JP7114636B2 - コーティング組成物及びハードコート膜を有する光学物品 - Google Patents

コーティング組成物及びハードコート膜を有する光学物品 Download PDF

Info

Publication number
JP7114636B2
JP7114636B2 JP2019569168A JP2019569168A JP7114636B2 JP 7114636 B2 JP7114636 B2 JP 7114636B2 JP 2019569168 A JP2019569168 A JP 2019569168A JP 2019569168 A JP2019569168 A JP 2019569168A JP 7114636 B2 JP7114636 B2 JP 7114636B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mass
parts
coating composition
component
hard coat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019569168A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2019151311A1 (ja
Inventor
真奈美 置塩
力宏 森
雄一郎 川端
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokuyama Corp
Original Assignee
Tokuyama Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokuyama Corp filed Critical Tokuyama Corp
Publication of JPWO2019151311A1 publication Critical patent/JPWO2019151311A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7114636B2 publication Critical patent/JP7114636B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D183/00Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/04Polysiloxanes
    • C09D183/06Polysiloxanes containing silicon bound to oxygen-containing groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/60Additives non-macromolecular
    • C09D7/61Additives non-macromolecular inorganic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22Oxides; Hydroxides of metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D183/00Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D183/00Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/04Polysiloxanes
    • C09D183/08Polysiloxanes containing silicon bound to organic groups containing atoms other than carbon, hydrogen, and oxygen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/20Diluents or solvents
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/14Protective coatings, e.g. hard coatings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04Polysiloxanes
    • C08G77/14Polysiloxanes containing silicon bound to oxygen-containing groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04Polysiloxanes
    • C08G77/22Polysiloxanes containing silicon bound to organic groups containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen
    • C08G77/26Polysiloxanes containing silicon bound to organic groups containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen nitrogen-containing groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/221Oxides; Hydroxides of metals of rare earth metal
    • C08K2003/2213Oxides; Hydroxides of metals of rare earth metal of cerium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2244Oxides; Hydroxides of metals of zirconium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)

