JP2023048059A - Method for manufacturing organic glass product - Google Patents

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Abstract

To provide a method for manufacturing an organic glass product that can make it much quicker to cure a hard coat when manufacturing an organic glass product having a hard coat layer of a thermosetting type on an organic glass.SOLUTION: The present invention relates to a method for manufacturing an organic glass product having a hard coat layer of a thermosetting type on an organic glass. A hard core composition includes (A) alkoxysilane or its hydrolysate to be a mother material monomer, (B) an acetylacetone metal complex as a curing catalysis, and (C) a ceramic colloid sol. Superheated steam (atmosphere pressure) is used as means for heating for curing. The temperature of the superheated steam is set to be not higher than the temperature which thermally affects the base material of the organic glass such as deformation in the curing time (the heating exposure time).SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、有機ガラス基材上に、コート組成物を塗布後、加熱硬化させて形成するハードコート形成工程を経て有機ガラス製品を製造する方法に係る。ここでは、有機ガラス基材として、光学要素基材を例に採り、説明するが各種モバイルにおけるディスプレイ画面、車両や建築物のウィンドウガラス、さらには三次元有機ガラス製品においても同様である TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing an organic glass product through a hard coat forming step in which a coating composition is applied onto an organic glass substrate and then cured by heating. Here, optical element substrates are taken as an example of organic glass substrates for explanation, but the same applies to display screens of various mobile devices, window glasses of vehicles and buildings, and three-dimensional organic glass products .

なお、本願において、「過熱水蒸気」とは、大気圧沸点(100℃)を超える温度に加熱した水蒸気のことをいい、大きな潜熱を有するものである。また、配合部数の単位は、特に断らない限り、「質量単位」を意味する。 In the present application, “superheated steam” refers to steam heated to a temperature exceeding the atmospheric boiling point (100° C.), and has a large latent heat. In addition, the unit of the number of parts means "mass unit" unless otherwise specified.

近年、様々なガラス製品が無機ガラスから有機ガラスに代替が進んできている。有機ガラスは無機ガラスに比して、軽量性、耐衝撃性、加工性、染色性等の点で優れているためである。しかし、有機ガラスは、無機ガラスに比して、耐擦傷性に劣る。 In recent years, various glass products have been replacing inorganic glass with organic glass. This is because organic glass is superior to inorganic glass in lightness, impact resistance, workability, dyeability, and the like. However, organic glass is inferior to inorganic glass in scratch resistance.

この耐擦傷性を、向上させるため、眼鏡レンズ等の光学要素の有機ガラス基材表面に、加熱硬化型のシリコーン系ハードコート(以下、単に「ハードコート」という。)を施すことが多い(特許文献1[要約]、[請求項1],[請求項2]等、特許文献2[請求項2],[0008]等)。このような、加熱硬化型のハードコートは、耐擦傷性、密着性及び耐候性などの諸性能に優れているだけでなく、アルカリ水溶液に浸漬することにより、ハードコートの再加工が可能となる特長をする。このため、当該加熱硬化型のハードコートは、レンズ等の有機ガラス基材において多用されている。In order to improve this scratch resistance, the surface of the organic glass base material of optical elements such as spectacle lenses is often coated with a heat-curable silicone-based hard coat (hereinafter simply referred to as "hard coat") (Patent Document 1 [Abstract], [Claim 1], [Claim 2], etc., Patent Document 2 [Claim 2], [0008], etc.). Such a heat-curable hard coat not only has excellent properties such as scratch resistance, adhesion and weather resistance, but also enables reprocessing of the hard coat by immersion in an alkaline aqueous solution. feature. For this reason, the heat-curable hard coat is often used in organic glass substrates such as lenses.

なお、アクリル基導入したシラン化合物を母材(マトリックス)として、紫外線硬化(特許文献3[0032]等)ないし電子線重合(特許文献4[請求項1]等)させる技術は公知である。しかし、これらの特許文献は、加熱硬化型のハードコートに係るものではないため、本発明の特許性(進歩性)に影響を与えるものではない。 Techniques for ultraviolet curing (Patent Document 3 [0032], etc.) or electron beam polymerization (Patent Document 4 [Claim 1], etc.) using a silane compound introduced with an acrylic group as a matrix are known. However, since these patent documents do not relate to heat-curable hard coats, they do not affect the patentability (inventive step) of the present invention.

特開平5-1258号報Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-1258 特開平9-5679号報Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-5679 特開平10-282302号公報JP-A-10-282302 特開2004-149737号公報JP-A-2004-149737

上記加熱硬化型のハードコートは、その組成における硬化完了(実用的耐擦傷性を得る)には、長時間の加熱を要する。実用的耐擦傷性は、有機ガラス、特に、眼鏡レンズには厳格であった。この長時間の熱処理は、基材熱変形、異物の付着、さらには塗膜不均一の製品不良が発生するおそれがあった(特許文献4[0004])。なお、ハードコートの硬化温度を上げれば、硬化時間は短くなる。たとえば、友井著「熱硬化性樹脂の基礎」エレクトロニクス実装学会誌Vol.4 No.6(2001)p539には「発熱速度は硬化温度に強く依存しており、硬化温は度を10℃上昇させると、硬化速度・・・約2倍になり、硬化時間は約1/2に短縮される。」の記載がある。しかし、比較試験例で示す如く、熱風加熱では硬化完了時間の短縮は余り期待できないことを確認している(実施例3に対して比較例3)。The heat-curable hard coat requires long-time heating to complete curing (obtain practical scratch resistance) of the composition. Practical scratch resistance has been stringent for organic glasses, especially for spectacle lenses. This long heat treatment may cause thermal deformation of the base material, adhesion of foreign matter, and product defects due to non-uniform coating (Patent Document 4 [0004]). Incidentally, if the curing temperature of the hard coat is raised, the curing time will be shortened. For example, Tomoi, "Fundamentals of Thermosetting Resins", Electronics Mounting Society Journal, Vol. 4 No. 6 (2001), p. 539, "The heat release rate strongly depends on the curing temperature. If the curing temperature is raised by 10°C, the curing rate will be approximately doubled, and the curing time will be approximately halved. It will be shortened." However, as shown in Comparative Test Examples, it has been confirmed that hot air heating cannot be expected to significantly shorten the curing completion time (Comparative Example 3 compared to Example 3).

