JP2019518230A - エッジング耐性を改善した機能化ラミネート光学素子 - Google Patents

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Abstract

本発明は、機能性ラミネート光学素子に関し、これは、光学ベース素子と、単層又は多層構造からなる機能性フィルム構造と、光学ベース素子の1つの面と機能性フィルム構造との間に、前記機能性フィルム構造を光学ベース素子の表面上に永久的に保持するように配置された光学品質の感圧接着剤の層と、を含む。前記機能性ラミネート光学素子は、ホイールエッジングを含む光学物品の典型的な加工後もその完全性を保持する。より詳しくは、本発明は、機能性ラミネート光学素子のホイールエッジング耐性を改善するための特定の接着剤システムの使用に関する。機能性ラミネート光学素子は眼用レンズであってもよい。

Description

本発明は、ホイールエッジング(wheel edging)を含む光学成型品の典型的な加工の後もその完全性を保持する機能化ラミネート光学素子(optical element)に関する。より詳しくは、本発明は機能化ラミネート光学素子のホイールエッジング耐性を改善する特定の接着システムの使用に関する。機能化ラミネート光学素子は、眼用レンズであってもよい。
光学ベース素子の表面上に機能性フィルムをラミネートする(すなわち、糊付けにより組み立てる)ことによって該光学ベース素子の光学、透過、又は機械特性を改変することが知られている。しかし、機能性フィルムと光学素子との間の接着は、この業界で長年にわたって残されている課題である。
機能性フィルムと光学素子との間で使用される接着剤システムは、使いやすく、良好な光学品質を有する必要があるだけでなく、前記光学素子を製造する一連のステージの間、強固で耐久性のある接着を提供する必要もある。
ラミネートプロセス後の機能化ラミネート光学素子には、実際に通常、少なくともコーティングと、その外形がそれを受けるフレームの形状にフィットするようにするトリミングとが行われる。より詳しくは、眼用レンズの製造プロセス中、レンズが特定の強さとなるまで表面研削及び研磨も行われるのが一般的である。コーティングステップは、表面の前処理(特に、水の存在下での前処理)を含んでいてもよい。外周の機械的加工、すなわちエッジングにおいても、少なくとも1つの研削ステップを含む標準的な方法を実施してよく、上記研削の際にレンズは、大概は水の存在下で、機械的応力を受ける。このような条件は、機能性フィルムと光学ベース素子との間の剥離につながることが非常に多い。
有機光学素子の製作に使用される特定の材料又はフィルムの製作に使用される特定の材料に関しては、この接着がより問題となりやすい。
したがって、本発明の目的は、機能性フィルムと光学ベース素子との間の強力な接着を示し、ラミネーションプロセス後の上記素子に対して行われる可能性のある別の処理に耐えられる機能化ラミネート光学素子、特に機能化ラミネート眼用レンズを提供することである。より詳しくは、本発明の目的は、改善されたホイールエッジング耐性を示す機能化ラミネート光学素子を提供することである。
本発明は、非常に特定の種類の感圧接着剤の使用により、機能性ラミネート光学素子の剥離の問題を効率的に防止できるという発見に基づく。実際に出願人は、貯蔵弾性率がかなり低く、光学ベース素子に対する接着強度が特定の閾値を示す感圧接着剤を用いることにより、剥離(特にエッジング中の剥離)が防止されたことを観察した。
したがって、本発明の主題は、
− 光学ベース素子と、
− 単層又は多層構造からなる機能性フィルム構造と、
− 上記光学ベース素子の1つの表面と上記機能性フィルム構造との間に、前記機能性フィルム構造を上記光学ベース素子の表面上に永久的に保持するように配置された、光学品質の感圧接着剤の層と、
を含み、
前記感圧接着剤層は、85℃における貯蔵弾性率G’が1.6 10Pa未満であり、乾式剥離強度及び湿式剥離強度がいずれも20N/25mmを超え、好ましくはいずれも21〜40N/25mm(両端値を含む)の範囲内である、機能化ラミネート光学素子である。
「エッジング」という表現は、光学素子の外周を、水を使用せず、又は使用して(ウェットエッジング)、光学業界で典型的な切断工具、研削工具、フライス工具、又は旋削工具を使って機械的に成形することを意味する。特に、エッジング工具は、フライスカッタ、フライスドリル、又はエッジングホイール(ホイールエッジング)等のフライス工具とすることができる。
本発明の解釈において、「光学ベース素子」という表現は、可視光スペクトル内の透過率(Tv)が99%〜8%の間の無色又は着色透明素子を意味する。
本発明の解釈において、光学素子は、この素子を通して観察される像が顕著にコントラストを損なわずに認識されたときに、透明であると評価される。別の言い方をすれば、像とその観察者との間に透明な光学素子を介在させても、該像の質が顕著に低下することがない。眼科分野では、この定義は、少なくとも一度は光学素子のヘイズが1以下、好ましくは0.4以下であれば満たされると考えられている。この透明という用語の定義は、本発明の意味において、明細書中でそのようにみなされるすべての物体に適用可能である。
光学物品は、本明細書において、眼用レンズ、眼用バイザ、視覚光学システムのうちの1つと定義される。眼用素子の非限定的な例には、区分されていても区分されていなくてもよい、単焦点又は多焦点レンズを含む矯正用及び非矯正用レンズのほか、視覚を矯正、保護、又は改善するために使用される、例えば眼鏡、グラス、ゴーグル、及びヘルメットに見られるような拡大レンズ及び保護レンズ又はバイザを含むがこれらに限定されないその他の素子が含まれる。
光学ベース素子は、光学レンズ、窓、バイザからなる群より選択される標準的な構成要素であってよく、好ましくは光学レンズ、より好ましくは眼用レンズである。
光学ベース素子は、フィニッシュトレンズ、セミフィニッシュトレンズ、累進屈折力レンズ、アフォーカルレンズ、プラノレンズ、単焦点レンズ、及び多焦点レンズからなる群より選択されてもよい。
