JP4358312B2 - 耐衝撃性中間層を有する有機ガラス製眼鏡レンズ、およびその製造方法 - Google Patents
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Description
有機ガラス製の眼鏡レンズは、無機ガラス製のレンズよりも引っ掻きおよび擦過に敏感である。
有機ガラス製レンズの表面を、硬質コーティング、一般的にはポリシロキサンをベースとする硬質コーティングで保護することが知られている。
また、レンズの装用者、および話相手に対して邪魔になる干渉反射を防止するために、有機ガラスからなるレンズを処理することが知られている。そこで、レンズには、単層または多層の非反射性コーティング、一般的には無機質材料からなるコーティングが施される。
レンズが耐擦過性コーティングを有する場合には、非反射性コーティングが、耐擦過性層の表面に積層される。そのような積層は、衝撃強度を低下させ、系全体を硬くし、もろくさせる原因となる。この問題は、有機ガラス製の眼鏡レンズの業界では良く知られている。
そこで、日本特許63−141001および63−87223は、熱可塑性ポリウレタン樹脂をベースとする耐衝撃性プライマーを有する有機ガラスからなるレンズを開示している。米国特許第5045523号には、その一部で、アクリルの耐衝撃性プライマーを用いることが提案されている。一方、ヨーロッパ特許EP−040411号には、熱架橋性ポリウレタンを主成分とする耐衝撃性プライマーの使用が記載されている。
上記の特許には、最終的なレンズに高い耐擦過性と、プライマー組成物中に有機溶剤が含有しないかまたは低含有量であることとを両立させる技術は記載されていない。
さらに、近年、益々、高屈折率を有する有機ガラスが、眼鏡レンズを製造するために使用されるようになっている。屈折率が高くなるにつれて、同じ補償度を得るために必要なレンズの厚さは、減少した。そのため、得られるレンズは、薄くかつ軽くなり、その結果、装用者にとってより魅力的なものとなる。
しかし、これらの高屈折率を有する有機ガラスは、比較的柔らかく、より簡単に引っ掻き疵が付き易い。もちろん、これらのレンズを耐擦過性硬質コーティングで被覆するか、また、従前のように耐衝撃性プライマーの中間層を被覆することができるが、これらの耐衝撃性プライマーを形成するために提案されている材料は、転用して、これらの高屈折率を有する新しい有機ガラスに用いるには、適していない。
文献EP−A−0680492号は、有機ガラス基体の表面に直接塗布されたポリウレタンの水性分散体から形成される耐衝撃性プライマー層を利用することを提案している。
そのようなプライマーは、満足できるものではあるが、耐擦過性層の耐擦過性を維持しつつ、強化された耐衝撃性を有するプライマー組成物を見出すことが望ましい。さらにまた、この耐衝撃性プライマー層に用いられる材料は、その屈折率を、有機ガラス基体、特に、高屈折率の有機ガラス基体からなる基体の場合に、有機ガラス基体の屈折率に容易に適合できることが望ましい。
本願出願人の当社は、意外にも、ブタジエン単位を有する少なくとも1つのラテックスを含むラテックス組成物を使用すれば、有機ガラスからなる基体と、耐擦過性コーティング、あるいは非反射性コーティングが施された耐擦過性コーティングとの間に、耐衝撃性プライマー層を得ることができ、その耐衝撃性コーティングは、所望の耐衝撃特性を有し、もし必要であれば、その屈折率を、耐擦過性および非反射性コーティングの耐擦過性および非反射性を劣化させることなく、有機ガラスの屈折率に容易に適合させることができることを知見した。
そこで、本発明の主題は、有機ガラスからなる基体、少なくとも1つの耐擦過性コーティング、および有機ガラスと耐擦過性コーティングの間に介設された少なくとも1つの耐衝撃性プライマー層を有し、耐衝撃性プライマー層が、ブタジエン単位を有するラテックスを少なくとも1つ含むラテックス組成物からなる眼鏡レンズである。
本発明のもう1つの主題は、このレンズを製造する方法に関するものである。
本願において、ブタジエン単位とは、正確には
であり、同様にイソプレン単位
をも意味するものとする。
良く知られているように、ラテックスは、水性媒体中のポリマーの安定な分散体である。