すなわち、有機ガラスに対してハードコート硬化のための100℃を超える加熱は躊躇されていた。このことは、次の特許文献等における記載等から支持される。
特許文献1[0052]には、「特に、80~100℃が望ましい。また、加熱は2~3以上かけることが良好な結果を与える。」の記載があり、また、同[0070]の望ましい態様である実施例1~3の加熱処理の条件も「100℃×2h」である。さらに、特許文献2における本発明と同様なエポキシ基導入シラン化合物とアセチルアセトン金属錯体の組み合わせの望ましい実施例1における加熱処理の条件も「100℃×2h」である([0029])。
In other words, heating over 100° C. for hard coating hardening of organic glass has been hesitant. This is supported by the descriptions in the following patent documents.
[0052] of Patent Document 1 states that "80 to 100° C. is particularly desirable, and good results can be obtained by heating 2 to 3 times or more." The conditions for the heat treatment in Examples 1 to 3, which are aspects, are also "100° C.×2 hours." Furthermore, the heat treatment conditions in Example 1 of the preferred combination of the epoxy group-introduced silane compound and the acetylacetone metal complex similar to the present invention in Patent Document 2 are also "100° C.×2 h" ([0029]).

本発明は、上記にかんがみて、有機ガラス基材上に加熱硬化型のハードコート層を含む1以上の機能層を備えた有機ガラス製品を製造するに際して、硬化時間を格段に短くできる有機ガラス製品の製造方法を提供することを目的(課題)とする。 In view of the above, the present invention provides an organic glass product having one or more functional layers, including a heat-curable hard coat layer, on an organic glass base material, which can significantly shorten the curing time. It is an object (object) to provide a manufacturing method of.

本発明者は、上記課題を解決するために、従来、躊躇されていた100℃を超える加熱媒体である過熱水蒸気に着目して、鋭意研究に努力をした結果、ハードコート組成物(塗料)を特定のものとして、加熱硬化を過熱水蒸気(大気圧)により行うことで、想定を超えてハードコートの硬化時間(加熱暴露時間)を短くでき、結果的に有機ガラスに対する長時間加熱(熱影響)に伴う不良品発生を低減できることを知見して、下記各構成に係る本発明に想到した。In order to solve the above problems, the present inventor focused on superheated steam, which is a heating medium exceeding 100 ° C., which has been hesitant in the past, and as a result of intensive research efforts, a hard coat composition (paint) was developed. As a specific example, by performing heat curing with superheated steam (atmospheric pressure), the hard coat curing time (heat exposure time) can be shortened beyond expectations, resulting in long heating (thermal effects) on organic glass. The inventors have found that the occurrence of defective products associated with this can be reduced, and have conceived of the present invention according to the following configurations.

有機ガラス基材上に加熱硬化型のハードコート層を含む1層以上の機能層を備えた有機ガラス製品を製造する方法であって、ハードコート組成物を、(A)母材であるシラン化合物モノマー並びそれらの加水分解物及び縮合物のいずれか1種以上とともに、(B)硬化触媒であるアセチルアセトン金属錯体、及び(C)セラミックコロイドゾルを含むものとして、加熱硬化を過熱水蒸気で行うことを特徴とする。 A method for producing an organic glass product having one or more functional layers including a heat-curable hard coat layer on an organic glass substrate, comprising: a hard coat composition comprising (A) a silane compound as a base material; (B) an acetylacetone metal complex as a curing catalyst, and (C) a ceramic colloid sol, together with any one or more of monomers and their hydrolysates and condensates, and heat curing is performed with superheated steam. Characterized by

上記構成により、後述の試験例に示す如く、加熱硬化を過熱水蒸気により行うことで、想定を超えて硬化時間を短くできる。特に、コロイドゾルを含有させることにより、耐擦傷性を得やすくなる。With the above configuration, the curing time can be shortened beyond expectations by performing heat curing with superheated steam, as shown in test examples described later. In particular, the inclusion of colloidal sol makes it easier to obtain scratch resistance.

上記発明において、(A)のシラン化合物モノマーがアミノ基、エポキシ基、ビニル基、メタクリル基、メルカプト基、ハロゲン化アルキル基等の官能基を導入した官能基含有有機基導入シラン化合物からなる又は主体とすることが好ましい。シラン化合物がこれら反応性の高い官能基を有することにより、硬化時間の短縮促進、さらには、ハードコートのコロイドゾル添加作用(耐擦傷性、屈折率調節、対反射防止膜密着性等)を担保し易くなる。官能基導入シラン化合物は、シランカップリング作用も奏するためである。 In the above invention, the silane compound monomer of (A) consists of or consists mainly of a functional group-containing organic group-introduced silane compound into which a functional group such as an amino group, an epoxy group, a vinyl group, a methacrylic group, a mercapto group, or a halogenated alkyl group is introduced. It is preferable to By having these highly reactive functional groups in the silane compound, the curing time can be shortened, and the effects of adding colloidal sol to the hard coat (scratch resistance, refractive index adjustment, adhesion to anti-reflection coatings, etc.) are ensured. becomes easier. This is because the functional group-introduced silane compound also exhibits a silane coupling action.

上記各発明において、ハードコートの加熱硬化に先立ち、予熱してコート組成物の残存有機溶剤を揮散させることが好ましい。残存有機溶剤の起因する不均一硬化や突沸による表面不良の発生を抑制できる。In each of the above inventions, it is preferable to preheat the hard coat prior to heat curing to volatilize the residual organic solvent of the coating composition. It is possible to suppress the occurrence of surface defects due to non-uniform curing and bumping caused by residual organic solvent.

