JP2007503340A - レンズコーティングの硬化方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図1
Description
本発明は、レンズ上のコーティングを硬化する方法に関する。より詳述すると、本発明は、レンズの一方の面上の1層以上のコーティングを、レンズの他方の面上に備えられた1層のコーティングまたは複数層のコーティングに損傷を与えることなく、硬化する方法に関する。
眼用レンズのような眼鏡に用いるのに適しているレンズは、典型的に、1層以上のコーティングが、レンズの一方または他方の面に設けられている。このようなコーティングには、レンズの面に剥離に抵抗する機能を付与するハードコーティング;反射の除去に寄与し、結果的に使用者が夜間の運転やパソコンに向かって作業するときに感じうる疲労および/またはストレスを低減する反射防止コーティング;およびレンズに光沢のある、鏡面のような外観を付与し、雪や水のようなものの表面から放射される強烈な光線を反射する傾向を付与する。これらのコーティングは、レンズに対して、製造工程の間の異なるときに設けることができる。
本発明は、あるレンズの一方の面上の1層以上のコーティングを、それらのレンズの他方の面上の1層以上のコーティングに損傷を与えることなく、硬化するために用いることができる方法とデバイスを提供する。例えば、本発明の方法の1つは、レンズの第1面上に、反射防止またはミラーコーティングを有するレンズを用意すること;レンズの第2面上に熱硬化コーティングを堆積させること;熱硬化コーティングを反射防止またはミラーコーティングに損傷を与えることなく加熱することを含む。
さらなる方法が、以下に記載されている。
この文書(請求項を含む)において、“含む(comprise)”(および三人称単数現在形(comprises)や進行形(comprising)のようなcompriseの種々の形)、“有する(have)”(および三人称単数現在形(has)や進行形(having)のようなhaveの種々の形)、“含む(include)”(および三人称単数現在形(includes)や進行形(including)のようなincludeの種々の形)は、オープンエンドの連結動詞である。したがって、1以上のステップまたは要素を、“含む(comprises)”、“有する(has)”、もしくは“含む(include)”方法または方法中のステップは、それらの1以上のステップまたは要素を有しているが、それらの1以上のステップまたは要素だけを有することに限定されない。
コーティング56に用いられる下塗り剤は、衝撃に抵抗を示す下塗り剤であってもよい。“衝撃に抵抗を示す下塗り剤”により、本発明では下塗りコーティングを意味する。下塗りコーティングは、得られた光学部品の衝撃に対する抵抗性を、衝撃に対して抵抗性を示す下塗りコーティングがない同じ光学部品と比較して改良する。典型的な衝撃に抵抗を示す下塗りコーティングは、アクリル(メタクリル)がベースのコーティングと、ポリウレタンがベースのコーティングである。
好ましくは、本発明の方法で用いられるハードコーティングは、ポリアルコキシシランの加水分解物、特に、エポキシトリアルコキシシランおよび/またはエポキシジアルコキシシランを含むものを、含んでいる。これらは、任意におよび好ましくは、SiO2、TiO2、Sb2O5、Al2O3、およびFe2O3のような無機添加剤を含む。
A:平均粒径が1〜100μmであるコロイダルシリカ
B:溶媒
C:以下の化学式を有するシラン化合物の加水分解物または加水分解物の混合物:
R1はエポキシ基を含む有機基を示しており、
R2は炭素原子を1または2個含む炭化水素ラジカルであり、
R3は1〜4の炭素原子を有する炭化水素であり、aは0または1の値である。
−γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、
−γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、
−γ−グリシドキシプロピル(メチル)ジメトキシシラン、
−γ−グリシドキシプロピル(メチル)ジエトキシシラン、
−β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、
