JP2505779B2 - フオトクロミツク物品の製造方法 - Google Patents

フオトクロミツク物品の製造方法

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JP2505779B2 JP61302739A JP30273986A JP2505779B2 JP 2505779 B2 JP2505779 B2 JP 2505779B2 JP 61302739 A JP61302739 A JP 61302739A JP 30273986 A JP30273986 A JP 30273986A JP 2505779 B2 JP2505779 B2 JP 2505779B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はフォトクロミック物品、特にフォトクロミッ
クめがねレンズを直接注入成形により製造する方法に関
するものである。
種々のスピローオキサジン化合物を、重合母材例えば
ポリオール(アリルカーボネート)単量体の重合体にフ
ォトクロミック特性を与える物質として使用することが
知られている。フォトクロミズムは、化学的化合物が紫
外線にさらされた場合に色を変化し次いで、紫外線の影
響が除去された場合にもとの色に戻る物理現像である。
ある種のスピローオキサジン化合物を合成プラスチッ
ク母材からフォトクロミックサングラスおよびめがねレ
ンズを製造するのに使用することが提案されてきた。適
切なスピローオキサジンフォトクロミック化合物の例は
米国特許第4215010号明細書、英国特許出願公開第21173
90号明細書、欧州特許出願第141407号明細書および国際
特許出願第85/02619号明細書に開示されている。
フォトクロミック化合物を適用するかまたは、該化合
物を母材に混入する種々の方法が先行技術において記載
されている。典型的に、かかる方法はフォトクロミック
化合物を母材中に溶解することおよび分散することを含
む。フォトクロミック化合物を母材中に分散する1つの
方法は「インビベーション(imbibation)」即ち適当な
移行機構例えば浸漬、熱移行または気相移行により母材
中へフォトクロミック化合物を拡散することによるもの
である。
欧州特許出願第141407号明細書にはフォトクロミック
スピローオキサジン化合物または組成物を重合性組成物
と混合し、硬化してフォトクロミック特性を有する光学
的に透明なフィルム、シートまたはレンズを形成するこ
とができることが開示されている。しかし本発明者はか
かる直接注入成形法では要求されたフォトクロミック特
性を有する満足なめがねレンズを容易には製造できない
ということを見出した。
合成プラスチック母材の形成に使用される単量体の重
合を開始するのに従来使用される遊離基重合開始剤はス
ピローオキサジン化合物を減成する。
従って、本発明者は例えば、この分野で極めて普通に
用いられる単量体(ジエチレングリコールビスアリルカ
ーボネート、商品名CR39で広く知られている)を、約3
重量%の通常の触媒濃度で使用して重合せんとし、欧州
特許出願第141407号明細書に示されている方法を行う場
合、即ち、スピローオキサジン化合物を重合性組成物に
混入し、次いで混合物を硬化する場合、スピローオキサ
ジン化合物の減成が著しく広範囲にわたり、その生成物
は有用なフォトクロミック特性を示さないということを
見出した。
本発明者は、フォトクロミックスピローオキサジン化
合物は硬化触媒の存在下で減成され得るが、高反応性多
官能価単量体を選択し低い触媒濃度を使用することによ
り有用な眼に対するフォトクロミック特性を有するプラ
スチックフィルム、シートまたはレンズを得ることがで
きることを見出した。
従って、本発明は、フォトクロミックスピローオキサ
ジン化合物を、多官能価単量体および重合触媒を含む混
合物に混入し、生成した重合性組成物を型に導入し、組
成物を硬化して合成プラスチック成形物品を形成するこ
とから成る、フォトクロミック特性を有する合成プラス
チック成形物品を直接注入成形により製造する方法にお
いて、多官能価単量体が高反応性単量体であり、重合触
媒の分量が単量体の容量に対して0.01〜1重量%で、フ
