JPS6310640A - 眼鏡プラスチックレンズ用コーティング組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はプラスチックレンズ用コーティング組成物に関
する。

（従来の技術及びその問題点） 近年プラスチックレンズは、その軽渋性、耐衝撃性等の
理由より急速に普及しはじめている。特に、ジエチレン
グリコールビスアリルカ−ボネートスレンズのみならず
、視力補正用レンズとして広く普及している。しかしな
がらプラスチックレンズは、ガラスレンズにくらべると
傷がつきやすいという欠点がある。

そこでこのようなプラスチックレンズの欠点を改良する
ため、プラスチックレンズの表面に硬度の高いケイ素化
合物、例えばクラーク樹脂として知られている、コロイ
ダルシリカと ＯＨ−８ｉ→０Ｈ）３との混合物を塗布し、加熱硬化す
ることが行なわれており（朱印特許第３９８６９９７号
公報参照）、この方法により得られたコーテイング膜は
プラスチックレンズの表面硬度の向上という目的を一応
達成する。一般的にプラスチックレンズ表面に、ケイ素
化合物を塗布する目的としては、前述のようにプラスチ
ックレンズの光学的性能を損わず、表面硬度を高める有
機ハードコート膜として使用する目的とさらに上記有機
ハードコート膜の上に反射防止膜を施した複合膜の下地
図として使用する目的とがあり、後者の反射防止膜を施
した複合膜の硬度を高めるためには、コロイダルシリカ
の割合を多くすることが必要である。クラーク樹脂のよ
うなコロイダルシリカとＣＨ３Ｓｉ→０Ｈ）３の組成物
において、コロイダルシリカの割合を例えば５０ｍｏ１
％以上に増やすと、コーティング組成物を塗布後、加熱
硬化時にクラックが入りやすいこと、コーティング組成
物の溶液調製中または調製後ゲル化しやすくなりプラス
チックレンズに塗布できないかまたは塗布できたとして
もレンズ表面上でゲル化を起し異物となりやすく光学製
品としてのｌｉＩｉｍを損なうことなどの問題が生ずる
。また得られたコーティング族は柔軟性に乏しく可撓性
が劣り、また耐熱性も劣るものである。このような諸欠
点は前記２成分の量を基準にしてコロイダルシリカの母
が６０ｍｏ１％以上（逆に ＣＨ３−８ｉ−＋ＯＨ）　３の量が４０１０１％未満）
である場合に特に顕著になる。

またコロイダルシリカと ＣＨ−８ｉ→０Ｈ）３とからなるコーティング組成物の
欠点である柔軟性不良、硬化時のタラツ金物を前記の組
成物に添加することも行なわれているが（特開昭５６−
１８６２６号公報）、このＣＨ−Ｓ　ｉ＋ｏ　Ｈ）　ａ
よりも柔軟性付与効果にすぐれているものの未だ十分で
はなく、より一層の柔軟性の向上及びクラックの発生の
防止を達成するためには同様に前記有機ケイ素化合物り
、そうすると硬度付与成分であるコロイダルシリカの割
合が相対的に減少し硬度が低下するという問題が生ずる
。また逆に前記有機ケイ素化合物シリカを増やすと、前
記と同様に柔軟性の低下などの問題が生ずる。

有機ケイ素化合物において比較的にＲ１基の長いアルコ
キシシランを用いた場合、たとえば特開昭５３−１１１
３３６号公報などに示されるような、エポキシ基含有の
アルコキシシランとコロイダルシリカとを組み合わせた
場合コロイダルシリカの割合を比較的多くすることがで
きるが、この場合であってもコロイダルシリカの割合を
７５　ｍｏｌｅ％以上とすることが可能であるのは、２
官能のアルコキシシランを用いた場合またはコロイダル
シリカをシリカ濃度の２０重厘％以下の低濃度の水分数
コロイダルシリカにした場合のみであり、これらの場合
では、本発明の目的とするところのひとつである反射防
止膜との複合膜の膜硬度を高めるためには、充分とは言
えない。

