JP3959095B2 - プラスチックレンズ及びプラスチックレンズの製造方法 - Google Patents

プラスチックレンズ及びプラスチックレンズの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、有機薄膜で構成される反射防止膜を有するプラスチックレンズ及びその製造方法に関する。
プラスチックレンズは、ガラスレンズに比べ軽量で、成形性、加工性、染色性が良く、割れにくく安全性も高いため、眼鏡レンズの分野で広く用いられている。 しかし、プラスチックレンズは軟質で非常に傷つきやすい為、プラスチックレンズの表面に硬度の高いハードコート層をもうけ、耐擦傷性の向上をはかっている。さらには表面反射を防止する目的でハードコート層の表面に無機物質を蒸着した反射防止膜をもうけている場合もある。こうしたプラスチックレンズの表面処理層により、プラスチックレンズの品質は高いものとなっている。
近年、プラスチックレンズの薄型化、軽量化を図るために、高屈折率の素材が開発されてきている。現在、高屈折率なプラスチック眼鏡レンズ素材として広く普及しているものにウレタン系プラスチックレンズとエピスルフィド系プラスチックレンズ等が挙げられる。以下に示す特許文献1では、高屈折率と高アッベ数のバランスに優れる光学材料として、分子内に1個以上のジスルフィド結合(S−S)を有し、且つエポキシ基及び/又はチオエポキシ基を有する化合物が提案されている。また、以下に示す特許文献2,3では、ポリイソシアネート化合物と、ポリチオール化合物等の活性水素基を有する化合物との反応により得られる、チオウレタン構造を有するプラスチックレンズが提案されている。また、特許文献4では、分子内に2個以上のメルカプト基を有する化合物が提案されている。
このような高屈折率のプラスチックレンズ基材に形成されるハードコート層には干渉縞の発生を抑制するため同程度の高屈折率が要求される。ハードコート層は、通常、ゾル状の金属酸化物微粒子が配合された有機ケイ素化合物を含有するコーティング用組成物を塗布、硬化して塗膜として形成されるのが一般的である。ハードコート層を高屈折率とするには、特許文献5や特許文献6に示されるように、高屈折率の二酸化チタンを含む金属酸化物微粒子を用いる方法が採用される。更に、特許文献7や特許文献8に示されるように、コーティング組成物としてルチル型の酸化チタンゾルを用いる方法や、チタン及びスズの酸化物を含むルチル型構造を有する複合固溶体酸化物の核粒子の表面に、ケイ素酸化物とジルコニウム及び/又はアルミニウムの酸化物との複合酸化物で被覆してなる複合酸化物微粒子を用いる方法等が提案されている。
一方、近年、このような高屈折率のハードコート層の上に形成される反射防止膜として、特許文献9に開示されるような低屈折率のシリカ微粒子を配合したコーティング用組成物を塗布し、ハードコート層の屈折率よりも0.10以上低い屈折率を有し、かつ50nm〜150nmの膜厚の有機薄膜で構成される反射防止膜を形成する技術が開発されている。
特開平11−322930号公報 特公平4−58489号公報 特開平5−148340号公報 特開2001−342252号公報 特開平1−301517号公報 特開平2−263902号公報 特開平2−255532号公報 特開2000−204301号公報 特開2003−222703号公報
しかしながら、このような有機薄膜で構成される反射防止膜は、下地のハードコート層と熱膨張率が近いため耐熱性に優れる反面、有機薄膜であると共に非常に薄いため、無機蒸着膜で構成される反射防止膜と異なって下地のハードコート層の影響を強く受けることが認められる。即ち、ハードコート層が耐候性や耐光性に劣り、経年変化でごくわずかでも劣化すると、有機薄膜で構成される反射防止膜が劣化してしまうおそれがあった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、有機薄膜で構成される反射防止膜の劣化が可及的に抑制された耐候性や耐光性に優れたプラスチックレンズを提供することを目的とする。
また、本発明は、かかる耐候性や耐光性に優れたプラスチックレンズを製造することができるプラスチックレンズの製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、第1に、プラスチックレンズ基材と、前記プラスチックレンズ基材上に形成されたハードコート層と、前記ハードコート層の上に形成された反射防止膜とを有するプラスチックレンズにおいて、前記ハードコート層が、少なくとも下記(A)成分及び(B)成分を含有するコ−ティング用組成物から形成された塗膜であり、(A)平均粒径1〜200nmのルチル型の結晶構造を有する酸化チタンを含有する無機酸化物微粒子、(B)一般式:RSiX で表される有機ケイ素化合物(式中、Rは重合可能な反応基を有する炭素数が2以上の有機基を表し、Xは加水分解性基を表す。)、前記反射防止膜が、下記(F)成分および(G)成分、(F)一般式:R SiX 4−q―rで表される有機ケイ素化合物、(式中、Rは重合可能な反応基を有する有機基、Rは炭素数1〜6の炭化水素基、Xは加水分解性基であり、qは0又は1、rは0又は1である。)、(G)平均粒径1〜150nmのシリカ系微粒子を含有するコーティング用組成物から形成された、前記ハードコート層の屈折率よりも0.10以上低い屈折率を有し、かつ50nm〜150nmの膜厚の有機薄膜であることを特徴とするプラスチックレンズを提供する。
本発明は、第2に、上記第1のプラスチックレンズにおいて、前記無機酸化物微粒子は、酸化チタン及び酸化スズ、又は酸化チタン、酸化スズ及び酸化ケイ素からなるルチル型の結晶構造を有する平均粒径1〜200nmの複合酸化物を含むことを特徴とするプラスチックレンズを提供する。
本発明は、第3に、上記第2のプラスチックレンズにおいて、前記無機酸化物微粒子は、(i)酸化チタン及び酸化スズ、又は酸化チタン、酸化スズ及び酸化ケイ素からなるルチル型の結晶構造を有する複合酸化物の核粒子の表面を、(ii)酸化ケイ素と酸化ジルコニウム及び/又は酸化アルミニウムからなる複合酸化物の被覆層で被覆したものを含むことを特徴とするプラスチックレンズを提供する。
ハードコート層に配合されている無機酸化物微粒子が酸化チタンを含有しているため、ハードコート層の屈折率を高くすることができる。また、酸化チタンがルチル型の結晶構造を有するため、アナタ−ゼ型の酸化チタンが光(紫外線)エネルギ−を受けると活性を帯び、強い酸化分解力により、有機物を分解するという特性を有するのと異なり、このような光活性が低い。これは、光(紫外線)を照射すると酸化チタンの価電子帯の電子が励起されて、OHフリーラジカルとHOフリーラジカルができ、この強力な酸化力により有機物を分解するが、アナターゼ型酸化チタンよりルチル型酸化チタンの方が熱エネルギー的に安定であるため、前記フリーラジカルの生成量が極めて少ないためである。よって、ルチル型の結晶構造の酸化チタンを配合したハードコート層が耐候性や耐光性に優れているため、有機薄膜で構成される反射防止膜がハードコート層によって変質されるおそれが無く、耐候性や耐光性に優れたプラスチックレンズとなる。
本発明で使用されるルチル型酸化チタンとしては、酸化チタン及び酸化スズ、又は酸化チタン、酸化スズ及び酸化ケイ素からなるルチル型の結晶構造を有する複合酸化物を含む無機酸化物微粒子がある。しかし、このルチル型酸化チタンにおいても前記フリーラジカルは生成されるため、前記の複合酸化物からなる核粒子の表面を、酸化ケイ素と酸化ジルコニウム及び/又は酸化アルミニウムからなる複合酸化物の被覆層で被覆したものを使用することが望ましい。これは、前記核粒子で生成されたフリーラジカルは、同様に強力な酸化力を有しているものの不安定であるため、前記被覆層を通過する間に該被覆層の触媒作用により消滅するからである。これにより、このような無機酸化物微粒子が配合されたハードコート層が耐候性や耐光性に優れているため、有機薄膜で構成される反射防止膜がハードコート層によって変質されるおそれがなく、耐候性や耐光性に優れたプラスチックレンズとなる。
本発明は、第4に、上記第1のプラスチックレンズにおいて、前記シリカ系微粒子が、内部空洞を有することを特徴とするプラスチックレンズを提供する。
内部空洞を有するシリカ系微粒子を用いることによって反射防止膜の屈折率を低下させることができるため、ハードコート層との屈折率差を大きくして反射防止効果を高めることができる。
本発明は、第5に、上記第4のプラスチックレンズにおいて、前記シリカ系微粒子が20〜150nmの平均粒径を有し、屈折率が1.16〜1.39の範囲にあることを特徴とするプラスチックレンズを提供する。
本発明は、第6に、上記第1〜5いずれかのプラスチックレンズにおいて、前記ハードコート層を形成するコーティング用組成物が、更に、(C)成分として
(C)多官能性エポキシ化合物
を含有することを特徴とするプラスチックレンズを提供する。
多官能性エポキシ化合物は、ハードコート層のプラスチック基材に対する密着性を向上させると共に、ハードコート層の耐水性を向上させ、更に柔軟性を付与することができる。無機蒸着膜で構成される反射防止膜はハードコート層に対する保護膜として機能するが、有機薄膜で構成される反射防止膜は極めて薄いために、ハードコート層に耐水性が必要となる。また、柔軟性を付与することにより、ハードコート層にクラックが発生することを抑制し、耐水性と併せて耐候性を高めることができる。
本発明は、第7に、上記第1〜6いずれかのプラスチックレンズにおいて、前記ハードコート層を形成するコーティング用組成物が、更に、(D)成分として(D)一般式:R SiX 4−nで表される有機ケイ素化合物(式中、Rは炭素数1〜3の炭化水素基を表し、Xは加水分解性基を表し、nは0又は1を表す。)を含有することを特徴とするプラスチックレンズを提供する。
この有機ケイ素化合物を配合することにより、ハードコート層に更なる耐久性、特に耐擦傷性の向上を付与することができる。
本発明は、第8に、上記第1〜7いずれかのプラスチックレンズにおいて、前記ハードコート層を形成するコーティング用組成物が、更に、(E)成分として(E)一般式:X 3−m−Si(R )−Y−Si(R )−X 3−mで表されるジシラン化合物(式中、R及びRはそれぞれ炭素数1〜6の炭化水素基を表し、X及びXは加水分解性基を表し、Yはカ−ボネ−ト基又はエポキシ基を含有する有機基を表し、mは0又は1を表す。)を含有することを特徴とするプラスチックレンズを提供する。
このジシラン化合物を配合することにより、コーティング用組成物からハードコート層を形成する際の硬化速度を向上させることができる。
本発明は、第9に、プラスチックレンズ基材上に少なくとも下記(A)成分及び(B)成分を含有するコ−ティング用組成物からハードコート層を形成するハードコート層形成工程と、(A)平均粒径1〜200nmのルチル型の結晶構造を有する酸化チタンを含有する無機酸化物微粒子、(B)一般式:RSiX で表される有機ケイ素化合物(式中、Rは重合可能な反応基を有する炭素数が2以上の有機基を表し、Xは加水分解性基を表す。)、前記ハードコート層上に、下記(F)成分及び(G)成分を含有するコーティング組成物を用いて、(F)一般式:R SiX 4−q―rで表される有機ケイ素化合物(式中、Rは重合可能な反応基を有する有機基、Rは炭素数1〜6の炭化水素基、Xは加水分解性基であり、qは0又は1、rは0又は1である。)、(G)平均粒径1〜150nmのシリカ系微粒子、前記ハードコート層の屈折率よりも0.10以上低い屈折率を有し、かつ50nm〜150nmの膜厚の有機薄膜を形成する反射防止膜形成工程とを有することを特徴とするプラスチックレンズの製造方法を提供する。
本発明は、第10に、上記第9のプラスチックレンズの製造方法において、前記無機酸化物微粒子は、酸化チタン及び酸化スズ、又は酸化チタン、酸化スズ及び酸化ケイ素からなるルチル型の結晶構造を有する平均粒径1〜200nmの複合酸化物を含むことを特徴とするプラスチックレンズの製造方法を提供する。
本発明は、第11に、上記第10のプラスチックレンズの製造方法において、前記無機酸化物微粒子は、(i)酸化チタン及び酸化スズ、又は酸化チタン、酸化スズ及び酸化ケイ素からなるルチル型の結晶構造を有する複合酸化物の核粒子の表面を、(ii)酸化ケイ素と酸化ジルコニウム及び/又は酸化アルミニウムからなる複合酸化物の被覆層で被覆したものを含むことを特徴とする。
これにより、前記有機薄膜で構成される反射防止膜がハードコート層によって変質されるおそれが無く、耐候性と耐光性に優れたプラスチックレンズを製造することができる。
本発明は、第12に、上記第9のプラスチックレンズの製造方法において、前記シリカ系微粒子が、内部空洞を有することを特徴とするプラスチックレンズの製造方法を提供する。
本発明は、第13に、上記第12のプラスチックレンズの製造方法において、前記シリカ系微粒子が、20〜150nmの平均粒径を有し、屈折率が1.16〜1.39の範囲にあることを特徴とするプラスチックレンズの製造方法を提供する。
以下、本発明のプラスチックレンズ及びプラスチックレンズの製造方法の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
