專利名稱：熱塑性樹脂的染色方法和通過該方法獲得的著色塑料透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱塑性樹脂，特別是熱塑性樹脂塑料透鏡的染色方法，和涉及通過該方法獲得的著色塑料透鏡。更具體地說，本發(fā)明涉及熱塑性樹脂的染色方法，它可在低溫下短時間地使熱塑性樹脂有效染色，和涉及通過該方法獲得的著色塑料透鏡。
作為模塑塑料透鏡的方法，常使用鑄塑聚合或注塑，各方法均在眼鏡領(lǐng)域中進行。作為通過注塑獲得的透鏡，已知用包含雙酚A的聚碳酸酯作為原料制造的透鏡。當(dāng)包含雙酚A的聚碳酸酯用作原料時，可縮短透鏡的制造時間，并且可賦予良好的耐沖擊性。因此，已提出許多通過注塑獲得的熱塑性透鏡。
作為塑料透鏡的染色方法，常使用水作為分散介質(zhì)，用分散染料染色的方法。此外，至于使用水作為分散介質(zhì)，用分散染料難以染色的塑料透鏡，提出載體染色法(其中將三氯代苯或類似物加入到染色液體中)、壓力染色法、加熱有機染料并在氣相中升華以實現(xiàn)染色的方法、和硬層(hardcoat)薄膜染色法。
然而，熱塑性樹脂如包含雙酚A的聚碳酸酯是高度疏水的。因此，難以用分散染料進行通常的染色，特別是高密度染色。
此外，在使用上述各種常規(guī)染色法用于熱塑性樹脂塑料透鏡的情況下，涉及下述問題。
在使用水作為分散介質(zhì)，用分散染料染色中，必須在相對高的溫度下經(jīng)歷染色。因此，難以將這一染色法應(yīng)用到低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的熱塑性樹脂塑料透鏡中。
在載體染色法中，熱塑性樹脂在耐溶劑方面不如熱固性樹脂。因此，在光學(xué)塑料透鏡內(nèi)通常使用的載體材料中，透鏡表面被侵蝕，使得透明度可能受損。此外，常規(guī)的載體含有作為主要組分的三氯代苯、二氯代苯、苯基苯酚、聯(lián)苯、甲基萘或類似物。這些化合物作為可能引起環(huán)境污染或負(fù)面影響人體的物質(zhì)被列出。因此，當(dāng)考慮到環(huán)境問題時，在將來使用含有這種化合物作為主要組分的載體材料不是理想的。
在壓力染色法中，由于壓力，可能損害塑料透鏡的光學(xué)性能。
在加熱有機染料并在氣相中升華以實現(xiàn)染色的方法中，由于熱塑性樹脂的耐熱性通常差，因此難以應(yīng)用這種方法。
在硬層薄膜染色法中，由于在硬質(zhì)薄膜中難以含有大量染料，因此難以實現(xiàn)高密度染色。此外，在為了含有大量染料而使薄膜厚度變厚的情況下，會產(chǎn)生這種問題在硬層薄膜內(nèi)可能摻有裂縫，透鏡形狀扭曲、和薄膜硬度變低。而且與直接施加到基質(zhì)上的情況相比，還存在耐光性差的問題。
另外，在將染料溶解在塑料透鏡基質(zhì)的原料中并聚合的方法中，所形成透鏡的著色密度取決于透鏡的厚度。例如，在透鏡的中心部分比其周圍薄的凹透鏡中，中心部分的顏色淺，而周圍的顏色深。由于該原因，可能在整個透鏡中存在不同著色密度。此外，在彼此屈光度不同的眼鏡透鏡中，可能在左和右透鏡之間存在不同的著色密度。而且，實際上不可能制造許多種著色的光學(xué)塑料透鏡，同時依市場需要制備具有各種色調(diào)和密度的原料溶液。
另外，為了改進染色度，將具有許多染色位置的化合物加入到基質(zhì)中的方法不可能付諸實施，因為當(dāng)這些化合物在基質(zhì)中配混時，會降低基質(zhì)的耐腐蝕性和透明度。
在這些情況下，本發(fā)明的目的是提供熱塑性樹脂，特別是熱塑性樹脂塑料透鏡的染色方法，該方法能使熱塑性樹脂有效染色，其中所述熱塑性樹脂含有包含雙酚A的聚碳酸酯，而該樹脂用常規(guī)的染色法將難以染色，或者該方法能使熱塑性樹脂，特別是含有聚酯樹脂的塑料透鏡有效染色，該樹脂可在低溫下短時間地通過常規(guī)的染色法染色，和本發(fā)明提供通過該方法獲得的著色塑料透鏡。
