JPH07103255B2 - プラスチック成形品の表面保護法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、プラスチック成形品の表面保護法に関し、さ
らに詳しくは、優れた耐摩耗性、耐候性等を付与するプ
ラスチック成形品の表面保護法に関する。

（従来の技術） 近年、透明プラスチック材料は破砕しにくく、しかも軽
量であることから、ガラスに代わって広く使用されるよ
うになった。しかしながら、透明プラスチックは上記の
利点を有する反面、表面に引きかき傷等の損傷を受けや
すく、そのため透明性が低下して外観を損ないやすい。
また、透明プラスチックは、日光等の紫外線に長くさら
されると変色しやすいという欠点がある。そこで、透明
プラスチックに耐摩耗性および耐候性を付与する試みが
なされている（例えば、特開昭55−94971号公報および
特開昭59−68377号公報参照）。また、さらに優れた耐
候性を付与する方法も試みられている（例えば、特表昭
55−500809号参照）。しかし、これらの方法も充分な耐
候性を付与するまでに至っていない。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記の問題点を解決し、プラスチック成形品
の表面に優れた耐摩耗性、耐候性等を付与する表面保護
法を提供することを目的とするものである。

［発明の構成］ 本発明者らは、耐摩耗性、特に耐候性が優れたプラスチ
ックの成形品を得るべく鋭意研究を行った結果、プラス
チック成形品の表面に、第１被膜としてベンゾトリアゾ
ール系紫外線吸収剤を含む被膜を形成し、さらに第１被
膜上に第２被膜としてベンゾフェノン系紫外線吸収剤を
含む被膜を形成することにより、改善されることを見出
し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、 プラスチック成形品の表面に （Ａ）ポリアルキルメタクリレート95〜30重量部および （Ｂ）ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤５〜70重量部 を含む組成物の第１被膜を形成し、さらに前記被膜上に （Ｃ）式 RSi（OH）_３ （式中Ｒは、低級アルキル基又はアリール基を示す）で
示されるオルガノシラントリオールおよび／またはその
部分縮合物10〜90重量部、 （Ｄ）コロイド状シリカ90〜10重量部および （Ｅ）ベンゾフェノン系紫外線吸収剤を前記（Ｃ）と
（Ｄ）100重量部に対して２〜20重量部 を含む組成物の第２被膜を形成することを特徴とするプ
ラスチック成形品の表面保護法である。

本発明で使用する成分（Ａ）のポリアルキルメタクリレ
ートは、アルキルメタクリレートの１種以上を、公知の
重合方法により重合して得ることができる。ポリアルキ
ルメタクリレートの分子量は、一般に高い方が好まし
く、通常50,000以上であり、溶剤に溶解できるものであ
れば特に分子量の上限はない。

ここで使用することができるアルキルメタクリレートと
しては、メチルメタクリレート、エチルメタクリレー
ト、ｎ−ブチルメタクリレート等を挙げることができ
る。これに該当する具体例としては、ELVACITE 2041
（商品名；デュポン社製）、ダイアナールBR85（商品
名；三菱レーヨン製）を挙げることができる。

成分（Ｂ）のベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤は、ポ
リアルキルメタクリレートに相溶性のものであれば種類
や添加量に制限がない。ここで使用できるベンゾトリア
ゾール系紫外線吸収剤としては、ポリアルキルメタクリ
レートと相溶性がよい、２−（２′−ヒドロキシ−５′
−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール、とくに２−
（２′−ヒドロキシ−５′−ｔ−ブチルフェニル）ベン
ゾトリアゾール等を挙げることができる。これに該当す
る具体例としては、KEMISORB71（商品名、ケミプロ化成
社製）、チヌビンＰ（商品名、チバガイギー社製）、KE
MISORB78（商品名、ケミプロ化成社製）およびチヌビン
PS（商品名、チバガイギー社製）を挙げることができ
る。

成分（Ａ）と（Ｂ）の配合割合は、成分（Ａ）95〜30重
量％に対し、成分（Ｂ）５〜70重量％である。成分
（Ａ）の配合割合が30重量％未満の場合には、第１被膜
のプラスチック成形品に対する密着性が悪くなる。一
方、成分（Ｂ）の配合割合が５重量％より少ない場合に
は、十分な耐候性が得られず、また、70重量％より多い
場合は、第１被膜のプラスチック成形品に対する密着性
が悪くなる。

第１組成物は、塗布作業の容易さから成分（Ａ）および
（Ｂ）を適当な溶媒に溶解させたものを用いることが好
ましい。適当な溶媒としては、有機カルボン酸エステ
ル、芳香族炭化水素、ケトン類をあげることができ、こ
れらの溶媒は下記塗装法（被膜形成方法）によって、単
独または２種以上の混合物を任意に選ぶことができる。

