JPH04225301A - 防曇性能を有する光学物品の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、防曇性能を有するメガ
ネ・カメラ等のレンズ、または窓ガラス、車のフロント
ガラス、ヘルメットのシールド、水中メガネ等の光学物
品、または浴室内で使用する鏡等に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光学物品に防曇性能を付与する方法とし
て、従来から次に述べる様な方法がとられている。合成
樹脂基材自体に界面活性剤を練り込んだり、親水性の単
量体を共重合して合成樹脂基材を形成する方法としては
、特開昭５１−１０７８４１，特開昭５５−１０２６３
２，特公昭５７−３１７３５，特開昭５８−１６０３２
５，特開昭６０−１４１７２７，特開昭６１−１１４２
０１，特開昭６１−１１４２０２，特開昭６２−２２０
２，特開昭６２−２２０３などに開示されている。光学
物品に防曇性能を有するコーティングを施す方法も良く
知られ、特公昭４５−１８９７２，特公昭５０−１７１
０，特開昭５２−１４６７９１，特開昭５３−３９３４
７，特開昭５５−９９９３０，特開昭５５−７５０，特
開昭５５−１４８２８３，特開昭５７−１１９９７３，
特公昭５８−１６８８，特開昭５９−１５４７３，特公
昭６２−２８９８６，特開平１−２４９８１８，特開平
２−１８０４８，特開平２−１７３０７８，などに開示
されている。以上に示した方法は、基材自体、あるいは
比較的厚いコーティング層に、親水性と吸水性を付与し
て防曇性能を達成しようとするものである。吸水性の悪
いガラスなどの無機質に直接、防曇性能を付与する為に
は最表面を処理して親水性または疎水性を持たせる方法
や、無機質を多孔性にして吸水性を持たせる方法が知ら
れ、特公昭５２−１１３２１，特開昭５３−５６１７７
，特開昭５４−１０５１２０，特開昭６０−２１０６４
１，特開昭６２−５７４８４，特公平１−５８４８１，
特開平２−２２３４１，などに開示されている。表面改
質の方法としてのグラフト重合は、特開平１−２３０６
４４，特開平２−３８４３１，に開示されている。 以上に示した方法も含め、光学物品に防曇性能を付与す
るには、１）基材に吸水性を持たせる。２）基材表面を
親水性にする。３）基材表面を疎水性にする。４）光学
物品の表面温度を高くし、空気中の水分が表面で凝結し
ない様にする。の４点の方法が過去から提案され、種々
の試みがなされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法では種々の課題が生じていた。基材自体やコーティ
ング層に防曇性能を付与する方法では、防曇性能は十分
な性能が得られるものの、その吸水性を保つために十分
な表面硬度を得ることが難しく、非常に傷がつき易いも
のとなっている。これは眼鏡レンズなど耐摩耗性が要求
される部分に使用した場合、傷によって光学特性が劣化
し、実用に耐えられない。さらに、吸水性が良いため、
空気中の汚れ、例えばタバコの煙なども吸着し易く、光
学物品が着色してしまうなどの欠点もある。しかしなが
ら、これらの方法の最大の欠点は、光学物品上に無機質
からなる反射防止層などの光学的特性を向上する為の表
面処理を施した場合、適用できないことである。基材に
防曇性能を付与した場合、反射防止層などの表面処理を
施すと、この表面処理が水に対し、バリヤーの役目を果
たし、十分な防曇性能が得られなくなる。親水性、吸水
性を持つコーティングで防曇性能を達成する場合は、反
射防止層の表面に比較的厚いコーティングを行わなけれ
ばならず、反射特性などの光学特性を著しく低下させる
ものとなる。以上の様にこれらの方法では、光学特性を
維持しながら防曇性を達成する事は難しい。また、ガラ
ス表面や無機物表面に親水性、疎水性の物質を用いて超
薄膜を形成し、防曇性能を達成する方法では、従来技術
に従うとそれらの物質と表面との結合が弱く、簡単にそ
れらの物質が脱落して長期間防曇性能が維持できなかっ
た。さらに、従来の様に水酸基を露出させることによっ
て親水性を付与した場合、水ヤケが発生し易くなる。逆
に疎水性を付与する場合、表面に付着した水滴を脱落さ
せるに必要な水に対する接触角３００゜近くを持つ物質
が存在しない為、十分な防曇効果が得られていない。一
般に用いられている界面活性剤を表面に塗布する方法も
、持続性に問題があり、水によって界面活性剤が容易に
脱落してしまう。本発明は、以上の様な問題点を解決し
、光学物品の光学特性、耐摩耗性を低下させることなく
、持続性、防汚染性、耐水ヤケ性に優れた防曇性能を有
