JPH067201B2 - 合成樹脂製防曇レンズ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、合成樹脂レンズ表面に優れた耐摩耗性，耐熱
水性，耐候性，被染色性を有する防雲性被膜を施した合
成樹脂製レンズに関する。

〔従来技術〕

従来、合成樹脂製レンズの欠点は、その表面温度がその
環境の露点以下となる場合、空気中の水蒸気がレンズ表
面状に結露し、曇りを生じて透明性そのものが失なわれ
大きな不便を感じることである。この欠点を改良する方
法としては数多くの方法が提案され、試みがなされてき
たが、防雲性と同時に耐摩耗性を併有し、しかも付着性
の良好であるものが得られていないのが現状である。

たとえば、特開昭５８−３２６６４ではポリビニルアル
コールを主成分として防雲性を付与しているが、防雲性
の面ではある程度満足できるが、耐摩耗性、耐候性に乏
しく実用状問題がある。

また、特開昭５８−１０１１６４，同５８−１２２９２
８，同５８−１９５１２７では過塩素酸アンモニウムを
硬化触媒に使用した防雲性被膜が示されているが、これ
らの硬化被膜は硬化時の温度管理がむずかしい。すなわ
ち、硬化時の温度が低いと必要な耐摩耗性を持つ被膜は
得られない。逆に温度が高いとレンズが黄変し、外観上
好ましくない。また、塗料のポットライフが短かいとい
う問題もある。

〔目的〕

本発明は、前記のような問題点を解決することを目的と
して成されたものである。すなわち、本発明は合成樹脂
レンズの表面に優れた耐摩耗性、耐熱水性、耐候性被染
色性を有する防雲性被膜を施すことにより、レンズの表
面温度がその環境の露点以下となる場合でも空気中の水
蒸気がレンズ表面上に結露せず、透明性が失なわれず、
かつ実用上問題がなく使用することができる耐摩耗性、
耐熱水性、耐候性、被染色性を有する合成樹脂製レンズ
を得ることを目的をする。

〔概要〕

すなわち、本発明は、合成樹脂レンズ表面に、下記(A),
(B),(C)及び(D)を主原料としてなる防曇性被膜を施した
ことを特徴とする合成樹脂製防曇レンズ。

(A)一般式 （式中Ｒ¹は炭素数１〜６の炭化水素基、ビニル基、メ
タクリロキシ基またはエポキシ基を有する有機基、Ｒ²
は炭素数１〜４の炭化水素基、Ｒ³は炭素数１〜５の炭
化水素基、アルコキシアルキル基または水素原子、は０
または１を表す。）で示される有機ケイ素化合物の１種
もしくは２種以上 (B)粒径１〜100ミリミクロンのコロイダルシリカ (C)多価アルコールおよびエチレンオキサイド鎖を有す
る多価アルコールの１種以上 (D)過塩素酸マグネシウム 以下、本発明を詳細に説明する。

本発明で用いられる成分(A)としては、メチルトリメト
キシシラン，エチルトリエトキシシラン，メチルトリエ
トキシシラン，フエニルトリメトキシシラン，ジメチル
ジメトキシシラン，フエニルメチルジメトキシシラン，
ビニルトリエトキシシラン，ビニルトリス（β−メトキ
シエトキシ）シラン、ビニルトリアセトキシシラン，γ
−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン，γ−グリ
シドキシプロピルメチルジエトキシシラン，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，γ−アミノプロピルトリエトキシシラン，Ｎ−β−
（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシ
ラン，Ｎ−ビス（β−ヒドロキシエチル）−γ−アミノ
プロピルトリエトキシシラン，Ｎ−β−（アミノエチ
ル）−γ−アミノプロピル（メチル）ジメトキシシラ
ン，γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等があ
る。これらは単独でまたは２種以上併用してもよい。ま
た、成分(A)はアルコール等の有機溶剤中、酸の存在下
で加水分解して使用する方が好ましく、単独で加水分解
後に成分(B)のコロイダルシリカと混合しても、成分(B)
と混合後に加水分解をしても、いずれでも良い。

成分(B)の粒径１〜１００ミリミクロンのコロイダルシ
リカとは、水またはアルコール系の分散媒に、高分子量
の無機ケイ酸微粒子を分散したコロイド溶液であり、市
販されているものである。

