JP2014030908A - Protection tool having hard coat - Google Patents

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Marina Kawazoe
真利奈 川副
Yorinobu Takamatsu
頼信 高松
Naohiro Sugiyama
直大 杉山
Saori Ueda
紗織 上田
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3M Innovative Properties Co
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a protection tool excellent in scratch resistance.SOLUTION: This protection tool comprises: a base material having a first surface; and a hard coat layer arranged on the first surface of the base material. The hard coat layer includes a mixture of nanoparticles and a binder, and the nanoparticles constitute 40-95 mass% of the whole mass of the hard coat layer. A portion of 10-50 mass% of the nanoparticles has an average particle size in the range of 2-200 nm, and a portion of 50-90 mass% of the nanoparticles has an average particle size in the range of 60-400 nm, and the ratio between an average particle size of the nanoparticles having the average particle size in the range of 60-400 nm and an average particle size of the nanoparticles having the average particle size in the range of 2-200 nm is in the range of 2:1 to 200:1.

Description

本開示は、耐引っかき性が改良されたハードコートを有する保護具に関する。   The present disclosure relates to a protective device having a hard coat with improved scratch resistance.

保護めがね、ゴーグルなどの目の保護具、フェイスシールド、防塵マスク、防毒マスクなどの呼吸用保護具、イヤーマフなどの防音保護具などの保護具は、危険から作業者を保護しつつ、作業性が良好で快適に着用できることが望まれる。そのような保護具に要求される特性として、耐引っかき性、防曇性、フィット性、コストパフォーマンスなどが挙げられる。特に、建設現場などの苛酷な環境で使用される保護具は作業中に傷が付きやすく、保護具の作業性、安全性などが低下し、外観も容易に劣化する。そのため、耐引っかき性の向上を目的として、保護具の表面にハードコート処理が行われている。   Protective glasses, eye protection such as goggles, respirators such as face shields, dust masks, gas masks, and sound protection such as earmuffs protect the worker from danger and improve workability. It is desirable to be good and comfortable to wear. Properties required for such protective equipment include scratch resistance, anti-fogging properties, fit properties, cost performance, and the like. In particular, a protective device used in a harsh environment such as a construction site is easily damaged during work, the workability and safety of the protective device are lowered, and the appearance is easily deteriorated. Therefore, a hard coat process is performed on the surface of the protective equipment for the purpose of improving scratch resistance.

米国特許第5104929号および米国特許第7074463号には、光硬化性シランカップリング剤で改質されたSiOナノ粒子を含むハードコート材料が記載されている。 U.S. Patent No. 5104929 and US Patent No. 7074463, a hard coat material comprising SiO 2 nanoparticles modified with photocurable silane coupling agent.

ハードコートの表面に防汚性を付与することに対する強い要望もある。米国特許第7718264号および米国特許出願公開第2008/0124555号には、ヘキサフルオロプロピレンオキシド部位を有するフッ素化合物を添加した重合性組成物を硬化して得られる、防汚性を有し洗浄が容易な表面を有するハードコート材料が記載されている。   There is also a strong desire to impart antifouling properties to the hard coat surface. U.S. Pat. No. 7,718,264 and U.S. Patent Application Publication No. 2008/0124555 disclose antifouling property and easy cleaning that are obtained by curing a polymerizable composition to which a fluorine compound having a hexafluoropropylene oxide moiety is added. A hard coat material having a smooth surface is described.

米国特許第5104929号明細書US Pat. No. 5,104,929 米国特許第7074463号明細書US Pat. No. 7,074,463 米国特許第7718264号明細書U.S. Pat. No. 7,718,264 米国特許出願公開第2008/0124555号明細書US Patent Application Publication No. 2008/0124555

保護具の耐久性をより高めることが依然として望まれている。したがって、本開示の目的は、耐引っかき性に優れた保護具を提供することにある。   There is still a desire to increase the durability of the protective equipment. Accordingly, an object of the present disclosure is to provide a protective device having excellent scratch resistance.

本開示の一実施形態によれば、第1の表面を有する基材、および前記基材の第1の表面の上に配置されたハードコート層を含む保護具であって、前記ハードコート層がナノ粒子の混合物およびバインダーを含み、前記ナノ粒子は前記ハードコート層の全質量の40質量%〜95質量%を構成し、前記ナノ粒子の10質量%〜50質量%は2nm〜200nmの範囲の平均粒径を有し、前記ナノ粒子の50質量%〜90質量%は60nm〜400nmの範囲の平均粒径を有し、60nm〜400nmの範囲の平均粒径を有するナノ粒子の平均粒径と2nm〜200nmの範囲の平均粒径を有するナノ粒子の平均粒径の比が、2:1〜200:1の範囲である、保護具が提供される。   According to one embodiment of the present disclosure, a protective device including a base material having a first surface and a hard coat layer disposed on the first surface of the base material, wherein the hard coat layer is Comprising a mixture of nanoparticles and a binder, wherein the nanoparticles constitute 40% to 95% by weight of the total weight of the hard coat layer, and 10% to 50% by weight of the nanoparticles range from 2 nm to 200 nm. Having an average particle size, wherein 50% to 90% by weight of the nanoparticles have an average particle size in the range of 60 nm to 400 nm, and an average particle size of nanoparticles having an average particle size in the range of 60 nm to 400 nm; A protective device is provided wherein the ratio of the average particle size of the nanoparticles having an average particle size in the range of 2 nm to 200 nm is in the range of 2: 1 to 200: 1.

ナノ粒子が高充填されたハードコートをポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン(PP)などの様々な基材の表面に有する本開示の保護具は、光学的透明性を保ちつつ、優れた耐引っかき性と耐衝撃性の両方を示すため、長期にわたって保護具の性能を低下させずに使用することができる。   The protective device of the present disclosure having a hard coat highly filled with nanoparticles on the surface of various substrates such as polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP), etc. Since it exhibits both excellent scratch resistance and impact resistance while maintaining its mechanical transparency, it can be used for a long time without deteriorating the performance of the protective equipment.

なお、上述の記載は、本発明の全ての実施形態および本発明に関する全ての利点を開示したものとみなしてはならない。   The above description should not be regarded as disclosing all the embodiments of the present invention and all the advantages related to the present invention.

いくつかの粒径の組み合わせ(小さな粒子の群/大きな粒子の群)について、小さな粒子の群と大きな粒子の群の質量比と充填率の間のシミュレーション結果を示すグラフである。6 is a graph showing simulation results between mass ratios and packing ratios of small particle groups and large particle groups for several particle size combinations (small particle groups / large particle groups). 本開示の一実施形態である顔面および頭部を保護するフェイスシールドである。It is a face shield which protects the face and head which are one embodiment of this indication. 本開示の一実施形態である防毒マスクである。It is a gas mask which is one embodiment of this indication. 本開示の一実施形態であるイヤーマフである。It is an earmuff which is one embodiment of this indication. 実施例で用いたスチールウール摩耗抵抗試験装置の模式図である。It is a schematic diagram of the steel wool abrasion resistance test apparatus used in the Example. 実施例で用いた砂落とし摩耗抵抗試験装置の模式図である。It is a schematic diagram of the sand dropping abrasion resistance test apparatus used in the Example.

以下、本発明の代表的な実施形態を例示する目的でより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail for the purpose of illustrating representative embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to these embodiments.

本開示において、「(メタ)アクリル」とは「アクリルまたはメタクリル」を意味し、「(メタ)アクリレート」とは「アクリレートまたはメタクリレート」を意味する。   In the present disclosure, “(meth) acryl” means “acryl or methacryl”, and “(meth) acrylate” means “acrylate or methacrylate”.

本開示の一実施形態に係る保護具は、第1の表面を有する基材、基材の第1の表面の上に配置された、ナノ粒子の混合物およびバインダーを含むハードコート層を含む。   A protector according to an embodiment of the present disclosure includes a substrate having a first surface, a hard coat layer including a mixture of nanoparticles and a binder disposed on the first surface of the substrate.

ハードコート層に含まれる代表的なバインダーとして、硬化性モノマーおよび/または硬化性オリゴマーを重合することで得られる樹脂、ゾルゲルガラスを重合することで得られる樹脂などが挙げられる。より具体的な樹脂の例として、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、およびポリビニルアルコールが挙げられる。さらに、硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマーは、本技術分野において既知の硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマーから選択することができ、2種以上の硬化性モノマーの混合物、2種以上の硬化性オリゴマーの混合物、または1または2種以上の硬化性モノマーと1または2種以上の硬化性オリゴマーの混合物を使用してもよい。いくつかの実施形態では、樹脂として、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート(例えば、サートマー社(Sartomer Company,Exton,PA)から商品名「SR399」として入手可能)、ペンタエリスリトールトリアクリレートイソホロンジイソシアネート(IPDI)(例えば、日本化薬株式会社(日本、東京)から商品名「UX−5000」として入手可能)、ウレタンアクリレート(例えば、日本合成化学工業株式会社(日本、大阪)から商品名「UV1700B」および商品名「UB6300B」として入手可能)、トリメチルヒドロキシルジイソシアネート/ヒドロキシエチルアクリレート(TMHDI/HEA、例えば、ダイセル・サイテック株式会社(日本、東京)から商品名「Ebecryl 4858」として入手可能)、ポリエチレンオキシド(PEO)改質ビス−Aジアクリレート(例えば、日本化薬株式会社(日本、東京)から商品名「R551」として入手可能)、PEO改質ビス−Aエポキシアクリレート(例えば、共栄社化学株式会社(日本、大阪)から商品名「3002M」として入手可能)、シラン系UV硬化性樹脂(例えば、ナガセケムテックス株式会社(日本、大阪)から商品名「SK501M」として入手可能)、および2−フェノキシエチルメタクリレート(例えば、サートマー社から商品名「SR340」として入手可能);およびこれらの混合物を用いて重合したものが挙げられる。例えば、約1.0質量%〜約20質量%の範囲の2−フェノキシエチルメタクリレートを使用することで、ポリカーボネートへの接着性の向上が観察されている。二官能性樹脂(例えば、PEO改質ビス−Aジアクリレート「R551」)およびトリメチルヒドロキシルジイソシアネート/ヒドロキシエチルアクリレート(TMHDI/HEA)(例えば、ダイセル・サイテック株式会社から商品名「Ebecryl 4858」として入手可能)を使用することで、ハードコートの硬度、耐衝撃性、および柔軟性が同時に向上することが観察されている。   Typical binders contained in the hard coat layer include resins obtained by polymerizing curable monomers and / or curable oligomers, resins obtained by polymerizing sol-gel glass, and the like. More specific examples of the resin include acrylic resin, urethane resin, epoxy resin, phenol resin, and polyvinyl alcohol. Furthermore, the curable monomer or curable oligomer can be selected from curable monomers or curable oligomers known in the art, and a mixture of two or more curable monomers, a mixture of two or more curable oligomers. Alternatively, a mixture of one or more curable monomers and one or more curable oligomers may be used. In some embodiments, the resin includes dipentaerythritol pentaacrylate (eg, available from Sartomer Company, Exton, Pa. Under the trade designation “SR399”), pentaerythritol triacrylate isophorone diisocyanate (IPDI) (eg, , Available from Nippon Kayaku Co., Ltd. (Tokyo, Japan) as trade name “UX-5000”), urethane acrylate (for example, trade name “UV1700B” and trade name “from Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd., Osaka, Japan)” UB6300B "), trimethylhydroxyl diisocyanate / hydroxyethyl acrylate (TMHDI / HEA, for example, trade name" Ebecryl 4 "from Daicel Cytec Co., Ltd., Tokyo, Japan) 858 ", polyethylene oxide (PEO) modified bis-A diacrylate (available from Nippon Kayaku Co., Ltd. (Tokyo, Japan) as trade name" R551 "), PEO modified bis-A epoxy Acrylate (for example, available as trade name “3002M” from Kyoeisha Chemical Co., Ltd. (Osaka, Japan)), silane-based UV curable resin (eg, trade name “SK501M” from Nagase ChemteX Corporation (Osaka, Japan)) Available), and 2-phenoxyethyl methacrylate (for example, available from Sartomer under the trade designation “SR340”); and those polymerized using mixtures thereof. For example, using 2-phenoxyethyl methacrylate in the range of about 1.0% to about 20% by weight has been observed to improve adhesion to polycarbonate. Bifunctional resins (eg PEO-modified bis-A diacrylate “R551”) and trimethylhydroxyl diisocyanate / hydroxyethyl acrylate (TMHDI / HEA) (eg available from Daicel Cytec Co., Ltd. under the trade name “Ebecryl 4858”) ) Has been observed to simultaneously improve the hardness, impact resistance and flexibility of the hard coat.

