JPH0323882B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

「技術分野」 本発明は、合成樹脂レンズ基板の表面に合成樹
脂膜からなるハードコート層を備えた合成樹脂レ
ンズに関する。 「従来技術およびその問題点」 近年、レンズなどの光学製品に合成樹脂が利用
され始めてきた。合成樹脂レンズは、ガラスレン
ズに比べて軽量、易加工性、易染色性、耐衝撃性
等に優れた長所を有しているが、反面、傷がつき
易いという大きな欠点を有している。 このため、合成樹脂レンズの耐擦傷性を向上さ
せる方法は、これまでにも数多く研究されてお
り、大別すると二つの方法に分けられる。その一
つは、合成樹脂レンズ表面に、無機系ハードコー
ト膜を真空蒸着法、スパツタリング法、イオンプ
レーテイング法等により形成する方法であり、他
の一つは、合成樹脂レンズ表面に、アクリル系、
メラミン系、シリコン系等の有機系ハードコート
膜を、デイツプコート法、スプレーコート法等で
形成する方法である。 しかしながら、無機系コート膜は、ハードコー
ト、反射防止コートの両性能を持たせた場合、耐
衝撃性や耐熱性が著しく低下するという欠点を有
している。一方、有機系ハードコート膜は、耐擦
傷性を持たせるだけの膜厚としても、耐衝撃性は
低下しないが、これだけでは反射防止機能を有し
ておらず、一般的には、有機系ハードコート膜上
に無機系の反射防止膜を形成した商品が市販され
ている。しかしながら、これらの合成樹脂レンズ
も、無機系コート層の導入により耐熱性、耐衝撃
性が低下し、さらに染色性も失われるという欠点
があつた。 「発明の目的」 本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決
し、耐熱性、耐衝撃性、耐擦傷性、反射防止能に
優れ、かつ、染色可能な合成樹脂レンズを提供す
ることにある。 「発明の構成」 本発明の合成樹脂レンズは、屈折率1.49〜1.65
の合成樹脂レンズ基板の表面に、一般式 aR₂−Si−（OR₁）_4-a …… 〔式中、R₁はメチル基、エチル基、プロピル基
又は水素を表し、R₂はアミノ基、エポキシ基、
ビニル基及びメタクリロキシ基のうちの少なくと
も１個を含む有機基を表し、ａは０〜３の整数を
表す〕で示される有機シラン化合物を主成分とし
て含み、屈折率調整剤として一般式 （YO）_oTiX_n …… 〔式中、Ｙは炭素数１〜12のアルコキシ基又はエ
チレンジオキシ基を表し、Ｘは水酸基含有ホスフ
アイト基又は水酸基含有パイロホスフエート基を
表し、ｎは１〜４の整数を表し、ｍは２又は３を
表す〕で示される有機系チタネートあるいは式 で示されるγ−アニリノプロピルトリメトキシシ
ランを含み、前記合成樹脂レンズ基板との屈折率
差が±0.06以内の屈折率を持ち、膜厚が0.5〜10μ
ｍの合成樹脂膜からなるハードコート層を設けた
ことを特徴とする。 また、本発明の合成樹脂レンズは、屈折率が
1.49〜1.65の合成樹脂レンズ基板の表面に、前記
ハードコート層を設け、さらに各層の膜厚が60〜
150nｍの単層または多層の合成樹脂膜からなる
反射防止層を設けたものであつてもよい。 このように、合成樹脂レンズ基板との屈折率差
が±0.06以内の屈折率を持ち膜厚が0.5〜10μｍの
合成樹脂膜からなるハードコート層を設けること
により、耐熱性、耐衝撃性を低下させることな
く、反射防止能も良好に保ち、しかも染色性を失
わずに、充分な耐擦傷性を付与することができ
る。さらに、上記ハードコート層上に、同じく合
成樹脂膜からなる反射防止層を設けることによ
り、反射防止能をより良好にし、しかも染色性を
失わないようにすることができる。 以下、本発明をさらに具体的に説明する。 本発明の合成樹脂レンズは、第１図に示すよう
