JP2996449B2 - コ−ティング用組成物 - Google Patents
コ−ティング用組成物Info
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Description
関するものである。
性、易加工性、被着色性等の性質が優れているため、プ
ラスチックレンズ等光学材料としての応用が拡大されて
いる。しかし、これらプラスチック材料は表面硬度が不
十分なため、傷がつきやすいなどの欠点がある。これら
の欠点を改良する手段として、オルガノポリシロキサン
を成分とするコ−ティング組成物が良く知られている。
例えば、US,PAT3986997号に記載されたコ
ロイド状シリカとメチルトリメトキシシランからなるハ
−ドコ−ト、あるいは特公昭55−29102号,同5
7−42665号公報などに記載されたエポキシ基含有
アルコキシシラン、又はシラン加水分解物とエポキシ樹
脂からなるハ−ドコ−ト、特開昭58−122971
号、同59−193969号、同58−222160号
公報には、ビス(アルコキシシリル)化合物、コロイド
状シリカ及び必要に応じてシランカップリング剤よりな
るハ−ドコ−トが開示されている。
が要求され実用化されるにいたり、上記のようなオルガ
ノポリシロキサンを成分とするコ−ティング組成物では
レンズ基板との屈折率が大きく異なること、及び組成物
の塗布ムラによって膜厚に差が生じることから干渉縞が
発生して外観を損ねるという問題が発生している。この
問題の解消を目的として、特公昭61−54331号公
報には五酸化アンチモンゾルと有機ケイ素化合物の加水
分解物、及びエポキシ樹脂硬化物からなるコ−ティング
組成物が開示されている。また、特開昭57−6640
2号、特開昭58−118602号公報にはテトラブト
キシチタン、又はアルミニウムイソプロポキシド等の金
属アルコキシドをコ−ティング液に添加することが開示
されている。さらに、特開昭63−223701号公報
には酸化セリウム微粒子、特定の有機ケイ素化合物、シ
リカ微粒子からなるコ−ティング組成物が、特開昭62
−11801号公報には基板とコ−ティング膜との間に
反射防止層を設けることで干渉縞をなくす技術がそれぞ
れ開示されている。
ち、特公昭61−54331号公報記載のものは干渉縞
を完全に消滅させるには至らず、膜硬度と染色性も両立
されない。また、特開昭57−66402号、特開昭5
8−118602号公報記載のものは屈折率を向上させ
るために相当量の金属アルコキシドを添加するので、コ
−ティング液のポットライフの著しい低下、膜硬度の低
下、コ−ティング膜の着色性などの問題がある。
載のものでは、十分な屈折率を得ようと酸化セリウムを
多く入れると塗膜が黄変してしまうという問題がある。
さらに、特開昭62−11801号公報による技術では
プライマ−処理という煩雑な工程を必要とするため作業
性の低下を招く他、付着性にも問題があり、干渉縞を完
全に消失させるには至っていない。
で、プラスチック材料、特に高屈折率のプラスチックレ
ンズなどの基材に対して、耐擦傷性、耐薬品性、染色性
などに優れ、しかも屈折率を任意に設定することによ
り、干渉縞が生じないコ−ティング膜を成形するコ−テ
ィング用組成物を提供することにある。
に、本発明のコ−ティング用組成物は次のような特徴を
有する。即ち、(1)下記A,B及びC成分を主成分と
することを特徴としている。A.酸化チタン・酸化セリ
ウム複合系ゾルからなり、その酸化チタンに対する酸化
セリウムの重量比が0.1以上4.0以下であり、か
つ、平均粒子径が1ミリミクロン以上100ミリミクロ
ン以下であるゾル。B.
