JP5084727B2 - フォトクロミック光学物品の製造方法 - Google Patents
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Description
前記工程(B)において、スピンコートによりフォトクロミックコーティング液を塗布して、フォトクロミック層を形成することを特徴とする、第一の発明に記載の光学物品の製造方法である。
また、プライマーとして、ポリカーボネート由来の骨格を有するウレタン樹脂を含むエマルジョンからなるものを使用した場合には、ウレタン樹脂のガラス転移点(Tg)が0〜100℃となりやすく、このような範囲のTgを持つことに起因して、得られるプライマー層の応力緩和力が高くなるばかりでなく、更にフォトクロミックコート層の形成時に高温でのキュアを要することなくフォトクロミックコート層を良好に接合することができる。このため、中心部と辺縁部の厚み差が大きく、中心部が1mm以下の薄い基材を用い、20〜50μmといった厚いフォトクロミックコート層を形成する場合でも、重合収縮に伴う応力による基材の変形や、熱キュア時における変形を起こすことがないので、変形に伴う歪みの少ない優れた光学物品を製造することができる。
すなわち、接着プライマーとして光学基材の表面に塗布されたウレタン樹脂からなるプライマー層の表面に乳化剤や界面作用を有する基が存在することによって、その上に塗布されるフォトクロミックコーティング剤とプライマー層界面の表面張力が低下するためであると考えられる。また、表面に僅かに存在する水の作用によってもプライマー表面の濡れ性が向上していると考えられる。
本発明で使用する光学基材としては、光透過性を有する基材であれば特に限定されず、ガラス及びプラスチックレンズ、家屋や自動車の窓ガラス等公知の光学基材が挙げられるが、プラスチックレンズを用いるのが特に好適である。
本発明で接着性プライマーとして使用するウレタン樹脂を含むエマルジョンは、水中油滴(O/W)型、油中水滴(W/O)型どちらであっても構わないが、基材を侵すような有機溶媒を使用する必要がなく、更に粘度を低くし扱いやすいという観点から、水又は、水に対する親和性が高い有機溶媒と水との混合物からなる分散媒中にウレタン樹脂がコロイド粒子或いは、それより粗大な粒子として分散して乳状をなしたものであるのが好ましい。
(1)トリレンジイソシアネート、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、トルイジンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、4,4−ジフェニルジイソシアネート、ジアニシジンジイソシアネート、4,4−ジフェニルエーテルジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリス(イソシアネートフェニール)チオホスフェート、テトラメチルキシレンジイソシアネート等の芳香族イソシアネート化合物;
(2)トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水添4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、水添キシレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、リジンエステルトリイソシアネート、1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、1,8−ジイソシアネート−4−イソシナネートメチルオクタン、1,3,6−ヘキサメチレントリイソシアネート、ビシクロヘプタントリイイソシアネート等の脂肪族イソシアネート化合物;
(3)これら芳香族イソシアネート化合物及び/又は肪族イソシアネート化合物と活性水素を有する化合物とをイソシアネート基が残るような仕込み比で種々の方法で結合させたポリイソシアネート化合物またはポリイソシアネートオリゴマー化合物、
(4)分子中にイオウ原子又はハロゲン原子を1または2以上含むポリイソシアネート、及び
(5)上記ポリイソシアネートの変性体、ビュウレット、イソシアヌレート、アロファネート、カルボジイミドなどを挙げることができる。
本発明の製造方法では、光学基材表面上に形成されたプライマー層上にフォトクロミック化合物を含む樹脂層からなるフォトクロミックコート層を形成する。フォトクロミックコート層の形成は、プライマー層上にフォトクロミックコーティング剤を塗布した後にこれを硬化させればよい。
