JP4881560B2

JP4881560B2 - 眼鏡レンズ用ポリカーボネート樹脂組成物、および眼鏡レンズ

Info

Publication number: JP4881560B2
Application number: JP2005011722A
Authority: JP
Inventors: 俊彦山崎; 博義丸山
Original assignee: Mitsubishi Engineering Plastics Corp
Current assignee: Mitsubishi Engineering Plastics Corp
Priority date: 2005-01-19
Filing date: 2005-01-19
Publication date: 2012-02-22
Anticipated expiration: 2025-01-19
Also published as: JP2006199791A

Description

本発明は、眼鏡レンズ用ポリカーボネート樹脂組成物、およびこの樹脂組成物よりなる眼鏡レンズに関する。さらに詳しくは、耐衝撃性、耐熱性、色調安定性、透明性、成形性などに優れ、コスト的にも有利な透明異物の少ない眼鏡レンズ用芳香族ポリカーボネート樹脂組成物、および、この樹脂組成物から成形された眼鏡レンズに関する。

芳香族ポリカーボネートは、耐衝撃性、剛性などの機械的強度、耐熱性、色調安定性、透明性などに優れ、さらに、無機ガラスに比較して軽量で、成形性にも優れているので、窓ガラス、各種機器のメーターカバー、ＣＤ、ＭＤ、ＤＶＤ、自動車のヘッドラプレンズ、眼鏡レンズなどの光学関連製品製造用の原料樹脂として、広く使用されている。また、芳香族ポリカーボネートは、上記の光学関連製品製造用の外に、通信・情報・ＯＡ機器部品、精密機器部品、家電製品部品、自動車の部品、医療用途、建築用部材、農業用資材、日用雑貨製品製造用など、幅広い用途に使用されている。

このような幅広い用途で使用される芳香族ポリカーボネートは、その用途に応じて、または製品の成形法に応じて、粘度平均分子量の異なる芳香族ポリカーボネートの中から選ばれる。用途または成形法によって異なる芳香族ポリカーボネートの粘度平均分子量を例示すると、ＣＤ、ＭＤ、ＤＶＤ用は１３，０００〜１７，０００、薄肉成形品の射出成形用は１７，０００〜２１，０００、一般成形品の射出成形用は１９，０００〜２５，０００、インジェクションブロー成形用は２２，０００〜２６，０００、押出成形またはブロー成形用は２４，０００〜３２，０００、キャスティングフィルム用は３０，０００〜５０，０００である。しかしながら、成形サイクルや成形品の性能を向上させるために、個々のユーザーからはロット間の粘度平均分子量の幅が±１，０００以内の芳香族ポリカーボネートが要求されることが多いので、ユーザーの多様な要求に応えるためには、粘度平均分子量が１３，０００±１，０００の小さいものから、５０，０００±１，０００の大きいものまで、分子量の異なる多種類の芳香族ポリカーボネートを製造することになる。

一方、粘度平均分子量が１３，０００±１，０００の小さいものから、５０，０００±１，０００までの大きいものまでの多種類の芳香族ポリカーボネートを、全て反応・重合法により製造するのは、生産性に劣り、コストアップになる。従って、生産性と製造コストなどを勘案して、粘度平均分子量の高い芳香族ポリカーボネート（以下、「ＨＰＣ」と略記することがある）と粘度平均分子量の低い芳香族ポリカーボネート（以下、「ＬＰＣ」と略記することがある）とを、予め反応・重合法により別々に製造し、ＨＰＣとＬＰＣとを混合（ブレンド）する方法により、ＨＰＣとＬＰＣとの中間の粘度平均分子量の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物（以下、「ＭＰＣ」と略記することがある）を製造することもある。上記のブレンドは、古くから多数提案（例えば、特許文献１〜４）されているが、透明製品についての透明異物については全く認識されていなかった。上記ＭＰＣが、他の樹脂との混合物（ポリマーアロイ）や、不透明成形品として使用される場合には、透明異物は問題にならなかった。しかしながら、上記ＭＰＣが光学関連製品の用途、中でも、常に人の目にふれる眼鏡レンズとして使用される場合には、透明異物による目の違和感が発生し、その結果眼鏡レンズの製造における歩留まり低下が問題になることがわかった。
特開昭５６−４５９４５号公報特開昭５８−１３８７５４号公報特開平０５−１８６６７６号公報特開平０６−０２５５２３号公報

本発明の目的は、つぎのとおりである。
１．耐衝撃性、耐熱性、色調安定性、透明性に優れ、コスト的にも有利な眼鏡レンズ用芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を提供すること。
２．上記樹脂組成物から成形された透明異物の少なく、軽量な眼鏡レンズを提供すること。

