DE102004050842A1

DE102004050842A1 - Härtbare Zusammensetzung und Harzformkörper mit hydrophilem Film aus der Zusammensetzung

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Publication number: DE102004050842A1
Application number: DE102004050842A
Authority: DE
Inventors: Shinsuke Niihama Ochiai; Hiroshi Mito Sasaki
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2003-10-21
Filing date: 2004-10-19
Publication date: 2005-05-25
Also published as: US7465763B2; US20050085566A1

Abstract

Eine Zusammensetzung, umfassend Teilchen einer anorganischen Verbindung und mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus hydrolysierbaren organischen Siliciumverbindungen, Hydrolyseprodukten davon und Multimeren der Hydrolyseprodukte, wird bereitgestellt, wobei, bezogen auf 100 Teile des Gesamtgewichts der Teilchen der anorganischen Verbindung und der mindestens einen Verbindung, die Zusammensetzung (i) 60 bis 80 Teile der Teilchen einer anorganischen Verbindung enthält, in denen die Teilchen einer anorganischen Verbindung einen mittleren Teilchendurchmesser von 40 nm oder weniger aufweisen, wenn die Zusammensetzung 20 bis 40 Teile der mindestens einen Verbindung enthält, und (ii) 40 bis 60 Teile der Teilchen einer anorganischen Verbindung enthält, wobei die Teilchen einer anorganischen Verbindung aus kettenförmigen Teilchen und nadelförmigen Teilchen ausgewählt sind, wenn die Zusammensetzung 40 bis 60 Teile der mindestens einen Verbindung enthält.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung, umfassend mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus hydrolysierbaren organischen Siliciumverbindungen, Hydrolyseprodukten davon und Multimeren der Hydrolyseprodukte, und Teilchen einer anorganischen Verbindung. Sie betrifft auch einen Harzformkörper mit einem gehärteten Film aus der Zusammensetzung, der an dessen Oberfläche gebildet ist.

Ein Harzformkörper mit einem hydrophilen Film, der auf dessen Oberfläche gebildet ist, wird geeigneterweise für Anwendungen im Freien verwendet, da der hydrophile Film die Funktion aufweist, dass er Staubanhaftung daran verhindert oder dass Staub davon leicht entfernt werden kann. Zum Beispiel schlägt die japanische Offenlegungsschrift Nr. 7-299890 vor, dass eine synthetische Harzplatte als eine schallisolierende Platte im Freien verwendet wird, wobei die Platte auf dessen Oberfläche einen Fluorharzfilm mit einer Antifouling-Schicht aufweist, die ein hydrophiles kolloidales anorganisches Material enthält. Zusätzlich schlägt die japanische Offenlegungsschrift Nr. 8-3478 vor, dass eine transparente synthetische Harzformplatte mit hydrophilen Eigenschaften als Fassadenplatte verwendet wird, wobei die Platte auf der Oberfläche eine Deckschicht mit einem Kontaktwinkel von 50° oder weniger, bezogen auf Wasser, aufweist, wobei die Schicht aus einem anorganischen kolloidalen Sol hergestellt ist.

Die hydrophilen Filme der vorstehend beschriebenen herkömmlichen hydrophilen Harzformkörper/-platten weisen nicht notwendigerweise ausreichende Hafteigenschaften an die Harzformkörper/-platten und Antiabriebeigenschaften auf, so dass die hydrophilen Filme leicht abgelöst und beschädigt werden können. Außerdem ist die Transparenz der hydrophilen Filme in einigen Fällen nicht notwendigerweise ausreichend, so dass die Funktion und das Aussehen der Harzformkörper/-platten in einigen Fällen verschlechtert sein können.

Folglich ist eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung, einen Harzformkörper bereitzustellen, der für Anwendungen im Freien geeignet ist, wobei der Körper auf der Oberfläche davon einen hydrophilen Film aufweist, der sowohl ausgezeichnete Transparenz, Hafteigenschaften an einen Harzformkörper als auch Antiabriebeigenschaften aufweist.

Es wurde festgestellt, dass ein solcher Körper durch Bilden eines Films, der in der Lage ist, als hydrophiler Film zu dienen, auf der Oberfläche eines Harzformkörpers unter Verwendung einer härtenden Zusammensetzung, die eine hydrolysierbare organische Siliciumverbindung und Teilchen einer anorganischen Verbindung umfasst, erhalten werden kann.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Zusammensetzung bereit, umfassend Teilchen einer anorganischen Verbindung und mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus hydrolysierbaren organischen Siliciumverbindungen, Hydrolyseprodukten davon und Multimeren der Hydrolyseprodukte, wobei, basierend auf 100 Gew.-Teilen des Gesamtgewichts der Teilchen einer anorganischen Verbindung und der mindestens einen Verbindung, die Zusammensetzung enthält:

(i) 60 Gew.-Teile bis 80 Gew.-Teile der Teilchen einer anorganischen Verbindung, in denen die Teilchen einer anorganischen Verbindung einen mittleren Teilchendurchmesser von 40 nm oder weniger aufweist, wenn die Zusammensetzung die mindestens eine Verbindung in einer Menge von 20 Gew.-Teilen bis 40 Gew.-Teilen enthält; und
(ii) 40 Gew.-Teile bis 60 Gew.-Teile der Teilchen einer anorganischen Verbindung, wobei die Teilchen einer anorganischen Verbindung aus kettenförmigen Teilchen einer anorganischen Verbindung und nadelförmigen Teilchen einer anorganischen Verbindung ausgewählt sind, wenn die Zusammensetzung die mindestens eine Verbindung in einer Menge von 40 Gew.-Teilen bis 60 Gew.-Teilen enthält.

Ferner stellt die vorliegende Erfindung einen überzogenen Harzformkörper bereit, umfassend einen Harzformkörper und einen gehärteten Film, der auf mindestens einem Teil der Oberfläche davon vorhanden ist, wobei der gehärtete Film ein Film ist, der aus der vorstehend beschriebenen Zusammensetzung erhältlich ist.

Ein erfindungsgemäßer überzogener Harzformkörper umfasst einen Harzformkörper als Substrat und einen auf der Oberfläche des Harzformkörpers gebildeten Film. Der Film kann den Harzformkörper mit hoher Hydrophilie versehen, wodurch sich gute Antifouling- Eigenschaften ergeben. Der Film kann durch Härten einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung erhalten werden, die Teilchen einer anorganischen Verbindung und mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus hydrolysierbaren organischen Siliciumverbindungen, Hydrolyseprodukten davon und Multimeren der Hydrolyseprodukte, umfasst. Nachstehend wird der Film in der vorliegenden Erfindung als hydrophiler Film bezeichnet.

Die Dicke eines hydrophilen Films kann in der vorliegenden Erfindung im Bereich von 10 nm bis 1000 nm liegen und liegt vorzugsweise im Bereich von 50 nm bis 500 nm. Wenn die Dicke des hydrophilen Films zu klein ist, können die Hydrophilie und die Festigkeit des Films in einigen Fällen nicht ausreichend sein. Andererseits können, wenn die Dicke des hydrophilen Films zu groß ist, die Haftfähigkeit an dem Substrat und die Transparenz des Films nicht ausreichend sein, und es können auch in einigen Fällen Defekte, wie Risse, im Film auftreten.

Der erfindungsgemäße hydrophile Film auf dem Substrat kann einen Kontaktwinkel von 30° oder weniger aufweisen, und er beträgt vorzugsweise 20° oder weniger, bezogen auf Wasser.

