JPS59194817A - プラスチツクレンズの注型成形法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はプラスチックレンズの注型成形法とその装置に
関し、特にプラスチックレンズを注型成形法によって成
形するに当シ、二つの面から成るレンズ面のうちの一方
のレンズ面ｒ成形する所望のレンズ面形状を備える注形
型を１更用し、当該注形型のレンズ成形面との対向面側
より加圧しつつ、プラスチックレンズの原料となるモノ
マー、またはゾレポリマーを重合することによシ、注形
型のレンズ成形面のレンズ面形状を忠実に反転成形せし
め、以て、光学機器にも１更用可能な高精度のプラスチ
ックレンズを注型成形法によシ提供せんとするものであ
る。

近年、グラスチックからなる光学機器用レンズあるいは
眼鏡レンズが注目をあつめている。

その理由として、プラスチックレンズはきわめて優れた
耐衝撃性及び透明性を有し、軽量である事等が挙げられ
る。

又近年、ファッション・メガネ等のグラスチック製眼鏡
用レンズが流行しておシ、これもプラスチックレンズの
応用範囲の増加に拍車をかける要因の一つとなっている
◎ これは、従来のガラスレンズによって同様のレンズを得
ようとするときに、例えば、充分な破壊強度を備える径
の大きなレンズを製造しようとすれば、非常に高価なも
のとなるとともに重量が重くなシ、ファッションメガネ
あるいは流行性に適応し得る眼鏡用レンズとして適用す
るには不向きとなるからであシ、又サングラスの様に流
行性をもたせるため着色されたレンズの需要が増大して
いるが、ガラスレンズの着色は容易でなく、その点グラ
スチックレンズは比較的簡単に着色可能である等の理由
も存在する。

しかして、この種プラスチックレンズの成形に当っては
、ポリカー？ネイトやポリメタアクリレート類などの熱
可塑性樹脂を射出成形あるいは圧縮成形して製造される
か、あるいは注型成形によって製造されている。

通常行なわれるプラスチックレンズの注型成形法、例え
ば特開昭５６−２７３２７号公報記載の注型成形法は第
１図に示すように、環状のガスケット１の上下両側部に
、それぞれ光学仕上面（レンズ成形面）７．８を有する
成形用上型２および成形用下型３をバネフランジ４を介
して装着して成る注形型ｌＯを使用するもので、当該注
形型ｌＯの一方の成形用上型２を取シ外した状態下にキ
ャビティー５内にモノマー等のプラスチック原料を充填
した後、再度、上型２をガスケツ）ｌの上側に吠合し、
両成形用上下型２，３をバネフランジ４にて挾持する。

しかる後に、これに加熱等の処理を施し、注形型１０の
キャビティー５内に充填したプラスチック原料を硬化さ
せてプラスチックレンズを成形するものである。

また、この注型成形に用いられる、ガスケットｌはゴム
、エラストマー等比較的軟質の合成樹脂などの柔軟性材
料からなるとともに、通常はガラスである成形用上型２
下型３をこのガスケツ）１の上下両側部に組合せて使用
される。

前記モノマー等のプラスチック原料は前記成形用上下型
２．３間に形成されたキャビティー５内に充填され、空
気が入らないよう密閉される。そして、原料を充填した
注形型１０をそのまま加熱炉等に入れて、グラスチック
原料を重合硬化させる。この際、レンズの歪を少くし均
一に重合させるため、硬化には少くとも数時間、通常は
１昼夜程度以上要する場合が多い。

最後に冷却後の注形型ｌＯを取り外し、中の成形レンズ
を取シ出すが、この時取シ外し易いようニカスケッ）ｌ
は切断されることが多く、ガスケツ）ｌの再使用は行な
われない。他方成形用上下型２．３は次の注型成形に再
使用されることが多い。

