WO2004080714A1 - フォトクロミック積層体及びその製造方法 - Google Patents

フォトクロミック積層体及びその製造方法 Download PDF

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WO2004080714A1
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primer
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Shinobu Izumi
Junji Momoda
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Tokuyama Corporation
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Definitions

  • the present invention relates to a photochromic laminate and a method for producing the same.
  • a coating layer having photochromic properties is formed on a photochromic laminate on a substrate surface such as a plastic lens.
  • Photochromic glasses are designed so that when exposed to light containing ultraviolet rays such as sunlight, the lenses quickly become colored and function as sunglasses, and in indoors where such light is not irradiated, they fade and become transparent. These spectacles function as ordinary spectacles, and their demand has been increasing in recent years.
  • an impregnation method As a method for producing a plastic lens having photochromic properties, an impregnation method, a coating method, and a kneading method are known.
  • the impregnation method involves impregnating the surface of a plastic lens with a photochromic compound.
  • the coating method involves coating a resin layer containing a photochromic compound (photochromic coating layer) on the surface of the plastic lens.
  • a photochromic compound is dissolved in a monomer, and the monomer is polymerized in this state, thereby directly obtaining a lens having photochromic properties.
  • the coating method has the advantage that it can easily impart photochromic properties to any substrate (lens) in principle, compared to the other two methods.
  • the lens used as the base material must be soft so that the photochromic compound can easily diffuse, and in the kneading method, a special photochromic property is required in order to exhibit good photochromic properties.
  • the coating method has no restrictions on such a substrate.
  • the following methods (i) to (iv) are known as coating methods.
  • the curable resin composition containing a photochromic compound used as a coating composition in this method is hereinafter referred to as a “photochromic coating agent”.
  • a photochromic coating agent A method of applying a photochromic coating agent prepared by dissolving a photochromic compound in a resin composition to the surface of a lens and curing the same (see International Publication No. 98337115 pamphlet).
  • a solution of a photochromic coating prepared by dissolving a photochromic compound in a polymerizable kagurimer composition combining a trifunctional, bifunctional, and polyfunctional radical polymerizable shimer is added to the lens surface. And hardening (Japanese Patent No. 5914174).
  • a method of applying a photochromic coating agent comprising an N-alkoxymethyl (meth) acrylamide, a catalyst (preferably an acidic catalyst) and a photochromic compound to a lens surface and heat curing See 47 pamphlet.
  • these photochromic coating agents generally contain an organic solvent or a (meth) acrylic monomer, they can be applied to a substrate made of a three-dimensional crosslinkable resin having relatively high organic solvent resistance.
  • a substrate made of a thermoplastic resin having no three-dimensional crosslinking for example, a substrate made of polycarbonate
  • the optical characteristics of the substrate are deteriorated. That is, the application of such a photochromic coating agent causes whitening, swelling, or partial dissolution of the thermoplastic resin base material, thereby deteriorating the surface condition of the base material.
  • a protective layer for example, a thermosetting silicon-based hard coat containing inorganic particles
  • a photochromic coating agent on the surface of such a protective layer.
  • the adhesion between the photochromic coating layer formed by applying the photochromic coating agent and the protective layer is low, and the durability is unsatisfactory. It is the present situation that it becomes. Disclosure of the invention
  • an object of the present invention is to provide a photochromic coating layer having good adhesion on a translucent thermoplastic resin base material such as a plastic lens so that optical properties, photochromic properties, and durability are good.
  • An object of the present invention is to provide a photochromic laminate and a method for producing the same.
  • a substrate made of a translucent thermoplastic resin, and a crosslinked resin layer formed on the weakened surface of the substrate and containing inorganic colloid particles in an amount of 20 to 40% by mass And a photochromic coating layer formed on the surface of the crosslinked resin layer.
  • the photochromic laminate was immersed in boiling water at 100 ° C for 1 hour, and then kept in an atmosphere at 20 ° C for 30 minutes, a cross-cut tape peel test (JISD 0202-1988)
  • the peel strength between the photochromic coating layer and the crosslinked resin layer, which is determined again, is 95 Z 100 or more
  • thermoplastic resin is a polycarbonate
  • the base material is a lens
  • Inorganic colloid particles having a radical polymerizable group introduced on the surface contain 20 to 40% by mass in terms of inorganic metal oxide, and non-solvent curable resin containing a polyfunctional radical polymerizable monomer A step of preparing a primer composition,
  • a method for producing a photochromic laminate is provided. In the production method of the present invention,
  • the surface of the primer coating layer in a semi-cured state is subjected to a surface treatment or a physical etching treatment for introducing an active ingredient, if necessary,
  • the curable primer contains 5 to 60% by mass of a urethane oligomer
  • the photochromic laminate of the present invention is manufactured by a coating method since the photochromic coating layer is formed via a Jie bridge resin layer containing a specific amount of inorganic colloid particles. However, it exhibits good photochromic properties without impairing the optical properties of the thermoplastic resin substrate.
  • the thermoplastic resin is used by using a non-solvent-based curable primer composition containing a certain amount of inorganic chloride particles having a radically polymerizable group introduced on the surface and containing no organic solvent. Since the crosslinked resin layer is formed on the surface of the base material made of a thermoplastic resin, it is possible to effectively avoid a decrease in the optical characteristics of the base material made of a thermoplastic resin. Furthermore, a polymerizable photochromic composition (hereinafter, sometimes simply referred to as a photochromic composition) is applied in a state where the curable primer composition is semi-cured, and the curable primer composition is completely cured and the photomask is cured.
  • a photochromic composition hereinafter, sometimes simply referred to as a photochromic composition
  • the photocoat coating layer can be formed with good adhesion. That is, the photochromic laminate of the present invention obtained by such a manufacturing method, when immersed in boiling water at 100 ° C. for 1 hour, and then kept in an atmosphere at 20 ° C. for 30 minutes.
  • the peel strength between the photochromic coating layer and the crosslinked resin layer determined by a cross cut tape peel test (JISD 0202-1988) is 95/100 or more, particularly 9810 or more, The photochromic coating layer has high adhesion and excellent durability.
  • the peel strength determined by the cross-cut peel test is indicated by the number of squares, which are not cut off by the adhesive tape, out of 100 square squares engraved on the surface of the laminate. The fact that the peel strength is 95/100 indicates that the 95 squares remain without peeling.
  • the photochromic laminate of the present invention is, for example, a photochromic spectacle lens, PT / JP2004 / 003049
  • the lens substrate is extremely useful as a polycarbonate photochromic spectacle lens. The best form to try
  • the photochromic laminate of the present invention is prepared by preparing a curable primer composition for forming a crosslinked resin layer (curable primer preparation step), and forming a curable primer on the surface of a transparent thermoplastic resin base material.
  • a primer coating layer composed of the composition is formed (primer coating layer forming step).
  • the primer coating layer is semi-cured (semi-curing step), and the photochromic composition is applied on the semi-cured primer coating layer (photo) It is manufactured by performing a final curing step (final curing step).
  • the curable primer composition used to form the crosslinked resin layer is a non-solvent system and is prepared without using any organic solvent. That is, by using a curable primer composition containing no organic solvent, deterioration of the surface of the thermoplastic resin base material can be avoided, and a decrease in optical characteristics can be prevented.
  • the curable primer contains a difunctional or trifunctional or higher polyfunctional radical polymerizable monomer.
  • R is an n-valent organic residue
  • R ' is a hydrogen atom or a methyl group
  • n is an integer from 2 to 4,
  • a polyfunctional (meth) acrylate represented by the following formula is preferable.
  • suitable groups as R include an n-valent aliphatic hydrocarbon group and an aromatic hydrocarbon group having a valence of 6 to 10 carbon atoms. These hydrocarbon groups include a halogen atom, a hydroxyl group, It may have a substituent such as a carboxyl group or an acyloxy group.
  • Specific examples of the polyfunctional (meth) acrylate include the following compounds.
  • Such polyfunctional (meth) acrylates can be used alone or in combination of two or more.
  • the thermoplastic resin base material and the photochromic coating layer can be used in combination. It is preferable to use two or more of them in terms of securing high adhesion to both.
  • the following mixture is suitably used as the polyfunctional radically polymerizable monomer.
  • the above-mentioned polyfunctional radical polymerizable monomer is preferably contained in the curable primer composition in an amount of 10 to 80% by mass.
  • the curable primer composition is blended with colloid particles.
  • inorganic colloid particles are inorganic particles having a colloidal size, and are hardened.
  • a radical polymerizable group is introduced on the surface of the above-mentioned inorganic colloid particles.
  • the isomer colloid particles can be uniformly and stably dispersed in the curable primer composition, and the curable primer composition is cured.
  • inorganic colloid particles function as cross-linking points and are present in a state of being chemically bonded to the matrix resin having a bridge structure. It shows an excellent protection effect on thermoplastic resin substrates.
  • the introduction of the radical polymerizable group onto the surface of the inorganic colloid particles may be performed by using a radical polymerizable group (specifically, a radical polymerizable group copolymerizable with the polyfunctional radical polymerizable monomer. , (Meth) acryloyl group ⁇ vinyl group, etc.), and is easily carried out by surface-treating the inorganic colloid particles using a coupling agent having the same.
  • a radical polymerizable group specifically, a radical polymerizable group copolymerizable with the polyfunctional radical polymerizable monomer. , (Meth) acryloyl group ⁇ vinyl group, etc.
  • Such a coupling agent is an alkoxide of a metal constituting the inorganic colloid particles, which binds to the surface of the inorganic colloid particles by hydrolysis and condensation reaction.
  • a metal constituting the inorganic colloid particles which binds to the surface of the inorganic colloid particles by hydrolysis and condensation reaction.
  • colloidal silica when colloidal silica is used as the inorganic colloid particles, The following silane compound (silyl acrylate) having a (meth) acrylate group is preferably used.
  • CH 2 C CH 3 CO 2 -CH 2 CH 2 One Si (OCH 3 ) 3
  • the above coupling agents are usually surface treated It is used in an amount of 5 to 50 parts by mass, particularly 15 to 35 parts by mass, per 100 parts by mass of the colloidal particles. Also, this The surface treatment (introduction of a radical polymerizable group) of the surface of the inorganic colloid particles with such a coupling agent may be performed in a semi-curing step described below. In this case, the curable primer composition contains The coupling agent and the inorganic colloid particles exist in the form of a mixture.
  • the above-mentioned non-colloidal particles having the radical polymerizable particles introduced on the surface thereof are converted into metal oxides (including a metal element in a coupling agent) of the colloid particles, which are 20 to 50% in terms of oxides. It is incorporated into the curable primer composition in an amount of 40 % by weight, especially 25 to 35% by weight. If the amount of the non-aqueous colloidal particles is less than this range, the protective effect of the formed crosslinked resin layer will be reduced, and disadvantages such as a decrease in the optical properties of the thermoplastic resin base material will occur.
  • the inorganic colloid particles are added in a larger amount than the above range, the chemical stability of the crosslinked resin layer is unnecessarily enhanced, but the crosslinked resin layer and the photochromic coating formed thereon Adhesion with the layer is impaired. For example, even if a treatment or the like for introducing an active group to the surface of the crosslinked resin layer is performed, the adhesion to the photochromic coating layer cannot be enhanced.
  • the photopolymerization initiator is not particularly limited, but ketones such as benzophenone, diethoxyacetophenone, acetophenone, benzyl, benzaldehyde, ⁇ -clonal benzaldehyde, xanthone, thioxanthone, and 9,10-phenantrequinone.
  • ketones such as benzophenone, diethoxyacetophenone, acetophenone, benzyl, benzaldehyde, ⁇ -clonal benzaldehyde, xanthone, thioxanthone, and 9,10-phenantrequinone.
  • a photopolymerization initiator and a photopolymerization initiator containing a phosphorus atom such as acylphosphine and diacylphosphine can be suitably used.
  • photopolymerization initiator examples include benzoin, benzoin methyl ether, benzoin butyl ether, benzophenol, acetophenone, 4,4'-dichloromouth benzophenone, ethoxyacetophenone, and 2-hydroxy-12.
  • the amount of such a photopolymerization initiator is preferably in the range of about 0.2 to 5% by mass based on the total weight of the curable primer composition.
  • thermal polymerization initiator as described in the photochromic composition described later together with the above-mentioned prepolymerization initiator.
  • the amount of the thermal polymerization initiator is the same as in the case of the photopolymerization initiator.
  • the adhesion between the crosslinked resin layer and the photochromic coating layer can be further increased.
  • the urethane oligomer those used as a coating material for providing a flexible film can be used.
