機能性シラン化合物、コーティング液及びプラスチックレンズの製造方法
【課題】コート膜の密着性及び耐擦傷性を実現すると共に、反応の制御が容易である機能性シラン化合物を提供する。
【解決手段】鎖状分子の末端に加水分解可能な官能基を有するケイ素が形成され、鎖状分子の途中に１つ以上のウレア結合を有する機能性シラン化合物を構成する。
【解決手段】鎖状分子の末端に加水分解可能な官能基を有するケイ素が形成され、鎖状分子の途中に１つ以上のウレア結合を有する機能性シラン化合物を構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能性シラン化合物及び、この機能性シラン化合物を用いたコーティング液に係わる。また、本発明は、このコーティング液を使用したプラスチックレンズの製造方法に係わる。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックレンズの表面には、種々のコーティングが施されている。
このようなコーティングとしては、例えば、耐擦傷性を向上させるハードコートが挙げられる。
【０００３】
プラスチックレンズのコーティング層には、シランカップリング剤と無機微粒子ゾルが含まれている。
シランカップリング剤は、無機微粒子の界面や被塗布材の界面で化学結合をして仲立ちとなる。
また、シランカップリング剤は、無機微粒子の分散性も向上させる。
【０００４】
ところで、プラスチックレンズは、人の顔面に装着されるものであり、第三者の目に触れるものである。
このため、プラスチックレンズに傷が付くことは好ましくない。
【０００５】
また、眼鏡の着脱の頻度や、人の使用環境（例えば、湿度、温度、光環境）を考えると、プラスチックレンズは、比較的過酷な取り扱いを受ける。
従って、プラスチックレンズのコーティングは、耐擦傷性が高いこと、密着性に優れることが求められる。
さらに、プラスチックレンズの光学性能を考慮すると、その機能を発揮できる範囲で極めて薄いコーティングであることが求められる。
【０００６】
そこで、例えば、複数種類のシラン化合物を調合して、耐衝撃性と密着性を高める技術が提案されている（特許文献１参照。）。
具体的には、アルコキシシランの加水分解生成物及び金属酸化物ゾルを含有するハードコート組成物において、アルコキシシランが、４官能シランと、グリシシジル基を有する３官能シランと、ウレイドアルキル基を有する３官能シランと、グリシジル基を有する２官能シラン又はテトラスルファンのどちらか一方とを含有している。即ち、４種類のシランを含有している構成である。
【０００７】
また、プラスチックレンズ用コート膜以外でも、例えば、基板に樹脂を密着させるために、シランカップリング剤から成るプライマー層を形成することが提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１３８２１１号公報
【特許文献２】特開２００３−３２０５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記特許文献１に記載された構成のように、シランカップリング剤を複数種類混ぜ合わせると、反応の制御が難しくなる。
そのため、コート膜に不要な色味が生じてしまったり、他の要因でレンズに不具合が生じてしまったりする恐れがある。
【００１０】
また、プラスチックレンズ用のコーティングに限らず、様々な用途のコート膜においても、コート膜が密着性及び耐擦傷性を共に有していることが求められる。
【００１１】
上述した問題の解決のために、本発明においては、コート膜の密着性及び耐擦傷性を実現すると共に、反応の制御が容易である機能性シラン化合物及び、この機能性シラン化合物を用いたコーティング液を提供するものである。
また、本発明においては、このようなコーティング液を用いて作製したプラスチックレンズの製造方法も提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の発明者らは、シランカップリング剤の密着効果を向上させるバインダーの役割を果たす化合物について、検討した。
そして、発明者らは、シランカップリング剤に添加することにより密着性を著しく向上する機能性シラン化合物を見いだし、本発明に至った。
【００１３】
本発明の機能性シラン化合物は、鎖状分子の末端に加水分解可能な官能基を有するケイ素が形成され、鎖状分子の途中に１つ以上のウレア結合を有する。
なお、鎖状分子の途中が分岐していてもよく、各種官能基を有していてもよい。
【００１４】
そして、加水分解可能な官能基としては、アルコキシ基やハロゲン等が挙げられる。
より好ましい、加水分解可能な官能基は、アルコキシ基である。アルコキシ基は、例えば、メトキシ基やエトキシ基、プロピルオキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基等が挙げられる。
【００１５】
本発明のコーティング液は、シランカップリング剤を主体とするコーティング液であり、前記本発明の機能性シラン化合物を含む。
そして、本発明のコーティング液を実際に使用する際には、機能性シラン化合物とシランカップリング剤とを、溶媒に分散させて、液状（コート液）とする。
本発明のコーティング液には、用途を考慮して、必要に応じて、無機微粒子を含有させる。
【００１６】
本発明のコーティング液は、例えば、プラスチックレンズの湿式成膜用のコーティング液として用いて好適である。プラスチックレンズ上に形成する湿式成膜とは、例えば、ハードコート層、プライマー層、フォトクロミック層、及び、有機反射防止膜層が挙げられる。
【００１７】
本発明のプラスチックレンズの製造方法は、前記本発明のコーティング液を調合する工程と、レンズ基板にコーティング液を塗布して塗膜を形成する工程と、この塗膜を硬化させて、レンズ基板上にコート層を形成する工程とを含む。
【００１８】
上述の本発明の機能性シラン化合物によれば、鎖状分子の末端に加水分解反応可能なケイ素（シラン基）を有することにより、有機化合物と無機化合物の親和性を向上させることができる。
【００１９】
さらに、上述の本発明の機能性シラン化合物によれば、鎖状分子の途中に１つ以上のウレア結合を有するので、ウレア結合のカルボニル基が、僅かな極性を有する官能基とでも原子間力結合を実現する。
これにより、例えば、対象物（機能性シラン化合物を使用する対象である、他の物質）の官能基に水素が露出している場合には、ウレア結合の酸素と、対象物の水素とが、水素結合をする。また、例えば、対象物の官能基に電気陰性度の強いハロゲンや酸素や窒素が露出していれば、対象物のそれらの元素と、ウレア結合の窒素と結合している水素とが、水素結合をする。
そして、カルボニル基は、酸素と結合している炭素の残りの結合手がいずれも窒素と結合しており、炭素を中心とした電子雲の形状が崩れにくい。
これにより、対象物に対して安定した反応性を維持することができる。
【００２０】
上述の本発明のコーティング液によれば、コーティング液に含まれる機能性シラン化合物が、鎖状分子の末端に加水分解反応可能なケイ素（例えば、シラノール基、アルコキシ基と結合しているケイ素、又は、ハロゲン基と結合しているケイ素）を有することで、有機化合物と無機化合物の親和性を向上させることができる。
これにより、コーティング液に、例えば、顔料や酸化物ゾル等の無機物質を分散させる場合において、それら無機物質とコーティング液との親和性を向上させることができ、無機物質のコーティング液への分散性を向上させることができる。
【００２１】
被コート材が無機物質の場合、コーティング液に含まれる機能性シラン化合物が、被コート剤の表面と加水分解による化学結合を生じ、接着力を向上させる。
その結果、コーティング液と被コート材の密着性が向上する。
【００２２】
前述したように、ウレア結合のカルボニル基は、僅かな極性を有する化合物であれば結合可能である。
このような結合可能な化合物が有する構造としては、具体的には、ウレタン結合、チオウレタン結合、エピスルフィド結合、エーテル結合、等が挙げられる。
チオウレタン結合やエピスルフィド結合が含まれるプラスチックは、高屈折率プラスチックレンズ基板に適用されている。例えば、前記レンズ基板に前記コーティング液を塗工すると、レンズ基板上に密着性に優れた被膜を形成することができる。
【００２３】
ここで、チオウレタン結合とウレア結合とが水素結合した状態を、以下に例示する。
【化１】
【００２４】
また、エーテル結合とウレア結合とが水素結合した状態を、以下に例示する。
【化２】
【００２５】
このように、エーテル結合の酸素原子の周りの−の電荷の部分と、ウレア結合の窒素原子に結合した水素原子とが、水素結合する。
【００２６】
上述の本発明のプラスチックレンズの製造方法によれば、本発明のコーティング液を調合して、このコーティング液をレンズ基板に塗布して塗膜を形成し、この塗膜を硬化させてレンズ基板上にコート層を形成する。これにより、レンズ基板上に密着性良く、コート層を形成することができる。また、コーティング液中の無機物質の分散性を向上させることができるので、硬化して得られるコート層中においても無機物質の分散性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２７】
上述の本発明の機能性シラン化合物によれば、有機化合物と無機化合物の親和性を向上させることができる。そして、ウレア結合のカルボニル基が、僅かな極性を有する官能基とでも原子間力結合を実現する。これにより、対象物に対する接着力を向上することが可能になる。
また、対象物に対して安定した反応性を維持することができるので、反応の制御が容易である。
【００２８】
上述の本発明のコーティング液によれば、無機物質のコーティング液への分散性を向上させることができるので、コート液に無機物質を分散させても、その無機物が脆点になりにくい、強硬な膜をコーティングすることができる。これにより、耐擦傷性や耐衝撃性を有する強固なコート膜を形成することが可能になる。
また、コート膜自体にウレア結合による極性を与えることから、コート膜の下層及び当コート膜のさらに上層に被膜を形成する際に、その上下層に含まれる物質がウレア結合と水素結合を実現できる極性を備えていれば、上下層との密着も確実に得ることができる。
従って、本発明のコーティング液によれば、コート膜の密着性及び耐擦傷性を実現することが可能になる。
【００２９】
上述の本発明のプラスチックレンズの製造方法によれば、レンズ基板上に密着性良く、コート層を形成することができ、下層のレンズ基板や他の被膜、上層の他の被膜との密着性の良好なコート層を形成することができる。
また、コート層中においても無機物質の分散性を向上させることができるので、耐擦傷性や耐衝撃性を有する強固なコート層を形成することが可能になる。
従って、本発明のプラスチックレンズの製造方法によれば、密着性及び耐擦傷性に優れたコート層を有するプラスチックレンズを製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】レンズのハードコート層にクロスカットを形成した箇所を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の機能性シラン化合物は、鎖状分子の末端に加水分解可能な官能基を有するケイ素が形成され、鎖状分子の途中に１つ以上のウレア結合を有するものである。
本発明のコーティング液は、シランカップリング剤を主体とするコーティング液であり、前記本発明の機能性シラン化合物を含むものである。
本発明のプラスチックレンズの製造方法は、前記本発明のコーティング液を調合する工程と、レンズ基板にコーティング液を塗布して塗膜を形成する工程と、この塗膜を硬化させて、レンズ基板上にハードコート層を形成する工程とを含むものである。
【００３２】
上述の本発明の機能性シラン化合物において、より好ましくは、機能性シラン化合物が鎖状分子の末端の加水分解可能なシラン及び鎖状分子の途中のウレア結合の間の部分を、シングルボンドの炭化水素のみで構成する。
