(57)【要約】  本発明は、中屈折及び高屈折シロキサン系コーティング組成物、その製造方法、及びこれから製造される光学レンズに関し、より詳細には、オルガノシラン、屈折率が１．７乃至３．０である無機酸、アルミニウムアセチルアセトン、Ｃ１−Ｃ５のアルキルセロソルブ、及び溶媒を含むシロキサン系コーティング組成物、その製造方法、及びこれから製造される光学レンズに関する。  前記シロキサン系コーティング組成物は、透明でべたつきがなく、長期間の保存安定性が優れていて、光学レンズ、産業安全ゴーグル、またはレジャー用ゴーグルなどのプラスチックレンズの表面のコーティング膜として適用可能である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）下記の化学式１で示される化合物、その加水分解物、または部分縮合物０．１乃至５０重量部、
ｂ）下記の化学式２で示される化合物、その加水分解物、または部分縮合物１０乃至６０重量部、
ｃ）屈折率が１．７乃至３．０である無機酸化物１．０乃至１００重量部、
ｄ）アルミニウムアセチルアセトン０．０１乃至１０重量部、
ｅ）Ｃ１−Ｃ５のアルキルセロソルブ１．０乃至３０重量部、及び
ｆ）溶媒１０乃至１３０重量部を含む、シロキサン系コーティング組成物。
［化学式１］
Ｒ１ａ（ＳｉＯＲ２）４−ａ
［化学式２］
Ｒ３ｂＳｉ（ＯＲ４）４−ｂ
前記化学式で、
Ｒ１及びＲ２は各々独立的にＣ１−Ｃ６のアルキル基、Ｃ１−Ｃ６のアルケニル基、Ｃ１−Ｃ６のハロゲン化アルキル基、アリル基、及びＣ３−Ｃ６の芳香族基からなる群より選択され、
Ｒ３は
【化１】
2009517522.tif 000007
であり、この時、Ｒ５はＣ１−Ｃ４のアルキレン基であり、Ｒ６は水素、Ｃ１−Ｃ４のアルキル基、及び
【化２】
2009517522.tif 000008
からなる群より選択され、この時、Ｒ７は水素、Ｃ１−Ｃ４のアルキレン基、及びＣ１−Ｃ４のアルキル基からなる群より選択され、
Ｒ４はＣ１−Ｃ６のアルキル基であり、
ａは０乃至３の整数であり、
ｂは０乃至３の整数である。
【請求項２】
前記化学式１の化合物は、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ジフェニルエトキシビニルシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、メチルトリアセトキシシラン、テトラフェノキシシラン、テトラプロポキシシラン、及びビニルトリイソプロポキシシランからなる群より選択される、請求項１に記載のシロキサン系コーティング組成物。
【請求項３】
前記化学式２の化合物は、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メチルメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルエトキシシラン、及び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からなる群より選択される、請求項１に記載のシロキサン系コーティング組成物。
【請求項４】
前記無機酸化物は、酸化チタン、酸化シリコン、酸化ジルコニウム、酸化錫、酸化セリウム、チタン酸バリウム、酸化アルミニウム、及び酸化イットリウムからなる群より選択される２種以上の酸化物を含む複合酸化物である、請求項１に記載のシロキサン系コーティング組成物。
【請求項５】
前記無機酸化物は、ＴｉＯ２−ＺｒＯ２−ＳｎＯ２、ＴｉＯ２−ＺｒＯ２−ＳｉＯ２、及びＴｉＯ２−ＳｎＯ２−ＳｉＯ２からなる群より選択される１種以上の複合酸化物である、請求項４に記載のシロキサン系コーティング組成物。
【請求項６】
前記無機酸化物は、平均粒径が５乃至３０ｎｍである、請求項１に記載のシロキサン系コーティング組成物。
【請求項７】
前記Ｃ１−Ｃ５のアルキルセロソルブは、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、及びイソプロピルセロソルブからなる群より選択される１種である、請求項１に記載のシロキサン系コーティング組成物。
【請求項８】
前記溶媒は、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔ−ブタノール、エチルアセテート、メチルアセテート、キシレン、及びトルエンからなる群より選択される１種以上の単独溶媒または混合溶媒である、請求項１に記載のシロキサン系コーティング組成物。
【請求項９】
ａ）溶媒及び触媒存在下で、下記の化学式１で示される化合物、その加水分解物、または部分縮合物から選択される少なくとも１種の化合物と、前記化学式２で示される化合物、その加水分解物、または部分縮合物から選択される少なくとも１種の化合物とを混合した後、ゾル−ゲル反応を行う段階；及び
ｂ）生成された有機−無機ゾルに、屈折率が１．７乃至３．０である無機酸化物を添加する段階；を含み、
