JPH01105201A - 染色レンズおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、とくに染色性に優れ、かつ表面硬度、耐摩耗
性、可撓性、透明性、帯電防止性、耐熱性にも優れた染
色レンズおよびその製造方法に関するものである。

［従来の技術］ プラスチック成形品は軽量、易加工性、耐衝撃性などの
長所を生かして多量に使用されているが反面、硬度不十
分で傷がつきやすい、溶媒に浸されやすい、帯電してほ
こりを吸着する、耐熱性が不充分などの欠点があり、め
がねレンズ、窓ガラス用シートなどに適用するためには
無機ガラスに比べ実用上不満足であった。

これら欠点の改良手段として高硬度物質のコーティング
方法について数多くの提案が行なわれているが、十分満
足できるものは得られていないのが実情である。

たとえばブチルシリケートなど四アルコキシケイ素、メ
チルトリメトキシシラン、ビニルトリアルコキシシラン
など３官能性シランの加水分解縮合物の組合せによるコ
ーティング組成物がすでに製品化されており、サングラ
スレンズなどに利用されているが、表面硬度が高い反面
、可撓性が不充分で、応力下で８０’Ｃ以上に加熱され
たり、屋外に暴露されたりすると表面に亀裂を発生する
欠点があり、窓材なとシビアな用途には不適当であった
。

また特開昭５０−４０６７４号公報、特開昭５０−６９
１８４号公報、および特開昭５０−９６６７０号公報に
はエポキシ基含有アルコキシシランにルイス酸またはそ
の錯合体、ブレンステッド酸を混合して得ら・れる高硬
度塗料が示されているが、これらは塗料のポットライフ
の点で致命的な欠点があり、硬化にも長時間を要するの
で実用的とはいえない。

本発明者らはさきにエポキシ基含有アルキルトリアルコ
キシシランの加水分解物とホウフッ化亜鉛、ホウフッ化
スズあるいは三フッ化ホウ素・アミンコンプレックスか
らなるコーティング用組成物を提案した（特開昭４９−
１１７５２９号公報）が該組成物は塗膜の耐水性が不十
分で熱水に浸漬することにより硬度が低下する、あるい
は長時間高温下にさらされると塗膜が黄変するなどの欠
点がある。従って染色することは不可能であった。

一方、近年プラスチック成形品としてＣＲ−３９（ジエ
チレングリコールビスアリルカーボネート重合体）が開
発され、表面硬度が熱可塑性樹脂に比べ良好なことから
眼鏡用レンズなどにかなり利用されているが、耐スクラ
ッチ性が不充分でおり、機械加工でわれやすいなどの欠
点があり、改良が要望されているのが実情である。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明者らは上記問題の改善について鋭意研究した結果
、以下に詳述する本発明樹脂組成物がこれらの問題点゛
を一挙に解決するために極めて有用なことを見い出し、
本発明を完成した。

すなわち本発明は、コーティング被膜自体に染色性を持
たせ、かつこの被膜は伸びが大きく、基材がたわんでも
塗膜表面の亀裂発生の危険が著しく小さく、耐熱水性、
耐光性、耐候性が優れ、帯電防止性に優れ、汚れ防止効
果があり、表面反射率が大きく、かつ金属蒸着膜などの
接着性が良好である塗膜の製造技術を提供する。

特に分散染料による染色を可能とし、レンズなどの光学
物品にファツション性など高級感を与えることのできる
特異な技術を提供する。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため本発明は下記の構成からなる。

［（１）　　下記一般式（Ｉ）で示されるケイ素化合物
の加水分解物からなる硬化被膜を有するレンズであって
、分散染料で染色されていることを特徴とする染色レン
ズ。

（、ただしｎ＝１〜３でおり、Ｒ１はアルキル基、アル
コキシアルキル基であり、ｎ個のＲ１は同−基、あるい
はアリール基、Ｒ３は０１〜Ｃ１０のアルキレン基ある
いはアルキレンオキシド基またはポリアルキレンオキシ
ド基、Ｘはエポキシ基を含む官能基である。） （２）　　下記一般式（Ｉ）で示されるケイ素化合物の
加水分解物と硬化剤とからなる塗料をレンズ基材に塗布
し、加熱硬化させた復、得られたコーティング被膜を有
するレンズを分散染料からなる染浴で染色することを特
徴とする染色レンズの製造方法。

