JP2017119823A - 曇り防止コーティング用組成物及びこれを含むコーティング膜 - Google Patents

Abstract

【課題】光の透過率が高くてガラスなどの基材が持つ光学特性に影響を与えず、水分吸収性及び飽和水分吸収量が多くて曇り現象を持続的に防止することができる曇り防止コーティング用組成物及びこれを含む曇り防止コーティング膜の提供。【解決手段】曇り防止コーティング用組成物は、下組成式で表現されるイソソルビドエポキシ、硬化剤（活性水素を含むポリアミン（ｐｏｌｙａｍｉｎｅ）系化合物）、硬化促進剤、及びシランカップリング剤を含むことを特徴とする。ｎは０．２〜７である。【選択図】なし

Description

本発明は水分吸収性が優れ、耐久性が高く、耐化学性及び耐光性が良くて輸送器機（自動車、鉄道、船舶、飛行機など）の窓ガラスまたは建築物の外装ガラスなどに適した曇り防止コーティング用組成物及びこれを含むコーティング膜に関する。

曇りは、物体の表面温度が周辺の露点温度より低いとき、表面に凝縮する水滴（ｗａｔｅｒ ｄｒｏｐｌｅｔ）によって発生する現象である。この際、凝縮する水滴と物体の表面が成す接触角が大きければ、球形の小水滴が形成される。これによって光が散乱されて表面が霞むことになる。
このような曇り現象によって太陽電池、ディスプレイ、メガネ及び自動車ガラスの透明性が低下するため、光学素子がその特性を正常に発現することができなくなる。特に、自動車の場合、内部と外部の温度差によってフロントガラスの表面に曇り現象がたびたび発生し、これは運転者の視野を邪魔し身近に大きな脅威となる。

曇り現象を防止する技術としては、表面に微細な構造物を形成して超親水性にするものがある。超親水性の表面は水との接触角が１０°以下なので、水滴ができず速く広がるため、光の散乱がない。しかし、このような表面処理技術は、その構造物のサイズが大変小さいため、外部から圧力や摩擦が加わったとき、その形状を維持しにくい欠点がある。したがって、自動車、建築外装ガラスなどの高耐久性を要求する製品には使うことができない。
近年、製品の表面に水分吸収性のあるエポキシ樹脂でコーティング膜を形成して曇り現象を防止する技術に関する研究が活発に行われている。
大韓民国特許第１０−１３２２５７７号はポリエポキシド類と硬化剤を含む架橋樹脂層を備えた防曇性物品を開示している。しかし、この特許文献の場合、飽和水分吸収量が多くないため防曇性能が長期間にわたって持続的に維持できない限界がある。

大韓民国特許第１０−１３２２５７７号公報

本発明はこのような問題点を解消するためになされたものであって、水分吸収性及び飽和水分吸収量が多くて曇り現象を持続的に防止することができる曇り防止コーティング用組成物及びこれを含むコーティング膜を提供することをその目的とする。
また、本発明は、耐久性がよく、耐化学性及び耐光性に優れて輸送器機（自動車、鉄道、船舶、飛行機など）の窓ガラスまたは建築物の外装ガラスなどに適した曇り防止コーティング用組成物及びこれを含むコーティング膜を提供することを他の目的とする。
また、本発明は、ガラスなどの基材への接着力が高くて付加接着層（または接着力改善層）がなくても良い曇り防止コーティング用組成物及びこれを含むコーティング膜の提供を他の目的とする。
さらに、本発明は、光の透過率が高くてガラスなどの基材が持つ光学特性に影響を与えない曇り防止コーティング用組成物及びこれを含むコーティング膜を提供することを他の目的とする。

本発明による曇り防止コーティング用組成物は、以下の（化１）で表現されるイソソルビドエポキシ（ｉｓｏｓｏｒｂｉｄｅ ｅｐｏｘｙ）、硬化剤、硬化促進剤、及びシランカップリング剤を含むことを特徴とする。
［化１］

ここで、ｎは０．２〜７である。

前記硬化剤は、活性水素を含むポリアミン（ｐｏｌｙａｍｉｎｅ）系化合物であることを特徴とする。

、前記硬化剤は、エチレンジアミン、トリメチレンテトラミン、テトラエチレンフェンタミンポリアミン、イソホロンジアミン、ポリプロピレンジアミン、トリエチレングリコールジアミン及びポリオキシプロピレントリアミン化合物の中から選択された１種以上であることを特徴とする。

