JPS62299802A - 耐溶剤性および耐摩耗性に優れた調光レンズ - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、フォトクロミンク物質であるスピロオキサジ
ン化合物による調光機能を有する、耐溶剤性および耐摩
耗性に優れた調光レンズに関するものである。

〔従来技術〕

ある種の化合物に日光あるいは水銀灯の光のような紫外
線を含む光の照射、除去がなされたときに当該化合物に
おいて可逆的な色変化が生ずる現象はフォトクロミズム
といわれ、その機能をレンズに応用したものが調光レン
ズとして−・般に知られており、その応用が広くサング
ラス、度付眼鏡、ゴーグル等に図られている。そしてこ
のようなフォトクロミック機能を示す化合物としてはハ
ロゲン化銀化合物のほか、ジチゾン水銀化合物、フルギ
ド化合物、スピロピラン化合物、スピロオキサジン化合
物などの有機フォトクロミック化合物が知られている 一般に無機ガラスをレンズ基材とする調光レンズにおい
ては、フォトクロミック物質としてハロゲン化銀が最も
よく利用されており、その呈色の波長範囲の広さ、発色
の強度、並びに呈色・褪色の繰り返し寿命の長さの点に
おいて優れたものが得られている。

一方近年における光学材料の分野においては、無機ガラ
スに比して軽量で加工し易く更に衝撃に対してより大き
な強度を有し従って安全な樹脂材料が広くレンズとして
使用されるようになっている。そしてこのような樹脂レ
ンズに対しても調光機能を付与することが種々検討され
てはいるが、実用化は殆どなされていないのが現状であ
る。その理由は、ハロゲン化銀粒子のような無機物質は
樹脂に対する相溶性が低く、そのためにレンズ基材とし
ての樹脂中に十分な量のものを均一に分１１にさせるこ
とができず、また樹脂に対する相溶性が高いと考えられ
る有機フォトクロミック化合物の中には、安定でかつ有
用なものが少ないためである。

例えば最も一般的な有機フォトクロミック化合物である
スピロピラン化合物は、有機溶媒中であれば有用なフォ
トクロミズムを示すけれども、光学材料として広く使用
される比較的高い２次転移温度を有する高分子物質中に
おいては褪色の速度が極めて遅く、そのために得られる
調光材料は用途において大きな制限を受ける。

一方、スピロオキサジン化合物は優れた有機フォトクロ
ミック物質であることが知られており、高分子量物質中
に配合されたときにも、その２次転移温度の如何にかか
わらず、例外的に良好なフォトクロミズムを示すレンズ
が得られることが、例えば特公昭４５−２８８９２号公
報、特公昭４９−６８６５号公報、特開昭５５−３６２
８４号公報などによって知られている。

しかしながら、スピロオキサジン化合物を樹脂製レンズ
の材料である樹脂組成物中に分散させると、当該樹脂組
成物中に含有される重合開始剤や重合時の高温の影響に
よって、所期のフォトクロミック機能が十分に発揮され
ないことが往々にしてあった。

またスピロオキサジン化合物は、−Ｃに自然の環境下に
おける光の照射及び除去に伴う呈色および褪色の繰り返
し変化を伴う使用、特に太陽光の下での長期間にわたる
使用では、その良好なフォトクロミック機能が低下し光
照射による呈色能が低下するという問題点がある。例え
ば、スピロオキサジン化合物を含む調光機能層がレンズ
表面に存在する場合には、大気中の水分、人体よりの汗
等と接触することによって加水分解するようになり、最
初は無色透明であったものが徐々に黄色若しくは赤色に
変化し、そのフォトクロミンク機能が低下する問題点が
あった。

本発明は、以上のような問題点を解決し、フォトクロミ
ンク物質としてスピロオキサジン化合物を用い、自然環
境下においても光の照射および除去に伴って呈色および
褪色が繰り返し変化する機能を長期間にわたって維持す
ることができ、しがも耐溶剤性および耐摩耗性に優れた
樹脂製の調光レンズを提供しようとするものである。

〔問題点を解決する手段および作用〕

本発明調光レンズは、下記一般式Ｎ）で示されるスピロ
オキサジン化合物を樹脂レンズ体に含有せしめてなる調
光性レンズ体、またはそのようなスピロオキサジン化合
物を含有する樹脂からなる調光層を樹脂レンズ体の表面
に設けてなる調光性レンズ体の表面に、シリコーン系ハ
ードコート層を設けてなることを特徴とする。そして調
光層を設ける場合においては、当該調光層を構成する樹
脂が三次元網状構造を有するものであることが好ましい
。

