JP2020501948A - ハードコートを有する物品 - Google Patents

ハードコートを有する物品 Download PDF

Info

Publication number
JP2020501948A
JP2020501948A JP2019533007A JP2019533007A JP2020501948A JP 2020501948 A JP2020501948 A JP 2020501948A JP 2019533007 A JP2019533007 A JP 2019533007A JP 2019533007 A JP2019533007 A JP 2019533007A JP 2020501948 A JP2020501948 A JP 2020501948A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nanoparticles
layer
hard coat
weight
range
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019533007A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2020501948A5 (ja
JP7010560B2 (ja
Inventor
服部 二郎
二郎 服部
直大 杉山
直大 杉山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
3M Innovative Properties Co
Original Assignee
3M Innovative Properties Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 3M Innovative Properties Co filed Critical 3M Innovative Properties Co
Publication of JP2020501948A publication Critical patent/JP2020501948A/ja
Publication of JP2020501948A5 publication Critical patent/JP2020501948A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7010560B2 publication Critical patent/JP7010560B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/66Additives characterised by particle size
    • C09D7/67Particle size smaller than 100 nm
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/04Coating
    • C08J7/042Coating with two or more layers, where at least one layer of a composition contains a polymer binder
    • C08J7/0423Coating with two or more layers, where at least one layer of a composition contains a polymer binder with at least one layer of inorganic material and at least one layer of a composition containing a polymer binder
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/04Coating
    • C08J7/043Improving the adhesiveness of the coatings per se, e.g. forming primers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/04Coating
    • C08J7/046Forming abrasion-resistant coatings; Forming surface-hardening coatings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/04Coating
    • C08J7/054Forming anti-misting or drip-proofing coatings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/04Coating
    • C08J7/056Forming hydrophilic coatings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D1/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D135/00Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a carboxyl radical, and containing at least another carboxyl radical in the molecule, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D135/02Homopolymers or copolymers of esters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D4/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on organic non-macromolecular compounds having at least one polymerisable carbon-to-carbon unsaturated bond ; Coating compositions, based on monomers of macromolecular compounds of groups C09D183/00 - C09D183/16
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/002Priming paints
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/60Additives non-macromolecular
    • C09D7/61Additives non-macromolecular inorganic
    • C09D7/62Additives non-macromolecular inorganic modified by treatment with other compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/66Additives characterised by particle size
    • C09D7/68Particle size between 100-1000 nm
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2367/00Characterised by the use of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2367/02Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2244Oxides; Hydroxides of metals of zirconium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2296Oxides; Hydroxides of metals of zinc
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22Oxides; Hydroxides of metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34Silicon-containing compounds
    • C08K3/36Silica

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Coating Of Shaped Articles Made Of Macromolecular Substances (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

