JP3269630B2 - 被覆されたプラスチック基体の耐衝撃性を改良する方法 - Google Patents

被覆されたプラスチック基体の耐衝撃性を改良する方法

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 1.発明の分野 本発明は、プラスチック基体の少なくとも１つの表面
に、周囲温度において、風乾による乾燥により硬化でき
る熱硬化性ポリウレタン水性分散液から成るプライマー
層（primer layer）を適用することによる、プラスチ
ック基体例えば眼用のレンズ（ophthalmic lenses）と
して用いられる基体、の耐衝撃性を改良する方法に関
し、前記プライマー層は、その上に他の層を適用する前
に適用される。
2.関連技術の説明 明るくかつ透明なプラスチック物質は、それらの独特
な性質、例えば重さが軽い、取扱いが容易、そして物品
への形成が容易、等、の点からみて、多くの応用におい
て、ガラスの代用品として広く使用されている。しか
し、プラスチック物質にも欠点がないわけではない。な
ぜなら大抵のプラスチックは、軟質でありかつ極めて容
易にかききずを生じ易いからである。それ故、結果的に
は、プラスチック物質を、有機物またはシロキサンの被
覆用組成物を用いて被覆し、プラスチック物質をある種
の適用に使用する前に、耐磨耗性の「ハードコート（ha
rdcoat）」にすることが慣例となっている。好ましく
は、そのような「ハードコート」は、明るくかつ顔料の
入っていない被覆物である。有機被覆剤の例には、熱硬
化性エポキシ樹脂およびポリウレタン樹脂および紫外線
硬化性アクリル樹脂、が包含される。そのような有機被
覆剤は、シロキサン被覆剤よりも高価ではないが、それ
らの耐磨耗性は良好ではない。
多くのシロキサン被覆用組成物は、それらを基体に適
用し硬化させたときに、プラスチック基体の表面上に高
度の耐磨耗性を提供することは知られている。これらの
中で主要なものには、クラーク（Clark）の米国特許第
3,986,997号および同第4,027,073号、バネイ等（Baney
et al.）の米国特許第4,177,175号、同第4,242,416
号および同4,245,118号、ユバーサックス（Ubersax）の
米国特許第4,177,315号、ハムフレイ（Humphrey）の米
国特許第4,188,451号および同第4,218,504号、ゴーセン
ス（Goosens）の米国特許第4,207,357号、同第4,242,38
1号および同第4,242,383号、ジャヌアリ（January）の
米国特許第4,355,135号、ホワイトなど（White et a
l.）の米国特許第4,390,373号および同第4,442,168号、
アシュロック等（Ashlock et al.）の米国特許第4,50
0,669号、同第4,540,634号、同第4,571,365号および同
第4,702,773号、ヨルダス（Yoldas）の米国特許第4,75
3,827号、およびゲスト等（Guest et al.）の米国特
許第5,013,608号および同第5,102,695号、に記載されて
いる被覆用組成物がある。これらの特許に記載されてい
るハードコートは、プラスチック製レンズ−これらレン
ズには、めがねおよび安全ゴーグル（safety goggle
s）が包含される−、ビルヂングおよび自動乗り物（mot
or vehicles）の窓、プラスチックパネル（plasticpan
els）、および耐磨耗性または耐引かき性の表面被覆が
重要であるその他の物品、に耐磨耗性を与えるのに広く
使用された。しかし、そのような耐磨耗性ハードコート
は、また、ある種の適用においては、プラスチック基体
の耐衝撃性を減少させることも知られている。
最近の数年間において、更に高い屈折率を有するプラ
スチック物質が、眼用レンズを造るのに用いられた。そ
れらの屈折率が増加するにつれて、同レベルの修正を達
成させるのに要求されるレンズの厚さは減少する。結果
的に得られるレンズは、より薄くかつより軽くなり、従
って使用者にとってより多く魅力的になる。しかし、こ
れらのより高い屈折率を有するプラスチック物質は、比
較的軟質でありかつガラスよりも更に容易に引かききず
を生じる傾向にある。既知の有機被覆用組成物またはシ
ロキサン被覆用組成物を、これのプラスチック物質に適
用し、保護用の耐磨耗性被覆を提供することができる。
しかし、そのようなハードコートを、これらのより高い
屈折率を有するプラスチック物質に適用したときは、そ
