JPWO2002033447A1 - 光学材料用組成物、光学材料及びプラスチックレンズ - Google Patents
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Abstract
注型成形性に優れ、硬化によって、無色透明性、耐候性に優れ、高い屈折率を有し、且つ耐衝撃性、耐熱性、染色性等の性能にも優れる光学材料が得られる光学材料用組成物であって、ジアリル化合物を含む重合性成分と、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤と、青色系顔料と、非イオン性界面活性剤とを含有する光学材料用組成物、該組成物を硬化させて得た、屈折率1.53以上、アッベ数33以上である光学材料及びプラスチックレンズ。
Description
技術分野
本発明は、注型成型性に優れ、また硬化させて得られる光学材料が、無色透明性、屈折率、アッベ数等の光学特性に優れると共に、耐熱性、耐衝撃性等の諸物性にも優れる光学材料用組成物、該組成物を硬化させた光学材料及びプラスチックレンズに関する。
従来の技術
近年、レンズ等に使用される光学材料の分野においては、軽量性、安全性、ファッション性等が益々重視されるようになり、その材料が従来の無機ガラスから合成樹脂へと移行してきている。その代表的な合成樹脂製材料としては、ポリジエチレングリコールビスアリルカーボネート(以下、PADCと略記する)、ポリメチルメタクリレート(以下、PMMAと略記する)、ポリカーボネート(以下、PCと略記する)等がよく知られている。
PADC又はPMMAにより得られるレンズは、低比重、耐衝撃性、染色性等の点で無機ガラスにより得られるレンズより優れている。しかし、PADC又はPMMAにより得られるレンズの屈折率は1.49程度であり、屈折率の面では一般的な無機ガラスにより得られるレンズの1.52より低い。そのため、レンズの度数を高くすると、PADC又はPMMAにより得られるレンズは、コバ厚みが厚くなるという欠点がある。また、PCにより得られるレンズは、屈折率が1.58程度と高いが、アッベ数が29と低い。加えて、PCは、溶融成形により成形されるので、光学異方性及び着色等の別の点で問題が生じる。
そこで、これらの欠点を改良するための、より高屈折で光学特性に優れたプラスチックレンズが提案されている。例えば、特開昭53−7787号公報には、ジアリルイソフタレートとジエチレングリコールビスアリルカーボネートとの共重合体が、特開昭62−235901号公報又は特開昭62−235901号公報には、屈折率を高める目的でジアリルフタレートとエステル基に芳香族環を有する不飽和二塩基酸ジエステルとの共重合体が、特開平3−54213号公報には、ジアリルテレフタレート系オリゴマーの樹脂がそれぞれ開示されている。
しかし、これらの共重合体は、いずれも耐衝撃性が十分でなく、また、硬化後の樹脂がわずかに黄色を呈したり、光によって黄変する等の問題がある。
一方、アリル系モノマー以外にも、特開昭55−13747号公報には、ビスフェノールA誘導体のジメタクリレートとスチレンとの共重合体が、特開昭62−267316号公報には、ポリイソシアネートとポリチオールとからなるチオウレタン樹脂が開示されている。これらは、いずれの場合もより屈折率の高いレンズが得られているが、重合速度が速いことにより硬化物に歪や白濁が発生し易く、硬化樹脂の初期着色及び耐光性に問題がある。
レンズの黄色度を改善する方法として、特開平5−195446号公報には、芳香族系ジアリルエステルに青系顔料と赤系顔料とを添加して硬化させる、ブルーイング方法が開示されている。しかし、この方法で得られるレンズは、耐衝撃性が低いばかりでなく、顔料染色剤を高濃度に保持できず、得られるレンズの黄変化を十分に抑えることができない。また、製造時には顔料染色剤が重合性成分から分離し、不純分除去用フィルターによりその一部が除去されてレンズの色合い調整が困難になるという問題がある。
発明の開示
本発明の目的は、注型成形性に優れ、硬化させることによって、無色透明性、耐候性に優れ、高い屈折率を有し、且つ耐衝撃性、耐熱性、染色性等の性能にも優れる光学材料を得ることができる光学材料用組成物を提供することにある。
本発明の別の目的は、無色透明性、耐候性に優れ、高い屈折率を有し、且つ耐衝撃性、耐熱性、染色性等に優れる光学材料及びプラスチックレンズを提供することにある。
本発明によれば、ジアリル化合物を含む重合性成分と、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤と、青色系顔料と、非イオン性界面活性剤とを含有する光学材料用組成物が提供される。
また本発明によれば、前記光学材料用組成物を硬化させて得た光学材料が提供される。
更に本発明によれば、前記光学材料を加工して得たレンズ状樹脂を含むプラスチックレンズが提供される。
発明の好ましい実施の態様
本発明の光学材料用組成物は、ジアリル化合物を含む重合性成分と、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤と、青色系顔料と、非イオン性界面活性剤とを含む。
前記重合性成分に用いるジアリル化合物としては、ジアリルフタレート、式(1)で表されるジアリルエステル化合物、式(2)で表されるジアリルカーボネート化合物等が挙げられる。
式(1)中、R1はエチレン基、トリメチレン基、プロピレン基、テトラメチレン基等の炭素数1〜4のアルキレン基を示す。R1の炭素数が4を超える場合は、得られる硬化物の耐熱性が低下する恐れがあるので、このようなR1の炭素数が4を超える式(1)で示されるジアリルエステル化合物を重合性成分中に含ませる場合にはより少ない割合とすることが好ましい。Phはオルソ位、メタ位又はパラ位で結合するフェニレン基を示す。xは1〜20の範囲が好ましい。xが20を超えると、得られる硬化物の耐熱性の低下、組成物の粘度の著しい上昇が生じるので好ましくない。
式(2)中、yは2〜5の整数を示す。yが6を超えると得られる硬化物の耐熱性が低下するので好ましくない。また、zは1〜4の整数を示す。zが4を超えると得られる硬化物の耐熱性の低下、組成物の粘度の著しい上昇が見られるので好ましくない。
前記ジアリル化合物の含有割合は、後述する各化合物に応じて適宜選択して決定することができるが、組成物全量に対して、通常5〜60質量%、特に10〜50質量%の範囲が好ましい。
前記ジアリルフタレートとしては、例えば、ジアリルイソフタレート、ジアリルテレフタレート、ジアリルオルソフタレート又はこれらの2種以上の混合物等が挙げられる。好ましくは、得られる硬化物の耐熱性及び透明性の点からジアリルイソフタレート及び/又はジアリルテレフタレートの使用が望ましい。
前記ジアリル化合物として、ジアリルフタレートを用いる場合の含有割合は、組成物全量に対して、通常5〜50質量%、特に10〜40質量%の範囲が好ましい。5質量%未満では、得られる硬化物の耐熱性の低下や組成物の操作性の低下が生じるので好ましくなく、60質量%を超えると得られる硬化物の耐衝撃性が低下するので好ましくない。
前記式(1)で表される、両末端にアリル基を有するジアリルエステル化合物は、式中xの値が単一の化合物、若しくはxの値が分布を有するポリエステルオリゴマー等が挙げられる。製造の条件によっては、xの値を単一にするのが困難な場合があり、分子量分布を有するポリエステルオリゴマーが好ましく用いられる。
前記ジアリル化合物として、前記式(1)で示されるジアリルエステル化合物を用いる場合の配合割合は、組成物全量に対して、通常20〜60質量%、特に25〜50質量%が好ましい。20質量%未満では添加による効果が得られず硬化物の耐衝撃性が低下するので好ましくなく、60質量%を超えると組成物の粘度の著しい上昇が見られ操作性が低下するので好ましくない。
前記式(1)で表されるジアリルエステル化合物を製造するには、通常のエステル交換法、脱水エステル化等によって行うことができる。例えば、ジアリルイソフタレート、ジアリルテレフタレート及びジアリルオルソフタレート等からなる群より選択される1種又は2種以上のジアリルフタレートと、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール及び1,4−ブタンジオール等からなる群より選択される1種又は2種以上のアルキレンジオールとを、触媒の存在下、50〜250℃、2〜24時間反応させて、減圧下アリルアルコールを除去する方法等により得ることができる。使用する触媒としては、例えば、酢酸金属塩、炭酸金属塩、金属酸化物、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属アルコキシド、チタンアルコキシド、スズアルコキシド等が好適に挙げられる。
前記式(2)で表されるジアリルカーボネート化合物は、得られる硬化物の耐衝撃性をより改善するために、若しくは得られるプラスチックレンズ等にハードコート層を設ける際の該ハードコート層のレンズへの密着性を向上させるため等に好適に用いられる。前記ジアリルカーボネート化合物としては、式中のzが単一の値のもの、zの値が異なるもののいずれでも良いが、好ましくはz=1を主成分にz=2〜4が混合されている混合物が好ましく挙げられる。
前記ジアリル化合物として、前記式(2)で表されるジアリルカーボネート化合物を用いる場合の含有割合は、組成物全量に対して、通常10〜50質量%、特に20〜40質量%が好ましい。10質量%未満では添加による効果が得られず硬化物の耐衝撃性が低下するので好ましくなく、50質量%を超えると得られる硬化物の屈折率が著しく低下するので好ましくはない。
本発明の光学材料用組成物に用いる重合性成分は、前記ジアリル化合物の他に、必要に応じて、例えば、得られる硬化物の屈折率の調整を容易にし、また硬化物の初期着色を更に低下させる等の目的で、不飽和カルボン酸エステル等を含ませることができる。
前記不飽和カルボン酸エステルとしては、式(3)で表される不飽和カルボン酸エステル等が挙げられる。
式(3)中、R2、R3及びR4は同一又は異なる基であって、水素原子、メチル基、−CO2R6又は−CH2CO2R6を示す。R5及びR6は、同一又は異なる基であって、炭素数1〜12の有機基又は水素原子を示す。R5及びR6の炭素数が12を超えると得られる硬化物の耐熱性が低下するので好ましくない。