順番に、基材と、ハードコートであって、バインダーと、ハードコートの総重量に基づいて60重量%〜90重量%の範囲のナノ粒子の混合物であって、ナノ粒子の10重量%〜50重量%の範囲が、2nm〜200nmの範囲の平均粒径を有する第1の群のナノ粒子を含み、ナノ粒子の50重量%〜約90重量%の範囲が、60nm〜400nmの範囲の平均粒径を有する第2の群のナノ粒子を含み、第1の群のナノ粒子の平均粒径と第2の群のナノ粒子の平均粒径との比が1:2〜1:200の範囲である、ナノ粒子の混合物と、を含むハードコートと、SiOxCy(式中、0<x<2及び0<y<1である)を含む層と、親水性層と、を含む物品。本明細書に記載の物品は、例えば、光学ディスプレイ(例えば陰極線管(CRT)及び発光ダイオード(LED)ディスプレイ)、携帯情報端末(PDA)、携帯電話、液晶ディスプレイ(LCD)パネル、タッチスクリーン、取り外し可能コンピュータスクリーン、ウィンドウフィルム、及びゴーグルに有用である。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、その開示内容全体が参照により本明細書に組み込まれる、2016年12月19日に出願された米国特許仮出願第62/436032号の利益を主張するものである。
窓ガラス(例えば建物及び自動車用窓ガラス)、並びに光学ディスプレイ(例えば、陰極線管(cathode ray tube(CRT)及び発光ダイオード(LED)ディスプレイなど)を保護するために、各種コーティング及びフィルムが使用されている。
窓ガラス及び光学ディスプレイ、特に比較的良好又はより良好な硬度、耐候性、及び光学特性(例えば、視認性)を同時に有する窓ガラス及び光学ディスプレイを保護するための更なる選択肢が望まれている。
一態様では、本開示は、順番に、
基材と、
ハードコートであって、
バインダーと、
ハードコートの総重量に基づいて60重量%〜90重量%の範囲のナノ粒子の混合物であって、ハードコート中のナノ粒子の総重量に基づいて、ナノ粒子の10重量%〜50重量%の範囲(いくつかの実施形態では、15重量%〜45重量%、又は更には20重量%〜40重量%の範囲)が、2nm〜200nmの範囲(いくつかの実施形態では、2nm〜150nmの範囲)の平均粒径を有する第1の群のナノ粒子を含み、ナノ粒子の50重量%〜約90重量%の範囲(いくつかの実施形態では、55重量%〜85重量%、又は更には60重量%〜80重量%の範囲)が、60nm〜400nmの範囲(いくつかの実施形態では、70nm〜300nmの範囲)の平均粒径を有する第2の群のナノ粒子を含み、第1の群のナノ粒子の平均粒径と、第2の群のナノ粒子の平均粒径との比が1:2〜1:200(いくつかの実施形態では、1:2.5〜1:100)の範囲である、ナノ粒子の混合物と、を含むハードコートと、
SiO(式中、0<x<2及び0<y<1である)を含む層と、
親水性層と、を含む物品を提供する。
本明細書に記載の物品の実施形態は、典型的に、良好な透明度及び硬度を有し、例えば光学ディスプレイ(例えば陰極線管(CRT)及び発光ダイオード(LED)ディスプレイ)、携帯情報端末(Personal Digital Assistant、PDA)、携帯電話、液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display、LCD)パネル、タッチスクリーン、取り外し可能コンピュータスクリーン、ウィンドウフィルム、及びゴーグルに有用である。
本明細書で記載される例示的物品の概略的側面図である。
図を参照すると、物品100は、順番に、基材102、ハードコート104、層108、及び親水性層109を含む。ハードコート104は、バインダー105と、ナノ粒子106とを含む。層108はSiO(式中、0<x<2及び0<y<1である)を含む。
基材
本明細書に記載のハードコートを上面に有するのに例示的な基材としては、フィルム、ポリマープレート、シートガラス、及び金属シートが挙げられる。フィルムは透明であっても非透明であってもよい。本明細書で使用するとき、「透明」は、全透過率が90%以上であることを指し、「非透明」は全透過率が90%未満であることを指す。例示的なフィルムとしては、ポリカーボネート、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(polymethyl methacrylate、PMMA))、ポリオレフィン(例えば、ポリプロピレン(polypropylene、PP))、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(polyethylene terephthalate、PET))、ポリアミド、ポリイミド、フェノール樹脂、二酢酸セルロース、三酢酸セルロース、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(acrylonitrile butadiene styrene copolymer、ABS)、エポキシ、ポリエチレン、ポリアセテート及び塩化ビニル、又はガラスから作製されたフィルムが挙げられる。ポリマープレートは透明であっても非透明であってもよい。例示的なポリマープレートとしては、ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、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)、PCとPMMAのブレンド、又はPCとPMMAの積層体から作製されたものが挙げられる。金属シートは可撓性又は剛性であってよい。本明細書で使用するとき、「可撓性金属シート」とは、著しい不可逆的変化を伴わずに機械的応力(例えば、曲げ又は伸張)を受けることができる金属シートを指す。「剛性金属シート」とは、著しい不可逆的変化を伴わずには機械的応力(例えば、曲げ又は伸張)を受けることができない金属シートを指す。例示的な可撓性金属シートとしては、アルミニウム製のものが挙げられる。例示的な剛性金属シートとしては、アルミニウム、ニッケル、ニッケルクロム、及びステンレス鋼から作製されたものが挙げられる。金属シートが使用されるとき、ハードコートと基材との間にプライマー層を適用することが望ましい場合がある。
典型的に、フィルム基材の厚さは、約5マイクロメートル〜約500マイクロメートルの範囲である。典型的に、ポリマープレートの厚さは、約0.5mm〜約10mm(いくつかの実施形態では、約0.5mm〜約5mm、又は更には約0.5mm〜約3mm)の範囲である。基材としてのシートガラス又は金属シートの場合、典型的な厚さは、約5マイクロメートル〜約500マイクロメートル(いくつかの実施形態では、約0.5mm〜約10mm、約0.5mm〜約5mm、又は更には約0.5mm〜約3mm)の範囲である。これらの範囲外の厚さも有用であり得る。
任意のプライマー
いくつかの実施形態では、基材は、プライマー層が基材とハードコート層との間にあるように、プライマーを含む。その上にプライマー層を有する基材は、市販されている。例えば、下塗りされたポリエチレンテレフタレート(PET)基材は、Toray Industries,Inc.,Tokyo,Japanから商品名「LUMIRROR U32」で、及びToyobo Co.,Ltd.,Tokyo,Japanから「COSMOSHINE」で入手可能である。
プライマー前駆体(溶液)を基材表面に適用するための技術は、当技術分野において公知であり、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及びスクリーン印刷が挙げられる。コーティングされたプライマー前駆体は、紫外線(UV)重合又は熱重合などの当技術分野において公知の重合方法によって、乾燥させ硬化させることができる。
バインダー
ハードコートを形成するための前駆体中のバインダーの量は、典型的には、ハードコートの総重量に基づいて、10重量%〜40重量%の範囲で存在するバインダーをハードコートに提供するのに十分なものである。
例示的なバインダーとしては、硬化(メタ)アクリルオリゴマー又はモノマーのうちの少なくとも1つが挙げられる。三官能性脂肪族ウレタンアクリレートなどの例示的なバインダーは、例えば、Daicel−Allnex,Ltd.から商品名「EBECRYL 8701」で入手可能である。
いくつかの実施形態では、バインダー(及びハードコート)は、少なくとも1つのシリコーン(メタ)アクリレート添加剤(例えば、アクリレート、(メタ)アクリレート、ヒドロキシル、グリシジル、カルボニル、アミノ、又は(m)エトキシ基のうちの少なくとも1つを有するポリジメチルシロキサン(PDMS))を含む。例えば、シリコーン(メタ)アクリレート添加剤は、ハードコート層の総重量に基づいて、0.01重量%〜10重量%の範囲の量で存在する。
