JP5937448B2 - 光学素子用内面反射防止黒色塗料 - Google Patents

光学素子用内面反射防止黒色塗料 Download PDF

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Description

本発明はレンズやプリズム等の光学素子の縁や稜部、コバなどの周辺部に塗布膜を形成し、フレアやゴーストの発生原因となる迷光を吸収するための、光学素子用内面反射防止黒色塗料に関する。
レンズやプリズム等の光学素子を組み合わせて構成される光学系では、各光学素子の縁や稜部などの周辺部に光が差し込むと乱反射や散乱による迷光を生じ、結像した画像にゴーストやフレアが発生し、画質低下の原因の一つとなってしまう。
そこで、このような迷光による光学性能の低下を抑制するため、光学素子の縁や稜部などの周辺部に内面反射防止機能を持つ黒色塗料の塗膜を形成している。
これら迷光の反射防止機能を持つ黒色塗料には、光吸収剤として光吸収能の高いコールタールを使用し、光学素子との塗膜密着性の良さからメチレンジアニリンを硬化剤としたエポキシ系の塗料が従来から広く用いられていた。
しかしながら、コールタールやメチレンジアニリンは環境負荷が大きいため、近年では環境負荷の少ない代替材料による塗料構成が提案されてきた。
コールタールを含有しない内面反射防止黒色塗料として、平均粒径0.1μm以下、屈折率1.5以上の非黒色無機微粒子と黒色顔料を含有する内面反射防止黒色塗料が提案されている(特許文献1)。しかし、この塗料では、平均粒径0.1μm以下、屈折率1.5以上の非黒色無機微粒子と黒色顔料の両者を均一に分散しておくことが難しく、塗料を製造して数日経つと塗料の粘度が高くなることで、塗工作業がしづらくなってしまうという塗料の保管安定性の問題が生じた。
このため、環境負荷の少ない材料で、塗料の経時保管安定性がある、内面反射防止黒色塗料の開発が要望されていた。
特開平07−82510号公報
本発明は、高屈折率の光学素子に対しても十分な内面反射防止効果があり、かつ塗料を長期保管した場合でも、塗膜作業性を確保できる光学素子用内面反射防止黒色塗料を提供することを目的とする。
上記課題を解決する本発明の光学素子用内面反射防止黒色塗料は、
少なくとも金属酸化物、カーボンブラック、バインダ樹脂、分散剤および溶剤を含有する光学素子用内面反射防止黒色塗料であって、
該金属酸化物は、酸化第二鉄、四酸化三鉄、オキシ水酸化鉄およびジルコニアから選ばれる少なくとも一種であり、pHが3.0以上8.0以下であり、かつ、黒色塗料固形分中25質量%以上75質量%以下で含有され、
該カーボンブラックは、揮発分0.6質量%以上6.0質量%以下、pH3.0以上8.0以下のものであり、かつ、黒色塗料固形分中に2質量%以上20質量%以下で含有され、
該分散剤はフタロシアニン化合物と高分子系分散剤とからなり、該フタロシアニン化合物はカーボンブラックに対して1質量%以上20質量%以下が含有され、かつ、該高分子分散剤は、アミン価5mgKOH/g以上100mgKOH/g以下のものであり、金属酸化物とカーボンブラックの合計に対して5質量%以上40質量%以下で含有されていることを特徴とする。
本発明の光学素子用内面反射防止黒色塗料は、高屈折率の光学素子に対しても十分な内面反射防止効果がある反射防止膜の形成が可能であり、長期保管した場合でも塗膜作業性が確保できる。
本発明の光学素子用内面反射防止黒色塗料をカメラ用レンズに塗工して、反射防止膜を形成した一例を示す断面概略図である。 本発明の光学素子用内面反射防止黒色塗料を直角三角プリズムに塗工して、反射防止膜を形成した内面反射率評価用試料の概略図である。 分光光度計による内面反射率の測定方法を説明するための概略図である。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、少なくとも金属酸化物、カーボンブラック、バインダ樹脂、分散剤および溶剤を含有する光学素子用内面反射防止黒色塗料である。なお、以下において、光学素子用内面反射防止黒色塗料を単に、「反射防止黒色塗料」、「黒色塗料」あるいは「塗料」ということがある。
金属酸化物は、酸化第二鉄、四酸化三鉄、オキシ水酸化鉄およびジルコニアから選ばれる少なくとも一種であり、pH3.0以上8.0以下であり、かつ黒色塗料固形分中25質量%以上75質量%以下で含有される。
カーボンブラックは、揮発分0.6質量%以上6.0質量%以下、pH3.0以上8.0以下のものであり、かつ、黒色塗料固形分中2質量%以上20質量%以下で含有される。
また、分散剤は、フタロシアニン化合物と高分子系分散剤とからなる。そして、フタロシアニン化合物は、カーボンブラックに対して1質量%以上20質量%以下が含有されている。