上記各発明において、有機ガラス基材を、アリルジグリコールカーボネート樹脂、ポリカーボネート樹脂、チオウレタン樹脂、チオエポキシ樹脂、(メタ)アクリレート樹脂及び脂環式ポリオレフィン樹脂のいずれかの単層又は異種複層で成形されたレンズ基体とすることが好ましい。これらの樹脂が好ましいのは、熱硬化性ハードコートが適用し易いという観点からである。In each of the above inventions, the organic glass substrate is molded with a single layer or multiple layers of any of allyl diglycol carbonate resin, polycarbonate resin, thiourethane resin, thioepoxy resin, (meth)acrylate resin and alicyclic polyolefin resin. It is preferable to use a lens substrate with a These resins are preferable from the viewpoint that a thermosetting hard coat can be easily applied.

上記発明において、有機ガラス基材とハードコート層との間に、さらに、密着機能、耐衝撃機能、着色機能、紫外線吸収機能、フォトクロミック機能及び特定波長カット機能のいずれか1つ以上を備えた機能性コート層を形成することが好ましい。それらの層の乾燥や硬化も、ハードコートの硬化と同時に行うことができるとともに、有機ガラス製品の品質向上ないし機能性付加が期待できる。In the above invention, a function further comprising any one or more of an adhesion function, an impact resistance function, a coloring function, an ultraviolet absorption function, a photochromic function, and a specific wavelength cut function between the organic glass substrate and the hard coat layer. It is preferable to form a flexible coating layer. Drying and curing of these layers can be performed at the same time as curing of the hard coat, and improvement in quality or addition of functionality to organic glass products can be expected.

上記発明において、ハードコート層上に、さらに、単層又は複層の反射防止膜を形成することが望ましい。有機ガラス製品の、特に眼鏡レンズの製品価値を高めることができる。 In the above invention, it is desirable to further form a single-layer or multiple-layer antireflection film on the hard coat layer. It is possible to increase the product value of organic glass products, especially eyeglass lenses.

なお、上記各構成において、ハードコート組成物が、(C)コロイドゾルを含まない構成も本発明の技術的範囲に属するものである。 In each of the above configurations, a configuration in which the hard coat composition does not contain (C) the colloidal sol also belongs to the technical scope of the present invention.

以下、本発明の上記各構成(発明特定事項)について、詳細に説明する。
ハードコート組成物は、前記の如く、(A)シラン化合物、(B)アセチルアセトン金属錯体及び(C)セラミックコロイドゾルを含有するものである。
Hereinafter, each of the above configurations (invention specifying matters) of the present invention will be described in detail.
The hard coat composition contains (A) a silane compound, (B) an acetylacetone metal complex, and (C) a ceramic colloid sol, as described above.

(A)本発明において、シラン化合物とは、ハートコート用であれば特に限定されるものではなく、下記一般式で示されるシラン化合物(モノマー)並びそれらの加水分解物及び縮合物のいずれか1種以上を含むものである。
一般式 R Si(OR4-(a+b)
(ここで、Rは官能基含有有機基であり、Rは炭素数1~3のアルキル基又はフェニル基、及び、Rは炭素数1~4のアルキル基又はアシル基である。またa=0又は1,b=0,1又は2、a+b≦2である)。
これらのうちで、官能基含有有機基としては、アルキル基炭素数1~4のグリシドキシアルキル基、アミノアルキル基、メタクリロキシアルキル基およびハロゲン化アルキル基、等を好適に使用できる。
(A) In the present invention, the silane compound is not particularly limited as long as it is used for a heart coat. It includes more than one species.
General formula R 1 a R 2 b Si(OR 3 ) 4-(a+b)
(Here, R 1 is a functional group-containing organic group, R 2 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a phenyl group, and R 3 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or an acyl group. a=0 or 1, b=0, 1 or 2, a+b≦2).
Among these, glycidoxyalkyl groups having 1 to 4 alkyl groups, aminoalkyl groups, methacryloxyalkyl groups, halogenated alkyl groups, and the like can be preferably used as functional group-containing organic groups.

具体的には、特許文献1[0015],[0017]、特許文献2[0014]に例示の周知のシラン化合物、さらには特許文献4[0036]~[0040]に例示の周知のシランカップリグ剤(官能基含有有機基アルコキシシラン)を挙げることができる。Specifically, known silane compounds exemplified in Patent Documents 1 [0015], [0017] and Patent Document 2 [0014], and further known silane couplings exemplified in Patent Documents 4 [0036] to [0040] agents (functional group-containing organic group alkoxysilanes) can be mentioned.

そして、架橋密度や基材に対する密着性の調整のために、官能基含有有機基導入シラン化合物とともに、上記一般式のうちからテトラアルコキシシラン、アルキル・フェニルトリメトキシシラン等を適宜併用することもできる。ここで、官能基含有有機基導入シランとしては、グリシドキシプロピルトリメトキシシランが、後者のテトラアルコキシシランとしてはテトラエトキシシラン、アルキルトリメトキシシランとしてメチルトリメトキシシランがそれぞれ最も好ましい。In addition, in order to adjust the crosslink density and the adhesion to the substrate, tetraalkoxysilane, alkyl-phenyltrimethoxysilane, etc., selected from the above general formulas, can be appropriately used together with the functional group-containing organic group-introduced silane compound. . Here, glycidoxypropyltrimethoxysilane is most preferable as the functional group-containing organic group-introduced silane, tetraethoxysilane as the latter tetraalkoxysilane, and methyltrimethoxysilane as the alkyltrimethoxysilane, respectively.

なお、これらシラン化合物は、事前に加水分解、もしくは部分的な加水分解を行って使用することが好ましい。更には、加水分解を行ったシラン化合物を低温熟成させ、部分的に縮合させた後に使用することも可能である。
加水分解の方法としては、酸や塩基の触媒の存在下、前記シラン化合物と水を混合し、攪拌する慣用の方法で行う。
These silane compounds are preferably hydrolyzed or partially hydrolyzed before use. Furthermore, it is also possible to use the hydrolyzed silane compound after aging it at a low temperature and partially condensing it.
The hydrolysis is carried out by a conventional method of mixing and stirring the silane compound and water in the presence of an acid or base catalyst.