特に、特開昭５６−２７３２７号公報記載の注型成形に
使用するガスケットｌには、その外周部−半径方向内側
に向いたスロｚ）９（ｉ）設けである。

しかして前記ガスケットｌは、モノマー等のプラスチッ
ク原料の重合硬化サイクル間の熱で軟化すると成形用上
下型２．３はグラスチック原料の収縮（ＣＲ−３９では
約１３チの収縮率）に応じて接近運動する（従って、〃
スヶットｌは充分に弾性があシ、グラスチック原料の収
縮が起こった時、１／ンズ厚さ方向に雨上下型２．３が
接近できるものでなければならないし、１だガスケット
壁６から７０ラスチツク原料が早期に分離したシすると
、レンズの歪クラックその他の損傷を発生する恐れがあ
るため、グラスチック原料はガスケット伊：６に適度に
付着していなければならない。）、そしてクランプ４で
加えられる圧力によってガスケツ）ｌは、プラスチック
原料の収縮後の形状に一致して内側に落込むが、通常収
縮は型の内部で均一に起らず、不均一な収縮により重合
硬化が完了した時点では、第２図に示すように変形して
し甘う。このようにガスケットｌが変形してしまうと、
成形によってでき上ったグラスチックレンズ５Ａは、第
３図に示すように、上下の凸凹面５　ａ１５ｂの光軸０
１１０２が一致しなくなると共に、そのレンズ５Ａの肉
厚１．．１２も左右対称な均一なものとはならない〇 なお、第１図に示すように、キャビテづ一５内に充填さ
れ、成形されたモノマー等プラスチック原料は、その重
合が完了し、レンズ５Ａに成形された後、急冷又は衝撃
等によシ注形型ｌｏがら離型され、その形状は上記変形
作用にょシ、その周縁５Ｃが第４図に示すように変形さ
れたものとなるが、その中央部を点線で示すようにトリ
ーミングして使用される。

しかるに上述してきたよりなガスケット壁眼した注型成
形法では、メガネ用レンズ等のように厚さに多少バラツ
キがあシ、上下曲面の光軸に多少のずれがあっても眼で
容易に調節出来る範囲内のもので実用上支障のないレン
ズは成形出来るが、カメラ・グロジェクター等の光学機
器に使用されるような高精度のグラスチックレンズを得
ることは到底望めないものである。

又、メガネレンズでもジオシタ−の小さなメニスカスレ
ンズでは、レンズの偏肉がΔはどないが、ジオプターの
大きなメニスカスレンズや、凸レンズ凹レンズのごとき
レンズの中心部と外径部の肉厚斧が大きなレンズでは、
成形用上Ｆ型との転写反転性が悪くあるいは無理にバネ
クランプなどで加圧すると、シラスチックレンズの内部
に光学蕾な生ずる欠点がある。

このように、従来のガスケット形式の注形型を使用した
注型成形法では、ジオツタ−の強いメガネレンズやカメ
ラやプロジェクタ−等の光学（表器に使用される高精度
のグラスチックレンズを製造するには不向きでるること
が明らかである。

因て、本発明は従来の注型成形法における上記欠点を解
消し、ジオプターの強いメガネレンズ、あるいはカメラ
、グロジェクター等の光学機器に使用し得る高精度のプ
ラスチックレンズの成形の可能々注型成形法およびその
成形法の実施に最適な装置を提供せんとするものである
。

以下には本発明のプラスチックレンズの注型成形法を図
示の注型成形用装置を使用する実施例とともに具体的に
説明する。

第５図は本発明注型成形法に直接使用する注型成形用装
置の縦断面図である。

さて、同図において、２０は成形用容器で、この成形用
容器２０は、ステンレス材ある。いはスチール材等め剛
性材料にて形成した有底力る容器本体２０ａに、同質材
料にて形成した蓋体２１を着脱自在に装備することによ
多構成されている。

また、前記蓋体２１は、その外縁部２１ａを容器本体２
０ａの開口部に突設したフランジ２０ｂに締着用ボルト
２２によシ締め付けて固着することによシ、容器本体２
０ａの開口部を気密的に密閉すること〃にできるととも
に、この蓋体２１には、図示の場合２個のガス置換口２
３＋　２４を開口し、かつこの各ガス置換口２３゜２４
には気密枠２５を着脱自在に装着しである。。

（ｂ′ｊ図而Ｖ面ては、一方のガス置換口２４は取り外
して、開口した状態を示している）。

さら（ｌζ、成形用客器２０の容器本体２０ａの外周に
はバンド・ヒーター２６を捲装し、当該容器２０を加熱
することができるように構成してろる。

３０は注形型で、この注形型３０は、レンズ成形面３１
を備える注型部品としてのガラス材料にて一体に形成し
た成形用下型３２とこの下型３２の外周に外吠する環状
のガスケット３３とから構成され、環状のガスケット３
３の下端には下型３２の外周縁３４との係合用段部３５
を設けてる・る。

ざて、以上の構成から成る注型成形用装置によりプラス
チックレンズを成形する場合には、まず、注形型３０の
キャビティー３６内にグラスチックレンズの原料となる
重合開始剤を添加したモノマー、またはプレポリマー３
７を所要量充填した後、この注形状３０を第５図に示す
如く、成形用容器２０内に設置する。

