JPH05164901A

JPH05164901A - 高屈折率合成樹脂レンズ

Info

Publication number: JPH05164901A
Application number: JP35301291A
Authority: JP
Inventors: Teruo Sakagami; 輝夫阪上
Original assignee: Kureha Corp
Current assignee: Kureha Corp
Priority date: 1991-12-18
Filing date: 1991-12-18
Publication date: 1993-06-29

Abstract

(57)【要約】【目的】高い屈折率でしかも低分散という優れた光学
的特性を有すると共に、良好な物理的特性を有する高屈
折率合成樹脂レンズを提供することにある。【構成】下記化１で表される臭素原子含有ジチオール
化合物よりなるＡ成分およびジビニルベンゼンよりなる
Ｂ成分からなり、Ｂ成分に対するＡ成分の割合が重量比
で０．２５〜３．５となる単量体混合物７０〜１００重
量％と、これらと共重合可能な共重合性単量体３０〜０
重量％とを注型重合することによって得られる、屈折率
が１．６１以上でかつアッベ数が２７以上である共重合
体よりなることを特徴とする。【化１】（化１中、ｎおよびｍは、同一または異なる１〜３の整
数を示す。）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高い屈折率を有する合
成樹脂レンズ、特に分散性の低い高屈折率合成樹脂レン
ズに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光学機器に搭載される光学レンズ
として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、コストの低減可能性を有
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】光学レンズに要求される種々の物性のう
ち、高屈折率であることおよび低分散であることは極め
て重要なものである。屈折率の高い材料よりなる光学レ
ンズによれば、例えば、顕微鏡、写真機、望遠鏡などの
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
ズ系をコンパクトにすることができ、光学機器や眼鏡レ
ンズの軽量化を図ることができると共に、球面などによ
る収差を小さく抑えることが可能となる。一方、光学レ
ンズを構成する材料が低分散であることは、光学レンズ
の色収差が小さくなる点で極めて重要である。

【０００４】然るに、合成樹脂レンズ材料においても、
無機ガラスレンズ材料と同様に、高屈折率の材料は高分
散であり、一方、低屈折率の材料は低分散である、とい
う傾向がある。

【０００５】例えば、現在眼鏡用合成樹脂レンズ材料と
して最も普及しているものに「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。この樹脂はアッベ数が６０と高い（すなわち、分散
が低い）けれども、屈折率（温度２０℃における値をい
う。以下において同じ。）は１．５０と極めて低いもの
である。また、レンズ材料として一部の分野で使用され
ているポリメチルメタクリレートも、アッベ数は６０と
高いが、屈折率は１．４９と低いものである。

【０００６】また、高い屈折率を有する合成樹脂とし
て、屈折率が１．６４のポリナフチルメタクリレートお
よび屈折率が１．６８のポリビニルナフタレンが知られ
ているが、ポリナフチルメタクリレートおよびポリビニ
ルナフタレンのアッベ数は、それぞれ２４および２０と
相当に低く、いずれも良好なレンズ材料とはいえない。

【０００７】一方、比較的高屈折率でかつ低分散といわ
れているポリスチレンは、屈折率が１．５９、アッベ数
が３０．４であり、また同じくポリカーボネートは、屈
折率が１．５９、アッベ数が２９．５である。しかしな
がら、これらの合成樹脂は、レンズ材料としての他の物
性において満足し得るものではない。例えばポリスチレ
ンは表面硬度が小さいうえ耐溶剤性に欠け、また、ポリ
カーボネートは表面硬度が小さくてしかも耐衝撃性に欠
けるものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来に
おいては、高い屈折率でしかも低分散という優れた光学
的特性を有すると共に、良好な物理的特性を有する合成
樹脂レンズ材料は知られていない。