本発明のラテックス組成物は、ブタジエン単位を有するラテックスを1つまたはそれ以上のみからなるものでもよい。また、これらの組成物は、ブタジエン単位を有する1またはそれ以上のラテックスに、ブタジエン単位を有しない他のラテックスを1つまたは数種を混合してなるもので構成されていてもよい。
本発明に係るブタジエン単位を含むラテックスは、ウレタン官能基を含まないものである。
本発明に係るラテックス組成物に好適なブタジエン単位を含むラテックスの中でも、天然ポリイソプレン(NR)または合成ポリイソプレン(IR)のラテックス、ポリブタジエン(BR)のラテックス、ブタジエン−スチレン共重合体(SBR)のラテックス、カルボキシル化ブタジエン−スチレン共重合体(C−SBR)のラテックス、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体(NBR)のラテックス、カルボキシル化ブタジエン−アクリロニトリル共重合体(C−NBR)のラテックス、ABS(アクリロニトリル,ブタジエン,スチレン)のラテックス、水素化ブタジエン−アクリロニトリル共重合体(H−NBR)のラテックスポリクロロプレン(CR)ラテックス、イソブチレン−イソプレン共重合体(IIR)ラテックス、ハロゲン化、例えば、塩素化または臭素化されたイソブチレン−イソプレン共重合体(XIIR)ラテックス、およびそれらの混合物が挙げられる。
本発明においては、ブタジエン単位を有するラテックスとして、ポリブタジエン、カルボキシル化ブタジエンスチレン共重合体、カルボキシル化アクリロニトリル−ブタジエン共重合体およびポリクロロプレンのラテックスが推奨される。
ポリブタジエン単位を有するラテックスは、好ましくはポリブタジエンを20〜100%含むものである。
本発明において、ラテックス組成物に好適な、ブタジエン単位を有しないラテックスの中でも、ポリ(メタ)アクリル(ACM)ラテックス、ポリウレタンラテックスおよびポリエステルラテックスが挙げられる。
ポリ(メタ)アクリルラテックスは、主として、例えば、エチルまたはブチル、あるいはメトキシまたはエトキシエチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレートからなり、通常、少ない割合で他の共重合単量体、例えば、スチレン等を少なくとも1つ含む共重合体のラテックスである。
本発明によるラテックス組成物において推奨されるポリ(メタ)アクリルラテックスは、アクリル酸−スチレン共重合体ラテックスである。
本発明によって特に推奨されるラテックス組成物は、ポリブタジエンラテックス、ブタジエン−スチレン共重合体ラテックス、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体ラテックス、ポリクロロプレンラテックス、またはブタジエン−スチレン共重合体ラテックスとポリアクリルおよび/またはポリウレタンラテックスの混合物のいずれか1つを含むラテックス組成物である。
ラテックスの混合物を含有する組成物において、ブタジエン単位を含まないラテックスの固形分量は、組成物中に存在するラテックスの固形分の10〜80重量%、好ましくは10〜60%重量である。
本発明によるラテックス組成物は、有機ガラス製の眼鏡レンズへの耐擦過性コーティングの接着のためのプライマー層に常用される添加剤を含んでいてもよい。特に、架橋剤、酸化防止剤、UV吸収剤または界面活性剤を、通常採用される割合で含んでいてもよい。
用いられる界面活性剤は、3Mによって市販されているBaysilone OL 31およびFC 430、ならびにOSI Specialitiesから市販されているSilwer LS 7657、L 7604またはL 77である。
用いられる界面活性剤の量は、組成物中に存在するラテックスの合計重量に対して、通常、0〜1重量%である。
用いられる架橋剤は、組成物中に存在するラテックスの合計重量に対して、通常、0〜5重量%、好ましくは3%程度である。
架橋剤を存在させると、次にプライマーに施される硬質ワニスのひび割れの形成を防止することができる。
推奨される架橋剤は、Zeneca Resinsによって名称CX 100で市販されているアジリジン誘導体である。
