JP4577914B2 - 防曇性コーティング材料および防曇性物品 - Google Patents
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- C03C17/28—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with organic material
- C03C17/32—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with organic material with synthetic or natural resins
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学レンズ、眼鏡、車両の窓ガラスなどの防曇性および結露防止を必要とする基材、バブルジェットプリンター用フィルムの表面などに、親水性および吸水性機能を付与し、かつ、不溶性であり高い表面硬度を有する被膜を形成することの可能な防曇性コーティング材料、およびこの防曇性コーティング材料を用いて形成された防曇性塗膜を有する防曇性物品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス、プラスチックなどの基材が曇るのは表面温度が露点以下に下がったために、空気中の水分が細かな水滴となって付着し、基材表面で光が乱反射するためである。従って、基材表面における水滴の生成を防止することにより、曇りを防ぐことができると考えられる。例えば、このような防曇方法においては、（Ａ）濡れの調整、（Ｂ）吸水性の付与、（Ｃ）撥水性の付与、および（Ｄ）加熱による湿度の調整の４要素が考慮されてきた。
【０００３】
上記（Ａ）は、界面活性剤などを利用しているため効力の持続性が低い。
【０００４】
（Ｂ）は、上記（Ａ）より効力の持続性は多少長いが、吸水能力以上となると曇り、且つ表面が溶解する。
【０００５】
（Ｃ）は、表面の撥水性により水滴が流れ落ち、防曇性を持つが、細かい水滴に対抗し得ない。
【０００６】
（Ｄ）は、加熱による湿度の調整により、防曇効果を上げているが、電源が必要であるため適用範囲が限定される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の欠点を解決するものであり、その目的は、親水性で且つ吸水力があり、しかも不溶性で且つ表面硬度の優れた防曇性塗膜を得るためのコーティング材料を提供することにある。また、本発明の目的は、該防曇性コーティング材料を用いて形成された防曇性塗膜を有する防曇性物品を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸エステルおよびポリメタクリル酸エステルから選択される少なくとも１種のポリアクリル酸類、ポリビニルアルコールおよびアセチルアセトンを含有し、アセチルアセトンの含有量は、該ポリアクリル酸類とポリビニルアルコールの合計１００重量部に対して３〜５０重量部であることを特徴とする防曇性コーティング材料である。また、本発明は、さらにケイ酸ナトリウムを含有する該防曇性コーティング材料である。また、本発明は、これらの防曇性コーティング材料を用いて形成された防曇性塗膜が形成された防曇性物品である。
【０００９】
本発明の防曇性コーティング材料を用いて形成される防曇性塗膜は水に不溶性で且つ表面硬度が高く耐久性に優れる。このような特性は、ポリアクリル酸類とポリビニルアルコールとの間にアセチルアセトンが介在し、両者の相溶性が向上することにより発現すると考えられる、即ち、ポリアクリル酸類とポリビニルアルコールは相溶性が低いが、アセチルアセトンに対しては両者は良く溶け合い、均質な塗膜を形成する。この塗膜は硬く、耐久性に優れると共に、水に不溶性である。これは、両者の相溶性が向上することで両者のポリマー鎖同士の相互作用により塗膜の不溶化が生ずるものと思われる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられるポリアクリル酸類としては、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸およびポリアクリル酸、ポリメタクリル酸の夫々メチルエステルおよびエチルエステルなどが挙げられる。ポリアクリル酸およびポリメタクリル酸の夫々メチルエステルおよびエチルエステルは夫々１０〜３０モル％鹸化物［即ち、加水分解されたエステル基のモル数×１００／（加水分解されたエステル基のモル数＋加水分解されていないエステル基のモル数）］が好ましい。ポリアクリル酸類の重量平均分子量は５０，０００〜３５０，０００が好ましい。
