(57)【要約】【課題】  浸漬式でレンズ基材の表面に品質の高い厚い膜を安定して製造する方法を提供する。【解決手段】  レンズ基材１０にプライマー層またはハードコート層を浸漬式で塗布する塗布工程を有するプラスチックの製造方法であって、塗布工程が、塗布液Ｈを強制的に攪拌させる第１の工程と、この塗布液Ｈにレンズ基材１０を浸漬する第２の工程と、塗布液Ｈの強制的な攪拌を停止する第３の工程と、少なくとも２０秒程度の停止時間Ｔｓが経過した後に、塗布液Ｈからレンズ基材１０を引き上げる第４の工程とを備えている製造方法を提供する。停止時間Ｔｓを設けることにより膜の厚みを大きくできるので、塗布液Ｈの粘度を下げることができ、強制攪拌する際の攪拌量を上げられるので品質の維持が容易となる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ基材にプライマー層またはハードコート層を浸漬式で塗布する塗布工程を有するプラスチックの製造方法において、
前記塗布工程は、塗布液を強制的に攪拌させる第１の工程と、
前記レンズ基材を前記塗布液に浸漬する第２の工程と、
前記塗布液の強制的な攪拌を停止する第３の工程と、
停止時間が経過した後に、前記塗布液に対し前記レンズ基材を引き上げる第４の工程とを備えている、プラスチックレンズの製造方法。
【請求項２】
請求項１において、前記塗布液は、アルコール系有機溶媒に、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２、ＳｎＯ２、Ｓｂ２Ｏ３の中の１種類または２種類以上から構成される金属酸化物微粒子または複合金属酸化物微粒子と、
分子中に重合性官能基と加水分解性官能基を有する有機ケイ素化合物とを含む、プラスチックレンズの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において、前記停止時間は、少なくとも２０秒である、プラスチックレンズの製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記塗布液の固形分濃度は、重量比で１２％から３０％であり、前記塗布液の２０℃における粘度は、０．９ｃｐｓから５．０ｃｐｓである、プラスチックレンズの製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記塗布液の温度は、２℃から１５℃である、プラスチックレンズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、眼鏡などに用いるプラスチックレンズに形成される、ハードコート層等の塗布方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
眼鏡レンズは、基材（生地）にガラスの他にプラスチックが用いられている。プラスチックレンズは、ガラスレンズに比べ軽量で、成形性、加工性および染色性が良く、さらに割れ難く安全性も高い等の多くのメリットがある。しかしながら、プラスチックレンズは軟質で非常に傷つきやすい。このため、プラスチックレンズの表面に硬度の高いハードコート層を形成し、耐擦傷性を向上させている。また、ハードコート層とレンズ基材との密着性をいっそう高めるために、レンズ基材にプライマー層を形成し、そのプライマー層の上にハードコート層を形成することも行われている。
【０００３】
これらハードコート層やプライマー層は、スピンコート法や浸漬式（ディピング方式）で塗布される。特に、浸漬式は、複数のレンズ基材の両面を一度に塗布できる点で優れている。
【特許文献１】特開平１１−１９９７９７号公報
【特許文献２】特開平９−２９９８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
