JPH0912716A

JPH0912716A - ダイマー酸由来のポリアミド樹脂を含有する合成樹脂製光学用材料

Info

Publication number: JPH0912716A
Application number: JP16086295A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Kikawa; 仁木川; Hiroshi Yamagishi; 弘山岸; Takushi Yamatani; 拓史山谷
Original assignee: Lion Corp
Current assignee: Lion Corp
Priority date: 1995-06-27
Filing date: 1995-06-27
Publication date: 1997-01-14

Abstract

(57)【要約】【目的】比重が1.０５以下であり、しかも良好な光学
特性を有するポリアミド樹脂を含有する合成樹脂製光学
用材料を提供する。【構成】炭素数が１１〜２２の高級不飽和脂肪酸の２
量体であるダイマー酸又はそのアルキル（炭素数１〜１
２）エステル、及び／又は炭素数が１１〜２２の高級不
飽和脂肪酸の３量体であるトリマー酸又はそのアルキル
（炭素数１〜１２）エステルと、ジアミンとの縮合反応
重合により得られるポリアミド樹脂を含有する合成樹脂
製光学用材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ダイマー酸及び／又は
トリマー酸由来のポリアミド樹脂を含有する合成樹脂製
光学用材料に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、各種精密機械の光学部材や写
真機のレンズ、眼鏡レンズ、サングラス等の光学材料と
しては無機ガラスが多用されてきた。しかしながら、近
年においては軽量性、加工性、安定性、染色性、大量生
産性等の観点から、無機ガラスに替わってプラスチック
よりなる光学材料が使用され始めている。特に、眼鏡レ
ンズにおいては、その８０％程度がプラスチック製とな
っている。プラスチック製の光学材料としては、眼鏡レ
ンズやサングラスに代表されるようにポリアルキルメタ
クリレート、ポリスチレン、ポリカーボネートやポリジ
エチレングリコールビスアリルカーボネート（以下、
「ＰＣＲ−３９」とも言う）等が使用されている。光学
材料に要求される種々の物性値のうち、低比重であるこ
とは極めて重要である。比重の小さな材料よりなる光学
材料を用いれば、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
ズの軽量化を図ることができる。しかしながら、ポリア
ルキルメタクリレート、ポリスチレン、ポリカーボネー
トやＰＣＲ−３９等の材料を原料に光学材料を作製する
場合、最小の比重となるポリスチレンを使用してもその
比重は1.０６以上となってしまう。かかる問題を解決す
べく、アクリル系樹脂を使用して比重０. ９７１を有す
るものが提供されてはいるが、一層の軽量化を図り、無
機ガラス材料や既存のプラスチック材料に対する優位性
を強調するためにも、他のポリマー組成物についても更
なる低比重化した素材が望まれている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、比重が1.０
５以下であり、しかも良好な光学特性を有するポリアミ
ド樹脂を含有する合成樹脂製光学用材料を提供すること
を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、炭素数が１１
〜２２の高級不飽和脂肪酸の２量体であるダイマー酸、
３量体であるトリマー酸、これらの混合物やそのエステ
ル化物と、特定のジアミンとの縮合反応重合により得ら
れるポリアミド樹脂を含有する合成樹脂製光学用材料
が、低比重でありかつ優れた光学特性を有し、このポリ
アミド樹脂を含有する合成樹脂製光学用材料によれば上
記課題を解決できるとの知見に基づいてなされたのであ
る。即ち、本発明は、炭素数が１１〜２２の高級不飽和
脂肪酸の２量体であるダイマー酸又はそのアルキル（炭
素数１〜１２）エステル、及び／又は炭素数が１１〜２
２の高級不飽和脂肪酸の３量体であるトリマー酸又はそ
のアルキル（炭素数１〜１２）エステルと、ジアミンと
の縮合反応重合により得られるポリアミド樹脂を含有す
ることを特徴とする合成樹脂製光学用材料を提供する。