成分(C)の多価アルコールとしては、（ポリ）エチレン
グリコール、（ポリ）プロピレングリコール，ネオペン
チルグリコール，カテコール，レゾルシノール，アルカ
ンジオールなどの二官能性アルコール，または，グリセ
リン，トリメチロールプロパンなどの三官能性アルコー
ルなどがある。また、エチレンオキサイド鎖を有する多
価アルコールも有用である。エチレンオキサイド鎖を有
する多価アルコールとは分子中に鎖 を少なくとも１個有する多価アルコールである。

エチレンオキサイド鎖を有する多価アルコールの分子量
があまり大きい場合には水酸基の反応性が低下して硬化
が困難となり充分な成膜性が得られず、また分子量があ
まり小さい場合、すなわちエチレンオキサイド鎖が少な
い場合には充分な防曇性が得られないという理由から、
エチレンオキサイド鎖を有する多価アルコールの分子量
は１００〜３０００の範囲内にあることが好ましく、特
に好ましい範囲は２００〜２０００である。エチレンオ
キサイド鎖を有する多価アルコールとして代表的にはジ
エチレングリコール，トリエチレングリコール，分子量
１００〜３０００の好ましくは分子量２００〜２０００
のポリエチレングリコール，一般式HOC_nH_2nOH（ｎ＝３
〜10）のジオールの両端に１〜10個，好ましくは１〜７
個のエチレンオキサイドを付加したもの、およびグリセ
リン，トリメチロールプロパン，ジグリセリン，ペンタ
エリスリトール，アドニトール，ソルビトール，イノシ
トール等の多価アルコールの中の少なくとも１つの水酸
基にエチレンオキサイド鎖を付加したものが用いられ
る。

特に一般式 （式中、ｎ₁〜ｎｍはそれぞれ独立に０〜７の整数で、
かつその内の少なくとも２個は１以上の整数であり、ｍ
は３〜９の整数を示す。） で示されるエチレンオキサイド鎖を有する多価アルコー
ル，とりわけ上式においてｎ₁〜ｎｍが１〜５である化
合物が好ましい。

また、成分(C)としてはポリビニルアルコールも有用で
ある。ポリビニルアルコールとはポリ酢酸ビニルのよう
なポリビニルエステルの部分加水分解あるいは完全加水
分解によって得られるものをいい、中でも平均重合度が
２５０〜３０００，ケン化度が７０モル％以上のポリビ
ニルアルコールが好ましく用いられる。

平均重合度が２５０より小さい場合には耐久性、特に耐
水性に乏しく、また３０００より大きい場合は塗料とし
た時に粘度が大きくなるため平滑な塗膜が得にくいなど
作業上の問題がある。さらにケン化度が７０モル％より
低い場合には防曇性の点で充分な性能が期待できない。

本発明の成分(C)の多価アルコールは前記化合物の１種
を用いることもできるし、２種以上の混合物を用いるこ
ともできる。

次に成分(D)の過塩素酸マグネシウムについて説明す
る。一般に、硬化触媒としては以下のようなものが知ら
れているが、各々以下にあげるような欠点を有する。す
なわち、ｎ−ブチルアミン、トリエチルアミン、グアニ
ジン、ビグアニドなどのアミン、グリシンなどのアミノ
酸などは得られる塗膜の硬度が不充分である。アルミニ
ウムアセチルアセトネート、クロムアセチルアセトネー
ト、チタニルアセチルアセトネート、コバルトアセチル
アセトネートなどの金属アセチルアセトネートも塗膜の
硬度が出にくく、ある程度の硬度が得られた場合でも耐
水性が悪いため熱水浸漬により硬度の低下が起こる。ま
た、酢酸ナトリウム、ナフテン酸亜鉛、ナフテン酸コバ
ルト、オクチル酸亜鉛、オクチル酸スズなどの有機金属
塩、過塩素酸などは塗料のポツトライフが短かい。過塩
素酸アンモニウムは硬化時の温度が低いと得られる塗膜
の硬度が出にくく、逆に温度が高いとレンズが黄変して
しまうというように硬化時の温度管理のむずかしさが欠
点であり、塗料のポツトライフも短かく、実用的ではな
い。さらに、塩酸、リン酸、硝酸、パラトルエンスルホ
ン酸などは、硬化に長時間を要し、SnCl₄，AlCl₃，FeCl
₃，TiCl₄，ZnCl₂，SbCl₃などのルイス酸は得られる塗膜
が極めて耐水性が悪いため、常温で水中浸漬により硬度
が低下する。