また、成形用容器２０内に注形型３０を設置する際に取
シ外した蓋体２１を再び容器本体２０ａの開口部に重合
し、これを締着用？ルト２２にて締着することによシ、
容器本体２０ａを密閉するＯ 次に一方のガス置換口２３よシ徐々に窒素ガスまたは炭
酸ガスなどの不活性ガス２７を封入し、他の齢換口２４
から容器２０内の空気を排出し、排出ガ゛ス中に酸素を
認めなくなった後、他方のガス置換口２４を密栓し、一
方のガス置換口２３に減圧ポンプ（図示しない）を連結
し、容器２０内を減圧下におく。しかる後バンド・ヒー
ター２６により、容器２０を加熱し温度を調節しながら
注形型３０内のモノマーまたはプレポリマーの重合を進
めて予備重合を行なう。この予備重合の段階においては
、重合温度は低温（３５℃以下）であること及び重合時
間は８時間位を喪し、その目的はモノマーあるいはプレ
ポリマーなどの原料中に副屏しＣいる空気を先金に脱気
はせることおよび原料の積置を編め体積収縮、を進める
ことにある。

仄に、ガス１」堕換口２３に取シ付けた減圧ポンプを加
圧ｒｊ５ンフ０に切換えて、容器２０内に圧力を加えて
、’４１　ｔｎ４２０内を高圧下におく。この時に１史
用する気体は前記の不活性ガスでなけｆ’Ｌばならない
。

この状態において容器の加熱温度を上昇させて、使１目
する重合開始剤によシ条件が変るが、温度を７（〕℃前
後にして成形型３０内のモノマー、′ｇｉ７ζはプレポ
リマーの重合を完了させる。そして、刀゛スに換口２３
に取ｐ付けたポンノ°盆取シ除いた後、容器２０内を常
圧下に戻して客器２０内の注形型３０を取ｐ出し、妊ら
にアフターキュアして１合を完結きせることによシノラ
スチ、クレンズを成形することができる〇 このレンズの成形法において、キャビティ３６ビジのモ
ノマー或はプレポリマーは、反応の促進と共に反応初期
は反応熱によりｗ張するが、ポリマー転化に伴って収縮
挙動に移行する。このポリマーの収縮の際には、容器２
０内は加圧下にあるので下型３２のレンズ成形面３１へ
のボリマーノ追従を促すことになる。尚、ポリマー転化
に伴う反応は、周辺や中心で温度差を生ずることが多く
、固化とそれに伴う収縮に時間的な差となって現われる
が、容器２０内が加圧下にあるため、ポリマーのいかな
る収縮状態にも応じて下型３２のレンズ成形面３１を忠
実に反転したグラスチックレンズを成形することができ
る。

尚、剛性の有る注形１３０を両面に使った従来の注型成
形法では、上記反応のメカニズムによる転写ムラや内部
歪を生ずるが、前述としてまた本発明成形法によれば忠
実にレンズ成形面を転写しかつ光学歪のないグラスチッ
クレンズを成形することができる。

更にモノマー或はプレポリマーのポリマー転化時に発熱
を伴う反応系では、偏肉形状をしたレンズの場合に部分
的に反応温度に差を生ずる。その為にポリマー転化つま
シ固化がレンズの場所によって不均一となシ、その不均
一な固化に対し、相対する２面を剛性を有するところの
レンズ成形匍３１を有する注形型を用いて反転させよう
とした場合、いずれか一方の面がポリマー転化の途中で
、注形型と成形物が離れてしぼりか或はバネクランノ等
によシ充分な圧力をかけて完全に転写されたとしても成
形物の内部に光学的に悪影響を及ばず歪が残る。これに
対し、本発明成形法によれば、レンズの一方の面をシー
ルする部拐としてポリマー転化に伴うレンズの体積収縮
に対し、それ自体が自在に形を変え得る不活性ガス２７
の気体として、尚かつ容器２０内の気体を加圧して、レ
ンズを加圧することにより少くとも一方の所望するレン
ズ成形面３１をＭした注形型３０の成形面形状を成形物
に対して忠実に反転すると共に光学歪のない成形物を得
ることができる。

第６図は、本発明成形法の第２笑施例に使用する注型成
形用装置を示す縦断面図である。

同図に示す注型成形用装置は、第５図示の第１実施例の
注型成形用装置における蓋体２．ｌＫ紫外線重合用のガ
ラス窓２８を設けることにより構成した点を異にするも
ので、他の構成は第５図示の注型成形用装置と同一でお
るので、同一番号を付し、その説明を省略する。