前記段階ａ）またはｂ）のすくなくとも１つの段階で、アルミニウムアセチルアセトン及びＣ１−Ｃ５のアルキルセロソルブを添加する、シロキサン系コーティング組成物の製造方法。
［化学式１］
Ｒ１ａ（ＳｉＯＲ２）４−ａ
［化学式２］
Ｒ３ｂＳｉ（ＯＲ４）４−ｂ
前記化学式で、
Ｒ１及びＲ２は各々独立的にＣ１−Ｃ６のアルキル基、Ｃ１−Ｃ６のアルケニル基、Ｃ１−Ｃ６のハロゲン化アルキル基、アリル基、及びＣ３−Ｃ６の芳香族基からなる群より選択され、
Ｒ３は
【化３】
2009517522.tif 000009
であり、この時、Ｒ５はＣ１−Ｃ４のアルキレン基であり、Ｒ６は水素、Ｃ１−Ｃ４のアルキル基、及び
【化４】
2009517522.tif 000010
からなる群より選択され、この時、Ｒ７は水素、Ｃ１−Ｃ４のアルキレン基、及びＣ１−Ｃ４のアルキル基からなる群より選択され、
Ｒ４はＣ１−Ｃ６のアルキル基であり、
ａは０乃至３の整数であり、
ｂは０乃至３の整数である。
【請求項１０】
前記段階ａ）は、２０乃至４０℃の温度で行われる、請求項９に記載のシロキサン系コーティング組成物の製造方法。
【請求項１１】
前記アルミニウムアセチルアセトンは、段階ａ）のゾル−ゲル反応前または後に添加される、請求項９に記載のシロキサン系コーティング組成物の製造方法。
【請求項１２】
前記アルキルセロソルブは、段階ａ）のゾル−ゲル反応前または後に添加される、請求項９に記載のシロキサン系コーティング組成物の製造方法。
【請求項１３】
前記アルキルセロソルブは、アルミニウムアセチルアセトン添加後に添加される、請求項９に記載のシロキサン系コーティング組成物の製造方法。
【請求項１４】
前記触媒は、酸触媒または塩基触媒である、請求項９に記載のシロキサン系コーティング組成物の製造方法。
【請求項１５】
前記酸触媒は、酢酸、燐酸、硫酸、塩酸、硝酸、クロロスルホン酸、パラ−トルエンスルホン酸、トリクロロ酢酸、ポリリン酸、ヨウ素酸、無水ヨウ素酸、及び過塩素酸からなる群より選択される１種以上である、請求項１４に記載のシロキサン系コーティング組成物の製造方法。
【請求項１６】
前記塩基触媒は、苛性ソーダ、水酸化カリウム、ｎ−ブチルアミン、ジ−ｎ−ブチルアミン、イミダゾール、及びアンモニウムパークロレートからなる群より選択される１種以上である、請求項１４に記載のシロキサン系コーティング組成物の製造方法。
【請求項１７】
前記溶媒は、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔ−ブタノール、エチルアセテート、メチルアセテート、キシレン、及びトルエンからなる群より選択される１種以上の溶媒である、請求項９に記載のシロキサン系コーティング組成物の製造方法。
【請求項１８】
請求項１乃至８のうちのいずれか１項に記載のシロキサン系コーティング組成物で形成され、屈折率が１．５乃至１．６５であるコーティング膜を含む、光学レンズ。
【請求項１９】
前記光学レンズは、産業安全ゴーグルまたはレジャー用ゴーグルである、請求項１８に記載の光学レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中屈折及び高屈折シロキサン系コーティング組成物、その製造方法、及びこれから製造される光学レンズに関し、より詳細には、透明でべたつきがなく、長期間の保存安定性が優れていて、光学レンズ、産業安全ゴーグル、またはレジャー用ゴーグルなどのプラスチックレンズの表面のコーティング膜として適用可能な、中屈折及び高屈折シロキサン系コーティング組成物、その製造方法、及びこれから製造される光学レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のガラスレンズは、圧縮効果が高く、度数の高いレンズの製作が容易で、物質そのものの耐摩耗性が優れているため、幅広く使用されてきた。しかし、前記ガラスレンズは、外部の衝撃によって破損しやすく、染料の着色が困難であり、紫外線の遮断などの機能の付与が容易でないため、透明なプラスチックレンズに代替されつつある。
【０００３】
プラスチック材質は、透明で軽いだけでなく、耐破損性及び染料の着色性が優れていて、多様な機能の付与が容易な長所がある。そのため、プラスチックレンズは、光学レンズ、特に産業安全ゴーグル及びレジャー用ゴーグルなどに適用されている。
【０００４】
しかし、プラスチック材質の特性上、表面が軟質で、外部の衝撃によって簡単にキズができて、クラック（ｃｒａｃｋ）が発生するので、レンズとしての使用範囲に制限がある。そこで、このような短所を補完するために、プラスチックレンズの表面に耐摩耗性が優れている有機物またはシリコンコーティング剤などのコーティング組成物をコーティングして使用している。
【０００５】
前記プラスチックレンズ用コーティング組成物は、耐摩耗性、着色性、耐溶剤性、耐熱湯性、付着性、光沢性、透明性、作業性、及び保存安定性などの特性を全て有しているのが好ましいが、このうちの１つ以上の特性が不十分であるために、その使用に制限がある。
【０００６】