Die Harzformkörper als Substrat, die in einem erfindungsgemäßen überzogenen Harzformkörper verwendet werden, sind nicht besonders beschränkt, und Beispiele davon schließen Formkörper, hergestellt durch Formen von Harzen, wie ein Polymethylmethacrylatharz, ein Polycarbonatharz, ein Polystyrol, ein Copolymerharz von Methylmethacrylat und Styrol, ein Copolymerharz von Acrylnitril und Styrol und ein Triacetylcelluloseharz, zu flacher Plattenform, Plattenform mit Krümmung, einschließlich Wellplattenform, und dreidimensionaler Form, wie einem rechteckigen Festkörper und einer Kugel, ein. Insbesondere ist ein Formkörper aus Methylmethacrylatharz als Substrat geeignet, da er eine ausgezeichnete Witterungsbeständigkeit aufweist.

Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Substrat kann eine flache und glatte Oberfläche aufweisen oder kann eine Oberfläche mit feinen Unregelmäßigkeiten aufweisen. Es kann auch ein anderer Film, wie eine harte Beschichtungsschicht mit Antiabriebeigenschaften, zwischen der Oberfläche des Substrats und dem hydrophilen Film in einem erfindungsgemäßen überzogenen Harzformkörper vorhanden sein. In einer anderen Ausführungsform kann der Film, wie eine harte Beschichtung, auf der äußersten Oberfläche eines erfindungsgemäßen überzogenen Harzformkörpers gebildet werden.

In einem erfindungsgemäßen überzogenen Harzformkörper kann der hydrophile Film auf der gesamten Substratoberfläche des Körpers oder auf einem Teil davon gebildet werden. Zum Beispiel, wenn das Substrat eine ebene Form aufweist, können hydrophile Filme auf beiden Oberflächen davon gebildet werden oder sie können nur auf einer der Oberflächen gebildet werden.

In der vorliegenden Erfindung wird eine Zusammensetzung bereitgestellt, die Teilchen einer anorganischen Verbindung und mindestens einer Verbindung, ausgewählt aus hydrolysierbaren organischen Siliciumverbindungen, Hydrolyseprodukten davon und Multimeren der Hydrolyseprodukten, umfasst, wobei basierend auf 100 Gew.-Teilen des Gesamtgewichts der Teilchen einer anorganischen Verbindung und der mindestens einen Verbindung, die Zusammensetzung enthält:

(i) 60 Gew.-Teile bis 80 Gew.-Teile der Teilchen einer anorganischen Verbindung, in denen die Teilchen einer anorganischen Verbindung einen mittleren Teilchendurchmesser von 40 nm oder weniger aufweist, wenn die Zusammensetzung 20 Gew.-Teile bis 40 Gew.-Teile der mindestens einen Verbindung enthält; und
(ii) 40 Gew.-Teile bis 60 Gew.-Teile der Teilchen einer anorganischen Verbindung, wobei die Teilchen einer anorganischen Verbindung aus kettenförmigen Teilchen einer anorganischen Verbindung und nadelförmigen Teilchen einer anorganischen Verbindung ausgewählt sind, wenn die Zusammensetzung 40 Gew.-Teile bis 60 Gew.-Teile der mindestens einen Verbindung enthält.

Es ist anzumerken, dass das vorstehend genannte „Gesamtgewicht der Teilchen einer anorganischen Verbindung und der mindestens einen Verbindung" das Gesamtgewicht der Teilchen der anorganischen Verbindung, der hydrolysierbaren organischen Siliciumverbindungen, der Hydrolyseprodukte und der Multimere bedeutet.

Vorzugsweise enthält die Zusammensetzung:

(i) 80 Gew.-Teile oder weniger, aber mehr als 60 Gew.-Teile der Teilchen einer anorganischen Verbindung, in denen die Teilchen einer anorganischen Verbindung einen mittleren Teilchendurchmesser von 40 nm oder weniger aufweist, wenn die Zusammensetzung 20 Gew.-Teile oder mehr, aber weniger als 40 Gew.-Teile der mindestens einen Verbindung enthält; und
(ii) 40 Gew.-Teile oder mehr, aber 60 Gew.-Teile oder weniger der Teilchen einer anorganischen Verbindung, wobei die Teilchen einer anorganischen Verbindung aus kettenförmigen Teilchen einer anorganischen Verbindung und nadelförmigen Teilchen einer anorganischen Verbindung ausgewählt sind, wenn die Zusammensetzung 40 Gew.-Teile und mehr, aber weniger als 60 Gew.-Teile der mindestens einen Verbindung enthält,

bezogen auf 100 Gew.-Teile des Gesamtgewichts der Teilchen einer anorganischen Verbindung und der mindestens einen Verbindung.

Ein erfindungsgemäßer hydrophiler Film kann durch Härten der vorstehend beschriebenen Zusammensetzung erhalten werden.

Eine in der vorliegenden Erfindung verwendete hydrolysierbare organische Siliciumverbindung weist mindestens einen hydrolysierbaren Rest (das heißt einen Rest, der hydrolysiert werden kann) im Molekül auf, d.h. sie ist eine Verbindung mit organischen Resten, die an ein Siliciumatom gebunden sind. Insbesondere kann die hydrolysierbare organische Siliciumverbindung durch die folgende nachstehende Formel (I) dargestellt werden: Si(R₁)q(R₂)_4–q (I)wobei R₁ ein Wasserstoffatom oder ein einwertiger organischer Rest ist, der nicht der Hydrolyse unterzogen wird, R₂ ein hydrolysierbarer Rest ist und q 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist.

Beispiele des inerten einwertigen organischen Rests, der durch R₁ in der Formel (I) dargestellt wird, schließen einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, einen Alkenylrest mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, einen Arylrest, der eine Phenylgruppe einschließt, und dgl. ein. Ebenfalls schließen die durch R₂ dargestellten hydrolysierbaren Reste einen Alkoxyrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, wie eine Methoxy- und Ethoxygruppe, einen Acyloxyrest, wie eine Acetoxy- und Propionyloxygruppe, ein Halogenatom, wie ein Chloratom und ein Bromatom, eine substituierte Silylaminogruppe, wie eine Trimethylsilylaminogruppe, und dgl. ein.

Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten hydrolysierbaren organischen Siliciumverbindungen sind nicht beschränkt und können bekannte sein und können grob in Alkoxysilanverbindungen, halogenierte Silanverbindungen, Acyloxysilanverbindungen, Silazanverbindungen und dgl. klassifiziert werden. Hydrolysierbare organische Siliciumverbindungen, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können solche organischen Siliciumverbindungen sein und können einen Substituenten, wie einen Arylrest, eine Vinylgruppe, eine Allylgruppe, eine Acryloyloxygruppe, eine Methacryloyloxygruppe, eine Epoxygruppe, eine Aminogruppe, eine Mercaptogruppe und einen Fluoralkylrest als Teil von R₁ und/oder R₂ in der vorstehenden Formel (I) aufweisen.

