JP2006526037A - 光硬化性接着剤組成物およびその光学分野における用途 - Google Patents

光硬化性接着剤組成物およびその光学分野における用途 Download PDF

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Abstract

本発明は、組成物内の光重合性モノマーおよび/またはオリゴマーの合計量を基準として少なくとも1つのモノもしくはポリアクリレートモノマーまたはそのオリゴマーを5から60wt%(A);少なくとも1つのチオ(メタ)アクリレートモノマーまたはそのオリゴマーを5から50wt%(B);そして少なくとも1つの芳香族系ジメタクリレートモノマーまたはそのオリゴマーを20から50wt%(C);を含み、組成物が単官能性アクリレートの臭化物を含まないという条件付の、光硬化性接着剤組成物に関する。

Description

<発明の背景>
本発明は光硬化性接着剤組成物およびその光学分野における用途に関する。
眼科用レンズの少なくとも一方の面をいくつかの塗膜でコーティングし、完成したレンズに光学的あるいは機械的に付加ないし改良した特性を与えることは技術的に通常行われることである。
したがって、多くの場合は有機ガラス材料で出来た、眼科用レンズの少なくとも一方の面にレンズ面から順に、耐衝撃塗膜(耐衝撃プライマー)、耐ひっかき塗膜(硬質皮膜)、反射防止塗膜、そして随意的に疎水性保護塗膜をコーティングすることは一般的に行われていることである。そのほか眼科用レンズの片面ないし両面に偏光塗膜、光互変性や着色塗膜などのコーティングを行うことも可能である。
眼科用レンズの表面をコーティングする多くのプロセスや方法が提案され、開示されてきている。
米国特許第2003/0017340号には少なくとも1つのモールド部品から少なくとも幾何学的に決められたレンズ素材表面に塗膜を転写するプロセスないし方法を記載し、これは:
・ 少なくとも1つの幾何学的に決められた表面を持つレンズ素材を準備する;
・ 塗膜を支える内側表面と外側表面を持つサポートないしモールド部品を準備する;
・ 前記レンズ素材の前記幾何学的に決められた表面、あるいは前記塗膜に予め計量した量の硬化性接着剤組成物を置く;
・ レンズ素材とサポートを互いの方向に相対的に移動し、塗膜を硬化性接着剤組成物に接触させるか、あるいは硬化性接着剤組成物を幾何学的に定められたレンズ素材表面に接触させる;
・ 硬化性組成物が硬化した後の接着剤層の最終厚みが100ミクロン未満となるようにサポートの外側表面に十分な圧力を加える;
・ 接着剤組成物の層を硬化する;そして
・ サポートないしモールド部品を取り外し、塗膜が幾何学的に決められたレンズ素材表面に接着した前記レンズ素材を回収する、
ことを含む
予め計量した量とは、塗膜をレンズ素材に転写ならびに接着させるのに十分な硬化性接着剤組成物の量を意味する。
塗膜はレンズ素材の背面に転写されることが望ましい(バックサイドトリートメント、BST)。
硬化性接着剤組成物は塗膜をサポートからレンズ素材表面に速やかに安全に転写しレンズ素材表面にしっかり接着することを可能にするだけでなく、同時に良好な接着、霞み、塗布汚れなし、そして熱亀裂耐性(臨界温度)など、できた眼科用レンズの光学的、機械的特性を損なってはならない。
塗布汚れはレンズ素材面に接着組成物を初めに塗布した部分に一致する霞みが増加した部分に言及したものである。霞みは、表面転写処理過程を行うまでに接着組成物が20秒を超えてレンズ素材表面に存在した場合に観測される。
さらに、硬化した接着剤組成物層は基材に近い屈折率を持つ必要がある。
かくて本発明の目的は、特に塗膜転写プロセスに用いる、従来技術による光硬化性接着剤組成物の欠点を克服した、光硬化性接着剤組成物を提供することにある;
さらに本発明の目的は単に結果として塗膜を基材に良好に接着できるというだけではなく、特に霞み、塗布汚れおよび熱亀裂耐性など最終製品の光学的、機械的特性を損なわない上記光硬化性接着剤組成物を提供することにある。
本発明のもう一つの目的は硬化後に基材に近い屈折率を持つ上記光硬化性接着剤組成物を提供することにある。
今後の記載で明らかになってくる様に、本発明によるとこれら目的や他の目的は、あるパーセンテージの少なくとも1つのモノもしくはポリアクリレートモノマーまたはこれらのオリゴマー(A);あるパーセンテージの少なくとも1つのチオ(メタ)アクリレートモノマーまたはそのオリゴマー(B);およびあるパーセンテージの少なくとも1つの芳香族系ジメタクリレートモノマーまたはそのオリゴマー(C)を、組成物が単官能性アクリレートの臭化物を含まないという条件付で、含む光硬化性接着剤組成物を提供することにより到達できる。
より具体的には、本発明による光硬化性接着剤組成物は光重合性モノマーおよび/またはオリゴマーの全重量をベースとして:
・ (A)を5から60wt%;
・ (B)を5から50wt%;および
・ (C)を20から50wt%、
を含む
好ましくは、光硬化性接着剤組成物の発明は:
・ (A)を少なくとも15wt%;
・ (B)を少なくとも9wt%;および
・ (C)を少なくとも25wt%、
を含む
好ましい実施形態において本発明は、組成物は(A)、(B)、および(C)の合計で100%を超えることはないという合意の元で、(A)を20から60wt%;(B)を20から50wt%;および(C)を20から40wt%を含む光硬化性接着剤組成物に関与する。本発明のより好ましいある実施形態は、組成物の光重合性モノマーおよび/またはオリゴマーの全重量をベースとして、(A)を20から60wt%;(B)を30から50wt%;および(C)を20から40wt%を、組成物が単官能性アクリレートの臭化物を含まないという条件付で、含む光硬化性接着剤組成物に言及する。ある特殊な実施形態において光硬化性接着剤組成物は、(A)を20から50wt%;(B)を30から50wt%;および(C)を20から40wt%含む。さらに特殊な実施形態において光硬化性接着剤組成物は、(A)を20から40wt%;(B)を35から45wt%;および(C)を25から35wt%含むこともある。
光硬化性接着剤組成物はいかなる臭化アクリレートも含まないことが好ましい。
光硬化性接着剤組成物は臭素原子を含むいかなるモノマーも含まないことがさらに好ましい。
好ましい実施形態において、モノまたはポリアクリレートモノマー群(A)は8から12、好ましくは8.5から11.5(cal/cm1/2の範囲の溶解パラメーター計算値を持つ。
また、好ましいモノまたはポリアクリレートモノマー(A)の分子量は500未満、好ましくは≦350である。
組成物の各組成に関しては、オリゴマーは10000未満の分子量であることが好ましい。
光硬化性接着剤組成物にはいかなるオリゴマーも存在しないことが最も好ましい。
本発明は塗膜をサポートから熱可塑性材料基材の表面に転写するプロセスまたは方法にも関係しこのプロセスまたは方法は:
・ 少なくとも1つの主表面を持つ熱可塑性材料基材を準備する;
・ 塗膜を支える内側面と、外側面を持つサポートを準備する;
・ 基材の前記主表面または前記塗膜上に予め計量した量の硬化性接着剤組成物を置く;
・ 基材とサポートを互いの方向に相対的に移動し、塗膜を硬化性接着剤組成物に接触させるか、または硬化性接着剤組成物を基板の主表面に接触させる;
・ 硬化性組成物が硬化した後の接着剤層の最終厚みが100μm未満となるようにサポートの外側表面に十分な圧力を加える;
・ 接着剤組成物層を硬化する;そして
・ サポートを取り外して塗膜が基材の主表面に接着した前記レンズ素材を回収する、
を備え、ここに硬化性接着剤組成物は上で定義した光硬化性接着剤組成物である。
本発明はまたオーバーモールド方法にも関係しこの方法は:
・ 少なくとも1つの主表面を持つ熱可塑性材料基材を準備する;
・ 内側表面と外側表面を持つモールド部品を準備する;
・ 基材の前記主表面またはモールド部品の前記内側表面上に予め計量した量の上で開示した硬化性接着剤組成物を置く;
・ 基材とモールド部品を互いの方向に相対的に移動し、モールド部品の内表面か基板の主表面を硬化性接着剤組成物に接触させる;
・ 硬化性組成物が均一に広がり、均一な層を形成し、硬化した後の接着剤層の厚みが少なくとも200μmとなるようにモールド部品の外側表面に十分な圧力を加える;
・ 接着剤組成物層を硬化する;そして
・ モールド部品を取り外して硬化性接着剤組成物の硬化層でオーバーモールドされた基材を回収する、
を備える。
オーバーモールドされた接着剤組成物硬化層は少なくとも500μmの厚みがあることが好ましい。
サポートまたはモールド部品の内側表面とは、熱可塑性材料基板の1つの主表面に面するサポートまたはモールド部品の表面を意味する。
本発明はさらに積層眼科用レンズのような積層熱可塑性物品を造る方法にも関係し、これは予め計量した量の光硬化性接着剤組成物を熱可塑性材料でできた第1部分の主表面に置き、置いた光硬化性接着剤組成物を熱可塑性材料でできた第2部分の主表面と接触させ、第1、第2部分を互いに押しつけて硬化性接着剤組成物を均一に広げて均一な薄い層を形成し、そしてこの薄い層を光硬化させて積層物品を得るが、ここでいう光硬化性接着剤組成物は上で定義したとおりである。
前記部分は眼科用レンズの要素で、ポリカーボネート製であることが好ましい。
予め計量した量とは、塗膜の転写と接着、あるいは基材のオーバーモールド、あるいは2つの部分の接着に十分な量の光硬化性接着剤組成物を意味する。
本発明による光硬化性接着剤組成物の第1成分(A)は少なくとも1つのモノまたはポリアクリレートモノマー、好ましくはジアクリレートモノマーまたはそのオリゴマーから成る。モノまたはポリアクリレートモノマー群(A)は8から12(cal/cm1/2、好ましくは8.5から11.5(cal/cm1/2の範囲の溶解パラメーターと、500未満、好ましくは350以下、そして通常は200と300の間、最も好ましくは200と275の間の分子量を持つことが好ましい。
アクリレートモノマー群(A)の溶解パラメーターは基分配法に基づき計算され、ホーイにより決められた基の値を計算に用いた(ホーイの基の寄与値は Band Up J, and E. H. Immerget, ed S. Polymer Hndbook 3rded. John Willey and Sons, New York 1989 ページ524〜525で見つけることができる)。
アクリルモノマー群(A)は非芳香族系アクリレートモノマー群であることが好ましい。また、アクリルモノマー群(A)は屈折率の低いアクリレートモノマー群であることが好ましい。
屈折率の低いアクリレートモノマー群であるということはホモポリマー化により屈折率n 25が1.47から1.53の範囲にあるホモポリマーができるという意味である。
好ましいアクリルモノマー群(A)として次のものが上げられる:
勿論アクリレートモノマー群の混合物も成分(A)として使用できる。
特に、成分(A)は非芳香族系アクリレートモノマー群と芳香族系アクリレートモノマー群、好ましくはベンジルアクリレートのような芳香族系アクリレートモノマー群を含むことができる。
成分(A)の好ましい混合物はジエチレングリコールジアクリレートとベンジルアクリレートとの混合物である。
通常、芳香族系アクリレートモノマー群は成分中の重合可能なモノマー群および/またはオリゴマー群の合計重量に対し10から30%、好ましくは10から25%、より好ましくは10から20%に相当する。
成分(A)は成分中の光重合可能なモノマー群および/またはオリゴマー群の合計重量に対し重量で5から60%、好ましくは20から60%、より好ましくは25から40%に相当する。
本発明による光硬化性接着剤組成物の第2成分(B)は少なくとも1つのチオ(メタ)アクリレートモノマーまたはそのオリゴマーを含む。
本発明においてチオ(メタ)アクリレートモノマーの意味するところは、次の化学式の少なくとも1つのチオ(メタ)アクリレート官能基、好ましくは2つのチオ(メタ)アクリレート官能基を持つということである:


