JP2021004350A - 防曇性物品、及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、ポリウレタン被膜に対し、防汚性被膜形成用液状組成物(以下、本明細書で「防汚液」と言うときがある。)を塗布し、硬化させることにより、本発明の防曇性物品に防汚性被膜が形成され、防曇性と防汚性を兼ね備えた防曇性物品を得ることも見出し、本発明を完成した。
該被膜を主面上に備える基材と、を備える、前記ポリウレタン被膜の吸水性に基づくものであって、
前記イソシアネート化合物は、イソシアネート基の官能基数が1.0〜3.0の第一イソシアネート化合物と、イソシアネート基の官能基数が4.2〜8.0の第二イソシアネート化合物とを含み、イソシアネート基の平均官能基数が、2.4〜5.0であり、
前記ポリウレタン被膜において、
膜厚は20μm〜50μmで、
鉛筆硬度は2H以上で、
厚さ1μm・1cm2あたりの飽和吸水量が、20μg以上である、というものである。
該被膜を主面上に備える基材と、を備える、前記ポリウレタン被膜の吸水性に基づく防曇性物品の製造方法であって、
基材を準備する工程と、
前記ポリウレタン組成物と、溶媒とからなる塗布液と、を準備する工程と、
前記基材の主面に、前記塗布液を塗布して塗膜を形成する工程と、
前記塗膜から溶媒を蒸散させ、前記ポリウレタン組成物を硬化する工程と、を備え、
前記イソシアネート化合物は、イソシアネート基の官能基数が1.0〜3.0の第一イソシアネート化合物と、イソシアネート基の官能基数が4.2〜8.0の第二イソシアネート化合物とを含み、イソシアネート基の平均官能基数が、2.4〜5.0であるというものである。
そして、前記平均官能基数は、第一イソシアネート化合物と第二イソシアネート化合物の官能基数に各質量比を掛けた値の和で示されるものである。
本発明で規定している、膜厚20μm〜50μmというのは、ポリウレタン組成物の硬化物からなる被膜の硬度と、吸水率とのバランスを保ちつつ、さらには、工業的な生産を実現するための現実的な膜厚領域である。本発明では、この観点から、被膜の膜厚を、20μm〜50μmと規定している。
該被膜を主面上に備える基材と、を備える、前記ポリウレタン被膜の吸水性に基づくものであって、
前記イソシアネート化合物は、イソシアネート基の官能基数が1.0〜3.0の第一イソシアネート化合物と、イソシアネート基の官能基数が4.2〜8.0の第二イソシアネート化合物とを含み、イソシアネート基の平均官能基数が、2.4〜5.0であり、
前記ポリウレタン被膜において、
膜厚は20μm〜50μmで、
鉛筆硬度は2H以上で、
厚さ1μm・1cm2あたりの飽和吸水量が、20μg以上である、というものである。
基材を準備する工程と、
前記ポリウレタン組成物と、溶媒とからなる塗布液と、を準備する工程と、
前記基材の主面に、前記塗布液を塗布して塗膜を形成する工程と、
前記塗膜から溶媒を蒸散させ、前記ポリウレタン組成物を硬化する工程と、を経ることで得られる。
以下、各構成を詳細に述べる。
前記防曇性物品の主要構成である前記ポリウレタン被膜は、ポリウレタン組成物からなる。そのため、前記ポリウレタン組成物の構成は、前記防曇性物品に特性に影響する。本発明では、前記ポリウレタン組成物は、イソシアネート化合物と、オキシエチレンユニットを繰返し単位として備える、吸水性ポリオールと、アクリルポリオールとを含む。
、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミンがあげられ、それらを単独、又は混合物、若しくはそれらの数平均分子量が60〜200の範囲の共重合体等を使用することができる。
前記ウレタン組成物は、好ましくは、前記ウレタン組成物と溶媒との混合物である塗布液の形態で、前記基材に塗布される。前記溶媒は、イソシアネート基に対して活性が無く、前記ウレタン組成物と相溶性の良いものが好ましい。
前記基材としては、板状のものが好ましく使用され、代表的なものとしてはガラスが用いられる。そのガラスは自動車用ならびに建築用、産業用ガラス等に通常用いられている板ガラスであり、フロート法、デュープレックス法、ロールアウト法等による板ガラスであって、製法は特に問わない。