式(3)で表される不飽和カルボン酸エステルとしては、例えば、ジメチルマレート、ジエチルマレート、ジイソプロピルマレート、ジn−ブチルマレート、ジsec−ブチルマレート、ジイソブチルマレート、ジt−ブチルマレート、ジn−ヘキシルマレート、ジ2−エチルヘキシルマレート、ジシクロペンチルマレート、ジシクロヘキシルマレート、ジメトキシエチルマレート、ジエトキシエチルマレート、ジアリルマレート、アリルエチルマレート、ジベンジルマレート、ジクロロベンジルマレート、ジメチルベンジルマレート、アリルベンジルマレート、ジフェニルマレート等のマレイン酸ジエステル;モノメチルマレート、モノエチルマレート、モノイソプロピルマレート、モノn−ブチルマレート、モノsec−ブチルマレート、モノイソブチルマレート、モノt−ブチルマレート、モノ2−エチルヘキシルマレート、モノシクロヘキシルマレート、モノメトキシエチルマレート、モノエトキシエチルマレート、モノアリルマレート、モノベンジルマレート、モノクロロベンジルマレート、モノフェニルマレート等のマレイン酸ハーフエステル;ジメチルフマレート、ジエチルフマレート、ジイソプロピルフマレート、ジn−ブチルフマレート、ジsec−ブチルフマレート、ジイソブチルフマレート、ジt−ブチルフマレート、ジn−ヘキシルフマレート、ジ2−エチルヘキシルフマレート、ジシクロペンチルフマレート、ジシクロヘキシルフマレート、ジメトキシエチルフマレート、ジエトキシエチルフマレート、ジアリルフマレート、アリルエチルフマレート、ジベンジルフマレート、ジクロロベンジルフマレート、ジメチルベンジルフマレート、アリルベンジルフマレート、ジフェニルフマレート等のフマル酸ジエステル;モノメチルフマレート、モノエチルフマレート、モノイソプロピルフマレート、モノn−ブチルフマレート、モノsec−ブチルフマレート、モノイソブチルフマレート、モノt−ブチルフマレート、モノ2−エチルヘキシルフマレート、モノシクロヘキシルフマレート、モノメトキシエチルフマレート、モノエトキシエチルフマレート、モノアリルフマレート、モノベンジルフマレート、モノクロロベンジルフマレート、モノフェニルフマレート等のフマル酸ハーフエステル;ジメチルイタコネート、ジエチルイタコネート、ジイソプロピルイタコネート、ジn−ブチルイタコネート、ジsec−ブチルイタコネート、ジイソブチルイタコネート、ジt−ブチルイタコネート、ジn−ヘキシルイタコネート、ジ2−エチルヘキシルイタコネート、ジシクロペンチルイタコネート、ジシクロヘキシルイタコネート、ジメトキシエチルイタコネート、ジエトキシエチルイタコネート、ジアリルイタコネート、アリルエチルイタコネート、ジベンジルイタコネート、ジクロロベンジルイタコネート、ジメチルベンジルイタコネート、アリルベンジルイタコネート、ジフェニルイタコネート等のイタコン酸ジエステル;モノメチルイタコネート、モノエチルイタコネート、モノイソプロピルイタコネート、モノn−ブチルイタコネート、モノsec−ブチルイタコネート、モノイソブチルイタコネート、モノt−ブチルイタコネート、モノ2−エチルヘキシルイタコネート、モノシクロヘキシルイタコネート、モノメトキシエチルイタコネート、モノエトキシエチルイタコネート、モノアリルイタコネート、モノベンジルイタコネート、モノクロロベンジルイタコネート、モノフェニルイタコネート等のイタコン酸ハーフエステル;ジメチルメサコネート、ジエチルメサコネート、ジイソプロピルメサコネート、ジn−ブチルメサコネート、ジsec−ブチルメサコネート、ジイソブチルメサコネート、ジt−ブチルメサコネート、ジn−ヘキシルメサコネート、ジ2−エチルヘキシルメサコネート、ジシクロペンチルメサコネート、ジシクロヘキシルメサコネート、ジメトキシエチルメサコネート、ジエトキシエチルメサコネート、ジアリルメサコネート、アリルエチルメサコネート、ジベンジルメサコネート、ジクロロベンジルメサコネート、ジメチルベンジルメサコネート、アリルベンジルメサコネート、ジフェニルメサコネート等のメサコン酸ジエステル;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、sec−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、シクロペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、ジベンジルマレート、クロロベンジル(メタ)アクリレート、メチルベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート等のメタクリル酸エステル又はアクリル酸エステル等が挙げられる。これらは単独又は2種以上の混合物でも用いることができる。より好ましくは、マレイン酸、フマル酸又はイタコン酸の、ジエステル、ハーフエステル等が挙げられる。
前記式(3)で表される不飽和カルボン酸エステルを含有させる場合の含有割合は、組成物全量に対して、通常1〜20質量%、特に2〜10質量%の範囲が好ましい。1質量%未満では添加による効果が得られず好ましくなく、20質量%を超えると硬化物の耐衝撃性が著しく低下するので好ましくない。
本発明の光学材料用組成物に用いる重合性成分は、前記ジアリル化合物及び不飽和カルボン酸エステル以外に、必要に応じて更に他のビニルモノマーを併用することもできる。
前記他のビニルモノマーとしては、例えば、酢酸ビニル、安息香酸ビニル、ジビニルフタレート、アジピン酸ジビニル等のビニルモノマー;酢酸アリル、安息香酸アリル、ジアリルマレート、トリメリット酸トリアリル等のアリルモノマー;エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、2,2−ビス(4−メタクリロキシエトキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(2−メタクリロキシエトキシ)エトキシ)プロパン、2,2−ビス(4−(2−メタクリロキシエトキシ)ジエトキシ)プロパン、ビニルナフタレン、メチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、各種ウレタンポリ(メタ)アクリレート、グリセロイル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸アミド、N,N−ジメチルアクリルアミド等が挙げられる。これらは単独又は二種以上の混合物として用いることができる。
前記他のビニルモノマーを含有させる場合の含有割合は、組成物全量に対して、10質量%以下が好ましい。
本発明の光学材料用組成物に用いるベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤は、得られる硬化物の光劣化を抑制する等の作用をする。
前記ベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤としては、例えば、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)−ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−t−ブチル−5’−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−アミルフェニル)−ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−ブチルフェニル)−ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−t−ブチルフェニル)−ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−t−オクチルフェニル)−ベンゾトリアゾール等が挙げられる。これらは単独又は2種以上の混合物として用いることができる。
前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤の含有割合は、組成物全量に対して、通常100〜10000ppm、好ましくは1000〜5000ppmである。100ppm未満では、得られる硬化物の黄変等の光劣化に対する抑制効果が十分得られないので好ましくなく、10000ppmを超えると紫外線吸収剤自体によるレンズ黄変の問題が生じる傾向があり好ましくない。
本発明の光学材料用組成物においては、前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤に加えて、必要に応じて他の紫外線吸収剤を併用することもできる。他の紫外線吸収剤としては、例えば、ヒドロキシベンゾフェノン系紫外線吸収剤、サルチル酸エステル系化合物等が挙げられる。
本発明の光学材料用組成物に用いる青色系顔料及び非イオン性界面活性剤は、得られる硬化物の初期着色、光劣化による黄色変化等を改善して無色透明性を改善する等に作用する成分である。
前記青色系顔料としては、組成物の硬化時において、硬化剤としてのラジカル開始剤により劣化しないものが好ましく、例えば、含イオウ−ナトリウム−アルミノシリケートの群青、フェロシアン化第二鉄を主成分とした紺青、酸化コバルトとアルミナとからなるコバルトブルー、銅フタロシアニンからなるフタロシアニンブルー等が挙げられる。青色系顔料の粒子径は、0.05〜100μm程度が好ましい。これらの中でも、硬化剤であるラジカル開始剤による変色や得られるレンズ等の高温処理による変色の問題が極めて少ない群青が特に好ましい。
前記群青は、コバルト色及びバイオレット色を有し、粒子径は0.05〜5μmが好ましく、特に0.1〜4μmが望ましい。さらに油系に対して分散性を向上させるために、青色系顔料の粒子表面が、ポリシロキサン、シリカ等で処理されたものが好ましい。
前記青色系顔料の含有割合は、組成物全量に対して、通常10〜200ppm、好ましくは20〜100ppmである。10ppm未満では得られる硬化物の無色性が十分得られないので好ましくなく、200ppmを超えると得られる硬化物が青色を帯びる傾向にあるので好ましくない。更に好ましくは、青色系顔料の含有割合は、上記含有割合の範囲内であって、且つ前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤量の0.2〜10質量%の範囲が望ましい。
本発明の光学材料用組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で色相を調整する目的で、前記青色系顔料に加えて、必要に応じて他の顔料を併用することもできる。他の顔料としては、例えば、酸化チタン、カーボンブラック、キナクリドンレッド、ペリレンレッド、ジオキサンバイオレット、フタロシアニンブルー等が挙げられる。これら他の顔料の含有割合は、目的に応じて適宜選択して決定することができる。
本発明の光学材料用組成物に用いる特定の非イオン性界面活性剤は、前述の作用に加えて、青色系顔料等の顔料の組成物中における凝集や沈降を防止する作用も示す。更に組成物を硬化させる際に用いる硬化剤としてのラジカル開始剤による硬化時の着色が防止できる。
本発明の光学材料用組成物は、非イオン界面活性剤の他に、他の界面活性剤を含んでいても良い。しかし、アニオン系界面活性剤は、本発明の組成物中において十分溶解しない恐れがあり、カチオン系界面活性剤は、硬化時にレンズを着色させる恐れがあるので、これらの使用は控えた方が好ましい。