本発明のプラスチックレンズは、プラスチックレンズ基材と、プラスチックレンズ基材上に形成されたハードコート層と、ハードコート層の上に形成された反射防止膜とを有する構造を有し、ハードコート層と反射防止膜の組み合わせに特徴がある。なお、プラスチックレンズ基材とハードコート層との間にプライマー層が設けられる場合がある。
プラスチックレンズ基材としては、現在使用できる高屈折率素材及び将来開発される高屈折率素材のいずれでも良い。素材の屈折率は1.60以上であることが好ましい。現在使用できる高屈折率素材としては、高屈折率と高アッベ数のバランスに優れる光学材料として、分子内に1個以上のジスルフィド結合(S−S)を有し、且つエポキシ基及び/又はチオエポキシ基を有する化合物がある。また、ポリ(チオ)イソシアネート化合物とポリチオール化合物等の活性水素基を有する化合物との反応により得られる、チオウレタン構造を有するプラスチックレンズがある。また、分子内に2個以上のメルカプト基を有する化合物がある。
分子内に1個以上のジスルフィド結合(S−S)を有し、且つエポキシ基及び/又はチオエポキシ基を有する化合物としては、例えば、ビス(2,3−エポキシプロピル)ジスルフィドやビス(2,3−エピチオプロピル)ジスルフィドなどの分子内に1個のジスルフィド結合を有する(チオ)エポキシ化合物、ビス(2,3−エピチオプロピルジチオ)メタン、ビス(2,3−エピチオプロピルジチオ)エタン、ビス(6,7−エピチオ−3,4−ジチアヘプタン)スルフィド、1,4−ジチアン−2,5−ビス(2,3−エピチオプロピルジチオメチル)、1,3−ビス(2,3−エピチオプロピルジチオメチル)ベンゼン、1,6−ビス(2,3−エピチオプロピルジチオメチル)−2−(2,3−エピチオプロピルジチオエチルチオ)−4−チアヘキサン、1,2,3−トリス(2,3−エピチオプロピルジチオ)プロパンなどの分子内に2つ以上のジスルフィド結合を有する(チオ)エポキシ化合物が挙げられる。これらの1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。
また、分子内にイソ(チオ)シアネート基を2個以上有する化合物としては、例えば、エチレンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ポリイソシアネート化合物、イソホロンジイソシアネート等の脂環族ポリイソシアネート化合物、キシリレンジイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネート化合物、ビス(イソシアネートメチル)スルフィド等の含硫黄脂肪族ポリイソシアネート化合物、2−イソシアネートフェニル−4−イソシアネートフェニルスルフィド等の芳香族スルフィド系ポリイソシアネート化合物、ビス(4−イソシアネートフェニル)ジスルフィド等の芳香族ジスルフィド系ポリイソシアネート化合物、2,5−ジイソシアネートテトラヒドロチオフェン等の含硫黄脂環族ポリイソシアネート化合物、1,2−ジイソチオシアネートベンゼン等の芳香族ポリイソチオシアネート化合物、1,2−ジイソチオシアネートエタン等の脂肪族ポリイソチオシアネート化合物、チオビス(3−イソチオシアネートプロパン)等の含硫黄脂肪族ポリイソチオシアネート化合物等を例示することができる。
これらのエポキシ基、チオエポキシ基、イソ(チオ)シアネート基と付加反応する一分子中に2個以上のチオール基を有するポリチオールとしては、次の一般式で表される分子内に2個以上のメルカプト基を有するポリチオール化合物を好ましく用いることができる。このポリチオール化合物を用いて得られた樹脂は、高屈折率、耐衝撃性、耐熱性に優れる。
R−(SCHSH)
上記式中、Rは芳香環を除く有機残基を表す。この有機残基としては、直鎖状若しくは分岐状の脂肪族、脂環族、複素環、又は鎖中に硫黄原子を有する直鎖状若しくは分岐状の脂肪族、脂環族若しくは複素環から選ばれる一種以上を挙げることができる。また、式中tは1以上の整数であり、メルカプトメチルチオ基は一分子内に1個以上、好ましくは2個以上有することが必要である。また、メルカプトメチルチオ基以外のメルカプト基を有していてもよい。
上記一般式で表されるポリチオール化合物の具体例としては、1,2,5−トリメルカプト−4−チアペンタン、3,3−ジメルカプトメチル−1,5−ジメルカプト−2,4−ジチアペンタン、3−メルカプトメチル−1,5−ジメルカプト−2,4−ジチアペンタン、3−メルカプトメチルチオ−1,7−ジメルカプト−2,6−ジチアヘプタン、3,6−ジメルカプトメチル−1,9−ジメルカプト−2,5,8−トリチアノナン、3,7−ジメルカプトメチル−1,9−ジメルカプト−2,5,8−トリチアノナン、4,6−ジメルカプトメチル−1,9−ジメルカプト−2,5,8−トリチアノナン、3−メルカプトメチル−1,6−ジメルカプト−2,5−ジチアヘキサン、3−メルカプトメチルチオ−1,5−ジメルカプト−2−チアペンタン、1,1,2,2−テトラキス(メルカプトメチルチオ)エタン、1,1,3,3−テトラキス(メルカプトメチルチオ)プロパン、1,4,8,11−テトラメルカプト−2,6,10−トリチアウンデカン、1,4,9,12−テトラメルカプト−2,6,7,11−テトラチアドデカン、2,3−ジチア−1,4−ブタンジチオール、2,3,5,6−テトラチア−1,7−ヘプタンジチオール、2,3,5,6,8,9−ヘキサチア−1,10−デカンジチオール、4,5−ビス(メルカプトメチルチオ)−1,3−ジチオラン、4,6−ビス(メルカプトメチルチオ)−1,3−ジチアン、2−ビス(メルカプトメチルチオ)メチル−1,3−ジチエタン、2−(2,2−ビス(メルカプトメチルチオ)エチル)−1,3−ジチエタン等のポリチオール化合物が挙げられ、それぞれの1種を単独で用いてもよく、また2種以上を併用して用いてもよい。
その他のポリチオールとしては、例えば下記式(1)で示される4−メルカプトメチル−3,6−ジチオ−1,8−オクタンジチオール、下記式(2)で示される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)、及び下記一般式(3)で示されるテトラチオールを例示することができる。
Figure 0003959095
この一般式(3)で示されるテトラチオールの具体例としては、例えば次のような構造式の化合物(A)〜(G)を挙げることができる。
Figure 0003959095
また、その他のポリチオールとしては、例えば、ジ(2−メルカプトエチル)エーテル、1,2−エタンジチオール、1,4−ブタンジチオール、エチレングリコールジチオグリコレート、トリメチロールプロパントリス(チオグリコレート)、ペンタエリスリトールテトラキス(2−メルカプトアセテート)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3−メルカプトプロピオネート)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(2−メルカプトアセテート)、1,2−ジメルカプトベンゼン、4−メチル−1,2−ジメルカプトベンゼン、3,6−ジクロロ−1,2−ジメルカプトベンゼン、3,4,5,6−テトラクロロ−1,2−ジメルカプトベンゼン、O−キシリレンジチオール、m−キシリレンジチオール、p−キシリレンジチオール、及び1,3,5−トリス(3−メルカプトプロピル)イソシアヌレートなどが挙げられる。
プラスチックレンズ基材を製造するための重合性組成物は、(チオ)エポキシ基を有する化合物やポリ(チオ)イソシアネート化合物とポリチオール化合物とを混合して調製することができる。重合性組成物には、重合触媒を配合することが好ましい。(チオ)エポキシ基用の重合触媒としては特に制限はないが、具体例としては、ジメチルベンジルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、ジエチルエタノールアミン、ジブチルエタノールアミン、トリジメチルアミノメチルフェノール等の3級アミン、エチルメチルイミダゾール等のイミダゾール類などが挙げられる。イソシアネートやイソチオシアネートの重合触媒の具体例としては、エチルアミン、エチレンジアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン等のアミン化合物、ジブチル錫ジクロライド、ジメチル錫ジクロライド等が挙げられる。
また、重合性組成物には、重合触媒以外に、必要に応じて光安定剤、酸化防止剤等を混合することができる。
プラスチックレンズを製造する場合は通常、注型重合が用いられる。対向配置した2枚の円形のガラス型の側面を粘着テープやガスケットで固定すると共に、ガラス型間の隙間を封止したモールドを組み立て、このモールドに重合性組成物を充填し、熱エネルギー又は光エネルギーにより重合硬化させて高屈折率のプラスチックレンズ基材を得ることができる。
本発明のプラスチックレンズは、このような高屈折率のプラスチックレンズ基材の上にハードコート層が設けられている構造を有する。本発明のプラスチックレンズにおけるハードコート層は、少なくとも下記(A)成分及び(B)成分
(A)平均粒径1〜200nmのルチル型の結晶構造を有する酸化チタンを含有する無機酸化物微粒子、
(B)一般式:RSiX で表される有機ケイ素化合物、
(式中、Rは重合可能な反応基を有する炭素数が2以上の有機基を表し、Xは加水分解性基を表す。)
を含有するコ−ティング用組成物から形成された塗膜である。
更に具体的に述べれば、本発明のプラスチックレンズにおけるハードコート層は、少なくとも下記(A)成分及び(B)成分
(A)酸化チタン及び酸化スズ、又は酸化チタン、酸化スズ及び酸化ケイ素からなるルチル型の結晶構造を有する複合酸化物を含む平均粒径1〜200nmの無機酸化物微粒子、
(B)一般式:RSiX で表される有機ケイ素化合物(式中、Rは重合可能な反応基を有する炭素数が2以上の有機基を表し、Xは加水分解性基を表す。)、
を含有するコ−ティング用組成物から形成された塗膜である。
ハ−ドコ−ト層は、干渉縞を抑制するために高屈折率のプラスチックレンズ基材の屈折率±0.03程度の屈折率とすることが好ましい。ハードコート層の高屈折率化は、高屈折率を有する無機酸化物微粒子を用いる方法が一般的である。具体的には、Al、Sn、Sb、Ta、Ce、La、Fe、Zn、W、Zr、In、Tiから選ばれる1種又は2種以上の金属の酸化物(これらの混合物を含む)、及び/又は2種以上の金属を含む複合酸化物からなる無色透明の無機酸化物微粒子が用いられることが多い。なかでも酸化チタンを含有する無機酸化物微粒子は屈折率が比較的高く、それ故多くの利点を備えている。まず、高い屈折率を有するため、今後、より高い屈折率設定が要求されると考えられるハ−ドコ−ト膜の設計に対応できる。また、ハ−ドコ−ト膜の狙い屈折率が同じである場合には、他の金属酸化物微粒子に比べ、添加量が少なく済む。その結果、ハ−ドコ−ト膜中への金属酸化物の添加量が多い事に起因する靱性低下による硬化反応中の膜クラック不良の発生が低く抑えられる。このように酸化チタンを含有する無機酸化物微粒子は高屈折率金属酸化物として、極めて有効であるといえる。
しかしながら、酸化チタンを含有する無機酸化物微粒子をハ−ドコ−ト膜用の金属酸化物として用いた場合には次のような問題があった。酸化チタンは、光(紫外線)エネルギ−を受けると活性を帯び、強い酸化分解力により、有機物を分解するという特性を有する(以下、光活性と称す)。その結果、酸化チタンがハ−ドコ−ト膜の構成成分として含有されている場合、光活性によりもう一つの主構成成分であるシランカップリング剤等の有機物を分解する。具体的には、長期使用によりハ−ドコ−ト膜が白濁し、ついには、ハ−ドコ−ト膜クラック、膜ハガレにまで進行し、耐久品質上好ましくない。
このような酸化チタンを含有する無機酸化物微粒子の光活性を抑える方策としては、酸化チタンの紫外線吸収波長より高い波長側に紫外線吸収能を有するCeやFeの金属酸化物で紫外線を吸収することにより、酸化チタンまで紫外線を到達させないような遮蔽効果を有する金属酸化物を混合及び/又は複合酸化物化させた無機酸化物微粒子を用いる方法や、紫外線照射により生成された前記フリーラジカルをトラップすることのできるAl、Zr等の酸化物と、緻密な膜で前記フリーラジカルが出てくるのをガードすることのできるSi等の酸化物を用いる方法がある。これにより、前記ハードコート層上に塗布されるシランカップリング剤等の有機物は分解されにくくなる。しかし、酸化チタンを含有する無機酸化物微粒子、特に酸化チタンを含む複合酸化物微粒子は、耐候性が増すという利点があるが、酸化チタン単体の場合に較べて屈折率が低下する欠点がある。
酸化チタンには、アナタ−ゼ・ルチル・ブルカイトの3種類の結晶形体がある。このうち、工業的に利用されているのは、アナタ−ゼ型とルチル型であり、ブルカイト型は結晶構造が不安定であるため学術的研究にとどまっている。
工業的に最も使用されている酸化チタンは、ルチル型のものであり、アナターゼ型酸化チタンの使用量は、ルチル型酸化チタンの約1/10である。アナターゼ型酸化チタンは、白さを最重要項目として光活性が無視できるところに使用され、光活性が少ないことが最重要項目である場合には、ルチル型酸化チタンが使用される。