上記課題を解決するため、第一発明では、粘度平均分子量の差が３，０００以上の少なくとも２種類の芳香族ポリカーボネートを混合してなる樹脂組成物であって、この樹脂組成物製成形品の測定単位面積５０００ｍｍ^２内に占める透明異物の面積が１８００ｍｍ^２以下であることを特徴とする、眼鏡レンズ用ポリカーボネート樹脂組成物を提供する。

また、第二発明では、粘度平均分子量の差が３，０００〜２０，０００の少なくとも２種類の芳香族ポリカーボネートを混合してなり、粘度平均分子量が１７，０００〜３０，０００である芳香族ポリカーボネート樹脂組成物であって、この樹脂組成物製成形品の測定単位面積５０００ｍｍ^２内に占める透明異物の面積が１８００ｍｍ^２以下であることを特徴とする、眼鏡レンズ用ポリカーボネート樹脂組成物を提供する。

さらに、第三発明では、上記第一発明に係る眼鏡レンズ用ポリカーボネート樹脂組成物から成形されたものであることを特徴とする、眼鏡レンズを提供する。

本発明は、以下に詳細に説明するとおりであり、次のような特別に有利な効果を奏し、その産業上の利用価値は極めて大である。
１．本発明に係る眼鏡レンズ用芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、耐衝撃性、耐熱性、色調安定性、透明性になどに優れている。
２．本発明に係る眼鏡レンズ用芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、成形性に優れているので、目的の眼鏡レンズを能率的に成形できる。
３．本発明に係る眼鏡レンズ用芳香族ポリカーボネート樹脂組成物から成形された眼鏡レンズは、軽量で、透明異物が極めて少なく、登山、スキー、スケート、水泳などのスポーツ用眼鏡レンズ、防塵眼鏡レンズ、安全眼鏡レンズ、安全保護面体、視力矯正用眼鏡レンズなどとして好適である。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に使用される芳香族ポリカーボネートは、芳香族ヒドロキシ化合物またはこれと少量のポリヒドロキシ化合物を、ホスゲンまたは炭酸ジエステルと反応させることによって得られる分岐していてもよい熱可塑性芳香族ポリカーボネート重合体または共重合体である。この芳香族ポリカーボネート製造方法は特に限定されるものではなく、ホスゲン法（界面重合法）、または、溶融法（エステル交換法）などによって製造することができる。

原料芳香族ジヒドロキシ化合物の具体例としては、例えば、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン［＝ビスフェノールＡ］、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジメチルフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジエチルフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−（３，５−ジフェニル）フェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジブロモフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ペンタン、２，４’−ジヒドロキシ−ジフェニルメタン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン、ビス（４−ヒドロキシ−５−ニトロフェニル）メタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、３，３−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ペンタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）スルホン、２，４’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）スルフィド、４，４’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジクロロジフェニルエーテル、４，４’−ジヒドロキシ−２，５−ジエトキシジフェニルエーテルなどが挙げられる。これらの中でも２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン［＝ビスフェノールＡ］が好ましい。また、これらの芳香族ジヒドロキシ化合物類は、単独でも二種以上を併用することもできる。

分岐した芳香族ポリカーボネートを得るには、フロログルシン、４，６−ジメチル−２，４，６−トリ（４−ヒドロキシフェニル）ヘプテン−２、４，６−ジメチル−２，４，６−トリ（４−ヒドロキシフェニル）ヘプタン、２，６−ジメチル−２，４，６−トリ（４−ヒドロキシフェニル）ヘプテン−３、１，３，５−トリ（４−ヒドロキシフェニル）ベンゼン、１，１，１−トリ（４−ヒドロキシフェニル）エタンなどで示されるポリヒドロキシ化合物、または、３，３−ビス（４−ヒドロキシアリール）オキシインドール（＝イサチンビスフェノール）、５−クロルイサチンビスフェノール、５，７−ジクロルイサチンビスフェノール、５−ブロムイサチンビスフェノールなどを、上記芳香族ジヒドロキシ化合物の一部と置換して使用すればよく、その使用量は、０．０１〜１０モル％であり、好ましくは０．１〜２モル％である。

上記芳香族ヒドロキシ化合物と共重合させることができるポリヒドロキシ化合物は、芳香族ジヒドロキシ化合物とから誘導されるポリヒドロキシ化合物を言う。両者を共重合させる場合は、上記芳香族ジヒドロキシ化合物の一部を、ポリヒドロキシ化合物と置換して使用すればよい。