れらの耐衝撃性は、被覆されていないプラスチック物質
と比較して、減少する傾向にある。これは重大な不利益
である。なぜなら、その減少が、政府で定めた基準の最
小以下の耐衝撃性に減少するのに充分に大きくなるかも
しれないからである。その上、これらの被覆されたプラ
スチック物質に、追加の被覆層例えば抗反射性被覆を適
用することは、また、それらの耐衝撃性を更に減少させ
ることになる。この問題を解決する１つのやり方は、プ
ラスチック基体と耐磨耗性被覆との間に、熱可塑性重合
体樹脂例えばポリウレタンの弾性プライマー層を適用す
ることである。弾性層は、エネルギー吸収層として役立
ち、衝撃によりハードコート内に形成される割れ（crac
ks）がプラスチック内に生長することを防止する。しか
し、熱可塑性樹脂は、架橋構造に欠けており、溶剤また
は単量体含有の上塗り（overcoats）によって悪影響を
受ける。結果的に、熱可塑性重合体プライマー層が適用
されているプラスチック物質を、次いで、有機物のまた
はポリシロキサンの被覆用溶液中に浸漬し、または該溶
液で被覆したときに、その中の溶剤または単量体が、熱
可塑性プライマー層を溶解し、そしてそれを、耐磨耗性
被覆用溶液中に溶出させる原因となる。これは、耐磨耗
性被覆物品の透明性について有害な影響を有している。
また、熱可塑性プライマー層は、その透明性を失い、ま
た溶剤で攻撃される結果として白色化する。
これらの諸問題を避けるために、プライマー層は、少
なくとも１種の有機溶剤に溶解させた熱硬化性ポリウレ
タンから成らなければならないし、かつ前記ポリウレタ
ンは、ブロックトイソシアネート（blocked isocyanat
e）から形成され、このブロックトイソシアネートは、
ブロッキング剤を分離させるのに加熱が必要であり、そ
の結果生じたイソシアネート基を、ポリオールの活性水
素と反応させ、かつ架橋させる、ことが提案された。ブ
ロックトイソシアネートを使用することにより、室温に
おいて生起するこの反応を防ぐことができる。しかし、
熱硬化性ポリウレタンプライマー層の上に保護用ハード
コートを適用する前に、この熱硬化性ポリウレタンプラ
イマー層を硬化させるために加熱工程を加えることは、
費用がかかり、プロセスを過度に複雑とし、それ故に一
般的に望ましくない。その上、溶剤は、また、プラスチ
ック基体を積極的に攻撃するかもしれない。
従って、熱可塑性重合体プライマー層の適用を必要と
しない、また溶剤ベースの熱硬化性ポリウレタンプライ
マー層の上に他の被覆用組成物を適用する前に、前記プ
ライマー層を硬化させるために前記プライマー層を加熱
することを必要としない、プラスチック基体の耐衝撃性
を改良する方法が要求された。
発明の概要 本発明は、周囲温度において風乾により充分に硬化で
きるポリウレタン水性分散液から成るプライマー層の上
に、他の被覆層を適用する前に、前記プライマー層を、
プラスチック基体の少なくとも１つの表面に、直接適用
することによって、前記基体の耐衝撃性を改良する方
法、を提供する。予想できないことであり、かつ驚くべ
きことであるが、得られたポリウレタンプライマー層の
上に、他の被覆剤例えば耐磨耗性被覆用組成物を、前記
ポリウレタンプライマー層を溶解したり、またさもなけ
れば攻撃したり、することなしに適用できる前に、ポリ
ウレタン水性分散液は、それを硬化するために、加熱ま
たは他の放射線の必要ないように周囲温度において充分
硬化する。
好ましくは、有機耐磨耗性被覆用組成物またはシロキ
サン耐磨耗性被覆用組成物は、本発明のポリウレタンプ
ライマー層の上に、１時間以下において直接適用するこ
とができる。ポリウレタンプライマー層および保護用ハ
ードコートの組み合わせは、プラスチック物品例えば眼
用のレンズおよび安全に眼につける物（safety eye w
ear）に適用するために、好ましくは透明であって強力
な界面接着を有する、耐衝撃性強化性、耐磨耗性の被覆
システム、を提供する。
ポリウレタンのコロイド状水性分散液は、アニオンで
安定化されており、７〜９の範囲のpH、５％〜40％の範
囲の固体含量、および10〜100ナノメーターの範囲の平
均粒径、を有している。周囲温度における風乾により、
ポリウレタン水性分散液は自己架橋し、熱硬化した好ま
しくは透明なフィルムを形成し、そのフィルムは、プラ
スチック基体に強力に接着した強靱かつ弾性のあるプラ
イマー層を提供する。
また、硬化したプライマー層は、保護用ハードコート
を形成するのに使用することができる、当業界において