【０００９】本発明は、このような事情に基いてなされ
たものであって、その目的は、高い屈折率でしかも低分
散という優れた光学的特性を有すると共に、良好な物理
的特性を有する高屈折率合成樹脂レンズを提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の高屈折率合成樹
脂レンズは、下記化２で表される臭素原子含有ジチオー
ル化合物よりなるＡ成分（以下、「特定の臭素含有ジチ
オール化合物」ともいう。）およびジビニルベンゼンよ
りなるＢ成分からなり、Ｂ成分に対するＡ成分の割合が
重量比で０．２５〜３．５となる単量体混合物７０〜１
００重量％と、これらと共重合可能な共重合性単量体３
０〜０重量％とを注型重合することによって得られる、
屈折率が１．６１以上でかつアッベ数が２７以上である
共重合体よりなることを特徴とする。

【００１１】

【化２】（化２中、ｎおよびｍは、同一または異なる１〜３の整
数を示す。）

【００１２】以下本発明について詳細に説明する。本発
明の高屈折率合成樹脂レンズは、特定の臭素含有ジチオ
ール化合物よりなるＡ成分と、ジビニルベンゼンよりな
るＢ成分との単量体混合物から得られる共重合体、ある
いは、Ａ成分と、Ｂ成分と、これらと共重合可能な共重
合性単量体とから得られる共重合体よりなるものであ
る。

【００１３】高屈折率および低分散の合成樹脂レンズを
得るために、本発明においては、特定の臭素含有ジチオ
ール化合物よりなるＡ成分が必須成分として用いられ
る。特定の臭素含有ジチオール化合物を表す上記化２に
おいて、繰り返し数ｎおよびｍは、それぞれ、１〜３の
整数とされ、ｎおよびｍの値は、同一であっても異なっ
ていてもよい。ｎおよびｍの値の大きさは、得られる共
重合体の光学的特性に重要な関連がある。すなわち、こ
のｎおよびｍの値が大きくなるに伴って、当該ジチオー
ル化合物は、Ｂ成分であるジビニルベンゼンとの相溶性
が低下する傾向にある。そして、ｎまたはｍの値が４以
上である臭素含有ジチオール化合物は、Ｂ成分との相溶
性が不充分となって得られる共重合体が透明性の低いも
のとなる。

【００１４】また、上記化２中、イソシアネート基と結
合したメチレン基を２つ有する芳香環の各々において、
前記メチレン基の置換位置が異なる臭素含有ジチオール
化合物をＡ成分として用いると、得られる共重合体の光
学的特性（透明性）が多少異なる。例えば、前記メチレ
ン基の置換位置がパラ位にある臭素含有ジチオール化合
物によって得られる共重合体は、他の置換位置の臭素含
有ジチオール化合物によって得られる共重合体に比し
て、屈折率が多少高いものとなる。一方、前記メチレン
基の置換位置がメタ位またはオルソ位にある臭素含有ジ
チオール化合物は、置換位置がパラ位にあるものに比し
て、Ｂ成分であるジビニルベンゼンとの相溶性が高いた
め、得られる共重合体は透明性が非常に高いものとな
る。従って、本発明においては、合成樹脂レンズの使用
目的に応じて、種々の置換位置の臭素含有ジチオール化
合物をＡ成分として選択することができる。

【００１５】Ａ成分である特定の臭素含有ジチオール化
合物は、以下のようにして得ることができる。テトラブ
ロモビスフェノールＡに大過剰量のキシリレンジイソシ
アネートを混合してウレタン化反応を行い、ウレタン化
反応終了後、未反応のキシリレンジイソシアネートを除
去して中間生成物を得る。次いで、硫黄原子を２〜４個
有する脂肪族ジチオール化合物を大過剰量混合すること
により、中間生成物中のイソシアネート基をチオカルバ
ミン酸結合させ、その後、未反応の脂肪族ジチオール化
合物を除去する。ここに、硫黄原子を２〜４個含む脂肪
族ジチオール化合物の具体例としては、エチレンジチオ
ール（ＨＳＣ₂Ｈ₄ＳＨ）、ジメルカプトジエチレンス
ルフィド（ＨＳＣ₂Ｈ₄ＳＣ₂Ｈ₄ＳＨ）、ジメルカプ
トトリエチレンジスルフィド（ＨＳＣ₂Ｈ₄ＳＣ₂Ｈ₄
ＳＣ₂Ｈ₄ＳＨ）などを挙げることができる。