ここに RはH または −CH
好ましくは、成分(B)のモノマー群は次の化学式のものである:


ここに R は直線状か枝分かれした、1価か多価の、脂肪族炭化水素ラジカルか、または1価か多価の芳香族基で、芳香族環を介してまたはアルキル直鎖を用いてチオ(メタ)アクリレート基の硫黄原子に直接つながり、ラジカルRはその鎖内に次のものから選択された1つか複数の基を含むこともある:


はH または −CH;そして
n は1から6、好ましくは1から3の整数である。
直線状か枝分かれした1価のRラジカルの中には、直線状か枝分かれした(C−C)アルキルラジカル群や次のような化学式のラジカル群を挙げることができる:


ここに Rおよび Rは互いに個別に、Hあるいは直線状か枝分かれした(C−C)アルキルラジカルで、
は直線状か枝分かれした(C−C)アルキルラジカル、(C−C)アラルキルラジカル、または(C−C12)アリールラジカルで、随意的に特にアルキル基および/またはハロゲン群と入れ替わり、そしてm は1から4の整数である。
好ましい1価の R ラジカルとして次のものが挙げられる:


化学式(I)のモノマー群においてn=1で上で定義されたものは特にUS−A−4606864、JP−63316766およびEP−A−0384725の特許に開示されている。
化学式(I)のモノマー群の範疇の2価のR ラジカルの中には、直線状か枝分かれした(C−C10)アルキレンラジカルを挙げることができ、随意的にその鎖の中に下に示す1つか複数の基を持っている:
次の化学式のアルキリデンラジカル:


ここに Rおよび Rは(C−C)ラジカル;
次の化学式のラジカル:


ここに Rおよび Rは直線状か枝分かれした(C−C)アルキレン基で、随意的にその鎖の中に下に示す1つか複数の基を持っている
そして X は(C−C)アルキルラジカル群やハロゲン群から選ばれ、pは0から4の整数である;
そして次の化学式のラジカル群:

ここに Rおよび R10 は直線状か枝分かれした(C−C)アルキルラジカル群で、随意的にその鎖の中に下に示す1つか複数の基を持っている

そして r および s は0か1である。
好ましい2価の R ラジカル群として、以下のラジカル群が挙げられる:


そして u’、v’、w’は2から6までの整数、
次の化学式のラジカル群:

ここに u と v は1から4までの整数、

特に好ましい2価のR ラジカル群は:

化学式(I)の2価のモノマー群は他のものとともにEP−A−273661、EP−A−273710、EP−A−384725に開示されている。
化学式(I)のモノマー群の範疇の3価のR ラジカル群として、(C−C10)アルキルトリルラジカル群で、随意的にその鎖の中に下に示す1つか複数の基を持つもの


3価のアルキルアリールラジカル群で随意的に−S― または ―O−の基を1つか複数を含むアルカリ鎖を持つもの、および3価のアリール基を挙げることができる。
3価あるいはより多価のR ラジカル群として、次のものを挙げることができる:


など
化学式(I)の最も好ましいモノマー群として、次のものを挙げることができる:


S−2−アクリロイルオキシエチルチオ(メタ)アクリレート、


S−2−メタクリロイルオキシエチルチオ(メタ)アクリレート、


1,2−ビス[(メタ)アクリロイルチオ]エタン、

1,2−ビス[(メタ)アクリロイルチオ]プロパン、

1,3−ビス[(メタ)アクリロイルチオ]プロパン、

1,4−ビス[(メタ)アクリロイルチオ]ブタン、


ビス−2−[(メタ)アクリロイルチオエチル]エーテル、


ビス−2−[(メタ)アクリロイルチオエチル]サルファイド、


ビス−2−[(メタ)アクリロイルチオエトキシ]メタン、


ビス−2−[(メタ)アクリロイルチオエチルチオ]メタン、


1,2−ビス−[2−(メタ)アクリロイルチオエトキシ]エタン、

1,2−ビス−[2−(メタ)アクリロイルチオエチルチオ]エタン、

ビス−[2−(2−(メタ)アクリロイルチオエトキシ)エチル]エーテル、


ビス−[2−(2−(メタ)アクリロイルチオエチルチオ)エチル]サルファイド、


1,4−ビス[(メタ)アクリロイルチオ]ベンゼン、


1,4−ビス[(メタ)アクリロイルチオメチル]ベンゼン、

ベンジルチオエチルチオ(メタ)アクリレート、

1,4−ビス[(メタ)アクリロイルチオ]−2,3−ジメチルチオブタン、


1,2,3−トリス[(メタ)アクリロイルチオエチル]チオプロパン、および


ビス[(メタ)アクリロイルチオフェニル]サルファイド、
ここに R は H または CH
好ましいチオ(メタ)アクリレートモノマーの種類としては次の化学式を持つモノマー群である:


ここで Y は直線状か枝分かれした(C−C12)アルキレン基、(C−C12)シクロアルキレン基、(C−C14)アリーレン基または、(C−C26)アルカリレン基を表し、Yの炭化水素鎖は随意的に1つか複数の酸素および/または硫黄原子に割り込まれ、R は H または CHである;
次の化学式のモノマー群:

ここに R および Y は上のように定義されそして n は1から6の整数;およびこれらの混合物。
化学式(II)の特に好ましいモノマーは、次の化学式を持つモノマー群である:


化学式(III)の特に好ましいモノマーは、次の化学式を持つモノマー群である:

化学式(II)および(III)のモノマー群はUS−5384379の特許で開示されている。
最も好ましいチオ(メタ)アクリレートモノマー群(B)は、ビス−2−(メタアクリロイルチオエチル)サルファイド(BMTES)およびビス(メタアクリロイルチオフェニル)サルファイド(BMTPS)で、特に(BMTES)である。
成分(B)のチオ(メタ)アクリレートモノマーは屈折率の高いチオ(メタ)アクリレートモノマーであることが好ましい。
本発明において高屈折率モノマーとは、ホモポリマー化により出来たホモポリマーの屈折率n 25 が少なくとも1.55、好ましくは1.6以上となるモノマーを意味する。
勿論、チオ(メタ)アクリレートモノマー群の混合物も成分(B)として使用できる。
本発明による光硬化性接着剤組成物中に存在する成分(B)の量は組成物中の光重合可能なモノマーおよび/またはオリゴマーの合計重量を基準として、重量で5から50%の範囲があり、20から50%が好ましく、30から50%がより好ましく、35から45%がさらに具合よい。
本発明による光硬化性接着剤組成物の第3成分(C)は少なくとも1つの芳香族系ジメタクリレートモノマーあるいはそのオリゴマーから成る。
好ましい芳香族系ジメタクリレートモノマー群はアルコキシレート化ビスフェノール−Aジメタクリレート群で、特にエトキシレート化ビスフェノール−Aジメタクリレートがよい。
好ましいモノマー群(C)は次の化学式を持つモノマー群である:


ここにn+nは2から10の範囲があるが、2から6が好ましい。
好ましいエトキシレート化ビスフェノール−Aジメタクリレートモノマー群の中から、エトキシレート化(2)ビスフェノール−Aジメタクリレート、エトキシレート化(4)ビスフェノール−Aジメタクリレート、エトキシレート化(8)ビスフェノール−Aジメタクリレートおよびエトキシレート化(10)ビスフェノール−Aジメタクリレートを挙げることができる。
勿論、芳香族系ジメタクリレートモノマー群の混合物も成分(C)に使うことが出来る。
成分(C)は、組成物中の光重合可能なモノマーおよび/またはオリゴマーの合計重量に対し、重量で20から50%、好ましくは20から40%が、より好ましくは25から35%に相当する。
好ましいことではないが、本発明の組成物はモノメタアクリレートモノマーを含むこともあり、ベンジルメタクリレートの様な芳香族系モノメタアクリレートモノマーが好ましい。
モノメタアクリレートモノマーが存在する場合は、通常光重合可能なモノマーおよび/またはオリゴマーの合計重量に対し、10から30wt%に相当する。
光重合の開始剤としては、広く知られた化合物で重合性モノマーを光重合させるのに加えられるものなら制限無しで使うことが出来る。本発明で適切に使用できる光重合開始剤の中で、ベンゾフェノン化合物、アセトフェノン化合物、α−ジカルボニル化合物、アシルフォスフィンオキシド化合物、ビスアシルフォスフィンオキシド化合物およびこれらの混合物を挙げることができる。
より具体的に言及すると、光開始剤化合物は次の化学式で表すことができる:


ここで R11 および R12 はアルキル基で、両者でシクロへヘキサン環を形成することが出来、そしてR13 はアルキル基か水素原子であり、

ここで R14 は同一か異なりそしてメチル基、メトキシ基あるいは塩素原子で、eは2か3、そしてR15 はフェニル基かメトキシ基であり、
本発明で使用できる好ましい光重合開始剤の例を以下に記載する:
アセトフェノン重合開始剤:
1)1−フェニル−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、
2)1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、および
3)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。
α−ジカルボニル化合物:
1)2−ジフェニルエタンジオン、および
2)メチルフェニルグリオキシレート。
アシルフォスフィンオキシド光重合開始剤:
1)2,6−ジメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキシド、
2)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シド、
3)メチル2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィネートエステル、
4)2,6−ジクロロベンゾイルジフェニルフォスフィンオキシド、および
5)2,6−ジメトキシベンゾイルジフェニルフォスフィンオキシド。
これらの光重合開始剤は単品種でも、2種以上の組み合わせでも使用できる。
ビスアシルフォスフィンオキシド光重合開始剤:
1)ビス(2,6−ジ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シド。
好ましい光開始剤としては次のような光開始剤がある:
Irgacure(R)500
ベンゾフェノンと1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルの1/1混合物
Irgacure(R)184


Irgacure(R)819


Irgacure(R)1850

本発明においては、通常量の光開始剤、すなわち組成物中の光重合可能モノマーの重量を100部として重量で0.1から5部、好ましくは重量で1から5部、を加える。
本発明による好ましい光硬化性接着剤組成物は硬化後に高い屈折率n 25 を持ち、その範囲は1.52から1.65、好ましくは1.53から1.65、さらに好ましくは1.56から1.6、一般には約1.57であり、またガラス転移点Tg は好ましくは少なくとも60℃、そしてより好ましくは少なくとも70℃、そして少なくとも80℃あればさらに良い。
光硬化性接着剤組成物は特に塗膜転写方法、積層およびオーバーモールド方法に、とりわけ眼科用レンズや他の光学物品をつくるのに適している。
これから本発明による光硬化性組成物の使用について、眼科用レンズのような塗工基材をつくるための塗膜転写方法に応用した場合について記載する。本発明による光硬化性接着剤組成物はこれから述べる方法のみならずいかなる塗膜転写にも使用できることは当然である。
基材はレンズ素材であることが好ましい。塗膜を転写する素材の主表面は幾何学的に決められた表面であることが好ましい。
レンズ素材あるいはモールド部品の幾何学的に決められた表面とは、所要の形状と滑らかさを持つ光学表面か、あるいは所要の形状であっても例えば研削して細かく仕上げてはあるがまだ所要形状に研磨されていないレンズ素材のようにまだ幾分粗い表面かのいずれかを意味する。表面粗度は一般にSq値で 10−3μmから 1μmの範囲にあり、好ましくは 10−3 から 0.5μm、そして最も好ましくは 10−3から 0.1μmである。
Sq値:平均値からの偏差の平方平均



