JP2010134090A

JP2010134090A - 有機系反射防止膜を有する眼鏡用プラスチックレンズの製造方法。

Info

Publication number: JP2010134090A
Application number: JP2008308521A
Authority: JP
Inventors: Akira Sonezaki; 陽曽根崎; Koji Miyayama; 幸治宮山
Original assignee: Asahi Lite Optical Co Ltd
Current assignee: Asahi Lite Optical Co Ltd
Priority date: 2008-12-03
Filing date: 2008-12-03
Publication date: 2010-06-17

Abstract

【課題】非晶質フッ素樹脂からなる被膜の硬度を上げ、眼鏡用レンズの反射防止膜として適用し、耐擦傷性に優れた眼鏡用レンズを得る。
【解決手段】課題を解決するため、非晶質フッ素樹脂の硬化時に紫外線を照射することにより被膜の硬度が飛躍的に向上することを知覚した。つまり、本発明の有機系反射防止膜を有する眼鏡用プラスチックレンズの製造方法は、プラスチックレンズ基材上にハードコート層を設けたプラスチックレンズの表面に、非晶質フッ素樹脂を主成分とする塗料を塗布後、硬化時に紫外線を照射することを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、有機系反射防止膜を有する耐熱性に優れた眼鏡用プラスチックレンズの製造方法に関する。

近年、眼鏡用レンズは無機ガラスに比べて軽く衝撃に強いプラスチック製のものが多く使用されるようになってきている。一般にプラスチックレンズは傷つきやすいという短所を持っているため、通常はレンズ表面に耐擦傷性コーティングとしてシリコーン系のハードコート層が設けられている。また、プラスチックレンズの高屈折率化に伴い、表面反射を抑えるため更に無機酸化物の多層物からなる反射防止膜を設けたものが主流となっている。

ハードコート層及び反射防止膜の双方が設けられたプラスチックレンズは、耐擦傷性や光線透過率が向上するものの耐衝撃性は低くなってしまう。そこでプラスチックレンズ基材とハードコート層との間にプライマー層を設け、衝撃緩衝層としての役割を持たせている。プライマー層はハードコート層とプラスチックレンズ基材との密着性改善にも寄与している。

反射防止膜は一般的に、ハードコート層上に、蒸着やスパッタ方式を用いて複数の無機酸化物からなる多層膜を設けることによって設けられる。この場合、有機化合物製のレンズ基材やハードコート層と無機化合物製の反射防止膜とは熱膨張率が大きく異なるため、高温環境下においては、レンズ表面にクラックが発生し、外観が悪化してしまう。

上記した熱膨張率の問題を解決し、耐熱性を改善するものとして、有機化合物製の反射防止膜を施すことが行われている。特許文献１〜３においては、中空シリカ系微粒子を使用した低屈折率層を湿式法によりレンズ基材上に形成する技術が開示されている。また、特許文献４〜６においては、レンズ基材に非晶質フッ素樹脂からなる反射防止膜を形成する技術が開示されている。しかしながら、非晶質フッ素樹脂からなる反射防止膜は硬度に劣り、容易に傷が付いてしまうため、眼鏡用レンズとしての耐擦傷性には問題を残している。
特開２００３−２２２７０３号公報特開２００４−２６４７７８号公報特許第４０６３１６１号公報特開２００５−１８９２９６号公報特開２００６−６４９３２号公報

本発明が解決しようとする課題は、非晶質フッ素樹脂からなる被膜の硬度を上げ、眼鏡用レンズの反射防止膜として適用し、耐擦傷性に優れた眼鏡用レンズを得ることである。

本発明者は上記課題を解決するために鋭意検討した結果、非晶質フッ素樹脂の硬化時に紫外線を照射することにより被膜の硬度が飛躍的に向上することを知覚し、本発明に至った。つまり、本発明の有機系反射防止膜を有する眼鏡用プラスチックレンズの製造方法は、プラスチックレンズ基材上にハードコート層を設けたプラスチックレンズの表面に、非晶質フッ素樹脂を主成分とする塗料を塗布後、硬化時に紫外線を照射することを特徴とする。尚、本発明においてプラスチックレンズ基材とは、被膜処理が施されていないレンズ機能を有する生地のことを意味し、プラスチックレンズ基材に何らかの被膜処理が施されたものは単にプラスチックレンズと表現する。