本発明では、選択的にルチル型の結晶構造を有する酸化チタンを含有する無機酸化物微粒子を使用することで、酸化チタンの光活性に起因する種々の不具合点を改善することができた。結晶構造をアナターゼ型ではなくルチル型にすることによって耐候性がより向上し、かつ屈折率はアナターゼ型の結晶よりルチル型の結晶の方が高いので、比較的屈折率の高い無機酸化物微粒子が得られるという利点がある。アナタ−ゼ型の酸化チタンが光(紫外線)エネルギ−を受けると活性を帯び、強い酸化分解力により、有機物を分解するという特性を有するのと異なり、このような光活性が低い。これは、光(紫外線)を照射すると酸化チタンの価電子帯の電子が励起されて、OHフリーラジカルとHOフリーラジカルができ、この強力な酸化力により有機物を分解するが、アナターゼ型酸化チタンよりルチル型酸化チタンの方が熱エネルギー的に安定であるため、前記フリーラジカルの生成量が極めて少ないためである。よって、ルチル型の結晶構造の酸化チタンを配合したハードコート層が耐候性や耐光性に優れているため、有機薄膜で構成される反射防止膜がハードコート層によって変質されるおそれが無く、耐候性や耐光性に優れたプラスチックレンズとなる。
ルチル型酸化チタンを得るために、酸化スズとの複合酸化物、更に酸化ケイ素を加えた複合酸化物とすることが好ましい。これらの酸化チタンを含有する複合酸化物はルチル型の結晶構造を有する。この場合、無機酸化物微粒子中に含まれる酸化チタン及び酸化スズの量は、酸化チタンをTiOに換算し、酸化スズをSnOに換算したとき、TiO/SnOの重量比が1/3〜20/1、好ましくは1.5/1〜13/1の範囲にあることが望ましい。ここで、SnOの量を上記の範囲よりも少なくしていくと、結晶構造がルチル型からアナターゼ型にシフトしていき、ルチル型の結晶とアナターゼ型の結晶を含む混晶となるか、あるいはアナターゼ型の結晶となる。また、SnOの量を上記の範囲よりも多くしていくと、酸化チタンのルチル型結晶と酸化スズのルチル型結晶の中間にあるルチル型の結晶構造となり、いわゆる酸化チタンのルチル型結晶とは異なる結晶構造を示すようになり、しかも得られる無機酸化物微粒子の屈折率も低下する。
また、前記無機酸化物微粒子中に含まれる酸化チタン、酸化スズ及び酸化ケイ素の量は、酸化チタンをTiOに換算し、酸化スズをSnOに換算し、酸化ケイ素をSiOに換算したとき、TiO/SnOの重量比が1/3〜20/1、好ましくは1.5/1〜13/1の範囲にあり、かつ(TiO+SnO)/SiOの重量比が50/45〜99/1、好ましくは70/30〜98/2の範囲にあることが望ましい。SnOの含有量については、上記の場合と同様であるが、これに酸化ケイ素を含ませることにより、得られる無機酸化物微粒子の安定性と分散性を向上させることができる。ここで、SiOの量を上記範囲よりも少なくしていくと、前記の安定性と分散性が低下し、またSiOの量を上記範囲よりも多くしていくと、この安定性と分散性はより向上するが、得られる無機酸化物微粒子の屈折率が低下するので好ましくない。
しかし、このルチル型酸化チタンにおいても前記フリーラジカルは生成される。これについては、酸化チタンを含有する無機酸化物微粒子として、酸化チタンを含有する2種以上の複合酸化物を含む無機酸化物微粒子を使用した場合も同様である。
そのため、本発明のプラスチックレンズにおけるハードコート層は、少なくとも下記(A)成分及び(B)成分
(A)酸化チタン及び酸化スズ、又は酸化チタン、酸化スズ及び酸化ケイ素からなるルチル型の結晶構造を有する複合酸化物の核粒子の表面を、酸化ケイ素と酸化ジルコニウム及び/又は酸化アルミニウムからなる複合酸化物の被覆層で被覆したものを含む平均粒径1〜200nmの無機酸化物微粒子、
(B)一般式:RSiX で表される有機ケイ素化合物(式中、Rは重合可能な反応基を有する炭素数が2以上の有機基を表し、Xは加水分解性基を表す。)
を含有するコ−ティング用組成物から形成された塗膜とすることが好ましい。
先にも述べたように、酸化チタンに光(紫外線)を照射すると酸化チタンの価電子帯の電子が励起されて、OHフリーラジカルとHOフリーラジカルができ、この強力な酸化力により有機物を分解するが、アナターゼ型酸化チタンよりルチル型酸化チタンの方が熱エネルギー的に安定であるため、前記フリーラジカルの生成量が極めて少ない。しかし、このルチル型酸化チタンにおいても前記フリーラジカルは生成されるため、前記の複合酸化物からなる核粒子の表面を、酸化ケイ素と酸化ジルコニウム及び/又は酸化アルミニウムからなる複合酸化物の被覆層で被覆したものを使用することが望ましい。これは、前記核粒子で生成されたフリーラジカルは、同様に強力な酸化力を有しているものの不安定であるため、前記被覆層を通過する間に該被覆層の触媒作用により消滅するからである。
前記核粒子中に含まれる酸化チタン及び酸化スズ、又は酸化チタン、酸化スズ及び酸化ケイ素の含有量については、上記の場合と同様であるが、前記被覆層に含まれる酸化ケイ素と酸化ジルコニウム及び酸化アルミニウムの含有量は、以下の範囲から選択することが好ましい。
(a)前記被覆層が酸化ケイ素と酸化ジルコニウムの複合酸化物で形成される場合、該被覆層に含まれる酸化ケイ素と酸化ジルコニウムの量は、酸化ケイ素をSiOに換算し、酸化ジルコニウムをZrOに換算したとき、SiO/ZrOの重量比が50/50〜99/1、好ましくは65/35〜90/10の範囲にあることが望ましい。ここで、ZrOの量が上記範囲より多くなると、フリーラジカルをトラップすることのできるZr原子は増加するが、被覆層にひずみが生じて緻密な被覆層ができないため、前記核粒子で生成したフリーラジカルが前記無機酸化物微粒子の表面に出てきて、有機物の酸化を招くことになり、またZrOの量が上記範囲より少なくなると、緻密な被覆層はでき易くなるが、フリーラジカルをトラップするためのZr原子が少ないため、前記核粒子で生成したフリーラジカルが前記無機酸化物微粒子の表面に出てきて、有機物の酸化を招くことになる。
(b)前記被覆層が酸化ケイ素と酸化アルミニウムの複合酸化物で形成される場合、該被覆層に含まれる酸化ケイ素と酸化アルミニウムの量は、酸化ケイ素をSiOに換算し、酸化アルミニウムをAlに換算したとき、SiO/Alの重量比が60/40〜99/1、好ましくは68/32〜95/5の範囲にあることが望ましい。ここで、Alの量が上記範囲より多くなると、フリーラジカルをトラップすることのできるAl原子は増加するが、緻密な被覆層ができないため、前記核粒子で生成したフリーラジカルが前記無機酸化物微粒子の表面に出てきて、有機物の酸化を招くことになり、またAlの量が上記範囲より少なくなると、緻密な被覆層はでき易くなるが、フリーラジカルをトラップするためのAl原子が少ないため、前記核粒子で生成したフリーラジカルが前記無機酸化物微粒子の表面に出てきて、有機物の酸化を招くことになる。
(c)前記被覆層が酸化ケイ素と酸化ジルコニウム及び酸化アルミニウムの複合酸化物で形成される場合、該被覆層に含まれる酸化ケイ素と酸化ジルコニウム及び酸化アルミニウムの量は、酸化ケイ素をSiOに換算し、酸化ジルコニウムをZrOに換算し、酸化アルミニウムをAlに換算したとき、SiO/(ZrO+Al)の重量比が98/2〜6/4、好ましくは95/5〜7/3の範囲にあることが望ましい。ここで、ZrOとAlの合計量が上記範囲より多くなると、フリーラジカルをトラップすることのできるZr原子とAl原子の合計量は増加するが、緻密な被覆層ができないため、前記核粒子で生成したフリーラジカルが前記無機酸化物微粒子の表面に出てきて、有機物の酸化を招くことになり、またZrOとAlの合計量が上記範囲より少なくなると、緻密な被覆層はでき易くなるが、フリーラジカルをトラップするためのZr原子とAl原子の合計量が少ないため、前記核粒子で生成したフリーラジカルが前記無機酸化物微粒子の表面に出てきて、有機物の酸化を招くことになる。
また、前記被覆層の厚さは、上記の観点より、0.02〜2.27nm、好ましくは0.16〜1.14nmの範囲にあることが望ましい。
尚、ここで云う前記核粒子を構成する複合酸化物は、酸化チタン及び酸化スズからなる複合固溶体酸化物(ドープされた複合酸化物を含む)及び/又は複合酸化物クラスター、或いは酸化チタン、酸化スズ及び酸化ケイ素からなる複合固溶体酸化物(ドープされた複合酸化物を含む)及び/又は複合酸化物クラスターを意味する。更に、前記核粒子及び/又は被覆層を構成する複合酸化物は、末端にOH基を有する複合含水酸化物であってもよく、また該複合含水酸化物を一部、含むものであってもよい。
酸化チタンを含有する無機酸化物微粒子の平均粒径は、1〜200nm、好ましくは5〜30nmの径の範囲が望ましい。ここで、平均粒径が1nm未満であると、プラスチックレンズ基材上にハードコート層を形成するための乾燥過程で、該粒子同士がブリッジ化して均一に収縮しなくなり、更にはその収縮率も低下して、充分な膜硬度を有するハードコート層が得られなくなる。一方、平均粒径が200nmを超えると、ハードコート層が白色化し、光学部品の用途には適さなくなる。
また、ルチル型の結晶構造を有する酸化チタンを含有する無機酸化物微粒子は単独で用いても良く、あるいは他の無機酸化物粒子と併用してもよい。他の無機酸化物粒子としては、Si,Al,Sn,Sb,Ta,Ce,La,Fe,Zn,W,Zr,Inから選ばれる1種又は2種以上の金属の酸化物(これらの混合物を含む)、及び/又は2種以上の金属を含む複合酸化物からなる無機酸化物微粒子を例示することができる。
前記無機酸化物微粒子の具体的な例としては、平均粒径1〜200nmのルチル型の結晶構造を有する酸化チタンを含有する無機酸化物微粒子が、分散媒、例えば水、アルコ−ル系もしくはその他の有機溶媒にコロイド状に分散したものである。市販品としては、(i)酸化チタン及び酸化スズ、又は酸化チタン、酸化スズ及び酸化ケイ素からなるルチル型の結晶構造を有する複合酸化物の核粒子の表面を、(ii)酸化ケイ素と酸化ジルコニウム及び/又は酸化アルミニウムからなる複合酸化物の被覆層で被覆した平均粒径8〜10nmの無機酸化物微粒子を含むコーティング用の分散ゾルである触媒化成工業(株)製のオプトレイク等を挙げることができる。
さらにコーティング用組成物での分散安定性を高めるためにこれらの無機酸化物微粒子表面を有機ケイ素化合物またはアミン系化合物、更には酒石酸、リンゴ酸等のカルボン酸で処理したものを使用することも可能である。
この際用いられる有機ケイ素化合物としては、単官能性シラン、あるいは二官能性シラン、三官能性シラン、四官能性シラン等がある。処理に際しては加水分解性基を未処理で行ってもあるいは加水分解して行ってもよい。また処理後は、加水分解性基が微粒子の−OH基と反応した状態が好ましいが、一部残存した状態でも安定性には何ら問題がない。
またアミン系化合物としてはアンモニウムまたはエチルアミン、トリエチルアミン、イソプロピルアミン、n−プロピルアミン等のアルキルアミン、ベンジルアミン等のアラルキルアミン、ピペリジン等の脂環式アミン、モノエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミンがある。
これら有機ケイ素化合物とアミン化合物の添加量は無機酸化物微粒子の重量に対して1〜15%程度の範囲内で加えることが好ましい。
無機酸化物微粒子の種類や配合量は、目的とする硬度や屈折率等により決定されるものであるが、配合量はハードコート組成物中の固形分の5〜80重量%、特に10〜50重量%の範囲であることが望ましい。配合量が少なすぎると、塗膜の耐摩耗性が不十分となる場合がある。また、配合量が多すぎると、塗膜にクラックが生じ、染色性も不十分となる場合がある。
ハードコート層を形成するコーティング用組成物を構成する(B)成分の有機ケイ素化合物は一般式:RSiX で表される。この有機ケイ素化合物は、ハードコート層のバインダーとして機能する。
式中、Rは重合可能な反応基を有する好ましくは炭素数が2〜6の有機基であり、ビニル基、アリル基、アクリル基、メタクリル基、1−メチルビニル基、エポキシ基、メルカプト基、シアノ基、イソシアノ基、アミノ基等の重合可能な反応基から選ばれる。また、Xは加水分解可能な官能基であり、その具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、メトキシエトキシ基等のアルコキシ基、もしくは、クロロ基、ブロモ基等のハロゲン基、もしくは、アシルオキシ基等があげられる。この加水分解性基数は3個で、3次元架橋構造を形成し得るものである必要がある。加水分解性基数が2個以下の場合は、塗膜の耐摩耗性が不十分となる。
(B)成分の有機ケイ素化合物の具体例としては、ビニルトリアルコキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリ(β−メトキシ−エトキシ)シラン、アリルトリアルコキシシラン、アクリルオキシプロピルトリアルコキシシラン、メタクリルオキシプロピルトリアルコキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリアルコキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)−エチルトリアルコキシシラン、メルカプトプロピルトリアルコキシシラン、γ−アミノプロピルトリアルコキシシラン等がある。
この(B)成分の有機ケイ素化合物は2種以上混合して用いてもよい。また、この(B)成分の有機ケイ素化合物は、加水分解をおこなってから用いた方がより有効である。
ハードコート層を形成するコーティング用組成物には、(C)成分として、多官能性エポキシ化合物を配合することが好ましい。