これまでに例示された基材と、塗布液を準備し、前記塗布液を前記基材に塗布し、基材上に塗膜を形成する。前記塗布液の前記基材への塗布を行う、塗布工程では、ディップコート、フローコート、スピンコート、ロールコート、スプレーコート、スクリーン印刷、フレキソ印刷等の公知手段によって、前記塗布液が塗布されて、前記基材に塗膜が形成される。
ここで、防汚液のコーティングについて、以下、詳細に説明する。
分子内に複数のイソシアネート基を持つ単体の二量体もしくは重合体、すなわち、ヘキサメチレンジイソシアネートを原料とした二量体、及び/又はイソシアネート基を持つポリイソシアネート、
または、
ヘキサメチレンジイソシアネートを原料としたアロファネート(ヘキサメチレンジイソシアネートとアルコールとの反応により形成されたウレタン基とヘキサメチレンジイソシアネートとの付加体)もしくはそれのポリイソシアネート、
等を用いることができる。
また、硬化触媒については、前述した硬化触媒の説明で記載したものと同様のものを用いることができる為、ここでの繰り返しの記載を省略する。
なお、前記直鎖状ポリジメチルシロキサンは、滑り性に優れたジメチルシロキサン鎖を有するので、得られる被膜の汚れ除去性に効果を奏する。前記フルオロアルキルシランは、皮脂成分、指紋、水垢等の汚れ成分に対する防汚性および除去性に優れ、さらに耐久性に優れたフルオロアルキル鎖を有するので、得られる被膜の耐久性を向上させる。
フルオロアルキルシランとしては、下記一般式[2]で表される、片側末端に官能基を有するフルオロアルキルシランや、下記一般式[3]で表される、両側末端に官能基を有するフルオロアルキルシランが好適に用いられる。
これらのうち、取扱いの容易さ、処理剤のポットライフ、得られる防汚性被膜の耐久性を考慮すると、官能基としては炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐鎖のアルコキシ基が好ましく、中でもメトキシ基、エトキシ基が特に好ましい。
なお、防汚液の調製に用いられる短鎖ポリオールは、ポリウレタン組成物中に、5〜20質量%、好ましくは、4質量%〜6質量%8〜12質量%含まれるものとしてもよい。この範囲だと、前記被膜の吸水性と、硬度とのバランスを図りやすくなる。また、前記イソシアネート化合物のイソシアネート基の官能基数(NCO)と、短鎖ポリオールの水酸基数(OH)との比については、前記の防曇性物品に係るポリウレタン組成物のそれの比と同様、NCO/OHにおいて、1.5〜3、好ましくは、2.0〜2.5としてよい。なお、NCO/OHの比は、ポリウレタン組成物中に存在する、NCO数と、OH数と、反応によって変性したNCO数と、OH数とが合算されて計算されたものである。
なお、本発明の塗布方法の一つであるスプレーによる塗布方法では、ロボットや人間の手等で基材に防汚液を噴霧し、防曇性被膜上に防汚液を塗着させる。防汚性被膜の膜厚は、防曇性被膜の防曇機能を良好に保つように形成すれば良く、通常、50〜1,000nmを目安に塗布するのが良い。塗布する工程の作業効率性、並びに防曇性機能と防汚性機能の両立との観点から、好ましくは70〜500nm、より好ましくは80〜300nmである。
中でも、後述の実施例で示すように、プラズマ照射は、表面にヒドロキシ基(OH基)を導入することで、プライマーを介して防汚性被膜との結合をさらに強くすることができる為、特に好ましい方法である。
また、熱処理後、防汚性被膜の表面を均一にする為(防汚液塗布後の余剰分を取り除く為)、紙タオルや布を、必要に応じて有機溶媒で湿らせた後、表面を払拭する作業を組み合わせることができる。これらの方法により、防曇性被膜上に防汚性被膜が形成され、防曇性と防汚性を兼ね備えた防曇性物品が得られる。
(1)防曇塗布液の調製
第一イソシアネートとしてヘキサメチレンジイソシアネートのダイマータイプのポリイソシアネート(商品名「デスモジュールN3400」住化コベストロウレタン製)21.60gを準備した。これを薬剤A(第一イソシアネート)とする。同様にして、第二イソシアネートとしてヘキサメチレンジイソシアネートのアロファネートタイプのポリイソシアネート(商品名「デスモジュールN3580BA」住化コベストロウレタン製)2.40gを準備した。これを薬剤B(第二イソシアネート)とする。
