JP2004245867A - プラスチックレンズ用紫外線硬化性ハードコート組成物及び該組成物を用いたハードコート層の形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】レンズ基材との密着性及び耐擦傷性に優れ、且つレンズ基材との間に干渉縞が生じない紫外線硬化性ハードコート組成物、及び該組成物を用い、煩雑な処理作業が不要なプラスチックレンズのハードコート層の形成方法を提供する。
【解決手段】下記Ａ成分とＢ成分とを１０／９０〜４０／６０の重量比で含有することを特徴とするプラスチックレンズ用紫外線硬化性ハードコート組成物、及び該組成物を用いたプラスチックレンズのハードコート層の形成方法。Ａ成分：１分子中に（メタ）アクリル基を１つ以上有する紫外線硬化性の低いモノマーＢ成分：１分子中に（メタ）アクリル基を３つ以上有する紫外線硬化性の良好なモノマー
【選択図】 なし
【解決手段】下記Ａ成分とＢ成分とを１０／９０〜４０／６０の重量比で含有することを特徴とするプラスチックレンズ用紫外線硬化性ハードコート組成物、及び該組成物を用いたプラスチックレンズのハードコート層の形成方法。Ａ成分：１分子中に（メタ）アクリル基を１つ以上有する紫外線硬化性の低いモノマーＢ成分：１分子中に（メタ）アクリル基を３つ以上有する紫外線硬化性の良好なモノマー
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチックレンズ用紫外線硬化性ハードコート組成物及び該組成物を用いたハードコート層の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチックレンズはガラスレンズに比べ軽量で割れにくく、染色性に優れるが、表面硬度が低く、表面に傷がつき易い欠点がある。そのため、耐擦傷性を付与する目的で、一般にプラスチックレンズ表面にはハードコートを施している。
【０００３】
ハードコートはレンズ基材と屈折率の差が大きい場合には干渉縞を生じて外観を悪くする。例えば、高屈折率のレンズ基材に低屈折率材料のハードコートを施した場合は、強い干渉縞が発生して、高解像度を必要とする光学材料には不適当である。最近では、プラスチックレンズは屈折率１．６０以上の高屈折率レンズが主流で、それ故ハードコート材料の屈折率の調整が不可欠である。この方策として、ハードコート液中に金属酸化物超微粒子を適当量加えて高屈折率化する手段が一般にとられている。
【０００４】
一般にハードコート材料としては、有機ケイ素化合物と金属酸化物超微粒子を主成分とした熱硬化性組成物が用いられる。しかしながら、加熱硬化によるハードコートは前処理としてレンズ基材の洗浄や密着性を向上させるための表面処理等を必要とし、さらには硬化に長時間を要することから、生産性に課題を有していた。また、ハードコート液は湿気や溶媒の揮発の影響を受けて高粘度化しやすく、可使時間が短いという欠点もあった。
【０００５】
一方で、紫外線、電子線等の活性エネルギー線でラジカル重合を開始する化合物を主成分とした、光硬化性のアクリル系ハードコート材料が知られている。この光硬化性ハードコートは硬化時間が短く、生産性に優れている。しかしながら、酸素による硬化阻害が起きやすい、硬化収縮が大きい、レンズ基材との密着性が悪い等の欠点があった。
【０００６】
一般にプラスチックレンズのハードコート方法は、２個のガラスモールドとガスケットまたは粘着テープで形成される空間にモノマーを注入し、硬化させる注型成型法で得られたレンズにハードコート液を塗布している。塗布方法としては、ディッピング法、刷け塗り、フローコート法、スプレーコート法、スピンコート法等が挙げられるが、一般的にはディッピング法が使用される。しかしながら、これらの塗布方法は前処理としてレンズの洗浄や表面処理を必要とし、生産効率が低く、歩留まりに問題がある。
【０００７】
最近では、ガラスモールドの成型面に予めハードコート層を形成する、いわゆるインモールド法を利用したプラスチックレンズのコーティング方法が提案されている。例えば、有機ケイ素化合物をガラスモールドに塗布した後に加熱処理をして硬化被膜を形成し、該モールドでウレタン樹脂製レンズ表面にシリコーン系硬化被膜を形成する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、ガラスモールドに屈折率の異なる有機ケイ素硬化被膜を数層にわたって形成し、該モールドでハードコート付きプラスチックレンズに反射防止機能を付与する方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。これらの技術は、ハードコート層の形成に熱重合を用いているため硬化時間が長く、生産性の面では好ましくはない。また、モールド成型面にコーティング組成物を塗布し、一部硬化させた組成物とレンズ基材を密着させるコーティング方法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。また、モールドにハードコート組成物を塗布し、硬化させた後に２個のモールド側面に粘着シート物を密着させて行うレンズの注型方法が開示されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特公平６−２０７５６号公報
【特許文献２】
特公平５−３５６５２号公報
【特許文献３】
特開平６−２５８６０２号公報
【特許文献４】
特開平９−５６８０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１、特許文献２の技術は、特定の樹脂に対して反応性を有するハードコート組成物を用いるものであり、また、ハードコート層の形成も熱重合によるため生産性の面で制限があった。
【００１０】
特許文献３は、コーティング層前面には型面形状を正確に転写させて収差を防止し、且つコーティング層とレンズ基材の密着性向上のためにコーティング組成物中の不飽和基を一部残存させる技術であり、レンズ基材とコーティング層の界面で生じる界面反射については検討されていない。界面反射は材料の屈折率の違いや界面の形態によって生じるものであり、レンズ基材とコーティング材料との密着性を単に向上させるだけでは、界面反射が生じ干渉縞を防止できない。また、コーティング液中の溶剤の除去工程、コーティング後に表面硬度を上げるためのポスト硬化工程は生産性を低下させる。このポスト硬化工程を行わない場合は、コーティング組成物中に不飽和結合が多く残存するので耐候性が低下し好ましくない。
【００１１】
特許文献４は、多官能モノマーを組み合わせてハードコート層を形成しているが、組成物中に紫外線硬化性の低いモノマーを６０重量％含有しているため、表面硬度が十分とは言えず、耐擦傷性に課題を有している。また、実施例のコーティング組成物は屈折率が低いため、高屈折率レンズの場合強い干渉縞を生じ、光学材料として好ましくない。
【００１２】
本発明は、プラスチックレンズ用紫外線硬化性ハードコート組成物及び該組成物を用いたハードコート層の形成方法に関する。
【００１３】
本発明の目的は、レンズ基材との密着性及び耐擦傷性に優れ、且つレンズ基材との間に干渉縞が生じないプラスチックレンズ用紫外線硬化性ハードコート組成物、及び該組成物を用い、煩雑な処理作業が不要なハードコート層の形成方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記Ａ成分とＢ成分とを１０／９０〜４０／６０の重量比で含有することを特徴とするプラスチックレンズ用紫外線硬化性ハードコート組成物である。
Ａ成分：１分子中に（メタ）アクリル基を１つ以上有する紫外線硬化性の低いモノマー
Ｂ成分：１分子中に（メタ）アクリル基を３つ以上有する紫外線硬化性の良好なモノマー
