JPH079482B2

JPH079482B2 - 染色硬化表面層を有する合成樹脂レンズの製造法

Info

Publication number: JPH079482B2
Application number: JP60210948A
Authority: JP
Inventors: 一夫並木
Original assignee: ホ−ヤ株式会社
Priority date: 1985-09-26
Filing date: 1985-09-26
Publication date: 1995-02-01
Anticipated expiration: 2010-02-01
Also published as: JPS6271901A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、優れた染色硬化表面層を有する合成樹脂レン
ズの製造法に関する。

〔従来の技術〕

近年の眼鏡業界におけるプラスチックレンズの普及は目
覚ましく、耐衝撃性、加工性、軽量性、染色性、透明
性、均質性に優れた高屈折率のプラスチックレンズが得
られている。しかし、ガラスレンズに比べるとその表面
の硬度、耐摩耗性が劣る。

これらの欠点を改良するため、プラスチックレンズの表
面に硬度の優れた物質をコーティングする方法が、多数
提案開発されているが、これらはプラスチックレンズの
大きな特長の一つである染色性を損なうものが多かっ
た。

コーティング膜に染色性を付与するために、例えば特公
昭57-42665号公報のように、エポキシ含有トリアルコキ
シシランの加水分解物に、不飽和又は飽和多価カルボン
酸又はその酸無水物を添加したもの、或いは特開昭57-1
31266号公報のように、コロイダルシリカとトリアルコ
キシシランの加水分解物との分散液に非イオン界面活性
剤を添加したものなどが提案されているが、これらのよ
うにシリコーン樹脂成分に異種の成分を添加したので
は、膜の骨格を形成するシロキサン結合部に欠損が生
じ、膜の硬度が充分であると言えない。

その他、特開昭53-111336号公報に示されているエポキ
シ含有アルコキシシランの加水分解物に粒状シリカを分
散させたものなど、幾つか染色性を付与したコーティン
グ膜が提案されているが、それらは染色後において膜硬
度が低下するものが多く、実用上充分とは言えない。

染色可能なコーティング膜は、実用上充分な膜硬度を有
し、染色の前後において膜硬度、密着性などの膜性能が
全く変化しないか、或いはその変化が最小限に押さえら
れているものでなければならないが、未だこのようなコ
ーティング膜は得られていない。

叙述のとおり、一般に染色性を損なうことなく表面硬
度、耐摩耗性を高めることは困難なことであり、未だに
両者を充分に満足され得るコーティング膜は実用化され
ていない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明者らは、表面硬度、耐摩耗性、柔軟性等に優れる
と共に濃く均一に多種の色に染まった硬化表面層を有す
る合成樹脂レンズを得るべく鋭意研究を重ねた結果、本
発明をなすに至った。

〔問題点を解決するための手段〕

即ち、本発明は、シリコーン系化合物による有機ハード
コート膜が一般式（１） R₂−SiOR₁）_３（１）〔但し、R₁は炭素数１〜４のアルキル基、R₂は −CH₂CH₂CH₂SH、−CH₂CH₂CH₂Cl、 −CH₂CH₂CH₂NH₂、−CH₂CH₂CH₂NHCH₂CH₂NH₂ から選ばれる有機基である。〕で示されるアルコキシシランの少なくとも１種の加水分
解縮合物を主成分とするものであり、硬化剤の量が前記
主成分有機ケイ素化合物の加水分解物を硬化するに足る
量である樹脂組成物で表面被覆された合成樹脂レンズ
を、0.001〜５重量％の濃度のカチオン染料の染浴を用
いて40〜100℃の温度で染色することを特徴とする染色
硬化表面層を有する合成樹脂レンズの製造法に関するも
のである。

本発明における一般式（１）で示されるアルコキシシラ
ンとしては、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トリエトキシシラン、
エポキシ化シクロヘキシ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-（β‐アミノエチ
ル）‐γ‐アミノプロピルトリメトキシシラン、γ‐ク
ロロプロピルトリメトキシシラン、γ‐メルカプトプロ
ピルトリエトキシシラン、γ‐クロロプロピルトリメト
キシシラン、γ‐メルカプトプロピルトリエトキシシラ
ン等を挙げることができる。

