JPH10298260A - 合成樹脂製レンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用直前に二液を混合する必要がなく、作業
中に増粘する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、機械的特性を有する合成
樹脂製レンズを提供する。 【解決手段】 Ａ成分のメルカプト基の６０〜１００重
量％がＢ成分のイソシアネート基と反応した反応生成物
であるＣ成分２０〜８０重量％と、Ｃ成分と共重合可能
な単量体であるＤ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、比重１．３
以下かつ屈折率が１．５８以上である合成樹脂製レン
ズ。 Ａ成分：硫黄含有量２５％以上のチオール、Ｂ成分：Ｂ
１成分とＢ２成分の割合が１００：０〜３０：７０のイ
ソシアネート化合物（Ｂ１成分：ラジカル重合性不飽和
基を含有するイソシアネート化合物、Ｂ２成分：ラジカ
ル重合性不飽和基を含有しないイソシアネート化合物）

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、特に高い屈折率、低い光学分散及び小さい比重を
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】また、最近、高屈折率レンズ材料として、
特開昭５８−２８１１７号公報、特開昭５８−１７６６
９１号公報等に提案されているハロゲン原子を含む合成
樹脂製レンズ材料が知られているが、このような合成樹
脂製レンズ材料の比重は１．３〜１．４程度と比較的高
いものである。

【０００７】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）、ポリカーボネー
ト（比重；１．９１）等の熱可塑性樹脂が知られている
が、これらは実用上必要とされる光学的特性を十分に有
さないものである。

【０００８】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。

【０００９】

【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、機械的特性を有する合成樹
脂製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】本発明の合成樹脂製レン
ズはＡ成分のメルカプト基の６０〜１００重量％がＢ成
分のイソシアネート基と反応した反応生成物であるＣ成
分２０〜８０重量％と、Ｃ成分と共重合可能な単量体で
あるＤ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。

【００１１】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。

【００１２】

【００１３】

【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。

【００１４】本発明の低比重・高屈折率樹脂製レンズを
構成する共重合体は、下記の共重合体成分であるＡ成分
とＢ成分及びその反応生成物であるＣ成分と、Ｃ成分と
共重合可能な単量体であるＤ成分から得られるものであ
る。

【００１５】Ａ成分 硫黄含有量２５％以上のチオール Ｂ成分 下記Ｂ１成分と下記Ｂ２成分の割合が１００：
０〜３０：７０であるイソシアネート化合物 Ｂ１成分 ラジカル重合性不飽和基を含有するイソシア
ネート化合物 Ｂ２成分 ラジカル重合性不飽和基を含有しないイソシ
アネート化合物

【００１６】上記Ａ成分のチオールは、メルカプト基が
Ｂ成分のイソシアネート基とチオウレタン結合を生成
し、これにより、最終的に得られる共重合体が高屈折率
のものとなることに大きく寄与するものである。Ａ成分
の硫黄含有量が２５％以上必要な理由は、本発明が高屈
折率（ｎ_D ≧１．５８）を求めているためであり、２５
％未満では高屈折率かつ低分散を達成できない。

【００１７】本発明において、Ａ成分として用いられる
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（ＴＭＴＧ）、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。

【００１８】本発明において、Ｂ１成分として用いられ
る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−ＴＭＩ）、２−メタクリロイルオキシエチレンイ
ソシアネート（ＭＯＩ）、メタクリロイルイソシアネー
ト（ＭＡＩ）等で、上記Ｂ２成分としてテトラメチルキ
シリレンジイソシアネート（ｍ−ＴＭＸＤＩ）、イソボ
ニルジイソシアネート（ＩＢＤＩ）、ｍ−キシリレンジ
イソシアネート（ＸＤＩ）、４，４´−ジフェニルメタ
ンジイソシアネート（ＭＤＩ）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。

【００１９】Ａ成分とＢ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。

【００２０】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
としては第３アミン系触媒並びに有機金属系触媒があ
る。前者の具体例としては、例えばトリエチルジアミ
ン、トリエチルアミン、Ｎ−メチルモルホリン等を、ま
た後者の具体例としては、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。

【００２１】更に本発明においては、Ａ成分のメルカプ
ト基の６０〜１００重量％がＢ成分のイソシアネート基
と反応した反応生成物であるＣ成分の他に、Ｃ成分と共
重合可能な単量体であるＤ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、あるいは更に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、染色
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Ｃ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。

【００２２】かかるＤ成分の単量体としては、最終的に
得られるレンズの屈折率を大幅に低下させることのない
ものであることが好ましく、特に単独で重合した時の屈
折率が１．５８以上の重合体を与える単量体をＤ成分と
して用いることが望ましい。このＤ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）ジ
アリルフタレート、アリルフェノール、アリル安息香酸
エステル等の芳香族アリル化合物、（ハ）フェニルメタ
クリレートアクリロキシポリエトキシベンゼン、２，２
−ビス（４−メタクリロキシエトキシフェニル）プロパ
ン等の各種アクリル酸エステルまたはメタクリル酸エス
テル、すなわち、一価または多価の水酸基を有する芳香
族化合物とアクリル酸またはメタ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。