ォトクロミックスピローオキサジン化合物の分量が単量
体の容量に対して0.05〜5重量%であることを特徴とす
るプラスチック物品の製造方法を提供する。
成形物品は、シート、フィルムまたはレンズであるこ
とができる。典型的に、プラスチックレンズは従来の直
接注入成形法を使用して形成されるが、このフォトクロ
ミックスピローオキサジン化合物を混和している重合性
化合物を型に導入し、次いで、加熱することにより硬化
する。適切な硬化条件は、例えば、室温〜100℃の範囲
の温度で一般的に約5時間に亘って加熱することであ
る。好ましい硬化スケジュールは硬化させる材料を最初
40℃で80〜90℃の範囲内の温度まで上昇する温度で約5
時間に亘って処理することである。
本発明の方法で用いる高反応性多官能価単量体は、好
ましくは直鎖または分枝鎖の脂肪族若しくは芳香族の液
状ポリオール例えばグリコールまたはビスフェノールの
メタクリレートまたはアクリレートである。特定の単量
体を例示するとエチレングリコールジメタクリレートま
たはジアクリレートおよびジ−,トリ−およびテトラ−
エチレングリコールの相当するジメタクリレートまたは
ジアクリレート;例えば1,2−プロピレングリコール、
1,2−ジプロピレングリコール、1,2−トリプロピレング
リコールおよび1,3−ブチレングリコールのジメタクリ
レート;プロパンジオール、ブタンジオール、ヘキサン
ジオールおよびデカンジオールのジメタクリレート;ト
リメチロールエタントリメタクリレート、トリメチロー
ルプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトール
トリメタクリレート、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタ
ンジオールジメタクリレートおよび1,4−シクロヘキサ
ンジオールメタクリレートがある。
また反応性多官能価単量体の混合物も使用することが
できる。
高反応性多官能価単量体を単独でまたは他の共重合性
一官能価単量体の存在下で使用することができ、該共重
合体性単量体を添加し生成する重合体の物理特性、例え
ば衝撃強さ、注型適性、色彩性(tintability)を改質
することができる。添加できるコモノマーの量は反応性
多官能価単量体の容量に対して30重量%まで、好ましく
は5〜15重量%である。
典型的なコモノマーは、最終レンズの衝撃強さを改善
するため添加することができるアルキルメタクリレー
ト、例えばシクロヘキシルメタクリレート、n−ブチル
メタクリレートおよびラウリルメタクリレート;成形物
品を形成する間生ずることが見出されている収縮を減ず
るため添加されるエトキシル化したビスフェノール−A
ジメタクリレート;重合している間に型表面に対する重
合体の密着を改善するヒドロキシアルキルメタクリレー
ト、例えばヒドロキシエチルメタクリレートおよびヒド
ロキシブチルメタクリレートである。
他のコポリマー添加剤にはメタクリル酸、アリールメ
タクリレート、例えばベンジルメタクリレート、アリル
メタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレー
トおよびポリエーテルモノアクリレートまたはモノメタ
クリレート、例えばエトキシエチルメタクリレートが含
まれる。
使用する触媒は従来技術で使用される遊離基重合触
媒、特に、有機過酸化物、例えばベンゾイルペルオキシ
ドおよびペルオキシジカーボネート例えばイソプロピル
ペルオキシジカーボネートである。触媒の使用量はでき
る限り低く保ち、単量体の容量に対して0.01〜1重量%
である。0.01重量%未満だと、重合反応が十分に進行せ
ず、逆に1重量%を超えても重合反応には特に有効に作
用しない。
フォトクロミックスピローオキサジン化合物を単量体
の容量に対して0.05〜5重量%使用する。0.05重量%未
満だと、フォトクロミック効果が極めて小さく十分に得
られず、逆に5重量%を超えても特に有効には作用しな
い。
フォトクロミックスピローオキサジンの好ましい種類
は次の一般式 (式中のXは−CH=または−N=、R1およびR2は個々
に低級アルキル基、好ましくはメチル基、またはR1