よく知られている種々な有機被覆用組成物またはポリシ
ロキサン被覆用組成物に強力な接着を与える。そのよう
な被覆用組成物は、熱で硬化させ、または放射線で硬化
させて、好ましくは透明であるハードコートを提供する
ことができる。熱で硬化される特に好ましい被覆用組成
物には、コロイドシリカのコロイド分散液または水−ア
ルコール溶液中のシラノールの部分縮合の他の水不溶性
分散剤のコロイド分散液、が包含される。特に好ましい
放射線硬化性被覆用組成物には、既知のアクリレート被
覆剤およびシラン／アクリレートベースの被覆剤、が包
含される。また、既知の抗反射性酸化金属被覆剤、例え
ば酸化インジウム スズ、を外側のハードコートとして
適用することができる。更に、保護用ハードコートは、
当業界において知られているような急速かつ深い色付け
性（tintability）を提供するように選ぶことができ
る。
プラスチック基体は、好ましくは透明であり、ポリカ
ーボネートおよびアクリル（酸）樹脂（acrylics）であ
って両方とも延伸されキャスト成形（cast）されたも
の、特にピーピージー インダストリー（PPG Industr
y）製のそして高屈折率重合体であるCR−39 、が包含
されるが、これらに限定されない。
発明の詳細な記述 本発明は、ポリウレタン水性分散液から成るプライマ
ー層を、基体の少なくとも１つの表面に適用し、前記ポ
リウレタン水性分散液を、周囲温度において風乾により
硬化し、前記プライマー層の上に、耐磨耗性被覆を形成
する被覆用組成物を適用し、そして前記被覆用組成物を
硬化させて保護用ハードコートを形成させることによ
る、被覆されたプラスチック基体、特に透明な被覆され
たプラスチック基体の耐衝撃性を改良する方法、から成
っている。
プラスチック基体は、めがねまたは安全ゴーグルにお
けるプラスチックレンズとして、またはビルヂングまた
は自動乗り物（motor vehicles）−これには飛行機お
よび自動車が包含される−の窓として、使用するのに適
しているプラスチック物質の任意のものから選ぶことが
できる。一般的に、そのような物質には、透明なプラス
チックが包含され、それには、ポリカーボネートおよび
アクリル（酸）樹脂であって両方とも延伸されキャスト
成形されたもの、が包含されるが、これらに限定されな
い。特に有用なプラスチック基体には、ピーピージー
インダストリー（PPG Industry）製のCR−39 、すな
わちポリ（ジエチレン グリコール ビス アリル カ
ーボネート）；三井東圧（日本国の会社）から販売され
ている高屈折率を有する２種の特許プラスチック物質
（proprietary plastic materials）であって、MR−
６プラスチックおよびMR−７プラスチックとして知られ
ているもの；ポリエステル；セルロースアセテートブチ
レート；およびアクリロニトリル−ブタジエン−スチレ
ン、が包含されるが、これらに限定されない。また、特
に好ましいものには、Ｎ−置換フェニルマレイミド誘導
体を含有する単量体混合物のラジカル重合（radical p
olymerization）によって得られた重合体から造られた
プラスチックレンズがある。
そのような物質からプラスチックレンズを造る方法
は、当業界においてよく知られている。要約して言え
ば、それは、（１）好ましくはガラス型（glass mol
d）から形成され、かつエチレン−酢酸ビニル共重合体
から造られたガスケット（gasket）を有する型（mold）
の中に、単量体混合物を注入し（casting）、前記型
を、予め定められた温度に予め定められた時間加熱し、
その結果得られたプラスチック物質を、前記ガラス型か
ら除き、次いで、それを、予め定められた温度におい
て、予め定められた時間後硬化（post−curing）させて
プラスチックレンズを得る、ことから成っている、また
は、（２）重合体例えばアクリル重合体またはポリカー
ボネート重合体を、レンズ形状に射出成形または圧縮成
形する、ことから成っている。
ポリウレタン水性分散液から成るプライマー層は、プ
ラスチック基体の少なくとも１つの表面に直接適用する
ことができる。一般的に、ポリウレタン水性分散液は、
典型的には、ポリウレタン−ポリ尿素、すなわち、高分
子鎖の中に、ウレタン（−NH−CO−Ｏ−）基および尿素
（−NH−CO−NH−）基の両方が発生していることを特徴
としている重合体、である。これらの基は、ポリウレタ
ン部分へ導くポリイソシアネートおよびポリオールの間
の、およびポリ尿素部分へ導くポリイソシアネートおよ
