JP2013507274A - 単一および複層における高反射率、耐引っ掻き性TiO2被膜 - Google Patents
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Abstract
【選択図】 なし
Description
k=λ・α/4π
基材(S)の材料はガラス、石英(好ましくは平面導波管に使用される)および有機ポリマーからなる群の少なくとも一つから選択される。この群の中で好ましくは有機ポリマーであり、特にポリカーボネート、ポリ(メチル)メタクリレート、ポリエステルまたはシクロオレフィンポリマーである。
HRI層(A)は以下の成分を含む流し込み溶液から製造される:
ナノ粒子懸濁液:有機溶媒、例えばイソプロパノール中の無水TiO2ナノ粒子懸濁液を用いる。光学的要求から重要な境界条件はTiO2ナノ粒子の粒子径である。粒子径は約100nmの値(d100値、分析超遠心「AUC」によって測定された粒子100%の最大半径)を超えない。有利には、d100値は70nm未満でd50値(粒子50%の最大半径)が25nm未満である。粒子径を測定する分析超遠心法は「粒子特性」、パート、パート、サイスト、キャラクト、1995、12、148−157に記載されており、当業者に公知である。HRI層はZrO2粒子を含まない。
添加溶液を基材表面、即ち情報および貯蔵層の表面に塗布する。適当な被覆技術は、自体公知の方法、例えば流し塗装、浸漬塗装、ドクターブレード塗装、スプレー塗装、スピン塗装、スリット上への流し込み、カスケード塗装およびカーテン塗装である。これらの方法は、例えば、BASFハンドブック、Lackiertechnik A., Goldschmidt, H. Streitberger, Vincenz-Verlag、2002 Chapter Lackverarbeitung p.494以降に記載されている。
i 成分a 沸点100℃以上を有する有機溶媒中でd100値約100nm以下を有するTiO2ナノ粒子の非水懸濁液、b バインダー、c 光−または熱−開始剤、d 要すれば添加剤、およびe 有機溶媒を含有する添加溶液で製品を被覆する工程、
ii 過剰の溶液を除く工程、
iii 溶媒を除く工程、および
iv 被膜を架橋する工程
で層(A)で被覆された製品の製造方法を提供する。
いわゆるLRI層(B)について、その屈折率ができるだけ小さい配合が好ましく、またTiO2HRI配合で可能なのと同様に塗装され、架橋される。実質的にTiO2HRI被膜(405nmでn約1.90)より低い屈折率nを有する全ての配合が低屈折率層(LRI)として本質的に好適である。その差Δnは0,2以上、好ましくは0.25以上、特に好ましくは0.3以上である。層(B)は380〜420nmの波長域で測定して屈折率1.70以下、好ましくは1.65以下、特に好ましくは1.60以下を有する。
基材にHRI層(A)の被覆組成物とLRI層(B)の被覆組成物、例えばシリカLRI配合を例えばスピン被覆で交互に塗装する。
層厚の決定はホワイトライトインターフェロメーター(ETASPB−T、ETA OpticGmbH)により行われる。
複素屈折率の屈折率nおよび虚数部分k(被膜のk値)は透過および反射スペクトルから得られる。この場合、約100nm〜300nmの被膜が石英ガラス基材表面に希釈液からスピン被覆された。この層の束の直接透過および反射を、STEAG ETA−Optic、CD−測定システムETA−RTからのスペクトルメーターを用いて、透過および反射散乱光を除いて、行われ、その後層厚およびスペクトル特性nおよびkが測定された透過および反射スペクトルに適合される。これはスペクトルメーターの内部ソフトウェアーで行われ、石英基材のnおよびk値が必要であるが、それは予めブランク(blind measurement)で行っておく。kは光度の減衰係数αに以下の関係を有する:
k=λ・α/4π
(式中、λは光の波長である。)
実施例1 TiO2ナノ粒子における溶媒交換
出発製品:マイクロチタン/IPAゾル、イソプロパノール中「TiO2ND134」。これはテイカ(Tayca)からの45wt%ナノ粒子懸濁液である。
この実施例は、本発明による層(A)の配合である。
シリカナノ粒子を高含有量で含むUV−架橋配合を調製した。そのような配合はWO−A2009/010193に記載されている:
DPHA(ジペンタエリスリトールペンタ/ヘキサアクリレート、アルドリッチ、407283)1.5g
PETA(ペンタエリスリトールトリアクリレート、アルドリッチ246794)1.5g
Desmolux U 100(ウレタンアクリレート、バイエルマテリアルサイエンス)7.0g
イルガキュアー184(1−ヒドロキシシクロヘキシルベンゾフェノン、チバ社)0.4g
Darocure TPO(ジフェニル(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−ホスフィンオキシド)0.1g
Highlink Nano401−31、13nmシリカナノ粒子、メトキシプロパノール(MOP)中29.8%、Clariant 83.6g
Naジオクチルスルホサクシネート(アニオン界面活性剤、Fluka86139)0.17g
メトキシプロパノール(1−メトキシ−2−プロパノール、MOP、KMF12−512)48.0g
上記成分を撹拌で均質化した。使用前に、ナノ粒子含有懸濁液をウルトラソニックフィンガーで均質化し、0.45μmフィルターで濾過した。
被覆層厚>120nmを有する被覆シートの製造
スピンコーター(Steag Hamatech)を用いて、上記実施例で記載したナノ粒子懸濁液を回転速度10,000ー1(1分間の回転数)で2.5x2.5cmガラス基材(石英試料スライド)に各々塗装し、UV光(Hgランプ、約3j/cm2)で架橋した。