Description

本発明は、コーティング組成物およびコーティング組成物より形成されるハードコート膜(硬化物層)を有する積層体である光学物品に関する。さらに詳しくは、屈折率1.50を超える高屈折率樹脂基材例えばレンズの表面或いはフォトクロミックプラスチックレンズ等のフォトクロミック光学基材の表面に最適なハードコート膜を形成するためのコーティング組成物に関する。
プラスチックレンズは、軽さ、安全性、易加工性、ファッション性などガラスレンズにはない特長を有し、現在、眼鏡レンズ分野では主流となっている。しかし、広く使われている、例えば、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート樹脂レンズは、屈折率が1.50とガラスより低く、レンズの外周が厚くなるという欠点を有している。このため樹脂レンズの分野では、より高い屈折率を有する合成樹脂レンズによって薄型化が行われている。また、プラスチックレンズを染色することにより、防眩性を付与したレンズ(以下、染色レンズともいう)も使用されている。
一方で、プラスチックレンズは、傷が付きやすい欠点があるために、シリコーン系のハードコート膜を表面に設けることにより、かかる欠点を改善している。このシリコーン系ハードコート膜は、シリカ微粒子、加水分解性基を有する有機ケイ素化合物、硬化触媒、酸水溶液及び水溶性溶媒を主成分とするコーティング組成物(以下、シリカ微粒子を使用したものを「低屈折率コーティング組成物」とする場合がある)を混合し、プラスチックレンズ表面に塗布した後、加熱して塗布した膜を硬化させると共に、含まれる溶媒を揮発させることにより形成されている(特許文献1参照)。
しかしながら、屈折率が1.50を超える高屈折率プラスチックレンズに、上記低屈折率コーティング組成物を用いてハードコート膜を施した場合、プラスチックレンズとハードコート膜との屈折率の差により干渉縞が発生し、外観不良の原因となる。
この問題を解決するために、コーティング組成物の一成分であるシリカ微粒子を屈折率の高いSb、Ti、Zr、Sn等の複合金属酸化物に置き換えたコーティング組成物が知られている(特許文献2参照)。このコーティング組成物は、高屈折率プラスチックレンズに好適に使用できる。しかしながら、酸化チタンを含むものは、酸化チタンの光触媒能に起因してハードコート膜自身の劣化が起こるため、耐候性という点で改善の余地があった。
この酸化チタンの光触媒能を避けるため、酸化チタンを用いない高屈折率用コーティング組成物も開発されている(特許文献3参照)。このコーティング組成物は、ハードコート膜自身の劣化を防ぐことはできるものの、酸化チタンによる紫外線吸収能が発揮されなくなったことにより、ハードコート膜とプラスチックレンズとの間における光劣化機構を抑制することが出来ず、長期間、光に曝されることによりハードコート膜とプラスチックレンズとの密着性が低下する場合があった(以下、光に曝された後のハードコート膜とプラスチックレンズとの密着性を耐候密着性とする場合がある)。
さらに、ハードコート膜中に、界面活性剤で表面処理された酸化セリウム微粒子を含ませることにより、該ハードコート膜に紫外線吸収能を持たせて、耐候密着性を改善する方法も検討されている(特許文献4、および5参照)。このコーティング組成物を使用することにより、耐候密着性を改善することができる。
しかしながら、特許文献4に記載のコーティング組成物では、高い耐擦傷性を満足するハードコート膜が形成できない点で改善の余地があった。さらに、特許文献4に記載の方法では、コーティング剤を調整する際に、使用する無機酸化物微粒子によっては、着色する場合があり、改善の余地があった。また、特許文献5に記載のコーティング組成物では、以下の点で改善の余地があった。近年、より一層高い密着性を発現するコーティング組成物が望まれており、特に、高屈折レンズに対して、従来技術(特許文献5に記載のコーティング組成物)よりも、より密着性が高く、しかも、より高度に耐候密着性に優れたコーティング組成物が望まれている。さらには、高屈折レンズに対して干渉模様等が観察されず、耐擦傷性に優れたコーティング組成物が望まれている。
特公昭57-2735号公報 特開平5-264805号公報 特開2004-224965号公報 特開2006-70078号公報 特開2011-084677号公報
従って、本発明の目的は、プラスチックレンズ等の光学基材に対する密着性が良好であり、特に、高屈折レンズに対しても干渉模様等の外観不良が発生し難く、且つ耐候密着性すなわち、長期間の耐候性に優れ且つ促進耐候試験を行ったものの密着性に優れ且つ、黄変の少ないコーティング組成物を提供することにある。本発明の他の目的は、耐擦傷性にも優れたハードコート膜を形成するためのコーティング組成物を提供することにある。
本発明のさらに他の目的および利点は以下の説明から明らかになろう。
本発明者らは、上記課題を解決するため、鋭意検討を行った結果、酸化ジルコニウム成分を主成分とする第一無機酸化物微粒子(A1)と、酸化セリウム微粒子(A2)とを少なくとも含む無機酸化物微粒子(A)、加水分解性有機ケイ素化合物(B)、水又は酸水溶液(C)、硬化触媒(D)および有機溶媒(E)を含むコーティング組成物であって、前記第一無機酸化物微粒子(A1)と酸化セリウム微粒子(A2)とを特定の配合割合で含有させることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、第一の本発明は、
(1)無機酸化物微粒子(A)(以下、単に(A)成分とする場合もある)、加水分解性基含有有機ケイ素化合物(B)(以下、単に(B)成分とする場合もある)、水又は酸水溶液(C)(以下、単に(C)成分とする場合もある)、硬化触媒(D)(以下、単に(D)成分とする場合もある)、および有機溶媒(E)((ただし、有機溶媒(E)は芳香族アルコール(F)を含まない)、以下、単に(E)成分とする場合もある)を含むコーティング組成物において、
前記無機酸化物微粒子(A)が、
酸化ジルコニウム成分を50質量%以上含む第一無機酸化物微粒子(A1)(以下、単に(A1)成分とする場合もある)100質量部および酸化セリウム微粒子(A2)(以下、単に(A2)成分とする場合もある)0.1質量部以上90質量部以下を含むことを特徴とするコーティング組成物である。
以下、本発明は、以下の態様をとることができる。
(2)(A)成分と(B)成分との合計量100質量部当たり、前記(B)成分が40~80質量部であり、(C)成分が1~90質量部、前記(D)成分が0.1~5質量部および(E)成分が50~500質量部である、(1)のコーティング組成物。なお、(A)成分の配合割合は、少なくとも(A1)成分および(A2)成分の合計量を基準とする。
(3)硬化触媒(D)がアセチルアセトナート錯体を含む(1)又は(2)のコーティング組成物。
(4)加水分解性基含有有機ケイ素化合物(B)がγ-グリシドキシ基を含有する有機ケイ素化合物およびアミノ基を含有する有機ケイ素化合物の少なくともいずれか一方を含む上記(1)~(3)の何れかのコーティング組成物。
(5) 有機溶媒(E)が(Ea)沸点が100℃以下の脂肪族アルコール、(Eb)沸点が100℃以上のセルソルブ系アルコール、(Ec)沸点が150℃以上の高沸点溶剤よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含む(1)~(4)の何れかのコーティング組成物。
(6)(A)成分と(B)成分との合計量100質量部当たり、(Ea)沸点が100℃以下の脂肪族アルコールを70~200質量部、(Eb)沸点が100℃以上のセルソルブ系アルコールを10~50質量部、(Ec)沸点が150℃以上の高沸点溶剤が10~100質量部で用いられる(5)のコーティング組成物。
(7)硫黄を含有し、屈折率が1.59以上でありそして熱変形温度が125℃以下であるプラスチック製光学基材上に、(1)~(6)の何れかのコーティング組成物の硬化物であるハードコート膜を有する光学物品。
(8)(1)~(6)のいずれかに記載のコーティング組成物中にプラスチック製の光学基材をディップして該光学基材上にハードコート膜を形成する方法であって、
該光学基材は、光学基材を3ヶ所で固定するための3本のアームを備えた固定治具により3ヶ所で垂直に固定されてコーティング組成物中にディップされ、ここで上記3ヶ所は、ディップ液面から見て光学基材の下端部を固定する1ヶ所と、光学基材を下端部から90~180度の角度の位置と180~270度の角度の位置で固定する2ヶ所からなり、そして
上記下端部と異なる位置を固定する2ヶ所のための2本のアームは、当該2ヶ所の位置から見て下方に向かって伸びている、
ことを特徴とする上記方法。
本発明のコーティング組成物は、酸化ジルコニウム成分を主成分とする第一無機酸化物微粒子(A1)と酸化セリウム微粒子(A2)とを特定の配合割合で含む無機酸化物微粒子(A)を使用することにより、高屈折率レンズに対しても干渉模様の発生が少なく、かつ、密着性、特に、耐候密着性の良好なハードコート膜を形成できる。この密着性向上効果は、芳香族アルコール(F)を含むことによりさらに発揮される。
さらには、硬化触媒(D)として、アセチルアセトナート錯体を特定の配合割合で使用することにより、耐擦傷性に優れたハードコート膜を形成することができる。
また、本発明によれば、従来から汎用的に使用されているアルカリ溶液による化学処理のみでも、基材に対する密着性の良好なハードコート膜を形成することができる。さらに、耐温水性も向上しており、温水と接触させても、密着性の低下を小さくできる。
図1は、光学基材を3ヶ所で固定するための3本のアームを備えた固定治具である。上記3ヶ所は、ディップ液面から見て光学基材の下端部を固定するための1ヶ所と、光学基材を下端部から90~180度の角度の位置と180~270度の角度の位置で固定するための2ヶ所からなり、そして上記下端部と異なる位置を固定する2ヶ所のための2本のアームは、当該2ヶ所の位置から見て下方に向かって伸びている、すなわちレンズ正面から見てハの字型の状態で伸びている。 図2は、光学基材を3ヶ所で固定するための3本のアームを備えた他の固定治具である。上記3ヶ所は、ディップ液面から見て光学基材の下端部を固定するための1ヶ所と、光学基材を下端部から90~180度の角度の位置と180~270度の角度の位置で固定するための2ヶ所からなり、そして上記下端部と異なる位置を固定する2ヶ所のための2本のアームは、当該2ヶ所の位置から見て上方に向かって伸びている、すなわちレンズ正面から見て逆ハの字の状態で伸びている。
本発明のコーティング組成物は、無機酸化物微粒子(A)、加水分解性基含有有機ケイ素化合物(B)、水又は酸水溶液(C)、硬化触媒(D)、有機溶媒(E)を必須成分として含有している。このように、前記(A)~(E)成分を含有し、前記(A)成分が酸化ジルコニウム成分を主成分とする第一無機酸化物微粒子(A1)、および酸化セリウム微粒子(A2)を特定の割合で含むことにより、本発明の優れた効果(特に耐候密着性)を発揮することができる。
以下、本発明のコーティング組成物を構成する各成分について説明する。
<無機酸化物微粒子(A)>
本発明のコーティング組成物における無機酸化物微粒子(A)としては、前記(A)成分が酸化ジルコニウム成分を主成分とする第一無機酸化物微粒子(A1)、および酸化セリウム微粒子(A2)を少なくとも含有する。これら(A1)成分、(A2)成分について先ず説明する。
<第一無機酸化物微粒子(A1)>
本発明において、第一無機酸化物微粒子(A1)は、酸化ジルコニウム(ZrO)成分を50質量%以上含む(酸化ジルコニウムを主成分とする)ものである。酸化ジルコニウム成分を50質量%以上含むことにより、耐候密着性をより一層向上できる。該(A1)成分は、酸化ジルコニウム成分以外の酸化物を50質量%未満の割合で含んでもよい。含んでいてもよいその他の酸化物としては、具体的には、Si、Al、Ti、Fe、In、Au、Sn、Sb、及びWよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含む酸化物を好ましく挙げることができる。
第一無機酸化物微粒子(A1)は、酸化ジルコニウム成分を50質量%以上含んでいれば、前記その他の酸化物を含んでいてもよく、また酸化ジルコニウムを含む複合酸化物微粒子であってもよい。具体的には、酸化ジルコニウムが50~100質量%、酸化チタンが0~50質量%、酸化スズが0~50質量%、五酸化アンチモンが0~20質量%、酸化タングステンが0~10質量%および二酸化珪素が0~25質量%の範囲で含有されるものが好ましい。これらのうち、特に、耐候密着性を考慮すれば、酸化チタンを含まないほうがよい。中でも、高屈折率レンズへの適用を考慮すると、酸化ジルコニウム成分は70質量%以上であることが好ましい。その中でも、特に、耐候密着性、高屈折レンズへの適用を考慮すると、酸化ジルコニウム成分が100質量%、つまり、複合酸化物ではなく、酸化ジルコニウム単独からなる第一無機酸化物微粒子(A1)であることが好ましい。ただし、不可避に回避できない他元素の酸化物の存在を排除することは意図していない。
また、第一無機酸化物微粒子(A1)の粒子径は、従来のコーティング剤で使用されるものと特に変わらず、電子顕微鏡(TEM)により観察される1次粒子径が1~300nm程度のものが好適に使用できる。中でも、プラスチック製光学基材の耐擦傷性を向上させるためには、特に、屈折率が1.59以上、ガラス転移温度が125℃以下のチオウレタン系樹脂製光学基材の表面にコーティングした際、耐擦傷性を向上させるには、1次粒子径が10nm以下のものが好ましく、1~6nm程度のものがさらに好ましい。このような粒子径の微粒子は、通常、分散媒として水または後述する有機溶媒、特にアルコール系溶媒に分散させた形で使用に供される。一般には微粒子をコロイド分散させることにより微粒子が凝集するのを防止している。本発明においては、上記の第一無機酸化物微粒子(A1)は、ハードコート膜中に緻密に均一に分散させ得るという観点から、水溶性の有機溶媒或いは水に分散させたゾルの形態で、コーティング組成物中に配合されるのが好適である。
なお、ゾルの形態で第一無機酸化物微粒子(A1)を使用する場合、操作性をさらに改善するためには、ゾルに含まれる無機酸化物微粒子の濃度(固形分濃度)が10~50質量%であるのが好ましい。
