(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミナ、ジルコニア、シリカ、チタニア、セリア及びスピネルからなる群から選択される研磨粒子と、
ポリ（Ｎ−メチルＮ−ビニルアセトアミド）、Ｎ−メチルカプロラクタム、Ｎ−メチル−２−ピペリドン、Ｎ−メチル−２−ピリドン、及びポリ（２−エチル−２−オキサゾリン）からなる群から選択される１つ又は複数を含む第三級アミド含有化合物と、
の水性分散液を含むスラリー組成物を準備する工程と、
研磨パッドと有機ポリマー系眼用基材との間に前記スラリー組成物を配する工程と、
前記研磨パッド及び前記スラリー組成物を用いて前記有機ポリマー系眼用基材を研磨して、前記有機ポリマー系眼用基材の表面部分を除去する工程と、
を含む、有機ポリマー系眼用基材を研磨する方法。
【請求項２】
前記有機ポリマー系眼用基材が高屈折率有機ポリマー系眼用基材である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記研磨粒子が０．０１μｍ〜５．０μｍの平均粒子径を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記研磨粒子が１．５μｍ〜２．５μｍの平均粒子径を有する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記スラリー組成物中の前記第三級アミド含有化合物が１０，０００〜１，０００，０００の重量平均分子量を有する第三級アミド含有化合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記スラリー組成物中の前記第三級アミド含有化合物が５０，０００〜５００，０００の重量平均分子量を有する第三級アミド含有化合物を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記スラリー組成物が０．０１質量％〜１０質量％の前記第三級アミド含有化合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記スラリー組成物が０．１５質量％〜４質量％の前記第三級アミド含有化合物を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記研磨粒子がアルミナを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記スラリー組成物中の前記第三級アミド含有化合物が１０，０００〜１，０００，０００の重量平均分子量を有する第三級アミド含有化合物を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
研磨粒子と、第三級アミド含有化合物と、を含み、すべてが脱イオン水中に分散されており、
前記第三級アミド含有化合物がポリ（Ｎ−メチルＮ−ビニルアセトアミド）、Ｎ−メチルカプロラクタム、Ｎ−メチル−２−ピペリドン、Ｎ−メチル−２−ピリドン、及びポリ（２−エチル−２−オキサゾリン）からなる群から選択される１つ又は複数を含む、有機ポリマー系眼用基材を研磨するためのスラリー組成物。
【請求項１２】
前記研磨粒子がアルミナを含む、請求項１１に記載のスラリー組成物。
【請求項１３】
前記研磨粒子が０．０１μｍ〜５μｍの平均粒子径を有する、請求項１２に記載のスラリー組成物。
【請求項１４】
前記スラリー組成物中の前記第三級アミド含有化合物が１０，０００〜１，０００，０００の重量平均分子量を有する第三級アミド含有化合物を含む、請求項１１に記載のスラリー組成物。
【請求項１５】
前記スラリー組成物が０．０１質量％〜１０質量％の前記第三級アミド含有化合物を含む、請求項１１に記載のスラリー組成物。
【請求項１６】
