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JP6123680B2 - 防曇性物品およびその製造方法、吸水層形成用組成物ならびに輸送機器用物品 - Google Patents

防曇性物品およびその製造方法、吸水層形成用組成物ならびに輸送機器用物品 Download PDF

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Description

本発明は、防曇性物品およびその製造方法、該防曇性物品の製造に用いる吸水層形成用組成物ならびに該防曇性物品を備えた輸送機器用物品に関する。
ガラスやプラスチック等の透明基体は、基体表面が露点温度以下になった場合、表面に微細な水滴が付着して透過光を散乱するため、透明性が損なわれ、いわゆる「曇り」の状態となる。曇りを防ぐ手段として、これまで種々の提案がなされてきた。
具体的には、(1)基体表面を界面活性剤で処理して付着した水滴の表面張力を下げる方法、(2)基体表面に親水性樹脂や親水性無機化合物を用いて親水性基を付与し、基体表面を親水性にする方法、(3)基体にヒーター等を設置して加温することにより、基体表面を露点温度以上に維持する方法(4)基体表面に吸水性樹脂層を設け、基体表面に形成された微小水滴を吸水して除去、およびまたは基体表面の雰囲気湿度を低減する方法、等が知られている。
しかしながら、上記(1)や(2)の方法では、形成した膜表面に水膜が形成されるため、高湿度環境に長期間保持されると、歪みの発生や水滴化等により外観に変化が起きやすく、べたべたした使用感もやや不快に感じられる場合があった。また、(3)の方法では、防曇性能は半永久的に持続できるものの、通電に伴うエネルギーを常に必要とするため非常に高コストとなってしまう。一方、上記(4)の方法は、表面に水が存在しないことから、外観に変化はなく使用感も好評である場合が多いのに加えて、ランニングコストを必要とせずに優れた防曇性を発現できることから、曇りを防ぐ手段として特に優れた方法とされている。
このような(4)の吸水性化合物層を利用する防曇の技術として、具体的には、基体表面に低吸湿性架橋樹脂層と高吸湿性架橋樹脂層とを順次積層した防曇膜を有する防曇性物品(特許文献1参照)が提案されている。特許文献1に記載された防曇膜は防曇性と耐久性を両立した防曇膜である。しかしながら、高い耐久性が求められる用途で使用するために、さらに耐久性を高めようとすると外観を損ねる点で問題であった。そこで、防曇性に優れ、耐摩耗性や耐剥離性等の耐久性と良好な外観を兼ね備えた防曇膜を有する防曇性物品が望まれていた。
特開2008−273067号公報
ここで、特許文献1では防曇膜の耐久性を高めるために比較的、分子量の高い架橋性樹脂を用いて高吸湿性架橋樹脂層を形成させている。そのために外観が損なわれていることから、これを解消するために高吸湿性架橋樹脂層を、低分子量の架橋性成分と高分子量の架橋性成分とを組合せて形成させることが考えられる。しかしながら、低分子量の架橋性成分のうち架橋構造に取り込まれなかった成分が、成膜後、高湿条件下等でブリードアウトして耐湿性を低下させることが懸念され、それを防ぐために、架橋硬化後の防曇膜を温水処理する工程を増やすことが想定された。工程を増やすことは生産効率の低下を招くため、工程を増やすことなく得られる、防曇性に優れ、耐摩耗性や耐湿性等の耐久性と良好な外観を兼ね備えた防曇膜を有する防曇性物品が望まれていた。
本発明は、防曇性に優れるとともに、耐摩耗性、耐湿性等の耐久性、および外観に優れた吸水層を有する防曇性物品およびその製造方法、ならびに該防曇性物品を具備する輸送機器用物品を提供することを目的とする。
本発明は、また、防曇性に優れるとともに、耐摩耗性、耐湿性等の耐久性、および外観に優れた吸水層を有する防曇性物品を得るための吸水層形成用組成物を提供することを目的とする。
本発明は、以下の構成を有する防曇性物品およびその製造方法、吸水層形成用組成物ならびに輸送機器用物品を提供する。
[1] 基体と、前記基体の少なくとも一部の表面に防曇膜とを有する防曇性物品であって、
前記防曇膜は、前記基体表面に形成された、飽和吸水量が50mg/cm以上の吸水材料からなる吸水層を有し、
前記吸水材料は、ポリエポキシド成分と重付加型硬化剤と触媒型硬化剤とを含む吸水層形成用組成物を反応させて得られる第1の硬化エポキシ樹脂を主体として含有する材料であり、
前記吸水層形成用組成物が含有するポリエポキシド成分は、質量平均分子量800〜3000の脂肪族ポリエポキシドのみで構成され、かつ、前記ポリエポキシド成分は前記脂肪族ポリエポキシドから選ばれる2種以上からなる防曇性物品。
[2] 前記吸水層形成用組成物が、さらにフィラーを含む、[1]に記載の防曇性物品。
[3] 前記フィラーの含有量が、前記ポリエポキシド成分と重付加型硬化剤と触媒型硬化剤の合計質量100質量%に対して、0.5〜30質量%である、[2]に記載の防曇性物品。
[4] 前記フィラーがシリカ粒子である、[2]または[3]に記載の防曇性物品。
[5] 前記重付加型硬化剤が、活性水素を有するポリアミン化合物を含有する、[1]〜[4]のいずれかに記載の防曇性物品。
[6] 前記吸水層形成用組成物が含有する全固形分が有するエポキシ基に対するアミン活性水素の当量比が0.6〜0.8である、[5]に記載の防曇性物品。
[7] 前記触媒型硬化剤の含有量が、前記ポリエポキシド成分100質量%に対して1.0〜20質量%である、[1]〜[6]のいずれかに記載の防曇性物品。
[8] 前記触媒型硬化剤が、イミダゾール化合物を含有する、[1]〜[7]のいずれかに記載の防曇性物品。
[9] 前記吸水層形成用組成物が、さらにシランカップリング剤を含む、[1]〜[8]のいずれかに記載の防曇性物品。
[10] 前記シランカップリング剤の含有量が、前記ポリエポキシド成分と重付加型硬化剤と触媒型硬化剤の合計質量100質量%に対して、5〜40質量%である[9]に記載の防曇性物品。
[11] 前記吸水層の膜厚が、5〜40μmである[1]〜[10]のいずれかに記載の防曇性物品。
[12] 前記防曇膜が、前記基体と前記吸水層との間にさらに、飽和吸水量が10mg/cm以下の下地材料からなる下地層を有する[1]〜[11]のいずれかに記載の防曇性物品。
[13] 前記下地材料が、ポリエポキシド成分と重付加型硬化剤とを含む下地層形成用組成物を反応させて得られる第2の硬化エポキシ樹脂を主体とする材料である[12]に記載の防曇性物品。
[14] 前記下地層の膜厚が、2〜8μmである[12]または[13]に記載の防曇性物品。
[15] 前記基体が、ソーダライムガラスからなる[1]〜[14]のいずれかに記載の防曇性物品。
[16] 前記[1]〜[15]のいずれかに記載の防曇性物品を具備する、輸送機器用物品。
[17] 前記[12]〜[15]のいずれかに記載の防曇性物品の製造方法であって、
前記下地層形成用組成物を基体表面に塗布し反応させることにより前記下地材料からなる下地層を形成する工程と、
前記下地層の表面に、前記吸水層形成用組成物を塗布し反応させることにより前記吸水材料からなる吸水層を形成する工程と、
を有する防曇性物品の製造方法。
[18] 前記[1]〜[15]のいずれかに記載の防曇性物品を得るための吸水層形成用組成物であって、ポリエポキシド成分、重付加型硬化剤、触媒型硬化剤および溶剤を含み、該吸水層形成用組成物が含有するポリエポキシド成分は、質量平均分子量800〜3000の脂肪族ポリエポキシドのみで構成され、かつ、前記ポリエポキシド成分は前記脂肪族ポリエポキシドから選ばれる2種以上からなる吸水層形成用組成物。
本発明によれば、防曇性に優れるとともに、耐摩耗性、耐湿性等の耐久性、および外観に優れた吸水層を有する防曇性物品およびその製造方法、ならびに該防曇性物品を具備する輸送機器用物品が提供できる。
本発明の吸水層形成用組成物により形成された吸水層を有する防曇性物品は、防曇性に優れるとともに、耐摩耗性、耐湿性等の耐久性、および外観に優れる。
以下に本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明は、下記説明に限定して解釈されるものではない。
<防曇性物品>
本発明の防曇性物品は、基体と、前記基体の少なくとも一部の表面に防曇膜とを有する防曇性物品であって、前記防曇膜は、前記基体表面に形成された、飽和吸水量が50mg/cm以上の吸水材料からなる吸水層を有し、前記吸水材料は、ポリエポキシド成分と重付加型硬化剤と触媒型硬化剤とを含む吸水層形成用組成物を反応させて得られる第1の硬化エポキシ樹脂を主体として含有する材料であり、前記吸水層形成用組成物が含有するポリエポキシド成分は、分子量800〜3000の脂肪族ポリエポキシドから選ばれる少なくとも2種のみからなることを特徴とする。
本発明の防曇性物品においては、基体上の防曇膜、特には、防曇膜が有する吸水層によって防曇性が発現される。本発明においては、該吸水層を上記高分子量の脂肪族ポリエポキシドから選ばれる少なくとも2種のみからなるポリエポキシド成分を重付加型硬化剤と触媒型硬化剤とともに架橋反応させて得られる第1の硬化エポキシ樹脂を主体として構成することで、低分子量成分のブリードアウト等の問題を発生させることなく、防曇性に優れるとともに、耐摩耗性、耐湿性等の耐久性を有しながら、かつ外観を良好にすることを可能とした。
また、本発明の防曇性物品において防曇膜は、基体と吸水層との間にさらに飽和吸水量が10mg/cm以下の下地材料からなる下地層を有することが好ましい。吸水性が吸水層>下地層の関係にある2層を組合せて防曇膜を構成することにより、上記特許文献1に記載されている通り上記特性を維持しながらさらに耐剥離性に優れる防曇性物品が得られる。
すなわち、吸水性の高い吸水層は、高い吸水性に付随して大きな膨張・収縮を繰り返すことで接着界面に界面応力が蓄積する、水と共に取り込まれた各種イオン成分が接着界面に到達する、さらには、接着界面に到達した水分の影響により基体から界面にイオン成分が溶出する等の要因で、接着界面での密着性が低下する傾向がある。
そこで、基体と吸水層の間に、吸水層より低い吸水性を有する下地層を設けると、下地層は低い吸水性ゆえに膨張・収縮の程度が小さいため上記基体との接着界面に蓄積する界面応力が緩和されるとともに、水分やイオン成分が基体との接着界面まで到達するのを抑制する作用を有することで基体界面との密着性が改善され、耐剥離性が向上しさらに優れた耐久性の発現が可能となる。
以下、防曇性物品を構成する要素を順に説明する。
[1]基体
本発明の防曇性物品に用いられる基体としては、一般に防曇性の付与が求められている材質からなる基体であれば特に制限されないが、好適には、ガラス、プラスチック、金属、セラミックス、またはこれらの組み合わせ(複合材料、積層材料等)からなる基体が挙げられ、より好適にはガラスもしくはプラスチックからなる透明基体、および鏡等が挙げられる。ガラスとしては、通常のソーダライムガラス、ホウ珪酸ガラス、無アルカリガラス、石英ガラス等が挙げられ、これらのうちでもソーダライムガラスが特に好ましい。また、プラスチックとしては、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂やポリフェニレンカーボネート等の芳香族ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の芳香族ポリエステル系樹脂等が挙げられ、これらのうちでもポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリフェニレンカーボネート等が好ましい。
上記各種基体のうちでも、本発明においては、ソーダライムガラスからなる基体が特に好ましい。
基体の形状は平板でもよく、全面または一部が曲率を有していてもよい。基体の厚さは防曇性物品の用途により適宜選択できるが、一般的には1〜10mmであることが好ましい。
また、基体は、表面に反応性基を有することが好ましい。反応性基としては、親水性基が好ましく、親水性基としては水酸基が好ましい。また、基体に酸素プラズマ処理、コロナ放電処理、オゾン処理等を施し、表面に付着した有機物を分解除去したり、表面に微細な凹凸構造を形成させたりすることにより、基体表面を親水性としてもよい。なお、ガラスや金属酸化物は通常、表面に水酸基を有している。
また、基体は、本発明の防曇性物品においてその表面に形成される下地層との密着性を高める目的で、ガラス等の基体の表面にシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア等の金属酸化物薄膜や有機基含有金属酸化物薄膜が設けられたものでもよい。
上記金属酸化物薄膜は、加水分解性基を有する金属化合物を用い、ゾルゲル法等公知の方法で形成することができる。金属化合物としては、テトラアルコキシシラン、テトライソシアネートシラン、またそのオリゴマー(すなわち、その部分加水分解縮合物)等が好ましい。
また、有機基含有金属酸化物薄膜は、有機金属系カップリング剤で基体表面を処理することにより得られる。有機金属系カップリング剤としては、シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が使用でき、シラン系カップリング剤を用いるのが好ましい。以下、基体表面をあらかじめ処理するためのカップリング剤を「表面処理用カップリング剤」という。
[2]防曇膜
本発明の防曇性物品において、上記基体の少なくとも一部の表面に形成される防曇膜は、基体上に形成された吸水層を有する。防曇膜は、好ましくは、基体側から下地層、吸水層の順に積層された構成である。
[2−1]吸水層
上記防曇膜を構成する吸水層は、飽和吸水量が50mg/cm以上の吸水材料からなり、該吸水材料は、分子量800〜3000の脂肪族ポリエポキシドから選ばれる少なくとも2種のみからなるポリエポキシド成分と重付加型硬化剤と触媒型硬化剤とを含む吸水層形成用組成物を反応させて得られる第1の硬化エポキシ樹脂を主体として含有する材料である。
本発明の防曇性物品における上記吸水層は、防曇膜とした際に十分な防曇性を発揮するにたる吸水性を有する。また、その吸水性は、基体と吸水層との間に下地層を有する場合には、該下地層の吸水性に比べて高いものである。ここで、吸水層を構成する吸水材料と下地層を構成する下地材料の吸水性は相対的なものであり、以下、必要に応じて吸水層を構成する吸水材料を高吸水性材料、下地層を構成する下地材料を低吸水性材料ともいうが、両材料の吸水性における「高吸水性」および「低吸水性」は、閾値をもって高・低をいうものではない。
上記吸水層を構成する吸水材料の吸水性は、具体的には、以下の方法で測定される飽和吸水量で示すことができる。吸水層を構成する吸水材料の飽和吸水量は、50mg/cm以上であり、70mg/cm以上が好ましく、100mg/cm以上がより好ましい。吸水層を構成する吸水材料の飽和吸水量が、上記の値をとることにより、十分な防曇性を確保することが可能となる。一方、防曇膜の耐久性が低くなるのを防ぐ観点から、吸水層を構成する吸水材料の飽和吸水量は、900mg/cm以下が好ましく、500mg/cm以下がより好ましい。
(飽和吸水量の測定方法)
3cm×4cm×厚さ2mmのソーダライムガラス基体に検体となる材料の層(以下「材料層」)を設け、これを10℃、95〜99%RHの環境の恒温恒湿槽に2時間放置し、取り出し後、微量水分計を用いて材料層付き基体全体の水分量(I)を測定する。さらに、上記基体のみについて同様の手順で水分量(II)を測定する。上記水分量(I)から水分量(II)を引いた値を材料層の体積で除した値を飽和吸水量とする。なお、水分量の測定は、微量水分計FM−300(商品名、ケット科学研究所社製)によって次のようにして行う。測定サンプルを120℃で加熱し、サンプルから放出された水分を微量水分計内のモレキュラーシーブスに吸着させ、モレキュラーシーブスの質量変化を水分量として測定する。また、測定の終点は、25秒間当たりの質量変化が0.05mg以下となった時点とする。
なお、飽和吸水量は吸水層を構成する吸水材料の吸水性を示す指標であるが、吸水層を構成する吸水材料と層の厚さによる吸水層自体の吸水性を示す指標として、本明細書においては、必要に応じて、以下に定義する「吸水防曇性」を用いるものである。
吸水防曇性は、上記と同様に準備された材料層付き基体を、20℃、50%RHの環境下に1時間放置した後、該材料層の表面を40℃の温水浴上に翳した際の、目視において曇りが認められるまでの防曇時間(秒)で示される。
本発明の防曇性物品に設けられる吸水層の吸水性について、上記吸水防曇性を指標として示せば、該吸水防曇性を50秒以上とすることができ、さらに好ましい態様では60秒以上とすることができ、特に好ましい態様では、70秒以上とすることができる。
上記吸水層を構成する吸水材料の飽和吸水量と吸水層の吸水防曇性との関係から、本発明の防曇性物品に係る吸水層の膜厚は、5μm以上であることが好ましく、10μm以上であることがより好ましい。これにより、防曇膜全体として必要な飽和吸水量が確保し易くなる。一方、防曇膜の耐久性が低くなるのを防ぐ観点から、吸水層の膜厚は、40μm以下であるのが好ましく、30μm以下であるのがより好ましい。
ここで、防曇性物品の求められる防曇性能は用途により異なるため、求められる性能に即して吸水層の設計を適宜変更すればよい。
吸水層を構成する吸水材料は、分子量800〜3000の脂肪族ポリエポキシドから選ばれる少なくとも2種のみからなるポリエポキシド成分と重付加型硬化剤と触媒型硬化剤とを含む吸水層形成用組成物を反応させて得られる第1の硬化エポキシ樹脂を主体として構成される。すなわち、上に示す吸水層の高吸水性は、主として第1の硬化エポキシ樹脂を高吸水性に設計することで得られる性能である。
本明細書において、「ポリエポキシド」とは、2個以上のエポキシ基を有する化合物をいう。ポリエポキシドは低分子化合物、オリゴマー、ポリマーを含む。「ポリエポキシド成分」とは、少なくとも1種のポリエポキシドから構成されるポリエポキシドのみからなる成分であり、以下必要に応じてこれを主剤と呼ぶこともある。
また、硬化剤のうちでも、「重付加型硬化剤」とは、ポリエポキシドの有するエポキシ基と反応する反応性基を2個以上有する化合物であって、反応によりポリエポキシドに重付加するタイプの硬化剤をいう。「触媒型硬化剤」とは、ルイス酸等の反応触媒であって、ポリエポキシド同士の重合反応および/またはポリエポキシドと重付加型硬化剤との重付加反応を触媒する硬化剤をいう。なお、触媒型硬化剤には熱硬化型と光硬化型があるがこれらはともに触媒型硬化剤として扱う。
