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JP2007009187A - 透明樹脂成形体およびそれからなる眼鏡用レンズ - Google Patents

透明樹脂成形体およびそれからなる眼鏡用レンズ Download PDF

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JP2007009187A
JP2007009187A JP2006145028A JP2006145028A JP2007009187A JP 2007009187 A JP2007009187 A JP 2007009187A JP 2006145028 A JP2006145028 A JP 2006145028A JP 2006145028 A JP2006145028 A JP 2006145028A JP 2007009187 A JP2007009187 A JP 2007009187A
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bis
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hydroxyphenyl
acid
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JP2006145028A
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English (en)
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Takamasa Izaki
孝昌 井崎
Keijiro Takanishi
慶次郎 高西
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Toray Industries Inc
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Toray Industries Inc
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  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
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Abstract

【課題】
光学特性、耐熱性および力学特性に優れ、かつ耐擦傷性および耐久性などの各種性能のバランスに優れた透明樹脂成形体と、それからなる眼鏡用レンズ等を提供する。
【解決手段】
ビシクロアルキル構造を有するホスホン酸残基を導入した熱可塑性透明樹脂の表面に、有機ケイ素化合物および/またはその加水分解物、芳香環および/または脂肪族環を有する多官能エポキシ樹脂、無機微粒子を含有する組成物からなる硬化透明膜が被膜されてなる透明樹脂成形体。
【選択図】 なし

Description

本発明は、高屈折率で低分散などの光学的特性に優れ、かつ耐擦傷性、耐摩耗性、耐衝撃性、耐薬品性、可とう性、耐熱性、難燃性、耐光性および耐候性などに優れた眼鏡用レンズやカメラ用レンズなどの光学用途に適した透明樹脂成形体に関するものである。
近年、数々の用途で樹脂成形体が提案されている。中でも樹脂成形体には、光学レンズ、機能性光学フィルムおよびディスク基板など多様な用途に応じて種々の材料が適用されている。また、ヘルスケアやエレクトニクス分野などの急速な発展に伴い、樹脂成形体には、樹脂成形体自体に要求される高機能化・高性能化が特に望まれている。これらの用途の中で、光学用に適した樹脂成形体のヘルスケア用途として眼鏡用レンズが挙げられ、薄型化、軽量化、安全性(耐衝撃性)およびファッション性などの観点から、活発な材料開発が行われている。現在、眼鏡用レンズ分野では、安全性と軽量化などがガラスより優れているという点で、市場の90%は樹脂成形体からなる樹脂製レンズが占めている。
従来の眼鏡用レンズ用樹脂としては、CR−39、アクリル(ハロゲン原子含有ビスフェノールA系や硫黄原子含有系など)、およびポリウレタンなどの樹脂が挙げられるが、更なる高屈折率化や低分散化を目指して多くの樹脂製レンズが実用化されている。
しかしながら、前述の樹脂製レンズはいずれも熱硬化性樹脂であり、そしてその樹脂製レンズの製造法は、ガラスモールド内にモノマーを注型するキャスト重合法が用いられている。しかしながら、この方法では、均一な樹脂製レンズを得るために、長時間の重合プロセスを要し、応力歪みを緩和するためのアニーリングプロセスを経るなど、製造コストが高くなるという問題点がある。一方、ポリカーボネートのような熱可塑性樹脂をレンズに適用すれば、成形性が良く、熱硬化性樹脂に比べ格段に製造コストを安くできるという利点があるが、ポリカーボネートは屈折率が低いため(d線屈折率が1.58。)、視力矯正眼鏡用途としての性能は不十分である。また、ポリカーボネート以上の屈折率を有する熱可塑性樹脂も数多く知られているが、高分散性や着色などの問題があり、光学レンズ用途に適用するにはなお問題があった。
近年は、高屈折率のプラスチックレンズ材料の開発が進んでおり、さらにレンズの中心厚を薄くしレンズ周辺部(コバ厚)を薄くして装着感を低減させているが、高屈折率のプラスチックレンズは耐衝撃性が低く割れ易いという欠点がある。
このような欠点を解決するために、ポリオールとイソシアネートからなるウレタン樹脂のプライマー層を、熱硬化性プラスチックレンズとハードコート層の間に設ける技術(特許文献1および特許文献2参照。)、ポリオールとブロック型イソシアネートからなるウレタン樹脂のプライマー層を用いる技術(特許文献3参照。)、および有機ガラスまたは無機ガラスとハードコート層の間にポリイソシアネート成分とポリチオール成分からなるプライマー組成物を用いる技術(特許文献4参照。)などが提案されている。しかしながら、これらの提案は、いずれも熱硬化性のプラスチックレンズを用いているために、耐衝撃性に関して不十分であり、また特許文献4の提案は、耐候性が不十分であるなどの問題点がある。
また、熱可塑性プラスチックレンズもハードコート機能や反射防止機能などの表面処理を施すと熱硬化性プラスチックレンズと同様に、耐衝撃性が低下するという欠点を生じる。このような欠点を解決するために、ポリカーボネート樹脂からなるプラスチックレンズ基材の表面に、紫外線硬化でウレタン(メタ)アクリレートからなるハードコートを設ける技術が提案されている(特許文献5参照。)が、当該提案では、耐擦傷性に関して不十分である。
また、熱可塑性樹脂の中でも、特に高い屈折率と低分散性を有する、ホスホン酸エステル基を主鎖に含む樹脂に対して表面処理を行う提案もなされており(特許文献6および特許文献7参照。)、当該提案によって耐衝撃性、光学特性、熱特性および耐擦傷性のバランスに優れたプラスチックレンズが提供され得るが、なお実用性のたる耐衝撃性や分散性が十分であるとは言い難く、更なる耐衝撃性の向上や低分散化を実現するための眼鏡用プラスチックレンズが望まれていた。
特開昭63−87223号公報 特開昭63−141001号公報 特開平3−109502号公報 特開平11−193355号公報 特開2000−9904号公報 特開2003−206363号公報 特開2003−268142号公報
本発明者らは、上記欠点を解決するため鋭意検討を重ね、樹脂成形体本来の物性を維持しつつ、耐衝撃性や表面の耐擦傷性を改善し、かつ良好な接着性と反射干渉縞の低減を満足する硬化透明膜が被膜されている透明樹脂成形体を見出し、本発明に至った。
本発明の目的は、優れた耐衝撃性、高い耐擦傷性、優れた透明性、高屈折率、低分散性および機械的特性にも優れた硬化透明膜、ならびに反射防止膜が被膜されている透明樹脂成形体、特に光学用眼鏡用レンズに好適な透明樹脂成形体と、その透明樹脂成形体からなる眼鏡用レンズに好適な光学用物品を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成からなる。すなわち、
(1)少なくともビシクロアルキル構造を有するホスホン酸残基、および、下記一般式(1)
Figure 2007009187
[一般式(1)中、R、Rは各々独立にハロゲン原子、炭素数1〜20の脂肪族基、炭素数6〜20の芳香族基およびニトロ基からなる群から選ばれた原子または官能基を表し、p、qはp+q=0〜8の整数、Yは単結合、エーテル基、チオエーテル基、アルキレン基、アルキリデン基、シクロアルキレン基、シクロアルキリデン基、フェニルアルキリデン基、カルボニル基、スルホン基、脂肪族ホスフィンオキシド基、芳香族ホスフィンオキシド基、アルキルシラン基、ジアルキルシラン基、およびフルオレン基からなる群から選ばれた官能基を表す。一般式(1)は、さらに置換されていても良い。]で示される2価フェノール残基を含む熱可塑性樹脂の表面に、下記一般式(2)
Figure 2007009187
[一般式(2)中、Rはエポキシ基またはグリシドキシ基を有する炭化水素基を表し、Rはアルキル基、アルケニル基およびアリル基からなる群から選ばれた官能基を表し、Zは加水分解基であり、rは0または1である。一般式(2)の有機ケイ素化合物および/またはその加水分解物はさらに置換されていても良い。]で示される有機ケイ素化合物および/またはその加水分解物、芳香環および/または脂肪族環を有する多官能エポキシ樹脂、および無機微粒子を含有する組成物からなる硬化透明膜が被膜されてなる透明樹脂成形体。
(2)ビシクロアルキル構造を有するホスホン酸残基が、下記一般式(3)
Figure 2007009187
[一般式(3)中、l、m、nはそれぞれ独立に1〜4の整数、Xは酸素原子、硫黄原子、セレン原子および非共有電子対からなる群から選ばれた原子または電子対を表す。Rは、炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基およびハロゲン原子からなる群から選ばれた官能基または原子を表し、rは0〜4の整数である。一般式(3)のホスホン酸残基はさらに置換されていても良い。]で示されるホスホン酸残基であることを特徴とする前記(1)に記載の透明樹脂成形体。
(3)熱可塑性樹脂が、さらに下記一般式(4)
Figure 2007009187
[一般式(4)中、Rは有機基、Xは酸素原子、硫黄原子、セレン原子および非共有電子対からなる群から選ばれた原子または電子対を表す。ただし、一般式(4)のホスホン酸残基は前記(2)の一般式(3)のホスホン酸残基とは異なる構造を有する。]で示されるホスホン酸残基を含み、前記(2)の一般式(3)で示されるホスホン酸残基と一般式(4)で示されるホスホン酸残基のモル分率が下記式(I)
1≧(a)/{(a)+(b)}≧0.01 (I)
[式(I)中、(a)はビシクロアルキル基構造を有するホスホン酸残基のモル数、(b)は一般式(4)で示されるホスホン酸残基のモル数を示す。]を満足することを特徴とする前記(2)に記載の透明樹脂成形体。
(4)熱可塑性樹脂が、カーボネート残基、および/または、2価カルボン酸残基を含み、全ホスホン酸残基のモル数と、カーボネート残基および2価カルボン酸残基の合計モル数が下記式(II)
1≧(c)/{(c)+(d)}≧0.01 (II)
[式(II)中、(c)は全ホスホン酸残基のモル数、(d)はカーボネート残基と2価カルボン酸残基の合計モル数を表す。]を満足することを特徴とする前記(2)または(3)に記載の透明樹脂成形体。
(5)前記の熱可塑性樹脂のアッベ数(νd)が32以上である前記(1)〜(4)のいずれかに記載の透明樹脂成形体。
(6)前記の熱可塑性樹脂のd線屈折率が1.58以上である前記(1)〜(5)のいずれかに記載の透明樹脂成形体。
(7)熱可塑性樹脂のd線屈折率との差が絶対値で0.01以内である硬化透明膜が被膜されたことを特徴とする前記(1)〜(6)のいずれかに記載の透明樹脂成形体。
(8)無機微粒子が、二酸化チタン、酸化ジルコニウム、五酸化アンチモンから選ばれる少なくとも1つの微粒子を含むことを特徴とする前記(7)に記載の透明樹脂成形体。
(9)硬化透明膜の表面上に単層または多層の反射防止膜が形成されたことを特徴とする前記(1)〜(8)のいずれかに記載の透明樹脂成形体。
(10)前記(1)〜(9)のいずれかに記載の透明樹脂成形体からなる光学用物品。
(11)前記(1)〜(10)のいずれかに記載の透明樹脂成形体からなる眼鏡用レンズ。
である。
本発明によって得られた透明樹脂成形体は、下記に示す効果がある。
