WO2011090156A1 - 防曇性物品 - Google Patents
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- C09D133/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D133/02—Homopolymers or copolymers of acids; Metal or ammonium salts thereof
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Definitions
- the present invention relates to an antifogging article that can be used for various applications such as antifogging window glass or antifogging mirrors, lenses, and displays for vehicles and buildings, and is excellent in antifogging properties and heat resistance.
- Transparent substrates such as glass and plastic have a sudden temperature change with respect to the substrate when one surface falls below the dew point due to the difference in temperature and humidity between the inner and outer surfaces of the substrate.
- moisture in the atmosphere adheres as water droplets, and the substrate surface is condensed.
- ⁇ cloudy '' occurs, and the visibility is hindered, and in general window glass, automobile and aircraft windshields, reflectors, glasses, sunglasses, etc. Safety is significantly impaired.
- Patent Document 1 includes an antifogging coating material comprising an inorganic alkoxide, an inorganic alkoxide hydrolyzate and an inorganic alkoxide hydrolysis polycondensate, polyacrylic acid and polyvinyl alcohol, and Disclosed is an antifogging coating film mainly composed of a composition obtained by causing at least a polycondensation reaction of a hydrolyzate of an inorganic alkoxide in the presence of polyacrylic acid and polyvinyl alcohol.
- Patent Document 2 discloses an antifogging layer made of a polyvinyl acetal resin having a degree of acetalization of 2 to 40 mol% (polyvinylphenylacetoacetal, polyvinylbenzacetal, polyvinyl butyral, etc.).
- Patent Document 3 discloses the use of an antifogging film and a primer containing an ultraviolet curable resin, a metal oxide, and a hydrophilic resin.
- Antifogging articles are desired to be able to maintain antifogging properties and visibility over a long period of time.
- water absorption In the coating film having swells, peeling from the substrate is likely to occur due to swelling during water absorption, and the anti-fogging property cannot be maintained after peeling, and thus the visibility tends to decrease.
- Antifogging articles are required to have heat resistance in applications where they are exposed to heat such as solar radiation for a long period of time.
- any of the antifogging articles obtained in the inventions described in the above Patent Documents 1 to 3 tends to yellow when heated for a long period of time, and tends to cause problems in appearance and visibility. Then, this invention makes it a subject to obtain the anti-fogging article excellent in anti-fogging property and heat resistance.
- an antifogging article having a base material and a heat-resistant antifogging film (hereinafter sometimes simply referred to as “coating”) formed on the base material.
- the antifogging film is a composite film containing a binder substrate component derived from a binder component and a component derived from polyacrylic acid, and the antifogging property is expressed when the component derived from polyacrylic acid absorbs water.
- An antifogging article (first antifogging article) is provided.
- the first antifogging article is a film in which the antifogging film contains a copolymer of the binder component and the polyacrylic acid, It may be an antifogging article (second antifogging article) characterized by having a primer layer between the coating.
- the first antifogging article comprises a copolymer of the binder component and the polyacrylic acid, wherein the antifogging film is in close contact with the substrate.
- a composite film containing the antifogging film having a water absorption per unit volume of 0.05 to 3 mg / mm 3 when the water absorption is saturated, and the antifogging film being heat resistant to heat of 100 ° C. or less. May be an antifogging article (third antifogging article).
- the second antifogging article may have the characteristics of the third antifogging article
- the third antifogging article may have the characteristics of the second antifogging article
- a heat-resistant antifogging film-forming coating agent containing a binder component and polyacrylic acids, which absorbs water when the heat-resistant antifogging film is formed.
- the present invention is a composite film containing a binder substrate component derived from a binder component and a component derived from polyacrylic acid, and the antifogging property is expressed by water absorption of the component derived from polyacrylic acid.
- a heat-resistant antifogging film for producing the first to third antifogging articles is provided.
- a method for forming first to third antifogging articles characterized by including at least the following steps.
- a method for forming a second antifogging article comprising at least the following steps. (1) A step of forming a primer layer comprising a hydrolysis product of the silicon compound A on the surface of the substrate (2) A step of preparing a coating agent for forming an antifogging film containing a binder component and polyacrylic acids (3) A step of applying the antifogging film-forming coating agent to the primer layer to obtain a coating film, and (4) a step of curing the coating film.
- the antifogging article of the present invention preferably has heat resistance against heat of 100 ° C. or less. 100 degreeC assumes the thermal load of the glass for motor vehicles described in JISR3212 "Safety glass test method for motor vehicles".
- “having heat resistance to heat of 100 ° C. or less” means that the anti-fogging article is not exposed to heat of 100 ° C. or less and the visibility and antifogging of the article are It means that there is no problem in sex.
- an anti-fogging test assuming an actual vehicle environment in a vehicle window glass (hereinafter referred to as an actual vehicle anti-fogging test). It is preferable that condensation does not occur for 10 minutes or more.
- the actual vehicle assumed anti-fogging property test is a test in which a sample is installed between two chambers in which the temperature and humidity can be controlled as shown in FIG.
- the film side is assumed to be the inside of the vehicle and the substrate side is assumed to be the outside of the vehicle.
- the assumed outside temperature is assumed to be 20 ° C
- the assumed inside temperature is 25 ° C
- the assumed inside humidity is 95%.
- the assumed outside temperature is 0 ° C.
- the assumed inside temperature is 25 ° C.
- the assumed inside humidity is 60%.
- the antifogging article of the present invention preferably has excellent adhesion between the substrate and the coating.
- Excellent adhesion means that the substrate and the coating do not physically peel easily due to interactions such as bond formation and hydrogen bonding.
- the film in close contact with the substrate refers to a film that is not peeled off by an artificial operation such as scratching, and a film in which the film itself or a component in the film does not elute over time.
- the water absorption amount in the present invention indicates the mass of water present in the coating film based on the mass of the coating film in a state where no water is absorbed.
- the antifogging article comprises an antifogging material having a base material, a film containing a binder component and a copolymer of polyacrylic acids, and a primer layer between the base material and the film. It is a sex product.
- the substrate surface before forming the primer layer is subjected to treatment such as plasma irradiation, corona discharge, high-pressure mercury lamp irradiation, and the like.
- An active group for example, a ketone group, an ether group, or an OH group may be generated on the surface.
- the formation of the primer layer and the coating on the substrate may be performed on only one side of the substrate or on both sides.
- the primer layer and the film may be formed on the entire surface of the substrate or a part thereof.
- the primer layer is preferably made of a hydrolysis product of silicon compound A represented by the following general formula [1].
- R 1 m SiX 4-m [1]
- R 1 is an organic group containing at least one group selected from the group consisting of an amino group, a glycidoxy group, and a mercapto group
- X is an alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms
- the silanol group of the hydrolysis product of the silicon compound A and the active group for example, ketone group, ether group, OH group, etc.
- the active group for example, ketone group, ether group, OH group, etc.
- excellent adhesion between the primer layer and the coating film is expressed by the interaction such as bond formation by reaction of OH group, glycidoxy group, etc. and hydrogen bond.
- silicon compound A examples include trimethoxy [3- (phenylamino) propyl] silane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropylmethyldimethoxysilane, 3-aminopropyldimethylmethoxysilane, 3-aminopropyltri Ethoxysilane, 3-aminopropylmethyldiethoxysilane, 3-aminopropyldimethylethoxysilane, 3- (2-aminoethylamino) propyltrimethoxysilane, 3- (2-aminoethylamino) propyltriethoxysilane, 3- Mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, 3-mercaptopropyldimethylmethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldiethoxy Run, 3-mercaptopropyl di
- the primer layer is obtained by hydrolyzing the silicon compound A, and a liquid obtained by mixing the silicon compound A with water, an acidic aqueous solution, or a basic aqueous solution and hydrolyzing the mixture is used. It can form by apply
- the solvent used for dissolving the silicon compound A is not particularly limited as long as it dissolves the silicon compound A.
- Isopropyl alcohol is preferred from the viewpoint of price and safety.
- a coating method of the hydrolysis product of the silicon compound A for example, known coating means such as dip coating, flow coating, spin coating, roll coating, spray coating, screen printing, flexographic printing, hand coating method, and ink jet method are used. Can be used.
- the hydrolysis product of the silicon compound A As a method for drying the hydrolysis product of the silicon compound A, wiping at room temperature is sufficient, but the solution is applied to the substrate in order to quickly develop the adhesion between the substrate and the primer layer. Later, it may be fired at 50 to 100 ° C.
- the coating preferably contains a component having a metalloxane bond derived from a binder component, and the component is preferably a component obtained by condensing an organometallic compound.
- the composite film in which the binder component and the polyacrylic acid are combined can prevent the elution of the component derived from the polyacrylic acid from the film, and can exhibit antifogging properties over a long period of time. Since it becomes difficult to deteriorate, it is more preferable that the organometallic compound is copolymerized with polyacrylic acids.
- an organometallic compound (A) represented by the following general formula [1], a compound (B) in which the organometallic compound (A) is partially condensed, or the (A) and (B ) can be used.
- R is a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and at least one selected from the group consisting of an epoxy group, a glycidoxy group, an amino group, a fluorine atom, and a chlorine atom as a partial hydrogen atom of the hydrocarbon group.
- M is at least one element selected from the group consisting of Si, Ti, Al, Zr, Sn, and Zn
- X is at least one group selected from an alkoxy group, a chloro group, an isocyanate group, and a hydroxy group
- n is an integer of 0 to 3.
- organometallic compound (A) examples include methoxytrimethylsilane, ethoxytriethylsilane, (chloromethyl) dimethylisopropoxysilane, and [bicyclo [2.2.1] hept-5-en-2-yl] triethoxy.
- Silane trimethyl [3- (triethoxysilyl) propyl] ammonium chloride, trimethoxy [3- (phenylamino) propyl] silane, trimethoxysilane, trimethoxyphenylsilane, trimethoxy (propyl) silane, trimethoxy (p-tolyl) silane , Trimethoxy (methyl) silane, triethoxysilane, triethoxyphenylsilane, triethoxymethylsilane, triethoxyfluorosilane, triethoxyethylsilane, triethoxy-1H, 1H, 2H, 2H-tridecafluoro-n- Octylsilane, pentyltriethoxysilane, octadecyltrimethoxysilane, octadecyltriethoxysilane, N- [2- (N-vinylbenzylamino) ethyl]
- the organometallic compound is selected so that the refractive index difference between the substrate and the coating is within 10% in consideration of matching of the refractive index between the substrate and the coating. This is very important.
- the organometallic compound is preferably an organosilicon compound from the viewpoint of refractive index matching and adhesion to the substrate. Moreover, you may use in combination of multiple types of said organometallic compound.
- At least one of the organometallic compounds (A) is a compound in which M in the general formula [1] is Si because a film having excellent antifogging properties and heat resistance can be obtained.
- the binder component is one or more alkoxysilanes (for example, methyltriethoxysilane) modified with a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and a part of hydrogen atoms of the hydrocarbon group is an epoxy group, Those containing one or more alkoxysilanes modified with an organic group substituted with a glycidoxy group, amino group, etc. (for example, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane), hydrolyzed thereof, or hydrolyzed It is particularly preferred that it is decomposed and partially condensed, or a mixture of two or more of the above, because a heat-resistant antifogging film excellent in antifogging properties and heat resistance can be obtained.
- alkoxysilanes for example, methyltriethoxysilane
- the molecular weight of the polyacrylic acid is preferably 1,000 to 250,000. When the molecular weight is less than 1,000, there is a tendency that antifogging properties are not exhibited or sufficient antifogging properties cannot be obtained. When the molecular weight is more than 250,000, the viscosity of the coating agent increases greatly, and the film formability tends to decrease. In the present invention, the molecular weight is a weight average molecular weight.
- Polyacrylic acids include polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polyacrylic acid ester, or polymethacrylic acid ester, and hydrogen in the methylene chain of polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polyacrylic acid ester, or polymethacrylic acid ester At least one selected from the group consisting of compounds in which some of the atoms are substituted with an epoxy group, a glycidoxy group, or a substituent having reactivity with an amino group can be used.
- the reactive substituent examples include amino group, hydroxyl group, epoxy group, mercapto group, isocyanate group, alkoxy group, vinyl group, acrylic group, and methacryl group.
- part which has polyacrylic acid and the reactive group Y as shown by the following general formula [2] copolymerized may be sufficient.
- the reactive group Y is an amino group, a hydroxyl group, an epoxy group, a mercapto group, an isocyanate group, an alkoxy group, a vinyl group, an acrylic group, or a methacryl group, s is 10 to 350, t is It is preferably 5 to 200.
- the compound of the general formula [2] may be a block copolymer, an alternating copolymer, or a random copolymer.
- s and t represent the number of each repeating unit in the case of a block copolymer, and represent the total number of each structural unit in the case of an alternating copolymer and a random copolymer.
- polyacrylic acids examples include polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polymethyl acrylate, polymethyl methacrylate, sodium polyacrylate, acrylic acid-maleic acid copolymer salt, acrylic acid-sulfonic acid copolymer salt And a cross-linked product of neutralized polyacrylic acid, a self-crosslinked polyacrylic acid neutralized product, and the like.
- the acrylic acid is particularly preferably polyacrylic acid.
- the heat-resistant antifogging film of the present invention is a composite film containing a binder substrate component derived from a binder component and a component derived from polyacrylic acid, and has antifogging properties due to water absorption of the component derived from polyacrylic acid. It is preferable to express. This is because by using the composite film having such a configuration, excellent heat resistance and antifogging properties can be realized over a long period of time.
- the coating agent it is preferable to copolymerize the binder component and polyacrylic acid by heating because the curing reaction can proceed efficiently.
- water absorption of the coating is performed by a component derived from polyacrylic acid present in the coating, and the water absorption of the unit volume at the time of water absorption saturation of the coating is 0.05 to 3 mg / mm 3 .
- the water absorption amount in the present invention indicates the mass of water present in the coating film based on the mass of the coating film in a state where no water is absorbed.
- the amount of water absorption of the unit volume to the film at the time of water absorption saturation is set in the above range. If it is less than 0.05 mg / mm 3, it is necessary to increase the film thickness in order to lengthen the time until water absorption is saturated. As a result, optical distortion is likely to occur, and productivity may be lowered. This is because if it exceeds 3 mg / mm 3 , the sticky feeling of the coating becomes large, the strength is lowered, and the water resistance is deteriorated.
- a more preferable water absorption per unit volume is 0.1 to 2 mg / mm 3 .
- the water absorbing function can be efficiently performed by a component derived from polyacrylic acids present in the coating.
- the carboxyl group contained in the polyacrylic acid-derived component has a function of absorbing water as bound water, and can exhibit antifogging properties due to water absorption. If the component that contributes to water absorption in the coating is a component derived from polyacrylic acid, the coating itself has excellent heat resistance, so both antifogging properties and heat resistance are excellent in the resulting antifogging article. Can be made.