【００１１】
本発明に用いられるポリビニルアルコールは、好ましくは、重合度が１，０００以上で有機溶媒に可溶で、鹸化度が６５〜８５モル％［即ち、水酸基のモル数×１００／（アセチル基のモル数＋水酸基のモル数）］の不完全鹸化物である。
さらに好ましくは鹸化度７５〜８２％の不完全鹸化物である。ポリビニルアルコールの使用量は、好ましくはポリアクリル酸類１００重量部（固形分）に対して、１００〜１０００重量部（固形分）である。
【００１２】
本発明に用いられるアセチルアセトンの使用量は、ポリアクリル酸類とポリビニルアルコールの合計１００重量部（固形分）に対して、３〜５０重量部である。
【００１３】
本発明の防曇性コーティング材料に、好ましく用いることができる有機溶媒としては、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコールなどの水との相溶性のある溶媒が挙げられる。さらに好ましくは、この有機溶媒は水と共に用いられる。
【００１４】
本発明の防曇性コーティング材料には、さらにケイ酸ナトリウムを用いることが好ましい。ケイ酸ナトリウムとしては、好まくはＳｉＯ2 ／Ｎａ2 Ｏ比が２．１〜３．１である。ケイ酸ナトリウム使用量は、好ましくはポリアクリル酸類とポリビニルアルコールの合計１００重量部（固形分）に対して、０．５〜１０重量部（固形分）である。
【００１５】
本発明に用いられる基材としては、レンズ、光学平行平板、ミラー、プリズム、ガラスおよびプラスチックが挙げられる。
【００１６】
本発明の防曇性物品は、例えば、以下のようにして形成される。まず、上記防曇性コーティング材料の各成分を混合して透明の塗工液を得る。次いで、この塗工液を上記基材の少なくとも片面に塗工し、これを好ましくは８０℃以上の温度、さらに好ましくは１２０℃〜２００℃の範囲内で加熱乾燥させることにより、本発明の防曇性物品が得られる。必要に応じて、上記塗工液を数回重ねて塗工した後、上記加熱処理を行ってもよい。
【００１７】
上記塗工膜の厚みは、光学レンズなどに用いる場合には、０．０１μｍ〜１．０μｍが好ましい。窓ガラスなどに塗工する場合には、塗工膜の厚みは１．０μｍ〜１０．０μｍが好ましい。塗工膜の厚みは、上記塗工液を厚く塗工することにより、あるいは数回重ねて塗工することにより、適宜、調節され得る。このようにして得られる防曇性物品は、基材の表面に防曇性および結露防止性を与える。形成された防曇性塗膜は、水および有機溶剤に不溶であり、且つ高い表面硬度を有する。
【００１８】
本発明の防曇性コーティング材料においては、ポリアクリル酸類とポリビニルアルコールを、有機溶媒として低級アルコールおよび水の混合溶媒に溶解し、アセチルアセトンを加えることにより該混合液は、均一状態となり、アセチルアセトンの作用で均質に乾燥して、被膜化される過程で相溶性の分離限界濃度を超えることなく均一被膜層を生成する。
【００１９】
本発明の防曇性コーティング材料においては、ポリアクリル酸類とポリビニルアルコールおよびケイ酸ナトリウムを混合し、有機溶媒として低級アルコールおよび水の混合溶媒に溶解することにより、該混合液は、均一状態となり、ケイ酸ナトリウムが加水分解しＳｉＯ2 を析出すると共にアセチルアセトンの作用で均質に乾燥して、被膜化される過程で相溶性の分離限界濃度を超えることなく均一被膜層を生成する。
【００２０】
【実施例】
以下に、本発明の実施例に基づいて説明する。
（実施例１）
【００２１】
【００２２】
表１に示す成分（各々重量部）に従って、ポリアクリル酸メチルエステル２０モル％鹸化物［ポリアクリル酸メチルエステルをメチルアルコールに溶解し、水酸化ナトリウムにて、２０モル％鹸化となるように加えて、さらに３０分間撹拌により鹸化して得られる；ポリアクリル酸メチルエステルの固形分２．３％水−メタノール溶液］にポリビニルアルコール（平均重合度：２０００、鹸化度：約８２モル％）１０％水溶液を加えて、常温（２５℃）で１０分間撹拌の後、アセチルアセトンを加えて、さらに常温にて１５分間撹拌し、塗工液を調製した。
【００２３】
得られた塗工液は、無色透明でこれをガラス板へディップコート装置にて３０ｍｍ／ｍｉｎの速度で引上げ塗工し、１００℃、１０分間加熱・乾燥を行ったところ、均一且つ無色透明な塗工膜（塗工膜の厚み：３．０μｍ）が得られた。
【００２４】