前記非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンラセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のアルキルエーテル型;ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル等のアルキルフェノール型;ポリオキシエチレンモノラウレート、ポリオキシエチレンモノステアレート、ポリオキシエチレンモノオレート等のアルキルエステル型;ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレート等のソルビタンエステル型;ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンモノステアレート、ポリオキシエチレンモノオレート等のソルビタンエステルエーテル型等が挙げられる。これらは単独又は2種以上の混合物として用いることができる。また、溶解性や顔料の分散性をより良好にするために非イオン性界面活性剤のHLBは8〜17が好ましく、特に10.5〜14が望ましい。
前記非イオン性界面活性剤の配合割合は、組成物全量に対して、通常1〜200ppm、好ましくは5〜100ppmである。1ppm未満では顔料の分散安定性が十分得られないので好ましくなく、200ppmを超えると組成物の硬化時において硬化不良が生じる恐れがあるので好ましくない。
本発明の光学材料用組成物の調製は特に限定されないが、前記非イオン性界面活性剤は、青色系顔料等の顔料と共に重合性成分中に添加するか、若しくは重合性成分中に前もって添加し、例えば、攪拌機、ディスパーザー、ボールミル、ロールミル等によりマスターバッチを調製し、その後に青色系顔料等の他の成分を添加混合する方法等が好ましく挙げられる。
本発明の光学材料用組成物では、前記特定の重合性成分に、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤と青色系顔料と非イオン性界面活性剤を組合せて含有させるので、組成物を硬化させて得られる硬化物の光劣化による黄変を抑制すると共に、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤の添加によるわずかな着色を、より無色透明にすることができる。
本発明の光学材料用組成物は、本発明の目的が損なわれない範囲、若しくは他の目的等を更に向上させるため等に、必要に応じて、フォトクロミック染料、着色剤、離型剤、酸化防止剤、抗菌剤等の他の添加剤を通常使用される範囲で併用することもできる。
本発明の光学材料は、前記光学材料用組成物を硬化させて得られた、屈折率1.53以上、好ましくは1.54〜1.57、アッベ数33以上、好ましくは34〜35の物性を示す光学用の硬化物である。該光学材料の光線透過率は、好ましくは85%以上、特に好ましくは89%以上である。また黄色度(b*値)は1以下が好ましい。
前記光学材料用組成物を硬化させるには、例えば、光学材料用組成物に、ラジカル開始剤等を添加し、加熱硬化法又は活性エネルギー線硬化法等を用いることができる。
前記ラジカル開始剤は、ペルオキシジカーボネート化合物が好ましく、例えば、ジイソプロピルペルオキシジカーボネート、ジn−プロピルペルオキシジカーボネート、ジ2−エチルヘキシルペルオキシジカーボネート、ジ3−メチル−3−メトキシブチルペルオキシジカーボネート、ジsec−ブチルペルオキシジカーボネート、ジメトキシイソプロピルペルオキシジカーボネート、ジ2−エトキシエチルペルオキシジカーボネート、ジ4−t−ブチルシクロヘキシルペルオキシジカーボネート等が挙げられる。これらは単独又は2種以上の混合物として用いることができる。
前記ラジカル開始剤の添加量は、組成物100質量部に対して、通常0.01〜10質量部、好ましくは0.1〜5質量部である。0.01質量部未満では硬化が不十分となり好ましくなく、10質量部を超えると硬化後の光学材料に歪みが入る傾向にあるので好ましくない。
本発明の光学材料は、以下の方法等により得ることができるが、本発明の光学材料用組成物を硬化させ、光学材料として使用しうる方法であればこれに限定されない。
本発明の光学材料の製造方法としては、例えば、本発明の光学材料用組成物中にラジカル開始剤を適量添加し、得られる混合物を、金属製、ガラス製、プラスチック製等により作製された、レンズ形状等の所望の型に注入するか、若しくは型に注入せずに、加熱硬化させる方法等が挙げられる。このような方法により、無色透明で溶媒に不溶である架橋型の樹脂塊の光学材料が得られる。型を用いて硬化させた樹脂塊の脱型は常法により行なうことができる。
前記加熱硬化は、通常30〜100℃の範囲で5〜72時間、好ましくは10〜36時間の条件で行なうことができる。加熱温度は30〜100℃の範囲に徐々に上昇させて行なうこともできる。
前記型を用いて加熱硬化させた樹脂塊は、脱型後、窒素又は空気雰囲気下、80〜120℃の温度で1〜5時間アニーリング処理することが望ましい。
本発明のプラスチックレンズは、前記光学材料である樹脂塊を、レンズ形状に加工して得たレンズ状樹脂を含む。加工は切削加工等が挙げられる。
本発明のプラスチックレンズは、表面の耐擦性を向上させるため、前記レンズ状樹脂の表面にハードコート層が形成されていても良い。
前記ハードコート層を形成するためのハードコート剤としては、例えば、エポキシ基、アルコキシ基、ビニル基等の官能基を有するシラン化合物の少なくとも1つと、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アンチモン、酸化スズ、酸化タングステン、酸化アルミニウム等の金属酸化物コロイドの少なくとも1つとを主成分とするコーティング組成物が好ましく挙げられる。
前記ハードコート層の形成は、例えば、前記コーティング組成物を、ディップ法、スピンコート法等の公知の塗布方法により、レンズ状樹脂の表面に塗布し、加熱やUV照射によって硬化させることにより行なうことができる。形成されるハードコート層の厚さは、通常0.5〜10μm程度が好ましい。
本発明のプラスチックレンズにおいて、前記ハードコート層を形成する場合には、レンズ状樹脂の表面とハードコート層との密着性や得られるレンズの耐衝撃性を向上させるために、前記ハードコート層とレンズ状樹脂の表面との間に、更にプライマー層を設けることもできる。また、ハードコート層上に、更に反射防止層を設けることもできる。
前記反射防止層は、例えば、酸化ケイ素、弗化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタニウム、酸化タンタル、酸化イットリウム等の金属酸化物や金属弗化物を、真空蒸着、スパッタリングする方法等により形成することができる。
本発明のプラスチックレンズには、必要に応じて、ファッション性を付与するための分散染料やフォトクロミック染料による着色処理を施すこともできる。
本発明の光学材料及びプラスチックレンズは、透明性に優れ、歪みのない優れた光学特性を有すると共に、レンズに要求される染色性、耐熱性、耐衝撃性等の諸物性にも優れる。
実施例
以下、本発明を実施例及び比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
なお、以下の各例における略号は次の化合物を示す。また例中で行なった評価試験方法を以下に示す。
(重合性成分)
DAIP:ジアリルイソフタレート
DATP:ジアリルテレフタレート
P−DAIPE:イソフタル酸−エチレングリコールポリエステルオリゴマーのジアリルエステル
P−DATPB:テレフタル酸−1,4−ブタンジオールポリエステルオリゴマーのジアリルエステル
P−DAIPP:イソフタル酸−プロピレングリコールポリエステルオリゴマーのジアリルエステル
ADC:ジエチレングリコールビスアリルカーボネート(旭ペンケミカル(株)製、商品名:CR−39、前記式(2)においてy=2であり、z=1が89質量%、z=2が7質量%、z=3が4質量%含まれる化合物。)
DBzF:ジベンジルフマレート
DBzM:ジベンジルマレート
DBzI:ジベンジルイタコネート
DEM:ジエチルマレート
DBI:ジn−ブチルイタコネート
BzMA:ベンジルメタクリレート
mBzM:モノベンジルマレート
(ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤)
S−MBT:2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)−ベンゾトリアゾール
S−BMBT:2−(2’−ヒドロキシ−3’−t−ブチル−5’−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール
S−OBT;2−(2’−ヒドロキシ−5’−t−オクチルフェニル)−ベンゾトリアゾール
(非イオン性界面活性剤)
NS:ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル(日本油脂(株)製のNS−206、HLB=10.9)
HS:ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル(日本油脂(株)製のHS−208、HLB=12.6)
K:ポリオキシエチレンステアリルエーテル(日本油脂(株)製のノニオンS−206、HLB=10.1)
SP:ポリオキシエチレンソルビタンモノオレート(日本油脂(株)製のノニオンOT−221、HLB=15.0)
(カチオン系界面活性剤)
TDA:ドデシルトリメチルアンモニウムクロライド
OAA:オクタデシルアミン酢酸塩
TBA:テトラデシルジメチルベンジルアンモニウムクロライド
(アニオン系界面活性剤)
DBS:ドデシルベンゼンスルフォン酸ソーダ
DOS:ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム
LN:脂肪酸ナトリウム(日本油脂(株)製のノンサールTN−1)
(顔料)
群青:商品名「SM−V10」、第1化成工業(株)製、粒径0.1〜1.0μm)
青色系顔料:商品名「PB−100」、第1化成工業(株)製、粒径0.3〜2.0μm)
赤色系顔料:商品名「ルビクロンレッド500RS」、東ソー(株)製)
(ラジカル開始剤)
IPP:ジイソプロピルペルオキシジカーボネート、
NPP:ジ−n−プロピルペルオキシジカーボネート
<評価試験方法>
(1)光線透過率及び黄色度
日本電色工業(株)製の透過率光度計を用い、JIS K 7105に従い光線透過率を測定した。また、同時に黄色度(b*値)も測定した。
(2)屈折率及びアッベ数
樹脂板から切り出した1cm×1.5cmの試験片について、アタゴ製アッベ屈折計を用い25℃で測定した。
(3)比重
JIS K 7112に従い、水中置換法により25℃における試験片の比重(g/cm3)を測定した。
(4)耐衝撃性
質量16gのスチール製ボールを127cmの高さから樹脂板上に自然落下させた時の破損を調べた。評価は、破損の生じなかったものを○、破損の生じたものを×とした。
