DE112021006872T5

DE112021006872T5 - Beschichtungsmittel für harzglas und harzglas

Info

Publication number: DE112021006872T5
Application number: DE112021006872.5T
Authority: DE
Inventors: Hidenori MUNEKATA; Motoshige Isobe; Ken Noda; Kota Goto; Naoko Agari
Original assignee: Toyota Industries Corp; Kansai Paint Co Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp; Kansai Paint Co Ltd
Priority date: 2021-01-20
Filing date: 2021-09-09
Publication date: 2023-11-02
Also published as: WO2022158031A1; JP2022111409A; CN116323012B; CN116323012A; JP7428669B2; US20240052197A1

Abstract

Ein Beschichtungsmittel beinhaltet eine überzugbildende Komponente, die eine Komponente A, die aus einem Urethan(meth)acrylat mit einem Isocyanuratringgerüst besteht, eine Komponente B, die aus einem Tri(meth)acrylat mit einem Isocyanuratringgerüst und ohne Urethanbindung besteht, eine Komponente C, die aus einem multifunktionellen (Meth)acrylat mit einem (Meth)acryläquivalent von 80 bis 200, und einer Komponente D, die aus einem Urethan(meth)acrylat mit einem Polycarbonatgerüst und zwei bis vier polymerisierbaren ungesättigten Gruppen pro Molekül und einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von 10 000 oder weniger besteht, enthält, und eine Komponente E, die aus einem photoradikalischen Polymerisationsinitiator besteht. Der Gehalt der Komponente E ist, basierend auf 100 Massenteilen der gesamten überzugbildenden Komponente, 0,1 Massenteile oder mehr und 10 Massenteile oder weniger.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Beschichtungsmittel für Harzglas und auf Harzglas.
STAND DER TECHNIK
In der Vergangenheit enthielten Fenster von Fahrzeugen wie Automobilen und für Eisenbahnen verwendete Fahrzeuge anorganisches Glas. In den letzten Jahren wurde zum Zweck der Gewichtsreduzierung eines Fahrzeugs der Ersatz von anorganischem Glas, das ein Fenster oder ähnliches bildet, durch Harzglas untersucht, das ein transparentes Harz enthält, das leichter als anorganisches Glas ist. Harzglas hat jedoch das Problem der geringen Witterungsbeständigkeit im Vergleich zu anorganischem Glas.
Um dieses Problem zu lösen und die Witterungsbeständigkeit von Harzglas zu verbessern, wurde eine Technologie zur Bildung eines harten Überzugs auf der Oberfläche eines transparenten Harzes vorgeschlagen. In der Patentdokument 1 beschreibt beispielsweise ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten plattenförmigen Polycarbonat-Formkörpers, der einen plattenförmigen Polycarbonat-Formkörper, eine auf mindestens einer Seite des Formkörpers vorgesehene Grundierungsschicht und eine auf der Grundierungsschicht gebildete harte Beschichtungsschicht umfasst. Die harte Beschichtungsschicht wird durch Erhitzen und Aushärten einer Lösung für eine harte Beschichtungsschicht gebildet, die kolloidales Siliciumdioxid und ein hydrolytisches Kondensat von Trialkoxysilan enthält.
LITERATUR ZUM STAND DER TECHNIK
Patentdokument 1: JP-A-2004-27110
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
Der beschichtete plattenförmige Polycarbonat-Formkörper gemäß Patentdokument 1 beinhaltet einen Überzug mit einer zweischichtigen Struktur aus einer Grundierungsschicht und einer harten Beschichtungsschicht. Die Herstellung eines solchen Überzugs erfordert jedoch die aufeinanderfolgende Durchführung eines Schritts des Auftragens einer Grundierung auf den plattenförmigen Formkörper, eines Schritts des Trocknens der Grundierung zur Bildung einer Grundierungsschicht, eines Schritts des Auftragens eines Beschichtungsmittels auf die Grundierungsschicht und eines Schritts des Aushärtens des Beschichtungsmittels zur Bildung einer harten Beschichtungsschicht. Dies führt zu einer umständlichen Arbeit zur Bildung eines Überzugs und einem Anstieg der Kosten, die für die Arbeit zur Bildung des Überzugs erforderlich sind.
Die vorliegende Erfindung wurde vor diesem Hintergrund gemacht, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Beschichtungsmittel für Harzglas bereitzustellen, das einen Beschichtungsüberzug mit ausgezeichneter Witterungsbeständigkeit durch ein einfaches Verfahren bilden kann, und ein Harzglas, das unter Verwendung des Beschichtungsmittels für Harzglas hergestellt wird.
MITTEL ZUR LÖSUNG DER PROBLEME
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Beschichtungsmittel für Harzglas, wobei das Beschichtungsmittel Folgendes beinhaltet:

eine überzugbildende Komponente einschließlich
- einer Komponente A, die aus einem Urethan(meth)acrylat mit einem Isocyanuratringgerüst besteht,
- einer Komponente B, die aus einem Tri(meth)acrylat mit einem Isocyanuratringgerüst und ohne Urethanbindung besteht,
- einer Komponente C, die aus einem multifunktionellen (Meth)acrylat mit einem (Meth)acryläquivalent von 80 bis 200 besteht, und
- einer Komponente D, die aus einem Urethan(meth)acrylat, mit
  - einem Polycarbonatgerüst,
  - zwei bis vier polymerisierbare ungesättigte Gruppen pro Molekül und
  - einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von 10.000 oder weniger besteht; und
eine Komponente E, die aus einem photoradikalischen Polymerisationsinitiator besteht,
wobei ein Gehalt der Komponente E, basierend auf 100 Massenteile der gesamten überzugbildenden Komponente, 0,1 Massenteile oder mehr und 10 Massenteile oder weniger ist.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Harzglas, das Folgendes beinhaltet:

ein Substrat, das ein transparentes Harz beinhaltet; und
einen Beschichtungsüberzug, der ein gehärtetes Produkt des Beschichtungsmittels für Harzglas gemäß dem oben beschriebenen Aspekt beinhaltet und eine Oberfläche des Substrats bedeckt.

WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Das Beschichtungsmittel für Harzglas (im Folgenden als ein „Beschichtungsmittel“ bezeichnet) enthält eine überzugbildende Komponente, die die Komponenten A bis D enthält, und eine Komponente E, die einen photoradikalischen Polymerisationsinitiator enthält. Alle Komponenten A bis D haben eine photoradikalisch polymerisierbare funktionelle Gruppe, wie etwa eine (Meth)acryloylgruppe. So kann ein Beschichtungsüberzug gebildet werden, indem die überzugbildende Komponente durch ein einfaches Verfahren gehärtet wird, bei dem das Beschichtungsmittel auf ein Substrat aufgetragen und dann mit Licht bestrahlt wird, um Radikale aus der Komponente E zu erzeugen.
Der durch Aushärtung des Beschichtungsmittels gebildete Beschichtungsüberzug weist eine Netzwerkstruktur auf, in der Komponenten dreidimensional vernetzt sind, und eine von der Komponente D abgeleitete Struktur ist in die Netzwerkstruktur eingebaut. Die Komponente D kann Spannungen im Beschichtungsüberzug abbauen. Der Beschichtungsüberzug, in den die von der Komponente D abgeleitete Struktur eingearbeitet ist, kann die Zähigkeit des Beschichtungsüberzugs über einen langen Zeitraum aufrechterhalten und das Auftreten eines Risses vermeiden, selbst wenn der Beschichtungsüberzug, zum Beispiel, durch Verwendung über einen langen Zeitraum hinweg, verschlechtert wird. Dementsprechend weist der Beschichtungsüberzug eine ausgezeichnete Witterungsbeständigkeit auf.
Daher kann gemäß dem obigen Aspekt ein Beschichtungsmittel für Harzglas bereitgestellt werden, das einen Beschichtungsüberzug mit ausgezeichneter Witterungsbeständigkeit durch ein einfaches Verfahren bilden kann.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
(Beschichtungsmittel für Harzglas)
Die überzugbildende Komponente in dem Beschichtungsmittel umfasst die Komponenten A bis D. Durch Härten des Beschichtungsmittels, das diese Komponenten enthält, kann ein Beschichtungsüberzug mit ausgezeichneter Witterungsbeständigkeit gebildet werden. Der durch Aushärtung des Beschichtungsmittels gebildete Beschichtungsüberzug weist außerdem eine ausgezeichnete Zähigkeit, Haftung auf dem Substrat und Abriebfestigkeit auf. Nachfolgend werden die einzelnen Komponenten des Beschichtungsmittels erläutert.
• Komponente A: Urethan(meth)acrylat mit Isocyanuratringgerüst
Das Beschichtungsmittel enthält, als eine wesentliche Komponente, die Komponente A, die ein Urethan(meth)acrylat mit einem Isocyanuratringgerüst enthält. Durch Einmischen der Komponente A in das Beschichtungsmittel kann die Witterungsbeständigkeit des durch Härtung des Beschichtungsmittels gebildeten Beschichtungsüberzugs verbessert werden.
Der Gehalt der Komponente A im Beschichtungsmittel wird bevorzugt auf 3 Massenteile oder mehr und 60 Massenteile oder weniger, basierend auf 100 Massenteile der überzugbildenden Komponente, eingestellt. In diesem Fall kann, während die Wirkung der Verbesserung der Witterungsbeständigkeit durch die Komponente A gesichert ist, der Gehalt an anderen Komponenten als der Komponente A ausreichend erhöht werden, und die Aktivität und die Wirkung dieser Komponenten können in ausgewogener Weise verstärkt werden. Infolgedessen können die Witterungsbeständigkeit, die Zähigkeit, die Haftung auf dem Substrat und die Abriebfestigkeit in ausgewogener Weise verbessert werden. Vom Standpunkt der weiteren Verbesserung einer solchen Aktivität und Wirkung, ist der Gehalt der Komponente A in dem Beschichtungsmittel, basierend auf 100 Massenteile der überzugbildenden Komponente, bevorzugter auf 5 Massenteile oder mehr und 50 Massenteile oder weniger, noch bevorzugter 10 Massenteile oder mehr und 45 Massenteile oder weniger, und besonders bevorzugt 15 Massenteile oder mehr und 40 Massenteile oder weniger eingestellt.
Als die Komponente A kann zum Beispiel eine Verbindung der folgenden allgemeinen Formel (1) verwendet werden. Die durch die allgemeine Formel (1) dargestellte Verbindung kann, z.B., durch eine Additionsreaktion zwischen einem Nurat-Trimer von Hexamethylendiisocyanat und Hydroxyalkyl(meth)acrylat oder einem ε-Caprolacton-modifizierten Produkt davon synthetisiert werden. Als die Komponente A kann eine aus diesen Verbindungen ausgewählte Verbindungsart verwendet werden, oder es können zwei oder mehr daraus ausgewählte Verbindungsarten in Kombination verwendet werden.
Es ist zu beachten dass R¹, R² und R³ in der allgemeinen Formel (1) zweiwertige organische Gruppen sind, die jeweils 2 bis 10 Kohlenstoffatome aufweisen. R¹, R² und R³ können die gleiche organische Gruppe oder voneinander verschiedene organische Gruppen sein. Wenn ein ε-Caprolacton-modifiziertes Produkt eines Hydroxyalkyl(meth)acrylats zu einem Nurat-Trimer von Hexamethylendiisocyanat hinzugefügt wird, ist jede Teilstruktur von -COCH₂CH₂CH₂CH₂CH₂- oder -OCOCH₂CH₂CH₂CH₂CH₂- in der oben beschriebenen zweiwertigen organischen Gruppe enthalten.
R¹, R² und R³ sind bevorzugt jeweils eine Alkylengruppe mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie etwa eine Ethylengruppe, eine Trimethylengruppe, eine Propylengruppe oder eine Tetramethylengruppe und besonders bevorzugt eine Tetramethylengruppe. In diesem Fall kann die Abriebfestigkeit und Witterungsbeständigkeit des Beschichtungsüberzugs weiter verbessert werden.
R⁴, R⁵ und R⁶ in der allgemeinen Formel (1) sind jeweils ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe. R⁴, R⁵ und R⁶ können gleich oder verschieden voneinander sein. Bevorzugt sind R⁴, R⁵ und R⁶ jeweils ein Wasserstoffatom. In diesem Fall kann die Härtbarkeit des Beschichtungsmittels weiter verbessert werden.
Die Additionsreaktion zwischen einem Nurat-Trimer von Hexamethylendiisocyanat und Hydroxyalkyl(meth)acrylat oder einem ε-Caprolacton-modifizierten Produkt davon kann ohne Verwendung eines Katalysators oder unter Verwendung eines Katalysators durchgeführt werden, um die Reaktion zu erleichtern. Als der Katalysator kann zum Beispiel ein Katalysator auf Zinnbasis wie etwa Dibutylzinndilaurat oder ein Katalysator auf Aminbasis wie etwa Triethylamin verwendet werden.
• Komponente B: Tri(meth)acrylat mit Isocyanuratringgerüst und ohne Urethanbindung
Das Beschichtungsmittel enthält, als eine wesentliche Komponente, die Komponente B, die ein Tri(meth)acrylat mit einem Isocyanuratringgerüst und ohne Urethanbindung enthält. Durch das Einmischen der Komponente B in das Beschichtungsmittel kann die Witterungsbeständigkeit des gehärteten Beschichtungsüberzugs verbessert werden, ebenso wie die Haftung zwischen dem Beschichtungsüberzug und dem Substrat verbessert werden kann.
Der Gehalt der Komponente B im Beschichtungsmittel wird, basierend auf 100 Massenteile der überzugbildenden Komponente, bevorzugt auf 10 Massenteile oder mehr und 50 Massenteile oder weniger eingestellt. In diesem Fall kann, während die Wirkung der Verbesserung der Witterungsbeständigkeit und der Haftung durch die Komponente B gesichert ist, der Gehalt an anderen Komponenten als der Komponente B ausreichend erhöht werden, und die Aktivität und Wirkung dieser Komponenten können in ausgewogener Weise verstärkt werden. Als ein Ergebnis können die Witterungsbeständigkeit, die Zähigkeit, die Haftung auf dem Substrat und die Abriebfestigkeit in ausgewogener Weise verbessert werden.
Vom Standpunkt der weiteren Verbesserung einer solchen Wirkung und einer solchen Aktivität und Wirkung wird der Gehalt der Komponente B in dem Beschichtungsmittel, basierend auf 100 Massenteile der überzugbildenden Komponente, bevorzugt auf 15 Massenteile oder mehr und 50 Massenteile oder weniger, noch bevorzugter 15 Massenteile oder mehr und 45 Massenteile oder weniger, und besonders bevorzugt 20 Massenteile oder mehr und 45 Massenteile oder weniger eingestellt.
Als die Komponente B kann zum Beispiel eine Verbindung der folgenden allgemeinen Formel (2) verwendet werden. Die durch die allgemeine Formel (2) dargestellte Verbindung kann beispielsweise durch eine Kondensationsreaktion zwischen einem Alkylenoxid-Addukt von Isocyanursäure und (Meth)acrylsäure oder einem ε-Caprolacton-modifizierten Produkt davon synthetisiert werden. Als die Komponente B kann eine aus diesen Verbindungen ausgewählte Verbindungsart verwendet werden, oder es können zwei oder mehr daraus ausgewählte Verbindungsarten in Kombination verwendet werden.
Es ist zu beachten dass R⁷, R⁸ und R⁹ in der allgemeinen Formel (2) zweiwertige organische Gruppen sind, die jeweils 2 bis 10 Kohlenstoffatome aufweisen. Darüber hinaus ist n¹ 1 bis 3, n² ist 1 bis 3, n³ ist 1 bis 3 und die Summe von n¹, n² und n³ ist 3 bis 9. Der Wert der Summe von n¹, n² und n³ stellt die durchschnittliche Anzahl von Molen des Alkylenoxids dar, die pro Molekül der durch die allgemeine Formel (2) dargestellten Verbindung hinzugefügt werden.
R⁷, R⁸ und R⁹ in der allgemeinen Formel (2) können die gleiche organische Gruppe oder voneinander verschiedene organische Gruppen sein. Darüber hinaus können n¹, n² und n³ der gleiche Wert oder voneinander verschiedene Werte sein. Wenn ein ε-Caprolacton-modifiziertes Produkt von Meth(acryl)säure mit Isocyanursäure kondensiert wird, ist jede Teilstruktur von -COCH₂CH₂CH₂CH₂CH₂- oder -OCOCH₂CH₂CH₂CH₂CH₂- in der oben beschriebenen zweiwertigen organischen Gruppe enthalten.
