プラスチックレンズの染色方法および染色装置
【課題】長期にわたって安定した染色性を有するプラスチックレンズの染色方法を提供すること。
【解決手段】染色装置１０は、内部に染色液を貯める染色浴１１と、染色浴１１内で回転して染色液を攪拌するスターラ１２と、染色浴１１の液面を感知する液面センサ１３と、液面センサ１３からの信号を受信して補充液の補充を行う補充装置１４と、を備えている。補充液は、染色開始時の染色浴１１中の水に対する染色キャリア濃度をＡ、補充液中の水に対する染色キャリア濃度をＢとしたとき、Ａ＞Ｂを満たす。
【解決手段】染色装置１０は、内部に染色液を貯める染色浴１１と、染色浴１１内で回転して染色液を攪拌するスターラ１２と、染色浴１１の液面を感知する液面センサ１３と、液面センサ１３からの信号を受信して補充液の補充を行う補充装置１４と、を備えている。補充液は、染色開始時の染色浴１１中の水に対する染色キャリア濃度をＡ、補充液中の水に対する染色キャリア濃度をＢとしたとき、Ａ＞Ｂを満たす。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチックレンズの染色方法および染色装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、眼鏡用などのプラスチックレンズの着色方法としては、レンズ基材を直接染色する方法や、レンズ基材に被染色層を形成した後に染色する方法など多数存在する。
具体的には、９０℃程度の温水中に、分散染料、界面活性剤および染色キャリアを添加した水ベースの染色ポットを用意し、攪拌しながらレンズ基材を染色ポットに浸漬することによって直接染色している（例えば、特許文献１参照）。
近年では、プラスチックレンズの高屈折率化および高耐熱化などが進み、染色キャリアを添加しないと、十分な染色速度を得ることが難しくなってきている。一般的に使用される染色キャリアとしては、例えば、ｐ−フェニルフェノール、ベンジルアルコールおよびフェネチルアルコールなどが挙げられる。
【０００３】
一方、眼鏡用のプラスチックレンズの染色においては、ハーフ染色（グラデーション染色）を行うため、染色浴を開放した状態でレンズの一部を浸漬することがある。染色浴は９０℃前後に加温されており染色浴の水が蒸発するため、通常は、水または９０℃前後に加温した温水を補充液として用い、適宜補充して水面が下がり過ぎないように調整しながら染色を行っている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２５９５８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
染色浴からは、水だけではなく染色キャリアも揮発する。例えば、ベンジルアルコールは、高温で揮発性があるため、染色浴から大気中に揮発して染色浴中のベンジルアルコールの量が減っていく。
補充液として、水（温水）を補充していくと、染色浴中のベンジルアルコールの濃度が低下し、染色キャリアとしての効果が小さくなってしまい、染色速度が低下してしまう。
そこで、補充液として水と染色キャリアの両方を補充することが考えられるが、染色浴から蒸発（揮発）する水と染色キャリアは同じ比率で蒸発（揮発）しない。例えば、水とベンジルアルコール（染色キャリア）では、水の方が蒸発しやすいため、初期の染色浴中の水とベンジルアルコールの比率よりも水の方が多量に蒸発する。そのため、初期の染色浴中と同じ濃度の水とベンジルアルコールの溶液を準備して補充すると、ベンジルアルコールの濃度が濃くなっていくため、染色速度が速くなってしまう。
このように、染色中の色キャリアの濃度変化によって染色速度が安定しないため、一定の品質の製品を製造することが難しい。
なお、ｐ−フェニルフェノールは、高温でも揮発しにくいが、染色浴のポットライフが長いという利点があるが、安全性に問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、長期にわたって安定した染色性を有するプラスチックレンズの染色方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のプラスチックレンズの染色方法は、少なくとも水と染料と染色キャリアとを含む染色浴にプラスチックレンズを浸漬するプラスチックレンズの染色方法であって、少なくとも水と染色キャリアとを含み、染色開始時の前記染色浴中の水に対する染色キャリア濃度をＡ、前記補充液中の水に対する染色キャリア濃度をＢとしたとき、Ａ＞Ｂを満たす補充液を前記染色浴に補充する補充工程を実施することを特徴とする。
【０００８】
染色浴では、水と染色キャリアの蒸発（揮発）率が異なる。通常、水の方がより多く蒸発するため、補充液の染色キャリアの濃度Ｂを染色開始初期の染色浴の染色キャリア濃度Ａより薄くすることにより、補充後の染色浴の染色キャリア濃度を染色開始初期の染色浴の染色キャリア濃度Ａと略同じ濃度にすることができる。
したがって、染色開始から長期にわたって、染色浴中の染色キャリア濃度を一定に維持することができ、染色性が長期にわたって安定する。すなわち、一定の品質の製品を提供することができる。
【０００９】
本発明のプラスチックレンズの染色方法において、前記染色キャリアは、芳香環を持つアルコール類であることが好ましい。
【００１０】
芳香環を持つアルコール類としては、例えば、ベンジルアルコール、フェネチルアルコール、ジメチルベンジルカルビノール等が挙げられる。これら芳香環を持つアルコール類は揮発性が高いため、染色浴中で９０℃前後に加温されると、揮発しやすい。したがって、染色浴中の染色キャリアの濃度が変化しやすい。
この発明では、芳香環を持つアルコール類を染色キャリアとして使用しても、前述のとおり、染色浴中の染色キャリアの濃度を一定に維持することができるので、染色性を向上させることができる。
【００１１】
本発明のプラスチックレンズの染色方法において、前記芳香環を持つアルコール類は、ベンジルアルコール、フェネチルアルコールのうち少なくともいずれか一方であることが好ましい。
【００１２】
ベンジルアルコールおよびフェネチルアルコールは染色キャリアとして有用であるが、染色浴中で９０℃前後に加温されると、揮発しやすい。したがって、染色浴中の染色キャリアの濃度が変化しやすい。
この発明では、ベンジルアルコールおよびフェネチルアルコールを染色キャリアとして使用しても、前述のとおり、染色浴中の染色キャリアの濃度を一定に維持することができるので、より効果的に染色性を向上させることができる。
【００１３】
本発明のプラスチックレンズの染色方法において、前記染色キャリア濃度Ａおよび前記染色キャリア濃度Ｂは、下記式（１）および（２）を満たすことが好ましい。
０．１質量％≦ Ａ ≦５質量％ …（１）
０．３≦ Ｂ／Ａ ≦０．８ …（２）
【００１４】
この発明では、染色開始初期の染色浴の水に対する染色キャリア濃度Ａを、０．１質量％以上５質量％以下とし、補充液の水に対する染色キャリア濃度Ｂを、Ｂ／Ａの値が０．３以上０．８以下となるように調製する。
例えば、染色浴の染色キャリア濃度Ａが２質量％であるとすると、補充液の染色キャリア濃度Ｂは、０．６質量％以上１．６質量％以下の範囲内となる。なお、補充液の染色キャリア濃度Ｂは、水および染色キャリアの揮発率や液面変化の量に応じて上記範囲内で適宜選択すればよい。
このように、補充液の染色キャリア濃度Ｂを上記範囲内とすることにより、補充後の染色浴中の染色キャリアの濃度を一定に保つことができる。したがって、安定した染色性を長期にわたって維持することができる。
【００１５】
また、染色キャリアの濃度Ａが０．１質量％未満であると、染色キャリアの濃度が極端に薄くなるため、染色キャリアとしての効果を発揮できず、染色性が悪くなってしまう。また、染色キャリア濃度Ａが５質量％を超えると、レンズに染色ムラが発生するおそれがある。なお、染色キャリアの添加量のより好ましい範囲は、０．２質量％以上２．０質量％以下である。
【００１６】
本発明のプラスチックレンズの染色方法において、前記染色浴の液面変化を自動で測定し、前記液面変化が一定値に達したときに、前記補充液を自動で補充することが好ましい。
【００１７】
この発明によれば、一定量の液面変化があったことを自動で感知し、自動で補充液を補充するので、製造工程において手間をかけることなく、染色液の染色性を一定に維持することができる。すなわち、製造性に優れている。
例えば、従来では染色開始時と長時間経過後で染色性が変化するため、レンズの色あわせを行う必要があったが、本発明によれば、色合わせを行わなくても一定の品質のレンズを提供することができる。