【０００５】本発明で用いる上記ダイマー酸、トリマー
酸及びそれらのエステル化物は、一般には高級不飽和脂
肪酸又はそのエステルを用いた重合反応により製造され
る。高級不飽和脂肪酸又はそのエステルとしては、不飽
和結合を１〜４個、好ましくは１〜２個有するものを用
いることができる。本発明で用いる高級不飽和脂肪酸の
全炭素数は１１〜２２、好ましくは１４〜２０、さらに
好ましくは１６〜１８である。このような高級不飽和脂
肪酸の具体例としては、例えば、オレイン酸、エライジ
ン酸、オクタデセン酸、リノール酸、パルミトレイン
酸、ミリストレイン酸、リノレン酸、イソオレイン酸、
エイコセン酸、ドコセン酸、分岐オクタデセン酸、分岐
ヘキサデセン酸、ウンデシレン酸等が挙げられる。また
それら高級不飽和脂肪酸等とメタノール、エタノール、
プロパノール、、イソプロパノール、ブタノール、イソ
ブタノール、ターシアリブタノール、ペンタノール、ヘ
キサノール、オクタノール、２−エチルヘキサノール、
デカノール、ラウリルアルコール等とのエステルも使用
できる。上記ダイマー酸及びそのエステル化物を製造す
るに当たって、高級不飽和脂肪酸又はそのエステルは、
単独で用いることができるが、混合物の形で用いてもよ
い。この際、対応する高級飽和化合物を併用してもよ
く、その混入率は４０重量％以下、好ましくは２０重量
％以下とするのがよい。

【０００６】上記重合反応を行うための重合触媒として
は、液状又は固体状のルイス酸及びブレンステッド酸が
挙げられるが、ブレンステッド酸の一種である固体酸触
媒を用いるのが好ましい。このような物としては、活性
白土（好ましくはモンモリロナイト系活性白土、ベント
ナイト系活性白土）、合成ゼオライト、シリカ／アルミ
ナ、シリカ／マグネシア等が用いられる。触媒量は、重
合原料に対して１〜２０重量％、好ましくは２〜８重量
％である。反応温度は、２００〜２７０℃、好ましくは
２３０〜２５０℃である。反応圧力は、減圧、常圧、加
圧の何れでもかまわないが、通常、１〜１０気圧、好ま
しくは２〜１０気圧である。反応時間は触媒量と反応温
度により変化するが、通常は５〜１０時間で十分であ
る。反応雰囲気は、空気中でかまわないが、色調の良好
な物を得るためには、窒素やアルゴン等の不活性ガス雰
囲気を採用するのが好ましい。反応に際して不活性有機
溶媒を使用しても良いが、溶媒を使用することなく、高
級不飽和脂肪酸及び／又はそのエステルに単に触媒を添
加して行うのが好ましい。

【０００７】このようにして得た重合反応物は、二量体
であるダイマー酸（又はそのアルキルエステル）と三量
体であるトリマー酸（又はそのアルキルエステル）との
混合物からなるもので、通常、それらの混合比は二量体
／三量体＝９／１〜６／４の範囲である。また、未反応
の高級不飽和脂肪酸や異性化脂肪酸（又はそのアルキル
エステル）を含む。本発明では、この重合反応物から未
反応の高級不飽和脂肪酸や異性化脂肪酸（又はそのアル
キルエステル）を分離して使用するのがよい。また、二
量体のみを、又は三量体のみを分離してもよい。分離方
法としては、減圧蒸留法、薄膜蒸留法、分子蒸留法、抽
出法、クロマト分離法、吸着分離法等を採用することが
できる。また、上記重合反応物には、芳香族化合物や多
環式化合物等の副生成物が含まれることもある。それら
化合物の含有量は使用する原料や製造条件により異なる
が、通常芳香族化合物が１〜２０％、多環式化合物が１
〜４０％含有されている。

【０００８】上記の方法で調製したダイマー酸又はその
エステル化物（以下エステル化物を含めて「ダイマー
酸」と呼ぶことがある）は、例えば、次に示す構造を有
する一種又は二種以上の混合物である。