以上有する分子量が1000〜20000のビニル重合
体。ただし、化学式中R1 、R2 は水素または炭素数1
〜10までのアルキル基、アリ−ル基、アラルキル基よ
り選ばれる一価の炭化水素基、Xはハロゲン、アルコキ
シ、アシロキシ、アミノキシ、フェノキシ、チオアルコ
キシ、アミノ基より選ばれる基、aは0〜2までの整
数。 C.一般式Si(OR3 )4 で示されるケイ素化合物、
又はH3 C・Si(OR4 )3 で示されるケイ素化合物
から選ばれる1種又は2種以上のケイ素化合物。ただ
し、化学式中R3 、R4 は炭素数1〜5の炭化水素基、
アルコキシアルキル基、又は炭素数1〜4のアシル基。
クリル酸エステル、又はメタクリル酸エステルを含む重
合体であることを特徴としている。
酸エステル、又はメタクリル酸エステルを主成分とする
重合体であることを特徴としている。
酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、メ
タクリル酸ブチル、アクリロニトリル、スチレン、α−
メチルスチレン、アルキルビニルエ−テル、塩化ビニ
ル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、及び、エチレン
よりなる群から選ばれる単独あるいは共重合体を主成分
とするものであることを特徴としている。
成分について順次説明する。A成分である酸化チタンと
酸化セリウム複合ゾルとは、酸化チタン粒子と酸化セリ
ウム粒子との混合ゾル、酸化チタンと酸化セリウムとが
化学的に結合した複合酸化物粒子が分散したゾル、酸化
チタンと酸化セリウムとが物理的に結合した単一の粒子
が分散したゾル、又はこれらの混成ゾルを意味する。か
かる複合ゾル中における酸化チタン、酸化セリウムの重
量比率CeO2 /TiO2 は0.1以上4.0以下であ
ることが必要である。0.1未満では酸化セリウムの添
加効果が有効に発揮しないため、良好な耐侯性を有する
被膜が得られない。また、4.0を越えると被膜が黄色
に着色されるようになる。複合ゾルの平均粒子径が10
0ミリミクロンを越えると透明な被膜が得られず、また
1ミリミクロン未満では微粒子の安定性が悪くなるの
で、単独及び凝集のいずれにおいても1ミリミクロン以
上100ミリミクロン以下のものが用いられる。
上有する分子量が1000〜20000のビニル重合体
である。
ル、メタクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、メタクリ
ル酸ブチル、アクリロニトリル、スチレン、α−メチル
スチレン、アルキルビニルエ−テル、塩化ビニル、酢酸
ビニル、プロピオン酸ビニル、及び、エチレンからなる
群から選ばれる単独あるいは共重合体を主成分とする分
子量1000〜20000までの重合体であり、製造時
に、一部アクリル酸アリルやメタクリル酸アリル等をラ
ジカル共重合させることにより、重合体中の末端あるい
は側鎖に、炭素−炭素二重結合を含有させたものであ
る。さらに、分子量が1000〜20000程度のビニ
ル重合体を得るには、n−ドテシルメルカプタンやt−
ドテシルメルカプタンのごとき連鎖移動剤を必要に応じ
て加える。これらビニル重合体を重合する際には溶剤を
使用しなくても良いが、使用する場合は、エ−テル類、
炭化水素類、酢酸エステル類などの非反応性の溶剤の使
用が好ましい。
合を有するビニル重合体に◆族遷移金属の触媒下で反応
させることにより容易に導入できる。この一般式に含ま
れるヒドロシラン化合物を具体的に例示すると、トリク
ロルシラン、メチルジクロルシラン、ジメチルクロルシ
ラン、フェニルジクロルシランのごときハロゲン化シラ
ン類、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、メチ
ルジエトキシシラン、メチルジメトキシシラン、フェニ
ルジメトキシシランのごときアルコキシシラン類、トリ