【００１８】
本発明のプラスチックレンズの染色方法において、前記補充液の温度は、前記染色浴の温度のプラスマイナス１０℃以内であることが好ましい。
【００１９】
この発明では、補充液を、染色浴中の温度のプラスマイナス１０℃以内の温度で補充する。これにより、補充液が補充された染色浴中の温度がほとんど変わらないので、染色特性を維持することができ、安定した染色性を発揮することができる。
なお、補充液のより好ましい温度はプラスマイナス５℃以内であり、さらに好ましくはプラスマイナス３℃以内である。
【００２０】
本発明のプラスチックレンズの染色装置は、少なくとも水と染料と染色キャリアとを含む染色浴と、前記染色浴の液面変化を自動で測定する液面自動測定装置と、前記液面自動測定装置の測定結果に基づいて、少なくとも水と染色キャリアとを含む補充液を自動で補充する自動補充装置と、を備えたことを特徴とする。
【００２１】
この発明では、液面自動測定装置が染色浴中の液面変化を監視し、一定量の液面変化があったときに、自動補充装置に通知する。そして、自動補充装置は一定濃度の補充液を一定量染色力に補充する。この一連の動作が自動で行われる。
このような構成の染色装置であれば、自動で染色浴中の染色キャリアの濃度を一定に保つことができる。したがって、長期にわたって安定した染色性を維持することができ、一定の品質の製品を容易に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態におけるプラスチックレンズの染色方法により染色されるレンズは、眼鏡用のプラスチックレンズである。
［レンズの構成］
レンズは、レンズ基材によって形成される。
レンズ基材の材質としては、特に限定されないが、屈折率が１．６以上の透明なプラスチック素材を使用することがレンズの軽量化の点で好ましい。例えば、イソシアネート基またはイソチオシアネート基を持つ化合物と、メルカプト基を持つ化合物を反応させることによって製造されるチオウレタン系プラスチックや、エピスルフィド基を持つ化合物を含む原料モノマーを重合硬化して製造されるエピスルフィド系プラスチックをレンズ基材の素材として使用することができる。
【００２３】
チオウレタン系プラスチックの主成分となるイソシアネート基またはイソチオシアネート基を持つ化合物としては、公知の化合物が何ら制限なく使用できる。
イソシアネート基を持つ化合物の具体例としては、エチレンジイソシアナート、トリメチレンジイソシアナート、２，４，４−トリメチルヘキサンジイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナート、ｍ−キシリレンジイソシアナート等が挙げられる。
【００２４】
また、メルカプト基を持つ化合物としても、公知の物を用いることができる。例えば、１，２−エタンジチオール、１，６−ヘキサンジチオール、１，１−シクロヘキサンジチオール等の脂肪族ポリチオール、１，２−ジメルカプトベンゼン、１，２，３−トリス（メルカプトメチル）ベンゼン等の芳香族ポリチオールが挙げられる。また、プラスチックレンズの高屈折率化のためには、メルカプト基以外にも、硫黄原子を含むポリチオールがより好ましく用いられ、その具体例としては、１，２−ビス（メルカプトメチルチオ）ベンゼン、１，２，３−トリス（メルカプトエチルチオ）ベンゼン、１，２−ビス（（２−メルカプトエチル）チオ）−３−メルカプトプロパン等が挙げられる。
【００２５】
また、エピスルフィド系プラスチックの原料モノマーとして用いられる、エピスルフィド基を持つ化合物の具体例としては、公知のエピスルフィド基を持つ化合物が何ら制限なく使用できる。既存のエポキシ化合物のエポキシ基の一部あるいは全部の酸素を硫黄で置き換えることによって得られるエピスルフィド化合物が挙げられる。また、プラスチックレンズの高屈折率化のためには、エピスルフィド基以外にも硫黄原子を含有する化合物がより好ましい。具体例としては、１，２−ビス（β−エピチオプロピルチオ）エタン、ビス−（β−エピチオプロピル）スルフィド、１，４−ビス（β−エピチオプロピルチオメチル）ベンゼン、２，５−ビス（β−エピチオプロピルチオメチル）−１，４−ジチアン、ビス−（β−エピチオプロピル）ジスルフィド等が挙げられる。
実際に、チオウレタン系プラスチックレンズやエピスルフィド系プラスチックレンズを重合する際には、上記に挙げた原料モノマーを１種、または２種以上を秤量して混合し、さらに必要に応じて、原料モノマーと反応可能な、他の官能基を持つ化合物を添加しても良い。その他に、必要に応じて紫外線吸収剤、酸化防止剤、内部離型剤、ブルーイング剤等を添加することも可能である。さらに、重合触媒等を添加し、混合して均一にし、プラスチックレンズ用の重合性組成物を調合する。
このようにして調合した重合性組成物を、ガラスモールド等に囲まれた空隙に注入し、密閉した後、熱風オーブン等に入れ、１０〜３０℃程度の温度からスタートし、１００℃〜１５０℃程度まで１０時間〜１００時間かけて昇温して重合を完了させる。その後、室温まで冷却し、ガラスモールド等からプラスチックレンズを離型することで、各種プラスチックレンズを製造することができる。重合後のプラスチックレンズは内部応力を緩和させるために、必要に応じて、８０℃〜１３０℃で１０分〜５時間程度、アニール処理を行うこともある。
【００２６】
［染色浴の調整］
次に、染色浴の調整について説明する。
染色浴は、染料と染色キャリアと水とを含んで調整される。
【００２７】
染料としては、特に限定されず、一般的に使用されている分散染料などを使用することができる。例えば、「スミカロン Ｂｌｕｅ Ｓ−ＢＧ２００％」（商品名）、「スミカロン Ｂｌｕｅ Ｅ−ＲＰＤ（ＥＡ）」（商品名）、「スミカロン Ｙｅｌｌｏｗ ＳＥ−５Ｇ」（商品名）、「スミカロン Ｙｅｌｌｏｗ Ｅ−ＲＰＤ（ＥＡ）」（商品名）（以上、住友ケムテックス株式会社製）、「カヤロン Ｂｌｕｅ ＡＮ−ＳＥ」（商品名）、「カヤロン Ｂｌｕｅ ＴＮ−Ｓ２００」（商品名）、「カヤロン Ｒｅｄ ＢＬ−Ｅ」（商品名）、「カヤロン Ｒｅｄ ＡＮ−ＳＥ」（商品名）、「カヤロン Ｙｅｌｌｏｗ ４ＧＮ」（商品名）、「カヤロン Ｙｅｌｌｏｗ Ｂｒｏｗｎ ２ＲＬ−Ｓ」（商品名）（以上 日本化薬株式会社製）等が挙げられる。
染料は、通常、水１リットルに対して、染料の合計量が０．０１ｇ以上１０ｇ以下の範囲となるように添加することが好ましい。染料が０．０１ｇ未満であると、染料の量が少なすぎて目的の色に染色することができない。また、染料が１０ｇを超えると、レンズに染色ムラが発生するおそれがある。
【００２８】
染色キャリアとしては、一般的に使用されている芳香環を持つアルコール類を使用することができる。芳香環を持つアルコール類としては、例えば、ベンジルアルコールやフェネチルアルコール、けい皮アルコール、ベンズヒドロール、ｐ−アニシルアルコール等が挙げられる。
【００２９】
染色キャリアは、染色浴中の水に対して０．１質量％以上５質量％以下の範囲内の濃度で添加される。染色キャリアの濃度が０．１質量％未満であると、染色キャリアの濃度が極端に薄くなるため、染色キャリアとしての効果を発揮できず、染色性が悪くなってしまう。また、染色キャリアの濃度が５質量％を超えると、レンズに染色ムラが発生するおそれがある。なお、染色キャリアの添加量のより好ましい範囲は、０．２質量％以上３．０質量％以下である。
【００３０】
また、染色浴には、必要に応じて界面活性剤や他の添加剤を添加してもよい。
界面活性剤としては、例えば、陰イオン活性剤、非イオン活性剤などが挙げられる。
陰イオン活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ラウリル硫酸塩等の一種、または二種以上の混合物が挙げられる。また、非イオン活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、アルキルアミンエーテル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等の一種、または二種以上の混合物が挙げられる。
界面活性剤の添加量は、染料の添加量に対して、１０質量％以上１０００質量％以下の範囲で適宜決めることが可能であり、通常は、染色浴中に、１ｇ／リットル以上３０ｇ／リットル以下の添加量が好ましく用いられる。
【００３１】
［補充液の調整］
補充液は、水と染色キャリアとを含んで調製される。補充液として使用する染色キャリアは、染色浴に使用した染色キャリアと同じものを使用する。
ここで、一般的に使用されている染色キャリアは水よりも揮発性が小さいため、水と染色キャリアとが混合した状態では、水のほうがより多く蒸発する。したがって、補充液としては、水を多めに補充する必要がある。