非晶質フッ素樹脂は結晶による光の散乱がなく、透明性に優れる低屈折率被膜を形成することができる。非晶質フッ素樹脂とは、熱分析によって明確な融点を示さない含フッ素樹脂を意味する。従来から使用されているものとして、デュポン社製「ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）ＡＦ」や旭硝子社製「ＣＹＴＯＰ（登録商標）」が挙げられる。

非晶質フッ素樹脂を主成分とする塗料の塗布は、ハードコート層を設けたプラスチックレンズに対して行われる。反射防止膜は、１／４波長膜すなわち１００〜２００ｎｍという非常に薄い膜厚で形成するため、眼鏡用レンズとしての耐擦傷性を満たすには反射防止膜の下層にハードコート層を設ける必要がある。反射防止膜の塗布方法としては、ディッピング法、スピンコート法、スプレー法、フロー法等の公知の方法が選ばれるが、特に限定はされない。

非晶質フッ素樹脂からなる反射防止膜の屈折率の低さは、分子構造中にフッ素原子が多く含有されていることに起因するものである。しかしながら、このフッ素原子の存在により、膜表面の撥水性、撥油性が高くなり、ハードコート層を完全硬化させた上に非晶質フッ素樹脂からなる反射防止膜を塗布しても密着性が良くない場合がある。そこで、ハードコート層の形成は、塗膜の硬化状態を指触乾燥又は半硬化の状態にしておき、その上に非晶質フッ素樹脂を主成分とする塗料を塗布、加熱硬化することが好ましく、これにより密着性が向上する。

紫外線照射は、非晶質フッ素樹脂を主成分とする塗料の塗布後、塗膜を完全硬化するまでの間に行う。好ましくは、塗膜が指触乾燥状態又は半硬化状態で照射する。使用する紫外線照射光源としては、通常の紫外線硬化システムに使用する３６５ｎｍを主波長とし２５４ｎｍ，３０３ｎｍ，３１３ｎｍの紫外線を効率よく放射する水銀ランプや２００ｎｍから４５０ｎｍまで広範囲に亘り紫外線スペクトルを放射するメタルハライドランプ等の公知のものが選ばれる。本発明による非晶質フッ素樹脂を主成分とする塗料は、紫外光吸収波長が２００ｎｍを主波長として分布するため、メタルハライドランプがより好ましく用いられる。ランプの照射位置と被塗布物との距離にもよるが約２０ｃｍ程度の両者間の距離を考慮すると、紫外線照射条件は被塗布物近くの照射強度２，０００ｍＪ／ｃｍ^２の場合、照射時間は１５〜１２０秒間が好ましい。

ハードコート塗布液にはシリコーン系のものが好ましく使用される。シリコーン系ハードコート塗布液は、オルガノアルコキシシラン加水分解物に触媒、金属酸化物粒子、希釈剤等を混合したもので、必要に応じて界面活性剤、紫外線吸収剤等の添加も可能である。

上記オルガノアルコキシシランとしては、α−グリシドキシエチルトリメトキシシラン、β−グリシドキシエチルトリメトキシシラン、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メチルジエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、グリシドキシメチルトリメトキシシラン、トリメチルクロロシラン、テトラメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン等を挙げることができ、これらを２種以上使用してもよい。

上記触媒としては、イタコン酸等の有機カルボン酸、チタンアルコキシド等の金属アルコキシド、アセチルアセトンアルミニウム、アセチルアセトン鉄の金属錯体、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム等のアルカリ金属有機カルボン酸塩、メチルイミダゾール等の窒素含有有機化合物等を挙げることができ、これらを２種以上使用してもよい。

上記金属酸化物微粒子は、干渉縞抑制のため、屈折率調整剤金属酸化物及び／又はシリカの微粒子を含有させることが望ましい。金属酸化物の金属元素は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｗ、Ｉｎ、Ｃｅ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｌａ、Ｔａ等が挙げられる。これら金属酸化物及びシリカのうち、１種又は２種以上の微粒子が用いられる。近年ではこれら２種以上の酸化物からなる複合微粒子が好ましく用いられ、高屈折率で耐候密着性の優れたハードコート層を形成することができる。

上記希釈剤としては、アルコール類、エーテル類、エステル類、セロソルブ類等の極性溶剤が有効である。

ハードコート塗布液の塗布方法としては、ディッピング法、スピンコート法、スプレー法、フロー法等の公知の方法が選ばれるが、特に限定はされない。十分な耐擦傷性を得るために２．０μｍ以上の膜厚で形成することが望まれる。

