JPH0820080A - 着色されたプラスチック物品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プラスチックへの染色において、染色濃度の
調整等、製造工程を容易にし、かつ環境問題を考慮した
染色されたプラスチック物品を得る。 【構成】 プラスチックから成る基材上に、インクジェ
ット方法によりインクを塗布し、染色層を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、着色されたプラスチッ
ク物品及びその製造方法に関する。特に、本願発明は、
プラスチックレンズの着色に有効である。

【０００２】

【従来の技術】プラスチックレンズは成形が容易なこ
と、軽くて割れにくいこと、着色により容易に着色が可
能であることなどの特長を持つことから、近年、光学レ
ンズ特に眼鏡用レンズとして広く用いられるようになっ
ている。とりわけ、着色により容易に着色できるという
メリットは、ファッション性、遮光性の点から眼鏡用レ
ンズとして好まれ、眼鏡用プラスチックレンズの７０パ
ーセント以上は着色して市場に供されていると言われて
いる。

【０００３】こうしたことから、プラスチックレンズを
多種多様な色で均一に大量且つ安定に着色する必要性が
でてきている。従来のプラスチックレンズの着色方法
は、分散染料を界面活性剤と共に水中に分散させて着色
液を調整し、この着色液を加熱し、プラスチックレンズ
を加熱着色液中に浸漬するといういわゆる浸漬着色方法
（浸漬法）が主として用いられている。また、上記浸漬
着色方法に代わる方法としては、例えば特公昭３５−１
３８４号公報には、有機顔料を昇華させプラスチックレ
ンズを着色する方法が、また特開昭５６−１５３３２１
号、特開昭５６−１５９３７６号、特開平１−２７７８
１４号の各公報には昇華性染料を昇華させてプラスチッ
クレンズを着色する方法が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来、装置の簡便さや
作業の容易さから主として浸漬法を用いてレンズの着色
を行っていた。しかし、従来のプラスチックレンズの着
色方法である、着色液中にプラスチックレンズ基材を浸
漬する浸漬法は、着色液中の分散染料濃度、着色助剤
量、着色液の温度、プラスチックレンズ基材の着色性の
ばらつきなどによって色調が大きく変わりやすく、均一
且つ安定した着色プラスチックレンズを大量に得ること
は困難であった。

【０００５】また、浸漬法は、各色毎に着色液を持たな
ければならず、廃液量もかなり多くなることから、廃液
処理に係わるコストがかかり、また環境保護の問題から
廃液を排出することも問題である。更に、特開昭５６−
１５３３２１号、特開昭５６−１５９３７６号公報にお
ける固体着色性染料を用いた気相着色方法は、ブロック
状固形染料を用いるため、レンズ面に染料を均一に加熱
できない、着色濃度の調整が難しいといった問題があ
る。特開平１−２７７８１４号公報の着色方法では、着
色時の雰囲気を真空にしなければならず、装置内を真空
状態にするといった作業が必要となり、製造工程が増加
してしまい、コストも増加し、作業効率が悪いという問
題点があった。

【０００６】本発明は上記したような従来のプラスチッ
ク基材、特にプラスチックレンズの着色法の問題点を解
決し、均一且つ安定した着色されたプラスチック物品、
特にプラスチックレンズを、大量に得るための着色方法
を提供することを目的とする

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、従来のプラ
スチックレンズの着色方法を基本として、これを改善す
ることを試みた。例えば浸漬法においては、着色液の組
成を変化せたり、また気相着色法での加熱条件等を調整
することにより課題の解決を試みた。この結果、僅かな
着色性の改善を図ることができたが、更に高品質の着色
レンズを製造するために鋭意研究を行った。そこで本発
明者は、従来のレンズの着色方法の概念にとらわれな
い、全く新規な着色方法を用いることにより、従来の問
題点を解決し、従来にない高品質の着色レンズを製造す
ることを試みた。