さらに、「硬化エポキシ樹脂」とは、上記主剤と重付加型硬化剤が反応して得られる、ポリエポキシドが重付加型硬化剤により架橋し3次元化した構造、および/または、触媒型硬化剤の働きによりポリエポキシド同士が線状または3次元的に重合した構造を有する硬化物をいう。
ここで、硬化エポキシ樹脂の吸水性は、主として主剤に由来する水酸基等の親水基や親水性連鎖(ポリオキシエチレン基等)の存在量による。吸水性は、また硬化エポキシ樹脂中の架橋度にも依存する。ある単位量当たりの硬化エポキシ樹脂に含まれる架橋点の数が多ければ、硬化エポキシ樹脂が緻密な3次元網目構造となり、保水のための空間が小さくなるため吸水性が低くなると考えられる。また、一般的には、架橋点の数が多ければ硬化エポキシ樹脂の耐久性は向上するとされる。一方、単位量当たりに含まれる架橋点が少なければ、保水のための空間が大きくなり、吸水性が高くなると考えられるが、耐久性は低下するとされる。
硬化エポキシ樹脂のガラス転移点は、硬化エポキシ樹脂中の架橋点の数と関連が深く、一般に、ガラス転移点が高い樹脂は、ある単位量当たりに含まれる架橋点の数が多いと考えられる。したがって、一般的に防曇性能を高くするには、硬化エポキシ樹脂のガラス転移点を低く制御し、耐久性を高めるには、硬化エポキシ樹脂のガラス転移点を高く制御することが好ましい。これらを考慮すると、吸水層を主として形成する高吸水性の第1の硬化エポキシ樹脂のガラス転移点は、硬化エポキシ樹脂の種類にもよるが、−20〜60℃であることが好ましく、−5〜40℃であることがより好ましい。
なお、ガラス転移点は、JIS K 7121に準拠して測定した値である。具体的には、基体上に検体となる樹脂層を設け、これを20℃、50%RHの環境下に1時間放置した後、示差走査熱量計を用いて測定した値である。ただし、測定時の加熱速度は10℃/分とする。
以下に吸水層を主として構成する、第1の硬化エポキシ樹脂について説明する。第1の硬化エポキシ樹脂は、分子量800〜3000の脂肪族ポリエポキシドから選ばれる少なくとも2種のみからなるポリエポキシド成分と重付加型硬化剤と触媒型硬化剤とを含む吸水層形成用組成物を反応させて得られる。すなわち、吸水層形成用組成物は、ポリエポキシド成分として、分子量800〜3000の脂肪族ポリエポキシドから選ばれる少なくとも2種のポリエポキシド以外のポリエポキシドを含有しない。なお、以下の説明において、第1の硬化エポキシ樹脂を得るためのポリエポキシド成分を第1のポリエポキシド成分、重付加型硬化剤を第1の重付加型硬化剤、触媒型硬化剤を第1の触媒型硬化剤という。
(第1のポリエポキシド成分)
第1のポリエポキシド成分は、分子量800〜3000の脂肪族ポリエポキシドから選ばれる少なくとも2種のみからなる。
第1のポリエポキシド成分を構成するポリエポキシドが、分子量が800〜3000という高分子量の脂肪族ポリエポキシドであると、得られる硬化エポキシ樹脂に高い吸水性と耐摩耗性、耐湿性等の耐久性が付与される。環構造、特に芳香環を有する芳香族ポリエポキシド、例えば、ポリフェノール類由来のグリシジルエーテル系ポリエポキシドを用いて得られる硬化エポキシ樹脂では、吸水層を構成するための十分な吸水性が得られない。これは、芳香環等が硬質であることに起因して、3次元網目構造中に水分が取り込まれにくくなっているための現象と考えられる。一方、上記高分子量の脂肪族ポリエポキシドを用いると、得られる硬化エポキシ樹脂が有する3次元網目構造は、適度な大きさの空間と柔軟性をもつため高吸水性と耐久性の両立が可能になると考えられる。
第1のポリエポキシド成分は、このような分子量800〜3000の高分子量の脂肪族ポリエポキシドから選ばれる少なくとも2種のみからなる。2種類以上の脂肪族高分子量ポリエポキシドを用いることで、第1の硬化エポキシ樹脂の外観を良好に保持することが可能となる。脂肪族高分子量ポリエポキシドの少なくとも2種を組合せて用いると、これを含有する吸水層形成用組成物は、溶液塗布時の塗布液の濡れ広がりの不足、塗膜の凹凸化などが発生せずに、得られる吸水層において良好な外観を確保できる。さらに第1のポリエポキシド成分は、高分子量の脂肪族ポリエポキシドのみから構成され、低分子量のポリエポキシドを含有しないことから、ポリエポキシド成分のブリードアウトに起因する問題が発生することはない。
第1のポリエポキシド成分を構成する少なくとも2種のポリエポキシドは、分子量800〜3000の脂肪族ポリエポキシドから適宜選択される。少なくとも2種の脂肪族ポリエポキシドの組合せは、以下に示す化合物の種類が同じであって、上記範囲で分子量が異なる脂肪族ポリエポキシド同士の組合せであってもよく、化合物の種類が異なる脂肪族ポリエポキシド同士の組合せであってもよい。本発明においては、化合物の種類が異なる脂肪族ポリエポキシドの組合せが好ましい。なお、化合物の種類が同じであって分子量が異なる脂肪族ポリエポキシド同士とは、ポリグリセロールポリグリシジルエーテルのように、繰り返し単位を有する化合物の繰り返し数の違いにより分子量が異なる脂肪族ポリエポキシド同士をいう。
第1のポリエポキシド成分を構成する上記分子量の脂肪族ポリエポキシドの種類は2種以上であれば特に制限されないが、好ましくは2〜3種であり、作業性、塗布性等の観点から2種がより好ましい。第1のポリエポキシド成分を構成する各脂肪族ポリエポキシドの含有割合は、各脂肪族ポリエポキシドが略均等になるような含有割合が好ましい。例えば、2種の脂肪族ポリエポキシドからなる場合、両者の含有割合は質量比として、30:70〜70:30が好ましく、40:60〜60:40がより好ましい。上記第1のポリエポキシド成分を構成する2種以上の脂肪族ポリエポキシドの質量比が上記範囲であれば、第1の硬化エポキシ樹脂は外観を十分に平坦なものとできる。
なお、第1のポリエポキシド成分として、化合物の種類が同じであっても分子量の異なる脂肪族ポリエポキシドの2種以上を組み合わせて使用する場合、その少なくとも1種は、分子量が900〜1500であることが好ましく、900〜1450がより好ましい。また、第1のポリエポキシド成分として、化合物の種類が異なる脂肪族ポリエポキシドの2種以上を組み合わせて使用する場合、それらは全て分子量が900〜1500であることが好ましく、900〜1450がより好ましい。
なお、本明細書において分子量は、特に断りのある場合を除いて、質量平均分子量(Mw)をいう。また、本明細書における質量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定されるポリスチレンを標準とする質量平均分子量をいう。
第1のポリエポキシド成分を構成する上記分子量の脂肪族ポリエポキシドとしては、通常の硬化エポキシ樹脂の原料成分として用いられる、ポリエポキシドのうちの脂肪族ポリエポキシド、具体的には、脂肪族グリシジルエーテル系ポリエポキシド、脂肪族グリシジルエステル系ポリエポキシド、脂肪族グリシジルアミン系ポリエポキシド等を、分子量を上記範囲となるように調整して用いることができる。以下、化合物の種類についてのみいうが、これらの化合物のうちで上記分子量範囲のものが第1のポリエポキシド成分を構成するポリエポキシドとして用いられる。
また、第1のポリエポキシド成分における脂肪族ポリエポキシドの1分子当たりのエポキシ基の数は、平均して2個以上であれば特に制限されないが、2〜10個であることが好ましく、3〜8個がより好ましく、3〜7個がさらに好ましい。
また、上記脂肪族ポリエポキシドとして好ましい分子量とこの1分子当たりの平均エポキシ基数との関係を示す、ポリエポキシドのエポキシ当量(1グラム当量のエポキシ基を含む樹脂のグラム数[g/eq]、以下、単位は省略する。)としては、140〜250であることが好ましく、150〜220であることがより好ましい。
上記脂肪族グリシジルエーテル系ポリエポキシドは、アルコール性水酸基を2個以上有する脂肪族ポリオール類のアルコール性水酸基をグリシジルオキシ基に置換した構造を有するポリエポキシド(またはそのポリエポキシドのオリゴマー)である。脂肪族グリシジルエステル系ポリエポキシドは、カルボキシル基を2個以上有する脂肪族ポリカルボン酸のカルボキシル基をグリシジルオキシカルボニル基に置換した構造を有するポリエポキシド、脂肪族グリシジルアミン系ポリエポキシドは、窒素原子に結合した水素原子を2個以上有する脂肪族アミンの窒素原子に結合した水素原子をグリシジル基に置換した構造を有するポリエポキシドである。
本発明においてはこれらのうちでも特に、脂肪族ポリオール類由来の脂肪族グリシジルエーテル系ポリエポキシドが好ましい。
脂肪族ポリオール類由来のグリシジルエーテル系ポリエポキシドの原料脂肪族ポリオールとしては、その1分子当たりの水酸基の数が2〜10個のものが好ましく、より好ましい水酸基数は、上記ポリエポキシドにおいて好ましいエポキシ基の数として挙げた数である。
脂肪族ポリオールとしては、アルカンポリオール、エーテル性酸素原子含有ポリオール、糖アルコール、ポリオキシアルキレンポリオール、ポリエステルポリオール等が挙げられる。
ポリオキシアルキレンポリオールとしては、アルカンポリオール、エーテル性酸素原子含有ポリオール、糖アルコール等の比較的低分子量のポリオールに、プロピレンオキシド、エチレンオキシド等のモノエポキシドを開環付加重合して得られる化合物が挙げられる。
ポリエステルポリオールとしては、脂肪族ジオールと脂肪族ジカルボン酸が縮合した構造を有する化合物や環状エステルが開環重合した構造を有する化合物等が挙げられる。
上記本発明に好ましく用いられる脂肪族ポリオール類由来の脂肪族グリシジルエーテル系ポリエポキシドとして、具体的には、ポリエチレングリコールポリグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールソルビトールポリグリシジルエーテル、ポリオキシプロピレンジオールポリグリシジルエーテル、ポリオキシプロピレントリオールポリグリシジルエーテル、ポリ(オキシプロピレン・オキシエチレン)トリオールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ポリソルビトールポリグリシジルエーテル等が挙げられる。
これらの脂肪族ポリエポキシドのうちでも、第1のポリエポキシド成分としては、分子量が800〜3000の、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテルおよびポリソルビトールポリグリシジルエーテルから選ばれる2種以上の組み合わせが好ましい。
第1のポリエポキシド成分を構成する2種以上の脂肪族ポリエポキシドのさらに好ましい組み合わせとして、分子量が800〜3000のポリグリセロールポリグリシジルエーテルの少なくとも1種と、分子量が800〜3000の、ポリエチレングリコールポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテルおよびポリソルビトールポリグリシジルエーテルから選ばれる少なくとも1種の組み合わせが挙げられる。これらのなかでもポリグリセロールポリグリシジルエーテルとポリソルビトールポリグリシジルエーテルの組み合わせが特に好ましい。
なお、上記第1のポリエポキシド成分を構成する上記分子量の脂肪族ポリエポキシドは市販品を用いることが可能である。このような市販品として、具体的には、ナガセケムテックス社製のいずれも商品名で、脂肪族ポリグリシジルエーテルである、デナコールEX−1410(Mw:988、エポキシ当量:160)、デナコールEX−1610(Mw:1130、エポキシ当量:165)、デナコールEX−610U(Mw:1408、エポキシ当量:210)、ポリグリセロールポリグリシジルエーテルである、デナコールEX−521(Mw:1294、エポキシ当量:179)等が挙げられる。
ソルビトールポリグリシジルエーテルとして、デナコールEX−614B(Mw:949、エポキシ当量:171)等が挙げられる。
(第1の重付加型硬化剤)
吸水層を主として構成する第1の硬化エポキシ樹脂は、上記第1のポリエポキシド成分と、第1の重付加型硬化剤とを第1の触媒型硬化剤の存在下に反応させて得られる第1の硬化エポキシ樹脂である。
第1の重付加型硬化剤は、上記ポリエポキシドが有するエポキシ基と反応する反応性基を2個以上有する化合物であって、反応によりポリエポキシドに重付加するタイプの硬化剤であれば特に制限されない。
第1の重付加型硬化剤における、上記エポキシ基と反応する反応性基としては、活性水素を有するアミノ基、カルボキシル基、チオール基等が挙げられる。すなわち、第1の重付加型硬化剤としては、活性水素を有するアミノ基を2個以上有する化合物、2個以上のカルボキシル基を有する化合物、2個以上のチオール基を有する化合物が好ましく、より好ましくは活性水素を有するアミノ基を2個以上有する化合物が用いられる。
なお、活性水素を有するアミノ基とは、具体的には、−NHで示される1級アミノ基または>NHで示される2級アミノ基をいう。本明細書において、アミノ基に結合する活性水素を「アミン活性水素」という。また、活性水素を有するアミノ基を有する化合物を、活性水素を有するアミン化合物、活性水素を有するアミノ基を2個以上有する化合物を、活性水素を有するポリアミン化合物という。ここで、N−アミノアルキル置換アミノ基、やヒドラジニル基等の1級アミノ基を末端に有する2級アミノ基は、活性水素を有するアミノ基としては1個と数えられる。さらに、本明細書において、特に断りのない限り、「ポリアミン化合物」とは、活性水素を有するポリアミン化合物をいう。
エポキシ基と反応する反応性基を2個以上有する化合物として、具体的には、ポリアミン化合物、ポリカルボン酸無水物、ポリアミド化合物、ポリチオール化合物等が挙げられるが、本発明においては、ポリアミン化合物やポリカルボン酸無水物が好ましく用いられる。第1の重付加型硬化剤としては、これらの1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記の通り、本発明における吸水層の主体である第1の硬化エポキシ樹脂に用いる、第1のポリエポキシド成分は、高い吸水性が得られる観点から、分子量800〜3000の脂肪族ポリエポキシドの少なくとも2種のみで構成される。第1の硬化エポキシ樹脂の反応性原料のひとつである重付加型硬化剤もまた高い吸水性が得られる観点から、芳香環を有しない化合物であることが好ましい。
すなわち、上記第1のポリエポキシド成分が脂肪族ポリエポキシドで構成されていても、用いる第1の重付加型硬化剤が芳香環を有していれば、これらを反応して得られる硬化エポキシ樹脂は、比較的多くの芳香環を有する硬化エポキシ樹脂となり、それにより吸水性が不十分となるおそれがある。
したがって、第1の重付加型硬化剤は、芳香環を有しないポリアミン化合物やポリチオール類、ポリカルボン酸無水物が好ましく、特に芳香環を有しないポリアミン化合物が好ましい。ポリアミン化合物としては活性水素を有するアミノ基を2〜4個有するポリアミン化合物が好ましい。ポリチオール化合物としてはポリエーテルポリチオールが好ましい。ポリカルボン酸無水物としては、ジカルボン酸無水物、トリカルボン酸無水物およびテトラカルボン酸無水物が好ましい。
芳香環を有しないポリアミン化合物としては、脂肪族ポリアミン化合物や脂環式ポリアミン化合物が挙げられる。これらのポリアミン化合物として、具体的には、エチレンジアミン、トリエチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ヘキサメチレンジアミン、ポリオキシアルキレンポリアミン、イソホロンジアミン、メンセンジアミン、3,9−ビス(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカン等が挙げられる。
上記ポリオキシアルキレンポリアミンは、ポリオキシアルキレンポリオールの水酸基がアミノ基に置換された構造を有するポリアミンであり、例えば、2〜4個の水酸基を有するポリオキシプロピレンポリオールの水酸基を、活性水素を有するアミノ基に置換した構造を有する2〜4個のアミノ基を有する化合物がある。そのアミノ基1個当たりの分子量は1000以下が好ましく、特に500以下が好ましい。
芳香環を有しないポリカルボン酸無水物としては、例えば、無水コハク酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸等が挙げられる。
第1の重付加型硬化剤は市販品を用いることも可能である。このような市販品として、具体的には、ポリオキシアルキレントリアミンとして、ジェファーミンT403(商品名、ハンツマン社製、Mw:390)等が、ポリエーテルポリチオールとして、ポリチオールQE−340M(商品名、東レファインケミカル社製)等が挙げられる。
本発明に用いる第1の硬化エポキシ樹脂の原料成分である上記第1のポリエポキシド成分と上記第1の重付加型硬化剤の配合割合は、第1の重付加型硬化剤の反応性基がエポキシ基と1:1の割合で反応する基の場合には、第1のポリエポキシド成分由来のエポキシ基に対する第1の重付加型硬化剤の反応性基の当量比が0.8〜1.2になる割合であることが好ましく、1.0〜1.1がより好ましい。エポキシ基と1:1で反応する反応性基を有する第1の重付加型硬化剤を用いる場合、第1のポリエポキシド成分由来のエポキシ基に対する第1の重付加型硬化剤の反応性基の当量比が上記範囲であれば、耐摩耗性、耐湿性などの耐久性が低下することなしに上記吸水性を有するように適度に架橋した3次元網目構造を有する硬化エポキシ樹脂が得られる。
本発明において第1の重付加型硬化剤として活性水素を有するポリアミン化合物を用いる場合には、第1のポリエポキシド成分由来のエポキシ基に対するアミン活性水素の当量比が0.6〜0.8になる割合となるように用いることが好ましい。上記同様、エポキシ基に対するアミン活性水素の当量比が上記範囲であれば、著しく黄変することなしに上記吸水性を有するように適度に架橋した3次元網目構造を有する硬化エポキシ樹脂が得られる。
なお、エポキシ基に対するアミン活性水素の当量比は、吸水層形成用組成物が含有する全固形分について算出した場合についても、上記と同様の範囲であることが好ましい。すなわち、以下に説明する吸水層形成用組成物が含有する第1のポリエポキシド成分や第1の重付加型硬化剤以外の各種成分、例えばカップリング剤等が、エポキシ基や活性水素を有するアミノ基を有する場合は、これら成分が有するエポキシ基やアミン活性水素の量を、第1のポリエポキシド成分や第1の重付加型硬化剤が有するエポキシ基やアミン活性水素の量に加えた合計量を、エポキシ基に対するアミン活性水素の当量比の算出に用いて、上記の当量比の範囲と同様にすることが好ましい。ただし、以下に説明する成分において、イミダゾール等の触媒型硬化剤が有するアミン活性水素は、基本的にエポキシ基と架橋反応しないため、上記当量比の計算に含めない。
