JPH1114801A - 合成樹脂製レンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 材料の取扱いが容易で、高屈折率と低比重を
有し、なおかつ染色性、透明性などの光学的特性が良好
な合成樹脂製レンズを提供する。 【解決手段】 ９，９−ビス［４−（２−ヒドロキシエ
トキシ）フェニル］フルオレンと水酸基を有する単量体
との重量比が、１００：０〜２０：８０からなる混合物
における全水酸基の８０〜１００重量％が、ラジカル重
合性不飽和基を有するイソシアネート化合物中における
イソシアネート基の１００重量％と反応した反応生成物
２０〜８０重量％と、その反応生成物と共重合可能な単
量体８０〜２０重量％とからなる組成物を共重合して得
られる共重合体からなり、屈折率１．５８以上かつ比重
１．２０以下である合成樹脂製レンズ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、合成樹脂製レンズ
に関し、更に詳しくは良好な光学的特性、機械的特性を
有する共重合体からなる軽量な合成樹脂製レンズに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、光学レンズ材料には種々の無
機ガラスや合成樹脂が使用されてきた。光学レンズ材料
には、さまざまな物性が求められるが、そのうち、高屈
折率と低比重を有することは極めて重要である。すなわ
ち、使用されるレンズが高屈折率と低比重を有するもの
であれば、例えば顕微鏡、写真機などの光学機器や眼鏡
において使用されるレンズの薄肉化、軽量化が可能とな
るからである。

【０００３】そのため、近年の光学レンズ材料は、高屈
折率化、低比重化が進む傾向にあり、特に無機ガラスに
対して軽量である点で著しく有利である合成樹脂製レン
ズにおいては、特に低比重化が進んでいる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】眼鏡用合成樹脂製レン
ズの材料として広く普及している「ＣＲ−３９」と称さ
れるジエチレングリコールビスアリルカーボネート樹脂
製レンズは、比重が１．３１であり（２０℃の値、以下
においても同じ。）、比較的高いものである。また、高
屈折率レンズの材料として使用されている、ハロゲン原
子を含んだ合成樹脂製レンズは（特開昭５８−２８１１
７号公報、特開昭５８−１７６６９１号公報）、比重が
１．３〜１．４程度であり、比較的高いものである。一
方、低比重の合成樹脂製レンズ材料としては、比重１．
０２のポリスチレン、比重１．１９のポリカーボネート
などが知られている。しかしながら、これらは実用上必
要とされている光学的特性を十分には有していないのが
現状である。

【０００５】他方、耐熱性、機械強度などの諸物性に優
れた合成樹脂製レンズ材料として、架橋構造を有する共
重合体が紹介されており、例えば特開昭６３−４６２１
３号公報、特開平２−２７０８５９号公報などに提案さ
れている含硫ウレタン系樹脂製レンズ材料が実用化され
ている。しかしながら、これらの合成樹脂製レンズ材料
は、２液型で取扱いが不便である、レンズ加工時に臭い
が発生する、染色性が低いなどの問題がある。

【０００６】以上のように、従来の合成樹脂製レンズ材
料は、低比重化が十分に達成されていないか、あるいは
十分な光学的特性を有していない、取扱いが不便である
などの問題を有するのが現状である。従って、本発明の
目的は、材料の取扱いが容易で、高屈折率と低比重を有
し、なおかつ染色性、透明性などの光学的特性が良好な
合成樹脂製レンズを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】構造式（１）で表される
９，９−ビス［４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニ
ル］フルオレン（以下ＢＰＥＦという）と水酸基を有す
る単量体との重量比が、１００：０〜２０：８０からな
る組成物を調製し、その組成物中における全水酸基の８
０〜１００重量％が、ラジカル重合性不飽和基を有する
イソシアネート化合物中におけるイソシアネート基の１
００重量％と反応した反応生成物２０〜８０重量％と、
その反応生成物と共重合可能な単量体８０〜２０重量％
とからなる組成物を共重合して得られる共重合体によっ
て、屈折率１．５８以上かつ比重１．２０以下であり、
なおかつ染色性、透明性などの光学的特性が良好で、取
扱いも便利な合成樹脂製レンズを得ることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明は、構造式（１）に示すよ
うなＢＰＥＦを必須成分として用いることにより、本発
明の特徴である屈折率１．５８以上かつ比重１．２０以
下である共重合体を得ることが可能となる。本発明で
は、まず第一にＢＰＥＦをラジカル重合可能な形にする
ために、ラジカル重合性不飽和基を含有するイソシアネ
ート化合物とＢＰＥＦとの反応を行う。このラジカル重
合性不飽和基を含有するイソシアネート化合物の例とし
ては、ｍ−イソプロペニル−α，α−ジメチルベンジル
イソシアネート（ｍ−ＴＭＩ）、メタクリロイルイソシ
アネート（ＭＡＩ）、メタクリロイルオキシエチルイソ
シアネート（ＭＯＩ）などが挙げられるが、これらに限
定されるものではない。