ハードコート層のバインダーの量は、典型的には、ハードコート層の全質量の約5質量%〜約60質量%、いくつかの実施形態では、約10質量%〜約40質量%、または約15質量%〜約30質量%である。本開示によれば、バインダーの量が比較的少なくてもハードコート層を形成することができる。   The amount of binder in the hardcoat layer is typically from about 5% to about 60% by weight of the total weight of the hardcoat layer, in some embodiments from about 10% to about 40%, or about 15 mass% to about 30 mass%. According to the present disclosure, the hard coat layer can be formed even if the amount of the binder is relatively small.

必要に応じて、ハードコート層は他の硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマーでさらに硬化されていてもよい。代表的な硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマーとしては、(a)1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,6−へキサンジオールモノアクリレートモノメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、アルコキシ化脂肪族ジアクリレート、アルコキシ化シクロヘキサンジメタノールジアクリレート、アルコキシ化ヘキサンジオールジアクリレート、アルコキシ化ネオペンチルグリコールジアクリレート、カプロラクトン改質ネオペンチルグリコールヒドロキシピバレートジアクリレート、カプロラクトン改質ネオペンチルグリコールヒドロキシピバレートジアクリレート、シクロヘキサンジメタノールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、エトキシ化(10)ビスフェノールAジアクリレート、エトキシ化(3)ビスフェノールAジアクリレート、エトキシ化(30)ビスフェノールAジアクリレート、エトキシ化(4)ビスフェノールAジアクリレート、ヒドロキシピバルアルデヒド改質トリメチロールプロパンジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール(200)ジアクリレート、ポリエチレングリコール(400)ジアクリレート、ポリエチレングリコール(600)ジアクリレート、プロポキシ化ネオペンチルグリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレートなどの(メタ)アクリル基を2つ有する化合物;(b)グリセロールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化トリアクリレート(例えば、エトキシ化(3)トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化(6)トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化(9)トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化(20)トリメチロールプロパントリアクリレートなど)、ペンタエリスリトールトリアクリレート、プロポキシ化トリアクリレート(例えば、プロポキシ化(3)グリセリルトリアクリレート、プロポキシ化(5.5)グリセリルトリアクリレート、プロポキシ化(3)トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化(6)トリメチロールプロパントリアクリレートなど)、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリアクリレートなどの(メタ)アクリル基を3つ有する化合物;(c)ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、エトキシ化(4)ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、カプロラクトン改質ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートなどの(メタ)アクリル基を4つ以上有する化合物;(d)例えば、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレートなどのオリゴマー(メタ)アクリル化合物;上記のポリアクリルアミド類似体;およびこれらの組み合わせからなる群から選択される多官能性(メタ)アクリルモノマーおよび多官能性(メタ)アクリルオリゴマーが挙げられる。このような化合物は市販されており、少なくともいくつかは、例えば、サートマー社、UCB Chemicals Corporation(Smyrna,GA)、アルドリッチ社(Aldrich Chemical Company,Milwaukee,WI)などから入手可能である。他の有用な(メタ)アクリレートとしては、例えば米国特許第4262072号で報告されるようなヒダントイン部分含有ポリ(メタ)アクリレートが挙げられる。   If necessary, the hard coat layer may be further cured with another curable monomer or curable oligomer. Typical curable monomers or curable oligomers include (a) 1,3-butylene glycol diacrylate, 1,4-butanediol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, and 1,6-hexanediol. Monoacrylate monomethacrylate, ethylene glycol diacrylate, alkoxylated aliphatic diacrylate, alkoxylated cyclohexanedimethanol diacrylate, alkoxylated hexanediol diacrylate, alkoxylated neopentyl glycol diacrylate, caprolactone modified neopentyl glycol hydroxypivalate di Acrylate, caprolactone modified neopentyl glycol hydroxypivalate diacrylate, cyclohexanedimethanol diacrylate, diethyleneglycol Diacrylate, dipropylene glycol diacrylate, ethoxylated (10) bisphenol A diacrylate, ethoxylated (3) bisphenol A diacrylate, ethoxylated (30) bisphenol A diacrylate, ethoxylated (4) bisphenol A diacrylate, hydroxy Pivalaldehyde-modified trimethylolpropane diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, polyethylene glycol (200) diacrylate, polyethylene glycol (400) diacrylate, polyethylene glycol (600) diacrylate, propoxylated neopentyl glycol diacrylate, tetra Ethylene glycol diacrylate, tricyclodecane dimethanol diacrylate, triethylene glycol diacrylate (B) glycerol triacrylate, trimethylolpropane triacrylate, ethoxylated triacrylate (eg ethoxylated (3) trimethylolpropane triacrylate) Ethoxylated (6) trimethylolpropane triacrylate, ethoxylated (9) trimethylolpropane triacrylate, ethoxylated (20) trimethylolpropane triacrylate, etc.), pentaerythritol triacrylate, propoxylated triacrylate (eg propoxylated) (3) Glyceryl triacrylate, propoxylated (5.5) Glyceryl triacrylate, propoxylated (3) Trimethylolpropane triacrylate, propylene Compounds having three (meth) acrylic groups such as ropoxylated (6) trimethylolpropane triacrylate), trimethylolpropane triacrylate, tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate triacrylate; (c) ditrimethylolpropanetetra Acrylate, dipentaerythritol pentaacrylate, ethoxylated (4) compound having four or more (meth) acrylic groups such as pentaerythritol tetraacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, caprolactone modified dipentaerythritol hexaacrylate; (d) Oligomeric (meth) acrylic compounds such as urethane acrylate, polyester acrylate, epoxy acrylate; the above polyacrylamide analogues; and this Include polyfunctional (meth) acrylic monomers and polyfunctional (meth) acrylate oligomer selected from the group consisting of. Such compounds are commercially available, and at least some are available from, for example, Sartomer, UCB Chemicals Corporation (Smyrna, GA), Aldrich Chemical Company, Milwaukee, Wis. Other useful (meth) acrylates include hydantoin moiety-containing poly (meth) acrylates as reported, for example, in US Pat. No. 4,262,072.

好ましい硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマーは、少なくとも3つの(メタ)アクリル基を含む。好ましい市販の硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマーは、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)(商品名「SR351」)、ペンタエリスリトールトリ/テトラアクリレート(PETA)(商品名「SR444」および「SR295」)、およびジペンタエリスリトールペンタアクリレート(商品名「SR399」)などのサートマー社から入手可能なものが挙げられる。さらには、PETAと2−フェノキシエチルアクリレート(PEA)の混合物などの、多官能性(メタ)アクリレートと単官能性(メタ)アクリレートの混合物も使用することができる。   Preferred curable monomers or curable oligomers contain at least three (meth) acrylic groups. Preferred commercially available curable monomers or curable oligomers are trimethylolpropane triacrylate (TMPTA) (trade name “SR351”), pentaerythritol tri / tetraacrylate (PETA) (trade names “SR444” and “SR295”), and Examples thereof include dipentaerythritol pentaacrylate (trade name “SR399”) available from Sartomer. Furthermore, a mixture of polyfunctional (meth) acrylate and monofunctional (meth) acrylate, such as a mixture of PETA and 2-phenoxyethyl acrylate (PEA), can also be used.

ハードコート層に含まれるナノ粒子の混合物は、ハードコート層の全質量の約40質量%〜約95質量%を構成し、いくつかの実施形態では、ハードコート層の全質量の約60質量%〜約90質量%、さらには約70質量%〜約85質量%を構成する。ナノ粒子の混合物は、約2nm〜約200nmの範囲の平均粒径を有するナノ粒子(以下、小さな粒子の群または第1のナノ粒子群ともいう)を約10質量%〜約50質量%、および約60nm〜約400nmの範囲の平均粒径を有するナノ粒子(以下、大きな粒子の群または第2のナノ粒子群ともいう)を約50質量%〜約90質量%含む。例えば、ナノ粒子の混合物は、平均粒径約2nm〜約200nmの第1のナノ粒子群および平均粒径約60nm〜約400nmの第2のナノ粒子群を約10:90〜約50:50の質量比で混合して得ることができる。   The mixture of nanoparticles included in the hardcoat layer comprises about 40% to about 95% by weight of the total weight of the hardcoat layer, and in some embodiments, about 60% by weight of the total weight of the hardcoat layer. To about 90% by weight, or even about 70% to about 85% by weight. The mixture of nanoparticles comprises about 10% to about 50% by weight of nanoparticles having an average particle size in the range of about 2 nm to about 200 nm (hereinafter also referred to as a group of small particles or a first group of nanoparticles), and About 50% by mass to about 90% by mass of nanoparticles having an average particle size in the range of about 60 nm to about 400 nm (hereinafter also referred to as a group of large particles or a second group of nanoparticles). For example, the mixture of nanoparticles may comprise a first group of nanoparticles having an average particle size of about 2 nm to about 200 nm and a second group of nanoparticles having an average particle size of about 60 nm to about 400 nm of about 10:90 to about 50:50. It can be obtained by mixing at a mass ratio.

ナノ粒子の平均粒径は、本技術分野において一般的に用いられる技術を使用して、透過電子顕微鏡(TEM)で測定することができる。ナノ粒子の平均粒径の測定において、ゾル試料を、メッシュのレース状炭素(Ted Pella Inc.(Redding,CA)から入手可能)の上面に超薄炭素基材を有する400メッシュの銅TEM格子に滴下することで、TEM画像用のゾル試料を調製することができる。液滴の一部を、濾紙とともに格子の側部または底部に接触させることにより除去することができる。ゾルの溶媒の残りは加熱するかまたは室温で放置して除去することができる。これにより、超薄炭素基材上に粒子を残し、基材からの干渉を最小にして画像化することができる。次に、TEM画像を格子全域にわたる多くの位置で記録することができる。500〜1000個の粒子の粒径測定を可能にするのに十分な画像を記録する。次に、ナノ粒子の平均粒径を、各試料における粒径測定値に基づいて計算することができる。TEM画像は、300KVで動作する(LaB源使用)高分解能透過電子顕微鏡(株式会社日立ハイテクノロジーズより商品名「Hitachi H−9000」として入手可能)を使用して得ることができる。画像は、カメラ(例えば、Gatan,Inc.(Pleasanton,CA)から商品名「GATAN ULTRASCAN CCD」として入手可能:モデル番号895、2k×2kチップ)を使用して記録することができる。画像は5万倍および10万倍の倍率で撮ることができる。いくつかの試料において、画像は30万倍の倍率で撮ることができる。 The average particle size of the nanoparticles can be measured with a transmission electron microscope (TEM) using techniques commonly used in the art. In measuring the average particle size of the nanoparticles, the sol sample was placed on a 400 mesh copper TEM grid with an ultra-thin carbon substrate on top of mesh lacey carbon (available from Ted Pella Inc. (Redding, Calif.)). By dripping, a sol sample for a TEM image can be prepared. Some of the droplets can be removed by contacting the side or bottom of the grid with the filter paper. The remainder of the sol solvent can be removed by heating or standing at room temperature. Thereby, particles can be left on the ultrathin carbon substrate, and imaging can be performed with the minimum interference from the substrate. The TEM image can then be recorded at a number of locations across the grating. Enough images are recorded to allow particle size measurements of 500-1000 particles. The average particle size of the nanoparticles can then be calculated based on the measured particle size in each sample. The TEM image can be obtained using a high-resolution transmission electron microscope (available under the trade name “Hitachi H-9000” from Hitachi High-Technologies Corporation) operating at 300 KV (using a LaB 6 source). The images can be recorded using a camera (eg, available from Gatan, Inc. (Pleasanton, Calif.) Under the trade name “GATAN ULTRASCAN CCD”: model number 895, 2k × 2k chip). Images can be taken at 50,000x and 100,000x magnifications. In some samples, images can be taken at a magnification of 300,000 times.

典型的には、ナノ粒子は無機粒子である。無機粒子の例としては、アルミナ、酸化スズ、酸化アンチモン、シリカ(SiO、SiO)、ジルコニア、チタニア、フェライトなどの無機酸化物、これらの混合物、またはこれらの混合酸化物;金属バナジン酸塩、金属タングステン酸塩、金属リン酸塩、金属硝酸塩、金属硫酸塩、および金属カーバイドなどが挙げられる。無機酸化物ナノ粒子として、無機酸化物ゾルを使用することができる。例えば、シリカナノ粒子の場合、水ガラス(ケイ酸ナトリウム溶液)を出発原料として得られるシリカゾルを使用することができる。水ガラスから得られるシリカゾルは製造条件によっては非常に狭い粒径分布を有することから、このようなシリカゾルを用いると、ハードコート層におけるナノ粒子の充填率をより正確に制御して、所望の特性を有するハードコート層を得ることができる。 Typically, the nanoparticles are inorganic particles. Examples of the inorganic particles include alumina, tin oxide, antimony oxide, silica (SiO, SiO 2 ), zirconia, titania, ferrite and other inorganic oxides, a mixture thereof, or a mixed oxide thereof; metal vanadate, Examples thereof include metal tungstate, metal phosphate, metal nitrate, metal sulfate, and metal carbide. An inorganic oxide sol can be used as the inorganic oxide nanoparticles. For example, in the case of silica nanoparticles, silica sol obtained using water glass (sodium silicate solution) as a starting material can be used. Since silica sol obtained from water glass has a very narrow particle size distribution depending on the production conditions, the use of such silica sol can control the filling rate of nanoparticles in the hard coat layer more accurately, and can achieve desired characteristics. Can be obtained.

