DE602004007783T2 - Verfahren zur herstellung eines schichtkörpers - Google Patents

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Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Laminats mit einem Basismaterial, auf dessen Oberfläche eine Deckschicht ausgebildet ist, z. B. eine Kunststofflinse mit einer photochromen Deckschicht und dergleichen.
  • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • Photochrome Brillen sind Brillen, deren Linsen sich im Freien bei Bestrahlung mit Licht, das UV-Strahlen enthält, wie Sonnenlicht, rasch einfärben, so dass sie als Sonnenbrillen wirken, und die sich in Innenräumen ohne Bestrahlung durch derartiges Licht entfärben, so dass sie als übliche durchsichtige Brillen wirken. Die Nachfrage hiernach ist in den letzten Jahren gestiegen.
  • Bekannte Herstellungsverfahren für Kunststofflinsen mit photochromer Eigenschaft sind ein Verfahren, bei dem Linsen ohne photochrome Eigenschaft an den Oberflächen mit photochromen Verbindungen imprägniert werden (im Folgenden als Durchtränkungsverfahren bezeichnet), ein Verfahren, bei dem man eine photochrome Verbindung in einem Monomer löst und das Monomer polymerisiert, um direkt photochrome Linsen zu erhalten (im Folgenden als In-Substanz-Verfahren bezeichnet) und ein Verfahren, bei dem ein eine photochrome Verbindung umfassendes Beschichtungsmittel (im Folgenden als photochromes Beschichtungsmittel bezeichnet) auf die Oberflächen von Kunststofflinsen aufgetragen wird, um eine Schicht (photochrome Deckschicht) mit photochromer Eigenschaft auszubilden (im Folgenden als Beschichtungsverfahren bezeichnet). Unter diesen Verfahren weist das Beschichtungsverfahren den Vorteil auf, dass man im Prinzip einem beliebigen Linsenbasismaterial – im Gegensatz zu den anderen beiden Verfahren – photochrome Eigenschaften verleihen kann. Außerdem muss man im Durchtränkungsverfahren ein weiches Basismaterial, in dem eine photochrome Verbindung dispergiert werden muss, als Linsenbasismaterial verwenden, und auch im In-Substanz-Verfahren muss man eine spezielle Zusammensetzung verwenden, damit sich eine gute photochrome Eigenschaft zeigt. Das Beschichtungsverfahren unterliegt jedoch keinen derartigen Einschränkungen hinsichtlich der Basismaterialien.
  • Beispiele für photochrome Beschichtungsmittel, die im Beschichtungsverfahren verwendet werden können, umfassen z.B. photopolymerisierbare Mittel (wie in der WO 2001/02449 offenbart). Die vorliegenden Erfinder entwickelten außerdem ein photohärtbares photochromes Beschichtungsmittel, das in der Lage ist, eine photochrome Deckschicht mit hervorragender Haftung an ein Basismaterial auszubilden (wie in der WO 2003/011967 und den japanischen Patentanmeldungen Nr. 2002-354291 und 2002-372835 offenbart).
  • Um eine photochrome Deckschicht unter Verwendung des photopolymerisierbaren photochromen Beschichtungsmittel auszubilden, wird das Beschichtungsmittel auf die Oberfläche eines Linsenbasismaterial aufgetragen, und anschließend kann der aufgetragene Film des Beschichtungsmittels durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht oder anderen Lichtarten gehärtet werden. Damit ist noch nicht gesagt, dass die Technik des Beschichtungsverfahrens vollkommen ist. Auch im Falle der Durchführung der vorstehend beschriebenen Härtung wird eine Photohärtungsvorrichtung zur Hartbeschichtung verwendet.
  • Als derartige Vorrichtung ist eine Vorrichtung bekannt, die automatisch eine Abfolge von Behandlungsschritten vom Auftrag des Beschichtungsmittels bis zur Photopolymerisation durchführen kann. Die Vorrichtung weist einen solchen Aufbau auf, dass ein mit dem Beschichtungsmittel beschichtetes Linsenbasismaterial automatisch zu einer Härtungsstation transportiert wird, wo eine UV-Lichtquelle innerhalb einer Abdeckung eingerichtet ist und die UV-Bestrahlung durchgeführt werden kann, während Stickstoffgas in die Abdeckung eingeführt wird (vgl. JP-A-2000-334369 ).
  • Zwar kommt die Beschichtung mit der vorstehenden Vorrichtung als anwendbares Verfahren für die Herstellung einer photochromen Kunststofflinse in Betracht; man hat jedoch festgestellt, dass die Herstellung einer hochwertigen photochromen Deckschicht schwierig ist, wenn man die Beschichtung mit dem photochromen Beschichtungsmittel in der Praxis durchführt. Als einer der Gründe kommt in Betracht, dass die Polymerisationsgeschwindigkeit durch die Lichtabsorption der im Beschichtungsmittel enthaltenen photochromen Verbindung herabgesetzt wird und dieses dadurch aufgrund des Restsauerstoffs in der Polymerisationsatmosphäre eine Polymerisationsinhibierung erleidet. Bei der Herstellung einer Linse mit ausreichenden photochromen Eigenschaften nach dem Beschichtungsverfahren ist die Dicke der Deckschicht notwendigerweise erheblich stärker als die Dicke des Hartschichtfilms (üblicherweise etwa 1 μm), z. B. dicker als 5 μm, vorzugsweise dicker als 30 μm, da die Konzentration der photochromen Verbindung im photochromen Beschichtungsmittel begrenzt ist. Daher kommt bei hoher Dicke der Schicht als weiterer Grund in Betracht, dass die Oberfläche der Schicht dem Einfluss der vom Sauerstoff verursachten Polymerisationshinderung ungehindert ausgesetzt ist, während der tiefer gelegene Teil den Einfluss nur in geringem Grad erleidet und dadurch der Polymerisationsgrad in der Richtung der Dicke ungleichmäßig ist. Daher geht man davon aus, dass die vorstehenden Probleme durch Erhöhen der Polymerisationsgeschwindigkeit oder Durchführen der Polymerisation in einer von Sauerstoff im Wesentlichen freien Atmosphäre gelöst werden können.
  • Um das Absinken der Polymerisationsgeschwindigkeit zu verhindern, ist aber die Erhöhung der Menge eines Photopolymerisationsinitiators nicht bevorzugt, weil damit Probleme wie eine Verringerung der Haltbarkeit der photochromen Verbindung hervorgerufen werden. Für den Fall, dass man das Problem der von Sauerstoff hervorgerufenen Polymerisationsinhibierung durch ausreichendes Spülen der Atmosphäre mit einem Inertgas wie Stickstoffgas umgeht, dauert es eine lange Zeitspanne, die Sauerstoffkonzentration durch Spülen mit einem Inertgas auf ein unproblematisches Niveau zu senken, nachdem man ein mit einem Beschichtungsmittel beschichtetes Basismaterial in eine Polymerisationsvorrichtung eingebracht hat. Im Ergebnis erweist sich weiter, dass die Verwendung eines Basismaterials mit einer konvex oder konkav gekrümmten Oberfläche, wie Brillenlinsen, verschiedene Probleme verursacht, so dass es auch bei horizontaler Anordnung des Basismaterials unmöglich ist, eine Deckschicht mit gleichmäßiger und vorgeschriebener Dicke herzustellen, weil das Beschichtungsmittel flüssig ist und das Auftreten von Farbungleichmäßigkeiten beim Einfärben und die Verschlechterung der optischen Eigenschaften der Linsen unausweichlich sind.
  • Unter diesen Umständen liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ausbildung einer Deckschicht eines gehärteten Materials aus einem Beschichtungsmittel auf der Oberfläche eines Basismaterials mit einer konvex oder konkav gekrümmten Oberfläche wie Linsen für Brillen oder dergleichen anzugeben und außerdem ein Verfahren zur einheitlichen und homogenen Härtung einer Beschichtungsmittelschicht anzugeben, selbst wenn diese im nicht gehärteten Zustand eine hohe Dicke aufweist.
  • Die vorliegenden Erfinder haben umfangreiche Untersuchungen zur Lösung der vorstehenden Probleme durchgeführt. Im Ergebnis konnten sie die Polymerisation in einer gewünschten Atmosphäre innerhalb einer sehr kurzen Zeitdauer von der Vervollständigung der Beschichtung durchführen, indem sie eine Photopolymerisationsvorrichtung verwendeten, in der neben einer Photopolymerisationskammer zur Durchführung der Photopolymerisation eine Polymerisationsvorkammer als vorhergehende Kammer zur Photopolymerisationskammer vorgesehen ist, wobei vorab die Atmosphären beider Kammern eingestellt werden, ein mit einem photohärtbaren Beschichtungsmittel beschichtetes Basismaterial zuerst in der Polymerisationsvorkammer gehalten und dann durch spezielle Transporteinrichtungen in die Photopolymerisationskammer überführt wird. Mit der Vorrichtung wurden außerdem verschiedene Bedingungen zur Herstellung der bevorzugten Deckschicht untersucht und die Sauerstoffkonzentration, bei der der Einfluss der Polymerisationsinhibierung aufgrund des Sauerstoffs unbeachtlich ist und die Zeit, bei der die Verformung innerhalb der Spanne unmittelbar nach der Beschichtungsfilmbildung bis zur Durchführung der Polymerisationshärtung unbeachtlich ist, erfolgreich ermittelt. Auf diese Weise wurde die vorliegende Erfindung verwirklicht.
  • Zum Auftrag des Beschichtungsmittels auf die Oberfläche eines Linsenbasismaterials ist die Anwendung einer Aufschleudervorrichtung (Spincoating-Verfahren) bekannt. Beim Spincoating-Verfahren leitet man eine Beschichtungsflüssigkeit (Beschichtungsmittel) auf ein Linsenbasismaterial, das drehbar gehalten ist, und verteilt dann die Beschichtungsflüssigkeit über die Ober fläche des Basismaterials, indem man das Basismaterial rotiert und überschüssige Beschichtungsflüssigkeit durch rasches Rotieren des Basismaterials abschleudert und so die gewünschte Filmdicke einstellt. Das Spincoating-Verfahren wird weithin als Verfahren zum Aufbringen von Beschichtungsmitteln in der Ausbildung einer Hartdeckschicht auf der Linsenoberfläche eingesetzt, da die Handhabung einfach ist.
  • Bei Anwendung eines photochromen Beschichtungsmittels im Spincoating-Verfahren treten im Vergleich zu herkömmlichen Spincoating-Verfahren die folgenden Besonderheiten auf.
  • Da es erforderlich ist, einer Basismateriallinse im Beschichtungsverfahren nur durch eine photochrome Deckschicht ausreichende photochrome Eigenschaften zu verleihen, muss erstens die Filmdicke eine Dicke von 5 bis 100 μm aufweisen. Um den Beschichtungsfilm mit dieser Dicke in einfacher Weise auszubilden, ist das photochrome Beschichtungsmittel so eingestellt, dass es eine hohe Viskosität von z.B. 20 bis 100 Centipoises bei 25 °C aufweist, und es wird außerdem bei einer geringen Umdrehungsgeschwindigkeit verteilt (verglichen mit der Verwendung herkömmlicher Beschichtungsmittel für eine Hartschicht) von beispielsweise nicht mehr als 100 U/min.
  • Zweitens enthält das Linsenbasismaterial üblicherweise einen UV-Absorber. Wenn Licht, das durch eine derartige Linse hindurchtritt (Licht, in dem die UV-Strahlung reduziert ist), auf die photochrome Deckschicht auftrifft, ist die Farbentwicklung der photochromen Verbindung erschwert. Demzufolge ist es bei der Herstellung einer photochromen Linse nach dem vorstehenden Beschichtungsverfahren erforderlich, die photochrome Deckschicht auf der Oberfläche der Linsenvorderseite (der Oberfläche, die der beim Tragen der Brille den Augen zugewandten Fläche entgegensteht) auszubilden, üblicherweise der konvex gekrümmten Oberfläche.
  • Wenn jedoch die hochviskose photochrome Beschichtungsflüssigkeit durch Spincoating auf die Linsenoberfläche aufgetragen wird, staut sich überschüssige Beschichtungsflüssigkeit, die zum Zeitpunkt der raschen Rotation nicht abgeschleudert worden ist, im Randbereich des Basismaterials, so dass die photochrome Deckschicht am Rand dicker ist als in anderen Teilen (Zunahme der Dicke im Randbereich), was Probleme verursacht, da eine Ungleichmäßigkeit der Dicke der Deckschicht hervorgerufen wird und die optischen Eigenschaften der Linse verschlechtert werden. Dieser Flüssigkeitsstau kann einigermaßen gemindert werden, indem man die sich im Randbereich des Basismaterials stauende Flüssigkeit mit einem Werkzeut, wie z.B. einem Spatel oder dergleichen, beim Spincoating entfernt, aber die Dickenzunahme im Randbereich kann nicht vollständig gelöst werden.