  • a (meth) acrylate esterified fat having a urethane segment and a (meth) acryl segment is particularly preferable.
  • Urethanes for example, polyurethanes obtained by reacting a polyurethane having pendant hydroxyl groups with isocyanatoethyl methacrylate: hydroxy-terminated polydimethylsiloxane, 2,4-trienediisocyanate and 2-hydroxyethyl methacrylate Urethane acrylate obtained by reacting chill or the like; and the like can be suitably used.
  • a urethane oligomer desirably has a number average molecular weight of about 200 to 500,000, and is preferably blended in the curable primer composition in a range of 5 to 60% by weight.
  • urethane oligomers belong to the above-mentioned (A) polyfunctional radically polymerizable monomers of urethane acrylates such as urethane oligomer tetraacrylate, urethane oligomer hexamethacrylate, and urethane oligomer hexacrylate, What is necessary is just to mix
  • an ultraviolet absorber or an antioxidant can be added to increase the durability of the crosslinked resin layer, and a reppelling agent is added to increase the smoothness of the coating film.
  • a curable primer composition is used. It can be incorporated in an amount of 5 to 10% by weight.
  • the antioxidant known compounds such as hindered amine and hindered phenol can be used.
  • the repelling agent a known agent such as a silicone type, a fluorine type, an acrylic type, or a vinyl type can be used.
  • the curable primer composition ⁇ ⁇ ⁇ used in the present invention is prepared by uniformly mixing the above-mentioned components, and includes an inorganic colloid particle having a radical polymerizable group on the surface and a polyfunctional radical polymerizable monomer. And non-solvent-based ones, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-99757, US Patent No. 4,486,504,
  • Abrasion resistance of substrate films disclosed in Japanese Patent Nos. 4,477,876, etc. are commercially available as coating agents for improving weather resistance and as silicone hard coats.
  • a photo-curable hard coat agent “UVHC8558”, “UVHC1105”, etc., manufactured by GE Toshiba Silicone Co., Ltd. can also be used as the curable primer composition.
  • the above-mentioned urethane oligomer is not blended in these commercially available products or the coating agents shown in the prior art documents, it is desirable to additionally use the urethane oligomer.
  • Japanese Patent Publication No. 6-99757, US Patent No. 4,486,504, US Patent No. 4,478,876 Does not disclose the formation of a photochromic coating layer on the layer formed by these coating agents, nor does it show any adhesion at that time.
  • the above-mentioned curable primer composition is applied to the surface of a translucent thermoplastic resin base material to form a primer coating layer.
  • the application means is not particularly limited, and a known method such as dipping, spin coating, dip spin coating, or the like can be employed.
  • this curable primer composition has photocurability, It is preferable to adopt a spin coating method in order to avoid long-term storage under the conditions where the temperature can be met. That is, in the spin coating method, coating can be performed using only a necessary amount of the curable primer composition, and use of a large amount of the curable primer more than the necessary amount can be avoided.
  • a transparent thermoplastic resin base material to which the curable primer composition is applied may be a transparent heat-resistant material such as a (meth) acrylic resin or a polycarbonate resin. PT / JP2004 / 003049
  • the substrate is made of a plastic resin
  • optical materials such as plastic spectacle lenses and windows of houses and automobiles can be used without any limitation.
  • (meth) acrylic resin or polycarbonate resin lenses, particularly polycarbonate and oily lenses are preferably used from the viewpoint of high demand for imparting photochromic properties. Is done.
  • the amount of the curable primer composition to be applied (the thickness of the primer coating layer) is adjusted so that the thickness of the crosslinked resin layer formed by completely curing the composition falls within a predetermined ffi range described later. Adjusted.
  • the surface of the substrate is subjected to a pretreatment so that the cross-linking formed by curing the surface of the substrate and the curable primer composition (primer coating layer). Adhesion with the resin layer can be improved.
  • pretreatment includes chemical treatment with a basic aqueous solution or an acidic aqueous solution, plasma treatment using atmospheric pressure plasma and low pressure plasma, corona discharge treatment, flame treatment,
  • UV ozone treatment and the like can be mentioned.
  • Such pretreatment is to enhance the adhesion to the crosslinked resin layer by introducing an active group such as a carbonyl group into the surface of the base material. Further, such pretreatment can be performed by physical etching (for example, polishing treatment using an abrasive). Thereby, the surface area of the base material surface is increased, and the anchor effect is enhanced by making the base material surface rough, thereby improving the adhesion to the crosslinked resin layer.
  • the primer coating layer is semi-cured by photopolymerization in an environment where dust, humidity or temperature is controlled and, if necessary, in an environment where the atmosphere is replaced with an inert gas.
  • the degree of semi-curing is such that the polymerization rate of the monomer in the primer coating layer is in the range of 70 to 97%, preferably 80 to 95%.
  • a polycarbonate lens having a crosslinked resin layer was immersed in methylene chloride for 2 days to extract a vermillion reaction monomer from the crosslinked resin layer, Identify and quantify the extracted monomers using gas chromatography and liquid high-performance chromatography, determine the total amount of unreacted monomers, and calculate using the following formula.
  • the weight (g) of the monomer before polymerization applied on the lens is, if the curing proceeds more than necessary, the adhesion between the crosslinked resin layer and the photochromic coating layer formed on it will be reduced. If it is damaged or insufficiently cured, the protective effect is insufficient. In the following process, when the photochromic composition is applied on this layer, the surface of the substrate becomes whitened and swells. Etc., and the optical characteristics are impaired. In addition, it becomes difficult to apply the photochromic composition uniformly, and the photochromic coating layer tends to have uneven thickness.
  • Light irradiation for semi-curing of the primer coating layer is performed with a metal halide lamp, ultra-high pressure mercury lamp, high pressure mercury lamp, medium pressure mercury lamp, sterilizing lamp, xenon lamp, carbon arc, tungsten lamp, etc. This is performed using a lamp or an electrodeless lamp.
  • the intensity of the irradiation light is not particularly limited, but from the viewpoint of preventing deformation and discoloration of the substrate due to radiant heat,
  • the curing time is not particularly limited, but is usually in the range of 5 seconds to 3 minutes.
  • the semi-cured primer coating layer formed in this manner has high solvent resistance and effectively suppresses whitening and swelling of the surface of the thermoplastic resin base material during application of the photomask coating agent. And exhibits excellent adhesion to a photochromic coating layer obtained by curing the photochromic composition.
  • a polymerizable photochromic composition (photochromic polymer) is applied onto the semi-cured primer coating layer, but if necessary, prior to the application of the photochromic composition, the polymerizable photochromic composition may be applied.
  • the surface of the cured primer coating layer can be pre-treated. This pretreatment is the same as the pretreatment of the substrate surface described above.
  • a chemical treatment with a basic aqueous solution or an acidic aqueous solution, plasma treatment using atmospheric pressure plasma, low pressure plasma, etc., corona discharge treatment, flame treatment, UV ozone treatment, etc. to introduce active groups to the surface, or an abrasive
  • the effect of the anchor is enhanced by physical etching such as polishing treatment using a metal.
  • any known photochromic composition can be used without particular limitation.
  • the photochromic properties, the optical properties, and the solvent resistance and scratch resistance of the photochromic coating layer formed by curing the photochromic properties and optical properties From the viewpoint of adhesion and adhesion, a radical polymerizable monomer having a silanol group or a group capable of forming a silanol group by hydrolysis (hereinafter, referred to as a silanol monoradical polymerizable monomer), an amine compound and
  • the composition contains a photochromic compound, and the photochromic composition further contains a radical polymerizable monomer containing a maleimide group (maleimide-radical polymerizable monomer). It is preferable to further improve the adhesiveness by blending such a maleimide-radical polymerizable monomer. It is possible.
  • Silanol monoradical polymerizable monomers include r-methacryloyloxypropyltrimethoxysilane, "T-methacryloyloxypropyltriethoxysilane, r-methacryloyloxypropylmethyldimethoxysilane, (3-acryloyloxypropyl) ) Dimethyl methoxy silane, (3-acryloyloxy lip) methyl dimethoxy silane, (3- acryloyl oxypropyl) trimethoxy silane, (methacryloyl oxymethyl) dimethyl ethoxy silane, methacryloyl oxy methyl tri Examples include ethoxysilane, methacryloyloxymethyltrimethoxysilane, methacryloyloxypropyldimethylethoxysilane, and methacryloyloxypropyldimethylmethoxysilane.
  • the amount is not particularly limited, in the photochromic composition, from 0.5
  • maleimide radical polymerizable monomers 4,4'-diphenylmethane bis-maleimide, bis (3-ethyl-5-methyl-14-maleidophenyl) methane, 2,2-bis [4- (4-maleimi Dophenoxy) phenyle] propane, m-maleimidopenzyl-1N-hydroxysuccinimide ester succinimidyl-1 41 (N-maleimidomethyl) cyclohexane-1 JP2004 / 003049
  • the amount of the monomer is not particularly limited, in the photochromic group Narubutsu, 0.0 5 to 1 5 mass 0/0, that are contained in particular from 0.1 to 1 0 the amount of mass% Good.
  • radical polymerizable monomers other than the above-mentioned silanol monoradical polymerizable monomer and maleimide-radical polymerizable monomer may be contained.
  • examples include trimethylolpropane trimethacrylate, trimethylolpropane triacrylate, tetramethylol methane trimethacrylate, tetramethylol tantriacrylate, trimethylolpropane triethylene glycol triacrylate, and pen erythri I.
  • Examples of the amine compound to be contained in the photochromic composition include triethanolamine, N-methyljetanolamine, triisopropanolamine, N, N-dimethylaminoethyl methacrylate, N, N-ethylethylethyl. Metaacrylate can be used.
  • the amount of the amine compound used is not particularly limited, it is preferably contained in the photochromic composition in a content of 0.01 to 15% by mass, particularly 0.1 to 10% by mass. This amine compound is considered to play a role as a catalyst for generating the aforementioned silanol group, and as a result, has a function of further improving the adhesion between the crosslinked resin layer and the photochromic layer. ing.
  • photochromic compounds naphthovirane derivatives, chromene Conductors, spirooxazine derivatives, spiropyran derivatives, fulgimide derivatives and the like can be used.
  • the amount of the photochromic compound used is not particularly limited, but it is preferably contained in the photochromic composition in the range of 0.1 to 30% by mass, particularly 1 to 10% by mass.
  • a photopolymerization initiator or a thermal polymerization initiator is blended in the photochromic composition according to the kind of the radical dimer used.
  • the photopolymerization initiator those incorporated in the above-mentioned curable primer composition can be suitably used.
  • the thermal polymerization initiator benzoyl peroxide, p-clos benzoyl peroxide, ert Peroxide such as ert 1-butyl peroxy-2-ethylhexanoate, ter ⁇ ⁇ ⁇ 1-butyl peroxydiene phenol, er er peroxide such as butyl peroxy isopropyl isobutylate, diisopropyl peroxy dicarbonate, etc.
  • Borazo compounds such as azo compounds such as azobisisobutyronitrile, tributylborane, tributylborane partial oxide, sodium tetraphenylborate, sodium tetrakis ( ⁇ -fluorophenyl) borate, potassium tetrakis ( ⁇ -chlorophenyl) borate are mentioned.
  • These polymerization initiators vary depending on the type thereof, but are usually contained in the photochromic composition in a range of 0.01 to 5% by mass / 0 , particularly 0.1 to 2% by mass. Is good.
  • the photochromic composition preferably further contains a coupling agent such as a silane coupling agent, thereby further improving the adhesion between the crosslinked resin layer and the photochromic coating layer.
  • a coupling agent such as a silane coupling agent
  • Examples of such a coupling agent include an alkoxysilane compound having an epoxy group, more specifically, r-glucidoxypropyl trimethoxysilane, or r-glycidoxypropyl pyrmethyldimethoxysilane or a curable primer composition.
  • the compounds exemplified in the above section can be used, and silane coupling agents are particularly preferable.
  • the content of the coupling agent in the photomix composition is preferably 0.1 to 20% 3:%, and more preferably 0.5% to "! %%.
  • the content of each of the components is set as described above.
  • the viscosity is adjusted by adjusting the viscosity within the specified range.
  • the viscosity at 25 ° C is 20-1 OOO cP, especially 50-800 cP, and even 70-500 cP.
  • the thickness of the photochromic coating layer obtained by curing the photochromic composition is 10 to 100 ⁇ m, especially 20 to 100 m. It is applied to a thickness of up to 50 jWm.
  • the coating agent for hard coat, etc. that is generally applied to plastic lenses contains a solvent etc.
