JP2003183577A - Organic-inorganic hybrid hard coat coating - Google Patents
Organic-inorganic hybrid hard coat coatingInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、各種プラスチック
材料に有用な、表面硬度、柔軟性、耐水性を兼ね備えた
有機−無機ハイブリッドハードコート及びその製造方法
に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an organic-inorganic hybrid hard coat having surface hardness, flexibility and water resistance, which is useful for various plastic materials, and a method for producing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】多種多様な熱可塑性プラスチック基材が
市販されており、どの材料を選ぶかはその材料のもって
いる性質によるところが大きい。例えば、ポリカーボネ
ートは、透明性、高い延性及び高い加熱撓み温度のみな
らず、寸法安定性という非常に魅力的な性質を有してい
ることが知られている。これらの材料の中で透明なもの
は、多種多様な用途でガラス代替物として使われてい
る。ポリカーボネート、アクリル樹脂等の熱可塑性プラ
スチックの多くは、ガラスに比べると相対的に軽量で破
砕し難いという利点をもつ。2. Description of the Related Art A wide variety of thermoplastic base materials are commercially available, and the material to be selected depends largely on the nature of the material. For example, polycarbonate is known to have the very attractive properties of dimensional stability as well as transparency, high ductility and high heat deflection temperature. Of these materials, transparent ones are used as glass substitutes in a wide variety of applications. Most of thermoplastics such as polycarbonate and acrylic resin have an advantage that they are relatively lightweight and difficult to be crushed as compared with glass.
【0003】しかし、プラスチック材料の多くは引掻傷
や摩耗を生じ易く、そのため透明度が減少してしまう傾
向にある。However, many plastic materials are prone to scratching and abrasion, which tends to reduce transparency.
【0004】熱可塑性プラスチック基材が損傷するのを
保護するための、一般的な方法としては保護コーティン
グを使用する。かかるコーティングは、往々にして耐摩
耗性を改良するためのケイ素化合物を含んでおり、通常
は熱硬化又はUV線で硬化される。コーティング材料は
UV吸収剤を含んでいてもよく、黄変の発生率を減少さ
せる。Protective coatings are commonly used to protect thermoplastic substrates from damage. Such coatings often contain silicon compounds to improve abrasion resistance and are usually heat or UV cured. The coating material may include a UV absorber to reduce the incidence of yellowing.
【0005】最も一般的な保護コーティング系として
は、シラノール部分縮合物の低級脂肪族アルコール−水
混合溶液中のコロイダルシリカ分散液をベースとするも
のがある。シリカ分散液と各種シランを成分とする組成
物は、その他にも多数開発されている。それらの大半
は、保護コーティングの付着性を増すために、基材にプ
ライマー塗料を使う必要があった。そうしたプライマー
塗料は、一般に溶剤ブレンド中のポリアクリル樹脂等、
アクリル系のものであった。The most common protective coating system is based on a colloidal silica dispersion in a lower aliphatic alcohol-water mixture of silanol partial condensates. Many other compositions containing silica dispersion and various silanes have been developed. Most of them required the use of primer coatings on the substrate to increase the adhesion of the protective coating. Such primer coatings are typically polyacrylic resins in solvent blends,
It was an acrylic type.
【0006】例えば、特開平11−43646号公報に
は、ポリエステルポリオールやアクリルポリオールを、
コロイダルシリカ充填オルガノポリシロキサンハードコ
ート組成物用の付着性向上剤として使用する方法が記載
されており、アクリレート又はメタクリレートエステル
を含んだプライマーレスシリコーン系ハードコート組成
物等が提案されているものの、その表面硬度、柔軟性を
はじめとする諸物性はいまだ満足なものではなく、工業
的に普及するまでには至っていない。[0006] For example, in JP-A-11-43646, polyester polyol and acrylic polyol are
A method of using it as an adhesion improver for a colloidal silica-filled organopolysiloxane hard coat composition is described, and although a primerless silicone-based hard coat composition containing an acrylate or methacrylate ester is proposed, its Various physical properties such as surface hardness and flexibility are not yet satisfactory, and they have not reached industrial popularity.
【0007】シリコーンハードコート組成物は、その下
の基材を傷や分解から保護するものの、特に基材が建
材、自動車等幾多のより商業性の高い用途に使われるよ
うになったことで、さらに一段と優れた機能が要求され
ている。Although the silicone hard coat composition protects the base material thereunder from scratches and decomposition, since the base material has come to be used in many more commercial applications such as building materials and automobiles, Further superior functions are required.
【0008】シリコーンハードコートには、その他数多
くの要求性能が存在する。例えば、透明基材に対して用
いるときは、ハードコートは摩耗を受けた後も実質的に
透明のままでなければならない。さらに、ハードコート
は柔軟でなければならない。また、良好な歪−微小亀裂
特性を有していなければならないことも多々ある。さら
に、コーティングはプライマー層なしで良好な密着性を
示すことが望ましく、塗布及び硬化が比較的簡単である
方が好ましい。There are many other performance requirements for silicone hard coats. For example, when used on transparent substrates, the hardcoat should remain substantially transparent after being subjected to abrasion. Furthermore, the hard coat must be flexible. Also, it often has to have good strain-microcrack properties. Furthermore, it is desirable that the coating exhibit good adhesion without the primer layer, and it is preferred that it be relatively simple to apply and cure.
【0009】これらの現状に鑑み、数多くのハードコー
ト材料が開発されてきた。例えば特開平3−28763
4号公報には、カルボキシル基含有(メタ)アクリル酸
エステル共重合体の被膜を介して、シリコーン系界面活
性剤を含むラダー型シリコーンオリゴマーの硬化被膜
を、ポリカーボネート成形品にコートしたものが開示さ
れている。このラダー型シリコーンオリゴマーは分子量
が高く、硬化時の体積減少が少ないことから、クラック
等の欠点は改良することができるが、ポリシロキサンの
重合度が高すぎるため、ポリカーボネートへの密着性に
乏しく、曲げに対する柔軟性も満足できるものではな
い。In view of these circumstances, many hard coat materials have been developed. For example, JP-A-3-28763
Japanese Patent Laid-Open No. 4 (1994) discloses a polycarbonate molded article coated with a cured coating of a ladder-type silicone oligomer containing a silicone-based surfactant through a coating of a carboxyl group-containing (meth) acrylic acid ester copolymer. ing. Since this ladder type silicone oligomer has a high molecular weight and has a small volume reduction upon curing, defects such as cracks can be improved, but since the degree of polymerization of polysiloxane is too high, the adhesion to polycarbonate is poor, Flexibility against bending is also unsatisfactory.
【0010】このような欠点を改良したハードコート材
料として、有機−無機ハイブリッド高分子材料が挙げら
れる。その各成分の分散粒子径はサブミクロンからナノ
メーターオーダー以下であり、分子レベルでの分散も可
能である。その調製方法としては、有機単量体や有機重
合体と、アルキルシロキサンのような無機骨格含有化合
物とを、ラジカル共重合させる方法及び有機重合体に側
鎖としてアルコキシシランのような無機官能基を結合さ
せて、その後これを架橋させる方法等が知られている。An organic-inorganic hybrid polymer material can be mentioned as a hard coat material which has improved such drawbacks. The dispersed particle size of each component is in the order of submicron to nanometer, and dispersion at the molecular level is also possible. The preparation method includes a method of radically copolymerizing an organic monomer or an organic polymer and an inorganic skeleton-containing compound such as an alkylsiloxane, and an inorganic functional group such as an alkoxysilane as a side chain in the organic polymer. A method of binding and then cross-linking the same is known.
【0011】例えば、特開平8−104710号公報及
び特開平8−104711号公報には、アルコキシシリ
ル基末端アゾ系開始剤を用いてビニル単量体をラジカル
重合させ、得られるアルコキシシリル基末端ビニル重合
体を加水分解、縮合して有機−無機ハイブリッド高分子
材料を得る方法が記載されている。For example, in JP-A-8-104710 and JP-A-8-104711, an alkoxysilyl group-terminated vinyl obtained by radically polymerizing a vinyl monomer using an alkoxysilyl group-terminated azo initiator is disclosed. A method for obtaining an organic-inorganic hybrid polymer material by hydrolyzing and condensing a polymer is described.
【0012】これらには、ビニル重合体としてポリスチ
レン、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂等が記載されてい
る。しかしながら、ビニル重合体はその含有量が多くな
ると耐熱性及び機械的強度が低下する。そのため、高性
能のハードコートを作るには成分のほとんどをシロキサ
ン結合にする方が望ましい。As the vinyl polymers, polystyrene, polyvinyl chloride, acrylic resin and the like are described therein. However, when the content of the vinyl polymer increases, the heat resistance and mechanical strength decrease. Therefore, it is desirable that most of the components be siloxane-bonded in order to produce a high-performance hard coat.
【0013】Macromolecules、第25
巻、第4309頁、1992年には、ポリアルキレンオ
キサイドの主鎖にアルコキシシリル基を結合させ、次い
で加水分解、縮合する方法が記載されている。更に、M
acromol.Chem.Macromol.Sym
p.第42/43巻、第303頁、1991年には、上
記主鎖としてポリオキサゾリンが、そしてJ.App
l.Polym.Sci.第58巻、第1263頁、1
995年には、セルロース重合体が記載されている。し
かしながら、これら先行技術で主鎖として開示されてい
る重合体は全て親水性である。親水性重合体は、吸湿性
であり、耐水性に乏しいので、プラスチック成形品、シ
ーリング材、塗料の原料、構造材料及びハードコート材
等に用いるには不適切である。Macromolecules, No. 25
Vol. 4, pg. 4309, 1992 describes a method in which an alkoxysilyl group is bonded to the main chain of polyalkylene oxide, followed by hydrolysis and condensation. Furthermore, M
acromol. Chem. Macromol. Sym
p. 42/43, page 303, 1991, polyoxazoline as the main chain, and J. App
l. Polym. Sci. Volume 58, pp. 1263, 1
In 995, cellulose polymers are described. However, the polymers disclosed in these prior art as backbones are all hydrophilic. Since the hydrophilic polymer is hygroscopic and has poor water resistance, it is unsuitable for use in plastic moldings, sealing materials, raw materials for paints, structural materials, hard coating materials and the like.
【0014】重付加・重縮合等の共有結合を反応過程に
多く含む有機−無機ハイブリッド材料は、強固な結合力
が得られる反面、ラジカルによる反応制御の難しさや諸
物性の再現性が乏しいといった問題や、有機成分の縮合
に伴う体積変化が残留応力やひび割れの原因になるとい
った問題があった。Organic-inorganic hybrid materials containing a large number of covalent bonds such as polyaddition and polycondensation in the reaction process can obtain a strong binding force, but on the other hand, they are difficult to control the reaction by radicals and have poor reproducibility of various physical properties. Also, there is a problem that the volume change due to the condensation of organic components causes residual stress and cracking.
