施例１と
同様のレンズガラス型に液を注入し、２０〜３０℃で４
８時間費やし硬化させた。表１に結果を示すとおり、得
られたレンズ成型品は無色透明であり、耐衝撃性良好
で、屈折率Ｎ_Ｄ ^２０℃は１．５６、比重は１．１８と
軽いが、切削性、研磨性が不良であった。

【００１８】比較例２〜３ 実施例１及び比較例１と同様にＡ成分、Ｂ成分を混合し
均一化し、脱気後レンズガラス型に液を注入し、硬化さ
せた。結果を表１に示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【表２】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二官能基以上のポリイソシアナートと、
   硫黄原子を有するポリオール化合物が一種以上存在し、
   しかもその場合硫黄原子含有量が少なくとも２０重量％
   以上のポリオールとを、−ＮＣＯ基／−ＯＨ基＝０．５
   〜１．５モルの比率で反応させて得られる硫黄原子含有
   ポリウレタン系プラスチックレンズ。