JPH1123801A - 合成樹脂製レンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高屈折率かつ低比重で良好な光学特性、機械
的特性及び良好な染色性を有する合成樹脂製レンズを提
供する。 【解決手段】 （Ａ）ポリオキシアルキレンスチリルフ
ェニルエーテルと（Ｂ）ラジカル重合性不飽和基と水酸
基の両方を含有する化合物との重量比がＡ：Ｂ＝２０：
８０〜８０：２０で、（Ａ）と（Ｃ）硫黄含有量２０％
以上のチオール化合物との重量比がＡ：Ｃ＝２０：８０
〜１００：０で、（Ａ）と（Ｂ）の水酸基と（Ｃ）のメ
ルカプト基の合計量の８０〜１００重量％が、（Ｄ）ラ
ジカル重合性不飽和基を含有しない芳香族系ジイソシア
ネート化合物のイソシアネート基と反応した反応生成物
である（Ｅ）２０〜８０重量％と、（Ｅ）と共重合可能
な単量体である（Ｆ）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１．２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、光学レンズにおいては、種々の無
機ガラスレンズが使用されてきたが、最近においては、
合成樹脂製レンズが、その軽量性、加工性、安定性、染
色性、大量生産性、コストの削減可能等を有することか
ら、無機ガラスレンズと共に広く使用され始めている。

【０００３】光学レンズ材料には種々の物性が求められ
るが、特に高屈折率、低分散及び低比重を有することが
極めて重要なことである。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材料よりなるものであれ
ば、例えば顕微鏡、写真機、望遠鏡等の光学機器や眼鏡
レンズにおいて重要な位置を占めるレンズ系の薄肉化、
軽量化を図ることが可能となる。

【０００４】このため、合成樹脂製レンズ材料において
も、更に低比重化を図り、無機ガラスレンズ材料に対す
る優位性を強調する傾向にある。

【０００５】例えば眼鏡用合成樹脂製レンズ材料として
現在最も普及しているものとして「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
がある。しかしこの樹脂の比重は１．３１（温度２０℃
における値をいう。以下において同じ。）であり比較的
高いものである。

【０００６】一方、比較的低比重の合成樹脂製レンズ材
料として、ポリスチレン（比重；１．０２）やポリメチ
ルメタクリレート（比重；１．２０）及びポリカーボネ
ート（比重；１．１９）等の熱可塑性樹脂が知られてい
るが、これらは眼鏡レンズとして実用上必要とされる染
色性や加工性が十分でない。

【０００７】他方、耐熱性、耐溶剤性、機械的強度等の
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
−４６２１３号公報、特開平２−２７０８５９号公報等
に提案されている含硫ウレタン系樹脂製レンズ材料等が
実用化されている。しかしながらこの合成樹脂製レンズ
材料は原料の保存安定性が悪いため、イソシアネートと
チオールを別々に保管する必要性がある。そのため使用
直前にイソシアネートとチオールを混合しなければなら
ない。更にイソシアネートとチオールを混合することに
より、経時的に混合液の粘度が上がって行き、最終的に
は高粘度のためモールドに注入できなくなることがあ
る。以上のようにこの合成樹脂製レンズ材料は使用時の
取り扱いが極めて不便である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】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、あるいは原料の取り扱いが極めて不便であるた
め、高屈折率、低比重かつ原料の使用時の取り扱いが容
易であり、その上、良好な光学的特性を兼ね備えた光学
材料の開発が強く望まれている。本発明はこのような事
情に基づいてなされたものであり、その目的は、使用直
前に二液を混合したりする必要がなく、作業中に増粘す
るような不都合がないため製造が容易で、高屈折率かつ
低比重で良好な光学特性、機械的特性及び良好な染色性
を有する合成樹脂製レンズを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の合成樹脂製レン
ズは、Ａ成分のポリオキシアルキレン（モノ〜ペンタ）
スチリルフェニルエーテル（ｎ＝１〜５）とＢ成分のラ
ジカル重合性不飽和基と水酸基の両方を含有する化合物
との重量比がＡ：Ｂ＝２０：８０〜８０：２０で、該Ａ
成分とＣ成分の硫黄含有量２０％以上のチオール化合物
との重量比がＡ：Ｃ＝２０：８０〜１００：０で、かつ
該Ａ成分と該Ｂ成分の水酸基と該Ｃ成分のメルカプト基
の合計量の８０〜１００重量％が、Ｄ成分のラジカル重
合性不飽和基を含有しない芳香族系ジイソシアネート化
合物のイソシアネート基と反応した反応生成物であるＥ
成分２０〜８０重量％と、該Ｅ成分と共重合可能な単量
体であるＦ成分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ることを特徴とする合
成樹脂製レンズである。