に、合成樹脂レンズ基板１１の表面に、ハードコ
ート層１２と、反射防止層１３とが形成されて構
成されている。なお、本発明の合成樹脂レンズ
は、合成樹脂レンズ基板１１の表面に、ハードコ
ート層１２のみが形成されたものであつてもよ
い。 合成樹脂レンズ基板１１は、屈折率1.49〜1.65
のものが使用され、例えばトリブロモフエニルメ
タクリレート70重量部、スチレン20重量部、エチ
レングリコールジメタクリレート10重量部を、過
酸化ベンゾイルを開始剤として共重合させた樹脂
（屈折率1.600）を好ましく用いることができる。
なお、合成樹脂レンズ基板１１は、凹凸を有する
ものだけでなく各種形状のものが適用でき、例え
ばフイルターなどの平板であつてもよい。 ハードコート層１２としては、合成樹脂レンズ
基板１１との屈折率差が±0.06以内の屈折率を持
ち、膜厚が0.5〜10μｍの合成樹脂膜からなるもの
が用いられる。この場合、合成樹脂レンズ基板１
１との屈折率差が±0.06より大きくなると、干渉
色が目立ちレンズとしてのイメージが損なわれ
る。また、膜厚は0.5μｍより薄いと耐擦傷性に対
する効果が充分得られず、10μｍより厚いとレン
ズ基板と合成樹脂膜間の応力が大きくなるという
問題が生じる。 反射防止層１３としては、各膜厚が60〜150n
ｍの単層または多層の合成樹脂膜からなるものが
用いられるが、各膜厚は60〜150nｍの間で反射
防止条件を満足する構成であればよい。 ハードコート層１２および反射防止層１３の合
成樹脂膜としては、上記一般式で示される有機
シラン化合物を主成分とするものを用いる。 かかる合成樹脂膜としてより好ましい組成を挙
げると、(A)上記一般式で示される有機シラン化
合物と、(B)粒径１〜100nｍのコロイダルシリカ
ゾルと、(C)酸性水溶液と、(D)硬化触媒として無水
マレイン酸、ジブチルスズジラウリレートの一種
または二種の混合溶液とからなり、上記(A)、(B)及
び(C)成分の合計を100重量部としたとき、(A)成分
が10〜50重量部、(B)成分が40〜85重量部、(C)成分
が１〜10重量部、(D)成分が0.01〜5.0重量部含有
された組成物を用いることができる。 上記において、(A)成分の一般式で示される有
機シラン化合物としては、例えばγ−グリシドキ
シプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキ
シプロピルトリエトキシシラン、β−（３，４−
エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシ
ラン等が挙げられる。前述したように、(A)成分の
配合量は、(A)、(B)及び(C)成分の合計を100重量部
としたとき、10〜50重量部が好ましい。(A)成分が
10重量部未満ではコート膜とレンズとの密着性が
低下し、(A)成分が50重量部を越えるとレンズ上へ
のコーテイング液のぬれ性が悪くなり、さらに染
色性も低下する。 (B)成分はコロイダルシリカを溶媒に分散したも
のである。この場合、コロイダルシリカの分散溶
媒としては、例えば水、メタノール、エタノー
ル、ブタノール、ノルマルプロパノール、エチル
セロソルブ、エチレングリコール、イソプロピル
アルコール等が使用されるが、特にアルコール類
が好ましい。(B)成分の配合量は、(A)、(B)及び(C)成
分の合計を100重量部としたとき、40〜85重量部
が好ましい。この配合比により合成樹脂膜形成時
の屈折率を制御することが可能である。 (C)成分は、(A)成分の一般式で示される化合物
を加水分解するために用いられる。(C)成分の酸性
水溶液としては、リン酸、酢酸、硝酸、硫酸、塩
酸等が挙げられ、PH１〜４の水溶液が好適であ