または類似物。
反射防止
コーティング60として用いられ、コーティング58上に真空蒸着によって設けられる多層反射防止コーティングの一例(この文書中で“ARコーティング1”として表されている)は、表示された厚さで表示された順序で積層された以下の層から構成される。
1:必要に応じてイオンビームを利用する蒸着による
2:イオンビームを用いた噴霧による
3:陰極スパッターによる
4:プラズマ励起化学気相堆積法による
ミラーコーティングは、高屈折率層上に低屈折率層が形成され、さらにその上に高屈折率層が形成されたものを用いて作製することができる。さらなる層の組み合わせ、−例えば高屈折率と低屈折率−は、コーティングの反射率を増加させると予測される。コーティング60のミラーコーティングバージョンとして用いることができる積層体は、当業者に知られているような1/4波長法によって設計することができる。当業者には、コーティングの層の厚さを変えることによって、それらの層の屈折率との関係で、異なる色のミラーコーティングが得られるということも、公知である。
本発明のコーティングのそれぞれは、コーティングが適切に基板に密着しているか否かを判断するための1以上の密着テストが行われることが好ましい。例えば、コーティングの乾燥時の密着は、コーティングを、かみそりで1mmずつ離れて10本の線状に切断し、次いでかみそりで1mmずつ離れて第2の10本の線状に、最初の10本の線に対して適切な角度で、クロスハッチパターンを形成するように切断することによって測定される。クロスハッチパターンに、刻み付けている間に形成されたくずを除去するために空気流を吹き付けた後、透明なセロハンテープがクロスハッチパターン上に接着され、十分に押し付けられ、コーティングから、コーティング表面に対して垂直な方向に素早く引き剥がされる。新しいテープの接着と剥離とがさらに2回繰り返される。レンズは、密着している割合を決定するために着色され、着色された領域は、密着が弱いことを示す印となる。
レンズ50は、ポリカーボネートレンズであってもよい。「ポリカーボネート」レンズは、本発明では、ビスフェノールAポリカーボネートから作製されたレンズを意味する。この材料は、ジェネラルエレクトリック(例えばLEXAN)、バイエルAG(例えばMAKROLON)、および帝人株式会社を含むいかなる提供者から入手してもよい。
完成した単一視ORMAレンズで、倍率−2.00のものが用意された。レンズの中心厚さは、約1.0ミリメートルであった。ARコーティング1は、レンズの凸面に設けられた。より詳述すると、HC1およびARコーティング1によるハードコーティングが、レンズの凸面に設けられた。下塗りコーティング(バクセンデン(Baxenden)のW234)(最初に設けられた)とHC1(下塗りコーティング上に設けられた)は、スピンコーティングによって、凹面に設けられた。
完成した単一視ORMAレンズで、倍率−2.00のものが用意された。レンズの中心厚さは約1.0ミリメートルであった。ARコーティング1は、レンズの凸面に設けられた。より詳述すると、HC1およびARコーティング1によるハードコーティングが、レンズの凸面に設けられた。レンズの凹面にはコーティングが施されなかった−実験は乾燥下で行われた。
完成した単一視ORMAレンズで、度がないのものが用意された。レンズの中心厚さは約1.0ミリメートルであった。ARコーティング1は、レンズの凸面に設けられた。より詳述すると、HC1およびARコーティング1によるハードコーティングが、レンズの凸面に設けられた。レンズの凹面には、コーティングが施されなかった−実験は乾燥下で行われた。
以下の実験は、レンズの凹面上の1層以上の熱硬化コーティングを熱硬化の結果として損傷がおこらないように熱硬化している間、ポリカーボネート製レンズの凸面上の反射防止コーティングの十分な冷却を維持するように、組み立てられた。
表面処理されたポリカーボネートレンズであって、ARコーティング1に類似した構造の反射防止コーティングを凸面上に備えており、この技術で一般的に着色がないポリカーボネートコーティングとされている屈折率1.6のハードコートを凹面に備えているものが、熱処理された。屈折率1.6のハードコーティングは、約3ミクロンの厚さであり、以下の成分を含む組成物から作製された:
GLYMO水和物、
酸化チタンのコロイド、および
アルミニウムアセチルアセトナト触媒
直径90mmで高さ20mmのPYREXのペトリ皿が、上部から何mmかの位置まで4℃に冷却された水で満たされた。コントロール実験で用いられたのと同じコーティングを有する同じタイプのレンズが、この実験で用いられた。次いで、レンズは、冷却された水が入っているペトリ皿に載置され、IRヒータの下に、レンズの凹面の中心からIRヒータの端部までが4cmの高さとなるように、配置された。
コントロール実験で用いられたのと同じコーティングを有する同じタイプのレンズが、TECH PAKから入手され前もって冷却されたFRIGID ICEゲルパック上に載置され、上述したように、IRヒータの下に4cmの距離で配置された。
コントロール実験で用いられたのと同じコーティングを有する同じタイプのレンズが、活性化されたACE INSTANT COLDパック(アンモニウム硝酸塩と水との溶液を含む)上に置かれ、上述したように、IRヒータの下に4cmの距離で配置された。
組成の上でARコーティング1の組成に近く凸面上に真空蒸着によって堆積される反射防止コーティングを有する半加工のポリカーボネートレンズは、規定の倍率が−2.00になるように、表面処理されていた。ARコーティング1とこの実施例で使用された反射防止コーティングとの間の組成の間の差は、非常に微小であるとされているので、この実験の結果は、ARコーティング1が代わりに用いられた場合と変わらないとされる。UV硬化コーティングは、レンズの凹面に、色が付いているコーティングおよびその後のコーティングのための下塗りコーティングとして設けられた。屈折率1.6のハードコーティングは、下塗りコーティング上に設けられた。屈折率1.6のハードコートは、1.9ミクロンの厚さであり、以下の化合物を含む組成物から作製された:
GLYMO水和物、
酸化チタンのコロイド、および
アルミニウムアセチルアセトナト触媒
その凸面上に真空蒸着によって堆積された実施例5で用いられた反射防止コーティングを有する半加工のポリカーボネートレンズが、規定の倍率が−2.00になるように、表面処理されていた。実施例5と同様に、ARコーティング1とこの実施例で使用される反射防止コーティングとの間の組成の間の差は、非常に微小であるとされるので、この実験の結果は、代わりにARコーティング1が用いられた場合と変わらないとされる。UV硬化コーティングは、レンズの凹面に、色が付いているコーティングおよびその後のコーティングのための下塗りコーティングとして設けられている。実施例5で述べられた屈折率1.6のハードコーティングは、下塗りコーティング上に設けられた。
凸面に真空蒸着されたARコーティング1を有する半加工のORMAレンズは、規定の倍率が−2.00になるように表面処理されていた。組成がHC1に近い屈折率1.6のハードコーティングが、レンズの凸面に設けられた。HC1とこの実施例で使用される屈折率1.6のハードコーティングとの組成の間の差は、非常に微小であるとされるので、この実験の結果は、代わりにHC1が用いられた場合も変わらないとされる。
反射防止コーティング(AR)は、レンズの裏面に、以下に説明される方法で形成される:
裏面の表面温度は、前硬化ステップの終わりには、25℃から70〜80℃まで上昇する。
次いで、裏面は、周囲の温度での空気の流動によって、50秒間冷却される。
次いで、前硬化ステップ(上述と同様の加熱)が8秒間実行され、次いで冷却ステップが行われる(上述と同様)。
レンズの前面の冷却は、前硬化ステップの間実行することができる。
加熱された空気を、裏面の積層体の方向にパルス化して発するヒーティングガンを用いる。
裏面の表面の最高温度は、170℃に到達する。
両面に2つのAR積層体を有しており、前面(凸面)に位置しているAR積層体にひび割れがない最終的なレンズを得る。
高屈折率(HI)溶液の調製:
グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(Sivent)90.45gが、測定され、ビーカに注がれ、次いでかくはんされる。
水の全量が添加されたとき、得られた加水分解物はさらに15分間かくはんされる。
