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JPH0682604A - 光学要素 - Google Patents

光学要素

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Publication number
JPH0682604A
JPH0682604A JP4234668A JP23466892A JPH0682604A JP H0682604 A JPH0682604 A JP H0682604A JP 4234668 A JP4234668 A JP 4234668A JP 23466892 A JP23466892 A JP 23466892A JP H0682604 A JPH0682604 A JP H0682604A
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JP
Japan
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parts
primer layer
hard coat
glass
org
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Application number
JP4234668A
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English (en)
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JP2896546B2 (ja
Inventor
Hirohisa Kato
裕久 加藤
Naohiro Tanaka
尚広 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Itoh Optical Industrial Co Ltd
Original Assignee
Itoh Optical Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Itoh Optical Industrial Co Ltd filed Critical Itoh Optical Industrial Co Ltd
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Publication of JPH0682604A publication Critical patent/JPH0682604A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ハードコート及び無機反射防止膜を有する光
学要素において、耐候性に優れ、かつ、有機ガラス基材
が高屈折率であっても、光干渉を発生させないプライマ
ー層を、有機ガラスとハードコートとの間に有する光学
要素を提供すること。 【構成】 有機ガラスの表面に、ハードコート及び単層
又は複層の無機反射防止膜が積層されてなる光学要素。
有機ガラスとハードコートとの間に、 (a) ウレタンエラストマー (b) 無機微粒子 (c) オルガノアルコキシシランの加水分解物 を必須有効成分とする塗料で形成されるプライマー層が
介在されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、有機ガラスの表面に、
シリコーン硬化塗膜(ハードコート)及び無機反射防止
膜が積層されてなる光学要素に関する。
【0002】ここで、光学要素とは、有機ガラスをベー
スに製造される、レンズ、照明器具用カバー、反射鏡、
プリズム、フィルター、等を含む概念である。
【0003】以下の、説明は、眼鏡用レンズを主として
例に採り説明をするが、これに限られるものではない。
【0004】
【従来の技術】近年、眼鏡用レンズの材料としては、無
機ガラスに比して、軽くかつ割れにくい有機ガラスが普
及してきている。しかし、一般的に有機ガラスは、無機
ガラスに比して耐擦傷性が格段に低い。
【0005】そこで、通常、レンズの表面に、シリコー
ン系硬化塗膜(以下「ハードコート」と称する。)を有
する。さらにその上に、眼鏡レンズの場合、美観上等を
理由から、無機物質の蒸着等の乾式めっきによる無機反
射防止膜が設けられるようになった。
【0006】しかし、上記のように有機ガラス基材上
に、ハードコートと無機反射防止膜との双方を設けたレ
ンズは、耐衝撃性に劣るという不具合があった。
【0007】そこで、ハードコートの耐衝撃性を向上さ
せるために、基材とハードコートの間にポリウレタン系
塗料からなるプライマー層を介在させる技術的思想が開
示されている(特開昭63−87223・63−141
001号、特開平3−109502号等)。
【0008】他方近年、有機ガラス基材の材料が、脂肪
族アリルカーボネート系(CR−39,屈折率1.5
0)に代わって、より高屈折の、芳香族アリルカーボネ
ート系(屈折率1.57)、ポリチオウレタン系(屈折
率1.60〜1.70)等に代わりつつある。この場
合、ハードコートの屈折率も光による干渉を防ぐため、
基材と同等の屈折率を有するものとする必要がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記ウレタン
系塗料からなるプライマー層を構成するの屈折率が1.