る。(C)成分の配合量は、(A)、(B)及び(C)成分の合計
を100重量部としたとき、１〜10重量部が好まし
い。(C)成分が１重量部未満では、上記一般式の
化合物の加水分解が不足となり、コート膜にクラ
ツクが入りやすくなる。また、(C)成分が10重量部
を越えると、染色性が低下すると共にぬれ性が低
下する。 (D)成分の硬化触媒は、コーテイング液の保存安
定性を向上させるために添加される。(D)成分の硬
化触媒としては、無水マレイン酸、ジブチルスズ
ラウリレート等を用いることができる。(D)成分の
配合量は、(A)、(B)及び(C)成分の合計を100重量部
としたとき、0.01〜5.0重量部が好ましい。 上記組成の合成樹脂膜を特にハードコート層１
２として使用する場合、その屈折率を合成樹脂レ
ンズ基板１１との屈折率差が±0.06以内となるよ
うに調整する必要がある。このため、上記組成の
合成樹脂膜を特にハードコート層１２として使用
する場合には、上記の有機系チタネートあるいは
γ−アニリノプロピルトリメトキシシランを屈折
率調整剤として添加して得られた膜の屈折率が上
記範囲内となるように調整することが好ましい。 本発明において、屈折率調整剤として用いられ
る有機系チタネートは、一般式 （YO）_oTiX_n …… 〔式中、Ｙは炭素数１〜12のアルコキシ基又はエ
チレンジオキシ基を表し、Ｘは水酸基含有ホスフ
アイト基又は水酸基含有パイロホスフエート基を
表し、ｎは１〜４の整数を表し、ｍは２又は３を
表す〕で示される化合物である。上記の一般式
で示される化合物としては、例えば、式 （C₈H₁₇O）−₄Ti［−Ｐ（Ｏ−C₁₃H₂₇）₂OH］₂ のテトラオクチルビス（ジトリデシルホスフアイ
ト）チタネート、式 のテトラ（２，２−ジアリルオキシメチル−１−
ブチル）ビス（ジートリデシルホスフアイト）チ
タネート、式 のビス（ジオクチルパイロホスフエート）エチレ
ンチタネート、式 のイソプロピルトリ（ジオクチルパイロホスフエ
ート）チタネート、式 のテトライソプロピルビス（ジオクチルホスフア
イト）チタネートなどが挙げられる。 本発明において、上記のような有機系チタネー
トあるいはγ−アニリノプロピルトリメトキシシ
ランとともに、金属アルコキシド類、例えばチタ
ンブトキシド、アルミニウムブトキシド、ジルコ
ニウムブトキシド、ニオブブトキシド、チタンプ
ロポキシド、アルミニウムプロポキシド、ジルコ
ニウムポロキシド等の１種または２種以上を併用
することもできる。これらの金属アルコキシド類
は、酢酸エステル類、酸溶液等で溶液調製して添
加する。この場合、酢酸エステル類としては、酢
酸エチル、酢酸ブチル、酢酸メチル等の１種また
は２種以上を用いることができ、酸溶液として
は、プロピオン酸、フタル酸、イソフタル酸、テ
レフタル酸、塩酸等の１種または２種以上を用い
ることができる。 上記の屈折率調整剤は、前記(A)、(B)、(C)成分の
合計を100重量部としたとき、前記合成樹脂膜の
組成中に60重量部以下の量で添加することが好ま
しい。 なお、反射防止層１３の合成樹脂膜としては、
フルオロアルキルシランを主成分とするものも使
用できる。かかるフルオロアルキルシランとして
は、例えば次のようなものが挙げられる。 CF₃CH₂CH₂Si（OMe）₃ CF₃（CF₂）₅CH₂CH₂Si（OMe）₃ CF₃（CF₂）₇CH₂CH₂Si（OMe）₃ ハードコート層１２、反射防止層１３は、上記
のような組成を有するコーテイング液をデイツプ
コート法、スプレーコート法などの手段で、合成
レンズ基板１１表面に塗布した後、加熱硬化させ
ることによつて形成することができる。そして、
これらのハードコート層１２および反射防止層１
３は、膜を形成した後に染色することが可能であ