(1)透明樹脂成形体のための熱可塑性樹脂は射出成形が可能であり、大量生産性および安価な透明樹脂成形体が得られる。
(2)高屈折率、高アッベ数および高いガラス転移温度(Tg)を有する。
(3)高い耐擦傷性の表面を有し、耐熱性、耐薬品性および耐候性に優れている。
(4)耐衝撃性に優れ、ツーポイントフレーム眼鏡かつコバ厚の薄い度付き眼鏡用レンズが得られる。
(5)レンズ表面の干渉縞や反射が抑制された、外観上の実用性に優れた光学用物品が得られる。
本発明で用いられる熱可塑性樹脂は、少なくともビシクロアルキル構造を有するホスホン酸残基と2価フェノール残基を含むものである。具体的に、本発明で用いられる熱可塑性樹脂は、5価のリン原子を有する構造、中でもビシクロアルキル基を有するホスホン酸構造をポリマーの主鎖に導入した、無色透明で高屈折率を有し、光学的に低分散性の熱可塑性樹脂である。
また、本発明で用いられる熱可塑性樹脂は、光学用途に関するものであるので、この樹脂から得られる幅10mm、長さ25mm、厚さ3mmの板状の成形体の全光線透過率が70%以上であることが好ましく、より好ましくは80%以上である。
なお、全光線透過率は以下に定義される。試料をデジタルカラーコンピュータ(スガ試験機(株)社製:SM−7CH)を用いて、透過法により3刺激値(X、Y、Z)を求め、全光線透過率はそのY値として定義される。その際、全光線透過率は、ランベルト・ベールの法則を適用することで、幅10mm、長さ25mm、厚さ3mmの板状の成形体の全光線透過率に換算可能である。
光学特性の中でも、屈折率は、原子団の持っている固有の分極率とその原子団の密度に依存するため、炭素密度が高く、SP炭素を多く含有するビシクロアルキル構造は、高屈折率かつ高アッベ数を発現することができ、実用上極めて有効である。
かかるビシクロアルキル構造としては、環を形成する炭素数が12(ビシクロドデカン)以下のコンパクトな構造が、単位空間あたりにSP炭素を多く含有させるという観点から好ましく、より好ましくは環を形成する炭素数が9(ビシクロノナン)以下であるものが好ましい。
かかるビシクロアルキル構造とリン原子の結合については、空間にSP炭素をより多く含有させるために、ビシクロアルキル骨格に直接リン原子が結合していることが最も好ましいが、メチレン基あるいはエチレン基などのアルキレン基を間に介して結合していてもよい。光学特性的観点から、さらに好適なビシクロアルキル基を有するホスホン酸残基は、下記一般式(3)に示す構造のホスホン酸残基である。
Figure 2007009187
一般式(3)中、l、m、nは、それぞれ独立に1〜4の整数を表す。この範囲にあることにより、単位空間あたりにSP炭素を多く含有させることができる。l、m、nは、より好ましくは1〜3の整数である。また、Xは、酸素原子、硫黄原子、セレン原子および非共有電子対からなる群から選ばれた原子または電子対を表す。また、一般式(3)は、さらに置換されていても良い。
ビシクロアルキル構造上におけるリン原子との結合位置は任意であり、橋頭あるいは橋どちらであってもよい。置換基Rは炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基およびハロゲン原子からなる群から選ばれた官能基または原子であり、またrは0〜4の整数である。rが2以上の整数である場合、同一原子ビシクロアルキル構造上に、異なる置換基Rを2種以上含んでもよい。また、熱可塑性樹脂中に、l、m、n、RあるいはXの異なるホスホン酸残基を2種以上含んでもよい。
かかるビシクロアルキル基の好適な構造を例示すると、ビシクロ[2,2,1]−1−ヘプチル(1−ノルボルニル)、ビシクロ[2,2,1]−2−ヘプチル(2−ノルボルニル)、ビシクロ[2,2,1]−7−ヘプチル(7−ノルボルニル)、ビシクロ[2,2,2]−1−オクチル、ビシクロ[2,2,2]−2−オクチル、ビシクロ[3,2,1]−2−オクチル、およびビシクロ[3,2,2]−1−ノニル、ビシクロ[4,2,2]−2−デカニル等が挙げられる。これらは1種類でも、複数種含まれていてもよい。
ビシクロアルキル構造上の置換基Rは、力学特性や熱特性を制御すべく、光学特性を損なわない程度に導入されていてもよいが、単位空間あたりにSP炭素をより多く含有させるという観点から、置換基Rとしてはメチル基、エチル基およびハロゲン基などコンパクトな構造が好ましい。また、その置換基rも同様の観点から、4以下が好ましく、より好ましくは2以下である。
本発明で用いられる熱可塑性樹脂は、熱的、化学的あるいは力学的特性などを制御するために、前記一般式(3)で示されるホスホン酸残基以外に、下記一般式(4)で示されるホスホン酸残基を含有させることができる。
Figure 2007009187
一般式(4)中、Rは有機基、Xは酸素原子、硫黄原子、セレン原子および非共有電子対からなる群から選ばれた原子または電子対を表すが、一般式(4)のホスホン酸残基は、前記一般式(3)のホスホン酸残基とは異なる構造を有する。
下記式(II)は、前記一般式(3)に示されるホスホン酸残基の、前記一般式(4)で示されるホスホン酸残基に対する共重合分率を表す式である。
1≧(a)/{(a)+(b)}≧0.01 (II)
すなわち、式(II)中、(a)は前記一般式(3)に示すホスホン酸残基のモル数であり、(b)は前記一般式(4)で示されるホスホン酸残基のモル数であるが、前記一般式(3)に示すホスホン酸残基のモル分率[(a)/{(a)+(b)}]の値が0.01未満である場合は、熱可塑性樹脂の高アッベ数および高屈折率という、本発明の効果が得られ難い。モル分率である前記式(II)の[(a)/{(a)+(b)}]の値は、0.25以上の範囲にあることが好ましく、より好ましくは0.4以上であり、さらに好ましくは0.6以上である。
前記一般式(4)で表されるホスホン酸残基を構成する置換基Rを具体的に例示すると、フェニル、ハロ置換フェニル、メトキシフェニル、エトキシフェニル、エチル、イソプロピル、シクロヘキシル、ビニル、アリル、ベンジル、アミノアルキル、ヒドロキシアルキル、ハロ置換アルキルおよびアルキルサルファイド基等が挙げられる。
また、これら一般式(4)で表されるホスホン酸残基を構成するホスホン酸単位を具体的に例示すると、メチルホスホン酸、エチルホスホン酸、n−プロピルホスホン酸、イソプロピルホスホン酸、n−ブチルホスホン酸、イソブチルホスホン酸、t−ブチルホスホン酸、n−ペンチルホスホン酸、ネオペンチルホスホン酸、シクロヘキシルホスホン酸、ベンジルホスホン酸、クロロメチルホスホン酸、ジクロロメチルホスホン酸、ブロモメチルホスホン酸、ジブロモメチルホスホン酸、2−クロロエチルホスホン酸、1,2−ジクロロエチルホスホン酸、2−ブロモエチルホスホン酸、1,2−ジブロモエチルホスホン酸、3−クロロプロピルホスホン酸、2,3−ジクロロプロピルホスホン酸3−ブロモプロピルホスホン酸、2,3−ジブロモプロピルホスホン酸、2−クロロ−1−メチルエチルホスホン酸、1,2−ジクロロ−1−メチルエチルホスホン酸、2−ブロモ−1−メチルエチルホスホン酸、1,2−ジブロモ−1−メチルエチルホスホン酸、4−クロロブチルホスホン酸、3,4−ジクロロブチルホスホン酸、4−ブロモブチルホスホン酸、3,4−ジブロモブチルホスホン酸、3−クロロ−1−メチルプロピルホスホン酸、2,3−ジクロロ−1−メチルプロピルホスホン酸、3−ブロモ−1メチルプロピルホスホン酸、2,3−ジブロモ−1−メチルホスホン酸、1−クロロメチルプロピルホスホン酸、1−クロロ−1−クロロメチルプロピルホスホン酸、1−ブロモメチルプロピルホスホン酸、1−ブロモ−1−ブロモメチルプロピルホスホン酸、5−クロロペンチルホスホン酸、4,5−ジクロロペンチルホスホン酸、5−ブロモペンチルホスホン酸、4,5−ジブロモペンチルホスホン酸、1−ヒドロキシメチルホスホン酸、2−ヒドロキシエチルホスホン酸、3−ヒドロキシプロピルホスホン酸、4−ヒドロキシブチルホスホン酸、5−ヒドロキシペンチルホスホン酸、1−アミノメチルホスホン酸、2−アミノエチルホスホン酸、3−アミノプロピルホスホン酸、4−アミノブチルホスホン酸、5−アミノペンチルホスホン酸、メチルチオメチルホスホン酸、メチルチオエチルホスホン酸、メチルチオプロピルホスホン酸、メチルチオブチルホスホン酸、エチルチオメチルホスホン酸、エチルチオエチルホスホン酸、エチルチオプロピルホスホン酸、プロピルチオメチルホスホン酸、プロピルチオエチルホスホン酸、ブチルチオメチルホスホン酸、フェニルホスホン酸、4−クロロフェニルホスホン酸、3,4−ジクロロフェニルホスホン酸、3,5−ジクロロフェニルホスホン酸、4−ブロモフェニルホスホン酸、3,4−ブロモフェニルホスホン酸、3,5−ブロモフェニルホスホン酸、4−メトキシフェニルホスホン酸、3,4−ジメトキシフェニルホスホン酸、1−ナフチルホスホン酸、2−ナフチルホスホン酸、5,6,7,8−テトラヒドロ−2−ナフチルホスホン酸、5,6,7,8−テトラヒドロ−1−ナフチルホスホン酸、ベンジルホスホン酸、4−ブロモフェニルメチルホスホン酸、3,4−ジブロモフェニルメチルホスホン酸、3,5−ジブロモフェニルメチルホスホン酸、2−フェニルエチルホスホン酸、2−(4−ブロモフェニル)エチルホスホン酸、2−(3,4−ジブロモフェニル)エチルホスホン酸、2−(3,5−ジブロモフェニル)エチルホスホン酸、3−フェニルプロピルホスホン酸、3−(4−ブロモフェニル)プロピルホスホン酸、3−(3,4−ジブロモフェニル)プロピルホスホン酸、3−(3,5−ジブロモフェニル)プロピルホスホン酸、4−フェニルブチルホスホン酸、4−(4−ブロモフェニル)ブチルホスホン酸、4−(3,4−ジブロモフェニル)ブチルホスホン酸、4−(3,5−ジブロモフェニル)ブチルホスホン酸、2−ピリジルホスホン酸、3−ピリジルホスホン酸、4−ピリジルホスホン酸、1−ピロリジノメチルホスホン酸、1−ピロリジノエチルホスホン酸、1−ピロリジノプロピルホスホン酸、1−ピロリジノブチルホスホン酸、ピロール−1−ホスホン酸、ピロール−2−ホスホン酸、ピロール−3−ホスホン酸、チオフェン−2−ホスホン酸、チオフェン−3−ホスホン酸、ジチアン−2−ホスホン酸、トリチアン−2−ホスホン酸、フラン−2−ホスホン酸、フラン−3−ホスホン酸、ビニルホスホン酸、およびアリルホスホン酸などが挙げられる。
また、前記一般式(4)におけるXが硫黄原子であるチオホスホン酸残基や非共有電子対であるホスホナウス酸残基も同様に挙げられる。これらはね1種類でも、複数種含まれていてもよい。
本発明で用いられる熱可塑性樹脂は、熱的、化学的、力学的特性あるいは成形性などを制御するために、他の酸残基を含有させることができる。かかる他の酸残基を例示すると、ケイ素酸、硫酸、ホウ酸などのヘテロ酸残基、炭酸残基、および2価カルボン酸残基が挙げられる。化学的安定性等の観点からは、炭酸残基や2価カルボン酸残基が好ましい。これらは1種類でも、複数種含まれていてもよい。
かかるヘテロ酸残基、炭酸残基および2価カルボン酸残基などの他の酸残基は、本発明で用いられる熱可塑性樹脂に、下記式(II)で示される共重合分率の範囲内で含有させることによって、熱的、化学的、力学的特性および成形性などを制御することができる。
1≧(c)/{(c)+(d)}≧0.01 (II)
式(II)は、前記一般式(3)で示されるホスホン酸残基と前記一般式(4)で示されるホスホン酸残基の合計の、他の酸残基に対する共重合分率を表す式である。すなわち、前記式(II)中の(c)は、前記一般式(3)で示されるホスホン酸残基と前記一般式(4)で示されるホスホン酸残基の合計モル数(全ホスホン酸残基のモル数)であり、(d)は他の酸残基の合計モル数を示す。全ホスホン酸残基のモル分率が0.01未満である場合には、樹脂の高アッベ数が発現せず、本発明の効果が得られ難い。さらに、全ホスホン酸残基のモル分率である上記式(II)の[(c)/{(c)+(d)}]の値は、上記効果の上から、0.25以上の範囲にあることが好ましく、より好ましくは0.5以上であり、さらに好ましくは0.75以上である。
本発明において、特に好ましく選ばれる炭酸残基および2価カルボン酸残基のうち、2価カルボン酸残基を構成する2価カルボン酸を例示すると、芳香族ジカルボン酸、鎖状脂肪族ジカルボン酸および環状脂肪族ジカルボン酸などが挙げられ、具体的には、テレフタル酸、イソフタル酸、ビフェニルジカルボン酸、ジカルボキシジフェニルスルホン、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、ドデカン二酸およびセバシン酸などが挙げられる。炭酸残基を含め、これらは1種類でも複数種含まれていてもよい。