50前後であるため、ハードコートの屈折率を基材のそ
れに近づけたとしても、光の干渉は避けられない。ま
た、一般に、ウレタン塗膜は、無黄変タイプであっても
耐候性に劣り、屋外で使用することが多い眼鏡レンズの
場合、望ましくない。
【0010】本発明の目的は、上記にかんがみて、ハー
ドコート及び反射防止膜を有する光学要素において、耐
候性に優れ、かつ、有機ガラス基材が高屈折率であって
も、光干渉を発生させないプライマー層を、有機ガラス
とハードコートとの間に有する光学要素を提供すること
にある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために、鋭意開発に努力をした結果、下記構
成の本発明を完成するに至った。
【0012】有機ガラスの表面に、ハードコート及び単
層又は複層の無機反射防止膜が積層されてなる光学要素
において、前記有機ガラスとハードコートとの間に、下
記成分を必須有効成分とする塗料で形成されてなるプラ
イマー層が介在されていることを特徴とする光学要素。
【0013】(a) ウレタンエラストマー (b) 無機微粒子 (c) オルガノアルコキシシランの加水分解物
【0014】
【手段の詳細な説明】以下、本発明の各手段について詳
細に説明する。以下の説明で、配合単位は特に断らない
限り重量単位である。
【0015】A.本発明の光学要素は、有機ガラスの表
面に、ハードコート及び無機反射防止膜が積層されてな
ることを前提とする。
【0016】(1) 上記有機ガラス基材は、透明で屈折率
が1.40〜1.70のものならば、特に限定されな
い。基材材料としては、ポリメチルメタクリレート、ポ
リカーボネート、脂肪族アリルカーボネート系、芳香族
アリルカーカーボネート系、ポリチオウレタン、等を挙
げることができる。
【0017】(2) 上記ハードコート(シリコーン系硬化
塗膜)は、シリコーン系のものならば特に限定されな
い。例えば、オルガノアルコキシシランの加水分解物
に、触媒、金属酸化物の微粒子・複合微粒子を加え、希
釈溶剤で適宜塗布可能な粘度になるようにハードコート
液を調製する。さらに、このハードコート液には、界面
滑性剤(レベリング剤)、紫外線吸収剤、等の薬剤を添
加することも可能である。こうして調製したハードコー
ト液を、慣用手段で基体に塗布し、乾燥硬化させてハー
ドコートを得る。このハードコートの膜厚は、通常、
0.5〜20μmである。
【0018】上記オルガノアルコキシシランとして
は、具体的には一般式で示されるものが使用可能であ
る。
【0019】R1 a2 bSi(OR34-(a+b) (但しR1 は炭素数1〜6のアルキル基、ビニル基、エ
ポキシ基、メタクリルオキシ基、フェニル基であり、R
2 は、炭素数1〜6のアルキル基、ハロゲン化アルキル
基であり、R3 は炭素数1〜4のアルキル基、アルコキ
シアルキル基であり、a及びbは0、1、2、であっ
て、a+b=1、2、3のいずれかである。)より、具
体的には、メチルトリメトキシシラン、グリシドキシメ
チルトリメトキシシラン、α−ギリシドキシエチルトリ
メトキシシラン、β−グリシドキシエチルトリメトキシ
シラン、γ−グリコシドキシプロピルトリメトキシシラ
ン等を挙げることができる。これらは、単独でも又2種
以上併用することも可能である。
【0020】上記触媒としては、トリメリット酸、無
水トリメリット酸、などの有機カルボン酸、チタンアル
コキシド、ジルコアルコキシド、シリカアルコキシド、
等の金属アルコキシド、メチルイミダゾール、ジシアン
ジアミド、等の窒素含有有機化合物、アセチルアセトン
アルミニウム等の金属錯体、酢酸ナトリウム、酢酸カリ
ウム等のアルカリ金属有機カルボン酸塩を使用できる。
【0021】上記希釈溶剤としては、アルコール類、
ケトン類、エステル類、エーテル類、セロソルブ(エチ
レングリコールのモノアルキルエーテル)類、の内、1
種又は2種以上を混合して使用できる。ま 上記金属酸化物としては、主として、酸化ケイ素、酸
化鉄(III)、酸化チタン(IV)、酸化セリウム(IV)、酸化
スズ(IV)、酸化タングステン(VI)、酸化タンタル(V)、