R⁷, R⁸ und R⁹ in der allgemeinen Formel (2) sind jeweils bevorzugt eine Alkylengruppe mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie etwa eine Ethylengruppe, eine Trimethylengruppe, eine Propylengruppe oder eine Tetramethylengruppe, und bevorzugter eine Ethylengruppe. In diesem Fall kann die Abriebfestigkeit und Witterungsbeständigkeit des Beschichtungsüberzugs weiter verbessert werden.
Der Wert von n¹, der Wert von n² und der Wert von n³ in der allgemeinen Formel (2) sind jeweils bevorzugt 1. In diesem Fall kann die Haftung des Beschichtungsüberzugs auf dem Substrat weiter verbessert werden.
R¹⁰, R¹¹ und R¹² in der allgemeinen Formel (2) sind jeweils ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe. R¹⁰, R¹¹ und R¹² können gleich oder verschieden voneinander sein. Bevorzugt sind R¹⁰, R¹¹ und R¹² jeweils ein Wasserstoffatom. In diesem Fall kann die Härtbarkeit des Beschichtungsmittels weiter verbessert werden.
• Komponente C: Multifunktionelles (Meth)acrylat mit einem (Meth)acryläquivalent von 80 bis 200
Das Beschichtungsmittel enthält, als eine wesentliche Komponente, die Komponente C, die ein multifunktionelles (Meth)acrylat mit einem (Meth)acryläquivalent von 80 bis 200 beinhaltet. Die Komponente C hat eine Mehrzahl von (Meth)acryloylgruppen in einem Molekül. Aufgrund der Polymerisation der (Meth)acryloylgruppe der Komponente C mit der in der Komponente A enthaltenen (Meth)acryloylgruppe oder dergleichen, können zwei oder mehr Moleküle einer Komponente mit einer (Meth)acryloylgruppean ein Molekül der Komponene C gebunden werden Daher kann, durch Aushärten des die Komponente C enthaltenden Beschichtungsmittels, die Netzwerkstruktur im Beschichtungsüberzug dichter gemacht werden, und die Abriebfestigkeit des Harzglases kann weiter verbessert werden.
Der Gehalt der Komponente C in dem Beschichtungsmittel wird bevorzugt auf 5 Massenteile oder mehr und 50 Massenteile oder weniger, basierend auf 100 Massenteile der gesamten überzugbildenden Komponente, eingestellt. Indem der Gehalt der Komponente C auf 5 Massenteile oder mehr und 50 Massenteile oder weniger eingestellt wird, kann, während die Wirkung der Verbesserung der Abriebfestigkeit durch die Komponente C gesichert ist, der Gehalt an anderen Komponenten als der Komponente C ausreichend erhöht werden, und die Wirkung und der Effekt dieser Komponenten kann in ausgewogener Weise verbessert werden. Als ein Ergebnis können die Witterungsbeständigkeit, die Zähigkeit, die Haftung auf dem Substrat und die Abriebfestigkeit in ausgewogener Weise verbessert werden.
Vom Standpunkt der weiteren Verbesserung einer solchen Wirkung und eines solchen Effekts wird der Gehalt der Komponente C, basierend auf 100 Massenteile der gesamten überzugbildenden Komponente, bevorzugter auf 5 Massenteile oder mehr und 45 Massenteile oder weniger, noch bevorzugter 10 Massenteile oder mehr und 40 Massenteile oder weniger und besonders bevorzugt 15 Massenteile oder mehr und 35 Massenteile oder weniger eingestellt.
Als die Komponente C kann eine Verbindung mit drei oder mehr (Meth)acryloylgruppen pro Molekül und mit einem (Meth)acryläquivalent, d.h. einem Molekulargewicht pro (Meth)acryloylgruppe von 80 bis 200, verwendet werden. Als die Komponente C kann eine aus diesen Verbindungen ausgewählte Verbindungsart verwendet werden, oder es können zwei oder mehr daraus ausgewählte Verbindungsarten in Kombination verwendet werden.
Wenn das (Meth)acryläquivalent der Komponente C weniger als 80 ist, wird die Anzahl der (Meth)acryloylgruppen pro Molekül übermäßig erhöht, so dass die Menge an nicht umgesetzten (Meth)acryloylgruppen, die in dem gehärteten Beschichtungsüberzug enthalten sind, tendenziell erhöht wird. Infolgedessen kann es nach der Bildung des Beschichtungsüberzugs zu einer unbeabsichtigten Vernetzungsreaktion im Beschichtungsüberzug kommen, und es ist wahrscheinlich, dass ein Riss entsteht.
Wenn das (Meth)acryläquivalent der Komponente C 200 übersteigt, verringert sich die Anzahl der (Meth)acryloylgruppen pro Molekül, so dass die Anzahl der Vernetzungspunkte im gehärteten Beschichtungsüberzug tendenziell unzureichend ist.
• Komponente D: Urethan(meth)acrylat mit Polycarbonatgerüst und zwei bis vier polymerisierbaren ungesättigten Gruppen pro Molekül und mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von 10 000 oder weniger
Das Beschichtungsmittel enthält als eine wesentliche Komponente die Komponente D, die Urethan(meth)acrylat mit einem Polycarbonatgerüst und zwei bis vier polymerisierbaren ungesättigten Gruppen pro Molekül und mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von 10 000 oder weniger enthält. Durch Einmischen der Komponente D in das Beschichtungsmittel kann die Zähigkeit des Beschichtungsüberzugs nach Aushärten verbessert werden. Die Verbesserung bei der Zähigkeit des Beschichtungsüberzugs kann das Auftreten eines Risses auch dann verringern, wenn der Beschichtungsüberzug durch, zum Beispiel, Verwendung über einen langen Zeitraum hinweg verschlechtert wird.
Der Gehalt der Komponente D im Beschichtungsmittel wird bevorzugt auf 1 Massenteil oder mehr und 30 Massenteile oder weniger, basierend auf 100 Massenteile der überzugbildenden Komponente, eingestellt. Durch Einstellen des Gehalts der Komponente D im Beschichtungsmittel auf 1 Massenteil oder mehr kann die Witterungsbeständigkeit des Beschichtungsüberzugs verbessert und das Auftreten eines Risses über einen langen Zeitraum verringert werden. Vom Standpunkt der Verbesserung der Witterungsbeständigkeit des Beschichtungsüberzugs wird der Gehalt der Komponente D im Beschichtungsmittel, basierend auf 100 Massenteile der überzugbildenden Komponente, bevorzugter auf 2 Massenteile oder mehr und noch bevorzugter auf 3 Massenteile oder mehr eingestellt.
Durch Einstellen des Gehalts der Komponente D in dem Beschichtungsmittel auf 30 Massenteile oder weniger, während die Wirkung der Verbesserung der Witterungsbeständigkeit durch die Komponente D gesichert ist, kann der Gehalt an anderen Komponenten unterschiedlich zu der Komponente D ausreichend erhöht werden, und die Aktivität und Wirkung durch diese Komponenten kann in ausgewogener Weise verstärkt werden. Infolgedessen können Witterungsbeständigkeit, Zähigkeit, Haftung auf dem Substrat und Abriebfestigkeit in ausgewogener Weise verbessert werden.
Vom Standpunkt der weiteren Verbesserung einer solchen Aktivität und Wirkung wird der Gehalt der Komponente D, basierend auf 100 Massenteile der gesamten überzugbildenden Komponente, bevorzugter auf 20 Massenteile oder weniger, noch bevorzugter 15 Massenteile oder weniger und besonders bevorzugt 10 Massenteile oder weniger eingestellt.
Die Komponente D hat ein Polycarbonatgerüst. Dadurch lässt sich die Härte des Beschichtungsüberzugs verbessern.
Die Anzahl der in der Komponente D enthaltenen polymerisierbaren ungesättigten Gruppen ist zwei bis vier pro Molekül. Dies ermöglicht es, die Zähigkeit des Beschichtungsüberzugs zu verbessern und das Auftreten eines Risses zu verringern. Vom Standpunkt der weiteren Verbesserung der Zähigkeit des Beschichtungsüberzugs und der Verringerung des Auftretens eines Risses ist die Anzahl der in der Komponente D enthaltenen polymerisierbaren ungesättigten Gruppen bevorzugt zwei bis drei pro Molekül, und noch bevorzugter zwei pro Molekül.
Beispiele für die in der Komponente D enthaltene polymerisierbare ungesättigte Gruppe sind eine (Meth)acryloylgruppe, eine Vinylgruppe, eine Propenylgruppe, eine Butadienylgruppe, eine Styrylgruppe, eine Ethinylgruppe, eine Cinnamoylgruppe, eine Maleatgruppe und eine Acrylamidgruppe. Vom Standpunkt der Härtbarkeit ist die in der Komponente D enthaltene polymerisierbare ungesättigte Gruppe bevorzugt eine (Meth)acryloylgruppe und noch bevorzugter eine Acryloylgruppe.
Das gewichtsmittlere Molekulargewicht der Komponente D ist 10 000 oder weniger. Durch Einstellen des gewichtsmittleren Molekulargewichts der Komponente D auf 10 000 oder weniger kann die Zähigkeit und Witterungsbeständigkeit des Beschichtungsüberzugs verbessert werden. Vom Standpunkt der weiteren Verbesserung von Zähigkeit und Witterungsbeständigkeit des Beschichtungsüberzugs, wird das gewichtsmittlere Molekulargewicht der Komponente D bevorzugt auf 8 500 oder weniger, und noch bevorzugter 7 000 oder weniger eingestellt.
Das gewichtsmittlere Molekulargewicht der Komponente D ist bevorzugt 3 000 oder mehr, und noch bevorzugter 4 000 oder mehr. In diesem Fall können die Haftung auf dem Substrat und die Abriebfestigkeit in ausgewogener Weise verbessert werden, während die Zähigkeit und die Witterungsbeständigkeit des Beschichtungsüberzugs gesichert sind.
Das gewichtsmittlere Molekulargewicht der Komponente D ist ein Wert des gewichtsmittleren Molekulargewichts in Bezug auf Polystyrol, der durch Gelpermeationschromatographie (GPC) ermittelt wird. Die Messbedingungen der GPC werden im Einzelnen wie folgt spezifiziert.