小さな粒子の群の平均粒径は、約2nm〜約200nmの範囲である。好ましくは、約2nm〜約150nm、約3nm〜約120nm、または約5nm〜約100nmである。大きな粒子の群の平均粒径は、約60nm〜約400nmの範囲である。好ましくは、約65nm〜約350nm、約70nm〜約300nm、または約75nm〜約200nmである。   The average particle size of the group of small particles ranges from about 2 nm to about 200 nm. Preferably, it is about 2 nm to about 150 nm, about 3 nm to about 120 nm, or about 5 nm to about 100 nm. The average particle size of the large group of particles ranges from about 60 nm to about 400 nm. Preferably, it is about 65 nm to about 350 nm, about 70 nm to about 300 nm, or about 75 nm to about 200 nm.

ナノ粒子の混合物は、少なくとも2つの異なるナノ粒子の粒径分布を含む。ナノ粒子の混合物の粒径分布が、小さな粒子の群の平均粒径および大きな粒子の群の平均粒径をピークとする二峰性または多峰性を示してもよい。粒径分布以外にも、ナノ粒子は、(例えば、組成的に、表面改質されているか表面改質されていないなど)同じであっても異なっていてもよい。いくつかの実施形態では、約2nm〜約200nmの範囲の平均粒径を有するナノ粒子の平均粒径と、約60nm〜約400nmの範囲の平均粒径を有するナノ粒子の平均粒径の比は、2:1〜200:1の範囲であり、いくつかの実施形態では、2.5:1〜100:1、または2.5:1〜25:1の範囲である。好ましい平均粒径の組み合わせの例としては、5nm/190nm、5nm/75nm、20nm/190nm、5nm/20nm、20nm/75nm、75nm/190nm、または5nm/20nm/190nmの組み合わせが挙げられる。サイズが異なるナノ粒子の混合物を使用することで、大量のナノ粒子をハードコート層に充填して、ハードコート層の硬度を高めることができる。   The mixture of nanoparticles comprises a particle size distribution of at least two different nanoparticles. The particle size distribution of the mixture of nanoparticles may exhibit bimodality or multimodality that peaks at the average particle size of the group of small particles and the average particle size of the group of large particles. In addition to the particle size distribution, the nanoparticles may be the same or different (eg, compositionally surface modified or not surface modified). In some embodiments, the ratio of the average particle size of nanoparticles having an average particle size in the range of about 2 nm to about 200 nm and the average particle size of nanoparticles having an average particle size in the range of about 60 nm to about 400 nm is 2: 1 to 200: 1, and in some embodiments 2.5: 1 to 100: 1, or 2.5: 1 to 25: 1. Examples of preferable combinations of average particle diameters include 5 nm / 190 nm, 5 nm / 75 nm, 20 nm / 190 nm, 5 nm / 20 nm, 20 nm / 75 nm, 75 nm / 190 nm, or 5 nm / 20 nm / 190 nm. By using a mixture of nanoparticles having different sizes, it is possible to fill the hard coat layer with a large amount of nanoparticles and increase the hardness of the hard coat layer.

また、例えば、ナノ粒子のタイプ、量、サイズ、および比率を選択することにより、透明性(ヘイズなど)および硬度を変化させることができる。いくつかの実施形態では、望ましい透明性および硬度を併せ持つハードコート層を得ることができる。   Further, for example, by selecting the type, amount, size, and ratio of the nanoparticles, the transparency (such as haze) and hardness can be changed. In some embodiments, a hardcoat layer that combines the desired transparency and hardness can be obtained.

小さな粒子の群と大きな粒子の群との質量比(%)は、使用される粒径または使用される粒径の組み合わせに応じて選択することができる。好ましい質量比は、商品名「CALVOLD2」として入手できるソフトウェアを使用して、使用される粒径または使用される粒径の組み合わせに応じて選択することが可能であり、例えば、粒径の組み合わせ(小さな粒子の群/大きな粒子の群)に関する小さな粒子の群と大きな粒子の群の質量比と充填率の間のシミュレーションに基づいて選択することができる(”Verification of a Model for Estimating the Void Fraction in a Three−Component Randomly Packed Bed,” M.Suzuki and T.Oshima:Powder Technol.,43,147−153(1985)も参照のこと)。シミュレーション結果が図1に示されている。このシミュレーションによれば、5nm/190nmの組み合わせにおいて質量比(小さな粒子の群:大きな粒子の群)が約45:55〜約13:87または約40:60〜約15:85であり;5nm/75nmの組み合わせにおいて質量比が約45:55〜約10:90または35:65〜約15:85であり;20nm/190nmの組み合わせにおいて質量比が約45:55〜約10:90であり;5nm/20nmの組み合わせにおいて質量比が約50:50〜約20:80であり;20nm/75nmの組み合わせにおいて質量比が約50:50〜約22:78であり;75nm/190nmの組み合わせにおいて質量比が約50:50〜約27:73であることが好ましい。   The mass ratio (%) between the group of small particles and the group of large particles can be selected depending on the particle size used or a combination of particle sizes used. The preferred mass ratio can be selected according to the particle size used or a combination of particle sizes used, using software available under the trade name “CALVOLD2”, for example, a combination of particle sizes ( Selection of the model for Estimating the Void Fraction in can be selected based on simulations between the mass ratio of small particle groups and large particle groups and the packing factor for small particle groups / large particle groups) a Three-Component Randomly Packed Bed, "See also M. Suzuki and T. Shima: Powder Technol., 43, 147-153 (1985)). The simulation result is shown in FIG. According to this simulation, the mass ratio (small particle group: large particle group) is about 45:55 to about 13:87 or about 40:60 to about 15:85 at a combination of 5 nm / 190 nm; The mass ratio is about 45:55 to about 10:90 or 35:65 to about 15:85 in the 75 nm combination; the mass ratio is about 45:55 to about 10:90 in the 20 nm / 190 nm combination; 5 nm The mass ratio is about 50:50 to about 20:80 for the combination of 20 nm / 20 nm; the mass ratio is about 50:50 to about 22:78 for the combination of 20 nm / 75 nm; Preferably from about 50:50 to about 27:73.

いくつかの実施形態では、粒径およびナノ粒子の好ましい組み合わせを使用することで、ハードコート層に充填されるナノ粒子の量を増やすことができ、得られるハードコート層の透明性および硬度を調整することができる。   In some embodiments, the preferred combination of particle size and nanoparticles can be used to increase the amount of nanoparticles that fill the hardcoat layer and adjust the transparency and hardness of the resulting hardcoat layer can do.

ハードコート層の厚さは、一般に、約80nm〜約30μm(いくつかの実施形態では、約200nm〜約20μm、または約1μm〜約10μm)の範囲であるが、これらの範囲を外れた厚さであっても有用に使用できる場合がある。異なるサイズのナノ粒子の混合物を使用することで、より厚みがあり、より硬度の高いハードコート層を得ることができる場合がある。   The thickness of the hard coat layer is generally in the range of about 80 nm to about 30 μm (in some embodiments, about 200 nm to about 20 μm, or about 1 μm to about 10 μm), but thicknesses outside these ranges Even in some cases, it can be usefully used. By using a mixture of nanoparticles of different sizes, it may be possible to obtain a hard coat layer that is thicker and harder.

必要に応じて、表面処理剤を用いてナノ粒子の表面を改質してもよい。一般に、表面処理剤は、(共有結合、イオン結合、または強い物理吸着を介して)粒子表面に結合する第1の末端と、粒子に樹脂との相溶性を付与しおよび/または硬化中に樹脂と反応する第2の末端とを有する。表面処理剤の例としては、アルコール、アミン、カルボン酸、スルホン酸、ホスホン酸、シラン、およびチタネートが挙げられる。好ましいタイプの表面処理剤は、ナノ粒子表面の化学的性質によりある程度は決定される。シリカおよび他のケイ酸質フィラーをナノ粒子として用いる場合はシランが好ましい。金属酸化物においては、シランおよびカルボン酸が好ましい。表面改質は、硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマーとの混合前、混合中、または混合後のいずれかで行うことができる。シランが用いられる場合、シランとナノ粒子表面との反応は、硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマーと混合する前に行われるのが好ましい。表面処理剤の必要量は、ナノ粒子の粒径およびタイプ、表面処理剤の分子量およびタイプなどのいくつかの要因によって決まる。一般に、おおよそ一層の表面処理剤層が粒子の表面に付着するのが好ましい。必要とされる付着手順または反応条件もまた、使用する表面処理剤によって決まる。シランを用いる場合、酸性条件または塩基性条件下、高温で約1時間〜約24時間表面処理するのが好ましい。カルボン酸などの表面処理剤では、通常、高温や長時間を必要としない。   If necessary, the surface of the nanoparticles may be modified using a surface treatment agent. Generally, the surface treatment agent is a first end that binds to the particle surface (via covalent bonds, ionic bonds, or strong physisorption), renders the particles compatible with the resin, and / or is resin during curing. And a second end that reacts with. Examples of surface treating agents include alcohols, amines, carboxylic acids, sulfonic acids, phosphonic acids, silanes, and titanates. The preferred type of surface treatment is determined in part by the chemistry of the nanoparticle surface. Silane is preferred when silica and other siliceous fillers are used as the nanoparticles. In the metal oxide, silane and carboxylic acid are preferable. The surface modification can be performed either before, during, or after mixing with the curable monomer or curable oligomer. When silane is used, the reaction between the silane and the nanoparticle surface is preferably performed before mixing with the curable monomer or curable oligomer. The required amount of surface treatment agent depends on several factors such as the particle size and type of the nanoparticles, the molecular weight and type of the surface treatment agent. In general, it is preferred that approximately one surface treatment agent layer adhere to the surface of the particles. The required deposition procedure or reaction conditions also depend on the surface treatment used. When silane is used, the surface treatment is preferably carried out at high temperature for about 1 hour to about 24 hours under acidic or basic conditions. Surface treatment agents such as carboxylic acids usually do not require high temperatures and long time.

表面処理剤の代表例としては、例えば、イソオクチルトリメトキシシラン、ポリアルキレンオキシドアルコキシシラン(例えば、Momentive Specialty Chemicals,Inc.(Columbus,OH)から商品名「SILQUEST A1230」として入手可能)、N−(3−トリエトキシシリルプロピル)メトキシエトキシエトキシエチルカルバメート、3−(メタクリロイルオキシ)プロピルトリメトキシシラン(例えば、Alfa Aesar(Ward Hill,MA)から商品名「SILQUEST A174」として入手可能)、3−(アクリロイルオキシ)プロピルトリメトキシシラン、3−(メタクリロイルオキシ)プロピルトリエトキシシラン、3−(メタクリロイルオキシ)プロピルメチルジメトキシシラン、3−(アクリロイルオキシ)プロピルメチルジメトキシシラン、3−(メタクリロイルオキシ)プロピルジメチルエトキシシラン、3−(メタクリロイルオキシ)プロピルジメチルエトキシシラン、ビニルジメチルエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、n−オクチルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ビニルメチルジアセトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリフェノキシシラン、ビニルトリ(t−ブトキシ)シラン、ビニルトリ(イソブトキシ)シラン、ビニルトリイソプロペノキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、スチリルエチルトリメトキシシラン、メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、アクリル酸、メタクリル酸、オレイン酸、ステアリン酸、ドデカン酸、2−[2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ]酢酸(MEEAA)、β−カルボキシエチルアクリレート、2−(2−メトキシエトキシ)酢酸、メトキシフェニル酢酸などの化合物およびこれらの混合物が挙げられる。   Representative examples of the surface treatment agent include, for example, isooctyltrimethoxysilane, polyalkylene oxide alkoxysilane (for example, available from Momentive Specialty Chemicals, Inc. (Columbus, OH) under the trade name “SILQUEST A1230”), N— (3-triethoxysilylpropyl) methoxyethoxyethoxyethyl carbamate, 3- (methacryloyloxy) propyltrimethoxysilane (available from Alfa Aesar (Ward Hill, Mass.) Under the trade designation “SILQUEST A174”), 3- ( Acryloyloxy) propyltrimethoxysilane, 3- (methacryloyloxy) propyltriethoxysilane, 3- (methacryloyloxy) propylme Rudimethoxysilane, 3- (acryloyloxy) propylmethyldimethoxysilane, 3- (methacryloyloxy) propyldimethylethoxysilane, 3- (methacryloyloxy) propyldimethylethoxysilane, vinyldimethylethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, n-octyl Trimethoxysilane, dodecyltrimethoxysilane, octadecyltrimethoxysilane, propyltrimethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, vinylmethyldiacetoxysilane, vinylmethyldiethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltriisopropoxy Silane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriphenoxysilane, vinyltri (t-butoxy) silane, vinyltri (isobutoxy) Silane, vinyltriisopropenoxysilane, vinyltris (2-methoxyethoxy) silane, styrylethyltrimethoxysilane, mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, acrylic acid, methacrylic acid, oleic acid, stearin Compounds such as acid, dodecanoic acid, 2- [2- (2-methoxyethoxy) ethoxy] acetic acid (MEEAA), β-carboxyethyl acrylate, 2- (2-methoxyethoxy) acetic acid, methoxyphenylacetic acid, and mixtures thereof. Can be mentioned.

