JP2004292754A - Anti-clouding coating material, coating film, and optical member using the film - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、本発明は、防曇性コーティング材料、防曇性コーティング膜及び防曇性光学部材に関し、特にガラスやプラスチックなどの透明基材、反射機能を有するガラスミラーなどの基板へコーティングすることにより、膜強度が強く、防曇性を持続的に保つ防曇膜を形成する防曇性コーティング材料、防曇性コーティング膜及び防曇性光学部材に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、無機ガラスなどの透明基材は、カメラレンズ、ミラーなどの光学部材に広く利用されている。しかし、これらの基材は湿度が高い雰囲気に曝されると、その表面に結露し、これによって光が屈折あるいは反射されるために、その機能が妨げられると同時に、美観も損なわれる。特に、メガネ、ゴーグル、カメラレンズなどの日常光学部材において、高性能の防曇性とその持続性が求められている。このような基材の表面にコーティング膜を設け、表面を親水性または撥水性を付与する試みが行われている。
【0003】
一つの方法として、基材の表面に親水性ポリマーを架橋させた親水性膜を設けた、表面の親水性化が知られている。例えば、特許文献1には、無機アルコキシド、無機アルコキシドの加水分解重縮合物から選ばれる少なくとも1つと、ポリアクリル酸類およびポリビニールアルコールを配合してなることを特徴とする防曇性コーティング材料が開示されている。しかし、このようなコーティング材料を用いて形成された防曇塗膜については、吸水性能が優れているが、強度が弱いという問題が残されている。
【0004】
また、特許文献2には、ガラス基材表面に形成した薄膜を、金属アルコキシド系化合物または平衡水蒸気が低い酸化物微粒子を分散した液と、金属アルコキシド系化合物とを混合した溶液を用いて、溶媒、水および酸とともに水溶性有機高分子の共存下で加水分解ならびに縮重合反応を進めた溶液をコーティング液とし、該コーティング液を塗布して被膜し、乾燥後、水またはアルコールと水との混合液で有機高分子の洗い出しを行い、高温加熱による焼成をすることにより多孔質構造を有する酸化物薄膜としたことを特徴とする防曇性被膜が開示されている。しかし、この防曇性薄膜を製造するのに複雑な工程が必要であるという問題があるとともに、適当する部材も制限されるという問題があった。
【0005】
表面の親水性を付与するもう一つの方法として、酸化チタンに代表される光酸化触媒による膜の親水化技術が注目されている。特許文献3には、透明な基材と、前記基材の表面に接合された実質的に透明で光触媒性半導体材料を含む層とを備え、前記光触媒性材料は光励起に応じて前記層の表面を親水性にし、もって、付着した湿分の凝縮水及び/又は水滴が前記層の表面に広がり、基材が湿分凝縮水及び/又は水滴によって曇り若しくは翳るのが防止されるようにした防曇性部材が開示されている。
【0006】
光触媒の周りには、光照射により、強い酸化能を持つラジカルが発生し、光触媒がバインダー樹脂を酸化するため、シリコーン樹脂が光触媒のバインダーに適すると言われている。特許文献4には、オルガノシランを加水分解して得た窒素原子含有有機ケイ素化合物、水、光触媒微粒子を含む水溶媒系のコーティング剤組成物が開示されている。このようなコーティング剤組成物は光触媒による親水性化が期待される。しかし、このような光触媒を含むシリコーン或いは変性シリコーン膜では、触媒粒子の露出度が少なく、光触媒の性能を発現させるには、強い紫外線照射が必要されるという問題があった。
【0007】
また、特許文献5には、基板上に設けられた最外層がチタニアと非晶質の金属酸化物とを含む複合膜であって、かつ該複合膜がシリカ及び/またはアルミナの微粒子を含有することを特徴とする親水性被膜が開示されている。この被膜にも光触媒活性を有するチタニアが含まれているため、光照射により表面の親水性は期待できるが、長時間に亘って暗所に放置すると、空気中の汚れ成分が付着し、防曇性がなくなってしまうという問題が残されている。
【0008】
【特許文献1】
特開平11−61029号公報
【特許文献2】
特開平9−295835号公報
【特許文献3】
WO96−29375号公報
【特許文献4】
特開平11−90315号公報
【特許文献5】
特開平10−68091号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の技術においては、膜の強度、水分との親和性、親水性の持続性をすべて満足しているとは言いがたく、用途も限定されていた。
【0010】
本発明は、このような従来技術の欠点を解消するためになされたものであり、高い親水性、水分に対する吸収能力を有し、長期間にわたって高い親水性を保持することのできる防曇性コーティング膜、該防曇性コーティング膜を有する光学部材および防曇性コーティング膜を形成する防曇性コーティング材料を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、次に記載する事項により特定することができる。
すなわち、本発明の第一の発明は、防曇性膜を形成するコーティング材料であって、
(A)下記一般式(I)で表される有機ケイ素化合物を加水分解・縮重合させて得た窒素原子を有する官能基を持つポリオルガノシロキサン0.1〜5重量部、
【0012】
【化2】
【0013】
(式中、R1 は窒素原子を有する官能基、mは1又は2を示す。R2 は炭素数1〜4のアルキル基を示す。)
(B)酸化物微粒子0.1〜20重量部、
(C)親水性有機溶媒50〜99.8重量部
を含有し、多孔質膜を形成することを特徴とする防曇性コーティング材料である。
【0014】
前記ポリオルガノシロキサンと酸化物微粒子の重量比が1/20〜1/4であることを特徴とする。
前記酸化物粒子径の平均粒子径が1〜300nmであることを特徴とする。
さらに光触媒性微粒子を含有し、該光触媒性微粒子の含有量が酸化物微粒子に対して0.5〜80重量%であることを特徴とする。
【0015】
本発明の第二の発明は、上記のコーティング材料を用いて形成した防曇性コーティング膜である。
【0016】
本発明の第三発明は、基材上に上記のコーティング膜を形成したことを特徴とする防曇性光学部材である。
前記基材がガラス基材、金属基材、プラスチック基材またはセラミックス基材であることを特徴とする。
前記基材がガラスミラー、金属ミラーまたは蒸着プラスチックミラーであることを特徴とする。
【0017】
本発明に関わる防曇性コーティング材料を用いて形成された防曇性コーティング膜は、酸化物粒子を、窒素原子を有する官能基を持つポリオルガノシロキサンによって固定化し、水などに対する耐久性が優れると共に、窒素原子を含有する官能基から由来する水との親和性、及び酸化物粒子に由来する多孔質による親水性の持続性を両立させることを可能とし、本発明に係わるコーティング膜を基材上に形成した光学部材は、先行技術を上回る有意義な効果を達成することを可能とした。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の防曇性コーティング材料は、(A)上記一般式(I)で表される有機ケイ素化合物を加水分解・縮重合させて得た窒素原子を有する官能基を持つポリオルガノシロキサン、(B)酸化物微粒子及び(C)親水性有機分散媒を含有し、且つ多孔質膜を形成することを特徴とする。