以上の結果より、本発明者らは種々の硬化触媒について
検討を重ねた結果、潜在性触媒の一種である過塩素酸マ
グネシウムがあらゆる特性についても優れていることを
見いだした。すなわち、硬化触媒に過塩素酸マグネシウ
ムを使用することにより、優れた耐摩耗性、耐熱水性、
耐候性、被染色性を有する防曇性被膜が得られる。また
硬化時の温度管理も実用的であり、塗料のポツトライフ
も常温で１ケ月以上はある。

本発明では成分(A)，(B)および(C)をそれぞれ５〜60重
量部、10〜７０重量部、および10〜80重量部の割合（た
ゞし、合計で１００重量部）で使用するが、より好まし
くはそれぞれ10〜40重量部、20〜50重量部、および20〜
50重量部とするのがよい。成分(A)は60重量部を超える
と防曇性能が著しく低下するし、５重量部未満では耐摩
耗性が充分ではない。

成分(B)は７０重量部を超えると防曇性能が低下し、10
重量部未満では耐摩耗性、耐熱水性が充分ではなくな
る。成分(C)は80重量部を超えると耐摩耗性が充分でな
いのを同時に耐熱水性も悪くなり長期使用において面荒
れを生じ硬度が低下する。また20重量部未満では防曇性
能が低下し、この発明の目的が達せられなくなる。

成分(D)の過塩素酸マグネシウムの添加量は全残留固形
分の0.01〜5.0％の範囲内で使用することが望ましい。
成分(D)の添加量があまり多すぎると、着色の原因とな
り好ましくない。逆に少なすぎると得られる塗膜の硬度
が充分でなくなる。

本発明の塗料は塗布に適した濃度に希釈されて使用する
が、希釈に用いられる溶媒としては、アルコール類、ケ
トン類、セロソルブ類、カルボン酸類、エステル類、エ
ーテル類、ハロゲン化物、芳香族類であるが、これらは
単独で用いてもよく２種以上の混合溶媒として用いても
よい。

また、少量の界面活性剤を添加することによってぬれ性
を改善したり、平滑な塗膜を得ることができる。この時
の添加量は少量で充分であり、多量に使用すると塗膜の
付着性が悪くなることがある。さらに、必要に応じて帯
電防止剤、紫外線吸収剤を添加し、塗膜の性能を改良す
ることもできる。

本発明の塗料を合成樹脂レンズに塗布する方法として
は、浸漬法、スプレー法、スピンコーテイング法、フロ
ーコーテイング法と周知の方法による。このように塗布
された合成樹脂製レンズは加熱、乾燥することにより硬
化被膜となる。硬化温度、硬化時間等の条件は得ようと
なる防曇性被膜の特性との兼合で決定されるが、通常は
60〜150℃の温度が適用される。

得られる防曇性被膜の厚みは１μ〜20μであることが好
ましい。１μ未満では耐摩耗性が充分でなく防曇性能も
低下する。また20μ以上の厚みにしても、膜厚を厚くす
ることによる効果は期待できず、クラツクも発生しやす
くなり、耐熱水性、付着性も低下する。

合成樹脂レンズと防曇性被膜との間の付着性を各良する
目的で各種のプライマー、あるいは活性化ガス処理、酸
・アルカリ等による化学処理でレンズ表面をあらかじめ
前処理することは、本発明の実施において有用である。

このようにして得られる防曇性被膜はポリカーボネート
樹脂、アクリル樹脂、ジエチレングリコールビスアリル
カーボネート樹脂、ポリスチレン等の透明な樹脂よりな
るレンズ表面に塗布され、透明性、耐摩耗性、耐熱水
性、耐候性、被染色性の優れた合成樹脂製防曇レンズを
与えることができる。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明を更に詳しく説明するが、本
発明はこれらの実施例によって限定されるものではな
い。

塗膜の性能評価は次の方法にておこなった。

外観：肉眼観察で透明度、塗布むらの有無を調べた。

防曇性：レンズを23℃、50％ＲＨの室内に１昼夜放置し
た後、呼気を吹きつけた時の曇りの発生の有無について
調べた。

耐摩耗性：１cm²の＃００００スチールウール（日本ス
チールウール(株)製）に１kg荷重をかけ、10往復こすっ
た時の傷の付き具合を、ガラスをＡ，アクリル樹脂を
Ｅ′として10段階で評価した。

