(57)【要約】 【課題】内部歪が少なく均質なプラスチックレンズの製造方法を提供すること。【解決手段】重合反応が完結する前の反応生成物から型を取り外した後、重合を完結させて反応完結生成物を得る。この硬化工程後、４０℃以下の温度（プラスチックレンズの使用温度に相当）に反応完結生成物を冷却する。ここで、硬化工程で残った重合収縮による内部歪に加えて、熱収縮による歪がレンズ内に発生する。この状態で、使用温度まで冷却した場合に発生する内部歪は全て発生している。その後、反応完結生成物を反応完結生成物のガラス転移点以上の温度で加熱し、アニールする。したがって、分子の再配列が起こって重合収縮および熱収縮による歪を解放でき、使用温度まで冷却しても内部歪の少ない均質なプラスチックレンズを得ることができる。【選択図】図２
2006239977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
注型法を使用した重合反応によるプラスチックレンズの製造方法であって、
前記重合反応が完結する前にプラスチックレンズの反応生成物を型から取り外し、その後前記反応生成物を加熱して、前記重合反応を完結させた反応完結生成物を得る硬化工程と、
前記反応完結生成物を４０℃以下に冷却する冷却工程と、
その後前記反応完結生成物のガラス転移点以上の温度で、前記反応完結生成物を熱処理するアニール工程とを含むことを特徴とするプラスチックレンズの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のプラスチックレンズの製造方法において、
前記プラスチックレンズの最薄部が６ｍｍ以上であることを特徴とするプラスチックレンズの製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のプラスチックレンズの製造方法において、
前記プラスッチックレンズは、チオウレタン系樹脂をレンズ素材とする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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、注型法を使用した重合反応によるプラスチックレンズの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックレンズの製造方法には、モノマーを含む原料組成物をレンズ型に注入してレンズ型内で重合反応させ、反応生成物を得る、いわゆる注型法がある。注型法においては、レンズ型内での反応生成物の重合収縮は、反応生成物とレンズ型とが接した状態で起こる。ここで、レンズ型と原料組成物とが接する界面の状態がばらついていると、重合反応の進行にしたがって、部分的に界面での剥がれが発生する。あるいは、剥がれは発生しなくても、界面付近の重合反応の進み具合や型を取り外した後のプラスチックレンズの表面状態が不均質になる。また、レンズ型に力学的に規制された状態で重合収縮が起こるので、重合反応が進行するにつれて反応生成物に内部歪が蓄積する。
【０００３】
したがって、レンズ型と接した状態で重合反応が完結したプラスチックレンズでは、表面が不均質で、内部歪が残存する。このようなプラスチックレンズでは、表面形状のばらつきや染色ムラが生じる。例えば、染色を行なう場合、染料の表面から内部への侵入量が不均一となり、染色ムラが生じる。
染色ムラを減少させる製造方法として、重合反応が完結する前の反応生成物からレンズ型を取り外したのち、その反応生成物の重合反応を完結させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２６４１８１号公報（第３頁および第４頁、段落［００２１］〜［００２６］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の製造方法では、レンズの厚みが厚い場合、つまり重合収縮による体積収縮量が大きくなった場合まで対応できず、プラスチックレンズに大きな内部歪が残るという課題は解決されていない。
【０００６】
