JP4076668B2

JP4076668B2 - 耐候性ハードコート組成物

Info

Publication number: JP4076668B2
Application number: JP08601199A
Authority: JP
Inventors: 秀典宅島; 渡辺　　誠
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 1999-03-29
Filing date: 1999-03-29
Publication date: 2008-04-16
Anticipated expiration: 2019-03-29
Also published as: JP2000281970A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐候性に優れたハードコート膜を形成しうるハードコート組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチックレンズは、ガラスに比べて軽く、耐衝撃性に優れ、染色性があるなどの特長がある。しかしながら、耐摩耗性に劣り、傷つきやすいという短所がある。そこで、耐摩耗性の向上を目的として、プラスチックレンズ表面にハードコート膜を設ける手法が一般的に行われている。ところが、プラスチックレンズ基材の屈折率の上昇とともにハードコート膜の屈折率も高める必要が生じてきた。この改善策として、ハードコート膜中に高屈折率を有する金属酸化物微粒子を添加する手法が開発された。この際、用いられる金属酸化物としては、微粒子化の容易なチタニアが最も有用である。
しかし、このチタニア微粒子を添加したハードコート膜では耐候性に難がある。そこで、硬化触媒の種類を変えることにより耐候性を向上させることが試みられたが、この場合には逆に耐擦傷性が悪くなるとう問題点が発生する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、高屈折率を維持したまま、改善された耐候性を示し、優れた耐擦傷性を示すハードコート組成物を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、アルコキシシランの加水分解物、チタニア微粒子を主成分とする金属酸化物ゾル及び硬化触媒を含有するハードコート組成物において、Ａｌアセチルアセトネートからなる硬化触媒１００重量部に対して１０〜１００重量部のアセチルアセトン鉄（ＩＩＩ）又はアセチルアセトンジルコニウム（ＩＶ）を耐候性改善剤として配合したことを特徴とする耐候性ハードコート組成物を提供するものである。本発明は、さらに、硬化触媒を、アルコキシシランの加水分解生成物１００重量部に対して０．１〜１０重量部配合した前記の耐候性ハードコート組成物を提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明に使用しうるアルコキシシランとしては、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フエニルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フエニルメチルジメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）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、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フエニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。これらは単独で用いても、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。また、これらは、酸により加水分解して用いるのが好ましい。
【０００６】
本発明のコーティング組成物は、さらに、チタニアを主成分とする金属酸化物ゾルを含有する。チタニア以外の金属酸化物としては、珪素、アルミニウム、スズ、アンチモン、タンタル、セリウム、タングステン、鉄、ジルコニウム、インジウムなどの金属の酸化物が挙げられる。すなわち、本発明に用いる金属酸化物ゾルは、チタニアと他の金属酸化物との複合酸化物微粒子を有機溶媒にコロイド状に分散したものである。
チタニアと他の金属酸化物との配合割合は、所望の屈折率によって適宜決定することができる。
【０００７】
さらに、本発明のコーティング組成物は、硬化触媒を含有する。硬化触媒としてはＡｌアセチルアセトネートを用いる。
【０００８】
本発明においては、耐候性改善剤としてアセチルアセトン鉄（ＩＩＩ）又はアセチルアセトンジルコニウム（ＩＶ）を使用する。
【０００９】