本発明における第一無機酸化物微粒子(A1)の分散媒に用いる有機溶媒の具体例としては、n-ブタノール、2-ブタノール、t-ブタノール、イソプロパノール、エタノール、メタノール、エチレングリコールなどのアルコール;プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルなどのセルソルブ;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジメチルアセトアミド等が挙げられる。これらの有機溶媒は、単独で使用しても良く、あるいは複数の有機溶媒の混合溶媒として使用しても良く、或いは有機溶媒と水の混合溶媒として使用しても良い。上記分散媒の中でも、水、アルコール、または水とアルコールの混合溶媒を使用することが好ましい。
上記のような第一無機酸化物微粒子(A1)は、有機溶媒を分散媒としたゾルの状態で市販されており、例えば、堺化学工業(株)製SZRシリーズ、日産化学工業(株)製HZシリーズ、ZRシリーズ、及び、(株)日本触媒製AX-ZPシリーズなどが挙げられる。この中でも、ハードコート膜の外観やコーティング組成物の安定性の観点から、堺化学工業(株)製SZRシリーズを使用することが好ましく、1次粒子径の小さいSZR-Mを使用することがさらに好ましい。
<酸化セリウム微粒子(A2)>
本発明において、酸化セリウム(CeO)微粒子を使用する場合には、特に制限されるものではなく、公知のものを使用することができる。中でも、コーティング組成物の操作性、ハードコート膜中に、均一に分散させることを考慮すると、水、またはアルコール系溶媒を分散媒として、コロイド状に酸化セリウム微粒子(A2)が分散しているゾルの状態で使用することが好ましい。この場合、1次粒子径が1~300nm程度のものが好適に使用できる。中でも、1次粒子径が100nm以下のものが好ましく、1~40nm程度のものがさらに好ましい。また、固形分濃度(ゾル中に含まれる酸化セリウム微粒子(A2)の濃度)は、10質量%乃至50質量%であることが好ましく、特に、10質量%乃至40質量%であることが好ましい。該酸化セリウム微粒子(A2)は、その他元素の酸化物が本発明の効果を阻害しない範囲で含まれていてもよいが、酸化セリウム微粒子(A2)単独からなることが好ましい。ただし、不可避的に回避できない他元素の酸化物を排除する意図ではない。
このような酸化セリウム微粒子(A2)の中でも、酸水溶液に分散した酸化セリウム微粒子(ゾル)を使用することが好ましい。酸水溶液に分散した酸化セリウム微粒子(A2)を使用することにより、酸化セリウム微粒子自体の分散をより安定化し、コーティング組成物自体の保存安定性を向上させることができる。その理由は、酸水溶液に分散させた酸化セリウム微粒子(A2)を使用することにより、酸化セリウムの表面に加水分解した有機ケイ素化合物が結合し、その結果、コーティング組成物の保存安定性を高めているのではないかと考えられる。
酸水溶液とするには、公知の酸性化合物を配合することが好ましく、具体的には、硫酸、塩酸、硝酸、ギ酸、酢酸、フタル酸、リンゴ酸、マレイン酸、シュウ酸、乳酸、クエン酸、酒石酸、サリチル酸、グリコール酸、安息香酸、マロン酸、マンデル酸などを使用することができる。その中でも、酢酸を使用することが好ましい。このような酸水溶液は、特に制限されるものではないが、pHが2乃至6であることが好ましく、酢酸を使用した場合には、酸化セリウム微粒子を含む酸水溶液中、1質量%乃至10質量%の範囲で酢酸の濃度を調製してやればよい。
このような酸水溶液に分散している酸化セリウム微粒子(A2)は、市販されており、具体的には、多木化学工業から販売されているニードラールU-15(登録商標)などを挙げることができる。
次に、酸化セリウムの配合量について説明する。
<酸化セリウム微粒子(A2)の配合量>
本発明において、酸化セリウム微粒子(A2)の配合量は、前記(A1)成分 100質量部に対して、酸化セリウム微粒子(A2)を0.1質量部以上90質量部以下でなければならない。前記(A2)成分が0.1質量部未満の場合には、耐候密着性が向上しないため好ましくない。一方、前記(A2)成分が90質量部を超える場合には、コーティング組成物自体が着色して、黄色度(YI)が高くなる傾向にあり、透明なハードコート膜を形成することが困難となるため好ましくない。得られたハードコート膜の耐候密着性、および透明性を考慮すると、前記(A2)成分は、前記(A1)成分 100質量部に対して、5~80質量部であることが好ましい。中でも、耐候密着性を維持しつつ高い透明性を有するためには、前記(A2)成分は、前記(A1)成分 100質量部に対して、7~60質量部であることが好ましく、8~50質量部であることがより好ましく、10~40質量部であることがさらに好ましく、10~25質量部であることが特に好ましい。
次に、もう一つの必須成分である加水分解性有機ケイ素化合物(B)について説明する。
<加水分解性基含有有機ケイ素化合物(B)>
本発明のコーティング組成物における、加水分解性基含有有機ケイ素化合物(以下、単に有機ケイ素化合物ともいう。)は、コーティング組成物を硬化してハードコート膜を形成したときにマトリックスとなる透明硬化体を形成する成分であり、前記無機酸化物微粒子(A)のバインダーとしての機能を有する。
上記有機ケイ素化合物としては、公知の有機ケイ素化合物を使用することが可能である。とりわけ、加水分解性基としてアルコキシ基を有している化合物が好ましく、アルコキシ基が2個以上、ケイ素原子に結合している化合物がより好ましい。
この(B)成分としては、以下のものを例示することができる。
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、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、5,6-エポキシヘキシルトリエトキシシラン、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、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシランの4量体、テトラエトキシシランの5量体、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリフェノキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン、1,2-ビス(トリメトキシシリル)エタン、1,2-ビス(トリエトキシシリル)エタン、1,3-ビス(トリメトキシシリル)プロパン、1,3-ビス(トリエトキシシリル)プロパン、1,6-ビス(トリメトキシシリル)ヘキサン、1,6-ビス(トリエトキシシリル)ヘキサン、n-プロピルトリメトキシシラン、n-ブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、n-ヘキシルトリメトキシシラン、n-ヘキシルトリエトキシシラン、n-オクチルトリエトキシシラン、n-デシルトリメトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、ビス[3-(ジエトキシメチルシリル)プロピル]カーボネート、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、パーフルオロオクチルエチルトリエトキシシラン、γ-クロロプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリ(β-メトキシ-エトキシ)シラン、アリルトリメトキシシラン、γ-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルジメトキシメチルシラン、γ-メルカプトプロピルトリアルコキシシラン、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-フェニル-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-2(アミノエチル)3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-2(アミノエチル)3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-2(アミノエチル)3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、および
上記の有機ケイ素化合物中の加水分解性基の一部或いは全部が加水分解したもの又は一部縮合したもの。
本発明においては、上記の中でも、プラスチック製光学基材へのハードコート膜の耐候密着性をより向上させる有機ケイ素化合物として、アミノ基を含有する有機ケイ素化合物が好適であり、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-フェニル-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-2(アミノエチル)3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-2(アミノエチル)3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-2(アミノエチル)3-アミノプロピルメチルジメトキシシランなどが好適に使用される。
本発明においては、上記の中でも、プラスチック製光学基材との密着性、架橋性をより向上させる有機ケイ素化合物として、γ-グリシドキシ基を含有する有機ケイ素化合物である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などが好適に使用される。
また、形成されるハードコート膜を緻密にし、プラスチック製光学基材の耐擦傷性をより向上させる有機ケイ素化合物として、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン等の加水分解が可能なアルコキシ基が分子内に4つ存在するもの、テトラエトキシシランまたはテトラメトキシシランの2~4量体(4量体の場合は、1分子にアルコキシ基が10個存在する)、メチルトリエトキシシラン、1,2-ビス(トリメトキシシリル)エタン、1,2-ビス(トリエトキシシリル)エタンなどが好適に使用される。ただし、これら耐擦傷性を向上させる有機ケイ素化合物の割合が多くなると、保存安定性が低下する場合がある。この理由は、該有機ケイ素化合物は、反応点が多いため、保存中に反応し易いことが原因であると考えられ、そのため、保存安定性を考慮すると、このような多官能性有機ケイ素化合物は、なるべく少ない量とすることが好ましい。
上記有機ケイ素化合物は、1種類のみを使用することもできるし、2種類以上のものを併用して使用することもできる。中でも、上記の通り、保存安定性を考慮すると、プラスチック製光学基材との密着性、架橋性をより向上させる有機ケイ素化合物として例示した、γ-グリシドキシ基を含有する有機ケイ素化合物である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から選ばれる少なくとも1種の有機ケイ素化合物(以下、これら有機ケイ素化合物を単に「反応性有機ケイ素化合物」とする場合もある)を使用することが好ましい。
また、上記の通り、プラスチック製光学基材へのハードコート膜の耐候密着性をより向上させる有機ケイ素化合物として例示した、アミノ基を含有する有機ケイ素化合物であるγ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-フェニル-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-2(アミノエチル)3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-2(アミノエチル)3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-2(アミノエチル)3-アミノプロピルメチルジメトキシシランを使用することが好ましい。
そして、本発明においては、コーティング組成物自体の保存安定性をより向上させ、プラスチック製光学基材へのハードコート膜の耐候密着性をより向上させるという点で、反応性有機ケイ素化合物とアミノ基を含有する有機ケイ素化合物とを併用することが最も好ましい。
<加水分解性基含有有機ケイ素化合物(B)の配合量>
本発明において、加水分解性基含有有機ケイ素化合物(B)の配合量は、(A)成分との合計量を100質量部として、加水分解性基含有有機ケイ素化合物(B)が40~80質量部であることが好ましい。(B)成分の配合量は、加水分解されていない加水分解性基含有有機ケイ素化合物の量である。
なお、複数種類の前記(A)成分、例えば、複数の(A1)成分および複数の(A2)成分を使用する場合には、これら成分の合計量が前記(A)成分の配合量となる。一方、同様に、複数種類の前記(B)成分、例えば、得られるハードコート膜の密着性、架橋性をより向上させる有機ケイ素化合物およびハードコート膜を緻密にし、プラスチック製光学基材の耐擦傷性をより向上させる有機ケイ素化合物を使用する場合には、これらの有機ケイ素化合物の合計量が(B)成分の配合量となる。
(B)成分が前記配合量を満足することにより、得られるハードコート膜の耐熱性、及び柔軟性が良好となり、ハードコート膜自身が製膜し易く、かつ耐久性が高いものとなる。得られるハードコート膜の耐熱性、柔軟性等を考慮すると、(B)成分の配合量は、(A)成分との合計量を100質量部として、55~65質量部の範囲で用いることが特に好ましい。
また、(B)成分として、反応性有機ケイ素化合物とアミノ基を含有する有機ケイ素化合物とを併用する場合の、アミノ基を含有する有機ケイ素化合物の配合量は、0.1~2質量部の範囲が好ましい。
<水又は酸水溶液(C)>
本発明のコーティング組成物では、(B)成分が加水分解し、この加水分解物が(A)成分を取り込んだ形で重合硬化(重縮合)してマトリックスとなる硬化体(ハードコート膜)を形成し、前記(A)成分が緻密にマトリックス中に分散したハードコート膜を形成する。この硬化体形成のための(B)成分の加水分解を促進させるために、水又は酸水溶液の配合が必要となる。
このような水又は酸水溶液(C)の使用量は、(B)成分の加水分解を効率良く行うという観点から、(A)成分と(B)成分の合計質量100質量部当り、1~90質量部、好ましくは5~75質量部、さらに好ましくは15~65質量部の量とすることが好ましい。即ち、(C)成分の量が少量であると、加水分解性基含有有機ケイ素化合物(B)の加水分解が十分に進行せず、得られるハードコート膜の耐擦傷性が低下したり、得られるコーティング組成物の保存安定性が低下するおそれがある。また、(C)成分の量が多くなりすぎると、均一な厚みのハードコート膜の形成が困難となり、外観に悪影響を与えるおそれがある。(C)成分の配合量は、(B)成分が加水分解されていない状態のものを基準とする。