酸化アンチモン(III) 、酸化ジルコニウム、酸化アルミ
ニウム等を使用可能である。単一使用の他に、2種以上
を併用、又は、複合微粒子として使用することもでき
る。
【0022】この、金属酸化物の上記加水分解物100
部に対する配合量は、0.2〜5部とする。また、粒径
は、1〜100nmとする。
【0023】上記塗布方法としては、はけ塗り塗装・
浸せき塗装・ローラ塗装・スプレ塗装・スピン塗装、等
を挙げることができる。また、乾燥硬化の条件は、例え
ば、80〜120℃×2hとする。
【0024】(3) 反射防止膜は、金属・金属酸化物・金
属フッ化物等の無機粉体を、真空蒸着、スパッタリン
グ、イオンプレーティング等の乾式めっき法により形成
する。
【0025】上記酸化物としては、二酸化ケイ素、酸化
チタン(IV)、酸化タンタル(V)、酸化アンチモン(III)
、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、等を、金属
フッ化物としては、フッ化マグネシウム、等をそれぞれ
挙げることができる。
【0026】B.本発明の有機ガラス基材とハードコー
トとの間には、ポリウレタン系プライマ塗料からなるプ
ライマ層が介在される。
【0027】(1) 上記プライマ塗料は、(a) ウレタンエ
ラストマー、(b) 無機微粒子、(c)オルガノアルコキシ
シランの加水分解物、の各成分を必須有効成分とするも
のである。そして、通常、触媒を添加して使用し、必要
により、レベリング剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤を添
加する。
【0028】(a) 上記ウレタンエラストマーは、溶液タ
イプの形態で添加しても良いが、水性エマルションの形
態で添加することが望ましい。
【0029】このようなウレタンエラストマーは、通
常、長鎖ポリオールとポリイソシアネートからなる軟質
相(ソフトセグメント)と、短鎖ポリオールとポリイソ
シアネートからなる硬質相(ハードセグメント)とで構
成される熱可塑性エラストマーが望ましい。さらには、
それらに、塗布後、部分架橋可能にポリアミン等の反応
性成分を添加したものが望ましい。
【0030】そして、上記軟質相を形成する長鎖ポリオ
ールとしては、ポリアルキレングリコール(PTMG
等)のポリエーテル系、ポリアルキレンアジペート、ポ
リカプロラクトン、ポリカーボネート等のポリエステル
系や、両者が混在するポリエーテルポリエステル系など
任意である。これらの内で、ポリエステル系・ポリエー
テルポリエステル系が、耐衝撃性の見地から望ましい。
【0031】上記短鎖ポリオールとしては、エチレング
リコール、1.2−プロピレングリコール、1.3−ブ
タンジオール、1.4−ブタンジオール、1.6ヘキサ
ンジオール、ネオベンチルグリコール、ジエチレングリ
コールなどの挙げることができる。
【0032】上記ポリイソシアネートとしては、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(MDI)、1、5−ナフタレンジイソシ
アネート等の芳香族系、1、6−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、水素添加M
DI等の脂肪族・脂環式系のものを挙げることができ
る。耐候性の見地から、非黄変性タイプの脂肪族・脂環
式系が望ましい。
【0033】(b) 上記無機微粒子は、屈折率の調製及び
耐候性向上の作用を担うと推定される。無機部粒子の粒
子径は、通常、1〜100nm、好ましくは10〜50
nmとする。10nm未満では塗膜の屈折率の向上を期
待し難く、50nmを越えると塗膜が乱反射しやすく、
曇り現象が発生し易い。
【0034】無機微粒子の配合量は、塩・酸化物の種
類、及び、要求される屈折率により異なるが、通常、ポ
リウレタン100部に対して、10〜100部とする。
10部未満では金属化合物の添加効果(屈折率を高め
る)を奏し難い。100部を越えると塗膜に曇りが発生
し易い。
【0035】上記無機微粒子は、前述のシラン系硬化塗
