(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶解パラメーターσPを有する可塑性材料の表面に染料を注入する方法であって、
σPに近似した溶解パラメーターσSを有する浸食性の溶媒に染料および可塑剤を溶解して溶液を作る工程と、
前記可塑性材料の表面を前記溶液に接触させる工程と、
を有する注入方法。
【請求項２】
前記可塑性材料は可塑性マトリックスを有し、前記溶液に溶解された可塑剤は、前記可塑性マトリックスに局所表面移動度を付与する請求の範囲第１項に記載の注入方法。
【請求項３】
前記σPおよびσSは、（ｃａｌ／ｃｍ3）0.5で測定され、前記σSは前記σPの±１（ｃａｌ／ｃｍ3）0.5内である請求の範囲第１項に記載の注入方法。
【請求項４】
前記表面を、６０秒未満にわたって前記溶液と接触させる請求の範囲第１項に記載の注入方法。
【請求項５】
前記染料は、フォトクロミック染料を有する請求の範囲第１項に記載の注入方法。
【請求項６】
前記染料は、化粧用着色染料、赤外線吸収染料、レーザー光線吸収染料、紫外線吸収染料、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される請求の範囲第１項に記載の注入方法。
【請求項７】
前記染料および前記可塑剤は、前記表面の中に最大で１５０ミクロンの深さまで注入される請求の範囲第１項に記載の注入方法。
【請求項８】
前記接触工程に続き、上記溶媒を蒸発させるために前記可塑性材料を加熱する工程を有する請求の範囲第１項に記載の注入方法。
【請求項９】
前記可塑性材料は、前記可塑性材料のガラス転移温度よりも低い温度まで加熱される請求の範囲第８項に記載の注入方法。
【請求項１０】
前記可塑性材料はポリカーボネートを含み、前記溶媒はテトラヒドロフラン、塩素化炭化水素、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される請求の範囲第１項に記載の注入方法。
【請求項１１】
前記可塑剤は、二安息香酸ポリエチレングリコール、四安息香酸ペンタエリスリトール、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジプロピル、フタル酸ジメチル、アジピン酸ジオクチル、およびセバシン酸ジオクチルからなる群から選択される請求の範囲第１０項に記載の注入方法。
【請求項１２】
前記染料は、フォトクロミック染料を有する請求の範囲第１１項に記載の注入方法。
【請求項１３】
前記可塑性材料は、ポリメチルメタクリレートおよびポリカーボネート−ポリエステル共重合体からなる群から選択され、
前記溶媒は、テトラヒドロフラン、塩素化炭化水素、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される請求の範囲第１項に記載の注入方法。
【請求項１４】
前記可塑剤は、二安息香酸ポリエチレングリコール、四安息香酸ペンタエリスリトール、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジプロピル、フタル酸ジメチル、アジピン酸ジオクチル、およびセバシン酸ジオクチルからなる群から選択される請求の範囲第１３項に記載の注入方法。
【請求項１５】
前記染料は、フォトクロミック染料を有する請求の範囲第１４項に記載の注入方法。
【請求項１６】
前記可塑性材料は、ポリスチレンを有し、前記溶媒は、四塩化炭素、メチルイソプロピルケトン、およびプロピオン酸プロピル、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される請求の範囲第１項に記載の注入方法。
【請求項１７】
前記可塑剤は、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジプロピル、およびフタル酸ジメチルからなる群から選択される請求の範囲第１６項に記載の注入方法。
【請求項１８】
前記染料は、フォトクロミック染料を有する請求の範囲第１７項に記載の注入方法。
【請求項１９】
前記可塑性材料はポリエチレンテレフタレートを有し、前記溶媒は塩素化炭化水素およびそれらの塩素化炭化水素の組み合わせである請求の範囲第１項に記載の注入方法。
【請求項２０】
前記溶媒はクロロベンゼンおよびクロロスチレン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される請求の範囲第１９項に記載の注入方法。
【請求項２１】
前記可塑剤は、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジプロピル、およびフタル酸ジメチルからなる群から選択される請求の範囲第２０項に記載の注入方法。
【請求項２２】
前記染料は、フォトクロミック染料を有する請求の範囲第２１項に記載の注入方法。