本発明によるラテックス組成物に、酸化防止剤および/またはUV吸収剤を、これらの添加剤のそれぞれを、活性物質の0〜10重量%で、好ましくは0〜5重量%で、さらに2.5重量%程度の割合で含むことが、特に望ましい。
酸化防止剤およびUV吸収剤は、水溶液に溶解可能または容易に分散可能なように選択される。酸化防止剤は、好ましくは水性分散体の形態でラテックス中に導入される。
フェノール系酸化防止剤は、本発明のプライマーに極めて有効であることが見出され、特に用いられる。
そのような酸化防止剤の代表例が、Cibaによって市販されているIrganox Dw 245である。これはトリエチレングリコールビス−3(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネートの水溶液である。
ベンズイミダゾール型のUV吸収剤が、UV吸収剤として好ましく用いられ、スルホネート基を含むタイプが好ましく用いられる。
そのようなUV吸収剤の例として、Givendon−Roureによって市販されている、下記のスルホン酸のナトリウム塩であるParsol HSが挙げられる。
プライマー層に酸化防止剤とUV吸収剤との組み合わせが入っていると、乾燥時の耐擦過性コーティングの全体の接着性を顕著に改善することができるため、有利である。そのため、プライマー層が、そのような酸化防止剤とUV吸収剤の組み合わせを含む場合には、乾燥時の耐擦過性コーティングの全体の接着性が、太陽光に200時間暴露後においても保持される。このことは、プライマー層が酸化防止剤を含まない場合には、ないことである。
Irganox DW 245とParsol HSの組み合わせが特に好ましい。
本発明に係るレンズの基体は、有機ガラス製の、有機眼鏡レンズに通常用いられる全ての基体である。
本発明のレンズに適する基体の中でも、アルキル(メタ)アクリレート類、特にメチル(メタ)アクリレートおよびエチル(メタ)アクリレート等のC1−C4アルキル(メタ)アクリレート類、直鎖または分岐状等のアリル誘導体、脂肪族または芳香族ポリオールアリルカーボネート類、チオ(メタ)アクリレート類、チオウレタン類、およびポリエトキシ化ビスフェノールAジメタクリレート類等のポリエトキシ化芳香族(メタ)アクリレート類の重合によって得られる基体が挙げられる。
この推奨される基体の中でも、ポリオールアリルカーボネート類、その中でも、エチレングリコールビスアリルカーボネート、ジエチレングリコールビス−2−メチルカーボネート、ジエチレングリコールビス(アリルカーボネート)、エチレングリコールビス(2−クロロアリルカーボネート)、トリエチレングリコールビス(アリルカーボネート)、1,3−プロパンジオールビス(アリルカーボネート)、プロピレングリコールビス(2−エチルアリルカーボネート)、1,3−ブタンジオールビス(アリルカーボネート)、1,4−ブタンジオールビス(2−臭化アリルカーボネート)、ジプロピレングリコールビス(アリルカーボネート)、トリメチレングリコールビス(2−エチルアリルカーボネート)、ペンタメチレングリコールビス(アリルカーボネート)およびイソプロピレンビスフェノールAビス(アリルカーボネート)の重合によって得られる基体が挙げられる。
特に推奨される基体は、ジエチレングリコールビスアリルカーボネートの重合によって得られる基体、PPG Industrieによる商品名CR39▲R▼アリルジグリコールカーボネート(EssilorのORMA▲R▼レンズ)で市販されているものである。
また、推奨される基体の中でも、フランス特許出願FR−A−2734827に記載されているもの等のチオ(メタ)アクリルモノマーの重合によって得られる基体が挙げられる。
明らかに、基体は、前記のモノマーの混合物の重合によって得られるものでもよい。
本発明による眼鏡レンズの耐擦過性コーティングは、眼鏡光学の分野で知られているいずれの耐擦過性コーティングであってもよい。
本発明で推奨される耐擦過性コーティングの中でも、シラン加水分解物、特に、エポキシシラン加水分解物をベースとする組成物、およびフランス特許出願9302649に記載されているようなアクリル誘導体をベースとする組成物から得られるコーティングが挙げられる。