解決問題的方式為了實現(xiàn)上述目的，發(fā)明者進行了廣泛深入的研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過由聚碳酸酯樹脂制造的熱塑性樹脂作為原料(其通過常規(guī)的方法難以染色)，或由聚酯樹脂制造的熱塑性樹脂作為原料(其通過常規(guī)的方法可被染色，但耐熱性低)，用分散染料和單環(huán)單萜使其染色可實現(xiàn)該目的，從而完成了本發(fā)明。
具體地說，本發(fā)明提供一種熱塑性樹脂的染色方法，其中包括在含有分散染料和單環(huán)單萜的染色液體中浸漬熱塑性樹脂，和提供一種通過該方法染色獲得的著色塑料透鏡。實施本發(fā)明的模式在本發(fā)明的熱塑性樹脂的染色方法中，將熱塑性樹脂浸漬在含有分散染料和單環(huán)單萜的染色液體中。
將熱塑性樹脂應(yīng)用于模塑制品，特別是熱塑性樹脂塑料透鏡，然而，熱塑性樹脂并不局限于熱塑性樹脂塑料透鏡。
作為熱塑性樹脂塑料透鏡，可使用由任何可進行注塑的原料制造的塑料透鏡。例如，可使用通過常規(guī)染色法難以染色的含有熱塑性樹脂的塑料透鏡(諸如聚碳酸酯樹脂和聚烯烴樹脂)；通過常規(guī)染色法可染色的含有熱塑性樹脂的塑料透鏡(諸如聚酯樹脂)；和含有下述原料的透鏡，所述原料包括至少一種選自含前述樹脂的聚合物合金。
作為聚碳酸酯，可毫無特殊限制地使用可用于透鏡的任何樹脂。其實例包括通過使各種二羥基二芳基化合物與光氣反應(yīng)的光氣工藝、或使二羥基二芳基化合物與羧酸酯如碳酸二苯酯反應(yīng)的酯交換工藝所獲得的聚合物或共聚物。代表性實例包括通過使用2，2-雙(4-羥基苯基)丙烷(雙酚A)作為二羥基二芳基化合物生產(chǎn)的聚碳酸酯樹脂。
作為聚烯烴樹脂，可毫無特殊限制地使用可用于透鏡的任何樹脂。其實例包括環(huán)烯烴聚合物(如由Zeon Corporation制造的商品ZEONOR；JSR Corporation制造的商品ARTON；Mitsui Chemicals，Inc.制造的商品TOPAS)。
作為聚酯樹脂，可毫無特殊限制地使用可用于透鏡的任何樹脂。其實例包括二元醇改性的聚對苯二甲酸乙二酯(如Eastman ChemicalCompany制造的EASTAR DN003)。
作為聚合物合金，可商購聚碳酸酯和聚烯烴樹脂的合金、聚烯烴樹脂和前述聚酯樹脂的合金以及聚碳酸酯樹脂和聚酯樹脂的合金。其實例包括XYLEX(GE Plastics Japan制造的商品)和EASTALLOYDA003(Eastman Chemical Company制造的商品)。
在本發(fā)明的方法中，分散染料用作染料。盡管分散染料少量地溶于水，但它部分溶解且分散在透鏡內(nèi)部，從而使塑料透鏡染色。這類染料的實例包括偶氮基染料、蒽醌基染料和硝基烯丙基胺基染料。偶氮基染料和硝基烯丙基胺基染料主要是黃色、桔紅色或紅色體系，蒽醌-基染料主要是藍(lán)色或紫羅蘭色體系。
本發(fā)明方法中使用的分散染料的代表性實例是以下列舉的那些。(1)藍(lán)色染料Dianix Blue AC-E，Dianix Blue RNE(C.I.Disperse Blue91)，Dianix Blue GRE(C.I.Disperse Blue 81)，Sumikaron BlueE-R(C.I.Disperse Blue 91)，Kayalon Polyester Blue GR-E(C.I.Disperse Blue 81)；(2)紅色染料Dianix Red AC-E，Diacelliton Fast Red R(C.I.DisperseRed 17)，Diacelliton Fast Scarlet R(C.I.Disperse Red 7)，DiacellitonFast Pink R(C.I.Disperse Red 4)，Sumikaron Rubine SE-RPD，Kayalon Polyester Rubine GL-SE200(C.I.Disperse