しかして、かかる装置を用いてグラスチックレンズを成
形するには、まず第１実施例と同様に容器２０内にゲラ
ステ、クレンメの原料を必要量充填した注形型３０を設
置した後蓋体２１を？シト２２で容器２０に取シ付け、
容器２０内の空気を不活性ガス２７で置換する。容器２
０内に酸素がなくなったら他方のガス置換口２４を密栓
し、一方のガス置換口２３に減圧ポンプを連結して容器
２０内を減圧下におく。

ツレから熱源としてのバンド・ヒーター２６によシ容器
２０を加熱し温度を調節しながら重合を進めて予備重合
を行う。この予備重合の装作方法は第１実飽例と同様に
行えば良い０次に、ガス置換口２３に取シ付けた減圧ポ
ンプを加圧ポンプに切換えて容器２０内に圧力を加えて
、容器２０内を高圧下におく。この時に使用する気体は
第１実施例同様に不活性ガスでなければなＬ：）４−い
。この状態において、ガラス窓１２に辿１２て紫外線灯
にて注形型３０のキャビティー３６内に充填されるポリ
マーま／こはプレポリマーを照射して重合させる。この
時の容器２０内の温度は低１１１１１Ｉ＆Ｃ一定に保ち
、温度を調節しながら重合を進める。

この様にして固化したポリマーを第１実施例と同様に容
器２０内より取り出し、さらにアフターキュアして重合
を完結させれば、グラスチックレンズを得ることができ
る。この第２実施例における重合方法においては第１実
施例による加熱による重合の場合は、不活性ガスとの接
触面が完全な平滑面とはならないが、紫外線重合を行な
うことによ＃）きわめて美しい表面が得られる。

丑だ第２実施例においても、第１実施例と同じ様にレン
ズ成形面３１を忠実に反転し尚かつ歪のないグラスチッ
クレンズを成形することが出来る。

この本発明の成形法によシ成形したグラスチックレンズ
は、一方・のレンズ面に注形型３０のレンズ成形面３１
が忠実に反転していて、他方の面を研摩や切削等の二次
加工することにより高精度なゲラステックレンズを得る
ことができる。

さて、以上の説明から明らかな通υ本発明の注型成形法
によればプラスチックレンズの原料となるモノマー或は
プレポリマーを密閉された容器内板 で、不活性ガスの雰ＩＷ、、Ｔで重合し、前記ガス加圧
によって注形型のレンズ面形状を成形物に転写するので
、モノマー或はプレポリマーがポリマーに転化する際に
生ずる体積収縮にも所望するレンズ面形状を成形物に忠
実に反転することができ、これによシ高精度なプラスチ
ックレンズを成形することができる〇 また本発明注型成形法は、レンズの一方の面をシールす
る部材として、ポリマー転化に伴うレンズの体１＃収縮
に対しそれ自体が自在に形を変え得る気体とし、尚かつ
気体を介してレンズを加圧することによシ、所望するレ
ンズ面形状を有した注彫型に成形物を忠実に反転すると
共に光学歪のない成形物を成形することができる。

しかも、本発明注型成形法によシ成形したプラスチック
レンズは、片面を従来出来なかった高硝度なレンズ面形
状とし、他方を研、摩や切削でレンズ形状全形成したも
のとなるが、当該発明の注型成形法により後加工では難
しい非球面を一面に有するタイプのプラスチックレンズ
全多量かつ容易に得ることができる。

さらに、転写性を少しでも良くするために低温から１・
５温へ加熱反応条件全長時間かけて行う従来の注形法に
比べ、一方の面を気体とすることによシ成形収縮の場所
による差を気体が自在に吸収するンこめ、短時間で反応
を進めることができる利点を有する。。

