JP2003504651A - フォトクロミックポリ(メタ)アクリルコーティングを含む物品 - Google Patents
フォトクロミックポリ(メタ)アクリルコーティングを含む物品Info
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Abstract
Description
ら調製される特定のコーティング(以降、フォトクロミックポリ(メタ)アクリル
コーティングという)、該コーティングが適用された物品、および該コーティン
グを基材に適用するのに用いられる方法に関する。特に、本発明は、基材に適用
すると特定のフィッシャー微小硬度を示し、そして活性な光放射に晒されると高
いフォトクロミック性能特性(すなわち、より暗色の活性色の形成およびより速
いフォトクロミック活性化および退色速度)を示す、特定のフォトクロミックポ
リ(メタ)アクリルコーティングに関する。さらに、本発明は、光学要素(例えば
、レンズ)に適用される光学コーティングに関して産業上許容される「化粧用」
基準を満たすフォトクロミックポリ(メタ)アクリルコーティングに関する。
線を伴う光放射に晒されると、可逆的な色の変化を示す。種々のフォトクロミッ
ク化合物が合成されており、そして日光で誘導される可逆的な色の変化または暗
色化が望まれる用途での使用のために提案されている。最も広く開示されている
類のフォトクロミック化合物は、オキサジン、ピランおよびフルギドである。
が開示されている。例えば、放射線重合可能なモノマー、紫外線開始剤およびフ
ォトクロミック化合物から成る組成物からフォトクロミック製品を製造する方法
が、国際特許出願公開第WO96/37593号公報に記載されている。放射線重合可能な
モノマー、0.001〜0.2重量%のフォトクロミック化合物および光重合開
始剤を含有するフォトクロミック組成物は、米国特許第5,621,017号公報に開示
されている。米国特許第5,776,376号公報には、少なくとも1個のエポキシ基を
有する重合可能なモノマー、特定の(メタ)アクリレートおよびジ(メタ)アクリレ
ートモノマー、およびフォトクロミック化合物を含有するフォトクロミック組成
物が開示されている。
移温度が少なくとも125°Fでかつ架橋密度が2〜8モル/Lのものは、国際
特許出願公開第WO97/06944号公報に、フォトクロミック添加物のキャリアーとし
て開示されている。欧州特許出願公開第846708A2号公報には、少なくとも2種の
重合可能な(メタ)アクリレートモノマー、少なくとも1種のフォトクロミック化
合物、添加物および重合開始剤を含む樹脂が記載されている。得られる重合物は
、ガラス転移温度が20〜50℃でかつ架橋密度が0.5モル/L〜3モル/L
であると記載されている。エトキシル化ビスフェノールAジメタクリレート単独
から調製されるか、あるいはエトキシル化ビスフェノールAジメタクリレートと
他のモノマーとを組み合わせて調製されるフォトクロミックポリマー材料は、国
際特許出願公開第WO96/18926号公報、同第WO96/19741号公報、同第WO97/03373号
公報および同第WO97/21122号公報に開示されている。
び光学レンズの調製におけるポリ(メタ)アクリルポリマーの使用が開示されてい
る。眼用レンズであって、エトキシ単位を0個〜10個有するエトキシル化ビス
フェノールAジメタクリレート系モノマーを少なくとも50重量%含有する組成
物の重合によって製造されるものが、米国特許第5,545,828号公報および同第5,4
42,022号公報に開示されている。エトキシ単位を0個〜8個有するエトキシル化
ビスフェノールAジメタクリレート系モノマーの共重合によって生成される高屈
折率のレンズは、米国特許第4,306,780号公報に記載されている。
に適用されたフォトクロミックコーティングとを組み合わせて含んで成る物品で
あって、前記コーティングが、良好なフォトクロミック特性を示し、そしてフォ
トクロミック成分0.5〜40.0重量%、それぞれがアルコキシ単位を3個以
上15個以下有する少なくとも2種の2官能(メタ)アクリレートモノマー、およ
び重合開始剤から本質的に構成される組成物から調製されるものであって、かつ
特定の硬化変性剤を実質上有しない物品が開示されていない。
リ(メタ)アクリルコーティングは、容認できる速度で着色および退色し、そし
て満足のいく活性化着色状態を達成する。本出願に記載の新規なコーティングは
、フィッシャー微小硬度50〜150N/mm2も示す。このような硬度レベル
は、硬化コーティングを取り扱い可能にし、しかもこのコーティングを、窪み、
スポット、ひび、混在物等のような表面欠陥を生じさせずに耐磨耗性コーティン
グで被覆してもよい。さらに、フォトクロミックコーティングを形成するのに用
いられる組成物は、フォトクロミックポリ(メタ)アクリル重合物を形成するの
にも使用され得る。
チック材料は、重要な研究課題を有している。特にフォトクロミック眼用レンズ
は、とりわけガラスレンズに関する重量上の長所のために研究されている。さら
に、自動車や航空機などの乗り物のためのフォトクロミック透明物質は、この透
明物質が提供する潜在的な安全特性のために、重要である。
されたプラスチック基材に混入する必要無く、フォトクロミックプラスチック物
品の製造を可能にする。このことは、フォトクロミック化合物と共に使用され得
る特別な光学樹脂材料を開発する必要を回避し、そして熱可塑性ポリカーボネー
トなどのプラスチック材料が、混入されるフォトクロミック物質を活性化させる
のに十分な内部自由体積を有しないときに、特に都合がよい。更に、フォトクロ
ミックコーティングの使用は、常套の移動方法に関する損失(例えば、吸水膨潤
または浸透)を避けることによって、フォトクロミック化合物のより有効な利用
をもたらす。
において以降使用される波長、成分の量、範囲または反応条件を表す数値は全て
、「およそ」という用語によっていずれの場合も変更されるものと解されるべき
である。
は、50N/mm2から、特に60N/mm2から、より好ましくは70N/m
m2から150N/mm2、好ましくは130N/mm2、より好ましくは12
0N/mm2までの範囲である。前記コーティング/重合物のフィッシャー微小
硬度は、各数値を含む前記値を組み合わせた範囲内であってよい。フィッシャー
微小硬度値は、本明細書の実施例18のパートEでより詳細に説明する通り、フ
ィッシャースコープ(Fischerscope)H-100により、荷重100mNを用いて30
の荷重工程で、インデンター深さ2μmにおいて0.5秒間隔で測定される。
変化(ΔOD)が少なくとも0.15、好ましくは少なくとも0.17、最も好
ましくは少なくとも0.19で、15分後のΔODが少なくとも0.50、好ま
しくは少なくとも0.60、最も好ましくは少なくとも0.70であり、そして
漂白速度が200秒以下、好ましくは190秒以下、最も好ましくは180秒以
下である。これらはいずれも、22℃(72°F)で測定された値であり、本明
細書の実施例18のパートGでより詳細に説明している。
性は、試験を行う温度と、前記特性の決定のために選択される時間間隔の関数で
ある。例えば、本発明の範疇のフォトクロミックポリ(メタ)アクリルコーティ
ングは、実施例18のパートGに記載の27℃(81°F)フォトクロミック性
能試験では、30秒後のΔODが少なくとも0.20でかつ8分後のΔODが少
なくとも0.50および漂白速度が150秒以下であり、好ましくは30秒後の
ΔODが少なくとも0.22でかつ8分後のΔODが少なくとも0.55および
漂白速度が145秒以下であり、最も好ましくは、30秒後のΔODが少なくと
も0.24でかつ8分後のΔODが少なくとも0.60および漂白速度が140
秒以下である。
ルコーティングは、コーティングマトリックスを調製するのに使用される重合性
組成物の各成分の量を選択してバランスを取ることで製造できる。例えば、ポリ
(メタ)アクリルコーティングマトリックスの前記微小硬度およびフォトクロミ
ック性能特性を達成し得る前記マトリックスまたは重合物を含む成分の特別な特
性は、成分のガラス転移温度と分子量、および得られるマトリックスの架橋密度
である。一般に、より高いガラス転移温度と分子量を有する成分を使用すると、
高い微小硬度を有するコーティングや重合物が得られ、その逆も同様に考えられ
る。成分の反応基の数の増加も、これらの基が全て反応すれば、微小硬度を向上
させる。後者の場合、反応基、すなわち架橋部位の数の増加は、硬化コーティン
グの架橋密度を高める。しかしながら、コーティングまたは重合物が硬くなるほ