【００１６】上記のＡ成分は単独では重合しないもので
あり、物理的特性の良好な（共）重合体よりなる合成樹
脂レンズを得るために、ジビニルベンゼンよりなるＢ成
分が必須成分として用いられる。

【００１７】Ｂ成分であるジビニルベンゼンは、共重合
可能なビニル基を２つ分子中に有する架橋性単量体であ
る。本発明の合成樹脂レンズを製造する場合において、
用いるジビニルベンゼンは、その純度が高いものである
ことが肝要である。市販されているジビニルベンゼン
は、通常、不純物の含有量が多くて重合反応（重付加反
応）が円滑に進まず、高分子量の（共）重合体を効率よ
く得ることができない。具体的には、純度が７０％以
上、特に７５％以上であるジビニルベンゼンが好まし
い。純度が７０％未満のジビニルベンゼンを用いる場合
には、Ａ成分との所期の重合反応が阻害され、得られる
共重合体は、低分子量成分を大きな割合で含有するもの
となる。従って、このような共重合体は、高い硬度や充
分な耐溶剤性を有するものとならず、さらに、機械的強
度が小さく、例えばレンズを製造するために必要な二次
加工などの際に破損するおそれがある。

【００１８】本発明の高屈折率合成樹脂レンズを製造す
る場合において、単量体混合物を構成するＡ成分および
Ｂ成分の混合割合としては、Ｂ成分に対するＡ成分の重
量比α（α＝Ａ成分含有量／Ｂ成分含有量）が０．２５
〜３．５の範囲とされ、好ましくは０．４〜２．５、更
に好ましくは０．５５〜２．０の範囲とされる。αの値
が０．２５未満である場合には、Ａ成分の割合が過少と
なって、目的とする高い屈折率で低分散の共重合体、具
体的には屈折率が１．６１以上でかつアッベ数が２７以
上の特性を有する共重合体を得ることが困難であり、ま
た、得られる共重合体は脆いものとなる。一方、αの値
が３．５を超える場合には、Ａ成分の割合が過大となっ
て、得られる共重合体は、重合反応（重付加反応）の程
度および架橋の程度が低いものとなり、レンズ材料に要
求される高い硬度などの物理的特性を有するものとなら
ない。

【００１９】本発明において、合成樹脂レンズを構成す
る共重合体は、Ａ成分およびＢ成分から得られるもので
あってもよいが、Ａ成分およびＢ成分と、これらと共重
合可能な共重合性単量体とから得られるものであっても
よい。斯かる共重合性単量体としては、例えばアクリル
基、メタアクリル基、ビニル基などを１または２以上有
する単量体、チオール基、ポリチオール基を有する単量
体などを挙げることができ、これにより、重合速度、得
られる共重合体の架橋密度や染色性などを調整すること
ができる。共重合性単量体を用いる場合において、共重
合性単量体の全単量体成分に対する割合は３０重量％以
下とされる。この割合が３０重量％を超えると、本発明
の目的を充分に達成することが困難になる。

【００２０】Ａ成分とＢ成分との重合反応（重付加反
応）あるいはＡ成分とＢ成分と共重合性単量体との重合
反応（重付加反応）は、通常のラジカル重合開始剤によ
り進行する。従って、この重合反応のための重合方式、
反応の条件などは通常のラジカル重合反応の場合と同様
であってよい。しかしながら、Ｂ成分であるジビニルベ
ンゼンは、その一部が単独で重合して架橋反応が進行
し、その結果、生成する共重合体の溶解あるいは溶融を
伴う処理を行うことは事実上不可能となるため、目的と
する合成樹脂レンズとしての形状が直接的に得られる注
型重合法を利用することが好ましい。