耐擦過性コーティングは、耐擦過性コーティングの組成物の全重量に対して、0〜10%、好ましくは0〜5%、さらに1%程度、UV吸収剤を含むことが好ましい。
介設される耐衝撃性プライマー層中に酸化防止剤および/またはUV吸収剤を含有させるとともに、耐擦過性コーティング中にUV吸収剤を含有させると、得られるレンズの耐引っ掻き性が向上する。
上記のように、本発明の眼鏡レンズは、耐擦過性コーティング上に非反射性コーティングを有していてもよい。
例を挙げると、非反射性コーティングは、SiO、SiO2、Si3N4、TiO2、ZrO2、Al2O3、MgF2またはTa2O5、もしくはこれらの混合物等の誘電材料の単一または多層のフィルムからなるものでもよい。このようにして、レンズ−空気の界面における反射の発生を防止できるようになる。
この非反射性コーティングは、通常、下記の技術の1つにしたがって、真空被覆によって形成される。
1.蒸発、またはイオンビームによって促進された蒸発
2.イオンビームスパッタリング
3.陰極スパッタリング
4.プラズマ化学気相法
真空被覆の代わりに、ゾル/ゲル経路(例えば、テトラエトキシシラン加水分解物から出発する経路)による無機質層の形成を考えることができる。
フィルムが、単一の層である場合には、その光学的厚さは、λ/4に等しくなければならない。ここで、λは、450〜650nmの間の波長である。
3層を有する多層フィルムの場合には、それぞれの光学的厚さがλ/4−λ/2−λ/4またはλ/4−λ/4−λ/4に相当する組み合わせとすることができる。
さらに、上記の3層の一部を構成する層のいずれか1つの代わりに、より大国層によって構成される等価なフィルムを用いることができる。
本発明の眼鏡レンズは、後面または前面を、本発明に係る耐衝撃性プライマーの中間層およびプライマー層の上に耐擦過性コーティングで被覆された有機ガラス基体からなるものでもよいし、あるいは耐擦過性層が非反射性コーティングで被覆された有機ガラス基体からなるものでもよい。
基体は、両面を、本発明に係る耐衝撃性プライマー層、耐擦過性コーティングで被覆されていてもよいし、あるいは非反射性コーティングで被覆されていてもよい。
本発明の眼鏡レンズは、基体の後面または基体の両面に、耐衝撃性プライマー層と、耐擦過性コーティングを積層したもの、あるいは非反射性コーティングを積層したものが好ましい。
本発明の眼鏡レンズは、レンズの後面に積層された単一の耐衝撃性プライマー層と、各面の上に耐擦過性コーティングと、該耐擦過性コーティングの上に被覆された非反射性コーティングとを有するものが好ましい。
例えば、そのようなレンズは、レンズの後面に遠心法によってプライマー層を積層する。次に、この層を乾燥した後、レンズの両面に浸漬コーティングによって硬質コーティングを積層する。最後に、この硬質コーティングを硬化させた後、非反射性コーティングを、レンズの両面に施すことにより得られる。
このようにして得られる眼鏡レンズは、その前面における耐擦過性に優れ、ユーザーが眼鏡を取り扱うときに、より強いものである。
本発明において、乾燥後に得られる耐衝撃性プライマー層の厚さは、好ましくは0.2μmと1μmの間、より好ましくは0.4μmと0.8μmの間である。
各耐擦過性コーティングの厚さは、通常、1μmと10μmの間、特に2μmと6μmの間である。
また、本発明のもう1つの主題は、有機ガラス製の基体と、少なくとも1つの耐擦過性コーティング、あるいはさらに非反射性コーティングで被覆された耐擦過性コーティングと、基体と耐擦過性コーティングの間に介設された少なくとも1つの耐衝撃性プライマー層とを有するレンズの製造方法であって、基体の少なくとも1面に、上記のラテックス組成物の層を、例えば、遠心法によって、積層し、このラテックス組成物を乾燥して耐衝撃性プライマー層を形成し、形成された耐衝撃性プライマー層の上に耐擦過性硬質コーティングを積層し、あるいはさらに耐擦過性硬質コーティングの上に非反射性コーティングを積層する工程を有する方法である。
層の乾燥および硬化条件は、当業者によって決定することができる。
例えば、乾燥処理は、通常、90〜140℃の範囲の温度で、例えば、1時間〜数分の範囲で加熱することによって、行うことができる。
