JP2012229432A - オルガノシロキサン樹脂組成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】積層体に耐候性、耐摩耗性を付与することができるオルガノシロキサン樹脂組成物を提供する。
【解決手段】(E)コロイダルシリカ、(F)炭素数1〜4のアルキル基、ビニル基、またはメタクリロキシ基、アミノ基、グリシドキシ基および3,4−エポキシシクロヘキシル基からなる群より選ばれる基で置換された炭素数1〜3のアルキル基を有するアルコキシシランの加水分解縮合物、(G)酸化チタン、酸化亜鉛または酸化セリウムである金属酸化物、が溶媒に溶解および/または分散し、(F)成分の重量をRR’SiOに換算した重量としたときに、(E)成分および(F)成分の合計量を100重量%として、(E)成分の含有量が10〜60重量%で、(F)成分の含有量が40〜90重量%であり、且つ(E)成分および(F)成分の合計量100重量部に対して(G)成分が0.1〜15重量部であることを特徴とするオルガノシロキサン樹脂組成物である。
【選択図】なし

Description

本発明はオルガノシロキサン樹脂組成物に関する。また本発明は、基材上に、アクリル樹脂層(第1層)とオルガノシロキサン樹脂組成物(第2層)とが順次積層され、優れた耐候性を有する積層体に関する。
プラスチック材料は、耐衝撃性、軽量性、加工性等の特長を生かして、多方面の用途で使用されている。特に、透明プラスチックであるアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン系樹脂等はガラスの代替として幅広く利用されている。しかし、これらの樹脂は耐候性が十分ではなく、長期の屋外の使用において分解・劣化するため物性、外観が損われることが知られている。またこれらの樹脂は耐摩耗性も乏しく表面が傷つきやすく、また溶剤に侵されやすいという欠点を有している。
近年、その軽量性、安全性を活かして窓ガラス、特に自動車の窓ガラスに透明プラスチックを基材とする有機ガラスを適用しようとする動きがある。この有機ガラスには、ガラス並の高度な耐候性が要求される。また、前面ガラスではワイパー作動時のすり傷発生を防止する必要があり、サイドウィンドーではウィンドー昇降時のすり傷発生を防止する必要があり、優れた耐摩耗性が要求される。
有機ガラスの耐候性および耐摩耗性を改良するため、従来から基材表面にオルガノシロキサン樹脂層を用いる数多くの提案がなされている。例えば、特許文献1および特許文献2にはトリヒドロキシシラン部分縮合物とコロイダルシリカを含有する樹脂組成物が記載されている。さらに特許文献3および特許文献4にはアルキルトリアルコキシシランとテトラアルコキシシランとの縮合物にコロイド状シリカを添加した樹脂組成物が記載されている。
しかしながら、これらの樹脂組成物の硬化被膜は、ある程度の耐摩耗性を有するが、高温環境下では基材と硬化被膜との熱膨張率の違いにより、硬化被膜が引っ張られ硬化被膜にクラックが生じる場合があり、耐久性に問題がある。
この点を改善する目的で、基材とオルガノシロキサン樹脂層との間に、熱硬化アクリル樹脂層を設ける提案がされている。例えば、特許文献5では、熱硬化アクリル樹脂層としてアクリルポリオールとイソシアネート化合物から得られるアクリル−ウレタン樹脂層を使用する提案がなされている。ところがイソシアネート化合物は、反応性が高いためコーティング組成物の貯蔵安定性が低く、使用中もしくは保存中において粘度が増加しゲル化しやすい。また、熱硬化時に副反応が生じやすいという欠点を有している。
特許文献6や特許文献7では、熱硬化アクリル樹脂層として、アルコキシシリル基を含有するビニル系共重合体を用いる提案がなされている。しかし、アルコキシシリル基が組成物中の水分と徐々に反応し加水分解・縮合を起こすため、組成物の増粘やゲル化が生じるという問題がある。
また、特許文献8では、(メタ)アクリル酸のアルキルシクロヘキシルアルキルエステルを必須成分とする樹脂組成物が開示されている。この樹脂組成物の耐候性は充分ではなく改良の余地がある。
一方、耐候性を改善する目的で、熱硬化アクリル樹脂層に紫外線吸収剤を添加する方法が知られている。例えば特許文献9には、熱硬化アクリル樹脂にベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤を添加し耐候性を改良することが提案されている。しかし紫外線吸収剤自体の光による分解の速度が大きく、基材の光劣化を長期にわたり抑制するのには限界がある。また、この欠点を改善するために紫外線吸収剤を多量に添加すると、基材やオルガノシロキサン樹脂層との密着性が低下する。
また、光分解速度の小さい紫外線吸収剤としてトリアジン系紫外線吸収剤が知られている。しかしトリアジン系紫外線吸収剤は、熱硬化アクリル樹脂に添加した場合、屋外での暴露により硬化被膜が白化しやすく、外観や透明性を損ね易いという欠点がある。
特開昭51−002736号公報 特開昭55−094971号公報 特開昭63−278979号公報 特開平01−306476号公報 特開昭62−169832号公報 特開昭59−109528号公報 特開2004−131549号公報 特開2002−206042号公報 特開2000−318106号公報
本発明の目的は、耐候性、耐摩耗性に優れた第2層を形成することができるオルガノシロキサン樹脂組成物を提供することにある。また、本発明の目的は、耐候性、耐摩耗性に優れた積層体を提供することにある。本発明の目的は、密着性に優れた積層体を提供することにある。
本発明は、(E)コロイダルシリカ、
(F)下記式(F)で表わされるアルコキシシランの加水分解縮合物、並びに
Si(OR4−m−n (F)
式中R、Rは各々独立に、炭素数1〜4のアルキル基、ビニル基、またはメタクリロキシ基、アミノ基、グリシドキシ基および3,4−エポキシシクロヘキシル基からなる群より選ばれる1以上の基で置換された炭素数1〜3のアルキル基であり、Rは炭素数1〜4のアルキル基またはビニル基であり、m、nは各々独立に0、1、2のいずれかの整数であり、m+nは0、1、2のいずれかの整数である、
(G)酸化チタン、酸化亜鉛または酸化セリウムである金属酸化物、
が溶媒に溶解および/または分散し、
(i)(F)成分の重量をR SiO(4−m−n)/2に換算した重量としたときに、(E)成分および(F)成分の合計量を100重量%として、(E)成分の含有量が10〜60重量%で、(F)成分の含有量が40〜90重量%であり、且つ(E)成分および(F)成分の合計量100重量部に対して(G)成分が0.1〜15重量部であり、
(ii)(G)成分のレーザー回折法粒度分布測定における累積50%粒径および累積90%粒径をそれぞれD50およびD90としたとき、D90が100nm以下であって、且つD90/D50が20以下であることを特徴とするオルガノシロキサン樹脂組成物である。
本発明のオルガノシロキサン樹脂組成物を用いることにより、該積層体において耐候性、耐摩耗性および密着性に優れた第2層を形成することができる。
<アクリル樹脂組成物>
アクリル樹脂組成物は、(A)アクリル共重合体、(B)ブロック化されたポリイソシアネート化合物、(C)硬化触媒および(D)トリアジン系紫外線吸収剤を含有する。(A)〜(D)成分について詳細に説明する。
(アクリル共重合体(A))
アクリル共重合体(以下、(A)成分ということがある)の構成成分は、下記式(A−1)、(A−2)、(A−3)および(A−4)で表される繰り返し単位から選ばれる。
((A−1)単位)
Figure 2012229432
式(A−1)中、Yはメチル基またはエチル基である。式(A−1)で表される繰り返し単位は、メチルメタクリレート、エチルメタクリレートを重合して得られる。これらは単独でまたは両者を混合して使用できる。
アクリル共重合体中の式(A−1)単位の含有量は、好ましくは1〜98モル%である。(A−1)単位の割合が1モル%より少ないと第1層の可撓性が低下し、第2層にクラックが生じやすくなる。また、基材や第2層との密着性が低下するため好ましくない。
((A−2)単位)
Figure 2012229432
式(A−2)中、Xは水素原子またはメチル基、Yはシクロアルキル基である。式(A−2)で表される繰り返し単位は、分子内に少なくとも1つのシクロアルキル基を有するアクリレートまたはメタクリレートを重合して得られる。シクロアルキル基の炭素数は5〜12であることが好ましい。具体的には、シクロヘキシル基、シクロオクチル基などが挙げられる。
(A−2)で表される繰り返し単位は、対応するモノマーを共重合することにより導入できる。対応するモノマーの具体例として、シクロヘキシルアクリレート、4−メチルシクロヘキシルアクリレート、2,4−ジメチルシクロヘキシルアクリレート、2,4,6−トリメチルシクロヘキシルアクリレート、4−t−ブチルシクロヘキシルアクリレート、アダマンチルアクリレート、ジシクロペンタジエニルアクリレート、シクロヘキシルメチルアクリレート、4−メチルシクロヘキシルメチルアクリレート、2,4−ジメチルシクロヘキシルメチルアクリレート、2,4,6−トリメチルシクロヘキシルメチルアクリレート、4−t−ブチルシクロヘキシルメチルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、4−メチルシクロヘキシルメタクリレート、2,4−ジメチルシクロヘキシルメタクリレート、2,4,6−トリメチルシクロヘキシルメタクリレート、4−t−ブチルシクロヘキシルメタクリレート、アダマンチルメタクリレート、ジシクロペンタジエニルメタクリレート、シクロヘキシルメチルメタクリレート、4−メチルシクロヘキシルメチルメタクリレート、2,4−ジメチルシクロヘキシルメチルメタクリレート、2,4,6−トリメチルシクロヘキシルメチルメタクリレート、4−t−ブチルシクロヘキシルメチルメタクリレートなどの化合物が挙げられる。これらは単独または2種以上を混合して使用できる。なかでもシクロヘキシルメタクリレートが好ましく採用される。
アクリル共重合体中の(A−2)単位の含有量は、好ましくは1〜85モル%である。(A−2)単位の割合が、1モル%未満であるとトリアジン系紫外線吸収剤の分散性が低下し第1層が白化しやすくなり、85モル%を超えると基材や第2層との密着性が低下する。
((A−3)単位)
Figure 2012229432
式(A−3)中、Xは水素原子またはメチル基、Yは、炭素原子数2〜5のアルキレン基である。アルキレン基としてエチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基等が挙げられる。(A−3)単位は、ヒドロキシ基を有することを特徴とする。
(A−3)単位は、対応するモノマーを共重合することにより導入できる。対応するモノマーの具体例として、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、3−ヒドロキシプロピルアクリレート、3−ヒドロキシプロピルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、4−ヒドロキシブチルメタクリレート、3−ヒドロキシブチルアクリレート、3−ヒドロキシブチルメタクリレート、2−ヒドロキシブチルアクリレート、2−ヒドロキシブチルメタクリレート等が挙げられる。これらは単独または2種以上を混合して使用できる。なかでも2−ヒドロキシエチルメタクリレートが好ましく採用される。
アクリル共重合体中の(A−3)単位の含有量は、好ましくは1〜15モル%、より好ましくは5〜15モル%である。(A−3)単位の割合が上記範囲を超えると、塗膜層にクラックが発生しやすくなり好ましくない。
((A−4)単位)
Figure 2012229432
式(A−4)中、Xは水素原子またはメチル基、Yはトリアジン系紫外線吸収剤残基である。
(A−4)単位は、トリアジン系紫外線吸収剤残基を有するアクリレートまたはメタクリレートモノマーを共重合することにより導入することができる。トリアジン系紫外線吸収剤残基を有するアクリレートまたはメタクリレートモノマーとしては、具体的には、2−[4−(2−アクリロキシ−3−ドデシルオキシプロピル)オキシ]−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−[4−(2−アクリロキシ−3−トリデシルオキシプロピル)オキシ]−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−[4−(2−アクリロキシ−3−(2−エチルヘキシルオキシ)プロピル)オキシ]−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−[4−(2−メタクリロキシ−3−ドデシルオキシプロピル)オキシ]−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−[4−(2−メタクリロキシ−3−トリデシルオキシプロピル)オキシ]−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−[4−(2−アクリロキシ−3−(2−エチルヘキシルオキシ)プロピル)オキシ]−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−[4−(2−メタクリロキシ−3−(2−エチルヘキシルオキシ)プロピル)オキシ]−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−[4−(2−ヒドロキシ−3−(2−エチルヘキシルオキシ)プロピル)オキシ]−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジンと2−イソシアナートエチルアクリレートの付加反応生成物、2−[4−(2−ヒドロキシ−3−(2−エチルヘキシルオキシ)プロピル)オキシ]−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジンと2−イソシアナートエチルメタクリレートの付加反応生成物などが挙げられ、これらは単独または2種以上を混合して用いることができる。なかでも、2−[4−(2−ヒドロキシ−3−(2−エチルヘキシルオキシ)プロピル)オキシ]−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジンと2−イソシアナートエチルメタクリレートの付加反応生成物、2−[4−(2−メタクリロキシ−3−(2−エチルヘキシルオキシ)プロピル)オキシ]−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジンが好ましく採用される。
具体的には、下記式(A−4−a)または式(A−4−b)で表されるアクリルモノマーから誘導された繰返し単位が好ましく使用される。
Figure 2012229432
(式中R11は炭素数2〜6のアルキレン基であり、R12は水素原子、炭素数1〜18のアルキル基または炭素数1〜18のアルコキシ基を表し、R13、R14は同一または互いに独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基、または炭素数1〜18のアルキル基もしくはハロゲン原子で置換されていてもよいフェニル基を表し、R15は炭素数1〜18のアルキル基を表し、Xは水素原子またはメチル基であり、Vは水素原子、OH基または炭素数1〜12のアルキル基を表す。)
Figure 2012229432
(式中R16は水素原子、炭素数1〜18のアルキル基または炭素数1〜18のアルコキシ基を表し、R17、R18は同一または互いに独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基、または炭素数1〜18のアルキル基もしくはハロゲン原子で置換されていてもよいフェニル基を表し、R19は炭素数1〜18のアルキル基を表し、Xは水素原子またはメチル基であり、Vは水素原子、OH基または炭素数1〜12のアルキル基を表す。)
本発明において、トリアジン系紫外線吸収剤残基とは、トリアジン系紫外線吸収剤の残基であって紫外線吸収性能を有するものである。トリアジン系紫外線吸収剤残基は、トリアジン化合物の末端の一部が欠落してアクリル共重合体に結合しているため、残基と、トリアジン化合物とでは厳密には分子量が相違する。しかし、欠落の重量は全体に比べ僅かであるので、本発明では便宜上、残基の重量とトリアジン化合物との重量は同じであると擬制する。
アクリル共重合体中の(A−4)単位の含有量は、好ましくは0〜15モル%、より好ましくは0〜10モル%、さらに好ましくは0〜7モル%である。(A−4)単位の割合が15モル%を超えると、基材と第1層、第1層と第2層の密着性が低下し、第2層にクラックが生じやすくなる。
式(A−4)中のトリアジン系紫外線吸収剤残基と(D)成分との合計含有量は好ましくは1〜40重量%、より好ましくは2〜30重量%である。
アクリル共重合体中の式(A−1)〜(A−4)で表される繰り返し単位の合計含有量は、少なくとも70モル%、好ましくは80〜100モル%、より好ましくは90〜100モル%である。
アクリル共重合体は、好ましくは1〜98モル%の式(A−1)、1〜85モル%の式(A−2)、1〜15モル%の式(A−3)および0〜15モル%の式(A−4)の単位を含有する。
アクリル共重合体は、耐候性、耐摩耗性、密着性、耐熱水性、紫外線吸収剤の低揮散や溶出性等の性能のバランスによって、密着性を特に重視したアクリル共重合体[I]とアクリル樹脂組成物の加熱硬化時の紫外線吸収剤の揮発や、第2層を形成する際のオルガノシロキサン樹脂組成物への第1層からの紫外線吸収剤の溶出抑制などの性能を重視したアクリル共重合体[II]の組成が好ましく採用される。
アクリル共重合体[I]は、50〜98モル%の式(A−1)、1〜35モル%の式(A−2)、1〜15モル%の式(A−3)および0〜10モル%の式(A−4)で表される繰り返し単位を合計して少なくとも70モル%を含有する。
アクリル共重合体[II]は、1〜60モル%の式(A−1)、35モル%を超えて85モル%以下の式(A−2)、1〜15モル%の式(A−3)および0.1〜15モル%の式(A−4)で表される繰り返し単位を合計して少なくとも70モル%を含有する。
アクリル共重合体の式(A−4)で表される繰り返し単位の含有量が0モル%であって、(D)成分の含有量が(A)成分および(B)成分の合計100重量部に対して1〜40重量部であることが好ましい。
また(D)成分の含有量が(A)成分および(B)成分の合計100重量部に対して0重量部であって、アクリル共重合体の式(A−4)で表される繰り返し単位の含有量が0.1〜15モル%であることが好ましい。
((A−5)単位)