(B)硬化促進剤は、本実施形態では、下記一般式で示される金属イオンのアセチルアセトナト(acac)錯体から適宜選択する。
一般式:M(CHCOCH)n
但し、Mは、Zr(IV)、Fe(III)、Sn(II)、Al(III)、In(III)、Zn(II)、Co(III)、Cr(III)のいずれかであるとともに、nはMのイオン価数に対応する数:、2又は3である。
(B) The curing accelerator is appropriately selected from acetylacetonato (acac) complexes of metal ions represented by the following general formula in the present embodiment.
General formula: M ( CH2COCH3 )n
provided that M is any one of Zr(IV), Fe(III), Sn(II), Al(III), In(III), Zn(II), Co(III), and Cr(III); , n is a number corresponding to the ionic valence of M: 2 or 3.

これらのうちで、(acac)Al(III)、(acac)Fe(III)、(acac)Sn(II)が、150℃以下の低温硬化に於ける硬化速度の観点から好ましく、特に、(acac)Al(III)が好ましい。Among these, (acac) 3 Al(III), (acac) 3 Fe(III), and (acac) 2 Sn(II) are preferable from the viewpoint of curing speed in low temperature curing at 150° C. or less, and particularly , (acac) 3 Al(III) is preferred.

なお、これらのアセチルアセトナト錯体(C)のシラン化合物(A)に対する配合比率(加水分解後換算値)は、両者の組み合わせによって変動するが、(C)/(A)=0.001~0.1、好ましくは、0.003~0.08、さらに好ましくは、0.005~0.06の範囲で適宜選定する。比率が小さいと硬化促進効果を得難く、逆に比率が大きいと過剰配合となり無駄であるとともに、着色するおそれがある。The blending ratio (converted value after hydrolysis) of these acetylacetonato complexes (C) to the silane compound (A) varies depending on the combination of the two, but (C)/(A)=0.001 to 0. .1, preferably 0.003 to 0.08, more preferably 0.005 to 0.06. If the ratio is too small, it will be difficult to obtain the effect of accelerating the curing.

(C)セラミックコロイドゾルは、耐擦傷性向上、屈折率調節等の見地から添加する。具体的には、特許文献2[0016]や特許文献4[0010]に例示のものを使用できる。基材との密着性の観点からは「二酸化ケイ素」を含有することが好ましく(特許文献4[0043])、さらには、光学特性の観点から、特許文献1[請求項1]や特許文献4[請求項3]、[0044]の屈折率1.60以上の金属酸化物さらにはそれらの複酸化物を含有させる。なお、粒子径(動的光散乱法)で、ハードコート層の層厚や有機ガラス基材の屈折率により異なるが、例えば、1~100nm、好ましくは2~50nm、さらに好ましくは3~30nmの範囲から適宜粒径のものを使用する。なお、これらのコロイドゾルは、慣用の方法により、水や有機溶剤に分散させて調製する。固形分濃度としては、粒子径や分散媒とセラミック微粉体の組み合わせにより、異なるが、10~50%の範囲で調製する。この際、金属酸化物微粒子の表面をシラン合物で改質したものや、リン化合物などの分散剤を使用して分散させたものも使用することができる。(C) The ceramic colloidal sol is added from the standpoint of improving scratch resistance and adjusting the refractive index. Specifically, those exemplified in Patent Document 2 [0016] and Patent Document 4 [0010] can be used. From the viewpoint of adhesion to the substrate, it is preferable to contain "silicon dioxide" (Patent Document 4 [0043]). [Claim 3] and [0044] contain a metal oxide having a refractive index of 1.60 or more and a composite oxide thereof. The particle diameter (dynamic light scattering method) varies depending on the layer thickness of the hard coat layer and the refractive index of the organic glass substrate, but for example, 1 to 100 nm, preferably 2 to 50 nm, more preferably 3 to 30 nm. A suitable particle size is used from the range. These colloidal sols are prepared by dispersing them in water or an organic solvent by a conventional method. The solid content concentration varies depending on the particle size and the combination of the dispersion medium and the ceramic fine powder, but it is prepared in the range of 10 to 50%. In this case, the surface of the metal oxide fine particles may be modified with a silane compound, or the fine particles dispersed using a dispersant such as a phosphorus compound may be used.

なお、上記コロイドゾル(B)(固形分換算)のシラン化合物(A)(加水分解後換算)に対する配合比率は、両者の組み合わせにより変動するが、例えば(B)/(A)=0.1~1.5、好ましくは0.15~1.30、さらに好ましくは0.2~1.2の範囲で適宜選定する。(B)の比率が小さいと、硬度の向上や上層に形成される光学薄膜(反射防止膜、ミラー膜、光学フィルター等)との密着性が確保し難く、逆に比率が大きいと、有機ガラス基材との密着性を確保し難くなり、表面平滑性(レベリング性)を確保し難くなる傾向にある。The mixing ratio of the colloidal sol (B) (converted to solid content) to the silane compound (A) (calculated after hydrolysis) varies depending on the combination of the two, but for example, (B)/(A)=0.1 to 1.5, preferably 0.15 to 1.30, and more preferably 0.2 to 1.2. If the ratio of (B) is small, it is difficult to improve the hardness and to ensure adhesion with the optical thin film (antireflection film, mirror film, optical filter, etc.) formed on the upper layer. Conversely, if the ratio is large, the organic glass It tends to be difficult to ensure adhesion to the base material and difficult to ensure surface smoothness (leveling property).

本実施形態のハードコート組成物は、汎用のシラン化合物(A)を適宜加水分解ないし部分縮合させたものに、硬化触媒であるアセチルアセトン金属錯体(B)さらにはセラミックコロイドゾル(C)さらにはである添加して調合する。この調合に際して、均一な塗工、塗膜レベリング性の観点から、塗料に有機溶剤や界面活性剤を適宜添加する。The hard coat composition of the present embodiment is obtained by appropriately hydrolyzing or partially condensing a general-purpose silane compound (A), and adding a curing catalyst such as an acetylacetone metal complex (B), a ceramic colloid sol (C), or a Add and mix. In this preparation, an organic solvent and a surfactant are appropriately added to the paint from the viewpoint of uniform coating and coating film leveling properties.