  • Im Fall von Linsen für Brillen wird eine beschichtete Linse zugeschnitten, so dass sie in die Rahmenform passt, und dann verwendet. Da der Randbereich, in dem die Dicke hoch ist (di cker Randbereich) beim Zuschneiden ausgeschnitten wird, weisen die Linsen für Brillen daher praktischerweise die vorstehenden Probleme in vielen Fällen nicht auf. Bei Anwendungen, bei denen die Linsen nicht zugeschnitten werden, bestehen die vorstehenden Probleme jedoch weiterhin. Wenn Linsen mit kleinem Durchmesser beschichtet werden, wird auch bei der Anwendung von Linsen für Brillen die Fläche des dicken Randbereichs relativ groß und sein Einfluss kann nicht ignoriert werden. Außerdem fand man, dass sich beim Beschichten von flachen Linsen mit geringer Krümmung der Bereich des dicken Randbereichs ausdehnt (gelegentlich wird der Bereich von etwa 10 mm vom Rand in radialer Richtung ein dicker Filmrandbereich). Um das Beschichtungsverfahren auf Linsenbasismaterialien mit unterschiedlichen Formen anzuwenden, ist es erforderlich, den Bereich des dicken Filmrandbereichs weiter einzuengen.
  • Unter den Umständen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, das keine Dickenzunahme im Randbereich hervorruft, wenn man Erzeugnisse mit einer dicken Beschichtung mit einer Stärke von beispielsweise 5 bis 100 μm durch das Spincoating-Verfahren herstellt, wobei man ein Beschichtungsmittel mit einer hohen Viskosität, wie ein photochromes Beschichtungsmittel, auf die Oberfläche eines Basismaterials aufträgt und danach härtet.
  • Weil das Beschichtungsmittel, wie vorstehend beschrieben, nach dem Auftragen fließt, kann bisweilen eine Deckschicht mit einheitlicher Dicke nicht hergestellt werden. Dieses Problem könnte möglicherweise gelöst werden, indem man den Beschichtungsfilm nach Ausbildung des Beschichtungsfilms rasch härtet. Im Fall der Durchführung des Härtungsschrittes in einer Atmosphäre eines Inertgases ist die Einheitlichkeit der Beschichtungsfilmdicke gelegentlich beeinträchtigt, weil das Spülen mit Gas eine bestimmte Zeit einnimmt. Angesichts der industriellen Herstellung sollte die Zeit, während der die Einheitlichkeit der Beschichtungsfilmdicke erhalten bleibt, vorzugsweise länger sein.
  • Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, wie vorstehend beschrieben, die Bereitstellung einer Technik, mit der man die Einheitlichkeit der Beschichtungsfilmdicke über eine längere Zeitspanne nach der Ausbildung des Beschichtungsfilms erhalten kann.
  • Die vorliegenden Erfinder haben umfangreiche Untersuchungen durchgeführt, um die vorstehenden Aufgaben zu lösen. Im Ergebnis haben die Erfinder gefunden, dass während der Zeit von der Ausbildung eines Beschichtungsmittel-beschichteten Films nach dem Spincoating-Verfahren bis zu seiner Härtung durch Lichtbestrahlung man die Zeit, während der die Einheitlichkeit der Beschichtungsfilmdicke erhalten bleibt, verlängert werden kann, indem man das Basismaterial bei einer niedrigen Temperatur hält. Auf diese Weise wurde die vorliegende Erfindung verwirklicht.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung, die diese Aufgaben löst, ist im beigefügten Anspruch 1 definiert; sie weist die folgenden Merkmale auf.
    • (1) Verfahren zur Herstellung eines Laminats, das ein Basismaterial mit einer konvex oder konkav gekrümmten Oberfläche und eine Deckschicht mit einer Dicke von 5 bis 100 μm auf der Oberfläche umfasst, bei dem man: einen Beschichtungsfilm mit einer vorbestimmten Dicke ausbildet, indem man ein Beschichtungsmittel, das ein polymerisierbares Monomer und eine photochrome Verbindung enthält auf die gekrümmte Oberfläche des Basismaterials aufträgt, und dann den Beschichtungsfilm in einer Atmosphäre einer Sauerstoffkonzentration von höchstens 500 ppm durch Photopolymerisation härtet, wobei man die Einheitlichkeit der Dicke des Beschichtungsfilms im Wesentlichen erhält. Das Basismaterial weist üblicherweise eine Konfiguration mit kreisförmiger der kreisartiger senkrechter Projektion und eine mit dem Beschichtungsmittel zu beschichtende gekrümmte Oberfläche auf, deren Verhältnis (Δh/r) des Niveauunterschieds {Δh/r (mm)) der konvexen oder konkaven Oberfläche zum Radius {r(mm)} des Basismaterials von 0,01 bis 0,50 ist, das Beschichtungsmittel hat eine Viskosität bei 25 °C von 20 bis 1000 Centipoise, und der Beschichtungsfilm wird durch Photopolymerisation in einer Atmosphäre einer Sauerstoffkonzentration von höchstens 500 ppm ab dem Zeitpunkt unmittelbar nach Vervollständigung des Auftragens des Beschichtungsmittels innerhalb einer Zeitspanne härtet, während der die Fluidisierungszeit (t) gemäß der nachstehenden Definition verstreicht. [Fluidisierungszeit (t)]: Man tropft 50 μl des Beschichtungsmittels auf eine vorbestimmte Position einer glatten Oberfläche einer horizontal gehaltenen Glasplatte bei der Temperatur, die der Temperatur der Bedingungen entspricht, unter denen das Basismaterial während einer Zeitspanne unmittelbar nach Vervollständigung des Auftrags des Beschichtungsmittels bis zum Start des Härtens des Beschichtungsfilms gehalten wird. Das Beschichtungsmittel verläuft von selbst, bis die Ausbreitung vollständig ist. Danach neigt man die Glasplatte, so dass der Erhebungswinkel zur Horizontalen 30° beträgt und hält sie in dieser Position, wobei die Zeit als Fluidisierungszeit (sec) genommen wird, die erforderlich ist, dass sich der im äußersten Bereich befindliche Teil des Beschichtungsmittels 10 mm bewegt, unmittelbar nachdem man die Glasplatte neigt].
  • Erfindungsgemäß trägt man das Beschichtungsmittel in einer Atmosphäre auf, worin die Sauerstoffkonzentration wenigstens 1 % beträgt, und das Beschichtungsmittel weist eine Viskosität bei 25 °C von 20 bis 1000 Centipoise auf.
  • Nach Ausbildung des Beschichtungsfilms mit einer vorbestimmten Dicke auf dem Basismaterial härtet man den Beschichtungsfilm durch Photopolymerisation, vorzugsweise unter Rotation bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 20 bis 1500 U/min um eine Rotationsachse, die durch eine gerade Linie definiert ist, die vom Mittelpunkt der gekrümmten Oberfläche des Basismaterials oder einem bestimmten Punkt nahe dem Mittelpunkt verläuft und das Basismaterial auch in der Richtung der Dicke durchdringt.
  • Die Ausbildung des Beschichtungsfilms auf der gekrümmten Oberfläche des Basismaterials erfolgt üblicherweise durch ein Spincoating-Verfahren, und der Flüssigkeitsstau des Beschichtungsmittels, der im Randbereich des Basismaterials erzeugt wird, wird während des Spincoats entfernt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Ansicht einer erfindungsgemäß verwendbaren Photopolymerisationsvorrichtung 1.
  • 2 ist eine Aufsicht auf die vorstehende Vorrichtung (ohne Lichtquelle).
  • 3 ist ein Schnitt entlang der Achse X-Y in 1.
  • 4 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer beweglichen Platte (Horde), die man auf einem Boden verschieden kann.
  • 5 ist eine Ausführungsform der Anwendung einer Photopolymerisationsvorrichtung.
  • 6 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäß verwendbaren Photopolymerisationsvorrichtung 10.
  • BESTE AUSFÜHRUNGSFORM
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Laminats umfasst die Schritte:
    Man bildet einen Beschichtungsfilm auf der gekrümmten Oberfläche des Basismaterials mit einer konvex oder konkav gekrümmten Oberfläche und
    härtet den Beschichtungsfilm dann in einer Atmosphäre, worin die Sauerstoffkonzentration höchstens 500 ppm beträgt, durch Photopolymerisation, wobei man die Einheitlichkeit der Dicke des Beschichtungsfilms im Wesentlichen erhält.
  • Das erfindungsgemäß verwendete Basismaterial unterliegt keinen besonderen Beschränkungen, sofern es eine konvex oder konkav gekrümmte Oberfläche aufweist; unter dem Aspekt der einfachen Durchführung des Spincoating hat es vorzugsweise eine kreisförmige oder kreisartige Form bei Betrachtung von oben oder unten (Form der orthogonalen Projektion). Unter dem Aspekt der einfachen Vergleichmäßigung der Dicke der auf der Oberfläche auszubildenden Beschichtungsschicht weist das Basismaterial ein Verhältnis (Δh/r) des Niveauunterschieds {Δh(mm)} auf der mit dem Beschichtungsmittel zu beschichtenden konvex oder konkav gekrümmten Oberfläche zum Radius {r(mm)} des Basismaterials von 0,01 bis 0,50 auf. Der Radius bedeutet die Hälfte des kleinsten Durchmessers, wenn die Form der orthogonalen Projektion kreisartig ist. Für den Fall, dass das Basismaterial eine konvexe Oberfläche aufweist, entspricht der Niveauunterschied der Höhe des höchsten Punkts der konvexen Oberfläche von der Ebene, die durch den Randbereich des Basismaterials definiert ist, während für den Fall, dass das Basismaterial eine konkave Oberfläche aufweist, der Niveauunterschied der Höhe des Innenraums entspricht, der entsteht, wenn man das Basismaterial auf eine horizontale Ebene ablegt, so das die konkave Oberfläche nach unten zeigt. Da es in hohem Maße zweckmäßig ist, das erfindungsgemäße Verfahren einzusetzen, ist die Verwendung des Basismaterials besonders bevorzugt, das einen Durchmesser von 50 bis 150 mm und einen Krümmungsdurchmesser auf der Hauptoberfläche von nicht weniger als 50 mm aufweist.
  • Das Basismaterial, das keinen besonderen Einschränkungen unterliegt, kann ein beliebiges Material sein, das unter Gläsern, Kunststoffen, Metallen und Keramiken ausgewählt ist. Basismaterialien aus den folgenden Materialien können ohne besondere Einschränkung verwendet werden. Zu den Beispielen des Materials zählen Kunststoffharze wie (Meth)Acrylharz, Polycarbonatharz, Allylharz, Thiourethanharz, Urethanharz, Thioepoxyharz, Polyethylenterephthalat, Polypropylen, Polyethylen, Polystyrol, Epoxyharz, Polyvinylchlorid, Polytetrafluorid, Silikonharz und dergleichen; Metalle, wie Edelstahl (SUS), Alumium, Kupfer, Eisen und dergleichen; Kautschuke, wie Styrolbutadien-Kautschuk, Polybutadien-Kautschuk, Isopren-Kautschuk, Acrylkautschuk und dergleichen; und andere bekannte Materialien, wie Halbleiter, Holzmaterialien, anorganische Gläser, Quarzgläser, Papiere und Keramiken. Wenn die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Erzeugnisse aber optische Erzeugnisse sind, ist es bevorzugt, ein durchsichtiges Material zu verwenden.
  • Für den Fall der Herstellung optischer Erzeugnisse, wie photochrome Linsen und dergleichen [in diesem Fall weist die erfindungsgemäß ausgebildete Deckschicht (im Folgenden bisweilen einfach als „Deckschicht" bezeichnet) photochrome Eigenschaften auf] werden vorzugsweise scheibenartige Basismaterialien aus Glas oder Harz, die als übliche Linsen verwendet werden, als Basismaterial verwendet. Im Allgemeinen weisen Kunststoffglaslinsen eine gekrümmte Oberfläche auf und viele Linsen weisen eine konvexe Oberfläche mit komplex gekrümmter Gestalt auf. Erfindungsgemäß kann man diese Glaslinsen ohne Probleme als Basismaterial verwenden.
  • Man kann als Basismaterial ein Basismaterial verwenden, das Oberflächenbehandlungen, wie einer Primerbehandlung, Plasmabehandlung oder Coronaentladungsbehandlung, unterzogen worden ist. Zu den Beispielen derartiger Oberflächenbehandlungen zählen eine chemische Behandlung mit einer basischen wässrigen Lösung oder sauren wässrigen Lösung, eine Polierbe handlung mit einem Poliermittel und eine Plasmabehandlung mit Atmosphärendruckplasma und Niederdruckplasma und dergleichen.
  • Im erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren wird zuerst auf der konvex oder konkav gekrümmten Oberfläche des Basismaterials mit einem Spincoat-Verfahren oder dergleichen ein Beschichtungsmittel aufgebracht, das als wesentliche Komponente ein polymerisierbares Monomer enthält, wobei man einen Beschichtungsfilm mit einer solchen Dicke erhält, dass dessen gehärtete Dicke der erwarteten Dicke entspricht. Bei diesem Auftrag unterliegt das Beschichtungsmittel keinen besonderen Beschränkungen, sofern es das polymerisierbare Monomer als Bestandteil enthält. Das Beschichtungsmittel muss jedoch photopolymerisierbare Härtungseigenschaften aufweisen, weil das Verfahren einfach ist; wenn man ein harzartiges Basismaterial als Basismaterial verwendet, wird es durch die angewandte oder während der Härtung erzeugte Wärme oder dergleichen kaum deformiert.
  • Damit die Dicke der letztlich erhaltenen Harzdeckschicht problemlos eingestellt werden kann, dass sie im Bereich von 5 bis 100 μm liegt, beträgt die Viskosität bei 25 °C des Beschichtungsmittels 20 bis 1000 Centipoise (cP). Weist das Beschichtungsmittel eine Viskosität bei 25 °C von weniger als 20 Centipoise auf, tritt beim Spincoating das vorstehend beschriebene Problem, dass der Film in den Randbereichen dick wird, nicht auf. Andererseits ist es schwierig, das Spincoating-Verfahren durchzuführen, wenn das Beschichtungsmittel eine Viskosität bei 25 °C von mehr als 1000 Centipoise aufweist. Vorzugsweise verwendet man ein Beschichtungsmittel mit einer Viskosität bei 25 °C von 50 bis 500 Centipoise, insbesondere von 80 bis 200 Centipoise, unter dem Gesichtspunkt der Effektivität und der Vorteile der vorliegenden Erfindung sowie der Handhabungseigenschaften.