Red 73)；(3)黃色染料Dianix Yellow AC-E，Dianix Yellow YL-SE(C.I.DisperseYellow 42)，Sumikaron Yellow SE-RPD，Diacelliton Fast YellowGL(C.I.Disperse Yellow 33)，Kayalon Microester Yellow AQ-LE；(4)桔紅色染料Dianix Orange B-SE200(C.I.Disperse Orange 13)，Diacelliton Fast Orange GL(C.I.Disperse Orange 3)，MiketonPolyester Orange B(C.I.Disperse Orange 13)，Sumikaron OrangeSE-RPD，Sumikaron Orange SE-B(C.I.Disperse Orange 13)；(5)紫羅蘭色染料Dianix Violet 5R-SE(C.I.Disperse Violet 56)，Sumikaron Violet E-2RL(C.I.Disperse Violet 28)。
在本發(fā)明的方法中，與分散染料一起使用的單環(huán)單萜的實例包括苧烯、薄荷醇、萜品烯、水芹烯、樅油烯、蒎烯和萜品醇?？墒褂每缮藤彽乃苄郧逑磩┤绾衅r烯的清洗劑。此外，可使用陰離子表面活性劑如烷基苯磺酸鹽、烷基萘磺酸鹽、烷基磺基琥珀酸鹽、芳族磺酸-甲醛縮合物和月桂基磺酸鹽或非離子表面活性劑如聚氧乙基烷基醚、烷基胺醚和聚氧乙烯脫水山梨糖醇脂肪酸酯，乳化單環(huán)單萜，并分散在染料浴中。
在本發(fā)明的方法中，分散染料與在染料液體中使用的單環(huán)單萜之比沒有特別限制，但取決于待染色的塑料透鏡和分散染料的種類可適當(dāng)?shù)剡x擇。
在染色液體中加入的分散染料量沒有特別限制，然而，從實際應(yīng)用的觀點來看，優(yōu)選0.1-5wt％，更優(yōu)選0.3-0.5wt％，基于染色液體的總量。
在染色液體中加入的單環(huán)單萜量沒有特別限制，然而，從實際應(yīng)用的觀點來看，優(yōu)選0.001-1wt％，更優(yōu)選0.01-0.5wt％，基于染色液體的總量。
此外，在半染的情況下，有可能在染色時刻，在透鏡上下移動過程中，染料粘接到透鏡表面、干燥并粘著在其上。在此情況下，為了防止染料的粘著，可通過徹底(entire)染色，向染色液體中加入大量表面活性劑。通過這種方式，認(rèn)為單環(huán)單萜的乳化狀態(tài)良好，從而防止染料與透鏡的粘著。對表面活性劑沒有特別限制，但可使用常規(guī)已知的那些。特別地，優(yōu)選具有聚氧乙烯結(jié)構(gòu)的那些。
在半染過程中，在染色液體中加入的表面活性劑的重量沒有特別限制，但優(yōu)選是在徹底染色中的1.1-2倍(1.1-2 times that in the entiredyeing)。
在通過本發(fā)明方法使熱塑性樹脂染色期間，首先制備染料分散浴。在染料分散浴中，將預(yù)定量的分散染料和單環(huán)單萜加入水中，使得染料密度為約0.1-5wt％。另外，視所需，可與分散染料一起適當(dāng)?shù)丶尤朐诔Ｒ?guī)染色法中常用的已知分散劑。接著，在約70-100℃下加熱由此制備的染料分散浴，和將光學(xué)熱塑性樹脂塑料透鏡浸漬在該分散浴中任意的時間段。由此有效地獲得所需著色的光學(xué)熱塑性樹脂塑料透鏡。染色時間優(yōu)選在1分鐘到2小時范圍內(nèi)。
本發(fā)明由此獲得的著色的塑料透鏡例如用于眼鏡透鏡、照相機透鏡、投影儀透鏡和放大鏡。