多官能性エポキシ化合物は、ハードコート層のプラスチック基材に対する密着性を向上させると共に、ハードコート層の耐水性を向上させることができる上、ハードコート層に柔軟性を付与することができる。無機蒸着膜で構成される反射防止膜はハードコート層に対する保護膜として機能するが、有機薄膜で構成される反射防止膜は極めて薄いために、ハードコート層に耐水性が必要となる。また、有機薄膜から構成される反射防止膜は、コーティング液を塗布した後、焼成による硬化されるが、その焼成の際に、ハードコート層は自身の焼成と合わせて2度焼成されるため、ハードコート層にクラックが発生する場合がある。更に、熱サイクルや紫外線に晒されたりしたときにもハードコート層にクラックが発生する場合がある。多官能性エポキシ化合物は、ハードコート層に柔軟性を付与することによって、このようなクラックの発生を抑制し、歩留まりの向上、耐候性を向上させることができると考えられる。
多官能性エポキシ化合物の具体例としては、1,6−ヘキサンジオ−ルグリシジルエ−テル、エチレングリコ−ルジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、トリエチレングリコールジグリシジルエーテル、テトラエチレングリコールジグリシジルエーテル、ノナエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ジプロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、テトラプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ノナプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールヒドロキシヒバリン酸エステルのジグリシジルエーテル、トリメチロールププロパンジグリシジルエーテル、トリメロールプロパントリグリシジルエーテル、グリセロールジグリシジルエーテル、グリセロールトリグリシジルエーテル、ジグリセロールジグリシジルエーテル、ジグリセロールトリグリシジルエーテル、ジグリセロールテトラグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールトリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル、ジペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル、ソルビトールテトラグリシジルエーテル、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアネートのトリグリシジルエーテル、等の脂肪族エポキシ化合物、イソホロンジオールジグリシジルエーテル、ビス−2,2−ヒドロキシシクロヘキシルプロパンジグリシジルエーテル、等の脂環式エポキシ化合物、レゾルシンジグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールFジグリシジルエーテル、ビスフェノールSジグリシジルエーテル、オルトフタル酸ジグリシジルエーテル、フェノールノボラックポリグリシジルエーテル、クレゾールノボラックポリグリシジルエーテル等の芳香族エポキシ化合物等が挙げられる。
上記の中でも、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、トリエチレングリコールジグリシジルエーテル、トリメロールプロパントリグリシジルエーテル、グリセロールジグリシジルエーテル、グリセロールトリグリシジルエーテル、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアネートのトリグリシジルエーテル等の脂肪族エポキシ化合物、が特に好ましい。
多官能性エポキシ化合物の配合量は、固形分の4〜22重量%、特に5〜20重量%の範囲が好ましい。多官能性エポキシ化合物の配合量が少なすぎると、下地との密着性、耐水性、柔軟性が低下し、低屈折率の反射防止膜を形成する際の焼成等でハードコート層にクラックが発生する場合がある。一方、配合量が多すぎるとハードコート層の硬さが低下する場合がある。
また、ハードコート層を形成するコーティング用組成物には、更に、(D)成分として、一般式:R SiX 4−nで表される有機ケイ素化合物を配合することが好ましい。
この一般式中、Rは炭素数1〜3の炭化水素基であり、具体例としては、ビニル基、アリル基、アクリル基、メタクリル基、1−メチルビニル基、エポキシ基、メルカプト基、シアノ基、イソシアノ基、アミノ基、メチル基、エチル基、プロピル基、ビニル基等が挙げられる。また、Xは加水分解可能な官能基であり、その具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、メトキシエトキシ基等のアルコキシ基、もしくは、クロロ基、ブロモ基等のハロゲン基、もしくはアシルオキシ基等が挙げられる。式中、nは0又は1を表す。
このシラン化合物の具体例としては、テトラアルコキシシラン、ビニルトリアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、アリルトリアルコキシシラン等が挙げられる。
この(D)成分の有機ケイ素化合物は、被膜の更なる耐久性、特に耐擦傷性の向上に効果がある。(D)成分の有機ケイ素化合物の使用量は、固形分の2〜15重量%が好ましい。すなわち、2重量%未満では添加の効果が無く、15重量%を越えると、塗膜の白濁、クラックが発生し易くなり、好ましくない。これらの化合物は、単独でも、2種以上を混合して用いてもよい。また、この(D)成分の有機ケイ素化合物は、加水分解をおこなってから用いた方がより有効である。
また、ハードコート層を形成するコーティング用組成物には、更に、(E)成分として、
(E)一般式:X 3−m−Si(R )−Y−Si(R )−X 3−m
で表されるジシラン化合物を配合することが好ましい。
この一般式中、R及びRはそれぞれ炭素数1〜6の炭化水素基であるが、その具体例としては、メチル基、エチル基、ブチル基、ビニル基、フェニル基等があげられる。また、X及びXは加水分解性基であり、その具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、メトキシエトキシ基等のアルコキシ基、もしくはクロロ基、ブロモ基等のハロゲン基、もしくはアシルオキシ基等があげられる。式中、mは0又は1を表す。また、Yはカ−ボネ−ト基またはエポキシ基を有する有機基であり、その具体例としては、下記のものを例示することができる。
Figure 0003959095
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これらのジシラン化合物は、従来公知の方法で合成することができる。例えば、ジアリルカーボネートとトリクロロシラン等を付加反応させ、その後アルコキシ化させることにより得ることができる。あるいは、両末端に付加可能な置換基を持ち、更にその内部にエポキシ化可能な官能基を含む化合物にトリクロロシランなどを付加反応させ、その後アルコキシ化させることにより得ることができる。
ジシラン化合物の配合により、コーティング用組成物の硬化速度を向上させることができる。硬化速度が向上して硬化時間が短くなることは、塗膜形成工程における塗布表面へのゴミや不純物の付着の可能性を少なくして歩留まりを向上させることができる。更に、染色性を向上させる効果や、多官能性エポキシ化合物の配合量を少なくする効果、あるいは塗工する対象物の表面に存在する傷などの不良個所の存在を目立たなくする上でも優れた効果を有する。
このジシラン化合物の配合量は、固形分の3〜40重量%、特に5〜20重量%の範囲が好ましい。配合量が少なすぎると反応促進効果が現れない場合があり、一方、配合量が多すぎると塗膜の耐水性が悪くなったり、塗液のポットライフが短くなる場合がある。
また、ハードコート層を形成するコーティング用組成物には硬化触媒を配合することができる。但し、硬化触媒が無くても硬化させることは可能である。好ましい硬化触媒として、過塩素酸,過塩素酸アンモニウム,過塩素酸マグネシウム等の過塩素酸類、Cu(II),Zn(II),Co(II),Ni(II),Be(II),Ce(III),Ta(III),Ti(III),Mn(III),La(III),Cr(III),V(III),Co(III),Fe(III),Al(III),Ce(IV),Zr(IV),V(IV)等を中心金属原子とするアセチルアセトネート、アミン,グリシン等のアミノ酸、ルイス酸、有機酸金属塩等が挙げられる。この中でも、硬化条件、塗液のポットライフなどにおいて過塩素酸マグネシウム、Al(III),Fe(III)のアセチルアセトネートがより好ましい。添加量は、固形分濃度の0.01〜5.0重量%の範囲内が望ましい。
このようにして得られるハードコート層形成用のコーティング用組成物は、必要に応じ、溶剤に希釈して用いることができる。溶剤としては、アルコール類、エステル類、ケトン類、エーテル類、芳香族類等の溶剤が用いられる。
ハードコート層形成用のコ−ティング用組成物は、上記成分の他に必要に応じて、少量の金属キレ−ト化合物、界面活性剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、分散染料、油溶染料、顔料、フォトクロミック化合物、ヒンダ−ドアミン、ヒンダ−ドフェノ−ル系等の耐光耐熱安定剤等を添加し、コ−ティング液の塗布性、硬化速度および硬化後の被膜性能を改良することもできる。
さらに、コ−ティング用組成物の塗布にあたっては、プラスチックレンズ基材と被膜の密着性向上を目的として、プラスチックレンズ基材表面を予めアルカリ処理、酸処理、界面活性剤処理、無機あるいは有機の微粒子による剥離・研磨処理、プライマ−処理またはプラズマ処理をおこなうことが効果的である。
また、コ−ティング用組成物の塗布・硬化方法としては、ディッピング法、スピンコ−ト法、スプレ−コ−ト法、ロ−ルコ−ト法、あるいは、フロ−コ−ト法によりコ−ティング用組成物を塗布した後、40〜200℃の温度で数時間加熱乾燥することにより、被膜を形成できる。
ハードコート層の膜厚は、0.05〜30μmであることが好ましい。すなわち、0.05μm未満では、基本性能が実現できず、また、30μmを越えると表面の平滑性が損なわれたり、光学歪みが発生してしまう場合がある。
本発明のプラスチックレンズは、ハードコート層の上に反射防止膜を有する。本発明においては、この反射防止膜は、ハードコート層の屈折率よりも0.10以上低い屈折率を有し、かつ50nm〜150nmの膜厚の有機薄膜である。
反射防止膜を構成する有機薄膜としては、上記屈折率を有し、上記膜厚のものであれば制限はないが、シリコーン系、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系、メラミン系などの樹脂またはその原料モノマーを、単独、あるいは他の樹脂、原料モノマーと2種以上併用して成膜した物が好ましい。プラスチックレンズとしての耐熱性、耐薬品性、耐擦傷性、などの諸特性を考慮した場合は、中でも、シリコーン系樹脂を含む低屈折率層とすることが好ましく、この際に、表面硬度の向上や、屈折率の調整のため、微粒子状無機物などを添加することがより好ましい。この微粒子状無機物としては、コロイド状に分散したゾルなどが挙げられ、具体的には、シリカゾル、フッ化マグネシウムゾル、フッ化カルシウムゾルなどが挙げられる。
とりわけ、下記(F)成分および(G)成分を含有するコーティング用組成物を用いた湿式法で形成される有機薄膜を好ましく用いることができる。
(F)一般式:R SiX 4−q―rで表される有機ケイ素化合物、
(式中、Rは重合可能な反応基を有する有機基、Rは炭素数1〜6の炭化水素基、Xは加水分解基であり、qは0又は1、rは0又は1である。)
(G)平均粒径1〜150nmのシリカ系微粒子。
蒸着やスパッタリング法などの乾式法で形成される無機膜は下地の有機被膜のハードコート層との大きな熱膨張率差により耐熱性が低いのに対して、このような湿式法により形成される有機薄膜で構成される反射防止膜は、ハードコート層との熱膨張率差が小さいことから加熱によるクラックの発生が起こり難くなり、耐熱性に優れる。また、湿式法により形成することができるため、真空装置や大型の設備は不要となり、簡便に作製することが可能となる。
上記一般式中のRの重合可能な反応基を有する有機基としては、例えばビニル基、アリル基、アクリル基、メタクリル基、エポキシ基、メルカプト基、シアノ基、アミノ基等が挙げられる。Rの炭素数1〜6の炭化水素基の具体例としては、メチル基、エチル基、ブチル基、ビニル基、フェニル基等が挙げられる。また、Xの加水分解可能な官能基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、メトキシエトキシ基等のアルコキシ基、クロロ基、ブロモ基等のハロゲン基、アシルオキシ基等が挙げられる。