耐熱水性：レンズを沸騰している純水に１時間浸漬した
後、前記と同様に耐摩耗性の試験を行なった。

付着性：クロスカツトテープテスト、すなわち塗膜の表
面に１mm間隔で縦横に各11の平行線を入れて１００個の
マス目をクロスカツトし、その上にセロフアン粘着テー
プを付着さてた後、テープを剥離して１００個のマス目
の塗膜の中で剥離しないマス目の個数を表示した。

耐候性：キセノンランプフエードメーターで紫外線照射
５００時間後の塗膜の外観および前記同様の付着性で評
価した。

実施例 下記の第１表に示すような量の成分(A)にエチルセロソ
ルブ２００部を加え、さらに第１表に示す量の成分(B)
を加え均一溶液とした。この溶液に0.05規定塩酸をケイ
酸エステルの加水分解に必要な量の1.2倍量加え35℃以
下の加水分解を行った。さらにこの液に第１表に示す量
の成分(C)と成分(D)およびシリコーン系界面活性剤（日
本ユニカー(株)製“Ｌ−７６０４”0.1部を加え０℃で2
4時間熟成して塗液を調製した。

このようにして調整した塗液を、酸素プラズマで表面処
理をしたポリカーボネート樹脂レンズ，または水酸化ナ
トリウム水溶液で表面処理をしたジエチレングリコール
ビスアリルカーボネート樹脂レンズの表面に、デイツピ
ング法により塗布し80℃で30分間、１００℃で２時間、
１３０℃で１時間加熱し防曇性被膜を得た。

ＰＣ：ポリカーボネート ＤＡＣ：ジエチレングリコールビスアリルカーボネート ａ：γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン ｂ：メチルトリメトキシシラン ｃ：ビニルトリエトキシシラン ｄ：スノーテツクスＣ（（固形分20％，日産化学工業） ｅ：ＣＳＣＡＬ−１１３２（固形分30％，触媒化成工
業） ｆ：ＯＳＣＡＬ−１２３２（固形分30％，触媒化成工
業） ｇ：ポリビニルアルコール（ケン化度91.0〜94.0モル
％） ｈ：ポリエチレングリコール ｉ：ポリオキシエチル化グリセリン（分子量４２０） ｊ：アルカンジオール ｋ：ポリオキシエチル化ソルビトール（分子量８５０） ＊：アルミニウムアセチルアセトネート0.5部 **：過塩素酸アンモニウム1.0部 〔効果〕 本発明以前にも多価アルコールを使用した防曇被膜は数
多く提案されてきた。しかし、これらは防曇性能は優れ
ていても、耐摩耗性、耐候性が悪く長期間の実用にはた
えられなかった。

また多数くの改良がなされた硬化触媒も検討されてきた
が、硬化時の温度管理がむずかしい、付着性、耐熱水性
が悪い、またポツトライフが短かいというように、それ
ぞれ欠点を有していた。

そこで本発明では、防曇性被膜の硬化触媒として潜在性
触媒である過塩素酸マグネシウムを使用することによ
り、硬化時の温度管理が楽になり、耐摩耗性、耐熱水
性、耐候性も格段と良くなった。また、塗液のポツトラ
イフも常温で１ケ月以上にのびた。まさに過塩素酸マグ
ネシウムはいままでの欠点をすべて改良することができ
るという理想 的な硬化触媒である。

過塩素酸マグネシウムを使用することにより、防曇被膜
の特性が大幅に改良された。この効果は絶大である。

また、本発明はレンズのみにとどまらず、スキー用のゴ
ーグルや、時計のカバーガラスにも使用でき、広い応用
範囲を有するものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】合成樹脂レンズ表面に、下記(A),(B),(C)
   及び(D)を主原料としてなる防曇性被膜を施したことを
   特徴とする合成樹脂製防曇レンズ。 (A)一般式 （式中Ｒ¹は炭素数１〜６の炭化水素基、ビニル基、メ
   タクリロキシ基またはエポキシ基を有する有機基、Ｒ²
   は炭素数１〜４の炭化水素基、Ｒ³は炭素数１〜５の炭
   化水素基、アルコキシアルキル基または水素原子、は０
   または１を表す。）で示される有機ケイ素化合物の１種
   もしくは２種以上 (B)粒径１〜100ミリミクロンのコロイダルシリカ (C)多価アルコールおよびエチレンオキサイド鎖を有す
   る多価アルコールの１種以上 (D)過塩素酸マグネシウム