Gerät: HPLC-8220 (hergestellt von Tosoh Corporation)
Säulenkonfiguration: TSKgel SuperHZ3000 + TSKgel SuperHZ1000 (beide hergestellt von der Tosoh Corporation)
Detektor: Brechungsindex-Detektor
Eluent: Tetrahydrofuran
Durchflussrate des Eluents: 0,6 mL/min
Temperatur: 40°C
Kalibrierung: In Bezug auf Polystyrol
Konzentration der Probe: 0,01 g/5 mL

Die Komponente D kann, zum Beispiel, durch Reaktion eines Polycarbonatdiols, einer Diisocyanatverbindung und eines hydroxygruppenhaltigen (Meth)acrylsäureesters hergestellt werden. Beispiele für ein handelsübliches Produkt, das Als die Komponente D verwendet werden kann, sind „UV-3310B“, hergestellt von The Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd. und „UN-9000PEP“, hergestellt von Negami Chemical Industrial Co., Ltd. und dergleichen.
• Komponente E: Photoradikalischer Polymerisationsinitiator
Das Beschichtungsmittel enthält, als eine wesentliche Komponente, die Komponente E, die einen photoradikalischen Polymerisationsinitiator beinhaltet. Die Komponente E kann im Beschichtungsmittel Radikale erzeugen, indem das Beschichtungsmittel mit Licht einer bestimmten Wellenlänge bestrahlt wird, die in Abhängigkeit von der Molekülstruktur der Komponente E bestimmt wird. Dieses Radikal kann eine Polymerisationsreaktion zwischen photoradikalisch polymerisierbaren funktionellen Gruppen, wie etwa einer (Meth)acryloylgruppe, auslösen, die in einer überzugbildenden Komponente enthalten sind.
Der Gehalt der Komponente E im Beschichtungsmittel wird auf 0,1 Massenteile oder mehr und 10 Massenteile oder weniger, basierend auf 100 Massenteilen der überzugbildenden Komponente, eingestellt. Durch Einstellen des Gehalts der Komponente E in dem Beschichtungsmittel auf 0,1 Massenteile oder mehr, kann das auf dem Substrat angeordnete Beschichtungsmittel ausgehärtet werden, um einen Beschichtungsüberzug zu bilden.
Wenn der Gehalt der Komponente E auf weniger als 0,1 Massenteile eingestellt wird, ist die Menge der Radikale als Ausgangspunkt der Polymerisationsreaktion unzureichend, was eine ausreichende Härtung des Beschichtungsmittels erschwert. Als ein Ergebnis wird die Härte des Beschichtungsüberzugs herabgesetzt, und die Haltbarkeit gegen Kratzer kann sich verringern. In diesem Fall können Probleme wie eine verminderte Haftung des Beschichtungsüberzugs auf dem Substrat und eine verminderte Witterungsbeständigkeit auftreten.
Andererseits kann ein zu hoher Gehalt an der Komponente E zu einer Verschlechterung der Lagerstabilität des Beschichtungsmittels führen. So kann beispielsweise während der Lagerung des Beschichtungsmittels eine unbeabsichtigte radikalische Polymerisationsreaktion ausgelöst werden. In diesem Fall neigt ein nicht umgesetzter Polymerisationsinitiator dazu, in dem gehärteten Beschichtungsüberzug zu verbleiben. Eine übermäßig große Menge des nicht umgesetzten Polymerisationsinitiators, die im Beschichtungsüberzug verbleibt, kann die Verschlechterung des Beschichtungsüberzugs fördern. Außerdem können sich in diesem Fall die Materialkosten erhöhen.
Durch Einstellen des Gehalts der Komponente E auf 10 Massenteile oder weniger kann die Menge der Radikale als Ausgangspunkt einer Polymerisationsreaktion ausreichend erhöht werden, während die oben beschriebenen Probleme vermieden werden, und das Beschichtungsmittel kann ausreichend gehärtet werden.
Als die Komponente E können, zum Beispiel, eine Verbindung auf Acetophenonbasis, eine Verbindung auf Benzophenonbasis, eine Verbindung auf α-Ketoesterbasis, eine Verbindung auf Phosphinoxidbasis, eine Benzoinverbindung, eine Verbindung auf Titanocenbasis, ein Photoinitiator auf Acetophenon/Benzophenon-Hybridbasis, ein Photopolymerisationsinitiator auf Oximesterbasis und Campherchinon verwendet werden.
Beispiele für die Verbindung auf Acetophenonbasis beinhalten 2,2-Dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-on, 1-Hydroxycyclohexyl-phenyl-keton, 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-on, 1-[4-(2-Hydroxyethoxy)-phenyl]-2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-on, 2-Methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1-on, 2-Benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butan-1-on, Diethoxyacetophenon, Oligo{2-Hydroxy-2-methyl-1-[4-(1-Methylvinyl)phenyl]propanon} und 2-Hydroxy-1-{4-[4-(2-Hydroxy-2-methylpropionyl)benzyl] phenyl}- 2-methylpropan-1-on.
Beispiele für die Verbindung auf Benzophenonbasis beinhalten Benzophenon, 4-Phenylbenzophenon, 2,4,6-Trimethylbenzophenon und 4-Benzoyl-4'-methyldiphenylsulfid. Beispiele für die Verbindung auf α-Ketoesterbasis beinhalten Benzoylformiatmethylester, 2-(2-Oxo-2-phenylacetoxyethoxy)ethylester der Oxyphenylessigsäure und 2-(2-Hydroxyethoxy)ethylester der Oxyphenylessigsäure.
Beispiele für die Verbindung auf Phosphinoxidbasis beinhalten 2,4,6-Trimethylbenzoyl-Diphenylphosphinoxid, Bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphinoxid, Bis(2,6-dimethoxybenzoyl)-2,4,4-trimethylpentylphosphinoxid. Beispiele für die Benzoinverbindung sind Benzoin, Benzoinmethylether, Benzoinethylether, Benzoinisopropylether und Benzoinisobutylether. Beispiele für den Acetophenon/Benzophenon-Hybrid-Photoinitiator beinhalten 1-[4-(4-Benzoylphenylsulfanyl)phenyl]-2-methyl-2-(4-methylphenylsulfinyl)propan-1-on. Beispiele für den Photopolymerisationsinitiator auf Oximesterbasis beinhalten 2-(O-Benzoyloxim)-1-[4-(Phenylthio)]-1,2-octandion.
Als die Komponente E kann eine aus diesen Verbindungen ausgewählte Verbindungsart verwendet werden, oder es können zwei oder mehr daraus ausgewählte Verbindungsarten in Kombination verwendet werden.
• Komponente F: Kolloidales Siliciumdioxid mit (Meth)acryloylgruppe
Die überzugbildende Komponente im Beschichtungsmittel kann, als eine optionale Komponente, die Komponente F enthalten, die kolloidales Siliciumdioxid mit einer (Meth)acryloylgruppe beinhaltet. Durch das Einmischen der Komponente F in das Beschichtungsmittel kann die Härtbarkeit des Beschichtungsmittels verbessert werden, ebenso wie die Abriebfestigkeit und die Wasserbeständigkeit des gehärteten Beschichtungsüberzugs weiter verbessert werden kann.
Die Komponente F ist bevorzugt kolloidales Siliciumdioxid mit einer (Meth)acryloylgruppe und einer Kohlenwasserstoffgruppe. In diesem Fall kann die Witterungsbeständigkeit und Wasserfestigkeit des Beschichtungsüberzugs weiter verbessert werden. Vom Standpunkt der weiteren Verbesserung der oben beschriebenen Wirkung, ist die Anzahl der Kohlenstoffatome in der Kohlenwasserstoffgruppe bevorzugt 3 oder mehr und 13 oder weniger, und bevorzugter 4 oder mehr und 8 oder weniger.
Der Gehalt der Komponente F im Beschichtungsmittel wird, basierend auf 100 Massenteile der überzugbildenden Komponente, bevorzugt auf 1 Massenteil oder mehr, bevorzugter 3 Massenteile oder mehr und noch bevorzugter 5 Massenteile oder mehr eingestellt. In diesem Fall kann die Abriebfestigkeit des Beschichtungsüberzugs weiter verbessert werden.
Der Gehalt der Komponente F im Beschichtungsmittel wird, basierend auf 100 Massenteile der überzugbildenden Komponente, bevorzugt auf 30 Massenteile oder weniger, bevorzugter 25 Massenteile oder weniger, und noch bevorzugter 20 Massenteile oder weniger eingestellt. In diesem Fall kann, während die Wirkung der Verbesserung der Härtbarkeit und Abriebfestigkeit durch die Komponente F sichergestellt ist, der Gehalt an anderen Komponenten als der Komponente F ausreichend erhöht werden, und die Aktivität und Wirkung dieser Komponenten kann in ausgewogener Weise verstärkt werden. Dadurch können Witterungsbeständigkeit, Zähigkeit, Haftung auf dem Substrat und Abriebfestigkeit in ausgewogener Weise verbessert werden.