一般式（Ｉ） Ｒ２ 〔式中、Ｒ＋、　Ｒ’ｓは水素原子、ハロゲン原子、シ
アノ基、炭素数１〜６のアルキル基または炭素数１〜６
のアルコキシ基（Ｒ，とＲ１は同じであっても胃なって
いてもよい。）、Ｒ２は炭素数１〜６のアルキル基、−
（ＣＩ□）−；Ｃ０ＯＨ，−ＡＣ１ｌ占ＣＮ　、　−ｆ
Ｃ！ｌ□ｊ−；Ｃ００ＩＩを示す。ただしＲは炭素数１
〜６のアルキル基、ｎは１〜４の整数を示す。〕 このような構成によれば、スピロオキサジン化合物が含
有された調光部分は、ハードコート層の存在によってそ
の表面が外面に露出しない状態となるため、大気中の水
分や人体の汗などに直接接触することがなく、このため
スピロオキサジン化合物の加水分解による劣化が防止さ
れ、この結果スピロオキサジン化合物の存する優れた呈
色・褪色のフォトクロミック機能を長期間にわたって安
定に得ることができる。しかもシリコーン系ハードコー
ト層を備えることにより耐溶剤性および耐摩耗性に優れ
たものとなる」−、シリコーン系ハードコート層は酸素
ガスの透過率が比較的高いものであるため、長期間の使
用においてもスピロオキサジン化合物のフォトクロミッ
ク効果が阻害されることがない。

以下本発明について具体的に説明する。

本発明において用いられるスピロオキサジン化合物は、
上述の一般式（Ｉ）で表わされるものである。斯かるス
ピロオキサジン化合物の代表的な例としては、 １．３．３−１−ジメチルスピロ〔インドリン−２，３
″−ナフト（２，１−ｔ＋）　（Ｉ，４）−オキサジン
）、１．３，３．５−テトラメチルスピロ〔インドリン
−２，３°−ナフト（２，１−ｂ）（Ｉ，４）−オキサ
ジン〕、 ５−クロロ−１，３，３−）ジメチルスピロ〔インドリ
ン−２，３°−ナフト　（２，１−ｔ＋１（Ｉ，４）−
オキサジン〕、 ５−メトキシ−１，３，３−トリメチルスピロ〔インド
リン−２，３”−ナフト（２，１−ｂ）（Ｉ，４）−オ
キサジン〕、 １−イソプロピル−３，３−ジメチルスピロ〔インドリ
ン−２，３′−ナフト（２，１−ｂ）　（Ｉ，４）−オ
キサジン〕 を挙げることができるが、勿論これらのみに限定される
ものではない。

これらのスピロオキサジン化合物は、各種置換基を有す
る１、３．３　　）−ツメチル−２−メチレンインドリ
ンと、２−ニトロソ−１−ナフトールのエタノール等に
よる等モル溶液とを窒素ガス雰囲気下で還流して反応さ
せることによって合成することができる。また、上記メ
チレンインドリン化合物に対応するヨウ化インドリニウ
ムをトリエチルアミン等の塩基化合物及び２−ニトロソ
−１−ナフトールと共に還流することによっても合成す
ることが可能である。

これらのスピロオキサジン化合物ば１種のみを用いても
よいが２種以上を混合して用いることもできる。

以上のスピロオキサジン化合物による調光性レンズ体を
得るためには、当該スピロオキサジン化合物を樹脂より
なるレンズ体に直接含有せしめてもよいが、当該スピロ
オキサジン化合物を含有する樹脂よりなる調光層をレン
ズ体の表面に設けてもよい。

レンズ体にスピロオキサジン化合物を含有せしめる方法
としては、スピロオキサジン化合物を含有する溶液中に
レンズ体を浸漬せしめる方法が好ましい。ここに溶削と
しては、エチレングリコール、ジエチレングリコール等
を好ましく用いることができ、具体的なｔ＠液の濃度、
浸漬条件等は適宜選択することができる。