他の官能基が含まれていると、化合物内で電気的な偏りが生じてしまうことがあり、ウレア結合による効果を弱めることがある。
また、他の官能基や芳香族環が含まれていると、化合物間での相互作用が強くなり、化合物同士で凝集する現象が生じることがある。
【００３３】
また、上述の本発明の機能性シラン化合物において、２つ以上のウレア結合を含む場合には、２つのウレア結合の間が、炭素数１〜１０の炭化水素又はエーテルである構成とすることが好ましい。
【００３４】
本発明の機能性シラン化合物としては、多数の化合物が存在するが、そのうちの一部を以下に例示する。
【００３５】
【化３】
１，３−bis−（３−（triethoxysilyl）propyl）urea
１，３−ビス−（３−（トリエトキシシリル）プロピル）ウレア
両端の官能基がエトキシ基で、鎖状分子の中央にウレア結合を有している。
【００３６】
【化４】
１，３−bis−（３−（trimethoxysilyl）propyl）urea
１，３−ビス−（３−（トリメトキシシリル）プロピル）ウレア
両端の官能基がメトキシ基で、鎖状分子の中央にウレア結合を有している。
【００３７】
【化５】
１−（３−（triethoxysilyl）propyl）−３−（３−（trimethoxysilyl）propyl）urea
１−（３−（トリエトキシシリル）プロピル）−３−（３−（トリメトキシシリル）プロピル）ウレア
一端の官能基がメトキシ基で、他端の官能基がエトキシ基で、鎖状分子の中央にウレア結合を有している。
【００３８】
【化６】
１−methyl−３−（３−（triethoxysilyl）propyl）−１−（３−（trimethoxysilyl）propyl）urea
１−メチル−３−（３−（トリエトキシシリル）プロピル）−１−（３−（トリメトキシシリル）プロピル）ウレア
一端の官能基がメトキシ基で、他端の官能基がエトキシ基で、鎖状分子の中央にウレア結合を有し、ウレア結合の一方の窒素原子にメチル基が結合している。
【００３９】
【化７】
１，１´−（ethane−１，２−diyl）bis（３−（３−（triethoxysilyl）propyl）urea）
１，１´−（エタン−１，２−ジイル）ビス（３−（３−（トリエトキシシリル）プロピル）ウレア）
両端の官能基がエトキシ基で、鎖状分子の途中に２つのウレア結合を有している。
【００４０】
【化８】
１，１´−（hexane−１，６−diyl）bis（３−（３−（triethoxysilyl）propyl）urea）
１，１´−（ヘキサン−１，６−ジイル）ビス（３−（３−（トリエトキシシリル）プロピル）ウレア）
両端の官能基がエトキシ基で、鎖状分子の途中に２つのウレア結合を有している。１つ前の例よりも、２つのウレア結合の間の炭化水素が長くなっている。
【００４１】
【化９】
N1,N4−bis（３−（triethoxysilyl）propyl）piperazine−１，４−dicarboxamide
N1,N4−ビス（３−（トリエトキシシリル）プロピル）ピペラジン−１，４−ジカルボキシアミド
【００４２】
【化１０】
N1,N4−bis（３−（trimethoxysilyl）propyl）piperazine−１，４−dicarboxamide
N1,N4−ビス（３−（トリメトキシシリル）プロピル）ピペラジン−１，４−ジカルボキシアミド
【００４３】
【化１１】
N1−（３−（triethoxysilyl）propyl）−N4−（３−（trimethoxysilyl）propyl）piperazine−１，４−dicarboxamide
N1−（３−（トリエトキシシリル）プロピル）−N4−（３−（トリメトキシシリル）プロピル）ピペラジン−１，４−ジカルボキシアミド
これら３つの例は、２つのウレア結合の間が環状構造となっている。
【００４４】
ここまでの例は、いずれも鎖状分子が単純な１本の鎖であったが、鎖状分子が分岐している例を、以下に示す。
【００４５】
【化１２】
１，１，３−tris（３−（triethoxysilyl）propyl）urea
１，１，３−トリス（３−（トリエトキシシリル）プロピル）ウレア
ウレア結合の一方の窒素原子から、２本の鎖状分子が分岐している。
【００４６】
【化１３】
２つのウレア結合のうちの一方のウレア結合の窒素原子に、他の鎖状分子が結合している。
【００４７】
【化１４】
１，１´−（hexane−１，６−diyl）bis（３，３−bis（３−（triethoxysilyl）propyl）urea）
１，１´−（ヘキサン−１，６−ジイル）ビス（３，３−ビス（３−（トリエトキシシリル）プロピル）ウレア）
２つのウレア結合の窒素原子から、それぞれ２本の鎖状分子が分岐している。
【００４８】
【化１５】
３つのウレア結合を有し、左と中央のウレア結合で鎖状分子が分岐している。
【００４９】
上述の各例のいずれの化合物によっても、本発明の機能性シラン化合物の作用効果が得られる。
もちろん、本発明の機能性シラン化合物は、上述の各例に限らず、その他の構造も考えられる。
【００５０】
＜機能性シラン化合物と混合可能なシランカップリング剤の例＞
本発明の機能性シラン化合物に混合して、コーティング液を調整できるシランカップリング剤は、特に限定されない。
具体的には、例えば、下記一般式（Ｉ）で表される構造を有する有機珪素化合物を使用することができる。
【００５１】
Ｒ１ｎＳｉ（ＯＲ２）４−ｎ （Ｉ）
Ｒ１：炭素数１〜２０の炭化水素基で、分岐の有無、官能基の有無は問わない。Ｒ１が複数ある場合、複数のＲ１は互いに同一でも異なっていてもよい。
Ｒ２：加水分解可能な官能基であれば良く、特に限定されない。例えば、炭素数１〜８のアルキル基、炭素数６〜１０のアリール基、炭素数７〜１０のアラルキル基または炭素数２〜１０のアシル基、等が挙げられる。複数のＯＲ２がある場合、Ｒ２は互いに同一であっても異なっていてもよい。
ｎ：０、１または２を示す。
【００５２】
前記一般式（Ｉ）で表される化合物の例としては、メチルシリケート、エチルシリケート、ｎ−プロピルシリケート、イソプロピルシリケート、ｎ−ブチルシリケート、ｓｅｃ−ブチルシリケート、ｔｅｒｔ−ブチルシリケート、テトラアセトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリアセトキシシラン、メチルトリブトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリアミロキシシラン、メチルトリフェノキシシラン、メチルトリベンジルオキシシラン、メチルトリフェネチルオキシシラン、グリシドキシメチルトリメトキシシラン、グリシドキシメチルトリエトキシシラン、α−グリシドキシエチルトリメトキシシラン、α−グリシドキシエチルトリエトキシシラン、β−グリシドキシエチルトリエトキシシラン、α−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、α−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリプロポキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリフェノキシシラン、α−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、α−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、β−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、β−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、δ−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、δ−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、（３，４−エポキシシクロヘキシル）メチルトリメトキシシラン、（３，４−エポキシシクロヘキシル）メチルトリエトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、β−（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、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリプロポキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリブトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリフェノキシシラン、γ−（３，４−エポキシシクロヘキシル）プロピルトリメトキシシラン、γ−（３，４−エポキシシクロヘキシル）プロピルトリエトキシシラン、δ−（３，４−エポキシシクロヘキシル）ブチルトリメトキシシラン、δ−（３，４−エポキシシクロヘキシル）ブチルトリエトキシシラン、グリシドキシメチルメチルジメトキシシラン、グリシドキシメチルメチルジエトキシシラン、α−グリシドキシエチルメチルジメトキシシラン、α−グリシドキシエチルメチルジエトキシシラン、β−グリシドキシエチルメチルジメトキシシラン、β−グリシドキシエチルメチルジエトキシシラン、α−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、α−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、α−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジプロポキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジフェノキシシラン、γ−グリシドキシプロピルエチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルエチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルビニルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルビニルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルフェニルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルフェニルジエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリアセトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリアセトキシシラン、３，３，３−トリフロロプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、β−シアノエチルトリエトキシシラン、クロロメチルトリメトキシシラン、クロロメチルトリエトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルメチルジエトキシシラン、γ−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、γ−クロロプロピルメチルジエトキシシラン、ジメチルジアセトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、メチルビニルジメトキシシラン、メチルビニルジエトキシシラン等が挙げられる。
【００５３】
＜コーティング液に混入可能な無機微粒子の例＞
コーティング液に含まれるゾルを構成する無機微粒子の種類は、特に限定されない。