【0015】さらに、特開平11−302528号公報
には、ビスフェノールA類とエピハロヒドリン及びアル
コキシシラン類から、フェノキシ樹脂−ケイ素系ハイブ
リッド材料用溶液組成物を得る方法が記載されている。Further, JP-A No. 11-302528 describes a method for obtaining a phenoxy resin-silicon hybrid material solution composition from bisphenol A, epihalohydrin and alkoxysilane.
【0016】これについては優れた硬度を有するもの
の、透明プラスチックに用いるのに非常に重要な要素で
ある柔軟性にはなお改良の余地があり、組成を変えるこ
とで硬度と柔軟性のバランスを広い範囲で調整するとい
う点でも十分とはいえない。Although it has excellent hardness, there is still room for improvement in flexibility, which is a very important factor for use in transparent plastics, and the composition can be changed to broaden the balance between hardness and flexibility. It is not enough in terms of adjusting the range.
【0017】上記の問題を解決するために、優れた表面
硬度、曲げ柔軟性等の物性を備えた工業的に普及しうる
ハードコート膜及びその簡便かつ実用的な製造方法が切
望されていた。In order to solve the above problems, an industrially popular hard coat film having excellent physical properties such as surface hardness and bending flexibility, and a simple and practical production method thereof have been earnestly desired.
【0018】[0018]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
問題を解決するものであり、その目的とするところは、
シリカマトリックス中に少量の有機高分子を均一に分散
させることで、表面硬度、曲げ柔軟性及び耐水性に優れ
た有機−無機ハイブリッドハードコート塗料及びその簡
便かつ実用的な製造方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is intended to solve the above-mentioned conventional problems, and its object is to:
By uniformly dispersing a small amount of an organic polymer in a silica matrix, it is possible to provide an organic-inorganic hybrid hard coat coating having excellent surface hardness, bending flexibility and water resistance, and a simple and practical production method thereof. is there.
【0019】[0019]
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決するために鋭意検討した結果、シリカマトリック
ス中に均一に分散させる有機高分子として、フェニル基
含有有機重合体を選択した場合、均一分散を確保するた
めには、ポリシロキサンオリゴマーからのゾル−ゲル法
によるシロキサン重合体マトリックスの形成に際し、フ
ェニル基を含む有機官能基を有するアルコキシシランの
使用が有効であることを見出し、本発明を完成した。本
発明の要旨は、ポリシロキサンオリゴマーとフェニル基
を含む有機官能基を有するアルコキシシランとからゾル
−ゲル法により合成されるシロキサン重合体及びそのマ
トリックス中に均一に分散されたフェニル基含有有機重
合体を含むことを特徴とする有機−無機ハイブリッドハ
ードコート塗料に存する。Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have selected a phenyl group-containing organic polymer as an organic polymer to be uniformly dispersed in a silica matrix. In order to ensure uniform dispersion, it was found that use of an alkoxysilane having an organic functional group containing a phenyl group is effective in forming a siloxane polymer matrix from a polysiloxane oligomer by a sol-gel method. Completed the invention. The gist of the present invention is a siloxane polymer synthesized by a sol-gel method from a polysiloxane oligomer and an alkoxysilane having an organic functional group containing a phenyl group, and a phenyl group-containing organic polymer uniformly dispersed in the matrix. An organic-inorganic hybrid hard coat coating composition characterized by containing
【0020】本発明の有機−無機複合材料は、ポリシロ
キサンオリゴマーとフェニル基を含む有機官能基を有す
るアルコキシシランを、ゾル−ゲル法により加水分解、
重縮合することにより該フェニル基を含む有機官能基が
均一に分散したシロキサン重合体を得る工程及びフェニ
ル基含有有機重合体を該シロキサン重合体にπ−π電子
相互作用により均一に分散させる工程を包含する方法に
より製造されることが好ましい。The organic-inorganic composite material of the present invention is obtained by hydrolyzing a polysiloxane oligomer and an alkoxysilane having an organic functional group containing a phenyl group by a sol-gel method.
A step of obtaining a siloxane polymer in which the phenyl group-containing organic functional group is uniformly dispersed by polycondensation, and a step of uniformly dispersing the phenyl group-containing organic polymer in the siloxane polymer by π-π electron interaction. It is preferably produced by the method including.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】本発明のハードコートの基本構造
本発明の有機−無機ハイブリッドハードコート塗料を製
造する好ましい態様においては、まず、ポリシロキサン
オリゴマーとフェニル基を含む有機官能基を分子内に少
なくとも1個有するアルコキシシランを有機溶剤中に溶
解させ、その状態でゾル−ゲル法によって加水分解、重
縮合する工程によりフェニル基を含む有機官能基で改質
されたシロキサン重合体を作製する。次に、この分散液
中にフェニル基含有有機重合体を投入し、よく混合する
工程により、π−π電子相互作用による均一分散した有
機−無機ハイブリッドハードコート塗料が得られる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In a preferred embodiment for producing the organic-inorganic hybrid hard coat coating composition of the present invention , first, a polysiloxane oligomer and an organic functional group containing a phenyl group are incorporated into the molecule. A siloxane polymer modified with an organic functional group containing a phenyl group is produced by a step of dissolving at least one alkoxysilane in an organic solvent and subjecting it to hydrolysis and polycondensation by a sol-gel method. Next, an organic-inorganic hybrid hard coat paint uniformly dispersed by π-π electron interaction is obtained by the step of adding a phenyl group-containing organic polymer to this dispersion and mixing them well.
【0022】本発明において、π電子を含む有機官能基
を有するアルコキシシランは、ポリシロキサンオリゴマ
ーとフェニル基含有有機重合体とを、π−π電子相互作
用によりなじませる目的、すなわち界面改質剤として用
いるものである。In the present invention, the alkoxysilane having an organic functional group containing π electrons is used as an interface modifier for the purpose of making the polysiloxane oligomer and the phenyl group-containing organic polymer fit together by π-π electron interaction. It is used.
【0023】従って、フェニル基を含む有機官能基を有
するアルコキシシランは、一般には非相溶なポリシロキ
サンオリゴマーとフェニル基含有有機重合体の両者に親
和性を示す必要がある。また、本発明のハードコートで
は、シロキサン重合体の架橋密度を上げて表面硬度を上
げ、該フェニル基含有有機重合体の分散により柔軟性を
付与するという基本構造上、柔軟性に優れた高分子化合
物を用いることが好ましい。Therefore, an alkoxysilane having an organic functional group containing a phenyl group is generally required to have an affinity for both the incompatible polysiloxane oligomer and the phenyl group-containing organic polymer. Further, in the hard coat of the present invention, a polymer excellent in flexibility has a basic structure of increasing the crosslink density of the siloxane polymer to increase the surface hardness and imparting flexibility by dispersing the phenyl group-containing organic polymer. Preference is given to using compounds.
【0024】フェニル基含有有機重合体
フェニル基含有有機重合体の主骨格としては、具体的に
は、ポリスチレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポ
リエステル、ポリフェニレンエーテル、ポリサルホン、
ポリエーテルサルホン、ポリフタルアミド、ポリフェニ
レンサルファイド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリ
エーテルイミド等の熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマ
ー前駆体、又は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、アク
リル樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、尿素樹脂、
シリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂前駆体等が挙げられ
る。 Phenyl Group-Containing Organic Polymer Specific examples of the main skeleton of the phenyl group-containing organic polymer include polystyrene, polyamide, polycarbonate, polyester, polyphenylene ether, polysulfone,
Thermoplastic resins and thermoplastic elastomer precursors such as polyether sulfone, polyphthalamide, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyimide, polyetherimide, or phenol resin, epoxy resin, acrylic resin, melamine resin, alkyd resin, urea resin,
Examples include thermosetting resin precursors such as silicone resins.
【0025】この中でも熱可塑性樹脂が好ましく、π−
π電子相互作用による親和性という点で、ポリスチレ
ン、ポリフェニレンエーテルがより好ましい。Of these, thermoplastic resins are preferable, and π-
Polystyrene and polyphenylene ether are more preferable in terms of affinity due to π electron interaction.
【0026】フェニル基含有有機重合体は、上述したよ
うな重合体や前駆体の1成分を主骨格としたものでもよ
く、これら多成分の共重合体骨格でもよい。また、複数
種を混合したものでもよく、分岐状、線状いずれの形状
でもよい。フェニル基含有有機重合体はいかなる方法で
合成されたものであってもよい。The phenyl group-containing organic polymer may be a polymer having one component of the above-mentioned polymer or precursor as a main skeleton, or a copolymer skeleton of these multi-components. Further, a mixture of a plurality of types may be used, and a branched shape or a linear shape may be used. The phenyl group-containing organic polymer may be synthesized by any method.
【0027】フェニル基含有有機重合体の分子量は、フ
ェニル基を含む有機官能基で改質されたシロキサン重合
体に良好な相溶性を示す程度とすることが好ましい。シ
リカマトリックスの網目に入ることが望ましいため、分
子量が大きすぎるのは好ましくない。すなわち、分子量
が大きすぎると相分離が起こりやすくなる。一方、分子
量が小さすぎると該フェニル基含有有機重合体成分の安
定性が低下し、揮散又は表面にブリードアウトしてくる
といった問題が出てくる。このため、一般にポリスチレ
ン換算のGPC重量平均分子量で約1000〜1000
00、好ましくは約1000〜10000の範囲である
のが望ましい。The molecular weight of the phenyl group-containing organic polymer is preferably such that it exhibits good compatibility with the siloxane polymer modified with an organic functional group containing a phenyl group. It is not preferable that the molecular weight is too high, since it is desirable that the silica matrix meshes. That is, if the molecular weight is too large, phase separation easily occurs. On the other hand, if the molecular weight is too small, the stability of the phenyl group-containing organic polymer component will decrease, and problems such as volatilization or bleeding out to the surface will occur. Therefore, generally, the polystyrene-converted GPC weight average molecular weight is about 1000 to 1000.
00, preferably in the range of about 1000 to 10,000.
【0028】ポリシロキサンオリゴマー
フェニル基を含む有機官能基で改質されたシロキサン重
合体の原料となるポリシロキサンオリゴマーは、アルコ
キシシラン化合物を加水分解、重縮合して調製されたも
のでも、市販されているポリシロキサンオリゴマーを用
いても構わない。工程や合成に要する時間を大幅に削減
できるという点で市販されているポリシロキサンオリゴ
マーを用いることがより好ましい。 Polysiloxane Oligomer The polysiloxane oligomer used as a raw material for a siloxane polymer modified with an organic functional group containing a phenyl group is a commercially available product prepared by hydrolyzing and polycondensing an alkoxysilane compound. It is also possible to use an existing polysiloxane oligomer. It is more preferable to use a commercially available polysiloxane oligomer because the time required for the steps and the synthesis can be significantly reduced.
