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JPS6231746B2 - - Google Patents
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JPS6231746B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6231746B2
JPS6231746B2 JP15624981A JP15624981A JPS6231746B2 JP S6231746 B2 JPS6231746 B2 JP S6231746B2 JP 15624981 A JP15624981 A JP 15624981A JP 15624981 A JP15624981 A JP 15624981A JP S6231746 B2 JPS6231746 B2 JP S6231746B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
scratch
silica
lenses
coating
diol
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP15624981A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5859254A (en
Inventor
Akinori Noda
Hiroshi Kawahara
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
Priority to JP15624981A priority Critical patent/JPS5859254A/en
Publication of JPS5859254A publication Critical patent/JPS5859254A/en
Publication of JPS6231746B2 publication Critical patent/JPS6231746B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は染色可能な耐擦傷性被膜を有する透明
プラスチツク材料に関するものであり、特に染色
可能な耐擦傷性被膜を有する眼鏡用レンズとして
使用されるプラスチツクレンズに関するものであ
る。 眼鏡用レンズとしてプラスチツクレンズが使用
されている。このプラスチツクレンズの材質とし
てはポリカーボネート系重合体、アクリル系重合
体、スチレン系重合体、その他の透明プラスチツ
クが知られているが、耐衝撃性や透明性等の光学
的特性の優れた眼鏡用のプラスチツクレンズとし
ては“CR―39”レンズが最も適している。CR―
39はジエチレングリコールビスアリルカーボネー
トに対する商品名であり、以下このモノマーを
CR―39あるいはCR―39モノマーと呼び、このホ
モポリマーあるいはコポリマーをCR―39ポリマ
ーと呼び、CR―39ポリマーからなるプラスチツ
クレンズをCR―39レンズと呼ぶ。 上記のようにCR―39レンズは軽量で耐衝撃
性、透明性、光学的特性にすぐれるという長所を
活かして眼鏡用レンズとして既に広く利用されて
いる。しかしながら、CR―39レンズは表面硬度
が充分ではなく、眼鏡用レンズとして使用してい
る間に受ける擦傷により表面に傷がつきそのため
に透明性が低下して眼鏡レンズとしての可使時間
が短いことが問題点とされている。 そこで本発明では、CR―39レンズの表面硬度
を実用に供せる程度にまで増し、眼鏡レンズとし
ての可使時間を長くする材料でCR―39レンズの
特色の一つである染色性の良さ、またCR―39レ
ンズとの接着性の良さを合せもつ耐擦傷性被膜を
得ることを検討した。 CR―39レンズの表面硬度を上げる耐擦傷性被
膜材料としては、従来メラミン樹脂、エポキシ樹
脂等の有機系の材料、シリカ等を蒸着法等により
基材表面に塗布する無機材料、および有機シラン
化合物を加水分解することによつて得られるポリ
アルキルシロキサンに代表される有機―無機材料
などが知られている。このうち有機系材料に関し
ては耐擦傷性が十分でなく、また、同一の染色材
を使用した時、染色速度、染色の色合いがCR―
39レンズそれ自身と大きく異なり実用上問題であ
つた。一方無機材料、有機―無機材料に関しては
硬度は十分なものの材料又は成形時のコストが高
く、また実用的な条件では染色できないという大
きな欠点があつた。 本発明者らは、以前透明プラスチツク材料に耐
擦傷性被膜を形成させるためのコーテイング組成
物について検討し、耐擦傷性は勿論透明プラスチ
ツク材料に対する接着性等に優れたコーテイング
組成物を見い出し、特許出願した(特願昭55−
43527号参照)。本発明者は、この優れたコーテイ
ング組成物をCR―39レンズに適用し、得られる
耐擦傷性被膜を有するCR―39レンズの染色性に
ついて検討した。予想に反し、この耐擦傷性被膜
を有するCR―39レンズの染色性は従来の耐擦傷
性被膜を有するCR―39レンズと比較してはるか
に優れていることを見い出した。特に優れている
点は通常の耐擦傷性被膜を有しないCR―39レン
ズの染色とほとんど同じ染色方法、および染色液
を用いて染色しうる点である。しかしながら、上
記コーテイング組成物は染色性について検討を加
えたものではなかつたので、染色速度が適当でな
かつたり、色むらが発生し易く染色の色合いも充
分満足し得るものではないことがわかつた。 本発明者は、上記コーテイング組成物を染色性
の面からさらに改良することを検討した。その結
果、上記コーテイング組成物中の多価アルコール
の種類が染色性に影響があること、および反応性
成分をあらかじめ予備縮合させておくことが必要
であることを見い出した。改良されたコーテイン
グ組成物はCR―39レンズは勿論他の透明プラス
チツク材料に対し優れた耐擦傷性被膜を形成させ
ることができ、しかも良好な染色性を与えるもの
である。本発明はその改良された染色可能な耐擦
傷性被膜を有する透明プラスチツク材料に関する
ものであり、特に改良された染色可能な耐擦傷性
被膜を有するCR―39レンズに関するものであ
る。即ち、本発明はジエチレングリコールビスア
リルカーボネートのホモポリマーあるいは共重合
性化合物とのコポリマーを成分とする透明プラス
チツク材料よりなり、少なくとも下記(A),(B)およ
び(D)、あるいは(C)および(D)の成分を含むコーテイ
ング組成物から得られる染色可能な耐擦傷性被膜
を有することを特徴とする透明プラスチツク材料
である。 (A):HO―(CH2)―nOHあるいはHO―(CH2CH2O)―o
H〔m,nはいずれも2〜6の整数〕から選
ばれる少くとも1種のジオールと微粒状シリ
カのコロイド分散液との予備縮合物。 (B):メチロール基の1部乃至全部がアルキルエー
テル化されたメチロールメラミン。 (C):上記(A)と(B)との予備縮合物。 (D):溶剤。 本発明における透明プラスチツク材料として
は、プラスチツクレンズが好ましいがこれに限ら
れるものではなく、自動車などの窓材や風防、光
学素子その他の材料に使用されるものであつても
よい。プラスチツクレンズとしては特に眼鏡用に