順便提及一下，根據(jù)下述等式計算實施例中所述的染色密度。＝100-[透射率(％)]實施例1在染色罐中具有100重量份純水和3.52重量份作為染料的BPIViolet(Brain Power Incorporated制造的一種染料)的混合物，向其中加入并混合0.24重量份含有表面活性劑的ORANGE CLEANER 18的(一種由Yasuhara Chemical Co.，Ltd.制造的含有苧烯的清洗劑)苧烯的含水溶液。聚碳酸酯樹脂(PANLITE，由Teijin Limited制造的包含雙酚A的聚碳酸酯樹脂的商品名)用作熱塑性樹脂塑料透鏡。通過在90℃的染色浴溫度下浸漬4分鐘進行透鏡的染色。由525nm處的光透射率測量染色密度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)染色密度為50％。此外，在相同條件下進行染色，所不同的是染色時間變?yōu)?0分鐘。結(jié)果發(fā)現(xiàn)染色密度為74％。順便提及一下，在染色罐中浸漬之前，在525nm處透鏡的染色密度為9％。
對比實施例1以與實施例1相同的方式進行熱塑性樹脂塑料透鏡的染色，所不同的是不使用含有表面活性劑的苧烯含水溶液。由525nm處的透射率測量透鏡的染色密度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)染色密度為9.5％。由于在染色罐中浸漬之前，在525nm處透鏡的染色密度為9％，可理解透鏡基本上沒有被染色。
對比實施例2
以與實施例1相同的方式進行熱塑性樹脂塑料透鏡的染色，所不同的是加入0.08重量份MERRIER TW(Meisei Chemical Works，Ltd.制造)作為含有鄰苯二甲酰亞胺/鄰苯二甲酸二乙酯的載體，替代含有表面活性劑的苧烯含水溶液。在染色的透鏡中，透鏡表面破裂，透明度喪失。
對比實施例3以與實施例1相同的方式進行熱塑性樹脂塑料透鏡的染色，所不同的是加入0.08重量份TERYL CARRIER PE-550(Meisei ChemicalWorks，Ltd.制造)作為含有二氯代苯/三氯代苯的載體，替代含有表面活性劑的苧烯含水溶液。在染色的透鏡中，透鏡表面破裂，和透明度喪失。
實施例2向0.08重量份ORANGE CLEANER 18(Yasuhara Chemical Co.，Ltd.制造的含有苧烯的清洗劑)中加入0.01重量份NEOPELEXG-15(Kao Corporation制造的作為陰離子表面活性劑的軟型十二烷基苯磺酸鈉)和0.02重量份NEWCOL 1500(Nippon Nyukazai Co.，Ltd.制造的作為陰離子表面活性劑的聚氧乙烯蓖麻油)，制備含有表面活性劑的單環(huán)單萜含水溶液。將由此制備的溶液加入到染色罐內(nèi)，而該染色罐中具有100重量份純水和3.52重量份作為染料的BPI Violet(BrainPower Incorporated制造的一種染料)的混合物。聚碳酸酯樹脂(PANLITE，由Teijin Limited制造的包含雙酚A的聚碳酸酯樹脂的商品名)用作熱塑性樹脂塑料透鏡。通過在90℃的染色浴溫度下使透鏡進行梯度染色10分鐘。結(jié)果透鏡可在清晰的梯度狀態(tài)下被染色，而沒有侵蝕透鏡表面。由525nm處的透射率測量透鏡中心部分的染色密度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)染色密度為25％。
實施例3將0.6重量份α-蒎烯(Yasuhara Chemical Co.，Ltd.制造)與0.16重量份PELEX OT-P(Kao Corporation制造的磺基琥珀酸型陰離子表面活性劑)、0.16重量份EMULGEN A-90(Kao Corporation制造的聚氧乙烯衍生物)和0.16重量份NEWCOL 1545(Sanyo Chemical Industries，Ltd.制造的聚氧乙烯蓖麻油醚)混合，并攪拌該混合物。將混合的液體加入到染色罐內(nèi)，制備染色液體，而該染色罐中具有100重量份純水和3.52重量份作為染料的BPI Violet(Brain Power Incorporated制造的一種染料)的混合物。聚碳酸酯樹脂(PANLITE，由Teijin Limited制造的包含雙酚A的聚碳酸酯樹脂的商品名)用作熱塑性樹脂塑料透鏡。通過在90℃的染色浴溫度下使透鏡染色10分鐘。結(jié)果透鏡可被染色，而沒有侵蝕透鏡表面。由525nm處的透射率測量透鏡的染色密度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)染色密度為27％。
