JPH0949901A - ハードコート組成物及びハードコート膜の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 予備硬化時にコート膜中に異物の付着・混入
がなく、また、表面の歪みも生じないハードコート組成
物及びハードコート膜を高価な装置を用いることなく効
率よく形成しうる方法を提供すること 【解決手段】 １種以上のシランカップリング剤及び１
種以上の金属酸化物ゾルを主成分とするハードコート組
成物に、赤外線波長域に吸収を有する色素を添加したこ
とを特徴とするハードコート組成物及び該組成物をプラ
スチックレンズ基板上に塗布し、この塗膜を赤外線照射
により予備硬化させた後、本硬化を行なうことを特徴と
するハードコート膜の形成方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、プラスチックレンズ基板上に設
けられる有機ハードコート組成物及びこの組成物を用い
て有機ハードコート膜を形成する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラスチックレンズの表面には、硬度、
耐擦傷性などを改良する目的でハードコート膜が設けら
れる。ハードコート組成物としては、従来、様々なもの
が提案されているが、シランカップリング剤及び屈折率
調整用の金属酸化物ゾルを主成分として含む有機ハード
コート組成物が繁用されている。この種の組成物を塗布
後に加熱硬化させることによってハードコート膜を形成
する。ハードコート組成物を硬化させる際には熱風オー
ブン等で予備硬化を行い、次いで本硬化を行なうが、熱
風オーブンでは炉内を空気が循環するため、未硬化のハ
ードコート膜にゴミが付着・混入したり、表面に風によ
る波状の歪みが生じたりするのは避けられない。そのた
め、仮硬化の時点でコート膜中にゴミ等の異物の存在や
表面状態を検査し、不良品は剥離剤を用いてコート膜を
除去し、再びハードコート組成物を塗布し、コート膜を
形成することが一般的に行なわれている。ゴミの混入な
どを回避するには、予備硬化をクリーンオーブン等のゴ
ミのない環境で行なえばよいのであるが、高価であり、
経済的でない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、前
記従来技術の問題点を解消し、予備硬化時にコート膜中
に異物の付着・混入がなく、また、表面の歪みも生じな
いハードコート組成物及びハードコート膜を高価な装置
を用いることなく効率よく形成しうる方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、ハードコー
ト組成物中に赤外線波長域に吸収を有する色素を添加し
ておけば、赤外線照射によって発生する熱でハードコー
ト組成物の仮硬化を充分に行いうることを見出し、かか
る知見に基づいて本発明を完成した。すなわち、本発明
のハードコート組成物は、１種以上のシランカップリン
グ剤及び１種以上の金属酸化物ゾルを主成分とするハー
ドコート組成物に、赤外線波長域に吸収を有する色素を
添加したことを特徴とする。また、本発明によるハード
コート膜の形成方法は、上記のような本発明のハードコ
ート組成物をプラスチックレンズ基板上に塗布し、この
塗膜を赤外線照射により予備硬化させた後、本硬化を行
なうことを特徴とする。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明のハードコート組成物は、
上記のように赤外線波長域に吸収を有する色素を含むも
のであり、この色素の含有量は、ハードコート組成物を
仮硬化させるのに必要な熱エネルギーを発生すればよ
く、使用した硬化成分の種類や量などによって変動する
が、通常、０．０１〜１．０重量％であるのが好まし
く、０．１〜０．３重量％であるのがより好ましい。こ
の色素の含有量が０．０１重量％未満であると、発熱量
が仮硬化を行なうには不足し、また、１．０重量％を超
えてあまり多くしても経済的でない。

【０００６】本発明のハードコート組成物に添加しうる
赤外線波長域に吸収を有する色素としては、特に制限は
なく、例えば、ジヒドロ−３−〔２−ヒドロキシ−３−
（５−イソプロピル−３，８−ジメチル−１−アジレニ
ル）−４−オキソ−２−シクロブテン−１−イリデン〕
−７−イソプロピル−１，４−ジメチルアズレニリウム
ヒドロキシド、１−エチル−４−〔３−（１−エチルキ
ノリニウム−４−イル）−５−（１−エチル−４（１
Ｈ）キノリリデン）−１，３−ペンタジエニル〕キノリ
ニウムジヨージト、３−エチル−２−｛２−〔２−ジフ
ェニルアミノ−３−〔２−（１−エチル−２−ベンゾチ
アゾリニリデン）エチリデン〕シクロペンテニル〕ビニ
ル）ベンゾチアゾリウムパークロレイトなどが挙げられ
る。色素の混合方法は、ハードコート液に直接混合する
など、特に制限はない。