第１組成物を溶媒に溶解させた濃度は、１〜20重量％で
あることが好ましい。かかる濃度の範囲外の場合には、
プライマーとして好適な膜厚を形成することが難しくな
る。

第１被膜は、ポリカーボネート等のプラスチック成形品
の表面上に、第１組成物を浸漬法、スプレー法、バーコ
ート法、刷毛塗り法等の方法により１回以上塗布した
後、加熱乾燥することにより形成することができる。

この場合の加熱条件は、使用するプラスチックの耐熱性
の度合いに応じて選択することができるが、通常は10〜
180℃で、60〜１分間である。このようにして形成され
た第１被膜の厚さは0.5〜10ml、好ましくは１〜5mlであ
る。

第２組成物の構成成分である成分（Ｃ）の式RSi（OH）
_３で示されるオルガノシラントリオールおよび／または
その部分縮合物において、Ｒは低級アルキル基又はアリ
ール基を表し、低級アルキル基の具体例としては、メチ
ル、エチル、プロピルのような炭素数１〜３の基を挙げ
ることができ、アリール基の具体例としては、フェニル
を挙げることができる。

オルガノシラントリオールまたはその部分縮合物は、例
えば、次式： RSi（OR′）_３ （式中、Ｒは前記と同義であり、Ｒ′は炭素数１〜４の
アルキル基を表す）で示されるオルガノトリアルコキシ
シランを、触媒の存在下で加水分解することにより得る
ことができる。

ここで使用することができる加水分解触媒としては、無
水酢酸、氷酢酸、プロピオン酸、クエン酸、安息香酸、
ギ酸、シュウ酸等の有機酸；アルミニウムアセチルアセ
トネート、アルミニウムジ−ｎ−ブトキシモノエチルア
セテート等のアルミニウムキレート化合物をあげること
ができる。これらの中でも無水酢酸および氷酢酸が好ま
しい。

成分（Ｄ）のコロイド状シリカは、通常水性分散液中に
分散させた形で使用するが、一般的に分散液が中性付近
であるとコロイド状シリカは不安定なため、例えば水酸
化ナトリウムを添加し、安定化させて使用する。水酸化
ナトリウムの添加量は組成物の調製を容易にし、さらに
その安定性を保持する上から、コロイド状シリカの固形
分100重量部に対して0.35重量部以下が好ましい。コロ
イド状シリカの水性分散液の具体例としては、スノーテ
ックス（Snowtex:日産化学社製、商品名）などを挙げる
ことができる。

成分（Ｅ）のベンゾフェノン系紫外線吸収剤は、公知の
ものを使用できるが、とくに2,4−ジヒドロキシベンゾ
フェノンが好ましく、その具体例としては、KEMISORB10
（商品名、ケミプロ化成製）を挙げることができる。

成分（Ｃ）と（Ｄ）の配合割合は、成分（Ｃ）10〜90重
量％に対して成分（Ｄ）90〜10重量％であり、成分
（Ｅ）の配合割合は、成分（Ｃ）と（Ｄ）の合計量に対
して２〜20重量％が好ましい。成分（Ｃ）と（Ｄ）の配
合割合がこの範囲外であると、形成した第２被膜にクラ
ックが生じて連続被膜の形成が困難となり、また被膜に
適度な硬度を付与することができない。成分（Ｅ）が２
重量％より少ないと充分な耐候性を付与することができ
ない。また成分（Ｅ）が20重量％より多いと、密着性、
耐湿性が低下するので好ましくない。

第２組成物はオルガノトリアルコキシシランを加水分解
して得た成分（Ｃ）のアルコール溶液と、成分（Ｄ）お
よび成分（Ｅ）とを混合することによって得ることがで
き、または成分（Ｄ）の水性分散液にオルガノトリアル
コキシシランおよび加水分解触媒を添加した後、該オル
ガノトリアルコキシシランを加水分解させ、更に成分
（Ｅ）を添加することによっても得ることができる。

なお、このようにして得られた第２組成物中に多量の水
を含むために、該組成物の塗布作業に悪影響が及ぶ場合
には、例えば第２組成物中に含有している水分量に対し
て過剰量のアルコールを添加した後、共沸させることに
より、水を除去しておくことが好ましい。

