JPH0679082B2 - 高屈折率樹脂レンズの製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高屈折率樹脂レンズの製造法に関するもので
ある。

〔従来技術〕

従来から光学機器においては無機ガラスレンズが広く使
用されてきたが、最近では合成樹脂よりなるレンズが、
その軽量性、耐衝撃性、加工性、その他の特長を有する
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。

一方レンズにおいては、その物性について種々の要求が
あるが、中でもその材質が高屈折率であることの要請が
きわめて大きい。これは、高屈折率の材質によれば、同
等の性能を有するレンズを小さな厚さのものとして製造
することができるからである。そして高屈折率のレンズ
を用いれば、例えば顕微鏡、写真機、望遠鏡等の光学機
器において重要な位置を占めるレンズ系をコンパクトに
また全体を軽量なものとすることができ、また眼鏡用レ
ンズを軽量化することができると共にいわゆるコバ厚を
小さくすることができるので、実用上も大きな利点が得
られる。このように、レンズを高屈折率のものとするこ
との意義はきわめて大きく、高屈折率の材質による樹脂
レンズの提供が強く望まれている。

然るに、レンズの特性として重要な透明性や軽量性等を
も考慮すると、満足すべき樹脂レンズは未だ提供されて
いないのが現状である。具体的に説明すると、現在最も
普及している眼鏡用樹脂レンズの材質としては、ジエチ
レングリコールビスアリルカーボネート樹脂やポリメチ
ルメタクリレートよりなるものが用いられているが、こ
れらはいずれも屈折率が1.50前後と低いものである。一
方、屈折率が比較的高い樹脂としては、屈折率が▲ｎ²⁰
_D▼＝1.59のポリスチレンがあり、レンズ用材料樹脂の
共重合体成分として利用され得ることが知られている。
そして屈折率の点では、このポリスチレンと同程度また
はそれ以上の高い屈折率を有するレンズが望ましいので
あるが、しかしこのような高い屈折率を有する樹脂は比
重が比較的大きいのが通常である。このような背景か
ら、屈折率が十分高くてしかも軽量のレンズが強く望ま
れている。

〔発明の概要〕

本発明は、屈折率の高い樹脂よりなり、しかも軽量のレ
ンズを得ることのできる方法を提供することを目的とす
る。

本発明においては、下記構造式（Ｉ）で示されるイソプ
ロペニルナフタレン単量体を20〜100重量％の割合で含
有する重合性物質から得られる重合体を、屈折率が1.50
以上の重合体を与える単量体に溶解させて得られる重合
性組成物を注型重合することにより、イソプロペニルナ
フタレンによる成分を５〜70重量％の割合で含有する樹
脂より成る高屈折率樹脂レンズを製造する。

構造式（Ｉ） 〔効果〕 本発明方法によれば、最終的に得られるレンズの材質
が、イソプロペニル基を置換基として有するナフタレン
単量体による重合体（共重合体を含む。）を含有するも
のであり、その屈折率が高くてしかも比重が比較的小さ
いので、全体として例えば1.58以上と高い屈折率を有し
ておりしかもその割に軽量のレンズを得ることができ
る。当該重量体はそのまま注型重合により形成すること
が困難なものであるが、本発明方法においては、それが
溶解性に富むことを利用して、当該重合体を屈折率1.50
以上の単量体に溶解させ、得られる重合性組成物を注型
重合することによりレンズを形成するので、目的とする
レンズを容易にかつ確実に製造することができる。

そして屈折率が1.50以上の重合体または共重合体は、比
重も大きいのが通常であるが、イソプロペニルナフタレ
ン単量体による重合体によれば屈折率が高い割に比重の
小さい樹脂を得ることができるので、結局高屈折率で軽
量のレンズを得ることができる。しかも本発明方法によ
るレンズは、無色性、透明性等のレンズとして要求され
る物性を十分に満足するものである。

〔発明の具体的説明〕

本発明においては、前記の構造式（Ｉ）で示されるイソ
プロペニルナフタレン単量体（以下「単量体（Ｉ）とい
う）を少なくとも20重量％含む重合性物質を重合させて
得られる共重合体若しくは重合体を、レンズ用材料樹脂
の必須成分として用いる。

この重合体若しくは共重合体は、例えば特開昭60−1541
4号公報に記載されたナフチルメタクリレートによる重
合体若しくは共重合体に比して、官能基がイソプロペニ
ル基であることにより、一層高い屈折率を有するもので
ある。例えば２−ナフチルメタクリレートの単独重合体
の屈折率は、▲ｎ²⁰ _D▼＝1.63〜1.64前後であるが、単
量体（Ｉ）の一種である２−イソプロペニルナフタレン
の単独重合体の屈折率は、▲ｎ²⁰ _D▼＝1.67程度と相当
に高い値である。

