JPH07117601B2 - Hard coating agent and plastic optical products - Google Patents
Hard coating agent and plastic optical productsInfo
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- JPH07117601B2 JPH07117601B2 JP2031006A JP3100690A JPH07117601B2 JP H07117601 B2 JPH07117601 B2 JP H07117601B2 JP 2031006 A JP2031006 A JP 2031006A JP 3100690 A JP3100690 A JP 3100690A JP H07117601 B2 JPH07117601 B2 JP H07117601B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、プラスチックレンズ等のプラスチック製光学
物品などに耐擦傷性、高硬度、耐薬品性等の特徴を有す
る被覆層(ハードコーティング膜)を形成させることの
できるハードコーティング剤及び該ハードコーティング
膜が表面に形成されたプラスチック製光学製品に関す
る。TECHNICAL FIELD The present invention forms a coating layer (hard coating film) having features such as scratch resistance, high hardness and chemical resistance on a plastic optical article such as a plastic lens. The present invention relates to a hard coating agent and a plastic optical product having the hard coating film formed on the surface thereof.
従来の技術及び発明が解決しようとする課題 従来、軽量で易加工性、耐衝撃性に優れたプラスチック
製光学製品に硬度や耐摩耗性、耐溶剤性等の特性を付与
するために一般にコーティング剤としてエポキシ基含有
珪素化合物,コロイダルシリカ,及びアルミニウムキレ
ートからなる組成物(特公昭57−2735号公報)が提案さ
れている。しかし、この組成物は、硬化剤のアルミニウ
ムキレートが樹脂固型分の5〜10重量%と添加量が多い
ので、110℃以上でコーティング膜を硬化させると着色
することがある。更に、煮沸浸漬により硬度低下をきた
し、基材から剥離することがある等の問題を有する。Conventional technology and problems to be solved by the invention Conventionally, in general, a coating agent is used to impart properties such as hardness, abrasion resistance, and solvent resistance to a plastic optical product that is lightweight, easily processed, and has excellent impact resistance. As a composition (Japanese Patent Publication No. 57-2735), a composition comprising an epoxy group-containing silicon compound, colloidal silica, and an aluminum chelate has been proposed. However, in this composition, since the aluminum chelate as a curing agent is added in a large amount of 5 to 10% by weight of the resin solid content, the coating film may be colored when the coating film is cured at 110 ° C. or higher. Further, there is a problem that the hardness may be lowered by boiling boiling and may be peeled from the substrate.
また、特公昭62−9266号公報では、エポキシ基含有珪素
化合物,コロイダルシリカと過塩素酸アンモニウムとか
らなるコーティング剤が提案されているが、これも硬化
触媒の過塩素酸アンモニウム添加量が樹脂固型分に対し
1〜2重量%と高く、コーティング液の安定性が悪く変
色も大きい。同様に特開昭53−30361号及び特開昭60−4
6502号公報でも硬化剤として過塩素酸や過塩素酸マグネ
シウムを使用しているが、いずれも酸性が強く、コーテ
ィング液の経時変化が大きい。このため、エポキシ基含
有シランの加水分解によって生じたシラノールがこれら
の触媒によって縮重合して、硬化被膜を柔らかくすると
いう欠点がある。Further, Japanese Patent Publication No. 9266/1987 proposes a coating agent composed of an epoxy group-containing silicon compound, colloidal silica and ammonium perchlorate, which is also used as a curing catalyst when the amount of ammonium perchlorate added is resin solid. It is as high as 1 to 2% by weight relative to the mold component, and the stability of the coating liquid is poor and the discoloration is large. Similarly, JP-A-53-30361 and JP-A-60-4
In JP 6502, perchloric acid or magnesium perchlorate is also used as a curing agent, but both have strong acidity, and the change with time of the coating liquid is large. Therefore, there is a drawback that silanol generated by hydrolysis of the epoxy group-containing silane is polycondensed by these catalysts to soften the cured film.
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、適当量の硬
化触媒量で低温硬化することができ、硬化性、保存安定
性が良好であり、高硬度で、耐摩耗性、耐溶剤性、密着
性、染色性に優れ、硬化時に着色することのないハード
コーティング膜を形成できるハードコーティング剤及び
このハードコーティング剤によりハードコーティング膜
を表面に形成したプラスチック製光学製品を提供するこ
とを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, can be low temperature curing with an appropriate amount of curing catalyst, curability, good storage stability, high hardness, abrasion resistance, solvent resistance, An object of the present invention is to provide a hard coating agent having excellent adhesion and dyeability and capable of forming a hard coating film which is not colored during curing, and a plastic optical product having the hard coating film formed on the surface by the hard coating agent. .