【0029】該ポリシロキサンオリゴマーは、ポリプロ
ピレングリコール換算のGPC重量平均分子量で約20
0〜5000、好ましくは約500〜2000の範囲で
あるのが望ましい。分子量が高すぎると、フェニル基を
含む有機官能基を有するアルコキシシラン成分がシロキ
サン重合体の中に均一に分散することを妨げ、表面及び
内部に存在する水酸基等が少なすぎるため、ポリカーボ
ネート等の基材への密着性に乏しく、好ましくない。さ
らに、曲げ柔軟性も低下してしまう。逆に分子量が低い
とゾル液の合成に時間がかかり、工業上望ましくない。The polysiloxane oligomer has a GPC weight average molecular weight of about 20 in terms of polypropylene glycol.
Desirably, it is in the range of 0 to 5000, preferably about 500 to 2000. If the molecular weight is too high, the alkoxysilane component having an organic functional group containing a phenyl group is prevented from being uniformly dispersed in the siloxane polymer, and the number of hydroxyl groups present on the surface and inside is too small. Adhesion to the material is poor, which is not preferable. Further, bending flexibility is also reduced. On the contrary, when the molecular weight is low, it takes time to synthesize the sol solution, which is industrially undesirable.
【0030】フェニル基を含む有機官能基を有するアル
コキシシラン
フェニル基を含む有機官能基を有するアルコキシシラン
は、π−π電子相互作用によりフェニル基含有有機重合
体をシロキサン重合体中に均一に分散させるため、共役
・非共役を問わず少なくとも1つのπ電子を分子中に有
する必要がある。該アルコキシシランはいかなる方法で
合成されたものであってもよい。 Al having an organic functional group containing a phenyl group
The alkoxysilane having an organic functional group containing a coxylsilane phenyl group uniformly disperses a phenyl group-containing organic polymer in a siloxane polymer by a π-π electron interaction, and therefore, at least one π group is conjugated or unconjugated. It is necessary to have an electron in the molecule. The alkoxysilane may be synthesized by any method.
【0031】また、該アルコキシシランは、フェニル基
含有有機重合体の主骨格と少なくともπ−π電子相互作
用を有するものであれば良く、必ずしも該有機高分子と
同一の骨格である必要はない。コスト面を考慮すると市
販されていることが望ましい。The alkoxysilane may be one having at least π-π electron interaction with the main skeleton of the phenyl group-containing organic polymer, and does not necessarily have the same skeleton as the organic polymer. Considering the cost, it is desirable that the product be on the market.
【0032】該アルコキシシランとしては、π電子を含
む有機官能基さえ持っていればあらゆるタイプのもの
を、単独又は組み合わせて用いることができる。第1の
タイプは、フェニル基含有アルコキシシランであり、下
記式(1)で表される化合物である。
式(1): XaYbSi(OR)c
[式中、Xは、フェニル基含有基、好ましくはフェニル
基、フェネチル基、フェノキシ基、フェノキシアルキル
基及びN−フェニルアミノアルキル基から選ばれる少な
くとも1種であり、Yは、炭素数1〜5のアルコキシ基
又は水酸基であり、Rは、1〜5のアルキル基であり、
複数個のX及びRは同一でも異なってもよい。aは、1
又は2であり、cは、2又は3であり、a+b+cは、
4である。]As the alkoxysilane, any type can be used alone or in combination as long as it has an organic functional group containing π electrons. The first type is a phenyl group-containing alkoxysilane, which is a compound represented by the following formula (1). Formula (1): XaYbSi (OR) c [In the formula, X is at least one selected from a phenyl group-containing group, preferably a phenyl group, a phenethyl group, a phenoxy group, a phenoxyalkyl group and an N-phenylaminoalkyl group. Yes, Y is an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms or a hydroxyl group, R is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms,
A plurality of X and R may be the same or different. a is 1
Or 2, c is 2 or 3, and a + b + c is
It is 4. ]
【0033】フェニル基含有アルコキシシランについ
て、最も好ましいものを具体的に例示すれば、フェニル
トリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フ
ェネチルトリメトキシシラン、フェネチルトリエトキシ
シラン、フェノキシトリメトキシシラン、フェノキシト
リエトキシシラン、3−フェノキシプロピルトリメトキ
シシラン、3−フェノキシプロピルトリエトキシシラ
ン、N−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、
N−フェニルアミノプロピルトリエトキシシラン等のト
リアルコキシシラン類が挙げられる。Specific examples of the most preferred phenyl group-containing alkoxysilanes are phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, phenethyltrimethoxysilane, phenethyltriethoxysilane, phenoxytrimethoxysilane and phenoxytriethoxysilane. , 3-phenoxypropyltrimethoxysilane, 3-phenoxypropyltriethoxysilane, N-phenylaminopropyltrimethoxysilane,
Examples include trialkoxysilanes such as N-phenylaminopropyltriethoxysilane.
【0034】第2のタイプは、シランカップリング剤で
あり、ポリカーボネート等の基板にプライマーを用いる
ことなくコーティングする場合には、公知のシランカッ
プリング剤を目的に応じて用いることができる。それに
より密着性その他物性の調節が可能である。該シランカ
ップリング剤はコスト面を考慮すると市販されているこ
とが望ましい。例示すると、下記式(2)で表される化
合物である。
式(2): ZSi(OR)3
[Zは、カップリング性官能基、好ましくは(メタ)ア
クリル基、エポキシ基、イソシアネート基、アミノ基、
チオール基、ビニル基、カルボキシル基、酸ハロゲン化
物基、酸無水物基及びハロゲン基から選ばれる基であ
り、Rは、炭素数1〜5のアルキル基であり、複数個の
Rは同一でも異なってもよい。]The second type is a silane coupling agent, and when a substrate such as polycarbonate is coated without using a primer, a known silane coupling agent can be used according to the purpose. Thereby, the adhesion and other physical properties can be adjusted. It is desirable that the silane coupling agent is commercially available from the viewpoint of cost. Exemplifying is a compound represented by the following formula (2). Formula (2): ZSi (OR) 3 [Z is a coupling functional group, preferably a (meth) acryl group, an epoxy group, an isocyanate group, an amino group,
A group selected from a thiol group, a vinyl group, a carboxyl group, an acid halide group, an acid anhydride group and a halogen group, R is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and a plurality of Rs are the same or different. May be. ]
【0035】シランカップリング剤について、さらに具
体的に例示すれば、3−イソシアネートプロピルトリエ
トキシシラン、2−イソシアネートエチルトリn−プロ
ポキシシラン等のイソシアネート基を有する(アルキ
ル)アルコキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリ
エトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシ
ル)エチルトリメトキシシラン、3,4−エポキシブチ
ルトリメトキシシラン等のエポキシ基を有する(アルキ
ル)アルコキシシラン、カルボキシメチルトリエトキシ
シラン等のカルボキシル基を有する(アルキル)アルコ
キシシラン、3−(トリエトキシシリル)−2−メチル
プロピルコハク酸無水物等の酸無水物基を有するアルコ
キシシラン、2−(4−クロロスルフォニルフェニル)
エチルトリエトキシシラン等の酸ハロゲン化物基を有す
るアルコキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシ
シラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−
2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキ
シシランN−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキ
シシラン等のアミノ基を有する(アルキル)アルコキシ
シラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、
2−メルカプトエチルトリエトキシシラン等のチオール
基を有する(アルキル)アルコキシシラン、ビニルトリ
メトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等のビニル
基を有する(アルキル)アルコキシシラン、3−メタク
リロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロ
キシプロピルトリエトキシシラン等のメタクリル基を有
する(アルキル)アルコキシシラン、トリエトキシフル
オロシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、
3−ブロモプロピルトリエトキシシラン等のハロゲン基
を有する(アルキル)アルコキシシランを挙げることが
できる。Specific examples of the silane coupling agent include (alkyl) alkoxysilanes having an isocyanate group such as 3-isocyanatepropyltriethoxysilane and 2-isocyanateethyltri-n-propoxysilane, and 3-glycid. (Alkyl) alkoxysilanes having epoxy groups such as xypropyltriethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, and 3,4-epoxybutyltrimethoxysilane, and carboxyls such as carboxymethyltriethoxysilane. (Alkyl) alkoxysilane having a group, alkoxysilane having an acid anhydride group such as 3- (triethoxysilyl) -2-methylpropylsuccinic anhydride, 2- (4-chlorosulfonylphenyl)
Alkoxysilanes having acid halide groups such as ethyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, N-
(Alkyl) alkoxysilane having amino group such as 2- (aminoethyl) -3-aminopropyltriethoxysilane N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane,
(Alkyl) alkoxysilane having thiol group such as 2-mercaptoethyltriethoxysilane, (alkyl) alkoxysilane having vinyl group such as vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3 A (alkyl) alkoxysilane having a methacryl group such as methacryloxypropyltriethoxysilane, triethoxyfluorosilane, 3-chloropropyltrimethoxysilane,
Mention may be made of (alkyl) alkoxysilanes having halogen groups such as 3-bromopropyltriethoxysilane.
【0036】ゾル−ゲル法
ゾル−ゲル法による加水分解、重縮合とは、金属アルコ
キシド化合物又は金属アルコキシ基を有する重合体を水
と反応させることでアルコキシ基を水酸基に変換し、次
いでこの水酸基を同時進行的に重縮合させることにより
シラノール基(金属水酸化物基、例えば−SiOH)を
有する化合物又は重合体が脱水反応又は隣接した分子と
脱アルコール反応を生じ、無機的な共有結合を介して3
次元的に架橋する反応を言う。この際、重縮合反応は二
つのヒドロキシ金属基の脱水反応が最も起こりやすい
が、それだけではなく、他の水酸基やアミノ基、カルボ
キシル基等の活性水素を有する官能基とも起こりうる。The sol - gel method sol - hydrolysis by gel method, a polycondensation, the polymer having a metal alkoxide compound or a metal alkoxy group to convert the alkoxy group into a hydroxyl group by reaction with water, then the hydroxyl group A compound or polymer having a silanol group (metal hydroxide group, for example, -SiOH) undergoes a dehydration reaction or a dealcohol reaction with an adjacent molecule by simultaneous polycondensation, through an inorganic covalent bond. Three
Refers to the reaction of dimensional crosslinking. At this time, the polycondensation reaction is most likely to be a dehydration reaction of two hydroxy metal groups, but not only that, it may also occur with a functional group having active hydrogen such as another hydroxyl group, an amino group or a carboxyl group.