2価カルボン酸残基の中でも、熱可塑性樹脂の熱特性や力学特性的観点から、脂肪族2価カルボン酸残基が特に好ましく、炭素数8以上20以下の2価カルボン酸残基が特に好適である。これらの2価カルボン酸残基を含む熱可塑性樹脂としては、具体的には、シクロヘキサンジカルボン酸、ドデカン二酸およびセバシン酸などが挙げられる。
本発明の熱可塑性透明樹脂に含まれる2価フェノール残基としては、芳香族ビスフェノールを原料とする構造単位が、光学特性、耐熱特性および力学特性などの点から好適であり、中でも下記一般式(1)で示される2価フェノール残基が特に好適である。
Figure 2007009187
一般式(1)中、R、Rは、各々独立にハロゲン原子、炭素数1〜20の脂肪族基、炭素数6〜20の芳香族基およびニトロ基からなる群から選ばれた原子または官能基である。p、qはp+q=0〜8の整数である。Yは、単結合、エーテル基、チオエーテル基、アルキレン基、アルキリデン基、シクロアルキレン基、シクロアルキリデン基、フェニルアルキリデン基、カルボニル基、スルホン基、脂肪族ホスフィンオキシド基、芳香族ホスフィンオキシド基、アルキルシラン基、ジアルキルシラン基およびフルオレン基からなる群から選ばれた官能基である。一般式(1)の2価フェノール残基はさらに置換されていても良い。
前記一般式(1)で表される2価フェノール残基を構成する2価フェノールを具体的に例示すると、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1−ビス(4−メチル−2−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)メタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−4−メチルペンタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘプタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロオクタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロデカン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロドデカン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−2−エチルヘキサン、2,2−ビス(3−フェニル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)メタン、4,4’−ビフェノール、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−2−メチルプロパン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルメタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)オクタン、1,1−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、2,2−ビス(3−アリル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−イソプロピル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−secブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビスフェノールフローレン、1,1−ビス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)−2−メチルプロパン、4,4’−〔1,4−フェニレン−ビス(2−プロピリデン)〕−ビス(2−メチルフェノール)、1,1−ビス(3−フェニル−4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、4,4’−ジヒドロキシフェニルエーテル、1,1−ビス(2−ヒドロキシフェニル)メタン、2,4’−メチレンビスフェノール、1,1−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1−ビス(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)エタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3−メチル−ブタン、1,1−ビス(2−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロペンタン、1,1−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)シクロペンタン、3,3−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ペンタン、3,3−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)ペンタン、3,3−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)ペンタン、2,2−ビス(2−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ノナン、1,1−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタン、1,1−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)デカン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)デカン、1,1−ビス(2−ヒドロキシ−3−tert−ブチル−5−メチルフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ジフェニルメタン、テルペンジフェノール、1,1−ビス(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1−ビス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)−2−メチルプロパン、2,2−ビス(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1−ビス(3,5−ジtert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1−ビス(3,5−ジsecブチル−4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1−ビス(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1−ビス(2−ヒドロキシ−3,5−ジtert−ブチルフェニル)エタン、1,1−ビス(3−ノニル−4−ヒドロキシフェニル)メタン、2,2−ビス(3,5−ジtert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1−ビス(2−ヒドロキシ−3,5−ジtert−ブチル−6−メチルフェニル)メタン、1,1−ビス(3−フェニル−4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタン、4,4−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ペンタン酸、ビス(4−ヒドロキシフェニル)酢酸ブチルエステル、1,1−ビス(3−フルオロ−4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1−ビス(2−ヒドロキシ−5−フルオロフェニル)メタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(3−フルオロ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1−ビス(3−フルオロ−4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルメタン、1,1−ビス(3−フルオロ−4−ヒドロキシフェニル)−1−(p−フルオロフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−(p−フルオロフェニル)メタン、2,2−ビス(3−クロロ−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロパン、2,2−ビス(3,5−ジクロロ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−クロロ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1−ビス(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシフェニル)メタン、2,2−ビス(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−ニトロ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、3,3’−ジメチル−4,4’−ビフェノール、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビフェノール、3,3’,5,5’−テトラtert−ブチル−4,4’−ビフェノール、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ケトン、3,3’−ジフルオロ−4,4’−ビフェノール、3,3’,5,5’−テトラフルオロ−4,4’−ビフェノール、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ジメチルシラン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)チオエーテル、ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)チオエーテル、ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)チオエーテル、1,1−ビス(2,3,5−トリメチル−4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルメタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ドデカン、2,2−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)ドデカン、2,2−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)ドデカン、1,1−ビス(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタン、1,1−ビス(3,5−ジtert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタン、1,1−ビス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−シクロヘキシルフェニル)−2−メチルプロパン、1,1−ビス(2−ヒドロキシ−3,5−ジtert−ブチルフェニル)エタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン酸メチルエステル、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン酸エチルエステル、イサチンビスフェノール、イサチンビスクレゾール、2,2’,3,3’,5,5’−ヘキサメチル−4,4’−ビフェノール、ビス(2−ヒドロキシフェニル)メタン、2,4’−メチレンビスフェノール、1,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、2−(4−ヒドロキシフェニル)−2−(2−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(2−