びポリアミンの間の、既知の重付加反応（polyaddition
reactions）によって生成される。ポリウレタン水性
分散液を製造するために適する特別なポリイソイアネー
ト、ポリオール、およびポリアミンの選択は、一般的
に、従来のポリウレタン化学から知られている選択の仕
方と同じである。しかし、特に、イソシアネートは、製
造プロセスの間に水に対して充分に安定でなければなら
ない。
本発明のウレタン重合体は、多官能性イソシアネート
と、ポリオールおよびアニオン性ジオール例えばジメチ
ロールプロピオン酸との、縮合反応によって生成され
る。この高分子量プレポリマーを、分散剤特に第三級ア
ミン例えばトリエタノールアミン、の存在において、水
中に分散させるときは、それは、アニオンで安定された
コロイド状分散液を生成する。更に、ポリウレタン水性
分散液は、アニオンで安定されたアクリル系乳濁液と混
合してもよい。ポリウレタン水性分散液は、好ましく
は、７〜９の範囲のpH、５％から40％の範囲の固体含
量、および10〜100nmの範囲の平均粒径、を有してい
る。硬化されたポリウレタンを透明にするようなそのよ
うな小粒子が好ましいが、しかし、そのような小粒子を
生成しかつ維持するためには、ポリウレタン水性分散液
は、アニオンで安定されていなければならない。特に好
ましい市販のポリウレタン水性分散液には、テキサス
（Texas）、ヒューストン（Houston）のビィトコ コー
ポレーション（Witco Corporation）の有機部門から販
売されているウィトコボンド Ｗ−240（Witcobond Ｗ
−240）、およびマサチューセッツ（Massachusetts）、
ウィルミントン（Wilmington）のICI樹脂US（ICI Resi
ns US）から販売されているネオレ Ｒ−9637（NeoRez
Ｒ−9637）、が包含される。これらの市販のポリウレ
タン水性分散液は、被覆されたプラスチック基体を水中
で３時間煮沸した後においてもプラスチック基体から分
離しないので、それらは、保護用ハードコートを当業界
で知られているように高温において色付け浴を使用して
色付けするときに、本発明の方法におけるプライマー層
として使用するために特に適している。
脂肪族ポリウレタンを生成するために好ましいイソシ
アネートには、イソホロンジイソシアネート、ジシクロ
ヘキシルメタンジイソシアネート、例えばペンシルバニ
ア（Pennsylvania）、ピッツバーグ（Pittsburgh）のミ
ルス インコーポレーション（Miles Inc.）から販売
されているデスモデュール ダブリューTM（Desmodur
WTM）、ヘキサメチレンジイソシアネート、およびテト
ラメチルキシレンジイソシアネート、が包含される。光
安定性が要求されない、または低コストが必要である、
ある種の適用においては、トルエンジイソシアネートま
たはジフェニルメタンジイソシアネートを用いて生成さ
れた芳香族ウレタンを使用することができる。
広い範囲の市販のポリオール−これらには、線状また
は僅かに分枝のポリエーテルポリオール、ポリエステル
ポリオール、およびポリカーボネートポリオールが包ま
れる−は、本発明のポリウレタンを生成するのに使用す
ることができる。特に好ましいポリオールには、ポリエ
ーテルジオールおよびポリエステルジオール、が包含さ
れる。また、短鎖のジオールおよびトリオールも、ウレ
タン基含量および重合体の分枝を調節するのに使用され
る。ポリオールの他のタイプ、例えばエポキシ樹脂、ヒ
ドロキシ−アクリレート、または油変性アルキド樹脂、
を使用して、特別な性質を与えることもできる。
ポリウレタン分散液を水性媒質中で生成させる時は、
イソシアネートは、また、水と反応する。水は、イソシ
アネート基を分解してアミンを生成しそして二酸化炭素
を放出する。次いで、この方法で生成されたアミノ基
は、残余のイソシアネートと反応して、高分子鎖の伸長
にもそしてポリウレタン水性分散液の典型的な性質にも
寄与する尿素結合を生成する。しかし、このイソシアネ
ート／水の反応は、好ましくは、高性能のポリウレタン
分散液の製造の間は最小にする。なぜなら、CO2の放出
は、望ましくない過度の発泡を生じるからである。その
上、そのような“水による鎖伸長”によって主として造
られたポリウレタン水性分散液は、ポリアミンによって
鎖伸長されたポリウレタンの重合体性能よりも重合体性
能において劣る傾向がある。
プライマー層は、プラスチック基体を、ポリウレタン