- a film that exhibits anti-fogging properties due to conventional water absorption may contain a component derived from polyvinyl alcohols or polyvinyl acetals as a water-absorbing component, but the polyvinyl alcohols or polyvinyl acetals in the coating obtained in the present invention. It is preferable that the component derived from a class is 5 mass% or less. If it exceeds 5% by mass, the film tends to be colored by heat of 100 ° C. or less, which is not preferable. A more preferable concentration of the component derived from polyvinyl alcohols or polyvinyl acetals in the coating is 1% by mass or less, more preferably 0.01% by mass or less. Further, in the obtained coating, the polyvinyl alcohols or It is particularly preferable that components derived from polyvinyl acetals are not substantially contained.
- a difference in refractive index between the substrate and the coating is within 10%. If the refractive index difference is more than 10%, the interference action is increased, and the visibility is lowered, and interference fringes and coloring are observed visually, which is not preferable. More preferably, the refractive index difference is within 5%.
- the refractive index difference (%) is obtained by measuring the refractive index of the base material and the coating film at a wavelength of 633 nm with an ellipsometer, and (absolute refractive index of the coating film ⁇ refractive index of the base material / refractive index of the base material) ⁇ 100. Calculate as a value.
- the heat-resistant anti-fogging film formed from the heat-resistant anti-fogging film-forming coating agent of the present invention is excellent in heat resistance and anti-fogging property, so that it can be used in members and applications that are exposed to heat over a long period of time. I can do it. Moreover, since it is difficult for a film to peel from a base material by swelling at the time of water absorption, anti-fogging property can be maintained over a long period of time. The effect is particularly remarkable when used for a window material for a vehicle, and a safe and comfortable interior environment can be provided.
- the heat-resistant antifogging film-forming coating agent of the present invention is a coating agent for forming a heat-resistant antifogging film on a substrate, and the heat-resistant antifogging film-forming coating agent comprises a binder component and a poly A coating agent containing acrylic acid.
- the coating film is preferably a composite film containing a binder component and a copolymer of polyacrylic acids.
- the coating film has excellent heat resistance and antifogging properties due to the heat resistance of the component derived from the binder component and the water absorption and heat resistance of the component derived from the polyacrylic acid.
- antifogging properties of the antifogging article of the present invention contributes to water absorption by components derived from polyacrylic acids. Further, in addition to the water absorption effect by the component derived from the polyacrylic acid, when the component derived from the binder component contains a hydroxyl group, a carbonyl group, an amino group, a carboxyl group, a sulfo group, etc., the water absorption effect is due to their hydrophilicity. It may be promoted.
- the water absorption effect is obtained due to the hydrophilicity of the component. It may be promoted.
- the polyacrylic acid is copolymerized with a binder component to form a composite film containing a component derived from the polyacrylic acid and a component derived from the binder component. Elution of components derived from acids can be prevented, and antifogging properties can be expressed over a long period of time.
- the polyacrylic acid is preferably 5 to 60% by mass based on the total amount of the binder component and the polyacrylic acid. If it is less than 5% by mass, the resulting coating film tends not to exhibit antifogging properties, or sufficient antifogging properties tend not to be obtained. If it exceeds 60% by mass, polyacrylic acids cannot be immobilized in the resulting coating, and the polyacrylic acids tend to elute upon water absorption. From the viewpoint of antifogging properties and immobilization of polyacrylic acids, the amount is more preferably 10 to 50% by mass, and still more preferably 20 to 40% by mass.
- the coating agent may contain a solvent.
- the solvent is not particularly limited as long as it dissolves the coating agent, and examples thereof include water, methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol, butanol, ethylene glycol, 1,2-propanediol, and cyclohexanol. From the viewpoints of compatibility and safety, ethyl alcohol is preferred. Moreover, it is good also as a mixed solvent using a some solvent.
- a catalyst may be added to the coating agent for forming a film for the purpose of promoting the curing reaction of the coating agent.
- an acidic aqueous solution used as the catalyst, an aqueous solution having an acid catalyst such as an inorganic acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid or nitric acid, or an organic acid such as acetic acid, phthalic acid or succinic acid may be selected according to the hydrolysis rate. preferable.
- the acid catalyst is preferably added so that the pH value in the coating agent is 1 to 5.
- a metal complex such as tin, aluminum, titanium, or zirconium can be used as the catalyst.
- the metal complex is preferably a fluoride, chloride, bromide, iodide, acetate, nitrate, sulfate, acetylacetonate salt or the like.
- the catalyst may be added in an amount up to 0.05 times by mass with respect to the amount of silicon compound B in the coating solution. Even if it exceeds 0.05 times the amount, there is a tendency that the catalytic effect with respect to the amount added does not further improve, so that it is not necessary to add a large amount of catalyst.
- the curing catalyst is preferably added in an amount of 0.0001 times or more by mass ratio to the amount of silicon compound B in the treating agent.
- the coating agent for forming a film includes a photopolymerization initiator, a thermal polymerization initiator, a surfactant, and a crosslinking agent as components other than the polyacrylic acids and the binder component as long as the object of the present invention is not impaired.
- Other components such as an antioxidant, an ultraviolet absorber, an infrared absorber, a flame retardant, a hydrolysis inhibitor, and an antifungal agent may be added.
- the water absorption effect is promoted by the hydrophilicity of the component in addition to the water absorption effect by the component derived from the polyacrylic acid. Therefore, it is preferable.
- the coating agent for film formation for example, with a known application means such as dip coating, flow coating, spin coating, roll coating, spray coating, screen printing, flexographic printing, hand coating method, inkjet method, etc.
- the coating agent for forming a film can be applied on the surface of the substrate or the primer layer formed on the surface of the substrate.
- the step of obtaining the heat-resistant antifogging film-forming coating agent and the step of applying the coating agent on the substrate surface are preferably performed at 10 to 50 ° C.
- the coating film of the coating agent for forming a film it can be cured by heat curing, photo curing or the like.
- the heating temperature is preferably 50 to 200 ° C, more preferably 80 to 150 ° C. If it is less than 50 degreeC, since a cure rate is slow and hardening takes time, it is unpreferable. On the other hand, if it exceeds 200 ° C., polyacrylic acids are liable to deteriorate.
- photocuring a general radical polymerization initiator or cationic polymerization initiator is used, and the light irradiation method is not particularly limited, and a high-pressure mercury lamp, a xenon lamp, or the like can be used.
- the thickness of the coating is 5 ⁇ m or more. As the film thickness is increased, the water absorption capacity of the film is increased. However, if the film is too thick, optical distortion is likely to occur and productivity is reduced.
- a treatment for improving the adhesive strength between the base material and the film can be performed on the base material surface in advance.
- the treatment include primer treatment (second feature of the present invention), plasma irradiation, corona discharge, and high-pressure mercury lamp irradiation.
- primer treatment it is preferable to apply a liquid having a silane coupling agent as a primer on the surface of the base material before application of the coating liquid.
- silane coupling agent for example, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane and the like can be used.
- the base material a material having light transmittance, light reflectivity, or glossiness and whose safety, appearance, and design properties are significantly impaired by fogging is used.
- Glass is used as a typical base material having optical transparency.
- the glass is a plate glass usually used for automobiles, architectural and industrial glasses, and is a plate glass by a float method, a duplex method, a roll-out method, etc., and the manufacturing method is not particularly limited.
- As glass types it can be used for various colored glasses such as clear, green and bronze, various functional glasses such as UV, IR cut glass and electromagnetic shielding glass, netted glass, low expansion glass, zero expansion glass and fireproof glass.
- tempered glass, similar glass, laminated glass, multilayer glass and the like can be used.
- a resin film such as polyethylene terephthalate, a resin plate such as polycarbonate and acrylic, and the like can also be used.
- a typical base material having light reflectivity a mirror, a metal, a metal-plated article or the like produced by a silvering method or a vacuum film forming method can be used.
- the plate thickness is not particularly limited, but is preferably 1.0 mm or more and 10 mm or less.
- the window material for a vehicle is preferably 1.0 mm or more and 5.0 mm or less.
- the formation of the coating on the substrate may be performed on only one side of the substrate or on both sides. In addition, the coating may be formed on the entire surface of the base material or a part thereof.
- the application of the heat-resistant antifogging film-forming coating agent of the present invention includes indoor mirrors for buildings, mirrors for bathrooms, toilets, etc., windows, vehicles, ships, aircraft, etc. Glass or mirrors, specifically room mirrors, door mirrors, etc. Other lenses such as glasses and cameras, goggles, helmet shields, refrigerated showcases, refrigerated showcases, testing machines, precision instrument cases, etc. Examples include viewing windows, road reflectors, and mobile communication displays such as mobile phones.
- the heat-resistant anti-fogging film formed from the heat-resistant anti-fogging film-forming coating agent of the present invention is excellent in heat resistance and anti-fogging property, so that it can be exposed to heat over a long period of time, such as vehicles, ships, and aircraft. It is particularly effective when used for external use such as a window glass, a mirror, a road reflector, and a display of a mobile communication body.
- Example 1 The first feature of the present invention will be specifically described by the following Examples 1 to 5.
- the following Comparative Examples 1 and 2 are in contrast to Examples 1-5.
- quality evaluation was performed by the method shown below for the anti-fogging articles obtained in the present examples and comparative examples.
- the results are shown in Table 1.
- the amount of polyacrylic acid added refers to the mass% of the polyacrylic acid relative to the total mass of the binder component and the polyacrylic acid.
- Pencil hardness was measured according to JISK5600.
- Example 1 [Preparation of substrate]
- a float glass having a thickness of 3 mm and 100 mm square was used as the substrate.
- the surface of the substrate glass was polished with ceria fine particles, washed by brushing and dried.
- the coating agent was applied to the base glass by a spin coating method.
- the base glass coated with the coating agent was placed in an electric furnace maintained at 100 ° C. for 2 hours and cured to form a heat-resistant antifogging film.
- Table 1 shows the quality evaluation results.
- the film thickness is 35 ⁇ m
- the transparency haze is 0.5%
- ⁇ the antifogging property
- the pencil hardness is HB
- the heat resistance is unchanged in appearance and antifogging property. It was ⁇ .
- Example 2 In Example 1, a heat-resistant antifogging film was formed in the same manner as in Example 1 except that MTES was changed to 20.78 g of tetraethoxysilane (hereinafter TEOS).
- TEOS tetraethoxysilane
- the film thickness is 35 ⁇ m
- the transparent haze is 0.3%
- ⁇ the antifogging property
- the pencil hardness is 2H
- the heat resistance is unchanged in appearance and antifogging property. It was ⁇ .
- Example 3 In Example 1, a heat-resistant antifogging film was formed in the same manner as in Example 1 except that MTES was changed to 9.73 g of dimethyldiethoxysilane (hereinafter DMDES).
- DMDES dimethyldiethoxysilane
- the film thickness is 35 ⁇ m
- the transparency haze is 0.5%
- ⁇ the antifogging property
- ⁇ the antifogging property
- ⁇ the heat resistance is unchanged in appearance and antifogging property. It was ⁇ .
- Example 4 In Example 1, a heat-resistant antifogging film was formed in the same manner as in Example 1 except that the molecular weight of polyacrylic acid was 5,000.
- the film thickness is 35 ⁇ m
- the transparency haze is 0.3%
- ⁇ the antifogging property
- the pencil hardness is F
- the heat resistance is unchanged in appearance and antifogging property. It was ⁇ .
- Example 5 a heat-resistant antifogging film was formed in the same manner as in Example 1 except that GPTMS was 8.34 g of 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane (hereinafter referred to as EETMS). .
- the film thickness is 35 ⁇ m
- the transparency haze is 0.5%
- ⁇ the antifogging property
- the pencil hardness is F
- the heat resistance is unchanged in appearance and antifogging property. It was ⁇ .
- Comparative Example 1 The same operation as in Example 1 was performed except that 5 g of 10 g of polyacrylic acid in Example 1 was changed to polyvinyl alcohol (hereinafter, PVA) (made by Kishida Chemical Co., Ltd.) having a molecular weight of 2,000 as a water-absorbing component other than polyacrylic acids. A heat resistant antifogging film was formed. In this heat-resistant antifogging film, the film turned yellow after the heat resistance test, and the result was x.
- PVA polyvinyl alcohol
- Example 2 a heat-resistant antifogging film was formed by the same operation as in Example 1 except that GPTMS was 4.24 g, MTES was 5.16 g, and polyacrylic acid was 20 g. In this heat-resistant antifogging film, the film was eluted during the antifogging test, which was a problem in appearance, and was x.
- Example 2 The second feature of the present invention will be specifically described by the following Examples 1 to 3.
- the following Comparative Examples 1 to 3 are in contrast to Examples 1 to 3.
- quality evaluation was performed by the method shown below for the anti-fogging articles obtained in the present examples and comparative examples. The results are shown in Table 2.
- the method of film thickness measurement and the 35 ° C. water vapor anti-fogging test and the evaluation criteria are the same as those described above (see the examples relating to the first feature of the present invention).
- the test method is the same as described above, but in the evaluation criteria, it passed the test with no defects in appearance and anti-fogging property (35 ° C water vapor anti-fogging property, anti-fogging property of actual vehicle). Those with ( ⁇ ) and those with defects in appearance and those with unacceptable anti-fogging properties were taken as ( ⁇ ).
- Condition 1 Assumed rainy season Assumed temperature outside the vehicle 20 ° C, assumed temperature inside the vehicle 25 ° C, assumed humidity inside the vehicle 95%
- Condition 2 Assuming winter season The assumed constant temperature outside the vehicle is 0 ° C, the assumed constant temperature inside the vehicle is 25 ° C, and the assumed constant temperature inside the vehicle is 60%
- Example 1 [Preparation of substrate]
- a float glass having a thickness of 3 mm and 100 mm square was used as the substrate.
- the surface of the substrate glass was polished with ceria fine particles, washed by brushing and dried.
- Primer layer 1N nitric acid (reagent, manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) mixed with 1 g of 3-aminopropyltriethoxysilane (KBM-903, manufactured by Shin-Etsu Silicone) as a silicon compound A and 98 g of denatured alcohol (Echinen F-1, manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) was added to prepare a primer coating solution.
- This primer coating solution is moistened with a wiper made of cellulose fiber (trade name “Bencot”, model M-1, 50 mm ⁇ 50 mm, manufactured by Ozu Sangyo), applied to the surface of the float glass substrate, dried and then wiped dry to apply the primer.
- a prepared substrate was prepared.
- GPTMS 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane
- MTES methyltriethoxysilane
- KBE-13 methyltriethoxysilane
- the coating agent was applied on the primer layer of the base glass by a spin coating method.
- the base glass on which the coating agent was applied was placed in an electric furnace maintained at 100 ° C. for 16 hours and cured to form an antifogging film to obtain an antifogging article.
- Table 2 shows the quality evaluation results.