【０００８】そこで、従来、平面状の紙や繊維等への印
字または捺染に用いられていたインクジェット方式を曲
面状のプラスチックレンズ基材表面への染料の塗布に応
用することを検討した。そして、従来のインクジェット
方法及び従来のインクを用いて、プラスチックレンズの
着色を行った。その結果、レンズ表面へのインクの定着
性が悪く、インクが剥がれ易いという従来のインクジェ
ット方法を用いた紙や繊維等への印字や捺染にはない、
新たな問題点が発生した。本発明者は、更に研究を進
め、着色条件、レンズ基材の材質、表面形状等を検討し
た。その結果、従来のインクジェット方法は、紙や繊維
等に印字または捺染に用いられていたことから、染料も
しくはインクを改善しなければ従来インクジェット方法
で着色したことのないプラスチック材料には着色ができ
ないことが判った。そして、研究の結果、曲面を有する
プラスチックレンズ基材表面にも着色が可能であり、従
来にない様々な利点を有するプラスチックが得られるこ
とを見出した。また顔料の着色により、所望の色を再現
性良く、速くかつ均一にプラスチックレンズを着色する
ことも可能なことを見出した。

【０００９】そこで、本願発明では第１に「プラスチッ
クを材料とする基材上に、インクジェット方法によりイ
ンクが塗布された着色層が形成されたプラスチック物品
（請求項１）」を提供する 好ましくは、「請求項１記載の、前記プラスチック物品
がプラスチックレンズであることを特徴とするプラスチ
ック物品（請求項２）」を提供する。

【００１０】第２に「プラスチックからなる基材を用意
し、インクジェット方法で前記プラスチック基材上にイ
ンクを塗布することにより、着色層を形成することを特
徴とするプラスチック物品の製造方法（請求項３）」を
提供する。好ましくは「請求項１、２、３記載のインク
が直接染料、酸性染料、反応染料、分散染料、カチオン
染料を色素としたインクであることを特徴とするプラス
チック物品またはプラスチック物品の製造方法（請求項
４）」を提供する。また、「前記プラスチックからなる
材料上に、前記染料が浸透し易い樹脂により膜が形成さ
れることを特徴とする請求項４記載のプラスチック物品
またはプラスチック物品の製造方法（請求項５）」を提
供する。また、「請求項１、２、３記載のインクが水溶
性あるいは高沸点溶剤に溶解性の樹脂を添加したもので
あることを特徴とするプラスチック物品またはプラスチ
ック物品の製造方法（請求項６）」を提供する。更に
「請求項４記載のインクがフタロシアニン系、アゾ系、
キナクリドン系、スレン系、キノフタロン系等の有機顔
料および、カーボンブラック、酸化チタン被覆雲母、群
青、ホワイトカーボン、酸化亜鉛等の無機顔料を色素と
したインクであることを特徴とするプラスチック物品ま
たはプラスチック物品の製造方法（請求項７）」を提供
する。また、「請求項７記載の顔料の粒子径が０．３μ
ｍ以下であることを特徴とするプラスチック物品または
プラスチック物品の製造方法（請求項８）」を提供す
る。また、「請求項１及び請求項３記載のインクジェッ
ト方法において、オンデマンド型ヘッドを用いたことを
特徴とするプラスチック物品またはプラスチック物品の
製造方法（請求項９）」を提供する。

【００１１】

【作用】本発明で使用したインクジェット方法は、オン
デマンド型である。本発明では圧電素子に電気信号を加
えることによりインクの体積変化をおこし、インク粒子
を飛ばすパルスジェット方式であるオンデマンド型のヘ
ッドを使用した。本発明は、複数のインクジェットノズ
ル穴を等ピッチで列状に配列したノズルヘッドをレンズ
の上部に複数個設置し、レンズを移動ステージ上にセッ
トし、レンズの移動とインクの噴射のタイミングをと
り、レンズ上に任意の色調およびパターンを塗布するこ
とを可能とした。本願発明では、レンズを移動させた
が、インクジェットノズ側を移動させても、また両者を
移動させてもよい。

【００１２】眼鏡レンズの着色は、色、濃度、階調の有
無等バリエーションが広い。本発明によれば、顧客が希
望する色を測色し、あるいは予め測色データとしてコン
ピューターに記憶させておき、そのデータをイエロー、
マゼンタ、シアン及びブラックの３色あるいは４色それ
ぞれの各ノズル穴毎の印刷データに変換し、ノズル穴に
対応するメモリに時系列的に格納する。全データが格納
された後に、レンズステージを移動させ、そのタイミン
グに合わせて各ノズルから印刷データに基づきインクド
ットが吹きつけられ、レンズ上へ塗布が行われる。これ
によって、顧客の希望する着色レンズを再現性良く、速
く作製できるようになる。