(5)耐熱性
東洋ボールドウィン社製の商品名「レオバイブロン」を用いて、樹脂板から切り出した1cm×4cmの試験片について動的粘弾性を測定した。そのtanδが最大を示す温度をガラス転移温度(Tg)として耐熱性の指標とした。
(6)染色性
樹脂板をブラウン色の92℃染色浴中に10分間浸漬し、染色後の光線透過率を日本電色工業(株)製の透過率光度計で測定した。
(7)プロジェクター検出試験
プロジェクターを用い、光学材料中の顔料の凝集や流れの有無を観察した。
合成例1
撹拌機、温度計、窒素ガス吹き込みキャピラリー管及びコンデンサーを備えた1リットルの4つ口フラスコに、DAIP600g、エチレングリコール80g及びジブチルスズオキサイド0.1gを仕込み、窒素気流下180℃に加熱して、生成してくるアリルアルコールの留出を3時間行なった。次いで、20mmHgに減圧し、更にアリルアルコールの留出を3時間行なった。続いて、得られた反応液を、大量のシクロヘキサン溶媒中に添加し、オリゴマー体を抽出分離した後、脱溶媒して目的の化合物であるP−DAIPEを得た。
得られたP−DAIPEの1H−NMRを測定した。その結果、アリル基については4.85ppmに−CH 2−CH=CH2由来のピークが、5.30及び5.43ppmに−CH2−CH=CH 2由来のピークが、5.99ppmに−CH2−CH=CH2由来のピークが、7.53、8.25及び8.80ppmにイソフタル酸の芳香環水素由来のピークが、4.0〜4.6ppmに−OCH 2CH 2O−由来のピークがそれぞれ確認された。また、得られたP−DAIPEをTHFに溶解しGPCにて分子量を測定し、その分布を求めた。その結果、得られたP−DAIPEは、前記式(1)において、R1がエチレン基であり、x=1である化合物54質量%、x=2である化合物29質量%、x=3である化合物12質量%及びx=4以上である化合物5質量%の混合物であった。
合成例2
DAIP、エチレングリコール及びジブチルスズオキサイドの代わりに、DATP600g、1,4−ブタンジオール100g及びチタン酸テトラ−n−ブチルエステル0.5gを用いた以外は、合成例1と同様に合成、精製を行いP−DATPBを得た。
得られたP−DATPBの1H−NMRを測定した結果、アリル基について4.92ppmに−CH 2−CH=CH2由来のピークが、5.35及び5.49ppmに−CH2−CH=CH 2由来のピークが、6.01ppmに−CH2−CH=CH2由来のピークが、8.10〜8.30ppmにテレフタル酸の芳香環水素由来のピークがそれぞれ確認された。またブチレン基については、1.5〜2.4ppmに−CH 2−由来のピークが、4.1〜4.8ppmに−OCH 2CH2−由来のピークが確認された。更に、得られたP−DATPBをTHFに溶解しGPCにて分子量を測定し、その分布を求めた。その結果、得られたP−DATPBは、前記式(1)において、R1がブチレン基であり、x=1である化合物70質量%、x=2である化合物20質量%及びx=3である化合物10質量%の混合物であった。
合成例3
昭和電工(株)製の商品名「BA−901」をシクロヘキサンにて抽出精製してP−DAIPPを得た。
得られたP−DAIPPの1H−NMRを測定した。その結果、アリル基について、4.87ppmに−CH 2−CH=CH2由来のピークが、5.31及び5.44ppmに−CH2−CH=CH 2由来のピークが、5.92ppmに−CH2−CH=CH2由来のピークが、7.52、8.25及び8.81ppmにイソフタル酸の芳香環水素由来のピークがそれぞれ確認された。またプロピレン基について、1.22ppmに−CH 3由来のピークが、4.0〜4.7ppmに−OCH 2CH(CH3)−由来のピークが、4.9〜5.2ppmに−OCH2CH(CH3)−由来のピークがそれぞれ確認された。更に、得られたP−DAIPPをTHFに溶解しGPCにて分子量を測定し、その分布を求めた。その結果、得られたP−DAIPPは、前記式(1)において、R1がプロピレン基であり、x=1である化合物49質量%、x=2である化合物29質量%、x=3である化合物15質量%、x=4以上である化合物7質量%の混合物であった。
実施例1〜4及び比較例1〜7
青色系顔料(商品名「PB−100」)0.9gと赤色系顔料(商品名「ルビクロンレッド500RS」)0.1gからなる顔料に、表1に示す各種界面活性剤0.2g及びADC100gを添加混合し染料濃厚液を調製した。得られた各顔料濃厚液を100mlのガラス製サンプル瓶に取り、顔料の沈降の有無を調べ顔料の分散安定性を測定した。評価は、分散直後、1日後及び1週間後に、ガラス瓶の底に顔料の沈降が認められないものを○、沈降が認められたものを×とした。結果を表1に示す。
次に、前記各顔料濃厚液を、重合成分としてDAIP6g、P−DAIPP8g及びADC6gと、紫外線吸収剤としてS−BMBT2000ppmとを含む混合液に添加し、室温で30分間撹拌混合して光学材料用組成物を調製した。ここで、顔料濃厚液の量は得られる組成物中における界面活性剤濃度が10ppmとなるように設定した。得られた各組成物をナイロン製フィルター(フィルター孔5μm)で濾過した。得られた各組成物の安定性を、フィルターによる濾過前後の顔料濃度の変化率を可視光線透過率(460nm)から測定した。また、得られた各組成物を、40℃で30日間ガラス瓶中に保存し、顔料の分散安定性を上記顔料濃厚液と同様な評価方法で測定した。これらの結果を表1に示す。
更に、上記で得られた各組成物20gに、ラジカル開始剤としてIPP0.64gを添加した。続いて、直径7cmの2枚のガラス製円板と厚さ2mmのエチレン−プロピレンラバー製のガスケットからなる型に注入した。その後、プログラム温度コントローラー付き熱風恒温槽中で、30℃から100℃まで18時間かけて昇温した。引き続き、注型を100℃で2時間保持した後、注型を40℃まで2時間かけて冷却した。これにより注型中の組成物は硬化し、脱型により円盤状の樹脂塊が得られた。得られた樹脂塊を更に100℃で2時間にわたってアニーリング処理を行ない、円盤状の光学材料を得た。得られた各光学材料について、光線透過率、黄色度及びプロジェクター検出試験を行なった。結果を表1に示す。
表1の結果より、顔料濃厚液安定性と得られた樹脂の光学物性の両方が良好なのは非イオン性界面活性剤を用いた実施例であり、特に本発明の組成物における安定性では非イオン性界面活性剤の中でもHLBが8〜17の範囲にあるNS及びHSであることが判る。一方、アニオン系界面活性剤を用いた比較例では、溶解性が低く顔料の分散性に問題があり、カチオン系界面活性剤を用いた比較例ではラジカル開始剤による著しい黄変の問題が生じることが判る。
実施例5〜12
表2に示す、ADC以外の重合性成分と、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤と、顔料及び非イオン性界面活性剤をADCに混合した顔料濃厚液とを、各実施例の組成になるように撹拌混合した。
顔料濃厚液は、顔料としての群青(商品名「SM−V10」)1gと、非イオン性界面活性剤としての、NS0.18g又はHS0.2gとをADC100gに加え、ボールミルを用いて室温で30分間混合して調製した。
各成分を撹拌混合後、不純分を除去するためナイロン製フィルター(フィルター孔5μm)を通過させ、目的の光学材料用組成物を得た。
得られた各組成物の安定性を、フィルターによるろ過前後の顔料濃度の変化率を可視光線透過率(460nm)から測定した。結果を表2に示す。なお、実施例5〜12で調製された光学材料用組成物を40℃で30日間放置しても顔料濃度は変化せず安定であった。
次に、得られた各々の組成物20gに、ラジカル開始剤として、IPP又はNPPを表1に示す量添加し、続いて、直径7cmの2枚のガラス製円板と厚さ2mmのエチレン−プロピレンラバー製ガスケットからなる型に注入した。その後、プログラム温度コントローラー付熱風恒温槽中で、30℃から100℃まで18時間かけて昇温した。引き続き注型を100℃で2時間保持した。その後、注型を40℃まで2時間かけて冷却した。これにより注型中の組成物は硬化し、脱型により円盤状の樹脂が得られた。得られた樹脂塊をさらに100℃で2時間にわたってアニーリング処理を行い、硬化後、樹脂板の光学材料を得た。得られた光学材料について、光線透過率、黄色度、屈折率、アッベ数、比重、耐衝撃性、耐熱性及び染色性の評価試験を行なった。結果を表2に示す。なお、実施例5〜12において硬化された樹脂板の光学材料は、2年間放置しても黄変の変化は見られなかった。
実施例13〜20
顔料として、商品名「PB−100」の青色系顔料0.9gと商品名「ルビクロンレッド500RS」の赤色系顔料0.1gとの混合系を使用して顔料濃厚液を調製し、表3に示す組成となる各成分を使用した以外は、実施例5〜12と同様に光学材料用組成物を得、各組成物を硬化させて光学材料樹脂板及びレンズを調製し、各評価試験を行った。結果を表3に示す。
なお、実施例13〜20で調製された光学材料用組成物を40℃で30日間放置しても顔料濃度は変化せず安定であった。また、各光学材料用組成物を硬化させて得た樹脂板は、2年間放置しても黄変の変化は見られなかった。
実施例21〜25
表4に示す組成となる各成分を使用した以外は、実施例12〜20と同様に光学材料用組成物を得、各組成物を硬化させて光学材料樹脂板及びレンズを調製し、各評価試験を行った。結果を表4に示す。
なお、実施例21〜25で調製された光学材料用組成物を40℃で30日間放置しても顔料濃度は変化せず安定であった。また、各光学材料用組成物を硬化させて得た樹脂板は、2年間放置しても黄変の変化は見られなかった。
比較例8〜15
比較例8〜11として、市販のPADC、PMMA、PC製の2mm板又はウレタン樹脂系レンズ(三井化学(株)製、商品名「MR−6」)を用いて実施例5〜12と同様に評価試験を行った。結果を表5に示す。
また、比較例12〜15として、実施例2又は10において、顔料及び界面活性剤を、若しくは顔料のみを使用しない以外は実施例5〜12と同様に光学材料用組成物を得、各組成物を硬化させて光学材料樹脂板及びレンズを調製し、各評価試験を行った。結果を表5に示す。
以上の結果より、本発明の光学材料用組成物は、ラジカル硬化重合法により容易に光学材料に硬化成形でき、得られる光学材料は、無色透明性が高く、耐候性が良好で、しかも、屈折率及びアッベ数、比重、耐熱性、耐衝撃性、染色性等にも優れた性能を有するプラスチックレンズが得られることが判る。
本発明は、注型成型性に優れ、また硬化させて得られる光学材料が、無色透明性、屈折率、アッベ数等の光学特性に優れると共に、耐熱性、耐衝撃性等の諸物性にも優れる光学材料用組成物、該組成物を硬化させた光学材料及びプラスチックレンズに関する。
従来の技術