アセトキシシラン、メチルジアセトキシシラン、フェニ
ルジアセトキシシランのごときアシロキシシラン類、ト
リアミノキシシラン、メチルジアミノキシシラン、メチ
ルジアミノシラン等の各種シラン類等があげられる。◆
族遷移金属鎖体の触媒としては、白金、ロジウム、コバ
ルト、パラジウム、ニッケルから選ばれた◆族遷移金属
鎖体化合物が有効に使用される。
ル重合体は次のようにして得ることができる。 1,各種ビニル重合体とビニルトリエトキシシラン、ビニ
ルトリクロルシラン、等のビニル基含有シリル化合物か
ら選ばれる1種又は2種以上の混合物とをラジカル重合
する。 2,各種ビニル系化合物を重合させるに際し、アクリル酸
グリシジル、又はメタクリル酸グリシジルを共重合さ
せ、得られた共重合体のオキシシラン環に対し、等モル
のγ−アミノプロピルトリメトキシシランを反応させ
る。 3,ヒドロキシアルキルメタクリレ−ト(アルキル基は炭
素数1〜4)を共重合させた、ヒドロキシル基を含有す
るアクリル系共重合体に、一般式
リル系共重合体を使用すると、エポキシ樹脂、エポキシ
基含有グリシジルエ−テルを添加する必要は無く、良好
な染色性が得られる。
4 またはH3 CSi(OR4 )3 で示されるケイ素化合
物から選ばれる1種又は2種以上のもので、具体的に
は、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テ
トラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、メチル
トリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチ
ルトリプロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン等
があげられる。
目的とする屈折率及び適用される基材によって最適化さ
れるべきであるが、B成分100重量部に対してA成分
が5〜500重量部であることが好ましい。A成分は、
屈折率調整の効果を出すには5重量部未満ではその目的
が達せられず、また、500重量部以上では被膜が脆く
なる。殊に、基材の屈折率が1.55以上を有する場合
にはB成分100重量部に対してA成分は20〜200
重量部の範囲が有効である。また、C成分は、B成分1
00重量部に対して5〜200重量部であることが好ま
しい。表面硬度を向上させるためにC成分は欠かせない
ものであるが、その量が200重量部を越えると逆に膜
は脆くなったり塗布時に均一塗布が難しくなる。
ング組成物には塗布時におけるフロ−、さらに平滑性を
向上させる目的でシリコン系界面活性剤、フッ素系界面
活性剤等の各種の界面活性剤を使用することもできる。
さらには耐侯性を向上させる目的でUV吸収剤、1重項
酸素クエンチャ−、酸化防止剤を添加することも容易で
ある。
温から摂氏200度で充分な膜が得られるが、硬化促
進、低温硬化などの目的で各種硬化剤の添加が有効であ
る。例としては、各種有機酸、各種金属鎖体化合物、金
属アルコキシド、有機金属化合物などがあげられる。こ
れら硬化剤は2種以上混合して使用することも可能であ
る。また、硬化雰囲気を高温多湿にすることも硬化促進
に有効である。
の塗布方法としては、浸漬塗り、ロ−ル塗り、スプレ−
塗装、スピンコ−ト、フロ−コ−ト等の通常行われる塗
装方法が容易に適用できる。本発明における被膜の膜厚
は特に限定されるものではないが、硬度、膜のクラッ
ク、密着等の点から、0.1〜10ミクロンの間で好ま
しく用いられる。さらに好ましくは0.5〜8.0ミク
ロンである。また、被膜の塗布にあたっての作業性、被
膜厚さ調節などから各種溶剤により希釈して用いられる
が、希釈溶剤としては、例えばアルコ−ル、エステル、
エ−テル、ハロゲン化炭化水素、ジメチルホルムアミ
ド、ジメチルスルホシキシド等が目的に応じて種々使用
が可能であり、必要に応じて混合溶媒を使用することも
可能である。