アクリル共重合体は、さらに、下記式(A−5)で表される繰返し単位を含有することが好ましい。(A−5)単位を含有することで耐候性が向上する。
Figure 2012229432
式中、R10は、水素原子、炭素数1〜14のアルキル基またはアルコキシ基を表す。
10は、好ましくは炭素数1〜8のアルキル基またはアルコキシ基である。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等が挙げられる。
(A−5)単位の割合は、アクリル共重合体の全繰り返し単位100モル%中、好ましくは0.1〜15モル%、より好ましくは0.1〜10モル%、さらに好ましくは1〜8モル%である。15モル%を超えると、基材や第2層との密着性が低下し易くなる。
アクリル共重合体[I]において、50〜97.9モル%の式(A−1)、1〜35モル%の式(A−2)、1〜15モル%の式(A−3)、0〜10モル%の式(A−4)および0.1〜10モル%の式(A−5)の単位を含有し、アクリル共重合体の全繰り返し単位100モル%中、(A−1)〜(A−5)単位の合計が少なくとも70モル%であることが好ましい。
アクリル共重合体[II]において、1〜59.9モル%の式(A−1)、35モル%を超えて85モル%以下の式(A−2)、1〜15モル%の式(A−3)、0.1〜10モル%の式(A−4)および0.1〜20モル%の式(A−5)の単位を含有し、アクリル共重合体の全繰り返し単位100モル%中、(A−1)〜(A−5)単位の合計が少なくとも70モル%であることが好ましい。
(A−5)単位を含むことで、ラジカル捕捉能が付与することができ、耐候性をさらに向上することができる。アクリル共重合体の全繰り返し単位100モル%中、(A−1)単位〜(A−5)単位の合計は少なくとも70モル%、より好ましくは少なくとも80モル%、さらに好ましくは少なくとも90モル%である。
(A−5)単位は、対応するアクリレートおよび/またはメタクリレートモノマーを共重合することで導入できる。対応するモノマーとしては、2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルメタクリレート、1,2,2,6、6−ペンタメチル−4−ピペリジルメタクリレート、1−エチル−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルメタクリレート、1−プロピル−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルメタクリレート、1−t−ブチル−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルメタクリレート、1−シクロヘキシル−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルメタクリレート、1−(4−メチルシクロヘキシル)−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルメタクリレート、1−t−オクチル−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルメタクリレート、1−デシル−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルメタクリレート、1−ドデシル−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルメタクリレート、1−メトキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルメタクリレート、1−エトキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルメタクリレート、1−プロポキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルメタクリレート、1−t−ブトキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルメタクリレート、1−シクロヘキシルオキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルメタクリレート、1−(4−メチルシクロヘキシロキシ)−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルメタクリレート、1−オクトキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルメタクリレート、1−t−オクトキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルメタクリレート、1−デシロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルメタクリレート、1−ドデシロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルメタクリレートなどが挙げられ、これらは単独または2種以上を混合して使用してよい。
(他の単位)
(A−1)〜(A−5)単位を含むアクリル共重合体((A)成分)は、さらに機能性付与等のため他の繰返し単位を含んでいてもよい。他の繰返し単位は(A)成分のアクリル共重合体の全繰り返し単位100モル%に対して30モル%以下、好ましくは20モル%以下、特に好ましくは10モル%以下である。
他の繰返し単位はアクリレートまたはメタクリレートモノマーと共重合可能なビニル系モノマーを共重合することで導入できる。他のビニル系モノマーとしては、接着性あるいは耐候性等の耐久性の面で、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸アミド、メタクリル酸アミド、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ドデシルアクリレート、ドデシルメタクリレート、2−(2’−ヒドロキシ−5’−アクリロキシエチルフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2−(2’−ヒドロキシ−5’−アクリロキシエトキシフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2−(2’−ヒドロキシ−5’−アクリロキシプロピルフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2−(2’−ヒドロキシ−5’−アクリロキシプロポキシフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2−(2’−ヒドロキシ−5’−アクリロキシエチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾ−ル、2−(2’−ヒドロキシ−3’−アクリロキシエチル−5’−t−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2−(2’−ヒドロキシ−3’−アクリロキシエチル−5’−t−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾ−ル、2−ヒドロキシ−4−(アクリロキシエトキシ)ベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−(アクリロキシプロポキシ)ベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4−(アクリロキシエトキシ)ベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−(アクリロイルオキシエチル)ベンゾフェノン、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メタクリロキシエチルフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メタクリロキシエトキシフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メタクリロキシプロピルフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メタクリロキシプロポキシフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メタクリロキシエチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−メタクリロキシエチル−5’−t−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−メタクリロキシエチル−5’−t−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−ヒドロキシ−4−(メタクリロキシエトキシ)ベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−(メタクリロキシプロポキシ)ベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4−(メタクリロキシエトキシ)ベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−(メタクリロイルオキシエチル)ベンゾフェノン等が挙げられ、これらは単独または2種以上を混合して使用できる。また、アクリル樹脂は単一組成のものを単独で使用する必要はなく、アクリル樹脂を2種以上混合して使用してもよい。
(A)成分のアクリル共重合体の分子量は、重量平均分子量で2万以上が好ましく、5万以上がより好ましい。また、重量平均分子量で1000万以下のものが好ましく使用される。よって、アクリル共重合体の重量平均分子量は、好ましくは5万〜1000万、より好ましくは5万〜100万、さらに好ましくは5万〜50万である。かかる分子量範囲のアクリル共重合体は、第1層としての密着性や強度などの性能が十分に発揮され好ましい。
(ブロック化されたポリイソシアネ−ト化合物(B))
(B)成分は、イソシアネート基にブロック化剤を反応させ遊離のイソシアネート基をほとんどなくして、反応性を持たなくしたもので、加熱によりブロック化剤が分離してイソシアネート基となり、反応性を持つに至る化合物である。
(B)成分として、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基に、アセトオキシム、メチルエチルケトオキシム等のオキシム類、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセチルアセトン等の活性メチレン化合物、メタノール、エタノール、2−プロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノール、2−エチル−1−ヘキサノール等のアルコール類、フェノール、クレゾール、エチルフェノール等のフェノール類に代表されるブロック化剤を付加させて得られるブロックイソシアネート化合物が挙げられる。
ブロック化剤を付加させるポリイソシアネート化合物としては、ポリイソシアネート、ポリイソシアネートと多価アルコールとの付加物、ポリイソシアネート同士の環化重合体、イソシアネート・ビュレット体等が挙げられる。ポリイソシアネートとしてはトリレンジイソシアネート、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリジンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートなどが挙げられる。
(B)成分は、熱硬化反応時に初めてイソシアネート基が生成するのでコーティング組成物は、貯蔵安定性に優れ、またイソシアネート基がコーティング組成物中や空気中の水分、溶媒コーティング組成物に使用されるアルコール溶媒との副反応に消費されることが少なく、塗工環境の影響を受け難く安定した物性を有する硬化被膜を形成することができる。このブロックイソシアネートは単独もしくは2種類以上を混合して使用できる。
ブロックイソシアネートのなかでも、ブロック化された脂肪族および/または脂環族ポリイソシアネート化合物が特に耐候性に優れ好ましい。ブロック化された脂肪族および/または脂環族ポリイソシアネート化合物としては、(i)2〜4個のヒドロキシ基を有するヒドロキシ化合物と脂肪族および/または脂環式ジイソシアネート化合物を反応させることにより得られる、アダクト型ポリイソシアネート化合物をブロック剤でブロックしたアダクト型ポリイソシアネート化合物、(ii)脂肪族および/または脂環式ジイソシアネート化合物から誘導された、イソシアヌレート型ポリイソシアネート化合物をブロック剤でブロックしたイソシアヌレート型ポリイソシアネート化合物が好ましい。その中でも、脂肪族ジイソシアネート化合物および/または脂環族ジイソシアネート化合物の炭素数が4〜20のものが好ましく、炭素数4〜15のものがより好ましい。イソシアネート化合物の炭素数をかかる範囲にすることで、耐久性に優れた塗膜が形成される。
換算イソシアネート基率とは、(B)成分を加熱しブロック化剤を分離した場合に、生成するイソシアネート基の重量を(B)成分の重量に対する百分率で表した値である。
(B)成分は、5.5〜50重量%、好ましくは6.0〜40重量%、最も好ましくは6.5〜30重量%の換算イソシアネート基率を有する。イソシアネート基率が5.5重量%未満であるとアクリル樹脂に対するブロック化されたポリイソシアネート化合物の配合量が多くなり、基材との密着性が乏しくなる。またイソシアネート基率が50重量%より多くなると塗膜層の可撓性が低下し、第2層を熱硬化する際に塗膜層にクラックが生じ、環境の変化に対する耐久性が損なわれる。イソシアネート基率(重量%)は、イソシアネート基を既知量のアミンで尿素化し、過剰のアミンを酸で滴定する方法により求められる。
(B)成分の含有量は、アクリル共重合体(A)中のヒドロキシ基1当量に対してイソシアネート基が0.8〜1.5当量、好ましくは0.8〜1.3当量、最も好ましくは0.9〜1.2当量となる量である。
(A)成分中のヒドロキシ基と(B)成分中のイソシアネート基とがウレタン結合による架橋を形成することにより、第1層は、基材および第2層との良好な密着性を保つことができる。また、紫外線、水、酸素等による架橋密度の低下が起こり難く、長期にわたって密着性を維持できる。また高温環境下での耐久性を維持できる。さらに耐候性にも優れる。
イソシアネート基が0.8当量より少ないと架橋が不十分となるため高温環境での耐久性が不十分になり、また、未反応のヒドロキシ基が水分子と高い親和性を示すために吸湿し、耐候性や耐熱水性も悪化する。イソシアネート基が1.5当量よりも多いと第1層はアロファネート結合を伴った非常に架橋密度が高く、硬くてもろい層となり、環境の変化に対する追従性が悪くなり、環境の変化に対する密着性に劣る。
(硬化触媒(C))
(C)成分は硬化触媒である。硬化触媒は、(B)成分のブロック化剤の解離を促進させるため使用される。また解離により生成したイソシアネ−ト基と、(A)成分中のヒドロキシ基とのウレタン化反応を促進させるため使用される。
(C)成分として、有機スズ化合物、有機チタン化合物、有機ジルコニウム化合物、三級アミン化合物、四級アンモニウム塩化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物が好ましい。
これらの硬化触媒のなかでも有機錫化合物が好ましく使用され、特に下記式で示される有機錫化合物が好ましく使用される。
20 Sn(OCOR214−m
ここで、R20は炭素数1〜8の炭化水素基、好ましくは炭素数1〜8のアルキル基、より好ましくは炭素数4〜8のアルキル基である。R21は炭素数1〜17の置換あるいは非置換の炭化水素基、好ましくは炭素数が1〜17の置換あるいは非置換のアルキル基である。置換基としては、炭素数1〜4のアルキル基が好ましい。mは0〜3の整数である。
かかる硬化触媒の代表的なものとしては、有機スズ化合物では、モノブチルチントリス(2−エチルヘキサノエート)、ジメチルチンジネオデカノエート、ジブチルチンビス(2−エチルヘキサノエート)、モノブチルチントリス(n−ブチルプロピオネート)、ジブチルチンジラウレート、モノヘキシルチントリオクトエート、ジヘキシルチンジオクトエート、トリヘキシルチンモノオクトエート、モノヘキシルチントリス(メチルマレエート)、ジオクチルチンジアセテート、トリオクチルチンモノアセテート、ジオクチルチンビス(メチルマレエート)、モノオクチルチントリス(メチルプロピオネート)、ジオクチルチンジプロピオネート)、トリオクチルチンモノプロピオネート、モノオクチルチントリオクトエート、ジオクチルチンジオクトエート、トリオクチルチンモノオクトエートが挙げられる。これらは単独または2種以上を混合して使用される。
有機チタン化合物の代表的なものとしては、テトライソプロピルチタネート、テトラブトキシチタネート、テトラオクチルチタネート等のアルコキシチタン化合物、チタンアセチルアセトナート系、チタンエチルアセトアセテート系などのチタンキレート化合物等が挙げられる。これらは単独または2種以上を混合して使用される。
有機ジルコニウム化合物の代表的なものとしては、テトライソプロポキシジルコニウム、テトラブトキシジルコニウム、テトラオクトキシジルコニウム等のアルコキシジルコニウム化合物、ジルコニウムテトラアセチルアセトネート、ジルコニウムテトラエチルアセトアセテート、ジルコニウムトリブトキシアセチルアセトネートなどのジルコニウムキレート化合物等が挙げられる。これらは単独または2種以上を混合して使用される。
三級アミン化合物の代表的なものとしては、ジメチルエタノールアミン、トリエチレンジアミン、メチルヒドロキシエチルピペラジン、ジメチルアミノエトキシエタノールアミン等が挙げられる。これらは単独または2種以上を混合して使用される。
四級アンモニウム塩化合物の代表例としては、例えば2−ヒドロキシエチル・トリn−ブチルアンモニウム・2,2−ジメチルプロピオネ−ト、2−ヒドロキシエチル・トリn−ブチルアンモニウム・2,2−ジメチルブタノエ−ト、2−ヒドロキシプロピル・トリn−ブチルアンモニウム・2,2−ジメチルプロピオネ−ト、2−ヒドロキシプロピル・トリn−ブチルアンモニウム・2,2−ジメチルブタノエ−ト等が挙げられる。これらは単独または2種以上を混合して使用される。