【０００９】また、このときにイソシアネート基と反応
する水酸基は、ＢＰＥＦの有する水酸基のみである必要
はなく、種々の特性を付与するために、水酸基を有する
別の単量体を１種類、あるいは多種類同時に反応させる
こともできる。この、水酸基を有する別の単量体の例と
しては、トリベンジルフェノール（ＴＢＰ）、ヒドロキ
シプロピルメタクリレート（ＨＰＭＡ）、ヒドロキシエ
チルメタクリレート（ＨＥＭＡ）、スチレン化フェノー
ル（ＳＰ）、フェネチルアルコール（ＰＡ）などが挙げ
られるが、これらに限定されるものではない。つまり、
水酸基を有するＢＰＥＦとその他の単量体との混合物
を、ラジカル重合性不飽和基を有するイソシアネート化
合物と反応させることによって、ラジカル重合可能な反
応生成物が得られることになる。このとき、ＢＰＥＦと
水酸基を有するその他の単量体との割合は、重量比で１
００：０〜２０：８０でなければならず、好ましくは、
６０：４０〜４０：６０である。なぜならば、ＢＰＥＦ
が２０重量％未満の場合には、光学レンズとして十分な
耐衝撃性と耐熱性を得ることが困難になるからである。

【００１０】また、この反応を行う場合において、イソ
シアネート基と水酸基のモル比が、必ずしも１：１であ
る必要はない。例えば、構造式（１）のＢＰＥＦのよう
なジオールの場合には、二つの水酸基の中の一つでもイ
ソシアネート基と反応していれば、ラジカル重合可能な
形になるためである。しかしながら、水酸基が８０重量
％未満しか反応していない場合には、光学レンズとして
十分な耐衝撃性と耐熱性を得ることが困難になるだけで
なく、ＢＰＥＦが完全に溶解できないために、透明な光
学レンズが得られなくなる場合がある。よって、水酸基
を有するＢＰＥＦとその他の単量体との混合物中におけ
る全水酸基の少なくとも８０重量％以上が、イソシアネ
ート基と反応していることが望ましい。つまり、この反
応で得られる反応生成物は、水酸基を含有するＢＰＥＦ
とその他の単量体との混合物中の、全水酸基の８０重量
％以上が、イソシアネート基１００重量％と反応した反
応生成物である。

【００１１】このときに生じるウレタン反応は、加温下
に無触媒で行うこともできるが、触媒を用いることによ
り加速させて行うことが好ましい。ここに、触媒として
は、ポリウレタン化学の分野において公知のものを用い
ることが可能であり、例としては、トリエチルアミンな
どの第三アミン系触媒、ジブチル錫ジラウリレートなど
の有機金属系触媒などが挙げられる。

【００１２】本発明では、以上のようにして得られる反
応生成物の他に、その反応生成物と共重合可能な単量体
を、目的に応じて１種類、あるいは多種類混合すること
ができる。その例としては、ジビニルベンゼン（ＤＶ
Ｂ）、スチレン（Ｓｔ）、α−メチルスチレン（α−Ｍ
ｅＳｔ）、２−メチルスチレン（２−ＭｅＳｔ）などの
芳香族ビニル化合物、２，２−ビス（４−メタクリロキ
シポリエトキシフェニル）プロパン（ＢＰＥ５００）な
どのメタクリル酸エステル、その他が挙げられるが、こ
れらに限定されるものではない。このとき、上記のよう
にして得られる反応生成物と、その反応生成物と共重合
可能な単量体との重量比は、上記の反応生成物が８０重
量％を超える場合には、混合物の粘度を低下させること
が困難になり、逆に、上記の反応生成物が２０重量％未
満の場合には、光学レンズとして十分な耐衝撃性や耐熱
性を得ることが困難になるために、上記の反応生成物
と、その反応生成物と共重合可能な単量体との重量比
は、８０：２０〜２０：８０でなくてはならず、好まし
くは、６０：４０〜４０：６０である。