セミフィニッシュトレンズ(SF)とは、1つの光学面と、装用者の処方に合わせて研削する必要のある他の面とを有するレンズを意味する。
光学ベース素子は、光学分野において以前より使用されるいずれの材料からでも作製できる。特に、光学ベース素子は、熱可塑性又は熱硬化性であり得るプラスチックから製作される。プラスチックの例には、ポリカーボネート;ポリアミド;ポリイミド;ポリスルホン;ポリエチレンテレフタレートとポリカーボネートのコポリマー;ポリノルボルネン等のポリオレフィン:ジエチレングリコールビス(アリルカーボネート)のポリマー及びコポリマー;ビスフェノールAから誘導されるもの等の(メタ)アクリル系ポリマー;チオ(メタ)アクリル系ポリマー及びコポリマー;ウレタン及びチオウレタンポリマー及びコポリマー、エポキシポリマー及びコポリマー;エピスルフィドポリマー及びコポリマーが含まれる。好ましい一実施形態において、光学ベース素子は、ポリカーボネート又は光屈折率1.60〜1.67の高屈折率ポリ(チオ)ウレタン又は光屈折率1.60〜1.67の高屈折率エピスルフィドから作製される。より好ましくは、光学ベース素子は、(チオ)ウレタンベースのプレポリマー又はエピスルフィドモノマーから作製される。
本発明に有用な機能性フィルム構造は、少なくとも1つの機能性フィルムを含む。換言すれば、上記機能性フィルム構造は、1つ又はより多くの機能性フィルムを含み、該機能性フィルム構造は異なる機能を含んでいてもよい。
様々な種類の機能性フィルムが利用され得る。機能性フィルムの例には、着色フィルム、偏光フィルム、フォトクロミックフィルム、ハードコートフィルム、トップコートフィルム、防曇フィルム、防汚フィルム、反射防止フィルム、又は静電防止フィルムが含まれる。機能性フィルムは、単層又は多層構造であってよい。換言すれば、それは単独の機能性フィルム、又は、相互に接着された少なくとも1つの支持フィルムと、同一若しくは異なる特性を有する1つ又はより多くの各機能性層(コーティング又はフィルム)とを含む重層化構造を指す。
それゆえ、1つの実施形態によれば、機能性フィルムは支持フィルムを含んでいてもよく、前記支持フィルムは接着剤層によって光学ベース素子に接着又は固定できるようになっている。
支持フィルムの材料は、セルローストリアセテート(TAC)、セルロースアセテートブチレート(CAB)、ポリカーボネート(PC)、ポリ(エチレンテレフタレート)(PET)、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)、ウレタンポリマー(TPU)、シクロオレフィンコポリマー(COC)、Pebaxのようなポリエステルコポブロックアミド、及びポリイミドから形成されたフィルムの群から選択されてよい。
好ましくは、支持フィルムはセルローストリアセテート(TAC)から形成され、少なくとも厚さ40ミクロン、好ましくは厚さ40μm〜300μm(両端値を含む)であり、好ましくは厚さ80〜190μmである。
本発明の1つの興味深い応用は、最終光学素子、より詳しくは反射防止機能を備えた眼用レンズを提供することである。
反射防止機能を備えた機能性フィルム構造は、セルローストリアセテートの支持フィルムと、一連の酸化物コーティングから形成され一般にハードコート層によって上記支持フィルムから分離された反射防止干渉スタックとを含む機能性フィルムを、含んでいてよく、好ましくはそれから構成される。又は、前記機能性フィルムは、表面に反射防止干渉微細構造を形成する微細構造を有するセルローストリアセテートの支持フィルムを含んでいてもよい。又は、前記機能性フィルムは、屈折率の異なる一連の熱可塑性フィルムからなる多層光学フィルムが付着されたセルローストリアセテートの支持フィルムを含んでいてもよい。
本発明の他の興味深い応用は、最終光学素子、より詳しくは偏光機能を持つ眼用レンズを提供することである。
その場合、偏光機能を有する機能性フィルム構造は、典型的には、偏光フィルムとしてポリエチレンテレフタレートフィルム(PET)又はポリビニルアセテートフィルム(PVA)を含む機能性フィルムからなり、上記偏光フィルムは2つの保護フィルムによって取り囲まれても、2つの保護フィルム間に挟まれてもよく、それらの保護フィルムの1つは支持フィルムである。
それゆえ、本発明の1つの実施形態によれば、機能性フィルム構造は偏光層と2つの保護フィルムとを含み、上記偏光層は上記保護フィルムの間に挟まれている。
機能性フィルム構造が2つの保護フィルムを含む場合、それらの保護フィルムの材料は同一でも異なっていてもよく、セルローストリアセテート(TAC)、セルロースアセテートブチレート(CAB)、ポリカーボネート(PC)、ポリ(エチレンテレフタレート)(PET)、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)、ウレタンポリマー(TPU)、シクロオレフィンコポリマー(COC)、Pebaxのようなポリエステルコポブロックアミド、及びポリイミドから形成されたフィルムの群から選択され、好ましくは同一であってセルローストリアセテート(TAC)から形成される。
この実施形態によれば、機能性フィルム構造の支持フィルムである保護フィルム、すなわち、感圧接着剤層の反対側に配置され、光学ベース素子から最も近いフィルムは、セルローストリアセテート(TAC)からなり、少なくとも40μmの厚さ、好ましくは40μm〜300μm(両端値を含む)の範囲の厚さ、及び好ましくは80〜190μmの厚さを有する。
本発明にとり有用な偏光機能を有するこのような機能性フィルム構造は、典型的には、特許出願PCT/US09/62923又はPCT/EP2015/050253に記載されているようなものである。
「感圧接着剤」とは、それを挟む表面に接着させるために非常に軽い圧力しか必要としないような、粘弾性を有する乾式接触型の接着剤を意味する。
「感圧接着剤の層」とは、感圧接着剤からなる層、又は感圧接着剤からなる層を意味する。
感圧接着剤は、水、溶剤、又は熱による活性化を必要とすることなく、表面に対する強固な接着保持性を発揮するという能力によって特徴付けられる。
