JP2011237625A5 - - Google Patents

Description

透光性樹脂基材の製造方法及び透光性樹脂基材

本発明は、眼鏡レンズ等の材料として用いられる透光性樹脂基材に関し、特に８００ｎｍ〜１００ｎｍの波長領域に透過率５％未満の極小値帯を有する透光性樹脂基材の製造方法及び透光性樹脂基材に関する。

眼鏡は視力の矯正だけでなく、赤外線や紫外線といった有害な光線から眼を保護する役割も果たしている。そのため、サングラス等の保護眼鏡のレンズには、紫外線の透過を阻止する紫外線吸収剤や赤外線の透過を阻止する赤外線吸収剤を添加することが行われている（例えば特許文献１，２参照）。
特開２００７−２７１７４４号公報 特開２０００−７８７１号公報

ところで、眼鏡レンズ用の透光性樹脂基材としては、ＭＭＡ（メチルメタアクリレート樹脂）やＰＣ（ポリカーボネート樹脂）が透明性に優れることから好適に採用されるが、ＭＭＡは耐衝撃性が小さいことから、眼鏡レンズとしては耐衝撃性の高いＰＣが好ましい。しかし、ＰＣは成形温度として２５０℃以上が必要になり、従来の赤外線吸収剤では劣化・分解してしまって、赤外線吸収性能と共に耐衝撃性を併有するレンズは得られていない。
本発明は上記の問題点にかんがみてなされたもので、太陽光のうちの特定領域の波長を効果的に遮断すること、特に８００ｎｍ〜１０００ｎｍの赤外線領域を効果的に遮断することができる眼鏡レンズであって、耐衝撃性に優れるポリカーボネート等の樹脂を使用することができ、製造も安価かつ容易な透光性樹脂基材の製造方法及びこの方法により製造された透光性樹脂基材の提供を目的とする。

本発明の目的を達成するために、本発明の発明者は、高温でも分解しにくいフタロシアニン系色素に着目した。フタロシアニン系色素は、その分子構造の違いによって、吸収波長の極値を８００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内で種々に変化させることができる。しかし、既存のフタロシアニン系色素の極値の幅は非常に狭く、その透過率も１０％程度が限界である。本発明の発明者が鋭意研究を行った結果、分子構造の異なるフタロシアニン系色素、つまり、分光透過率曲線において８００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内における極値の位置が異なる複数のフタロシアニン系色素を適宜に混合することで、目標とする分光透過率曲線の透光性樹脂基材を製造できることを見いだした。

具体的に、請求項１に記載の透光性樹脂基材の製造方法は、溶融した樹脂を金型内に射出成型することで形成される透光性樹脂基材の製造方法において、前記樹脂１００ｋｇに対して、８００ｎｍ〜８５０ｎｍの波長領域の範囲内に透過率１０％未満の分光透過率曲線の極小値を有するフタロシアニン系色素（Ａ）と、９５０ｎｍ〜１０００ｎｍの波長領域の範囲内に透過率１０％未満の分光透過率曲線の極小値を有するフタロシアニン系色素（Ｂ）と、８７５ｎｍ〜９２５ｎｍの波長領域の範囲内に透過率１０％未満の分光透過率曲線の極小値を有するフタロシアニン系色素（Ｃ）とをそれぞれ０．１ｇ〜５０ｇの重量範囲の割合で混合し、前記樹脂とともに溶融して射出することで、分光透過率曲線が８００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長領域で透過率５％未満の極小値帯を有する方法である。フタロシアニン系色素（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）のそれぞれは、一種類であってもよいし複数種類であってもよい。
請求項２に記載するように、透光性樹脂基材に偏光機能及び／又は調光機能を付与する工程を追加してもよい。また、請求項３に記載するように、視力矯正領域の補正機能を付与する工程を追加してもよい。
前記樹脂の具体例としては、請求項４に記載するようにポリカーボネートを挙げることができ、さらに、この場合のフタロシアニン系色素（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の具体的数値としては、前記ポリカーボネート１００ｋｇに対して、フタロシアニン系色素（Ａ）を１６．０ｇ〜１７．０ｇ、同（Ｂ）を１８．５ｇ〜１９．５ｇ、同（Ｃ）を１６．０ｇ〜１７．０ｇの割合を挙げることができる。