ナノ粒子
例示的なナノ粒子としては、SiOナノ粒子、ZnOナノ粒子、ZrOナノ粒子、インジウム−スズ−酸化物(ITO)ナノ粒子、又はアンチモンドープ酸化スズ(ATO)ナノ粒子のうちの少なくとも1つが挙げられる。好適なナノ粒子は当該技術分野において公知であり、例えば、Nalco Company,Naperville,ILから商品名「NALCO 2327」で入手可能であるSiO、及び例えば、BYK Japan KK,Tokyo,Japanから商品名「NANOBYK3820」で入手可能であるZnO、例えば、Taki Chemical,Ltd.,Hyogo,Japanから商品名「BAILAR Zr−C20」で入手可能であるZrO、例えば、Mitsubishi Materials Electronic Chemicals Co.,Ltd.,Akita,Japanから商品名「PI−3」で入手可能なインジウム−スズ酸化物、並びに、例えばSigma−Aldrich Co.LLC,St.Louis,MOから商品名「549541」で入手可能なアンチモンドープ酸化スズが挙げられる。
一般的に、ナノ粒子自体(すなわち、コーティングを有しない粒子)は、約2nm〜400nm(いくつかの実施形態では、2nm〜300nm)の範囲の粒径を有する。ナノ粒子の平均直径は、当該技術分野において一般的に用いられている技術を使用する透過型電子顕微鏡(TEM)により測定される。ナノ粒子の平均粒径を測定するために、一滴のゾル試料を400メッシュ銅TEMグリッド上に置き、極薄カーボン基材をレイシーカーボンメッシュ(Ted Pella Inc.,Redding,CAから入手可能)の最上面に置くことにより、TEMイメージング用にゾル試料を調製してよい。液滴の一部は、濾紙でグリッドの側面又は底面に触れることで除去することができる。残りは乾燥させることができる。これにより、粒子を極薄カーボン基材上に置き、基材からの干渉が少ない状態で画像化することができる。TEM画像をグリッド上の複数の場所で記録することができる。500〜1000個の粒子の寸法を測定するのに十分な画像が記録される。次いで、各試料についての粒径測定に基づいて、ナノ粒子の平均直径を計算することができる。TEM画像は、(LaB電子源を用いて)300KVで動作する高解像度透過型電子顕微鏡(Hitachi,Tokyo,Japanから商品名「HITACHI H−9000」で入手可能)を使用して得ることができる。画像は、カメラ(例えば、モデルNo.895、2k×2kチップ、Gatan,Inc.(Pleasanton,CA)から商品名「Gatan Ultrascan CCD」で入手可能)を用いて記録してよい。例えば、50,000倍から100,000倍の倍率で画像を撮影することができる。試料によっては、300,000倍の倍率で画像を撮影する場合がある。
ハードコート層
ハードコート前駆体は、溶媒中の硬化性モノマー及び/又はオリゴマー(例えば、メチルエチルケトン(MEK)又は1−メトキシ−2−プロパノール(MP−OH))を抑制剤と共に溶媒に添加するなどの、当技術分野において公知の技術を用いて構成成分を組み合わせることによって、調製することができる。いくつかの実施形態では、例えば、使用される硬化性モノマー及び/又はオリゴマーに応じて、無溶媒(すなわち、有機溶媒を含まない、又は水100%)プロセスを用いて、コーティングを形成することができる。
いくつかの実施形態では、2つ以上の異なるサイズのナノ粒子ゾルを、改質剤を用いて又は用いずに、開始剤を含む溶媒中の硬化性モノマー及び/又はオリゴマーと混合して、ハードコート前駆体を提供することができる。ハードコート前駆体の固体中の所望の重量%は、溶媒を添加することによって調整することができる。
任意選択で、ハードコートは、既知の添加剤、例えば、防曇剤、帯電防止剤、及び易清浄剤(例えば、指紋防止剤、抗油剤、抗リント剤、防汚剤、又は易清浄機能を付与する他の薬剤)を更に含んでよい。
ハードコート中に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「TEGORAD 2250」で入手可能)を含めることも、ハードコートの易清浄機能を改善することができる。シリコーンポリエーテルアクリレートの例示的な量としては、ハードコートの総重量に基づいて、約0.01重量%〜約5.0重量%(いくつかの実施形態では、約0.05重量%〜約1.5重量%、又は更には約0.1重量%〜約0.5重量%)の範囲が挙げられる。
ハードコート前駆体(溶液)を基材表面に適用するための技術は、当技術分野において公知であり、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及びスクリーン印刷が挙げられる。コーティングされたハードコート前駆体は、紫外線(UV)重合又は熱重合などの当技術分野において公知の重合方法によって、乾燥させ硬化させることができる。
2つ以上の表面を有する基材の場合、ハードコートは、基材の2つ以上の表面上に配置されてもよい。また、2つ以上のハードコート層を表面に適用してもよい。
典型的には、ハードコート層は、最大100マイクロメートル(いくつかの実施形態では、最大50マイクロメートル、又は更には最大10マイクロメートル、いくつかの実施形態では、1マイクロメートル〜50マイクロメートル、又は更には1マイクロメートル〜10マイクロメートルの範囲)の厚さを有する。
SiO
SiOを含む層は、例えば、プラズマ強化化学蒸着(PECVD)を介して提供することができ、プラズマは、例えば、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン(TMDSO)及び酸素ガス、又はヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)及び酸素ガスから形成される。
プラズマ密度は、計算された電力(例えば、電極の単位面積当たりに印加されるRF(13.56MHz))である。いくつかの実施形態では、プラズマ密度は、0.1W/cm超(いくつかの実施形態では、0.2W/cm超、又は更には0.23W/cm)である。
プラズマ線量は、滞留時間当たりのプラズマ密度である。いくつかの実施形態では、プラズマ線量範囲は、1ジュール/cm〜15ジュール/cm(いくつかの実施形態では、4ジュール/cm〜10ジュール/cm)の範囲である。
いくつかの実施形態では、SiOを含む層は、最大5マイクロメートル(いくつかの実施形態では、5nm〜5マイクロメートル、10nm〜500nm、25nm〜500nm、25nm〜250nm、又は更には50nm〜150nmの範囲)の厚さを有する。
いくつかの実施形態ではSiOを含む層は、非晶質である。いくつかの実施形態では、SiOを含む層は、親水性である。親水性の程度は、Si:O:Cの比に基づいて変化することが観察される。いくつかの実施形態では、SiOを含む層は、実施例において「水接触角測定法」によって測定される、40度以下の(いくつかの実施形態では、35度以下、30度以下、25度以下、又は更には20度以下)の水接触角を有する。
いくつかの実施形態では、SiOを含む層は、実施例に記載される「ヘイズ試験」によって決定される、3%未満のヘイズ値を有する。いくつかの実施形態では、SiOを含む層は、実施例に記載される「ヘイズ試験」によって決定される、0.2%未満のΔヘイズ値を有する。
親水性層
親水性層を提供するための親水性組成物を調製するための例示的な材料としては、水中のアルコキシシラン又は双性イオン性アルコキシシランのうちの少なくとも1つが挙げられる。親水性材料は、例えば、Osaka Organic Chemical Industry,Ltd.,Osaka,Japanから商品名「LAMBIC 400EP」で市販されている。いくつかの実施形態では、親水性材料(例えば、アルコキシシラン)は、親水性組成物の総重量に基づいて、0.001重量%〜40重量%の範囲(いくつかの実施形態では、0.001重量%〜30重量%、0.001重量%〜20重量%、0.001重量%〜10重量%、0.5重量%〜5重量%、又は更には1重量%〜4重量%の範囲)で存在する。いくつかの実施形態では、親水性層は、双性イオン性官能基又はポリエチレングリコール(PEG)官能基のうちの少なくとも1つを有するシランカップリング剤を含む。