(第1の触媒型硬化剤)
本発明に用いる第1の硬化エポキシ樹脂を得る際には、上記第1のポリエポキシド成分および第1の重付加型硬化剤に加えて第1の触媒型硬化剤を用いる。第1の触媒型硬化剤としては、ルイス酸等の反応触媒であって、ポリエポキシド同士の重合反応および/またはポリエポキシドと重付加型硬化剤との重付加反応を触媒する触媒型硬化剤であれば特に制限なく使用できる。
第1の触媒型硬化剤を用いることにより、第1のポリエポキシド成分と第1の重付加型硬化剤の重付加反応による架橋の速度を加速する効果や、第1のポリエポキシド成分と第1の重付加型硬化剤により形成される架橋部位に発生する不具合を低減する効果が得られる。架橋部位の不具合の一例としては、熱負荷による架橋部位の変質による、硬化エポキシ樹脂の発色が挙げられる。
第1の触媒型硬化剤として、具体的には、3級アミン類、イミダゾール類、ルイス酸類、オニウム塩類、ホスフィン類等の硬化触媒が挙げられる。より具体的には、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、三フッ化ホウ素−アミン錯体、p−トルエンスルホン酸メチル、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート等が挙げられる。第1の触媒型硬化剤としては、これらの1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
なお、上に例示した、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート等のオニウム塩は、紫外線等の光により分解してルイス酸触媒を発生する触媒型硬化剤であり、通常、光硬化性の硬化エポキシ樹脂を与える触媒型硬化剤として用いられる。
本発明に用いる、第1の触媒型硬化剤としては、これらのうちでも、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物が好ましい。
第1の触媒型硬化剤は市販品を用いることも可能である。このような市販品として、例えば、光硬化型の触媒型硬化剤であるトリアリールスルホニウム塩として、アデカオプトマーSP152(商品名、ADEKA社製)等が挙げられる。
第1の触媒型硬化剤の使用量は、第1のポリエポキシド成分100質量%に対して1.0〜20質量%が好ましく、1〜10質量%がより好ましく、1〜5質量%が特に好ましい。第1のポリエポキシド成分100質量%に対する第1の触媒型硬化剤の使用量を1.0質量%以上とすれば、反応が十分に進行し、得られる第1の硬化エポキシ樹脂において十分な吸水性や耐久性が実現できる。また、第1のポリエポキシド成分100質量%に対する第1の触媒型硬化剤の使用量が20質量%以下であれば、得られる第1の硬化エポキシ樹脂中に第1の触媒型硬化剤の残渣が存在して硬化エポキシ樹脂が黄変する等の外観上の問題の発生を抑制しやすい。
(吸水層形成用組成物)
本発明の防曇性物品の防曇膜における吸水層は、上記第1のポリエポキシド成分と第1の重付加型硬化剤と第1の触媒型硬化剤を含む吸水層形成用組成物を反応させて得られる第1の硬化エポキシ樹脂を主体とする吸水層である。
吸水層形成用組成物が含有する上記第1のポリエポキシド成分、第1の重付加型硬化剤および第1の触媒型硬化剤については、用いられる化合物および組合せる際の割合等、好ましい態様を含めて上記の通りである。吸水層形成用組成物は、上記第1のポリエポキシド成分、第1の重付加型硬化剤および第1の触媒型硬化剤の他に、通常、溶剤を含有する。また、必要に応じて、これら以外にカップリング剤等の反応性添加剤、フィラー、酸化防止剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、光安定剤等の非反応性添加剤を含有する。
通常、上記第1の硬化エポキシ樹脂を主体とする吸水材料を得るための上記第1のポリエポキシド成分と第1の重付加型硬化剤との、第1の触媒型硬化剤の存在下による反応は、吸水層形成用組成物として塗布面(基体上または下地層上)に塗布後行われるが、上記組成物が溶剤を含む場合には、塗布面に塗布する前の組成物中でこれら成分を予めある程度反応させ、その後塗布面に塗布し、乾燥後、さらに反応させてもよい。このように吸水層形成用組成物として溶剤中で、第1のポリエポキシド成分と第1の重付加型硬化剤とを予めある程度反応させる場合には、予め反応させるときの反応温度は、30℃以上とすれば硬化反応が確実に進行するため好ましい。
(溶剤)
上記吸水層形成用組成物に用いる溶剤としては、第1のポリエポキシド成分、第1の重付加型硬化剤、第1の触媒型硬化剤、その他任意成分を含む配合成分についての溶解性が良好な溶剤であり、かつこれらの配合成分に対して不活性な溶剤であれば特に限定されず、具体的には、アルコール類、酢酸エステル類、エーテル類、ケトン類、水等が挙げられる。
なお、溶剤としてプロトン性溶剤を用いると、第1のポリエポキシド成分の種類によっては溶剤とエポキシ基とが反応して硬化エポキシ樹脂が形成されにくい場合がある。したがって、プロトン性溶剤を使用する場合は、第1のポリエポキシド成分と反応し難い溶剤を選択することが好ましい。使用可能なプロトン性溶剤としてはエタノール、イソプロピルアルコール、n−プロピルアルコール等が挙げられる。また、それ以外の溶剤としては、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸ブチル、プロピレンカーボネート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジアセトンアルコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル等が好ましい。
これら溶剤は1種のみを使用してもよく、2種以上を併用してもよい。また、第1のポリエポキシド成分や第1の重付加型硬化剤、第1の触媒型硬化剤等の配合成分は溶剤との混合物として用意される場合がある。このような場合には、該混合物中に含まれる溶剤をそのまま、吸水層形成用組成物における溶剤として用いてもよく、さらに吸水層形成用組成物にはそれ以外に同種のあるいは他の溶剤を加えてもよい。
また、吸水層形成用組成物における溶剤の量は、第1のポリエポキシド成分や第1の重付加型硬化剤、第1の触媒型硬化剤、その他任意に配合される各種配合成分における全固形分の合計質量100質量%に対して100〜500質量%であることが好ましく、100〜300質量%がより好ましい。
ここで、吸水層形成用組成物における第1のポリエポキシド成分、第1の重付加型硬化剤および第1の触媒型硬化剤の配合量は、第1のポリエポキシド成分については組成物全量に対して15〜30質量%が好ましく、20〜30質量%がより好ましい。吸水層形成用組成物における第1の重付加型硬化剤および第1の触媒型硬化剤の配合量については、それぞれ第1のポリエポキシド成分に対する配合量として上に説明した通りである。なお、第1の重付加型硬化剤と第1の触媒型硬化剤の配合量の合計量については、組成物全量に対して3〜25質量%であることが好ましく、3〜10質量%がより好ましい。
第1の重付加型硬化剤と第1の触媒型硬化剤の配合割合は、用いる硬化剤の種類による。例えば、上記第1の重付加型硬化剤として、活性水素を有するポリアミン化合物を、第1の触媒型硬化剤としてイミダゾール化合物を組合せて用いる場合には、吸水層形成用組成物全量に対して、活性水素を有するポリアミン化合物を3〜15質量%の割合で、イミダゾール化合物を0.1〜1.0質量%の割合で配合することが好ましい。このような配合割合とすることで、上記第1の重付加型硬化剤と第1の触媒型硬化剤のもつ利点がともに効果的に発揮されうる。
吸水層形成用組成物が任意に含有する添加剤のうち反応性添加剤としては、アルキルモノアミン等の第1のポリエポキシド成分と反応性の反応性基を1個有する化合物、エポキシ基やアミノ基等の第1のポリエポキシド成分や第1の重付加型硬化剤と反応性の反応性基を有するカップリング剤等が挙げられる。
(カップリング剤)
吸水層形成用組成物においてカップリング剤は、吸水層と基体との、または防曇性物品が下地層を有する場合は吸水層と下地層との密着性、あるいは、吸水層とその上に必要に応じて積層される機能層との密着性を向上させる目的で配合される成分であり、配合することが好ましい成分のひとつである。
用いるカップリング剤としては、有機金属系カップリング剤または多官能の有機化合物が好ましく、有機金属系カップリング剤が特に好ましい。有機金属系カップリング剤は、金属原子−炭素原子間の結合を1個以上有する化合物であり、金属原子−炭素原子間の結合は、1個または2個が好ましい。有機金属系カップリング剤としては、例えば、シラン系カップリング剤(以下、シランカップリング剤という)、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤が挙げられ、シランカップリング剤が好ましい。これらカップリング剤は、第1のポリエポキシド成分や第1の重付加型硬化剤が有する反応性基および、基体または後述の下地層の表面に残存する反応性基と反応し得る反応性基を有することが好ましい。なお、このような反応性基を有することで各層間の密着性を向上させる目的以外に、吸水層の物性を調整する目的でも使用できる。
シランカップリング剤は、ケイ素原子に1個以上の加水分解性基および1個以上の1価有機基(ただし、ケイ素原子に結合する末端は炭素原子である。)が結合している化合物であり、1価有機基の1個は機能性有機基(反応性基を有する有機基)である。機能性有機基以外の有機基としては、炭素数4以下のアルキル基が好ましい。ケイ素原子に結合する加水分解性基は2個または3個であることが好ましい。シランカップリング剤は、下記式(1)で表される化合物であることが好ましい。
SiX 3−c ……(1)
上記式(1)において、Rは1価の機能性有機基、Rは炭素数4以下のアルキル基、cは0または1の整数を表す。Rはメチル基またはエチル基であることが好ましく、特にメチル基が好ましい。Xは塩素原子、アルコキシ基、アシル基、アミノ基等の加水分解性基であり、特に炭素数4以下のアルコキシ基が好ましい。
が示す1価の機能性有機基としては、付加重合性の不飽和基を有するアルケニル基や反応性基を有するアルキル基が好ましい。反応性基を有するアルキル基としては、反応性基を有する有機基で置換されたアルキル基であってもよい。このようなアルキル基の炭素数は1〜4が好ましい。反応性基としては、エポキシ基、アミノ基、メルカプト基、ウレイド基、水酸基、カルボキシル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、イソシアネート基等が挙げられる。また、このような反応性基を有する有機基としては、グリシジルオキシ基(グリシドキシ基)、エポキシシクロヘキシル基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリールアミノ基、N−アミノアルキル置換アミノ基等が挙げられる。これらのうちでも、反応性基がエポキシ基、アミノ基、メルカプト基、ウレイド基であるシランカップリング剤が好ましい。
このようなシランカップリング剤としては、例えば、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、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−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、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランが挙げられる。
これらのなかでも、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、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等が好ましい。
本発明においては、これらのなかでも特に、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、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノ基を有するシランカップリング剤が好ましく用いられる。
吸水層形成用組成物におけるカップリング剤の配合量は、必須の成分でないことから下限はない。しかし、カップリング剤配合の効果を十分に発揮させるためには、吸水層形成用組成物における第1のポリエポキシド成分、第1の重付加型硬化剤および第1の触媒型硬化剤の合計質量100質量%に対して、カップリング剤の質量割合が5〜40質量%であることが好ましく、10〜30質量%がより好ましい。
カップリング剤の配合量の上限は、カップリング剤の物性や機能によって制限される。上記第1の硬化エポキシ樹脂を主体とする吸水層の密着性向上の目的で使用する場合は、第1のポリエポキシド成分、第1の重付加型硬化剤および第1の触媒型硬化剤の合計質量100質量%に対するカップリング剤の質量割合が、40質量%以下であることが好ましく、30質量%以下がより好ましい。カップリング剤の使用量が過剰にならないようにすれば、高温に曝されたときに酸化等により第1の硬化エポキシ樹脂を主体とする吸水性樹脂が着色するのを防ぐことができる。
なお、吸水層形成用組成物全量に対するカップリング剤の配合量としては、例えば、シランカップリング剤を用いた場合には、2〜10質量%であることが好ましく、3〜7質量%であることがより好ましい。
また、シランカップリング剤を含有する上記吸水層形成用組成物における、特に好ましい組成について言えば、組成物全量に対して、第1のポリエポキシド成分を15〜30質量%、活性水素を有するポリアミン化合物を3〜15質量%、イミダゾール化合物を0.1〜1.0質量%、シランカップリング剤を2〜10質量%、および溶剤を50〜75質量%含む組成が挙げられる。
ここで、吸水層形成用組成物がカップリング剤として、活性水素を有するアミノ基を有するカップリング剤を含有する場合には、上記エポキシ基に対するアミン活性水素の当量比は、上記第1の重付加型硬化剤におけるアミン活性水素とカップリング剤が有するアミン活性水素を合わせて、上記第1のポリエポキシド成分の有するエポキシ基との当量比を算出し、上記好ましい範囲となるようにする。また、活性水素を有するアミノ基以外の反応性基を有する第1の重付加型硬化剤と活性水素を有するアミノ基を有するカップリング剤を併せて用いる場合には、上記第1のポリエポキシド成分の有するエポキシ基に対する第1の重付加型硬化剤の反応性基が有する活性水素の当量比と、該エポキシ基に対するカップリング剤が有するアミン活性水素の当量比の合計が上記好ましい範囲となるようにする。
同様に、吸水層形成用組成物がカップリング剤として、エポキシ基を有するカップリング剤を含有する場合には、上記エポキシ基に対するアミン活性水素や上記反応性基が有する活性水素の当量比は、上記第1のポリエポキシド成分の有するエポキシ基とカップリング剤が有するエポキシ基を合わせて、上記第1の重付加型硬化剤におけるアミン活性水素や上記反応性基が有する活性水素との当量比を算出し、上記好ましい範囲となるようにする。
(フィラー)
吸水層形成用組成物は、さらに任意成分としてフィラーを含むことが好ましい。フィラーを含むことによって、形成される吸水層の機械的強度、耐熱性を高めることができ、また硬化反応時の樹脂の硬化収縮を低減できる。このようなフィラーとしては、金属酸化物からなるフィラーが好ましい。金属酸化物としては、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニアが挙げられ、なかでもシリカが好ましい。
吸水層形成用組成物が含有するこれらフィラーは粒子状であることが好ましい。その平均一次粒子径は300nm以下が好ましく、100nm以下がより好ましく、50nm以下が特に好ましい。平均一次粒子径を300nm以下とすれば、これを含む組成物中で粒子同士の凝集傾向が強まらず、粒子の沈降を回避できる。また、これを含む組成物により吸水層を形成した際に、散乱による曇り(曇価、ヘイズ)の発生を抑制でき、透明性維持の点で上記粒子径とすることが好ましい。なお、平均一次粒子径の下限については特に限定されないが、現在の技術において製造可能な2nm程度の粒子も使用可能である。ここで、粒子の平均一次粒子径は、透過型電子顕微鏡による観察像から測定されるものをいう。
また、フィラーの配合量は、第1のポリエポキシド成分、第1の重付加型硬化剤および第1の触媒型硬化剤の合計質量100質量%に対して0.5〜30質量%であることが好ましく、1〜25質量%がより好ましい。以下、第1のポリエポキシド成分、第1の重付加型硬化剤および第1の触媒型硬化剤を合わせて「樹脂成分」ということもある。
樹脂成分の合計質量100質量%に対するフィラーの配合量を0.5質量%以上とすれば、第1の硬化エポキシ樹脂を主体とする吸水材料の硬化収縮の低減効果の低下を抑え易い。また、樹脂成分の合計質量100質量%に対するフィラーの配合量を30質量%以下とすれば、吸水するための空間が十分に確保でき、防曇性能を高くし易い。
上記フィラーとして好ましく用いられるシリカ、より好ましくは、シリカ粒子は、水またはメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、イソブタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ブチル等の有機溶剤中に分散されたコロイダルシリカとして吸水層形成用組成物に配合することができる。コロイダルシリカとしては、水に分散されたシリカヒドロゾル、水が有機溶剤に置換されたオルガノシリカゾルがあるが、吸水層形成用組成物に配合する場合には、この組成物に好ましく用いられる有機溶剤と同様の有機溶剤を分散媒として用いたオルガノシリカゾルを用いることが好ましい。