近年、レンズ等に使用される光学材料の分野においては、軽量性、安全性、ファッション性等が益々重視されるようになり、その材料が従来の無機ガラスから合成樹脂へと移行してきている。その代表的な合成樹脂製材料としては、ポリジエチレングリコールビスアリルカーボネート(以下、PADCと略記する)、ポリメチルメタクリレート(以下、PMMAと略記する)、ポリカーボネート(以下、PCと略記する)等がよく知られている。
PADC又はPMMAにより得られるレンズは、低比重、耐衝撃性、染色性等の点で無機ガラスにより得られるレンズより優れている。しかし、PADC又はPMMAにより得られるレンズの屈折率は1.49程度であり、屈折率の面では一般的な無機ガラスにより得られるレンズの1.52より低い。そのため、レンズの度数を高くすると、PADC又はPMMAにより得られるレンズは、コバ厚みが厚くなるという欠点がある。また、PCにより得られるレンズは、屈折率が1.58程度と高いが、アッベ数が29と低い。加えて、PCは、溶融成形により成形されるので、光学異方性及び着色等の別の点で問題が生じる。
そこで、これらの欠点を改良するための、より高屈折で光学特性に優れたプラスチックレンズが提案されている。例えば、特開昭53−7787号公報には、ジアリルイソフタレートとジエチレングリコールビスアリルカーボネートとの共重合体が、特開昭62−235901号公報又は特開昭62−235901号公報には、屈折率を高める目的でジアリルフタレートとエステル基に芳香族環を有する不飽和二塩基酸ジエステルとの共重合体が、特開平3−54213号公報には、ジアリルテレフタレート系オリゴマーの樹脂がそれぞれ開示されている。
しかし、これらの共重合体は、いずれも耐衝撃性が十分でなく、また、硬化後の樹脂がわずかに黄色を呈したり、光によって黄変する等の問題がある。
一方、アリル系モノマー以外にも、特開昭55−13747号公報には、ビスフェノールA誘導体のジメタクリレートとスチレンとの共重合体が、特開昭62−267316号公報には、ポリイソシアネートとポリチオールとからなるチオウレタン樹脂が開示されている。これらは、いずれの場合もより屈折率の高いレンズが得られているが、重合速度が速いことにより硬化物に歪や白濁が発生し易く、硬化樹脂の初期着色及び耐光性に問題がある。
レンズの黄色度を改善する方法として、特開平5−195446号公報には、芳香族系ジアリルエステルに青系顔料と赤系顔料とを添加して硬化させる、ブルーイング方法が開示されている。しかし、この方法で得られるレンズは、耐衝撃性が低いばかりでなく、顔料染色剤を高濃度に保持できず、得られるレンズの黄変化を十分に抑えることができない。また、製造時には顔料染色剤が重合性成分から分離し、不純分除去用フィルターによりその一部が除去されてレンズの色合い調整が困難になるという問題がある。
発明の開示
本発明の目的は、注型成形性に優れ、硬化させることによって、無色透明性、耐候性に優れ、高い屈折率を有し、且つ耐衝撃性、耐熱性、染色性等の性能にも優れる光学材料を得ることができる光学材料用組成物を提供することにある。
本発明の別の目的は、無色透明性、耐候性に優れ、高い屈折率を有し、且つ耐衝撃性、耐熱性、染色性等に優れる光学材料及びプラスチックレンズを提供することにある。
本発明によれば、ジアリル化合物を含む重合性成分と、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤と、青色系顔料と、非イオン性界面活性剤とを含有する光学材料用組成物が提供される。
また本発明によれば、前記光学材料用組成物を硬化させて得た光学材料が提供される。
更に本発明によれば、前記光学材料を加工して得たレンズ状樹脂を含むプラスチックレンズが提供される。
発明の好ましい実施の態様
本発明の光学材料用組成物は、ジアリル化合物を含む重合性成分と、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤と、青色系顔料と、非イオン性界面活性剤とを含む。
前記重合性成分に用いるジアリル化合物としては、ジアリルフタレート、式(1)で表されるジアリルエステル化合物、式(2)で表されるジアリルカーボネート化合物等が挙げられる。
式(1)中、R1はエチレン基、トリメチレン基、プロピレン基、テトラメチレン基等の炭素数1〜4のアルキレン基を示す。R1の炭素数が4を超える場合は、得られる硬化物の耐熱性が低下する恐れがあるので、このようなR1の炭素数が4を超える式(1)で示されるジアリルエステル化合物を重合性成分中に含ませる場合にはより少ない割合とすることが好ましい。Phはオルソ位、メタ位又はパラ位で結合するフェニレン基を示す。xは1〜20の範囲が好ましい。xが20を超えると、得られる硬化物の耐熱性の低下、組成物の粘度の著しい上昇が生じるので好ましくない。
式(2)中、yは2〜5の整数を示す。yが6を超えると得られる硬化物の耐熱性が低下するので好ましくない。また、zは1〜4の整数を示す。zが4を超えると得られる硬化物の耐熱性の低下、組成物の粘度の著しい上昇が見られるので好ましくない。
前記ジアリル化合物の含有割合は、後述する各化合物に応じて適宜選択して決定することができるが、組成物全量に対して、通常5〜60質量%、特に10〜50質量%の範囲が好ましい。
前記ジアリルフタレートとしては、例えば、ジアリルイソフタレート、ジアリルテレフタレート、ジアリルオルソフタレート又はこれらの2種以上の混合物等が挙げられる。好ましくは、得られる硬化物の耐熱性及び透明性の点からジアリルイソフタレート及び/又はジアリルテレフタレートの使用が望ましい。
前記ジアリル化合物として、ジアリルフタレートを用いる場合の含有割合は、組成物全量に対して、通常5〜50質量%、特に10〜40質量%の範囲が好ましい。5質量%未満では、得られる硬化物の耐熱性の低下や組成物の操作性の低下が生じるので好ましくなく、60質量%を超えると得られる硬化物の耐衝撃性が低下するので好ましくない。
前記式(1)で表される、両末端にアリル基を有するジアリルエステル化合物は、式中xの値が単一の化合物、若しくはxの値が分布を有するポリエステルオリゴマー等が挙げられる。製造の条件によっては、xの値を単一にするのが困難な場合があり、分子量分布を有するポリエステルオリゴマーが好ましく用いられる。
前記ジアリル化合物として、前記式(1)で示されるジアリルエステル化合物を用いる場合の配合割合は、組成物全量に対して、通常20〜60質量%、特に25〜50質量%が好ましい。20質量%未満では添加による効果が得られず硬化物の耐衝撃性が低下するので好ましくなく、60質量%を超えると組成物の粘度の著しい上昇が見られ操作性が低下するので好ましくない。
前記式(1)で表されるジアリルエステル化合物を製造するには、通常のエステル交換法、脱水エステル化等によって行うことができる。例えば、ジアリルイソフタレート、ジアリルテレフタレート及びジアリルオルソフタレート等からなる群より選択される1種又は2種以上のジアリルフタレートと、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール及び1,4−ブタンジオール等からなる群より選択される1種又は2種以上のアルキレンジオールとを、触媒の存在下、50〜250℃、2〜24時間反応させて、減圧下アリルアルコールを除去する方法等により得ることができる。使用する触媒としては、例えば、酢酸金属塩、炭酸金属塩、金属酸化物、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属アルコキシド、チタンアルコキシド、スズアルコキシド等が好適に挙げられる。
前記式(2)で表されるジアリルカーボネート化合物は、得られる硬化物の耐衝撃性をより改善するために、若しくは得られるプラスチックレンズ等にハードコート層を設ける際の該ハードコート層のレンズへの密着性を向上させるため等に好適に用いられる。前記ジアリルカーボネート化合物としては、式中のzが単一の値のもの、zの値が異なるもののいずれでも良いが、好ましくはz=1を主成分にz=2〜4が混合されている混合物が好ましく挙げられる。
前記ジアリル化合物として、前記式(2)で表されるジアリルカーボネート化合物を用いる場合の含有割合は、組成物全量に対して、通常10〜50質量%、特に20〜40質量%が好ましい。10質量%未満では添加による効果が得られず硬化物の耐衝撃性が低下するので好ましくなく、50質量%を超えると得られる硬化物の屈折率が著しく低下するので好ましくはない。
本発明の光学材料用組成物に用いる重合性成分は、前記ジアリル化合物の他に、必要に応じて、例えば、得られる硬化物の屈折率の調整を容易にし、また硬化物の初期着色を更に低下させる等の目的で、不飽和カルボン酸エステル等を含ませることができる。
前記不飽和カルボン酸エステルとしては、式(3)で表される不飽和カルボン酸エステル等が挙げられる。
式(3)中、R2、R3及びR4は同一又は異なる基であって、水素原子、メチル基、−CO2R6又は−CH2CO2R6を示す。R5及びR6は、同一又は異なる基であって、炭素数1〜12の有機基又は水素原子を示す。R5及びR6の炭素数が12を超えると得られる硬化物の耐熱性が低下するので好ましくない。
式(3)で表される不飽和カルボン酸エステルとしては、例えば、ジメチルマレート、ジエチルマレート、ジイソプロピルマレート、ジn−ブチルマレート、ジsec−ブチルマレート、ジイソブチルマレート、ジt−ブチルマレート、ジn−ヘキシルマレート、ジ2−エチルヘキシルマレート、ジシクロペンチルマレート、ジシクロヘキシルマレート、ジメトキシエチルマレート、ジエトキシエチルマレート、ジアリルマレート、アリルエチルマレート、ジベンジルマレート、ジクロロベンジルマレート、ジメチルベンジルマレート、アリルベンジルマレート、ジフェニルマレート等のマレイン酸ジエステル;モノメチルマレート、モノエチルマレート、モノイソプロピルマレート、モノn−ブチルマレート、モノsec−ブチルマレート、モノイソブチルマレート、モノt−ブチルマレート、モノ2−エチルヘキシルマレート、モノシクロヘキシルマレート、モノメトキシエチルマレート、モノエトキシエチルマレート、モノアリルマレート、モノベンジルマレート、モノクロロベンジルマレート、モノフェニルマレート等のマレイン酸ハーフエステル;ジメチルフマレート、ジエチルフマレート、ジイソプロピルフマレート、ジn−ブチルフマレート、ジsec−ブチルフマレート、ジイソブチルフマレート、ジt−ブチルフマレート、ジn−ヘキシルフマレート、ジ2−エチルヘキシルフマレート、ジシクロペンチルフマレート、ジシクロヘキシルフマレート、ジメトキシエチルフマレート、ジエトキシエチルフマレート、ジアリルフマレート、アリルエチルフマレート、ジベンジルフマレート、ジクロロベンジルフマレート、ジメチルベンジルフマレート、アリルベンジルフマレート、ジフェニルフマレート等のフマル酸ジエステル;モノメチルフマレート、モノエチルフマレート、モノイソプロピルフマレート、モノn−ブチルフマレート、モノsec−ブチルフマレート、