(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔に位置決めされた２個のモールドの側面周囲を封止部材でこれらのモールドを固定すると共にこれらのモールド間の間隙を封止して成形用型を作製し、該成形用型の２個のモールドと前記封止部材間に形成されたキャビティに液状光硬化性樹脂組成物を注入し、前記キャビティ内の該組成物に活性エネルギー線を照射して硬化させるプラスチックレンズの製造方法において、
前記封止部材が、前記活性エネルギー線を遮蔽する着色されたテープ基材を有する粘着テープからなり、前記キャビティ側面を前記活性エネルギー線から遮蔽して前記活性エネルギー線照射を行うことを特徴とするプラスチックレンズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学的歪みの少ない光硬化性樹脂製プラスチックレンズの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチックレンズは、射出成形法、反応射出成形法、注型成形法などの方法により、所望の光学性能を有する形状に成形し、製造されている。
【０００３】
このうち、高性能のプラスチックレンズの製造方法には、通常、注型成形法が用いられる。
【０００４】
注型成形法は、型のレンズの形状になっているキャビティの中に液状の硬化性樹脂組成物を注入し、加熱あるいは紫外線などの活性エネルギー線を照射して硬化させた後、型をはずしてレンズを得る方法である。このうち、活性エネルギー線照射重合法は、熱重合方法が２０時間程度の長時間の重合時間を必要とするのに対し、数分の重合時間で硬化するため、納期の短縮や在庫削減などのメリットがあり、受注生産や少量多品種生産されるプラスチックレンズの製造に特に適している。
【０００５】
紫外線硬化による注型成形法の一般的な工程を説明すると、まず、図３に示すレンズの成形用型１００を作製する。この工程では、レンズの光学面の転写面が形成された上下のガラス製モールド１０１、１０２を用意し、所望のレンズの厚さとなるようにこれらのモールドの転写面を対向させて配置し、これらのモールド１０１、１０２の周囲を透明ないし半透明の粘着テープ１０３を用いて封止し、これらのモールド１０１、１０２と粘着テープ１０３で構成されるキャビティを形成した成形用型１００を作製する。
【０００６】
そして、液状の光硬化性樹脂組成物１０４をキャビティ中に注入した後、プレ硬化と呼ばれる工程で紫外線を少量照射して液状モノマーをゲル化させる。次に、成形用型１００をコンベヤーベルトに載置し、コンベヤーベルトでＵＶ炉の中を所定時間搬送させ、ＵＶ炉内に配置されているＵＶランプで紫外線を照射して光硬化性樹脂組成物を硬化させる。ＵＶ炉では、ＵＶランプの直接光だけでなくリフレクターの反射光も利用して均一に照射を行い、均一に重合が行われるように配慮されている。硬化終了後、成形用型１００を分解して硬化したレンズを取り出す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、近年のプラスチックレンズの高屈折率化に伴い、光硬化性樹脂組成物にベンゼン環を導入したモノマーが使用されてくるに従って、光硬化性樹脂組成物の重合速度が遅くなり、得られるプラスチックレンズに光学的歪みが発生する問題が生じるようになってきた。
【０００８】
この光学的歪みは、重合反応の不均一が原因で部分的に屈折率が異なることから生じるもので、レンズを正面から見たときに、例えばハ字状に現れ、プラスチックレンズの光学的性能を低下させる現象である。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、光硬化性樹脂製のプラスチックレンズを注型成形法で成形する方法において、上記光学的歪みの発生を抑制することができるプラスチックレンズの製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記問題点を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、光重合を行う際、成形用型をベルトコンベヤーでＵＶ炉内に搬入した直後においては、紫外線は主として成形用型の進行方向前方側から斜めに照射されるため、成形用型の進行方向前方部に紫外線の照射が集中し、前方部で重合反応が進行する一方、後方側は進行が遅いため重合反応が不均一化し、光学的歪みを生じる原因となっていると考えた。
【００１１】