課題を解決するための手段及び作用 本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行なっ
た結果、下記一般式(1) R1R2 aSi(OR3)3-a …(1) (但し、式中R1は炭素数2〜8のエポキシ基を含む有機
基、R2はアルキル基,アルケニル基,ハロゲン化アルキ
ル基又はアリール基、R3は水素原子又はアルキル基,ア
ルコキシアルキル基もしくはアシル基であり、aは0〜
2の整数である。) で示されるエポキシ基含有珪素化合物又はその部分加水
分解物と、シリカゾル,アルミナゾル,チタニアゾル,
酸化アンチモンゾルといった無機微粒子とを含むハード
コーティング剤に対し、硬化触媒として下記一般式
(2) M(SbX6)b …(2) (但し、式中Mは正荷電性の原子又はアンモニウム基、
Xはハロゲン原子であり、bはMの価数である。) で示されるアンチモン化合物を配合することにより、上
記エポキシ基含有珪素化合物又はその部分加水分解物の
硬化を著しく促進させることができると共に、硬化触媒
量を少なくすることができ、このため硬化時の着色がな
い上、コーティング剤の保存安定性が良いことを知見し
た。更に、上記アンチモン化合物とその硬化助触媒とし
て下記一般式(3) AlY3 …(3) (但し、式中Yはハロゲン原子,水酸基,炭素数1〜4
のアルコキシ基,アシルオキシ基,ベンゾイルオキシ基
又は過塩素酸基である。) で示されるアルミニウム化合物とを併用して配合するこ
とにより、硬化時間を短縮したり、硬化温度を低くする
ことができること、しかも、プラスチックレンズにコー
ティングした後、分散染料で染色が容易なこと、そして
得られたコーティング膜は高硬度で耐摩耗性、耐溶剤性
等が優れ、ハードコーティング膜として良好な特性を有
することを見い出した。またこの場合、アンチモン化合
物としてNaSbF6、アルミニウム化合物としてAlCl3・6H2
Oを使用し、これら両者を併用することにより、硬化時
間を短縮したり、硬化温度を低くすることができ、この
点からも硬化時の着色を防止することができる上、プラ
スチックレンズにコーティングした後において、分散染
料で染色が容易なことを知見し、本発明をなすに至った
ものである。Means and Actions for Solving the Problems As a result of intensive studies for achieving the above-mentioned object, the present inventor has found that the following general formula (1) R 1 R 2 a Si (OR 3 ) 3-a (1) (Wherein R 1 is an organic group containing an epoxy group having 2 to 8 carbon atoms, R 2 is an alkyl group, an alkenyl group, a halogenated alkyl group or an aryl group, and R 3 is a hydrogen atom, an alkyl group or an alkoxyalkyl group. Alternatively, it is an acyl group, and a is 0 to
It is an integer of 2. ) An epoxy group-containing silicon compound represented by or a partial hydrolyzate thereof, silica sol, alumina sol, titania sol,
For a hard coating agent containing inorganic fine particles such as antimony oxide sol, the following general formula (2) M (SbX 6 ) b (2) (wherein M is a positively charged atom or ammonium group,
X is a halogen atom, and b is the valence of M. By compounding the antimony compound represented by the formula (1), the curing of the epoxy group-containing silicon compound or the partial hydrolyzate thereof can be significantly promoted, and the curing catalyst amount can be reduced. It was found that there is no coloration and the storage stability of the coating agent is good. Further, the above-mentioned antimony compound and a curing co-catalyst thereof are represented by the following general formula (3) AlY 3 (3) (where Y is a halogen atom, a hydroxyl group, and a carbon number of 1 to 4)
Is an alkoxy group, an acyloxy group, a benzoyloxy group or a perchloric acid group. ) It is possible to shorten the curing time or lower the curing temperature by blending together with the aluminum compound represented by, and it is easy to dye with a disperse dye after coating the plastic lens, It has been found that the obtained coating film has high hardness, excellent wear resistance, solvent resistance and the like, and has good properties as a hard coating film. In this case, the antimony compound is NaSbF 6 , and the aluminum compound is AlCl 3 .6H 2
By using O and using both of them together, the curing time can be shortened and the curing temperature can be lowered. From this point as well, coloring at the time of curing can be prevented, and coating on a plastic lens is also possible. Later, they discovered that dyeing with a disperse dye was easy, and completed the present invention.
従って、本発明は、 (イ)上記一般式(1)で示されるエポキシ基含有珪素
化合物又はその部分加水分解物、 (ロ)無機微粒子、 (ハ)NaSbF6等の上記一般式(2)で示されるアンチモ
ン化合物、 (ニ)AlCl3・6H2O等の上記一般式(3)で示されるア
ルミニウム化合物 を配合してなるハードコーティング剤、並びにこのハー
ドコーティング剤によるハードコーティング膜が表面に
形成されたプラスチック製光学製品を提供する。Therefore, the present invention provides the following general formula (2) such as (a) the epoxy group-containing silicon compound represented by the general formula (1) or a partial hydrolyzate thereof, (b) inorganic fine particles, (c) NaSbF 6 and the like. A hard coating agent containing an antimony compound shown below, (d) an aluminum compound shown by the above general formula (3) such as AlCl 3 .6H 2 O, and a hard coating film formed by the hard coating agent on the surface. To provide plastic optical products.
