光学热塑性氨基甲酸乙脂树脂透镜制造方法及其透镜

摘要

一种连续制造光学各性能优良并且在镜片全体上没有光学特性上不均匀斑的镜片的方法及通过这种方法制造的镜片。形成硫代氨基甲酸乙脂预聚物的第一工序及该硫代氨基甲酸乙脂预聚物与至少1种的氨基甲酸乙脂形成单体反应的第二工序,在挤出机内或后续工序的有挤出装置的反应器内部进行,将由前述挤出机或挤出装置挤出的光学用热塑性硫代氨基甲酸乙脂－氨基甲酸乙脂共聚合体延展为片状,该延展为片状的共聚体通过冲切形成镜片先导体,冲压该镜片先导体使该镜片先导体的至少一面具有设定曲面。

说明书

所属领域

本发明涉及一种热塑性的含硫氨基甲酸乙脂树脂透镜的制造方法及其透镜。

背景技术

透镜的材料经过玻璃的全盛时代，伴随着化学合成的发展开发了透明、耐久性好的树脂透镜，也能够使用丙烯基、聚碳酸脂、ADC等树脂。但是作为透镜对于折射率、像差、研磨性、耐冲击性、耐久性、耐擦伤性等项目上要求有严格的物理性能。其中对于折射率及色差，正在积极开发使两者平衡的优质树脂，折射率为1.6、阿贝数35以上的能够与玻璃相匹敌性能的树脂已上市，特别是用于眼镜用塑料镜片上十分适合。此外，在眼镜用塑料镜片中，由于追求时尚，染色性的好坏成为重要的要素。

透镜，特别是眼镜用塑料镜片的制造方法一般为注射成形法及浇铸成形法，热塑性树脂主要以注射成形法、热硬化性树脂以浇注成形法来制造。这些制造方法不能简单地划分优劣，相对于透镜制造的出发点，其不同点为：热塑性树脂为高分子化状态、而热硬化树脂为低分子即单体状态。两者都要注入密封的镜片成形空间中。如果只从制造方法上考虑，注射成形法为节省劳动力的低成本方法，而浇铸法为劳动密集性制造方法。

在作为镜片一个特性的折射率上，前述的丙烯基为1.49、聚碳酸脂为1.58、ADC为1.50、氨基甲酸乙脂为1.57、含硫氨基甲酸乙脂为1.67。作为这些树脂的成形法，丙烯基、聚碳酸脂使用注模成形法，而ADC、含硫氨基甲酸乙脂使用浇铸成形法。

如果能够使用像高分子材料作为原料那样的注射成形的制造方法来制造高光学性能的镜片，有望大幅度提高镜片的生产率，但上述ADC及含硫氨基甲酸乙脂那样的热硬化树脂具有立体交联构造，不具有可塑性，不能进行注射成形法。在此，本发明者首先开发了作为光学用热塑性共聚合体的含有硫代氨基甲酸乙脂结合及氨基甲酸乙脂结合两者的光学用热塑性硫代氨基甲酸乙脂-氨基甲酸乙脂共聚合体，已在美国专利申请(08/548,806)及PCT国际申请(PCT/JP96/03710)中公开。其概要如下所述。

前述光学用热塑性共聚合体的特征由将二异氰酸脂及/或二异硫代氰酸脂化合物与有2个与异氰酸脂基有反应性的基并且其中至少一个为SH基的硫代化合物反应，以形成重量平均分子量为1,000-30,000的硫代氨基甲酸乙脂预聚物的第一工序，以及通过前述第一工序得到的硫代氨基甲酸乙脂预聚物、二异氰酸脂化合物和具有2个与异氰酸基有反应性的基，其中至少有一个为OH基的从含有氢氧基的预聚物中选出的至少一种氨基甲酸乙脂形成性预聚物相反应的第二工序构成。这样得到的共聚合体折射率在1.59以上，同时阿贝数在34以上，折射率与阿贝数的平衡较好，具备作为镜片等光学制品所要求的各种性质。

再者，前述共聚合体由反应挤出机连续制造，但由于反应环境温度在140℃以上，容易引起氧化，最好将原材料的投放工序及挤出机内部保持于氮气等惰性环境气体内。此外，由于前述第二工序达到180℃以上，挤出的树脂极易氧化，最好至少在本共聚合体在达到其玻璃转变点温度116℃为止期间，同样置于隋性气体环境下。

虽然通过上述可塑性共聚合体的开发，可以由高分子材料得到具有优良光学特性的镜片，但一般通过注射成形法进行镜片制造时，具有因流线的产生容易产生光学性不均匀等问题，不能充分地体现通过注射成形法得到的上述共聚体的优良光学特性。