そこで、横方向からの紫外線の照射を防止し、上下方向からのみ紫外線を照射させ、紫外線照射を均一化させるために、例えば封止部材として黒色に着色した粘着テープを用いて成形用型を封止して光硬化を行ったところ、光学歪みがないプラスチックレンズが得られ、光学的歪みの原因が横方向からの紫外線の照射であることを確認し、本発明をなすに至った。
【００１２】
従って、本発明は、所定の間隔に位置決めされた２個のモールドの側面周囲を封止部材でこれらのモールドを固定すると共にこれらのモールド間の間隙を封止して成形用型を作製し、該成形用型の２個のモールドと前記封止部材間に形成されたキャビティに液状光硬化性樹脂組成物を注入し、前記キャビティ内の該組成物に活性エネルギー線を照射して硬化させるプラスチックレンズの製造方法において、  前記封止部材が、前記活性エネルギー線を遮蔽する着色されたテープ基材を有する粘着テープからなり、前記キャビティ側面を前記活性エネルギー線から遮蔽して前記活性エネルギー線照射を行うことを特徴とするプラスチックレンズの製造方法を提供する。
【００１４】
本発明のプラスチックレンズの製造方法によれば、モールドを固定する粘着テープを遮蔽性をもった着色されたものとすることにより、横方向からの活性エネルギー線の照射を防止し、主として上下方向から均一に照射させることができるため、重合反応がレンズ全体で均一化し、光学的歪みの発生を抑制することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のプラスチックレンズの製造方法の実施の形態について説明するが、本発明は下記の実施の形態に限定されるものではない。
【００２２】
本発明のプラスチックレンズの製造方法は、上述したように、成形用型を作製し、この成形用型のキャビティに液状光硬化性樹脂組成物を注入し、成形用型の側面を遮蔽した状態で紫外線等の活性エネルギー線を照射して硬化させるものである。
【００２３】
ここで、活性エネルギー線としては、紫外線に代表されるが、その他にＸ線、電子線、可視光などを例示することができる。従って、本明細書において、光硬化、光重合における「光」とは、これらの活性エネルギー線全部を含む概念である。
【００２４】
図１に、本発明において用いられる成形用型の一形態を示す断面図を示す。この成形用型１は、上モールド２と下モールド３を所定間隔に位置決めされた状態で紫外線不透過性粘着テープ４を２枚のモールド２、３の外周面に巻き付け、２枚のモールド２、３を所定間隔を設けて固定すると共に、これらのモールド２、３間の空隙を紫外線不透過性粘着テープ４で密封空間に封止してレンズ形状のキャビティ５を形成している。なお、粘着テープ４の代わりに紫外線不透過性のガスケットを用いて２枚のモールドを封止し、クリップなどで固定するようにしてもよい。
【００２５】
成形用型１を構成する２枚のモールド２、３の材料としては、紫外線を透過できる必要があり、通常は透明ガラスを用いて構成され、レンズの光学面を転写する互いに対向する面２１、３１は鏡面研磨されている。
【００２６】
紫外線不透過性粘着テープ４は、テープ基材４１に重合に影響を与えない粘着剤４２が塗布されている。テープ基材４１としては、２枚のモールド２、３を保持するためにある程度の強度を必要とすると共に、使い捨てであるため安価である必要がある。そのため、使用できる材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６ナフタレート等のポリエステル類、ポリプロピレン、ポリ４−メチルペンテンなどのポリオレフィン類、ポリアミド類、ポリカーボネート類等が使用可能であるが、中でも２軸延伸ポリエチレンテレフタレートテープが好ましい。テープ基材４１の厚さは、１０〜１００μｍの範囲が適当である。
【００２７】
また、粘着剤４２としては、液状モノマーに直接接触するため、液状モノマー中に溶け出したり、硬化反応を阻害しないことが求められ、通常アクリル系、ゴム系、酢酸ビニル系、シリコン系等やこれらの混合系などがモノマーの種類などに応じて選択して用いられる。
【００２８】
本実施形態においては、テープ基材４１は紫外線を透過しない必要がある。そのため、例えばテープ基材４１に着色剤を含有させて光不透過性としたり、紫外線吸収剤をテープ基材４１に含有させたり、着色剤あるいは光不透過性の薄膜をテープ基材４１に塗布する等の手段により、紫外線不透過性とする。また、光透過性のテープで成形用型を作製した後に歪みの原因となる進行方向前方側からの光を遮断する光不透過性テープを部分的又は全体に貼り付けてもよい。
【００２９】