(F)成分の有機ケイ素化合物の具体例としては、ビニルトリアルコキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリ(β−メトキシ−エトシキ)シラン、アリルトリアルコキシシラン、アクリルオキシプロピルトリアルコキシシラン、メタクリルオキシプロピルトリアルコキシシラン、メタクリルオキシプロピルジアルコキシメチルシラン、γ−グリシドオキシプロピルトリアルコキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)−エチルトリアルコキシシラン、メルカプトプロピルトリアルコキシシラン、γ−アミノプロピルトリアルコキシシラン、N−β(アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジアルコキシシラン、テトラアルコキシシラン等が挙げられる。
また、(G)成分のシリカ系微粒子としては、平均粒径1〜150nmシリカ系微粒子を分散媒たとえば水、アルコール系もしくはその他の有機溶媒にコロイド状に分散させたシリカゾルを挙げることができる。また、低屈折率化のために、例えば内部に空洞ないし空隙が形成されているシリカ系微粒子からなるシリカゾルを用いることが好ましい。シリカ系微粒子の内部空洞内にシリカよりも屈折率が低い気体または溶媒が包含されることによって、空洞のないシリカ系微粒子より屈折率が低減し、被膜の低屈折率化が達成される。
上記の内部空洞を有するシリカ系微粒子について更に詳しく述べれば、このシリカ系微粒子は、特開2001−233611号公報に記載されている方法等で製造されるが、本発明では、平均粒径が20〜150nmの範囲にあり、かつ屈折率が1.16〜1.39の範囲にあるものを使用することが望ましい。ここで、粒子の平均粒径が20nm未満になると、粒子内部の空隙率が小さくなって、所望の低屈折率が得られなくなり、また平均粒径が150nmを超えると、有機薄膜のヘーズが増加するので好ましくない。
このように内部空洞を有するシリカ系微粒子としては、平均粒径20〜150nm、屈折率1.16〜1.39の中空シリカ微粒子を含む分散ゾルである触媒化成工業(株)製のスルーリアやレキューム等がある。
また、本発明における反射防止膜を形成するコーティング用組成物には、上記(F)、(G)成分の他に、ポリウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、エポキシアクリレート樹脂等の各種樹脂や、これらの樹脂原料となるメタアクリレート類、アクリレート類、エポキシ類、ビニル類等の各種モノマーを、添加することが可能である。中でも屈折率を低減する意味で、フッ素含有の各種ポリマー、またはフッ素含有の各種モノマーを添加することが好ましい。このときのフッ素含有ポリマーとしては、フッ素含有ビニルモノマーを重合して得られるポリマーが好ましく、さらに他の成分と共重合可能な官能基を有することが好ましい。
このような低屈折率層用のコーティング用組成物は、必要に応じ、溶剤に希釈して用いることができる。溶剤としては、水、アルコール類、エステル類、ケトン類、エーテル類、芳香族類等の溶剤が用いられる。
(F)成分の有機ケイ素化合物と(G)成分のシリカ系微粒子とを含有する低屈折率層用のコーティング用組成物は、これらの成分の他に、必要に応じて、少量の硬化触媒、界面活性剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、ヒンダートアミン・ヒンダートフェノール等の光安定剤、分散染料・油溶染料・蛍光染料・顔料等を添加し、コーティング液の塗布性の向上や、硬化後の被膜性能を改良することもできる。
湿式法による低屈折率の反射防止膜の成膜方法としては、具体的には、ディピング法、スピンナー法、スプレー法、フロー法などの公知の方法が使用可能である。各種成膜方法の中でプラスチックレンズのような曲面形状に50nm〜150nmの薄膜をムラなく成膜することを考慮すると、ディピング法、またはスピンナー法が好ましい。
なお、ハ−ドコ−ト層上に低屈折率層を形成する際には、ハ−ドコ−ト層表面に前処理を行うことが好ましい。この前処理の具体例としては、表面研磨、紫外線−オゾン洗浄、プラズマ処理等のハ−ドコ−ト表面を親水化(接触角θ 60°以下)する方法が有効である。
反射防止膜の具体的な成膜方法は以下の様な手順により可能である。まず、(F)成分の有機ケイ素化合物を有機溶剤で希釈し、必要に応じて水または薄い塩酸、酢酸等を添加して加水分解を行う。さらに、(G)成分のシリカ系微粒子が5〜50重量%の分率で有機溶剤中にコロイド状に分散した品を添加する。その後、必要に応じ、界面活性剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤などを添加し、十分に撹拌した後にコーティング液として用いる。このとき、硬化後の固形分に対して、コーティング液の希釈する濃度は、好ましくは固形分濃度として0.5〜15重量%であり、より好ましくは1〜10重量%である。固形分濃度が15重量%を越えた場合には、ディピング法で引き上げ速度を遅くしたり、スピンナー法で回転数を高くしても、所定の膜厚を得ることが困難であり、膜厚が必要以上に厚くなってしまう。また、固形分濃度が0.5重量%に満たない場合には、ディピング法で引き上げ速度を早くしたり、スピンナー法で回転数を遅くしても、膜厚が必要よりも薄くなってしまい所定の膜厚を得ることが困難である。また、速度を速くし過ぎたり、回転数を遅くし過ぎると、レンズ上での塗りムラが大きくなりやすく、界面活性剤等の添加でも対応仕切れなくなってしまう。
コーティング液をプラスチックレンズに塗布後、熱または紫外線によって硬化させることによって反射防止膜を得られるが、加熱処理によって硬化させることが好ましい。この際に、加熱温度はコーティング用組成物の組成、プラスチックレンズの基材の耐熱性等を考慮して適宜決定されるが、50℃〜200℃が好ましく、より好ましくは80℃〜140℃である。
得られる反射防止膜の膜厚は50nm〜150nmの範囲である必要がある。この範囲より厚すぎても薄すぎても十分な反射防止効果が得られない。また、反射防止膜の屈折率は、反射防止膜として機能するためには、下地のハードコート層との屈折率差が0.10以上、好ましくは0.15以上、更に好ましくは0.20以上とする必要がある。具体的な屈折率は、1.30〜1.45の範囲とすることが好ましい。
更に、本発明に係るプラスチックレンズの製造方法についての主要部分を整理して記載すれば、以下の通りである。
(1)本発明に係るプラスチックレンズの製造方法は、プラスチックレンズ基材上に少なくとも下記(A)成分及び(B)成分を含有するコ−ティング用組成物からハードコート層を形成するハードコート層形成工程と、
(A)平均粒径1〜200nmのルチル型の結晶構造を有する酸化チタンを含有する無機酸化物微粒子、
(B)一般式:RSiX で表される有機ケイ素化合物(式中、Rは重合可能な反応基を有する炭素数が3以上の有機基を表し、Xは加水分解性基を表す。)、
前記ハードコート層上に前記ハードコート層の屈折率よりも0.10以上低い屈折率を有し、かつ50nm〜150nmの膜厚の有機薄膜を形成する反射防止膜形成工程とを有するものである。
(2)本発明に係るプラスチックレンズの製造方法は、プラスチックレンズ基材上に少なくとも下記(A)成分及び(B)成分を含有するコ−ティング用組成物からハードコート層を形成するハードコート層形成工程と、
(A)酸化チタン及び酸化スズ、又は酸化チタン、酸化スズ及び酸化ケイ素からなるルチル型の結晶構造を有する複合酸化物を含む平均粒径1〜200nmの無機酸化物微粒子、
(B)一般式:RSiX で表される有機ケイ素化合物(式中、Rは重合可能な反応基を有する炭素数が3以上の有機基を表し、Xは加水分解性基を表す。)、
前記ハードコート層上に前記ハードコート層の屈折率よりも0.10以上低い屈折率を有し、かつ50nm〜150nmの膜厚の有機薄膜を形成する反射防止膜形成工程とを有するものである。
(3)本発明に係るプラスチックレンズの製造方法は、前記(2)に記載の無機酸化物微粒子として、(i)酸化チタン及び酸化スズ、又は酸化チタン、酸化スズ及び酸化ケイ素からなるルチル型の結晶構造を有する複合酸化物の核粒子の表面を、(ii)酸化ケイ素と酸化ジルコニウム及び/又は酸化アルミニウムからなる複合酸化物の被覆層で被覆したものを使用する。
(4)本発明に係るプラスチックレンズの製造方法は、前記反射防止膜形成工程で形成される前記有機薄膜を、下記(F)成分及び(G)成分
(F)一般式:R SiX 4−q―rで表される有機ケイ素化合物(式中、Rは重合可能な反応基を有する有機基、Rは炭素数1〜6の炭化水素基、Xは加水分解性基であり、qは0又は1、rは0又は1である。)、
(G)平均粒径1〜150nmのシリカ系微粒子
を含有するコーティング組成物を用いて形成する。
(5)本発明に係るプラスチックレンズの製造方法は、前記(4)に記載のシリカ系微粒子として、内部空洞を有するものを使用する。
(6)本発明に係るプラスチックレンズの製造方法は、前記(5)に記載のシリカ系微粒子として、20〜150nmの平均粒径を有し、屈折率が1.16〜1.39の範囲にあるものを使用する。
以下、本発明の詳細について実施例に基づき説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。
実施例1〜8,比較例1〜5
次に示す実施例1〜8,比較例1〜5においては、本発明のプラスチックレンズに用いるハードコート層を形成するコーティング用組成物の各成分の配合の効果の確認を行った。なお、得られたプラスチックレンズの評価は以下の方法で行った。
(1)耐湿性:
60℃、100RH%に設定された恒温恒湿槽(ダバイエスペック株式会社製:PR−1G)に7日間放置した後、表面状態に全く変化がないものを優、ごくわずかの変化が認められるものの実用上は問題がないものを良とした。
(2)耐候性:
キセノンランプによるサンシャインウェザ−メ−タ−(スガ試験機株式会社製:WEL−SUN−HC)に80時間暴露した後、表面状態の変化の程度を目視により、次の段階に分けて評価した。
◎:変化が認められない。
○:白濁が発生
△:クラックが発生
×:ハガレが発生
(3)表面処理層(ハ−ドコ−ト層および低屈折率層)の密着性:
レンズ生地と表面処理層(ハ−ドコ−ト層及び反射防止膜)の密着性の評価をした。JIS D−0202に準じてクロスカットテ−プ試験によって行った。即ち、ナイフを用い基材表面に1mm間隔に切れ目を入れ、1平方mmのマス目を100個形成する。次に、その上へセロファンテ−プ(ニチバン(株)製、商標名「セロテ−プ」)を強く押し付けた後、表面から90度方向へ急に引っ張り剥離した後、コ−ト被膜の残っているマス目を密着性指標として目視で観察した。
◎:コ−ト膜の残った面積が100%
○:コート膜の残った面積が95%以上〜100%未満
△:コ−ト膜の残った面積が50%以上〜95%未満
×:コ−ト膜の残った面積が50%未満
(4)耐擦傷性試験:
スチ−ルウ−ル(日本スチ−ルウ−ル(株)製 #0000番)を用いて、1kg荷重、10往復でレンズを擦り、傷の程度を目視の観察により10段階にランク付けする。
(1(悪)〜10(良))
◎: 10〜8
○: 7〜6
△: 5〜4
×: 3〜1
(1)ハードコ−ト層用コ−ティング液(H−1)の調製
プロピレングリコ−ルメチルエ−テル264部、酸化チタン、酸化スズ及び酸化ケイ素からなるルチル型の結晶構造を有する複合酸化物の核粒子の表面を、酸化ケイ素と酸化ジルコニウムからなる複合酸化物の被覆層で被覆し、更にカップリング剤で表面修飾した平均粒径10nmの無機酸化物微粒子をメタノールに分散させた固形分濃度20wt%の複合酸化物ゾル(触媒化成工業(株)製、商品名「オプトレイク1120Z(11RU−7/A8)」)1000部を混合した後、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン226部、グリセロ−ルポリグリシジルエ−テル(ナガセ化成工業(株)製、商品名「デナコ−ルEX−313」)40部を混合した。この混合液に0.1N塩酸水溶液62部を攪拌しながら滴下し、さらに4時間攪拌後一昼夜熟成させた後、Fe(III)アセチルアセトネ−ト3部、シリコン系界面活性剤(日本ユニカ−(株)製、商品名「L−7001」)5部を添加し4時間攪拌後一昼夜熟成した。ここで得られたハ−ドコ−ト層用のコーティング液をH−1と略す。
(2)ハードコ−ト層用コ−ティング液(H−2)の調製
プロピレングリコ−ルメチルエ−テル146部、酸化チタン、酸化スズ及び酸化ケイ素からなるルチル型の結晶構造を有する複合酸化物の核粒子の表面を、酸化ケイ素と酸化ジルコニウムからなる複合酸化物の被覆層で被覆し、更にカップリング剤で表面修飾した平均粒径10nmの無機酸化物微粒子をメタノールに分散させた固形分濃度20wt%の複合酸化物ゾル(触媒化成工業(株)製、商品名「オプトレイク1120Z(11RU−7/A8)」)1000部を混合した後、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン226部、テトラメトキシシラン101部を混合した。この混合液に0.1N塩酸水溶液120部を攪拌しながら滴下し、さらに4時間攪拌後一昼夜熟成させた後、Fe(III)アセチルアセトネ−ト2部、シリコン系界面活性剤(日本ユニカ−(株)製、商品名「L−7001」)5部を添加し4時間攪拌後一昼夜熟成した。ここで得られたハ−ドコ−ト層用のコーティング液をH−2と略す。
(3)ハ−ドコ−ト層用コ−ティング液(H−3)の調製