感圧接着剤は、剥離可能なライナー(すなわち、剥離ライナー)上の又は2枚の剥離ライナー間に挟まれた、感圧接着剤組成物から形成された連続層(すなわち、感圧接着剤層)の形態で入手し得る。(感圧接着シート、感圧接着テープ、又は接着剤転写テープと呼ばれる)
本発明に有用な感圧層を構成する感圧接着剤の85℃での貯蔵弾性率G’は、1.6 10Pa未満であるべきであり、好ましくは1.5以下、より好ましくは1.0〜1.5 10Paである。
摂氏85度は、一般的なエッジングステップ中に光学素子に加えられうる最高温度に対応する。特に、これは、エッジングステップ中に、攻撃的な条件を使用するときにエッジングホイールとレンズ材料との摩擦により生成する温度の理論上の最高値に対応する。
本発明の貯蔵弾性率G’は、直径7.9mm、厚さ約2mmのディスク形状にカットされたテストサンプルについて、レオメータ、典型的にはTA instrumentsが販売するARES Rheometerで測定される。
上記テストサンプルは、厚さ約2mmのテストサンプルを形成するために複数の感圧接着剤層を合わせてスタック状にすることにより準備できる。
次いで、上記テストサンプルを直径7.9mmのディスク状に切断して平行な板の間に設置し、周波数1Hzでせん断ひずみをかけながら、昇温速度5℃/minで例えば−40℃〜100℃の温度範囲にわたって粘弾性をせん断モードで測定する。
本発明に有用な感圧接着剤層はまた、20N/25mmを超える乾式剥離強度及び20N/25mmを超える湿式剥離強度を示すべきである。
好ましくは、本発明に有用な感圧接着剤層は、乾式剥離強度及び湿式剥離強度がいずれも21〜40N/25mm(両端値を含む)の範囲であり、より好ましくは22〜37N/25mm(両端値を含む)の範囲である。
「剥離強度」とは、接着線に沿って測定される、結合された2枚のテスト片を特定のテスト条件下で徐々に分離するために必要な力の、テスト片の単位幅あたりの平均を意味する。
より詳しくは、本発明において、それは、機能性フィルム構造又は光学ベース素子のいずれかから感圧接着剤層を取り除くために必要な力を意味する。
剥離強度の値は、感圧接着剤層がそれと異なる基板にどれだけ強力に結合又は接着されたかを示す。
乾式剥離強度及び湿式剥離強度はどちらも、ASTM D 3330/D 3330 M標準試験方法にしたがい、機能性フィルム構造+感圧接着剤層を90°の剥離方向に2.54cm/minの速度で剥離することにより測定される。
このような試験に使用される器具は、典型的には、Instron(登録商標)が販売する引張り試験機である。
より具体的には、剥離試験では、25×70mmの大きさの感圧接着剤層のストリップを、機能性フィルム構造のストリップの上にラミネートする。これにより得られたストリップ(すなわち、機能性フィルム構造+感圧接着剤層)を、あらかじめ光学素子がその上に取り付けられている支持体に結合させる。このラミネートされた光学素子(すなわち、テスト対象サンプル)を、剥離の前に、23℃±3℃、50%RH±10%で少なくとも24時間コンディショニングする。
次いで、機能性フィルム構造+感圧接着剤材料を90°の角度に2.54cm/minの速度で剥離する。
上記試験の途中で、少なくとも30mmの乾式剥離の後に、湿潤剤を含有していてもよい水を界面又はクラックの開口部に数滴加え、湿式剥離力を測定する。
ソフトウェアにより、変位に対応する剥離力を継続的に測定する。この剥離力を、乾式剥離では10mm、湿式剥離では15mmの長さにわたって平均する。乾式及び湿式条件下の力は、いずれもN/25mmで表される。
本発明の好ましい実施形態において、感圧接着剤層は、乾式剥離強度と湿式剥離強度との間の低下が10%以下(10%を含む)である。
本発明に有用な感圧接着剤層は、好ましくは厚さが10μm〜150μm(両端値を含む)、好ましくは20〜75μm(両端値を含む)の範囲である。
本発明に有用な光学品質の典型的な感圧接着剤は、タッキファイヤーを含む。
本発明に有用な光学品質の典型的な感圧接着剤は、有利には、シランカップリング剤をさらに含む。それゆえ、本発明に有用な光学品質の感圧接着剤は、好ましくは、シランカップリング剤とタッキファイヤー又は粘着付与剤を含む組成物から製作される。
本発明に有用な光学品質の典型的な感圧接着剤は、アクリル系感圧接着剤である。より正確には、本発明の感圧接着剤層は、好ましくはポリ(メタ)アクリレート系組成物から形成される。
本発明に有用な光学品質の感圧接着剤層は、有利には、アクリルポリマー(A)を含み、シランカップリング剤を含む、ポリ(メタ)アクリレート系組成物から形成される。
シランカップリング剤とタッキファイヤーの両方が感圧接着剤の組成物中に存在することにより、さらに良好なホイールエッジング耐性を備えた機能化ラミネート光学素子を得ることができる。
本発明に使用され得る好ましい感圧接着剤は、アクリルポリマー(A);三環又はそれ以上の脂環式構造を有するモノマーユニットを含み、重量平均分子量が1000以上かつ30000未満の、タッキファイヤーとして作用する(メタ)アクリルポリマー(B);及び、シランカップリング成分として作用する、アルコキシシリル基含有モノマー(C);を含む、ポリ(メタ)アクリレート系組成物から形成される。
この好ましい実施形態において、(メタ)アクリルポリマー(B)の含有量は、アクリルポリマー(A)100重量部に対して、好ましくは1〜20重量部の範囲内、好ましくは2〜15重量部の範囲内、より好ましくは3〜10重量部の範囲内であり、アルコキシシリル基含有モノマー(C)の含有量は、アクリルポリマー(A)100重量部に対して、好ましくは0.1〜1重量部の範囲内である。
アクリルポリマー(A)は、例えば、モノマーユニットとして、直鎖又は分岐鎖C1〜20アルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルを約50重量%以上含む。
C1〜20アルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルの例には、例えば、(メタ)アクリル酸C1〜20アルキルエステル、脂環式炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステル、その他が含まれる。