ど、その中に含まれるフォトクロミック化合物の活性化および漂白は遅くなるも
のと考えられる。
柔軟性への寄与は、この成分を用いて調製されたポリ(メタ)アクリルコーティン
グのフィッシャー微小硬度を測定することで容易に決定することができる。硬さ
をもたらすモノマー成分は、上述の通り、その濃度が増加すると、ポリ(メタ)ア
クリルコーティングの微小硬度を高める成分である。同様に、柔軟性をもたらす
モノマー成分は、上述の通り、その濃度が増加すると、ポリ(メタ)アクリルコー
ティングの微小硬度を低下させる成分である。硬さをもたらすモノマー成分の例
としては、限定されないが、アルコキシ単位を3個以上9個以下有する(メタ)ア
クリルモノマー、例えば、エトキシ単位を4個有するエトキシル化ビスフェノー
ルAジ(メタ)アクリレートおよび数平均分子量が330のポリ(エチレングリコ
ール)ジメタクリレートが挙げられる。柔軟性をもたらすモノマーとしては、限
定されないが、アルコキシ単位を9個以上15個以下有する(メタ)アクリルモノ
マー、例えば、エトキシ単位を10個有するエトキシル化ビスフェノールAジ(
メタ)アクリレートおよび数平均分子量が754のポリ(エチレングリコール)ジ
メタクリレートが挙げられる。
トクロミック成分を、それぞれがアルコキシ単位を3個以上15個以下有する少
なくとも2種の2官能(メタ)アクリレートモノマーと化合することによって調製
されてよい。第1の2官能モノマーは、以下の式Iで表されるモノマーおよびモ
ノマー混合物から成る群より選択されてよい。
はC1〜C2アルキルであり、mおよびnはそれぞれ、正の数であって、mとn
の和は3以上15以下であり、文字Aは、(通常、炭素数1〜8の)直鎖または
分岐鎖アルキレン、フェニレンまたはC1〜C9アルキル置換フェニレンから選
択される2価の結合基を表す。)
よびqはそれぞれ、0〜4の整数であり、
、-CH=CH-、-C(CH3)2-、-C(CH3)(C6H5)-または
成る群より選択されてよい。
、0〜15以下の整数であって、xとyとzの和は3以上15以下である。) 上記式中、- (C2H4O)x-基は、ポリ(エチレンオキサイド)を表し、- (C3 H6O)y-基は、ポリ(プロピレンオキサイド)を表し、そして- (C4H8O)z -基は、ポリ(ブチレンオキサイド)を表す。組み合わせて使用する場合、ポリ(エ
チレンオキサイド)基、ポリ(プロピレンオキサイド)基およびポリ(ブチレンオキ
サイド)基は、第2のモノマーの中でランダムな順序であっても、ブロック順序
であってよい。x、yおよびzの和は、例えば、4、5、6…14などの3より
大きく15より小さい範囲のどのような数であってもよい。この和は、3以上1
5以下の範囲内で、例えば6〜10や11〜14のように、より小さな数からよ
り大きな数に亙っていてもよい。x、yおよびzの数は平均値であるが、例えば
3.1または14.9などの不完全な数(partial number)であってもよい。
を含有する。式Iで表される第1のモノマーにおいて、R1はそれぞれメチルで
あり、R2はそれぞれ水素であり、そして2価の結合基Aは、以下の式で表され
る。
H3)2-である。) 第2のモノマーは、式IIで表される。ここで、式II中、R1はそれぞれメチルで
あり、およびxは、3より大きくかつ15より小さい数であり、そしてyとzは
0である。
るモノマーとの重量比は、前記モノマーの合計重量をベースとして、90:10
〜10:90、80:20〜20:80、70:30〜30:70、60:40
〜40:60の範囲であってよく、50:50であってもよい。本発明の第1の
モノマーと第2のモノマーとの重量比は、前記比を組み合わせた範囲であってよ
く、各数字を包含するものであって、例えば、63:37〜37:63であって
もよい。第1のモノマーと第2のモノマーの相対的な割合を選択して、前述の所
望のフォトクロミックおよびフィッシャー微小硬度特性を達成する。
通常使用される方法の一つは、2段階のプロセスを伴う。第1段階では、4,4'-
イソプロピリデンジフェノールなどのポリオールを、オキシラン含有物質(例え
ば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、α-ブチレンオキサイドおよ
び/またはβ-ブチレンオキサイド)と反応させて、通常、ヒドロキシ官能価を
有するエトキシル化ポリオール、プロポキシル化ポリオールおよび/またはブト
キシル化ポリオールと呼ばれるものを形成する。アルコキシル化のレベルは、反
応に使用されるオキシラン含有物質の量によって制御できる。第2段階では、エ
トキシル化、プロポキシル化および/またはブトキシル化ポリオールを、α-β
不飽和(メタ)アクリル酸またはエステル(例えば、メタクリル酸、アルキルメタ
クリレート、アクリル酸、アルキルアクリレート)、あるいはそれらの組み合わ
せでエステル化するか、あるいはエステル交換する。第2段階により、第1のモ
ノマーが形成される。
レングリコール(例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメ
チレングリコール、テトラメチレングリコール、またはジエチレングリコール、
トリエチレングリコール)、分岐鎖アルキレングリコール(例えば、1,2-プロパ
ンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタ
ンジオール、2,3-ブタンジオール)、フェニレンジオール(例えば、オルト-、
メタ-およびパラ-ジヒドロキシベンゼン)、アルキル置換フェニレンジオール(
例えば、2,6-ジヒドロキシトルエン、3-メチルカテコール、4-メチルカテコール
、2-ヒドロキシベンジルアルコール、3-ヒドロキシベンジルアルコール、4-ヒド
ロキシベンジルアルコールおよび3,5-ビス(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシ-
ベンゼンメタノール)、ジヒドロキシビフェニル(例えば、4,4'-ジヒドロキシ
ビフェニル、2,2'-ジヒドロキシビフェニル)、ビスフェノール(例えば、4,4'-
イソプロピリデンジフェノール)、4,4'-オキシビスフェノール、4,4'-ジヒドロ
キシベンゼンフェノン、4,4'-チオビスフェノール、フェノールフタレイン、ビ
ス(4-ヒドロキシフェニル)メタン、4,4'-(1,2-エチレンジイル)ビスフェノール
、および4,4'-スルホニルビスフェノール、ハロゲン化ビスフェノール(4,4'-イ
ソプロピリデンビス(2,6-ジブロモフェノール)、4,4'-イソプレピリデンビス(2,
6-ジクロロフェノール)および4,4'-イソプロピリデンビス(2,3,5,6-テトラクロ
ロフェノール))、およびビスシクロヘキサノール(対応するビスフェノールを
水素化することで調製されるものであって、例えば、4,4'-イソプロピリデンビ
スシクロヘキサノール)、4,4'-オキソビスシクロヘキサノール、4,4'-チオビス
シクロヘキサノール、およびビス(4-ヒドロキシシクロヘキサノール)メタンを包
含する。
リアルキレングリコールモノマーである。第2のモノマーは、アルコキシ単位を
3個以上15個以下有するモノマーを生成するポリアルキレングリコール前駆体
から誘導される。好ましくは、第2のモノマーは、数平均分子量200〜600
(前記範囲を含み、例えば、300、400、550など)を有するポリエチレ
ングリコール前駆体から誘導されるポリエチレングリコールジメタクリレートで
ある。
開始剤の混合物から選択される重合開始剤を、モノマーの合計重量に対して0〜
10重量%含有してもよい。本発明のコーティング組成物は、2,4-ジフェニル-4
-メチル-1-ペンテン、ドデシルメルカプタン、ブチルメルカプタン、ジイソプロ
ペニルベンゼンおよびチオフェノールから成る群より選択される硬化変性剤を実
質上有しない。
よび/または分散するのに必要とされるものである。コーティング組成物中に含
まれる溶媒の最小量は、溶媒和量、すなわち、コーティング組成物中の固体成分
を溶解するのに十分な量である。この溶媒の量は、例えば、コーティング組成物
の合計重量に対して10〜80重量%の範囲であってよい。
トルエン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトン、エタノー
ル、テトラヒドロフルフリルアルコール、プロピルアルコール、プロピレンカー
ボネート、N-メチルピロリジノン、N-ビニルピロリジノン、N-アセチルピロリジ
ノン、N-ヒドロキシメチルピロリジノン、N-ブチルピロリジノン、N-エチルピロ