基材（被塗布物）上に膜を形成する場合、膜を形成するための塗液を均一な厚みで、さらに、厚く塗れることが望ましい。例えば、樹脂性（プラスチック製）のレンズ基材の表面の保護を目的にした薄膜状の硬化層（ハードコート層等）を形成するのであれば、膜が形成された表面の硬さを十分に確保するために、薄膜といえどもハードコート層の膜厚をある程度大きくすることが必要になる。
【０００５】
一方、高品質のハードコート層を形成するためには、塗布液を塗布する際に、薄膜の内部への異物混入を防ぐことが重要である。そのためには、特許文献１に開示されているように、塗布液の粘度を小さく（低く）する方が有利である。しかしながら、浸漬式によって薄膜を塗布する場合、粘度を低くすると、レンズ基材を引き上げる過程で、表面に形成された塗布液の薄膜から塗布液が流れ落ちやすくなるので、膜厚を大きくするには不利である。
【０００６】
浸漬法（ディッピング法）で塗布する場合、塗布液の粘度が小さいと、引き上げ速度、すなわち、塗布スピードを大きくすることで対応できる。しかしながら、引き上げ速度を大きくすると、レンズ基材の表面に付着する塗布液の厚みがばらつくので、それにより形成されるハードコート層の膜厚のばらつきが大きくなり易い。したがって、ハードコート層の品質がバラツキ、歩留まりが低下する。引き上げ速度を遅くすると、所望の厚みを確保することができない。所望の厚みを確保しようとして塗布液の粘度を大きくすると、薄膜内部への異物混入を起こしやすく、さらに、液の垂れ跡が残ったまま硬化することがあるので、ハードコート層の外観の品質に影響が出やすい。
【０００７】
特許文献２には、基板を引き上げる代わりに、塗布液の液面を下げることで、基板表面に薄膜を塗布することが開示されている。液面を下げる処理は、基板を引き上げる処理と、ほぼ同じ効果を得ることができ、レンズ基材の引き上げに係るための機械的な影響を最小限に抑えて、膜品質の安定化を図ることができる。しかしながら、この方法では、膜厚を大きくするには引き上げ速度、すなわち、液面を下げる速度を大きくする必要があり、そのためには、塗布液の粘度を小さくする必要がある。塗布液の粘度を下げると、付着する膜厚が減るのでさらに液面を下げる速度を大きくする必要があり、結局、この方法では膜厚を確保することが困難である。
【０００８】
そこで、本発明においては、浸漬式でプライマー層やハードコート層を製造する際に、厚く、高品質な層を安定して塗布できる製造方法を提供することを目的としている。そのため、高品質が得やすい低粘度の塗布液であっても、浸漬法により厚い塗布膜を安定して形成できる製造方法を提供することも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のプラスチックレンズの製造方法は、レンズ基材にプライマー層またはハードコート層を浸漬式で塗布する塗布工程を有するプラスチックの製造方法において、塗布工程は、塗布液を強制的に攪拌させる第１の工程と、レンズ基材を塗布液に浸漬する第２の工程と、塗布液の強制的な攪拌を停止する第３の工程と、停止時間が経過した後に、塗布液に対しレンズ基材を引き上げる第４の工程とを備えている。この第４の工程では、相対的にレンズ基材が塗布液から引き上げられれば良く、塗布液の液面を下げる方法も含まれる。
【００１０】
上述したように、レンズ基材にプライマー層またはハードコート層を浸漬式で塗布する場合、塗布液の組成が浸漬のための槽の中で均一に分散するように、また、塗布液から定常的に異物を除去するために高速で攪拌することが望ましく、そのために、塗布液の粘度を小さくすることが望ましい。したがって、浸漬するための塗布液は、定常的に、高速で強制的に攪拌することが、膜を形成する際の品質を維持・管理するために重要であると考えられていた。
【００１１】
