WO2023153303A1 - 光硬化性組成物、光学積層体、光学物品、レンズ、及び眼鏡 - Google Patents

光硬化性組成物、光学積層体、光学物品、レンズ、及び眼鏡 Download PDF

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radically polymerizable
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optical
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英司 鈴木
力宏 森
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株式会社トクヤマ
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    • G02C7/02Lenses; Lens systems ; Methods of designing lenses

Definitions

  • the present invention relates to photocurable compositions, optical laminates, optical articles, lenses, and spectacles.
  • the surface of optical articles such as plastic spectacle lenses is sometimes coated with a hard coat layer with high hardness for the purpose of scratch prevention.
  • the hard coat layer includes a thermosetting hard coat layer obtained by thermosetting a thermosetting composition and a photocurable hard coat layer obtained by curing a photocurable composition.
  • the hard coat layer-forming thermosetting composition contains, for example, inorganic oxides such as titania and zirconia, organic silanes, and additives such as antioxidants.
  • the photocurable composition for forming a hard coat layer contains additives such as, for example, the above inorganic oxides, acrylate monomers, and photopolymerization initiators.
  • An object of the present invention is to provide a photocurable composition capable of providing a cured product with excellent weather-resistant adhesion, and an optical laminate, optical article, lens, and spectacles containing this cured product.
  • a photocurable composition contains an inorganic oxide, a radically polymerizable monomer, an ultraviolet absorber containing a radically polymerizable group, and a photopolymerization initiator.
  • an optical laminate includes an optical substrate and a hard coat layer.
  • the hard coat layer faces at least one main surface of the optical substrate.
  • the hard coat layer is a cured product of the photocurable composition according to the embodiment.
  • an optical article includes the optical layered body according to the embodiment.
  • a lens is provided.
  • This lens includes an optical laminate according to an embodiment.
  • the optical base material included in the optical laminate is a plastic lens base material.
  • eyeglasses are provided.
  • the spectacles include the lens according to the embodiment.
  • a photocurable composition capable of providing a cured product with excellent weather-resistant adhesion, and an optical laminate, optical article, lens, and spectacles containing this cured product are provided.
  • a photocurable composition contains an inorganic oxide, a radically polymerizable monomer, an ultraviolet absorber containing a radically polymerizable group, and a photopolymerization initiator.
  • a cured product of a photocurable composition that uses a radically polymerizable monomer such as acrylate may deteriorate due to irradiation with ultraviolet rays, resulting in a decrease in adhesion.
  • the photocurable composition according to the embodiment contains an ultraviolet absorber containing a radically polymerizable group, this deterioration can be suppressed. That is, the radically polymerizable group contained in this ultraviolet absorber is polymerized with the radically polymerizable monomer when the photocurable composition is cured.
  • a UV absorber containing a radically polymerizable group can adhere more strongly to a matrix formed by a radically polymerizable monomer than a UV absorber without a radically polymerizable group.
  • the photocurable composition according to the embodiment is suitable, for example, as a hard coat layer-forming composition for protecting the surface of an optical substrate.
  • the hard coat layer is provided on the surface of the optical substrate, for example, by applying a photocurable composition onto the optical substrate and curing the composition. Since the photocurable composition initiates polymerization by irradiation with light, the curing time is short and the control is easy compared to the thermosetting composition which is cured by heating. Furthermore, since the thermosetting composition is cured at a relatively high temperature of 90° C. or higher, cracks may occur in the resulting cured product. The cured body of the photocurable composition is excellent in appearance and durability because such cracks due to heat do not occur.
  • inorganic oxides include at least one selected from the group consisting of zirconia, titania, ceria, silica, copper oxide, neodymium oxide, yttrium oxide, and tungsten oxide.
  • the inorganic oxide preferably contains at least one selected from the group consisting of zirconia, titania, ceria and silica. From the viewpoint of obtaining a cured product with a high refractive index, the inorganic oxide preferably contains zirconia, and more preferably contains only zirconia.
  • the crystal system of zirconia may be monoclinic, tetragonal, or cubic.
  • the crystal system of zirconia is preferably a tetragonal system.
  • a plurality of types of zirconia with different crystal systems may be used.
  • the inorganic oxide preferably contains a radically polymerizable group.
  • An inorganic oxide having a radically polymerizable group tends to be excellent in dispersibility in a photocurable composition.
  • the radically polymerizable group include at least one selected from the group consisting of acryloyl groups, methacryloyl groups, vinyl groups, allyl groups, and styryl groups.
  • the radically polymerizable group is preferably of the same type as the radically polymerizable group possessed by the radically polymerizable monomer described below. That is, the inorganic oxide is preferably surface-modified to contain a radically polymerizable group.
  • an inorganic oxide is performed, for example, by mixing an inorganic oxide and a silane coupling agent. It can be confirmed by, for example, Fourier transform infrared spectroscopic analysis that the inorganic oxide has a radically polymerizable group.
  • the refractive index of the inorganic oxide is preferably 1.6 or more.
  • a photocurable composition containing an inorganic oxide with a high refractive index can increase the refractive index of a cured product.
  • the refractive index of inorganic oxides can be measured, for example, with an Abbe refractometer.
  • the inorganic oxide is preferably particulate, more preferably colloidal particulate.
  • the average particle size of the inorganic oxide measured by a dynamic light scattering method is, for example, 1 nm or more and 1 ⁇ m or less, preferably 5 nm or more and 100 nm or less.
  • the proportion of inorganic oxides in the solid components of the photocurable composition is, for example, 30% by mass or more and 70% by mass or less, preferably 40% by mass or more and 60% by mass or less.
  • the ratio of inorganic oxides in the photocurable composition can be determined, for example, by decomposing components other than inorganic oxides from the photocurable composition by thermogravimetry or the like and measuring the weight of the remaining inorganic oxides. It can be calculated by
  • radically polymerizable monomer a monomer having at least one radically polymerizable group selected from the group consisting of an acryloyl group, a methacryloyl group, a vinyl group, an allyl group, and a styryl group is used.
  • the radically polymerizable monomer it is preferable to use a monomer having at least one of an acryloyl group and a methacryloyl group, that is, a (meth)acryloyl group.
  • the number of radically polymerizable groups in one molecule of the radically polymerizable monomer is preferably 1 or more and 4 or less.
  • the number of radically polymerizable groups is large, the hardness of the cured product tends to increase.
  • the number of radically polymerizable groups is small, the flexibility of the cured product tends to increase and the adhesion to optical substrates tends to increase.
  • the proportion of the radically polymerizable monomer in the solid components of the photocurable composition is, for example, 10% by mass or more and 60% by mass or less, preferably 20% by mass or more and 50% by mass or less.
  • the ratio of the radically polymerizable monomer in the photocurable composition can be determined, for example, by isolating the radically polymerizable monomer from the photocurable composition by column chromatography or the like and measuring its weight. can be calculated.
  • trifunctional (meth) acrylate monomer radically polymerizable monomer is a monomer having three (meth) acryloyl groups in one molecule, that is, containing a trifunctional (meth) acrylate monomer is preferred. Inclusion of a trifunctional (meth)acrylate monomer tends to increase both the hardness of the cured product and the adhesion to optical substrates and the like.
  • the ratio of the trifunctional (meth)acrylate monomer in the radically polymerizable monomer is, for example, 10% by mass or more, preferably 20% by mass or more, and more preferably 50% by mass or more. When the ratio of the trifunctional (meth)acrylate monomer is high, the weather resistant adhesion tends to increase.
  • the upper limit of the ratio of the trifunctional (meth)acrylate monomer is, for example, 100% by mass, and according to another example, 80% by mass or less.
  • the proportion of the trifunctional acrylic monomer in the solid components of the photocurable composition is, for example, 5% by mass or more and 30% by mass or less, preferably 10% by mass or more and 25% by mass or less.
  • trifunctional (meth)acrylate monomers examples include pentaerythritol tri(meth)acrylate, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, glycerin propoxy tri(meth)acrylate, and the like.
  • the radically polymerizable monomer may include a monomer having four (meth)acryloyl groups in one molecule, that is, a tetrafunctional (meth)acrylate monomer.
  • a tetrafunctional (meth)acrylate monomer When a tetrafunctional (meth)acrylate monomer is included, the hardness of the cured product tends to increase.
  • the ratio of the tetrafunctional (meth)acrylate monomer in the radically polymerizable monomer is, for example, 10% by mass or more, preferably 20% by mass or more, from the viewpoint of increasing the hardness of the cured product, More preferably, it is 30% by mass or more.
  • the ratio of the tetrafunctional (meth)acrylate monomer in the radically polymerizable monomer is, for example, 90% by mass or less, preferably 80% by mass or less, and more preferably, from the viewpoint of enhancing the weather-resistant adhesion. is 60% by mass or less.
  • tetrafunctional (meth)acrylate monomers include pentaerythritol tetra(meth)acrylate, pentaerythritol alkoxytetra(meth)acrylate, and ditrimethylolpropane tetra(meth)acrylate.
