JPH0254215A - 眼鏡用ガラスレンズの色付けコーティングおよびそのコーティングを施したガラスレンズ - 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、ガラスレンズに色合いを与えるためにそのガ
ラスレンズに用いられるコーティングおよびそのコーテ
ィングを施したガラスレンズに関する。

（従来技術） 現在、ガラスレンズよりプラスチック眼鏡用レンズの方
が優れている点は、最終仕上げ状態での表面に、広い範
囲の色を呈する有機色付けをしやすいことである。すな
わち、プラスチックレンズを買おうとする者は、はぼあ
らゆる色合いやスタイルに注文通り色付けされたレンズ
を選ぶことができる。これらのレンズは、眼鏡上、検眼
士、または眼科医などの眼鏡調整上によって、事務所ま
たは研究室中で比較的短時間のうちに容易に表面色付け
できる。その結果、プラスチックレンズの容易な表面色
付けは、最終仕上げレンズに最小限のコストと労力によ
って付加価値を加える余地を眼鏡調整上に与える。

プラスチックレンズに使用できる有機染料を用いてガラ
スレンズに表面色付けをしようとする多くの試みがなさ
れてきた。しかし、今までの試みでは、許容できる可視
透過率、つまり５０％未満、好ましくは３０％未満の可
視透過率をもった色付けを提供できていない。この時、
この色付けのコーティングは更に５つの要求を満足する
必要がある。

その要求とは、以下の通りである。（１）眼鏡調整上は
２種類の異ったセットの染料をストックしておきたくな
いので、眼鏡レンズの製造に最も普通に用いられる材料
であるＣＲ−３９プラスチツクに使用される染料によっ
て、そのコーティングは色付けできること。（２）ＣＲ
−３９プラスチツクより優れた耐摩耗性を有しているこ
と。（３）色付は工程中、熱湯に耐えることができ、更
に通常の使用下で受ける表面酷使や環境応力に耐えるこ
とができるように、十分にガラスに接着できること。（
４）光学的に透明であること。すなわち、くもりおよび
他の視覚上の欠点が、実用的観点からないこと。

（５）比較的容易に用いることができ、高価ではないこ
と。ガラス表面に使用できるコーティングは、ファッシ
ョン的色付け１色の変わる色付け、サングラスとしての
色付け、紫外線防止の色付けなどの機能をガラスレンズ
に付与するであろう。

前述したように、ガラス眼鏡レンズに用いる色付けでき
るポリマーコーティングの研究は何年にもわたって進め
られてきた。種々のメラミン、アルキド、およびポリエ
ステル樹脂が調査され、そのうちのいくつかは、ＣＲ−
３９の染料に対してＣＲ−３９よりも大きい親和性を示
した。しかしし、不都合なことに、これらの樹脂はＣＲ
−３９より耐摩耗性が低く、従って許容されないと考え
られた。

我々は、従来の研究結果に基づき、大きい耐摩耗性を示
すことが認められている樹脂についての実験に焦点をし
ぼった。それらの樹脂は２つのクラス、すなわちシリコ
ーンとポリウレタンに分けられる。耐摩耗性コーティン
グとして使用されるシリコーンは、通常、マトリックス
へ共重合されたコロイドシリカによって強化された、高
度に架橋されたアルキルシロキサンから成る。従って、
耐摩耗性は、大変堅いマトリックスと固いフィラーとか
ら成る組合せから得られる。耐引掻性を付与する２つの
機構がポリウレタンにおいて得られる。第１のグループ
は靭性に依存している。これらの材料もまた高度に架橋
されて、空気硬化または湿分硬化できる。第２のグルー
プは、常温流れ特性を示す軽度に架橋されたウレタンか
ら構成される。後者は樹脂に自己回復の能力を与え、そ
の結果、樹脂がかなり容易に引掻かれるとしても、その
引掻きは時間と共に目立たなくなる。

それぞれのクラスからのい（つかの樹脂を、耐薬品性、
硬度および色付は性の点からスクリーニングした。コー
ティングを熱湯と、アセトン、イソプロパツールそして
液体洗浄剤などの家庭用薬品とに約３０分間さらして合
格／不合格を見る試験によって、耐薬品性を評価した。

硬度は、ダウコニング社テスト方法ＣＴＭ−０２１４に
従ったペンシル硬度法を用いて評価した。色付は性は、
９５℃でＢＰＩブルー色付けＣＲ−３９染料に約５分間
浸漬した後に質的評価をした。これらの試験により、耐
薬品性および硬度に関してシリコーンが優れているが、
このシリコーンは色付は性の点からはポリウレタンにい
くらか劣ることがわかった。ポリウレタンの耐薬品性や
硬度をシリコーンなみに改良できるとは考えられないの
で、シリコーンの色付は特性を向上させる手段を捜した
。