する光学物品を得ることを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の防曇性能を有す
る光学物品は、酸化ケイ素を主として含む物質の表面を
シランカップリング剤で処理した後、反応性界面活性剤
からなる超薄膜を表面に反応させたことを特徴とする。 酸化ケイ素を主成分とするガラスの光学物品の場合、耐
摩耗性に大きな問題はないが、合成樹脂からなる光学物
品は傷がつき易く、耐摩耗性を向上させなければならな
い。合成樹脂の耐摩耗性を向上させる為には、ハードコ
ート処理が良く行われる。特に、コロイダルシリカを含
むハードコートが有効で広く用いられている。さらに、
眼鏡レンズなどの場合、その光学特性を向上させるため
に無機物質から構成される反射防止膜が表面に形成され
る。反射防止膜の最上層には、低屈折率層が形成される
が、耐久性、取扱易さの点で二酸化ケイ素が広く用いら
れている。この様に、耐摩耗性の良い光学物品では酸化
ケイ素が表面に存在している場合が無機ガラスに限らず
合成樹脂製の物品についても多い。反射防止膜として有
機物からなる膜を形成する場合でも最上層にコロイダル
シリカが含まれれば、表面に酸化ケイ素が存在すること
になる。本発明は、酸化ケイ素を主成分とするガラスの
光学物品、コロイダルシリカを含むハードコートを表面
に塗布した合成樹脂製光学物品、最上層に酸化ケイ素を
用いた反射防止膜を有する光学物品、いずれの場合でも
表面に酸化ケイ素が存在する物品に対して適用できる。 本発明では、反応性末端基を持つシランカップリング剤
で酸化ケイ素の存在する光学物品表面を処理する。反応
性末端基としてはビニル基、アクリル基、メタクリル基
、アリル基、エポキシ基、メルカプト基、シアノ基、イ
ソシアノ基、アミノ基等を選択することができる。最表
層に存在する酸化ケイ素との反応は、クロルシランやア
ルコキシシラン、シラザンの様なシランカップリング剤
を用いることによりそれぞれ表面の酸化ケイ素との反応
が実現できる。これは一般的に用いられている方法であ
る。この様に反応性末端基を持つシランカップリング剤
で酸化ケイ素を含む表面を処理した場合、反応性末端基
が表面に存在することになる。つまり、反応性末端基を
持つシランカップリング剤が表面の酸化ケイ素と結合し
ている状態である。シランカップリング剤と酸化ケイ素
の反応性を高める為に、プラズマ処理、アルカリ処理を
予め表面に存在する酸化ケイ素に施すと効果がある。 次に本発明では、上記の様に処理した表面に反応性界面
活性剤を反応させる。反応性基としてはビニル基、アク
リル基、メタクリル基、グリシジル基、アリル基、エポ
キシ基、メルカプト基、シアノ基、イソシアノ基、アミ
ノ基等が挙げられる。この様な反応性基とスルホン基、
水酸基、アンモニウムクロライドなどの親水性部分を持
つ反応性界面活性剤を用いることによって親水性表面が
達成される。反応性界面活性剤をシランカップリング剤
の反応性末端基と反応させるには、光グラフト重合法、
レドックス重合法、熱重合法、放射線グラフト重合法な
どを用いることができる。グラフト重合の際、予めシラ
ンカップリング剤で処理した表面を紫外線照射、放射線
照射、コロナ放電などで処理して反応性界面活性剤をグ
ラフト重合させると、グラフト率が高くなり、防曇効果
も向上する。また、防曇性の持続性の向上や、耐摩耗性
をいっそう向上させるには、架橋剤を添加して、反応性
界面活性剤と共にグラフト重合させ、超薄膜の硬度を向
上させると良い。ただし、反射防止層の反射率特性に悪
影響を与えない程度の超薄膜であることが大切で、１５
０Ａ以下が望ましい。反応後、水洗、あるいは有機溶剤
で洗浄することにより、光学物品表面と結合していない
余分なポリマーを除去する。以上の操作により酸化ケイ
素が表面に存在する光学物品の表面には、界面活性剤が
シランカップリング剤を介して表面と結合して存在する
状態になる。十分な防曇性能を得る為には、水に対する
静止接触角が１０゜以下であることが望ましい。これは
表面の活性点を増やし、反応性界面活性剤のグラフト率
を高めることで達成できる。本発明によって得られる防
曇性能を有する光学物品は、耐摩耗性に優れ、反射防止
などの光学特性にも優れており、眼鏡レンズ、カメラレ
ンズ、浴室内の鏡、水中眼鏡、窓ガラス、電子レンジの
窓、車の窓ガラス、望遠鏡のレンズ、スキーのゴーグル
、湿気の多い所で使用する光学機器のレンズ、ミラーな
どに適用することが可能である。以下、本発明を実施例
に基づき詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限
定されるものではない。