【００１３】本発明に使用するインクは、直接染料、酸
性染料、反応染料、分散染料、カチオン染料等の染料を
用いノズルの目詰まり防止と吐出安定性を得るために、
高沸点溶剤の添加、インク中の無機塩除去等を施したイ
ンクを使用している。また、染料とは別に顔料を着色材
としたインクも使用している。これらの顔料を例示する
と、フタロシアニン系、アゾ系、キナクリドン系、スレ
ン系、キノフタロン系等の有機顔料および、カーボンブ
ラック、酸化チタン被覆雲母、群青、ホワイトカーボ
ン、酸化亜鉛等の無機顔料が挙げられる。ノズルの穴の
径が１０〜１００μｍであり、このような小さい穴から
吐出させなければならないため、顔料の粒子径もかなり
小さい必要があり、０．３μｍ以下である必要がある。
好ましくは０．１μｍ以下の粒子径が望ましい。この値
は、ノズルの目詰まりを防止するためだけではなく、基
材としてレンズを用いた場合、レンズ上に着色した際
に、より粒子による光散乱のための著しい曇りが生じな
い数値である。

【００１４】本願発明では、被着色材がプラスチックで
あるため、通常使われている紙用のインクでは、ドット
形状およびインクの定着性に問題があるため、プラスチ
ック基材上でのインク定着性を上げるために、水溶性あ
るいは高沸点溶剤に溶解性の樹脂をインク中に添加する
ことによって、プラスチック基材へのインクの定着性が
向上し階調印刷も可能となった。また、顔料を着色剤と
して使用することによって、耐光性の優れた着色レンズ
の製造が可能となった。

【００１５】染料を色素としたインクのプラスチック基
材への浸透性を考慮すると、染料の選択が重要になって
くるが、同時に染料の浸透し易い樹脂膜をコーティング
することも可能であり検討を行った。本願発明において
使用される樹脂膜は、特に、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹
脂が好ましく用いられる。これらの樹脂を例示すると、
ポリアミド、フェノール樹脂、ブチラール樹脂、メラミ
ン樹脂、ポリビニルアルコール、セルロース樹脂、アル
キド、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポ
リエステル、シリコン樹脂等の樹脂が挙げられる。これ
らの樹脂は一種類で使用可能であるが、数種を混合した
り、更に共重合体を使用することも可能である。

【００１６】これらの樹脂の中で、特にポリイソシアネ
ートとポリオールを主成分とするポリウレタンからなる
樹脂膜をコーティングすることにより、染料の着色層と
して効果を示すばかりでなく、レンズの耐衝撃性を向上
する効果も兼ねることが可能となる。また、本願発明に
おいて使用されるプラスチック成形物は、ポリメチルメ
タクリレート及びその共重合体、アクリロニトリル−ス
チレン共重合体、ポリカーボネート、セルロースアセテ
ート、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、
エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン
樹脂、ジエチレングリコールビスアリルカーボネートポ
リマーを材料とするものである。