  • the viscosity at 25 mm is usually 5 cP or less. Yes, and the thickness of the resulting coating layer is also a few / lm or less. Therefore, the photochromic composition used in the present invention has higher viscosity as compared with such a coating agent, and the thickness of the obtained photochromic coating layer is very large.
  • the means for applying the photochromic composition is not particularly limited, and any known method can be applied without any limitation.
  • methods such as spin coating, spray coating, date coating, and dip-spin coating can be employed. .
  • a photochromic coating layer is formed by polymerization and curing of the photochromic composition.
  • a curing method As a curing method, a light curing method or a heat curing method is appropriately employed depending on the kind of the radical polymerization initiator blended in the photochromic composition. From the viewpoint of the physical properties and appearance of the resulting coat film and the complete curing of the primer coating layer, it is recommended to use a method of curing by irradiation with light using a photopolymerization initiator and then heating to complete the curing. Is preferred. Therefore, in this case, It is desirable to use a photopolymerization initiator and a thermal polymerization initiator together as a polymerization initiator in the photochromic composition.
  • Light sources used for photocuring include metal halide lamps, ultra-high pressure mercury lamps, high pressure mercury lamps, medium pressure mercury lamps, germicidal lamps, xenon lamps, carbon lamps, electrode lamps such as tungsten lamps, and electrodeless lamps. Can be used. An electron beam may be used as a light source. In this case, the photochromic composition can be cured without adding a photopolymerization initiator.
  • thermosetting method examples include a method of applying heat in a polymerization furnace to perform thermal polymerization, a method of irradiating infrared rays in a polymerization furnace and performing polymerization and curing, and the like.
  • thermosetting it is necessary to set the polymerization temperature to a temperature at which the base material does not thermally deform (for example, 130 ° C or less).
  • the final curing of the primer coating layer in a semi-cured state and the polymerization curing of the photochromic composition are performed at the same time, whereby the entanglement of polymer molecules between the crosslinked resin layer and the photochromic coating layer is achieved.
  • a chemical bond is formed, and as a result, the adhesion between the two layers can be significantly increased.
  • the photochromic laminate obtained by the above-described method comprises a photochromic coating layer formed on a base material made of a translucent thermoplastic resin represented by a (meth) acrylic resin or a polycarbonate resin via a crosslinked resin layer. It has a laminated structure in which is formed.
  • the crosslinked resin layer interposed between the substrate and the photochromic layer contains 20 to 40% by mass, particularly 25 to 35% by mass of inorganic colloid particles, and usually has a thickness of 20 to 40% by mass. Is within the range of 0.1 to 20 m, preferably 0.5 to 15 m, and more preferably "! To 5 im.
  • the photochromic coating layer is formed with the crosslinked resin layer interposed therebetween. In addition, the whitening and swelling of the substrate surface are suppressed, the optical characteristics of the substrate are prevented from deteriorating, and the excellent translucency of the substrate is not impaired at all.
  • the cross-linking resin layer has extremely high security effect, and the deterioration of the substrate surface that occurs when applying the photochromic composition is ensured. Is suppressed.
  • the chemical bond between the inorganic colloid particles and the resin component can be confirmed, for example, by observing the interface state between the two on the fracture surface of the crosslinked resin layer by an electron microscope. If no chemical bond is formed, the surface of the inorganic colloid particles is exposed as it is, and the phase separation structure is reconsidered, but if a chemical bond is formed, the surface of the inorganic colloid particles becomes A structure that is covered with resin and is compatible with other resin components without phase separation is observed.
  • the photochromic coating layer formed on the crosslinked resin layer usually has a thickness of 10 to "0 O jW m, particularly 20 to 50 ⁇ rn, and
  • the photochromic compound contains a photochromic compound, and exhibits photochromic properties such that a color is formed into a predetermined color by irradiation with ultraviolet light or the like by forming such a layer, and the color is faded when light irradiation is stopped.
  • the laminate has extremely high adhesion between the photochromic coating layer and the crosslinked resin layer as shown in the examples described later. For example, after immersing this laminate in boiling water at 100 ° C.
  • the peel strength between the photochromic coating layer and the crosslinked resin layer determined by the cross-cut tape peel test is 95 X 100 or more, especially Accordingly, the photochromic laminate has excellent durability and exhibits photochromic properties over a long period of time.
  • the photochromic laminate of the present invention uses, for example, a lens as a base material, and can be directly used for applications such as photomicroscopic eyeglass lenses.
  • a hard coat layer By coating with a hard coat layer, scratch resistance can be improved.
  • Known hard coat layers can be used without any limitation, and include a silane coupling agent and a hard coat agent mainly composed of a sol of an oxide such as silicon, zirconium, antimony, or aluminum. And the like, and those obtained by applying and curing a hard coat agent containing an organic polymer as a main component.
  • a hard coat agent containing a silyl monomer sufficient adhesion can be obtained more firmly and easily.
  • Polyester oligomer hexaacrylate manufactured by Daicel U.S.C.
  • a polycarbonate lens substrate was used as a lens substrate.
  • GE Toshiba Silicone Co., Ltd. photocurable hard coat agent IFUVHC1105J (colloidal silica content: 30% by weight) is used as a curable primer composition (primer liquid) on the surface of the base material.
  • m was spin-coated using a MIK AS A spin coater 1H-DX2. Thereafter, a 12 OW metal halide lamp was irradiated in a nitrogen atmosphere for 2 minutes to be semi-cured, thereby producing a lens substrate having a semi-cured primer coating layer having a colloidal silicide content of 30% by mass.
  • the physical properties of the primer coating layer were evaluated by the following methods.
  • the lens substrate having the semi-cured primer coating layer was immersed in methylene chloride for 2 days to extract unreacted monomers from the primer coating layer.
  • the extracted monomers were identified and quantified using gas chromatography and liquid high-performance chromatography, and the total amount of unreacted monomers was determined.
  • the polymerization rate was calculated from the following equation.
  • the resulting polymerization rate was 90%.
  • the surface was treated using a multi-dyne corona treatment device manufactured by Navitas as a pretreatment of the primer coating layer.
  • BP E 1 OZA- 400ZTMP TZ EB 183 OZGMA which is a radical polymerizable monomer
  • a mixture of radically polymerizable monomers was prepared, and 100 parts by weight of the mixture was 2.35 parts by weight of a photochromic compound (A) having a structure represented by the following formula.
  • 0.6 parts by weight of the photochromic compound (B) having the formula (1) and 0.4 parts by weight of the photochromic compound (C) having the structure represented by the following formula were added and mixed well.
  • Approximately 2 g of the thus-prepared oral photocatalyst composition was applied to the surface of a lens substrate having a semi-cured primer-coating layer using a spin coater 1H-DX2 manufactured by MIK AS A. Spin coated.
  • the lens substrate the surface of which is coated with the output 1 2 OmW / cm 2 ⁇ metal halide lamp in a nitrogen gas atmosphere, and irradiated for 3 minutes, the incubator further 1 30 ° C after curing the coating
  • a photochromic coating layer was obtained.
  • the primer coating layer in a semi-cured state is also finally cured to form a crosslinked resin layer, A photolithic laminate was produced.
  • the thickness of the obtained photochromic coating layer can be adjusted by the conditions of spin coating. In this example, the thickness of the photomix coating layer was adjusted to be 40 ⁇ 1 m.
  • the physical properties (appearance opacity and adhesion) of the photochromic coating layer on the surface of the photochromic laminate (surface of the Jie bridge resin layer) thus obtained were evaluated by the following methods.
  • the evaluation of the appearance of the photochromic laminate in which the photochromic coating layer was formed on the surface of the poly-lithographic lens substrate via the Ji-hashi resin layer was performed by irradiating the lens substrate with a projector. The projection plane was observed and evaluated. The evaluation criteria are shown below.
  • the lens substrate was visually inspected for turbidity.
  • the evaluation criteria were classified into the following items.
  • Table 1 shows the composition and semi-curing conditions of the curable primer composition (primer liquid) used for forming the crosslinked resin layer in Example 1, and shows the composition and pretreatment of the photochromic composition used. The conditions are shown in Table 2.
  • Table 2 shows the polymerization rate of the primer coating layer, primer coating layer and photochromic coating layer (photochromic layer) Table 3 shows the results of the physical property evaluations for.
  • Example 2 shows the composition and semi-curing conditions of the curable primer composition (primer liquid) used for forming the crosslinked resin layer in Example 1, and shows the composition and pretreatment of the photochromic composition used. The conditions are shown in Table 2.
  • Example 2 shows the composition and semi-curing conditions of the curable primer composition (primer liquid) used for forming the crosslinked resin layer in Example 1, and shows the composition and pretreatment of the photochromic composition used. The conditions are shown in
  • Example 2 In the same manner as in Example 1, except that the primer liquid was changed to 6E Toshiba Silicone Co., Ltd., a photocurable hard coat agent fUVHC8558J manufactured by Toshiba Silicone Co., Ltd. Then, a photochromic coating layer was formed on the surface of the lens substrate with a resin layer interposed therebetween to produce a photochromic laminate. This laminate was evaluated for physical properties in the same manner as in Example 1.
  • composition of the curable primer composition and the semi-curing conditions are shown in Table 1
  • composition of the photocatalyst composition and the pretreatment conditions are shown in Table 2
  • polymerization rate of the primer coating layer, the primer coating layer and Table 3 shows the results of the physical property evaluation of the layers.
  • Photochromic lamination was performed in the same manner as in Example 1 except that the curable primer composition and the curing conditions were as shown in Table 1 and the photochromic agent was as shown in Table 2. The body was made. The same physical property evaluation as in Example 1 was performed on this laminate.
  • composition of the curable primer composition and the semi-curing conditions are shown in Table 1
  • composition of the photochromic agent composition and the pretreatment conditions are shown in Table 2
  • polymerization rate of the primer coating layer, the primer coating layer and Table 3 shows the results of evaluation of the physical properties of the mouth layer. Comparative Example 1
  • thermosetting hard coating agent “SG1274” silicon content: 50% by weight
  • silica colloidal sol and alkoxysilane was used as a primer solution.
  • the composition was applied to the surface of the polycarbonate lens substrate used in Example 1 and cured at 110 ° C. for 1 hour to form a primer coating layer having a colloidal silica content of 50% by weight.
  • a photochromic coating layer was formed in the same manner as in Example 1 to form a photochromic coating layer. In the same manner as in Example 1, various physical properties were evaluated. (For the photochromic coating layer, the appearance was evaluated as X and the adhesion was evaluated as X.)
  • composition of the curable primer composition and the semi-curing conditions are shown in Table 1
  • composition of the photocatalyst composition and the pretreatment conditions are shown in Table 2
  • polymerization rate of the primer coating layer, primer coating layer and The results of the physical property evaluation of the photocoque layer are shown in Line 3. Comparative Example 2
  • Example 1 without forming the primer coating layer, a photochromic coating layer was formed directly on the surface of the poly-polypropylene lens substrate in the same manner as in Example 1 to prepare a photochromic laminate.
  • the physical properties of the mouth coating layer (photochromic layer) were evaluated, and the results are shown in Table 3. The appearance was white and the adhesion was X. Comparative Examples 3 and 4
  • Photomix mixing was performed in the same manner as in Example 1 except that the curable primer composition having the composition shown in Table 1 and curing conditions were changed to the photochromic agent having the composition shown in Table 2.
  • the body was made. This laminate was evaluated for physical properties in the same manner as in Example 1.
  • composition of the curable primer composition and the semi-curing conditions are shown in Table 1
  • composition of the photocatalyst composition and the pretreatment conditions are shown in Table 2
  • polymerization rate of the primer coating layer, the primer coating layer and Table 3 shows the results of the physical property evaluation of the layers.
  • a photochromic coating layer is formed by a coating method on a substrate having a surface made of a translucent thermoplastic resin without deteriorating the optical characteristics of the substrate, thereby improving photochromic properties. Can be granted. Moreover, the substrate and the photochromic coating layer can be firmly adhered. Further, the photochromic laminate of the present invention has excellent characteristics such as good optical properties, photochromic properties, and good adhesion between layers, and can be suitably used, for example, as a photochromic spectacle lens.