本発明の目的は、内部歪が少なく均質なプラスチックレンズの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のプラスチックレンズの製造方法は、注型法を使用した重合反応によるプラスチックレンズの製造方法であって、前記重合反応が完結する前にプラスチックレンズの反応生成物を型から取り外し、その後前記反応生成物を加熱して、前記重合反応を完結させた反応完結生成物を得る硬化工程と、前記反応完結生成物を４０℃以下に冷却する冷却工程と、その後前記反応完結生成物のガラス転移点以上の温度で、前記反応完結生成物を熱処理するアニール工程とを含むことを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、重合反応が完結する前の反応生成物から型を取り外すことによって、反応生成物への力学的規制および反応生成物と型との界面の影響をなくした状態にして、硬化工程で重合を完結させて反応完結生成物を得る。この状態でも、内部歪は発生している。
さらに、硬化工程後、４０℃以下の温度（プラスチックレンズの使用温度に相当）に反応完結生成物を冷却する。ここで、硬化工程で残った重合収縮による内部歪に加えて、熱収縮による歪がレンズ内に発生する。この状態で、使用温度まで冷却した場合に発生する内部歪は全て発生している。その後、反応完結生成物を反応完結生成物のガラス転移点以上の温度で加熱し、アニールする。したがって、分子の再配列が起こって重合収縮および熱収縮による歪が解放され、再度使用温度まで冷却しても内部歪の少ない均質なプラスチックレンズが得られる。
【０００９】
本発明では、前述の冷却温度を４０℃以下としたが、２０℃以上３５℃以下が好ましい。４０℃を超える場合は、熱収縮の歪が全て発生しきらないままでアニールするため、最終的に内部歪が残存し、２０℃未満の場合は、別途冷却装置が必要となる。
また、ガラス転移点は、８０℃から１３５℃の材料が好ましい。ガラス転移点が８０℃未満のプラスチックレンズ材料においては、レンズの実使用温度との差が少ないことから、硬化後の熱収縮による内部歪の発生度合いは少ない。また、ガラス転移点が１３５℃を超えるプラスチックレンズ材料では、素材のガラス転移点とアニール温度が近接していることから、アニールの効果が得づらい。
【００１０】
なお、本発明における重合反応の完結とは、以下のことを意味するものとする。
重合反応では、未反応モノマーが全くなくなっていることが理想である。しかしながら、分子間の立体障害等により未反応モノマーが全くなくなるまでは、反応は進行しない。未反応モノマー量は、原料組成物の種類および調合比によって様々であるが、おおむね、０．０３〜２．００ｗｔ％程度である。この程度未反応モノマーが存在しても、十分な物理的化学的特性が得られれば、本発明では、この状態を重合反応が「完結」した状態と定義する。また、重合反応が完結した反応生成物を反応完結生成物と呼ぶこととする。
【００１１】
本発明では、前記プラスチックレンズの最薄部が６ｍｍ以上である構成が好ましい。
この発明では、最薄部が６ｍｍ以上の厚いプラスチックレンズで、重合収縮による内部歪の解消がより効果的に行なえる。
【００１２】
本発明では、前記プラスッチックレンズは、チオウレタン系樹脂をレンズ素材とする構成が好ましい。
この発明では、重合反応温度の高いチオウレタン系樹脂であるので、熱収縮による内部歪の解消がより効果的に行なえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を、より具体的に実施例と比較例１〜比較例３に基づいて説明する。本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
図１には、実施例に係るプラスチックレンズの製造方法のフローチャートが示されている。
【００１４】
[実施例]
図１において、プラスチックレンズの製造方法は、原料調製工程（Ｓ１）、注型工程（Ｓ２）、一次硬化工程（Ｓ３）、離型工程（Ｓ４）、二次硬化工程（Ｓ５）、冷却工程（Ｓ６）、アニール工程（Ｓ７）、検査工程（Ｓ８）を含んでいる。硬化工程は、１次硬化工程（Ｓ３）から二次硬化工程（Ｓ５）までの工程である。
【００１５】
（１）原料調製工程（Ｓ１）
プラスチックレンズの原料となる重合反応を起こす原料組成物は以下に示す方法で調製した。
攪拌子を備えたガラス容器に、ジクロヘキシルメタン−４，４′−ジイソシアネート４３．５重量部、イソホロンジイソシアネート４３．５重量部、１，２−ビス〔（２−メルカプトエチル）チオ〕−３−メルカプトプロパン６３．０重量部、ジブチルチンジラウレート０．１重量部、内部剥離剤０．１５重量部を混合して均一液とし、充分に脱泡して原料組成物とした。
【００１６】
（２）注型工程（Ｓ２）
レンズ型を以下に示す方法で組み立てた。
外径８０ｍｍの円盤状からなる二枚のガラス型を用意した。一方のガラス型はプラスチックレンズ凸面の転写面を持ち、他方のガラス型は凹面の転写面を有している。この二枚のガラス型の転写面を対抗させて、中心間の距離を７ｍｍ、外周縁間の距離を９ｍｍとした状態で、外周を封止用テープで巻いて保持し、レンズ型を組み立てた。