【０００５】

【実施例】

実施例　　１予め水酸化ナトリウム溶液（０．１Ｎ）に
浸漬し、よく水洗、乾燥したジエチレングリコールビス
アリルカーボネート製レンズに以下に示すコーティング
液をディッピング法で、膜厚が２．５μｍになる様塗布
し、１３０℃で２時間加熱硬化した。 （コーティング液の調整）攪拌装置を備えた、反応容器
中に、エタノール２０６ｇ，エタノール分散コロイダル
シリカ３９６ｇ（触媒化成工業株式会社製“オスカル１
２３２”固形分３０％），γ−グリシドキシプロピルト
リメトキシシランの部分加水分解物３１２ｇ，フローコ
ントロール剤０．２ｇ（日本ユニカー（株）製“Ｌ−７
６０４”）及び０．０５Ｎ酢酸水溶液８６ｇを加え、室
温で３時間攪拌をし、コーティング液とした。

【０００６】以上のようにして得られたレンズを真空槽
内にセットし、真空蒸着法により、基板温度５０℃で、
樹脂表面に反射防止処理を行った。膜構成は、レンズ側
から、二酸化ケイ素層がλ／４，酸化ジルコニウム層と
二酸化ケイ素層の合成膜厚が、λ／４，酸化ジルコニウ
ム層がλ／４，最上層の二酸化ケイ素層がλ／４とした
。（ここでλは５２０ｎｍ）次にこのレンズをメタノー
ルで洗浄し、十分乾燥させた後、３−メタクリロオキシ
プロピルメチルジクロロシラン液中に浸漬し、相対湿度
５０％、温度３０℃雰囲気中に取り出し、５分間放置し
た。その後、アセトンにより洗浄した。洗浄後のレンズ
の外観・反射防止の特性に大きな変化は見られなかった
。次に洗浄後のレンズに高圧水銀灯（４ｋｗ）により、
光源直下１５ｃｍで両面に２秒紫外線を照射した後、以
下に示す反応性界面活性剤溶液に浸漬し、引き上げ、塗
布した。 （反応性界面活性剤液の調整）メタノール２５０ｇに反
応性界面活性剤として２−ヒドロキシ−３−メタクリロ
キシプロピルトリメチルアンモニウムクライドを２５ｇ
溶解し、光開始剤として、２−ヒドロキシ−２−メチル
−１−フェニルプロパン−１−オン（メルク社製“ダロ
キュアー１１７３”）を０．８ｇ添加し、光を遮断した
状態で、３０分間攪拌した。