(C)成分の含有量は、(A)成分および(B)成分の合計100重量部に対して0.001〜0.4重量部、好ましくは0.002〜0.3重量部である。(C)成分の含有量が0.001重量部未満であると架橋反応を促進する作用が得られず、0.4重量部を超えると、第1層と第2層との密着性が低下し好ましくない。
(トリアジン系紫外線吸収剤(D))
(D)成分は、下記式(D)で表されるトリアジン系紫外線吸収剤である。(D)成分は、(A)成分のアクリル共重合体中のシクロアルキル基により、分散性が向上し、紫外線吸収機能を無駄なく発揮することができる。その結果、本発明の第1層は優れた耐候性を有する。
Figure 2012229432
式中Rは、炭素数1〜18、好ましくは3〜16、より好ましくは4〜8のアルキル基、−CHCH(OH)CHO−Rで表される置換基または−CH(CH)C(O)O−Rで表される置換基を表す。Rは、炭素数1〜18、好ましくは3〜16、より好ましくは6〜14のアルキル基である。Rは、炭素数1〜18、好ましくは3〜16、より好ましくは6〜10のアルキル基である。R、R、Rのアルキル基として、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等が挙げられる。
は水素原子、炭素数1〜18のアルキル基または炭素数1〜18のアルコキシ基を表す。アルキル基の炭素数は、好ましくは1〜8、より好ましくは1〜4である。
アルキル基として、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等が挙げられる。アルコキシ基の炭素数は、好ましくは1〜8、より好ましくは1〜4である。アルコキシ基として、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等が挙げられる。
、Rは各々独立に、水素原子、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基、または炭素数1〜18のアルキル基もしくはハロゲン原子で置換されていてもよいフェニル基を表す。
アルキル基の炭素数は、好ましくは1〜8、より好ましくは1〜4である。アルキル基として、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等が挙げられる。アルコキシ基の炭素数は、好ましくは1〜8、より好ましくは1〜4である。アルコキシ基として、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等が挙げられる。フェニル基に置換するアルキル基の炭素数は、好ましくは3〜16、より好ましくは4〜8である。アルキル基として、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等が挙げられる。ハロゲン原子として、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等が挙げられる。
Vは、水素原子、OH基または炭素数1〜12のアルキル基を表す。アルキル基の炭素数は、好ましくは1〜8、より好ましくは1〜4である。アルキル基として、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等が挙げられる。
式(D)で示されるトリアジン系紫外線吸収剤として具体的には、チバ・スペシャルティー・ケミカルズ(株)製の、
(1)チヌビン1577(Rはヘキシル基、R、R、RおよびVは水素原子)、
(2)チヌビン400(Rは−CHCH(OH)CHO−R(Rはドデシル基およびトリデシル基)、R、R、RおよびVは水素原子)、
(3)チヌビン405(Rは−CHCH(OH)CHO−R(Rはオクチル基)、R、R、RおよびVはメチル基)、
(4)チヌビン460(Rはブチル基、R、R、Rはブチルオキシ基、VはOH基)、
(5)チヌビン479(Rは−CH(CH)C(O)O−R(Rはオクチル基)Rは水素原子、RおよびRはフェニル基、Vは水素原子)、等が挙げられる。
これらは単独または2種以上を混合して使用できる。好ましくは、極大吸収波長の異なるものを2種以上混合して使用することで、紫外部のより広い波長域で紫外線を吸収でき、また、一方の紫外線吸収剤の吸収の弱い波長域の紫外線を、他方が吸収することにより、紫外線吸収剤自体のUVに対する耐久性を向上させることができより好ましい。
これら(D)成分の含有量は、(A)成分および(B)成分の合計100重量部に対して0〜40重量部、好ましくは0〜30重量部である。40重量部を超えると、第1層と基材、あるいは第1層と第2層との密着性が低下する。
(他の成分)
アクリル樹脂組成物には、さらにシランカップリング剤および/またはシランカップリング剤の加水分解縮合物を含有させることができる。かかるシランカップリング剤および/またはシランカップリング剤の加水分解縮合物を含有させることで、基材と第1層、第1層と第2層の間の密着性を向上させ、長期にわたりその密着性を持続させることができる。
かかるシランカップリング剤としては、3−アミノプロピルトリメトシシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、N−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン・塩酸塩、N−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン・塩酸塩、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン、γ−アニリノプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、オクタデシルジメチル〔3−(トリメトキシシリル)プロピル〕アンモニウムクロライド、オクタデシルジメチル〔3−(トリエトキシシリル)プロピル〕アンモニウムクロライド、γ−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3−イソシアナトプロピルトリメトキシシラン、3−イソシアナトプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
シランカップリング剤および/またはシランカップリング剤の加水分解縮合物は、単独もしくは2種以上を併用してもよい。含有量は、(A)成分および(B)成分の合計100重量部に対して好ましくは0.1〜10重量部、より好ましくは0.2〜8重量部である。
アクリル樹脂組成物に、さらに(D)成分以外の紫外線吸収剤を使用してもよい。かかる紫外線吸収剤としては、例えば2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン類、2−(5’−メチル−2’−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(3’−t−ブチル−5’−メチル−2’−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(3’,5’−ジ−t−ブチル−2’−ヒドロキシフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール類、エチル−2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリレート、2−エチルヘキシル−2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリレート等のシアノアクリレート類、フェニルサリシレート、p−オクチルフェニルサリシレート等のサリシレート類、ジエチル−p−メトキシベンジリデンマロネート、ビス(2−エチルヘキシル)ベンジリデンマロネート等のベンジリデンマロネート類、2−(2’−ヒドロキシ−5−メタクリロキシエチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾールと該モノマーと共重合可能なビニル系モノマーとの共重合体、2−(2’−ヒドロキシ−5−アクリロキシエチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾールと該モノマーと共重合可能なビニル系モノマーとの共重合体、酸化チタン、酸化セリウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化タングステン、硫化亜鉛、硫化カドミウムなの金属酸化物微粒子類が挙げられる。かかる紫外線吸収剤の含有量は、(A)成分および(B)成分の合計100重量部に対して、好ましくは0.1〜30重量部、より好ましくは0.5〜20重量部である。
本発明において、アクリル樹脂組成物に、さらに光安定剤を添加することができる。光安定剤としては、例えば1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジルメタクリレート、ジデカン酸ビス(2,2,6,6−テトラメチル−1−オクチルオキシ−4−ピペリジニル)エステル、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)−[[3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル]メチル]ブチルマロネート、2,4−ビス[N−ブチル−N−(1−シクロヘキシルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−2−イル)アミノ]−6−(2−ヒドロキシエチルアミン)−1,3,5−トリアジン、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)セバケート、メチル(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)セバケート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)カーボネート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)サクシネ−ト、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−オクタノイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ジフェニルメタン−p,p’−ジカ−バメート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ベンゼン−1,3−ジスルホネート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)フェニルホスファイト等のヒンダードアミン類、ニッケルビス(オクチルフェニルサルファイド、ニッケルコンプレクス−3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジルリン酸モノエチラート、ニッケルジブチルジチオカ−バメート等のニッケル錯体が挙げられる。これらの光安定剤は単独もしくは2種以上を併用してもよい。含有量は、(A)成分および(B)成分の合計100重量部に対して好ましくは0.01〜50重量部、より好ましくは0.05〜10重量部である。
(溶媒)
第1層は、アクリル樹脂組成物(塗料)を基材表面に塗布して形成することができる。アクリル樹脂組成物は、さらに溶媒を含有することが好ましい。
溶媒は、基材と反応せず、且つ基材を溶解しない溶媒であることが好ましい。かかる溶媒としてはアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン等のエ−テル類、酢酸エチル、酢酸エトキシエチル等のエステル類、メタノール、エタノール、1ープロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、2−メチル−1−プロパノール、2−メチル−2−プロパノール、2−エトキシエタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、2−ブトキシエタノール等のアルコール類、n−ヘキサン、n−ヘプタン、イソオクタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、ガソリン、軽油、灯油等の炭化水素類、アセトニトリル、ニトロメタン、水等が挙げられ、これらは単独で使用してもよいし2種以上を混合して使用してもよい。
アクリル樹脂組成物中の樹脂(固型分)の濃度は、好ましくは1〜50重量%、より好ましくは3〜30重量%である。
<オルガノシロキサン樹脂組成物>
オルガノシロキサン樹脂組成物は、コロイダルシリカ(E成分)、アルコキシシランの加水分解縮合物(F成分)および所望により金属酸化物(G成分)を含有する。
(コロイダルシリカ(E))
コロイダルシリカ(E成分)として、好ましくは直径5〜200nm、より好ましくは直径5〜40nmのシリカ微粒子が、水または有機溶媒中にコロイド状に分散されたものである。
かかるコロイダルシリカとして、具体的には、酸性水溶液中で分散させた商品として日産化学工業(株)のスノーテックスO、触媒化成工業(株)のカタロイドSN30、塩基性水溶液中で分散させた商品として日産化学工業(株)のスノ−テックス30、スノ−テックス40、触媒化成工業(株)のカタロイドS30、カタロイドS40、有機溶剤に分散させた商品として日産化学工業(株)のMA−ST、IPA−ST、NBA−ST、IBA−ST、EG−ST、XBA−ST、NPC−ST、DMAC−ST等が挙げられる。
コロイダルシリカは、水分散型および有機溶媒分散型のどちらでも使用できるが、水分散型のものを用いるのが好ましい。水分散型のコロイダルシリカの場合、シリカ微粒子の表面に多数の水酸基が存在し、これがアルコキシシラン加水分解縮合物と強固に結合するため、より耐摩耗性に優れたプラスチック積層体が得られるものと考えられる。また、該水分散型コロイダルシリカは酸性水溶液分散型と塩基性水溶液分散型のどちらでも使用できるが硬化触媒の選択の多様性、トリアルコキシシランの適切な加水分解、縮合状態の実現の観点から酸性水溶液分散型コロイダルシリカが好ましく使用される。
(アルコキシシランの加水分解縮合物(F))
アルコキシシランの加水分解縮合物(F成分)は、下記式(F)で表わされるアルコキシシランを加水分解縮合反応させたものである。
Si(OR4−m−n (F)
式中R、Rは各々独立に、炭素数1〜4のアルキル基、ビニル基、またはメタクリロキシ基、アミノ基、グリシドキシ基および3,4−エポキシシクロヘキシル基からなる群より選ばれる1以上の基で置換された炭素数1〜3のアルキル基である。R、Rは各々独立に、炭素数1〜4のアルキル基が好ましく、特にメチル基が好ましい。
は炭素数1〜4のアルキル基またはビニル基である。Rは炭素数1〜3のアルキル基が好ましく、特にメチル基またはエチル基が好ましい。m、nは各々独立に、0、1、2のいずれかの整数であり、m+nは0、1、2のいずれかの整数である。m、nはそれぞれ0または1が好ましい。また、m+nは1が好ましい。
アルコキシシランとしては、具体的には、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−n−プロポキシシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラ−n−ブトキシシラン、テトライソブトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β−(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、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン等が挙げられ、なかでもアルキルトリアルコキシシランが好ましく、特にメチルトリメトキシシランおよびメチルトリエトキシシランが好ましい。これらは単独もしくは混合して使用できる。さらに用途に応じて硬化膜に可撓性を付与するために、ジメチルジメトキシシランなどの二官能性アルコキシシランを混合して使用することも好ましく行われる。
また、特に耐摩耗性に優れた第2層を形成するオルガノシロキサン樹脂組成物として、アルコキシシラン中の70〜100重量%がメチルトリアルコキシシランであることが好ましい。
(F)成分は、アルコキシシランの一部または全部が加水分解したものおよび該加水分解物の一部または全部が縮合反応した縮合物等の混合物であり、これらはゾルゲル反応をさせることにより得られるものである。
オルガノシロキサン樹脂組成物中の(E)成分および(F)成分の含有量は、オルガノシロキサン樹脂組成物の安定性、得られる硬化膜の透明性、耐摩耗性、耐擦傷性、密着性およびクラック発生の有無等の点から決められる。(E)成分と(F)成分との合計100重量%としたとき、この2成分の好ましい混合割合は(E)成分が10〜60重量%、(F)成分がRmRnSiO(4−m−n)/2に換算して40〜90重量%であり、より好ましくは(E)成分が10〜40重量%、(F)成分がRmRnSiO(4−m−n)/2に換算して60〜90重量%である。
(E)成分および(F)成分を含有するオルガノシロキサン樹脂組成物は、アルコキシシランの加水分解縮合反応を行うことにより調製できる。
アルコキシシランの加水分解反応に必要な水は、水分散型のコロイダルシリカ分散液を使用した場合はこの分散液から供給され、必要であればさらに水を加えてもよい。アルコキシシラン1当量に対して通常1〜10当量、好ましくは1.5〜7当量の水が用いられる。
アルコキシシランの加水分解縮合反応は、酸性条件下で行う必要があり、かかる条件で加水分解を行なうために一般的には加水分解剤として酸が使用される。かかる酸は、予めアルコキシシランまたはコロイダルシリカ分散液に添加するか、両者を混合後に添加してもよい。また、該添加は1回或いは2回以上に分けることもできる。かかる酸としては塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、亜硝酸、過塩素酸、スルファミン酸等の無機酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、シュウ酸、コハク酸、マレイン酸、乳酸、パラトルエンスルホン酸等の有機酸が挙げられ、pHのコントロ−ルの容易さの観点からギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、シュウ酸、コハク酸、マレイン酸等の有機カルボン酸が好ましく、酢酸が特に好ましい。無機酸を使用する場合は、好ましくは0.0001〜2規定、より好ましくは0.001〜0.1規定の濃度で使用する。有機酸を使用する場合は、アルコキシシラン100重量部に対して好ましくは0.1〜50重量部、より好ましくは1〜30重量部の範囲で使用される。