上記の方法で製造される透光性樹脂基材は、請求項５に記載するように、溶融した樹脂を金型内に射出成型することで形成される透光性樹脂基材において、前記樹脂１００ｋｇに対して、８００ｎｍ〜８５０ｎｍの波長領域の範囲内に透過率１０％未満の分光透過率曲線の極小値を有するフタロシアニン系色素（Ａ）と、９５０ｎｍ〜１０００ｎｍの波長領域の範囲内に透過率１０％未満の分光透過率曲線の極小値を有するフタロシアニン系色素（Ｂ）と、８７５ｎｍ〜９２５ｎｍの波長領域の範囲内に透過率１０％未満の分光透過率曲線の極小値を有するフタロシアニン系色素（Ｃ）とをそれぞれ０．１ｇ〜５０ｇの重量範囲の割合で含み、分光透過率曲線が８００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長領域で透過率５％未満の極小値帯を有するものである。フタロシアニン系色素（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）のそれぞれは、一種類であってもよいし複数種類であってもよい。
請求項６に記載するように、前記透光性樹脂基材に偏光機能及び／又は調光機能を付与してもよい。
また、前記樹脂の具体例としては、請求項７に記載するようにポリカーボネートを挙げることができ、さらに、透光性樹脂基材に含まれるフタロシアニン系色素（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の具体的な量としては、ポリカーボネート１００ｋｇに対して、フタロシアニン系色素（Ａ）を１６．０ｇ〜１７．０ｇ、同（Ｂ）を１８．５ｇ〜１９．５ｇ、同（Ｃ）を１６．０ｇ〜１７．０ｇの割合を挙げることができる。

本発明の方法によれば、太陽光に含まれる特定領域の波長を効果的に遮断すること、特に８００ｎｍ〜１０００ｎｍの赤外線波長の領域を効果的に遮断することができる透光性樹脂基材を得ることができる。

以下、本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
［樹脂］
本発明の透光性樹脂基材に使用することのできる樹脂は、溶融して金型内のキャビティに射出成型することで透光性樹脂基材を成形することができ、かつ、透明性に優れるものであれば特にその材料は問わない。ジエチレングリコールビスアリルカーボネート(ＣＲ−３９)、ポリメチルメタクリレート(ＰＭＭＡ)、メチルメタアクリレート（ＭＭＡ）等を使用することもできるが、本発明は２５０℃以上の高温で溶融する樹脂に特に好適である。その代表例として、ポリカーボネート（ＰＣ）を挙げることができる。
以下の説明では、ポリカーボネートを例に挙げて説明する。

［フタロシアニン系色素］
フタロシアニン系色素は、近赤外線吸収色素として周知でありが、その分子構造の違いによって吸収波長の極値が変化することも知られている。そのため、図１に示すように、用途に応じて吸収波長の極値が異なる種々のフタロシアニン系色素が市販されている。
市販のフタロシアニン系色素の一例としては、株式会社日本触媒製の「イーエクスカラー」（登録商標）を用いることができる。
上記のフタロシアニン系色素は、メチルエチルケトンや２−ブタン、トルエン等を溶媒として溶解させることができ、この溶媒中に溶解させた状態で吸収スペクトルを分析することができるが、図１及び図２は、トルエン溶媒中に分子構造の異なる種々のフタロシアニン系色素を５重量％混合溶解したときの吸収スペクトルである。
本発明に用いることのできるフタロシアニン系色素は、目標とする８００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長領域内に透過率１０％未満の分光透過率曲線の極小値を有するものである。
このようなフタロシアニン系色素の例を図１及び図２に挙げる。
図１（ａ）のフタロシアニン系色素は、８２０ｎｍ前後に透過率１０％未満の極値を有し、図１（ｂ）のフタロシアニン系色素は、８５０ｎｍ前後に透過率１０％未満の極値を有し、図１（ｃ）のフタロシアニン系色素は、８８０ｎｍ前後に透過率１０％未満の極値を有する。また、図２（ａ）のフタロシアニン系色素は、９７０ｎｍ前後に透過率１０％未満の極値を有し、図２（ｂ）のフタロシアニン系色素は、９８０ｎｍ前後に透過率１０％未満の極値を有する。