プラスチック（ＣＲ−３９）レンズの耐引掻きコーティ
ングとして種々のシリコーン樹脂が現在商業的に使用さ
れている。しかし、不都合にも、ガラス表面に施した際
には、これらのコーティングはＣＲ−３９プラスチツク
に用いられる染料を使用して許容できるレベルまで色付
けできない。

前述のスクリーニング試験から、このコーティングの色
付は性は、ＣＲ−３９よりずっと小さいことがわかった
。従って、ＣＲ−３９レンズの許容できる色付けは、染
料がシリコーンを通りぬけてＣＲ−３９プラスチツクに
含浸する結果であると推測される。染料とガラスの間に
は同じような機構が存在しないので、ガラスレンズの色
付はレベルは不十分なのである。

（発明の目的） シリコーン樹脂は、眼鏡レンズのコーティングにおいて
望まれる他の物理的および化学的な特性を与えるので、
これらの樹脂の色付は性をＣＲ−３９プラスチツクに用
いる染料によって色付けできるように向上させ、色付は
ガラスレンズ用に使えるようにする手段を開発すること
が本発明の主なる目的である。

（発明の構成） ＣＲ−３９［ポリ（ジアリルジグリコールカーボネイト
）コの色付は性は、ポリマーのカーボネート（０−ＣＯ
−０）カルボニル基と、色付は溶液の活性部を構成する
アゾ染料またはアントラキノン染料の可溶化基、例えば
ヒドロキシ酸またはスルホン酸との間の双極引力に起因
する。

Ｓｉ　Ｉｖｕｅ３３９は、ダウコーニング社製のコロイ
ドシリカを含む架橋アルキルシリコーン樹脂であり、プ
ラスチックレンズの色付けできる耐摩耗性コーティング
としてＳＤＣ社によって販売されている。

しかしながら、前述したように、Ｓｉ　１ｖｕｅ３３９
に代表されるようなアルキルシロキサンコーティングを
ガラス表面に施すと、得られた色付けは許容できない。

つまり、可視透過率が約６０％以上のものができてしま
う。

ＳＩ　Ｉｖｕｅ３３９の赤外線分析によると、カルボニ
ル基がその中に存在し、このカルボニル基は、ＣＲ−３
９に見られるようなカーボネートカルボニル基ではなく
てエステルカルボニル基であることがわかった。シリコ
ーン樹脂を１００℃で２時間硬化させた後の赤外線スベ
′クトルは、室温で乾燥させただけの樹脂のスペクトル
と比較してカルボニル基の濃度が減少していることを示
した。

５ｌｌｖｕｅ３３９の色付は性および樹脂硬化の度合に
関連したＳＩ　Ｉｖｕｅ３３９の有効寿命の増加は、よ
り多くの極性基を構造に取り込むことによって達成され
ると理論付けられた。この理論を実証するため、まずエ
ステルおよびヒドロキシル基のような双極基を含むシラ
ンを用いて実験した。というのは、これらは、ＣＲ−３
９のカーボネート基が示したのと同じように、染料のア
ゾ基またはアントラキノン基と相互作用すると考えたか
らである。塩類を含むシランも実験した。

約５−１Ｏ容積％の種々の双極シランをＳｉ　１ｖｕｅ
３３９に加え、それを１０ミクロンを越えない厚さでガ
ラスレンズにコーティングとして施すと、市販の淡い灰
色の染料を用いて、約３０％以下の可視透過率に色付け
できるようになることを発見した。このようにして、エ
ステル官能シラン、アミノ官能シラン、ヒドロキシ官能
シラン、カルボン酸官能シランおよびそれらのシランの
ハロゲン化物から成る群より選択された双極シランが使
用できることを見い出した。

所望ならば、個々のより厚い層を形成することか、ある
いは多層を施して、より小さい可視透過率を達成するこ
とができる。しかし、そのような作ｉは、均一でないコ
ーティングの製造にコストと障害を与えるので、極めて
小さい可視透過率が必要な場合にのみ採用されるであろ
う。通常、プラスチックレンズの購入者には３０％付近
の可視透過率が有用であり、この範囲の透過率は、約４
−７ミクロンの厚さのコーティングによって達成できる
。従って、この厚さのコーティングが本発明の好ましい
実施範囲となる。