下記の例は、本発明を説明するものである。
下記の例中、パーセントおよび部は、他の断りがないかぎり、全て重量で表される。
比較例Aおよび実施例1〜16
下記の表Iに示されるラテックス組成物を、50%の水で希釈した後、遠心法で、Essilorから市販されているCR39▲R▼からなる有機ガラスOrma▲R▼製の基体上に積層した。
表Iの組成物で採用したラテックスの組成および特性を、下記の表IIに示す。
プライマー層の積層は、遠心法によって眼鏡レンズの後面上に施される。
遠心処理の条件は、厚さ約1μmの耐衝撃性プライマー層が得られるように決定された。そのため、遠心の回転速度は、1500回転/分と2000回転/分の間であり、この回転速度を15秒間保持した。
次に、積層物を、沸点128℃を有する3M製のFluorinert FC 3283液体を用いて、蒸気相中、飛沫同伴によって1分間乾燥させ、本発明に係る耐衝撃性プライマー相を作成した。
約15分間冷却した後、耐擦過性コーティングを、浸漬コーティングおよび通常の硬化によってレンズの各面に施した。
耐擦過性コーティング組成物は、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(GLYMO)224部と、ジメチルエトキシシラン(DMDES)120部を含む溶液に、0.1N塩酸80.5部を滴下して加えて調製された。
加水分解溶液を、室温で24時間攪拌した後、メタノール中に30%のコロイダルシリカを含む分散体718部、アルミニウムアセチルアセトナート15部、およびエチルセロソルブ44部を加えた。少量の界面活性剤を加えた。
組成物の理論的固形分量は、加水分解されたDMDESに基づき、13%程度であった。
この液を、浸漬コーティングによって積層し、60℃で15分間予備硬化させた。次に、この耐擦過性コーティングで被覆された基体を100℃のオーブン中に3時間入れ、厚さ3.5μmの耐擦過性コーティングが得られた。
次に、耐衝撃性プライマー層と耐擦過性コーティングで被覆されたレンズを、真空蒸着により非反射処理を施した。非反射処理は、各レンズの両面に施した。耐擦過性コーティングの上の非反射性コーティングは、ジルコニウムおよび酸化チタニウムをベースとする第1層;SiO2をベースとする第2層;これらの2層の光学的厚さは、全体でλ/4に近いものとされる;光学的厚さλ/4の、TiO2をベースとする第3層;光学的厚さλ/4の、SiO2をベースとする第4層を、真空蒸着により得た。
耐擦過性は、耐衝撃性プライマー層と耐擦過性コーティングのみを被覆した基体についてBayer値を測定して評価した。このBayer値の測定は、ASTM規格 F735.81にしたがって、求められた。
得られた眼鏡レンズの衝撃強度は、プライマー層、耐擦過性コーティング層および非反射性層で被覆された基体について、落球試験によって測定された。この試験において、球は、ガラスに星形状の亀裂または割れが生じるまで、被覆されたガラスの中心に、エネルギーを増加させながら落下させた。この試験の間、加えた最小のエネルギーは、15.2g/メートル(最初の落下高さに相当する)である。被覆された基体の破壊エネルギーは、計算される。
結果を下記の表IIIに示す。
比較として(比較例A)、基体ならびに前記の実施例と同様の耐擦過性および非反射性コーティングを有するが、Zenecaから市販のポリウレタンラテックスNeorez R961▲R▼を遠心塗布し乾燥して得られた、厚さ1μmの耐衝撃性プライマー層を有する眼鏡レンズを製造した。耐衝撃性プライマー層は、2000回転/分で10秒間遠心塗布を行った後、100℃で15分間加熱して得られた。
耐擦過性および耐衝撃性の結果を、下記の表IIIに示す。
表IIIの結果は、眼鏡レンズの耐衝撃性プライマー層を形成するために、本発明のラテックス組成物を用いれば、従来技術のラテックスで形成された耐衝撃性プライマー層に比して、かなり大きな破壊エネルギーを有するとともに、優れた耐擦過性を保持する眼鏡レンズが得られることを示している。
ブタジエン単位の含有量が高いラテックスは、特に衝撃に強い耐衝撃性プライマー層を生じさせ、また、ポリアクリルラテックス、またはポリアクリルラテックスおよびポリウレタンラテックスを含むラテックス組成物も同様であることは注目すべきことである。
