JP3146592B2 - Method for producing optical fiber having hard coat film - Google Patents
Method for producing optical fiber having hard coat filmInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、表面硬度、耐擦傷性等
の表面性能に優れ、しかも、ハードコート被膜の耐久性
に優れたハードコート被覆光ファイバを製造する方法に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a hard-coated optical fiber which is excellent in surface performance such as surface hardness and scratch resistance, and which is excellent in durability of a hard coat film.
【0002】[0002]
【従来の技術】光ファイバは一般に、光が透過するコ
ア、該コアよりも低屈折率でコアの周囲を覆っているク
ラッド、該クラッドの更にその周囲を覆っている被覆層
(保護層)とから構成されている。2. Description of the Related Art In general, an optical fiber comprises a core through which light passes, a cladding surrounding the core with a lower refractive index than the core, and a coating layer (protective layer) further surrounding the cladding. It is composed of
【0003】この光ファイバを接続する際には、ポリ塩
化ビニル、ポリエチレンなどの被覆層を剥し、接続器
(カップラー)に差込み、接続するという煩雑な手作業
による操作が行われる。このような接続操作中に、光フ
ァイバに傷を付けてしまうことが非常に起き易い。特
に、クラッド材がプラスチックからなる光ファイバにお
いては、そのクラッド材は表面硬度、耐擦傷性が小さく
かつその層は非常に薄いために、接続作業中に付く傷は
コアにまで達し易く、そこから光漏れが生じ易い。従っ
て、この操作中における傷付きは伝送損失の一因として
大きな問題になっていた。[0003] When connecting this optical fiber, a complicated manual operation of peeling off a coating layer of polyvinyl chloride, polyethylene or the like, inserting the same into a connector (coupler), and connecting is performed. It is very easy for the optical fiber to be damaged during such a connection operation. In particular, in the case of an optical fiber in which the cladding material is made of plastic, the cladding material has low surface hardness and abrasion resistance, and its layer is very thin. Light leakage is likely to occur. Therefore, damage during this operation has become a major problem as a cause of transmission loss.
【0004】また、用途によっては、被覆層を有さずに
コアとクラッドとのみからなる光ファイバを使用する場
合が有り、この際にはクラッドがむき出しの状態である
ために傷つきやすく、やはり上記のような問題があっ
た。[0004] In some applications, an optical fiber consisting of only a core and a clad without a coating layer is used. In this case, the clad is exposed and easily damaged because the clad is exposed. There was such a problem.
【0005】このような欠点を克服するためにクラッド
上にハードコート被膜を設けることが有効であるとの提
案が特開昭62−12640号公報等でなされている。[0005] Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-12640 proposes that it is effective to provide a hard coat film on a clad in order to overcome such disadvantages.
【0006】[0006]
【発明の解決しようとする課題】しかしながら、この公
報で提案されているハードコート材はアクリル系ポリマ
であるために光ファイバの表面硬度や耐擦傷性を十分な
水準まで高めることが困難であった。However, since the hard coat material proposed in this publication is an acrylic polymer, it has been difficult to increase the surface hardness and abrasion resistance of the optical fiber to a sufficient level. .
【0007】また、そのハードコート被膜とクラッドと
の接着性が十分でないと光ファイバの屈曲によって剥離
し易いので、ハードコート被膜は耐久性に優れているこ
とも望まれていた。If the adhesion between the hard coat film and the clad is insufficient, the optical fiber is easily peeled off due to bending of the optical fiber. Therefore, it is also desired that the hard coat film has excellent durability.
【0008】そこで、本発明は、プラスチッククラッド
材を有する光ファイバの上記問題点を解決して光ファイ
バの表面硬度、耐擦傷性等の表面性能を向上させること
ができ、しかも、耐久性に優れたハードコート被膜を形
成することができるハードコート被覆光ファイバ製造方
法の提供を主たる目的とする。Accordingly, the present invention solves the above-mentioned problems of an optical fiber having a plastic clad material and can improve the surface properties such as the surface hardness and abrasion resistance of the optical fiber and have excellent durability. It is a main object of the present invention to provide a method for producing a hard-coated optical fiber capable of forming a hard-coated film.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明は、コア及びプラスチッククラッドからなる
光ファイバを、前記クラッドを溶解あるいは膨潤可能な
液体(以下、クラッド溶解膨潤成分という)を含むプラ
イマ剤によってプレコート処理した後、オルガノポリシ
ロキサン系ハードコート材でもって被覆処理することに
よって、ハードコート被膜を有する光ファイバを製造す
る。In order to achieve this object, the present invention provides an optical fiber comprising a core and a plastic clad, comprising a liquid capable of dissolving or swelling the clad (hereinafter referred to as a clad dissolving and swelling component). After pre-coating with a primer agent, coating with an organopolysiloxane-based hard coat material is performed to produce an optical fiber having a hard coat film.
【0010】例えば、クラッドがフッ化ビニリデン単位
及び/又はフルオロアルキル(メタ)アクリレート単位
を含むポリマから主として構成される光ファイバの場合
は、クラッド溶解膨潤成分としてエーテル系溶剤、ケト
ン系溶剤、エステル型溶剤、フッ素系溶剤、塩素系溶剤
のうちから選ばれた1種又は2種以上の溶剤を用い、か
つ、その含有量(対プライマ剤中の溶剤)を50重量%
以上としたプライマ剤によってプレコート処理した後、
オルガノポリシロキサン系ハードコート材でもって被覆
処理することによって、ハードコート被膜を有する光フ
ァイバを製造する。For example, when the clad is an optical fiber mainly composed of a polymer containing a vinylidene fluoride unit and / or a fluoroalkyl (meth) acrylate unit, an ether-based solvent, a ketone-based solvent, or an ester-type solvent is used as the clad-dissolving swelling component. One or more solvents selected from solvents, fluorine-based solvents and chlorine-based solvents are used, and the content thereof (solvent in the primer agent) is 50% by weight.
After pre-coating with the above primer,
An optical fiber having a hard coat film is manufactured by coating with an organopolysiloxane hard coat material.
【0011】このプライマ剤は、通常、上記した溶剤の
他に、ポリ(メタ)アクリレート系重合体のような不揮
発性成分を含有する。The primer usually contains a non-volatile component such as a poly (meth) acrylate polymer in addition to the above-mentioned solvent.
【0012】本発明における光ファイバは、クラッド材
がプラスチックからなるものであれば、コア材はガラ
ス、プラスチックの何れであっても構わない。In the optical fiber of the present invention, as long as the cladding material is made of plastic, the core material may be glass or plastic.
【0013】プラスチッククラッド材の材質としては、
フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、三フッ化エチレン、
四フッ化エチレン、三フッ化プロピレン、六フッ化プロ
ピレン、三フッ化塩化エチレン、ヘキサフルオロアセト
ン;三フッ化エチル(メタ)アクリレート、四フッ化プ
ロピル(メタ)アクリレート、六フッ化イソプロピル
(メタ)アクリレート、八フッ化ペンチル(メタ)アク
リレート、九フッ化イソブチル(メタ)アクリレート、
十七フッ化ドデシル(メタ)アクリレート等のフルオロ
アルキル(メタ)アクリレート;メチルα−フルオロア
クリレ−ト、三フッ化エチルα−フルオロアクリレート
等のα−フルオロアクリレート;パーフルオロ−2、2
−ジメチル−1、3−ジオキソール等の環状フッ素オレ
フィン;あるいはジメチルシロキサン、三フッ化プロピ
ルメチルシロキサン等のシロキサン類等の屈折率の低い
モノマの一種または二種以上を重合させて得られるポリ
マが挙げられるが、他のプラスチック類であってもよ
い。As the material of the plastic clad material,
Vinyl fluoride, vinylidene fluoride, ethylene trifluoride,
Ethylene tetrafluoride, propylene trifluoride, propylene hexafluoride, ethylene trifluoride chloride, hexafluoroacetone; ethyl trifluoride (meth) acrylate, propyl tetrafluoride (meth) acrylate, isopropyl hexafluoride (meth) Acrylate, pentyl octafluoride (meth) acrylate, isobutyl nonafluoride (meth) acrylate,
Fluoroalkyl (meth) acrylates such as dodecyl (meth) acrylate 17; α-fluoroacrylates such as methyl α-fluoroacrylate and ethyl trifluoride α-fluoroacrylate; perfluoro-2,2
A cyclic fluoroolefin such as -dimethyl-1,3-dioxole; or a polymer obtained by polymerizing one or two or more monomers having a low refractive index such as siloxanes such as dimethylsiloxane and propylmethyltrifluorosiloxane. However, other plastics may be used.