【0019】
本発明に用いられる窒素原子を含有するポリオルガノシロキサンは、下記一般式(I)で表される有機ケイ素化合物を含むオルガノシランを水または加水分解に必要な量の水を含む親水性溶媒で加水分解・縮重合して得ることができる。
【0020】
【化3】
【0021】
一般式(I)において、R1 は窒素原子を有する官能基を示し、1つまたは複数個の窒素原子を有する直鎖状または環状の基が挙げられる。窒素原子は、置換基を有していてもよいアミノ基、アミド基、イミド基、第四アンモニウム塩、ペプチド基、窒素原子を有する環状の基等の基となって含有されているのが好ましい。
【0022】
R2 は炭素数1〜4の直鎖状または分岐状のアルキル基を示す。
mは1又は2を示す。
【0023】
用いられる上記の一般式(I)で表される化合物からなるオルガノシランの具体例として、R1 が窒素原子を有する直鎖状の基の場合、H2 NCH2 Si(OCH3 )3 、H2 NCH2 SiCH3 (OCH3 )2 、H2 NCH2 CH2 Si(OCH3 )3 、H2 NCH2 CH2 CH2 Si(OCH3 )3 、H2 NCH2 CH2 CH2 Si(OCH2 CH3 )3 、HN(CH3 )CH2 Si(OCH3 )3 、HN(CH3 )CH2 CH2 Si(OCH3 )3 、HN(CH3 )CH2 CH2 CH2 Si(OCH3 )3 、HN(CH3 )CH2 CH2 CH2 Si(OCH2 CH3 )3 、N(CH3 )2 CH2 Si(OCH3 )3 、N(CH3 )2 CH2 CH2 Si(OCH3 )3 、N(CH3 )2 CH2 CH2 CH2 Si(OCH2 CH3 )3 、Cl− N+ (CH3 )3 CH2 Si(OCH3 )3 、Cl− N+ (CH3 )3 CH2 CH2 Si(OCH3 )3 、Cl− N+ (CH3 )3 CH2 CH2 CH2 Si(OCH3 )3 、Cl− N+ (CH3 )3 CH2 CH2 CH2 Si(OCH3 )3 、Cl− N+ (CH3 )3 CH2 CH2 CH2 Si(OCH2 CH3 )3 、C6 H5 NHCH2 CH2 CH2 Si(OCH3 )3 、NH2 CONHCH2 CH2 CH2 Si(OCH3 )3 、NH2 CH2 CH2 NHCH2 CH2 CH2 Si(OCH3 )3 等を挙げることができる。
【0024】
また、一般式(I)で表される化合物からなるオルガノシランの具体例として、R1 が窒素原子を有する環状の基の場合、以下の有機ケイ素化合物等を挙げることができる。
【0025】
【化4】
【0026】
更に、必要に応じて窒素原子を有する官能基に以下の反応などにより、官能基の特性をコントロールしても良い。
【0027】
【化5】
【0028】
ここで、R3 は水素原子又はアルキル基である。R4 は特に限定されないが、具体例として、−CH2 OH、−CH2 CH2 OH、−CH2 O(CH2 CH2 O)n H、−CH2 OCH3 、−CH2 OC2 H5 などを挙げることができる。
【0029】
更に、必要に応じ、親水性有機分散媒に分散可能なアルキルまたはフェニルシロキサンのオリゴマー成分またはこれらに対応の前駆体を本発明の防曇性コーティング材料に加えても良い。
【0030】
一般式(I)で表される有機ケイ素化合物は水に可溶であり、水と混合させることより、加水分解・縮重合反応を行う。また、必要に応じて、加水分解に必要な量の水を含み、アルコール、エステル、ケトン、グリコール類などの溶媒で、加水分解・縮重合させてもよい。これにより、窒素原子を有する官能基を持つ、ポリオルガノシロキサンを得る。
【0031】
窒素原子を有する官能基を持つポリオルガノシロキサンの含有量は0.1〜5重量部、好ましくは0.2〜4重量部である。窒素原子を有する官能基を持つポリオルガノシロキサンの含有量が0.1重量部未満であると、膜の機械的強度が弱くなる恐れがある。一方、含有量が5重量部より多いと、膜が緻密になり、初期の防曇性能が弱まる恐れがある。
【0032】
本発明に用いられる酸化物粒子は、平均粒子径が1〜300nmであって、ポリオルガノシロキサンと複合化して透明な膜が得られれば、どんな酸化物粒子を使用してもよい。この酸化物粒子は、基本的に本発明の防曇性コーティング膜に多孔質の空隙を形成する。本発明に用いられる酸化物粒子は、平均粒子径が1〜300nm、好ましくは5〜100nm、より好ましく7〜40nmである。平均粒子径が1〜300nmであると、防曇性コーティング膜の透明性が損なわれる恐れがなく、多孔質を適宜形成し、コーティング材料の安定性の低下を防止することができる。
【0033】
本発明に用いられる酸化物粒子は、取り扱い上、水やアルコールなどの分散媒に酸化物粒子を分散させた酸化物分散体の形態で用いるのが好ましい。酸化物粒子分散体としては、たとえば、酸化物コロイドゾルをあげることができる。入手しやすい酸化物コロイドゾルとしては、コロイダルシリカ、コロイダル酸化チタニウム、コロイダル酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム等をあげることができる。これらは単独または2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0034】
コロイダルシリカの具体例として、日産化学工業株式会社が市販しているスノーテックス20、スノーテックス30、スノーテックスC、スノーテックスN、スノーテックスO、スノーテックスC等の水系ゾル銘柄、メタノールゾル、IPA−ST、EG−ST、MEK−STなどの溶剤系ゾル銘柄や、触媒化成工業株式会社が市販しているOSCAL−1132、OSCAL−1432、OSCAL−1232などの溶剤系ゾル銘柄などをあげることができる。コロイダル酸化アルミニウムの具体例としては、日産化学工業株式会社が市販しているアルミナゾル100、アルミナゾル520などの銘柄を挙げることができる。
【0035】
本発明のコーティング材料100重量部において、酸化物粒子の含有量は0.1〜20重量部、好ましくは0.3〜15重量部である。0.1重量部未満では成膜の効率が低くなり、20重量部をこえると、膜質が低下するので好ましくない。
【0036】
酸化物粒子の分散性を向上させるために、必要に応じて、界面活性剤などを添加しても良い。酸化物粒子の状態を修飾するために、チタンの化合物、シランカップリング剤、β−ジケトン等のキレート剤、酢酸などの有機酸等を酸化物粒子分散体又は本発明の防曇性コーティング材料に添加しても良い。更に、これらの添加剤を用いて事前に修飾した酸化物粒子を水やアルコールなどの分散媒に分散して用いても良い。
【0037】
なお、ポリオルガノシロキサン/酸化物粒子の重量比が1/20〜1/4、好ましくは1/15〜2/9である。ポリオルガノシロキサン/微粒子の重量比が1/4より小さいと、粒子間の空隙が存在し、多孔質の構造を形成する。一方、ポリオルガノシロキサン/酸化物微粒子の重量比が1/20より高いと、多孔質構造の機械的強度が低くなる恐れが無くなる。
【0038】
本発明の防曇性コーティング材料には、所望の場合は、酸化物粒子に光触媒機能を有する酸化物粒子を用いることができる。光触媒粒子を用いる場合には、光触媒粒子のバンドギャップより短い波長の光によって、光触媒粒子が励起され、これにより本発明の防曇性コーティング膜の酸化能力が向上する。これによって、コーティング膜表面に付着した有機成分は自然光に含まれる紫外線により励起された光触媒粒子により、分解が促進され、表面の防曇性が向上し、持続する。
【0039】