すなわち、２官能のアルコキシシランと３官能のアルコ
キシシランとでは、３官能のアルコキシシランの方がｓ
ｉ度を高めるためには有利であり、また、コロイダルシ
リカも、割合を多くすると、オルガノゾルでは硬化後、
硬化膜に亀裂を生じるか、または硬化膜中にゲル状のプ
ツを発生しやすいなどの問題があり、水分散の方が好ま
しいのであるが、水分散であっても、低濃度のコロイダ
ルシリカでは、その分、コート液中に含まれる水の割合
を多くすることになり、膜硬度を高めるためには、不利
であるばかりでなく、ゲル状ブツの発生、白化、面精度
の低下などの問題が生じやすくなる。

したがって、３官能のアルコキシシランと、できる限り
高濃度（例えばシリカ濃度４０型車％以上）の水分散コ
ロイダルシリカを用いた場合において、コロイダルシリ
カの割合を多くする必要があるが、従来の方法でこの組
み合わせでは、コート液を１１１中にゲル化するなどコ
ート液とすることができなかった。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは上記した従来技術の問題点を解決すべく検
討を加えた結果、８ｓ度（特にシリカ濃度４０重量％以
上）の水分散コロイダルシリカとともに一般式 （式中、Ｒ４は炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ２
は炭素数１〜４のアルキレン基である）で表わされる３
官能の有機ケイ素化合物を用いた場合において、必要か
つ充分な量の有ｔｌ！酸を添加し、少なくとも一種が、
一般式 ％式％（ （式中、Ｒ３は炭素数１〜４のアルキル基である）で表
わされるセロソルブである溶媒を用いた場合には、上記
の有機ケイ素化合物がコロイダルシリカと有機ケイ素化
合吻の全量を基準にして５〜２５−％のように比較的少
量でもプラスチックレンズ用コーティング組成物が得ら
れ、かつこれから得られたコーテイング膜に十分な可撓
性、耐熱性、耐候性を与え、しかもその結果として硬度
付与成分であるコロイダルシリカの割合を高く保つこと
ができ、耐摩耗性を有するハードコート膜としてのみな
らず反射防止膜を施す複合膜の下＠層として複合膜の表
面硬度も高く保つことができることを見い出し本発明を
完成させた。

従って本発明は、高濃度水分散コロイダルシリカと、一
般式 （式中、Ｒ１は炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ２
は炭素数１〜４のフルキレン基である）で表わされる、
加水分解後硬化し得る３官能の有機ケイ素化合物と、硬
化剤とを含み、コロイダルシリカの量がコロイダルシリ
カと有機ケイ素化合物の全量を基準にして７５〜９５ｍ
ｏ１％（ＳｉＯ２固形分換算値）であり、有機ケイ素化
合物の量が２５〜５１０１％であるプラスチックレンズ
用コーティング組成物において、該組成物が更に有機酸
及び溶媒を含み、該溶媒のうちの少くとも一種が一般式 ％式％ （式中、Ｒ３は炭素数１〜４のアルキル基である）で表
わされるセロソルブであることを特徴とするプラスチッ
クレンズ用コーティング組成物である。

本発明において用いられる上記一般式を有する３官能の
有機ケイ素化合物としては、式中のＲ１がメチル基、エ
チル基、プロピル基またはブチル基であり、Ｒ２がメチ
レン基、エチレン基、プロピレン基またはブチレン基で
あるものが好ましい。

また本発明において用いられるコロイダルシリカとして
は、有機ケイ素化合物の加水分解後になるべく余゛分な
水を残さないようにするため、高濃度の水分散コロイダ
ルシリカ（例えば５ｉ０２固形分４０％以上のもの）が
用いられる。粒子径は５ｍμ〜３０ｍμぐらいのものが
よい。コロイダルシリカの具体例としてスノーテックス
−４０（８産化学、５ｉｎ２４０％濃度、水分散シリカ
）、カタロイド−８１−４０（触媒化成工業、Ｓ　ｉ　
０２４０％濃度、水分散シリカ）、カタロイド−３１−
５０（触媒化成工業、５０％濃度、水分散シリカ）など
があげられる。