【0014】光ファイバのクラッド材には上記のような
フッ素系ポリマやシリコーン系ポリマが用いられること
が多いが、これらクラッド材のポリマはオルガノポリシ
ロキサン系ハードコート材との接着性に劣るものが多
い。The above-mentioned fluorine-based polymer or silicone-based polymer is often used for the cladding material of an optical fiber, but the polymer of these cladding materials has poor adhesion to an organopolysiloxane-based hard coat material. Many.
【0015】そこで、この問題を克服するため、本発明
においては、クラッドの表面を特定組成のプライマ剤に
よってプレコート処理し、その後に、オルガノポリシロ
キサン系ハードコートを施す。Therefore, in order to overcome this problem, in the present invention, the surface of the clad is pre-coated with a primer having a specific composition, and then an organopolysiloxane hard coat is applied.
【0016】このプライマ剤は、不揮発(残存)成分と
揮発(溶剤)成分とから構成される。This primer is composed of a non-volatile (residual) component and a volatile (solvent) component.
【0017】プライマ剤の不揮発成分としては、ポリ
(メタ)アクリレート誘導体を主成分とした重合体等が
用いられる。具体的には、(メタ)アクリル酸、メチル
(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、
プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリ
レート、イソブチル(メタ)アクリレート、ペンチル
(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレー
ト、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル
(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレー
ト、ラウリル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)
アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、2−
ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ
プロピル(メタ)アクリレート、メトキシオリゴエチレ
ングリコール(メタ)アクリレート、グリシジル(メ
タ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、N,N−
ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−
ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート等の各種
(メタ)アクリレート誘導体、あるいは、エチレングリ
コールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコール
ジ(メタ)アクリレート、1,3−プロパンジオールジ
(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メ
タ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メ
タ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)
アクリレート、トリメチロールプロパン(ジ/トリ)
(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトール(ジ/ト
リ/テトラ)(メタ)アクリレート、オリゴエチレング
リコールジ(メタ)アクリレート等の各種多官能(メ
タ)アクリレート誘導体等から選ばれる、一種または二
種以上を主成分とした重合体が挙げられる。As a non-volatile component of the primer, a polymer or the like containing a poly (meth) acrylate derivative as a main component is used. Specifically, (meth) acrylic acid, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate,
Propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, heptyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, lauryl ( (Meth) acrylate, dodecyl (meth)
Acrylate, stearyl (meth) acrylate, 2-
Hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, methoxy oligoethylene glycol (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate, (meth) acrylamide, N, N-
Dimethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-
Various (meth) acrylate derivatives such as diethylaminoethyl (meth) acrylate, or ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, 1,3-propanediol di (meth) acrylate, 1,4-butanediol Di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth)
Acrylate, trimethylolpropane (di / tri)
One or more main components selected from various polyfunctional (meth) acrylate derivatives such as (meth) acrylate, pentaerythritol (di / tri / tetra) (meth) acrylate, and oligoethylene glycol di (meth) acrylate And the like.
【0018】プレコート処理は、オルガノポリシロキサ
ン系ハードコート材とクラッドとの接着性を高めるため
に行なわれるものであるが、このプレコート処理によっ
て形成される膜(プライマ膜)がクラッドとの接着性に
優れていることも重要である。The precoating is performed to enhance the adhesiveness between the organopolysiloxane-based hard coat material and the clad. The film formed by this precoating (primer film) has an improved adhesion to the clad. Goodness is also important.
【0019】このクラッドとプライマ膜との間の良好な
接着性を得るためには、プライマ剤中の溶剤成分として
の溶剤選択が重要であり、即ち、クラッドを溶解または
膨潤させる液体を、好ましくは溶剤の主成分として用い
ることが必要である。In order to obtain good adhesion between the clad and the primer film, it is important to select a solvent as a solvent component in the primer, that is, to dissolve or swell the clad, preferably a liquid. It must be used as the main component of the solvent.
【0020】ここでいうクラッドを溶解させる液体と
は、液体100gにクラッド材5gを室温で7日間侵漬
させた後、クラッド材を5重量%以上溶解させることが
できる液体をいう。また、クラッドを膨潤させる液体と
は、液体100gにクラッド材5gを室温7日間侵漬
後、クラッド材を3重量%以上増量させることができる
液体をいう。The term "liquid for dissolving the clad" as used herein means a liquid capable of dissolving 5% by weight or more of the clad material after 5 g of the clad material is immersed in 100 g of the liquid at room temperature for 7 days. The liquid that swells the clad is a liquid that can increase the clad material by 3% by weight or more after immersing 5 g of the clad material in 100 g of the liquid at room temperature for 7 days.
【0021】また、プレコート処理した後に、プライマ
剤中の溶剤成分が長時間残存していると、そのクラッド
溶解膨潤成分がクラッド層の深部まで侵入し、光ファイ
バの透光性に悪影響を及ぼすこともある。従って、プラ
イマ剤の溶剤成分は塗布後速やかに揮発させることが望
ましく、そのためには、そのクラッド溶解膨潤成分の用
材の沸点は150℃以下であることが望ましい。Further, if the solvent component in the primer agent remains for a long time after the precoating treatment, the clad dissolution and swelling component penetrates deep into the clad layer and adversely affects the light transmission of the optical fiber. There is also. Therefore, it is desirable that the solvent component of the primer be volatilized immediately after coating, and for that purpose, the material of the clad dissolution swelling component desirably has a boiling point of 150 ° C. or less.
【0022】このようなクラッド溶解膨潤成分の溶剤と
しては、クラッド材がフッ化ビニリデン単位及び/又は
フルオロアルキル(メタ)アクリレート単位を含むポリ
マから主として構成される場合には、例えば、テトラヒ
ドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン等のエーテ
ル系溶剤;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソ
ブチルケトン等のケトン系溶剤;酢酸エチル、酢酸ブチ
ル等のエステル系溶剤;フロン113、フロン112、
トリフルオロメチル−ベンゼン、1、3−ビス−トリフ
ルオロメチル−ベンゼン、ヘキサフルオロイソプロパノ
ール、ヘキサフルオロアセトン水和物等のフッ素系溶
剤;塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、トリク
ロロエタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等の塩
素系溶剤を例示することができる。When the clad material is mainly composed of a polymer containing vinylidene fluoride units and / or fluoroalkyl (meth) acrylate units, examples of the solvent for the clad dissolving and swelling component include tetrahydrofuran and diethyl ether. , Dioxane and the like; ether solvents such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone; ester solvents such as ethyl acetate and butyl acetate; Freon 113, Freon 112;
Fluorinated solvents such as trifluoromethyl-benzene, 1,3-bis-trifluoromethyl-benzene, hexafluoroisopropanol and hexafluoroacetone hydrate; methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, trichloroethane, chlorobenzene, dichlorobenzene, etc. Can be exemplified.
【0023】また、これら溶剤は必要に応じて2種類以
上の混合溶媒として使用することも可能である。上記し
たクラッド溶解膨潤成分はプライマ剤溶剤中の50重量
%以上、更に望ましくは70重量%以上を占めること
が、クラッドとプライマ膜との間の接着性を十分に高め
るために好ましい。Further, these solvents can be used as a mixed solvent of two or more kinds as necessary. It is preferable that the above-mentioned clad melting and swelling component accounts for 50% by weight or more, more preferably 70% by weight or more in the solvent for the primer agent, in order to sufficiently enhance the adhesiveness between the clad and the primer film.