  • bifunctional (meth)acrylate monomer As the radically polymerizable monomer, a monomer having two (meth)acryloyl groups in one molecule, i.e., a bifunctional (meth)acrylate monomer. good. When the bifunctional (meth)acrylate monomer is included, the flexibility of the cured product tends to increase.
  • the ratio of the bifunctional (meth)acrylate monomer in the radically polymerizable monomer is, for example, 10% by mass or more and 50% by mass or less, preferably 20% by mass or more and 40% by mass or less.
  • difunctional (meth)acrylate monomers examples include difunctional methoxylated bisphenol A (meth)acrylate, difunctional ethoxylated bisphenol A (meth)acrylate, difunctional polyethylene glycol (meth)acrylate, difunctional polypropylene glycol acrylate, 2 functional tricyclodecanol acrylate and the like.
  • (2-4) Monofunctional acrylate monomer As the radically polymerizable monomer, a monomer having one (meth)acryloyl group in one molecule, i.e., a monofunctional (meth)acrylate monomer. good.
  • the proportion of the monofunctional (meth)acrylate monomer in the radically polymerizable monomer is, for example, 5% by mass or more and 30% by mass or less, preferably 10% by mass or more and 20% by mass or less.
  • Examples of monofunctional (meth)acrylate monomers include glycidyl (meth)acrylate, glycidylethyl (meth)acrylate, glycidylpropyl (meth)acrylate, glycidylbutyl (meth)acrylate, compounds having an isocyanate group, and polyethylene glycol ( meth)acrylates.
  • Compounds having an isocyanate group include 2-isocyanatoethyl (meth)acrylate (MOI). Including a compound having an isocyanate group tends to increase adhesion between the cured product and various optical substrates.
  • radically polymerizable monomers other than the (meth)acrylate monomer include urethane (meth)acrylate, epoxy (meth)acrylate, and the like.
  • Urethane (meth)acrylate is a monomer having a urethane bond and an acryloyl group.
  • the inclusion of urethane (meth)acrylate tends to increase the adhesion between the optical substrate containing urethane bonds and the cured product.
  • UV absorber having a radically polymerizable group
  • the ultraviolet absorber is a compound having an absorption wavelength in the ultraviolet (UV) region of 400 nm or less.
  • UV absorbers contain radically polymerizable groups.
  • the radically polymerizable group may be the same type of group as the group possessed by the radically polymerizable monomer described above, or may be a different type of group.
  • the radically polymerizable group of the ultraviolet absorber can bond with the radically polymerizable group of the radically polymerizable monomer during curing of the photocurable composition. Therefore, by using such an ultraviolet absorber, it is possible to suppress bleeding out of the ultraviolet absorber from the cured body. In addition, the hardness and crosslink density of the cured product can be further increased.
  • the dispersibility of the ultraviolet absorber in the photocurable composition is increased, and the handleability is improved. It can be confirmed by, for example, Fourier transform infrared spectroscopic analysis that the ultraviolet absorber contains a radically polymerizable group.
  • the proportion of the ultraviolet absorber having a radically polymerizable group is, for example, 0.1% by mass or more and 15% by mass or less, preferably 0.5% by mass or more and 10% by mass. % or less, more preferably 1% by mass or more and 5% by mass or less.
  • the ratio of the ultraviolet absorber is high, the cured body tends to have high weather-resistant adhesion.
  • the ratio of the ultraviolet absorber is low, the hardness of the cured product tends to increase.
  • the ratio of the ultraviolet absorber in the photocurable composition can be confirmed from the absorbance of the cured product, for example, using an ultraviolet-visible spectrophotometer.
  • the ratio M1/M2 between the mass M1 of the radically polymerizable monomer and the mass M2 of the ultraviolet absorber having a radically polymerizable group is preferably 10 or more and 50 or less. By setting the ratio M1/M2 within this range, the weather resistance adhesion and hardness of the cured product tend to increase. More preferably, the ratio M1/M2 is 15 or more and 30 or less.
  • An organic compound can be used as the ultraviolet absorber containing a radically polymerizable group.
  • At least one selected from the group consisting of benzophenone derivatives, ethylhexyl methoxycinnamate, benzotriazole derivatives, and triazine derivatives is used as the ultraviolet absorber containing a radically polymerizable group, for example.
  • the ultraviolet absorber preferably contains at least one selected from the group consisting of benzophenone derivatives, ethylhexyl methoxycinnamate, and benzotriazole derivatives, and more preferably contains benzotriazole derivatives.
  • the benzotriazole derivative preferably contains a compound represented by the following formula (1).
  • R 1 is a radically polymerizable group-containing group.
  • R 1 is, for example, a (meth)acryloyl group, an oxy(meth)acryloyl group, or an alkyleneoxy(meth)acryloyl group.
  • the number of carbon atoms in the alkylene group of the alkyleneoxy(meth)acryloyl group is preferably 1 or more and 6 or less, more preferably 2 or more and 3 or less.
  • the ultraviolet absorber preferably has an absorption peak within the range of 300 nm or more and 380 nm or less in the absorption spectrum, and preferably has an absorption peak within the range of 320 nm or more and 360 nm or less.
  • An absorption spectrum can be measured with a spectrophotometer.
  • Examples of the ultraviolet absorber containing a radically polymerizable group include RUVA-93 (2-[2-hydroxy-5-[2-(methacryloyloxy)ethyl]phenyl]-2H-benzotriazole) manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd. etc. Only one type of ultraviolet absorber may be used, or a mixture of multiple types may be used. Moreover, you may use together the ultraviolet absorber containing a radically polymerizable group, and the ultraviolet absorber which does not contain a radically polymerizable group.
  • At least one selected from the group consisting of benzophenone derivatives, ethylhexyl methoxycinnamate, benzotriazole derivatives, and triazine derivatives is used as the ultraviolet absorber that does not contain a radically polymerizable group.
  • benzophenone derivative octabenzone such as Adekastab 1413 available from ADEKA Co., Ltd., SEESORB 107 and SEESORB L58 available from Shipro Kasei Co., Ltd., and the like can be used.
  • Ethylhexyl methoxycinnamate may be Uvinul (registered trademark) MC-80 from BASF.
  • Adekastab LA-32 and LA-36 available from ADEKA Corporation, Tinuvin 1130 available from BASF, and the like can be used.
  • Adekastab LA-46 manufactured by ADEKA Co., Ltd. can be used.
  • the proportion of the photopolymerization initiator in the solid component of the photocurable composition is, for example, 0.1% by mass or more and 5% by mass or less, preferably 0.5% by mass or more. It is 2% by mass or less.
  • the proportion of the photopolymerization initiator in the photocurable composition can be calculated, for example, by isolating the photopolymerization initiator from the photocurable composition by column chromatography or the like and measuring the weight of the isolated photopolymerization initiator.
  • photoinitiators examples include Irgacure® TPO from BASF, Irgacure® 184, phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide, 2,3,5,6 -tetramethylbenzoyl-diphenylphosphine oxide, 3,4-dimethylbenzoyl-diphenylphosphine oxide and the like. Only one type of photopolymerization initiator may be used, or a mixture of a plurality of types may be used.
  • the photocurable composition may contain other additives in addition to the above components.
  • Other additives include release agents, infrared absorbers, antioxidants, anti-coloring agents, antistatic agents, fluorescent dyes, dyes, pigments, fragrances, stabilizers, and the like.
  • solvents are used to adjust the viscosity of the photocurable composition and the thickness of the coating film.
  • solvents that can be used include known organic solvents. Specific examples of such organic solvents include alcohols, lower alcohol esters of lower carboxylic acids, ethers, ketones, halogenated hydrocarbons and aromatic hydrocarbons. Alcohols include methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, diacetone alcohol, and the like. Lower alcohol esters of lower carboxylic acids include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate and the like. Ethers include cellosolve, dioxane, ethylene glycol monoisopropyl ether, and the like.
  • Ketones include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetylacetone, and the like.
  • Halogenated hydrocarbons include methylene chloride and the like.
  • Aromatic hydrocarbons include benzene, toluene, xylene, and the like. Only one type of solvent may be used, or a mixture of a plurality of types may be used.
  • the ratio of the solvent in the photocurable composition is, for example, 30% by mass or more and 75% by mass or less, preferably 40% by mass or more and 70% by mass or less.
  • the ratio of the solvent in the photocurable composition can be confirmed by, for example, thermogravimetric analysis.
  • Leveling agent is used for smoothing the coating film of the photocurable composition. Silicone surfactants, fluorine-containing surfactants, and the like can be used as leveling agents. Specifically, L-7001, L-7002, L-7604, FZ-2123 manufactured by Dow Toray Co., Ltd., Megafac F-470 manufactured by DIC Corporation, Megafac F-1405, Megafac F-479, 3M Japan Florad FC-430 or the like can be used. Only one type of leveling agent may be used, or a mixture of a plurality of types may be used.
  • the proportion of the leveling agent in the solid components of the photocurable composition is, for example, 0.01% by mass or more and 5% by mass or less, preferably 0.1% by mass or more and 0.5% by mass or less.
  • the proportion of the leveling agent in the photocurable composition can be calculated by, for example, isolating the leveling agent from the photocurable composition by column chromatography or the like and measuring the weight of the isolated leveling agent.