また、本発明は、上記Ｂ成分のモノマーが分子中にさらに（チオ）ウレタン結合を有することを特徴とする紫外線硬化性ハードコート組成物である。
【００１５】
また、本発明は、インモールドコーティング法によるプラスチックレンズのハードコート層の形成方法において、モールド成型面に上記紫外線硬化性ハードコート組成物を塗布し、紫外線硬化することにより、レンズ基材と接する側の硬化層表面に微細な凹凸を形成して、レンズ基材との密着性に優れたハードコート層を形成することを特徴とするプラスチックレンズのハードコート層の形成方法である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、予めモールド成型面に紫外線硬化性ハードコート層を形成し、該モールドを用いて注型成型を行うハードコート付きプラスチックレンズの製造方法において、ハードコート層と注型成型するプラスチックレンズとの密着性を向上させ且つ干渉縞を低減させる方法を検討した。
【００１７】
本発明は、ハードコート層の成形面側であるレンズ基材と密着させる側の表面形態を、光学的な透明性を失うことなく、表面に微細な凹凸を有するものとすることが有効であるとの知見に基づく。ここで言う光学的な透明性とはハードコート層を通して対象物を見たときに曇りがなく、はっきり見えることを意味する。この微細な凹凸がレンズ基材とハードコート層との界面にあることで干渉縞を劇的に解消し、レンズとの強固な物理的密着性を生じるのである。
【００１８】
微細な凹凸を有する表面形態を達成するためには、ハードコート組成物に１分子中に（メタ）アクリル基を１つ以上有する紫外線硬化性の低いモノマーを適当量加えることが必要である。この紫外線硬化性の低いモノマーと、１分子中に（メタ）アクリル基を３つ以上有する紫外線硬化性の良好なモノマーを特定の割合で組み合わせた場合のみ、ハードコート層硬化後の表面に、未架橋の重合停止部分を含む微細な凹凸が形成できる。この未架橋部分はレンズ用樹脂組成物で膨潤するので、レンズ基材硬化時に相互の密着性向上に寄与する。したがって、高屈折率レンズ基材の場合でも干渉縞が少なく密着性に優れ、且つ表面硬度の高いハードコートレンズを得ることができる。
【００１９】
さらに１分子中に（メタ）アクリル基を３つ以上有する紫外線硬化性の良好なモノマーとして（チオ）ウレタン結合を分子内に有するモノマーを用い、これと紫外線硬化性の低いモノマーを特定の割合で組み合わせた場合には、未重合モノマーの除去工程を不要とし、干渉縞が少なく密着性に優れたハードコートレンズを得ることができる。
【００２０】
本発明でのモールド上に塗布されたハードコート組成物は紫外線、電子線、Ｘ線、放射線、可視光線等の活性エネルギー線を照射することにより硬化するものである。この中でも２００〜５００ｎｍの波長を有する紫外線が好ましい。この光源としては、紫外線レーザー、殺菌灯、キセノンランプ、水銀ランプ、メタルハライドランプ等が使用可能で、特に好ましくは水銀ランプ、メタルハライドランプである。これらのランプを用いて、モールドの成型面もしくは非成型面に対して、片側または両側から紫外線の照射を行い、モールド成型面にハードコート層を形成する。
【００２１】
本発明における微細な凹凸を有する表面とは、重合反応における各高分子末端が単独で存在する表面形態であり、すなわち重合反応が停止した部分を含んで形成される表面である。
【００２２】
したがって、本発明における表面形態は、各高分子末端間が結合して架橋構造を形成した表面形態と比較すると微細な凹凸を有し、更に、この微細な凹凸を構成する各高分子末端はレンズ用樹脂組成物と接触すると膨潤するので、その作用効果は顕著なものとなる。該モールドを用いて成型したレンズは、ハードコート層との界面に微細な凹凸を有するために、反射光の干渉が緩和されて干渉縞は殆んど発生しない。低屈折率レンズ基材の場合はハードコート層との屈折率の差が小さいこともあり、干渉縞は全く見られず、高屈折率レンズ基材の場合であっても、上記理由から殆んど見られない。
【００２３】
また、ハードコート層とレンズ基材との界面に微細な凹凸を有するので、レンズ基材の材質によらず相互の密着性に優れるとの効果も奏する。
【００２４】
この微細な凹凸を有する表面形態は、干渉縞の有無により確認できる。すなわち、ハードコート組成物を塗布し硬化したモールド成型面に、３波長形昼白色蛍光ランプの光を反射させたとき干渉縞が観察されない場合は、表面に微細な凹凸が形成されていると確認できる。この理由は、モールドとハードコート層間で生じる界面反射を、ハードコート層表面の微細な凹凸で解消しているためである。
【００２５】
微細な凹凸を有する表面は、例えば本発明の組成物において紫外線を用いた場合、その照射量を１００〜２８０００Ｊ／ｃｍ２の範囲内に調節することで得られる。１００Ｊ／ｃｍ２よりも少ない場合には、未重合モノマーとして多く残存し、レンズ用組成物に影響するので好ましくない。２８０００Ｊ／ｃｍ２より多い場合には、各高分子末端間が結合して架橋結合を形成するため表面の微細な凹凸が無くなり、結果として干渉縞が発生し、またレンズ基材との密着性も低下することとなる。
【００２６】
１分子中に（メタ）アクリル基を１つ以上有する紫外線硬化性の低いモノマーとは、適当な光開始剤を含む膜厚１５μｍの塗布物に対して紫外線を光量およそ６００ｍＪ／ｃｍ２照射した時に、表面にタック感が残り、指で触れても跡は残らないが押し捻ると跡が残る表面形態となるモノマーである。例えばイソボルニル（メタ）アクリレート、イソステアリル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、１，９−ノナンジオールジ（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、エトキシ化シクロヘキサンジメタノールジ（メタ）アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ（メタ）アクリレート、エトキシトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、エトキシトリメチロールエタントリ（メタ）アクリレート、グリセリンジ（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシ−３−アクリロイロキシプロピルメタクリレート、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸イソブチル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸ペンチル、（メタ）アクリル酸アリル、（メタ）アクリル酸グリシジル等が挙げられる。使用量はハードコート組成物中１０〜４０重量％である。好ましくは２０〜４０重量％である。４０重量％より多く使用した場合には耐擦傷性がほとんど付与できず、１０重量％より少ない場合には表面の高分子末端の密度が減少し、微細な凹凸を形成することができなくなるため、強い干渉縞を生じ、密着性にも劣る被膜となってしまう。
【００２７】