Bestimmte Beispiele der hydrolysierbaren organischen Siliciumverbindungen schließen halogenierte Silanverbindungen, wie Methyltrichlorsilan; Alkoxysilanverbindungen, wie Tetramethoxysilan, Tetraethoxysilan, Methyltrimethoxysilan, Phenyltrimethoxysilan, Phenyltriethoxysilan, Dimethyldimethoxysilan, Dimethyldiethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, γ-Aminopropyltriethoxysilan, N-(β-Aminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilan, N-(β-Aminoethyl)-γ-aminopropylmethyldimethoxysilan, γ-Mercaptopropyltrimethoxysilan, γ-Mercaptopropylmethyldimethoxysilan, γ-Methacryloyloxypropyltrimethoxysilan, γ-Methacryloyloxypropylmethyldimethoxysilan, γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan und γ-Glycidoxypropylmethyldimethoxysilan; Silazanverbindungen, wie Hexamethyldisilazan; und dgl. ein. Jede dieser Verbindungen kann allein verwendet werden oder kann als Gemisch von zwei oder mehreren davon verwendet werden.

Eine Zusammensetzung, aus der ein erfindungsgemäßer hydrophiler Film hergestellt wird, umfasst mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus hydrolysierbaren organischen Siliciumverbindungen, Hydrolyseprodukten davon und Multimeren der Hydrolyseprodukte. Mit anderen Worten kann die Zusammensetzung eine hydrolysierbare organische Siliciumverbindung umfassen oder kann ein hydrolysiertes Produkt, erhalten durch Hydrolyse der organischen Siliciumverbindung und/oder eines Multimers (z.B. ein Oligomer, ein Polymer und dgl.), erhalten durch Kondensation der hydrolysierten Produkte, umfassen. Die Hydrolyseprodukte und die Multimere der Hydrolyseprodukte können durch Zugabe einer Säure, wie Salzsäure, Phosphorsäure und Essigsäure, oder einer Base, wie Natriumhydroxid oder Natriumacetat, zur organischen Siliciumverbindung hergestellt werden.

Eine im Handel erhältliche hydrolysierbare organische Siliciumverbindung kann in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet werden und Beispiele davon schließen „Colcoat R", „Colcoat 200", „Colcoat N-103X" und „Ethylsilicate 28", die von Colcoat Corp. hergestellt werden, „MKC Silicate MS-51", „MKC Silicate MS56" und „MKC Silicate MS-57", „MKC Silicate MS-56S", „MKC Silicate MSH1" und „MKC Silicate MSH2", die von Mitsubishi Chemical Corp. hergestellt werden, und dgl. ein.

Wie vorstehend genannt, enthält die Zusammensetzung:

(i) 60 Gew.-Teile bis 80 Gew.-Teile der Teilchen einer anorganischen Verbindung, in denen die Teilchen einer anorganischen Verbindung einen mittleren Teilchendurchmesser von 40 nm oder weniger aufweist, wenn die Zusammensetzung 20 Gew.-Teile bis 40 Gew.-Teile der mindestens einen Verbindung enthält; und
(ii) 40 Gew.-Teile bis 60 Gew.-Teile der Teilchen einer anorganischen Verbindung, wobei die Teilchen einer anorganischen Verbindung aus kettenförmigen Teilchen einer anorganischen Verbindung und nadelförmigen Teilchen einer anorganischen Verbindung ausgewählt sind, wenn die Zusammensetzung 40 Gew.-Teile bis 60 Gew.-Teile der mindestens einen Verbindung enthält,

In der erfindungsgemäßen Zusammensetzung (i), die 20 Gew.-Teile bis 40 Gew.-Teile der mindestens einen Verbindung (wie eine hydrolysierbare organische Siliciumverbindung), bezogen auf 100 Gew.-Teile des Gesamtgewichts der Teilchen einer anorganischen Verbindung und der mindestens einen Verbindung, enthält, beträgt der mittlere Teilchendurchmesser der Teilchen einer anorganischen Verbindung 40 nm oder weniger und vorzugsweise 30 nm oder weniger. Wenn der mittlere Teilchendurchmesser 40 nm übersteigt, können die Haftfähigkeit an das Substrat und die Antiabriebeigenschaften des erhaltenen hydrophilen Films nicht ausreichend sein, und die Transparenz und Hydrophilie des Films können in einigen Fällen ebenfalls nicht ausreichend sein. Andererseits beträgt der mittlere Teilchendurchmesser im Hinblick auf die leichte Herstellung vorzugsweise 5 nm oder mehr. Die Form der Teilchen einer anorganischen Verbindung mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 40 nm oder weniger ist nicht besonders beschränkt und weist vorzugsweise Kugelform oder granulare Form auf. Kugelformen schließen hier kugelförmige und elliptische Kugeln, einschließlich leicht verzerrte davon, ein. Das Verhältnis des längsten Durchmessers zum kürzesten Durchmesser der Teilchen einer anorganischen Verbindung kann im Bereich von 1 bis 3 liegen.

In der Zusammensetzung (i) ist, bezüglich der mindestens einen Verbindung (wie eine hydrolysierbare organische Siliciumverbindung) und der Teilchen einer anorganischen Verbindung die erstere in einer Menge von 20 Gew.-Teilen bis 40 Gew.-Teilen enthalten und die letztere in einer Menge von 40 Gew.-Teilen bis 60 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile des Gesamtgewichts davon, enthalten. Vorzugsweise ist die erstere in einer Menge von 20 Gew.-Teilen bis 35 Gew.-Teilen enthalten. Wenn die erstere unter 20 Gew.-Teile beträgt und wenn die letztere 80 Gew.-Teile übersteigt, können die Hafteigenschaften an einen Harzformkörper und Antiabriebeigenschaften des erhaltenen hydrophilen Films in einigen Fällen nicht ausreichend sein.

In der erfindungsgemäßen Zusammensetzung (ii), die die mindestens eine Verbindung in einer Menge von 40 Gew.-Teilen bis 60 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile des Gesamtgewichts davon umfasst, sind kettenförmige oder nadelförmige Teilchen einer anorganischen Verbindung oder beide davon enthalten. Derart geformte Teilchen einer anorganischen Verbindung können die Transparenz des hydrophilen Films verbessern und können auch die Hydrophilie des hydrophilen Films verbessern.

Hier steht „kettenförmige Teilchen" für Teilchen mit einer Form wie eine Kette, in der mehrere Einzelteilchen, die jeweils Kugelform, granulare Form und dgl. aufweisen, miteinander verbunden sind. Die Kettenlänge der kettenförmigen Teilchen kann im Bereich von 50 nm bis 300 nm liegen. Der mittlere Durchmesser der Einzelteilchen kann im Bereich von 5 nm bis 30 nm liegen und die Zahl der Einzelteilchen pro kettenförmigem Teilchen kann im Mittel im Bereich von 5 bis 10 liegen.

„Nadelförmige Teilchen" steht für Teilchen mit nadelförmiger, langer schlanker Form, einschließlich besonders langer schlanker Nadeln, die manchmal als haarförmig oder federförmig bezeichnet werden. Die Länge (längerer Durchmesser) im Mittel der nadelförmigen Teilchen (d.h. die mittlere Länge der nadelförmigen Form) kann im Bereich von 50 nm bis 300 nm liegen. Die Breite (kürzerer Durchmesser) der nadelförmigen Teilchen im Mittel (d.h. die mittlere Dicke der nadelförmigen Form) kann im Bereich von 5 nm bis 30 nm liegen. Das Verhältnis des Längendurchmesser zum Breitendurchmesser kann im Mittel im Bereich von 10 bis 50 liegen.