以下の値を、実施例2の被膜をC)で被覆した石英基材について上記A)に記載の方法で測定した。
層厚:156.3nm
屈折率:n1.936
k値:0.002
以下の値を、実施例3の被膜をC)で被覆した石英基材について上記A)に記載の方法で測定した。
屈折率:n1.485
層厚:337.4nm
k値:0.015
プラスチック基材上の被膜の耐引っ掻き性を測定し、被膜厚約1μm(精度+/−10%)における実施例2の本発明の被膜の吸収および散乱の合計を測定するために、実施例2および3に記載の配合を以下の被覆条件でマクロロンROD2015のCD基材に塗装した(ISO1133による250℃で2.16kg負荷の溶融体積流れ速度16.5cm3/10分、およびISO306による50N負荷で加熱速度50℃/時でビカー軟化温度145℃を有する線状ビスフェノールAポリカーボネート):
・50分ー1(回転数/分)で添加溶液を測定、60秒間で10分ー1(回転数/分)でサンプルを分配、15秒間で3000分ー1(回転数/分)で遠心。
・被膜をHgランプを用いて5.5J/cm2で架橋した。
・層厚および耐引っ掻き性を上記A)に記載の方法で測定した。
以下の値を、実施例2の被膜をD)で被覆したポリカーボネート基材上について上記A)に記載の方法で測定した。
表面粗度Ra:AFMにより測定12〜18nm
引っ掻き深さ:0.6〜0.65μm
波長405nmでの吸収および散乱の合計:約6.5%
以下の値を、実施例2の被膜をC)でポリカーボネート基材上について上記A)に記載の方法で測定した。
表面粗度Ra:AFMにより測定10〜15nm
引っ掻き深さ:0.5〜0.6μm
a)最初のTiO2−HRI層の塗装
実施例2に記載の配合を、圧力操作の計量装置EFD2000XLを備えたSteag Hamatechからの完全自動スピンコーターによってCD基材(マクロロンROD2015)に計量シリンジを経由して塗装した。スピン条件(遠心による過剰ラッカーの除去)を選択して、約125nmの層厚を得た。この場合、基材の回転速度は2.1秒で240分ー1(回転数/分)、3秒で1000分ー1および17秒で7200ー1に設定した。次いで架橋をHgランプ5.5J/cm2で行った。
a)と同様だが、塗装条件は層厚約190nmになるように、実施例3に記載のSiO2−LRI配合を塗装し、UV−架橋した。詳細には、以下の条件を遠心に維持した:2.1秒で240分ー1(回転数/分)、1.5秒で1000分ー1および13秒で7000分ー1。
a)およびb)に記載の方法を繰り返し、ASTM E1331の分光評価(Hemispherical Geometryを用いる分光測光により反射ファクターおよび色についての標準テスト方法)を層数16および24について行った。この結果、16層を有するCD基材は900〜1150nmの領域(即ち、赤外領域)で72%に到達する反射ピークを示し、24層では約92%の反射を達成した。
Claims (14)
- 有機ポリマーの基材(S)および少なくとも一つの層(A)を含有する少なくとも一つの被膜を有し、該被膜が層(A)に基づいて58〜95重量%の量の微細TiO2ナノ粒子を含有することを特徴とする被覆製品。
- TiO2ナノ粒子を層(A)に基づいて80〜90重量%含有する請求項1記載の被覆製品。
- 層(A)が膜厚>120nmを有する請求項1記載の被覆製品。
- TiO2ナノ粒子と離れて更にナノ粒子が層(A)に存在しない請求項1〜3いずれかに記載の被覆製品。
- 波長405nmで、層(A)が光吸収および散乱の和≦10%の値を有する請求項1〜3いずれかに記載の被覆製品。
- 請求項1記載の被覆製品から得られる光データー貯蔵媒体。
- 層(A)が
i沸点100℃以上を有する有機溶媒中でd100値約100nm以下を有するTiO2ナノ粒子の非水懸濁液、
ii バインダー
iii 光−または熱−開始剤
iv 要すれば添加剤、および
v 有機溶媒
を含有する被覆組成物から得られる、請求項1記載の被覆製品。 - 製品が波長域380〜420nmで測定して層の順番(S)−(A)または(A)−(S)−(A)を有している請求項1記載の被覆製品。
- 少なくとも一つの被膜が波長域380〜420nmで測定して屈折率n≦1.65を有する少なくとも一つの層(B)を有する請求項1または8記載の被覆製品。
- 基材(S)がポリカーボネート、ポリ(メチル)メタクリレート、ポリエステルまたはシクロオレフィンポリマーからなる群から選択された有機ポリマーである従前の請求項いずれかに記載の被覆製品。
- バインダーが多官能性アクリレートを含有する群から選択される請求項7記載の被覆製品。
- i 成分a 沸点100℃以上を有する有機溶媒中でd100値約100nm以下を有するTiO2ナノ粒子の非水懸濁液、b バインダー、c 光−または熱−開始剤、d 要すれば添加剤、およびe 有機溶媒を含有するを含有する溶液で有機ポリマーの基材(S)を被覆する工程、
ii 過剰の溶液を除く工程、
iii 溶媒を除く工程、および
iv 被膜を架橋する工程
で層(A)を形成することからなる請求項1または7記載の被覆製品の製造方法。 - i沸点100℃以上を有する有機溶媒中でd100値約100nm以下を有するTiO2ナノ粒子の非水懸濁液、
ii バインダー
iii 光−または熱−開始剤
iv 要すれば添加剤、および
v 有機溶媒
を含有する請求項7記載の被覆組成物の使用。 - 非反射層が存在しない請求項1記載の被覆製品。
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