酸化物、窒化物等の各種無機微粒子を使用することができる。
【００５４】
なお、眼鏡用レンズのハードコートに適用する場合には、レンズ基板の屈折率とハードコート層の屈折率とを、近くする必要がある。
高屈折率の酸化物からなるゾルを選択すれば、高屈折率のハードコート層が形成される。また、低屈折率の酸化物からなるゾルを選択すれば、低屈折率のハードコート層が形成される。
【００５５】
＜酸化物の例＞
無機微粒子のうち、酸化物の例としては、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタニウム（ＴｉＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）又は酸化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ５）等が挙げられる。
そして、これらの酸化物の１種を単独使用する、又は、２種以上を併用することができる。
【００５６】
＜被塗布材料＞
本発明の機能性シラン化合物は、シランカップリング剤を用いている各種塗料、接着剤等に適用可能である。
被塗布材の表面に非共有電子対を有する酸素や窒素等が存在しており、被塗布材料の表面と、本発明の機能性シランのウレア結合部分とが水素結合可能であれば、本発明の効果を引き出すことができる。
好適な被塗布材料としては、具体的には、金属（具体的には、表面に酸化被膜（不動態）を形成している金属材料）表面、各種ガラス基板、セラミックス基板、各種プラスチック基板、等が挙げられる。
【００５７】
本発明のコーティング液は、特に、コート膜を形成する際に、曇りや余分な着色を生じないので、透明な接着剤や塗料に用いて好適である。
【００５８】
＜プラスチックレンズ用ハードコート調整液に使用する場合の適合基材の例＞
本発明のコーティング液を、プラスチックレンズ用ハードコート調整液に使用する場合において、適合可能なレンズ基材に関しては、特に限定がない。
具体的には、メタクリレート単独重合体、メチルメタクリレートと１種以上の他のモノマーとの共重合体、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート単独重合体、ジエチレングリコールビスアリルカーボネートと１種以上の他のモノマーとの共重合体、イオウ含有共重合体、ハロゲン共重合体、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、不飽和ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリウレタン、ポリチオウレタン、ポリスルフィド結合を有すハロゲン共重合体、等が挙げられる。
【００５９】
＜プラスチックレンズの製造方法＞
本発明のコーティング液をハードコート調整液に使用してプラスチックレンズを製造する場合には、例えば、以下のようにして、プラスチックレンズを製造することができる。
まず、プラスチックレンズの基材である、プラスチックを用意する。
また、本発明のコーティング液として、本発明の機能性シラン化合物と、シランカップリング剤と、酸化物微粒子とを含有する、コーティング液を調整する。
次に、基材のプラスチックの上に、調整したコーティング液を塗布した後に、熱硬化させて、ハードコート層を形成する。
ハードコート層の上に、１層以上の反射防止層を形成する。具体的には、反射防止層用のコーティング液を作製して、コーティング液を塗布した後に、熱硬化させて、反射防止層を形成する。
さらに、反射防止層の上に、必要に応じて、撥水層を形成する。具体的には、撥水層用のコーティング液を作製して、コーティング液を塗布した後に、熱硬化させて、撥水層を形成する。
【００６０】
なお、従来から、プラスチックレンズにおいて、密着性を向上させる目的で基材とハードコート層との間に、プライマー層を形成しているものがある。
本発明のコーティング液をハードコート調整液に使用してプラスチックレンズを製造することにより、機能性シラン化合物の作用により、基材とハードコート層との密着性を向上することができる。本発明をハードコーティング液に適用すると、基板との密着を目的としたプライマー層を設けなくても、充分な密着性を確保することが可能になる。
【００６１】
続いて、本発明の機能性シラン化合物のうち、代表的なものについて、製造方法を詳細に説明する。
【００６２】
＜化合物１＞
化合物１の名前は、Ｂ−ＴＥＳＵ：１，３−bis−（３−（triethoxysilyl）propyl）urea、即ち、１，３−ビス−（３−（トリエトキシシリル）プロピル）ウレアである。
この化合物１の構造式は、次の通りである。
【００６３】
【化１６】
【００６４】
化合物１は、下記の一般式に示す構造を有する機能性シラン化合物の一例である。
【００６５】
【化１７】
式中、Ｒ１，Ｒ２は、直鎖の炭化水素である。また、式中、ａ１〜ａ３の官能基の少なくとも１つ、及び、ｂ１〜ｂ３の官能基の少なくとも１つは、加水分解可能な官能基である。
【００６６】
この化合物１（Ｂ−ＴＥＳＵ）の合成方法の一例を、以下に説明する。
原料１：γ−ＡＰＳ（γ−Aminopropyltriethoxysilane）
和名：γ−アミノプロピルトリエトキシシラン
原料２：γ−ＩＰＳ（γ−Isocyanatopropyltriethoxysilane）
和名：γ−イソシアネートプロピルエトキシシラン
原料１であるγ−ＡＰＳと、原料２であるγ−ＩＰＳとを、反応させることにより、Ｂ−ＴＥＳＵを製造することができる。
【００６７】
なお、急激な反応による弊害（例えば反応熱による発熱）を抑制するために、両原料に対して安定な性質を有する溶媒を適宜選択し、溶媒が存在する反応系で行ってもよい。このような溶媒としては、例えば、ＰＧＭ（ポリプロピレングリコールモノメチルエーテル）、ＤＡＡ（ダイアセトンアルコール）、等の非プロトン性極性溶媒等が挙げられる。
【００６８】
上述したＢ−ＴＥＳＵの合成方法に関する反応式を、以下に示す。
【００６９】
【化１８】
【００７０】
なお、合成によって得られるＢ−ＴＥＳＵの収率を向上させるために、各種触媒を入れてもよい。
また、必要に応じて、Ｂ−ＴＥＳＵの純度を高純度にするための精製作業を行い、分取することもできる。
【００７１】
＜化合物２＞
次に、２つのウレア結合を有し、１つの枝分かれを有する機能性シラン化合物である化合物２を例示する。
この化合物２の構造式は、次の通りである。
【００７２】
【化１９】
【００７３】
化合物２は、下記一般式に示す構造を有する機能性シラン化合物の一例である。
【００７４】
【化２０】
式中、Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６は直鎖の炭化水素である。また、式中、ｃ１〜ｃ３の官能基の少なくとも１つ、ｄ１〜ｄ３の官能基の少なくとも１つ、及び、ｅ１〜ｅ３の官能基の少なくとも１つは、加水分解可能な官能基である。
【００７５】
この化合物２の合成方法の一例を、以下に説明する。
原料１：β−ＡＥＡＰＳ（β−Aminoethyl aminopropyltrimethoxysilane）
和名：β−アミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン
原料２：γ−ＩＰＳ（γ−Isocyanatopropyltriethoxysilane）
和名：γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン
原料１であるβ−ＡＥＡＰＳと、原料２であるγ−ＩＰＳとを、１：２の割合で混合することにより、化合物２を製造することができる。
【００７６】
上述した化合物２の合成方法に関する反応式を、以下に示す。
【００７７】
【化２１】
【００７８】
＜化合物３＞
次に、４つのウレア結合を有し、２つの枝分かれを有する機能性シラン化合物である化合物３を例示する。
化合物３の構造式は、次の通りである。
【００７９】
【化２２】
【００８０】
化合物３は、下記一般式に示す構造を有する機能性シラン化合物の一例である。
【００８１】
【化２３】
式中、Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９，Ｒ１０，Ｒ１１は、直鎖の炭化水素である。また、式中、ｆ１〜ｆ３の官能基の少なくとも１つ、ｇ１〜ｇ３の官能基の少なくとも１つ、ｈ１〜ｈ３の官能基の少なくとも１つ、ｉ１〜ｉ３の官能基の少なくとも１つは、加水分解可能な官能基である。
【００８２】
この化合物３の合成方法の一例を、以下に説明する。
原料１：ＴＭＳ−ＤＥＴＡ（（３−Trimethoxysilylpropyl）diethylenetriamine）
和名：（３−トリメトキシシリルプロピル）ジエチレントリアミン
原料２：γ−ＩＰＳ（γ−Isocyanatopropyltriethoxysilane）
和名：γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン
原料１であるＴＭＳ−ＤＥＴＡと、原料２であるγ−ＩＰＳとを、１：３の割合で混合することにより、化合物３を製造することができる。
【００８３】
上述した化合物３の合成方法に関する反応式を、以下に示す。
【００８４】
【化２４】
【００８５】
（実施例）
実際に、プラスチックレンズ用ハードコート液を作製して、ハードコート層を成膜し、密着性及び膜硬度について評価した。
【００８６】
＜実施例１：コート液１＞
化合物１（Ｂ−ＴＥＳＵ）が含まれているプラスチックレンズ用ハードコート液を、以下の手順で調整した。
まず、第１の液として、Ｂ−ＴＥＳＵ含有液を調整した。
材料として、ＤＡＡ（ダイアセトンアルコール）、ＰＧＭ（プロピレングリコールモノメチルエーテル）、γ−ＡＰＳ、γ−ＩＰＳを使用して、下記表１の配合で調合して、第１の液を得た。
【００８７】
【表１】
【００８８】
次に、作製した第１の液を使用して、シラン化合物のシランを予め加水分解した。加水分解の手順は、以下の通りとした。
（１）第１の液と、γ−ＧＰＳとをよく混合する。
（２）次に、０．０１Ｍ塩酸液を混ぜ加水分解を行う。加水分解することにより、アルコキシシランの末端はシラノールになる。
このようにして、第２の液を得た。
それぞれの使用量は、下記表２の通りとした。全シラン化合物中で、γ−ＧＰＳの割合が９０ｗｔ％となる。
【００８９】
【表２】
【００９０】
次に、作製した第２の液を使用して、ハードコート液を調整した。調整の手順は、以下の通りとした。
（１）第２の液と、ゾル液と、ＰＧＭとを混合する。ゾル液は、ジルコニアが主体の酸化物微粒子のゾルを含み、酸化物微粒子：分散液＝４０：６０で混合したものである。
それぞれの使用量は、下記表３の通りとした。シラン化合物とゾルとの重量比（質量比）は、およそ１：１となる。
【００９１】
【表３】
【００９２】
（２）得られた混合液に、レベリング剤、硬化触媒、溶媒等を適宜添加し、総重量を５００ｇに調整した。
このようにして、実施例１のハードコート液（コート液１）を得た。
【００９３】
＜実施例２：コート液２＞
化合物２が含まれているプラスチックレンズ用ハードコート液を、以下の手順で調整した。
まず、第１の液として、化合物２含有液を調整した。
材料として、ＤＡＡ、ＰＧＭ、β−ＡＥＡＰＳ、γ−ＩＰＳを使用して、下記表４の配合で調合して、第１の液を得た。
【００９４】
【表４】
【００９５】
次に、作製した第１の液を使用して、実施例１と同様にして、シラン化合物のシランを予め加水分解して、第２の液を得た。
次に、作製した第２の液を使用して、実施例１と同様にして、ハードコート液を調整した。
このようにして、実施例２のハードコート液（コート液２）を得た。
【００９６】
＜実施例３：コート液３＞
化合物３が含まれているプラスチックレンズ用ハードコート液を、以下の手順で調整した。
まず、第１の液として、化合物３含有液を調整した。