In der Zusammensetzung (ii) ist bezüglich der mindestens einen Verbindung (wie eine hydrolysierbare organische Siliciumverbindung) und der Teilchen einer anorganischen Verbindung die erstere in einer Menge von 40 Gew.-Teilen bis 60 Gew.-Teilen enthalten und die letztere in einer Menge von 40 Gew.-Teilen bis 60 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile des Gesamtgewichts davon, enthalten. Vorzugsweise ist die erstere in einer Menge von 45 Gew.-Teilen bis 60 Gew.-Teilen enthalten. Wenn die erstere 60 Gew.-Teile übersteigt und, wenn die Teilchen einer anorganischen Verbindung weniger als 40 Gew.-Teile betragen, kann kann die Transparenz des erhaltenen hydrophilen Films nicht ausreichend sein und kann auch die Hydrophilie des Films in einigen Fällen nicht ausreichend sein.

In den Zusammensetzungen (i) und (ii) können die Ausgangssubstanzen der enthaltenen Teilchen einer anorganischen Verbindung geeignet gewählt werden und sind vorzugsweise Metalloxide, wie Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Zinnoxid, Antimonoxid und Indiumoxid; Kompositmetalloxide, wie Zinn-und-Antimon-Kompositoxid und Indium-und-Zinn-Kompositoxid. Unter ihnen werden Siliciumdioxid und Aluminiumoxid stärker bevorzugt verwendet, da Siliciumdioxid und Aluminiumoxid eine ausgezeichnete Hydrophilie aufweisen und eine hohe Festigkeit aufweisen. Zwei oder mehrere Arten der vorstehend beschriebenen Substanzen können falls erforderlich als Ausgangssubstanzen für die Teilchen der anorganischen Verbindung verwendet werden.

Nach Herstellen der Zusammensetzungen (i) und (ii) können die Teilchen einer anorganischen Verbindung wie sie sind in fester Form verwendet werden oder können in einer Solform verwendet werden, in der die Teilchen einer anorganischen Verbindung mit einem Lösungsmittel, wie Wasser, und einem organischen Lösungsmittel dispergiert sind. Wie nachstehend beschrieben werden beim Herstellen eines Anstrichs aus der Zusammensetzung die Teilchen einer anorganischen Verbindung vorzugsweise in einer Solform verwendet.

Die Teilchen einer anorganischen Verbindung können im Handel erhältliche sein. Beispiele der im Handel erhältlichen Teilchen einer anorganischen Verbindung mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 40 nm oder weniger schließen ein:
ein Siliciumdioxid in einer Solform, wie die „Snowtechs"-Reihe, einschließlich „Snowtechs 20" und „Snowtechs C", und die „Organosilica Sol"-Reihe, einschließlich „Organosilica Sol IPA-ST" und „Organosilica Sol MIBK-ST", die von Nissan Chemical Industries, Ltd. hergestellt werden;
ein Aluminiumoxid in einer Solform, wie die „Alumina Sol"-Reihe, einschließlich „Alumina Sol-520", die von Nissan Chemical Industries, Ltd. hergestellt werden; und
ein Siliciumdioxid in fester Form, einschließlich die „AEROSIL"-Reihe, wie „AEROSIL 50" und „AEROSIL 130", die von Nippon Aerosil Co., Ltd. hergestellt werden, und die „Nipsil"-Reihe, wie „Nipsil E 200", die von Nippon Silica Co., Ltd. hergestellt werden.

Beispiele der im Handel erhältlichen kettenförmigen oder nadelförmigen Teilchen einer anorganischen Verbindung schließen ein:
ein Siliciumdioxid in einer Solform, wie „Organosilica Sol IPA-ST-UP" und „Organosilica Sol MIBK-ST-UP", die von Nissan Chemical Industries, Ltd. hergestellt werden; und
ein Aluminiumoxid in einer Solform, wie „Alumina Sol-100" und „Alumina Sol-200", die von Nissan Chemical Industries, Ltd. hergestellt werden.

In den Zusammensetzungen (i) und (ii) kann falls erforderlich zusätzlich zu der hydrolysierbaren organischen Siliciumverbindung eine härtbare Verbindung enthalten sein. Beispiele einer solchen härtbaren Verbindung schließen kationische polymerisierbare Verbindungen, wie eine Epoxyverbindung, eine Oxetanverbindung und eine Vinyletherverbindung; radikalisch polymerisierbare Verbindungen, wie eine Acrylatverbindung, eine Methacrylatverbindung, eine Acrylamidverbindung, eine Methacrylamidverbindung, eine Maleinimidverbindung und ein Styrolderivat; und dgl. ein. Die Menge der härtbaren Verbindung in den Zusammensetzungen (i) und (ii) kann 100 Gew.-Teile oder weniger, bezogen auf 100 Gew.-Teile der mindestens einen Verbindung, wie eine hydrolysierbare organische Siliciumverbindung, betragen; und kann im Bereich von 10 Gew.-Teilen bis 20 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile des Gesamtgewichts der härtbaren Verbindung, der mindestens einen Verbindung (wie einer hydrolysierbaren organischen Siliciumverbindung) und der Teilchen einer anorganischen Verbindung, liegen.

Wenn die Zusammensetzungen (i) und (ii) auf ein Substrat aufgetragen werden, wird vorzugsweise ein Anstrich aus den aufzutragenden Zusammensetzungen hergestellt. Der Anstrich umfasst die Zusammensetzungen (i) und/oder (ii) und ein Lösungsmittel.

Ein Lösungsmittel kann die Konzentration und Viskosität des Anstrichs, sowie die Dicke eines nach dem Härten erhaltenen Films anpassen und einstellen. Das Lösungsmittel kann geeignet gewählt werden und Beispiele des Lösungsmittels schließen Alkohole, wie Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, n-Butanol, 2-Butanol, Isobutanol und tert-Butanol; Alkoxyalkohole, wie 2-Ethoxyethanol, 2-Butoxyethanol, 3-Methoxypropanol, 1-Methoxy-2-propanol und 1-Ethoxy-2-propanol; Ketole, wie Diacetonalkohol; Ketone, wie Aceton, Methylethylketon und Methylisobutylketon; aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Toluol und Xylol; Ester, wie Ethylacetat und Butylacetat; und dgl. ein.

Die Menge des Lösungsmittel, das in einem Anstrich zusammen mit den Zusammensetzungen (i) und (ii) enthalten sein kann, wird abhängig von dem Harzmaterial, der Form und dem Aufbringungsverfahren auf den Harzformkörper, auf den der erhaltene Anstrich aufgebracht wird, sowie der Dicke des erhaltenen Films, der aus dem Anstrich gebildet wird, geeignet gewählt. Insbesondere kann die Menge des Lösungsmittels im Bereich von 20 Gew.-Teilen bis etwa 10000 Gew.-Teilen, bezogen auf die Zusammensetzungen (i) und (ii), liegen.

Ein Anstrich wird vorzugsweise unter Verwendung von Dioxan und/oder Tetrahydrofuran als Lösungsmittel erhalten, der auf einen Harzformkörper als Substrat aufzutragen und dann darauf zu härten ist, da der erhaltene hydrophile Film weiter verbesserte Haftfähigkeit an das Substrat aufweist. Die im Anstrich zu verwendende Menge an Dioxan und/oder Tetrahydrofuran beträgt vorzugsweise 5 Gew.-% oder mehr, bezogen auf die Gesamtmenge des Anstrichs, in Hinblick auf die Haftfähigkeit des hydrophilen Films an das Substrat, und beträgt vorzugsweise 50 Gew.-% oder weniger in Hinblick auf das Aussehen des erhaltenen überzogenen Harzformkörpers.