ここで、ガラス型の最も近い距離の部分、つまりプラスチックレンズの最薄部が６ｍｍ以上であれば、重合反応による体積収縮量が大きくなり、内部歪は発生しやすくなる。
このレンズ型の中に、得られた原料組成物を側面のテープから注入針によって注入し、その後、注入口を紫外線硬化型接着剤で封止した。
【００１７】
（３）一次硬化工程（Ｓ３）
この工程は、重合反応が完結する前の反応生成物を形成する工程である。
原料組成物が注入されたレンズ型を、温風加熱炉に投入し、３５℃から１３０℃まで１２時間で昇温して、１３０℃で０．５時間保持した。その後、４時間で４０℃まで放冷して反応生成物を形成した。
１３０℃での保持時間は、保持時間後の反応生成物中の未反応モノマー量で決めることができる。具体的には、反応生成物の未反応モノマー量が重合完結時の未反応モノマー量の２倍以上、より好ましくは、４倍以上１０倍以下残存する時間で保持する。
未反応モノマー量が、２倍未満では、重合反応が完結した状態とあまり変わりがなく、二次硬化工程（Ｓ５）での効果が少なくなる。一方、１０倍を超えると粘着性があり、反応生成物からガラス型の取り外しが難しくなる。また、反応生成物が柔らかいため形状が保持されず取り扱いが難しく、傷や割れが発生しやすくなる。
【００１８】
（４）離型工程（Ｓ４）
この工程は、反応生成物を型から取り外す工程である。
放冷後、反応生成物から封止用テープとガラス型を取り外して、重合反応が完結する前の反応生成物を得た。
【００１９】
図２には、本実施例の二次硬化工程（Ｓ５）からアニール工程（Ｓ７）までに反応生成物に加わる加熱温度の時間変化を示すグラフが示されている。温度の変化の様子を、横軸を時間（ｈ）、縦軸を温度（℃）として示した。
【００２０】
（５）二次硬化工程（Ｓ５）
この工程は、重合反応を完結させた反応完結生成物を形成する工程である。
この反応生成物を温風加熱炉に投入し、１３０℃まで一時間で昇温後、２時間保持して反応完結生成物を形成した。
この場合、１３０℃での保持温度は１時間以上であればよい。時間の上限は、作業効率等を考慮して決める。
【００２１】
（６）冷却工程（Ｓ６）
この工程は、反応完結生成物を４０℃以下に冷却する工程である。
二次硬化工程（Ｓ５）後、反応完結生成物を３０℃まで一時間で冷却する。冷却は、自然冷却でも強制冷却でもよい。したがって、冷却時間は問わない。
冷却は、実使用温度である４０℃以下になるまで冷却する。到達温度は、作業効率や装置の冷却能力によって決めることができる。
【００２２】
（７）アニール工程（Ｓ７）
この工程は、反応完結生成物のガラス転移点以上の温度で、反応完結生成物を熱処理する工程である。
再度、反応完結生成物のガラス転移点である１２０℃以上の１３０℃まで一時間で昇温後、１３０℃で２時間保持した。
この温度は、反応完結生成物のガラス転移点温度を超えればよく、保持時間は問わない。加熱後、７０℃まで一時間で冷却後、温風加熱炉から取り出し、自然冷却して最終的にプラスチックレンズを得た。
【００２３】
（８）検査工程（Ｓ８）
得られたプラスチックレンズの残留した内部歪の評価と凸面表面屈折率を評価した。凸面表面屈折率は、凸面ベースカーブ（表面形状）よって決まるので、表面形状評価の目安となる。
【００２４】
〔内部歪評価〕
偏光軸を直交させた２枚の偏光板の間にプラスチックレンズを置いて、透過光の濃淡で内部歪の方向、大きさを観察し、内部歪の発生率を評価した。具体的には、神港精機（株）製ポーラリメータを用いて評価した。
【００２５】
〔ベースカーブ評価〕
得られたプラスチックレンズの中から無作為に３０枚を抽出し、フォコビジョン（ＦＯＣＯＶＩＳＩＯＮ）でレンズ幾何学中心の凸面表面屈折率を測定し、プラスチックレンズの凸面表面形状のばらつきを標準偏差で評価した。
良好：０．０１Ｄ（ディオプトリ）以内。
やや良好：０．０３Ｄ以内。
不良：０．０３Ｄを超える。
【００２６】
以下に比較例について説明する。各比較例の原料調製工程（Ｓ１）から離型工程（Ｓ４）までは、実施例と同様に行なった。各比較例は、二次硬化工程（Ｓ５）、冷却工程（Ｓ６）、アニール工程（Ｓ７）が実施例とは異なる。
【００２７】
[比較例１]
図３には、比較例１の二次硬化工程（Ｓ５）で反応生成物に加わる加熱温度の時間変化を示すグラフが示されている。比較例１では、アニール工程（Ｓ７）は行わなかった。
二次硬化工程（Ｓ５）を以下のように変更した。
実施例で得られた離型工程（Ｓ４）後の反応生成物を温風加熱炉に投入し、１３０℃まで一時間で昇温後、３時間保持した。
冷却工程（Ｓ６）を以下のように変更した。