  • Hinsichtlich der das Beschichtungsmittel aufbauenden Bestandteile können bekannte Verbindungen ohne besondere Beschränkung verwendet werden. Die Zusammensetzung des Beschichtungsmittels kann gemäß den Aufgabenstellungen festgelegt werden, z. B. Verbesserung der Oberflächenhärte, Erlangung photochromer Eigenschaften, Verbesserung der Schlagzähigkeit, Hartdeckschicht, Entspiegelungsschicht oder dergleichen. Für den Fall, dass die Verbesserung der Oberflächenhärte beabsichtig ist, umfasst die Zusammensetzung vorzugsweise ein Monomer mit wenigstens drei radikalisch polymerisierbaren Gruppen und/oder ein organischanorganisches Hybridmonomer, während für den Fall der Erlangung photochromer Eigenschaften die Zusammensetzung vorzugsweise ein radikalisch polymerisierbares Monomer zur Verbesserung der chemischen und mechanischen Eigenschaften eines gehärteten Erzeugnisses, wie Lösungsmittelbeständigkeit, Härte, Wärmebeständigkeit und dergleichen, oder der photochromen Eigenschaften, wie Farbdichte, Geschwindigkeit des Verblassens und dergleichen, umfasst. Das radikalisch polymerisierbare Monomer unterliegt keinen besonderen Beschränkungen und man kann bekannte Verbindungen mit einer radikalisch polymerisierbaren Gruppe verwenden, wie eine (Meth)Acryloylgruppe, (Meth)Acryloyloxygruppe, Vinylgruppe, Vinylgruppe, Allylgruppe und Styrylgruppe, ohne jegliche Beschränkung. Darunter ist die Verbindung mit einer (Meth)Acryloylgruppe oder (Meth)Acryloyloxygruppe als radikalisch polymerisierbare Gruppe unter dem Aspekt der Verfügbarkeit und hervorragenden Härtungseigenschaften bevorzugt.
  • Das erfindungsgemäß verwendete Beschichtungsmittel kann verschiedene Arten von Hilfsstoffen umfassen, wie eine photochrome Verbindung, einen Photopolymerisationsinitiator, eine Aminverbindung, ein oberflächenaktives Mittel, ein Antioxidans, einen Radikalfänger, einen UV-Stabilisator, einen UV-Absorber, ein Antistatikum, einen Fluoreszenzfarbstoff, einen Farbstoff, ein Pigment, ein Parfum, einen Weichmacher, ein organisches Lösungsmittel und dergleichen, gemäß der Aufgabenstellung für die Ausbildung der Deckschicht oder zur Verbesserung der Handhabungseigenschaften oder der Lagerstabilität des Beschichtungsmittels und der Stabilität der Deckschicht. Für den Fall der Herstellung einer photochromen Linse durch das Beschichtungsverfahren verwendet man vorzugsweise die verschiedenen photochromen Verbindungen, wie eine Chromen-Verbindung, eine Fulgimid-Verbindung oder dergleichen, in einer Gesamtmenge von 0,01 bis 20 Gew.-%, insbesondere 0,05 bis 5 Gew.-%.
  • Zu den Beispielen von Beschichtungsmitteln, die erfindungsgemäß geeignet verwendbar sind, zählen photopolymerisierbare, härtbare Beschichtungsmittel mit einer Viskosität von 20 bis 1000 cP, insbesondere 50 bis 500 cP, die 0,001 bis 5 Gew.-% Photopolymerisationsinitiator, 0,01 bis 20 Gewichtsteile, insbesondere 0,05 bis 15 Gewichtsteile, photochrome Verbindung, bezogen auf 100 Gewichtsteile radikalisch polymerisierbares Monomer enthalten. Die Beschichtungsmittel enthalten ein Beschichtungsmittel, das sich zur Herstellung der photochromen Linse mit dem Beschichtungsverfahren eignet, das von den vorliegenden Erfinderin in der WO-A-03/011967 und den japanischen Patentanmeldungen Nr. 2002-354291 und 2002-372835 beschrieben sind. Zu Beispielen für die Beschichtungsmittel zählen die folgenden Beschichtungsmittel (1) bis (4).
    • (1) Beschichtungsmittel mit einer Viskosität bei 25 °C von 100 bis 140 cP, umfassend 100 Gewichtsteile polymerisierbares Monomer aus 5 Gewichtsteilen γ-Methacryloyloxypropyltrimethoxysilan, 20 Gewichtsteile Trimethylolpropantrimethacrylat, 35 Gewichtsteile 2,2-Bis(4-methycryloyloxyethoxyphenyl)propan, 10 Gewichtsteile Polyesteroligomer-hexaaycrylat (Daicel UCB Co., Ltd. EB1830), 20 Gewichtsteile Polyethylenglykoldiacrylat mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 532 und 10 Gewichtsteile Glycidylmethacrylat, und 3 Gewichtsteile der folgenden photochromen Verbindung (I), 5 Gewichtsteile N-Methyldiethanolamin, 5 Gewichtsteile Bis(1,2,2,6,6-Pentamethyl-4-piperidyl)sebacat und, als Photopolymerisationsinitiator, 0,4 Gewichtsteile IRUGACURE 1800.
    • (2) Beschichtungsmittel mit einer Viskosität bei 25 °C von 110 bi 150 cP, umfassend 100 Gewichtsteile eines polymerisierbaren Monomers aus 1,5 Gewichtsteilen 4,4'-Diphenylmethanbismaleimid, 18,5 Gewichtsteile Trimethylolpropantrimethacrylat, 30 Gewichtsteile 2,2-Bis(4-Acryloyloxypolyethylenglycolphenyl)propan mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 776, 20 Gewichtsteile Polyethylenglykoldiacylat mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 532, 20 Gewichtsteile Urethanoligomer-hexaacrylat und 10 Gewichtsteile Glycidylmethacrylat, 3 Gewichtsteile der photochromen Verbindung, 3 Gewichtsteile N-Methyldiethanolamin, 5 Gewichtsteile Bis(1,2,2,6,6-Pentamethyl'4-piperidyl)sebacat und, als Photopolymerisationsinitiator, 0,5 Gewichtsteile bis(2,4,6-Trimethylbenzoyl)-phenylphosphinoxid.
    • (3) Beschichtungsmittel mit einer Viskosität bei 25 °C von 90 bis 130 cP, umfassend 100 Gewichtsteile polymerisierbares Monomer aus 10 Gewichtsteilen γ-Methacryloyloxypropyltrimethoxysilan, 20 Gewichtsteile Trimethylolpropantrimethacrylat, 20 Gewichtsteile Polyethylenglykoldiacrylat mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 532, 30 Gewichtsteile Urethanoligomer-hexaacrylat, 10 Gewichtsteile Glycidylmethacrylat und 10 Gewichtsteile Hydroxypivalinsäureneopentylglycoldiacrylat und 3 Gewichtsteile der photochromen Verbindung (I), 5 Gewichtsteile N-Methyldiethanolamin, 5 Gewichtsteile Bis(1,2,2,6,6-Pentamethyl-4-piperidyl)sebacat und, als Photopolymerisationsinitiator, 0,4 Gewichtsteile Bis(2,4,6-Trimethylbenzoyl)-phenylphosphinoxid.
    • (4) Beschichtungsmittel mit einer Viskosität bei 25 °C von 110 bis 150 cP, umfassend 100 Gewichtsteile polymerisierbares Monomer aus 10 Gewichtsteilen 2-Isocyanatethoxymethycrylat, 15 Gewichtsteilen Trimethylolpropantrimethacrylat, 40 Gewichtsteilen 2,2-Bis(4-methycryloyloxyethoxyphenyl)propan, 10 Gewichtsteile Polyesteroligomer-hexaaycrylat (Daicel UCB Co., Ltd. EB1830), 15 Gewichtsteile Polyethylenglykoldiacrylat mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 532 und 10 Gewichtsteile Glycidylmethacrylat, und 3 Gewichtsteile der photochromen Verbindung, 5 Gewichtsteile Bis(1,2,2,6,6-Pentamethyl-4-piperidyl)sebacat und, als Photopolymerisationsinitiator, 0,5 Gewichtsteile IRUGACURE 1800.
  • Im erfindungsgemäßen Verfahren trägt man zuerst das Beschichtungsmittel auf die Hauptoberfläche des Basismaterials auf, um einen Beschichtungsfilm zu erhalten. Als Auftragsverfahren für das Beschichtungsmittel kommen herkömmliche Beschichtungsverfahren, wie das Tauchverfahren, Sprühverfahren und dergleichen in Betracht. Unter dem Aspekt der Herstellung eines Beschichtungsfilms mit einheitlicher Dicke mit einem einfachen Verfahren ist die Anwendung des Spincoating-Verfahrens bevorzugt.
  • Beim Spincoating-Verfahren leitet man eine vorbestimmte Menge des Beschichtungsmittels (Beschichtungsflüssigkeit) auf die Oberfläche eines Basismaterials und rotiert das Basismaterial um eine durch eine gerade Linie definierte Rotationsachse, die den Mittelpunkt der Hauptober fläche des Basismaterials oder einen bestimmten Punkt nahe dem Mittelpunkt durchläuft und das Basismaterial in Richtung der Dicke durchdringt, wodurch sich das Beschichtungsmittel auf der Oberfläche des Basismaterials unter Ausbildung eines Beschichtungsfilms mit einer gleichmäßigen Dicke verteilt. Dieses Verfahren wird auf dem Gebiet der Brillenlinsen im Allgemeinen eingesetzt, um einen Beschichtungsfilm auf der rückseitigen Oberfläche einer Linse mit einer konkaven Oberfläche (der dem Auge zugewandten Oberfläche, wenn eine Brille getragen wird) auszubilden, und Vorrichtungen zur Verwendung im Spincoating-Verfahren sind im Handel erhältlich. Eine derartige Vorrichtung weist im Allgemeinen einen Aufbau auf, der ein Mittel zum Halten und Rotieren des Basismaterials, das einen Servomotor und einen Befestigungsadapter umfasst, der das Basismaterial hält, und es mit einer Rotationsachse des Servomotors verbindet, und Beschichtungsmittel-Zufuhrmittel, wie einen Dispenser oder dergleichen, umfasst; das Beschichtungsmittel wird auf die Hauptoberfläche des Basismaterials geleitet, das in dem vorstehenden Mittel befestigt ist, so dass die Hauptoberfläche des Basismaterials exponiert ist. Der Befestigungsadapter weist im Allgemeinen einen Aufbau auf, dass, wenn eine Linse auf dem oberen Teil des Adapters angeordnet ist, die Linsenunterseite und die Adapteroberseite einen abgeschlossenen Raum bilden und der Raum außerdem durch eine äußere Absaugvorrichtung geführt wird, und durch Verringerung des Raumdrucks die angeordnete Linse festgehalten wird.
  • Im erfindungsgemäßen Verfahren kann der Auftrag des Beschichtungsmittels in der vorstehenden Vorgehensweise mit der gleichen Vorrichtung durchgeführt werden. Da jedoch das vorliegende Beschichtungsmittel eine hohe Viskosität aufweist, ist der Auftrag des Beschichtungsmittels auf die Oberfläche des Basismaterials schwierig. Um eine kleine Menge des Beschichtungsmittels sauber über die gesamte Oberfläche des Basismaterials zu verteilen, ist es daher bevorzugt, die folgenden Spincoating-Verfahren einzusetzen. Bei einem Verfahren führt man das Beschichtungsmittel zu, während man gleichzeitig eine Düse zur Zufuhr des Beschichtungsmittels in radialer Richtung des Basismaterials bewegt und das Basismaterial mit niedriger Geschwindigkeit rotiert, wobei sich das Beschichtungsmittel nahezu gleichförmig auf nahezu der gesamten Oberfläche des Basismaterials verteilt. Bei dem anderen Verfahren unter Verwendung einer Verteilhilfe führt man das Beschichtungsmittel in der Nähe des Mittelpunkts des Basismaterials zu und lässt die Beschichtungsflüssigkeit mit einer flexiblen Folie in gebogenem Zustand in Kontakt kommen und bewegt die flexible Folie von der Nähe des mittleren Teils des Basismaterials zum Randbereich, wobei man das Basismaterial rotiert und so das Beschichtungsmittel auf der gesamten Oberfläche des Basismaterials verteilt. Außerdem ist es bevorzugt, während des Spincoatings die sich im Randbereich des Basismaterials aufstauende Flüssigkeit zu entfernen, indem man den Rand des Basismaterials mit einem Werkzeug wie einem Spatel oder dergleichen, berührt, so dass der dicke Randbereich verringert und ein gleichmäßiger Beschichtungsfilm hergestellt werden kann.