本発明に係る芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を構成する原料樹脂は、ＨＰＣとＬＰＣとを混合して調製するのが好ましい。ＨＰＣの粘度平均分子量は好ましくは２０，０００〜３３，０００であり、より好ましくは２１，０００〜３２，０００であり、最も好ましくは２２，０００〜３１，０００である。ＬＰＣの粘度平均分子量は、好ましくは１０，０００〜２７，０００であり、より好ましくは１３，０００〜２６，０００であり、最も好ましくは１４，０００〜２５，０００である。また、ＨＰＣとＬＰＣの粘度平均分子量の差は、３，０００以上であり、好ましくは３，０００〜２０、０００である。ＨＰＣとＬＰＣの粘度平均分子量の差が３，０００未満であると、ＨＰＣとＬＰＣの混合物から成形された眼鏡レンズであっても、透明異物の発生は少ない。ＨＰＣとＬＰＣの粘度平均分子量の差は、より好ましくは３，０００〜１５，０００であり、最も好ましくは３，０００〜１１、０００である。なお、本発明における粘度平均分子量（Ｍｖ）は、塩化メチレンを溶媒として、ウベローデ粘度計によって２５℃の温度で極限粘度［η］を測定し、次式、すなわち、［η］＝１．２３×１０^−４×（Ｍｖ）^０．８３、により算出した値を意味する。

本発明に係る芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の粘度平均分子量は、好ましくは１７，０００〜３０，０００であり、より好ましくは１８，０００〜２９，０００であり、最も好ましくは１７，０００〜２８，０００である。芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の粘度平均分子量を上記範囲とすることにより、眼鏡レンズに製造する際の成形性に優れ、透明異物が少なく、強度にも優れた眼鏡レンズが得られる。

本発明において透明異物とは、製品（成形品）に含まれる芳香族ポリカーボネート樹脂の未溶物を意味し、製品中で、充分に溶融した部分と未溶物の界面に、屈折率や光線の透過状態が微妙に異なることにより、透過式顕微鏡により透明な不特定形状が確認できるものをいう。蛍光灯にかざして目視観察した場合には、透明異物が点状の輝点として視認されることもある。本発明に係る芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、ＨＰＣとＬＰＣの粘度平均分子量の差は、３，０００以上の粘度平均分子量が異なるものを混合したものであるので、ＨＰＣとＬＰＣとは溶融温度が異なり、溶融・混練が不十分であると製品（成形品）中に未溶物または溶融不十分な部分が残ることがある。溶融・混練で溶融しなかった未溶物や溶融が不十分なものが製品に含まれていると、十分に溶融した部分との界面に、光線の透過状態が微妙に異なり、透明な不特定形状のものや輝点などを確認することができる。

透明異物面積は、次の方法によって確認することができる。すなわち、本発明に係る芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を使用し、射出成形法によって、シリンダ温度２９０℃、成形サイクル１分として、三段プレート（幅５０ｍｍ、長さ９０ｍｍ、段の厚さ１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ）を成形し、三段プレートの厚さが２ｍｍの部分であって厚さが３ｍｍの部分に隣接する部分から、左、中央、右の三箇所の部分（５ｍｍ×５ｍｍ）を透過式顕微鏡によって観察し、透明異物が最も多い個所につき、透過式顕微鏡により６６倍で観察し、２００倍に拡大して写真を撮り、この拡大写真に基づき測定する単位面積５０００ｍｍ^２（５×５×２００）内に占める透明異物の面積を測定する方法である。

本発明に係る芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を調製するには、粘度平均分子量が上記範囲になるような割合でＨＰＣとＬＰＣとを秤量し、両者を混合する方法によることができる。混合方法としては、（１）溶融・混練する方法、および、（２）溶液混合法が挙げられる。（１）の溶融・混練法は、各種混練機、例えば、一軸押出機、多軸押出機、バンバリーミキサー、加熱ロール、ブラベンダープラストグラムなどによって、上記成分を混練した後、冷却固化して粒状化するである。（２）の溶液混合法は、適当な溶媒、例えば、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの炭化水素、およびその誘導体に上記樹脂成分を添加し、溶解した溶液同志を混合し、または、溶解する成分と不溶解成分を懸濁状態で混合し、溶液を揮発または濾過して樹脂成分を取り出し、粒状化する方法である。