モノイソブチルフマレート、モノt−ブチルフマレート、モノ2−エチルヘキシルフマレート、モノシクロヘキシルフマレート、モノメトキシエチルフマレート、モノエトキシエチルフマレート、モノアリルフマレート、モノベンジルフマレート、モノクロロベンジルフマレート、モノフェニルフマレート等のフマル酸ハーフエステル;ジメチルイタコネート、ジエチルイタコネート、ジイソプロピルイタコネート、ジn−ブチルイタコネート、ジsec−ブチルイタコネート、ジイソブチルイタコネート、ジt−ブチルイタコネート、ジn−ヘキシルイタコネート、ジ2−エチルヘキシルイタコネート、ジシクロペンチルイタコネート、ジシクロヘキシルイタコネート、ジメトキシエチルイタコネート、ジエトキシエチルイタコネート、ジアリルイタコネート、アリルエチルイタコネート、ジベンジルイタコネート、ジクロロベンジルイタコネート、ジメチルベンジルイタコネート、アリルベンジルイタコネート、ジフェニルイタコネート等のイタコン酸ジエステル;モノメチルイタコネート、モノエチルイタコネート、モノイソプロピルイタコネート、モノn−ブチルイタコネート、モノsec−ブチルイタコネート、モノイソブチルイタコネート、モノt−ブチルイタコネート、モノ2−エチルヘキシルイタコネート、モノシクロヘキシルイタコネート、モノメトキシエチルイタコネート、モノエトキシエチルイタコネート、モノアリルイタコネート、モノベンジルイタコネート、モノクロロベンジルイタコネート、モノフェニルイタコネート等のイタコン酸ハーフエステル;ジメチルメサコネート、ジエチルメサコネート、ジイソプロピルメサコネート、ジn−ブチルメサコネート、ジsec−ブチルメサコネート、ジイソブチルメサコネート、ジt−ブチルメサコネート、ジn−ヘキシルメサコネート、ジ2−エチルヘキシルメサコネート、ジシクロペンチルメサコネート、ジシクロヘキシルメサコネート、ジメトキシエチルメサコネート、ジエトキシエチルメサコネート、ジアリルメサコネート、アリルエチルメサコネート、ジベンジルメサコネート、ジクロロベンジルメサコネート、ジメチルベンジルメサコネート、アリルベンジルメサコネート、ジフェニルメサコネート等のメサコン酸ジエステル;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、sec−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、シクロペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、ジベンジルマレート、クロロベンジル(メタ)アクリレート、メチルベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート等のメタクリル酸エステル又はアクリル酸エステル等が挙げられる。これらは単独又は2種以上の混合物でも用いることができる。より好ましくは、マレイン酸、フマル酸又はイタコン酸の、ジエステル、ハーフエステル等が挙げられる。
前記式(3)で表される不飽和カルボン酸エステルを含有させる場合の含有割合は、組成物全量に対して、通常1〜20質量%、特に2〜10質量%の範囲が好ましい。1質量%未満では添加による効果が得られず好ましくなく、20質量%を超えると硬化物の耐衝撃性が著しく低下するので好ましくない。
本発明の光学材料用組成物に用いる重合性成分は、前記ジアリル化合物及び不飽和カルボン酸エステル以外に、必要に応じて更に他のビニルモノマーを併用することもできる。
前記他のビニルモノマーとしては、例えば、酢酸ビニル、安息香酸ビニル、ジビニルフタレート、アジピン酸ジビニル等のビニルモノマー;酢酸アリル、安息香酸アリル、ジアリルマレート、トリメリット酸トリアリル等のアリルモノマー;エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、2,2−ビス(4−メタクリロキシエトキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(2−メタクリロキシエトキシ)エトキシ)プロパン、2,2−ビス(4−(2−メタクリロキシエトキシ)ジエトキシ)プロパン、ビニルナフタレン、メチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、各種ウレタンポリ(メタ)アクリレート、グリセロイル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸アミド、N,N−ジメチルアクリルアミド等が挙げられる。これらは単独又は二種以上の混合物として用いることができる。
前記他のビニルモノマーを含有させる場合の含有割合は、組成物全量に対して、10質量%以下が好ましい。
本発明の光学材料用組成物に用いるベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤は、得られる硬化物の光劣化を抑制する等の作用をする。
前記ベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤としては、例えば、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)−ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−t−ブチル−5’−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−アミルフェニル)−ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−ブチルフェニル)−ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−t−ブチルフェニル)−ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−t−オクチルフェニル)−ベンゾトリアゾール等が挙げられる。これらは単独又は2種以上の混合物として用いることができる。
前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤の含有割合は、組成物全量に対して、通常100〜10000ppm、好ましくは1000〜5000ppmである。100ppm未満では、得られる硬化物の黄変等の光劣化に対する抑制効果が十分得られないので好ましくなく、10000ppmを超えると紫外線吸収剤自体によるレンズ黄変の問題が生じる傾向があり好ましくない。
本発明の光学材料用組成物においては、前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤に加えて、必要に応じて他の紫外線吸収剤を併用することもできる。他の紫外線吸収剤としては、例えば、ヒドロキシベンゾフェノン系紫外線吸収剤、サルチル酸エステル系化合物等が挙げられる。
本発明の光学材料用組成物に用いる青色系顔料及び非イオン性界面活性剤は、得られる硬化物の初期着色、光劣化による黄色変化等を改善して無色透明性を改善する等に作用する成分である。
前記青色系顔料としては、組成物の硬化時において、硬化剤としてのラジカル開始剤により劣化しないものが好ましく、例えば、含イオウ−ナトリウム−アルミノシリケートの群青、フェロシアン化第二鉄を主成分とした紺青、酸化コバルトとアルミナとからなるコバルトブルー、銅フタロシアニンからなるフタロシアニンブルー等が挙げられる。青色系顔料の粒子径は、0.05〜100μm程度が好ましい。これらの中でも、硬化剤であるラジカル開始剤による変色や得られるレンズ等の高温処理による変色の問題が極めて少ない群青が特に好ましい。
前記群青は、コバルト色及びバイオレット色を有し、粒子径は0.05〜5μmが好ましく、特に0.1〜4μmが望ましい。さらに油系に対して分散性を向上させるために、青色系顔料の粒子表面が、ポリシロキサン、シリカ等で処理されたものが好ましい。
前記青色系顔料の含有割合は、組成物全量に対して、通常10〜200ppm、好ましくは20〜100ppmである。10ppm未満では得られる硬化物の無色性が十分得られないので好ましくなく、200ppmを超えると得られる硬化物が青色を帯びる傾向にあるので好ましくない。更に好ましくは、青色系顔料の含有割合は、上記含有割合の範囲内であって、且つ前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤量の0.2〜10質量%の範囲が望ましい。
本発明の光学材料用組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で色相を調整する目的で、前記青色系顔料に加えて、必要に応じて他の顔料を併用することもできる。他の顔料としては、例えば、酸化チタン、カーボンブラック、キナクリドンレッド、ペリレンレッド、ジオキサンバイオレット、フタロシアニンブルー等が挙げられる。これら他の顔料の含有割合は、目的に応じて適宜選択して決定することができる。
本発明の光学材料用組成物に用いる特定の非イオン性界面活性剤は、前述の作用に加えて、青色系顔料等の顔料の組成物中における凝集や沈降を防止する作用も示す。更に組成物を硬化させる際に用いる硬化剤としてのラジカル開始剤による硬化時の着色が防止できる。
本発明の光学材料用組成物は、非イオン界面活性剤の他に、他の界面活性剤を含んでいても良い。しかし、アニオン系界面活性剤は、本発明の組成物中において十分溶解しない恐れがあり、カチオン系界面活性剤は、硬化時にレンズを着色させる恐れがあるので、これらの使用は控えた方が好ましい。
前記非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンラセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のアルキルエーテル型;ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル等のアルキルフェノール型;ポリオキシエチレンモノラウレート、ポリオキシエチレンモノステアレート、ポリオキシエチレンモノオレート等のアルキルエステル型;ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレート等のソルビタンエステル型;ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンモノステアレート、ポリオキシエチレンモノオレート等のソルビタンエステルエーテル型等が挙げられる。これらは単独又は2種以上の混合物として用いることができる。また、溶解性や顔料の分散性をより良好にするために非イオン性界面活性剤のHLBは8〜17が好ましく、特に10.5〜14が望ましい。
前記非イオン性界面活性剤の配合割合は、組成物全量に対して、通常1〜200ppm、好ましくは5〜100ppmである。1ppm未満では顔料の分散安定性が十分得られないので好ましくなく、200ppmを超えると組成物の硬化時において硬化不良が生じる恐れがあるので好ましくない。