<溶媒>
酢酸イソブチルとジアセトンアルコールと酢酸イソプロピルとの混合液;54.13g、アセチルアセトン;1.8g、
<吸水性ポリオール>
数平均分子量4000のオキシエチレン/オキシプロピレン共重合ポリオール(商品名「トーホーポリオールPB−4000」;東邦化学工業製);8g、
数平均分子量1000のポリエチレングリコール;1.28g、
<アクリルポリオール>
数平均分子量18000のアクリルポリオールを45.0質量%有する混合溶液(商品名「アクリディック 47−538−BA」;DIC株式会社製);10.67g、
<短鎖ポリオール>
2,3−ブタンジオール(東京化成製);1.92g、
<レベリング剤>
ポリジメチルシロキサン系レベリング剤のBYK−301(BYK−Chemie製);0.08g
前記溶剤Cにおいて、オキシエチレン/オキシプロピレン共重合体と、アクリルポリオールと、2,3−ブタンジオール、ポリエチレングリコールとは、固形分比(以降、「EOPO:AP:2,3−BD:PEG1000比」と記載する場合がある)で、「EOPO:AP:2,3−BD:PEG1000=50:30:12:8」であった。
(1)防曇塗布液の調製
前記塗布液の総量を100質量%としたとき、前記塗布液中のポリウレタン組成物は、40質量%であった。また、前記レベリング剤は、前記ポリウレタン組成物に対し、質量比で0.0008倍量であった。また、前記塗布液の原料ベースで、イソシアネート基の数は、ポリオール中の水酸基の数に対して2.2倍量であった(表1では「NCO/OH比」として記載されている)。本塗布液において、イソシアネート化合物は、ポリウレタン組成物の総量100質量%に対して60質量%含まれている。
矩形状で、サイズが200mm×300mm×5mm(厚さ)のソーダライムガラス板の裏面に通常の方法で銀膜を形成して、鏡を準備した。89gのイオン交換水と、10gのプロパノールとの混合溶液と、シランカップリング剤の、3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン(東京化成製)1gとの混合溶液を準備した。該混合溶液を染み込ませたセルロース繊維からなるワイパー(商品名「ベンコット」、型式M−1、50mm×50mm、小津産業製)で、前記鏡のガラス表面を払拭し、その後、水洗して、プライマー層が形成された鏡を基材として準備した。
該基材のプライマー層が形成された主面に、前記塗布液をスピンコートにより塗布して塗膜を形成し、その後、約150℃で約10分間熱処理することにより、膜厚30μmの防曇性被膜が形成された防曇性物品を得た。本実施例の防曇性物品の評価結果は、表1に示すとおり良好なものであった。
膜厚を50μmとした以外は、実施例1と同様の操作をし、防曇性物品を得た。本実施例の防曇性物品の評価結果は、表1に示すとおり良好なものであった。
表1に示すとおり、実施例1の第一イソシアネートと第二イソシアネートの質量%比を変えることで、イソシアネート基の平均官能基数を変えた以外は実施例1と同様の操作をし、防曇性物品を得た。本実施例の防曇性物品の評価結果は、表1に示すとおり良好なものであった。
第二イソシアネート化合物を用いず、さらには、第一イソシアネート化合物の種類を変えた以外は実施例1と同様の操作をし、防曇性物品を得た。本比較例では、イソシアネート基の平均官能基数は、第一イソシアネート基の官能基数と同じとなる。本比較例の防曇性物品の評価結果は、表1に示すとおり、いずれかの評価にて実施例よりも劣るものであった。本比較例で使用されたイソシアネート化合物は表2に示すとおりである。
第一イソシアネートのイソシアネート基の官能基数が3.3のものとし、イソシアネート基の平均官能基数を3.4とした以外は、実施例1と同様の操作をし、防曇性物品を得た。本比較例の防曇性物品の評価結果は、表1に示すとおり、防曇性が劣るものであった。