こうして、調製したハードコート組成物(コート液)は、有機ガラス基材に対して、塗工する。この塗工法としては、基材の形状により異なるが、ディップコート法、スピンコート法、スプレーコート法などを適宜選択する。The hard coat composition (coating liquid) thus prepared is applied to the organic glass substrate. As this coating method, a dip coating method, a spin coating method, a spray coating method, or the like is appropriately selected, depending on the shape of the base material.

ここで、基材の成形材料としての有機ガラスとしては、汎用の有機ガラス、例えば、特許文献1[0053]、特許文献3[0011]、さらには透明ナイロン、脂環式ポリオレフィン樹脂等を挙げることができる。眼鏡レンズには、汎用のポリメタクリレート、透明ポリアミドでもよいが、強度的および吸水率の観点からアリルジグリコールカーボネート樹脂(「CR39」登録商標)やポリカーボネート樹脂、さらには高屈折率の観点からチオウレタン樹脂(「MR-8」登録商標)、エピスルフィド樹脂(チオエポキシ樹脂)(「MR-174」登録商標)が好適である。 Here, examples of the organic glass used as the molding material for the substrate include general-purpose organic glass such as Patent Document 1 [0053], Patent Document 3 [0011], transparent nylon, alicyclic polyolefin resin, and the like. can be done. For spectacle lenses, general-purpose polymethacrylate and transparent polyamide may be used, but allyl diglycol carbonate resin ("CR39" registered trademark) and polycarbonate resin are used from the viewpoint of strength and water absorption, and thiourethane resin is used from the viewpoint of high refractive index. Resin ("MR-8" registered trademark), episulfide resin (thioepoxy resin) ("MR-174" registered trademark) are preferred.

このように有機ガラス基材上にハードコート組成物を塗工して形成した未硬化塗膜は、過熱水蒸気で加熱硬化させる前に、熱風または遠赤外線により予熱して、指触乾燥させておくことが好ましい。このときの予熱条件は、コート組成物の組成(固形分濃度、希釈溶剤等)により変動するが、例えば、40~100℃、好ましくは、60~95℃の温度で3~30分とする。予熱温度が低くかったり時間が短かったりすると、過熱水蒸気による加熱硬化に際して、溶剤残存に伴う硬化不良が発生するおそれがある。予熱温度が高すぎると、溶剤の急激な蒸発が起こり、ハードコート層の外観を損ねる恐れがある。予熱時間が長いと、本発明の目的に反するばかりでなく、省エネ上からも好ましくない。The uncured coating film formed by coating the hard coating composition on the organic glass substrate in this manner is preheated with hot air or far infrared rays and dried to the touch before being cured by heating with superheated steam. is preferred. The preheating conditions at this time vary depending on the composition of the coating composition (solid content concentration, diluent solvent, etc.), but are, for example, 40 to 100° C., preferably 60 to 95° C., and 3 to 30 minutes. If the preheating temperature is too low or the preheating time is too short, there is a risk that curing failure will occur due to residual solvent during heat curing with superheated steam. If the preheating temperature is too high, the solvent will evaporate rapidly, possibly spoiling the appearance of the hard coat layer. If the preheating time is long, not only is it contrary to the object of the present invention, but it is also undesirable from the viewpoint of energy saving.

本発明は、ハードコート層の加熱硬化に過熱水蒸気を使用する。加熱に際して、非常に大きな潜熱を被加熱物に与える。この手法により、格段に短時間処理にも係わらず、優れた密着性と耐擦傷性を有した透明有機ガラス基材を得ることができる。過熱水蒸気での硬化条件は、前記(A)、(B)、(C)の組み合わせにより変動するが、例えば、105~150℃の過熱水蒸気で10分~60分間の処理が好ましく、生産性(処理時間の短縮)及び有機ガラス基材に対する熱影響の観点から、110~140℃の過熱水蒸気で15~40分間の処理がより好ましい。硬化温度が105℃未満では、コート層の硬化不良となり、所要の耐擦傷性を得難い。150℃を超えると、有機ガラス基材が熱影響による変形さらには、ハードコートにクラックが発生したりするおそれがある。硬化時間が短いと硬化不良が発生するおそれがあり、硬化時間が長いと、ハードコートに熱影響による不良が発生するおそれがあるばかりでなく、過剰加熱となり省エネの観点からも好ましくない。The present invention uses superheated steam for heat curing of the hard coat layer. During heating, a very large latent heat is given to the object to be heated. By this method, it is possible to obtain a transparent organic glass substrate having excellent adhesiveness and scratch resistance in spite of the extremely short processing time. The curing conditions with superheated steam vary depending on the combination of (A), (B), and (C) above, but for example, treatment with superheated steam at 105 to 150 ° C. for 10 to 60 minutes is preferable, and productivity ( From the viewpoint of shortening the treatment time) and the thermal effect on the organic glass substrate, treatment with superheated steam at 110 to 140° C. for 15 to 40 minutes is more preferable. If the curing temperature is less than 105° C., the coating layer will be poorly cured, making it difficult to obtain the required scratch resistance. If the temperature exceeds 150° C., the organic glass substrate may be deformed due to heat, and cracks may occur in the hard coat. If the curing time is too short, poor curing may occur, and if the curing time is too long, the hard coat may be damaged due to thermal effects, and excessive heating may occur, which is undesirable from the viewpoint of energy saving.

本発明による過熱水蒸気による硬化は、条件によってはハードコート層に凝縮水が吸着している場合もある。その場合は、慣用の乾燥処理(加熱乾燥ないし減圧乾燥)により、凝縮水を除去すれば何ら問題はない。 In the curing with superheated steam according to the present invention, condensed water may be adsorbed on the hard coat layer depending on the conditions. In that case, there is no problem if the condensed water is removed by a conventional drying treatment (heat drying or vacuum drying).

本発明による過熱水蒸気でのコート層の硬化は、凝縮水による潜熱、過熱水蒸気による対流加熱と輻射熱が組み合わされ、加熱効率が上がるのと同時に、コート層がフレキシブルな状態で過熱水蒸気に曝露されることにより、未反応のアルコキシ基の加水分解さらには脱水縮合により、ハードコートが十分な硬化が達成されると考えられる。 Curing of the coating layer with superheated steam according to the present invention combines latent heat from condensed water, convective heating from superheated steam, and radiant heat, thereby increasing the heating efficiency and exposing the coating layer to superheated steam in a flexible state. Therefore, it is considered that the hard coat is sufficiently cured by hydrolysis and further dehydration condensation of unreacted alkoxy groups.