  • the photocurable composition can be produced, for example, by the following method.
  • each raw material is prepared.
  • the zirconia raw material it is preferable to use a dispersion of zirconia particles.
  • a dispersion of zirconia particles may include zirconia particles, a solvent, a dispersant, and the like.
  • the solvent solvents of the same kind as those listed above for other additives can be used.
  • the ratio of the solid content is preferably 50% by mass or more and 80% by mass or less.
  • An inorganic oxide dispersion can be used as the raw material for the inorganic oxide.
  • the inorganic oxide dispersion it is preferable to use a zirconia nanoparticle dispersion Zircostar (registered trademark) manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., or the like.
  • the prepared raw materials are mixed, for example, under normal pressure and normal temperature to obtain a photocurable composition.
  • This photocurable composition is suitable, for example, as a photocurable composition for forming a hard coat layer for protecting the surface of a plastic lens for spectacles.
  • An optical laminate according to an embodiment includes an optical substrate and a hard coat layer facing at least one main surface of the optical substrate.
  • the hard coat layer is a cured product of the photocurable composition according to the above-described embodiment.
  • the hard coat layer may be provided on one main surface of the optical substrate, or may be provided on both main surfaces.
  • the optical laminate may further include a functional resin layer.
  • a functional resin layer is provided on at least one main surface of the optical substrate.
  • the functional resin layer may be provided between the optical substrate and the hard coat layer, or may be provided on the main surface of the optical substrate opposite to the main surface provided with the hard coat layer.
  • the hard coat layer may be provided at two locations, one on the surface of the functional resin layer and the other on the main surface of the optical substrate opposite to the main surface on which the functional resin layer is provided.
  • the optical laminate may further include an antireflection film.
  • An antireflection film may be provided on the surface of the hard coat layer. That is, the antireflection film can be positioned on the outermost surface of the optical laminate.
  • a hard coat layer or a functional resin layer may be present between the optical substrate and the antireflection film.
  • the lens according to the embodiment includes, for example, an optical substrate, a functional resin layer provided on the surface of the optical substrate, a hard coat layer provided on the functional resin layer, and a It may include a laminate with an anti-reflection coating provided.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of an optical layered body according to an embodiment.
  • the optical layered body 1 shown in FIG. A layer 4a, a hard coat layer 4b provided on the main surface of the optical substrate 2 opposite to the main surface provided with the functional resin layer 3, and an antireflection film provided on the hard coat layer 4a 5a and an antireflection film 5b provided on the hard coat layer 4b.
  • the optical substrate 2 is a convex meniscus lens having an uneven shape.
  • optical substrate any substrate having optical transparency can be used without particular limitation.
  • optical substrates include glass lenses, plastic lenses, glass and resins used for windows of houses or vehicles.
  • thermoplastic resin lens a known one such as a thermoplastic resin lens or a crosslinkable resin lens can be used.
  • Thermoplastic resins include (meth)acrylic resins, polycarbonate resins, and the like.
  • Crosslinkable resins include polyfunctional (meth)acrylic resins, allyl-based resins, thiourethane-based resins, urethane-based resins, thioepoxy-based resins, and the like.
  • the plastic lens is preferably a methacrylic plastic lens or a thiourethane plastic lens.
  • the shape of the plastic lens substrate is not particularly limited, and known shapes can be applied.
  • Examples of the shape of the plastic lens substrate include a convex meniscus lens, a concave meniscus lens, a minus lens, a plus lens, and an oblique lens.
  • the refractive index of the optical substrate is preferably 1.50 or more, more preferably 1.59 or more. If the refractive index of the optical substrate is high, the thickness tends to be thin. Although there is no particular upper limit for the refractive index of the optical substrate, according to one example, it is 1.76 or less.
  • the refractive index of the optical substrate can be measured, for example, by the V-block method.
  • the optical substrate may contain a functional dye.
  • a functional dye is a dye that absorbs light of a specific wavelength.
  • Functional dyes include photochromic compounds, thermochromic materials, porphyrin compounds, near infrared absorbers, ultraviolet absorbers, blue light absorbers, polarizers, and dyes. Only one type of functional dye may be used, or a mixture of multiple types may be included.
  • a photochromic compound is a compound that undergoes a reversible structural change when exposed to ultraviolet light.
  • An optical substrate containing a photochromic compound can change from a colorless transparent state to a colored state by ultraviolet irradiation.
  • the photochromic compound for example, at least one selected from the group consisting of chromene compounds, fulgide compounds, and spirooxazine compounds is used.
  • a chromene compound is preferably used as the photochromic compound.
  • the hard coat layer is a cured body of the photocurable composition according to the embodiment.
  • the hard coat layer may be provided on one main surface of the optical substrate, or may be provided on both main surfaces.
  • the hard coat layer covers at least one main surface of the optical substrate and prevents the surface from being damaged. Since the hard coat layer contains an ultraviolet absorber containing a radically polymerizable group, deterioration of the optical substrate can be suppressed. Therefore, the adhesion between the optical substrate and the hard coat layer is maintained for a long period of time.
  • the refractive index of the hard coat layer is preferably 1.50 or higher, more preferably 1.59 or higher. Although there is no particular upper limit for the refractive index of the hard coat layer, according to one example, it is 1.68 or less.
  • the refractive index of the hard coat layer is preferably the same value as the refractive index of the optical substrate.
  • the refractive index of the hard coat layer can be measured, for example, by the prism coupler method.
  • the thickness of the hard coat layer is, for example, 0.1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, preferably 0.2 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less, and more preferably 0.5 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • the functional resin layer contains a functional dye and a resin.
  • the functional dye the same ones as those described in the optical substrate can be used.
  • the optical substrate in addition to the functional resin layer, the optical substrate may or may not contain a functional dye.
  • the functional dye contained in the functional resin layer and the functional dye contained in the optical substrate may be of the same type or of different types.
  • resins contained in the functional resin layer include urethane resins, urea resins, urethane urea resins, thiourethane resins, thiourea resins, thiourethane urea resins, acrylic resins, methacrylic resins, thioepoxy resins, and allyl resins. mentioned.
  • An antireflection film is a film that prevents reflection of light by an interference effect.
  • the antireflection film has a multilayer structure in which a relatively high refractive index film and a low refractive index film are laminated.
  • the low refractive index film is made of silicon dioxide (SiO 2 ) having a refractive index of about 1.43 to 1.47, for example.
  • the high refractive index film is made of a material having a higher refractive index than the low refractive index layer.
  • Examples of such materials include zirconium oxide (ZrO 2 ), tin oxide (SnO 2 ), niobium oxide (Nb 2 O 5 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), titanium oxide (TiO 2 ), and yttrium oxide. (Y 2 O 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), mixtures thereof (for example, indium tin oxide (ITO)), etc. are used.
  • the optical layered body can be manufactured, for example, by the following method.
  • the surface of the optical substrate may be subjected to chemical treatment with an alkaline solution or acid solution, corona discharge, plasma discharge, polishing or other physical treatment.
  • the photocurable composition according to the embodiment is applied onto this optical substrate by, for example, a spin coating method to obtain a coating film.
  • a hard coat layer is obtained by irradiating the coating film with ultraviolet rays to cure the coating film.
  • the ultraviolet irradiation is performed, for example, in a nitrogen atmosphere, the atmosphere temperature is, for example, 0° C. or more and 40° C. or less, and the ultraviolet irradiation time is, for example, 5 seconds or more and 2 minutes or less.
  • the intensity of ultraviolet rays should be 0.4 J/cm 2 or more and 10 J/cm 2 or less.
  • Annealing treatment may be performed on the coating film after curing. In the annealing treatment, the heating temperature is, for example, 80° C. or more and 150° C. or less, and the heating time is, for example, 10 minutes or more and 10 hours or less.
  • the composition for forming the functional resin layer is applied onto the optical substrate by, for example, spin coating to obtain a coating film.
  • the functional dye layer-forming composition contains at least one compound selected from the group consisting of resins, resin-forming monomers, and resin-forming reactive compounds, functional dyes, and optionally additives.
  • This coating film is cured by thermal polymerization or photopolymerization to form a functional resin layer.
  • a hard coat layer may be formed by the same method as described above on the main surface opposite to the surface on which the functional resin layer is provided.
  • the optical laminate according to the embodiment can be produced by ultraviolet irradiation as described above, it can be efficiently produced in a short time compared to a laminate produced by heating. Moreover, since the hard coat layer, which is a cured product of the photocurable composition according to the embodiment, is provided, a high refractive index and excellent weather-resistant adhesion can be achieved.
  • Optical articles include optical laminates.
  • optical articles include plastic spectacle lenses, spectacles provided with such lenses, automobile windows, house windows, and the like.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing an example of eyeglasses according to the embodiment.
  • Glasses 100 shown in FIG. 2 include two lenses 101 and a frame 102 fixing these lenses 101 . At least one of the two lenses 101 is the lens according to the embodiment.