ヒドロキシ−3−アリルフェニル)メタン、1,1−ビス(2−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)−2−メチルプロパン、1,1−ビス(2−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)エタン、ビス(2−ヒドロキシ−5−フェニルフェニル)メタン、1,1−ビス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)ブタン、ビス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−シクロヘキシルフェニル)メタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ペンタデカン、2,2−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)ペンタデカン、2,2−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)ペンタデカン、1,2−ビス(3,5−ジtert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)エタン、ビス(2−ヒドロキシ−3,5−ジtert−ブチルフェニル)メタン、2,2−ビス(3−スチリル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−(p−ニトロフェニル)エタン、ビス(3,5−ジフルオロ−4−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(3,5−ジフルオロ−4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルメタン、ビス(3,5−ジフルオロ−4−ヒドロキシフェニル)ジフェニルメタン、ビス(3−フルオロ−4−ヒドロキシフェニル)ジフェニルメタン、2,2−ビス(3−クロロ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、3,3’,5,5’−テトラtert−ブチル−2,2’−ビフェノール、2,2’−ジアリル−4,4’−ビフェノール、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチル−シクロヘキサン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5,5−テトラメチル−シクロヘキサン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,4−トリメチル−シクロヘキサン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3−ジメチル−5−エチル−シクロヘキサン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチル−シクロペンタン、1,1−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチル−シクロヘキサン、1,1−ビス(3,5−ジフェニル−4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチル−シクロヘキサン、1,1−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチル−シクロヘキサン、1,1−ビス(3−フェニル−4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチル−シクロヘキサン、1,1−ビス(3,5−ジクロロ−4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチル−シクロヘキサン、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、1,1−ビス(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチル−シクロヘキサン、およびα、α−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,4−ジイソプロピルベンゼン等が挙げられる。これらは1種類でも、複数種含まれていても良い。これら2価フェノールは、得られる樹脂の性能に応じて用いることができる。
上記2価フェノールの中でも、光学特性、力学特性および耐熱性的には、前記一般式(1)で示されるYが、分岐鎖含有アルキリデン基、シクロアルキリデン基、分岐鎖含有シクロアルキリデン基およびビシクロアルキリデン基からなる群から選ばれたものが特に好適であり、特に好ましくは1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロオクタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロドデカン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−4−メチルシクロヘキサン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−4−イソプロピルシクロヘキサン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−4−メチルペンタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、および2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ノルボルナンである。
また、ジヒドロキシベンゼンを、本発明の効果が損なわれない範囲で用いることができる。これらジヒドロキシベンゼンとしては、レゾルシノール、ハイドロキノンおよび1,2−ジヒドロキシベンゼン等が挙げられ、これらは1種類でも、複数種併用することができる。
また、本発明で用いられる熱可塑性樹脂は、必ずしも直鎖状である必要はなく、得られる熱可塑性樹脂の性能に応じて、多価フェノールを共重合することができる。
このような多価フェノールを具体的に例示すると、トリス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、4,4’−〔1−〔4−〔1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル〕フェニル〕エチリデン〕ビスフェノール、2,3,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、4−〔ビス(4−ヒドロキシフェニル)メチル〕−2−メトキシフェノール、トリス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)メタン、4−〔ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル〕−2−メトキシフェノール、4−〔ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル〕−2−メトキシフェノール、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1,1−トリス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1,1−トリス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)エタン、トリス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)メタン、トリス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)メタン、2,6−ビス〔(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)メチル〕−4−メチルフェノール、4−〔ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル〕−1,2−ジヒドロキシベンゼン、2−〔ビス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−シクロヘキシルフェニル)メチル〕−フェノール、4−〔ビス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−シクロヘキシルフェニル)メチル〕−1,2−ジヒドロキシベンゼン、4−メチルフェニル−1,2,3−トリヒドロキシベンゼン、4−〔(4−ヒドロキシフェニル)メチル〕−1,2,3−トリヒドロキシベンゼン、4−〔1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチル−エチル〕−1,3−ジヒドロキシベンゼン、4−〔(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル〕−1,2,3−トリヒドロキシベンゼン、1,4−ビス〔1−ビス(3,4−ジヒドロキシフェニル)−1−メチル−エチル〕ベンゼン、1,4−ビス〔1−ビス(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)−1−メチル−エチル〕ベンゼン、2,4−ビス〔(4−ヒドロキシフェニル)メチル〕−1,3−ジヒドロキシベンゼン、2−〔ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェイル)メチル〕フェノール、4−〔ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェイル)メチル〕フェノール、2−〔ビス(2−メチル−4−ヒドロキシフェイル)メチル〕フェノール、4−〔ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル〕−1,2−ジヒドロキシベンゼン、4−〔ビス(4−ヒドロキシフェニル)メチル〕−2−エトキシフェノール、2−〔ビス(2,3−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル〕フェノール、4−〔ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル〕フェノール、3−〔ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル〕フェノール、2−〔ビス(2−ヒドロキシ−3,6−ジメチルフェニル)メチル〕フェノール、4−〔ビス(2−ヒドロキシ−3,6−ジメチルフェニル)メチル〕フェノール、4−〔ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル〕−2−メトキシフェノール、3,6−〔ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル〕−1,2−ジヒドロキシベンゼン、4,6−〔ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル〕−1,2,3−トリヒドロキシベンゼン、2−〔ビス(2,3,6−トリメチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル〕フェノール、2−〔ビス(2,3,5−トリメチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル〕フェノール、3−〔ビス(2,3,5−トリメチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル〕フェノール、4−〔ビス(2,3,5−トリメチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル〕フェノール、4−〔ビス(2,3,5−トリメチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル〕−1,2−ジヒドロキシベンゼン、3−〔ビス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−シクロヘキシルフェニル)メチル〕フェノール、4−〔ビス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−シクロヘキシルフェニル)メチル〕フェノール、4−〔ビス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−シクロヘキシルフェニル)メチル〕−2−メトキシフェノール、2,4,6−〔トリス(4−ヒドロキシフェニルメチル)−1,3−ジヒドロキシベンゼン、1,1,2,2−テトラ(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1,2,2−テトラ(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,4−〔〔ビス(4−ヒドロキシフェニル)メチル〕〕ベンゼン、1,4−ジ〔ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル〕ベンゼン、1,4−ジ〔ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル〕ベンゼン、4−〔1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エチル〕アニリン、(2,4−ジヒドロキシフェニル)(4−ヒドロキシフェニル)ケトン、2−〔ビス(4−ヒドロキシフェニル)メチル〕フェノール、および1,3,3−トリ(4−ヒドロキシフェニル)ブタン等が挙げられる。これらは1種類でも、複数種含まれていても良い。