混合方法でコスト的に有利な方法は、（１）の溶融・混練法であり、中でも、一軸押出機または二軸押出機を使用して溶融・混練する方法が好適である。芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の透明異物を少なくするには、押出機内での溶融樹脂を十分に混練する条件を採用するのが好ましい。具体的には、（ａ）スクリュー回転数を上げ、吐出量を下げる方法、（ｂ）押出機先端にフィルターを装備し、シリンダ内の溶融樹脂背圧を高める方法、（ｃ）上記（ａ）と（ｂ）とを組合せる方法、などが挙げられる。しかし、樹脂組成物の溶融粘度が高い場合、例えば、粘度平均分子量２４，０００以上の場合は、押出機に装備したフィルターの目詰まりが頻発し、溶融・混練する際の生産性が著しく低下する。なお、眼鏡レンズを射出成形法によって製造する際に、製品中の透明異物を少なくする方法として、スクリュー背圧を高くし、シリンダ温度を高く設定する方法もあるが、この場合は樹脂組成物の黄変による眼鏡レンズの外観悪化や、成形サイクルが長くなり生産性が低下することがあり、いずれも好ましくない。

本発明に係る芳香族ポリカーボネート樹脂組成物には、必要に応じて、リン酸エステルや縮合リン酸エステルを含む難燃剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、酸化防止剤、顔料、染料、滑剤、離型剤、可塑剤、帯電防止剤、防曇剤などの各種樹脂添加剤を配合することができる。特に、混練工程や製品製造工程での溶融混練時に異物が発生するのを防止する目的で、リン系熱安定剤やヒンダードフェノール系酸化防止剤を添加するのが好ましい。上記樹脂添加剤の添加方法は、これら樹脂添加剤の特性を生かす従来から知られている方法で、適宜配合することができる。

本発明に係る芳香族ポリカーボネート樹脂組成物から、眼鏡レンズを製造する方法は、生産性の観点から射出成形法によることが多い。しかし射出成形法に限定されるものでなく、例えば、成形歪みを少なくする目的で、射出圧縮成形法や、シート状押出成形品から熱成形法によって製造することもできる。

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例および比較例で用いた原材料の特性、および評価試験法は次のとおりである。

[原材料]
（１）ＨＰＣ−１：粘度平均分子量が２７，０００のポリ−４，４−イソプロピリデンジフェニルカーボネートである。
（２）ＨＰＣ−２：粘度平均分子量が２５，０００のポリ−４，４−イソプロピリデンジフェニルカーボネートである。
（３）ＬＰＣ−１：粘度平均分子量が２１，０００のポリ−４，４−イソプロピリデンジフェニルカーボネートである。
（４）ＬＰＣ−２：粘度平均分子量が１８，０００のポリ−４，４−イソプロピリデンジフェニルカーボネートである。

[試験法]
（ａ）透明異物面積（単位：ｍｍ^２）：透明異物とは、芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の未溶解物または溶融不十分なもので、十分に溶融した部分と未溶解物との界面に、屈折率や光線の透過状態が微妙に異なり、透過式顕微鏡により、界面に透明な不特定形状として確認できるものをいう。透明異物面積は、次の方法によって確認した。まず、射出成形機（日本製鋼所製、型式：Ｊ−５０ＥＰ）を使用し、シリンダ−温度２９０℃、金型温度８０℃、成形サイクルを１分として、三段プレ−ト（幅５０ｍｍ×長さ９０ｍｍ、厚さ１〜３ｍｍ）を成形した。ついで、得られた三段プレ−トの厚さが２ｍｍの段差部分であって、３ｍｍの段差部分と隣接する部分から、左、中央、右の三か所の部分（大きさが５ｍｍ×５ｍｍ）について、透過式顕微鏡（オリンパス社製、型式：ＢＨＴ−３６３）により観察し、透明異物が多いと観察された一箇所を選定して、透過式顕微鏡によって６６倍の大きさで観察し、２００倍に拡大して写真を撮り、この拡大写真を用いて透明異物を観察する単位面積（５０００ｍｍ^２）内に観察された透明異物面積を算出した。この値が小さいほど、透明異物が少ないことを意味する。

（ｂ）黄変度（ＹＩ）（％）：射出成形機（日本製鋼所製、型式：Ｊ−５０ＥＰ）を使用し、シリンダ−温度２９０℃、金型温度８０℃、成形サイクルを１分として、幅５０ｍｍ、長さ９０ｍｍ、厚さ３ｍｍの平板を成形した。得られた平板について、分光式色彩計（日本電色工業社製、型式：ＳＥ−２０００）によって測定する方法である。数値が小さいほど、黄変し難いことを意味する。
（ｃ）光線透過率（％）とヘーズ：射出成形機（上に同じ）を使用し、シリンダ−温度２９０℃、金型温度８０℃、成形サイクルを１分として、上記（ｂ）と同種の平板を成形し、得られた平板について、分光光度計（島津製作所社製、型式：ＵＶ−３１００ＰＣ）を使用し、ＪＩＳ−Ｋ７３６１に準拠して測定する方法である。数値が大きいほど、透明性が優れていることを意味する。