  • Example 1> (Preparation of photocurable composition) 6.7 g of pentaerythritol tetraacrylate (A-TMMT), 6.7 g of a mixture of pentaerythritol tetraacrylate and pentaerythritol triacrylate (A-TMM-3LM-N), 5 g of 2-isocyanatoethyl acrylate (MOI ), 27.9 g of zirconia dispersion (ZP-153), 58.7 g of methyl ethyl ketone (MEK), 0.1 g of leveling agent (L7002), 0.1 g of UV absorber containing polymerizable groups (RUVA-93 ), 0.4 g of photopolymerization initiator (I-184), and 0.1 g of photopolymerization initiator (I-TPO) were mixed to prepare a photocurable composition.
  • A-TMMT pentaerythritol tetraacrylate
  • a plastic lens (MR8) made of a thiourethane resin having a refractive index of 1.60 was prepared as an optical substrate. After polishing the surface of this optical substrate, it was chemically treated with a 20 mass % sodium hydroxide solution.
  • a photocurable composition HC1 was applied to one main surface of the chemically treated optical substrate by a spin coating method to form a coating film. After sufficiently drying the coating film, the dried coating film was photocured. For photocuring, light was irradiated for 40 seconds in a nitrogen gas atmosphere using a metal halide lamp with an output of 200 mW/cm 2 . After UV irradiation, the cured coating film was heated at a temperature of 120° C. for 1 hour. Thus, an optical laminate was obtained in which the hard coat layer was laminated on one main surface of the optical substrate. The thickness of the hard coat layer was 2 ⁇ m.
  • Examples 2 to 27 As shown in Table 1 below, photocurable compositions HC2 to HC24 were obtained in the same manner as described in Example 1, except that the formulation of the photocurable composition was changed. Further, as shown in Table 2 below, optical laminates were obtained in the same manner as described in Example 1, except that the photocurable compositions HC2 to HC24 were used and the manufacturing conditions were changed. Ta.
  • A-TMMT pentaerythritol tetraacrylate.
  • A-TMM-3LM-N A mixture of pentaerythritol tetraacrylate and pentaerythritol triacrylate. The proportion of pentaerythritol triacrylate in this mixture was approximately 57% by mass.
  • MOI 2-isocyanatoethyl acrylate.
  • U-4HA urethane acrylate.
  • A200 A bifunctional polyethylene glycol acrylate having a repeating number of polyethylene chains of about 4.
  • A400 A bifunctional polyethylene glycol acrylate having about 9 polyethylene chain repeats.
  • 4G A bifunctional polyethylene glycol methacrylate with a repeating number of polyethylene chains of about four.
  • GMA glycidyl methacrylate.
  • ZP153 A zirconia dispersion with a solid concentration of 70% by mass (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.). The particle size of zirconia measured by the dynamic light scattering method was 11 nm. Moreover, it was confirmed by pyrolysis gas chromatography-mass spectrometry that the zirconia particles were modified with acryloyl groups.
  • MEK methyl ethyl ketone.
  • UV1 UV absorber having a methacryloyl group. RUVA-93 manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd.; UV2: Tinuvin 1130 from BASF.
  • UV3 SEESORB L58 from Shipro Kasei Co., Ltd.; UV4: SEESORB 107 from Shipro Kasei Co., Ltd.; UV5: Adekastab 1413 from ADEKA Corporation.
  • L7002 Leveling agent (L-7002, manufactured by Dow Toray Industries, Inc.).
  • I-184 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone (Omnirad® 184, manufactured by IGM Resins BV).
  • I-TPO bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phenylphosphine oxide (Omnirad® TPO H, manufactured by IGM Resins BV).
  • MR8 A thiourethane resin with a refractive index of 1.60.
  • CR39 an aryl dicarbonate resin with a refractive index of 1.50.
  • the optical layered bodies according to Examples 1 to 27 were evaluated for abrasion resistance. Specifically, steel wool (Bonstar #0000, manufactured by Nippon Steel Wool Co., Ltd.) was brought into contact with the surface of the hard coat layer of the optical laminate under a load of 1 kg, and was reciprocated 10 times. After the test, the surface of the hard coat layer was visually observed and evaluated according to the following eight stages. Moreover, the same test was conducted by changing the weight of the load to 3 kg and 5 kg. The results are shown in Table 2.
  • A' Very slightly scratched (3 or more and less than 4 scratches visually).
  • C' A few scratches (16 or more and less than 21 scratches visually).
  • Boiling Adhesion The boiling adhesion of the optical layered bodies according to Examples 1 to 27 was evaluated. Specifically, first, the optical laminate was immersed in boiling water for 1 hour. After the test, the optical laminate was taken out, water droplets were wiped off, and adhesion was evaluated by the same method as above. Moreover, the same test was conducted by changing the immersion time to 5 hours. The results are shown in Table 2.