本発明の光学材料用組成物の調製は特に限定されないが、前記非イオン性界面活性剤は、青色系顔料等の顔料と共に重合性成分中に添加するか、若しくは重合性成分中に前もって添加し、例えば、攪拌機、ディスパーザー、ボールミル、ロールミル等によりマスターバッチを調製し、その後に青色系顔料等の他の成分を添加混合する方法等が好ましく挙げられる。
本発明の光学材料用組成物では、前記特定の重合性成分に、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤と青色系顔料と非イオン性界面活性剤を組合せて含有させるので、組成物を硬化させて得られる硬化物の光劣化による黄変を抑制すると共に、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤の添加によるわずかな着色を、より無色透明にすることができる。
本発明の光学材料用組成物は、本発明の目的が損なわれない範囲、若しくは他の目的等を更に向上させるため等に、必要に応じて、フォトクロミック染料、着色剤、離型剤、酸化防止剤、抗菌剤等の他の添加剤を通常使用される範囲で併用することもできる。
本発明の光学材料は、前記光学材料用組成物を硬化させて得られた、屈折率1.53以上、好ましくは1.54〜1.57、アッベ数33以上、好ましくは34〜35の物性を示す光学用の硬化物である。該光学材料の光線透過率は、好ましくは85%以上、特に好ましくは89%以上である。また黄色度(b*値)は1以下が好ましい。
前記光学材料用組成物を硬化させるには、例えば、光学材料用組成物に、ラジカル開始剤等を添加し、加熱硬化法又は活性エネルギー線硬化法等を用いることができる。
前記ラジカル開始剤は、ペルオキシジカーボネート化合物が好ましく、例えば、ジイソプロピルペルオキシジカーボネート、ジn−プロピルペルオキシジカーボネート、ジ2−エチルヘキシルペルオキシジカーボネート、ジ3−メチル−3−メトキシブチルペルオキシジカーボネート、ジsec−ブチルペルオキシジカーボネート、ジメトキシイソプロピルペルオキシジカーボネート、ジ2−エトキシエチルペルオキシジカーボネート、ジ4−t−ブチルシクロヘキシルペルオキシジカーボネート等が挙げられる。これらは単独又は2種以上の混合物として用いることができる。
前記ラジカル開始剤の添加量は、組成物100質量部に対して、通常0.01〜10質量部、好ましくは0.1〜5質量部である。0.01質量部未満では硬化が不十分となり好ましくなく、10質量部を超えると硬化後の光学材料に歪みが入る傾向にあるので好ましくない。
本発明の光学材料は、以下の方法等により得ることができるが、本発明の光学材料用組成物を硬化させ、光学材料として使用しうる方法であればこれに限定されない。
本発明の光学材料の製造方法としては、例えば、本発明の光学材料用組成物中にラジカル開始剤を適量添加し、得られる混合物を、金属製、ガラス製、プラスチック製等により作製された、レンズ形状等の所望の型に注入するか、若しくは型に注入せずに、加熱硬化させる方法等が挙げられる。このような方法により、無色透明で溶媒に不溶である架橋型の樹脂塊の光学材料が得られる。型を用いて硬化させた樹脂塊の脱型は常法により行なうことができる。
前記加熱硬化は、通常30〜100℃の範囲で5〜72時間、好ましくは10〜36時間の条件で行なうことができる。加熱温度は30〜100℃の範囲に徐々に上昇させて行なうこともできる。
前記型を用いて加熱硬化させた樹脂塊は、脱型後、窒素又は空気雰囲気下、80〜120℃の温度で1〜5時間アニーリング処理することが望ましい。
本発明のプラスチックレンズは、前記光学材料である樹脂塊を、レンズ形状に加工して得たレンズ状樹脂を含む。加工は切削加工等が挙げられる。
本発明のプラスチックレンズは、表面の耐擦性を向上させるため、前記レンズ状樹脂の表面にハードコート層が形成されていても良い。
前記ハードコート層を形成するためのハードコート剤としては、例えば、エポキシ基、アルコキシ基、ビニル基等の官能基を有するシラン化合物の少なくとも1つと、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アンチモン、酸化スズ、酸化タングステン、酸化アルミニウム等の金属酸化物コロイドの少なくとも1つとを主成分とするコーティング組成物が好ましく挙げられる。
前記ハードコート層の形成は、例えば、前記コーティング組成物を、ディップ法、スピンコート法等の公知の塗布方法により、レンズ状樹脂の表面に塗布し、加熱やUV照射によって硬化させることにより行なうことができる。形成されるハードコート層の厚さは、通常0.5〜10μm程度が好ましい。
本発明のプラスチックレンズにおいて、前記ハードコート層を形成する場合には、レンズ状樹脂の表面とハードコート層との密着性や得られるレンズの耐衝撃性を向上させるために、前記ハードコート層とレンズ状樹脂の表面との間に、更にプライマー層を設けることもできる。また、ハードコート層上に、更に反射防止層を設けることもできる。
前記反射防止層は、例えば、酸化ケイ素、弗化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタニウム、酸化タンタル、酸化イットリウム等の金属酸化物や金属弗化物を、真空蒸着、スパッタリングする方法等により形成することができる。
本発明のプラスチックレンズには、必要に応じて、ファッション性を付与するための分散染料やフォトクロミック染料による着色処理を施すこともできる。
本発明の光学材料及びプラスチックレンズは、透明性に優れ、歪みのない優れた光学特性を有すると共に、レンズに要求される染色性、耐熱性、耐衝撃性等の諸物性にも優れる。
実施例
以下、本発明を実施例及び比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
なお、以下の各例における略号は次の化合物を示す。また例中で行なった評価試験方法を以下に示す。
(重合性成分)
DAIP:ジアリルイソフタレート
DATP:ジアリルテレフタレート
P−DAIPE:イソフタル酸−エチレングリコールポリエステルオリゴマーのジアリルエステル
P−DATPB:テレフタル酸−1,4−ブタンジオールポリエステルオリゴマーのジアリルエステル
P−DAIPP:イソフタル酸−プロピレングリコールポリエステルオリゴマーのジアリルエステル
ADC:ジエチレングリコールビスアリルカーボネート(旭ペンケミカル(株)製、商品名:CR−39、前記式(2)においてy=2であり、z=1が89質量%、z=2が7質量%、z=3が4質量%含まれる化合物。)
DBzF:ジベンジルフマレート
DBzM:ジベンジルマレート
DBzI:ジベンジルイタコネート
DEM:ジエチルマレート
DBI:ジn−ブチルイタコネート
BzMA:ベンジルメタクリレート
mBzM:モノベンジルマレート
(ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤)
S−MBT:2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)−ベンゾトリアゾール
S−BMBT:2−(2’−ヒドロキシ−3’−t−ブチル−5’−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール
S−OBT;2−(2’−ヒドロキシ−5’−t−オクチルフェニル)−ベンゾトリアゾール
(非イオン性界面活性剤)
NS:ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル(日本油脂(株)製のNS−206、HLB=10.9)
HS:ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル(日本油脂(株)製のHS−208、HLB=12.6)
K:ポリオキシエチレンステアリルエーテル(日本油脂(株)製のノニオンS−206、HLB=10.1)
SP:ポリオキシエチレンソルビタンモノオレート(日本油脂(株)製のノニオンOT−221、HLB=15.0)
(カチオン系界面活性剤)
TDA:ドデシルトリメチルアンモニウムクロライド
OAA:オクタデシルアミン酢酸塩
TBA:テトラデシルジメチルベンジルアンモニウムクロライド
(アニオン系界面活性剤)
DBS:ドデシルベンゼンスルフォン酸ソーダ
DOS:ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム
LN:脂肪酸ナトリウム(日本油脂(株)製のノンサールTN−1)
(顔料)
群青:商品名「SM−V10」、第1化成工業(株)製、粒径0.1〜1.0μm)
青色系顔料:商品名「PB−100」、第1化成工業(株)製、粒径0.3〜2.0μm)
赤色系顔料:商品名「ルビクロンレッド500RS」、東ソー(株)製)
(ラジカル開始剤)
IPP:ジイソプロピルペルオキシジカーボネート、
NPP:ジ−n−プロピルペルオキシジカーボネート
<評価試験方法>
(1)光線透過率及び黄色度
日本電色工業(株)製の透過率光度計を用い、JIS K 7105に従い光線透過率を測定した。また、同時に黄色度(b*値)も測定した。
(2)屈折率及びアッベ数
樹脂板から切り出した1cm×1.5cmの試験片について、アタゴ製アッベ屈折計を用い25℃で測定した。
(3)比重
JIS K 7112に従い、水中置換法により25℃における試験片の比重(g/cm3)を測定した。
(4)耐衝撃性
質量16gのスチール製ボールを127cmの高さから樹脂板上に自然落下させた時の破損を調べた。評価は、破損の生じなかったものを○、破損の生じたものを×とした。
(5)耐熱性
東洋ボールドウィン社製の商品名「レオバイブロン」を用いて、樹脂板から切り出した1cm×4cmの試験片について動的粘弾性を測定した。そのtanδが最大を示す温度をガラス転移温度(Tg)として耐熱性の指標とした。
(6)染色性
樹脂板をブラウン色の92℃染色浴中に10分間浸漬し、染色後の光線透過率を日本電色工業(株)製の透過率光度計で測定した。
(7)プロジェクター検出試験
プロジェクターを用い、光学材料中の顔料の凝集や流れの有無を観察した。
合成例1
撹拌機、温度計、窒素ガス吹き込みキャピラリー管及びコンデンサーを備えた1リットルの4つ口フラスコに、DAIP600g、エチレングリコール80g及びジブチルスズオキサイド0.1gを仕込み、窒素気流下180℃に加熱して、生成してくるアリルアルコールの留出を3時間行なった。次いで、20mmHgに減圧し、更にアリルアルコールの留出を3時間行なった。続いて、得られた反応液を、大量のシクロヘキサン溶媒中に添加し、オリゴマー体を抽出分離した後、脱溶媒して目的の化合物であるP−DAIPEを得た。