既に述べた通り、(A)成分は、水に分散させた分散液(ゾル)の形態で使用されることが好ましい。このような場合には、(C)成分の配合量は、この分散液に使用されている水の量を含むものとする。例えば、(A)成分を使用する際に、分散液に含まれる水の量(酸水溶液を含む)が、(C)成分の量の範囲を満足している場合には、さらに水(酸水溶液)をコーティング組成物に混合する必要がない。一方、(C)成分の量の範囲に満たない場合には、さらに水を混合することが好ましい。
また、本発明において酸水溶液を用いた場合には、前記(B)成分の加水分解をさらに促進することができる。酸水溶液の配合量は、(C)成分の配合量と同じである。酸水溶液の酸成分としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、燐酸の如き無機酸、または酢酸、プロピオン酸の如き有機酸を挙げることができる。これらの中でも、コーティング組成物の保存安定性、加水分解性の観点から、塩酸及び酢酸が好適に使用される。また、酸水溶液の濃度は、0.001~0.5N、特に0.01~0.1Nであるのが好適である。
<硬化触媒(D)>
本発明のコーティング組成物における硬化触媒(D)は、(B)成分の加水分解物の縮合(重合硬化)を促進させるために使用される。硬化触媒として具体的には、アセチルアセトナート錯体、過塩素酸塩、有機金属塩、各種ルイス酸等が挙げられる。これらの硬化触媒は単独で使用することもできるし、2種以上を併用することもできる。これら硬化触媒を使用することにより、ハードコート膜をより硬くすることができる。この中でも、特に、アセチルアセトナート錯体を使用することにより、得られるハードコート膜の耐擦傷性をより向上できる。
アセチルアセトナート錯体として具体的には、アルミニウムアセチルアセトナート、リチウムアセチルアセトナート、インジウムアセチルアセトナート、クロムアセチルアセトナート、ニッケルアセチルアセトナート、チタニウムアセチルアセトナート、鉄アセチルアセトナート、亜鉛アセチルアセトナート、コバルトアセチルアセトナート、銅アセチルアセトナート、ジルコニウムアセチルアセトナート等を例示することができる。これらの中では、アルミニウムアセチルアセトナート、チタニウムアセチルアセトナートが好適である。
過塩素酸塩としては、過塩素酸マグネシウム、過塩素酸アルミニウム、過塩素酸亜鉛、過塩素酸アンモニウム等を例示することができる。
有機金属塩としては、酢酸ナトリウム、ナフテン酸亜鉛、ナフテン酸コバルト、オクチル酸亜鉛等を例示することができる。
ルイス酸としては、塩化第二錫、塩化アルミニウム、塩化第二鉄、塩化チタン、塩化亜鉛、塩化アンチモン等を例示することができる。
本発明においては、比較的低温でも短時間で耐擦傷性の高いハードコート膜が得られ、コーティング組成物の保存安定性が優れ、密着性のバランスが良好という観点から、硬化触媒としては、アセチルアセトナート錯体を使用することが好ましい。
また、使用する(B)成分の種類によっては、アセチルアセトナート錯体と過塩素酸塩とを併用することにより、得られるハードコート膜の耐擦傷性が向上する場合がある。アセチルアセテート錯体と過塩素酸塩とを併用する場合、得られるハードコート膜の耐擦傷性をより向上させるために、アセチルアセトナート錯体100質量部に対し、過塩素酸塩が0.1~20質量部であるのが好ましく、5~10質量部であるのがさらに好ましい。
硬化触媒(D)は、硬いハードコート膜を得るという観点から、(A)成分、及び(B)成分の合計量100質量部当たり、0.1~5質量部、特に2.0~4.0質量部の範囲の量で使用されることが好ましい。前記硬化触媒の使用量は(B)成分が加水分解されていない状態のものを基準とする。また、前記硬化触媒を複数種類使用した場合には、硬化触媒の合計量が使用量となる。
<有機溶媒(E)>
本発明のコーティング組成物において、有機溶媒(E)は、(B)成分の溶剤となり、かつ(A)成分の分散媒となるものである。有機溶媒(E)としては、揮発性を有する公知の有機溶媒が使用できる。ただし、有機溶媒(E)には、後述するとおり、芳香族アルコール(F)は包含されない。有機溶媒(E)は芳香族アルコール(F)と本発明では区別される。
このような有機溶媒(E)の具体例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、n-ブタノール、2-ブタノール、t-ブタノール、ジアセトンアルコール等の脂肪酸アルコール;
酢酸メチルの如き低級カルボン酸エステル;
ジオキサン、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルの如きエーテル;
アセトン、メチルエチルケトン、アセチルアセトンの如きケトン;
メチレンクロライド、クロロホルムの如きハロゲン化炭化水素;
ベンゼン、トルエン、キシレンの如き芳香族炭化水素;
等が挙げられる。これら有機溶媒は単独もしくは2種以上混合して使用することができる。
これら有機溶媒(E)の中でも、コーティング剤を塗布して硬化させる際に、良好な保存安定性、または容易に蒸発し、平滑なハードコート膜が形成されることにより、外観が得えられるという観点から、特に(Ea)沸点が100℃以下の脂肪族アルコールであるメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、t-ブタノール、(Eb)沸点が100℃以上のセルソルブ系アルコールであるエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、(Ec)沸点が150℃以上の高沸点溶剤であるジアセトンアルコール、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、乳酸エチルから選ばれるすくなくとも1種を使用するのが好ましい。また、このような有機溶媒の一部は、先に述べたように、(A)成分の分散媒として、予め前記(A)成分と混合しておくこともできる。
(E)成分の使用量は、良好な保存安定性、外観などを得るために、(A)成分と(B)成分との合計量100質量部当たり、好ましくは50~500質量部、より好ましくは100~230質量部の範囲である。更に、(Ea)、(Eb)、及び(Ec)を併用する場合の配合量は、それぞれ70~200質量部、10~50質量部、及び10~100質量部であることが好ましく、それぞれ90~160質量部、15~35質量部及び30~70質量部であることがより好ましい。
また、(Ea)においては、メタノール及びt-ブタノールを併用することが好ましく、プラスチック製光学基材への濡れ性、密着性、更には、コーティング組成物の保存安定性の観点から、メタノール/t‐ブタノールの比率は、1.2~2.2であることが好ましい。
(E)成分の配合量は、加水分解性基含有有機ケイ素化合物(B)が加水分解していない状態のものを基準とする。そして、(E)成分の配合量には、(B)成分から加水分解により生じるアルコールは含まれないものとする。
本発明のコーティング組成物は、以上の各成分を含むものである。その他、得られるハードコート膜の密着性、特に、耐候密着性を向上させるためには、以下の成分を配合することが好ましい。
<芳香族アルコール(F)>
本発明のコーティング組成物において、前記(A)~(E)成分に加えて、芳香族アルコール(F)を含むことが好ましい。前記(F)成分は、分子中に少なくとも1つの芳香族環と、少なくとも1つの水酸基を含む化合物であり、特にプラスチックレンズへのハードコート膜の密着性を高めるために使用される。
本発明において、(F)成分は、ハードコート膜が施される基材を形成するプラスチックに対する親和性が高いという性質を有しているため、硬化時にプラスチック製光学基材の表面部分を膨潤させる機能を示し、その結果として、得られるハードコート膜とプラスチック製光学基材に対する密着性を著しく高めることにもなる。本発明では、無機酸化物微粒子(A)による耐侯密着性向上効果と、芳香族アルコール(F)による密着性向上効果を組み合わせることにより、より優れた耐侯密着性を持つハードコート膜を形成している。
(F)成分としては、上述した有機溶媒(E)と均一に混合するものであれば特に制限されないが、ハードコート膜への残留の観点から、沸点は100~300℃であることが好ましく、160~240℃であることがより好ましく、200~210℃であることが最も好ましい。(F)成分の沸点が100℃未満の場合には、本発明のコーティング組成物をプラスチック基材に塗布後に、乾燥、及び硬化のために加熱する際に、プラスチック基材へ浸透する前に揮発してしまうために、密着性の向上効果が低くなる傾向にある。また、(F)成分の沸点が300℃を超える場合には、最終的に得られるハードコート膜中へ残存する量が増加するために、膜硬度(擦傷性)が低下する傾向にある。
(F)成分の具体例としては、4-メトキシベンジルアルコール、4-イソプロピルベンジルアルコール、α,α,4-トリメチルベンゼンメタノール、2-メチル-3-フェニルプロパノール、3-フェニルプロパノール、2,4-ジメチルベンジルアルコール、1-フェニル-2-メチル-2-プロパノール、1-(4-メチルフェニル)エタノール、2-エトキシベンジルアルコール、4-エトキシベンジルアルコール、フルフリルアルコール、2-フェニルプロパノール、4-メチル-1-フェニル-2-ペンタノール、2-メトキシベンジルアルコール、3-(4-メトキシフェニル)プロパノール、4-メチル-2-フェニルペンタノール、2-メチル-4-フェニル-2-ブタノール、4-メチルベンジルアルコール、5-メチルフルフリルアルコール、フェネチルアルコール、3-メチル-1-フェニル-3-ペンタノール、2-フェノキシエタノール、1-フェニルプロパノール、2-フェニル-2-プロパノール、4-フェニルブタン-2-オール、ピペロニルアルコール、1-フェニルエタノール、2-(4-メチル-5-チアゾリル)エタノール、2-チエニルメタノール、3,4-ジメトキシベンジルアルコール、2,3-ジメトキシベンジルアルコール、4-フェニル-3-ブテン-2-オール、1-フェニル-2-ペンタノール、ベンジルアルコール、2-ヒドロキシベンジルアルコール、3-ヒドロキシベンジルアルコール、4-ニトロフェニルエタノール、3-クロロベンジルアルコール、3,4-ジクロロベンジルアルコール、2,3,5,6-テトラフルオロフェニルエタノール、3-メトキシベンジルアルコール、3-フェノキシベンジルアルコール、2-クロロベンジルアルコール、o-クロロベンジルアルコール、イソプロピルベンジルアルコール、3,4,5-トリメトキシベンジルアルコールなどが挙げられる。
これらの中でも、特にプラスチックよりなる光学基材に対する親和性が高く、ハードコート膜とプラスチック製光学基材との密着性を大きく向上させるという観点から、ベンジルアルコール、フェネチルアルコール、フルフリルアルコール、2-フェニル-2-プロパノール、1-フェニル-2-メチル-2-プロパノール、4-メチルベンジルアルコールを使用することが好ましく、その中でも特にベンジルアルコールを使用することが最も好ましい。
上記の説明から理解されるように、(F)成分は、高沸点であり、更にはプラスチック製光学基材に一部浸透させるという観点で使用されるものであり、一般的な有機溶媒として使用されるものではない。
(F)成分の使用量は、分散媒として使用される有機溶媒と比較すると少量であり、具体的には、(A)成分と(B)成分との合計量100質量部当り、3~100質量部の範囲とするのが好ましく、より好ましくは9~60質量部の範囲であり、最も好ましくは20~45質量部の範囲である。(F)成分の使用量は、(B)成分が加水分解していない状態のものを基準とする。
(F)成分の使用量が100質量部を超える場合には、耐擦傷性が低下する傾向にある。他方、(F)成分の使用量が3質量部未満の場合には、ハードコート膜とプラスチック製光学基材との密着性が低下する傾向にある。
前記の通り、本発明では、(F)成分は、分散媒である(E)成分と区別して使用される。そのため、上記範囲を満足し且つ形成されるハードコート膜が優れた耐擦傷性を維持するためには、(F)成分の使用量を、(C)成分及び(E)成分の合計量100質量部当たり、50質量部以下とすることが好ましく、20質量部以下とすることがさらに好ましい。
<その他の添加剤>
本発明のコーティング組成物には、上記の各種成分に加え、任意的に公知の添加剤を配合することが可能である。
本発明のコーティング組成物には、本発明の目的を損なわない限り、それ自体公知の添加剤を任意的に配合することができる。このような添加剤の例としては、界面活性剤、酸化防止剤、ラジカル補足剤、紫外線安定剤、紫外線吸収剤、離型剤、着色防止剤、帯電防止剤、蛍光染料、染料、顔料、香料、可塑剤等を挙げることができる。
界面活性剤としては、ノニオン系、アニオン系、カチオン系の何れも使用できる。プラスチックレンズ基材への濡れ性の観点からノニオン系界面活性剤を用いるのが好ましい。好適に使用できるノニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリエーテル変性シリコーン、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、デカグリセリン脂肪酸エステル、プロピレングリコール・ペンタエリスリトール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビット脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンフィトステロール・フィトスタノール、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンヒマシ油・硬化ヒマシ油、ポリオキシエチレンラノリン・ラノリンアルコール・ミツロウ誘導体、ポリオキシエチレンアルキルアミン・脂肪酸アミド、ポリオキシエチレンアルキルフェニルホルムアルデヒド縮合物、および単一鎖ポリオキシエチレンアルキルエーテル等を挙げることができる。
界面活性剤の使用に当たっては、2種以上を混合して使用しても良い。界面活性剤の添加量は、(A)成分と(B)成分との合計量100質量部当たり、0.001~1質量部の範囲が好ましい。