１分子中に（メタ）アクリル基を３つ以上有する紫外線硬化性の良好なモノマーとは、適当な光開始剤を含む膜厚１５μｍの塗布物に対して紫外線を光量およそ６００ｍＪ／ｃｍ２照射した時に、表面にタック感が全くなく、指で触れて押し捻っても跡が残らない表面形態となるモノマーである。例えばペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ペンタグリセロールトリ（メタ）アクリレート、２，２，２−トリ（メタ）アクリロイロキシメチルエチルフタル酸、エトキシ化イソシアヌル酸トリ（メタ）アクリレート等が挙げられる。さらに（チオ）ウレタン結合を有するものは、例えばヘキサメチレンジイソシアネートペンタエリスリトールトリアクリレートウレタンプレポリマー、イソホロンジイソシアネートペンタエリスリトールトリアクリレートウレタンプレポリマー、トリレンジイソシアネートペンタエリスリトールトリアクリレートウレタンプレポリマー、ヘキサメチレンジイソシアネートグリセリンジ（メタ）アクリレートウレタンプレポリマー、イソホロンジイソシアネートグリセリンジ（メタ）アクリレートウレタンプレポリマー、トリレンジイソシアネートグリセリンジ（メタ）アクリレートウレタンプレポリマー等が挙げられる。（チオ）ウレタン結合の有無に関わらず、これら３官能以上の紫外線硬化性の良好なモノマーは１種以上を組み合わせて使用することができるが、ハードコート組成物中６０〜９０重量％である。好ましくは６０〜８０重量％である。該モノマーが６０重量％より少ない場合には良好な耐擦傷性を得ることができない。９０重量％より多い場合では架橋密度が高くなって表面に高分子末端を形成することができなくなり、そのため干渉縞が生じ、レンズ基材との密着性も失われる。
【００２８】
本発明で使用できる開始剤は、紫外線によってラジカル重合を開始させる物質を発生する公知の化合物が使用でき、例えばベンゾイン、ベンジルメチルケタール、ベンゾフェノン、ビアセチル、アセトフェノン、ミヒラーケトン、ベンジル、ベンジルイソブチルエーテル、テトラメチルチウラムモノ（ジ）スルフィド、２，２−アゾビスイソブチロニトリル、２，２−アゾビス−２，４−ジメチルバレロニトリル、ベンゾイルパーオキサイド、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキサイド、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、チオキサントン、２−クロロチオキサントン、２−メチルチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン、メチルベンゾイルフォーメート、２，２−ジエトキシアセトフェノン、β−アイオノン、β−ブロモスチレン、ジアゾアミノベンゼン、α−アミルシンナックアルデヒド、ｐ−ジメチルアミノアセトフェノン、ｐ−ジメチルアミノプロピオフェノン、２−クロロベンゾフェノン、ｐｐ′−ジクロロベンゾフェノン、ｐｐ′−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインｎ−プロピルエーテル、ベンゾインｎ−ブチルエーテル、ジフェニルスルフィド、ビス（２，６−メトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチル−ペンチルフォスフィンオキサイド、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニル−フォスフィンオキサイド、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルフォスフィンオキサイド、２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１、アントラセンベンゾフェノン、α−クロロアントラキノン、ジフェニルジスルフィド、ヘキサクロルブタジエン、ペンタクロルブタジエン、オクタクロロブテン、１−クロルメチルナフタリンが挙げられ、特に好ましくは２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニル−ケトン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニル−フォスフィンオキサイド、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルフォスフィンオキサイド、２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパン−１−オン、ビス（２，６−メトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチル−ペンチルフォスフィンオキサイドである。また、希望する物性に応じて２種以上の化合物を混合することができ、必要に応じて光増感剤を添加して硬化性をコントロールすることもできる。さらに、上記成分に加えて、粘度調整のための溶媒や、耐久性向上のための酸化防止剤や紫外線吸収剤を添加することが可能である。
【００２９】
また、コート組成物塗布時のレベリング性改善を目的としてレベリング剤を添加することは可能であるが、多量を必要としない。レベリング剤多量添加の場合、残存したレベリング剤がハードコート層とレンズ基材間に作用するため、本発明の特徴である微細な凹凸の形成がし難くなる。添加量は調製するハードコート組成物の量や条件によって変わるが、ハードコート組成物中０．８重量％以内であれば本発明のハードコート層に悪影響を与えない。
【００３０】
本発明のハードコート組成物の塗布方法は、モールドの成型面にのみコート液を塗布できる方法が好ましい。例えば刷け塗り、フローコート法、スプレーコート法、スピンコート法が挙げられる。特に好ましくはスピンコート法、スプレーコート法である。ディッピング法は、モールドの成型面のみならず、非成型面、側面部分に塗布液が塗布されてしまうため塗布、硬化に至る過程で非成型面のマスキング、洗浄等の必要が発生するので好ましくない。
【００３１】
良好な表面硬度と密着性のためにはハードコート層の膜厚は１〜３０μｍであることが好ましく、特に３〜２０μｍであることが好ましい。これより薄い被膜は表面硬度が低く、厚い被膜ではクラックを生じやすくなり、密着性も低下する。
【００３２】
成型面にハードコート層が形成された二枚のモールドは、クリーニングの後、各々を所定の位置に決め、粘着テープ及び環状ガスケット等によって固定される。形成された空間に樹脂組成物を流し込み、注型成型を行う。
【００３３】
レンズ基材の硬化方法は特に限定する必要はなく、熱または紫外線によって硬化可能な樹脂組成物を用いる。本発明においてこの樹脂組成物から得られるレンズ基材としては、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート、スチレンと臭素含有のメタクリレートとの共重合体、イソシアネート基含有のモノマーとヒドロキシル基及びチオール基含有のモノマーとの重合体等が挙げられるが、特に制限はない。本発明においては、レンズとハードコートの界面は微細な物理的凹凸によるものであるため、レンズ基材に依存することなく干渉縞を低減し、密着性に優れるものである。
【００３４】
本発明によるハードコートレンズは、干渉縞のない外観品質に優れたレンズであり、必要に応じて反射防止膜を形成することもできる。
【００３５】
【実施例】
次に、本発明を詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、ハードコートを施されたプラスチックレンズの評価は下記の方法で実施した。
【００３６】
（１）密着性
ハードコートを施したレンズにカッターナイフで１ｍｍ×１ｍｍのマス目を１００個付け、粘着テープ（ニチバン製業務用セロテープ（登録商標））を貼り付けた後、素早く剥がして被膜の剥れ具合を観察し、被膜が全く剥れなかった状態をＡ、一部剥れた状態をＢ、全て剥れた状態をＣと区分して３段階で評価した。
【００３７】
（２）干渉縞
ハードコート組成物を塗布して硬化させたモールド成型面側に、３波長形昼白色蛍光ランプの光を照射し反射させて干渉縞が目視で観察されない場合、ハードコート層表面に微細な凹凸が形成されていると判断した。
【００３８】
ハードコート層を形成したレンズ基材に対しても、上記と同様に反射光の目視により観察した。干渉縞が十分に抑えられた状態をＡ、干渉縞が強く表れた状態をＥとし、ＡとＥの間をＢ、Ｃ、Ｄと区分して５段階で評価した。