【請求項２３】
溶媒によって混合物を注入された製品であって、
表面を有し、かつ溶解パラメーターσPを有する可塑性材料と、
前記表面に注入された染料と可塑剤との混合物とからなり、
前記混合物はσPの±１（ｃａｌ／ｃｍ3）0.5内の溶解パラメーターσSを有する浸食性の溶媒に溶解され、
前記溶媒は前記製品から蒸発している、製品。
【請求項２４】
前記可塑性材料は可塑性マトリックスを有し、前記可塑剤は、前記可塑性マトリックスに局所表面移動度を付与する請求の範囲第２３項に記載の製品。
【請求項２５】
前記σPおよびσSは、（ｃａｌ／ｃｍ3）0.5で測定され、前記σSは前記σPの±１（ｃａｌ／ｃｍ3）0.5内である請求の範囲第２３項に記載の製品。
【請求項２６】
前記染料は、フォトクロミック染料を有する請求の範囲第２３項に記載の製品。
【請求項２７】
前記染料は、化粧用着色染料、赤外線吸収染料、レーザー光線吸収染料、紫外線吸収染料、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される請求の範囲第２３項に記載の製品。
【請求項２８】
前記染料および前記可塑剤は、前記表面の中に最大で１５０ミクロンの深さまで注入される請求の範囲第２３項に記載の製品。
【請求項２９】
前記可塑性材料はポリカーボネートを含み、前記溶媒はテトラヒドロフラン、塩素化炭化水素、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される請求の範囲第２３項に記載の製品。
【請求項３０】
前記可塑剤は、二安息香酸ポリエチレングリコール、四安息香酸ペンタエリスリトール、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジプロピル、フタル酸ジメチル、アジピン酸ジオクチル、およびセバシン酸ジオクチルからなる群から選択される請求の範囲第２９項に記載の製品。
【請求項３１】
前記染料は、フォトクロミック染料を有する請求の範囲第３０項に記載の製品。
【請求項３２】
前記可塑性材料は、ポリメチルメタクリレートおよびポリカーボネート−ポリエステル共重合体からなる群から選択され、
前記溶媒は、テトラヒドロフラン、塩素化炭化水素、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される請求の範囲第２３項に記載の製品。
【請求項３３】
前記可塑剤は、二安息香酸ポリエチレングリコール、四安息香酸ペンタエリスリトール、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジプロピル、フタル酸ジメチル、アジピン酸ジオクチル、およびセバシン酸ジオクチルからなる群から選択される請求の範囲第３２項に記載の製品。
【請求項３４】
前記染料は、フォトクロミック染料を有する請求の範囲第３３項に記載の製品。
【請求項３５】
前記可塑性材料は、ポリスチレンを有し、前記溶媒は、四塩化炭素、メチルイソプロピルケトン、およびプロピオン酸プロピル、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される請求の範囲第２３項に記載の製品。
【請求項３６】
前記可塑剤は、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジプロピル、およびフタル酸ジメチルからなる群から選択される請求の範囲第３５項に記載の製品。
【請求項３７】
前記染料は、フォトクロミック染料を有する請求の範囲第３６項に記載の製品。
【請求項３８】
前記可塑性材料はポリエチレンテレフタレートを有し、前記溶媒は塩素化炭化水素およびその塩素化炭化水素の組み合わせである請求の範囲第２３項に記載の製品。
【請求項３９】
前記溶媒は、クロロベンゼンおよびクロロスチレン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される請求の範囲第３８項に記載の製品。
【請求項４０】
前記可塑剤は、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジプロピル、およびフタル酸ジメチルからなる群から選択される請求の範囲第３９項に記載の製品。
【請求項４１】
前記染料は、フォトクロミック染料を有する請求の範囲第４０項に記載の製品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、可塑性材料を可塑化することが可能な一種類以上の物質を用いて、その可塑性材料からなる製品の表面へ染料を注入することに関する。さらに詳しくは、本発明は、可塑性材料に対して各々が浸食性を示す一種類以上の溶媒と、１種類以上の染料と、材料を可塑化することが可能な１種類以上の物質（可塑剤）とを含む溶液によって、可塑性材料からなる製品を処理することに関する。