【0024】プライマ剤の塗布方法としては、通常のコ
ーティング作業で用いられる方法が適用可能であり、例
えば浸漬法、流し塗り法、スピンコート法、刷毛塗り
法、スプレー法、ロール法、カーテンフロー法等が好ま
しい。As a method for applying the primer, a method used in a usual coating operation can be applied, for example, a dipping method, a flow coating method, a spin coating method, a brush coating method, a spray method, a roll method, a curtain flow method. Are preferred.
【0025】このようにして塗布されたプライマ剤は一
般には室温または加熱乾燥によって溶剤除去されてプラ
イマ膜が形成される。その加熱方法としては熱風、赤外
線などで行なうことが可能である。また加熱温度は、適
用される光ファイバの耐熱性および使用されるプライマ
組成物によって決定されるべきであるが、光ファイバの
クラッド剤の耐熱性を越えない温度であることが必要で
あり、通常は室温〜200℃、より好ましくは室温〜1
50℃で行なわれる。これより低温では、乾燥が不充分
になり易い。これより高温になると、光ファイバのクラ
ッド材の耐熱性を越えてしまう場合が多いし、またプラ
イマ膜の熱分解、亀裂発生等、さらには黄変などの問題
を生じ易くなる。The primer thus applied is generally removed at room temperature or by heating and drying to form a primer film. The heating can be performed by hot air, infrared rays, or the like. The heating temperature should be determined by the heat resistance of the applied optical fiber and the primer composition to be used, but it is necessary that the heating temperature does not exceed the heat resistance of the cladding agent of the optical fiber. Is room temperature to 200 ° C., more preferably room temperature to 1
Performed at 50 ° C. At lower temperatures, drying tends to be insufficient. If the temperature is higher than this, the heat resistance of the cladding material of the optical fiber is often exceeded, and problems such as thermal decomposition of the primer film, generation of cracks, and yellowing are likely to occur.
【0026】本発明におけるプライマ膜の膜厚は、接着
強度の保持等の点から0.1〜200μmの間が好まし
い。特に好ましくは、0.4〜100μmである。The thickness of the primer film in the present invention is preferably between 0.1 and 200 μm from the viewpoint of maintaining the adhesive strength. Particularly preferably, it is 0.4 to 100 μm.
【0027】本発明におけるオルガノポリシロキサン系
ハードコート被膜を形成せしめるオルガノポリシロキサ
ン系成分は、例えば、下記一般式(I)で表される有機
ケイ素化合物及びその加水分解物、及び、下記一般式
(II)で表される有機ケイ素化合物及びその加水分解物
からなる群から選ばれる少なくとも1種の有機ケイ素化
合物類で代表される。The organopolysiloxane component for forming the organopolysiloxane hard coat film in the present invention is, for example, an organosilicon compound represented by the following general formula (I) and a hydrolyzate thereof, and a compound represented by the following general formula (I): It is represented by at least one kind of organosilicon compound selected from the group consisting of the organosilicon compound represented by II) and a hydrolyzate thereof.
【0028】[0028]
【化1】 (ここで、R1、R2、R3、R4、R5、R6は炭素
数1〜10の有機基である。XおよびQは加水分解性基
であり。a、c、eはそれぞれ0または1であり、b、
d、fはそれぞれ0、1または2である。Yは炭素数2
〜40の有機基である。) まず、一般式(I)で表される有機ケイ素化合物および
その加水分解物について述べる。Embedded image (Where R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , and R 6 are organic groups having 1 to 10 carbon atoms. X and Q are hydrolyzable groups; a, c, and e are Each is 0 or 1, b,
d and f are 0, 1 or 2 respectively. Y is carbon number 2
~ 40 organic groups. First, the organosilicon compound represented by the general formula (I) and a hydrolyzate thereof will be described.
【0029】一般式(I)で表される式中、R1および
R2は炭素数1〜10の有機基であるが、その具体例と
してはメチル基、エチル基、フェニル基、ビニル基など
の炭化水素基、クロロプロピル基、3,3,3−トリフ
ロロプロピル基などのハロゲン化炭化水素基、γ−グリ
シドキシプロピル基、β−(3,4-エポキシシクロヘキシ
ル)エチル基などのエポキシ基含有有機基、γ−メタク
リロキシプロピル基、γ−アクリロキシプロピル基など
の(メタ)アクリル基含有有機基、その他メルカプト
基、シアノ基、アミノ基などの各種置換基を有する有機
基などが挙げられる。R1とR2は、同種であっても、
異種であってもよい。In the formula represented by the general formula (I), R 1 and R 2 are organic groups having 1 to 10 carbon atoms, and specific examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a phenyl group and a vinyl group. Halogenated hydrocarbon groups such as hydrocarbon group, chloropropyl group and 3,3,3-trifluoropropyl group, and epoxy groups such as γ-glycidoxypropyl group and β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyl group Examples include a group-containing organic group, a (meth) acryl group-containing organic group such as a γ-methacryloxypropyl group and a γ-acryloxypropyl group, and other organic groups having various substituents such as a mercapto group, a cyano group, and an amino group. Can be R 1 and R 2 are the same,
It may be heterogeneous.
【0030】また、Xは加水分解可能な官能基、いいか
えるならば加水分解反応によってシラノール基を生成す
るものであれば特に限定されないが、その具体例として
は、メトキシ基、エトキシ基、メトキシエトキシ基など
のアルコキシ基、アセトキシ基などのアシルオキシ基、
クロロ基、ブロモ基などのハロゲノ基、フェノキシ基な
どのアリーロキシ基などが挙げられる。X is not particularly limited as long as it is a functional group capable of being hydrolyzed, in other words, as long as it forms a silanol group by a hydrolysis reaction. Specific examples thereof include a methoxy group, an ethoxy group and a methoxyethoxy group. Such as an alkoxy group, an acyloxy group such as an acetoxy group,
Examples include a halogeno group such as a chloro group and a bromo group, and an aryloxy group such as a phenoxy group.
【0031】さらに(a+b)が2以上の場合にはR1
およびR2の少なくとも1つが、エポキシ基含有有機基
や(メタ)アクリロキシ基含有有機基などの反応性有機
基であることが、表面硬度向上の観点から好ましい。When (a + b) is 2 or more, R 1
And at least one of R 2 is preferably a reactive organic group such as an epoxy group-containing organic group or a (meth) acryloxy group-containing organic group from the viewpoint of improving surface hardness.