水性分散液を用いて被覆し、次いでこのポリウレタン水
性分散液を、プライマー層を溶解させまたさもなければ
攻撃することなしに、他の被覆用組成物をプライマー層
の上に適用することが可能になるのに充分硬化するま
で、周囲温度において充分風乾させることにより形成さ
れる。“周囲温度（ambient temperature）”は、21℃
〜27℃（70゜F〜80゜F）を意味する。この硬化時間は、
特別なポリウレタン水性分散液、環境の空気速度条件お
よび湿度条件によって変わるが、好ましくは、１時間以
下、最も好ましくは約15分以下、である。特に好ましい
ポリウレタン水性分散液は、５分以下の風乾により充分
に硬化することができる。プライマー層の厚さは、0.05
〜５μｍ、好ましくは0.1〜2.0μｍ、の範囲である。厚
さが、0.05μｍより小さいときは、プライマー層は、プ
ラスチック基体の耐衝撃性を有意に改良できないし、ま
た５μｍより大きい厚さは、乾燥時間および硬化時間を
不必要に増加させる傾向にある。ポリウレタン水性分散
液は、硬化によって、好ましくは透明である熱硬化した
ポリウレタンフィルムを形成する。
本発明の方法には、ポリウレタンプライマー層の上に
少なくとも１種の他の被覆用組成物を適用することが含
まれている。そのような被覆用組成物は、好ましくは、
硬化によって耐磨耗性被覆を形成し、そして加熱によっ
て硬化することができ、または放射線によって硬化する
ことができる、当業界においてよく知られている有機物
の被覆およびポリシロキサン被覆が含まれる。シリカ含
有混合物、例えばコロイドシリカまたはシリカゲル、ま
たは他の水不溶性分散剤−これには、金属および合金、
塩類、酸化物およびそれらの水酸化物、および加水分解
性媒質例えばアルコールまたは水中の加水分解性シラン
が含まれる−、によって形成された熱硬化された被覆
は、特に好ましい。例えば、米国特許第3,986,997号、
同第4,027,073号、同第4,177,175号、同第4,177,315
号、同第4,188,451号、同第4,207,357号、同第4,218,50
8号、同第4,242,381号、同第4,242,383号、同第4,242,4
16号、同第4,275,118号、同第4,390,373号、同第4,442,
168号、同第4,500,669号、同第4,540,634号、同第4,57
1,365号、同第4,702,773号、および同第4,753,827号、
を参照して下さい。硬化した時に耐磨耗性被覆を形成
し、かつ色付け可能な被覆用組成物は、本発明の方法に
おいて特に適している。例えば、米国特許第4,355,135
号、同第5,013,608号および同第5,102,695号、を参照し
て下さい。紫外線によって硬化することができる好まし
い保護用ハードコート被覆剤は、チャング（Chung）の
米国特許第4,348,462号、同第4,478,876号および同第4,
486,504号、およびレビス等（Revis et al.）の米国
特許第4,973,612号、同第5,075,348号および同第5,126,
394号、に包含されている。また、保護用ハードコート
は、好ましくは、その大きな耐磨耗性の視点からシロキ
サンを基材とした硬化性樹脂系から選ばれるけれど、そ
のような耐磨耗性が要求されない場合には、既知の有機
被覆剤から形成されたハードコートを用いることができ
る。特にまた、好ましくは放射線の露光により硬化する
アクリレート基材の被覆剤、例えば、ホドネット（Hodn
ett）、III、の米国特許第5,114,783号、ヨシマラ等（Y
oshimara et al.）の米国特許第4,499,217号、および
ビルカディ（Bilkadi）の米国特許第5,104,929号、に記
載された被覆剤、を使用することもできる。
ポリウレタンプライマー層が保護用被覆用組成物でお
おわれた後、トップ被覆（top coating）の硬化または
重合を、加熱または照射により達成することができる。
被覆された基体は、それらを硬化用オーブン（curing
oven）中に入れることにより加熱するときは、50℃〜15
0℃の範囲の温度を大抵のプラスチック基体のために用
いることができる。ただし、硬化時間および温度は、プ
ラスチック基体の軟化またはゆがみを組み合わせないよ
うにする。結果的には、トップ被覆の硬化のためには、
80℃〜130℃の温度が好ましい。
被覆を照射によって硬化するときは、重合は、遊離基
を作り出すことが可能な任意のイオン照射源−これらに
は、赤外線、ガンマー線、マイクロウェーブが含まれる