【００１３】本発明の合成樹脂製レンズは、以上のよう
にして得られる組成物をラジカル重合することにより得
られるが、前記各成分を適当に組み合わせることによ
り、組成物の粘度を十分に低くして、流動性が十分に高
い状態にすることが可能であるために、例えば注型容器
内において一括して実行することが可能であり、従っ
て、容易かつ低コストで製造することができる。

【００１４】注型容器を利用する注型重合法もしくは注
型反応法としては、周知の技術を利用することが可能で
あり、注型容器としては、板状、レンズ状、円筒状など
の用途に応じて設計された鋳型または型枠その他が使用
でき、その材質は、無機ガラス、プラスチック、金属な
どの任意なものを使用できる。

【００１５】注型重合法によって本発明の合成樹脂製レ
ンズを得る場合には、注型容器内に上記各成分を重合開
始剤とともに投入して重合を行わせればよいが、この場
合、ウレタン反応とラジカル重合を同時に行わせてもよ
いし、また、最初にラジカル重合かウレタン反応の一方
を行わせた後に、ラジカル重合かウレタン反応の他方を
行わせることも可能である。ラジカル重合は、公知のラ
ジカル重合開始剤を用いて室温あるいは加温状態で行う
ことが可能であり、これにより、高分子量化された共重
合体を得ることができる。注型重合法の実施において
は、注型容器内に各成分を一括投入してもよいし、必要
に応じて、別の容器を用いてあらかじめラジカル重合か
ウレタン反応を行わせ、得られるプレポリマーまたはシ
ロップを注型容器内に投入して、ラジカル重合及びウレ
タン反応を完結させる様態によりレンズを得ることもで
きる。

【００１６】また、各成分の混合物には、必要に応じて
着色剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、その他の補助資材を
含有させることも可能である。更に、得られた共重合体
の表面にハードコート剤、無反射コード、その他の表面
コートを施すことも可能である。

【００１７】本発明の合成樹脂製レンズは、以上のよう
な共重合体であるということに特徴を有し、従って、注
型重合法以外にも、板材その他の共重合体を得てから削
り出す方法によっても製造することができる。

【００１８】

【実施例】以下、実施例により更に詳しく説明するが、
本発明はこれらに限定されるものではない。なお、得ら
れた諸物性の評価方法は以下のとおりである。

【００１９】屈折率 １０ｍｍ×２０ｍｍ×３ｍｍの試験片を作成し、アタゴ
社製「アッベ屈折率計１Ｔ」を用い、接触液にα−ブロ
モナフタリンを使用して室温（２０℃）における屈折率
を測定した。

【００２０】アッベ数 上記の屈折率測定と同様の測定装置、測定方法によりア
ッベ数を測定した。

【００２１】比重 １０ｍｍ×２０ｍｍ×３ｍｍの試験片を作成し、メトラ
ートレド社製「ＳＧＭ−６」を用いて室温（２０℃）に
おける比重を測定した。

【００２２】染色性 純水１０００ｍｌに、服部セイコー社製のセイコープラ
ックスブラウン、及び助剤をそれぞれ１ｇづつ混合する
ことにより染色液を作成し、得られたレンズをその染色
液に９２℃で１０分間浸すことにより染色を行い、島津
製作所社製の紫外、可視分光光度計「ＵＶ−２２００」
を用いて全光線透過率を測定して４０％以下のものを良
好とした。

【００２３】透明性 中心厚２．０ｍｍ、半径６０ｍｍの平板を作成してスガ
試験機社製「ＨＧＭ−２０Ｐ」を用いてヘーズを測定
し、ヘーズ０．３以下のものを良好とした。