【００３２】
具体的には、染色を開始した初期の染色浴中の染色キャリアの濃度をＡとし、補充液の染色キャリアの濃度をＢとすると、Ｂ／Ａの値が０．３以上０．８以下の範囲となるように、補充液中の染色キャリアの濃度を調製する。
Ｂ／Ａの値が０．３未満であると、補充液の補充量が多くなるほど染色キャリアの濃度が薄くなるため、染色キャリアとしての効果を奏することができなくなり、染色性が損なわれる。また、Ｂ／Ａの値が０．８を超えると、補充液の補充量が多くなるほど染色キャリアの濃度が濃くなるため、染色ムラが発生するなど、染色性に問題が生じる。
なお、Ｂ／Ａの値のより好ましい範囲は０．５以上０．７以下である。
【００３３】
また、補充液は、染色浴中の染色液の温度のプラスマイナス１０℃以内の温度に加温されていればよいが、より好ましくはプラスマイナス５℃以内、さらに好ましくはプラスマイナス３℃以内である。補充液と染色浴との温度の差がプラスマイナス１０℃を超えると、補充液を補充した後の染色浴の温度が変化するため、染色液の染色特性が変化するおそれがある。したがって、補充液の温度を染色浴中の染色液の温度のプラスマイナス１０℃以内とすることにより、安定した染色性を維持することができる。
【００３４】
［染色装置］
次に、補充液を自動で染色浴に補充する染色装置を図１に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかる染色装置の概要を示す模式図である。
染色装置１０は、図１に示すように、内部に染色液を貯める染色浴１１と、染色浴１１内で回転して染色液を攪拌するスターラ１２と、染色浴１１の液面を感知する液面センサ１３と、液面センサ１３からの信号を受信して補充液の補充を行う補充装置１４と、を備えている。
【００３５】
染色浴１１は、略円筒形状の容器であり、その内部に染色液が貯められている。染色液の深さは、レンズ基材２０が完全に浸漬できる程度の深さである。染色浴１１を形成する外壁部は調温可能となっており、通常４０℃以上１００℃以下の範囲内に設定することができる。
スターラ１２は、染色浴１１の内部の底面付近に回転可能に設置されている。
液面センサ１３は、液面の変化量を検知するセンサ部１３１と、液面の変化量に応じて補充命令を発信する本体部１３２と、を備えている。センサ部１３１の先端は、液面の高さの変化量を検知する。本体部１３２は、センサ部１３１で検知した変化量が一定量に達すると、補充装置１４に補充命令（信号）を送信する。
【００３６】
補充装置１４は、補充液をためるタンク１４１と、タンク１４１から染色浴１１へ補充液を供給する補充管１４２と、液面センサ１３からの信号を受信して開栓する栓１４３と、を備えている。タンク１４１には、予め染色キャリアの濃度が調整された補充液が貯められている。補充管１４２は、一方の端部がタンク１４１に連結され、他方の端部の開口部１４２Ａが染色浴１１の染色液中で開口する状態に設置されている。栓１４３は、液面センサ１３からの信号を受信すると開栓し、一定量がタンク１４１から染色浴１１へ補充されると、閉栓する。
【００３７】
［染色装置の動作］
染色工程が実施されている間中、液面センサ１３は、常に染色浴１１中の染色液の液面を監視している。そして、液面が一定量低下すると、補充装置１４に対して補充命令（信号）を送信する。
補充装置１４は、液面センサからの信号を受信すると、栓１４３を開栓し、補充管１４２を介して染色浴１１に補充液を補充する。
ここで、補充液の濃度および補充量は、染色浴１１の染色キャリア濃度とその揮発率、水の蒸発率などに応じて予め決められている。
そして、補充装置１４から染色浴１１へ一定量の補充液が補充されると、栓１４３を閉栓して補充液の補充を停止する。
【００３８】
［染色方法］
染色浴１１に水を１リットル、分散染料として「ＦＳＰ Ｂｌｕｅ ＡＵＬ−Ｓ」（商品名、双葉産業株式会社製）を０．５５ｇ、「ＦＳＰ Ｒｅｄ Ｅ−Ａ」（商品名、双葉産業株式会社製）を０．２５ｇ、および「ＦＳＰ Ｒｅｄ Ｂｒｏｗｎ Ｓ−Ｎ」（商品名、双葉産業株式会社製）を０．２０ｇ添加した。さらに染色キャリアとしてベンジルアルコール（関東化学株式会社製）２０ｇを添加し、染色浴１１の温度を９２℃に設定し、加温しながら、染色浴１１の温度が安定するまでスターラ１２を回転させて十分に攪拌し、染色液を調整する。
そして、染色浴１１の温度が安定した後に、レンズ基材２０を染色液に完全に沈める。１０分後、レンズ基材２０を染色浴１１から取り出し、染色レンズが作製される。
このとき、染色浴１１の液面が一定量低下するたびに補充装置１４から補充液が補充され、染色浴１１の染色液は一定量および一定濃度が維持されている。
【００３９】
以上の本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
（１）本実施形態では、染色浴に補充する補充液の水に対する染色キャリア濃度（Ｂ）を、染色開始初期の染色浴の水に対する染色キャリア濃度（Ａ）よりも薄くした（Ａ＞Ｂ）。
染色浴では、水と染色キャリアとが蒸発（揮発）するが、水の方がより多く蒸発するため、補充液の染色キャリアの濃度（Ｂ）を薄くすることにより、補充後の染色浴の染色キャリア濃度を、染色開始初期の染色浴の染色キャリア濃度（Ｂ）と同じ濃度にすることができる。
したがって、染色開始から長期にわたって、染色浴中の染色キャリア濃度を一定に維持することができるため、染色性が長期にわたって安定する。すなわち、一定の品質の製品を提供することができる。
【００４０】
（２）また、染色開始初期の染色浴の水に対する染色キャリア濃度（Ａ）を、０．１質量％以上５質量％以下とし、補充液の水に対する染色キャリア濃度（Ｂ）を、Ｂ／Ａの値が０．３以上０．８以下となるように調製した。
染色浴における染色キャリア濃度（Ａ）は、上記範囲内とすることにより、レンズ基材に対して良好な染色性を示す。
また、補充液の染色キャリアの濃度（Ｂ）を上記範囲内とすることにより、補充後の染色浴中の染色キャリアの濃度を一定に保つことができる。したがって、安定した染色性を長期にわたって維持することができる。
【００４１】
（３）また、本実施形態では、ベンジルアルコールやフェネチルアルコールなどの芳香環を持つアルコール類を染色キャリアとして使用した。特に、ベンジルアルコールやフェネチルアルコールは揮発性があるため、前述のように濃度調整した補充液を補充することによって、前述の作用効果をより一層奏することができる。
【００４２】
（４）補充液の染色キャリア濃度（Ｂ）は、染色浴中の染色キャリア濃度（Ａ）と、染色浴の液面の低下量に応じて決められるので、一定の低下量に応じた染色キャリア濃度（Ｂ）と補充量を予め決めている。
したがって、液面センサ１３により液面が一定量低下したことを感知して補充装置１４に信号を送り、補充装置１４から一定量の補充液を補充するという一連の工程を自動化することができる。
すなわち、染色浴の濃度調整と染色後のレンズの色合わせという手間のかかる作業を省くことができるので、製造性に優れている。
【００４３】
（５）染色浴の温度と補充液の温度との差がプラスマイナス１０℃以内であるため、染色浴に補充液を加えた際に、一時的に温度が低下することなくそのまま染色を実施することができる。
したがって、安定した染色性を維持することができ、一定の品質の製品を提供することができる。
【００４４】
（６）前述のように、染色装置１０は、液面センサ１３により液面が一定量低下したことを感知して補充装置１４に信号を送り、補充装置１４から一定量の補充液を補充するという一連の工程を自動化することができるので、前述と同様の作用効果を奏することができる。
【００４５】
［本発明の変形例］
本発明は、以上述べた実施形態には限定されず、本発明の目的を達成できる範囲で種々の改良および変形を行うことが可能である。
例えば、前記実施形態では、レンズ基材のみを染色したが、表面にプライマー層やハードコート層が形成されたレンズ基材に対しても染色することができる。
【実施例】
【００４６】
以下、実施例および比較例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
まず、以下に示す方法でレンズ基材（Ｌ１、Ｌ２）を作製し、染色液および補充液を調製した。
【００４７】
［１．レンズ基材の作製］
（１−１）レンズ基材Ｌ１