  • the optical laminates according to Examples 1 to 27 were evaluated for weather-resistant adhesion. Specifically, first, using a xenon weather meter X25FL manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd., the optical laminate was irradiated with ultraviolet rays at a radiation rate of 40 W/m 2 for 24 hours. At this time, the black panel temperature was set to 63°C. After the test, the optical laminate was taken out and the adhesion was evaluated by the same method as above. This operation was repeated after 48 hours, 72 hours, 96 hours, and 120 hours. The results are shown in Table 2.
  • Examples 1 to 10, Example 16, and Example 1 using photocurable compositions HC1 to HC10, HC16, and HC18 to HC24 containing an ultraviolet absorber containing a radically polymerizable group As is clear from Tables 1 and 2, Examples 1 to 10, Example 16, and Example 1 using photocurable compositions HC1 to HC10, HC16, and HC18 to HC24 containing an ultraviolet absorber containing a radically polymerizable group.

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Abstract

本発明によると、耐候密着性に優れた硬化体を提供可能な光硬化性組成物と、この硬化体を含む光学積層体、光学物品、レンズ、及び眼鏡とが提供される。一実施形態によると、光硬化性組成物が提供される。この光硬化性組成物は、無機酸化物、ラジカル重合性単量体、ラジカル重合性基を含む紫外線吸収剤、及び、光重合開始剤を含む。光学積層体は、光学基材と、ハードコート層とを含む。ハードコート層は、光学基材の少なくとも一方の主面と対向する。ハードコート層は、実施形態に係る光硬化性組成物の硬化体である。

Description

光硬化性組成物、光学積層体、光学物品、レンズ、及び眼鏡
 本発明は、光硬化性組成物、光学積層体、光学物品、レンズ、及び眼鏡に関する。
 プラスチック眼鏡用レンズ等の光学物品の表面は、傷防止を目的として、硬度が高いハードコート層で被覆されることがある。ハードコート層は、熱硬化性組成物を熱硬化させることにより得られる熱硬化型ハードコート層と、光硬化性組成物を硬化させて得られる光硬化型ハードコート層とを含む。ハードコート層形成用熱硬化性組成物は、例えば、チタニアやジルコニア等の無機酸化物、有機シラン、及び酸化防止剤等の添加剤を含む。ハードコート層形成用光硬化性組成物は、例えば、上記無機酸化物、アクリレートモノマー、及び光重合開始剤等の添加剤を含む。
国際公開2020/116616号 国際公開2014/157590号 特開2019-006984号公報 特開2017-214465号公報
 本発明の目的は、耐候密着性に優れた硬化体を提供可能な光硬化性組成物と、この硬化体を含む光学積層体、光学物品、レンズ、及び眼鏡とを提供することにある。
 一実施形態によると、光硬化性組成物が提供される。この光硬化性組成物は、無機酸化物、ラジカル重合性単量体、ラジカル重合性基を含む紫外線吸収剤、及び、光重合開始剤を含む。
 他の実施形態によると、光学積層体が提供される。この光学積層体は、光学基材と、ハードコート層とを含む。ハードコート層は、光学基材の少なくとも一方の主面と対向する。ハードコート層は、実施形態に係る光硬化性組成物の硬化体である。
 他の実施形態によると、光学物品が提供される。この光学物品は、実施形態に係る光学積層体を含む。
 他の実施形態によると、レンズが提供される。このレンズは、実施形態に係る光学積層体を含む。光学積層体に含まれる光学基材は、プラスチックレンズ基材である。
 他の実施形態によると、眼鏡が提供される。この眼鏡は、実施形態に係るレンズを備える。
 本発明によると、耐候密着性に優れた硬化体を提供可能な光硬化性組成物と、この硬化体を含む光学積層体、光学物品、レンズ、及び眼鏡とが提供される。
実施形態に係る光学積層体の一例を概略的に示す断面図。 実施形態に係る眼鏡の一例を概略的に示す斜視図。
 一実施形態によると、光硬化性組成物が提供される。この光硬化性組成物は、無機酸化物、ラジカル重合性単量体、ラジカル重合性基を含む紫外線吸収剤、及び、光重合開始剤を含む。
 アクリレート等のラジカル重合性単量体を用いた光硬化性組成物の硬化体は、紫外線の照射により劣化し、密着性が低下することがある。実施形態に係る光硬化性組成物は、ラジカル重合性基を含む紫外線吸収剤を含むため、この劣化を抑制できる。すなわち、この紫外線吸収剤に含まれるラジカル重合性基は、光硬化性組成物の硬化時に、ラジカル重合性単量体と重合する。ラジカル重合性基を含む紫外線吸収剤は、ラジカル重合性基を有さない紫外線吸収剤と比較して、ラジカル重合性単量体が形成するマトリックスにより強く固着し得る。それゆえ、この光硬化性組成物を用いると、ラジカル重合性基を有さない紫外線吸収剤を含む光硬化性組成物を用いた場合と比較して、紫外線吸収剤のブリードアウト等が抑制され、長時間にわたって耐候密着性に優れた硬化体が得られる。
 実施形態に係る光硬化性組成物は、例えば、光学基材の表面を保護するためのハードコート層形成用組成物として好適である。ハードコート層は、例えば、光硬化性組成物を光学基材上に塗布し硬化させることにより、光学基材の表面上に設けられる。光硬化性組成物は、照射された光により重合を開始するため、加熱により硬化する熱硬化性組成物と比較して、硬化時間が短く、制御が容易である。更に、熱硬化性組成物においては、組成物を90℃以上という比較的高温で硬化させるため、得られる硬化体にクラックが生じることがある。光硬化性組成物の硬化体は、このような熱によるクラックが生じないため、美観及び耐久性に優れる。
 以下、実施形態に係る光硬化性組成物について、詳細に説明する。
 [光硬化性組成物]
 (1)無機酸化物
 無機酸化物としては、例えば、ジルコニア、チタニア、セリア、シリカ、酸化銅、酸化ネオジム、酸化イットリウム、及び酸化タングステンからなる群より選ばれる少なくとも1種が挙げられる。無機酸化物は、ジルコニア、チタニア、セリア、及びシリカからなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。屈折率が高い硬化体が得られるという点からは、無機酸化物はジルコニアを含むことが好ましく、ジルコニアのみを含むことがより好ましい。
 ジルコニアの結晶系は、単斜晶系、正方晶系、又は立方晶系の何れでもよい。ジルコニアの結晶系は、正方晶系であることが好ましい。結晶系の異なる複数種のジルコニアを用いてもよい。
 無機酸化物は、ラジカル重合性基を含むことが好ましい。ラジカル重合性基を有する無機酸化物は、光硬化性組成物中での分散性に優れる傾向にある。ラジカル重合性基としては、例えば、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、アリル基、及びスチリル基からなる群より選ばれる少なくとも1種が挙げられる。ラジカル重合性基は、後述するラジカル重合性単量体が有するラジカル重合性基と同種であることが好ましい。すなわち、無機酸化物は、ラジカル重合性基を含むように表面修飾されていることが好ましい。無機酸化物の表面修飾は、例えば、無機酸化物とシランカップリング剤を混合することにより行われる。無機酸化物がラジカル重合性基を有していることは、例えば、フーリエ変換赤外分光分析により確認できる。
 無機酸化物の屈折率は、1.6以上であることが好ましい。屈折率の高い無機酸化物を含む光硬化性組成物を用いると、硬化体の屈折率を高められる。無機酸化物の屈折率は、例えば、アッベ屈折計で測定できる。
 無機酸化物は、粒子状であることが好ましく、コロイド粒子状であることがより好ましい。無機酸化物の動的光散乱法による平均粒径は、例えば、1nm以上1μm以下であり、好ましくは、5nm以上100nm以下である。
 光硬化性組成物の固形成分において無機酸化物が占める割合は、例えば、30質量%以上70質量%以下であり、好ましくは、40質量%以上60質量%以下である。無機酸化物が占める割合が高いと、ハードコート膜の硬度及び屈折率が高まる傾向にある。無機酸化物が占める割合が低いと、ハードコート膜の柔軟性が高まる傾向にある。光硬化性組成物中における無機酸化物が占める割合は、例えば、熱重量測定等により光硬化性組成物中から無機酸化物以外の成分を分解し、残った無機酸化物の重量を測定することにより算出できる。
 (2)ラジカル重合性単量体
 ラジカル重合性単量体としては、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、アリル基、及びスチリル基からなる群より選ばれる少なくとも1種のラジカル重合基を有するモノマーを用い得る。ラジカル重合性単量体としては、アクリロイル基及びメタクリロイル基の少なくとも一方、すなわち、(メタ)アクリロイル基を有する単量体を用いることが好ましい。
 1分子のラジカル重合性単量体におけるラジカル重合性基の数は、1以上4以下であることが好ましい。ラジカル重合性基の数が多いと、硬化体の硬度が高まる傾向にある。ラジカル重合性基の数が少ないと、硬化体の柔軟性が高まり、光学基材との密着性が高まる傾向にある。
 光硬化性組成物の固形成分において、ラジカル重合性単量体が占める割合は、例えば、10質量%以上60質量%以下であり、好ましくは、20質量%以上50質量%以下である。光硬化性組成物中におけるラジカル重合性単量体が占める割合は、例えば、カラムクロマトグラフィー等により光硬化性組成物中からラジカル重合性単量体を単離し、これの重量を測定することにより算出できる。