第２組成物には、必要に応じてレベリング剤、増粘剤、
顔料、染料、坑酸化剤、変性剤等を添加することができ
る。また、第２被膜を形成する際に効果を促進する目的
で、第２組成物に適当な触媒を添加することもできる。
このような触媒としては、例えば酢酸ナトリウム、ギ酸
カリウム等のカルボン酸のアルカリ金属塩；ジメチルア
ミンアセテート、エタノールアミンアセテート等のアミ
ンカルボキシレート；酢酸テトラメチルアンモニウム等
のカルボン酸第４級アンモニウム塩；オクテン酸スズ等
のカルボン酸金属塩；トリエタノールアミン、ピリジン
等のアミン類；水酸化ナトリウム、水酸化アンモニウム
等のアルカリ性水酸化物；γ−アミノプロピルトリエト
キシシラン、γ−エチレンジアミンプロピルトリメトキ
シシラン等のアミン系シランカップリング剤；もしくは
アルミニウムキレート化合物等を挙げることができる。

第２組成物は、通常、アルコール性溶媒に分散させて分
散液として使用する。この場合のアルコール性溶媒とし
ては、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、
ブタノール、ブチルセロソルブ及びジアセトンアルコー
ル等を挙げることができる。また、第２組成物の分散液
は、固形分濃度が５〜40重量％であることが好ましい。

第２被膜は、第２組成物の分散液を、第１被膜上に第１
組成物と同様な方法により１回以上塗布した後、加熱乾
燥することにより形成することができる。加熱条件は60
〜180℃で、３〜１時間である。この様にして形成され
た第２被膜の厚みは２〜15μｍ、好ましくは５〜10μｍ
である。

［発明の効果］ 本発明の方法により、プラスチック成形品の表面に設け
られた第１被膜および第２被膜からなる保護被膜は、プ
ラスチック成形品に対して優れた耐候性を付与し、また
同時にプラスチック成形品に対して優れた耐沸騰水性、
耐摩耗性および密着性を与えるものであり、その工業的
価値は極めて大である。かくして、プラスチックレン
ズ、窓ガラス代替プラスチック、自動車などの輸送機器
の透明部品などに使用するのに好適である。

以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をさらに詳述
する。なお、実施例中の「部」は全て「重量部」を、
「％」は全て「重量％」をあらわし、第１表の各成分の
配合量は全て「重量部」である。

実施例１ 第１組成物１−１の調製 ダイアナールBR85（商品名、三菱レーヨン（株）製；ポ
リメチルメタクリレート、分子量250,000）４部をエチ
ルセロソルブ76部およびジアセトンアルコール20部の混
合溶媒に溶解し、この混合物に、２−（２′−ヒドロキ
シ−５′−ｔ−ブチルフェニル）ベンゾトリアゾールを
４部溶解させて、第１組成物を得た。

第２組成物２−１の調製 スノーテックＣ（固形分濃度20％、pH8.5、平均粒径15m
μのコロイド状シリカの水性分散液、日産化学社製、商
品名）400部を、無水酢酸1.5部およびメチルトリエトキ
シシラン300部からなる溶液に添加し、25〜30℃の温度
で攪拌しながら16時間反応させて、被膜形成成分の濃度
が27.5％の反応分散液を得た。次いで、共沸用アルコー
ルとしてイソブタノール500部を添加し、20〜50℃の温
度で、20〜150mmHgの減圧下、水−アルコールの共沸系
中で過剰の水を留去して、固形分含有量が50％の反応分
散液を得た。この分散液に、25％のイソプロピルアルコ
ール、50％のイソブチルアルコールおよび25％の酢酸エ
チレングリコールモノエチルエーテルからなる混合溶媒
を加えて、固形分含有量が20％となるように調製した。
この後、この溶液100部に対し紫外線吸収剤である2,4−
ジヒドロキシベンゾフェノンを0.8部加え、均一になる
ように攪拌した後過し、さらにギ酸テトラメチルアン
モニウムを0.05部添加し、第２組成物２−１を得た。

前記の第１組成物１−１をユーピロン（商品名、三菱瓦
斯化学製；ポリカーボネートシート、厚さ3mm）の表面
に浸漬法で塗布したのち、80℃で40分間加熱乾燥させ
た。その膜厚は１μｍであった。乾燥後、室温まで冷却
してから、第２組成物２−１を第１組成物と同様の方法
で塗布し、120℃で１時間加熱乾燥させ保護被膜を有す
るポリカーボネートシートを得た。

得られた被覆ポリカーボネートシートについて、耐候
性、密着性、耐沸騰水性および耐摩耗性を下記の方法で
試験した。結果は第２表に示すようにいずれも良好であ
った。

耐候性:QUV耐候促進試験機を用いて保護被膜を有するポ
リカーボネートシートを劣化させ、保護被膜が剥離する
までの時間を測定した。

密着性：硬化被膜上に1mm幅のクロスカットで100目を作
成し、クロスカット面上にセロハン粘着テープを張付
け、これを被膜に対して直角方向に強く引張り、被膜の
剥離状態を観察した。なお、下記の耐沸騰水性の試験に
おいても、密着性は本方法により試験した。