また、本発明に係わる有機ガラス基材は、前記プラスチック基板とハードコート層との間には、適宜、機能性を付与することを目的とする機能性コートを介在させることができる。ここで、機能性とは、密着機能、耐衝撃機能、着色機能、紫外線吸収機能、フォトクロミック機能、特定波長カット剤を含有させた特定波長カット機能など、特に限定されるものではない。 In addition, in the organic glass substrate according to the present invention, a functional coat can be appropriately interposed between the plastic substrate and the hard coat layer for the purpose of imparting functionality. Here, the functionality is not particularly limited and includes adhesion function, impact resistance function, coloring function, ultraviolet absorption function, photochromic function, specific wavelength cutting function containing a specific wavelength cutting agent, and the like.

また、本発明に係わる有機ガラス基材は、前記ハードコート層上に単層ないし多層の汎用の反射防止膜を、慣用の真空蒸着法やスパッタリング、イオンプレートングにより形成することもできる。Further, in the organic glass substrate according to the present invention, a single-layer or multi-layer general-purpose antireflection film can be formed on the hard coat layer by a conventional vacuum deposition method, sputtering, or ion plating.

以下、比較例とともに実施例に基づき、本発明を更に具体的に説明する。しかし、本発明の技術的範囲は、これらの実施例に記載された態様に限定されず、各請求項に記載された範囲で種々の態様に及ぶ。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on examples together with comparative examples. However, the technical scope of the present invention is not limited to the aspects described in these examples, and extends to various aspects within the scope described in each claim.

(I)各実施例・比較例に使用した有機ガラス基材は、それぞれ、下記各市販品から注型成形したものである。
・「CR-39」(登録商標)・・・PPG社製ジアリルグリコールアクリレート樹脂
・「MR-8」(登録商標)・・・三井化学社製チオウレタン樹脂A(nd:1.59)、
・「MR-7」(登録商標)・・・同チオウレタン樹脂B(nd:1.67)、
・「MR-174」(登録商標)・・・同チオエポキシ樹脂(nd:1.74)、
(I) The organic glass substrates used in Examples and Comparative Examples were cast-molded from the following commercially available products.
・“CR-39” (registered trademark): diallyl glycol acrylate resin manufactured by PPG ・“MR-8” (registered trademark): thiourethane resin A (nd: 1.59) manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.
・"MR-7" (registered trademark) ... the same thiourethane resin B (nd: 1.67),
・"MR-174" (registered trademark) ... the same thioepoxy resin (nd: 1.74),

(II)ハードコート液の調製
表1に示す配合処方に従って、下記手順で調製した。なお、表1及び下記の説明で、「実施例」及び「比較例」は、それぞれ「実」及び「比」と略し、そのあとに対応数字を続けた。各シラン化合物に対して、メタノールで適宜粘度に希釈し、酸触媒を用いて室温にて略1日、攪拌して加水分解を行った。次いで、この加水分解液をメタノールで適宜粘度に希釈後、表示のコロイドゾル及び硬化促進剤を、適量のレベリング剤(ノニオン系界面活性剤)とともに配合し、室温にて略1日、攪拌して各ハードコート液を調製した。
(II) Preparation of hard coating solution According to the formulation shown in Table 1, the solution was prepared by the following procedure. In Table 1 and the following description, "Example" and "Comparative Example" are abbreviated as "actual" and "comparative", respectively, followed by corresponding numbers. Each silane compound was diluted with methanol to an appropriate viscosity, and hydrolyzed with stirring at room temperature for about one day using an acid catalyst. Next, after diluting this hydrolyzate with methanol to an appropriate viscosity, the indicated colloidal sol and curing accelerator were blended together with an appropriate amount of leveling agent (nonionic surfactant), and stirred at room temperature for about one day. A hard coat liquid was prepared.

なお、セラミックコロイドゾルは、それぞれ下記仕様の市販品を使用した。
・「シリカゾル」・・・平均粒径(動的光散乱法):22nm、固形分濃度:35%、水分散系、
・「ジルコニアゾル」・・・平均粒径(動的光散乱法): 3nm、固形分濃度:30%、メタノール分散系、
As the ceramic colloidal sol, commercial products having the following specifications were used.
・ "Silica sol" ... average particle size (dynamic light scattering method): 22 nm, solid content concentration: 35%, aqueous dispersion system,
"Zirconia sol" ... average particle size (dynamic light scattering method): 3 nm, solid content concentration: 30%, methanol dispersion system,

(III)ハードコート層の形成
各有機ガラス基材を、各ハードコート液に浸漬後、150mm/分の速さで引上げ(ディップコート法)、90℃で10分間の予熱を行い、そのあと、表示の各条件で加熱硬化させた各コート層を形成した
(III) Formation of hard coat layer Each organic glass substrate is immersed in each hard coat liquid, pulled up at a speed of 150 mm/min (dip coating method), preheated at 90°C for 10 minutes, and then Each coat layer was formed by heating and curing under each condition shown.

(IV)機能性コート液の調製
市販の水分散自己乳化型ポリウレタンエマルション(固形分30%、pH8)60gに、メタノール400gに対して、架橋剤としてカルボジイミド2gを、適量のレベリング剤(ノニオン性界面活性剤)とともに配合し、室温にて略1昼夜攪拌して調製した。
(IV) Preparation of Functional Coating Solution To 60 g of commercially available water-dispersed self-emulsifying polyurethane emulsion (solid content 30%, pH 8), 2 g of carbodiimide as a cross-linking agent is added to 400 g of methanol, and an appropriate amount of leveling agent (nonionic interface activator), and stirred at room temperature for about a day and night to prepare.