このようにしてフォトクロコート層が形成された基材はそのままフォトクロミックレンズなどの光学物品として使用することが可能であるが、フォトクロコート層をハードコート層で被覆することが好ましい。ハードコート層で被覆することにより、該光学材料の耐擦傷性を向上させることができる。当該ハードコート層としては公知のものがなんら制限なく使用でき、シランカップリング剤やケイ素、ジルコニウム、アンチモン、アルミニウム等の酸化物のゾルを主成分とするハードコート用コーティング剤を塗布後硬化させたものや、有機高分子体を主成分とするハードコート用コーティング剤を塗布後硬化させたものが挙げられる。該組成物中にシリルモノマーを採用することにより、より強固にまた簡便に十分な密着性を得ることができる。
(フォトクロミックコーティング剤の調製)
先ず、ラジカル重合性単量体である2,2−ビス(4−メタクリロイルオキシペンタエトキシフェニル)プロパン/ポリエチレングリコールジアクリレート(平均分子量532)/トリメチロールプロパントリメタクリレート/ポリエステルオリゴマーヘキサアクリレート(ダイセルユーシービー社、EB−1830)/グリシジルメタクリレートをそれぞれ50質量部/15質量部/15質量部/10質量部/10質量部の配合割合で配合した。次いで、得られたラジカル重合性単量体の混合物100質量部に対して下記式
(プライマー層の形成)
レンズ基材として厚さ2.0mmのMR−8(チオウレタン樹脂プラスチックレンズ;屈折率=1.60)を用いた。このレンズ基材をアセトンで十分に脱脂し、50℃の10質量%水酸化ナトリウム水溶液に10分浸漬した後、温水で十分洗浄し、70℃の乾燥機で30分乾燥した。その基材に、プライマーとしてシラノール基を有する三井化学ポリウレタン社製1液型自己架橋型ポリウレタンディスパージョン(分散媒は水である)『タケラックWS−6021』2gを、MIKASA製スピンコーター1H−DX2を用いて、スピンコートした後、室温で15分自然乾燥を行った。
(フォトクロミック層の形成)
次に別途調製したフォトクロミックコーティング剤、約2gをMIKASA製スピンコーター1H−DX2を用いて、先程乾燥させたレンズ基材の表面にスピンコートした。このとき、塗膜の厚さは、スピンコートの条件を調整することにより硬化後に得られるフォトクロミックコート層の膜厚が40±1μmとなるような厚さとした。スピンコートにおいて、フォトクロミックコーティング剤施用性を評価したところ、フォトクロミックコーティング剤はプライマー層に対して濡れ性が良く、容易に均―に塗布することができ、評価は、Aであった。なお、フォトクロミックコーティング剤施用性の評価基準は以下の通りである。
B:濡れ性がやや悪いが、組成物は基材に対しては均一に塗布できる
C:濡れ性が悪く、組成物が基材の縁部分ではじきが見られる
D:濡れ性が悪く、組成物が基材の中心部ではじきが見られる。
B:基材の変形がわずかに認められる
C:基材の変形がある程度認められる
D:基材の変形が大きく認められる。
(フォトクロミックレンズの評価)
上記方法により得られたフォトクロミック層を有するレンズについて、フォトクロミックコート層の密着性をクロスハッチ密着性試験及び耐水性試験を行った。各試験の方法、評価基準、及び評価結果を以下に示す。
B:5%未満の剥がれ
C:5%以上15%未満の剥がれ
D:15%以上の剥がれ
耐水性試験: フォトクロミック層を有するレンズを100℃の沸騰水に1時間浸漬させ、その後室温まで冷却しクロスハッチ試験を行ったその結果、下記評基準に基づく評価はBであった。
B:5%未満の剥がれ
C:5%以上15%未満の剥がれ
D:15%以上の剥がれ
実施例2
プライマーとしてシラノール基を有する三井化学ポリウレタン社製1液型ポリウレタンディスパージョン(分散媒は水である)『タケラックWS−5000』を用いた以外は実施例1と同様の方法でフォトクロミック層を有するレンズを作成し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1−1にまとめた。
プライマーとして活性水素基を有する化合物としてポリエーテルポリオールを用いて調製した、アクリロイルオキシ基を有するウレタン樹脂が水に分散したエマルジョンからなるプライマー(A)を用いた以外は実施例1と同様の方法でフォトクロミック層を有するレンズを作成し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1−1にまとめた。