これに対し、本願の発明者らは、浸漬式でレンズ基材に膜を形成する際に、条件を様々に変えて膜厚の変化を比較したところ、レンズ基材を塗布液に浸漬した後、塗布液の強制的な攪拌を停止し、さらに、強制的な攪拌を停止したままの塗布液からレンズ基材を引き上げることにより、引き上げ速度を大きくしなくても、レンズ基材に付着する膜厚が大きくなることを見出した。したがって、本願の製造方法においては、第３の工程において、塗布液の強制的な攪拌を停止し、第４の工程において、強制攪拌を停止した塗布液からレンズ基材を引き上げることにより、低粘度の塗布液を用いた場合でも引き上げ速度を大きくしないで所望の膜厚の層をレンズ基材の表面に形成できる。このため、低粘度の塗布液を用いて、膜厚の大きな膜（層）を安定して形成することが可能となる。そして、第３の工程および第４の工程以外の塗布液を強制攪拌できる状態では、塗布液の粘度を低くできるので、高速で塗布液を強制攪拌でき、塗布液の品質を向上し、レンズ基材の表面に塗布される膜の品質を向上できる。したがって、本発明の製造方法により、膜厚が大きく、高品質であるという、従来の製造方法では相反していた性質を両方とも備えた膜を安定してレンズ基材の表面に形成することが可能となり、品質の高いプラスチックレンズを歩留まり良く製造することが可能となる。
【００１２】
本発明の塗布工程において塗布するのに好適な膜はハードコート層（膜）であり、そのための塗布液は、アルコール系有機溶媒に、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２、ＳｎＯ２、Ｓｂ２Ｏ３の中の１種類または２種類以上から構成される金属酸化物微粒子または複合金属酸化物微粒子と、分子中に重合性官能基と加水分解性官能基を有する有機ケイ素化合物とを含む。塗布液に固形物となる金属酸化微粒子（複合系金属酸化物微粒子）が含まれていても、塗布液の粘度を低くして、高速で強制攪拌できるので、レンズ基材を浸漬している途上の塗布液の均一性や分散性を保つことができる。
【００１３】
有機ケイ素化合物が有する重合性官能基は、ゾル−ゲル法によって硬化させるときに、エネルギーを加えることで重合性官能基を有する分子と化学結合を形成することができる官能基である。有機ケイ素化合物において、重合可能な反応基の具体例としては、ビニル基、アリル基、アクリル基、メタクリル基、エポキシ基、メルカプト基、シアノ基、アミノ基等が挙げられ。また、加水分解可能な官能基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、メトキシエトキシ基等のアルコキシ基、クロロ基、ブロモ基等のハロゲン基、アシルオキシ基等が挙げられる。
【００１４】
具体例としては、ビニルトリアルコキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリ（β−メトキシ−エトシキ）シラン、アリルトリアルコキシシラン、アクリルオキシプロピルトリアルコキシシラン、メタクリルオキシプロピルトリアルコキシシラン、メタクリルオキシプロピルジアルコキシメチルシラン、γ−グリシドオキシプロピルトリアルコキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）−エチルトリアルコキシシラン、メルカプトプロピルトリアルコキシシラン、γ−アミノプロピルトリアルコキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジアルコキシシラン、テトラメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。これらは２種以上を混合して用いてもかまわない。また、加水分解を行ってから用いた方がより有効である。
【００１５】