また、高分子分散剤は、アミン価5mgKOH/g以上100mgKOH/g以下のものであり、金属酸化物とカーボンブラックの合計に対して5質量%以上40質量%以下で含有されている。
図1は、本発明の反射防止黒色塗料を光学素子の一形態であるカメラ用レンズに塗工した一例の断面概略図である。ここでは、レンズ1のコバ縁に本発明の反射防止黒色塗料の塗膜2を形成している。この塗膜2により、レンズ外から差し込む入射光3のうちコバ縁に到達し内面反射する光(迷光)4を抑制・防止し、カメラで撮影した画像にいわゆるゴーストやフレアといった現象が抑制されている。
内面反射光の抑制・防止の度合いは、例えば、図2のような直角三角プリズム5の底面全面に塗膜2を形成し、図3のような測定法にて内面反射率を測定することで測定可能である。
光源6から放出された光をN偏光に設定した偏光板12に通し、スリット13にて集光した入射光7を、直角三角プリズム5内に差込ませ、塗膜2にて内面反射させ、三角プリズムから放出された(内面)反射光8を積分球・光受光器9で受光し光強度を計測する。この時、内面反射光8の測定値は、偏光板12の向き、スリット13による入射光7の集光の程度や、直角三角プリズム5の大きさや積分球9との距離A、積分球9の大きさや同開口径の大きさBなどによって、値が異なってくるので注意が必要である。
なお、塗膜2のない直角三角プリズム5において、その屈折率をn、空気の屈折率を1.0とした場合、プリズム底面での入射光7の全反射の臨界角は、プリズム底面に対する鉛直線(垂線)10とのなす角度をθとすると、スネルの法則により、下記式で求まる。
θ=sin-1(sin90°/n)
すなわち、n=1.8の直角三角プリズム5では、θ=sin-1(sin90°/1.8)≒33.7°が臨界角である。すなわち、入射光7は、入射角が33.7°乃至90°の広い領域で全反射を起こす。
このような全反射を起こす領域を狭くするには、上記スネルの式において、nを大きくすること、つまり、内面反射防止塗膜7の屈折率を直角三角プリズムの屈折率に近づける、あるいはそれ以上にすることが有効である。
本発明では、該塗膜の屈折率を向上させるために酸化第二鉄、四酸化三鉄、オキシ水酸化鉄あるいはジルコニアなどの高屈折剤を塗料固形分に対し25質量%以上という高い割合で含ませることが可能となった。さらに光吸収剤としてカーボンブラックも塗料固形分に対し2質量%以上で含有することが可能となった。かつ、得られた反射防止黒色塗料は、経時安定性が高く、高屈折の光学素子用の内面反射防止黒色塗膜形成に好適である。
本発明では、金属酸化物としてpHが3.0以上8.0以下に限定されるものを用い、カーボンブラックの揮発分を0.6質量%以上6.0質量%以下、かつ、pHが3.0以上8.0以下に限定されるもの組み合わせて用いる。これにより、通常起こりうると懸念されるこれら顔料間での凝集を防止することができる。
さらに、本発明では、金属酸化物およびカーボンブラック(以下、簡便のために「両顔料粒子」と略すことがある。)の経時分散安定性を高めるため、特定の組み合わせで分散剤を使用する。かかる分散剤は、フタロシアニン化合物と高分子系分散剤からなる。つまり、両顔料粒子に対し上記で規定したpH範囲において、アミン価が5mg/KOH以上100mg/KOH以下の高分子系分散剤を、粒子表面の極性部分に吸着させ、両顔料粒子間での凝集を効率よく防止する効果を維持させる。
その一方、カーボンブラック自体は自己凝集力が高いので、その粒子表面の疎水性部分にπ電子共役系を平面構造として持つフタロシアニン化合物を効率よく吸着させ、カーボンブラック粒子同士の凝集を防止する。なお、フタロシアニン化合物のカーボンブラック粒子の吸着に伴う高分子系分散剤のカーボンブラックへの吸着を阻害しないために、高分子系分散剤はpH3.0乃至8.0であるものに限定する。
高分子系分散剤およびフタロシアニン化合物は、両顔料粒子表面に効果的に吸着させるために、配合に際しては、反射防止黒色塗料に用いる溶剤に溶解あるいは分散し、好ましくは分子レベルに分離していることが望ましい。
本発明では、金属酸化物は黒色塗料固形分中25質量%以上75質量%以下とする。25質量%より少ないと、十分な光学素子の内面反射防止効果を得られにくくなる。逆に75質量%より多いと、塗膜を構成するバインダ樹脂の量が極端に少ないため、塗膜強度が弱くなり、光学素子から剥がれ落ちやすくなる。
通常、金属酸化物は、表面には、大気中からの水分が数質量%程度付着している。そのため、塗料固形分中の金属酸化物量T(質量%)を以下のようにして換算することが必要である。
配合に使用する金属酸化物の固形分A1(質量%)、塗料中に配合した金属酸化物量A2(質量%)および塗料中の固形分B(質量%)としたとき、塗料固形分中の金属酸化物量Tは下記式1で求まる。
T(質量%)=A1×A2/B (式1)
