JPS642483B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液状の硬化性化合物の注型成形方法に
関するものであり、特にプラスチツクレンズを成
形するための注型成形方法に関するものである。

プラスチツクレンズはポリカーボネートやポリ
（メタ）アクリレート類などの熱可塑性樹脂を射
出成形あるいは圧縮成形して製造される場合もあ
るが、性能や物性の優れたプラスチツクレンズを
製造するためには通常注型成形が用いられる。プ
ラスチツクレンズの原料となる液状硬化性化合物
としてはα，β不飽和基を１個以上有するモノマ
ーやそのプレポリマー、α，β不飽和基とエポキ
シ基などの縮重合性基を有するモノマーやそのプ
レポリマー、その他重合により硬化しうる各種化
合物がある。具体的には、たとえばジエチレング
リコールビスアリルカーポネート、（メタ）アク
リル酸エステル、ジアリルエステル、トリアリル
イソシアヌレートなどである。

プラスチツクレンズの内特にメガネレンズには
正確な度を必要とし、しかも耐衝撃性、耐擦傷
性、透明性などの高い物性が要求される。このメ
ガネレンズ用の原料としては、現在CR−39と呼
ばれるジエチレングリコールビスアリルカーボネ
ートが広く使用されている。このCR−39の単独
重合体あるいはそれを主成分とする共重合体は透
明性、耐衝撃性、耐擦傷性などの種々の物性が優
れており、メガネレンズとして最も優れたものが
得られる。

プラスチツクレンズの注型成形は、(A)ガスケツ
トで保持した２個のモールドの間のキヤビテイー
内にモノマー等のプラスチツク原料を充填する、
(B)これを加熱等により硬化させる、(C)次にモール
ドを取り外してレンズを取り出す、という基本的
な３工程により行なわれるのが普通である。(A)の
工程において、ガスケツトはゴム、エラストマ
ー、比較的軟質の合成樹脂などの可撓性材料から
なり、通常はガラスであるモールド２個をこのガ
スケツトに組み合せる。２個のモールドの対向す
る面はレンズに必要なカーブを有している。モノ
マー等のプラスチツク原料はこの２個のモールド
の間に形成されたキヤビテイー内に充填され漏れ
ないように密閉される。(B)の工程では、(A)で組み
立てられた原料を充填されたモールドをそのまま
加熱炉等に入れて、プラスチツク原料を硬化させ
る。レンズのひずみを少くし均一に重合させるた
め、硬化には少くとも数時間、通常は１昼夜程度
以上要する場合が多い。(C)工程では組み立てられ
たモールドを取り外し、中のレンズを取り出す
が、この時取り外し易いようにガスケツトは切断
されることが多く、ガスケツトの再使用は行なわ
れないが、ガラスモールドは次の注型成形に再使
用されることが多い。

このプラスチツクの注型成形における最も大き
な問題点はガスケツトにある。CR−39などのプ
ラスチツク原料は重合硬化時の収縮が比較的大き
い。このため、ガスケツトはある程度の柔軟性を
必要とし、この柔軟性が充分でないとモールド間
隙の体積がプラスチツク原料の収縮に追従しきれ
ず、モールドとプラスチツク原料との間に剥れが
生じる。また、重合硬化には通常長時間の加熱を
必要とするので、ガスケツトはまた耐熱性を要求
される。この両者に加えて、さらにガスケツト材
料は安価である必要がある。即ち、ガスケツトは
通常１度しか使用されないので、その材料や成形
加工費が安価でなければレンズの成形に占めるガ
スケツトのコストが高くなり過ぎる問題がある。
たとえば、レンズには多くの種類があり、それに
合せてガスケツトの形状も違い、多種類のガスケ
ツトを用意しなければならない問題もある。たと
え、ガスケツトの材料が安価であつても、その成
形加工費（たとえば成形型の費用など）は無視で
きなくなる。