（ただしｎ＝ｉ〜３であり、Ｒ１はアルキル基、アルコ
キシアルキル基であり、ｎ個のＲ１は同−基、おるいは
アリール基、Ｒ３は０１〜ＣＩＯのアルキレン基あるい
はアルキレンオキシド基またはポリアルキレンオキシド
基、Ｘはエポキシ基を含む官能基である。）」 出発原料として用いられるケイ素化合物の具体的な代表
例としては、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
ンなどが挙げられる。

これらケイ素化合物の加水分解物は純水または塩酸ある
いは硫酸などの酸性水溶液で加水分解することによって
製造される。通常は上記ケイ素化合物中に酸性水溶液を
一度に添加することによって行なわれる。また目的に応
じて添加速度あるいは外温を調製することにより、加水
分解速度をコントロールすることも容易に可能である。

加水分解に際してはアルコール、アルコキシアルコール
、酢酸などの有機カルボン酸などが生成してくるので無
溶媒で加水分解することが可能である。さらには適当な
溶媒にケイ素化合物を混合させた俊、加水分解すること
もできる。また目的に応じて無溶媒で加水分解した後、
生成するアルコール、アルコキシアルコールあるいは酢
酸などの有機カルボン酸および水を加熱および／または
減圧下に適当量除去して使用することも可能であるし、
その俊に適当な溶媒を添加することにより実質的に溶媒
を置換することも可能である。溶媒としてはアルコール
、エステル、エーテル、ケトン、ハロゲン化炭化水素あ
るいはトルエンなどの芳香族系溶媒などが目的に応じて
種々使用可能であり、必要に応じて混合溶媒を使用する
こともできる。

次いで本発明においては上記ケイ素化合物の加水分解物
を、そのまま若しくは熟成する。そのまま用いる場合は
、次に述べる各種のエポキシ硬化剤のうち（イ）〜（へ
）の成分と組み合わせれば本発明の目的とする塗膜を得
るこ・とができ、また熟成する場合においてもエポキシ
硬化剤は特に限定されない（ただし前記したとおりホウ
フッ化物は除く）。

熟成とは、例えば室温、加熱下で一昼夜放置すること、
さらには前記した加熱濃縮などである。

次に上記加水分解物にエポキシ硬化剤を加える。

本発明に用いる硬化剤としては各種のエポキシ硬化剤で
硬化可能であるが、本発明の目的である分散染料による
染色が可能な硬化物を与えるという観点から次の（イ）
〜（へ）に示す化合物から選ばれる１種以上が使用され
る。

（イ）脂肪族の飽和あるいは不飽和カルボン酸またはそ
の無水物 （ロ）芳香族カルボン酸またはその無水物（ハ）脂肪族
または芳香族アミン （ニ）脂肪族アミンとカルボン酸とから得られるポリア
ミドポリアミン （ホ）アルキル置換メチロール化メラミン、イミダゾー
ル化合物 （へ）１１．ＭＣＩ、Ｓｎ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｃｏ。

Ｎｉ、　Ｏｒ、Ｖ、３ｒあるいはＭｎを含む化合物 上記エポキシ硬化剤として特に好ましくは、下記一般式
（ｎ）で示されるアルミニウム化合物である。

Ａａ−ｘ、Ｙ３−、　　　　　　　（ｎ）（×は一０Ｒ
（Ｒは低級アルキル）又は八ロゲンを示し、Ｙはβ−ジ
ケトン系化合物、若しくはβ−ケトエステル系化合物に
由来する配位子を示し、ｎは０．１もしくは２である。