上記塗工ガラス板を冷蔵庫（約０℃）に５分間収納し、その後、２５℃、湿度８１％の雰囲気下に放置したところ、ガラス板の塗工表面には、曇りは全く発生しなかった。また、この塗工ガラス板の表面を、水を含ませたレンズクリーニングペーパー（商品名：ダスパー、ＯＺＵ ＣＯ．ＬＴＤ Ｔｏｋｙｏ社製）で、２００ｇ荷重で２０回繰り返し拭いたところ、塗工膜の剥れは全く生ぜず、また、傷も生じなかった。
【００２５】
（比較例１）
表１に示すアセチルアセトンを配合しないこと以外は、実施例１と同様にガラス板にコート、加熱・乾燥したところ、やや白濁した塗工膜（塗工膜の厚み：２．８μｍ）が得られた。また、実施例１と同様に試験したところ、塗工表面の曇りは生じなかったが、約５回の拭きで塗膜の剥れが生じた。
【００２６】
（実施例２）
【００２７】
【００２８】
表２に示す成分からなる塗工液を調製し、実施例１と同様にガラス板にコート、加熱・乾燥したところ、均一且つ無色透明な塗工膜（塗工膜の厚み：３．３μｍ）が得られた。また、実施例１と同様に試験したところ、塗工表面の曇りは全く発生せず、また、塗工膜の剥れ、傷も生じなかった。
【００２９】
（実施例３）
【００３０】
【００３１】
表３に示す成分からなる塗工液を調製し、実施例１と同様にガラス板にコートし、１３０℃、１０分間加熱・乾燥したところ、均一且つ無色透明な塗工膜（塗工膜の厚み：３．０μｍ）が得られた。また、実施例１と同様に試験したところ、塗工表面の曇りは全く発生せず、また、水を含ませたレンズクリーニングペーパーで、３００ｇ荷重で２０回繰り返し拭いても、塗工膜の剥れ、傷も生じなかった。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、親水性で且つ吸水力があり、しかも不溶性で且つ表面硬度の優れた防曇性塗膜を得るためのコーティング材料、および、該コーティング材料を用いて形成された防曇性塗膜を有する防曇性物品が可能となった。
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学レンズ、眼鏡、車両の窓ガラスなどの防曇性および結露防止を必要とする基材、バブルジェットプリンター用フィルムの表面などに、親水性および吸水性機能を付与し、かつ、不溶性であり高い表面硬度を有する被膜を形成することの可能な防曇性コーティング材料、およびこの防曇性コーティング材料を用いて形成された防曇性塗膜を有する防曇性物品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス、プラスチックなどの基材が曇るのは表面温度が露点以下に下がったために、空気中の水分が細かな水滴となって付着し、基材表面で光が乱反射するためである。従って、基材表面における水滴の生成を防止することにより、曇りを防ぐことができると考えられる。例えば、このような防曇方法においては、（Ａ）濡れの調整、（Ｂ）吸水性の付与、（Ｃ）撥水性の付与、および（Ｄ）加熱による湿度の調整の４要素が考慮されてきた。
【０００３】
上記（Ａ）は、界面活性剤などを利用しているため効力の持続性が低い。
【０００４】
（Ｂ）は、上記（Ａ）より効力の持続性は多少長いが、吸水能力以上となると曇り、且つ表面が溶解する。
【０００５】
（Ｃ）は、表面の撥水性により水滴が流れ落ち、防曇性を持つが、細かい水滴に対抗し得ない。
【０００６】
（Ｄ）は、加熱による湿度の調整により、防曇効果を上げているが、電源が必要であるため適用範囲が限定される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の欠点を解決するものであり、その目的は、親水性で且つ吸水力があり、しかも不溶性で且つ表面硬度の優れた防曇性塗膜を得るためのコーティング材料を提供することにある。また、本発明の目的は、該防曇性コーティング材料を用いて形成された防曇性塗膜を有する防曇性物品を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸エステルおよびポリメタクリル酸エステルから選択される少なくとも１種のポリアクリル酸類、ポリビニルアルコールおよびアセチルアセトンを含有し、アセチルアセトンの含有量は、該ポリアクリル酸類とポリビニルアルコールの合計１００重量部に対して３〜５０重量部であることを特徴とする防曇性コーティング材料である。また、本発明は、さらにケイ酸ナトリウムを含有する該防曇性コーティング材料である。また、本発明は、これらの防曇性コーティング材料を用いて形成された防曇性塗膜が形成された防曇性物品である。
【０００９】
