JP5717363B2 - プラスチックレンズ成形用成形型およびプラスチックレンズの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、プラスチックレンズ成形用成形型およびこれを使用するプラスチックレンズの製造方法に関するものであり、詳しくは、眼鏡レンズ製造工程での枠入れ時の廃棄物量（更には注型重合におけるプラスチックレンズ原料液の使用量）の大幅な低減が可能なプラスチックレンズ成形用成形型およびこれを使用するプラスチックレンズの製造方法に関するものである。

プラスチックをレンズ形状に成形してプラスチックレンズを得る方法としては、成形型内でプラスチックレンズ原料液の重合を行う注型重合法が挙げられる。注型重合法では、モールド成形面形状が転写されることにより、レンズ光学面が形成される。

注型重合法としては、２つの円形モールド（上型および下型）を環状のガスケットに挿入し、ガスケットと上下型によって形成されたキャビティ（空間）にプラスチックレンズ原料液を注入して重合する方法（特許文献１参照）、２つの円形モールドの周面にテープを巻きつけて形成したキャビティにプラスチックレンズ原料液を注入して重合する方法（特許文献２参照）が知られている。

特開２００８−３０４３１号公報 特開２００７−２１６６６５号公報

上記の通り２つの円形モールドの周囲を取り囲むことにより形成されたキャビティ内で重合されたプラスチックレンズの形状は円形である。なお、本明細書および本発明では、特記しない限り、形状は平面視形状をいうものとする。
しかしながら、実際に眼鏡を製造する際に眼鏡フレームに枠入れされるレンズの大部分は子午線方向が短く、水平方向が長い。したがって注型重合により得られた円形のプラスチックレンズ（レンズブランクス）の子午線方向の上下端部は切断されて廃棄されているのが実情である。この廃棄される部分に使用されたプラスチックレンズ原料液は実際の眼鏡レンズには不要なものであるため、原料液の使用量を低減し製造コストを抑えるためには、枠入れ時に除去される部分は可能な限り少なくすることが望ましい。また、環境負荷の点からも、枠入れ時の廃棄物量は低減することが望ましい。

そこで本発明の目的は、眼鏡レンズ製造工程での枠入れ時の廃棄物量（更には注型重合におけるプラスチックレンズ原料液の使用量）を低減するための手段を提供することにある。

上記の廃棄物量およびプラスチックレンズ原料液の使用量を低減するための手段としては、注型重合により成形するレンズの形状を非円形とすることが考えられる。そこで、非円形レンズを成形するために非円形のモールドを使用することが考えられるが、非円形の２つのモールドを正確に位置合わせすることは困難である。
これに対し本発明者らは上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、２つのモールドのうちの一方を、外形が円形であり、かつ一方に開口し他方が閉塞した凹部を有する有底モールドとすることにより非円形レンズを成形することができ、しかもモールド同士の位置合わせが容易な成形型を構成できること、更には上記有底モールドは円形レンズの製造にも適用可能であること、を見出した。これは、成形するレンズ形状にかかわらず上記有底モールドの外形は円形であるため他方の円形モールドとの位置合わせが容易であることと、凹部を所望のレンズ形状に対応する形状に設計することにより非円形レンズをはじめとする各種形状のレンズが成形可能となること、によるものである。
本発明は、以上の知見に基づき完成された。