本発明に用いることができる光触媒粒子としては、一般的には、平均粒子径が1〜300nm、好ましくは平均粒子径が3〜100nmである。平均粒子径が1〜300nmである場合には、上述した理由で防曇性コーティング膜の透明性が損なわれる恐れがなく、光触媒粒子の性能が発現される。
【0040】
光触媒粒子としては、例えば、アナターゼ型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、酸化亜鉛、酸化すず、酸化第二鉄、三酸化二ビスマス、三酸化タングステン、およびチタン酸ストロンチウム等を挙げることができる。特に、アナターゼ型酸化チタンは市場で簡単に入手することができる。アナターゼ酸化チタンの具体例として、例えば、多木化学株式会社が市販している酸化チタンゾル、M−6、A−6等の銘柄、テイカ株式会社が市販しているSTK−251等の銘柄等を用いることができる。
【0041】
本発明の防曇性コーティング材料に添加する光触媒性微粒子の含有量は、酸化物微粒子に対して0.5〜80重量%、より好ましくは0.5〜50重量%である。光触媒粒子の量が0.5〜80重量%である場合には、塗膜の屈折率が高くなりすぎることが無く、膜の機械的性質も維持される。
【0042】
本発明において、分散媒としては、親水性有機溶媒が用いられ、必要に応じて水や芳香族類溶媒を併用する。
親水性有機分散媒の具体例としては、メタノール、エタノール、1―プロパノール、2―プロパノールなどのアルコール類、酢酸メチル、酢酸エチル、アセト酢酸エチルなどのエステル類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、エチレングリコール、グリセリン、エチレングリコールモノアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルグリコール、エチレングリコールモノブチルエーテルなどの多価アルコール及びそれらの誘導体を挙げることができる。
【0043】
本発明の防曇性コーティング材料の100重量部において、分散媒とする親水性有機分散媒の含有量は50重量部以上、より好ましくは65重量部以上である。親水性有機分散媒の量が50重量部以上であると、防曇性コーティング膜の膜質が低下する恐れがなくなる。
【0044】
コーティング材料の全固形分濃度は0.2〜25重量%、より好ましく0.5〜10重量%である。固形分濃度が0.2〜25重量%であると、膜の形成効率が高く、経済性において有利であり、またコーティング液の貯存安定性がよく、形成される防曇性コーティング膜の膜質が高くなる。
【0045】
本発明の防曇性コーティング材料は、窒素原子を有するポリオルガノシロキサン、酸化物粒子、親水性有機分散媒、所望の場合は、光触媒粒子及びその他の添加剤を所定量配合し、これを混合することにより製造することができる。混合方法は、特に限定されず、公知の方法の中から、本発明の防曇性コーティング材料に適した方法を採用することができる。
【0046】
本発明の防曇性コーティング材料の塗膜形成方法としては、通常のスプレーコーティング法、ロールコーティング法、ディプコーティング法などを挙げることができる。なお、これらに限定されるものではなく、本発明の防曇性コーティング材料に適した方法を採用すればよい。
【0047】
本発明の防曇性コーティング材料の塗膜の硬化方法は、特に限定されず、公知の方法によればよいが、通常は加熱硬化方法を用いることができる。硬化温度は用いる窒素原子を有するポリオルガノシロキサンの硬化性や基材の軟化温度などによって適切な温度を定めればよく、特に限定されるものではない。
【0048】
本発明に用いることのできる基材は特に限定されないが、ガラス基材、セラミック基材、金属基材、プラスチック基材等の基材を挙げることができる。ガラス基材の具体例としては、透明ガラス基材、ガラスレンズ、ガラスフィルター、ガラスミラー等の光学基材を挙げることができる。プラスチック基材の具体例としては、透光板、プラスチックレンズなどをあげることができる。金属基材の具体例としては、熱交換フィルター、金属ミラー等を、セラミック基材としては、タイルを挙げることができる。
【0049】
本発明の防曇性コーティング膜との基材との密着性を向上させるために、必要に応じて事前に基材の表面をプレコートしても良い。
コーティング基材は、特に限定されないが、光学部材、透明基板、反射性基板などに適用できる。例として、ガラス基板、ガラスレンズ、ガラスフィルター、ガラスミラー、金属、金属ミラー、タイル等をあげることができる。コーティング層と基板との密着性をあげるために、必要に応じて事前に基材の表面をプライマー処理して良い。
【0050】
このように得た防曇性のコーティング膜は多孔質であり、細孔表面にアミノ基などの窒素原子を含有する官能基を有する。これによって、本発明の防曇性のコーティング膜は初期から高い親水性を示し、従来の架橋性ポリマーと比べてより高い防曇性を継続することができる。
【0051】
コーティング膜の多孔質度に関しては、例えばFT−SEM(走査型電子顕微鏡)などによる表面または断面の直接観察で確認できる細孔が存在することが好ましい。
【0052】
【実施例】
以下に合成例および実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
【0053】
合成例1
70%のメタノール水溶液100gに攪拌しながら、40gのH2 N(CH2 )2 HN(CH2 )3 Si(OCH3 )3 を20分間かけて加えた。その後、オイルバスで60℃、1時間保持した。放冷して、約140gの窒素原子を有するポリオルガノシロキサン分散液(N1:濃度約21重量%)を得た。
【0054】
合成例2
20gのH2N(CH2)3Si(OCH3)3、20gのH2N(CH2)2HN(CH2)3Si(CH3)(OCH3)2と、10gの2,3−エポキシ−1−プロパノールを混合し、50℃で約5時間反応させた。これにより、一部のアミノ基をエポキシ基により部分的に修飾した。得られた混合液を70%のメタノール水溶液100gに攪拌しながら、20分間かけて加えた。その後、オイルバスで60℃、1時間保持した。放冷して、約145gの窒素原子を有するポリオルガノシロキサン分散液(N2:濃度約25重量%)を得た。
【0055】
合成例3
40gの下記の有機ケイ素化合物を
【0056】
【化6】
【0057】
を70%のメタノール水溶液100gに攪拌しながら、20分かけて添加した。約140gの窒素原子を有するポリオルガノシロキサン分散液(N3:濃度約21重量%)を得た。
【0058】
実施例1
56gのイソプロピルアルコールに4gのN1ポリオルガノシロキサン溶液を攪拌しながら、添加した。その後、20gのスノーテックスCM(コロイダルシリカ、平均粒子径20〜30nm、濃度30重量%、日産化学工業(株)製)を加えた。2時間攪拌し、コーティング液1を得た。この液を用いて、ガラス基板を引き上げ速度40mm/分でディップコーティングし、120℃で1時間をかけて熱処理を行った。
【0059】
このサンプルを息吹きで評価したところ、コーティングした部分は曇らなかった。更に、空気中(温度25℃、相対湿度約55%)に10日間保存したところ、未コーティングの部分は防曇性がなかったが、コーティングした部分には、防曇性が維持されていた。サンプルの断面を電子顕微鏡で観察したところ、コーティング膜は多孔質であって、膜厚が約0.3μmであった。
【0060】
実施例2