材料として、ＤＡＡ、ＰＧＭ、ＴＭＳ−ＤＥＴＡ、γ−ＩＰＳを使用して、下記表５の配合で調合して、第１の液を得た。
【００９７】
【表５】
【００９８】
次に、作製した第１の液を使用して、実施例１と同様にして、シラン化合物のシランを予め加水分解して、第２の液を得た。
次に、作製した第２の液を使用して、実施例１と同様にして、ハードコート液を調整した。
このようにして、実施例３のハードコート液（コート液３）を得た。
【００９９】
＜比較例１：コート液４＞
比較例１として、γ―ＧＰＳ以外のシラン化合物を含まない、プラスチックレンズ用ハードコート液を、以下の手順で調整した。
まず、材料として、ＤＡＡ、ＰＧＭを使用して、下記表６の配合で調合して、第１の液を得た。
【０１００】
【表６】
【０１０１】
次に、作製した第１の液を使用して、配合量を下記表７の通りに変更した他は、実施例１と同様にして、シラン化合物のシランを予め加水分解して、第２の液を得た。
【０１０２】
【表７】
【０１０３】
次に、作製した第２の液を使用して、実施例１と同様にして、ハードコート液を調整した。
このようにして、比較例１のハードコート液（コート液４）を得た。
【０１０４】
＜比較例２：コート液５＞
比較例２として、Ｓｉ−Ｏ−Ｘがない末端を有しておりウレア結合を有しているシラン化合物（化合物Ａ）を含む、プラスチックレンズ用ハードコート液を、以下の手順で調整した。
まず、材料として、ＤＡＡ、ＰＧＭ、ＢｕＡ（ｎ−ブチルアミン）、γ−ＩＰＳを使用して、下記表８の配合で調合して、第１の液を得た。
【０１０５】
【表８】
【０１０６】
次に、作製した第１の液を使用して、配合量を下記表９の通りに変更した他は、実施例１と同様にして、シラン化合物のシランを予め加水分解して、第２の液を得た。
【０１０７】
【表９】
【０１０８】
次に、作製した第２の液を使用して、実施例１と同様にして、ハードコート液を調整した。
このようにして、化合物Ａを含む、比較例２のハードコート液（コート液５）を得た。
化合物Ａは、下記の化学構造を有する化合物であり、名称は、１−（３−（triethoxysilyl）propyl）−３−butylurea、即ち、１−（３−（トリエトキシシリル）プロピル）−３−ブチルウレアである。
【０１０９】
【化２５】
【０１１０】
＜比較例３：コート液６＞
比較例３として、一つの末端にＳｉ−Ｏ−Ｘがなく、ウレア結合もないシラン化合物（化合物Ｂ）を含む、プラスチックレンズ用ハードコート液を、以下の手順で調整した。
まず、材料として、ＤＡＡ、ＰＧＭ、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、γ−ＩＰＳを使用して、下記表１０の配合で調合して、第１の液を得た。
【０１１１】
【表１０】
【０１１２】
次に、作製した第１の液を使用して、比較例２（表９参照）と同様にして、シラン化合物のシランを予め加水分解して、第２の液を得た。
次に、作製した第２の液を使用して、実施例１と同様にして、ハードコート液を調整した。
このようにして、化合物Ｂを含む、比較例３のハードコート液（コート液６）を得た。
化合物Ｂは、下記の化学構造を有する化合物であり、名称は、isopropyl−３−（triethoxysilyl）propylcarbamate、即ち、イソプロピル−３−（トリエトキシシリル）プロピルカルバメートである。
【０１１３】
【化２６】
【０１１４】
＜比較例４：コート液７＞
比較例４として、全ての末端にＳｉ−Ｏ−Ｘがあるが、ウレア結合がないシラン化合物（化合物Ｃ）を含む、プラスチックレンズ用ハードコート液を、以下の手順で調整した。
まず、材料として、ＤＡＡ、ＰＧＭ、ＥＧ（エチレングリコール）、γ−ＩＰＳを使用して、下記表１１の配合で調合して、第１の液を得た。
【０１１５】
【表１１】
【０１１６】
次に、作製した第１の液を使用して、比較例２（表９参照）と同様にして、シラン化合物のシランを予め加水分解して、第２の液を得た。
次に、作製した第２の液を使用して、実施例１と同様にして、ハードコート液を調整した。
このようにして、化合物Ｃを含む、比較例４のハードコート液（コート液７）を得た。
化合物Ｃは、下記の化学構造を有する化合物であり、名称は、ethane−１，２−diyl bis（３−（triethoxysilyl）propylcarbamate）、即ち、エタン−１，２−ジイル ビス（３−（トリエトキシシリル）プロピルカルバメート）である。
【０１１７】
【化２７】
【０１１８】
＜比較例５：コート液８＞
比較例５として、全ての末端にＳｉ−Ｏ−Ｘがあるが、ウレア結合がないシラン化合物（化合物Ｄ）を含む、プラスチックレンズ用ハードコート液を、以下の手順で調整した。
まず、材料として、ＤＡＡ、ＰＧＭ（ポリプロピレングリコールモノメチルエーテル）、ＢＭＭＤ（ビスメルカプトメチルジチアン）、γ−ＩＰＳを使用して、下記表１２の配合で調合して、第１の液を得た。
【０１１９】
【表１２】
【０１２０】
次に、作製した第１の液を使用して、比較例２（表９参照）と同様にして、シラン化合物のシランを予め加水分解して、第２の液を得た。
次に、作製した第２の液を使用して、実施例１と同様にして、ハードコート液を調整した。
このようにして、化合物Ｄを含む、比較例５のハードコート液（コート液８）を得た。
化合物Ｄは、下記の化学構造を有する化合物であり、名称は、Ｓ，Ｓ‘−１，４−dithiane−２，５−diyl bis（３−（triethoxysilyl）propylcarbamothioate）、即ち、Ｓ，Ｓ‘−１，４−ジチアン−２，５−ジイル ビス（３−（トリエトキシシリル）プロピルカルバモチオエート）である。
【０１２１】
【化２８】
【０１２２】
＜ハードコート成膜試験＞
５種の異なる材料からなるプラスチックレンズ基板に、それぞれ、コート液１〜コート液８を用いてハードコート層を成膜した。
【０１２３】
プラスチックレンズ基板の材料は、下記の５種類とした。
ＣＲ３９：アリルジグリコールカーボネート系樹脂
ＰＮＸ：ウレタン系樹脂（ＴＲＩＶＥＸ）
ＥＹＡＳ（ＨＯＹＡ社製）：チオウレタン系樹脂（屈折率１．６）
ＥＹＮＯＡ（ＨＯＹＡ社製）：チオウレタン系樹脂（屈折率１．６７）
ＥＹＲＹ（ＨＯＹＡ社製）：エピスルフィド系樹脂（屈折率１．７０）
【０１２４】
ハードコート層の成膜方法は、以下の通りとした。
各プラスチックレンズ基板を、ディッピング法にて各コート液に３０秒間浸漬した。
その後、各プラスチックレンズ基板を、それぞれのコート液から、３０ｃｍ／分の速度で引き上げた。
さらに、１１０℃・６０分間の条件にて硬化させて、各プラスチックレンズ基板に、ハードコート層を成膜した。
【０１２５】
得られたそれぞれのハードコート層について、評価を行った。評価項目は、（１）密着性と（２）膜硬度である。
【０１２６】
（１）密着性の評価
ハードコート層の硬化膜に１．５ｍｍ間隔で１００目のクロスカットを行い、このクロスカットした箇所に、粘着テープ（セロファンテープ；ニチバン（株）製品）を強く貼り付けて、その後、粘着テープを急速に剥がして、硬化膜の剥離の有無を調べた。
測定箇所は、図１に示すように、レンズの上部、中央部、下部の３箇所として、レンズの凹面及び凸面（即ち、表裏両面）について、それぞれ３箇所ずつ測定した。
【０１２７】
（２） 膜硬度の評価
スチールウールで表面を摩擦し、傷のつきやすさを判定した
スチールウールとしては、商品名ボンスター（＃１０００）（日本スチールウール（株）製品）を使用して、以下の条件で評価試験を行った。
付加荷重：２０００ｇ
摩擦回数：往復２０回
【０１２８】
そして、膜硬度の評価基準は、以下の通りとした。
５：傷が５本以内
４：傷が１０〜２０本
３：傷が３０〜１００本
２：傷が１００本以上
１：ハードコートが残っていない
なお、５〜１０本の傷がある場合には、４．５と評価した。
【０１２９】
評価の結果を、表１３〜表２０に示す。実施例１のハードコート液の結果を表１３に示し、実施例２のハードコート液の結果を表１４に示し、実施例３のハードコート液の結果を表１５に示し、比較例１のハードコート液の結果を表１６に示し、比較例２のハードコート液の結果を表１７に示し、比較例３のハードコート液の結果を表１８に示し、比較例４のハードコート液の結果を表１９に示し、比較例５のハードコート液の結果を表２０に示す。
【０１３０】
【表１３】
【０１３１】
【表１４】
【０１３２】
【表１５】
【０１３３】
【表１６】
【０１３４】
【表１７】
【０１３５】
【表１８】
【０１３６】
【表１９】
【０１３７】
【表２０】
【０１３８】
表１３〜表１５に示すように、実施例１〜実施例３のコート液を使用した場合には、いずれも、５種類の基板に対して良好な密着性を有しており、かつ充分な膜硬度が得られていることがわかる。
【０１３９】
表１６に示すように、比較例１のコート液を使用した場合には、ＣＲ−３９、ＰＮＸ、ＥＹＡＳに対しては良好な密着性を示したが、ＥＹＮＯＡ及びＥＹＲＹに対しては密着性が得られなかった。
表１７に示すように、比較例２のコート液を使用した場合には、ＣＲ−３９、ＰＮＸに対しては良好な密着性を示したが、ＥＹＡＳ、ＥＹＮＯＡ及びＥＹＲＹに対しては密着性が充分ではなかった。また、膜硬度も弱くなった。
表１８に示すように、比較例３のコート液を使用した場合には、ＣＲ−３９、ＰＮＸ、ＥＹＮＯＡに対しては良好な密着性を示したが、ＥＹＡＳ及びＥＹＲＹに対しては密着性が充分ではなかった。また、膜硬度も弱くなった。
表１９に示すように、比較例４のコート液を使用した場合には、ＣＲ−３９、ＰＮＸ、ＥＹＡＳ、ＥＹＮＯＡに対しては良好な密着性を示したが、ＥＹＲＹに対しては密着性が充分ではなかった。また、膜硬度も弱くなった。
表２０に示すように、比較例５のコート液を使用した場合には、５種類の基板に対して良好な密着性を有するが、膜硬度がかなり弱くなった。
【０１４０】
以上の結果からわかるように、鎖状分子の末端にＳｉ−Ｏ−Ｘがあり、かつ、ウレア結合を有するシラン化合物を使用してコート液を作製することにより、５種類の基板に対して良好な密着性を有すると共に、充分な膜硬度を有するハードコート層を形成することが可能になる。
【０１４１】
本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能性シラン化合物及び、この機能性シラン化合物を用いたコーティング液に係わる。また、本発明は、このコーティング液を使用したプラスチックレンズの製造方法に係わる。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックレンズの表面には、種々のコーティングが施されている。
このようなコーティングとしては、例えば、耐擦傷性を向上させるハードコートが挙げられる。
【０００３】
プラスチックレンズのコーティング層には、シランカップリング剤と無機微粒子ゾルが含まれている。
シランカップリング剤は、無機微粒子の界面や被塗布材の界面で化学結合をして仲立ちとなる。
また、シランカップリング剤は、無機微粒子の分散性も向上させる。
【０００４】
ところで、プラスチックレンズは、人の顔面に装着されるものであり、第三者の目に触れるものである。
このため、プラスチックレンズに傷が付くことは好ましくない。
【０００５】
また、眼鏡の着脱の頻度や、人の使用環境（例えば、湿度、温度、光環境）を考えると、プラスチックレンズは、比較的過酷な取り扱いを受ける。
従って、プラスチックレンズのコーティングは、耐擦傷性が高いこと、密着性に優れることが求められる。
さらに、プラスチックレンズの光学性能を考慮すると、その機能を発揮できる範囲で極めて薄いコーティングであることが求められる。
【０００６】
そこで、例えば、複数種類のシラン化合物を調合して、耐衝撃性と密着性を高める技術が提案されている（特許文献１参照。）。