即ち、上記目的は、下記手段により達成された。
[１]外形が円形であり、かつ一方に開口し他方が閉塞した凹部を有する有底モールドと、
上記有底モールドの開口端を蓋閉する円形モールドと、
上記２つのモールドの周囲を取り囲むことにより、上記蓋閉状態を固定するシーリング部材と、
を有し、
前記凹部の断面形状は前記有底モールドの外形とはサイズおよび形状の少なくとも一方が異なり、
前記有底モールドの開口端の端面が前記円形モールドとの当接面となって前記有底モールドの凹部が円形モールドによって蓋閉されることによって、該有底モールド内にプラスチックレンズ原料液注入用キャビティが形成されることを特徴とする、プラスチックレンズ成形用成形型。
[２]前記有底モールドの凹部の断面形状は非円形である、[１]に記載のプラスチックレンズ成形用成形型。
[３]前記有底モールドの凹部は、内部底面に光学面を形成可能な成形面を有する、[１]または[２]に記載のプラスチックレンズ成形用成形型。
[４]前記シーリング部材は側面にプラスチックレンズ原料液注入口を有し、前記有底モールドは側面周縁部に切り欠を有し、前記注入口と切り欠が連通することにより、前記キャビティ内へプラスチックレンズ原料液を注入するための流路が形成される、[１]〜 [３]のいずれかに記載のプラスチックレンズ成形用成形型。
[５]前記有底モールドの外形と前記円形モールドの外形は、同一形状の円形である[１]〜 [３]のいずれかに記載のプラスチックレンズ成形用成形型。
[６][１]〜[５]のいずれかに記載のプラスチックレンズ成形用成形型のプラスチックレンズ原料液注入用キャビティにプラスチックレンズ原料液を注入し、上記キャビティ内でプラスチック原料液の硬化反応を行うことによりプラスチックレンズを得ることを特徴とする、プラスチックレンズの製造方法。

本発明によれば、所望形状（円形または非円形）のプラスチックレンズを注型重合により製造することができる。
更に、本発明によれば円形レンズに比べて枠入れされるレンズ形状に近い形状を有する非円形のプラスチックレンズを製造することができる。これにより、枠入れ時の廃棄物量およびプラスチックレンズ原料液の使用量を大幅に低減することができる。

本発明の成形型を構成する有底モールドの一例を示す概略図である。 図１に示す有底モールドの断面図である。 通常の注型重合で使用される成形型の断面図である。 本発明の成形型の一例を示す概略図である。

本発明のプラスチックレンズ成形用成形型は、外形が円形であり、かつ一方に開口し他方が閉塞した凹部を有する有底モールドと、上記有底モールドの開口端を蓋閉する円形モールドと、上記２つのモールドの周囲を取り囲むことにより、上記蓋閉状態を固定するシーリング部材と、を有する。ここで、前記有底モールドの凹部が円形モールドによって蓋閉されることによって、該有底モールド内にプラスチックレンズ原料液注入用キャビティが形成される。
従来の注型重合では、２つの円形モールドの周囲を取り囲むことにより形成されたキャビティ内でプラスチックレンズの重合を行っていたため、必然的に成形されるレンズは円形レンズに限られることとなる。これに対し本発明のプラスチックレンズ成形用成形型（以下、単に「成形型」ともいう）では、プラスチックレンズ原料液注入用キャビティは有底モールドの凹部を円形モールドによって蓋閉することにより形成されるため、成形されるレンズの形状は、凹部の形状によって決定される。したがって、凹部の形状を所望のレンズ形状に対応する形状に設計することにより、非円形レンズをはじめとする各種形状のレンズを成形することができる。また、円形レンズを製造する場合には、有底モールドの凹部のサイズ（直径）を変えることにより、他方のモールドとして同一の円形モールドを使用しつつ、サイズの異なる円形レンズを製造することもできる。更に、上記有底モールドは、仮に凹部の形状が非円形であったとしても、外形は円形であるため他方の円形モールドとの位置合わせが容易である。
以下、本発明の成形型について、更に詳細に説明する。

図１は、本発明の成形型を構成する有底モールドの一例を示す概略図（図１上図は平面図、図１下図は斜視図）である。図１には、断面形状が角丸四角形の凹部２を有する有底モールド１を示したが、凹部の断面形状は角丸四角形に限定されるものではなく、円形、または、楕円形、多角形、等の円形以外の各種形状を取ることができる。一般的な眼鏡フレームの形状は、子午線方向に短く、水平方向に長いため、この形状に近似した凹部を有する有底モールドを用いることが、廃棄物量のよりいっそうの低減の点から好ましく、この点からは、有底モールドの凹部の断面形状は角丸四角形または楕円形が好ましく、角丸四角形がより好ましい。円形レンズを成形する場合には、有底モールド凹部の断面形状（直径）は、所望のレンズの形状に応じて決定すればよい。