【０００７】本発明のハードコート組成物は、前記のよ
うに、１種以上のシランカップリング剤及び１種以上の
金属酸化物ゾルを主成分とするものである。ここで、シ
ランカップリング剤としては、各種のものを使用するこ
とができ、特に制限はないが、例えば、一般式（Ｉ） Ｒ¹ _m Ｒ² _n Ｓi Ｘ_4-(m+n) 〔式中Ｒ¹ はアルキル基、アルケニル基、フェニル基又
はハロゲンを示し、Ｒ²はエポキシ基、グリシドキシ
基、アミノ基、アミド基、メルカプト基、メタクリロイ
ルオキシ基、シアノ基又は核置換芳香環基を有する有機
基を示し、Ｘはハロゲン、アルコキシ基、アルコキシア
ルコキシ基、アシルオキシ基などの加水分解可能な基を
示し、ｍ及びｎはそれぞれ０〜２の数を示し、ｍ＋ｎ≦
３である〕で表わされる化合物及びこれらの加水分解物
あるいは部分縮合物を用いることができる。これらの化
合物の具体例としては、テトラメトキシシラン等の四官
能シラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエト
キシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、
ビニルトリメトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシ
プロピルトリメトキシシラン、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、γ−グリ
シドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプト
プロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリ
メトキシシラン、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−ウレイドプロピル
トリメトキシシラン、γ−シアノプロピルトリメトキシ
シラン、γ−モルホリノプロピルトリメトキシシラン、
Ｎ−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン等の三
官能シラン、さらに、前記三官能シランの一部がアルキ
ル基、フェニル基、ビニル基等で置換された二官能シラ
ン、例えばジメチルジメトキシシラン、フェニルメチル
ジメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、γ
−クロロ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挙げられ
る。また、これらの化合物の加水分解物、部分縮合物等
を用いることもできる。

【０００８】上記のシランカップリング剤のうち、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、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、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシ
ラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルメチルジメト
キシシラン及びこれらの加水分解物あるいは部分縮合物
が好ましい。

【０００９】酸化物ゾルは、膜の屈折率の調整に必要な
成分であり、各種のものを使用することができる。酸化
物ゾルとしては、平均粒子径１〜２００ｍμの金属酸化
物微粒子を２０重量％以上含む金属酸化物ゾルが用いら
れる。金属酸化物微粒子の平均粒子径が１ｍμ未満であ
ると、ゾル自身の安定性が悪く、膜の染色性が低下する
傾向がある。また、金属酸化物微粒子の平均粒子径が２
００ｍμを超えると、コーティング組成物としての安定
性が悪く、膜の透明性も低下してしまう。使用しうる金
属酸化物としては、例えば、ＳｉＯ₂ 、ＴｉＯ₂ 、Ｆｅ
₂ Ｏ₃ 、ＧｅＯ₂ 、ＺｒＯ₂ 、ＳｎＯ₂ 、Ｓｂ₂ Ｏ₅ 、
ＷＯ₃ などが挙げられる。本発明においては、上記のよ
うな金属酸化物を単独で使用してもよいし、２種以上を
組み合わせた複合酸化物ゾルとして使用してもよい。こ
れらの酸化物ゾルは、各酸化物の超微粒子を水又はアル
コール系分散媒に分散させるか、又は金属アルコキシド
の加水分解によって得られる。また、酸化物微粒子の分
散性を向上させる目的で各種の界面活性剤や適当なアル
カリ、特に有機アミンあるいは酸、特に有機酸を添加す
るのが好ましい。アミンや酸の選択は、使用するシラン
カップリング剤との相溶性を考慮して決められる。

【００１０】本発明のコーティング組成物は、上記シラ
ンカップリング剤、酸化物ゾル及び赤外線波長域に吸収
を有する色素の他に、ハードコート組成物に一般に使用
される添加物、例えば、硬化剤、界面活性剤、紫外線吸
収剤、染料、さらには硬度向上などの目的でエポキシ樹
脂、アクリル系樹脂等の有機高分子化合物などを所望の
性質を損なわない範囲で含んでいてもよい。

【００１１】硬化剤としては、トリエチルアミン、ｎ−
ブチルアミン等の有機アミン、グリシン等のアミノ酸、
アルミニウムアセチルアセトネート、インジウムアセチ
ルアセトネート、クロムアセチルアセトネート、チタニ
ウムアセチルアセトネート、コバルトアセチルアセトネ
ート等の金属アセチルアセトネート、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、オクチル酸錫等の有機酸金属塩、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
化アンチモン等のルイス酸、過酸化水素等の過酸化物な
どが挙げられる。これらのうち、特に、アルミニウムア
セチルアセトネートが好ましい。