  • Die Dicke der durch das Spincoating ausgebildeten Deckschicht muss notwendigerweise mit der Dicke der letztlich erhaltenen Deckschicht korrespondieren. Unter Berücksichtigung des Schrumpfverhältnisses beim Härten, das von der Art des verwendeten Beschichtungsmittels abhängt, kann man die Filmdicke einstellen, indem man die Atmosphärentemperatur in der Spincoating-Vorrichtung und die Rotationsgeschwindigkeit sowie die Rotationsdauer des Basismaterials regelt. Beim Einstellen unterwirft man vorzugsweise jedes verwendete Beschichtungsmittel einem Vorversuch, wobei man die Spincoating-Bedingungen variiert und anschließend die Beziehung zwischen jeder Bedingung und der Filmdicke der letztlich erhaltenen Deckschicht beurteilt. Unter dem Aspekt des bedeutenden Vorteils beim Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens weist der Bereich der letztlich erhaltenen Deckschicht unter Ausschluss des dicken Randbereichs (z.B. 80 % der gesamten Hauptoberfläche des Mittelbereichs ohne den Randbereich) eine durchschnittliche Dicke von 20 bis 80 μm, insbesondere 25 bis 60 μm, auf.
  • Im erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren ist es nach der vorstehend beschriebenen Ausbildung des Beschichtungsfilms erforderlich, den Beschichtungsfilm in einer Atmosphäre, deren Sauerstoffkonzentration höchstens 500 ppm beträgt, durch Photopolymerisation zu härten, wobei man die Einheitlichkeit der Dicke des Beschichtungsfilms im Wesentlichen erhält. Da die Oberfläche des Basismaterials zur Ausbildung des Beschichtungsfilms eine konvex oder konkav gekrümmte Oberfläche ist, verändert sich die Dicke des Beschichtungsfilms durch Nachgeben des Beschichtungsmittels (Fluidität in Verbindung mit dessen Schwerkraft), wenn man den Beschichtungsfilm nach dessen Ausbildung stehen lässt. Daher ist es erforderlich, den Beschichtungsfilm innerhalb der Zeit zu härten, während der die Filmdicke durch dieses Phänomen im Wesentlichen unverändert bleibt. Wenn man die Photopolymerisation in einer Atmosphäre durchführt, deren Sauerstoffkonzentration mehr als 500 ppm beträgt, kann eine zufriedenstellende Harz-Deckschicht aufgrund des Einflusses der von Sauerstoff verursachten Polymerisationsinhibierung nicht hergestellt werden. Insbesondere wenn das Beschichtungsmittel eine photochrome Verbindung enthält, ist die Polymerisationsgeschwindigkeit durch dessen lichtabsorbierende Wirkung vielfach herabgesetzt. Daher wird der Einfluss der von Sauerstoff verursachten Polymerisationsinhibierung größer, so dass die Polymerisation bisweilen nicht vollständig abläuft. Auch bei vollständigem Ablauf der Polymerisation kann eine Harz-Deckschicht mit einheitlichen Eigenschaften nicht hergestellt werden, da die Dicke des Beschichtungsfilms groß ist und die Polymerisationsgeschwindigkeit am oberflächigen Schichtabschnitt und dem tiefer liegenden Schichtabschnitt der Deckschicht unterschiedlich ist. Unter dem Gesichtspunkt der Filmdicke der Harz-Deckschicht und der Einheitlichkeit ihrer Eigenschaften beträgt die Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre bei der Durchführung der Photopolymerisation vorzugsweise höchstens 300 ppm, insbesondere höchstens 100 ppm.
  • Der Ausdruck, dass man die Einheitlichkeit der Dicke des Beschichtungsfilms im Wesentlichen erhält, bedeutet den Umstand, dass im Bereich der durch Härten des Beschichtungsfilms her gestellten Harz-Deckschicht unter Ausschluss des Randbereichs des Basismaterials, wenn man entlang der durch den Mittelpunkt des Basismaterials verlaufenden Linie fünf Punkte mit im Wesentlichen gleichem Abstand vom Mittelpunkt zur äußeren Kante festlegt, der Variationskoeffizient CV der Filmdicke der Harz-Deckschicht an diesen Punkten nicht mehr als 3 %, vorzugsweise nicht mehr als 2,5 % beträgt. Der Bereich der Harz-Deckschicht unter Ausschluss des Randbereichs des Basismaterials befindet sich innerhalb eines vorgeschriebenen Abstands von der äußeren Kante des Polymerfilms und die Fläche des Bereichs beträgt wenigstens 70 % der Fläche der gesamten Laminatoberfläche. Die Zeit von der Ausbildung des Beschichtungsfilms bis zur beginnenden wesentlichen Veränderung der Dicke des Beschichtungsfilms kann nicht allgemein bestimmt werden, weil die Zeit in Abhängigkeit von der Gestalt des verwendeten Basismaterials und der Art (insbesondere der Viskosität) des Beschichtungsmittels abhängt. Für den Fall jedoch, dass man ein Basismaterial einer Gestalt mit kreisförmiger oder kreisartiger Projektion und einem Verhältnis (Δh/r) eines Niveauunterschieds auf der mit dem Beschichtungsmittel zu beschichteten konvex oder konkav gekrümmten Oberfläche {Δ/h(mm)} zum Radius {r(mm)} des Basismaterials von 0,01 bis 0,50 und ein Beschichtungsmittel mit einer Viskosität bei 25 °C von 20 bis 100 cP verwendet, verändert sich die Dicke des Beschichtungsfilms während des Verstreichens der Fluidisierungszeit (t) nicht wesentlich. Wenn ein derartiges Basismaterial und Beschichtungsmittel verwendet werden, ist es demzufolge bevorzugt, den Beschichtungsfilm durch Photopolymerisation in einer Atmosphäre, deren Sauerstoffkonzentration höchstens 500 ppm beträgt, unmittelbar nach Vervollständigung des Spincoatings innerhalb einer Zeitspannezu härten, während der die Fluidisierungszeit (t) verstreicht.
  • Die Fluidisierungszeit (t) bedeutet eine Zeit (sec), die in der nachstehend beschriebenen Weise definiert ist. Dabei tropft man 50 μl des Beschichtungsmittels auf eine vorbestimmte Position einer glatten Oberfläche einer horizontale gehaltenen Glasplatte, bei der Temperatur, die der Temperatur der Bedingungen entspricht, unter denen das Basismaterial währen einer Zeitspanne unmittelbar nach Vervollständigung des Auftrags des Beschichtungsmittels bis zum Start des Härtens des Beschichtungsfilms gehalten wird. Das Beschichtungsmittel verläuft von selbst, bis die Ausbreitung vollständig ist. Danach neigt man die Glasplatte, so dass der Erhebungswinkel zur Horizontalen 30° beträgt und hält sie in dieser Position, wobei die Zeit als Fluidisierungszeit (sec) genommen wird, die erforderlich ist, damit sich der äußerste Teil des Randbereichs des Beschichtungsmittels 10 mm bewegt, unmittelbar nachdem man die Glasplatte neigt. Je niedriger die Temperatur der Messatmosphäre, desto länger ist tendenziell die Fluidisierungszeit.
  • Während der Zeitspanne unmittelbar nach Vervollständigung des Auftragens des Beschichtungsmittels bis zum Beginn des Härtens des Beschichtungsfilms ist es daher wünschenswert, das Basismaterial, auf dem der Beschichtungsfilm ausgebildet worden ist, unter der Bedingung zu halten, dass die Temperatur nicht höher als Raumtemperatur ist, vorzugsweise 5 bis 20 °C, insbesondere 10 bis 18 °C.
  • Das Verfahren zum Härten des Beschichtungsfilms durch Photopolymerisation in einer Atmosphäre, deren Sauerstoffkonzentration höchstens 500 ppm beträgt, wobei man die Einheitlichkeit der Dicke des Beschichtungsfilms im Wesentlichen erhält, unterliegt keinen besonderen Beschränkungen und man kann z.B. unter Verwendung einer Vorrichtung, die zur Durchführung der Ausbildung des Beschichtungsfilms und der Photopolymerisation in einem abgeschlossenen Raum in der Lage ist, die Photopolymerisation unmittelbar nach der Ausbildung des Beschichtungsfilms durchführen, wobei man die Sauerstoffkonzentration in dem abgeschlossenen Raum bei höchstens 500 ppm hält. In der vorliegenden Erfindung kann man das Härten des Beschichtungsfilms ausschließlich durch Photopolymerisation vervollständigen oder man kann ein Verfahren zur Vervollständigung des Härtens des Beschichtungsfilms durch die kombinierte Anwendung einer thermischen Polymerisation nach der Photopolymerisation einsetzen. Beispiele der thermischen Polymerisation umfassen ein Verfahren zur thermischen Polymerisierung mit Wärme in einem Polymerisationsofen, ein Verfahren zur Härtung durch Bestrahlung mit Infrarotstrahlen in einem Polymerisationsofen und dergleichen.
  • Auch für den Fall, das man die Ausbildung des Beschichtungsfilms durch Spincoating oder dergleichen in einer Atmosphäre durchführt, kann die Sauerstoffkonzentration in der Polymerisationsatmosphäre auf höchstens 500 ppm innerhalb einer Zeitspanne abgesenkt werden, während der sich die Dicke des Beschichtungsfilms nicht wesentlich verändert, indem man die Polymerisation unter Verwendung einer Photopolymerisationsvorrichtung zur Härtung der auf der Oberfläche des Basismaterials ausgebildeten Schicht des Photopolymerisations-härtbaren Beschichtungsmittels durchführt, wobei die Photopolymerisationsvorrichtung umfasst:
    eine Lichtquelle (A)
    eine Photopolymerisationskammer (B), die eine Atmosphärenregeleinrichtung (b1) zur Regelung der Kammeratmosphäre, eine Decke (b2) mit einer lichtdurchlässigen Öffnung (b2-1), einer Öffnung (b3) zum Herausnehmen und Einbringen des Basismaterials, das auf einer Basismaterial-Halteplattform (S) gehalten ist, die das Basismaterial horizontal in einer Lage festhalten kann, dass die Schicht des photopolymerisierbaren Beschichtungsmittels eine nach oben weisende Oberfläche ist, und ein Aufnahmeteil (b4) für die Basismaterial-Halteplattform, das die Basismaterial-Halteplattform aufnehmen kann, die das Basismaterial horizontal halten kann, und wobei die Kammer zum Härten der auf der Oberfläche des Basismaterials ausgebildeten Schicht des photopolymerisierbaren Beschichtungsmittels, das auf der Basismaterial-Halteplattform gehalten ist, die im Aufnahmeteil aufgenommen ist, durch das von der Lichtquelle durch die Lichtdurchlassöffnung einfallende Licht verwendet wird,
    eine Polymerisationsvorkammer (C) zur zeitweiligen Aufnahme des Basismaterials, wobei die Kammer eine Atmosphärenregeleinrichtung (c1) zur Regelung der Innenatmosphäre, eine Öffnung (c2) mit einer Türe (c2-1) mit offener und geschlossener Funktion zum Herausnehmen und Einbringen des Basismaterials oder der Basismaterial-Halteplattform, auf der das Basismaterial gehalten wird, zwischen dem Inneren der Vorrichtung und deren Äußerem, einer Öffnung (c3), die zum Herausnehmen und Einbringen der Basismaterial-Halteplattform, auf der das Basismaterial gehalten wird, in der Lage ist, wobei die Öffnung (b3) direkt oder über eine Passage mit der Photopolymerisationskammer verbunden ist, und ein Aufnahmeteil (c4) für eine Basismaterial-Halteplattform, die zur Aufnahme der Basismaterial-Halteplattform in einem Zustand, dass das Basismaterial horizontal gehalten wird, in der Lage ist, und
    ein Basismaterial-Transfermittel (D) zum Überführen der Basismaterial-Halteplattform, auf der das Basismaterial gehalten wird, zwischen dem die Basismaterial-Halteplattform aufnehmenden Teil (b4) und dem die Basismaterial-Halteplattform aufnehmenden Teil (c4), während das Basismaterial in einer horizontalen Lage gehalten wird. Die Funktionsweise der Vorrichtung ist, dass das Basismaterial in einer kurzen Zeitspanne in eine gewünschte Atmosphäre eingebracht werden kann. Bei Verwendung der vorstehenden Vorrichtung ist es vorteilhaft, dass der Auftrag des Beschichtungsmittels mit dem Spincoating-Verfahren in einer Atmosphäre durchgeführt werden kann, deren Sauerstoffkonzentration wenigstens 1 % beträgt, und eine handelsübliche Spincoating-Vorrichtung als solche verwendet werden kann. Demzufolge ist es im erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren bevorzugt, die vorstehende Vorrichtung zu verwenden.
  • Im Folgenden wird die vorstehende typische Photopolymerisationsvorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erklärt und das Verfahren zur Ausbildung einer Deckschicht unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ebenfalls beschrieben. Die Ansicht der typischen Photopolymerisationsvorrichtung 1 ist in 1 dargestellt, die Aufsicht (ohne Lichtquelle) ist in 2 gezeigt und der Schnitt entlang der X-Y-Achse ist in 3 gezeigt.
  • Wie in 1 gezeigt, umfasst die Photopolymerisationsvorrichtung im Wesentlichen eine Lichtquelle A, eine Photopolymerisationskammer B und eine Photopolymerisationsvorkammer C; die Photopolymerisations- und die Polymerisationsvorkammer weisen jeweils im Innern ein Basismaterial-Transfermittel D auf, das in der Lage ist, die Basismaterial-Halteplattform S zuüberführen, auf der ein Basismaterial 2 in horizontaler Lage gehalten wird.