(V)機能性コート層の形成
上記機能性コート液に浸漬後、150mm/分の速さで引上げ(ディップコート法)、100℃で15分間の加熱処理(予備乾燥処理)を行い、密着性を付与することを目的とするコート層を形成した。その後、前記ハードコート層を形成した。
(V) Formation of functional coating layer After being immersed in the above functional coating solution, it was pulled up at a speed of 150 mm/min (dip coating method) and heat-treated at 100°C for 15 minutes (pre-drying treatment) to improve adhesion. A coat layer was formed for the purpose of imparting After that, the hard coat layer was formed.

(VI)反射防止膜の形成
実施例・比較例6においては、有機ガラス基材上に形成したハードコート層の上に、真空蒸着法により、SiO/ZrO:1/4λ、ZrO:1/2λ、SiO:1/4λの構成の反射防止膜を形成した。
(VI) Formation of Antireflection Film In Example/Comparative Example 6, SiO 2 /ZrO 2 : 1/4λ, ZrO 2 : were deposited on the hard coat layer formed on the organic glass substrate by vacuum deposition. An antireflection film having a structure of 1/2λ and SiO 2 : 1/4λ was formed.

[透明有機ガラス基材の評価試験]
上記で作成した各実施例・比較例の試験体について、以下の評価試験に供した。
[Evaluation Test of Transparent Organic Glass Substrate]
The specimens of Examples and Comparative Examples prepared above were subjected to the following evaluation tests.

[評価法]
(1)外観
前記の実施例および比較例の透明有機ガラス基材を三波長蛍光灯直下でコート層の異常(ひび割れ、くもりなど)の有無を目視確認した。
[Evaluation method]
(1) Appearance The transparent organic glass substrates of the above examples and comparative examples were visually checked for abnormalities (cracks, cloudiness, etc.) in the coating layer directly under a three-wavelength fluorescent lamp.

(2)耐擦傷性試験
前記の実施例および比較例の透明有機ガラス基材の表面を、ボンスタースチールウール♯0000(日本スチールウール(株)製)に700gの荷重をかけ、30往復/30秒(ストローク長)の条件で擦り、傷の入り具合を下記の基準で目視判定した。
5:殆ど傷が入らない
4:若干の傷が入る
3:かなりの傷が入る
2:擦った面積のほぼ全面に傷が入る
1:擦った面積のほぼ全面に深い傷が入る
(2) Scratch resistance test The surfaces of the transparent organic glass substrates of the above examples and comparative examples were subjected to a load of 700 g on Bonstar Steel Wool #0000 (manufactured by Nippon Steel Wool Co., Ltd.), and the test was performed 30 reciprocations/30 seconds. (stroke length), and the degree of scratching was visually evaluated according to the following criteria.
5: Almost no scratches 4: Slight scratches 3: Considerable scratches 2: Scratches on almost the entire rubbed area 1: Deep scratches on almost the entire rubbed area

(3)常態密着性試験
カッターナイフにより各試験体の表面に1mm間隔で切れ目を入れ、1平方mmのマス目を100個形成し、セロハン製粘着テープ(ニチバン製)を強く押し付けた後、90度方向へ急速にはがし(10回)、少しも剥離していないマス目の数を数え、下記の基準に照らし合わせ、判定した。
5:残っているマス目の数が100個(剥がれ無し)
4:残っているマス目の数が90個以上、100個未満
3:残っているマス目の数が70個以上、90個未満
2:残っているマス目の数が50個以上、70個未満
1:残っているマス目の数が50個未満
(3) Normal state adhesion test A cutter knife was used to cut the surface of each test piece at intervals of 1 mm to form 100 squares of 1 mm square, and after strongly pressing a cellophane adhesive tape (manufactured by Nichiban), 90 It was rapidly peeled off in the direction of degrees (10 times), and the number of squares not peeled off at all was counted and judged according to the following criteria.
5: The number of remaining squares is 100 (no peeling)
4: The number of remaining squares is 90 or more and less than 100 3: The number of remaining squares is 70 or more and less than 90 2: The number of remaining squares is 50 or more and less than 70 Less than 1: Less than 50 remaining squares

(4)煮沸塩水浸漬後密着性試験
沸騰中の10%食塩水に、各試験体を60分間浸漬させた煮沸試験後後、前記の密着性試験を行った。なお、反射防止膜を形成した実・比6は、反射防止膜が侵されるため行わなかった。
(4) Adhesion Test after Immersion in Boiling Salt Water After the boiling test in which each specimen was immersed in boiling 10% salt water for 60 minutes, the adhesion test was performed. In addition, the antireflection coating was not carried out in Example 6, in which the antireflection coating was formed, because the antireflection coating would be damaged.

(5)熱水浸漬後密着性試験
熱水(80℃)中に、各試験体を30分間浸漬させた後、前記の密着性試験を行った。反射防止膜を形成した実・比6は、上記煮沸塩水浸漬後密着性試験の代わりに行った。
(5) Adhesion Test after Immersion in Hot Water Each specimen was immersed in hot water (80° C.) for 30 minutes and then subjected to the adhesion test described above. Actual ratio 6 on which an antireflection film was formed was performed instead of the adhesion test after immersion in boiling salt water.