【０００２】
（背景技術）
可塑性材料からなる製品に染料を導入する試みがなされてきた。レンズ等の光学製品では、しばしば用いられる熱可塑性物質はポリカーボネートであり、それはビスフェノールＡ誘導体とフォスゲンとの反応によって典型的に生ずる縮合生成物である。多くの染料は、ポリカーボネートの高成形温度で分解する。したがって、形成後に可塑性製品を処理することが有利である。
【０００３】
ゴードン（Ｇｏｒｄｏｎ）の米国特許第４，６５７，３４５号は、種々の加熱工程と組み合わせて浸食性の溶媒を使用する。気泡、濁り、およびひび割れのような表面の欠陥は、残留溶媒によって引き起こされる。シーロフ（Ｓｉｅｌｏｆｆ）の米国特許第５，４５３，１００号は、浸食性の溶媒と、注入溶媒の浸食性を希薄化し、かつ低減する作用を持つ緩和溶媒とを組み合わせる。このアプローチは、溶媒の揮発性を減少させるもので、それによって溶媒の除去をより困難なものとしており、製品の表面またはその近傍における気泡の形成を増加させる。この取り組みの別の例は、例えば、ホベイ（Ｈｏｖｅｙ）の米国特許第４，０４３，６３７号およびオルソン（Ｏｌｓｏｎ）の米国特許第４，３２３，５９７号のように溶媒の浸食度を減少させ、かつ染料濃度を低下させる非浸食性の溶媒を利用することである。
【０００４】
（発明の開示）
本発明は、溶媒に溶解した一種類以上の染料を有し、また材料を可塑化することが可能な一種類以上の物質が溶媒に溶解される可塑性材料に対して浸食性を示す一種類以上の溶媒によって既製品の表面を処理することを含む。製品の形成に先立って可塑剤が材料に含まれていないことが好ましい。なぜなら、形成された製品の剛性、強度、および機械的特性がそれによって減少するからである。浸食性の溶媒は、１００ミクロンを越える深さまで浸透することができ、優れた染料密度を達成する。可塑剤は、気泡、濁り、またはひび割れを生ずることなく次の加熱の間に溶媒がほぼ完全に消え去ることを可能とする十分なポリマー移動度を提供するものと考えられる。残留可塑剤によって生ずる可塑性製品の機械的表面特性の劣化の度合いは、無視できる程度である。本発明の目的は、可塑性材料から形成された製品の表面の気泡および濁りを防ぐことであり、各々が可塑性材料を可塑化することが可能な一種類以上の物質を溶媒に溶解することによって、その可塑性材料の表面の中に各々が可塑性物質に対して浸食性を示す一種類以上の溶媒に溶解した一種類以上の染料が注入される。
【０００５】
（発明を実施するための最良の形態）
レンズ等の光学素子の製造において、光透過特性に変化をもたらすために、種々の染料を光学素子に取り込む場合がある。それらの染料として、フォトクロミック染料、化粧用着色染料、赤外線吸収染料、レーザー光線吸収染料、および紫外線吸収染料を挙げることができる。染料を組み合わせて用いてもよい（例えば、フォトクロミック染料の早期劣化を防ぐための紫外線吸収染料）。適当なフォトクロミック染料として、英国ハッダーズフィールドのジェームス・ロビンソン社（Ｊａｍｅｓ  Ｒｏｂｉｎｓｏｎ，  Ｌｔｄ．  Ｈｕｄｄｅｒｓｆｉｅｌｄ，  Ｕｎｉｔｅｄ  Ｋｉｎｇｄｏｍ）から入手可能な薄紫色、青緑色、淡黄色、およびベリーレッドが挙げられる。
【０００６】
可塑性物質に対する浸食性を有し、かつ染料および可塑剤を溶解することも可能な溶媒が選択される。浸食性の溶媒は、溶解度パラメターδを有するもので、ヒルデブランド（Ｈｉｌｄｅｂｒａｎｄ）の法則によれば、（ｃａｌ／ｃｍ3）0.5で測定した場合に可塑性物質の溶解度パラメターの±１内である。例えば、ポリカーボネートの溶解度パラメターδは、９．８（ｃａｌ／ｃｍ3）0.5である。ポリカーボネートに適した浸食性の溶媒は、テトラヒドロフラン（Ｃ4Ｈ8Ｏ、δ＝９．１）、および塩素化炭化水素、例えばクロロホルム（ＣＨＣｌ3、δ＝９．３）、塩化メチレン（ＣＨ2Ｃｌ2、δ＝９．７）、およびジクロロベンゼン（Ｃ6Ｈ4Ｃｌ2、δ＝１０．０）である。溶媒の浸食的性質によって、染料が製品の表面から７５乃至１５０ミクロンの十分な深さまで浸透することを可能とし、良好な染料密度が可能となる。浸食性の溶媒を組み合わせて使用してもよい。十分な染料浸透性を与えることなく、さらに取り除くことが困難であることから、非浸食性溶媒を用いることは不利である。アセトンは溶解度パラメターが９．９ではあるが、その使用は避けるべきである。なぜなら、揮発性があまりにも高く、またポリカーボネートの結晶化を引き起こすからである。さらに、より高級なアルコールは若干親水性があり、水蒸気を吸収する傾向にあることから、溶解度パラメターが９．８であるドデカノール１を薦めることはできない。
【０００７】