アクリルポリマー(A)の調製には、上記(メタ)アクリル酸アルキルエステルと共重合可能な他のモノマー成分(共重合可能モノマー)を使用することができる。したがって、アクリルポリマー(A)は、主成分としての(メタ)アクリル酸アルキルエステルと共に、共重合可能モノマーを含んでいてよい。共重合可能モノマーとしては、極性基を有するモノマーを好ましく使用できる。
アクリルポリマー(A)が、主成分としての(メタ)アクリル酸アルキルエステルと共に共重合可能モノマーを含む場合、ヒドロキシル基含有モノマーを好ましく使用できる。なかでも、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート又は4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートを好ましく使用できる。
共重合可能モノマーの他の例には、欧州特許第2551319号の段落0019に引用されているものが含まれる。それゆえ、本発明に有用な共重合可能モノマーの例には含まれる。共重合可能モノマーの具体的な例には:カルボキシル基含有モノマー;ヒドロキシル基含有モノマー;酸無水基含有モノマー;スルホン酸基含有モノマー;リン酸基含有モノマー;(N−置換)アミドモノマー;スクシンイミドモノマー;マレイミドモノマー;イタコンイミドモノマー;ビニルエステル;窒素含有複素環モノマー;シアノアクリレートモノマー;(メタ)アクリル酸アミノアルキルモノマー;(メタ)アクリル酸アルコキシアルキルモノマー;スチレンモノマー;エポキシ基含有アクリルモノマー;グリコールアクリル酸エステルモノマー;ビニルエーテルモノマー;ビニルエステル;オレフィン又はジエン;ビニルエーテル;塩化ビニル;(メタ)アクリル酸アルコキシアルキルモノマー;スルホン酸基含有モノマー;イミド基含有モノマー;イソシアネート基含有モノマーが含まれる。これらの共重合可能モノマーは、単独で又は2種以上組み合わせて使用できる。アクリルポリマー(A)には、多官能モノマーが含まれていてもよい。
多官能モノマーの例には、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレートが含まれ、ジペンタエリトリトールヘキサ(メタ)アクリレートを好適に使用できる。多官能(メタ)アクリレートは、単独で又は2種以上組み合わせて使用できる。(メタ)アクリルポリマー(B)を形成するモノマーの例には、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、sec−ブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、イソペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ウンデシル(メタ)アクリレート、及びドデシル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート;シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、及びジシクロペンタニル(メタ)アクリレート等の、(メタ)アクリル酸と脂環式アルコールとのエステル;フェニル(メタ)アクリレートやベンジル(メタ)アクリレート等のアリル(メタ)アクリレート;及び、テルペン化合物誘導体アルコールから得られる(メタ)アクリレートが含まれる。これらの(メタ)アクリレートは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。接着性をさらに高める観点から、(メタ)アクリルポリマー(B)は、好ましくは、比較的嵩高い構造を有するモノマー、代表的には、分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート、例えばイソブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート等;(メタ)アクリル酸と脂環式アルコールとのエステル、例えばシクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート等;又は、アリル(メタ)アクリレート、例えばフェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート等を、モノマーユニットとして含む。(メタ)アクリルオリゴマーの合成又はPSA層の形成にUV光が使用される場合、重合を阻害しにくいことから、飽和オリゴマーが好ましい。(メタ)アクリルオリゴマーを構成するモノマーとして、分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート又は脂環アルコールのエステルが好ましく使用される。
これらの観点から、(メタ)アクリルオリゴマーの好ましい例には、ジシクロペンタニルメタクリレート(DCPMA)、シクロヘキシルメタクリレート(CHMA)、イソボルニルメタクリレート(IBXMA)、イソボルニルアクリレート(IBXA)、ジシクロペンタニルアクリレート(DCPA)、1−アダマンチルメタクリレート(ADMA)、及び1−アダマンチルアクリレート(ADA)のそれぞれのホモポリマー;CHMAとイソブチルメタクリレート(IBMA)とのコポリマー、CHMAとIBXMAとのコポリマー、CHMAとアクリロイルモルホリン(ACMO)とのコポリマー、CHMAとジエチルアクリルアミド(DEAA)とのコポリマー、ADAとメチルメタクリレート(MMA)とのコポリマー、DCPMAとIBXMAとのコポリマー、DCPMAとMMAとのコポリマー、等が含まれる。
(メタ)アクリルポリマー(B)を形成するモノマーには、より好ましくは、三環又はそれ以上の脂環式構造を有する(メタ)アクリルモノマーが含まれる。
本発明において有用な三環又はそれ以上の脂環式構造を有する(メタ)アクリルモノマーの例には、欧州特許第2551319号において引用されているものが含まれる。