以下、本発明につき更に詳しく説明する。Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
本発明のハードコーティング剤を構成する(イ)成分は
被膜形成や有機染料の吸着に寄与するもので、下記一般
式(1) R1R2 aSi(OR3)3-a …(1) (但し、式中R1は炭素数2〜8のエポキシ基を含む有機
基、R2はアルキル基,アルケニル基,ハロゲン化アルキ
ル基又はアリール基、R3は水素原子又はアルキル基,ア
ルコキシアルキル基もしくはアシル基であり、aは0〜
2の整数、好ましくは0又は1である。) で示されるエポキシ基含有珪素化合物又はその部分加水
分解物を使用する。The component (a) constituting the hard coating agent of the present invention contributes to film formation and adsorption of organic dye, and is represented by the following general formula (1) R 1 R 2 a Si (OR 3 ) 3-a (1) (Wherein R 1 is an organic group containing an epoxy group having 2 to 8 carbon atoms, R 2 is an alkyl group, an alkenyl group, a halogenated alkyl group or an aryl group, and R 3 is a hydrogen atom, an alkyl group or an alkoxyalkyl group. Alternatively, it is an acyl group, and a is 0 to
It is an integer of 2, preferably 0 or 1. ) An epoxy group-containing silicon compound represented by or a partial hydrolyzate thereof is used.
ここで、R1として具体的にはグリシドキシメチル基,グ
リシドキシプロピル基等の炭素数1〜4のアルキル基を
有するグリシドキシアルキル基や、エポキシシクロアル
キル基等が挙げられる。R2のアルキル基及びハロゲン化
アルキル基としては炭素数1〜6のものが好ましく、ア
ルケニル基としては炭素数2〜6のものが好ましく、ア
リール基としては炭素数6〜10のものが好ましい。具体
的には、R2としてメチル基,エチル基,プロピル基,3−
クロロプロピル基,3,3,3−トリフルオロプロピル基,ビ
ニル基,アリル基,フェニル基等が例示される。R3のア
ルキル基としては炭素数1〜4のものが好ましく、アル
コキシアルキル基としては炭素数1〜4のアルコキシを
含む炭素数2〜8、特に3〜8のものが好ましく、R3と
して具体的には水素原子,メチル基,エチル基,プロピ
ル基,ブチル基,メトキシエチル基,エトキシエチル
基,アセチル基,プロピオニル基等が示される。具体的
には、(イ)成分として、3−グリシドキシプロピルト
リメトキシシラン,3−グリシドキシプロピルトリエトキ
シシラン,3−グリシドキシプロピルトリス(メトキシエ
トキシ)シラン,3−グリシドキシプロピルメチルジメト
キシシラン,3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシ
シラン,2−(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,2−(3′,4′−エポキシシクロ
ヘキシル)エチルトリエトキシシラン,3−グリシドキシ
プロピルフェニルジエトキシシラン等を例示することが
でき、これらのうち1種又は2種以上が使用され得る。Specific examples of R 1 include a glycidoxyalkyl group having an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as a glycidoxymethyl group and a glycidoxypropyl group, and an epoxycycloalkyl group. The alkyl group and halogenated alkyl group for R 2 preferably have 1 to 6 carbon atoms, the alkenyl group preferably has 2 to 6 carbon atoms, and the aryl group preferably has 6 to 10 carbon atoms. Specifically, as R 2 , methyl group, ethyl group, propyl group, 3-
Examples include chloropropyl group, 3,3,3-trifluoropropyl group, vinyl group, allyl group and phenyl group. Preferably has 1 to 4 carbon atoms as the alkyl group of R 3, preferably having a carbon number of 2-8, especially 3-8 comprising alkoxy of 1 to 4 carbon atoms as an alkoxyalkyl group, particularly a R 3 Specifically, a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a methoxyethyl group, an ethoxyethyl group, an acetyl group, a propionyl group and the like are shown. Specifically, as the component (a), 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltris (methoxyethoxy) silane, 3-glycidoxypropyl Methyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 2- (3 ', 4'-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 2- (3', 4'-epoxycyclohexyl) ethyltriethoxysilane, 3 -Glycidoxypropyl phenyldiethoxysilane etc. can be illustrated, and 1 type (s) or 2 or more types can be used among these.
なお、上記エポキシ基含有珪素化合物はそのまま使用す
ることもでき、また予め加水分解してその部分加水分解
物を使用することもできる。これら(イ)成分は通常ア
ルコール類,ケトン類,エステル類,セロソルブ類,芳
香族化合物類等の有機溶剤に溶解してコーティング剤と
することができる。The above-mentioned epoxy group-containing silicon compound can be used as it is, or can be previously hydrolyzed to use its partially hydrolyzed product. These components (a) can be usually dissolved in an organic solvent such as alcohols, ketones, esters, cellosolves and aromatic compounds to form a coating agent.
また、本発明のハードコーティング剤には、メチルトリ
アルコキシシラン,ビニルトリアルコキシシラン,フェ
ニルトリアルコキシシラン,3−メタクリロキシプロピル
トリアルコキシシラン等のトリアルコキシシラン類や、
ジメチルジアルコキシシラン,ビニルメチルジアルコキ
シシラン,フェニルメチルジアルコキシシラン,ジフェ
ニルジアルコキシシラン,3−メタクリロキシプロピルメ
チルジアルコキシシラン等のジアルコキシシラン類、メ
チルシリケート,エチルシリケート,プロピルシリケー
ト,ブチルシリケート等のテトラアルコキシシラン類や
ポリシリケート類等を任意成分として(イ)成分に加え
ることができる。Further, the hard coating agent of the present invention includes trialkoxysilanes such as methyltrialkoxysilane, vinyltrialkoxysilane, phenyltrialkoxysilane, and 3-methacryloxypropyltrialkoxysilane, and
Dialkoxysilanes such as dimethyldialkoxysilane, vinylmethyldialkoxysilane, phenylmethyldialkoxysilane, diphenyldialkoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldialkoxysilane, methyl silicate, ethyl silicate, propyl silicate, butyl silicate, etc. The tetraalkoxysilanes, polysilicates and the like can be added to the component (a) as optional components.