リジノン、N-(N-オクチル)ピロリジノン、N-(N-ドデシル)ピロリジノン、2-メト
キシエチルエーテル、キシレン、シクロヘキサン、3-メチルシクロヘキサノン、
酢酸エチル、酢酸ブチル、テトラヒドロフラン、メタノール、アミルプロピオネ
ート、メチルプオピオネート、プロピレングリコールメチルエーテル、ジエチレ
ングリコールモノブチルエーテル、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミ
ド、エチレングリコール、エチレングリコールのモノ-およびジ-アルキルエーテ
ルおよびこれらの誘導体(これは、ユニオン・カーバイドからセルソルブ工業用
溶媒として販売されている)、および前記溶媒の混合物。
用の成分を更に含有してよく、このような成分は、組成物に所望の特徴を与える
もの、組成物を基材上に適用して硬化するために使用される方法に必要なもの、
あるいはそれから作成される硬化コーティングを向上させるものである。このよ
うな別の成分は、光安定化剤、熱安定化剤、離型剤、流動制御剤、レベリング剤
(例えば、表面活性剤)、フリーラジカルスカベンジャーおよび接着促進剤を包
含していてよく、例えば、1998年5月22日出願の米国特許出願第09/083,844号に
開示されている接着性ポリマー層をポリマー基材上に製造するための方法で使用
されるような材料である。前記特許出願の内容をここに参照として挿入する。使
用され得る前記以外の接着促進剤は、トリアルコキシシラン、好ましくは炭素数
1〜4のアルコキシ基を有するものであって、γ-グリシド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、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およびアミノエチルトリメトキシシランが挙げ
られる。
ク成分は、有機フォトクロミック化合物である。この化合物は、単独で、あるい
は他の相補的なフォトクロミック化合物と組み合わせて使用されてよい。上述の
コーティング組成物に用いられる有機フォトクロミック化合物またはこれを含有
する物質は、400〜700nmの範囲に少なくとも一つの活性化吸収最大を有
しており、フォトクロミックコーティングを調製するのに使用される(メタ)アク
リル組成物中に混入(例えば、溶解または分散)されてよく、活性化されると、
適当な色相に着色し得る。
1種のフォトクロミック有機化合物。
ック化合物の例としては、ベンゾピラン、ナフトピラン(例えば、ナフト[1,2-b
]ピランおよびナフト[2,1-b]ピラン)、フェナントロピラン、キノピラン、ベン
ズオキサジン、ナフトオキサジン、スピロ(インドリン)ピリドベンズオキサジ、
およびインデノ-融合されたナフトピランが挙げられ、これらは、米国特許第5,6
45,767号公報に開示されている。具体例は、米国特許第5,658,501号公報の新規
なナフトピラン、および前記米国特許第5,658,501号公報の第11欄第57行〜
第13欄第36行に記載の相補的な有機フォトクロミック物質を包含する。上記
で使用しようと考えられるもの以外のフォトクロミック物質は、フォトクロミッ
ク金属ジチゾナート(例えば、水銀ジチゾナートであって、例えば米国特許第3,
361,706号公報に開示されているもの)、フルギドおよびフルギミド(例えば、3
-フリル-および3-チエニル-フルギドおよびフルギミドであって、例えば、米国
特許第4,931,220号公報第20欄第5行〜第21欄第38行に開示されているも
の)、および前記の好適なフォトクロミック物質の混合物である。
は、本発明の重合性コーティング組成物に添加されてもよいと考えられる。この
ような有機フォトクロミック物質としては、金属酸化物中に封入されたフォトク
ロミック顔料およびフォトクロミック化合物が挙げられ、後者は、米国特許第4,
166,043号公報および同第4,367,170号公報に記載されている。
に参照として挿入する。本発明のフォトクロミックコーティングは、1種のフォ
トクロミック化合物、または所望により、フォトクロミック化合物の混合物を含
有していてよい。フォトクロミック化合物の混合物は、ほぼ中間の灰色または茶
色のような特定の活性化色を呈するために使用されてよい。例えば、米国特許第
5,645,767号公報第12欄第66行〜第13欄第19行を参照のこと。
は、モノマーの合計重量に対して0.5〜40.0重量%である。用いられる前
記フォトクロミック化合物の相対的な量は、変更でき、前記化合物の活性種の色
の相対強度や、所望の最終的な色に部分的に依存する。好ましくは、フォトクロ
ミック物質の濃度は、1.0〜30重量%、より好ましくは3〜20重量%、最
も好ましくは5〜15重量%、例えば7〜14重量%である。コーティングまた
は重合物中のフォトクロミック物質の量は、前記値の組み合わせの範囲内であっ
てよく、各数値を包含する。
か、および/またはコーティング組成物に添加する前に溶媒中に溶解することに
よって、コーティング組成物中に混入されてよい。あるいは、あまり好ましくは
ないが、フォトクロミック化合物を、吸水膨潤、浸透またはそれ以外の移動方法
によって硬化コーティングまたは重合物の中に混入させてもよく、これらの方法
は、当業者には公知である。
の理由から、または様式の理由から、より審美的な結果を得るために、コーティ
ング組成物に添加されも、被覆物品に適用されても、あるいはコーティングする
前に基材に適用されてもよい。選択される特定の染料は、変更することができ、
達成しようとする前記需要および結果に依存する。一態様において、染料は、活
性化されたフォトクロミック物質から得られる色を補うように(例えば、より中
間的な色が得られるように、または入射光の特定波長を吸収するように)選択さ
れてよい。別の態様では、染料を選択して、フォトクロミック物質が不活性状態
にあるときに、基材および/または被覆物品に所望の色相を与えてもよい。
ティングに適用もしくは混入する前か、それと同時にまたはその後で、フォトク
ロミック物質と共にコーティング組成物に混入されてもよい。例えば紫外線吸収
剤は、コーティング組成物に添加する前にフォトクロミック物質と混合しても、
あるいはフォトクロミックコーティングと入射光の間の層として重ねてもよい(
例えば、重ね合わせてよい)。さらに、安定化剤は、コーティング組成物に添加
する前にフォトクロミック物質と混合して、フォトクロミック物質の光疲労耐性
を高めてもよい。ヒンダードアミン光安定化剤(HALS)などの安定化剤、ポ
リフェノール系酸化防止剤などの酸化防止剤、非対称なジアリーロキシアミド(
オキサニリド)化合物、および有機配位子を有するニッケルイオン錯体などの一
重項酸素消光物質(singlet oxygen quenchers)、または前記安定化剤の混合物が
考えられる。それらは、単独で、または組み合わせて使用されてよい。前記安定
化剤は、米国特許第4,720,356号公報、同第5,391,327号公報および同第5,770,11
5号公報に開示されており、これら特許公報の開示内容をここに参照として挿入
する。
セラミック、木、石造りのもの、織物、金属およびポリマー有機材料)に適用さ
れてよい。好ましくは、基材は、ポリマー有機材料であり、特に熱硬化性および
熱可塑性のポリマー有機材料である(例えば、熱可塑性ポリカーボネート系ポリ
マー、およびジエチレングリコールビス(アリルカーボネート)のホモポリマーま
たはコポリマーなどの熱硬化性ポリカーボネートであって、これらは有機光学光
学材料として使用される。
ーティングにUV光を露光すると、要求されている光学濃度の変化(ΔOD)を
示すコーティングを製造するのに十分な量の有機フォトクロミック物質を提供す
るのに必要な量である。要求されている光学濃度の変化は、22℃(72°F)
で試験したときに、30秒後のΔODが少なくとも0.15および15分後のΔ
ODが少なくとも0.50となることである。フォトクロミックコーティング(
コーティング中のフォトクロミック物質)の漂白速度は、以降の実施例18のパ
ートGにおいて、より詳細に説明しているフォトクロミック応答試験法を用いた
場合、200秒以下でなければならない。適用されるコーティングの厚さは、少
なくとも5μm、好ましくは少なくとも10μm、より好ましくは少なくとも2
0μm、例えば、25μmであってよい。適用されるコーティングの厚さは、通
常、200μm以下、好ましくは100μm以下、より好ましくは50μm以下
、例えば、40μmである。コーティングの厚さは、前記値をそれぞれ含む、前