このようなオルガノシリカゾルとしては、市販品を用いることが可能である。市販品としては、例えば、粒子径10〜20nmのシリカ粒子がイソプロピルアルコールに、オルガノシリカゾル全体量に対するSiO含有量として30質量%の割合で分散したオルガノシリカゾルIPA−ST(商品名、日産化学工業社製)、オルガノシリカゾルIPA−STの有機溶剤をイソプロピルアルコールから酢酸ブチルにかえたオルガノシリカゾルNBAC−ST(商品名、日産化学工業社製)、オルガノシリカゾルIPA−STの有機溶剤をイソプロピルアルコールからメチルエチルケトンにかえたオルガノシリカゾルMEK−ST(商品名、日産化学工業社製)等を挙げることができる。なお、シリカ粒子としてコロイダルシリカを用いる場合には、吸水層形成用組成物に配合する溶剤の量を、コロイダルシリカに含まれる溶剤量を勘案して、適宜調整する。
(酸化防止剤)
吸水層形成用組成物は、得られる吸水層の耐候性を高めるために、任意成分として、酸化防止剤を含むことが好ましい。熱や光に晒されて吸水層を主として構成する第1の硬化エポキシ樹脂が酸化し変質がおこれば吸水層に応力蓄積が発生しやすくなり、それにより容易に防曇膜の剥離がおこる。酸化防止剤を添加することにより、このような現象を抑制することが可能となる。
酸化防止剤としては、ペルオキシラジカルを捕捉、分解することで樹脂の酸化を抑制するタイプのフェノール系酸化防止剤、過酸化物を分解することで樹脂の酸化を抑制するタイプのリン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤等が挙げられるが、本発明においてはフェノール系酸化防止剤を用いることが好ましい。
フェノール系酸化防止剤としては、通常、硬化エポキシ樹脂に配合される以下のフェノール系酸化防止剤が特に制限なく使用可能である。これらは、1種が単独で用いられてもよく、2種が併用されてもよい。
ペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、チオジエチレンビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、N,N’−へキサン−1,6−ジイルビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオナミド]、2,4−ジメチル−6−(1−メチルペンタデシル)フェノール、ジエチル[[3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル]メチル]ホスフォネート、3,3’,3”,5,5’,5”−ヘキサ−tert−ブチル−a,a’,a”−(メシチレン−2,4,6−トリイル)トリ−p−クレゾール、カルシウムジエチルビス[[[3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル]メチル]ホスフォネート]、4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾール、エチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート]、ヘキサメチレンビス[[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、1,3,5−トリス(3,5−ジ−tert−4−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオン、1,3,5−トリス(4−tert−ブチル−3−ヒドロキシ−2,6−キシリル)メチル]−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオン、N−フェニルベンゼンアミンと2,4,4−トリメチルペンテンとの反応生成物、2,6−ジ−tert−ブチル−4−(4,6−ビス(オクチルチオ)−1,3,5−トリアジン−2−イルアミノ)フェノール等。
上記フェノール系酸化防止剤の市販品としては、IRGANOX1010、IRGANOX1035、IRGANOX1076、IRGANOX1135(以上、いずれも商品名、BASF社製)、アデカスタブAO−30、アデカスタブAO−40、アデカスタブAO−50、アデカスタブAO−60、アデカスタブAO−70、アデカスタブAO−80、アデカスタブAO−90、アデカスタブA−611(以上、いずれも商品名、ADEKA社製)、SumilizerGA−80、SumilizerMDP−S、SumilizerBBM−S、SumilizerGM、SumilizerGS(F)、SumilizerGP(以上、いずれも商品名、住友化学工業社製)等が挙げられる。
また、吸水層形成用組成物に配合される酸化防止剤の量については、第1のポリエポキシド成分、第1の重付加型硬化剤および第1の触媒型硬化剤の合計質量100質量%に対して、0.5〜2質量%が好ましく、0.5〜1質量%がより好ましい。
(紫外線吸収剤)
吸水層形成用組成物は、得られる吸水層の耐候性、特に紫外線に対する耐性を高めるために、任意成分として、紫外線吸収剤を含むことが好ましい。紫外線吸収剤としては、従来公知の紫外線吸収剤、具体的には、ベンゾフェノン系化合物、トリアジン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物等が挙げられる。
ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤として、具体的には、2−〔5−クロロ(2H)−ベンゾトリアゾール−2−イル〕−4−メチル−6−(tert−ブチル)フェノール(市販品としては、TINUVIN 326(商品名、BASF社製)等)、オクチル−3−[3−tert−4−ヒドロキシ−5−[5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール−2−イル]プロピオネート、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4,6−ジ−tert−ペンチルフェノール、2−(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−[2−ヒドロキシ−3−(3,4,5,6−テトラヒドロフタルイミド−メチル)−5−メチルフェニル]ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−5−tert−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、メチル3−(3−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−5−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2−(2H−ベンゾチリアゾール−2−イル)−4,6−ビス(1−メチル−1−フェニルエチル)フェノール、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−6−(1−メチル−1−フェニルエチル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール等が挙げられる。これらのなかでも好ましくは、2−〔5−クロロ(2H)−ベンゾトリアゾール−2−イル〕−4−メチル−6−(tert−ブチル)フェノールが用いられる。
トリアジン系紫外線吸収剤として、具体的には、2−[4−[(2−ヒドロキシ−3−ドデシロキシプロピル)オキシ]−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−[4−[(2−ヒドロキシ−3−(2’−エチル)ヘキシル)オキシ]−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(2−ヒドロキシ−4−ブトキシフェニル)−6−(2,4−ビス−ブトキシフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−(2−ヒドロキシ−4−[1−オクチルカルボニルエトキシ]フェニル)−4,6−ビス(4−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジン、TINUVIN477(商品名、BASF社製)、TINUVIN400(商品名、BASF社製)等が挙げられる。これらのなかでも好ましくは、2−(2−ヒドロキシ−4−[1−オクチルカルボニルエトキシ]フェニル)−4,6−ビス(4−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジンが用いられる。
ベンゾフェノン系紫外線吸収剤として、具体的には、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,2’,3(または4、5、6のいずれか)−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,4−ジヒドロキシ−2’,4’−ジメトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−n−オクトキシベンゾフェノン等が挙げられる。これらのなかでも好ましくは、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノンが用いられる。
これら例示した紫外線吸収剤の光の極大吸収波長は、325〜425nmの範囲にあり、概ね325〜390nmの範囲にあるものが多い。このように、比較的長波長の紫外線に対しても吸収能を有する紫外線吸収剤が、その特性から好ましく用いられる。
本発明において、これら紫外線吸収剤は1種を単独で用いることも、2種以上を併用することも可能である。また、これら紫外線吸収剤のうちでも本発明に用いる吸水層形成用組成物においては、溶剤への溶解度および吸収波長帯が望ましいことから上記例示したような水酸基含有ベンゾフェノン系紫外線吸収剤が好ましく用いられる。また、ヒドロキシフェニルトリアジン系紫外線吸収剤も好ましい。
吸水層形成用組成物における紫外線吸収剤の配合量は、これを用いて形成される吸水層が本発明の効果を損なわずにかつ十分な紫外線耐性を有する点から、第1のポリエポキシド成分、第1の重付加型硬化剤および第1の触媒型硬化剤の合計質量100質量%に対して、0.5〜5質量%が好ましく、0.5〜1質量%がより好ましい。
(赤外線吸収剤)
吸水層形成用組成物は、得られる吸水層に赤外線遮蔽による断熱効果を持たせるために、任意成分として、赤外線吸収剤を含むことが好ましい。赤外線吸収剤としては、無機化合物粒子からなる赤外線吸収剤や有機色素からなる赤外吸収剤等が挙げられる。
無機化合物からなる赤外線吸収剤として、具体的には、Re、Hf、Nb、Sn、Ti、Si、Zn、Zr、Fe、Al、Cr、Co、Ce、In、Ni、Ag、Cu、Pt、Mn、Ta、W、V、Mo等の金属、前記金属の酸化物、窒化物、硫化物、珪素化合物、またはこれらにSb、F、SnもしくはSbなどのドーパントをドープした無機化合物の粒子が挙げられる。これらの無機化合物粒子は、単独で、または2種以上の組合せとして使用できる。
赤外線吸収剤として用いる無機化合物粒子における平均一次粒子径は、好適な粒子径を含め上記のフィラーの平均一次粒子径と同様とできる。
赤外線吸収剤として用いられる無機化合物粒子のうちでも、本発明においては、錫ドープ酸化インジウム(ITO)粒子、アンチモンドープ酸化錫(ATO)粒子、複合タングステン酸化物、六ホウ化ランタン(LaB6)等が好ましい。
複合タングステン酸化物として、具体的には、一般式:M(ただし、M元素は、Cs、Rb、K、Tl、In、Ba、Li、Ca、Sr、Fe、Snのうちから選択される1種以上の元素、Wはタングステン、Oは酸素、0.001≦x/y≦1、2.2≦z/y≦3.0)で示される複合タングステン酸化物が挙げられる。上記一般式で示される複合タングステン酸化物においては、十分な量の自由電子が生成されるため赤外線吸収剤として有効に機能する。上記一般式:Mで示される複合タングステン酸化物の粒子は、六方晶、正方晶、立方晶の結晶構造を有する場合に耐久性に優れることから、該六方晶、正方晶、立方晶から選ばれる1つ以上の結晶構造を含むことが好ましい。複合タングステン酸化物として、具体的には、Cs0.33WO、Rb0.33WO、K0.33WO、Ba0.33WOなどが挙げられる。
このような複合タングステン酸化物は、その粒子を均一に分散した膜において、透過率が波長400〜700nmの間に極大値を持ち、かつ波長700〜1800nmの間に極小値を持つことが知られている赤外線吸収剤である。
上記ATO粒子およびITO粒子の結晶系に関しては通常の立方晶に限られず、第1の硬化エポキシ樹脂の種類によっては、例えば、赤外線吸収能の比較的低い六方晶ITOも必要に応じて使用できる。
本発明においては、透過率損失および環境安全性の点からITO粒子が好ましく用いられる。ここで、赤外線吸収能を発現するITO粒子中の酸化錫と酸化インジウムの混合比率は、錫原子数に対するインジウム原子数(In/Sn)で表すとき、In/Sn=5〜40であることが好ましく、In/Sn=7〜25であることがより好ましい。
有機色素からなる赤外線吸収剤としては、ポリメチン系色素、フタロシアニン系色素、ナフタロシアニン系色素、金属錯体系色素、アミニウム系色素、イモニウム系色素、ジイモニウム系色素、アントラキノン系色素、ジチオール金属錯体系色素、ナフトキノン系色素、インドールフェノール系色素、アゾ系色素、トリアリルメタン系色素などが挙げられる。これらの有機色素は、単独で、または2種以上の組合せとして使用できる。また、上記無機化合物粒子と組合せて用いてもよい。
吸水層形成用組成物における赤外線吸収剤の配合量は、これを用いて形成される吸水層が本発明の効果を損なわずにかつ十分な赤外線遮蔽による断熱効果を有する点から、第1のポリエポキシド成分、第1の重付加型硬化剤および第1の触媒型硬化剤の合計質量100質量%に対して、0.5〜15質量%が好ましく、10〜15質量%がより好ましい。
なお、赤外線吸収剤として無機化合物粒子を配合する場合は、無機化合物粒子は上記フィラーとしての機能も合わせて果たすものである。したがって、その場合、該無機化合物粒子の配合量分だけフィラーの配合量を減ずることが可能である。
(光安定剤)
吸水層形成用組成物は、得られる吸水層に光安定性を持たせるために、任意成分として、光安定剤を含むことが好ましい。光安定剤としては、ヒンダードアミン類;ニッケルビス(オクチルフェニル)サルファイド、ニッケルコンプレクス−3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジルリン酸モノエチラート、ニッケルジブチルジチオカーバメート等のニッケル錯体等が挙げられる。本発明において、これら光安定剤は1種を単独で用いることも、2種以上を併用することも可能である。
これらのうちでも、本発明に用いる光安定剤としては、ヒンダードアミン類が好ましく、アミン部位がアルキル基あるいはアルコキシ基でキャップされたヒンダードアミン系光安定剤、具体的には、下記一般式(2)に示す置換ピペリジン骨格を有する化合物:2,2,6,6−テトラメチルピぺリジン骨格の1位がXに、4位がRに置換された化合物が好ましい。
Figure 0006123680
(式(2)中、Xはアルキル基またはアルコキシ基を表し、Rは一価の有機基を表す。)
上記一般式(2)において、Xが表すアルキル基として、具体的には、炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基が挙げられる。これらのなかでも、本発明においては、炭素数1〜3の直鎖アルキル基がより好ましく、メチル基、エチル基等が特に好ましい。また、上記一般式(2)において、Xが表すアルコキシ基として、具体的には、炭素数1〜12の直鎖、分岐または環状のアルコキシ基が挙げられる。これらのなかでも、本発明においては、炭素数1〜8の直鎖または環状アルコキシ基がより好ましく、メトキシ基、オクチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等が特に好ましい。
このような上記一般式(2)で表されるヒンダードアミン系光安定剤の具体例を、市販品の例とともに以下に示す。
ビス−(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート(市販品として、TINUVIN 765(商品名、BASF社製)等)、ビス−(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)−2−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−ベンジル)−2−n−ブチルマロネート(市販品として、TINUVIN 144(商品名、BASF社製)等)、デカン二酸ビス(2,2,6,6−テトラメチル−1−オクチルオキシ−4−ピペリジル)エステルと1,1−ジメチルエチルヒドロペルオキシドおよびオクタンの反応生成物(市販品として、TINUVIN 123(商品名、BASF社製)等)、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケートとメチル(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケートの混合物(市販品として、TINUVIN 292(商品名、BASF社製)等))、テトラキス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート(市販品として、アデカスタブLA−52(商品名、ADEKA社製)等)、1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル/トリデシル1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート(市販品として、アデカスタブLA−62(商品名、ADEKA社製)等)、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸とβ,β,β’,β’−テトラメチル−3,9−ジエチル−{2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン}−α,α’−ジオールと1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニオールとのエステル(市販品として、アデカスタブLA−63(商品名、ADEKA社製)等)を例示することができる。