【００１２】本発明のコーティング組成物において、上
記酸化物ゾルとシランカップリング剤との配合割合は、
シランカップリング剤１に対して酸化物ゾル（３０重量
％メタノール分散液として）を１〜４（重量比で）、好
ましくは１．５〜２．３の割合で配合する。酸化物ゾル
の割合が１未満であると、充分な硬度が得られず、ま
た、屈折率が高くならず、耐候性及び耐擦傷性が改善さ
れず、４を超えると、コーティング膜が白化してしまっ
たり、膜にクラックが入ったりする。

【００１３】また、本発明のコーティング組成物を塗布
した場合に形成されるハードコート膜中に、上記のシラ
ンカップリング剤が２１〜４６重量％、好ましくは３０
〜３８重量％存在し、酸化物が２３〜４２重量％、好ま
しくは２９〜３５重量％存在するようにする。シランカ
ップリング剤があまり多くなると、屈折率が低くなり、
耐擦傷性が低下し、染色褪色性が悪くなる。他方、酸化
物が多くなると、膜が白化し、膜にクラックが入る。

【００１４】本発明のコーティング組成物を塗布する際
には作業性や被膜の厚さの調節などの点から各種の溶剤
により希釈して用いるのが好ましい。この希釈溶剤とし
ては、例えば水、アルコール、エステル、エーテル、セ
ロソルブ類、ハロゲン化炭化水素、ジメチルホルムアミ
ド、ジメチルスルホキシド、芳香族炭化水素、脂肪族炭
化水素、ケトン化合物などが挙げられ、必要に応じてこ
れらの混合溶剤を用いることもできる。これらのうち、
使用する金属酸化物の分散性を考慮して、水、アルコー
ル類、ジメチルホルムアミド、エチレングリコール類、
セロソルブ類などが好ましい。

【００１５】プラスチックレンズ基板にコーティング組
成物を塗布する方法としては、特に制限はなく、刷毛塗
り、浸漬、ロール塗布、スプレー塗布、スピン塗布、流
し塗布など、各種の方法を適用することができる。本発
明のコーティング組成物をレンズ基板に塗布する場合、
接着強度の保持、硬度などの点から１〜１０μｍの塗膜
となるように塗布するのが好ましく、２〜５μｍとする
のがさらに好ましい。膜厚が１０μｍを超えると、塗膜
の耐熱性が劣り、１μｍ未満では塗膜の密着性や耐擦傷
性が劣る。

【００１６】レンズ基板用プラスチックとしては、例え
ばアクリル樹脂、ポリカーボネート、ジエチレングリコ
ールビスアリルカーボネートポリマー、（ハロゲン化）
ビスフェノールＡのジ（メタ）アクリレートポリマー及
びその共重合体、（ハロゲン化）ビスフェノールＡのウ
レタン変性（メタ）アクリレートポリマー及びその共重
合体、ポリウレタン系樹脂、例えばジイソシアネートと
ポリオールのメルカプトアルキルエステルとから成るウ
レタン樹脂などが挙げられるが、特に制限はない。

【００１７】上記のようにして塗布した本発明のコーテ
ィング組成物中には、赤外線波長域に吸収を有する色素
が含まれるため、赤外線ランプなどで赤外線を照射する
と、熱が発生し、そのときの温度上昇によってコーティ
ング組成物の硬化が開始し、仮硬化が行なわれる。この
ような赤外線照射による仮硬化を行なえば、空気の循環
によってゴミ等の異物が運ばれて塗膜に付着・混入した
りせず、また、風によって塗膜表面に歪みなどが発生す
ることがない。これにより、不良品の発生が少なく、歩
留りがよい。

【００１８】こうして仮硬化を行なった後には、通常の
熱風オーブン中で塗膜を加熱処理して硬化を行なっても
異物の混入などが起こらない。このときの加熱温度は、
６０〜１５０℃、好ましくは８０〜１３０℃である。６
０℃未満の加熱では、充分な硬度が得られず、１５０℃
を超えると、プラスチックレンズ基材が変形する恐れが
ある。本発明のコーティング組成物を塗布し、硬化させ
て得られたハードコート膜上に単層又は多層の反射防止
膜を公知方法で設けることができる。

【００１９】

【実施例】次に、実施例に基づいて本発明をさらに詳細
に説明するが、本発明はこれらによって制限されるもの
ではない。 実施例１

【００２０】１）コーティング液の調製 （ａ）加水分解物（Ａ）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２１０．０重量部を仕込み、マグネチ
ックスターラーで攪拌しながら０．０１規定塩酸水溶液
７０．５重量部を徐々に滴下し、滴下終了後、一昼夜攪
拌してγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの
加水分解物を得た。これを加水分解物（Ａ）と称する。