さらに、ハードコート層用の塗布液に含まれる成分は、上記に限定されない。例えば、ハードコート層用の塗布液には、上記成分の他に必要に応じて添加剤が含まれる。硬化触媒として、過塩素酸、過塩素酸アンモニウム、過塩素酸マグネシウム等の過塩素酸類、Ｃｕ（II）、Ｚｎ（II）、Ｃｏ（II）、Ｎｉ（II）、Ｂｅ（II）、Ｃｅ（III）、Ｔａ（III）、Ｔｉ（III）、Ｍｎ（III）、Ｌａ（III）、Ｃｒ（III）、Ｖ（III）、Ｃｏ（III）、Ｆｅ（III）、Ａｌ（III）、Ｃｅ（IV）、Ｚｒ（IV）、Ｖ（IV）等を中心金属原子とするアセチルアセトネート、アミン、グリシン等のアミノ酸、ルイス酸、有機酸金属塩等が挙げられる。この中でも最も好ましい硬化触媒としては、過塩素酸マグネシウム、Ａｌ（III）、Ｆｅ（III）のアセチルアセトネ−トが挙げられる。添加量は、固形分濃度の０．０１〜５．０重量％の範囲内が望ましい。
【００１６】
本発明の製造方法では、塗布液の粘度を下げることができる。そのための希釈に用いられる溶剤としては、アルコール類、エステル類、ケトン類、エーテル類、芳香族類等がある。また、必要に応じて、少量の帯電防止剤、分散染料・油溶染料・蛍光染料・顔料、フォトクロミック化合物等を添加し、層を形成するコーティング液の塗布性および硬化後の被膜性能を改良することもできる。
【００１７】
本発明の第４の工程における停止時間は、少なくとも２０秒であることが望ましい。本願の発明者らの実験によると、停止時間が２０秒未満の場合は、浸漬式で塗布される膜厚の増加傾向が殆ど見られないからである。
【００１８】
このように、本発明においては、粘度が低い塗布液を用いて浸漬式で所望の厚みの膜を形成できる。固形分濃度が、重量比で１２％から３０％であり、２０℃における粘度は、０．９ｃｐｓから５．０ｃｐｓの低粘度の塗布液を用いて所望の厚みの膜を形成することが可能であり、第２の工程および第３の工程以外のときに高速で強制攪拌させることにより、塗布液の品質を容易に維持あるいは向上することができる。
【００１９】
塗布液の固形分濃度は、多いほど膜厚を大きくするのに有利であるが、多すぎると薄膜を硬化させたときにクラックが発生することがある。一方、固形分濃度が少ないと、クラックは発生し難いが膜厚が確保できない。これらに対し、本発明では、固形分濃度の少ない塗布液で所望の厚みの膜を形成できるので、クラックの発生も防止でき、高品質なレンズを製造できる。
【００２０】
塗布液の粘度が高くなるほど膜厚を大きくするのに有利であるが、攪拌量が減るので膜の品質を維持することが難しい。一方、塗布液の粘度を低くすると、攪拌量を増やして膜の品質は向上できるが、膜厚を確保することが難しい。これらに対し、本発明では、塗布液の粘度が小さくても所望の膜厚で膜を形成できる。したがって、塗布液の単位時間当たりの攪拌量を確保し、塗布液がフィルターを通る回数を確保することにより、異物除去を確実に行うことができ、高品質な層、すなわち外観が良好な層を備えたプラスチックレンズを製造できる。
【００２１】
さらに、低粘度でも所望の膜厚を確保できるので、塗布液の温度も下げることができる。例えば、塗布液の温度が、２℃から１５℃であっても、所望の厚みの膜を浸漬式により形成できる。塗布液の粘度は、塗布液の成分と温度の関係から決まるので、塗布液の温度が上昇すると粘度は低くなってしまい、上記の範囲に粘度を保つためには、この程度の範囲で温度管理をすることが望ましい。また、塗布液の温度を高くすると、塗布液に上記のような固形物を含み、ゾル−ゲル法によって硬化させる場合には、液に含まれる反応成分の劣化が速くなり、液寿命（ポットライフ）が短くなってしまう。これに対し、本発明の製造方法であれば、塗布液の温度が低くても、所望の厚みの膜を形成できるので、液寿命を延ばすことができ、経済的な製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下では、本発明の製造方法により、幾つかの眼鏡用のプラスチックレンズを製造した結果を示しながら本発明についてさらに説明する。以下の実施例では、レンズ基材として、厚さ２ｍｍ、直径８０ｍｍのチオウレタン系の透明な合成樹脂基板を用い、そのレンズ基材の表面に浸漬式で、幾つかの条件を変えてハードコート層を形成し、ハードコート層の膜厚を評価した。