  • Die Lichtquelle A ist über der Photopolymerisationskammer B mittels eines nicht dargestellten Haltemittels in einer Position befestigt, wo das von der Lichtquelle A emittierte Licht durch eine Öffnung b2-1 in das Innere der Photopolymerisationskammer B eintritt. Die Lichtquelle A ist außerhalb der Photopolymerisationskammer B angeordnet, so dass die Lichtquelle ohne weiteres gewartet werden kann und außerdem das Volumen der Photopolymerisationskammer verringert werden kann; weiterhin kann die Atmosphäre im Inneren innerhalb einer kurzen Zeitspanne durch ein Verfahren, wie Spülen mit Stickstoffgas oder dergleichen, geregelt werden.
  • Die Lichtquelle A ist eine Quelle zur Erzeugung von Licht (aktive Energiestrahlen) wie UV-Strahlen, die von einer elektrodenfreien Lampe oder dergleichen ausgestrahlt werden, und an eine nicht dargestellte elektrische Quelle und eine Regeleinrichtung angeschlossen ist. Außerdem kann neben der Lichtquelle 1 ein Gebläse angeordnet sein, um die Lichtquelle zu kühlen.
  • Das Haltemittel zur Befestigung der Lichtquelle A unterliegt keinen besonderen Beschränkungen, sofern die Lichtquelle A fixiert werden kann, und es ist z. B. möglich, ein Haltemittel zur Befestigung mit einem auf einem Stativ fixierten Arm einzusetzen, das in einem Stativblock befestigt ist. Für den Fall, dass das Haltemittel einen Schraubenschaft, der sich im Wesentlichen nach oben erstreckt und von einem Motor oder dergleichen gedreht werden kann, und einen Arm mit einem Loch zum Einschrauben der Schraubenspindel umfasst, hebt und senkt das Drehen der Schraubenspindel die an dem Arm befestigte Lichtquelle A, um die Position der Lichtquelle A zu regeln.
  • Als zur Lichtbestrahlung verwendete Lichtquelle A kann man herkömmliche Lichtquellen ohne jegliche Beschränkung verwenden; die Lichtquelle kann unter Berücksichtigung der aktiven Wellenlänge oder dergleichen eines verwendeten Photopolymerisationsinitiators geeignet gewählt werden. Im Allgemeinen unterteilt sich das Entladungsverfahren der Lichtquelle hinsichtlich der Art der Lichtemission in eine Elektrodenentladungslichtquelle und eine elektrodenfreie Entladungslichtquelle. Bei ersterer handelt es sich um Verfahren zur Lichtemission mit einer Lampe, indem man eine Spannung an eine Elektrode anlegt, und bei letzterer handelt es sich um ein Verfahren zur Lichtemission mit einer Lampe, bei der man die Energie von Mikrowellen ohne Erfordernis einer Elektrode steuert. Man kann jede der Entladungslichtquellen einsetzen. Beispiele für die Elektrodenentladungslichtquelle können ozonfreie Hochdruckquecksilberlampen, Ozonhochdruck-Quecksilberlampen, Ultrahochdruck-Quecksilberlampen, Hochdruckquecksilberlampen mit einem halogenierten Metall wie halogeniertem Eisen oder halogeniertem Gallium, Sterilisationslampen, Krypton-Bogenlampen, Kohlenstoffbogenlampen, Xenonlampen, Wolframlampen, Metallhalogenidlampen, Indiumlampen, Thalliumlampen und dergleichen umfassen. Beispiele der elektrodenfreien Entladungslichtquelle können eine H-Lampe, H-plus-Lampe, D-Lampe, V-Lampe, M-Lampe, Q-Lampe und dergleichen umfassen. Diese Lichtquellen können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehreren Arten ohne Unterschied zwischen den Elektrodenentladungslichtquellen und den elektrodenfreien Entladungslichtquellen verwendet werden. Außerdem können Elektronenstrahlen als Lichtquelle verwendet werden, und in diesem Fall ist es möglich, den Beschichtungsfilm ohne Zugabe des Photopolymerisationsinitiators zu härten.
  • Um das Lichtvolumen des von der Lichtquelle A emittierten Lichts abzuschwächen oder Licht eines spezifischen Wellenlängenbereichs auszuscheiden, kann man einen Filter zwischen die Lichtquelle und das Basismaterial einbringen. Zum Beispiel ist die Verwendung eines UV-Cut-Filters von Hartsodaglas oder eines Wärmestrahlen-Cut-Filters möglich.
  • Die Photopolymerisationskammer B ist eine Kammer mit einer Decke b-2, wobei wenigstens ein Teil davon aus einer Öffnung b2-1 aus lichtdurchlässigem Material, wie Quarz, Borosilikatglas, Sodaglas oder dergleichen besteht, das poliert werden kann. Die Photopolymerisationskammer B weist im Innern einen Raum zur Aufnahme der Basismaterial-Halteplattform S, die nachstehend genauer beschrieben wird, auf, d.h. das Aufnahmeteil b4 für die Basismaterial-Halteplattform. Das Aufnahmeteil befindet sich in einer Position, das beim Emittieren von Licht aus der Lichtquelle A das durch die Öffnung b2-1 durchgelassene Licht das Basismaterial bestrahlen kann, auf dem der Beschichtungsfilm des photopolymerisierbaren Beschichtungsmittels auf der Oberfläche ausgebildet worden ist und das auf der im Aufnahmeteil aufgenommenen Basismaterial-Halteplattform gehalten wird. Außerdem ist an der Photopolymerisationskammer B eine Öffnung b3 zum Herausnehmen und Einbringen der Basismaterial-Halteplattform S vorgesehen; wenn die Öffnung geschlossen ist, kann die Kammer luftdicht abgeschlossen werden.
  • Die Basismaterial-Halteplattform, auf der sich das Basismaterial befindet und die durch die Öffnung b3 in die Photopolymerisationskammer B überführt worden ist, wird im Aufnahmeteil b4 aufgenommen und dann härtet man die Beschichtungsmittelschicht des Basismaterials durch Lichtbestrahlung. Nach dem Härten wird das Basismaterial, das auf der Basismaterial-Halteplattform gehalten ist, erneut durch die Öffnung b3 aus der Kammer transferiert. Durch das überführen des Basismaterials, das auf diese Weise einer Härtung unterzogen wird, kann man das Basismaterial außerhalb der Kammer herausnehmen, ohne die einmal eingestellte Kammeratmosphäre zu beeinträchtigen, d.h. ohne Sauerstoff enthaltende Luft in die Kammer einzuführen. Neben der Öffnung b3 kann die Photopolymerisationskammer B eine Öffnung zum Herausnehmen des Basismaterials oder der Basismaterial-Halteplattform mit dem Basismaterial aus der Vorrichtung aufweisen, unter der Voraussetzung, dass die Öffnung Verschlussmittel aufweist, die die Öffnung luftdicht abschließen kann, wie eine rastbare Tür, eine abnehmbare Kappe oder dergleichen. In diesem Fall ist es bevorzugt, ein Mittel vorzusehen, das den Eintritt von Außenluft in die Kammer beim Herausnehmen des Basismaterials verhindert.
  • Außerdem weist die Photopolymerisationskammer B eine Atmosphärenregeleinrichtung b1 zum Regeln der Atmosphäre im Innern der Kammer auf, so dass die Atmosphäre im Inneren der Kammer, insbesondere die Zusammensetzung des atmosphärischen Gases, geregelt werden kann. Die Atmosphärenregeleinrichtung b1 weist eine Gaseinleitung zum Einleiten eines Inertgases in die Kammer und einen Auslass zum Auslass eines Gases in der Kammer auf; speziell weist sie ein Gaseinlassloch b1-1, das über eine Leitung mit einer Durchflussmengenkontrolleinrichtung (nicht gezeigt) und einem Inertgaszylinder oder einem Inertgastank (nicht gezeigt) verbunden ist, und ein Gasauslassloch b1-2 zum Auslass des Gases aus der Kammer auf. Das Gaseinlassloch und das Gasauslassloch können mit einem rastbaren Ventil oder einem Sperrventil verbunden sein. Man kann das Gasauslassloch gegebenenfalls über eine Leitung öffnen oder es kann mit Zwangsabsaugmittel wie einer Vakuumpumpe oder dergleichen verbunden sein. Außerdem ist in der Photopolymerisationskammer B vorzugsweise ein Detektor F1 zur Ermittlung der Sauerstoffgaskonzentration in der Kammer vorgesehen.
  • In 1 ist die kastenartige Photopolymerisationskammer gezeigt; die Gestalt der Photopolymerisationskammer unterliegt jedoch keinen besonderen Beschränkungen, sofern sie die vorstehenden Bedingungen erfüllt und man kann z.B. eine zylindrische Kammer verwenden. Das Material der Kammer unterliegt keinen besonderen Beschränkungen, sofern die Öffnung aus durchlässigem Material besteht, zu den Beispielen hierfür zählen Metalle, wie Edelstahl oder dergleichen und Harze. Um die Regelung der Atmosphäre in der Kammer innerhalb einer kurzen Zeitspanne sicher durchzuführen, ist die Verwendung eines Materials bevorzugt, das über ausreichende Festigkeit verfügt, um die Kammer im Inneren unter vermindertem Druck oder Überdruck zu halten. Hinsichtlich des Bodens der Photopolymerisationskammer B ist es für den Fall des Einsatzes eines speziellen Basismaterial-Transfermittels, das als nachstehend beschriebenes Basismaterial-Tranfermittel D bezeichnet wird, bevorzugt, ein Fluorharz mit niedrigem Oberflächenreibungswiderstand als Material zum Aufbau des Oberflächenschichtteils des Bodens zu verwenden, damit die Basismaterial-Halteplattform S leicht gleitet.
  • Die Polymerisationsvorkammer C weist ein Aufnahmeteil c4 für eine Basismaterial-Halteplattform auf, das die Basismaterial-Halteplattform aufnehmen kann, auf der das Basismaterial horizontal gehalten wird, zwei Öffnungen und eine Decke und kann durch Schließen der zwei Öffnungen luftdicht verschlossen werden. Eine der beiden Öffnungen ist eine Öffnung c2, durch die man das Basismaterial oder die Basismaterial-Halteplattform S, auf der das Basismaterial gehalten wird, vom Äußeren der Vorrichtung einbringen oder herausnehmen kann; eine rastbare Tür c2-1, die die Öffnung luftdicht abschließen kann, gehört zu der Öffnung. Die andere Öffnung verbindet die Öffnung c3 direkt oder über eine Passage mit der Öffnung d3 der Photopolymerisationskammer; sie weist eine Größe auf, dass man die Basismaterial-Halteplattform, auf der das Basismaterial gehalten wird, einbringen oder herausnehmen kann. Die Photopolymerisationskammer B und die Polymerisationsvorkammer C sind miteinander durch die Öffnung b3 und die Öffnung c3 verbunden und sind vorzugsweise voneinander durch einen oder zwei oder mehrere entfernbare oder rastbare Separatoren E getrennt, unter dem Gesichtspunkt, dass beim Einsetzen des Basismaterials in die Polymerisationsvorkammer von außen der von der Veränderung der Atmosphäre in der Kammer verursachte Einfluss die Atmosphäre der Photopolymerisationskammer nicht beeinträchtigt. Die Separatoren können eine drehbare vertikale Platte, die nach beiden Seiten gedreht werden kann, oder eine verschiebbare Blende sein. Außerdem können die Separatoren mit der Basismaterial-Halteplattform S verbunden sein, wie nachstehend beschrieben. Die Gestalt und das Material der Polymerisationsvorkammer können willkürlich gewählt sein und sie können im Grunde denen der Photopolymerisationskammer entsprechen.
  • Das Basismaterial oder die Basismaterial-Halteplattform S, auf der das Basismaterial gehalten wird, werden von außen in die Polymerisationsvorkammer C durch die Öffnung c2 eingeführt und zeitweilig in der Kammer gehalten. Danach wird die Basismaterial-Halteplattform S, auf der das Basismaterial gehalten wird, durch die Öffnungen c3 und b3 in die Photopolymerisationskammer B eingeführt, ohne das Äußere der Vorrichtung zu passieren (ohne Kontakt mit der Luft) und dann wird die Beschichtungsmittelschicht durch Lichtbestrahlung gehärtet. Nach dem Härten wird das Basismaterial, das der Härtung unterzogen worden ist, in umgekehrter Reihenfolge durchgereicht und wieder aus der Vorrichtung herausgenommen. Das Einbringen des Basismaterials kann erfolgen, indem man lediglich das Basismaterial einführt und dieses auf der Basismaterial-Halteplattform befestigt, die zuvor in der Polymerisationsvorkammer angeordnet worden ist, oder das Basismaterial außerhalb der Vorrichtung auf der Basismaterial-Halteplattform befestigt und das Basismaterial zusammen mit der Basismaterial-Halteplattform einführt.
  • Die Polymerisationsvorkammer C ist vorgesehen, um den Beschichtungsfilm unmittelbar nach der Ausbildung des aus dem photopolymerisierbaren Beschichtungsmittel bestehenden Beschichtungsfilms auf dem Basismaterial in eine im Wesentlichen von Sauerstoff freie Atmosphäre zu bringen, um dadurch den Beschichtungsfilm unter dieser Atmosphäre zu härten. Zu diesem Zweck muss die Polymerisationsvorkammer C eine Atmosphärenregeleinrichtung c1 zur Regelung der Atmosphäre in ihrem Inneren aufweisen. Als Atmosphärenregeleinrichtung c1 kann man die gleiche verwenden, wie die vorstehende Atmosphärenregeleinrichtung b1. In 2 ist ein Gaseinlassloch c1-1 und ein Gasauslassloch c1-2 gezeigt als Beispiel der Atmosphärenregeleinrichtung c1.