【0032】これらの有機ケイ素化合物の具体的な代表
例としては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエ
トキシシラン、メチルトリメトキシエトキシシラン、メ
チルトリアセトキシシラン、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、エチルトリメトキシシ
ラン、エチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシ
シラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセト
キシシラン、ビニルトリメトキシエトキシシラン、フェ
ニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラ
ン、フェニルトリアセトキシシラン、γ−クロロプロピ
ルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリエトキ
シシラン、γ−クロロプロピルトリアセトキシシラン、
3,3,3−トリフロロプロピルトリメトキシシラン、
γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−
アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピ
ルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメ
トキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシエ
トキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシ
ラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピル
トリメトキシシラン、β−シアノエチルトリエトキシシ
ラン、メチルトリフェノキシシラン、クロロメチルトリ
メトキシシラン、クロロメチルトリエトキシシラン、グ
リシドキシメチルトリメトキシシラン、グリシドキシメ
チルトリエトキシシラン、α−グリシドキシエチルトリ
メトキシシラン、α−グリシドキシエチルトリエトキシ
シラン、β−グリシドキシエチルトリメトキシシラン、
β−グリシドキシエチルトリエトキシシラン、α−グリ
シドキシプロピルトリメトキシシラン、α−グリシドキ
シプロピルトリエトキシシラン、β−グリシドキシプロ
ピルトリメトキシシラン、β−グリシドキシプロピルト
リエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメト
キシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシ
ラン、γ−グリシドキシプロピルトリプロポキシシラ
ン、γ−グリシドキシプロピルトリブトキシシラン、γ
−グリシドキシプロピルトリメトキシエトキシシラン、
γ−グリシドキシプロピルトリフェノキシシラン、α−
グリシドキシブチルトリメトキシシラン、α−グリシド
キシブチルトリエトキシシラン、β−グリシドキシブチ
ルトリメトキシシラン、β−グリシドキシブチルトリエ
トキシシラン、γ−グリシドキシブチルトリメトキシシ
ラン、γ−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、δ
−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、δ−グリシ
ドキシブチルトリエトキシシラン、(3,4−エポキシ
シクロヘキシル)メチルトリメトキシシラン、(3,4
−エポキシシクロヘキシル)メチルトリエトキシシラ
ン、β−(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、β−(3,4−エポキシシクロヘキ
シル)エチルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポ
キシシクロヘキシル)エチルトリプロポキシシラン、β
−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリブト
キシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)
エチルトリメトキシエトキシシラン、β−(3,4−エ
ポキシシクロヘキシル)エチルトリフェノキシシラン、
γ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)プロピルトリ
メトキシシラン、γ−(3,4−エポキシシクロヘキシ
ル)プロピルトリエトキシシラン、δ−(3,4−エポ
キシシクロヘキシル)ブチルトリメトキシシラン、δ−
(3,4−エポキシシクロヘキシル)ブチルトリエトキ
シシランなどのトリアルコキシシラン、トリアシルオキ
シシランまたはトリフェノキシシラン類またはその加水
分解物、およびジメチルジメトキシシラン、フェニルメ
チルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フ
ェニルメチルジエトキシシラン、γ−クロロプロピルメ
チルジメトキシシラン、γ−クロロプロピルメチルジエ
トキシシラン、ジメチルジアセトキシシラン、γ−メタ
クリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタ
クリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メル
カプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプ
トプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピ
ルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチル
ジエトキシシラン、メチルビニルジメトキシシラン、メ
チルビニルジエトキシシラン、グリシドキシメチルメチ
ルジメトキシシラン、グリシドキシメチルメチルジエト
キシシラン、α−グリシドキシエチルメチルジメトキシ
シラン、α−グリシドキシエチルメチルジエトキシシラ
ン、β−グリシドキシエチルメチルジメトキシシラン、
β−グリシドキシエチルメチルジエトキシシラン、α−
グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、α−グ
リシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β−グリ
シドキシプロピルメチルジメトキシシラン、β−グリシ
ドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシド
キシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキ
シプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシ
プロピルメチルジプロポキシシラン、γ−グリシドキシ
プロピルメチルジブトキシシラン、γ−グリシドキシプ
ロピルメチルジメトキシエトキシシラン、γ−グリシド
キシプロピルメチルジフェノキシシラン、γ−グリシド
キシプロピルメチルジアセトキシシラン、γ−グリシド
キシプロピルエチルジメトキシシラン、γ−グリシドキ
シプロピルエチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシ
プロピルビニルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプ
ロピルビニルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロ
ピルフェニルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロ
ピルフェニルジエトキシシランなどのジアルコキシシラ
ン、ジフェノキシシランまたはジアシルオキシシラン類
またはその加水分解物がその例である。Specific representative examples of these organosilicon compounds include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltrimethoxyethoxysilane, methyltriacetoxysilane, methyltripropoxysilane, methyltributoxysilane, and ethyltrimethoxysilane. Methoxysilane, ethyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, vinyltrimethoxyethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, phenyltriacetoxysilane, γ-chloropropyltrimethoxy Silane, γ-chloropropyltriethoxysilane, γ-chloropropyltriacetoxysilane,
3,3,3-trifluoropropyltrimethoxysilane,
γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-
Aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxyethoxysilane, γ-mercaptopropyltriethoxysilane, N-β- (aminoethyl) -γ- Aminopropyltrimethoxysilane, β-cyanoethyltriethoxysilane, methyltriphenoxysilane, chloromethyltrimethoxysilane, chloromethyltriethoxysilane, glycidoxymethyltrimethoxysilane, glycidoxymethyltriethoxysilane, α-glycid Xylethyltrimethoxysilane, α-glycidoxyethyltriethoxysilane, β-glycidoxyethyltrimethoxysilane,
β-glycidoxyethyltriethoxysilane, α-glycidoxypropyltrimethoxysilane, α-glycidoxypropyltriethoxysilane, β-glycidoxypropyltrimethoxysilane, β-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltripropoxysilane, γ-glycidoxypropyltributoxysilane, γ
-Glycidoxypropyltrimethoxyethoxysilane,
γ-glycidoxypropyltriphenoxysilane, α-
Glycidoxybutyltrimethoxysilane, α-glycidoxybutyltriethoxysilane, β-glycidoxybutyltrimethoxysilane, β-glycidoxybutyltriethoxysilane, γ-glycidoxybutyltrimethoxysilane, γ- Glycidoxybutyltriethoxysilane, δ
-Glycidoxybutyltrimethoxysilane, δ-glycidoxybutyltriethoxysilane, (3,4-epoxycyclohexyl) methyltrimethoxysilane, (3,4
-Epoxycyclohexyl) methyltriethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltriethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyl Tripropoxysilane, β
-(3,4-epoxycyclohexyl) ethyltributoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl)
Ethyltrimethoxyethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltriphenoxysilane,
γ- (3,4-epoxycyclohexyl) propyltrimethoxysilane, γ- (3,4-epoxycyclohexyl) propyltriethoxysilane, δ- (3,4-epoxycyclohexyl) butyltrimethoxysilane, δ-
Trialkoxysilanes such as (3,4-epoxycyclohexyl) butyltriethoxysilane, trialcyloxysilanes or triphenoxysilanes or hydrolysates thereof, and dimethyldimethoxysilane, phenylmethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, phenylmethyldisilane Ethoxysilane, γ-chloropropylmethyldimethoxysilane, γ-chloropropylmethyldiethoxysilane, dimethyldiacetoxysilane, γ-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, γ-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, γ-mercaptopropylmethyldimethoxy Silane, γ-mercaptopropylmethyldiethoxysilane, γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-aminopropylmethyldiethoxysilane, methyl Ruvinyldimethoxysilane, methylvinyldiethoxysilane, glycidoxymethylmethyldimethoxysilane, glycidoxymethylmethyldiethoxysilane, α-glycidoxyethylmethyldimethoxysilane, α-glycidoxyethylmethyldiethoxysilane, β -Glycidoxyethylmethyldimethoxysilane,
β-glycidoxyethylmethyldiethoxysilane, α-
Glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, α-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, β-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, β-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldipropoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldibutoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxyethoxysilane, γ-glycidoxypropyl Methyl diphenoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiacetoxysilane, γ-glycidoxypropylethyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropylethyldiethoxysilane, γ-glycidoxypropylvinyldimethoxy Dialkoxysilanes such as orchid, γ-glycidoxypropylvinyldiethoxysilane, γ-glycidoxypropylphenyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropylphenyldiethoxysilane, diphenoxysilane or diacyloxysilanes or a hydrolyzate thereof Decomposition products are an example.
【0033】つぎに、一般式(II)で表される有機ケイ
素化合物およびその加水分解物について説明する。Next, the organosilicon compound represented by the general formula (II) and its hydrolyzate will be described.
【0034】一般式(II)において、R3、R4、
R5、R6としては、前記一般式(I)のR1およびR
2と同様の例を挙げることができる。また、Qとして
は、Xと同様の例を挙げることができる。In the general formula (II), R 3 , R 4 ,
As R 5 and R 6 , R 1 and R in the above general formula (I)
The same example as in No. 2 can be mentioned. Examples of Q include the same examples as those of X.
【0035】また、Yは炭素数が2〜40である有機基
である。すなわち、Yは2つのSi原子とSi−C結合
にて分子内に含まれる官能基であり、該官能基中には、
酸素原子、窒素原子など炭素、水素以外の異原子が含ま
れていても何ら問題はない。さらには炭素数2〜40の
範囲内において、有機基としては、鎖状であっても、環
状であってもよく、また酸素原子などがエポキシ環等と
して存在していても何ら問題はないばかりか、硬化時に
官能基として寄与する点からは好ましいものである。Y is an organic group having 2 to 40 carbon atoms. That is, Y is a functional group contained in the molecule by two Si atoms and a Si-C bond, and in the functional group,
There is no problem even if hetero atoms other than carbon and hydrogen such as oxygen atoms and nitrogen atoms are contained. Further, within the range of 2 to 40 carbon atoms, the organic group may be in the form of a chain or a ring, and there is no problem even if an oxygen atom or the like is present as an epoxy ring or the like. Or, it is preferable in that it contributes as a functional group at the time of curing.