前記凹部の断面は、例えば短径（子午線方向）の長さが４５〜６５ｍｍ程度、長径（水平方向）の長さが６０〜７５ｍｍ程度であることが、汎用されている眼鏡フレームの形状に対応可能な非円形レンズが得られるため好ましい。

成形されるレンズの肉厚は、前記凹部の内部側面の高さによって規定される。したがって、凹部の高さは所望のレンズ肉厚に応じて決定すればよい。また、前記凹部を取り囲む円筒部分４の形状は、他方の円形モールドとともにシーリング部材によって取り囲むことができるように、他方のモールドおよびシーリング部材の形状に応じて決定すればよい。例えばシーリング部材として環状のガスケットを使用する場合には、円筒部分の外径が、円筒部材が挿入されるガスケットの開口部分の内径と略一致するように決定すればよい。
また、図１に示す有底モールド１は、側面周縁部に切り欠３を有する。この切り欠は、プラスチックレンズ原料液の流路の一部をなす。この点については後述する。

図２は、図１に示す有底モールドの断面図である。図２上図は、図１上図のＹ−Ｙ線における断面図であり、図２下図は、図１上図のＸ−Ｘ線における断面図である。図２に示す有底モールドの開口端面５は、円形モールドとの当接面となる。開口端面は、当接する円形モールドの面形状に応じた曲面ないし傾斜した形状を有していてもよい。これにより円形モールドとの蓋閉状態を安定化することができる。また、円形モールドとの蓋閉状態の安定性を高めるために、有底モールドの開口端面に鍔部を形成することもできる。

上記有底モールドは、金属製であってもよく、樹脂製であってもよい。成形したレンズの取り出しの容易性の点からは、有底モールドは樹脂製であることが好ましい。樹脂製の有底モールドは、通常、ガスケットの製造に使用される熱可塑性樹脂を射出成形等の公知の成形方法によって成形することにより得ることができる。ここで、有底モールドの内部底面２’に転写される面に鏡面研磨加工を施した金型を用いて有底モールドを成形することにより、光学面を形成可能な成形面を有する有底モールドを得ることができる。そのような有底モールドを使用することにより、有底モールドの内部底面が転写された面を、研磨等を行うことなくそのままレンズの光学面とすることができる。

上記熱可塑性樹脂としては、成形性、柔軟性、耐熱性、耐モノマー安定性、価格等の観点から、オレフィン系樹脂が好ましく、ポリエチレン系エラストマーが特に好ましい。オレフィン系エラストマーの具体例としては、低密度ポリエチレンからなるポリエチレン系エラストマー、ポリプロピレンホモポリマーにゴム成分を微分散させたポリプロピレン系エラストマー、エチレン−酢酸ビニル共重合体およびエチレン−アルキルアクリレート共重合体などが挙げられる。前記切り欠は、カッター等で有底モールド側面周縁部を切断することによって形成することができる。また、後述するように、切り欠に代えて側面に開口を有することもでき、該開口はカッターや穴あけ機の公知の開口手段によって側面に穴を開けることによって形成することができる。

本発明の成形型は、通常の注型重合で使用される成形型の上型または下型を上記有底モールドに置き換えることにより構成することができる。このように従来使用されていた成形型の構成を大きく変えることなく成形型を構成できることは、製造工程の大幅な変更を必要としない点で有利である。
ここで、図３に基づき、通常の注型重合で使用される成形型について説明する。図３に示す成形型１０は、レンズの前面（凸面）を形成すべく凹面側に成形面を有する凹面型である円形モールド（第一モールド）１１、レンズの後面（凹面）を形成すべく凸面側に成形面を有する円形モールド（第二モールド）１２を有し、環状のガスケット１３が両モールドの周面を取り囲むことによって内部にキャビティ１４が形成されている。第一モールドおよび第二モールドは、製造治具にて取り扱い可能な非転写面（非使用面１７）とレンズの光学表面を転写させるための転写面（使用面１６）を有する。使用面１６はレンズの光学面形状および表面状態を転写する面である。この成形型では、注入口部１５から注入されたプラスチックレンズ原料液が、ガスケット１３の側面に設けられた注入口１８からキャビティ１４内へ導入され、キャビティ１４内で硬化反応が行われる。したがって、得られる成形体は、モールドと同様に円形である。