三環又はそれ以上の脂環式構造を有する(メタ)アクリルモノマー(B)の例には、好ましくは、ジシクロペンタニルメタクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチルメタクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチルアクリレート、トリシクロペンタニルメタクリレート、トリシクロペンタニルアクリレート、1−アダマンチルメタクリレート、1−アダマンチル−アクリレート、2−メチル−2−アダマンチルメタクリレート、2−メチル−2−アダマンチルアクリレート、2−エチル−2−アダマンチルメタクリレート、2−エチル−2−アダマンチルアクリレートが含まれる。これらのモノマーは、単独でも組み合わせても使用できる。
このような(メタ)アクリルポリマーに適合する他の共重合可能モノマーを組み合わせて使用してもよい。したがって、(メタ)アクリルポリマー(B)は、主成分としての三環又はそれ以上の脂環式構造を有する(メタ)アクリルモノマーと共に、共重合可能なモノマーを含んでいてもよい。
好ましく使用し得るアルコキシシリル基含有モノマー(C)の例には、エポキシ基含有シランカップリング剤又はアミノ基含有シランカップリング剤が含まれる。
エポキシ基含有シランカップリング剤の例には、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が含まれる。
アミノ基含有シランカップリング剤の例には、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン及びN−フェニル−アミノプロピルトリメトキシシランが含まれる。
シランカップリング剤(C)として作用するアルコキシシリル基含有モノマー(C)は、好ましくは、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−アミノプロピルトリメトキシシラン、及びN−フェニル−アミノプロピルトリメトキシシランからなる群の中から選択され得る。再び、重要なのは、本願の機能化ラミネート光学素子における、85℃における貯蔵弾性率G’が1.6 10Pa未満、好ましくは1.6 10Pa以下であり、乾式剥離強度及び湿式剥離強度がいずれも20N/25mmを超え、好ましくはいずれも21〜40N/25mm(両端値を含む)の範囲内にある感圧接着剤層の存在である。
本発明による機能化ラミネート光学素子はそれゆえ、レンズと機能性フィルム構造との間で非常に強力な接着を示す。過酷なRx表面処理、研磨、及び、特に湿式エッジカッティングの後においても剥離が生じない。換言すれば、上記素子は無傷のままであり、エッジングプロセス中においても異なる層間の分離は起こらない。
機能化ラミネート光学素子は、さらに、機能性構造素子上の機能性コーティングを含んでいてもよい。コーティングの例には、保護コーティング、ハードコーティング、反射防止コーティング、フォトクロミックコーティング、着色コーティング、防曇コーティング、及び防汚コーティングが含まれる。
本発明の他の目的は、上述のような機能化ラミネート光学素子の製造方法である。
それゆえ、本発明はまた、機能化ラミネート光学素子の製造方法に関し、これは、エッジング最適化された機能化ラミネート光学ベース素子を形成する以下のステップ:
i. 光学ベース素子を提供するステップ;
ii. 光学品質の感圧接着剤の層を提供するステップ;
iii. 機能性フィルム構造を提供するステップ;及び、
iv. 前記機能性フィルム構造を上記光学ベース素子にラミネートするステップであって、前記光学品質の感圧接着剤層は前記機能性フィルム構造と前記光学ベースレンズとの間に前記機能性フィルム構造を前記光学ベースレンズの表面上に永久的に保持するように配置されるステップ;
を含み、
前記光学品質の感圧接着剤層は、85℃における貯蔵弾性率G’が1.6 10Pa未満であり、乾式剥離強度及び湿式剥離強度がいずれも20N/25mmを超え、好ましくはいずれも21〜40N/25mm(両端値を含む)の範囲内である。
機能性ラミネート光学素子の様々な要素に関する前述のすべての特徴は(個別に、又は組み合わせて)、もちろん、前記機能化ラミネート光学素子の製造方法にも適用される。
ラミネーションは、圧力と熱の組合せを短時間にわたって加えることを含む。光学業界において、光学表面全体に正確で均一な量の圧力を提供するための各種のシステムやプロセスが知られている。本発明において採用し得るラミネーションシステムの例示的なリストには以下が含まれる。
ラミネーションには、いわゆる「ホットプレス」又は「ホットエア」システムを使用し得る。レンズ支持体を有するアキュムレータ装置は、圧力をかけるように構成されてもよく、その後、該構成は炉に入れられてもよい。欧州特許第1917136号に記載されているように、FST(Front Side Transfer)プロセスを使用してもよい。国際公開第2003/004255号に記載されているように、BST(Back Side Transfer)プロセスを使用してもよい。他のHMCフィルムラミネーションシステムを使用してもよい。国際公開第2006/105999号に記載されているように、熱を加えるプロセスを使用してもよい。好ましくは、欧州特許第2170584号に記載されているラミネーションプロセスが使用される。
基本的なラミネートプロセスは、10psiより高い圧力の付加、少なくとも摂氏60度までの加熱、及び少なくとも約2〜5分間の保持を包含する。
ラミネーションステップの前に、機能性フィルム構造にコロナ放電処理、プラズマ処理、又は化学的処理、より詳しくはアルカリ処理を施してもよい。このような前処理はまた、代替的又は追加的に、光学ベース素子に行ってもよい。このような処理により、感圧接着剤層と機能性フィルム構造との間の接着を改善できる。
前述の、及び本発明でクレームされている乾式剥離強度及び湿式剥離強度の値は、もちろん、機能性フィルム構造及び/又は光学ベース素子に何の前処理も行うことなく感圧接着剤層により示される値に対応する。