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Abstract

本発明のフォトクロミック積層体は、ポリカーボネート樹脂等の透光性を有する熱可塑性樹脂からなる基材と、該基材表面に形成され且つ無機コロイド粒子を20~40質量%の量で含有している架橋樹脂層と、該架橋樹脂層表面に形成されたフォトクロミックコーティング層とからなる。この積層体では、フォトクロミック性を示す層がコーティング法により形成されていながら、熱可塑性樹脂製の基材の表面の白化や膨潤などが抑制されており、該基材の優れた光学特性が損なわれておらず、しかも、フォトクロミックコーティング層の密着性も高く、耐久性に優れている。

Description

明細書 フォトク口ミック積層体及びその製造方法 技術分野
本- 明は、 フォトクロミック性を有するコーティング層が、 プラスチックレン ズのような基材表面にフォトク口ミック積層体に閱する。 背景技術
フォトク口ミック眼鏡とは、 太陽光のような紫外線を含む光が照射される屋外 ではレンズが速やかに着色してサングラスとして機能し、 そのような光の照射が ない屋内においては退色して透明な通常の眼鏡として機能する眼鏡であり、 近年 その需要は増大している。
フォトク口ミック性を有するプラスチックレンズの製造方法としては、含浸法、 コーティング法及び練り込み法が知られている。 含浸法は、 プラスチックレンズ の表面にフォ卜クロミック化合物を含浸させるというものであり、 コーティング 法は、プラスチックレンズの表面にフォトク口ミック化合物を含有する樹脂層(フ ォトク口ミックコーティング層) をコーティングにより形成するというものであ リ、 練り込み法は、 モノマーにフォトクロミック化合物を溶解させ、 この状態で モノマーを重合させることにより、 直接フォトク口ミック性を有するレンズを得 るというものである。 これらの方法の中でもコーティング法は、 他の 2つの方法 と比べて、 原理的にはどのような基材 (レンズ) に対しても簡単にフォトクロミ ック性を付与できるという利点を有している。 たとえば、 含浸法においては、 基 材であるレンズは、 フォトク口ミック化合物が拡散し易い柔らかいものである必 要があり、 また練りこみ法においては、 良好なフォトクロミック性を発現させる ためには特殊なモノマー組成物を使用する必要があるのに対し、 コ一ティング法 においては、 このような基材に対する制約はない。
従来、コーティング方法としては、下記(i )〜(i v)の方法が知られている。尚、 この方法で、 塗布組成物として使用されるフォトク口ミック化合 ¾含有硬化性樹 脂組成物を、 以下、 「フォトクロコーティング剤」 と呼ぶ。 ( i )ゥレタンォリゴマ一中にフォトクロミック化合物を溶解させて調製された フォトクロコーティング剤を、 レンズ表面に塗布し、 それを硬化する方法 (国際 公開第 9 8 3 7 1 1 5号パンフレツト参照) 。
( i i )犖官能、 2官能および多官能ラジカル重合性犖量体を組み合わせた重合性 舉量体組成物にフォ卜クロミック化合物を溶解して調製されたフォトク口コ一テ イング剤を、 レンズ表面に塗布し、 硬化する方法 (来国特許第 5 9 1 4 1 7 4号 公報) 。
( I i i ) 2種 上の 2官能(メタ)アクリルモノマーのみの組み合わせからなる モノマー組成 ¾にフォトク口ミック化合物を溶解して調製されたフォトクロコー ティング剤を、 レンズ表面に塗布、 硬化する方法 (国際公開第 0 1ノ0 2 4 4 9 号パンフレツ卜参照) 。
( i ) N—アルコキシメチル (メタ) アクリルアミド、 触媒 (好ましくは酸性 触媒) 及びフォトクロミック化合物からなるフォトクロコーティング剤を、 レン ズ表面に塗布、 熱硬化する方法 (国際公開第 0 0 / 3 6 0 4 7号パンフレット参 照) 。
これらフォトクロコーティング剤は、 一般に、 有機溶媒或いは (メタ) ァクリ ル系モノマーを含んでいるため、 耐有機溶剤性が比較的強い 3次元架橋性樹脂製 の基材へは問題なく適用できる。 しかし、 3次元架橋を有さない熱可塑樹脂製基 材 (例えば、 ポリカーボネート製の基材) に適用した場合には、 基材の光学特性 を低下させるといった問題を生じる。 即ち、 このようなフォトクロコーティング 剤の塗布により、 熱可塑性樹脂製基材の白化、 膨潤或いは一部溶解を生じ、 該基 材の表面状態が悪化してしまうためである。
上記のような問題を解決するためには、 熱可塑性樹脂製基材の表面に、 該基材 の光学特性を低下させないような保護層 (例えば、 無機粒子を含む熱硬化性シリ コン系ハードコート層) を設け、 このような保護層の表面にフォトクロコーティ ング剤を塗布することが考えられる。 しかしながら、 この場合には、 光学特性の 低下を防止することはできるが、 フォトクロコーティング剤の塗布により形成さ れるフォ卜クロミックコーティング層と保護層との密着性が低く、 耐久性が不満 足となってしまうというのが現状である。 発明の開示
そこで、 本発明の目的は、 プラスチックレンズなどの透光性を有する熱可塑性 樹脂製基材上に、 密着性の良好なフォトクロミックコーティング層を有し、 光学 特性 フォトクロミック特性おょぴ耐久性が良好なフォトクロミック積層体及ぴ その製造方法を提供することにある。
本発明によれば、 透光性を有する熱可塑性樹脂からなる基材と、 該基材衰面に 形成され且つ無機コロイド粒子を 2 0〜 4 0質量%の量で含有している架橋樹脂 層と、 該架橋樹脂層表面に形成されたフォトクロミックコーティング層とからな ることを特徵とするフォトクロミック積層体が提供される。
本発明のフォ卜クロミック積層体においては、
( 1 )前記フォ卜クロミック積層体を 1 0 0 °Cの沸騰水に 1時間浸漬後、 2 0 °C の雰囲気中に 3 0分間保持した時、 碁盤目テープ剥離試験 (J I S D 0202-1988)によ リ判定される前記フォトク口ミックコーティング層と架橋樹脂層との間の剥離強 度が、 9 5 Z 1 0 0以上であること、
( 2 ) 前記熱可塑性樹脂がポリカーポネートであること、
( 3 ) 前記基材がレンズであること、
が好ましい。
また、 本発明によれば、
表面にラジカル重合性基が導入された無機コロイド粒子を無機金属酸化物換算 で 2 0〜4 0質量%で含み、 さらに、 多官能性ラジカル重合性単量体を含む非溶 媒系の硬化性プライマー組成物を用意する工程、
透光性を有する熱可塑性樹脂からなる基材表面に、 前記硬化性プライマー組成 物を塗布してプライマーコーティング層を形成する工程、
前記プライマーコーティング層を半硬化させる工程、
半硬化状態のプライマーコーティング層上に、 フォトク口ミック化合物とラジ カル重合性単量体とを含有する重合性フォトクロミック組成物を塗布する工程、 及び、
前記半硬化状態のプライマーコーティング層の完全硬化と重合性フォトクロミ ック組成物の重合とを行って、 基材表面に架橋樹脂層を介してフォトク口ミック コーティング層を形成する工程、 からなることを特徴とするフォトクロミック積層体の製造方法が提供される。 本発明の製造方法においては、
( 1 ) 前記重合性フォトクロミック組成物の塗布に先立って、 半硬化状態のプ ライマーコーティング層表面に、 必要に応じて、 活性 ¾導入のための表面処理ま たは物理的エツチング処理を行うこと、
( 2 ) 前記硬化性プライマーには、 ウレタンオリゴマーが 5乃至 6 0質量%含 まれていること、
が好適である。
本発明のフォ卜クロミック積層体は、 特定量の無機コロイド粒子を含有する桀 橋樹脂層を介してフォトク口ミックコーティング層が形成されているため、 コー ティング法によリ製造されるものでありながら、 熱可塑性樹脂製基材の光学特性 を損なうことなく、 良好なフォトクロミック性を示す。
また、 本発明の製造方法では、 表面にラジカル重合性基が導入された無機コロ ィド粒子を一定量含み且つ有機溶媒を含まない非溶媒系の硬化性プライマー組成 物を用いて、 熱可塑性樹脂製基材表面に架橋樹脂層を形成するため、 熱可塑性樹 脂製基材の光学特性の低下を有効に回避できる。 さらには、 この硬化性プライマ 一組成物を半硬化した状態で重合性フォトクロミック組成物 (以下、 単にフォト クロミック組成物と呼ぶことがある) を塗布し、 硬化性プライマー組成物の完全 硬化とフォトク口ミック組成物の重合とを一括で行うため、 フォトク口ミックコ —ティング層を密着性よく形成することができる。 即ち、 このような製造方法で 得られる本発明のフォトク口ミック積層体は、 これを 1 0 0 °Cの沸騰水に 1時間 浸漬後、 2 0 °Cの雰囲気中に 3 0分間保持した時、 碁盤目テープ剥離試験 (J I S D 0202-1988)により判定される前記フォトクロミックコーティング層と架橋樹脂層 との間の剥離強度が、 9 5 / 1 0 0以上、 特に 9 8 1 0 0以上であり、 フォト クロミックコーティング層の密着性が高く、 優れた耐久性を有している。
尚、 碁盤目剥離試験により判定される剥離強度は、 積層体の表面に刻設された 1 0 0の正方形の升目の内、 接着テープによって引き剥がされなかった升目の数 で示され、 例えば、 この剥離強度が 9 5 / 1 0 0であることは、 9 5の升目が剥 離せずに残っていることを示している。
本発明のフォトクロミック積層体は、 例えばフォトクロミック眼鏡レンズ、 特 P T/JP2004/003049
5 にレンズ基材がポリカーボネー卜性のフォ卜クロミック眼鏡レンズとして極めて 有用である。 幾 が ϋ旒しょうとする最良の形態
(フォ卜クロミック積層体の製造)
本発明のフオトクロミック積層体は、 概説すると、 架橋樹脂層形成用の硬化性 プライマー組成物を調製し (硬化性プライマー調製工程) 、 透光性の熱可塑性樹 脂製基材表面に硬化性プライマー組成物からなるプライマーコーティング層を形 成し (プライマーコーティング層形成工程) プライマーコーティング層を半硬 化させ (半硬化工程) 、 半硬化のプライマーコーティング層上にフォトクロミツ ク組成物を塗布し (フォトクロ剤塗布工程) 、 次いで、 最終硬化を行うこと (最 終硬化工程) により、 製造される。 以下、 各工程について、 順次説明する。 一硬化性プライマー調製工程—
架橋樹脂層を形成するために用いる硬化性プライマー組成物は、 非溶媒系であ リ、 有機溶媒を全く使用せずに調製される。 即ち、 有機溶媒を含有していない硬 化性プライマー組成物を用いることにより、 熱可塑性樹脂製基材の表面劣化を回 避し、 光学特性の低下を防止することができる。
( Α ) 多官能ラジカル重合性単量体;
この硬化性プライマーは、 2官能或いは 3官能以上の多官能ラジカル重合性単 量体を含むが、 この多官能性ラジカル重合性単量体としては、 例えば下記式: { H 2 C = C (一 R ' ) - C O O - } n一 R
式中、 Rは、 n価の有機残基であり、
R ' は、 水素原子又はメチル基であり、
nは、 2〜 4の整数である、
で表される多官能 (メタ) アクリル酸エステルが好適である。 ここで、 Rとして 好適な基としては、 n価の脂肪族炭化水素基及び炭素数 6〜 1 0の価の芳香族炭 化水素基が挙げられ これらの炭化水素基は、 ハロゲン原子、 水酸基、 カルポキ シル基、 ァシルォキシ基等の置換基を有していてもよい。具体的に多官能 (メ ) ァクリレートを例示すると、 以下の化合物を挙げることができる。 トリメチロールプロパントリメタクリレート、 トリメチロールプロパントリァ クリレート、 テトラメチロールメタントリメタクリレート、 テトラメチロールメ タントリアクリレー卜、 卜リメチロールプロパントリエチレングリコール卜リア クリレート、 ペンタエリスリ トールテトラメタクリレート ジペンタエリスリト ールへキサァクリレート、 ウレタンオリゴマーテトラァクリレート、 ウレタンォ リゴマーへキサメタクリレート、 ウレタンオリゴマーへキサァクリレート、 ポリ エステルオリゴマーへキサァクリレート、 ジエチレングリコールジメタクリレー ト、 トリエチレングリコールジメタクリレート テトラエチレングリコールジメ クリレート、 トリプロピレングリコールジ タクリレー卜、 ビスフエノール A ジメタクリレート、 2, 2—ビス (4ーメタクリロイルォキシェトキシフエニル) プロパン、 へキサンジオールジ (メタ) ァクリレート、 2 , 2—ビス (4—ァク リロイルォキシポリエチレングリコールフエニル) プロパン。