【００１０】なお、本発明において硫黄含有量は下記式
で求めた値である。

【００１１】

【００１２】

【発明の実施の形態】以下本発明について具体的に説明
する。

【００１３】本発明の高屈折率・低比重樹脂製レンズを
構成する共重合体は、Ａ成分の下記構造式のポリオキシ
アルキレン（モノ〜ペンタ）スチリルフェニルエーテル
（ｎ＝１〜５）とＢ成分のラジカル重合性不飽和基と水
酸基の両方を含有する化合物とＣ成分の硫黄含有量２０
％以上のチオールが、Ｄ成分のラジカル重合性不飽和基
を含有しない芳香族系ジイソシアネート化合物と反応し
た反応生成物であるＥ成分と、共重合可能な単量体であ
るＦ成分から得られるものである。

【００１４】

【化２】

【００１５】Ａ成分のポリオキシアルキレン（モノ〜ペ
ンタ）スチリルフェニルエーテル（ｎ＝１〜５）とＢ成
分のラジカル重合性不飽和基と水酸基の両方を含有する
化合物の水酸基とＣ成分の硫黄含有量２０％以上のチオ
ールのメルカプト基が、Ｄ成分であるラジカル重合性不
飽和基を含有しない芳香族系ジイソシアネート化合物の
イソシアネート基とウレタン結合を生成し、これによ
り、染色性が付与された高屈折率の共重合体が得られる
のである。

【００１６】Ａ成分とＢ成分の重量比Ｂ／Ａが０．２５
未満では耐衝撃性や耐熱性が低下し光学レンズとして使
用できず、重量比Ｂ／Ａが４．０を超えてしまうと本発
明の効果である高屈折率化や十分な染色性が得られな
い。

【００１７】またＡ成分とＣ成分の重量比Ｃ／Ａが４．
０を超えてしまうと本発明の効果である低比重化が困難
となる。

【００１８】更にＣ成分の硫黄含有量が２０％未満であ
ると本発明の効果である高屈折率化が困難となる。

【００１９】本発明において、Ａ成分として用いられる
化合物は、ポリオキシアルキレン（モノ〜ペンタ）スチ
リルフェニルエーテル（ｎ＝１〜５）である。

【００２０】本発明において、Ｂ成分として用いられる
ラジカル重合性不飽和基と水酸基の両方を含有する化合
物の具体例としては、２−ヒドロキシ−１，３−ジメタ
クリロキシプロパン、２−ヒドロキシ−３−アクリロイ
ロキシプロピルメタクリレート、２−ヒドロキシエチル
（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メ
タ）アクリレート、２−ヒドロキシブチル（メタ）アク
リレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピル
（メタ）アクリレート等が挙げられるが、これらのみに
限定されるものではない。

【００２１】本発明において、Ｃ成分として用いられる
硫黄含有量２０％以上のチオールの具体例としては、エ
チレングリコールジチオグリコレート（ＥＧＴＧ）、ト
リメチロールプロパントリスチオグリコレート（ＴＭＴ
Ｇ）、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレー
ト（ＰＥＴＧ）、ペンタエリスリトールテトラキス−β
−チオプロピオネート（ＰＥＴＰ）、エチレングリコー
ルジチオプロピオネート（ＥＤＴＰ）、ブタンジオール
ジチオグリコレート（ＢＤＴＧ）、ジメルカプトトリエ
チレンジスルフィド（ＤＭＴＤＳ）、ジメルカプトジエ
チレンスルフィド（ＤＭＤＳ）、１，５，１０−デカン
トリチオール、１，１０−デカンジオール、ｍ−キシリ
レンジチオール、ｐ−キシリレンジチオール等が挙げら
れるが、これらのみに限定されるものではない。

【００２２】本発明において、Ｄ成分として用いられる
ラジカル重合性不飽和基を含有しない芳香族系ジイソシ
アネート化合物の具体例としては、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−キシ
リレンジイソシアネート、４，４′−ジフェニルメタン
ジイソシアネート等が挙げられるが、これらのみに限定
されるものではない。