なお、金属酸化物の固形分A1は、次のようにして求めることができる。すなわち、デシケータ内に保管して十分に乾燥したアルミ皿に金属酸化物粉末X1(g)を計量する。この金属酸化物粉末の入ったアルミ皿を140℃の乾燥機に1時間入れ、金属酸化物表面に付着している水分を揮発させる。乾燥機から取り出したアルミ皿を、デシケータに保管し、ゆっくり室温まで冷ます。このアルミ皿に残った乾燥金属酸化物X2(g)を計量する。X1およびX2から、金属酸化物の固形分A1は下記式2で求まる。
A1=(X2/X1)×100 (式2)
また、塗料中の固形分Bは、本発明では、次のようにして求める。すなわち、デシケータに保管して十分に乾燥したアルミ皿に調製した塗料Z1(g)を計量する。この塗料の入ったアルミ皿を室温にて30分放置した後、140℃の乾燥機に1時間入れ、乾燥・硬化させる。乾燥機から取り出したアルミ皿をデシケータに保管し、ゆっくり室温まで冷ます。このアルミ皿に残った乾燥・硬化した塗料固形物Z2(g)を計量する。Z1およびZ2から、塗料中の固形分Bは下記式3で求まる。
B=(Z2/Z1)×100 (式3)
本課題を解決するに至った本発明の反射防止黒色塗料に含有する各材料の特徴を下記に説明する。
(金属酸化物)
本発明に用いる金属酸化物は、酸化第二鉄、四酸化三鉄、オキシ水酸化鉄およびジルコニアから選ばれる少なくとも一種である。
本発明に用いる金属酸化物として、数ある金属酸化物の中でも 酸化第二鉄、四酸化三鉄、オキシ水酸化鉄およびジルコニアが好適である理由は定かではないが、下記の通り推察される。
一般に分散させる粒子表面の酸性・塩基性は、その分散系の安定性に関係があるとされている。また、金属酸化物表面の酸性・塩基性の程度は、その金属イオン電気陰性度と高い相関性があることも知られている(参考:外山茂樹監修「機能性粉体」信山社サイテック、P123−125(1991))。
本発明に用いる上記の金属酸化物を構成する金属イオン電気陰性度は、Fe(二価):9.2、Fe(三価):12.8、Zr(四価):12.0である。なお、金属イオン電気陰性度の低いものとしてMg(二価):6.6、高いものとしてMo(六価):28.1がある中で、これら3種の構成金属イオンは比較的近い数値を示す。このことから本発明の金属酸化物表面の酸性・塩基性が類似していることと推察され、本発明の反射防止黒色塗料を構成する分散系では、類似した分散安定性が達成されると推察できる。なお、金属イオン電気陰性度は、上記外山茂樹監修「機能性粉体」P124に記載された数式(下記)から求め、少数第二位を四捨五入したものである。
金属イオンの電気陰性度=(1+2×Z)×χ0
ここで、Zは価数であり、χ0はポーリングの電気陰性度である。
本発明では、金属酸化物はpHが3.0以上8.0以下であるものである。pHが3.0よりも小さいと、わずかでも塩基性の官能基を有しているカーボンブラックと相互作用して凝集してしまう懸念がある。またpH8.0より大きいと、本発明に用いる高分子系分散剤との親和性が弱く、金属酸化物粒子同士が凝集しやすくなってしまう。
なお、金属酸化物のpHは次のようにして測定したものである。すなわち、ビーカーに金属酸化物5.0g、蒸留水100ml、エチルアルコール(純分99.5%以上)5mlを加え、ビーカーを時計皿で(密閉しない程度に)覆い、5分間煮沸させる。常温まで冷却し、煮沸で減量分した分量の蒸留水を補填し混合した後、上澄み液についてガラス電極pH計によって測定したpH値を、当該金属酸化物のpHとする。なお、本発明では、このpH測定には、蒸留水、エタノールはいずれも高速液体クロマト用のキシダ化学株式会社販売のものを用いた。
金属酸化物のpH制御は、アルカリ水や酸性水で洗浄することでもよいが、アルミナ、シリカ、シランカップリング剤などにより表面処理を施す方法が挙げられる。なお、表面処理剤は1種類を用い、あるいは複数種を併用して、表面処理量を調節して、pHを制御することが可能である。
pHを高くするには、例えばアミノ基含有シランカップリング剤やアルミナによる表面処理を、pHを低くするには、例えばチオール基、スルホ基あるいはリン酸基含有シランカップリング剤やシリカによる表面処理を行う。
金属酸化物を表面処理した材料(表面処理金属酸化物)を配合する場合には、その粉末表面に付着した揮発性付着物だけでなく、表面処理量A3(質量%)分を鑑みて塗料固形分中に含有させる純金属酸化物量TM(質量%)を求める必要がある。具体的には、上記式1で求められる塗料固形分中の金属酸化物量Tに対して、下記式4に従って、表面処理量A3分を換算し、TMを求める。なお、下記式4におけるA1、A2等は上記に記載と同じである。
TM(質量%)=T×{(100−A3)/100}
={(A1×A2)/B}×{(100−A3)/100}