- the film thickness is 35 ⁇ m
- the water absorption per unit volume of the film is ⁇ at 0.7 mg / mm 3
- the 35 ° C. water vapor antifogging property is ⁇ at 120 seconds, assuming anti-fogging on the actual vehicle.
- the property test was ⁇ for 60 minutes or more under condition 1, ⁇ in condition 2 and ⁇ at 21 minutes, adhesion did not peel, and the appearance and antifogging property did not change even after the heat test.
- Example 2 An antifogging article is obtained by the same operation as in Example 1 except that the silicon compound A of Example 1 is changed from 3-aminopropyltriethoxysilane to 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (KBM-803, manufactured by Shin-Etsu Silicone). It was.
- the film thickness is 35 ⁇ m
- the water absorption per unit volume of the film is ⁇ at 0.7 mg / mm 3
- the 35 ° C. water vapor antifogging property is ⁇ at 120 seconds, assuming anti-fogging on the actual vehicle.
- the property test was ⁇ for 60 minutes or more under condition 1, ⁇ in condition 2 and ⁇ at 21 minutes, adhesion did not peel, and the appearance and antifogging property did not change even after the heat test.
- Example 3 In Example 1 [Preparation of coating agent for forming anti-fogging film], except that MTES of 15.48 g was changed to 20.78 g of tetraethoxysilane (hereinafter referred to as TEOS), it was the same as Example 1.
- An antifogging article was obtained by the operation. In the coating of this antifogging article, the film thickness is 35 ⁇ m, the water absorption of the unit volume of the coating is ⁇ at 0.2 mg / mm 3 , and the 35 ° C. water vapor antifogging property is ⁇ at 40 seconds.
- the property test was 45 minutes under condition 1, ⁇ under condition 2, ⁇ after 15 minutes, adhesion did not peel, and the appearance and antifogging property did not change even after the heat test.
- Example 1 an antifogging article was obtained by the same operation as in Example 1 except that the primer layer was not formed.
- the film thickness is 35 ⁇ m
- the water absorption per unit volume of the film is ⁇ at 0.7 mg / mm 3
- the 35 ° C. water vapor antifogging property is ⁇ at 120 seconds, assuming anti-fogging on the actual vehicle.
- the condition 1 was 60 minutes or more
- ⁇ in the condition 2
- ⁇ in 21 minutes the adhesion was peeled
- the appearance and antifogging property were unchanged after the heat test.
- Comparative Example 2 Similar to Example 1 except that 10 g of polyvinyl alcohol (made by Kishida Chemical Co., Ltd.) having a molecular weight of 2,000 was used in place of 10 g of polyacrylic acid in “Preparation of antifogging film-forming coating agent” in Example 1.
- the anti-fogging article was obtained by the operation.
- the film thickness is 35 ⁇ m
- the water absorption of the unit volume of the film is ⁇ at 1.0 mg / mm 3
- the 35 ° C. water vapor antifogging property is ⁇ at 150 seconds.
- the condition 1 was 60 minutes or more
- ⁇ in the condition 2 ⁇ in 30 minutes
- the adhesion was not peeled
- ⁇ and the film was yellowed after the heat test.
- Example 3 An antifogging article was obtained in the same manner as in Example 1 except that polyvinyl acetal having a degree of acetalization of 9% (KX-1, solid content 9%, manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) was used as the coating agent for forming an antifogging film.
- the film thickness is 10 ⁇ m
- the water absorption of the unit volume of the coating is ⁇ at 1.5 mg / mm 3
- the 35 ° C. water vapor antifogging property is ⁇ at 60 seconds, assuming anti-fogging on an actual vehicle.
- the condition 1 was 50 minutes, and in the condition 2, it was ⁇ in 18 minutes, the adhesion was not peeled, and the film was yellowed after the heat test.
- Example 3 The third feature of the present invention will be specifically described by the following Examples 1 and 2.
- the following Comparative Examples 1 to 5 are in contrast to Examples 1 and 2.
- quality evaluation was performed by the method shown below for the anti-fogging articles obtained in the present examples and comparative examples.
- the results are shown in Table 3.
- the methods and evaluation criteria of “measurement of water absorption per unit volume of coating”, “35 ° C. water vapor antifogging test” and “heat resistance test” are the same as those described above.
- the “actual vehicle anti-fogging property test” is the same as that described above, except that a test with less than 10 minutes or a problem with appearance was determined as (x).
- the refractive index difference between the substrate and the coating is within 10% when the refractive index of the substrate and the coating at a wavelength of 633 nm is measured with an ellipsometer (DVA-FL3G type manufactured by Mizoji Optical Co., Ltd.) using a He-Ne laser as the light source. Was acceptable (O), and those exceeding 10% were regarded as unacceptable (X).
- Example 1 [Preparation of substrate]
- a float glass having a thickness of 3 mm and 100 mm square was used as the substrate.
- the surface of the substrate glass was polished with ceria fine particles, washed by brushing and dried.
- GPTMS 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane
- MTES methyltriethoxysilane
- the coating agent was applied to the base glass by a spin coating method.
- the base glass coated with the coating agent was placed in an electric furnace maintained at 100 ° C. for 16 hours and cured to form a coating.
- Table 3 shows the quality evaluation results. This film had no defects in appearance, the film thickness was 35 ⁇ m, and the water absorption amount per unit volume of the film was 0.7 mg / mm 3 , which was good.
- the refractive indexes of the float glass of a base material and the obtained coating film were 1.52 and 1.48, respectively, and the refractive index difference was 3%, and was (circle). The 35 ° C.
- water vapor anti-fogging property of the anti-fogging article was ⁇ at 120 seconds
- the actual anti-fogging anti-fogging test was ⁇ for 60 minutes or more under Condition 1, and ⁇ at 21 minutes under Condition 2.
- the antifogging property 35 ° C. water vapor antifogging property, anti-fogging property of actual vehicle
- Example 2 In Example 1 [Preparation of coating agent for forming anti-fogging film], in addition to GPTMS and MTES as binder components, titanium tetraisopropoxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (hereinafter referred to as TiTIP) is used. 15 g was added, and an antifogging article was obtained by the same operation as in Example 1 except that lead-based glass having a refractive index of 1.80 was used as a base material. This coating film had no defects in appearance, the film thickness was 35 ⁇ m, and the water absorption amount per unit volume of the coating film was ⁇ at 0.2 mg / mm 3 .
- TiTIP titanium tetraisopropoxide
- the refractive index of the obtained film was 1.68, the refractive index difference was 7%, and it was good.
- the 35 ° C. water vapor anti-fogging property of the anti-fogging article was ⁇ in 35 seconds, the actual vehicle anti-fogging test was 30 minutes in Condition 1, and ⁇ in Condition 2 was ⁇ in 12 minutes.
- the antifogging article even after holding the antifogging article at 100 ° C. for 200 hours as a heat resistance test, there is no defect in appearance, and it passes the antifogging property (35 ° C. water vapor antifogging property, antifogging property assumed in actual vehicles) test, It was ⁇ .
- Comparative Example 1 Similar to Example 1 except that 10 g of polyvinyl alcohol (made by Kishida Chemical Co., Ltd.) having a molecular weight of 2,000 was used in place of 10 g of polyacrylic acid in “Preparation of antifogging film-forming coating agent” in Example 1.