記値の組み合わせの範囲であってよい。
基材の表面を処理するのが一般的である。プラスチック材料、例えば、CR−3
9Rジエチレングリコールビス(アリルカーボネート)モノマーまたは熱可塑性ポ
リカーボネートから調製されるプラスチック材料であって、例えばビスフェノー
ルAとホスゲンから誘導される樹脂に有効な処理技術としては、超音波洗浄、有
機溶媒の水性混合液での洗浄(例えば、イソプロパノールと水またはエタノール
と水との混合比50:50の混合液)、UV処理、活性化ガス処理(例えば、低
温プラズマもしくはコロナ放電による処理)、およびヒドロキシル化等の化学処
理(すなわち、表面を水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムなどのアルカリ水
溶液でエッチングすることであって、これにはフッ素系界面活性剤が含有されて
いてもよい)が挙げられる。米国特許第3,971,872号公報第3欄第13行〜第2
5行、同第4,904,525号公報第6欄第10行〜第48行、および同第5,104,692号
公報第13欄第10行〜第59行を参照のこと。これら特許公報にはポリマー有
機材料の表面処理が開示されている。
存在する汚れの種類に依存する。この処理は、当業者には公知である。例えば、
ガラスを、低発泡性で洗い流しが容易な洗剤を含んでいてよい水溶液で洗浄した
後、洗い流して、ケバのない布で乾燥させたり、あるいは加熱した(約50℃)
洗浄水中で超音波浴処理した後、洗い流して乾燥させる。洗浄前に、アルコール
系クリーナーまたは有機溶媒で予備洗浄することが、ラベルもしくはテープから
接着剤を取り除くために必要であることがある。
マーを適用する必要があることがある。プライマーは、コーティング成分と基材
との相互作用を防止するためやその逆の場合のために、バリアコーティングとし
て役立ち、および/または基材にコーティング組成物を接着するための接着剤層
として役立つ。プライマーの適用は、コーティング技術において用いられるどの
ような方法であってもよく、例えば、スプレーコーティング、スピンコーティン
グ、こて塗り、カーテンコーティング、ディップコーティング、キャスティング
またはロールコーティング、等であってよい。
ての保護コーティング(場合によりポリマー形成用オルガノシランを含有してい
てよい)の使用も開示されている。プライマーとしては、非着色コーティングの
使用が好ましい。使用されてよい市販のコーティング製品の例としては、限定さ
れないが、シルヴュー(SILVUE)R124およびハイ-ガード(HI-GARD) Rコーティン
グが挙げられ、それぞれエスディシー・コーティング・インコーポレイテッドお
よびピーピージー・インダストリーズ・インコーポレイテッドから入手可能であ
る。加えて、被覆物品の意図される使用に依存して、コーティング組成物の露出
表面に適当な保護コーティング、すなわち、耐磨耗性コーティングを適用して、
摩擦や研磨の影響からの引っ掻き傷を防止する必要があることがある。場合によ
り、プライマーおよび保護コーティングは交換できる。すなわち、同じコーティ
ングを、プライマーや保護コーティングとして使用できる。着色性コーティング
や反射防止表面などの別のコーティングまたは表面処理も、本発明の硬化コーテ
ィングに適用してよい。
めに本出願に記載したのと同様の方法を用いても、あるいは当該分野で公知の別
の方法を使用して適用されてもよい。コーティング組成物は、スピンコーティン
グ、カーテンコーティング、ディップコーティング、スプレーコーティングによ
って、または上張りを調製するの用いられる方法によって適用できる。このよう
な方法は、米国特許第4,873,029号公報に記載されており、その内容をここに参
照として挿入する。
する。本発明のコーティング組成物に関して選択された基材および成分に依存し
て、コーティングは、熱重合によって、例えば、22℃〜200℃の温度範囲で
硬化されてよい。硬化コーティングを得るために加熱する必要がある場合、80
℃から、その温度以上に加熱すると基材が損傷を受けるような温度までの間、例
えば80℃〜200℃の温度が通常使用される。例えば、特定の有機ポリマー材
料は、基材に損傷を加えずにコーティングを硬化するために、130℃までの温
度に1〜16時間加熱されてもよい。温度範囲は、被覆基材を熱硬化することに
ついて記載されているが、ここに開示した以外の温度を使用してもよいことは、
当業者によって理解されるであろう。フォトクロミックポリ(メタ)アクリルコ
ーティング組成物を硬化は、コーティングを赤外線および/または可視光で照射
することによって、コーティング中の重合可能な成分の重合反応を開始させた後
、加熱工程により、達成され得る。
生できる物質を重合を開始する量で包含させることによって行われる。このよう
な物質は、例えば、有機過酸化物またはアゾビス(オルガノニトリル)化合物、す
なわち開始剤である。好ましくは、開始剤は、少なくとも硬化プロセスを開始す
るのに必要な量で使用される。一般に、硬化プロセスは、窒素存在下などの酸素
の不存在下においてより効率が良い。というのも、酸素存在下ではより多くの量
の開始剤が必要なためである。遊離基重合可能なエチレン性不飽和基を有するモ
ノマーを含んで成る組成物を重合する方法は、当業者には周知であり、その周知
の技術のいずれを使用して前記重合性有機組成物を重合してもよい。このような
重合方法は、熱重合、光重合、またはそれらの組み合わせを包含する。
チルペルオキシイソプロピルカーボネートなどのペルオキソモノカーボネートエ
ステル;ジ(2-エチルヘキシル)ペルオキシジカーボネート、ジ(sec-ブチル)ペル
オキシジカーボネートおよびジイソプロピルペルオキシジカーボネートなどのペ
ルオキシジカーボネートエステル;2,4-ジクロロベンゾイルペルオキサイド、イ
ソブチリルペルオキサイド、デカノイルペルオキサイド、ラウロイルペルオキサ
イド、プロピオニルペルオキサイド、アセチルペルオキサイド、ベンゾイルペル
オキサイド、p-クロロベンゾイルペルオキサイドなどのジアシルペルオキサイド
;t-ブチルペルオキシピバレート、t-ブチルペルオキシオクチレートおよびt-ブ
チルペルオキシイソブチレートなどのペルオキシエステル;メチルエチルケトン
ペルオキサイドおよびアセチルシクロヘキサンスルホニルペルオキサイドが挙げ
られる。好ましい熱重合開始剤は、得られるコーティングまたは重合物を変色し
ないものである。
としては、アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2'-アゾビス(2,4-ジメチルペンタ
ンニトリル)、1,1'-アゾビスシクロヘキサンカルボニトリルおよびアゾビス(2,4
-ジメチルバレロニトリル)、またはこれら開始剤の混合物が挙げられる。好まし
くは熱重合開始剤は、2,2'-アゾビス(2,4-ジメチルペンタンニトリル)、1,1'-ア
ゾビスシクロヘキサンカルボニトリル、またはこれらの混合物である。
用いられる熱重合開始剤の量は、変更することができ、用いられる特定の開始剤
に依存する。重合反応を開始して維持するのに必要な量のみ、すなわち開始量が
要求される。好ましいアゾビス(オルガノニトリル)化合物に関しては、重合性有
機組成物100部につき、開始剤を0.01〜5.0部(phm)使用してよい
。更には、0.05〜3.0phmを使用して重合を開始する。通常、熱硬化サ
イクルは、コーティングに関しては、開始剤存在下、室温から85℃〜125℃
の温度で2分〜20分間、そして重合物に関しては、2時間〜30時間、重合性
有機組成物を加熱する必要がある。
び/または可視光を用いて行われる。光開始剤は、フリーラジカル開始剤であっ
て、作用形態によって主に2種類に分類される。***型光開始剤は、アセトフェ
ノン、α-アミノアルキルフェノン、ベンゾインエーテル、ベンゾイルオキシム
、アシルホスフィンオキサイドおよびビスアシルホスフィンオキサイド、および
それら開始剤の混合物を包含する。抽出型光開始剤は、ベンゾフェノン、ミヒラ
ーケトン、チオキサントン、アントラキノン、カンファーキノン、フルオロン、
ケトクマリン、およびそれら開始剤の混合物を包含する。剥ぎ取り(abstraction
)型光開始剤は、添加されるアミンおよびその他の水素供与体物質などの物質の
存在下でより良好に作用して、剥ぎ取り反応のための不安定な水素原子を与える
。通常の水素供与体は、酸素または窒素に対してα位に活性な水素を有する(例
えば、アルコール、エーテルおよび第3級アミン)か、あるいは硫黄に直接結合