これに対し本発明の成形型は、上記第一モールドまたは第二モールドを有底モールドに置き換えることにより構成することができる。一例として図４に、図３に示す成形型の第二モールドを、図１に示す有底モールドに置き換えて構成した成形型の断面図を示す。図４上図は、図１上図のＹ−Ｙ線における断面図であり、図４下図は、図１上図のＸ−Ｘ線における断面図である。図４に示す成形型では、第一モールド１１が有底モールド１の開口端を蓋閉することにより閉塞された凹部２が、プラスチックレンズ原料液注入用キャビティとなる。したがって、この中で硬化反応を行うことにより得られる成形体は凹部と同様の形状となるため、例えば凹部の断面形状を非円形とすることにより、非円形レンズを得ることができる。なお、本発明において「蓋閉」とは、開放空間に覆いかぶさることにより該空間を閉塞することをいう。

図４下図に示すように、ガスケット側面に設けた注入口１８と、有底モールドの側面周縁部に設けた切り欠３を連通させることにより、プラスチックレンズ原料液注入用キャビティ２にプラスチックレンズ原料液を注入する流路が形成される。上記切り欠に代えて有底モールドの側面に開口を形成し、該開口と注入口１８とを連通させることによって流路を形成することも可能であるが、位置合わせの容易性の観点からは、有底モールドに切り欠を設けて流路を形成することが好ましい。また、上記のように有底モールドの切り欠または開口とガスケットの注入口とを連通させることにより流路を形成することは、ガスケットと有底モールドの位置決めを容易にするうえでも有利である。なお、ガスケット内周面には、図４に示すように保持部１９を設けることができる。この保持部１９は、有底モールドの周縁部に当接して有底モールドを位置決め保持するためのものであり、例えば帯状に、または一定間隔で配置された突起として、ガスケット内周面に設けることができる。

以上説明した態様では、２つのモールドの周囲を取り囲むことにより、該モールドの蓋閉状態を固定するシーリング部材として環状のガスケットを使用しているが、本発明ではガスケットに代えて粘着テープをシーリング部材として使用することも可能である。

[プラスチックレンズの製造方法]
本発明のプラスチックレンズの製造方法は、本発明のプラスチックレンズ成形用成形型のプラスチックレンズ原料液注入用キャビティにプラスチックレンズ原料液を注入し、上記キャビティ内でプラスチック原料液の硬化反応を行うことによりプラスチックレンズを得るものである。
本発明のプラスチックレンズの製造方法では、有底モールドの凹部を円形モールドによって蓋閉することにより形成されたキャビティ内でプラスチックレンズ原料液の硬化反応を行うことにより、凹部と同様の形状を有するプラスチックレンズを製造することができる。したがって、例えば凹部の断面形状を非円形とすれば非円形のレンズを得ることができる。前述のように、非円形のプラスチックレンズは、従来の円形レズに比べて枠入れ時の廃棄物量、更にはプラスチックレンズ原料液の使用量を低減できるため、環境面およびコスト面のいずれにおいても有利である。
以下、本発明のプラスチックレンズの製造方法について、更に詳細に説明する。

本発明のプラスチックレンズの製造方法において使用される成形型の詳細は、先に説明した通りである。

本発明のプラスチックレンズの製造方法において使用されるプラスチックレンズ原料液（以下、「レンズ原料液」ともいう）は、硬化性成分を含むものであり、通常眼鏡レンズ用プラスチックレンズ基材を構成する各種ポリマーの原料モノマー、オリゴマーおよび／またはプレポリマーを含むことができ、共重合体を形成するために２種以上のモノマーの混合物を含むこともできる。上記硬化性成分は、熱硬化性成分であっても光硬化性成分であってもよいが、注型重合では通常、熱硬化性成分が使用される。レンズ原料液には、必要があればモノマーの種類に応じて選択した触媒を添加することもできる。また、レンズ原料液には、通常使用される各種添加剤を含むこともできる。