【００２１】注型重合法は周知の技術であり、そのまま
本発明に適用することができる。注型重合用容器として
は、板状、レンズ状、円筒状、角柱状、円錐状、球状、
その他の、目的乃至用途に応じて設計された鋳型または
型枠、その他の容器が使用される。その材質は、無機ガ
ラス、プラスチック、金属、その他の目的に応じた任意
のものを選択することができる。実際の重合反応は、注
型重合用容器内にＡ成分およびＢ成分と、必要に応じて
用いられる共重合性単量体と、重合開始剤とよりなる単
量体混合物を投入し、加熱することによって実施するこ
とができるが、別の反応容器を用いて予め単量体混合物
をある程度まで反応させ、粘度が高くなったプレポリマ
ーまたはシロップを注型重合用容器内に投入して重合を
完結する態様によって行うこともできる。所要の単量体
成分および重合開始剤は、その全量を一時に混合しても
よいし、また段階的に混合してもよい。単量体混合物に
は、生成する共重合体に期待される用途に応じて、帯電
防止剤、着色剤、充填剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、酸
化防止剤、その他の補助資材を含有させることができ
る。

【００２２】

【作用】本発明の合成樹脂レンズに係る共重合体は、Ａ
成分として特定の臭素含有ジチオール化合物を含有する
ため、高い屈折率を有していてしかも低分散のもの、具
体的には屈折率が１．６１以上でかつアッベ数が２７以
上のものとなり、Ｂ成分としてジビニルベンゼンを含有
するため、高い硬度などの物理的特性の良好なものとな
る。そして、Ａ成分とＢ成分との混合割合を特定の範囲
に規定することにより、上記の効果をバランスよく満足
することができる。

【００２３】本発明の合成樹脂レンズは、これを構成す
る共重合体が、以上のように特定の単量体混合物から得
られる点に特徴を有するものである。従って、当該共重
合体によって実際の合成樹脂レンズを得るためには、従
来から利用されている手段を適用することができる。す
なわち、注型重合法によって直接的に特定の形状を有す
る合成樹脂レンズを得る手段、板状体または塊状体から
目的とする形状のレンズを削りだす手段などを利用する
ことができる。この合成樹脂レンズには、更に必要に応
じて、表面研摩処理、帯電防止処理、その他の後処理を
行うことができ、これによって所望の性能を有する合成
樹脂レンズを得ることができる。更に、レンズの表面硬
度を高くするために、表面に適宜の無機材料を塗布した
り、有機系コート剤をデイッピングなどにより塗布する
ことも可能である。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明するが、
本発明がこれらによって限定されるものではない。

【００２５】＜実施例１＞下記化３で表される特定の臭
素含有ジチオール化合物（Ａ−１）を、その純度が９４
％となるまで充分に精製し、この特定の臭素含有ジチオ
ール化合物（Ａ−１）６０重量部と、純度８１％のジビ
ニルベンゼン４０重量部とを混合し、これに重合開始剤
であるターシャリブチルパーオキシネオデカノエート
１．２重量部を添加して充分に混合することにより単量
体混合物を調製した。この単量体混合物におけるＢ成分
に対するＡ成分の重量比αは１．７４である。

【００２６】

【化３】

【００２７】この単量体混合物をガラス製のレンズ用モ
ールド中に注入して、５０℃で１０時間、６０℃で８時
間、８０℃で３時間、１００℃で２時間と順次に異なる
温度で加熱して重合を完結させ、これにより−２．００
ジオプターの無色透明のレンズを製造した。