着色剤としては、安価で効果が高いカーボンブラックを配合することが効果的である。また、紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾフェノン系、トリアゾール系、ベンゾエート系、アクリレート系、アニライド系等を使用できる。更に、着色剤あるいは光不透過性の薄膜は、金属や顔料を真空蒸着やスパッタリングなどの物理的成膜法やＣＶＤ（化学的蒸着）法で形成することができる。
【００３０】
紫外線不透過性粘着テープ４の幅は、作業性から２枚のモールドからはみ出す程度であるが、はみ出し量を多くすると側面からの紫外線照射を防止できるほか、紫外線照射の上下方向の指向性を強くすることができ、より均一な照射が可能となるが、その一方でテープの無駄が多くなり、不経済となるため、適宜選定する。
【００３１】
本発明のプラスチックレンズの製造方法は、このような側面を遮蔽した成形用型１のキャビティ５に光硬化性樹脂組成物を注入し、好ましくはプレ硬化をした後、紫外線照射を行って硬化させる。あるいは紫外線照射と熱重合を同時に行ったり、場合によっては紫外線照射後に熱重合を行うこともできる。
【００３２】
光硬化性樹脂組成物は、光硬化性モノマーと光重合開始剤とを含有する。光硬化性モノマーは、単官能又は多官能の反応基を有するもので、例えば脂肪族、脂環族、芳香族アルコールのアクリレート又はメタアクリレート、ウレタンアクリレート、ウレタンメタクリレート、エポキシアクリレート、エポキシメタクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエステルメタクリレート等の分子内に１つ又は２つ以上のラジカル重合性二重結合を有する化合物が使用可能である。
【００３３】
重合硬化のための光重合開始剤としては、例えば２−ヒドロキシ−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、メチルフェニルグリオキシレート、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド等が挙げられる。
【００３４】
また、光増感剤としてジメチルアミノエタノールなどのアミン類を用いると光重合速度が向上する。
【００３５】
熱重合を併用する場合には、熱重合開始剤を使用することが好ましく、例えば、過酸化ベンゾイル、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシイソブチレート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート等の有機過酸化物、２，２−アゾビスイソブチルニトリル、２，２−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）などのアゾ化合物を例示でき、これらの１種を単独で又は２種以上を併用して用いることができる。熱を併用する際の重合温度は、モノマーの種類、触媒の種類や添加量によりその最適値は異なるが、一般的に３０〜１８０℃の範囲が好ましい。３０℃以上であれば熱重合触媒の活性が十分であり、１８０℃以下であればレンズの着色や劣化が起こりにくいからである。
【００３６】
更に、光硬化性樹脂組成物には、必要に応じて、酸化防止剤、黄変防止剤、紫外線吸収剤、ブルーイング剤、顔料などの各種の添加剤を配合することができる。
【００３７】
このような光硬化性樹脂組成物を、例えば注射針を前記粘着テープ４に刺してこの注射針を介して成形用型１のキャビティ５内に注入する。
【００３８】
注入後は、注入孔から液状モノマーが漏れないように、成形用型１に少量の紫外線を照射して、液状モノマーをゲル化させるプレ硬化を行うことが好ましい。このプレ硬化は、重合を均一化させ、重合収縮に伴って発生する応力を緩和できる効果も有する。プレ硬化は、例えば成形用型１を静止させた状態で紫外線ランプを照射して５０〜３００００ｍＪ／ｃｍ2程度の紫外線を照射することが好ましい。
【００３９】
次に、紫外線照射を行って光硬化性樹脂組成物を硬化させる。通常、図４に示すＵＶ炉１０の中を搬送するベルトコンベヤー２０に成形用型１を載置して搬送させ、所定時間ＵＶ炉１０の中を通すことにより、ＵＶ炉の上側に配置されている光源１１と下側に配置されている光源１２の照射により紫外線照射を行う。あるいは、搬送させて紫外線を照射した後、成形用型を静止させた状態で紫外線を照射してもよい。ＵＶ炉の光源１１、１２からの紫外線の波長は２０００〜８０００Å程度であり、光源１１、１２としては、ケミカルランプ、キセノンランプ、低圧水銀灯、高圧水銀灯、メタルハライドランプ、フージョンランプ等が適用できる。紫外線の照射量は、特に制限されないが、１０〜５００Ｊ／ｃｍ2程度である。