また、カーボネート残基とは、炭酸エステルや炭酸ハライドなどを原料として得られる構造単位であり、例えば、ジフェニルカーボネート、ジトリールカーボネート、ビス(クロロフェニル)カーボネート、m−クレジルカーボネート、ジナフチルカーボネート、ビス(ジフェニル)カーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジシクロヘキシルカーボネート、ジシクロヘキシルカーボネートなどの炭酸エステル、ホスゲン、およびトリホスゲンなどの炭酸ハライドが挙げられる。
本発明で用いられる熱可塑性樹脂のアッベ数(νd)は、32以上であることが好ましい。ここで、アッベ数とは、光学物質の光の分散の度合いを表す指標の一つであり、一般的に下記式(III)によって定義される。
アッベ数(νd)=(nd−1)/(nf−nc) (III)
(式(III)中、ndはd線(波長587.6nm)屈折率、nfはf線(波長486.1nm)屈折率、ncはc線(波長656.3nm)屈折率を表す。)
アッベ数の数値が大きいほど低分散であることを示している。例えば、眼鏡用レンズに用いる樹脂においては、アッベ数は34以上であることが好ましく、より好ましくは35以上である。
各波長における屈折率は物質ごとの固有値である。したがって、アッベ数も物質ごとの固有値である。すなわち、屈折率は、その測定法によって値が変わるものではなく、その成形体の形状によって適した測定法を選択することができる。より精度の高い測定法が好ましく、例えば、最小偏角法などが好適である。通常、熱可塑性樹脂のアッベ数と屈折率とは負の相関関係があり、それぞれの特性をともに向上させることは容易ではない。本発明の樹脂は、従来のポリカーボネートと同等以上の高屈折率を維持しつつ、高いアッベ数を有した熱可塑性樹脂である。
本発明で用いられる熱可塑性樹脂は、光学用、特にレンズ用に用いるために、高屈折率であることが好ましい。屈折率(nd)は、d線(波長587.6nm)で測定した値が、1.58以上であることが好ましく、より好ましくは1.59以上である。しかしながら、前述のようにアッベ数と屈折率とは負の相関がある。屈折率が高くても、アッベ数が低すぎれば、その熱可塑性樹脂を光学用途、特にレンズ用途に用いる際に、好ましくない。すなわち、それぞれの特性値については好適な範囲が存在するのである。アッベ数(νd)とd線屈折率(nd)に関して、下記式(IV)で表される値が、210.5以上であることが、特にレンズ用途において重要となる。式(IV)は、アッベ数とd線屈折率の両方が好適な領域を示す式である。下記式(IV)で表される値は、高い方が好ましく、211以上がより好ましい。
(νd)+112×(nd) (IV)
次に、本発明の熱可塑性樹脂の製造方法および透明樹脂成形体の成形法について述べる。
ビシクロアルキルを有するホスホン酸残基を誘導する重合前駆体としては、対応する酸ハロゲン化物あるいはエステルなどを用いることができる。その合成法としては、リン含有ビニル誘導体と各種環状ジエン化合物とのディールス−アルダー反応と水素添加反応を経由する方法(例えば、Phosphorus, Sulfur and Silicon and Related Elements 123号 35P (1997)参照。)などが知られており、それら公知の方法を用いることができる。
すなわち、例えば、ビシクロ[2,2,1]−2−ヘプチルホスホン酸誘導体の場合は、シクロペンタジエンとビニルホスホン酸誘導体とを、ビシクロ[2,2,2]−2−オクチルホスホン酸誘導体の場合は、シクロヘキサジエンとビニルホスホン酸誘導体とをディールス−アルダー反応させた後、水素添加することによって得ることができる。
本発明で用いられる熱可塑性樹脂の製造方法としては、酸ハロゲン化物と2価のフェノールを有機溶剤中で反応させる溶液重合法(例えば、特公昭37−5599号公報参照。)や、酸ハロゲン化物と2価のフェノールを塩化マグネシウム等の触媒存在下で加熱する溶融重合法、2価の酸と2価のフェノールをジアリルカーボネートの存在下で加熱する溶融重合法(例えば、特公昭38−26299号公報参照。)、および水と相溶しない有機溶剤に溶解せしめた2価の酸ハロゲン化物とアルカリ水溶液に溶解せしめた2価のフェノールとを混合する界面重合法(例えば、特公昭40−1959号公報参照。)等が挙げられるが、特に溶液重合法が好適に採用される。
溶液重合法について一例を説明すると、ホスホン酸残基の前駆体分子であるホスホン酸誘導体と、2価フェノールをトリエチルアミンなどの塩基存在下混合して反応させ、続いてカーボネート残基の前駆体分子、例えば、ホスゲン、トリホスゲンおよび2価カルボン酸誘導体などを添加して縮合重合することによって、本発明の樹脂を得ることができる。ホスホン酸誘導体、カーボネート誘導体および2価カルボン酸誘導体としては、それらのハロゲン化物、酸無水物およびエステル等が用いられるが、その種類や2価フェノールに作用させる順序は特に限定されない。
本発明で用いられる熱可塑性樹脂の分子量を調節する方法としては、重合時に一官能の物質を添加して行うことができる。ここで言う分子量調節剤として用いられる一官能物質としては、例えば、フェノール、クレゾール、p−tert−ブチルフェノール等の一価フェノール類、安息香酸クロライド、メタンスルホニルクロライドおよびフェニルクロロホルメート等の一価酸クロライド類が挙げられる。
本発明で用いられる熱可塑性樹脂には、その特性を損なわない範囲で、ヒンダードフェノール系、ヒンダードアミン系、チオエーテル系およびリン系の各種抗酸化剤を添加することができる。
さらに、本発明で用いられる熱可塑性樹脂は、所望の効果を損なわない範囲で、他の樹脂と配合して、成形材料として使用することも可能である。配合する樹脂の例として、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ABS樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリトリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアセタール、ポリフェニレンオキシド、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、パラオキシベンゾイル系ポリエステル、ポリアリーレート、およびポリスルフィド等が挙げられる。
また、本発明で用いられる熱可塑性樹脂は、有機溶媒に対して高い溶解性を有しており、このような溶媒としては、塩化メチレン、クロロホルム、1,1,2,2−テトラクロロエタン、1,2−ジクロロエタン、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、トルエン、キシレン、γ―ブチロラクトン、ベンジルアルコール、イソホロン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、およびヘキサフルオロイソプロパノール等が挙げられる。
さらに、本発明で用いられる熱可塑性樹脂は非晶性であるが、非晶性であるかどうかは公知の方法、例えば、示差走査熱量分析(DSC)や動的粘弾性測定等により融点が存在しているかどうかを確認すれば良い。
本発明で用いられる熱可塑性樹脂の構成成分の分析法については、核磁気共鳴(NMR)スペクトルを用いる方法が好適で、特に、ホスホン酸残基におけるリン原子上の置換基については、プロトンあるいはリン原子核磁気共鳴が好適である。さらに、熱可塑性樹脂そのもののスペクトルによる同定の精度が十分でない場合には、本発明で用いられる熱可塑性樹脂をアルカリ類により加水分解し、モノマー成分へと分解した後、各成分を定量および定性分析することができる。例えば、本発明で用いられる熱可塑性樹脂を無水アルコール中、大過剰のアルカリ金属アルコラートなどの強塩基で処理することにより、2価フェノール残基は2価フェノールに、各酸残基はアルコラートイオンに対応するエステルに分解する。これらはいずれも低分子量体であるため、高速液体クロマトグラフィーにより定量および分離した後、NMRスペクトルなどによる詳細な構造分析が可能である。
本発明の透明樹脂成形体は、前述の熱可塑性透明樹脂の表面に、下記一般式(2)
Figure 2007009187
[一般式(2)中、Rはエポキシ基またはグリシドキシ基を有する炭化水素基を表し、Rはアルキル基、アルケニル基およびアリル基からなる群から選ばれた官能基を表し、Zは加水分解基であり、rは0または1である。一般式(2)の有機ケイ素化合物および/またはその加水分解物はさらに置換されていても良い。]で示される有機ケイ素化合物および/またはその加水分解物、芳香環および/または脂肪族環を有する多官能エポキシ樹脂、および無機微粒子を含有する組成物からなる硬化透明膜を被膜されてなるものである。
該硬化透明膜を被膜する主な目的は、熱可塑性樹脂の表面硬度を補い、耐擦傷性を向上せしめるためである。表面硬度を補う被膜として用いられる有機物ポリマーとしては、ポリビニルアルコール、セルロース類、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリシロキサン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂およびポリカーボネート系樹脂などが挙げられ、特に、耐擦傷性が重要な用途では、硬化可能な被膜であるアクリル樹脂、ポリシロキサン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂およびメラミン樹脂などの単独系ないしは複合系のポリマーが好ましく用いられる。耐擦傷性の他にも耐熱性、耐薬品性および光学特性などの諸特性を考慮した場合は、ポリシロキサン樹脂を用いることが好ましく、より好ましくは、前記一般式(2)で示される有機ケイ素化合物および/またはその加水分解物が用いられる。
まず、前記一般式(2)で表される有機ケイ素化合物および/またはその加水分解物について説明する。前記一般式(2)で表される式中、Rはエポキシ基またはグリシドキシ基を有する炭化水素基から選ばれ、Rはアルキル基、アルケニル基およびアリル基からなる群から選ばれる。Zは加水分解基であり、rは0または1である。前記一般式(2)はさらに置換されていても良い。
したがって、Rを構成する置換基の具体例としては、メチル基、エチル基、フェニル基およびビニル基などの炭化水素基、クロロプロピル基および3,3,3−トリフロロプロピル基などのハロゲン化炭化水素基、γ−グリシドキシプロピル基やβ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基などのエポキシ基含有有機基、γ−メタクリロキシプロピル基、γ−アクリロキシプロピル基などの(メタ)アクリル基含有有機基、およびその他としてメルカプト基、シアノ基およびアミノ基などが挙げられる。また、Zは加水分解可能な官能基であり、加水分解反応によってシラノール基を生成するものであれば特に限定されないが、その具体例としては、メトキシ基、エトキシ基およびメトキシエトキシ基などのアルコキシ基、アセトキシ基などのアシルオキシ基、クロロ基やブロモ基などのハロゲン基、およびフェノキシ基などのアリーロキシ基などが挙げられる。さらに、rは0または1であるが、耐擦傷性向上の観点から、rが1の場合にはRがエポキシ基含有有機基や(メタ)アクリロキシ基含有有機基などの反応性基であることが好ましい。