−によって、および電子ビームまたは紫外線によって、
開始することができる。重合が紫外線によるときは、典
型的には、被覆用組成物には、UV硬化性組成物を硬化す
るために当業界において知られている光開始剤化合物が
含まれる。紫外線は、その比較的低いコスト、保全の容
易さ、および工業上の使用者に対する低い潜在的危険さ
のために、硬化性化学組成物用の最も広く使用されてい
る照射のタイプの１つである。ハード被覆を硬化するた
めの熱エネルギーの代りに紫外線を利用する急速光誘導
重合は、実質的な経済的利益を提供し、かつ従来の熱硬
化系よりも熱エネルギーの消費がかなり少ない。特に熱
感受性の多くのプラスチック物質は、そのような基体に
損害を与えることができる熱エネルギーを使用する必要
なしに、紫外線を用いて安全に被覆しそして硬化するこ
とができる。また、照射により硬化した被覆は、より少
ない量の溶剤を使用することができ、それにより、汚染
を減少させる操作のために消費する費用および時間の必
要性を減少することができる。
また、ポリウレタンプライマー層の上に、またはプラ
イマー層をおおっているハードコートの上に、既知の抗
反射性の無機被覆を、当業界において既知の付着技術、
例えば真空蒸着、スパッターリング（sputtering）、イ
オンメッキ、を使用して適用することができる。好まし
い無機被覆には、酸化金属例えば酸化インディウムスズ
が含まれる。
各それぞれの被覆層が、プラスチック基体に個々に適
用され、そして次の被覆層を適用する前に、少なくとも
部分的に硬化させる。プライマー層が、周囲温度におい
て風乾により完全に硬化されなかったならば、その上に
適用される被覆用組成物により溶解されないかまたはさ
もなければ攻撃されないようにただ充分に硬化させるだ
けであり、次いで熱または照射によるトップコートの硬
化は、また、プライマー層を完全に硬化する。
通常は、本発明の被覆された基体は、最も外側の保護
用ハードコートの厚さが、１〜10μｍ、好ましくは３〜
５μｍ、の範囲にあるとき、1.0〜15.0μｍ、好ましく
は3.0〜7.0μｍ、の範囲の全被覆の厚さを提供するよう
に行うのが最もよい。これらの範囲内の厚さは、被覆さ
れた基体の光学明澄性（optical clarity）を、例えば
割れ等により減じることなしに、耐磨耗性の最適な改良
を可能にする。
プライマー層を適用する前に、好ましくは、当業界に
おける既知技術を使用して、プラスチック基体をきれい
にする。プライマー層および該プライマー層の上に適用
された被覆用組成物の両方は、通常の被覆方法、例えば
浸漬被覆法、噴霧法、ブラシュ法、スピン被覆法（spin
coating）、ローラー被覆法（roller coating）、フ
ロー被覆法（flow coating）、またはカスケード法（c
ascading）、によって適用することができる。適用方法
は、従来法であり、そして基体の性質、所望の厚さ、お
よびその他の因子により選ぶことができる。また、基体
の両側を被覆する浸漬法およびその他の被覆技術を使用
することもでき、また所望により、１つの側の被覆技術
を、基体の各側で繰返すこともできる。これらの種々の
被覆法は、厚さを変えて基体の少なくとも１つの表面上
に被覆することを可能にし、それにより特別な被覆の広
範囲の使用を可能にする。
当業者に本発明のやり方を更によく理解させるよう
に、本発明を更に充分にかつ明白に記述するために、以
下の実験例を示した。しかし、これらは本発明を例示す
る意図であり、それ故、本明細書に記載され請求された
発明を任意の方法により制限するものとして解釈される
べきではない。
実施例１ 本発明の利益を示すために、本発明の方法を使用し
て、いくつかの異なるプラスチック基体を、ウィトコボ
ンド Ｗ−240（Witcobond Ｗ−240）、ポリウレタン
水性分散液、およびシルブー 339（SILVUE 339）、メ
チルトリメトキシシランおよびガンマーグリシドキシプ
ロピル−トリメトキシシラン〔SDC コーチイング イ
ンコーポレィテッド イン アナハイム カリフォルニ
ア（SDC Coatings Inc.in Anaheim,California）か
ら市販されており、そしてジャヌアリの米国特許第4,35
5,135の教示に従って造られている〕を基材としたコロ
イドシリカを充填したシロキサン被覆剤を用いて、被覆
した。ポリウレタン水性分散液を、浸漬被覆法により各
プラスチック基体に適用し、次いで、周囲温度において
15分間、風乾により硬化し、約2.0μｍの厚さを有する