【0036】その具体例としては、As a specific example,
【化2】 などが挙げられる。Embedded image And the like.
【0037】以上の一般式(I)または(II)で表され
る有機ケイ素化合物類のなかでも、特に可撓性付与の目
的にはエポキシ基、グリシドキシ基を含む有機ケイ素化
合物類の使用が好適である。また、耐候性、耐水性を付
与する目的にはビニル基、メチル基、フェニル基などを
含む有機ケイ素化合物類の使用が好ましい。また硬化速
度、加水分解の容易さなどの点からX、Qとしては、炭
素数1〜4のアルコキシ基またはアルコキシアルコキシ
基が好ましい。Among the organosilicon compounds represented by the general formula (I) or (II), the use of organosilicon compounds containing an epoxy group or a glycidoxy group is particularly preferred for the purpose of imparting flexibility. It is. For the purpose of imparting weather resistance and water resistance, it is preferable to use organosilicon compounds containing a vinyl group, a methyl group, a phenyl group and the like. X and Q are preferably an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms or an alkoxyalkoxy group in terms of curing speed, ease of hydrolysis, and the like.
【0038】また、これらの有機ケイ素化合物類の中で
も、キュア温度を下げ、硬化をより進行させるためには
加水分解物が好ましい。Among these organosilicon compounds, a hydrolyzate is preferable in order to lower the curing temperature and promote the curing.
【0039】加水分解は純水または塩酸、酢酸、あるい
は硫酸などの酸性水溶液を添加、撹拌することによって
行なえばよい。加水分解の度合は純水あるいは酸性水溶
液の添加量を調節することによって行なえばよい。加水
分解に際しては、一般式(I)または(II)における
X、Qと等モル以上かつ3倍モル以下の純水または酸性
水溶液の添加が硬化促進の点で特に好ましい。加水分解
に際しては、アルコール等が生成してくるので、無溶媒
で加水分解することが可能であるが、加水分解をさらに
均一に行う目的で有機ケイ素化合物と溶媒を混合した
後、加水分解を行うことも可能である。また目的に応じ
て加水分解後のアルコール等を加熱および/または減圧
下に適当量除去して使用することも可能であるし、その
後に適当な溶媒を添加することも可能である。The hydrolysis may be carried out by adding pure water or an acidic aqueous solution such as hydrochloric acid, acetic acid or sulfuric acid, followed by stirring. The degree of hydrolysis may be controlled by adjusting the amount of pure water or acidic aqueous solution to be added. In the hydrolysis, it is particularly preferable to add pure water or an acidic aqueous solution in an amount equal to or more than 3 moles of X and Q in the general formula (I) or (II) in view of accelerating curing. At the time of hydrolysis, alcohol and the like are generated, so it is possible to carry out hydrolysis without a solvent, but after mixing an organic silicon compound and a solvent for the purpose of performing hydrolysis more uniformly, hydrolysis is performed. It is also possible. Depending on the purpose, the alcohol or the like after the hydrolysis can be used after removing an appropriate amount under heating and / or reduced pressure, and then a suitable solvent can be added.
【0040】これらの溶媒としてはアルコール、エステ
ル、エーテル、ケトン、ハロゲン化炭化水素あるいはト
ルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素、N,N−ジメ
チルホルムアミドなどの溶媒が挙げられる。またこれら
の溶媒は必要に応じて2種以上の混合溶媒として使用す
ることも可能である。また目的に応じて加水分解反応を
促進し、さらに予備縮合等の反応を進めるために室温以
上に加熱することも可能であるし、予備縮合を抑えるた
めに加水分解温度を室温以下に下げて行うことも可能で
ある。Examples of these solvents include alcohols, esters, ethers, ketones, halogenated hydrocarbons, aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, and solvents such as N, N-dimethylformamide. In addition, these solvents can be used as a mixed solvent of two or more kinds as necessary. Further, depending on the purpose, it is possible to promote the hydrolysis reaction and to heat the mixture to room temperature or higher in order to further promote the reaction such as precondensation, or to lower the hydrolysis temperature to room temperature or lower to suppress the precondensation. It is also possible.
【0041】さらに、ハードコート被膜の硬度向上のた
めには、微粒子状無機酸化物を併用することが好まし
い。かかる微粒子状無機酸化物は、塗膜状態で透明性を
損わないものであってその目的を達成するものであれば
特に限定されないが、作業性、透明性付与の点から特に
好ましい例としては、コロイド状に分散したゾルが挙げ
られる。さらに具体的な例としては、フッ化マグネシウ
ムゾル、シリカゾル、酸化チタンゾル、酸化セリウムゾ
ル、ジルコニアゾル、酸化アンチモンゾル、アルミナゾ
ルなどが挙げられる。微粒子状無機酸化物の添加量は、
効果をより顕著に表すためには、硬化被膜中に5重量%
以上80重量%以下含まれることが好ましい。すなわ
ち、5重量%未満では、明らかな添加の効果が認められ
ず、80重量%を越えると基材との密着性不良、被膜自
体にクラック発生、耐衝撃性低下等の弊害が生じ易くな
る。Further, in order to improve the hardness of the hard coat film, it is preferable to use a particulate inorganic oxide in combination. Such a particulate inorganic oxide is not particularly limited as long as it does not impair transparency in the state of a coating film and achieves its purpose, but workability, particularly preferred examples from the viewpoint of imparting transparency include And a sol dispersed in a colloidal form. More specific examples include magnesium fluoride sol, silica sol, titanium oxide sol, cerium oxide sol, zirconia sol, antimony oxide sol, and alumina sol. The addition amount of the particulate inorganic oxide is
In order to show the effect more remarkably, 5% by weight
Preferably, it is contained in an amount of at least 80% by weight. That is, if the content is less than 5% by weight, no obvious effect of the addition is observed. If the content is more than 80% by weight, adverse effects such as poor adhesion to the substrate, generation of cracks in the coating itself, and reduced impact resistance are likely to occur.
【0042】微粒子状無機酸化物としては、平均粒子径
1〜200mμのものが通常は使用されるが、好ましく
は5〜100mμの粒子径のものが使用される。平均粒
子径が200mμを越えるものは、生成被膜の透明性を
低下させ、濁りの大きなものとなり、厚膜化が困難とな
る。また、1mμ未満のものは安定性が悪く、再現性が
乏しいものとなる。また微粒子の分散性を改良するため
に各種の界面活性剤やアミンを添加しても何ら問題はな
い。さらには2種以上の微粒子状無機酸化物を併用して
使用することも何ら問題はない。As the particulate inorganic oxide, those having an average particle diameter of 1 to 200 μm are usually used, but those having a particle diameter of 5 to 100 μm are preferably used. When the average particle diameter exceeds 200 mμ, the transparency of the resulting coating film is lowered, the turbidity becomes large, and it becomes difficult to increase the film thickness. Those having a particle size of less than 1 μm have poor stability and poor reproducibility. There is no problem even if various surfactants or amines are added to improve the dispersibility of the fine particles. Furthermore, there is no problem in using two or more kinds of fine particle inorganic oxides in combination.
【0043】さらには、これらのオルガノポリシロキサ
ン系ハードコート被膜を形成せしめるためのコーティン
グ組成物中には、塗布時におけるフローを向上させる目
的で各種の界面活性剤を使用することも可能であり、な
かでもジメチルポリシロキサンとアルキレンオキシドと
のブロックまたはグラフト共重合体、さらにはフッ素系
界面活性剤などが有効である。Further, in the coating composition for forming the organopolysiloxane-based hard coat film, various surfactants can be used for the purpose of improving the flow at the time of application. Among them, a block or graft copolymer of dimethylpolysiloxane and alkylene oxide, and a fluorine-based surfactant are effective.