また、ヒンダードアミン系光安定剤として、市販品のアデカスタブLA−72(商品名、ADEKA社製)等の使用も可能である。
吸水層形成用組成物における光安定剤の配合量は、これを用いて形成される吸水層が本発明の効果を損なわずにかつ十分な光安定性を有する点から、第1のポリエポキシド成分、第1の重付加型硬化剤および第1の触媒型硬化剤の合計質量100質量%に対して、0.5〜5質量%が好ましく、0.5〜1質量%がより好ましい。
吸水層形成用組成物には、必要に応じて、さらに、成膜性を向上させる観点から、レベリング剤、消泡剤、粘性調整剤等を添加することができる。
上記レベリング剤としては、ポリジメチルシロキサン系表面調整剤、アクリル系共重合物表面調整剤、フッ素変性ポリマー系表面調整剤等が、消泡剤としては、シリコーン系消泡剤、界面活性剤,ポリエーテル,高級アルコール等の有機系消泡剤等が、粘性調整剤としては、アクリルコポリマー、ポリカルボン酸アマイド、変性ウレア化合物等が挙げられる。各成分はそれぞれに、例示した化合物の2種以上を併用してもよい。また、疎水性基、例えば、ポリフルオロアルキル基や炭素数6〜22の長鎖アルキル基を有する加水分解性シラン化合物等を吸水層形成用組成物に添加してもよい。吸水層形成用組成物中の各種成分の配合量は、それぞれの成分について、第1のポリエポキシド成分、第1の重付加型硬化剤および第1の触媒型硬化剤の合計質量100質量%に対して、0.001〜10質量%とすることができる。
(吸水層)
本発明の防曇性物品における吸水層は、上記吸水層形成用組成物が含有する上記第1のポリエポキシド成分と第1の重付加型硬化剤が第1の触媒型硬化剤の存在下で反応して得られる、3次元網目構造を有する第1の硬化エポキシ樹脂を主体として構成され、上記説明した第1の硬化エポキシ樹脂の性質により、高吸水性を有するとともに耐摩耗性、耐湿性等の耐久性と良好な外観とを併せ持つ吸水層である。なお、上記反応の条件については、後述の製造方法において説明する。
また、任意に添加されるシランカップリング剤等の反応性添加剤は、この第1の硬化エポキシ樹脂の3次元網目構造の一部に結合する形で吸水層に存在し、さらに、それ以外に任意に添加される非反応性の添加剤は、上記第1の硬化エポキシ樹脂の3次元網目構造中に均一に分散・包含されて吸水層に存在するものである。
[2−2]下地層
本発明の防曇性物品において上記基体の少なくとも一部の表面に形成される防曇膜は、上記吸水層とともに上記基体と吸水層の間に形成される、上記吸水層で説明した方法で測定される飽和吸水量が10mg/cm以下の下地材料からなる下地層を任意に有する。
このように本発明の防曇性物品が下地層を有する場合は、下地層を構成する下地材料の吸水性が飽和吸水量で10mg/cm以下というように、上記吸水層を構成する吸水材料の吸水性(飽和吸水量で50mg/cm以上)、より低く設計される。さらに、下地層を構成する下地材料の飽和吸水量は、8mg/cm以下がより好ましい。
下地材料の飽和吸水量を10mg/cm以下とすることにより、上記説明した通り、基体と防曇膜、実際には基体と下地層との接着界面において膨張・収縮の程度差が小さくなり、基体から防曇膜が剥離するのを防ぐことが可能となる。その結果として、耐酸性・耐アルカリ性に優れる防曇性物品が得られる。一方、防曇膜内で下地層と吸水層との膨張・収縮の程度差を小さくする観点から、下地層を構成する下地材料の飽和吸水量は、1mg/cm以上が好ましく、3mg/cm以上がより好ましい。
本発明の防曇性物品に設けられる下地層の吸水性について、上記吸水層で説明した吸水防曇性を指標として示せば、該吸水防曇性を10秒以下とすることができ、さらに好ましい態様では7秒以下とすることができ、特に好ましい態様では、3秒以下とすることができる。なお、上記飽和吸水量と同様、防曇膜内で下地層と吸水層との膨張・収縮の程度差を小さくする観点から、吸水防曇性は1秒以上が好ましく、2秒以上がより好ましい。
上記下地層を構成する下地材料の飽和吸水量と下地層の吸水防曇性との関係から、本発明の防曇性物品に係る下地層の膜厚は、2μm以上であることが好ましく、より好ましくは3μm以上である。下地層の膜厚が2μm以上であれば、基体から防曇膜が剥離するのを防ぐことが可能となり、結果として、耐酸性・耐アルカリ性に優れる防曇性物品が得られる。また、吸水層の膨張・収縮に起因して界面に発生する応力を緩和するという理由からも、下地層の膜厚は、より好ましくは3μm以上である。また、下地層の膜厚は、材料コスト低減と良品率向上の観点から、8μm以下であることが好ましく、6μm以下であることがより好ましい。
ここで、防曇性物品において下地層に求められる耐剥離性は用途により異なるため、求められる性能に即して下地層の設計を適宜変更すればよい。
下地層を構成する下地材料は、上記のような吸水性能を有すれば特に制限されないが、上記吸水層との密着性を良好にする観点から硬化エポキシ樹脂を主体とする材料が好ましく、ポリエポキシド成分と重付加型硬化剤とを含む下地層形成用組成物を反応させて得られる第2の硬化エポキシ樹脂を主体とする材料がより好ましい。以下、第2の硬化エポキシ樹脂を主体とする下地層について説明する。なお、以下の説明において、第2の硬化エポキシ樹脂を得るためのポリエポキシド成分を第2のポリエポキシド成分、重付加型硬化剤を第2の重付加型硬化剤という。
(第2の硬化エポキシ樹脂を主体とする下地層)
上記の通り、一般的に硬化エポキシ樹脂からなる樹脂層の吸水性能を高くするには、硬化エポキシ樹脂のガラス転移点を低く制御し、耐久性を高めるには、硬化エポキシ樹脂のガラス転移点を高く制御することが好ましい。これらを考慮すると、下地材料を主として構成する第2の硬化エポキシ樹脂のガラス転移点は、硬化エポキシ樹脂の種類にもよるが、40〜150℃であることが好ましく、40〜120℃であることがより好ましい。
上記吸水層を主として構成する高吸水性の第1の硬化エポキシ樹脂のガラス転移点を上記範囲(−20〜60℃、好ましくは−5〜40℃)とし、さらに下地層を主として構成する低吸水性の第2の硬化エポキシ樹脂のガラス転移点を上記範囲で、かつ上記第1の硬化エポキシ樹脂のガラス転移点よりも高い温度とすれば、基体側から下地層と吸水層で構成される防曇膜の吸水性能と耐久性とを高いレベルで両立させ易い。第2の硬化エポキシ樹脂と第1の硬化エポキシ樹脂のガラス転移点の差は10℃以上が好ましく、20℃以上がより好ましい。
以下、下地層を主として構成する第2のポリエポキシド成分と、第2の重付加型硬化剤とを反応させて得られる第2の硬化エポキシ樹脂について説明する。
(第2のポリエポキシド成分)
第2の硬化エポキシ樹脂の原料成分である第2のポリエポキシド成分としては、吸水性が上記好ましい範囲となるように、通常、硬化エポキシ樹脂の原料成分として用いられるグリシジルエーテル系ポリエポキシド、グリシジルエステル系ポリエポキシド、グリシジルアミン系ポリエポキシド等から適宜選択したポリエポキシドを用いることが可能である。
第2のポリエポキシド成分として用いるポリエポキシドについて、その分子量は特に制限されないが、これを含有する液状の組成物(塗布液)を基体上に塗布する際の塗布液の濡れ広がりの不足、塗膜の凹凸化などの外観不良回避の観点から、概ね500〜1000程度の分子量のポリエポキシドが好ましい。また、第2のポリエポキシド成分におけるポリエポキシドの1分子当たりのエポキシ基の数は、平均して2個以上であれば特に制限されないが、2〜10個であることが好ましく、2〜8個がより好ましく、2〜4個がさらに好ましい。
第2のポリエポキシド成分としては、脂肪族ポリエポキシド、脂環族ポリエポキシド、芳香族ポリエポキシドのいずれであってもよいが、例えば、芳香族ポリエポキシドを選択することにより、得られる硬化エポキシ樹脂の3次元網目構造を硬く、また空間を小さくすることで吸水性を低くすることが可能である。
上記第2のポリエポキシド成分として使用可能な芳香族ポリエポキシドとして、好ましくは、フェノール性水酸基がグリシジルオキシ基に置換した構造のポリエポキシドが挙げられる。具体的には、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールFジグリシジルエーテル、ビス(4−グリシジルオキシフェニル)等のビスフェノール型ジグリシジルエーテル類、フェノールノボラック型ジグリシジルエーテル類、クレゾールノボラック型ジグリシジルエーテル類、フタル酸ジグリシジルエステル等の芳香族ポリカルボン酸ポリグリシジルエステル類等が挙げられる。これらの芳香族ポリエポキシドのうちでは、第2のポリエポキシド成分として、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールFジグリシジルエーテルが好ましく用いられる。
なお、脂環族ポリエポキシドにおいても、環構造の種類や数によるが環構造の存在により3次元網目構造の空間を小さくして、硬化エポキシ樹脂の吸水性を低くすることが可能である。脂環族ポリエポキシドは、環の隣接した炭素原子間に酸素原子が結合した脂環族炭化水素基(2,3−エポキシシクロヘキシル基等)を有するポリエポキシドであり、具体的には、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート等が挙げられる。
また、環構造を有しない脂肪族ポリエポキシドであっても架橋点の数を多くすれば、得られる硬化エポキシ樹脂が緻密な3次元網目構造となり、保水のための空間が小さくなるため吸水性が低くなると考えられる。第2のポリエポキシド成分に用いる脂肪族ポリエポキシドとしては、脂肪族ポリオール類由来の脂肪族グリシジルエーテル系ポリエポキシドに分類される、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル等が好ましい。
第2のポリエポキシド成分において、得られる第2の硬化エポキシ樹脂の架橋点の数を多くして吸水性を低く制御するためには、例えば、第2のポリエポキシド成分が脂肪族ポリオール類由来の脂肪族グリシジルエーテル系ポリエポキシドである場合には、そのエポキシ当量は、100〜200であることが好ましく、100〜150であることがより好ましい。
第2のポリエポキシド成分はこれらのポリエポキシドの1種から構成されてもよく、2種以上から構成されてもよい。
なお、上記第2のポリエポキシド成分を構成するポリエポキシドについても、上記第1のポリエポキシド成分を構成するポリエポキシドと同様に市販品を用いることが可能である。このような市販品として、上記第1のポリエポキシド成分において記載した市販品以外に、これらより低分子量の脂肪族ポリエポキシドの市販品、ビスフェノールAジグリシジルエーテルとして、jER828(商品名、三菱化学社製)、ビスフェノールFジグリシジルエーテルとして、アデカレジンEP4901(商品名、ADEKA社製)等が挙げられる。
(第2の重付加型硬化剤)
下地層を主として構成する第2の硬化エポキシ樹脂は、上記第2のポリエポキシド成分と、第2の重付加型硬化剤とを反応させて得られる第2の硬化エポキシ樹脂である。
第2の重付加型硬化剤として使用可能な重付加型硬化剤の種類は、上記第1の重付加型硬化剤と同様である。すなわち、第2の重付加型硬化剤としては、活性水素を有するアミノ基を2個以上有する化合物、2個以上のカルボキシル基を有する化合物、2個以上のチオール基を有する化合物が好ましく、より好ましくは活性水素を有するアミノ基を2個以上有する化合物が用いられる。
第2の重付加型硬化剤としては、例えば、上記第1の重付加型硬化剤において、好ましい重付加型硬化剤として選択されていない、芳香環を有する重付加型硬化剤を選択することにより、得られる硬化エポキシ樹脂の吸水性を低くすることが可能である。下地層に求められる吸水性の程度によるが、上記第2のポリエポキシド成分と第2の重付加型硬化剤のうち少なくともどちらか一方に芳香環を有する化合物を用いれば、得られる第2の硬化エポキシ樹脂の吸水性を上記所望の範囲とすることができる。
また、第2のポリエポキシド成分として芳香環を有しないポリエポキシドを用い、さらに第2の重付加型硬化剤として芳香環を有しない重付加型硬化剤を用いた場合であっても、上記の通り架橋点が多くなるように組合せる等により、得られる第2の硬化エポキシ樹脂の吸水性を上記所望の範囲とすることができる。さらに、このようにして得られる芳香環を有しない第2の硬化エポキシ樹脂においては、芳香環を有する第2の硬化エポキシ樹脂に比べて耐候性の点で優れている。
上記芳香環を有しない重付加型硬化剤としては、上記第1の重付加型硬化剤において説明した芳香環を有しない重付加型硬化剤と同様な硬化剤を使用できる。また、芳香環を有する重付加型硬化剤としては、芳香環を有するポリアミン化合物、芳香族ポリカルボン酸無水物等が挙げられる。具体的な芳香環を有するポリアミン化合物としては、例えば、フェニレンジアミン、キシリレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン等が挙げられ、芳香族ポリカルボン酸無水物としては、例えば、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸等が挙げられる。
第2の重付加型硬化剤としては、これらの1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明に用いる第2の硬化エポキシ樹脂の原料成分である上記第2のポリエポキシド成分と上記第2の重付加型硬化剤の配合割合は、第2の重付加型硬化剤の反応性基がエポキシ基と1:1の割合で反応する基の場合には、第2のポリエポキシド成分由来のエポキシ基に対する第2の重付加型硬化剤の反応性基の当量比が0.8〜1.5になる割合が好ましく、1.0〜1.5がより好ましい。エポキシ基と1:1で反応する反応性基を有する第2の重付加型硬化剤を用いる場合、第2のポリエポキシド成分由来のエポキシ基に対する第2の重付加型硬化剤の反応性基の当量比が上記範囲であれば、反応温度を上げて重付加反応を加速することなしに室温にて十分に多くの架橋点で架橋して緻密な3次元網目構造を有する、上記第1の硬化エポキシ樹脂と比較して吸水性の低い第2の硬化エポキシ樹脂が得られる。
本発明において第2の重付加型硬化剤として活性水素を有するポリアミン化合物を用いる場合には、第2のポリエポキシド成分由来のエポキシ基に対するアミン活性水素の当量比が0.5〜1.5になる割合となるように用いることが好ましく、1.0〜1.5になる割合となるように用いることがより好ましい。上記同様、エポキシ基に対するアミン活性水素の当量比が上記範囲であれば、反応温度を上げて重付加反応を加速することなしに十分に多くの架橋点で架橋して緻密な3次元網目構造を有する、上記第1の硬化エポキシ樹脂と比較して吸水性の低い第2の硬化エポキシ樹脂が得られる。なお、エポキシ基に対するアミン活性水素の当量比は、下地層形成用組成物が含有する全固形分について算出した場合についても、上記と同様の範囲であることが好ましい。また、この場合のエポキシ基に対するアミン活性水素の当量比の算出方法については吸水層形成用組成物の場合と同様にできる。
また、第2のポリエポキシド成分に対する第2の重付加型硬化剤の質量割合が多くなりすぎると得られる第2の硬化エポキシ樹脂の物性が不十分となるおそれがあることから、第2のポリエポキシド成分100質量%に対する第2の重付加型硬化剤の割合は60質量%以下であることが好ましい。
なお、本発明に用いる第2の硬化エポキシ樹脂を、第2のポリエポキシド成分と第2の重付加型硬化剤との重付加反応により得る際に、必要に応じて、該重付加反応を第2の触媒型硬化剤の存在下に行うことも可能である。第2の硬化エポキシ樹脂に、必要に応じて用いる第2の触媒型硬化剤は、上記第1の硬化エポキシ樹脂において説明した第1の触媒型硬化剤と同様な硬化剤を使用できる。第2の硬化エポキシ樹脂における第2の触媒型硬化剤の配合量についても、第1の硬化エポキシ樹脂における第1の触媒型硬化剤の配合量と同様にできる。
以下、第2の硬化エポキシ樹脂を主体とする下地層を形成するために用いる下地層形成用組成物について説明する。なお、以下の説明においては、該下地層形成用組成物を、単に「下地層形成用組成物」という。
(下地層形成用組成物)
下地層形成用組成物は、上記第2のポリエポキシド成分、第2の重付加型硬化剤および必要に応じて配合される第2の触媒型硬化剤の他に、通常、溶剤を含有する。また、必要に応じて、これら以外の反応性添加剤、非反応性添加剤を含有する。下地層形成用組成物が含有する上記第2のポリエポキシド成分、第2の重付加型硬化剤および必要に応じて配合される第2の触媒型硬化剤については、用いられる化合物および組合せる際の割合等、好ましい態様を含めて上記の通りである。
ここで、下地層形成用組成物は上記吸水層形成用組成物と同様、溶剤を含む組成物として塗布面に塗布する前の組成物中で上記第2のポリエポキシド成分と第2の重付加型硬化剤を、必要に応じて配合される第2の触媒型硬化剤の存在下で、予めある程度反応させ、その後塗布面に塗布し、乾燥後、さらに反応させてもよい。予め反応させる際の条件は上記吸水層形成用組成物の場合と同様とできる。
上記下地層形成用組成物に用いる溶剤としては、第2のポリエポキシド成分、第2の重付加型硬化剤、必要に応じて配合される第2の触媒型硬化剤、およびその他任意成分を含む配合成分についての溶解性が良好な溶剤であり、かつこれらの配合成分に対して不活性な溶剤であれば特に限定されず、具体的には、上記吸水層形成用組成物と同様の溶剤が挙げられる。溶剤の好ましい態様についても上記吸水層形成用組成物と同様である。
また、下地層形成用組成物における溶剤の量は、第2のポリエポキシド成分や第2の重付加型硬化剤、必要に応じて配合される第2の触媒型硬化剤、およびその他任意に配合される各種配合成分における全固形分の合計質量100質量%に対して200〜950質量%であることが好ましく、400〜950質量%がより好ましい。
ここで、下地層形成用組成物における第2のポリエポキシド成分、第2の重付加型硬化剤および必要に応じて配合される第2の触媒型硬化剤の配合量は、第2のポリエポキシド成分については組成物全量に対して4〜10質量%であることが好ましく、第2の重付加型硬化剤および必要に応じて配合される第2の触媒型硬化剤については、その合計量が組成物全量に対して0.1〜5.0質量%であることが好ましい。