親水性組成物をSiOを含む層の表面に適用するための技術は、当技術分野において公知であり、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及びスクリーン印刷が挙げられる。コーティングされた親水性組成物を乾燥させ、加水分解及び縮合反応により硬化させることができる。
いくつかの実施形態では、親水性層は、最大1マイクロメートル(いくつかの実施形態では、5nm〜1マイクロメートル、5nm〜500nm、5nm〜100nm、又は更には5nm〜20nmの範囲)の厚さを有する。
いくつかの実施形態では、親水性層は外側表面を有し、外側表面は、実施例に記載される「ヘイズ試験」によって決定される、−1.0〜1.0の範囲のΔヘイズを有する。
いくつかの実施形態では、親水性層は外側表面を有し、外側表面は、実施例に記載される「易清浄試験」によって決定される、易清浄性能の「OK」を有する。
いくつかの実施形態では、親水性層は外側表面を有し、外側表面は、実施例に記載される「防曇試験」によって決定される、防曇性能について「OK」を有する。
光学接着剤層
任意選択で、接着剤層をハードコート層をその上に有する基材の反対側の表面に適用してもよい。例示的な接着剤は当該技術分野において公知であり、アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤、ポリエステル系接着剤、及びゴム系接着剤が挙げられる。
更に、接着剤層が存在する場合、任意選択で、ライナー(liner)(例えば剥離ライナー)が接着剤層の上に含まれる。剥離ライナーは当技術分野において公知であり、紙及びポリマーシートが含まれる。
本明細書に記載の物品は、例えば、光学ディスプレイ(例えば、陰極線管(CRT)、発光ダイオード(LED)ディスプレイ)、プラスチックカード、レンズ、カメラ本体、ファン、ドアノブ、タップハンドル、ミラー、及び家電製品(例えば、洗濯機)、並びに光学ディスプレイ(例えば、陰極線管(CRT)及び発光ダイオード(LED)ディスプレイ)、携帯情報端末(PDA)、携帯電話、液晶ディスプレイ(LCD)パネル、タッチスクリーン、取り外し可能コンピュータスクリーン、ウィンドウフィルム、及びゴーグルに有用である。更に、本明細書に記載のハードコートは、例えば、家具、ドア及び窓ガラス、便器及び浴槽、車両の内装/外装、カメラレンズ並びにガラス、及びソーラーパネルに有用であり得る。
例示的実施形態
1A. 順番に、
基材と、
ハードコートであって、
バインダーと、
ハードコートの総重量に基づいて60重量%〜90重量%の範囲のナノ粒子の混合物であって、ハードコート中のナノ粒子の総重量に基づいて、ナノ粒子の10重量%〜50重量%の範囲(いくつかの実施形態では、15重量%〜45重量%、又は更には20重量%〜40重量%の範囲)が、2nm〜200nmの範囲(いくつかの実施形態では、2nm〜150nmの範囲)の平均粒径を有する第1の群のナノ粒子を含み、ナノ粒子の50重量%〜約90重量%の範囲(いくつかの実施形態では、55重量%〜85重量%、又は更には60重量%〜80重量%の範囲)が、60nm〜400nmの範囲(いくつかの実施形態では、70nm〜300nmの範囲)の平均粒径を有する第2の群のナノ粒子を含み、第1の群のナノ粒子の平均粒径と第2の群のナノ粒子の平均粒径との比が1:2〜1:200(いくつかの実施形態では、1:2.5〜1:100)の範囲である、ナノ粒子の混合物と、を含むハードコートと、
SiO(式中、0<x<2及び0<y<1である)を含む層と、
親水性層と、を含む物品。
2A. 基材が、フィルム、ポリマープレート、ガラスシート、及び金属シートのうちの1つを含む、例示的実施形態1Aに記載の物品。
3A. 基材とハードコート層との間にプライマー層を更に含む、例示的実施形態1A〜2Aのいずれか1つに記載の物品。
4A. バインダーが、硬化(メタ)アクリルオリゴマー又はモノマーのうちの少なくとも1つを含む、例示的実施形態1A〜3Aのいずれか1つに記載の物品。
5A. バインダーが、ハードコートの総重量に基づいて、5重量%〜60重量%の範囲で存在する、例示的実施形態1A〜4Aのいずれか1つに記載の物品。
6A. ハードコートが、少なくとも1つのシリコーン(メタ)アクリレート添加剤(例えば、ポリジメチルシロキサン(PDMS)アクリレート)を含む、例示的実施形態1A〜5Aのいずれか1つに記載の物品。
7A. 少なくとも1つのシリコーン(メタ)アクリレート添加剤が、ハードコート層の総重量に基づいて、0.01重量%〜10重量%の範囲の量で存在する、例示的実施形態6Aに記載の物品。
8A. ナノ粒子が、SiOナノ粒子、ZnOナノ粒子、ZrOナノ粒子、インジウム−スズ−酸化物(ITO)ナノ粒子、又はアンチモンドープ酸化スズ(ATO)ナノ粒子のうちの少なくとも1つである、例示的実施形態1A〜7Aのいずれか1つに記載の物品。
9A. ハードコート層が、最大100マイクロメートル(いくつかの実施形態では、最大50マイクロメートル、又は更には最大10マイクロメートル、いくつかの実施形態では、1マイクロメートル〜50マイクロメートル、又は更には1マイクロメートル〜10マイクロメートルの範囲)の厚さを有する、例示的実施形態1A〜8Aのいずれか1つに記載の物品。
10A. SiOを含む層が、非晶質である、例示的実施形態1A〜9Aのいずれか1つに記載の物品。
11A. SiOを含む層が、親水性である、例示的実施形態1A〜10Aのいずれか1つに記載の物品。
12A. SiOを含む層が、実施例に記載の水接触角測定によって決定される、40度以下の(いくつかの実施形態では、35度以下、30度以下、25度以下、又は更には20度以下)の水接触角を有する、例示的実施形態1A〜11Aのいずれか1つに記載の物品。
13A. SiOを含む層が、実施例に記載されるヘイズ試験によって決定される、3%未満のヘイズ値を有する、例示的実施形態1A〜12Aのいずれか1つに記載の物品。
14A. SiOを含む層が、実施例に記載されるヘイズ試験によって決定される、0.2%未満のΔヘイズ値を有する、例示的実施形態1A〜13Aのいずれか1つに記載の物品。
15A. 親水性層が外側表面を有し、外側表面が、実施例に記載されるヘイズ試験によって決定される、−1.0〜1.0の範囲のΔヘイズを有する、例示的実施形態1A〜14Aのいずれか1つに記載の物品。
16A. SiOを含む層が、最大5マイクロメートル(いくつかの実施形態では、5nm〜5マイクロメートル、10nm〜500nm、25nm〜500nm、25nm〜250nm、又は更には50nm〜150nmの範囲)の厚さを有する、例示的実施形態1A〜15Aのいずれか1つに記載の物品。
17A. 親水性層が、双性イオン性官能基又はポリエチレングリコール(PEG)官能基のうちの少なくとも1つを有するシランカップリング剤を含む、例示的実施形態1A〜16Aのいずれか1つに記載の物品。
18A. 親水性層が、最大1マイクロメートル(いくつかの実施形態では、5nm〜1マイクロメートル、5nm〜500nm、5nm〜100nm、又は更には5nm〜20nmの範囲)の厚さを有する、例示的実施形態1A〜17Aのいずれか1つに記載の物品。
19A. 実施例に記載されている、易清浄試験に合格する、例示的実施形態1A〜18Aのいずれか1つに記載の物品。
20A. 実施例に記載されている、防曇試験に合格する、例示的実施形態1A〜19Aのいずれか1つに記載の物品。
1B. 例示的実施形態1A〜20Aのいずれか1つに記載の物品の製造方法であって、
基材上にハードコート、次にハードコート上にSiOを含む層を有する、基材を提供することと、
SiOを含む層上に親水性層を適用することと、を含む、製造方法。
2B. プラズマ強化化学蒸着(PECVD)を介してSiOを含む層を提供することを更に含み、プラズマが、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン(TMDSO)及び酸素ガス、又はヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)及び酸素ガスから形成される、例示的実施形態1Bに記載の方法。
3B. 未硬化のバインダーと、ハードコートの総重量に基づいて60重量%〜90重量%の範囲のナノ粒子の混合物であって、ハードコート中のナノ粒子の総重量に基づいて、ナノ粒子の10重量%〜50重量%の範囲(いくつかの実施形態では、15重量%〜45重量%、又は更には20重量%〜40重量%の範囲)が、2nm〜200nmの範囲(いくつかの実施形態では、2nm〜150nmの範囲)の平均粒径を有する第1の群のナノ粒子を含み、ナノ粒子の50重量%〜約90重量%の範囲(いくつかの実施形態では、55重量%〜85重量%、又は更には60重量%〜80重量%の範囲)が、60nm〜400nmの範囲(いくつかの実施形態では、70nm〜300nmの範囲)の平均粒径を有する第2の群のナノ粒子を含み、第1の群のナノ粒子の平均粒径と第2の群のナノ粒子の平均粒径との比が1:2〜1:200(いくつかの実施形態では、1:2.5〜1:100)の範囲である、ナノ粒子の混合物と、を含む層を堆積させることと、
