JP3279848B2 - 高速重合性樹脂組成物およびレンズ - Google Patents
高速重合性樹脂組成物およびレンズInfo
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Description
脂組成物、および、それから得られるプラスチックレン
ズに関するものである。本願の組成物から得られるレン
ズは、屈折率(nd )が1.59以上の高い屈折率を有
するものである。
ンズに比べ、軽量で割れ難く、近年、眼鏡レンズ、カメ
ラレンズや光学素子として普及している。現在、これら
の目的に広く用いられている樹脂としては、ジエチレン
グリコールビスアリルカーボネート(以下、CR−39
と称す)をラジカル重合させたものがある。この樹脂は
耐衝撃性に優れていること、軽量であること、染色性に
優れていること、切削性および研磨性等の加工性が良好
であること等、種々の特徴を有している。しかしなが
ら、屈折率が、無機ガラスの1.52に比べ、1.50
と小さく、ガラスレンズと同等の光学特性を得るために
は、レンズの屈折率を小さくする必要があり、レンズの
中心厚またはコバ厚が大きくなり、全体的に肉厚になる
ことが避けられない。このため、より屈折率の高いレン
ズ用樹脂が望まれている。
シアネートとポリチオールとを重合させて得られる含硫
ウレタン樹脂からなるプラスチックレンズを提案した
(特公平4−15249)。この樹脂は、屈折率
(nd )が1.57以上の高屈折率を有し、かつ、CR
−39のもつ種々の長所をも具備するものであり、現在
広く用いられている。しかし、この樹脂は、重合時間が
長く、これを短時間で行おうとするとレンズ内に光学的
不均質(脈理)を生じやすいという欠点があった。ま
た、本発明者等は、熱変形温度の改良を目的に、前記の
含硫ウレタン樹脂に、水酸基またはメルカプト基を有す
るアクリレート、メタクリレートやスチレン類を添加す
る組成物を提案した(特開平1−96208)。しか
し、この組成物を用いて樹脂を作製した場合、熱変形温
度は改良されるものの、高速で重合させた場合、光学的
不均質(脈理)を生じ、かつ、必ずしも十分な屈折率は
得られなかった。さらにまた、同様の方法でプラスチッ
クレンズの熱変形温度と表面硬度を向上させる組成物が
提案されている(特開平5−25240号)。しかしな
がら、この組成物はトリレンジイソシアネートを使用す
るため、比較的高い屈折率を有しているが、太陽光中の
紫外線により経時的に黄変する欠点がある。
重合性を有し、しかも、屈折率(nd )が1.59以上
と高く、経時的に黄変する現象を起こさない含硫ウレタ
ン樹脂を提供することである。
題を解決する方法、即ち、トリレンジイソシアネートを
使用することなく、1.59以上の屈折率(nd )を有
し、かつ、高速重合性をも有する樹脂組成物について鋭
意検討した。その結果、3個以上のメルカプト基を有す
るポリチオールを使用することにより、重合後の樹脂
に、プラスチックレンズとして研磨時や染色時の熱に耐
えうるに十分な耐熱性を付与しうること、硫黄含有量が
40重量%以上のポリチオールを使用することにより、
得られる樹脂の屈折率(nd )を1.59以上に維持し
うることを見出し、さらに、高速で重合させても、プラ
スチックレンズとして致命的な光学的不均質(脈理)を
生じ難く、経時的に黄変する現象を起こさない含硫ウレ
タン樹脂組成物を見出し、本発明を完成するに到った。
(化2)で表される芳香族ポリイソシアネート化合物
と、ii) 1分子中に少なくとも3個のメルカプト基を有
し、硫黄含有量が40重量%以上のポリチオールとの混
合物70重量部以上、90重量部未満と、 b)1分子中に少なくとも1個の水酸基またはメルカプ
ト基のいずれかの官能基と、少なくとも1個のアクリル
基、メタクリル基またはスチリル基のいずれかの官能基
とを具備する化合物10重量部以上、30重量部未満、 とを含有する組成物であって、組成物中のイソシアネー
ト基とメルカプト基及び水酸基の割合が、−NCO基/
(−SH基+−OH基)の当量比で、0.50〜1.5
0の割合である、得られる樹脂の屈折率(nd )が1.