本発明で用いられる硬化剤としては、イミダゾール誘導
体などもあるが、アセチルアセトン金属塩が特に効果的
である。その添加ｍは、コロイダルシリカと有機ケイ素
化合物の加水分解物とを硬化するに足る缶１例えばコロ
イダルシリカ（Ｓｉ０２換算）と有機ケイ素化合物の加
水分解物の合計１モルに対して１〜１０グラムである。

本発明で用いられる有機酸トしては、酢酸、ギ酸、プロ
ピオン酸などがあげられるが、コート液の安定性などか
ら酢酸を用いるのが好ましい。

有機酸の添加量は、コロイダルシリカと有機ケイ素化合
物の全ｍ１モルに対して５〜３０グラムであるのが好ま
しい。これより少ないと、コート液のゲル化を生じやす
くなり、またこれより多くすることもできるが、酢酸臭
が強くなり、作業上好ましくないからである。

本発明のコーティング組成物に使用される溶媒のうち必
須溶媒である、一般式■で表わされるセロソルブとして
は、メチルセロソルブ（一般式■においてＲ３−Ｃ８４
）　、エチルセロソルブ（Ｒ３＝Ｃ２Ｈ５）、ブチルセ
ロソルブ（Ｒ３−Ｃ４Ｈ９）などがあげられる。セロソ
ルブと組み合わせて使用する溶媒としては、低級アルコ
ール、エステル、エーテル、ケトンなどが挙げられるが
、特にイソプロピルアルコール、ブタノールが好ましい
。

セロソルブの割合は、全溶媒Ｒの３重量％以上であるの
が好ましく、特に、好ましくは１０１ｆｆ１％以上であ
る。

本発明のようにコロイダルシリカの割合が多い場合に溶
媒中のセロソルブの割合が全溶媒堡の３重台％に満たな
い場合には、コート液の調整中にゲル化を生じ、コート
液とすることができない。

本発明の組成物には、塗膜の平滑性を向上させる目的で
、シリコーン系界面活性剤を添加することも出来る。さ
らに耐候性の向上あるいは塗膜の劣化防止の目的で、紫
外線吸収剤、酸化防止剤などを添加することも可能であ
る。

また基板（プラスチックレンズ）との密着性、物性の向
上などの実用性を改善する目的で、各種添加剤を加える
ことも出来る。

また一般にコーテイング液のｐＨの安定化のためや触媒
としても使われている酢酸ナトリウムの添加は、本発明
においては好ましくない。その理由は、酢酸ナトリウム
は、コーティング組成物を塗布、硬化後、膜表面に向っ
て析出しやすく、蒸着物質の膜形成に悪影響を及ぼし、
また蒸着前に手拭や洗浄などでレンズ面をきれいにして
おいても、真空時又は加熱によって析出し同様に悪影響
をおよぼすからである。

本発明のコーティング組成物が塗布されるプラスチック
レンズとしては、ＣＲ−３９、ポリメチルメタクリレー
ト（ＰＭＭＡ）　、ポリカーボネート、ポリスチレンな
どのプラスチックレンズがあげられる。

次に本発明の組成物を用いるプラスチックレンズのコー
ティング方法の１例を説明する。

先ずコロイダルシリカに塩酸などの無機酸および酢酸な
どの有Ｒ酸を加えてコロイダルシリカを酸性（例えばｐ
Ｈ２〜６）にし、次いで液温を３０〜５０℃にして上記
一般式（Ｉ）で表わされる有機ケイ素化合物を滴下、攪
拌して該有機ケイ素化合物を加水分解する。

加水分解の終了した混合液に上記したような一般式■の
セロソルブを含む溶媒、例えばイソプロピルアルコール
、ブタノール等と、メチルセロソルブを加え、さらに硬
化剤を所定ａ加える。

このようにして得られた組成物はコロイダルシリカの含
有ｍが７５〜９５ｍｏ１％であるにも拘らず、ゲル化を
起しにくく、粘度が上昇することがない。

上で得られた組成物を次いで一般に用いられる浸漬引き
上げ法（ディッピング法）、スピンコード法、ロールコ
ート法、スプレー法などによりプラスチックレンズ上に
塗布する。