使用されるものが好ましい。そのプラスチツクと
しては前記のようにCR―39ポリマーが特に好ま
しいが、他のポリマーにも応用しうるものであ
る。CR―39ポリマーはCR―39モノマー(ジエチ
レングリコールビスアリルカーボネート)のホモ
ポリマーやコポリマーであり、コポリマーの場合
CR―39を主成分とするコポリマー、即ち全モノ
マー中のCR―39モノマーの割合が50モル%以上
のモノマー混合物から得られるものが好ましい。
また、CR―39モノマーと共重合しうる化合物と
してはスチレン、メチルメタクリレート、その他
のα,β―不飽和基を有するモノマーに限られる
ものではなく不飽和ポリエステル、その他のオリ
ゴマーやプレポリマーであつてもよい。CR―39
自身もある程度重合したプレスポリマー状のもの
であつてもよい。CR―39ポリマーはCR―39モノ
マーやそれと共重合しうる化合物との混合物を重
合触媒や放射線で硬化して得られる。CR―39ポ
リマーは添加剤、たとえばフオトクロミツク化合
物などを含んでいてもよく、また他の透明物質と
の積層体であつてもよい。 本発明の耐擦傷性被膜を有する透明プラスチツ
ク材料は従来の染色液で容易に染色することがで
き、良好な染色性を得ることができる。染色によ
つて主に耐擦傷性被膜が着色されるが、この被膜
を通して透明プラスチツク材料までも着色される
こともある。耐擦傷性被膜の染色性を向上させる
ために、後記のように原料であるコーテイング組
成物に使用する多価アルコールの種類やその予備
縮合の方法が重要な因子となる。以下に前記先願
の発明のコーテイング組成物の内容説明を加えて
本発明における耐擦傷性被膜を形成するコーテイ
ング組成物について説明する。 従来、テトラアルコキシシランやアルキルトリ
アルコキシシランなどの有機ケイ素化合物やその
加水分解物をアルキルエーテル化メチロールメラ
ミンと多化アルコールとに加えたコーテイング組
成物は公知であつた(特開昭51−126264号公報、
特開昭52―101235号公報等参照)。しかしなが
ら、これら有機ケイ素化合物の加水分解物はフロ
ツク状を呈し、シリカの密度も小さい。しかも加
水分解を完全に行うことは困難であり、アルコキ
シ基が残り易い。また、アルキルトリアルコキシ
シラン加水分解物のようにアルキル基を有する有
機ケイ素化合物ではアルキル基が残る。さらに反
応に関与すると考えられるシラノール基の数が少
ないことも微粒状シリカと異なる点である。これ
らの理由により、有機ケイ素化合物の加水分解物
は耐擦傷性被膜の硬度を充分に向上させない。 一方、有機ケイ素化合物の加水分解反応は遅い
反応であり、調製に1〜10日を必要とし、しかも
得られた分散液は安定性に欠け、沈降しやすいと
いう問題もある。微粒状シリカのコロイド分散液
は、上記問題をすべて解決する。微粒状シリカは
通常20〜500Åのほぼ球形の粒子であり、主に水
ガラスをイオン交換法等により調製して得られる
無機質のシリカである。この微粒状シリカは水あ
るいは有機溶媒に分散した安定なコロイド状分散
液として入手しうる。市販の微粒状シリカのコロ
イド状分散液は主に水ガラスを原料としてイオン
交換法により製造されたものといわれており、本
発明ではこの微粒状シリカのコロイド状分散液を
使用することが好ましいが、勿論この製造方法に
より得られるものに限られるものではなく、例え
ば水ガラスを原料として透析法により製造したも
のその他のものを使用しうる。微粒状シリカの粒
径は20〜500Åのものが好ましいが、さらに好ま
しくは50〜250Åである。この粒径が大きくなる
ほど耐擦傷性被膜の透明性が低下し、小さくなる
程硬度が低下する傾向がある。またこのシリカコ
ロイドは100平方Å当り3〜4個のシラノール基
を有しているといわれている。分散媒としては、
水やアルコール,トルエン,1,4―ジオキサン
等の有機溶媒が使用できるが特に有機溶媒が好ま
しい。市販の微粒状シリカのコロイド状分散液の
分散媒は主に水が用いられているが、これを有機
溶媒分散液にするには溶媒置換を行う。たとえ
ば、水分散液に水と混合可能な有機溶媒を加え限
外過法等で水を除去する方法や水分散液あるい
は上記方法で得られた有機分散液にそれら分散媒
と混合可能で、それらより沸点の高い分散媒を加
え蒸留法等によつて目的とする分散媒に置換する
方法等を使用し得る。特に好ましい分散媒はメタ
ノーール,エタノール,イソプロパノール,ブタ
ノール,2―エトキシエタノール等の炭酸数1〜
4のアルコールでありイソプロパノールが最も適
当である。 微粒状シリカと予備縮合させる多価アルコール
としては、HO―(CH2―)nOHあるいはHO―(
CH2CH2―O―)oH(m,n=2〜6)より選ば
れたジオールが好ましい。3価以上のアルコール
を用いると染色性が著るしく低下し、2級又は3
級のアルコール基を有する多価アルコールを用い
ると表面硬度が低下する。アルキレン基、エーテ
ル基以外の基を有する多価アルコールを用いると
同一の染色材を用いた場合染色の色合いがCR―
39レンズのそれと異なる。また、m,nが6より
大きな多価アルコールを用いると塗膜硬度が低下
し接着力も低下する。また、その多価アルコール
が主鎖にエーテル基を有している場合nが7以上
で染色速度がCR―39レンズのそれと比べ著るし
く速くなり、同時に耐水性も低下する。それ故、
HO―(CH2―)nOHあるいはHO―(CH2CH2―O――)
H(m,n=2〜6)なるジオールを用いるの
が最適であり、少くとも多価アルコールは実質的
にこれらのみ使用される。この範囲に入るジオー
ルならば、それを単独で用いても又2種以上を混
合して用いても塗膜硬度塗膜の染色性に大きな差
はなく、実用上全く問題がない。これらのジオー
ルの具体的な例としては、エチレングリコール,
1,3―プロパンジオール,1,4―ブタンジオ
ール,1,5―ペンタンジオール,1,6―ヘキ
サンジオール,ジエチレングリコール,トリエチ
レングリコール,テトラエチレングリコール等が
ある。 これらのジオールと微粒状シリカを単に混合し
たものと、メチロール基の一部乃至全部をアルキ
ルエーテル化したメチロールメラミンとの混合
物、またはそれら3者の予備縮合物からなるコー
ト材料を用いて塗膜を形成した場合耐水性、接着
力が低く、表面硬度も低く同一の染色材を用いた
時染色の色合いがCR―39レンズのそれと大きく
異なる。そこで、これらのジオールと微粒状シリ
カのシラノール基を反応させた予備縮合物を用い
たところ上記の問題点はすべて解決した。ジオー
ルと微粒状シリカのシラノール基の反応は、微粒
状シリカの分散媒を留去した後無溶媒で又は沸点
が100℃以上の2級又は3級アルコールあるい
は、アルコール基等活性な官能基を有しない溶媒
中で、100゜〜ジオール又は溶媒の沸点、好まし
くは130℃〜溶媒又はジオールの沸点の温度範囲
で2〜15時間好ましくは2〜6時間反応して得ら
れる。かかる溶媒の例としては、、シクロヘキサ
ノール,ジアセトンアルコール,トルエン,キシ
レン,クロロベンゼン等がある。この反応を促進
する為、リン酸,p―トルエンスルホン酸等の酸
を固形分に対し0.1〜5重量%、好ましくは0.2〜
1.0重量パーセント添加してもよい。 メチロールメラミンは、メラミンとホルムアル