【0044】さらに耐候性を向上させる目的で紫外線吸
収剤、また耐熱劣化向上法として酸化防止剤を添加する
ことも可能である。It is also possible to add an ultraviolet absorber for the purpose of further improving the weather resistance, and an antioxidant as a method for improving heat deterioration.
【0045】さらに、これらのコーティング組成物中に
は、被膜性能を大幅に低下させない範囲で各種の無機化
合物なども添加することができる。これらの添加物の併
用によって基材との密着性、耐薬品性、表面硬度、耐久
性、染色性などの諸物性をさらに向上させることもでき
る。前記の添加可能な無機材料としては、下記一般式
(III)で表される金属アルコキシド、および各種のキレ
ート化合物および/またはその加水分解物が好ましい例
として挙げられる。Further, various inorganic compounds and the like can be added to these coating compositions as long as the film performance is not significantly reduced. The combined use of these additives can further improve various physical properties such as adhesion to a substrate, chemical resistance, surface hardness, durability, and dyeability. Preferred examples of the inorganic material that can be added include metal alkoxides represented by the following general formula (III), and various chelate compounds and / or hydrolysates thereof.
【0046】M(OQ)m ・・・(III) (ここで、Qはアルキル基、アシル基、アルコキシアル
キル基である。mは金属Mの電荷数と同じ値である。M
はケイ素、チタン、ジルコン、アンチモン、タンタル、
ゲルマニウム、アルミニウムなどである。) 本発明におけるオルガノポリシロキサン系ハードコート
被膜を形成せしめる際には、硬化促進、低温硬化などを
可能とする目的で各種の硬化剤が併用可能である。その
硬化剤としては各種エポキシ樹脂、あるいは各種有機ケ
イ素樹脂などを硬化せしめる際に用いられる通常の硬化
剤等を用いればよい。M (OQ) m (III) (where Q is an alkyl group, an acyl group, or an alkoxyalkyl group. M is the same value as the number of charges of the metal M. M
Is silicon, titanium, zircon, antimony, tantalum,
Germanium, aluminum and the like. When the organopolysiloxane-based hard coat film of the present invention is formed, various curing agents can be used in combination for the purpose of accelerating curing, curing at low temperature, and the like. As the curing agent, a general curing agent used for curing various epoxy resins or various organic silicon resins may be used.
【0047】これらの硬化剤の具体的な例としては、各
種の有機酸およびそれらの酸無水物、窒素含有有機化合
物、各種金属錯化合物あるいは金属アルコキシド、さら
にはアルカリ金属の有機カルボン酸塩、炭酸塩などの各
種塩、さらには、過酸化物、アゾビスイソブチロニトリ
ルなどのラジカル重合開始剤などが挙げられる。これら
の硬化剤は2種以上混合して使用することも可能であ
る。Specific examples of these curing agents include various organic acids and their acid anhydrides, nitrogen-containing organic compounds, various metal complex compounds or metal alkoxides, organic carboxylate salts of alkali metals, and carbonates. Examples include various salts such as salts, and radical polymerization initiators such as peroxides and azobisisobutyronitrile. These curing agents can be used as a mixture of two or more kinds.
【0048】これらの硬化剤の中でも、コーティング組
成物の安定性、コーティング後の塗膜の着色防止などの
点から、特に下記一般式(IV)で示されるアルミニウム
キレート化合物が好ましい。Among these curing agents, an aluminum chelate compound represented by the following general formula (IV) is particularly preferred from the viewpoints of stability of the coating composition, prevention of coloring of the coated film after coating, and the like.
【0049】Al YrZ(3−r) ・・・(IV) (ただし、式中、YはOL(Lは低級アルキル基)、Z
は一般式M1COCH2COM2(M1、M2はいずれ
も低級アルキル基)で示される化合物に由来する配位
子、および一般式M3COCH2COOM4(M3,M
4はいずれも低級アルキル基)で示される化合物に由来
する配位子から選ばれる少なくとも1つであり、rは
0、1または2である。) 上記一般式(IV)で示されるアルミニウムキレート化合
物のうちで、組成物への溶解性、安定性、硬化触媒とし
ての効果などの観点からして、アルミニウムアセチルア
セトネート、アルミニウムビスエチルアセトアセテート
モノアセチルアセトネート、アルミニウム−ジ−n−ブ
トキシド−モノエチルアセトアセテート、アルミニウム
−ジ−iso−プロポキシド−モノメチルアセトアセテ
ートなどが特に好ましい。これらは2種以上を混合して
使用することも可能である。[0049] Al Y r Z (3-r ) ··· (IV) ( In the formula, Y is OL (L is a lower alkyl group), Z
Is a ligand derived from a compound represented by the general formula M 1 COCH 2 COM 2 (M 1 and M 2 are both lower alkyl groups), and a general formula M 3 COCH 2 COOM 4 (M 3 , M
4 is at least one selected from ligands derived from the compounds represented by lower alkyl groups), and r is 0, 1 or 2. Among the aluminum chelate compounds represented by the above general formula (IV), aluminum acetylacetonate, aluminum bisethylacetoacetate monoamine from the viewpoint of solubility in a composition, stability, effect as a curing catalyst, and the like. Acetyl acetonate, aluminum di-n-butoxide-monoethyl acetoacetate, aluminum di-iso-propoxide-monomethyl acetoacetate, and the like are particularly preferred. These can be used as a mixture of two or more kinds.
【0050】塗布方法としては、通常のコーティング作
業で用いられる方法が適用可能であるが、たとえば浸漬
法、流し塗り法、スピンコート法、刷毛塗り法、スプレ
ー法、ロール法、カーテンフロー法などが好ましい。As a coating method, a method used in a usual coating operation can be applied, and examples thereof include a dipping method, a flow coating method, a spin coating method, a brush coating method, a spray method, a roll method, and a curtain flow method. preferable.
【0051】このようにして塗布されたコーティング組
成物は一般には加熱乾燥によって硬化される。加熱方法
としては熱風、赤外線などで行なうことが可能である。
また加熱温度は、適用される光ファイバの耐熱性、およ
び使用されるコーティング組成物によって決定されるべ
きであるが、光ファイバのクラッド剤の耐熱性を越えな
い温度であることが必要であり、通常は室温から200
℃、より好ましくは35〜150℃が使用される。これ
より低温では、硬化または乾燥が不充分になりやすく、
またこれより高温になると、光ファイバのクラッド材の
耐熱性を越えてしまう場合が多いし、ハードコート膜の
熱分解、亀裂発生、さらには黄変などの問題が生じ易く
なる。The coating composition thus applied is generally cured by heating and drying. As a heating method, hot air, infrared rays or the like can be used.
Also, the heating temperature should be determined by the heat resistance of the applied optical fiber and the coating composition used, but it is necessary that the heating temperature does not exceed the heat resistance of the cladding agent of the optical fiber, Usually from room temperature to 200
C., more preferably 35-150.degree. At lower temperatures, curing or drying tends to be insufficient,
If the temperature is higher than this, the heat resistance of the clad material of the optical fiber is often exceeded, and problems such as thermal decomposition, crack generation, and yellowing of the hard coat film are likely to occur.
【0052】本発明におけるオルガノポリシロキサン系
ハードコート被膜の膜厚は、接着強度の保持、硬度、表
面光沢などの点から0.1〜200μmの間が好まし
い。特に好ましくは、0.4〜100μmである。The thickness of the organopolysiloxane-based hard coat film in the present invention is preferably in the range of 0.1 to 200 μm from the viewpoint of maintaining the adhesive strength, hardness and surface gloss. Particularly preferably, it is 0.4 to 100 μm.
【0053】さらに、光ファイバクラッド表面とプライ
マ膜との間、もしくはプライマ膜とハードコート被膜と
の間の接着性や濡れ性をさらに向上させる意味で、クラ
ッド表面に、あるいはプライマ処理後のプライマ膜表面
に各種の化学的処理及び物理的処理を施すこともでき
る。例えば、化学的処理として熱水浸漬、酸化還元処
理、酸またはアルカリ処理などがあり、物理的処理とし
ては、プラズマ処理、コロナ放電処理、紫外線照射など
が好ましい例である。Furthermore, in order to further improve the adhesiveness and wettability between the optical fiber clad surface and the primer film or between the primer film and the hard coat film, the primer film is treated on the clad surface or after the primer treatment. The surface may be subjected to various chemical and physical treatments. For example, the chemical treatment includes hot water immersion, oxidation-reduction treatment, acid or alkali treatment, and the physical treatment is preferably plasma treatment, corona discharge treatment, ultraviolet irradiation, or the like.