本発明は、ＣＲ−３９プラスチツクに用いられる染料を
使用して、５０％未満、好ましくは３０％未満の可視透
過率へと色付けできるガラス製品のコーティングを提供
する。このコーティングは、ＣＲ−３９プラスチツクよ
り優れた耐摩耗性を示し、熱湯と、通常の表面酷使およ
び環境応力に耐えられるようにガラスに十分に接着し、
そして光学的に透明である。それは、エステル官能シラ
ン、アミノ官能シラン、ヒドロキシ官能シラン、カルボ
ン酸官能シランおよびそれらのシランのハロゲン化物か
ら成る群より選択された双極シランの有効量をアルキル
シロキサン樹脂に取り込むことによって達成される。５
０％未満の可視透過率を得るための色付けを確保するた
めには、極めて少量の双極シランを加えるだけである効
果が得られるが、最少量は約２容積％が適当であること
がわかった。

約２０容積％を越える量を加えることもできるが、それ
によってアルキルシリコーン樹脂の色付は性に特別な効
果はなく、その上この樹脂の耐摩耗性にマイナスの影響
があるかもしれない。約５−１０容積％の添加レベルで
約３０％の可視透過率を達成でき、従ってこの範囲の添
加量が好ましい。

（実　施　例） 本発明を以下の実施例に基づいて更に詳細に説明する。

調査すべきシランをＰｅｔｒａｒｃｈ　５ｙｓｔｅωＳ
社から得て使用し、これを、他に特に指定のない限り、
製造者の指示する工程に従って硬化した。提供されたア
ルコキシシランを用いた。まず、クロロシランを、純エ
タノール中で１０容積％まで希釈し、ホットプレート上
で約４０℃まで、約１時間温めることによってエトキシ
シランに変換した。その後、この溶液をＮＨＡ　ＯＨで
ｐＨ７、０まで中和した。

９５℃〜１００℃に加熱したＢＰ　Ｉ　ＣＲ−３９染料
溶液を用いて色付けを行った。色付けされたレンズの透
過率をＨｏｙａ分光光度計を用いて測定した。

ディッピング、スプレーおよび逆スピンコーティングな
どのコーティング方法を用いて、時計器またはホワイト
クラウンレンズ（ｗｈｉｔｅ　ｃｒｏｗｎ　１ｅｎｓｅ
ｓ）にコーティングを施した。この逆スピンコーティン
グ法は、プラスチックレンズの凹面をコーティングする
ために商業的光学実験室で広く使用されており、レンズ
の凹面を下向きに保つことによってちりの集積が大幅に
低減されるため、本発明にとって好ましい方法である。

しかし、摩耗試験用の試料はレンズの凹面をスピンコー
ティングすることによって調製した。

スピンコーティングを利用した試験の色付けには、次の
３つの一般的工程が含まれていた。

（ａ）レンズの注意深い洗浄 （ｂ）樹脂の施行 （ｃ）色付けの施行 上記の工程を、下記のような手順で実験室において行っ
た。

（ａ）温かい水道水中の洗浄剤を用いてレンズを十分に
洗浄した。その後、レンズをまず水道水で、次に脱イオ
ン水を用いてよくすすぎ、その後周囲環境中で乾燥した
。

（ｂ）ちり粒子が表面にないことを確かめた後、１−１
．５ｄの樹脂をレンズの表面に施し、端の周囲に溶液の
うすを巻かせることによってレンズの表面全体をコーテ
ィングした。余分な樹脂を排出し、レンズを回転させて
レンズ全体に亘って均一な厚さのコーティングとした。

約１〜２分間放置した後、レンズを約１２０　’Ｃで約
１０〜２０分間オーブン乾燥し、樹脂の硬化を促進させ
た。

この手順をくり返して５ミクロン付近の厚さを有するコ
ーティングを作った。

（ｃ）色付は染料溶液を約９５℃〜１００　℃に加熱し
、コーティングしたレンズをその中に約１〜５分間浸漬
した。その後、レンズを溶液からとり出し、水道水です
すぎ、柔かい布で軽くたたいて乾燥した。最後に、色付
はコーティングに、１２０℃で１〜２時間、後硬化処理
を施した。