【００３９】
（３）表面硬度（耐擦傷性）
安定な台にレンズを水平に設置し、レンズ表面に対して垂直に＃０のスチールウール（１ｃｍ×１ｃｍ）を１平方センチメートルあたり３ｋｇの荷重をかけて乗せ、試験台を水平方向に３ｃｍの距離を往復運動させて、レンズ表面に付いた傷の本数を調べた。試験は５回行い、その平均値を表１に示した。なお、一般のハードコートプラスチックレンズでは１０本程度の傷が生じるが、これは実用上問題ではない。傷の発生が２０本以上の場合はハードコート膜の表面硬度としてはやや不十分であり、３０本以上の場合はハードコートを施していないレンズ基材の表面硬度と同等であり、耐擦傷性はほとんどない。
【００４０】
（実施例１）
ペンタエリスリトールテトラアクリレート４０部、トリメチロールプロパントリメタクリレート１５部、ネオペンチルグリコールジアクリレート１５部、ヘキサメチレンジイソシアネートペンタエリスリトールトリアクリレートウレタンプレポリマー３０部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン２．０部、レベリング剤ＢＹＫ−３００（ＢＹＫ Ｃｈｅｍｉｅ）の０．５部からなるハードコート組成物をモールド成型面にスピンコートにより膜厚８μｍに塗布し、出力２００Ｗ／ｃｍのメタルハライドランプを被照射物から１０ｃｍの距離で照射してハードコート層を形成した。このとき干渉縞は観察されなかった。該モールドを所定の位置に決め、粘着テープによってこれらを固定し、この空間にジエチレングリコールビスアリルカーボネート１００部とジイソプロピルパーオキシジカーボネート１．０部からなる組成物を加熱により注型成型した。得られたプラスチックレンズの性能評価を表１に示した。
【００４１】
（実施例２）
ペンタエリスリトールトリアクリレート３５部、ペンタエリスリトールテトラアクリレート３５部、トリメチロールプロパントリメタクリレート３０部、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン１．０部、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニル−フォスフィンオキサイド１．０部、レベリング剤ＢＹＫ−３００（ＢＹＫ Ｃｈｅｍｉｅ）の０．０７部からなるハードコート組成物をモールド成型面にスピンコートにより膜厚１０μｍに塗布し、出力２００Ｗ／ｃｍのメタルハライドランプを被照射物から１０ｃｍの距離で照射した後、未重合モノマーを除去した。このとき干渉縞は観察されなかった。該モールドを粘着テープによって固定し、この空間にキシリレンジイソシアネート５６．５部、ペンタエリスリトールテトラキスメルカプトプロピオネート４３．５部、ジブチルチンジクロライド０．０５部からなるチオウレタン樹脂組成物を注入し、加熱により注型成型した。得られたハードコート付きプラスチックレンズの性能評価を表１に示した。
【００４２】
（実施例３）
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート３０部、トリメチロールプロパントリアクリレート２０部、ヘキサメチレンジイソシアネートペンタエリスリトールトリアクリレートウレタンプレポリマー５０部、トルエン１００部、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン２．０部、レベリング剤ＢＹＫ−３００（ＢＹＫ Ｃｈｅｍｉｅ）の０．１部からなるハードコート組成物をモールド成型面にスピンコートにより膜厚８μｍに塗布し、出力１２０Ｗ／ｃｍのメタルハライドランプを被照射物から５ｃｍの距離で照射してハードコート層を形成した。このとき干渉縞は観察されなかった。該モールドを用い、実施例２と同様にしてレンズを注型成型した。得られたプラスチックレンズの性能評価を表１に示した。
【００４３】
（実施例４）
エトキシ化シクロヘキサンジメタノールジアクリレート４０部、イソホロンジイソシアネートペンタエリスリトールトリアクリレートウレタンプレポリマー６０部、トルエン１００部、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン１．０部、レベリング剤ＢＹＫ−３００（ＢＹＫ Ｃｈｅｍｉｅ）の０．５部からなるハードコート組成物をモールド成型面にスピンコートにより膜厚８μｍに塗布し、出力１２０Ｗ／ｃｍのメタルハライドランプを被照射物から５ｃｍの距離で照射してハードコート層を形成した。このとき干渉縞は観察されなかった。該モールドを用い、実施例２と同様にしてレンズを注型成型した。得られたプラスチックレンズの性能評価を表１に示した。
【００４４】
（比較例１）
ペンタエリスリトールトリアクリレート４５部、トリメチロールプロパントリアクリレート５部、イソホロンジイソシアネートペンタエリスリトールトリアクリレートウレタンプレポリマー５０部、トルエン１００部、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン１．０部、レベリング剤ＢＹＫ−３００（ＢＹＫ Ｃｈｅｍｉｅ）の０．１部からなるハードコート組成物をモールド成型面にスピンコートにより膜厚６μｍに塗布し、出力１２０Ｗ／ｃｍのメタルハライドランプを被照射物から１０ｃｍの距離で照射してハードコート層を形成した。このとき干渉縞がやや強く観察された。該モールドを粘着テープによって固定し、実施例１と同様にしてレンズを注型成型した。得られたプラスチックレンズの性能評価を表１に示した。
【００４５】
（比較例２）
ペンタエリスリトールテトラアクリレート４０部、トリメチロールプロパントリアクリレート３０部、エチレングリコールジアクリレート３０部、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン３．０部、レベリング剤ＢＹＫ−３００（ＢＹＫ Ｃｈｅｍｉｅ）の０．１部からなるハードコート組成物をモールド成型面にスピンコートにより膜厚５μｍに塗布し、出力２００Ｗ／ｃｍの高圧水銀灯ランプを被照射物から１０ｃｍの距離で照射してハードコート層を形成した。このとき干渉縞が観察された。該モールドを用い、実施例２と同様にしてレンズを注型成型した。得られたプラスチックレンズの性能評価を表１に示した。
【００４６】
（比較例３）
エチレングリコールジアクリレート４５部、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート３５部、ヘキサメチレンジイソシアネートペンタエリスリトールトリアクリレートウレタンプレポリマー２０部、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン１．０部、レベリング剤ＢＹＫ−３００（ＢＹＫＣｈｅｍｉｅ）の０．１部からなるハードコート組成物をモールド成型面にスピンコートにより膜厚６μｍに塗布し、出力１２０Ｗ／ｃｍのメタルハライドランプを被照射物から１０ｃｍの距離で照射してハードコート層を形成した。このとき干渉縞が観察された。該モールドを用い、実施例２と同様にしてレンズを注型成型した。得られたプラスチックレンズの性能評価を表１に示した。
【００４７】
比較例２、３では、紫外線硬化性の低いモノマーの量が多いので良好な微細な凹凸が形成できず、結果として密着性、干渉縞は満足いくものではなかった。
【００４８】
【表１】
【００４９】
【発明の効果】
本発明は、レンズ基材の屈折率によらず密着性及び耐擦傷性に優れ、且つ干渉縞が生じないプラスチックレンズ用紫外線硬化性ハードコート組成物、及び該組成物を用い、煩雑な処理作業が不要なハードコート層の形成方法を可能とした。