［フタロシアニン系色素の混合量の決定］
図１及び図２に示すような種々のフタロシアニン系色素のうち、異なる極値を有する二種以上を、２５０℃〜３００℃で溶融したポリカーボネートに、ポリカーボネート１００ｋｇに対して、それぞれ０．１ｇ〜５０ｇの重量範囲の割合で溶融させつつ混合する。重量の割合が０．１ｇより小さいと、赤外線吸収効果がほとんど現れず、５０ｇを越えると、可視光まで遮断してサングラスとしての機能を果たさなくなる。可視光領域（概ね５００ｎｍ〜７００ｎｍの波長領域）において許容される透過率の下限値は、おおよそ１５％程度である。
組み合わせの例としては、例えば、８２０ｎｍ前後に透過率１０％未満の極値を有する図１（ａ）のフタロシアニン系色素と、９８０ｎｍ前後に透過率１０％未満の極値を有する図２（ａ）又は図２（ｂ）のフタロシアニン系色素と、８８０ｎｍ前後に透過率１０％未満の極値を有する図１（ｃ）のフタロシアニン系色素とを挙げることができる。

混合する量の目安は、可視光領域の透過率を１５％以上に確保した状態における分光透過率曲線の変化から、実験によって得ることができる。例えば、構造の異なる複数のフタロシアニン系色素を、樹脂１００ｋｇに対して０．１ｇ〜５０ｇの重量範囲の割合で適当に混合させて（例えば１５ｇずつとして）得られた透光性樹脂基材の透過スペクトルの分光透過率曲線が、図３に示すようなものになったとする。この透過スペクトルでは、目標とする８００ｎｍから８８０ｎｍ付近までと９７０ｎｍ付近では５％未満の高い赤外線吸収能を示すが、９００ｎｍ前後で１０％程度の山を有し、９７０ｎｍ付近から分光透過率曲線が急激に上昇に転じるため、全体として波形のものになっている。

そこで、このような場合は、９００ｎｍ付近に極値を有するフタロシアニン系色素と９７０ｎｍ付近に極値を有するフタロシアニン系色素とを、総重量が前記０．１ｇ〜５０ｇの重量範囲の割合で適量追加又は増量し、得られた透光性樹脂基材について透過スペクトルを求め、分光透過率曲線を分析する。このような繰り返しから、最適なフタロシアニン系色素の組み合わせと量とを決定する。なお、一般に、フタロシアニン系色素は高額であることから、目的とする分光透過率曲線に達した後は、使用するフタロシアニン系色素の量を徐々に減らすなどして、最小コストとなる組み合わせを得るのが好ましい。

［溶融・射出］
上記で決定されたフタロシアニン系色素の組み合わせ及び量を、２５０℃〜３００℃で溶融したポリカーボネートに混合し、この混合溶湯を金型のキャビティ内に射出する。このようにすることで、分光透過率曲線が８００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長領域で透過率５％未満の平坦な極小値帯を有する透光性樹脂基材を得る。この透光性樹脂基材は、レンズやフィルタ等の光学機器の材料として用いることができるが、前記キャビティの形状を、例えば眼鏡レンズの大きさ及び形状に予め形成しておくことで、透光性樹脂基材を得ると同時に赤外性吸収性に優れた眼鏡レンズを得ることができる。

［付加的機能］
本発明の透光性樹脂基材においては、偏光機能や調光機能、視力矯正機能を付加してもよい。また、フタロシアニン系色素の他、必要に応じて他の色素や添加剤を添加してもよい。