本発明のエッジング最適化された機能化ラミネート光学ベース素子の製造方法は、例えば、
a)光学ベース素子を提供するステップと、
b)機能性フィルム構造を提供するステップと、
b)任意選択により、上記機能性フィルム構造の1つの表面及び/又は上記ベース光学素子の凸又は凹面をプラズマ又はコロナで処理するステップと、
c)感圧接着剤層から2つの剥離フィルムのうちの一方を剥離し、該層を、上記機能性フィルム構造の、任意選択によりプラズマ処理されていてもよい面に貼り付けるステップと、
d)上記感圧接着剤層から第二の剥離層を剥離し、上記機能性フィルム構造を上記ベース光学素子の凸又は凹面に押圧して最終アセンブリを得るステップと、を含み得る。好ましくは、上記機能性フィルム構造は上記ベース光学素子の凸面上に配置される。
本発明の実施形態の変形例において、感圧接着剤構造はまず、ベース光学素子の、任意選択によりプラズマ処理されていてもよい凸又は凹面に押圧される。
ステップd)の前に、機能性フィルム構造は、ベース光学素子の凸又は凹面への押圧に先立ってプリフォームされる。このプリフォーミングは、様々な方法で実施することができる。そのような方法には、特に、その間に加熱してから変形させる熱成形のステップが含まれる。熱成形の温度は、機能性フィルム構造の完全性を変化させず、かつベース光学素子の凸又は凹面の形状に容易に適合させることができるように制限される。感圧接着剤層がまず機能性フィルム構造に押圧される場合、そのアセンブリがベース光学素子の凸又は凹面に押圧される前に、上記機能性フィルム構造は上記感圧接着剤層と共にプリフォームされる。
上記方法は、例えば、TACフィルムを外側フィルムとして含む機能性フィルム構造を、光学ベース素子としての眼用レンズにラミネートすることを含む。
具体例として、上記方法は、機能性フィルム構造としての偏光TAC/PVA/TACフィルムを、光学ベース素子としての眼用レンズにラミネートすることを含む。
これらの実施形態によれば、上記レンズは、より好ましくはセミフィニッシュトレンズである。
本発明のエッジング最適化された機能化ラミネート光学ベース素子の製造方法は、
− 上記光学ベース素子を表面処理するステップと、
− その表面処理された光学素子をコーティングするステップと、
− そのコーティングされた光学素子をエッジングするステップと、
をさらに含んでいてもよく、
感圧接着剤層は、特にエッジング中、より詳しくはホイール湿式エッジング中に、上記機能性フィルム構造と上記光学ベース素子との分離を回避する。
コーティングの例には、保護コーティング、ハードコーティング、反射防止コーティング、フォトクロミックコーティング、着色コーティング、防曇コーティング、及び防汚コーティングが含まれる。それゆえ、1又は複数のコーティングが、上記機能性フィルム構造によってカバーされていない表面上に配置されてもよく、又は上記フィルム構造を上記光学素子上に貼ってから上記機能性フィルム構造上に配置されてもよい。
エッジングは、例えば、Essilor(著作権)が販売するKAPPA(登録商標)Edger、SIGMA Edger、Mr Blue(登録商標)Edger、又はMEI、Nidek、OPTRONIC若しくは他の製造業者が販売する眼用レンズ用エッジング剤を使って行うことができる。
本発明のまた別の目的は、85℃における貯蔵弾性率G’が1.6 10Pa未満であり、乾式剥離強度及び湿式剥離強度がいずれも20N/25mmより高い、好ましくはいずれも21〜40N/25mm(両端値を含む)の範囲内である光学品質の感圧接着剤層によってフィルム層状構造を光学ベース素子にラミネートするステップからなる、ラミネート光学素子のエッジング性能改善方法である。前記感圧接着剤層は、上記光学ベース素子の1つの表面と上記機能性フィルム構造との間に、前記機能性フィルム構造を上記光学ベース素子の表面上に永久的に保持するように配置される。
本発明は、85℃における貯蔵弾性率G’が1.6 10Pa未満であり、乾式剥離強度及び湿式剥離強度がいずれも20N/25mmより高い、好ましくはいずれも21〜40N/25mm(両端値を含む)の範囲内である光学品質の感圧接着剤層の、エッジング性能が改善されたラミネート光学素子の製造における使用に関する。
ここでもまた、機能化ラミネート光学素子の様々な要素に関する前述のすべての特徴はもちろん、ラミネート光学素子のエッジング性能を改善する方法のほか、上記光学品質の感圧接着剤層の使用にも適用される。
本発明は、下記の実施例を参照してよりよく理解される。これらは例示のみを目的として提示され、特許請求の範囲にいかなる限定を加えることを意図するものでもない。
偏光セミフィニッシュトレンズの製造
この試験の目的は、接着剤の選択がホイールエッジング性能の改善の要因となるという点を実証することであった。
3Mが8146−2として販売する感圧接着剤を含む、厚さ約50ミクロンの少なくとも8種類の異なる感圧接着剤層(PSA)を比較した。
すべての試験又はサンプルについて:
− 各感圧接着剤層に関し、各システムの貯蔵弾性率(G’)のほか、乾式剥離強度及び湿式剥離強度を測定した。
− 機能性フィルム構造としては、セルローストリアセテートフィルム(TAC)(具体的には、富士フィルム(著作権)が提供するFT80SZフィルム)を使用した。
− 光学ベース素子としては、Essilor InternationalがStylis(登録商標)の名称で販売する、屈折率1.67のセミフィニッシュトレンズを使用した。
− 上記感圧層接着剤層を上記機能性構造化層に適用した。
− 上記機能性フィルム構造を上記レンズの凸面に貼った。
− ラミネーションプロセスとしては、欧州特許第2170584号に記載されているものを使用した。
− 各種類のPSAについて、少なくとも20枚のラミネートサンプル、好ましくは少なくとも30枚のレンズを作製した。
− 次に、上記ラミネートサンプル又は上記ラミネートセミフィニッシュトレンズの半数をKappa(登録商標)(商品名)エッジャマシンでエッジングし、残りの半数をMr Blue(登録商標)(商品名)エッジャマシン(どちらもEssilorが販売)でエッジングした。