このような多官能 (メタ) アクリル酸エステルは、 1種単独で使用することも できるし、 また、 2種以上を組み合わせて使用することもできるが、 熱可塑性樹 脂製基材とフォトクロミックコーティング層との両方に対して高い密着性を確保 するという点で、 2種以上を併用することが好ましい。 具体的には、 以下の混合 物が多官能性ラジカル重合性単量体として好適に使用される。
へキサンジオールジ (メタ) ァクリレートとペンタエリスリ トールトリ (メ タ) ァクリレー卜との混合物 (重量比 3 0 Z 7 0〜7 O Z 3 0 )
へキサンジオールジ(メタ)ァクリレー卜とトリメチロールプロパントリ (メ タ) ァクリレートとの混合物 (重量比 3 0 7 0〜7 0 Z 3 0 )
ジエチレングリコールジ (メタ) ァクリレートとペンタエリ トリ I ""一ルトリ (メタ) ァクリレートとの混合物 (重量比 3 0ノ 7 0〜7 0 3 0 )
ジチレングリコールジ (メタ) ァクリレートとトリメチロールプロパントリ (メタ) ァクリレートとの混合物 (重量比 3 0 Z 7 0〜7 0 / 3 0 )
本発明において、 上述した多官能ラジカル重合性単量体は、 硬化性プライマー 組成物中に、 1 0〜8 0質量%の量で含まれているのがよい。
( B ) 無機コロイド粒子;
また、 硬化性プライマ一組成物には、 翦 ϋコロイド粒子が配合される。 かかる 無機コロイド粒子は、 コロイド次元の大きさを有する無機物粒子であって、 硬化 性プライマー組成物を硬化させることにより形成される架橋樹脂層の光透過性を 低下させないものであれば特に限定されないが、 透明性が高く所望の屈折率を有 する架檑榭脂層が得られるという理由から、ケィ素、チタン、錫、タングステン、 アンチモン、 ジルコニウム等の単独若しくは複合酸化物のコロイド粒子であるの が好適であ y、 コロイダルシリ力が最も好適に使用される。
また、 上記の無機コロイド粒子の表面には、 ラジカル重合性基が導入されてい ることが必要である。 無機コロイド粒子の表面にラジカル重合性基を導入するこ とにより、 該 is機コロイド粒子を硬化性プライマー組成物中に均一に且つ安定に 分散させることができ、 しかも、 硬化性プライマー組成物を硬化させることによ つて形成される桀橋樹脂層中には、 無機コロイド粒子が架橋点として機能し、 架 橋構造を有するマ卜リックス樹脂と化学的に結合した状態で存在することとなリ、 熱可塑性樹脂製基材に対して優れた保護効果を示す。
本発明において、 無機コロイド粒子表面へのラジカル重合性基の導入は、 ラジ カル重合性基 (具体的には、 前記多官能ラジカル重合性単量体と共重合可能なラ ジカル重合性基であり、 (メタ) ァクリロイル基ゃビニル基など) を有するカツ プリング剤を用いて無機コロイド粒子を表面処理することによって容易に行われ る。 かかるカップリング剤は、 無機コロイド粒子を構成する金属のアルコキシド であり、 加水分解及び縮合反応により、 無機コロイド粒子表面に結合するもので あり、 例えば無機コロイド粒子としてコロイダルシリカを用いた場合には、 以下 のような (メタ) アクリル酸エステル基を有するシラン化合物 (シリルァクリレ ート) が好適に使用される。
CH =C CH 3 CO。 -C H 2 CH 2 -S i (O C2 H 5 ) 3
C H 2 =C CH 3 CO 2 -C H 2 C H 2一 S i (O C H 3 ) 3
CH 2 =C CH 3 CO -CH 2 CH 2 CH 2一 S i (O C2 H 5 ) 3 CH 2 =C CH 3 C02一 C H 2 C H 2 C H 2一 S i (O C H 3 ) 3
H 2 C H O 2一
Figure imgf000008_0001
H £ H 2 ~™ o i (O H g ) 3
し H 2 — C H C O 2 ~~ C H 2 H C H ^ H o i (Oし H 5 ) ^ H £ = C HI C O 2 C H H C H ^ H ^ o 1 ( O H ^ ) 上記のカップリング剤は、 通常、 表面処理される無駿コロイド粒子 1 00質 A 部当り、 5〜50質量部、 特に 1 5〜 35質量部の量で使用される。 また、 この ようなカップリング剤による無機コロイド粒子表面の表面処理 (ラジカル重合性 基の導入) は、 後述する半硬化工程で行われていてもよく、 この場合、 硬化性プ ライマ一組成物中には、 カップリング剤と無機コロイド粒子とは混合物の形で存 在している。
本発明において、 上述したラジカル重合性墓が表面に導入された無 ϋコロイド 粒子は、コロイド粒子を構成する金属元素(カップリング剤中の金属元秦を含む) の酸化物換算で、 2 0〜 4 0質量%、 特に 2 5〜 3 5質量%の量で硬化性プライ マー組成物中に配合される。無欞コロイド粒子の量が、この範囲よ も少ないと、 形成される架橋樹脂層の保護効果が低下し、 熱可塑性樹脂製基材の光学特性の低 下等の不都合を生じてしまう。 また、 上記範囲よりも多量に無機コロイド粒子が 配合されていると、 架橋樹脂層の化学的安定性が必要以上に高められるためと思 われるが、 架橋樹脂層と、 その上に形成するフォトクロミックコーティング層と の密着性が損なわれてしまう。 例えば、 架橋樹脂層の表面に活性基を導入するた めの処理等を行った場合にも、 フォトク口ミックコーティング層との密着性を高 めることができなくなつてしまう。
( C ) その他の配合剤; , 硬化性プライマー組成物中には、 上記の成分に加えて、 光重合開始剤が配合さ れる。
光重合開始剤としては、 特に限定されないが、 ベンゾフエノン、 ジエトキシァ セ卜フエノン、 ァセトフエノン、 ベンジル、 ベンズアルデヒド、 ο—クロ口ベン ズアルデヒド、 キサントン、 チォキサントン、 9 , 1 0—フエナントレキノン等 のケトン型光重合開始剤や、 ァシルフォスフィン、 ジァシルフォスフィン等のリ ン原子が入った光重合開始剤が好適に使用できる。 具体的にその光重合開始剤を 挙げると、ベンゾイン、ベンゾィンメチルエーテル、ベンゾィンブチルエーテル、 ベンゾフエノール、 ァセトフエノン、 4, 4 ' ージクロ口べンゾフエノン、 ジェ トキシァセトフエノン、 2—ヒドロキシ一 2—メチルー 1一フエニルプロパン一 1一オン、 ペンジルメチルケタール、 1一 (4一イソプロピルフエニル) 一 2— ヒドロキシー 2—メチルプロ/ ンー 1一オン、 1—ヒドロキシシク口へキシルフ ェニルケトン 2—イソプロピルチオォキサントン、 ビス (2, 6—ジメトキシ ベンゾィルー 2 , 4 , 4一トリメチルーペンチルフォスフィンォキサイド、 ビス ( 2, 4, 6—トリメチルベンゾィル)一フエニルフオシフィンオキサイド、 2,
4 , 6—トリメチルベンゾィルジフエ二ルーフォスフィンオキサイ ド、 2—ベン ジルー 2—ジメチルアミノー 1一 (4一モルホリノフエニル) ーブタノン一 1等 を挙げることができる。
このような光重合關始剤の配合量は、硬化性プライマー組成物の全重量当 0 . 2〜 5質量%程度の範囲がよい。
また、 上記先重合開始剤とともに、 後述するフォトクロミック組成物で説明す るような熱重合開始剤を併用するのも好適な態様である。 その際の熱重合關始剤 の配合量も、 上記光重合開始剤の場合と同様である。
さらに、 本発明においては、 硬化性プライマー組成物中に、 ウレタンオリゴマ 一を配合しておくことにより、 架橋樹脂層とフォトク口ミックコーティング層と の密着性をさらに高めることができる。 このウレタンオリゴマーとしては、 可撓 性被膜を与えるコーティング剤材料として使用されているものを使用することが できるが、 特に、 ウレタンセグメントと (メタ) アクリルセグメントとを有する (メタ) アクリル酸エステル化脂肪族ウレタン、 例えば、 ペンダントヒドロキシ ル基を有するポリウレタンとメタクリル酸イソシアナトェチルとを反応させて得 られるポリウレタン: ヒドロキシ末端停止ポリジメチルシロキサン、 2, 4—ト ルェンジイソシアナート及びメタクリル酸 2—ヒドロキシェチル等を反応して得 られるウレタンァクリレート; などを好適に使用することができる。 このような ウレタンオリゴマーは、 その数平均分子量が 2 0 0〜5 0 0 0 0程度であること が望ましく、 硬化性プライマー組成物中に 5 ~ 6 0重量%の範囲で配合すること が好ましい。 なお、 これらのウレタンオリゴマーは、 ウレタンオリゴマーテトラ ァクリレート、 ウレタンオリゴマーへキサメタクリレート、 ウレタンオリゴマー へキサァクリレート等のウレタンァクリレートの前記した ( A ) 多官能性ラジカ ル重合性単量体に属するものの場合、 該成分と兼用して配合すればよい。
また、 上記成分以外にも、 架橋樹脂層の耐久性を高めるために、 紫外線吸収剤 や酸化防止剤を配合することができ、 さらに塗膜の平滑性を高めるためにレペリ ング剤を配合することができる。 紫外線吸収剤としては、 ヒドロキシペンゾフエ Jン¾化合物、 ペンゾトリアゾ一ル系化合物、 シァノアクリレート棻化合物、 ぺ ンジリデンマロネート等を例示することができ、 通常、 硬化性プライマ一組成物 中に 5 ~ 1 0重量%の量で配合することができる。 また、 酸化防止剤としては、 ヒンダ一ドアミンやヒンダ一ドフエノールなどの公知の化合物を使用することが できる。さらに、 レペリング剤としては、シリコーン系、フッ素系、アクリル系、 ビニル棻等の公知のものを使用することができる。
本発明で用いる硬化性プライマ一組成 ¾は 上述した各成分を均一に混合する ことにより調製されるが、表面にラジカル重合性基を有する無機コロイド粒子と、 多官能ラジカル重合性単量体を含み、 且つ非溶媒系のものであれば 特 平 6— 9 9 5 7 7号公報、 米国特許第 4, 4 8 6 , 5 0 4号明細書、
来国特許第 4 , 4 7 8 , 8 7 6号明細書等に開示されている基材フイルムの耐磨 耗性ゃ耐候性を改良するためのコーティング剤や、 シリコーンハードコートとし て市販されている G E東芝シリコーン株式会社製、 光硬化型ハードコート剤 『UVHC8558』 、 『UVHC1 105』 等を、 硬化性プライマー組成物として用いることも できる。 これらの市販品や先行文献に示されているコーティング剤において、 前 述したウレタンオリゴマーが配合されていないときは、 これを加えて使用するこ とが望ましい。 尚、 上記の先行文献 (特公平 6— 9 9 5 7 7号公報、 米国特許第 4, 4 8 6 , 5 0 4号明細書、 米国特許第 4, 4 7 8 , 8 7 6号明細書) には、 これらコーティング剤により形成される層上にフォトク口ミックコーティング層 を形成することや、 さらにそのときの密着性については何ら示されていない。 一プライマーコーティング層形成工程一
本発明においては、 上述した硬化性プライマー組成物を、 透光性の熱可塑性樹 脂製基材表面に塗布し、 プライマーコーティング層を形成する。
塗布手段は、 特に限定されず、 デイツビング、 スピンコーティング、 ディップ スピンコーティングなどの公知の方法を採用することができるが、 この硬化性プ ライマ一組成物は光硬化性を有しているため、 光があたりうる条件下での長期間 の傺存を避けるため、スピンコートによる塗布法を採用するのが好ましい。即ち、 スピンコート法では、 必要量の硬化性プライマ一組成物のみを用いて塗布でき、 必要量以上の大量の硬化性プライマ一の使用を避けることができるからである。 また 硬化性プライマー組成物が塗布される透先性の熱可塑性樹脂製基材とし ては、 (メタ) アクリル系樹脂、 ポリカーボネート系樹脂等の透明性を有する熱 P T/JP2004/003049