なお、スピロオキサジン化合物をレンズ体の材料である
重合性組成物中に分散させておき、これを重合すること
によってスピロオキサジン化合物が含有されたレンズ体
を得る方法は、スピロオキサジン化合物が重合開始剤や
重合に要する高温の影響を受は易いので好ましくない。

スピロオキサジン化合物を含有する樹脂からなる調光層
をレンズ体の表面に形成せしめる方法としては、次の方
法が好ましい。

すなわち、調光層を形成する樹脂またはその前駆体（モ
ノマー、オリゴマーなどであって熱、その他の重合手段
によって重合若しくは硬化して樹脂物質を与えるもの）
と、適宜のスピロオキサジン化合物とを、溶剤の存在下
にあるいは溶剤を用いずに、混合して調光層形成用塗布
液を調製し、この塗布液をレンズ体の表面に塗布する。

ここに溶剤としては、イソプロパツール、メチルエチル
ケトン、アセトン、エチルセロソルブ等を好ましく用い
ることができ、樹脂前駆体が液状であるときには特に溶
剤を必要としない場合もある。そして塗布後加熱乾燥す
れば調光層が形成される。調光層形成用塗布液に樹脂前
駆体を用いる場合には加熱により硬化させて三次元網状
構造の樹脂を得ることができる。

以上のスピロオキサジン化合物を含有する調光層を形成
するための樹脂としては、溶解可能な透明な樹脂が用い
られる。例えばポリメチルメタクリレートを代表とする
各種のアクリル樹脂若しくはメタクリル樹脂、ポリスチ
レン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート等の熱可塑性
樹脂を挙げることができる。また樹脂の前駆体を用いる
場合においては、加熱により硬化する熱硬化型樹脂であ
る例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂
、メラミン樹脂、アルキド樹脂等の樹脂の前駆体を用い
ることができる。このうち特にエポキシ樹脂が好ましい
。また後述するハードコート層に使用されるシリコーン
バートコ−１〜剤の樹脂も使用することができる。そし
て特に以」二の熱硬化性樹脂若しくはシリコーン樹脂は
三次元網状構造を有するため、スピロオキサジン化合物
のフォトクロミック機能を十分に発揮させることができ
るので好ましい。

以上のような調光層の形成においては、各種の添加剤を
加えることも勿論可能である。斯かる添加剤としては、
スピロオキサジン化合物による呈色を良好なものとする
ために、大きな極性を有するフェノール系化合物の添加
が特に有効である。

また調光層におけるスピロオキサジン化合物と以上の樹
脂との割合は、用いるスピロオキサジン化合物の種類お
よび樹脂の種類によっても異なるが、樹脂１００重量部
に対してスピロオキサジン化合物が３〜６０重量部の範
囲であることが好ましい。

調光層の厚さは）ｍ常０．２〜２００　ミクロン程度で
あることが好ましい。

本発明におけるハードコート層は、調光性レンズ体の表
面、即ちスピロオキサジン化合物を含むレンズ体の表面
またはレンズ体に設けた調光層の表面に、ハードコート
剤を蒸着法やスパッタリング法等によりコートする方法
、またはハードコート剤を含む溶液を塗布して乾燥する
方法により形成される。塗布の方法としては、浸漬法、
スピンコーティング法、スプレー吹きつけ法等の方法が
用いられる。ハードコート剤の溶液を得るための溶剤と
してはイソプロパツール、メチルエチルケトン、アセト
ン、エチルセロソルブ等を好ましく用いることができ、
具体的な溶液の濃度、あるいは加熱、乾燥の条件等はそ
の目的に応じて適宜選択することができる。

このようなハードコート層を設けることにより、調光レ
ンズでありながら耐溶剤性が向−Ｌすると共に表面硬度
が増大して耐摩耗性即ち耐擦傷性を大幅に向上させるこ
とができる。スピロオキサジン化合物は他のフォトクロ
ミック化合物と異なり酸素と接触し得る状態において優
れた機能を発揮することのできるものであるところ、本
発明においては、ハードコート層として酸素ガスの透過
率の高いシリコーンハードコート剤やシリカゾルハード
コート剤等によるシリコーン系ハードコート層を設ける
ので、調光性レンズ体におけるスピロオキサジン化合物
のフォトクロミック機能を好適に発揮させることができ
る。