大韓民国公開特許第１９９８−２１８５号では、保存安定性、耐摩耗性、及び着色性が優れているシロキサン系コーティング組成物を開示している。しかし、このようなシロキサン系コーティング組成物は、透明性が低く、光学レンズなどの微細部品への適用は不適切である。
【０００７】
大韓民国公開特許第２０００−２００２６号では、耐衝撃性が優れている高屈折耐摩耗性コーティング組成物を開示している。このようなコーティング組成物は、着色性及び光沢性が低く、レジャー用ゴーグルに適用する場合、製品の品質が低下する。
【０００８】
大韓民国公開特許第２００２−９７８６号では、付着性、光沢性、保存及び作業安定性が優れているシロキサン系コーティング組成物を開示している。このようなシロキサン系コーティング組成物は、前記の特性は優れているが、着色性が若干低く、耐熱湯性の実験時にコーティング膜の表面にクラック（ｃｒａｃｋ）が発生するので、プラスチックレンズのコーティング膜としては不適切である。
【特許文献１】大韓民国公開特許第１９９８−２１８５号
【特許文献２】大韓民国公開特許第２０００−２００２６号
【特許文献３】大韓民国公開特許第２００２−９７８６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような問題点を解決するためのものであって、本発明の目的は、透明性が優れていて、べたつきがなく、長期間の保存安定性が優れている、中屈折及び高屈折シロキサン系コーティング組成物を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、前記中屈折及び高屈折シロキサン系コーティング組成物の製造方法を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、前記コーティング組成物から形成されるコーティング膜を含む光学レンズを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するために、本発明は、ａ）下記の化学式１で示される化合物、その加水分解物、または部分縮合物０．１乃至５０重量部、ｂ）下記の化学式２で示される化合物、その加水分解物、または部分縮合物１０乃至６０重量部、ｃ）屈折率が１．７乃至３．０である無機酸化物１．０乃至１００重量部、ｄ）アルミニウムアセチルアセトン０．０１乃至１０重量部、ｅ）Ｃ１−Ｃ５のアルキルセロソルブ１．０乃至３０重量部、及びｆ）溶媒１０乃至１３０重量部を含む、シロキサン系コーティング組成物を提供する。
【００１３】
［化学式１］
Ｒ１ａ（ＳｉＯＲ２）４−ａ
【００１４】
［化学式２］
Ｒ３ｂＳｉ（ＯＲ４）４−ｂ
【００１５】
前記化学式で、Ｒ１及びＲ２は各々独立的にＣ１−Ｃ６のアルキル基、Ｃ１−Ｃ６のアルケニル基、Ｃ１−Ｃ６のハロゲン化アルキル基、アリル基、及びＣ３−Ｃ６の芳香族基からなる群より選択され、Ｒ３は
【化１】
2009517522.tif 000002
であり、この時、Ｒ５はＣ１−Ｃ４のアルキレン基であり、Ｒ６は水素、Ｃ１−Ｃ４のアルキル基、及び
【化２】
2009517522.tif 000003
からなる群より選択され、この時、Ｒ７は水素、Ｃ１−Ｃ４のアルキレン基、及びＣ１−Ｃ４のアルキル基からなる群より選択され、Ｒ４はＣ１−Ｃ６のアルキル基であり、ａは０乃至３の整数であり、ｂは０乃至３の整数である。
【００１６】
また、本発明は、ａ）溶媒及び触媒存在下で、前記化学式１で示される化合物、その加水分解物、または部分縮合物から選択される少なくとも１種の化合物と、前記化学式２で示される化合物、その加水分解物、または部分縮合物から選択される少なくとも１種の化合物とを混合した後、ゾル−ゲル反応を行って、有機−無機ゾルを生成する段階；ｂ）前記有機−無機ゾルに、屈折率が１．７乃至３．０である無機酸化物を添加する段階；を含み、前記段階ａ）またはｂ）の少なくとも１つの段階で、アルミニウムアセチルアセトン及びＣ１−Ｃ５のアルキルセロソルブを添加する、シロキサン系コーティング組成物の製造方法を提供する。
【００１７】
また、本発明は、前記シロキサン系コーティング組成物で形成された中屈折または高屈折コーティング膜を含む、光学レンズを提供する。
【００１８】
［発明の実施の形態］
以下、本発明をより詳細に説明する。
【００１９】
本発明によるシロキサン系コーティング組成物は、オルガノシラン及びアルミニウムアセチルアセトンを含み、前記オルガノシランのヒドロキシ基とキレートを形成して、長期間の保存安定性及び透明性が向上するだけでなく、安定化剤であるＣ１−Ｃ５のアルキルセロソルブを含んで、べたつきがない。
【００２０】
したがって、前記シロキサン系コーティング組成物は、各種光学レンズ、特に産業安全ゴーグルまたはレジャー用ゴーグルなどの表面にコーティング膜として適用されるのに適切である。
【００２１】
本発明のコーティング組成物に使用可能なオルガノシランは、前記化学式１で示される化合物、その加水分解物、または部分縮合物と、前記化学式２で示される化合物、その加水分解物、または部分縮合物とを含む。