【0054】本発明のオルガノポリシロキサン系ハード
コート被膜を有する光ファイバは、さらにその上に、塩
化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、エポキシ樹脂などに
よる被覆層を設けて保護することが好ましい。The optical fiber having the organopolysiloxane-based hard coat film of the present invention is preferably protected by further providing a coating layer of a vinyl chloride resin, a polyethylene resin, an epoxy resin, or the like.
【0055】また、光ファイバの形態は、通常の単芯状
のほか、多数の光ファイバがクラッド層間で融着した多
芯状やコア部分が幅広のフイルム状であってもよい。Further, the form of the optical fiber may be a normal single core shape, a multi-core shape in which a large number of optical fibers are fused between cladding layers, or a film shape having a wide core portion.
【0056】[0056]
【作用】本発明においては、ハードコート被膜がオルガ
ノポリシロキサン系ハードコート材であること、及び、
そのハードコート被膜を形成する前に、光ファイバを特
定の溶剤を含むプライマ剤によってプレコート処理する
ことが重要である。In the present invention, the hard coat film is an organopolysiloxane-based hard coat material;
Before forming the hard coat film, it is important to pre-coat the optical fiber with a primer containing a specific solvent.
【0057】即ち、クラッドを溶解または膨潤する液体
を含むプライマ剤によってプレコート処理することによ
って、クラッド材がフッ素系ポリマなどの接着性に劣る
素材である場合でも、クラッド上にプライマ膜を接着性
良く形成することができ、従って、オルガノポリシロキ
サン系ハードコート被膜の接着耐久性が向上できる。That is, by pre-coating with a primer containing a liquid that dissolves or swells the clad, even if the clad material is a material having poor adhesion, such as a fluoropolymer, the primer film can be formed on the clad with good adhesion. Thus, the adhesion durability of the organopolysiloxane-based hard coat film can be improved.
【0058】さらに、ハードコート被膜がオルガノポリ
シロキサン系ハードコート材であるので、表面硬度、耐
摩擦性などの表面特性を十分に向上させることができ
る。Further, since the hard coat film is an organopolysiloxane-based hard coat material, surface properties such as surface hardness and friction resistance can be sufficiently improved.
【0059】[0059]
【実施例】以下に、実施例を挙げて説明する。Embodiments will be described below with reference to embodiments.
【0060】・ 実施例1 (1)プライマ剤の調製 ポリメチルメタクリレート[“アクリペットVH”(三
菱レイヨン(株)製)]10gを、酢酸エチルと酢酸ブ
チルとの等量混合物290gに溶解し、これをプライマ
剤とした。Example 1 (1) Preparation of Primer 10 g of polymethyl methacrylate [“Acrypet VH” (manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.)] was dissolved in 290 g of an equal mixture of ethyl acetate and butyl acetate. This was used as a primer.
【0061】(2)ハードコート剤の調製 γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン176g
を撹拌下で液温を10℃にコントロールしながら0.0
5規定の塩酸水溶液40.3gを滴下混合して、加水分
解物を得た。この加水分解物51.8gに、エタノール
18.3g、n−プロパノール183g、アルミニウム
アセチルアセトネート1.5g及びシリコーン系界面活
性剤(トーレ・ダウコーニング・シリコーン社製“SR
X−294A”)0.15gを添加し、均一になるまで
撹拌してハードコート剤を得た。(2) Preparation of Hard Coating Agent 176 g of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane
While stirring and controlling the liquid temperature to 10 ° C.
40.3 g of a 5 N hydrochloric acid aqueous solution was dropped and mixed to obtain a hydrolyzate. To 51.8 g of this hydrolyzate, 18.3 g of ethanol, 183 g of n-propanol, 1.5 g of aluminum acetylacetonate and a silicone-based surfactant (“SR manufactured by Tore Dow Corning Silicone Co., Ltd.”
X-294A ″) was added, and the mixture was stirred until it became uniform to obtain a hard coat agent.
【0062】(3)塗布及びキュア フッ化ビニリデン/四フッ化エチレン共重合体(共重合
割合:80/20重量%)をクラッド材とする光ファイ
バに、前項(1)で調製したプライマ剤を侵漬法により
塗布した。塗布した光ファイバを60℃の熱風乾燥機で
1時間加熱処理した。次に、このプライマ処理した光フ
ァイバに、前項(2)で調製したハードコート剤を侵漬
法により塗布した。塗布した光ファイバを80℃の熱風
乾燥機で2時間加熱キュアした。(3) Coating and curing The primer prepared in the above (1) was coated on an optical fiber having a cladding material of vinylidene fluoride / ethylene tetrafluoride copolymer (copolymerization ratio: 80/20% by weight). It was applied by a dipping method. The coated optical fiber was subjected to a heat treatment with a 60 ° C. hot air drier for 1 hour. Next, the hard coat agent prepared in the above item (2) was applied to the primer-treated optical fiber by a dipping method. The coated optical fiber was heated and cured with a hot air dryer at 80 ° C. for 2 hours.
【0063】(4)試験結果 得られたハードコート被膜を有する光ファイバの性能
を、下記の試験方法に従って評価した。その結果は表1
に示すとおり、外観、耐擦傷性及び耐久性がともに優れ
ていた。(4) Test Results The performance of the optical fiber having the obtained hard coat film was evaluated according to the following test method. Table 1 shows the results.
As shown in Table 2, both the appearance, the scratch resistance and the durability were excellent.
【0064】(イ)外観 その透明性、着色性、クラックの有無を肉眼で観察する
ことによって、外観の良否を評価した。(A) Appearance The quality of the appearance was evaluated by observing its transparency, coloring properties and the presence or absence of cracks with the naked eye.
【0065】(ロ)被膜の耐擦傷性 #0000のスチールウールでもって表面を擦り、傷つ
き具合いを判定した。その判定基準は、次によった。(B) Scratch resistance of coating film The surface was rubbed with # 0000 steel wool to determine the degree of scratching. The criteria were as follows.
【0066】良好:強く擦るとわずかに傷が生じる。Good: Slight scratches occur when strongly rubbed.
【0067】不良:弱く擦っても傷が発生する。Poor: Scratches occur even if rubbed lightly.
【0068】(ハ)被膜の耐久性 光ファイバを20mmφ、90度の曲げ延ばしを50回
繰返して行なった後、被膜の剥離の有無を肉眼で観察す
ることによって、被膜の耐久性の良否を判定した。(C) Durability of Coating After the optical fiber is repeatedly bent and stretched at 20 mmφ and 90 ° for 50 times, the presence or absence of peeling of the coating is visually observed to judge the durability of the coating. did.
【0069】・ 実施例2 (1)プライマ剤の調製 ポリメチルメタクリレート[“アクリペットVH”(三
菱レイヨン(株)製)]10gをヘキサフルオロイソプ
ロパノール290gに溶解し、これをプライマ剤とし
た。Example 2 (1) Preparation of Primer 10 g of polymethyl methacrylate [“Acrypet VH” (manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.)] was dissolved in 290 g of hexafluoroisopropanol, and this was used as a primer.
【0070】(2)ハードコート剤の調製 (イ)ビニルトリメトキシシラン263.7gに酢酸1
9.8gを加え、撹拌下で液温を10℃に保ちながら、
0.05規定の塩酸74.7gを滴下し、ビニルトリメ
トキシシラン加水分解物を得た。(2) Preparation of Hard Coating Agent (A) Acetic acid 1 was added to 263.7 g of vinyltrimethoxysilane.
9.8 g was added, and while maintaining the liquid temperature at 10 ° C. with stirring,
74.7 g of 0.05 N hydrochloric acid was added dropwise to obtain a hydrolyzate of vinyltrimethoxysilane.
【0071】(ロ)メチルトリメトキシシラン378.