【００２３】Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ成分間において生ずるウレ
タン反応は、加温下に無触媒で行うことも可能である
が、触媒を用いて加速させて行うことも可能である。

【００２４】ここに触媒としてはポリウレタン化学の分
野で公知のものを使用することができ、その代表的な例
としては有機金属系触媒がある。具体例としては、例え
ばジブチル錫ジラウレート、スタナスオクトエート、そ
の他の有機錫系化合物を挙げることができる。

【００２５】更に本発明においては、Ａ成分とＢ成分の
水酸基とＣ成分のメルカプト基の合計量の８０重量％以
上が、Ｄ成分のイソシアネート基と反応した反応生成物
であるＥ成分の他に、Ｅ成分と共重合可能な単量体であ
るＦ成分を必須成分として用い、これにより、最終的に
得られるレンズの特性を改善することができて目的に適
した特性の樹脂製レンズが得られ、かつレンズ製造上の
条件を好ましく変更することが可能となる。例えば、耐
溶剤性、耐擦傷性等のレンズに要求される諸物性を向上
させることができ、また反応生成物であるＥ成分の粘度
を低下させることが可能となって注型重合を容易に行う
ことができる。

【００２６】かかるＦ成分の単量体としては、最終的に
得られるレンズの比重を大幅に増加させることのないも
のであることが好ましく、特に単独で重合した時の重合
体の比重が１．２以下となる単量体をＦ成分として用い
ることが望ましい。このＦ成分として用いられる単量体
の例としては、（イ）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、（ロ）ベンジル（メ
タ）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレート等の
各種メタクリル酸エステルまたはアクリル酸エステル、
すなわち、一価の水酸基を有する芳香族系化合物と（メ
タ）アクリル酸とのエステル、その他を挙げることがで
きる。しかしこれらの例のみに限定されるものではな
い。以上のようなＦ成分を、その目的に応じて１種もし
くは多種類を混合して用いることができる。

【００２７】本発明においては、反応生成物であるＥ成
分の割合が組成物全体の２０〜８０重量％、好ましくは
３０〜７０重量％とされることが必要であり、このこと
は、該Ｆ成分の量は、Ａ成分〜Ｄ成分をも含めた単量体
組成物の全体量に対して８０〜２０重量％の範囲、特に
好ましくは７０〜３０重量％の範囲とされることを意味
する。Ｄ成分のイソシアネート基のモル数に対して１〜
１．２５倍のモル数の水酸基とメルカプト基が存在する
ようにＡ成分とＢ成分とＣ成分を導入することにより、
Ａ成分とＢ成分の水酸基とＣ成分のメルカプト基の８０
〜１００重量％がＤ成分のイソシアネート基と反応す
る。Ａ成分〜Ｄ成分の反応生成物であるＥ成分において
イソシアネート基と反応した水酸基とメルカプト基が８
０重量％未満の場合は耐熱性、耐衝撃性等のレンズに要
求される諸物性を樹脂製レンズに得させることが困難で
ある。またＡ成分〜Ｄ成分の反応生成物であるＥ成分の
割合が２０重量％未満の場合には、耐溶剤性、耐擦傷性
等のレンズに要求される諸物性を樹脂製レンズに得させ
ることが困難となり、また重合収縮率が上がり成形性や
面精度が悪くなる。逆にＥ成分が８０重量％を超えると
混合物の粘度が高すぎるため作業性が悪くなる。

【００２８】本発明の低比重樹脂製レンズは、上記の条
件を満足する上記Ａ成分からＦ成分の適宜の混合物もし
くは組成物を反応及び重合させることによって製造され
るが、この反応及び重合は、前記各成分を適当に組合わ
せることによって当該混合物もしくは組成物の粘度を十
分に低くして流動性が十分に高い状態とすることができ
るため、例えば注型容器内において一括して実行するこ
とができ、従ってきわめて容易にかつ低いコストで製造
することができ、この点において本発明の低比重樹脂製
レンズは大きな利点を有する。

【００２９】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、周知の技術をそのまま利用すること
ができる。そして注型容器としては、板状、レンズ状、
円筒状、角柱状、円錐状、球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が使用される。その材質
は、無機ガラス、プラスチック、金属等合目的的な任意
なものでよい。