【００２１】（ｂ）加水分解物（Ｂ）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メ
チルジメトキシシラン１８０．０重量部を仕込み、マグ
ネチックスターラーで攪拌しながら０．０１規定塩酸水
溶液４０．５重量部を徐々に滴下し、滴下終了後、一昼
夜攪拌してγ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシ
シランの加水分解物を得た。これを加水分解物（Ｂ）と
称する。

【００２２】（ｃ）コーティング組成物の調製 １，４−ジオキサン８．３重量部にジヒドロ−３−〔２
−ヒドロキシ−３−（５−イソプロピル−３，８−ジメ
チル−１−アジレニル）−４−オキソ−２−シクロブテ
ン−１−イリデン〕−７−イソプロピル−１，４−ジメ
チルアズレニリウムヒドロキシド分子内塩０．２８重量
部を溶解した溶液、メタノール８．３重量部にアルミニ
ウムアセチルアセトネート０．３３重量部を溶解させた
溶液、酸化スズと酸化タングステンとの２：１（重量
比）の複合酸化物ゾル（固形分３０．０重量％、メタノ
ール分散）６２．６重量部、ゾニールＦＳＮ（デュポン
社製レベリング剤の商品名）０．３重量部及びデナコー
ルＥＸ−１４６（長瀬産業社製エポキシ樹脂の商品名）
２０．２重量部を混合し、さらに加水分解物（Ａ）２
４．１重量部及び加水分解物（Ｂ）１０．３３重量部を
添加混合し、コーティング組成物を得た。

【００２３】２）コーティング及び硬化 ポリイソシアネート化合物とポリチオール化合物を反応
させて得た屈折率Ｎｄ＝１．６０のウレタン樹脂製レン
ズ基板上に、上記１）（ｃ）で得られたコーティング組
成物を浸漬法で塗布し、これに赤外線ランプを照射した
ところ、約３分で表面が乾いて仮硬化が行なわれた。次
いで１２０℃の熱風オーブン中に１時間入れて完全硬化
を行なった。その結果、レンズ表面上にゴミ等の異物が
なく、表面状態も良好なハードコート膜が形成されてい
た。このハードコート膜の屈折率は１．６０、膜厚は
３．０μｍであった。

【００２４】

【発明の効果】本発明のハードコート組成物は、赤外線
波長域に吸収を有する色素を含むため無気流環境下で硬
化反応を開始させてコート膜の仮硬化を行なうことがで
き、ゴミ等の異物の付着・混入が起こらず、また、塗膜
表面に風による歪み等の損傷を生じることもなく、効率
よく仮硬化を行なうことができる。こうして仮硬化後
は、繁用されている熱風オーブンなどを用いて本硬化を
行なっても、異物の付着混入が起こらず、表面状態のき
れいなコート膜が得られる。したがって、本発明によれ
ば、高価な装置を用いることなく、簡単に安価に歩留り
よくハードコート膜付きプラスチックレンズを製造する
ことができる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １種以上のシランカップリング剤及び１
   種以上の金属酸化物ゾルを主成分とするハードコート組
   成物に、赤外線波長域に吸収を有する色素を添加したこ
   とを特徴とするハードコート組成物。
2. 【請求項２】 赤外線波長域に吸収を有する色素の含有
   量が０．０１〜１．０重量％である請求項１記載のハー
   ドコート組成物。
3. 【請求項３】 赤外線波長域に吸収を有する色素がジヒ
   ドロ−３−〔２−ヒドロキシ−３−（５−イソプロピル
   −３，８−ジメチル−１−アジレニル）−４−オキソ−
   ２−シクロブテン−１−イリデン〕−７−イソプロピル
   −１，４−ジメチルアズレニリウムヒドロキシド、１−
   エチル−４−〔３−（１−エチルキノリニウム−４−イ
   ル）−５−（１−エチル−４（１Ｈ）キノリリデン）−
   １，３−ペンタジエニル〕キノリニウムジヨージト又は
   ３−エチル−２−｛２−〔２−ジフェニルアミノ−３−
   〔２−（１−エチル−２−ベンゾチアゾリニリデン）エ
   チリデン〕シクロペンテニル〕ビニル｝ベンゾチアゾリ
   ウムパークロレイトである請求項１又は２記載のハード
   コート組成物。
4. 【請求項４】 請求項１、２又は３に記載のハードコー
   ト組成物をプラスチックレンズ基板上に塗布し、この塗
   膜を赤外線照射により予備硬化させた後、本硬化を行な
   うことを特徴とするハードコート膜の形成方法。