- the anti-fogging article was obtained by the operation. In the film of this antifogging article, no defects in appearance were observed, the film thickness was 35 ⁇ m, the water absorption per unit volume of the film was 1.0 mg / mm 3 , and the obtained film was refracted. The rate is 1.49, the refractive index difference is 2%, and the 35 ° C.
- water vapor anti-fogging property is ⁇ in 150 seconds
- the actual vehicle anti-fogging property test is 60 minutes or more in Condition 1 and in Condition 2 Although it was (circle) in 30 minutes, the film
- Example 2 An antifogging article was obtained in the same manner as in Example 1 except that polyvinyl acetal having a degree of acetalization of 9% (KX-1, solid content 9%, manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) was used as the coating agent for forming an antifogging film.
- KX-1 solid content 9%, manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.
- the film thickness was 10 ⁇ m
- the water absorption per unit volume of the film was 1.5 mg / mm 3
- the resulting film was refracted.
- the rate is 1.46
- the refractive index difference is 4%, ⁇ , the 35 ° C.
- water vapor anti-fogging property is ⁇ in 60 seconds
- the actual vehicle anti-fogging property test is 60 minutes in condition 1, and 15 in condition 2.
- membrane turned yellow and was x by hold
- Example 3 An antifogging article was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of polyacrylic acid added was changed to 1 g in [Preparation of antifogging film-forming coating agent] in Example 1.
- the film thickness was 35 ⁇ m
- the water absorption of the unit volume of the film was 0.01 mg / mm 3
- the refraction of the obtained film The rate is 1.48
- the refractive index difference is 3%
- the 35 ° C. water vapor anti-fogging property is x in 5 seconds
- the actual vehicle anti-fogging property test is 3 minutes in condition 1
- x in condition 2 is 1 X in minutes.
- the appearance of the antifogging article was not defective even when it was held at 100 ° C. for 200 hours, but the antifogging property (35 ° C. water vapor antifogging property, anti-fogging property of actual vehicle) was rejected. And x.
- Example 4 An antifogging article was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of polyacrylic acid added was changed to 50 g in [Preparation of antifogging film-forming coating agent] in Example 1.
- This film had stickiness and had a perspective distortion in appearance x, the film thickness was 35 ⁇ m, and the water absorption amount per unit volume of the film was 3.2 mg / mm 3 .
- the refractive indexes of the float glass of a base material and the obtained coating film were 1.52 and 1.48, respectively, and the refractive index difference was 3%, and was (circle).
- the anti-fogging article had a 35 ° C.
- Comparative Example 5 An antifogging article was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that lead-based glass having a refractive index of 1.80 was used as the substrate. This coating had a perspective distortion X in appearance, a film thickness of 35 ⁇ m, and a water absorption amount per unit volume of the coating of 1.0 mg / mm 3 was ⁇ . Moreover, the refractive index of the float glass of a base material and the obtained coating film was 1.80 and 1.49, respectively, and the refractive index difference was 17% and was x. The 35 ° C.
- water vapor anti-fogging property of the anti-fogging article was ⁇ in 150 seconds
- the actual vehicle anti-fogging test was ⁇ for 60 minutes or more in Condition 1, and ⁇ in 30 minutes in Condition 2.
- the film was yellowed by holding the antifogging article at 100 ° C. for 200 hours, and the result was x.
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Abstract
開示されているのは、基材と、該基材上に形成された耐熱性防曇膜を有する防曇性物品であって、該防曇膜がバインダー成分由来のバインダー基質成分、及び、ポリアクリル酸類由来の成分を含有する複合膜であって、ポリアクリル酸類由来の成分が吸水することにより防曇性が発現することを特徴とする防曇性物品である。 該防曇性物品は、車両用、建築用等の防曇窓ガラス又は防曇鏡、レンズ、ディスプレー等各種用途に用いることが可能で、防曇性及び耐熱性に優れる防曇性物品である。
Description
本発明は、車両用、建築用等の防曇窓ガラス又は防曇鏡、レンズ、ディスプレー等各種用途に用いることが可能で、防曇性及び耐熱性に優れる防曇性物品に関する。
ガラスやプラスチック等の透明基材は、基材を挟んで内面と外面の温湿度の差により、一方の表面が露点以下になった場合、又は、基材に対して急激な温湿度変化が起こった場合(沸騰水蒸気が基材に接触した場合や、低温部から高温多湿の環境に移った場合等)に雰囲気中の水分が水滴として付着し、基材表面は結露する。その結果、結露した水滴により光の散乱が起こる、いわゆる「曇り」が発生することで、視界が妨げられ、一般的な窓ガラス、自動車や航空機のフロントガラス、反射鏡、眼鏡、サングラス等では、安全性が著しく損なわれる。
特許文献1には、無機アルコキシド、無機アルコキシドの加水分解物および無機アルコキシドの加水分解重縮合物から選ばれる少なくとも1つ、ポリアクリル酸類およびポリビニルアルコールを配合してなる防曇性コーティング材料、および、無機アルコキシドの加水分解物の少なくとも重縮合反応をポリアクリル酸類およびポリビニルアルコールの存在下で生じせしめて得られる組成物を主成分とする防曇性塗膜が開示されている。
また、特許文献2には、アセタール化度2~40モル%のポリビニルアセタール樹脂(ポリビニルフェニルアセトアセタール、ポリビニルベンズアセタール、ポリビニルブチラールなど)からなる防曇層が開示されている。
特許文献3では、紫外線硬化樹脂と金属酸化物、親水性樹脂を含有する防曇膜とプライマーを用いることが開示されている。
防曇性物品には、長期間に亘り防曇性及び視認性が維持できることが望まれているが、上記の特許文献1、2に記載の発明において得られる防曇性物品のうち、吸水性を有する被膜では吸水時の膨潤により、基材と剥離が生じやすく、剥離後は防曇性を維持できないために視認性が低下しやすい傾向がある。また、防曇性物品には、日射などの熱に長期間に亘って晒される用途において耐熱性が要求される。しかし、上記の特許文献1~3に記載の発明において得られるいずれの防曇性物品も長期間にわたって加熱された場合に黄変しやすく、外観や視認性に問題が生じやすい傾向がある。そこで、本発明は、防曇性及び耐熱性に優れる防曇性物品を得ることを課題とする。
本発明の第1の特徴に依れば、基材と、該基材上に形成された耐熱性防曇膜(以下、単に「被膜」と呼ぶこともある)を有する防曇性物品であって、該防曇膜がバインダー成分由来のバインダー基質成分、及び、ポリアクリル酸類由来の成分を含有する複合膜であって、ポリアクリル酸類由来の成分が吸水することにより防曇性が発現することを特徴とする防曇性物品(第1防曇性物品)が提供される。
本発明の第2の特徴に依れば、第1防曇性物品は、前記防曇膜が前記バインダー成分と前記ポリアクリル酸類との共重合体を含有する被膜であって、前記基材と該被膜との間にプライマー層を有することを特徴とする防曇性物品(第2防曇性物品)であってもよい。
本発明の第3の特徴に依れば、第1防曇性物品は、前記防曇膜が前記基材に密着していて、かつ、前記バインダー成分と前記ポリアクリル酸類との共重合体を含有する複合膜であって、防曇膜の吸水飽和時の単位体積の吸水量が0.05~3mg/mm3であり、防曇膜は100℃以下の熱に対して耐熱性を有することを特徴とする防曇性物品(第3防曇性物品)であってもよい。
さらに、第2防曇性物品は第3防曇性物品の特徴を有していてもよいし、第3防曇性物品は第2防曇性物品の特徴を有していてもよい。
本発明に依れば、バインダー成分、及び、ポリアクリル酸類を含有する耐熱性防曇膜形成用塗布剤であって、耐熱性防曇膜を形成した際にポリアクリル酸類由来の成分が吸水することにより防曇性が発現することを特徴とする、第1~第3防曇性物品を製造するための耐熱性防曇膜形成用塗布剤が提供される。
本発明に依れば、バインダー成分由来のバインダー基質成分、及び、ポリアクリル酸類由来の成分を含有する複合膜であって、ポリアクリル酸類由来の成分が吸水することにより防曇性が発現することを特徴とする、第1~第3防曇性物品を製造するための耐熱性防曇膜が提供される。
本発明に依れば、少なくとも以下の工程を含むことを特徴とする、第1~第3防曇性物品の形成方法が提供される。
(1)バインダー成分、ポリアクリル酸類を含有する防曇膜形成用塗布剤を調製する工程
(2)前記防曇膜形成用塗布剤を基材上に塗布して塗膜を得る工程、及び
(3)塗膜を硬化させて耐熱性防曇膜を得る工程
(1)バインダー成分、ポリアクリル酸類を含有する防曇膜形成用塗布剤を調製する工程
(2)前記防曇膜形成用塗布剤を基材上に塗布して塗膜を得る工程、及び
(3)塗膜を硬化させて耐熱性防曇膜を得る工程
特に、本発明の第2の特徴に依れば、少なくとも以下の工程を含むことを特徴とする、第2防曇性物品の形成方法が提供される。
(1)基材表面に前記ケイ素化合物Aの加水分解生成物からなるプライマー層を形成する工程
(2)バインダー成分、ポリアクリル酸類を含有する防曇膜形成用塗布剤を調製する工程
(3)前記防曇膜形成用塗布剤をプライマー層に塗布して塗膜を得る工程、及び
(4)塗膜を硬化する工程
(1)基材表面に前記ケイ素化合物Aの加水分解生成物からなるプライマー層を形成する工程
(2)バインダー成分、ポリアクリル酸類を含有する防曇膜形成用塗布剤を調製する工程
(3)前記防曇膜形成用塗布剤をプライマー層に塗布して塗膜を得る工程、及び
(4)塗膜を硬化する工程
以下に、本発明を詳細に説明する。特に明記していない場合、以下の説明は本発明の第1~第3の特徴に共通する説明である。
本発明の防曇性物品は100℃以下の熱に対して耐熱性を有することが好ましい。100℃とはJIS R 3212「自動車用安全ガラス試験方法」に記載される自動車用ガラスの熱負荷を想定したものである。
本発明において、「100℃以下の熱に対して耐熱性を有すること」とは、防曇性物品が100℃以下の熱に晒された後であっても、該物品の視認性や防曇性に不具合が生じないことを意味する。
視認性に関しては、100℃以下の熱に晒された後であっても前記物品に、例えば着色や亀裂、異物の析出、ひずみ等の外観上の不具合が発生しないことが好ましい。
防曇性に関しては、100℃以下の熱に晒された後であっても、例えば、車両用窓ガラスにおける実車環境を想定した防曇性試験(以下、実車想定防曇性試験と記載する)で10分以上結露が発生しないことが好ましい。ここで実車想定防曇性試験とは、図1に示すような温度湿度が制御できる二室の間にサンプルを設置した試験である。被膜側を車内想定恒温室、基板側を車外想定恒温室とし、曇りの発生しやすい梅雨時期を想定した車外想定温度を20℃、車内想定温度を25℃、車内想定湿度を95%としたものと、冬場を想定した車外想定温度を0℃、車内想定温度を25℃、車内想定湿度を60%としたものである。
本発明の防曇性物品は、基材と被膜との密着性が優れたものであることが好ましい。優れた密着性とは、基材と被膜とが結合形成や水素結合などの相互作用により、物理的に容易に剥離しないことを意味する。特に吸水時の膨潤により被膜が基材から剥離しないことが好ましい。基材と密着した被膜とは、引っ掻き等の人為的な作業で剥離しない膜で、且つ経時的に被膜自体または被膜中の成分が溶出することのない膜のことを示す。尚、本発明での吸水量とは、吸水していない状態での被膜の質量を基準としたときの被膜中に存在する水の質量を示している。
本発明の第2の特徴において、防曇性物品は、基材と、バインダー成分とポリアクリル酸類の共重合体を含有する被膜と、該基材と被膜との間にプライマー層を有する防曇性物品である。
また、上記の基材表面とプライマー層との密着強度を向上させるために、プライマー層を形成する前の基材表面に、プラズマ照射、コロナ放電、高圧水銀灯照射等の処理を施し、該基材表面に活性基(例えば、ケトン基、エーテル基、OH基等)を発生させてもよい。
基材への前記プライマー層及び前記被膜の形成は、基材の片面だけであってもよいし、両面に行ってもよい。また、前記プライマー層及び前記被膜の形成は基材表面の全面でも一部分であってもよい。
前記プライマー層は、下記一般式[1]で表されるケイ素化合物Aの加水分解生成物からなることが好ましい。
R1 mSiX4-m [1]
式[1]中、R1はアミノ基、グリシドキシ基、メルカプト基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基を含む有機基であり、Xは、炭素数が1~18のアルコキシ基であり、mは1~3の整数である。
R1 mSiX4-m [1]
式[1]中、R1はアミノ基、グリシドキシ基、メルカプト基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基を含む有機基であり、Xは、炭素数が1~18のアルコキシ基であり、mは1~3の整数である。