【０００９】

【化１】

【００１０】（式中のＲ₃及びＲ₄は、それぞれ水素また
は炭素数１〜１２のアルキル基であって、これらは互い
に同一でも異なっていても良く、ｍ，ｎ，ｐ，ｑ，
ｍ’，ｎ’，ｐ’及びｑ’はそれぞれ０又は１以上の整
数であり、ｍ＋ｎ＝６〜１７，ｐ＋ｑ＝８〜１９、ｍ’
＋ｎ’＝５〜１６、ｐ’＋ｑ’＝７〜１８である。）本発明の化合物（Ｉ）〜（Ｖ）で表されるダイマー酸又
はそのエステル化物は上記製法によって製造することが
できる。ダイマー酸(III）はダイマー酸（Ｉ）又は（I
I）を水素添加して製造することができ、またダイマー
酸（Ｖ）はダイマー酸（IV）を水素添加して製造するこ
とができる。ダイマー酸（Ｉ）、（II）又は(III) とダ
イマー酸（IV）又は（Ｖ）の比率は、ダイマー酸の製造
条件によっても異なるが、ダイマー酸（Ｉ）、（II）及
び／又は(III) ：ダイマー酸（IV）及び／又は（Ｖ）＝
９：１〜１：９（重量比）である。本発明では、ダイマ
ー酸とトリマー酸とを１００／０〜２０／８０（重量
比）の混合比率で用いるのが好ましい。ダイマー酸が２
０重量％未満となると得られるポリアミド樹脂の耐熱性
が低下してしまうからである。一方、トリマー酸は、樹
脂の柔軟性及び透明性の向上に有効に作用するので、両
者の混合比率が９７／３〜３０／７０（重量比）の範囲
がより好ましい。

【００１１】本発明のポリアミド樹脂は、上記ダイマー
酸又はそのエステル、及び／又はトリマー酸又はそのエ
ステルをジアミンと縮合反応させることにより得られ
る。ジアミンとしては、エチレンジアミン、ジアミノプ
ロパン、ジアミノブタン、ジアミノペンタン、ヘキサメ
チレンジアミン、オクタンジアミン、ノナンジアミン、
デカンジアミン、ラウリルジアミン、キシレンジアミ
ン、フェニレンジアミン、トルイレンジアミン、ジアミ
ノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルエーテル、ジ
アミノベンゾフェノン、１，３−ビス（４−アミノフェ
ノキシ）ベンゼンやイソホロンジアミン等が挙げられ
る。これらジアミンは、１種又は２種以上の混合物で用
いることができる。これらのうち、一般式（ａ）で表さ
れるものが好ましい。Ｈ₂Ｎ−Ｒ₁−ＮＨ₂ （ａ）（式中、Ｒ₁は、炭素数１〜１８の２価の脂肪族基又は
２価の芳香族基である。特に、Ｃ₁〜Ｃ₉のアルキレン
又はフェニレンが好ましい。）

【００１２】本縮重合反応は、常法に従って行われる。
つまり、上記ダイマー酸又はそのエステル、及び／又は
トリマー酸又はそのエステルと上記ジアミンを当量混合
した溶液を加熱することにより水やアルコールを除去し
ながら高分子量化することにより行うのがよい。反応条
件としては、反応温度１００〜３００℃、好ましくは１
２０〜２３０℃、さらに好ましくは１３０〜２００℃で
行い、また反応時間は縮重合が完了するまで行われるた
め確定することはできないが、通常１０時間以内であ
る。本縮重合反応を行うため加熱する前に、上記ダイマ
ー酸又はそのエステル、及び／又はトリマー酸又はその
エステルと上記ジアミンを当量混合するが、この時メタ
ノール、エタノール、イソプロパノールや水等に反応原
料を溶解して混合するのがよい。また、加熱する前に溶
液を減圧し不活性ガスを導入して不活性ガス雰囲気下に
保っておいても良い。加熱による脱水や脱アルコール化
反応は、通常、不活性ガスをわずかに導入しながら常圧
下で行うが、減圧系や加圧系で行っても差し支えない。
以上のような縮重合反応が進行すると次第に増粘するの
で、縮重合物の溶解温度以上に保っておくのが好まし
い。本発明のポリアミド樹脂としては、分子量が5,000
〜500,000 のものが好ましい。