下地層形成用組成物が任意に含有する反応性添加剤としては、上記吸水層形成用組成物が任意に含有する反応性添加剤と同様の添加剤が挙げられる。反応性添加剤のうちでもカップリング剤は下地層形成用組成物において、下地層と基体との密着性および下地層と吸水層との密着性を向上させる目的で配合される成分であり、配合することが好ましい成分のひとつである。
下地層形成用組成物に任意に配合されるカップリング剤については、用いられる化合物および好ましい態様を含めて、上記吸水層形成用組成物に用いるカップリング剤と同様とすることができる。
また、下地層形成用組成物に配合されるカップリング剤の量については、第2のポリエポキシド成分、第2の重付加型硬化剤および必要に応じて配合される第2の触媒型硬化剤の合計質量100質量%に対して、カップリング剤の質量割合が5〜50質量%であることが好ましく、10〜40質量%がより好ましい。
カップリング剤の配合量の上限は、カップリング剤の物性や機能によって制限される。上記第2の硬化エポキシ樹脂を主体とする下地層の密着性向上の目的で使用する場合は、第2のポリエポキシド成分、第2の重付加型硬化剤および必要に応じて配合される第2の触媒型硬化剤の合計質量に対するカップリング剤の質量割合が、50質量%以下であることが好ましく、40質量%以下がより好ましい。
一方、カップリング剤によって、または、第2の重付加型硬化剤とカップリング剤によって第2の硬化エポキシ樹脂を主体とする下地材料の吸水性等の物性を調整する場合は、第2のポリエポキシド成分、第2の重付加型硬化剤および必要に応じて配合される第2の触媒型硬化剤の合計質量100質量%に対するカップリング剤の質量割合は、40質量%以下が好ましく、20質量%以下がより好ましい。カップリング剤の使用量が過剰にならないようにすれば、高温に曝されたときに酸化等により第2の硬化エポキシ樹脂を主体とする下地材料が着色するのを防ぐことができる。
なお、下地層形成用組成物全量に対するカップリング剤の配合量としては、例えば、シランカップリング剤を用いた場合には、0.1〜3.0質量%であることが好ましく、0.5〜2質量%であることがより好ましい。
ここで、シランカップリング剤を含有する上記下地層形成用組成物における、特に好ましい組成について言えば、組成物全量に対して、第2のポリエポキシド成分を4〜10質量%、活性水素を有するポリアミン化合物を0.1〜4.0質量%、シランカップリング剤を0.1〜3.0質量%、および溶剤を70〜95質量%含む組成が挙げられる。
また、下地層形成用組成物がカップリング剤として、活性水素を有するアミノ基を有するカップリング剤やエポキシ基を有するカップリング剤を含有する場合には、上記エポキシ基に対するアミン活性水素の当量比や、上記エポキシ基に対する第1の重付加型硬化剤が有する反応性基(活性水素を有するアミノ基以外)が有する活性水素の当量比は、これらを含めて算出したものを用い、これが上記範囲となるように各成分の配合量を調整することが好ましい。
下地層形成用組成物は、さらに任意成分として、テトラアルコキシシランおよび/またはそのオリゴマー(すなわち、その部分加水分解縮合物)を含有することが好ましい。テトラアルコキシシランおよび/またはそのオリゴマー(以下、テトラアルコキシシラン化合物という)を配合することにより、下地層形成用組成物の粘度が低下し、必要に応じて配合される第2の触媒型硬化剤の存在下で行われる、第2のポリエポキシド成分と第2の重付加型硬化剤との重付加反応による架橋を、均一に行うことが可能となる。また、基体および吸水層との反応点が増えて、密着性が一層向上する。これにより、得られる下地層の耐候性を高めることができる。
テトラアルコキシシランとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラn−プロポキシシラン、テトラn−ブトキシシシラン等が挙げられる。これらのうちでも、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランが好ましい。これらは、1種が単独で用いられてもよく、2種が併用されてもよい。さらに上記テトラアルコキシシランは、その2〜3個程度が部分加水分解(共)縮合して得られるオリゴマーとして下地層形成用組成物に配合してもよく、テトラアルコキシシランとそのオリゴマーの混合物として下地層形成用組成物に配合してもよい。
下地層形成用組成物に配合されるテトラアルコキシシランおよび/またはそのオリゴマーの量については、第2のポリエポキシド成分、第2の重付加型硬化剤および必要に応じて配合される第2の触媒型硬化剤の合計質量100質量%に対して、酸化物換算で10〜40質量%が好ましく、10〜30質量%がより好ましい。
下地層形成用組成物は、さらに任意成分として、得られる下地層の耐候性を高めるために酸化防止剤を含むことが、上記吸水層形成用組成物と同様の理由により好ましい。
下地層形成用組成物に任意に配合される酸化防止剤については、用いられる化合物および好ましい態様を含めて、上記吸水層形成用組成物に用いる酸化防止剤と同様とすることができる。
また、下地層形成用組成物に配合される酸化防止剤の量については、第2のポリエポキシド成分、第2の重付加型硬化剤および必要に応じて配合される第2の触媒型硬化剤の合計質量100質量%に対して、0.5〜3質量%であることが好ましく、0.5〜1質量%がより好ましい。
また、下地層形成用組成物についても、必要に応じて、さらに、上記吸水層形成用組成物が含有するのと同様の、フィラー、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、光安定剤、レベリング剤、消泡剤、粘性調整剤等の任意成分を同様の量添加することができる。
このような下地層形成用組成物を用いて下地層を形成すれば、該組成物が含有する上記第2のポリエポキシド成分と第2の重付加型硬化剤が、必要に応じて配合される第2の触媒型硬化剤の存在下に、反応して得られる、3次元網目構造を有する第2の硬化エポキシ樹脂を主体とする飽和吸水量が10mg/cm以下の下地材料からなる下地層が得られる。なお、上記反応の条件については、後述の製造方法において説明する。
また、任意に添加されるシランカップリング剤等の反応性添加剤は、この第2の硬化エポキシ樹脂の3次元網目構造の一部に結合する形で下地層に存在し、さらに、それ以外に任意に添加される非反応性の添加剤は、上記第2の硬化エポキシ樹脂の3次元網目構造中に均一に分散・包含されて下地層に存在するものである。
以上、本発明において基体と吸水層の間に任意に設けられる下地層について、第2の硬化エポキシ樹脂を主体とする下地材料からなる場合を例に説明したが、下地層は、飽和吸水量が10mg/cm以下の下地材料からなる下地層であればよく、これに限定されるものではない。
(防曇膜)
本発明の防曇性物品における防曇膜は、基体の少なくとも一部の表面に形成される。防曇膜が形成される表面は、用途に応じて適宜選択される。通常、基体の主面のいずれか一方に形成される。防曇膜は、基体上に形成された上記吸水層を有し、好ましくは、基体側から順に上記下地層と吸水層を積層した構成を有する。このような構成とすることで本発明の防曇性物品は、優れた防曇性、耐摩耗性、耐湿性等の耐久性に加えて外観にも優れる。
本発明の防曇性物品における防曇膜の吸水性を具体的に示せば、上記吸水層で説明した方法で測定される飽和吸水量は、50mg/cm以上であり、70mg/cm以上が好ましく、100mg/cm以上がより好ましい。
さらに、本発明の防曇性物品における防曇膜の吸水性については、上記吸水層で説明した方法で測定される吸水防曇性として、50秒以上とすることができ、さらに好ましい態様では60秒以上とすることができ、特に好ましい態様では、70秒以上とすることができる。ここで、防曇性物品の求められる防曇性能は用途により異なるため、求められる性能に即して防曇膜の設計を適宜変更すればよい。
なお、防曇加工を行っていないソーダライムガラスは、通常、上記試験で概ね1〜3秒で曇りを生じる。
また、本発明の防曇性物品における防曇膜は、基体上に形成された吸水層の上または下にさらに、必要に応じて本発明の効果を損なわない範囲で、各種機能膜を有してもよい。このような機能膜として、具体的には、防曇膜に耐汚染性を付与する防汚層、紫外線遮蔽層、赤外線吸収層等が挙げられる。
<防曇性物品の製造方法>
本発明の防曇性物品の防曇膜は、基体上に吸水層を有する構成であり、好ましくは基体側から下地層および吸水層が順に積層された構成を有する。このような防曇膜は、具体的には以下の(1)または(2)の方法で形成することができる。なお、以下の方法は下地層および吸水層を有する防曇膜の製造方法であるが、吸水層のみからなる防曇膜の場合は、以下の方法から下地層の形成を行わない以外は同様にして、基体上に直接吸水層を形成させればよい。
(1)基体表面に下地層形成用組成物を塗布、反応させて下地層を形成し、ついで、下地層表面に吸水層形成用組成物を塗布、反応させて吸水層を形成させて防曇膜を得る方法。
(2)吸水層形成用組成物を反応させて吸水材料を得る際に、フィルム状、すなわち吸水層の形に成形し、基体表面と該フィルム(吸水層)とを、下地層形成用組成物を接着剤として用いて、両者の間に接着層である下地層を形成することで結合させて、基体表面側から下地層と吸水層が積層された防曇膜を得る方法。
なお、(2)の方法においては、フィルム状の吸水材料(吸水層)を離型性のある支持体上に形成し、これを支持体から離して基体表面に下地層形成用組成物を接着剤として用いて貼り合わせることも可能であるが、フィルム状の吸水材料(吸水層)をこの支持体とともに基体表面に下地層形成用組成物を接着剤として用いて貼り付ける方法が好ましい。用いる支持体としては、本発明の効果を損ねないものであれば特に制限されないが、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂のフィルム等が好ましく用いられる。
本発明においてはこれらの防曇膜の形成方法のなかでも、大面積の基体表面に下地層や吸水層を設ける場合や工業的量産の際に良好な外観を維持できることから(1)の方法がより好ましい。また、下地層形成用組成物は、第2の硬化エポキシ樹脂を主体とする下地層を形成させるための、第2のポリエポキシド成分と第2の重付加型硬化剤とを含む下地層形成用組成物を用いることが好ましい。以下、そのような下地層形成用組成物を用いた上記(1)の方法による本発明の防曇性物品の製造方法について説明する。
本発明の防曇性物品の製造方法は、(A)第2のポリエポキシド成分と、第2の重付加型硬化剤とを含む下地層形成用組成物を基体表面に塗布し反応させることにより第2の硬化エポキシ樹脂を主体とする下地材料からなる下地層を形成する工程と、(B)前記下地層の表面に、分子量800〜3000の脂肪族ポリエポキシドの少なくとも2種のみからなる第1のポリエポキシド成分と、第1の重付加型硬化剤と、第1の触媒型硬化剤と、を含む吸水層形成用組成物を塗布し反応させることにより第1の硬化エポキシ樹脂を主体とする吸水材料からなる吸水層を形成する工程と、を有する。
下地層形成用組成物および吸水層形成用組成物がそれぞれ含有する成分については上述の通りであり、これら成分を通常の方法でそれぞれ混合することで上記2種の組成物が得られる。
上記工程(A)において、基体上に下地層を形成するために、上記で得られた下地層形成用組成物を基体の塗布面に塗布する方法としては、特に限定されないが、フローコート法、ディップコート法、スピンコート法、スプレーコート法、フレキソ印刷法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、ロールコート法、メニスカスコート法、ダイコート法、ワイプ法等の公知の方法が挙げられる。下地層形成用組成物の塗布厚は、該組成物中の反応成分が反応して最終的に得られる下地層の厚さが上記範囲となるような厚さとする。
基体上に下地層形成用組成物を塗布した後は、必要に応じて乾燥により溶剤を除去し、用いる反応成分に合わせた条件で硬化処理を行い第2の硬化エポキシ樹脂を主体とする下地材料からなる下地層とする。乾燥により溶剤を除去する条件として、具体的には、50〜90℃、5〜15分間が挙げられる。また、下地層形成用組成物における反応成分、すなわち、上記第2のポリエポキシド成分と第2の重付加型硬化剤との、必要に応じて配合される第2の触媒型硬化剤存在下での反応条件として、具体的には、70〜150℃、1〜60分間程度の熱処理が挙げられる。また、UV硬化性の光硬化性樹脂を用いた場合には、UV硬化装置等で100〜500mJ/cmのUV照射を1〜5秒間行う等の処理が挙げられる。
ここで、本発明の製造方法においては、上記下地層形成用組成物の反応を、一定の加湿条件下で行うことが好ましい。上記反応を加湿条件下で行うことにより、同じ温度条件下で行う反応では、加湿しない場合に比べて反応時間を短縮させることができる。また同じ反応時間であれば、加湿することにより反応温度を低く設定しても反応を十分に実行することが可能となる。いずれの場合も、加湿条件下で上記反応を行うことは経済的に有利である。さらに、加湿条件下で上記反応を行うことで反応を層全体で均一に行うことが可能となり、下地層内における品質のばらつきが抑えられる。
加湿条件として、具体的には40〜80%RHが挙げられるが、50〜80%RHの条件がより好ましい。温度条件と合わせてより好ましい反応条件を示せば、50〜80%RH、70〜100℃、5〜30分間程度の反応条件が挙げられる。さらに好ましい条件として、50〜80%RH、80〜100℃、10〜30分間程度の反応条件が挙げられる。
上記工程(A)により基体上に形成された下地層の表面に、工程(B)において吸水層形成用組成物を塗布する方法としては、上記下地層形成用組成物の塗布方法と同様とできる。吸水層形成用組成物の塗布厚は、該組成物中の反応成分が反応して最終的に得られる吸水層の厚さが上記範囲となるような厚さとする。
下地層上に吸水層形成用組成物を塗布した後は、必要に応じて乾燥により溶剤を除去し、用いる反応成分に合わせた条件で硬化処理を行い第1の硬化エポキシ樹脂を主体とする吸水材料からなる吸水層とする。乾燥により溶剤を除去する条件として、具体的には、50〜90℃、5〜15分間が挙げられる。また、吸水層形成用組成物における反応成分、すなわち、上記第1のポリエポキシド成分と第1の重付加型硬化剤との、第1の触媒型硬化剤存在下での反応条件として、具体的には、50〜120℃、10〜60分間程度の熱処理が挙げられる。また、UV硬化性の光硬化性樹脂を用いた場合には、UV硬化装置等で50〜1000mJ/cmのUV照射を5〜10秒間行う等の処理が挙げられる。
ここで、本発明の製造方法においては、上記吸水層形成用組成物の反応を、上記下地層形成用組成物の場合と同様に一定の加湿条件下で行うことが、上記理由により好ましい。加湿条件として、具体的には40〜80%RHが挙げられるが、50〜80%RHの条件がより好ましい。温度条件と合わせてより好ましい反応条件を示せば、50〜80%RH、70〜100℃、5〜30分間程度の反応条件が挙げられる。さらに好ましい条件として、50〜80%RH、80〜100℃、10〜30分間程度の反応条件が挙げられる。
このようにして上記工程(A)、工程(B)を経ることで、基体上に上記防曇膜が形成された本発明の防曇性物品が得られる。
<輸送機器用物品>
本発明の防曇性物品は、輸送機器用物品としての用途に好適に用いられる。輸送機器用物品とは、電車、自動車、船舶、航空機等におけるボディー、窓ガラス(フロントガラス、サイドガラス、リアガラス)、ミラー等が好ましく挙げられる。
本発明の防曇膜を有する防曇性物品を具備する輸送機器用物品は、その防曇膜表面が優れた防曇性を有するため、水分が誘発する曇り等による悪影響を排除できる。また、上記防曇膜は、耐久性にも優れるため、例えば、輸送機器用物品としての屋外での使用を含む各種使用条件下での長期使用においてもこの防曇性を維持することができる。
以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。なお、例1〜12、15〜31が実施例であり、例13、14、32、33が比較例である。例34は参考例である。
実施例、比較例に用いた化合物の略号と物性について以下にまとめた。なお、デナコールはナガセケムテックス社の商品名である。
(1)ポリエポキシド
(1−1)グリセロールポリグリシジルエーテル
EX313:デナコールEX−313(Mw:383、エポキシ当量:141)
(1−2)ポリグリセロールポリグリシジルエーテル
EX521:デナコールEX−521(Mw:1294、エポキシ当量:179)
(1−3)脂肪族ポリグリシジルエーテル
EX1410:デナコールEX−1410(Mw:988、エポキシ当量:160)
EX1610:デナコールEX−1610(Mw:1130、エポキシ当量:165)
(1−4)ビスフェノールAジグリシジルエーテル
jER828(商品名、三菱化学社製、Mw:340、エポキシ当量:190)
(1−5)ビスフェノールFジグリシジルエーテル
EP4901:アデカレジンEP4901(商品名、ADEKA社製、Mw:320、エポキシ当量:170)
(2)重付加型硬化剤
T403:ジェファーミンT403(商品名、ハンツマン社製、Mw:390、アミン活性水素当量:78)、ポリオキシアルキレントリアミン
QE340M:ポリチオールQE−340M(商品名、東レファインケミカル社製、チオール当量:276)、ポリエーテルポリチオール
(3)触媒型硬化剤
2MZ:2−メチルイミダゾール
DMP30:2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール
pTSAM:p−トルエンスルホン酸メチル(東京化成工業社製)
(4)各種添加剤
KBM903(商品名、信越化学工業社製):3−アミノプロピルトリメトキシシラン
AO−50:アデカスタブAO−50(商品名、ADEKA社製)、フェノール系酸化防止剤
NBACST:NBAC−ST(商品名、日産化学工業社製)、粒子径10〜20nmのシリカ粒子が酢酸ブチルに分散したオルガノシリカゾル、SiO含有量として30質量%
MEKST:MEK−ST(商品名、日産化学工業社製)、粒子径10〜20nmのシリカ粒子がメチルエチルケトンに分散したオルガノシリカゾル、SiO含有量30質量%
ITOゾル:以下にしたがい調製したITOゾルを用いた。