得られた溶液は、周囲の温度で24時間かくはんされる。
アルミニウムアセチルアセトナト(アルドリッチ社)9.14gが量りとられ、周囲の温度でさらに1時間かくはんした上記溶液に添加する。
次いで、イソプロパノールが、乾燥抽出物が最終的に6重量%となる量添加される。
5時間かくはんした後、溶液は3μmのフィルタでろ過され、−18℃の温度の冷凍庫中で保存可能なHI溶液が得られる。
トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロオクチル−1−トリエトキシシランC14H19F13O3Si(Roth Sochiel)と、テトラエトキシシランSi(OC2H5)4(Keyer Mackeyから入手)とを混合する。
得られた混合物は、周囲の温度で24時間かくはんされる。
Claims (66)
- 第1面と、第2面と、第1面上に設けられた反射防止またはミラーコーティングとを有するレンズを用意すること;
熱硬化コーティングを、前記レンズの第2面上に堆積させること;および
前記熱硬化コーティングを、前記反射防止またはミラーコーティングに損傷を与えることなく加熱することを含む方法。 - 前記反射防止またはミラーコーティングが、反射防止コーティングを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記反射防止またはミラーコーティングが、ミラーコーティングを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記加熱が、前記反射防止またはミラーコーティングの加熱による損傷を回避するためのレンズの冷却によって、前記反射防止またはミラーコーティングを損傷することなく施される、請求項1に記載の方法。
- 前記加熱が、(a)前記熱硬化コーティングを、前記反射防止またはミラーコーティングを損傷させることなく熱硬化するという結果をもたらし、(b)1時間を超えて行われない、請求項1に記載の方法。
- 前記加熱が、(a)前記熱硬化コーティングを、前記反射防止またはミラーコーティングを損傷させることなく熱硬化するという結果をもたらし、(b)30分を超えて行われない、請求項1に記載の方法。
- さらに、
前記熱硬化コーティングの上に第2面の反射防止コーティングを堆積させることを含み;かつ
前記加熱が、前記第2面の反射防止コーティングと熱硬化コーティングを、前記第1面の反射防止またはミラーコーティングを損傷させることなく熱硬化することを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記加熱が、前記熱硬化コーティングを、前記反射防止またはミラーコーティングを損傷させることなく、熱を対流によって移動させて加熱することを含む、請求項1に記載の方法。
- 熱硬化コーティングが、熱硬化ハードコーティングである、請求項1に記載の方法。
- さらに、
前記熱硬化ハードコーティングの上に第2面の反射防止コーティングを堆積させることを含み;かつ
前記加熱が、第2面の反射防止コーティングと熱硬化ハードコーティングを、前記第1面の前記反射防止またはミラーコーティングを損傷させることなく熱硬化することを含む、請求項9に記載の方法。 - 前記加熱が、前記熱硬化ハードコーティングを、前記反射防止またはミラーコーティングを損傷させることなく、熱を対流によって移動させて加熱することを含む、請求項9に記載の方法。
- 前記熱硬化コーティングが、異なる屈折率の層を少なくとも2層含むゾルゲル反射防止コーティングである、請求項1に記載の方法。
- 堆積が、
(a)前記レンズの第2面上への熱硬化ハードコーティング;および
(b)前記熱硬化ハードコーティング上への前記ゾルゲル反射防止コーティング
の堆積を含む、請求項12に記載の方法。 - 堆積が、
(a)前記レンズの第2面上への紫外線(UV)硬化コーティング;
(b)前記UV硬化コーティング上への熱硬化ハードコーティング;および
(c)熱硬化ハードコーティング上への前記ゾルゲル反射防止コーティング
の堆積を含む、請求項13に記載の方法。 - ハードコーティングが、前記第1面と前記反射防止またはミラーコーティングとの間に配される、請求項1に記載の方法。