 (2-1)3官能(メタ)アクリレートモノマー
 ラジカル重合性単量体は、1分子中に3個の(メタ)アクリロイル基を有する単量体、すなわち、3官能(メタ)アクリレートモノマーを含むことが好ましい。3官能(メタ)アクリレートモノマーを含むと、硬化体の硬度と、光学基材等との密着性との双方を高められる傾向にある。
 ラジカル重合性単量体において、3官能(メタ)アクリレートモノマーが占める割合は、例えば、10質量%以上であり、好ましくは、20質量%以上であり、より好ましくは、50質量%以上である。3官能(メタ)アクリレートモノマーが占める割合が高いと、耐候密着性が高まる傾向にある。3官能(メタ)アクリレートモノマーの割合の上限値は、例えば、100質量%であり、他の例によると、80質量%以下である。
 光硬化性組成物の固形成分において3官能アクリルモノマーが占める割合は、例えば、5質量%以上30質量%以下であり、好ましくは、10質量%以上25質量%以下である。
 3官能(メタ)アクリレートモノマーの例には、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、グリセリンプロポキシトリ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
 (2-2)4官能アクリレートモノマー
 ラジカル重合性単量体は、1分子中に4個の(メタ)アクリロイル基を有する単量体、すなわち、4官能(メタ)アクリレートモノマーを含んでもよい。4官能(メタ)アクリレートモノマーを含むと、硬化体の硬度が高まる傾向にある。
 ラジカル重合性単量体において、4官能(メタ)アクリレートモノマーが占める割合は、硬化体の硬度を高めるという点からは、例えば、10質量%以上であり、好ましくは、20質量%以上であり、より好ましくは、30質量%以上である。ラジカル重合性単量体において、4官能(メタ)アクリレートモノマーが占める割合は、耐候密着性を高めるという点からは、例えば、90質量%以下であり、好ましくは80質量%以下であり、より好ましくは60質量%以下である。
 4官能(メタ)アクリレートモノマーの例には、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールアルコキシテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
 (2-3)2官能アクリレートモノマー
 ラジカル重合性単量体としては、1分子中に2個の(メタ)アクリロイル基を有する単量体、すなわち、2官能(メタ)アクリレートモノマーを含んでいてもよい。2官能(メタ)アクリレートモノマーを含むと、硬化体の柔軟性が高まる傾向にある。
 ラジカル重合性単量体において、2官能(メタ)アクリレートモノマーが占める割合は、例えば、10質量%以上50質量%以下であり、好ましくは、20質量%以上40質量%以下である。
 2官能(メタ)アクリレートモノマーの例には、2官能メトキシ化ビスフェノールA(メタ)アクリレート、2官能エトキシ化ビスフェノールA(メタ)アクリレート、2官能ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、2官能ポリプロピレングリコールアクリレート、2官能トリシクロデカノールアクリレート等が挙げられる。
 (2-4)単官能アクリレートモノマー
 ラジカル重合性単量体としては、1分子中に1個の(メタ)アクリロイル基を有する単量体、すなわち、単官能(メタ)アクリレートモノマーを含んでいてもよい。ラジカル重合性単量体において、単官能(メタ)アクリレートモノマーが占める割合は、例えば、5質量%以上30質量%以下であり、好ましくは、10質量%以上20質量%以下である。
 単官能(メタ)アクリレートモノマーの例には、グリシジル(メタ)アクリレート、グリシジルエチル(メタ)アクリレート、グリシジルプロピル(メタ)アクリレート、グリシジルブチル(メタ)アクリレート、イソシアネート基を有する化合物、及び、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレートが挙げられる。イソシアネート基を有する化合物としては、2-イソシアナトエチル(メタ)アクリレート(MOI)が挙げられる。イソシアネート基を有する化合物を含むと、硬化体と様々な光学基材との密着性が高まる傾向にある。
 (2-4)その他のラジカル重合性単量体
 上記(メタ)アクリレートモノマー以外のラジカル重合性単量体の具体例としては、ウレタン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
 ウレタン(メタ)アクリレートは、ウレタン結合及びアクリロイル基を有する単量体である。ウレタン(メタ)アクリレートを含むと、ウレタン結合を含む光学基材と硬化体との密着性が高まる傾向にある。
 (3)ラジカル重合性基を有する紫外線吸収剤
 紫外線吸収剤は、400nm以下の紫外線(UV)領域において吸収波長を有する化合物である。紫外線吸収剤は、ラジカル重合性基を含む。ラジカル重合性基としては、上述したラジカル重合性単量体が有する基と同種の基であってもよく、異なる種の基であってもよい。紫外線吸収剤のラジカル重合性基は、光硬化性組成物の硬化時に、ラジカル重合性単量体のラジカル重合性基と結合し得る。そのため、このような紫外線吸収剤を用いると、紫外線吸収剤が硬化体からブリードアウトすることを抑制できる。また、硬化体の硬度及び架橋密度をより高められる。更に、光硬化性組成物における紫外線吸収剤の分散性が高まり、ハンドリング性が改善される。紫外線吸収剤がラジカル重合性基を含むことは、例えば、フーリエ変換赤外分光分析により確認できる。
 光硬化性組成物の固形成分において、ラジカル重合性基を有する紫外線吸収剤が占める割合は、例えば、0.1質量%以上15質量%以下であり、好ましくは、0.5質量%以上10質量%以下であり、より好ましくは、1質量%以上5質量%以下である。紫外線吸収剤が占める割合が高いと、硬化体の耐候密着性が高まる傾向にある。紫外線吸収剤が占める割合が低いと、硬化体の硬度が高まる傾向にある。光硬化性組成物中における紫外線吸収剤が占める割合は、例えば、紫外可視分光光度計により硬化体の吸光度から確認できる。
 ラジカル重合性単量体の質量M1と、ラジカル重合性基を有する紫外線吸収剤の質量M2との比M1/M2は、10以上50以下であることが好ましい。比M1/M2をこの範囲とすることにより、硬化体の耐候密着性及び硬度が高まる傾向にある。比M1/M2は、15以上30以下であることがより好ましい。
 ラジカル重合性基を含む紫外線吸収剤としては、有機化合物を用い得る。ラジカル重合性基を含む紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾフェノン誘導体、メトキシケイ皮酸エチルヘキシル、ベンゾトリアゾール誘導体、及びトリアジン誘導体からなる群より選ばれる少なくとも1種を用いる。紫外線吸収剤は、ベンゾフェノン誘導体、メトキシケイ皮酸エチルヘキシル、及び、ベンゾトリアゾール誘導体からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましく、ベンゾトリアゾール誘導体を含むことが更に好ましい。
 ベンゾトリアゾール誘導体は、下記式(1)に表される化合物を含むことが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 式(1)において、Rは、ラジカル重合性基を含む基である。Rは、例えば、(メタ)アクリロイル基、オキシ(メタ)アクリロイル基、又は、アルキレンオキシ(メタ)アクリロイル基である。アルキレンオキシ(メタ)アクリロイル基のアルキレン基の炭素数は、1以上6以下であることが好ましく、2以上3以下であることがより好ましい。
 紫外線吸収剤は、吸収スペクトルにおいて、300nm以上380nm以下の範囲内に吸収ピークを有することが好ましく、320nm以上360nm以下の範囲内に吸収ピークを有することが好ましい。このような紫外線吸収剤を用いると、硬化体の耐候密着性がより高まる傾向にある。吸収スペクトルは、分光光度計により測定できる。
 ラジカル重合性基を含む紫外線吸収剤としては、例えば、大塚化学株式会社製のRUVA-93(2-[2-ヒドロキシ-5-[2-(メタクリロイルオキシ)エチル]フェニル]-2H-ベンゾトリアゾール)等が挙げられる。紫外線吸収剤は、1種類のみ用いてもよく、複数種類の混合物を用いてもよい。また、ラジカル重合性基を含む紫外線吸収剤と、ラジカル重合性基を含まない紫外線吸収剤とを併用してもよい。
 ラジカル重合性基を含まない紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾフェノン誘導体、メトキシケイ皮酸エチルヘキシル、ベンゾトリアゾール誘導体、及びトリアジン誘導体からなる群より選ばれる少なくとも1種を用いる。ベンゾフェノン誘導体としては、オクタベンゾンである株式会社ADEKAのアデカスタブ1413、シプロ化成株式会社のSEESORB 107、SEESORB L58等を用い得る。メトキシケイ皮酸エチルヘキシルとしては、BASF社のUvinul(登録商標)MC-80等を用い得る。ベンゾトリアゾール誘導体としては、株式会社ADEKAのアデカスタブLA-32、LA-36、BASF社のTinuvin 1130等を用い得る。トリアジン誘導体としては、株式会社ADEKAのアデカスタブLA-46等を用い得る。
 (4)光重合開始剤
 光硬化性組成物の固形成分において、光重合開始剤が占める割合は、例えば、0.1質量%以上5質量%以下であり、好ましくは、0.5質量%以上2質量%以下である。光硬化性組成物中における光重合開始剤が占める割合は、例えば、カラムクロマトグラフィー等により光硬化性組成物中から光重合開始剤を単離し、これの重量を測定することにより算出できる。
 光重合開始剤の例には、BASF社製のIrgacure(登録商標)TPO、Irgacure(登録商標)184、フェニルビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フォスフィンオキシド、2,3,5,6-テトラメチルベンゾイル-ジフェニルフォスフィンオキサイド、3,4-ジメチルベンゾイル-ジフェニルフォスフィンオキサイド等が挙げられる。光重合開始剤は、1種類のみ用いてもよく、複数種類の混合物を用いてもよい。
 (5)その他の添加剤
 光硬化性組成物は、上記の成分以外に、他の添加剤を含んでいてもよい。他の添加剤としては、離型剤、赤外線吸収剤、酸化防止剤、着色防止剤、帯電防止剤、蛍光染料、染料、顔料、香料、安定剤等が挙げられる。
 (5-1)溶剤