表面振幅の有効値を計算する(RMS:root-mean-square二乗平均平方根)。このパラメーターはEUR5178ENレポート(欧州委員会)Stout他、1993年:「3次元粗度の特性化に関する方法の開発」に含まれている。
粗度(Sq値)はKLA−Tencor社の P−10 Long Scan で計測した。
測定は2μm端、1mg荷重、走査数10、走査長500μm、データ数2000ヶ所という条件下であった。
光学表面とは、研削され、細かく仕上げられ、研磨された、あるいは所要の形状と平滑度に成型された、レンズ素材またはモールド部品の表面を意味する。
本発明による方法の重要な特徴は塗膜をレンズ素材の幾何学的に決められた表面に対する転写が素材に実質的な圧迫を加えることなく、したがって素材の形状をそして特にその幾何学的に決められた表面を変形させることなく実施できることである。
しかしながら、サポートの外側面に作用させる圧力は少なくとも接着剤組成物がゲル化する高さまでは実質的に維持されることが好ましい。圧力の維持はサポートの外側面に配置した膨張可能な膜を用いることにより達成できる。
加える圧力は5から50psi(0.35から3.5kgf/cm)、より具体的には0.3から3kgf/cmが好ましい。
最も好ましい範囲は5から20psi(0.35から1.40kgf/cm)である。
上に記載したプロセスを用い、レンズ素材の幾何学的に決められた表と裏の両面に塗膜を順次、あるいは同時に転写することが出来る。塗膜の転写はレンズ素材の片面のみにおこなうことも可能で、この場合後ろ側(裏側)が好ましい。
塗膜のサポートないしキャリヤーはプラスチックなど、適当な材料、例えばポリカーボネートフィルムで出来た単なる薄い支持フィルムでよい。塗膜のサポートは好ましくは適切な材料で出来たモールド部品で、プラスチック材料、特に熱可塑材料、中でもポリカーボネートで出来ているのが好ましい。
塗膜サポートないしキャリヤーの表面にすでに接着剤が塗布され、場合によってはゲル化しているものを用いることも可能である。その場合、接着剤の表面を被い保護するためにフィルムを使うこともある。保護膜はキャリヤーを使用する前に取り払われる。
モールド部品の作業面に型により整えられた起伏を設けること、つまり微細構造を付けることが可能で、最終レンズに微細構造による特性(例えば反射防止特性など)をもつ光学表面を与えることが出来る。
微細構造を持つモールド部品を得る種々の技法についてWO99/29494に開示されている。
モールド部品あるいはキャリヤーは公知の処理方法、例えば表面仕上げ、熱成形、真空熱成形、熱整形/圧縮、射出成形、射出/圧縮成型などを用いて得ることが出来る。
サポートは通常モールド部品で、剛体でも柔軟性があっても良いが、柔軟性がある方が好ましい。剛体のモールド部品を用いる場合はレンズ素材の幾何学的に決まった表面の個別形状に適合した幾何学的に決まった表面の形状をもつ多くのモールド部品を必要とする。これら膨大な数の異なるモールド部品を持つ必要性を回避するために、モールド部品は柔軟性がある方が、特に例えばポリカーボネートのようなプラスチック材料で作られたモールド部品が好ましい。この柔軟性モールド部品を用いる場合、塗膜が転写されるレンズ素材の凹面か凸面かといった一般的な形状に一致する表面形状のモールド部品を準備すればよく、この形状が転写するレンズ素材の形状に厳密に対応する必要はない。したがって同じモールド部品が異なる個別の形状を持つレンズ素材の表面に塗膜を転写するのに用いることが出来る。一般に柔軟性モールド部品は平行した2つの主表面を持ち、したがって均一の厚みを持つ。
柔軟性モールドの塗膜を支える面は球状が好ましい。
一般に柔軟性モールド部品の厚みは0.2から5mmあり、0.3から5mmあるのが好ましい。より好ましくは、柔軟性モールド部品はポリカーボネートで造られ、この場合の厚みは0.5から1mmである。
転写プロセスの最高の具現化はモールド部品とレンズ素材の基本曲率に関する要件が満たされた場合に達成されることが見いだされている。
本特許の明細書において、モールド部品の基本曲率に言及する場合、モールド部品の作業面の基本曲率、つまりレンズまたはレンズ素材に転写される塗膜を支える表面の意味である。
同様に、レンズまたはレンズ素材の基本曲率とは上に述べたモールド部品から塗膜が転写される表面の基本曲率の意味である。
本明細書においては、基本曲率の定義は次の通りである。:
・ 球状表面に関して、曲率半径がRのばあい、
基本曲率(またはベース)=530/R(Rの単位はmm);
この定義はこの技術分野においては古典的なものである。
・円環状表面に関しては2つの曲率が存在し、上の公式にしたがって計算し、2つの基本曲率 BR、Br は BR<Br である。
レンズないしレンズ素材の球状になっている裏側に塗膜転写する場合、特に柔軟性モールド部品を用いる場合でひずみを防ぐためには、柔軟性モールド部品の(表側の)基本曲率(BC)は塗膜の転写先であるレンズないしレンズ素材の幾何学的に決められた表面の基本曲率(BL)に対していくらか高くなくてはならない。しかしながら、転写プロセス中の塗膜の亀裂または光学研究所標準規格(Optical Laboratory Standard)Z80.1による許容値をはずれた屈折力を避けるためにBCは高すぎてはならない。
通常、球状のレンズないしレンズ素材の場合、レンズないしレンズ素材の基本曲率BLおよび柔軟性モールド部品の基本曲率BCは次の関係を満足しなければならない:
0<BC−BL<1.5
好ましくは、
0.2<BC−BL<1
2つの主経線を持ち、半径R および r が R>r である円環状背面を持つレンズないしレンズ素材(円筒レンズないしレンズ素材)に塗膜転写する場合、それぞれ円環状表面を規定する半径R および r に対応する2つの基本曲率 BLR およびBLr を計算することは可能である。
レンズの基本曲率 BLR と BLr および柔軟性モールド部品の基本曲率は次の関係を満足しなければならない。
BLR<BLr
a)BLr−BLR ≦ 3.5 の場合
0 < BC−BLR < 3 }
| BC−BLr | < 1 }
好ましくは
0.2 < BC−BLR < 2.5 }
| BC−BLr | < 0.5 }
b)BLr − BLR > 3.5 の場合
BLR < BC < BLr
剛体のモールド部品を用いる場合、モールド部品の基本曲率(BC)はレンズないしレンズ素材の基本曲率(BL)に等しいことが好ましい。
モールド部品と素材を相対的に近づくように動かす場合、塗膜と硬化性接着剤組成物間あるいは接着剤組成物と幾何学的に決められたレンズ素材間の接触はそれぞれ塗布したモールド部品の中央域あるいは幾何学的に決められたレンズ素材の中央域で起きることが好ましい。
特に柔軟性モールド部品の場合、塗膜されるレンズ素材の凹表面よりモールド部品の表側表面の凸面が短い曲率半径を持つ場合がある。斯くして圧力は中央に加えられそれからモールド部品は変形し素材表面とぴったり合う。接着剤層の形成は素材の中央から始まり、これにより最終的に硬化した接着剤組成物層内に気泡が巻き込まれることを防止する。同様のことが塗膜されるレンズ素材の凸表面よりモールド部品の凹面に長い曲率半径を用いた場合にも真実である。
先に述べたとおり、柔軟性モールド部品からの転写は膨張可能な膜を用いても達成できる。
膨張可能な膜は適当な流体を用いて十分に変形し、柔軟性モールド部品をレンズまたはレンズ素材に押しつけることにより、レンズまたはレンズ素材の表面形状にぴったり合わせるようにできるならどのようなエラストマー材料で作ってもよい。
膨張可能な膜はどのようなエラストマー材料で作ってもよい。一般に膨張可能な膜は厚みで0.50mmから5.0mm、伸び率が100から800%、デュロメータが10から100ショアAの範囲にある。
UV硬化の場合は、例えば透明シリコンゴムや他の透明なゴムやラテックスの様な透明材料が選択されねばならず、UV光はモールド側から照射されるのが好ましい。
膨張可能な膜によりモールド部品に加えられる圧力は30kPaから150kPaの範囲であることが好ましく、レンズやレンズ素材、柔軟性モールド部品の大きさおよび曲率による。勿論のりや接着剤が完全に硬化して十分に塗膜がレンズやレンズ素材に接着するまで圧力は柔軟性モールド部品およびにレンズやレンズ素材に加え続けられなくてはならない。
レンズ素材はその1面または両面を表面仕上げした、あるいは鋳型で所要の形状にしたレンズでも良い。(一方の面だけを表面仕上げまたは所要の形状に鋳型したレンズは半仕上げレンズと言われる)。
本発明による塗膜の転写が球状または円環状の形状におこなわれるのが好ましい場合を除き、レンズ素材の第1の面に漸進的な力を与え第2の面に非漸進的な力を与えるのが好ましい。漸進的な面は素材の前側面であることが好ましい。
レンズ素材は半仕上げレンズであってもよく、この場合レンズの片面、好ましくはレンズの前側面がすでに適切な塗膜(反射防止、硬膜、など)で処理されていて、そしてレンズの残りの面、好ましくは後側面が本発明による転写プロセスを用いて塗膜される。レンズ素材は偏光レンズであってもよい。
これからの記載は好ましい柔軟性モールド部品の使用を引き合いに出しているが、記載したプロセスは剛体のモールド部品を用いても実施できることは当然である。
ここで図面、特に図1Aから1Cに言及するが、凹表面2を持つレンズ素材1をサポート部品3に凹表面2を上方に向けて取り付ける。次いで予め計量した本発明によるUV硬化接着剤組成物4の液滴をレンズ素材1の表面2に置く。前もって所定の塗膜6を塗布した凸光学面を持つ柔軟性モールド部品5をサポート部品7に光学塗膜を下向きに支えたまま取り付ける。
塗膜6を柔軟性モールド部品5の表面に置くには光学分野で用いられる通常のどのような方法でも、例えば真空蒸着、スピンコーティング、ブラシコーティング、ディップコーティングなどで、おこなうことが出来る。勿論、置く方法は柔軟性モールド部品5の表面に置かれた塗膜層(群)の性質によるものである。