【００２３】本発明においては、以上のようなＤ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。しかし本発明においては、Ａ成分と
Ｂ成分の反応生成物であるＣ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Ｄ成分の量は、Ａ
成分からＢ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。Ｂ成分のイソシ
アネートのモル数に対して１〜１．６６倍のモル数のメ
ルカプト基が存在するようにＡ成分を導入することによ
り、Ａ成分のメルカプト基の６０重量％以上がＢ成分の
イソシアネート基と反応する。Ａ成分とＢ成分との反応
生成物においてイソシアネート基と反応したメルカプト
基が６０重量％未満の場合は耐熱性、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
困難である。またＡ成分とＢ成分の反応生成物であるＣ
成分の割合が２０重量％未満の場合には、耐溶剤性、耐
擦傷性、染色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、また逆にＤ成分の
割合が２０重量％未満であると、本発明の特徴である高
屈折率かつ低比重の樹脂製レンズが得られなく、また混
合物の粘度を低下させることが困難となる。

【００２４】本発明の低比重・高屈折率樹脂製レンズ
は、上記の条件を満足する上記Ａ成分からＤ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・高屈折率樹脂製レンズは大きな利点を有する。

【００２５】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、金属等合目的的なもの
でよい。

【００２６】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Ｄ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。

【００２７】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。

【００２８】注型重合体の実施においては、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。

【００２９】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。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。

【００３０】

【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、高屈折率である硫黄含有量２５％以上のチ
オールをイソシアネート化合物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
単量体で希釈し重合せしめることである。

【００３１】本発明の低比重・高屈折率樹脂製レンズ
は、Ａ成分とＢ成分を、特定の相対比率において、かつ
これら２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Ｄ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成分のメルカプト基の６０重量％
以上をＢ成分のイソシアネート基と反応させ、更にＢ１
成分及びＤ成分のラジカル重合性を利用して共重合さ
せ、かくして得られるチオ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。

【００３２】

【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。

【００３３】（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。

【００３４】（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。

【００３５】（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。

【００３６】［実施例１］Ａ成分ＤＭＤＳ ２２．６ｇ
（２２．６％）、Ｂ１成分ｍ−ＴＭＩ ２９．５ｇ（２
９．５％）、Ｂ２成分ｍ−ＴＭＸＤＩ １７．９ｇ（１
７．９％）、Ｄ成分Ｓｔ ２０．０ｇ（２０．０％）、
ＤＶＢ １０．０ｇ（１０．０％）を調製し、その１０
０ｇ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時間攪拌することによりメルカ
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ＰＢ−ＮＤ １．０ｇを加え、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。

【００３７】屈折率１．５８以上かつ比重１．３０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。

【００３８】［実施例２〜４、比較例１〜３］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時間攪拌することにより
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としてＰＢ−ＮＤ １．０ｇを加
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
１．３０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。Ｄ成分が２０
重量％未満の比較例１ではモノマーの粘度が高いため作
業性が悪く、更に屈折率が１．５８未満で高屈折率の成
型物が得られなかった。また、硫黄含有量２５％未満の
チオールを用いた比較例２、Ｂ１成分とＢ２成分の割合
が２８：７２の比較例３でも、屈折率が１．５８未満で
高屈折率の成型物が得られなかった。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【表２】

【００４１】ＤＭＤＳ（ジメルカプトジエチレンスルフ
ィド） ＰＥＴＧ（ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコ
レート） ＴＭＴＰ（トリメチロールプロパントリス（β−チオプ
ロピオネート）） ｍ−ＴＭＩ（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） ＭＯＩ（２−メタクリロイルオキシエチレンイソシアネ
ート） ｍ−ＴＭＸＤＩ（テトラメチルキシリレンジイソシアネ
ート） ＩＢＤＩ（イソボニルジイソシアネート） Ｓｔ（スチレン） ＤＶＢ（ジビニルベンゼン） ＢＰＥ−１００（２，２−ビス（４−メタクリロキシエ
トキシフェニル）プロパン）

【００４２】

【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、光学的特性を
有するものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記Ａ成分のメルカプト基の６０〜１０
   ０重量％が下記Ｂ成分のイソシアネート基と反応した反
   応生成物であるＣ成分２０〜８０重量％と、Ｃ成分と共
   重合可能な単量体であるＤ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、比
   重１．３以下かつ屈折率が１．５８以上であることを特
   徴とする合成樹脂製レンズ。 Ａ成分 硫黄含有量２５％以上のチオール Ｂ成分 下記Ｂ１成分と下記Ｂ２成分の割合が１００：
   ０〜３０：７０であるイソシアネート化合物 Ｂ１成分 ラジカル重合性不飽和基を含有するイソシア
   ネート化合物 Ｂ２成分 ラジカル重合性不飽和基を含有しないイソシ
   アネート化合物