59以上である高速重合性樹脂組成物に関するものであ
る。また、本発明は、上記の組成物を、加熱重合させて
得られる高屈折率プラスチックレンズに関するものであ
る。
リチオールのみで加熱重合させる場合に比べて、重合時
間を大幅に短縮しても、得られるレンズ内に光学的不均
質(脈理)部分を生ぜしめないものであり、経時的に黄
変現象を起こさず、また、得られる樹脂の表面硬度を向
上させるものである。
リイソシアネートは、具体的には、o−キシリレンジイ
ソシアネート、m−キシリレンジイソシアネート、p−
キシリレンジイソシアネート、1,3−ビス(α,α−
ジメチルイソシアネートメチル)ベンゼン、1,4−ビ
ス(α,α−ジメチルイソシアネートメチル)ベンゼン
等の化合物である。これらは単独でも、あるいは混合し
て用いてもよい。また、1分子中に少なくとも3個のメ
ルカプト基を有し、硫黄含有量が40重量%以上の化合
物としては、1,2−ビス(メルカプトエチル)トリチ
オグリセリン、ペンタエリスリチオール、1,2,4−
トリス(メルカプトメチル)ベンゼン、1,3,5−ト
リス(メルカプトメチル)ベンゼン等のポリチオール化
合物が挙げられる。
メルカプト基のいずれかの官能基と、少なくとも1個の
アクリル基、メタクリル基またはスチリル基のいずれか
の官能基を具備する化合物としては、例えば、ヒドロキ
シエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレー
ト等のエポキシ基またはチイラン基をアクリル酸または
メタクリル酸で開環させた化合物類、3−フェノキシ−
2−ヒドロキシプロピルアクリレートまたはメタクリレ
ート等のフェニルグリシジルエーテルのアクリル酸また
はメタクリル酸開環物、2,4−ジブロモフェニルグリ
シジルエーテルのアクリル酸またはメタクリル酸開環
物、ビスフェノールAジグリシジルエーテルのアクリル
酸またはメタクリル酸開環物、あるいは、1,3−ビス
(アクリロイル)グリセリン、1,3−ビス(メタクリ
ロイル)グリセリン、1−アクリロイル−2−メタクリ
ロイルグリセリン、ヒドロキシメチルスチレン、メルカ
プトメチルスチレン等の化合物が挙げられる。これらの
化合物はいずれも、その一部のものは市販されており、
比較的容易に入手できる。
脂組成物では、 a)i)一般式(I)で表される芳香族ポリイソシアネー
ト化合物と、ii) 1分子中に少なくとも3個のメルカプ
ト基を有し、硫黄含有量が40重量%以上のポリチオー
ルとの混合物70重量部以上、90重量部未満と、 b)1分子中に少なくとも1個の水酸基またはメルカプ
ト基のいずれかの官能基と、少なくとも1個のアクリル
基、メタクリル基またはスチリル基のいずれかの官能基
とを具備する化合物10重量部以上、30重量部未満、 とを組み合わせて用いる。成分b)が10重量部未満の
場合は表面硬度の向上が不十分となり易く、30重量部
を越えると屈折率が低下する傾向がある。また、本発明
の組成物では、組成物中の−SH基と−OH基の当量
と、−NCO基の当量の比が、NCO基/(SH基+O
H基)で0.50〜1.50の範囲、好ましくは0.7
5〜1.25の範囲である。0.50未満、または1.
50を越える場合には、樹脂の剛性が得られ難くなる傾
向がある。
クレンズを得るためには、該樹脂組成物を加熱重合させ
る。その際、ポリイソシアネートとポリチオールのウレ
タン化重合反応を促進するために、ジブチルチンジラウ
レートやジメチルチンジクロライドなどのスズ化合物、
モルフォリン、ジメチルアミノベンゼンなどの重合触媒
を、組成物の全量に対して0.001〜1.0重量%加
え、また、アクリル基、メタクリル基、スチリル基の重
合反応を促進するために、過酸化ベンゾイル、ジクミル
パーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイドなどの
パーオキサイドを組成物の全量に対して0.01〜3.