前記レンズ原料液の具体例としては、例えば、メチルメタクリレートと一種以上の他のモノマーとの共重合体、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート樹脂（ＣＲ−３９）、ジエチレングリコールビスアリルカーボネートと一種以上の他のモノマーとの共重合体、ポリウレタンとポリウレアの共重合体、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、不飽和ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリウレタン、ポリチオウレタン、エン−チオール反応を利用したスルフィド樹脂、硫黄を含むビニル重合体等を重合可能な原料液が挙げられる。前記プラスチックレンズ原料液注入用キャビティへの原料液の注入は、前述の流路を通して行うことができる。

次いで、キャビティ内へ注入されたレンズ原料液に、加熱、光照射等を施すことにより、レンズ原料液に含まれる硬化性成分の硬化反応を行いレンズ形状の成形体を得ることができる。硬化反応条件（例えば加熱昇温プログラム）は、特に限定されるものではなく、使用するレンズ原料液の種類に応じて決定すればよい。硬化処理終了後、レンズと密着している２つのモールドを分離（離型）することによりプラスチックレンズを取り出すことができる。前述のように、金型の鏡面が転写された内部底面を有する有底モールドを使用することにより、有底モールドの内部底面が転写された光学面を有するプラスチックレンズを得ることができる。

こうして得られるプラスチックレンズは、フィニッシュレンズ（両面が光学的に仕上げられたレンズブランク）であってもよく、セミフィニッシュレンズ（一方の面だけが光学的に仕上げられたレンズブランク）であってもよい。セミフィニッシュレンズは、表面は光学的に仕上げられた面であり、裏面はレンズ処方値に応じて所望のレンズ度数となるように研磨加工される。

その後、両面が光学的に仕上げられたプラスチックレンズは、眼鏡店において、または眼鏡店からの受注を受けた製造メーカーによって、眼鏡フレームの枠形状に縁摺加工され、次いでヤゲン加工される。その前後に反射防止膜、撥水膜等の所望の性能を付与するための機能性膜を、必要に応じて公知の方法でレンズ上に成膜することができる。縁摺加工され、必要に応じて機能性膜が形成されたレンズを眼鏡フレームにはめ込むことにより、眼鏡が完成される。本発明で製造されるプラスチックレンズの形状は、円形であってもよく非円形であってもよく、特に限定されるものではない。非円形レンズは、前述のように、円形レンズと比べて枠入れされるレンズの形状に近いため、上記縁摺加工において不要な部分として除去され廃棄される部分の量を大幅に低減することができる点で有利である。

以下に、本発明を実施例により更に説明するが、本発明は実施例に示す態様に限定されるものではない。

［実施例１］
（１）有底モールドの成形
オレフィン系熱可塑性樹脂であるポリエチレンエラストマー（住友化学社製エクセレンＦＸ）を用いて、断面形状が角丸四角形である凹部（短径６２ｍｍ、長径７３ｍｍ、内部側面の高さ１８ｍｍ）を有する、外形が円形の有底モールド（外径８１．５ｍｍ、高さ２３ｍｍ）を射出成形により得た。有底モールドを成形するための金型としては、有底モールド凹部の内部底面に転写される面が鏡面研磨加工を施した凹面である金型を使用した。この金型を使用することにより、凹部の内部底面が光学面を形成可能な凸形状の成形面である有底モールドが成形された。
成形した有底モールドの側面の周縁部にカッターによって切り欠を形成した。
以上の工程により、図１に示す形状の有底モールドを得た。