また、酸化防止剤、ラジカル捕捉剤、紫外線安定剤、紫外線吸収剤としては、ヒンダードフェノール酸化防止剤、フェノール系ラジカル捕捉剤、イオウ系酸化防止剤、ベンゾトリアゾール系化合物、ベンゾフェノン系化合物等を好適に使用できる。これらの配合剤の添加量は、(A)成分と(B)成分との合計量100質量部当たり、0.1~20質量部の範囲が好ましい。
染料、顔料は、着色のために使用されるものであり、それらの例としては、ニトロソ染料、ニトロ染料、アゾ染料、スチルベンゾアゾ染料、ケトイミン染料、トリフェニルメタン染料、キサンテン染料、アクリジン染料、キノリン染料、メチン染料、ポリメチン染料、チアゾール染料、インダミン染料、インドフェノール染料、アジン染料、オキサジン染料、チアジン染料、硫化染料、アミノケトン染料、オキシケトン染料、アントラキノン染料、ペリノン系染料、インジゴイド染料、フタロシアニン染料、アゾ系顔料、アントラキノン系顔料、フタロシアニン系顔料、ナフタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、ジオキサジン系顔料、インジゴイド系顔料、トリフェニルメタン系顔料、キサンテン系顔料等を挙げることができる。染料、顔料の使用に当たっては、着色すべき基材の色濃度によって、適宜決定される。
<コーティング組成物の調製>
本発明においては、前記コーティング組成物よりなるコーティング剤を製造し、コーティング剤をプラスチックレンズ等のプラスチック製光学基材の表面に塗布し、乾燥後、硬化させることによりハードコート膜を形成することができる。本発明において、コーティング組成物から得られるコーティング剤は、所定量の各成分を秤取り混合することにより製造することができる。各成分の混合は、例えば全ての成分を同時に混合することができる。また、(B)成分に(C)成分を添加して(B)を加水分解した後に、(A)成分を混合することもできる。(A)成分の分散安定性の観点から後者の方が好ましい。
(D)成分、(E)成分、及び必要に応じて配合される(F)の混合は、例えば、(A)、(B)及び(C)成分と合わせて全ての成分を同時に混合する方法が採用できる。また、(B)成分と一緒に(E)成分及び(F)成分を混合した後、(C)成分を混合して(B)成分の加水分解を行い、その後に(A)成分、及び(D)成分を順に添加・混合する方法が挙げられる。これらのうち、後者の方法が好ましい。
そして、(D)成分として、アセチルアセトナート錯体、および過塩素酸塩を併用する場合には、以下の混合方法を採用することが好ましい。すなわち、アセチルアセトナート錯体を先に(B)成分と混合し、次いで、(A)成分を混合し、最後に過塩素酸塩を混合することが好ましい。この理由は明らかではないが、アセチルアセトナート錯体を混合し、次いで、過塩素酸塩を混合することにより、(B)成分の縮合反応が完結し易くなり、得られるハードコート膜の耐擦傷性が向上するのではないかと考えられる。混合方法についてより詳細に説明すると、(B)成分、(E)成分、および(F)成分を先ず混合する。次いで、得られた混合物と(C)成分と混合した後、アセチルアセトナート錯体を混合する。次いで、(A1)成分、および(A2)成分を混合し、最後に、過塩素酸塩を混合する。このような方法を採用することにより、優れた効果を発揮するコーティング組成物(コーティング剤)が得られる。
なお、上記加水分解((B)成分と(C)成分とを混合して、(B)成分を加水分解する際)は、ハードコート膜の物性に悪影響を与えず且つ保存安定性を低下させないようにするために10~40℃の温度で行うことが好ましい。
このように混合して得られるコーティング剤は、特に制限されるものではないが、(A)、および(B)の加水分解物からなる固形分濃度が、コーティング剤の全質量中、15~50質量%、特に15~35質量%の範囲であることが好ましい。
<プラスチック製光学基材>
本発明のコーティング組成物は、例えば眼鏡レンズ、カメラレンズ、液晶ディスプレー、家屋や自動車の窓等のプラスチック製光学基材の表面へのハードコート膜の形成に適用される。中でも眼鏡レンズ用に好適に使用される。また、光学基材を形成するプラスチックとしては、例えば、(メタ)アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アリル樹脂、チオウレタン樹脂、ウレタン樹脂およびチオエポキシ樹脂の如き公知の樹脂からなる光学基材表面へのハードコート膜の形成に適用できる。中でも、本発明のコーティング組成物は、屈折率が1.59以上のものであって、ガラス転移温度が125℃以下のチオウレタン樹脂からなる光学基材表面へのハードコート膜の形成に好適に適用できる。さらには、本発明のコーティング組成物は、屈折率が1.65以上のものであって、ガラス転移温度が105℃以下のチオウレタン樹脂からなる光学基材表面へも好適に適用できる。特に、本発明のコーティング組成物は、屈折率が1.65以上のものであって、ガラス転移温度が105℃以下のチオウレタン樹脂に対して、従来技術のものよりも密着性、特に、耐候密着性を改善できる。
本発明者等は、本発明のコーティング組成物が、屈折率が1.65以上のものであって、ガラス転移温度が105℃以下のチオウレタン樹脂へも好適に適用できる理由を以下のように考えている。屈折率が1.67のものは、1.60のものと比較して、添加物等の違いによりハードコート膜と光学基材の界面における光劣化が進行しやすく、耐侯密着性が低下する傾向にあると考えられる。本発明のコーティング組成物は、酸化ジルコニウムを主成分とし、さらに酸化セリウムを含む無機酸化物微粒子(A)を使用しているため、該界面に到達する紫外線をカットし易くなる。その結果、光劣化が抑制されるため、屈折率が1.67の基材であっても、優れた耐侯密着性を示すと考えられる。さらには、反応性有機ケイ素化合物のみを使用し、さらには、アセチルアセトネート錯体、および過塩素酸塩を併用することにより、耐擦傷性に優れながら密着性の高いハードコート膜を形成できるため、より一層、耐候密着性が向上するものと考えられる。
本発明のコーティング組成物より得られるコーティング剤は、フォトクロミック化合物を含むプラスチック基材や、染色レンズへも好適に使用できる。
<光学物品の製造方法、光学物品>
上記のようにして製造されるコーティング剤は、必要に応じて異物を取り除くための濾過を行った後、プラスチックレンズ等のプラスチック製光学基材の表面に塗布し、乾燥後、硬化することによりハードコート膜を形成する。このプラスチック製光学基材としては、前記の光学基材が使用される。
コーティング剤の塗布としては、例えばディッピング法、スピンコート法、ディップスピンコーティング法、スプレー法、刷毛塗りあるいはローラー塗りなど公知の塗布方法が採用できる。コーティング剤を塗布後の乾燥は、コーティング剤中の溶媒を除去できる条件で適宜行なわれる。乾燥後の硬化は、形成されるコーティング層が十分な強度を有するまで行なわれる。例えば、急激な収縮を防ぎ外観良好なハードコート膜を積層する点から、最初に50~80℃で5~30分程度の予備硬化を行い、その後、基材によって異なるものの、90℃~120℃の温度で1~3時間程度の硬化が行なわれる。特に、本発明のコーティング組成物より得られるコーティング剤は、優れた密着性を発揮するため、予備硬化後の温度を比較的低温にすることができる。具体的には、予備硬化後の温度を95~115℃、さらに100~110℃とすることが可能である。このように比較的低温で硬化させることができるため、プラスチックレンズの黄変や、熱変形を防止することが可能となる。
その中でも、前記コーティング剤の塗布方法としては、プラスチックレンズ等の光学基材を固定治具に固定して行なうディッピング法が好適に使用される。ディッピング法により塗布する場合、一般的に、プラスチックレンズ等の光学基材への塗工性を勘案すると、塗布する成分の粘度を、3.0mPa・s(25℃)以下にすることが好ましい。
一方、前記コーティング剤の粘度は、プラスチックレンズ等の光学基材への密着性、耐候密着性等を考慮して選択される成分によっては、3.0mPa・s(25℃)以上となる場合があり、結果として固定治具との固定位置に外観不良が発生する可能性がある。このような場合であっても、図1に示すような固定治具を用いることで、外観良好に塗布することが可能である。
一般的には、円形のプラスチックレンズを用いたディッピング法の場合、レンズは垂直に、レンズ外周部を固定治具で固定してディップされる。本発明においては、外観良好に塗布することを勘案すると、図1のように、固定用アーム(4)を3本備えているレンズ用固定治具(2)を用いて、ディップ後の過剰の液をディップ槽に逃がすために、ディップ液面から見て、レンズ下端部(3)を1ヶ所で固定し、残り2ヶ所は、レンズ中心より上部の2ヶ所(5)で固定することが好ましい。その際に、前記残りの2ヶ所は、レンズ固定位置から見てディップ液面下方に伸びた(レンズ正面から見てハの字の状態の)アーム(4)で固定することが好ましい。この形状の固定治具は、例えば固定治具全体でバネ作用を有し、このバネ作用によりレンズを固定することができる。アームに付着した液はレンズ表面に流れることなく、アームを伝ってレンズ外に流れることにより、外観良好なハードコート膜とすることが可能となる。特に、図1に示すようなレンズ用固定治具は、レンズのエッジ部分のレンズ厚が3.0mmより薄いプラス度付きレンズ、及びマイナス度付きレンズに対して有効である。
また、固定冶具に付着したコーティング剤が乾燥し易くなることを抑制するために、ディッピング時には一般的にコート装置内に供給されるクリーンな空気の対流を抑制することが好ましい。通常1.0~0.5m/秒程度の風が供給されているが、ディップ槽から引き揚げた後には0.1m/秒以下、より好ましくは無風状態とすることが好ましい。
上記のようにして形成されるハードコート膜は、0.1~10μm程度の厚みとすればよく、一般に、メガネレンズでは1~5μmの厚みが好適である。上記方法を採用することにより、プラスチック製光学基材上に、ハードコート膜が形成された光学物品を得ることができる。
本発明のコーティング組成物によれば、優れた耐擦傷性を有するハードコート膜を与えるばかりでなく、長期間使用してもクラックやハードコート膜の剥離といった光劣化に起因する外観不良を防止することができる。更には、硬化時等の熱履歴に由来するハードコート膜のクラック、具体的には、ハードコート膜の収縮とプラスチック製光学基材の膨張により生じるハードコート膜のクラックの発生も防止できる。また、耐熱水性にも優れ、温水と接触させても、クラックが発生したり、密着性が低下したりするのを改善することができる。
以下、本発明を説明するために、実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、本実施例で使用したプラスチック製光学基材(レンズ基材)および各成分は以下のとおりである。
(1)プラスチック製光学基材(レンズ基材)
MRA:チオウレタン系樹脂プラスチックレンズ、屈折率=1.60、ガラス転移温度が115℃。
MRB:チオウレタン系樹脂プラスチックレンズ、屈折率=1.67、ガラス転移温度が86℃。
MRC:チオウレタン系樹脂プラスチックレンズ、屈折率=1.67、ガラス転移温度が103℃。
TRA:チオウレタン系樹脂プラスチックレンズ、屈折率=1.60、ガラス転移温度が97℃。
TRC:チオエポキシ系樹脂プラスチックレンズ、屈折率1.74、ガラス転移温度が80℃。
TRD:チオエポキシ系樹脂プラスチックレンズ、屈折率1.71、ガラス転移温度が105℃。
TRE:ウレタン系樹脂プラスチックレンズ、屈折率1.56、ガラス転移温度が85℃。
上記のガラス転移温度は、JIS K7121の試験方法に従い、DSCを使用して測定した値である。
CR:アリル系樹脂プラスチックレンズ、屈折率=1.50。
TRB:ウレタン系樹脂プラスチックレンズ、屈折率=1.53。
PC1:プラスチックレンズ基材表面にメタクリル系樹脂からなるコーティング層を有するレンズ(フォトクロミック光学基材)。
〔PC1の作製方法 コート法によるフォトクロミック光学基材〕
(フォトクロミック重合硬化性組成物の調製)
ラジカル重合性単量体である平均分子量776の2,2-ビス(4-アクリロイルオキシポリエチレングリコールフェニル)プロパン/ポリエチレングリコールジアクリレート 平均分子量532)/トリメチロールプロパントリメタクリレート/ポリエステルオリゴマーヘキサアクリレート/グリシジルメタクリレートを、それぞれ40質量部/15質量部/25質量部/10質量部/10質量部の配合割合で配合した。次に、このラジカル重合性単量体の混合物100質量部に対して、3質量部のフォトクロミック化合物1(下記式参照)を加え、70℃で30分間の超音波溶解を実施した。その後、得られた組成物に重合開始剤であるCGI1870:1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンとビス(2,6-ジメトキシベンゾイル)-2,4,4-トリメチルーペンチルフォスフィンオキサイドの混合物(重量比3:7)を0.35質量部、安定剤であるビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)セバケートを5質量部、トリエチレングリコール-ビス〔3-(3-t-ブチル-5-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネートを3質量部、シランカップリング剤であるγ-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランを7質量部、及びレベリング剤である東レ・ダウコーニング株式会社製シリコーン系界面活性剤L-7001を0.1質量部添加し、十分に混合することによりフォトクロミック重合硬化性組成物を調製した。
Figure 0007114636000001
(プラスチック製光学基材の準備;プライマー層の積層)
プラスチック製光学基材として、MRA(チオウレタン系樹脂プラスチックレンズ、屈折率=1.60)を用い、このプラスチック製光学基材をアセトンで十分に脱脂し、50℃の5%水酸化ナトリウム水溶液で4分間処理、4分間の流水洗浄、そして40℃の蒸留水で4分間洗浄した後、70℃で乾燥させた。次いで、プライマーコート液として、竹林化学工業株式会社製湿気硬化型プライマー『タケシールPFR402TP-4』及び酢酸エチルをそれぞれ50質量部となるように調合し、更にこの混合液に対して東レ・ダウコーニング株式会社製レベリング剤FZ-2104を0.03質量部添加し、窒素雰囲気下で均一になるまで充分に撹拌した液を用いた。このプライマー液を、MIKASA製スピンコーター1H-DX2を用いて、レンズMRA表面にスピンコートした。このレンズを室温で15分間放置することにより、膜厚7μmのプライマー層を有するレンズ基材を作製した。