前記ケイ素化合物Aの加水分解生成物のシラノール基と、基材表面の活性基(例えば、ケトン基、エーテル基、OH基等)の反応による結合形成や水素結合などの相互作用により、前記基材と前記プライマー層の間で優れた密着性が発現する。
さらに、前記ケイ素化合物Aの加水分解生成物のアミノ基、グリシドキシ基、メルカプト基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基を含む有機基と、硬化前の被膜のバインダー成分やポリアクリル酸類の活性基(例えば、OH基、グリシドキシ基等)の反応による結合形成や水素結合などの相互作用により、前記プライマー層と前記被膜の間で優れた密着性が発現する。
前記ケイ素化合物Aとしては、例えば、トリメトキシ[3-(フェニルアミノ)プロピル]シラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3-アミノプロピルジメチルメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3-アミノプロピルジメチルエトキシシラン、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルトリエトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピルジメチルメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、3-メルカプトプロピルジメチルエトキシシラン、3-メルカプトプロピル(ジメトキシ)メチルシラン、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルジメトキシメチルシランなどが挙げられる。
前記プライマー層は、前記ケイ素化合物Aを加水分解して得られるものであり、該ケイ素化合物Aに、水、または、酸性水溶液、または、塩基性水溶液を混合して加水分解した液を基材表面に塗布し、乾燥することにより形成することができる。このとき、前記ケイ素化合物Aと水の相溶性を調整したり、塗布液の粘度を調整したり、塗布液の乾燥速度を調整するために、該ケイ素化合物Aは溶媒に溶解した溶液状態のものを用いてもよい。また、前記プライマー層は、前記ケイ素化合物Aまたはその溶液が大気中の水分により加水分解された状態で、基材表面に塗布され、乾燥されることにより形成されたものであってもよい。
前記ケイ素化合物Aを溶解する際に用いられる溶媒としては、前記ケイ素化合物Aを溶解するものであれば特に限定されないが、例えば、水、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ブタノール、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、シクロヘキサノールなどが挙げられる。価格、安全性の観点からイソプロピルアルコールが好ましい。また、複数の溶媒を用いて混合溶媒としてもよい。
前記ケイ素化合物Aの加水分解生成物の塗布方法として、例えば、ディップコート、フローコート、スピンコート、ロールコート、スプレーコート、スクリーン印刷、フレキソ印刷、手塗り法、インクジェット法等の公知の塗布手段を用いることができる。
前記ケイ素化合物Aの加水分解生成物の乾燥方法としては、室温で拭きあげることで十分であるが、基材とプライマー層との密着性を速やかに発現するために、前記溶液を基材に塗布後に50℃乃至100℃で焼成してもよい。
前記被膜としては、好適には、バインダー成分由来のメタロキサン結合を有する成分を含有することが好ましく、該成分は有機金属化合物を縮合して得られる成分であることが好ましい。さらに、バインダー成分とポリアクリル酸類が結合した複合膜であると、被膜からのポリアクリル酸類由来の成分の溶出が防げ、長期間に亘って防曇性を発現することができ、熱により被膜が劣化し難くなるため、有機金属化合物はポリアクリル酸類と共重合するものがより好ましい。
有機金属化合物としては、下記一般式[1]で表される有機金属化合物(A)、前記有機金属化合物(A)が一部縮合した化合物(B)、または、前記の(A)と(B)を混合したものを使用することができる。
RnMX4-n [1]
ここで、Rは炭素数が1~18の炭化水素基、前記炭化水素基の一部の水素原子をエポキシ基、グリシドキシ基、アミノ基、フッ素原子、塩素原子からなる群から選ばれる少なくとも1つの基で置換した有機基、またはフッ素原子である。また、MはSi、Ti、Al、Zr、Sn、Znからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素で、Xはアルコキシ基、クロロ基、イソシアネート基、ヒドロキシ基から選ばれる少なくとも1つの基であり、nは0~3の整数である。
RnMX4-n [1]
ここで、Rは炭素数が1~18の炭化水素基、前記炭化水素基の一部の水素原子をエポキシ基、グリシドキシ基、アミノ基、フッ素原子、塩素原子からなる群から選ばれる少なくとも1つの基で置換した有機基、またはフッ素原子である。また、MはSi、Ti、Al、Zr、Sn、Znからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素で、Xはアルコキシ基、クロロ基、イソシアネート基、ヒドロキシ基から選ばれる少なくとも1つの基であり、nは0~3の整数である。
前記有機金属化合物(A)の例としては、メトキシトリメチルシラン、エトキシトリエチルシラン、(クロロメチル)ジメチルイソプロポキシシラン、[ビシクロ[2.2.1]ヘプト-5-エン-2-イル]トリエトキシシラン、トリメチル[3-(トリエトキシシリル)プロピル]アンモニウムクロリド、トリメトキシ[3-(フェニルアミノ)プロピル]シラン、トリメトキシシラン、トリメトキシフェニルシラン、トリメトキシ(プロピル)シラン、トリメトキシ(p-トリル)シラン、トリメトキシ(メチル)シラン、トリエトキシシラン、トリエトキシフェニルシラン、トリエトキシメチルシラン、トリエトキシフルオロシラン、トリエトキシエチルシラン、トリエトキシ-1H,1H,2H,2H-トリデカフルオロ-n-オクチルシラン、ペンチルトリエトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシラン、N-[2-(N-ビニルベンジルアミノ)エチル]-3-アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、n-オクチルトリエトキシシラン、n-ドデシルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、シクロヘキシルトリメトキシシラン、ビス[3-(トリメトキシシリル)プロピル]アミン、ベンジルトリエトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3-トリメトキシシリルプロピル クロリド、3--グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、3-クロロプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、イソシアン酸3-(トリエトキシシリル)プロピル、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルトリエトキシシラン、2-シアノエチルトリエトキシシラン、2-(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、1-[3-(トリメトキシシリル)プロピル]尿素、1,2-ビス(トリメトキシシリル)エタン、(クロロメチル)トリエトキシシラン、(3-メルカプトプロピル)トリメトキシシラン、(3-メルカプトプロピル)トリエトキシシラン、(3-ブロモプロピル)トリメトキシシラン、オルトけい酸テトラプロピル、オルトけい酸テトラメチル、オルトけい酸テトラキス(1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロイソプロピル)、オルトけい酸テトライソプロピル、オルトけい酸テトラエチル、オルトけい酸テトラブチル、ジメトキシメチルフェニルシラン、ジメトキシジフェニルシラン、ジメトキシジメチルシラン、ジメトキシジ-p-トリルシラン、ジメトキシ(メチル)シラン、ジエトキシメチルシラン、ジエトキシジフェニルシラン、ジエトキシジメチルシラン、ジエトキシ(メチル)フェニルシラン、ジエトキシ(3-グリシジルオキシプロピル)メチルシラン、シクロヘキシル(ジメトキシ)メチルシラン、3-メルカプトプロピル(ジメトキシ)メチルシラン、3-グリシジルオキシプロピル(ジメトキシ)メチルシラン、3-クロロプロピルジメトキシメチルシラン、3-アミノプロピルジエトキシメチルシラン、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルジメトキシメチルシラン、1,5-ジクロロ-1,1,3,3,5,5-ヘキサメチルトリシロキサン、1,3-ジメトキシ-1,1,3,3-テトラフェニルジシロキサン、1,3-ジクロロ-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン、1,3-ジクロロ-1,1,3,3-テトライソプロピルジシロキサン、1,1,3,3,5,5,5-ヘプタメチル-3-(3-グリシジルオキシプロピル)トリシロキサン、3-クロロプロピルジクロロメチルシラン、クロロメチル(ジクロロ)メチルシラン、ジ-tert-ブチルジクロロシラン、ジブチルジクロロシラン、ジクロロ(メチル)オクタデシルシラン、ジクロロ(メチル)フェニルシラン、ジクロロシクロヘキシルメチルシラン、ジクロロデシルメチルシラン、ジクロロジエチルシラン、ジクロロジヘキシルシラン、ジクロロジイソプロピルシラン、ジクロロジメチルシラン、ジクロロジペンチルシラン、ジクロロジフェニルシラン、ジクロロドデシルメチルシラン、ジクロロエチルシラン、ジクロロヘキシルメチルシラン、ジクロロメチルシラン、n-オクチルメチルジクロロシラン、テトラクロロシラン、1,2-ビス(トリクロロシリル)エタン、3-クロロプロピルトリクロロシラン、ビス(トリクロロシリル)アセチレン、ブチルトリクロロシラン、シクロヘキシルトリクロロシラン、デシルトリクロロシラン、ドデシルトリクロロシラン、エチルトリクロロシラン、ヘキサクロロジシラン、1,1,2,2-テトラクロロ-1,2-ジメチルジシラン、イソブチルトリクロロシラン、n-オクチルトリクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、テキシルトリクロロシラン、トリクロロ(メチル)シラン、トリクロロ(プロピル)シラン、トリクロロ-2-シアノエチルシラン、トリクロロヘキシルシラン、トリクロロオクタデシルシラン、トリクロロシラン、トリクロロテトラデシルシラン、(3-シアノプロピル)ジメチルクロロシラン、(ブロモメチル)クロロジメチルシラン、(クロロメチル)ジメチルクロロシラン、1,2-ジクロロテトラメチルジシラン、1,3-ジクロロ-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン、1,5-ジクロロ-1,1,3,3,5,5-ヘキサメチルトリシロキサン、α-(クロロジメチルシリル)クメン、ベンジルクロロジメチルシラン、ブチルクロロジメチルシラン、クロロ(デシル)ジメチルシラン、クロロ(ドデシル)ジメチルシラン、クロロジイソプロピルシラン、クロロジメチルフェニルシラン、クロロジメチルプロピルシラン、クロロジメチルシラン、クロロトリエチルシラン、クロロトリメチルシラン、ジエチルイソプロピルシリル クロリド、ジメチル-n-オクチルクロロシラン、ジメチルエチルクロロシラン、ジメチルイソプロピルクロロシラン、ジフェニルメチルクロロシラン、ペンタフルオロフェニルジメチルクロロシラン、tert-ブチルジメチルクロロシラン、tert-ブチルジフェニルクロロシラン、トリイソプロピルシリルクロリド、トリフェニルクロロシランなどの有機ケイ素化合物や、チタンテトラメトキシド、チタンテトラエトキシド、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラブトキシド、四塩化チタンなどの有機チタン化合物や、アルミニウムエトキシド、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウムブトキシド、三塩化アルミニウムなどの有機アルミニウム化合物や、ジルコニウムエトキシド、ジルコニウムイソプロポキシド、ジルコニウムブトキシド、四塩化ジルコニウムなどの有機ジルコニウム化合物や、すずメトキシド、すずエトキシド、すずイソプロポキシド、すずブトキシド、二塩化すずなどの有機すず化合物や、ジメトキシ亜鉛、ジエトキシ亜鉛、ジ-n-プロポキシ亜鉛、ジ-n-ブトキシ亜鉛、二塩化亜鉛などの有機亜鉛化合物が挙げられる。特に、得られる被膜の透明性や価格から、有機ケイ素化合物が好ましい。
本発明の第3の特徴においては、前記有機金属化合物は、基材と被膜の屈折率のマッチングを考慮して、前記基材と前記被膜の屈折率差が10%以内となるように選定することが重要である。例えば基材としてガラスを用いる場合、屈折率のマッチングや該基材との密着性などから、前記有機金属化合物は有機ケイ素化合物であることが好ましい。また、上記の有機金属化合物を複数種類組み合わせて使用してもよい。
また、前記有機金属化合物(A)のうち少なくとも1種が、前記一般式[1]のMがSiである化合物であると、防曇性及び耐熱性に優れた被膜が得られるため特に好ましい。
前記バインダー成分が、炭素数が1~18の炭化水素基で修飾されたアルコキシシラン(例えば、メチルトリエトキシシラン)を1種以上、かつ、前記炭化水素基の一部の水素原子をエポキシ基、グリシドキシ基、アミノ基などに置換した有機基で修飾されたアルコキシシラン(例えば、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)を1種以上含有するもの、またはそれらが加水分解したもの、またはそれらが加水分解し一部縮合したもの、または上記のうち2種以上を混合したものであると、防曇性及び耐熱性に優れた耐熱性防曇膜が得られるため、特に好ましい。
ポリアクリル酸類の分子量が1,000~250,000であることが好ましい。分子量が1,000未満の場合、防曇性が発現しない、または十分な防曇性が得られない傾向がある。分子量が250,000超の場合、塗布剤の粘度上昇が大きく、成膜性が低下する傾向がある。なお、本発明において分子量とは重量平均分子量である。
ポリアクリル酸類としては、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸エステル、もしくはポリメタクリル酸エステル、及び、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸エステル、もしくはポリメタクリル酸エステルのメチレン鎖の水素原子の一部がエポキシ基、グリシドキシ基、もしくはアミノ基と反応性を有する置換基に置換された化合物からなる群から選ばれる少なくとも1つを使用することができる。
前記の反応性を有する置換基としてはアミノ基、水酸基、エポキシ基、メルカプト基、イソシアナート基、アルコキシ基、ビニル基、アクリル基、もしくはメタクリル基などが挙げられる。また、ポリアクリル酸類として、下記一般式[2]で示すようなポリアクリル酸と反応性基Yを有する部位が共重合した化合物であってもよい。
なお、一般式[2]の化合物はブロック共重合体でもよく、交互共重合体でもよく、ランダム共重合体でも良い。また、s及びtは、ブロック共重合体の場合にはそれぞれの繰り返し単位の数を表し、交互共重合体及びランダム共重合体の場合にはそれぞれの構造単位の総数を表す。
ポリアクリル酸類として、例えば、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸メチル、ポリメタアクリル酸メチル、ポリアクリル酸ナトリウム、アクリル酸-マレイン酸共重合体塩、アクリル酸-スルホン酸共重合体塩、ポリアクリル酸中和物の架橋物、自己架橋型ポリアクリル酸中和物などが挙げられる。
防曇性に寄与する吸水性能の観点から、アクリル酸類はポリアクリル酸が特に好ましい。
本発明の耐熱性防曇膜は、バインダー成分由来のバインダー基質成分、及び、ポリアクリル酸類由来の成分を含有する複合膜であって、ポリアクリル酸類由来の成分が吸水することにより防曇性が発現することが好ましい。該構成の複合膜とすることで、長期間に亘って優れた耐熱性及び防曇性を実現することが出来るためである。
前記塗布剤を硬化させる工程において、加熱によって、バインダー成分とポリアクリル酸類を共重合させると効率的に硬化反応を進行できるため好ましい。
また、前記被膜の吸水を、該被膜中に存在するポリアクリル酸類由来の成分によって行い、該被膜の吸水飽和時の単位体積の吸水量が0.05~3mg/mm3であることが好ましい。尚、本発明での吸水量とは、吸水していない状態での被膜の質量を基準としたときの被膜中に存在する水の質量を示している。
吸水飽和時の前記被膜への単位体積の吸水量を上記範囲に設定したのは、0.05mg/mm3未満では、吸水を飽和するまでの時間を長くするためには膜厚を厚くする必要があり、その結果、光学的な歪が生じやすくなることや、生産性が低下することがあるため好ましくない。3mg/mm3超では、被膜のべたつき感が大きくなることや、強度の低下や耐水性が悪くなるからである。より好ましい単位体積の吸水量は0.1~2mg/mm3である。