58gのイソプロピルアルコールに2gのN2ポリオルガノシロキサン溶液を攪拌しながら、添加した。その後、20gのスノーテックスCM(日産化学工業(株))を加えた。2時間攪拌し、コーティング液2を得た。この液を用いて、ガラス基板を引き上げ速度40mm/分でディップコーティングし、120℃で1時間をかけて熱処理を行った。
【0061】
このサンプルを息吹きで評価したところ、コーティングした部分は曇らなかった。更に、空気中に10日間保存したところ、未コーティングの部分は防曇性がなかったが、コーティングした部分には、防曇性が維持されていた。サンプルの断面を電子顕微鏡で観察したところ、コーティング膜は多孔質であって、膜厚が約0.3μmであった。
【0062】
実施例3
60gのイソプロピルアルコールに4gのN1ポリオルガノシロキサン溶液を攪拌しながら、添加した。その後、15gのスノーテックスCMを加えた後、25gの光触媒ゾルA−6溶液(成分:アナターゼ型酸化チタン、平均粒子径5nm、濃度:6重量%、多木化学株式会社製)を添加した。2時間攪拌し、コーティング液3を得た。この液を用いて、ガラス基板を引き上げ速度40mm/分でディップコーティングし、120℃で1時間をかけて熱処理を行い、光触媒含有のコーティングサンプルを得た。
【0063】
このサンプルを屋外(温度:10〜25℃、相対湿度:30〜70%)で10日間暴露したところ、未コーティングの部分は防曇性がなかったが、コーティングした部分には、防曇性が維持されていた。サンプルの断面を電子顕微鏡で観察したところ、コーティング膜は多孔質であって、膜厚が約0.3μmであった。
【0064】
実施例4
60gのイソプロピルアルコールに1gのN3ポリオルガノシロキサン溶液を攪拌しながら、添加した。その後、20gのシリカゾル(日産化学工業(株)、ST−IPA、平均粒子径10〜20nm、濃度30重量%)を加えた。2時間攪拌し、コーティング液4を得た。この液を用いて、ガラス基板を引き上げ速度30mm/分でディップコーティングし、120℃で1時間をかけて熱処理を行った。
【0065】
このサンプルを息吹きで評価したところ、コーティングした部分は曇らなかった。更に、空気中に10日間保存したところ、未コーティングの部分は防曇性がなかったが、コーティングした部分には、防曇性が維持されていた。サンプルの断面を電子顕微鏡で観察したところ、コーティング膜は多孔質であって、膜厚が約0.25μmであった。
【0066】
実施例5
60gイソプロピルアルコールに3gのN2ポリオルガノシロキサン溶液を攪拌しながら、添加した。その後、攪拌しながら、20gのシリカゾルと10gの光触媒ゾルA−6を加えた。2時間攪拌し、コーティング液5を得た。この液を用いて、ガラス基板を引き上げ速度30mm/分でディップコーティングし、120℃で1時間をかけて熱処理を行った。
【0067】
このサンプルを息吹きで評価したところ、コーティングした部分は曇らなかった。更に、屋外で10日間静置ところ、未コーティングの部分は防曇性がなかったが、コーティングした部分には、防曇性が維持されていた。サンプルの断面を電子顕微鏡で観察したところ、コーティング膜は多孔質であって、膜厚が約0.25μmであった。
【0068】
比較例1
エタノール720重量部に攪拌しながら、エチルシリケートのオリゴマー液140重量部(コルコート株式会社、エチルシリケート40)を加え、更に0.01N塩酸水溶液140重量部をゆっくり添加した。その後、1日間室温反応した後、コーティング液とした。ガラス基板を部分的にディップコーティングし、150℃で1時間熱処理した。
【0069】
得たガラスサンプルを室温で空気中に1週間静置した。息吹きし、目視で観察したところ、コーティング部分も未コーティング部分も曇った。何れも防曇性が無いことがわかった。これは、シリカ膜に空気中の有機質の物質を吸着し、表面の親水性が低下したと考えられる。
【0070】
比較例2
60gエタノールに20gのN3ポリオルガノシロキサン溶液を攪拌しながら、添加した。その後、20gの光触媒ゾルA−6を加えた。2時間攪拌し、コーティング液を得た。この液を用いて、ガラス基板を引き上げ速度30mm/分でディップコーティングし、120℃で1時間をかけて熱処理を行った。これらのサンプルを空気中に10日間保存したところ、表面の防曇性が無くなった。
【0071】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明の防曇性被膜用のコーティン材料は、コーティングした部材の表面が高い親水性をもち、耐水性も優れている。
また、本発明の防曇性コーティング膜は、コーティン膜が多孔質なので、吸水性もあり、長期間にわたって高い親水性を保持することができ、湿度が変化する環境下でも、表面が曇らなく、水膜の形成が抑えられる。
また、本発明は、上記の防曇性コーティング膜を用いた防曇性に優れた光学部材を提供できる。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an antifogging coating material, an antifogging coating film and an antifogging optical member, and particularly to coating a transparent substrate such as glass or plastic and a substrate such as a glass mirror having a reflection function. Accordingly, the present invention relates to an antifogging coating material, an antifogging coating film, and an antifogging optical member which form an antifogging film having high film strength and continuously maintaining antifogging property.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART Conventionally, transparent substrates such as inorganic glass have been widely used for optical members such as camera lenses and mirrors. However, when these substrates are exposed to a humid atmosphere, they condense on their surface, which refracts or reflects light, impairing their function and impairing their aesthetics. In particular, everyday optical members such as glasses, goggles, and camera lenses are required to have high performance antifogging properties and sustainability. Attempts have been made to provide a coating film on the surface of such a substrate to impart hydrophilicity or water repellency to the surface.