る。 「発明の実施例」 実施例 １ () γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシ
ラン35重量部、メタノールシリカゾル（触媒化
成工業製、OSCAL1132）50重量部、0.01規定
塩酸10重量部、無水マレイン酸５重量部を混合
し、常温にて24時間反応させ、反射防止層用コ
ーテイング液を作成した。このコーテイング液
の塗布後の分光特性より評価した屈折率は1.48
であつた。 () γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシ
ラン35重量部、メタノールシリカゾル50重量
部、0.01規定塩酸10重量部、無水マレイン酸５
重量部の混合物(A)100重量部に、テトライソプ
ロピルビス（ジオクチルフオスフアイト）チタ
ネート（商品名「プレンアクト41B」、味の素
(株)製）を20重量部添加してハードコート層用コ
ーテイング液を作成した。このコーテイング液
の塗布後の分光特性より評価した屈折率は1.57
であつた。 合成樹脂レンズ基板としては、トリブロモフエ
ニルメタクリレート70重量部、スチレン20重量
部、エチレングリコールジメタクリレート10重量
部を、過酸化ベンゾイルを開始剤として共重合さ
せたもの（屈折率1600）を用いた。 この合成樹脂レンズ基板をあらかじめ洗浄し、
まず、ハードコート層用コーテイング液（）を
12cm／min引上げ速度でデイツプコートし、80℃
にて１時間硬化させてハードコート層を形成し
た。次に、反射防止層用コーテイング液（）を
６cm／minの引上げ速度でデイツプコートし、
120℃で３時間硬化させて反射防止層を形成した。
なお、ハードコート層の膜厚は2μｍ、反射防止
層の膜厚は85nｍであつた。この合成樹脂レンズ
の反射による分光特性を第２図に示した。 実施例 ２ γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
35重量部、メタノールシリカゾル50重量部、0.01
規定塩酸10重量部、無水マレイン酸５重量部の混
合物(A)100重量部に、テトラオクチルビス（ジト
リデシルホスフアイト）チタネート（商品名「プ
レンアクト46B」、味の素(株)製）30重量部を添加
し、ハードコート層用コーテイング液を作成し
た。このコーテイング液の塗布後の分光特性より
評価した屈折率は1.57であつた。 実施例１と同様な屈折率1.60の合成樹脂レンズ
基板をあらかじめ洗浄し、上記ハードコート層用
コーテイング液を12cm／minの引上げ速度にてデ
イツプコートし、80℃で30分間硬化させてハード
コート層を形成した。さらに、実施例１の反射防
止層用コーテイング液（）を６cm／minの引上
げ速度でデイツプコートし、120℃で３時間硬化
させて反射防止層を形成した。なお、ハードコー
ト層の膜厚は2μｍ、反射防止層の膜厚は85nｍで
あつた。この合成樹脂レンズの反射による分光特
性は第２図と同様であつた。 実施例 ３ 実施例１と同様な屈折率1.60の合成樹脂レンズ
基板をあらかじめ洗浄し、実施例１のハードコー
ト層用コーテイング液（）を13cm／minの引上
げ速度でデイツプコートし、70℃で50分間硬化さ
せてハードコート層を形成した。さらに、１，
１，１−トリフロロプロピルトリメトキシシラン
２重量部とメタノール98重量部とを混合した反射
防止層用コーテイング液を６cm／minの引上げ速
度でデイツプコートし、120℃で３時間硬化させ
て反射防止層を形成した。ハードコート層の膜厚
は2μｍ、屈折率は1.57、反射防止層は膜厚は100n
ｍ、屈折率は1.38であつた。この合成樹脂レンズ
の分光特性を第３図に示す。 実施例 ４ 実施例１と同様な屈折率1.60の合成樹脂レンズ
基板をあらかじめ洗浄し、実施例２のハードコー