一方、この単量体（Ｉ）による重合体若しくは共重合体
の比重は比較的小さくて▲ｄ²⁰ _D▼＝1.1〜1.15であり、
高屈折率の割に軽量であるという特長を有する。

本発明において用いられる単量体（Ｉ）の具体例として
は、１−イソプロペニルナフタレン、２−イソプロペニ
ルナフタレン、３−イソプロペニルナフタレン、４−イ
ソプロペニルナフタレンおよびこれらの混合物を例示す
ることができる。

上記単量体（Ｉ）は、ラジカル重合させることの困難な
ものであるが、アニオン重合によって重合体とすること
ができ、またこれと共重合可能な単量体と共に共重合す
ることによって共重合体とすることができる。共重合体
とする場合は、単量体（Ｉ）を少くとも20重量％以上使
用することが必要である。この単量体（Ｉ）の割合が20
重量％以下であると生成する共重合体の屈折率が小さく
なり、その結果、所要の高屈折率のレンズを得るために
は、後述する単量体（II）を溶解させる当該単量体
（Ｉ）による共重合体の量を多くすることが必要となる
ため、注型重合が困難となる。

単量体（Ｉ）と共重合可能な単量体としては、後に当該
共重合体を他の単量体（II）中に溶解させる必要がある
ことから、重合したときに架橋構造を形成するようなも
のであってはならない。このような点から、当該共重合
成分としては一官能性のエチレン性不飽和単量体が好ま
しく用いられる。斯かる単量体の具体例としては、メチ
ルアクリレート、メチルメタクリレート、ナフチルアク
リレート、ナフチルメタクリレート等の脂肪族、芳香族
のアクリレート類若しくはメタクリレート類、アクリロ
キシ−エトキシ−2,4,6−トリブロモベンゼン、メタク
リロキシ−エトキシ−2,4,6−トリブロモベンゼン、2,
4,6−トリブロモフェニルアクリレート、2,4,6−トリブ
ロモフェニルメタクリレート等のハロゲン置換アクリレ
ート類若しくはメタクリレート類、スチレン、α−メチ
ルスチレン、クロルスチレン、ジブロモスチレン等の各
種の芳香族ビニル化合物、その他を挙げることができ
る。しかし勿論これらのみに限定されるものではない。

単量体（Ｉ）の重合体若しくは共重合体は高い屈折率を
有するが、単量体（Ｉ）は、これを単独で重合させる場
合には前述のようにラジカル重合法によって重合させる
ことが困難なものであり、また共重合させる場合はラジ
カル重合法で重合させることが可能ではあるが反応速度
が遅くて完全に重合させることの困難なものである。従
って、単量体（Ｉ）を直接的材料として注型重合により
重合若しくは共重合させると共に成型してレンズを得る
ことは相当に困難である。然るに本発明においては、先
ず単量体（Ｉ）の重合体若しくは共重合体を得、これ
を、屈折率が1.50以上である重合体を与える重合性の単
量体（II）（２種以上の単量体の混合物であってもよ
い。）に溶解し、得られる重合性組成物を材料として用
いて注型重合するので、上述の単量体（Ｉ）の難点によ
る障害を回避することができる。

本発明の実施において、具体的には単量体（Ｉ）からな
る重合体若しくは共重合体の100重量部を、液状の重合
性単量体（II）の40〜1800重量部に溶解して重合性組成
物とするのが好ましい。この重合性組成物における単量
体（II）の使用量が40重量部未満では、単量体（Ｉ）に
よる重合体若しくは共重合体の溶解が困難となり、一方
その使用量が1800重量部を越えると、得られるレンズは
屈折率が低いものとなる。

本発明によるレンズは、単量体（Ｉ）による成分が、最
終的に得られるレンズを構成する樹脂において５〜70重
量％の割合で含有させることが必要である。この割合が
５重量％未満ではレンズは高屈折率で軽量のものとなら
ず、逆に70重量％を越える場合には流動性が乏しくなり
注型重合が困難となる。

前記単量体（II）としては、上述の単量体（Ｉ）からな
る重合体を溶解し得る液状のものが用いられるが、常温
で溶解するものであっても、あるいは熱時に溶解するも
のであってもよい。しかも単量体（Ｉ）から得られる重
合体は溶解性がよいので、単量体（II）としては種々の
ものから選んだものを用いることができる。例えば、上
述の単量体（Ｉ）と共重合可能な単量体として掲げたも
のから選ばれる一官能性の単量体あるいは多官能性の単
量体を用いることができる。これらのうち多官能性の単
量体を用いた場合には、得られるレンズに耐溶剤性が付
与され得る点で好ましく、それは三次元的な架橋構造を
形成せしめることが可能となるからである。