シリコーン系ハードコート層を得るためのシリコーンハ
ードコート剤としては、次式に示すように、オルガノフ
ルコキシシランの加水分解によりシラノールを経て自己
縮合によりオルガノボリシロキサンとなるものであれば
、いずれのものをも用いることができる。

Ｒ１１Ｓ！　（ＯＲ’）４□→ＲＩＩＳｉ　（Ｏｆｆ）
　ｓ−ｎ→−３ｉ−ｎＳｉ−そしてハードコート剤とし
て表面硬度改良に用いられるものは、主に Ｒ−３ｉ　　Ｏ−０−３ｉ　−０− の如き三官能以上のポリシロキサン骨核を有するものが
適当であり、本発明においてもそのようなものが使用さ
れる。上記の式中、Ｒば−ＣＩｌ＝Ｃ１１□、−ＧＨｚ
Ｃｌ　、−ＣＩｌ□ＳＲなどの有機性の官能基、−１１
、−ＣＩ、−〇■　　などの加水分解縮合に対して活性
な基、脂肪族、または芳香族炭化水素残基であり、ｎは
２以下の整数である。またＲｏは脂肪族または芳香族炭
化水素残基、その他である。

具体的に好ましいシリコーンハードコート剤としては、
メチルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、フ
ェニルトリメトキシシラン、メタクリロキシトリエトキ
シシラン、Ｔ−グリシドキシプロビルトリメトキシシラ
ン、Ｔ−アミノプロピルトリエトキシシラン、ビニルト
リメトキシシラン ン、その他を挙げることができる。勿論これらの例に限
定されるものではない。

以上のようなシリコーン系ハードコート層に代えて他の
樹脂例えばポリエステル等による表面コートを設けた場
合には、当該調光レンズは長期間にわたる使用において
酸素ガスの透過が阻害されるためにスピロオキサジン化
合物が劣化して着色し、そのフォトクロミック機能が低
下するようになる。

本発明におけるハードコート層の厚みは０．１〜２００
μ、好ましくは０．５〜１００　ＩＩとされる。ハード
コート層の厚みがあまり小さい場合には耐摩耗性あるい
は耐擦傷性が低くなってハードコート層を設ける意味が
失われ、またピンホールが存在するようになって耐溶剤
性が小さくなり、結局スピロ ０才キサジン化合物が劣化するようになってその寿命が
短いものとなる。一方ハードコート層の厚みがあまり大
きい場合には酸素透過性が阻害されるためにスピロオキ
サジン化合物のフォトクロミック機能が次第に低下する
ようになる。

本発明において、レンズ体の材料としては特に限定され
ず、種々のものを用いることができる。

例えばポリメチルメタクリレート、ジエチレングリコー
ルビスアリルカーボネート樹脂（例えばｒｃＲ−３９Ｊ
　）　、ポリカーボネート、ポリスチレン等の従来より
プラスチックレンズの材料として用いられている材料、
並びに最近急速に用いられ始めた高屈折率を有するナイ
ロン系、ポリアクロレイン系、ブロム置換芳香族メタク
リレート系樹脂等も用いることができる。

なお本発明においては、シリコーン系ハードコート層を
形成するために、酸素ガス透過性を阻害しない限りシリ
コーンハードコート剤を複数回にわたって塗布してもよ
く、このようにすることによって、所要の表面硬度や耐
溶剤性等を更に向上させることができる。

本発明の調光レンズは、サングラス、度付眼鏡、各種の
ゴーグル等に利用することのできる有用なものである。

〔実施例〕

以下本発明の実施例について説明するが、本発明がこれ
らに限定されるものではない。

実施例１ 精製したＬ３．３−　）リメチルスピロ〔インドリン−
２３３゛−ナフト（２，１−ｂ〕（Ｌ４）−オキサジ７
３１重量部をエチレングリコール１００重置部に溶解し
た溶液中に、ジエチレングリコールビスアリルカーボネ
ート樹脂ｒｃＲ−３９４を材質とするレンズ体を３０分
間浸漬して当該レンズ体中に一■ー記スピロオキサジン
化合物を含浸させた。この調光性レンズ体にシリコーン
系ハードコート剤ｒ　ＮＳＣ−１２７ＯＮ　Ｊ（日本晴
化−社製）を浸漬法によって塗布し、３０分間室温で放
置して予備乾燥させた後、温度１２０℃で３時間乾燥硬
化させ、厚みが３μのハードコート層を形成して無色透
明の本発明調光レンズを製造した。