撹拌子を備えたガラス容器に、ｍ−キシリレンジイソシアネートを５０．６質量部、４，８−ジメルカプトメチル−１，１１−ジメルカプト−３，６，９−トリチアウンデカン、あるいは、４，７−ジメルカプトメチル−１，１１−ジメルカプト−３，６，９−トリチアウンデカン、あるいは、５，７−ジメルカプトメチル−１，１１−ジメルカプト−３，６，９−トリチアウンデカンのいずれか１種、または、これら２種あるいは３種を混合した化合物を４９．４質量部、紫外線吸収剤（シプロ化成工業製「ＳＥＥＳＯＲＢ７０１」）を１．２質量部、および内部離型剤（Ｓｔｅｐａｎ社製「ゼレックＵＮ」）を０．１質量部入れた後、十分に撹拌・混合して均一に分散または溶解させた。その後、この混合液にさらにジブチル錫ジクロライド０．００５質量部とＮ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン０．００５質量部を添加し、３０℃に保持しながら十分に撹拌して溶解させた後、５ｍｍＨｇに減圧して撹拌を続けながら３０分間脱気を行った。
【００４８】
次に、対向する２枚のガラス型を封止用テープで保持してなるレンズモールドの中に、このようにして得られた混合液（モノマー）を注入した。レンズモールドを温風加熱炉により３０℃から１２０℃まで２０時間かけて昇温し、１２０℃で０．５時間保持した後、２時間で７０℃まで放冷させて、重合体をレンズモールドから離型し、チオウレタン樹脂系のレンズ基材Ｌ１を得た。レンズ基材Ｌ１の屈折率をアッベ屈折率計で測定したところ、１．６７であった。
【００４９】
（１−２）レンズ基材Ｌ２
攪拌子を備えたガラス容器に、プラスチックレンズ原料として、ノルボルネンジイソシアネートを５０．６質量部、ペンタエリスリトールテトラキス（３−メルカプトプロピオネート）を主成分とするポリチオール組成物を２３．９質量部、４−メルカプトメチル−３，６−ジチア−１，８−オクタンジチオールを主成分とするポリチオール組成物を２５．５質量部、紫外線吸収剤（シプロ化成工業製「ＳＥＥＳＯＲＢ７０９」）を２．５質量部、内部離型剤として商標名「ゼレックＵＮ」（Ｓｔｅｐａｎ社製）を０．１質量部添加し、混合した後、十分に撹拌・混合して、完全に分散又は溶解させた。その後、ジブチルチンジクロライド０．０２５質量部を添加し、３０℃に保持しながら良く攪拌して溶解させた後、５ｍｍＨｇに減圧して攪拌しながら３０分間脱気を行った。
このようにして得られた混合液（モノマー）を、二枚のガラス型を封止用テープで保持したレンズモールドに注入した。得られたレンズ原料入りのレンズモールドを温風加熱炉により３０℃から１３０℃まで２０時間かけて昇温し、最高温度１３０℃で２時間保持した後、１時間で７０℃まで放冷させて、重合体をレンズモールドから離型し、チオウレタン樹脂系のレンズ基材Ｌ２を得た。レンズ基材Ｌ２の屈折率をアッベ屈折率計で測定したところ、１．６０であった。
【００５０】
［２．染色浴の調整］
市販のマグネチックスターラー付きのウォーターバスを用意し、ウォーターバス内を水でみたした。さらに、ウォーターバスの内側に１リットルのビーカーを入れ、ビーカー内部に、純水１リットルを入れた。この中に、分散染料として「ＦＳＰ Ｂｌｕｅ ＡＵＬ−Ｓ」（商品名、双葉産業株式会社製）を０．５５ｇ、「ＦＳＰ Ｒｅｄ Ｅ−Ａ」（商品名、双葉産業株式会社製）を０．２５ｇ、および「ＦＳＰ Ｒｅｄ Ｂｒｏｗｎ Ｓ−Ｎ」（商品名、双葉産業株式会社製）を０．２０ｇ添加した。さらに、界面活性剤として「ネオノール２０」（商品名、山川薬品工業製）を３ｍｌと、染色キャリア（詳細は後述）と、を添加した。ウォーターバスの温度設定は９２℃として温度が安定するまで待ち、撹拌子で、ビーカー内の水溶液を撹拌して、染色浴を調整した。
【００５１】
染色キャリアとしては、以下の２種類用意した。なお、染色キャリアの添加量および濃度は以下の表１に記載している。
Ｃ１：ベンジルアルコール（関東化学株式会社製）
Ｃ２：フェネチルアルコール（関東化学株式会社製）
【００５２】
［３．補充液の調整］
水に、染色キャリアを添加した。
染色キャリアとしては、染色浴で使用したＣ１とＣ２の２種類を用意した。なお、染色キャリアの添加量および濃度は以下の表１に記載している。
【００５３】
そして、前述の実施形態で説明した染色装置を用い、レンズ浸漬時間を１０分間とし、レンズ浸漬時以外は染色浴のふたを開放した状態で染色を行った。なお、染色浴の液面をセンサーで感知し、自動で初期の液面まで補充液を補充しながら染色を行った。
レンズ基材、染色浴、温度、時間の条件は、以下の表１の実施例１〜７および比較例１〜７に示す。
【００５４】
【表１】
【００５５】
［評価方法］
染色開始時（初期）の染色浴で染色したレンズの透過率と、染色開始から６時間後の染色浴で染色したレンズの透過率を、ＢＰＩフォトメーターを用いて測定し、これらの透過率の差の絶対値を基準にして、以下のように染色浴のポットライフの評価を行った。
（染色浴のポットライフ評価）
透過率の差 評価
〜 ５：○（色調整のための手直しの必要なし）
６〜１０：△（色調整のための若干の手直しが必要、色合わせは可能）
１０〜１５：×（色調整のための手直しをしても色合わせが困難）
評価結果を以下の表２に示す。
【００５６】
【表２】
【００５７】
表２に示すように、実施例１〜実施例７では、補充液の染色キャリアの濃度を薄くして補充を行ったので、染色濃度の変化を抑制でき、レンズの染色性の経時変化を小さくすることができ、安定した染色性が得られた。
【００５８】
一方、比較例１、２、３では、補充液の濃度が最適範囲ではないため、時間が経つにつれて染色濃度が薄く（または濃く）なってしまい、色調整が難しかった。
比較例４は、補充液を補充しないで染色を行ったが、液面の低下に伴い、レンズ全体を浸漬することができなくなり、最後まで染色が行えなかった。
比較例５は、染色キャリアの濃度が極端に薄い（最適範囲ではない）ため、染色キャリアとしての効果がほとんどなく、染色性が悪い。
比較例６は、染色キャリアの濃度が極端に濃い（最適範囲ではない）ため、レンズに染色ムラが発生し、外観不良となってしまった。
比較例７は、補充液の温度を室温としたが、染色浴との温度差が大きいために、補充の差異に染色浴の温度が一旦低下し、その後、９２℃まで上昇した。したがって、補充直後の染色の際に染色速度が低下してしまい、安定した染色性を得られなかった。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、光学レンズや眼鏡レンズに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施形態にかかる染色装置の概要を示す模式図。
【符号の説明】
【００６１】
１０・・・染色装置、１１・・・染色浴、１２・・・スターラ、１３・・・液面センサ、１４・・・補充装置、２０・・・レンズ基材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチックレンズの染色方法および染色装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、眼鏡用などのプラスチックレンズの着色方法としては、レンズ基材を直接染色する方法や、レンズ基材に被染色層を形成した後に染色する方法など多数存在する。
具体的には、９０℃程度の温水中に、分散染料、界面活性剤および染色キャリアを添加した水ベースの染色ポットを用意し、攪拌しながらレンズ基材を染色ポットに浸漬することによって直接染色している（例えば、特許文献１参照）。
近年では、プラスチックレンズの高屈折率化および高耐熱化などが進み、染色キャリアを添加しないと、十分な染色速度を得ることが難しくなってきている。一般的に使用される染色キャリアとしては、例えば、ｐ−フェニルフェノール、ベンジルアルコールおよびフェネチルアルコールなどが挙げられる。
【０００３】
一方、眼鏡用のプラスチックレンズの染色においては、ハーフ染色（グラデーション染色）を行うため、染色浴を開放した状態でレンズの一部を浸漬することがある。染色浴は９０℃前後に加温されており染色浴の水が蒸発するため、通常は、水または９０℃前後に加温した温水を補充液として用い、適宜補充して水面が下がり過ぎないように調整しながら染色を行っている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２５９５８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
染色浴からは、水だけではなく染色キャリアも揮発する。例えば、ベンジルアルコールは、高温で揮発性があるため、染色浴から大気中に揮発して染色浴中のベンジルアルコールの量が減っていく。
補充液として、水（温水）を補充していくと、染色浴中のベンジルアルコールの濃度が低下し、染色キャリアとしての効果が小さくなってしまい、染色速度が低下してしまう。