具体的には、アルコキシシランの加水分解生成物及び金属酸化物ゾルを含有するハードコート組成物において、アルコキシシランが、４官能シランと、グリシシジル基を有する３官能シランと、ウレイドアルキル基を有する３官能シランと、グリシジル基を有する２官能シラン又はテトラスルファンのどちらか一方とを含有している。即ち、４種類のシランを含有している構成である。
【０００７】
また、プラスチックレンズ用コート膜以外でも、例えば、基板に樹脂を密着させるために、シランカップリング剤から成るプライマー層を形成することが提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１３８２１１号公報
【特許文献２】特開２００３−３２０５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記特許文献１に記載された構成のように、シランカップリング剤を複数種類混ぜ合わせると、反応の制御が難しくなる。
そのため、コート膜に不要な色味が生じてしまったり、他の要因でレンズに不具合が生じてしまったりする恐れがある。
【００１０】
また、プラスチックレンズ用のコーティングに限らず、様々な用途のコート膜においても、コート膜が密着性及び耐擦傷性を共に有していることが求められる。
【００１１】
上述した問題の解決のために、本発明においては、コート膜の密着性及び耐擦傷性を実現すると共に、反応の制御が容易である機能性シラン化合物及び、この機能性シラン化合物を用いたコーティング液を提供するものである。
また、本発明においては、このようなコーティング液を用いて作製したプラスチックレンズの製造方法も提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の発明者らは、シランカップリング剤の密着効果を向上させるバインダーの役割を果たす化合物について、検討した。
そして、発明者らは、シランカップリング剤に添加することにより密着性を著しく向上する機能性シラン化合物を見いだし、本発明に至った。
【００１３】
本発明の機能性シラン化合物は、鎖状分子の末端に加水分解可能な官能基を有するケイ素が形成され、鎖状分子の途中に１つ以上のウレア結合を有する。
なお、鎖状分子の途中が分岐していてもよく、各種官能基を有していてもよい。
【００１４】
そして、加水分解可能な官能基としては、アルコキシ基やハロゲン等が挙げられる。
より好ましい、加水分解可能な官能基は、アルコキシ基である。アルコキシ基は、例えば、メトキシ基やエトキシ基、プロピルオキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基等が挙げられる。
【００１５】
本発明のコーティング液は、シランカップリング剤を主体とするコーティング液であり、前記本発明の機能性シラン化合物を含む。
そして、本発明のコーティング液を実際に使用する際には、機能性シラン化合物とシランカップリング剤とを、溶媒に分散させて、液状（コート液）とする。
本発明のコーティング液には、用途を考慮して、必要に応じて、無機微粒子を含有させる。
【００１６】
本発明のコーティング液は、例えば、プラスチックレンズの湿式成膜用のコーティング液として用いて好適である。プラスチックレンズ上に形成する湿式成膜とは、例えば、ハードコート層、プライマー層、フォトクロミック層、及び、有機反射防止膜層が挙げられる。
【００１７】
本発明のプラスチックレンズの製造方法は、前記本発明のコーティング液を調合する工程と、レンズ基板にコーティング液を塗布して塗膜を形成する工程と、この塗膜を硬化させて、レンズ基板上にコート層を形成する工程とを含む。
【００１８】
上述の本発明の機能性シラン化合物によれば、鎖状分子の末端に加水分解反応可能なケイ素（シラン基）を有することにより、有機化合物と無機化合物の親和性を向上させることができる。
【００１９】
さらに、上述の本発明の機能性シラン化合物によれば、鎖状分子の途中に１つ以上のウレア結合を有するので、ウレア結合のカルボニル基が、僅かな極性を有する官能基とでも原子間力結合を実現する。
これにより、例えば、対象物（機能性シラン化合物を使用する対象である、他の物質）の官能基に水素が露出している場合には、ウレア結合の酸素と、対象物の水素とが、水素結合をする。また、例えば、対象物の官能基に電気陰性度の強いハロゲンや酸素や窒素が露出していれば、対象物のそれらの元素と、ウレア結合の窒素と結合している水素とが、水素結合をする。
そして、カルボニル基は、酸素と結合している炭素の残りの結合手がいずれも窒素と結合しており、炭素を中心とした電子雲の形状が崩れにくい。
これにより、対象物に対して安定した反応性を維持することができる。
【００２０】
上述の本発明のコーティング液によれば、コーティング液に含まれる機能性シラン化合物が、鎖状分子の末端に加水分解反応可能なケイ素（例えば、シラノール基、アルコキシ基と結合しているケイ素、又は、ハロゲン基と結合しているケイ素）を有することで、有機化合物と無機化合物の親和性を向上させることができる。
これにより、コーティング液に、例えば、顔料や酸化物ゾル等の無機物質を分散させる場合において、それら無機物質とコーティング液との親和性を向上させることができ、無機物質のコーティング液への分散性を向上させることができる。
【００２１】
被コート材が無機物質の場合、コーティング液に含まれる機能性シラン化合物が、被コート剤の表面と加水分解による化学結合を生じ、接着力を向上させる。
その結果、コーティング液と被コート材の密着性が向上する。
【００２２】
前述したように、ウレア結合のカルボニル基は、僅かな極性を有する化合物であれば結合可能である。
このような結合可能な化合物が有する構造としては、具体的には、ウレタン結合、チオウレタン結合、エピスルフィド結合、エーテル結合、等が挙げられる。
チオウレタン結合やエピスルフィド結合が含まれるプラスチックは、高屈折率プラスチックレンズ基板に適用されている。例えば、前記レンズ基板に前記コーティング液を塗工すると、レンズ基板上に密着性に優れた被膜を形成することができる。
【００２３】
ここで、チオウレタン結合とウレア結合とが水素結合した状態を、以下に例示する。
【化１】
【００２４】
また、エーテル結合とウレア結合とが水素結合した状態を、以下に例示する。
【化２】
【００２５】
このように、エーテル結合の酸素原子の周りの−の電荷の部分と、ウレア結合の窒素原子に結合した水素原子とが、水素結合する。
【００２６】
上述の本発明のプラスチックレンズの製造方法によれば、本発明のコーティング液を調合して、このコーティング液をレンズ基板に塗布して塗膜を形成し、この塗膜を硬化させてレンズ基板上にコート層を形成する。これにより、レンズ基板上に密着性良く、コート層を形成することができる。また、コーティング液中の無機物質の分散性を向上させることができるので、硬化して得られるコート層中においても無機物質の分散性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２７】
上述の本発明の機能性シラン化合物によれば、有機化合物と無機化合物の親和性を向上させることができる。そして、ウレア結合のカルボニル基が、僅かな極性を有する官能基とでも原子間力結合を実現する。これにより、対象物に対する接着力を向上することが可能になる。
また、対象物に対して安定した反応性を維持することができるので、反応の制御が容易である。
【００２８】
上述の本発明のコーティング液によれば、無機物質のコーティング液への分散性を向上させることができるので、コート液に無機物質を分散させても、その無機物が脆点になりにくい、強硬な膜をコーティングすることができる。これにより、耐擦傷性や耐衝撃性を有する強固なコート膜を形成することが可能になる。
また、コート膜自体にウレア結合による極性を与えることから、コート膜の下層及び当コート膜のさらに上層に被膜を形成する際に、その上下層に含まれる物質がウレア結合と水素結合を実現できる極性を備えていれば、上下層との密着も確実に得ることができる。
従って、本発明のコーティング液によれば、コート膜の密着性及び耐擦傷性を実現することが可能になる。
【００２９】
上述の本発明のプラスチックレンズの製造方法によれば、レンズ基板上に密着性良く、コート層を形成することができ、下層のレンズ基板や他の被膜、上層の他の被膜との密着性の良好なコート層を形成することができる。
また、コート層中においても無機物質の分散性を向上させることができるので、耐擦傷性や耐衝撃性を有する強固なコート層を形成することが可能になる。
従って、本発明のプラスチックレンズの製造方法によれば、密着性及び耐擦傷性に優れたコート層を有するプラスチックレンズを製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】レンズのハードコート層にクロスカットを形成した箇所を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の機能性シラン化合物は、鎖状分子の末端に加水分解可能な官能基を有するケイ素が形成され、鎖状分子の途中に１つ以上のウレア結合を有するものである。
本発明のコーティング液は、シランカップリング剤を主体とするコーティング液であり、前記本発明の機能性シラン化合物を含むものである。
本発明のプラスチックレンズの製造方法は、前記本発明のコーティング液を調合する工程と、レンズ基板にコーティング液を塗布して塗膜を形成する工程と、この塗膜を硬化させて、レンズ基板上にハードコート層を形成する工程とを含むものである。
【００３２】
上述の本発明の機能性シラン化合物において、より好ましくは、機能性シラン化合物が鎖状分子の末端の加水分解可能なシラン及び鎖状分子の途中のウレア結合の間の部分を、シングルボンドの炭化水素のみで構成する。
他の官能基が含まれていると、化合物内で電気的な偏りが生じてしまうことがあり、ウレア結合による効果を弱めることがある。
また、他の官能基や芳香族環が含まれていると、化合物間での相互作用が強くなり、化合物同士で凝集する現象が生じることがある。
【００３３】
また、上述の本発明の機能性シラン化合物において、２つ以上のウレア結合を含む場合には、２つのウレア結合の間が、炭素数１〜１０の炭化水素又はエーテルである構成とすることが好ましい。
【００３４】
本発明の機能性シラン化合物としては、多数の化合物が存在するが、そのうちの一部を以下に例示する。
【００３５】
【化３】
１，３−bis−（３−（triethoxysilyl）propyl）urea
１，３−ビス−（３−（トリエトキシシリル）プロピル）ウレア
両端の官能基がエトキシ基で、鎖状分子の中央にウレア結合を有している。
【００３６】
【化４】
１，３−bis−（３−（trimethoxysilyl）propyl）urea
１，３−ビス−（３−（トリメトキシシリル）プロピル）ウレア
両端の官能基がメトキシ基で、鎖状分子の中央にウレア結合を有している。
【００３７】
【化５】
１−（３−（triethoxysilyl）propyl）−３−（３−（trimethoxysilyl）propyl）urea
１−（３−（トリエトキシシリル）プロピル）−３−（３−（トリメトキシシリル）プロピル）ウレア
一端の官能基がメトキシ基で、他端の官能基がエトキシ基で、鎖状分子の中央にウレア結合を有している。
【００３８】
【化６】
１−methyl−３−（３−（triethoxysilyl）propyl）−１−（３−（trimethoxysilyl）propyl）urea
１−メチル−３−（３−（トリエトキシシリル）プロピル）−１−（３−（トリメトキシシリル）プロピル）ウレア
一端の官能基がメトキシ基で、他端の官能基がエトキシ基で、鎖状分子の中央にウレア結合を有し、ウレア結合の一方の窒素原子にメチル基が結合している。
【００３９】
【化７】
１，１´−（ethane−１，２−diyl）bis（３−（３−（triethoxysilyl）propyl）urea）
１，１´−（エタン−１，２−ジイル）ビス（３−（３−（トリエトキシシリル）プロピル）ウレア）