(プライマー層を有するレンズ基材上にフォトクロミックコート層を積層)
次いで、前述のフォトクロミック重合硬化性組成物 約1gを、前記プライマー層を有するレンズ基材の表面にスピンコートした。前記フォトクロミック重合硬化性組成物よりなる塗膜が表面にコートされたレンズに、窒素ガス雰囲気中で、レンズ表面の405nmにおける出力が150mW/cmになるように調整したフュージョンUVシステムズ社製のDバルブを搭載したF3000SQを用いて、3分間光照射し、塗膜を硬化させた。その後、さらに110℃の恒温器にて、1時間の加熱処理を行うことでフォトクロミックコート層を形成した。得られるフォトクロミックコート層の膜厚はスピンコートの条件によって調整が可能である。該フォトクロミックコート層の膜厚は、40±1μmとなるように調整した。このようにして レンズ基材 PC1を製造した。
(2)コーティング剤(コーティング組成物)用成分
〔無機酸化物微粒子(A)〕
A1(1):酸化ジルコニウムのメタノール分散ゾル。固形分濃度(酸化ジルコニウム微粒子の濃度)30質量%。1次粒子径3~5nm。
A1(2):酸化ジルコニウムのメタノール分散ゾル。固形分濃度(酸化ジルコニウム微粒子の濃度)30質量%。1次粒子径17~19nm。
A1(3):五酸化アンチモンのメタノール分散ゾル。固形分濃度(五酸化アンチモン微粒子の濃度)30質量%。
A1(4):酸化スズ83質量%、酸化ジルコニウム12質量%、五酸化アンチモン2質量%、二酸化ケイ素3質量%を含む複合無機酸化物微粒子のメタノール分散ゾル。固形分濃度(複合無機酸化物微粒子の濃度)40.5質量%。
A2:水分散酸化セリウム微粒子(多木化学製ニードラールU-15)。固形分濃度(酸化セリウム微粒子の濃度)15質量%(酢酸2質量%、水83質量%含有)。
〔加水分解性基含有有機ケイ素化合物(B)〕
BSE:1,2-ビス(トリエトキシシリル)エタン。
GTS:γ―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン。
GDS:γ―グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン。
TEOS:テトラエトキシシラン。
ATM:γ-アミノプロピルトリメトキシシラン。
〔水又は酸水溶液(C)〕
C1;0.05N塩酸水溶液。
C2;酢酸。
C3;蒸留水。
〔硬化触媒(D)〕
(アセチルアセトナート錯体)
D1:トリス(2,4-ペンタンジオナト)アルミニウム(III)。
(過塩素酸塩)
D2:過塩素酸アンモニウム。
〔有機溶媒(E)〕
(Ea)沸点が100℃以下の脂肪族アルコール。
E1:メタノール。
E2:t-ブタノール。
(Eb)沸点が100℃以上のセルソルブ系アルコール。
E4:プロピレングリコールモノメチルエーテル。
(Ec)沸点が150℃以上の高沸点溶剤。
E3:ジアセトンアルコール。
〔芳香族アルコール(F)〕
F1:ベンジルアルコール。
コーティング剤製造例
〔コーティング剤1の製造〕
加水分解性基含有有機ケイ素化合物(B)としてGTS 54.0質量部、有機溶媒(E)としてE2 23.0質量部、E3 75.5質量部、芳香族アルコール(F)としてF1 42.3質量部、さらにシリコーン系界面活性剤(東レ・ダウコーニング株式会社製L7001)0.21質量部を加え撹拌混合した。得られた溶液を撹拌しながら、水又は酸水溶液(C)としてC1 17.5質量部、C3 11.0質量部を液温が30℃を超えないように注意しながら加え、添加終了後、継続して20時間撹拌した。その後、硬化触媒(D)としてD1 4.2質量部を加え、1時間撹拌混合した。次いで、無機酸化物微粒子(A)としてA1(1) 127.1質量部(第一無機酸化物微粒子;酸化ジルコニウム微粒子38.1質量部、有機溶媒(E);メタノール89.0質量部(E1))を加え、室温で15分撹拌混合した。
次いで、無機酸化物微粒子(A)としてA2 52.3質量部(酸化セリウム微粒子7.9質量部、水44.4質量部)を加え、室温で24時間撹拌混合した。この液に、硬化触媒(D)としてD2 0.3質量部を加え、2時間撹拌混合してコーティング剤1(コーティング組成物)を得た。
〔コーティング剤2~36の製造〕
表1、表2、及び表3に示す無機酸化物微粒子(A)、加水分解性基含有有機ケイ素化合物(B)、水又は酸水溶液(C)、硬化触媒(D)、有機溶媒(E)、芳香族アルコール(F)を用いた以外は、コーティング剤1と同様な方法で製造した。配合の組成を表1、表2、及び表3に示した。なお、表1に記載したコーティング剤2~19、及び表3に記載したコーティング剤26~36を実施例2~123に、表2に記載したコーティング剤20~25を比較例1~7に各々用いた。
Figure 0007114636000002
Figure 0007114636000003
Figure 0007114636000004
実施例1
〔ハードコート膜の形成〕
厚さが約2mmの光学基材(レンズ基材)MRAを、50℃の20質量%水酸化ナトリウム水溶液に浸漬し、超音波洗浄器を用いて、5分間アルカリエッチングを行った。アルカリエッチング後、水道水、及び50℃の蒸留水で順次洗浄し、残余のアルカリ分を取り除いた後、室温になるまで約10分間放置した。このレンズ基材に、コーティング剤1を25℃で、引き上げ速度15cm/分の速さで、ディップコートした。この後、70℃のオーブンにて15分間予備硬化した後、110℃で3時間の硬化を行い、ハードコート膜を形成した。得られたハードコート膜は、厚みは約2μm、屈折率1.60の無色透明な膜であった。
〔光学物品の評価結果〕
この光学物品(ハードコートレンズ)について、煮沸密着性、スチールウール耐擦傷性、耐侯密着性、黄色度について評価を行った。その結果、表に示したように、煮沸密着性:5時間以上、スチールウール耐擦傷性:A、耐候密着性:240時間、黄色度:1.7であった。各評価については、下記の方法で行った。
(煮沸密着性)
得られた光学物品(ハードコートレンズ)を沸騰させた蒸留水に入れ、1時間毎にハードコートレンズの密着性を評価した。試験評価は、試験前と試験1時間毎にハードコート膜とレンズの密着性をJISD-0202に準じてクロスカットテープ試験によって行った。即ち、カッターナイフを使い、ハードコート膜面に約1mm間隔に切れ目を入れ、マス目を100個形成させる。その上にセロファン粘着テープ(ニチバン株式会社製セロテープ(登録商標))を強く貼り付け、次いで、表面から90°方向へ一気に引っ張り剥離した後、ハードコート膜が残っているマス目を測定した。評価結果は、残っているマス目が90未満時の試験時間を記載した。例えば、3時間と表記されている場合、促進3時間後のクロスカットテープ試験で残っているマス目が90未満となったことを意味する。また、促進5時間でも残っているマス目が90以上だった場合は、5時間以上と記載した。
(スチールウール耐擦傷性)
スチールウール(日本スチールウール株式会社製ボンスター#0000番)を用い、3kgの荷重を加えながら、10往復、光学物品表面(ハードコート膜表面)を擦り、傷ついた程度を目視で評価した。評価基準は次の通りである。
A:傷が付かない(目視で傷が確認できなかった場合)。
B:ほとんど傷が付かない(目視で1以上5本未満の擦傷がある場合)。
C:極わずかに傷が付く(目視で5本以上10本未満の擦傷がある場合)。
D:傷が付く(目視で10本以上の擦傷がある場合)。
E:ハードコート膜の剥離が生じている。
(耐候密着性)
得られた光学物品(ハードコートレンズ)を、Q-LAB製QUV Accelerated Weathering Testersを用い、放射強度が1.55W/cm(340nm)下で8時間放置し(レンズ表面温度約60℃)、その後加湿下で4時間放置し(レンズ表面温度約60℃)、この試験を2サイクル(計24時間)毎に評価を行い、最大360時間試験を行った。試験評価は、試験前と試験24時間毎にハードコート膜とレンズの密着性をJISD-0202に準じてクロスカットテープ試験によって行った。即ち、カッターナイフを使い、ハードコート膜面に約1mm間隔に切れ目を入れ、マス目を100個形成させる。その上にセロファン粘着テープ(ニチバン株式会社製セロテープ(登録商標))を強く貼り付け、次いで、表面から90°方向へ一気に引っ張り剥離した後、ハードコート膜が残っているマス目を測定した。評価結果は、残っているマス目が90未満時の試験時間を記載した。例えば、100時間と表記されている場合、促進100時間後のクロスカットテープ試験で残っているマス目が90未満となったことを意味する。また、促進360時間でも残っているマス目が90以上だった場合は、360時間と記載した。
(黄色度)
得られた光学物品(ハードコートレンズ)の黄色度(YI)を、スガ試験機株式会社製SMカラーコンピューター(SM-T)を用いて求めた。
以上の結果を表4に示した。
実施例2~99
〔ハードコート膜の形成〕
表1、表2、及び表3に示す組成物から得られたコーティング剤、及びプラスチックレンズ基材を使用して、実施例1と同様の方法でコーティング剤を塗布してハードコート膜を形成した光学物品(ハードコートレンズ)を作製し、その評価を行った。評価結果を表4、表5、及び表6に示した。
なお、実施例80~99については、BC4.0、加入度2.50の二重焦点レンズにもコーティングを行い、小玉部分から液垂れ等の外観評価も実施した。評価基準は、以下の通りである。
(外観評価基準)
A:小玉からの液垂れがないか、0.5mm未満のものが発生。
B:小玉からの液垂れが、0.5mm以上1.0mm以下のものが発生。
C:小玉からの液垂れが、1.0mmを超えるものが発生。
Figure 0007114636000005
Figure 0007114636000006
Figure 0007114636000007
実施例100~123
さらに、表1、または表3に示す組成物から得られたコーティング剤2、4、5、17、18、及び30について、下記に示す方法で、15℃で8週間保存し、その後の物性を上記と同様にして評価した。評価結果を表7に示した。
(保存安定性)
コーティング剤(コーティング組成物)調整後、15℃で8週間保存した後に、各コーティング剤(コーティング組成物)を用いて、それぞれ上記と同様な方法でハードコート膜を形成し、得られたハードコート膜の煮沸密着性、スチールウール耐擦傷性、耐候密着性、黄色度を評価した。
Figure 0007114636000008
比較例1~7
表2に示す組成物のコーティング剤20~25、及び表8に示すプラスチックレンズ基材を使用して、実施例1と同様の方法でコーティング剤を塗布したプラスチックレンズ基材を作製し、その評価を行った。評価結果を表8に示した。
Figure 0007114636000009
前記実施例から明らかなように、本発明の無機酸化物微粒子(A)、加水分解性基含有有機ケイ素化合物(B)、水又は酸水溶液(C)、硬化触媒(D)、有機溶媒(E)、及び芳香族アルコール(F)を配合させることにより、煮沸密着性、耐擦傷性、及び耐候密着性に優れたハードコート膜を形成することができた。また保存安定性に関しても、(B)成分として反応性有機ケイ素化合物のみを使用したものは特に良好であり、15℃保存8週間後においても、煮沸密着性、耐擦傷性、及び耐候密着性はコーティング剤を調製した初期と同じであった。
一方、比較例1~4においては、好適な組成から外れるため、十分な耐候密着性を得ることができなかった。また、比較例5~7においては、酸化セリウム微粒子を好適な範囲を超えて含有しているため、満足する黄色度を得ることができなかった。
実施例124
中心厚が約6.1mm、コバ厚が約1.1mmである直径65mmの+6.00の度付き光学基材(レンズ基材)MRAを、50℃の20質量%水酸化ナトリウム水溶液に浸漬し、超音波洗浄器を用いて、5分間アルカリエッチングを行った。アルカリエッチング後、水道水、及び50℃の蒸留水で順次洗浄し、残余のアルカリ分を取り除いた後、室温になるまで約10分間放置した。このレンズ基材に、図1のような、レンズ中心より上部の2ヶ所の固定をレンズ固定位置から見てディップ液面下方に伸びた(レンズ正面から見てハの字の状態の)固定治具を用いて、コーティング剤30(粘度:3.8mPa・s(25℃))を25℃で、引き上げ速度15cm/分の速さで、ディップコートした。なお、ディッピング時に供給されるクリーンな空気の風速は、0.1m/秒であった。この後、70℃のオーブンにて15分間予備硬化した後、110℃で3時間の硬化を行い、ハードコート膜を形成した。
〔ハードコート膜の評価結果〕
このハードコート膜について、光学基材と固定治具との固定位置の外観を目視で評価した。外観評価はAであった。なお、評価基準は次の通りである。
A:光学基材と固定治具とが接触している3ヶ所のうち、レンズ中心より上部の2ヶ所において、外観不良な箇所の長さ0.5mm未満の場合。
B:光学基材と固定治具とが接触している3ヶ所のうち、レンズ中心より上部の2ヶ所において、外観不良な箇所の長さ0.5mm以上、1.0mm未満の場合。
C:光学基材と固定治具とが接触している3ヶ所のうち、レンズ中心より上部の2ヶ所において、外観不良な箇所の長さ1.0mm以上、2.0mm未満の場合。
D:光学基材と固定治具とが接触している3ヶ所のうち、レンズ中心より上部の2ヶ所において、外観不良な箇所の長さ2.0mm以上の場合。
実施例125
図2のような、レンズ中心より上方の2ヶ所の固定をレンズ固定位置から見てディップ液面上方に伸びた(レンズ正面から見て逆ハの字の状態の)固定治具を用いた以外は、実施例124と同様にハードコート膜を形成した。外観評価はBであった。
実施例126
実施例124において、ディッピング時に供給されるクリーンな空気の風速を0.5m/秒にした以外は、実施例124と同様にハードコート膜を形成した。外観評価はAであった。
実施例127
実施例125において、ディッピング時に供給されるクリーンな空気の風速を0.5m/秒にした以外は、実施例125と同様にハードコート膜を形成した。外観評価はCであった。
1:レンズ
2:レンズ用固定治具
3:レンズ用固定治具によるレンズ下端固定位置
4:レンズ用固定治具の固定アーム
5:レンズ用固定治具によるレンズ上部固定位置