【００２８】このレンズは、屈折率が１．６４２、アッ
ベ数が３１．６であり、充分に高い屈折率を有し、しか
も充分に低分散のものであった。また、このレンズは、
アセトンおよびベンゼンに全く不溶であって耐有機溶剤
性に富むものであった。更に、このレンズの表面硬度
（ＪＩＳＫ５４００に基く鉛筆硬度による。以下にお
いて同じ。）は３Ｈ、耐熱性を示す針入温度（ＪＩＳ
Ｋ７２０６に準じて測定された針入度が０．４ｍｍとな
る温度。以下において同じ。）が１２２℃であって、い
ずれも優れたものであった。これらのことから、このレ
ンズに係る共重合体は、優れた光学的特性を有すると共
に、重合度が充分に高くて機械的強度も高くて良好な物
理的特性を有しており、合成樹脂レンズとして極めてバ
ランスのよいものであることが明らかである。

【００２９】＜実施例２＞下記化４で表される特定の臭
素含有ジチオール化合物（Ａ−２）を、その純度が９６
％となるまで充分に精製し、この特定の臭素含有ジチオ
ール化合物（Ａ−２）５０重量部と、純度８１％のジビ
ニルベンゼン４０重量部と、α−メチルスチレン１０重
量部とを混合し、これに重合開始剤であるターシャリブ
チルパーオキシネオデカノエート１．２重量部を添加し
て充分に混合することにより単量体混合物を調製した。
この単量体混合物におけるＢ成分に対するＡ成分の重量
比αは１．４８である。

【００３０】

【化４】

【００３１】この単量体混合物を用いて実施例１と同様
にして重合を行い、＋２．２５ジオプターの無色透明の
レンズを製造した。このレンズは、屈折率が１．６２
１、アッベ数が３２．２であり、充分に高い屈折率を有
し、しかも充分に低分散のものであった。また、このレ
ンズは、アセトンおよびベンゼンに全く不溶であり、表
面硬度は３Ｈ、針入温度は９５℃であって、いずれも優
れたものであった。

【００３２】＜比較例１＞純度９４％の特定の臭素含有
ジチオール化合物（Ａ−１）１５重量部と、純度８１％
のジビニルベンゼン８５重量部とを混合し、これにター
シャリブチルパーオキシネオデカノエート１．２重量部
を添加して充分に混合することにより単量体混合物を調
製した。この単量体混合物におけるＢ成分に対するＡ成
分の重量比αは０．２０である。この単量体混合物を用
いて実施例１と同様にして重合を行ってレンズを製造し
た。このレンズは、アッベ数が２８であったが、屈折率
が１．６０６と低いものであった。また、このレンズ
は、非常に硬く、しかも脆いものであるため、後処理で
ある表面研摩処理を行うことができなかった。以上のこ
とから、Ａ成分の割合が過少となり、Ｂ成分の割合が過
大になる場合には、高屈折率かつ低分散の共重合体を得
ることができず、また得られる共重合体は脆いものであ
って、実用的なレンズを製造することができないことが
理解される。

【００３３】＜参考例１＞純度９４％の特定の臭素含有
ジチオール化合物（Ａ−１）６０重量部と、純度５５％
のジビニルベンゼン４０重量部とを混合し、これにター
シャリブチルパーオキシネオデカノエート１．２重量部
を添加して充分に混合することにより単量体混合物を調
製した。この単量体混合物におけるＢ成分に対するＡ成
分の重量比αは２．５６である。この単量体混合物を用
いて実施例１と同様にして重合を行ってレンズを製造し
た。このレンズは、透明なものであったが、室温におい
て指の力により容易に変形する柔軟なものであり、耐熱
性が相当に小さくて使用に耐えないものであった。ま
た、このレンズは、アッベの屈折計による屈折率の測定
時に使用される接触液（１−ブロモナフタレン）に容易
に溶解されてしまい、屈折率を測定することができなか
った。以上のことから、レンズの製造時に用いるジビニ
ルベンゼンの純度が低い場合には、得られるレンズが耐
熱性および耐溶剤性の点で劣るものとなることが理解さ
れる。