後に示す表は、双極基を含むシランの一群と、ホワイト
クラウンレンズに施した際の、５ｉｌｖｕｅ３３９の色
付は性に与えるそれらシランの効果を表示している。ど
の例においても、５容積％のシラン濃度を用い、シラン
の第２のコーティングを眼鏡レンズの凹面上に引き延ば
し、１２０℃で２０分間硬化させた後に、ＢＰＩ灰色色
付けＣＲ−３９染料溶液中に１００℃で１分間浸漬して
色付けを行った。シラン添加により付与される耐摩耗性
への効果の質的評価結果も表示されている。表中、＋は
向上を表わし、０はほとんど効果なし、そしては劣化を
表わしている。更に、表中には以下の略語を用いた。

ＢＩＩＯＩＥＡＰＴＩＥＯ：ビス（２−ビトロキシエチ
ル）アミノプロピルトリエトキシシラン ＣＭＯＥＴＣ：　２−　（カルボメトキシ）エチルトリ
クロロシラン ＴＰＯ８ＰＩＥＣ：　）リエトキシシリルプロビルエチ
ル力ルバメート ＭＯＰＴＣ：　３−メタクリルオキシプロピルトリクロ
ロシラン ＭＯＰＴＭＯ：メタクリルオキシプロピルトリメトキシ
シラン ＯＤＤＭＯ８ＰＡＣ＋オクタデシルジメチル［３−（ト
リメトキシシリル）］−プロピルアン モニウムクロライド ＴＣ３ＥＰ　：　２−　）リクロロシリルーγ−二チル
ビリン／ ＴＭＯ３ＰＴＭＡＣ：　Ｎ　−トリメトキシシリルプロ
ピル−Ｎ、Ｎ、Ｎ−トリメチルアンモニウ ムクロライド 上記表より、アルキルシロキサンコーティングの色付は
性を向上させるために広い範囲の双極シランが使用でき
ることがわかる。全体の評価から、ＭＯＰＴＭＯが好ま
しい添加剤を構成すると考えられる。

ンフ７ ＢＨＯＥＡ円ＩＯ ＣＭＯＥ’陀 表 色付は性　耐摩耗性 備考 ＯＤＤＭＯ３ＰＡＣ Ｃ３ＥＰ Ｔ！４０３Ｆ’Ｉ’ＭＡＣ ＋＋ ＋ ＋＋ 試験できず 施行した際、第２のコーティングは しわになり、第１層がふくれた。

施行した際、第２のコーティングは しわになった 色付は中にコーティング薄片剥離

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガラスレンズ表面に施すコーティングであって、
   該コーティングは、１０ミクロン以下の厚さにおいて、
   色付けされる有機プラスチックレンズに用いられる有機
   染料と共用して前記ガラスレンズに５０％未満の可視透
   過率を与え、優れた耐摩耗性を有し、熱湯に対する耐性
   と、通常の条件下での表面酷使および環境応力に対する
   耐性を有すべく十分にガラスに接着し、光学的に透明で
   あり、エステル官能シラン、ヒドロキシ官能シラン、ア
   ミノ官能シラン、カルボン酸官能シランおよびそれらの
   シランのハロゲン化物から成る群より選択された有効量
   の双極シランを含むアルキルシロキサンから構成される
   コーティング。
2. （２）前記双極シランが約２−２０容積％の量で存在す
   ることを特徴とする請求項１記載のコーティング。
3. （３）前記コーティングに存在するエステル官能シラン
   がメタクリルオキシプロピルトリメトキシシランである
   ことを特徴とする請求項１記載のコーティング。
4. （４）少なくとも１つのコーティングされた表面を有す
   るガラスレンズであって、そのコーティングが、１０ミ
   クロン以下の厚さにおいて、色付けされる有機プラスチ
   ックレンズに用いられる有機染料と共用して前記ガラス
   レンズに５０％未満の可視透過率を与え、優れた耐摩耗
   性を有し、熱湯に対する耐性と、通常の条件下での表面
   酷使および環境応力に対する耐性を有すべく十分にガラ
   スに接着し、光学的に透明であり、更に前記コーティン
   グがエステル官能シラン、アミノ官能シラン、ヒドロキ
   シ官能シラン、カルボン酸官能シランおよびそれらのシ
   ランのハロゲン化物から成る群より選択された有効量の
   双極シランを含むアルキルシロキサンから構成されるガ
   ラスレンズ。
5. （５）前記双極シランが前記コーティング中に約２−２
   ０容積％の量で、存在することを特徴とする請求項４記
   載のガラスレンズ。
6. （６）前記コーティング中に存在するエステル官能シラ
   ンがメタクリルオキシプロピルトリメトキシシランであ
   ることを特徴とする請求項４記載のガラスレンズ。