 溶剤は、光硬化性組成物の粘度や、塗膜の厚さを調整するために用いられる。溶剤の例には、公知の有機溶媒が使用できる。このような有機溶媒の具体例としては、アルコール、低級カルボン酸の低級アルコールエステル、エーテル、ケトン、ハロゲン化炭化水素、芳香族炭化水素等が挙げられる。アルコールは、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ジアセトンアルコール等を含む。低級カルボン酸の低級アルコールエステルは、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル等を含む。エーテルは、セロソルブ、ジオキサン、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル等を含む。ケトンは、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン等を含む。ハロゲン化炭化水素は、メチレンクロライド等を含む。芳香族炭化水素は、ベンゼン、トルエン、キシレン等を含む。溶剤は、1種類のみ用いてもよく、複数種類の混合物を用いてもよい。
 光硬化性組成物において、溶剤が占める割合は、例えば、30質量%以上75質量%以下であり、好ましくは、40質量%以上70質量%以下である。光硬化性組成物中において溶剤が占める割合は、例えば、熱重量分析で確認できる。
 (5-2)レベリング剤
 レベリング剤は、光硬化性組成物の塗膜の平滑化のために用いられる。レベリング剤としては、シリコーン界面活性剤、フッ素含有界面活性剤等を用い得る。具体的には、ダウ・東レ株式会社製L-7001、L-7002、L-7604、FZ-2123、DIC株式会社製メガファックF-470、メガファックF-1405、メガファックF-479、スリーエムジャパン社製フローラッドFC-430等を用い得る。レベリング剤は、1種類のみ用いてもよく、複数種類の混合物を用いてもよい。
 光硬化性組成物の固形成分において、レベリング剤が占める割合は、例えば、0.01質量%以上5質量%以下であり、好ましくは、0.1質量%以上0.5質量%以下である。光硬化性組成物中におけるレベリング剤が占める割合は、例えば、カラムクロマトグラフィー等により光硬化性組成物中からレベリング剤を単離し、これの重量を測定することにより算出できる。
 (6)光硬化性組成物の製造方法
 光硬化性組成物は、例えば、以下の方法で製造できる。先ず、各原料を準備する。ジルコニア原料としては、ジルコニア粒子の分散液を用いることが好ましい。ジルコニア粒子の分散液は、ジルコニア粒子、溶剤、分散剤等を含み得る。溶剤としては、上記その他の添加剤で挙げた溶剤と同種の溶剤を用い得る。ジルコニア粒子の分散液において、固形分が占める割合は、50質量%以上80質量%以下であることが好ましい。
 無機酸化物の原料としては、無機酸化物分散液を用い得る。無機酸化物分散液としては、日本触媒社製のジルコニアナノ粒子分散液 ジルコスター(登録商標)等を用いることが好ましい。次に、準備した原料を、例えば、常圧常温下で混合して光硬化性組成物を得る。
 以上の方法で得られた光硬化性組成物を用いると、耐候密着性に優れた硬化体が得られる。この光硬化性組成物は、例えば、眼鏡用プラスチックレンズの表面を保護するためのハードコート層を形成するための光硬化性組成物として好適である。
 [光学積層体]
 実施形態に係る光学積層体は、光学基材と、この光学基材の少なくとも一方の主面と対向するハードコート層とを備える。ハードコート層は、上述した実施形態に係る光硬化性組成物の硬化体である。ハードコート層は、光学基材の一方の主面に設けられていてもよく、両方の主面に設けられていてもよい。
 光学積層体は、機能性樹脂層を更に備えていてもよい。機能性樹脂層は、光学基材の少なくとも一方の主面上に設けられる。機能性樹脂層は、光学基材とハードコート層との間に設けられてもよく、光学基材のハードコート層が設けられた主面とは反対側の主面上に設けられてもよい。また、ハードコート層は、機能性樹脂層の表面上と、光学基材の機能性樹脂層が設けられた主面とは反対側の主面上の2か所に設けられていてもよい。
 光学積層体は、反射防止膜を更に備えていてもよい。反射防止膜は、ハードコート層の表面上に設けられ得る。すなわち、反射防止膜は、光学積層体において最表面に位置し得る。光学基材と反射防止膜との間には、ハードコート層が存在していてもよく、機能性樹脂層が存在していてもよい。実施形態に係るレンズは、例えば、光学基材と、光学基材の表面に設けられた機能性樹脂層と、この機能性樹脂層上に設けられたハードコート層と、このハードコート層上に設けられた反射防止膜との積層体を含み得る。
 図1は、実施形態に係る光学積層体の一例を概略的に示す断面図である。図1に示す光学積層体1は、光学基材2と、光学基材2の一方の主面上に設けられた機能性樹脂層3と、この機能性樹脂層3上に設けられたハードコート層4aと、光学基材2において機能性樹脂層3が設けられた主面とは反対側の主面上に設けられたハードコート層4bと、ハードコート層4a上に設けられた反射防止膜5aと、ハードコート層4b上に設けられた反射防止膜5bとを備える。光学基材2は、凹凸形状を有する凸メニスカスレンズである。
 (1)光学基材
 光学基材としては、光透過性を有する基材であれば特に限定せずに使用できる。光学基材の例には、ガラスレンズ、プラスチックレンズ、家屋若しくは車両の窓に用いられるガラスや樹脂が挙げられる。
 プラスチックレンズとしては、熱可塑性樹脂レンズ、架橋性樹脂レンズ等、公知のものが使用できる。熱可塑性樹脂には、(メタ)アクリル樹脂、ポリカーボネート系樹脂等が含まれる。架橋性樹脂には、多官能(メタ)アクリル樹脂、アリル系樹脂、チオウレタン系樹脂、ウレタン系樹脂、チオエポキシ系樹脂等が含まれる。プラスチックレンズは、メタクリル系プラスチックレンズ又はチオウレタン系プラスチックレンズが好適である。
 プラスチックレンズ基材の形状は、特に制限されるものではなく、公知の形状のものに適用できる。プラスチックレンズ基材の形状の例には、凸メニスカスレンズ、凹メニスカスレンズ、マイナスレンズ、プラスレンズ、斜角形状レンズ等が挙げられる。
 光学基材の屈折率は、1.50以上であることが好ましく、1.59以上であることがより好ましい。光学基材の屈折率が高いと、その厚みを薄くできる傾向にある。光学基材の屈折率の上限値は特にないが、一例によると、1.76以下である。光学基材の屈折率は、例えば、Vブロック法により測定できる。
 光学基材は、機能性色素を含んでいてもよい。機能性色素とは、特定波長の光を吸収する色素である。機能性色素には、フォトクロミック化合物、サーモクロミック材料、ポルフィリン化合物、近赤外線吸収剤、紫外線吸収剤、青色光吸収剤、偏光子、及び染料が含まれる。機能性色素は、1種類のみであってもよく、複数種類の混合物を含んでいてもよい。
 フォトクロミック化合物は、紫外線照射により可逆的に構造変化を生じる化合物である。フォトクロミック化合物を含む光学基材は、紫外線照射により無色透明から着色状態へと変化し得る。フォトクロミック化合物としては、例えば、クロメン化合物、フルギド化合物、及びスピロオキサジン化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を用いる。フォトクロミック化合物としては、クロメン化合物を用いることが好ましい。
 (2)ハードコート層
 ハードコート層は、実施形態に係る光硬化性組成物の硬化体である。ハードコート層は、光学基材の一方の主面上に設けられていてもよく、両方の主面上に設けられていてもよい。ハードコート層は、光学基材の少なくとも一方の主面上を被覆し、その表面が傷つくことを防止する。ハードコート層は、ラジカル重合性基を含む紫外線吸収剤を含むため、光学基材の劣化を抑制できる。それゆえ、光学基材とハードコート層との密着性が長期間にわたって保たれる。
 ハードコート層の屈折率は、1.50以上であることが好ましく、1.59以上であることがより好ましい。ハードコート層の屈折率の上限値は特にないが、一例によると、1.68以下である。ハードコート層の屈折率は、光学基材の屈折率と同値であることが好ましい。ハードコート層の屈折率は、例えば、プリズムカプラ法により測定できる。
 ハードコート層の膜厚は、例えば、0.1μm以上100μm以下であり、好ましくは、0.2μm以上10μm以下であり、より好ましくは、0.5μm以上5μm以下である。
 (3)機能性樹脂層
 機能性樹脂層は、機能性色素と樹脂とを含む。機能性色素としては、光学基材において説明したものと同様のものを用い得る。光学積層体においては、機能性樹脂層に加えて、光学基材にも機能性色素を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。この場合、機能性樹脂層に含まれる機能性色素と、光学基材に含まれる機能性色素とは、同種でもよく、異なる種類であってもよい。
 機能性樹脂層に含まれる樹脂の例には、ウレタン樹脂、ウレア樹脂、ウレタンウレア樹脂、チオウレタン樹脂、チオウレア樹脂、チオウレタンウレア樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、チオエポキシ系樹脂、アリル系樹脂等が挙げられる。
 (4)反射防止膜
 反射防止膜は、干渉作用によって光の反射を防止する膜である。反射防止膜は、比較的高屈折率膜と低屈折率膜とを積層させた多層構造を有する。低屈折率膜は、例えば、屈折率1.43~1.47程度の二酸化珪素(SiO)からなる。高屈折率膜は、低屈折率層よりも高い屈折率を有する材料からなる。このような材料としては、例えば、酸化ジルコニウム(ZrO)、酸化錫(SnO)、酸化ニオブ(Nb)、酸化タンタル(Ta)、酸化チタン(TiO)、酸化イットリウム(Y)、酸化アルミニウム(Al)、これらの混合物(例えば酸化インジウムスズ(ITO))等を用いる。
 (5)光学積層体の製造方法
 光学積層体は、例えば、以下の方法で製造できる。
 先ず、光学基材を準備する。ハードコート層との密着性を高めるために、光学基材の表面に、アルカリ溶液、酸溶液などによる化学的処理、コロナ放電、プラズマ放電、研磨などによる物理的処理を行ってもよい。
 次に、この光学基材上に実施形態に係る光硬化性組成物を、例えば、スピンコート法により塗布して塗膜を得る。この塗膜に対して紫外線を照射し塗膜を硬化させて、ハードコート層を得る。紫外線照射に際しては、例えば、窒素雰囲気下で行い、雰囲気温度は、例えば、0℃以上40℃以下とし、紫外線照射時間は、例えば、5秒以上2分以下とする。紫外線強度は、0.4J/cm以上10J/cm以下とする。硬化後の塗膜について、アニール処理を行ってもよい。アニール処理に際しては、加熱温度は、例えば、80℃以上150℃以下とし、加熱時間は、例えば、10分以上10時間以下とする。