前記吸水性の機能は、被膜中に存在するポリアクリル酸類由来の成分によって、効率的に行うことができる。ポリアクリル酸類由来の成分に含まれるカルボキシル基は、水を結合水として吸収する機能を有し、吸水性による防曇性を発現させることを可能とする。前記被膜中における吸水に寄与する成分が、ポリアクリル酸類由来の成分であると、該被膜自体が優れた耐熱性を有するため、得られる防曇性物品において優れた防曇性と耐熱性を両立させることができる。従来の吸水性により防曇性を発現する膜には吸水成分としてポリビニルアルコール類やポリビニルアセタール類に由来する成分を含む場合があるが、本発明で得られる被膜中で該ポリビニルアルコール類やポリビニルアセタール類に由来する成分は5質量%以下であることが好ましい。5質量%超では100℃以下の熱により被膜が着色し易いため好ましくない。被膜中のポリビニルアルコール類やポリビニルアセタール類に由来する成分のより好ましい濃度は1質量%以下であり、さらに好ましくは0.01質量%以下であり、さらに、得られる被膜中に前記ポリビニルアルコール類やポリビニルアセタール類に由来する成分が実質的に含まれないことが特に好ましい。
本発明の第3の特徴において、前記基材と前記被膜の屈折率差が、10%以内であることが好ましい。前記の屈折率差が10%超であると、干渉作用が大きくなり、視認性が低下したり、目視により干渉縞や着色がみられたりするため好ましくない。より好ましくは、前記の屈折率差が5%以内である。なお、前記の屈折率差(%)はエリプソメータで波長633nmにおける基材及び被膜の屈折率を測定し、(被膜の屈折率-基材の屈折率)/基材の屈折率)×100の絶対値として算出する。
本発明の耐熱性防曇膜形成用塗布剤から形成された耐熱性防曇膜は、耐熱性及び防曇性に優れるため、長期間に亘って熱に晒される部材や用途において使用することが出来る。また、吸水時の膨潤により基材から被膜が剥離し難いため、長期間に亘って防曇性を維持できる。特に車両用の窓材に使用した場合に効果が顕著であり、安全で快適な車内環境を提供できる。
本発明の耐熱性防曇膜形成用塗布剤は、基材に耐熱性防曇膜を形成するための塗布剤であって、前記耐熱性防曇膜形成用塗布剤がバインダー成分、及び、ポリアクリル酸類を含有する塗布剤である。
前記被膜は、バインダー成分とポリアクリル酸類の共重合体を含有する複合膜であることが好ましい。前記被膜は、バインダー成分由来の成分の耐熱性と、ポリアクリル酸類由来の成分の吸水性と耐熱性により、優れた耐熱性と防曇性を兼ね備えた被膜である。
本発明の防曇性物品の防曇性の発現には、ポリアクリル酸類由来の成分が吸水することが寄与する。また、前記ポリアクリル酸類由来の成分による吸水効果に加え、バインダー成分由来の成分に水酸基、カルボニル基、アミノ基、カルボキシル基、スルホ基等が含まれる場合は、それらの親水性により前記吸水効果が促進されるものであってもよい。また、前記ポリアクリル酸類、前記バインダー成分以外の成分として、水酸基、カルボニル基、アミノ基、カルボキシル基、スルホ基等を有する他の成分を添加することにより、該成分の親水性により前記吸水効果が促進されるものであってもよい。
また、前記ポリアクリル酸類は、バインダー成分と共重合することにより、ポリアクリル酸類由来の成分、及び、バインダー成分由来の成分を含有する複合膜を形成するため、水や溶剤に対して前記ポリアクリル酸類由来の成分の溶出が防げ、長期間に亘って防曇性を発現することができる。
前記のバインダー成分、及び、ポリアクリル酸類の総量に対して、ポリアクリル酸類は、5~60質量%であることが好ましい。5質量%未満では、得られる被膜に防曇性が発現しない、または十分な防曇性が得られない傾向がある。60質量%超では、得られる被膜中でポリアクリル酸類を固定化できず、吸水時にポリアクリル酸類が溶出する傾向がある。防曇性とポリアクリル酸類の固定化の観点から、より好ましくは10~50質量%、さらに好ましくは20~40質量%である。
前記被膜形成用塗布剤を調製する工程において、該塗布剤は溶媒を含有してもよい。溶媒としては前記塗布剤を溶解するものであれば特に限定されないが、水、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブタノール、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、シクロヘキサノールなどが挙げられる。相溶性、安全性の観点からエチルアルコールが好ましい。また、複数の溶媒を用いて混合溶媒としてもよい。
また、前記被膜形成用塗布剤には、該塗布剤の硬化反応を促進する目的で、触媒が添加されてもよい。該触媒として、酸性水溶液を用いる場合、加水分解速度に応じて塩酸、硫酸、硝酸などの無機酸、酢酸、フタル酸、コハク酸などの有機酸等の酸触媒を有する水溶液が選択されることが好ましい。このとき、塗布剤中でのpH値が1乃至5となるように酸触媒が添加されることが好ましい。
また、触媒として、スズ、アルミニウム、チタン、ジルコニウムなどの金属錯体を用いることができる。ここで、金属錯体は弗化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物、酢酸塩、硝酸塩、硫酸塩、アセチルアセトナート塩などが好ましい。該触媒は、塗布液中のケイ素化合物B量に対し質量比で、0.05倍量迄加えてもよい。0.05倍量超加えても、添加量に対する触媒効果がそれ以上向上しなくなる傾向があるので、大量の触媒を添加する必要はない。他方、触媒効果を発揮させるためには、硬化触媒は処理剤中のケイ素化合物B量に質量比で、0.0001倍量以上添加することが好ましい。
また、前記被膜形成用塗布剤には、前記ポリアクリル酸類、前記バインダー成分以外の成分として、本発明の目的を阻害しない範囲で、光重合開始剤、熱重合開始剤、界面活性剤、架橋剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、難燃剤、加水分解防止剤、防黴剤等の他の成分を添加しても良い。
前記他の成分が水酸基、カルボニル基、アミノ基、カルボキシル基、スルホ基等を有する成分であると、前記ポリアクリル酸類由来の成分による吸水効果に加え、該成分の親水性により前記吸水効果が促進されるため好ましい。
前記被膜形成用塗布剤を塗布する工程において、例えば、ディップコート、フローコート、スピンコート、ロールコート、スプレーコート、スクリーン印刷、フレキソ印刷、手塗り法、インクジェット法等の公知の塗布手段で、前記被膜形成用塗布剤を、基材表面、または、基材表面に形成された前記プライマー層の上に塗布することができる。
前記耐熱性防曇膜形成用塗布剤を得る工程、及び該塗布剤を基材表面上に塗布する工程は10~50℃で行われることが好ましい。
前記被膜形成用塗布剤の塗膜の硬化方法としては、熱硬化、光硬化等で硬化することができる。熱硬化の場合、加熱温度は50~200℃、より好ましくは80~150℃が好ましい。50℃未満では硬化速度が遅く、硬化に時間が掛かるため好ましくない。また200℃超ではポリアクリル酸類が劣化しやすいため好ましくない。光硬化させる場合は、一般的なラジカル重合開始剤、もしくはカチオン性重合開始剤を用い、光照射の方法はとくに限定されず、高圧水銀灯やキセノンランプ等を用いることができる。
また、前記被膜の十分な吸水性の機能を得るために被膜の膜厚を5μm以上とすることが好ましい。膜厚を厚くする程、被膜の吸水容量は大きくなるが、厚くしすぎると光学的な歪が生じやすくなることや、生産性が低下するので、100μm以下とすることが好ましい。
防曇性物品の耐久性をより向上させるために、基材と被膜との接着強度を向上させる処理を基材表面に予め行うこともできる。前記の処理としては、プライマー処理(本発明の第2の特徴)、プラズマ照射、コロナ放電、高圧水銀灯照射等が挙げられる。前記プライマー処理では、前記塗布液の塗布前に、プライマーとしてシランカップリング剤を有する液を基材表面塗布しておくことが好ましい。好適なシランカップリング剤として、例えば、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン等を使用することが可能である。
基材としては、光透過性、光反射性または光沢性を有し、曇りにより著しく安全性や、外観、意匠性が損なわれるものが用いられる。
光透過性を有する代表的な基材としてはガラスが用いられる。そのガラスは自動車用ならびに建築用、産業用ガラス等に通常用いられている板ガラスであり、フロート法、デュープレックス法、ロールアウト法等による板ガラスであって、製法は特に問わない。ガラス種としては、クリアをはじめグリーン、ブロンズ等の各種着色ガラスやUV、IRカットガラス、電磁遮蔽ガラス等の各種機能性ガラス、網入りガラス、低膨張ガラス、ゼロ膨張ガラス等防火ガラスに供し得るガラス、強化ガラスやそれに類するガラス、合わせガラスのほか複層ガラス等を使用できる。また、上記板ガラス以外に、例えば、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂フィルム、ポリカーボネート、アクリル等の樹脂板等も使用することができる。
また、光反射性を有する代表的な基材としては、銀引き法、あるいは真空成膜法により作製された鏡や金属、金属メッキされた物品等を使用できる。
また、光沢性を有する代表的な基材としては、金属、金属メッキされた物品、セラミックス等を使用できる。
上記の基材には、平板、曲げ板等各種の成形体を使用できる。板厚は特に制限されないが、1.0mm以上10mm以下が好ましく、例えば車両用の窓材としては1.0mm以上5.0mm以下が好ましい。基材への被膜の形成は、基材の片面だけであってもよいし、両面に行ってもよい。また、該被膜の形成は基材面の全面でも一部分であってもよい。
本発明の耐熱性防曇膜形成用塗布剤の使用用途としては、建築用には、屋内用鏡、浴室用、洗面所用等の鏡、窓ガラス等、車両、船舶、航空機等には、窓ガラスあるいは鏡、具体的にはルームミラー、ドアミラー等があげられ、その他に眼鏡やカメラ等のレンズ、ゴーグル、ヘルメットシールド、冷蔵ショーケース、冷凍ショーケース、試験機、精密機器ケース等の開口部やのぞき窓、道路反射鏡、携帯電話等の移動通信体のディスプレー等があげられる。
本発明の耐熱性防曇膜形成用塗布剤から形成された耐熱性防曇膜は、耐熱性及び防曇性に優れるため、長期間に亘って熱に晒されうる車両、船舶、航空機等の窓ガラス、鏡、道路反射鏡等、移動通信体のディスプレー等の外使いでの使用に特に奏効する。
[実施例]
以下の実施例1~5により本発明の第1の特徴を具体的に説明する。以下の比較例1と2は実施例1~5と対照をなすものである。なお、本実施例および比較例で得られた防曇性物品は、以下に示す方法により品質評価を行った。結果を表1に示す。なお、表1~3において、ポリアクリル酸類の添加量は、バインダー成分とポリアクリル酸類の総質量に対する、ポリアクリル酸類の質量%を指す。
以下の実施例1~5により本発明の第1の特徴を具体的に説明する。以下の比較例1と2は実施例1~5と対照をなすものである。なお、本実施例および比較例で得られた防曇性物品は、以下に示す方法により品質評価を行った。結果を表1に示す。なお、表1~3において、ポリアクリル酸類の添加量は、バインダー成分とポリアクリル酸類の総質量に対する、ポリアクリル酸類の質量%を指す。
[膜厚測定]:触針式表面粗さ計(小坂研究所製、サーフコーダーET-4000A)を用いて、基材上に形成した耐熱性防曇膜の膜厚を測定した。
[透視ヘーズ]:ヘーズメーター(日本電色工業製、NDH2000)を用いてサンプルのヘーズを測定し、1%未満のものを(○)、1%以上のものを(×)とした。
[(35℃水蒸気)防曇性試験]:35℃飽和水蒸気で満たされた槽の上部に、耐熱性防曇膜面を前記槽に向けてサンプルを設置し、曇りが生じるまでの時間を測定し、30秒以上のものを(○)、30秒未満のもの、または外観上不具合が発生したものを(×)とした。
[鉛筆硬度]:JISK5600に準拠し、鉛筆硬度を測定した。
[耐熱性]:100℃で保持された恒温槽で200時間サンプルを保持し、外観及び防曇性に変化がなかったものを(○)、外観及び防曇性に変化があったものを(×)とした。
実施例1
[基材の準備]
基材としては、厚さ3mm、100mm四方のフロートガラスを使用した。基材ガラス表面をセリア微粒子で研磨し、ブラッシング洗浄を行い乾燥した。
[基材の準備]
基材としては、厚さ3mm、100mm四方のフロートガラスを使用した。基材ガラス表面をセリア微粒子で研磨し、ブラッシング洗浄を行い乾燥した。
[耐熱性防曇膜形成用塗布剤の調合]
エチルアルコール41.53g、イオン交換水10.13g、分子量25,000のポリアクリル酸(和光純薬工業製)10gを加え、溶解するまで攪拌混合した。その後、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(以下GPTMS)(信越シリコーン製、商品名:KBM-403)12.72g、メチルトリエトキシシラン(以下MTES)(信越シリコーン製、商品名:KBE-13)15.48g、1N硝酸を10.14g添加し、23℃で16時間攪拌し、耐熱性防曇膜形成用塗布剤100gを得た。
エチルアルコール41.53g、イオン交換水10.13g、分子量25,000のポリアクリル酸(和光純薬工業製)10gを加え、溶解するまで攪拌混合した。その後、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(以下GPTMS)(信越シリコーン製、商品名:KBM-403)12.72g、メチルトリエトキシシラン(以下MTES)(信越シリコーン製、商品名:KBE-13)15.48g、1N硝酸を10.14g添加し、23℃で16時間攪拌し、耐熱性防曇膜形成用塗布剤100gを得た。
[耐熱性防曇膜の形成]
前記塗布剤を、前記基材ガラスにスピンコーティング法により塗布した。塗布剤が塗布された基材ガラスを100℃に保持された電気炉に2時間入れ、硬化させることにより耐熱性防曇膜を形成させた。品質評価結果を表1に示す。この耐熱性防曇膜において、膜厚は35μmであり、透視ヘーズは0.5%で○、防曇性は120秒で○、鉛筆硬度はHB、耐熱性は外観及び防曇性ともに変化なく○であった。
前記塗布剤を、前記基材ガラスにスピンコーティング法により塗布した。塗布剤が塗布された基材ガラスを100℃に保持された電気炉に2時間入れ、硬化させることにより耐熱性防曇膜を形成させた。品質評価結果を表1に示す。この耐熱性防曇膜において、膜厚は35μmであり、透視ヘーズは0.5%で○、防曇性は120秒で○、鉛筆硬度はHB、耐熱性は外観及び防曇性ともに変化なく○であった。
実施例2
実施例1にて、MTESをテトラエトキシシラン(以下TEOS)20.78gとした以外は実施例1と同様の操作で耐熱性防曇膜を形成させた。この耐熱性防曇膜において、膜厚は35μmであり、透視ヘーズは0.3%で○、防曇性は40秒で○、鉛筆硬度は2H、耐熱性は外観及び防曇性ともに変化なく○であった。
実施例1にて、MTESをテトラエトキシシラン(以下TEOS)20.78gとした以外は実施例1と同様の操作で耐熱性防曇膜を形成させた。この耐熱性防曇膜において、膜厚は35μmであり、透視ヘーズは0.3%で○、防曇性は40秒で○、鉛筆硬度は2H、耐熱性は外観及び防曇性ともに変化なく○であった。
実施例3
実施例1にて、MTESをジメチルジエトキシシラン(以下DMDES)9.73gとした以外は実施例1と同様の操作で耐熱性防曇膜を形成させた。この耐熱性防曇膜において、膜厚は35μmであり、透視ヘーズは0.5%で○、防曇性は200秒で○、鉛筆硬度は3B、耐熱性は外観及び防曇性ともに変化なく○であった。
実施例1にて、MTESをジメチルジエトキシシラン(以下DMDES)9.73gとした以外は実施例1と同様の操作で耐熱性防曇膜を形成させた。この耐熱性防曇膜において、膜厚は35μmであり、透視ヘーズは0.5%で○、防曇性は200秒で○、鉛筆硬度は3B、耐熱性は外観及び防曇性ともに変化なく○であった。
実施例4
実施例1にて、ポリアクリル酸の分子量を5,000とした以外は実施例1と同様の操作で耐熱性防曇膜を形成させた。この耐熱性防曇膜において、膜厚は35μmであり、透視ヘーズは0.3%で○、防曇性は60秒で○、鉛筆硬度はF、耐熱性は外観及び防曇性ともに変化なく○であった。
実施例1にて、ポリアクリル酸の分子量を5,000とした以外は実施例1と同様の操作で耐熱性防曇膜を形成させた。この耐熱性防曇膜において、膜厚は35μmであり、透視ヘーズは0.3%で○、防曇性は60秒で○、鉛筆硬度はF、耐熱性は外観及び防曇性ともに変化なく○であった。
実施例5
実施例1にて、GPTMSを2-(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(以下EETMS)8.34gとした以外は実施例1と同様の操作で耐熱性防曇膜を形成させた。この耐熱性防曇膜において、膜厚は35μmであり、透視ヘーズは0.5%で○、防曇性は80秒で○、鉛筆硬度はF、耐熱性は外観及び防曇性ともに変化なく○であった。
実施例1にて、GPTMSを2-(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(以下EETMS)8.34gとした以外は実施例1と同様の操作で耐熱性防曇膜を形成させた。この耐熱性防曇膜において、膜厚は35μmであり、透視ヘーズは0.5%で○、防曇性は80秒で○、鉛筆硬度はF、耐熱性は外観及び防曇性ともに変化なく○であった。
比較例1
実施例1にてポリアクリル酸10gのうち5gを、ポリアクリル酸類以外の吸水成分として分子量2,000のポリビニルアルコール(以下PVA)(キシダ化学製)とした以外は実施例1と同様の操作で耐熱性防曇膜を形成させた。この耐熱性防曇膜において耐熱性試験後に膜が黄変し×であった。