  • Die Photopolymerisationskammer und die Polymerisationsvorkammer werden in einen Zustand gebracht, dass die beiden getrennt sind und zuvor unter Verwendung der Atmosphärenregeleinrichtung b1 mit c1 mit einem Inertgas, wie Stickstoff oder dergleichen, gespült worden sind; dann wird das Basismaterial rasch in die Polymerisationsvorkammer eingeführt. Anschließend wird das Basismaterial unmittelbar oder gegebenenfalls nach Absaugen des Sauerstoffs, der während der Zeitspanne des Einführens unvermeidlich in die Kammer eintritt, auf ein unproblematisches Niveau durch die Atmosphärenregeleinrichtung c1 in die Photopolymerisationskammer transferiert, so dass das Basismaterial innerhalb einer sehr kurzen Zeitdauer in eine Atmosphäre verbracht werden kann, worin die Sauerstoffkonzentration sehr niedrig ist.
  • Die Polymerisationsvorkammer C weist vorzugsweise einen Detektor F2 zur Bestimmung der Sauerstoffgaskonzentration in der Kammer auf. Mit dem Detektor kann man bestätigen, dass die Sauerstoffkonzentration in der Polymerisationsvorkammer ein Niveau erreicht hat, dass die Sauerstoffkonzentration in der Photopolymerisationskammer nicht auf ein problematisches Ni veau ansteigt, auch wenn die Abtrennung geöffnet ist; hierdurch wird der Ablauf sichergestellt und die Qualitätsschwankung der erhaltenen Erzeugnisse kann verringert werden.
  • Die Photopolymerisationsvorrichtung 1 weist ein Basismaterial-Transfermittel D auf, das die Basismaterial-Halteplattform S, auf der das Basismaterial 2 gehalten wird, zwischen dem die Basismaterial-Halteplattform aufnehmenden Teil b4 und dem die Basismaterial-Halteplattform aufnehmenden Teil c4 transferieren und dabei das Basismaterial in einer horizontalen Lage halten kann. Wenn das Basismaterial beim Transfer nicht horizontal gehalten wird, kann man keinen günstigen Beschichtungsfilm herstellen, weil das ungehärtete Beschichtungsmittel nachgibt. Als Transfermittel D kann man bekannte Transfermittel einsetzen, die die vorstehenden Bedingungen erfüllen können. Bevorzugte Beispiele hierfür umfassen ein Förderband und einen Rollwagen, bei dem man Start, Stopp, Transferrichtung, Transfergeschwindigkeit und dergleichen von außen steuern kann, und eine bewegliche Platte (Horde) zum Gleiten auf dem Boden. Außerdem kann man, je nach Anordnung der Polymerisationsvorkammer, der Photopolymerisationskammer und der optionalen Passage, das Basismaterial auch in einer Weise transferieren, dass deren Böden als Teil eines Drehtisches ausgebildet sind und der Drehtisch rotiert wird.
  • 4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer beweglichen Platte (Horde) zum Gleiten auf dem Boden; die Horde dient als Basismaterial-Halteplattform S und als Separator E. Die Basismaterial-Halteplattform S (die vorstehende Horde) wie in 4 gezeigt, verfügt über eine flache Unterseite und kann auf den Bodenoberflächen der Polymerisationsvorkammer, der Photopolymerisationskammer und der gegebenenfalls vorhandenen Passage gleiten und außerdem kann das Basismaterial 2 auf ihrem Oberteil gehalten werden (auf der Oberseite kann man das konkave Teil zur Anpassung des Basismaterials vorsehen; in den Figuren nicht gezeigt). Die Basismaterial-Halteplattform S hat Wandglieder E1 und E2, die am vorderen Teil (der Photopolymerisationskammer zugewandte Seite) und rückwärtigen Teil (der Polymerisationsvorkammer zugewandte Seite) als Separator E dienen können. Das Wandglied E2 kann einen Handgriff aufweisen, um die Basismaterial-Halteplattform S von Hand oder einen Stab d1 zu bewegen, der vorwärts und rückwärts frei beweglich ist, wobei die Wand der Polymerisationsvorkammer luftdicht abgeschlossen ist, und die Basismaterial-Halteplattform um eine gewünschte Entfernung vor- oder zurücktransferieren kann, indem man den Stab schiebt oder zieht. 4 zeigt die bewegliche Horde mit einer glatten Unterseite. Unter der Unterseite kann man ein Rad oder eine Lagerung vorsehen, um die Gleiteigenschaften zu verbessern; die Basismaterial-Halteplattform kann entlang einer Führung zur sicheren Aufnahme in das Aufnahmeteil bewegt werden, wie eine Führungsrille oder dergleichen, die an der Polymerisationsvorkammer, der Photopolymerisationskammer und der optionalen Passage vorgesehen ist.
  • Mit Bezug auf 5 wird das Basismaterial-Transfermittel unter Verwendung der Basismaterial-Halteplattform S, die in 4 gezeigt ist, genauer beschrieben. Die obere Zeichnung von 5 zeigt den Zustand, nachdem die Photopolymerisationskammer B und die Polymerisationsvorkammer C gründlich mit einem Inertgas wie Stickstoff oder dergleichen gespült wurden (z.B. bis die Sauerstoffkonzentration höchstens 300 ppm beträgt), das mit dem Beschichtungsmittel beschichtete Basismaterial 2 von der Öffnung c2 eingebracht und auf der Basismaterial-Halteplattform S befestigt ist. Auch vor dem Einbringen des Basismaterials ist die Basismaterial-Halteplattform S in der in der Ansicht dargestellten Position angeordnet und das Wandglied E1 trennt die Photopolymerisationskammer von der Polymerisationsvorkammer. Wenn das Basismaterial eingebracht wird, tritt Sauerstoff von außen durch Öffnen eines Gatters c2-1 ein, aber der Einfluss beeinträchtigt die Photopolymerisationskammer nicht, weil die Photopolymerisationskammer von der Polymerisationsvorkammer abgetrennt ist. Auch wenn die eingetretene Menge Sauerstoff als solche ein problematisches Niveau für die Durchführung der Polymerisation darstellt (was durch den Detektor F2 bestimmt werden kann), wird das Gatter c2-1 unmittelbar nach Einführen des Basismaterials geschlossen, so dass die absolute Menge gering ist, auch weil die Polymerisationsvorkammer zuvor mit einem Inertgas gespült worden ist. So kann man den von der Sauerstoffkonzentration in der Photopolymerisationskammer ausgeübten Einfluss extrem herabsetzen, auch wenn das in die Polymerisationsvorkammer eingebrachte Basismaterial unmittelbar in die Photopolymerisationskammer überführt wird. Der Transfer des Basismaterials zur Photopolymerisationskammer kann erfolgen, indem man die Basismaterial-Halteplattform S durch Drücken eines Stabes D1 in die Photopolymerisationskammer B überführt. Nach dem Transfer werden beide Kammern durch das Wandglied E2 der Basismaterial-Halteplattform voneinander abgetrennt. Außerdem bestätigt man nach dem Transfer die Sauerstoffkonzentration, um sicherzugehen (gegebenenfalls wird das Spülen mit dem Inertgas eine kurze Zeitspanne fortgeführt); dann kann unmittelbar die Beschichtungsmittelschicht auf der Basismaterial-Oberfläche durch Polymerisation gehärtet werden, indem man mit Licht bestrahlt, das von der Lichtquelle A emittiert wird. Da die Photopolymerisationskammer B bei einer niedrigen Sauerstoffkonzentration gehalten wird, wird die Polymerisation nicht von Sauerstoff gestört, und da die erforderliche Zeit von der Ausbildung des Beschichtungsfilms bis zur Polymerisation kurz ist, ist es möglich, einen homogenen Beschichtungsfilm mit einheitlicher Dicke auszubilden.
  • Wie vorstehend beschrieben, erfolgt die Härtung des Beschichtungsfilms rasch nach seiner Ausbildung, so dass die Uneinheitlichkeit der Dicke in der Harz-Deckschicht oder die Bildung eines dicken Filmteils im Randbereich des Basismaterials herabgesetzt werden kann. Wenn jedoch der Härtungsschritt in einer Atmosphäre eines Inertgases durchgeführt wird, dauert es eine bestimmte Zeit, um das Spülen mit Gas auszuführen. Daher ist in Anbetracht der industriellen Durchführung die Zeit zur Einhaltung der Einheitlichkeit der Beschichtungsfilmdicke vorzugsweise länger.
  • In diesem Fall hält man die Temperatur der Umgebung, in der das Basismaterial gehalten wird, während der Spanne unmittelbar nach der Vervollständigung des Auftrags des Beschichtungsmittels bis zum Beginn der Härtung des Beschichtungsfilms niedrig, so dass die Fluidität des Beschichtungsfilms herabgesetzt wird und so die Zeit verlängert wird, während der die Einheitlichkeit der Beschichtungsfilmdicke erhalten bleibt. Außerdem erfolgt bei diesem Verfahren das Härten des Beschichtungsfilms, während man das Basismaterial mit dem darauf ausgebildeten Beschichtungsfilm bei der Härtung des Beschichtungsfilms rotiert, so dass die Zeit, während der die Einheitlichkeit der Beschichtungsfilmdicke erhalten bleibt, verlängert werden kann, obgleich der erhaltene Effekt geringer ist als der vorstehende.
  • Das bedeutet, dass es beim erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren nach Ausbildung des Beschichtungsfilms des Beschichtungsmittels bevorzugt ist, die photopolymerisierbare Zusammensetzung auf dem Basismaterial durch Bestrahlen mit Licht in einer Atmosphäre zu härten, worin die Sauerstoffkonzentration höchstens 500 ppm beträgt, während das Basismaterial mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 20 bis 1500 U/min um eine Achse rotiert wird, die durch eine gerade Linie definiert ist, die vom Mittelpunkt der gekrümmten Oberfläche des Basismaterials oder einem bestimmten Punkt nahe dem Mittelpunkt verläuft und das Basismaterial in Richtung der Dicke durchdringt. Durch Rotieren des Basismaterials während des Härtens kann man das Härten durchführen und dabei während des Spincoating das überschüssige Beschichtungsmittel (photohärtbare flüssige Zusammensetzung) in den extrem schmalen Randbereich des Basismaterials zwängen und so die Breite des dicken Randbereichs schmälern sowie die Einheitlichkeit der Beschichtungsfilmdicke erhalten. Im Fall des Einsatzes des Spincoating-Verfahrens als Verfahren zur Beschichtung mit dem Beschichtungsmittel ist die vorstehende Rotationsachse vorzugsweise die gleiche, wie die Rotationsachse beim Spincoating.
  • In der vorliegenden Erfindung sollte die Rotationsgeschwindigkeit bei der Lichtbestrahlung unter Rotation des Basismaterials im Bereich von 20 bis 1500 U/min sein. Wenn die Rotationsgeschwindigkeit nicht höher als 20 U/min ist, wird die Donut-artige Flüssigkeitsstauregion nicht ausreichend in die periphere Richtung des Basismaterials fortgefegt, weil die von der Rotation verursachte Zentrifugalkraft schwach ist. Wenn die Rotationsgeschwindigkeit über 1500 U/min liegt, ist der Fluss des Beschichtungsmittels zur peripheren Richtung, die von der Zentrifugalkraft verursacht wird, nicht vernachlässigbar und die beim Spincoating auf eine bestimmte Dicke eingestellte Filmdicke wird wesentlich verändert oder die Vorrichtung wird durch zerstäubtes Beschichtungsmittel verunreinigt. Die Rotationsgeschwindigkeit des Basismaterials während der Bestrahlung mit Licht kann innerhalb des vorstehenden Bereichs der Rotationsgeschwindigkeit festgelegt werden, wobei man die Viskosität des verwendeten Beschichtungsmittels und die erforderliche Filmdicke des Beschichtungsfilms berücksichtigt; sie beträgt unter dem Aspekt des Effekts vorzugsweise 50 bis 1000 U/min, insbesondere 100 bis 600 U/min. Die vorstehende Umdrehungsgeschwindigkeit ist außerdem vorzugsweise niedriger als die Rotationsgeschwin digkeit beim Verteilen des Beschichtungsfilms unter dem Aspekt, das die beim Spincoating eingestellte Filmdicke bewahrt bleibt.
  • Während das Basismaterial rotiert wird, wird erfindungsgemäß die Schicht des auf der Hauptoberfläche des Basismaterials ausgebildeten Beschichtungsmittels mit Licht bestrahlt, um diese zu härten. Die Zeit bis zum Beginn der Rotation des Basismaterials unterliegt keinen besonderen Beschränkungen, sofern das Beschichtungsmittel aufgrund der Bestrahlung mit Licht seine Fluidität nicht verloren hat. Es ist jedoch unter dem Aspekt des Efekts bevorzugt, die Rotation spätestens gleichzeitig oder unmittelbar vor dem Beginn der Bestrahlung mit Licht zu starten. Für den Fall, dass man das Beschichtungsmittel mit dem Spincoating-Verfahren aufträgt, kann man die Bestrahlung mit Licht durchführen, ohne die Rotation nach der Vervollständigung des Spincoating zu stoppen, falls der Aufbau der Vorrichtung die Bestrahlung mit Licht zulässt.