必要に応じて、ハードコート層のバインダーは、紫外線吸収剤、防汚剤、防曇剤、レベリング剤、紫外線反射剤、静電気防止剤など、または洗浄容易化機能を付加する他の薬剤などの既知の添加剤をさらに含んでもよい。   If necessary, the binder of the hard coat layer is a known UV absorber, antifouling agent, antifogging agent, leveling agent, UV reflecting agent, antistatic agent, or other agents that add a cleaning facilitating function. These additives may be further included.

ある実施形態では、紫外線吸収剤がハードコート層のバインダーに含まれる。紫外線吸収剤を用いたハードコート層は透明な基材に好適に適用でき、例えば、着用者の目を紫外線から保護する目の保護具を提供することができる。紫外線吸収剤は硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマーと混合することができる。紫外線吸収剤として公知のものが使用でき、例えば、ベンゾフェノン系(例えば、BASF AGから商品名「Uvinul 3050」として入手可能)、ベンゾトリアゾール系(例えば、BASF AGから商品名「Tinuvin 928」として入手可能)、トリアジン系(例えば、BASF AGから商品名「Tinuvin 1577」として入手可能)、サリチレート系、ジフェニルアクリレート系、シアノアクリレート系などの紫外線吸収剤、およびヒンダードアミン光安定化剤(HALS)(例えば、BASF AGから商品名「Tinuvin 292」として入手可能)を使用することができる。公知の紫外線吸収剤とヒンダードアミン光安定化剤を組み合わせて使用することにより、それぞれ単独で使用したときと比べてハードコート層の紫外線吸収性をより高めることもできる。   In some embodiments, an ultraviolet absorber is included in the hard coat layer binder. A hard coat layer using an ultraviolet absorber can be suitably applied to a transparent substrate, and can provide, for example, an eye protector that protects a wearer's eyes from ultraviolet rays. The ultraviolet absorber can be mixed with a curable monomer or a curable oligomer. Known ultraviolet absorbers can be used, for example, benzophenone (for example, available under the trade name “Uvinul 3050” from BASF AG), benzotriazole (eg, available under the trade name “Tinvin 928” from BASF AG) ), Triazine-based (for example, available from BASF AG under the trade name “Tinuvin 1577”), salicylate-based, diphenylacrylate-based, cyanoacrylate-based UV absorbers, and hindered amine light stabilizers (HALS) (for example, BASF) (Available from AG under the trade name “Tinvin 292”). By using a combination of a known ultraviolet absorber and a hindered amine light stabilizer, the ultraviolet absorptivity of the hard coat layer can be further increased as compared with the case where each is used alone.

紫外線吸収剤の添加量として、例えば、ナノ粒子、硬化性モノマーおよび硬化性オリゴマーの合計100質量部に対して約0.01質量部〜約20質量部(いくつかの実施形態では、約0.1質量部〜約15質量部、または約0.2質量部〜約10質量部)の範囲が挙げられる。ある実施形態では、ハードコート層に紫外線吸収剤を含む保護具は、3%未満の紫外線透過性を達成することができる。   The amount of the ultraviolet absorber added is, for example, from about 0.01 parts by weight to about 20 parts by weight (in some embodiments, about 0.1 parts by weight with respect to 100 parts by weight in total of the nanoparticles, the curable monomer, and the curable oligomer). 1 part by mass to about 15 parts by mass, or about 0.2 part by mass to about 10 parts by mass). In some embodiments, a protector that includes a UV absorber in the hard coat layer can achieve UV transmission of less than 3%.

ある実施形態では、防汚剤がハードコート層のバインダーに含まれる。防汚剤は、ハードコート層表面の洗浄容易性(例えば、指紋付着防止、防油、ほこり防止および/または防汚機能)を向上させることが観察されている。防汚剤として、フッ素化(メタ)アクリル化合物を使用することができる。フッ素化(メタ)アクリル化合物として、例えば、特開2008−538195号公報に記載されたような、HFPOウレタンアクリレートまたは改質HFPOが挙げられる。フッ素化(メタ)アクリル化合物は、ハードコート層のバインダーに、未反応のフッ素化(メタ)アクリル化合物として、硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマーと反応した反応生成物として、またはそれらの組み合わせとして含まれる。防汚剤として、シリコーンポリエーテルアクリレート(例えば、Evonic Goldschmidt GmbH(Essen,Germany)から商品名「TEGORAD2250」として入手可能)を使用することもできる。   In some embodiments, an antifouling agent is included in the binder of the hard coat layer. It has been observed that the antifouling agent improves the ease of cleaning the hard coat layer surface (for example, prevention of fingerprint adhesion, oil prevention, dust prevention and / or antifouling function). A fluorinated (meth) acrylic compound can be used as an antifouling agent. Examples of the fluorinated (meth) acrylic compound include HFPO urethane acrylate or modified HFPO as described in JP-A-2008-538195. The fluorinated (meth) acrylic compound is included in the binder of the hard coat layer as an unreacted fluorinated (meth) acrylic compound, as a reaction product reacted with a curable monomer or curable oligomer, or as a combination thereof. . As an antifouling agent, a silicone polyether acrylate (for example, available from Evonik Goldschmidt GmbH (Essen, Germany) under the trade name “TEGORAD2250”) can also be used.

本開示において、HFPOとは、F(CF(CF)CFO)CF(CF)−(nは2〜15)で表されるペルフルオロエーテル部位、およびこのようなペルフルオロエーテル部位を含む化合物を意味する。 In the present disclosure, the HFPO, F (CF (CF 3 ) CF 2 O) n CF (CF 3) - (n is 2 to 15) includes perfluoroether moiety represented by, and such a perfluoroether site Means a compound.

防汚剤は、多官能性フッ素化(メタ)アクリル化合物であることが好ましい。多官能性フッ素化(メタ)アクリル化合物は、複数の(メタ)アクリル基を有するため、架橋剤として硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマーと反応することができる、あるいは複数の部位でバインダーに含まれる官能基と非共有結合的に相互作用することができる。その結果、防汚性の耐久性を高めることができる。多官能性フッ素化(メタ)アクリル化合物を防汚剤として用いると、ハードコート層表面の摩擦係数を下げて耐引っかき性も高めることができる場合もある。3以上の(メタ)アクリル基を有する多官能性フッ素化(メタ)アクリル化合物を用いると、防汚性の耐久性をより高めることができる。   The antifouling agent is preferably a polyfunctional fluorinated (meth) acrylic compound. Since the polyfunctional fluorinated (meth) acrylic compound has a plurality of (meth) acrylic groups, it can react with a curable monomer or curable oligomer as a crosslinking agent, or a functional group contained in a binder at a plurality of sites. Can interact non-covalently with the group. As a result, antifouling durability can be enhanced. When a polyfunctional fluorinated (meth) acrylic compound is used as an antifouling agent, the coefficient of friction on the surface of the hard coat layer may be lowered to improve scratch resistance in some cases. When a polyfunctional fluorinated (meth) acrylic compound having 3 or more (meth) acrylic groups is used, the antifouling durability can be further improved.

多官能性フッ素化(メタ)アクリル化合物は、ペルフルオロエーテル基が優れた防汚性をハードコート層に付与することから、2以上の(メタ)アクリル基を有するペルフルオロエーテル化合物であることが好ましい。   The polyfunctional fluorinated (meth) acrylic compound is preferably a perfluoroether compound having two or more (meth) acrylic groups because the perfluoroether group imparts excellent antifouling properties to the hard coat layer.

2以上の(メタ)アクリル基を有するペルフルオロエーテル化合物として、例えば、特開2008−538195号公報、特開2008−527090号公報などに記載された多官能性ペルフルオロエーテル(メタ)アクリレートを用いることができる。そのような多官能性ペルフルオロエーテル(メタ)アクリレートとして、具体的には、
HFPO−C(O)N(H)CH(CHOC(O)CH=CH
HFPO−C(O)N(H)C(CHCH)(CHOC(O)CH=CH
HFPO−C(O)NHC(CHOC(O)CH=CH
HFPO−C(O)N(CHCHOC(O)CH=CH
HFPO−C(O)NHCHCHN(C(O)CH=CH)CHOC(O)CH=CH
HFPO−C(O)NHCH(CHOC(O)CH=CH
HFPO−C(O)NHC(CH)(CHOC(O)CH=CH
HFPO−C(O)NHC(CHCH)(CHOC(O)CH=CH
HFPO−C(O)NHCHCH(OC(O)CH=CH)CHOC(O)CH=CH
HFPO−C(O)NHCHCHCHN(CHCHOC(O)CH=CH
HFPO−C(O)OCHC(CHOC(O)CH=CH
HFPO−C(O)NH(CHCHN(C(O)CH=CH))CHCHNC(O)−HFPO;
CH=CHC(O)OCHCH(OC(O)HFPO)CHOCHCH(OH)CHOCHCH(OC(O)HFPO)CHOCOCH=CH
HFPO−CHO−CHCH(OC(O)CH=CH)CHOC(O)CH=CH
などが挙げられる。
As the perfluoroether compound having two or more (meth) acryl groups, for example, a polyfunctional perfluoroether (meth) acrylate described in JP2008-538195A, JP2008-527090A, or the like is used. it can. As such a polyfunctional perfluoroether (meth) acrylate, specifically,
HFPO-C (O) N ( H) CH (CH 2 OC (O) CH = CH 2) 2;
HFPO-C (O) N ( H) C (CH 2 CH 3) (CH 2 OC (O) CH = CH 2) 2;
HFPO-C (O) NHC ( CH 2 OC (O) CH = CH 2) 3;
HFPO-C (O) N ( CH 2 CH 2 OC (O) CH = CH 2) 2;
HFPO-C (O) NHCH 2 CH 2 N (C (O) CH = CH 2) CH 2 OC (O) CH = CH 2;
HFPO-C (O) NHCH ( CH 2 OC (O) CH = CH 2) 2;
HFPO-C (O) NHC ( CH 3) (CH 2 OC (O) CH = CH 2) 2;
HFPO-C (O) NHC ( CH 2 CH 3) (CH 2 OC (O) CH = CH 2) 2;
HFPO-C (O) NHCH 2 CH (OC (O) CH = CH 2) CH 2 OC (O) CH = CH 2;
HFPO-C (O) NHCH 2 CH 2 CH 2 N (CH 2 CH 2 OC (O) CH = CH 2) 2;
HFPO-C (O) OCH 2 C (CH 2 OC (O) CH = CH 2) 3;
HFPO-C (O) NH ( CH 2 CH 2 N (C (O) CH = CH 2)) 4 CH 2 CH 2 NC (O) -HFPO;
CH 2 = CHC (O) OCH 2 CH (OC (O) HFPO) CH 2 OCH 2 CH (OH) CH 2 OCH 2 CH (OC (O) HFPO) CH 2 OCOCH = CH 2;
HFPO-CH 2 O-CH 2 CH (OC (O) CH = CH 2) CH 2 OC (O) CH = CH 2
Etc.

上記多官能性ペルフルオロポリエーテル(メタ)アクリレートは、例えば、HFPO−C(O)OCHなどのポリ(ヘキサフルオロプロピレンオキシド)エステルまたはポリ(ヘキサフルオロプロピレンオキシド)酸ハライド:HFPO−C(O)Fと、少なくとも3つのアルコールまたは一級もしくは二級アミノ基を含有する材料とを反応させ、HFPO−アミドポリオールまたはポリアミン、HFPO−エステルポリオールまたはポリアミン、HFPO−アミド、または混合アミンおよびアルコール基を有するHFPO−エステルを生成する第1工程、アルコール基および/またはアミン基を(メタ)アクリロイルハライド、(メタ)アクリル酸無水物、または(メタ)アクリル酸で(メタ)アクリル化する第2工程を経て合成することができる。あるいは、HFPO−C(O)N(H)CHCHCHN(H)CHとトリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)との付加物などの、反応性ペルフルオロエーテルとポリ(メタ)アクリレートとのマイケル型付加反応を用いて合成することもできる。 The polyfunctional perfluoropolyether (meth) acrylate is, for example, a poly (hexafluoropropylene oxide) ester such as HFPO-C (O) OCH 3 or a poly (hexafluoropropylene oxide) acid halide: HFPO-C (O). HFPO with HFPO-amide polyol or polyamine, HFPO-ester polyol or polyamine, HFPO-amide, or mixed amine and alcohol groups by reacting F with a material containing at least three alcohols or primary or secondary amino groups Synthesis through the first step of producing an ester, the second step of (meth) acrylating the alcohol group and / or amine group with (meth) acryloyl halide, (meth) acrylic anhydride, or (meth) acrylic acid To do You can. Alternatively, HFPO-C (O) N (H) CH 2 CH 2 CH 2 N (H) CH 3 and the like adducts of trimethylol propane triacrylate (TMPTA), reactive perfluoroalkyl ether and poly (meth) acrylate It can also be synthesized using a Michael type addition reaction.