=A1×A2×(100−A3)/(B×100)
=A1×A2×(100−A3)/(Z2/Z1)×100×100)
=A1×A2×(100−A3)×Z1/(Z2×10000) (式4)
表面処理金属酸化物の表面処理量A3(質量%)は、例えば、原子吸光分析、ICP質量分析などにより、金属酸化物中の金属と表面処理剤の特有元素を定量し、その構成比率から換算する。例えば、金属酸化物が酸化第二鉄であるときは「Fe」を、また、表面処理剤が、アルミナであれば「Al」、シリカや有機シラン化合物であれば「Si」が特有元素である。
本発明では、金属酸化物は塗料固形分に対し25質量%以上75質量%以下とする。25質量%より少ないと、十分な内面反射防止効果を得られにくくなる。逆に75質量%より多いと、塗膜を構成するバインダ樹脂の量が極端に少ないため、塗膜強度が低下し光学素子から剥がれ落ちやすくなる。
本発明では、金属酸化物は、平均一次粒子径が10nm以上80nm以下の範囲にあるものが好ましい。金属酸化物の平均一次粒子径は、透過型電子顕微鏡観察によって1万倍に拡大し、ランダムに300個の粒子を一次粒子として観察し、画像解析によりフェレ径の数平均径として測定値を算出したものである。そして、一次粒子の形状は、米粒、不定形、球状、粒状、多面体状、針状、紡錘状、米粒状、フレーク状、鱗片状、板状などいずれでも良いが、特に好ましくは、針状、鱗片状、板状である。また、金属酸化物は少なくとも一種を用いるが、二種以上を混合して使用して良い。
・酸化第二鉄、四酸化三鉄、オキシ水酸化鉄
本発明に使用する酸化鉄系の金属酸化物は、酸化第二鉄(Fe23)、四酸化三鉄(Fe34)、オキシ水酸化鉄(FeOOH)である。以下、単に酸化鉄ということがある。
酸化第二鉄は、結晶形としてα相、β相、γ相、ε相、アモルファスなどが知られているが、特に好ましくはα相である。また、オキシ水酸化鉄は、結晶形としてα相、β相、γ相、δ相などが知られているが、特に好ましくはα相である。そして、使用する酸化鉄は、結晶形の最小単位である平均一次粒子径が10nm以上80nm以下であるものが好ましい。
また、四酸化三鉄やオキシ水酸化鉄は、高温により変色する場合があるので、アルカリケイ酸塩、コバルトフェライト、亜鉛フェライトなどで表面処理して耐熱性を向上させたものでも良い。
また、酸化鉄としては他に、酸化第一鉄(FeO)や、価数が明確に定まらないものもあるが、適宜表面処理などして、本願のように使用することも可能と考えられる。
・ジルコニア
ジルコニアは、酸化ジルコニウム(ZrO2)のことであるが、ジルコニウムと同族元素のハフニウムの酸化物ハフニア(HfO2)と物理化学的性質が似ているため、一般には数%乃至数ppm程度のハフニアが混在したまま製造される。それで、ジルコニアの純度は通常ZrO2+HfO2の合計量である。また、ハフニアの屈折率は約2.2で、ジルコニアの屈折率2.2と同程度であるので、数質量%までのハフニア混在は特に差し支えない。それで、本発明ではジルコニアの含有量はZrO2とHfO2の合計量とする。
ジルコニアは加熱−冷却の繰返し履歴には弱い傾向があるため、耐熱性改善を目的としてジルコニア結晶内に安定化剤(CaO、MgO、Y23など)を固溶化させた、いわゆる安定化ジルコニア(または部分安定化ジルコニア)であってもよい。ただし、これら安定化剤は屈折率が1.9以下と低いため、安定化剤の含有量を差し引いたジルコニア純度を上記表面処理と同様に換算する。
また金属酸化物の一部として、本発明の効果を妨げない範囲で、二酸化チタンを併用してもよい。
(カーボンブラック)
本発明では光吸収剤としてカーボンブラックを使用する。カーボンブラックは赤外から紫外領域までの波長の光を吸収することができ、光吸収剤として極めて優れた材料であるが、塗料中に均一に分散し、その分散状態を安定に維持されなければ、塗料保管中に光吸収性能(内面反射防止性能)落ちてしまう。
塗料中に他の分散粒子が存在する場合(本発明では金属酸化物にあたる)、その分散粒子との相互作用で凝集が起きないよう配合材料の選定には注意が必要である。
特に本発明の塗料中には、塗料固形分に対して上記の特徴を有する金属酸化物を25質量%以上75質量%以下含有・分散している。
そこで本発明では、使用するカーボンブラックは、揮発分が0.6質量%以上6.0質量%以下で、pHが3.0以上8.0以下のものを採用する。
カーボンブラックの揮発分が0.6質量%より少ないと、カーボンブラック表面に存在する親水性官能基が極僅かしかなく疎水性が高くなりすぎ、本発明で用いる高分子分散剤が吸着しづらくなり、カーボンブラック粒子同士の凝集が起こりやすくなってしまう。また、6.0質量%より多いと、カーボンブラック表面に存在する親水性官能基が多すぎ、フタロシアニン化合物との親和性が弱くなり、カーボンブラック粒子が適度に分散されなくなってしまう。ここでカーボンブラックの揮発分とは、カーボンブラックの表面官能基がCO、CO2、H2Oなどの形で脱離した量であり、当該カーボンブラックをルツボに入れ、950℃で7分間加熱した時の減量を質量百分率(%)で表したものをいう。