本発明で使用されるプラスチックレンズ基材は特に限定されないが、ポリメチルメタクリレート、ポリアリルカーボネート、ポリスルフォン、ポリチオウレタン、ポリチオエポキシ及びこれらの共重合体等を挙げることができる。本発明における低屈折率の有機系反射防止膜と十分な屈折率差が必要であることから、高屈折率樹脂であるポリチオウレタン、ポリチオエポキシが好ましい。

また、本発明に用いられるプラスチックレンズは、プラスチックレンズ基材とハードコート層との間にプライマー層を設けているものが好ましい。プラスチックレンズ基材とハードコート層との密着性、最終製品の耐衝撃性を考慮した場合、プライマー層を有しているものが有利である。

プライマー層はポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアクリル系樹脂等特に限定はされないが、密着性、耐衝撃性を考慮した場合ポリウレタン系樹脂が有利である。ポリウレタン系樹脂は、有機溶剤型や水分散型等の従来から使用されているものが選ばれる。

プライマー塗布液には、干渉縞抑制のため、屈折率調整剤として金属酸化物及び／又はシリカの微粒子を含有させることが望ましい。金属酸化物の金属元素は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｗ、Ｉｎ、Ｃｅ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｌａ、Ｔａ等が挙げられる。これら金属酸化物及びシリカのうち、１種又は２種以上の微粒子が用いらる。近年ではこれら２種以上の酸化物からなる複合微粒子が好ましく用いられ、高屈折率で耐候密着性の優れたプライマー層を形成することができる。また紫外線吸収剤や平滑性向上を目的とした界面活性剤等、その他改質剤の配合も可能である。

プライマー塗布液の塗布方法としては、ディッピング法、スピンコート法、スプレー法、フロー法等の公知の方法が選ばれるが、特に限定はされない。プライマー層とハードコート層との密着性を向上させるため、プライマー層の形成は、塗膜の硬化状態を指触乾燥又は半硬化の状態にしておき、その上にハードコート層を形成することで密着性が改善する。プライマー層の膜厚は、０．５μｍ以上であるのが好ましい。０．５μｍ未満であると耐衝撃性の効果が少なくなる。

また、本発明においては、有機系反射防止膜上に更に防汚層を設けると良い。防汚性のみでなく、耐擦傷性、耐水性等が向上する。防汚層の形成は、フッ素系撥水剤による被膜を形成する等公知の方法が用いられる。

本発明により、耐熱性、耐煮沸性、表面硬度、及び防塵性に優れた有機系反射防止膜付の眼鏡用プラスチックレンズを得ることができる。

本発明の実施形態を以下説明する。

［実施例１］
チオウレタン樹脂モノマー（三井化学（株）製、商品名：ＭＲ−７、屈折率１．６７）を注型重合することにより得られたプラスチックレンズ基材の上に、溶剤型ポリウレタン樹脂系プライマー塗料（ＳＤＣＴＡ製、商品名：ＣＰ−６１９）を塗布膜厚約１．２μｍで塗布し、９０℃で２５分間加熱してプライマー塗膜を指触乾燥状態とする。得られたプライマー層の上に、シリコーン樹脂系ハードコート塗料（ＳＤＣＴＡ製、商品名：Ｃ−３３７）を塗布膜厚約３．０μｍで塗布し、９０℃で１５分間加熱してハードコート塗膜を半硬化状態とする。更に、得られたハードコート層の上に非晶質フッ素樹脂からなる塗料（旭硝子（株）製、商品名：サイトップ）を塗布し、紫外線照射装置（アイグラフィック製、商品名：アイキュアーライトＵＥ−０４１）により紫外線照射強度２，０００ｍＪ／ｃｍ^２で、１５秒間照射して有機反射防止膜付プラスチックレンズを得た。尚、紫外線照射時におけるプラスチックレンズ周辺温度は４０〜６０℃である。