これらの有機ケイ素化合物の具体的な代表例としては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシエトキシシラン、メチルトリアセトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリメトキシエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリアセトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリエトキシシラン、γ−クロロプロピルトリアセトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、β−シアノエチルトリエトキシシラン、メチルトリフェノキシシラン、クロロメチルトリメトキシシラン、クロロメチルトリエトキシシラン、グリシドキシメチルトリメトキシシラン、グリシドキシメチルトリエトキシシラン、α−グリシドキシエチルトリメトキシシラン、α−グリシドキシエチルトリエトキシシラン、β−グリシドキシエチルトリメトキシシラン、β−グリシドキシエチルトリエトキシシラン、α−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、α−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリプロポキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリブトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリフェノキシシラン、α−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、α−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、β−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、β−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、δ−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、δ−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルトリメトキシシラン、(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリプロポキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリブトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリフェノキシシラン、γ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)プロピルトリメトキシシラン、γ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)プロピルトリエトキシシラン、δ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)ブチルトリメトキシシラン、δ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)ブチルトリエトキシシランなどのトリアルコキシシラン、トリアシルオキシシラン、またはトリフェノキシシラン類またはその加水分解物およびジメチルジメトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルメチルジエトキシシラン、γ−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、γ−クロロプロピルメチルジエトキシシラン、ジメチルジアセトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、メチルビニルジメトキシシラン、メチルビニルジエトキシシラン、グリシドキシメチルメチルジメトキシシラン、グリシドキシメチルメチルジエトキシシラン、α−グリシドキシエチルメチルジメトキシシラン、α−グリシドキシエチルメチルジエトキシシラン、β−グリシドキシエチルメチルジメトキシシラン、β−グリシドキシエチルメチルジエトキシシラン、α−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、α−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、β−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジプロポキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジブトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルメトキシエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジフェノキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジアセトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルエチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルエチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルビニルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルビニルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルフェニルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルフェニルジエトキシシランなどのジアルコキシシラン、ジフェノキシシランまたはジアシルオキシシラン類またはその加水分解物が挙げられる。
以上の前記一般式(2)で表される有機ケイ素化合物として、特に染色性付与の目的にはエポキシ基やグリシドキシ基を含む有機ケイ素化合物の使用が好適である。また、低屈折率化をはかるためには、フルオロアルキル基やメチル基などを含む有機ケイ素化合物の使用が好ましい。さらに高屈折率化をはかるためには、フェニル基やスチリル基などを含む有機ケイ素化合物の使用が好ましい。
さらには、硬化速度や加水分解の容易さなどの点から、Zとしては炭素数1〜4のアルコキシ基またはアルコキシアルコキシ基が好ましく用いられる。これらの有機ケイ素化合物の中で硬化温度を下げ、硬化をより進行させるためには、加水分解物が好ましい。加水分解は、純水または塩酸、酢酸あるいは硫酸などの酸性水溶液を配合し攪拌することによって製造される。また、純水あるいは酸性水溶液の配合量を調節することによって加水分解の度合いをコントロールすることも容易に可能である。加水分解に際しては、硬化促進の点で、一般式(2)のZと等モル以上、3倍モル以下の純水または酸性水溶液を配合すること好ましい。加水分解に際しては、アルコールなどが生成してくるため無溶媒で加水分解することが可能であるが、加水分解をさらに均一に行う目的で有機ケイ素化合物と溶媒を混合した後に加水分解を行うことも可能である。また、目的に応じて加水分解後のアルコールなどを加熱および/または減圧下で適当量除去して使用することも可能であるし、その後に適当な溶媒を配合することも可能である。これらの溶媒としては、アルコール、エステル、エーテル、ケトン、ハロゲン化炭化水素、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素、およびN,N−ジメチルホルムアミドなどの溶媒が挙げられる。これらの溶媒は、必要に応じて2種以上の混合溶媒として使用することも可能である。また、目的に応じて加水分解反応を促進し、さらに予備縮合などの反応を進めるために、室温以上に加熱することも可能であり、予備縮合を抑えるために加水分解温度を室温以下に下げて行うことも可能である。
本発明においては、芳香環および/または脂肪族環を有する多官能エポキシ樹脂が、硬化透明膜の組成物として含まれている。該多官能エポキシ樹脂は、本発明で用いられる熱可塑性樹脂との密着性向上を主な目的として用いられるものであり、同様に本発明で用いられる硬化透明膜を被膜する目的を損なわない限り特に限定されないが、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂やビスフェノールF型エポキシ樹脂がその具体例として挙げられる。
本発明における芳香環および/または脂肪族環を有する多官能エポキシ樹脂の配合量は、前記一般式(2)で示される有機ケイ素化合物および/またはその加水分解物100重量部に対し、10〜300重量部であることが好ましく、さらに好ましくは50〜100重量部である。配合量が10重量部より少ない場合には干渉縞発生などの問題点があり、300重量部を超えると十分な表面硬度が得られない。
さらに本発明において、硬化透明膜を構成する必須の組成物の成分として無機微粒子がある。該無機微粒子は、被膜の耐擦傷性向上、屈折率のコントロールおよび耐熱性向上などの目的に用いられるものである。かかる無機微粒子は、塗膜状態で透明性を損なわないものであり、その目的を達成するものであれば特に限定されないが、作業性と透明性付与の点から特に好ましい例としては、コロイド状に分散したゾルが挙げられる。具体的な代表例としては、フッ化マグネシウムゾル、シリカゾル、酸化チタンゾル、酸化セリウムゾル、ジルコニアゾル、酸化アンチモンゾルおよびアルミナゾルなどが挙げられる。
本発明においては、熱可塑性樹脂のd線屈折率が特に大きいため、上記の硬化透明膜を施した場合には、熱可塑性樹脂のd線屈折率と硬化透明膜のd線屈折率との差が大きいことから2層間の界面において反射が起こり、反射光の干渉による縞が見えることがある。その場合は、硬化透明膜の屈折率を熱可塑性樹脂の屈折率とほぼ同じ値にすることで、干渉縞の発生を低減させることができる。
硬化透明膜の屈折率と熱可塑性樹脂の屈折率の差について、2つの差がより0に近い方が干渉縞の発生を低減させる効果があり好ましいが、差が絶対値で0.01以内であることがより好ましい。
本発明において、硬化透明膜の屈折率を調節する方法として最も効果があるものは、含有させる無機微粒子の種類や含有率を変える方法である。硬化透明膜の他の含有物である有機ケイ素化合物および/またはその加水分解物や、芳香環および/または脂肪族環を有する多官能エポキシ樹脂の種類や含有率を変える方法でも調節することは可能であるが、種類の変化による屈折率の変化の値が大きくないため、目的とする屈折率に達するためには含有率を大きく変える必要があり、耐擦傷性や耐摩耗性、密着性などのバランスの観点から好ましくない。それに対し無機微粒子であれば、少量の変化で屈折率を大きく変えることが可能であり、また無機微粒子を変えたことによる耐擦傷性や耐摩耗性、密着性など他の物性とのバランスが損なわれる可能性も極めて低いため、効率よく屈折率の値を調節することができる。
本発明の熱可塑性樹脂のような高屈折率の材料に対しては、高屈折率の無機微粒子を選択することで干渉縞発生の低減を達成することができ、無機微粒子の中でも二酸化チタン、酸化ジルコニウム、五酸化アンチモンを使用することが好ましい。
無機微粒子の配合量は、前記一般式(2)で示される有機ケイ素化合物および/またはその加水分解物100重量部に対し、25〜800重量部であることが好ましく、さらに好ましくは100〜400重量部である。無機微粒子の配合量が25重量部未満では明らかな配合効果が認められず、逆に800重量部以上では被膜にクラックが発生するなどの傾向がある。