加水分解縮合反応の条件は、使用するアルコキシシランの種類、系中に共存するコロイダルシリカの種類、量によって変化するので一概には云えないが、通常、系の温度が20〜70℃、反応時間が1時間〜数日間である。以上の方法によれば沈殿の生成がなく、より耐摩耗性に優れる第2層を得ることができる。
(金属酸化物(G))
オルガノシロキサン樹脂組成物は、金属酸化物(G)を含有することが好ましい。(G)成分により耐候性を高めることができる。(G)成分として酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化スズ、酸化タングステンからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属酸化物が、光による分解が少なく好ましく使用される。特に酸化チタンが好ましく使用される。(G)成分の含有量は、E成分とF成分との合計100重量部に対し好ましくは0.1〜15重量部、より好ましくは0.2〜5.0重量部である。
(硬化触媒(I))
オルガノシロキサン樹脂組成物は、さらに(I)成分として硬化触媒を含有することが好ましい。かかる硬化触媒としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、乳酸、酒石酸、コハク酸等の脂肪族カルボン酸のリチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩、ベンジルトリメチルアンモニウム塩、コリン塩、テトラメチルアンモニウム塩、テトラエチルアンモニウム塩等の4級アンモニウム塩が挙げられ、具体的には酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸コリン、酢酸ベンジルトリメチルアンモニウムが好ましく使用される。硬化触媒(I)の含有量は、(E)成分と(F)成分との合計100重量部に対して、好ましくは0.01〜10重量部、より好ましくは0.1〜5重量部である。
(溶媒)
第2層は、オルガノシロキサン樹脂組成物(塗料)を第1層上に塗布して形成される。オルガノシロキサン樹脂組成物は、溶媒を含有することが好ましい。
溶媒としては、オルガノシロキサン樹脂組成物が安定に溶解することが必要であり、そのためには少なくとも20重量%以上、好ましくは50重量%以上がアルコールである溶媒を用いることが望ましい。
かかるアルコールとしては、具体的にはメタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、2−メチル−1−プロパノール、2−エトキシエタノール、4−メチル−2−ペンタノール、2−ブトキシエタノール等が挙げられる。なかでも炭素数1〜4の低沸点アルコ−ルが好ましく、特に溶解性、安定性および塗工性の点で1−ブタノール、2−プロパノールが好ましい。
溶媒中には水分散型コロイダルシリカ中の水で加水分解反応に関与しない水分、アルコキシシランの加水分解に伴って発生する低級アルコール、有機溶媒分散型のコロイダルシリカを使用した場合にはその分散媒の有機溶媒、コーティング用オルガノシロキサン樹脂組成物のpH調節のために添加される酸も含まれる。
pH調節のために使用される酸としては塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、亜硝酸、過塩素酸、スルファミン酸等の無機酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、シュウ酸、コハク酸、マレイン酸、乳酸、パラトルエンスルホン酸等の有機酸が挙げられ、pHのコントロ−ルの容易さの観点からギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、シュウ酸、コハク酸、マレイン酸等の有機カルボン酸が好ましい。
その他使用できる溶媒としては、水/アルコ−ルと混和することが必要であり、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン等のエーテル類、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸エトキシエチル等のエステル類が挙げられる。
溶媒の含有量は、(E)成分と(F)成分との合計100重量部に対して、好ましくは50〜2000重量部、より好ましくは150〜1400重量部である。固形分の濃度は、好ましくは5〜70重量%、より好ましくは7〜40重量%である。
オルガノシロキサン樹脂組成物は、酸および硬化触媒の含有量を調節することによりpHを好ましくは3.0〜6.0、より好ましくは4.0〜5.5にすることが望ましい。この範囲でpHを調整することにより、常温でのオルガノシロキサン樹脂組成物のゲル化を防止し、保存安定性を増すことができる。オルガノシロキサン樹脂組成物は、通常数時間から数日間更に熟成させることにより安定な塗料になる。
オルガノシロキサン樹脂組成物は、(E)、(F)および(G)成分が溶媒に溶解および/または分散し、
(i)(F)成分の重量をR SiO(4−m−n)/2に換算した重量としたときに、(E)成分および(F)成分の合計量を100重量%として、(E)成分が10〜60重量%および(F)成分が40〜90重量%であり、且つ(E)成分および(F)成分の合計量100重量部に対して(G)成分が0.1〜15重量部であり、
(ii)(G)成分のレーザー回折法粒度分布測定における累積50%粒径および累積90%粒径をそれぞれD50およびD90としたとき、D90が100nm以下であって、且つD90/D50が20以下であることが好ましい。
金属酸化物(G)は、酸化チタン、酸化亜鉛または酸化セリウムであることが好ましい。金属酸化物(G)は、金属酸化物を水または有機溶剤中に分散させたスラリーを平均粒径100μm以下の媒体を充填した媒体ミルにより分散処理したものであることが好ましい。(E)、(F)および(G)成分の合計量の濃度が5〜70重量%であることが好ましい。溶媒が、50重量%以上の炭素数1〜4のアルコールを含有することが好ましい。さらに、硬化触媒(I)を(E)および(F)成分の合計量100重量部に対して0.01〜10重量部を含有することが好ましい。
<積層体>
(第1層)
第1層は、アクリル樹脂組成物(塗料)を基材表面に塗布し、次いで溶媒を加熱等により除去し、さらに加熱してヒドロキシ基と加熱により生成するイソシアネ−ト基とを反応させ架橋(熱硬化)させることにより形成することができる。
塗料の基材への塗布は、バーコート法、ディップコート法、フローコート法、スプレーコート法、スピンコート法、ローラーコート法等の方法を、塗布される基材の形状に応じて適宜選択することができる。アクリル樹脂組成物が塗布された基材は、通常、常温から基材の熱変形温度以下の温度下で溶媒の乾燥、除去を行い、熱硬化させる。
熱硬化は、基材の耐熱性に問題がない範囲で高い温度で行う方がより早く硬化を完了することができ好ましい。なお、常温では、熱硬化が完全には進行せず、第1層に求められる十分な架橋密度を持ったコート層にならない。かかる熱硬化の過程で、熱硬化型アクリル樹脂組成物中の架橋性基が反応してコート層の架橋密度が上がり、密着性、耐熱水性、高温環境下での耐久性に優れたコート層となる。
熱硬化温度は、好ましくは80〜160℃、より好ましくは100〜140℃、さらに好ましくは110〜130℃である。熱硬化時間は、好ましくは10分間〜3時間、より好ましくは20分間〜2時間である。加熱により架橋性基を架橋させ、第1層としてアクリル樹脂層を積層した積層体が得られる。熱硬化時間が10分以下では架橋反応が十分に進行せず、高温環境下での耐久性、耐候性に乏しい第1層になることがある。また、アクリル樹脂組成物の性能上、熱硬化時間は3時間以内で十分である。
アクリル樹脂組成物を熱硬化して第1層を形成することにより、第2層と基材との密着性が良好となり、耐摩耗性および耐候性に優れた積層体を得ることができる。
第1層の膜厚は、好ましくは1〜20μm、より好ましくは2〜10μmである。膜厚が1μm未満であると、紫外線の透過率が高くなり、基材の黄変が生じ、密着性を低下させるため、耐候性が乏しくなる。膜厚が20μmを超えると、内部応力の増大のため、また熱硬化時に架橋反応が十分進行しないため、高温環境下での耐久性に乏しい層となる。また、アクリル樹脂組成物をコーティングする際における溶剤の揮発が不十分となり、溶剤が第1層中に残存し、耐熱水性、耐候性を損ねることになる。
(第2層)
第2層は、オルガノシロキサン樹脂組成物(塗料)を第1層上に塗布した後、熱硬化して形成することができる。第2層の形成は、第1層の形成に引き続き連続して行うことが好ましい。
塗布する方法としては、バーコート法、ディップコート法、フローコート法、スプレーコート法、スピンコート法、ローラーコート法等の方法を、塗装される基材の形状に応じて適宜選択することができる。オルガノシロキサン樹脂組成物を塗布した後、通常、常温から基材の熱変形温度以下の温度下で溶媒を乾燥、除去した後、熱硬化させる。熱硬化は基材の耐熱性に問題がない範囲で高い温度で行う方がより早く硬化を完了することができ好ましい。なお、常温では、熱硬化が進まず、硬化被膜を得ることができない。これは、塗料中のオルガノシロキサンが部分的に縮合したものであることを意味する。かかる熱硬化の過程で、残留するSi−OHが縮合反応を起こしてSi−O−Si結合を形成し、耐摩耗性に優れたコート層となる。
熱硬化温度は、好ましくは50〜200℃、より好ましくは80〜160℃、さらに好ましくは100〜140℃である。熱硬化時間は、好ましくは10分間〜4時間、より好ましくは20分間〜3時間、さらに好ましくは30分間〜2時間である。
第2層の厚みは、好ましくは1〜20μm、より好ましくは2〜10μm、さらに好ましくは3〜8μmである。第2層の厚みがかかる範囲であると、熱硬化時に発生する応力のために第2層にクラックが発生したり、第2層と第1層との密着性が低下したりすることがなく、本発明の目的とする十分な耐摩耗性を有する第2層が得られる。
(レベリング剤)
本発明において、第1層および第2層用の塗料には、塗工性および得られる層の平滑性を向上する目的で公知のレベリング剤を配合することができる。
かかるレベリング剤としては、東レ・ダウコーニング・シリコーン(株)のシリコーン化合物SH200−100cs、SH28PA、SH29PA、SH30PA、ST83PA、ST80PA、ST97PA、ST86PA、SH21PA、信越化学工業(株)のシリコーン化合物KP321、KP322、KP323、KP324、KP326、KP340、KP341、大日本インキ化学工業(株)のフッ素系界面活性剤F−179、F−812A、F−815等が挙げられる。これらのレベリング剤は単独もしくは2種以上を併用してもよく、樹脂100重量部に対して、好ましくは0.0001〜2.0重量部、より好ましくは0.0005〜1.0重量部用いられる。
本発明の目的を損なわない範囲で、第1層および第2層用の塗料に、染料、顔料、フィラーなどを添加してもよい。また、可撓性を向上する目的でアクリル樹脂を添加することもできる。
(基材)
本発明で用いられる基材とは、具体的にはポリカーボネート樹脂、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ(エチレン−2,6−ナフタレート)等のポリエステル樹脂、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリアリレート、ポリエーテルスルホンなどが挙げられる。これらの樹脂は単独でまたは2種以上混合して使用することができる。
第1層との接着性および優れた耐摩耗性を有する基材として、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂が好ましく、特にポリカーボネート樹脂が好ましい。
ポリカーボネート樹脂は、一例として二価フェノールとカーボネート前駆体とを界面重縮合法または溶融法等で反応させて得られるポリカーボネート樹脂である。二価フェノールの代表的な例としては、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(通称ビスフェノ−ルA)、2,2−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3−メチルブタン、9,9−ビス{(4−ヒドロキシ−3−メチル)フェニル}フルオレン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3−ジメチルブタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−4−メチルペンタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンおよびα,α’−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−m−ジイソプロピルベンゼン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)サルファイド、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホン等が挙げられ、なかでもビスフェノ−ルAが好ましい。これらの二価フェノ−ルは単独または2種以上を混合して使用できる。
ポリカーボネート前駆体としては、カルボニルハライド、カーボネートエステルまたはハロホルメ−ト等が使用され、具体的にはホスゲン、ジフェニルカーボネートまたは二価フェノールのジハロホルメート等が挙げられる。
二価フェノールとカーボネート前駆体を界面重縮合法または溶融法によって反応させてポリカーボネート樹脂を製造するに当っては、必要に応じて触媒、末端停止剤、二価フェノ−ルの酸化防止剤等を使用してもよい。またポリカーボネート樹脂は三官能以上の多官能性芳香族化合物を共重合した分岐ポリカーボネート樹脂であっても、芳香族または脂肪族の二官能性カルボン酸を共重合したポリエステルカーボネート樹脂であってもよく、また、得られたポリカーボネート樹脂の2種以上を混合した混合物であってもよい。
ポリカーボネート樹脂の分子量は、粘度平均分子量(M)で10,000〜50,000が好ましく、15,000〜35,000がより好ましい。かかる粘度平均分子量を有するポリカーボネート樹脂は、十分な強度が得られ、また、成形時の溶融流動性も良好であり好ましい。本発明でいう粘度平均分子量は塩化メチレン100mlにポリカーボネート樹脂0.7gを20℃で溶解した溶液から求めた比粘度(ηsp)を次式に挿入して求めたものである。
ηsp/c=[η]+0.45×[η]c(但し[η]は極限粘度)
[η]=1.23×10−40.83
c=0.7
かかるポリカーボネート樹脂には、必要に応じて亜燐酸エステル、燐酸エステル、ホスホン酸エステル等の安定剤、テトラブロムビスフェノールA、テトラブロムビスフェノールAの低分子量ポリカーボネート、デカブロモジフェノール等の難燃剤、着色剤、滑剤、上述したポリエステル樹脂やABS等の他の樹脂等を添加することができる。
本発明の積層体は、高いレベルの耐候性を有し、耐摩耗性、耐熱水性、環境変化に対する耐久性および高温環境下での十分な耐久性を有する。
積層体は、基材の少なくとも一方の表面に形成され第1層と第2層は、第1層が下記式(1)〜(4)を満足し、且つ第2層が下記式(5)〜(8)を満足することが好ましい。
0.1≦P(Abs)≦2 (1)
1≦P(d)≦20 (2)
1≦P(Abs)×P(d)≦40 (3)
{P(Abs)/P(Abs)}×100≧90 (4)
但し、ここでP(Abs)は第1層1μm当たりの波長300nmにおける吸光度であり、P(Abs)は、該積層体をスーパーキセノンウェザー試験500時間曝露試験後の第1層1μmあたりの波長300nmにおける吸光度であり、P(d)は第1層膜厚(μm)である。
0.01≦T(Abs)≦2 (5)
1≦T(d)≦20 (6)
0.1≦T(Abs)×T(d)≦40 (7)
{T(Abs)/T(Abs)}×100≧90 (8)
但し、ここでT(Abs)は第2層1μm当たりの波長300nmにおける吸光度であり、T(Abs)は、積層体をスーパーキセノンウェザー試験500時間曝露試験後の第2層1μmあたりの波長300nmにおける吸光度であり、T(d)は第2層膜厚(μm)である。
基材上に形成される各層が(1)〜(8)式の範囲であると、光吸収能および光吸収能保持率に優れた高度の耐候性を有する積層体となる。また(1)〜(8)式の範囲であると、基材と第1層、第1層と第2層の密着性に優れ、クラックの発生も少ない。
また、基材が透明プラスチックであり、且つ第1層および第2層を積層する前の生のプラスチック基材のヘーズ値と、第1層および第2層を積層した後のプラスチック積層体のヘーズ値との差が1%以下であることが好ましく、0.5%以下であることがより好ましい。
本発明の積層体は、第1層および第2層からなる保護層を基材の両面に形成することができる。この両面を保護された積層体は自動車用窓ガラスやサンルーフに好適に使用することができる。
以下、実施例により本発明を詳述するが本発明はもとよりこれに限定されるものではない。また、実施例中の部および%は重量部および重量%を意味する。以下の例において、実施例III−1、III−2、III−3、III−4以外の実施例は参考実験例と読みかえるものとする。
[I]
(アクリル共重合体溶液(A)〜(H)の合成)
[参考例I−1]
還流冷却器および撹拌装置を備え、窒素置換したフラスコ中にエチルメタクリレート(以下EMAと省略する)79.9部、シクロヘキシルメタクリレート(以下CHMAと省略する)33.6部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(以下HEMAと省略する)13.0部、メチルイソブチルケトン126.6部(以下MIBKと省略する)および2−ブタノール(以下2−BuOHと省略する)63.3部を添加混合した。混合物に窒素ガスを15分間通気して脱酸素した後、窒素ガス気流下にて70℃に昇温し、アゾビスイソブチロニトリル(以下AIBNと省略する)0.33部を加え、窒素ガス気流中、70℃で5時間攪拌下に反応させた。さらにAIBN0.08部を加えて80℃に昇温し3時間反応させ、不揮発分濃度が39.6%のアクリル共重合体溶液(A)を得た。アクリル共重合体の重量平均分子量はGPCの測定(カラム;Shodex GPCA−804、溶離液;クロロホルム)からポリスチレン換算で125,000であった。
[参考例I−2]