実施例1にてポリアクリル酸10gのうち5gを、ポリアクリル酸類以外の吸水成分として分子量2,000のポリビニルアルコール(以下PVA)(キシダ化学製)とした以外は実施例1と同様の操作で耐熱性防曇膜を形成させた。この耐熱性防曇膜において耐熱性試験後に膜が黄変し×であった。
比較例2
実施例1にて、GPTMSを4.24g、MTESを5.16g、ポリアクリル酸を20gとした以外は実施例1と同様の操作で耐熱性防曇膜を形成させた。この耐熱性防曇膜においては、防曇性試験中に膜が溶出し、外観上問題であり、×であった。
実施例1にて、GPTMSを4.24g、MTESを5.16g、ポリアクリル酸を20gとした以外は実施例1と同様の操作で耐熱性防曇膜を形成させた。この耐熱性防曇膜においては、防曇性試験中に膜が溶出し、外観上問題であり、×であった。
[実施例]
以下の実施例1~3により本発明の第2の特徴を具体的に説明する。以下の比較例1~3は実施例1~3と対照をなすものである。なお、本実施例および比較例で得られた防曇性物品は、以下に示す方法により品質評価を行った。結果を表2に示す。膜厚測定と35℃水蒸気防曇性試験の方法および評価基準は、前述したもの(本発明の第1の特徴に関する実施例参照)と同じである。耐熱性試験に関して、試験方法は前述したものと同じであるが、評価基準において、外観に不具合がなかったもの及び防曇性(35℃水蒸気防曇性、実車想定防曇性)試験に合格したものを(○)、外観に不具合があったものや、防曇性が不合格となったものを(×)とした。
以下の実施例1~3により本発明の第2の特徴を具体的に説明する。以下の比較例1~3は実施例1~3と対照をなすものである。なお、本実施例および比較例で得られた防曇性物品は、以下に示す方法により品質評価を行った。結果を表2に示す。膜厚測定と35℃水蒸気防曇性試験の方法および評価基準は、前述したもの(本発明の第1の特徴に関する実施例参照)と同じである。耐熱性試験に関して、試験方法は前述したものと同じであるが、評価基準において、外観に不具合がなかったもの及び防曇性(35℃水蒸気防曇性、実車想定防曇性)試験に合格したものを(○)、外観に不具合があったものや、防曇性が不合格となったものを(×)とした。
[被膜の単位体積の吸水量測定]
温度80℃の乾燥炉で2時間保持した後の防曇性物品の質量(a)を測定し、被膜に35℃飽和水蒸気を暴露面全面が曇るまで接触させ、その後、すぐに被膜表面の水滴を払拭した後に防曇性物品の質量(b)を測定した。単位体積の吸水量は{(b-a)/(蒸気暴露面積×膜厚)}の計算式で得られた値を単位体積の吸水量とした。尚、ここでの(a)値は、被膜が吸水していない状態のものに相当する。前記吸水量が0.05~3mg/mm3であるサンプルを(○)、該範囲から外れるサンプルを(×)とした。
温度80℃の乾燥炉で2時間保持した後の防曇性物品の質量(a)を測定し、被膜に35℃飽和水蒸気を暴露面全面が曇るまで接触させ、その後、すぐに被膜表面の水滴を払拭した後に防曇性物品の質量(b)を測定した。単位体積の吸水量は{(b-a)/(蒸気暴露面積×膜厚)}の計算式で得られた値を単位体積の吸水量とした。尚、ここでの(a)値は、被膜が吸水していない状態のものに相当する。前記吸水量が0.05~3mg/mm3であるサンプルを(○)、該範囲から外れるサンプルを(×)とした。
[実車想定防曇性試験]
図1に示すように二室型環境試験機(タバイエスペック社製、型式TBL-2HW2P1A/TBU-2HW0P2A)を用いて二室の間にサンプルを設置し、二室の温湿度を実使用に近い下記条件とし結露が発生するまでの時間を測定し、10分以上のものを(○)、10分未満のものを(×)とした。
条件1:梅雨を想定
車外想定恒温室温度20℃、車内想定恒温室温度25℃、車内想定恒温室湿度95%
条件2:冬場を想定
車外想定恒温室温度0℃、車内想定恒温室温度25℃、車内想定恒温室湿度60%
図1に示すように二室型環境試験機(タバイエスペック社製、型式TBL-2HW2P1A/TBU-2HW0P2A)を用いて二室の間にサンプルを設置し、二室の温湿度を実使用に近い下記条件とし結露が発生するまでの時間を測定し、10分以上のものを(○)、10分未満のものを(×)とした。
条件1:梅雨を想定
車外想定恒温室温度20℃、車内想定恒温室温度25℃、車内想定恒温室湿度95%
条件2:冬場を想定
車外想定恒温室温度0℃、車内想定恒温室温度25℃、車内想定恒温室湿度60%
[密着性評価]
40℃温水に防曇性物品を24hr浸漬させた後、クロスカット試験を行い、剥離が生じなかったものを(○)、剥離が生じたものを(×)とした。
40℃温水に防曇性物品を24hr浸漬させた後、クロスカット試験を行い、剥離が生じなかったものを(○)、剥離が生じたものを(×)とした。
実施例1
[基材の準備]
基材としては、厚さ3mm、100mm四方のフロートガラスを使用した。基材ガラス表面をセリア微粒子で研磨し、ブラッシング洗浄を行い乾燥した。
[基材の準備]
基材としては、厚さ3mm、100mm四方のフロートガラスを使用した。基材ガラス表面をセリア微粒子で研磨し、ブラッシング洗浄を行い乾燥した。
[プライマー層の形成]
ケイ素化合物Aとして3-アミノプロピルトリエトキシシラン(KBM-903、信越シリコーン製)を1g、変性アルコール(エキネン F-1、キシダ化学製)を98g混合した液に1N硝酸(試薬、キシダ化学製)を1g加えて、プライマー塗布液を調製した。このプライマー塗布液をセルロース繊維からなるワイパー(商品名「ベンコット」、型式M-1、50mm×50mm、小津産業製)に湿らせ、フロートガラス基板表面に塗布し乾燥後、乾拭きしてプライマーを塗布した基材を作製した。
ケイ素化合物Aとして3-アミノプロピルトリエトキシシラン(KBM-903、信越シリコーン製)を1g、変性アルコール(エキネン F-1、キシダ化学製)を98g混合した液に1N硝酸(試薬、キシダ化学製)を1g加えて、プライマー塗布液を調製した。このプライマー塗布液をセルロース繊維からなるワイパー(商品名「ベンコット」、型式M-1、50mm×50mm、小津産業製)に湿らせ、フロートガラス基板表面に塗布し乾燥後、乾拭きしてプライマーを塗布した基材を作製した。
[防曇性の被膜形成用塗布剤の調合]
メチルアルコール41.53g、イオン交換水10.14g、分子量25,000のポリアクリル酸(和光純薬工業製)10gを加え、溶解するまで攪拌混合した。その後、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(以下、GPTMSと記載する)(信越シリコーン製、商品名:KBM-403)12.72g、メチルトリエトキシシラン(以下、MTESと記載する)(信越シリコーン製、商品名:KBE-13)15.48g、1N硝酸を10.14g添加し、23℃で16時間攪拌し、耐熱性防曇膜形成用塗布剤100gを得た。
メチルアルコール41.53g、イオン交換水10.14g、分子量25,000のポリアクリル酸(和光純薬工業製)10gを加え、溶解するまで攪拌混合した。その後、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(以下、GPTMSと記載する)(信越シリコーン製、商品名:KBM-403)12.72g、メチルトリエトキシシラン(以下、MTESと記載する)(信越シリコーン製、商品名:KBE-13)15.48g、1N硝酸を10.14g添加し、23℃で16時間攪拌し、耐熱性防曇膜形成用塗布剤100gを得た。
[防曇性の被膜の形成]
前記塗布剤を、前記基材ガラスのプライマー層上にスピンコーティング法により塗布した。塗布剤が塗布された基材ガラスを100℃に保持された電気炉に16時間入れ、硬化させることにより防曇性の被膜を形成させて防曇性物品を得た。品質評価結果を表2に示す。この防曇性物品の被膜において、膜厚は35μmで、被膜の単位体積の吸水量が0.7mg/mm3で○であり、35℃水蒸気防曇性は120秒で○、実車想定防曇性試験は条件1で60分以上となり○、条件2では21分で○、密着性は剥離が生じず○、耐熱試験後も外観・防曇性に変化はなく○であった。
前記塗布剤を、前記基材ガラスのプライマー層上にスピンコーティング法により塗布した。塗布剤が塗布された基材ガラスを100℃に保持された電気炉に16時間入れ、硬化させることにより防曇性の被膜を形成させて防曇性物品を得た。品質評価結果を表2に示す。この防曇性物品の被膜において、膜厚は35μmで、被膜の単位体積の吸水量が0.7mg/mm3で○であり、35℃水蒸気防曇性は120秒で○、実車想定防曇性試験は条件1で60分以上となり○、条件2では21分で○、密着性は剥離が生じず○、耐熱試験後も外観・防曇性に変化はなく○であった。
実施例2
実施例1のケイ素化合物Aを3-アミノプロピルトリエトキシシランから3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン(KBM-803、信越シリコーン製)とした以外は実施例1と同様の操作で防曇性物品を得た。この防曇性物品の被膜において、膜厚は35μmで、被膜の単位体積の吸水量が0.7mg/mm3で○であり、35℃水蒸気防曇性は120秒で○、実車想定防曇性試験は条件1で60分以上となり○、条件2では21分で○、密着性は剥離が生じず○、耐熱試験後も外観・防曇性に変化はなく○であった。
実施例1のケイ素化合物Aを3-アミノプロピルトリエトキシシランから3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン(KBM-803、信越シリコーン製)とした以外は実施例1と同様の操作で防曇性物品を得た。この防曇性物品の被膜において、膜厚は35μmで、被膜の単位体積の吸水量が0.7mg/mm3で○であり、35℃水蒸気防曇性は120秒で○、実車想定防曇性試験は条件1で60分以上となり○、条件2では21分で○、密着性は剥離が生じず○、耐熱試験後も外観・防曇性に変化はなく○であった。
実施例3
実施例1の[防曇性の被膜形成用塗布剤の調合]にて、MTES15.48gの代わりにテトラエトキシシラン(以下、TEOSと記載する)20.78gとした以外は実施例1と同様の操作で防曇性物品を得た。この防曇性物品の被膜において、膜厚は35μmで、被膜の単位体積の吸水量が0.2mg/mm3で○であり、35℃水蒸気防曇性は40秒で○、実車想定防曇性試験は条件1で45分となり○、条件2では15分で○、密着性は剥離が生じず○、耐熱試験後も外観・防曇性に変化はなく○であった。
実施例1の[防曇性の被膜形成用塗布剤の調合]にて、MTES15.48gの代わりにテトラエトキシシラン(以下、TEOSと記載する)20.78gとした以外は実施例1と同様の操作で防曇性物品を得た。この防曇性物品の被膜において、膜厚は35μmで、被膜の単位体積の吸水量が0.2mg/mm3で○であり、35℃水蒸気防曇性は40秒で○、実車想定防曇性試験は条件1で45分となり○、条件2では15分で○、密着性は剥離が生じず○、耐熱試験後も外観・防曇性に変化はなく○であった。
比較例1
実施例1にて、プライマー層を形成しなかった以外は実施例1と同様の操作で防曇性物品を得た。この防曇性物品の被膜において、膜厚は35μmで、被膜の単位体積の吸水量が0.7mg/mm3で○であり、35℃水蒸気防曇性は120秒で○、実車想定防曇性試験は条件1で60分以上となり○、条件2では21分で○、密着性は剥離が生じ×、耐熱試験後は外観・防曇性に変化はなく○であった。
実施例1にて、プライマー層を形成しなかった以外は実施例1と同様の操作で防曇性物品を得た。この防曇性物品の被膜において、膜厚は35μmで、被膜の単位体積の吸水量が0.7mg/mm3で○であり、35℃水蒸気防曇性は120秒で○、実車想定防曇性試験は条件1で60分以上となり○、条件2では21分で○、密着性は剥離が生じ×、耐熱試験後は外観・防曇性に変化はなく○であった。
比較例2
実施例1の[防曇性の被膜形成用塗布剤の調合]にてポリアクリル酸10gの代わりに、分子量2,000のポリビニルアルコール(キシダ化学製)10gを使用した以外は実施例1と同様の操作で防曇性物品を得た。この防曇性物品の被膜において、膜厚は35μmで、被膜の単位体積の吸水量が1.0mg/mm3で○であり、35℃水蒸気防曇性は150秒で○、実車想定防曇性試験は条件1で60分以上となり○、条件2では30分で○、密着性は剥離が生じず○、耐熱試験後は膜が黄変し×であった。
実施例1の[防曇性の被膜形成用塗布剤の調合]にてポリアクリル酸10gの代わりに、分子量2,000のポリビニルアルコール(キシダ化学製)10gを使用した以外は実施例1と同様の操作で防曇性物品を得た。この防曇性物品の被膜において、膜厚は35μmで、被膜の単位体積の吸水量が1.0mg/mm3で○であり、35℃水蒸気防曇性は150秒で○、実車想定防曇性試験は条件1で60分以上となり○、条件2では30分で○、密着性は剥離が生じず○、耐熱試験後は膜が黄変し×であった。
比較例3
アセタール化度9%のポリビニルアセタール(KX-1、固形分9%、積水化学製)を防曇膜形成用塗布剤とした以外は実施例1と同様の操作で防曇性物品を得た。この防曇性物品の被膜において、膜厚は10μmで、被膜の単位体積の吸水量が1.5mg/mm3で○であり、35℃水蒸気防曇性は60秒で○、実車想定防曇性試験は条件1で50分となり○、条件2では18分で○、密着性は剥離が生じず○、耐熱試験後は膜が黄変し×であった。
アセタール化度9%のポリビニルアセタール(KX-1、固形分9%、積水化学製)を防曇膜形成用塗布剤とした以外は実施例1と同様の操作で防曇性物品を得た。この防曇性物品の被膜において、膜厚は10μmで、被膜の単位体積の吸水量が1.5mg/mm3で○であり、35℃水蒸気防曇性は60秒で○、実車想定防曇性試験は条件1で50分となり○、条件2では18分で○、密着性は剥離が生じず○、耐熱試験後は膜が黄変し×であった。
[実施例]
以下の実施例1,2により本発明の第3の特徴を具体的に説明する。以下の比較例1~5は実施例1,2と対照をなすものである。なお、本実施例および比較例で得られた防曇性物品は、以下に示す方法により品質評価を行った。結果を表3に示す。「被膜の単位体積の吸水量測定」と「35℃水蒸気防曇性試験」と「耐熱性試験」の方法および評価基準は前述のものと同じである。「実車想定防曇性試験」は、10分未満のもの、または外観上不具合が発生したものを(×)とした以外は、前述のものと同じである。
以下の実施例1,2により本発明の第3の特徴を具体的に説明する。以下の比較例1~5は実施例1,2と対照をなすものである。なお、本実施例および比較例で得られた防曇性物品は、以下に示す方法により品質評価を行った。結果を表3に示す。「被膜の単位体積の吸水量測定」と「35℃水蒸気防曇性試験」と「耐熱性試験」の方法および評価基準は前述のものと同じである。「実車想定防曇性試験」は、10分未満のもの、または外観上不具合が発生したものを(×)とした以外は、前述のものと同じである。
[外観評価]
成膜品の外観を目視にて確認し、干渉縞や着色や透視ひずみなどの外観上の不具合がないサンプルを(○)、外観上の不具合が見られたサンプルを(×)とした。
成膜品の外観を目視にて確認し、干渉縞や着色や透視ひずみなどの外観上の不具合がないサンプルを(○)、外観上の不具合が見られたサンプルを(×)とした。
[膜厚測定]
触針式表面粗さ計(小坂研究所製、サーフコーダーET-4000A)を用いて、湿度50%、温度55℃の環境で12時間保持後の被膜の膜厚を測定した。
触針式表面粗さ計(小坂研究所製、サーフコーダーET-4000A)を用いて、湿度50%、温度55℃の環境で12時間保持後の被膜の膜厚を測定した。
[屈折率評価]
He-Neレーザーを光源とするエリプソメータ(溝尻光学工業所製DVA-FL3G型)で波長633nmにおける基材及び被膜の屈折率を測定し、基材と被膜の屈折率差が10%以内であるものを合格(○)、10%超であるものを不合格(×)とした。
He-Neレーザーを光源とするエリプソメータ(溝尻光学工業所製DVA-FL3G型)で波長633nmにおける基材及び被膜の屈折率を測定し、基材と被膜の屈折率差が10%以内であるものを合格(○)、10%超であるものを不合格(×)とした。
実施例1
[基材の準備]
基材としては、厚さ3mm、100mm四方のフロートガラスを使用した。基材ガラス表面をセリア微粒子で研磨し、ブラッシング洗浄を行い乾燥した。
[基材の準備]
基材としては、厚さ3mm、100mm四方のフロートガラスを使用した。基材ガラス表面をセリア微粒子で研磨し、ブラッシング洗浄を行い乾燥した。
[被膜形成用塗布剤の調合]
メチルアルコール41.53g、イオン交換水10.14g、分子量25,000のポリアクリル酸(和光純薬工業製)10gを加え、溶解するまで攪拌混合した。その後、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(以下、GPTMSと記載する)(信越シリコーン製、商品名:KBM-403)12.72g、メチルトリエトキシシラン(以下、MTESと記載する)(信越シリコーン製、商品名:KBE-13)15.48g、1N硝酸を10.14g添加し、23℃で16時間攪拌し、被膜形成用塗布剤100gを得た。
メチルアルコール41.53g、イオン交換水10.14g、分子量25,000のポリアクリル酸(和光純薬工業製)10gを加え、溶解するまで攪拌混合した。その後、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(以下、GPTMSと記載する)(信越シリコーン製、商品名:KBM-403)12.72g、メチルトリエトキシシラン(以下、MTESと記載する)(信越シリコーン製、商品名:KBE-13)15.48g、1N硝酸を10.14g添加し、23℃で16時間攪拌し、被膜形成用塗布剤100gを得た。