Ein Anstrich kann einen Katalysator zur Härtung, wie eine Säure, eine Alkalie, eine organische Metallverbindung und ein Metallion, zum Beschleunigen der Härtung der mindestens einen Verbindung, wie einer hydrolysierbaren Siliciumverbindung, enthalten. Ebenfalls enthält, wenn die Zusammensetzung (i) oder (ii) eine andere härtende Verbindung außer einer hydrolysierbare organische Siliciumverbindung enthält, dann die Zusammensetzung (i) oder (ii) außerdem vorzugsweise einen Initiator, der abhängig von der härtenden Verbindung gewählt wird. Zum Beispiel, wenn die Zusammensetzung (i) oder (ii) eine kationische polymerisierbare Verbindung enthält, enthält die Zusammensetzung (i) oder (ii) vorzugsweise einen kationischen polymerisierenden Initiator, wie ein Oniumsalz, einschließlich eines Diazoniumsalzes, eines Sulfoniumsalzes und eines Iodoniumsalzes. Wenn die Zusammensetzung (i) oder (ii) eine radikalisch polymerisierbare Verbindung enthält, enthält die Zusammensetzung (i) oder (ii) vorzugsweise einen Radikalpolymerisationsinitiator, wie ein Dibenzoyl C₆H₅CO-OCC₆H₅, ein Benzophenon und ein Derivat davon, ein Thioxanthon, ein Benzyldimethylketal, ein α-Hydroxyalkylphenon, ein Hydroxyketon, ein Aminoalkylphenon und ein Acylphosphinoxid.

Ebenfalls kann falls erforderlich ein Anstrich eine Reihe von Zusätzen, wie einen Stabilisator, ein Antioxidationsmittel, einen farbgebenden Stoff, ein Egalisiermittel und ein grenzflächenaktives Mittel, enthalten. Insbesondere wird ein Siliconöl als Egalisiermittel vorzugsweise in den Anstrich gegeben, da das Siliconöl nicht nur die Egalisiereigenschaften verbessert, sondern auch die Oberflächengleiteigenschaften und die Oberflächenhärte des erhaltenen hydrophilen Films verbessert.

Beispiele des Siliconöls schließen ein Dimethylsiliconöl, ein Phenylmethylsiliconöl, ein Alkyl-, Aralkyl-modifiziertes Siliconöl, ein Fluorsiliconöl, ein Polyether-modifiziertes Siliconöl, ein mit aliphatischem Ester-modifiziertes Siliconöl, ein Methylwasserstoffsiliconöl, ein Silanolgruppen-enthaltendes Siliconöl, ein Alkoxyreste-enthaltendes Siliconöl, ein Phenylgruppen-enthaltendes Siliconöl, ein Methacryl-modifiziertes Siliconöl, ein Aminomodifiziertes Siliconöl, ein Carbonsäure-modifiziertes Siliconöl, ein Carbinol-modifiziertes Siliconöl, ein Epoxy-modifiziertes Siliconöl, ein Mercapto-modifiziertes Siliconöl, ein Fluor-modifiziertes Siliconöl und ein Polyether-modifiziertes Siliconöl ein. Sie werden allein oder in einer Kombination von zwei oder mehreren Arten davon verwendet. Beispiele des im Handel erhältlichen Siliconöls schließen die „BKY"-Reihe, wie „BKY-306" und „BKY-333", die von Big Chemie Japan Corp. hergestellt werden, und dgl. ein.

Die Menge des im Anstrich enthaltenen Siliconöls kann 50 Gew.-Teile oder weniger betragen, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Gesamtmenge der mindestens einen Verbindung, wie die hydrolysierbare organische Siliciumverbindung, Teilchen einer anorganischen Verbindung und der gegebenenfalls vorhandenen anderen härtenden Verbindung außer der hydrolysierbaren organischen Siliciumverbindung. Wenn zu viel des Siliconöls verwendet wird, können die optischen Eigenschaften und Festigkeit des erhaltenen hydrophilen Films verschlechtert sein.

Der vorstehend genannte Anstrich kann auf die Substratoberfläche aufgetragen werden, um eine Beschichtung herzustellen, die die mindestens eine Verbindung, wie die hydrolysierbare organische Siliciumverbindung, und Teilchen einer anorganischen Verbindung enthält. Der Anstrich kann mit einem Verfahren, wie Mikrogravurbeschichtungsverfahren, Walzenbeschichtungsverfahren, Tauchbeschichtungsverfahren, Fließbeschichtungsverfahren, Schleuderbeschichtungsverfahren, Düsenbeschichtungsverfahren, Gießübertragungsverfahren, Sprühbeschichtungsverfahren und dgl., aufgebracht werden.

Nach Herstellen der Beschichtung kann der Film durch zum Beispiel Erwärmen gehärtet werden, wobei ein hydrophiler Film bereitgestellt wird. Die Erwärmungstemperatur kann im Bereich von etwa 50°C bis etwa 120°C liegen und die Erwärmungsdauer kann im Bereich von etwa 1 Minute bis etwa 5 Stunden liegen. Wenn die Beschichtung ein Lösungsmittel enthält, kann eine solche Wärmehärtung in dem Zustand durchgeführt werden, in dem der Film das Lösungsmittel enthält, oder kann durchgeführt werden, nachdem das Lösungsmittel verdampft ist. Wenn das Lösungsmittel verdampft wird, kann die Beschichtung bei Raumtemperatur stehengelassen werden, um das Verdampfen durchzuführen, oder kann durch Erwärmen auf eine Temperatur von etwa 30°C bis etwa 100°C getrocknet werden, um das Verdampfen durchzuführen. Die Trocknungsdauer wird, falls erforderlich, abhängig von Material und der Form des Substrats, dem Aufbringungsverfahren des Anstrichs auf das Substrat, der Filmdicke des Produkts, d.h. des hydrophilen Films, und dgl. gewählt.

Nach Härten der Beschichtung kann, wenn eine andere härtbare Verbindung außer einer hydrolysierbaren organischen Siliciumverbindung verwendet wird, ein Härtungsverfahren, das für die härtbare Verbindung geeignet ist, zusammen mit dem Verfahren zum Härten der hydrolysierbaren organischen Siliciumverbindung durchgeführt werden. Ein solches Härtungsverfahren kann ein ultraviolettes Bestrahlungsverfahren sein. In diesem Verfahren kann die Bestrahlungsdauer mit ultravioletten Strahlen im Bereich von etwa 0,1 Sekunde bis etwa 60 Sekunden liegen, die Bestrahlungstemperatur im Bereich von etwa 10°C bis etwa 40°C liegen und die Bestrahlungsenergie im Bereich von etwa 50 mJ/cm² bis etwa 3000 mJ/cm² liegen. Die Härtung der hydrolysierbaren organischen Siliciumverbindung und die Härtung der anderen härtbaren Verbindung können in jeder Reihenfolge durchgeführt werden.