實施例4以與實施例3相同的方式進行染色，所不同的是將α-蒎烯變化為α-萜品醇。由525nm處的透射率測量透鏡的染色密度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)染色密度為25％。
實施例5在實施例1中，將以聚碳酸酯樹脂和聚酯樹脂的聚合物合金形式商購的XYLEX(GE Plastics Janpa制造)，替代聚碳酸酯樹脂作為熱塑性樹脂塑料透鏡。此外，BPI Blue(Brain Power Incorporated制造的一種染料)用作染料，替代BPI Violet(Brain Power Incorporated制造的一種染料)，固定染色浴溫度在70℃，和在與實施例1相同的條件下染色。由585nm處的透射率測量透鏡的染色密度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)染色密度為30％。
對比實施例4除了不使用含有表面活性劑的苧烯含水溶液，以與實施例5相同的方式進行熱塑性樹脂塑料透鏡的染色，結(jié)果透鏡根本不被染色。
本發(fā)明的優(yōu)點根據(jù)本發(fā)明的方法，在熱塑性樹脂塑料透鏡的染色過程中，通過使用分散染料和單環(huán)單萜，可在低溫下，短時間地，以極端良好的效率使幾乎不可染色的熱塑性樹脂光學(xué)塑料透鏡按任意的色調(diào)和密度染色。因此，可便宜地制造適于用作眼鏡透鏡的著色塑料透鏡，對于所述眼鏡透鏡來說，時髦是重要的。此外，由于單環(huán)單萜具有良好的生物降解性能，因此不須擔(dān)心環(huán)境污染和對人體的不利影響。
權(quán)利要求
1.一種熱塑性樹脂的染色方法，其中包括在含有分散染料和單環(huán)單萜的染色液體中浸漬熱塑性樹脂。
2.權(quán)利要求1的熱塑性樹脂的染色方法，其中熱塑性樹脂是含有下述原料的樹脂，所述原料包括下列物質(zhì)的至少一種聚碳酸酯樹脂、聚烯烴樹脂、聚酯樹脂和含這些樹脂的聚合物合金。
3.權(quán)利要求1的熱塑性樹脂的染色方法，其中熱塑性樹脂含有包含雙酚A的聚碳酸酯樹脂作為原料。
4.權(quán)利要求1的熱塑性樹脂的染色方法，其中單環(huán)單萜是選自下列物質(zhì)的至少一種苧烯、薄荷醇、萜品烯、水芹烯、樅油烯、蒎烯和萜品醇。
5.權(quán)利要求1的熱塑性樹脂的染色方法，其中單環(huán)單萜的用量為0.001-1wt％，基于染色液體的總量。
6.權(quán)利要求1的熱塑性樹脂的染色方法，其中將表面活性劑加入到染色液體中，以乳化單環(huán)單萜。
7.權(quán)利要求6的熱塑性樹脂的染色方法，其中表面活性劑是具有聚氧乙烯結(jié)構(gòu)的表面活性劑。
8.權(quán)利要求1-7任一項的熱塑性樹脂的染色方法，其中熱塑性樹脂是熱塑性樹脂塑料透鏡。
9.一種著色的塑料透鏡，它是通過用權(quán)利要求8的方法染色而獲得的。
全文摘要
本發(fā)明提供使熱塑性樹脂塑料透鏡按任意的色調(diào)和密度有效地染色的方法和著色的塑料透鏡。該方法通過在含有分散染料和單環(huán)單萜的染色液體中浸漬熱塑性樹脂塑料透鏡，使樹脂塑料透鏡染色。通過該方法染色獲得了著色的塑料透鏡。
文檔編號D06P1/651GK1448731SQ0310835
公開日2003年10月15日 申請日期2003年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月29日
發(fā)明者井上和雄, 三科美佐, 中川雅浩 申請人:保谷株式會社