前記スラリー組成物が０．１５質量％〜４質量％の前記第三級アミド含有化合物を含む、請求項１１に記載のスラリー組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ポリマー系眼用基材（眼科用基材）（organic polymer-based ophthalmic substrate）を研磨するためのスラリー組成物及び有機ポリマー系眼用基材を研磨する方法、並びに眼用レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ポリマー系眼用基材の研磨に使用するための様々なスラリー組成物が当業者に知られている。このような先行技術のスラリー組成物は一般に水及び／又は他の液体中に分散した研磨粒子からなる。一般に使用される研磨粒子としては、例えば、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化スズ、二酸化ケイ素、及び酸化チタンが挙げられる。酸化アルミニウムスラリーは、例えばＣＲ−３９として一般的に当業者に知られているアリルジグリコール炭酸塩ポリマー、及びより高い屈折率の他のポリカーボネート樹脂のような有機ポリマー系眼用基材を研磨するスラリー組成物として最も一般的に使用されている。
【０００３】
単に水に分散された酸化アルミニウム研磨粒子からなるスラリー組成物は、有機ポリマー系眼用基材の研磨に使用される場合、許容可能な表面品質を提示する一方で、許容できない低い研磨効率（すなわち、低い除去率）を示すことになる。このようなスラリー組成物の研磨効率は、かなり大きな酸化アルミニウム粒子を用いることによって改善することができるが、これは満足できない表面品質、すなわち、かすり傷、くぼみ跡（pit marks）、オレンジの皮状の凸凹（orange peel）、又は同様の欠陥、をもたらすことになる。
【０００４】
Ｋｏｓｈｉｙａｍａら、米国特許第４,２２５,３４９号、は、脱イオン水に分散された、か焼アルミナ（酸化アルミニウム粒子）及びアルミニウム塩研磨促進剤からなる研磨組成物が、表面品質を損なうことなくＣＲ−３９基材材料の除去を促進することを開示する。Ｋｏｓｈｉｙａｍａらによって特定された好ましい研磨促進剤は硝酸アルミニウムである。
【０００５】
約１．４９８の屈折率（「ＲＩ」）を有するＣＲ−３９は、長年、有機ポリマー系眼用基材の市場において優位を占めている。しかしながら、近年、より屈折率の高い有機ポリマー系眼用基材が開発されており、これらのより屈折率の高い基材は、眼用レンズ市場においてより普及してきている。より高い屈折率を有する基材は、眼用レンズへの用途においてはＣＲ−３９よりも特徴のある利点をいくつか備えている。例えば、ＲＩ１．５８６のポリカーボネート基材から作られたレンズは、ＣＲ−３９から作られた同等のレンズよりもより薄くかつ軽いと共に、改善された衝撃抵抗をさらに提供する。これによって、屈折率のより高い有機ポリマー系眼用基材は、子供及び活動的な大人が着用するアイウェアの製造用途、及び安全ガラスの生産用途により好適となる。一般的に言えば、屈折率が高いほど、眼用レンズはより薄くかつより軽くなる。屈折率の高い有機ポリマー系眼用基材は、機能的かつおしゃれであり、屈折率の低いレンズにしばしば見られる「球根状」または厚い「瓶底」のような見た目を解消するアイウェアの製造を可能にする。
【０００６】
ＣＲ−３９の研磨に使用される公知のスラリー組成物は、例えば硝酸アルミニウムなどの従来の促進剤が存在している場合であっても、望ましい研磨効率を提供できない。そこで、特に、より高い屈折率を有する有機ポリマー系眼用基材において、高い除去効率を提供するスラリー組成物が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第４,２２５,３４９号
【発明の概要】
【０００８】
本発明は有機ポリマー系眼用基材を研磨するためのスラリー組成物及び方法を提供する。本発明のスラリー組成物及び方法は、従来のスラリー組成物で達成可能な研磨効率及び表面品質よりも優れた研磨効率及び表面品質で高屈折率ポリマー系眼用基材を研磨する。本発明によるスラリー組成物は、研磨粒子と、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコール含有化合物、及び加水分解してポリビニルアルコールを形成する化合物のうちの少なくとも１つとの水分散液を含む。上述のいずれも「ポリビニルアルコール化合物」と称することができる。本発明による別のスラリー組成物は、研磨粒子と、第三級アミド官能基を含むポリマー又は低分子量化合物との水分散液を含む。研磨粒子はアルミナ、ジルコニア、シリカ、チタニア、セリア、スピネル、又はこれらを組み合わせたものとすることができる。本発明によるスラリー組成物は、あらゆるタイプの有機ポリマー系眼用基材の研磨に使用することができるが、１．４９８よりも高い屈折率を有する有機ポリマー系眼用基材を、得られる表面品質に悪影響を及ぼすことなく、従来のスラリー組成物よりも高効率で磨き落とすので、特にこのような基材を研磨するのに有用である。