多官能性フッ素化(メタ)アクリル化合物として、ペルフルオロエーテル部位が2価であり、その両末端に直接または他の基もしくは結合(エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合など)を介して(メタ)アクリル基が結合したものが好ましい。いかなる理論に拘束される訳ではないが、このような化合物はハードコート層により強固に結合して防汚性の耐久性を高めつつ、(メタ)アクリル基の間のペルフルオロエーテル部位がハードコート層表面に移行しその面内方向に配向しやすくなり、その結果、防汚性を十分に発現させることができると考えられる。   As a polyfunctional fluorinated (meth) acrylic compound, the perfluoroether moiety is divalent, and both ends thereof are directly or via other groups or bonds (ether bond, ester bond, amide bond, urethane bond, etc.) ( Those having a (meth) acryl group bonded thereto are preferred. While not being bound by any theory, such a compound is more firmly bonded to the hard coat layer to enhance the antifouling durability, and the perfluoroether portion between the (meth) acryl groups is the hard coat layer. It is considered that it is easy to move to the surface and orient in the in-plane direction, and as a result, the antifouling property can be sufficiently developed.

多官能性フッ素化(メタ)アクリル化合物はシロキサン単位を含むものであってもよい。ナノ粒子が無機酸化物である場合、シロキサン単位を含む多官能性フッ素化(メタ)アクリル化合物は、(メタ)アクリル基と硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマーとの反応だけではなく、シロキサン結合とナノ粒子との相互作用によって、より強固にハードコート層に保持され、防汚性の耐久性をより高めることができると考えられる。ナノ粒子は、シロキサン結合と化学的に類似し親和性の高いシリカナノ粒子であることが好ましい。   The polyfunctional fluorinated (meth) acrylic compound may contain siloxane units. When the nanoparticles are inorganic oxides, multifunctional fluorinated (meth) acrylic compounds containing siloxane units are not only the reaction of (meth) acrylic groups with curable monomers or curable oligomers, It is considered that the interaction with the particles allows the hard coat layer to be held more firmly, and the antifouling durability can be further enhanced. The nanoparticles are preferably silica nanoparticles that are chemically similar to siloxane bonds and have high affinity.

シロキサン単位を含む多官能性フッ素化(メタ)アクリル化合物は、例えば、Si−H結合を3以上含む直鎖または環状のオリゴシロキサンまたはポリシロキサン(ハイドロジェンシロキサン)に、エチレン性不飽和基を1または2以上有するペルフルオロポリエーテル化合物をSi−H結合に対して1当量未満の量で白金触媒などの存在下で付加(ヒドロシリル化)させ、残存するSi−H結合に対して水酸基含有エチレン性不飽和化合物を同様に白金触媒などの存在下で付加(ヒドロシリル化)させ、その後水酸基とエポキシ(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレートなどを反応させることによって合成することができる。化学式から計算されるペルフルオロエーテル部位の部分分子量は500〜30000とすることができる。   The polyfunctional fluorinated (meth) acrylic compound containing a siloxane unit has, for example, one ethylenically unsaturated group added to a linear or cyclic oligosiloxane or polysiloxane (hydrogensiloxane) containing 3 or more Si—H bonds. Alternatively, a perfluoropolyether compound having two or more is added (hydrosilylation) in the presence of a platinum catalyst or the like in an amount of less than 1 equivalent with respect to the Si—H bond, and the hydroxyl group-containing ethylenic group is added to the remaining Si—H bond. Similarly, a saturated compound can be synthesized by addition (hydrosilylation) in the presence of a platinum catalyst and the like, and then reacting a hydroxyl group with epoxy (meth) acrylate, urethane (meth) acrylate, or the like. The partial molecular weight of the perfluoroether moiety calculated from the chemical formula can be 500-30000.

フッ素化部位による防汚性を十分に発現させるため、シロキサン単位は、テトラメチルシクロテトラシロキサン、ペンタメチルシクロペンタシロキサンなどに由来する環状シロキサン単位であることが好ましい。環状シロキサン単位を構成するケイ素原子数は3〜7であることが好ましい。   The siloxane unit is preferably a cyclic siloxane unit derived from tetramethylcyclotetrasiloxane, pentamethylcyclopentasiloxane or the like in order to sufficiently exhibit the antifouling property due to the fluorinated site. The number of silicon atoms constituting the cyclic siloxane unit is preferably 3-7.

シロキサン単位を含む多官能性フッ素化(メタ)アクリル化合物として、例えば、特開2010−285501号に記載された2以上の(メタ)アクリル基を有するペルフルオロポリエーテル化合物が挙げられる。例えば、同公報の式(19)および(21)の化合物は、2価のペルフルオロポリエーテル基:−CF(OCFCF(OCFOCF−(p/q=0.9、p+q≒45)の両末端にケイ素原子数4の環状シロキサンがそれぞれ結合し、それらの環状シロキサンにウレタン結合を介してアクリロイルオキシ基が3つずつ結合した構造を有しており、本開示のハードコート層に好適に用いることができる。 Examples of the polyfunctional fluorinated (meth) acrylic compound containing a siloxane unit include perfluoropolyether compounds having two or more (meth) acrylic groups described in JP 2010-285501 A. For example, the compounds of the formulas (19) and (21) in the same publication are divalent perfluoropolyether groups: —CF 2 (OCF 2 CF 2 ) p (OCF 2 ) q OCF 2 — (p / q = 0. 9, p + q≈45), each having a structure in which cyclic siloxanes having 4 silicon atoms are bonded to both ends, and three acryloyloxy groups are bonded to these cyclic siloxanes via urethane bonds. The hard coat layer can be suitably used.

防汚剤の添加量として、例えば、ナノ粒子、硬化性モノマーおよび硬化性オリゴマーの合計100質量部に対して約0.01質量部〜約20質量部(いくつかの実施形態では、約0.1質量部〜約10質量部、または約0.2質量部〜約5質量部)の範囲が挙げられる。   The amount of the antifouling agent added is, for example, from about 0.01 parts by weight to about 20 parts by weight (in some embodiments, about 0.1 parts by weight with respect to 100 parts by weight in total of the nanoparticles, the curable monomer, and the curable oligomer). 1 part by mass to about 10 parts by mass, or about 0.2 part by mass to about 5 parts by mass).

ある実施形態では、防曇剤がハードコート層のバインダーに含まれる。この実施形態では、ハードコート層は保護めがね、ゴーグルなどの基材の内側すなわち着用者に面する側に適用され、レンズなどの結露を防止して着用者の視野を確保することができる。防曇剤は硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマーと混合することができる。防曇剤として、アニオン性、カチオン性、非イオン性、または両性の界面活性剤が使用でき、例えば、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノミリステート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノベヘネート、ソルビタンとアルキレングリコールの縮合物と脂肪酸とのエステルなどのソルビタン系界面活性剤;グリセリンモノパルミテート、グリセリンモノステアレート、グリセリンモノラウレート、ジグリセリンモノパルミテート、グリセリンジパルミテート、グリセリンジステアレート、ジグリセリンモノパルミテート/モノステアレート、トリグリセリンモノステアレート、トリグリセリンジステアレート、またはこれらのアルキレンオキシド付加物などのグリセリン系界面活性剤;ポリエチレングリコールモノステアレート、ポリエチレングリコールモノパルミテート、ポリエチレングリコールアルキルフェニルエーテルなどのポリエチレングリコール系界面活性剤;トリメチロールプロパンモノステアレートなどのトリメチロールプロパン系界面活性剤;ペンタエリスリトールモノパルミテート、ペンタエリスリトールモノステアレートなどのペンタエリスリトール系界面活性剤;アルキルフェノールのアルキレンオキシド付加物;ソルビタン/グリセリンの縮合物と脂肪酸とのエステル、ソルビタン/アルキレングリコールの縮合物と脂肪酸とのエステル;ジグリセリンジオレートナトリウムラウリルスルフェート、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、塩化セチルトリメチルアンモニウム、ドデシルアミン塩酸塩、ラウリン酸ラウリルアミドエチルリン酸塩、ヨウ化トリエチルセチルアンモニウム、オレイルアミノジエチルアミン塩酸塩、ドデシルピリジニウム塩など、およびそれらの異性体が挙げられる。防曇剤が硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマーと反応する官能基を有してもよい。   In some embodiments, an antifogging agent is included in the binder of the hard coat layer. In this embodiment, the hard coat layer is applied to the inside of the base material such as protective glasses and goggles, that is, the side facing the wearer, thereby preventing condensation of the lens and the like and ensuring the wearer's visual field. The antifogging agent can be mixed with a curable monomer or a curable oligomer. As an antifogging agent, anionic, cationic, nonionic or amphoteric surfactants can be used, for example, sorbitan monostearate, sorbitan monomyristate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monobehenate, sorbitan and alkylene Sorbitan surfactants such as glycol condensate and fatty acid ester; glycerol monopalmitate, glycerol monostearate, glycerol monolaurate, diglycerol monopalmitate, glycerol dipalmitate, glycerol distearate, diglycerol Glycerin-based surfactants such as monopalmitate / monostearate, triglycerin monostearate, triglyceryl distearate, or alkylene oxide adducts thereof; polyethylene glycol monostearate Polyethylene glycol surfactants such as polyethylene glycol monopalmitate and polyethylene glycol alkylphenyl ether; trimethylolpropane surfactants such as trimethylolpropane monostearate; pentaerythritol monopalmitate, pentaerythritol monostearate Pentaerythritol surfactants such as alkylene oxide adducts of alkylphenols; esters of sorbitan / glycerin condensates with fatty acids, esters of sorbitan / alkylene glycol condensates with fatty acids; diglycerin dioleate sodium lauryl sulfate, Sodium dodecylbenzenesulfonate, cetyltrimethylammonium chloride, dodecylamine hydrochloride, lauric acid laurylamide Phosphate, triethyl cetyl ammonium iodide, oleyl amino diethylamine hydrochloride, dodecyl pyridinium salts, and isomers thereof. The antifogging agent may have a functional group that reacts with the curable monomer or curable oligomer.

防曇剤の添加量として、例えば、ナノ粒子、硬化性モノマーおよび硬化性オリゴマーの合計100質量部に対して約0.01質量部〜約20質量部(いくつかの実施形態では、約0.1質量部〜約15質量部、または約0.2質量部〜約10質量部)の範囲が挙げられる。   The amount of the antifogging agent added is, for example, about 0.01 parts by mass to about 20 parts by mass with respect to a total of 100 parts by mass of the nanoparticles, the curable monomer, and the curable oligomer (in some embodiments, about 0.1 parts by mass). 1 part by mass to about 15 parts by mass, or about 0.2 part by mass to about 10 parts by mass).

ハードコート層の形成に使用することができるハードコート前駆体は、上記ナノ粒子の混合物、硬化性モノマーおよび/または硬化性オリゴマー、反応開始剤、および必要に応じてメチルエチルケトン(MEK)または1−メトキシ−2−プロパノール(MP−OH)などの溶媒、紫外線吸収剤、防汚剤、防曇剤、レベリング剤、紫外線反射剤、静電気防止剤などの上述の添加剤を含む。ある実施形態のハードコート前駆体は、ナノ粒子の混合物およびバインダーを含み、ナノ粒子はナノ粒子およびバインダーの合計質量の40質量%〜95質量%を構成し、ナノ粒子の10質量%〜50質量%は2nm〜200nmの範囲の平均粒径を有し、ナノ粒子の50質量%〜90質量%は60nm〜400nmの範囲の平均粒径を有し、60nm〜400nmの範囲の平均粒径を有するナノ粒子の平均粒径と2nm〜200nmの範囲の平均粒径を有するナノ粒子の平均粒径の比が、2:1〜200:1の範囲である。   The hard coat precursor that can be used to form the hard coat layer is a mixture of the above nanoparticles, curable monomers and / or curable oligomers, initiators, and optionally methyl ethyl ketone (MEK) or 1-methoxy. It includes the above-mentioned additives such as a solvent such as 2-propanol (MP-OH), an ultraviolet absorber, an antifouling agent, an antifogging agent, a leveling agent, an ultraviolet reflector, and an antistatic agent. The hard coat precursor of an embodiment includes a mixture of nanoparticles and a binder, the nanoparticles comprising 40% to 95% by weight of the total weight of the nanoparticles and binder, and 10% to 50% by weight of the nanoparticles. % Has an average particle size in the range of 2 nm to 200 nm, 50% to 90% by weight of the nanoparticles have an average particle size in the range of 60 nm to 400 nm, and an average particle size in the range of 60 nm to 400 nm. The ratio of the average particle size of the nanoparticles to the average particle size of the nanoparticles having an average particle size in the range of 2 nm to 200 nm is in the range of 2: 1 to 200: 1.