得られたP−DAIPEの1H−NMRを測定した。その結果、アリル基については4.85ppmに−CH 2−CH=CH2由来のピークが、5.30及び5.43ppmに−CH2−CH=CH 2由来のピークが、5.99ppmに−CH2−CH=CH2由来のピークが、7.53、8.25及び8.80ppmにイソフタル酸の芳香環水素由来のピークが、4.0〜4.6ppmに−OCH 2CH 2O−由来のピークがそれぞれ確認された。また、得られたP−DAIPEをTHFに溶解しGPCにて分子量を測定し、その分布を求めた。その結果、得られたP−DAIPEは、前記式(1)において、R1がエチレン基であり、x=1である化合物54質量%、x=2である化合物29質量%、x=3である化合物12質量%及びx=4以上である化合物5質量%の混合物であった。
合成例2
DAIP、エチレングリコール及びジブチルスズオキサイドの代わりに、DATP600g、1,4−ブタンジオール100g及びチタン酸テトラ−n−ブチルエステル0.5gを用いた以外は、合成例1と同様に合成、精製を行いP−DATPBを得た。
得られたP−DATPBの1H−NMRを測定した結果、アリル基について4.92ppmに−CH 2−CH=CH2由来のピークが、5.35及び5.49ppmに−CH2−CH=CH 2由来のピークが、6.01ppmに−CH2−CH=CH2由来のピークが、8.10〜8.30ppmにテレフタル酸の芳香環水素由来のピークがそれぞれ確認された。またブチレン基については、1.5〜2.4ppmに−CH 2−由来のピークが、4.1〜4.8ppmに−OCH 2CH2−由来のピークが確認された。更に、得られたP−DATPBをTHFに溶解しGPCにて分子量を測定し、その分布を求めた。その結果、得られたP−DATPBは、前記式(1)において、R1がブチレン基であり、x=1である化合物70質量%、x=2である化合物20質量%及びx=3である化合物10質量%の混合物であった。
合成例3
昭和電工(株)製の商品名「BA−901」をシクロヘキサンにて抽出精製してP−DAIPPを得た。
得られたP−DAIPPの1H−NMRを測定した。その結果、アリル基について、4.87ppmに−CH 2−CH=CH2由来のピークが、5.31及び5.44ppmに−CH2−CH=CH 2由来のピークが、5.92ppmに−CH2−CH=CH2由来のピークが、7.52、8.25及び8.81ppmにイソフタル酸の芳香環水素由来のピークがそれぞれ確認された。またプロピレン基について、1.22ppmに−CH 3由来のピークが、4.0〜4.7ppmに−OCH 2CH(CH3)−由来のピークが、4.9〜5.2ppmに−OCH2CH(CH3)−由来のピークがそれぞれ確認された。更に、得られたP−DAIPPをTHFに溶解しGPCにて分子量を測定し、その分布を求めた。その結果、得られたP−DAIPPは、前記式(1)において、R1がプロピレン基であり、x=1である化合物49質量%、x=2である化合物29質量%、x=3である化合物15質量%、x=4以上である化合物7質量%の混合物であった。
実施例1〜4及び比較例1〜7
青色系顔料(商品名「PB−100」)0.9gと赤色系顔料(商品名「ルビクロンレッド500RS」)0.1gからなる顔料に、表1に示す各種界面活性剤0.2g及びADC100gを添加混合し染料濃厚液を調製した。得られた各顔料濃厚液を100mlのガラス製サンプル瓶に取り、顔料の沈降の有無を調べ顔料の分散安定性を測定した。評価は、分散直後、1日後及び1週間後に、ガラス瓶の底に顔料の沈降が認められないものを○、沈降が認められたものを×とした。結果を表1に示す。
次に、前記各顔料濃厚液を、重合成分としてDAIP6g、P−DAIPP8g及びADC6gと、紫外線吸収剤としてS−BMBT2000ppmとを含む混合液に添加し、室温で30分間撹拌混合して光学材料用組成物を調製した。ここで、顔料濃厚液の量は得られる組成物中における界面活性剤濃度が10ppmとなるように設定した。得られた各組成物をナイロン製フィルター(フィルター孔5μm)で濾過した。得られた各組成物の安定性を、フィルターによる濾過前後の顔料濃度の変化率を可視光線透過率(460nm)から測定した。また、得られた各組成物を、40℃で30日間ガラス瓶中に保存し、顔料の分散安定性を上記顔料濃厚液と同様な評価方法で測定した。これらの結果を表1に示す。
更に、上記で得られた各組成物20gに、ラジカル開始剤としてIPP0.64gを添加した。続いて、直径7cmの2枚のガラス製円板と厚さ2mmのエチレン−プロピレンラバー製のガスケットからなる型に注入した。その後、プログラム温度コントローラー付き熱風恒温槽中で、30℃から100℃まで18時間かけて昇温した。引き続き、注型を100℃で2時間保持した後、注型を40℃まで2時間かけて冷却した。これにより注型中の組成物は硬化し、脱型により円盤状の樹脂塊が得られた。得られた樹脂塊を更に100℃で2時間にわたってアニーリング処理を行ない、円盤状の光学材料を得た。得られた各光学材料について、光線透過率、黄色度及びプロジェクター検出試験を行なった。結果を表1に示す。
表1の結果より、顔料濃厚液安定性と得られた樹脂の光学物性の両方が良好なのは非イオン性界面活性剤を用いた実施例であり、特に本発明の組成物における安定性では非イオン性界面活性剤の中でもHLBが8〜17の範囲にあるNS及びHSであることが判る。一方、アニオン系界面活性剤を用いた比較例では、溶解性が低く顔料の分散性に問題があり、カチオン系界面活性剤を用いた比較例ではラジカル開始剤による著しい黄変の問題が生じることが判る。
実施例5〜12
表2に示す、ADC以外の重合性成分と、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤と、顔料及び非イオン性界面活性剤をADCに混合した顔料濃厚液とを、各実施例の組成になるように撹拌混合した。
顔料濃厚液は、顔料としての群青(商品名「SM−V10」)1gと、非イオン性界面活性剤としての、NS0.18g又はHS0.2gとをADC100gに加え、ボールミルを用いて室温で30分間混合して調製した。
各成分を撹拌混合後、不純分を除去するためナイロン製フィルター(フィルター孔5μm)を通過させ、目的の光学材料用組成物を得た。
得られた各組成物の安定性を、フィルターによるろ過前後の顔料濃度の変化率を可視光線透過率(460nm)から測定した。結果を表2に示す。なお、実施例5〜12で調製された光学材料用組成物を40℃で30日間放置しても顔料濃度は変化せず安定であった。
次に、得られた各々の組成物20gに、ラジカル開始剤として、IPP又はNPPを表1に示す量添加し、続いて、直径7cmの2枚のガラス製円板と厚さ2mmのエチレン−プロピレンラバー製ガスケットからなる型に注入した。その後、プログラム温度コントローラー付熱風恒温槽中で、30℃から100℃まで18時間かけて昇温した。引き続き注型を100℃で2時間保持した。その後、注型を40℃まで2時間かけて冷却した。これにより注型中の組成物は硬化し、脱型により円盤状の樹脂が得られた。得られた樹脂塊をさらに100℃で2時間にわたってアニーリング処理を行い、硬化後、樹脂板の光学材料を得た。得られた光学材料について、光線透過率、黄色度、屈折率、アッベ数、比重、耐衝撃性、耐熱性及び染色性の評価試験を行なった。結果を表2に示す。なお、実施例5〜12において硬化された樹脂板の光学材料は、2年間放置しても黄変の変化は見られなかった。
実施例13〜20
顔料として、商品名「PB−100」の青色系顔料0.9gと商品名「ルビクロンレッド500RS」の赤色系顔料0.1gとの混合系を使用して顔料濃厚液を調製し、表3に示す組成となる各成分を使用した以外は、実施例5〜12と同様に光学材料用組成物を得、各組成物を硬化させて光学材料樹脂板及びレンズを調製し、各評価試験を行った。結果を表3に示す。
なお、実施例13〜20で調製された光学材料用組成物を40℃で30日間放置しても顔料濃度は変化せず安定であった。また、各光学材料用組成物を硬化させて得た樹脂板は、2年間放置しても黄変の変化は見られなかった。
実施例21〜25
表4に示す組成となる各成分を使用した以外は、実施例12〜20と同様に光学材料用組成物を得、各組成物を硬化させて光学材料樹脂板及びレンズを調製し、各評価試験を行った。結果を表4に示す。
なお、実施例21〜25で調製された光学材料用組成物を40℃で30日間放置しても顔料濃度は変化せず安定であった。また、各光学材料用組成物を硬化させて得た樹脂板は、2年間放置しても黄変の変化は見られなかった。
比較例8〜15
比較例8〜11として、市販のPADC、PMMA、PC製の2mm板又はウレタン樹脂系レンズ(三井化学(株)製、商品名「MR−6」)を用いて実施例5〜12と同様に評価試験を行った。結果を表5に示す。
また、比較例12〜15として、実施例2又は10において、顔料及び界面活性剤を、若しくは顔料のみを使用しない以外は実施例5〜12と同様に光学材料用組成物を得、各組成物を硬化させて光学材料樹脂板及びレンズを調製し、各評価試験を行った。結果を表5に示す。
以上の結果より、本発明の光学材料用組成物は、ラジカル硬化重合法により容易に光学材料に硬化成形でき、得られる光学材料は、無色透明性が高く、耐候性が良好で、しかも、屈折率及びアッベ数、比重、耐熱性、耐衝撃性、染色性等にも優れた性能を有するプラスチックレンズが得られることが判る。
Claims (11)
- ジアリル化合物を含む重合性成分と、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤と、青色系顔料と、非イオン性界面活性剤とを含有する光学材料用組成物。
- 重合成分として、不飽和カルボン酸エステルを更に含む請求の範囲1に記載の光学材料用組成物。
- 非イオン性界面活性剤が、アルキルエーテル型、アルキルフェノール型、アルキルエステル型、ソルビタンエステル型、ソルビタンエステルエーテル型及びこれらの混合物からなる群より選択される請求の範囲1に記載の光学材料用組成物。
- 非イオン性界面活性剤のHLBが8〜17である請求の範囲1に記載の光学材料用組成物。
- 非イオン性界面活性剤のHLBが10.5〜14である請求の範囲1に記載の光学材料用組成物。
- ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤の含有割合が100〜10000ppm、青色系顔料の含有割合が10〜200ppm、且つ非イオン性界面活性剤の含有割合が1〜200ppmである請求の範囲1に記載の光学材料用組成物。
- 請求の範囲1に記載の光学材料用組成物を硬化させて得た、屈折率1.53以上、アッベ数33以上である光学材料。
- 請求の範囲9に記載の光学材料を加工して得たレンズ状樹脂を含むプラスチックレンズ。
- レンズ状樹脂の表面にハードコート層を有する請求の範囲10に記載のプラスチックレンズ。
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