JP5111792B2 - 光学器材用コーティング剤 - Google Patents
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Description
(1)チタンアルコキシド及びチタン塩からなる群より選ばれた1種以上のチタン源と、窒素含有有機塩基と水とを共存させて得られる光学器材用コーティング剤、
(2)チタンアルコキシド及びチタン塩からなる群より選ばれた1種以上のチタン源の加水分解溶液と、窒素含有有機塩基とを混合して得られる光学器材用コーティング剤、
(3)窒素含有有機塩基の存在下で、チタンアルコキシド及びチタン塩からなる群より選ばれた1種以上のチタン源を加水分解させることによって得られる光学器材用コーティング剤、
(4)チタンアルコキシド及びチタン塩からなる群より選ばれた1種以上のチタン源と、窒素含有有機塩基と水との共存下でチタン含有化合物を生成させる光学器材用コーティング剤の製造方法、
(5)前記(1)〜(3)いずれか記載の光学器材用コーティング剤を塗布して形成される光学器材用コーティング膜、
(6)前記(5)記載の光学器材用コーティング膜を有する光学器材、
(7)前記(1)〜(3)いずれか記載の光学器材用コーティング剤を塗布する工程を有する光学器材用コーティング膜の製造方法、並びに
(8)前記(1)〜(3)いずれか記載の光学器材用コーティング剤を塗布する工程を有する、光学器材用コーティング膜を有する光学器材の製造方法、
に関する。
(方法A)窒素含有有機塩基とチタン源との混合物に水を加える方法、好ましくは窒素含有有機塩基とチタン源との混合物に水を加え、得られた混合液とヒドロキシカルボン酸及び/又はシラン化合物とを混合する方法。
(方法B)窒素含有有機塩基の水溶液とチタン源とを混合し、チタン源を加水分解させる方法、好ましくは窒素含有有機塩基の水溶液とチタン源とを混合し、チタン源を加水分解させた後、得られた加水分解物とヒドロキシカルボン酸及び/又はシラン化合物とを混合する方法。
チタンアルコキシド及びチタン塩は、それぞれ単独で又は併用することができる。チタンアルコキシド及びチタン塩は、加水分解により、水酸化チタンを生成するチタン含有化合物であることが好ましい。水酸化チタンとしては、Ti(OH)2、Ti(OH)3又はTi(OH)4で表される組成式を有するものが挙げられる。
キシドが更に好ましい。
プロパンジアミン、1,3−プロパンジアミン、1,2−ブタンジアミン、1,3−ブタンジアミン、1,4−ブタンジアミン、1,2−ペンタンジアミン、1,3−ペンタンジアミン、1,4−ペンタンジアミン、1,5−ペンタンジアミン、2,3−ペンタンジアミン、1,2−ヘキサンジアミン、1,3−ヘキサンジアミン、1,4−ヘキサンジアミン、1,5−ヘキサンジアミン、1,6−ヘキサンジアミン、1,7−ペプチルジアミン、1,8−オクチルジアミン等のジアミン;ブテニルアミン、ヘキセニルアミン、オクテニルアミン、デセニルアミン等のアルケニルアミン等が挙げられ、これらは、それぞれ単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。これらの中では、膜硬度及びコストの観点から、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン等の第2級アルキルアミン及びトリエチルアミン等の第3級アルキルアミンが好ましく、炭素数が1〜10の第2級アルキルアミン及び炭素数が1〜10の第3級アルキルアミンがより好ましく、ジエチルアミン及びジ−n−プロピルアミンが更に好ましく、ジエチルアミンがより一層好ましい。
R1(R2)aSi(X)3−a (I)
(式中、R1は炭素数1〜10の有機基、R2は、炭素数1〜6の炭化水素基又はハロゲン化炭化水素基、Xは加水分解性基、aは0又は1を示す)
で表される有機ケイ素化合物及び/又はその加水分解物が挙げられる。Xは、硬化速度を高める観点及び加水分解を容易にする観点から、炭素数1〜4のアルキル基及びアルコキシアルキル基が好ましい。
Si(OR1)4 (II)
(式中、R1は炭素数1〜4のアルキル基またはアルコキシアルキル基を示す)