[0003]
As one method, it is known to make a surface hydrophilic by providing a hydrophilic film obtained by crosslinking a hydrophilic polymer on the surface of a substrate. For example, Patent Document 1 discloses an antifogging coating material comprising a mixture of at least one selected from inorganic alkoxides and hydrolytic polycondensates of inorganic alkoxides, and polyacrylic acids and polyvinyl alcohol. Have been. However, the antifogging coating film formed using such a coating material has excellent water absorption performance, but has a problem of low strength.
[0004]
Patent Document 2 discloses that a thin film formed on the surface of a glass substrate is coated with a solution obtained by mixing a metal alkoxide compound or a liquid in which oxide fine particles having a low equilibrium water vapor are dispersed and a metal alkoxide compound. , A solution that has undergone hydrolysis and polycondensation reactions in the presence of a water-soluble organic polymer together with water and an acid is used as a coating solution, the coating solution is applied to form a film, dried, and then mixed with water or an alcohol and water. An antifogging coating characterized by washing an organic polymer with a liquid and baking by heating at a high temperature to obtain an oxide thin film having a porous structure is disclosed. However, there is a problem that a complicated process is required to produce the anti-fogging thin film, and there is a problem that suitable members are also limited.
[0005]
As another method for imparting surface hydrophilicity, attention has been paid to a technique for hydrophilizing a film using a photo-oxidation catalyst represented by titanium oxide. Patent Literature 3 includes a transparent base material, and a layer including a substantially transparent photocatalytic semiconductor material bonded to a surface of the base material, wherein the photocatalytic material has a surface which is responsive to photoexcitation. In order to prevent the condensed water and / or water droplets from adhering to the surface of the layer and to prevent the substrate from being clouded or overshadowed by the water and / or water droplets. A fogging member is disclosed.
[0006]
It is said that a silicone resin is suitable for the binder of the photocatalyst because radicals having strong oxidizing ability are generated around the photocatalyst by light irradiation, and the photocatalyst oxidizes the binder resin. Patent Document 4 discloses an aqueous solvent-based coating composition containing a nitrogen atom-containing organosilicon compound obtained by hydrolyzing an organosilane, water, and photocatalyst fine particles. Such a coating composition is expected to be hydrophilic by a photocatalyst. However, such a silicone or modified silicone film containing a photocatalyst has a problem in that the degree of exposure of the catalyst particles is small, and in order to exhibit the performance of the photocatalyst, strong ultraviolet irradiation is required.
[0007]
Further, in Patent Document 5, an outermost layer provided on a substrate is a composite film containing titania and an amorphous metal oxide, and the composite film contains fine particles of silica and / or alumina. A hydrophilic coating characterized by this is disclosed. Since this coating also contains titania having photocatalytic activity, the surface can be expected to be hydrophilic by light irradiation, but if left in a dark place for a long time, dirt components in the air will adhere and anti-fogging will occur. However, there remains a problem that the property is lost.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-11-61029
[Patent Document 2]
JP-A-9-295835
[Patent Document 3]
WO96-29375
[Patent Document 4]
JP-A-11-90315
[Patent Document 5]
JP-A-10-68091
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-mentioned conventional techniques, it is hard to say that the strength of the film, the affinity for moisture, and the durability of the hydrophilicity are all satisfied, and the use thereof has been limited.
[0010]
The present invention has been made in order to solve such disadvantages of the prior art, and has a high hydrophilicity, a water absorbing ability, and an antifogging coating capable of maintaining a high hydrophilicity for a long period of time. It is an object to provide a film, an optical member having the antifogging coating film, and an antifogging coating material for forming the antifogging coating film.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention can be specified by the following items.
That is, the first invention of the present invention is a coating material for forming an antifogging film,
(A) 0.1 to 5 parts by weight of a polyorganosiloxane having a functional group having a nitrogen atom obtained by hydrolysis and condensation polymerization of an organosilicon compound represented by the following general formula (I);
[0012]
Embedded image
[0013]
(Where R 1 Represents a functional group having a nitrogen atom, and m represents 1 or 2. R 2 Represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. )
(B) 0.1 to 20 parts by weight of oxide fine particles,
(C) 50 to 99.8 parts by weight of a hydrophilic organic solvent
And forming a porous film.
[0014]
The weight ratio of the polyorganosiloxane to the oxide fine particles is from 1/20 to 1/4.
The average particle diameter of the oxide particles is 1 to 300 nm.
Furthermore, it contains photocatalytic fine particles, and the content of the photocatalytic fine particles is 0.5 to 80% by weight based on the oxide fine particles.
[0015]
The second invention of the present invention is an antifogging coating film formed using the above-mentioned coating material.
[0016]
A third invention of the present invention is an antifogging optical member comprising the above-mentioned coating film formed on a substrate.
The substrate is a glass substrate, a metal substrate, a plastic substrate or a ceramic substrate.
The substrate is a glass mirror, a metal mirror or a vapor-deposited plastic mirror.
[0017]
The anti-fogging coating film formed using the anti-fogging coating material according to the present invention has oxide particles immobilized with a polyorganosiloxane having a functional group having a nitrogen atom, and has excellent durability against water and the like. It is possible to achieve both affinity for water derived from a functional group containing a nitrogen atom, and durability of hydrophilicity due to porosity derived from oxide particles, and apply a coating film according to the present invention on a substrate. The optical member formed in (1) has achieved a significant effect over the prior art.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The antifogging coating material of the present invention comprises (A) a polyorganosiloxane having a functional group having a nitrogen atom obtained by hydrolyzing and polycondensing the organosilicon compound represented by the above general formula (I); ) Containing oxide fine particles and (C) a hydrophilic organic dispersion medium and forming a porous film.
[0019]
The nitrogen-containing polyorganosiloxane used in the present invention is obtained by hydrolyzing an organosilane containing an organosilicon compound represented by the following general formula (I) with water or a hydrophilic solvent containing water in an amount necessary for hydrolysis. It can be obtained by decomposition and condensation polymerization.
[0020]
Embedded image
[0021]
In the general formula (I), R 1 Represents a functional group having a nitrogen atom, and examples thereof include a linear or cyclic group having one or more nitrogen atoms. The nitrogen atom is preferably contained as an optionally substituted amino group, an amide group, an imide group, a quaternary ammonium salt, a peptide group, a cyclic group having a nitrogen atom, or the like. .
