| 【発明の名称】 |
注型用ポリウレタン樹脂材料組成物及び耐衝撃性光学レンズ |
| 【発明者】 |
【氏名】田村 皖一
【氏名】光内 祥一
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| 【要約】 |
【課題】ポリウレタンエラストマーを光学レンズの成形材料として用いる場合に、耐変色性や耐久性が充分であり、かつポットライフが長く注型作業に充分な時間をとることができる注型用ポリウレタン樹脂材料組成物を提供することである。
【解決手段】ポリイソシアネート、ポリヒドロキシ化合物および芳香族ポリアミンからなる注型用ポリウレタン樹脂材料組成物において、前記ポリイソシアネートが、４，４´−メチレン−ビス（シクロヘキシルイソシアネート）またはイソホロンジイソシアネートであり、ポリヒドロキシ化合物が、平均分子量７００〜１２００のポリエーテルジオールもしくはポリエステルジオールまたはこれらの混合物であり、芳香族ポリアミンが、４，４´−メチレン−ビス（２−クロロアニリン）である注型用ポリウレタン樹脂材料組成物とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ポリイソシアネート、ポリヒドロキシ化合物および芳香族ポリアミンからなる注型用ポリウレタン樹脂材料組成物において、前記ポリイソシアネートが、４，４´−メチレン−ビス（シクロヘキシルイソシアネート）またはイソホロンジイソシアネートであることを特徴とする注型用ポリウレタン樹脂材料組成物。
【請求項２】 ポリヒドロキシ化合物が、平均分子量７００〜１２００のポリエーテルジオールもしくはポリエステルジオールまたはこれらの混合物である請求項１記載の注型用ポリウレタン樹脂材料組成物。
【請求項３】 芳香族ポリアミンが、４，４´−メチレン−ビス（２−クロロアニリン）である請求項１記載の注型用ポリウレタン樹脂材料組成物。
【請求項４】 ポリイソシアネートおよびポリヒドロキシ化合物の反応モル比（ＮＣＯ／ＯＨ）が、２．５〜４．０でありかつ生成するポリウレタンプレポリマーのＮＣＯ含量が７．０〜１４．０％となるようにポリイソシアネートとポリヒドロキシ化合物とを配合した請求項１記載の注型用ポリウレタン樹脂材料組成物。
【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載の注型用ポリウレタン樹脂材料組成物を注型してなる耐衝撃性光学レンズ。
【請求項６】 耐衝撃性光学レンズが、透明レンズ、サングラス用レンズまたは偏光レンズである請求項５に記載の耐衝撃性光学レンズ。
【請求項７】 ポリイソシアネートおよびポリヒドロキシ化合物をこれらの反応モル比（ＮＣＯ／ＯＨ）が２．５〜４．０となるように配合し、得られたＮＣＯ含量７．０〜１４．０％のポリウレタンプレポリマーと芳香族ポリアミンを反応モル比（ＮＣＯ／ＮＨ2）が１．１０〜０．９０となるように配合し、これを注型すると共に６０〜１２０℃で硬化することからなるポリウレタン樹脂の注型方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、光学レンズなどの成形材料である注型用ポリウレタン樹脂材料組成物、この材料で成形された耐衝撃性光学レンズおよびポリウレタン樹脂の注型方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、プラスチックレンズは、無機ガラスレンズに比べ軽量で割れ難く、染色が容易なことなどから、近年、眼鏡レンズやカメラレンズ等に急速に普及してきている。
【０００３】プラスチックレンズに広く用いられている樹脂は、ジエチレングリコールビス（アリルカーボネ−ト）樹脂（ＣＲ−３９）などがあり、その他にポリメチルメタクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂等の熱可塑性樹脂が知られている。
【０００４】しかしながら、ポリカーボネート樹脂以外の無機ガラスレンズやプラスチックレンズは、耐衝撃性が十分でなく割れやすいという欠点がある。
【０００５】一方、ポリカーボネート樹脂は、割れ難いが光学的特性が不充分であり、特に歪が発生したり、耐溶剤性、耐薬品性が不充分であった。