【００３４】＜比較例２＞純度９６％の特定の臭素含有
ジチオール化合物（Ａ−２）７８重量部と、純度８１％
のジビニルベンゼン２２重量部とを混合し、これにター
シャリブチルパーオキシネオデカノエート１．２重量部
を添加して充分に混合することにより単量体混合物を調
製した。この単量体混合物におけるＢ成分に対するＡ成
分の重量比αは４．２である。この単量体混合物を用い
て実施例１と同様にして重合を行っところ、得られた成
型物はゲル状で完全に固化しておらず、レンズとして全
く実用に供することのできないものであった。以上のこ
とから、特定の臭素含有ジチオール化合物の割合が過大
となり、ジビニルベンゼンの割合が過少になる場合に
は、重合度の高い共重合体を得ることができず、実用的
なレンズを製造することができないことが理解される。

【００３５】＜実施例３＞純度９４％の特定の臭素含有
ジチオール化合物（Ａ−１）３５重量部と、純度８１％
のジビニルベンゼン５０重量部と、ジメルカプトジエチ
レンスルフィド（ＨＳＣ₂Ｈ₄ＳＣ₂Ｈ₄ＳＨ）１５重
量部とを混合し、これに重合開始剤であるターシャリブ
チルパーオキシネオデカノエート１．２重量部を添加し
て充分に混合することにより単量体混合物を調製した。
この単量体混合物におけるＢ成分に対するＡ成分の重量
比αは０．８１である。この単量体混合物を用いて実施
例１と同様にして重合を行い、＋２．００ジオプターの
無色透明のレンズを製造した。このレンズは、屈折率が
１．６３６、アッベ数が３２．４であり、充分に高い屈
折率を有し、しかも充分に低分散のものであった。ま
た、このレンズは、アセトンおよびベンゼンに全く不溶
であり、表面硬度は３Ｈ、針入温度は１２６℃であっ
て、いずれも優れたものであった。

【００３６】＜実施例４＞下記化５で表される特定の臭
素含有ジチオール化合物（Ａ−３）を、その純度が９２
％となるまで充分に精製し、この特定の臭素含有ジチオ
ール化合物（Ａ−３）２５重量部と、純度８１％のジビ
ニルベンゼン５０重量部と、ジメルカプトジエチレンス
ルフィド（ＨＳＣ₂Ｈ₄ＳＣ₂Ｈ₄ＳＨ）２５重量部と
を混合し、これに重合開始剤であるターシャリブチルパ
ーオキシネオデカノエート１．２重量部を添加して充分
に混合することにより単量体混合物を調製した。この単
量体混合物におけるＢ成分に対するＡ成分の重量比αは
０．５７である。

【００３７】

【化５】

【００３８】この単量体混合物を用いて実施例１と同様
にして重合を行い、−４．５０ジオプターの無色透明の
レンズを製造した。このレンズは、屈折率が１．６４
４、アッベ数が３２．０であり、充分に高い屈折率を有
し、しかも充分に低分散のものであった。また、このレ
ンズは、アセトンおよびベンゼンに全く不溶であり、表
面硬度は３Ｈ、針入温度は１３０℃であって、いずれも
優れたものであった。

【００３９】

【発明の効果】以上のように、本発明の合成樹脂レンズ
は、これを構成する共重合体が、１．６１以上の高い屈
折率を有すると共にアッベ数が２７以上と十分に低分散
であり、さらに高い無色透明性という優れた光学的特性
を有する。しかも、耐溶剤性、耐熱性、表面硬度などの
物理的特性にも優れた、性能バランスのきわめて良好な
ものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記化１で表される臭素原子含有ジチオ
ール化合物よりなるＡ成分およびジビニルベンゼンより
なるＢ成分からなり、Ｂ成分に対するＡ成分の割合が重
量比で０．２５〜３．５となる単量体混合物７０〜１０
０重量％と、これらと共重合可能な共重合性単量体３０
〜０重量％とを注型重合することによって得られる、屈
折率が１．６１以上でかつアッベ数が２７以上である共
重合体よりなることを特徴とする高屈折率合成樹脂レン
ズ。【化１】（化１中、ｎおよびｍは、同一または異なる１〜３の整
数を示す。）