両端の官能基がエトキシ基で、鎖状分子の途中に２つのウレア結合を有している。
【００４０】
【化８】
１，１´−（hexane−１，６−diyl）bis（３−（３−（triethoxysilyl）propyl）urea）
１，１´−（ヘキサン−１，６−ジイル）ビス（３−（３−（トリエトキシシリル）プロピル）ウレア）
両端の官能基がエトキシ基で、鎖状分子の途中に２つのウレア結合を有している。１つ前の例よりも、２つのウレア結合の間の炭化水素が長くなっている。
【００４１】
【化９】
N1,N4−bis（３−（triethoxysilyl）propyl）piperazine−１，４−dicarboxamide
N1,N4−ビス（３−（トリエトキシシリル）プロピル）ピペラジン−１，４−ジカルボキシアミド
【００４２】
【化１０】
N1,N4−bis（３−（trimethoxysilyl）propyl）piperazine−１，４−dicarboxamide
N1,N4−ビス（３−（トリメトキシシリル）プロピル）ピペラジン−１，４−ジカルボキシアミド
【００４３】
【化１１】
N1−（３−（triethoxysilyl）propyl）−N4−（３−（trimethoxysilyl）propyl）piperazine−１，４−dicarboxamide
N1−（３−（トリエトキシシリル）プロピル）−N4−（３−（トリメトキシシリル）プロピル）ピペラジン−１，４−ジカルボキシアミド
これら３つの例は、２つのウレア結合の間が環状構造となっている。
【００４４】
ここまでの例は、いずれも鎖状分子が単純な１本の鎖であったが、鎖状分子が分岐している例を、以下に示す。
【００４５】
【化１２】
１，１，３−tris（３−（triethoxysilyl）propyl）urea
１，１，３−トリス（３−（トリエトキシシリル）プロピル）ウレア
ウレア結合の一方の窒素原子から、２本の鎖状分子が分岐している。
【００４６】
【化１３】
２つのウレア結合のうちの一方のウレア結合の窒素原子に、他の鎖状分子が結合している。
【００４７】
【化１４】
１，１´−（hexane−１，６−diyl）bis（３，３−bis（３−（triethoxysilyl）propyl）urea）
１，１´−（ヘキサン−１，６−ジイル）ビス（３，３−ビス（３−（トリエトキシシリル）プロピル）ウレア）
２つのウレア結合の窒素原子から、それぞれ２本の鎖状分子が分岐している。
【００４８】
【化１５】
３つのウレア結合を有し、左と中央のウレア結合で鎖状分子が分岐している。
【００４９】
上述の各例のいずれの化合物によっても、本発明の機能性シラン化合物の作用効果が得られる。
もちろん、本発明の機能性シラン化合物は、上述の各例に限らず、その他の構造も考えられる。
【００５０】
＜機能性シラン化合物と混合可能なシランカップリング剤の例＞
本発明の機能性シラン化合物に混合して、コーティング液を調整できるシランカップリング剤は、特に限定されない。
具体的には、例えば、下記一般式（Ｉ）で表される構造を有する有機珪素化合物を使用することができる。
【００５１】
Ｒ１ｎＳｉ（ＯＲ２）４−ｎ （Ｉ）
Ｒ１：炭素数１〜２０の炭化水素基で、分岐の有無、官能基の有無は問わない。Ｒ１が複数ある場合、複数のＲ１は互いに同一でも異なっていてもよい。
Ｒ２：加水分解可能な官能基であれば良く、特に限定されない。例えば、炭素数１〜８のアルキル基、炭素数６〜１０のアリール基、炭素数７〜１０のアラルキル基または炭素数２〜１０のアシル基、等が挙げられる。複数のＯＲ２がある場合、Ｒ２は互いに同一であっても異なっていてもよい。
ｎ：０、１または２を示す。
【００５２】
前記一般式（Ｉ）で表される化合物の例としては、メチルシリケート、エチルシリケート、ｎ−プロピルシリケート、イソプロピルシリケート、ｎ−ブチルシリケート、ｓｅｃ−ブチルシリケート、ｔｅｒｔ−ブチルシリケート、テトラアセトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリアセトキシシラン、メチルトリブトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリアミロキシシラン、メチルトリフェノキシシラン、メチルトリベンジルオキシシラン、メチルトリフェネチルオキシシラン、グリシドキシメチルトリメトキシシラン、グリシドキシメチルトリエトキシシラン、α−グリシドキシエチルトリメトキシシラン、α−グリシドキシエチルトリエトキシシラン、β−グリシドキシエチルトリエトキシシラン、α−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、α−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリプロポキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリフェノキシシラン、α−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、α−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、β−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、β−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、δ−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、δ−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、（３，４−エポキシシクロヘキシル）メチルトリメトキシシラン、（３，４−エポキシシクロヘキシル）メチルトリエトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、β−（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、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリプロポキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリブトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリフェノキシシラン、γ−（３，４−エポキシシクロヘキシル）プロピルトリメトキシシラン、γ−（３，４−エポキシシクロヘキシル）プロピルトリエトキシシラン、δ−（３，４−エポキシシクロヘキシル）ブチルトリメトキシシラン、δ−（３，４−エポキシシクロヘキシル）ブチルトリエトキシシラン、グリシドキシメチルメチルジメトキシシラン、グリシドキシメチルメチルジエトキシシラン、α−グリシドキシエチルメチルジメトキシシラン、α−グリシドキシエチルメチルジエトキシシラン、β−グリシドキシエチルメチルジメトキシシラン、β−グリシドキシエチルメチルジエトキシシラン、α−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、α−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、α−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジプロポキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジフェノキシシラン、γ−グリシドキシプロピルエチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルエチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルビニルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルビニルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルフェニルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルフェニルジエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリアセトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリアセトキシシラン、３，３，３−トリフロロプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、β−シアノエチルトリエトキシシラン、クロロメチルトリメトキシシラン、クロロメチルトリエトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルメチルジエトキシシラン、γ−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、γ−クロロプロピルメチルジエトキシシラン、ジメチルジアセトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、メチルビニルジメトキシシラン、メチルビニルジエトキシシラン等が挙げられる。
【００５３】
＜コーティング液に混入可能な無機微粒子の例＞
コーティング液に含まれるゾルを構成する無機微粒子の種類は、特に限定されない。
酸化物、窒化物等の各種無機微粒子を使用することができる。
【００５４】
なお、眼鏡用レンズのハードコートに適用する場合には、レンズ基板の屈折率とハードコート層の屈折率とを、近くする必要がある。
高屈折率の酸化物からなるゾルを選択すれば、高屈折率のハードコート層が形成される。また、低屈折率の酸化物からなるゾルを選択すれば、低屈折率のハードコート層が形成される。
【００５５】
＜酸化物の例＞
無機微粒子のうち、酸化物の例としては、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタニウム（ＴｉＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）又は酸化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ５）等が挙げられる。
そして、これらの酸化物の１種を単独使用する、又は、２種以上を併用することができる。
【００５６】
＜被塗布材料＞
本発明の機能性シラン化合物は、シランカップリング剤を用いている各種塗料、接着剤等に適用可能である。
被塗布材の表面に非共有電子対を有する酸素や窒素等が存在しており、被塗布材料の表面と、本発明の機能性シランのウレア結合部分とが水素結合可能であれば、本発明の効果を引き出すことができる。
好適な被塗布材料としては、具体的には、金属（具体的には、表面に酸化被膜（不動態）を形成している金属材料）表面、各種ガラス基板、セラミックス基板、各種プラスチック基板、等が挙げられる。
【００５７】
本発明のコーティング液は、特に、コート膜を形成する際に、曇りや余分な着色を生じないので、透明な接着剤や塗料に用いて好適である。
【００５８】
＜プラスチックレンズ用ハードコート調整液に使用する場合の適合基材の例＞
本発明のコーティング液を、プラスチックレンズ用ハードコート調整液に使用する場合において、適合可能なレンズ基材に関しては、特に限定がない。
具体的には、メタクリレート単独重合体、メチルメタクリレートと１種以上の他のモノマーとの共重合体、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート単独重合体、ジエチレングリコールビスアリルカーボネートと１種以上の他のモノマーとの共重合体、イオウ含有共重合体、ハロゲン共重合体、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、不飽和ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリウレタン、ポリチオウレタン、ポリスルフィド結合を有すハロゲン共重合体、等が挙げられる。