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチックレンズ用紫外線硬化性ハードコート組成物及び該組成物を用いたハードコート層の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチックレンズはガラスレンズに比べ軽量で割れにくく、染色性に優れるが、表面硬度が低く、表面に傷がつき易い欠点がある。そのため、耐擦傷性を付与する目的で、一般にプラスチックレンズ表面にはハードコートを施している。
【０００３】
ハードコートはレンズ基材と屈折率の差が大きい場合には干渉縞を生じて外観を悪くする。例えば、高屈折率のレンズ基材に低屈折率材料のハードコートを施した場合は、強い干渉縞が発生して、高解像度を必要とする光学材料には不適当である。最近では、プラスチックレンズは屈折率１．６０以上の高屈折率レンズが主流で、それ故ハードコート材料の屈折率の調整が不可欠である。この方策として、ハードコート液中に金属酸化物超微粒子を適当量加えて高屈折率化する手段が一般にとられている。
【０００４】
一般にハードコート材料としては、有機ケイ素化合物と金属酸化物超微粒子を主成分とした熱硬化性組成物が用いられる。しかしながら、加熱硬化によるハードコートは前処理としてレンズ基材の洗浄や密着性を向上させるための表面処理等を必要とし、さらには硬化に長時間を要することから、生産性に課題を有していた。また、ハードコート液は湿気や溶媒の揮発の影響を受けて高粘度化しやすく、可使時間が短いという欠点もあった。
【０００５】
一方で、紫外線、電子線等の活性エネルギー線でラジカル重合を開始する化合物を主成分とした、光硬化性のアクリル系ハードコート材料が知られている。この光硬化性ハードコートは硬化時間が短く、生産性に優れている。しかしながら、酸素による硬化阻害が起きやすい、硬化収縮が大きい、レンズ基材との密着性が悪い等の欠点があった。
【０００６】
一般にプラスチックレンズのハードコート方法は、２個のガラスモールドとガスケットまたは粘着テープで形成される空間にモノマーを注入し、硬化させる注型成型法で得られたレンズにハードコート液を塗布している。塗布方法としては、ディッピング法、刷け塗り、フローコート法、スプレーコート法、スピンコート法等が挙げられるが、一般的にはディッピング法が使用される。しかしながら、これらの塗布方法は前処理としてレンズの洗浄や表面処理を必要とし、生産効率が低く、歩留まりに問題がある。
【０００７】
最近では、ガラスモールドの成型面に予めハードコート層を形成する、いわゆるインモールド法を利用したプラスチックレンズのコーティング方法が提案されている。例えば、有機ケイ素化合物をガラスモールドに塗布した後に加熱処理をして硬化被膜を形成し、該モールドでウレタン樹脂製レンズ表面にシリコーン系硬化被膜を形成する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、ガラスモールドに屈折率の異なる有機ケイ素硬化被膜を数層にわたって形成し、該モールドでハードコート付きプラスチックレンズに反射防止機能を付与する方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。これらの技術は、ハードコート層の形成に熱重合を用いているため硬化時間が長く、生産性の面では好ましくはない。また、モールド成型面にコーティング組成物を塗布し、一部硬化させた組成物とレンズ基材を密着させるコーティング方法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。また、モールドにハードコート組成物を塗布し、硬化させた後に２個のモールド側面に粘着シート物を密着させて行うレンズの注型方法が開示されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特公平６−２０７５６号公報
【特許文献２】
特公平５−３５６５２号公報
【特許文献３】
特開平６−２５８６０２号公報
【特許文献４】
特開平９−５６８０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１、特許文献２の技術は、特定の樹脂に対して反応性を有するハードコート組成物を用いるものであり、また、ハードコート層の形成も熱重合によるため生産性の面で制限があった。
【００１０】
特許文献３は、コーティング層前面には型面形状を正確に転写させて収差を防止し、且つコーティング層とレンズ基材の密着性向上のためにコーティング組成物中の不飽和基を一部残存させる技術であり、レンズ基材とコーティング層の界面で生じる界面反射については検討されていない。界面反射は材料の屈折率の違いや界面の形態によって生じるものであり、レンズ基材とコーティング材料との密着性を単に向上させるだけでは、界面反射が生じ干渉縞を防止できない。また、コーティング液中の溶剤の除去工程、コーティング後に表面硬度を上げるためのポスト硬化工程は生産性を低下させる。このポスト硬化工程を行わない場合は、コーティング組成物中に不飽和結合が多く残存するので耐候性が低下し好ましくない。
【００１１】
特許文献４は、多官能モノマーを組み合わせてハードコート層を形成しているが、組成物中に紫外線硬化性の低いモノマーを６０重量％含有しているため、表面硬度が十分とは言えず、耐擦傷性に課題を有している。また、実施例のコーティング組成物は屈折率が低いため、高屈折率レンズの場合強い干渉縞を生じ、光学材料として好ましくない。
【００１２】
本発明は、プラスチックレンズ用紫外線硬化性ハードコート組成物及び該組成物を用いたハードコート層の形成方法に関する。
【００１３】
本発明の目的は、レンズ基材との密着性及び耐擦傷性に優れ、且つレンズ基材との間に干渉縞が生じないプラスチックレンズ用紫外線硬化性ハードコート組成物、及び該組成物を用い、煩雑な処理作業が不要なハードコート層の形成方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記Ａ成分とＢ成分とを１０／９０〜４０／６０の重量比で含有することを特徴とするプラスチックレンズ用紫外線硬化性ハードコート組成物である。
Ａ成分：１分子中に（メタ）アクリル基を１つ以上有する紫外線硬化性の低いモノマー
Ｂ成分：１分子中に（メタ）アクリル基を３つ以上有する紫外線硬化性の良好なモノマー
また、本発明は、上記Ｂ成分のモノマーが分子中にさらに（チオ）ウレタン結合を有することを特徴とする紫外線硬化性ハードコート組成物である。
【００１５】
また、本発明は、インモールドコーティング法によるプラスチックレンズのハードコート層の形成方法において、モールド成型面に上記紫外線硬化性ハードコート組成物を塗布し、紫外線硬化することにより、レンズ基材と接する側の硬化層表面に微細な凹凸を形成して、レンズ基材との密着性に優れたハードコート層を形成することを特徴とするプラスチックレンズのハードコート層の形成方法である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、予めモールド成型面に紫外線硬化性ハードコート層を形成し、該モールドを用いて注型成型を行うハードコート付きプラスチックレンズの製造方法において、ハードコート層と注型成型するプラスチックレンズとの密着性を向上させ且つ干渉縞を低減させる方法を検討した。
【００１７】
本発明は、ハードコート層の成形面側であるレンズ基材と密着させる側の表面形態を、光学的な透明性を失うことなく、表面に微細な凹凸を有するものとすることが有効であるとの知見に基づく。ここで言う光学的な透明性とはハードコート層を通して対象物を見たときに曇りがなく、はっきり見えることを意味する。この微細な凹凸がレンズ基材とハードコート層との界面にあることで干渉縞を劇的に解消し、レンズとの強固な物理的密着性を生じるのである。