合メタクリル酸メチル0.2mol 、メタクリル酸アリル
0.086mol 、n−ドデシルメルカプタン5gをトル
エン70mlに溶解させる。アゾビスイソブチルニトリル
0.5gを加えて摂氏80度で4時間反応させる。溶剤
を減圧下で除去すると分子量約2000のアクリル型不
飽和基含有のアクリル系重合体が得られた。この得られ
たアクリル系重合体のトルエン溶液20gに、メチルジ
クロルシラン1.6ml、塩化白金酸0.00001g加
え密封下、摂氏90度で3時間反応させた。反応後、メ
タノ−ル5ml及びオルトギ酸メチル5ml加え、溶液のp
Hが中性になるまで攪拌を続け、ヒドロシリル化反応を
終えた。この重合体をB−1とする。
−1を35g、テトラエトキシシラン30g、ジメチル
ホルムアミド20g、エチルセロソルブ25g、ジブチ
ルスズジラウレ−ト1gに、フッ素系界面活性剤FC−
430を0.1g添加混合し、さらに、DMF分散酸化
セリウム/酸化チタンゾル(酸化セリウム/酸化チタン
の重量比1/4,平均粒子径約10ミリミクロン,固形
分20%)70gを攪拌添加し、十分攪拌後、コ−ティ
ング組成物とした。
得られたコ−ティング用組成物に、アルカリ水溶液によ
って表面処理したn=1.60のポリウレタン系プラス
チックレンズを浸漬し、ディッピング法により塗布を行
った。このときの引上げ速度は20cm/min であった。
次に3分間風乾後、加熱炉にて摂氏100度で60分間
加熱後、摂氏85度、RH80%中に24時間放置し
た。さらに、その後、摂氏120度で1時間加熱した。
において、複合ゾル(酸化チタン、酸化セリウム)[A
成分]、アクリルシリコン共重合体[B成分]及び[C
成分]の配合量を表1に示す通りに変えた以外は実施例
1と同様に行い、実施例2,3、比較例1,2を得た。
ハイアクロン2000,ハリマ化成(株)製、水酸基化
66,不揮発分50%)40g、ビスシラン化合物E−
024(東レ・ダウコ−ニング(株))20g、テトラ
エトキシシラン20g、エチルセロソルブ15g、DM
F30g、シクロヘキサノン10gを混合し、攪拌しな
がら摂氏60度にて2時間反応させる。摂氏20度まで
冷却後、攪拌しながら酸化チタン・酸化セリウム複合ゾ
ル30g(商品名オプトレイク1120A、触媒化成工
業(株)製、TiO2 /CeO2 =4/1、不揮発分2
0%、メタノ−ル分散)を加える。さらに、ジブチルス
ズジラウレ−ト1gを加え、フッ素系レベリング剤フロ
ラ−ドFC430(住友3M(株)製)0.1gを添加
し、十分攪拌した後コ−ティング用組成物とした。この
組成物を実施例1と同様に屈折率1.6のプラスチック
レンズに塗布し、摂氏120度で4時間加熱を行った。
次にハ−ドコ−ト付レンズを実施例1〜3同様、真空蒸
着法により3層反射防止膜をコ−トし、耐擦傷性のテス
トを行った。
品名カネカゼムラック5920、鐘淵化学工業(株)、
数平均分子量18000、不揮発分50%)190gに
テトラエトキシシラン190g、DMF180g、エチ
ルセロソルブ70g、スズ系触媒0−6(鐘淵化学工業
(株)製)45gを攪拌混合する。オプトレイク112
0A(触媒化成工業(株)、TiO2 /CeO2 =4/
1、不揮発分20%、メタノ−ル分散)の溶媒メタノ−
ルをDMFに置換した複合ゾル310gを攪拌混合し、
十分に攪拌し、コ−ティング用組成物とした。この組成
物を実施例1と同様にn=1.6のプラスチックレンズ
に塗布し、摂氏100度で60分、摂氏90度,RH8
0%で18時間、摂氏120度で1時間で硬化した。
2の特性評価を表2に、実施例4,5の特性評価を表3
にそれぞれ示す。
射防止膜を成形後、#0000スチ−ルウ−ル(商品名
「ボンスタ−」,日本ボンスタ−(株)製品)を用い1
cm2 に1.0kgの荷重で試験レンズの表面を5往復摩擦
し、傷のついた程度を目視で次の段階に分けて評価し
た。 ランクA:まったく傷がつかない ランクB:1〜5本の傷がつくランクC:6〜10本の