硬化触媒の添加量は、溶媒への溶解度と硬化触媒としての効果を考慮して、アルコキシシランの加水分解生成物１００重量部に対して０．１〜１０重量部の範囲で用いるのが好ましく、０．５〜３重量部の範囲で用いるのがより好ましい。
【００１０】
本発明においては、前記のように、アセチルアセトン鉄（ＩＩＩ）又はアセチルアセトンジルコニウム（ＩＶ）を耐候性改善剤として配合する。これらの物質は、紫外線によるコート膜の劣化を抑制し、耐水性を高める効果を発揮するものである。
耐候性改善剤の添加量は、加熱硬化後の被膜に入るクラックと耐候性改善の効果を考慮して、硬化触媒１００重量部に対して１０〜１００重量部の範囲で用いるのが好ましく、２０〜９０重量部の範囲で用いるのがより好ましい。
【００１１】
本発明のハードコート組成物は、必要に応じて、溶媒で希釈して用いることができる。用いる溶媒としては、具体例としては、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等のアルコール類、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類、エチルメチルケトン等のケトン類、ジエチルエーテル、イソプロピルエーテル等のエ一テル類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類などが挙げられる。
本発明のハードコート組成物には、必要に応じてさらにレベリング剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、染料、顔料、フィラー、安定剤、界面活性剤などを添加して、ハードコート組成物の塗布性、硬化条件、塗膜の性質などを改良することができる。
【００１２】
本発明のハードコート組成物を塗布してハードコート膜を形成する基材としては、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、脂肪族アリルカーボネート、芳香族アリルカーボネート、ポリチオウレタン等のプラスチック基材が挙げられ、特に透明性の高いものが光学用として好適である。具体例としては、「ＭＲ−６」、「ＭＲ−７」（三井化学社製）などが挙げられる。
【００１３】
本発明のハードコート組成物の塗布方法としては、刷毛塗り塗装、浸漬塗装、ローラ塗装、スプレー塗装、スピン塗装等任意の公知の方法が挙げられる。
本発明のハードコート組成物を塗布するに当たり、基材と被膜の密着性を向上させる目的で、基材表面を予めアルカリ処理、酸処理、界面活性剤処理、各種有機溶媒による化学処理、無機物または有機物の微粒子による研磨処理、各種樹脂を用いたプライマー処理、プラズマ処理を行うことができる。
【００１４】
上記の方法で形成したハードコート膜上に無機化合物を単層又は多層に成膜して反射防止膜を施すことができる。この成膜方法としては、例えば真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、イオンアシスト法などが挙げられる。また、使用する無機化合物としては、例えばＺｎＯ、ＴｉＯ₂ 、ＣｅＯ₂ 、Ｓｂ₂ Ｏ₃ 、ＳｎＯ₂ 、ＺｒＯ₂ 、Ａ１₂ Ｏ₃ 、ＭｇＦ₂ 、ＳｉＯ₂ 、ＬｉＦ、３ＮａＦ・ＡｌＦ₃ 、ＡｌＦ₃ 、Ｎａ₃ ＡｌＦ₃ などが挙げられる。
【００１５】
【実施例】
次に、実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって制限されるものではない。また、以下「部」は「重量部」を表す。
【００１６】
実施例１
（１）コーティング組成物の作製
攪拌装置を備えたフラスコ中にγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン１０５部を入れ、０．０１Ｎ−ＨＣｌ３６部を加え、一昼夜攪拌して加水分解を行った。得られた加水分解生成物にメタノール分散酸化ジルコニウム−二酸化チタン−二酸化珪素複合微粒子ゾル（触媒化成工業社製、商品名「オプトレイク１１３０Ｚ」、固形分濃度３０重量％）４５０部、硬化触媒としてアルミニウムアセチルアセトネート１．５部、アセチルアセトン鉄（ＩＩＩ）０．７５部、メタノール１０部、シリコーン系界面活性剤（日本ユニカー社製、商品名「Ｌ−７００１」）０．０１部を順次加え、一昼夜攪拌し、２４時間５℃で静置して熟成させ、ハードコート組成物を得た。
【００１７】
（２）硬化被膜の作製
基材である屈折率ｎ＝１．６６のウレタン系プラスチックレンズを３５℃に保温した１５％水酸化ナトリウム水溶液中に３分間浸漬して洗浄した。次いで、上記ハードコート組成物を用いて浸漬法によりプラスチックレンズをコーティングした。このときの引き上げ速度は、２００ｍｍ／分であった。コーティングされたレンズを１２０℃で２時間加熱して硬化を行い、硬化被膜を形成させた。
（３）マルチコートの作製