[0022]
R 2 Represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
m represents 1 or 2.
[0023]
Specific examples of the organosilane comprising the compound represented by the above general formula (I) used include R 1 Is a linear group having a nitrogen atom, 2 NCH 2 Si (OCH 3 ) 3 , H 2 NCH 2 SiCH 3 (OCH 3 ) 2 , H 2 NCH 2 CH 2 Si (OCH 3 ) 3 , H 2 NCH 2 CH 2 CH 2 Si (OCH 3 ) 3 , H 2 NCH 2 CH 2 CH 2 Si (OCH 2 CH 3 ) 3 , HN (CH 3 ) CH 2 Si (OCH 3 ) 3 , HN (CH 3 ) CH 2 CH 2 Si (OCH 3 ) 3 , HN (CH 3 ) CH 2 CH 2 CH 2 Si (OCH 3 ) 3 , HN (CH 3 ) CH 2 CH 2 CH 2 Si (OCH 2 CH 3 ) 3 , N (CH 3 ) 2 CH 2 Si (OCH 3 ) 3 , N (CH 3 ) 2 CH 2 CH 2 Si (OCH 3 ) 3 , N (CH 3 ) 2 CH 2 CH 2 CH 2 Si (OCH 2 CH 3 ) 3 , Cl − N + (CH 3 ) 3 CH 2 Si (OCH 3 ) 3 , Cl − N + (CH 3 ) 3 CH 2 CH 2 Si (OCH 3 ) 3 , Cl − N + (CH 3 ) 3 CH 2 CH 2 CH 2 Si (OCH 3 ) 3 , Cl − N + (CH 3 ) 3 CH 2 CH 2 CH 2 Si (OCH 3 ) 3 , Cl − N + (CH 3 ) 3 CH 2 CH 2 CH 2 Si (OCH 2 CH 3 ) 3 , C 6 H 5 NHCH 2 CH 2 CH 2 Si (OCH 3 ) 3 , NH 2 CONHCH 2 CH 2 CH 2 Si (OCH 3 ) 3 , NH 2 CH 2 CH 2 NHCH 2 CH 2 CH 2 Si (OCH 3 ) 3 And the like.
[0024]
Specific examples of the organosilane comprising the compound represented by the general formula (I) include R 1 Is a cyclic group having a nitrogen atom, the following organosilicon compounds can be exemplified.
[0025]
Embedded image
[0026]
Further, if necessary, the characteristics of the functional group may be controlled by the following reaction with the functional group having a nitrogen atom.
[0027]
Embedded image
[0028]
Where R 3 Is a hydrogen atom or an alkyl group. R 4 Is not particularly limited, but as a specific example, -CH 2 OH, -CH 2 CH 2 OH, -CH 2 O (CH 2 CH 2 O) n H, -CH 2 OCH 3 , -CH 2 OC 2 H 5 And the like.
[0029]
Further, if necessary, an alkyl or phenylsiloxane oligomer component dispersible in a hydrophilic organic dispersion medium or a precursor corresponding thereto may be added to the antifogging coating material of the present invention.
[0030]
The organosilicon compound represented by the general formula (I) is soluble in water, and undergoes a hydrolysis / condensation polymerization reaction when mixed with water. Further, if necessary, the composition may be hydrolyzed and polycondensed with a solvent such as an alcohol, an ester, a ketone, or a glycol containing water in an amount necessary for the hydrolysis. Thereby, a polyorganosiloxane having a functional group having a nitrogen atom is obtained.
[0031]
The content of the polyorganosiloxane having a functional group having a nitrogen atom is 0.1 to 5 parts by weight, preferably 0.2 to 4 parts by weight. If the content of the polyorganosiloxane having a functional group having a nitrogen atom is less than 0.1 part by weight, the mechanical strength of the film may be reduced. On the other hand, when the content is more than 5 parts by weight, the film becomes dense, and the initial antifogging performance may be weakened.
[0032]
As the oxide particles used in the present invention, any oxide particles may be used as long as they have an average particle diameter of 1 to 300 nm and a transparent film can be obtained by complexing with the polyorganosiloxane. These oxide particles basically form porous voids in the antifogging coating film of the present invention. The oxide particles used in the present invention have an average particle diameter of 1 to 300 nm, preferably 5 to 100 nm, more preferably 7 to 40 nm. When the average particle size is from 1 to 300 nm, the transparency of the anti-fogging coating film is not likely to be impaired, the porous material is appropriately formed, and a decrease in the stability of the coating material can be prevented.
[0033]
The oxide particles used in the present invention are preferably used in the form of an oxide dispersion in which the oxide particles are dispersed in a dispersion medium such as water or alcohol for handling. Examples of the oxide particle dispersion include an oxide colloid sol. Examples of readily available oxide colloid sols include colloidal silica, colloidal titanium oxide, colloidal aluminum oxide, and zirconium oxide. These can be used alone or in combination of two or more.
[0034]
Specific examples of colloidal silica include water-based sol brands such as Snowtex 20, Snowtex 30, Snowtex C, Snowtex N, Snowtex O, and Snowtex C, marketed by Nissan Chemical Industries, methanol sol, IPA Solvent-based sol brands such as -ST, EG-ST, MEK-ST and the like, and solvent-based sol brands such as OSCAL-1132, OSCAL-1432, and OSCAL-1232, which are commercially available from Catalyst Chemical Industry Co., Ltd. it can. Specific examples of the colloidal aluminum oxide include brands such as alumina sol 100 and alumina sol 520 which are commercially available from Nissan Chemical Industries, Ltd.
[0035]
In 100 parts by weight of the coating material of the present invention, the content of the oxide particles is 0.1 to 20 parts by weight, preferably 0.3 to 15 parts by weight. If the amount is less than 0.1 part by weight, the efficiency of film formation is lowered, and if it exceeds 20 parts by weight, the film quality is undesirably reduced.
[0036]
In order to improve the dispersibility of the oxide particles, a surfactant or the like may be added as necessary. In order to modify the state of the oxide particles, a compound of titanium, a silane coupling agent, a chelating agent such as β-diketone, an organic acid such as acetic acid, or the like is added to the oxide particle dispersion or the antifogging coating material of the present invention. It may be added. Further, oxide particles modified in advance with these additives may be used by dispersing them in a dispersion medium such as water or alcohol.
[0037]
The weight ratio of polyorganosiloxane / oxide particles is 1/20 to 1/4, preferably 1/15 to 2/9. When the weight ratio of polyorganosiloxane / fine particles is smaller than 1/4, voids exist between the particles, forming a porous structure. On the other hand, when the weight ratio of polyorganosiloxane / oxide fine particles is higher than 1/20, there is no possibility that the mechanical strength of the porous structure is reduced.