デヒドを反応して得られる化合物であり、一部が
縮合した化合物を含むこともある。メチロールメ
ラミンは1〜6のメチロール基を含む化合物であ
るが、好ましくは3〜6のメチロール基を含むメ
チロールメラミンを主成分とするものが好まし
い。メラミンとアルデヒドを予備縮合して得られ
る縮合メチロールメラミンの場合も、3以上のメ
チロール基を含むものが好ましい。メチロールメ
ラミンをアルキルエーテル化するために用いられ
るアルコールとしては、メタノール,エタノー
ル,n―,またはi―プロパノール,n―,i
―,またはt―ブタノールなどの炭素数1〜4の
アルコールが用いられる。メチロールメラミンの
アルキルエーテル化したものとしてはメチルエー
テル化あるいはエチルエーテル化したものが好ま
しく、縮合メチロールメラミンの場合はプロピル
エーテル化あるいはブチルエーテル化したものが
好ましい。アルキルエーテル化はメチロール基の
一部であつてもよいが、好ましくはメチロール基
のすべてをアルキルエーテル化した化合物であ
る。最も好ましいアルキルエーテル化メチロール
メラミンはヘキサキスメトキシメチルメラミンで
ある。その他メチルエーテル化したメチロールメ
ラミンの例としては次のようなものを使用しう
る。 ヘキサメチロールメラミンペンタメチルエーテ
ル,ヘキサメチロールメラミンテトラメチルエー
テル,ペンタメチロールメラミンペンタメチルエ
ーテル,ペンタメチロールメラミンテトラメチル
エーテル,ペンタメチロールメラミントリメチル
エーテル,テトラメチロールメラミンテトラメチ
ルエーテル,テトラメチロールメラミントリメチ
ルエーテル,トリメチロールメラミントリメチル
エーテル。 アルキルエーテル化メチロールメラミン,ジオ
ールおよび微粒状シリカのコロイド状分散液の使
用の割合は特に限定されないが、耐擦傷性被膜の
硬度、染色性、接着性、耐水性その他の性質を最
良のものとするためにはある程度好ましい範囲が
ある。アルキルエーテル化メチロールメラミンと
ジオールとの割合は、グラム当量比で1:0.5〜
1:2が好ましい。グラム当量比はアルキルエー
テル化メチロールメラミンのアルキルエーテル基
とメチロール基の数とジオールの水酸基の比で表
わされる。ジオールと微粒状シリカのコロイド状
分散液の固形分との重量比は1:0.6〜1:4が
好ましい。アルキルエーテル化メチロールメラミ
ンの使用量がこの範囲を超えると造膜性が向上す
るが、コーテイング皮膜の硬度が低下する傾向が
あり、この範囲以下では、染色性が低下し耐水性
も低下する傾向がある。また、シリカの量がこの
範囲を越えると硬度は向上するが耐擦傷性被膜形
成時に熱によるクラツクが生じやすくなり、この
範囲以下では十分な硬度が得られないことが少く
ない。 本発明におけるコーテイング組成物は、微粒状
シリカとジオールの予備縮合物とアルキルエーテ
ル化メチロールメラミンの混合物であつてもよい
が、好ましくは微粒状シリカとジオールの予備縮
合物とアルキルエーテル化メチロールメラミンを
予備縮合したものである。両者の予備縮合は外温
130℃で好ましくは酸触媒存在下で行なわれる。
予備縮合の程度は、この予備縮合物をイソプロパ
ノールに溶解し固形分濃度を60wt%にした時の
粘度が50〜20000cp(センチポイズ)、好ましく
は300〜3000cpになるようにする。予備縮合をし
ない場合被膜外観が低下したり、白化を生じたり
する虞れがある。しかし両者の差は大きくなくこ
の予備縮合を行なわなくてもほとんど同じ性能の
良好な耐擦傷性被膜を得ることができる。 このコーテイング組成物を溶解する溶剤として
は種々のものを使用しうる。例えば、メタノー
ル,エタノール,n―,またはi―プロパノー
ル,n―ブチルアルコール,2―メトキシエタノ
ール,2―エトキシエタノール,2―ブトキシエ
タノール,ジアセトンアルコール,トルエン,ベ
ンゼン,N,N―ジメチルホルムアミドなどがあ
る。また、これらの溶媒や他の溶媒は2種以上を
併用することができる。また乾燥性を上げるため
に、酢酸エチル,アセトン,メチルエチルケト
ン,その他の低沸点溶媒を加えることができる。 本発明におけるコーテイング組成物にはさらに
他の成分を加えることができる。特に好ましいも
のは、アルキルエーテル化メチロールメラミンと
ジオールとの反応を促進する触媒の添加である。
この触媒としては、メラミン樹脂用硬化促進剤と
して用いられているものが使用でき、これらは上
記の反応に有効である。たとえば、触媒としては
塩化アンモニウム,硝酸アンモニウム,チオシア
ン酸アンモニウム,リン酸,p―トルエンスルホ
ン酸,アルモルスルホン酸などがある。その使用
量は、コーテイング組成物中の全有機固形分に対
して0.01〜2重量%の範囲が好ましい。 本発明のコーテイング組成物の透明プラスチツ
ク材料への塗装はスプレー塗り、浸漬塗り、はけ
塗り、ローラー塗り、スピナー塗りなどの通常の
塗布方法によつて行なうことができる。このよう
にコーテイング組成物をCR―39レンズなどに塗
布した後、80〜150℃の温度範囲さらに好ましく
は100〜130℃の温度範囲で15分〜4時間さらに好
ましくは30分〜2.5時間加熱硬化することで表面
硬度が良好で、染色性、接着性のよい透明性の良
好な塗膜を得ることができる。ここで塗膜の厚み
は0.5〜20μであるのが好ましく、2〜10μであ
るのがさらに好ましい。 以下実施例により本発明をさらに詳しく説明す
るが、本発明はこれらの実施例によつて限定され
るものではない。また、膜特性の評価は以下によ
つた。 スチール・ウールテスト;スライド距離5cm、
スライド速度35往復/分、荷重300grの条
件で#001のスチールウールによる摩耗テ
スト 染色速度;CR―39レンズ用水分散染色剤を分
散させた染色槽にサンプルを入れ、85℃5
分後の光透過率で示す。 染色の色合い;上と同様な染色槽にサンプルを
入れ85℃5分後CR―39レンズの色合いと
の差を目指観察した結果を示す。 接着性;1mm間隔のクロスカツトテープテスト
を行なつた、使用したテープは(ニチバン
のセロハンテープ)。 実施例 1〜6 平均粒径110Åの球形シリカのイソプロパノー
ル分散液*1(シリカ含量30wt%)100部(重量
部以下同じ)第1表に記載のジオール30部を混合
した後分散媒であるイソプロパノールを留去し
た。この混合物にリン酸0.3部を添加し、150℃で
4時間反応させた。この反応生成物にヘキサキス
メトキシメチルメラミンをジオールに対しグラム
当量比で1:1になるように混合した混合物に全
固形分濃度*2が60wt%になるようにイソプロパ
ノールを加え、外温130〜150でメタノールおよび
イソプロパノールを留去しながら、同時に外部よ
り反応系内の全固形分濃度が常に60wt%になる
ようにイソプロパノールを添加しながら予備縮合
させ、予備縮合物の粘度が約500cpのプレポリマ
ーを得た。このプレポリマー100部、ジアセトン
アルコール100部を加え触媒としてp―トルエン
スルホン酸0.6部、およびレベリング剤0.3部加え
た組成物を表面脱脂した直径65mmの眼鏡用CR―
39レンズに乾燥後の膜厚が3μになるようにスピ
ナー法にて塗布した後、120℃で1.5時間加熱乾燥
して得られた塗膜の物性を測定した。結果を第1