１３０℃から一時間で７０℃まで冷却し、その後は室温まで自然冷却した。
【００２８】
[比較例２]
図４には、比較例２の二次硬化工程（Ｓ５）で反応生成物に加わる加熱温度の時間変化を示すグラフが示されている。比較例２でも、アニール工程（Ｓ７）は行なわなかった。
二次硬化工程（Ｓ５）を以下のように変更した。
実施例で得られた離型工程（Ｓ４）後の反応生成物を温風加熱炉に投入し、１３０℃まで１時間で昇温後、５時間保持した。
冷却工程（６）は、比較例１と同様に行なった。
【００２９】
[比較例３]
図５には、比較例３の二次硬化工程（Ｓ５）からアニール工程（Ｓ７）までに反応生成物に加わる加熱温度の時間変化を示すグラフが示されている。冷却工程（Ｓ６）とアニール工程（Ｓ７）とが実施例と異なる。
冷却工程（Ｓ６）を以下のように変更した。
二次硬化工程（Ｓ５）終了後、５０℃まで１時間で冷却した。
アニール工程（Ｓ７）を以下のように変更した。
５０℃から１３０℃まで１時間で昇温後、１３０℃で２時間保持した。加熱後、７０℃まで一時間で冷却後、温風加熱炉から取り出し、自然冷却して最終的にプラスチックレンズを得た。
【００３０】
実施例と比較例１〜比較例３の検査工程（Ｓ８）による結果を表１に示した。
【表１】
2006239977.tif 000003
【００３１】
比較例１と比較例２とから、二次硬化工程（Ｓ５）で１３０℃に保持する時間を長くすると、内部歪発生率は少なくなることがわかるが、表面形状のばらつきはよくならないことがわかる。
また、比較例３から二次硬化工程（Ｓ５）後に冷却工程（Ｓ６）とアニール工程（Ｓ７）を加えるとさらに内部歪残り、表面形状のばらつきは改善されている。そして、実施例のように冷却工程（Ｓ６）の冷却到達温度を３０℃にすると、内部歪がなくなり表面形状ばらつきも良好になることが確認できた。
【００３２】
このような本実施形態によれば、以下の効果がある。
（１）重合反応が完結する前の反応生成物から型を取り外すことによって、反応生成物への力学的規制および反応生成物と型との界面の影響をなくした状態にでき、二次硬化工程（Ｓ５）で重合を完結させて反応完結生成物を得ることができる。
【００３３】
（２）二次硬化工程（Ｓ５）後、４０℃以下の温度（プラスチックレンズの使用温度に相当）に反応完結生成物を冷却する。ここで、二次硬化工程（Ｓ５）で残った重合収縮による内部歪に加えて、熱収縮による歪がレンズ内に発生する。この状態で、使用温度まで冷却した場合に発生する内部歪は全て発生している。その後、反応完結生成物を反応完結生成物のガラス転移点以上の温度で加熱し、アニールする。したがって、分子の再配列が起こって重合収縮および熱収縮による歪を解放でき、使用温度まで冷却しても内部歪の少ない均質なプラスチックレンズを得ることができる。
【００３４】
（３）最薄部が６ｍｍ以上の厚いプラスチックレンズで、重合収縮による内部歪の解消がより効果的にできる。
【００３５】
（４）重合反応温度の高いチオウレタン系樹脂であるので、熱収縮による内部歪の解消がより効果的にできる。
【００３６】
なお、本発明は前述の実施例に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施例では、封止用テープでガラス型を保持していたが、本発明ではガスケットによる保持でもよい。
【００３７】
さらに、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施例に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施例に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、プラスチック眼鏡レンズに利用できる他、携帯カメラ用レンズ、デジタルカメラ用レンズ、ビデオカメラ用レンズ等にも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施例にかかる工程のフローチャートを示す図。
【図２】本発明の実施例にかかる加熱温度の時間変化を示すグラフ。
【図３】比較例１にかかる加熱温度の時間変化を示すグラフ。
【図４】比較例２にかかる加熱温度の時間変化を示すグラフ。
【図５】比較例３にかかる加熱温度の時間変化を示すグラフ。
【図１】
2006239977.tif 000004
【図２】
2006239977.tif 000005
【図３】
2006239977.tif 000006
【図４】
2006239977.tif 000007
【図５】
2006239977.tif 000008