【００２２】
ただし、前記化学式１の化合物は、ａが１以上である場合にはＲ１がメチル基であるのが最も好ましい。前記Ｒ１のアルキル基が長くなるほど、形成されたコーティング膜が強い軟質特性を有して、コーティング膜としての物性が低下する。ここで、必要に応じて、メチル基を含む化合物及びこれと異なる置換基を含む化合物を併用することもできるが、メチル基を含むシラン化合物のモル数が他のシラン化合物のモル数より大きくなければならない。また、ａが０である場合にはＲ２がＣ１−Ｃ６のアルキル基であるのが好ましい。
【００２３】
具体的に、前記化学式１の化合物は、メチルトリメトキシシラン（ｍｅｔｈｙｌ ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）、メチルトリエトキシシラン（ｍｅｔｈｙｌ ｔｒｉｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）、ビニルトリメトキシシラン（ｖｉｎｙｌ ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）、ビニルトリエトキシシラン（ｖｉｎｙｌ ｔｒｉｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）、ジメチルジメトキシシラン（ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｄｉｍｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）、ジメチルジエトキシシラン（ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｄｉｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）、ビニルメチルジメトキシシラン（ｖｉｎｙｌ ｍｅｔｈｙｌ ｄｉｍｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）、ブチルトリメトキシシラン（ｂｕｔｙｌ ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）、ジフェニルエトキシビニルシラン（ｄｉｐｈｅｎｙｌ ｅｔｈｏｘｙ ｖｉｎｙｌｓｉｌａｎｅ）、メチルトリイソプロポキシシラン（ｍｅｔｈｙｌ ｔｒｉｉｓｏｐｒｏｐｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）、メチルトリアセトキシシラン（ｍｅｔｈｙｌ ｔｒｉａｃｅｔｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）、テトラフェノキシシラン（ｔｅｔｒａｐｈｅｎｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）テトラプロポキシシラン（ｔｅｔｒａｐｒｏｐｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）、及びビニルトリイソプロポキシシラン（ｖｉｎｙｌ ｔｒｉｉｓｏｐｒｏｐｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）からなる群より選択される１種以上である。
【００２４】
前記化学式１のオルガノシラン化合物は、組成物全体で０．１乃至５０重量部、好ましくは１．０乃至３０重量部で含まれている。万が一、前記範囲未満である場合には、コーティング膜の耐摩耗性が低下し、これとは反対に、前記範囲を超過する場合には、むしろ耐熱湯性の実験時にコーティング膜にクラックが発生する問題点が発生するようになるので、前記範囲内で適切に調節する。
【００２５】
また、前記化学式２のオルガノシラン化合物は、官能基としてエポキシ官能基を含むことによって、本発明のコーティング組成物を基材上に硬化させる時に、有機染料の着色または染色を可能にする。
【００２６】
具体的に、前記化学式２の化合物は、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（３−ｇｌｙｃｙｄｏｘｙ ｐｒｏｐｙｌ ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン（３−ｇｌｙｃｙｄｏｘｙ ｐｒｏｐｙｌ ｔｒｉｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）、３−グリシドキシプロピルメチルメトキシシラン（３−ｇｌｙｃｙｄｏｘｙ ｐｒｏｐｙｌ ｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）、３−グリシドキシプロピルメチルエトキシシラン（３−ｇｌｙｃｙｄｏｘｙ ｐｒｏｐｙｌ ｍｅｔｈｙｌｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）、及び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（β−（３，４−ｅｐｏｘｙｃｙ ｃｌｏｈｅｘｙｌ）ｅｔｈｙｌ ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）からなる群より選択される１種以上である。