さらに、ガスケツトは、モールドの位置合せの
ための機能を必要とする。たとえば２個のモール
ドのレンズ表面を形成する表面（以下光学面とい
う）の中心を合せることや光学面の傾斜を合せる
こと（即ちこの２つによつて光軸が一致する）、
２つの光学面間の距離を所定の距離とすること
（レンズの厚さの規定）などである。さらに乱視
用レンズなどでは他の位置合せを必要とする場合
もある。このため、ガスケツトは正確な形状を有
する成形品である必要がある。一方上記の理由に
よりガスケツトの材質としてある程度以上の柔軟
性を有する必要があるため、このような柔軟な材
質のガスケツトではモールドのずれなどが起り易
く、モールドの位置合せが困難となる。

そこで本発明者は、ガスケツトの機能を分離
し、ガスケツトによらずに位置合せをしガスケツ
トはプラスチツク原料の収縮の対応と耐熱性を持
たせる機能を有するものとすることを考えた。勿
論ガスケツトはモールドを保持する機能を有する
必要があると考えられるが、位置合せのための正
確な形状を必要としなくなると考えられる。この
方法の検討を進めた結果、本発明者は従来のガス
ケツトを用いる必要はなく、テープなどでモール
ド間隙をシールすることで目的を達成しうること
を見い出した。一方、位置合せはモールドを保持
して所定の位置に固定することで行うことができ
る。従つて、この所定の位置に固定した２個のモ
ールドをテープ等でシールすることにより、モー
ルドの組み立てを行いうる。

本発明はこの従来のガスケツトを使用しないプ
ラスチツクレンズの注型成形方法に関するもので
ある。即ち、本発明は、２個のモールドを組み立
てて該２個のモールドの間にキヤビテイーを形成
し、該キヤビテイー内で液状の硬化性化合物を主
成分とするプラスチツク原料を硬化してプラスチ
ツクレンズを成形する方法において、キヤビテイ
ーの形成とプラスチツク原料の充填を以下の
（）〜（）の順で行うことを特徴とするプラ
スチツクレンズの注型成形方法である。

（） ２個のモールドをそれぞれモールド保持
具で保持すること。

（） モールド保持具に保持された２個のモー
ルドを所定の位置に位置決めして、その位置に
固定すること。

（） 固定された２個のモールド側面周囲に２
個のモールドにまたがつて粘着テープを密着さ
せキヤビテイーを形成すること。

（） 該キヤビテイーを形成した組み立てられ
たモールドをモールド保持具から取り外した後
該キヤビテイーにプラスチツク原料を充填する
こと。

本発明を方法を図面を用いて説明する。第１図
はモールドを保持した状態の位置決め装置の断面
を示す図である。例として、球面を有するメニス
カス型凹レンズの成形について説明する。ガラス
製の２個のモールド１，２がモールド保持具３，
４に取り付けられている。モールド１は凹状球面
からなる光学面５を有する円柱形モールドであ
り、モールド２は凸状球面からなる光学面６を有
する円柱形モールドである。これらモールド１，
２はその光学面５，６が対向するようにモールド
保持具３，４に取り付けられる。モールド保持具
３，４はそれぞれ脚部７，８を有し、それらの他
端はそれぞれモールド保持軸９に取り付けられて
いる。一方の脚部７はモールド保持軸９に固定さ
れており、他方の脚部８はモールド保持軸９に沿
つて移動可能であり、必要に応じて任意の位置に
固定しうる。