表に示す。また、下記実施例7〜13、参考例およ
び比較例1〜7の結果も同様に第1表に示す。 *1:水ガラス水溶液をイオン交換樹脂を使用
して脱塩して得られたシリカコロイド分
散液にイソプロパノール加え、蒸留によ
り水を除却して得られるもの。 *2:ここで固形分とはジオールとアルキルエ
ーテル化メチロールメラミンの官能基が
全て反応して脱アルコール反応が終了
(完了)したと仮定した時の重量を示
す。 実施例 7〜8 シリカとジオールの重量比を変えた以外は実施
例1と同じ試験を行つたもの。 実施例 9〜10 シリカ粒径を変えた以外は実施例1と同じ試験
を行つたもの。 実施例 11〜13 実施例1と同じ原料、使用量および方法で、シ
リカとジオールの予備縮合物、ヘキサキスメトキ
シメチルメラミンおよびイソプロパノールの混合
物(全固形分濃度60wt%,粘度約50〜80cp)を
製造した。この混合物をさらに予備縮合すること
なくその100部に対し実施例1と同じ量のジアセ
トンアルコール,p―トルエンスルホン酸および
レベリング剤を加えた組成物を製造しこれを用い
て実施例1と同じ試験を行つた。 参考例 耐擦傷性被膜を有しないCR―39レンズの評価
結果。 比較例 1 実施例1と同様の組成でシリカとジオールの予
備縮合をしていないもの。 比較例 2 比較例1と同様の方法でシリカの代りにメチル
トリエトキシシランの加水分解を用いたもの。 比較例 3〜7 本発明におけるジオール以外の多面アルコール
を用い実施例1と同じ試験を行つたもの。
The present invention relates to transparent plastic materials having a dyeable scratch-resistant coating, and in particular to plastic lenses used as spectacle lenses having a dyeable scratch-resistant coating. Plastic lenses are used as lenses for eyeglasses. Polycarbonate polymers, acrylic polymers, styrene polymers, and other transparent plastics are known as materials for plastic lenses, but some of them have excellent optical properties such as impact resistance and transparency. “CR-39” lenses are the most suitable plastic lenses. CR―
39 is the trade name for diethylene glycol bisallyl carbonate, and this monomer will be referred to below as
It is called CR-39 or CR-39 monomer, this homopolymer or copolymer is called CR-39 polymer, and a plastic lens made of CR-39 polymer is called CR-39 lens. As mentioned above, CR-39 lenses are already widely used as eyeglass lenses, taking advantage of their advantages of being lightweight, impact resistant, transparent, and having excellent optical properties. However, CR-39 lenses do not have sufficient surface hardness, and the scratches they receive while using them as eyeglass lenses cause scratches on the surface, which reduces their transparency and shortens their usable life as eyeglass lenses. is considered to be a problem. Therefore, in the present invention, we have developed a material that increases the surface hardness of the CR-39 lens to a level that can be used practically and extends its usable life as an eyeglass lens. We also considered creating a scratch-resistant coating that also has good adhesion to CR-39 lenses. Conventional scratch-resistant coating materials that increase the surface hardness of CR-39 lenses include organic materials such as melamine resin and epoxy resin, inorganic materials such as silica applied to the substrate surface by vapor deposition, and organic silane compounds. Organic-inorganic materials typified by polyalkylsiloxanes obtained by hydrolyzing are known. Among these, organic materials do not have sufficient scratch resistance, and when the same dyeing material is used, the dyeing speed and color tone are CR-
This was very different from the 39 lens itself and was a practical problem. On the other hand, inorganic materials and organic-inorganic materials have sufficient hardness, but have the major disadvantage that they are expensive at the time of material or molding, and cannot be dyed under practical conditions. The present inventors previously studied coating compositions for forming scratch-resistant films on transparent plastic materials, and discovered a coating composition that had excellent scratch resistance as well as adhesion to transparent plastic materials, and filed a patent application. (Special request 1982-