【００２７】
前記化学式２のオルガノシラン化合物は、組成物全体で１０乃至６０重量部、好ましくは２０乃至４０重量部で含まれている。万が一、前記範囲未満である場合には、耐熱湯性の実験時にコーティング膜の表面にクラックが発生し、これとは反対に、前記範囲を超過する場合には、むしろコーティング膜の耐摩耗性が低下する問題点が発生するようになるので、前記範囲内で適切に調節する。
【００２８】
しかし、オルガノシランを含むコーティング組成物を長期間保存する場合、有機−無機ゾルの表面にあるヒドロキシ基（ＯＨ）間の縮合反応によって、ゾルの凝集現象が発生したり、べたつきが発生する。
【００２９】
本発明では、シロキサン系コーティング組成物のコーティング作業性及び保存安定性を向上させるために、アルミニウムアセチルアセトンを添加する。前記アルミニウムアセチルアセトンは、前記オルガノシランのヒドロキシ基とキレートを形成して、ゾルの保存安定性を向上させる役割を果たす。
【００３０】
前記アルミニウムアセチルアセトンは、組成物全体で０．０１乃至１０重量部、好ましくは０．１乃至５重量部で含まれている。万が一、前記範囲未満である場合には、効果が微小で、コーティング膜の乾燥時にべたつきが発生して、作業性が大きく低下し、これとは反対に、前記範囲を超過する場合には、むしろコーティング膜の耐摩耗性が低下して、製品の品質が低下するので、前記範囲内で適切に調節する。
【００３１】
また、前記アルミニウムアセチルアセトンと共に、保存安定性を向上させるための安定化剤としてＣ１−Ｃ５のアルキルセロソルブを含む。
【００３２】
本発明のコーティング組成物に使用可能なアルキルセロソルブは、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、及びイソプロピルセロソルブからなる群より選択される１種以上がある。
【００３３】
前記アルキルセロソルブは、組成物全体で１．０乃至３０重量部、好ましくは５乃至２０重量部で含まれている。万が一、前記範囲未満である場合には、保存安定性が低下して、ゾルの凝集現象が発生し、これとは反対に、前記範囲を超過する場合には、むしろ乾燥時にべたつきが発生して、コーティング作業性が低下する問題点が発生するようになるので、前記範囲内で適切に調節する。
【００３４】
また、本発明のシロキサン系コーティング組成物は、中屈折及び高屈折特性を有し、耐摩耗性を向上させるために、無機酸化物を一定の含有量で含む。
【００３５】
使用可能な複合酸化物は、屈折率が１．７乃至３．０である無機酸化物であり、より好ましくは、酸化チタン（ＴｉＯ２）（屈折率２．５〜２．７）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）（屈折率１．５）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）（屈折率２．２）、酸化錫（ＳｎＯ２）（屈折率２．０）、酸化セリウム（Ｃｅ２Ｏ３）（屈折率２．２）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）（屈折率２．４）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）（屈折率１．７３）、及び酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）（屈折率１．９２）からなる群より選択される２種以上の酸化物を含む複合酸化物である。
【００３６】
前記複合酸化物は、屈折率によって組成を適切にして使用することができ、好ましい例としては、ＴｉＯ２−ＺｒＯ２−ＳｎＯ２、ＴｉＯ２−ＺｒＯ２−ＳｉＯ２、及びＴｉＯ２−ＳｎＯ２−ＳｉＯ２などがある。
【００３７】
このような無機酸化物は、コーティング組成物から形成されるコーティング膜の屈折率を１．５乃至１．６５に調節して、コーティング膜が中屈折及び高屈折特性を有するようにする。
【００３８】
このような無機酸化物は、シロキサン系コーティング組成物で安定した分散状態を維持し、形成されたコーティング膜の透明性を考慮して、粒子が５乃至３０ｎｍのナノサイズ水準であるのが好ましい。
【００３９】
前記無機酸化物は、組成物全体で１．０乃至１００重量部、好ましくは５乃至８０重量部で含まれている。万が一、前記範囲未満である場合には、屈折率が適切な水準のコーティング膜の形成が困難であり、これとは反対に、前記範囲を超過する場合には、むしろコーティング膜のクラック点となってコーティング膜がひび割れたり破れて、膜の硬度が深刻に低下するので、前記範囲内で適切に調節する。