プロピレングリコ−ルメチルエ−テル178部、酸化チタン、酸化スズ及び酸化ケイ素からなるルチル型の結晶構造を有する複合酸化物の核粒子の表面を、酸化ケイ素と酸化ジルコニウムからなる複合酸化物の被覆層で被覆し、更にカップリング剤で表面修飾した平均粒径10nmの無機酸化物微粒子をメタノールに分散させた固形分濃度20wt%の複合酸化物ゾル(触媒化成工業(株)製、商品名「オプトレイク1120Z(11RU−7/A8)」)1000部を混合した後、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン170部、テトラメトキシシラン101部、グリセロ−ルポリグリシジルエ−テル(ナガセ化成工業(株)製、商品名「デナコ−ルEX−313」)40部を混合した。この混合液に0.1N塩酸水溶液104部を攪拌しながら滴下し、さらに4時間攪拌後一昼夜熟成させた後、Fe(III)アセチルアセトネ−ト2.5部、シリコン系界面活性剤(日本ユニカ−(株)製、商品名「L−7001」)5部を添加し4時間攪拌後一昼夜熟成した。ここで得られたハ−ドコ−ト層用のコーティング液をH−3と略す。
(4)ハ−ドコ−ト層用コ−ティング液(H−4)の調製
プロピレングリコ−ルメチルエ−テル261部、酸化チタン、酸化スズ及び酸化ケイ素からなるルチル型の結晶構造を有する複合酸化物の核粒子の表面を、酸化ケイ素と酸化ジルコニウムからなる複合酸化物の被覆層で被覆し、更にカップリング剤で表面修飾した平均粒径10nmの無機酸化物微粒子をメタノールに分散させた固形分濃度20wt%の複合酸化物ゾル(触媒化成工業(株)製、商品名「オプトレイク1120Z(11RU−7/A8)」)1000部を混合した後、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン170部、ジシラン化合物(トクヤマ(株)製、商品名「NSK−100」)63部、グリセロ−ルポリグリシジルエ−テル(ナガセ化成工業(株)製、商品名「デナコ−ルEX−313」)40部を混合した。この混合液に0.1N塩酸水溶液60部を攪拌しながら滴下し、さらに4時間攪拌後一昼夜熟成させた後、Fe(III)アセチルアセトネ−ト2.5部、シリコン系界面活性剤(日本ユニカ−(株)製、商品名「L−7001」)5部を添加し4時間攪拌後一昼夜熟成した。ここで得られたハ−ドコ−ト層用のコーティング液をH−4と略す。
(5)ハ−ドコ−ト層用コ−ティング液(H−5)の調製
プロピレングリコ−ルメチルエ−テル264部、酸化チタン、酸化スズ及び酸化ケイ素からなるルチル型の結晶構造を有する複合酸化物の核粒子の表面を、酸化ケイ素と酸化ジルコニウムからなる複合酸化物の被覆層で被覆し、更にカップリング剤で表面修飾した平均粒径8nmの無機酸化物微粒子をメタノールに分散させた固形分濃度20wt%の複合酸化物ゾル(触媒化成工業(株)製、商品名「オプトレイク1120Z(8RU−25/A17)」)1030部を混合した後、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン226部、グリセロ−ルポリグリシジルエ−テル(ナガセ化成工業(株)製、商品名「デナコ−ルEX−313」)40部を混合した。この混合液に0.1N塩酸水溶液62部を攪拌しながら滴下し、さらに4時間攪拌後一昼夜熟成させた後、Fe(III)アセチルアセトネ−ト3部、シリコン系界面活性剤(日本ユニカ−(株)製、商品名「L−7001」)5部を添加し4時間攪拌後一昼夜熟成した。ここで得られたハ−ドコ−ト層用のコーティング液をH−5と略す。
(6)ハ−ドコ−ト層用コ−ティング液(H−6)の調製
プロピレングリコ−ルメチルエ−テル264部、酸化チタン、酸化スズ及び酸化ケイ素からなるルチル型の結晶構造を有する複合酸化物の核粒子の表面を、酸化ケイ素と酸化アルミニウムからなる複合酸化物の被覆層で被覆し、更にカップリング剤で表面修飾した平均粒径10nmの無機酸化物微粒子をメタノールに分散させた固形分濃度20wt%の複合酸化物ゾル(触媒化成工業(株)製、商品名「オプトレイク1120AL(11RU−7・A8)」)1000部を混合した後、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン226部、グリセロ−ルポリグリシジルエ−テル(ナガセ化成工業(株)製、商品名「デナコ−ルEX−313」)40部を混合した。この混合液に0.1N塩酸水溶液62部を攪拌しながら滴下し、さらに4時間攪拌後一昼夜熟成させた後、Fe(III)アセチルアセトネ−ト3部、シリコン系界面活性剤(日本ユニカ−(株)製、商品名「L−7001」)5部を添加し4時間攪拌後一昼夜熟成した。ここで得られたハ−ドコ−ト層用のコーティング液をH−6と略す。
(7)ハ−ドコ−ト層用コ−ティング液(H−7)の調製
プロピレングリコ−ルメチルエ−テル264部、酸化チタン、酸化スズ及び酸化ケイ素からなるルチル型の結晶構造を有する複合酸化物の核粒子の表面を、酸化ケイ素と酸化ジルコニウム及びアルミニウムからなる複合酸化物の被覆層で被覆し、更にカップリング剤で表面修飾した平均粒径8nmの無機酸化物微粒子をメタノールに分散させた固形分濃度20wt%の複合酸化物ゾル(触媒化成工業(株)製、商品名「オプトレイク1120ZAL(8RU−25・A8)」)1030部を混合した後、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン226部、グリセロ−ルポリグリシジルエ−テル(ナガセ化成工業(株)製、商品名「デナコ−ルEX−313」)40部を混合した。この混合液に0.1N塩酸水溶液62部を攪拌しながら滴下し、さらに4時間攪拌後一昼夜熟成させた後、Fe(III)アセチルアセトネ−ト3部、シリコン系界面活性剤(日本ユニカ−(株)製、商品名「L−7001」)5部を添加し4時間攪拌後一昼夜熟成した。ここで得られたハ−ドコ−ト層用のコーティング液をH−7と略す。
(8)ハ−ドコ−ト層用コ−ティング液(H−8)の調製
ハ−ドコ−ト層用コ−ティング液(H−1)の調製において、無機酸化物微粒子のゾルを酸化チタンと酸化ケイ素からなるアナターゼ型の結晶構造を有する複合酸化物の核粒子の表面を、酸化ケイ素と酸化ジルコニウムからなる複合酸化物の被覆層で被覆し、更にカップリング剤で表面修飾した平均粒径8nmの無機酸化物微粒子をメタノールに分散させた固形分濃度20wt%の複合酸化物ゾル(触媒化成工業(株)製、商品名「オプトレイク1120Z(U−25・A8)」)とした以外は、H−1と同様の方法で調製した。ここで得られたハ−ドコ−ト層用のコーティング液をH−8と略す。
(9)ハードコ−ト層用コ−ティング液(H−9)の調製
ハ−ドコ−ト層用コ−ティング液(H−2)の調製において、無機酸化物微粒子のゾルを酸化チタンと酸化ケイ素からなるアナターゼ型の結晶構造を有する複合酸化物の核粒子の表面を、酸化ケイ素と酸化ジルコニウムからなる複合酸化物の被覆層で被覆し、更にカップリング剤で表面修飾した平均粒径8nmの無機酸化物微粒子をメタノールに分散させた固形分濃度20wt%の複合酸化物ゾル(触媒化成工業(株)製、商品名「オプトレイク1120Z(U−25・A8)」)とした以外は、H−2と同様の方法で調製した。ここで得られたハ−ドコ−ト層用のコーティング液をH−9と略す。
(10)ハードコ−ト層用コ−ティング液(H−10)の調製
ハ−ドコ−ト層用コ−ティング液(H−3)の調製において、無機酸化物微粒子のゾルを酸化チタンと酸化ケイ素からなるアナターゼ型の結晶構造を有する複合酸化物の核粒子の表面を、酸化ケイ素と酸化ジルコニウムからなる複合酸化物の被覆層で被覆し、更にカップリング剤で表面修飾した平均粒径8nmの無機酸化物微粒子をメタノールに分散させた固形分濃度20wt%の複合酸化物ゾル(触媒化成工業(株)製、商品名「オプトレイク1120Z(U−25・A8)」)とした以外は、H−3と同様の方法で調製した。ここで得られたハ−ドコ−ト層用のコーティング液をH−10と略す。
(11)ハ−ドコ−ト層用コ−ティング液(H−11)の調製
ハ−ドコ−ト層用コ−ティング液(H−4)の調製において、無機酸化物微粒子のゾルを酸化チタンと酸化ケイ素からなるアナターゼ型の結晶構造を有する複合酸化物の核粒子の表面を、酸化ケイ素と酸化ジルコニウムからなる複合酸化物の被覆層で被覆し、更にカップリング剤で表面修飾した平均粒径8nmの無機酸化物微粒子をメタノールに分散させた固形分濃度20wt%の複合酸化物ゾル(触媒化成工業(株)製、商品名「オプトレイク1120Z(U−25・A8)」)とした以外は、H−4と同様の方法で調製した。ここで得られたハ−ドコ−ト層用のコーティング液をH−11と略す。
(12)低屈折率層用コーティング液(C−1)の調製
プロピレングリコールモノメチルエーテル(以下PGME)18.8g、γ−グリシドキシトリメトキシシラン8.1gを混合した後、0.1規定塩酸水溶液2.2gを撹拌しながら滴下し、5時間撹拌した。この液に、内部に空洞を有する平均粒径60nmのシリカ系微粒子(中空シリカ微粒子)をイソプロパノールに分散させた固形分濃度20wt%のシリカゾル(触媒化成工業(株)製、商品名「スルーリア1420」)20.7gを加えて十分に混合した後、重合触媒としてAl(Cを0.04g、シリコン系界面活性剤(日本ユニカー製 L7604)を0.015g添加して撹拌、溶解することにより、固形分濃度が20%のコーティング原液を得た。このコーティング液を希釈するために、300ppm濃度のシリコン系界面活性剤(日本ユニカー製 L7604)入りPGME溶液を準備し、コーティング原液を35.3g、希釈用界面活性剤入りPGME溶液114.7gを混合して十分に撹拌し、固形分濃度が約4.7%の低屈折率層用のコーティング液を作製した。ここで得られた低屈折率層用のコーティング液をC−1と略す。
(13)低屈折率層用コーティング液(C−2)の調製
プロピレングリコールモノメチルエーテル(以下PGME)18.8g、γ−グリシドキシトリメトキシシラン8.1gを混合した後、0.1規定塩酸水溶液2.2gを撹拌しながら滴下し、5時間撹拌した。この液に、内部に空洞を有しない平均粒径45nmのシリカ系微粒子をイソプロパノールに分散させた固形分濃度20wt%のシリカゾル(触媒化成工業(株)製、商品名「オスカル1435」)20.7gを加えて十分に混合した後、重合触媒としてAl(Cを0.04g、シリコン系界面活性剤(日本ユニカー製 L7604)を0.015g添加して撹拌、溶解することにより、固形分濃度が20%のコーティング原液を得た。このコーティング液を希釈するために、300ppm濃度のシリコン系界面活性剤(日本ユニカー製 L7604)入りPGME溶液を準備し、コーティング原液を35.3g、希釈用界面活性剤入りPGME溶液114.7gを混合して十分に撹拌し、固形分濃度が約4.7%の低屈折率層用のコーティング液を作製した。ここで得られた低屈折率層用のコーティング液をC−2と略す。
(実施例1)
上記H−1を用いて、屈折率1.67のプラスチックレンズ(セイコ−エプソン(株)製、セイコ−ス−パ−ソブリン用レンズ生地 以下SSVと略す)に浸積法(引き上げ速度35cm/min)にて塗布を行った。
塗布後、80℃で30分間風乾した後、120℃で180分間焼成を行い、2.5μmのハ−ドコ−ト層を形成した。このようにして得られたレンズ基材に、上記C−1液を用いて、浸積法(引き上げ速度10cm/min)にて塗布を行った。塗布後、100℃で180分間焼成を行い、低屈折率層付きのレンズを得た。このときの膜厚は90nmであり、低屈折率層の屈折率は1.37であった。
こうして得られたレンズに、前記の耐湿性試験、耐候性試験、表面処理層の密着性試験、耐擦傷性試験を行った。この実施例1で得られたレンズは、耐湿性、耐候性、表面処理層の密着性、耐擦傷性いずれも満足できる水準であった。
(実施例2)
上記H−2を用いて、SSVに浸積法(引き上げ速度35cm/min)にて塗布を行った。塗布後、80℃で30分間風乾した後、120℃で120分間焼成を行い、2.5μmのハ−ドコ−ト層を形成した。このようにして得られたレンズ基材に、上記C−1液を用いて、浸積法(引き上げ速度10cm/min)にて塗布を行った。塗布後、100℃で180分間焼成を行い、低屈折率層付きのレンズを得た。このときの膜厚は90nmであり、低屈折率層の屈折率は1.37であった。
こうして得られたレンズに、前記の耐湿性試験、耐候性試験、表面処理層の密着性試験、耐擦傷性試験を行った。この実施例2で得られたレンズは、耐湿性、耐候性、表面処理層の密着性、耐擦傷性いずれも満足できる水準であった。
(実施例3)
上記H−3を用いて、SSVに浸積法(引き上げ速度35cm/min)にて塗布を行った。塗布後、80℃で30分間風乾した後、120℃で180分間焼成を行い、2.5μmのハ−ドコ−ト層を形成した。このようにして得られたレンズ基材に、上記C−1液を用いて、浸積法(引き上げ速度10cm/min)にて塗布を行った。塗布後、100℃で180分間焼成を行い、低屈折率層付きのレンズを得た。このときの膜厚は90nmであり、低屈折率層の屈折率は1.37であった。
こうして得られたレンズに、前記の耐湿性試験、耐候性試験、表面処理層の密着性試験、耐擦傷性試験を行った。この実施例3で得られたレンズは、耐湿性、耐候性、表面処理層の密着性、耐擦傷性いずれも満足できる水準であった。
(実施例4)