した活性な水素原子を有する(例えば、チオール)。前記の添加物質の不存在下
では、光開始剤は、モノマー、オリゴマー、または前記系の他の成分からの水素
剥ぎ取りを介して生じることがある。
カチオン光開始剤を、剥ぎ取り型光開始剤、ブチリルクロライントリフェニルブ
チルボレートなどの水素供与体物質、または前記物質の組み合わせと一緒に使用
する。好ましいカチオン光開始剤は、米国特許第5,639,802号公報第8欄第59
行〜第10欄第46行に記載のオニウム塩であり、この米国特許第5,639,802号
公報の内容をここに参照として挿入する。前記開始剤の例としては、4,4'-ジメ
チルジフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、フェニル-4-オクチルオ
キシフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ドデシルジ
フェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、[4-[(2-テトラデカノー
ル)オキシ]フェニル]フェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、お
よびこれらの混合物が挙げられる。
チルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテルベンゾフェノール、アセトフェノ
ン、ベンゾフェノン、4,4'-ジクロロベンゾフェノン、4,4'-ビス(N,N'-ジメチル
アミノ)ベンゾフェノン、ジエトキシアセトフェノン、フルオロン(例えば、ス
ペクトラ・グループ・リミテッドから入手可能なH-Nu類開始剤)、2-ヒドロ
キシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェ
ニルケトン、2-イソプロピルチキサントン、α-アミノアルキルフェノン(例え
ば、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)-1-ブタノン)、
アシルホスフィンオキサイド(例えば、2,6-ジメチルベンゾイルジフェニルホス
フィンオキサイド)、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサ
イド、2,6-ジクロロベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、および2,6-ジ
メトキシベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、ビスアシルホスフィンオ
キサイド[例えば、ビス(2,6-ジメトキシベンゾイル)-2,4,4-トリメチルエペンチ
ルホスフィンオキサイド、ビス(2,6-ジメチルベンゾイル)-2,4,4-トリメチルペ
ンチルホスフィンオキサイド)、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-2,4,4-ト
リメチルペンチルホスフィンオキサイド)およびビス(2,6-ジクロロベンゾイル)
-2,4,4-トリメチルペンチルホスフィンオキサイド]、フェニル-4-オクチルオキ
シフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ドデシルジフェニルヨ
ードニウムヘキサフルオロアンチモネート、(4-(2-テトラデカノール)オキシフ
ェニル)-ヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、およびこれらの混合物が
挙げられる。
ては、限定されないが、以下の物質が1種以上挙げられる。N,N-ジメチル-2,6-
ジイソプロピルアニル、N-フェニルグリシン、エチル-4-ジメチルアミノベンゾ
エート、オクチル-p-(ジメチルアミノ)ベンゾエート、N-メチルジエタノールア
ミン、トリエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、トリエチルアミン、
ジイソプロピルエチルアミン、ジメチルアミノメチルフェノール、ベンゾイルジ
メチルアミン、テトラメチルアンモニウムトリフェニルブチルボレートおよびブ
チリルクロライントリフェニルブチルボレート。
始剤の量は、変更でき、用いられる特定の開始剤に依存する。重合反応を開始し
て保持するのに必要な量のみが要求される。すなわち、開始量。光重合開始剤は
、モノマー成分の重量に対して0.01重量%〜5重量%の量で使用されてよい
。
するものから選択される。このような光源は、水銀ランプ、FeI3および/ま
たはGaI3でドーピングされた水銀ランプ、殺菌ランプ、キセノンランプ、タ
ングステンランプ、金属ハライドランプ、またはこれらランプの組み合わせであ
ってよい。通常、光開始剤または光開始剤の組み合わせの吸収スペクトルは、H
球、D球、最も高い硬化効率用のQ球および/またはV球などの電球のスペクト
ル出力と適合する。露光時間は、光源の波長と強度、光開始剤、コーティングの
厚さ、および重合物における成形体の形状に依存して変更できる。本発明のコー
ティングおよび/または重合物は、開始剤の存在を要しない電子ビーム法を用い
て硬化してもよい。
硬化サイクルは、フィッシャー微小硬度50〜150N/mm2と、30秒後の
ΔODが少なくとも0.15で15分後のΔODが少なくとも0.50および漂
白速度が200秒以内の所望のフォトクロミック特性とを有する本発明のコーテ
ィングまたは重合物を製造するのに十分でなければならない。前記値はいずれも
、本明細書に記載の22℃(72°F)フォトクロミック性能試験により測定し
た値である。
許容される「化粧用」基準を満たす。コーティングされたレンズの表面欠陥(cos
metic defects)の例としては、コーティングの窪み、スポット、混在物、割れお
よびひびが挙げられる。最も好ましくは、本発明のフォトクロミックコーティン
グ組成物を用いて調製されるコーティングは、表面欠陥を実質上有しない。
5,658,501号公報第15欄第28行〜第16欄第17行に記載されているモノマ
ーおよびモノマー混合物のポリマー、すなわちホモポリマーおよびコポリマーで
ある。この米国特許第5,658,501号公報の内容をここに参照として挿入する。
モノマー(例えば、ジエチレングリコールビス(アリルカーボネート)であって、
このモノマーは、CR-39という商品名で市販されている)、ポリオール(メタ)ア
クリロイル末端カーボネートモノマー、ジエチレングリコールジメタクリレート
モノマー、エトキシル化フェノールメタクリレートモノマー、ジイソプロペニル
ベンゼンモノマー、エトキシル化トリメチロールプロパントリアクリレートモノ
マー、エチレングリコールビスメタクリレートモノマー、ポリ(エチレングリコ
ール)ビスメタクリレートモノマー、ウレタンアクリレートモノマー、ポリ(エト
キシル化ビスフェノールAジメタクリレート)、ポリ(酢酸ビニル)、ポリ(ビニル
アルコール)、ポリ(塩化ビニル)、ポリ(塩化ビニリデン)、ポリウレタン、ポリ
チオウレタン、ビスフェノールAとホスゲンから誘導されるカーボネート結合樹
脂(例えば、レキサン(LEXAN)という商品名で市販されているもの)などの熱可
塑性ポリカーボネート、マイラー(MYLAR)という商品名で市販されているものな
どのポリエステル、ポリ(エチレンテレフタレート)、ポリビニルブチラール、お
よびプレキシグラス(PLEXIGLAS)という商品名で市販されているものなどのポリ(
メチルメタクリレート)、およびこれらの混合物が挙げられる。
任意に透明な重合物、すなわち光学要素などの光学用途(例えば、平面および視
覚矯正用眼用レンズ、窓、透明なポリマーフィルム、フロントガラスなどの自動
車用透明体、航空機用透明体、プラスチックシーチングなど)に適した材料など
である。前記の任意に透明な重合物は、約1.48〜約2.00の屈折率、例え
ば1.495〜約1.75の屈折率を有していてよい。熱可塑性ポリカーボネー
トと熱硬化性ポリカーボネートから作成される光学要素が具体的に考えられる。
本発明のフォトクロミックポリ(メタ)アクリルコーティング組成物の、「アップ
リケ」の形でのポリマーフィルムへの適用は、米国特許第5,198,267号公報第1
7欄第28行〜第18欄第57行に記載の方法を用いて達成され得る。
ミックポリ(メタ)アクリルコーティング組成物と光学要素との組み合わせの使用
が考えられる。前記物品は、その後、光学要素にプライマー、本発明のフォトク
ロミックポリ(メタ)アクリルコーティング組成物および好適な保護コーティング