【０００７】上記反応性界面活性剤溶液を塗布した後、
メタノールが蒸発するのを待って、高圧水銀灯（４ｋｗ
）により、光源直下１５ｃｍでレンズの両面に１０秒紫
外線の照射を行い、高圧水銀灯装置より取り出し、純水
によって洗浄を行った。洗浄後のレンズの外観、反射防
止の特性に大きな変化は見られなかった。得られた光学
物品の防曇性評価方法は“ＪＩＳ−Ｓ４０３０　　眼鏡
用くもり止め剤試験方法”の低温部くもり止め性に従っ
て１〜４級で評価した。（１級が一番防曇性能が良く、
４級が一番悪い。）一方、表面の水に対する接触角もそ
れぞれ、シランカップリング剤処理前、シランカップリ
ング剤処理後、反応性界面活性剤反応後で各々測定し、
表面親水性の目安とした。表面に形成された超薄膜の耐
久性については、さらし布で荷重５００ｇ・荷重面積２
平方センチメートルで摩擦し、防曇性試験等級がＩＩ級
になったところの往復摩擦回数で評価した。尚、摩擦時
には水を滴下し、湿った状態で摩擦を行った。摩擦終了
後、乾燥させ、低温部くもり試験を行い、防曇性の試験
等級とした。それぞれの結果は表１にまとめて示した。

【０００８】 実施例　　２実施例−１で用意したシランカップリング
剤処理をする前の反射防止膜を施したレンズにジビニル
ジクロロシランによって処理を行った。処理後、コロナ
放電を１０秒行い、表面を活性化した。このレンズを以
下に示す反応性界面活性剤処理液に浸漬して、３０分間
脱泡を行い、溶存酸素量を少なくし、窒素パージを行っ
て３５℃９０分間放置した。その後、レンズを取り出し
て水洗を行い、乾燥させて処理レンズとした。水洗後の
レンズの外観・反射防止の特性に大きな変化は見られな
かった。

【０００９】 （反応性界面活性剤の調整）水５００ｇに２−アクリル
アミド−２−メチルプロパンサルフォニックアシッドを
１００ｇ溶解し、モール塩１．２ｇを加えて処理液とし
た。

【００１０】 実施例　　３通常のソーダガラス板表面を、出力４００
ＷのＡｒプラズマで処理を行った後、以下に示すシラン
カップリング剤溶液をスピンナーで（２０００回転，５
秒）塗布し、１５０℃１時間加熱乾燥した。これはガラ
ス板表裏それぞれについて同様に処理を行った。

【００１１】 （シランカップリング剤処理液の調整）メチルセロソル
ブ２９４．７６ｇに、３−メタクリロイルオキシプロピ
ルトリメトキシシラン４．１６ｇを加え、０．０５Ｎの
ＨＣｌを１．０９ｇ加えたものをシランカップリング剤
処理液とした。上記のようにして得られたソーダガラス
板に、以下に示す反応性界面活性剤処理液をスピンナー
（２０００回転、５秒）で両面に塗布した後、両面それ
ぞれに高圧水銀灯（４ｋｗ）光源直下１５ｃｍで紫外線
を１０秒照射し、水洗後アセトンにより拭き、処理ガラ
スとした。アセトン拭き後のガラスの外観に大きな変化
は見られなかった。

【００１２】 （反応性界面活性剤処理液の調整）メタクリロイルオキ
シエチルトリメチルアンモニウムクロライド２０ｇをメ
タノール２８０ｇに溶解し、光開始剤として２−ヒドロ
キシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン（
メルク社製　　ダロキュアー１１７３）を０．８ｇ添加
し、光を遮断した状態で３０分攪拌した。

【００１３】比較例実施例−１で用意したシランカップ
リング剤で処理をする前の反射防止膜付レンズに実施例
−３で調整した界面活性剤としてメタクリロイルオキシ
エチルトリメチルアンモニウムクロライドの処理液を塗
布し、両面それぞれに高圧水銀灯（４ｋｗ）光源直下１
５ｃｍで紫外線を１０秒照射したものを比較例とした。

【００１４】

【表１】

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば酸化ケイ素が存在する硬
度の十分ある表面に界面活性剤を反応・固定させること
が可能となり、かつ防曇処理層が非常に薄い為、表面硬
度、防曇の持続性にも優れ、表面の反射防止膜に光学的
影響を与えない防曇性能を有する光学物品が製造可能と
なった。さらに界面活性剤の存在により、単に水酸基だ
けを付与した親水性表面とは異なり、防汚染性、防水ヤ
ケ性についても優れたものとなった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　酸化ケイ素を主として含む物質の表面
   をシランカップリング剤で処理した後、反応性界面活性
   剤からなる超薄膜を表面に反応させたことを特徴とする
   防曇性能を有する光学物品。