Als die Komponente F kann, zum Beispiel, oberflächenmodifiziertes kolloidales Siliciumdioxid, das durch chemische Modifizierung von kolloidalem Siliciumdioxid (f1) unter Verwendung eines Silankopplungsmittel (f2) mit einer (Meth)acryloylgruppe erhalten wird; und oberflächenmodifiziertes kolloidales Siliciumdioxid, das durch chemische Modifizierung von kolloidalem Siliciumdioxid (f1) unter Verwendung eines Silankopplungsmittel (f2) mit einer (Meth)acryloylgruppe und eines Silankopplungsmittel (f3) mit einer Kohlenwasserstoffgruppe erhalten wird, verwendet werden.
Das kolloidale Siliciumdioxid (f1), das zur Herstellung der Komponente F verwendet wird, kann beispielsweise ein alkoholisches Dispersionsmedium und in dem alkoholischen Dispersionsmedium dispergierte Siliciumdioxid-Primärteilchen enthalten. Die Siliciumdioxid-Primärteilchen können in dem alkoholischen Dispersionsmedium voneinander getrennt vorliegen oder als Sekundärteilchen vorliegen, die durch Aggregation einer Mehrzahl von Siliciumdioxid-Primärteilchen gebildet werden.
Der durchschnittliche Primärteilchendurchmesser der Siliciumdioxid-Primärteilchen ist bevorzugt 1 nm oder mehr und 50 nm oder mehr, und bevorzugter 1 nm oder mehr und 30 nm oder weniger. Die Abriebfestigkeit des gehärteten Beschichtungsüberzugs kann weiter verbessert werden, indem der durchschnittliche Primärteilchendurchmesser der Siliciumdioxid-Primärteilchen auf 1 nm oder mehr eingestellt wird. Die Dispersionsstabilität von kolloidalem Siliciumdioxid kann weiter verbessert werden, indem der durchschnittliche Primärteilchendurchmesser der Siliciumdioxid-Primärteilchen auf 50 nm oder weniger eingestellt wird.
Es ist zu bemerken, dass der durchschnittliche Primärteilchendurchmesser der Siliciumdioxid-Primärteilchen auf der Grundlage der spezifischen Oberfläche berechnet werden kann, die mit dem BET-Verfahren gemessen wird. Wenn beispielsweise der durchschnittliche Primärteilchendurchmesser der Siliciumdioxid-Primärteilchen 1 nm oder mehr und 50 nm oder weniger ist, ist die nach dem BET-Verfahren gemessene spezifische Oberfläche 30 m²/g oder mehr und 3000 m²/g oder weniger.
Als das Silankopplungsmittel (f2) mit einer (Meth)acryloylgruppe, die mit dem kolloidalen Siliciumdioxid (f1) umgesetzt werden soll, können beispielsweise 3-(Meth)acryloyloxypropyltrimethoxysilan, 3-(Meth)acryloyloxypropyltriethoxysilan, 2-(Meth)acryloyloxyethyltrimethoxysilan, 2-(Meth)Acryloyloxyethyltriethoxysilan, 3-(Meth)Acryloyloxypropylmethyldimethoxysilan, 2-(Meth)Acryloyloxyethylmethyldimethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Allyltrimethoxysilan und Allyltriethoxysilan verwendet werden. Diese Silankopplungsmittel (f2) können allein oder zwei oder mehr in Kombination verwendet werden.
Als Silankopplungsmittel (f3) mit einer Kohlenwasserstoffgruppe, die mit dem kolloidalen Siliciumdioxid (f1) umgesetzt werden soll, können beispielsweise Methyltrimethoxysilan, Ethyltrimethoxysilan, Propyltrimethoxysilan, Isopropyltrimethoxysilan, Butyltrimethoxysilan, Cyclohexyltrimethoxysilan, Hexyltrimethoxysilan, Octyltrimethoxysilan, Decyltrimethoxysilan, Dodecyltrimethoxysilan und Phenyltrimethoxysilan verwendet werden. Die Anzahl der Kohlenstoffatome der Kohlenwasserstoffgruppe in dem Silankopplungsmittel (f3) ist bevorzugt 3 oder mehr und 13 oder weniger, und noch bevorzugter 4 oder mehr und 8 oder weniger. Diese Silankopplungsmittel (f3) können allein verwendet werden, oder es können zwei oder mehr in Kombination verwendet werden.
Bei der Synthese der Komponente F kann zum Beispiel ein Verfahren zur Reaktion des kolloidalen Siliciumdioxids (f1) mit dem Silankopplungsmittel (f2) in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels angewandt werden. Die Zugabemenge des Silankopplungsmittel (f2) wird, basierend auf 100 Massenteile der Siliciumdioxid-Primärteilchen, bevorzugt auf 10 Massenteile oder mehr und 40 Massenteile oder weniger, und noch bevorzugter 10 Massenteile oder mehr und 30 Massenteile oder weniger eingestellt.
Für die Herstellung von kolloidalem Siliciumdioxid mit einer (Meth)acryloylgruppe und einer Kohlenwasserstoffgruppe angestrebt wird, kann zum Beispiel ein Verfahren zur Reaktion des kolloidalen Siliciumdioxids (f1) mit dem Silankopplungsmittel (f2) und dem Silankopplungsmittel (f3) in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels gewählt werden. In diesem Fall wird die Zugabemenge des Silankopplungsmittel (f2), basierend auf 100 Massenteile der Siliciumdioxid-Primärteilchen, bevorzugt auf 10 Massenteile oder mehr und 40 Massenteile oder weniger, und noch bevorzugter 10 Massenteile oder mehr und 30 Massenteile oder weniger eingestellt. Die Zugabemenge des Silankopplungsmittels (f3) wird, basierend auf 100 Massenteile der Siliciumdioxid-Primärteilchen, bevorzugt auf mehr als 0 Massenteile und 30 Massenteile oder weniger und besonders bevorzugt 5 Massenteile oder mehr und 20 Massenteile oder weniger eingestellt.
• Komponente G: Ultraviolettabsorber
Das Beschichtungsmittel kann, als eine optionale Komponente, die Komponente G enthalten, die einen Ultraviolettabsorber beinhaltet. Die Komponente G hat die Aufgabe, die Verschlechterung des Beschichtungsüberzugs durch ultraviolette Strahlen zu verringern. Der Gehalt an der Komponente G kann angemessen in den Bereich von 1 Massenteil oder mehr und 12 Massenteile oder weniger, basierend auf 100 Massenteile der überzugbildenden Komponente, eingestellt werden. Die Witterungsbeständigkeit des ausgehärteten Beschichtungsüberzugs kann weiter verbessert werden, indem der Gehalt an der Komponente G im Beschichtungsmittel auf 1 Massenteil oder mehr eingestellt wird.
Andererseits kann, in dem Fall, dass der Gehalt an der Komponente G übermäßig groß ist, dies eine Verschlechterung der Abriebfestigkeit des Beschichtungsüberzugs verursachen. Außerdem kann sich in diesem Fall die Witterungsbeständigkeit des Beschichtungsüberzugs eher verschlechtern. Diese Probleme können vermieden werden, indem der Gehalt an der Komponente G auf 12 Massenteile oder weniger eingestellt wird.
Als die Komponente G können beispielsweise ein Ultraviolettabsorber auf Triazinbasis, ein Ultraviolettabsorber auf Benzotriazolbasis, ein Ultraviolettabsorber auf Benzophenonbasis, ein Ultraviolettabsorber auf Cyanoacrylatbasis und anorganische Feinteilchen, die Ultraviolettstrahlen absorbieren, verwendet werden.
Beispiele für den Ultraviolettabsorber auf Triazinbasis beinhalten 2-[4-{(2-Hydroxy-3-dodecyloxypropyl)oxy}-2-hydroxyphenyl]-4,6-bis(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazin, 2-[4-{(2-Hydroxy-3-tridecyloxypropyl)oxy}-2-hydroxyphenyl]-4,6-bis(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazin, 2-[4-{(2-Hydroxy-3-(2-ethylhexyloxy)propyl)oxy}-2-hydroxyphenyl]-4,6-bis(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazin, 2,4-Bis(2-hydroxy-4-butyloxyphenyl)-6-(2, 4-Bis-butyloxyphenyl)-1,3,5-triazin und 2-(2-Hydroxy-4-[1-octyloxycarbonylethoxy]phenyl)-4,6-bis(4-phenylphenyl)-1,3,5-triazin.
Beispiele für Ultraviolettabsorber auf Benzotriazolbasis beinhalten 2-(2H-Benzotriazol-2-yl)-4,6-bis(1-methyl-1-phenylethyl)phenol, 2-(2-Hydroxy-5-tert-butylphenyl)-2H-benzotriazol und 2-[2-Hydroxy-5-{2-(meth)acryloyloxyethyl}phenyl]-2H-benzotriazol.
Als Ultraviolettabsorber auf Benzophenonbasis können beispielsweise 2,4-Dihydroxybenzophenon und 2-Hydroxy-4-methoxybenzophenon verwendet werden. Beispiele für Ultraviolettabsorber auf Cyanoacrylatbasis sind Ethyl-2-cyano-3,3-diphenylacrylat und Octyl-2-cyano-3,3-diphenylacrylat. Beispiele für die anorganischen Feinteilchen sind feine Titanoxidteilchen, feine Zinkoxidteilchen und feine Zinnoxidteilchen.