を適用する(例えば、スプレーする)ことによって調製され得る。得られる硬化
コーティングは、好ましくは、光学コーティングのための「化粧用」標準を満た
しており、最も好ましくは、表面欠陥を実質上有しない。
マー有機材料に関連して上述に記載した重合物(例えば、成形された固体の任意
に透明な重合物)を形成することができる。コーティング組成物の重合は、重合
性組成物に開始剤を添加して、具体的な組成や所望の形状に適した方法で硬化す
ることによって達成され得る。得られた重合物の厚さは、0.5mm以上であっ
てよい。
れたフォトクロミックコーティング組成物、すなわち最小量の溶媒を含有する重
合性組成物であって、開始量の熱開始剤を更に含有していてもよいものを充填す
る。ガラス製鋳型をシールして、オーブンに入れる。熱重合サイクルを開始する
。これは、約45℃〜110℃において10〜20時間の範囲であってよい。そ
の後、鋳型を開けて、得られたレンズ、すなわち重合物を取り出す。次いで、こ
うして製造されたポリマーレンズを、レンズ内の残留応力を無くすのに十分な時
間と温度でアニールする。温度は、一般には100〜110℃であり、アニール
は、1〜5時間行う。フォトクロミック成分が重合性コーティング組成物中に含
まれていなかった場合、吸水膨潤、浸透、または当業者に公知のその他の移動法
によって重合物に混入することができる。
ーティングの粘着層を有する半完成された単一視用(SFSV)レンズが、過剰
成形プロセスによって調製できる。通常、予め決定された堆積のフォトクロミッ
クコーティング組成物を、据え置き型の球形凹型ガラス鋳型で表される体積に分
配する。ガラス鋳型は、SFSVレンズの前面のカーブと外径にほぼ適合してい
る。ガラス鋳型に環状のポリ塩化ビニルガスケットを取りつける。ガスケットは
、鋳型より約0.2mm上に延びており、内径は、ガラス鋳型の外形よりも約4
mm小さい。モノマーを分配した後、SFSVレンズの前面を、分配した重合性
組成物の上に注意深く配置して、表される体積を満たすように広げる。外形がレ
ンズと同じかまたはそれ以上の環状のガラス板をレンズの背面に配置する。得ら
れるアセンブリを、スプリングクランプと合わせて保持し、ガラス板−レンズ−
ガスケット−鋳物の周囲をポリウレタンテープを用いてテーピングしてシールす
る。アセンブリを30〜95℃のエアーオーブンで60分間予備加熱し、その後
、オーブンの温度を95℃〜125℃に昇温した後、82℃まで3時間かけて下
げる。レンズと鋳型の間のガスケットの近くに楔を入れてアセンブリを分離する
。レンズは、180〜200μmの粘着層を有している。
多数の改良と変更が自明であることから、例示としてのみ意図されるものである
。
混合した。 (1)ビスフェノールAエトキシル化(2EO/フェノール)ジメタクリレート(2) ポリエチレングリコール(600)ジメタクリレート
混合した。 (3)純度99%のN-メチルピロリドン溶媒(4) 紫外光照射すると青色を呈するフォトクロミックナフト[1,2-b]ピラン
混合した。 (5)470nmにλmasを有する弗素系可視光開始剤、スペクトラ・グルー
プ・リミテッド製であって、2,4-ジヨード-6-ブトキシ-3-フルオロンであると報
告されている。(6) カチオン光開始剤、サートマー・カンパニー製であって、[4-[(2-テト
ラデカノール)オキシ]フェニル]フェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチ
モネートであると報告されている。(7) アミン系水素供与体、カーボラボズ・インコーポレイテッド製であって、
N,N-ジメチル-2,6-ジイソプロピルアニリンであると報告されている。
混合した。 (8)水素供与体、スペクトラ・グループ・リミテッド製であって、ブチルクロ
ライントリフェニルブチルボレートであると報告されている。
混合した。
混合した。
混合した。
混合した。
混合した。
混合した。
間混合した。 (9)カチオン光開始剤、ジーイー・シリコーンズ製であって、フェニル-4-オ
クチルオキシフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネートであると報告
されている。
混合した。
混合した。
こと以外は、実施例6の手順に従った。
。仕込み2を添加して、得られた溶液をさらに60分間混合した。得られた溶液
は、約24時間、または泡が実質上なくなるまで、静置した。
。
合した。 (20)ビニル重合触媒、デュポン製であって、2,2'-アゾビス(2,4-ジメチルペ
ンタンニトリル)であると報告されている。
、または泡が実質上なくなるまで、静置した。 (19)数平均分子量が約508のポリ(エチレングリコール)ジメタクリレート
と以外は、実施例12の手順に従った。
れた溶液は、約24時間、または泡が実質上なくなるまで、静置した。
こと以外は、実施例14の手順に従った。
と以外は、実施例14の手順に従った。
と以外は、実施例14の手順に従った。
した。 (22)紫外光に照射されると赤-橙色を示すナフト[1,2-b]ピラン(23) チバ-ガイギー・コーポレイション製、ヒンダードアミン紫外光安定化
剤 仕込み1を容器に添加した後、撹拌器のスイッチを入れて、溶液を60℃に加
熱して各成分を溶解した。仕込み2を添加して、得られた溶液を60℃に保持し
、約1時間半混合した。
メタクリレート(IPDI−HEMA)付加物を使用した。この材料の調製手順
は、ジェイ・エム・アントヌッチら著、「イソシアネート・ウレタン・メタクリ
レーツ・デライヴド・フロム・ハイドロキシエチルメタクリレーツ」、ジャーナ
ル・オブ・デンタル・リサーチ、1980年1月、35〜43頁に記載されている。
この文献の内容をここに参照として挿入する。
gを含む反応フラスコに加えた。得られた混合物は、透明な溶液が得られるまで
撹拌した。
0重量%の水酸化カリウム水溶液に20分間浸漬し、脱イオン水でリンスした。実
施例5、6および10〜16および比較例(CE)1、5および6の溶液でコー
ティングしたレンズブランクは、それ以上加工せずに使用した。実施例1〜4、
7および8の溶液でコーティングしたレンズは、パートAの溶液で、1500rpm
で10秒間スピンコーティングした。コーティングしたレンズを、100℃で10分間
加熱し;室温まで冷却して;アセトンでリンスするか、あるいはアセトンで濡ら
したキムワイプス(KIMWIPES)REX−Lなどのティシューで優しくふき取り;食
器洗い用洗剤と水で洗浄して;パートCおよびDの記載と同様にして、それ以上
加工する前に、イソプロピルアルコールでリンスするか、あるいはイソプロピル
アルコールで濡らしたティシューで優しくふき取った。
ンズブランクを、コーティングする前に前処理した。実施例17の溶液でコーテ
ィングしたレンズブランクは、専売の(proprietary)接着促進剤溶液とプロセス
で処理したが、それ以外は、N,N-ジメチルドデシルアミン(0.3g)を、無水メ
タクリル酸(10.0g)を含む反応フラスコに添加した後、得られる溶液が透明に
なるまでフラスコの内容物を撹拌することによって調製した接着促進剤溶液でコ
ーティングした。接着促進溶液は、パートAの接着促進溶液を適用するための前
述の手順を用いて適用した。
した。表1に列挙した種々の条件を使用して、約20μmのコーティング厚およ
び/または溶液粘度の変化による390nmでの匹敵するUV吸光度を得た。
分以内のポンピングで達成される石英窓付き真空チャンバーに配置した。真空チ
ャンバーに窒素を満たし、コーティングしたレンズを、500ワットのクォーツラ
イン(Quartzline)Rタングステン−ハロゲンランプから2.5インチ(6.35
cm)の距離で6分間照射した。実施例8の溶液でコーティングしたレンズは、
レンズを5分間照射したこと以外は、同様に加工した。実施例5および6および
CE1でコーティングしたレンズは、500ワットのクォーツラインRタングステ
ン−ハロゲンランプから1.5インチ(3.81cm)の距離で5分間照射した
。実施例7でコーティングしたレンズは、500ワットのクォーツラインRタング
ステン−ハロゲンランプから1.5インチ(3.81cm)の距離で4分間照射
した。
していないレンズブランクの表面に付けた熱電対で測定すると、最高温度155
℃に到達した。実施例7および8の溶液でコーティングしたレンズは、それぞれ
最高温度174℃および145℃に到達した。実施例5および6およびCE1の
溶液でコーティングしたレンズを、同様の方法で露光温度をモニターして、最高
温度200℃に到達した。