還流冷却器および撹拌装置を備え、窒素置換したフラスコ中にEMA 74.2部、CHMA 33.6部、HEMA 13.0部、LA−82(旭電化工業(株)製ヒンダードアミン系光安定性基含有メタクリレート;1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジルメタクリレート、前記式(A−5)においてR10がメチル基となる化合物)12.0部、MIBK 132.8部および2−BuOH 66.4部を添加混合した。混合物に窒素ガスを15分間通気して脱酸素した後、窒素ガス気流下にて70℃に昇温し、AIBN0.33部を加え、窒素ガス気流中、70℃で5時間攪拌下に反応させた。さらにAIBN0.08部を加えて80℃に昇温し3時間反応させ、不揮発分濃度が39.7%のアクリル共重合体溶液(B)を得た。アクリル共重合体の重量平均分子量はGPCの測定(カラム;Shodex GPCA−804、溶離液;クロロホルム)からポリスチレン換算で115,000であった。
[参考例I−3]
還流冷却器および撹拌装置を備え、窒素置換したフラスコ中にEMA 75.9部、CHMA 33.6部、HEMA 13.0部、LA−82 2.4部、RUVA−93(大塚化学(株)製紫外線吸収性基含有メタクリレート;2−(2’−ヒドロキシ−5’−メタアクリロキシエチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール)8.1部、MIBK 133.0部および2−BuOH 66.5部を添加混合した。混合物に窒素ガスを15分間通気して脱酸素した後、窒素ガス気流下にて70℃に昇温し、AIBN0.33部を加え、窒素ガス気流中、70℃で5時間攪拌下に反応させた。さらにAIBN0.08部を加えて80℃に昇温し3時間反応させ、不揮発分濃度が39.5%のアクリル共重合体溶液(C)を得た。アクリル共重合体の重量平均分子量はGPCの測定(カラム;Shodex GPCA−804、溶離液;クロロホルム)からポリスチレン換算で120,000であった。
[参考例I−4]
還流冷却器および撹拌装置を備え、窒素置換したフラスコ中にEMA 68.5部、メチルメタクリレート(MMA) 10.0部、CHMA 33.6部、HEMA 13.0部、MIBK 125.2部および2−BuOH 62.6部を添加混合した。混合物に窒素ガスを15分間通気して脱酸素した後、窒素ガス気流下にて70℃に昇温し、AIBN0.33部を加え、窒素ガス気流中、70℃で5時間攪拌下に反応させた。さらにAIBN0.08部を加えて80℃に昇温し3時間反応させ、不揮発分濃度が39.5%のアクリル共重合体溶液(D)を得た。アクリル共重合体の重量平均分子量はGPCの測定(カラム;Shodex GPCA−804、溶離液;クロロホルム)からポリスチレン換算で110,000であった。
[参考例I−5]
還流冷却器および撹拌装置を備え、窒素置換したフラスコ中にEMA 102.7部、HEMA 13.0部、MIBK 115.7部および2−BuOH 57.9部を添加混合した。混合物に窒素ガスを15分間通気して脱酸素した後、窒素ガス気流下にて70℃に昇温し、AIBN0.33部を加え、窒素ガス気流中、70℃で5時間攪拌下に反応させた。さらにAIBN0.08部を加えて80℃に昇温し3時間反応させ、不揮発分濃度が39.6%のアクリル共重合体溶液(E)を得た。アクリル共重合体の重量平均分子量はGPCの測定(カラム;Shodex GPCA−804、溶離液;クロロホルム)からポリスチレン換算で115,000であった。
[参考例I−6]
還流冷却器および撹拌装置を備え、窒素置換したフラスコ中にEMA 51.4部、CHMA 75.7部、HEMA 13.0部、MIBK 140.1部および2−BuOH 70.0部を添加混合した。混合物に窒素ガスを15分間通気して脱酸素した後、窒素ガス気流下にて70℃に昇温し、AIBN0.33部を加え、窒素ガス気流中、70℃で5時間攪拌下に反応させた。さらにAIBN0.08部を加えて80℃に昇温し3時間反応させ、不揮発分濃度が39.7%のアクリル共重合体溶液(F)を得た。アクリル共重合体の重量平均分子量はGPCの測定(カラム;Shodex GPCA−804、溶離液;クロロホルム)からポリスチレン換算で115,000であった。
[参考例I−7]
還流冷却器および撹拌装置を備え、窒素置換したフラスコ中にEMA 57.1部、CHMA 33.6部、HEMA 39.0部、MIBK 129.8部および2−BuOH 64.9部を添加混合した。混合物に窒素ガスを15分間通気して脱酸素した後、窒素ガス気流下にて70℃に昇温し、AIBN0.33部を加え、窒素ガス気流中、70℃で5時間攪拌下に反応させた。さらにAIBN0.08部を加えて80℃に昇温し3時間反応させ、不揮発分濃度が39.5%のアクリル共重合体溶液(G)を得た。アクリル共重合体の重量平均分子量はGPCの測定(カラム;Shodex GPCA−804、溶離液;クロロホルム)からポリスチレン換算で100,000であった。
[参考例I−8]
還流冷却器および撹拌装置を備え、窒素置換したフラスコ中にEMA 79.9部、CHMA 33.6部、トリメトキシシリルプロピルメタクリレート(TMSPMA) 24.8部、MIBK 138.4部および2−BuOH 69.2部を添加混合した。混合物に窒素ガスを15分間通気して脱酸素した後、窒素ガス気流下にて70℃に昇温し、AIBN0.33部を加え、窒素ガス気流中、70℃で5時間攪拌下に反応させた。さらにAIBN0.08部を加えて80℃に昇温し3時間反応させ、不揮発分濃度が39.5%のアクリル共重合体溶液(H)を得た。アクリル共重合体の重量平均分子量はGPCの測定(カラム;Shodex GPCA−804、溶離液;クロロホルム)からポリスチレン換算で105,000であった。
Figure 2012229432
なお、表1中において、各記号は以下のものを示す。
EMA;エチルメタクリレート
MMA;メチルメタクリレート
CHMA;シクロヘキシルメタクリレート
HEMA;2−ヒドロキシエチルメタクリレート
LA−82;1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジルメタクリレート、前記式(A−5)の繰り返し単位の原料となるR10がメチル基のモノマー(旭電化工業(株)製アデカスタブLA−82;ヒンダードアミン系光安定性基含有メタクリレート)
TMSPMA;トリメトキシシリルプロピルメタクリレート
RUVA;2−(2’−ヒドロキシ−5’−メタアクリロキシエチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール(大塚化学(株)製RUVA−93)
MIBK;メチルイソブチルケトン
2−BuOH;2−ブタノール
AIBN;アゾビスイソブチロニトリル
(アクリル樹脂塗料(i−1)〜(i−17)の調製)
[参考例I−9]
前記アクリル共重合体溶液(A)100部に、MIBK43.2部、2−BuOH21.6部、1−メトキシ−2−プロパノール83.5部を加えて混合し、チヌビン400(チバ・スペシャルティー・ケミカルズ(株)製トリアジン系紫外線吸収剤)5.3部、アクリル樹脂溶液(A)中のアクリル共重合体のヒドロキシ基1当量に対してイソシアネート基が1.0当量になるようにVESTANAT B1358/100(デグサ・ジャパン(株)製ポリイソシアネート化合物前駆体)10.6部を添加し、さらにジメチルジネオデカノエート錫(DMDNT)0.015部を加えて25℃で1時間攪拌し、アクリル樹脂塗料(i−1)を得た。
[参考例I−10]
前記アクリル共重合体溶液(B)100部に、MIBK42.9部、2−BuOH21.4部、1−メトキシ−2−プロパノール83.1部を加えて混合し、チヌビン400 5.3部、アクリル共重合体溶液(B)中のアクリル共重合体のヒドロキシ基1当量に対してイソシアネート基が1.0当量になるようにVESTANAT B1358/100 10.1部を添加し、さらにジメチルジネオデカノエート錫0.015部を加えて25℃で1時間攪拌し、アクリル樹脂塗料(i−2)を得た。
[参考例I−11]
前記アクリル共重合体溶液(B)100部に、MIBK39.1部、2−BuOH19.5部、1−メトキシ−2−プロパノール79.3部を加えて混合し、チヌビン400 5.3部、アクリル共重合体溶液(B)中のアクリル共重合体のヒドロキシ基1当量に対してイソシアネート基が1.0当量になるようにVESTANAT B1358/100 10.1部を添加し、さらにジメチルジネオデカノエート錫0.015部、APZ−6633(日本ユニカー(株)製シランカップリング剤加水分解縮合物の溶液;固型分5重量%)9.46部、LA−82(旭電化工業(株)製ヒンダードアミン系光安定剤)2.75部を加えて25℃で1時間攪拌し、アクリル樹脂塗料(i−3)を得た。
[参考例I−12]
前記アクリル共重合体溶液(B)100部に、MIBK39.1部、2−BuOH19.5部、1−メトキシ−2−プロパノール79.3部を加えて混合し、チヌビン405(チバ・スペシャルティー・ケミカルズ(株)製トリアジン系紫外線吸収剤)5.3部、アクリル共重合体溶液(B)中のアクリル共重合体のヒドロキシ基1当量に対してイソシアネート基が1.0当量になるようにVESTANAT B1358/100 10.1部を添加し、さらにジメチルジネオデカノエート錫0.015部、APZ−6633 9.46部を加えて25℃で1時間攪拌し、アクリル樹脂塗料(i−4)を得た。
[参考例I−13]
前記アクリル共重合体溶液(C)100部に、MIBK34.8部、2−BuOH17.4部、1−メトキシ−2−プロパノール112.7部を加えて混合し、チヌビン400 6.1部、アクリル共重合体溶液(C)中のアクリル共重合体のヒドロキシ基1当量に対してイソシアネート基が1.0当量になるようにデュラネートMF−B60X(旭化成工業(株)製ポリイソシアネート化合物前駆体)15.6部を添加し、さらにジメチルジネオデカノエート錫0.017部を加えて25℃で1時間攪拌し、アクリル樹脂塗料(i−5)を得た。
[参考例I−14]
前記アクリル共重合体溶液(C)100部に、MIBK25.4部、2−BuOH12.7部、1−メトキシ−2−プロパノール98.6部を加えて混合し、チヌビン400 4.2部、チヌビン479 1.0部(チバ・スペシャルティーケミカルズ(株)製トリアジン系紫外線吸収剤2−[2−ヒドロキシ−4−(1−オクチルオキシカルボニルエトキシ)フェニル]−4,6−ビス(4−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジン)5.2部、アクリル共重合体溶液(C)中のアクリル共重合体のヒドロキシ基1当量に対してイソシアネート基が1.0当量になるようにVESTANAT B1358/100 10.1部を添加し、さらにジメチルジネオデカノエート錫0.017部、APZ−6633 9.41部を加えて25℃で1時間攪拌し、アクリル樹脂塗料(i−6)を得た。
[参考例I−15]
前記アクリル共重合体溶液(D)100部に、MIBK28.6部、2−BuOH14.3部、1−メトキシ−2−プロパノール103.1部を加えて混合し、チヌビン400 5.5部、アクリル共重合体溶液(D)中のアクリル共重合体のヒドロキシ基1当量に対してイソシアネート基が1.2当量になるようにVESTANAT B1358/100 12.9部を添加し、さらにジメチルジネオデカノエート錫0.026部、APZ−6633 9.87部、チヌビン123(チバ・スペシャルティー・ケミカルズ(株)製ヒンダードアミン系光安定剤)1.64部を加えて25℃で1時間攪拌し、アクリル樹脂塗料(i−7)を得た。
[参考例I−16]
前記アクリル共重合体溶液(D)100部に、MIBK43.0部、2−BuOH21.5部、1−メトキシ−2−プロパノール83.2部を加えて混合し、チヌビン400 4.8部、アクリル共重合体溶液(D)中のアクリル共重合体のヒドロキシ基1当量に対してイソシアネート基が1.0当量になるようにデュラネートMF−B60X 16.6部を添加し、さらにn−ブチルトリス(2−エチルヘキサノエート)錫 0.109部、APZ−6633 10.94部、LA−82 4.75部を加えて25℃で1時間攪拌し、アクリル樹脂塗料(i−8)を得た。
[参考例I−17]
前記アクリル共重合体溶液(D)100部に、MIBK26.5部、2−BuOH13.2部、1−メトキシ−2−プロパノール100.0部を加えて混合し、チヌビン405 5.3部、アクリル共重合体溶液(D)中のアクリル共重合体のヒドロキシ基1当量に対してイソシアネート基が1.0当量になるようにVESTANAT B1358/100 10.7部を添加し、さらにジブチルチンジラウレート(DBTDL)0.015部、APZ−6633 9.55部、チヌビン123 2.79部を加えて25℃で1時間攪拌し、アクリル樹脂塗料(i−9)を得た。
[参考例I−18]
前記アクリル共重合体溶液(E)100部に、MIBK40.6部、2−BuOH20.3部、1−メトキシ−2−プロパノール80.8部を加えて混合し、チヌビン400 5.4部、アクリル共重合体溶液(E)中のアクリル共重合体のヒドロキシ基1当量に対してイソシアネート基が1.0当量になるようにVESTANAT B1358/100 11.6部を添加し、さらにn−ブチルトリス(2−エチルヘキサノエート)錫 0.051部、APZ−6633 9.66部を加えて25℃で1時間攪拌し、アクリル樹脂塗料(i−10)を得た。
[参考例I−19]
前記アクリル共重合体溶液(A)100部に、MIBK56.3部、2−BuOH28.1部、1−メトキシ−2−プロパノール80.8部を加えて混合し、チヌビン400 6.2部、アクリル共重合体溶液(A)中のアクリル共重合体のヒドロキシ基1当量に対してイソシアネート基が2.0当量になるようにVESTANAT B1358/100 21.2部を添加し、さらにジメチルジネオデカノエート錫 0.018部を加えて25℃で1時間攪拌し、アクリル樹脂塗料(i−11)を得た。
[参考例I−20]
前記アクリル共重合体溶液(A)100部に、MIBK26.1部、2−BuOH13.1部、1−メトキシ−2−プロパノール99.6部を加えて混合し、チヌビン400 5.3部、アクリル共重合体溶液(A)中のアクリル共重合体のヒドロキシ基1当量に対してイソシアネート基が1.0当量になるようにVESTANAT B1358/100 10.6部を添加し、APZ−6633 9.51部を加えて25℃で1時間攪拌し、アクリル樹脂塗料(i−12)を得た。
[参考例I−21]
前記アクリル共重合体溶液(C)100部に、MIBK46.7部、2−BuOH23.3部、1−メトキシ−2−プロパノール87.0部を加えて混合し、チヌビン400 5.1部、アクリル共重合体溶液(C)中のアクリル共重合体のヒドロキシ基1当量に対してイソシアネート基が1.2当量になるようにデュラネートMF−B60X 18.7部を添加し、さらにn−ブチルトリス(2−エチルヘキサノエート)錫 0.582部、APZ−6633 11.64部、LA−82 3.16部を加えて25℃で1時間攪拌し、アクリル樹脂塗料(i−13)を得た。
[参考例I−22]
前記アクリル共重合体溶液(B)100部に、MIBK63.1部、2−BuOH31.5部、1−メトキシ−2−プロパノール103.3部を加えて混合し、チヌビン405 25.0部、アクリル樹脂共重合体(B)中のアクリル共重合体のヒドロキシ基1当量に対してイソシアネート基が1.0当量になるようにVESTANAT B1358/100 10.1部を添加し、さらにジメチルジネオデカノエート錫 0.015部、APZ−6633 9.46部を加えて25℃で1時間攪拌し、アクリル樹脂塗料(i−14)を得た。
[参考例I−23]
前記アクリル共重合体溶液(F)100部に、MIBK38.5部、2−BuOH19.2部、1−メトキシ−2−プロパノール78.7部を加えて混合し、チヌビン400 5.2部、アクリル共重合体溶液(F)中のアクリル共重合体のヒドロキシ基1当量に対してイソシアネート基が1.0当量になるようにVESTANAT B1358/100 9.6部を添加し、さらにジメチルジネオデカノエート錫 0.015部、APZ−6633 9.38部、LA−82 2.72部を加えて25℃で1時間攪拌し、アクリル樹脂塗料(i−15)を得た。
[参考例I−24]
前記アクリル共重合体溶液(G)100部に、MIBK63.0部、2−BuOH31.5部、1−メトキシ−2−プロパノール103.3部を加えて混合し、チヌビン405 7.0部、アクリル共重合体溶液(G)中のアクリル共重合体のヒドロキシ基1当量に対してイソシアネート基が1.0当量になるようにVESTANAT B1358/100 30.9部を添加し、さらにジブチルチンジラウレート 0.021部、APZ−6633 12.54部を加えて25℃で1時間攪拌し、アクリル樹脂塗料(i−16)を得た。
[参考例I−25]
前記アクリル共重合体溶液(H)100部に、MIBK30.1部、2−BuOH15.1部、1−メトキシ−2−プロパノール70.4部を加えて混合し、チヌビン400 4.4部、チヌビン123 2.2部を加えて25℃で1時間攪拌し、アクリル樹脂塗料(i−17)を得た。
Figure 2012229432
Figure 2012229432
Figure 2012229432
Figure 2012229432
なお、表2中において、各記号は以下のものを示す。
VEST;ブロック化されたポリイソシアネート化合物(デグサジャパン(株)製VESTANAT B1358/100、生成するイソシアネート基の含有割合は12.4重量%)
デュラネート;ブロック化されたポリイソシアネート化合物を60重量%含有するキシレン/n−ブタノール溶液(旭化成工業(株)製デュラネートMF−B60X)
DMDNT;ジメチルチンジネオデカノエート
BTEHT;モノブチルチントリス(2−エチルヘキサノエート)
DBTDL;ジブチルチンジラウレート
UV−1;2−[4−[(2−ヒドロキシ−3−ドデシルオキシプロピル)オキシ]−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジンと2−[4−[(2−ヒドロキシ−3−トリデシルオキシプロピル)オキシ]−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジンの混合物約85%と1−メトキシ−2−プロパノール15%の混合物(チバ・スペシャルティー・ケミカルズ(株)製チヌビン400)
UV−2;2−[4−[(2−ヒドロキシ−3−(2’−エチル)ヘキシル)オキシ]−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン(チバ・スペシャルティー・ケミカルズ(株)製チヌビン405)