【００４０】
本発明のシロキサン系コーティング組成物は、保存安定性及び耐摩耗性などの諸般の物性を考慮して、そのｐＨ及び反応速度を調節する必要がある。
【００４１】
このような目的で触媒を使用し、その例としては、酢酸、燐酸、硫酸、塩酸、硝酸、クロロスルホン酸、パラ−トルエンスルホン酸、トリクロロ酢酸、ポリリン酸、ヨウ素酸、無水ヨウ素酸、過塩素酸などの酸触媒系、及び苛性ソーダ、水酸化カリウム、ｎ−ブチルアミン、ジ−ｎ−ブチルアミン、イミダゾール、アンモニウムパークロレートなどの塩基触媒系がある。これらは、コーティング液の最終ｐＨまたは成分による反応速度、そして適用基材に対する付着性などを考慮して、単独または２種以上を併用することができる。
【００４２】
この時、使用される溶媒は、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔ−ブタノール、エチルアセテート、メチルアセテート、キシレン、及びトルエンからなる群より選択される１種以上の単独溶媒または混合溶媒がある。前記溶媒は、組成物全体で１０乃至１３０重量部、好ましくは３０乃至１００重量部で使用される。
【００４３】
本発明のシロキサン系コーティング組成物は、基材との付着性、加工性、反射防止性などをより向上させるために、本発明の効果が低下しない範囲で各種の添加剤を追加的に使用することもできる。
【００４４】
このような添加剤の例としては、ポリオレフィン系エポキシ樹脂、シクロヘキサンオキシド、ポリグリシジルエステル類、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、またはベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、フェノール系などの紫外線吸収剤などがある。また、塗布性を向上させるために、各種界面活性剤を添加することもでき、このような界面活性剤としては、ジメチルシロキサン及びポリエーテルのブロック共重合体やグラフト共重合体、またはフッ素系界面活性剤などがある。
【００４５】
前記シロキサン系コーティング組成物は、通常のコーティング組成物の製造に使用される方法で製造され、代表的に、ａ）溶媒及び触媒存在下で、前記化学式１で示される化合物及び前記化学式２で示される化合物を混合した後、ゾル−ゲル反応を行う段階；ｂ）生成されたゾルに、屈折率が１．７乃至３．０である無機酸化物を添加する段階；を含み、前記段階ａ）またはｂ）の少なくとも１つの段階で、アルミニウムアセチルアセトン及びＣ１−Ｃ５のアルキルセロソルブを添加する。
【００４６】
具体的に、段階ａ）では、反応器で溶媒及び触媒存在下で、化学式１で示される化合物及び化学式２で示される化合物を混合した後、２０乃至４０℃の温度でゾル−ゲル反応を行う。
【００４７】
前記ゾル−ゲル反応によって生成された有機−無機ゾルは、化学式１及び化学式２の化合物が３次元網状構造からなって、分子の状態が安定していて、低温度で短時間で付着力が優れているコーティング膜を形成することができる。
【００４８】
段階ｂ）では、前記段階ａ）で生成された有機−無機ゾルに、屈折率が１．７乃至３．０である無機酸化物を添加する。
【００４９】
特に、本発明のアルミニウムアセチルアセトン及びアルキルセロソルブは、前記段階ａ）、段階ｂ）、または段階ａ）及びｂ）で添加され、好ましくは段階ａ）のゾル−ゲル反応の前または後で添加する。ただし添加順序はアルミニウムアセチルアセトンをアルキルセロソルブより先に添加する。
【００５０】
前記ゾル−ゲル反応後に、生成された有機−無機ゾルの表面のヒドロキシ基及びアルミニウムアセチルアセトンがキレートを形成して、ヒドロキシ基間の縮合反応を抑制することによって、有機−無機ゾルの凝集現象を防止する。
【００５１】
前記のように、本発明の組成物から形成されたコーティング膜は、屈折率が１．５乃至１．６５の範囲であるので、中屈折及び高屈折コーティング膜として使用可能で、各種光学レンズ、特に産業安全ゴーグル及びレジャー用ゴーグルなどのプラスチックレンズの表面にコーティングされて、プラスチックレンズの品質を向上させることができる。
【００５２】
本発明による組成物は、長期間保存してもゾルの保存安定性が低下することなく、基材コーティング後の乾燥が容易であり、工程中にホコリによる汚染が少なく、作業安定性が優れている。
【００５３】
このような組成物から形成されたコーティング膜は、硬度が４Ｈ乃至８Ｈであり、耐熱湯性の実験による付着性が優れているだけでなく、染色後の透過率が３０乃至７０％である。これと共に、高硬度で耐摩耗性及び耐溶剤性が優れていて、硬化時に変色がなく、光学的透明性が優れている特徴がある。
【００５４】
前記コーティング膜は、前記で説明したように、通常のコーティング方法を利用して、光学レンズ、産業安全ゴーグル、レジャー用ゴーグルなどのプラスチックレンズの表面にコーティング及び乾燥した後で硬化されて形成される。
【００５５】