次に、本発明のハードコーティング剤を構成する(ロ)
成分である無機微粒子はコーティング剤の被膜硬度に寄
与するものであり、無機微粒子としては、シリカゾル,
酸化アンチモンゾル,アルミナゾル,チタニアゾルから
選ばれるもの、特に中性又は塩基性のものを単独で又は
2種以上を併用して用いることが好ましい。この場合、
粒子径としては1〜200mμ、特に5〜100mμのものが好
ましい。粒子径が1mμより小さい無機微粒子を用いると
被膜の表面硬度が劣る場合があり、200mμより大きいと
被膜の透明性が低下する場合がある。上記無機微粒子と
しては一般に市販されている酸性溶液、中性溶液、塩基
性溶液(水や有機溶剤に分散したコロイド溶液)を利用
することができ、具体的にはスノーテックスO、スノー
テックスC、スノーテックスN、メタノールシリカゾ
ル,アルミナゾル520,酸化チタンゾルNTS−10R、DMFゾ
ル、サンコロイド(いずれも日産化学(株)製)、アル
ミナクリアーゾル(川研ファインケミカル(株)製)、
カタロイドS(触媒化成(株)製)等が例示される。ま
た、市販の酸性のコロイダル無機微粒子をアンモニア、
アミン類、金属水酸化物等の塩基性物質で中和して中性
もしくは塩基性コロイドにしたものも好適に使用でき
る。Next, the hard coating agent of the present invention is constituted (b)
The inorganic fine particles as a component contribute to the film hardness of the coating agent, and the inorganic fine particles include silica sol,
It is preferable to use one selected from antimony oxide sol, alumina sol and titania sol, particularly neutral or basic one, or to use two or more kinds in combination. in this case,
The particle size is preferably 1 to 200 mμ, particularly 5 to 100 mμ. If inorganic fine particles having a particle size smaller than 1 mμ are used, the surface hardness of the coating may be poor, and if larger than 200 mμ, the transparency of the coating may be deteriorated. As the above-mentioned inorganic fine particles, generally commercially available acidic solutions, neutral solutions, and basic solutions (colloidal solutions dispersed in water or an organic solvent) can be used. Specifically, Snowtex O, Snowtex C, Snowtex N, methanol silica sol, alumina sol 520, titanium oxide sol NTS-10R, DMF sol, Sun colloid (all manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.), alumina clear sol (manufactured by Kawaken Fine Chemicals Co., Ltd.),
Cataloid S (manufactured by Catalysts & Chemicals Co., Ltd.) and the like are exemplified. In addition, commercially available acidic colloidal inorganic fine particles are added to ammonia,
Neutralized or basic colloids neutralized with basic substances such as amines and metal hydroxides can also be preferably used.
なお、(ロ)成分の配合量は、(イ)成分100重量部に
対して好ましくは5〜200重量部(無機微粒子固型分と
して)、より好ましくは20〜100重量部とする。(ロ)
成分が5重量部未満では高硬度の被膜を得ることができ
ず、200重量部より多いと得られる被膜が脆く、被覆性
に劣る場合がある。The blending amount of the component (b) is preferably 5 to 200 parts by weight (as solid content of the inorganic fine particles), and more preferably 20 to 100 parts by weight, relative to 100 parts by weight of the component (a). (B)
If the amount of the component is less than 5 parts by weight, a coating film having high hardness cannot be obtained, and if the amount is more than 200 parts by weight, the obtained coating film may be brittle and inferior in coverage.
本発明の(ハ)成分は、(イ)、(ロ)混合物を硬化さ
せるのに必要な硬化触媒であり、本発明ではコーティン
グ剤の安定性、被膜の硬度、無黄変性、硬化性等の点か
ら下記一般式(2)で示されるアンチモン化合物を用い
るものである。The component (c) of the present invention is a curing catalyst necessary for curing the mixture of (a) and (b), and in the present invention, the stability of the coating agent, the hardness of the coating, the non-yellowing property, the curability, etc. From the point, the antimony compound represented by the following general formula (2) is used.
M(SbX6)b …(2) ここで、式中Mは正荷電性の原子又はアンモニウム基で
あり、例えば水素,リチウム,ナトリウム,カリウム,
マグネシウム,カルシウム,アルミニウム,アンモニウ
ム等が挙げられ、また、Xは例えばフッ素,塩素,臭
素,沃素等のハロゲン原子であり、bはMの価数であ
る。M (SbX 6 ) b (2) Here, M in the formula is a positively charged atom or an ammonium group, for example, hydrogen, lithium, sodium, potassium,
Magnesium, calcium, aluminum, ammonium and the like can be mentioned, X is a halogen atom such as fluorine, chlorine, bromine and iodine, and b is the valence of M.