バインダーを硬化させることと、によってハードコート層を提供することを更に含む、例示的実施形態1B〜2Bのいずれか1つに記載の方法。
4B. 未硬化のバインダーが、少なくとも1つのシリコーン(メタ)アクリレート添加剤(例えば、ポリジメチルシロキサン(PDMS)アクリレート)を含む、例示的実施形態3Bに記載の方法。
5B. 少なくとも1つのシリコーン(メタ)アクリレート添加剤が、ハードコート層の総重量に基づいて、0.01重量%〜10重量%の範囲の量で存在する、例示的実施形態4Bに記載の方法。
6B. アルコキシシランを含む親水性組成物を堆積させることによって親水性層を提供することを更に含む、例示的実施形態3B〜5Bのいずれか1つに記載の方法。
7B. アルコキシシランが、親水性組成物の総重量に基づいて、0.001重量%〜40重量%の範囲(いくつかの実施形態では、0.001重量%〜30重量%、0.001重量%〜20重量%、0.001重量%〜10重量%、0.5重量%〜5重量%、又は更には1重量%〜4重量%の範囲)で存在する、例示的実施形態6Bに記載の方法。
8B. 親水性組成物が、水又はアルコール(例えば、エタノール)のうちの少なくとも1つを更に含む、例示的実施形態6B又は7Bのいずれかに記載の方法。
9B. 組成物が、双性イオン性官能基又はポリエチレングリコール(PEG)官能基のうちの少なくとも1つを有するシランカップリング剤を更に含む、例示的実施形態6B〜8Bに記載の方法。
本発明の利点及び実施形態を以降の実施例によって更に説明されるが、これら実施例において述べられる特定の材料及びそれらの量、並びに他の条件及び詳細は、本発明を不当に制限するものと解釈されるべきではない。別途注記のない限り、実施例及び本明細書の他の部分における全ての部、百分率、比率等は、重量によるものである。
試験方法
鉛筆硬度試験
実施例及び比較例に従って調製された試料の鉛筆硬度を、その開示内容が、参照により本明細書に組み込まれる、JIS K 5600−5−4(1999)に準拠して求めた。750グラムの適用負荷下で45度の角度で様々な硬度の鉛筆の芯で試料を擦り、引っ掻きなしに、残存した試料の最高鉛筆硬度を決定することによって、試験を実行した。この方法に使用される鉛筆硬度試験機は、Toyo Seiki Seisaku−Sho,Ltd.,Tokyo,Japanから商品名「NO.431 PENCIL SCRATCH HARDNESS TESTER」で入手した。
接着性試験
実施例及び比較例に従って調製された試料の接着性能を、その開示内容が、参照により本明細書に組み込まれる、JIS K 5600−5−6(1999)に準拠したクロスカット試験によって評価した。接着試験は、基材から分離するコーティングの抵抗を評価する。最初に、直角格子パターン(1mmの間隔格子を有する5×5の格子(すなわち、25個の1mm×1mmの正方形))を、基材に貫通するコーティング中に切り込んだ。接着テープ(Nitto Denko Co.,Ltd.,Osaka,Japanから商品名「NICHIBAN CT24」で入手)を格子上に接着した後、直角に引き離した。次いで、光学顕微鏡を使用することにより、格子上の亀裂の有無を決定した。亀裂の欠如(又は、ほんのわずかな亀裂の存在)は、より望ましい又は改善された可撓性及び接着性の指標である。結果は、試料及びテープ中の25個の切断から亀裂がない正方形の数として報告される。
光学特性試験
実施例及び比較例に従って調製した試料の透明度、ヘイズ、及び透過(TT)パーセントなどの光学特性を、ヘイズメーター(Nippon Denshoku Industries Co.,Ltd,Tokyo,Japanから商品名「NDH5000W」で入手)を使用することにより測定した。光学特性は、調製されたままの試料(即ち、初期の光学特性)で、かつ試料をスチールウール摩耗耐性試験に供した後で、決定した。「ヘイズ試験」により、サンプルをスチールウール摩耗耐性試験に供した前後の、ヘイズ値の差を比較した。
スチールウール摩耗耐性試験
実施例及び比較例に従って調製した試料の耐引掻性を、#0000を有する2.7×2.7cmのヘッド面積のスチールウールを使用するスチールウール摩耗試験の後(500グラムの荷重、60サイクル/分の速度で、20サイクルの後)の、表面の変化により評価した。ストロークは長さ85mmであった。試験に使用された器具は、摩耗試験機(Imoto Machinery Co.,Ltd.,Kyoto,Japanから商品名「IMC−157C」で入手)であった。上記の方法を用いて、光学特性(透過パーセント、ヘイズ、及びΔヘイズ(すなわち、摩耗試験後のヘイズから初期ヘイズを差し引いたもの))を再度測定した。
下記の表1に記載した通り、掻き傷の存在を評価した。
Figure 2020501948
水接触角(CA)測定
実施例及び比較例に従って調製した試料の表面の水接触角を、接触角計(Kyowa Interface Science Co.,Ltd.,Saitama,Japanから商品名「DROPMASTER FACE」で入手)を用いて、液滴法により測定した。2.0マイクロリットルの水を表面上に落とした後、光学写真画像から接触角を測定した。5回の測定値の平均から、接触角の値を計算した。
易清浄試験
実施例及び比較例に従って調製した試料の易清浄性能を、湿潤コットンボールを使用して、インクマーク(Zebra,Co.,Ltd.,Tokyo,Japanから商品名「MACKEE EXTRA FINE MO−120−MC−BK」で入手したマーカーから作製)を除去するか、又は除去しようとすることによって評価した。湿潤コットンボールを、中等度の手動力下でインクマークの上で前後に、最大5回滑らせた。次いで、試料の易清浄性能を目視検査によって決定し、以下の基準に基づいて評価した。
OK:湿潤コットン拭き取りの後に、インクマークはほとんど観察されなかった。OKは、試料が試験を合格したことを意味する。
NG:湿潤コットン拭き取りの後に、インクマークがなお観察された。
防曇試験
実施例及び比較例に従って調製した試料の防曇性能を目視検査によって評価した。450mLの水を、500mLの円錐フラスコに添加した。水の温度を60℃に制御した。試験した試料を、フラスコ内の水レベルの10cm上に保持した。次いで、試料の曇りが観察されるまでの時間を観察した。
防曇性能を、以下の基準に従って評価した。
OK:試料は、少なくとも60秒間曇らなかった。OKは、試料が試験を合格したことを意味する。
NG:試料は、60秒未満で曇った。
表面改質シリカゾル−1の調製
5.95グラムの3−メタクリルオキシプロピル−トリメトキシシラン(Alfa Aesar,Ward Hill,MAから商品名「SILQUEST A−174」で入手)、及び0.5グラムの4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン1−オキシル(5重量%、Aldrich Chemical Company,Milwaukee,WIから商品名「PROSTAB」で入手)を、ガラスジャー内の400グラムの直径75nmのSiOゾル(Nalco Company,Naperville,ILから商品名「NALCO 2329」で入手)と450グラムの1−メトキシ−2−プロパノール(Sigma−Aldrich Co.,LLC,St.Louis,MOから入手)との混合物に添加し、室温で10分間攪拌した。ジャーを密封し、80℃で16時間、オーブン内に置いた。得られた溶液から、溶液の固形分含量が約45重量%になるまで、ロータリーエバポレーターを用いて60℃で水を除去した。200グラムの1−メトキシ−2−プロパノールを、得られた溶液に充填し、60℃でロータリーエバポレーターを使用して、残りの水を除去した。この後者の工程を2回繰り返して、溶液から水を更に除去した。十分な量の1−メトキシ−2−プロパノールをゾルに添加して、75nmの平均サイズを有する45.0重量%の表面改質SiOナノ粒子を含有するSiOゾル(「ゾル−1」)を得た。
表面改質シリカゾルゾル−2の調製