Als die Komponente G kann eine Art ausgewählt aus den oben erwähnten Verbindungen und anorganischen Feinteilchen verwendet werden, oder es können zwei oder mehr daraus ausgewählte Arten in Kombination verwendet werden. Als die Komponente G wird bevorzugt ein Ultraviolettabsorber auf Benzotriazolbasis mit einer (Meth)acryloylgruppe verwendet. In diesem Fall kann die Witterungsbeständigkeit und Abriebfestigkeit des Beschichtungsüberzugs gut ausgewogen verbessert werden.
• Komponente H: Oberflächenkonditionierer auf Silikonbasis und Oberflächenkonditionierer auf Fluorbasis
Das Beschichtungsmittel kann, als optionale Komponente, eine Komponente H enthalten, die eine oder mehrere Verbindungen von Oberflächenkonditionierern auf Silikonbasis und Oberflächenkonditionierern auf Fluorbasis umfasst. Der Gehalt an der Komponente H kann angemessen in den Bereich von 0,01 Massenteilen oder mehr und 1 Massenteil oder weniger, basierend auf 100 Massenteile der überzugbildenden Komponente, eingestellt werden. Die Abriebfestigkeit des ausgehärteten Beschichtungsüberzugs kann weiter verbessert werden, indem der Gehalt der Komponente H im Beschichtungsmittel auf 0,01 Massenteile oder mehr eingestellt wird.
Andererseits kann in dem Fall, wo der Gehalt an der Komponente H im Beschichtungsmittel übermäßig groß ist, dies zu einer Verschlechterung des Aussehens führen, wie etwa einer Aufrauung der Oberfläche des gehärteten Beschichtungsüberzugs. Wenn der Gehalt an der Komponente H zunimmt, können sich die Materialkosten ebenfalls erhöhen. Diese Probleme können vermieden werden, indem der Gehalt an der Komponente H auf 1 Massenteil oder weniger eingestellt wird.
Als die Komponente H können eine, zwei oder mehrere Verbindungen, ausgewählt aus Oberflächenkonditionierern auf Silikonbasis und Oberflächenkonditionierern auf Fluorbasis, verwendet werden.
Als der Oberflächenkonditionierer auf Silikonbasis können, zum Beispiel, die Folgenden verwendet werden: Polymere auf Silikonbasis und Oligomere auf Silikonbasis, die jeweils eine Silikonkette und eine Polyalkylenoxidkette aufweisen; Polymere auf Silikonbasis und Oligomere auf Silikonbasis, die jeweils eine Silikonkette und eine Polyesterkette aufweisen; EBECRYL 350 und EBECRYL 1360 (hergestellt von DAICEL-ALLNEX LTD.); BYK-315, BYK-349, BYK-375, BYK-378, BYK-371, BYK-UV 3500 und BYK-UV 3570 (hergestellt von BYK JAPAN KK); X-22-164, X-22-164AS, X-22-164A, X-22-164B, X-22-164C, X-22-164E, X-22-174DX, X-22-2426 und X-22-2475 (hergestellt von Shin-Etsu Chemical Co, Ltd.); AC-SQ TA-100, AC-SQ SI-20, MAC-SQ TM-100, MAC-SQ SI-20 und MAC-SQ HDM (hergestellt von Toagosei Co., Ltd.); 8019 Additiv (hergestellt von Dow Toray Co., Ltd.); Polysiloxan; und Dimethylpolysiloxan. Es ist zu beachten, dass „EBECRYL“ ein eingetragenes Warenzeichen von DAICEL-ALLNEX LTD. und „BYK“ ein eingetragenes Warenzeichen von BYK JAPAN KK ist.
Als der Oberflächenkonditionierer auf Fluorbasis können, zum Beispiel, die Folgenden verwendet werden: ein Polymer auf Fluorbasis und ein Oligomer auf Fluorbasis mit jeweils einer Perfluoralkylgruppe und einer Polyalkylenoxidgruppe; ein Polymer auf Fluorbasis und ein Oligomer auf Fluorbasis mit jeweils einer Perfluoralkylethergruppe und einer Polyalkylenoxidgruppe; MEGAFACE RS-75, MEGAFACE RS-76-E, MEGAFACE RS-72-K, MEGAFACE RS-76-NS und MEGAFACE RS-90 (hergestellt von DIC Corporation); OPTOOL DAC-HP (hergestellt von Daikin Industries, Ltd.); und ZX-058-A, ZX-201, ZX-202, ZX-212 und ZX-214-A (hergestellt von T&K TOKA CO., LTD.). Es ist zu beachten, dass „MEGAFACE“ ein eingetragenes Warenzeichen der DIC Corporation ist und „OPTOOL“ ein eingetragenes Warenzeichen von Daikin Industries, Ltd. ist.
• Organisches Lösungsmittel
Das Beschichtungsmittel kann ein organisches Lösungsmittel zum Lösen oder Dispergieren jeder oben beschriebenen Komponente enthalten. Als organisches Lösungsmittel können, zum Beispiel, die Folgenden verwendet werden: Alkohole wie etwa Ethanol und Isopropanol; Alkylenglykolmonoether, wie etwa Ethylenglykolmonomethylether, Propylenglykolmonomethylether, Propylenglykolmonoethylether, Propylenglykolmonopropylether und Propylenglykolmonobutylether; aromatische Verbindungen wie etwa Toluol und Xylol; Ester wie etwa Propylenglykolmonomethyletheracetat, Ethylacetat und Butylacetat; Ketone wie etwa Aceton, Methylethylketon und Methylisobutylketon; Ether wie etwa Dibutylether; Diacetonalkohol; und N-Methylpyrrolidon. Das Beschichtungsmittel kann eines, zwei oder mehr dieser organischen Lösungsmittel enthalten.
Das Beschichtungsmittel enthält bevorzugt einen Alkylenglykolmonoether als organisches Lösungsmittel. Da der Alkylenglykolmonoether eine ausgezeichnete Dispergierbarkeit oder Löslichkeit jeder der oben beschriebenen Komponenten aufweist, kann nach dem Auftragen des Beschichtungsmittels auf das Substrat ein gleichmäßiger Beschichtungsüberzug gebildet werden. Wenn das Substrat Polycarbonat enthält, kann ein beschichteter Überzug gebildet werden, ohne das Substrat aufzulösen, indem ein Alkylenglykolmonoether als ein organisches Lösungsmittel verwendet wird.
• Andere Zusatzstoffe
Zusätzlich zu den Komponenten A bis E als wesentliche Bestandteile kann das Beschichtungsmittel Zusatzstoffe für das Beschichtungsmittel enthalten, solange die Aushärtung des Beschichtungsmittels nicht behindert wird. Beispielsweise kann das Beschichtungsmittel einen Zusatzstoff zur Verhinderung der Verschlechterung des Beschichtungsüberzugs enthalten, wie etwa einen Radikalfänger oder einen Lichtstabilisator aus gehindertem Amin. Durch die Verwendung dieser Zusätze kann die Wirkung einer Verbesserung der Witterungsbeständigkeit des Beschichtungsüberzugs erwartet werden.
(Harzglas)
Das Beschichtungsmittel für Harzglas wird mit einem transparenten Harz auf die Oberfläche des Substrats aufgetragen und danach gehärtet. Dieses Verfahren ermöglicht es, ein Harzglas zu erhalten, das das Substrat mit einem transparenten Harz und einen Beschichtungsüberzug enthält, der ein gehärtetes Produkt des Beschichtungsmittels für Harzglas enthält und die Oberfläche des Substrats bedeckt. Wenn das Substrat die Form einer Platte hat, kann der Beschichtungsüberzug nur auf einer Oberfläche oder auf beiden Oberflächen des Substrats gebildet werden. Die Schichtdicke des Beschichtungsüberzugs ist nicht besonders begrenzt, kann aber beispielsweise in einem Bereich von 1 µm oder mehr und 50 µm oder weniger angemessen eingestellt werden. Die Überzugdicke des Beschichtungsüberzugs wird bevorzugt auf 5 µm oder mehr und 40 µm oder weniger eingestellt.
Da das ausgehärtete Produkt des Beschichtungsmittels transparent ist, kann Harzglas, das leichter als anorganisches Glas ist, durch Bildung des Beschichtungsüberzugs auf der Oberfläche des Substrats, das ein transparentes Harz enthält, erhalten werden. Da ferner der Beschichtungsüberzug eine hohe Härte aufweist, kann die Abriebfestigkeit des Harzglases verbessert werden. Da der Beschichtungsüberzug außerdem eine ausgezeichnete Zähigkeit aufweist, folgt der Beschichtungsüberzug leicht dem Substrat in dem Fall, in dem das Harzglas thermisch gedehnt wird, oder dergleichen, und das Auftreten eines Risses kann verringert werden.
Das transparente Harz, aus dem das Substrat besteht, ist nicht besonders begrenzt, aber zum Beispiel kann Polycarbonat verwendet werden. Polycarbonat hat hervorragende Eigenschaften, die für ein transparentes Element für ein Fenster erforderlich sind, wie Witterungsbeständigkeit, Festigkeit und Transparenz. Daher kann ein Harzglas, das als transparentes Element für ein Fenster geeignet ist, durch Bilden des Beschichtungsüberzugs auf der Oberfläche eines Substrats, das Polycarbonat enthält, erhalten werden.
Bei der Herstellung des Harzglases kann zum Beispiel das folgende Herstellungsverfahren angewandt werden. Das Herstellungsverfahren umfasst:

einen Zubereitungsschritt des Zubereitens eines Substrats;
einen Auftragungsschritt des Auftragens des Beschichtungsmittels auf eine Oberfläche des Substrats; und
einen Aushärtungsschritt des Erzeugens von Radikalen aus der Komponente E im Beschichtungsmittel, um das Beschichtungsmittel auf der Oberfläche des Substrats auszuhärten.

Zum Auftragen des Beschichtungsmittels im Auftragsschritt des Herstellungsverfahrens kann eine geeignete Vorrichtung aus bekannten Auftragsvorrichtungen in Übereinstimmung mit einer gewünschten Überzugdicke, einer gewünschten Form des Substrats und dergleichen ausgewählt und dann verwendet werden. Beispiele für die Auftragsvorrichtung sind ein Sprühbeschichter, ein Fließbeschichter, ein Schleuderbeschichter, ein Tauchbeschichter, ein Stabbeschichter und ein Applikator.
Nach dem Auftragungschritt kann das Beschichtungsmittel erforderlichenfalls erhitzt und getrocknet werden.
Im Aushärtungsschritt können aus der Komponente E Radikale erzeugt werden, indem das Beschichtungsmittel mit Licht einer geeigneten Wellenlänge bestrahlt wird, die in Übereinstimmung mit der Molekularstruktur der Komponente E bestimmt wird.
Nach dem Aushärtungsschritt kann, falls erforderlich, ein Schritt zum Erwärmen des Beschichtungsüberzugs und zur Erleichterung der Aushärtung durchgeführt werden.
BEISPIELE
Es werden Beispiele für das Beschichtungsmittel und das Harzglas erläutert. Es ist zu beachten, dass der Aspekt des Beschichtungsmittels und des Harzglases gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf die folgenden Aspekte beschränkt ist, und die Konfiguration kann wie angemessen im Sinne der Erfindung geändert werden..
Das Beschichtungsmittel dieses Beispiels umfasst eine überzugbildende Komponente, die eine Komponente A, die aus einem Urethan(meth)acrylat mit einem Isocyanuratringgerüst besteht, eine Komponente B, die aus einem Tri(meth)acrylat mit einem Isocyanuratringgerüst und ohne Urethanbindung besteht, eine Komponente C, die aus einem multifunktionellen (Meth)acrylat mit einem (Meth)acryläquivalent von 80 bis 200 besteht, und eine Komponente D, die ein Urethan(meth)acrylat mit einem Polycarbonatgerüst und zwei bis vier polymerisierbaren ungesättigten Gruppen pro Molekül und einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von 10 000 oder weniger besteht, beinhaltet, und eine Komponente E, die aus einem photoradikalischen Polymerisationsinitiator besteht.
Der Gehalt der Komponente E wird auf 0,1 Massenteile oder mehr und 10 Massenteile oder weniger, basierend auf 100 Massenteile der gesamten überzugbildenden Komponente, eingestellt.
Die zur Herstellung des Beschichtungsmittels in diesem Beispiel verwendeten Verbindungen werden wiw folgt spezifiziert.
• Komponente A
A-1: Additionsprodukt aus einem Nurat-Trimer von Hexamethylendiisocyanat und Hydroxyalkyl(meth)acrylat
• Komponente B
B-1: M-315 (hergestellt von Toagosei Co., Ltd., Mischung, die Isocyanursäure-Ethylenoxid-modifiziertes Triacrylat enthält)
• Komponente C
C-1: Dipentaerythritolhexaacrylat („A-DPH“, hergestellt von SHIN-NAKAMURA CHEMICAL Co., Ltd., (Meth)acryläquivalent: 96)
• Komponente D
D-1: UN-9000PEP (hergestellt von Negami Chemical Industrial Co., Ltd., Urethanacrylat mit einem Polycarbonatgerüst und zwei polymerisierbaren ungesättigten Gruppen pro Molekül und mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von 5 000)
• Komponente E