モールド１，２のそれぞれの球面である光学面
５，６の中心から、その球面の曲率中心とを結ぶ
線をそれぞれの面の光軸と呼ぶものとし、一点鎖
線１０で表わす。モールドの位置決めは、まずこ
の両光学面５，６の光軸１０を一致させることに
よつて行う。この光軸１０はモールド保持軸９と
平行にし、可動脚部８をモールド保持軸９上を移
動させても両光学面５，６の光軸１０がずれない
ようにする。光軸１０を正確に一致させるために
は、モールドやモールド保持具の形状が正確なも
のである必要がある。たとえば、光学面の曲率中
心が円柱の軸上にある通常の円柱形のモールドで
は、モールド側面１１，１２を利用して２つの円
柱の軸を一致させることによつて光軸を一致させ
ることができる。また、円柱形モールドの非光学
面である方の底面を円柱の軸に直角な面とし、２
つのモールドのそれぞれの底面１３，１４を平行
にすることによりさらに光軸一致の精度を上げる
ことができる。これに対応して、モールド保持具
３，４の形状やその寸法精度が正確なものではな
くてはならない。２つのモールド１，２のずれは
出来るだけ少いことが好ましいが、この例のよう
な球面からなる光学面の場合は、球面の曲率中心
がずれない限り、球面に沿つて光学面の中心がず
れることは多少許される。非球面の場合はこのず
れも許されない。

次に、２個のモールド１，２間の距離が決めら
れる。たとえば、図の場合脚部８を移動してモー
ルド１，２を接触させてその距離を０とするか、
ある一定厚さのスペーサーを間挿してモールド間
の距離を決め、次に脚部８を移動させてその移動
距離によつて、所定のモールド間の距離を定め
る。このモールド間の距離がレンズの厚さに関係
する。即ち、プラスチツク原料は通常硬化時に収
縮するのでその収縮を補正した距離に２つの光学
面を位置させることにより目的とするレンズの厚
さが得られる。

上記モールドの印置決めの方法はこれのみに限
定されるものではない。たとえば、まず、モール
ドの光学面の距離を決めた後、他の位置決めを行
うことができる。また、モールド保持具は必ずし
も移動可能である必要がない場合もある。たとえ
ば、一定厚みのレンズを成形する場合やモールド
間隙をモールドの大きさ（たとえば底面から光学
面までの距離）で決めうる場合である。

上記の位置決め手段は、モールドの光学面以外
の部分、たとえば側面や光学面以外の底面、で位
置決めを行うものである。これを外面基準位置決
めと呼ぶことにする。これに対して、モールドの
光学面を利用して位置決めを行うこともでき、こ
れを内面基準位置決めと呼ぶことにする。たとえ
ば、モールド保持具とその脚部間の少くとも一方
を可動とし、保持された２つのモールド間に決め
られた形状のスペーサーを両光学面に接するよう
に挾持して両光学面の位置を決め、モールド保持
具と脚部間を固定し、次に上記のような方法で両
光学面を平行移動しスペーサーを除き必要な距離
に位置させることにより位置決めを行うことがで
きる。また、両光学面の一方を外面基準で、他方
を内面基準で位置決めすることもできる。

モールドの位置決めを行つた後、モールドはそ
の位置で固定される。たとえば、第１図に示した
装置では可動脚部８をモールド保持軸９に固定す
ることによつて行なわれる。この固定は実質的な
固定、即ちそれ以後の取り扱いにおいてモールド
の位置がずれない程度の固定であればよく、たと
えば可動脚部８がそれ以後の取り扱いで動かなけ
れば、特に機械的手段でそれを固定する必要はな
い。

次に固定された２個のモールドの周囲に２個の
モールドにまたがつて粘着テープ、たとえばテー
プを巻回し、そのテープをモールド側面に密着さ
せてキヤビテイーを形成する。たとえば、第１図
では、２つのモールド１，２の側面１１，１２に
またがつてモールド間隙を密閉するようにテープ
を巻き、テープを側面１１，１２に密着させる。
この密着は、通常接着剤や粘着剤を使用して後述
のようにプラスチツク原料を充填して硬化させる
まで剥れが生じない程度に強固に固定させること
をいう。この固定に粘着テープが有用であるが、
接着テープを用いたり、モールド側面に接着剤や
粘着剤を塗布してテープを貼り付けることもでき
る。２つのモールドの光学面とテープで囲まれた
空間をキヤビテイーと呼び、後にこの中でプラス
チツク原料が硬化される。テープの長さは、キヤ
ビテイーを密閉しうる長さ、即ちほぼ円柱形モー
ルドの円周の長さ、以上を必要とする。テープを
２重以上に重ねて巻回したり、軸方向にずらせな
がら重ねて巻回することができるが、通常は１周
巻回して端部が多少重なる程度にする。またテー
プの巾は通常モールド外周部分のモールド間隙距
離と両モールド側面の貼り付けしろ部分の合計の
長さを必要とする。しかし、それ以下、たとえば
モールド間隙距離以下であつても、テープを重ね
ながら螺線状に巻回することができるので使用可
能である。貼り付けしろ部分の巾はテープとモー
ルドの密着強度に関係する。従つて、密着強度が
高い場合には巾を狭くすることができ、低い場合
には巾を広くすることが好ましい。