- 第1面と、第2面と、第1面上に設けられた第1コーティングとを有するノンピュアポリカーボネートレンズを用意すること;
熱硬化コーティングを、前記レンズの第2面に堆積させること;および
前記熱硬化コーティングを、前記第1コーティングに損傷を与えることなく加熱することを含む方法。 - 前記加熱が、1時間を超えない熱硬化を含む、請求項16に記載の方法。
- 前記加熱が、30分を超えない熱硬化を含む、請求項16に記載の方法。
- 前記第1コーティングが反射防止コーティングである、請求項16に記載の方法。
- 前記熱硬化コーティングが熱硬化ハードコーティングである、請求項16に記載の方法。
- さらに、
前記熱硬化コーティングの上に第2面の反射防止コーティングを堆積させることを含み;かつ
前記加熱が、前記第2面の反射防止コーティングと前記熱硬化ハードコーティングとを、前記第1コーティングを損傷させることなく熱硬化することを含む、請求項20に記載の方法。 - 前記加熱が、前記第1コーティングが前記加熱によって損傷されることを回避するための前記レンズの冷却によって、前記第1コーティングを損傷することなく施される、請求項20に記載の方法。
- 前記第1コーティングがハードコーティングである、請求項16に記載の方法。
- 前記熱硬化コーティングが、異なる屈折率の層を少なくとも2層含むゾルゲル反射防止コーティングである、請求項16に記載の方法。
- 堆積が、
(a)前記レンズの第2面への熱硬化ハードコーティング;および
(b)前記熱硬化ハードコーティング上へのゾ前記ルゲル反射防止コーティング
の堆積を含む、請求項24に記載の方法。 - 堆積が、
(a)前記レンズの第2面上の紫外線(UV)硬化コーティング;
(b)前記UV硬化コーティング上への熱硬化ハードコーティング;および
(c)前記熱硬化ハードコーティング上への前記ゾルゲル反射防止コーティング
の堆積を含む、請求項25に記載の方法。 - さらに、
前記熱硬化コーティングの上に第2面の反射防止コーティングを堆積させることを含み;かつ
前記加熱が、前記第2面の反射防止コーティングと熱硬化コーティングを、前記第1面上の第1コーティングを損傷させることなく熱硬化することを含む、請求項16に記載の方法。 - 前記加熱が、前記第1コーティングの加熱による損傷を回避するためのレンズの冷却によって、前記第1コーティングを損傷することなく施される、請求項16に記載の方法。
- 前記レンズが、前記第1コーティング上に堆積される第2コーティングを有しており、前記加熱が、前記第1コーティングも第2コーティングも損傷させることなく、前記熱硬化コーティングを熱硬化することを含む、請求項16に記載の方法。
- 前記加熱が、30分を超えない熱硬化を含む、請求項30に記載の方法。
- 第1面と、第2面と、第1面上に設けられた第1コーティングとを有するレンズを用意すること;
熱硬化コーティングを、前記レンズの第2面に堆積させること;
熱硬化コーティングを熱硬化すること;および
前記第1コーティングが前記熱硬化によって損傷されないように前記レンズを冷却することを含む方法。 - さらに、
前記レンズ表面を規定の倍率に仕上げる、請求項31に記載の方法。 - 前記熱硬化の一部と前記冷却の一部とが同時に行われる、請求項31に記載の方法。
- 前記熱硬化が、熱を対流によって移動させる加熱を含み、前記冷却が熱を対流によって移動させる冷却を含む、請求項31に記載の方法。
- 前記熱硬化が、熱を対流によって移動させる加熱を含み、前記冷却が熱を対流によって移動させる冷却を含む、請求項31に記載の方法。
- 前記熱硬化が、前記熱硬化コーティングに対して断続的に加熱することを含む、請求項31に記載の方法。
- 前記レンズが、前記熱硬化および前記冷却の間、円形のコンベヤベルト上に配置されている、請求項36に記載の方法。
- 前記冷却が、液体を用いた前記レンズの冷却を含む、請求項36に記載の方法。
- 前記冷却が、水で冷却されたレンズ保持部材を用いたレンズの冷却を含む、請求項38に記載の方法。
- 前記水で冷却されたレンズ保持部材は、曲線的なレンズ保持表面と、前記レンズの第1面と前記曲線的なレンズ保持表面との間に層を形成する液体とを含む、請求項39に記載の方法。