【００５９】
＜プラスチックレンズの製造方法＞
本発明のコーティング液をハードコート調整液に使用してプラスチックレンズを製造する場合には、例えば、以下のようにして、プラスチックレンズを製造することができる。
まず、プラスチックレンズの基材である、プラスチックを用意する。
また、本発明のコーティング液として、本発明の機能性シラン化合物と、シランカップリング剤と、酸化物微粒子とを含有する、コーティング液を調整する。
次に、基材のプラスチックの上に、調整したコーティング液を塗布した後に、熱硬化させて、ハードコート層を形成する。
ハードコート層の上に、１層以上の反射防止層を形成する。具体的には、反射防止層用のコーティング液を作製して、コーティング液を塗布した後に、熱硬化させて、反射防止層を形成する。
さらに、反射防止層の上に、必要に応じて、撥水層を形成する。具体的には、撥水層用のコーティング液を作製して、コーティング液を塗布した後に、熱硬化させて、撥水層を形成する。
【００６０】
なお、従来から、プラスチックレンズにおいて、密着性を向上させる目的で基材とハードコート層との間に、プライマー層を形成しているものがある。
本発明のコーティング液をハードコート調整液に使用してプラスチックレンズを製造することにより、機能性シラン化合物の作用により、基材とハードコート層との密着性を向上することができる。本発明をハードコーティング液に適用すると、基板との密着を目的としたプライマー層を設けなくても、充分な密着性を確保することが可能になる。
【００６１】
続いて、本発明の機能性シラン化合物のうち、代表的なものについて、製造方法を詳細に説明する。
【００６２】
＜化合物１＞
化合物１の名前は、Ｂ−ＴＥＳＵ：１，３−bis−（３−（triethoxysilyl）propyl）urea、即ち、１，３−ビス−（３−（トリエトキシシリル）プロピル）ウレアである。
この化合物１の構造式は、次の通りである。
【００６３】
【化１６】
【００６４】
化合物１は、下記の一般式に示す構造を有する機能性シラン化合物の一例である。
【００６５】
【化１７】
式中、Ｒ１，Ｒ２は、直鎖の炭化水素である。また、式中、ａ１〜ａ３の官能基の少なくとも１つ、及び、ｂ１〜ｂ３の官能基の少なくとも１つは、加水分解可能な官能基である。
【００６６】
この化合物１（Ｂ−ＴＥＳＵ）の合成方法の一例を、以下に説明する。
原料１：γ−ＡＰＳ（γ−Aminopropyltriethoxysilane）
和名：γ−アミノプロピルトリエトキシシラン
原料２：γ−ＩＰＳ（γ−Isocyanatopropyltriethoxysilane）
和名：γ−イソシアネートプロピルエトキシシラン
原料１であるγ−ＡＰＳと、原料２であるγ−ＩＰＳとを、反応させることにより、Ｂ−ＴＥＳＵを製造することができる。
【００６７】
なお、急激な反応による弊害（例えば反応熱による発熱）を抑制するために、両原料に対して安定な性質を有する溶媒を適宜選択し、溶媒が存在する反応系で行ってもよい。このような溶媒としては、例えば、ＰＧＭ（ポリプロピレングリコールモノメチルエーテル）、ＤＡＡ（ダイアセトンアルコール）、等の非プロトン性極性溶媒等が挙げられる。
【００６８】
上述したＢ−ＴＥＳＵの合成方法に関する反応式を、以下に示す。
【００６９】
【化１８】
【００７０】
なお、合成によって得られるＢ−ＴＥＳＵの収率を向上させるために、各種触媒を入れてもよい。
また、必要に応じて、Ｂ−ＴＥＳＵの純度を高純度にするための精製作業を行い、分取することもできる。
【００７１】
＜化合物２＞
次に、２つのウレア結合を有し、１つの枝分かれを有する機能性シラン化合物である化合物２を例示する。
この化合物２の構造式は、次の通りである。
【００７２】
【化１９】
【００７３】
化合物２は、下記一般式に示す構造を有する機能性シラン化合物の一例である。
【００７４】
【化２０】
式中、Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６は直鎖の炭化水素である。また、式中、ｃ１〜ｃ３の官能基の少なくとも１つ、ｄ１〜ｄ３の官能基の少なくとも１つ、及び、ｅ１〜ｅ３の官能基の少なくとも１つは、加水分解可能な官能基である。
【００７５】
この化合物２の合成方法の一例を、以下に説明する。
原料１：β−ＡＥＡＰＳ（β−Aminoethyl aminopropyltrimethoxysilane）
和名：β−アミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン
原料２：γ−ＩＰＳ（γ−Isocyanatopropyltriethoxysilane）
和名：γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン
原料１であるβ−ＡＥＡＰＳと、原料２であるγ−ＩＰＳとを、１：２の割合で混合することにより、化合物２を製造することができる。
【００７６】
上述した化合物２の合成方法に関する反応式を、以下に示す。
【００７７】
【化２１】
【００７８】
＜化合物３＞
次に、４つのウレア結合を有し、２つの枝分かれを有する機能性シラン化合物である化合物３を例示する。
化合物３の構造式は、次の通りである。
【００７９】
【化２２】
【００８０】
化合物３は、下記一般式に示す構造を有する機能性シラン化合物の一例である。
【００８１】
【化２３】
式中、Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９，Ｒ１０，Ｒ１１は、直鎖の炭化水素である。また、式中、ｆ１〜ｆ３の官能基の少なくとも１つ、ｇ１〜ｇ３の官能基の少なくとも１つ、ｈ１〜ｈ３の官能基の少なくとも１つ、ｉ１〜ｉ３の官能基の少なくとも１つは、加水分解可能な官能基である。
【００８２】
この化合物３の合成方法の一例を、以下に説明する。
原料１：ＴＭＳ−ＤＥＴＡ（（３−Trimethoxysilylpropyl）diethylenetriamine）
和名：（３−トリメトキシシリルプロピル）ジエチレントリアミン
原料２：γ−ＩＰＳ（γ−Isocyanatopropyltriethoxysilane）
和名：γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン
原料１であるＴＭＳ−ＤＥＴＡと、原料２であるγ−ＩＰＳとを、１：３の割合で混合することにより、化合物３を製造することができる。
【００８３】
上述した化合物３の合成方法に関する反応式を、以下に示す。
【００８４】
【化２４】
【００８５】
（実施例）
実際に、プラスチックレンズ用ハードコート液を作製して、ハードコート層を成膜し、密着性及び膜硬度について評価した。
【００８６】
＜実施例１：コート液１＞
化合物１（Ｂ−ＴＥＳＵ）が含まれているプラスチックレンズ用ハードコート液を、以下の手順で調整した。
まず、第１の液として、Ｂ−ＴＥＳＵ含有液を調整した。
材料として、ＤＡＡ（ダイアセトンアルコール）、ＰＧＭ（プロピレングリコールモノメチルエーテル）、γ−ＡＰＳ、γ−ＩＰＳを使用して、下記表１の配合で調合して、第１の液を得た。
【００８７】
【表１】
【００８８】
次に、作製した第１の液を使用して、シラン化合物のシランを予め加水分解した。加水分解の手順は、以下の通りとした。
（１）第１の液と、γ−ＧＰＳとをよく混合する。
（２）次に、０．０１Ｍ塩酸液を混ぜ加水分解を行う。加水分解することにより、アルコキシシランの末端はシラノールになる。
このようにして、第２の液を得た。
それぞれの使用量は、下記表２の通りとした。全シラン化合物中で、γ−ＧＰＳの割合が９０ｗｔ％となる。
【００８９】
【表２】
【００９０】
次に、作製した第２の液を使用して、ハードコート液を調整した。調整の手順は、以下の通りとした。
（１）第２の液と、ゾル液と、ＰＧＭとを混合する。ゾル液は、ジルコニアが主体の酸化物微粒子のゾルを含み、酸化物微粒子：分散液＝４０：６０で混合したものである。
それぞれの使用量は、下記表３の通りとした。シラン化合物とゾルとの重量比（質量比）は、およそ１：１となる。
【００９１】
【表３】
【００９２】
（２）得られた混合液に、レベリング剤、硬化触媒、溶媒等を適宜添加し、総重量を５００ｇに調整した。
このようにして、実施例１のハードコート液（コート液１）を得た。
【００９３】
＜実施例２：コート液２＞
化合物２が含まれているプラスチックレンズ用ハードコート液を、以下の手順で調整した。
まず、第１の液として、化合物２含有液を調整した。
材料として、ＤＡＡ、ＰＧＭ、β−ＡＥＡＰＳ、γ−ＩＰＳを使用して、下記表４の配合で調合して、第１の液を得た。
【００９４】
【表４】
【００９５】
次に、作製した第１の液を使用して、実施例１と同様にして、シラン化合物のシランを予め加水分解して、第２の液を得た。
次に、作製した第２の液を使用して、実施例１と同様にして、ハードコート液を調整した。
このようにして、実施例２のハードコート液（コート液２）を得た。
【００９６】
＜実施例３：コート液３＞
化合物３が含まれているプラスチックレンズ用ハードコート液を、以下の手順で調整した。
まず、第１の液として、化合物３含有液を調整した。
材料として、ＤＡＡ、ＰＧＭ、ＴＭＳ−ＤＥＴＡ、γ−ＩＰＳを使用して、下記表５の配合で調合して、第１の液を得た。
【００９７】
【表５】
【００９８】
次に、作製した第１の液を使用して、実施例１と同様にして、シラン化合物のシランを予め加水分解して、第２の液を得た。
次に、作製した第２の液を使用して、実施例１と同様にして、ハードコート液を調整した。
このようにして、実施例３のハードコート液（コート液３）を得た。
【００９９】
＜比較例１：コート液４＞
比較例１として、γ―ＧＰＳ以外のシラン化合物を含まない、プラスチックレンズ用ハードコート液を、以下の手順で調整した。
まず、材料として、ＤＡＡ、ＰＧＭを使用して、下記表６の配合で調合して、第１の液を得た。
【０１００】
【表６】
【０１０１】
次に、作製した第１の液を使用して、配合量を下記表７の通りに変更した他は、実施例１と同様にして、シラン化合物のシランを予め加水分解して、第２の液を得た。
【０１０２】
【表７】
【０１０３】
次に、作製した第２の液を使用して、実施例１と同様にして、ハードコート液を調整した。
このようにして、比較例１のハードコート液（コート液４）を得た。
【０１０４】
＜比較例２：コート液５＞
比較例２として、Ｓｉ−Ｏ−Ｘがない末端を有しておりウレア結合を有しているシラン化合物（化合物Ａ）を含む、プラスチックレンズ用ハードコート液を、以下の手順で調整した。
まず、材料として、ＤＡＡ、ＰＧＭ、ＢｕＡ（ｎ−ブチルアミン）、γ−ＩＰＳを使用して、下記表８の配合で調合して、第１の液を得た。
【０１０５】
【表８】
【０１０６】
次に、作製した第１の液を使用して、配合量を下記表９の通りに変更した他は、実施例１と同様にして、シラン化合物のシランを予め加水分解して、第２の液を得た。
【０１０７】
【表９】
【０１０８】
次に、作製した第２の液を使用して、実施例１と同様にして、ハードコート液を調整した。
このようにして、化合物Ａを含む、比較例２のハードコート液（コート液５）を得た。
化合物Ａは、下記の化学構造を有する化合物であり、名称は、１−（３−（triethoxysilyl）propyl）−３−butylurea、即ち、１−（３−（トリエトキシシリル）プロピル）−３−ブチルウレアである。
【０１０９】
【化２５】
【０１１０】
＜比較例３：コート液６＞