【００２３】
（塗布液の調製）
レンズ基板の上にハードコート層として塗布するための塗布液（ハードコート層用の塗布液）Ｈを次のように調合した。先ず、２−ｎ−ブトキシエタノール６００ｇに、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン９０４ｇを混合して撹拌しながら、２５１ｇの０．１規定の塩酸水溶液を滴下した。この塩酸水溶液を滴下完了した後、さらに２時間室温で撹拌してから、５℃の環境に１２時間放置した。
【００２４】
次いで、固形分濃度が重量比で２０％のメタノール分散ＴｉＯ２−ＺｒＯ２−ＳｉＯ２複合酸化物微粒子ゾル４０９０ｇを撹拌しながら混合した。続いて、Ｆｅ（III）アセチルアセトネート１６．０ｇと、シリコーン系界面活性剤３．００ｇとを撹拌しながら混合した後、さらに４時間室温で撹拌してから、５℃の環境に１４時間放置して、塗布液Ｈとした。この塗布液Ｈの粘度を測定した。本例では、液温２０℃の状態で測定したところ、２．１ｃｐｓであった。
【００２５】
（塗布工程）
図１に、塗布装置１の概要を模式的に示してある。本例の塗布装置１は、浸漬式（ディッピング方式）でレンズ基板１０の表面に膜を形成するものである。塗布装置１は、塗布液Ｈを保持する塗布液槽（低温槽）２と、この塗布液槽２に対面する上方に、レンズ基板１０の一端を保持しながら、設定速度で上下に移動する塗工機（昇降機）３とを有している。さらに、塗布装置１は、塗布液槽２の内部の塗布液Ｈを攪拌するための配管経路４と、配管経路４を介して塗布液Ｈを攪拌するためのポンプ５と、配管経路４を攪拌中の塗布液Ｈからゴミ等をろ過するフィルター６とを備え、塗布液Ｈを１０Ｌ／分〜３０Ｌ／分の攪拌量で強制攪拌できるようになっている。さらに、塗布装置１は、塗布液槽２の塗布液Ｈの温度を制御するクーラ７を備えており、塗布液Ｈの温度を７℃に保持しながら攪拌させている。なお、この温度における塗布液Ｈの２０℃換算の粘度は２．０ｃｐｓ〜２．２ｃｐｓである。
【００２６】
図２に、塗布装置１によりレンズ基材１０にハードコート層を塗布する工程のタイムチャートを示してある。まず、ポンプ５により塗布液Ｈを強制攪拌させながら、時刻ｔ１にレンズ基材１０を塗布液槽２の塗布液Ｈに浸漬する（第１〜第２の工程）。
【００２７】
時刻ｔ２に、レンズ基材１０が塗布液Ｈに浸ると、その状態で維持し、レンズ基材１０の引き上げを開始する時刻ｔ４より停止時間Ｔｓだけ前の時刻ｔ３にポンプ５を停止して、塗布液Ｈの強制攪拌を停止する（第３の工程）。
【００２８】
停止時間Ｔｓが経過して時刻ｔ４になると、塗布液Ｈの強制攪拌を停止したまま、塗布液槽２の塗布液Ｈからレンズ基材１０を引き上げ速度２１０ｍｍ／分で引き上げる（第４の工程）。
【００２９】
時刻ｔ５に、レンズ基材１０が塗布液槽２から完全に引き上げられた後、時刻ｔ６から、ポンプ５により塗布液Ｈの強制攪拌を再開する。
【００３０】
塗布液Ｈから引き上げられたレンズ基板１０は、１分ほど自然乾燥させた後に、８５℃の炉に４０分間投入して、付着した塗布液Ｈを仮焼成した。仮焼成終了後、１２３℃で２時間焼成して、塗布液Ｈを完全に硬化させ、ハードコート層が形成されたレンズを得た。この硬化されたハードコート層の膜厚を光反射式の膜厚測定器（オリンパス製「：ＵＳＰＭ−ＲＵ」）で測定した。
【００３１】
図３に、ポンプによる強制攪拌を停止した時間（停止時間Ｔｓ）を変えてハードコート層を形成し、膜厚を測定した結果を纏めて示してある。
【００３２】
実験例１は、停止時間Ｔｓを２０秒に設定して製造したサンプル１〜４の測定結果を示してある。いずれも、膜厚が２．０μｍ以上であり、ハードコート層として十分な膜厚が確保されている。