25.25グラムの3−メタクリルオキシプロピル−トリメトキシシラン(「SILQUEST A−174」)及び0.5グラムの4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン1−オキシル(5重量%、「PROSTAB」)を、ガラスジャー内の400グラムの直径20nmのSiOゾル(Nalco Companyから商品名「NALCO 2327」で入手)と450グラムの1−メトキシ−2−プロパノールとの混合物に添加し、室温で10分間攪拌した。ジャーを密封し、80℃で16時間、オーブン内に置いた。得られた溶液から、溶液の固形分含量が約45重量%になるまで、ロータリーエバポレーターを用いて60℃で水を除去した。200グラムの1−メトキシ−2−プロパノールを、得られた溶液に充填し、60℃でロータリーエバポレーターを使用することにより残りの水を除去した。この後者の工程を2回繰り返して、溶液から水を更に除去した。十分な量の1−メトキシ−2−プロパノールをゾルに添加して、20nmの平均サイズを有する45.0重量%の表面改質SiOナノ粒子を含有するSiOゾル(「ゾル−2」)を得た。
ハードコート前駆体溶液HC−1の調製
42.98グラムのゾル−1、23.14グラムのゾル−2、8.93グラムの三官能性脂肪族ウレタンアクリレート(Daicel−Allnex,Ltd.Tokyo,Japanから商品名「EBECRYL 8701」で入手)及び0.99グラムの1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(Arkema Americas,Clear Lake,TXから商品名「SARTOMER SR238NS」で入手)を混合した。光開始剤として、0.79グラムの1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン(BASF Japan Ltd.,Tokyo,Japanから商品名「IRGACURE 2959」で入手)、及び0.02グラムのアクリル化ポリジメチルシロキサン(PDMS)(Evonik Industries,Essen,Germanyから商品名「TEGORAD 2250」で入手)を混合物に添加した。19.84グラムのメチルイソブチルケトン(Sigma−Aldrich Co.,LLCから入手)及び3.31グラムの1−メトキシ−2−プロパノール(Sigma−Aldrich Co.,LLCから入手)を添加することによって、混合物を40.49重量%の固形分に調整し、ハードコート前駆体溶液(「HC−1」)を調製した。
ハードコート層のコーティング及び硬化
100マイクロメートル厚のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(Toray Industries,Inc.,Tokyo,Japanから商品名「LUMIRROR U34」で入手)を基材として使用した。HC−1ハードコート前駆体溶液を、直径2インチ(5cm)のグラビアコーティングロールを装備したグラビアコーティングラインを使用して、PETフィルム上にロール・ツー・ロール(R2R)コーティングした。グラビアコーティングロールは、直線インチ当たり130個の溝(線1cm当たり51個の溝)を有し、180%の拭き取り比で操作した。HC−1ハードコート前駆体溶液(40.49重量%の固形分)を、フィルタ(Roki Techno Co.,Ltd.,Tokyo,Japanから商品名「HT−40EY ROKI」で入手)を使用してインラインで濾過した。最初に、3つの加熱ゾーンを備えたオーブンに試料を通すことによって、コーティングを硬化させた。オーブンの3つの加熱ゾーン(ゾーン1、2及び3)の温度をそれぞれ87℃、85℃、及び88℃に設定した。オーブン内の加熱ゾーン1、2、及び3の実測温度は、それぞれ59℃、67℃、及び66℃であったことに留意されたい。オーブンの加熱ゾーン(ゾーン1、2、及び3)のそれぞれにファンを取り付けた。ゾーン1、2、及び3のファンは、それぞれ30Hz、40HZ、及び40Hzで動作するように設定した。次いで、コーティングを、Hバルブ(240W/cmの電力、Heraeus Noblelight America,LLC,Buford,GAから商品名「HERAEUS/FUSION UV F600 SERIES」で入手)を装備したFusion UV硬化システムを使用して、N雰囲気(120〜240ppmのO含有量を有するNガス)下で紫外線(UV)硬化させた。UV硬化系を通るライン速度を毎分6メートルで固定し、UV電力を40%出力に設定した。ウェブ張力は、巻き戻し機、投入部、オーブン、巻き取り機において、それぞれ、(250mmウェブに対して)20、24、19、及び20Nであった。巻き戻し機及び巻き取り機については、直径3インチ(7.5cm)のロールコアを使用した。
プラズマ蒸着
コーティングされたポリマーフィルム上にSiOを堆積させるために、(R2R)プラズマ蒸着システムを使用した。このシステムは、対電極として作用するチャンバ壁を有する2つのロール形状電極を収容するアルミニウム真空チャンバを含んだ。対電極の表面積が大きいため、システムは非対称であると考えられ、その結果、コーティングされる基材フィルムが巻き付けられた電動電極において大きなシース電位をもたらすと考えられた。チャンバは、機械的ポンプによって支持された二重のターボ分子ポンプを含むポンプシステムによってポンプ圧送した。プロセスガスは、マスフローコントローラを通して計量され、チャンバ内に導入される前にマニホールド内で配合された。プロセスガス、酸素、及びヘキサメチルジシロキサン(Iwatani Corporation,Tokyo,Japanから商品名「HMDSO」で入手)を、ガスキャビネット内に遠隔で保管し、マスフローコントローラに供給した。プラズマは、13.56MHz−10500Wの高周波電源(MKS Instruments,Inc.,Andover,MAから商品名「MKS SPECTRUM」(Model B−10513)で入手)によって、インピーダンスマッチネットワーク(モデルMWH−100、MKS Instruments,Inc.から入手)を通じて電力供給した。上述のハードコーティングされた基材を、以下の表2に記載の条件のうちの1つを用いて、R2Rプラズマ装置により処理した。ヘキサメチルジシロキサン(「HMDSO」)と酸素との混合ガスは、得られたSiO層をハードコート層上に提供した。
Figure 2020501948
実施例1(EX−1)
EX−1を以下のように調製した。HC−1を100マイクロメートル厚のPETフィルム(「LUMIRROR U34」)上にコーティングし、上記のように硬化し(「ハードコート層のコーティング及び硬化」を参照)、3マイクロメートル厚の(乾燥)ナノ粒子充填ハードコートを有するPETフィルムを得た。ハードコートされた基材を、R2Rプラズマ装置(「プラズマ蒸着」を参照)を用いることによって、表2(上記)のプロセス条件#2で処理した。
プラズマ蒸着フィルムを、50mm×150mm×3mmのサイズのソーダライムガラスプレート上に固定させた。5重量%の親水性シラン(Osaka Organic Chemical Industry,Ltd.,Osaka,Japanから商品名「LAMBIC 400EP」で入手)を、プラズマ蒸着ハードコートフィルム基材に塗布することにより親水性トップコートとして塗布した。親水性トップコートをメイヤーロッド#4を用いてコーティングし、空気中100℃で10分間乾燥させた。
実施例2(EX−2)
EX−2は、表2(上記)におけるプラズマ条件#3を使用した以外は、EX−1について記載した通りに調製した。
実施例3(EX−3)
EX−3は、表2(上記)におけるプラズマ条件#4を使用した以外は、EX−1について記載した通りに調製した。
比較例1(CE−1)
CE−1は、むきだしの100マイクロメートル厚のPETフィルム(「LUMIRROR U34」)であった。
比較例2(CE−2)
CE−2を以下のように調製した。100マイクロメートル厚のPETフィルム(「LUMIRROR U34」)を、表2(上記)におけるプラズマ条件#1を用いてR2Rプラズマ装置で処理した。ナノ粒子充填ハードコートを適用しなかった。最後に、親水性シラン層(「LAMBIC 400EP」)を堆積させ、上記のように乾燥させた(EX−1を参照)。
得られたCE−1、CE−2、及びEX−1〜EX−3の試料を、上記の方法を用いて試験した。結果を、下の表3にまとめる。
Figure 2020501948
本発明の範囲及び趣旨から外れることなく、本開示の予測可能な修正及び変更が当業者にとって自明であろう。本発明は、例示目的のために本出願に記載されている実施形態に限定されるものではない。