なお、染色には直接関係ないが、有機ハードコート膜の
形成成分として、更に、次の一般式（２）〔但し、R₁は炭素数１〜４のアルキル基である。〕で示されるアルコキシシランの加水分解縮合物又はコロ
イダルシリカを添加することもできる。

一般式（２）で示されるアルコキシシランとしては、テ
トラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等を挙げる
ことができる。

コロイダルシリカとしては水分散又はアルコール分散の
粒径が5mμ〜30mμ程度のものが好ましい。

これらのアルコキシシランを加水分解するための酸とし
ては、塩酸、酢酸が好ましい。

アルコキシシラン又はコロイダルシリカのコーティング
液に用いられる硬化剤としては、イミダゾール誘導体な
どもあるが、アセチルアセトン金属塩が特に効果的であ
る。

その添加量は、コロイダルシリカとアルコキシシランと
の有機ケイ素化合物の加水分解物を硬化するに足る量、
例えばコロイダルシリカ（SiO₂換算）、アルコキシシラ
ン等の加水分解物の合計１モルに対して１〜10gであ
る。

コーティング液に使用される溶媒としては、低級アルコ
ール、エステル、エーテル、ケトン等が挙げられるが、
特にイソプロピルアルコール、ブタノール、メチルセロ
フルブ等が好ましい。

コーティング液には、塗膜の平滑性を向上させる目的
で、シリコーン系界面活性剤を添加することもできる。
さらに耐候性の向上或いは塗膜の劣化防止の目的で、紫
外線吸収剤、酸化防止剤等を添加することも可能であ
る。

又、基板（プラスチックレンズ）との密着性、物性の向
上などの実用性を改善する目的で、各種添加剤を加える
こともできる。

又、一般にコーティング液のpHの安定化のためや触媒と
しても使われている酢酸ナトリウムの添加は好ましくな
い。その理由は酢酸ナトリウムはコーティング組成物を
塗布、硬化後、膜表面に向って析出し易く、蒸着物質の
膜形成に悪影響を及ぼし、又蒸着前に手拭や洗浄などで
レンズ面をきれいにしておいても、真空時又は加熱時に
析出し同様に悪影響を及ぼすからである。

上で得られた組成物は次いで一般に用いられる浸漬引き
上げ法（ディッピング法）、スピンコーター法、ロール
コーター法、スプレー法等によりプラスチックレンズ上
に塗布される。

ブラスチックレンズ上に塗布された組成物の硬化は、主
として加熱処理することによって行われる。加熱温度は
広範囲とすることが可能であるが、好ましくは40〜150
℃、特に好ましくは80〜120℃である。加熱時間は１〜
４時間又はそれ以上かけることが良好な結果を与える。

加熱硬化処理によって得られた有機ハードコート膜は、
耐摩耗性（硬度）に優れていると共に可撓性（柔軟
性）、耐熱性、耐薬品（耐アルカリ）性にも優れてい
る。

コーティング液を塗布する前に、プラスチックレンズを
アルカリ処理、プラズマ処理又は紫外線照射処理などに
よって前処理するのが好ましい。

上記のような有機ハードコート膜が施される基材として
は、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート重合
体（CR−39）、ポリメチルメタクリレート（PMMA）、ポ
リカーボネート、ポリスチレン等のプラスチックレンズ
を挙げることができる。

本発明で用いるカチオン染料としては、所謂カチオン染
料と言われるものは総て用い得る。カチオン染料は、塩
基性染料中特にアクリル繊維に対し染色性、堅牢度の優
れるものを一般にカチオン染料と云う名で区別して呼ば
れているものであり、そのオニウム基と発色共鳴系が共
役しているかどうかにより共役型と絶縁型に大別されて
いる。