無機微粒子の粒子径としては、平均粒子径1〜200nmのものが好ましく、さらに好ましくは5〜100nmのものである。平均粒子径が200nmを越えるものは、被膜の透明性を低下させ濁りの大きなものとなり厚膜化が困難となる。また、平均粒子径が1nm未満のものは分散状態の安定性が悪く再現性が乏しいものとなる。さらに、微粒子状無機物の分散性を向上させるために各種の界面活性剤やアミンを配合しても何ら問題はない。さらには2種以上の微粒子状無機物を併用して用いることも何ら問題はない。平均粒子径は、透過型電子顕微鏡を用いて測定することができる。具体的には、平均粒子径の測定に用いた透過型電子顕微鏡写真の像から任意の20個の粒子を選び、それぞれの粒子径の平均値をとることで算出することができる。
上記の硬化透明膜を形成せしめるための組成物中には、塗布時におけるフローを向上させる目的で各種の界面活性剤を使用することも可能であり、特に、ジメチルポリシロキサンとアルキレンオキシドとのブロックまたはグラフト共重合体、さらにはフッ素系界面活性剤などが有効である。さらに、耐候性と耐光性を向上させる目的で、紫外線吸収剤また耐熱劣化向上法として酸化防止剤を配合することも可能である。さらに、これらの組成物中には、被膜性能や透明性などを大幅に低下させない範囲で、微粒子状無機物以外の無機化合物なども配合することができる。これらの配合物の併用によって、本発明の透明樹脂成形体との密着性、耐薬品性、耐擦傷性、耐久性および染色性などの諸特性を向上させることができる。
前記の配合可能な無機材料としては、下記一般式(5)で表される金属アルコキシド、キレート化合物および/またはその加水分解物が挙げられる。
Figure 2007009187
(一般式(5)中、Rはアルキル基、アシル基およびアルコキシアルキル基からなる群から選ばれた官能基であり、mは金属Mの電荷数と同じ値である。Mはケイ素、チタン、ジルコン、アンチモン、タンタル、ゲルマニウムおよびアルミニウムなどである。)
本発明におけるハードコート性を有する被膜を形成せしめる場合には、硬化促進や低温硬化などを可能とする目的で、各種の硬化剤の使用が可能である。硬化剤としては、各種のエポキシ樹脂硬化剤、あるいは各種有機ケイ素樹脂硬化剤などが適用される。これらの硬化剤の具体的な例としては、各種の有機酸およびそれらの酸無水物、窒素含有有機化合物、各種金属錯化合物あるいは金属アルコキシド、さらにはアルカリ金属の有機カルボン酸塩、炭酸塩などの各種塩、また過酸化物、およびアゾビスイソブチロニトリルなどのラジカル重合開始剤などが挙げられる。これらの硬化剤は、2種以上混合して使用することも可能である。これらの硬化剤の中でも本発明の目的には、塗料の安定性とコーティング後の塗膜の着色防止などの点から、特に下記一般式(6)
Figure 2007009187
(一般式(6)中、VはOL(Lは炭素数1〜4のアルキル基)、Wは一般式MCOCHCOM(M、Mはいずれも炭素数1〜4のアルキル基)で示される化合物に由来する配位子、および一般式MCOCHCOOM(M、Mはいずれも炭素数1〜4のアルキル基を表す。)で示される化合物に由来する配位子から選ばれる少なくとも1つであり、nは0、1または2である。)に示されるアルミニウムキレート化合物が有用である。
一般式(6)で示されるアルミニウムキレート化合物のうちで、コーティング組成物への溶解性、安定性および硬化触媒としての効果などの観点からして、アルミニウムアセチルアセトネート、アルミニウムビスエチルアセトアセテートモノアセチルアセトネート、アルミニウムジ−n−ブトキシド−モノエチルアセトアセテート、およびアルミニウム−ジ−iso−プロポキシド−モノメチルアセトアセテートなどが好ましい。これらの硬化剤は、2種以上を併用して用いることも何ら問題はない。
塗布方法としては、通常のコーティング作業で用いられる方法が適用可能であるが、例えば、浸漬塗装法、流し塗り法およびスピンコート法などが好ましい。このようにして塗布されたコーティング組成物は、一般には加熱乾燥によって硬化される。加熱方法としては熱風や赤外線などで行なうことが可能である。また、加熱温度は適用される熱可塑性透明樹脂および用いられるコーティング組成物によって決定されるべきであるが、通常は室温から250℃の温度が好ましく、より好ましくは35〜200℃の温度であり、さらに好ましくは70℃〜130℃の温度が使用される。これより低温では硬化または乾燥が不十分になりやすく、また、これより高温になると熱分解や亀裂発生などが起こり、さらには黄変などの問題を生じやすくなる。
本発明における硬化透明膜の膜厚は特に限定されないが、密着強度の保持や耐擦傷性などの点から、10〜20,000nmの間で好ましく用いられる。すなわち、膜厚が10nm未満では被覆効果が認められず、20,000nmを超えると、塗りむらなどが生じ易くなる。
本発明においては、好ましく反射防止性を付与することができる。反射防止性とは、例えば、眼鏡用レンズではゴーストやフレア等とよばれる反射像を生じて眼に不快感を与えるのを防止することである。例えば、単層被膜においては、基材より低屈折率の被膜を光学的膜厚が光波長の1/4ないしはその奇数倍になるように選択することによって極小の反射率すなわち極大の透過率を与えることである。ここで光学的膜厚とは、被膜の屈折率と該被膜の膜厚の積で与えられるものである。
反射防止性を付与する方法としては、ウエットコーティングあるいは真空蒸着などのドライコーティングが挙げられる。また、反射防止性を付与する膜構成は単層であっても多層であっても良く、熱可塑性透明樹脂の屈折率、衝撃吸収性を有する被膜およびハードコート性を有する被膜の屈折率および膜厚、あるいは要求される反射防止性能などによってその最適な組合せは決定される。反射防止特性に関しては、既に多くの組合せ(光学技術コンタクト,Vol.9,No.8.17〜23.(1971)、OPTICSOF THIN FILMS,159〜282.A.VASICEK(NORTH−HOLLAND PUBLISHING COMPANY).AMSTERDAM(1960)参照。)が提案されており、本発明においてもこれらの組合せを用いることは何ら問題ない。
また、各層間の密着性向上手段として、前述の前処理などが有効である。本発明に係る樹脂から、例えば、レンズなどの成形体を得る方法については、公知の方法を採用して製造することができ、特に限定されないが、成形法としては、例えば、射出成形法、プレス成形法、圧縮成形法、トランスファ成形法、積層成形法および押し出し成形法などが挙げられる。
また、フィルム状に成形する場合には、溶液製膜法や溶融押し出し製膜法などが挙げられ、特に溶液製膜法が好適に採用される。溶液製膜法においては前記有機溶媒を適宜用いることができるが、好ましくはハロゲン含有溶媒、特に好ましくは塩化メチレンを使用して成形することが好ましい。
本発明で用いられる樹脂は、熱可塑性であるがゆえに容易に成形することができる。本発明の透明樹脂成形体からなるレンズは、高アッベ数かつ高屈折率であるがゆえに、色収差が小さい光学的に優れたレンズを提供することができる。また、本発明の透明樹脂成形体を用いたフィルムは、優れた光学特性(無色透明かつ低光分散)とともに、各種溶媒に対し良好な親和性を有することから表面加工性にも優れており、液晶ディスプレイなどに求められる高機能フィルム部材等において、優れた機能フィルムあるいはベースフィルム等を提供することができる。
以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。なお、各測定および評価は次の方法で行った。
1.熱可塑性樹脂の諸性能
1.1 光学特性
熱可塑性樹脂を、互いに直行する2面が鏡面仕上げになるように研磨した。屈折計(カルニュー光学工業(株)社製:KPR−2)を使用し、d線(波長:587.6nm)屈折率(nd)、下記式により求められるアッベ数(νd)を測定した。
アッベ数(νd)=(nd−1)/(nf−nc)
(式中、nd:d線屈折率(波長587.6nm)、nf:f線屈折率(波長656.3nm)、nc:c線屈折率(波長486.1nm)である。)その数値が大きいほど低分散であることを示している。
1.2 ガラス転移温度
示差走査熱量計(セイコー電子工業(株)社製:SSC5200)を使用し、下記の条件でガラス転移点温度(Tg)を測定した。なお、測定は1つのサンプルに対して、サンプルを測定器から取り出すことなしに2回の測定操作を行い、2回目の測定結果を使用した。すなわち、1回目の測定操作の終了後、直ちに下記の(ア)の条件で冷却と冷却後の温度の安定化を行い、その後直ちに同条件で2回目の測定を行って求めた。
試料容器:アルミニウム製開放型試料容器
サンプル量:約5mg
雰囲気:乾燥窒素流(20ml/min)
測定条件:0〜250℃
昇温速度:10℃/分
(ア)冷却、温度安定化条件
20ml/minの乾燥窒素流雰囲気下、冷却速度20℃/minで0℃まで冷却し、その状態で30分間保持し、温度を安定化させた。
2.硬化透明膜ならびに反射防止膜が被膜されてなる透明樹脂成形体の諸性能
2.1 外観
目視にて観察し、透明性でありクラック等が無いものを○とした。
2.2 全光線透過率
デジタルSMカラーコンピューター(スガ試験機(株)社製:SM−7−CH)を使用し、全光線透過率(Tt%)および黄色度(△YI)を測定した。
2.3 ヘーズ
全自動直読ヘーズコンピューター(スガ試験機(株)社製:HGM−2DP)を使用し、曇価(Hz%)を測定した。
2.4 接着性
被膜面に、1mmの熱可塑性透明樹脂に達する碁盤目を被膜の上から綱ナイフで100個入れて、セロハン粘着テープ(商品名“セロテープ” (登録商標)ニチバン(株)社製)を強く貼り付け90度方向に急速に剥がして被膜剥離の無いものを○とした。
2.5 耐擦傷性
被膜面をNo0000のスチールウール(日本スチールウール(株)社製:商品名“ボンスター”)で擦ってすり傷具合を判定した。判定基準は、次のとおりである。
○・・・強く摩擦しても傷が付かない。
△・・・強く摩擦すると少し傷が付く。
×・・・弱い摩擦でも傷が付く。
2.6 耐衝撃性
中心厚み1.5mmとなるように作製したプラスチック成形体(マイナスレンズ:−2.00D)の中心部に16.3gの鋼球を、127cmの高さから落下させ、耐衝撃性を判定した。判定基準は、次のとおりである。
○・・・ヒビ・割れがない。
×・・・ヒビ・割れ・穴が発生する。
2.7 耐候性
紫外線ロングライフフェードメーター(スガ試験機(株)社製:FAL−5B)を使用し、所定時間照射して上記2.2項の装置を用いて黄色度(△YI)を測定した。
2.8 耐熱性
120℃の温度に設定した乾燥器の中に8時間放置して、上記2.2項の装置を用いて黄色度(△YI)を測定した。
2.9 干渉縞
背景を黒くした状態で蛍光灯の光を作製したプラスチック成形体表面で反射させ、光の干渉による虹模様の発生を肉眼で観察した。判定基準は次のとおりである。
○・・・虹模様が認められない。
△・・・かすかに虹模様が認められる。
×・・・はっきりと虹模様が認められる。
(実施例1〜5、比較例1〜4)
[1]熱可塑性透明樹脂の合成
表1と表2に示した組成に従って、実施例1〜5および比較例1〜4の各熱可塑性樹脂を合成した。その合成法を実施例4の組成を例にとって述べる。他の実施例1〜3、5および比較例1〜4は、組成を表1と表2に示した組成に変えたこと以外は、下記実施例4と同様に実施した。
窒素雰囲気下、塩化メチレン(40ml)中に、原料A(1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン)80mmolとトリエチルアミン168mmolを混合し、氷浴下撹拌した。得られたこの溶液に、原料B(2−ノルボルニルホスホン酸ジクロライド:4mmol)の塩化メチレン(5mol/L)溶液を15分間かけて滴下し、滴下終了後室温で60分間撹拌した。続いて、原料C(フェニルホスホン酸ジクロライド:36mmol)の塩化メチレン(5mol/L)溶液を15分間かけて滴下し、滴下終了後室温で60分間撹拌した。さらに、原料D(ドデカン二酸ジクロライド:12mmol)の塩化メチレン(5mol/L)溶液を15分間かけて滴下し、滴下終了後室温で60分間撹拌した。その後、トリホスゲン(ホスゲン換算で28mmol)の塩化メチレン溶液(0.6mol/L)を15分かけて滴下し、滴下終了後60分間撹拌した。続いて反応溶液を孔径0.5μmの濾紙で濾過することにより固体成分を除去し、0.1N塩酸水溶液80mlと純水300mlの混合液で数回溶液を洗浄した。その後、分離した有機層をエタノール2000mlに投入して再沈し、ポリマーを濾取した。生成した固体状ポリマーを、(1)エタノール1000ml、(2)水/エタノール=1/1混合溶液1000ml、(3)水1000mlの順で洗浄し、乾燥して目的の熱可塑性樹脂粉末を収率95%で得た。