- 前記冷却が、前記熱硬化の間、前記第1コーティングの温度が50℃に達し、または超えることがないように、液体を用いて前記レンズを冷却することを含む、請求項38に記載の方法。
- 前記熱硬化が、前記レンズの第2面上の前記熱硬化コーティングを、少なくとも100℃の表面温度となるまで加熱することを含む、請求項41に記載の方法。
- 前記熱硬化が、前記レンズの第2面上の前記熱硬化コーティングを、150〜170℃の表面温度となるまで加熱することを含む、請求項41に記載の方法。
- 前記熱硬化が、1時間を超えて行われない、請求項31に記載の方法。
- 前記熱硬化が、30分を超えて行われない、請求項31に記載の方法。
- さらに、反射防止コーティングを前記熱硬化コーティング上に堆積させることを含み、前記熱硬化が前記反射防止コーティングと前記熱硬化コーティングとを熱硬化することを含む、請求項31の方法。
- 前記レンズが、前記第1コーティング上に設けられた第2コーティングを有し、前記冷却が、前記第1コーティングおよび前記第2コーティングのどちらも熱硬化によって損傷されないように前記レンズを冷却することを含む、請求項31に記載の方法。
- 前記第1コーティングが下塗り層と硬化層とを含むハードコーティングであり、前記第2コーティングが反射防止コーティングであり、前記熱硬化が1時間を超えて行われない、請求項47に記載の方法。
- 前記熱硬化が30分を超えて行われない、請求項48に記載の方法。
- 前記熱硬化が5分を超えて行われない、請求項49に記載の方法。
- 前記熱硬化コーティングが、熱硬化ハードコーティングである、請求項31に記載の方法。
- さらに、第2面の反射防止コーティングを前記熱硬化コーティング上に堆積させることを含み、前記熱硬化が前記第2面の反射防止コーティングと前記熱硬化コーティングとを熱硬化する、請求項51の方法。
- 前記熱硬化が、対流によって熱移動するように前記熱硬化ハードコーティングを加熱することを含み、さらに:
前記第1コーティングが前記熱硬化によって損傷されないように、伝導性を有するように前記レンズを冷却することを含む、請求項52に記載の方法。 - 前記熱硬化コーティングが、異なる屈折率の層を少なくとも2層含むゾルゲル反射防止コーティングである、請求項31に記載の方法。
- 前記堆積が、
(a)前記レンズの第2面上への熱硬化ハードコーティング;および
(b)前記熱硬化ハードコーティング上への前記ゾルゲル反射防止コーティング
の堆積を含む、請求項54に記載の方法。 - 前記堆積が、
(a)前記レンズの第2面上への紫外線(UV)硬化コーティング;
(b)前記UV硬化コーティング上への熱硬化ハードコーティング;および
(c)前記熱硬化ハードコーティング上への前記ゾルゲル反射防止コーティング
の堆積を含む、請求項55に記載の方法。 - 前記ハードコーティングが、前記第1面と前記第1コーティングとの間に配される、請求項31に記載の方法。
- 前記熱硬化が、前記ハードコーティングまたは前記第1コーティングのいずれにも損傷を与えずに前記熱硬化コーティングを熱硬化することを含む、請求項57に記載の方法。
- 前記第1コーティングが下塗り層と硬化層とを含むハードコーティングであり、熱硬化が1時間を超えて行われない、請求項58に記載の方法。
- 前記熱硬化が30分を超えて行われない、請求項59に記載の方法。
- さらに、
前記熱硬化コーティングの上に第2面の反射防止コーティングを堆積させることを含み;かつ
前記熱硬化が、前記第2面の反射防止コーティングと前記熱硬化コーティングとの熱硬化を含む、請求項31に記載の方法。 - レンズ上に施された1層以上のコーティングを硬化する方法であって:
所定時間前記レンズを加熱すること;および
前記所定時間のうち一部の間前記レンズを冷却することを含む方法。 - 前記所定時間のうち一部は、前記所定時間より短い、請求項62に記載の方法。
- 前記所定時間のうち一部は、前記所定時間と同じである、請求項62に記載の方法。
- 硬化されたコーティングは、ハードコーティングである、請求項62に記載の方法。
- 硬化されたコーティングは、反射防止コーティングである、請求項62に記載の方法。
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