ITO微粒子(12.0g、一次粒子径:10〜30nm、三菱マテリアル社製)、分散剤(3.9g、DISPERBYK−194、ビックケミー社製)、溶剤(24.2g、ソルミックスAP−1、日本アルコール販売社製)を容器に入れて、ボールミルで48時間分散処理し、ITO固形分濃度が30質量%となるITOゾルを得た。
TV400:TINUVIN400(商品名、BASF社製)、ヒドロキシフェニルトリアジン系紫外線吸収剤
LA72:アデカスタブLA−72(商品名、ADEKA社製)、ヒンダードアミン系光安定剤
MS51:Mシリケート51(商品名、多摩化学工業社製)、メチルシリケート
各例における防曇性物品の評価は以下のように行った。
[膜厚の測定]
防曇性物品の断面像を走査型電子顕微鏡(日立製作所製、S4300)で撮影し、下地層および吸水層の各層膜厚を測定した。
[防曇性の評価]
防曇膜が下地層を有する場合は下地層の飽和吸水量と、該下地層の上に吸水層が形成された防曇膜の飽和吸水量の測定を上記の方法(ただし、基体の大きさは各例による)で行った。防曇膜が吸水層のみで構成される場合は、防曇膜の飽和吸水量の測定のみを行った。
さらに、防曇膜について吸水防曇性を上記の方法で測定した。防曇膜に求められる防曇性能は用途により異なる。本実施例では、実用上50秒以上の吸水防曇性が必要であり、60秒以上が好ましく、70秒以上がより好ましいものとする。
[外観の評価]
防曇膜の外観について、以下の評価基準に基づき評価した。
○:塗布液の濡れ広がりの不足、塗膜の凹凸化、塗膜にシワ発生、いずれの外観欠点も見られない。
×:塗布液の濡れ広がりの不足、塗膜の凹凸化、塗膜にシワ発生、少なくともいずれかの外観欠点が見られた。
[耐湿性の評価]
防曇膜表面を、40℃の温水浴上に35分間翳した後自然乾燥し、乾燥直後に曇価の測定を行った。上記暴露試験前後の曇価の変化(ΔH(%))を、以下の基準に基づき評価した。さらに、エタノールにより膜表面を清浄した後、外観を以下の基準に基づき評価した。
(曇価変化ΔH(%))
◎:ΔHが1.5%以下であった。
○:ΔHが2.5%以下であった。
×:ΔHが2.5%超、または、防曇膜の一部剥離、の少なくとも一方が生じた。
(外観)
○:膜の外観に著しい変化がみられなかった。
×:膜の剥離・クラック・白化・凹凸化・透視歪等の外観変化がみられた。
[耐摩耗性の評価]
JIS R 3212(車内側)に準拠して行った。Taber社5130型摩耗試験機で、摩耗輪CS−10Fを用いた。防曇性物品の防曇膜表面に摩耗輪を接触させ、4.90Nの荷重をかけて100回転し、曇価変化ΔH(%)を測定し、以下の評価基準に基づき評価した。
○:ΔHが5%以下であった。
×:ΔHが5%超、または、防曇膜の一部剥離、の少なくとも一方が生じた。
<1>下地層形成用組成物の調製
[製造例A−1]
撹拌機、温度計がセットされたガラス容器に、プロピレングリコールモノメチルエーテル(8.00g、大伸化学社製)、ビスフェノールFジグリシジルエーテル(5.41g、アデカレジンEP4901、ADEKA社製)、ポリオキシアルキレントリアミン(1.74g、ジェファーミンT403(商品名)、ハンツマン社製)、アミノシラン(0.86g、KBM903(商品名)、信越化学工業社製)を入れ、25℃にて30分間撹拌した。次いで、プロピレングリコールモノメチルエーテル(大伸化学社製)で5倍に希釈して、レベリング剤(0.04g、BYK307(商品名)、ビックケミー社製)を添加して、下地層形成用組成物(A−1)を得た。表1に組成等を示す。
[製造例A−2]
撹拌機、温度計がセットされたガラス容器に、プロピレングリコールモノメチルエーテル(8.00g、大伸化学社製)、ビスフェノールFジグリシジルエーテル(5.38g、アデカレジンEP4901、ADEKA社製)、ポリオキシアルキレントリアミン(1.73g、ジェファーミンT403(商品名)、ハンツマン社製)、アミノシラン(0.85g、KBM903(商品名)、信越化学工業社製)、酸化防止剤(0.04g、アデカスタブAO−50(商品名)、ADEKA社製)を入れ、25℃にて30分間撹拌した。次いで、プロピレングリコールモノメチルエーテル(大伸化学社製)で5倍に希釈して、レベリング剤(0.04g、BYK307(商品名)、ビックケミー社製)を添加して、下地層形成用組成物(A−2)を得た。表1に組成等を示す。
[製造例A−3]
撹拌機、温度計がセットされたガラス容器に、プロピレングリコールモノメチルエーテル(8.00g、大伸化学社製)、ビスフェノールFジグリシジルエーテル(5.38g、アデカレジンEP4901、ADEKA社製)、ポリオキシアルキレントリアミン(1.73g、ジェファーミンT403(商品名)、ハンツマン社製)、アミノシラン(0.85g、KBM903(商品名)、信越化学工業社製)、紫外線吸収剤(0.04g、TINUVIN400(商品名)、BASF社製)を入れ、25℃にて30分間撹拌した。次いで、プロピレングリコールモノメチルエーテル(大伸化学社製)で5倍に希釈して、レベリング剤(0.04g、BYK307(商品名)、ビックケミー社製)を添加して、下地層形成用組成物(A−3)を得た。表1に組成等を示す。
[製造例A−4]
撹拌機、温度計がセットされたガラス容器に、プロピレングリコールモノメチルエーテル(8.00g、大伸化学社製)、ビスフェノールFジグリシジルエーテル(5.35g、アデカレジンEP4901、ADEKA社製)、ポリオキシアルキレントリアミン(1.72g、ジェファーミンT403(商品名)、ハンツマン社製)、アミノシラン(0.85g、KBM903(商品名)、信越化学工業社製)、紫外線吸収剤(0.04g、TINUVIN400(商品名)、BASF社製)、光安定剤(0.04g、アデカスタブLA−72、ADEKA社製)を入れ、25℃にて30分間撹拌した。次いで、プロピレングリコールモノメチルエーテル(大伸化学社製)で5倍に希釈して、レベリング剤(0.04g、BYK307(商品名)、ビックケミー社製)を添加して、下地層形成用組成物(A−4)を得た。表1に組成等を示す。
[製造例A−5]
撹拌機、温度計がセットされたガラス容器に、プロピレングリコールモノメチルエーテル(7.24g、大伸化学社製)、ビスフェノールFジグリシジルエーテル(4.79g、アデカレジンEP4901、ADEKA社製)、ポリオキシアルキレントリアミン(1.54g、ジェファーミンT403(商品名)、ハンツマン社製)、アミノシラン(0.76g、KBM903(商品名)、信越化学工業社製)、メチルシリケート(1.55g、Mシリケート51(商品名)、多摩化学工業社製)、酸化防止剤(0.04g、アデカスタブAO−50,ADEKA社製)、紫外線吸収剤(0.04g、TINUVIN400(商品名)、BASF社製)、光安定剤(0.04g、アデカスタブLA−72、ADEKA社製)を入れ、25℃にて30分間撹拌した。次いで、プロピレングリコールモノメチルエーテル(大伸化学社製)で5倍に希釈して、レベリング剤(0.04g、BYK307(商品名)、ビックケミー社製)を添加して、下地層形成用組成物(A−5)を得た。表1に組成等を示す。
[製造例A−6]
撹拌機、温度計がセットされたガラス容器に、プロピレングリコールモノメチルエーテル(8.00g、大伸化学社製)、ビスフェノールAジグリシジルエーテル(4.88g、jER828、三菱化学社製)、ポリオキシアルキレントリアミン(2.01g、ジェファーミンT403(商品名)、ハンツマン社製)、アミノシラン(0.99g、KBM903(商品名)、信越化学工業社製)、酸化防止剤(0.04g、アデカスタブAO−50,ADEKA社製)、紫外線吸収剤(0.04g、TINUVIN400(商品名)、BASF社製)、光安定剤(0.04g、アデカスタブLA−72、ADEKA社製)を入れ、25℃にて30分間撹拌した。次いで、プロピレングリコールモノメチルエーテル(大伸化学社製)で5倍に希釈して、レベリング剤(0.04g、BYK307(商品名)、ビックケミー社製)を添加して、下地層形成用組成物(A−6)を得た。表1に組成等を示す。
[製造例A−7]
撹拌機、温度計がセットされたガラス容器に、プロピレングリコールモノメチルエーテル(8.00g、大伸化学社製)、ビスフェノールFジグリシジルエーテル(3.44g、アデカレジンEP4901、三菱化学社製)、ポリチオール(3.90g、ポリチオールQE−340M(商品名)、東レファインケミカル社製)、アミノシラン(0.54g、KBM903(商品名)、信越化学工業社製)、酸化防止剤(0.04g、アデカスタブAO−50,ADEKA社製)、紫外線吸収剤(0.04g、TINUVIN400(商品名)、BASF社製)、光安定剤(0.04g、アデカスタブLA−72、ADEKA社製)を入れ、25℃にて30分間撹拌した。次いで、プロピレングリコールモノメチルエーテル(大伸化学社製)で5倍に希釈して、レベリング剤(0.04g、BYK307(商品名)、ビックケミー社製)を添加して、下地層形成用組成物(A−7)を得た。表1に組成等を示す。
なお、表1におけるアミン活性水素/エポキシ基の欄には、アミノシランが有するアミン活性水素とエポキシ基の当量比(アミン活性水素/エポキシ基)とポリチオールが有するチオール基とエポキシ基の当量比(チオール基/エポキシ基)の合計を示した。ここで、アミノシランが有するアミン活性水素とエポキシ基の当量比(アミン活性水素/エポキシ基)は0.31であった。このように、下地層形成用組成物においてポリエポキシドとポリアミン化合物以外の重付加型硬化剤を硬化エポキシ樹脂の主成分とする場合には、アミン活性水素/エポキシ基の当量比を0.5以下とすることが好ましい。
Figure 0006123680
<2>吸水層形成用組成物の調製
[例1]吸水層形成用組成物B−1の製造
撹拌機、温度計がセットされたガラス容器に、混合アルコール(エタノール:イソプロピルアルコール:n−プロピルアルコール=88:4:8(質量比)、13.90g、ネオエタノールPIP(商品名)、大伸化学製)、脂肪族ポリグリシジルエーテル(5.96g、デナコールEX−1610、ナガセケムテックス社製)、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル(13.90g、デナコールEX−521、ナガセケムテックス社製)、オルガノシリカゾル(0.91g、NBAC−ST(商品名)、平均一次粒子径:10−20nm、日産化学工業社製、SiO含有量30質量%)、2−メチルイミダゾール(0.46g、四国化成社製)、アミノシラン(3.57g、KBM903(商品名)、信越化学工業社製)、ポリオキシアルキレントリアミン(3.47g、ジェファーミンT403、ハンツマン社製)を撹拌しながら添加し、25℃にて1時間撹拌した。
次いで、オルガノシリカゾル(10.81g、NBAC−ST(商品名)、日産化学工業社製)、メチルエチルケトン(32.44g、大伸化学製)、レベリング剤(0.04g、BYK307(商品名)、ビックケミー社製)を撹拌しながら添加し、吸水層形成用組成物(B−1)を得た。表2に組成等を示す。
[例2]吸水層形成用組成物B−2の製造
撹拌機、温度計がセットされたガラス容器に、混合アルコール(エタノール:イソプロピルアルコール:n−プロピルアルコール=88:4:8(質量比)、13.90g、ネオエタノールPIP(商品名)、大伸化学製)、脂肪族ポリグリシジルエーテル(10.79g、デナコールEX−1610、ナガセケムテックス社製)、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル(8.96g、デナコールEX−521、ナガセケムテックス社製)、オルガノシリカゾル(0.91g、NBAC−ST(商品名)、平均一次粒子径:10−20nm、日産化学工業社製、SiO含有量30質量%)、2−メチルイミダゾール(0.46g、四国化成社製)、アミノシラン(3.63g、KBM903(商品名)、信越化学工業社製)、ポリオキシアルキレントリアミン(3.52g、ジェファーミンT403、ハンツマン社製)を撹拌しながら添加し、25℃にて1時間撹拌した。
次いで、メチルエチルケトン(32.44g、大伸化学製)、オルガノシリカゾル(0.39g、NBAC−ST,日産化学工業社製)、レベリング剤(0.04g、BYK307(商品名)、ビックケミー社製)を撹拌しながら添加し、吸水層形成用組成物(B−2)を得た。表2に組成等を示す。
[例3]吸水層形成用組成物B−3の製造
撹拌機、温度計がセットされたガラス容器に、混合アルコール(エタノール:イソプロピルアルコール:n−プロピルアルコール=88:4:8(質量比)、13.90g、ネオエタノールPIP(商品名)、大伸化学製)、脂肪族ポリグリシジルエーテル(13.78g、デナコールEX−1610、ナガセケムテックス社製)、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル(5.91g、デナコールEX−521、ナガセケムテックス社製)、オルガノシリカゾル(0.91g、NBAC−ST(商品名)、平均一次粒子径:10−20nm、日産化学工業社製、SiO含有量30質量%)、2−メチルイミダゾール(0.46g、四国化成社製)、アミノシラン(3.66g、KBM903(商品名)、信越化学工業社製)、ポリオキシアルキレントリアミン(3.55g、ジェファーミンT403、ハンツマン社製)を撹拌しながら添加し、25℃にて1時間撹拌した。
次いで、メチルエチルケトン(32.44g、大伸化学製)、オルガノシリカゾル(0.39g、NBAC−ST,日産化学工業社製)、レベリング剤(0.04g、BYK307(商品名)、ビックケミー社製)を撹拌しながら添加し、吸水層形成用組成物(B−3)を得た。表2に組成等を示す。
[例4]吸水層形成用組成物B−4の製造
撹拌機、温度計がセットされたガラス容器に、混合アルコール(エタノール:イソプロピルアルコール:n−プロピルアルコール=88:4:8(質量比)、13.90g、ネオエタノールPIP(商品名)、大伸化学製)、脂肪族ポリグリシジルエーテル(8.21g、デナコールEX−1610、ナガセケムテックス社製)、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル(3.52g、デナコールEX−521、ナガセケムテックス社製)、オルガノシリカゾル(0.90g、NBAC−ST(商品名)、平均一次粒子径:10−20nm、日産化学工業社製、SiO含有量30質量%)、DMP30(0.23g、東京化成工業社製)、アミノシラン(1.87g、KBM903(商品名)、信越化学工業社製)、ポリチオール(13.40g、ポリチオールQE−340M、東レファインケミカル社製)、酸化防止剤(0.14g、アデカスタブAO−50、ADEKA社製)を撹拌しながら添加し、25℃にて1時間撹拌した。
次いで、メチルエチルケトン(32.44g、大伸化学製)、オルガノシリカゾル(0.39g、NBAC−ST,日産化学工業社製)、レベリング剤(0.04g、BYK307(商品名)、ビックケミー社製)を撹拌しながら添加し、吸水層形成用組成物(B−4)を得た。表2に組成等を示す。
なお、表2におけるアミン活性水素/エポキシ基の欄には、アミノシランが有するアミン活性水素とエポキシ基の当量比(アミン活性水素/エポキシ基)とポリチオールが有するチオール基とエポキシ基の当量比(チオール基/エポキシ基)の合計を示した。ここで、アミノシランが有するアミン活性水素とエポキシ基の当量比(アミン活性水素/エポキシ基)は0.31であった。このように、吸水層形成用組成物においてポリエポキシドとポリアミン化合物以外の重付加型硬化剤を硬化エポキシ樹脂の主成分とする場合には、アミン活性水素/エポキシ基の当量比を0.5以下とすることが好ましい。
[例5]吸水層形成用組成物B−5の製造
撹拌機、温度計がセットされたガラス容器に、混合アルコール(エタノール:イソプロピルアルコール:n−プロピルアルコール=88:4:8(質量比)、13.90g、ネオエタノールPIP(商品名)、大伸化学製)、脂肪族ポリグリシジルエーテル(12.33g、デナコールEX−1610、ナガセケムテックス社製)、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル(5.28g、デナコールEX−521、ナガセケムテックス社製)、オルガノシリカゾル(0.90g、NBAC−ST(商品名)、平均一次粒子径:10−20nm、日産化学工業社製、SiO含有量30質量%)、pTSAM(3.16g、p−スルホン酸メチル、東京化成工業社製)、アミノシラン(3.27g、KBM903(商品名)、信越化学工業社製)、ポリオキシアルキレントリアミン(3.55g、ジェファーミンT403、ハンツマン社製)、酸化防止剤(0.14g、アデカスタブAO−50、ADEKA社製)を撹拌しながら添加し、25℃にて1時間撹拌した。
次いで、メチルエチルケトン(32.44g、大伸化学製)、オルガノシリカゾル(0.39g、NBAC−ST,日産化学工業社製)、レベリング剤(0.04g、BYK307(商品名)、ビックケミー社製)を撹拌しながら添加し、吸水層形成用組成物(B−5)を得た。表2に組成等を示す。
[例6]吸水層形成用組成物B−6の製造
撹拌機、温度計がセットされたガラス容器に、混合アルコール(エタノール:イソプロピルアルコール:n−プロピルアルコール=88:4:8(質量比)、13.91g、ネオエタノールPIP(商品名)、大伸化学製)、脂肪族ポリグリシジルエーテル(13.65g、デナコールEX−1610、ナガセケムテックス社製)、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル(5.85g、デナコールEX−521、ナガセケムテックス社製)、オルガノシリカゾル(0.90g、NBAC−ST(商品名)、平均一次粒子径:10−20nm、日産化学工業社製、SiO含有量30質量%)、2−メチルイミダゾール(0.46g、四国化成社製)、アミノシラン(3.62g、KBM903(商品名)、信越化学工業社製)、ポリオキシアルキレントリアミン(3.52g、ジェファーミンT403、ハンツマン社製)、紫外線吸収剤(0.14g、TINUVIN400、BASF社製)、光安定剤(0.14g、アデカスタブLA−72、ADEKA社製)を撹拌しながら添加し、25℃にて1時間撹拌した。
次いで、メチルエチルケトン(32.44g、大伸化学製)、オルガノシリカゾル(0.39g、NBAC−ST,日産化学工業社製)、レベリング剤(0.04g、BYK307(商品名)、ビックケミー社製)を撹拌しながら添加し、吸水層形成用組成物(B−6)を得た。表2に組成等を示す。
[例7]吸水層形成用組成物B−7の製造