Der wie vorstehend beschrieben gebildete hydrophile Film weist Hydrophilie und Antifouling-Eigenschaften auf und weist ausgezeichnete Hafteigenschaften an einen Harzformkörper und ausgezeichnete Antiabriebeigenschaften und auch ausgezeichnete Transparenz auf. Außerdem kann der Film ausgezeichnete Haltbarkeit aufweisen, und so können verschiedene Eigenschaften des Films über einen langen Zeitraum beibehalten werden. Ein Harzformkörper, der mit einem erfindungsgemäßen hydrophilen Film überzogen ist, kann für eine Reihe von Anwendungen verwendet werden und ist insbesondere für Anwendungen im Freien, die leicht Schmutz und Schlag durch Regen und Wind, pulverförigem Schmutz und Staub und dgl. ausgesetzt sind, wegen der vorstehend beschriebenen Eigenschaften des hydrophilen Films geeignet. Die Anwendungen im Freien können Materialien einer Anzeigetafel, Baumaterialien, wie ein Dach eines Carports, Fenstermaterialien, schallisolierende Wände für eine Straße und Eisenbahnlinie und dgl. einschließen.

Ein erfindungsgemäßer überzogener Formkörper weist einen Film auf, der als hydrophiler Film mit ausgezeichneten Hafteigenschaften an einen Harzformkörper und mit ausgezeichneten Antiabriebeigenschaften funktioniert. Der Film weist ausgezeichente Transparenz auf.

Während die Erfindung so beschrieben wurde, ist zu erkennen, dass dieselbe auf viele Arten variiert werden kann. Solche Variationen sind als im Sinn und Bereich der Erfindung anzusehen, und alle solchen Modifikationen, die für den Fachmann zu erkennen sind, sollen im Umfang der folgenden Patentansprüche liegen.

Die gesamte Offenbarung der japanischen Patentanmeldungen Nr. 2003-360323 und 2003-360324, beide eingereicht am 21. Oktober 2003, und beide einschließlich Beschreibung, Ansprüchen und Zusammenfassung, sind hier vollständig durch Bezugnahme eingeschlossen.