プライマーとして活性水素基を有する化合物としてポリエーテルポリオールを用いて調製した、シラノール基およびアクリロイルオキシ基を有するウレタン樹脂が水に分散したエマルジョンからなるプライマー(B)を用いた以外は実施例1と同様の方法でフォトクロミックコート層を有するレンズを作成し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1−1にまとめた。
プライマーとして活性水素基を有する化合物としてポリエーテルポリオールを用いて調製した、シラノール基およびアクリロイルオキシ基を有するウレタン樹脂が水に分散したエマルジョンからなるプライマー(C)を用いた以外は実施例1と同様の方法でフォトクロミックコート層を有するレンズを作成し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1−1にまとめた。
プライマーとして活性水素基を有する化合物としてポリエーテルポリオールを用いて調製した、シラノール基、アクリロイルオキシ基、および3官能以上の架橋性部分を有するウレタン樹脂が水に分散したエマルジョンからなるプライマー(D)を用いた以外は実施例1と同様の方法でフォトクロミックコート層を有するレンズを作成し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1−1にまとめた。
プライマーとしてシラノール基を有する三井化学ポリウレタン社製1液型自己架橋型ポリウレタンディスパージョン『タケラックWS−5100』と、前記プライマー(A)を固形分濃度で1:1となるように混ぜたものを用い、フォトクロミックコート層塗膜後の熱硬化温度を90℃、1時間にした以外は実施例1と同様の方法でフォトクロミックコート層を有するレンズを作成し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1−1にまとめた。
プライマーとしてシラノール基を有する三井化学ポリウレタン社製1液型自己架橋型ポリウレタンディスパージョン『タケラックWS−6021』と、前記プライマー(A)を固形分濃度で1:1となるように混ぜたものを用いた以外は実施例7と同様の方法でフォトクロミックコート層を有するレンズを作成し、実施例7と同様の評価を行った。結果を表1−1にまとめた。
レンズ基材として厚さ2mmのポリカーボネートレンズ基材に、プライマー成分に、前記プライマー(D)を用いた以外は実施例1と同様の方法でフォトクロミックコート層を有するレンズを作成し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1−1にまとめた。
実施例1において、フォトクロミック重合性組成物に、N−メチルジエタノールアミン3重量部加えた以外は、実施例1と同様の方法でフォトクロミックコート層を有するレンズを作成し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1−2にまとめた。
実施例6において、プラスチックレンズ基材として、中心部の厚さ1.2mm、辺縁部の厚さ10mmで、直径75mmの屈折率1.60のMR−8基材(チオウレタン樹脂プラスチックレンズ)を使用した以外は、実施例6と同様の方法でフォトクロミックコート層を有するレンズを作成し、実施例6と同様の評価を行った。結果を表1−2にまとめた。
実施例6において、プラスチックレンズ基材として、中心部の厚さ1.2mm、辺縁部の厚さ10mmで、直径75mmの屈折率1.50のCR−39基材(アリル樹脂プラスチックレンズ)を使用した以外は、実施例6と同様の方法でフォトクロミックコート層を有するレンズを作成し、実施例6と同様の評価を行った。結果を表1にまとめた。
実施例6において、プライマー塗膜後に120℃1時間加熱乾燥した後にフォトクロコーティング液を塗膜した以外は、実施例6と同様の方法でフォトクロミックコート層を有するレンズを作成し、実施例6と同様の評価を行った。結果を表1−2にまとめた。
プライマー成分として三井化学ポリウレタン社製湿気硬化型プライマー『タケネートM−402P』を使用し、これと酢酸ブチルを重量比で1:1となるように調合し、窒素雰囲気下で均一になるまで充分に撹拌したものを用いた以外は実施例1と同様の方法でフォトクロミックコート層を有するレンズを作成し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表2にまとめた。