耐沸騰水性：沸騰水中に30分間試験片を浸漬した後、密
着性を観察した。

耐摩耗性：東洋精機社製テーパー摩耗試験機を用い、摩
耗輪CS−10F、荷重500g、500サイクルの条件で試験片の
表面に傷を付け、その度合いをスガ試験機社製直読ヘー
ズコンピューターで解析したヘーズ値（ΔＨ、％）で表
した。

実施例２〜４ 第１表に記載した第１組成物の調製に使用した紫外線吸
収剤の添加量および保護被膜の乾燥条件以外は、実施例
１と同様にして、保護被膜を有するポリカーボネートシ
ートを得た。

結果を第２表に示す。

実施例５ 第１組成物１−２の調製 ダイアナールBR85（商品名、三菱レーヨン（株）製；ポ
リメチルメタクリレート、分子量250,000）４部をエチ
ルセロソルブ76部およびジアセトンアルコール20部の混
合溶媒に溶解し、この混合物に、チヌビンＰ（商品名、
チバガイギー社製;2−（２′−ヒドロキシ−５′−メチ
ルフェニル）ベンゾトリアゾール）を６部溶解させて、
第１組成物１−２を得た。

第２組成物２−２の調製 スノーテックスＣ（固形分濃度20％、pH8.5、平均粒径1
5mμのコロイド状シリカの水性分散液、日産化学社製、
商品名）450部を、無水酢酸1.5部およびメチルトリエト
キシシラン555部からなる溶液に添加し、25〜30℃の温
度で攪拌しながら16時間反応させて、被膜形成成分の濃
度が30％の反応分散液を得た。この分散液に25％のイソ
プロピルアルコール、50％のイソブチルアルコールおよ
び25％の酢酸エチレングリコールモノエチルエーテルか
らなる混合溶媒を加えて、固形分含有量が20％となるよ
うに調製した。この後、この溶液100部に対し紫外線吸
収剤である2,4−ジヒドロキシベンゾフェノンを0.8部加
え、均一になるように攪拌した後過し、さらにギ酸テ
トラメチルアンモニウムを0.05部添加し、第２組成物２
−２を得た。

前記の第１組成物１−２をユーピロン（商品名、三菱瓦
斯化学製；ポリカーボネートシート、厚さ3mm）の表面
に浸漬法で塗布したのち、80℃で40分間加熱乾燥させ
た。その膜厚は１μｍであった。乾燥後、室温まで冷却
してから、第２組成物を第１組成物と同様の方法で塗布
し、120℃で１時間加熱乾燥させ保護被膜を有するポリ
カーボネートシートを得た。

その試験結果を第２表に示す。

実施例６〜７ 第１表に記載した第１組成物の調製に使用した紫外線吸
収剤の種類、添加量および保護被膜の乾燥条件以外は実
施例５と同様にして、保護被膜を有するポリカーボネー
トシートを得た。

その試験結果を第２表に示す。

比較例１ 第１組成物１−１に紫外線吸収剤を用いなかった以外は
実施例１と全く同様にして、保護被膜を有するポリカー
ボネートシートを得た。

その試験結果を第２表に示す。

比較例２ 第１組成物１−１の紫外線吸収剤に2,4−ジヒドロキシ
ベンゾフェノン（２、４−DHBP）を用い、乾燥を室温25
℃で60分行った他は、実施例１と同様にして保護被膜を
有するポリカーボネートシートを得た。

その試験結果を第２表に示す。

第２表から明らかなように、本発明の方法により被覆さ
れた実施例のポリカーボネートシートは、密着性、耐沸
騰水性、耐摩耗性、耐候性のすべての点で比較例のもの
より優れていることが分かる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラスチック成形品の表面に （Ａ）ポリアルキルメタクリレート95〜30重量部および （Ｂ）ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤５〜70重量部 を含む組成物の第１被膜を形成し、この被膜上に （Ｃ）式 RSi（OH）_３ （式中Ｒは、低級アルキル基又はアリール基を示す）で
   示されるオルガノシラントリオールおよび／またはその
   部分縮合物10〜90重量部、 （Ｄ）コロイド状シリカ90〜10重量部および （Ｅ）ベンゾフェノン系紫外線吸収剤を前記（Ｃ）と
   （Ｄ）100重量部に対して２〜20重量部 を含む組成物の第２被膜を形成することを特徴とするプ
   ラスチック成形品の表面保護法。