膜の説明で例示した金属酸化物のうちから、単独、又
は、複合微粒子として適宜選択して使用することができ
る。なお、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ
素、等の窒化物、さらには、ホウ化物、硫化物、フッ化
物、金属塩等の内からも、適宜選択して使用することも
可能である。そして、通常、水性ゾルの形態で混入する
ことが望ましい。
【0036】(c) 上記オルガノアルコキシシランは、ハ
ードコートとの密着性を確保する作用を有すると推定さ
れる。当該成分のポリウレタン100部に対する配合量
は、通常、1〜10部、好ましくは、3〜7部とする。
1部未満では本成分の添加効果(ハードコートとの密着
性の確保)を奏し難く、10部を越えると、耐衝撃性の
改善効果が阻害されるおそれがある。オルガノアルコキ
シシランとしては、前述の前述のシラン系硬化塗膜の説
明で例示したものを使用できる。
【0037】(d) 上記触媒としては、各種アミン、有機
錫化合物、有機亜鉛化合物、等を使用可能である。
【0038】(e) 上記において、溶液タイプを使用する
場合の溶媒としては、炭化水素類、ハロゲン化物、アル
コール類、ケトン類、エステル類、エーテル類、等を挙
げることができる。
【0039】(f) プライマー塗料の調製方法は、水性エ
マルションの場合、下記の如く行なう。
【0040】ウレタンエラストマーと無機微粒子を混合
して攪拌した後、オルガノアルコキシシランの加水分解
物を加える。なお、オルガノアルコキシシランの加水分
解は、等モルとなるように水を加え、2h以上還流する
ことにより行なう。
【0041】(2) このプライマー層の膜厚は、0.01
〜50μmである。0.01μm以下にすると耐衝撃性
の効果は余り望めないし、50μm以上にすると、面精
度(レベリング性)が低下する。プライマー層の屈折率
は、無機微粒子の種類や量にもよるが、1.40〜1.
70である。
【0042】コーティング方法としては、ディッピング
法、スピンコート法など公知の方法から選ばれる。硬化
条件は、80℃〜120℃の範囲で1分〜60分であ
る。
【0043】
【発明の作用・効果】本発明の光学要素(プラスチック
レンズ)は、上記のような構成のプライマー層が、ハー
ドコートと有機ガラスとの間に介在することにより、従
来と同様又はそれ以上の耐衝撃性を、ハードコート上に
反射防止膜が形成された光学要素に付与できることは勿
論、そのプライマー層の屈折率を1.40〜1.70の
範囲に自由に調整できるので、どの有機ガラスにも応用
できる。又、今までのウレタン樹脂によるプライマー層
に比して、耐候性も向上する。
【0044】
【実施例】以下、本発明の効果を確認するために、比較
例とともに行なった実施例について説明をする。
【0045】A.プライマー塗料の調製 <実施例1>市販の水性エマルションポリウレタン「ス
ーパーフレックス150」(第一工業製薬株式会社製、
固形分濃度30%、無黄変型、エーテル・エステル系)
100部、純水200部、Fe23 /TiO2 複合体
の水性ゾル(Fe23 /TiO2 =2/97、平均粒
径30nm、固形分濃度10%)60部に、γ−グリシ
ドキシプロピルトリメトキシシラン8部を純水5部で加
水分解したものを混合する。
【0046】<実施例2>実施例1でFe23 /Ti
2 複合体の水性ゾルの代わりにCeO2 /TiO2
合体の水性ゾル(CeO2 /TiO2 =20/80、平
均粒径30nm、固形分濃度10%)を用いる。
【0047】<実施例3>実施例1で、Fe23 /T
iO2 複合体の水性ゾルの代わりにSnO2 の水性ゾル
(平均粒径 30nm、固形分濃度10%)を用いる。
【0048】<比較例1>実施例1でFe23 /Ti
2 複合体の水性ゾルを添加しない。
【0049】<比較例2>実施例1でγ−グリシドキシ
プロピルトリメトキシシランの加水分解物を添加しな
い。
【0050】<実施例4>市販の水性エマルションポリ
ウレタン「スーパーフレックス300」(第一工業製薬
株式会社製、固形分濃度30%、無黄変型、エーテル・