【0037】加水分解反応に用いられる水は、全てのア
ルコキシ基を水酸基に変換するために必要な量を添加し
てもよいし、反応系中の水分を利用したり、大気中の水
分を吸湿させて行ってもよい。反応条件としては、室温
〜80℃で1〜96時間程度が望ましい。またその際、
塩酸、硫酸、酢酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエン
スルホン酸等の酸性触媒や水酸化ナトリウム、水酸化カ
リウム、アンモニア、アンモニウム塩類、トリエチルア
ミン、ピペリジン、1,8−ジアザビシクロ[5,4,
0]−7−ウンデセン(DBU)等の塩基性触媒、金属
系キレート触媒等を用いてもよい。Water used in the hydrolysis reaction may be added in an amount necessary for converting all alkoxy groups into hydroxyl groups, or the water in the reaction system may be used or the water in the atmosphere may be absorbed. You may let me go. The reaction conditions are preferably room temperature to 80 ° C. for about 1 to 96 hours. At that time,
Acid catalysts such as hydrochloric acid, sulfuric acid, acetic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, etc., sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia, ammonium salts, triethylamine, piperidine, 1,8-diazabicyclo [5,4,4]
A basic catalyst such as 0] -7-undecene (DBU), a metal chelate catalyst, or the like may be used.
【0038】ゾル−ゲル反応に用いられる溶媒は、原料
であるポリシロキサンオリゴマー及びπ電子を含む有機
官能基を有するアルコキシシラン並びに合成されるシロ
キサン重合体及びフェニル基含有有機重合体を溶解しう
るものであれば、特に制限はない。具体的に例示すれ
ば、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,3
−ジオキサン、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル等
のエーテル系溶剤、ベンゼン、トルエン、n−ヘキサン
等の炭化水素系溶剤、クロロホルム、ジクロロメタン、
ジクロロエタン、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水
素系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキ
サノン等のケトン系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル等の
エステル系溶剤、メタノール、エタノール、n−プロパ
ノール、イソプロパノール等のアルコール系溶剤及び上
記した溶剤の混合溶剤が挙げられるが、これらに限定さ
れるものではない。一般的にはアルコール系溶剤のよう
な極性溶剤が用いられることが多いが、本発明のコート
液の合成では、フェニル基含有有機重合体とポリオルガ
ノシロキサンオリゴマーの溶解性の理由から、テトラヒ
ドロフラン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキサン
又はそれらを用いた混合溶媒を用いることが好ましい。The solvent used in the sol-gel reaction is capable of dissolving the polysiloxane oligomer as a raw material, the alkoxysilane having an organic functional group containing π electrons, the siloxane polymer to be synthesized and the phenyl group-containing organic polymer. If so, there is no particular limitation. As a specific example, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,3
-Ether solvents such as dioxane, diethyl ether, dibutyl ether, hydrocarbon solvents such as benzene, toluene, n-hexane, chloroform, dichloromethane,
Halogenated hydrocarbon solvents such as dichloroethane and chlorobenzene, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone and cyclohexanone, ester solvents such as ethyl acetate and butyl acetate, alcohol solvents such as methanol, ethanol, n-propanol and isopropanol, and the above. Examples thereof include mixed solvents of the above solvents, but are not limited thereto. In general, a polar solvent such as an alcohol solvent is often used, but in the synthesis of the coating liquid of the present invention, tetrahydrofuran, 1 or 2 is used because of the solubility of the phenyl group-containing organic polymer and the polyorganosiloxane oligomer. , 4-dioxane, 1,3-dioxane, or a mixed solvent containing them is preferably used.
【0039】本発明における加水分解、重縮合過程で
は、ポリシロキサンオリゴマーとフェニル基を含む有機
官能基を有するアルコキシシランとを溶媒中であらかじ
め混合溶解した後、ゾル−ゲル反応を行ってもよいし、
先にどちらか一方の成分を加水分解した後、他方を添加
し、続けて加水分解を行ってもよい。いずれの場合にお
いても、添加水量はアルコキシ基が全てシロキサン結合
に変わるために要する最少の量(以下、化学量論比とい
う)に対し80から150%の範囲内にあることが望ま
しい。この範囲より小さいと加水分解が不十分になり、
逆に大きいとフェニル基含有有機重合体と比較的多量の
水を溶媒中に共存させることになるため、均一分散が難
しくなる。In the hydrolysis and polycondensation process in the present invention, the sol-gel reaction may be carried out after the polysiloxane oligomer and the alkoxysilane having an organic functional group containing a phenyl group are mixed and dissolved in a solvent in advance. ,
After hydrolyzing either one of the components first, the other component may be added and the hydrolysis may be continued. In any case, the amount of added water is preferably in the range of 80 to 150% with respect to the minimum amount (hereinafter referred to as stoichiometric ratio) required for converting all the alkoxy groups into siloxane bonds. If it is less than this range, hydrolysis becomes insufficient,
On the other hand, if it is large, a phenyl group-containing organic polymer and a relatively large amount of water will coexist in the solvent, making uniform dispersion difficult.
【0040】さらに、先にフェニル基含有有機重合体を
溶媒中であらかじめ溶解した後、ポリシロキサンオリゴ
マーとフェニル基を含む有機官能基を有するアルコキシ
シランでゾル−ゲル反応を行ってもよい。この場合は、
まだゾル−ゲル反応に水が十分消費されていないため、
該有機高分子と比較的多量の水を溶媒中に共存させるこ
とになる。そのため、添加水量を少な目に抑える必要が
あり、シロキサン結合の高密度化及び該有機高分子の均
一分散には一般にやや不利となる。以上のような方法に
よって得られた液をコート液という。Further, the phenyl group-containing organic polymer may be previously dissolved in a solvent, and then a sol-gel reaction may be carried out with a polysiloxane oligomer and an alkoxysilane having an organic functional group containing a phenyl group. in this case,
Since not enough water has been consumed for the sol-gel reaction yet,
The organic polymer and a relatively large amount of water coexist in the solvent. Therefore, it is necessary to suppress the amount of added water to a small amount, which is generally disadvantageous for increasing the density of siloxane bonds and uniformly dispersing the organic polymer. The liquid obtained by the above method is called a coating liquid.
【0041】各成分の重量組成
ポリシロキサンオリゴマーの重量:π電子を含む有機官
能基を有するアルコキシシラン(フェニル基含有アルコ
キシシラン及びシランカップリング剤を含む)の全重量
の比率は、要求物性に応じて変化するが、一般に好まし
くは95:5〜20:80、より好ましくは90:10
〜25:75である。ポリシロキサンオリゴマーの使用
量が少なすぎると表面硬度が不十分となるために材料の
特性が低下する。また、ポリシロキサンオリゴマーの使
用量が多すぎるとひび割れが発生し易くなり、フェニル
基含有有機重合体の均一分散が難しくなる上、密着性・
柔軟性といった特性付与が難しくなる。 Weight composition of each component Polysiloxane oligomer weight: The ratio of the total weight of the alkoxysilane having an organic functional group containing π electrons (including the phenyl group-containing alkoxysilane and the silane coupling agent) depends on the required physical properties. However, it is preferably 95: 5 to 20:80, more preferably 90:10.
~ 25: 75. If the amount of the polysiloxane oligomer used is too small, the surface hardness will be insufficient and the material properties will deteriorate. Also, if the amount of polysiloxane oligomer used is too large, cracks easily occur, making it difficult to uniformly disperse the phenyl group-containing organic polymer, and also to improve the adhesion.
It becomes difficult to give characteristics such as flexibility.
【0042】シランカップリング剤に対するフェニル基
含有アルコキシシランの重量比については特に制限が無
く、これも要求物性に応じて変化する。材料への特性付
与という点を考慮するとフェニル基含有アルコキシシラ
ン成分の含有率は、ゾル−ゲル法によるシロキサン重合
体合成時に添加するπ電子を含む有機官能基を有するア
ルコキシシランの全重量に対し5%以上であることが望
ましい。There is no particular limitation on the weight ratio of the phenyl group-containing alkoxysilane to the silane coupling agent, which also changes depending on the required physical properties. In consideration of imparting properties to the material, the content ratio of the phenyl group-containing alkoxysilane component is 5 with respect to the total weight of the alkoxysilane having an organic functional group containing a π electron added during the synthesis of the siloxane polymer by the sol-gel method. % Or more is desirable.
【0043】フェニル基含有有機重合体の添加量は特に
制限はなく、最も好ましい範囲は濃度・添加水量等によ
っても変化するが、硬度・透明性・均一性を考慮すると
コート液の総重量に対し10%未満であることが好まし
い。また、有機高分子の添加は比較的微量でも効果が得
られるが、材料への特性付与という点を考慮すると0.
1%以上であることが好ましい。The addition amount of the phenyl group-containing organic polymer is not particularly limited, and the most preferable range varies depending on the concentration, amount of added water, etc. It is preferably less than 10%. Further, the addition of the organic polymer is effective even in a relatively small amount, but in consideration of imparting characteristics to the material,
It is preferably at least 1%.
【0044】硬化塗膜
本発明におけるハードコート液を基材に塗布する方法に
は特に制限は無く、当業者にとって一般的な方法で良好
な製膜が可能である。例示的な技術としては、スプレー
塗、浸漬塗、ローラー塗、流し塗り等がある。更に縮合
反応を進め、架橋をより強固なものとしたい場合には、
様々な方法で硬化し得る。例えば、熱硬化又は赤外若し
くはマイクロ波エネルギーを利用した硬化等である。熱
硬化を例にとると、80〜200℃で10分〜4時間程
度の熱処理を行うことが好ましい。熱硬化段階中に、重
合、縮合及び部分縮合物の架橋が起こって塗膜を形成す
る。塗膜の厚さは、物品の最終用途によるところが大き
い。硬化後の厚さは、普通約1μm〜約15μmの範囲
内であり、好ましくは約2μm〜約10μmである。基
材としては、各種素材、形態のものに適用可能である
が、硬化塗膜が透明であることを考慮すると、プラスチ
ック基材、中でも透明プラスチック基材に好適である。
具体的には、ポリカーボネート樹脂シート、ポリ(メ
タ)アクリル樹脂シート又はポリカーボネート樹脂層の
片面若しくは両面に(メタ)アクリル樹脂層を設けた複
合シートの表面に硬化被膜を形成したプラスチック積層
体とするのに適している。 Cured coating film There is no particular limitation on the method of applying the hard coating liquid in the present invention to the substrate, and a good film can be formed by a method generally used by those skilled in the art. Exemplary techniques include spray coating, dip coating, roller coating, flow coating and the like. If you want to further promote the condensation reaction and make the crosslinking stronger,
It can be cured in various ways. For example, thermal curing or curing utilizing infrared or microwave energy. Taking heat curing as an example, it is preferable to perform heat treatment at 80 to 200 ° C. for about 10 minutes to 4 hours. During the heat curing stage, polymerization, condensation and crosslinking of the partial condensate occur to form a coating. The thickness of the coating depends largely on the end use of the article. The thickness after curing is usually in the range of about 1 μm to about 15 μm, preferably about 2 μm to about 10 μm. The substrate can be applied to various materials and forms, but considering that the cured coating film is transparent, it is suitable as a plastic substrate, especially a transparent plastic substrate.