【００１３】次に、本発明のポリアミド樹脂を用いた光
学用材料の成型法について説明する。本発明のポリアミ
ド樹脂は熱可塑性であり、加熱により溶解後金型内で冷
却固化させることにより成型することができる。本発明
では、上記ポリアミド樹脂自体を用いることができる
が、成型する前に、上記ポリアミド樹脂に効果を損なわ
ない程度の光学樹脂材料と成り得る熱可塑性樹脂である
非晶質ポリオレフィン、ポリカーボネート、脂環式アク
リル樹脂、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート等
を添加することができる。その添加量は、最終製品の比
重にもよるが、通常５０重量％以下、好ましくは３０重
量％以下、より好ましくは２０重量％以下である。さら
に、上記ポリアミド樹脂に効果を損なわない程度の安定
剤、ＵＶ吸収剤や帯電防止剤等を添加することもでき
る。こうして得られた添加剤入りの樹脂は、ヘンシェル
ミキサー等で混合後押し出し機等で溶融混合するか、ま
たは、炭化水素溶媒や芳香族溶媒に溶解させポリマー溶
液とし、押し出し機等を用いて金型内に射出後冷却固化
させることができる。このうち、好ましくは射出成型、
射出圧縮成型、プレス成型が好ましく、更に生産面から
射出成型が好ましい。本発明の光学用材料は射出成型を
行った後、表面処理、染色、防曇や撥水等の処理を施す
こともできる。このようにして得られた本発明の合成樹
脂製光学用材料は、比重が0.９０〜1.０５、好ましくは
0.９０〜0.９７、屈折率が1.４５〜1.６０であり、かつ
全光透過率（厚み５mm）が８８〜９３％といった優れた
光学的特性を有する。

【００１４】

【発明の効果】本発明の合成樹脂製光学用材料は、透明
性に優れ、しかも耐熱性に優れたものである。さらに
は、従来の樹脂にはない低比重であるという特長を有し
ているため、無機ガラスや従来のアクリル樹脂が使用さ
れしかも軽量化が要求されている用途には最適である。
特に、比重が1.０５以下となり軽量化しまた透明性にも
優れるため、視覚に訴える商品化を考える場合最適であ
り、眼鏡用レンズ、コンタクトレンズ、カメラ用レン
ズ、自動車部品、照明機、ＬＣＤ用導光体、電機部品等
に好適に使用される。以下、本発明の実施例について説
明するが、本発明はこれによって限定されるものではな
い。なお、％はことわりのない限り重量％である。

【００１５】

【実施例】

参考例実施例で使用したダイマー酸メチル、トリマー酸トリメ
チル、ダイマー酸メチル／トリマー酸トリメチル＝７／
３、ダイマー酸／トリマー酸＝７／３は、次のようにし
て調製した。まず、オレイン酸メチル７２％とリノール
酸メチル１８％、その他高級飽和脂肪酸メチル１０％を
含有する高級不飽和脂肪酸メチルエステルを原料とし、
活性白土１７％を触媒として２３０℃で５時間二量化反
応を行った。引き続き得られた生成物から、未反応脂肪
酸メチルエステル留分と異性化脂肪酸メチルエステル留
分を減圧蒸留（２３０℃／１ｔｏｒｒ）で除去し、残留
物を分子蒸留（２３０℃／０．１ｔｏｒｒ）して、ダイ
マー酸ジメチルを得、蒸留残物としてトリマー酸トリメ
チルを得た。次に、このダイマー酸ジメチルにＮｉ触媒
を２％加え、水素圧３０kg/cm²にて反応温度２００℃で
１５時間水素添加反応させて、色調(ＡＰＨＡ）＝４０
のダイマー酸メチルを得た（ダイマー酸メチルＡ）。ま
た、トリマー酸トリメチルも上記ダイマー酸メチルＡに
準じて合成した。性状は、色調（ＡＰＨＡ）＝６０であ
った（トリマー酸トリメチルＢ）。さらに、ダイマー酸
メチル／トリマー酸トリメチル＝７／３も上記ダイマー
酸メチルＡに準じて合成した。性状は、色調(ＡＰＨ
Ａ）＝４０であった（混合物Ｃ）。ダイマー酸／トリマ
ー酸＝７／３は、混合物Ｃを水酸化ナトリウムをメチル
エステル当量で1.５倍使用して８０℃にてケン化し、引
き続いて硫酸を水酸化ナトリウムに対して過剰量使用し
て中和し相当する脂肪酸を得ることにより合成した。性
状は、色調（ＡＰＨＡ）＝７０であった（混合物Ｄ）。