各評価試験結果を示す表2から、下記のことが確認できた。なお、試験体外観および状態・煮沸塩水浸漬密着性においては、いずれの試験体も問題は発生しなかった。
(i)実施例1・1´・・・コロイドゾル(シリカゾル)を含有しないコート液H4を用いる比1は、コロイドゾルを含有するコート液H1を用いる実1に比して耐擦傷性(硬度)が劣る。
(ii)実施例・比較例2・・・硬化促進剤がカルボン酸/ジシアンジアミド併用系であるH5を用いる比2は、同アセチルアセトン錯体であるH1を用いた実2に比して耐擦傷性(硬度)が劣る。
(iii)実施例・比較例3・・・加熱手段が熱風である比3は、同過熱蒸気である実3に比して、加熱温度・時間が同じでも、耐擦傷性(硬度)が劣る。
(iv)実施例・比較例4・・・加熱手段を熱風とした比4は、同過熱蒸気とする実4と同等の耐擦傷性を得るには、加熱時間を20分から120分前後とする格段に長くする必要がある。
(v)実施例・比較例5・・・有機ガラス基材をエピスルフィド樹脂とし、機能性コート層を介在させた場合においても、実・比3と同様、比5は実5に比して、耐擦傷性が劣る。
(vi)実施例・比較例6・・・実・比3において、反射防止膜を形成した場合においても実・比3と同様、比5は実5に比して、耐擦傷性が劣る。
From Table 2 showing the results of each evaluation test, the following has been confirmed. There were no problems with any of the specimens in terms of the appearance and condition of the specimens, and the adhesion of the specimens immersed in boiling salt water.
(i) Example 1 1'... Comparison 1 using coating liquid H4 containing no colloid sol (silica sol) has better scratch resistance (hardness) than Example 1 using coating liquid H1 containing colloid sol. Inferior.
(ii) Example/Comparative Example 2...Comparison 2 using H5, in which the curing accelerator is a carboxylic acid/dicyandiamide combination system, has better scratch resistance ( hardness) is inferior.
(iii) Example/Comparative Example 3: Comparative Example 3, in which the heating means is hot air, is inferior in scratch resistance (hardness) to Example 3, in which the same superheated steam is used, even if the heating temperature and time are the same. .
(iv) Example/Comparative Example 4: In Comparative Example 4, in which hot air was used as the heating means, the heating time was set to about 20 to 120 minutes in order to obtain the same scratch resistance as Example 4, in which the same superheated steam was used. need to be significantly longer.
(v) Example/Comparative Example 5: Even when the organic glass base material is an episulfide resin and a functional coating layer is interposed, as in Example 3, Ratio 5 is lower than Example 5. Inferior scratch resistance.
(vi) Example/Comparative Example 6: Even when an anti-reflection film is formed in Example/Comp.

Figure 2023048059000001
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Figure 2023048059000002
Figure 2023048059000002

Claims (7)

有機ガラス基材上に加熱硬化型のハードコート層を備えた有機ガラス製品を製造する方法であって、前記ハードコート組成物を、(A)母材であるシラン化合物モノマー並びそれらの加水分解物及び縮合物のいずれか1種以上とともに、(B)硬化触媒であるアセチルアセトン金属錯体、及び(C)セラミックコロイドゾルを含むものとして、前記加熱硬化を過熱水蒸気で行う、ことを特徴とする有機ガラス製品の製造方法。 A method for producing an organic glass product having a heat-curable hard coat layer on an organic glass substrate, wherein the hard coat composition comprises (A) a silane compound monomer as a base material and a hydrolyzate thereof and condensate, (B) an acetylacetone metal complex as a curing catalyst, and (C) a ceramic colloid sol, and the heat curing is performed with superheated steam. How the product is made. 前記(A)のシラン化合物がアミノ基、エポキシ基、ビニル基、メタクリル基、メルカプト基、ハロゲン化アルキル基等の官能基を有する官能基含有有機基導入シラン化合物からなる又は主体とすることを特徴とする請求項1記載の有機ガラス製品の製造方法。 The silane compound of (A) consists of or is mainly composed of a functional group-containing organic group-introduced silane compound having a functional group such as an amino group, an epoxy group, a vinyl group, a methacrylic group, a mercapto group, or a halogenated alkyl group. The method for producing an organic glass product according to claim 1. 前記ハードコートの加熱硬化に先立ち、予熱してコート組成物の残存有機溶剤を揮散させることを特徴とする請求項1又は2記載の有機ガラス製品の製造方法。 3. The method for producing an organic glass product according to claim 1, wherein the hard coat is preheated to volatilize the residual organic solvent of the coating composition prior to the heat curing of the hard coat. 前記有機ガラス基材を、アリルジグリコールカーボネート樹脂、ポリカーボネート樹脂、チオウレタン樹脂、チオエポキシ樹脂、(メタ)アクリレート樹脂及び脂環式ポリオレフィン樹脂のいずれかの単層又は異種複層で成形されたレンズ基体とすることを特徴とする請求項1、2又は3記載の有機ガラス製品の製造方法。 A lens substrate obtained by molding the above organic glass substrate into a single layer or multiple layers of any one of allyl diglycol carbonate resin, polycarbonate resin, thiourethane resin, thioepoxy resin, (meth)acrylate resin and alicyclic polyolefin resin. The method for producing an organic glass product according to claim 1, 2 or 3, characterized in that: 前記有機ガラス基材とハードコート層との間に、さらに、密着機能、耐衝撃機能、着色機能、紫外線吸収機能、フォトクロミック機能及び特定波長カット機能のいずれか1つ以上を備えた機能性コート層を形成することを特徴とする請求項4に記載の有機ガラス製品の製造方法。 A functional coat layer further provided between the organic glass substrate and the hard coat layer and having at least one of an adhesion function, an impact resistance function, a coloring function, an ultraviolet absorption function, a photochromic function and a specific wavelength cut function. 5. The method of manufacturing an organic glass product according to claim 4, characterized in that forming a. 前記ハードコート層上に、さらに、単層又は複層の反射防止膜を形成することを特徴とする請求項1~5のいずれか記載の有機ガラス製品の製造方法。 6. The method for producing an organic glass product according to claim 1, further comprising forming a single-layer or multi-layer antireflection film on the hard coat layer. 有機ガラス基材上に加熱硬化型のハードコート層を含む1層以上の機能層を備えた有機ガラス製品を製造する方法であって、前記ハードコート組成物を、(A)母材モノマーとなるシラン化合物及び/又はそれらの加水分解物、及び縮合物のいずれか1種以上とともに、(B)硬化触媒であるアセチルアセトン金属錯体、を含むものとするとともに、前記加熱硬化の加熱手段として、過熱水蒸気(大気圧)を使用する、ことを特徴とする有機ガラス製品の製造方法。 A method for producing an organic glass product having one or more functional layers including a heat-curable hard coat layer on an organic glass substrate, wherein the hard coat composition is used as (A) a base material monomer. (B) an acetylacetone metal complex, which is a curing catalyst, in addition to any one or more of silane compounds and/or their hydrolysates and condensates, and superheated steam (large A method for producing an organic glass product, characterized in that atmospheric pressure is used.
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