上記H−4を用いて、SSVに浸積法(引き上げ速度35cm/min)にて塗布を行った。塗布後、80℃で20分間風乾した後、120℃で180分間焼成を行い、2.5μmのハ−ドコ−ト層を形成した。このようにして得られたレンズ基材に、上記C−1液を用いて、浸積法(引き上げ速度10cm/min)にて塗布を行った。塗布後、100℃で180分間焼成を行い、低屈折率層付きのレンズを得た。このときの膜厚は90nmであり、低屈折率層の屈折率は1.37であった。
こうして得られたレンズに、前記の耐湿性試験、耐候性試験、表面処理層の密着性試験、耐擦傷性試験を行った。この実施例4で得られたレンズは、耐湿性、耐候性、表面処理層の密着性、耐擦傷性いずれも満足できる水準であった。
(実施例5)
上記H−5を用いて、SSVに浸積法(引き上げ速度35cm/min)にて塗布を行った。塗布後、80℃で30分間風乾した後、120℃で120分間焼成を行い、2.5μmのハ−ドコ−ト層を形成した。このようにして得られたレンズ基材に、上記C−1液を用いて、浸積法(引き上げ速度10cm/min)にて塗布を行った。塗布後、100℃で180分間焼成を行い、低屈折率層付きのレンズを得た。このときの膜厚は90nmであり、低屈折率層の屈折率は1.37であった。
こうして得られたレンズに、前記の耐湿性試験、耐候性試験、表面処理層の密着性試験、耐擦傷性試験を行った。この実施例5で得られたレンズは、耐湿性、耐候性、表面処理層の密着性、耐擦傷性いずれも満足できる水準であった。
(実施例6)
上記H−6を用いて、SSVに浸積法(引き上げ速度35cm/min)にて塗布を行った。塗布後、80℃で30分間風乾した後、120℃で120分間焼成を行い、2.5μmのハ−ドコ−ト層を形成した。このようにして得られたレンズ基材に、上記C−1液を用いて、浸積法(引き上げ速度10cm/min)にて塗布を行った。塗布後、100℃で180分間焼成を行い、低屈折率層付きのレンズを得た。このときの膜厚は90nmであり、低屈折率層の屈折率は1.37であった。
こうして得られたレンズに、前記の耐湿性試験、耐候性試験、表面処理層の密着性試験、耐擦傷性試験を行った。この実施例6で得られたレンズは、耐湿性、耐候性、表面処理層の密着性、耐擦傷性いずれも満足できる水準であった。
(実施例7)
上記H−7を用いて、SSVに浸積法(引き上げ速度35cm/min)にて塗布を行った。塗布後、80℃で30分間風乾した後、120℃で120分間焼成を行い、2.5μmのハ−ドコ−ト層を形成した。このようにして得られたレンズ基材に、上記C−1液を用いて、浸積法(引き上げ速度10cm/min)にて塗布を行った。塗布後、100℃で180分間焼成を行い、低屈折率層付きのレンズを得た。このときの膜厚は90nmであり、低屈折率層の屈折率は1.37であった。
こうして得られたレンズに、前記の耐湿性試験、耐候性試験、表面処理層の密着性試験、耐擦傷性試験を行った。この実施例7で得られたレンズは、耐湿性、耐候性、表面処理層の密着性、耐擦傷性いずれも満足できる水準であった。
(実施例8)
上記H−1を用いて、SSVに浸積法(引き上げ速度35cm/min)にて塗布を行った。塗布後、80℃で30分間風乾した後、120℃で120分間焼成を行い、2.5μmのハ−ドコ−ト層を形成した。このようにして得られたレンズ基材に、上記C−2液を用いて、浸積法(引き上げ速度10cm/min)にて塗布を行った。塗布後、100℃で180分間焼成を行い、低屈折率層付きのレンズを得た。このときの膜厚は90nmであり、低屈折率層の屈折率は1.46であった。
こうして得られたレンズに、前記の耐湿性試験、耐候性試験、表面処理層の密着性試験、耐擦傷性試験を行った。この実施例8で得られたレンズは、耐湿性、耐候性、表面処理層の密着性、耐擦傷性いずれも満足できる水準であった。しかし、実施例1〜7で得られたレンズと較べると、反射率曲線のボトムで測定される反射率が高い傾向を示した。
(比較例1)
上記H−8を用いて、SSVに浸積法(引き上げ速度35cm/min)にて塗布を行った。塗布後、80℃で30分間風乾した後、120℃で180分間焼成を行い、2.5μmのハ−ドコ−ト層を形成した。このようにして得られたレンズ基材に、上記C−1液を用いて、浸積法(引き上げ速度10cm/min)にて塗布を行った。塗布後、100℃で180分間焼成を行い、低屈折率層付きのレンズを得た。このときの膜厚は90nmであり、低屈折率層の屈折率は1.37であった。
こうして得られたレンズに、前記の耐湿性試験、耐候性試験、表面処理層の密着性試験、耐擦傷性試験を行った。この比較例1で得られたレンズは、表面処理層の密着性、耐擦傷性、耐湿性については満足できる水準であったが、耐候性についてはやや不足していた。
(比較例2)
上記H−9を用いて、SSVに浸積法(引き上げ速度35cm/min)にて塗布を行った。塗布後、80℃で20分間風乾した後、120℃で180分間焼成を行い、2.5μmのハ−ドコ−ト層を形成した。このようにして得られたレンズ基材に、上記C−1液を用いて、浸積法(引き上げ速度10cm/min)にて塗布を行った。塗布後、100℃で180分間焼成を行い、低屈折率層付きのレンズを得た。このときの膜厚は90nmであり、低屈折率層の屈折率は1.37であった。
こうして得られたレンズに、前記の耐湿性試験、耐候性試験、表面処理層の密着性試験、耐擦傷性試験を行った。この比較例2で得られたレンズは、表面処理層の密着性、耐擦傷性、耐湿性については満足できる水準であったが、耐候性については不足していた。
(比較例3)
上記H−10を用いて、SSVに浸積法(引き上げ速度35cm/min)にて塗布を行った。塗布後、80℃で30分間風乾した後、120℃で180分間焼成を行い、2.5μmのハ−ドコ−ト層を形成した。このようにして得られたレンズ基材に、上記C−1液を用いて、浸積法(引き上げ速度10cm/min)にて塗布を行った。塗布後、100℃で180分間焼成を行い、低屈折率層付きのレンズを得た。このときの膜厚は90nmであり、低屈折率層の屈折率は1.37であった。
こうして得られたレンズに、前記の耐湿性試験、耐候性試験、表面処理層の密着性試験、耐擦傷性試験を行った。この比較例3で得られたレンズは、表面処理層の密着性、耐擦傷性、耐湿性については満足できる水準であったが、耐候性については不足していた。
(比較例4)
上記H−11を用いて、SSVに浸積法(引き上げ速度35cm/min)にて塗布を行った。塗布後、80℃で30分間風乾した後、120℃で180分間焼成を行い、2.5μmのハ−ドコ−ト層を形成した。このようにして得られたレンズ基材に、上記C−1液を用いて、浸積法(引き上げ速度10cm/min)にて塗布を行った。塗布後、100℃で180分間焼成を行い、低屈折率層付きのレンズを得た。このときの膜厚は90nmであり、低屈折率層の屈折率は1.37であった。
こうして得られたレンズに、前記の耐湿性試験、耐候性試験、表面処理層の密着性試験、耐擦傷性試験を行った。この比較例4で得られたレンズは、表面処理層の密着性、耐擦傷性、耐湿性については満足できる水準であったが、耐候性については不足していた。
(比較例5)
上記H−8を用いて、SSVに浸積法(引き上げ速度35cm/min)にて塗布を行った。塗布後、80℃で30分間風乾した後、120℃で180分間焼成を行い、2.5μmのハ−ドコ−ト層を形成した。このようにして得られたレンズ基材に、上記C−2液を用いて、浸積法(引き上げ速度10cm/min)にて塗布を行った。塗布後、100℃で180分間焼成を行い、低屈折率層付きのレンズを得た。このときの膜厚は90nmであり、低屈折率層の屈折率は1.46であった。
こうして得られたレンズに、前記の耐湿性試験、耐候性試験、表面処理層の密着性試験、耐擦傷性試験を行った。この比較例5で得られたレンズは、耐候性が劣っており、しかも反射率曲線のボトムで測定される反射率が高い傾向を示した。
表1に実施例で調製したハードコート層形成用のコーティング用組成物の組成をまとめて示した。また、表2に実施例、比較例の評価結果をまとめて示した。
Figure 0003959095
Figure 0003959095
表2からも明らかなように、アナターゼ型の酸化チタンを含有する無機酸化物微粒子H−8〜H−11を用いたハードコート層を有する比較例1〜5のプラスチックレンズは、酸化チタンが他の酸化物と複合酸化物微粒子を構成し、更に被覆層に覆われている構造の複合酸化物の形態であっても、耐候性に劣ることが認められる。また、内部に空洞を有しないシリカ系微粒子C−2を用いた低屈折率層を有する実施例8のプラスチックレンズは、反射率曲線のボトムで測定される反射率が高く、更にアナターゼ型の酸化チタンを含有する無機酸化物微粒子H−8を用いたハードコート層と、内部に空洞を有しないシリカ系微粒子C−2を用いた低屈折率層を有する比較例5のプラスチックレンズにおいては、反射率曲線のボトムで測定される反射率が高いばかりでなく、耐候性も劣っている。
更に、(C)成分の多官能性エポキシ化合物を配合していないコーティング液で形成したハードコート層を有する実施例2と比較例2のプラスチックレンズは、やや耐湿性が劣る。また、(D)成分の有機ケイ素化合物を配合したコーティング液で形成したハードコート層を有する実施例2,3、比較例2,3のプラスチックレンズは耐擦傷性に特に優れる。
実施例9〜11、比較例6,7
次に示す実施例9〜11、比較例6,7では、多官能性エポキシ化合物の配合量を変えて、多官能性エポキシ化合物配合量の効果の確認試験を行った。なお、得られたプラスチックレンズの評価は以下の方法で行った。
(1)耐熱性試験(クラック発生温度):
作製したレンズを、所定のメガネフレームに枠入れした後、メガネフレームごと40℃のオーブン中にいれて30分間加熱した。オーブンから取り出した後、室温で30分放置した後、レンズにクラックが発生していないか、暗箱で目視評価を行った。クラックが発生していない場合は、オーブンの温度を10℃づつ上げて再度30分間加熱し、同様の評価を行い、100℃まで試験を行った。濃いクラックが発生した時の温度をクラック発生温度とし、以下の様に評価した。
◎:非常に耐熱性が高い(クラック発生温度が100℃、または100℃でもクラックが発生しない。)
○:耐熱性が高い(クラック発生温度が80℃〜90℃)
×:耐熱性が低い(クラック発生温度が70℃以下)
(2)密着性:
レンズ生地と表面処理層(ハ−ドコ−ト層及び低屈折率層)の密着性を、サンシャインウェザ−(キセノンランプによるサンシャインウェザ−メ−タ−120時間)暴露と恒温恒湿(恒温恒湿槽60℃×99%雰囲気に7日間)放置したサンプルについて評価した。JISD−0202に準じてクロスカットテ−プ試験によって行った。即ち、ナイフを用い基材表面に1mm間隔に切れ目を入れ、1平方mmのマス目を100個形成させる。次に、その上へセロファンテ−プ(ニチバン(株)製、商標名「セロテ−プ」)を強く押し付けた後、表面から90度方向へ急に引っ張り剥離した後、コ−ト被膜の残っているマス目を密着性指標として目視で観察した。
◎:コ−ト膜の残った面積が100%
○:コ−ト膜の残った面積が95%以上〜100%未満
△:コ−ト膜の残った面積が50%以上〜95%未満
×:コ−ト膜の残った面積が50%未満
(3)耐候性のクラック:
サンシャインウェザーメーター暴露120時間後のクラック発生状態を評価した。
(4)耐擦傷性試験:
スチ−ルウ−ル(日本スチ−ルウ−ル(株)製 #0000番)を用いて、1kg荷重、10往復でレンズを擦り、傷の程度を目視の観察により10段階にランク付けする。
(1(悪)〜10(良))
◎:10〜8
○: 7〜6
△: 5〜4
×: 3〜1
(実施例9)
(1)ハ−ドコ−ト層の形成
プロピレングリコールメチルエーテル88部、酸化チタン、酸化スズ及び酸化ケイ素からなるルチル型の結晶構造を有する複合酸化物の核粒子の表面を、酸化ケイ素と酸化ジルコニウム及びアルミニウムからなる複合酸化物の被覆層で被覆し、更にカップリング剤で表面修飾した平均粒径8nmの無機酸化物微粒子をメタノールに分散させた固形分濃度20wt%の複合酸化物ゾル(触媒化成工業(株)製、商品名オプトレイク「1120Z(8RU−25・A17)」)750部を混合した後、γ―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン106部、グリセロールポリグリシジルエーテル(ナガセ化成工業(株)製、商品名デナコールEX313)25部を混合した。この混合液に0.1N塩酸水溶液30部を撹拌しながら滴下し、さらに4時間撹拌した。一昼夜熟成させた後、Fe(III)アセチルアセトネート1.6部、シリコーン系界面活性剤(日本ユニカー(株)製、商品名L−7001)0.3部、フェノール系酸化防止剤(川口化学工業(株)製、商品名「アンテージクリスタル」)1.3部を添加してハ−ドコ−ト層用コ−ティング液を調製した。
このコーティング液をディッピング方式(引き上げ速度35cm毎分)でレンズに塗布した。塗布後80℃で30分間風乾した後、120℃で90分焼成を行い2.3μm厚のハードコート層を得た。
(2)反射防止膜の形成
次にこのレンズの凸凹面が横になるようカゴにセットし、真空度:90〜110×10−3Torr、電流:70±10mA、電圧:0.6±0.1KVで、60secプラズマ処理をおこなった。その後、上述した低屈折率層用コーティング液(C−1)をディッピング方式(引き上げ速度10cm毎分)で塗布した。塗布後80℃で30分間風乾した後、100℃で180分焼成を行い、約100nm厚の低屈折率膜を得た。さらにこのレンズをフッ素系シラン化合物で撥水処理した。