（２）成形型の組み立て
上記（１）で得た有底モールドを、上記と同様のポリエチレンエラストマー製の環状のガスケット内に挿入した。この際、ガスケット側面の注入口と有底モールドの切り欠が一致するように位置決めした。その後、ガスケットの開口に、凸面を形成すべく凹形状の成形面を有する円形のガラスモールドを嵌め込むことにより、図４に断面図を示す成形型を組み立てた。

（３）プラスチックレンズの成形
上記（２）で得た成形型を、ガスケットの注入口部が鉛直上方を向くように配置した後、注入口部からジエチレングリコールビスアリルカーボネート樹脂（ＣＲ−３９）の原料液を、有底モールドの凹部を円形モールドで蓋閉することにより形成したプラスチックレンズ原料液注入用キャビティ内に導入し、該キャビティが満たされた後に、所定の重合プログラムに従って硬化反応を行った。硬化反応終了後、成形型からレンズを取り出した。成形型から取り出したレンズの形状は、有底モールドの凹部と同様の形状、即ち、短径６２ｍｍ、長径７３ｍｍの角丸四角形であった。即ち、非円形レンズを得ることができた。得られたレンズの厚さは、上記凹部の内部側面高さと同様であった。

［実施例２］
有底モールドの凹部の断面形状を円形（直径７５ｍｍ）に変更した点以外、実施例１と同様に成形型の作製およびプラスチックレンズの成形を行うことにより、直径７５ｍｍの円形レンズを得た。

上記実施例で示したように、本発明によれば円形レンズのみならず非円形レンズを得ることもできる。実施例１、２とも、得られたレンズから眼鏡フレームの枠形状に応じて不要な部分を除去し、眼鏡フレームに枠入れすることにより、眼鏡を完成させることができる。実施例１で得た非円形レンズは、実施例２で得た円形レンズと比べて体積が約３５％少ない。したがって体積が少ない分、１枚のレンズを得るためのプラスチックレンズ原料液の使用量を低減することができ、また、その分だけ枠入れのための縁摺加工において除去、廃棄される量を低減することができる。

本発明は、眼鏡レンズの製造分野に有用である。

１・・・有底モールド、２・・・凹部、３・・・切り欠、４・・・円筒部分、５・・・開口端面、１１・・・円形モールド、１３・・・ガスケット

Claims (6)

1. 外形が円形であり、かつ一方に開口し他方が閉塞した凹部を有する有底モールドと、
   上記有底モールドの開口端を蓋閉する円形モールドと、
   上記２つのモールドの周囲を取り囲むことにより、上記蓋閉状態を固定するシーリング部材と、
   を有し、
   前記凹部の断面形状は前記有底モールドの外形とはサイズおよび形状の少なくとも一方が異なり、
   前記有底モールドの開口端の端面が前記円形モールドとの当接面となって前記有底モールドの凹部が円形モールドによって蓋閉されることによって、該有底モールド内にプラスチックレンズ原料液注入用キャビティが形成されることを特徴とする、プラスチックレンズ成形用成形型。
2. 前記有底モールドの凹部の断面形状は非円形である、請求項１に記載のプラスチックレンズ成形用成形型。
3. 前記有底モールドの凹部は、内部底面に光学面を形成可能な成形面を有する、請求項１または２に記載のプラスチックレンズ成形用成形型。
4. 前記シーリング部材は側面にプラスチックレンズ原料液注入口を有し、前記有底モールドは側面周縁部に切り欠を有し、前記注入口と切り欠が連通することにより、前記キャビティ内へプラスチックレンズ原料液を注入するための流路が形成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプラスチックレンズ成形用成形型。
5. 前記有底モールドの外形と前記円形モールドの外形は、同一形状の円形である請求項１〜４のいずれか１項に記載のプラスチックレンズ成形用成形型。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のプラスチックレンズ成形用成形型のプラスチックレンズ原料液注入用キャビティにプラスチックレンズ原料液を注入し、上記キャビティ内でプラスチック原料液の硬化反応を行うことによりプラスチックレンズを得ることを特徴とする、プラスチックレンズの製造方法。