一般に本技術分野において既知であるように、ハードコート前駆体の特定の成分を組み合わせてハードコート前駆体を調製することができる。例えば、2つ以上の異なるサイズの改質または非改質ナノ粒子ゾルを、溶媒中で反応開始剤と一緒に硬化性モノマーおよび/または硬化性オリゴマーと混合し、溶媒を加えることで所望の固形分含量に調整して、ハードコート前駆体を調製することができる。反応開始剤として、例えば本技術分野で既知の光開始剤または熱重合開始剤を用いることができる。使用する硬化性モノマーおよび/または硬化性オリゴマーによっては、溶媒を使用しなくてもよい。   As is generally known in the art, specific components of the hardcoat precursor can be combined to prepare the hardcoat precursor. For example, two or more different size modified or unmodified nanoparticle sols are mixed with a curable monomer and / or curable oligomer together with an initiator in a solvent and the solvent added to form the desired solid The hard coat precursor can be prepared by adjusting the content. As the reaction initiator, for example, a photoinitiator or a thermal polymerization initiator known in this technical field can be used. Depending on the curable monomer and / or curable oligomer used, the solvent may not be used.

表面改質ナノ粒子を用いる場合、ハードコート前駆体は、例えば、以下のように調製することができる。容器中(例えば、ガラス瓶中)で阻害剤および表面改質剤を溶媒に加え、得られた混合物をナノ粒子が分散している水溶液に加え、続けて撹拌する。容器を密封し、例えば高温(例えば80℃)で数時間(例えば16時間)、オーブン中に置く。次に、例えば、高温(例えば、60℃)においてロータリーエバポレーターを使用して、溶液から水を取り除く。溶媒を溶液に投入し、次に蒸発させることで残った水を溶液から取り除く。後半のステップを数回繰り返すのが好ましい場合がある。溶媒量を調整することで、所望の濃度(質量%)にナノ粒子の濃度を調整することができる。   When using surface-modified nanoparticles, the hard coat precursor can be prepared as follows, for example. Inhibitors and surface modifiers are added to the solvent in a container (eg, in a glass bottle), and the resulting mixture is added to the aqueous solution in which the nanoparticles are dispersed, followed by stirring. The container is sealed and placed in an oven, for example at high temperature (eg 80 ° C.) for several hours (eg 16 hours). The water is then removed from the solution, for example using a rotary evaporator at high temperature (eg 60 ° C.). Solvent is added to the solution and then evaporated to remove residual water from the solution. It may be preferable to repeat the latter half of the steps several times. By adjusting the amount of solvent, the concentration of nanoparticles can be adjusted to a desired concentration (mass%).

ハードコート前駆体(溶液)を基材の表面に適用する技術は本技術分野で既知であり、例えば、バーコーティング、ディップコーティング、スピンコーティング、キャピラリーコーティング、スプレーコーティング、グラビアコーティング、およびスクリーン印刷などが挙げられる。コーティングされたハードコート前駆体は、必要に応じて乾燥し、紫外線または電子線を用いた光重合法または熱重合法などの本技術分野で既知の重合法で硬化することができる。このようにして基材の上にハードコート層を形成することができる。   Techniques for applying a hard coat precursor (solution) to the surface of a substrate are known in the art, such as bar coating, dip coating, spin coating, capillary coating, spray coating, gravure coating, and screen printing. Can be mentioned. The coated hard coat precursor can be dried, if necessary, and cured by a polymerization method known in the art such as a photopolymerization method using ultraviolet rays or an electron beam or a thermal polymerization method. In this way, a hard coat layer can be formed on the substrate.

本開示の保護具の基材として、ポリオレフィン(例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)など)、ポリウレタン、ポリエステル(例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)など)、ポリ(メタ)アクリレート(例えば、ポリメチルメタクリレート(PMMA)など)、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート(PC)、ポリアミド、ポリイミド、フェノール樹脂、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリルコポリマー、アクリロニトリルブタジエンスチレンコポリマー(ABS)、エポキシ、ポリアセテート、PCとPMMAのブレンド、またはPCとPMMAの積層体などの高分子材料、ガラス、セラミックなどの無機材料、アルミニウム、ニッケル、ニッケル−クロム、ステンレス鋼などの金属材料などが使用できる。保護具として使用する場合に比較的軽量でかつ強度を有することから、基材がポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレートおよびポリプロピレンからなる群から選択される材料を含むことが好ましい。   As a base material of the protective device of the present disclosure, polyolefin (for example, polyethylene (PE), polypropylene (PP), etc.), polyurethane, polyester (for example, polyethylene terephthalate (PET), etc.), poly (meth) acrylate (for example, polymethyl) Methacrylate (PMMA)), polyvinyl chloride, polycarbonate (PC), polyamide, polyimide, phenolic resin, cellulose diacetate, cellulose triacetate, polystyrene, styrene-acrylonitrile copolymer, acrylonitrile butadiene styrene copolymer (ABS), epoxy, polyacetate, Polymer materials such as PC and PMMA blends, PC and PMMA laminates, inorganic materials such as glass and ceramics, aluminum, nickel, nickel Chromium, such as a metallic material such as stainless steel can be used. Since it is comparatively light and strong when used as a protective device, it is preferable that the base material contains a material selected from the group consisting of polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyethylene terephthalate and polypropylene.

基材は、フィルム、シート、板、成形品などの平面形状または立体形状をとってよく、可撓性であっても剛性であってもよい。本開示において、「可撓性基材」は、甚大な不可逆性の変化をすることなく曲げまたは伸長などのような機械的応力を受けることができる基材を意味し、「剛性基材」は、甚大な不可逆性の変化をすることなく曲げまたは伸長などのような機械的応力を受けることができない基材を意味する。本開示のハードコート層は、ナノ粒子が高充填されており比較的薄くても十分な硬度を有することから、可撓性基材に有利に適用できる。   The base material may take a planar shape or a three-dimensional shape such as a film, a sheet, a plate, or a molded product, and may be flexible or rigid. In this disclosure, “flexible substrate” means a substrate that can be subjected to mechanical stresses such as bending or stretching without significant irreversible changes, and “rigid substrate” Means a substrate that cannot be subjected to mechanical stress such as bending or stretching without significant irreversible changes. Since the hard coat layer of the present disclosure is highly filled with nanoparticles and has a sufficient hardness even if it is relatively thin, it can be advantageously applied to a flexible substrate.

基材は、透明であっても不透明であってもよい。本開示において「透明」とは可視光領域(380nm〜780nm)の全光線透過率が90%以上であることを意味し、「不透明」とは可視光領域(380nm〜780nm)の全光線透過率が90%未満であることを意味する。本開示のハードコート層は、高い光学的透明性を有することから、透明基材に有利に適用できる。   The substrate may be transparent or opaque. In the present disclosure, “transparent” means that the total light transmittance in the visible light region (380 nm to 780 nm) is 90% or more, and “opaque” means the total light transmittance in the visible light region (380 nm to 780 nm). Is less than 90%. Since the hard coat layer of the present disclosure has high optical transparency, it can be advantageously applied to a transparent substrate.

基材の表面の一部分にハードコート層が配置されていてもよく、基材の複数の表面にハードコート層が配置されていてもよい。また、複数のハードコート層を基材の表面に適用することもできる。保護具がハードコート層を有する複数の基材を含んでもよい。   The hard coat layer may be disposed on a part of the surface of the substrate, or the hard coat layer may be disposed on a plurality of surfaces of the substrate. A plurality of hard coat layers can also be applied to the surface of the substrate. The protective device may include a plurality of substrates having a hard coat layer.

いくつかの実施形態では、ハードコート層と基材の密着性を向上させるため、基材の表面をプライマー処理するか、基材の表面上にプライマー層が配置される。特に基材がポリプロピレン、ポリ塩化ビニルなどの難接着性の高分子材料、または金属材料を含む場合、プライマー処理またはプライマー層は特に有効である。これらの実施形態では、基材の第1の表面がプライマー処理表面またはその上に配置されたプライマー層を有し、基材の第1の表面とハードコート層がプライマー処理表面またはプライマー層を介して接合される。   In some embodiments, the surface of the substrate is primed or a primer layer is disposed on the surface of the substrate in order to improve the adhesion between the hard coat layer and the substrate. The primer treatment or the primer layer is particularly effective particularly when the base material contains a poorly adhesive polymer material such as polypropylene or polyvinyl chloride, or a metal material. In these embodiments, the first surface of the substrate has a primer-treated surface or a primer layer disposed thereon, and the first surface of the substrate and the hard coat layer are interposed via the primer-treated surface or primer layer. Are joined.

プライマー処理は本技術分野で既知であり、例えば、プラズマ処理、コロナ放電処理、火炎処理、電子線照射、粗面化、オゾン処理、クロム酸または硫酸を用いた化学酸化処理などの表面処理が挙げられる。   Primer treatment is known in the art, and examples include surface treatment such as plasma treatment, corona discharge treatment, flame treatment, electron beam irradiation, surface roughening, ozone treatment, chemical oxidation treatment using chromic acid or sulfuric acid. It is done.

プライマー層の材料として、例えば、(メタ)アクリル樹脂((メタ)アクリレートの単独重合体、または2種以上の(メタ)アクリレートの共重合体もしくは(メタ)アクリレートと他の重合性モノマーの共重合体)、ウレタン樹脂(例えば、ポリオールとイソシアネート硬化剤とからなる2液硬化型ウレタン樹脂)、(メタ)アクリル−ウレタン共重合体(例えば、アクリル−ウレタンブロック共重合体)、ポリエステル樹脂、ブチラール樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレンなどの塩素化ポリオレフィンおよびそれらの共重合体および誘導体(例えば、塩素化エチレン−プロピレン共重合体、塩素化エチレン−酢酸ビニル共重合体、アクリル変性塩素化ポリプロピレン、無水マレイン酸変性塩素化ポリプロピレン、ウレタン変性塩素化ポリプロピレン)などが挙げられる。基材がポリプロピレンを含む場合、プライマー層が塩素化ポリプロピレンまたは変性塩素化ポリピロピレンを含むことが有利である。   As a material for the primer layer, for example, a (meth) acrylic resin (a (meth) acrylate homopolymer, a copolymer of two or more (meth) acrylates, or a copolymer of (meth) acrylate and another polymerizable monomer) Coalesced), urethane resin (for example, two-component curable urethane resin composed of polyol and isocyanate curing agent), (meth) acryl-urethane copolymer (for example, acrylic-urethane block copolymer), polyester resin, butyral resin , Chlorinated polyolefins such as vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, chlorinated polyethylene, chlorinated polypropylene, and copolymers and derivatives thereof (for example, chlorinated ethylene-propylene copolymer, Chlorinated ethylene-vinyl acetate copolymer, acrylic modified chlorinated Polypropylene, maleic acid-modified chlorinated polypropylene anhydride, urethane-modified chlorinated polypropylene) and the like. When the substrate comprises polypropylene, it is advantageous that the primer layer comprises chlorinated polypropylene or modified chlorinated polypropylene.

プライマー層は、上記樹脂を溶媒に溶解したプライマー溶液を、本技術分野で既知の方法で塗布し、乾燥して形成することができる。プライマー層の厚さは、一般に約0.1μm〜約20μm(いくつかの実施形態では、約0.5μm〜約5μm)の範囲である。   The primer layer can be formed by applying a primer solution prepared by dissolving the above resin in a solvent by a method known in the art and drying it. The thickness of the primer layer generally ranges from about 0.1 μm to about 20 μm (in some embodiments, from about 0.5 μm to about 5 μm).

必要に応じて、基材は、所望のパターンを有する印刷層、着色層、金属薄膜層などを内部または表面に有していてもよい。   As needed, the base material may have a printing layer, a colored layer, a metal thin film layer, etc. which have a desired pattern in the inside or the surface.