E-1: Omnirad 754 (hergestellt von IGM Resins B.V., photoradikalischer Polymerisationsinitiator auf Phosphinoxidbasis)
E-2: Omnirad 819 (hergestellt von IGM Resins B.V., photoradikalischer Polymerisationsinitiator, der eine Verbindung auf α-Ketoesterbasis enthält)

• Komponente F
F-1: Oberflächen modifiziertes kolloidales Siliciumdioxid mit (Meth)acryloylgruppe und Kohlenwasserstoffgruppe
Es ist zu beachten, dass „Omnirad“ eine eingetragene Marke der IGM Group B.V. ist.
Tabelle 1 enthält Beispiele für Zusammensetzungen von Beschichtungsmitteln, die unter Verwendung dieser Verbindungen hergestellt wurden (Testmittel 1 bis 5). Für die Herstellung der Testmittel 1 bis 5 ist es lediglich erforderlich, dass jede Komponente in einem organischen Lösungsmittel in dem in Tabelle 1 angegebenen Massenverhältnis gelöst oder dispergiert wird und dass 0,1 Massenteile oder mehr und 10 Massenteile oder weniger der Komponente E in Bezug auf 100 Massenteile der überzugbildenden Komponente, d. h. der Summe der Komponenten A bis D und der Komponente F, gemischt werden. Es ist zu beachten, dass das in Tabelle 1 aufgelistete Testmittel 6 ein Testmittel für den Vergleich mit den Testmitteln 1 bis 5 ist. Das Herstellungsverfahren des Testmittels 6 ist die gleiche wie die Herstellungsverfahren der Testmittel 1 bis 5, außer dass das Massenverhältnis der einzelnen Komponenten wie in Tabelle 1 gezeigt geändert wird.
Obwohl in Tabelle 1 nicht gezeigt, enthalten die Testmittel 1 bis 6 jeweils 1 Massenteil oder mehr und 12 Massenteile oder weniger des Ultraviolettabsorbers (Komponente G), basierend auf 100 Massenteilen der gesamten überzugbildenden Komponente, und 0,01 Massenteile oder mehr und 1,0 Massenteile oder weniger des Oberflächenkonditionierers (Komponente H), basierend auf 100 Massenteilen der gesamten überzugbildenden Komponenten. Der in diesem Beispiel verwendete Ultraviolettabsorber wird als RUVA 93 (hergestellt von Otsuka Chemical Co., Ltd.) und Tinuvin 479 (hergestellt von BASF, Ultraviolettabsorber auf Hydroxyphenyltriazinbasis) spezifiziert. Bei dem in diesem Beispiel verwendeten Oberflächenkonditionierer wird als Additiv 8019 (hergestellt von Dow Toray Co., Ltd., Oberflächenkonditionierer auf Silikonbasis) spezifiziert. Es ist zu beachten, dass „Tinuvin“ eine eingetragene Marke der BASF ist.
Als nächstes wird ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Harzglases unter Verwendung eines Beschichtungsmittels erläutert. Zunächst wird ein Substrat vorbereitet, auf das das Beschichtungsmittel aufgetragen wird. Das in diesem Beispiel verwendete Substrat ist ein Plattenmaterial, das Polycarbonat enthält und eine Plattendicke von 5 mm hat.
Nach dem Auftragen des Beschichtungsmittels auf eine Oberfläche des Substrats mit Hilfe eines Fließbeschichters wird das Substrat 10 Minuten lang auf eine Temperatur von 100°C erhitzt, um das Beschichtungsmittel zu trocknen. Danach werden aus der Komponente E des Beschichtungsmittels Radikale erzeugt, so dass das Beschichtungsmittel zur Bildung des Beschichtungsüberzugs ausgehärtet werden kann. Die in Tabelle 1 aufgeführten Testmittel 1 bis 6 können beispielsweise mit ultraviolettem Licht bestrahlt werden, das von einer Quecksilberhochdrucklampe mit einer Spitzenbeleuchtungsstärke von 300 mW/cm² erzeugt wird.
Wie oben beschrieben, kann ein Beschichtungsüberzug, der ein gehärtetes Produkt des Testmittels enthält, auf einer Oberfläche des Substrats gebildet werden, um Harzglas zu erhalten.
Die Witterungsbeständigkeit des Beschichtungsüberzugs kann nach dem folgenden Verfahren bewertet werden.
• Witterungsbeständigkeit
Die Witterungsbeständigkeit des Beschichtungsüberzugs kann auf der Grundlage des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins eines Risses bewertet werden nachdem der beschleunigte Bewitterungstest durchgeführt wurde. Bei der beschleunigten Bewitterungsprüfung wird der Beschichtungsüberzug mit Licht aus einer Xenonbogenlampe unter Verwendung eines Xenonbogen-Bewitterungsgeräts bestrahlt. Dann wird nach Ablauf von 2000 Stunden nach Beginn der Bestrahlung der Beschichtungsüberzug visuell betrachtet, um zu bewerten ob ein Riss auftrat, oder nicht .

In der Spalte „Witterungsbeständigkeit" in Tabelle 1 wird ein Fall, in dem nach Ablauf von 2000 Stunden kein Riss im Beschichtungsüberzug aufgetreten ist, mit „Gut“ und ein Fall, in dem ein Riss aufgetreten ist, mit „Schlecht“ bezeichnet. Bei der Bewertung der Witterungsbeständigkeit wird, wenn nach 2000 Stunden kein Riss im Beschichtungsüberzug aufgetreten ist, der Beschichtungsüberzug als eine hervorragende Witterungsbeständigkeit aufweisend und akzeptabel eingestuft. Wenn hingegen ein Riss auftritt, wurde der Beschichtungsüberzug als schlecht in der Witterungsbeständigkeit und inakzeptabel eingestuft. [Tabelle 1]

			Testmittel 1	Testmittel 2	Testmittel 3	Testmittel 4	Testmittel 5	Testmittel 6
Komponente A	A-1	Massenteile	30	30	25	20	25	25
Komponente B	B-1	Massenteile	35	40	40	40	40	40
Komponente C	C-1	Massenteile	20	20	20	20	22,5	25
Komponente D	D-1	Massenteile	5	5	5	10	2,5	-
Komponente F	F-1	Massenteile	10	5	10	10	10	10
Witterungsbeständigkeit		-	Gut	Gut	Gut	Gut	Gut	Schlecht

Wie in der Tabelle 1 gezeigt, enthalten die Testmittel 1 bis 5 jeweils alle oben beschriebenen Bestandteile A bis E. Daher weist der Beschichtungsüberzug, der diese Testmittel enthält, eine ausgezeichnete Witterungsbeständigkeit auf.
Bei dem Testmittel 6, das keine Komponente D enthält, ist dagegen bei 2000 Stunden Lichteinstrahlung ein Riss im Beschichtungsüberzug entstanden, und folglich ist das TestmittelTestmittel 6 in der Witterungsbeständigkeit den TestmittelTestmitteln 1 bis 5, die die Komponente D enthalten, unterlegen.
Wie aus den obigen Ergebnissen ersichtlich ist, kann durch Einmischen der Komponente D in die überzugbildende Komponente ein Beschichtungsüberzug mit hervorragender Witterungsbeständigkeit gebildet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 200427110 A [0004]

Claims

Beschichtungsmittel für Harzglas, wobei das Beschichtungsmittel umfasst: eine überzugbildende Komponente einschließlich einer Komponente A, die aus einem Urethan(meth)acrylat mit einem Isocyanuratringgerüst besteht, einer Komponente B, die aus einem Tri(meth)acrylat mit einem Isocyanuratringgerüst und ohne Urethanbindung besteht, einer Komponente C, die aus einem multifunktionellen (Meth)acrylat mit einem (Meth)acryläquivalent von 80 bis 200 besteht, und einer Komponente D, die aus einem Urethan(meth)acrylat, mit einem Polycarbonatgerüst, zwei bis vier polymerisierbare ungesättigte Gruppen pro Molekül und einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von 10.000 oder weniger besteht; und eine Komponente E, die aus einem photoradikalischen Polymerisationsinitiator besteht, wobei ein Gehalt der Komponente E, basierend auf 100 Massenteile der gesamten überzugbildenden Komponente, 0,1 Massenteile oder mehr und 10 Massenteile oder weniger ist.
Beschichtungsmittel für Harzglas nach Anspruch 1, wobei, basierend auf 100 Massenteile der gesamten überzugbildenden Komponente, ein Gehalt der Komponente A 3 Massenteile oder mehr und 60 Massenteile oder weniger ist, ein Gehalt der Komponente B 10 Massenteile oder mehr und 50 Massenteile oder weniger ist, ein Gehalt der Komponente C 5 Massenteile oder mehr und 50 Massenteile oder weniger ist, und ein Gehalt der Komponente D 1 Massenteil oder mehr und 30 Massenteile oder weniger ist.
Beschichtungsmittel für Harzglas nach Anspruch 1 oder 2, wobei die überzugbildende Komponente ferner eine Komponente F beinhaltet, die aus kolloidalem Siliciumdioxid mit einer (Meth)acryloylgruppe besteht.
Beschichtungsmittel für Harzglas nach Anspruch 3, wobei der Gehalt der Komponente F, basierend auf 100 Massenteile der gesamten überzugbildenden Komponente, 1 Massenteil oder mehr und 30 Massenteile oder weniger ist.
Beschichtungsmittel für Harzglas nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend eine Komponente G, die aus einem Ultraviolettabsorber besteht, wobei der Gehalt der Komponente G, basierend auf 100 Massenteile der gesamten überzugbildenden Komponente, 1 Massenteil oder mehr und 12 Massenteile oder weniger ist.
Beschichtungsmittel für Harzglas nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend eine Komponente H, die aus einer oder mehreren Verbindungen besteht, die aus Oberflächenkonditionierern auf Silikonbasis und Oberflächenkonditionierern auf Fluorbasis ausgewählt sind, wobei der Gehalt der Komponente H, basierend auf 100 Massenteile der gesamten überzugbildenden Komponente, 0,01 Massenteile oder mehr und 1,0 Massenteile oder weniger ist.
Harzglas, umfassend: ein Substrat, das ein transparentes Harz beinhaltet; und einen Beschichtungsüberzug, der ein gehärtetes Produkt des Beschichtungsmittels für Harzglas nach einem der Ansprüche 1 bis 6 beinhaltet und eine Oberfläche des Substrats bedeckt.
Harzglas nach Anspruch 7, wobei das Substrat Polycarbonat als transparentes Harz enthält.