【００１７】本願発明の着色は、特に眼鏡レンズの着色
に適したものである。

【００１８】

【実施例１】以下、本発明の実施例について説明する。
本実施例においては、プラスチック基材の材料として、
ジエチレングリコールビスアリルカーボネートポリマー
を用いた。そして、ジエチレングリコールビスアリルカ
ーボネートポリマーに、Ｍｉｋｅｔｏｎ Ｐｏｌｙｅｓ
ｔｅｒ Ｙｅｌｌｏｗ ＧＬ（三井等圧化学(株)社製、
Ｄｉｓｐｅｒｓｅ Ｙｅｌｌｏｗ ３３）、Ｍｉｋｅｔ
ｏｎ Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ Ｒｅｄ ＦＬ（三井等圧化
学(株)社製、Ｄｉｓｐｅｒｓｅ Ｒｅｄ ７２）、Ｍｉ
ｋｅｔｏｎ ＰｏｌｙｅｓｔｅｒＢｌｕｅ ＴＧＳＦ
（三井等圧化学(株)社製、Ｄｉｓｐｅｒｓｅ Ｂｌｕｅ
２１４）を色素としたインクをパルスジェット方式のイ
ンクジェットプリンターで、８ドット／ｍｍの連続プリ
ントを実施した。そのプラスチックレンズをオーブン中
で１３０℃１時間加熱することによって染料がレンズ内
部へ拡散し、ムラの殆どない良好な着色レンズができ
た。耐擦傷性および反射防止のため、有機シリコン系ハ
ードコート（(株)ニコン製）をディッピングによりコー
ティングを施し、１１０℃４時間加熱を行い硬化させ
た。その上に、SiO₂、Al₂O₃ 、TiO₂からなる無機多層薄
膜を真空蒸着によって付けた。この様にして作られた着
色レンズは色の再現性も良く、かつ色のバラツキは小さ
く、色差１以内であった。

【００１９】

【実施例２】プラスチック基材は実施例１と同様の物を
用いた。ジエチレングリコールビスアリルカーボネート
ポリマーに、有機顔料としてＭＩＣＲＯＰＩＧＭＯ Ｙ
ＥＬＬＯＷ ＡＭ−ＹＷ2(オリエント化学工業(株)
製）、ＭＩＣＲＯＰＩＧＭＯ ＲＥＤ ＡＭ−ＲＤ２
（オリエント化学工業(株)製）、ＭＩＣＲＯＰＩＧＭＯ
ＢＬＵＥ ＡＭ−ＢＥ４（オリエント化学工業(株)
製）を色素としたインクをパルスジェット方式のインク
ジェットプリンターで、８ドット／ｍｍの連続プリント
を実施した。そのレンズをオーブン中で１３０℃１時間
加熱することによって着色されたコーティング層が形成
され、さらに耐擦傷性および反射防止のため、有機シリ
コン系ハードコート（(株)ニコン製）をディッピングに
よりコーティングを施し、１１０℃４時間加熱を行い硬
化させた。その上に、実施例１と同様の無機多層薄膜を
真空蒸着によって付けた。この様にして作られた着色レ
ンズは色の再現性も良く、ムラの殆どない良好な着色レ
ンズができた。また、このレンズをキセノンフェードメ
ーターによる耐光性試験を行ったところ、１００時間経
過後でも色差の変動は殆ど見られなかった。図１に結果
を示す。

【００２０】

【実施例３】プラスチック基材は実施例１、２と同様の
物を用いた。ジエチレングリコールビスアリルカーボネ
ートポリマーに、プライマーとしてポリイソシアネート
とポリオールを主成分とするポリウレタンからなる樹脂
膜をコーティングし、１００℃１時間加熱硬化した。出
来上がったレンズの上から、染料として、Ｍｉｋｅｔｏ
ｎ Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ Ｙｅｌｌｏｗ ＧＬ（三井等
圧化学(株)社製、Ｄｉｓｐｅｒｓｅ Ｙｅｌｌｏｗ ３
３）、ＭｉｋｅｔｏｎＰｏｌｙｅｓｔｅｒ Ｒｅｄ Ｆ
Ｌ（三井等圧化学(株)社製、Ｄｉｓｐｅｒｓｅ Ｒｅｄ
７２）、Ｍｉｋｅｔｏｎ Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ Ｂｌ
ｕｅ ＴＧＳＦ（三井等圧化学(株)社製、Ｄｉｓｐｅｒ
ｓｅ Ｂｌｕｅ ２１４）を色素としたインクをパルス
ジェット方式のインクジェットプリンターで、８ドット
／ｍｍの連続プリントを実施した。そのレンズをオーブ
ン中で１３０℃１時間加熱することによって染料がコー
ティング層および基材内部へ拡散し、ムラの殆どない良
好な着色レンズができた。さらに耐擦傷性および反射防
止のため、有機シリコン系ハードコート（(株)ニコン
製）をディッピングによりコーティングを施し、１１０
℃４時間加熱を行い硬化させた。その上に、実施例１、
２と同様の無機多層薄膜を真空蒸着によって付けた。こ
の様にして作られた着色レンズは色の再現性も良く、ム
ラの殆どない良好な着色レンズができた。さらに、耐衝
撃性試験を行ったところ、ＦＤＡ規格をクリヤーするこ
とができた。

