JP2020501948A - ハードコートを有する物品 - Google Patents
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Abstract
Description
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。
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、
SiOxCy(式中、0<x<2及び0<y<1である)を含む層と、
親水性層と、を含む物品を提供する。
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。
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。
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。
例示的なナノ粒子としては、SiO2ナノ粒子、ZnOナノ粒子、ZrO2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SiO2、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ZrO2、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。
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。
SiOxCy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。
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。
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。
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、
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。
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、SiO2ナノ粒子、ZnOナノ粒子、ZrO2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. SiOxCy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. SiOxCy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. SiOxCy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. SiOxCy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. SiOxCy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. SiOxCy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SiOxCyを含む層を有する、基材を提供することと、
SiOxCy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SiOxCy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。
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。
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。
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。
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2.7×2.7cm2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。
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。
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。
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。
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。
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SiO2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SiO2ナノ粒子を含有するSiO2ゾル(「ゾル−1」)を得た。
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SiO2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SiO2ナノ粒子を含有するSiO2ゾル(「ゾル−2」)を得た。
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。
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、N2雰囲気(120〜240ppmのO2含有量を有するN2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。
コーティングされたポリマーフィルム上にSiOx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SiOx層をハードコート層上に提供した。
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。
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。
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。
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。
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)。
Claims (22)
- 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、
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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 前記ナノ粒子が、SiO2ナノ粒子、ZnOナノ粒子、ZrO2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。
- 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。
- 前記SiOxCy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。
- 前記SiOxCy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。
- 前記SiOxCy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。
- 前記SiOxCy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。
- 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。
- 前記SiOxCy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。
- 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。
- 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。
- 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SiOxCyを含む層を有する、基材を提供することと、
前記SiOxCy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。 - プラズマ強化化学蒸着を介して前記SiOxCy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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
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