比較例３として、一つの末端にＳｉ−Ｏ−Ｘがなく、ウレア結合もないシラン化合物（化合物Ｂ）を含む、プラスチックレンズ用ハードコート液を、以下の手順で調整した。
まず、材料として、ＤＡＡ、ＰＧＭ、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、γ−ＩＰＳを使用して、下記表１０の配合で調合して、第１の液を得た。
【０１１１】
【表１０】
【０１１２】
次に、作製した第１の液を使用して、比較例２（表９参照）と同様にして、シラン化合物のシランを予め加水分解して、第２の液を得た。
次に、作製した第２の液を使用して、実施例１と同様にして、ハードコート液を調整した。
このようにして、化合物Ｂを含む、比較例３のハードコート液（コート液６）を得た。
化合物Ｂは、下記の化学構造を有する化合物であり、名称は、isopropyl−３−（triethoxysilyl）propylcarbamate、即ち、イソプロピル−３−（トリエトキシシリル）プロピルカルバメートである。
【０１１３】
【化２６】
【０１１４】
＜比較例４：コート液７＞
比較例４として、全ての末端にＳｉ−Ｏ−Ｘがあるが、ウレア結合がないシラン化合物（化合物Ｃ）を含む、プラスチックレンズ用ハードコート液を、以下の手順で調整した。
まず、材料として、ＤＡＡ、ＰＧＭ、ＥＧ（エチレングリコール）、γ−ＩＰＳを使用して、下記表１１の配合で調合して、第１の液を得た。
【０１１５】
【表１１】
【０１１６】
次に、作製した第１の液を使用して、比較例２（表９参照）と同様にして、シラン化合物のシランを予め加水分解して、第２の液を得た。
次に、作製した第２の液を使用して、実施例１と同様にして、ハードコート液を調整した。
このようにして、化合物Ｃを含む、比較例４のハードコート液（コート液７）を得た。
化合物Ｃは、下記の化学構造を有する化合物であり、名称は、ethane−１，２−diyl bis（３−（triethoxysilyl）propylcarbamate）、即ち、エタン−１，２−ジイル ビス（３−（トリエトキシシリル）プロピルカルバメート）である。
【０１１７】
【化２７】
【０１１８】
＜比較例５：コート液８＞
比較例５として、全ての末端にＳｉ−Ｏ−Ｘがあるが、ウレア結合がないシラン化合物（化合物Ｄ）を含む、プラスチックレンズ用ハードコート液を、以下の手順で調整した。
まず、材料として、ＤＡＡ、ＰＧＭ（ポリプロピレングリコールモノメチルエーテル）、ＢＭＭＤ（ビスメルカプトメチルジチアン）、γ−ＩＰＳを使用して、下記表１２の配合で調合して、第１の液を得た。
【０１１９】
【表１２】
【０１２０】
次に、作製した第１の液を使用して、比較例２（表９参照）と同様にして、シラン化合物のシランを予め加水分解して、第２の液を得た。
次に、作製した第２の液を使用して、実施例１と同様にして、ハードコート液を調整した。
このようにして、化合物Ｄを含む、比較例５のハードコート液（コート液８）を得た。
化合物Ｄは、下記の化学構造を有する化合物であり、名称は、Ｓ，Ｓ‘−１，４−dithiane−２，５−diyl bis（３−（triethoxysilyl）propylcarbamothioate）、即ち、Ｓ，Ｓ‘−１，４−ジチアン−２，５−ジイル ビス（３−（トリエトキシシリル）プロピルカルバモチオエート）である。
【０１２１】
【化２８】
【０１２２】
＜ハードコート成膜試験＞
５種の異なる材料からなるプラスチックレンズ基板に、それぞれ、コート液１〜コート液８を用いてハードコート層を成膜した。
【０１２３】
プラスチックレンズ基板の材料は、下記の５種類とした。
ＣＲ３９：アリルジグリコールカーボネート系樹脂
ＰＮＸ：ウレタン系樹脂（ＴＲＩＶＥＸ）
ＥＹＡＳ（ＨＯＹＡ社製）：チオウレタン系樹脂（屈折率１．６）
ＥＹＮＯＡ（ＨＯＹＡ社製）：チオウレタン系樹脂（屈折率１．６７）
ＥＹＲＹ（ＨＯＹＡ社製）：エピスルフィド系樹脂（屈折率１．７０）
【０１２４】
ハードコート層の成膜方法は、以下の通りとした。
各プラスチックレンズ基板を、ディッピング法にて各コート液に３０秒間浸漬した。
その後、各プラスチックレンズ基板を、それぞれのコート液から、３０ｃｍ／分の速度で引き上げた。
さらに、１１０℃・６０分間の条件にて硬化させて、各プラスチックレンズ基板に、ハードコート層を成膜した。
【０１２５】
得られたそれぞれのハードコート層について、評価を行った。評価項目は、（１）密着性と（２）膜硬度である。
【０１２６】
（１）密着性の評価
ハードコート層の硬化膜に１．５ｍｍ間隔で１００目のクロスカットを行い、このクロスカットした箇所に、粘着テープ（セロファンテープ；ニチバン（株）製品）を強く貼り付けて、その後、粘着テープを急速に剥がして、硬化膜の剥離の有無を調べた。
測定箇所は、図１に示すように、レンズの上部、中央部、下部の３箇所として、レンズの凹面及び凸面（即ち、表裏両面）について、それぞれ３箇所ずつ測定した。
【０１２７】
（２） 膜硬度の評価
スチールウールで表面を摩擦し、傷のつきやすさを判定した
スチールウールとしては、商品名ボンスター（＃１０００）（日本スチールウール（株）製品）を使用して、以下の条件で評価試験を行った。
付加荷重：２０００ｇ
摩擦回数：往復２０回
【０１２８】
そして、膜硬度の評価基準は、以下の通りとした。
５：傷が５本以内
４：傷が１０〜２０本
３：傷が３０〜１００本
２：傷が１００本以上
１：ハードコートが残っていない
なお、５〜１０本の傷がある場合には、４．５と評価した。
【０１２９】
評価の結果を、表１３〜表２０に示す。実施例１のハードコート液の結果を表１３に示し、実施例２のハードコート液の結果を表１４に示し、実施例３のハードコート液の結果を表１５に示し、比較例１のハードコート液の結果を表１６に示し、比較例２のハードコート液の結果を表１７に示し、比較例３のハードコート液の結果を表１８に示し、比較例４のハードコート液の結果を表１９に示し、比較例５のハードコート液の結果を表２０に示す。
【０１３０】
【表１３】
【０１３１】
【表１４】
【０１３２】
【表１５】
【０１３３】
【表１６】
【０１３４】
【表１７】
【０１３５】
【表１８】
【０１３６】
【表１９】
【０１３７】
【表２０】
【０１３８】
表１３〜表１５に示すように、実施例１〜実施例３のコート液を使用した場合には、いずれも、５種類の基板に対して良好な密着性を有しており、かつ充分な膜硬度が得られていることがわかる。
【０１３９】
表１６に示すように、比較例１のコート液を使用した場合には、ＣＲ−３９、ＰＮＸ、ＥＹＡＳに対しては良好な密着性を示したが、ＥＹＮＯＡ及びＥＹＲＹに対しては密着性が得られなかった。
表１７に示すように、比較例２のコート液を使用した場合には、ＣＲ−３９、ＰＮＸに対しては良好な密着性を示したが、ＥＹＡＳ、ＥＹＮＯＡ及びＥＹＲＹに対しては密着性が充分ではなかった。また、膜硬度も弱くなった。
表１８に示すように、比較例３のコート液を使用した場合には、ＣＲ−３９、ＰＮＸ、ＥＹＮＯＡに対しては良好な密着性を示したが、ＥＹＡＳ及びＥＹＲＹに対しては密着性が充分ではなかった。また、膜硬度も弱くなった。
表１９に示すように、比較例４のコート液を使用した場合には、ＣＲ−３９、ＰＮＸ、ＥＹＡＳ、ＥＹＮＯＡに対しては良好な密着性を示したが、ＥＹＲＹに対しては密着性が充分ではなかった。また、膜硬度も弱くなった。
表２０に示すように、比較例５のコート液を使用した場合には、５種類の基板に対して良好な密着性を有するが、膜硬度がかなり弱くなった。
【０１４０】
以上の結果からわかるように、鎖状分子の末端にＳｉ−Ｏ−Ｘがあり、かつ、ウレア結合を有するシラン化合物を使用してコート液を作製することにより、５種類の基板に対して良好な密着性を有すると共に、充分な膜硬度を有するハードコート層を形成することが可能になる。
【０１４１】
本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鎖状分子の末端に、加水分解可能な官能基を有するケイ素が形成され、
前記鎖状分子の途中に、１つ以上のウレア結合を有する
機能性シラン化合物。
【請求項２】
前記鎖状分子の、前記末端のケイ素及び前記ウレア結合の間の部分が、シングルボンドの炭化水素のみで構成されている、請求項１に記載の機能性シラン化合物。
【請求項３】
前記ウレア結合を２つ以上含み、２つのウレア結合の間が炭素数１〜１０の炭化水素又はエーテル鎖である、請求項１に記載の機能性シラン化合物。
【請求項４】
シランカップリング剤と、
鎖状分子の末端に、加水分解可能な官能基を有するケイ素が形成され、前記鎖状分子の途中に、１つ以上のウレア結合を有する機能性シラン化合物とを含む、
コーティング液。
【請求項５】
無機微粒子をさらに含む、請求項４に記載のコーティング液。
【請求項６】
プラスチックレンズを製造する方法であって、
シランカップリング剤と、鎖状分子の末端に、加水分解可能な官能基を有するケイ素が形成され、前記鎖状分子の途中に、１つ以上のウレア結合を有する機能性シラン化合物とを含む、コーティング液を調合する工程と、
レンズ基板に前記コーティング液を塗布して塗膜を形成する工程と、
前記塗膜を硬化させて、前記レンズ基板上にコート層を形成する工程とを含む
プラスチックレンズの製造方法。
【請求項７】
前記コーティング液を調合する工程において、前記コーティング液に無機微粒子を混合する工程をさらに含む請求項６に記載のプラスチックレンズの製造方法。
【請求項８】
前記レンズ基板が、硫黄系高分子化合物を含んでいる、請求項６又は請求項７に記載のプラスチックレンズの製造方法。
【請求項１】
鎖状分子の末端に、加水分解可能な官能基を有するケイ素が形成され、
前記鎖状分子の途中に、１つ以上のウレア結合を有する
機能性シラン化合物。
【請求項２】
前記鎖状分子の、前記末端のケイ素及び前記ウレア結合の間の部分が、シングルボンドの炭化水素のみで構成されている、請求項１に記載の機能性シラン化合物。
【請求項３】
前記ウレア結合を２つ以上含み、２つのウレア結合の間が炭素数１〜１０の炭化水素又はエーテル鎖である、請求項１に記載の機能性シラン化合物。
【請求項４】
シランカップリング剤と、
鎖状分子の末端に、加水分解可能な官能基を有するケイ素が形成され、前記鎖状分子の途中に、１つ以上のウレア結合を有する機能性シラン化合物とを含む、
コーティング液。
【請求項５】
無機微粒子をさらに含む、請求項４に記載のコーティング液。
【請求項６】
プラスチックレンズを製造する方法であって、
シランカップリング剤と、鎖状分子の末端に、加水分解可能な官能基を有するケイ素が形成され、前記鎖状分子の途中に、１つ以上のウレア結合を有する機能性シラン化合物とを含む、コーティング液を調合する工程と、
レンズ基板に前記コーティング液を塗布して塗膜を形成する工程と、
前記塗膜を硬化させて、前記レンズ基板上にコート層を形成する工程とを含む
プラスチックレンズの製造方法。
【請求項７】
前記コーティング液を調合する工程において、前記コーティング液に無機微粒子を混合する工程をさらに含む請求項６に記載のプラスチックレンズの製造方法。
【請求項８】
前記レンズ基板が、硫黄系高分子化合物を含んでいる、請求項６又は請求項７に記載のプラスチックレンズの製造方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１０−３０９９３（Ｐ２０１０−３０９９３Ａ）
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４６８５９（Ｐ２００９−１４６８５９）
【出願日】平成２１年６月１９日（２００９．６．１９）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１９日（２００９．６．１９）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
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