【０００９】
本発明の実施形態は、研磨プロセスにおいて眼用基材材料が磨き落とされる速度を改善するための、ポリッシングスラリーに添加する分散可能なポリビニルアルコール化合物添加剤を含む研磨スラリー（ポリッシングスラリー）である。
【００１０】
本発明の実施形態は、研磨プロセスにおいて眼用基材材料が磨き落とされる速度を改善するための、第三級アミド官能基を含むポリマー化合物又は低分子量化合物である分散可能な添加剤を含む研磨スラリーである。限定はされないが代表例には、ポリ２−エチルオキサゾリン（アクアゾル（Aquazol）（登録商標））、ポリ（Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド）、ポリ（Ｎ−メチルＮ−ビニルアセトアミド）、Ｎ−メチルカプロラクタム、及びＮ−メチル−２−ピペリドンが含まれる。アクアゾル（登録商標）は、アリゾナ州トゥーソンのポリマーケミストリーイノベーションズ社（Polymer Chemistry Innovations, Inc.）から販売されている。Ｎ−メチル−２−ピリドン、及びポリ（２−エチル−２−オキサゾリン）も適している。
【００１１】
ピロリドン類、ポリビニルカプロラクタムの組成物、及び米国特許第７，４６７，９８８号において特許請求された組成物は、本発明の範囲には含まれず、特に本開示において放棄（ディスクレイム）される。しかしながら、このような組成物は、本開示の発明である組成物と共に使用可能である。
【００１２】
本発明における前述の特徴及びその他の特徴は、以下にさらに詳しく記載されており、特許請求の範囲において特に指摘されている。以下の記載は、本発明の特定の例示的な実施形態について詳細に説明しているが、しかしながら、これらは、本発明の原理を使用可能な様々な方法のうちの一部を示しているに過ぎない。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本明細書中、及び添付クレーム中における「有機ポリマー系眼用基材」という語句は、眼鏡のレンズ及び他の検眼装置の製造に用いられる有機熱硬化性又は熱可塑性高分子材料のことを示す。上記定義に含まれるのは、ＣＲ−３９として一般に知られているアリルジグリコールポリマーなどのポリカーボネート材料並びに眼用レンズの製造に使用される他の熱硬化性及び熱可塑性有機高分子樹脂である。特にこの定義に含まれないものは、無機ガラス及び無機結晶ベースの基材である。「高屈折率有機ポリマー系眼用基材」という語句は、ＣＲ−３９として一般的に知られているアリルジグリコールカーボネートポリマーの屈折率である１．４９８よりも高い屈折率を有する有機ポリマー系眼用基材のことをいう。有機ポリマー系眼用基材のほとんどの製造者は、これらの眼用基材物質の具体的な組成を企業秘密としている。出願人は、このような材料の具体的な組成の知識を持たないが、このような基材は、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリアクリレート及びポリスルホン等のポリマー類に属することを一般的に知っている。これらの有機ポリマー類は、ホモポリマー又はコポリマーとすることができ、ほとんどが他の有機及び無機化合物と架橋及び／又は共重合される。ほとんどが成型体（thermocast）である。
【００１４】
本発明によるスラリー組成物は、あらゆる有機ポリマー系眼用基材の研磨に使用することができるが、高屈折率有機ポリマー系眼用基材を研磨する使用に特に適している。添付の実施例に示されるように、本発明によるスラリー組成物は、従来のスラリー組成物よりも高屈折率有機ポリマー系眼用基材に対してより優れた研磨効率を提供する。さらに、本発明によるスラリー組成物は、ＣＲ−３９等の従来のポリカーボネート材料に対して、（改善されていないならば）同様の研磨効率を提供する。全ての用途において、本発明のスラリー組成物は許容可能な表面品質を提供する。