(See No. 43527). The present inventor applied this excellent coating composition to a CR-39 lens and examined the stainability of the resulting CR-39 lens having an abrasion-resistant coating. Contrary to expectations, we found that the dyeing properties of CR-39 lenses with this scratch-resistant coating were far superior to CR-39 lenses with conventional scratch-resistant coatings. A particular advantage is that it can be dyed using almost the same staining method and staining solution as for CR-39 lenses, which do not have a normal scratch-resistant coating. However, since the dyeability of the coating composition described above was not considered, it was found that the dyeing speed was not appropriate, color unevenness was likely to occur, and the dyed hue was not fully satisfactory. The present inventors have considered further improving the coating composition from the viewpoint of dyeability. As a result, they found that the type of polyhydric alcohol in the coating composition has an effect on the dyeability, and that it is necessary to precondense the reactive components in advance. The improved coating composition is capable of forming an excellent scratch resistant coating on CR-39 lenses as well as other transparent plastic materials and provides good stainability. This invention relates to transparent plastic materials having improved dyeable scratch-resistant coatings, and more particularly to CR-39 lenses having improved dyeable scratch-resistant coatings. That is, the present invention comprises a transparent plastic material comprising a homopolymer of diethylene glycol bisallyl carbonate or a copolymer with a copolymerizable compound, and comprises at least the following (A), (B) and (D), or (C) and ( A transparent plastic material characterized in that it has a dyeable scratch-resistant coating obtained from a coating composition comprising component D). (A): HO―(CH 2 )― n OH or HO―(CH 2 CH 2 O)― o
A precondensate of at least one diol selected from H [m and n are both integers of 2 to 6] and a colloidal dispersion of finely divided silica. (B): Methylolmelamine in which part or all of the methylol groups are alkyl etherified. (C): Precondensate of the above (A) and (B). (D): Solvent. The transparent plastic material in the present invention is preferably a plastic lens, but is not limited thereto, and may be used for window materials, windshields, optical elements, and other materials of automobiles. Particularly preferred plastic lenses are those used for eyeglasses. As mentioned above, CR-39 polymer is particularly preferred as the plastic, but other polymers may also be used. CR-39 polymer is a homopolymer or copolymer of CR-39 monomer (diethylene glycol bisallyl carbonate);
Copolymers containing CR-39 as a main component, ie, those obtained from monomer mixtures in which the proportion of CR-39 monomers in all monomers is 50 mol % or more, are preferred.