第二イソシアネートのイソシアネート基の官能基数が3.3のものとし、イソシアネート基の平均官能基数を2.5とした以外は、実施例1と同様の操作をし、防曇性物品を得た。本比較例の防曇性物品の評価結果は、表1に示すとおり、防曇性が劣るものであった。
表1に示すとおりに防曇性被膜の膜厚を変えた以外は、実施例1と同様の操作をし、防曇性物品を得た。比較例9の防曇性物品は、防曇性が劣り、比較例10の防曇性物品は鉛筆硬度が低いものであった。
[実施例5]
(1)防汚液の調製
イソシアネートとしてヘキサメチレンジイソシアネートのアロファネートタイプのポリイソシアネート(商品名「デスモジュールN3580BA」住化コベストロウレタン製)4.60gを準備した。これを薬剤D(イソシアネート)とする。
<溶媒>
酢酸イソブチル;94.98g、
<短鎖ポリオール>
2,3−ブタンジオール(東京化成製);0.32g、
<防汚剤>
末端ジオール変性のポリジメチルシロキサン(商品名「X−22−176F」信越化学工業製);0.10g
上記の薬剤Dと薬剤Eを混合し、硬化触媒としてジブチル錫ジラウレート(以下、DBTDL)0.04gを添加することで、100.04gの防汚液が調製された。
実施例1で作製した防曇性物品の該被膜面に対して、エアープラズマ表面処理装置(春日電機製APW−1200f)を用いてプラズマ処理した。89gのイオン交換水と、10gのプロパノールとの混合溶液と、シランカップリング剤の、3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン(東京化成製)1gとの混合溶液を準備した。該混合溶液を染み込ませたセルロース繊維からなるワイパー(商品名「ベンコット」、型式M−1、50mm×50mm、小津産業製)で、前記防曇性物品のプラズマ処理をした該被膜面を払拭し、その後、水洗して、プライマー層が形成された防曇性物品を準備した。プライマー層が形成された主面に、前記防汚液をスピンコートにより塗布して塗膜を形成し、その後、約150℃で約10分間熱処理することにより、膜厚100nmの防汚性被膜が形成された防汚防曇性物品を得た。本実施例の防汚防曇性物品の評価結果は、表3に示すとおり良好なものであった。
イソシアネートのイソシアネート基の官能基数が3.3のものとした以外は、実施例5と同様の操作をし、防汚防曇性物品を得た。本実施例の防曇性物品の評価結果は、表3に示すとおり良好なものであった。
防汚剤を末端アルコキシ変性のパーフルオロポリエーテル(商品名「KY−108」信越化学工業製)のものとした以外は、実施例6と同様の操作をし、防汚防曇性物品を得た。本実施例の防曇性物品の評価結果は、表3に示すとおり良好なものであった。
防汚塗布液の塗布物品に実施例2で作製した防曇性物品の該被膜面とした以外は、実施例6と同様の操作をし、防汚防曇性物品を得た。本実施例の防曇性物品の評価結果は、表3に示すとおり良好なものであった。
防汚液に実施例1に記載のプライマー層が形成された鏡基材に塗布したした以外は実施例6と同様の操作をし、防汚性物品を得た。本比較例の防汚性物品の評価結果は、表3に示すとおり、防曇性と飽和吸水量において実施例よりも劣るものであった。
実施例1で調製した防曇塗布液に、添加剤として、ヒンダードアミン系光安定剤(商品名「アデカスタブ LA−72」;株式会社ADEKA)を0.4g添加した。前記光安定剤は、ポリウレタン組成物の総量100質量%に対し、1.0質量%であった。このように調整した塗布液を用いて、実施例1と同様の操作で、防曇性物品を得た。さらに、実施例5と同様の操作で、防汚防曇性物品を得た。本実施例の防汚防曇性物品の評価結果は、表4に示すとおり良好なものであった。
ヒンダードアミン系光安定剤(商品名「アデカスタブ LA−72」;株式会社ADEKA)の添加量をポリウレタン組成物の総量100質量%に対し、0.2または5.0質量%とした以外は、実施例9と同様の操作をし、防汚防曇性物品を得た。本実施例の防汚防曇性物品の評価結果は、表4に示すとおり良好なものであった。
Claims (15)
- イソシアネート化合物と、オキシエチレンユニットを繰返し単位として備える、吸水性ポリオールと、アクリルポリオールとを含むポリウレタン組成物の硬化物からなるポリウレタン被膜と、