【０００６】また、無機ガラスレンズやプラスチックレンズの割れやすい物性を補うようにするため、積層安全ガラスが知られ、このものは一枚以上のガラス板の間または表面にポリウレタンエラストマーなどからなる弾性合成樹脂のシートまたはフィルムを重ねて積層一体化したものである。【０００７】このように用いられるポリウレタンエラストマーの製造方法としては、ユニロイヤルケミカル社製：アジプレンに代表されるトリレンジイソシアネートと、ポリエーテルポリオールよりなるポリウレタンプレポリマーを芳香族ポリアミンで硬化する方法、またはバイエル社製：ブルコランに代表されるナフチレンジイソシアネートとポリエステルポリオールとを硬化させる方法がある。
【０００８】また、硬化させたポリウレタンエラストマーは、機械的物性、耐摩耗性、反発弾性等に優れるため、製紙用ロール、ソリッドタイヤ、タイミングベルト等に広く使用されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらのポリウレタンエラストマーは芳香族ポリイソシアネートを使用しているため、耐変色性や耐久性が充分であるとはいえない。
【００１０】また、芳香族イソシアネートから製造されるプレポリマーを芳香族ポリアミンで硬化する場合、ポットライフが短く、そのために注型作業に充分な時間をとることができないという問題点があった。【００１１】そこで、この発明の課題は、上記した問題点を解決して、ポリウレタンエラストマーを光学レンズの成形材料として用いる場合、耐変色性や耐久性が充分であり、かつポットライフが長く、注型作業に充分な時間をとることができる注型用ポリウレタン樹脂材料組成物または耐衝撃性光学レンズもしくはポリウレタン樹脂の注型方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するために、本願の発明者らは鋭意研究した結果、所定の脂環式ジイソシアネートとポリヒドロキシ化合物とを反応して得たイソシアネート末端プレポリマーを芳香族ポリアミンで硬化することにより目的を達成できることを見いだした。
【００１３】すなわち、本願の各請求に係る発明で採用する上記の課題を解決する手段は、ポリイソシアネート、ポリヒドロキシ化合物および芳香族ポリアミンからなる注型用ポリウレタン樹脂材料組成物において、前記ポリイソシアネートが、４，４´−メチレン−ビス（シクロヘキシルイソシアネート）またはイソホロンジイソシアネートであることを特徴とする注型用ポリウレタン樹脂材料組成物とすることである。
【００１４】上記したように構成されるこの発明の注型用ポリウレタン樹脂材料組成物は、所定の脂環式ポリイソシアネートと特定のポリヒドロキシ化合物とを反応して得られるＮＣＯ基末端プレポリマーを用い、これを特定の芳香族ポリアミンで硬化させることにより、透明性に優れ、耐衝撃性に優れた光学レンズなどの成形材料になる。【００１５】このような注型用ポリウレタン樹脂材料組成物を構成するために、より好ましいポリヒドロキシ化合物は、平均分子量７００〜１２００のポリエーテルジオールもしくはポリエステルジオールまたはこれらの混合物である。
【００１６】また、芳香族ポリアミンが、４，４´−メチレン−ビス（２−クロロアニリン）であることが好ましい。
【００１７】そして、ポリイソシアネートおよびポリヒドロキシ化合物の反応モル比（ＮＣＯ／ＯＨ）が、２．５〜４．０でありかつ生成するポリウレタンプレポリマーのＮＣＯ含量が７．０〜１４．０％となるようにポリイソシアネートとポリヒドロキシ化合物とを配合した注型用ポリウレタン樹脂材料組成物とすることが、より好ましいことである。
【００１８】また、前記した課題を解決する耐衝撃性光学レンズを得るために、上記の注型用ポリウレタン樹脂材料組成物を注型してなる耐衝撃性光学レンズとしたのである。このような耐衝撃性光学レンズは、透明レンズ、サングラス用レンズまたは偏光レンズに使用することができる。すなわち、上記の注型用ポリウレタン樹脂材料組成物は、光学レンズ用ポリウレタン樹脂材料組成物に適用できるものである。
【００１９】また、前記した課題を解決する注型用ポリウレタン樹脂材料組成物を得るために、ポリイソシアネートおよびポリヒドロキシ化合物をこれらの反応モル比（ＮＣＯ／ＯＨ）が２．５〜４．０となるように配合し、得られたＮＣＯ含量７．０〜１４．０％のポリウレタンプレポリマーと芳香族ポリアミンを反応モル比（ＮＣＯ／ＮＨ2）が１．１０〜０．９０となるように配合し、これを注型すると共に６０〜１２０℃で硬化することからなるポリウレタン樹脂の注型方法を採用したのである。【００２０】