  • Unter Bezug auf die Zeichnungen wird nachstehend die Photopolymerisationsvorrichtung 10 beschrieben, die geeignet ist, den Beschichtungsfilm unter Rotation des Basismaterials zu härten. 6 zeigt eine Ansicht einer typischen Photopolymerisationsvorrichtung 10. Die Photopolymerisationsvorrichtung 10 weist eine Lichtquelle 11, ein das Basismaterial festhaltendes Rotationsteil 20 und eine Abdeckung 30 auf. Das das Basismaterial festhaltende Rotationsteil 20 ist geeignet, das zu behandelnde Basismaterial, wie Glaslinsen und dergleichen, festzuhalten und zu rotieren und weist eine solche Struktur auf, dass wenn das Basismaterial auf die obere Seite abgesetzt ist, ein abgeschlossener Raum durch die Unterseite des Basismaterials und die Oberseite des das Basismaterial haltenden Rotationsteils gebildet wird. Auf der Oberseite des das Basismaterial haltenden Rotationsteils sind Luftlöcher 21 vorgesehen und mit einer nicht gezeigten Luftpumpe verbunden. Die Verringerung des Drucks in dem abgeschlossenen Raum mit der Luftpumpe gestattet es, das Basismaterial festzuhalten, das auf dem das Basismaterial haltende Rotationsteil 20 montiert ist. Das das Basismaterial haltende Rotationsteil ist mit einem nicht gezeigten Servomotor verbunden und kann das Basismaterial, das auf dem das Basismaterial haltende Rotationsteil 20 montiert ist, um eine nicht gezeigte Rotationsachse als Mittelpunkt rotieren.
  • Die Abdeckung 30 wird von einem Arm 34 gehalten, der mit einem Trägerstab 50 verbunden ist, der auf einer Trägerbasis 40 befestigt ist, und kann entlang des Haltestabs aufwärts und abwärts bewegt werden. Der Transfer der Abdeckung erfolgt durch Bedienen eines Luftzylinders 51, der mit dem Trägerstab 50 verbunden ist; auf der Trägerbasis 40 ist eine Unterlage 60 für die Abdeckung mit einem O-Ring 61 auf der Oberseite vorgesehen; wenn die Abdeckung 30 abgesenkt wird, haftet der O-Ring 61 an der Unterseite der Abdeckung und dadurch kann das Innere der Abdeckung luftdicht abgeschlossen werden. Die Abdeckung 30 verfügt über eine Gaseinlassöffnung 31 und eine Auslassöffnung 32. Durch die Gaseinlassöffnung 31 wird ein Gas eingeführt und über die Auslassöffnung 32 abgezogen, wodurch die Atmosphäre im Inne ren der Abdeckung mit dem eingeführten Gas gespült werden kann. Auf der Oberseite der Abdeckung ist eine Lochblende 33 aus Glas befestigt und durch die Lochblende strahlt das von der oberen Lichtquelle 11 emittierte UV-Licht ins Innere der Abdeckung 30, wodurch das auf das Basismaterial aufgebrachte Beschichtungsmittel gehärtet werden kann.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist die in der vorliegenden Erfindung vorzugsweise verwendete Photopolymerisationsapparatur anhand der Zeichnungen beschrieben worden, aber die vorliegende Erfindung sollte nicht durch die Zeichnungen der vorzugsweise verwendeten Photopolymerisationsvorrichtung beschränkt werden.
  • BEISPIELE
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die folgenden Beispiele genauer beschrieben; sie sollte durch die Beispiele jedoch nicht eingeschränkt werden.
  • Beispiel 1
  • Auf der Oberfläche eines Linsenbasismaterials aus Thiourethanharz (plankonvexe Linse: Grad 0,00, Δh/r = 0,18) wurde ein photochromes Beschichtungsmittel der folgenden Zusammensetzung durch ein Spincoating-Verfahren aufgetragen, wobei man einen Beschichtungsfilm einer Dicke von etwa 40 μm erhielt. Anschließend wurde unter Verwendung der in 1 gezeigten Vorrichtung der Beschichtungsfilm in den folgenden Arbeitsschritten (1) bis (5) gehärtet, wobei man eine Kunststofflinse mit einer photochromen Deckschicht auf ihrer Oberfläche (Linsenerzeugnis) erhielt. Die Arbeitsschritte (3) und (4) erfolgten bei einer Kammertemperatur von 25 °C (die Fluidisierungszeit „t" des Beschichtungsmittels bei der Kammertemperatur von 25 °C betrug 10 Sekunden).
  • Die Spezifikationen der verwendeten Photopolymerisationsvorrichtung sind wie folgt.
  • A Lichtquelle:
    • Elektrodenfreie UV-Lampe (F300SQ), hergestellt von Fusion US Systems.
  • B Lichtpolymerisationskammer:
    Volumen: etwa 4000 cm3
    Fenstermaterial: Hartglas (Borosilikatglas)
    Atmosphärenregeleinrichtung: Gaseinlassrohr zum Regeln der Durchflussrate von hochreinem Stickstoffgas(Sauerstoffkonzentration: ≤ 5 ppm) im Bereich von 250 bis 350 cm3/sec, und Auslassloch.
    Sauerstoffkonzentrationssensor: MKI-50SU, hergestellt von Osaka Oxygen Industries Ltd.
    C Polymerisationsvorkammer:
    Volumen: etwa 14000 cm3
    Atmosphärenregeleinrichtung: Gaseinlassloch zum Regeln der Flussrate von hochreinem Stickstoffgas im Bereich von 250 bis 350 cm3/sec und ein Auslassrohr
    Sauerstoffkonzentrationssensor: MKI-50SU, hergestellt von Osaka Oxygen Industries Ltd.
  • Zusammensetzung des photochromen Beschichtungsmittels
    • • γ-Methacryloyloxypropyltrimethoxysilan: 10 Gewichtsteile,
    • • Trimethylpropantrimethacrylat: 15 Gewichtsteile,
    • • Polyesteroligomerhexaacrylat: 15 Gewichtsteile,
    • • Glycidylmethacrylat: 10 Gewichtsteile,
    • • Polyethylenglykoldiacrylat mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 532:10 Gewichtsteilen,
    • • 2,2-Bis(4-acryloyloxypolyethylenglykolphenyl)propan mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 776: 40 Gewichtsteile,
    • • N-Methyldiethaolamin: 5 Gewichtsteile,
    • • Bis( 1,2,2,6,6-Pentamethyl-4-piperidyl)sebacat: 5 Gewichtsteile
    • • IRUGACURE 1800: Gemisch von 1-Hydroxycyclohexylphenylketon mit bis(2,6-Dimethoxybenzoyl)-2,4,4-trimethylpentylphosphinoxid in eine Verhältnis von 3/1:0,4 Gewichtsteile und
    • • photochrome Verbindung der folgenden Formel: 2,5 Gewichtsteile
  • Figure 00260001
  • Das photochrome Beschichtungsmittel hat eine Viskosität bei 25 °C von 113 cP.
  • Härtungsverfahren
    • (1) Zuerst wurde als Vorbehandlung des Basismaterials eine Vorbehandlung für das Linsenbasismaterial aus Thiourethanharz (plankonvexe Linse: Grad 0,00 Durchmesser etwa 70 mm) in einer wässrigen alkalischen Lösung durchgeführt.
    • (2) Die Polymerisationsvorkammer und die Photopolymerisationskammer wurden mit Stickstoff gespült, indem man Stickstoff bei einer Durchflussrate von 300 cm3/sec einführte. Anschließend bestätigte man, dass die Sauerstoffkonzentration 500 ppm oder weniger erreicht hatte, trug das vorstehende, ausreichend gemischte photochrome Beschich tungsmittel auf das Linsenbasismaterial, das der Vorbehandlung unterzogen worden war, mit einem Spincoater 1H-DX2, hergestellt von MIKASA auf, so dass die Filmdicke etwa 40 μm betrug.
    • (3) Das Linsenbasismaterial mit der darauf ausgebildeten photochromen Deckschicht wurde zügig in die Polymerisationsvorkammer überführt und auf eine Basismaterial-Halteplattform gebracht, die man zuvor in die Polymerisationsvorkammer gesetzt hatte. Bei diesem Verfahren stieg die Sauerstoffkonzentration in der Polymerisationsvorkammer auf etwa 1 bis 3 %.
    • (4) Nachdem man das Linsenbasismaterial auf der Basismaterial-Halteplattform angeordnet hatte, überführte man die Basismaterial-Halteplattform unverzüglich von der Polymerisationsvorkammer in die Photopolymerisationskammer, worauf man die Polymerisationskammer etwa 5 sec mit Stickstoff spülte und stellte dann den Schalter der Lichtquelle an. Zu diesem Zeitpunkt betrug die Sauerstoffkonzentration in der Photopolymerisationskammer höchstens 500 ppm, insbesondere höchstens 100 ppm, und die Sauerstoffkonzentration war fast genauso hoch wie vor dem Überführen der Basismaterial-Halteplattform. Die Zeit, die die Überführung des Linsenbasismaterials nach der Vervollständigung des Spincoatings in die Photopolymerisationskammer dauerte, betrug insgesamt etwa 5 sec.
    • (5) Die Lichtbestrahlung erfolgte 3 Minuten, anschließend wurde das Basismaterial 1 Stunde bei 120 °C getempert und so erhielt man ein Linsenerzeugnis.
  • Hinsichtlich des erhaltenen Linsenerzeugnisses untersuchte man den mittleren Teil und den Randbereich des Basismaterials in Bezug auf die Filmdicke der Deckschicht und die photochromen Eigenschaften durch das folgende Verfahren (I) bis (IV). Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • (I) Filmdicke der photochromen Schicht:
  • Zur Bestimmung der Filmdicke des mittleren Teils der Linse wurde der Teil mit einer Filmdicke von 110 % oder mehr im Vergleich zur Filmdicke am Mittelpunkt der Linse ausgeschlossen. Die Filmdicke der verbliebenen Deckschicht wurde unter Verwendung einer Dünnfilm-Messvorrichtung von Filmetrics Co. gemessen. Zur Bestimmung der Einheitlichkeit der Filmdicke wurden 5 Punkte mit nahezu gleichem Abstand vom Mittelpunkt zur 5 mm von der äußeren Kante entfernten Position entlang der Linie festgelegt, die durch den Mittelpunkt des Basismaterials verläuft, und die Filmdicke wurde an jedem der fünf Punkte gemessen und so der Variationskoeffizient CV der Filmdicke bestimmt (die Fläche der Deckschichtoberfläche ohne den 5 mm vom Rand entfernten Bereich betrug etwa 72 % der Fläche der gesamten Deckschichtoberfläche). Die Filmdicke des Randbereiches der Linse wurde direkt durch Betrachtung mit einem Power Scope KH-2700, hergestellt von Hilox Co., gemessen.
  • (II) Wellenlänge am Absorptionsmaximum (λmax):
  • Die erhaltene Linse mit der photochromen Schicht wurde mit einer Xenonlampe 1-2480 (300 W) SHL-100 von Hamamatsu Photonics Co. durch einen Aeromass-Filter (hergestellt von Corning Co.) bei einer Temperatur von 20 °C ± 1 °C mit einer Strahlintensität auf der Polymeroberfläche von 365 nm = 2,4 mW/cm2, 245 nm = μW/cm2 120 sec bestrahlt, um die Farbe zu entwickeln. Bei dieser Bestrahlung bestimmte man die Wellenlänge der maximalen Absorption mittels eines Spektrometers (verzögerungsfreier Multikanal-Photodetektor MCPD 1000), hergestellt von Otsuka Electron Industries. Die Wellenlänge der maximalen Absorption bezieht sich auf den Farbton zum Zeitpunkt der Farbentwicklung.
  • (III) Farbdichte:
  • Der Unterschied zwischen den Absorptionswerten {ε(120)} bei der Wellenlänge der maximalen Absorption nach der 120-sekündigen Lichtbestrahlung und dem Absorptionswert {ε(0)} bei gleicher Wellenlänge des gehärteten Produkts ohne Bestrahlung {ε(120)–{ε(0)} wurde bestimmt und als Farbdichte genommen. Es gilt, dass die photochromen Eigenschaften umso besser sind, je höher die Farbdichte ist.
  • (IV) Farbungleichmäßigkeit:
  • Man setzte das erhaltene Linsenerzeugnis im Freien dem Sonnenlicht aus, um die Farbe zu entwickeln. Wenn die Farbdichte stabil war, wurde die Ungleichmäßigkeit der Farbdichte im Bereich ohne den Randbereich der Linse visuell beurteilt.
    A: Es wurde keinerlei Farbungleichmäßigkeit beobachtet
    B: Es wurde eine geringe Farbungleichmäßigkeit beobachtet
    C: Die Farbungleichmäßigkeit in der Farbdichte trat deutlich zutage.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • In gleicher Weise wie im Beispiel 1 stellte man eine Probe her, wobei jedoch das Härtungsverfahren in folgender Weise durchgeführt wurde; die Probe wurde in gleicher Weise untersucht wie in Beispiel 1. Die Untersuchungsergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • Härtungsverfahren
    • (1) Das Verfahren erfolgte in gleicher Weise wie der Verfahrensschritt (1) in Beispiel 1.
    • (2)' Auf dem vorbehandelten Linsenbasismaterial trug man das ausreichend gemischte photochrome Beschichtungsmittel mit einem Spincoater 1 H-DX2 von MIKASA Co. auf, so dass die Filmdicke 40 μm betrug. Während des Auftrags wurden die Polymerisationsvorkammer und die Polymerisationskammer nicht mit Stickstoff gespült und die Atmosphäre in beiden Kammern blieb Luft.