Die vorliegende Erfindung wird im Einzelnen in Bezug auf die folgenden Beispiele beschrieben, die nicht als Einschränkung des Bereichs der vorliegenden Erfindung aufgefaßt werden sollten.
In den Beispielen und Vergleichsbeispielen sind Prozentsätze (%) und Teile der Gehalte oder Mengen Gew.-% und Gew.-Teile, wenn nicht anders angegeben. Die in den Beispielen und Vergleichsbeispielen erhaltenen Harzplatten mit hydrophilen Filmen wurden mit den nachstehenden Verfahren beurteilt.
(1) Optische Eigenschaften
Die gesamte Lichtdurchlässigkeit (Tt) und Trübung der erhaltenen Harzplatten wurden unter Verwendung eines Durchlässigkeitsmeters (Modell: HR-100, hergestellt von Murakami Color Research Laboratory) gemäß JIS K 7105 gemessen.
(2) Hydrophilie
Die Kontaktwinkel der Oberflächen der hydrophilen Filme, bezogen auf Wasser, wurden bei einer Temperatur von 25°C mit einem Gerät zur Messung des Kontaktwinkels (Modell: CA-X, hergestellt von Kyowa Interface Science Co., Ltd.) gemessen.
(3) Hafteigenschaften
Die zu beurteilenden Harzformkörper wurden mit einem Cutter eingeschnitten, so dass die hydrophilen Filme durchdrungen wurden und Schnitte von 100 Quadraten mit jeweils einer Seitenlänge von 1 mm gebildet wurden. Auf den Schnitten wurde ein Cellophanklebeband (hergestellt von Nichiban Co., Ltd.: 24 mm Seite) angebracht und dann in senkrechter Richtung abgezogen. Die Zahl der abgezogenen Quadrate pro 100 Quadrate wurde zur Beurteilung gezählt.
(4) Antiabriebeigenschaften
Die Spitze eines Radieres in einer Radierabrieb-Testvorrichtung (hergestellt von Motomitsu Manufactory Co., Ltd.) wurde mit Gaze bedeckt und auf der Oberfläche der hydrophilen Filme der zu beurteilenden Harzplatte hin- und herbewegt, bis ein Kratzer optisch festgestellt wurde, während ein Druck von 49 N/cm² auf den Radierer angelegt wurde. Die Filme der Harzplatte wurden durch die Zahl der Hin- und Herbewegungen beurteilt.
Beispiel 1
Eine Alkylsilanlösung (Handelsname: Colcoat N-103X, hergestellt von Colcoat Corp.) (30 Teile), die eine hydrolysierbare organische Siliciumverbindung in einer Konzentration von 3% % enthielt, 7 Teile Siliciumdioxidsol (Handelsname: Organosilicasol IPA-ST, hergestellt von Nissan Chemical Industries Co., Ltd.), das kugelförmige Siliciumdioxidteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser (der mit einem BET-Verfahren gemessen wurde) von 15 nm bei einer Konzentration von 30% enthielt, 45 Teile Ethanol und 18 Teile Dioxan wurden gemischt, um einen hydrophilen Anstrich mit einem Verhältnis der hydrolysierbaren organischen Silicumverbindung zu den Siliciumdioxidteilchen von 30 Teilen zu 70 Teilen (Siliciumverbindung/Siliciumdioxidteilchen = 30 Teile/70 Teile) herzustellen.
In den hydrophilen Anstrich wurde eine Extrusionsplatte eines Polymethylmethacrylatharzes (Handelsname: Sumipex E, hergestellt von Sumitomo Chemical Co., Ltd.) als Substrat getaucht und bei einer Ziehgeschwindigkeit von 60 cm/min tauchbeschichtet und dann unmittelbar auf eine Temperatur von 80°C für 30 Minuten erwärmt, um eine Harzplatte herzustellen, die mit einem hydrophilen Film beschichtet ist. Die Beurteilungsergebnisse der Harzplatte sind in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 2
Ein hydrophiler Anstrich mit einem Verhältnis der hydrolysierbaren organischen Siliciumverbindung zu den Siliciumdioxidteilchen von 30 Teilen zu 70 Teilen (Siliciumverbindung/Siliciumdioxidteilchen = 30 Teile/70 Teile) wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass 7 Teile Sol (Handelsname: Organosilicasol IPA-ST-MS, hergestellt von Nissan Chemical Industries Co., Ltd.), das kugelförmige Siliciumdioxidteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser (der mit einem BET-Verfahren gemessen wurde) von 20 nm in einer Konzentration von 30% enthielt, statt 7 Teile eines Sols (Handelsname: Organosilicasol IPA-ST) verwendet wurden, das kugelförmige Siliciumdioxidteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 15 nm in einer Konzentration von 30% enthielt.
Unter Verwendung des hergestellten hydrophilen Anstrichs wurde eine mit einem hydrophilen Film überzogene Harzplatte mit dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Beurteilungsergebnisse der Harzplatte sind in Tabelle 1 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 1
Ein hydrophiler Anstrich mit einem Verhältnis der hydrolysierbaren organischen Siliciumverbindung zu den Siliciumdioxidteilchen von 50 Teilen zu 50 Teilen (Siliciumverbindung/Siliciumdioxidteilchen = 50 Teile/50 Teile) wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Mengen der Alkylsilanlösung, die die hydrolysierbare organische Siliciumverbindung in einer Konzentration von 3% enthielt, des Sols, das kugelförmige Siliciumdioxidteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 15 nm in einer Konzentration von 30% enthielt, und Ethanol von 30 Teilen, 7 Teilen und 45 Teilen auf 50 Teile, 5 Teile bzw. 27 Teile geändert wurden.
Unter Verwendung des hergestellten hydrophilen Anstrichs wurde eine mit einem hydrophilen Film überzogene Harzplatte mit dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Beurteilungsergebnisse der Harzplatte sind in Tabelle 1 gezeigt.
Die erhaltene Harzplatte, die mit dem hydrophilen Film überzogen war, wies hohe Trübung auf, was geringer Transparenz entspricht.
Vergleichsbeispiel 2
Ein hydrophiler Anstrich mit einem Verhältnis der hydrolysierbaren organischen Siliciumverbindung zu den Siliciumdioxidteilchen von 10 Teilen zu 90 Teilen (Siliciumverbindung/Siliciumdioxidteilchen = 10 Teile/90 Teile) wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Mengen der Alkylsilanlösung, die die hydrolysierbare organische Siliciumverbindung in einer Konzentration von 3% enthielt, des Sols, das kugelförmige Siliciumdioxidteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 15 nm in einer Konzentration von 30% enthielt, und Ethanol von 30 Teilen, 7 Teilen und 45 Teilen auf 10 Teile, 9 Teile bzw. 63 Teile geändert wurden.
Unter Verwendung des hergestellten hydrophilen Anstrichs wurde eine mit einem hydrophilen Film überzogene Harzplatte mit dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Beurteilungsergebnisse der Harzplatte sind in Tabelle 1 gezeigt.
Die erhaltene Harzplatte war schlechter in den Hafteigenschaften zwischem dem hydrophilen Film und der Extrusionsplatte als Substrat.
Vergleichsbeispiel 3
Ein hydrophiler Anstrich mit einem Verhältnis der hydrolysierbaren organischen Siliciumverbindung zu den Siliciumdioxidteilchen von 30 Teilen zu 70 Teilen (Siliciumverbindung/Siliciumdioxidteilchen = 30 Teile/70 Teile) wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass 7 Teile eines Sols (Handelsname: Organosilicasol IPA-ST-L, hergestellt von Nissan Chemical Industries Co., Ltd.), das kugelförmige Siliciumdioxidteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 45 nm in einer Konzentration von 30% enthielt, statt 7 Teilen des Sols (Handelsname: Organosilicasol IPA-ST), das kugelförmige Siliciumdioxidteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 15 nm in einer Konzentration von 30% enthielt, verwendet wurden.
Unter Verwendung des hergestellten hydrophilen Anstrichs wurde eine mit einem hydrophilen Film überzogene Harzplatte mit dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Beurteilungsergebnisse der Harzplatte sind in Tabelle 1 gezeigt.
Die erhaltene Harzplatte war schlechter in den Antiabriebeigenschaften und in den Hafteigenschaften zwischen dem hydrophilen Film und der Extrusionsplatte als Substrat.
Vergleichsbeispiel 4
Ein hydrophiler Anstrich mit einem Verhältnis der hydrolysierbaren organischen Siliciumverbindung zu den Siliciumdioxidteilchen von 30 Teilen zu 70 Teilen (Siliciumverbindung/Siliciumdioxidteilchen = 30 Teile/70 Teile) wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass 7 Teile eines Sols (Handelsname: Organosilicasol IPA-ST-ZL, hergestellt von Nissan Chemical Industries Co., Ltd.), das kugelförmige Siliciumdioxidteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 85 nm in einer Konzentration von 30% enthielt, statt 7 Teilen des Sols (Handelsname: Organosilicasol IPA-ST), das kugelförmige Siliciumdioxidteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 15 nm in einer Konzentration von 30% enthielt, verwendet wurden.
Unter Verwendung des hergestellten hydrophilen Anstrichs wurde eine mit einem hydrophilen Film überzogene Harzplatte mit dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Beurteilungsergebnisse der Harzplatte sind in Tabelle 1 gezeigt.
Die erhaltene Harzplatte war schlechter in den Antiabriebeigenschaften und in den Hafteigenschaften zwischen dem hydrophilen Film und der Extrusionsplatte als Substrat.
Vergleichsbeispiel 5
Dipentaerythrithexaacrylat (0,9 Teile), 7 Teile Sol (Handelsname: Organosilicasol IPA-ST, hergestellt von Nissan Chemical Industries Co., Ltd.), das kugelförmige Siliciumdioxidteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 15 nm in einer Konzentration von 30% enthielt, 0,1 Teil 1-Hydroxycyclohexylphenylketon (Handelsname: Irgacure 184, erhältlich von Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd.) als Polymerisationsinitiator, 44 Teile Ethanol, 18 Teile Dioxan und 30 Teile Aceton wurden gemischt, um einen hydrophilen Anstrich mit einem Verhältnis von Dipentaerythrithexaacrylat zu Siliciumdioxidteilchen von 30 Teilen zu 70 Teilen (Dipentaerythrithexaacrylat/Siliciumdioxidteilchen = 30 Teile/70 Teile) herzustellen.
In den hydrophilen Anstrich wurde eine Extrusionsplatte aus einem Polymethylmethacrylatharz (Handelsname: Sumipex E, hergestellt von Sumitomo Chemical Co., Ltd.) getaucht und bei einer Ziehgeschwindigkeit von 60 cm/min tauchbeschichtet. Nach Trocknen bei Raumtemperatur (etwa 25°C) für eine Minute wurde die erhaltene beschichtete Platte für 10 Minuten auf 60°C erwärmt und dann mit ultravioletten Strahlen mit einer Energiemenge von etwa 1000 mJ/cm² unter Verwendung einer Quecksilberhochdrucklampe (Modell: UVC-3533, hergestellt von Ushio Inc.) bestrahlt, um eine mit einem hydrophilen Film überzogene Harzplatte herzustellen. Die Beurteilungsergebnisse der Harzplatte sind in Tabelle 1 gezeigt.
Die so ohne eine hydrolysierbare organische Siliciumverbindung oder einen Ersatz davon erhaltene Harzplatte wies großen Kontaktwinkel auf, was geringer Hydrophilie entspricht, und war schlechter in den Antiabriebeigenschaften.
Tabelle 1
Beispiel 3
Eine Alkylsilanlösung (Handelsname: Colcoat N-103X, hergestellt von Colcoat Corp.) (50 Teile), die eine hydrolysierbare organische Siliciumverbindung in einer Konzentration von 3% enthielt, 10 Teile Sol (Handelsname: Organosilicasol IPA-ST-UP) hergestellt von Nissan Chemical Industries Co., Ltd.), das kettenförmige Siliciumdioxidteilchen mit einer mittleren Kettenlänge von 90 nm in einer Konzentration von 15% enthielt, 22 Teile Ethanol und 18 Teile Dioxan wurden gemischt, um einen hydrophilen Anstrich mit einem Verhältnis der hydrolysierbaren organischen Siliciumverbindung zu den Siliciumdioxidteilchen von 50 Teilen zu 50 Teilen (Siliciumverbindung/Siliciumdioxidteilchen = 50 Teile/50 Teile) herzustellen.
Unter Verwendung des hergestellten hydrophilen Anstrichs wurde eine mit einem hydrophilen Film beschichtete Harzplatte wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Beurteilungsergebnisse der Harzplatte sind in Tabelle 2 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 6
Ein hydrophiler Anstrich mit einem Verhältnis der hydrolysierbaren organischen Siliciumverbindung zu den Siliciumdioxidteilchen von 30 Teilen zu 70 Teilen (Siliciumverbindung/Siliciumdioxidteilchen = 30 Teile/70 Teile) wurde wie in Beispiel 3 hergestellt, außer dass die Mengen der Alkylsilanlösung, die die hydrolysierbare organische Siliciumverbindung in einer Konzentration von 3% enthielt, das Sol, das kettenförmige Siliciumdioxidteilchen mit einer mittleren Kettenlänge von 90 nm in einer Konzentration von 15% enthielt, und Ethanol von 50 Teilen, 10 Teilen und 22 Teilen auf 30 Teile, 14 Teile bzw. 38 Teile geändert wurden.
Unter Verwendung des hergestellten hydrophilen Anstrichs wurde eine mit einem hydrophilen Film beschichtete Harzplatte mit dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Beurteilungsergebnisse der Harzplatte sind in Tabelle 2 gezeigt.
Die erhaltene Platte war schlechter in den Hafteigenschaften zwischen dem hydrophilen Film und der Extrusionsplatte als Substrat.
Vergleichsbeispiel 7
Ein hydrophiler Anstrich mit einem Verhältnis der hydrolysierbaren organischen Siliciumverbindung zu den Siliciumdioxidteilchen von 70 Teilen zu 30 Teilen (Siliciumverbindung/Siliciumdioxidteilchen = 70 Teile/30 Teile) wurde wie in Beispiel 3 hergestellt, außer dass die Mengen der Alkylsilanlösung, die die hydrolysierbare organische Siliciumverbindung in einer Konzentration von 3% enthielt, des Sols, das kettenförmige Siliciumdioxidteilchen mit einer mittleren Kettenlänge von 90 nm in einer Konzentration von 15% enthielt, und Ethanol von 50 Teilen, 10 Teilen und 22 Teilen auf 70 Teile, 6 Teile bzw. 6 Teile geändert wurden.
Unter Verwendung des hergestellten hydrophilen Anstrichs wurde eine mit einem hydrophilen Film beschichtete Harzplatte mit dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Beurteilungsergebnisse der Harzplatte sind in Tabelle 2 gezeigt.
Die erhaltene Harzplatte, die mit dem hydrophilen Film beschichtet ist, wies hohe Trübung auf, was geringer Transparenz entspricht.
Vergleichsbeispiel 8
Ein hydrophiler Anstrich mit einem Verhältnis der hydrolysierbaren organischen Siliciumverbindung zu den Siliciumdioxidteilchen von 50 Teilen zu 50 Teilen (Siliciumverbindung/Siliciumdioxidteilchen = 50 Teile/50 Teile) wurde wie in Beispiel 3 hergestellt, außer dass 5 Teile Sol (Handelsname: Organosilicasol IPA-ST, hergestellt von Nissan Chemical Industries Co., Ltd.), das kugelförmige Siliciumdioxidteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 15 nm in einer Konzentration von 30% enthielt, statt 10 Teilen des Sols, das kettenförmige Siliciumdioxidteilchen mit einer mittleren Kettenlänge von 90 nm in einer Konzentration von 15% enthielt, verwendet wurde und die Menge an Ethanol von 27 Teilen auf 22 Teile geändert wurde.
Unter Verwendung des hergestellten hydrophilen Anstrichs wurde eine mit einem hydrophilen Film beschichtete Harzplatte mit dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Beurteilungsergebnisse der Harzplatte sind in Tabelle 2 gezeigt.
Die erhaltene Harzplatte, die mit dem hydrophilen Film beschichtet ist, wies hohe Trübung auf, was geringer Transparenz entspricht.
Tabelle 2
Haltbarkeitsuntersuchung
Die Haltbarkeitsuntersuchung der mit einem hydrophilen Film beschichteten Harzplatten, die in den Beispielen 1 bis 3 erhalten wurden, wurde unter Verwendung eines Sonnenschein-Witterungs-Meters unter den Bedingungen der Temperatur eines schwarzen Paneels von 63°C, Regendauer von 18 Minuten/120 Minuten und einer Bestrahlungsdauer von 1000 Stunden durchgeführt. Nach der Untersuchung änderte sich das Aussehen der Harzplatten nicht, und die Transparenz der Harzplatten wurde beibehalten. Zusätzlich betrug der Kontaktwinkel der Harzplatten, bezogen auf Wasser, 10° oder weniger, was zeigt, dass die Hydrophilie der Harzplatten ebenfalls beibehalten wurde.