【００１８】
微細な凹凸を有する表面形態を達成するためには、ハードコート組成物に１分子中に（メタ）アクリル基を１つ以上有する紫外線硬化性の低いモノマーを適当量加えることが必要である。この紫外線硬化性の低いモノマーと、１分子中に（メタ）アクリル基を３つ以上有する紫外線硬化性の良好なモノマーを特定の割合で組み合わせた場合のみ、ハードコート層硬化後の表面に、未架橋の重合停止部分を含む微細な凹凸が形成できる。この未架橋部分はレンズ用樹脂組成物で膨潤するので、レンズ基材硬化時に相互の密着性向上に寄与する。したがって、高屈折率レンズ基材の場合でも干渉縞が少なく密着性に優れ、且つ表面硬度の高いハードコートレンズを得ることができる。
【００１９】
さらに１分子中に（メタ）アクリル基を３つ以上有する紫外線硬化性の良好なモノマーとして（チオ）ウレタン結合を分子内に有するモノマーを用い、これと紫外線硬化性の低いモノマーを特定の割合で組み合わせた場合には、未重合モノマーの除去工程を不要とし、干渉縞が少なく密着性に優れたハードコートレンズを得ることができる。
【００２０】
本発明でのモールド上に塗布されたハードコート組成物は紫外線、電子線、Ｘ線、放射線、可視光線等の活性エネルギー線を照射することにより硬化するものである。この中でも２００〜５００ｎｍの波長を有する紫外線が好ましい。この光源としては、紫外線レーザー、殺菌灯、キセノンランプ、水銀ランプ、メタルハライドランプ等が使用可能で、特に好ましくは水銀ランプ、メタルハライドランプである。これらのランプを用いて、モールドの成型面もしくは非成型面に対して、片側または両側から紫外線の照射を行い、モールド成型面にハードコート層を形成する。
【００２１】
本発明における微細な凹凸を有する表面とは、重合反応における各高分子末端が単独で存在する表面形態であり、すなわち重合反応が停止した部分を含んで形成される表面である。
【００２２】
したがって、本発明における表面形態は、各高分子末端間が結合して架橋構造を形成した表面形態と比較すると微細な凹凸を有し、更に、この微細な凹凸を構成する各高分子末端はレンズ用樹脂組成物と接触すると膨潤するので、その作用効果は顕著なものとなる。該モールドを用いて成型したレンズは、ハードコート層との界面に微細な凹凸を有するために、反射光の干渉が緩和されて干渉縞は殆んど発生しない。低屈折率レンズ基材の場合はハードコート層との屈折率の差が小さいこともあり、干渉縞は全く見られず、高屈折率レンズ基材の場合であっても、上記理由から殆んど見られない。
【００２３】
また、ハードコート層とレンズ基材との界面に微細な凹凸を有するので、レンズ基材の材質によらず相互の密着性に優れるとの効果も奏する。
【００２４】
この微細な凹凸を有する表面形態は、干渉縞の有無により確認できる。すなわち、ハードコート組成物を塗布し硬化したモールド成型面に、３波長形昼白色蛍光ランプの光を反射させたとき干渉縞が観察されない場合は、表面に微細な凹凸が形成されていると確認できる。この理由は、モールドとハードコート層間で生じる界面反射を、ハードコート層表面の微細な凹凸で解消しているためである。
【００２５】
微細な凹凸を有する表面は、例えば本発明の組成物において紫外線を用いた場合、その照射量を１００〜２８０００Ｊ／ｃｍ２の範囲内に調節することで得られる。１００Ｊ／ｃｍ２よりも少ない場合には、未重合モノマーとして多く残存し、レンズ用組成物に影響するので好ましくない。２８０００Ｊ／ｃｍ２より多い場合には、各高分子末端間が結合して架橋結合を形成するため表面の微細な凹凸が無くなり、結果として干渉縞が発生し、またレンズ基材との密着性も低下することとなる。
【００２６】
１分子中に（メタ）アクリル基を１つ以上有する紫外線硬化性の低いモノマーとは、適当な光開始剤を含む膜厚１５μｍの塗布物に対して紫外線を光量およそ６００ｍＪ／ｃｍ２照射した時に、表面にタック感が残り、指で触れても跡は残らないが押し捻ると跡が残る表面形態となるモノマーである。例えばイソボルニル（メタ）アクリレート、イソステアリル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、１，９−ノナンジオールジ（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、エトキシ化シクロヘキサンジメタノールジ（メタ）アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ（メタ）アクリレート、エトキシトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、エトキシトリメチロールエタントリ（メタ）アクリレート、グリセリンジ（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシ−３−アクリロイロキシプロピルメタクリレート、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸イソブチル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸ペンチル、（メタ）アクリル酸アリル、（メタ）アクリル酸グリシジル等が挙げられる。使用量はハードコート組成物中１０〜４０重量％である。好ましくは２０〜４０重量％である。４０重量％より多く使用した場合には耐擦傷性がほとんど付与できず、１０重量％より少ない場合には表面の高分子末端の密度が減少し、微細な凹凸を形成することができなくなるため、強い干渉縞を生じ、密着性にも劣る被膜となってしまう。
【００２７】
１分子中に（メタ）アクリル基を３つ以上有する紫外線硬化性の良好なモノマーとは、適当な光開始剤を含む膜厚１５μｍの塗布物に対して紫外線を光量およそ６００ｍＪ／ｃｍ２照射した時に、表面にタック感が全くなく、指で触れて押し捻っても跡が残らない表面形態となるモノマーである。例えばペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ペンタグリセロールトリ（メタ）アクリレート、２，２，２−トリ（メタ）アクリロイロキシメチルエチルフタル酸、エトキシ化イソシアヌル酸トリ（メタ）アクリレート等が挙げられる。さらに（チオ）ウレタン結合を有するものは、例えばヘキサメチレンジイソシアネートペンタエリスリトールトリアクリレートウレタンプレポリマー、イソホロンジイソシアネートペンタエリスリトールトリアクリレートウレタンプレポリマー、トリレンジイソシアネートペンタエリスリトールトリアクリレートウレタンプレポリマー、ヘキサメチレンジイソシアネートグリセリンジ（メタ）アクリレートウレタンプレポリマー、イソホロンジイソシアネートグリセリンジ（メタ）アクリレートウレタンプレポリマー、トリレンジイソシアネートグリセリンジ（メタ）アクリレートウレタンプレポリマー等が挙げられる。（チオ）ウレタン結合の有無に関わらず、これら３官能以上の紫外線硬化性の良好なモノマーは１種以上を組み合わせて使用することができるが、ハードコート組成物中６０〜９０重量％である。好ましくは６０〜８０重量％である。該モノマーが６０重量％より少ない場合には良好な耐擦傷性を得ることができない。９０重量％より多い場合では架橋密度が高くなって表面に高分子末端を形成することができなくなり、そのため干渉縞が生じ、レンズ基材との密着性も失われる。
【００２８】