キヤビテイーを形成した後、次にこのキヤビテ
イーにプラスチツク原料を充填する。このプラス
チツク原料の充填は、キヤビテイーを形成した組
み立てられたモールドをモールド保持具から取り
外した後に行う。組み立てられたモールド組み立
て体の断面を第２図に示す。２つのモールド１，
２とテープ１５の間にキヤビテイー１６が形成さ
れている。プラスチツク原料のキヤビテイーへの
充填は、たとえば次のようにして行う、一つの方
法は重なり部分の外側のテープが重なる直前まで
剥離してキヤビテイーへの注入口を形成し、この
注入口からプラスチツク原料を注入してキヤビテ
イー内にプラスチツク原料を充填し、再びテープ
を重ねてキヤビテイーを閉じる方法である。他の
方法としては、テープを剥離せずにテープとモー
ルド側面との間に注射針等の注入管を挿入し、こ
の注入管からプラスチツク原料を注入する方法や
自己シール性のテープを使用し、注射針等の注入
管をテープに差し込んで孔をあけ注入管からプラ
スチツク原料を注入する方法などもある。このよ
うにキヤビテイーへプラスチツク原料を充填する
方法は任意の方法が使用できる。

プラスチツク原料がキヤビテイーに充填されて
いないにもかかわらず、テープを巻回密着させた
モールド組み立て体は形状安定性が高く、変形が
少い。たとえば、第２図に示す状態にモールド組
み立て体を置いた場合、上のモールドの重さは、
テープの面に平行にかかり、しかもテープ全周に
均一にかかるため、かなり薄いテープを使用して
もテープが座屈する恐れは少い。同様に上のモー
ルドが横へ動く恐れも少い。従つて、キヤビテイ
ーにプラスチツク原料が充填されていないにもか
かわらず、テープを密着させた後はモールド組み
立て体をモールド保持具から取り外すことがで
き、取り外したモールド組み立て体にプラスチツ
ク原料を充填する場合もモールド組み立て体の形
状が変る恐れは少い。プラスチツク原料を充填し
た後のモールド組み立て体は、プラスチツク原料
が上のモールドの重さをある程度支えうるのでそ
の形状安定性が向上する。

モールド組み立て体に充填されたプラスチツク
原料は通常の方法で硬化することができる。たと
えばモールド組み立て体を加熱炉に入れて加熱
し、プラスチツク原料を硬化させる。プラスチツ
ク原料を硬化した後、モールド組み立て体を分解
しレンズを取り出す。通常モールドは洗浄等を行
つた後再使用される。

上記説明ではテープを使用する例を示したが、
本発明では粘着テープの使用が好適であるが、か
かる粘着テープの他に、密閉可能なフイルム類を
使用することができる。たとえば、熱収縮性プラ
スチツクフイルムを使用できる。この熱収縮フイ
ルムはテープ状のものを上記と同じように巻回し
て加熱し密着させることができるが、また位置決
めしたモールドに管状熱収縮フイルムを被せて加
熱しモールドに密着させることができる。また、
管状弾性体をその管径を広げてモールドに被せ、
管径を元へ戻してモールドに密着させる方法も使
用できる。