具体的には、かかるアンチモン化合物として、ヘキサフ
ルオロアンチモン酸リチウム,ヘキサフルオロアンチモ
ン酸ナトリウム,ヘキサフルオロアンチモン酸カリウ
ム,ヘキサフルオロアンチモン酸アンモニウム,ヘキサ
フルオロアンチモン酸マグネシウム,ヘキサフルオロア
ンチモン酸アルミニウム,ヘキサクロロアンチモン酸リ
チウム,ヘキサクロロアンチモン酸ナトリウム等の1種
又は2種以上を組み合わせて使用することができるが、
これらの中では特にヘキサフルオロアンチモン酸リチウ
ム,ヘキサフルオロアンチモン酸ナトリウム,ヘキサフ
ルオロアンチモン酸カリウム,ヘキサフルオロアンチモ
ン酸アンモニウム,ヘキサフルオロアンチモン酸マグネ
シムウ,ヘキサフルオロアンチモン酸アルミニウムから
選ばれるものが好適に用いられる。Specifically, such antimony compounds include lithium hexafluoroantimonate, sodium hexafluoroantimonate, potassium hexafluoroantimonate, ammonium hexafluoroantimonate, magnesium hexafluoroantimonate, aluminum hexafluoroantimonate, and lithium hexachloroantimonate. , Sodium hexachloroantimonate, etc. can be used alone or in combination of two or more.
Among these, those selected from lithium hexafluoroantimonate, sodium hexafluoroantimonate, potassium hexafluoroantimonate, ammonium hexafluoroantimonate, magnesium hexafluoroantimonate, and aluminum hexafluoroantimonate are preferably used.
(ハ)成分の添加量は(イ)成分100重量部に対し好ま
しくは0.1〜10重量部、より好ましくは0.2〜5重量部と
することができ、従来使用されているアルミニウムアセ
チルアセトナートに比べて添加量を半分以下にすること
ができる。なお、(ハ)成分の添加量が0.1重量部より
少ないとコーティング剤の硬化性が乏しくなる場合があ
り、10重量部より多いとコーティング溶液の安定性が悪
くなる場合がある。The addition amount of the component (c) can be preferably 0.1 to 10 parts by weight, and more preferably 0.2 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the component (b), as compared with the conventionally used aluminum acetylacetonate. The amount of addition can be reduced to half or less. If the amount of component (C) added is less than 0.1 parts by weight, the curability of the coating agent may be poor, and if it is more than 10 parts by weight, the stability of the coating solution may be poor.
また、本発明では、上記(ハ)成分のアンチモン化合物
と共に、(ニ)成分として下記一般式(3) AlY3 …(3) (但し、式中Yはハロゲン原子,水酸基,炭素数1〜4
のアルコキシ基,アシルオキシ基,ベンゾイルオキシ基
又は過塩素酸基である。) で示されるアルミニウム化合物をコーティング剤溶液の
安定性を損なわない範囲で添加することが好ましい。こ
のアルミニウム化合物は、上記(ハ)成分の助触媒とし
て働くもので、これを添加することにより、コーティン
グ剤の硬化時間の短縮あるいは硬化温度を低下させるこ
とができる。Further, in the present invention, together with the antimony compound of the above (C) component, as the (D) component, the following general formula (3) AlY 3 (3) (where Y is a halogen atom, a hydroxyl group, a carbon number of 1 to 4)
Is an alkoxy group, an acyloxy group, a benzoyloxy group or a perchloric acid group. It is preferable to add the aluminum compound represented by the formula (4) to the extent that the stability of the coating agent solution is not impaired. This aluminum compound acts as a co-catalyst for the above-mentioned component (c), and by adding it, the curing time of the coating agent can be shortened or the curing temperature can be lowered.
(3)式のアルミニウム化合物としては、具体的に塩化
アルミニウム,ヒドロキシ塩化アルミニウム,アルミニ
ウムトリエトキシド,アルミニウムトリプロポキシド,
アルミニウムイソプロポキシド,アルミニウムトリブト
キシド,アルミニウムトリイソブトキシド,酢酸アルミ
ニウム,プロピオン酸アルミニウム,安息香酸アルミニ
ウム,アルミニウムトリスアセチルアセトナート,サリ
チル酸アルミニウム,乳酸アルミニウム,過塩素酸アル
ミニウム等が例示される。Specific examples of the aluminum compound represented by the formula (3) include aluminum chloride, hydroxy aluminum chloride, aluminum triethoxide, aluminum tripropoxide,
Examples include aluminum isopropoxide, aluminum tributoxide, aluminum triisobutoxide, aluminum acetate, aluminum propionate, aluminum benzoate, aluminum trisacetylacetonate, aluminum salicylate, aluminum lactate, and aluminum perchlorate.
更に、(ニ)成分の添加量は、(イ)成分100重量部に
対して5重量部以下、特に3重量部以下とすることが好
ましく、添加量が5重量部より多いとコーティング剤溶
液の安定性が悪くなる場合がある。なお、(ニ)成分の
機能を発揮させる点から(ニ)成分は0.01重量部以上、
特に0.05重量部以上配合することが好ましい。Furthermore, the addition amount of the component (d) is preferably 5 parts by weight or less, particularly 3 parts by weight or less, relative to 100 parts by weight of the component (a). If the addition amount is more than 5 parts by weight, the coating agent solution Stability may deteriorate. From the viewpoint of exerting the function of the component (d), the component (d) is 0.01 parts by weight or more,
Particularly, it is preferable to add 0.05 parts by weight or more.