本発明で使用できる開始剤は、紫外線によってラジカル重合を開始させる物質を発生する公知の化合物が使用でき、例えばベンゾイン、ベンジルメチルケタール、ベンゾフェノン、ビアセチル、アセトフェノン、ミヒラーケトン、ベンジル、ベンジルイソブチルエーテル、テトラメチルチウラムモノ（ジ）スルフィド、２，２−アゾビスイソブチロニトリル、２，２−アゾビス−２，４−ジメチルバレロニトリル、ベンゾイルパーオキサイド、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキサイド、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、チオキサントン、２−クロロチオキサントン、２−メチルチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン、メチルベンゾイルフォーメート、２，２−ジエトキシアセトフェノン、β−アイオノン、β−ブロモスチレン、ジアゾアミノベンゼン、α−アミルシンナックアルデヒド、ｐ−ジメチルアミノアセトフェノン、ｐ−ジメチルアミノプロピオフェノン、２−クロロベンゾフェノン、ｐｐ′−ジクロロベンゾフェノン、ｐｐ′−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインｎ−プロピルエーテル、ベンゾインｎ−ブチルエーテル、ジフェニルスルフィド、ビス（２，６−メトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチル−ペンチルフォスフィンオキサイド、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニル−フォスフィンオキサイド、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルフォスフィンオキサイド、２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１、アントラセンベンゾフェノン、α−クロロアントラキノン、ジフェニルジスルフィド、ヘキサクロルブタジエン、ペンタクロルブタジエン、オクタクロロブテン、１−クロルメチルナフタリンが挙げられ、特に好ましくは２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニル−ケトン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニル−フォスフィンオキサイド、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルフォスフィンオキサイド、２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパン−１−オン、ビス（２，６−メトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチル−ペンチルフォスフィンオキサイドである。また、希望する物性に応じて２種以上の化合物を混合することができ、必要に応じて光増感剤を添加して硬化性をコントロールすることもできる。さらに、上記成分に加えて、粘度調整のための溶媒や、耐久性向上のための酸化防止剤や紫外線吸収剤を添加することが可能である。
【００２９】
また、コート組成物塗布時のレベリング性改善を目的としてレベリング剤を添加することは可能であるが、多量を必要としない。レベリング剤多量添加の場合、残存したレベリング剤がハードコート層とレンズ基材間に作用するため、本発明の特徴である微細な凹凸の形成がし難くなる。添加量は調製するハードコート組成物の量や条件によって変わるが、ハードコート組成物中０．８重量％以内であれば本発明のハードコート層に悪影響を与えない。
【００３０】
本発明のハードコート組成物の塗布方法は、モールドの成型面にのみコート液を塗布できる方法が好ましい。例えば刷け塗り、フローコート法、スプレーコート法、スピンコート法が挙げられる。特に好ましくはスピンコート法、スプレーコート法である。ディッピング法は、モールドの成型面のみならず、非成型面、側面部分に塗布液が塗布されてしまうため塗布、硬化に至る過程で非成型面のマスキング、洗浄等の必要が発生するので好ましくない。
【００３１】
良好な表面硬度と密着性のためにはハードコート層の膜厚は１〜３０μｍであることが好ましく、特に３〜２０μｍであることが好ましい。これより薄い被膜は表面硬度が低く、厚い被膜ではクラックを生じやすくなり、密着性も低下する。
【００３２】
成型面にハードコート層が形成された二枚のモールドは、クリーニングの後、各々を所定の位置に決め、粘着テープ及び環状ガスケット等によって固定される。形成された空間に樹脂組成物を流し込み、注型成型を行う。
【００３３】
レンズ基材の硬化方法は特に限定する必要はなく、熱または紫外線によって硬化可能な樹脂組成物を用いる。本発明においてこの樹脂組成物から得られるレンズ基材としては、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート、スチレンと臭素含有のメタクリレートとの共重合体、イソシアネート基含有のモノマーとヒドロキシル基及びチオール基含有のモノマーとの重合体等が挙げられるが、特に制限はない。本発明においては、レンズとハードコートの界面は微細な物理的凹凸によるものであるため、レンズ基材に依存することなく干渉縞を低減し、密着性に優れるものである。
【００３４】
本発明によるハードコートレンズは、干渉縞のない外観品質に優れたレンズであり、必要に応じて反射防止膜を形成することもできる。
【００３５】
【実施例】
次に、本発明を詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、ハードコートを施されたプラスチックレンズの評価は下記の方法で実施した。
【００３６】
（１）密着性
ハードコートを施したレンズにカッターナイフで１ｍｍ×１ｍｍのマス目を１００個付け、粘着テープ（ニチバン製業務用セロテープ（登録商標））を貼り付けた後、素早く剥がして被膜の剥れ具合を観察し、被膜が全く剥れなかった状態をＡ、一部剥れた状態をＢ、全て剥れた状態をＣと区分して３段階で評価した。
【００３７】
（２）干渉縞
ハードコート組成物を塗布して硬化させたモールド成型面側に、３波長形昼白色蛍光ランプの光を照射し反射させて干渉縞が目視で観察されない場合、ハードコート層表面に微細な凹凸が形成されていると判断した。
【００３８】
ハードコート層を形成したレンズ基材に対しても、上記と同様に反射光の目視により観察した。干渉縞が十分に抑えられた状態をＡ、干渉縞が強く表れた状態をＥとし、ＡとＥの間をＢ、Ｃ、Ｄと区分して５段階で評価した。
【００３９】
（３）表面硬度（耐擦傷性）
安定な台にレンズを水平に設置し、レンズ表面に対して垂直に＃０のスチールウール（１ｃｍ×１ｃｍ）を１平方センチメートルあたり３ｋｇの荷重をかけて乗せ、試験台を水平方向に３ｃｍの距離を往復運動させて、レンズ表面に付いた傷の本数を調べた。試験は５回行い、その平均値を表１に示した。なお、一般のハードコートプラスチックレンズでは１０本程度の傷が生じるが、これは実用上問題ではない。傷の発生が２０本以上の場合はハードコート膜の表面硬度としてはやや不十分であり、３０本以上の場合はハードコートを施していないレンズ基材の表面硬度と同等であり、耐擦傷性はほとんどない。
【００４０】
（実施例１）
ペンタエリスリトールテトラアクリレート４０部、トリメチロールプロパントリメタクリレート１５部、ネオペンチルグリコールジアクリレート１５部、ヘキサメチレンジイソシアネートペンタエリスリトールトリアクリレートウレタンプレポリマー３０部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン２．０部、レベリング剤ＢＹＫ−３００（ＢＹＫ Ｃｈｅｍｉｅ）の０．５部からなるハードコート組成物をモールド成型面にスピンコートにより膜厚８μｍに塗布し、出力２００Ｗ／ｃｍのメタルハライドランプを被照射物から１０ｃｍの距離で照射してハードコート層を形成した。このとき干渉縞は観察されなかった。該モールドを所定の位置に決め、粘着テープによってこれらを固定し、この空間にジエチレングリコールビスアリルカーボネート１００部とジイソプロピルパーオキシジカーボネート１．０部からなる組成物を加熱により注型成型した。得られたプラスチックレンズの性能評価を表１に示した。