一方、カーボンブラックのpHが3.0より小さいと、カーボンブラック表面に存在する酸性の親水性官能基が多すぎて、相対的に塩基性である金属酸化物粒子と相互作用し凝集しやすくなる。またpHが8.0より大きいと、カーボンブラック表面に存在する酸性の親水性官能基数が少なくなりすぎ、本発明で用いる高分子系分散剤が吸着しにくくなり、カーボンブラック粒子同士で凝集が起こりやすくなってしまう。
なお、カーボンブラックのpHは、金属酸化物のpHの測定と同様に、金属酸化物に替えてカーボンブラックとすることで測定することができる。
上記カーボンブラックは塗料固形分に対し2質量%以上20質量%以下含有させる。カーボンブラックが2質量%より少ないと、カーボンブラックの光吸収性が金属酸化物の光散乱性と比較して弱くなり、急激に内面反射率が高くなってしまう。また、20質量%より多いと、塗料中でカーボンブラックの分散安定性が悪化し経時保管安定性が悪くなってしまう。
また、本発明に用いるカーボンブラックの表面にも金属酸化物と同様、通常水分が数質量%程度付着していると考えられる。塗料固形分中のカーボンブラック量(質量%)は、金属酸化物量(質量%)を求める「式2」で、「金属酸化物」を「カーボンブラック」に置き換えることで同様に求めることができる。
本発明に使用するカーボンブラックは、特に限定されないが、例えば、チャンネルブラック、オイルファーネスブラック、ガスファーネスブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック、ボーンブラックなどを挙げることができる。これらのカーボンブラックの中でも、好ましくはチャネルブラック、ガスファーネスブラックおよびオイルファーネスブラックが分散性に優れているので良い。
本発明で用いるカーボンブラックは、平均一次粒子径が14nm以上80nm以下であるものが好ましい。平均一次粒子径が14nmより小さいと、カーボンブラックを分散させるのが極端に困難になってしまう。また80nmより大きくなると、カーボンブラックに求められる光吸収性能が弱くなってしまう。カーボンブラックの平均一次粒子径は、透過型電子顕微鏡の観察画像により、上記金属酸化物の平均一時粒子径と同様にして、求めることができる。
本発明で用いるカーボンブラックは、DBP吸収量が40ml/100g以上170ml/100g以下であるものが好ましい。DBP吸収量が40ml/100gより小さいと、カーボンブラック表面に吸着する高分子系分散剤の吸着量が少なくなってしまい、カーボンブラックの分散安定性が悪くなりやすい。また、DBP吸収量が170ml/100gより大きくなると、カーボンブラックの分散安定化に必要な分散剤量が増大してしまい、バインダ樹脂の配合可能量が相対的に少なくなり、塗工膜の適度な強度を確保しにくくなってくる。ここで、DBP吸収量はJIS K6217−4(2008)に準拠して測定する。これらカーボンブラックは、1種を、あるいは2種以上を混合して使用しても良い。
(フタロシアニン化合物)
本発明に用いるフタロシアニン化合物の構造は下記式で示される。
Figure 0005937448
上記構造式において、
Mは、中心金属あるいは無金属(配位位置の4つの窒素のうち2つは水素が結合する)であり、
1乃至X4は、Cl、Br、アルキルスルホニル、カルボキシル、カルボン酸塩、カルボン酸エステル、チオール、チオニル、チオエステル、イミン、イミドメチル、フタルイミドメチル、クロロメチル、クロロスルホニル、スルホン酸塩、スルホニルアミド、スルフィド、スルフォキシド、アルキルアミド、アルキル、アルキルアミノ、芳香族アミンなどの置換基を表し、
n、m、lおよびkは、0乃至4の整数である。
フタロシアニンの中心金属としては、イオン結合的な要素の強いNa、K、Be、Ca、Ba、Cd、Mg、およびHg等の元素や、共有結合的要素の強いCu、Fe、Zn、Co、Pt、Cr、Ni、およびPt等が挙げられる。その中でも、特に、Cuが、すなわち、銅フタロシアニン化合物が好ましい。
上記フタロシアニン化合物は様々な方法で合成される。例えば、金属塩の存在下ジイミノイソインドレニンから合成する方法、金属塩化物存在下フタロニトリルを前駆体として用いる方法(フタロニトリル法)、無水フタル酸、金属塩および尿素を用いる方法(ワイラー法)などがある。
また、ジイミノイソインドレニンあるいはフタロニトリル(1,2−ジシアノベンゼン)から金属塩の不存在下に直接合成することにより、無金属フタロシアニン化合物を合成することも可能であり、本発明のフタロシアニン化合物として利用することができる。