そこで、補充液として水と染色キャリアの両方を補充することが考えられるが、染色浴から蒸発（揮発）する水と染色キャリアは同じ比率で蒸発（揮発）しない。例えば、水とベンジルアルコール（染色キャリア）では、水の方が蒸発しやすいため、初期の染色浴中の水とベンジルアルコールの比率よりも水の方が多量に蒸発する。そのため、初期の染色浴中と同じ濃度の水とベンジルアルコールの溶液を準備して補充すると、ベンジルアルコールの濃度が濃くなっていくため、染色速度が速くなってしまう。
このように、染色中の色キャリアの濃度変化によって染色速度が安定しないため、一定の品質の製品を製造することが難しい。
なお、ｐ−フェニルフェノールは、高温でも揮発しにくいが、染色浴のポットライフが長いという利点があるが、安全性に問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、長期にわたって安定した染色性を有するプラスチックレンズの染色方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のプラスチックレンズの染色方法は、少なくとも水と染料と染色キャリアとを含む染色浴にプラスチックレンズを浸漬するプラスチックレンズの染色方法であって、少なくとも水と染色キャリアとを含み、染色開始時の前記染色浴中の水に対する染色キャリア濃度をＡ、前記補充液中の水に対する染色キャリア濃度をＢとしたとき、Ａ＞Ｂを満たす補充液を前記染色浴に補充する補充工程を実施することを特徴とする。
【０００８】
染色浴では、水と染色キャリアの蒸発（揮発）率が異なる。通常、水の方がより多く蒸発するため、補充液の染色キャリアの濃度Ｂを染色開始初期の染色浴の染色キャリア濃度Ａより薄くすることにより、補充後の染色浴の染色キャリア濃度を染色開始初期の染色浴の染色キャリア濃度Ａと略同じ濃度にすることができる。
したがって、染色開始から長期にわたって、染色浴中の染色キャリア濃度を一定に維持することができ、染色性が長期にわたって安定する。すなわち、一定の品質の製品を提供することができる。
【０００９】
本発明のプラスチックレンズの染色方法において、前記染色キャリアは、芳香環を持つアルコール類であることが好ましい。
【００１０】
芳香環を持つアルコール類としては、例えば、ベンジルアルコール、フェネチルアルコール、ジメチルベンジルカルビノール等が挙げられる。これら芳香環を持つアルコール類は揮発性が高いため、染色浴中で９０℃前後に加温されると、揮発しやすい。したがって、染色浴中の染色キャリアの濃度が変化しやすい。
この発明では、芳香環を持つアルコール類を染色キャリアとして使用しても、前述のとおり、染色浴中の染色キャリアの濃度を一定に維持することができるので、染色性を向上させることができる。
【００１１】
本発明のプラスチックレンズの染色方法において、前記芳香環を持つアルコール類は、ベンジルアルコール、フェネチルアルコールのうち少なくともいずれか一方であることが好ましい。
【００１２】
ベンジルアルコールおよびフェネチルアルコールは染色キャリアとして有用であるが、染色浴中で９０℃前後に加温されると、揮発しやすい。したがって、染色浴中の染色キャリアの濃度が変化しやすい。
この発明では、ベンジルアルコールおよびフェネチルアルコールを染色キャリアとして使用しても、前述のとおり、染色浴中の染色キャリアの濃度を一定に維持することができるので、より効果的に染色性を向上させることができる。
【００１３】
本発明のプラスチックレンズの染色方法において、前記染色キャリア濃度Ａおよび前記染色キャリア濃度Ｂは、下記式（１）および（２）を満たすことが好ましい。
０．１質量％≦ Ａ ≦５質量％ …（１）
０．３≦ Ｂ／Ａ ≦０．８ …（２）
【００１４】
この発明では、染色開始初期の染色浴の水に対する染色キャリア濃度Ａを、０．１質量％以上５質量％以下とし、補充液の水に対する染色キャリア濃度Ｂを、Ｂ／Ａの値が０．３以上０．８以下となるように調製する。
例えば、染色浴の染色キャリア濃度Ａが２質量％であるとすると、補充液の染色キャリア濃度Ｂは、０．６質量％以上１．６質量％以下の範囲内となる。なお、補充液の染色キャリア濃度Ｂは、水および染色キャリアの揮発率や液面変化の量に応じて上記範囲内で適宜選択すればよい。
このように、補充液の染色キャリア濃度Ｂを上記範囲内とすることにより、補充後の染色浴中の染色キャリアの濃度を一定に保つことができる。したがって、安定した染色性を長期にわたって維持することができる。
【００１５】
また、染色キャリアの濃度Ａが０．１質量％未満であると、染色キャリアの濃度が極端に薄くなるため、染色キャリアとしての効果を発揮できず、染色性が悪くなってしまう。また、染色キャリア濃度Ａが５質量％を超えると、レンズに染色ムラが発生するおそれがある。なお、染色キャリアの添加量のより好ましい範囲は、０．２質量％以上２．０質量％以下である。
【００１６】
本発明のプラスチックレンズの染色方法において、前記染色浴の液面変化を自動で測定し、前記液面変化が一定値に達したときに、前記補充液を自動で補充することが好ましい。
【００１７】
この発明によれば、一定量の液面変化があったことを自動で感知し、自動で補充液を補充するので、製造工程において手間をかけることなく、染色液の染色性を一定に維持することができる。すなわち、製造性に優れている。
例えば、従来では染色開始時と長時間経過後で染色性が変化するため、レンズの色あわせを行う必要があったが、本発明によれば、色合わせを行わなくても一定の品質のレンズを提供することができる。
【００１８】
本発明のプラスチックレンズの染色方法において、前記補充液の温度は、前記染色浴の温度のプラスマイナス１０℃以内であることが好ましい。
【００１９】
この発明では、補充液を、染色浴中の温度のプラスマイナス１０℃以内の温度で補充する。これにより、補充液が補充された染色浴中の温度がほとんど変わらないので、染色特性を維持することができ、安定した染色性を発揮することができる。
なお、補充液のより好ましい温度はプラスマイナス５℃以内であり、さらに好ましくはプラスマイナス３℃以内である。
【００２０】
本発明のプラスチックレンズの染色装置は、少なくとも水と染料と染色キャリアとを含む染色浴と、前記染色浴の液面変化を自動で測定する液面自動測定装置と、前記液面自動測定装置の測定結果に基づいて、少なくとも水と染色キャリアとを含む補充液を自動で補充する自動補充装置と、を備えたことを特徴とする。
【００２１】
この発明では、液面自動測定装置が染色浴中の液面変化を監視し、一定量の液面変化があったときに、自動補充装置に通知する。そして、自動補充装置は一定濃度の補充液を一定量染色力に補充する。この一連の動作が自動で行われる。
このような構成の染色装置であれば、自動で染色浴中の染色キャリアの濃度を一定に保つことができる。したがって、長期にわたって安定した染色性を維持することができ、一定の品質の製品を容易に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態におけるプラスチックレンズの染色方法により染色されるレンズは、眼鏡用のプラスチックレンズである。
［レンズの構成］
レンズは、レンズ基材によって形成される。
レンズ基材の材質としては、特に限定されないが、屈折率が１．６以上の透明なプラスチック素材を使用することがレンズの軽量化の点で好ましい。例えば、イソシアネート基またはイソチオシアネート基を持つ化合物と、メルカプト基を持つ化合物を反応させることによって製造されるチオウレタン系プラスチックや、エピスルフィド基を持つ化合物を含む原料モノマーを重合硬化して製造されるエピスルフィド系プラスチックをレンズ基材の素材として使用することができる。
【００２３】
チオウレタン系プラスチックの主成分となるイソシアネート基またはイソチオシアネート基を持つ化合物としては、公知の化合物が何ら制限なく使用できる。
イソシアネート基を持つ化合物の具体例としては、エチレンジイソシアナート、トリメチレンジイソシアナート、２，４，４−トリメチルヘキサンジイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナート、ｍ−キシリレンジイソシアナート等が挙げられる。
【００２４】