Claims (15)
- 有機ガラスからなる基体、少なくとも1つの耐擦過性コーティング、および有機ガラスと耐擦過性コーティングの間に介設された少なくとも1つの耐衝撃性プライマー層を含む眼鏡レンズにおいて、
耐衝撃性プライマー層が、ブタジエン単位を有する少なくとも1種のラテックスを含むラテックス組成物から形成されるものであり、
前記ブタジエン単位を有するラテックスがウレタン官能基を含まず、
前記ブタジエン単位を有するラテックスが、天然または合成のポリイソプレン、ポリブタジエン、ブタジエン−スチレン共重合体、カルボキシル化ブタジエン−スチレン共重合体、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、カルボキシル化ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、水素化ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、ポリクロロプレン、イソブチレン−イソプレン共重合体、ハロゲン化イソブチレン−イソプレン共重合体およびその混合物のラテックスから選ばれるものであり、
前記ブタジエン単位を有するラテックスの固形分量が、ラテックス組成物中に存在するラテックス固形分の20〜100質量%であることを特徴とする眼鏡レンズ。 - ラテックス組成物が、ブタジエン単位を有しない他のラテックスを1つまたは複数含むことを特徴とする請求項1に記載の眼鏡レンズ。
- 前記のブタジエン単位を有しない他のラテックスが、ポリアクリルラテックス、ポリメタクリルラテックスおよびポリウレタンラテックス、ならびにポリエステルラテックスから選ばれるものであることを特徴とする請求項2に記載の眼鏡レンズ。
- ブタジエン単位を有しない他のラテックスの固形分量が、ラテックス組成物中に存在するラテックスの固形分の10〜80重量%であることを特徴とする請求項2または3に記載の眼鏡レンズ。
- 前記ブタジエン単位を有しない他のラテックスの固形分量が、前記ラテックス組成物中に存在するラテックスの固形分の10〜60重量%であることを特徴とする請求項4に記載の眼鏡レンズ。
- ラテックス組成物が、さらに架橋剤を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の眼鏡レンズ。
- ラテックス組成物が、さらに酸化防止剤を含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の眼鏡レンズ。
- 酸化防止剤が、水分散体の形態であることを特徴とする請求項7に記載の眼鏡レンズ。
- 基体の前面または後面のいずれか一方に、プライマー層を1層のみ有することを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の眼鏡レンズ。
- レンズの両面に耐擦過性コーティングを有することを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の眼鏡レンズ。
- レンズの各面の耐擦過性コーティングの上に非反射性コーティングを有することを特徴とする請求項10に記載の眼鏡レンズ。
- 基体の前面および後面の上に積層された、プライマー層および耐擦過性層を有することを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の眼鏡レンズ。
- 耐擦過性コーティングの上に積層された非反射性コーティングを有することを特徴とする請求項12に記載の眼鏡レンズ。
- 眼鏡レンズの製造方法において、有機ガラス製の基体の少なくとも1面への請求項1〜8に記載のラテックス組成物の積層と、ラテックス組成物を乾燥して、耐衝撃性プライマー層を形成することと、得られる耐衝撃性プライマー層の上に耐擦過性コーティングを積層することを含む眼鏡レンズの製造方法。
- さらに、耐擦過性コーティングの上に非反射性コーティングを積層する工程を有することを特徴とする請求項14に記載の方法。
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