UV−3;2−[2−ヒドロキシ−4−(1−オクチルオキシカルボニルエトキシ)フェニル]−4,6−ビス(4−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジン(チバ・スペシャルティー・ケミカルズ(株)製チヌビン479)
APZ;アミノ基含有シランカップリング剤加水分解縮合物を5重量%含有するエタノール溶液(東レ・ダウコーニング(株)製APZ−6633)
HALS−1;ヒンダードアミン系光安定性基含有メタクリレート(旭電化工業(株)製アデカスタブLA−82)
HALS−2;ヒンダードアミン系光安定剤(チバ・スペシャルティー・ケミカルズ(株)製チヌビン123)
MIBK;メチルイソブチルケトン
2−BuOH;2−ブタノール
PMA;1−メトキシ−2−プロパノール
(オルガノシロキサン樹脂塗料(ii−1)〜(ii−2)の調製)
[参考例I−26]
水分散型コロイダルシリカ分散液(触媒化成工業(株)製 カタロイドSN−30、固形分濃度30重量%)133部に1Mの塩酸1.3部を加えよく攪拌した。この分散液を10℃まで冷却し、氷水浴で冷却下メチルトリメトキシシラン162部を滴下して加えた。メチルトリメトキシシランの滴下直後から反応熱で混合液の温度は上昇を開始し、滴下開始から5分後に60℃まで温度上昇した後、冷却の効果で徐々に混合液温度が低下した。混合液の温度が30℃になった段階でこの温度を維持するようにして30℃で10時間攪拌し、これに、硬化触媒としてコリン濃度45重量%のメタノール溶液0.8部、pH調整剤として酢酸5部、希釈溶剤としてイソプロピルアルコール200部を混合し、オルガノシロキサン樹脂塗料(ii−1)を得た。
[参考例I−27]
水分散型コロイダルシリカ分散液(触媒化成工業(株)製 カタロイドSN−30、固形分濃度30重量%)100部に1Mの塩酸1部を加えよく攪拌した。この分散液を10℃まで冷却し、氷水浴で冷却下メチルトリメトキシシラン158部、ジメチルジメトキシシラン3.6部の混合試薬を滴下して加えた。この混合試薬の滴下直後から反応熱で混合液の温度は上昇を開始し、混合試薬滴下開始から5分後に60℃まで温度上昇した後、冷却の効果で徐々に混合液温度が低下した。混合液の温度が30℃になった段階でこの温度を維持するようにして30℃で10時間攪拌し、これに、硬化触媒としてコリン濃度45重量%のメタノール溶液0.8部、pH調整剤として酢酸5部、希釈溶剤としてイソプロピルアルコール200部を混合し、オルガノシロキサン樹脂塗料(ii−2)を得た。
(アクリル樹脂塗料の貯蔵安定性の評価)
[実施例I−1〜I−9および比較例I−1]
参考例I−9〜I−17および参考例I−25で得られたアクリル樹脂塗料(i−1)〜(i−9)およびアクリル樹脂塗料(i−17)を23℃で3ケ月間保管後、塗料の状態を目視で評価した。なお、塗料のゲル化が見られないものを良好とした。その結果を表3に示した。
Figure 2012229432
(積層体の作成および評価)
積層体の評価は以下の方法によって行った。
外観評価:
目視にて試験片の両面コート層の外観(異物、白化の有無)、ひび割れ(クラック)の有無を確認した。
密着性:
両面コート層の1面のコート層にカッターナイフで1mm間隔の100個の碁盤目を作りニチバン製粘着テープ(商品名“セロテープ”(登録商標))を圧着し、垂直に強く引き剥がして基材上に残った碁盤目の数で評価した。
耐熱水性:試験片を沸騰水中に3時間または8時間浸漬した後のコート層の外観変化、密着性を評価した。
耐摩耗性:
JIS K6735に従って、両面コート層の1面で、Calibrase社製CS−10Fの摩耗輪を用い、荷重500gで1000回転のテーバー摩耗試験を行い、テーバー摩耗試験後のヘーズとテーバー摩耗試験前のヘーズとの差△Hを測定して評価した。但し、摩耗輪のリフェースは研磨紙AA−400の代わりに研磨紙S−11を用いて25回転で行なった。
(ヘーズ=Td/Tt×100、Td:散乱光線透過率、Tt:全光線透過率)
高温環境耐久性:
試験片を100℃環境下で1,000時間放置し、試験片を取り出して外観、密着性を評価した。
環境サイクルテスト:
試験片を80℃で80%RH環境下に4時間、25℃で50%RH環境下に1時間、−15℃環境下に4時間、25℃で50%RH環境下に1時間放置するサイクルを1サイクルとし、このようなサイクルを30回繰り返した後で試験片を取り出して外観、密着性を評価した。
耐侯性:
試験片を紫外線照射面を変更することなく、スガ試験機製(株)スーパーキセノンウェザーメーターSX−75を用いて、UV照射強度180W/m、ブラックパネル温度63℃、120分中18分降雨条件下で3000時間暴露試験し、試験片を取出して、表面を中性洗剤を染み込ませたスポンジで軽く擦り洗浄した後、試験後の外観および密着性、試験前後の黄色度変化(ΔYI)およびヘーズ変化(ΔH)を評価した。なお、暴露試験中試験片は500時間毎に取り出し、表面を中性洗剤を染み込ませたスポンジで軽く擦り洗浄した。黄色度(YI)測定は日本電色(株)製分光式色彩計SE−2000を用いて行った。
[実施例I−10]
5mm厚のポリカーボネート樹脂(以下、PC樹脂と略称する)製シートに、参考例I−9で得られたアクリル樹脂塗料(i−1)を、熱硬化後の膜厚が6.0μmになるようにディップコート法によって両面塗布し、25℃で20分静置後、130℃で1時間熱硬化させた。次いで、該シートの被膜表面上に参考例I−26で得られたオルガノシロキサン樹脂塗料(ii―1)を熱硬化後の膜厚が4.0μmになるようにディップコート法で塗布し、25℃で20分静置後、120℃で1時間熱硬化させPC樹脂成形体(積層体)を得た。得られたPC樹脂成形体の各評価結果を表4に示した。
[実施例I−11〜I−22]
5mm厚のPC樹脂製シートに、表4に示したアクリル樹脂塗料およびオルガノシロキサン樹脂塗料を用い、実施例I−10と同様の方法でPC樹脂成形体を作成した。得られたPC樹脂成形体の各評価結果を表4に示した。
[実施例I−23]
自動車の後部三角窓形状に、PC樹脂を用いて5mm厚の射出成型品を作成した。該射出成型品の表面上に、参考例I−9で得られたアクリル樹脂塗料(i−1)を熱硬化後の膜厚が8.0μmになるようにディップコート法によって塗布し、25℃で20分間静置後、130℃で1時間熱硬化させた。次いで、該シートの被膜表面上に参考例I−27で得られたオルガノシロキサン樹脂塗料(ii−2)を熱硬化後の膜厚が4.5μmになるようにディップコート法で塗布し、25℃で20分間静置後、120℃で1時間熱硬化させ積層体を得た。得られた積層体の各評価結果を表4に示した。
[比較例I−2〜I−8]
5mm厚のPC樹脂製シートに、表4に示したアクリル樹脂塗料およびオルガノシロキサン樹脂塗料を用い、実施例I−10と同様の方法でPC樹脂成形体を作成した。得られた積層体の各評価結果を表4に示した。
比較例I−2は、使用するアクリル共重合体中に(A−2)成分が使用されていないため、積層体は耐候性等に劣る(耐候性試験後のΔYI値、ΔH値が大きい)。
比較例I−3は、アクリル樹脂塗料中の(B)成分の配合量が多過ぎて(NCO/OH当量比が大きい)、積層体は耐熱水性の密着性等に劣る。
比較例I−4は、アクリル樹脂塗料中に(C)成分が配合されず、積層体は耐熱水性においてクラックが入る等の欠点がある。
比較例I−5は、アクリル樹脂塗料中の(C)成分の配合量が多過ぎて、積層体は初期の密着性等に劣る。
比較例I−6は、アクリル樹脂塗料中の(D)成分の配合量が多過ぎて、積層体は初期の密着性等に劣る。
比較例I−7は、使用するアクリル共重合体中の(A−3)成分の割合が本発明の範囲外であり、PC樹脂成形体は初期の密着性等に劣る。
比較例I−8は、(B)成分の架橋剤として、ブロック化ポリイソシアネート化合物の代わりに、トリメトキシシリルプロピルメタクリレートを使用した例であり、このアクリル樹脂塗料は貯蔵安定性に劣り、また、このアクリル樹脂塗料を使用して得られた積層体は耐熱水性の密着性等に劣る。
Figure 2012229432
Figure 2012229432
Figure 2012229432
Figure 2012229432
[II]
(アクリル共重合体溶液(A)、(I)〜(N)の合成)
[参考例II−1]
参考例I−1と同様にしてアクリル共重合体溶液(A)を得た。
[参考例II−2]
還流冷却器および撹拌装置を備え、窒素置換したフラスコ中にEMA 62.8部、CHMA 50.5部、HEMA 13.0部、LA−82 12.0部、MIBK 138.2部および2−BuOH 69.1部を添加混合した。混合物に窒素ガスを15分間通気して脱酸素した後、窒素ガス気流下にて70℃に昇温し、AIBN0.33部を加え、窒素ガス気流中、70℃で5時間攪拌下に反応させた。さらにAIBN0.08部を加えて80℃に昇温し3時間反応させ、不揮発分濃度が39.6%のアクリル共重合体溶液(I)を得た。アクリル共重合体の重量平均分子量はGPCの測定(カラム;Shodex GPCA−804、溶離液;クロロホルム)からポリスチレン換算で100,000であった。
[参考例II−3]
還流冷却器および撹拌装置を備え、窒素置換したフラスコ中にEMA 74.2部、CHMA 33.6部、HEMA 13.0部、LA−82 12.0部、MIBK 132.8部および2−BuOH 66.4部を添加混合した。混合物に窒素ガスを15分間通気して脱酸素した後、窒素ガス気流下にて70℃に昇温し、AIBN0.33部を加え、窒素ガス気流中、70℃で5時間攪拌下に反応させた。さらにAIBN0.08部を加えて80℃に昇温し3時間反応させ、不揮発分濃度が39.5%のアクリル共重合体溶液(J)を得た。アクリル共重合体の重量平均分子量はGPCの測定(カラム;Shodex GPCA−804、溶離液;クロロホルム)からポリスチレン換算で95,000であった。
[参考例II−4]
還流冷却器および撹拌装置を備え、窒素置換したフラスコ中にEMA 68.5部、CHMA 42.1部、HEMA 13.0部、LA−82 12.0部、MIBK 135.5部および2−BuOH 67.8部を添加混合した。混合物に窒素ガスを15分間通気して脱酸素した後、窒素ガス気流下にて70℃に昇温し、AIBN0.33部を加え、窒素ガス気流中、70℃で5時間攪拌下に反応させた。さらにAIBN0.08部を加えて80℃に昇温し3時間反応させ、不揮発分濃度が39.6%のアクリル共重合体溶液(K)を得た。アクリル共重合体の重量平均分子量はGPCの測定(カラム;Shodex GPCA−804、溶離液;クロロホルム)からポリスチレン換算で100,000であった。
[参考例II−5]
還流冷却器および撹拌装置を備え、窒素置換したフラスコ中にEMA 59.4部、CHMA 50.5部、HEMA 13.0部、LA−82 12.0部、MOI−T405(Tinuvin405と昭和電工(株)製カレンズMOI;2−イソシアナートエチルメタクリレートの付加反応生成物)22.2部、MIBK 160.4部および2−BuOH 80.2部、を添加混合した。混合物に窒素ガスを15分間通気して脱酸素した後、窒素ガス気流下にて70℃に昇温し、AIBN0.34部を加え、窒素ガス気流中、70℃で5時間攪拌下に反応させた。さらにAIBN0.08部を加えて80℃に昇温し3時間反応させ、不揮発分濃度が39.5%のアクリル共重合体溶液(L)を得た。アクリル共重合体の重量平均分子量はGPCの測定(カラム;Shodex GPCA−804、溶離液;クロロホルム)からポリスチレン換算で85,000であった。
[参考例II−6]
還流冷却器および撹拌装置を備え、窒素置換したフラスコ中にEMA 102.7部、HEMA 13.0部、MIBK 115.7部および2−BuOH 57.9部を添加混合した。混合物に窒素ガスを15分間通気して脱酸素した後、窒素ガス気流下にて70℃に昇温し、AIBN0.33部を加え、窒素ガス気流中、70℃で5時間攪拌下に反応させた。さらにAIBN0.08部を加えて80℃に昇温し3時間反応させ、不揮発分濃度が39.6%のアクリル共重合体溶液(M)を得た。アクリル共重合体の重量平均分子量はGPCの測定(カラム;Shodex GPCA−804、溶離液;クロロホルム)からポリスチレン換算で130,000であった。
[参考例II−7]
還流冷却器および撹拌装置を備え、窒素置換したフラスコ中にEMA 57.1部、CHMA 33.6部、HEMA 32.5部、LA−82 12.0部、MIBK 123.3部および2−BuOH 61.6部を添加混合した。混合物に窒素ガスを15分間通気して脱酸素した後、窒素ガス気流下にて70℃に昇温し、AIBN0.33部を加え、窒素ガス気流中、70℃で5時間攪拌下に反応させた。さらにAIBN0.08部を加えて80℃に昇温し3時間反応させ、不揮発分濃度が39.7%のアクリル共重合体溶液(N)を得た。アクリル共重合体の重量平均分子量はGPCの測定(カラム;Shodex GPCA−804、溶離液;クロロホルム)からポリスチレン換算で135,000であった。
なお、[参考例II−5]で使用したMOI−T405は下記の方法により合成した。
[MOI−T405の合成]
還流冷却器および撹拌装置を備えたフラスコ中にメチルイソブチルケトン126.6部(以下MIBKと省略する)443.4部、チヌビン405 350.3部、2−イソシアナトエチルメタクリレート 93.1部を添加混合し80℃に加熱した。ついで、ジブチルチンジラウレート0.1部を加え、同温度で30分間攪拌した。室温まで冷却後、得られた溶液を水中に移し、攪拌後、反応物をMIBKで抽出した。MIBKを留去し得られた油状物をメタノール中に滴下、攪拌し淡黄色粉末を得た。該粉末を乾燥し、2−メタクリロキシエチルカルバミド酸1−[3−ヒドロキシ−4−{4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン−2−イル}フェニルオキシ]−3−(2−エチルヘキシルオキシ)−2−プロピル(以下、MOI−405と称する)を得た。
Figure 2012229432
なお、表5中において、各記号は以下のものあるいは表1と同様のものを示す。
MOI−T405;Tinuvin405と昭和電工(株)製カレンズMOI;2−イソシアナートエチルメタクリレートの付加反応生成物(下記式で表される)
Figure 2012229432
AIBN1;1回目に添加するアゾビスイソブチロニトリル
AIBN2;2回目に添加するアゾビスイソブチロニトリル
(アクリル樹脂組成物(i−18)〜(i−26)の調製)
[参考例II−8]
前記アクリル共重合体溶液(A)100部に、MIBK39.2部、2−BuOH19.6部、1−メトキシ−2−プロパノール(以下PMAと省略する)79.5部を加えて混合し、チヌビン400(チバ・スペシャルティー・ケミカルズ(株)製トリアジン系紫外線吸収剤)5.3部、アクリル樹脂溶液(A)中のアクリル共重合体のヒドロキシ基1当量に対してイソシアネート基が1.0当量になるようにVESTANAT B1358/100(デグサ・ジャパン(株)製ポリイソシアネート化合物前駆体)10.6部を添加し、APZ−6633(日本ユニカー(株)製シランカップリング剤加水分解縮合物のエタノール溶液;固形分5重量%)9.5部、ジメチルジネオデカノエート錫(以下DMDNTと省略する)0.015部を加えて25℃で1時間攪拌し、アクリル樹脂組成物(i−18)を得た。得られたアクリル樹脂組成物を23℃で3ケ月間保管後、外観を目視で評価したところ、ゲル化は見られず貯蔵安定性は良好であった。
[参考例II−9]
前記アクリル共重合体溶液(I)100部に、MIBK38.2部、2−BuOH19.1部、PMA78.5部を加えて混合し、チヌビン400 4.2部、チヌビン479 1.0部、アクリル樹脂溶液(I)中のアクリル共重合体のヒドロキシ基1当量に対してイソシアネート基が1.0当量になるようにVESTANAT B1358/100 9.7部を添加し、APZ−6633 9.4部、DMDNT 0.015部を加えて25℃で1時間攪拌し、アクリル樹脂組成物(i−19)を得た。得られたアクリル樹脂組成物を23℃で3ケ月間保管後、外観を目視で評価したところ、ゲル化は見られず貯蔵安定性は良好であった。
[参考例II−10]
前記アクリル共重合体溶液(J)100部に、MIBK43.2部、2−BuOH 21.6部、PMA83.6部を加えて混合し、チヌビン400 8.3部、アクリル樹脂溶液(J)中のアクリル共重合体のヒドロキシ基1当量に対してイソシアネート基が1.0当量になるようにVESTANAT B1358/100 10.1部を添加し、APZ−6633 9.4部、n−ブチルトリス(2−エチルヘキサノエート)錫(BTEHT)0.05部を加えて25℃で1時間攪拌し、アクリル樹脂組成物(i−20)を得た。得られたアクリル樹脂組成物を23℃で3ケ月間保管後、外観を目視で評価したところ、ゲル化は見られず貯蔵安定性は良好であった。
[参考例II−11]
前記アクリル共重合体溶液(K)100部に、MIBK44.1部、2−BuOH 20.1部、PMA80.5部を加えて混合し、チヌビン400 4.8部、チヌビン405 1.6部、アクリル樹脂溶液(K)中のアクリル共重合体のヒドロキシ基1当量に対してイソシアネート基が1.0当量になるようにVESTANAT B1358/100 9.9部を添加し、さらにDMDNT 0.025部を加えて25℃で1時間攪拌し、アクリル樹脂組成物(i−21)を得た。得られたアクリル樹脂組成物を23℃で3ケ月間保管後、外観を目視で評価したところ、ゲル化は見られず貯蔵安定性は良好であった。
[参考例II−12]
前記アクリル共重合体溶液(L)100部に、MIBK29.3部、2−BuOH 22.1部、PMA84.0部を加えて混合し、アクリル樹脂溶液(L)中のアクリル共重合体のヒドロキシ基1当量に対してイソシアネート基が1.0当量になるようにVESTANAT B1358/100 9.5部を添加し、APZ−6633 9.3部、DMDNT 0.025部を加えて25℃で1時間攪拌し、アクリル樹脂組成物(i−22)を得た。得られたアクリル樹脂組成物を23℃で3ケ月間保管後、外観を目視で評価したところ、ゲル化は見られず貯蔵安定性は良好であった。
[参考例II−13]
前記アクリル共重合体溶液(M)100部に、MIBK40.4部、2−BuOH 20.2部、PMA80.7部を加えて混合し、チヌビン400 5.4部、アクリル樹脂溶液(M)中のアクリル共重合体のヒドロキシ基1当量に対してイソシアネート基が1.0当量になるようにVESTANAT B1358/100 11.6部を添加し、APZ−6633 9.7部、BTEHT 0.051部を加えて25℃で1時間攪拌し、アクリル樹脂組成物(i−23)を得た。得られたアクリル樹脂組成物を23℃で3ケ月間保管後、外観を目視で評価したところ、ゲル化は見られず貯蔵安定性は良好であった。