傷がつく ランクD:11〜20本の傷がつくランクE:無数の傷
がつく。レンズ基材表面をスチ−ルウ−ルにて擦ったの
と同じ程度。 (b)耐薬品性アルコ−ル、水、灯油中に24時間浸漬
し、その表面状態を調べた。 (c)密着性膜の密着性はJISD−0202に準じて
クロスカットテ−プ試験により行った。 (d)被染色性分散染料を用い、摂氏92度にて3分間
染色を行い、試験レンズの減光率を測定した。減光率2
0%以上を示した場合を「良」とし、40%以上を
「優」とした。 (e)屈折率コ−ティング液を屈折率既知のガラス板
(青板ガラス1.52,SF−16ガラス1.75)に
塗布し、硬化後、分光光度計にて反射率を測定し、計算
によって被膜の屈折率を求めた。
ウム複合ゾルの添加量を任意に変化させることにより、
屈折率がプラスチックレンズなどの基材の屈折率と同等
になるコ−ティング用組成物を得ることができる。これ
により、基材とコ−ティング膜との屈折率差から生じる
干渉縞を無くすことが可能となり、見栄えがよく、耐擦
傷性、耐薬品性、被染色性に優れたハ−ドコ−ト付レン
ズが作成できる。
Claims (4)
- 【請求項1】 下記A,B及びC成分を主成分とするこ
とを特徴とするコ−ティング用組成物。 A.酸化チタン・酸化セリウム複合系ゾルからなり、そ
の酸化チタンに対する酸化セリウムの重量比が0.1以
上4.0以下であり、かつ、平均粒子径が1ミリミクロ
ン以上100ミリミクロン以下であるゾル。B. 【化1】 で示されるシリル基を分子中に少なくとも1つ以上有す
る分子量が1000〜20000のビニル重合体。ただ
し、化学式中R1 、R2 は水素または炭素数1〜10ま
でのアルキル基、アリ−ル基、アラルキル基より選ばれ
る一価の炭化水素基、Xはハロゲン、アルコキシ、アシ
ロキシ、アミノキシ、フェノキシ、チオアルコキシ、ア
ミノ基より選ばれる基、aは0〜2までの整数。 C.一般式Si(OR3 )4 で示されるケイ素化合物、
または、H3 C・Si(OR4 )3 で示されるケイ素化
合物から選ばれる1種又は2種以上のケイ素化合物。た
だし、化学式中R3 、R4 は炭素数1〜5の炭化水素
基、アルコキシアルキル基、または炭素数1〜4のアシ
ル基。 - 【請求項2】 請求項1のビニル重合体は主鎖がアクリ
ル酸エステル、又はメタクリル酸エステルを含む重合体
であることを特徴とするコ−ティング用組成物。 - 【請求項3】 請求項1のビニル重合体はアクリル酸エ
ステル、又はメタクリル酸エステルを主成分とする重合
体であることを特徴とするコ−ティング用組成物。 - 【請求項4】 請求項1のビニル重合体はアクリル酸メ
チル、メタクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、メタク
リル酸ブチル、アクリロニトリル、スチレン、α−メチ
ルスチレン、アルキルビニルエ−テル、塩化ビニル、酢
酸ビニル、プロピオン酸ビニル、及びエチレンよりなる
群から選ばれる単独又は共重合体を主成分とするもので
あることを特徴とするコ−ティング用組成物。
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JP2005290149A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Catalysts & Chem Ind Co Ltd | 透明被膜形成用塗布液および透明被膜付基材 |
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-
1991
- 1991-04-27 JP JP3124842A patent/JP2996449B2/ja not_active Expired - Fee Related
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