また、メルカプト基を持つ化合物としても、公知の物を用いることができる。例えば、１，２−エタンジチオール、１，６−ヘキサンジチオール、１，１−シクロヘキサンジチオール等の脂肪族ポリチオール、１，２−ジメルカプトベンゼン、１，２，３−トリス（メルカプトメチル）ベンゼン等の芳香族ポリチオールが挙げられる。また、プラスチックレンズの高屈折率化のためには、メルカプト基以外にも、硫黄原子を含むポリチオールがより好ましく用いられ、その具体例としては、１，２−ビス（メルカプトメチルチオ）ベンゼン、１，２，３−トリス（メルカプトエチルチオ）ベンゼン、１，２−ビス（（２−メルカプトエチル）チオ）−３−メルカプトプロパン等が挙げられる。
【００２５】
また、エピスルフィド系プラスチックの原料モノマーとして用いられる、エピスルフィド基を持つ化合物の具体例としては、公知のエピスルフィド基を持つ化合物が何ら制限なく使用できる。既存のエポキシ化合物のエポキシ基の一部あるいは全部の酸素を硫黄で置き換えることによって得られるエピスルフィド化合物が挙げられる。また、プラスチックレンズの高屈折率化のためには、エピスルフィド基以外にも硫黄原子を含有する化合物がより好ましい。具体例としては、１，２−ビス（β−エピチオプロピルチオ）エタン、ビス−（β−エピチオプロピル）スルフィド、１，４−ビス（β−エピチオプロピルチオメチル）ベンゼン、２，５−ビス（β−エピチオプロピルチオメチル）−１，４−ジチアン、ビス−（β−エピチオプロピル）ジスルフィド等が挙げられる。
実際に、チオウレタン系プラスチックレンズやエピスルフィド系プラスチックレンズを重合する際には、上記に挙げた原料モノマーを１種、または２種以上を秤量して混合し、さらに必要に応じて、原料モノマーと反応可能な、他の官能基を持つ化合物を添加しても良い。その他に、必要に応じて紫外線吸収剤、酸化防止剤、内部離型剤、ブルーイング剤等を添加することも可能である。さらに、重合触媒等を添加し、混合して均一にし、プラスチックレンズ用の重合性組成物を調合する。
このようにして調合した重合性組成物を、ガラスモールド等に囲まれた空隙に注入し、密閉した後、熱風オーブン等に入れ、１０〜３０℃程度の温度からスタートし、１００℃〜１５０℃程度まで１０時間〜１００時間かけて昇温して重合を完了させる。その後、室温まで冷却し、ガラスモールド等からプラスチックレンズを離型することで、各種プラスチックレンズを製造することができる。重合後のプラスチックレンズは内部応力を緩和させるために、必要に応じて、８０℃〜１３０℃で１０分〜５時間程度、アニール処理を行うこともある。
【００２６】
［染色浴の調整］
次に、染色浴の調整について説明する。
染色浴は、染料と染色キャリアと水とを含んで調整される。
【００２７】
染料としては、特に限定されず、一般的に使用されている分散染料などを使用することができる。例えば、「スミカロン Ｂｌｕｅ Ｓ−ＢＧ２００％」（商品名）、「スミカロン Ｂｌｕｅ Ｅ−ＲＰＤ（ＥＡ）」（商品名）、「スミカロン Ｙｅｌｌｏｗ ＳＥ−５Ｇ」（商品名）、「スミカロン Ｙｅｌｌｏｗ Ｅ−ＲＰＤ（ＥＡ）」（商品名）（以上、住友ケムテックス株式会社製）、「カヤロン Ｂｌｕｅ ＡＮ−ＳＥ」（商品名）、「カヤロン Ｂｌｕｅ ＴＮ−Ｓ２００」（商品名）、「カヤロン Ｒｅｄ ＢＬ−Ｅ」（商品名）、「カヤロン Ｒｅｄ ＡＮ−ＳＥ」（商品名）、「カヤロン Ｙｅｌｌｏｗ ４ＧＮ」（商品名）、「カヤロン Ｙｅｌｌｏｗ Ｂｒｏｗｎ ２ＲＬ−Ｓ」（商品名）（以上 日本化薬株式会社製）等が挙げられる。
染料は、通常、水１リットルに対して、染料の合計量が０．０１ｇ以上１０ｇ以下の範囲となるように添加することが好ましい。染料が０．０１ｇ未満であると、染料の量が少なすぎて目的の色に染色することができない。また、染料が１０ｇを超えると、レンズに染色ムラが発生するおそれがある。
【００２８】
染色キャリアとしては、一般的に使用されている芳香環を持つアルコール類を使用することができる。芳香環を持つアルコール類としては、例えば、ベンジルアルコールやフェネチルアルコール、けい皮アルコール、ベンズヒドロール、ｐ−アニシルアルコール等が挙げられる。
【００２９】
染色キャリアは、染色浴中の水に対して０．１質量％以上５質量％以下の範囲内の濃度で添加される。染色キャリアの濃度が０．１質量％未満であると、染色キャリアの濃度が極端に薄くなるため、染色キャリアとしての効果を発揮できず、染色性が悪くなってしまう。また、染色キャリアの濃度が５質量％を超えると、レンズに染色ムラが発生するおそれがある。なお、染色キャリアの添加量のより好ましい範囲は、０．２質量％以上３．０質量％以下である。
【００３０】
また、染色浴には、必要に応じて界面活性剤や他の添加剤を添加してもよい。
界面活性剤としては、例えば、陰イオン活性剤、非イオン活性剤などが挙げられる。
陰イオン活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ラウリル硫酸塩等の一種、または二種以上の混合物が挙げられる。また、非イオン活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、アルキルアミンエーテル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等の一種、または二種以上の混合物が挙げられる。
界面活性剤の添加量は、染料の添加量に対して、１０質量％以上１０００質量％以下の範囲で適宜決めることが可能であり、通常は、染色浴中に、１ｇ／リットル以上３０ｇ／リットル以下の添加量が好ましく用いられる。
【００３１】
［補充液の調整］
補充液は、水と染色キャリアとを含んで調製される。補充液として使用する染色キャリアは、染色浴に使用した染色キャリアと同じものを使用する。
ここで、一般的に使用されている染色キャリアは水よりも揮発性が小さいため、水と染色キャリアとが混合した状態では、水のほうがより多く蒸発する。したがって、補充液としては、水を多めに補充する必要がある。
【００３２】
具体的には、染色を開始した初期の染色浴中の染色キャリアの濃度をＡとし、補充液の染色キャリアの濃度をＢとすると、Ｂ／Ａの値が０．３以上０．８以下の範囲となるように、補充液中の染色キャリアの濃度を調製する。
Ｂ／Ａの値が０．３未満であると、補充液の補充量が多くなるほど染色キャリアの濃度が薄くなるため、染色キャリアとしての効果を奏することができなくなり、染色性が損なわれる。また、Ｂ／Ａの値が０．８を超えると、補充液の補充量が多くなるほど染色キャリアの濃度が濃くなるため、染色ムラが発生するなど、染色性に問題が生じる。
なお、Ｂ／Ａの値のより好ましい範囲は０．５以上０．７以下である。
【００３３】
また、補充液は、染色浴中の染色液の温度のプラスマイナス１０℃以内の温度に加温されていればよいが、より好ましくはプラスマイナス５℃以内、さらに好ましくはプラスマイナス３℃以内である。補充液と染色浴との温度の差がプラスマイナス１０℃を超えると、補充液を補充した後の染色浴の温度が変化するため、染色液の染色特性が変化するおそれがある。したがって、補充液の温度を染色浴中の染色液の温度のプラスマイナス１０℃以内とすることにより、安定した染色性を維持することができる。
【００３４】
［染色装置］
次に、補充液を自動で染色浴に補充する染色装置を図１に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかる染色装置の概要を示す模式図である。
染色装置１０は、図１に示すように、内部に染色液を貯める染色浴１１と、染色浴１１内で回転して染色液を攪拌するスターラ１２と、染色浴１１の液面を感知する液面センサ１３と、液面センサ１３からの信号を受信して補充液の補充を行う補充装置１４と、を備えている。
【００３５】
染色浴１１は、略円筒形状の容器であり、その内部に染色液が貯められている。染色液の深さは、レンズ基材２０が完全に浸漬できる程度の深さである。染色浴１１を形成する外壁部は調温可能となっており、通常４０℃以上１００℃以下の範囲内に設定することができる。
スターラ１２は、染色浴１１の内部の底面付近に回転可能に設置されている。
液面センサ１３は、液面の変化量を検知するセンサ部１３１と、液面の変化量に応じて補充命令を発信する本体部１３２と、を備えている。センサ部１３１の先端は、液面の高さの変化量を検知する。本体部１３２は、センサ部１３１で検知した変化量が一定量に達すると、補充装置１４に補充命令（信号）を送信する。
【００３６】
補充装置１４は、補充液をためるタンク１４１と、タンク１４１から染色浴１１へ補充液を供給する補充管１４２と、液面センサ１３からの信号を受信して開栓する栓１４３と、を備えている。タンク１４１には、予め染色キャリアの濃度が調整された補充液が貯められている。補充管１４２は、一方の端部がタンク１４１に連結され、他方の端部の開口部１４２Ａが染色浴１１の染色液中で開口する状態に設置されている。栓１４３は、液面センサ１３からの信号を受信すると開栓し、一定量がタンク１４１から染色浴１１へ補充されると、閉栓する。