プラスチックレンズ上に塗布された組成物の硬化は、主
として加熱処理することによって行なわれ、加熱温度は
広範囲とすることが可能であるが、好ましくは４０℃〜
１５０℃、特に好ましくは８０℃〜１２０℃である。加
熱時間は、１〜４時間またはそれ以上かけることが、良
好な結果を与える。

加熱硬化処理によって得られたコーテイング膜は、耐摩
耗性（硬度）にすぐれているとともに可撓性（柔軟性）
、耐熱性、耐薬品性にもすぐれている。

本発明のコーティング組成物を塗布する前に、基板レン
ズとの密着性をあげるためにプラスチックレンズをアル
カリ処理、プラズマ処理または紫外線照射処理などによ
って前処理するのが好ましい。

本発明の組成物をプラスチックレンズ上に塗布、硬化す
ることにより得られたコーテイング膜は、プラスチック
レンズの光学的性質を損わずに表面硬度を高めるための
ハードコートレンズ用のハードコート層として用いられ
るばかりではなく、プラスチックレンズに反射防止蒸着
膜を設けるための下地層としても用いられるが、特に後
者の用途（反射防止蒸着膜用下地層）に用いるのが好ま
しい。

（実施例） 以下実施例を比較例と対比しつつ述べ本発明の効果を具
体的に明らかにするが、本発明はこれらの実施例に限定
されるものではない。なお例中の「部」は型凹部である
。

実施例１ Ｓｉ０２ｉ１１度４０％のコロイダルシリカ（スノーテ
ックス−４０、水分数シリカ、８産化学）２４０部に、
０．５ＮＪ１ｍｉ！！！２２．０部、酢酸２０部を加え
た液を、３５℃にして攪拌しながら、γ−グリシドキシ
プロビルトリメトキシシラン（３官能有機ケイ素化合物
）９５部を滴下し、空温にて８時間攪拌し空温にて１６
時間放置した。この加水分解溶液に、メチルセロソルブ
８０部、イソプロピルアルコール１２０部、ブチルアル
コール４０部、アルミニウムアセチルアセトン１６部、
シリコーン系界面活性剤０．２部、紫外線吸収剤０．１
部を加えて、８時間、）１１拌後、室温にて２４時間熟
成させコーティング組成物を得た。

なおケイ素化合物の割合は、コロイダルシリカ８Ｑ１１
０１ｅ％＜Ｓ　＋　Ｏ，、固形分換算）及びγ−グリシ
ドキシプロピルトリメトキシシラン２０ｍｏｌｅ％であ
った。

実施例２ Ｔ−グリシドキシプロビルトリメトキシシランの蛋を４
７部とした以外は実施例１と同様にしてコーティング組
成物を得た。

なおケイ素化合物の割合は、コロイダルシリカ９０ｉｏ
１ｅ％（Ｓ＋０２固形分換算）及びγ−グリシドキシプ
ロピルトリメトキシシランｌＱｍｏｌｅ％であった。

比較例１ コロイダルシリカ（スノーテックス−４０，８産化学）
９０部に、０．５Ｎ塩酸２．０部、酢酸２０部、水９０
部を加えて攪拌しながら、メチルトリメトキシシラン１
９０部を滴下後、室温で８時間攪拌し、空温にて、１６
時間放置し、以下実施例１と同様にしてコーティング組
成物を得た。

なおケイ素化合物の割合は、コロイダルシリカ３０１０
１ｅ％（Ｓｉ０２固形分換算）及びメチルトリメトキシ
シラン７ＱＩＯ１ｅ％であった。

比較例２ コロイダルシリカ（スノーテックス−４０，８産化学）
１５０部に、０．５Ｎ塩酸２．０部、酢酸２０部、水５
４部を加えて、攪拌しながら、メチルトリメトキシシラ
ン１３６部を滴下後、室温で８時間攪拌し、室温にて１
６時間放置し、以下実施例１と同様にして、コーティン
グ組成物を得た。

なおケイ素化合物の割合は、コロイダルシリカ５　Ｑ　
ｍｏｌｅ％（Ｓ　ｉ　Ｏ２固形分換算）及びメチルトリ
メトキシシラン５Ｑａ＋ｏｌｅ％であった。

比較例３ コロイダルシリカ（スノーテックス−４０，８産化学）
１８０部に０．５Ｎ塩酸２．０部、酢酸２０部、水３６
部を加えて攪拌しながら、メチルトリメトキシシラン１
１０部を滴下後、室温で８時間攪拌し、室温にて１６時
間放置後、以下実施例１と同様にしてコーティング組成
物を得た。