単量体（II）の具体的な例としては、前述の一官能性単
量体の他、多官能性の単量体として、多官能性メタクリ
ル酸エステルおよび多官能性アクリル酸エステル系架橋
性単量体を挙げることができる。これらの具体的な例と
しては、モノ−およびジ−エチレングリコールジアクリ
レート、モノ−およびジ−エチレングリコールジメタク
リレート、プロピレングリコールジアクリレート、プロ
ピレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプ
ロパントリ−乃至ジ−アクリレート、トリメチロールプ
ロパントリ−乃至−メタクリレート等の脂肪酸多価アル
コールのアクリル酸エステル類若しくはメタクリル酸エ
ステル類、カテコール、レゾルソン、ハイドロキノン、
各種ジヒドロナフタレン等の各種芳香族多価アルコール
のジアクリル酸エステル若しくはジメタクリル酸エステ
ル等がある。

多官能性単量体の他の例としては、ジビニルベンゼン、
ジイソプロペニルベンゼンで代表される芳香族ジビニル
化合物を好適なものとして挙げることができる。またハ
ロゲン置換芳香環を有する二官能性架橋剤としては、例
えば2,2−ビス〔４−アクリロキシエトキシ−3,5−ジハ
ロフェニル〕プロパン、2,2−ビス〔４−メタクリロキ
シエトキシ−3,5−ジハロフェニル〕プロパン、2,2−ビ
ス〔４−アクリロキシポリ（ジ〜テトラ程度）エトキ
シ）−3,5−ジハロフェニル〕プロパン、2,2−ビス〔４
−メタクリロキシポリ（ジ〜テトラ程度）エトキシ）−
3,5−ジハロフェニル〕プロパン、2,2−ビス〔４−アク
リロキシ−3,5−ジハロフェニル〕プロパン、2,2−ビス
〔４−メタクリロキシ−3,5−ジハロフェニル〕プロパ
ン、2,2−ビス〔４−アクリロキシポリ（ジ〜テトラ）
プロポキシ−3,5−ジハロフェニル〕プロパン、2,2−ビ
ス〔４−メタクリロキシポリ（ジ〜テトラ）プロポキシ
−3,5−ジハロフェニル〕プロパン、これらの化合物、
その他を挙げることができる。

これらの多官能性単量体はいずれも屈折率が高く、従っ
て共重合体の屈折率をあまり低下させることなく架橋共
重合体を形成することができるので好ましい。

単量体（II）としては、以上の単量体が単独で、あるい
は２種以上が混合されて用いられる。しかし、単独であ
れあるいは混合物であれ、得られる重合体若しくは共重
合体の屈折率が▲ｎ²⁰ _D▼＝1.50以上のものが用いられ
る。得られる重合体の屈折率▲ｎ²⁰ _D▼の値が1.50未満
の単量体を用いた場合には、単量体（Ｉ）による重合体
を含有させたとしても、例えば▲ｎ²⁰ _D▼＝1.58以上の
高屈折率レンズを得ることは困難となる。

本発明方法の実施に関して更に詳述すると、本発明にお
いて、単量体（Ｉ）による重合体若しくは共重合体を得
るための重合方法は特に限定されるものではなく、通常
のラジカル重合法やアニオン重合法を利用することがで
きる。具体的に説明すると、例えばラジカル重合による
場合は、懸濁重合法、乳化重合法、塊状重合法、溶液重
合法のいずれの重合法によってもよい。またアニオン重
合による場合は、例えばブチルリチウム等のアニオン重
合開始剤の存在下において、脱水した溶液中に単量体
（Ｉ）を単独に、あるいは単量体（Ｉ）およびこれと共
重合させる単量体を共に溶解させて重合を行えばよい。

斯くして得られる重合体は単量体（II）に溶解され、こ
こに得られる重合性組成物が直接的な材料として用いら
れて注型重合によりレンズに成型される。注型重合はラ
ジカル重合で行なわれる。注型重合用モールドとして
は、板状、各種レンズ状、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又は型枠その他が
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のものでよい。

このように、単量体（Ｉ）によって得られる重合体を単
量体（II）に溶解した重合性組成物に重合開始剤を加え
て上述の如き注型重合モールド内に注入し、必要に応じ
て加熱することにより重合が行なわれ、重合が完結すれ
ば同時に成型も達成されて目的物であるレンズが得られ
る。ここに重合開始剤としては、例えばジアシルパーオ
キサイド、ジアルキルパーオキサイド、ジアルキルパー
オキシジカーボネート等の周知の開始剤を使用すること
ができる。注型重合に際し、得られるレンズの期待され
る用途に応じて各種の帯電防止剤、着色剤、充填剤、紫
外線吸収剤、熱安定剤、酸化防止剤、その他の補助剤を
注型材料中に含有させることができる。注型重合法はそ
れ自体周知の技術であり、従って周知の知見に従った条
件によって適宜実施することができる。