【００４０】
本実施形態では、成形用型１の側面を構成している粘着テープ４を紫外線不透過性としているため、光源１１、１２から出た紫外線は、横方向からはキャビティ５中の組成物に入らず、主として上下方向から入射する。
【００４１】
ベルトコンベヤー２０に乗せられてＵＶ炉１０に搬入された直後のＵＶ炉中の入り口付近では、図４に示すように、成形用型１は進行方向に向かって前方の横方向から主に紫外線照射を受け、進行方向の前方より後方の方が照射量が少ない。そのため、従来は、キャビティの進行方向の前方部分が集中的に紫外線照射を受けて速く硬化し、後方部分は遅く硬化するため、重合の進行が不均一になり、その結果光学的歪みが発生していた。これに対し、本発明ではかかる横方向からの紫外線照射が防止され、紫外線は主として上下方向から均一に照射されて均一に重合が進行する結果、光学的歪みの発生を防止することができる。
【００４２】
紫外線照射が終了して成形用型１のキャビティ中の組成物は硬化し、レンズの形状のプラスチックを得た後、成形用型１を解体してレンズを取り出し、成形工程は終了する。
【００４３】
このようにして得られたプラスチックレンズは、光学的歪みがなく、優れた光学性能を有するプラスチックレンズとして眼鏡レンズやその他のレンズとして有用である。
【００４４】
以上の実施形態では、２枚のモールド２、３を保持する粘着テープ４を紫外線不透過性としたが、本発明はこれに限られず、成形用型の側面を遮蔽できる限り、いずれの手段を用いてもよい。例えば、前述した２枚のモールドの側面を封止するガスケットに着色剤を配合して光不透過性とすることもできる。このガスケットは、例えばポリ塩化ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−１−ブテン共重合体などから構成され、成形材料中に着色剤、紫外線吸収剤、顔料などを配合して成形することにより、紫外線不透過性とすることができる。
【００４５】
また、遮蔽治具を用いることもできる。図２に遮蔽治具の一形態を示す。この遮蔽治具３０は、紙、プラスチック、金属などで従来と同じ成形用型１００の直径よりやや大きい内径を有する短軸円筒状に形成されている。成形用型１００をＵＶ炉に入れる前にベルトコンベヤーに載置した成形用型１００に遮蔽治具３０をセットし、成形用型１００の側面を遮光するものである。遮蔽治具３０の高さは自由に設定可能であり、高くすれば紫外線照射の上下方向の指向性を強くすることができるが、照射効率が悪くなるので、適宜選定する。
【００４６】
このような遮蔽治具３０は、２枚のモールド１０１、１０２を保持する粘着テープとしてこれまでと同じ透明ないし半透明の粘着テープ１０３を用いることができるため、コストの増加を抑制しながら確実に横方向からの紫外線の照射を防止し、光学的歪みの発生を抑制することができる。
【００４７】
なお、遮蔽治具の形状としては、進行方向前方側からの光を遮蔽できるものであれば特に制限はなく、図２に示した円筒状以外に、例えば円筒を軸方向で切断した断面円弧状の遮蔽治具でもよい。
【００４８】
また、遮蔽治具は、単独であっても成形用型と一体化してもよい。更に、遮蔽治具をコンベヤーと一体化し、この固定された遮蔽治具の中に成形用型をセットする方法でも良い。
【００４９】
（実施例１）
ＥＤＭ１（ビスフェノールＡジグリシジルエーテルとメタクリル酸とを反応させて得られたエポキシジメタクリレート）４０ｇ、９ＢＧＤＭ（ノナブチレングリコールメタクリレート）２０ｇ、ＰＨＭ（フェニルメタクリレート）２５ｇ、ＵＭ１（イソホロンジイソシアネートと２−ヒドロキシプロピルメタクリレートを反応させて得られたウレタンジメタクリレート）１５ｇ、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド  ０．０３ｇ、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン  ０．０５ｇ、トリドデシルフォスフェート  ０．２ｇを混合し、室温で良く攪拌した後、５０ｍｍＨｇに減圧して１０分間脱気した。
【００５０】
そして、鏡面仕上げした直径８０ｍｍの２枚のガラスモールドの周囲を着色粘着テープ（着色剤を練り込んで黒色にしたポリエチレンテレフタレートフィルムにシリコーン系の粘着剤を塗布したもの）で巻いて肉厚が１５ｍｍになるように固定したプラスチック平板成形用型と径７０ｍｍのレンズ成形用ガラスモールド２枚を前記着色粘着テープで中心肉厚が１．５ｍｍ、度数−６．０Ｄとなるように固定したプラスチックレンズ成形用型をそれぞれ作製し、これらの成形用型に上記組成物を注入し、紫外線を照射して一旦ゲル化させた。