本発明の防曇性コーティング材料を用いて形成される防曇性塗膜は水に不溶性で且つ表面硬度が高く耐久性に優れる。このような特性は、ポリアクリル酸類とポリビニルアルコールとの間にアセチルアセトンが介在し、両者の相溶性が向上することにより発現すると考えられる、即ち、ポリアクリル酸類とポリビニルアルコールは相溶性が低いが、アセチルアセトンに対しては両者は良く溶け合い、均質な塗膜を形成する。この塗膜は硬く、耐久性に優れると共に、水に不溶性である。これは、両者の相溶性が向上することで両者のポリマー鎖同士の相互作用により塗膜の不溶化が生ずるものと思われる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられるポリアクリル酸類としては、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸およびポリアクリル酸、ポリメタクリル酸の夫々メチルエステルおよびエチルエステルなどが挙げられる。ポリアクリル酸およびポリメタクリル酸の夫々メチルエステルおよびエチルエステルは夫々１０〜３０モル％鹸化物［即ち、加水分解されたエステル基のモル数×１００／（加水分解されたエステル基のモル数＋加水分解されていないエステル基のモル数）］が好ましい。ポリアクリル酸類の重量平均分子量は５０，０００〜３５０，０００が好ましい。
【００１１】
本発明に用いられるポリビニルアルコールは、好ましくは、重合度が１，０００以上で有機溶媒に可溶で、鹸化度が６５〜８５モル％［即ち、水酸基のモル数×１００／（アセチル基のモル数＋水酸基のモル数）］の不完全鹸化物である。
さらに好ましくは鹸化度７５〜８２％の不完全鹸化物である。ポリビニルアルコールの使用量は、好ましくはポリアクリル酸類１００重量部（固形分）に対して、１００〜１０００重量部（固形分）である。
【００１２】
本発明に用いられるアセチルアセトンの使用量は、ポリアクリル酸類とポリビニルアルコールの合計１００重量部（固形分）に対して、３〜５０重量部である。
【００１３】
本発明の防曇性コーティング材料に、好ましく用いることができる有機溶媒としては、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコールなどの水との相溶性のある溶媒が挙げられる。さらに好ましくは、この有機溶媒は水と共に用いられる。
【００１４】
本発明の防曇性コーティング材料には、さらにケイ酸ナトリウムを用いることが好ましい。ケイ酸ナトリウムとしては、好まくはＳｉＯ2 ／Ｎａ2 Ｏ比が２．１〜３．１である。ケイ酸ナトリウム使用量は、好ましくはポリアクリル酸類とポリビニルアルコールの合計１００重量部（固形分）に対して、０．５〜１０重量部（固形分）である。
【００１５】
本発明に用いられる基材としては、レンズ、光学平行平板、ミラー、プリズム、ガラスおよびプラスチックが挙げられる。
【００１６】
本発明の防曇性物品は、例えば、以下のようにして形成される。まず、上記防曇性コーティング材料の各成分を混合して透明の塗工液を得る。次いで、この塗工液を上記基材の少なくとも片面に塗工し、これを好ましくは８０℃以上の温度、さらに好ましくは１２０℃〜２００℃の範囲内で加熱乾燥させることにより、本発明の防曇性物品が得られる。必要に応じて、上記塗工液を数回重ねて塗工した後、上記加熱処理を行ってもよい。
【００１７】
上記塗工膜の厚みは、光学レンズなどに用いる場合には、０．０１μｍ〜１．０μｍが好ましい。窓ガラスなどに塗工する場合には、塗工膜の厚みは１．０μｍ〜１０．０μｍが好ましい。塗工膜の厚みは、上記塗工液を厚く塗工することにより、あるいは数回重ねて塗工することにより、適宜、調節され得る。このようにして得られる防曇性物品は、基材の表面に防曇性および結露防止性を与える。形成された防曇性塗膜は、水および有機溶剤に不溶であり、且つ高い表面硬度を有する。
【００１８】
本発明の防曇性コーティング材料においては、ポリアクリル酸類とポリビニルアルコールを、有機溶媒として低級アルコールおよび水の混合溶媒に溶解し、アセチルアセトンを加えることにより該混合液は、均一状態となり、アセチルアセトンの作用で均質に乾燥して、被膜化される過程で相溶性の分離限界濃度を超えることなく均一被膜層を生成する。
【００１９】
本発明の防曇性コーティング材料においては、ポリアクリル酸類とポリビニルアルコールおよびケイ酸ナトリウムを混合し、有機溶媒として低級アルコールおよび水の混合溶媒に溶解することにより、該混合液は、均一状態となり、ケイ酸ナトリウムが加水分解しＳｉＯ2 を析出すると共にアセチルアセトンの作用で均質に乾燥して、被膜化される過程で相溶性の分離限界濃度を超えることなく均一被膜層を生成する。