（ａ）共役型は、陽電荷が色素母体の全体に分布して
いるもので、第四級アンモニウム基が共役二重結合の連
鎖の中に含まれている。

（例）従来の塩基性染料も含めカチオン染料の大部分がこのグ
ループに属し、鮮麗な色相と高い着色力が特長である。

（ｂ）絶縁型は、陽電荷が色素母体の局部に偏在して
いるもので、分散染料の末端に第四級アンモニウム基が導入されたような構造である。

色調は分散染料に近似しており、淡色でも堅牢度の特に
高いものが多く、中淡色、中間染色用によく使用され
る。

市販品としては、例えば下記のものがある。

Aizen Cathilon（保土谷） Diacryl（三菱） Sumiacryl（住友） Kayacryl（日化） Astrazon（FBY） Maxilon（CG） Basacryl（BASF）好ましい染色浴の染料濃度は、0.001〜５重量％であ
り、染色温度としては40℃〜100℃が用いられる。0.001
重量％未満の濃度では、染色速度が実用上遅すぎるし、
５重量％を超えると、染料が被染色面にこびりつき易く
なるばかりでく、染色速度に関して濃度依存性が殆ど無
くなるので実際上染料を配合して自由に色が出せなくな
る。又40℃未満の染色温度では、染色速度が遅すぎる
し、100℃を超えると被染色レンズの変形が起こり易く
なり好ましくない。

〔作用〕

前記の先行技術である特公昭57-42665号公報、特開昭57
-131266号公報等による硬質ポリシロキサン系被覆層の
染色には、分散染料が用いられている。

しかしながら、本発明の優れた物性を有する硬化被覆層
は、分散染料によっては満足すべき染色が行われず、カ
チオン染料によって初めて満足すべき染色が行われるも
のである。

〔発明の効果〕

本発明製造法の効果は次のとおりである。

1.染色速度が著しく大きい。

2.低温で染色しても濃色が短時間に染色可能である。

3.染色速度が大きいので低温でも染色可能になり、アク
リル樹脂、ポリカーボネート、アセテートなど耐熱変形
温度が低いプラスチックにも簡単に濃色に染色できるよ
うになった。

4.ハード膜本来の傷つき難いと云う性質を生かしたま
ま、特別な処理をすることなく簡単な方法で濃色に染色
することが可能になった。

〔実施例〕

製造例１（硬化表面層を有する合成樹脂レンズの製造） γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン472重量
部に、0.5N塩酸2.0重量部、酢酸20重量部、水100重量部
の水溶液を滴親し、室温にて８時間撹拌し室温にて16時
間放置した。この加水分解溶液に、イソプロピルアルコ
ール120重量部、ブチルアルコール120重量部、アルミニ
ウムアセチルアセトン16重量部、シリコーン系界面活性
剤0.2重量部、紫外線吸収剤0.1重量部を加えて、８時間
撹拌後、室温にて24時間熟成させコーティング組成物を
得た。

このコーティング組成物をCR-39からなるレンズの表面
に塗布し、110℃で２時間加熱硬化させ、ハードコート
レンズを得た。

製造例２製造例１で得られたコーティング組成物を、アクリル樹
脂レンズに塗布し、80℃で５時間熱処理して、ハードコ
ートレンズを得た。

製造例３製造例１で得られたコーティング組成物を、ポリカーボ
ネートレンズに塗布し、80℃で５時間熱処理して、ハー
ドコートレンズを得た。

実施例１製造例１で得たハードコートレンズを、下記組成の染色
液により80℃で、10分間染色した。

カチオン染料 0.1g/ 住友化学（株）製 Estrol Yellow N-2RL 〃 Estrol Red N-GSL 〃 Estrol Brilliant Blue N-RL 酢酸（pH調節緩衝剤）１％無水酢酸ソーダ（均染剤） 0.3％第１図に染料、、の分光透過率曲線を示す。

実施例２赤、黄、青の三原色染料の配合による染色例を示す。一
般に三原色染料の配合により総ての色を自由に出すこと
ができる。

配合染料 Diacryl Yellow 2R-N 0.2g/ Diacryl Brilliant Blue H2R-N 0.2g/ 水１配合染料 Diacryl Yellow 2R-N 0.2g/ Diacryl Red CS-N 0.2g/ Diacryl Brilliant Blue H2R-N 0.13g/ 水１配合染料、を用いて、製造例１のレンズを、80℃で
10分間染色した。その分光透過率曲線を第２図と第３図
にそれぞれ曲線として示す。