11 可塑性樹脂で構成される基材であれば特に限定されず、プラスチック眼鏡レンズ、 家屋や自動車の窓ガラス等の光学材料が何ら制限なく使用できる。 これらの中で もフォトク口ミック性を付与することに対する需要の高さの観点から、 (メタ) ァクリル棻樹脂叉はポリカーボネート棻樹脂性のレンズ、 特にポリカーボネー卜 棻榭脂性のレンズが好適に使用される。
尚、硬化性プライマー組成物の塗布量(プライマーコーティング層の厚み)は、 この組成物を完全に硬化することにより形成される架橋樹脂層の厚みが、 後述す る所定の ffi囲となるように調整される。
また、 硬化性プライマ一組成物の塗布に先立って、 必要により、 基材表面を前 処理することにより、 基材表面と、 硬化性プライマー組成物 (プライマーコーテ ィング層)の硬化により形成される架橋樹脂層との密着性を高めることができる。 このような前処理には、 塩基性水溶液又は酸性水溶液による化学的処理、 大気圧 プラズマ及び低圧プラズマ等を用いたプラズマ処理、コロナ放電処理、火炎処理、
U Vオゾン処理等を挙げることができ、 かかる前処理は、 基材表面にカルボニル 基等の活性基を導入することにより、架橋樹脂層との密着性を高めるものである。 また、 このような前処理を、 物理的エッチング (例えば研磨剤を用いた研磨処理 等) により行うこともできる。 これにより、 基材表面の表面積を高め、 且つ基材 表面を粗面とすることによりアンカー効果を高め、 架橋樹脂層との密着性を高め るものである。 一半硬化工程一
次いで、 ほこり、 湿度あるいは温度をコントロールした環境下で、 さらに必要 に応じて、 不活性気体で置換した環境下で、 プライマーコーティング層を光重合 により半硬化させる。 半硬化の程度は、 プライマーコーティング層中のモノマ一 の重合率が、 7 0〜9 7 %、好適には、 8 0 %〜9 5 %の範囲となる程度である。 ここで、 半硬化工程を実施した後のプライマーコーティング層中の重合率の測定 は、 架橋樹脂層を有するポリカーボネートレンズを塩化メチレンに 2日間浸漬し 架橋樹脂層より朱反応のモノマーを抽出し、 次いで、 抽出したモノマーを、 ガス クロマ卜グラフィ一および液体高速クロマトグラフィーを用いて同定おょぴ定量 を行い、 未反応モノマーの合計を求め、 下記式より算出することによリ行うこと ができる 重八率 抽出されたモノマーの合計重量 (g ) , 0Q
レンズ上に塗布された重合前のモノマーの重量 (g ) 即ち、 必要以上に硬化を進行させてしまうと、 この架橋揦'脂層と その上に形 成されるフォトクロミックコーティング層との密着性が損なわれてしまい、また、 硬化が不十分であると、 保證効栗が不十分となり、 以下の工程で、 この層上にフ オトクロミック組成物を塗布した際に、 基材表面の白化ゃ膨潤などを生じ、 光学 的特性が損なわれてしまう。 また、 フォトクロミック組成物を均一に塗布するこ とが困難となり、 フォ卜クロミックコーティング層の厚みのパラつきなどを生じ やすくなつてしまう。
プライマーコーティング層を半硬化させるための光照射は、 光源として、 メタ ルハライドランプ、 超高圧水銀ランプ、 高圧水銀ランプ、 中圧水銀ランプ、 殺菌 ランプ、 キセノンランプ、 カーボンアーク、 タングステンランプ等の有電極ラン プ、 または無電極ランプ等を用いて行われる。 照射光の強度は特に限定されない が、 輻射熱による基材の変形や変色を防止するという観点から、 基材表面での
4 0 5 n mの光強度で 1 5 0 m W/ c m 2 以下、 特に 3 0〜 1 3 0 mW/ c m 2 、 さらには 4 0〜 1 2 0 mW/ c m 2 の範囲であるのが好適であり、 硬化時間は特 に限定されないが通常 5秒〜 3分の範囲である。
このようにして形成される半硬化状態のプライマーコーティング層は、 耐溶剤 性が高く、 フォトク口コーティング剤の施用時における熱可塑性樹脂製の基材表 面の白化や膨潤を有効に抑制し、 しかも、 フォトクロミック組成物の硬化により 得られるフォトクロミックコーティング層に対して優れた密着性を示す。 ーフォ卜クロ剤塗布工程一
本発明においては、 半硬化状態のプライマ一コーティング層上に、 重合性フォ トク口ミック組成物 (フォトクロミック翊成物) を塗布するが、 フォトクロミツ ク組成物の塗布に先立って、 必要により、 半硬化状態のプライマーコーティング 層表面を前処理することができる。 この前処理は、 前述した基材表面の前処理と 同様、 塩基性水溶液又は酸性水溶液による化学的処理、 大気圧プラズマ及び低圧 プラズマ等を用いたプラズマ処理、 コロナ放電処理、 火炎処理、 U Vオゾン処理 等によ 表面に活性基を導入し、 或いは研磨剤を用いた研磨処理等の物理的エツ チングによりアンカー効翳を高めるものである。
フォトク口ミック組成 ¾としては、 それ自体公知のものを特に制限なく使用す ることができるが、 フォトクロミック特性、 光学特性およびその硬化により形成 されるフォトク口ミックコーティング層の耐溶剤性、 耐擦慯性および密着性の観 点から、 シラノール基または加水分解によりシラノール基を生成する基を有する ラジカル重合性単量体 (以下、 シラノール一ラジカル重合性単量体と呼ぷ) 、 ァ ミン化合物およぴフォ卜クロミック化合物を含有しているものが好ましく、また、 かかるフォトクロミック組成物には、 更に、 マレイミ ド基を含むラジカル重合性 単量体(マレイミドーラジカル重合性単量体)が配合されていることが好ましく、 このようなマレイミドーラジカル重合性単量体の配合により、 接着性をさらに高 めることができる。
シラノール一ラジカル重合性単量体としては、 r一メタクリロイルォキシプロ ピルトリメ トキシシラン、 "T一メタクリロイルォキシプロピルトリェトキシシラ ン、 rーメタクリロイルォキシプロピルメチルジメ トキシシラン、 (3—ァクリ ロイルォキシプロピル) ジメチルメ トキシシラン、 ( 3—ァクリロイルォキシプ 口ピル) メチルジメトキシシラン、 (3—ァクリロイルォキシプロピル) トリメ トキシシラン、 (メタクリロイルォキシメチル) ジメチルエトキシシラン、 メタ クリロイルォキシメチルトリエトキシシラン、 メタクリロイルォキシメチルトリ メ トキシシラン、 メタクリロイルォキシプロピルジメチルエトキシシラン、 メタ クリロイルォキシプロピルジメチルメ トキシシラン等を挙げることができる。該 単量体の使用量は特に限定されないが、 フォトクロミック組成物中に、 0 . 5〜 2 0質量%、 特に 1〜 1 0質量%の量で含まれているのがよい。
また、 マレイミ ドーラジカル重合性単量体としては 4, 4 ' ージフエニルメタ ンビスマレイミ ド、 ビス (3—ェチルー 5—メチル一4一マレイミ ドフエ二ル) メタン、 2, 2—ビス [ 4— ( 4一マレイミ ドフエノキシ) フエ二メレ]プロパン、 m—マレイミ ドペンゾィル一N—ヒドロキシスクシンイミドエステル スクシン ィミジル一 4一 (N—マレイミ ドメチル) シクロへキサン一 1一力ルポキシレー JP2004/003049
14 ト等が使用できる。該単量体の使用量は特に限定されないが、フォトクロミック組 成物中に、 0 . 0 5 ~ 1 5質量0 /0、 特に 0 . 1〜 1 0質量%の量で含まれている のがよい。
さらに、 上記のシラノール一ラジカル重合性単量倬及びマレイミドーラジカル 重合性単量¾外の他のラジカル重合性犖量体を含有していてもよく、 このような 他のラジカル重合性単量体としては、 トリメチロールプロパントリメタクリレー ト、 トリメチロールプロパントリァクリレー卜、 亍トラメチロールメタントリメ タクリレー卜、 テトラ チロール タン卜リアクリレー卜、 トリメチロールプロ パントリエチレングリコールトリァクリレート、 ペン エリスリ I ""一ルテトラメ タクリレート、 ジペンタエリスリ I ^一ルへキサァクリレート、 ウレタンオリゴマ ーテトラァクリレート、 ウレタンオリゴマーへキサメタクリレー卜、 ウレタンォ リゴマーへキサァクリレート、 ポリエステルオリゴマーへキサァクリレート、 ジ エチレングリコールジメタクリレート、 トリエチレングリコールジメタクリレー ト、 テ卜ラエチレングリコールジメタクリレート、 トリプロピレングリコ ルジ メタクリレート、 ビスフエノール Aジメタクリレート、 2 , 2—ビス (4—メタ クリロイルォキシエトキシフエニル) プロパン、 グリシジルメタクリレート、 平 均分子量 7 7 6の 2, 2—ビス (4ーァクリロイルォキシポリエチレングリコー ルフエニル) プロパン、 平均分子量 4 7 5のメチルエーテルポリエチレングリコ ールメタァクリレート等を挙げることができる。これら他のラジカル重合性単量 体の使用量は特に限定されないが、 フォトクロミック組成物中に、 2 0 ~ 9 0質 量0 /0、 特に 4 0 ~ 8 0質量%の量で含有させることができる。
フォトク口ミック組成物中に含有させるァミン化合物としては、 トリエタノー ルァミン、 N—メチルジェタノールァミン、 トリイソプロパノールァミン、 N , N—ジメチルアミノエチルメタァクリレート、 N, N—ジェチルアミノエチルメ タァクリレート等が使用できる。 ァミン化合物の使用量は特に限定されないが、 フォトクロミック組成物中に、 0 . 0 1〜 1 5質量%、 特に 0 . 1〜1 0質量% の aで含有しているのがよい。 このアミン化合物は、 前述のシラノール基を発生 させるための触嫘としての役割を果たしていると考えられ、 その結果、 架橋樹脂 層とフォトク口ミック層との密着性をより向上させるという機能を有している。 さらに、 フォトクロミック化合物としては、 ナフトビラン誘導体、 クロメン誘 導体、 スピロォキサジン誘導体、 スピロピラン誘導体、 フルギミド誘導体等が使 用できる。フォトクロミック化合物の使用量は特に限定されないが、フォトクロミ ック組成物中に、 0 . 1〜3 0質量%、 特に 1〜 1 0質量%の範囲で含有されて いるのがよい。
また、 上記フォトクロミック組成物中には、 用いるラジカル萆量体の種類に応 じて光重合開始剤或いは熱重合開始剤が配合される。 光重合開始剁としては、 前 述した硬化性プライマー組成物中に配合されるものを好適に使用でき、 また、 熱 重合關始剤としては、 ペンゾィルパーオキサイド、 p—クロ口ペンゾィルパーォ キサイド、 ΐ e r t一ブチルパーォキシ一 2—ェチルへキサノエ一卜、 t e r ΐ 一ブチルパーォキシジ力一ポネ一卜、 ί e r ί—プチルパ一ォキシイソブチレ一 ト、 ジイソプロピルパーォキシジカーボネート等の過酸化物、 ァゾビスイソブチ ロニトリル等のァゾ化物、 トリブチルボラン、 トリブチルボラン部分酸化物、 テ トラフェニルホウ酸ナトリウム、 テトラキス (ρ—フロロフエニル) ホウ酸ナト リウム、 テトラキス (ρ—クロ口フエニル) ホウ酸カリウム等のホウ素化合物が 挙げられる。 これらの重合開始剤は、 その種類によって異なるが、 通常、 フォト クロミック組成物中に、 0 . 0 1〜5質量0 /ο、 特に 0 . 1〜2質量%の範囲で含 有されているのがよい。
本発明においては、 さらに、 フォトクロミック組成物中に、 シランカップリン グ剤の如きカップリング剤を含有させることが好ましく、 これにより、 架橋樹脂 層とフォトクロミックコーティング層との密着性を一層向上させることができる。 即ち、 架橋樹脂層とフォトクロミックコーティング層との界面で、 架橋樹脂層中 の無機コロイド粒子とフォトクロミック層中のカップリング剤とが化学的に結合 し、 この結果、 両層間の密着性のさらなる向上がもたらされるのである。 このよ うなカップリング剤としては、 エポキシ基を有するアルコキシシラン化合物、 具 体的には、 r- グルシドキシプロビルトリメトキシシラン、 : r-グリシドキシプ 口ピルメチルジメトキシシランあるいは硬化性プライマ一組成物の項で例示した ものを用いることができ、 特にシランカップリング剤が好適である。 また、 フォ トク口ミック組成物中のカップリング剤の含有量は、 0 . 1〜2 0質3:%、 特に 0 . 5〜 "! 0質旦%の 囲が好適である。