せ(was backflushed)、コーティングしたレンズをキセノンランプ・ソーラーシ
ミュレーターから4インチの距離で9分間露光したこと以外は、他と同じ真空チ
ャンバー内で加工した。用いたランプは、オーリエル・コーポレイション製のモ
デル#81172であった。レンズは、加工プロセス中、100℃の温度に到達した
。
ティングしたレンズを、前述の真空チャンバー内に配置した。チャンバーに窒素
を約3分間流した。レンズは、チャンバー内で赤外線を4分間露光することによ
って硬化した。レンズは、最高温度約124℃に到達した。パートCにおいて、
実施例9〜11、実施例17およびCE2〜CE4の溶液でコーティングしたレ
ンズは、2つの手順のうちの一つにより、紫外光に露光することによって硬化し
た。実施例9および17およびCE2、3および4の溶液でコーティングしたレ
ンズを真空チャンバー内に配置した。チャンバーには窒素を約30秒間流して、
レンズを、コンベヤーベルトで支持しながら、フュージョン・ユーヴイ・システ
ムズ・インコーポレイテッド製の6インチ長の紫外線「D型」ランプの4インチ
下を3フィート/分の速度で5回通過させることによってUV露光した。このラ
ンプは、出力等級が300ワット/インチであった。実施例10および11の溶
液でコーティングした多重レンズは、イーテック・キュー・シー(Aetek Q.C.)ユ
ニットで、コンベヤー速度、ランプ種(例えば、水銀(Hg)ランプ、ヨウ化鉄(
FeI3)またはヨウ化ガリウム(GaI3)ドーパントを含む水銀ランプ)、
パワー設定、およびユニットを通過するパス回数を表2に示すように変化させる
条件下で硬化した。
ャー・テクノロジー・インコーポレイテッドから入手したフィッシャースコープ
HCV、モデルH-100を用いた微小硬度試験に付した。実施例および比較例のコ
ーティングしたレンズの微小硬度は、N/mm2で測定され、荷重100mN、
30の荷重工程および荷重工程間の間隔0.5秒の条件下で決定した。表3に示
す結果は、インデンター深さ2μmで測定した。
製したフォトクロミックコーティングされたレンズのみが、所望の範囲の50〜
150N/mm2の微小硬度結果を示すことを表している。
(duplicate)ためのコーティングの接着性を、テープ試験によって接着性を測定
するためのASTM D−3359−93標準試験法−方法Bに見出される方法
を用いて試験した。用いたテープは、スリーエム#600透明テープであった。試
験は、レンズを沸騰した脱イオン水中に浸漬する前と、前記沸騰水中に60分浸
漬した後で行った。接着性試験結果は、沸騰水中への浸漬前または後で、実施例
7のコーティングの損失が無いことを示した。
た。最初のレンズは、レンズ17Aとして、40重量%水酸化カリウム水溶液中
に5分間浸漬することでエッチングし、脱イオン水でリンスした。レンズ17B
として表す2枚目のレンズは、エッチングしなかった。両方のレンズを、ハイガ
ード(HI-GARD)R1040耐磨耗性透明コーティング(ピーピージー・インダストリ
ーズ・インコーポレイテッド製)で、2000rpmで13秒間スピンコーティ
ングすることによりコーティングした。その後、コーティングしたレンズを60
℃で20分間および120℃で3時間硬化した。
験により接着性を測定するためのASTM D−3359−93標準試験法−方
法Bに見出される方法を用いて試験した。用いたテープは、スリーエム・#600
透明テープであった。試験は、レンズを沸騰した脱イオン水中に60分浸漬した
後に行った。接着性試験結果は、レンズ17Aの保護コーティングの損失は無か
ったが、レンズ17Bが保護コーティングを100%損失することを示した。
て、実施例7および17の溶液でコーティングされたもの以外を、紫外線吸光度
をスクリーニングして、390nmでの比較できるUV吸光度を有するレンズを
、オプティカルベンチにおけるフォトクロミック応答について試験した。オプテ
ィカルベンチで試験する前に、フォトクロミックレンズを365nm紫外光で約
30分間露光して、フォトクロミック化合物を活性化させて、その後、75℃の
オーブンに約20分間入れてフォトクロミック化合物を漂白した(不活性化した
)。次いで、コーティングしたレンズを室温まで冷却し、室内蛍光灯で少なくと
も2時間露光した後、オプティカルベンチで試験する前に、少なくとも2時間カ
バーをしておいた。オプティカルベンチには、300ワットのキセノンアークラ
ンプ、リモートコントロールされるシャッター、スコット(Schott)3mm KG
−2帯域フィルター(短波長放射線を除去するもの)、中性フィルター、試験し
ようとするレンズを挿入するためのクォーツ窓付き温度制御されるウォーターセ
ル/試料ホルダーを取り付けた。
、22℃(72°F)で試験される試料に対しては0.67mW/cm2、およ
び27℃(81°F)で試験される試料に対しては0.90mW/cm2に調節
した。パワー出力の測定は、UV−A検出器(シリアル#22411)または同様の
装置と共に、グレースビー(GRASEBY)光学モデルS−371ポータブル光量計(シリ
アル#21356)を用いて行った。UV−A検出器は、試料ホルダー内に配置し、
光出力を測定した。パワー出力への調節は、ランプのワット数を増減するか、あ
るいは中性フィルターを光路に入れたり出したりすることで行った。
に対して通常30°で試料を通過させた。レンズを通過した後、タングステンラ
ンプからの光は、検出器に取り付けられた570nmフィルターを通過するよう
に方向付けた。検出器からの出力信号は、ラジオメーターで処理した。試験条件
の制御およびデータの獲得は、ラブテック(Labtech)・ノートブック・プロ・ソ
フトウェアおよび推奨されるI/Oボードによって取り扱った。
過率を確立して、キセノンランプからシャッターを開けて紫外線を提供し、試験
レンズを選択された時間間隔で、漂白された状態から活性化(すなわち、暗色化
)状態に変えて、活性化状態での透過率を測定し、そして光学濃度の変化を以下
の式に従って計算することによって決定した。
状態での透過率(%)であり、および対数の底は10である。)
ク特性試験において、UV露光の最初の30秒後と、その後の15分後に測定し
た。漂白速度(T1/2)は、コーティングされたレンズ中での活性化形態のフォ
トクロミック化合物のΔODが、活性化光源を取り除いた後で22℃(72°F
)において最も高いΔODの2分の1に達するまでの時間間隔(秒)である。2
7℃(81°F)で試験されるレンズの場合、ΔODは、前記試験パラメータを
用いた27℃(81°F)フォトクロミック性能試験において、UV露光の最初
の30秒後と、その後の8分後に測定した。27℃(81°F)で試験したフォ
トクロミックコーティングされたレンズに関する結果を、表4に示す。表5には
、22℃(72°F)で試験したフォトクロミックコーティングされたレンズに
関する結果を示す。
も、30秒で少なくとも0.20および8分では少なくとも0.50の27℃Δ
OD、および漂白速度150秒以下のフォトクロミック特性を示した。
5でコーティングされたレンズが、容認される22℃(72°F)でのフォトク
ロミック性能結果を示すこと、すなわち、30秒後のΔODが少なくとも0.1
5および15分後の少なくとも0.50で、漂白速度(T1/2)が200秒以下
であることを示している。
ク性能を示す被覆レンズをもたらさない、国際特許出願公開第WO96/37573号公報
に開示された成分を用いて調製した。比較例5は、所望のレベルよりも低いフィ
ッシャー微小硬度を示した。比較例6は、200秒以下という所望の限界よりも
高い漂白速度をもたらす割合で成分を含んでいた。
の記載を除き、このような詳細は、本発明の範囲を限定することを意図するもの
ではない。
Claims (22)
- 【請求項1】 基材と、該基材の少なくとも一つの表面上のフォトクロミッ
クポリ(メタ)アクリルコーティングを組み合わせて含んで成る物品であって、前
記コーティングが、 (a)(i)第1のモノマーであって、以下の式で表されるもの、 【化1】 (式中、R1はそれぞれ水素またはメチルであり、R2はそれぞれ水素またはC 1 〜C2アルキルであり、mおよびnはそれぞれ正の数であって、mとnの和は
3以上15以下であり、そしてAは、直鎖または分岐鎖アルキレン、フェニレン
、またはC1〜C9アルキル置換フェニレンから選択される2価の結合基であっ
て、かつ以下の式で表される基である。 【化2】 (ここで、R3はそれぞれC1〜C4アルキル、塩素または臭素でありpおよび