【００２０】
【実施例】
以下に、本発明の実施例に基づいて説明する。
（実施例１）
【００２１】
表１に示す成分（各々重量部）に従って、ポリアクリル酸メチルエステル２０モル％鹸化物［ポリアクリル酸メチルエステルをメチルアルコールに溶解し、水酸化ナトリウムにて、２０モル％鹸化となるように加えて、さらに３０分間撹拌により鹸化して得られる；ポリアクリル酸メチルエステルの固形分２．３％水−メタノール溶液］にポリビニルアルコール（平均重合度：２０００、鹸化度：約８２モル％）１０％水溶液を加えて、常温（２５℃）で１０分間撹拌の後、アセチルアセトンを加えて、さらに常温にて１５分間撹拌し、塗工液を調製した。
【００２３】
得られた塗工液は、無色透明でこれをガラス板へディップコート装置にて３０ｍｍ／ｍｉｎの速度で引上げ塗工し、１００℃、１０分間加熱・乾燥を行ったところ、均一且つ無色透明な塗工膜（塗工膜の厚み：３．０μｍ）が得られた。
【００２４】
上記塗工ガラス板を冷蔵庫（約０℃）に５分間収納し、その後、２５℃、湿度８１％の雰囲気下に放置したところ、ガラス板の塗工表面には、曇りは全く発生しなかった。また、この塗工ガラス板の表面を、水を含ませたレンズクリーニングペーパー（商品名：ダスパー、ＯＺＵ ＣＯ．ＬＴＤ Ｔｏｋｙｏ社製）で、２００ｇ荷重で２０回繰り返し拭いたところ、塗工膜の剥れは全く生ぜず、また、傷も生じなかった。
【００２５】
（比較例１）
表１に示すアセチルアセトンを配合しないこと以外は、実施例１と同様にガラス板にコート、加熱・乾燥したところ、やや白濁した塗工膜（塗工膜の厚み：２．８μｍ）が得られた。また、実施例１と同様に試験したところ、塗工表面の曇りは生じなかったが、約５回の拭きで塗膜の剥れが生じた。
【００２６】
（実施例２）
【００２７】
表２に示す成分からなる塗工液を調製し、実施例１と同様にガラス板にコート、加熱・乾燥したところ、均一且つ無色透明な塗工膜（塗工膜の厚み：３．３μｍ）が得られた。また、実施例１と同様に試験したところ、塗工表面の曇りは全く発生せず、また、塗工膜の剥れ、傷も生じなかった。
【００２９】
（実施例３）
【００３０】
表３に示す成分からなる塗工液を調製し、実施例１と同様にガラス板にコートし、１３０℃、１０分間加熱・乾燥したところ、均一且つ無色透明な塗工膜（塗工膜の厚み：３．０μｍ）が得られた。また、実施例１と同様に試験したところ、塗工表面の曇りは全く発生せず、また、水を含ませたレンズクリーニングペーパーで、３００ｇ荷重で２０回繰り返し拭いても、塗工膜の剥れ、傷も生じなかった。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、親水性で且つ吸水力があり、しかも不溶性で且つ表面硬度の優れた防曇性塗膜を得るためのコーティング材料、および、該コーティング材料を用いて形成された防曇性塗膜を有する防曇性物品が可能となった。
Claims (6)
- ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸エステルおよびポリメタクリル酸エステルから選択される少なくとも１種のポリアクリル酸類、ポリビニルアルコールおよびアセチルアセトンを含有し、アセチルアセトンの含有量は、該ポリアクリル酸類とポリビニルアルコールの合計１００重量部に対して３〜５０重量部であることを特徴とする防曇性コーティング材料。
- 溶媒として、アルコールおよび水を含有する請求項１記載の防曇性コーティング材料。
- ケイ酸ナトリウムを含有する請求項１または２記載の防曇性コーティング材料。
- ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸エステルおよびポリメタクリル酸エステルから選択される少なくとも１種のポリアクリル酸類、ポリビニルアルコールおよびアセチルアセトンを含有し、アセチルアセトンの含有量は、該ポリアクリル酸類とポリビニルアルコールの合計１００重量部に対して３〜５０重量部である溶液を基材表面に塗布して形成された防曇性塗膜を有することを特徴とする防曇性物品。
- 溶液中にケイ酸ナトリウムが含有されている請求項４記載の防曇性物品。
- 基材が、レンズ、光学平行平板、ミラー、プリズム、ガラスおよびプラスチックから選ばれたものである請求項４または５記載の防曇性物品。
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