【００２１】尚、本願発明においては、プラスチックレ
ンズの着色に対してインクジェット方法を用いると特に
効果があるが、これに限定されるものではなく、言うま
でもなくプラスチックを材料とする部品に対しての応用
も可能であり、従来にない着色が可能である。また、本
願発明ではインクジェット方法を対象に説明したが、イ
ンクジェット方法の中の１つであるバブルジェット方式
も使用可能であることは言うまでもない。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、本願発明によるプラスチ
ックを材料とする基材例えば、プラスチックレンズの着
色は、染料の経時劣化等による色のばらつきを抑え良好
な色再現性が可能とばり、また人の勘による色修正も必
要なくなり、コンピューター・カラー・マッチング等に
よって色管理も行えるようになる。

【００２３】更に、インクジェット方法は必要な部分に
のみインクを飛ばすために、インクのコスト低減はもち
ろんのこと、廃液処理等の環境問題の課題も解決するこ
とができる。また、人手によっていた着色工程、例えば
レンズ着色工程の自動化も可能になった。また、本願発
明のインクジェット方法のヘッドはオンデマンド型であ
るため、ヘッドの構造が極めて簡単なため、着色装置の
構造が簡素化できる。また、インク物性の制約がないた
め、多種類の染料、顔料を使用することが可能であるた
め多品種の着色レンズの製造ができる。更に、圧電素子
を用いたヘッドは、インクノの目づまりが少ないため効
率良く着色ができる。

【００２４】更に従来、紙や繊維に着色していたインク
では、プラスチック材料に対してインクの定着性が悪か
ったが、本願発明による、水溶性あるいは高沸点溶剤に
溶解性の樹脂をインク中に添加することによって、プラ
スチック基材へのインクの定着性が向上し階調印刷も可
能となり、プラスチックレンズに応用することが可能に
なった。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、実施例２により作成された着色プラスチッ
クレンズの耐光性による分光分布曲線である。

【符号の説明】

１・・・耐光性前の分光分布曲線 ２・・・キセノンフェードメーターにて６００時間暴露
後の分光分布曲線 以上

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 1/10 Ｇ０２Ｃ 7/10

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラスチックを材料とする基材上に、イ
   ンクジェット方法によりインクが塗布された着色層が形
   成されたプラスチック物品。
2. 【請求項２】 請求項１記載の、前記プラスチック物品
   がプラスチックレンズであることを特徴とするプラスチ
   ック物品。
3. 【請求項３】 プラスチックからなる基材を用意し、イ
   ンクジェット方法で前記プラスチック基材上にインクを
   塗布することにより、着色層を形成することを特徴とす
   るプラスチック物品の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１、２、３記載のインクが直接染
   料、酸性染料、反応染料、分散染料、カチオン染料を色
   素としたインクであることを特徴とするプラスチック物
   品またはプラスチック物品の製造方法。
5. 【請求項５】 前記プラスチックからなる基材上に、前
   記染料が浸透し易い樹脂により膜が形成されることを特
   徴とする請求項４記載のプラスチック物品またはプラス
   チック物品の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項１、２、３記載のインクが水溶性
   あるいは高沸点溶剤に溶解性の樹脂を添加したものであ
   ることを特徴とするプラスチック物品またはプラスチッ
   ク物品の製造方法。
7. 【請求項７】 請求項４記載のインクがフタロシアニン
   系、アゾ系、キナクリドン系、スレン系、キノフタロン
   系等の有機顔料および、カーボンブラック、酸化チタン
   被覆雲母、群青、ホワイトカーボン、酸化亜鉛等の無機
   顔料を色素としたインクであることを特徴とするプラス
   チック物品またはプラスチック物品の製造方法。
8. 【請求項８】 請求項７記載の顔料の粒子径が０．３μ
   ｍ以下であることを特徴とするプラスチック物品または
   プラスチック物品の製造方法。
9. 【請求項９】 請求項１及び請求項３記載のインクジェ
   ット方法において、オンデマンド型ヘッドを用いたこと
   を特徴とするプラスチック物品またはプラスチック物品
   の製造方法。