本发明的目的为解决上述问题，提供一种使用含有硫代氨基甲酸乙脂结合及氨基甲酸乙脂结合两者的光学用热塑性硫代氨基甲酸乙脂-氨基甲酸乙脂共聚合体，制造光学各性能优良的镜片，并且连续制造在镜片全体上没有光学特性上不均匀光斑的镜片的方法及通过这种方法制造的镜片。

发明内容

在本发明的镜片的制造方法中，形成硫代氨基甲酸乙脂预聚物的第一工序及该硫代氨基甲酸乙脂预聚物与至少1种的氨基甲酸乙脂形成性单体反应的第二工序，在挤出机内或后续工序的有挤出装置的反应器内部进行，将由所述挤出机或挤出装置挤出的光学用热塑性硫代氨基甲酸乙脂-氨基甲酸乙脂共聚合体延展为片状，该延展为片状的共聚体通过冲切形成镜片先导体，并使该镜片先导体的至少一面具有规定的曲面。

在上述制造方法中，最好所述镜片先导体形成圆板状。

此外，所述第一工序、第二工序及共聚合体的延展工序最好在氮气环境下进行。

此外，所述镜片先导体最好在加热退火后进行冲压。

再者，可以在所述镜片先导体的至少一面上形成设定的曲面后，形成硬膜并加热后进行冲压。

附图简介

图1为本发明第一工序及第二工序的说明图，

图2为本发明的镜片制造工序的说明图，

图3为示出本发明挤出部的桶内温度状况的曲线图。

最佳实施例

以下利用附图对本发明的光学用热塑性硫代氨基甲酸乙脂-氨基甲酸乙脂共聚合体(以下称为共聚合体)的制造工序及使用该共聚合体镜片的制造工序进行说明。此外，以下所示的制造方法为本发明实施例的一例，但本发明并不限于此。

图1示出了制造共聚合体的一系列工序。工序由在点划线圈定的A部分所进行的形成硫代氨基甲酸乙脂预聚物的第一工序和在点划线圈定的B部分进行的硫代氨基甲酸乙脂与含有氢基单体反应的第二工序构成，再如图2所示，为接下去进行的镜片制造工序(C部分)。

首先，对在前述A部分进行的第一工序进行说明。

罐1中为二异氰酸脂及/或二异氰酸脂化合物，罐2中为收纳于氮气环境下的硫代化合物。

齿轮泵3a及3b分别与这些罐相连，齿轮泵3a及3b的排出比被调整为设定的比例。这些泵的排出侧连接于带有加热器的静态搅拌机5上，以使两种成分充分混合。在此间保持液温在10℃以上，两种成分发生化学反应形成硫代氨基甲酸乙脂预聚物，注入缸体直径为0.8英寸的反应挤出成形机6的挤出部7中。

在硫代氨基甲酸乙脂预聚物注入挤出部7的路径中，一旦流入备用贮罐20后，可导引到挤出部。这是为了在挤出部侧发生问题时对原料保护问题进行处理。此外在此第一工序所得到的硫代氨基甲酸乙脂预聚物也可由其它反应器制造，供给挤出成形机。

注入挤出部7的硫代氨基甲酸乙脂预聚物由构成挤出部的桶内的螺旋推进器压送，导入至第二工程的B部分。在第二工程，罐22中收纳的二异氰酸脂化合物和罐21中收纳的硫代化合物相对于前工序所得到的硫代氨基甲酸乙脂预聚物以设定的比例由齿轮泵3c、3d注入挤出部7，进行混合及聚合，得到的共聚合体8被挤出。在此期间，氮气净化气体由排出栓4排出。此外，上述第二工序也可在其它反应容器中进行，将生成物注入挤出机内。

图3示出了挤出部7的桶的轴向距离与各桶内部各部位的温度。由最初投入桶内到挤出的时间，通常约为20-40分钟。

刚挤出时的共聚合体具有透明流动性，温度约为190℃。在此阶段，由于易于氧化，必须在氮气的环境下逐渐冷确，共聚合体8在氮气包围的传送带9上连续地投入。由于共聚合体8的玻璃转变点温度为116℃，考虑镜片制造工序的处理方法，按照在传送带9的出口侧共聚合体8的温度为100-130℃来调整传送带9的长度及氮气的温度。

图中未示出，设置于挤出部7的最终端的模具最好按将传送带9出口侧的共聚合体做成宽85mm，厚度为5-10mm的程度。传送带的速度逐渐加快，使从挤出部排出的共聚合体延伸，共聚合体沿一轴向延伸，将分子排列控制在一定方向。此外传送带9的皮带的表面最好为镜面，可以使用研磨不锈钢材，也可以涂以氟涂层以提高脱模性。