上述した各成分を含有するフォトク口ミック組成物は、 各成分の含有量を前述 した範囲内で調整することにより粘度調整され、 例えば、 2 5 °Cにおける粘度が 2 0〜1 O O O c P、 特に 5 0〜8 0 0 c P、 さらには 7 0 ~ 5 0 0 c Pの範囲 に粘度調整されていることが塗布性の点で好適であり、 通常、 該フォトクロミツ ク組成物を硬化して得られるフォトクロミックコーティング層の厚みが 1 0〜 1 0 0 ^ m、 特に 2 0〜 5 0 jW mとなるような厚みに塗布される。 因みに、 プラ スチックレンズに汎用的に施用されているハードコート用コーティング剤等は、 均一な薄膜を得るために溶媒等が含まれているため、 その 2 5 ¾における粘度は 通常 5 c P以下であり、 それにより得られるコーティング層の厚さも数/ l m以下 である。 従って、 本発明で用いるフォトクロミック組成物は、 このようなコーテ ィング剤と比較すると高粘性であり、且つ得られるフォトクロミックコ一ティン グ層の厚みも非常に厚い。
フォ卜クロミック組成物の塗布手段は、 特に限定されず、 公知の方法がなんら 制限なく適用でき、 例えばスピンコーティング、 スプレーコーティング、 デイツ プコーティング、 ディップ一スピンコーティング等の方法を採用することができ る。
本発明においては、 上記のフォトクロミック組成物は、 半硬化状態のプライマ 一コーティング層上に塗布されるため、 熱可塑性樹脂製の基材表面は、 該プライ マーコーティング層によって保護されている。 従って、 フォトクロミック組成物 の塗布による基材表面の白化ゃ膨潤が有効に抑制される。 一最終硬化工程一
上記のようにして半硬化状態のプライマーコーティング層上にフォトク口ミツ ク組成物を塗布した後、 再び重合硬化を行い、 半硬化状態のプライマーコーティ ング層を最終硬化させて架橋樹脂層を形成すると同時に、 フォトク口ミック組成 物の重合硬化により、 フォトク口ミックコーティング層を形成させる。
また、 硬化方法としては、 フォトクロミック組成物中に配合されているラジカ ル重合開始剤の種類に応じて、 光硬化法あるいは熱硬化法が適宜採用される。 得 られるコート膜の物性や外観及びプライマーコーティング層を完全硬化させると いう観点から、 光重合開始剤を用いて光照射にょ 硬化を行った後、 さらに加熱 して硬化を完結させる方法を採用するのが好適である。 従って、 この場合には、 フォトクロミック組成物中の重合開始剤として、 光重合開始剤と熱重合開始剤と を併用することが望ましい。
光硬化に使用される光源としては、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ、 高圧水銀ランプ、 中圧水銀ランプ、 殺菌ランプ、 キセノンランプ、 カーボンァー ク、 タングステンランプ等の有電極ランプ、 または無電極ランプ等を用いること ができる。 また、 光源として電子線を用いてもよく、 この場合には、 フォトクロ ミック組成物に光重合開始剤を添加せずに硬化させることもできる。
また、 熱硬化法としては、 重合炉中で熱を施して熱重合させる方法 または重 合炉中で赤外線を照射して重合硬化させる方法等を挙げることができる。 但し、 熱硬化を行う場合には、 基材が熱変形しない程度の温度 (例えば 1 3 0 °C以下) に重合温度を設定しておくことが必要である。
このように、 半硬化状態のプライマーコーティング層の最終硬化とフォトクロ ミック組成物の重合硬化とを一括で行うことにより、 架橋樹脂層とフォトクロミ ックコーティング層との間で重合体分子の絡み合いや化学的結合を生じ、 この結 果、 両層の密着性を著しく高めることができる。
(フォトク口ミック積層体)
上述した方法で得られるフォトクロミック積層体は、 (メタ) アクリル系樹脂 やポリカーボネート系樹脂に代表される透光性の熱可塑性樹脂からなる基材表面 に、 架橋樹脂層を介してフォトク口ミックコーティング層が形成された積層構造 を有している。
基材とフォトク口ミック層との間に介在している架橋樹脂層は、 2 0〜4 0質 量%、 特に 2 5 ~ 3 5質量%の無機コロイド粒子を含んでおり、 通常、 その厚み が 0 . 1〜2 0 m、 好ましくは 0 . 5〜 1 5 m、 更に好ましくは"!〜 5 i m の範囲にある。 かかる架橋樹脂層を介在させてフォトクロミックコーティング層 が形成されていることにより、 基材表面の白化ゃ膨潤が抑制され、 基材の光学特 性の低下が防止され、 基材の優れた透光性は何ら損なわれない。 特に、 この架橋 樹脂層では、 先に述べたように、 無機コロイド粒子がマトリックスになる樹脂成 分と化学的に結合しているたぬ、 架橋樹脂層の保證効漀は極めて高く フォトク 口ミック組成物の塗布に際して生じる基材表面の劣化が確実に抑制されている。 尚、 無機コロイド粒子と樹脂成分との化学的結合は、 例えば架橋樹脂層の破断面 における両者の界面状態を電子顕微鏡観察することにより確認する事ができる。 化学結合が形成されていない場合には、 無機コロイド粒子の表面がそのまま露出 し、 相分離構造が復察されるが、 化学結合が形成されている場合には、 無機コロ イド粒子豪面は、 榭脂で被覆され、 相分離することなく他の樹脂成分に相溶して いる構造が観察される。
架橋樹脂層の上に形成されているフォトク口ミックコーティング層は、 既に述 ぺたとおり、通常 1 0〜 "! 0 O jW m、特に 2 0〜5 0 ^ rnの厚みを有してお y、 フォトクロミック化合物を含んでおり、 かかる層の形成により、 紫外光等の光照 射により所定の色に発色し、 光照射の停止により、 退色するというフォトクロミ ック性を示す。 特に、 本発明のフォトクロミック積層体は、 後述する実施例に示 されているように、 フォトクロミックコーティング層と架橋樹脂層との密着性が 極めて高く、 例えば、 この積層体を 1 0 0 °Cの沸騰水に 1時間浸漬後、 2 0 °Cの 雰囲気中に 3 0分間保持した時、 碁盤目テープ剥離試験 (J I S D 0202- 1 988)により 判定されるフォトクロミックコーティング層と架橋樹脂層との間の剥離強度は、 9 5 X 1 0 0以上、 特に 9 8 / 1 0 0以上である。 従って、 このフォトクロミツ ク積層体は、 耐久性に優れ、 長期間にわたってフォトクロミック性を示す。
本発明のフォトクロミック積層体は、 例えば基材としてレンズを使用し、 フォ トク口ミック眼鏡レンズ等の用途にそのまま供することもできる力《、必要により、 ハードコ一ト層で被覆することが好ましい。 ハードコート層で被覆することによ リ、 耐擦傷性を向上させることができる。 このようなハードコート層としては公 知のものがなんら制限なく使用でき、 シランカップリング剤や、 ゲイ素、 ジルコ 二ゥム、 アンチモン、 アルミニウム等の酸化物のゾルを主成分とするハードコー ト剤などを、 塗布し硬化させたものや、 有機高分子体を主成分とするハードコー ト剤を塗布し硬化させたものが挙げられる。 特にシリルモノマーを含有するハー ドコート剤を採用することにより、 より強固にまた簡便に十分な密着性を得るこ とができる。
また、 さらに必要に応じてハードコート層上に、 S i o 2 、 T i o 2
Z r 0 2等の金属酸化物から成る薄膜の蒸着 或いは有機高分子体の塗布などに よる反射防止性処理、 帯電防止処理等の加工及び 2次処理を施すことも勿論可能 である。 実施例
¾下、 実施例およぴ比詨例を掲げて本 IS明を説明するが、 本発明はこれらの莨 施侧に限定されるものではない。
また、 奏施例で使用した各種重合性化合物は下記の逼 である。
ぐ重合性化合物 >
• M A GO:アクリル化コロイダルシリカ
(朱国特許 4, 455, 205号の実施侧 1に記載の方法に従って、 50 gの t-ブタノール中の 1 6. 6 gのコロイダルシリカに、 1 gの rーメタクリロイル ォキシプロビルトリメ トキシシランを添加し、 83°Cで 5分間反応させた。 反応 終了後、 冷却し溶媒を留去することで、 目的物を得た。 )
• U4HA : 4官能ウレタンァクリレート (新中村化学製 分子量 496)
• UA41 00:2官能ウレタンァクリレート(新中村化学製 分子量 1 200)
• TS L8370 : r—メタクリロイルォキシプロビルトリメ トキシシラン
• A— 200 : エチレングリコールジァクリレート (平均分子量 308)
- B P E 1 0 : 2, 2—ビス (4一メタクリロイルォキシペンタエトキシフエ二 ル) プロパン
■ A— 400 :ポリエチレングリコールジァクリレート (平均分子量 532)
• TMPT : トリメチロールプロパントリメタクリレート
- E B 1 830:ポリエステルオリゴマーへキサァクリレート (ダイセルユーシ ービ一社製)
• GM A : グリシジルメタクリレート
- BM I : 4, 4' ージフエニルメタンビスマレイミド
■ P FR:芳香族系ィソシァネートポリエーテルポリオールゥレタンオリゴマー
(分子量 5000)
• 34 EN:脂肪族系イソシァネー卜ポリエーテルポリオールウレタンオリゴマ ― (分子量 3000)
<ァミン化合物 >
• NMDE A : N—メチルジェタノールァミン <光重合開始剤 >
■ CG I 1 800 : 1ーヒドロキシシクロへキシルフェニルケトンとビス (2,
6—ジメトキシペンゾィル) ー2, 4, 4 '一トリメチルーペンチルフォスフィ ンォキサイドの混合物 (重量比 3 : 1 )
<¾重合開始剤 >
-パープチル ΐ B: ΐ—プチルパ一ォキシイソブチレート (日本油脂製 パーブ チル ϊ Β (商品名) ) 卖施例 1
<プライマーコーティング層の形成 >
レンズ基材としてポリカーボネートレンズ基材を用いた。 基材の表面に GE東芝 シリコーン株式会社製光硬化型ハ一ドコート剤 IFUVHC1105J (コロイダルシリカ 含有量: 30重量%)を硬化性プライマー組成物(プライマー液) として使用し、 これを、 膜厚 2 /mになるように、 M I K AS A製スピンコーター 1 H— DX2 を用いて、 スピンコートした。 その後、 1 2 OWのメタルハライドランプを窒素 雰囲気下で 2分間照射して半硬化させ、 コロイダルシリ力含有量 30質量%の半 硬化状態のプライマーコーティング層を有するレンズ基材を作成し、 得られたプ ライマーコーティング層の物性を、 以下の方法で評価した。
<プライマーコーティング層の物性評価 >
(a) 重合率の評価
半硬化状態のプライマーコーティング層を有するレンズ基材を塩化メチレンに 2日間浸潰し、 プライマーコーティング層より未反応のモノマーを抽出した。 抽 出したモノマーを、 ガスクロマトグラフィ一および液体高速クロマトグラフィ一 を用いて同定および定量を行い、 未反応モノマーの合計を求め、 下記式より重合 率を算出した。
重 A率 抽出されたモノマーの合計重量 (g) l0Q
-^" ' レンズ上に塗布された重合前のモノマーの重量 (g)
その結 ¾ 重合率は 90%であった。
( b) 基材とのプライマーコーティング層の密着性の評価
プライマーコーティング層を有するレンズ基材を 1 00°Cの沸騰水に 1時間浸 した後、 室温 (20°C) の雰囲気中に 30分保持し、 碁盤目テープ剥離試験を行 つた。 碁盤目テープ剥離試験は、 JIS D0202-1988に準拠した。 セロハンテープ ( rcT24j , ニチバン (株) 製) を用い、 指の腹で該テープをプライマーコーテ イング層 S面に密着させた後、 剥離した。 判定は 1 00マスの内、 剥離しないマ ス目の数で表した。 即ち、 プライマーコ一ティング層が全く剥離しない場合は、
1 00/1 00であり、 完全に剥離する場合は、 0 1 00となる。
上述した方法で作成したプライマ一コーティング層とレンズ基材の密着性は、
1 00/1 00であった。
<フォトクロミヅクコーティング層の形成 >
フォトクロミックコーティング層を作成するために、 プライマーコーティング 層の前処理として、 ナビタス社製コロナ処理装置マルチダインを用いて表面に処 理を施した。