【発明の実施の形態】この発明に使用するポリイソシアネートは、脂環式ジイソシアネートである４，４′−メチレンビス（シクロへキシルイソシアネート）又はイソホロンジイソシアネートである。
【００２１】ポリイソシアネートとして、上記以外のものを使用すると、この発明の課題を解決できない。例えば使用できないジイソシアネートの例としては、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、水添ＸDl、ノルボルナンジイソシアネート等があるが、これらを使用すると、得られるウレタン樹脂のポットライフが充分に長くならない。
【００２２】この発明に使用するポリヒドロキシ化合物は、平均分子量７００〜１２００のポリエーテルジオール又はポリエステルジオール及びその混合物である。
【００２３】ポリエーテルジオールとしては、テトラヒドロフランを開環重合して得られるポリオキシテトラメチレングリコールや他のポリエーテルジオールが使用できる。またポリエステルジオールとしては、公知の各種ポリエステルが使用できるが、１，４−ブタンジオールアジペート、１，６−へキサンジオールアジペートが好ましい。
【００２４】ジイソシアネートと反応して得られるプレポリマーの粘度は、ポリエーテルジオールからのプレポリマーの方が低く注型作業に有利である。従ってこの発明に使用するポリヒドロキシ化合物としては、ポリエーテルジオールが特に好ましい。
【００２５】また、硬度や耐薬品性を向上させるために分子量３００以下の脂肪族ポリオールを併用してもよい。脂肪族ポリオールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオールなどのジオール類、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパンなどのトリオール類を挙げることができる。
【００２６】この発明に使用する芳香族ポリアミンは、４，４′−メチレン−ビス（２−クロロアニリン）である。他の芳香族ポリアミンを用いて得られるポリウレタンは、ポットライフが短くこの発明に使用できない。
【００２７】この発明においてポリイソシアネートとポリヒドロキシ化合物とを反応させて得られるプレポリマーを製造する場合、反応モル比（ＮＣＯ／ＯＨ）は２．５〜４．０であり、得られるプレポリマーのＮＣＯ含量は７．０〜１４．０％である。反応モル比とＮＣＯ含量がこの範囲より小さいと、プレポリマー粘度が高くなり過ぎて注型作業が困難となり、硬度も低くなる。また、上記範囲より大きいと硬化物性が悪くなって好ましくない。
【００２８】この発明のプレポリマーと芳香族ポリアミンとの混合モル比（ＮＣＯ／ＮＨ2）は、１．１０〜０．９０であり、公知の硬化処理条件を採用できる。
【００２９】上記の注型用ポリウレタン樹脂材料組成物を注型して眼鏡レンズなどの透明レンズ、サングラス用レンズまたは偏光レンズなどに用いる耐衝撃性光学レンズを製造するには、周知のキャスト法を採用することができる。
【００３０】すなわち、キャスト法では、レンズを成形するために凹型と凸型をガスケットを介して液密に嵌めあわせて使用するモールド部材を設け、このモールド部材のキャビティー内にモノマーを注入し、重合および硬化させる。特に偏光レンズを製造する場合においては、リング状のガスケットを介して凹型と凸型のモールド部材を嵌め合わせる際に、前記ガスケット内に偏光素子（偏光フィルム）を予めセットする。そして、モールド部材またはガスケットに形成した注入孔から偏光素子の両面を沿って樹脂で覆われるように樹脂原料のモノマーを注入し、重合および硬化させる方法である。
【００３１】
【実施例および比較例】以下の実施例および比較例において、全ての「部」及び「％」は特に断りのない限り、「重量部」及び「重量％」である。
［プレポリマーの製造］
製造例１：温度計、攪拌機、窒素シール管を備えた５００mlセパラブルフラスコに、平均分子量１０１４のポリオキシテトラメチレングリコール（保土谷化学工業製：PTG−1000Ｎ）２００部をとり、窒素気流中で攪拌しながら加熱し、１００〜１１０℃／３〜５mmHgの減圧下で1時間脱水した。脱水後４，４´−メチレン−ビス（シクロへキシルイソシアネート）（住友バイエルウレタン製：デスモジュールW）１７０部を添加し、１２０〜１３０℃で２時間反応してプレポリマーを製造した。得られたプレポリマーは無色透明液体であり、ＮＣＯ含量９．９％、粘度８６００mPa・s/30℃，７５０mPa・s／60℃であった。このプレポリマーをＡとする。