） かかるアルミニウム化合物の中、アセチルアセトンアル
ミニウム塩、アルミニウムージアルコキシド−モノアル
キルアセトアセテートなどが好ましく用いられる。

アルミニウムージアルコキシド−モノアルキルアセトア
セテートの具体例は次のものである。

アルミニウムージ−ｎ−ブトキシド−モノ−エチルアセ
トアセテート、アルミニウムージ−ローブトキシド−モ
ノ−メチルアセトアセテート、アルミニウムージーｔｅ
ｒｔ−ブトキシド−モノ−エチルアセトアセテート、ア
ルミニウムージー５ｅｃ−ブトキシド−モノ−メチルア
セトアセテート、アルミニウムージ−ｎ−ブトキシド−
モノ−エチルアセトアセテート、アルミニウムージー１
ｓｏ−プロポキシド−モノ−メチルアセトアセテート、
アルミニウムージ−エトキシド−モノ−メチルアセトア
セテート、アルミニウムージ−メトキシド−モノ−メチ
ルアセトアセテートなどの群から選ばれる。またこれら
は２種以上を混合して使用することも可能でおる。

本発明組成物中には各種基材への接着性、ざらには染色
性をより一段と向上させる目的などからエポキシ樹脂の
添加が可能である。かかるエポキシ化合物としては、塗
料、注型用などに広く実用されているもので、例えば過
酸化法で合成されるポリオレフィン系エポキシ樹脂、シ
クロペンタジェンオキシドやシクロヘキセンオキシドあ
るいはへキサヒドロフタル酸とエピクロルヒドリンから
得られるポリグリシジルエステルなどの脂環式エポキシ
樹脂、ビスフェノールＡやカテコール、レゾルシノール
などの多価フェノールあるいはくポリ）エチレングリコ
ール、（ポリ）プロピレングリコール、ネオペンチルグ
リコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペン
タエリスリトール、ジグリセロール、ソルビトールなど
の多価アルコールとエピクロルヒドリンから得られるポ
リグリシジルエーテル、エポキシ化植物油、ノボラック
型フェノール樹脂とエピクロルヒドリンから得られるエ
ポキシノボラック、フェノールフタレインとエピクロル
ヒドリンから得られるエポキシ樹脂、ざらにぼグリシジ
ルメタクリレートとメチルメタクリレートなどのアクリ
ル糸上ツマ−あるいはスチレンなどとの共重合体などが
挙げられる。

本発明組成物をコーティング材料として４屯用する場合
には、塗布時における塗料のフローを向上させ、塗膜の
平滑性を向上させて塗膜表面の摩擦係数を低下させる目
的で界面活性剤を使用することも可能でおり、とくにジ
メチルシロキサンとアルキレンオキシドとのブロックま
たはグラフト共重合体などが有効である。また染顔料や
充填材を分散させたり、有機ポリマーを溶解させて、塗
膜を着色したり、塗布性、基材との密着性、物性向上な
どコーティング剤としての実用性を改善させることも容
易に可能である。

被コーテイング物としては、ポリメチルメタクリレート
、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ポリカーボネ
ート、セルローズアセテート、架橋ポリメチルメタクリ
レート、ポリ塩化ビニル、エポキシ樹脂、０Ｒ−３９（
ジエチレングリコールビスアリルカーボネート重合体）
などのプラスチック成形品、おるいは無機ガラス、木材
、金属物品などがある。特に染色性を付与してファショ
ン性を高めることができる点からプラスチック基材であ
ることが好ましい。

塗布手段としては、刷毛塗り、浸漬塗り、ロール塗り、
スプレー塗装、流し塗りなどの通常に行なわれる塗装方
法が容易に使用可能である。また本組成物を鋳型に塗布
した後基材原料を注型重合する方法おるいは本組成物を
塗布したプラスチック基材を鋳型と密着させて加熱硬化
を完結させる方法などをとることも可能である。

ざらに耐候性を向上させる目的で紫外線吸収剤、また耐
熱劣化向上法として酸化防止剤を添加することも容易に
可能である。

本発明におＩ、、ｊるエポキシ硬化剤の添加量は、ケイ
素化合物の加水分解物１重量部当りｏ、ｏｏ。

１・〜０．５重量部、とくに好ましくはｏ、ｏｏ。

５〜０．３ｍｍ部が適当であり、これより少なくては硬
化不十分となるし、一方これ以上では塗膜あるいは樹脂
の透明性の低下などの欠陥を生ずる。

本発明組成物の硬化は主として加熱処理することにより
行なわれるが、加熱温度は従来の熱硬化性樹脂組成物の
場合よりもかなり広範囲で使用でき、５０〜２５０°Ｃ
で十分に良好な結果が得られる。また熱変形温度の比較
的低い熱可塑性樹脂に塗布し、その後に高温に加熱する
場合は鋳型など適当な支持物を使用することにより、変
形を防止しつつ、硬化時間を短縮することも可能である
。