エステル系)100部、純水300部、WO3 の水性ゾ
ル(平均粒径20nm、固形分濃度10%)60部に、
メチルトリメトキシシラン10部を純水8部で加水分解
したものを混合する。
【0051】<実施例5>市販の水性エマルションポリ
ウレタン「スーパーフレックス150」(第一工業製薬
株式会社製、固形分濃度30%、無黄変型、エーテル・
エステル系)100部、純水110部、Sb23 の水
性ゾル(平均粒径20nm、固形分濃度10%)150
部にγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン8
部、純水5部で加水分解したものを混合する。
【0052】<実施例6>市販の水性エマルションポリ
ウレタン「スーパーフレックス100」100部、純水
60部、CeO2 の水性ゾル(平均粒径20nm、固形
分濃度10%)200部に、γ−グリシドキシプロピル
トリメトキシシラン8部を純水5部で加水分解したもの
を混合する。
【0053】<実施例7>実施例6でCeO2 水性ゾル
の代わりにSnO2 水性ゾル(平均粒径20nm、固形
分濃度10%)を用いる。。
【0054】<実施例8>市販の水性エマルションポリ
ウレタン「スーパーフレックス100」100部、Ce
2 /TiO2 複合体の水性ゾル(CeO2 /TiO2
=20/80、平均粒径30nm、固形分濃度10%)
260部に、メチルトリメトキシシラン10部を純水8
部で加水分解したものを混合する。
【0055】<実施例9>実施例8でCeO2 /TiO
2 複合体の水性ゾルの代わりにSb23 の水性ゾル
(平均粒径20nm、固形分濃度10%)を用いる。
【0056】B.ハードコート液の調製 <ハードコート液a>γ−グリシドキシプロピルトリメ
トキシシラン100部、MeoH200部、10-2NH
Cl100部を2時間還流にて加水分解後、メタノール
シリカゾル1200部、アセチルアセトンアルミニウム
7部、「Fc430」(住友3M社製フッ素系界面滑性
剤、以下同じ)0.4部を加える。
【0057】<ハードコート液b>γ−グリシドキシプ
ロピルトリメトキシシラン100部、ケイ酸エチル15
部、メタノール20部、10-2NのHCl25部を混合
し、室温にて24時間加水分解し、Fe23 /TiO
2 複合体のアルコール性ゾル(Fe23 /TiO 2
2/98、平均粒径30nm、固形分濃度30%)10
0部、アセチルアセトンアルミニウム20部、「FC−
430」4部を混合した。
【0058】<ハードコート液c>ハードコート液bに
おいて、Fe23 /TiO2 複合体のアルコール性ゾ
ルの代わりにSnO2 アルコール性ゾル(平均粒径30
nm、固形分濃度30%)を用いる。
【0059】<ハードコート液d>γ−グリシドキシプ
ロピルトリメトキシシラン100部、ケイ酸エチル15
部、メタノール20部、10-2NHcl25部を混合
し、室温にて24時間加水分解し、WO3 アルコール性
ゾル(平均粒径30nm、固形分濃度30%)150
部、アセチルアセトンアルミニウム20部、「FC−4
30」4部を混合した。
【0060】<ハードコート液e>ハードコート液dに
おいて、WO3 ゾルの代わりにSb23 アルコール性
ゾル(平均粒径30nm、固形分濃度30%)を用い
る。
【0061】C.試験片の調製 (1) プライマー層の形成 表1に示す基材に、表示の各実施例のプライマー塗料
を、ディッピング法(引上げ速度100mm/sec )で塗
布し、100℃×10分の条件で硬化させた。なお、使
用した基材の各仕様は下記の通りである。なお、試験片
12は、プライマー塗膜を形成しなかった。
【0062】CRー39:ポリグリコールビスアリル
カーボネート製レンズ、屈折率1.50 1.57レンズ:イソフタル酸ジアリル・安息香酸ア
リル・メタクリル酸ベンジル共重合体、屈折率 1.5
7 1.6レンズ:ジフェン酸ジアリル・ウレタンアクリ
レート・ジイソプロピルパーオキシジカーボネート共重
合体、屈折率 1.6 1.66レンズ:ポリチオウレタン製レンズ、屈折率
1.66 (2) ハードコートの形成 上記プライマー塗膜を形成した基材の上に、表示のハー