よびR2は一緒に脂環式の環を示し、R3は低級アルキル
基、好ましくはメチル基、R4およびR7は個々に水素原
子または低級アルキル基、好ましくはメチル基、R5
よびR6は個々に水素原子またはハロゲン原子、任意に
フッ素化され得る低級アルキル基、または低級アルコキ
シ基、R9は水素原子または低級アルコキシ基、好まし
くはメトキシ基を示す)で表わされる化合物である。
ここで、低級アルキルまたは低級アルコキシ基は1〜
5個の炭素原子を有するアルキルまたはアルコキシ基を
意味する。
5およびR6の好ましい基は水素原子または塩素原
子、メチル、メトキシまたはトリフルオロメチル基であ
る。
触媒量およびスピローオキサジン化合物の量の範囲は
上述の通りであるが、比較的少量のスピローオキサジン
化合物を上述の0.05〜5重量%の範囲内で使用する場
合、この際0.01〜1重量%の範囲内の対応する少量の触
媒量を使用しなければならない。当業者は所定のスピロ
ーオキサジン化合物の量に対して使用する最適の触媒量
を通常の実験により容易に決定することができる。
本発明者は本発明の方法の条件下において、フォトク
ロミックスピローオキサジン化合物は50%以下の減成を
受け、生成した合成シートまたはレンズにおいて良好な
フォトクロミック特性を導くことを見出した。
さらに、本発明の方法はスピローオキサジン化合物を
合成プラスチック母材に混入する他の知られている方法
に優る付加的利点を与える。即ち、本発明の方法により
作られるレンズおよび他の合成プラスチック物品の耐光
疲労性(resistance to light fatigue)は表面染色(s
urface dyeing)またはインビベーション法により得ら
れる比較形成物の耐光疲労性に比較して著しく増加して
いる。
フォトクロミックレンズの耐疲労性は、レンズを25℃
の温度で標準の太陽照射試験に用いられる光源からの照
射光で照射した場合、誘導したフォトクロミック光学濃
度の半分が破壊されるのに要する時間によって測定し
た。
本発明者は0.15%W/Vのフォトクロミックスピローオ
キサジン化合物および0.1%W/Vの触媒を含むトリエンレ
ングリコールジメタクリレート(TEGDM)から注入成形
し、40℃から80℃の温度まで上昇する温度で5時間にわ
たり加熱して硬化させた1.8mmの厚さの平面レンズが約3
0,000分の半減期(half-lives)を示すことを見出し
た。より多量例えば0.3%W/Vのフォトクロミックスピロ
ーオキサジン化合物を重合性組成物に混入する場合、3
0,000分より十分長い半減期が得られる。
対照的に、ジエチレングリコールビスアリルカーボネ
ート(CR39)から作られ、同等の光学濃度を得るように
相当するスピローオキサジン化合物を拡散(imbibe)し
た比較のレンズは15,000分以下の半減期を示した。
本発明の直接注入成形法を用いてフォトクロミックプ
ラスチック物品、例えばレンズを形成することの別の利
点は、生成した形成物のフォトクロミック応答の速さ
が、拡散した形成物に比較して著しく改良されているこ
とである。本発明者は本発明の方法により製造したフォ
トクロミック材料の暗色化速度と消色速度が拡散する方
法で製造した比較できるフォトクロミック材料に関して
改善されることを見出した。
フォトクロミック応答の速さの指示は、その応答の暗
色化段階を被っているフォトクロミックレンズが、その
透過率範囲の88%(即ち、T88)に達するまでに要した
時間を比較することにより得られる。暗色化したレンズ
が消色する速さを比較する場合、通例、25℃の標準太陽
光照射試験に用いられる条件下で、プラスチックの通常
1.8mm厚の標準試料で測定した1/2OD FT値、即ちレンズ
がその総誘導光学濃度の半分まで消色する時間を秒で測
定した時間で比較する(ペリムーン(Parry Moon)ジエ
ー・フランクリン インスト.(J.Franklin Inst.),2
30(1940),第583〜617頁参照)。誘導光学濃度は十分
に暗色化した状態の物質の光学濃度と十分に消色した状
態の光学濃度の差で、光学濃度は従来の様式で次式 log10 I/I (式中の、Iiは入射光の強さおよびItは透過光の強さ