その後サポート部品3、7を相互に近づくように動かせ、塗膜6とUV硬化性接着剤組成物の液滴4を接触させ、そしてモールド部品の塗膜とは反対側の外側面にUV硬化接着剤組成物の液滴がレンズ素材1の表面2と塗膜6に広がるように圧力を作用させる。しかしながら、作用させる圧力は接着剤組成物の液滴を最終的な硬化後の所要の厚み(一般に100μm以下)を得られるように広げるのに十分なだけで、素材1の変形を与えるには不十分なものとすべきである。
図1Bに示す様に、レンズ素材1、接着剤組成物フィルム4、塗膜6およびモールド部品5から形成される組立物はそれから接着剤組成物フィルム4をUV硬化するための装置にとりつけられる。フィルム4をUV硬化させた後、モールド部品5は取り外され塗膜6をその凹表面2に接着した素材1は図1Cに示すとおり回収される。
今度は図2Aから2Cに言及すると、図1Aから1Bに関して記載したのと似たような方法が示されているが、ここではレンズ素材1の両面が本発明による塗膜の転写プロセスで塗膜される。
図2Aに示す通り、柔軟性モールド部品8が、例えば厚み1mmのポリカーボネートで出来たモールド部品で、その凹表面が前もって光学塗膜9で塗膜されサポート部品3の上に取り付けられている。それから予め計量されたUV硬化性接着剤組成物の液滴10を塗膜9の上に置く。それからレンズ素材1をその凸表面2’がのりの液滴10と接するようにモールド部品8の上に置く。それから予め計量されたUV硬化性接着剤組成物の液滴をレンズ素材1の凹面の上に置く。柔軟性モールド部品5、例えば厚み1mmのポリカーボネートで出来たモールド部品が、その凸表面が前もって光学塗膜6で塗膜されサポート部品7の上に取り付けられている。それからサポート部品3、7は相互に近づくように動かされ塗膜6とUV硬化性接着剤組成物の液滴4を接触させ、そして少なくとも一方のモールド部品の外側面にUV硬化性接着剤組成物の液滴4および10を広げフィルムを形成するように圧力を作用させる。先に指摘したとおり、作用させる圧力は接着剤組成物の液滴を硬化後に所要の厚みを得られるように広げるのに十分なだけで、レンズ素材1に変形を生じるには不十分なものでなければならない。
その後、モールド部品、光学塗膜、接着剤組成物フィルムおよびレンズ素材で形成される組立物は接着剤組成物フィルム4、10をUV硬化するためのUV硬化装置にとりつけられる。
接着剤組成物フィルムのUV硬化が完了した後、モールド部品5、8は取り外され光学塗膜5、6をその両面に接着した素材1は図2Cに示すとおり回収される。
図3Aと3Bは本発明によるプロセスの第3の実施形態の略図で、ここでは塗膜の転写は膨張可能な膜を用いて柔軟性モールド部品ないしキャリヤーをレンズ素材面に押しつけることで行われる。
図3Aは膜を加圧して膨らませる前のレンズ素材、柔軟性キャリヤーおよび膨張可能な膜を示し、一方図3Bは膜を加圧して膨らませた後の同じものを示している。
図3Aに言及すると、レンズ素材1、例えば円環レンズ素材が幾何学的に決められた面1aを外側に向けた状態でレンズ素材サポートに取り付けられている。
光硬化性接着剤組成物の液滴3がレンズ素材1の幾何学的に決められた面1aの中央に置かれている。
転写可能塗膜5をその1つの面に置いた薄い柔軟性キャリヤー4、例えば球状キャリヤーを接着剤組成物の液滴3の上に転写可能塗膜5が接着剤の液滴3と接するように置く。柔軟性キャリヤー4の基本曲率はレンズ素材1の幾何学的に決められた表面1aの基本曲率よりわずかに高い。
組立物全体を膨張可能な膜装置10の前に置く。
膨張可能な膜装置10は、例えばエアーアキュームレータの様な流体アキュームレータ11を含み、加圧流体源(非表示)につながり加圧流体をアキュームレータに導入したり加圧流体をアキュームレータから導出するための例えば空気引き込み口のような流体引き込み口12を備える。
アキュームレータ10の上面には光透過部13、例えばUVを透過する石英ガラス部を備え、一方アキュームレータ10の下面には透明で膨張可能な膜14を透明な石英ガラス13と位置が重なる様に備えている。
図3Aに示すとおり、装置10はさらに膨張可能な膜14を膨らます間、横方向に案内する案内装置15を備えている。より具体的には、この案内装置はアキュームレータ10の下面から外側に突き出た円錐台部分あるいは漏斗(じょうご)15を備え、その大きい方の底面は膨張可能な膜でふさがれ、その小さい方の底面は円形の開口部でその直径は少なくとも柔軟性キャリヤー4の底面径と等しいが、好ましくは幾分大きい(5mm程度まで大きい・・)。
一般に漏斗の高さは10から50mm、好ましくは10から25mmの範囲とし、10から90°、好ましくは30から50°のテーパーを持たせる。
最後に、光源、例えばUV光源16はアキュームレータ10の後方で透明な石英板13の前に位置する。
通常、レンズ素材ホルダー2、レンズ素材1、接着剤組成物の液滴3および柔軟性キャリヤー4から成る組立物は、柔軟性キャリヤー4の縁が漏斗15の小さい方の底面開口部の縁の面の内側に、あるいはそこから距離にして50mmまで、好ましくは20mmまで離れて位置する。
図3Bに示す様に、圧縮空気の様な加圧流体が外部供給源(非表示)から入り口12を通してアキュームレータ11に導入される。アキュームレータ内の圧力上昇が膨張可能な膜14を膨らませ一様に柔軟性キャリヤーをレンズ素材1に押しつけると同時に接着剤3を均一に広げる。
それから接着剤組成物はUV硬化される。
硬化ステップ完了後、レンズ素材1をホルダー2から解体し、そして柔軟性キャリヤー4を取り外し幾何学的に決められた表面1aに転写塗膜5を持つレンズ素材1を回収する。
すぐ前で記載した漏斗型器具を用いることにより、動力(度)、シリンダー、プリズムおよびひずみに関する限り、米国光学研究所標準規格(ANSIZ80.1−1987)に合致する優れた光学品質の良好な塗膜転写が得られる。
膜の案内装置(漏斗)は余分な圧力をキャリヤーやレンズ素材の縁にかけることなく均一の圧力を柔軟性キャリヤーを介してレンズ素材に作用させ、膜を良好な形状と方向に膨らませる上で非常に大切である。
先に述べたとおり、硬化後の最終的接着剤組成物層の厚みは100μm未満、好ましくは80μm未満、最も好ましくは50μm未満で通常は1から30μmである。
本発明によるプロセスの基材としてはどの様な熱可塑性材料も非常に好まれるが、特にポリカーボネートの様な光学レンズを作るのに適したものが好まれる。
しかし、好まれてはいないにしても、ジエチレングリコールビスアリルカーボネートポリマー(CR39(R)PPG)、ポリウレタン、ポリチオウレタン、エピサルファイドの高屈折率材料など、熱硬化性(架橋した)材料でできた基板を使うこともできる。
基板は随意的に光互変性化合物を含むこともある。
基板は非常に高い屈折率を持つこと、すなわち屈折率nD 25が1.56以上、一般的には1.56から1.74、好ましくは1.57から1.59あることが好ましい。
基材の材料として好ましいのはポリカーボネート(PC)である。
転写塗膜は光学分野で古くから用いられてきたどの様な塗膜層や塗膜層の積み重ね、例えば疎水性保護膜、反射防止塗膜層、耐摩耗塗膜層、耐衝撃塗膜層、偏光塗膜層、光互変性塗膜層、光電塗膜、電光互変性塗膜、着色塗膜層、ロゴの様な印刷層あるいはこれら塗膜層の2つ以上の積み重ね、も含むことがでる。
本発明による好ましい実施形態において、レンズ素材の幾何学的に決められた表面に次のものを転写して積み重ねる:
・ 随意的に、疎水性保護膜;
・ 反射防止積層。通常金属酸化物やシリカのような無機材料を含む;
・ 耐摩耗(硬質)塗膜。1つまたは複数のエポキシシラン加水分解物と随意的にコロイダルシリカの様な無機充填剤を1つまたは複数含むことが好ましい;
・ 随意的に、耐衝撃プライマー、ポリウレタンラテックスまたはアクリル系ラテックスが好ましい;
積み重ねる各層は上に記した順番でサポート上に置かれる。
本発明による方法は「保護層、反射防止層、硬質層およびプライマー層」から成る積み重ね全体を転写する方法として特に興味深い。
通常反射防止層や積層の厚みには80nmから800nm、好ましくは100nmから500nmの範囲がある。
硬質層の厚みは好ましくは1から10マイクロメートルの範囲で、2から6マイクロメートルが好ましい。プライマー層の厚みは0.5から3マイクロメートルが好ましい。
一般に、転写される塗膜の全体厚みは1から500μmであるが、50μm未満が好ましく、20μm未満がさらに好ましく、10μm未満ならなお良い。
これから示す実施例で本発明を説明する。
実施例においてベースバックカーブ6.1、厚み0.5mmのPCキャリヤーに置いた多層塗膜を未処理のポリカーボネートレンズ(−2.00D、ベースバックカーブ5.1)の裏面に上に記載した塗膜転写プロセスと柔軟性膜装置を用いてこの面に転写し研磨した。
<多層塗膜>
すべての実施例において、多層塗膜は疎水性保護層/反射防止塗膜/硬質塗膜/プライマー塗膜(HMC)を含む。
<第1ステップ:保護および剥離塗膜>
保護および剥離塗膜の組成は次のとおりである:
PC製キャリヤーは石けん水を使って洗いそして圧縮空気で乾燥される。それからキャリヤーの凸表面は上の保護膜組成物をスピンコートにより塗布速度600rpmで3秒間、乾燥速度1200rpm、6秒間塗布される。塗膜はFusionSystem H+bulbを用いて速度 1.524m/分(5フィート/分)で硬化した。
<ステップ2:疎水性保護層および反射防止(AR)塗膜
保護塗膜をつけた後のPCキャリヤーは次の様に真空塗膜される:
A/ 標準真空AR処理: 標準真空AR処理は標準箱形コーターでよく知られた真空蒸発によりなされる。次に示すのはモールドにVAR(真空反射防止膜)を得る1つの手順である。
1.すでに表面に保護膜を塗布したキャリヤーを標準箱形コーターに組み込み、容器内を排気して高真空にする。
2.
3.熱蒸発技術を用いて疎水性塗膜(薬品=Shin Etsu KP801M)を厚み2から15nmの範囲でキャリヤー表面に堆積する。
4.それから屈折率の高い材料、低い材料の副層の積み重ねから成る多層誘電体のAR塗膜が正常とは逆の順に堆積される。この堆積物の詳細は以下の通り:
屈折率の高い層、低い層の交互の光学厚みを表に示す(これらはモールド面から表示した順で堆積される):