【００３２】製造例２：製造例１の装置を使い、平均分子量１０１４のポリテトラオキシメチレングリコール２００部と、トリメチロールプロパン４部をセパラブルフラスコに取り、製造例１と同一条件下で脱水した。脱水後４，４′−メチレン−ビス（シクロヘキシルイソシアネート）を１９０部添加し、１２０〜１３０℃で２時間反応してプレポリマーを得た。得られたプレポリマーはほぼ無色透明の液体であり、ＮＣＯ含量１０．１％、粘度８０００mPa・s／30℃、９２０mPa・s／60℃であった。このプレポリマーをＢとする。
【００３３】製造例３：製造例１の装置を使い、平均分子量１０１４のポリテトラオキシメチレングリコール２００部をセパラブルフラスコにとり、製造例１と同一条件下で脱水した。脱水後イソホロンジイソシアネート（バイエル社製デスモジュールl）１３１部を添加し１２０〜１３０℃で２時間反応してプレポリマーを得た。得られたプレポリマーは、ほば無色透明の液体であり、ＮＣＯ含量９．７％，粘度６９００mPa・s／30℃，９００mPa・s／60℃であった。このプレポリマーをＣとする。
【００３４】製造例４：製造例１の装置を使い、平均分子量１０１４のポリテトラオキシメチレングリコール２００部とトリメチロールプロパン４部をセパラブルフラスコにとり、製造例１と同一条件下で脱水した。脱水後イソホロンジイソシアネート１５５部を添加し、１２０〜１３０℃で２時間反応してプレポリマーを得た。得られたプレポリマーは、ほぼ無色透明の液体であり、ＮＣＯ含量１０．４％、粘度９４００mPa・s／30℃、１２００mPa・s／60℃であった。このプレポリマーをＤとする。
【００３５】製造例５：製造例１の装置を使い、平均分子量１００７の１，６−ヘキサンジオールアジペート（日本ポリウレタン社製：ニッポラン164）２００部をセパラブルフラスコに取り、製造例1と同一条件下で脱水した。脱水後４，４´−メチレン−ビス（シクロヘキシルイソシアネート）１７０部を添加し１２０〜１３０℃で２時間反応させてプレポリマーを得た。得られたプレポリマーはほぼ無色透明の液体であり、ＮＣＯ含量９．０％，粘度１９０００mPa・s／30℃，２０００mPa・s／60℃であった。このプレポリマーをＥとする。
【００３６】製造例６：製造例１の装置を使い、平均分子量１００７の１，６−ヘキサンジオールアジペート２００部とトリメチロールプロパン４部をセパラブルフラスコに取り、製造例１と同一条件下で脱水した。脱水後、４，４′−メチレン−ビス（シクロへキシルイソシアネート）１９９部を添加し、１２０〜１３０℃で２時間反応してプレポリマーを得た。得られたプレポリマーはほば無色透明の液体であり、ＮＣＯ含量１０．１％，粘度２２０００mPa・s／30℃、２１００mPa・s／60℃であった。このプレポリマーをＦとする。
【００３７】製造例７：製造例１の装置を使い、平均分子量１０１４のポリテトラオキシメチレングリコール２００部をセパラブルフラスコにとり、製造例１と同一条件下で脱水した。脱水後４，４´−メチレン−ビス（シクロヘキシルイソシアネート）１０４部を添加し１２０〜１３０℃で２時間反応してプレポリマーを得た。得られたプレポリマーは、ほば無色透明の液体であり、ＮＣＯ含量５．５％、粘度３００００mPa・s／30℃，２７００mPa・s／60℃であった。このプレポリマーをＧとする。
【００３８】製造例８：製造例１の装置を使い、平均分子量１０１４のポリテトラオキシメチレングリコール２００部をセパラブルフラスコにとり、製造例1と同一条件下で脱水した。脱水後８０℃まで冷却し、トリレンジイソシアネート（日本ポリウレタン社製：T−80）１０３部を添加し、８０〜８５℃で５時間反応してプレポリマーを得た。得られたプレポリマーは淡黄色透明の液体で、ＮＣＯ含量１０．８％，粘度２０００mPa・s／30℃，１５０mPa・s／60℃であった。このプレポリマーをＨとする。
【００３９】製造例９：製造例８において、トリレンジイソシアネートを７０部としてプレポリマーを得た。得られたプレポリマーは淡黄色透明の液体でＮＣＯ含量６．３％、粘度７０００mPa・s／30℃、６００mPa・s／60℃であった。このプレポリマーをＩとする。