本発明において染色は、分散染料を用いて公知の方法で
染色することができる。すなわち本発明のコーティング
被膜は硬度などの各種の特性が優れるとともに、染色性
が極めて良好であるので、均一染色はもちろん、ぼかし
模様染色も極めて早い速度でしかも簡単な処理手段で行
うことができる。

［実施例］ 本発明の趣旨を明瞭にするため次に実施例を挙げるが、
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、例中の部数および％は重量による。

実施例１〜８ （１）　　γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ン加水分解物の調製 回転子を備えた反応器中にγ−グリシドキシプロピルト
リメトキシシラン２３６部を仕込み、マグネティックス
ターラーを用いて激しく攪拌しながら、０．０１規定塩
酸水溶液７２部−度に添加した。添加直後は不透明な不
均一溶液であったが、添加後数分以内で発熱をともない
ながら均一で無色透明の溶液になった。さらに攪拌を１
時間継続し、その後攪拌を停止して１昼夜放置、熟成し
た。

得られた加水分解物の固形分（９０℃の熱風乾燥機中で
２時間放置後残存物）は６０％であった（本加水分解物
を以下ｌ−１−ＧＰＳと略す）。

（２）　　塗料の調製 前記（１）で調製したＨ−ＧＰＳＩ　ＯＯＱにｎ−プロ
ピルアルコール１００ＣＩおよびシリローン系界面活性
剤０．３ｇを添加し、さらに硬化剤として表１に示す各
種の化合物をそれぞれ表１に示す量添加し、十分攪拌混
合して塗料とした。

（３）　　塗装および試験結果 上記塗料をカセイソーダ水溶液に浸漬処理した“ＣＲ−
３９”プラルンズ（ジエチレングリコールビスアリルカ
ーボネート重合体、厚み２．００ｍｍ、直径７０ｍｍ＞
に浸漬塗り（引上げ速度１０ｃｍ／分）で塗布し、”１
３０℃の熱風乾燥閤で２時間加熱した。

硬化物の性能試験を以下に従って行なった。試験結果を
表１に示す。

（イ）　耐摩耗性試験 スチールウール＃０ＯＯＯで摩擦し、傷のつきにくさを
調べる。判定は次のように行なった。

Ａ・・・・・・強く摩擦しても傷がつかない。

Ｂ・・・・・・かなり強く摩擦すると少し傷がつく。

Ｃ・・・・・・弱い摩擦でも傷がつく。

なお全く塗布しないＣＲ−３９レンズはＣであった。

（ロ）　外観 肉眼観察で透明度その他塗膜の欠陥を調べた。

（ハ）　密着性試験 塗膜面にセロハン粘着テープ（商品名“セロテープ″ニ
チバン株式会社製品）を強くはりっけ、９０度方向に急
激にはがし、塗膜剥離の有無を調べた。

（ニ）　耐水性試験 ８０°Ｃの熱水に３０分間浸漬した後、（イ）に示す耐
摩耗性試験を行なった。

（ホ）　染色性試験 染色性テストとしては分散染料（青・赤・黄３色混合）
からなる染浴に前記のレンズを半分だけ浸漬し、染浴液
と接触する部分を上下動させて、９０“℃で３０分間浸
漬染色処理した。

結果は目視でぼかし染色性を判断し、濃染部分について
は全光線透過率を測定した。なお染色浴の染料濃度は５
重量％であり、分散媒として非イオン系界面活性剤を１
．４重量％添加した。また染料は繊維などの染料として
周知の分散染料を用い、青、赤、黄色の染料を５：３：
２の割合で添加して調製した。