【００３７】
［染色装置の動作］
染色工程が実施されている間中、液面センサ１３は、常に染色浴１１中の染色液の液面を監視している。そして、液面が一定量低下すると、補充装置１４に対して補充命令（信号）を送信する。
補充装置１４は、液面センサからの信号を受信すると、栓１４３を開栓し、補充管１４２を介して染色浴１１に補充液を補充する。
ここで、補充液の濃度および補充量は、染色浴１１の染色キャリア濃度とその揮発率、水の蒸発率などに応じて予め決められている。
そして、補充装置１４から染色浴１１へ一定量の補充液が補充されると、栓１４３を閉栓して補充液の補充を停止する。
【００３８】
［染色方法］
染色浴１１に水を１リットル、分散染料として「ＦＳＰ Ｂｌｕｅ ＡＵＬ−Ｓ」（商品名、双葉産業株式会社製）を０．５５ｇ、「ＦＳＰ Ｒｅｄ Ｅ−Ａ」（商品名、双葉産業株式会社製）を０．２５ｇ、および「ＦＳＰ Ｒｅｄ Ｂｒｏｗｎ Ｓ−Ｎ」（商品名、双葉産業株式会社製）を０．２０ｇ添加した。さらに染色キャリアとしてベンジルアルコール（関東化学株式会社製）２０ｇを添加し、染色浴１１の温度を９２℃に設定し、加温しながら、染色浴１１の温度が安定するまでスターラ１２を回転させて十分に攪拌し、染色液を調整する。
そして、染色浴１１の温度が安定した後に、レンズ基材２０を染色液に完全に沈める。１０分後、レンズ基材２０を染色浴１１から取り出し、染色レンズが作製される。
このとき、染色浴１１の液面が一定量低下するたびに補充装置１４から補充液が補充され、染色浴１１の染色液は一定量および一定濃度が維持されている。
【００３９】
以上の本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
（１）本実施形態では、染色浴に補充する補充液の水に対する染色キャリア濃度（Ｂ）を、染色開始初期の染色浴の水に対する染色キャリア濃度（Ａ）よりも薄くした（Ａ＞Ｂ）。
染色浴では、水と染色キャリアとが蒸発（揮発）するが、水の方がより多く蒸発するため、補充液の染色キャリアの濃度（Ｂ）を薄くすることにより、補充後の染色浴の染色キャリア濃度を、染色開始初期の染色浴の染色キャリア濃度（Ｂ）と同じ濃度にすることができる。
したがって、染色開始から長期にわたって、染色浴中の染色キャリア濃度を一定に維持することができるため、染色性が長期にわたって安定する。すなわち、一定の品質の製品を提供することができる。
【００４０】
（２）また、染色開始初期の染色浴の水に対する染色キャリア濃度（Ａ）を、０．１質量％以上５質量％以下とし、補充液の水に対する染色キャリア濃度（Ｂ）を、Ｂ／Ａの値が０．３以上０．８以下となるように調製した。
染色浴における染色キャリア濃度（Ａ）は、上記範囲内とすることにより、レンズ基材に対して良好な染色性を示す。
また、補充液の染色キャリアの濃度（Ｂ）を上記範囲内とすることにより、補充後の染色浴中の染色キャリアの濃度を一定に保つことができる。したがって、安定した染色性を長期にわたって維持することができる。
【００４１】
（３）また、本実施形態では、ベンジルアルコールやフェネチルアルコールなどの芳香環を持つアルコール類を染色キャリアとして使用した。特に、ベンジルアルコールやフェネチルアルコールは揮発性があるため、前述のように濃度調整した補充液を補充することによって、前述の作用効果をより一層奏することができる。
【００４２】
（４）補充液の染色キャリア濃度（Ｂ）は、染色浴中の染色キャリア濃度（Ａ）と、染色浴の液面の低下量に応じて決められるので、一定の低下量に応じた染色キャリア濃度（Ｂ）と補充量を予め決めている。
したがって、液面センサ１３により液面が一定量低下したことを感知して補充装置１４に信号を送り、補充装置１４から一定量の補充液を補充するという一連の工程を自動化することができる。
すなわち、染色浴の濃度調整と染色後のレンズの色合わせという手間のかかる作業を省くことができるので、製造性に優れている。
【００４３】
（５）染色浴の温度と補充液の温度との差がプラスマイナス１０℃以内であるため、染色浴に補充液を加えた際に、一時的に温度が低下することなくそのまま染色を実施することができる。
したがって、安定した染色性を維持することができ、一定の品質の製品を提供することができる。
【００４４】
（６）前述のように、染色装置１０は、液面センサ１３により液面が一定量低下したことを感知して補充装置１４に信号を送り、補充装置１４から一定量の補充液を補充するという一連の工程を自動化することができるので、前述と同様の作用効果を奏することができる。
【００４５】
［本発明の変形例］
本発明は、以上述べた実施形態には限定されず、本発明の目的を達成できる範囲で種々の改良および変形を行うことが可能である。
例えば、前記実施形態では、レンズ基材のみを染色したが、表面にプライマー層やハードコート層が形成されたレンズ基材に対しても染色することができる。
【実施例】
【００４６】
以下、実施例および比較例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
まず、以下に示す方法でレンズ基材（Ｌ１、Ｌ２）を作製し、染色液および補充液を調製した。
【００４７】
［１．レンズ基材の作製］
（１−１）レンズ基材Ｌ１
撹拌子を備えたガラス容器に、ｍ−キシリレンジイソシアネートを５０．６質量部、４，８−ジメルカプトメチル−１，１１−ジメルカプト−３，６，９−トリチアウンデカン、あるいは、４，７−ジメルカプトメチル−１，１１−ジメルカプト−３，６，９−トリチアウンデカン、あるいは、５，７−ジメルカプトメチル−１，１１−ジメルカプト−３，６，９−トリチアウンデカンのいずれか１種、または、これら２種あるいは３種を混合した化合物を４９．４質量部、紫外線吸収剤（シプロ化成工業製「ＳＥＥＳＯＲＢ７０１」）を１．２質量部、および内部離型剤（Ｓｔｅｐａｎ社製「ゼレックＵＮ」）を０．１質量部入れた後、十分に撹拌・混合して均一に分散または溶解させた。その後、この混合液にさらにジブチル錫ジクロライド０．００５質量部とＮ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン０．００５質量部を添加し、３０℃に保持しながら十分に撹拌して溶解させた後、５ｍｍＨｇに減圧して撹拌を続けながら３０分間脱気を行った。
【００４８】
次に、対向する２枚のガラス型を封止用テープで保持してなるレンズモールドの中に、このようにして得られた混合液（モノマー）を注入した。レンズモールドを温風加熱炉により３０℃から１２０℃まで２０時間かけて昇温し、１２０℃で０．５時間保持した後、２時間で７０℃まで放冷させて、重合体をレンズモールドから離型し、チオウレタン樹脂系のレンズ基材Ｌ１を得た。レンズ基材Ｌ１の屈折率をアッベ屈折率計で測定したところ、１．６７であった。
【００４９】
（１−２）レンズ基材Ｌ２
攪拌子を備えたガラス容器に、プラスチックレンズ原料として、ノルボルネンジイソシアネートを５０．６質量部、ペンタエリスリトールテトラキス（３−メルカプトプロピオネート）を主成分とするポリチオール組成物を２３．９質量部、４−メルカプトメチル−３，６−ジチア−１，８−オクタンジチオールを主成分とするポリチオール組成物を２５．５質量部、紫外線吸収剤（シプロ化成工業製「ＳＥＥＳＯＲＢ７０９」）を２．５質量部、内部離型剤として商標名「ゼレックＵＮ」（Ｓｔｅｐａｎ社製）を０．１質量部添加し、混合した後、十分に撹拌・混合して、完全に分散又は溶解させた。その後、ジブチルチンジクロライド０．０２５質量部を添加し、３０℃に保持しながら良く攪拌して溶解させた後、５ｍｍＨｇに減圧して攪拌しながら３０分間脱気を行った。
このようにして得られた混合液（モノマー）を、二枚のガラス型を封止用テープで保持したレンズモールドに注入した。得られたレンズ原料入りのレンズモールドを温風加熱炉により３０℃から１３０℃まで２０時間かけて昇温し、最高温度１３０℃で２時間保持した後、１時間で７０℃まで放冷させて、重合体をレンズモールドから離型し、チオウレタン樹脂系のレンズ基材Ｌ２を得た。レンズ基材Ｌ２の屈折率をアッベ屈折率計で測定したところ、１．６０であった。
【００５０】
［２．染色浴の調整］