なおケイ素化合物の割合は、コロイダルシリカ５Ｑｍｏ
ｌｅ％（Ｓ　ｉ　Ｏ２固形分換算）及びメチルトリメト
キシシラン４０ｍｏｌｅ％であった。

比較例４ ｓ　＋　０２　ａ度２０％のコロイダルシリカ（スノー
テックス−０１日８化学）４８０部に０．５Ｎ塩１１ｉ
１ｔ２．０部、酢酸２０部を加えて撹拌しながら、γ−
グリシドキシプロピルトリメトキシシラン９４部を滴下
し、以下実席例１と同様の方法でコ−ティング組成物を
得た。

なおケイ素化合物の割合は、コロイダルシリカＱＱｍｏ
ｌｅ％（ＳｉＯ□固形分換算）及びγ−グリシドキシプ
ロピルトリメトキシシラン２Ｑｌｏｌｆ１％であった。

比較例５ コロイダルシリカ（スノーテックス−４０、日産化学）
２４０部に０．５Ｎ塩酸２．０部、酢酸２０部を加えて
、撹拌しながらγ−グリシドキシプロピルメチルジェト
キシシラン（２官能布機ケイ素化合物）９９部を滴下し
、以下実施例１と同様の方法でコーティング組成物を得
た。

なおケイ素化合物の割合はコロイダルシリカ８ＱＩＯＩ
ｅ％（ＳｉＯ□固形分換算）及びγ−グリシドキシ７０
ビルメチルジェトキシシラン２０１ｏｌｅ％であった。

比較＠６ コロイダルシリカ（スノーテックス−４０、日産化学）
２４０部に０．５部ｍｌ！２．０部、酢酸２０部を加え
て、攪拌しながら、γ−グリシドキシプロビルトリメト
キシシラン９４部を滴下し、室温にて８時間攪拌後、１
６時間放置した。

この加水分解液にイソプロピルアルコール１２０部、ブ
チルアルコール１２０部、アルミニウムアセチルアセト
ン１６部を加えたが、この段階でゲル化して、自沈を生
じコート液とすることができなかった。

試験例 試論は、アルカリ処理後、洗浄を行なったＣＲ−３９レ
ンズにコーティング組成物を、引き上げ速度１５ｃＭ／
Ｗｉｎで浸漬法により塗布、室温にて１５分放置後、１
２０℃で２時間加熱硬化してコーティング族を形成した
ハードコートレンズと、該ハードコートレンズの硬化コ
ーテイング膜の上に、真空蒸着により反射防止膜を施し
たものとで行った。反射防止膜は、一般に屈折率の高い
物質たとえばＴ　ｉ　Ｏ、Ｚ　ｒ　０２などのものと屈
折率の低い物質とのかさね合せによって行なわれるが、
ここではＺｒＯ２，ＳｉＯ□の積層構造を採用した。

なお各種試験法の概略を以下に説明する。

（ａ）耐摩耗性 ＃０Ｏ００のスチールウールにより表面を付加荷重１０
００ｇで５００回（往復）こすった後、次のように判定
した。

Ａ：はとんど傷がつかない。

Ｂ：少し傷がつく。

Ｃ：多く傷がつく。

Ｄ：ｌｌのはがれが生じる。

なおこの試験はハードコート膜を有するプラスチックレ
ンズ及びハードコート膜と反射防止膜とを有するプラス
チックレンズの両方について行なった。

（ｂ）密着性 １履平方のゴバン目を１ｏｘｉｏ個作り、セロハン粘着
テープによる剥離試験を３回行い残ったゴバン目の数を
調べた。

使用セロハンテープはニチバンＪＩＳ−Ｚ−１５２２の
ものであった。

（Ｃ）外観 肉眼目視により透明度、着色状態、表面状態などを調べ
た。

（ｄ）耐熱、耐熱水性 ０１５０℃の恒温炉に本発明のコーティング組成物を塗
布硬化したプラスチックレンズを入れ、そのコーテイン
グ膜にクラックが入らないかどうかを調べた。