【００１６】実施例ダイマー酸等とジアミンとの縮重合反応内容量４リットルのフラスコに、撹拌機、温度計、液中
まで導入管の伸びた窒素導入管と冷却コンデンサーを取
り付けた。ダイマー酸等の1.０カルボキシル基当量を５
０％濃度になるようにメタノールに溶解させた溶液と、
表１に示すジアミン１．０アミノ基当量を５０％濃度に
なるようにメタノールに溶解させ溶液を室温にて撹拌し
ながら混合した。混合により溶液の温度が上昇するため
フラスコを冷却した。次に、減圧（１０mmHg）した後、
窒素ガスを導入して常圧まで戻し反応系を窒素雰囲気に
保った後、徐々に反応温度を上げメタノールを留去し
た。メタノールの留出が止まったら、反応温度を１時間
かけ１５０℃に上げて脱水又は脱アルコール化を行っ
た。ほとんどの水又はアルコールの留出が終わった後、
反応温度を３０分かけて２００℃に上げ、減圧（１０mm
Hg）下で反応を３０分行った。反応物を冷却せずに窒素
雰囲気に保ってフラスコから移し、押し出し機によりペ
レット化した。

【００１７】眼鏡レンズの作製上記の方法により得たポリアミド樹脂のペレットを２５
０℃で溶融し１００℃に冷却された金型に射出した。こ
こで、金型は、主型と従型から構成されており、注入口
にノズルを押し込みこのノズルから高圧で溶融した樹脂
を射出した。射出完了後暫く冷却した後、型を開き成型
されたレンズを取り出した。得られたレンズは、直径７
０mm，厚み７mm，中心厚1.６５mm，度数−4.００の凹レ
ンズであった。得られた眼鏡レンズについて、下記の項
目の評価を行った。比重：ＡＳＴＭＤ７９２に準じて測定した。全光線透過率：ＪＩＳＫ７１０５に準じて行っ
た。屈折率：ＡＳＴＭＤ５４２に準じて測定した。結果をまとめて表１に示す。尚、表中の組成は当量比で
ある。

【００１８】

【表１】表１各種眼鏡レンズの組成と性状 ───────────────────────────────────本発明品No. １２３４５ダイマー酸メチルＡ 50 トリマー酸トリメチルＢ 50 混合物Ｃ 50 50 混合物Ｄ 50 エチレンジアミン 50 50 50 50 ヘキサメチレンジアミン 50 ンアンジアミンキシレンジアミンイソホロンジアミン比重 0.957 0.959 0.958 0.957 0.951 全光線透過率（％) 91.2 91.3 90.8 91.5 90.5 屈折率 1.496 1.499 1.497 1.497 1.495

【００１９】

【表２】 ───────────────────────────────────本発明品No. ６７８９ 10 ダイマー酸メチルＡ 40 トリマー酸トリメチルＢ 10 混合物Ｃ 50 50 50 50 混合物Ｄエチレンジアミン 50 25 ヘキサメチレンジアミンノナンジアミン 50 キシレンジアミン 50 25イソホロンジアミン 50 比重 0.949 1.030 0.971 0.956 0.944 全光線透過率（％) 90.7 90.1 90.5 91.4 90.8 屈折率 1.493 1.598 1.511 1.497 1.548

【００２０】表１に示した結果から明らかなように、本
発明の合成樹脂製光学用材料No.1〜10は、いずれも比重
が1.０５以下でありしかも全光線透過率の良好な眼鏡レ
ンズであることが判る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭素数が１１〜２２の高級不飽和脂肪酸
の２量体であるダイマー酸又はそのアルキル（炭素数１
〜１２）エステル、及び／又は炭素数が１１〜２２の高
級不飽和脂肪酸の３量体であるトリマー酸又はそのアル
キル（炭素数１〜１２）エステルと、ジアミンとの縮合
反応重合により得られるポリアミド樹脂を含有すること
を特徴とする合成樹脂製光学用材料。
【請求項２】比重が0.９０〜1.０５、屈折率が1.４５
〜1.６０である請求項１に記載の合成樹脂製光学用材
料。