［実施例１］
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。使用した材料は以下のとおりである。
樹脂：ポリカーボネート（三菱合成化学株式会社製Ｈ３０００Ｕ）クリア
１００ｋｇ
フタロシアニン系色素
（Ａ）：株式会社日本触媒製イーエクスカラー（登録商標）ＩＲ１４
（クロロホルム溶媒に５重量％溶解したときの最大吸収波長 ８３２ｎｍ、
図４（ａ）参照）
１６．０ｇ〜１７．０ｇの範囲内で適量
（Ｂ）： 同 ＩＲ９１０
（クロロホルム溶媒に５重量％溶解したときの最大吸収波長 ９７７ｎｍ、
図４（ｂ）参照）
１８．５ｇ〜１９．５ｇの範囲内で適量
（Ｃ）： 同 ＩＲ２０
（クロロホルム溶媒に５重量％溶解したときの最大吸収波長 ９０４ｎｍ、
図４（ｃ）参照）
１６．０ｇ〜１７．０ｇの範囲内で適量
以上を３００℃の温度下で溶融・混合したものを、射出成形して透光性樹脂基材を得た。
図５は、上記（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）のそれぞれを、各適量範囲のほぼ中央の１６．５ｇ，１９．０ｇ，１６．５ｇとした場合の透光性樹脂基材（眼鏡レンズ）の透過スペクトルである。図示するように、この透光性樹脂基材は、分光透過率曲線が８００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長領域で透過率５％未満（ほぼ０）の平坦な極小値帯を有する。

［偏光機能の付与］
図６は、偏光機能を有する透光性樹脂基材（眼鏡レンズ）に本発明を適用した実施例である。
通常の偏光機能付き透光性樹脂基材の分光透過率曲線を点線で示す。偏光機能は、透光性樹脂基材の少なくとも片面に偏光シートを貼付することで設けることができる。通常の偏光機能付き透光性樹脂基材は赤外線の透過抑制機能を有さず、８００ｎｍ〜１０００ｎｍの領域の波長を９０％以上透過させている。
この偏光機能付き透光性樹脂基材に本願発明の赤外線吸収機能を適用すると、分光透過率曲線が８００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長領域で透過率５％未満（ほぼ０）の平坦な極小値帯を有する偏光機能付き透光性樹脂基材を得ることができる。

本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。
例えば、本発明の透光性樹脂基材には、偏光機能のほか調光機能を付与することが可能であり、特に眼鏡レンズの場合には、視力矯正機能を付与することも可能である。
また、８００ｎｍ〜８５０ｎｍの波長領域の範囲内に透過率１０％未満の分光透過率曲線の極小値を有するフタロシアニン系色素（Ａ）、９５０ｎｍ〜１０００ｎｍの波長領域の範囲内に透過率１０％未満の分光透過率曲線の極小値を有するフタロシアニン系色素（Ｂ）、８７５ｎｍ〜９２５ｎｍの波長領域の範囲内に透過率１０％未満の分光透過率曲線の極小値を有するフタロシアニン系色素（Ｃ）は、総量が前記０．１ｇ〜５０ｇの重量範囲の割合でそれぞれ一種類でも複数種類でもよい。
さらに、樹脂には、フタロシアニン系色素の他、調色のための他の色素やその他の添加剤を添加してもよい。

本発明の透光性樹脂基材は、通常の眼鏡に限らずサングラス（偏光機能や調光機能を有するものを含む），前掛け眼鏡及び保護眼鏡等の眼鏡レンズに広範に適用が可能であるほか、フィルタ等の他の光学機器への適用も可能である。