を示す)で定義される。従って誘導光学濃度はフォトク
ロミック効果の実際の測定値である。十分に暗色化した
状態から誘導光学濃度の半分(1/2OD FT)まで消色する
のに要する時間は、従って、白くしたまたは消色した状
態で光の透過率の異なる値を有する材料の消色時間を比
較するために効果的な尺度である。
本発明の方法により作製したレンズの十分に暗色化し
た状態は、前述の標準太陽光照射試験に用いられる条件
で光を照射した後、25℃の温度で1.8mmの厚さのレンズ
によって達せられる状態として定義する。
本発明者は本発明により作製したプラスチックレンズ
の耐疲労性がCR39プラスチック製レンズより良好である
だけでなく、速度論(即ち、フォトクロミック応答)に
おいても、匹敵し得るCR39レンズより優っていることを
見出した。
このようにして本発明者は、本発明により製造したレ
ンズ(前記の如くTEGDMから注入成形した1.8mm厚の平面
レンズ)の暗色化速度が30秒以下のT88値、および若干
の場合には15秒程度の低いT88を示すことを見出した。
相当するフォトクロミックスピローオキサジン化合物
を拡散したCR39レンズは30〜150秒のT88値を有する。
本発明により製造したレンズの消色速度が30秒より小
さい、典型的には6〜18秒の1/2OD FTを有し、優れてい
ることも見出した。
上記拡散したレンズの消色速度は通常30秒以上の1/2O
D FTを示すが、15〜72秒の範囲にわたっている。
本発明の方法により作製したレンズは消色状態で代表
的に淡色を示し、通常は極めて淡い琥珀色または極めて
淡い黄緑色を示す。
所要に応じてレンズの色を従来の水性染料で被覆する
ことができる。例えば、消色状態で明るい灰色で、日光
にさらした場合に暗くなり濃灰青色になるレンズを作製
することができる。
以下、本発明を実施例により説明する。
実施例1 めがねレンズを、その界面を軟質ガスケットによりシ
ールした一対のガラス型を備える平面レンズ型を用いて
従来の直接注入法により作製した。型のキャビティを、
単量体としてトリエチレングリコールジメタクリレート
(TEGDM)を触媒として0.1重量%(単量体の容量に対し
て)のシクロヘキシルペルオキシ過炭酸塩(CHPC)、0.
15重量%(単量体の容量に対して)の(1)式において
1,R2,R3がCH3、R4,R5,R6,R7,R9′が水素原子および
Xが−CH=であるスピローオキサジン化合物からなる熱
硬化性組成物で満した。型中の混合物を40〜80℃の温度
で5時間にわたり加熱し硬化した。
得られたレンズは以下の性質を示した。
透過率範囲 90/52 (610nmのピーク波長において) T88暗色化時間 24秒 1/2OD FT 12秒 疲労評価 36,000分 実施例2 実施例1の操作を繰り返した。但し、使用したスピロ
ーオキサジン化合物は(1)式でR1,R2,R3がCH3、R4,
R6,R7,R9′が水素原子、R5がOCH3およびXが−N=で
ある。
得られたレンズは以下の性質を有した。
透過率範囲 86/29 (620nmのピーク波長において) T88暗色化時間 18秒 1/2OD FT 30秒 疲労評価 50,000分 実施例3 実施例1の操作を繰り返した。但し、使用したスピロ
ーオキサジン化合物は(1)式でR1,R2,R3がCH3、R4,
R6,R7,が水素原子、R5が−CF3、R9′が−OCH3および
Xが−C=である。
得られたレンズは以下の性質を有した。
透過率範囲 91/54 (580nmのピーク波長において) T88暗色化時間 18秒 1/2OD FT 12秒 疲労評価 36,000分 実施例4 実施例3の操作を繰り返した。但し、使用したスピロ
ーオキサジン化合物は(1)式でR1,R2,R3がCH3、R4,
R5,R6,R7が水素原子、R9′がOCH3およびXが−CH=で
ある。
得られたレンズは以下の性質を有した。
透過率範囲 88/45 (600nmのピーク波長において) T88暗色化時間 30秒 1/2OD FT 12秒 疲労評価 22,500分 実施例5 実施例2の操作を繰り返した。但し、使用したスピロ
ーオキサジン化合物は(1)式でR1,R2,R3がCH3、R4,