プライマー層を得た。予想できないことであり、かつ驚
くべきことであるが、シルブー 339（SILVUE 339）被
覆用組成物を、前記プライマー層の上に、浸漬被覆法に
よって適用したときに、この被覆用組成物は、たとえプ
ライマー層を硬化させるためにプライマー層を加熱しな
くさせてまた他の照射にかけなくてさえ、そしてシルブ
ー 339（SULVUE 339）が、周囲温度で風乾によりプラ
イマー層を15分間だけ硬化させた後に適用された事実に
もかかわらず、プライマー層を溶解しない、またさもな
ければ攻撃もしなかった。次いで、被覆された基体を、
120℃の温度のオーブン中に１時間おいて、シルブー
（SILVUE 339）を硬化させ、次いで室温に冷却した。
硬化した保護用ハードコートの厚さは、約4.0μｍであ
った。また、次の第１表および第２表に示されているよ
うに、被覆された基体のいくつかに、トーカイ オプテ
ィカル コンパニー（Tokai Optical Company）、
（日本国の会社）によって造られた酸化金属層を付着す
るための既知の蒸着法を使用して、抗反射性被覆を適用
した。なお、その会社は、特にシルブー 339 （SILVU
E 339 ）の上面の、特に二酸化シリコンおよび弗化マ
グネシウムを含有するそのスパーハード、マルチコート
の抗反射性被覆に関して言及している。対照として、プ
ラスチック物質の各々のための被覆されていない基体を
試験した。それらは、上述の方法においてシルブー 33
9（SILVUE 339）だけで被覆した基体であった。
被覆された基体および対照の耐磨耗性は、0000スチー
ルウール（steel wool）を用いて前方および後方に10
ストローク（strokes）を使用して、単純な手でこする
スチールウール試験により測定した。基体は、被覆され
ていないCR−39 プラスチックに比較して、ひっかきき
ずが有意に減少したならば「良好」の等級にし、そして
被覆されていないCR−39 プラスチックに比較して、よ
り多くひっかききずがあれば「貧弱」の等級にした。耐
磨耗性試験の結果を次の第１表に示した。
被覆された基体および対照の耐衝撃性は、米国特許第
3,896,657号に記載されたアメリカン オプティカル
コーポレーションの装置（American Optical Corpora
tion apparatus）を使用して測定した。この装置は、
アンビル（anvil）の垂直な上にある磁石によって支持
されている球体のミサイルを利用している。そのアンビ
ルの上には、ミサイルから決められた距離にレンズが取
り付けられている。ミサイルは、圧縮空気を使用して加
速される。従って、この装置は、ミサイルのサイズまた
は重量を変えることなしに、試験されるレンズに対し
て、ミサイルの衝撃エネルギーを変えることができる。
ミサイルは、レンズの中心を打つようにねらいがつけら
れている。被覆前の試験されたプラスチック基体のそれ
ぞれは、1.1mm±0.1mmの中心の厚さを有している支持さ
れたMR−６基体およびMR−７基体以外は、2.0mm±0.1mm
の中心の厚さを有していた。エネルギーは、ミサイルの
重量および速度を測定することにより計算できる。ミサ
イルの速度は、２つのフォトセンサー（photosensors）
間の時間の間隔を測定することにより決めることができ
る。これらの耐衝撃性試験の結果を次の第２表に示し
た。
第１表および第２表に示されているように、本発明の
方法を使用して被覆されたプラスチック基体は、良好な
耐磨耗性はもちろんであるが、プライマー層のないシル
ブー 339（SILVUE 339）で被覆された基体以上の改良
された耐衝撃性を有している。本発明の方法によって造
られ被覆された基体の各々の衝撃強さは、0.2ジュール
（joules）のFDA最小要件を大いに越えている。また、
被覆された基体は、基体とプライマー層との間、および
プライマー層とハードコートとの間、の非常に良好な接
着を有している。それ故、本発明の方法によって造られ
被覆された基体は、特に、めがね用および安全ゴーグル
用のレンズとして、また建築における窓および自動乗り
物の窓として、有用である。
前述の教示からみて、本発明の他の態様および変更は
可能である。例えば、添加剤および他の変性剤をプライ
マー層または耐磨耗性被覆用組成物に加えることもで
き、また、追加の被覆用組成物を、本発明の被覆された
基体に適用することもできる。しかし、変更は、請求の
範囲に定義されているような本発明の充分に意図された