【００３３】
実験例２は、停止時間Ｔｓを３０秒に設定し、他の条件は、実験例１と同じに設定して製造したサンプル５〜１０の測定結果を示してある。いずれも、膜厚が２．０μｍ以上であり、ハードコート層として十分な膜厚が確保されている。
【００３４】
実験例３は、停止時間Ｔｓを６０秒に設定し、他の条件は、実験例１と同じに設定して製造したサンプル１１〜１４の測定結果を示してある。いずれも、膜厚が２．０μｍ以上であり、ハードコート層として十分な膜厚が確保されている。
【００３５】
実験例４は、停止時間Ｔｓを１０秒に設定し、他の条件は、実験例１と同じに設定して製造したサンプル１５〜１８の測定結果を示してある。１つのサンプルを除き、膜厚が２．０μｍ未満であり、ハードコート層としての膜厚がやや不足している。
【００３６】
比較例１は、停止時間Ｔｓを０秒に、すなわち停止時間をなくし、他の条件は、実験例１と同じに設定して製造したサンプル１９〜２４の測定結果を示してある。いずれも、膜厚が２．０μｍ未満であり、ハードコート層としての膜厚が不足している。
【００３７】
以上の実験例１〜４および比較例１から分かるように、停止時間Ｔｓを設けることにより、レンズ基材に浸漬式で塗布される膜の厚みを大きくすることができる。停止時間Ｔｓは１０秒程度でも塗布される膜の厚みに有意な差が見られるが、停止時間Ｔｓが２０秒以上において膜の厚みの増加は顕著であり、停止時間Ｔｓが３０秒を越えると膜の厚みは殆ど変わらない。したがって、停止時間Ｔｓは１０秒以上が望ましく、停止時間Ｔｓは２０秒以上がさらに好ましく、また、停止時間Ｔｓは、２０秒から６０秒程度の範囲内であることが特に好ましい。
【００３８】
停止時間Ｔｓを設けることにより、ハードコート層の厚みを確保できるので、粘度の低い塗布液でも所望の膜厚のハードコート層を備えたレンズを製造できる。本例では、塗布液槽２の内の塗布液Ｈの粘度を２０℃換算で２．０ｃｐｓ〜２．２ｃｐｓの範囲、液温７℃の状態で、引き上げ速度を２１０ｍｍ／分程度で、所望の２μｍ以上の膜厚を確保することができた。この程度の粘度の塗布液であると、さらには、０．９ｃｐｓ〜５．０ｃｐｓ程度の範囲の粘度の塗布液であると、高速でポンプにより強制攪拌することが可能であり、強制攪拌を停止するとき以外では攪拌量を確保でき、塗布液槽内の塗布液の品質を維持することが容易であり、ハードコート層の品質の管理も容易になる。さらに、この程度の液温の塗布液、さらには２℃〜１５℃の液温の塗布液は、長時間経過しても品質に殆ど変化がなくポットライフが長いので、長期間にわたり塗布液を使用でき、経済的である。
【００３９】
上記では、ハードコート膜を形成する塗布方法を例に説明しているが、これに限られず、塗布液はプライマー膜用の組成液や、湿式で形成される反射防止膜用の組成液であっても、本発明を適用できる。
【００４０】
さらに、上記では基板がプラスチックレンズを例に説明しているが、ガラスレンズであっても同様の効果を得ることができる。さらに、上記では、プラスチックレンズ（レンズ基板）の上に直にハードコート層を形成した例を示しているが、これに限らず、レンズ基板の上にプライマー層を設け、このプライマー層を介してハードコート層を形成したものにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る浸漬式の塗布装置の概略図。
【図２】塗布工程を示すタイムチャート。
【図３】実験結果を纏めた図。
【符号の説明】
【００４２】
１  塗布装置、２  塗布液槽、３  塗工機、４  パイプ、５  ポンプ、１０  レンズ基材
【図１】
2006267797.tif 000003
【図２】
2006267797.tif 000004
【図３】
2006267797.tif 000005