【００１５】
本発明は、本分野で現在使用されているものよりも、新たな化学製品群を使用する眼用研磨スラリーの速度加速を達成する別のルートを提供する。追加される化学的性質は、例えば粘性、洗浄容易性等のスラリーの性質について、様々な研磨装置と共に使用するための幅広い多様性を可能にする。
【００１６】
本発明によるスラリー組成物は、研磨粒子と、（ａ）ポリビニルアルコール化合物、（ｂ）第三級アミド化合物、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つと、を含む水性分散液を含有する。研磨粒子は、アルミナ、ジルコニア、シリカ、チタニア、セリア、スピネル、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されなければならない。研磨粒子が、少量の他の元素でドープされるか、又は少量の他の元素を含むことができることは理解されるだろう。研磨剤は一般的に高温か焼（calcination）によって生産されるが、他の方法によって生産することもできる。か焼アルミナ研磨粒子が現在のところ本発明における使用に最も好適である。
【００１７】
本発明において使用される研磨粒子は、アルミナとすることができ、約０．０１μｍから約５μｍの範囲内の粒子径、好ましくは約０．５μｍから約４．０μｍ、より好ましくは約１．５μｍから約２．５μｍの範囲内の粒子径を有することができる。スラリー組成物は、約５質量％から約４０質量％の研磨粒子、より好ましくは約１０質量％から約３０質量％の範囲内の研磨粒子を含む。
【００１８】
［ポリビニルアルコール添加剤］
ポリビニルアルコールは、通常、ポリ酢酸ビニルの加水分解から作製される。ポリ酢酸ビニルの加水分解の程度に関して制限はない。その上、ポリビニルアルコールへと加水分解することができるいずれの化合物もポリ酢酸ビニルの代わりに使用することができる。そのような化合物の例には、限定はされないが、ポリギ酸ビニル、ポリ安息香酸ビニル、ポリステアリン酸ビニル、ポリクロロ酢酸ビニル、ポリフルオロ酢酸ビニル、及びポリプロピオン酸ビニルが含まれる。前述の化合物の組み合わせも利用可能である。この段落に記載の化合物は「ポリビニルアルコール化合物」と称することができる。
【００１９】
ポリビニルアルコールは、様々な異なる分子量で合成することができる。高分子の分子量に関して制限はない。
【００２０】
ポリビニルアルコールの共重合体を使用することができる。これらのポリマーは、ポリビニルアルコールのバックボーンに垂れ下がる付加的な化学官能基を有することができる。これらの化学基の特性に関して制限はない。
【００２１】
ポリビニルアルコールの化学末端に関して制限はない。ポリビニルアルコールにおいては、化学的官能基化され、付加的な性質を提供することは通常である（特に紙及び木製製品と共に使用するためのホウ酸塩末端）。添加剤として使用するポリビニルアルコールは、ホウ酸塩（ないしホウ酸エステル）、リン酸塩（ないしリン酸エステル）、硫酸塩（ないし硫酸エステル）、アルデヒド及び酢酸塩（ないし酢酸エステル）等のいずれかの化学末端基で終わらせることができる。
【００２２】
ポリビニルアルコールは、約１，０００〜約３００，０００、好ましくは約１，５００〜２００，０００、より好ましくは約２，０００〜１００，０００、さらに好ましくは約５，０００〜約７５，０００の重量平均分子量を有することができる。中間のすべての値もとることができる。
【００２３】
スラリー組成物は、約０．０１質量％〜約１０質量％、好ましくは約０．０２５質量％〜約５質量％、より好ましくは約０．１５質量％〜約４質量％のポリビニルアルコール化合物を含む。
【００２４】
［第三級アミド官能基化合物］