R5,R6,R7,R9′が水素原子およびXが−N=である。
得られたレンズは以下の性質を有した。
透過率範囲 89/43 (600nmのピーク波長において) T88暗色化時間 12秒 1/2OD FT 18秒 疲労評価 29,200分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イアン・マイケル・サレルフォール イギリス国ランカシャー ダブリュー エヌ2 3オーエフ ウィガン ハイン ドレイ ウインドミル ロード20

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フォトクロミックスピローオキサジン化合
    物を、多官能価単量体および重合触媒を含む混合物に混
    入し、生成した重合性組成物を型に導入し、組成物を硬
    化して合成プラスチック成形物品を形成することにより
    成る、フォトクロミック特性を有する合成プラスチック
    成形物品を直接注入成形により製造する方法において、
    多官能価単量体が高反応性単量体であり、重合触媒の分
    量が単量体の容量に対して0.01〜1重量%で、フォトク
    ロミックスピローオキサジン化合物の分量が単量体の容
    量に対して0.05〜5重量%であることを特徴とするフォ
    トクロミック物品の製造方法。
  2. 【請求項2】混合物を室温〜100℃の範囲の温度で硬化
    する特許請求の範囲第1項記載の製造方法。
  3. 【請求項3】温度範囲が40〜80℃である特許請求の範囲
    第2項記載の製造方法。
  4. 【請求項4】硬化を5時間に亘って行う特許請求の範囲
    第1〜3項のいずれか1つの項に記載の製造方法。
  5. 【請求項5】スピローオキサジン化合物の量が0.3重量
    %である特許請求の範囲第1〜4項のいずれか1つの項
    に記載の製造方法。
  6. 【請求項6】スピローオキサジン化合物が次の一般式 (式中のXは−CH=または−N=、R1およびR2は個々
    に低級アルキル基、またはR1とR2は一緒に脂環式の環
    を示し、R3は低級アルキル基、R4とR7は個々に水素
    原子または低級アリル基、R5およびR6は個々に水素原
    子またはハロゲン原子、任意にフッ素化され得る低級ア
    ルキル基、または低級アルコキシ基、R9は水素原子ま
    たは低級アルコキシ基を示す)で表わされる化合物であ
    る特許請求の範囲第1〜5項のいずれか1つの項に記載
    の製造方法。
  7. 【請求項7】R1,R2およびR3が個々にメチル基、R4
    よびR7が個々にメチル基、R5およびR6が個々にメチ
    ル、トリフルオロメチルまたはメトキシ基、および
    9′がメトキシ基である特許請求の範囲第6項記載の
    製造方法。
  8. 【請求項8】多官能価単量体が直鎖状または分枝鎖状の
    脂肪族若しくは芳香族の液状ポリオールのメタクリレー
    トまたはアクリレートである特許請求の範囲第1〜8項
    のいずれか1つの項に記載の製造方法。
  9. 【請求項9】多官能価単量体がトリエチレングリコール
    ジメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレー
    ト、1,3−ブチレングリコールジメタクリレートまたは
    トリメチロールプロパントリメタクリレートである特許
    請求の範囲第8項記載の製造方法。
  10. 【請求項10】多官能価単量体の容量に対して30重量%
    までの一官能価コモノマーを添加する特許請求の範囲第
    1〜9項のいずれか1つの項に記載の製造方法。
  11. 【請求項11】合成プラスチック成形物品がめがねレン
    ズである特許請求の範囲第1〜10項のいずれか1つの項
    に記載の製造方法。
JP61302739A 1985-12-19 1986-12-18 フオトクロミツク物品の製造方法 Expired - Lifetime JP2505779B2 (ja)

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