− エッジング後、上記ラミネートサンプル又は上記セミフィニッシュトレンズを検査し、機能性フィルムとレンズとの間の剥離等のような外観上の欠陥の有無を特定した。
貯蔵弾性率G’は、直径7.9mm、厚さ約2mmのディスク形状にカットされたテストサンプルについて、TA Instrumentが販売するARES(登録商標)Rheometerで測定した。
4片の感圧接着剤層を積層して上記厚さ約2mmのテストサンプルを形成した。次に、ディスク形状にカットされた上記テストサンプルを平行な板の間に設置し、1Hzの周波数でせん断ひずみをかけながら、粘弾性をせん断モードで、−40℃〜100℃の温度範囲にわたり昇温速度5℃/minで測定した。
乾式剥離強度及び湿式剥離強度はいずれも、ASTM D 3330/D 3330 M標準試験方法にしたがい、TACフィルムと感圧接着剤層を90度の剥離方向に2.54cm/minの速度で剥離することにより測定した。
このような試験に使用した機器は、典型的には、Instron(登録商標)が販売する引張り試験機であった。
より具体的には、剥離試験では、25×70mmの大きさの感圧接着剤層のストリップを、機能性フィルム構造のストリップの上にラミネートする。これにより得られたストリップ(すなわち、機能性フィルム構造+感圧接着剤層)を、あらかじめ光学素子がその上に取り付けられている支持体に結合させる。このラミネートされた光学素子(すなわち、テスト対象サンプル)は、剥離の前に、23C±3C、50%RH±10%で少なくとも24時間コンディショニングする。
次いで、機能性フィルム構造+感圧接着剤層材料を90°の角度に2.54cm/minの速度で剥離する。
上記試験の途中で、界面又はクラックの開口部に、湿潤剤を含んでいてもよい水を数滴付与し、湿式剥離力を測定する。
ソフトウェアにより、変位に対応する剥離力を継続的に測定する。この剥離力を、乾式剥離では10mm、湿式剥離では15mmの長さにわたって平均する。乾式及び湿式条件下の力は、いずれもN/25mmで表される。
上記PSAサンプルを、2種類のエッジングマシン上でテストし、異なる日にテストした。各種類のPSAサンプルにつき、少なくとも20枚のレンズ、好ましくは少なくとも30枚のレンズを製造した。
同じPSA及び同じエッジングマシンによる少なくとも5枚のラミネートセミフィニッシュトレンズの複数のバッチについて、エッジング歩留まりを測定した。
ラミネートレンズは、PSA又は機能性フィルムがいずれかの部分でレンズから剥離していれば不合格とみなされ、それぞれPSA、はがれた素子は、完全に外れているか、PSA及び/又は機能性フィルムの他の部分により依然としてレンズに付着している。
下記の表1は、発明者らにより特定された、PSA特性のいくつかの選択のエッジングプロセス後のレンズの品質への影響を示す。
驚くべきことに、1.6 10Pa未満の貯蔵弾性率G’と、20N/25mmを超える乾式剥離強度及び湿式剥離強度との組合せが、エッジングにおいて最良の結果をもたらす。
Figure 2019518230
3Mが販売するPSA層8146−2をレンズ5枚の複数のロットについて別の日に異なるエッジングツールを使ってテストしたところ、エッジング歩留まりは一貫せず、歩留まり100%のロットもあれば20%のものもあり、ほとんどは中間にあった。
組成物Aから形成されたPSAは、乾式及び湿式剥離強度が低く、乾式−湿式剥離強度の差の大きい、タッキファイヤーを含まないPSAであり、そのエッジング歩留まりは約10%である。
組成物Bから形成されたPSAは、より高い乾式及び湿式剥離強度を示すものとして選択されたPSAであるが、表1からわかるように、依然として乾式及び湿式剥離強度は20より低い。したがって、エッジング歩留まりは55%より小さく、平均50%である。
組成物Cから形成されたPSAは、さらに高い乾式及び湿式剥離強度を示すものとして選択されたPSAであるが、それは1.6より高い1.9 10Paの値のG’を有するように設計されている。この比較例は、さらに、G’が1.9より高いことが低いエッジング歩留まりの要因であることを示している。
上記比較例はいずれも、一貫して約55%より高い歩留まりを有するものではない。上記比較例はいずれも、20N/20mmより高い乾式及び湿式剥離強度並びに1.6 10Paより小さいG’を有しない。
組成物D及びEから形成されたPSAは、乾式及び湿式剥離強度が約20を超え、かつG’が1.6未満となるように設計された異なるPSAであるが、タッキファイヤーを用いずに製造された。
本発明者らは、これら2つのパラメータ(乾式及び湿式剥離強度が20を超え、G’が1.6未満である)のみを満たすPSAを使用して、60%より高いエッジング歩留まり、及び表1からわかるように、具体的にはPSA Dについて75%、PSA Eについて90%のエッジング歩留まりを達成できることを見出した。
組成物F及びGから形成されたPSAは、乾式及び湿式剥離強度が約20を超え、G’が1.6未満となるように設計された異なるPSAであるが、粘着付与剤を用いて製造された。
本発明者らは、上記2つのパラメータを満たすことに加えて粘着付与剤を含むPSAを使用することが、85%より高い一貫した歩留まり、特に90%以上の歩留まり、及び表1からわかるように、具体的にはPSA Gについて90%、PSA Fについて100%の歩留まりにつながることを見出した。
表1に明示された歩留まりの値は、少なくとも20枚のレンズ、好ましくは少なくとも30枚のレンズについての歩留まりに対応する。

Claims (15)

  1. − 光学ベース素子と、
    − 単層又は多層構造からなる機能性フィルム構造と、
    − 前記光学ベース素子の1つの表面と前記機能性フィルム構造との間に、前記機能性フィルム構造を前記光学ベース素子の表面上に永久的に保持するように配置された、光学品質の感圧接着剤の層と、
    を含み、
    前記感圧接着剤層は、85℃における貯蔵弾性率G’が1.6 10Pa未満、好ましくは1.5 10Pa以下であり、乾式剥離強度及び湿式剥離強度がいずれも20N/25mmを超え、好ましくはいずれも両端値を含む21〜40N/25mmの範囲内である、機能化ラミネート光学素子。