（ｄ）耐衝撃性：射出成形機（上に同じ）を使用し、シリンダ−温度２９０℃、金型温度８０℃、成形サイクルを１分として、厚さ２ｍｍ、直径５０ｍｍの眼鏡レンズを成形した。得られた眼鏡レンズについて、落球衝撃試験（直径６ｃｍ、重さ１．０５ｋｇの鉄球を、１．８ｍの高さから落下させる方法）を行う方法である。評価結果は、試料１０枚のうち１枚以上破壊したものは×、全く破壊しないものを○と判定した。
（ｅ）輝点不良発生有無：射出成形機（名機製作所社製、型式：Ｍ１５０ＡII−ＳＪ）を使用し、シリンダ−温度２９０℃、金型温度８０℃、成形サイクルを１分として、厚さ２ｍｍ、直径５０ｍｍの眼鏡レンズを成形した。この眼鏡レンズ成形品を肉眼から２０ｃｍの位置に置き、蛍光灯にかざして輝点不良（眼鏡レンズ内に散在する点状に視認される透明異物をいう）の有無を目視観察する方法である。

［実施例１〜８、比較例１〜４］
原料の芳香族ポリカーボネート樹脂を、表−１および表−２に記載した割合（重量比）で秤量し、ドラムタンブラーで混合した。得られた混合物を、ベント付二軸押出機（押出機口径は、表−１、表−２に記載した。口径６９ｍｍの押出機は日本製鋼所社製、型式：ＴＺＸ６５αIIであり、口径９０ｍｍの押出機は三菱重工社製、型式：ＰＴＥ−９０である）によって、表−１および表−２に記載した押出条件で溶融・混練し、ペレット化した。得られたペレットにつき、上記した試験法によって各種の評価試験を行い、評価結果を表−１および表−２に示した。

表−１および表−２より、次のことが明らかとなる。
１．本発明の実施例に係る樹脂組成物は、溶融・混練を十分に行っているので、黄変度が少なく、光線透過率が高く、ヘーズが少なく、光学特性に優れ、耐衝撃性にも優れているので、眼鏡レンズ製造用原料樹脂として好適である（実施例１〜実施例８参照）。
２．本発明の実施例に係る樹脂組成物から得られた眼鏡レンズは、透明異物が少なく、輝点の発生が少ない（実施例１〜実施例８参照）。
３．一方、比較例の樹脂組成物は、溶融・混練が不十分であるので、実施例のものに比較して、透明異物、輝点の発生が多く、黄変度、光線透過率、ヘーズなどの光学特性が劣る（比較例１〜比較例４参照）。

本発明に係る眼鏡レンズ用ポリカーボネート樹脂組成物は、耐衝撃性、耐熱性に優れ、登山、スキー、スケート、水泳などのスポーツ用眼鏡レンズ、防塵眼鏡レンズ、安全眼鏡レンズ、安全保護面体、視力矯正用眼鏡レンズなどの製造用原料樹脂として使用できる。得られた眼鏡レンズは、軽量で、色調安定性、透明性に優れ、透明異物が極めて少なく、光学特性に優れている。

Claims

粘度平均分子量が２２，０００〜３１，０００の芳香族ポリカーボネート（ＨＰＣ）と、粘度平均分子量が１４，０００〜２５，０００の範囲にあって、ＨＰＣより粘度平均分子量が３，０００〜１１，０００低い芳香族ポリカーボネート（ＬＰＣ）を、ＨＰＣ／ＬＰＣの重量比で６０〜８０／４０〜２０の割合で混合してなり、粘度平均分子量が１８，０００〜２９，０００である芳香族ポリカーボネート樹脂組成物であって、シリンダ温度２９０℃、金型温度８０℃、成形サイクル１分で射出した三段プレート（幅５０ｍｍ、長さ９０ｍｍ、厚さ１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ）で、厚さが２ｍｍの部分であって厚さが３ｍｍの部分に隣接する部分での透明異物が最も多い個所にて測定した際の、単位面積５０００ｍｍ^２内に占める透明異物の面積が、１８００ｍｍ^２以下であることを特徴とする眼鏡レンズ用ポリカーボネート樹脂組成物。