本発明の実施形態は、研磨プロセスにおいて眼用基材材料が磨き落とされる速度を改善するための、第三級アミド官能基を含むポリマー化合物又は低分子量化合物である分散可能な添加剤を含む研磨スラリーである。溶解可能な添加剤は、限定はされないが、ポリ２−エチルオキサゾリン（アクアゾル（Aquazol）（登録商標））、ポリ（Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド）、ポリ（Ｎ−メチルＮ−ビニルアセトアミド）、Ｎ−メチルカプロラクタム、及びＮ−メチル−２−ピペリドンを含むことができる。アクアゾル（登録商標）は、アリゾナ州トゥーソンのポリマーケミストリーイノベーションズ社（Polymer Chemistry Innovations, Inc.）から販売されている。アクアゾル（登録商標）５０、アクアゾル（登録商標）２００及びアクアゾル（登録商標）５００は、それぞれ、５０，０００、２００，０００及び５００，０００の分子量を有する。しかしながら、例えば、１０，０００〜１，０００，０００、好ましくは２５，０００〜７５０，０００、より好ましくは５０，０００〜５００，０００、さらに好ましくは７５，０００〜４００，０００の範囲にある他の分子量の製品も適している。中間のすべての値もとることができる。
【００２５】
スラリー組成物は、約０．０１質量％〜約１０質量％、好ましくは約０．０２５質量％〜約５質量％、より好ましくは約０．１５質量％〜約４質量％の第三級アミド含有化合物を含む。
【００２６】
硝酸アルミニウムは、様々な眼用基材に使用する公知の研磨効率促進剤である。硝酸アルミニウムは、高屈折率有機ポリマー系眼用基材に対して示す効率改善を不利に低下させることなく、本発明のスラリー組成物に用いることができる。硝酸アルミニウムが本発明のスラリー組成物に使用される場合、約０．２５質量％〜４．０質量％、より好ましくは約０．５質量％〜約３．０質量％の範囲内の量で存在すると好ましい。
【００２７】
周知技術であるように、コロイド状水酸化アルミニウムは、アルミナ研磨粒子用の懸濁化剤として使用することができる。コロイド状水酸化アルミニウムが存在する場合、スラリー組成物は、約０．５質量％〜約５質量％、好ましくは０．７３５質量％〜約４質量％のコロイド状水酸化アルミニウムを含む。
【００２８】
好ましくは、例えば変性シロキサン処理ヒュームドシリカのような消泡剤（デフォーマとも呼ばれる）も用いられる。このような消泡剤は周知技術であり、様々な販売会社から入手することができる。消泡剤は一般的には約０．０１質量％〜約０．３０質量％、より好ましくは約０．０２５質量％〜約０．１０質量％の量で存在する。
【００２９】
本発明によるスラリー組成物は、性質上水性であると好ましく、これはスラリーの各成分が水、好ましくは脱イオン水、に分散していることを意味している。しかしながら、他の液体研磨媒体も使用することができる。
【００３０】
界面活性剤、殺生物剤、ｐＨ調整剤、ｐＨ緩衝剤、レオロジー調整剤、及び他の化合物も、研磨粒子及び／又は添加組成物（ポリビニルアルコール、第三級アミド官能基化化合物）と不利益的に反応せず、これにより、研磨スラリーの効率にマイナス作用せず、又は研磨によって得られた最終的な表面品質に悪影響を及ぼさないならば、スラリー組成物中に存在することができる。
【００３１】
以下の実施例は、本発明を例示することのみを意図するものであって、特許請求の範囲を限定させるように解釈すべきものではない。
【実施例】
【００３２】
以下の実施例において、別に記載がない限り、用語「アルミナ」は、約１．０μｍ〜約２．５μｍの平均粒子径を有するか焼酸化アルミニウムのことをいう。用語「水酸化アルミニウム」は、コロイド状水酸化アルミニウム（〜９０ｎｍベーマイト）のことをいう。用語「硝酸アルミニウム」は、水に溶解した硝酸アルミニウムの６０％（質量）溶液のことをいう。
【００３３】
以下の実施例にて評価された有機ポリマー系眼用基材は基材の屈折率によって参照されている。有機ポリマー系眼用基材の具体的な組成は製造者の企業秘密とされ、出願人には不明である。用語「ＣＲ−３９」は、フロリダ州ピーターズバーグにあるエシロールオブアメリカ（Essilor of America）社から入手できる、（アリルジグリコールカーボネートポリマーを含むと思われる）屈折率１．４９８を有する有機ポリマー系眼用基材のことをいう。用語「ポリカーボネート」は、エシロールオブアメリカ社からも入手できる、屈折率１．５８６を有し、ポリカーボネートポリマーを含む有機ポリマー系眼用基材のことをいう。
【００３４】