[参考例II−14]
前記アクリル共重合体溶液(N)100部に、MIBK67.4部、2−BuOH 33.7部、PMA107.6部を加えて混合し、チヌビン405 8.8部、アクリル樹脂溶液(N)中のアクリル共重合体のヒドロキシ基1当量に対してイソシアネート基が1.0当量になるようにVESTANAT B1358/100 32.6部を添加し、APZ−6633 12.8部、BTEHT 0.072部を加えて25℃で1時間攪拌し、アクリル樹脂組成物(i−24)を得た。得られたアクリル樹脂組成物を23℃で3ケ月間保管後、外観を目視で評価したところ、ゲル化は見られず貯蔵安定性は良好であった。
[参考例II−15]
前記アクリル共重合体溶液(J)100部に、MIBK43.8部、2−BuOH 21.9部、PMA84.2部を加えて混合し、チヌビン329(チバ・スペシャルティー・ケミカルズ(株)製ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤)15.7部、アクリル樹脂溶液(J)中のアクリル共重合体のヒドロキシ基1当量に対してイソシアネート基が1.0当量になるようにVESTANAT B1358/100 10.1部を添加し、APZ−6633 9.4部、DMDNT 0.02部を加えて25℃で1時間攪拌し、アクリル樹脂組成物(i−25)を得た。得られたアクリル樹脂組成物を23℃で3ケ月間保管後、外観を目視で評価したところ、ゲル化は見られず貯蔵安定性は良好であった。
[参考例II−16]
前記アクリル共重合体溶液(J)100部に、MIBK41.3部、2−BuOH 20.6部、PMA81.6部を加えて混合し、アクリル樹脂溶液(J)中のアクリル共重合体のヒドロキシ基1当量に対してイソシアネート基が1.0当量になるようにVESTANAT B1358/100 10.1部を添加し、APZ−6633 9.4部、DMDNT 0.02部を加えて25℃で1時間攪拌し、アクリル樹脂組成物(i−26)を得た。得られたアクリル樹脂組成物を23℃で3ケ月間保管後、外観を目視で評価したところ、ゲル化は見られず貯蔵安定性は良好であった。
Figure 2012229432
Figure 2012229432
なお、表6中において、各記号は以下のものあるいは表2と同様のものを示す。
UV−4;2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール(チバ・スペシャルティー・ケミカルズ(株)製チヌビン329)
(オルガノシロキサン樹脂塗料(ii−3)〜(ii−5)の調製)
[参考例II−17]
水分散型コロイダルシリカ分散液(触媒化成工業(株)製 カタロイドSN−30、固形分濃度30重量%)133部に1Mの塩酸1.3部を加えよく攪拌した。この分散液を10℃まで冷却し、氷水浴で冷却下メチルトリメトキシシラン216部を滴下して加えた。メチルトリメトキシシランの滴下直後から反応熱で混合液の温度は上昇を開始し、滴下開始から5分後に60℃まで温度上昇した後、冷却の効果で徐々に混合液温度が低下した。混合液の温度が30℃になった段階でこの温度を維持するようにして30℃で10時間攪拌した後、硬化触媒としてコリン濃度45重量%のメタノール溶液1.1部、pH調整剤として酢酸6.7部、希釈溶剤としてイソプロピルアルコール220部を混合し、さらに710T(テイカ(株)製IPA分散型酸化チタン分散液)6.8部を加えて、オルガノシロキサン樹脂塗料(ii−3)を得た。
[参考例II−18]
水分散型コロイダルシリカ分散液(触媒化成工業(株)製 カタロイドSN−30、固形分濃度30重量%)133部に1Mの塩酸1部を加えよく攪拌した。この分散液を10℃まで冷却し、氷水浴で冷却下メチルトリメトキシシラン208.8部、ジメチルジメトキシシラン4.7部の混合試薬を滴下して加えた。この混合試薬の滴下直後から反応熱で混合液の温度は上昇を開始し、混合試薬滴下開始から5分後に60℃まで温度上昇した後、冷却の効果で徐々に混合液温度が低下した。混合液の温度が30℃になった段階でこの温度を維持するようにして30℃で10時間攪拌し、これに、硬化触媒としてコリン濃度45重量%のメタノール溶液1.1部、pH調整剤として酢酸6.7部、希釈溶剤としてイソプロピルアルコール210部を混合し、さらに710Tを6.7部を加えて、オルガノシロキサン樹脂塗料(ii−4)を得た。
[参考例II−19]
水分散型コロイダルシリカ分散液(触媒化成工業(株)製 カタロイドSN−30、固形分濃度30重量%)133部に1Mの塩酸1.3部を加えよく攪拌した。この分散液を10℃まで冷却し、氷水浴で冷却下メチルトリメトキシシラン216部を滴下して加えた。メチルトリメトキシシランの滴下直後から反応熱で混合液の温度は上昇を開始し、滴下開始から5分後に60℃まで温度上昇した後、冷却の効果で徐々に混合液温度が低下した。混合液の温度が30℃になった段階でこの温度を維持するようにして30℃で10時間攪拌した後、硬化触媒としてコリン濃度45重量%のメタノール溶液1.1部、pH調整剤として酢酸6.7部、希釈溶剤としてイソプロピルアルコール220部を混合し、オルガノシロキサン樹脂塗料(ii−5)を得た。
Figure 2012229432
Figure 2012229432
なお、表7中において、各記号は以下のものを示す。
(E成分)
SN−30;カタロイドSN−30(触媒化成工業(株)製水分散型コロイダルシリカ分散液、固形分濃度30重量%含有)
(F成分)
MTMOS;メチルトリメトキシシラン
DMDMOS;ジメチルジメトキシシラン
(G成分)
710T;テイカ(株)製IPA分散型酸化チタン分散液(固形分42.5重量%含有)
(積層体の作成および評価)
積層体の評価は以下の方法によって行った。なお、外観、密着性および耐熱水性は前記[I]における評価と同様の方法で行った。ただし、耐熱水性は沸騰水浸漬3時間で評価した。
光吸収能の保持率:
1mm厚ガラス板の片面に、アクリル樹脂溶液またはオルガノシロキサン樹脂組成物塗料のいずれか一方のみを熱硬化後の膜厚が1μmになるよう塗布し、塗膜の波長300nmにおける吸光度を、(株)日立製作所製分光光度計U−3100を用いて測定した。この時の吸光度を、アクリル樹脂溶液を塗布した場合については、P(Abs)、オルガノシロキサン樹脂組成物塗料を塗布した場合については、T(Abs)とした。該積層体の塗布面をスガ試験機製(株)スーパーキセノンウェザーメーターSX−75を用いて、UV照射強度180W/m、ブラックパネル温度63℃で500時間暴露試験した後、塗膜の波長300nmにおける吸光度を測定した。曝露試験後の吸光度をアクリル樹脂溶液を塗布した場合については、P(Abs)、オルガノシロキサン樹脂組成物塗料を塗布した場合については、T(Abs)とした。光吸収能の保持率(%)を以下の式で求めた。
アクリル樹脂塗膜層の場合
P(Abs)/P(Abs) × 100(%)
オルガノシロキサン樹脂塗膜の場合
T(Abs)/T(Abs) × 100(%)
透明性:
ポリカーボネート樹脂製シートのヘーズ値と、第一層および第二層を積層した後のポリカーボネート樹脂積層体のヘーズ値との差△Hを求めた。ヘーズ値は積分球式ヘーズメーターを用いてJIS K 6735に従い測定した。
(ヘーズ=Td/Tt×100、Td:散乱光線透過率、Tt:全光線透過率)
耐摩耗性:
JIS K6735に従って、両面コート層の1面で、Calibrase社製CS−10F(TYPE IV)の摩耗輪を用い、荷重500gで500回転のテーバー摩耗試験を行い、テーバー摩耗試験後のヘーズとテーバー摩耗試験前のヘーズとの差△Hを測定して評価した。
耐侯性:
試験片の一面を紫外線照射面として、スガ試験機製(株)スーパーキセノンウェザーメーターSX−75を用いて、UV照射強度180W/m、ブラックパネル温度63℃、120分中18分降雨条件下で3000時間暴露試験し、試験片を取出して、試験後の外観および密着性、試験前後のヘーズ値の差△Hおよび黄色度変化(ΔYI)を評価した。黄色度(YI)測定は日本電色(株)製分光式色彩計SE−2000を用いて行った。
[実施例II−1]
5mm厚のポリカーボネート樹脂(以下、PC樹脂と略称する)製シートに、参考例II−9で得られたアクリル樹脂組成物(i−18)を、熱硬化後の膜厚が10.0μmになるようにディップコート法によって両面塗布し、25℃で20分静置後、130℃で1時間熱硬化させた。次いで、該シートの被膜表面上に参考例II−17で得られたオルガノシロキサン樹脂組成物(ii―3)を熱硬化後の膜厚が4.5μmになるようにディップコート法で塗布し、25℃で20分静置後、125℃で1時間熱硬化させPC樹脂成形体(積層体)を得た。得られたPC樹脂積層体の構成を表8に、各評価結果を表9に示した。
[実施例II−2〜II−9]
5mm厚のPC樹脂製シートに、表8に示したアクリル樹脂組成物およびオルガノシロキサン樹脂塗料を用い、表8に示した膜厚になるよう実施例II−1と同様の方法で積層体を作成した。得られた積層体の各評価結果を表9に示した。
[比較例II−1〜II−4]
5mm厚のPC樹脂製シートに、表8に示したアクリル樹脂組成物およびオルガノシロキサン樹脂塗料を用い、表8に示した膜厚になるよう実施例II−1と同様の方法で積層体を作成した。得られた積層体の各評価結果を表9に示した。
Figure 2012229432
Figure 2012229432
Figure 2012229432
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[III]
[参照例III−1](アクリル樹脂塗料の調製)
参考例I−1と同様にしてアクリル共重合体溶液(A)を得た。該アクリル共重合体溶液(A)100部に、MIBK43.2部、2−BuOH21.6部、1−メトキシ−2−プロパノール83.5部を加えて混合し、チヌビン400(チバ・スペシャルティー・ケミカルズ(株)製トリアジン系紫外線吸収剤)5.3部、アクリル樹脂溶液(A)中のアクリル共重合体のヒドロキシ基1当量に対してイソシアネート基が1.0当量になるようにVESTANAT B1358/100(デグサ・ジャパン(株)製ポリイソシアネート化合物前駆体)10.6部を添加し、さらにジメチルジネオデカノエート錫0.015部を加えて25℃で1時間攪拌し、アクリル樹脂塗料(i−27)を得た。
[参照例III−2](オルガノシロキサン樹脂原液の調製)
水分散型コロイダルシリカ分散液(触媒化成工業(株)製カタロイドSN−30、固形分濃度30重量%)100部に濃塩酸(12M)0.1部を加えよく攪拌した。この分散液を10℃まで冷却し、その中にメチルトリメトキシシラン161部を滴下した。メチルトリメトキシシラン添加直後から反応熱で反応液の温度は上昇を開始し、メチルトリメトキシシラン添加開始から数分後に60℃まで昇温した。60℃に到達後、氷水浴で冷却しながら徐々に反応液温度を低下させた。反応液の温度が35℃になった段階でこの温度を維持するようにして5時間攪拌し、これに、硬化触媒として45%コリンメタノール溶液0.8部、pH調整剤として酢酸5部を混合し、オルガノシロキサン樹脂原液(α)を得た。
[参照例III−3]
メチルトリメトキシシラン156.8部およびジメチルジメトキシシラン3.5部の混合試薬を濃塩酸(12M)0.1部を加えた水分散型コロイダルシリカ分散液(触媒化成工業(株)製カタロイドSN−30、固形分濃度30重量%)100部に滴下した以外は参照例III−2と同じ調製法にてオルガノシロキサン樹脂原液(β)を得た。
[参照例III−4]
メチルトリメトキシシラン156.5部、ジメチルジメトキシシラン3.5部および2−ヒドロキシ−4−(3−トリエトキシシリルプロポキシ)ジフェニルケトン0.76部の混合試薬を濃塩酸(12M)0.1部を加えた水分散型コロイダルシリカ分散液(触媒化成工業(株)製カタロイドSN−30、固形分濃度30重量%)100部に添加した以外は参照例III−2と全く同様の調製法にてオルガノシロキサン樹脂原液(γ)を得た。
(積層体の作成および評価)
積層体の評価は以下の方法によって行った。なお、外観、密着性および耐熱水性は前記[I]における評価と同様の方法で行った。ただし、耐熱水性は沸騰水浸漬3時間で評価した。
金属酸化物粒子の粒度分布測定:
レーザー回折方式の粒度分布測定装置(日機装(株)製 マイクロトラックUPA−ST150)を用いて3〜6000nmの粒径範囲のものを測定した。該粒度分布測定において、微粒側からの累積50%、累積90%に相当する粒径D50、D90の数値(体積基準)が表示された。また、上記数値に基づいてD90/D50の比をそれぞれ算出した。
ヘーズ評価:
両面コート層ならびにコート前のプラスチック基材を1辺50mm四方の正方形に切り出し、それらのヘーズの差ΔH(ΔH=H1−H2、H1:両面コート層のヘーズ、H2:コート前のプラスチック基材のヘーズ)を日本電色工業株式会社製濁度計NDH 2000を用いて評価した(JIS K7136)。
(ヘーズ=Td/Tt×100、Td:散乱光線透過率、Tt:全光線透過率)
耐摩耗性:
JIS K6735に従って、両面コート層の1面で、Calibrase社製CS−10Fの摩耗輪を用い、荷重500gで500回転のテーバー摩耗試験を行い、テーバー摩耗試験後のヘーズとテーバー摩耗試験前のヘーズとの差ΔHを測定して評価した。但し、摩耗輪のリフェースは研磨紙AA−400を用いて25回転で行った。
(ヘーズ=Td/Tt×100、Td:散乱光線透過率、Tt:全光線透過率)
耐候性:
試験片を紫外線照射面を変更することなくスガ試験機製(株)スーパーキセノンウェザーメーターSX−75を用いて、UV照射強度180W/m、ブラックパネル温度63℃、120分中18分降雨条件下で2000時間暴露試験し、試験片を取出して、表面を中性洗剤を染み込ませたスポンジで軽く擦り洗浄後、外観、密着性、試験前後の黄色度変化(ΔYI)を評価した。なお、暴露試験中試験片は500時間毎に取り出し、表面を中性洗剤を染み込ませたスポンジで軽く擦り洗浄した。黄色度(YI)測定は日本電色(株)製分光式色彩計SE−2000を用いて行った。
[実施例III−1]
酸化チタンスラリー(テイカ(株)製710T、固形分濃度40〜45重量%)13gを2−プロパノール870gで希釈した。該スラリーをビーズミル(ウルトラアペックスミルUAM−015(寿工業(株)製))を用いて分散処理を行った。分散処理はZrOのφ0.03mmビーズを充填したUAM−015に3回スラリーを通すことで行った。該スラリーのレーザー回折法粒度分布測定における累積50%粒径と累積90%粒径は、それぞれ18nmと56nmであった。次いで、該スラリー177部に対してオルガノシロキサン樹脂原液(α)267部を滴下していき、十分に撹拌して、オルガノシロキサン樹脂塗料(ii−6)を得た。塗料(ii−6)の詳細な成分組成比を表10に示した。予めアクリル樹脂塗料(i−27)を硬化膜厚8μmになるようにディップコートで両面塗布し130℃、1時間熱硬化した透明な5mm厚のポリカーボネート製シートに、かかる塗料(ii−6)を硬化膜厚4μmになるようにディップコートで両面塗布し、125℃、1時間熱硬化してコート層を有する積層体を得た。得られたコート層を有する積層体を評価した結果を表11に示した。
[実施例III−2]
酸化チタンスラリー(テイカ(株)製710T、固形分濃度40〜45重量%)26gを2−プロパノール884gで希釈した。該スラリーを実施例III−1と同様にビーズミル(ウルトラアペックスミルUAM−015(寿工業(株)製))を用いて分散処理を行った。該スラリーのレーザー回折法粒度分布測定における累積50%粒径と累積90%粒径は、それぞれ31nmと63nmであった。次いで、該スラリー182部に対してオルガノシロキサン樹脂原液(β)266部を滴下していき、十分に撹拌して、オルガノシロキサン樹脂塗料(ii−7)を得た。塗料(ii−7)の詳細な成分組成比を表10に示した。かかる塗料(ii−7)を用いた以外は実施例III−1と全く同様のコーティング方法にてコート層を有する透明ポリカーボネート積層体を得た。得られた積層体を評価した結果を表11に示した。
[実施例III−3]
酸化チタンスラリー(住友大阪セメント(株)製PCTR−2020、固形分濃度20重量%)56gを2−プロパノール848gで希釈した。該スラリーを実施例III−1と同様にビーズミル(ウルトラアペックスミルUAM−015(寿工業(株)製))を用いて分散処理を行った。該スラリーのレーザー回折法粒度分布測定における累積50%粒径と累積90%粒径は、それぞれ44nmと75nmであった。次いで、該スラリー181部に対してオルガノシロキサン樹脂原液(α)267部を滴下していき、十分に撹拌して、オルガノシロキサン樹脂塗料(ii−8)を得た。塗料(ii−8)の詳細な成分組成比を表10に示した。かかる塗料(ii−8)を用いた以外は実施例III−1と全く同様のコーティング方法にてコート層を有する透明ポリカーボネート積層体を得た。得られた積層体を評価した結果を表11に示した。
[実施例III−4]
酸化チタンスラリー(テイカ(株)製710T、固形分濃度40〜45重量%)83gを2−プロパノール930gで希釈した。該スラリーを実施例III−1と同様にビーズミル(ウルトラアペックスミルUAM−015(寿工業(株)製))を用いて分散処理を行った。該スラリーのレーザー回折法粒度分布測定における累積50%粒径と累積90%粒径は、それぞれ21nmと66nmであった。次いで、該スラリー203部に対してオルガノシロキサン樹脂原液(γ)267部を滴下していき、十分に撹拌して、オルガノシロキサン樹脂塗料(ii−9)を得た。塗料(ii−9)の詳細な成分組成比を表10に示した。かかる塗料(ii−9)を用いた以外は実施例III−1と全く同様のコーティング方法にてコート層を有する積層体を得た。得られた積層体を評価した結果を表11に示した。
[比較例III−1]
酸化チタンスラリー(テイカ(株)製710T、固形分濃度40〜45重量%)254gを2−プロパノール1050gで希釈した。該スラリーを実施例III−1と同様にビーズミル(ウルトラアペックスミルUAM−015(寿工業(株)製))を用いて分散処理を行った。該スラリーのレーザー回折法粒度分布測定における累積50%粒径と累積90%粒径は、それぞれ42nmと72nmであった。次いで、該スラリー261部に対して第2層用コーティング用塗料原液(γ)267部を滴下していき、十分に撹拌して、第2層用コーティング用塗料(ii−10)を得た。コーティング用塗料(ii−10)の詳細な成分組成比を表10に示した。かかるコーティング用塗料(ii−10)を用いた以外は実施例III−1と全く同様のコーティング方法にて積層体を得た。得られた積層体を評価した結果を表11に示した。