好ましい積み重ねは、低屈折率材料がSiOで高屈折率材料がZrOの積み重ねである。
B/ 4層の反射防止積み重ねの堆積が完了した時点で、物理厚み1〜50nmから成る薄いSiO層を堆積させる。この層は反射防止酸化物の積み重ねと後ほど塗膜モールドに堆積されるラッカーの硬膜との接着を促進するためのものである。
<ステップ3:硬膜(HC)とラテックスプライマーの塗布
硬膜の組成は次のとおりである:
プライマーの配合は次の通り:

ステップ1と2で保護塗膜とAR塗膜を堆積したPCキャリヤーは次いで600rpm/1200rpmでHC溶液をスピンコートして、そして80℃で10分間予備硬化し再度同速度でラテックスプライマー溶液をスピンコートして後硬化を80℃で1時間行う。
カップリング剤は次のものを予め濃縮したものである:
<転写パラメーター>
・ 光硬化性接着剤組成物:
数滴(0.5〜0.7g)をレンズの中心に垂らすか、1滴を中心に、4滴を中心から同距離に垂らす。
・ 膜圧力(膜によりモールドに加えられる圧力)
10または12psi(0.689または0.827bar)
・ UV照射
Dymax 2000−EC flood UV光で電球部n°35008、強度 135 mW/cm
・ 暴露時間:
膜がセット位置に収まってから40秒間。
転写プロセスの後、レンズを65mmまで縁取りしてキャリヤーを取り外し、それから石けん水で手洗いし、水道水、次いで脱イオン水ですすぎ、空気乾燥して検査された。
<試験および検査手順>
・ 接着性はISTM 0010 に準じたクロスハッチ粘着力テストを3M SCOTCH(R) n°600透明テープを用いて測定した。
25ヶの四角形を設けた。
接着性は次の様に評価される:


・ サーマルクラック(熱によるひび割れ)に対する耐性は ISTMの方式 n°02032 による臨界温度(Tc)で決められる。
反射防止処理を行ったレンズの臨界温度Tc とは反射防止処理に目視検査で始めて亀甲割れ(細かいひび割れ:クレージング)が認められた温度である。レンズを温度調節したオーブン(初期値50℃)に1時間入れ、そして取り出して素早く亀甲割れを観察する。亀甲割れが認められない場合を、レンズは前回のものより温度が10℃高いオーブンに入れる。この過程を亀甲割れが認められるか、あるいは100℃に耐えるまで繰り返す。
オーブンから出した直後には亀甲割れが見つかっても、(室温放置で)24時間後には認められない場合は、報告される臨界温度は末尾の「」で差を付ける。
塗膜したレンズは Tc>60℃ でサーマルクラック耐性があると見なされるが、Tc≧65℃ が好ましい。しかし Tc≧50℃ で合格と見なされる。
・ 霞みならびに塗布汚れ度合いはVita−Life社の15ワット蛍光灯の付いた標準R17塗工ランプ、次いでOSRAM社製の mini−spot 41601ランプを用いて目視で判定された。
レンズはレンズ面に対しほぼ直角の入射光で観察された。霞みはレンズの広範部分にわたる一般的な曇りや光の散乱と定義づけられている。検査は目視で行われる。
Vita−Life電球の付いたランプよりmini−spotランプの方がより正確である。
< 比較実施例 C1 から C10 >
数種の単および2官能基アクリレートならびにメタクリレートモノマーを光硬化性接着剤組成物に個別に用いた。すべての組成物に重量で0.2%の光開始剤 Irgacure(R)500が含まれる
できた塗膜レンズについて接着および霞み度合いを試験した。
使用したモノマーおよび結果を表1に示す。
表1によると、多くのアクリレートホモポリマーにおいてレンズに対して塗膜が良好に接着することは霞みと見なされるものがないことにつながることを示している。反対に、エトキシ化した芳香族系メタクリレートとチオメタクリレートのホモポリマーでは霞みはないものの接着要件に関しては満たしていない。
< 実施例 1 から 3 >
本発明による3組のブレンドを光硬化性接着剤組成物として用いた。調合ならびに試験結果を表2に示す。
表2の結果から、本発明による3組の組成物は接着性、霞み、塗布汚れおよび臨界温度に関してすべての要件を満たしていることがわかる。
市場で手に入る数種の光硬化性接着剤組成物を塗膜転写に使用し上記の様に試験した。
表3に配合および結果を示す。
NT=前段の失敗のためテストせず
<硬化に関するコメントの略号>
CST 堆積層の転写を達成
IST 堆積層の転写を不達成
EC BST過程でエッジにクラック発生
EC 広範におよぶエッジクラック発生
n/a 不適用
表3は市販されている接着剤のほとんどが要求される一連の特性のすべてを持つ最終塗膜レンズに到達できなかったことを示している。
< 溶解度パラメーターの計算例 >
次の例で、ネオペンチルグリコールジアクリレートの溶解度パラメーターがどのように計算されたかをステップ毎に説明する。溶解度パラメーターの計算は基寄与(group contribution)の技法に基づき、これは分子中のそれぞれの官能基が加算的に熱力学的特性に寄与すると仮定している。ホーイの基寄与値は蒸気圧測定値から誘導されている。
蒸発エネルギーは次の式で与えられる:
ΔE=ΣΔe
ここに nは分子中のタイプjの基の数で、Δeは基jの蒸発エネルギーの寄与値である。
ホーイ(および他の)の基寄与値は分子引力定数(F)として報告され、これは蒸発エネルギーと次の様な関係がある。
ここにViは分子のモル容積である。
分子の溶解度パラメーター(δ)は分子引力定数と次の様な関係がある。
ここにρijは分子の密度で、Mは分子量である。
< ステップ 1 >
分子をホーイの一覧表にしたがって異なる官能基に分解する。図式1はネオペンチルグリコールの骨格図(ball-and-stick drawing)を示す。異なる官能基に番号を付け、同じ官能基が複数存在する場合は同じ番号を与える。


3= COO 基
< ステップ 2 >
各官能基の基寄与値の発現回数を表に集計してある(表4に示すとおり)。
< ステップ 3 >
基寄与値合計を加え、それからモノマー密度を乗じ、結果の数値をモノマーの分子量で除す。これでそのモノマーの溶解度パラメーターが得られる。
ネオペンチルグリコールの密度=1.031、そして分子量は212(Sartomer Co.のデータ)。
(518+498+1376+538+65+606)=3601
(3601×1.031/212=17.51(MPa)1/2×{(cal/cm3)1/2/2.046(MPa)1/2}
=8.56(cal/cm3)1/2
< 実施例 4 から 28 >
レンズは前の実施例と同様に、圧縮空気で乾燥する前に石けんと水とで洗浄され脱イオン水ですすがれる。それから帯電防止空気を吹き付けて膜部品のレンズホルダーに取り付けられる。5滴の接着剤(前もって0.45μmのシリンジフィルターを通してろ過されている)をレンズの背面につける:1滴を中央に、そして4滴を1滴目から等距離に1.6cmの正方形の角に。それから、多層塗膜が前の実施例と同様に手動膜装置または自動化された膜装置を用いてレンズの背面側に転写される。
手動装置を用いた場合の転写パラメーターは次の通りである:
・ 台座と膜の環との距離: 31mm
・ 膜圧(膜によりモールドに加えられる圧力):12psi(0.827bar)
・ UV照射: Dymax5000−EC flood UV光、D bulb part n°38560付、強度 135mW/cm
・ 暴露(硬化)時間: 30秒
・ 合計BST処理時間: 65秒
自動装置を用いた場合の転写パラメーターは次の通りである:
・ 台座と膜の環との距離: 27.5mm
・ 膜圧: 12psi(0.827bar)
・ 膨らまし時間: 21〜23秒
・ 放出時間: 3秒
・ UV照射: UVランプ キセノン(890〜1866B)
4.2”スパイラルランプ(オゾンフリー)
パルスUV(100PPS)
・ 暴露(硬化)時間: 25秒
・ 合計BST処理時間: 120秒
多層塗膜を転写した後、レンズキャリヤー組立物はHorizon2R刃(空気圧力10〜12psi(0.689〜0.827bar))で低サイクルで縁取りされる。最後に、圧縮空気を用いてキャリヤーはレンズから吹き飛ばされる。
接着剤組成物の組成および特性は表5、6そして7に集約してある。
実施例4から23は自動化された膜装置を用いて実施し、一方実施例24から28は手動の膜装置を用いて実施された。
上の結果は本発明による接着剤組成物はBSTプロセスを用いることにより、基板に対する塗膜の接着が良好で、霞みの無い、塗布汚れの無いそして少なくとも容認できる臨界温度Tc を持つ塗膜レンズをもたらすことを示している。
本発明による上述したものや他の物件、特徴や長所は以上の詳細な記載を読み、添付図を併せて考慮すれば当業者には直ちに明らかになるであろう。
図1A〜1Cは本発明によるプロセスの第1実施形態で塗膜をレンズ素材の光学表面に転写する主要ステップの概略図である。 図2A〜2Cは本発明によるプロセスの第2実施形態で塗膜をレンズ素材の両光学表面に同時に転写する主要ステップの概略図である。 図3A〜3Cは本発明によるプロセスの第3実施形態で膨張可能な膜装置を用いた主要ステップの概略図である。