[0038]
In the antifogging coating material of the present invention, if desired, oxide particles having a photocatalytic function can be used. When photocatalyst particles are used, the photocatalyst particles are excited by light having a wavelength shorter than the band gap of the photocatalyst particles, thereby improving the oxidation ability of the antifogging coating film of the present invention. As a result, the organic component attached to the surface of the coating film is accelerated by the photocatalyst particles excited by the ultraviolet light contained in the natural light, whereby the decomposition is promoted, and the antifogging property of the surface is improved and maintained.
[0039]
The photocatalyst particles that can be used in the present invention generally have an average particle size of 1 to 300 nm, preferably 3 to 100 nm. When the average particle size is from 1 to 300 nm, the performance of the photocatalyst particles is exhibited without the possibility that the transparency of the antifogging coating film is impaired for the above-mentioned reason.
[0040]
Examples of the photocatalyst particles include anatase-type titanium oxide, rutile-type titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, ferric oxide, bismuth trioxide, tungsten trioxide, and strontium titanate. In particular, anatase-type titanium oxide can be easily obtained on the market. Specific examples of anatase titanium oxide include, for example, titanium oxide sol marketed by Taki Chemical Co., Ltd., brands such as M-6 and A-6, brands such as STK-251 marketed by Teica Corporation, and the like. Can be used.
[0041]
The content of the photocatalytic fine particles added to the antifogging coating material of the present invention is 0.5 to 80% by weight, more preferably 0.5 to 50% by weight, based on the oxide fine particles. When the amount of the photocatalyst particles is 0.5 to 80% by weight, the refractive index of the coating film does not become too high, and the mechanical properties of the film are maintained.
[0042]
In the present invention, a hydrophilic organic solvent is used as a dispersion medium, and water and an aromatic solvent are used in combination as necessary.
Specific examples of the hydrophilic organic dispersion medium include alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol and 2-propanol; esters such as methyl acetate, ethyl acetate and ethyl acetoacetate; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; and ethylene. Examples include polyhydric alcohols such as glycol, glycerin, ethylene glycol monoacetate, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether glycol, and ethylene glycol monobutyl ether, and derivatives thereof.
[0043]
In 100 parts by weight of the antifogging coating material of the present invention, the content of the hydrophilic organic dispersion medium as the dispersion medium is 50 parts by weight or more, more preferably 65 parts by weight or more. When the amount of the hydrophilic organic dispersion medium is 50 parts by weight or more, there is no possibility that the quality of the antifogging coating film is deteriorated.
[0044]
The total solids concentration of the coating material is 0.2 to 25% by weight, more preferably 0.5 to 10% by weight. When the solid concentration is 0.2 to 25% by weight, the efficiency of film formation is high, which is advantageous in economy, and the storage stability of the coating solution is good, and the quality of the formed antifogging coating film is low. Get higher.
[0045]
The antifogging coating material of the present invention is prepared by mixing a predetermined amount of a polyorganosiloxane having a nitrogen atom, oxide particles, a hydrophilic organic dispersion medium, and, if desired, photocatalyst particles and other additives, and mixing them. It can be manufactured by the following. The mixing method is not particularly limited, and a method suitable for the antifogging coating material of the present invention can be adopted from known methods.
[0046]
Examples of the method for forming a coating film of the antifogging coating material of the present invention include a usual spray coating method, a roll coating method, and a dip coating method. The present invention is not limited to these, and a method suitable for the antifogging coating material of the present invention may be employed.
[0047]
The method for curing the coating film of the antifogging coating material of the present invention is not particularly limited, and may be a known method, but usually a heat curing method can be used. The curing temperature may be appropriately determined depending on the curability of the polyorganosiloxane having a nitrogen atom to be used, the softening temperature of the substrate, and the like, and is not particularly limited.
[0048]
The substrate that can be used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include substrates such as a glass substrate, a ceramic substrate, a metal substrate, and a plastic substrate. Specific examples of the glass substrate include optical substrates such as a transparent glass substrate, a glass lens, a glass filter, and a glass mirror. Specific examples of the plastic substrate include a light transmitting plate and a plastic lens. Specific examples of the metal substrate include a heat exchange filter and a metal mirror, and examples of the ceramic substrate include a tile.
[0049]
In order to improve the adhesion between the anti-fogging coating film of the present invention and the substrate, the surface of the substrate may be pre-coated as needed.
The coating substrate is not particularly limited, but can be applied to an optical member, a transparent substrate, a reflective substrate, and the like. Examples include glass substrates, glass lenses, glass filters, glass mirrors, metals, metal mirrors, tiles, and the like. In order to increase the adhesion between the coating layer and the substrate, the surface of the substrate may be subjected to a primer treatment beforehand if necessary.
[0050]
The anti-fogging coating film thus obtained is porous, and has a functional group containing a nitrogen atom such as an amino group on the surface of the pore. Accordingly, the anti-fogging coating film of the present invention exhibits high hydrophilicity from the beginning, and can maintain higher anti-fogging property than the conventional crosslinkable polymer.
[0051]
Regarding the porosity of the coating film, for example, it is preferable that pores that can be confirmed by direct observation of the surface or the cross section by FT-SEM (scanning electron microscope) or the like are present.
[0052]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Synthesis Examples and Examples.
[0053]
Synthesis Example 1
While stirring in 100 g of a 70% aqueous methanol solution, 40 g of H 2 N (CH 2 ) 2 HN (CH 2 ) 3 Si (OCH 3 ) 3 Was added over 20 minutes. Thereafter, the temperature was maintained at 60 ° C. for 1 hour in an oil bath. After cooling, about 140 g of a nitrogen-containing polyorganosiloxane dispersion liquid (N1: concentration: about 21% by weight) was obtained.
[0054]
Synthesis Example 2
20 g of H 2 N (CH 2 ) 3 Si (OCH 3 ) 3 , 20g of H 2 N (CH 2 ) 2 HN (CH 2 ) 3 Si (CH 3 ) (OCH 3 ) 2 And 10 g of 2,3-epoxy-1-propanol were mixed and reacted at 50 ° C. for about 5 hours. As a result, some amino groups were partially modified with epoxy groups. The obtained mixture was added to 100 g of a 70% aqueous methanol solution with stirring for 20 minutes. Thereafter, the temperature was maintained at 60 ° C. for 1 hour in an oil bath. After cooling, about 145 g of a polyorganosiloxane dispersion having nitrogen atoms (N2: concentration of about 25% by weight) was obtained.
[0055]
Synthesis Example 3
40 g of the following organosilicon compound
[0056]
Embedded image
[0057]
Was added to 100 g of a 70% aqueous methanol solution with stirring over 20 minutes. About 140 g of a polyorganosiloxane dispersion having nitrogen atoms (N3: concentration: about 21% by weight) was obtained.