一般にフタロシアニン化合物は様々なものがあるが、本発明で用いられるフタロシアニン化合物は塗料中で本発明に用いるカーボンブラックの疎水性表面部分に吸着し、カーボンブラック同士の凝集を防止するために使用する。本発明に使用するフタロシアニン化合物のpHは3.0以上8.0以下であることが好ましい。
フタロシアニン化合物のpHは、上記金属酸化物のpHの測定において、金属酸化物をフタロシアニン化合物に置き換えることにより、同様にて求めることができる。
さらにフタロシアニン化合物の添加量は、カーボンブラックに対して1質量%以上20質量%以下である。1質量%より少ないとカーボンブラックと高分子系分散剤それぞれを吸着させるためのフタロシアニン化合物量が少なすぎ、カーボンブラックの分散安定性が損なわれる。また20質量%より多いとフタロシアニン化合物自体が再凝集し、塗料全体の粘度上昇を引き起こしてしまう。
本発明に用いることのできるフタロシアニン化合物としては、例えば、以下のものが市販されている。オリヱント化学工業株式会社のVALIFAST BLUE2670(商品名)、保土谷化学工業株式会社のAizen Spilon Blue2BNH(商品名)、BASFジャパン株式会社販売のEFKA6745(商品名)、日本ルーブリゾール株式会社のSOLSPERSE5000(商品名)、ビックケミー・ジャパン株式会社のBYK−SYNERGIST2100(商品名)。
(高分子系分散剤)
本発明で用いる高分子系分散剤は、本発明に使用するカーボンブラックと金属酸化物の表面に吸着させ、分散安定化させるために用いる。
本発明で用いる高分子系分散剤は、重量平均分子量(Mw)が1,000以上の分散剤である。好ましくは、Mw2,000乃至300,000、さらに好ましくは、Mw3,000乃至10,000の分散剤である。
高分子系分散剤の主鎖骨格は、特に制限は無いが、ポリウレタン骨格、ポリアクリル骨格、ポリエステル骨格、ポリアミド骨格、ポリイミド骨格、ポリウレア骨格、シリコーン骨格等が挙げられる。中では、インク組成物の保存安定性の点で、ポリウレタン骨格、ポリアクリル骨格、ポリエステル骨格およびシリコーン骨格が好ましい。また、高分子系分散剤の構造に関しても特に制限はないが、ランダム構造、ブロック構造、くし型構造、星型構造等が挙げられるが、同様に保存安定性の点で、ブロック構造またはくし型構造が好ましい。
さらに、本発明に用いる高分子系分散剤は、アミン価が5mgKOH/g以上100mgKOH/g以下である。ここでアミン価とは、高分子分散剤固形分1gあたりのアミン価を表し、JIS K1557−7(2011)に準拠して、0.1mol/Lの過塩素酸水溶液を用い、電位差滴定法によって滴定量を求めたのち、水酸化カリウムの当量に換算した値をいう。
アミン価の値は、高分子系分散剤分子中に存在する塩基性官能基数の指標として重要である。高分子系分散剤のアミン価が5mgKOH/gより小さいと、本発明に用いる金属酸化物およびカーボンブラックの親水性官能基との親和性が弱くなり、両顔料粒子の分散安定性が悪くなってしまう。また、100mgKOH/gより大きいと、高分子系分散剤分子中に塩基性官能基の数が多くなりすぎ、該高分子系分散剤が両顔料粒子間の架け橋凝集を引き起こし、経時保管中に塗料の粘度が増大する恐れがある。
また、高分子系分散剤は、本発明に使用するカーボンブラックと金属酸化物の合計に対して5質量%以上40質量%以下で含有させる。5質量%より少ないと、カーボンブラックおよび金属酸化物の表面全体に高分子系分散剤を吸着させることができず、塗料中で両顔料粒子を分散させた状態を保つことができない。また40質量%より多いと、塗膜化した際の塗膜強度が弱くなり、塗膜が基材の光学素子から剥離しやすくなる。
本発明に用いることのできる高分子系分散剤としては、例えば以下のものが市販されている。BASFジャパン株式会社のEFKA4008、4009、4010、4015、4020、4046、4047、4050および4060(いずれも商品名)、日本ルーブリゾール株式会社のSOLSPERSE13240、20000、24000SC、26000、32000および71000(いずれも商品名)、味の素ファインテクノ株式会社のアジスパーPB821、PB822およびPB880(いずれも商品名)。
(バインダ樹脂)
本発明に用いるバインダ樹脂は、被塗工体である光学素子の表面に密着し、実使用上弊害のない程度に塗膜強度が確保される樹脂であれば特に限定されない。具体的には、例えば、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ニトロセルロースなどが挙げられる。中では、好ましくは、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ビニル樹脂、ポリエステル樹脂およびシリコーン樹脂であり、より好ましくは、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂およびシリコーン樹脂である。