前記イソソルビドエポキシの当量に対する前記硬化剤の活性水素当量の比が０．７〜０．９５であることを特徴とする。

前記硬化促進剤は、イミダゾール系化合物及び３級アミン系化合物から選択された１種以上であることを特徴とする。

前記イミダゾール系化合物は、イミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール及び１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾールの中から選択された１種以上であり、前記３級アミン系化合物は、トリブチルアミン、ベンジルジメチルアミン、トリメチルアミン及びベンジルジメチルアミンの中から選択された１種以上であることを特徴とする。

前記シランカップリング剤は、エポキシシラン系化合物であることを特徴とする。

前記エポキシシラン系化合物は、２−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン及び３−グリシジルプロピルトリエトキシシランの中から選択された１種以上であることを特徴とする。

前記イソソルビドエポキシ（ｉｓｏｓｏｒｂｉｄｅ ｅｐｏｘｙ）１００重量部に対し、前記硬化剤３０〜５０重量部、前記硬化促進剤０．１〜３．０重量部、及び前記シランカップリング剤１０〜３０重量部を含むことを特徴とするる。

前記曇り防止コーティング膜は、請求項１記載の前記コーティング用組成物から形成され、

厚さが１〜１００μｍであることを特徴とする。

本発明によれば、
曇り防止コーティング用組成物及びこれを含むコーティング膜は水分吸収性及び飽和水分吸収量が多くて曇り現象を効果的に長時間防止することができ、耐久性が高く、耐化学性及び耐光性が良くて物理化学的に安定するので、苛酷な条件に置かれているガラスなどの基材に適する。

また、ガラスなどの基材に対する接着力が良くて付加の接着層がなくても良いので、構造及び製造工程が単純で、コストを節減することができる。

さらに透過率が高くてガラスなどの基材の光学特性を損なわないので、使用者などの視野を阻害することがない。

本発明の実施例を示す写真である。 本発明の実施例を示す写真である。 本発明の実施例の耐化学性実験結果を示す写真である。 本発明の実施例の耐光性実験結果を示す写真である。

以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。
本発明による曇り防止コーティング用組成物（以下、‘コーティング用組成物’という）はイソソルビドエポキシ（ｉｓｏｓｏｒｂｉｄｅ ｅｐｏｘｙ）、硬化剤、硬化促進剤及びシランカップリング剤を含む。
前記コーティング用組成物は、水分吸収性樹脂として（化１）で表現されるイソソルビドエポキシを使用する。

［化１］

ここで、ｎは０．２〜７である。

前記イソソルビドエポキシは一般的に使われるビスフェノール−Ａ系の水分吸収性樹脂に比べて分子内水素結合密度が高い。したがって、これを含む前記コーティング用組成物の飽和水分吸収量を増加させることができる。
また、イソソルビドエポキシはリング構造を含むので、これを使用して形成した曇り防止コーティング膜の耐久性を向上させることができる。

ｎは０．２〜７であり。ｎによってイソソルビドエポキシの水素結合密度及びリング構造の含量が変わる。０．２未満であれば、コーティング用組成物の飽和水分吸収量を充分に高めることができず、７を超えれば、分子量及び鎖の長さが長くてコーティング用組成物内に均一に分布しにくく、コーティング用組成物の流動性が落ちるため、コーティング膜を形成するのに適さないことがある。
コーティング用組成物は、イソソルビドエポキシに硬化剤、硬化促進剤を配合してガラスなどの基材に対する接着力を向上させている。すなわち、接着層（接着剤）を形成しなくても、コーティング用組成物を基材に塗布した後、硬化処理すれば基材に高い接着力でコートされた曇り防止コーティング膜を得ることができるので、製造工程が簡素化できる。

また、コーティング用組成物はシランカップリング剤をさらに含むので、基材に対する接着力が一層向上する。
硬化剤は活性水素を含むポリアミン系化合物であるが、脂肪族ポリアミン、アリール脂肪族ポリアミン、脂環族ポリアミン、芳香族ポリアミン、またはポリエーテルアミン化合物であることが望ましく具体的には、エチレンジアミン、トリメチレンテトラミン、テトラエチレンフェンタミンポリアミン、イソホロンジアミン、ポリプロピレンジアミン、トリエチレングリコールジアミン及びポリオキシプロピレントリアミン化合物から選択された１種以上であることが好ましい。

硬化剤は、イソソルビドエポキシの当量に対する硬化剤の活性水素当量の比が０．７〜０．９５となるようにすることが好ましい。これにより、コーティング用組成物は、イソソルビドエポキシ１００重量部を基準に硬化剤を３０〜５０重量部含むこととする。
イソソルビドエポキシの当量は次の（数１）で計算できる。
［数１］