In addition, compounds that can be copolymerized with CR-39 monomers are not limited to styrene, methyl methacrylate, and other monomers having α,β-unsaturated groups, but include unsaturated polyesters, other oligomers, and prepolymers. Good too. CR-39
It may also be in the form of a pressed polymer that has been polymerized to some extent. CR-39 polymer is obtained by curing a mixture of CR-39 monomer and a compound that can be copolymerized with it using a polymerization catalyst or radiation. The CR-39 polymer may contain additives, such as photochromic compounds, and may be laminated with other transparent materials. The transparent plastic material having the scratch-resistant coating of the present invention can be easily dyed with conventional dyeing solutions, and good dyeability can be obtained. Dyeing primarily colors the scratch-resistant coating, but also transparent plastic materials may also be colored through this coating. In order to improve the dyeability of the scratch-resistant coating, the type of polyhydric alcohol used in the raw material coating composition and its precondensation method are important factors, as described below. The coating composition for forming the scratch-resistant coating according to the present invention will be explained below along with the contents of the coating composition according to the invention of the earlier application. Hitherto, coating compositions have been known in which organosilicon compounds such as tetraalkoxysilanes and alkyltrialkoxysilanes and their hydrolysates are added to alkyl etherified methylolmelamine and polyhydric alcohols (Japanese Patent Application Laid-Open No. 126264/1983). Public notice,
(See Japanese Patent Application Laid-Open No. 101235, etc.). However, the hydrolysates of these organosilicon compounds have a floc-like appearance and the density of silica is low. Moreover, it is difficult to completely hydrolyze, and alkoxy groups tend to remain. Further, in an organosilicon compound having an alkyl group such as an alkyltrialkoxysilane hydrolyzate, the alkyl group remains. Furthermore, it differs from particulate silica in that it has fewer silanol groups, which are thought to be involved in the reaction. For these reasons, hydrolysates of organosilicon compounds do not sufficiently improve the hardness of scratch-resistant coatings. On the other hand, the hydrolysis reaction of organosilicon compounds is a slow reaction, requiring 1 to 10 days for preparation, and the resulting dispersion lacks stability and is prone to sedimentation. Colloidal dispersions of finely divided silica solve all of the above problems. Particulate silica is usually approximately spherical particles of 20 to 500 Å, and is an inorganic silica obtained mainly by preparing water glass by an ion exchange method or the like. This particulate silica is available as a stable colloidal dispersion in water or an organic solvent. Commercially available colloidal dispersions of fine-grained silica are said to be produced by an ion exchange method using water glass as a raw material, and it is preferable to use this colloidal dispersion of fine-grained silica in the present invention. Of course, it is not limited to those obtained by this manufacturing method, and for example, those manufactured by a dialysis method using water glass as a raw material and others can be used. The particle size of the finely divided silica is preferably 20 to 500 Å, more preferably 50 to 250 Å. As the particle size increases, the transparency of the scratch-resistant coating tends to decrease, and as the particle size decreases, the hardness tends to decrease. Moreover, this silica colloid is said to have 3 to 4 silanol groups per 100 square angstroms. As a dispersion medium,
Water, alcohol, toluene, organic solvents such as 1,4-dioxane, etc. can be used, and organic solvents are particularly preferred. Water is mainly used as the dispersion medium for commercially available colloidal dispersions of finely divided silica, but in order to turn this into an organic solvent dispersion, solvent replacement is performed. For example, it is possible to add a water-miscible organic solvent to an aqueous dispersion and remove water by ultrafiltration, etc., or to mix an aqueous dispersion or an organic dispersion obtained by the above method with a dispersion medium. A method may be used in which a dispersion medium with a higher boiling point is added and replaced with the desired dispersion medium by distillation or the like. Particularly preferred dispersion media include methanol, ethanol, isopropanol, butanol, 2-ethoxyethanol, etc., which have carbon atoms of 1 to 1.
4, and isopropanol is the most suitable. The polyhydric alcohol to be precondensed with finely divided silica is HO-(CH 2 -) n OH or HO-(
Diols selected from CH 2 CH 2 —O—) o H (m, n=2 to 6) are preferred. If trihydric or higher alcohols are used, the dyeability will be significantly reduced, resulting in secondary or tertiary alcohols.
When a polyhydric alcohol having a grade alcohol group is used, the surface hardness decreases. When polyhydric alcohols having groups other than alkylene groups and ether groups are used, the color tone of the dyeing will be CR-
It is different from that of the 39 lens. Furthermore, if a polyhydric alcohol with m and n greater than 6 is used, the hardness of the coating film will decrease and the adhesive strength will also decrease. Further, when the polyhydric alcohol has an ether group in its main chain, when n is 7 or more, the dyeing speed becomes significantly faster than that of CR-39 lenses, and at the same time, the water resistance decreases. Therefore,
HO―(CH 2 ―) n OH or HO―(CH 2 CH 2 ―O――)
o H (m, n=2 to 6) diol is optimally used, and at least polyhydric alcohols are substantially the only ones used. If the diol falls within this range, whether it is used alone or in a mixture of two or more types, there is no big difference in coating hardness and dyeability of the coating, and there is no practical problem at all. Specific examples of these diols include ethylene glycol,
Examples include 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, and tetraethylene glycol. A coating film is formed using a coating material consisting of a simple mixture of these diols and fine-grained silica, a mixture of methylolmelamine in which some or all of the methylol groups are alkyl etherified, or a precondensation product of these three. When formed, it has low water resistance, low adhesion, and low surface hardness, and when the same dyeing material is used, the dyed color is significantly different from that of CR-39 lenses. Therefore, by using a precondensate obtained by reacting these diols with the silanol groups of particulate silica, all of the above problems were solved. The reaction between the diol and the silanol group of the finely divided silica can be carried out without a solvent after distilling off the dispersion medium of the finely divided silica, or by using a secondary or tertiary alcohol with a boiling point of 100°C or higher, or a secondary or tertiary alcohol with an active functional group such as an alcohol group. It is obtained by reacting for 2 to 15 hours, preferably for 2 to 6 hours, in a solvent without water, at a temperature ranging from 100° to the boiling point of the diol or solvent, preferably from 130°C to the boiling point of the solvent or diol. Examples of such solvents include cyclohexanol, diacetone alcohol, toluene, xylene, chlorobenzene, and the like. To accelerate this reaction, add 0.1 to 5% by weight of an acid such as phosphoric acid or p-toluenesulfonic acid, preferably 0.2 to 5% by weight based on the solid content.