ト層用コーテイング液を12cm／minの引上げ速度
にてデイツプコートし、80℃で30分間硬化させて
ハードコート層を形成した。さらに、１，１，１
−トリフロロプロピルトリメトキシシラン２重量
部とメタノール98重量部とを混合した反射防止層
用コーテイング液を６cm／minの引上げ速度でデ
イツプコートし、120℃で３時間硬化させて反射
防止層を形成した。ハードコート層の膜厚は2μ
ｍ、屈折率は1.57、反射防止層の膜厚は100nｍ、
屈折率は1.38であつた。この合成樹脂レンズの分
光特性は第３図と同様であつた。 実施例 ５ 式 で示されるγ−アニリノプロピルトリメトキシシ
ラン65重量部、イソプロピルアルコールシリカゾ
ル（触媒化成工業製、商品名「OSCAL1432」）
130重量部、0.01規定塩酸20重量部、酢酸エチル
30重量部、プロピオン酸30重量部、およびシリコ
ン系界面活性剤２重量部を混合し、常温で16時間
反応させ、ハードコート層用コーテイング液を作
成した。このコーテイング液の塗布液の分光特性
により評価した屈折率は1.582であつた。 実施例１と同様な屈折率1.60合成樹脂レンズ基
板をあらかじめ洗浄し、上記ハードコート層用コ
ーテイング液を1.2cm／minの引上げ速度でデイ
ツプコートし、100℃で５時間硬化させて、ハー
ドコート層を形成した。ハードコート層の膜厚は
3μｍ、屈折率は1.582であつた。この合成樹脂レ
ンズの反射による分光特性を第４図に示す。 実施例 ６ 実施例１と同様な屈折率1.60の合成樹脂レンズ
基板をあらかじめ洗浄し、実施例５のハードコー
ト層用コーテイング液を1.2cm／minの引上げ速
度でデイツプコートし、100℃で５時間硬化させ
て、ハードコート層を形成した。さらに、フルオ
ロアルキルシラン〔CF₃CH₂CH₂Si（OCH₃）₃、東
芝シリコン(株)製〕２重量部とメタノール98重量部
とを混合した反射防止層用コーテイング液を３
cm／minの引上げ速度でデイツプコートし、120
℃で１時間硬化させて反射防止層を形成した。ハ
ードコート層の膜厚は3.5μｍ、屈折率は1.582、
反射防止層の膜厚は98nｍ、屈折率は1.40であつ
た。この合成樹脂レンズの反射による分光特性を
第５図に示す。 比較例 １ 実施例１と同様な屈折率1.60合成樹脂レンズ基
板上に、実施例１のハードコート層用コーテイン
グ液（）をデイツプコートし、80℃にて１時間
硬化させてハードコート層を形成した。さらに、
このハードコート層上に、真空蒸着法により
Y₂O₃、TiO₂、SiO₂をそれぞれ順に各λ／４波長
（λ＝520）の膜厚に制御して積層し、反射防止層
を形成した。ハードコート層は、屈折率1.57、膜
厚2μｍであつた。 比較例 ２ 実施例１と同様な屈折率1.60の合成樹脂レンズ
基板上に、直接、実施例１の反射防止層用コーテ
イング液（）を６cm／minの引上げ速度にてデ
イツプコートし、温度120℃で３時間硬化させて
反射防止層を形成した。この反射防止層は、屈折
率1.48、膜厚130nｍであつた。 次に、実施例１〜６および比較例１、２で得た
合成樹脂レンズの特性を第１表に示す。なお、第
１表において求めた特性値の試験法は次の通りで
ある。 (1) 密着性 合成樹脂レンズ基板にコート処理を施した
後、１mm間隔で100目クロスカツトし、セロテ
ープ剥離を３回行なつて、100目中塗膜の残つ
た目の数を測定した。 (2) 耐擦傷性 スチールウール＃0000番で１Kg荷重で50回塗
膜表面を摩耗し、傷の付きにくさを調べた。Ａ
は傷が付かない、Ｂは少し傷が付く、Ｃはかな
り傷が付く、ことを示す。 (3) 染色性 コート処理を施した合成樹脂レンズを、染色
液の90℃の染浴に５分間浸漬し、550nｍの減
光率が20％以上になつた場合を良好とする。○