0重量%加えてもよい。
型重合などにより重合する際、鋳型から容易に離型する
ように、予め、鋳型表面をワックス、シリコンまたはフ
ッ素系の外部離型剤等で処理しておくか、あるいは、本
発明の組成物に、シリコン系またはフッ素系のノニオン
界面活性剤、もしくは、酸性燐酸エステルなどのアニオ
ン界面活性剤等を内部添加型の離型剤として加えておく
ことが望ましい。内部添加型の離型剤を用いる場合に
は、その添加量は、組成物に対して10〜20,000
ppmが望ましい。さらに、本発明の組成物には、重合
して得られる樹脂の耐候性を改良するために、紫外線吸
収剤、酸化防止剤、着色防止剤、蛍光染料などの添加剤
を、必要に応じて適宜加えてもよい。また、本発明の組
成物には、重合して得られる樹脂の分散染料浴における
染色性を向上させるために、本発明の効果を損なわない
範囲で、ペンタエリスリトールテトラキス(チオグリコ
レート)、ペンタエリスリトールテトラキス(β−メル
カプトプロピオネート)、トリメチロールプロパントリ
ス(チオグリコレート)またはトリメチロールプロパン
トリス(β−メルカプトプロピオネート)のうち少なく
とも一種を添加してもよい。この場合、高屈折率を維持
するために、添加量は組成物中において、20重量部未
満とすることが好ましい。
眼鏡レンズ、カメラレンズや光学素子のように、特殊な
鋳型の中で加熱重合させて樹脂を得る場合には、以下の
ように行う例が挙げられる。即ち、本発明の組成物、ま
たは、予め予備重合を行った組成物に、必要に応じて、
重合触媒、内部添加型離型剤、紫外線吸収剤等を加えて
均一液にした後、この液を、エチレン−酢酸ビニルコポ
リマーやポリ塩化ビニルなどで造られたスペーサーをも
つガラス製または金属製の鋳型の中に注入した後、加熱
重合炉の中に入れ、加熱重合を行ったのち、冷却して、
所望の型の成形物を得ることができる。注型重合の際の
所要時間は、成形物の大きさによっても異なるが、同一
強度の眼鏡レンズを作製する場合、通常の含硫ウレタン
レンズを重合させて光学的不均質(脈理)の無いレンズ
を得る際の所要時間に対して、1/5〜1/2である。
本発明の組成物を硬化させて得られたレンズは、本発明
の組成物のうち、ポリイソシアネートとポリチオールの
みを用いて重合させた樹脂に比べて、その表面硬度が向
上する。
説明するが、本発明はこれによりなんら制限されるもの
ではない。なお、実施例中の部は重量部を示す。また、
得られたレンズの性能試験のうち、屈折率、アッベ数、
比重、加工性、光学歪み及び鉛筆硬度は以下の試験法に
より測定した。 ・屈折率、アッベ数:プルリッヒ屈折計を用いて20℃
で測定した。 ・比重:アルキメデス法にて測定した。 ・加工性:眼鏡レンズ加工用の球摺り機で研削し、研削
面が良好なものを良(○)とした。 ・光学歪み:光学歪計を用い、目視で歪みの無いものを
(○)、歪みのあるものを(×)とした。 ・鉛筆硬度:JIS K−5400法によって行った。 ・耐候性:サンシャインカーボンアークランプを装備し
たウェザオメーターにレンズ樹脂をセットし、48時間
経たところで、レンズを取り出し、試験前後のレンズ樹
脂の色相を比較した。評価法は、変化なし(○)、黄変
(×)とした。
モル)、1,2−ビス(メルカプトエチル)トリチオグ
リセリン130重量部(0.5モル)、および1,3−
ビス(メタクリロイル)グリセリン114重量部(0.
5モル)を10℃に冷却しながら混合した後、混合物全
体に対して、ジブチルスズジクロライドを50ppm、
ジ−t−ブチルパーオキサイドを1000ppm、ジオ
クチル酸性リン酸エステルを3000ppm加え、さら
に混合し、均一とした後、ガラスモールドとガスケット
よりなる、−4ジオプター用の眼鏡レンズ作製用の鋳型
の中に注入した。次いで、45℃から130℃まで、3
時間かけて昇温加熱重合させた後、130℃で1時間加
熱した後、冷却し、離型してレンズを得た。レンズは、
屈折率1.595、アッベ数38、比重1.33であ
り、研削性は良好で、光学歪みがなく、かつ、鉛筆硬度
は3Hであった。 実施例2〜5 実施例1と同様にして、表−1(表1)に記載の組成
で、レンズ化を行った。得られたレンズについての評価
結果を表−2(表2)に示した。
ネートメチル)ベンゼン PEMP:ペンタエリスリトールテトラキス(β−メル
カプトプロピオネート) オールまたはチオール:水酸基またはメルカプト基と、
アクリル基、メタクリル基またはスチリル基とを具備す
る化合物
ト188重量部(1.0モル)と、1,2−ビス(メル
カプトエチル)トリチオグリセリン172部(0.66
モル)を、10℃に冷却しながら混合した後、混合物全
体に対して、ジブチルスズジクロライドを50ppm及
びジオクチル酸性リン酸エステルを3000pm加え、
さらに混合し、均一とした後、ガラスモールドとガスケ
ットよりなる、−4ジオプター用の眼鏡レンズ作製用の
鋳型の中に注入した。以後の操作を、実施例1と同様に
してレンズを得た。このレンズについて、その物性を表
−2に示した。
ト188重量部(1.0モル)と、ペンタエリスリトー
ルテトラキス(メルカプトプロピオネート)244部
(0.5モル)を、10℃に冷却しながら混合した後、
混合物全体に対して、ジブチルスズジクロライドを50
ppm及びジオクチル酸性リン酸エステルを3000p
m加え、さらに混合し、均一とした後、ガラスモールド
とガスケットよりなる、−4ジオプター用の眼鏡レンズ