本発明によるレンズは、必要に応じて、表面研磨、帯電
防止処理、その他の後処理が施されて実用に供される製
品とされる。また通常の樹脂レンズと同様に、表面硬度
を増大させるための無機質材料を表面に蒸着等により塗
被すること、あるいは有機系ハードコート剤をディッピ
ング等により塗被することも可能である。その他、例え
ば無反射コートを施す等の一般のレンズで用いられる処
理を施すことも勿論可能である。

〔実施例〕

以下本発明の実施例について説明するが、これによって
本発明が限定されるものではない。

実施例１ 純度99％以上の２−イソプロペニルナフタレンを十分に
脱水したテトラヒドロフラン中に溶解させ、これを開始
剤としてｎ−ブチルリチウムを添加して温度−25℃でア
ニオン重合を行い、分子量約15,000（ゲルパーミエーシ
ョンクロマトグラフィーによって測定し、ポリスチレン
を基準として求めた値、以下において同じ）のポリイソ
プロペニルナフタレンを得た。

この重合体の15重量部を、市販のジビニルベンゼン（純
度57％）25重量部および2,4,6−トリブロモフェニルメ
タクリレート60重量部に温度60℃で溶解させ、これにラ
ジカル重合開始剤としてラウロイルパーオキサイド0.5
重量部を添加し、レンズ用ガラスモールド中に注入した
上、温度60℃で１時間、温度65℃で16時間、温度80℃で
２時間、温度100℃で１時間と順次条件を変えて重合を
行い、無色透明のレンズを得た。このレンズを構成する
樹脂は、２−イソプロペニルナフタレンによる成分を15
重量％含有するものであった。

このレンズは、テトラヒドロフラン、アセトン、メタノ
ール、クロロホルム等の通常の有機溶媒には不溶であっ
た。またこのレンズの屈折率は▲ｎ²⁰ _D▼＝1.633ときわ
めて高く、しかも比重は1.648と小さくてきわめて有用
なものである。

なお、ポリイソプロペニルナフタレンを用いずに、ジビ
ニルベンゼンと2,4,6−トリブロモフェニルメタクリレ
ートとによる共重合体を用いた他は上記と同様にして得
られたレンズは、屈折率が▲ｎ²⁰ _D▼＝1.628と低く、ま
たその比重が約1.660と大きいものであった。

実施例２ 純度99％以上の２−イソプロペニルナフタレンを、モレ
キュラーシーブによって十分に脱水したテトラヒドロフ
ラン中に溶解させ、更に十分に脱水したスチレンを、２
−イソプロペニルナフタレン：スチレンの比の値が重量
で70:30となるよう混合し、これに開始剤としてｎ−ブ
チルリチウムを添加して温度−25℃でアニオン重合を行
い、分子量約20,000のポリイソプロペニルナフタレン共
重合体を得た。

この共重合体30重量部を、ｍ−イソプロペニルベンゼン
30重量部および2,4,6−トリブロモフェニルメタクリレ
ート40重量部に溶解させ、これに重合開始剤としてラウ
ロイルバーオキサイド1.5重量部を添加し、レンズ用ガ
ラスモールド中に注入し、モールド内を窒素置換した
上、温度65℃で16時間、温度80℃で２時間、温度100℃
で１時間と順次条件を変えて注型重合を行い、無色透明
のレンズを得た。このレンズを構成する樹脂は、２−イ
ソプロペニルナフタレンによる成分を21重量％含有する
ものであった。

このレンズは、屈折率が▲ｎ²⁰ _D▼＝1.634ときわめて高
く、しかも比重が1.46と小さくてきわめて有用なもので
ある。

なお、ポリイソプロペニルナフタレンを用いずに、ｍ−
イソプロペニルベンゼンと2,4,6−トリブロモフェニル
メタクリレートとによる共重合体を用いた他は上記と同
様にして得られたレンズは屈折率が▲ｎ²⁰ _D▼＝1.628と
低く、またその比重が約1.55と大きいものであった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下記構造式（Ｉ）で示されるイソプロペニ
   ルナフタレン単量体を20〜100重量％の割合で含有する
   重合性物質から得られる重合体を、屈折率が1.50以上の
   重合体を与える単量体に溶解させて得られる重合性組成
   物を注型重合することにより、イソプロペニルナフタレ
   ンによる成分を５〜70重量％の割合で含有する樹脂より
   成るレンズを得ることを特徴とする高屈折率樹脂レンズ
   の製造法。 構造式（Ｉ）