該被膜を主面上に備える基材と、を備える、前記ポリウレタン被膜の吸水性に基づく防曇性物品であって、
前記イソシアネート化合物は、イソシアネート基の官能基数が1.0〜3.0の第一イソシアネート化合物と、イソシアネート基の官能基数が4.2〜8.0の第二イソシアネート化合物とを含み、イソシアネート基の平均官能基数が、2.4〜5.0であり、
前記ポリウレタン被膜において、
膜厚は20μm〜50μmで、
鉛筆硬度は2H以上で、
厚さ1μm・1cm2あたりの飽和吸水量が、20μg以上である、
前記防曇性物品。 - 前記ポリウレタン組成物は、オキシエチレンユニットを、15質量%〜25質量%含む、請求項1に記載の防曇性物品。
- 前記吸水性ポリオールが、ポリエチレングリコールと、オキシエチレンとオキシプロピレンの共重合ポリオールとを含む、請求項1又は2に記載の防曇性物品。
- 前記ポリウレタン組成物は、前記アクリルポリオールを、10質量%〜15質量%含む、請求項1乃至3のいずれかに記載の防曇性物品。
- イソシアネート化合物のイソシアネート基の官能基数(NCO)と、ポリオールの水酸基数(OH)とが、NCO/OHにおいて、1.5〜3である、請求項1乃至4に記載の防曇性物品。
- 前記ポリウレタン組成物は、短鎖ポリオールを含む、請求項1乃至5のいずれかに記載の防曇性物品。
- 前記基材はガラス基材であり、該基材の主面は、アミノ基を有するシランカップリング剤が塗布されている、請求項1乃至6のいずれかに記載の防曇性物品。
- 請求項1乃至7の何れかに記載の防曇性物品において、該防曇性物品のポリウレタン被膜上に、イソシアネート化合物と、短鎖ポリオールと、防汚剤とを含む組成物の硬化物からなるポリウレタン組成物の被膜が更に形成されている、請求項1乃至7の何れかに記載の防曇性物品。
- 防汚剤が、ジメチルシロキサン部位(Si(CH3)2O)の数が5〜400である直鎖状ポリジメチルシロキサン、フルオロカーボン部位(CF2又はCF3)を有するフルオロアルキルシラン、またはフルオロカーボン部位(CF2又はCF3)を有するパーフルオロポリエーテルである、請求項8に記載の防曇性物品。
- 防曇性物品のポリウレタン被膜上に、シランカップリング剤が塗布されている、請求項8または9に記載の防曇性物品。
- ポリウレタン組成物の被膜の形成が、防曇性物品に防汚性の機能を付与したものである、請求項8乃至10の何れかに記載の防曇性物品。
- イソシアネート化合物と、オキシエチレンユニットを繰返し単位として備える、吸水性ポリオールと、アクリルポリオールとを含むポリウレタン組成物の硬化物からなるポリウレタン被膜と、
該被膜を主面上に備える基材と、を備える、前記ポリウレタン被膜の吸水性に基づく防曇性物品の製造方法であって、
基材を準備する工程と、
前記ポリウレタン組成物と、溶媒とからなる塗布液と、を準備する工程と、
前記基材の主面に、前記塗布液を塗布し、塗膜を形成する工程と、
前記塗膜から溶媒を蒸散させ、前記ポリウレタン組成物を硬化する工程と、を備え、
前記イソシアネート化合物は、イソシアネート基の官能基数が1.0〜3.0の第一イソシアネート化合物と、イソシアネート基の官能基数が4.2〜8.0の第二イソシアネート化合物とを含み、イソシアネート基の平均官能基数が、2.4〜5.0である、
前記防曇性物品の製造方法。 - 請求項12に記載の方法で製造した防曇性物品の、該防曇性物品のポリウレタン被膜の主面に、
イソシアネート化合物と、短鎖ポリオールと、防汚剤と、溶媒とを含む組成物の溶液(防汚液)を塗布し、塗膜を形成する工程と、
前記塗膜から溶媒を蒸散させ、前記組成物を硬化する工程と、
を更に含む、請求項12に記載の防曇性物品の製造方法。 - 前記防曇性物品のポリウレタン被膜の主面に前記塗膜を形成する前に、予めプラズマ照射を行う、請求項13に記載の防曇性物品の製造方法。
- 前記防曇性物品のポリウレタン被膜の主面に前記塗膜を形成する前に、予めシランカップリング剤を塗布する工程を含む、請求項13または14に記載の防曇性物品の製造方法。
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