０８Ｉ騰水中に、１時間浸漬し外観による変化の有無を
調べた。

（ｅ）耐候性 キセノンロングライフウェザ−メーターＷＥＬ−２５Ａ
Ｘ（スガ試１１１機）にて５００時間、促進ｉＩＭを行
ないコーテイング膜が、黄変してないか、また劣化して
いないかを調べた。

ｍ耐薬品性 下記の溶液に、室温で１時間浸漬しコーテイング膜の変
化を調べた。

１．１０％ＮａＯＨ溶液 ２．１０％ＨＣＩ溶液 ３、アセトン溶液 ４、メタノール溶液 実施例１〜２及び比較例１〜５のコーティング組成物に
ついての試験結果を下表に示す。

上表より明らかなように実施例１〜２のコーティング組
成物は、外観、密着性、耐熱性、耐熱水性、耐候性、耐
薬品性、耐摩耗性のすべてにおいてすぐれたコーテイン
グ膜を与えるのに対し、比較例１〜５のコーティング組
成物は上記特性の少くとも１つにおいて劣るものであっ
た。また実施例１〜２において耐摩耗性の向上はハード
コートＩ！（下地層）と反射防止蒸着膜とを有するプラ
スチックレンズにおいて特に顕著であった。

比較例１〜３に示されたコロイダルシリカとメチルトリ
メトキシシランの成分系でも、コロイダルシリカの割合
（ｍｏｌｅ％）が増えるにしたがって、反射防止膜の下
地層として複合膜の硬度が、上ってくることがわかるが
、コロイダルシリカの割合が６（ｌｏｌｅ％を越えると
クラックが発生するようになる。したがって、これ以上
は、コロイダルシリカの割合を、増やすことが出来ず、
複合膜の硬度を、ある程度以上に向上させることが出来
ない。

（発明の効果） 本発明のプラスチックレンズ用コーティング組生物は、
高濃度のコロイダルシリカ及び３官能の有機ケイ素化合
物を使用しているにもかかわらず有機ケイ素化合物とし
てエポキシ基を含む長鎖の有機基を有するものを使用し
、該有機ケイ素化合物が極めて少量であってもコーテイ
ング膜に十分な可撓性、耐熱性、耐薬品性などの品持性
が付与され、かつ有機酸の添加及び溶媒系の選択等の工
夫をすることにより結果としてコロイダルシリカの山を
高く保つことができるので、コーテイング膜の表面硬度
（耐摩耗性）も高く保つことができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）高濃度水分散コロイダルシリカと、一般式▲数式
   、化学式、表等があります▼ …（ I ） （式中、Ｒ＿１は炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ
   ＿２は炭素数１〜４のアルキレン基である）で表わされ
   る、加水分解後硬化し得る３官能の有機ケイ素化合物と
   、硬化剤とを含み、コロイダルシリカの量がコロイダル
   シリカと有機ケイ素化合物の全量を基準にして７５〜９
   ５ｍｏｌ％ （ＳｉＯ＿２固形分換算値）であり、有機ケイ素化合物
   の量が２５〜５ｍｏｌ％であるプラスチックレンズ用コ
   ーティング組成物において、該組成物が更に有機酸及び
   溶媒を含み、該溶媒のうちの少くとも一種が一般式 Ｒ＿３−Ｏ−ＣＨ＿２ＣＨ＿２−ＯＨ…（II）（式中、
   Ｒ＿３は炭素数１〜４のアルキル基である）で表わされ
   るセロソルブであることを特徴とするプラスチツクレン
   ズ用コーティング組成物。
2. （２）高濃度水分散コロイダルシリカの濃度が４０重量
   ％以上である特許請求の範囲第（１）項記載のプラスチ
   ックレンズ用コーティング組成物。
3. （３）有機酸が酢酸であり、その添加量がコロイダルシ
   リカと有機ケイ素化合物の全量１モルに対して５〜３０
   ｇである特許請求の範囲第（１）項記載のプラスチック
   レンズ用コーティング組成物。