で表されるシラン化合物が挙げられる。シランカップリング剤の具体例としては、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、テトラメトキシメチルシラン、テトラエトキシエチルシラン、テトラプロポキシプロピルシラン、テトラブトキシブチルシラン及び/又はその加水分解物等が挙げられ、これらは、それぞれ単独で用いてもよく、2種以上混合して用いてもよい。これらのなかでは、コーティング膜硬度を向上させる観点から、テトラメトキシシラン及びテトラエトキシシランが好ましい。
態様1によれば、チタン源の加水分解溶液と、窒素含有有機塩基とを混合した後、好ましくはヒドロキシカルボン酸及び/又はシラン化合物とを混合することにより、コーティング剤が得られる。
態様2によれば、チタン源の加水分解溶液と窒素含有有機塩基とを混合するのではなく、例えば、窒素含有有機塩基の存在下で、チタン源を加水分解させた後に、好ましくはヒドロキシカルボン酸及び/又はシラン化合物とを混合することにより、コーティング剤を調製することができる。
ト膜に好適に使用することができる。
イソプロピルアルコール10mLにチタンテトライソプロポキシド28.42g(100mmol)を溶解させてチタンアルコキシド溶液を得た。この溶液を蒸留水152.69gに室温下、撹拌しながら徐々に滴下した。滴下とともにチタンテトライソプロポキシドは加水分解して白濁する。その後、さらにジエチルアミン7.31g(100mmol)を撹拌しながら添加した。その後、撹拌し続けると、やがて無色透明溶液となった。
イソプロピルアルコール10mLにチタンテトライソプロポキシド28.42g(100mmol)を溶解させてチタンアルコキシド溶液を得た。
表面の汚れを水及び2−プロパノールで充分に洗浄したマイクロスライドガラス〔松浪硝子(株)製、縦76mm、横52mm、厚さ1.3mm〕をディップコーターに装着した。このスライドガラスの全面を各種コーティング液に40cm/minで浸漬した後、10秒間静置し、40cm/minの速度で引き上げたものを、表1に示す硬化温度および硬化時間で乾燥させた後、鉛筆硬度、耐擦傷性及び密着性を以下の方法に基づいて評価した。その結果を表1に記載する。
JIS K−5400に従い、傷がつかないときの最高の鉛筆硬度を示した。
#0000のスチールウールに1kgの荷重をかけ、1秒間あたり1往復させる操作を5回又は50回表面を繰り返し擦り、以下の評価基準に基づいて評価した。
〔評価基準〕
A:50回で膜が消失している面積が半分未満
B:50回で膜が消失している面積が半分以上
C:5回で膜が消失している面積が半分未満
D:5回で膜が消失している面積が半分以上だが、完全には消失していない
E:5回で膜が完全に消失
本発明のコーティング膜の基板に対する密着性は、JIS K−5400のクロスカットテープ法等によって求めることができる。本発明のコーティング膜の基板に対する密着性は、クロスカットテープ法による評価で、100個の碁盤目の中で、剥離せずに残った碁盤目の数が、好ましくは95〜100、より好ましくは98〜100、更に好ましくは100である。具体的には、以下のようにする。
実施例2で得られたコーティング剤を下記の方法でプラスチックレンズに塗布し、上記と同様にして、鉛筆硬度、耐擦傷性及び密着性を評価した。
(1)プラスチックレンズの洗浄
プラスチックレンズ〔日本ラボラトリー(株)製、屈折率1.67、チオウレタン系樹脂〕を10%水酸化ナトリウム水溶液に10分間浸漬することによって洗浄した後、イオン交換水で十分にすすぎ、さらにイソプロピルアルコールで洗浄した後、40℃の熱風乾燥機で1時間乾燥した。
洗浄したプラスチックレンズをディップコーターに装着し、25℃に温調しておいた実施例2で得られたコーティング剤中に20秒間浸漬したのち、60mm/minで、プラスチックレンズを引き上げ、室温で30分間乾燥させた後、乾燥機に移し、95℃で20分間、さらに110℃で4時間硬化反応を行い、プラスチックレンズ表面に厚さ約0.9μmのコーティング膜を形成させた。
(1)コーティング剤の調製
ジエチルアミン0.1モル(7.314g)を蒸留水160gに溶解したアミン水溶液を攪拌し、これに2−プロパノール10mLにチタンテトライソプロポキサイド〔Ti(OiPr)4〕0.1モル(28.422g)を溶解させた溶液をチタン源として滴下した。滴下に伴って溶液が白濁したが、攪拌を続行すると透明溶液1が得られた。