Specifically, a plastic laminate in which a cured coating is formed on the surface of a polycarbonate resin sheet, a poly (meth) acrylic resin sheet or a composite sheet in which a (meth) acrylic resin layer is provided on one or both sides of a polycarbonate resin layer Suitable for
【0045】本発明における塗布に到るまでの全ての工
程において、硬化塗膜に強度、表面硬度、耐候性、耐薬
品性、難燃性、帯電防止性等の機能を向上又は新たに付
与する目的で、ヒドロキシベンゾフェノン類、ベンゾト
リアゾール類、シアノアクリレート類、ベンジリデンマ
ロネート類及びトリアジン類等の紫外線吸収剤を、ま
た、無機物含有量や重合体間の架橋密度を調整するため
に、Si、Ti、Zr、Fe、Cu、Sn、B、Al、
Ge、Ce、Ta、W等の金属、金属酸化物、金属錯
体、無機塩、シラザン類等を共存させてもよい。また、
ゲル化、乾燥、熱処理の際に生じる可能性があるクラッ
クを抑制するために、ホルムアミドやジメチルホルムア
ミド、ジオキサン、シュウ酸等を乾燥抑制剤として加え
てもよいし、添加物としてアセチルアセトン等を加えて
もよい。In all steps up to coating in the present invention, the cured coating film is improved or newly provided with functions such as strength, surface hardness, weather resistance, chemical resistance, flame retardancy and antistatic property. For the purpose, UV absorbers such as hydroxybenzophenones, benzotriazoles, cyanoacrylates, benzylidene malonates and triazines, and Si, Ti to adjust the inorganic content and the crosslink density between polymers are used. , Zr, Fe, Cu, Sn, B, Al,
A metal such as Ge, Ce, Ta, W, a metal oxide, a metal complex, an inorganic salt, a silazane, or the like may coexist. Also,
Gelamide, drying, in order to suppress cracks that may occur during heat treatment, formamide, dimethylformamide, dioxane, oxalic acid and the like may be added as a drying inhibitor, or by adding acetylacetone or the like as an additive. Good.
【0046】本発明の有機−無機ハイブリッドハードコ
ート(硬化塗膜)には、無機材料が有する表面硬度、耐
水性、機械的強度、耐熱性、耐候性、剛性、耐薬品性、
耐汚染性、難燃性等の特性を維持したまま、有機重合体
が有する柔軟性、耐衝撃性等の特性が良好に付与されて
おり、しかも構成成分の割合を変えることで硬度と柔軟
性のバランスを比較的広い範囲で調節が可能である。The organic-inorganic hybrid hard coat (cured coating film) of the present invention has surface hardness, water resistance, mechanical strength, heat resistance, weather resistance, rigidity, chemical resistance, and the like which inorganic materials have.
While maintaining the properties such as stain resistance and flame retardancy, the properties of the organic polymer such as flexibility and impact resistance are satisfactorily imparted, and hardness and flexibility can be changed by changing the ratio of the constituent components. The balance of can be adjusted in a relatively wide range.
【0047】このようにして得た有機−無機ハイブリッ
ドハードコート(硬化塗膜)は、シリカマトリックスの
表面に有機重合体が共有結合したものに比べて、重付加
・重縮合等の反応過程を含まないため、ラジカル反応に
よる制御の難しいことや諸物性の再現性が乏しいといっ
た問題ならびに有機成分の縮合に伴う体積変化が残留応
力やひび割れの原因になるといった問題を克服するもの
であり、フェニル基含有有機重合体がπ電子を含む有機
官能基が均一に分散したシロキサン重合体にπ−π電子
相互作用により均一に分散した高性能、高機能な材料と
なる。The organic-inorganic hybrid hard coat (cured coating film) thus obtained contains a reaction process such as polyaddition / polycondensation as compared with the one in which the organic polymer is covalently bonded to the surface of the silica matrix. Since it does not contain phenyl group, it is difficult to control by radical reaction and the reproducibility of various physical properties is poor, and the volume change due to condensation of organic components causes residual stress and cracking. The organic polymer becomes a high-performance and highly-functional material in which a siloxane polymer in which organic functional groups containing π electrons are uniformly dispersed is uniformly dispersed by π-π electron interaction.
【0048】また、π−π電子相互作用を用いることで
水素結合を用いる系で問題となる耐水性の不足を解決で
きるため、ハードコート塗料として用いるのに好適であ
る。Further, the use of π-π electron interaction can solve the lack of water resistance, which is a problem in a system using hydrogen bonds, and is therefore suitable for use as a hard coat paint.
【0049】[0049]
【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものでは
ない。The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited thereto.
【0050】[コーティング用基板]ポリカーボネート
板は、厚さ0.5mmの市販品(三菱エンジニアリング
プラスチックス製、ユーピロンシート NF−200
0)を用いた。また、ポリカーボネート/アクリル共押
出板については、PMMA(アトフィナ製、アトグラス
V−020)とポリカーボネート(三菱エンジニアリン
グプラスチックス製、ユーピロンE−2000U)を原
料として、フィードブロック式ダイを用いて共押出シー
トとしたものを用いた。該基板の表層アクリル厚さは約
20μm、全体の厚さは約0.5mmであった。また、
共押出板についてはすべてアクリル面に塗装を行ってい
る。[Coating Substrate] A polycarbonate plate is a commercially available product having a thickness of 0.5 mm (made by Mitsubishi Engineering Plastics, Iupilon sheet NF-200).
0) was used. Regarding the polycarbonate / acrylic coextruded sheet, PMMA (manufactured by Atofina, Atgras V-020) and polycarbonate (manufactured by Mitsubishi Engineering Plastics, Iupilon E-2000U) are used as a coextruded sheet using a feed block die. What was done was used. The surface acrylic thickness of the substrate was about 20 μm, and the total thickness was about 0.5 mm. Also,
All co-extruded plates are painted on the acrylic surface.
【0051】[塗料の組成設計]本明細書では、ポリカ
ーボネート/アクリル共押出板に塗布する塗料について
のみ、組成を変えて高硬度型(合成例2及び3)と柔軟
型(それ以外全部)の2種類を例示している。ただし、
これらの硬度及び柔軟性といった物性は最高限度ではな
く、透明プラスチック基板にコートすることを考慮した
範囲でバランスをとって組成設計したものである。した
がって、組成の変更によりもっと極端に硬く又は柔らか
く物性を偏らせることは可能である。また、ポリカーボ
ネート板に塗布するコート液についても同様である。[Composition Design of Paint] In the present specification, only the paint to be applied to the polycarbonate / acrylic coextruded plate is changed in composition to a high hardness type (Synthesis Examples 2 and 3) and a flexible type (all other types). Two types are illustrated. However,
The physical properties such as hardness and flexibility are not the highest limit, and the composition is designed in a balanced manner in consideration of coating on a transparent plastic substrate. Therefore, it is possible to make the physical properties more extremely hard or soft by changing the composition. The same applies to the coating liquid applied to the polycarbonate plate.
【0052】[物性評価試験片の作製]ポリカーボネー
ト板及びポリカーボネート/アクリル共押出板は、とも
に50×40mmの大きさに切断後、片面のみマスキン
グフィルムを剥がして塗料に含浸し、引き上げ速度5m
m/sで引き上げてコーティングを行った。その後、1
30℃で2時間加熱硬化して塗膜を作り、これを試験片
とした。塗膜の膜厚は研磨により塗装面に垂直に切り出
した断面の走査型電子顕微鏡写真により測定した。[Preparation of Test Pieces for Evaluation of Physical Properties] Both the polycarbonate plate and the polycarbonate / acrylic coextruded plate were cut into a size of 50 × 40 mm, the masking film was peeled off only on one side to impregnate the coating material, and the pulling speed was 5 m.
The coating was performed by pulling up at m / s. Then 1
A coating film was prepared by heating and curing at 30 ° C. for 2 hours, and this was used as a test piece. The film thickness of the coating film was measured by a scanning electron microscope photograph of a cross section cut out perpendicularly to the coated surface by polishing.
【0053】[碁盤目剥離試験]密着性を評価するため
の碁盤目剥離試験は、JIS K 5400を参考にし
て煮沸試験の前後に行った。まず、試験片にカッターナ
イフを用いて直交する縦横6本ずつの平行線を2mm間
隔で引き、碁盤目状に25個のマス目を作製した。次
に、これらのます目の上に粘着テープ(ニチバン社製
「セロハンテープ」)を貼り付け密着させた後、粘着テ
ープを瞬時に引き剥がし、試験片のコート層の剥離状態
を観察した。結果は剥がれずに残ったマス目の数で表示
した。[Cross-cut peeling test] The cross-cut peeling test for evaluating the adhesion was conducted before and after the boiling test with reference to JIS K5400. First, using a cutter knife, six vertical and horizontal parallel lines were drawn on the test piece at intervals of 2 mm to prepare 25 grids in a grid pattern. Next, an adhesive tape (“Cellophane tape” manufactured by Nichiban Co., Ltd.) was adhered and adhered onto these squares, and then the adhesive tape was instantly peeled off, and the peeled state of the coat layer of the test piece was observed. The result was displayed by the number of squares remaining without peeling.
【0054】[煮沸試験]煮沸試験はJIS K 54
00により95℃で2時間の煮沸前述の条件で熱衝撃試
験を行い、外観の変化を確認した。その後、再び碁盤目
剥離試験を行い、試験片のコート層の剥離状態を観察し
た。[Boiling test] The boiling test is conducted according to JIS K 54.
Boiled for 2 hours at 95 ° C. with No. 00, a thermal shock test was performed under the above-mentioned conditions, and a change in appearance was confirmed. After that, the cross-cut peeling test was performed again, and the peeling state of the coat layer of the test piece was observed.
【0055】[鉛筆硬度試験]鉛筆硬度の測定は鉛筆引
掻試験JIS K 5400を参考にして行い、装置は
テスター産業製クレメンス引掻硬度試験機、鉛筆は三菱
鉛筆製のuni鉛筆を用いた。測定条件は試料台の移動
速度30mm/分、荷重1.00kgとした。[Pencil Hardness Test] The pencil hardness was measured with reference to the pencil scratch test JIS K 5400. The apparatus was a Clemens scratch hardness tester manufactured by Tester Sangyo and the pencil was a uni pencil manufactured by Mitsubishi Pencil. The measurement conditions were a moving speed of the sample table of 30 mm / min and a load of 1.00 kg.
【0056】[光学特性]光学特性については、コート
層の付いた試験片に対し、色差・濁度測定器(日本電色
工業製COH−300A)を用いて全光線透過率(以下
T)、濁度(以下H)、黄変度(以下YI)を測定し
た。[Optical Properties] With respect to the optical properties, the total light transmittance (hereinafter T) of the test piece with the coat layer was measured by using a color difference / turbidity measuring device (COH-300A manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.). Turbidity (henceforth H) and yellowing degree (henceforth YI) were measured.