上述した(ハ)成分、(ニ)成分のうちでは、特にコー
ティング剤の硬化時間の短縮或いは硬化温度を低下させ
ると共に、染色性の点からAlCl3・6H2OとNaSbF6とを併
用して用いることが推奨される。Among the above-mentioned components (c) and (d), in particular, the curing time of the coating agent is shortened or the curing temperature is lowered, and from the point of dyeability, AlCl 3 .6H 2 O and NaSbF 6 are used in combination. Recommended to use.
本発明のハードコーティング剤はプラスチック基材との
密着性、耐候性、塗工性、反射防止性等を向上させる目
的で本発明の効果を妨げない範囲において種々の成分を
添加することが可能である。例えば、ポリオレフィン系
エポキシ樹脂,シクロヘキセンオキシド,ポリグリシジ
ルエステル類,エピクロルヒドリンとビスフェノールA
の縮重合物、グリシジルメタクリレート,アクリル化合
物との共重合体等のエポキシ樹脂、ベンゾフェノン系,
ベンゾトリアゾール系,フェノール系等の紫外線吸収剤
などが挙げられる。更に塗布性を向上する目的として、
各種の界面活性剤を配合することもでき、特にジメチル
シロキサンとポリエーテルとのブロック共重合体やグラ
フト共重合体、フッ素系界面活性剤などが有効である。The hard coating agent of the present invention may contain various components within a range that does not impair the effects of the present invention for the purpose of improving adhesion with a plastic substrate, weather resistance, coating property, antireflection property and the like. is there. For example, polyolefin-based epoxy resin, cyclohexene oxide, polyglycidyl esters, epichlorohydrin and bisphenol A
Condensation products, epoxy resins such as glycidyl methacrylate, copolymers with acrylic compounds, benzophenone series,
Examples include benzotriazole-based and phenol-based UV absorbers. For the purpose of further improving the coating property,
Various kinds of surfactants can be blended, and particularly, block copolymers or graft copolymers of dimethylsiloxane and polyether, fluorine-based surfactants, etc. are effective.
本発明のコーティング剤は(イ)成分と(ロ)成分、必
要によっては任意成分を混合した後、(ハ)成分、更に
必要に応じて(ニ)成分を添加して得ることができる
が、特に有機珪素化合物としてその部分加水分解物を用
いる場合は、(イ)成分、必要により任意成分を混合
し、純水や塩酸、酢酸等の酸性水溶液を添加、加水分解
し、これに(ロ)、(ハ)成分、更に必要に応じて
(ニ)成分を添加してコーティング剤を得ることができ
る。また、(ロ)成分が酸性溶液又は塩基性溶液の場
合、(イ)成分と(ロ)成分を混合し、(ロ)成分に含
まれる酸性物質又は塩基性物質で加水分解することも可
能である。The coating agent of the present invention can be obtained by mixing the component (a) and the component (b), and optionally the optional component, and then adding the component (c) and, if necessary, the component (d), In particular, when the partial hydrolyzate is used as the organosilicon compound, the component (a) and, if necessary, optional components are mixed, and pure water, an acidic aqueous solution such as hydrochloric acid or acetic acid is added and hydrolyzed. , (C) component, and if necessary, (D) component can be added to obtain a coating agent. When the component (b) is an acidic solution or a basic solution, it is also possible to mix the component (a) and the component (b) and hydrolyze with the acidic substance or the basic substance contained in the component (b). is there.
なお、本発明のコーティング剤に含ませることのできる
溶剤としては、メタノール,エタノール,イソプロパノ
ール,ブタノール,イソブタノール,ジアセトンアルコ
ール等の低級アルコール、メチルセロソルブ,エチルセ
ロソルブ,酢酸セロソルブ,ブチルセロソルブ等のセロ
ソルブ類が好ましく、これらにエステル類,ケトン類,
アミド類,芳香族化合物等の溶剤を混合したものも好適
に用いられる。Solvents that can be contained in the coating agent of the present invention include lower alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, butanol, isobutanol, and diacetone alcohol, and cellosolves such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve, cellosolve acetate, and butyl cellosolve. Are preferred, and esters, ketones,
A mixture of solvents such as amides and aromatic compounds is also preferably used.