エポキシ樹脂は、分子内に2個以上のオキシラン環(エポキシ基)を有する化合物の総称であり、通常、硬化剤(アミン系、酸または酸無水物系、塩基性活性水素化合物、イミダゾール類などの活性水素化合物)と併用して、二液硬化型塗料として用いられる。また、硬化反応速度制御のため、触媒を添加することも可能である。
エポキシ樹脂としては、例えば、次のようなものを挙げることができる。ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、臭素化エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ジフェニルエーテル型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型ノボラック系エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンフェノール型エポキシ樹脂、トリスヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂、3官能型エポキシ樹脂、テトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂、4官能型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールA含核ポリオール型エポキシ樹脂、ポリプロピレングリコール型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、グリオキザール型エポキシ樹脂、脂環型エポキシ樹脂、脂環式多官能エポキシ化合物、トリグリシジルイソシアネート(TGIC)などの複素環型エポキシ樹脂。
アミン系硬化剤としては、以下のものを例示できる。エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等の脂肪族ポリアミン;イソホロンジアミン、1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン等の脂環族ポリアミン;ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルフォン等の芳香族ポリアミン;直鎖状ジアミン、テトラメチルグアニジン、トリエタノールアミン、ピペリジン、ピリジン、ベンジルジメチルアミン等の2級アミン類または3級アミン類;ダイマー酸とジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等のポリアミンとを反応させて得たポリアミドアミン。
酸または酸無水物系硬化剤としては、例えば、以下のものを例示できる。アジピン酸、アゼライン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、デカンジカルボン酸等のポリカルボン酸;無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物等の芳香族無水物;無水マレイン酸、無水コハク酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸等の環状脂肪族酸無水物;ポリアジピン酸無水物、ポリアゼライン酸無水物、ポリセバシン酸無水物、ドデセニル無水コハク酸、ポリ(エチル)オクタデカン二酸無水物等の脂肪族酸無水物など。
塩基性活性水素化合物としては、例えば、有機酸ジヒドラジドなどが挙げられる。
イミダゾール類としては、例えば、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−ヘプタンデシルイミダゾールなどが挙げられる。
触媒としては、例えば、3級アミン、イミダゾール、三フッ化ホウ素−アミン錯体、有機酸化合物、フェノール類、有機金属化合物などが挙げられる。
ポリウレタン樹脂は、水酸基を2個以上有する化合物(ポリオール)に、2個以上のイソシアネート基を有する化合物(イソシアネート化合物)を硬化剤として、二液硬化型塗料として用いることができる。
また、イソシアネート化合物は、水酸基以外にも、アミノ基、メルカプト基、カルボキシル基などの官能基をもつ活性水素化合物とも硬化反応する。そのため、ポリオールとこれら活性水素化合物との併用、あるいはポリオール分子中にこれら活性水素官能基の導入する等により、硬化塗膜強度や塗料安定性の調整も可能である。