【００４０】［実施例1］製造例１で得られたプレポリマーＡの１００gを７０℃に加熱し、減圧脱泡した後、１２０℃で溶融した４，４´−メチレン−ビス（2−クロロアニリン）３１．４gと脱泡混合した。この混合物を１００℃で予備加熱したモールドに注入し、１００℃で２４時間加熱硬化した。この時の混合モル比（ＮＣＯ／ＮＨ2）は１．０であり、得られた注型物の物性を表１に示した。
【００４１】
【表１】
【００４２】［実施例２〜６］製造例２〜６で得られた各プレポリマーＢ〜Ｆについても実施例１と同様にして注型物を作り、その物性を表１に示した。
【００４３】［比較例１］製造例７のプレポリマーＧを使って実施例１と同様に注型を行ったところ、プレポリマーの粘度が高く注型作業が困難であった。
【００４４】［比較例２］製造例８のプレポリマーＨを使って実施例１と同様に注型を行ったところ、プレポリマー粘度が低く、作業性は良好であったが、ポットライフが短かった。
【００４５】［比較例３］製造例９のプレポリマーＩを使って実施例１と同様に注型を行ったところ、プレポリマー粘度が低く、作業性は良好であったがポットライフが短かった。
【００４６】
【発明の効果】本願の注型用ポリウレタン樹脂材料組成物に係る発明は、以上説明したように、所定のポリイソシアネート、ポリヒドロキシ化合物および芳香族ポリアミンからなる注型用ポリウレタン樹脂材料組成物としたので、耐変色性や耐久性が充分であり、かつポットライフが長く注型作業に充分な時間をとることができる注型用ポリウレタン樹脂材料組成物であるという利点がある。【００４７】また、ポリヒドロキシ化合物が、所定の平均分子量のポリエーテルジオールもしくはポリエステルジオールまたはこれらの混合物である場合、または芳香族ポリアミンが、４，４´−メチレン−ビス（２−クロロアニリン）である場合には、上記の効果がより確実に得られる。
【００４８】また、ポリイソシアネートおよびポリヒドロキシ化合物の反応モル比（ＮＣＯ／ＯＨ）が、所定範囲でありかつ生成するポリウレタンプレポリマーのＮＣＯ含量が所定範囲となるようにポリイソシアネートとポリヒドロキシ化合物とを配合した注型用ポリウレタン樹脂材料組成物においても上記の効果がより確実に得られる。
【００４９】この発明の注型用ポリウレタン樹脂材料組成物を注型してなる透明レンズ、サングラス用レンズまたは偏光レンズからなる耐衝撃性光学レンズである場合には、耐変色性や耐久性が充分であり、かつポットライフが長く注型作業に充分な時間をとることができるため、光学歪の少ないものになる。【００５０】また、ポリイソシアネートおよびポリヒドロキシ化合物をこれらの反応モル比（ＮＣＯ／ＯＨ）が所定範囲となるように配合し、得られた所定のＮＣＯ含量のポリウレタンプレポリマーと芳香族ポリアミンを所定の反応モル比（ＮＣＯ／ＮＨ2）に配合し、これを注型すると共に所定温度で硬化するポリウレタン樹脂の注型方法によれば、耐変色性や耐久性が充分であり、かつポットライフが長く注型作業に充分な時間をとることができる製造方法となり、光学歪が少なくて精密な良品を効率よく確実に製造できるという利点がある。 |
| 【出願人】 |
【識別番号】５９３２３１１１７
【氏名又は名称】タレックス光学工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１３年１０月３日（２００１．１０．３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７４２０６
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 文二 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２００２−１８７９３１（Ｐ２００２−１８７９３１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年７月５日（２００２．７．５） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−３０７５３８（Ｐ２００１−３０７５３８） |
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