作製用の鋳型の中に注入した。以後の操作を、実施例1
と同様にしてレンズを得た。このレンズについて、その
物性を表−2に示した。
88重量部(1.0モル)と、ペンタエリスリトールテ
トラキス(3−メルカプトプロピオネート)195重量
部(0.4モル)およびヒドロキシエチルメタクリレー
ト52重量部(0.4モル)を用いた以外は、実施例1
と同様にしてレンズを得た。このレンズについての物性
を表−2に示した。 比較例4 実施例1において、m−キシリレンジイソシアネート1
88重量部(1.0モル)と、1,3−キシリレンジチ
オール136重量部(0.80モル)およびビスフェノ
ールAジグリシジルエーテルのメタクリル酸開環物10
2重量部(0.20モル)を用いた以外は、実施例1と
同様にしてレンズを得た。このレンズについての物性を
表−2に示した。
までの昇温加熱時間を変える以外は、比較例1と同様に
して、レンズを作製した。得られたレンズの光学歪みの
状況を観察した結果を表−3(表3)に示した。
ビンPSを500ppm添加する以外は、実施例1と同
様にして、レンズを得た。このレンズの耐候性試験前後
の色相変化を比較したところ、変化なし(○)であっ
た。また、光学歪みも無かった。
部(1.0モル)の代わりに、m−キシリレンジイソシ
アネート94重量部(0.5モル)と2,4−トリレン
ジイソシアネート87重量部(0.5モル)の混合物を
使用し、チバガイギー社製紫外線吸収剤チヌビンPSを
500ppm添加したのち、実施例1と同様に処理した
ところ、発熱反応が起こり、混合物の増粘が激しく、レ
ンズの製造は困難であった。そこで新たに、液温が−5
℃以下になるように冷却しつつ、混合を行う以外は、実
施例1と同様にしてレンズを得た。このレンズの耐候性
試験前後の色相変化を比較したところ、著しく黄色に着
色(×)していた。また、レンズの光学歪みも目立って
いた。
ン樹脂は、従来の樹脂に比べて、短時間で重合を行って
も、光学的不均一(脈理) の発生が起りにくく、しか
も、鉛筆硬度が高いため、眼鏡レンズ、カメラレンズや
光学素子用の樹脂として有用である。
Claims (5)
- 【請求項1】 a)i)一般式(I)(化1)で表される
芳香族ポリイソシアネート化合物と、 【化1】 (式中、Rは水素原子またはメチル基を表す) ii)1分子中に少なくとも3個のメルカプト基を有し、
硫黄含有量が40重量%以上のポリチオールとの混合物
70重量部以上、90重量部未満と、 b)1分子中に少なくとも1個の水酸基またはメルカプ
ト基のいずれかの官能基と、少なくとも1個のアクリル
基、メタクリル基またはスチリル基のいずれかの官能基
とを具備する化合物10重量部以上、30重量部未満、 とを含有する組成物であって、組成物中のイソシアネー
ト基とメルカプト基及び水酸基の割合が、−NCO基/
(−SH基+−OH基)の当量比で、0.50〜1.5
0の割合である、得られる樹脂の屈折率(nd )が1.
59以上である高速重合性樹脂組成物。 - 【請求項2】 一般式(I)で表される芳香族ポリイソ
シアネート化合物が、o−キシリレンジイソシアネー
ト、m−キシリレンジイソシアネート、p−キシリレン
ジイソシアネート、1,3−ビス(α,α−ジメチルイ
ソシアネートメチル)ベンゼン、1,4−ビス(α,α
−ジメチルイソシアネートメチル)ベンゼンからなる群
から選択される少なくとも一種である請求項1記載の高
速重合性樹脂組成物。 - 【請求項3】 1分子中に少なくとも3個のメルカプト
基を有し、硫黄含有量が40重量%以上のポリチオール
が、1,2−ビス(メルカプトエチル)トリチオグリセ
リン、ペンタエリスリチオール、1,2,4−トリス
(メルカプトメチル)ベンゼン、1,3,5−トリス
(メルカプトメチル)ベンゼンからなる群から選択され
る少なくとも一種である請求項1または2記載の高速重
合性樹脂組成物。 - 【請求項4】 ペンタエリスリトールテトラキス(チオ
グリコレート)、ペンタエリスリトールテトラキス(β
−メルカプトプロピオネート)、トリメチロールプロパ
ントリス(チオグリコレート)またはトリメチロールプ
ロパントリス(β−メルカプトプロピオネート)のうち
少なくとも一種を、20重量部未満含有する請求項1〜
3のいずれかに記載の高速重合性樹脂組成物。 - 【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載の組成物
を、加熱重合させて得られる高屈折率プラスチックレン
ズ。
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JP31948793 | 1993-12-20 | ||
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Publication Number | Publication Date |
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JPH07228659A JPH07228659A (ja) | 1995-08-29 |
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JPH07276381A (ja) | 高屈折率樹脂の製造方法 |
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