本開示の保護具として、例えば、保護めがね、ゴーグルなどの目の保護具、フェイスシールド、防塵マスク、防毒マスクなどの呼吸用保護具、イヤーマフなどの防音保護具などの、頭部または顔面に装着されるものが挙げられるが、体の他の部分に装着されるものであってもよい。   As protective equipment of the present disclosure, for example, eye protection such as protective glasses, goggles, respiratory protection equipment such as face shield, dust mask, gas mask, and sound protection equipment such as earmuffs, etc. However, it may be worn on other parts of the body.

例えば保護めがね、ゴーグルなどの目の保護具の場合は、レンズの外側、内側または両方の表面にハードコート層を配置することができる。レンズの内側表面に配置したハードコート層が防曇剤を含んでもよい。レンズの外側表面のみにハードコート層を配置し、レンズの内側表面には本技術分野で既知の防曇処理を施してもよい。   For example, in the case of eye protectors such as protective glasses and goggles, a hard coat layer can be disposed on the outside, inside or both surfaces of the lens. The hard coat layer disposed on the inner surface of the lens may contain an antifogging agent. The hard coat layer may be disposed only on the outer surface of the lens, and the inner surface of the lens may be subjected to an antifogging treatment known in the art.

例えばフェイスシールド、防塵マスク、防毒マスクなどの呼吸用保護具、あるいはイヤーマフなどの防音保護具の場合、透明な部分、例えばレンズ、バイザーなどの表面にハードコート層を配置してもよく、保護帽、保護具本体、カップ、ヘッドバンドなどの外側表面にハードコート層を配置してもよい。ある実施形態では、本開示のハードコート層を有する透明フィルムまたはそのような透明フィルムの積層体をレンズ、バイザーなどの表面に貼り付けた呼吸用保護具を使用することもできる。この実施形態では、傷の付いた使用済みのフィルムを剥がし、ハードコート層を有する新しいフィルムを貼り付けることによって、レンズやバイザーを交換せずに低コストで長期間保護具を使用することができる。このような呼吸用保護具および防音保護具の例を図2〜4に示す。図2のフェイスシールド10は、作業者の頭部および顔面を保護するものであり、例えばポリカーボネートの透明基材からなるバイザー12およびポリプロピレンなどの不透明基材を外側表面に有する保護帽14を備えている。バイザー12、保護帽14、またはこれらの両方の表面にハードコート層を配置することができる。図3の防毒マスク20については、レンズ22の表面にハードコート層を配置することができ、防毒マスク本体の外側表面にハードコート層を配置してもよい。図4のイヤーマフ30はヘッドバンド34で連結された2つのカップ32を備えており、例えばカップ32の表面にハードコート層を配置することができる。   For example, in the case of respirators such as face shields, dust masks, gas masks, or soundproof protectors such as earmuffs, a hard coat layer may be placed on the surface of transparent parts such as lenses and visors. Further, a hard coat layer may be disposed on the outer surface of the protective device main body, cup, headband or the like. In an embodiment, a respiratory protective device in which a transparent film having a hard coat layer of the present disclosure or a laminate of such a transparent film is attached to a surface of a lens, a visor, or the like may be used. In this embodiment, by removing the scratched used film and applying a new film having a hard coat layer, the protective device can be used for a long time at a low cost without changing the lens or the visor. . Examples of such respiratory protective equipment and soundproof protective equipment are shown in FIGS. The face shield 10 shown in FIG. 2 protects an operator's head and face, and includes a visor 12 made of a transparent base material made of polycarbonate and a protective cap 14 having an opaque base material such as polypropylene on the outer surface. Yes. A hard coat layer can be disposed on the surface of the visor 12, the protective cap 14, or both. 3, a hard coat layer can be disposed on the surface of the lens 22, and a hard coat layer may be disposed on the outer surface of the gas mask body. The earmuff 30 of FIG. 4 includes two cups 32 connected by a headband 34. For example, a hard coat layer can be disposed on the surface of the cup 32.

以下の実施例において、本開示の具体的な実施形態を例示するが、本発明はこれに限定されるものではない。部およびパーセントは全て、特に明記しない限り質量による。   In the following examples, specific embodiments of the present disclosure are illustrated, but the present invention is not limited thereto. All parts and percentages are by weight unless otherwise specified.

<評価方法>
本開示の保護具に適用されるハードコート層の特性を以下の方法にしたがって評価した。
<Evaluation method>
The characteristics of the hard coat layer applied to the protective device of the present disclosure were evaluated according to the following methods.

1.スチールウール摩耗抵抗試験
ハードコート層の耐引っかき性の一つを、スチールウール摩耗抵抗試験後のヘーズおよび全光線透過率の変化によって評価した。スチールウール摩耗抵抗試験では、27mm角の#0000スチールウールを使用し、2.0kgの荷重、85mmのストローク、60サイクル/分の速さで、ポリカーボネート基材上に形成したハードコート層の表面を200回(サイクル)研磨する。図5にスチールウール摩耗抵抗試験装置60(ラビングテスターIMC−157C、株式会社井元製作所より入手)の模式図を示す。ここでは、ステージ61の上に試料10を固定し、スタイラス62を介しておもり63の荷重をスチールウール64に与え、ステージ61を往復させることによって試料の表面を研磨した後、試料の光学特性を測定した。スチールウール摩耗抵抗試験は、拭き取りおよび洗浄のときの引っかきを模擬している。
1. Steel Wool Abrasion Resistance Test One of the scratch resistances of the hard coat layer was evaluated by changes in haze and total light transmittance after the steel wool abrasion resistance test. In the steel wool abrasion resistance test, 27 mm square # 0000 steel wool was used, and the surface of the hard coat layer formed on the polycarbonate substrate was loaded with a load of 2.0 kg, a stroke of 85 mm, and a speed of 60 cycles / minute. Polish 200 times (cycle). FIG. 5 shows a schematic diagram of a steel wool wear resistance test apparatus 60 (rubbing tester IMC-157C, obtained from Imoto Seisakusho Co., Ltd.). Here, the sample 10 is fixed on the stage 61, the load of the weight 63 is applied to the steel wool 64 via the stylus 62, the surface of the sample is polished by reciprocating the stage 61, and then the optical characteristics of the sample are measured. It was measured. The steel wool abrasion resistance test simulates scratching during wiping and cleaning.

2.砂落とし摩耗抵抗試験
ハードコート層の耐引っかき性の一つを、JIS T 8147(2003)に準拠した砂落とし摩耗抵抗試験後のヘーズおよび全光線透過率の変化によって評価した。保護具用のプラスチックレンズの耐引っかき性として、砂落とし摩耗抵抗試験後のヘーズが8%未満であることが要求される。図6にJIS T 8147(2003)に準拠した砂落とし摩耗抵抗試験装置70の模式図を示す。ホッパー71にJIS R 6111に規定する黒色炭化ケイ素研削材C#80を入れ、635mmの高さからガイドパイプ72を通して研削材受け73の中の試料保持台75に固定した試料の表面に研削材を落下させる。研削材を落下させている間、遮蔽板74で保護された電気モーター76およびベルト77によって試料保持台75を回転させることにより、試料を回転させる。図5の数値はミリメートルで表した装置各部の寸法である。研削材の落下量は60〜80g/分、合計で400gとした。研削材を落下させた後、ハードコート層の表面からほこりを取り除いて試料の光学特性を測定した。
2. Sand Drop Abrasion Resistance Test One of the scratch resistances of the hard coat layer was evaluated by changes in haze and total light transmittance after the sand drop abrasion resistance test according to JIS T 8147 (2003). As the scratch resistance of the plastic lens for protective equipment, the haze after the sand drop wear resistance test is required to be less than 8%. FIG. 6 shows a schematic diagram of a sand drop wear resistance test apparatus 70 based on JIS T 8147 (2003). A black silicon carbide abrasive C # 80 specified in JIS R 6111 is put into the hopper 71, and the abrasive is applied to the surface of the sample fixed to the sample holder 75 in the abrasive receiver 73 through the guide pipe 72 from a height of 635 mm. Drop it. While the abrasive is dropped, the sample is rotated by rotating the sample holder 75 by the electric motor 76 and the belt 77 protected by the shielding plate 74. The numerical value of FIG. 5 is the dimension of each part of the apparatus expressed in millimeters. The falling amount of the abrasive was 60 to 80 g / min, and the total amount was 400 g. After dropping the abrasive, dust was removed from the surface of the hard coat layer and the optical properties of the sample were measured.

3.密着性試験
JIS K5600に準拠したクロスカット試験によってハードコート層の基材との密着性を評価した。1mm間隔の5×5の格子および粘着テープ(日東電工株式会社から商品名「NICHIBAN」として入手)を使用した。
3. Adhesion test The adhesion of the hard coat layer to the substrate was evaluated by a cross-cut test based on JIS K5600. A 5 × 5 grid and an adhesive tape (obtained from Nitto Denko Co., Ltd. under the trade name “NICHIBAN”) were used.

4.光学特性(ヘーズおよび全光線透過率)
試料のヘーズおよび全光線透過率は、JIS K 7136(2000)およびJIS K 7361−1(1997)にそれぞれ準拠して、ヘーズメーターNDH−5000W(日本電色工業株式会社より入手)を使用して測定した。
4). Optical properties (haze and total light transmittance)
The haze and total light transmittance of the sample were measured using a haze meter NDH-5000W (obtained from Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.) in accordance with JIS K 7136 (2000) and JIS K 7361-1 (1997), respectively. It was measured.

5.接触角
接触角メーター(協和界面科学株式会社から製品名「DROPMASTER FACE」として入手)を使用し、Sessile Drop法により、ポリカーボネート基材上に形成したハードコート層表面の水接触角を測定した。静的測定について液滴の体積を4μLとした。5回測定した平均から水接触角の値を計算した。水接触角が100度を超える表面は、その表面に付着した指紋、塗料、油脂、ほこりなどを容易に除去することができる。
5. Contact angle A contact angle meter (obtained from Kyowa Interface Science Co., Ltd. as a product name “DROPMASTER FACE”) was used to measure the water contact angle of the hard coat layer surface formed on the polycarbonate substrate by the Sessile Drop method. For static measurements, the droplet volume was 4 μL. The water contact angle value was calculated from the average measured five times. A surface having a water contact angle exceeding 100 degrees can easily remove fingerprints, paints, fats and oils, and the like adhering to the surface.

本実施例で使用した試薬、原料などを以下の表1に示す。   The reagents and raw materials used in this example are shown in Table 1 below.

Figure 2014030908
Figure 2014030908

<表面改質シリカゾル(ゾル1)の調製>
表面改質されたシリカゾル(「ゾル1」)を以下のように調製した。5.95gのSILQUEST A174および0.5gのPROSTABを、400gのNALCO 2329および450gの1−メトキシ−2−プロパノールの混合物にガラス瓶の中で加え、10分間室温で撹拌した。ガラス瓶を密封し、80℃のオーブン内に16時間置いた。得られた溶液から、60℃で溶液の固形分が45質量%近くになるまでロータリーエバポレーターで水を除去した。得られた溶液に200gの1−メトキシ−2−プロパノールを入れ、次に、ロータリーエバポレーターを60℃で使用して残りの水を除去した。後半のステップを2回繰り返して溶液からさらに水を取り除いた。最後に、1−メトキシ−2−プロパノールを加えることで全SiOナノ粒子の濃度を45質量%に調整して、75nmの平均粒径を有する表面改質SiOナノ粒子を含有するSiOゾル(以下、ゾル1という。)を得た。
<Preparation of surface-modified silica sol (sol 1)>
A surface-modified silica sol (“sol 1”) was prepared as follows. 5.95 g SILQUEST A174 and 0.5 g PROSTAB were added to a mixture of 400 g NALCO 2329 and 450 g 1-methoxy-2-propanol in a glass bottle and stirred for 10 minutes at room temperature. The glass bottle was sealed and placed in an 80 ° C. oven for 16 hours. Water was removed from the resulting solution with a rotary evaporator at 60 ° C. until the solid content of the solution was close to 45% by mass. 200 g of 1-methoxy-2-propanol was added to the resulting solution and then the remaining water was removed using a rotary evaporator at 60 ° C. The latter step was repeated twice to remove more water from the solution. Finally, the SiO 2 sol containing surface-modified SiO 2 nanoparticles with an average particle size of 75 nm, with the addition of 1-methoxy-2-propanol to adjust the concentration of all SiO 2 nanoparticles to 45% by weight. (Hereinafter referred to as sol 1).

<表面改質シリカゾル(ゾル2)の調製>
表面改質されたシリカゾル(「ゾル2」)を以下のように調製した。400gのNALCO 2327、25.25gのSILQUEST A174および0.5gのPROSTABを使用した以外は、ゾル1と同様の方法で改質して、20nmの平均粒径を有する表面改質SiOナノ粒子を45質量%含有するSiOゾル(以下、ゾル2という。)を得た。
<Preparation of surface-modified silica sol (sol 2)>
A surface-modified silica sol (“sol 2”) was prepared as follows. Surface modified SiO 2 nanoparticles with an average particle size of 20 nm were modified in the same manner as sol 1 except that 400 g NALCO 2327, 25.25 g SILQUEST A174 and 0.5 g PROSTAB were used. An SiO 2 sol containing 45% by mass (hereinafter referred to as sol 2) was obtained.