【0057】[曲げ柔軟性]曲げ柔軟性は、SUS30
4丸棒で180°曲げ加工してクラックの発生が生じな
い丸棒の最低半径として表示した。[Flexural Flexibility] Flexural flexibility is SUS30.
It was shown as the minimum radius of a round bar that was not bent when it was bent 180 ° with four round bars.
【0058】[ポリカーボネート/アクリル共押出板−
実施例]
合成例1
ポリシロキサンオリゴマー(三菱化学製、MKCオリゴ
マーMS56S)15g、フェニルトリメトキシシラン
(信越化学製、品番LS−2750)5g、3−メタクリ
ロキシプロピルトリメトキシシラン(チッソ製、サイラ
エース S710)28gをテトラヒドロフラン44g
に溶解した後、水8.11g、60%硝酸0.39gを
入れ、60℃に加熱しながら1日反応させる。その後、
ポリスチレン(三洋化成製、ハイマーSB75:重量平
均分子量約2000)0.5gを加えて1日撹拌するこ
とにより、有機−無機ハイブリッドハードコート塗料を
得た。該コート液は無色透明で外観の良好な均一溶液で
あった。[Polycarbonate / acrylic coextrusion plate-
Examples] Synthesis example 1 Polysiloxane oligomer (MKC oligomer MS56S manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.) 15 g, phenyltrimethoxysilane
(Shin-Etsu Chemical, product number LS-2750) 5 g, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (Chisso, Sila Ace S710) 28 g, tetrahydrofuran 44 g
Then, 8.11 g of water and 0.39 g of 60% nitric acid are added, and the mixture is reacted for 1 day while heating at 60 ° C. afterwards,
An organic-inorganic hybrid hard coat paint was obtained by adding 0.5 g of polystyrene (manufactured by Sanyo Kasei Co., Ltd., Hymer SB75: weight average molecular weight of about 2000) and stirring for 1 day. The coating solution was a colorless and transparent uniform solution having a good appearance.
【0059】実施例1
上述のポリカーボネート/アクリル共押出板に、合成例
1で得られた塗料により塗膜を得た。その膜厚は3.4
μm、光学特性(T=91.3%、H=0.1%、YI
=2.1)、密着性25、鉛筆硬度H、曲げ柔軟性10
Rであった。さらに、95℃の熱水に2時間浸漬しても
密着性、外観ともに良好であった。Example 1 A coating film was obtained from the above-mentioned polycarbonate / acrylic co-extruded plate using the coating material obtained in Synthesis Example 1. Its film thickness is 3.4
μm, optical characteristics (T = 91.3%, H = 0.1%, YI
= 2.1), adhesion 25, pencil hardness H, bending flexibility 10
It was R. Furthermore, even when immersed in hot water of 95 ° C. for 2 hours, the adhesion and appearance were good.
【0060】合成例2
ポリシロキサンオリゴマー(三菱化学製、MKCオリゴ
マーMS56S)25g、フェネチルトリメトキシシラ
ン(チッソ製、品番SIP6722.6)7g、3−メタ
クリロキシプロピルトリメトキシシラン(チッソ製、サ
イラエース S710)15gを1,4−ジオキサン4
4gに溶解した後、水8.11g、60%硝酸0.39
gを入れ、60℃に加熱しながら1日反応させる。その
後、ポリスチレン(三洋化成製、ハイマーSB75:重
量平均分子量約2000)0.5gを加えて1日撹拌す
ることにより、有機−無機ハイブリッドハードコート塗
料を得た。該コート液は無色透明で外観の良好な均一溶
液であった。Synthesis Example 2 25 g of polysiloxane oligomer (MKC oligomer MS56S manufactured by Mitsubishi Chemical), 7 g of phenethyltrimethoxysilane (manufactured by Chisso, product number SIP6722.6), 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (manufactured by Chisso, Sila Ace S710). 15 g of 1,4-dioxane 4
After dissolving in 4g, water 8.11g, 60% nitric acid 0.39
g, and react for 1 day while heating to 60 ° C. Then, 0.5 g of polystyrene (manufactured by Sanyo Kasei Co., Ltd., Hymer SB75: weight average molecular weight of about 2000) was added and stirred for 1 day to obtain an organic-inorganic hybrid hard coat paint. The coating solution was a colorless and transparent uniform solution having a good appearance.
【0061】実施例2
上述のポリカーボネート/アクリル共押出板に、合成例
2で得られた塗料により塗膜を得た。その膜厚は3.8
μm、光学特性(T=91.0%、H=0.2%、YI
=2.3)、密着性25、鉛筆硬度2H、曲げ柔軟性1
2.5Rであった。さらに、95℃の熱水に2時間浸漬
しても密着性、外観ともに良好であった。Example 2 A coating film was obtained from the coating material obtained in Synthesis Example 2 on the above-mentioned polycarbonate / acrylic coextrusion plate. Its film thickness is 3.8
μm, optical characteristics (T = 91.0%, H = 0.2%, YI
= 2.3), adhesion 25, pencil hardness 2H, bending flexibility 1
It was 2.5R. Furthermore, even when immersed in hot water of 95 ° C. for 2 hours, the adhesion and appearance were good.
【0062】合成例3
合成例1で用いたポリスチレンの代わりに、同量のポリ
2,6−ジメチルポリフェニレンエーテル(三菱ガス化
学製試作品:重量平均分子量約2600)を用いた以外
は合成例1と全く同じ条件でコート液の合成を行ったと
ころ、無色透明で外観の良好な均一分散した溶液が得ら
れた。なお、上記ポリフェニレンエーテルは、通常の
2,6−キシレノールの酸化カップリング反応により合
成されたものである。Synthetic Example 3 Synthetic Example 1 except that the same amount of poly2,6-dimethylpolyphenylene ether (prototype manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd .: weight average molecular weight of about 2600) was used in place of the polystyrene used in Synthetic Example 1. When the coating solution was synthesized under exactly the same conditions as above, a colorless and transparent solution having a good appearance and uniformly dispersed was obtained. The polyphenylene ether is synthesized by the usual oxidative coupling reaction of 2,6-xylenol.
【0063】実施例3
上述のポリカーボネート/アクリル共押出板に、合成例
3で得られた塗料により塗膜を得た。その膜厚は3.5
μm、光学特性(T=89.9%、H=0.9%、YI
=2.9)、密着性25、鉛筆硬度H、曲げ柔軟性10
Rであった。さらに、95℃の熱水に2時間浸漬しても
密着性、外観ともに良好であった。すなわち、実施例1
と比較して目視では分からない程度のわずかな透明度の
低下が確認されたが、その他全ての評価物性に差は見ら
れず、良好な塗膜が得られた。Example 3 A coating film was obtained from the coating material obtained in Synthesis Example 3 on the above polycarbonate / acrylic coextrusion plate. The film thickness is 3.5
μm, optical characteristics (T = 89.9%, H = 0.9%, YI
= 2.9), adhesion 25, pencil hardness H, bending flexibility 10
It was R. Furthermore, even when immersed in hot water of 95 ° C. for 2 hours, the adhesion and appearance were good. That is, Example 1
Although a slight decrease in transparency was confirmed to the extent that it could not be visually recognized in comparison with, no difference was observed in all other evaluation physical properties, and a good coating film was obtained.
【0064】[ポリカーボネート/アクリル共押出板−
比較例]
合成例4
合成例1で用いたポリスチレンを添加しなかった以外は
合成例1と全く同じ条件でコート液の合成を行ったとこ
ろ、無色透明で外観の良好な均一分散した溶液が得られ
た。[Polycarbonate / acrylic coextrusion plate-
Comparative Example] Synthetic Example 4 A coating solution was synthesized under exactly the same conditions as in Synthetic Example 1 except that the polystyrene used in Synthetic Example 1 was not added. As a result, a colorless, transparent and well-dispersed solution having a uniform appearance was obtained. Was given.
【0065】比較例1
上述のポリカーボネート/アクリル共押出板に合成例4
で得られた塗料により塗膜を得た。その膜厚は3.2μ
m、光学特性(T=91.1%、H=0.2%、YI=
2.3)、密着性25、鉛筆硬度H、曲げ柔軟性15R
であった。さらに、95℃の熱水に2時間浸漬しても密
着性、外観ともに良好であった。すなわち、実施例1に
比べて曲げ柔軟性の低下が確認された。Comparative Example 1 Synthesis example 4 was applied to the above polycarbonate / acrylic coextrusion plate.
A coating film was obtained from the coating material obtained in. The film thickness is 3.2μ
m, optical characteristics (T = 91.1%, H = 0.2%, YI =
2.3), adhesion 25, pencil hardness H, bending flexibility 15R
Met. Furthermore, even when immersed in hot water of 95 ° C. for 2 hours, the adhesion and appearance were good. That is, it was confirmed that the bending flexibility was lower than that in Example 1.
【0066】合成例5
合成例1で用いたフェニルトリメトキシシランの代わり
に同量のメチルトリメトキシシラン(チッソ製、D03
1A)を添加した以外は合成例1と全く同じ条件でコー
ト液の合成を行った。この場合も無色透明で外観の良好
な均一分散した溶液が得られた。Synthesis Example 5 Instead of the phenyltrimethoxysilane used in Synthesis Example 1, the same amount of methyltrimethoxysilane (D03 manufactured by Chisso Corporation) was used.
The coating liquid was synthesized under exactly the same conditions as in Synthesis Example 1 except that 1A) was added. In this case as well, a colorless and transparent solution having a good appearance and uniformly dispersed was obtained.
【0067】比較例2
ポリカーボネート/アクリル共押出板(三菱エンジニア
リングプラスチックス製、ユーピロンシート 厚さ0.
5mm)に、合成例5で得られた塗料により塗膜を得
た。その膜厚は3.3μm、光学特性(T=89.9
%、H=0.6%、YI=2.4)、密着性25、鉛筆
硬度H、曲げ柔軟性15Rであった。さらに、95℃の
熱水に2時間浸漬しても密着性、外観ともに良好であっ
た。すなわち、実施例1に比べて柔軟性の低下が確認さ
れたものの、比較例1とは差が見られなかった。この結
果はπ電子を有する有機官能基により置換されたアルコ
キシシランとフェニル基含有有機重合体が共存すること
によってはじめて均一な分散による柔軟性の付与効果が
みられることを示している。Comparative Example 2 Polycarbonate / acrylic coextruded sheet (Mitsubishi Engineering Plastics, Iupilon sheet, thickness: 0.