Claims (22)

  1. 順番に、
    基材と、
    ハードコートであって、
    バインダーと、
    前記ハードコートの総重量に基づいて60重量%〜90重量%の範囲のナノ粒子の混合物であって、前記ハードコート中のナノ粒子の総重量に基づいて、前記ナノ粒子の10重量%〜50重量%の範囲が、2nm〜200nmの範囲の平均粒径を有する第1の群のナノ粒子を含み、前記ナノ粒子の50重量%〜約90重量%の範囲が、60nm〜400nmの範囲の平均粒径を有する第2の群のナノ粒子を含み、前記第1の群のナノ粒子の平均粒径と前記第2の群のナノ粒子の平均粒径との比が1:2〜1:200の範囲である、ナノ粒子の混合物と、を含むハードコートと、
    SiO(式中、0<x<2及び0<y<1である)を含む層と、
    親水性層と、を含む物品。
  2. 前記基材と前記ハードコート層との間にプライマー層を更に含む、請求項1に記載の物品。
  3. 前記バインダーが、硬化(メタ)アクリルオリゴマー又はモノマーのうちの少なくとも1つを含む、請求項1又は2のいずれか一項に記載の物品。
  4. 前記バインダーが、前記ハードコートの総重量に基づいて、5重量%〜60重量%の範囲で存在する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の物品。
  5. 前記ハードコートが、少なくとも1つのシリコーン(メタ)アクリレート添加剤を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の物品。
  6. 前記少なくとも1つのシリコーン(メタ)アクリレート添加剤が、前記ハードコート層の総重量に基づいて、0.01重量%〜10重量%の範囲の量で存在する、請求項5に記載の物品。
  7. 前記ナノ粒子が、SiOナノ粒子、ZnOナノ粒子、ZrOナノ粒子、インジウム−スズ−酸化物ナノ粒子、又はアンチモンドープ酸化スズナノ粒子のうちの少なくとも1つである、請求項1〜6のいずれか一項に記載の物品。
  8. 前記ハードコート層が、最大100マイクロメートルの厚さを有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の物品。
  9. 前記SiOを含む層が、親水性である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の物品。
  10. 前記SiOを含む層が、実施例に記載の水接触角測定法によって決定される、40度以下の水接触角を有する、請求項1〜9のいずれか一項に記載の物品。
  11. 前記SiOを含む層が、実施例に記載されるヘイズ試験によって決定される、3%未満のヘイズ値を有する、請求項1〜10のいずれか一項に記載の物品。
  12. 前記SiOを含む層が、実施例に記載されるヘイズ試験によって決定される、0.2%未満のΔヘイズ値を有する、請求項11に記載の物品。
  13. 前記親水性層が外側表面を有し、前記外側表面が、実施例に記載されるヘイズ試験によって決定される、−1.0〜1.0の範囲のΔヘイズを有する、請求項1〜12のいずれか一項に記載の物品。
  14. 前記SiOを含む層が、最大5マイクロメートルの厚さを有する、請求項1〜13のいずれか一項に記載の物品。
  15. 前記親水性層が、双性イオン性官能基又はポリエチレングリコール官能基のうちの少なくとも1つを有するシランカップリング剤を含む、請求項1〜14のいずれか一項に記載の物品。
  16. 前記親水性層が、最大1マイクロメートルの厚さを有する、請求項1〜15のいずれか一項に記載の物品。
  17. 請求項1〜16のいずれか一項に記載の物品の製造方法であって、
    基材上に前記ハードコート、次に前記ハードコート上に前記SiOを含む層を有する、基材を提供することと、
    前記SiOを含む層上に前記親水性層を適用することと、を含む、製造方法。
  18. プラズマ強化化学蒸着を介して前記SiOを含む層を提供することを更に含み、前記プラズマが、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン及び酸素ガス、又はヘキサメチルジシロキサン及び酸素ガスから形成される、請求項17に記載の方法。
  19. 未硬化のバインダーと、前記ハードコートの総重量に基づいて60重量%〜90重量%の範囲のナノ粒子の混合物であって、前記ハードコート中のナノ粒子の総重量に基づいて、前記ナノ粒子の10重量%〜50重量%の範囲が、2nm〜200nmの範囲の平均粒径を有する第1の群のナノ粒子を含み、前記ナノ粒子の50重量%〜約90重量%の範囲が、60nm〜400nmの範囲の平均粒径を有する第2の群のナノ粒子を含み、前記第1の群のナノ粒子の平均粒径と前記第2の群のナノ粒子の平均粒径との比が1:2〜1:200の範囲である、ナノ粒子の混合物と、を含む層を堆積させることと、
    バインダーを硬化させることと、によって前記ハードコート層を提供することを更に含む、請求項17又は18に記載の方法。
  20. 前記未硬化のバインダーが、少なくとも1つのシリコーン(メタ)アクリレート添加剤を含む、請求項19に記載の方法。
  21. アルコキシシランを含む親水性組成物を堆積させることによって前記親水性層を提供することを更に含む、請求項17〜20のいずれか一項に記載の方法。
  22. 前記組成物が、双性イオン性官能基又はポリエチレングリコール官能基のうちの少なくとも1つを有するシランカップリング剤を更に含む、請求項21に記載の方法。
JP2019533007A 2016-12-19 2017-12-12 ハードコートを有する物品 Active JP7010560B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662436032P 2016-12-19 2016-12-19
US62/436,032 2016-12-19
PCT/US2017/065731 WO2018118510A1 (en) 2016-12-19 2017-12-12 Article with hardcoat