本発明のハードコーティング剤は、各種プラスチックな
どに適用される。ここで、本発明のハードコーティング
剤が適用されるプラスチック材料は、特に制限されない
が、ポリメチルメタクリレート,ポリカーボネート,ポ
リスチレン,ポリエステル,ポリウレタン,ポリチオウ
レタン,ジエチレングリコールビスアリルカーボネート
(商品名:CR−39)等がある。この場合、本発明のハー
ドコーティング剤はプラスチックレンズ等のプラスチッ
ク製光学製品などに塗布され、加熱処理されることによ
り、高硬度の保護コーティング膜が得られる。なお、塗
布方法としては、刷毛塗り、ロール塗り、スプレー塗
り、流し塗り、浸漬塗り、スピンコート等の通常の塗布
方法を採用することができる。更に硬化条件は、硬化触
媒の配合量などにより変化するが、プラスチック基材の
軟化点未満の温度、通常80〜150℃で0.5〜10時間硬化す
ることにより、目的とする硬化被膜を得ることができ
る。また、本発明のコーティング剤で得られる硬化被膜
は染色可能であるが、染色する際は各種分散染料の濃
度、温度、時間等により任意に決めることができる。一
般的には0.1〜1重量%染料が分散している染浴中に80
〜100℃で5〜15分間浸漬することにより、容易に染色
することができる。The hard coating agent of the present invention is applied to various plastics and the like. Here, the plastic material to which the hard coating agent of the present invention is applied is not particularly limited, but polymethyl methacrylate, polycarbonate, polystyrene, polyester, polyurethane, polythiourethane, diethylene glycol bisallyl carbonate (trade name: CR-39). Etc. In this case, the hard coating agent of the present invention is applied to a plastic optical product such as a plastic lens and the like and heat-treated to obtain a protective coating film having high hardness. As a coating method, a usual coating method such as brush coating, roll coating, spray coating, flow coating, dip coating and spin coating can be adopted. Further, the curing conditions vary depending on the compounding amount of the curing catalyst, but the temperature below the softening point of the plastic substrate, usually at 80 to 150 ° C. for 0.5 to 10 hours, to obtain the target cured film. it can. Further, the cured film obtained with the coating agent of the present invention can be dyed, but when dyeing, it can be arbitrarily determined by the concentration of various disperse dyes, temperature, time and the like. Generally, 80% in a dye bath in which 0.1 to 1% by weight of dye is dispersed.
It can be easily dyed by immersing at -100 ° C for 5-15 minutes.
発明の効果 本発明のハードコーティング剤によれば、硬化温度を低
くすることができ、着色も少なく、保存安定性も良好で
ある。また、得られるハードコーティング膜は、高硬度
で、耐摩耗性、耐溶剤性、密着性に優れたものである。EFFECTS OF THE INVENTION According to the hard coating agent of the present invention, the curing temperature can be lowered, the coloring is small, and the storage stability is good. The obtained hard coating film has high hardness and is excellent in wear resistance, solvent resistance and adhesion.
以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体的に説明す
るが、本発明は下記の実施例に制限されるものではな
い。Hereinafter, the present invention will be specifically described by showing Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.
〔実施例1,2,比較例1〜6〕 3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン100g、3
−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン125gと
イソブチルアルコール80gとをフラスコ内に注ぎ、氷冷
下撹拌しながら0.05規定の希塩酸水38gを30分かけて滴
下した。更にコロイダルシリカ・メタノール溶液(日産
化学(株)製、不揮発分30%,pH8)300gを添加し、20〜
25℃で16時間熟成した後、エタノール50g、エチルセロ
ソルブ70gをそれぞれ添加して、コーティング液を調製
した。[Examples 1 and 2, Comparative Examples 1 to 6] 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane 100 g, 3
-125 g of glycidoxypropylmethyldiethoxysilane and 80 g of isobutyl alcohol were poured into a flask, and 38 g of 0.05 N dilute hydrochloric acid water was added dropwise over 30 minutes while stirring under ice cooling. Then, add 300 g of colloidal silica / methanol solution (Nissan Chemical Co., Ltd., nonvolatile content 30%, pH8),
After aging at 25 ° C. for 16 hours, 50 g of ethanol and 70 g of ethyl cellosolve were added to prepare a coating solution.
〔実施例3,4〕 上記実施例において、メタノールシリカゾル300gの代り
に酸化アンチモンゾルのメタノール溶液(不揮発分30
%,pH7)100g及びコロイダルシリカのジメチルホルムア
ミド溶液(不揮発分20%,pH8)300gの混合物を用いた以
外は同様にしてコーティング剤を調製した。[Examples 3 and 4] In the above Examples, 300 g of methanol silica sol was replaced with a solution of antimony oxide sol in methanol (non-volatile content 30
%, PH 7) 100 g and a colloidal silica dimethylformamide solution (nonvolatile matter 20%, pH 8) 300 g were used in the same manner except that a mixture was prepared.
次に、上記コーティング液100重量部に対し、第1表に
示す硬化触媒を添加した後、アルカリ処理したCR−39に
浸漬法で塗工し、100℃又は120℃で60分間硬化させた。Next, after adding the curing catalyst shown in Table 1 to 100 parts by weight of the above coating liquid, it was applied to CR-39 subjected to alkali treatment by a dipping method and cured at 100 ° C. or 120 ° C. for 60 minutes.
次に、得られたコーティング膜の性状を下記方法で調べ
た。結果を第1表に示す。Next, the properties of the obtained coating film were examined by the following method. The results are shown in Table 1.
耐摩耗性 #0000スチールウールを用いて被膜を500g荷重で10回こ
すり、傷の入り方を目視で判定した。Abrasion resistance The coating was rubbed 10 times with a load of 500 g using # 0000 steel wool, and the appearance of scratches was visually determined.
密着性 JIS K−5400第6.15項に準じ、被膜にナイフで1mm間隔で
碁盤目を縦,横11本ずつカットして作成し、セロテープ
(ニチバン社製)を付着させた後、剥離テストを行な
い、剥離しなかった升目の数を調べた。Adhesion According to JIS K-5400 Clause 6.15, the cross section of the coating was cut with a knife at 1 mm intervals to cut 11 rows and 11 rows in a horizontal direction, and after applying cellophane tape (manufactured by Nichiban Co., Ltd.), a peeling test was performed. The number of squares that did not peel off was examined.