[防曇性物品の作製]
前記塗布剤を、前記基材ガラスにスピンコーティング法により塗布した。塗布剤が塗布された基材ガラスを100℃に保持された電気炉に16時間入れ、硬化させることにより被膜を形成させた。品質評価結果を表3に示す。この被膜は、外観上の不具合が見られず○、膜厚が35μm、被膜の単位体積の吸水量が0.7mg/mm3で○であった。また、基材のフロートガラス及び得られた被膜の屈折率は、それぞれ、1.52、1.48であり、屈折率差は3%であり、○であった。防曇性物品の35℃水蒸気防曇性は120秒で○、実車想定防曇性試験は条件1で60分以上となり○、条件2では21分で○となった。また、耐熱性試験として該防曇性物品を100℃で200時間保持した後も、外観に不具合がなく、防曇性(35℃水蒸気防曇性、実車想定防曇性)試験に合格し、○であった。
前記塗布剤を、前記基材ガラスにスピンコーティング法により塗布した。塗布剤が塗布された基材ガラスを100℃に保持された電気炉に16時間入れ、硬化させることにより被膜を形成させた。品質評価結果を表3に示す。この被膜は、外観上の不具合が見られず○、膜厚が35μm、被膜の単位体積の吸水量が0.7mg/mm3で○であった。また、基材のフロートガラス及び得られた被膜の屈折率は、それぞれ、1.52、1.48であり、屈折率差は3%であり、○であった。防曇性物品の35℃水蒸気防曇性は120秒で○、実車想定防曇性試験は条件1で60分以上となり○、条件2では21分で○となった。また、耐熱性試験として該防曇性物品を100℃で200時間保持した後も、外観に不具合がなく、防曇性(35℃水蒸気防曇性、実車想定防曇性)試験に合格し、○であった。
実施例2
実施例1の[防曇性の被膜形成用塗布剤の調合]にて、バインダー成分としてGPTMS、MTESに加え、チタンテトライソプロポキシド(和光純薬工業製)(以下、TiTIPと記載する)を15g添加し、基材として屈折率1.80の鉛系ガラスを用いた以外は実施例1と同様の操作で防曇性物品を得た。この被膜は、外観上の不具合が見られず○、膜厚が35μm、被膜の単位体積の吸水量が0.2mg/mm3で○であった。また、得られた被膜の屈折率は、1.68であり、屈折率差は7%であり、○であった。防曇性物品の35℃水蒸気防曇性は35秒で○、実車想定防曇性試験は条件1で30分となり○、条件2では12分で○となった。また、耐熱性試験として該防曇性物品を100℃で200時間保持した後も、外観に不具合がなく、防曇性(35℃水蒸気防曇性、実車想定防曇性)試験に合格し、○であった。
実施例1の[防曇性の被膜形成用塗布剤の調合]にて、バインダー成分としてGPTMS、MTESに加え、チタンテトライソプロポキシド(和光純薬工業製)(以下、TiTIPと記載する)を15g添加し、基材として屈折率1.80の鉛系ガラスを用いた以外は実施例1と同様の操作で防曇性物品を得た。この被膜は、外観上の不具合が見られず○、膜厚が35μm、被膜の単位体積の吸水量が0.2mg/mm3で○であった。また、得られた被膜の屈折率は、1.68であり、屈折率差は7%であり、○であった。防曇性物品の35℃水蒸気防曇性は35秒で○、実車想定防曇性試験は条件1で30分となり○、条件2では12分で○となった。また、耐熱性試験として該防曇性物品を100℃で200時間保持した後も、外観に不具合がなく、防曇性(35℃水蒸気防曇性、実車想定防曇性)試験に合格し、○であった。
比較例1
実施例1の[防曇性の被膜形成用塗布剤の調合]にてポリアクリル酸10gの代わりに、分子量2,000のポリビニルアルコール(キシダ化学製)10gを使用した以外は実施例1と同様の操作で防曇性物品を得た。この防曇性物品の被膜において、外観上の不具合は見られず○、膜厚は35μmで、被膜の単位体積の吸水量が1.0mg/mm3で○であり、得られた被膜の屈折率は、1.49であり、屈折率差は2%であり○、35℃水蒸気防曇性は150秒で○、実車想定防曇性試験は条件1で60分以上となり○、条件2では30分で○であったが、耐熱性試験として該防曇性物品を100℃で200時間保持することで膜が黄変し×であった。
実施例1の[防曇性の被膜形成用塗布剤の調合]にてポリアクリル酸10gの代わりに、分子量2,000のポリビニルアルコール(キシダ化学製)10gを使用した以外は実施例1と同様の操作で防曇性物品を得た。この防曇性物品の被膜において、外観上の不具合は見られず○、膜厚は35μmで、被膜の単位体積の吸水量が1.0mg/mm3で○であり、得られた被膜の屈折率は、1.49であり、屈折率差は2%であり○、35℃水蒸気防曇性は150秒で○、実車想定防曇性試験は条件1で60分以上となり○、条件2では30分で○であったが、耐熱性試験として該防曇性物品を100℃で200時間保持することで膜が黄変し×であった。
比較例2
アセタール化度9%のポリビニルアセタール(KX-1、固形分9%、積水化学製)を防曇膜形成用塗布剤とした以外は実施例1と同様の操作で防曇性物品を得た。この防曇性物品の被膜において、外観上の不具合は見られず○、膜厚は10μmで、被膜の単位体積の吸水量が1.5mg/mm3で○であり、得られた被膜の屈折率は、1.46であり、屈折率差は4%であり○、35℃水蒸気防曇性は60秒で○、実車想定防曇性試験は条件1で60分となり○、条件2では15分で○であったが、耐熱性試験として該防曇性物品を100℃で200時間保持することで膜が黄変し×であった。
アセタール化度9%のポリビニルアセタール(KX-1、固形分9%、積水化学製)を防曇膜形成用塗布剤とした以外は実施例1と同様の操作で防曇性物品を得た。この防曇性物品の被膜において、外観上の不具合は見られず○、膜厚は10μmで、被膜の単位体積の吸水量が1.5mg/mm3で○であり、得られた被膜の屈折率は、1.46であり、屈折率差は4%であり○、35℃水蒸気防曇性は60秒で○、実車想定防曇性試験は条件1で60分となり○、条件2では15分で○であったが、耐熱性試験として該防曇性物品を100℃で200時間保持することで膜が黄変し×であった。
比較例3
実施例1の[防曇性の被膜形成用塗布剤の調合]にてポリアクリル酸添加量を1gとした以外は実施例1と同様の操作で防曇性物品を得た。この防曇性物品の被膜において、外観上の不具合は見られず○、膜厚は35μmで、被膜の単位体積の吸水量が0.01mg/mm3で×であり、得られた被膜の屈折率は、1.48であり、屈折率差は3%であり○、35℃水蒸気防曇性は5秒で×、実車想定防曇性試験は条件1で3分となり×、条件2では1分で×であった。また、耐熱性試験として該防曇性物品を100℃で200時間保持しても外観に不具合はなかったが、防曇性(35℃水蒸気防曇性、実車想定防曇性)試験が不合格であり×であった。
実施例1の[防曇性の被膜形成用塗布剤の調合]にてポリアクリル酸添加量を1gとした以外は実施例1と同様の操作で防曇性物品を得た。この防曇性物品の被膜において、外観上の不具合は見られず○、膜厚は35μmで、被膜の単位体積の吸水量が0.01mg/mm3で×であり、得られた被膜の屈折率は、1.48であり、屈折率差は3%であり○、35℃水蒸気防曇性は5秒で×、実車想定防曇性試験は条件1で3分となり×、条件2では1分で×であった。また、耐熱性試験として該防曇性物品を100℃で200時間保持しても外観に不具合はなかったが、防曇性(35℃水蒸気防曇性、実車想定防曇性)試験が不合格であり×であった。
比較例4
実施例1の[防曇性の被膜形成用塗布剤の調合]にてポリアクリル酸添加量を50gとした以外は実施例1と同様の操作で防曇性物品を得た。この被膜は、べとつきがあり外観上も透視ひずみが見られ×、膜厚が35μm、被膜の単位体積の吸水量が3.2mg/mm3で×であった。また、基材のフロートガラス及び得られた被膜の屈折率は、それぞれ、1.52、1.48であり、屈折率差は3%であり、○であった。防曇性物品の35℃水蒸気防曇性は300秒でも曇りは見られなかったが、膜のべとつきがより悪化し透視ひずみがあり×、実車想定防曇性試験は条件1で60分以上、条件2では50分となったが、試験後に膜のべとつきが悪化し透視ひずみがあり×となった。また、耐熱性試験として該防曇性物品を100℃で200時間保持した後も、べとつきがあり外観上も透視ひずみが見られ×、防曇性(35℃水蒸気防曇性、実車想定防曇性)試験も不合格であり×であった。
実施例1の[防曇性の被膜形成用塗布剤の調合]にてポリアクリル酸添加量を50gとした以外は実施例1と同様の操作で防曇性物品を得た。この被膜は、べとつきがあり外観上も透視ひずみが見られ×、膜厚が35μm、被膜の単位体積の吸水量が3.2mg/mm3で×であった。また、基材のフロートガラス及び得られた被膜の屈折率は、それぞれ、1.52、1.48であり、屈折率差は3%であり、○であった。防曇性物品の35℃水蒸気防曇性は300秒でも曇りは見られなかったが、膜のべとつきがより悪化し透視ひずみがあり×、実車想定防曇性試験は条件1で60分以上、条件2では50分となったが、試験後に膜のべとつきが悪化し透視ひずみがあり×となった。また、耐熱性試験として該防曇性物品を100℃で200時間保持した後も、べとつきがあり外観上も透視ひずみが見られ×、防曇性(35℃水蒸気防曇性、実車想定防曇性)試験も不合格であり×であった。
比較例5
基材として屈折率1.80の鉛系ガラスを用いた以外は比較例1と同様の操作で防曇性物品を得た。この被膜は、外観に透視ひずみが見られ×、膜厚は35μm、被膜の単位体積の吸水量が1.0mg/mm3で○であった。また、基材のフロートガラス及び得られた被膜の屈折率は、それぞれ、1.80、1.49であり、屈折率差は17%であり、×であった。防曇性物品の35℃水蒸気防曇性は150秒で○、実車想定防曇性試験は条件1で60分以上となり○、条件2では30分で○となった。また、耐熱性試験として該防曇性物品を100℃で200時間保持することで膜が黄変し×であった。
基材として屈折率1.80の鉛系ガラスを用いた以外は比較例1と同様の操作で防曇性物品を得た。この被膜は、外観に透視ひずみが見られ×、膜厚は35μm、被膜の単位体積の吸水量が1.0mg/mm3で○であった。また、基材のフロートガラス及び得られた被膜の屈折率は、それぞれ、1.80、1.49であり、屈折率差は17%であり、×であった。防曇性物品の35℃水蒸気防曇性は150秒で○、実車想定防曇性試験は条件1で60分以上となり○、条件2では30分で○となった。また、耐熱性試験として該防曇性物品を100℃で200時間保持することで膜が黄変し×であった。
1 車外想定恒温室(温度制御)
2 車内想定恒温室(温度・湿度制御)
3 車外側と車内側を仕切る壁材
4 防曇性物品
5 基材
6 被膜
2 車内想定恒温室(温度・湿度制御)
3 車外側と車内側を仕切る壁材
4 防曇性物品
5 基材
6 被膜
Claims (20)
- 基材と、該基材上に形成された耐熱性防曇膜を有する防曇性物品であって、該防曇膜がバインダー成分由来のバインダー基質成分、及び、ポリアクリル酸類由来の成分を含有する複合膜であって、ポリアクリル酸類由来の成分が吸水することにより防曇性が発現することを特徴とする防曇性物品。
- 前記防曇膜が前記バインダー成分と前記ポリアクリル酸類との共重合体を含有する被膜であって、前記基材と該被膜との間にプライマー層を有することを特徴とする、請求項1に記載の防曇性物品。
- 前記プライマー層が、下記一般式[1]で表されるケイ素化合物Aの加水分解生成物からなることを特徴とする、請求項2に記載の防曇性物品。
R1 mSiX4-m [1]
(式[1]中、R1はアミノ基、グリシドキシ基、メルカプト基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基を含む有機基であり、Xは、炭素数が1~18のアルコキシ基であり、mは1~3の整数である。) - 前記防曇膜が前記基材に密着していて、かつ、前記バインダー成分と前記ポリアクリル酸類との共重合体を含有する複合膜であって、防曇膜の吸水飽和時の単位体積の吸水量が0.05~3mg/mm3であり、防曇膜は100℃以下の熱に対して耐熱性を有することを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか1つに記載の防曇性物品。
- 前記バインダー成分が、下記一般式[1]で表される有機金属化合物(A)、前記有機金属化合物(A)が一部縮合した化合物(B)、または、前記の(A)と(B)を混合したものであることを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか1つに記載の防曇性物品。
RnMX4-n [1]
(式[1]中、Rは炭素数が1~18の炭化水素基、前記炭化水素基の一部の水素原子をエポキシ基、グリシドキシ基、アミノ基、フッ素原子、塩素原子からなる群から選ばれる少なくとも1つの基で置換した有機基、またはフッ素原子である。また、MはSi、Ti、Al、Zr、Sn、Znから選ばれる少なくとも1つの元素で、Xはアルコキシ基、クロロ基、イソシアネート基、ヒドロキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基であり、nは0~3の整数である。) - 前記有機金属化合物(A)のうち少なくとも1種が、前記一般式[1]のMがSiである化合物であることを特徴とする、請求項5に記載の防曇性物品。
- バインダー成分が、炭素数が1~18の炭化水素基で修飾されたアルコキシシランを1種以上、かつ、前記炭化水素基の一部の水素原子をエポキシ基、グリシドキシ基、アミノ基などに置換した有機基で修飾されたアルコキシシランを1種以上含有するもの、またはそれらが加水分解したもの、またはそれらが加水分解し一部縮合したもの、または上記のうち2種以上を混合したものであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1つに記載の防曇性物品。
- 100℃以下の熱に対して耐熱性を有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1つに記載の防曇性物品。
- 前記被膜の吸水を、該被膜中に存在するポリアクリル酸類由来の成分によって行い、該被膜の吸水飽和時の単位体積の吸水量が0.05~3mg/mm3であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1つに記載の防曇性物品。
- 前記防曇膜の膜厚が5~100μmであることを特徴とする、請求項1乃至9のいずれか1つに記載の防曇性物品。
- 前記基材と前記防曇膜の屈折率差が、10%以内であることを特徴とする、請求項1乃至10のいずれか1つに記載の防曇性物品。
- 前記ポリアクリル酸類の分子量が、1,000~250,000であることを特徴とする、請求項1乃至11のいずれか1つに記載の防曇性物品。
- 前記ポリアクリル酸類が、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸エステル、もしくはポリメタクリル酸エステル、及び、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸エステル、もしくはポリメタクリル酸エステルのメチレン鎖の水素原子の一部がエポキシ基、グリシドキシ基、もしくはアミノ基と反応性を有する置換基に置換された化合物からなる群から選ばれる少なくとも1つであることを特徴とする、請求項1乃至12のいずれか1つに記載の防曇性物品。
- 前記のバインダー成分、及び、ポリアクリル酸類の総量に対して、ポリアクリル酸類が5~60質量%であることを特徴とする、請求項1乃至13のいずれか1つに記載の防曇性物品。
- 前記防曇膜において、ポリビニルアルコール類またはポリビニルアセタール類に由来する吸水成分量が0~5質量%であることを特徴とする、請求項1乃至14のいずれか1つに記載の防曇性物品。
- 前記防曇膜の吸水成分が実質的に「ポリアクリル酸類由来の成分」のみからなることを特徴とする、請求項1乃至15のいずれか1つに記載の防曇物品。
- バインダー成分、及び、ポリアクリル酸類を含有する耐熱性防曇膜形成用塗布剤であって、耐熱性防曇膜を形成した際にポリアクリル酸類由来の成分が吸水することにより防曇性が発現することを特徴とする、請求項1乃至16のいずれか1つに記載の防曇性物品を製造するための耐熱性防曇膜形成用塗布剤。
- バインダー成分由来のバインダー基質成分、及び、ポリアクリル酸類由来の成分を含有する複合膜であって、ポリアクリル酸類由来の成分が吸水することにより防曇性が発現することを特徴とする、請求項1乃至16のいずれか1つに記載の防曇性物品を製造するための耐熱性防曇膜。
- 少なくとも以下の工程を含むことを特徴とする、請求項1乃至16のいずれか1つに記載の防曇性物品の形成方法。
(1)バインダー成分、ポリアクリル酸類を含有する防曇膜形成用塗布剤を調製する工程
(2)前記防曇膜形成用塗布剤を基材上に塗布して塗膜を得る工程、及び
(3)塗膜を硬化させて耐熱性防曇膜を得る工程 - 少なくとも以下の工程を含むことを特徴とする、請求項1乃至16のいずれか1つに記載の防曇性物品の形成方法。
(1)基材表面に前記ケイ素化合物Aの加水分解生成物からなるプライマー層を形成する工程
(2)バインダー成分、ポリアクリル酸類を含有する防曇膜形成用塗布剤を調製する工程
(3)前記防曇膜形成用塗布剤をプライマー層に塗布して塗膜を得る工程、及び
(4)塗膜を硬化する工程
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