ドコート液を、ディッピング法(引上げ速度100mm/
sec )で塗布し、100℃×2時間又は110℃×2時
間の条件で硬化させた。
【0063】(3) 反射防止膜の形成 上記ハードコートを形成した基材の上に、無機物質を以
下に示す構成で真空蒸着法によって蒸着膜を形成する。
【0064】SiO2 /ZrO2 :1/4 λ、ZrO2
1/4 λ、SiO2 :1/4 λ D.試験項目 上記の如く調製した各試験片について、下記各項目の試
験を行なった。
【0065】(1) プライマー層とシリコー系硬化塗膜と
の密着性試験 反射防止膜を形成する前の試験片について、1cm四方に
1mm間隔で100個のマス目を形成し、セロハン製粘着
テープを強く押しつけた後、90°方向に急激に剥離し
て、剥離しないます目の数を数えた。
【0066】(2) 耐擦傷性試験 スチールウール(#0000)で600gの荷重を作用
させて各試験片の反射防止膜の表面を30回こすったと
きの傷の入り具合を、下記基準で判定をした。
【0067】○傷の入った面積が10%以内。
【0068】△傷の入った面積が10%を越え30%以
内。 Χ傷の入った面積が30%を越える。
【0069】(3) 耐衝撃試験 鋼球(20g)を127cmの高さから、試験片の中心部
へ落下させ、割れるか否かで判定をした。
【0070】(4) 外観 背景を黒くした中に蛍光灯(三波長形中白色)「商品
名;ルピカエース15W三菱電機株式会社製」を置き、
蛍光灯の光りを試験片の反射防止膜表面で反射させ、対
象物表面にできる光り干渉色(虹模様)の有無により判
定した。
【0071】(5) 耐候性試験 促進耐候性試験(スガ試験機株式会社製「サインシャイ
ンスーパーロングライフウエザオメータ」)で200h
暴露して、外観等の以上の有無を目視判定した。
【0072】E.試験結果と評価 試験結果を示す表1から、本発明の各実施例は、全て項
目において、良好であることが分かる。他方、無機微粒
子を含まないプライマー(比較例1)を使用した試験片
4の場合、外観において干渉縞が入らないが、耐候性が
劣ることが分かる。また、オルガノアルコキシシランを
含まないプライマー(比較例2)を使用した試験片5の
場合、ハードコートと基材との密着性が劣ることが分か
る。また、プライマー塗膜を有しない試験片12の場
合、耐衝撃性に劣ることが分かる。
【0073】
【表1】

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機ガラスの表面に、シリコーン硬化塗
    膜及び無機反射防止膜が積層されてなる光学要素におい
    て、 前記有機ガラスとシリコーン硬化塗膜との間に、下記成
    分を必須有効成分とする塗料で形成されてなるプライマ
    ー層が介在されていることを特徴とする光学要素。 (a) ウレタンエラストマー (b) 無機微粒子 (c) オルガノアルコキシシランの加水分解物
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記ウレタンエラス
    トマーが、熱可塑性であり、前記無機微粒子が金属酸化
    物であることを特徴とする光学要素。
  3. 【請求項3】 有機ガラスとシリコーン硬化塗膜との間
    にプライマー層を形成するためのプライマー塗料におい
    て、 下記成分を必須有効成分とすることを特徴とするプライ
    マー塗料。 (a) ウレタンエラストマー (b) 無機微粒子 (c) オルガノアルコキシシランの加水分解物
  4. 【請求項4】 請求項3において、前記ウレタンエラス
    トマーが、熱可塑性エラストマーの水性エマルションの
    形態で添加されてなり、前記無機微粒子が水性ゾル形態
    で添加されてなることを特徴とするプライマー塗料。
JP4234668A 1992-09-02 1992-09-02 光学要素 Expired - Lifetime JP2896546B2 (ja)

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