可塑剤は、しばしば製造過程で使用され、さもなければ硬い可塑性物質に対して柔軟性を付与するが、既に示したようにどちらかといえば我々は製品の形成に先立って可塑性材料が可塑剤を含まないことを望む。本出願では、注入可塑剤は局所的表面移動度を可塑性マトリックスに付与し、それに続く加熱の過程で、深く浸透した溶媒がほぼ完全に蒸発するのを可能とする。可塑性物質がポリカーボネートである場合、可塑剤は、酸およびアルコール部分を含む以下の表から選択することができる。
【０００８】
【表１】
0003753660.tif 000002
【０００９】
一種類以上のそれらの可塑剤を組み合わせて使用してもよい。ベンゾフレックス（ＢＥＮＺＯＦＬＥＸ（登録商標））という商品名で販売されている可塑剤をイリノイ州ローズモントのベルシコール・ケミカル・コーポレーション（Ｖｅｌｓｉｃｏｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，  Ｒｏｓｅｍｏｎｔ，  Ｉｌｌｉｎｏｉｓ）から入手することができる。
【００１０】
処理溶液は、浸食性の一溶媒または複数の溶媒と、その溶媒に溶解した１乃至４重量％の可塑剤と、その溶媒に溶解した従来量の染料とを含む。通例、所望の結果を達成するのに必要な最小濃度の可塑剤を用いることが好ましい。ポリカーボネート製品を少なくとも１０秒間にわたって溶液と接触させるが、一般に１分を上回らない。レンズの場合、レンズの一面または両面を溶液で被覆するか、もしくはその溶液中にレンズを完全に浸してもよい。浸漬の場合、均一な回収速度で製品を溶液から取り除く。次に、アニーリングによって製品の表面層から溶媒を蒸発させる。実際には、４時間内に８５oＦ（２９．４℃）から２６５oＦ（１２９．４℃）まで製品を加熱し、次に１時間内に２６５oＦ（１２９．４℃）から８５oＦ（２９．４℃）まで製品を冷却する。最大温度がポリカーボネートのガラス転移温度（３０５oＦ＝１５２℃）よりも感知できるほどに低いことがわかるだろう。
【００１１】
結果として得られる色付製品は透明であり、深さが７５乃至１５０ミクロンの表層を有し、注入染料および可塑剤、さらに微量の残留溶媒を含み、残留溶媒がより多く含まれると、おそらく気泡、濁り、またはひび割れが生ずる。
【００１２】
ポリカーボネート・レンズが可塑剤を含まないクロロホルムと接触すると、アニーリング後にレンズが濁りはじめ気泡が生じた。
【００１３】
ベンゾフレクス（登録商標）可塑剤のいずれかを１％含むクロロホルムと接触させたレンズは、アニーリング後に多少の気泡および濁りを生じた。可塑剤の濃度を４％に上げることで、アニーリング後の気泡および濁りが検出不可能となった。残存する可塑剤は、１％濃度では濁りを生ずることなく、４％では気泡を生ずることがなかった。試験の結果を以下の表に示す。４％可塑剤濃度は、各々１％濃度で上記可塑剤の任意の４種類を組み合わせることで達成可能であることが理解されるだろう。
【００１４】
【表２】
0003753660.tif 000003
【００１５】
ポリカーボネート以外の可塑性物質として、前述の溶媒および可塑剤が適するポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、δ＝９．０９、およびポリカーボネート−ポリエステル共重合体（ＬＥＸＡＮ）と、四塩化炭素、δ＝８．６、メチルイソプロピルケトン、δ＝８．５、およびプロピオン酸プロピル、δ＝８．５が適当な溶媒であり、また前述のフタル酸可塑剤が適しているポリスチレン（ＰＳ）、δ＝８．５６と、クロロベンゼン、δ＝９．５、およびクロロスチレン、δ＝９．５が適当な溶媒であり、また前述のフタル酸可塑剤が適当である四フタル酸ポリエチレン（ＰＥＴ）、δ＝９．５が挙げられる。ポリカーボネートのガラス転移温度は、約１５２℃であり、一方ＰＭＭＡの場合は１０５℃、ＰＳの場合は１００℃、さらにＰＥＴの場合は８０℃である。これらの熱可塑性物質のなかで、本発明が特に役立つのがポリカーボネートである。なぜなら、他の熱可塑性物質では低い成形温度で染料分解が低下するからである。各々の例における最大アニーリング温度がガラス転移温度よりも明らかに低下することが、さらに理解される。
【００１６】
本発明の目的が達成されたことがわかる。我々は、可塑性物質に対して浸食性を示す溶媒に溶解した染料が注入された可塑性材料から形成される製品の表面に気泡や濁りが生ずるのを防ぐことができた。この有利な結果は、可塑性材料を各々が可溶化することができる一種類以上の物質を溶媒に溶かすことによっても達成される。
【００１７】
一定の特徴およびサブコンビネーションが有用であり、他の特徴やサブコンビネーションに関係なく用いられることが理解される。このことは、本請求の範囲によって、またその範囲内において熟考される。我々の発明の精神から逸脱することなく請求の範囲内において種々の変更が詳細に行えることもさらに明らかである。したがって、本発明が図示または説明した特定の詳細に限定されるものではないことがわかる。
【００１８】
このように本発明を説明したが、特許請求の範囲は既に述べた通りである。