<ハードコート前駆体(HC−1)の調製>
108.33gのゾル1、58.33gのゾル2、22.5gのSR399、および2.5gのSR340を混合した。光重合開始剤として2.00gのIrgacure 2959、およびレベリング剤として0.01gのBYK−UV3500を混合物に添加した。次に、1−メトキシ−2−プロパノールを加えて固形分が50.5質量%になるように調整してハードコート前駆体HC−1を用意した。
<Preparation of hard coat precursor (HC-1)>
108.33 g of sol 1, 58.33 g of sol 2, 22.5 g of SR399, and 2.5 g of SR340 were mixed. 2.00 g Irgacure 2959 as photopolymerization initiator and 0.01 g BYK-UV3500 as leveling agent were added to the mixture. Next, 1-methoxy-2-propanol was added to adjust the solid content to 50.5% by mass to prepare a hard coat precursor HC-1.

<ハードコート前駆体(HC−2)の調製>
108.33gのゾル1、58.33gのゾル2、および25.0gのKayarad UX−5000を混合した。防汚剤として2.5gのKY−1203、光重合開始剤として2.00gのIrgacure 2959、およびレベリング剤として0.01gのBYK−UV3500を混合物に添加した。次に、1−メトキシ−2−プロパノールを加えて固形分が50.1質量%になるように調整してハードコート前駆体HC−2を用意した。
<Preparation of hard coat precursor (HC-2)>
108.33 g of sol 1, 58.33 g of sol 2, and 25.0 g of Kayrad UX-5000 were mixed. 2.5 g of KY-1203 as an antifouling agent, 2.00 g of Irgacure 2959 as a photopolymerization initiator, and 0.01 g of BYK-UV3500 as a leveling agent were added to the mixture. Next, 1-methoxy-2-propanol was added to adjust the solid content to 50.1% by mass to prepare a hard coat precursor HC-2.

HC−1およびHC−2の組成を表2に示す。   The composition of HC-1 and HC-2 is shown in Table 2.

Figure 2014030908
Figure 2014030908

<比較例1>
未処理のポリカーボネート基材(100×53×1mm、三菱ガス化学株式会社より商品名「ユーピロン NF−2000」として入手)を比較例1として使用した。
<Comparative Example 1>
An untreated polycarbonate substrate (100 × 53 × 1 mm, obtained from Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd. under the trade name “Iupilon NF-2000”) was used as Comparative Example 1.

<例1>
ポリカーボネート基材(100×53×1mm、三菱ガス化学株式会社より商品名「ユーピロン NF−2000」として入手)を水平調節付きのガラス板の上に固定した。ハードコート前駆体HC−1を、メイヤーロッド#16を用いてポリカーボネート基材に塗布し、空気中、60℃で5分間乾燥した。次に、Fusion UV System Inc.のH−バルブ(DRSモデル)を用いて、窒素ガス雰囲気下、照射量が合計で900mJ/cmとなるように、紫外線(UV−A)を塗布面に照射した。ハードコート層の厚さは9.5μmであった。このようにして、例1のハードコート層をポリカーボネート基材上に形成した。
<Example 1>
A polycarbonate substrate (100 × 53 × 1 mm, obtained from Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd. under the trade name “Iupilon NF-2000”) was fixed on a glass plate with level adjustment. Hard coat precursor HC-1 was applied to a polycarbonate substrate using Mayer rod # 16 and dried in air at 60 ° C. for 5 minutes. Next, Fusion UV System Inc. The H-bulb (DRS model) was used to irradiate the coated surface with ultraviolet rays (UV-A) in a nitrogen gas atmosphere so that the total irradiation amount was 900 mJ / cm 2 . The thickness of the hard coat layer was 9.5 μm. In this way, the hard coat layer of Example 1 was formed on the polycarbonate substrate.

<例2>
ポリカーボネート基材(100×53×1mm、三菱ガス化学株式会社より商品名「ユーピロン NF−2000」として入手)を水平調節付きのガラス板の上に固定した。ハードコート前駆体HC−2を、メイヤーロッド#16を用いてポリカーボネート基材に塗布し、空気中、60℃で5分間乾燥した。次に、UV照射装置(高圧水銀灯、3kW、10.3A、500V、アイグラフィックス株式会社より入手)を用いて、空気中で1回、照射量が合計で400mJ/cmとなるように、紫外線(UV−A)を塗布面に照射した。ハードコート層の厚さは9.5μmであった。このようにして、例2のハードコート層をポリカーボネート基材上に形成した。
<Example 2>
A polycarbonate substrate (100 × 53 × 1 mm, obtained from Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd. under the trade name “Iupilon NF-2000”) was fixed on a glass plate with level adjustment. The hard coat precursor HC-2 was applied to a polycarbonate substrate using a Mayer rod # 16 and dried in air at 60 ° C. for 5 minutes. Next, using a UV irradiation device (high pressure mercury lamp, 3 kW, 10.3 A, 500 V, obtained from Eye Graphics Co., Ltd.), once in air, the irradiation amount is 400 mJ / cm 2 in total. The coated surface was irradiated with ultraviolet rays (UV-A). The thickness of the hard coat layer was 9.5 μm. In this way, the hard coat layer of Example 2 was formed on the polycarbonate substrate.

これらのハードコート層を評価した結果を表3に示す。   The results of evaluating these hard coat layers are shown in Table 3.

Figure 2014030908
Figure 2014030908

例1および例2のいずれにおいても、ポリカーボネート基材とハードコート層の界面の密着性は優れており、密着性試験でハードコート層の剥がれは観察されなかった。   In both Example 1 and Example 2, the adhesion at the interface between the polycarbonate substrate and the hard coat layer was excellent, and no peeling of the hard coat layer was observed in the adhesion test.

例1および例2の初期のヘーズおよび全光線透過率はそれぞれ1%未満および90%以上であり、未処理のポリカーボネート基材(比較例1)と同等の高い透明性を有していた。このことは、本開示の保護物品が保護めがね、ゴーグルなどの光学用途に特に適していることを示す。   The initial haze and total light transmittance of Examples 1 and 2 were less than 1% and 90% or more, respectively, and had high transparency equivalent to that of an untreated polycarbonate substrate (Comparative Example 1). This indicates that the protective article of the present disclosure is particularly suitable for optical applications such as protective glasses and goggles.

砂落とし摩耗抵抗試験後、未処理のポリカーボネート基材(比較例1)のヘーズは40.64%まで増加したが、ハードコート処理したポリカーボネート基材(例1および例2)では8%未満であり、引っかき傷は目視検査でほとんど観察されなかった。   After the sand drop abrasion resistance test, the haze of the untreated polycarbonate substrate (Comparative Example 1) increased to 40.64%, but less than 8% for the hard-coated polycarbonate substrates (Example 1 and Example 2). Scratches were hardly observed by visual inspection.

スチールウール摩耗抵抗試験後、未処理のポリカーボネート基材(比較例1)のヘーズは24.34%まで増加したが、ハードコート処理したポリカーボネート基材(例1および例2)では1%未満であった。例1および例2では、全光線透過率は90%以上を維持しており、引っかき傷は目視検査でほとんど観察されなかった。   After the steel wool abrasion resistance test, the haze of the untreated polycarbonate substrate (Comparative Example 1) increased to 24.34%, whereas the hard-coated polycarbonate substrate (Examples 1 and 2) was less than 1%. It was. In Examples 1 and 2, the total light transmittance was maintained at 90% or more, and scratches were hardly observed by visual inspection.

防汚剤(KY−1203:多官能性フッ素化(メタ)アクリル化合物)を含むハードコート層(例2)は、その表面において100度を超える水接触角を示し、スチールウール摩耗抵抗試験後でも90度を超える水接触角を示した。   The hard coat layer (Example 2) containing an antifouling agent (KY-1203: polyfunctional fluorinated (meth) acrylic compound) exhibits a water contact angle exceeding 100 degrees on its surface, and even after a steel wool abrasion resistance test A water contact angle exceeding 90 degrees was shown.

10 フェイスシールド
12 バイザー
14 保護帽
20 防毒マスク
22 レンズ
30 イヤーマフ
32 カップ
34 ヘッドバンド
60 スチールウール摩耗抵抗試験装置
61 ステージ
62 スタイラス
63 おもり
64 スチールウール
70 砂落とし摩耗抵抗試験装置
71 ホッパー
72 ガイドパイプ
73 研削材受け
74 遮蔽板
75 試料保持台
76 電気モーター
77 ベルト
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Face shield 12 Visor 14 Protection cap 20 Gas mask 22 Lens 30 Earmuff 32 Cup 34 Headband 60 Steel wool abrasion resistance test device 61 Stage 62 Stylus 63 Weight 64 Steel wool 70 Sand drop abrasion resistance test device 71 Hopper 72 Guide pipe 73 Grinding Material holder 74 Shield plate 75 Sample holder 76 Electric motor 77 Belt

Claims (13)

第1の表面を有する基材、および
前記基材の第1の表面の上に配置されたハードコート層
を含む保護具であって、前記ハードコート層がナノ粒子の混合物およびバインダーを含み、
前記ナノ粒子は前記ハードコート層の全質量の40質量%〜95質量%を構成し、
前記ナノ粒子の10質量%〜50質量%は2nm〜200nmの範囲の平均粒径を有し、前記ナノ粒子の50質量%〜90質量%は60nm〜400nmの範囲の平均粒径を有し、60nm〜400nmの範囲の平均粒径を有するナノ粒子の平均粒径と2nm〜200nmの範囲の平均粒径を有するナノ粒子の平均粒径の比が、2:1〜200:1の範囲である、保護具。
A protective device comprising a substrate having a first surface, and a hard coat layer disposed on the first surface of the substrate, the hard coat layer comprising a mixture of nanoparticles and a binder;
The nanoparticles constitute 40% by mass to 95% by mass of the total mass of the hard coat layer,
10% to 50% by weight of the nanoparticles have an average particle size in the range of 2 nm to 200 nm, 50% to 90% by weight of the nanoparticles have an average particle size in the range of 60 nm to 400 nm, The ratio of the average particle size of nanoparticles having an average particle size in the range of 60 nm to 400 nm and the average particle size of nanoparticles having an average particle size in the range of 2 nm to 200 nm is in the range of 2: 1 to 200: 1. ,Protective equipment.
前記ナノ粒子が表面改質ナノ粒子である、請求項1に記載の保護具。   The protective device of claim 1, wherein the nanoparticles are surface-modified nanoparticles. 前記保護具が頭部または顔面に装着されるものである、請求項1または2のいずれかに記載の保護具。   The protective device according to claim 1, wherein the protective device is attached to a head or a face. 前記バインダーがフッ素化(メタ)アクリル化合物、その反応生成物、またはそれらの組み合わせを含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の保護具。   The protector as described in any one of Claims 1-3 in which the said binder contains a fluorinated (meth) acryl compound, its reaction product, or those combination. 前記バインダーが防曇剤を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の保護具。   The protector as described in any one of Claims 1-4 in which the said binder contains an anti-fogging agent. 前記基材がポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、およびポリプロピレンからなる群から選択される材料を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の保護具。   The protector as described in any one of Claims 1-5 in which the said base material contains the material selected from the group which consists of a polycarbonate, a polymethylmethacrylate, a polyethylene terephthalate, and a polypropylene. 前記基材が透明である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の保護具。   The protector as described in any one of Claims 1-6 whose said base material is transparent. 前記基材が可撓性を有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の保護具。   The protector as described in any one of Claims 1-7 in which the said base material has flexibility. 前記基材の第1の表面がプライマー処理表面またはその上に配置されたプライマー層を有し、前記基材の第1の表面と前記ハードコート層が前記プライマー処理表面または前記プライマー層を介して接合されている、請求項1〜8のいずれか一項に記載の保護具。   The first surface of the substrate has a primer-treated surface or a primer layer disposed thereon, and the first surface of the substrate and the hard coat layer are interposed via the primer-treated surface or the primer layer. The protector as described in any one of Claims 1-8 currently joined. 前記保護具がゴーグルである、請求項1〜9のいずれか一項に記載の保護具。   The protector as described in any one of Claims 1-9 whose said protector is goggles. 前記保護具が呼吸用保護具である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の保護具。   The protector as described in any one of Claims 1-9 whose said protector is a respiratory protector. 前記保護具がイヤーマフである、請求項1〜9のいずれか一項に記載の保護具。   The protector as described in any one of Claims 1-9 whose said protector is an earmuff. 前記保護具がバイザーである、請求項1〜9のいずれか一項に記載の保護具。   The protector as described in any one of Claims 1-9 whose said protector is a visor.
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