この調光レンズの耐久性をテストしたところその表面硬
度は鉛筆硬度で３Ｈと優れた耐１７耗性を示し、また種
々の溶剤によっても損なわれず、安定で優れたフォトク
ロミック機能を発揮した。

またこの調光レンズを試料としてウェザ−メーター「ス
ーパーロングライフ・ザンシャイン・ウェザ−メーター
」（スガ試験機社製）により促進曝露テストを行ったと
ころ、８０時間経過後においても無色透明の状態を有し
かつ初期と殆ど同様の優れたフォトクロミック作用を発
揮することが認められた。

実施例２ ５−クロロ−１，３，３−トリメチルスピロ〔インドリ
ン−２，３°−ナフト（２，１−ｂ）　（Ｉ，４）−オ
キサジ７１１０重量部を、エポキシ樹脂前駆体［エボニ
ックス１１００　Ｊ　（大日本塗料■社製）溶液１００
重量部中に溶解し、更にメチルエチルケトン１００重量
部で希釈して調光層用塗布液を調製した。

この塗布液を、ジエチレングリコールビスアリルカーボ
ネート樹脂ｒＣＲ−３９Ｊを材質とするレンズ体に浸漬
法によって塗布し、温度１２０℃で３時間硬化乾燥させ
て厚みが２５μの調光層を形成し、もって調光性レンズ
体を製造した。

この調光性レンズ体の調光層上にシリコーン系ハードコ
ート剤ｒｘ−１２−１１００Ｊ　（信越化学工業−社製
）を浸漬法によって塗布し、３０分間室温度で放置して
予備乾燥させた後、温度８０℃で３時間乾燥硬化させ、
厚みが５μのハードコート層を形成して無色透明の本発
明制光レンズを製造した。

この調光レンズの耐久性をテストしたところその表面硬
度は鉛筆硬度で３Ｈと優れた耐摩耗性を示し、また種々
の溶剤によっても損なわれず、安定で優れたフォトクロ
ミンク機能を発揮した。

またこの調光レンズを試料として、実施例１におけると
同様にしてウェザ−メーターによる促進曝露テストを行
ったところ、８０時間経過後においても無色透明の状態
を有しかつ初期と殆ど同様の優れたフォトクロミック作
用を発揮することが認められた。

比較例１ 実施例２におけると同様にして調光層を有する調光性レ
ンズ体を製造し、その調光層の表面上にシリコーン系ハ
ードコート剤の代わりにポリエチレンテレフタレート樹
脂を塗布して厚み３μの表面二１−ト層を形成して比較
用調光レンズを製造した。

この調光レンズは、初期の期間は比較的良好なフォトク
ロミック機能を示したが、実施例１と同様のウェザ−メ
ーターによる促進曝露テストを行ったところ、２０時間
経過後には赤色化して光を当てても殆ど呈色を示さず、
フォトクロミック機能が殆ど失われるに到った。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）下記一般式（ I ）で示されるスピロオキサジン化
   合物を含有する樹脂レンズ体よりなる調光性レンズ体ま
   たは下記一般式（ I ）で示されるスピロオキサジン化
   合物を含有する樹脂からなる調光層を樹脂レンズ体に設
   けてなる調光性レンズ体と、この調光性レンズ体の表面
   に設けたシリコーン系ハードコート層とを具えてなるこ
   とを特徴とする耐溶剤性および耐摩耗性に優れた調光レ
   ンズ。 一般式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中、Ｒ＿１、Ｒ＿３は水素原子、ハロゲン原子、シ
   アノ基、炭素数１〜６のアルキル基または炭素数１〜６
   のアルコキシ基（Ｒ＿１とＲ＿３は同じであっても異な
   っていてもよい。）、Ｒ＿２は炭素数１〜６のアルキル
   基、−（ＣＨ＿２）−＿ｎＣＯＯＨ、−（ＣＨ＿２）−
   ＿ｎＣＮ、−（ＣＨ＿２）−＿ｎＣＯＯＲを示す、ただ
   しＲは炭素数１〜６のアルキル基、ｎは１〜４の整数を
   示す、〕 ２）調光性レンズ体が調光層を有し、当該調光層の樹脂
   が三次元網状構造を有するものである特許請求の範囲第
   １項記載の調光レンズ。