0gに酢酸28.8gを加え、撹拌下で液温を10℃に
保ちながら、0.01規定の塩酸149.4gを滴下
し、メチルトリエトキシシラン加水分解物を得た。(B) Methyltrimethoxysilane 378.
28.8 g of acetic acid was added to 0 g, and 149.4 g of 0.01 N hydrochloric acid was added dropwise while maintaining the liquid temperature at 10 ° C. with stirring to obtain a methyltriethoxysilane hydrolyzate.
【0072】(ハ)上記(イ)で得られたビニルトリエ
トキシシラン加水分解物352.6gと、上記(ロ)で
得られたメチルトリメトキシシラン加水分解物547.
4gとを撹拌混合し、さらに酢酸ナトリウム2g、キシ
レン80g、酢酸ブチル20g及びシリコーン系界面活
性剤[“SRX−298”(トーレ・ダウコーニング・
シリコーン社製)]1.5gを加えて均一になるまで撹
拌し、ハードコート剤を得た。(C) 352.6 g of the hydrolyzate of vinyltriethoxysilane obtained in (a) and 547.g of the hydrolyzate of methyltrimethoxysilane obtained in (b).
And 2 g of sodium acetate, 80 g of xylene, 20 g of butyl acetate and a silicone surfactant [“SRX-298” (Tore Dow Corning.
(Manufactured by Silicone Co., Ltd.)] and stirred until uniform, to obtain a hard coat agent.
【0073】(3)塗布及びキュア フルオロアルキルメタクリレート系共重合体をクラッド
材とする光ファイバに、前項(1)で調製したプライマ
剤を侵漬法により塗布した。塗布した光ファイバを60
℃の熱風乾燥機で1時間加熱処理した。次に、このプラ
イマ処理済み光ファイバに、前項(2)で調製したハー
ドコート剤を侵漬法により塗布した。塗布した光ファイ
バを80℃の熱風乾燥機で2時間加熱キュアした。(3) Coating and curing The primer prepared in the above (1) was applied by dipping to an optical fiber having a fluoroalkyl methacrylate copolymer as a cladding material. 60 coated optical fibers
It heat-processed for 1 hour with the hot air dryer of ° C. Next, the hard coat agent prepared in the above (2) was applied to the primer-treated optical fiber by a dipping method. The coated optical fiber was heated and cured with a hot air dryer at 80 ° C. for 2 hours.
【0074】(4)試験結果 得られたコーティング被膜を有する光ファイバの性能試
験を実施例1と同様に行った。その結果は表1に示すと
おり、外観、耐擦傷性及び耐久性がともに優れていた。(4) Test Results A performance test of the optical fiber having the obtained coating film was performed in the same manner as in Example 1. As shown in Table 1, the results were excellent in appearance, scratch resistance and durability.
【0075】・ 比較例1 実施例1で用いた光ファイバを、何もコートしないで実
施例1と同様の試験を行った。その結果は表1に示すと
おり、耐擦傷性が劣っていた。Comparative Example 1 The same test as in Example 1 was performed on the optical fiber used in Example 1 without any coating. As shown in Table 1, the results were inferior in abrasion resistance.
【0076】・ 比較例2 実施例1において、プライマ剤の溶剤として、酢酸エチ
ルと酢酸ブチルとの等量混合物290gの代わりにトル
エン290gを用いた以外は実施例1と同様にしてプラ
イマ処理及びハードコート処理してハードコート被膜を
有する光ファイバを得た。実施例1と同様に行なった試
験結果は表1に示すとおり、外観及び耐擦傷性は優れる
ものの、耐久性が劣っていた。Comparative Example 2 Primer treatment and hardening were performed in the same manner as in Example 1 except that 290 g of toluene was used instead of 290 g of an equal mixture of ethyl acetate and butyl acetate as a solvent for the primer. Coating was performed to obtain an optical fiber having a hard coat film. As shown in Table 1, the test results performed in the same manner as in Example 1 showed that although the appearance and the scratch resistance were excellent, the durability was poor.
【0077】・ 比較例3 実施例2において、プライマ処理をすることなくハード
コート剤を塗布した以外は実施例1と同様にしてハード
コート被膜を有する光ファイバを得た。実施例1と同様
に行なった試験結果は表1に示すとおり、外観及び耐擦
傷性は優れるものの、耐久性が劣っていた。Comparative Example 3 An optical fiber having a hard coat film was obtained in the same manner as in Example 2, except that the hard coat agent was applied without performing the primer treatment. As shown in Table 1, the test results performed in the same manner as in Example 1 showed that although the appearance and the scratch resistance were excellent, the durability was poor.
【0078】[0078]
【表1】 [Table 1]
【0079】[0079]
【発明の効果】本発明によって、光ファイバのプラスチ
ッククラッド材の表面にハードコート被膜を形成する
と、光ファイバの表面硬度、耐擦傷性等の表面性能を大
幅に向上させることができる。しかも、ハードコート被
膜とクラッドとは耐剥離性に優れているので、耐久性に
優れたハードコート被覆光ファイバが得られる。According to the present invention, when a hard coat film is formed on the surface of a plastic clad material of an optical fiber, the surface properties of the optical fiber, such as surface hardness and scratch resistance, can be greatly improved. In addition, since the hard coat film and the clad have excellent peeling resistance, a hard coat coated optical fiber having excellent durability can be obtained.
【0080】従って、得られた被覆光ファイバは、接続
作業等の操作をする際の表面の傷付や、被膜の剥離が大
きく軽減し、操作時の取扱い性及び耐久性が大幅に向上
する。Accordingly, in the coated optical fiber obtained, surface damage and peeling of the coating during operations such as a connection operation are greatly reduced, and handling and durability during the operation are greatly improved.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−112104(JP,A) 特開 平2−25812(JP,A) 特開 平3−261901(JP,A) 特開 平4−104210(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C03C 25/24 G02B 6/00 386 G02B 6/44 301 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-62-112104 (JP, A) JP-A-2-25812 (JP, A) JP-A-3-261901 (JP, A) JP-A-4-112 104210 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C03C 25/24 G02B 6/00 386 G02B 6/44 301
Claims (3)
光ファイバを、前記クラッドを溶解あるいは膨潤可能な
液体を含むプライマ剤によってプレコート処理した後、
オルガノポリシロキサン系ハードコート材でもって被覆
処理することを特徴とするハードコート被膜を有する光
ファイバの製造方法。An optical fiber comprising a core and a plastic clad is pre-coated with a primer containing a liquid capable of dissolving or swelling the clad.
A method for producing an optical fiber having a hard coat film, wherein the optical fiber is coated with an organopolysiloxane hard coat material.
ラッドが、フッ化ビニリデン単位及び/又はフルオロア
ルキル(メタ)アクリレート単位を含むポリマから主と
して構成されること、及び、前記プライマ剤中における
溶剤の50重量%以上がクラッドを溶解あるいは膨潤可
能な液体であり、かつ、該液体が、エーテル系溶剤、ケ
トン系溶剤、エステル系溶剤、フッ素系溶剤、塩素系溶
剤のうちから選ばれた1種又は2種以上の溶剤であるこ
とを特徴とする請求項1記載のハードコート被膜を有す
る光ファイバの製造方法。2. The plastic clad in the optical fiber is mainly composed of a polymer containing vinylidene fluoride units and / or fluoroalkyl (meth) acrylate units, and at least 50% by weight of a solvent in the primer agent. Is a liquid capable of dissolving or swelling the clad, and the liquid is one or more selected from ether solvents, ketone solvents, ester solvents, fluorine solvents, and chlorine solvents. The method for producing an optical fiber having a hard coat film according to claim 1, wherein the optical fiber is a solvent.
レート系重合体を主成分とした重合体、及び、クラッド
を溶解あるいは膨潤可能な液体を主成分とする溶剤から
なることを特徴とする請求項1記載のハードコート被膜
を有する光ファイバの製造方法。3. The method according to claim 1, wherein the primer comprises a polymer mainly composed of a poly (meth) acrylate polymer and a solvent mainly composed of a liquid capable of dissolving or swelling the clad. Item 2. A method for producing an optical fiber having a hard coat film according to item 1.
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