次いで、 ラジカル重合性単量体である BP E 1 OZA— 400ZTMP TZ E B 1 83 OZGMAを、 それぞれ 50重量部 Z 1 5重量部 1 5重量部 1 0 重量部 0重量部の配合割合で配合し、 ラジカル重合性単量体の混合物を調製 し、 この混合物 1 00重量部に対して、 下記式で示される構造を持つフォトクロ ミック化合物 (A) を 2. 35重量部、 下記式で示される構造を持つフォトクロ ミック化合物 (B) を 0. 6重量部、 及び下記式で示される構造を持つフォトク 口ミック化合物 (C) を 0. 4重量部加え、 十分に混合した。
フォトク口ミック化合物 (A) :
Figure imgf000022_0001
フォトク口ミック化合物 (B)
Figure imgf000023_0001
式 (3) のフォトクロミック化合物 (C)
Figure imgf000023_0002
次いで、得られた混合物に、重合開始剤である CG I 1 800を 0. 5重量部、 安定剤であるビス (1, 2, 2, 6, 6—ペンタメチルー 4ーピペリジル) セバ ゲートを 5重量部、 シランカップリング剤である r一メタクリロイルォキシプロ ビルトリメ トキシシランを 7重量部、 4, 4' —ジフエニルメタンビスマレイミ ド 1. 5重量部および N—メチルジェタノールアミンを 3重量部添加し、 十分に 混合し、 重合性フォトクロミック組成物 (フォトクロ剤組成物) を調製した。 このようにして得られたフォトク口剤組成物の約 2 gを、 M I K AS A製スピ ンコーター 1 H— DX 2を用いて、 半硬化状態のプライマ一コーティング層を有 するレンズ基材の表面にスピンコートした。 この表面がコートされたレンズ基材 を窒素ガス雰囲気中で出力 1 2 OmW/cm2©メタルハライドランプを用いて、 3分間照射し、 塗膜を硬化させた後にさらに 1 30°Cの恒温器にて 2時間加熱処 理を行うことでフォトクロミックコ一ティング層を得た。 上記硬化処理によ 、 半硬化状態のプライマーコーティング層も最終硬化して架橋樹脂層を形成し、 フ ォトク口ミック積層体を作製した。 得られるフォトク口ミックコーティング層の 膜厚はスピンコートの条件によって調整が可能である。 この実施例においてフォ トク口ミックコーティング層の膜厚を 4 0 ± 1 mとなるように調整した。
このようにして得られたフォトクロミック積層体表面 (桀橋樹脂層表面) のフ オトクロミックコーティング層の物性 (外観 白濁度及び密着性) を、 以下の方 法で評価した。
<フォトクロミックコーティング層の物性評価 >
( a ) 外観評価
フォトクロミックコーティング層がポリ力一ポネ一卜レンズ基材表面に桀橋樹 脂層を介して形成されたフォトク口ミック積層体の外観の評価は、 該レンズ基材 に投影機を照射して、 その投影面を観察評価した。 評価基準を以下に示す。
◎:平坦であり凹凸は全く見られない。
〇:ごくわずかに微細な凹 ώが見られる。
△:部分的に凹凸が見える。
X :均一に凹凸が見える、 または基材に影響が見える。
上述した方法で作成したレンズ基材の外観の評価は◎であった。
( b ) 白濁度評価
投影機を用いて、 目視でレンズ基材の濁りを調べた。 評価基準は下記の項目に 分類した。
o:白濁なし。
厶:部分的に白濁が見られる。
X :全体的に白化している。
( c ) フォトク口ミックコーティング層と架橋樹脂層の密着性評価
この密着性は、 レンズ基材とプライマーコーティング層との密着性の評価と同 様の方法により評価した。 その結果、 フォトクロミックコーティング層と架橋樹 脂層の密着性は 1 0 0 / 1 0 0であった。
実施例 1において、 架橋樹脂層の形成に用いた硬化性プライマ一組成物 (プラ イマ一液) の組成及び半硬化条件を表 1に示し、 用いたフォトクロ剤組成物の組 成及び前処理条件を表 2に示し、 さらに、 プライマ一コーティング層の重合率、 プライマーコーティング層及びフォトク口ミックコーティング層(フォトク口層) についての物性評価の結果を表 3に示した。 実施例 2
実施例 1において、 プライマー液を 6E東芝シリコーン綠式会社製光硬化型ハー ドコート剤 fUVHC8558J に換え、 コロイダルシリカ含有 3 0重: Β%の桀橋樹脂 層を形成する以外は、 実施例 1 と同様に、 レンズ基材表面に袈檑樹脂層を介して フォトク口ミックコ一ティング層を形成してフォトク口ミック積層体を作製した。 この積層体について、 実施例 1 と同様の物性評価を行った。
硬化性プライマー組成物の組成及び半硬化条件を表 1に示し、 フォトク口剤組 成物の組成及び前処理条件を表 2に示し、 さらに、 プライマーコーティング層の 重合率、 プライマーコーティング層及びフォトク口層についての物性評価の結果 を表 3に示した。 実施例 3〜 "! 8
表 1に示したような組成の硬化性プライマ一組成物および硬化条件に変え、 表 2に示したような組成のフォトクロ剤に変えた以外は、 実施例 1と同様に、 フォ 卜クロミック積層体を作製した。 この積層体について、 実施例 1と同様の物性評 価を行った。
硬化性プライマー組成物の組成及び半硬化条件を表 1に示し、 フォ卜クロ剤組 成物の組成及び前処理条件を表 2に示し、 さらに、 プライマーコーティング層の 重合率、 プライマーコーティング層及びフォトク口層についての物性評価の結果 を表 3に示した。 比較例 1
プライマー液として、 シリカコロイダルゾルおよびアルコキシシランを含有す る日本精化社製熱硬化ハードコート剤『 SG1274』 (シリカ含有量 5 0重量%) を 使用し、 これを、 膜厚 2 mで、 宾施例 1で用いたポリカーボネートレンズ基材 表面に塗布し、 1 1 0 °C、 1時間の条件で硬化させて、 コロイダルシリカ含有量 が 5 0重 %のプライマーコーティング層を形成した。 次いで、 H施例 1 と同様 にしてフォ卜クロミックコーティング層を作成してフォトク口ミック積層体を作 製し、 実施例 1と同様に、 各種物性の評価を行った。 (フォトクロミックコー ¥ イング層について、 外観評価は Xで、 密着性評価も Xであった。 )
硬化性プライマー組成物の組成及び半硬化条件を表 1に示し、 フォトク口剤組 成物の組成及ぴ前処理条件を表 2に示し、 さらに、 プライマーコーティング層の 重合率、 プライマ一コーティング層及ぴフォトク口層についての物性評俪の結翬 を裹 3に示した。 比較例 2
実施例 1において、 プライマーコーティング層を形成せずに、 直接実施例 1と 同様の方法でフォトクロミックコーティング層をポリ力ーポネー卜レンズ基材表 面に形成してフォトク口ミック積層体を作製し、 フォトク口ミックコーティング 層 (フォトクロ層) の物性評価を行い、 結果を表 3に示した。 外観は白化し、 密 着性も Xであった。 比較例 3, 4
表 1に示したような組成の硬化性プライマー組成物および硬化条件に変え、 表 2に示したような組成のフォトクロ剤に変えた以外は、 実施例 1と同様に、 フォ トク口ミック積層体を作製した。 この積層体について、 実施例 1と同様の物性評 価を竹った。
硬化性プライマー組成物の組成及び半硬化条件を表 1に示し、 フォトク口剤組 成物の組成及び前処理条件を表 2に示し、 さらに、 プライマーコーティング層の 重合率、 プライマーコーティング層及びフォトク口層についての物性評価の結果 を表 3に示した。
実施例 No 架橋樹脂層
硬化雰圏気 紫外線照射時間 (分) シリカ含有量 (%) 硬化性プライマー組成物
1 30 UVHC1 1 05 窒 中 2
2 30 UVHC8558 皇秦中 2
3 30 UVHC1 1 05 空気中 0.5
4 30 UVHC8558 空気中 0.5
5 30 UVHC1 105 空気中 0.5
6 30 UVHC8558 空気中 0.5
7 30 UVHC1 1 05 CGI1800=0.2 空気中 0.5
8 25 MAGO/U4HA/A- 200/= 30/50/20 CGI1800=1 空気中 0.5
9 25 MACO/UA4100/A-200/=30/50/20 CGI1800=1 空気中 0.5
10 25 ACO/UA4100/A-200/=30/50/20 CGI1800=1 空気中 0.5
11 25 MACO/EB1830/A-200= 30/50/20 CGI1800=1 空気中 0.5
12 25 MACO/T PT/A-400 =30/20/30 CGI1800=1 空気中 0.5
13 20 M ACO/PFR/A-200 = 25/50/25 CGI1800=0.5 空気中 0.5
14 20 MAGO/34EN/A - 200 =25/50/25 GGI1800=0.5 空気中 0.3
15 20 UVHC1105/PFR=70/30 空気中 0.3
16 20 UVHC8558/34EN = 70/30 空気中 0.3
17 20 UVHC 1105/UA4100=70/30 空気中 0.3
18 30 UVHG1 105 パーブチル IB=0.3 空気中 0-5
比較例 No 架橋樹脂層 硬化雰囲気 紫外線照射時間 (分) シリカ含有量 (%) 硬化性プライマー組成物
1 50 NSC1274 空気中 (熱硬化)
2 0 プライマ一無し 一 ―
3 50 MAG0/U4HA/A- 200=60/20/20 CGI1800=1 空気中 0.5
4 0 U4HA/A- 200=50/50 GGI1800=1 空気中 0.5 I
Figure imgf000028_0001
Figure imgf000029_0001
本発明によれば、 透光性を有する熱可塑性樹脂からなる表面を有する基材に、 基材の光学特性を低下させずに、 コーティング法によるフォトクロミックコーテ イング層を形成してフォトク口ミック性を付与することができる。 しかも基材と フォトクロミックコーティング層を強固に密着 させることができる。 また、 本 究明のフォトクロミック積層体は、 光学特性、 フォトクロミック特性及び各層間 の密着性が良好であるという優れた特徵を有し、 例えぱフオトクロミック眼鏡レ ンズとして好適に使用できる。

Claims

請求の範囲
1 . 透光性を有する熱可塑性樹脂からなる基材と、 該基材表面に形成され且 つ無 lコロイド粒子を 2 0〜4 0質 a%の量で含有している桀檑樹脂層と 該桀 橋樹脂層裹面に形成されたフォトク口ミックコ一ティング層とからなることを特 徽とするフォトク口ミック積層体。
2 . 前記フォトク口ミック積層体を 1 0 0 °Cの沸騰水に 1時間浸溃後、 2 0 °C の雰囫気中に 3 0分閫保持した時 碁盤目テープ剥離試験 GJI S D 0202-1988)によ y判定される前記フォトクロミックコーティング層と架橋樹脂層との間の剥離強 度が、 9 5 / 1 0 0以上である請求の範囲 1に記載のフォトク口ミック積層体。
3 . 前記熱可塑性樹脂がポリカーボネートである請求の範囲 1に記載のフォ トク口ミック積層体。
4 . 前記基材がレンズである請求の範囲 1に記載のフォトク口ミック積層体。
5 . 表面にラジカル重合性基が導入された無機コロイド粒子を無機金属酸化 物換算で 2 0〜4 0質量%で含み、 さらに、 多官能性ラジカル重合性単量体を含 む非溶媒系の硬化性プライマー組成物を用意する工程、
透光性を有する熱可塑性樹脂からなる基材表面に、 前記硬化性プライマー組成 物を塗布してプライマーコーティング層を形成する工程、
前記プライマーコーティング層を半硬化させる工程、
半硬化状態のプライマーコーティング層上に、 フォトクロミック化合物とラジ 力ル重合性単量体とを含有する重合性フォトクロミック組成物を塗布する工程、 及び、
前記半硬化状態のプライマ一コーティング層の完全硬化と重合性フォトクロミ ック組成物の重合とを行って、 基材表面に架橋樹脂層を介してフォトク口ミック コーティング層を形成する工程、
からなることを特徵とするフォトクロミック積層体の製造方法。
6 . 前記重合性フォトクロミック組成物の塗布に先立って、 半硬化状態のプ ライマーコーティング層表面に、 活性基導入のための表面処理または物理的エツ チング処理を行う請家の ¾國 5に記 のフォトクロミック猿層体の製造方法。
7 . 前記硬化性プライマ一には、 ウレタンオリゴマーが 5乃至 6 0質量%含 まれている請求の範囲 5に記載のフォトクロミック積層体の製造方法。
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