実施例３ Diacryl Red CS-Nを用いた染浴の染料濃度と染色温度を
変えて、520nmにおける透過率を第１表に示した。

実施例４製造例２のハードコートレンズを、次の染色浴で、40
℃、30分染色した。

Diacryl Yellow AU-N 0.3％ Diacryl Blue AU-N 0.3％水１第４図にその分光透過率曲線を示す。

実施例５製造例３のハードコートレンズを、次の染色浴で、40
℃、30分染色した。

Diacryl Yellow AU-N 0.3％ Diacryl Blue AU-N 0.3％水１第５図にその分光透過率曲線を示す。

実施例６製造例１のハードコートレンズを次の染色液で80℃にお
いて10分間染色した。

Diacryl Golden Yellow GL-N 0.2g 水１第６図に分光特性を示す。

なお、本実施例１〜５の染料は共役型であり、本実施例
６の染料は絶縁型である。

比較例１製造例１のレンズを次の組成の分散染料溶液で80℃で10
分間染色した。

〔グリーン色の場合〕

C.I. デスパーズオレンジ13 3.0g C.I. デスパーズブルー195 2.0g 水１但し、C.I.はカラーインデックス。

結果は第２図に曲線として一緒に示した。

〔ブラウン色の場合〕

C.I. デスパーズオレンジ66 1.0g C.I. デスパーレッド146 2.0g C.I. デスパーズブルー141 2.0g 水１結果を第３図に曲線として一緒に示した。

第２図、第３図の曲線、の比較から明らかなように
同一染色条件に対し、実施例の本発明の方法が濃く染色
される。即ち、光の可視領域（380〜780nm）においての
透過率は、比較例の分散染料より、本発明の実施例の場
合の方が小さい。

なお、実施例中のコーティング膜の染色後の性能試験は
次のように行った。結果は第２表に示すとおり、何れも
良好であった。

なお、実施例の染色後のコーティング膜の性能試験は次
のように行った。

（ａ）耐摩耗性＃0000のスチールウールにより表面を付加荷重200gで、
1000回（往復）こすって耐摩耗性を次のように判定し
た。

A:殆ど傷がつかない。

B:少し傷がつく。

C:多く傷がつく。

D:膜のはがれが生じる。

（ｂ）密着性 JIS-Z-1522に従い、ゴバン目を10×10個作りセロハン粘
着テープにより剥離試験を３回行い、残ったゴバン目の
数を調べた。

（ｃ）耐熱性、耐熱水性 150℃の恒温炉に本発明のコーティング組成物を塗
布硬化し染色したプラスチックレンズを入れ、そのコー
ティング膜にクラックが入らないかどうかを調べた。

沸騰水中に１時間浸漬し外観による変化の有無を調
べた。

（ｄ）耐光性空冷式キセノンウェザーメーター（2.5KW、スガ試験機
社製）にて100時間照射し、JIS K7101のブルースケール
を用いて判定した。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は、それぞれカチオン染料を用いてハー
ドコートレンズを染色した本発明実施例の分光透過率曲
線を示す。但し、第２図、第３図には、分散染料を用い
て染色した比較例の分光透過曲線（曲線）を併せて示
す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリコーン系化合物による有機ハードコー
ト膜が、一般式（１） R₂−SiOR₁）_３（１）〔但し、R₁は炭素数１〜４のアルキル基、R₂は −CH₂CH₂CH₂SH、−CH₂CH₂CH₂Cl、 −CH₂CH₂CH₂NH₂、−CH₂CH₂CH₂NHCH₂CH₂NH₂ から選ばれる有機基である。〕で示されるアルコキシシランの少なくとも１種の加水分
解縮合物を主成分とするものであり、硬化剤の量が前記
主成分有機ケイ素化合物の加水分解物を硬化するに足る
量である樹脂組成物で表面被覆された合成樹脂レンズ
を、0.001〜５重量％の濃度のカチオン染料の染浴を用
いて40〜100℃の温度で染色することを特徴とする染色
硬化表面層を有する合成樹脂レンズの製造法。