【００４１】
（実施例２）
ペンタエリスリトールトリアクリレート３５部、ペンタエリスリトールテトラアクリレート３５部、トリメチロールプロパントリメタクリレート３０部、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン１．０部、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニル−フォスフィンオキサイド１．０部、レベリング剤ＢＹＫ−３００（ＢＹＫ Ｃｈｅｍｉｅ）の０．０７部からなるハードコート組成物をモールド成型面にスピンコートにより膜厚１０μｍに塗布し、出力２００Ｗ／ｃｍのメタルハライドランプを被照射物から１０ｃｍの距離で照射した後、未重合モノマーを除去した。このとき干渉縞は観察されなかった。該モールドを粘着テープによって固定し、この空間にキシリレンジイソシアネート５６．５部、ペンタエリスリトールテトラキスメルカプトプロピオネート４３．５部、ジブチルチンジクロライド０．０５部からなるチオウレタン樹脂組成物を注入し、加熱により注型成型した。得られたハードコート付きプラスチックレンズの性能評価を表１に示した。
【００４２】
（実施例３）
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート３０部、トリメチロールプロパントリアクリレート２０部、ヘキサメチレンジイソシアネートペンタエリスリトールトリアクリレートウレタンプレポリマー５０部、トルエン１００部、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン２．０部、レベリング剤ＢＹＫ−３００（ＢＹＫ Ｃｈｅｍｉｅ）の０．１部からなるハードコート組成物をモールド成型面にスピンコートにより膜厚８μｍに塗布し、出力１２０Ｗ／ｃｍのメタルハライドランプを被照射物から５ｃｍの距離で照射してハードコート層を形成した。このとき干渉縞は観察されなかった。該モールドを用い、実施例２と同様にしてレンズを注型成型した。得られたプラスチックレンズの性能評価を表１に示した。
【００４３】
（実施例４）
エトキシ化シクロヘキサンジメタノールジアクリレート４０部、イソホロンジイソシアネートペンタエリスリトールトリアクリレートウレタンプレポリマー６０部、トルエン１００部、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン１．０部、レベリング剤ＢＹＫ−３００（ＢＹＫ Ｃｈｅｍｉｅ）の０．５部からなるハードコート組成物をモールド成型面にスピンコートにより膜厚８μｍに塗布し、出力１２０Ｗ／ｃｍのメタルハライドランプを被照射物から５ｃｍの距離で照射してハードコート層を形成した。このとき干渉縞は観察されなかった。該モールドを用い、実施例２と同様にしてレンズを注型成型した。得られたプラスチックレンズの性能評価を表１に示した。
【００４４】
（比較例１）
ペンタエリスリトールトリアクリレート４５部、トリメチロールプロパントリアクリレート５部、イソホロンジイソシアネートペンタエリスリトールトリアクリレートウレタンプレポリマー５０部、トルエン１００部、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン１．０部、レベリング剤ＢＹＫ−３００（ＢＹＫ Ｃｈｅｍｉｅ）の０．１部からなるハードコート組成物をモールド成型面にスピンコートにより膜厚６μｍに塗布し、出力１２０Ｗ／ｃｍのメタルハライドランプを被照射物から１０ｃｍの距離で照射してハードコート層を形成した。このとき干渉縞がやや強く観察された。該モールドを粘着テープによって固定し、実施例１と同様にしてレンズを注型成型した。得られたプラスチックレンズの性能評価を表１に示した。
【００４５】
（比較例２）
ペンタエリスリトールテトラアクリレート４０部、トリメチロールプロパントリアクリレート３０部、エチレングリコールジアクリレート３０部、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン３．０部、レベリング剤ＢＹＫ−３００（ＢＹＫ Ｃｈｅｍｉｅ）の０．１部からなるハードコート組成物をモールド成型面にスピンコートにより膜厚５μｍに塗布し、出力２００Ｗ／ｃｍの高圧水銀灯ランプを被照射物から１０ｃｍの距離で照射してハードコート層を形成した。このとき干渉縞が観察された。該モールドを用い、実施例２と同様にしてレンズを注型成型した。得られたプラスチックレンズの性能評価を表１に示した。
【００４６】
（比較例３）
エチレングリコールジアクリレート４５部、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート３５部、ヘキサメチレンジイソシアネートペンタエリスリトールトリアクリレートウレタンプレポリマー２０部、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン１．０部、レベリング剤ＢＹＫ−３００（ＢＹＫＣｈｅｍｉｅ）の０．１部からなるハードコート組成物をモールド成型面にスピンコートにより膜厚６μｍに塗布し、出力１２０Ｗ／ｃｍのメタルハライドランプを被照射物から１０ｃｍの距離で照射してハードコート層を形成した。このとき干渉縞が観察された。該モールドを用い、実施例２と同様にしてレンズを注型成型した。得られたプラスチックレンズの性能評価を表１に示した。
【００４７】
比較例２、３では、紫外線硬化性の低いモノマーの量が多いので良好な微細な凹凸が形成できず、結果として密着性、干渉縞は満足いくものではなかった。
【００４８】
【表１】
【発明の効果】
本発明は、レンズ基材の屈折率によらず密着性及び耐擦傷性に優れ、且つ干渉縞が生じないプラスチックレンズ用紫外線硬化性ハードコート組成物、及び該組成物を用い、煩雑な処理作業が不要なハードコート層の形成方法を可能とした。
Claims (4)
- 下記Ａ成分とＢ成分とを１０／９０〜４０／６０の重量比で含有することを特徴とするプラスチックレンズ用紫外線硬化性ハードコート組成物。
Ａ成分：１分子中に（メタ）アクリル基を１つ以上有する紫外線硬化性の低いモノマー
Ｂ成分：１分子中に（メタ）アクリル基を３つ以上有する紫外線硬化性の良好なモノマー - 前記Ｂ成分のモノマーが分子中にさらに（チオ）ウレタン結合を有することを特徴とする請求項１記載のプラスチックレンズ紫外線硬化性ハードコート組成物。
- インモールドコーティング法によるプラスチックレンズのハードコート層の形成方法において、モールド成型面に下記Ａ成分とＢ成分とを１０／９０〜４０／６０の重量比で含有する組成物を塗布し、紫外線硬化することにより、レンズ基材と接する側の硬化層表面に微細な凹凸を形成して、レンズ基材との密着性に優れたハードコート層を形成することを特徴とするプラスチックレンズのハードコート層の形成方法。
Ａ成分：１分子中に（メタ）アクリル基を１つ以上有する紫外線硬化性の低いモノマー
Ｂ成分：１分子中に（メタ）アクリル基を３つ以上有する紫外線硬化性の良好なモノマー - 前記Ｂ成分のモノマーが分子中にさらに（チオ）ウレタン結合を有することを特徴とする請求項３記載のプラスチックレンズのハードコート層の形成方法。
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