範囲内にある前述の特別な態様においてなされることは
理解されるべきである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハービソン，ウィリアム シー. アメリカ合衆国 92692 カリフォルニ ア州ミッション ビエジョ，クリスタル ポンド 22231 (56)参考文献 欧州特許出願公開404111（ＥＰ，Ａ ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C08J 7/04

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】７〜９の範囲のpH、５％〜40％の範囲の固
    体含量、および10〜100ナノメーターの範囲の粒径を有
    し、かつ多官能性イソシアネートと、アニオン性ジオー
    ル、およびポリエーテルジオールおよびポリエステルジ
    オールから成る群から選ばれたポリオールとの縮合によ
    って生成されたポリウレタンの水性分散液を、プラスチ
    ック基体の少なくとも１つの表面に適用し、 周囲温度において、風乾によって、前記ポリウレタン水
    性分散液を少なくとも部分的に硬化してプライマー層を
    形成し、 前記ポリウレタンプライマー層の上に、シリコンベース
    の樹脂またはアクリルベースの樹脂から成る、耐磨耗性
    被覆用組成物を適用し、そして 前記耐磨耗性被覆用組成物を硬化して耐磨耗性の保護用
    ハードコートを形成する、ことから成る、被覆されたプ
    ラスチック基体の耐衝撃性の改良方法。
  2. 【請求項２】基体が、ポリカーボネートプラスチック、
    アクリルプラスチック、または高屈折率を有するプラス
    チック物質である、請求の範囲第１項に記載の方法。
  3. 【請求項３】プラスチック基体が、Ｎ−置換フェニルマ
    レイミド誘導体を含有する単量体混合物のラジカル重合
    によって得られた重合体から形成される、請求の範囲第
    ２項に記載の方法。
  4. 【請求項４】プラスチック基体が眼用のレンズである、
    請求の範囲第２項に記載の方法。
  5. 【請求項５】ポリウレタン水性分散液を少なくとも部分
    的に硬化する工程が、耐磨耗性被覆用組成物の適用前
    に、前記ポリウレタン分散液を、周囲温度において１時
    間以下、風乾することを包含している、請求の範囲第１
    項に記載の方法。
  6. 【請求項６】アニオン性ジオールがジメチロールプロピ
    オン酸である、請求の範囲第１項に記載の方法。
  7. 【請求項７】ポリウレタン水性分散液が、分散剤として
    トリエタノールアミンを含有する、請求の範囲第１項に
    記載の方法。
  8. 【請求項８】基体、プライマー層、および耐磨耗性ハー
    ドコートが透明である、請求の範囲第１項に記載の方
    法。
  9. 【請求項９】プライマー層が0.1〜２μｍの厚さを有
    し、耐磨耗性トップコートが１〜10μｍの厚さを有し、
    そして被覆の全厚さが１μｍ〜15μｍの範囲にある、請
    求の範囲第１項に記載の方法。
  10. 【請求項１０】プラスチック基体が、ポリカーボネート
    プラスチック、アクリルプラスチック、または高屈折率
    を有するプラスチック物質、から成る眼用のレンズであ
    り、 ポリウレタン水性分散液が、多感応性イソシアネート
    と、ジメチロールプロピオン酸、およびポリエーテルジ
    オールおよびポリエステルジオールから成る群から選ば
    れたポリオール、との縮合によって生成され、かつ分散
    剤としてトリエタノールアミンを含有しており、 前記ポリウレタン水性分散液を少なくとも部分的に硬化
    する工程が、耐磨耗性被覆用組成物の適用前に、前記ポ
    リウレタン分散液を、周囲温度において１時間以下、風
    乾することを包含しており、 プライマー層が0.1〜２μｍの厚さを有し、耐磨耗性ト
    ップコートが１〜10μｍの厚さを有し、そして被覆の全
    厚さが１μｍ〜15μｍの範囲にある、請求の範囲第１項
    に記載の方法。
  11. 【請求項１１】耐磨耗性ハードコートの上に無機抗反射
    性被覆を適用する工程を更に含んでいる、請求の範囲第
    １項または第10項に記載の方法。
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