5 mm), a coating film was obtained from the coating material obtained in Synthesis Example 5. The film thickness is 3.3 μm, and the optical characteristics (T = 89.9)
%, H = 0.6%, YI = 2.4), adhesiveness 25, pencil hardness H, and bending flexibility 15R. Furthermore, even when immersed in hot water of 95 ° C. for 2 hours, the adhesion and appearance were good. That is, although a decrease in flexibility was confirmed as compared with Example 1, no difference was observed with Comparative Example 1. This result shows that the coexistence of the alkoxysilane substituted with the organic functional group having a π electron and the phenyl group-containing organic polymer causes the effect of imparting flexibility due to uniform dispersion.
【0068】合成例6
合成例2で用いたポリスチレンを添加しなかった以外は
合成例2と全く同じ条件でコート液の合成を行ったとこ
ろ、無色透明で外観の良好な均一分散した溶液が得られ
た。Synthesis Example 6 A coating solution was synthesized under exactly the same conditions as in Synthesis Example 2 except that the polystyrene used in Synthesis Example 2 was not added. As a result, a colorless and transparent solution having a good appearance and uniformly dispersed was obtained. Was given.
【0069】比較例3
上述のポリカーボネート/アクリル共押出板に、合成例
6で得られた塗料により塗膜を得た。その膜厚は3.6
μm、光学特性(T=91.2%、H=0.2%、YI
=2.2)、密着性25、鉛筆硬度2H、曲げ柔軟性2
0Rであった。さらに、95℃の熱水に2時間浸漬して
も密着性、外観ともに良好であった。すなわち、実施例
2に比べて曲げ柔軟性の低下が確認された。Comparative Example 3 A coating film was obtained from the above-mentioned polycarbonate / acrylic coextruded plate using the coating material obtained in Synthesis Example 6. Its film thickness is 3.6
μm, optical characteristics (T = 91.2%, H = 0.2%, YI
= 2.2), adhesion 25, pencil hardness 2H, bending flexibility 2
It was 0R. Furthermore, even when immersed in hot water of 95 ° C. for 2 hours, the adhesion and appearance were good. That is, it was confirmed that the bending flexibility was lower than that in Example 2.
【0070】[ポリカーボネート板−実施例]
合成例7
ポリシロキサンオリゴマー(三菱化学製、MKCオリゴ
マーMS56S)19g、N−フェニルアミノトリメト
キシシラン(チッソ製、品番SIP6724.0)7g、
3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(チッソ
製、サイラエースS510)21gをテトラヒドロフラ
ン44gに溶解した後、水7.78g、60%硝酸0.
39gを入れ、60℃に加熱しながら1日反応させる。
その後、ポリスチレン(三洋化成製、ハイマーSB7
5:重量平均分子量約2000)0.5gを加えて1日
撹拌することにより、有機−無機ハイブリッドハードコ
ート塗料を得た。該コート液は無色透明で外観の良好な
均一溶液であった。[Polycarbonate Plate-Example] Synthesis Example 7 19 g of polysiloxane oligomer (MKC oligomer MS56S manufactured by Mitsubishi Chemical), 7 g of N-phenylaminotrimethoxysilane (manufactured by Chisso, product number SIP6724.0),
21 g of 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (manufactured by Chisso, Sila Ace S510) was dissolved in 44 g of tetrahydrofuran, and then 7.78 g of water and 0.
39g is put and it is made to react for 1 day, heating at 60 degreeC.
After that, polystyrene (manufactured by Sanyo Kasei, Hymer SB7
5: Weight average molecular weight of about 2000) 0.5 g was added and stirred for 1 day to obtain an organic-inorganic hybrid hard coat paint. The coating solution was a colorless and transparent uniform solution having a good appearance.
【0071】実施例4
上述のポリカーボネート板を、合成例7で得られた塗料
により塗膜を得た。その膜厚は3.4μm、光学特性
(T=90.5%、H=0.3%、YI=2.1)、密
着性25、鉛筆硬度H、曲げ柔軟性12.5Rであっ
た。さらに、95℃の熱水に2時間浸漬しても密着性、
外観ともに良好であった。Example 4 A coating film was obtained from the above polycarbonate plate by using the coating material obtained in Synthesis Example 7. The film thickness was 3.4 μm, optical characteristics (T = 90.5%, H = 0.3%, YI = 2.1), adhesiveness 25, pencil hardness H, and bending flexibility 12.5R. Furthermore, even when immersed in hot water of 95 ° C. for 2 hours, the adhesiveness,
The appearance was good.
【0072】合成例8
合成例7で用いたポリスチレンをより高分子量のポリス
チレン(三洋化成製、ハイマーST95:重量平均分子
量約4000)とした以外は合成例7と全く同じ条件で
コート液の合成を行ったところ、無色透明で外観の良好
な均一分散した溶液が得られた。Synthetic Example 8 A coating solution was synthesized under exactly the same conditions as in Synthetic Example 7 except that the polystyrene used in Synthetic Example 7 was a higher molecular weight polystyrene (manufactured by Sanyo Kasei, Hymer ST95: weight average molecular weight of about 4000). As a result, a colorless and transparent solution having a good appearance and uniformly dispersed was obtained.
【0073】実施例5
上述のポリカーボネート板を、合成例8で得られた塗料
により塗膜を得た。その膜厚は3.6μm、光学特性
(T=90.3%、H=0.2%、YI=2.5)、密
着性25、鉛筆硬度H、曲げ柔軟性12.5Rであっ
た。さらに、95℃の熱水に2時間浸漬しても密着性、
外観ともに良好であった。すなわち、実施例4と全評価
物性に差は見られなかった。Example 5 A coating film was obtained from the above-mentioned polycarbonate plate using the coating material obtained in Synthesis Example 8. The film thickness was 3.6 μm, optical characteristics (T = 90.3%, H = 0.2%, YI = 2.5), adhesiveness 25, pencil hardness H, and bending flexibility 12.5R. Furthermore, even when immersed in hot water of 95 ° C. for 2 hours, the adhesiveness,
The appearance was good. That is, no difference was found in physical properties for evaluation from Example 4.
【0074】[ポリカーボネート板−比較例]
合成例9
合成例7で用いたポリスチレンを大幅に高分子量のポリ
スチレン(ナカライテスク製、GPC用標準試薬:重量
平均分子量約170000)とした以外は合成例7と全
く同じ条件でコート液の合成を行った。しかし、樹脂の
溶解性・分散性が低く、均一分散した溶液が得られなか
った。[Polycarbonate Plate-Comparative Example] Synthesis Example 9 Synthesis Example 7 except that the polystyrene used in Synthesis Example 7 was changed to a polystyrene having a significantly high molecular weight (Nacalai Tesque, Inc., standard reagent for GPC: weight average molecular weight of about 170000). The coating liquid was synthesized under exactly the same conditions as described above. However, the resin had low solubility and dispersibility, and a uniformly dispersed solution could not be obtained.
【0075】比較例4
上述のポリカーボネート板を、合成例9で得られた塗料
により塗膜を得た。その塗膜は均一ではなく、微量では
あるがポリスチレンが分離して存在していた。相分離に
よる外観不良のためそれ以上の評価は行わなかった。参
考までに光学特性を測定したところ(T=88.3%、
H=1.2%、YI=2.8)であった。Comparative Example 4 A coating film was obtained from the above polycarbonate plate using the coating material obtained in Synthesis Example 9. The coating film was not uniform, and a small amount of polystyrene was present separately. No further evaluation was performed due to poor appearance due to phase separation. For reference, the optical characteristics were measured (T = 88.3%,
H = 1.2% and YI = 2.8).
【0076】合成例10
合成例7と同じポリスチレンの添加量を10gとした以
外は合成例7と全く同じ条件でコート液の合成を行っ
た。しかし、樹脂の溶解性・分散性が低く、均一分散し
た溶液が得られなかった。Synthesis Example 10 A coating solution was synthesized under exactly the same conditions as in Synthesis Example 7 except that the same polystyrene addition amount as in Synthesis Example 7 was changed to 10 g. However, the resin had low solubility and dispersibility, and a uniformly dispersed solution could not be obtained.
【0077】比較例5
上述のポリカーボネート板を合成例10で得られた塗料
により塗膜を得た。その塗膜は均一ではなく、白化が見
られた。外観不良によりそれ以上の評価は行わなかっ
た。参考までに光学特性を測定したところ(T=82.
2%、H=44.5%、YI=3.3)であった。Comparative Example 5 A coating film was obtained by coating the above polycarbonate plate with the coating material obtained in Synthesis Example 10. The coating film was not uniform and whitening was observed. No further evaluation was made due to poor appearance. The optical characteristics were measured for reference (T = 82.
2%, H = 44.5%, and YI = 3.3).
【0078】合成例11
合成例7で用いたポリスチレンの代わりにポリエチレン
グリコール(純正化学製:分子量4000)を用いた以
外は合成例7と全く同じ条件でコート液の合成を行った
ところ無色透明で外観の良好な均一分散した溶液が得ら
れた。Synthesis Example 11 The coating liquid was synthesized under the same conditions as in Synthesis Example 7 except that polyethylene glycol (manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd .: molecular weight 4000) was used in place of the polystyrene used in Synthesis Example 7, and it was colorless and transparent. A uniformly dispersed solution having a good appearance was obtained.
【0079】比較例6
上述のポリカーボネート板を、合成例11で得られた塗
料により塗膜を得た。その膜厚は3.5μm、光学特性
(T=90.2%、H=0.1%、YI=2.0)、密
着性25、鉛筆硬度H、曲げ柔軟性12.5Rであっ
た。しかし、95℃の熱水に2時間浸漬した結果、自然
剥離し、外観も白化していた。親水性重合体のもつ吸水
性のために耐水性に乏しい塗膜になったものと考えられ
る。Comparative Example 6 A coating film was obtained from the above polycarbonate plate by using the coating material obtained in Synthesis Example 11. The film thickness was 3.5 μm, optical characteristics (T = 90.2%, H = 0.1%, YI = 2.0), adhesiveness 25, pencil hardness H, and bending flexibility 12.5R. However, as a result of being immersed in hot water at 95 ° C. for 2 hours, it was naturally peeled off and the appearance was whitened. It is considered that the coating film was poor in water resistance due to the water absorption of the hydrophilic polymer.
【0080】合成例12
合成例7で用いたポリスチレンの代わりにスチレン(純
正化学製)とした以外は合成例7と全く同じ条件でコー
ト液の合成を行ったところ、無色透明で外観の良好な均
一分散した溶液が得られた。Synthesis Example 12 A coating solution was synthesized under the same conditions as in Synthesis Example 7 except that styrene (manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd.) was used in place of the polystyrene used in Synthesis Example 7, and it was colorless and transparent and had a good appearance. A uniformly dispersed solution was obtained.