この時、コーティング後の硬化条件は、組成物の配合比や成分によって多少異なるが、一般的には、基材の軟化点未満の温度である６０乃至１５０℃で２０分乃至１０時間硬化させることによって、目的とする特性を有するコーティング膜を形成することができる。
【００５６】
前記使用されるコーティング方法は、通常の湿式コーティング法であり、一例として、ロールコーティング、スプレーコーティング、ディップコーティング、またはスピンコーティングを使用することができるが、本発明ではこれに限定されない。
【００５７】
前記シロキサン系コーティング組成物によって形成されたコーティング膜は、分散染料で染色可能である。このような染色は、分散染料の濃度、温度、時間などの条件を任意に決定することができ、一般的には、０．１乃至１重量％の濃度の染料水溶液を使用して、８０乃至１００℃の温度で５乃至１０分間浸漬して染色する。
【００５８】
以下、本発明の実施例及び比較例を提示して、本発明をより詳細に説明する。しかし、実施例は、本発明を例示するためのものであって、本発明はこれに限定されない。
【００５９】
実施例１
（組成物の製造）
常温に維持されているジャケット反応器（ｊａｃｋｅｔ ｒｅａｃｔｏｒ）に、テトラエトキシシラン１００ｇ、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン２５０ｇ、及びメタノール１００ｇを入れた後、５分間攪拌した。ここに、アルミニウムアセチルアセトン１０ｇを入れて５分間攪拌して、ｐＨ２．５の酢酸水溶液８０ｇを入れて３時間攪拌して、ゾル−ゲル反応を行った。
次に、反応器の温度を２５℃にした後、前記ゾル−ゲル反応によって生成されたゾル溶液に、メタノールに分散されたＴｉＯ２−ＳｉＯ２−ＺｒＯ２（日産化学社製造 ＤＨ−４０、粒径７〜９ｎｍ、球形、結晶状、屈折率２．０、固形分３０重量％）３５０ｇを添加して１時間攪拌した。次に、ブチルセロソルブ１００ｇを添加して、シロキサン系コーティング組成物を製造した。
【００６０】
（コーティング膜の形成）
眼鏡用高屈折レンズ（ケミグラス社製造、ＭＲ−８、屈折率１．５９）をエッチングした後、前記製造されたシロキサン系コーティング組成物に浸漬してコーティングし、１１０℃で２時間硬化させて、コーティング膜を形成した。
【００６１】
実施例２
ブチルセロソルブの代わりにメチルセロソルブを添加することを除いては、前記実施例１と同一に実施して、シロキサン系コーティング組成物及びコーティング膜を製造した。
【００６２】
実施例３
ブチルセロソルブの代わりにエチルセロソルブを添加することを除いては、前記実施例１と同様に実施して、シロキサン系コーティング組成物及びコーティング膜を製造した。
【００６３】
実施例４
ブチルセロソルブの代わりにイソプロピルセロソルブを添加することを除いては、前記実施例１と同様に実施して、シロキサン系コーティング組成物及びコーティング膜を製造した。
【００６４】
実施例５
アルミニウムアセチルアセトン５ｇを添加することを除いては、前記実施例１と同一に実施して、シロキサン系コーティング組成物及びコーティング膜を製造した。
【００６５】
実施例６
アルミニウムアセチルアセトン２０ｇを添加することを除いては、前記実施例１と同様に実施して、シロキサン系コーティング組成物及びコーティング膜を製造した。
【００６６】
実施例７
オルガノシランのゾル−ゲル反応後に、アルミニウムアセチルアセトンを添加することを除いては、前記実施例１と同様に実施して、シロキサン系コーティング組成物及びコーティング膜を製造した。
【００６７】
実施例８
オルガノシランのゾル−ゲル反応前に、ブチルセロソルブ５０ｇを添加して反応を行い、反応後に、残りの３００ｇを添加したことを除いては、前記実施例１と同様に実施して、シロキサン系コーティング組成物及びコーティング膜を製造した。
【００６８】
実施例９
ＴｉＯ２−ＳｉＯ２−ＺｒＯ２（日産化学社製造 ＤＨ−４０、粒径７〜９ｎｍ、球形、結晶状、屈折率２．０、固形分３０重量％）１７０ｇを添加することを除いては、前記実施例１と同様に実施して、シロキサン系コーティング組成物及びコーティング膜を製造した。
【００６９】
比較例１
アルミニウムアセチルアセトンを添加しないことを除いては、前記実施例１と同一に実施して、シロキサン系コーティング組成物及びコーティング膜を製造した。
【００７０】
比較例２
ブチルセロソルブを添加せずにアセチルアセトン１００ｇを添加することを除いては、前記実施例１と同様に実施して、シロキサン系コーティング組成物及びコーティング膜を製造した。
【００７１】
比較例３
アルミニウムアセチルアセトン及びブチルセロソルブの代わりにアセチルアセトン１００ｇを添加することを除いては、前記実施例１と同一に実施して、シロキサン系コーティング組成物及びコーティング膜を製造した。
【００７２】
比較例４
アルミニウムアセチルアセトンの代わりにアルミニウムイソプロポキシド１０ｇを添加することを除いては、前記実施例１と同様に実施して、シロキサン系コーティング組成物及びコーティング膜を製造した。