【００３０】注型重合法によって本発明のレンズを得る
場合においては、適宜の注型容器内に、Ａ成分からＦ成
分を、混合物としてあるいは各別に、重合開始剤と共に
投入し、反応及び重合を行わせればよいが、ウレタン反
応及びラジカル重合を同時に行わせてもよいし、また初
めに重合または反応の一方を行わせ、その後重合または
反応の他方を行うようにすることも可能である。

【００３１】またラジカル重合は、公知のラジカル重合
開始剤を用いて室温もしくは加温状態で行うことがで
き、これによって高分子量化された重合体を得ることが
可能である。

【００３２】注型重合法の実施においては、各成分を注
型容器内に一括して一度に投入してもよいし、必要に応
じて別の容器を用いて、予めある程度の重合若しくは反
応を行わせておき、得られたプレポリマーまたはシロッ
プを注型容器に投入して反応及び重合を完結させる態様
によってレンズを得ることができる。また各成分の混合
物には、得られるレンズに期待する用途に応じて、着色
剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、その他の補助資材を含有
させることもできる。

【００３３】本発明のレンズは、レンズ材料が以上の共
重合体であるという点に特徴を有し、従って注型重合法
によって直接にレンズとして得る方法以外に、板材その
他の共重合体を得てこれより削り出す方法によっても、
製造することができる。またレンズを染色液等にディッ
ピングすることにより、レンズを好みの色にしたり、や
グラデーションをかけたりすることも可能である。

【００３４】更に表面硬度を上げるために無機あるいは
有機のハードコート剤を、蒸着あるいはディッピング等
の手段によって被覆させること、更に無反射コートを施
すことも可能である。

【００３５】

【作用】このような効果が得られる理由は、この共重合
体において、Ａ成分のポリオキシアルキレン（モノ〜ペ
ンタ）スチリルフェニルエーテル（ｎ＝１〜５）が染色
性を持ち、更に高屈折率の化合物であり、更にＤ成分の
芳香族系ジイソシアネートのイソシアネート基と反応せ
しめて高粘度で低収縮な反応性化合物とし、更に共重合
可能で低比重な単量体で希釈し共重合せしめるからであ
る。

【００３６】本発明の高屈折率・低比重樹脂製レンズ
は、Ａ成分、Ｂ成分、Ｃ成分、Ｄ成分を特定の相対比率
において、かつ、これら４成分の合計量の全体に対する
割合が特定の範囲の大きさとなる比率で、特定のＦ成分
と重合させることにより得られる共重合体よりなるもの
であり、この反応及び重合において、Ａ成分とＢ成分の
水酸基とＣ成分のメルカプト基の８０〜１００重量％を
Ｄ成分のイソシアネート基と反応させ、更にＢ成分及び
Ｆ成分のラジカル重合性を利用して共重合させ、かくし
て得られるウレタン結合を有する共重合体樹脂をレンズ
化することにより、得ることができる。

【００３７】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に
説明する。なお、得られた重合体の諸物性の測定方法及
び評価結果は次の通りである。

【００３８】（１）屈折率（ｎ_D ）及びアッベ数（ν
_D ） １０ｍｍ×２０ｍｍ×３ｍｍの試験片を作成し、アタゴ
社製「アッベ屈折率計１Ｔ」を用いて、室温における屈
折率（ｎ_D ）及びアッベ数（ν_D ）を測定した。接触液
はα−ブロモナフタリンを使用した。

【００３９】（２）比重 １０ｍｍ×２０ｍｍ×３ｍｍの試験片を作成し、メトラ
ー・トレド社製「ＳＧＭ−６」を用いて測定した。

【００４０】（３）耐溶剤性 ７０φｍｍで−３Ｄのレンズを溶剤（エタノール、アセ
トン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、トル
エン）に１０時間浸漬した後、レンズの表面が侵されて
いるかを判定した。

【００４１】（４）染色性 ７０φｍｍで平板のレンズを９０℃の染色液（染料 セ
イコー・プラッセルブラウン １０００倍水希釈）に１
０分間ディッピングし、島津製作所社製の紫外・可視分
光光度計「ＵＶ−２２００」で全光線透過率を測定し
た。全光線透過率が４０％以下のものを染色性良好とし
た。