本発明の最も大きな特徴は、モールドの組み立
てが従来に比べて非常に正確に行え、従つて寸法
精度の優れたレンズを得ることができる点にあ
る。従来のガスケツトによつてモールドを組み立
てる方法では、ガスケツトの形状や材質によつて
その組み立て精度を向上させることができなかつ
た。本発明ではガスケツトによることなくモール
ドを組み立てることができるので、モールド保持
具を含めたモールド組み立て装置の精度やモール
ド形状の精度を向上させることにより極めて正確
にモールドを組み立てることができる。他の特徴
の第１は、プラスチツク原料の収縮にテープがそ
の収縮に追従しやすい点にある。プラスチツク原
料硬化時に生じる大きな収縮力は２つのモールド
を近づける方向にかかり、これはテープがキヤビ
テイー側あるいはその反対側に曲がることあるい
はモールドとの密着面がずれることによつてモー
ルドの移動に追従する。収縮はモールドの重力よ
りもはるかに高く、かつ光軸に平行な力であるの
で、テープは曲がることができかつモールドを光
軸方向以外の方向にずれさせない。他の特徴の第
２は、従来はガスケツトをレンズの種類に合せて
多種類用意しなければならなかつたのに対して、
テープを使用する方法は全くそれが必要でない点
にある。たとえば、１種のテープであらゆる種類
のレンズを成形しうる。勿論、そのために、レン
ズの成形費用は大巾に低減することができる。ま
た、テープに要求される基本的物性は単にある程
度以上の強度があればいいという程度であるの
で、耐熱性の向上も材質により容易に解決しう
る。

粘着テープは特にその厚さや材質が限定される
ものではない。その厚さはある程度の可撓性を有
する程度まで厚いものであつてもよく、従つて本
発明における「テープ」は比較的厚い「シート」
と呼びうるものであつてもよい。テープ状あるい
はシート状のものとしては、それをモールド周囲
に巻回できかつ粘着剤等でモールド側面に密着さ
せた後テープ自体の弾性で剥離を生じない程度の
厚さがあればよい。粘着テープの厚さはそれ故に
特に限定されるものではないが、通常のプラスチ
ツクからなる場合は約１mm以下の厚さが使用し易
い。その下限はモールドを組み立てた際モールド
の重さ等によつて容易に座屈が起らない程度の強
度を与える厚さである。

粘着テープの材質も特に限定されない。たとえ
ば、プラスチツク、ゴム、紙、金属、布などから
なるプラスチツク原料を漏出させないフイルムを
使用できる。しかし、使い易さや経済性等の面か
らプラスチツクが最も適している。たとえば、ポ
リエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフイ
ン系プラスチツク、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビ
ニリデンなどのポリハロゲン化ビニル（あるいは
ビニリデン）系プラスチツク、ポリエチレンテレ
フタレートなどのポリエステル系プラスチツク、
ポリスチレン、ABSなどのポリスチレン系プラ
スチツク、ナイロン−６などのポリアミド系プラ
スチツク、アセテートなどの繊維素系プラスチツ
ク、等々のプラスチツクを使用しうる。これらプ
ラスチツクフイルムは延伸や表面処理等の加工が
行なわれていてもよく、着色剤、安定剤、充填
剤、その他の添加剤を含むものであつてもよい。

密閉フイルムの形状は、前記のようにテープ状
のものが最も好ましいが、他の形状、たとえば管
状などであつてもよい。テープはその少くとも一
方の表面に粘着剤や接着剤が塗布された、ものが
好ましい。これらは種々のものが粘着テープある
いは接着テープとして市販されているので容易に
入手しうる。また、粘着剤等を有しないテープを
用いて、使用時にテープ表面、モールド側面ある
いはその両方に粘着剤や接着剤を塗布して用いる
ことができる。なお、本発明における粘着テー
プ、その他のテープ類はほぼ一定の巾を有し、長
さが巾よりも長いものをいうものとする。

粘着剤や接着剤等の種類も特に限定されない。
粘着剤はゴム系のものが一般的であり、接着剤と
しては硬化性プラスチツク系が一般的である。こ
れらの内、プラスチツク原料に溶解し易いものは
不適であり、また、モールドを組み立てた際、プ
ラスチツク原料の液圧などにより剥離し易いもの
は好ましくない。