qはそれぞれ、0〜4の整数であり、 【化3】 は、2価のベンゼン基または2価のシクロヘキサン基を表し、および 【化4】 が2価のベンゼン基であれば、Xは、O、S、-S(O2)-、-C(O)-、-CH2-
、-CH=CH-、-C(CH3)2-、-C(CH3)(C6H5)-または 【化5】 であり、そして 【化6】 が2価のシクロヘキサン基であれば、Xは、O、S、-CH2-または-C(CH3 )2-である。))、および(ii)以下の式で表される第2のモノマー 【化7】 (式中、R1はそれぞれ水素またはメチルであり、x、yおよびzはそれぞれ0
〜15以下の数であり、およびxとyとzの和は、3以上15以下である。) から選択される少なくとも2種の2官能(メタ)アクリレートモノマー、 (b)前記モノマーの合計重量に対して0.5〜40.0重量%のフォトクロミッ
ク成分、および (c)前記モノマーの合計重量に対して0〜10重量%の、熱開始剤、光開始剤、
またはこれら開始剤の混合物から選択される重合開始剤 の重合物から本質的に構成され、かつ2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンタン、ド
デシルメルカプタン、ブチルメルカプタン、ジイソプロペニルベンゼンおよびチ
オフェノールから成る群より選択される物質を実質上有しないものである、物品
。 - 【請求項2】 フォトクロミックポリ(メタ)アクリルコーティングが、フ
ィッシャー微小硬度50〜150N/mm2、30秒で少なくとも0.15およ
び15分で少なくとも0.50のΔOD、および漂白速度200秒以内を示し、
数値がいずれも22℃(72°F)で測定されたものである請求項1記載の物品
。 - 【請求項3】 (a)第1のモノマーにおいて、R1がそれぞれメチルであり
、R2がそれぞれ水素であり、2価の結合基Aが以下の式で表されること、 【化8】 (ここで、 【化9】 は、2価のベンゼン基であり、pおよびqはそれぞれ0であり、およびXは、-
C(CH3)2-である。)、および (b)第2のモノマーにおいて、R1がそれぞれメチルであり、xが3以上15以
下であり、そしてyおよびzがそれぞれ0であること を特徴とする請求項1記載の物品。 - 【請求項4】 重合開始剤が、ペルオキソモノカーボネートエステル、ペル
オキシジカーボネートエステル、ジアシルペルオキサイド、ペルオキシエステル
、メチルエチルケトンペルオキサイド、アセチルシクロヘキサンスルホニルペル
オキサイド、アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2'-アゾビス(2,4-ジメチルペン
タンニトリル)、1,1'-アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル、アゾビス(2,4-
ジメチルバレロニトリル)、またはこれら開始剤の混合物から選択される熱重合
開始剤である請求項1記載の物品。 - 【請求項5】 熱重合開始剤が、2,2'-アゾビス(2,4-ジメチルペンタンニト
リル)、1,1'-アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル、またはこれらの混合物で
ある請求項4記載の物品。 - 【請求項6】 重合開始剤が、アセトフェノン、α-アミノアルキルフェノ
ン、ベンゾインエーテル、ベンゾイルオキシム、アシルホスフィンオキサイド、
ビスアシルホスフィンオキサイド、またはこれら開始剤の混合物から選択される
光開始剤である請求項1記載の物品。 - 【請求項7】 重合開始剤が、ベンゾフェノン、ミヒラーケトン、チオキサ
ントン、アントラキノン、カンファーキノン、フルオロン、ケトクマリン、また
はこれら開始剤の混合物から選択される光開始剤である請求項1記載の物品。 請求項1記載の物品。 - 【請求項8】 重合開始剤が、水素供与体物質を更に含有する請求項7記載
の物品。 - 【請求項9】 重合開始剤が、カチオン光開始剤を更に含有する請求項7記
載の物品。 - 【請求項10】 フォトクロミック成分が、 (a)400nm〜525nmに認識できるλmaxを有する少なくとも1種のフォ
トクロミック化合物、および (b)525nmを超え700nmまでに認識できるλmaxを有する少なくとも1種
のフォトクロミック化合物 を含有する請求項1記載の物品。 - 【請求項11】 フォトクロミック化合物が、ベンゾピラン、ナフトピラン
、フェナントロピラン、キノピラン、インデノ-融合されたナフトピラン、ベン
ズオキサジン、ナフトオキサジン、スピロ(インドリン)ピリドベンズオキサジン
、金属−ジチゾナート、フルギド、フルギミド、またはこれらの混合物である請
求項10記載の物品。 - 【請求項12】 硬化したコーティングが厚さ5〜200μmを有する請求
項1記載の物品。 - 【請求項13】 厚さが10〜100μmである請求項12記載の物品。
- 【請求項14】 基材が、紙、ガラス、セラミック、木、石造りのもの、織
物、金属、またはポリマー有機材料である請求項1記載の物品。 - 【請求項15】 ポリマー有機材料が、ポリ(メチルメタクリレート)、ポリ
(エチレングリコールビスメタクリレート)、ポリ(エトキシル化ビスフェノール
Aジメタクリレート)、熱可塑性ポリカーボネート、ポリ(酢酸ビニル)、ポリビ
ニルブチラール、ポリウレタン、ポリチオウレタン、およびジエチレングリコー
ルビス(アリルカーボネート)モノマー、ジエチレングリコールジメタクリレート
モノマー、エトキシル化フェノールメタクリレートモノマー、ジイソプロペニル
ベンゼンモノマー、エトキシル化トリメチロールプロパントリアクリレートモノ
マー、およびこれらの混合物の重合体から成る群の類のポリマーから成る群より
選択される固体の透明なポリマーである請求項14記載の物品。 - 【請求項16】 基材が光学要素である請求項15記載の物品。
- 【請求項17】 光学要素がレンズである請求項16記載の物品。
- 【請求項18】 前記レンズの屈折率が1.48〜2.00である請求項1
6記載の物品。 - 【請求項19】 (a)(i)第1のモノマーであって、以下の式で表されるもの
、 【化10】 (式中、R1はそれぞれ水素またはメチルであり、R2はそれぞれ水素またはC 1 〜C2アルキルであり、mおよびnはそれぞれ正の数であって、mとnの和は
3以上15以下であり、そしてAは、直鎖または分岐鎖アルキレン、フェニレン
、またはC1〜C9アルキル置換フェニレンから選択される2価の結合基であっ
て、かつ以下の式で表される基である。 【化11】 (ここで、R3はそれぞれ、C1〜C4アルキル、塩素または臭素であり、pお
よびqはそれぞれ、0〜4の整数であり、 【化12】 は、2価のベンゼン基または2価のシクロヘキサン基を表し、および 【化13】 が2価のベンゼン基であれば、Xは、O、S、-S(O2)-、-C(O)-、-CH2-
、-CH=CH-、-C(CH3)2-、-C(CH3)(C6H5)-または 【化14】 であり、そして 【化15】 が2価のシクロヘキサン基であれば、Xは、O、S、-CH2-または-C(CH3 )2-である。))、および(ii)以下の式で表される第2のモノマー 【化16】 (式中、R1はそれぞれ水素またはメチルであり、x、yおよびzはそれぞれ0
〜15以下の数であり、およびxとyとzの和は、3以上15以下である。) から選択される少なくとも2種の2官能(メタ)アクリレートモノマー、 (b)前記モノマーの合計重量に対して0.5〜40.0重量%のフォトクロミッ
ク成分、および (c)前記モノマーの合計重量に対して0〜10重量%の、熱開始剤、UV光開始
剤、またはこれら開始剤の混合物から選択される重合開始剤 から本質的に構成される組成物の重合物を含有する物品であって、前記組成物が
、2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンタン、ドデシルメルカプタン、ブチルメルカ
プタン、ジイソプロペニルベンゼンおよびチオフェノールから成る群より選択さ
れる物質を実質上有しないものである、物品。 - 【請求項20】 重合物が、フィッシャー微小硬度50〜150N/mm2 、30秒で少なくとも0.15および15分で少なくとも0.50のΔOD、お
よび漂白速度200秒以内を示し、数値がいずれも22℃(72°F)で測定さ
れたものである請求項19記載の物品。 - 【請求項21】 物品がレンズである請求項19記載の物品。
- 【請求項22】 物品が、少なくとも0.5mmの厚さを有する請求項21
記載の物品。
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