（ａ）〜（ｃ）は、トルエン溶媒中に分子構造の異なる種々のフタロシアニン系色素を５重量％混合溶解したときの吸収スペクトルの例を示すグラフである。 （ａ），（ｂ）は、トルエン溶媒中に分子構造の異なる種々のフタロシアニン系色素を５重量％混合溶解したときの吸収スペクトルの例を示すグラフである。 構造の異なる複数のフタロシアニン系色素を、樹脂１００ｋｇに対して０．１ｇ〜５０ｇの重量範囲の割合で適当に混合させて得られた透過スペクトルの一例である。 （ａ）〜（ｃ）は本発明の実施例で使用したフタロシアニン系色素の吸収スペクトルを示すグラフである。 本発明の実施例において得られた透光性樹脂基材の吸収スペクトルを示すグラフである。 本発明の実施例において得られた透光性樹脂基材に偏光機能を付与した場合の吸収スペクトルを示すグラフである。

Claims (7)

1. 溶融した樹脂を金型内に射出成型することで形成される透光性樹脂基材の製造方法において、
   前記樹脂１００ｋｇに対して、８００ｎｍ〜８５０ｎｍの波長領域の範囲内に透過率１０％未満の分光透過率曲線の極小値を有するフタロシアニン系色素（Ａ）と、９５０ｎｍ〜１０００ｎｍの波長領域の範囲内に透過率１０％未満の分光透過率曲線の極小値を有するフタロシアニン系色素（Ｂ）と、８７５ｎｍ〜９２５ｎｍの波長領域の範囲内に透過率１０％未満の分光透過率曲線の極小値を有するフタロシアニン系色素（Ｃ）とをそれぞれ０．１ｇ〜５０ｇの重量範囲の割合で混合し、前記樹脂とともに溶融して射出することで、分光透過率曲線が８００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長領域で透過率５％未満の極小値帯を有すること、
   を特徴とする透光性樹脂基材の製造方法。
2. 請求項1記載の透光性樹脂基材の製造方法において、前記透光性樹脂基材に偏光機能及び／又は調光機能を付与する工程を設けたことを特徴とする透光性樹脂基材の製造方法。
3. 請求項1又は2記載の透光性樹脂基材の製造方法において、視力矯正領域の補正機能を付与する工程を設けたことを特徴とする透光性樹脂基材の製造方法。
4. 前記樹脂がポリカーボネートで、ポリカーボネート１００ｋｇに対するフタロシアニン系色素の重量の割合を、フタロシアニン系色素（Ａ）１６．０ｇ〜１７．０ｇ、同（Ｂ）１８．５ｇ〜１９．５ｇ、同（Ｃ）１６．０ｇ〜１７．０ｇとしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の透光性樹脂基材の製造方法。
5. 溶融した樹脂を金型内に射出成型することで形成される透光性樹脂基材において、
   前記樹脂１００ｋｇに対して、８００ｎｍ〜８５０ｎｍの波長領域の範囲内に透過率１０％未満の分光透過率曲線の極小値を有するフタロシアニン系色素（Ａ）と、９５０ｎｍ〜１０００ｎｍの波長領域の範囲内に透過率１０％未満の分光透過率曲線の極小値を有するフタロシアニン系色素（Ｂ）と、８７５ｎｍ〜９２５ｎｍの波長領域の範囲内に透過率１０％未満の分光透過率曲線の極小値を有するフタロシアニン系色素（Ｃ）とをそれぞれ０．１ｇ〜５０ｇの重量範囲の割合で含み、分光透過率曲線が８００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長領域で透過率５％未満の極小値帯を有すること、
   を特徴とする透光性樹脂基材。
6. 請求項５記載の透光性樹脂基材に偏光機能及び／又は調光機能を付与したことを特徴とする透光性樹脂基材。
7. 前記樹脂がポリカーボネートで、ポリカーボネート１００ｋｇに対するフタロシアニン系色素の重量の割合を、フタロシアニン系色素（Ａ）１６．０ｇ〜１７．０ｇ、同（Ｂ）１８．５ｇ〜１９．５ｇ、同（Ｃ）１６．０ｇ〜１７．０ｇとしたことを特徴とする請求項５又は６に記載の透光性樹脂基材。