以下利用图2对镜片制造工序进行说明。

在传送带9的出口侧有回转式冲切机10，滚筒10a、10b上冲模11a、承模11b以在圆周上分别对应的方式设置多个，能够与片状共聚体8的输送速度同步回转，同时对镜片的先导体进行连续冲切。冲切结束的片状共聚体8a付着于滚筒10a上继续回转，在途中切断为适当长度并被收集。符号13为拾取辊。冲切后的镜片先导体12由带有吸付部的机械手14放置于传送带15上。传送带15用于向冲压机16上运送镜片先导体12，镜片先导体12逐个以手工或机械手放置于冲压机16的设定位置。

冲压机16的模具17a、17b具有加热及冷却双重设备。由于在此镜片先导体的温度由100℃自然冷却，因此在冲压机16的下模具17a上再次加热至150℃以上。其后，上述模具17b降下，将镜片先导体12冲压成形，制成镜片18。

镜片先导体12通常为直径80mm、厚度5-10程度的圆板状，也可由冲压机成形为各种凸透镜及凹透镜。由于眼镜镜片为凸凹透镜形状，在模具冲压加工时，树脂由中央部向外侧一致流动，不会产生流线。

冲压后，至少冷却至玻璃转变点以下取出镜片。

此外，以上所述镜片先导体12是由冲压机将延展为片状的共聚合体8冲切为圆板状，为了防止材料的损失，也可在传送带9上将挤出的共聚合体8切断成冲切加工所必需的体积的立方体状或四角板状，将其延展为圆形作为镜片的先导体。但应注意在延展时，应由共聚合体块的中心部向外侧伸展方向一致地延展。

一般所得到的镜片此后以浸渍或旋压等适当方法形成硬膜后进行干燥，作为其它方法，可以在指触干燥后再度加热冲压以提高硬膜的干燥及附着性。此时，可进行一些镜片的曲率修正。

本制造方法中也可以半成品镜片，即圆板状的镜片先导体8的状态保存，其后根据要求将半成品镜片冲压成形，研磨为成品。

在半成品镜片的场合，共聚合体8a的片厚为15-20mm。此外，在半成品镜片冲压场合，下模具及上模具的一方为精密成形面。

在以往的注射成形法中，要成形出具有数十种曲率半径的球面进行保存，根据本发明，由于仅保存镜片先导体，根据要求制成成品，具有不需要分种类库存的优点。但为了确保树脂的稳定性，镜片先导体最好在120-150℃下进行20-120分钟的退火后保存。

以下根据实施例对本发明进行具体说明，但本发明并不限于此。

在图1所示罐1中，4，4′-亚甲基双(环已基异氰酸脂)和1，3双(异氰甲基)苯以95∶5(重量比)的比例混合的混合液；在罐2中双(2巯基2基)硫化物被分别收纳于氮气环境下，齿轮泵3a、3b的排出量比调整为5∶3。带有加热器的静态搅拌机5将液温保持在110℃并将两种成分搅拌反应，得到的硫代氨基甲酸乙脂预聚物注入缸体直径为0.8英寸的反应挤出成形机6的挤出部7中。

相对于注入挤出部7的硫代氨基甲酸乙脂预聚物65g/min(一分钟的注入量，下同)，罐22中收纳的MDI(4，4′亚甲基双苯基异氰酸脂)20g/min和罐21中收纳的2∶3-丁二醇(环已烷二丁醇)12g/min通过齿轮泵3c、3d注入，在混合的同时进行聚合，挤出所得的共聚合体8。

此外，硫代氨基甲酸乙脂预聚物从最初投入到挤出部7的桶内到挤出为止的时间为20分钟。

挤出的共聚合体在氮气环境下一面逐渐冷却，一面被连续地投入传送带9上，延展成为宽85mm，厚约1cm片状。传送带9的长度为70cm，速度为10cm/min，传送带9出口侧共聚合体8的温度为120℃。

在传送带9的出口侧，通过图2所示的回转式冲切机10将延展为片状的共聚合体冲切成为直径80mm，厚约1cm的圆板状镜片先导体12。得到的镜片先导体12由机械手14放置于传送带15上。

镜片先导体12在冲压机16的下模具17a上加热至180℃后，降下模具17b冲压成形，得到镜片18。

冷却后，检查此镜片18的光学特性，折射率1.59，色散系数为35，没有光学性不均匀。

根据本发明的制造方法，能够连续制造折射率为1.59以上，同时色散系数为34以上，没有光学性不均匀，作为眼镜平衡较好镜片。此外，能够保存作为成品镜片制成前阶段的镜片先导体，可以快速对应于市场上镜片的需要。在成品镜片中，由于在进行形成硬膜及退火工序的同时对曲率半径进行一些修正，不需要库存多种类的镜片，减轻了制造者的负担。