 機能性樹脂層を設ける場合には、この光学基材上に機能性樹脂層形成用組成物を、例えば、スピンコート法により塗布して塗膜を得る。機能性色素層形成用組成物は、樹脂、樹脂形成用モノマー、及び樹脂形成用反応性化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物、機能性色素、及び、任意に添加剤を含む。この塗膜を熱重合又は光重合により硬化させて、機能性樹脂層を形成する。機能性樹脂層が設けられた面とは反対側の主面に上記と同様の方法で、ハードコート層を形成してもよい。
 実施形態に係る光学積層体は、上記のとおり紫外線照射により製造できるため、加熱により製造される積層体と比較して、短時間で効率よく生産され得る。また、実施形態に係る光硬化性組成物の硬化体であるハードコート層を備えるため、高屈折率でかつ優れた耐候密着性を実現できる。
 [光学物品]
 光学物品は、光学積層体を含む。光学物品としては、プラスチック眼鏡用レンズ、このレンズを備えた眼鏡、自動車用窓、家屋窓等が挙げられる。
 図2は、実施形態に係る眼鏡の一例を概略的に示す斜視図である。図2に示す眼鏡100は、2枚のレンズ101と、これらレンズ101を固定するフレーム102とを備える。2枚のレンズ101の少なくとも一方は、実施形態に係るレンズである。
 以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
 <例1>
 (光硬化性組成物の調製)
 6.7gのペンタエリスリトールテトラアクリレート(A-TMMT)、6.7gのペンタエリスリトールテトラアクリレートとペンタエリスリトールトリアクリレートとの混合物(A-TMM-3LM-N)、5gの2-イソシアナトエチルアクリレート(MOI)、27.9gのジルコニア分散液(ZP-153)、58.7gのメチルエチルケトン(MEK)、0.1gのレベリング剤(L7002)、0.1gの重合性基を含む紫外線吸収剤(RUVA-93)、0.4gの光重合開始剤(I-184)、及び、0.1gの光重合開始剤(I-TPO)を混合して、光硬化性組成物を調製した。以下、これを光硬化性組成物HC1とも記載する。
 (光学積層体の製造)
 先ず、光学基材として、屈折率1.60のチオウレタン系樹脂からなるプラスチックレンズ(MR8)を準備した。この光学基材の表面を研磨した後、20質量%の水酸化ナトリウム溶液で化学的処理を行った。
 化学的処理後の光学基材の一方の主面上に、スピンコート法により光硬化性組成物HC1を塗布し、塗膜を形成した。この塗膜を十分に乾燥させた後、乾燥後の塗膜を光硬化させた。光硬化に際しては、窒素ガス雰囲気中で出力200mW/cmのメタルハライドランプを用いて、40秒間光を照射した。UV照射後、硬化した塗膜を、120℃の温度で1時間加熱した。このようにして、光学基材の一方の主面上にハードコート層が積層された光学積層体を得た。なお、ハードコート層の膜厚は2μmであった。
 <例2~例27>
 下記表1に示したとおり、光硬化性組成物の配合を変更したこと以外は、例1に記載したのと同様の方法で光硬化性組成物HC2~HC24を得た。
 また、下記表2に示したとおり、光硬化性組成物HC2~HC24を用いたこと、及び、製造条件を変更したこと以外は、例1に記載したのと同様の方法で光学積層体を得た。
 なお、表1及び表2における略称の詳細は下記のとおりである。
 A-TMMT:ペンタエリスリトールテトラアクリレート。
 A-TMM-3LM-N:ペンタエリスリトールテトラアクリレートとペンタエリスリトールトリアクリレートとの混合物。この混合物において、ペンタエリスリトールトリアクリレートが占める割合は、およそ57質量%であった。
 MOI:2-イソシアナトエチルアクリレート。
 U-4HA:ウレタンアクリレート。
 A200:ポリエチレン鎖の繰り返し回数が約4の2官能ポリエチレングリコールアクリレート。 
 A400:ポリエチレン鎖の繰り返し回数が約9の2官能ポリエチレングリコールアクリレート。 
 4G:ポリエチレン鎖の繰り返し回数が約4の2官能ポリエチレングリコールメタクリレート。 
 GMA:グリシジルメタアクリレート。
 ZP153:固形分濃度70質量%のジルコニア分散液(日本触媒株式会社製)。ジルコニアの動的光散乱法による粒子径は11nmであった。また、ジルコニア粒子がアクリロイル基で修飾されていることを、熱分解ガスクロマトグラフィ質量分析により確認した。
 MEK:メチルエチルケトン。
 UV1:メタクリロイル基を有する紫外線吸収剤。大塚化学社製のRUVA-93。
 UV2:BASF社のTinuvin 1130。
 UV3:シプロ化成株式会社のSEESORB L58。
 UV4:シプロ化成株式会社のSEESORB 107。
 UV5:株式会社ADEKAのアデカスタブ1413。
 L7002:レベリング剤(L-7002、 ダウ・東レ株式会社製)。
 I-184:1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン(Omnirad(登録商標)184、IGM Resins B.V社製)。
 I-TPO:ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイド(Omnirad(登録商標)TPO H、IGM Resins B.V社製)。
 MR8:屈折率1.60のチオウレタン系樹脂。
 CR39:屈折率1.50のアリールジカーボネート樹脂。
 <特性評価>
 1.密着性
 例1~例27に係る光学積層体について、密着性を評価した。評価は、碁盤目試験によって行った。すなわち、光学積層体のハードコート層に、カッターナイフを用いて約1mm間隔に切れ目を入れ、100個のマス目を設けた。これらのマス目上にセロファン粘着テープ(ニチバン(株)製セロテープ(登録商標))を強く貼りつけ、表面から90°方向へ一気に引っ張り、粘着テープを剥離した。粘着テープ剥離後に、光学基材状に残留しているハードコート層のマス目の数を測定し、この数を表2に記載した。
 2.擦傷性
 例1~例27に係る光学積層体について、擦傷性を評価した。具体的には、1kgの荷重をかけた状態で、スチールウール(日本スチールウール(株)製ボンスター#0000番)を光学積層体のハードコート層の表面に接触させ、10往復させた。試験後のハードコート層の表面を目視により確認し、以下の8段階で評価した。また、荷重の重さを3kg及び5kgに変更して同様の試験を行った。この結果を表2に示す。
  A:ほとんど傷がつかない(目視で3本未満の擦傷である)。
  A’:極わずかに傷がつく(目視で3本以上4本未満の擦傷がある)。
  B:傷がつく(目視で4本以上の6本未満の擦傷がある)。
  B’:少し傷がつく(目視で6本以上11本未満の擦傷がある)。
  C:傷がつく(目視で11本以上16本未満の擦傷がある)。
  C’:やや傷が多い(目視で16本以上21本未満の擦傷がある)。
  D:傷が多い(目視で21本以上41本未満の擦傷がある)。
  E:非常に傷が多い(目視で41本以上の擦傷がある)。
 3.煮沸密着性
 例1~例27に係る光学積層体について、煮沸密着性を評価した。具体的には、先ず、沸騰水中に光学積層体を1時間浸漬した。試験後に光学積層体を取り出し、水滴をふき取り、上記と同様の方法で密着性を評価した。また、浸漬時間を5時間に変更して同様の試験を行った。この結果を表2に示す。
 4.耐候密着性
 例1~例27に係る光学積層体について、耐候密着性を評価した。具体的には、先ず、スガ試験機製キセノンウェザーメーターX25FLを用いて、光学積層体に24時間にわたって40W/mの放射速度で紫外線を照射した。この際、ブラックパネル温度は63℃とした。試験後に光学積層体を取り出し、上記と同様の方法で密着性を評価した。この操作を、48時間、72時間、96時間、及び120時間経過後にも同様に行った。この結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表1及び表2から明らかなように、ラジカル重合性基を含む紫外線吸収剤を含む光硬化性組成物HC1~HC10、HC16、及びHC18~HC24を用いた例1~例10、例16、及び、例18~例27に係る光学積層体は、48時間経過後においても優れた耐候密着性を示した。これに対して、ラジカル重合性基を含む紫外線吸収剤を含まない光硬化性組成物HC11~15及びHC17を用いた例11~例15及び例17に係る光学積層体は、48時間経過後において耐候密着性の低下を示した。

Claims (16)

  1.  無機酸化物、ラジカル重合性単量体、ラジカル重合性基を含む紫外線吸収剤、及び、光重合開始剤を含む光硬化性組成物。
  2.  固形成分において前記ラジカル重合性基を含む紫外線吸収剤が占める割合は、0.1質量%以上15質量%以下である請求項1に記載の光硬化性組成物。
  3.  前記無機酸化物は、ジルコニアを含む請求項1又は2に記載の光硬化性組成物。
  4.  前記無機酸化物は、ラジカル重合性基を含む請求項1又は2に記載の光硬化性組成物。
  5.  固形成分において前記無機酸化物が占める割合は、20質量%以上60質量%以下である請求項1又は2に記載の光硬化性組成物。
  6.  前記紫外線吸収剤は、320nm以上360nm以下の範囲内に極大吸収波長を有する請求項1又は2に記載の光硬化性組成物。
  7.  前記ラジカル重合性単量体は、分子中に3個の(メタ)アクリロイル基を有する3官能アクリルモノマーを含む請求項1又は2に記載の光硬化性組成物。
  8.  前記ラジカル重合性単量体において、前記3官能アクリルモノマーが占める割合は、20質量%以上80質量%以下である請求項7に記載の光硬化性組成物。
  9.  前記ラジカル重合性単量体は、分子中に4個の(メタ)アクリロイル基を有する4官能アクリルモノマーを含む請求項1又は2に記載の光硬化性組成物。
  10.  前記ラジカル重合性単量体において、前記4官能アクリルモノマーが占める割合は、20質量%以上80質量%以下である請求項9に記載の光硬化性組成物。
  11.  前記ラジカル重合性単量体は、イソシアネート基を有する化合物を更に含む請求項1又は2に記載の光硬化性組成物。
  12.  光学基材と、
     前記光学基材の少なくとも一方の主面と対向する、請求項1又は2に記載の光硬化性組成物の硬化体を含むハードコート層と、
    を備える光学積層体。
  13.  請求項12に記載の光学積層体を含む光学物品。
  14.  前記光学基材がプラスチックレンズ基材である請求項12に記載の光学積層体を含むレンズ。
  15.  前記プラスチックレンズ基材は、凸メニスカスレンズ又は凹メニスカスレンズであり、少なくとも凹面側に前記ハードコート層が設けられている請求項14に記載のレンズ。
  16.  請求項14又は15に記載のレンズを備えた眼鏡。
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