市販のマグネチックスターラー付きのウォーターバスを用意し、ウォーターバス内を水でみたした。さらに、ウォーターバスの内側に１リットルのビーカーを入れ、ビーカー内部に、純水１リットルを入れた。この中に、分散染料として「ＦＳＰ Ｂｌｕｅ ＡＵＬ−Ｓ」（商品名、双葉産業株式会社製）を０．５５ｇ、「ＦＳＰ Ｒｅｄ Ｅ−Ａ」（商品名、双葉産業株式会社製）を０．２５ｇ、および「ＦＳＰ Ｒｅｄ Ｂｒｏｗｎ Ｓ−Ｎ」（商品名、双葉産業株式会社製）を０．２０ｇ添加した。さらに、界面活性剤として「ネオノール２０」（商品名、山川薬品工業製）を３ｍｌと、染色キャリア（詳細は後述）と、を添加した。ウォーターバスの温度設定は９２℃として温度が安定するまで待ち、撹拌子で、ビーカー内の水溶液を撹拌して、染色浴を調整した。
【００５１】
染色キャリアとしては、以下の２種類用意した。なお、染色キャリアの添加量および濃度は以下の表１に記載している。
Ｃ１：ベンジルアルコール（関東化学株式会社製）
Ｃ２：フェネチルアルコール（関東化学株式会社製）
【００５２】
［３．補充液の調整］
水に、染色キャリアを添加した。
染色キャリアとしては、染色浴で使用したＣ１とＣ２の２種類を用意した。なお、染色キャリアの添加量および濃度は以下の表１に記載している。
【００５３】
そして、前述の実施形態で説明した染色装置を用い、レンズ浸漬時間を１０分間とし、レンズ浸漬時以外は染色浴のふたを開放した状態で染色を行った。なお、染色浴の液面をセンサーで感知し、自動で初期の液面まで補充液を補充しながら染色を行った。
レンズ基材、染色浴、温度、時間の条件は、以下の表１の実施例１〜７および比較例１〜７に示す。
【００５４】
【表１】
【００５５】
［評価方法］
染色開始時（初期）の染色浴で染色したレンズの透過率と、染色開始から６時間後の染色浴で染色したレンズの透過率を、ＢＰＩフォトメーターを用いて測定し、これらの透過率の差の絶対値を基準にして、以下のように染色浴のポットライフの評価を行った。
（染色浴のポットライフ評価）
透過率の差 評価
〜 ５：○（色調整のための手直しの必要なし）
６〜１０：△（色調整のための若干の手直しが必要、色合わせは可能）
１０〜１５：×（色調整のための手直しをしても色合わせが困難）
評価結果を以下の表２に示す。
【００５６】
【表２】
【００５７】
表２に示すように、実施例１〜実施例７では、補充液の染色キャリアの濃度を薄くして補充を行ったので、染色濃度の変化を抑制でき、レンズの染色性の経時変化を小さくすることができ、安定した染色性が得られた。
【００５８】
一方、比較例１、２、３では、補充液の濃度が最適範囲ではないため、時間が経つにつれて染色濃度が薄く（または濃く）なってしまい、色調整が難しかった。
比較例４は、補充液を補充しないで染色を行ったが、液面の低下に伴い、レンズ全体を浸漬することができなくなり、最後まで染色が行えなかった。
比較例５は、染色キャリアの濃度が極端に薄い（最適範囲ではない）ため、染色キャリアとしての効果がほとんどなく、染色性が悪い。
比較例６は、染色キャリアの濃度が極端に濃い（最適範囲ではない）ため、レンズに染色ムラが発生し、外観不良となってしまった。
比較例７は、補充液の温度を室温としたが、染色浴との温度差が大きいために、補充の差異に染色浴の温度が一旦低下し、その後、９２℃まで上昇した。したがって、補充直後の染色の際に染色速度が低下してしまい、安定した染色性を得られなかった。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、光学レンズや眼鏡レンズに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施形態にかかる染色装置の概要を示す模式図。
【符号の説明】
【００６１】
１０・・・染色装置、１１・・・染色浴、１２・・・スターラ、１３・・・液面センサ、１４・・・補充装置、２０・・・レンズ基材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも水と染料と染色キャリアとを含む染色浴にプラスチックレンズを浸漬するプラスチックレンズの染色方法であって、
少なくとも水と染色キャリアとを含み、染色開始時の前記染色浴中の水に対する染色キャリア濃度をＡ、前記補充液中の水に対する染色キャリア濃度をＢとしたとき、Ａ＞Ｂを満たす補充液を前記染色浴に補充する補充工程を実施することを特徴とするプラスチックレンズの染色方法。
【請求項２】
請求項１に記載のプラスチックレンズの染色方法において、
前記染色キャリアは、芳香環を持つアルコール類であることを特徴とするプラスチックレンズの染色方法。
【請求項３】
請求項２に記載のプラスチックレンズの染色方法において、
前記芳香環を持つアルコール類は、ベンジルアルコール、フェネチルアルコールのうち少なくともいずれか一方であることを特徴とするプラスチックレンズの染色方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のプラスチックレンズの染色方法において、
前記染色キャリア濃度Ａおよび前記染色キャリア濃度Ｂは、下記式（１）および（２）を満たすことを特徴とするプラスチックレンズの染色方法。
０．１質量％≦ Ａ ≦５質量％ …（１）
０．３≦ Ｂ／Ａ ≦０．８ …（２）
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のプラスチックレンズの染色方法において、
前記染色浴の液面変化を自動で測定し、
前記液面変化が一定値に達したときに、前記補充液を自動で補充することを特徴とするプラスチックレンズの染色方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のプラスチックレンズの染色方法において、
前記補充液の温度は、前記染色浴の温度のプラスマイナス１０℃以内であることを特徴とするプラスチックレンズの染色方法。
【請求項７】
少なくとも水と染料と染色キャリアとを含む染色浴と、
前記染色浴の液面変化を自動で測定する液面自動測定装置と、
前記液面自動測定装置の測定結果に基づいて、少なくとも水と染色キャリアとを含む補充液を自動で補充する自動補充装置と、を備えたことを特徴とする染色装置。
【請求項１】
少なくとも水と染料と染色キャリアとを含む染色浴にプラスチックレンズを浸漬するプラスチックレンズの染色方法であって、
少なくとも水と染色キャリアとを含み、染色開始時の前記染色浴中の水に対する染色キャリア濃度をＡ、前記補充液中の水に対する染色キャリア濃度をＢとしたとき、Ａ＞Ｂを満たす補充液を前記染色浴に補充する補充工程を実施することを特徴とするプラスチックレンズの染色方法。
【請求項２】
請求項１に記載のプラスチックレンズの染色方法において、
前記染色キャリアは、芳香環を持つアルコール類であることを特徴とするプラスチックレンズの染色方法。
【請求項３】
請求項２に記載のプラスチックレンズの染色方法において、
前記芳香環を持つアルコール類は、ベンジルアルコール、フェネチルアルコールのうち少なくともいずれか一方であることを特徴とするプラスチックレンズの染色方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のプラスチックレンズの染色方法において、
前記染色キャリア濃度Ａおよび前記染色キャリア濃度Ｂは、下記式（１）および（２）を満たすことを特徴とするプラスチックレンズの染色方法。
０．１質量％≦ Ａ ≦５質量％ …（１）
０．３≦ Ｂ／Ａ ≦０．８ …（２）
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のプラスチックレンズの染色方法において、
前記染色浴の液面変化を自動で測定し、
前記液面変化が一定値に達したときに、前記補充液を自動で補充することを特徴とするプラスチックレンズの染色方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のプラスチックレンズの染色方法において、
前記補充液の温度は、前記染色浴の温度のプラスマイナス１０℃以内であることを特徴とするプラスチックレンズの染色方法。
【請求項７】
少なくとも水と染料と染色キャリアとを含む染色浴と、
前記染色浴の液面変化を自動で測定する液面自動測定装置と、
前記液面自動測定装置の測定結果に基づいて、少なくとも水と染色キャリアとを含む補充液を自動で補充する自動補充装置と、を備えたことを特徴とする染色装置。
【図１】
【公開番号】特開２００９−２３５６０２（Ｐ２００９−２３５６０２Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８０６９８（Ｐ２００８−８０６９８）
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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