撹拌機、温度計がセットされたガラス容器に、混合アルコール(エタノール:イソプロピルアルコール:n−プロピルアルコール=88:4:8(質量比)、12.24g、ネオエタノールPIP(商品名)、大伸化学製)、脂肪族ポリグリシジルエーテル(9.80g、デナコールEX−1610、ナガセケムテックス社製)、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル(8.14g、デナコールEX−521、ナガセケムテックス社製)、オルガノシリカゾル(6.44g、MEK−ST(商品名)、平均一次粒子径:10−20nm、日産化学工業社製、SiO含有量30質量%)、2−メチルイミダゾール(0.42g、四国化成社製)、アミノシラン(3.29g、KBM903(商品名)、信越化学工業社製)、ポリオキシアルキレントリアミン(3.20g、ジェファーミンT403、ハンツマン社製)、酸化防止剤(0.14g、アデカスタブAO−50、ADEKA社製)を撹拌しながら添加し、25℃にて1時間撹拌した。
次いで、メチルエチルケトン(28.57g、大伸化学製)、オルガノシリカゾル(2.76g、MEK−ST,日産化学工業社製)、レベリング剤(0.04g、BYK307(商品名)、ビックケミー社製)を撹拌しながら添加し、吸水層形成用組成物(B−7)を得た。表2に組成等を示す。
[例8]吸水層形成用組成物B−8の製造
撹拌機、温度計がセットされたガラス容器に、混合アルコール(エタノール:イソプロピルアルコール:n−プロピルアルコール=88:4:8(質量比)、12.23g、ネオエタノールPIP(商品名)、大伸化学製)、脂肪族ポリグリシジルエーテル(9.85g、デナコールEX−1610、ナガセケムテックス社製)、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル(8.18g、デナコールEX−521、ナガセケムテックス社製)、ITOゾル(6.48g、平均一次粒子径:10−30nm、ITO含有量30質量%)、2−メチルイミダゾール(0.42g、四国化成社製)、アミノシラン(3.31g、KBM903(商品名)、信越化学工業社製)、ポリオキシアルキレントリアミン(3.21g、ジェファーミンT403、ハンツマン社製)を撹拌しながら添加し、25℃にて1時間撹拌した。
次いで、メチルエチルケトン(28.54g、大伸化学製)、ITOゾル(2.78g)、レベリング剤(0.04g、BYK307(商品名)、ビックケミー社製)を撹拌しながら添加し、吸水層形成用組成物(B−8)を得た。表2に組成等を示す。
[例9]吸水層形成用組成物B−9の製造
撹拌機、温度計がセットされたガラス容器に、混合アルコール(エタノール:イソプロピルアルコール:n−プロピルアルコール=88:4:8(質量比)、12.26g、ネオエタノールPIP(商品名)、大伸化学製)、脂肪族ポリグリシジルエーテル(12.39g、デナコールEX−1610、ナガセケムテックス社製)、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル(5.31g、デナコールEX−521、ナガセケムテックス社製)、ITOゾル(6.38g、平均一次粒子径:10−30nm、ITO含有量30質量%)、2−メチルイミダゾール(0.41g、四国化成社製)、アミノシラン(3.29g、KBM903(商品名)、信越化学工業社製)、ポリオキシアルキレントリアミン(3.20g、ジェファーミンT403、ハンツマン社製)、酸化防止剤(0.14g、アデカスタブAO−50、ADEKA社製)、紫外線防止剤(0.14g、TINUVIN400,BASF社製)、光安定剤(0.14g、アデカスタブLA−72、ADEKA社製)を撹拌しながら添加し、25℃にて1時間撹拌した。
次いで、メチルエチルケトン(28.61g、大伸化学製)、ITOゾル(2.73g)、レベリング剤(0.04g、BYK307(商品名)、ビックケミー社製)を撹拌しながら添加し、吸水層形成用組成物(B−9)を得た。表2に組成等を示す。
[例10]吸水層形成用組成物B−10の製造
撹拌機、温度計がセットされたガラス容器に、混合アルコール(エタノール:イソプロピルアルコール:n−プロピルアルコール=88:4:8(質量比)、12.23g、ネオエタノールPIP(商品名)、大伸化学製)、脂肪族ポリグリシジルエーテル(8.98g、デナコールEX−1410、ナガセケムテックス社製)、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル(8.98g、デナコールEX−521、ナガセケムテックス社製)、オルガノシリカゾル(6.48g、MEK−ST(商品名)、SiO含有量30質量%)、2−メチルイミダゾール(0.42g、四国化成社製)、アミノシラン(3.34g、KBM903(商品名)、信越化学工業社製)、ポリオキシアルキレントリアミン(3.24g、ジェファーミンT403、ハンツマン社製)を撹拌しながら添加し、25℃にて1時間撹拌した。
次いで、メチルエチルケトン(28.54g、大伸化学製)、オルガノシリカゾル(2.78g)、レベリング剤(0.04g、BYK307(商品名)、ビックケミー社製)を撹拌しながら添加し、吸水層形成用組成物(B−10)を得た。表2に組成等を示す。
[例11]吸水層形成用組成物B−11の製造
撹拌機、温度計がセットされたガラス容器に、混合アルコール(エタノール:イソプロピルアルコール:n−プロピルアルコール=88:4:8(質量比)、13.21g、ネオエタノールPIP(商品名)、大伸化学製)、脂肪族ポリグリシジルエーテル(10.34g、デナコールEX−1610、ナガセケムテックス社製)、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル(8.59g、デナコールEX−521、ナガセケムテックス社製)オルガノシリカゾル(3.22g、MEK−ST(商品名)、SiO含有量30質量%)、2−メチルイミダゾール(0.44g、四国化成社製)、アミノシラン(3.48g、KBM903(商品名)、信越化学工業社製)、ポリオキシアルキレントリアミン(3.38g、ジェファーミンT403、ハンツマン社製)、酸化防止剤(0.14g、アデカスタブAO−50,ADEKA社製)を撹拌しながら添加し、25℃にて1時間撹拌した。
次いで、メチルエチルケトン(30.82g、大伸化学製)、オルガノシリカゾル(1.38g、MEK−ST(商品名)、SiO含有量30質量%)、レベリング剤(0.04g、BYK307(商品名)、ビックケミー社製)を撹拌しながら添加し、吸水層形成用組成物(B−11)を得た。表2に組成等を示す。
[例12]吸水層形成用組成物B−12の製造
撹拌機、温度計がセットされたガラス容器に、混合アルコール(エタノール:イソプロピルアルコール:n−プロピルアルコール=88:4:8(質量比)、11.28g、ネオエタノールPIP(商品名)、大伸化学製)、脂肪族ポリグリシジルエーテル(9.25g、デナコールEX−1610、ナガセケムテックス社製)、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル(7.69g、デナコールEX−521、ナガセケムテックス社製)、オルガノシリカゾル(9.66g、MEK−ST(商品名)、SiO含有量30質量%)、2−メチルイミダゾール(0.40g、四国化成社製)、アミノシラン(3.11g、KBM903(商品名)、信越化学工業社製)、ポリオキシアルキレントリアミン(3.02g、ジェファーミンT403、ハンツマン社製)、酸化防止剤(0.14g、アデカスタブAO−50,ADEKA社製)を撹拌しながら添加し、25℃にて1時間撹拌した。
次いで、メチルエチルケトン(26.31g、大伸化学製)、オルガノシリカゾル(4.14g、MEK−ST(商品名)、SiO含有量30質量%)、レベリング剤(0.04g、BYK307(商品名)、ビックケミー社製)を撹拌しながら添加し、吸水層形成用組成物(B−12)を得た。表2に組成等を示す。
[例13]吸水層形成用組成物B−13の製造
撹拌機、温度計がセットされたガラス容器に、混合アルコール(エタノール:イソプロピルアルコール:n−プロピルアルコール=88:4:8(質量比)、13.90g、ネオエタノールPIP(商品名)、大伸化学製)、脂肪族ポリグリシジルエーテル(9.52g、デナコールEX−1610、ナガセケムテックス社製)、グリセロールポリグリシジルエーテル(9.52g、デナコールEX−313、ナガセケムテックス社製)、オルガノシリカゾル(0.90g、NBAC−ST(商品名)、SiO含有量30質量%)、2−メチルイミダゾール(0.45g、四国化成社製)、アミノシラン(3.93g、KBM903(商品名)、信越化学工業社製)、ポリオキシアルキレントリアミン(3.81g、ジェファーミンT403、ハンツマン社製)、酸化防止剤(0.14g、アデカスタブAO−50,ADEKA社製)を撹拌しながら添加し、25℃にて1時間撹拌した。
次いで、メチルエチルケトン(32.44g、大伸化学製)、オルガノシリカゾル(0.39g、NBAC−ST(商品名)、SiO含有量30質量%)、レベリング剤(0.04g、BYK307(商品名)、ビックケミー社製)を撹拌しながら添加し、吸水層形成用組成物(B−13)を得た。表3に組成等を示す。
[例14]吸水層形成用組成物B−14の製造
撹拌機、温度計がセットされたガラス容器に、混合アルコール(エタノール:イソプロピルアルコール:n−プロピルアルコール=88:4:8(質量比)、13.90g、ネオエタノールPIP(商品名)、大伸化学製)、脂肪族ポリグリシジルエーテル(19.47g、デナコールEX−1610、ナガセケムテックス社製)、オルガノシリカゾル(0.90g、NBAC−ST(商品名)、SiO含有量30質量%)、2−メチルイミダゾール(0.46g、四国化成社製)、アミノシラン(3.70g、KBM903(商品名)、信越化学工業社製)、ポリオキシアルキレントリアミン(3.60g、ジェファーミンT403、ハンツマン社製)、酸化防止剤(0.14g、アデカスタブAO−50,ADEKA社製)を撹拌しながら添加し、25℃にて1時間撹拌した。
次いで、メチルエチルケトン(32.44g、大伸化学製)、オルガノシリカゾル(0.39g、NBAC−ST(商品名)、SiO含有量30質量%)、レベリング剤(0.04g、BYK307(商品名)、ビックケミー社製)を撹拌しながら添加し、吸水層形成用組成物(B−14)を得た。表3に組成等を示す。
Figure 0006123680
Figure 0006123680
<3>防曇性物品の製造および評価
上記製造例で得られた各種組成物を用いて、以下のように各種基体に防曇膜を形成し、上記の評価方法により評価を行った。得られた結果を表4に示す。
[例15]
基体として、酸化セリウムで表面を研磨洗浄し、乾燥した清浄なソーダライムガラス基板(水接触角3°、200mm×200mm×厚さ2mm)を用い、該ガラス基板の表面に、例1で得た吸水層形成用組成物B−1をフローコートによって塗布して、100℃の電気炉で30分間保持して吸水層を形成し、防曇膜を有する防曇性物品を得た。
[例16〜例29、例32、33]
基体として、酸化セリウムで表面を研磨洗浄し、乾燥した清浄なソーダライムガラス基板(水接触角3°、200mm×200mm×厚さ2mm)を用い、該ガラス基板の表面に、表4で示す通り、製造例Aで得た下地層形成用組成物A−1〜A−7をフローコートによって塗布して、100℃の電気炉で30分間保持し、下地層を形成した。次いで、形成した下地層表面に、表4で示す通り、例1〜14で得た吸水層形成用組成物B−1〜B−14のいずれかをフローコートによって塗布して、100℃の電気炉で30分間保持して吸水層を形成し、2層からなる防曇膜を有する防曇性物品を得た。
[例30]
基体として、表面汚染物をアセトンで除去し、UVオゾンガス処理を行った清浄なポリカーボネート基板(水接触角16°、200mm×200mm×厚さ2mm、パンライトPC−1151、帝人化成社製)を用い、該基板の表面に製造例A−1で得た下地層形成用組成物A−1をフローコートによって塗布して、100℃の電気炉で30分間保持し、下地層を形成した。次いで、形成した下地層表面に、前記製造例B−1で得た吸水層形成用組成物B−1をフローコートによって塗布して、100℃の電気炉で30分間保持して吸水層を形成し、2層からなる防曇膜を有する防曇性物品を得た。
[例31]
基体として、酸化セリウムで表面を研磨洗浄し、乾燥した清浄な自動車用フロント合わせガラス基板(水接触角5°)を用い、該ガラス基板の表面に、製造例A−11で得た下地層形成用組成物A−6をフローコートによって塗布して、100℃の電気炉で30分間保持し、下地層を形成した。次いで、形成した下地層表面に、製造例B−7で得た吸水層形成用組成物B−7をフローコートによって塗布して、100℃の電気炉で30分間保持して、吸水層を形成し、自動車のフロント部位に装着できるようモジュール化を行い、2層からなる防曇膜を有する輸送機器用物品を得た。
[例34]
例32で得た防曇膜付き基体を、50℃温水に5分間浸漬して、防曇性物品を得た。
Figure 0006123680
表4に示される評価結果から、実施例である例15〜30において得られた防曇性物品、例31の自動車用フロント合わせガラス(輸送機器用物品)は、優れた防曇性と外観、耐湿性、耐摩耗性を有するものであるのに対し、比較例である例32、33において得られた防曇性物品は、外観または耐湿性のいずれかが十分でないことがわかる。参考例である例34では、比較例の例32に温水浸漬処理を加えることで耐湿性を改善しているが、工程数が増えることで生産コストの上昇に繋がり好ましくない。
なお、上記飽和吸水量、吸水防曇性等の吸水性の評価は、下地層を形成した段階で下地層表面に対して行い、さらに下地層の表面に吸水層を形成し防曇性物品とした段階で防曇膜表面、すなわち、下地層上に吸水層が積層された吸水層の表面に対して行った。ここで、例15を除いては、吸水層のみの吸水性の評価結果は得られていないが、各例において吸水層の膜厚は下地層の膜厚に比べ、少なくとも2.5倍以上厚く、吸水性を支配するのは吸水層の吸水速度と考えられるので、防曇膜表面における吸水性と吸水層の吸水性はほぼ同等とみなしてよい。
本発明の防曇性物品は、優れた防曇性、耐摩耗性、耐湿性等の耐久性に加えて外観にも優れることから自動車等の輸送機器用や建築用の防曇ガラスとして有用である。

Claims (18)

  1. 基体と、前記基体の少なくとも一部の表面に防曇膜とを有する防曇性物品であって、
    前記防曇膜は、前記基体表面に形成された、飽和吸水量が50mg/cm以上の吸水材料からなる吸水層を有し、
    前記吸水材料は、ポリエポキシド成分と重付加型硬化剤と触媒型硬化剤とを含む吸水層形成用組成物を反応させて得られる第1の硬化エポキシ樹脂を主体として含有する材料であり、
    前記吸水層形成用組成物が含有するポリエポキシド成分は、質量平均分子量800〜3000の脂肪族ポリエポキシドのみで構成され、かつ、前記ポリエポキシド成分は前記脂肪族ポリエポキシドから選ばれる2種以上からなる防曇性物品。
  2. 前記吸水層形成用組成物が、さらにフィラーを含む、請求項1に記載の防曇性物品。
  3. 前記フィラーの含有量が、前記ポリエポキシド成分と重付加型硬化剤と触媒型硬化剤の合計質量100質量%に対して、0.5〜30質量%である、請求項2に記載の防曇性物品。
  4. 前記フィラーがシリカ粒子である、請求項2または3に記載の防曇性物品。
  5. 前記重付加型硬化剤が、活性水素を有するポリアミン化合物を含有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の防曇性物品。
  6. 前記吸水層形成用組成物が含有する全固形分が有するエポキシ基に対するアミン活性水素の当量比が0.6〜0.8である、請求項5に記載の防曇性物品。
  7. 前記触媒型硬化剤の含有量が、前記ポリエポキシド成分100質量%に対して1.0〜20質量%である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の防曇性物品。
  8. 前記触媒型硬化剤が、イミダゾール化合物を含有する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の防曇性物品。
  9. 前記吸水層形成用組成物が、さらにシランカップリング剤を含む、請求項1〜8のいずれか1項に記載の防曇性物品。
  10. 前記シランカップリング剤の含有量が、前記ポリエポキシド成分と重付加型硬化剤と触媒型硬化剤の合計質量100質量%に対して、5〜40質量%である請求項9に記載の防曇性物品。
  11. 前記吸水層の膜厚が、5〜40μmである請求項1〜10のいずれか1項に記載の防曇性物品。
  12. 前記防曇膜が、前記基体と前記吸水層との間にさらに、飽和吸水量が10mg/cm以下の下地材料からなる下地層を有する請求項1〜11のいずれか1項に記載の防曇性物品。
  13. 前記下地材料が、ポリエポキシド成分と重付加型硬化剤とを含む下地層形成用組成物を反応させて得られる第2の硬化エポキシ樹脂を主体とする材料である請求項12に記載の防曇性物品。
  14. 前記下地層の膜厚が、2〜8μmである請求項12または13に記載の防曇性物品。
  15. 前記基体が、ソーダライムガラスからなる請求項1〜14のいずれか1項に記載の防曇性物品。
  16. 請求項1〜15のいずれか1項に記載の防曇性物品を具備する、輸送機器用物品。
  17. 請求項12〜15のいずれか1項に記載の防曇性物品の製造方法であって、
    前記下地層形成用組成物を基体表面に塗布し反応させることにより前記下地材料からなる下地層を形成する工程と、
    前記下地層の表面に、前記吸水層形成用組成物を塗布し反応させることにより前記吸水材料からなる吸水層を形成する工程と、
    を有する防曇性物品の製造方法。
  18. 請求項1〜15のいずれか1項に記載の防曇性物品を得るための吸水層形成用組成物であって、ポリエポキシド成分、重付加型硬化剤、触媒型硬化剤および溶剤を含み、該吸水層形成用組成物が含有するポリエポキシド成分は、質量平均分子量800〜3000の脂肪族ポリエポキシドのみで構成され、かつ、前記ポリエポキシド成分は前記脂肪族ポリエポキシドから選ばれる2種以上からなる吸水層形成用組成物。
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