上記で得られたハードコート膜の上に真空蒸着法によりレンズ側から大気側に向かってＳｉＯ₂ 、ＺｒＯ₂ とＳｉＯ₂ の混合物、ＺｒＯ₂ 、ＳｉＯ₂ の４層の薄膜をそれぞれλ／４（ここでλは５５０ｎｍである）の光学的膜厚で形成し、反射防止用マルチコートを施した。
【００１８】
（４）試験及び性能評価
以上の処理により得られたレンズについて下記の方法で試験を行い、結果を表１に示した。
1)耐擦傷性
＃００００のスチールウールを用い、５００ｇ荷重でｌ０往復させた後の被膜の状態を肉眼で観察し、下記の基準で判定を行った。
Ａ：ほとんど傷がつかない
Ｂ：少し傷がつく
Ｃ：多くの傷がつく
2)密着性（クロスカットテープ試験）
レンズ表面上にカッターナイフにより１ｍｍ間隔で１１本の平行線を縦横に入れ、１００個のマス目を作り、６０℃の温水中に２時間浸漬した後、セロファン粘着テープ（ニチバン社製）を強く貼り付け、急速に剥がして残ったマス目の数を調べた。
【００１９】
3)耐侯性
サンシャインウェザーメーター（スガ試験機社製）を用い、１８０時間暴露した後、下記の評価を行った。
Ｉ．外観；レンズの表面を目視で調べた。
Ａ：表面状態に変化無し
Ｂ：表面状態が荒れている
Ｃ：塗膜が溶解している
ＩＩ．密着性；前記2)と同様のクロスカットテープ試験を暴露した面に対して行った。残ったマス目の数を調べた。
【００２０】
実施例２
前記実施例１のコーティング組成物の作製において、アセチルアセトン鉄（ＩＩＩ）をアセチルアセトンジルコニウム（ＩＶ）で代えた以外は、実施例１と同様にして行った。評価試験の結果を表１に示した。
【００２１】
実施例３
前記実施例１のコーティング組成物の作製において、アセチルアセトン鉄（ＩＩＩ）の添加量を０．７５部から１．２部に変えた以外は、実施例１と同様にして行った。評価試験の結果を表１に示した。
【００２２】
実施例４
前記実施例１のコーティング組成物の作製において、アセチルアセトン鉄（ＩＩＩ）の添加量を０．７５部から０．４５に変えた以外は、実施例１と同様にして行った。評価試験の結果を表１に示した。
【００２３】
実施例５
前記実施例１のコーティング組成物の作製において、アセチルアセトン鉄（ＩＩＩ）０．７５部をアセチルアセトンジルコニウム（ＩＶ）１．２部に変えた以外は、実施例１と同様にして行った。評価試験の結果を表１に示した。
【００２４】
実施例６
前記実施例１のコーティング組成物の作製において、アセチルアセトン鉄（ＩＩＩ）０．７５部をアセチルアセトンジルコニウム（ＩＶ）０．４５部に変えた以外は、実施例１と同様にして行った。評価試験の結果を表１に示した。
【００２５】
比較例１
前記実施例１のコーティング組成物の作製において、アセチルアセトン鉄（ＩＩＩ）を添加しないこと以外は、実施例１と同様にして行った。評価試験の結果を表１に示した。
【００２６】
比較例２
前記実施例１のコーティング組成物の作製において、アルミニウムアセチルアセトネート１．５部及びアセチルアセトン鉄（ＩＩＩ）０．７５部をアセチルアセトン鉄（ＩＩＩ）２．２５部で代えた以外は、実施例１と同様にして行った。評価試験の結果を表１に示した。
【００２７】
比較例３
前記実施例１のコーティング組成物の作製において、アセチルアセトン鉄（ＩＩＩ）の添加量を０．７５部から２．２５部に変えた以外は、実施例１と同様にして行った。評価試験の結果を表１に示した。
【００２８】
比較例４
前記実施例１のコーティング組成物の作製において、アセチルアセトン鉄（ＩＩＩ）の添加量を０．７５部から０．０７５部に変えた以外は、実施例１と同様にして行った。評価試験の結果を表１に示した。
【００２９】
比較例５
前記実施例１のコーティング組成物の作製において、アセチルアセトン鉄（ＩＩＩ）０．７５部をアセチルアセトンジルコニウム（ＩＶ）２．２５部に変えた以外は、実施例１と同様にして行った。評価試験の結果を表１に示した。
【００３０】
比較例６
前記実施例１のコーティング組成物の作製において、アセチルアセトン鉄（ＩＩＩ）０．７５部をアセチルアセトンジルコニウム（ＩＶ）０．０７５部に変えた以外は、実施例１と同様にして行った。評価試験の結果を表１に示した。
【００３１】
【表１】

【００３２】
【発明の効果】
本発明のハードコート組成物は、プラスチック基材に対して優れた密着性を有し、高屈折率を維持したまま、改善された耐候性を示し、優れた耐擦傷性を示すハードコート膜を形成することができる。

Claims

アルコキシシランの加水分解物、チタニア微粒子を主成分とする金属酸化物ゾル及び硬化触媒を含有するハードコート組成物において、Ａｌアセチルアセトネートからなる硬化触媒１００重量部に対して１０〜１００重量部のアセチルアセトン鉄（ＩＩＩ）又はアセチルアセトンジルコニウム（ＩＶ）を耐候性改善剤として配合したことを特徴とする耐候性ハードコート組成物。
硬化触媒を、アルコキシシランの加水分解生成物１００重量部に対して０．１〜１０重量部配合した請求項１記載の耐候性ハードコート組成物。