【００５１】
次いで、紫外線ランプ（ランプ長１０インチ、２ｋＷのメタルハライドランプ）を成形用型のガラスモールド面に対して上下に、かつ、成形用型が該紫外線ランプの長軸に沿って通過するように配置したＵＶ炉内を、上記ゲル化したモノマーの入った成形用型をベルトコンベヤーで運搬しながら両面から２０Ｊ／ｃｍ2の紫外線を照射した。
【００５２】
その後、引き続いて、対向して配置された２つの紫外線ランプの間に成形用型を静止させた状態で、両面から３０Ｊ／ｃｍ2の紫外線を照射した。
【００５３】
得られたプラスチックレンズにはいずれも光学的歪みは観察されず、光学的性質に優れたレンズを得ることができた。
【００５４】
（比較例１）
２枚のモールドを固定する粘着テープとして、従来と同じ透明なポリエチレンテレフタレートフィルムにシリコーン系の粘着剤を塗布したものを用いた以外は実施例１と同様にしてプラスチックレンズを製造した。
【００５５】
得られたレンズに光学的歪みが観察され、光学的性能に劣るレンズが得られることが認められた。
【００５６】
（実施例２）
ＥＤＭ１  ４０ｇ、９ＢＧＤＭ  ２０ｇ、ＢＺＭ（ベンジルメタクリレート）２５ｇ、ＵＭ１  １５ｇ、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド  ０．０３ｇ、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン０．０５ｇ、トリドデシルフォスフェート  ０．２ｇを混合し、室温で良く攪拌した後、５０ｍｍＨｇに減圧して１０分間脱気した。
【００５７】
そして、鏡面仕上げした直径８０ｍｍの２枚のガラスモールドの周囲を着色粘着テープ（着色剤を練り込んで黒色にしたポリエチレンテレフタレートフィルムにシリコーン系の粘着剤を塗布したもの）で巻いて肉厚が１５ｍｍになるように固定したプラスチック平板成形用型と径７０ｍｍのレンズ成形用ガラスモールド２枚を前記着色粘着テープで中心肉厚１．５ｍｍ、度数−６．０Ｄとなるように固定したプラスチックレンズ成形用型をそれぞれ作製し、これらの成形用型に上記組成物を注入し、紫外線を照射して一旦ゲル化させた。
【００５８】
次いで、紫外線ランプ（ランプ長１０インチ、２ｋＷのメタルハライドランプ）を成形用型のガラスモールド面に対して上下に、かつ、成形用型が該紫外線ランプの長軸に沿って通過するように配置したＵＶ炉内を、上記ゲル化したモノマーの入った成形用型をベルトコンベヤーで運搬しながら両面から２０Ｊ／ｃｍ2の紫外線を照射した。
【００５９】
その後、引き続いて、対向して配置された２つの紫外線ランプの間を、この紫外線ランプの長軸の方向に沿って成形用型をベルトコンベヤーで運搬しながら、両面から３０Ｊ／ｃｍ2の紫外線を照射した。
【００６０】
得られたプラスチックレンズにはいずれも光学的歪みは観察されず、光学的性質に優れたレンズを得ることができた。
【００６１】
（比較例２）
２枚のモールドを固定する粘着テープとして、従来と同じ透明なポリエチレンテレフタレートフィルムにシリコーン系の粘着剤を塗布したものを用いた以外は実施例２と同様にしてプラスチックレンズを製造した。
【００６２】
得られたレンズに光学的歪みが観察され、光学的性能に劣るレンズが得られることが認められた。
【００６３】
【発明の効果】
本発明のプラスチックレンズの製造方法によれば、光硬化性樹脂製レンズを注型成形法で製造する方法において、光学的歪みの発生を確実に抑制して光学的性能に優れたプラスチックレンズを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いる着色粘着テープを用いた成形用型の一形態を示す断面図である。
【図２】本発明に用いる遮蔽治具の一形態を示す断面図である。
【図３】従来の成形用型の一例を示す断面図である。
【図４】ＵＶ炉中における紫外線の照射を説明する概念図である。
【符号の説明】
１…成形用型、２…上モールド、３…下モールド、４…紫外線不透過性粘着テープ、５…キャビティ、１０…ＵＶ炉、１１…光源、１２…光源、２０…ベルトコンベヤー、３０…遮蔽治具、１００…成形用型、１０３…粘着テープ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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