【0081】比較例7
上述のポリカーボネート板を、合成例12で得られた塗
料により塗膜を得た。その膜厚は3.4μm、光学特性
(T=88.6%、H=0.2%、YI=2.0)、密
着性25、鉛筆硬度H、曲げ柔軟性15Rであった。こ
の柔軟性の低下は加熱硬化時にスチレンがブリードアウ
ト及び揮散により失われたためと考えられる。さらに、
95℃の熱水に2時間浸漬しても密着性が損なわれるこ
とはなかったが、外観は白化していた。この現象はスチ
レンが抜けた微細な孔に水分が入り込んだためと考えら
れる。このように分子量が小さすぎるとフェニル基含有
高分子成分の安定性が低下する。Comparative Example 7 A coating film was obtained from the above polycarbonate plate by using the coating material obtained in Synthesis Example 12. The film thickness was 3.4 μm, optical characteristics (T = 88.6%, H = 0.2%, YI = 2.0), adhesiveness 25, pencil hardness H, and bending flexibility 15R. This decrease in flexibility is considered to be due to the loss of styrene due to bleed-out and volatilization during heat curing. further,
Adhesion was not impaired even when immersed in hot water of 95 ° C. for 2 hours, but the appearance was white. This phenomenon is considered to be due to the fact that water entered the fine pores from which styrene had escaped. Thus, if the molecular weight is too small, the stability of the phenyl group-containing polymer component decreases.
【0082】合成例13
合成例7で用いた3−グリシドキシプロピルトリメトキ
シシラン(チッソ製、サイラエース S510)の代わり
にメチルトリメトキシシラン(チッソ製、D031A)を
添加した以外は合成例7と全く同じ条件でコート液の合
成を行った。この場合も無色透明で外観の良好な均一分
散した溶液が得られた。Synthetic Example 13 Synthetic Example 7 except that methyltrimethoxysilane (manufactured by Chisso, D031A) was added in place of 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (manufactured by Chisso, Sila Ace S510) used in Synthetic Example 7. The coating liquid was synthesized under exactly the same conditions. In this case as well, a colorless and transparent solution having a good appearance and uniformly dispersed was obtained.
【0083】比較例8
上述のポリカーボネート板を、合成例13で得られた塗
料により塗膜を得た。その膜厚は3.4μm、光学特性
(T=90.3%、H=0.3%、YI=2.2)、密
着性0であった。密着性が不十分であるため、鉛筆硬
度、曲げ柔軟性については評価を行わなかった。この密
着性の低下はコート液中に十分なシランカップリング剤
が無いため、塗膜とポリカーボネートとの間にテープ剥
離に耐える密着性が得られなかったことを示している。Comparative Example 8 A coating film was obtained from the above polycarbonate plate by using the coating material obtained in Synthesis Example 13. The film thickness was 3.4 μm, the optical characteristics (T = 90.3%, H = 0.3%, YI = 2.2), and the adhesion was 0. Since the adhesion was insufficient, the pencil hardness and bending flexibility were not evaluated. This decrease in adhesion indicates that there was not enough adhesion between the coating film and the polycarbonate to withstand tape peeling because there was not enough silane coupling agent in the coating solution.
【0084】理解を助けるため、上述のポリカーボネー
ト/アクリル共押出板のアクリル表面に塗装した塗料組
成を表1、ポリカーボネート/アクリル共押出板のアク
リル表面に塗装した場合の実施例及び比較例を表2に示
した。To facilitate understanding, Table 1 shows the coating composition applied on the acrylic surface of the polycarbonate / acrylic coextruded plate described above, and Table 2 shows the examples and comparative examples where the acrylic surface of the polycarbonate / acrylic coextruded plate is applied. It was shown to.
【0085】[0085]
【表1】 [Table 1]
【0086】[0086]
【表2】 [Table 2]
【0087】さらに、上述のポリカーボネート板の表面
に塗装した塗料組成を表3、ポリカーボネート表面に塗
装した場合の実施例及び比較例を表4に示した。Further, Table 3 shows the coating composition applied on the surface of the polycarbonate plate described above, and Table 4 shows Examples and Comparative Examples when the surface of the polycarbonate was applied.
【0088】[0088]
【表3】 [Table 3]
【0089】[0089]
【表4】 [Table 4]
【0090】[0090]
【発明の効果】本発明の有機−無機ハイブリッドハード
コート塗料は、π電子を含む有機官能基を有するアルコ
キシシランと共存させることにより、少量のフェニル基
含有有機重合体の添加で外観・硬度を損なうことなく、
柔軟性・耐水性の付与を可能にした。EFFECT OF THE INVENTION The organic-inorganic hybrid hard coat coating composition of the present invention is made to coexist with an alkoxysilane having an organic functional group containing a π electron, thereby impairing the appearance and hardness by the addition of a small amount of a phenyl group-containing organic polymer. Without
It is possible to add flexibility and water resistance.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C09D 125/06 C09D 125/06 171/12 171/12 201/02 201/02 // C08L 33:10 C08L 33:10 (72)発明者 藏岡 孝治 大阪府池田市緑丘1丁目8番31号 独立行 政法人産業技術総合研究所 関西センター 内 (72)発明者 広田 俊積 神奈川県平塚市東八幡5丁目6番2号 三 菱瓦斯化学株式会社平塚研究所内 (72)発明者 矢澤 哲夫 大阪府池田市緑丘1丁目8番31号 独立行 政法人産業技術総合研究所 関西センター 内 Fターム(参考) 4D075 BB26Z CA02 CA03 CA13 CA38 DA06 DB43 DB48 DC01 DC13 DC24 EB14 EB22 EB32 EB33 EB35 EB39 EB43 EB44 EB52 EB56 EC45 EC54 4F006 AA22 AA36 AB39 BA02 CA00 DA04 4F100 AK12A AK25B AK45C AK52A AK54A BA03 BA07 BA10A BA10C CA30A EH46A EJ05A GB07 GB32 JB07 JK12 JK17 JM01A JM10A JN01 YY00A 4J038 CC032 DF062 DL031 DL032 EA012 GA05 GA09 GA15 JC32 JC34 JC35 JC36 KA03 KA09 MA14 NA04 NA11 PC08─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) C09D 125/06 C09D 125/06 171/12 171/12 201/02 201/02 // C08L 33:10 C08L 33:10 (72) Inventor Koji Shiraoka 1-83-1 Midorigaoka, Ikeda-shi, Osaka Independent administrative agency National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Kansai Center (72) Inventor Toshizumi Hirota 5-6, Higashihachiman, Hiratsuka-shi, Kanagawa No. 2 Sanritsu Gas Chemical Co., Ltd. Hiratsuka Laboratory (72) Inventor Tetsuo Yazawa 1-831 Midorigaoka, Ikeda-shi, Osaka Independent Administrative Institution AIST Kansai Center F-term (reference) 4D075 BB26Z CA02 CA03 CA13 CA38 DA06 DB43 DB48 DC01 DC13 DC24 EB14 EB22 EB32 EB33 EB35 EB39 EB43 EB44 EB52 EB56 EC45 EC54 4F006 AA22 AA36 AB39 BA02 CA00 DA04 4F100 AK12A AK25B AK45C AK52A AK54A BA03 BA07 BA10A BA10C CA30A EH46A EJ05A GB07 GB32 JB07 JK12 JK17 JM01A JM10A JN01 YY00A 4J038 CC032 DF062 DL031 DL032 EA012 GA05 GA09 GA15 JC32 JC34 JC35 JC36 KA03 KA09 MA08 NA04 NA11
Claims (9)
含む有機官能基を有するアルコキシシランとからゾル−
ゲル法により合成されるシロキサン重合体及びそのマト
リックス中に均一に分散されたフェニル基含有有機重合
体を含むことを特徴とする有機−無機ハイブリッドハー
ドコート塗料。1. A sol comprising a polysiloxane oligomer and an alkoxysilane having an organic functional group containing a phenyl group.
An organic-inorganic hybrid hard coat paint comprising a siloxane polymer synthesized by a gel method and a phenyl group-containing organic polymer uniformly dispersed in its matrix.
アルコキシシランが、フェニル基含有アルコキシシラン
である請求項1に記載の有機−無機ハイブリッドハード
コート塗料。2. The organic-inorganic hybrid hard coat paint according to claim 1, wherein the alkoxysilane having an organic functional group containing a phenyl group is a phenyl group-containing alkoxysilane.
アルコキシシランが、フェニル基含有アルコキシシラン
及びシランカップリング剤であることを特徴とする請求
項2に記載のプライマーレス有機−無機ハイブリッドハ
ードコート塗料。3. The primerless organic-inorganic hybrid hard coat according to claim 2, wherein the alkoxysilane having an organic functional group containing a phenyl group is a phenyl group-containing alkoxysilane and a silane coupling agent. paint.
を含む有機官能基が、フェニル基、フェネチル基、フェ
ノキシ基、フェノキシアルキル基又はN−フェニルアミ
ノアルキル基から選ばれることを特徴とする請求項1〜
3のいずれか1項に記載の有機−無機ハイブリッドハー
ドコート塗料。4. The phenyl group-containing organic functional group contained in the alkoxysilane is selected from a phenyl group, a phenethyl group, a phenoxy group, a phenoxyalkyl group, and an N-phenylaminoalkyl group.
The organic-inorganic hybrid hard coat paint according to any one of 3 above.
が、ポリスチレン又はポリフェニレンエーテルであるこ
とを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の有
機−無機ハイブリッドハードコート塗料。5. The organic-inorganic hybrid hard coat coating composition according to claim 1, wherein the main skeleton of the phenyl group-containing organic polymer is polystyrene or polyphenylene ether.
が、コート液の総重量に対し0.1%以上10%未満の
範囲であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1
項に記載の有機−無機ハイブリッドハードコート塗料。6. The addition amount of the phenyl group-containing organic polymer is in the range of 0.1% or more and less than 10% with respect to the total weight of the coating liquid.
The organic-inorganic hybrid hard coat paint according to the item.
分子量が、1000〜100000であることを特徴と
する請求項1〜6のいずれか1項に記載の有機−無機ハ
イブリッドハードコート塗料。7. The organic-inorganic hybrid hard coat coating composition according to claim 1, wherein the phenyl group-containing organic polymer has a weight average molecular weight of 1,000 to 100,000.
いずれか1項に記載の有機−無機ハイブリッドハードコ
ート塗料を塗布し、硬化してなるプラスチック積層体。8. A plastic laminate obtained by applying the organic-inorganic hybrid hard coat coating composition according to any one of claims 1 to 7 on the surface of a plastic substrate and curing the coating.
脂シート、ポリ(メタ)アクリル樹脂シート又はポリカ
ーボネート樹脂層の片面若しくは両面に(メタ)アクリ
ル樹脂層を設けた複合シートであることを特徴とする請
求項8に記載のプラスチック積層体。9. The plastic substrate is a polycarbonate resin sheet, a poly (meth) acrylic resin sheet, or a composite sheet in which a (meth) acrylic resin layer is provided on one or both sides of a polycarbonate resin layer. 8. The plastic laminate according to item 8.
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