May be added at 1.0 weight percent. Methylolmelamine is a compound obtained by reacting melamine and formaldehyde, and may include a partially condensed compound. Methylolmelamine is a compound containing 1 to 6 methylol groups, and preferably one whose main component is methylolmelamine containing 3 to 6 methylol groups. Also in the case of condensed methylolmelamine obtained by precondensing melamine and aldehyde, one containing three or more methylol groups is preferable. Alcohols used for alkyl etherification of methylolmelamine include methanol, ethanol, n-, or i-propanol, n-, i-propanol,
An alcohol having 1 to 4 carbon atoms such as ``-'' or t-butanol is used. The alkyl etherified methylolmelamine is preferably methyl etherified or ethyl etherified, and the condensed methylolmelamine is preferably propyl etherified or butyl etherified. A part of the methylol group may be alkyl etherified, but preferably all of the methylol group is alkyl etherified. The most preferred alkyl etherified methylolmelamine is hexakismethoxymethylmelamine. Other examples of methylolmelamine that have been methyl etherified include the following. Hexamethylol melamine pentamethyl ether, hexamethylol melamine tetramethyl ether, pentamethylol melamine pentamethyl ether, pentamethylol melamine tetramethyl ether, pentamethylol melamine trimethyl ether, tetramethylol melamine tetramethyl ether, tetramethylol melamine trimethyl ether, trimethylol melamine Trimethyl ether. The proportion of the colloidal dispersion of alkyl etherified methylol melamine, diol, and finely divided silica is not particularly limited, but it should optimize the hardness, dyeability, adhesion, water resistance, and other properties of the scratch-resistant coating. There is a certain preferable range for this. The ratio of alkyl etherified methylolmelamine and diol is 1:0.5 to 1:0.5 in gram equivalent ratio.
1:2 is preferred. The gram equivalent ratio is expressed as the ratio of the number of alkyl ether groups and methylol groups in the alkyl etherified methylol melamine to the hydroxyl groups of the diol. The weight ratio of the diol to the solid content of the colloidal dispersion of finely divided silica is preferably 1:0.6 to 1:4. If the amount of alkyl etherified methylol melamine used exceeds this range, film forming properties will improve, but the hardness of the coating film will tend to decrease, and if it is below this range, dyeability and water resistance will tend to decrease. be. Furthermore, if the amount of silica exceeds this range, the hardness improves, but cracks due to heat tend to occur during the formation of the scratch-resistant coating, and if the amount is below this range, sufficient hardness is often not obtained. The coating composition in the present invention may be a mixture of a precondensate of particulate silica and diol and an alkyl etherified methylol melamine, but preferably a mixture of a precondensate of particulate silica and a diol and an alkyl etherified methylol melamine. It is precondensed. Precondensation of both is performed at ectotherm.
The reaction is carried out at 130°C, preferably in the presence of an acid catalyst.
The degree of precondensation is such that when this precondensate is dissolved in isopropanol to give a solid content concentration of 60 wt%, the viscosity is 50 to 20,000 cp (centipoise), preferably 300 to 3,000 cp. If precondensation is not performed, there is a risk that the appearance of the film will deteriorate or whitening will occur. However, the difference between the two is not so great that a good scratch-resistant coating with almost the same performance can be obtained even without this precondensation. Various solvents can be used to dissolve the coating composition. For example, methanol, ethanol, n- or i-propanol, n-butyl alcohol, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, 2-butoxyethanol, diacetone alcohol, toluene, benzene, N,N-dimethylformamide, etc. be. Moreover, two or more types of these solvents and other solvents can be used in combination. Further, in order to improve drying properties, ethyl acetate, acetone, methyl ethyl ketone, and other low boiling point solvents can be added. Other ingredients may be added to the coating composition of the present invention. Particularly preferred is the addition of a catalyst that promotes the reaction of the alkyl etherified methylol melamine with the diol.