は染色性が良好、△は染色性がやや困難、×は
染色性が著しく困難であることを示す。 (4) 耐熱性 合成樹脂レンズ基板にコート処理を施した
後、100℃オーブン中に10分間、常温に10分間
放置する試験を３回繰返し、上記形成膜のクラ
ツクを評価した。Ａはクラツクが全く観察され
ない、Ｂは部分的にクラツクが観察される、Ｃ
は全面にクラツクが観察される、ことを示す。

【表】 第１表から明らかなように、実施例１〜６の合
成樹脂レンズは、密着性、耐擦傷性、染色性、耐
熱性に優れ、反射防止機能に関しても眼鏡仕様を
満足するものであつた。 「発明の効果」 以上説明したように、本発明の合成樹脂レンズ
は、耐擦傷性、反射防止機能を満足すると共に、
耐熱性、耐衝撃性に優れたものである。また、ハ
ードコート層のさらに上に合成樹脂膜からなる反
射防止層を設けることにより、反射防止機能をさ
らに良好にすると共に、反射防止層を形成した後
においても染色が可能となる。さらに、上記合成
樹脂膜は、デイツプコート法、スピンコート法等
により形成することができるので、量産性にも優
れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の合成樹脂レンズを模式的に示
す断面図、第２図、第３図、第４図および第５図
は本発明の実施例で得た合成樹脂レンズの反射に
よる分光特性を示す図表である。 図中、１１は合成樹脂レンズ基板、１２はハー
ドコート層、１３は反射防止層である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 屈折率が1.49〜1.65の合成樹脂レンズ基板の
   表面に、一般式 aR₂−Si−（OR₁）_4-a …… 〔式中、R₁はメチル基、エチル基、プロピル基
   又は水素を表し、R₂はアミノ基、エポキシ基、
   ビニル基及びメタクリロキシ基のうちの少なくと
   も１個を含む有機基を表し、ａは０〜３の整数を
   表す〕で示される有機シラン化合物を主成分とし
   て含み、屈折率調整剤として一般式 （YO）_oTiX_n 〔式中、Ｙは炭素数１〜12のアルコキシ基又はエ
   チレンジオキシ基を表し、Ｘは水酸基含有ホスフ
   アイト基又は水酸基含有パイロホスフエート基を
   表し、ｎは１〜４の整数を表し、ｍは２又は３を
   表す〕で示される有機系チタネートを含み、前記
   合成樹脂レンズ基板との屈折率差が±0.06以内の
   屈折率を持ち膜厚が0.5〜10μｍの合成樹脂膜から
   なるハードコート層を設けたことを特徴とする合
   成樹脂レンズ。 ２ ハードコート層の上に、さらに各層の膜厚が
   60〜150nｍの単層又は多層の合成樹脂膜からな
   る反射防止層を設けた特許請求の範囲第１項記載
   の合成樹脂レンズ。 ３ 屈折率が1.49〜1.65の合成樹脂レンズ基板の
   表面に、一般式 aR₂−Si−（OR₁）_4-a …… 〔式中、R₁はメチル基、エチル基、プロピル基
   又は水素を表し、R₂はアミノ基、エポキシ基、
   ビニル基及びメタクリロキシ基のうちの少なくと
   も１個を含む有機基を表し、ａは０〜３の整数を
   表す〕で示される有機シラン化合物を主成分とし
   て含み、屈折率調整剤として式 で示されるγ−アニリノプロピルトリメトキシシ
   ランを含み、前記合成樹脂レンズ基板との屈折率
   差が±0.06以内の屈折率を持ち、膜厚が0.5〜10μ
   ｍの合成樹脂膜からなるハードコート層を設けた
   ことを特徴とする合成樹脂レンズ。 ４ 前記ハードコート層の上に、さらに各層の膜
   厚が60〜150nｍの単層又は多層の合成樹脂膜か
   らなる反射防止層を設けた特許請求の範囲第３項
   記載の合成樹脂レンズ。