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2020501948A true JP2020501948A (ja) 2020-01-23
JP2020501948A5 JP2020501948A5 (ja) 2021-01-28
JP7010560B2 JP7010560B2 (ja) 2022-01-26

Family

ID=60943111

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019533007A Active JP7010560B2 (ja) 2016-12-19 2017-12-12 ハードコートを有する物品

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20190338141A1 (ja)
EP (1) EP3555183B1 (ja)
JP (1) JP7010560B2 (ja)
CN (1) CN110088177B (ja)
WO (1) WO2018118510A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210147648A1 (en) * 2018-08-14 2021-05-20 3M Innovative Properties Company Flexible hardcoat disposed between organic base member and siliceous layer and cleanable articles
EP3800167A1 (en) * 2019-10-04 2021-04-07 Essilor International Article with a hydrophilic surface coated with a temporary super-hydrophobic film and process for obtaining same
CN114746775B (zh) * 2019-11-25 2023-05-16 日东电工株式会社 防反射薄膜及图像显示装置
JPWO2021251360A1 (ja) * 2020-06-09 2021-12-16
JP2024029270A (ja) * 2021-04-12 2024-03-06 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 積層体及びコーティング組成物

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54138522A (en) * 1978-04-11 1979-10-27 Minnesota Mining & Mfg Sulfonateeorganosilanol compound
JP2004188886A (ja) * 2002-12-13 2004-07-08 Dainippon Printing Co Ltd 親水性を有する光触媒積層体
JP2013514875A (ja) * 2009-12-17 2013-05-02 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー スルホネート官能コーティング及び方法
JP2014032216A (ja) * 2012-08-01 2014-02-20 3M Innovative Properties Co 反射防止ハードコートおよび反射防止物品
JP2014168850A (ja) * 2013-03-01 2014-09-18 Oike Ind Co Ltd 積層体およびその製造方法
CN104610875A (zh) * 2015-01-22 2015-05-13 泉州三欣新材料科技有限公司 具有超亲水及水下超疏油涂层及其制备方法和用途
US20150309216A1 (en) * 2012-12-04 2015-10-29 Essilor International (Compagnie Generale D'optique) Method for coating an optical article with a topcoat using vacuum air plasma treatment
JP2015189170A (ja) * 2014-03-28 2015-11-02 尾池工業株式会社 撥水処理がなされた基材及びその製造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003266587A (ja) * 2002-03-20 2003-09-24 Dainippon Printing Co Ltd ハードコート層
US8313812B2 (en) * 2005-11-30 2012-11-20 The Boeing Company Durable transparent coatings for aircraft passenger windows
US20070196633A1 (en) * 2005-11-30 2007-08-23 Coak Craig E Durable transparent coatings for polymeric substrates
EP3140355B1 (en) * 2014-05-09 2018-07-11 3M Innovative Properties Company Article with hardcoat and method of making the same
JP2017533291A (ja) * 2014-09-04 2017-11-09 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー ハードコート及び同製品の製造方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54138522A (en) * 1978-04-11 1979-10-27 Minnesota Mining & Mfg Sulfonateeorganosilanol compound
JP2004188886A (ja) * 2002-12-13 2004-07-08 Dainippon Printing Co Ltd 親水性を有する光触媒積層体
JP2013514875A (ja) * 2009-12-17 2013-05-02 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー スルホネート官能コーティング及び方法
JP2014032216A (ja) * 2012-08-01 2014-02-20 3M Innovative Properties Co 反射防止ハードコートおよび反射防止物品
US20150309216A1 (en) * 2012-12-04 2015-10-29 Essilor International (Compagnie Generale D'optique) Method for coating an optical article with a topcoat using vacuum air plasma treatment
JP2014168850A (ja) * 2013-03-01 2014-09-18 Oike Ind Co Ltd 積層体およびその製造方法
JP2015189170A (ja) * 2014-03-28 2015-11-02 尾池工業株式会社 撥水処理がなされた基材及びその製造方法
CN104610875A (zh) * 2015-01-22 2015-05-13 泉州三欣新材料科技有限公司 具有超亲水及水下超疏油涂层及其制备方法和用途

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018118510A1 (en) 2018-06-28
US20190338141A1 (en) 2019-11-07
CN110088177A (zh) 2019-08-02
EP3555183A1 (en) 2019-10-23
CN110088177B (zh) 2022-02-18
EP3555183B1 (en) 2020-10-28
JP7010560B2 (ja) 2022-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7010560B2 (ja) ハードコートを有する物品
JP6062680B2 (ja) 防汚性ハードコートおよび防汚性ハードコート前駆体
JP6465547B2 (ja) ハードコート
US20150011668A1 (en) Nanostructured materials and methods of making the same
US20150017386A1 (en) Nanostructured materials and methods of making the same
KR20150036515A (ko) 알콕실화 다중 (메트)아크릴레이트 단량체를 포함하는 하드코트
JP2011000723A (ja) 遮熱性物品、遮熱性物品の製造方法及び屋外用建築部材
JP2012223904A (ja) 粘着剤層付き透明樹脂フィルム、積層フィルムおよびタッチパネル
JP5786297B2 (ja) 光学積層体、透明導電性フィルム及び静電容量タッチパネル
JP2006212987A (ja) 転写材
JP2005186576A (ja) 防汚性ハードコート、防汚性基材、防汚導電性基材およびタッチパネル
WO2020049895A1 (ja) 積層体及びその製造方法
CN112601616A (zh) 层叠体及其制造方法
JP2019505626A (ja) 紫外線吸収ハードコート
TWI599479B (zh) Hard coating and information display device
JP2017136827A (ja) ガスバリアフィルムおよびガスバリアフィルムの製造方法
JP2004331744A (ja) 硬化性組成物及びそれを用いた硬化処理物品
JP7030122B2 (ja) 紫外線吸収ハードコート
KR20110068060A (ko) 복층구조 윈도우 스크린
JP7291209B2 (ja) ハードコートフィルムの製造方法
KR102227369B1 (ko) 폴더블 커버 윈도우용 박막 하드코팅 필름 제조방법 및 이에 따라 제조된 폴더블 커버 윈도우용 박막 하드코팅 필름
JP2019130889A (ja) 積層体および樹脂フィルム
WO2023008306A1 (ja) 積層体、屋外用積層体、及びハードコート層形成材料
JP2004043689A (ja) 表面改質層被覆非晶質ポリオレフィン樹脂物品の製造方法と物品
TWI814157B (zh) 光學積層體、物品

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201209

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201209

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20211129

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20211214

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220111

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7010560

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150