洗浄したプラスチックレンズをディップコーターに装着し、25℃に温調しておいた前記コーティング剤中に20秒間浸漬した後、60mm/minでプラスチックレンズを引き上げ、室温で30分間乾燥させた後、乾燥機に移し、95℃で20分間、110℃で4時間硬化反応を行い、プラスチックレンズの表面に厚さ約1.5μmのコーティング膜を形成させた。
実施例4において、実施例2で得たコーティング剤の酸化チタンに市販の酸化チタンゾル〔多木化学(株)製、品番:M6〕を使用した以外は、実施例4と同様にしてプラスチックレンズにコーティングを行い、前記と同様にして鉛筆硬度、耐擦傷性及び密着性を調べた。
前記「(3)密着性」と同様の方法により、密着性を評価した。ただし、評価結果は、100個の碁盤目の中で剥離せずに残った碁盤目の数を(剥離せずに残った碁盤目の数)/100で表記した。
実施例5で得られた透明溶液1をガラス基板上に滴下し、乾燥させた薄膜をX線回折法により分析し、この溶液そのものをラマン分光測定法により分析した。その結果、X線回折においては、2θ=8.54°(d=1.035nm)、16.62°(d=0.533nm)付近にピークを有する(図2参照)。このことから、この薄膜は、層間距離が約1nmである層状構造物と推定される。また、この薄膜は、前記ラマン分光法により、レピドクロサイト型チタン酸シートであると考えられる。
Claims (7)
- チタンアルコキシド及びチタン塩からなる群より選ばれた1種以上のチタン源の加水分解溶液と、窒素含有有機塩基とを混合して得られた混合物と、更に、ヒドロキシカルボン酸及び/又はシラン化合物とを混合して得られる、ラマンスペクトルで波数が260〜305cm−1、440〜490cm−1及び650〜1000cm−1である領域にそれぞれシグナルを有し、かつ、紫外線吸収スペクトルで波長が300〜340nmの領域内に吸収スペクトルの吸収端を有するチタン含有化合物を含有してなる光学器材用コーティング剤を塗布して形成される光学器材用コーティング膜を有する光学器材。
- 窒素含有有機塩基の存在下で、チタンアルコキシド及びチタン塩からなる群より選ばれた1種以上のチタン源を加水分解させた後に、更に、ヒドロキシカルボン酸及び/又はシラン化合物を加えることによって得られる、ラマンスペクトルで波数が260〜305cm−1、440〜490cm−1及び650〜1000cm−1である領域にそれぞれシグナルを有し、かつ、紫外線吸収スペクトルで波長が300〜340nmの領域内に吸収スペクトルの吸収端を有するチタン含有化合物を含有してなる光学器材用コーティング剤を塗布して形成される光学器材用コーティング膜を有する光学器材。
- ヒドロキシカルボン酸が、グリコール酸、乳酸、マンデル酸、リンゴ酸、クエン酸、グリセリン酸及び酒石酸からなる群より選ばれた1種以上である請求項2記載の光学器材。
- 窒素含有有機塩基の1013hPaにおける沸点が300℃以下である請求項1〜3いずれか記載の光学器材。
- 窒素含有有機塩基が、第1級アミン、第2級アミン、第3級アミン及び第4級アンモニウム水酸化物からなる群より選ばれた1種以上である請求項1〜3いずれか記載の光学器材。
- チタンアルコキシド及びチタン塩からなる群より選ばれた1種以上のチタン源の加水分解溶液と、窒素含有有機塩基とを混合して得られた混合物と、更に、ヒドロキシカルボン酸及び/又はシラン化合物とを混合して、ラマンスペクトルで波数が260〜305cm −1 、440〜490cm −1 及び650〜1000cm −1 である領域にそれぞれシグナルを有し、かつ、紫外線吸収スペクトルで波長が300〜340nmの領域内に吸収スペクトルの吸収端を有するチタン含有化合物を生成させる光学器材用コーティング剤を塗布する工程を有する、光学器材用コーティング膜を有する光学器材の製造方法。
- 窒素含有有機塩基の存在下で、チタンアルコキシド及びチタン塩からなる群より選ばれた1種以上のチタン源を加水分解させた後に、更に、ヒドロキシカルボン酸及び/又はシラン化合物を加えて、ラマンスペクトルで波数が260〜305cm −1 、440〜490cm −1 及び650〜1000cm −1 である領域にそれぞれシグナルを有し、かつ、紫外線吸収スペクトルで波長が300〜340nmの領域内に吸収スペクトルの吸収端を有するチタン含有化合物を生成させる光学器材用コーティング剤を塗布する工程を有する、光学器材用コーティング膜を有する光学器材の製造方法。
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