［実施例１−ポリビニルアルコール添加剤］
［ポリビニルアルコール］
研磨スラリー１及び２は、それぞれ、以下の表１に質量％で示された成分量を混合することによって個別に作製された。
【００３５】
【表１】
0006654696.tif 000002
【００３６】
スラリー１は本発明の実施形態であり、スラリー２は対照形態である。セルボール（Selvol）（商標）５０２は、テキサス州ダラスにあるセキスイスペシャリティケミカルズ（Sekisui Specialty Chemicals）から市販されている８７〜８９％加水分解ポリビニルアルコール溶液である。加水分解の他のレベル及び他の加水分解ポリビニルアルコール製品も適している。次に、各スラリーを使用して、除去率欄に示された有機ポリマー系眼用基材を研磨した。ボール型スラリー貯液器を備えたＣｏｂｕｒｎ５０５光学研磨装置で基材を研磨した。研磨パッドは、フロリダ州オデッサのＰＳＩ社から入手したショーシーン３４９−７プレミアムグレード黄色研磨パッド（Shawsheen 349-7 premium grade yellow polishing pad）であった。光学研磨装置の機械設定は２０ｐｓｉ及び７４２ＲＰＭとした。貯液器は小さな再循環ポンプを備えていた。未使用のスラリー試料１０００ｇを各研磨試験用に用意した。スラリーは４．５４リットル／分の流速で再循環させた。スラリーは、各研磨実験の間、１０〜１５℃の温度範囲に冷却した。効率は、各研磨サイクル後に各基材の質量を測定することによって決定し、６分サイクル当たりの質量減少（ミリグラム）として上記表に報告した。報告した質量減少の値は、各基材を３回研磨し、３回の研磨サイクルの質量減少を平均化することによって得られた。
【００３７】
［実施例２：第三級アミド添加剤］
［第三級アミド含有添加剤を用いた実施例］
研磨スラリー３〜６は、それぞれ、以下の表に質量％で示された成分量を混合することによって個別に作製された。
【００３８】
【表２】
0006654696.tif 000003
【００３９】
スラリー３〜５は本発明の実施形態であり、スラリー６は対照形態である。アクアゾル（Aquazol）（登録商標）商標名の製品は、様々な分子量のポリ２−エチルオキサゾリンである。アクアゾル（登録商標）は、アリゾナ州トゥーソンのポリマーケミストリーイノベーションズ社（Polymer Chemistry Innovations, Inc.）から販売されている。アクアゾル（登録商標）５０、アクアゾル（登録商標）２００及びアクアゾル（登録商標）５００は、それぞれ、５０，０００、２００，０００及び５００，０００の分子量を有する。１０，０００〜１，０００，０００及び５０，０００〜５００，０００の範囲の分子量も同様に適している。次に、各スラリーを使用して、除去率欄に示された有機ポリマー系眼用基材を研磨した。ボール型スラリー貯液器を備えたＣｏｂｕｒｎ５０５光学研磨装置で基材を研磨した。研磨パッドは、フロリダ州オデッサのＰＳＩ社から入手したショーシーン３４９−７プレミアムグレード黄色研磨パッド（Shawsheen 349-7 premium grade yellow polishing pad）であった。光学研磨装置の機械設定は２０ｐｓｉ及び７４２ＲＰＭとした。貯液器は小さな再循環ポンプを備えていた。未使用のスラリー試料１０００ｇを各研磨試験用に用意した。スラリーは４．５４リットル／分の流速で再循環させた。スラリーは、各研磨実験の間、１０〜１５℃の温度範囲に冷却した。効率は、研磨サイクル後に各基材の質量を測定することによって決定し、６分サイクル当たりの質量減少（ミリグラム）として上記表に報告した。報告した質量減少の値は、各基材を３回研磨し、３回の研磨サイクルの質量減少を平均化することによって得られた。
【００４０】
付加的な利点及び変更は、当業者において容易に行うことができるであろう。このため、本発明はその広範な見地において、本明細書に示され、記載されている具体的な詳細及び例示的な実施例に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲及びその均等物により定義されるような全般的な発明概念の精神又は範囲から逸脱しない限り、様々な変更が可能である。