Figure 2012229432
Figure 2012229432
なお、表10中において、各記号は以下のものを示す。
(1)SN30;水分散型コロイダルシリカ分散液(触媒化成(株)製 カタロイドSN−30 固形分濃度30重量%、平均粒子径17〜20nm)
(2)MTMOS:メチルトリメトキシシラン
(3)DMDMOS;ジメチルジメトキシシラン
(4)UV吸収性基含有アルコキシシラン:(アヅマックス(株)製SIH6200;2−ヒドロキシ−4−(3−トリエトキシシリルプロポキシ)ジフェニルケトン)
(5)710T:酸化チタンスラリー(テイカ(株)製 710T 固形分濃度40〜45wt%、2−プロパノール分散型)
(6)PCTR−2020:酸化チタンスラリー(住友大阪セメント(株)製PCTR−2020、固形分濃度20重量%)
(7)TTO−V−3:酸化チタン粉末(石原産業(株)製TTO−V−3)
を表し、コロイダルシリカならびに金属酸化物は固形分のみの重量部、メチルトリメトキシシランの重量部はCHSiO3/2に換算した値、ジメチルジメトキシシランの重量部は(CHSiOに換算した値、UV吸収性基含有アルコキシシランの重量部は加水分解縮合物に換算した値を示す。
Figure 2012229432
Figure 2012229432
なお、表11中のアルファベットはそれぞれ次の脚注を表す。
(1)a:コロイダルシリカ(a成分)とアルコキシシランの加水分解縮合物(b成分)との合計量に対する金属酸化物(c成分)の配合比率(重量%)
また、表11中において、各記号は以下のものを示す。
(2)D50:レーザー回折法粒度分布測定における金属酸化物の累積50%粒径(体積基準)
(3)D90:レーザー回折法粒度分布測定における金属酸化物の累積90%粒径(体積基準)
[IV]
(トリアジン系紫外線吸収剤残基を有するメタクリレートの合成)
[参考例IV−1]
上述した[MOI−T405の合成]と同様の方法により、2−メタクリロキシエチルカルバミド酸1−[3−ヒドロキシ−4−{4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン−2−イル}フェニルオキシ]−3−(2−エチルヘキシルオキシ)−2−プロピル(以下、MOI−405と称する)を得た。
(アクリル共重合体溶液(I)〜(V)の合成)
[参考例IV−2]
還流冷却器および撹拌装置を備え、窒素置換したフラスコ中にエチルメタクリレート(以下EMAと省略する)37.2部、シクロヘキシルメタクリレート(以下CHMAと省略する)201.9部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(以下HEMAと省略する)26.0部、参考例IV−1で得られたMOI−T405 54.7部、LA−82(旭電化工業(株)製ヒンダードアミン系光安定性基含有メタクリレート;1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジルメタクリレート)47.9部、MIBK 551.5部を添加混合した。混合物に窒素ガスを15分間通気して脱酸素した後、窒素ガス気流下にて70℃に昇温し、アゾビスイソブチロニトリル(以下AIBNと省略する)0.66部を加え、窒素ガス気流中、70℃で5時間攪拌下に反応させた。さらにAIBN0.16部を加えて80℃に昇温し3時間反応させ、室温付近まで冷却後2−ブタノール(以下2−BuOHと省略する) 275.8部を加え、不揮発分濃度が30.5%のアクリル共重合体溶液(I)を得た。
[参考例IV−3]
還流冷却器および撹拌装置を備え、窒素置換したフラスコ中にEMA 62.1部、CHMA 168.2部、HEMA 26.0部、参考例1で得られたMOI−T405 41.4部、LA−82 47.9部、MIBK 518.4部を添加混合した。混合物に窒素ガスを15分間通気して脱酸素した後、窒素ガス気流下にて70℃に昇温し、AIBN 0.66部を加え、窒素ガス気流中、70℃で5時間攪拌下に反応させた。さらにAIBN0.16部を加えて80℃に昇温し3時間反応させ、室温付近まで冷却後2−BuOH 259.2部を加え、不揮発分濃度が30.4%のアクリル共重合体溶液(II)を得た。
[参考例IV−4]
還流冷却器および撹拌装置を備え、窒素置換したフラスコ中にEMA 83.6部、CHMA 168.2部、HEMA 26.0部、参考例1で得られたMOI−T405 50.3部、MIBK 492.1部を添加混合した。混合物に窒素ガスを15分間通気して脱酸素した後、窒素ガス気流下にて70℃に昇温し、AIBN 0.66部を加え、窒素ガス気流中、70℃で5時間攪拌下に反応させた。さらにAIBN0.16部を加えて80℃に昇温し3時間反応させ、室温付近まで冷却後2−BuOH 246.1部を加え、不揮発分濃度が30.5%のアクリル共重合体溶液(III)を得た。
[参考例IV−5]
還流冷却器および撹拌装置を備え、窒素置換したフラスコ中にEMA 48.9部、CHMA 201.9部、HEMA 26.0部、参考例1で得られたMOI−T405 53.2部、LA−82 23.9部、MIBK 530.9部を添加混合した。混合物に窒素ガスを15分間通気して脱酸素した後、窒素ガス気流下にて70℃に昇温し、AIBN 0.66部を加え、窒素ガス気流中、70℃で5時間攪拌下に反応させた。さらにAIBN0.16部を加えて80℃に昇温し3時間反応させ、室温付近まで冷却後2−BuOH 265.4部を加え、不揮発分濃度が30.4%のアクリル共重合体溶液(IV)を得た。
[参考例IV−6]
還流冷却器および撹拌装置を備え、窒素置換したフラスコ中にEMA 205.5部、HEMA 26.0部、MIBK 347.2部を添加混合した。混合物に窒素ガスを15分間通気して脱酸素した後、窒素ガス気流下にて70℃に昇温し、AIBN 0.66部を加え、窒素ガス気流中、70℃で5時間攪拌下に反応させた。さらにAIBN0.16部を加えて80℃に昇温し3時間反応させ、室温付近まで冷却後2−BuOH 173.6部を加え、不揮発分濃度が30.6%のアクリル共重合体溶液(V)を得た。
Figure 2012229432
なお、表12中において、各記号は表1または表5と同様のものを示す。
(アクリル樹脂組成物(i−28)〜(i−32)の調製)
[参考例IV−7]
前記アクリル共重合体溶液(I)100部に、MIBK18.6部、2−BuOH9.3部、1−メトキシ−2−プロパノール(以下PMAと省略する)64.9部を加えて混合し、アクリル樹脂溶液(I)中のアクリル共重合体のヒドロキシ基1当量に対してイソシアネート基が1.0当量になるようにVESTANAT B1358/100(デグサ・ジャパン(株)ブロック化されたポリイソシアネート化合物)10.6部を添加し、APZ−6633(東レ・ダウコーニング(株)製シランカップリング剤加水分解縮合物のエタノール溶液;固形分5重量%)5.6部、ジブチル錫ジラウレート0.011部を加えて25℃で1時間攪拌し、アクリル樹脂組成物(i−28)を得た。得られたアクリル樹脂組成物を23℃で3ケ月間保管後、外観を目視で評価したところ、ゲル化は見られず貯蔵安定性は良好であった。
[参考例IV−8]
前記アクリル共重合体溶液(II)100部に、MIBK18.8部、2−BuOH9.4部、PMA 65.2部を加えて混合し、アクリル樹脂溶液(II)中のアクリル共重合体のヒドロキシ基1当量に対してイソシアネート基が1.0当量になるようにVESTANAT B1358/100 6.0部を添加し、Tinuvin479(チバ・スペシャルティーケミカルズ(株)製トリアジン系紫外線吸収剤)0.53部、APZ−6633 7.0部、ジメチル錫ジネオデカノエート(以下DMDNTと省略する)0.011部を加えて25℃で1時間攪拌し、アクリル樹脂組成物(i−29)を得た。得られたアクリル樹脂組成物を23℃で3ケ月間保管後、外観を目視で評価したところ、ゲル化は見られず貯蔵安定性は良好であった。
[参考例IV−9]
前記アクリル共重合体溶液(III)100部に、MIBK19.5部、2−BuOH9.7部、PMA 65.8部を加えて混合し、アクリル樹脂溶液(III)中のアクリル共重合体のヒドロキシ基1当量に対してイソシアネート基が1.0当量になるようにVESTANAT B1358/100 6.3部を添加し、APZ−6633 7.0部、DMDNT0.018部を加えて25℃で1時間攪拌し、アクリル樹脂組成物(i−30)を得た。得られたアクリル樹脂組成物を23℃で3ケ月間保管後、外観を目視で評価したところ、ゲル化は見られず貯蔵安定性は良好であった。
[参考例IV−10]
前記アクリル共重合体溶液(IV)100部に、MIBK 7.8部、2−BuOH 3.9部、PMA 81.3部を加えて混合し、アクリル樹脂溶液(IV)中のアクリル共重合体のヒドロキシ基1当量に対してイソシアネート基が1.0当量になるようにVESTANAT B1358/100 5.9部を添加し、n−ブチルトリス(2−エチルヘキサノエート)錫(以下BTEHTと省略する)0.036部を加えて25℃で1時間攪拌し、アクリル樹脂組成物(i−31)を得た。得られたアクリル樹脂組成物を23℃で3ケ月間保管後、外観を目視で評価したところ、ゲル化は見られず貯蔵安定性は良好であった。
[参考例IV−11]
前記アクリル共重合体溶液(V)100部に、MIBK 23.2部、2−BuOH 11.6部、PMA 69.5部を加えて混合し、アクリル樹脂溶液(V)中のアクリル共重合体のヒドロキシ基1当量に対してイソシアネート基が1.0当量になるようにVESTANAT B1358/100 9.0部を添加し、Tinuvin400(チバ・スペシャルティーケミカルズ(株)製トリアジン系紫外線吸収剤)4.1部、APZ−6633 7.5部、BTEHT 0.040部を加えて25℃で1時間攪拌し、アクリル樹脂組成物(i−32)を得た。得られたアクリル樹脂組成物を23℃で3ケ月間保管後、外観を目視で評価したところ、ゲル化は見られず貯蔵安定性は良好であった。
Figure 2012229432
なお、表13中において、各記号は表2と同様のものを示す。
(オルガノシロキサン樹脂塗料(ii−11)〜(ii−12)の調製)
[参考例IV−12]
水分散型コロイダルシリカ分散液(触媒化成工業(株)製 カタロイドSN−30、固形分濃度30重量%)133部に1Mの塩酸1.3部を加えよく攪拌した。この分散液を10℃まで冷却し、氷水浴で冷却下メチルトリメトキシシラン216部を滴下して加えた。メチルトリメトキシシラン滴下終了後、30℃で10時間攪拌した後、硬化触媒としてコリンメタノール溶液(コリン45重量%含有)1.1部、酢酸6.7部、希釈溶剤としてイソプロピルアルコール220部を混合し、さらに710T(テイカ(株)製IPA分散型酸化チタン分散液)3.4部を加えて、オルガノシロキサン樹脂塗料(ii−11)を得た。
[参考例IV−13]
水分散型コロイダルシリカ分散液(触媒化成工業(株)製 カタロイドSN−35、固形分濃度30重量%)133部に1Mの塩酸1部を加えよく攪拌した。この分散液を10℃まで冷却し、氷水浴で冷却下メチルトリメトキシシラン208.8部、ジメチルジメトキシシラン4.7部の混合試薬を滴下して加えた。滴下終了後、30℃で10時間攪拌した後、これに、硬化触媒としてコリンメタノール溶液(コリン45重量%含有)1.1部、酢酸6.7部、希釈溶剤としてイソプロピルアルコール210部を混合し、さらに710Tを6.7部を加えて、オルガノシロキサン樹脂塗料(ii−12)を得た。
Figure 2012229432
Figure 2012229432
なお、表14中において、各記号は表10と同様のものを示す。
(成形体(積層体)の作成および評価)
成形体の評価は以下の方法によって行った。なお、外観、密着性および耐熱水性は前記[I]における評価と同様の方法で行った。ただし、耐熱水性は沸騰水浸漬3時間で評価した。
耐摩耗性:
JIS K6735に準じ、両面コート層の1面で、Calibrase社製CS−10F(TYPE IV)の摩耗輪を用い、荷重500gで500回転のテーバー摩耗試験を行い、テーバー摩耗試験後のヘーズとテーバー摩耗試験前のヘーズとの差△Hを測定して評価した。
耐侯性:
試験片の一面を紫外線照射面として、スガ試験機製(株)スーパーキセノンウェザーメーターSX−75を用いて、UV照射強度180W/m、ブラックパネル温度63℃、120分中18分降雨条件下で3000時間暴露試験し、試験片を取出して、試験後の外観および密着性を評価した。
[実施例IV−1]
5mm厚のPC樹脂製シートに、参考例IV−7で得られたアクリル樹脂組成物(i−28)を、熱硬化後の膜厚が8μmになるようにディップコート法によって両面塗布し、25℃で20分静置後、130℃で1時間熱硬化させた。次いで、該シートの被膜表面上に参考例IV−12で得られたオルガノシロキサン樹脂組成物(ii―11)を熱硬化後の膜厚が4μmになるようにディップコート法で塗布し、25℃で20分静置後、125℃で1時間熱硬化させPC樹脂成形体(積層体)を得た。得られたPC樹脂積層体の構成および各評価結果を表15に示した。
[実施例IV−2]
5mm厚のPC樹脂製シートに、参考例IV−8で得られたアクリル樹脂組成物(i−29)を、熱硬化後の膜厚が8μmになるようにディップコート法によって両面塗布し、25℃で20分静置後、130℃で1時間熱硬化させた。次いで、該シートの被膜表面上に参考例IV−12で得られたオルガノシロキサン樹脂組成物(ii―11)を熱硬化後の膜厚が4μmになるようにディップコート法で塗布し、25℃で20分静置後、125℃で1時間熱硬化させPC樹脂成形体(積層体)を得た。得られたPC樹脂積層体の構成および各評価結果を表15に示した。
[実施例IV−3]
5mm厚のPC樹脂製シートに、参考例IV−8で得られたアクリル樹脂組成物(i−29)を、熱硬化後の膜厚が10μmになるようにディップコート法によって両面塗布し、25℃で20分静置後、130℃で1時間熱硬化させた。次いで、該シートの被膜表面上に参考例IV−13で得られたオルガノシロキサン樹脂組成物(ii―12)を熱硬化後の膜厚が5μmになるようにディップコート法で塗布し、25℃で20分静置後、125℃で1時間熱硬化させPC樹脂成形体(積層体)を得た。得られたPC樹脂積層体の構成および各評価結果を表15に示した。
[実施例IV−4]
5mm厚のPC樹脂製シートに、参考例IV−9で得られたアクリル樹脂組成物(i−30)を、熱硬化後の膜厚が8μmになるようにディップコート法によって両面塗布し、25℃で20分静置後、130℃で1時間熱硬化させた。次いで、該シートの被膜表面上に参考例IV−13で得られたオルガノシロキサン樹脂組成物(ii―12)を熱硬化後の膜厚が5μmになるようにディップコート法で塗布し、25℃で20分静置後、125℃で1時間熱硬化させPC樹脂成形体(積層体)を得た。得られたPC樹脂積層体の構成をおよび各評価結果を表15に示した。
[実施例IV−5]
5mm厚のPC樹脂製シートに、参考例IV−10で得られたアクリル樹脂組成物(i−31)を、熱硬化後の膜厚が8μmになるようにディップコート法によって両面塗布し、25℃で20分静置後、130℃で1時間熱硬化させた。次いで、該シートの被膜表面上に参考例IV−12で得られたオルガノシロキサン樹脂組成物(ii―11)を熱硬化後の膜厚が4μmになるようにディップコート法で塗布し、25℃で20分静置後、125℃で1時間熱硬化させPC樹脂成形体(積層体)を得た。得られたPC樹脂積層体の構成をおよび各評価結果を表15に示した。
[比較例IV−1]
5mm厚のPC樹脂製シートに、参考例IV−11で得られたアクリル樹脂組成物(i−32)を、熱硬化後の膜厚が8μmになるようにディップコート法によって両面塗布し、25℃で20分静置後、130℃で1時間熱硬化させた。次いで、該シートの被膜表面上に参考例IV−12で得られたオルガノシロキサン樹脂組成物(ii―11)を熱硬化後の膜厚が4μmになるようにディップコート法で塗布し、25℃で20分静置後、125℃で1時間熱硬化させPC樹脂成形体(積層体)を得た。得られたPC樹脂積層体の構成をおよび各評価結果を表15に示した。
Figure 2012229432
本発明の積層体は、航空機、車輛、自動車等の窓ガラス、サンルーフ、建設機械の窓ガラス、ビル、家、温室などの窓ガラス、ガレージ、アーケードの屋根、前照灯レンズ、光学用のレンズ、ミラー、眼鏡、ゴーグル、遮音壁、信号機灯のレンズ、カーブミラー、バイクの風防、銘板、自動車のピラー、自動車の外板その他各種シート、フィルム等に好適に使用することができる。

Claims (5)

  1. (E)コロイダルシリカ、
    (F)下記式(F)で表わされるアルコキシシランの加水分解縮合物、並びに
    Si(OR4−m−n (F)
    式中R、Rは各々独立に、炭素数1〜4のアルキル基、ビニル基、またはメタクリロキシ基、アミノ基、グリシドキシ基および3,4−エポキシシクロヘキシル基からなる群より選ばれる1以上の基で置換された炭素数1〜3のアルキル基であり、Rは炭素数1〜4のアルキル基またはビニル基であり、m、nは各々独立に0、1、2のいずれかの整数であり、m+nは0、1、2のいずれかの整数である、
    (G)酸化チタン、酸化亜鉛または酸化セリウムである金属酸化物、
    が溶媒に溶解および/または分散し、
    (i)(F)成分の重量をR SiO(4−m−n)/2に換算した重量としたときに、(E)成分および(F)成分の合計量を100重量%として、(E)成分の含有量が10〜60重量%で、(F)成分の含有量が40〜90重量%であり、且つ(E)成分および(F)成分の合計量100重量部に対して(G)成分が0.1〜15重量部であり、
    (ii)(G)成分のレーザー回折法粒度分布測定における累積50%粒径および累積90%粒径をそれぞれD50およびD90としたとき、D90が100nm以下であって、且つD90/D50が20以下であることを特徴とするオルガノシロキサン樹脂組成物。
  2. (G)成分は、金属酸化物を水または有機溶剤中に分散させたスラリーを平均粒径100μm以下の媒体を充填した媒体ミルにより分散処理したものである請求項1記載のオルガノシロキサン樹脂組成物。
  3. (E)、(F)および(G)成分の合計量が5〜70重量%である請求項1記載のオルガノシロキサン樹脂組成物。
  4. 溶媒は、その少なくとも50重量%以上が炭素数1〜4のアルコールである請求項1記載のオルガノシロキサン樹脂組成物。
  5. さらに、硬化触媒(I)を、(E)および(F)成分の合計量100重量部に対して0.01〜10重量部を含有する請求項1記載のオルガノシロキサン樹脂組成物。
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