耐溶剤性 アセトンを含浸させた脱脂綿で被膜を軽く100回こす
り、透明性を目視で判定した。Solvent resistance The coating was lightly rubbed 100 times with absorbent cotton impregnated with acetone, and the transparency was visually evaluated.
着色度 硬化後の被膜を目視で判定した。Coloring degree The cured film was visually evaluated.
染色性 分散染料ブラウンD(セイコー社製)の0.2重量%水溶
液中にコーティング膜を形成したCR−39レンズを87℃、
5分間浸漬し、レンズの光透過率を測定した。Dyeability A CR-39 lens having a coating film formed in a 0.2% by weight aqueous solution of disperse dye Brown D (manufactured by Seiko Co., Ltd.) was used at 87 ° C.
After immersion for 5 minutes, the light transmittance of the lens was measured.
経時染色性 コーティング剤を20℃で1か月間保存し、これをCR−39
レンズに塗布、硬化させた被膜について上記染色性試験
を行なった。Staining property with time The coating agent was stored at 20 ° C for 1 month.
The above dyeability test was conducted on the coating film applied and cured on the lens.
第1表の結果より、硬化触媒として上記(2)式のアン
チモン化合物を配合したハードコーティング剤は、アル
ミニウムアセトナート等の硬化触媒を用いたものに比
べ、低温で硬化して耐摩耗性、耐溶剤性、密着性に優
れ、染色性も良好なハードコーティング膜を与えること
が確認された。また、NaSbF6とAlCl3・6H2Oとを併用す
ることにより、変色や経時変化が少ないことが認められ
た。 From the results shown in Table 1, the hard coating agent containing the antimony compound represented by the above formula (2) as a curing catalyst is hardened at a lower temperature than the one using a curing catalyst such as aluminum acetonate, and has a good wear resistance and It was confirmed that the hard coating film was excellent in solvent property and adhesiveness and had good dyeability. In addition, it was confirmed that discoloration and changes with time were small by using NaSbF 6 and AlCl 3 .6H 2 O together.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 謙児 群馬県安中市磯部2丁目13番1号 信越化 学工業株式会社シリコーン電子材料技術研 究所内 (72)発明者 森 滋 群馬県安中市磯部2丁目13番1号 信越化 学工業株式会社シリコーン電子材料技術研 究所内 (56)参考文献 特公 昭55−39562(JP,B2) 特公 昭62−9266(JP,B2) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Kenji Yamamoto Kenji Yamamoto 2-13-1, Isobe, Annaka-shi, Gunma Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Silicone Electronic Materials Technology Laboratory (72) Inventor Shigeru Mori Gunma Prefecture Annaka 2-13-1, Isobe, Ichi, Japan Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Silicon Silicon Electronic Materials Research Laboratory (56) References Japanese Patent Publication No. 55-39562 (JP, B2) Japanese Publication No. 62-9266 (JP, B2)
Claims (3)
基、R2はアルキル基,アルケニル基,ハロゲン化アルキ
ル基又はアリール基、R3は水素原子又はアルキル基,ア
ルコキシアルキル基もしくはアシル基であり、aは0〜
2の整数である。) で示されるエポキシ基含有珪素化合物又はその部分加水
分解物と、 (ロ)無機微粒子と、 (ハ)下記一般式(2) M(SbX6)b …(2) (但し、式中Mは正荷電性の原子又はアンモニウム基、
Xはハロゲン原子であり、bはMの価数である。) で示されるアンチモン化合物と (ニ)下記一般式(3) AlY3 …(3) (但し、式中Yはハロゲン原子,水酸基,炭素数1〜4
のアルコキシ基、アシルオキシ基,ベンゾイルオキシ基
又は過塩素酸基を示す。) で示されるアルミニウム化合物と を配合してなることを特徴とするハードコーティング
剤。(A) The following general formula (1) R 1 R 2 a Si (OR 3 ) 3-a (1) (wherein R 1 is an organic group containing an epoxy group having 2 to 8 carbon atoms) A group, R 2 is an alkyl group, an alkenyl group, a halogenated alkyl group or an aryl group, R 3 is a hydrogen atom or an alkyl group, an alkoxyalkyl group or an acyl group, and a is 0 to
It is an integer of 2. ) An epoxy group-containing silicon compound represented by or a partial hydrolyzate thereof, (b) inorganic fine particles, and (c) the following general formula (2) M (SbX 6 ) b (2) (where M in the formula is Positively charged atom or ammonium group,
X is a halogen atom, and b is the valence of M. And (d) the following general formula (3) AlY 3 (3) (wherein Y is a halogen atom, a hydroxyl group, and a carbon number of 1 to 4)
Represents an alkoxy group, an acyloxy group, a benzoyloxy group or a perchloric acid group. ) An aluminum compound represented by
SbF6を使用すると共に、一般式(3)のアルミニウム化
合物としてAlCl3・6H2Oを使用した請求項1記載のハー
ドコーティング剤。2. Na as the antimony compound of the general formula (2)
The hard coating agent according to claim 1, wherein SbF 6 is used and AlCl 3 .6H 2 O is used as the aluminum compound of the general formula (3).
グ剤によるハードコーティング膜が表面に形成されてな
ることを特徴とするプラスチック製光学製品。3. A plastic optical product comprising a hard coating film formed by the hard coating agent according to claim 1 or 2 on the surface.
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