Claims (8)

  1. 無機酸化物微粒子(A)、加水分解性基含有有機ケイ素化合物(B)、水又は酸水溶液(C)、硬化触媒(D)、および有機溶媒(E)(ただし、有機溶媒(E)は芳香族アルコール(F)を含まない)を含むコーティング組成物において、
    前記無機酸化物微粒子(A)が、
    酸化ジルコニウム成分100質量%からなる第一無機酸化物微粒子(A1)100質量部および酸化セリウム微粒子(A2)0.1質量部以上90質量部以下を含むことを特徴とするコーティング組成物。
  2. 無機酸化物微粒子(A)と加水分解性基含有有機ケイ素化合物(B)との合計量100質量部当たり、
    加水分解性基含有有機ケイ素化合物(B)が40~80質量部、
    水又は酸水溶液(C)が1~90質量部、
    硬化触媒(D)が0.1~5質量部、および
    有機溶媒(E)が50~500質量部である請求項1に記載のコーティング組成物。
  3. 硬化触媒(D)がアセチルアセトナート錯体を含む請求項1又は2に記載のコーティング組成物。
  4. 加水分解性基含有有機ケイ素化合物(B)がγ-グリシドキシ基を含有する有機ケイ素化合物およびアミノ基を含有する有機ケイ素化合物の少なくともいずれか一方を含む請求項1~3の何れかに記載のコーティング組成物。
  5. 有機溶媒(E)が(Ea)沸点が100℃以下の脂肪族アルコール、(Eb)沸点が100℃以上のセルソルブ系アルコール、(Ec)沸点が150℃以上の高沸点溶剤よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含む請求項1~4の何れかに記載のコーティング組成物。
  6. 無機酸化物微粒子(A)と加水分解性基含有有機ケイ素化合物(B)との合計量100質量部当たり、(Ea)沸点が100℃以下の脂肪族アルコールが70~200質量部、(Eb)沸点が100℃以上のセルソルブ系アルコールが10~50質量部、そして(Ec)沸点が150℃以上の高沸点溶剤が10~100質量部で用いられる請求項5に記載のコーティング組成物。
  7. 硫黄を含有し、屈折率が1.59以上でありそしてガラス転移温度が125℃以下であるプラスチック製の光学基材上に、請求項1~6の何れかに記載のコーティング組成物の硬化物であるハードコート膜を有する光学物品。
  8. 請求項1~6のいずれかに記載のコーティング組成物中にプラスチック製の光学基材をディップして該光学基材上にハードコート膜を形成する方法であって、
    該光学基材は、光学基材を3ヶ所で固定するための3本のアームを備えた固定治具により3ヶ所で垂直に固定されてコーティング組成物中にディップされ、ここで上記3ヶ所は、ディップ液面から見て光学基材の下端部を固定する1ヶ所と、光学基材を下端部から90~180度の角度の位置と180~270度の角度の位置で固定する2ヶ所からなり、そして
    上記下端部と異なる位置を固定する2ヶ所のための2本のアームは、当該2ヶ所の位置から見て下方に向かって伸びている、
    ことを特徴とする上記方法。
JP2019569168A 2018-01-30 2019-01-30 コーティング組成物及びハードコート膜を有する光学物品 Active JP7114636B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018013747 2018-01-30
JP2018013747 2018-01-30
PCT/JP2019/003133 WO2019151311A1 (ja) 2018-01-30 2019-01-30 コーティング組成物及びハードコート膜を有する光学物品