(実施例10)
(1)ハ−ドコ−ト層の形成
プロピレングリコールメチルエーテル138部、酸化チタン、酸化スズ及び酸化ケイ素からなるルチル型の結晶構造を有する複合酸化物の核粒子の表面を、酸化ケイ素と酸化ジルコニウム及びアルミニウムからなる複合酸化物の被覆層で被覆し、更にカップリング剤で表面修飾した平均粒径8nmの無機酸化物微粒子をメタノールに分散させた固形分濃度20wt%の複合酸化物ゾル(触媒化成工業(株)製、商品名オプトレイク「1120Z(8RU−25・A17)」)688部を混合した後、γ―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン106部、グリセロールポリグリシジルエーテル(ナガセ化成工業(株)製、商品名デナコールEX313)38部を混合した。この混合液に0.1N塩酸水溶液30部を撹拌しながら滴下し、さらに4時間撹拌した。一昼夜熟成させた後、Fe(III)アセチルアセトネート1.8部、シリコーン系界面活性剤(日本ユニカー(株)製、商品名L−7001)0.3部、フェノール系酸化防止剤(川口化学工業(株)製、商品名「アンテージクリスタル」)1.3部を添加してハ−ドコ−ト層用コ−ティング液を調製した。
このコーティング液を実施例9と同様にしてディッピング方式でレンズに塗布してハードコート層を形成した。
(2)反射防止膜の形成
次にこのレンズを実施例9と同様にプラズマ処理した後、上述した低屈折率層用コーティング液(C−1)をディッピング方式で塗布し、焼成した。さらにこのレンズをフッ素系シラン化合物で撥水処理した。
(実施例11)
(1)ハ−ドコ−ト層の形成
プロピレングリコールメチルエーテル187部、酸化チタン、酸化スズ及び酸化ケイ素からなるルチル型の結晶構造を有する複合酸化物の核粒子の表面を、酸化ケイ素と酸化ジルコニウム及びアルミニウムからなる複合酸化物の被覆層で被覆し、更にカップリング剤で表面修飾した平均粒径8nmの無機酸化物微粒子をメタノールに分散させた固形分濃度20wt%の複合酸化物ゾル(触媒化成工業(株)製、商品名オプトレイク「1120Z(8RU−25・A17)」)625部を混合した後、γ―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン106部、グリセロールポリグリシジルエーテル(ナガセ化成工業(株)製、商品名デナコールEX313)50部を混合した。この混合液に0.1N塩酸水溶液30部を撹拌しながら滴下し、さらに4時間撹拌した。一昼夜熟成させた後、Fe(III)アセチルアセトネート2.1部、過塩素酸マグネシウム0.7部、シリコーン系界面活性剤(日本ユニカー(株)製、商品名L−7001)0.3部、フェノール系酸化防止剤(川口化学工業(株)製、商品名「アンテージクリスタル」)1.3部を添加してハ−ドコ−ト層用コ−ティング液を調製した。
このコーティング液を実施例5と同様にしてディッピング方式でレンズに塗布してハードコート層を形成した。
(2)反射防止膜の形成
次にこのレンズを実施例9と同様にプラズマ処理した後、上述した低屈折率層用コーティング液(C−1)をディッピング方式で塗布し、焼成した。さらにこのレンズをフッ素系シラン化合物で撥水処理した。
(比較例6)
(1)ハ−ドコ−ト層の形成
プロピレングリコールメチルエーテル197部、酸化チタン、酸化スズ及び酸化ケイ素からなるルチル型の結晶構造を有する複合酸化物の核粒子の表面を、酸化ケイ素と酸化ジルコニウム及びアルミニウムからなる複合酸化物の被覆層で被覆し、更にカップリング剤で表面修飾した平均粒径8nmの無機酸化物微粒子をメタノールに分散させた固形分濃度20wt%の複合酸化物ゾル(触媒化成工業(株)製、商品名オプトレイク「1120Z(8RU−25・A17)」)625部を混合した後、γ―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン88部、グリセロールポリグリシジルエーテル(ナガセ化成工業(株)製、商品名デナコールEX313)63部を混合した。この混合液に0.1N塩酸水溶液24部を撹拌しながら滴下し、さらに4時間撹拌した。一昼夜熟成させた後、Fe(III)アセチルアセトネート2.2部、過塩素酸マグネシウム0.7部、シリコーン系界面活性剤(日本ユニカー(株)製、商品名L−7001)0.3部、フェノール系酸化防止剤(川口化学工業(株)製、商品名「アンテージクリスタル」)1.3部を添加した。
このコーティング液を実施例9と同様にしてディッピング方式でレンズに塗布してハードコート層を形成した。
(2)反射防止膜の形成
次にこのレンズを実施例9と同様にプラズマ処理した後、上述した低屈折率層用コーティング液(C−1)をディッピング方式で塗布し、焼成した。さらにこのレンズをフッ素系シラン化合物で撥水処理した。
(比較例7)
(1)ハ−ドコ−ト層の形成
プロピレングリコールメチルエーテル152部、酸化チタン、酸化スズ及び酸化ケイ素からなるルチル型の結晶構造を有する複合酸化物の核粒子の表面を、酸化ケイ素と酸化ジルコニウム及びアルミニウムからなる複合酸化物の被覆層で被覆し、更にカップリング剤で表面修飾した平均粒径8nmの無機酸化物微粒子をメタノールに分散させた固形分濃度20wt%の複合酸化物ゾル(触媒化成工業(株)製、商品名オプトレイク「1120Z(8RU−25・A17)」)625部を混合した後、γ―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン170部、グリセロールポリグリシジルエーテル(ナガセ化成工業(株)製、商品名デナコールEX313)5部を混合した。この混合液に0.1N塩酸水溶液47部を撹拌しながら滴下し、さらに4時間撹拌した。一昼夜熟成させた後、Fe(III)アセチルアセトネート1.7部、過塩素酸マグネシウム0.5部、シリコーン系界面活性剤(日本ユニカー(株)製、商品名L−7001)0.3部、フェノール系酸化防止剤(川口化学工業(株)製、商品名「アンテージクリスタル」)1.3部を添加した。
このコーティング液を実施例9と同様にしてディッピング方式でレンズに塗布してハードコート層を形成した。
(2)反射防止膜の形成
次にこのレンズを実施例9と同様にプラズマ処理した後、上述した低屈折率層用コーティング液(C−1)をディッピング方式で塗布し、焼成した。さらにこのレンズをフッ素系シラン化合物で撥水処理した。
実施例9〜11、比較例6,7で作製したレンズのハードコート層の焼成後の固形分の重量比を表3に、試験の評価を表4にそれぞれ示す。
Figure 0003959095
Figure 0003959095
実施例9〜11のように多官能性エポキシ化合物であるグリセロールポリグリシジルエーテルの配合量が固形分の4〜22重量%の範囲であると、耐擦傷性に優れ、硬度が十分であることが認められる。また、耐水性と柔軟性のバランスがよいので、耐熱性の試験から、繰り返し熱が加えられてもクラックの発生を防止でき、また、耐候性のクラックの試験から、耐候性に優れることが認められる。
多官能性エポキシ化合物の配合量が少ないと、耐熱性や密着性が低下し、多すぎると硬度が低下する。
本発明のプラスチックレンズは、反射が防止されて見やすく、しかも耐擦傷性、耐候性に優れているため、高性能なプラスチック眼鏡レンズとして利用可能である。
また、本発明のプラスチックレンズの製造方法は、このような高性能なプラスチックレンズを製造する用途に利用することができる。

Claims (13)

  1. プラスチックレンズ基材と、前記プラスチックレンズ基材上に形成されたハードコート層と、前記ハードコート層の上に形成された反射防止膜とを有するプラスチックレンズにおいて、 前記ハードコート層が、少なくとも下記(A)成分及び(B)成分(A)平均粒径1〜200nmのルチル型の結晶構造を有する酸化チタンを含有する無機酸化物微粒子、(B)一般式:RSiX で表される有機ケイ素化合物(式中、Rは重合可能な反応基を有する炭素数が2以上の有機基を表し、Xは加水分解性基を表す。)、を含有するコ−ティング用組成物から形成された塗膜であり、 前記反射防止膜が、下記(F)成分および(G)成分(F)一般式:R SiX 4−q―rで表される有機ケイ素化合物、(式中、Rは重合可能な反応基を有する有機基、Rは炭素数1〜6の炭化水素基、Xは加水分解性基であり、qは0又は1、rは0又は1である。)(G)平均粒径1〜150nmのシリカ系微粒子を含有するコーティング用組成物から形成された、前記ハードコート層の屈折率よりも0.10以上低い屈折率を有し、かつ50nm〜150nmの膜厚の有機薄膜であることを特徴とするプラスチックレンズ。
  2. 請求項1記載のプラスチックレンズにおいて、
    前記無機酸化物微粒子は、酸化チタン及び酸化スズ、又は酸化チタン、酸化スズ及び酸化ケイ素からなるルチル型の結晶構造を有する平均粒径1〜200nmの複合酸化物を含むことを特徴とするプラスチックレンズ。
  3. 請求項2に記載のプラスチックレンズにおいて、
    前記無機酸化物微粒子は、(i)酸化チタン及び酸化スズ、又は酸化チタン、酸化スズ及び酸化ケイ素からなるルチル型の結晶構造を有する複合酸化物の核粒子の表面を、(ii)酸化ケイ素と酸化ジルコニウム及び/又は酸化アルミニウムからなる複合酸化物の被覆層で被覆したものを含むことを特徴とするプラスチックレンズ。
  4. 請求項1記載のプラスチックレンズにおいて、 前記シリカ系微粒子が、内部空洞を有することを特徴とするプラスチックレンズ。
  5. 請求項4記載のプラスチックレンズにおいて、
    前記シリカ系微粒子が、20〜150nmの平均粒径を有し、屈折率が1.16〜1.39の範囲にあることを特徴とするプラスチックレンズ。
  6. 請求項1〜5いずれかに記載のプラスチックレンズにおいて、 前記ハードコート層を形成するコーティング用組成物が、更に、(C)成分(C)多官能性エポキシ化合物を含有することを特徴とするプラスチックレンズ。
  7. 請求項1〜6いずれかに記載のプラスチックレンズにおいて、 前記ハードコート層を形成するコーティング用組成物が、更に、(D)成分(D)一般式:R SiX 4−nで表される有機ケイ素化合物(式中、Rは炭素数1〜3の炭化水素基を表し、Xは加水分解性基を表し、nは0又は1を表す。)を含有することを特徴とするプラスチックレンズ。
  8. 請求項1〜7いずれかに記載のプラスチックレンズにおいて、 前記ハードコート層を形成するコーティング用組成物が、更に、(E)成分(E)一般式:X 3−m−Si(R )−Y−Si(R )−X 3−mで表されるジシラン化合物(式中、R及びRはそれぞれ炭素数1〜6の炭化水素基を表し、X及びXは加水分解性基を表し、Yはカ−ボネ−ト基又はエポキシ基を含有する有機基を表し、mは0又は1を表す。)を含有することを特徴とするプラスチックレンズ。
  9. プラスチックレンズ基材上に少なくとも下記(A)成分及び(B)成分を含有するコ−ティング用組成物からハードコート層を形成するハードコート層形成工程と、(A)平均粒径1〜200nmのルチル型の結晶構造を有する酸化チタンを含有する無機酸化物微粒子、(B)一般式:RSiX で表される有機ケイ素化合物、(式中、Rは重合可能な反応基を有する炭素数が2以上の有機基を表し、Xは加水分解性基を表す。) 前記ハードコート層上に、下記(F)成分及び(G)成分を含有するコーティング組成物を用いて、
    (F)一般式:R SiX 4−q―rで表される有機ケイ素化合物
    (式中、Rは重合可能な反応基を有する有機基、Rは炭素数1〜6の炭化水素基、Xは加水分解性基であり、qは0又は1、rは0又は1である。)、
    (G)平均粒径1〜150nmのシリカ系微粒子、
    前記ハードコート層の屈折率よりも0.10以上低い屈折率を有し、かつ50nm〜150nmの膜厚の有機薄膜を形成する反射防止膜形成工程とを有することを特徴とするプラスチックレンズの製造方法。
  10. 請求項9記載のプラスチックレンズの製造方法において、
    前記無機酸化物微粒子は、酸化チタン及び酸化スズ、又は酸化チタン、酸化スズ及び酸化ケイ素からなるルチル型の結晶構造を有する平均粒径1〜200nmの複合酸化物を含むことを特徴とするプラスチックレンズの製造方法。
  11. 請求項10に記載のプラスチックレンズにおいて、
    前記無機酸化物微粒子は、(i)酸化チタン及び酸化スズ、又は酸化チタン、酸化スズ及び酸化ケイ素からなるルチル型の結晶構造を有する複合酸化物の核粒子の表面を、(ii)酸化ケイ素と酸化ジルコニウム及び/又は酸化アルミニウムからなる複合酸化物の被覆層で被覆したものを含むことを特徴とするプラスチックレンズの製造方法。
  12. 請求項9記載のプラスチックレンズの製造方法において、
    前記シリカ系微粒子が、内部空洞を有することを特徴とするプラスチックレンズの製造方法。
  13. 請求項12に記載のプラスチックレンズの製造方法において、
    前記シリカ系微粒子が、20〜150nmの平均粒径を有し、屈折率が1.16〜1.39の範囲にあることを特徴とするプラスチックレンズの製造方法。
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