肴に、不活性ガスＪｕｌ気中における、加圧下の加熱λ
合に対して、紫外線重合によシ成形する９合には、不活
性ガスとの接触面を、きわめて美しいざ〈面としつつ成
形し得る利点ｋ　’ｒ＞’　Ｌ　、かつ本発明注型成形
用装置によれば本発明の注型成形法を適確に遂行し得る
利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の注型成形法に使用する注形型の縦断面図
、第２図は第１図示の注形型におけるガスケットの変形
状態を示す縦断面図、第３，４図は第１図示の注形型を
使用して成形したグラスチックレンズを示す縦断面図お
よび平面図を示し、第５，６図は本発明注型成形法の実
施に直接使用する注型成形用装置の第１および第２実施
例を示す縦断面図である。 ２０・・・成形用容器、２０ａ・・・容器本体、２０ｂ
・・・７ランジ、２１・・・蓋体、２２・・・締着用？
ルト、２３．２４・・・ガス置換口、２５・・・気密枠
、２６・・・バンド・ヒーター、２７・・・不活性ガス
、２８・・・ガラス窓、３０・・・注形型、３１・・・
レンズ成形面、３２・・・成形用下型、３３・・・ガス
ケット、３４・・・外周縁、３５・・・係合用段部、３
６・・・キャビティー、３７・・・プラスチックレンズ
の原料。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 子糸ゲδｉ’ｉｌｆ　−ｉ」三　ＦＫＩ’＜＋’≧１　
発　〉１、シｊ’ＦＩ！長゛１１　　若杉ｆ１１大殿１
　°ＩＩ　ｆ’ｌの表ｉｊミ 昭ｆｉｌ　５８　：ｉｌ、特１′ｌ廟第１９５５（ｉ　
Ｘ＋２　ｋ明の名ｌ１１、 ツーノ１．ｆ、、、シレンズの注４１ν成１１と法とシ
シ１ｌＶｔ：ｌ　、　ｉ’＋ｌｉ　＋にを“ｉる笥’Ｉ
ｌｆ’１．竹の関１１．　　　持ａｉ出顯人（１，１す
Ｉ　　リ０；Ｃ都渋谷区幡ケ谷２丁目４３ｉ片２号１代
叩人 に、浦１１−のχ１ｆ４！ 明細ｆＪ、＋の「石門のａｌ、細ｌよ説明、の１＋、ｔ
ｌ及び図面７　補正の内容 （１）明細占第５巨第１行目の１この種プラスチツタレ
ンズ。 との記載を「この種のプラスチツタレンズ、と補正する
。 （２）図面中、第３３１Ａを別紙補正図面の通り補正す
る。 ８　添付書類の１目１録 （１）　？＋ｌｉ　＋ｌ−図面　　　　１通８３ 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）注形型内に充填したプラスチックレンズの原料と
   なるモノマー、またはブレポリマーを不活性ガス雰囲気
   中において、減圧下に予備重合した後、加圧下に重合す
   るとともに前記注形型のレンズ面形状を転写しつつ成形
   することを特徴とするグラスチックレンズの注視成形法
   。 （２）　　注形型内に充填したプラスチックレンズの原
   料となるモノマー、またはブレポリマーを不活性ガス雰
   囲気中において、減圧下に予備重合した後、加圧下に紫
   外線重合するとともに前記注形型のレンズ面形状全転写
   しつつ成形することを特徴とするグラス、チックレンズ
   の注形型成形法。 （：（）　　前記予備重合は、３５℃以下の重合温度に
   て８時間前後、重合することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項または第２項記載のプラスチックレンズの注型
   成形法。 （４）前記重合は加熱重合することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のグラスチックレンズの注型成形法
   。 （５）　　前記不活性ガス雰囲気は、窒素ガスまたは炭
   酸ガス、その他の不活性ガスから成ることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項または第２項記載のプラスチ、ク
   レンメの注型成形法。 （６）所要のレンズ成形面を備える注型部品とこの注型
   部品の外周に外嵌する環状のガスケットと、前記注型部
   品の外周に環状のガスケットを外嵌固定して成る注形型
   を気密的に内装する、複数のガス置換口を配設した蓋体
   を備える成形用容器と、巴 この成’ｆｆｅＪ器を加熱する加熱手段とから構成した
   ことを特徴とするシラスチックレンズの注型成形用装置
   。 （７）所要のレンズ成形面を備える注型部品ととの注型
   部品の外周に外嵌する環状のガスケットと、前記注型部
   品の外周に環状のガスケットを外嵌固定して成る注形型
   を気密的に内装する、複数のガス置換口および紫外線重
   合用ガラス窓を配設したィｉ体を備える成Ｑ器と、この
   成形用容器全加熱する加熱手段とから構成したことを特
   徴とするプラスチックレンズの注型成形用装置。 （８）前記加熱手段は、成形用容器の容器本体の外周に
   捲装したバンド・ヒーターにより構成したこと全％徴と
   する特許請求の範囲第６項または第・７項記載のプラス
   チックレンズの０：型成形用装置。