[0058]
Example 1
4 g of N1 polyorganosiloxane solution was added to 56 g of isopropyl alcohol with stirring. Thereafter, 20 g of Snowtex CM (colloidal silica, average particle diameter 20 to 30 nm, concentration 30% by weight, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was added. After stirring for 2 hours, a coating liquid 1 was obtained. Using this liquid, a glass substrate was subjected to dip coating at a lifting speed of 40 mm / min, and heat treatment was performed at 120 ° C. for 1 hour.
[0059]
When this sample was evaluated by breathing, the coated portion was not clouded. Furthermore, when stored in air (at a temperature of 25 ° C. and a relative humidity of about 55%) for 10 days, the uncoated portion had no anti-fogging property, but the coated portion maintained the anti-fogging property. When the cross section of the sample was observed with an electron microscope, the coating film was porous and had a thickness of about 0.3 μm.
[0060]
Example 2
2 g N2 polyorganosiloxane solution was added to 58 g isopropyl alcohol with stirring. Thereafter, 20 g of Snowtex CM (Nissan Chemical Industries, Ltd.) was added. The mixture was stirred for 2 hours to obtain a coating liquid 2. Using this liquid, a glass substrate was subjected to dip coating at a lifting speed of 40 mm / min, and heat treatment was performed at 120 ° C. for 1 hour.
[0061]
When this sample was evaluated by breathing, the coated portion was not clouded. Further, when stored in air for 10 days, the uncoated portion did not have anti-fogging property, but the coated portion maintained the anti-fogging property. When the cross section of the sample was observed with an electron microscope, the coating film was porous and had a thickness of about 0.3 μm.
[0062]
Example 3
4 g of N1 polyorganosiloxane solution was added to 60 g of isopropyl alcohol with stirring. Then, after adding 15 g of Snowtex CM, 25 g of a photocatalytic sol A-6 solution (component: anatase type titanium oxide, average particle diameter 5 nm, concentration: 6% by weight, manufactured by Taki Chemical Co., Ltd.) was added. After stirring for 2 hours, a coating liquid 3 was obtained. Using this liquid, a glass substrate was dip-coated at a lifting speed of 40 mm / min, and heat-treated at 120 ° C. for 1 hour to obtain a coating sample containing a photocatalyst.
[0063]
When this sample was exposed outdoors (temperature: 10 to 25 ° C., relative humidity: 30 to 70%) for 10 days, the uncoated portion did not have anti-fog properties, but the coated portion did not. Was maintained. When the cross section of the sample was observed with an electron microscope, the coating film was porous and had a thickness of about 0.3 μm.
[0064]
Example 4
1 g of N3 polyorganosiloxane solution was added to 60 g of isopropyl alcohol while stirring. Thereafter, 20 g of silica sol (Nissan Chemical Industries, Ltd., ST-IPA, average particle diameter 10 to 20 nm, concentration 30% by weight) was added. After stirring for 2 hours, a coating liquid 4 was obtained. Using this liquid, a glass substrate was subjected to dip coating at a lifting speed of 30 mm / min, and heat treatment was performed at 120 ° C. for 1 hour.
[0065]
When this sample was evaluated by breathing, the coated portion was not clouded. Further, when stored in air for 10 days, the uncoated portion did not have anti-fogging property, but the coated portion maintained the anti-fogging property. When the cross section of the sample was observed with an electron microscope, the coating film was porous and had a thickness of about 0.25 μm.
[0066]
Example 5
3 g of N2 polyorganosiloxane solution was added to 60 g of isopropyl alcohol while stirring. Thereafter, 20 g of silica sol and 10 g of photocatalytic sol A-6 were added with stirring. After stirring for 2 hours, a coating liquid 5 was obtained. Using this liquid, a glass substrate was subjected to dip coating at a lifting speed of 30 mm / min, and heat treatment was performed at 120 ° C. for 1 hour.
[0067]
When this sample was evaluated by breathing, the coated portion was not clouded. Furthermore, when left outdoors for 10 days, the uncoated portion did not have anti-fogging properties, but the coated portions maintained the anti-fogging properties. When the cross section of the sample was observed with an electron microscope, the coating film was porous and had a thickness of about 0.25 μm.
[0068]
Comparative Example 1
While stirring with 720 parts by weight of ethanol, 140 parts by weight of an ethyl silicate oligomer liquid (Colcoat Co., Ltd., ethyl silicate 40) were added, and 140 parts by weight of a 0.01N hydrochloric acid aqueous solution was slowly added. Then, after reacting at room temperature for one day, a coating solution was obtained. The glass substrate was partially dip coated and heat treated at 150 ° C. for 1 hour.
[0069]
The obtained glass sample was allowed to stand in the air at room temperature for one week. As a result of breathing and visual observation, both the coated portion and the uncoated portion became cloudy. It was found that none of them had antifogging property. This is considered to be due to the fact that the organic substance in the air was adsorbed on the silica film and the hydrophilicity of the surface was reduced.
[0070]
Comparative Example 2
20 g of N3 polyorganosiloxane solution was added to 60 g ethanol with stirring. Thereafter, 20 g of photocatalytic sol A-6 was added. The mixture was stirred for 2 hours to obtain a coating liquid. Using this liquid, a glass substrate was subjected to dip coating at a lifting speed of 30 mm / min, and heat treatment was performed at 120 ° C. for 1 hour. When these samples were stored in air for 10 days, the antifogging property of the surface was lost.
[0071]
【The invention's effect】
As described above, the coating material for an antifogging film of the present invention has a high hydrophilicity on the surface of the coated member and excellent water resistance.
Further, the antifogging coating film of the present invention, since the coating film is porous, it also has water absorption, can maintain high hydrophilicity for a long period of time, even in an environment where humidity changes, the surface does not fog, The formation of a water film is suppressed.
Further, the present invention can provide an optical member having excellent antifogging property using the above antifogging coating film.
Claims (8)
(A)下記一般式(I)で表される有機ケイ素化合物を加水分解・縮重合させて得た窒素原子を有する官能基を持つポリオルガノシロキサン0.1〜5重量部、
(B)酸化物微粒子0.1〜20重量部、
(C)親水性有機溶媒50〜99.8重量部
を含有し、多孔質膜を形成することを特徴とする防曇性コーティング材料。A coating material for forming an antifogging film,
(A) 0.1 to 5 parts by weight of a polyorganosiloxane having a functional group having a nitrogen atom obtained by hydrolysis and condensation polymerization of an organosilicon compound represented by the following general formula (I);
(B) 0.1 to 20 parts by weight of oxide fine particles,
(C) An antifogging coating material comprising 50 to 99.8 parts by weight of a hydrophilic organic solvent and forming a porous film.
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