As this catalyst, those used as curing accelerators for melamine resins can be used, and these are effective for the above reaction. For example, examples of the catalyst include ammonium chloride, ammonium nitrate, ammonium thiocyanate, phosphoric acid, p-toluenesulfonic acid, and almolsulfonic acid. The amount used is preferably in the range of 0.01 to 2% by weight based on the total organic solids in the coating composition. The coating composition of the present invention can be applied to transparent plastic materials by conventional application methods such as spraying, dipping, brushing, roller coating, spinner coating, and the like. After applying the coating composition to a CR-39 lens or the like in this manner, it is heat cured at a temperature range of 80 to 150°C, more preferably 100 to 130°C for 15 minutes to 4 hours, more preferably 30 minutes to 2.5 hours. By doing so, it is possible to obtain a coating film with good surface hardness, good dyeability, good adhesion, and good transparency. The thickness of the coating film is preferably 0.5 to 20μ, more preferably 2 to 10μ. The present invention will be explained in more detail with reference to Examples below, but the present invention is not limited by these Examples. Furthermore, the evaluation of film properties was as follows. Steel wool test; sliding distance 5cm,
Abrasion test using #001 steel wool at a sliding speed of 35 reciprocations/min and a load of 300gr. Dyeing speed: Place the sample in a dyeing tank containing CR-39 water dispersion dye for lenses, and heat at 85℃5.
It is expressed as the light transmittance after minutes. Dyeing tint: The sample was placed in the same dyeing tank as above and observed at 85°C for 5 minutes, aiming to determine the difference in tint with the CR-39 lens. Adhesion: The tape used was (Nichiban's cellophane tape), which was tested with cross-cut tape at 1 mm intervals. Examples 1 to 6 Isopropanol dispersion of spherical silica with an average particle size of 110 Å *1 (Silica content 30 wt%) 100 parts (same below weight parts) After mixing 30 parts of the diol listed in Table 1, isopropanol as a dispersion medium was removed. 0.3 part of phosphoric acid was added to this mixture, and the mixture was reacted at 150°C for 4 hours. This reaction product was mixed with hexakismethoxymethylmelamine at a gram equivalent ratio of 1:1 to the diol, and isopropanol was added so that the total solid concentration *2 was 60 wt%. While methanol and isopropanol are distilled off at 150° C., isopropanol is simultaneously added from the outside so that the total solids concentration in the reaction system is always 60 wt%. I got it. A CR for eyeglasses with a diameter of 65 mm is prepared by degreasing the surface of a composition containing 100 parts of this prepolymer, 100 parts of diacetone alcohol, 0.6 parts of p-toluenesulfonic acid as a catalyst, and 0.3 parts of a leveling agent.
39 lenses using a spinner method so that the film thickness after drying was 3 μm, and then heated and dried at 120° C. for 1.5 hours, and the physical properties of the resulting coating film were measured. Results first
Shown in the table. Further, the results of Examples 7 to 13, Reference Examples, and Comparative Examples 1 to 7 below are also shown in Table 1. *1: Obtained by adding isopropanol to a silica colloid dispersion obtained by desalting a water glass aqueous solution using an ion exchange resin and removing water by distillation. *2: Here, the solid content refers to the weight assuming that all the functional groups of the diol and the alkyl etherified methylolmelamine have reacted and the dealcoholization reaction has been completed. Examples 7-8 The same test as in Example 1 was conducted except that the weight ratio of silica and diol was changed. Examples 9-10 The same test as in Example 1 was conducted except that the silica particle size was changed. Examples 11 to 13 Using the same raw materials, usage amounts, and method as in Example 1, a mixture of silica and diol precondensate, hexakismethoxymethylmelamine, and isopropanol (total solid concentration 60 wt%, viscosity approximately 50 to 80 cp) was prepared. Manufactured. Without further precondensing this mixture, the same amounts of diacetone alcohol, p-toluenesulfonic acid, and leveling agent as in Example 1 were added to 100 parts of this mixture to prepare a composition, which was then used in the same manner as in Example 1. I conducted a test. Reference example Evaluation results of CR-39 lens without scratch-resistant coating. Comparative Example 1 Same composition as Example 1, but without precondensation of silica and diol. Comparative Example 2 A method similar to Comparative Example 1, except that methyltriethoxysilane was hydrolyzed instead of silica. Comparative Examples 3 to 7 The same tests as in Example 1 were conducted using polyhedral alcohols other than the diols of the present invention.

【表】【table】

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ジエチレングリコールビスアリルカーボネー
トのホモポリマーあるいは共重合性化合物とのコ
ポリマーを成分とする透明プラスチツク材料より
なり、少なくとも下記(A),(B)および(D)、あるいは
(C)および(D)の成分を含むコーテイング組成物から
得られる染色可能な耐擦傷性被膜を有することを
特徴とする透明プラスチツク材料。 (A):HO―(CH2)―nOHあるいはHO―(CH2CH2O)―o
H[m,nはいずれも2〜6の整数]から選
ばれる少なくとも1種のジオールと微粒状シ
リカのコロイド状分散液との予備縮合物。 (B):メチロール基の一部乃至全部がアルキルエー
テル化されたメチロールメラミン。 (C):上記(A)と(B)との予備縮合物。 (D):溶剤。 2 透明プラスチツク材料が眼鏡用レンズである
ことを特徴とする特許請求の範囲1の材料。
[Scope of Claims] 1. A transparent plastic material comprising a homopolymer of diethylene glycol bisallyl carbonate or a copolymer with a copolymerizable compound, comprising at least the following (A), (B) and (D), or
A transparent plastic material characterized in that it has a dyeable scratch-resistant coating obtained from a coating composition comprising components (C) and (D). (A): HO―(CH 2 )― n OH or HO―(CH 2 CH 2 O)― o
A precondensate of at least one diol selected from H [m and n are both integers of 2 to 6] and a colloidal dispersion of finely divided silica. (B): Methylolmelamine in which part or all of the methylol groups are alkyl etherified. (C): Precondensate of the above (A) and (B). (D): Solvent. 2. The material according to claim 1, characterized in that the transparent plastic material is a lens for spectacles.
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