モールドとしてはガラス製モールドが最も一般
的であり広く使用されているが、プラスチツク製
モールドも提案されている。本発明においてはガ
ラス製モールドが最も適当であるが、それのみに
限定されるものではなく、ガラス以外の材質のモ
ールドも使用できる。

本発明におけるプラスチツクレンズ原料である
液状の硬化性化合物も特に限定されない。しか
し、プラスチツクレンズを対象とするプラスチツ
クの原料としては前記のようにCR−39と呼ばれ
ているジエチレングリコールビスアリルカーボネ
ートが最も優れている。勿論、CR−39はそれ単
独ばかりでなく、ジアリルカーボネート、ジエチ
レングリコールビスメタリルカーボネート、エチ
レングリコールビスアリルカーボネート、その他
のCR−39以外のアリルカーボネート類、ジアリ
ルフタレート、トリアリルイツシアヌレート、ジ
アリルベンゾエートなどの不飽和アルコールエス
テル、メチルメタクリレート、グリコールジメタ
クリレート、ジエチレングリコールジメタクリレ
ート、グリシジルメタクリレートなどの不飽和酸
エステル、スチレン、不飽和ポリエステル樹脂、
その他常温で液状のα，β不飽和基を有するモノ
マーやそのプレポリマーと共重合してもよい。し
かしながら、少くとも40重量％、好ましくは60重
量％のCR−39を含むモノマーやプレポリマーが
プラスチツクレンズ用の原料として優れている。
また、それ単独であるいはCR−39を含む他のモ
ノマーやプレポリマーと共重合してプラスチツク
レンズとしうる硬化性化合物としては、前記アリ
ルカーボネート類、不飽和アルコールエステル、
不飽和酸エステルなどの他、不飽和ポリエステル
樹脂やエポキシ樹脂その他α，β・不飽和基を有
するモノマーやそのプレポリマーがある。

プラスチツク原料は上記液状の硬化性化合物を
主成物とするが、通常はさらに少量のラジカル重
合触媒を含む。ラジカル重合触媒としては、硬化
性化合物のラジカル重合を開始しうるものであれ
ばいかなるものであつても良いが好ましくは過酸
化物であり、たとえばベンゾイルバーオキシド、
ジイソプロピルバーオキシジカーボネート、など
である。その他プラスチツク原料中には、染約な
どの着色剤、紫外線吸収剤、充填剤、その他各種
添加剤が含まれていてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はモールドを保持した状態の位置決め装
置の断面を示す図であり、第２図はモールド組み
立て体の断面を示す図である。 １，２……モールド、３，４……モールド保持
具、５，６……光学面、１５……粘着テープ、１
６……キヤビテイー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２個のモールドを組み立てて該２個のモール
   ドの間にキヤビテイーを形成し、該キヤビテイー
   内で液状の硬化性化合物を主成分とするプラスチ
   ツク原料を硬化してプラスチツクレンズを成形す
   る方法において、キヤビテイーの形成とプラスチ
   ツク原料の充填を以下の（）〜（）の順で行
   なうことを特徴とするプラスチツクレンズの注型
   成形方法。 （） ２個のモールドをそれぞれモールド保持
   具で保持すること。 （） モールド保持具に保持された２個のモー
   ルドを所定の位置に位置決めしてその位置に固
   定すること。 （） 固定された２個のモールドの側面周囲
   に、２個のモールドにまたがつて、粘着テープ
   を密着させキヤビテイーを形成すること。 （） 該キヤビテイーを形成した組み立てられ
   たモールドをモールド保持具から取り外した後
   該キヤビテイーにプラスチツク原料を充填する
   こと。 ２ （）における位置決めを２個のモールドそ
   れぞれの光学面以外の部分を基準として行うこと
   を特徴とする特許請求の範囲１の方法。 ３ 粘着テープが少くとも一方の面に粘着剤層あ
   るいは接着剤層を有するテープであることを特徴
   とする特許請求の範囲１の方法。