Claims (63)

  1. 光硬化性接着剤組成物で、組成物内の光重合性モノマーおよび/またはオリゴマーの合計重量を基準として:
    少なくとも1つのモノもしくはポリアクリレートモノマー、またはそのオリゴマーを5から60wt%(A);
    少なくとも1つのチオ(メタ)アクリレートモノマーまたはそのオリゴマーを5から50wt%(B);そして
    少なくとも1つの芳香族系ジメタクリレートモノマーまたはそのオリゴマーを20から50wt%(C);
    を組成物が単官能性アクリレートの臭化物を含まないという条件付で;
    含む光硬化性接着剤組成物。
  2. ・少なくとも(A)を15wt%;
    ・少なくとも(B)を9wt%;および
    ・少なくとも(C)を15wt%
    含む、請求項1に記載の光硬化性接着剤組成物。
  3. 少なくとも1つのモノもしくはポリアクリレートモノマー、またはそのオリゴマーを20から60wt%(A);
    少なくとも1つのチオ(メタ)アクリレートモノマーまたはそのオリゴマーを20から50wt%(B);そして
    少なくとも1つの芳香族系ジメタクリレートモノマーまたはそのオリゴマーを光重合性組成物の合計重量を基準として20から40wt%(C)、
    含む、請求項1に記載の光硬化性接着剤組成物。
  4. (A)を20から60wt%、(B)を30から50wt%、(C)を20から40wt%含む、請求項1に記載の光硬化性接着剤組成物。
  5. 少なくとも1つのモノもしくはポリアクリレートモノマー、またはそのオリゴマーを20から50wt%(A);
    少なくとも1つのチオ(メタ)アクリレートモノマーまたはそのオリゴマーを30から50wt%(B);そして
    少なくとも1つの芳香族系ジメタクリレートモノマーまたはそのオリゴマーを20から40wt%(C)、
    含む、請求項1に記載の光硬化性接着剤組成物。
  6. 少なくとも1つのモノもしくはポリアクリレートモノマー、またはそのオリゴマーを20から40wt%(A);
    少なくとも1つのチオ(メタ)アクリレートモノマーまたはそのオリゴマーを35から45wt%(B);そして
    少なくとも1つの芳香族系ジメタクリレートモノマーまたはそのオリゴマーを25から35wt%(C)、
    含む、請求項1に記載の光硬化性接着剤組成物。
  7. 前記少なくとも1つのモノまたはポリアクリレートモノマー(A)の溶解度パラメーターの計算値が8から12(cal/cm1/2の範囲にある、請求項1から5のいずれかに記載の光硬化性接着剤組成物。
  8. 前記少なくとも1つのモノまたはポリアクリレートモノマー(A)の溶解度パラメーターの計算値が8.5から11.5(cal/cm1/2の範囲にある、請求項7に記載の光硬化性接着剤組成物。
  9. 前記少なくとも1つのモノまたはポリアクリレートモノマー(A)の分子量が<500 である、請求項1から8のいずれかに記載の光硬化性接着剤組成物。
  10. 前記少なくとも1つのモノまたはポリアクリレートモノマー(A)の分子量が≦350 である、請求項9に記載の光硬化性接着剤組成物。
  11. 前記少なくとも1つのモノまたはポリアクリレートモノマー(A)が低屈折率モノマーである、請求項1から10のいずれかに記載の光硬化性接着剤組成物。
  12. 前記モノまたはポリアクリレートモノマー(A)が、非芳香族系のモノまたはポリアクリレートモノマーである、請求項1から11のいずれかに記載の光硬化性接着剤組成物。
  13. モノマー(A)がジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレートおよびテトラヒドロフルフリルアクリレートから選択される、請求項12に記載の光硬化性接着剤組成物。
  14. 少なくとも1つのチオ(メタ)アクリレートモノマー(B)が高屈折率モノマーである、請求項1から13のいずれかに記載の光硬化性接着剤組成物。
  15. 少なくとも1つのチオ(メタ)アクリレートモノマー(B)が次の化学式を持つモノマーである、請求項1から14のいずれかに記載の光硬化性接着剤組成物:


    ここに R は直線状もしくは枝分かれした1価または多価の脂肪族炭化水素ラジカル、あるいは、チオ(メタ)アクリレート基(群)の硫黄原子に芳香族環を経由してもしくはアルキル直鎖を介して直接連結した1価または多価の芳香族基で、ラジカルRはその鎖に1つまたはそれ以上の:

    を含むことがある;
    はHまたは −CH;そして
    n は1から6の整数である。
  16. 少なくとも1つの芳香族系ジメタクリレートモノマー(C)がエトキシレート化ビスフェノール−Aモノマーである、請求項1から15のいずれかに記載の光硬化性接着剤組成物。
  17. さらに少なくとも1つの光開始剤を含む、請求項1から16のいずれかに記載の光硬化性接着剤組成物。
  18. 重合可能なモノマー群および/またはオリゴマー群の重量100部に対して光開始剤が重量で0.1から5部に相当する、請求項17に記載の光硬化性接着剤組成物。
  19. 接着剤組成物の硬化後の屈折率が1.53から1.65である、請求項1から18のいずれかに記載の光硬化性接着剤組成物。
  20. 塗膜をサポートから熱可塑性材料の基材表面に転写する方法で:
    ・少なくとも1つの主表面を持つ熱可塑性材料の基材を準備する;
    ・塗膜を支える内側面と、外側面を持つサポートを準備する;
    ・基材の主表面または塗膜面に予め計量した量の硬化性接着剤組成物で、その組成物中の光重合性モノマーおよび/またはオリゴマーの全量に対し;
    少なくとも1つのモノもしくはポリアクリレートモノマー、またはそのオリゴマーを5から60wt%(A);
    少なくとも1つのチオ(メタ)アクリレートモノマーまたはそのオリゴマーを5から50wt%(B);そして
    少なくとも1つの芳香族系ジメタクリレートモノマーまたはそのオリゴマーを20から50wt%(C);
    を組成物が単官能性アクリレートの臭化物を含まないという条件付で;
    含む光硬化性接着剤組成物であり、
    ・基材とサポートを互いの方向に相対的に移動し、塗膜を硬化性接着剤組成物に接触させるか、あるいは硬化性接着剤組成物を基板の主表面に接触させる;
    ・硬化性組成物が硬化した後の接着剤層の最終厚みが100μm未満となるように、サポートの外側表面に十分な圧力を加える;
    ・接着剤組成物層を硬化する;そして
    ・サポートをはずしてその主表面に塗膜が接着した基材を回収する、
    工程を含む塗膜を転写する方法。
  21. 光硬化性接着剤組成物が、
    ・少なくとも(A)を15wt%;
    ・少なくとも(B)を9wt%;および
    ・少なくとも(C)を25wt%
    含む、請求項20に記載の方法。
  22. 光硬化性接着剤組成物が、
    少なくとも1つのモノもしくはポリアクリレートモノマー、またはそのオリゴマーを20から60wt%(A);
    少なくとも1つのチオ(メタ)アクリレートモノマーまたはそのオリゴマーを20から50wt%(B);そして
    少なくとも1つの芳香族系ジメタクリレートモノマーまたはそのオリゴマーを、光重合性組成物の全重量をベースとして20から40wt%(C)、
    含む、請求項20に記載の方法。
  23. 光硬化性接着剤組成物が、
    (A)を20から60wt%、(B)を30から50wt%、(C)を20から40wt%含む、請求項20に記載の方法。
  24. 光硬化性接着剤組成物が、
    少なくとも1つのモノもしくはポリアクリレートモノマー、またはそのオリゴマーを20から50wt%(A);
    少なくとも1つのチオ(メタ)アクリレートモノマーまたはそのオリゴマーを30から50wt%(B);そして
    少なくとも1つの芳香族系ジメタクリレートモノマーまたはそのオリゴマーを20から40wt%(C)、
    含む、請求項20に記載の方法。
  25. 光硬化性接着剤組成物が、
    少なくとも1つのモノもしくはポリアクリレートモノマー、またはそのオリゴマーを20から40wt%(A);
    少なくとも1つのチオ(メタ)アクリレートモノマーまたはそのオリゴマーを35から45wt%(B);そして
    少なくとも1つの芳香族系ジメタクリレートモノマーまたはそのオリゴマーを25から35wt%(C)、
    含む、請求項20に記載の方法。
  26. 基材の熱可塑性材料が高屈折材料である、請求項20から25のいずれかに記載の方法。
  27. 基材の熱可塑性材料がポリカーボネートである、請求項20から26のいずれかに記載の方法。
  28. 前記少なくとも1つのモノまたはポリアクリレートモノマー(A)の溶解度パラメーターの計算値が8から12(cal/cm1/2の範囲にある、請求項20から27のいずれかに記載の方法。
  29. 前記少なくとも1つのモノまたはポリアクリレートモノマー(A)の溶解度パラメーターの計算値が8.5から11.5(cal/cm1/2の範囲にある、請求項28に記載の方法。
  30. 前記少なくとも1つのモノまたはポリアクリレートモノマー(A)の分子量が<500 である、請求項20から29のいずれかに記載の方法。
  31. 前記少なくとも1つのモノまたはポリアクリレートモノマー(A)の分子量が≦350 である、請求項30に記載の方法。
  32. 前記少なくとも1つのモノマー(A)が低屈折率モノマーである、請求項20から31のいずれかに記載の方法。
  33. 前記少なくとも1つのモノまたはポリアクリレートモノマー(A)が、非芳香族系モノまたはポリアクリレートモノマーである、請求項20から32のいずれかに記載の方法。
  34. モノマー(A)がジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレートおよびテトラヒドロフルフリルアクリレートである、請求項33に記載の方法。
  35. 前記少なくとも1つのチオ(メタ)アクリレートモノマー(B)が高屈折率モノマーである、請求項20から34のいずれかに記載の方法。
  36. 少なくとも1つのチオ(メタ)アクリレートモノマー(B)が次の化学式を持つモノマーである、請求項の20から35いずれかに記載の方法:


    ここに R は直線状もしくは枝分かれした1価または多価の脂肪族炭化水素ラジカル、あるいは、直接チオ(メタ)アクリレート基の硫黄原子に芳香族環を経由してもしくはアルキル直鎖を介して連結した1価または多価の芳香族基で、ラジカルRはその鎖に1つまたはそれ以上の:

    を含むことがある;
    はHまたは −CH;そして
    n は1から6の整数で、1から3が好ましい。
  37. n が1から3の整数である、請求項36に記載の方法。
  38. 少なくとも1つの芳香族系ジメタクリレートモノマー(C)が、エトキシレート化ビスフェノール−Aモノマー群から選択される、請求項20から37のいずれかに記載の方法。
  39. 光重合性接着剤組成物がさらに少なくとも1つの光開始剤を含む、請求項20から38のいずれかに記載の方法。
  40. 光重合可能なモノマー群の重量100部に対して光開始剤が重量で0.1から5部に相当する、請求項39に記載の方法。
  41. 基材がレンズ素材で、主表面がレンズ素材の幾何学的に決められた面である、請求項20から40のいずれかに記載の方法。
  42. サポートがレンズ素材の幾何学的に決められた面に合わさった場合、ぴったり合う内側表面を持つ柔軟性サポート部品である、請求項41に記載の方法。
  43. サポートがポリカーボネート製である、請求項41または42に記載の方法。
  44. サポートの厚みが0.3から1mmある、請求項20から43のいずれかに記載の方法。
  45. 最終的に硬化した接着剤層の厚みが80μm未満である、請求項20から44のいずれかに記載の方法。
  46. 最終的に硬化した接着剤層の厚みが50μm未満である、請求項20から44のいずれかに記載の方法。
  47. 最終的に硬化した接着剤層の屈折率が1.53から1.65である、請求項20から46のいずれかに記載の方法。
  48. 加える圧力が5から50psi(0.35から3.5kgf/cm)の範囲である、請求項20から47のいずれかに記載の方法。
  49. 塗膜が、疎水性保護膜、反射防止塗膜層、耐摩耗塗膜層、耐衝撃塗膜層、光互変性塗膜層、着色塗膜層、偏光塗膜層、印刷層またはこれら塗膜層の2つ以上の積み重ねを含む、請求項20から48のいずれかに記載の方法。
  50. 塗膜が50μm以下の厚みである、請求項49に記載の方法。
  51. 基材が既に片面は塗膜された半完成レンズである、請求項20から50のいずれかに記載の方法。
  52. 既に塗膜が施された面はレンズの前側面で、塗膜の転写がなされる幾何学的に決められた面はレンズの背面である、請求項51に記載の方法。
  53. 膨張可能な膜を用いて柔軟性サポートをレンズ素材面に押しつける、請求項42に記載の方法。
  54. オーバーモールド方法で:
    ・ 少なくとも1つの主表面を持つ熱可塑性材料基材を準備する;
    ・ 内側表面と外側表面を持つモールド部品を準備する;
    ・ 基材の前記主表面または前記モールド部品の内側表面上に、組成物内の光重合性モノマーおよび/またはオリゴマーの合計重量を基準として、予め計量した量の:
    少なくとも1つのモノもしくはポリアクリレートモノマー、またはそのオリゴマーを5から60wt%(A);
    少なくとも1つのモノまたはポリアクリレートモノマーまたはそのオリゴマーを5から50wt%(B);そして
    少なくとも1つのモノもしくはポリアクリレートモノマー、またはそのオリゴマーを20から50wt%(C);
    を組成物が単官能性アクリレートの臭化物を含まないという条件付で;
    含む光硬化性接着剤組成物を置き、
    ・ 基材とモールド部品を互いの方向に相対的に移動し、モールド部品の内側表面か基板の主表面を硬化性接着剤組成物に接触させる;
    ・ 硬化性組成物が均一に広がり均一な層を形成し、硬化した後の接着剤層の厚みが少なくとも200μmとなるようにモールド部品の外側表面に十分な圧力を加える;
    ・ 接着剤組成物層を硬化する;そして
    ・モールド部品をはずして硬化性接着剤組成物の硬化層でオーバーモールドされた基材を回収する、
    を含むオーバーモールド方法。
  55. 光硬化性接着剤組成物が、
    ・少なくとも(A)を15wt%;
    ・少なくとも(B)を9wt%;および
    ・少なくとも(C)を25wt%、
    含む、請求項54に記載のオーバーモールド方法。
  56. 光硬化性接着剤組成物が、
    少なくとも1つのモノもしくはポリアクリレートモノマー、またはそのオリゴマーを20から60wt%(A);
    少なくとも1つのチオ(メタ)アクリレートモノマーまたはそのオリゴマーを20から50wt%(B);そして
    少なくとも1つの芳香族系ジメタクリレートモノマーまたはそのオリゴマーを、光重合性組成物の全重量をベースとして、20から40wt%(C)、
    含む、請求項54に記載のオーバーモールド方法。
  57. 光硬化性接着剤組成物が、(A)を20から60wt%、(B)を30から50wt%、(C)を20から40wt%含む、請求項56に記載のオーバーモールド方法。
  58. 光硬化性接着剤組成物が:
    少なくとも1つのモノもしくはポリアクリレートモノマー、またはそのオリゴマーを20から50wt%(A);
    少なくとも1つのチオ(メタ)アクリレートモノマーまたはそのオリゴマーを30から50wt%(B);そして
    少なくとも1つの芳香族系ジメタクリレートモノマーまたはそのオリゴマーを20から40wt%(C);
    含む、請求項54に記載のオーバーモールド方法。
  59. 光硬化性接着剤組成物が:
    少なくとも1つのモノもしくはポリアクリレートモノマー、またはそのオリゴマーを20から40wt%(A);
    少なくとも1つのチオ(メタ)アクリレートモノマーまたはそのオリゴマーを35から45wt%(B);そして
    少なくとも1つの芳香族系ジメタクリレートモノマーまたはそのオリゴマーを25から35wt%(C)、
    を含む、請求項54に記載のオーバーモールド方法。
  60. 転写する塗膜をモールド部品の内側表面に、硬化性接着剤組成物を置く前に塗布する、請求項54から59のいずれかに記載のオーバーモールド方法。
  61. オーバーモールドして硬化した硬化性接着剤組成物の層の厚みが少なくとも500μmある、請求項54から60のいずれかに記載のオーバーモールド方法。
  62. 積層熱可塑性物品を造る方法で、予め計量した量の光硬化性接着剤組成物を熱可塑性材料でできた第1部分の主表面に置き;
    置いた光硬化性接着剤組成物を熱可塑性材料でできた第2部分の主表面と接触させ;
    第1、第2部分を互いに押しつけて硬化性接着剤組成物を均一に広げて均一な薄い層を形成し;
    そしてこの薄い層を光硬化させて積層物品を得るが、ここに光硬化性接着剤組成物は
    組成物内の光重合性モノマーおよび/またはオリゴマーの合計重量を基準として:
    少なくとも1つのモノもしくはポリアクリレートモノマー、またはそのオリゴマーを5から60wt%(A);
    少なくとも1つのチオ(メタ)アクリレートモノマーまたはそのオリゴマーを5から50wt%(B);そして
    少なくとも1つの芳香族系ジメタクリレートモノマーまたはそのオリゴマーを20から50wt%(C);
    を組成物が単官能性アクリレートの臭化物を含まないという条件付で;
    含む。
  63. 物品が眼科用レンズである、請求項62に記載の方法。
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