    • (3)' Das Linsenbasismaterial mit der darauf ausgebildeten photochromen Deckschicht wurde rasch in die Polymerisationskammer überführt und auf der Basismaterial-Halteplattform angeordnet, die zuvor in die Photopolymerisationskammer gesetzt worden war.
    • (4)' Nach dem Anordnen den Linsenbasismaterials in der Basismaterial-Halteplattform wurde die Basismaterial-Halteplattform unverzüglich von der Polymerisationsvorkammer in die Photopolymerisationskammer überführt. Anschließend spülte man die Polymerisationskammer 240 sec mit Stickstoff und stellte den Schalter der Lichtquelle an. Zu diesem Zeitpunkt betrug die Sauerstoffkonzentration in der Photopolymerisationskammer 400 ppm. Die Flussrate des Stickstoffgases betrug 300 cm2/sec.
    • (5) Das Verfahren erfolgt in gleicher Weise wie der Verfahrensschritt (5) in Beispiel 1.
  • Beispiele 2 und 3
  • In beiden Beispielen stellte man eine Probe in gleicher Weise wie in Beispiel 1 her, wobei man jedoch Stickstoffgas mit einer Sauerstoffkonzentration von 100 ppm (Beispiel 2) bzw. 500 ppm (Beispiel 3) verwendete; die Probe wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 untersucht. Die Untersuchungsergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • Vergleichsbeispiel 2
  • In gleicher Weise wie in Beispiel 1 stellte man eine Probe her, wobei man jedoch Stickstoffgas mit einer Sauerstoffkonzentration von 1000 ppm verwendete. Da die Sauerstoffkonzentration immerhin 1000 ppm betrug, war jedoch die Oberflächenschicht der photochromen Schicht in einem Lösungsmittel wie Aceton oder dergleichen löslich; hierdurch erhielt man eine Linse, die unvollständig polymerisiert war. Da diese Linse nicht polymerisiert war, erfolgte keine Untersuchung.
  • Vergleichsbeispiele 3 und 4
  • In beiden Beispielen stellte man eine Probe in gleicher Weise wie in Beispiel 1 her, wobei man jedoch im Verfahrensschritt (4) des im Beispiel 1 offenbarten Härtungsverfahrens nach dem Überführen des Linsenbasismaterials in die Photopolymerisationskammer 30 sec (Vergleichsbeispiel 3) bzw. 60 sec (Vergleichsbeispiel 4) mit Stickstoff spülte; die Probe wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 untersucht. Die Untersuchungsergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • Wie aus den Ergebnissen der Beispiele 1 bis 3 ersichtlich ist, bestätigt sich, dass man eine Linse mit einer photochromen Deckschicht einer vergleichsweise einheitlichen Dicke und einheitlichen photochromen Eigenschaften erhalten kann, wenn man das Spülen mit Stickstoff vor dem Beginn der Photopolymerisation so durchführt, dass die Sauerstoffkonzentration höchstens 500 ppm beträgt. Andererseits ist aus den Vergleichsbeispielen 1, 3 und 4, wobei das Spülen mit Stickstoff nach dem Auftrag des photochromen Beschichtungsmittels auf das Linsenbasismaterial gestartet wurde, ersichtlich, dass eine lange Zeitspanne erfordert, die Sauerstoffkonzentration auf ein Niveau zu senken, so dass die Polymerisation starten kann. Daher ist die Filmdicke der photochromen Schicht uneinheitlich und ausreichende photochrome Eigenschaften werden nicht erhalten. Außerdem ist aus Vergleichsbeispiel 2 ersichtlich, dass beim Durchführen der Photopolymerisation in einer Atmosphäre, worin die Sauerstoffkonzentration 1000 ppm beträgt, die photochrome Schicht unzureichend gehärtet wird und nicht-polymerisiert ist.
  • Beispiel 4
  • In gleicher Weise wie in Beispiel 1 stellte man eine Probe her, wobei jedoch das Härtungsverfahrens unter Verwendung der in 6 gezeigten Vorrichtung in der folgenden Weise durchgeführt wurde; die Probe wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 untersucht. Die Verfahrensschritte (2)'' bis (4)'' erfolgten unter Regelung der Kammertemperatur auf 15 °C (die Fluidisierungszeit „t" des Beschichtungsmittels bei einer Temperatur von 15 °C betrug 20 sec). Die Untersuchungsergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • Härtungsverfahren
    • (1) Das Verfahren erfolgt in gleicher Weise wie der Verfahrensschritt (1) in Beispiel 1.
    • (2)'' Auf dem vorbehandelten Linsenbasismaterial trug man das ausreichend gemischte photochrome Beschichtungsmittel unter Verwendung eines Spincoaters 1H-DX, hergestellt von MIKASA auf, so dass die Filmdicke 40 μm betrug. Während des Beschichtens begann man, Stickstoff mit einer Fließrate von 20 l/min von einem Gaseinlass 31 der Photopolymerisationsvorrichtung 10, wie in 6 gezeigt, einzuführen.
    • (3)'' Das Linsenbasismaterial mit der darauf ausgebildeten photochromen Deckschicht wurde rasch auf dem Basismaterial haltenden Rotationsteil 20 der Photopolymerisationsvorrichtung 10 angeordnet und eine Abdeckung 30 abgesenkt, um die Abdeckung luftdicht abzuschließen, und anschließend begann man das Spülen in der Atmosphäre.
    • (4)'' Mit einer nicht dargestellten Luftpumpe hielt man das Linsenbasismaterial dicht am das Basismaterial haltenden Rotationsteil fest und rotierte 10 sec nach dem Beginn des Stickstoff spülens das Basismaterial mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 150 U/min und 15 sec nach dem Start des Stickstoffspülens stellte man den Schalter einer Lichtquelle 11 (elektrodenfreie UV-Lampe (F300SQ), hergestellt von Fusion UV Systems) an. Zu diesem Zeitpunkt betrug die Sauerstoffkonzentration im Inneren der Abdeckung 30 300 ppm. Es dauerte 18 sec von der 5 Vervollständigung des Spincoating bis zum Beginn der Lichtbestrahlung.
    • (5)'' Das Verfahren erfolgte in gleicher Weise wie der Verfahrensschritt (5) in Beispiel 1.
  • Beispiel 5
  • In gleicher Weise wie in Beispiel 4 stellte man eine Probe her, wobei man jedoch ein Linsenbasismaterial mit einem Verhältnis Δh/r von 0,06 verwendete; die Probe wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 4 untersucht. Die Untersuchungsergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • 15 Beispiel 6
  • In gleicher Weise wie in Beispiel 5 stellte man eine Probe her, wobei man jedoch das Spülen mit Stickstoff und das Photohärten ohne Rotieren des Linsenbasismaterials durchführte; die Probe wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 5 untersucht. Die Untersuchungsergebnisse sind 20 in Tabelle 1 gezeigt. TABELLE 1-1
    Fluidisierungszeit (sec) Haltezeit (sec) *1 Sauerstoffkonzentration (ppm) *2 λmax (nm) Farbdichte Farbungleichmäßigkeit
    Beisp. 1 10 10 80 610 1,03 A
    Beisp. 2 10 10 130 610 0,95 A
    Beisp. 3 10 10 500 610 0,98 A
    Beisp. 4 20 18 300 610 0,94 A
    Beisp. 5 20 18 300 610 0,93 A
    Beisp. 6 20 18 300 610 0,96 A
    Vergleichsbeisp. 1 10 245 60 610 0,72 C
    Vergleichs-Beisp. 2 10 10 1000 – – –
    Vergleichs-Beisp. 3 10 35 70 610 0,87 B
    Vergleichs-Beisp. 4 10 65 60 610 0,82 C
    • *1: Zeit von der Vervollständigung des Auftrags des Beschichtungsmittels bis zum Beginn der Polymerisation
    • *2: Sauerstoffkonzentration der Atmosphäre zum Zeitpunkt des Beginns der Polymerisation
    TABELLE 1-2
    Dicker Filmbereich 1 (mm) *3 Dicker Filmbereich 2 (mm) *4 Film dicke (μm) *5 CV (%)
    Mitte Rand Rand-Mitte
    Beisp. 1 1,8 3,5 41 50 9 1,2
    Beisp. 2 1,5 3,3 40 50 10 1,1
    Beisp. 3 1,7 3,6 41 49 8 1,2
    Beisp. 4 1,5 2,3 39 86 47 1,1
    Beisp. 5 2,1 2,7 39 82 43 1,4
    Beisp. 6 3,3 8,5 28 55 27 7,2
    Vergleichsbeisp. 1 7,3 8,5 28 55 27 7,2
    Vergleichs-Beisp. 2 – – – – – –
    Vergleichs-Beisp. 3 3,8 5,4 36 53 17 3,5
    Vergleichs-Beisp. 4 5,1 6,9 32 52 20 5,1
    • *3: Die Breite des dicken Randbereichs, dessen Filmdicke um 10 % oder mehr dicker ist als die Dicke des mittleren Teils, angegeben als Entfernung von der Kante des Basismaterials.
    • *4: Breite des dicken Randbereichs, dessen Filmdicke um 5 % oder mehr höher ist als die Dicke des mittleren Teils, angegeben als Entfernung von der Kante des Basismaterials.
    • *5: Die Filmdicke sowohl des mittleren Teils als auch des Randbereichs ist als Durchschnittswert angegeben, der durch Messung an drei Stellen in jedem Teil bestimmt ist.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Gemäß dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren ist es möglich, eine dicke Deckschicht auf der Oberfläche eines Basismaterials mit einer gekrümmten Oberfläche effizient herzustellen. Außerdem verfügt die vorliegend hergestellte Deckschicht über einen weiten Bereich in dem die Dicke einheitlich ist. Daher ist das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren besonders bevorzugt anwendbar für die Herstellung von Glaslinsen.

Claims (5)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Laminats, das ein Basismaterial mit einer konvex oder konkav gekrümmten Oberfläche und eine Deckschicht mit einer Dicke von 5 bis 100 μm auf der Oberfläche umfasst, bei dem man: einen Beschichtungsfilm mit einer vorbestimmten Dicke ausbildet, indem man ein Beschichtungsmittel, das ein polymerisierbares Monomer und eine photochrome Verbindung enthält und eine Viskosität bei 25 °C von 20 bis 1000 Centipoise aufweist, auf die gekrümmte Oberfläche des Basismaterials in einer Atmosphäre aufträgt, worin die Sauerstoffkonzentration wenigstens 1 % beträgt, und dann den Beschichtungsfilm in einer Atmosphäre einer Sauerstoffkonzentration von höchstens 500 ppm durch Photopolymerisation härtet, wobei man die Einheitlichkeit der Dicke des Beschichtungsfilms im Wesentlichen erhält, wobei man das Härten des Beschichtungsfilms ab dem Zeitpunkt unmittelbar nach Vervollständigung des Auftragens des Beschichtungsmittels innerhalb einer Zeitspanne startet, während der die Fluidisierungszeit (t) gemäß der nachstehenden Definition verstreicht. [Fluidisierungszeit (t)]: Man tropft 50 μl des Beschichtungsmittels auf eine vorbestimmte Position einer glatten Oberfläche einer horizontal gehaltenen Glasplatte bei der Temperatur, die der Temperatur der Bedingungen entspricht, unter denen das Basismaterial während einer Zeitspanne unmittelbar nach Vervollständigung des Auftrags des Beschichtungsmittels bis zum Start des Härtens des Beschichtungsfilms gehalten wird. Das Beschichtungsmittel verläuft von selbst, bis die Ausbreitung vollständig ist. Danach neigt man die Glasplatte, so dass der Erhebungswinkel zur Horizontalen 30° beträgt und hält sie in dieser Position, wobei die Zeit als Fluidisierungszeit (sec) genommen wird, die erforderlich ist, damit sich der äußerste Teil des Umfangs des Beschichtungsmittels 10 mm bewegt, unmittelbar nachdem man die Glasplatte neigt].
  2. Verfahren zur Herstellung eines Laminats nach Anspruch 1, wobei der Variationskoeffizient (CV) der Dicke der Überzugsschicht, die wenigstens 70 % der Oberfläche ausmacht, nicht mehr als 3 % ist.
  3. Verfahren zur Herstellung eines Laminats nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Basismaterial eine Konfiguration mit kreisförmiger oder kreisartiger senkrechter Projektion und eine mit dem Beschichtungsmittel zu beschichtende gekrümmte Oberfläche aufweist, die ein Verhältnis (Δh/r) des Niveauunterschieds [Δh(mm)] auf der konvex oder konkav gekrümmten Oberfläche zum Radius [r(mm)] des Basismaterials von 0,01 bis 0,50 aufweist.
  4. Verfahren zur Herstellung eines Laminats nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei man nach dem Ausbilden des Beschichtungsfilms mit einer vorbestimmten Dicke auf dem Basismaterial den Beschichtungsfilm durch Photopolymerisation unter Rotation bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 20 bis 1500 U/min um eine Rotationsachse härtet, die durch eine gerade Linie definiert ist, die vom Mittelpunkt der gekrümmten Oberfläche des Basismaterials oder einem bestimmten Punkt nahe dem Mittelpunkt verläuft und das Basismaterial auch in der Richtung der Dicke durchdringt.
  5. Verfahren zur Herstellung eines Laminats nach Anspruch 4, wobei die Ausbildung des Beschichtungsfilms auf der gekrümmten Oberfläche des Basismaterials durch ein Spincoat-Verfahren erfolgt und ein Flüssigkeitsstau des Beschichtungsmittels, der am Umfang des Basismaterials erzeugt wird, während des Spincoats entfernt wird.
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