  2. 前記感圧接着剤層は、乾式剥離強度と湿式剥離強度との間の低下が、10%を含む10%以下である、請求項1に記載の機能化ラミネート光学素子。
  3. 前記感圧接着剤層の厚さは、両端値を含む10μm〜150μm、好ましくは両端値を含む20〜75μmの範囲である、請求項1又は2に記載の機能化ラミネート光学素子。
  4. 前記感圧接着剤層は粘着付与剤を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の機能化ラミネート光学素子。
  5. 前記感圧接着剤層は、
    − アクリルポリマー(A)と、
    − 三環又はそれ以上の脂環式構造を有する(メタ)アクリルモノマーをモノマーユニットとして含み、重量平均分子量が1000以上かつ30000未満の、タッキファイヤーとして作用する(メタ)アクリルポリマー(B)であって、好ましくは前記アクリルポリマー(A)100重量部に対して1〜20重量部の範囲内の量で使用される(メタ)アクリルポリマー(B)と、
    − シランカップリング剤として作用する、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−アミノプロピルトリメトキシシラン、又はN−フェニル−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアルコキシシリル基含有モノマー(C)であって、好ましくは前記アクリルポリマー(A)100重量部に対して0.1〜1重量部の範囲内の量で使用されるアルコキシシリル基含有モノマー(C)と、
    を含むポリアクリレート系組成物から形成されている、請求項4に記載の機能化ラミネート光学素子。
  6. 前記光学ベース素子は、光学レンズ、窓、バイザ、ミラー、及びディスプレイからなる群より選択され、好ましくは光学レンズ、より好ましくは眼用レンズである、請求項1〜5のいずれか1項に記載の機能化ラミネート光学素子。
  7. 前記光学ベース素子は、フィニッシュトレンズ、セミフィニッシュトレンズ、累進屈折力レンズ、アフォーカルレンズ、ピアノレンズ、単焦点レンズ、及び多焦点レンズの群より選択される、請求項1〜6のいずれか1項に記載の機能化ラミネート光学素子。
  8. 前記光学ベース素子は、(チオ)ウレタン系プレポリマー又はエピスルフィドモノマーから形成される光学ベース素子である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の機能化ラミネート光学素子。
  9. 前記機能性フィルム構造は、着色フィルム、偏光フィルム、フォトクロミックフィルム、ハードコートフィルム、トップコートフィルム、防曇フィルム、防汚フィルム、反射防止フィルム、及び静電防止フィルムからなる群より選択される1つ又は複数の機能性フィルムを含む、請求項1〜8のいずれか1項に記載の機能化ラミネート光学素子。
  10. 前記機能性フィルム構造は少なくとも1つの支持フィルムを含む、請求項1〜9のいずれか1項に記載の機能化ラミネート光学素子。
  11. 前記支持フィルムは、セルローストリアセテート(TAC)、セルロースアセテートブチレート(CAB)、ポリカーボネート(PC)、ポリ(エチレンテレフタレート)(PET)、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)、ウレタンポリマー(TPU)、シクロオレフィンコポリマー(COC)、ポリエステルコポブロックアミド、及びポリイミドからなるフィルムの群より選択される、請求項10に記載の機能化ラミネート光学素子。
  12. 前記支持フィルムは、少なくとも厚さ40μm、好ましくは両端値を含む厚さ40μm〜300μmの範囲内、好ましくは厚さ80〜190μmの、セルローストリアセテート(TAC)からなるフィルムである、請求項11に記載の機能化ラミネート光学素子。
  13. エッジング最適化された機能化ラミネート光学ベース素子を形成する以下のステップ:
    i. 光学ベース素子を提供するステップ;
    ii. 光学品質の感圧接着剤の層を提供するステップ;
    iii. 機能性フィルム構造を提供するステップ;及び、
    iv. 前記機能性フィルム構造を前記光学ベース素子にラミネートするステップであって、前記光学品質の感圧接着剤層は前記機能性フィルム構造と前記光学ベースレンズとの間に前記機能性フィルム構造を前記光学ベースレンズの表面上に永久的に保持するように配置されるステップ;
    を含む機能化ラミネート光学素子の製造方法であって、
    前記光学品質の感圧接着剤層は、85℃における貯蔵弾性率G’が1.6 10Pa未満であり、乾式剥離強度及び湿式剥離強度がいずれも20N/25mmを超え、好ましくはいずれも両端値を含む21〜40N/25mmの範囲内である、機能化ラミネート光学素子の製造方法。
  14. 前記方法は、
    − 前記光学ベース素子を表面処理するステップと、
    − 前記表面処理された光学素子をコーティングするステップと、
    − 前記コーティングされた光学素子をエッジングするステップと、
    をさらに含む、請求項13に記載の機能化ラミネート光学素子の製造方法。
  15. ラミネート光学素子のエッジング性能、より詳しくは湿式エッジング性能を改善する方法であって、
    85℃における貯蔵弾性率G’が1.6 10Pa未満であり、乾式剥離強度及び湿式剥離強度がいずれも20N/25mmを超え、好ましくはいずれも両端値を含む21〜40N/25mmの範囲である光学品質の感圧接着剤層によって機能性フィルム構造を光学ベース素子にラミネートするステップを含み、前記感圧接着剤層は、前記光学ベース素子の1つの表面と前記機能性フィルム構造との間に、前記機能性フィルム構造を前記光学ベース素子の前記表面上に永久的に保持するように配置される、方法。
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