【００７３】
〔実験例１：シロキサン系コーティング組成物の物性の測定〕
前記実施例及び比較例で製造された各々のシロキサン系コーティング組成物の保存安定性及び作業性を測定して、その結果を下記の表１に示した。
【００７４】
Ａ：保存安定性
２５℃で１ヶ月保存した場合の粘度変化及び沈殿度を測定した。
◎：１ｃＰ以下の粘度変化または０．１％未満の沈殿がある場合。
○：１ｃＰ超過３ｃＰ以下の粘度変化または０．１％以上０．５％未満の沈殿がある場合。
△：３ｃＰ超過の粘度変化または０．５％以上の沈殿がある場合。
【００７５】
Ｂ：作業性
コーティング後に６０℃で１０分間乾燥した後、観察した。
○：表面が完全に乾燥され、手で触った時にべたつきがない場合。
△：表面の乾燥が若干不足して、手で触った時にべたつきがある場合。
×：表面の乾燥が不良で、手で触った時に手につく場合。
【００７６】
【表１】
2009517522.tif 000004
【００７７】
前記表１を参照すれば、本発明によってブチルセロソルブ及びアルミニウムアセチルアセトンが添加された組成物の場合、時間が経過しても組成物に沈殿が発生せずに保存安定性が向上し、コーティング膜の形成時に乾燥が容易で、べたつきが発生せずに作業性が向上した。
【００７８】
これに比べて、比較例１の組成物の場合、時間の経過に伴って沈殿が若干発生し、特に、アルミニウムアセチルアセトンを使用しないので、コーティング膜の形成時に乾燥が不良で、べたつきが非常に深刻に発生した。
【００７９】
比較例２の組成物の場合、保存安定性は良好であったが、ブチルセロソルブの代わりにアセチルアセトンを使用するので、コーティング膜の形成時に乾燥が若干不足して、べたつきが発生して作業性が低下した。
【００８０】
比較例３の組成物の場合、アルミニウムアセチルアセトン及びブチルセロソルブを使用せずにアセチルアセトンだけを使用するので、保存安定性及び作業性の両方が低い結果を示した。
【００８１】
比較例４の組成物の場合、アルミニウムアセチルアセトンの代わりに従来公知されたアルミニウムイソプロポキシドを使用するので、コーティング膜の形成時に乾燥は容易であったが、時間の経過に伴って沈殿が深刻に発生した。
【００８２】
〔実験例２：コーティング膜の物性の測定〕
前記実施例及び比較例から形成された各々のコーティング膜の物性を下記の表２のように測定して、その結果を表３に示した。
【００８３】
【表２】
2009517522.tif 000005
【００８４】
【表３】
2009517522.tif 000006
【００８５】
前記表３を参照すれば、本発明によってアルミニウムアセチルアセトン及びアルキルセロソルブが添加されて製造された実施例１乃至４のコーティング膜は、屈折率が１．５８乃至１．５９で高屈折コーティング膜であり、外観、耐摩耗性、付着性、耐溶剤性、耐熱湯性、及び硬化時の変色性の全ての面で優れた結果を示した。染色性も７０％以下と良好な数値を示した。
【００８６】
比較例１のコーティング膜の場合、常温での付着性は優れていたが、耐摩耗性が低く、耐熱湯性の実験でコーティング膜及び基材の分離が深刻に発生した。また、染色性も７５％と比較的高い数値を示し、染料がコーティング膜に安定的に付着しないことを示した。
【００８７】
比較例２のコーティング膜の場合、耐熱湯性の実験による付着性は優れていたが、コーティング組成物そのもののコーティング性の不良によって耐摩耗性が低く、表面に簡単に擦り傷ができて、コーティング膜としての使用には不適切であった。
【００８８】
比較例３のコーティング膜の場合、外観及び常温での付着性は優れていて、硬化時に変色が発生しなかったが、耐摩耗性及び耐熱湯性が非常に低い。特に、乾燥時にべたつきが深刻に発生してコーティング性が非常に不良であり、硬化後に形成されたコーティング膜の耐摩耗性が非常に低く、耐熱湯性の実験でも基材から簡単に分離された。染色性も７３％で、染料そのものがコーティング膜に均一に分散及び付着しないことを示した。
【００８９】
比較例４のコーティング膜の場合、常温及び耐熱湯性の実験による付着性が優れていて、硬化時に変色が発生しなかった。しかし、保存安定性が低く、沈殿の発生によって硬化後に形成されたコーティング膜の透明性が低くて、不透明であった。さらに、耐摩耗性も２等級の結果を示し、染色性も７８％で、非常に不適切な結果を示した。
【００９０】
前記のように、本発明の中屈折及び高屈折シロキサン系コーティング組成物は、保存安定性が優れていて、乾燥が容易で、工程中にホコリによる汚染が少ないので、作業安定性が優れている。また、硬化後に形成されたコーティング膜は、透明性を維持し、耐摩耗性、耐溶剤性、及び耐熱湯性の実験による付着性が優れていて、硬化時に変色が発生しないので、光学レンズ、産業安全ゴーグル、及びレジャー用ゴーグルなどのプラスチックレンズの表面のコーティング膜として適用可能である。
【国際調査報告】
2009517522.tif 000011
2009517522.tif 000012