【００４２】実施例１ Ａ成分ＭＳＰ−２ １８．０ｇ（１８．０％）、Ｂ成分
７０１ １５．０ｇ（１５．０％）、Ｄ成分ＸＤＩ １
２．０ｇ（１２．０％）、Ｆ成分Ｓｔ ４５．０ｇ（４
５．０％）、ＤＶＢ １０．０ｇ（１０．０％）を調製
し、その１００ｇにウレタン重合開始剤ジブチル錫ジラ
ウレート０．１ｇを加え、５５℃で５時間撹拌すること
により水酸基とイソシアネート基を予備重合させた後、
ラジカル重合開始剤ｔ−Ｂｕｔｙｌ ｐｅｒｏｘｙ ｐ
ｉｖａｌａｔｅ（ＰＢ−ＮＤ）１．０ｇ加え、完全に溶
解させた樹脂液を２枚のガラス板とガスケットで構成さ
れた注型鋳型の中に注入し重合を行った。重合は熱風循
環炉を用い、５０℃から１００℃まで１０時間かけて徐
々に昇温し、１００℃で１時間保持した後、６５℃まで
徐々に冷却して行った。

【００４３】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、歪み及び剥がれ等がなく、染色
性の良好な成形物が得られた。

【００４４】実施例２〜４、比較例１〜４ 表１、２に示した組成比（重量基準）で重合組成物を調
整し、その１００ｇにウレタン重合開始剤ジブチル錫ジ
ラウレート０．１ｇを加え、５５℃で５時間撹拌するこ
とにより水酸基とイソシアネート基または水酸基及びメ
ルカプト基とイソシアネート基を予備重合させた後、ラ
ジカル重合開始剤ｔ−Ｂｕｔｙｌ ｐｅｒｏｘｙ ｐｉ
ｖａｌａｔｅ（ＰＢ−ＮＤ）１．０ｇ加え、完全に溶解
させた樹脂液を２枚のガラス板とガスケットで構成され
た注型鋳型の中に注入し重合を行った。重合は熱風循環
炉を用い、５０℃から１００℃まで１０時間かけて徐々
に昇温し、１００℃で１時間保持した後、６５℃まで徐
々に冷却して行った。得られた重合体のそれぞれの物性
値を表１、２に示した。実施例２〜４のいずれの組成に
おいても屈折率１．５８以上かつ比重１．２以下であ
り、無色透明で脈理、歪み及び剥がれ等の欠陥が見られ
ない成形物が得られた。

【００４５】重量比Ｂ／Ａが４．０を超える比較例１で
は、屈折率が１．５８未満で比重が１．２より高くかつ
染色性の低い成形物であった。また重量比Ｃ／Ａが４．
０を超える比較例２、Ｆ成分が２０重量％未満の比較例
３、硫黄含有量２０％未満のチオールを用いた比較例４
でも屈折率が１．５８未満または比重が１．２より高
く、本発明の高屈折率、低比重の成形物は得られなかっ
た。

【００４６】

【表１】

【００４７】

【表２】

【００４８】ＭＳＰ−２（ジオキシアルキレンモノスチ
リルフェニルエーテル） ＭＳＰ−３（トリオキシアルキレンモノスチリルフェニ
ルエーテル） ７０１（２−ヒドロキシ−１，３−ジメタクリロキシプ
ロパン） ＰＥＴＰ（ペンタエリスリトールテトラキス−β−チオ
プロピオネート） ＯＴＧ（チオグリコール酸オルチル） ＸＤＩ（キシリレンジイソシアネート） Ｓｔ（スチレン） ＤＶＢ（ジビニルベンゼン）

【００４９】

【発明の効果】本発明による合成樹脂製レンズは、高屈
折率かつ低比重で、良好な機械的特性、光学的特性及び
染色性を有するものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ａ成分の下記構造式のポリオキシアルキ
   レンスチリルフェニルエーテルとＢ成分のラジカル重合
   性不飽和基と水酸基の両方を含有する化合物との重量比
   がＡ：Ｂ＝２０：８０〜８０：２０で、該Ａ成分とＣ成
   分の硫黄含有量２０％以上のチオール化合物との重量比
   がＡ：Ｃ＝２０：８０〜１００：０で、かつ該Ａ成分と
   該Ｂ成分の水酸基と該Ｃ成分のメルカプト基の合計量の
   ８０〜１００重量％が、Ｄ成分のラジカル重合性不飽和
   基を含有しない芳香族系ジイソシアネート化合物のイソ
   シアネート基と反応した反応生成物であるＥ成分２０〜
   ８０重量％と、該Ｅ成分と共重合可能な単量体であるＦ
   成分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
   １．２以下であることを特徴とする合成樹脂製レンズ。 【化１】