実施例９ γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン２３６部
およびフェニルトリメトキシシラン９９部、酢酸３８部
、および０．０１規定の塩Ｍ８部を反応容器に仕込み、
マグネチツクスターラで２時間激しく攪拌し、無色透明
な溶液として１昼夜熟成した。これに１．２−ジクロル
エタン７７部、エタノール２３９部、アセチルアセトン
アルミニウム塩１１．６部、シリコーン系界面活性剤０
゜６２部を加え、室温で１時間塗料を調整した。

本塗料をメタクリル樹脂からなるレンズ基材に浸漬し、
２０部ｍ／分の速度で引き上げ、次に９０°Ｃで２時間
加熱硬化処理した。

次いで実施例１と同様に染色処理をしたところ、良好な
ぼかし染めレンズが製造できた。なお実施例１と同じく
、染色部分は塗膜自体が良好に濃染されていた。

またスチールウール硬度、粘着テープによる剥離試験も
問題がなく、全体としても優れたレンズが得られた。

「発明の効果コ 以上のようにして本発明により得られる塗膜あるいは成
形品は、透明でかつ分散染料による染色が可能であるの
で、商品価値の著しく高いレンズの製造が可能である。

特にプラスチックレンズへの応用には顕著な効果がある
。

さらには硬度とくに耐スクラッチ性が優れ、スチールウ
ールなどの硬い材料で強く摩擦してもほとんど傷がつく
ことなく、プラスチック成形品の問題点であった使用中
における引っかき傷による外観低下を起すことがない。

さらに、本発明による塗膜または注型品は、上記耐スク
ラッチ性のほかに、従来実用化されているポリシロキサ
ン系コーティング用組成物あるいはＣＲ−３９など熱硬
化性樹脂成形品に比べ、（１）　　伸びが大きく、基材
がたわんでも塗膜表面の亀裂発生の危険が著しく小さい
。

（２）　　耐熱水性、耐光性、耐候性が優れる。

（３）　　帯電防止性が優れ、汚れ防止効果がある。

（４）　　分散染料による染色が良好である。特にぼか
し模様染色性に優れている。

（５）表面反射率が大きい。

（６）　　金属蒸着膜などの接着性が良好である。

という顕著な効果を奏する。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）下記一般式（ I ）で示されるケイ素化合物の加
   水分解物からなる硬化被膜を有するレンズであつて、分
   散染料で染色されていることを特徴とする染色レンズ。 ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） （ただしｎ＝１〜３であり、Ｒ＾１はアルキル基、アル
   コキシアルキル基であり、ｎ個のＲ＾１は同一でも異種
   でもよい。Ｒ＾２はＣ＿１〜Ｃ＿６のアルキル基、ある
   いはアリール基、Ｒ＾３はＣ＿１〜Ｃ＿１＿０のアルキ
   レン基あるいはアルキレンオキシド基またはポリアルキ
   レンオキシド基、Ｘはエポキシ基を含む官能基である。 ）
2. （２）染色がぼかし模様であることを特徴とする特許請
   求の範囲第（１）項記載の染色レンズ。
3. （３）レンズがプラスチックレンズであることを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項記載の染色レンズ。
4. （４）下記一般式（ I ）で示されるケイ素化合物の加
   水分解物と硬化剤とからなる塗料をレンズ基材に塗布し
   、加熱硬化させた後、得られたコーティング被膜を有す
   るレンズを分散染料からなる染浴で染色することを特徴
   とする染色レンズの製造方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） （ただしｎ＝１〜３であり、Ｒ＾１はアルキル基、アル
   コキシアルキル基であり、ｎ個のＲ＾１は同一でも異種
   でもよい。Ｒ＾２はＣ＿１〜Ｃ＿６のアルキル基、ある
   いはアリール基、Ｒ＾３はＣ＿１〜Ｃ＿１＿０のアルキ
   レン基あるいはアルキレンオキシド基またはポリアルキ
   レンオキシド基、Ｘはエポキシ基を含む官能基である。 ）
5. （５）染色がぼかし模様であることを特徴とする特許請
   求の範囲第（４）項記載の染色レンズの製造方法。
6. （６）レンズがプラスチックレンズであることを特徴と
   する特許請求の範囲第（４）項記載の染色レンズの製造
   方法。