その他の実施例および比較例についても、原料の添加量を表1に示した各組成になるように変更したこと以外は、同様にして、熱可塑性樹脂粉末を合成した。得られた熱可塑性樹脂粉末を射出成形法により、中心厚1.5mmのマイナスレンズ(−2.00D)の透明樹脂成形体を作製し、ガラス転移温度、屈折率およびアッベ数を測定した。各実施例および比較例における測定値を、表3に示した。
[2]硬化性被膜の作製
表1と表2に示したコーティング組成に従って、実施例1〜5および比較例1〜4の各硬化透明膜用組成物について、調製、塗布および硬化を行った。その各方法を、実施例4の組成を例にとって述べる。他の実施例1〜3、5および比較例1〜4は、組成を表1と表2に示した組成に変えたこと以外は、下記実施例4と同様に実施した。
2.1.コーティング組成物の作製
2.1.1.γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン加水分解物の調製
撹拌装置を備えた反応器にγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン53.6gを仕込み、液温を10℃に保ち、撹拌しながら1規定酢酸水溶液12.3gを徐々に滴下した。滴下終了後冷却をやめ、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの加水分解物を得た。
2.1.2.コーティング組成物の調製
前記γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン加水分解物に、n−プロピルアルコール9.3g、ベンジルアルコール9.7g、ジメチルホルムアミド40.5g、シリコン系界面活性剤(東レ・ダウコーニング(株)社製:商品名“SRX−298”)0.8g、およびビスフェノールA型エポキシ樹脂(シェル化学(株)社製:商品名“エピコート”(登録商標)827)37.9gを配合混合し、さらに水分散五酸化アンチモンゾル(固形分濃度30重量%、平均粒子系10nm)252.7g、アルミニウムアセチルアセトネート7.6gを配合し、十分撹拌した後、コーティング組成物とした。
2.2.硬化性被膜の塗布および硬化
前記1項によって得られた透明樹脂成形体に、前記コーティング組成物を、引き上げ速度10cm/分の条件で浸漬塗布し、次いで100℃の温度で12分の予備硬化を行った。その後110℃の温度で4時間加熱して、硬化透明膜が被膜されてなる透明樹脂成形体を得た。
その他の実施例および比較例についても、原料の添加量を、表1に示した熱硬化後の各組成になるように変更したこと以外は、同様にして、硬化透明膜を被膜した。得られた透明樹脂成形体について、外観、全光線透過率、黄色度、曇価、接着性、耐擦傷性、耐衝撃性、耐光性(300時間照射後のΔYI値)、および耐熱性(120℃の温度の乾燥機内で8時間放置後のΔYI値)の測定を行った。
[3]反射防止膜の形成
前記2項で得られた、硬化透明膜の被膜された透明樹脂成形体を、プラズマ処理(アルゴンプラズマ400W×60秒)を行った後、基板から大気に向かって順に、SiO、ZrO、SiO、ZrO、SiOの5層からなる反射防止多層膜を真空蒸着法にて形成を行った。各層の光学的膜厚は、最初のSiO層、次のZrOとSiOの等価膜層および次のZrO層、最上層のSiO層がそれぞれλ/4になるように形成した。なお、設計波長λは520nmとした。得られた膜の反射干渉色は緑色を呈していた。
各実施例および比較例における測定値を表3に示した。
Figure 2007009187
(注)モノマー名称
M1:1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン
M2:2−ノルボルニルホスホン酸ジクロライド
M3:2−ノルボルニルチオホスホン酸ジクロライド
M4:フェニルホスホン酸ジクロライド
M5:ドデカン二酸ジクロライド
M6:トリホスゲン(共重合比はホスゲン換算)
Figure 2007009187
(注)モノマー名称
M7:γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
M8:“エピコート”(登録商標)827(ビスフェノールA型エポキシ樹脂)
(注)無機物質名称
M9:水分散アンチモンゾル(固形分濃度30重量%、平均粒子系10nm)
M10:メタノール分散シリカゾル(固形分濃度30重量%、平均粒子系10nm)
Figure 2007009187
比較例1および2では、樹脂成形体の光学特性は優れた値を示すものの、比較例1では耐擦傷性に劣る上に干渉縞の発生が起こり、また比較例2では外観性、接着性および耐衝撃性に問題があるため、被膜された硬化透明膜の性能が不十分である。また、比較例3および4において明らかなように、従来のポリホスホネート樹脂あるいは変性ポリカーボネート樹脂のような高屈折率熱可塑性樹脂は、アッベ数が32未満であり、光学用、特に眼鏡用レンズ用としては不十分である。また、無機微粒子としてシリカを用いた比較例3においては、干渉縞の発生が起こり光学用途として用いるには不適であることが分かる。
それに対し、実施例1〜5の透明樹脂成形体は、アッベ数と屈折率がともに高く、また高い耐擦傷性の表面を有し、耐衝撃性、耐熱性、耐久性などに優れていることが分かる。
本発明の透明樹脂成形体は、高屈折率、高アッベ数および高いガラス転移温度(Tg)を有し、高い耐擦傷性の表面を有し、耐熱性、耐薬品性および耐候性に優れており、また、耐衝撃性に優れ、ツーポイントフレーム眼鏡やコバ厚の薄い度付き眼鏡用レンズに好適である。

Claims (11)

  1. 少なくともビシクロアルキル構造を有するホスホン酸残基、および、下記一般式(1)
    Figure 2007009187
    [一般式(1)中、R、Rは各々独立にハロゲン原子、炭素数1〜20の脂肪族基、炭素数6〜20の芳香族基およびニトロ基からなる群から選ばれた原子または官能基を表し、p、qはp+q=0〜8の整数、Yは単結合、エーテル基、チオエーテル基、アルキレン基、アルキリデン基、シクロアルキレン基、シクロアルキリデン基、フェニルアルキリデン基、カルボニル基、スルホン基、脂肪族ホスフィンオキシド基、芳香族ホスフィンオキシド基、アルキルシラン基、ジアルキルシラン基およびフルオレン基からなる群からから選ばれた官能基を表す。一般式(1)は、さらに置換されていても良い。]で示される2価フェノール残基を含む熱可塑性樹脂の表面に、下記一般式(2)
    Figure 2007009187
    [一般式(2)中、Rはエポキシ基またはグリシドキシ基を有する炭化水素基を表し、Rはアルキル基、アルケニル基およびアリル基からなる群から選ばれた官能基を表し、Zは加水分解基であり、rは0または1である。一般式(2)の有機ケイ素化合物および/またはその加水分解物は、さらに置換されていても良い。]で示される有機ケイ素化合物および/またはその加水分解物、芳香環および/または脂肪族環を有する多官能エポキシ樹脂、および無機微粒子を含有する組成物からなる硬化透明膜が被膜されてなる透明樹脂成形体。
  2. ビシクロアルキル構造を有するホスホン酸残基が、下記一般式(3)
    Figure 2007009187
    [一般式(3)中、l、m、nはそれぞれ独立に1〜4の整数、Xは酸素原子、硫黄原子、セレン原子および非共有電子対からなる群から選ばれた原子または電子対を表す。Rは、炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基およびハロゲン原子からなる群から選ばれた官能基または原子を表し、rは0〜4の整数である。一般式(3)のホスホン酸残基は、さらに置換されていても良い。]で示されるホスホン酸残基であることを特徴とする請求項1記載の透明樹脂成形体。
  3. 熱可塑性樹脂が、さらに、下記一般式(4)
    Figure 2007009187
    [一般式(4)中、Rは有機基、Xは酸素原子、硫黄原子、セレン原子および非共有電子対からなる群から選ばれた原子または電子対を表す。ただし、一般式(4)のホスホン酸残基は請求項2の一般式(3)のホスホン酸残基とは異なる構造を有する。]で示されるホスホン酸残基を含み、請求項2の一般式(3)で示されるホスホン酸残基と一般式(4)で示されるホスホン酸残基のモル分率が、下記式(I)
    1≧(a)/{(a)+(b)}≧0.01 (I)
    [式(I)中、(a)はビシクロアルキル基構造を有するホスホン酸残基のモル数、(b)は一般式(4)で示されるホスホン酸残基のモル数を示す。]を満足することを特徴とする請求項2記載の透明樹脂成形体。
  4. 熱可塑性樹脂が、カーボネート残基および/または2価カルボン酸残基を含み、全ホスホン酸残基のモル数と、カーボネート残基および2価カルボン酸残基の合計モル数が下記式(II)
    1≧(c)/{(c)+(d)}≧0.01 (II)
    [式(II)中、(c)は全ホスホン酸残基のモル数、(d)はカーボネート残基と2価カルボン酸残基の合計モル数を表す。]を満足することを特徴とする請求項2または3記載の透明樹脂成形体。
  5. 熱可塑性樹脂のアッベ数(νd)が32以上である請求項1〜4のいずれかに記載の透明樹脂成形体。
  6. 熱可塑性樹脂のd線屈折率が1.58以上である請求項1〜5のいずれかに記載の透明樹脂成形体。
  7. 熱可塑性樹脂のd線屈折率との差が絶対値で0.01以内である硬化透明膜が被膜された請求項1〜6のいずれかに記載の透明樹脂成形体。
  8. 無機微粒子が、二酸化チタン、酸化ジルコニウム、五酸化アンチモンから選ばれる少なくとも1つの微粒子を含む請求項7に記載の透明樹脂成形体。
  9. 硬化透明膜の表面上に単層または多層の反射防止膜が形成された請求項1〜8のいずれかに記載の透明樹脂成形体。
  10. 請求項1〜9のいずれかに記載の透明樹脂成形体からなる光学用物品。
  11. 請求項1〜10のいずれかに記載の透明樹脂成形体からなる眼鏡用レンズ。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008239921A (ja) * 2007-03-29 2008-10-09 Fujifilm Corp 有機無機複合組成物および光学部品
JP2011039447A (ja) * 2009-08-18 2011-02-24 Yamamoto Kogaku Co Ltd 光学物品
US9371260B2 (en) 2012-05-18 2016-06-21 Kao Corporation Method for producing refined glycerin alkyl ether
US10234601B2 (en) 2014-04-24 2019-03-19 Hoya Lens Thailand Ltd. Spectacle lens
WO2020075611A1 (ja) * 2018-10-12 2020-04-16 本州化学工業株式会社 エポキシ樹脂組成物

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008239921A (ja) * 2007-03-29 2008-10-09 Fujifilm Corp 有機無機複合組成物および光学部品
JP2011039447A (ja) * 2009-08-18 2011-02-24 Yamamoto Kogaku Co Ltd 光学物品
US9371260B2 (en) 2012-05-18 2016-06-21 Kao Corporation Method for producing refined glycerin alkyl ether
US10234601B2 (en) 2014-04-24 2019-03-19 Hoya Lens Thailand Ltd. Spectacle lens
EP3136140B1 (en) * 2014-04-24 2021-02-17 Hoya Lens Thailand Ltd. Eyeglass lens
WO2020075611A1 (ja) * 2018-10-12 2020-04-16 本州化学工業株式会社 エポキシ樹脂組成物
JPWO2020075611A1 (ja) * 2018-10-12 2021-09-16 本州化学工業株式会社 エポキシ樹脂組成物
JP7355304B2 (ja) 2018-10-12 2023-10-03 本州化学工業株式会社 エポキシ樹脂組成物

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