Claims

Zusammensetzung, umfassend Teilchen einer anorganischen Verbindung und mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus hydrolysierbaren organischen Siliciumverbindungen, Hydrolyseprodukten davon und Multimeren der Hydrolyseprodukte, wobei, basierend auf 100 Gew.-Teilen des Gesamtgewichts der Teilchen einer anorganischen Verbindung und der mindestens einen Verbindung, die Zusammensetzung enthält: (i) 60 Gew.-Teile bis 80 Gew.-Teile der Teilchen einer anorganischen Verbindung, in denen die Teilchen einer anorganischen Verbindung einen mittleren Teilchendurchmesser von 40 nm oder weniger aufweist, wenn die Zusammensetzung die mindestens eine Verbindung in einer Menge von 20 Gew.-Teilen bis 40 Gew.-Teilen enthält; und (ii) 40 Gew.-Teile bis 60 Gew.-Teile der Teilchen einer anorganischen Verbindung, wobei die Teilchen einer anorganischen Verbindung aus kettenförmigen Teilchen einer anorganischen Verbindung und nadelförmigen Teilchen einer anorganischen Verbindung ausgewählt sind, wenn die Zusammensetzung die mindestens eine Verbindung in einer Menge von 40 Gew.-Teilen bis 60 Gew.-Teilen enthält.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung enthält: 60 Gew.-Teile bis 80 Gew.-Teile der Teilchen einer anorganischen Verbindung, wobei die Teilchen einer anorganischen Verbindung einen mittleren Teilchendurchmesser von 40 nm oder weniger aufweist; und 20 Gew.-Teile bis 40 Gew.-Teile der mindestens einen Verbindung.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung enthält: 40 Gew.-Teile bis 60 Gew.-Teile der Teilchen einer anorganischen Verbindung, wobei die Teilchen der anorganischen Verbindung aus kettenförmigen Teilchen einer anorganischen Verbindung und nadelförmigen Teilchen einer anorganischen Verbindung ausgewählt sind; und 40 Gew.-Teile bis 60 Gew.-Teile der mindestens einen Verbindung.
Zusammensetzung nach Anspruch 3, wobei die Teilchen einer anorganischen Verbindung einen mittleren Durchmesser von 50 nm bis 300 nm in der Hauptachse aufweisen.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Teilchen einer anorganischen Verbindung ausgewählt sind aus Siliciumdioxidteilchen und Aluminiumoxidteilchen.
Überzogener Harzformkörper, umfassend einen Harzformkörper und einen gehärteten Film, der auf mindestens einem Teil der Oberfläche davon vorhanden ist, wobei der gehärtete Film ein Film ist, der aus der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 erhältlich ist.
Überzogener Harzformkörper nach Anspruch 6, wobei der Harzformkörper einen Polymethylmethacrylat-Harzkörper umfasst.
Verwendung des überzogenen Harzformkörpers nach Anspruch 6 oder 7 bei Anwendungen im Freien.
Anstrich, umfassend eine Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ein Lösungsmittel und ein Siliconöl.
Film, erhältlich durch Härten einer Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4.