［実施例２］
チオウレタン樹脂モノマー（三井化学（株）製、商品名：ＭＲ−７、屈折率１．６７）を注型重合することにより得られたプラスチックレンズ基材の上に、水系ポリウレタン樹脂系プライマー塗料（日華化学（株）製、商品名：ネオステッカー）を塗布膜厚約１．５μｍで塗布し、風乾処理にてプライマー塗膜を指触乾燥状態とする。得られたプライマー層の上に、シリコーン樹脂系ハードコート塗料（ＳＤＣＴＡ製、商品名：Ｃ−３３７）を塗布膜厚約３．０μｍで塗布し、９０℃で１５分間加熱してハードコート塗膜を半硬化状態とする。更に、得られたハードコート層の上に非晶質フッ素樹脂からなる塗料（旭硝子（株）製、商品名：サイトップ）を塗布し、紫外線照射装置（アイグラフィック製、商品名：アイキュアーライトＵＥ−０４１）により紫外線照射強度２，０００ｍＪ／ｃｍ^２で１５秒間照射して有機反射防止膜付プラスチックレンズを得た。尚、紫外線照射時におけるプラスチックレンズ周辺温度は４０〜６０℃である。

［実施例３］
エピスルフィド樹脂モノマー（三井化学（株）製、商品名：ＭＲ−１７４、屈折率１．７４）を注型重合することにより得られたプラスチックレンズ基材の上に、金属酸化物ゾル（日産化学工業製、商品名：ＨＴ−３２７Ｍ６）を添加して屈折率１．６３に調整した溶剤型ポリウレタン樹脂系プライマー塗料（ＳＤＣＴＡ製、商品名：ＣＰ−６１９）を塗布膜厚約１．２μｍで塗布し、９０℃で２５分間加熱してプライマー塗膜を指触乾燥状態とする。得られたプライマー層の上に、シリコーン樹脂系ハードコート塗料（ＳＤＣＴＡ製、商品名：Ｃ−３３７）を塗布膜厚約３．５μｍで塗布し、９０℃で１５分間加熱してハードコート塗膜を半硬化状態とする。更に、得られたハードコート層の上に非晶質フッ素樹脂からなる塗料（旭硝子（株）製、商品名：サイトップ）を塗布し、紫外線照射装置（アイグラフィック製、商品名：アイキュアーライトＵＥ−０４１）により紫外線照射強度２，０００ｍＪ／ｃｍ^２で１５秒間照射して有機反射防止膜付プラスチックレンズを得た。尚、紫外線照射時におけるプラスチックレンズ周辺温度は４０〜６０℃である。

［実施例４］
エピスルフィド樹脂モノマー（三井化学（株）製、商品名：ＭＲ−１７４、屈折率１．７４）を注型重合することにより得られたプラスチックレンズ基材の上に、金属酸化物ゾル（日産化学工業製、商品名：ＨＴ−３２７Ｍ６）を添加して屈折率１．６３に調整した水系ポリウレタン樹脂系プライマー塗料（日華化学（株）製、商品名：ネオステッカー）を塗布膜厚約１．５μｍで塗布し、風乾処理にてプライマー塗膜を指触乾燥状態とする。得られたプライマー層の上に、シリコーン樹脂系ハードコート塗料（ＳＤＣＴＡ製、商品名：Ｃ−３３７）を塗布膜厚約３．５μｍで塗布し、９０℃で１５分間加熱してハードコート塗膜を半硬化状態とする。更に、得られたハードコート層の上に非晶質フッ素樹脂からなる塗料（旭硝子（株）製、商品名：サイトップ）を塗布し、紫外線照射装置（アイグラフィック製、商品名：アイキュアーライトＵＥ−０４１）により紫外線照射強度２，０００ｍＪ／ｃｍ^２で１５秒間照射して有機反射防止膜付プラスチックレンズを得た。尚、紫外線照射時におけるプラスチックレンズ周辺温度は４０〜６０℃である。

［実施例５］
有機反射防止膜への紫外線照射強度を２，０００ｍＪ／ｃｍ^２で１２０秒間照射した以外は、実施例１と同様の条件で有機反射防止膜付プラスチックレンズを得た。

［実施例６］
有機反射防止膜への紫外線照射強度を２，０００ｍＪ／ｃｍ^２で１２０秒間照射した以外は、実施例２と同様の条件で有機反射防止膜付プラスチックレンズを得た。

［実施例７］
有機反射防止膜への紫外線照射強度を２，０００ｍＪ／ｃｍ^２で１２０秒間照射した以外は、実施例３と同様の条件で有機反射防止膜付プラスチックレンズを得た。

［実施例８］
有機反射防止膜への紫外線照射強度を２，０００ｍＪ／ｃｍ^２で１２０秒間照射した以外は、実施例４と同様の条件で有機反射防止膜付プラスチックレンズを得た。