プライマーを用いず、基材にフォトクロミックコーティング剤を直接塗布した以外は実施例1と同様の方法でフォトクロミックコート層を有するレンズを作成し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表2にまとめた。
実施例10において、プラスチックレンズ基材として、中心部の厚さ1.2mm、辺縁部の厚さ10mmで、直径75mmの屈折率1.60のMR−8基材(チオウレタン樹脂プラスチックレンズ)を使用し、プライマーを用いなかった以外は、実施例10と同様の方法でフォトクロミックコート層を有するレンズを作成し、実施例10と同様の評価を行った。結果を表2にまとめた。本比較例では、ウレタン樹脂からなるプライマー層が存在しないために、フォトクロミックコート層形成するための光照射時において、フォトクロミックコーティング剤の重合硬化に起こる収縮に伴い発生する応力を緩和できずに、光照射による加熱により軟化した基材が変形してしまった。また、耐水性もE評価であった。
(プライマー層の形成)
レンズ基材として直径75mm、5カーブ、厚さ2.0mmのMR−8(チオウレタン樹脂プラスチックレンズ;屈折率=1.60)を用いた。このレンズ基材をアセトンで十分に脱脂し、50℃の10質量%水酸化ナトリウム水溶液に10分浸漬した後、温水で十分洗浄し、室温で30分乾燥した。その基材に、プライマーとしてシラノール基を有する三井化学ポリウレタン社製1液型自己架橋型ポリウレタンディスパージョン『タケラックWS−6021』2gを、MIKASA製スピンコーター1H−DX2を用いて、スピンコートした。
(プライマーのスピンコート)
直径75mmのレンズをMIKASA製スピンコーター1H−DX2を用いて70rpmで回転させながら、ノズル内径0.4mmのディスペンサーを用いて0.17g/sの吐出速度でレンズの中心にディスペンスした。その後8秒かけてレンズ中心からレンズ端へディスペンサーを移動させながらプライマー液を滴下した。なお、ノズルは、レンズの距離が1〜3mmを保つよう移動軌跡を調整しながら移動させた。
その後、室温で15分自然乾燥を行った。
(フォトクロミックコート層の形成)
次に別途実施例1と同様にして調製したフォトクロミックコーティング剤、約2gをMIKASA製スピンコーター1H−DX2を用いて、乾燥させたレンズ基材の表面にスピンコートした。
(フォトクロミックコートのスピンコート)
直径75mmのレンズを50rpmで回転させながら、ノズル内径0.8mmのディスペンサーを用いて0.17g/sの速度でレンズの中心にフォトクロミックコーティング剤をディスペンスした。その後8秒かけてレンズ中心からレンズ端へディスペンサーを移動させた。このとき、ノズルは、レンズの距離が1〜3mmを保つよう移動軌跡を調整しながら移動させた。塗膜の厚さは、スピンコートの条件を調整することにより硬化後に得られるフォトクロミックコート層の膜厚が40±1μmとなるような厚さとした。スピンコートにおいて、フォトクロミックコーティング剤施用性を評価したところ、フォトクロミックコーティング剤はプライマー層に対して濡れ性が良く、容易に均―に塗布することができ、評価は、Aであった。
レンズ基材として直径75mm、5カーブ、厚さ2.0mmのMR−7(チオウレタン樹脂プラスチックレンズ;屈折率=1.67)を用い、プライマー成分として、活性水素基を有する化合物としてポリカーボネートポリオールを用いて調製した、シラノール基、アクリロイルオキシ基、3官能以上の架橋性部分を有するウレタン樹脂を含む水を分散媒とするエマルジョンからなるプライマー(E)を用いた以外は実施例1と同様の方法でフォトクロミックコート層を有するレンズを作成し、実施例14と同様の評価を行った。結果を表1−2にまとめた。
プライマー成分として三井化学ポリウレタン社製湿気硬化型プライマー『タケネートM−402P』を使用し、これと酢酸ブチルを重量比で1:1となるように調合し、窒素雰囲気下で均一になるまで充分に撹拌したものを用いた以外は実施例14と同様の方法でフォトクロミックコート層を有するレンズを作成した。しかしながら、プライマー層に対するフォトクロミックコーティング剤の濡れ性が悪いため、可撓性フィルムなどを用いた強制的な延展を行わないスピンコーティングでは塗り残し(コーティング剤が塗布されない部分)が発生し、良好なフォトクロミックコート層を形成することができなかった。