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2019151311A1 JPWO2019151311A1 (ja) 2021-02-12
JP7114636B2 true JP7114636B2 (ja) 2022-08-08

Family

ID=67478754

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019569168A Active JP7114636B2 (ja) 2018-01-30 2019-01-30 コーティング組成物及びハードコート膜を有する光学物品

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20210040335A1 (ja)
EP (1) EP3747966A4 (ja)
JP (1) JP7114636B2 (ja)
KR (1) KR20200111679A (ja)
CN (1) CN111542575B (ja)
BR (1) BR112020014905A2 (ja)
CA (1) CA3088363A1 (ja)
MX (1) MX2020007851A (ja)
TW (1) TWI787446B (ja)
WO (1) WO2019151311A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200181452A1 (en) * 2017-08-31 2020-06-11 Jgc Catalysts And Chemicals Ltd. Coating Composition for Forming Hardcoat Layer, and Optical Component
US20240034933A1 (en) 2022-03-04 2024-02-01 Tokuyama Corporation Etching solution, method for treating substrate with the etching solution, and method for manufacturing semicondutor device

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53111336A (en) 1977-03-11 1978-09-28 Toray Ind Inc Coating composition
JPH05264805A (ja) 1992-03-18 1993-10-15 Asahi Optical Co Ltd コーティング組成物及びこれを用いたプラスチックレンズ
JP3222386B2 (ja) * 1996-07-12 2001-10-29 信越化学工業株式会社 コーティング剤組成物及びそのコーティング組成物で処理してなる物品
JP2004224965A (ja) 2003-01-24 2004-08-12 Tokuyama Corp コーティング組成物
JP2006070078A (ja) 2004-08-31 2006-03-16 Tokuyama Corp コーティング組成物及びその積層体
JP5414449B2 (ja) * 2009-10-16 2014-02-12 株式会社トクヤマ コーティング組成物
JP2014006322A (ja) * 2012-06-22 2014-01-16 Tokuyama Corp ディップコート用レンズ保持部材
EP2978816A1 (en) * 2013-03-26 2016-02-03 Momentive Performance Materials Inc. Coating composition and method for determining the uniformity and thickness of a no-rinse silane pretreatment
JP6235823B2 (ja) * 2013-03-29 2017-11-22 富士フイルム株式会社 ハードコート層形成用水性組成物およびハードコート層
TWI609935B (zh) * 2013-09-30 2018-01-01 住友大阪水泥股份有限公司 無機粒子分散液、含無機粒子之組成物、塗膜、附塗膜之塑膠基材、顯示裝置
WO2015115377A1 (ja) * 2014-01-30 2015-08-06 日産化学工業株式会社 コーティング組成物及び光学部材
JP6480951B2 (ja) * 2014-12-04 2019-03-13 株式会社トクヤマ コーティング組成物、及び該コーティング組成物よりなるコート層を有する光学物品
JP2018027992A (ja) * 2015-01-06 2018-02-22 株式会社トクヤマ コーティング組成物、及び該コーティング組成物よりなるコート層を有する光学物品

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200111679A (ko) 2020-09-29
JPWO2019151311A1 (ja) 2021-02-12
CN111542575B (zh) 2022-12-23
CN111542575A (zh) 2020-08-14
EP3747966A4 (en) 2021-12-15
TWI787446B (zh) 2022-12-21
EP3747966A1 (en) 2020-12-09
BR112020014905A2 (pt) 2020-12-08
CA3088363A1 (en) 2019-08-08
MX2020007851A (es) 2020-09-25
WO2019151311A1 (ja) 2019-08-08
TW201940603A (zh) 2019-10-16
US20210040335A1 (en) 2021-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5566375B2 (ja) 光学物品用プライマー組成物及び光学物品
JP5686728B2 (ja) コーティング組成物
JP6480951B2 (ja) コーティング組成物、及び該コーティング組成物よりなるコート層を有する光学物品
WO2010134464A1 (ja) コーティング組成物および光学物品
JP5566306B2 (ja) コーティング組成物、該組成物の製造方法、およびハードコート層を有する積層体
JP5918138B2 (ja) 光学物品用プライマー組成物及び光学物品
JP5192826B2 (ja) フォトクロミック光学基材
JP4750694B2 (ja) プラスチックレンズ
JP5414449B2 (ja) コーティング組成物
JP7114636B2 (ja) コーティング組成物及びハードコート膜を有する光学物品
JP2805877B2 (ja) コーティング用組成物
JP5530236B2 (ja) 光学物品用プライマー組成物及び光学物品
WO2016111135A1 (ja) コーティング組成物、及び該コーティング組成物よりなるコート層を有する光学物品
JP4765674B2 (ja) プライマー組成物、およびプラスチックレンズ
JP2013014636A (ja) コーティング組成物
JP2006010799A (ja) ハードコート組成物及びプラスチックレンズ
JP2006111702A (ja) 塗布液の生成方法、レンズの製造方法および塗布液

Legal Events

Date Code Title Description
A524 Written submission of copy of amendment under article 19 pct

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A527

Effective date: 20200709

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210727

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210727

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220712

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220727

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7114636

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150