［比較例１］
有機反射防止膜へ紫外線照射をしない以外は、実施例１と同様の条件で有機反射防止膜付プラスチックレンズを得た。

［比較例２］
有機反射防止膜へ紫外線照射をしない以外は、実施例２と同様の条件で有機反射防止膜付プラスチックレンズを得た。

［比較例３］
有機反射防止膜へ紫外線照射をしない以外は、実施例３と同様の条件で有機反射防止膜付プラスチックレンズを得た。

［比較例４］
有機反射防止膜へ紫外線照射をしない以外は、実施例４と同様の条件で有機反射防止膜付プラスチックレンズを得た。

［比較例５］
有機反射防止膜の代わりに蒸着による無機反射防止膜を形成した以外は、実施例１と同様の条件で無機反射防止膜付プラスチックレンズを得た。

［比較例６］
有機反射防止膜の代わりに蒸着による無機反射防止膜を形成した以外は、実施例３と同様の条件で無機反射防止膜付プラスチックレンズを得た。

［評価］
得られた有機反射防止膜付プラスチックレンズのそれぞれの性能評価を下記の基準で行った。表１は本発明による実施例の結果を示し、表２は本発明でない比較例の結果を示している。表１及び表２から、本発明による実施例の有機反射防止膜付プラスチックレンズは、耐熱性、耐煮沸性、表面硬度、及び防塵性に優れたものであることが分かる。
１）外観検査
３波長選択型蛍光灯を光源とする照明系を使用し、目視観察にて限度見本及び市販品と比較し、「干渉縞の程度」、「視感透過率」、「黄色度」の観点から総合評価し、表中に「外観」の項目で表示した。◎は非常に良いを、○は良いを示している。
また、各観点の評価についても表中に示した。「干渉縞の程度」の項目では◎は干渉縞が非常に少ないを、○は干渉縞がレンズとして問題の無い程度を示している。「視感透過率は」百分率で示している。「黄色度」は、ＹＩ値で示している。
２）密着性
ＪＩＳＫ−５６００規格に準じた碁盤目試験を行い、ニチバン製セロテープ（登録商標）ＣＴ−２４を使用し１０回剥離し９７枡以上残ったものを合格（○）とした。
３）表面硬度
ＪＩＳＫ−７５００規格に準じたスチールウール試験を行い、表面傷の程度を検査した。表面硬度は下記により評価した。尚、白キズとは、レンズを９０°回転させてもキズが見えるもの且つキズの長さが１０ｍｍ以上のもので、キズ束とは、キズの太さが１ｍｍ以上あるものである。
Ａ：キズ無し
Ｂ：薄いキズ有り
Ｃ：白キズ１−２本
Ｄ：白キズ３−４本
Ｅ：白キズ５本以上
Ｆ：キズ束４−５ｍｍ
Ｇ：キズ束６−７ｍｍ
Ｈ：キズ束７ｍｍ以上、
４）耐熱性試験
所定の乾熱オーブン（タバイエスペック製ＰＨ−１００）を使用し、１２０℃で１０分間炉内に放置後に、レンズ表面のクラックの有無を検査した。
５）耐煮沸試験
イオン交換水を使用し、煮沸状態の中に３０分間浸漬した後のクラックの有無を検査した。
６）防塵性試験
ＪＩＳＬ１０９４に準じたオネストメーター（宍戸製、型式Ｓ−４１０４）を使用し、恒温恒湿条件下で試験レンズに印加電圧１０ＫＶを３０秒間印加し、印加停止した後の「半減期」を測定し評価した。防塵性は帯電防止の半減期が１０秒未満を◎、１０秒以上２０秒未満を○、２０秒以上３０秒未満を△、４０秒以上を×として評価した。

Claims

プラスチックレンズ基材上にハードコート層を設けたプラスチックレンズの表面に、非晶質フッ素樹脂を主成分とする塗料を塗布後、加熱硬化時に紫外線を照射することを特徴とする有機系反射防止膜を有する眼鏡用プラスチックレンズの製造方法。
前記ハードコート層はシリコン系樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載の有機系反射防止膜を有する眼鏡用プラスチックレンズの製造方法。
プラスチックレンズ基材とハードコート層との間にプライマー層を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の有機系反射防止膜を有する眼鏡用プラスチックレンズの製造方法。
前記プライマー層はポリウレタン系樹脂からなることを特徴とする請求項３に記載の有機系反射防止膜を有する眼鏡用プラスチックレンズの製造方法。
前記有機系反射防止膜上に更に防汚層を設けることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機系反射防止膜を有する眼鏡用プラスチックレンズの製造方法。