直径75mm、5カーブ、厚さ2.0mmのポリカーボネートレンズ基材に、プライマー成分として、活性水素基を有する化合物としてポリカーボネートポリオールを用い、アクリロイルオキシ基、3官能以上の架橋性部分を有する(F)を用いた以外は実施例1と同様の方法でフォトクロミックコート層を有するレンズを作成し、実施例14と同様の評価を行った。結果を表1−2にまとめた。
レンズ基材として厚さ2.0mmのMR−8(チオウレタン樹脂プラスチックレンズ;屈折率=1.60)を用い、プライマー成分として特定の官能基及び3官能以上の架橋性部分を有しない三井化学ポリウレタン社製1液型ポリウレタンディスパージョン『タケラックW−6010』を用いた以外は、実施例1と同様の評価を行なった。結果を表1−2にまとめた。
実施例1におけるフォトクロミックコーティング剤の調製において、フォトクロミック化合物として、1‘,5’−ジメチル−6‘−フルオロ−6’‘−モルホリノジスピロ(シクロヘキサン−1,3’)−(3H)インドール−2‘−(2H),3’‘−(3H)ナフト(3,2−a)(1,4)オキサジン;0.5質量部、PC−1;1質量部、及びPC−2;1質量部を使用し、更に安定剤としてベンゼンプロパン酸、3−(2-Hベンゾトリアゾール−2−イル)−5−(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシ、C7−9側鎖及び直鎖アルキルエステルを5質量部を追加添加した他は同様にしてフォトクロミックコーティング剤を調製した。その後、調製されたフォトクロミックコーティング剤を使用する他は実施例15と同様にして、プライマー層及びフォトクロ層の成形並びに評価を行なった。その結果、フォトクロミックコーティング剤施用性:A、レンズ変形A、密着性A、耐水性Aであった。
実施例1におけるフォトクロミックコーティング剤の調製において、安定剤としてエチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−t−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート] 5質量部を追加添加した他は同様にしてフォトクロミックコーティング剤を調製した。その後、調製されたフォトクロミックコーティング剤を使用する他は実施例15と同様にして、プライマー層及びフォトクロ層の成形並びに評価を行なった。その結果、フォトクロミックコーティング剤施用性:A、レンズ変形A、密着性A、耐水性Aであった。
プライマー成分として、活性水素基を有する化合物としてポリカーボネートポリオールを用いて調製した、シラノール基、メタクリロイルオキシ基、3官能以上の架橋性部分を有するウレタン樹脂が水に分散したエマルジョンからなるプライマー(G)を用いた以外は実施例16と同様の方法でフォトクロミックコート層を有するレンズを作成し、実施例16と同様の評価を行った。その結果、フォトクロミックコーティング剤施用性:A、レンズ変形A、密着性A、耐水性Aであった。
Claims (5)
- 光学基材の表面にプライマー層を介してフォトクロミック化合物を含むコーティング液から形成されるフォトクロミック層が接合された積層構造を有する光学物品を製造する方法であって、光学基材の表面にシラノール基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、およびエポキシ基から選ばれる少なくとも1種の基を有するウレタン樹脂を含むエマルジョンからなるプライマーを塗布してプライマー層を形成する工程(A)、及び該工程で形成されたプライマー層上にフォトクロミックコート層を形成する工程(B)を含むことを特徴とする前記光学物品の製造方法。
- 前記プライマーが、ポリカーボネートポリオール由来の骨格を有するウレタン樹脂を含むエマルジョンであることを特徴とする、請求項1に記載の光学物品の製造方法。
- 前記工程(A)において、スピンコートによりプライマーを塗布してプライマー層を形成し、かつ
前記工程(B)において、スピンコートによりフォトクロミックコーティング液を塗布して、フォトクロミック層を形成することを特徴とする、請求項1に記載の光学物品の製造方法。 - 請求項1に記載の製造方法により得られる光学物品。
- 前記光学基材がポリカーボネートからなり、かつ請求項1に記載の製造方法により得られる光学物品。
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