硬化剤の活性水素当量は次の（数２）で計算する。
［数２］

この明細書において、“活性水素”は硬化剤に含まれたアミン基（ａｍｉｎｅ ｇｒｏｕｐ）の水素の中で硬化反応に参加する水素を意味する。
イソソルビドエポキシの当量に対する硬化剤の活性水素当量の比が０．７〜０．９５の範囲である場合にのみこれを含むコーティング用組成物が適切に硬化して基材に高接着力でコートされる。
硬化促進剤はイミダゾール系化合物または３級アミン系化合物である。また、これらを組み合わせて使うこともできる。

イミダゾール系化合物は、イミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール及び１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾールから選択された１種以上であり、。
３級アミン系化合物は、トリブチルアミン、ベンジルジメチルアミン、トリメチルアミン及びベンジルジメチルアミンから選択された１種以上である。
コーティング用組成物は、イソソルビドエポキシ１００重量部を基準に、硬化促進剤を０．１〜３．０重量部含む。硬化促進剤の含量がこの数値範囲を外れると硬化反応を正常に促進することができないからである。

シランカップリング剤は、イソソルビドエポキシと適合するエポキシシラン系化合物である。具体的には、２−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン及び３−グリシジルプロピルトリエトキシシランから選択された１種以上である。
コーティング用組成物は、イソソルビドエポキシ１００重量部を基準にシランカップリング剤を１０〜３０重量部含む。シランカップリング剤配合の効果を得るためには、１０重量部以上使うことが好ましい。また、シランカップリング剤を添加することでイソソルビドエポキシの吸収性などの物性が低下しないようにするためには、３０重量部以下使うことが好ましい。

本発明による曇り防止コーティング膜は、コーティング用組成物をガラスなどの基材に塗布した後、硬化させることで形成することができる。
コーティング用組成物を塗布する方法は特定の方法に限定されないが、好ましくは湿式コーティング方式として、スプレーコーティング法、スピンコーティング法、フローコーティング法、ディップコーティング法、ロールコーティング法、またはスクリーン印刷法で塗布することが好ましい。
また、コーティング用組成物を硬化する方法も特定の方法に限定されず、硬化剤の含量、当量比などによって適宜調節することができる。好ましくは、コーティング用組成物を一定温度で一定時間加温して硬化することができる。
曇り防止コーティング膜は、厚さ１〜１００μｍに形成する。飽和水分吸収量及び耐久性を充分に高めるためには、その厚さが１μｍ以上であることが好ましい。また、ガラスなどの基材との接触力及び光の透過率を考慮すれば、その厚さが１００μｍ以下であることが好ましい。

以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する。
実施例
（１）第１組成物の準備
撹拌器及び温度計が取り付けられたガラス容器にイソソルビドエポキシ１００ｇ、シランカップリング剤として３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン２３．７７ｇを秤量して添加した。
この際、イソソルビドエポキシは当量が１７０ｇ／ｅｑ（ｎが１．４である時）であるものを使用し、。
有機溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル（Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｍｏｎｏｍｅｔｈｙｌｅｔｈｅｒ）１００ｇを添加して
常温（約２５℃）で１時間撹拌して第１組成物を準備した。

（２）第２組成物の準備
撹拌器及び温度計が取り付けられたガラス容器に硬化剤としてポリオキシプロピレントリアミン３９．８ｇ、硬化促進剤としてで２−メチルイミダゾール０．５ｇ及びベンジルジメチルアミン２．０ｇを秤量して添加し、
有機溶媒にエタノール１００ｇを添加して
常温（約２５℃）で１時間撹拌して第２組成物を準備した。

（３）コーティング用組成物の準備
第１組成物と第２組成物を常温で１時間撹拌してコーティング用組成物を得た。
（４）曇り防止コーティング膜の製造
ソーダ石灰ガラス基板（７０ｍｍ×１５０ｍｍ×２ｍｍ）の表面を酸化セリウムで研磨した後、洗浄し、ソーダ石灰ガラス基板の表面にコーティング用組成物をスプレーコートして塗布して
１１０℃で１時間３０分間加温しコーティング用組成物を硬化した。最終に約６０μｍ厚さの曇り防止コーティング膜を製造した。

実験例１−水分吸収性評価
８０℃の水蒸気で満たされた高温多湿な空間で実施例による曇り防止コーティング膜に水滴が凝縮するか実験した。
比較例としては、曇り防止コーティング膜を形成しなかったソーダ石灰ガラス基板を使用した。
その結果は図１及び図２の通りである。
図１は比較例の結果であり、図２は実施例の結果である。