【００２４】実施例１ Ｓｔを３８ｇ、ＢＰＥ ５００を１５ｇ、ＭＯＩを１７
ｇ、ＢＰＥＦを１５ｇ、ＴＢＰを１５ｇを２００ｍｌ三
角フラスコに測り取り、その調製物１００ｇに対し、ウ
レタン重合開始剤ジブチル錫ジラウリレートを０．１ｇ
と撹拌子を加え、５５℃で３時間撹拌することにより水
酸基とイソシアネート基の予備重合を行い、その後にラ
ジカル重合開始剤のＰＢ−ＮＤ（パーブチルＮＤ、日本
油脂社製）を１．０ｇ加え、２枚のガラス板とガスケッ
トで構成された注型鋳型に注入して重合を行った。重合
は、熱風循環炉中にて４５℃から１００℃まで１０時間
かけて徐々に昇温し、１００℃で２時間保持した後に６
５℃まで徐々に冷却した。その後に注型鋳型から共重合
体を取り出して完成品を得た。

【００２５】得られた共重合体は屈折率１．５８以上か
つ比重１．２以下であり、無色透明で脈理や歪みのない
成形品が得られた（詳細は表１に記載）。

【００２６】実施例２〜５、比較例１ 表１に示した組成比で重合組成物を調製し、その調製物
１００ｇに対してウレタン重合開始剤ジブチル錫ジラウ
リレートを０．１ｇ加え、５５℃で３時間撹拌すること
により水酸基とイソシアネート基の予備重合を行い、そ
の後にラジカル重合開始剤のＰＢ−ＮＤ（パーブチルＮ
Ｄ、日本油脂社製）を１．０ｇ加えて、２枚のガラス板
とガスケットで構成された注型鋳型に注入して重合を行
った。重合は、熱風循環炉中にて４５℃から１００℃ま
で１０時間かけて徐々に昇温し、１００℃で２時間保持
した後に６５℃まで徐々に冷却した。その後に注型鋳型
から共重合体を取り出して完成品を得た。

【００２７】得られた共重合体はそれぞれ表１に示すよ
うな物性値を得ることができた。実施例２〜５では、い
ずれも屈折率１．５８以上かつ比重１．２以下であり、
無色透明で脈理や歪みのない成形品が得られた。比較例
１では、粘度が高いために重合時の作業性が悪く、ま
た、得られた成形品も耐熱性や耐衝撃性が不十分なだけ
でなく屈折率が１．５８以下であり、高屈折率の成形品
は得られなかった。

【００２８】

【表１】

【００２９】ＢＰＥＦ ：９，９−ビス［４−（２
−ヒドロキシエトキシ）フェニル］フルオレン ＴＢＰ ：トリベンジルフェノール ＰＡ ：フェネチルアルコール ＨＰＭＡ ：ヒドロキシプロピルメタクリレート ＭＯＩ ：メタクリロイルオキシエチルイソシア
ネート ＭＡＩ ：メタクリロイルイソシアネート ｍ−ＴＭＩ ：ｍ−イソプロペニル−α，α−ジメチ
ルベンジルイソシアネート Ｓｔ ：スチレン ＤＶＢ ：ジビニルベンゼン ＢＰＥ ５００：２，２ビス（４−メタクリロキシポリ
エトキシフェニル）プロパン

【００３０】

【発明の効果】本発明の合成樹脂製レンズは、これまで
の高屈折率レンズの問題点であった染色性や取扱いの簡
便性などを改善しただけでなく、高屈折率と低比重を合
わせ持つという特徴を有するために、薄肉化と軽量化を
同時に可能とすることができる。従って、より薄く、よ
り軽い光学レンズを得ることが可能となる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記構造式（１）で表される９，９−ビ
   ス［４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル］フルオ
   レンと水酸基を有する単量体との重量比が、１００：０
   〜２０：８０からなる混合物における全水酸基の８０〜
   １００重量％が、ラジカル重合性不飽和基を有するイソ
   シアネート化合物中におけるイソシアネート基の１００
   重量％と反応した反応生成物２０〜８０重量％と、その
   反応生成物と共重合可能な単量体８０〜２０重量％とか
   らなる組成物を共重合して得られる共重合体からなり、
   屈折率１．５８以上かつ比重１．２０以下であることを
   特徴とする合成樹脂製レンズ。 【化１】
2. 【請求項２】 前記共重合可能な単量体が、ジビニルベ
   ンゼン、スチレン、α−メチルスチレン、２−メチルス
   チレン、２，２−ビス（４−メタクリロキシポリエトキ
   シフェニル）プロパンから選ばれる１種以上の単量体で
   ある請求項１記載の合成樹脂製レンズ。