図１，２に示す通り、比較例の場合、高温多湿な空間で１０秒以内にヘイズ（ｈａｚｅ）が発生することから、微細な水滴が凝縮して光が散乱されることが分かる。
一方、実施例の場合、５分経過後もヘイズの発生やガラスの光学特性への影響が観測されなかったので、水滴が表面に結ばず吸収されたことが分かる。実施例の飽和水分吸収量を測定した結果、９５０ｍｇ／ｃｍ^３になることが分かった。

実験例２−耐化学性及び耐光性評価

実施例による曇り防止コーティング膜に対して耐化学性試験（酸性／塩基性溶液に対する耐性試験）を実行した後、実験例１と同様な条件で曇りを防止することができるのかを評価した。その結果は図３の通りである。
また、実施例による曇り防止コーティング膜に対して耐光性（太陽光線に対する耐性試験）を実行した後、実験例１と同様な条件で曇りを防止することができるのかを評価した。その結果は図４の通りである。
図３及び図４に示す通り、耐化学性及び耐光性実験を終了した後にもコーティング膜に曇りが生じないことを確認することができた

実験例３−耐磨耗性評価
前記実施例による曇り防止コーティング膜に対する耐磨耗性実験を実行した。
４．９Ｎの荷重で往復動摩耗試験を行った後、実施例のヘイズ値は１％未満であった。また、５００ｇの荷重でコーティング膜の表面上で回転するＴＡＢＥＲ摩耗試験１５０回を実施した後、実施例のヘイズ値は５％未満であった。

以上、本発明に関する好適な実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の属する技術分野を逸脱しない範囲でのすべての変更が含まれる。

Claims (11)

1. （化１）で表現されるイソソルビドエポキシ（ｉｓｏｓｏｒｂｉｄｅ ｅｐｏｘｙ）、
   硬化剤、
   硬化促進剤、及び
   シランカップリング剤を含むことを特徴とする曇り防止コーティング用組成物。
   ［化１］
   

   

   
   ここで、ｎは０．２〜７である。
2. 前記硬化剤は、活性水素を含むポリアミン（ｐｏｌｙａｍｉｎｅ）系化合物であることを特徴とする請求項１に記載の曇り防止コーティング用組成物。
3. 前記硬化剤は、エチレンジアミン、トリメチレンテトラミン、テトラエチレンフェンタミンポリアミン、イソホロンジアミン、ポリプロピレンジアミン、トリエチレングリコールジアミン及びポリオキシプロピレントリアミン化合物の中から選択された１種以上であることを特徴とする請求項２に記載の曇り防止コーティング用組成物。
4. 前記イソソルビドエポキシの当量に対する前記硬化剤の活性水素当量の比が０．７〜０．９５であることを特徴とする請求項２に記載の曇り防止コーティング用組成物。
5. 前記硬化促進剤は、イミダゾール系化合物及び３級アミン系化合物から選択された１種以上であることを特徴とする請求項１に記載の曇り防止コーティング用組成物。
6. 前記イミダゾール系化合物は、イミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール及び１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾールの中から選択された１種以上であり、
   前記３級アミン系化合物は、トリブチルアミン、ベンジルジメチルアミン、トリメチルアミン及びベンジルジメチルアミンの中から選択された１種以上であることを特徴とする請求項５に記載の曇り防止コーティング組成物。
7. 前記シランカップリング剤は、エポキシシラン系化合物であることを特徴とする請求項１に記載の曇り防止コーティング用組成物。
8. 前記エポキシシラン系化合物は、２−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン及び３−グリシジルプロピルトリエトキシシランの中から選択された１種以上であることを特徴とする請求項７に記載の曇り防止コーティング組成物。
9. 前記イソソルビドエポキシ（ｉｓｏｓｏｒｂｉｄｅ ｅｐｏｘｙ）１００重量部に対し、
   前記硬化剤３０〜５０重量部、
   前記硬化促進剤０．１〜３．０重量部、及び
   前記シランカップリング剤１０〜３０重量部を含むことを特徴とす、請求項１に記載の曇り防止コーティング用組成物。
10. 請求項１に記載の組成物から形成されたことを特徴とす曇り防止コーティング膜。
11. 前記曇り防止コーティング膜は、厚さが１〜１００μｍであることを特徴とする請求項１０に記載の曇り防止コーティング膜。
    

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