また、硬化反応速度制御のため、触媒を添加することも可能である。イソシアネート化合物は、あらかじめイソシアネート基をブロック剤によりマスキングしておくことで、塗料中でポリオールと共存させておき、塗膜形成時に加熱硬化が可能な、一液硬化型塗料とすることもできる。
さらに、イソシアネート化合物の分子量を高くすることで、硬化反応を遅くさせ、大気中の水分と反応硬化させる、いわゆる湿気硬化型塗料とすることもできる。
ポリオールには、例えば、以下のものを挙げることができる。比較的低分子量の1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパンなどの多価アルコールや、比較的高分子量のポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、縮合系ポリエステルポリオール、ラクトン系ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリブタジエンポリオール、水添ポリブタジエンポリオール、アクリルポリオール、含リンポリオール、ひまし油ポリオール、水添ひまし油ポリオール、フェノール系ポリオールなど。
上記で挙げたポリオールのうち、好ましいものは、プロピレングリコールとの付加重合体、縮合系ポリエステルポリオール、ラクトン系ポリエステルポリオール、アクリルポリオール、ポリカーボネートポリオール、フェノール系ポリオールである。また、これらポリオールは、必要により、2種以上を混合して使用しても良い。
イソシアネート化合物としては、1分子中に2個のイソシアネート基を有する化合物であれば特に限定されず、例えば、以下のものを挙げることができる。ヘキサメチレンジイソシアネート(HMDI)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMDI)等の脂肪族ジイソシアネート類;イソホロンジイソシアネート(IPDI)等の脂環族ジイソシアネート類;キシリレンジイソシアネート(XDI)等の芳香族−脂肪族ジイソシアネート類;トリレンジイソシアネート(TDI)、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)等の芳香族ジイソシアネート類;ダイマー酸ジイソシアネート(DDI)、水添TDI(HTDI)、水添XDI(H6XDI)、水添MDI(H12MDI)等の水添ジイソシアネート類;これらの2量体、3量体、4量体以上の多量体のポリイソシアネート類;これらとトリメチロールプロパン等の多価アルコール、水または低分子量ポリエステル樹脂との付加物等。
ポリオールとイソシアネート化合物は、塗料中に混合した時点からウレタン硬化反応が開始するため、ポットライフが短い。このポットライフを延長させるため、イソシアネート化合物の反応基(イソシアネート基)を適当なブロック剤でブロックしたブロックイソシアネート化合物として使用することもできる。
ブロック剤としては特に限定されず、例えば、以下のものを挙げることができる。メチルエチルケトオキシム、アセトキシム、シクロヘキサノンオキシム、アセトフェノンオキシム、ベンゾフェノンオキシム等のオキシム系ブロック剤;m−クレゾール、キシレノール等のフェノール系ブロック剤;メタノール、エタノール、ブタノール、2−エチルヘキサノール、シクロヘキサノール、エチレングリコールモノエチルエーテル等のアルコール系ブロック剤;ε−カプロラクタム等のラクタム系ブロック剤;マロン酸ジエチル、アセト酢酸エステル等のジケトン系ブロック剤;チオフェノール等のメルカプタン系ブロック剤;チオ尿素等の尿素系ブロック剤;イミダゾール系ブロック剤;カルバミン酸系ブロック剤等を挙げることができる。なかでも、ラクタム系ブロック剤、オキシム系ブロック剤、アルコール系ブロック剤、ジケトン系ブロック剤が好ましい。
触媒としては、三級アミン類、有機金属化合物や三級アミン類のカルボン酸塩が使用可能である。三級アミン類としては、例えば、以下のものを挙げることができる。トリエチレンジアミン、テトラメチルグアニジン、N,N,N’,N’−テトラメチルヘキサン−1,6−ジアミン、N,N,N’,N”,N”−ペンタメチルジエチレントリアミン、ビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテル、1,2−ジメチルイミダゾール、N−メチル−N’−(2−ジメチルアミノ)エチルピペラジン、ジアザビシクロウンデセン等。また、有機金属化合物としては、例えば、以下のものを挙げることができる。スタナスオクトエート、ジブチルチンジアセテート、ジブチルチンジラウレート、ジブチルチンマーカプチド、ジブチルチンチオカルボキシレート、ジブチルチンジマレエート、ジオクチルチンマーカプチド、ジオクチルチンチオカルボキシレート、フェニル水銀プロピオン酸塩、オクテン酸鉛等。また、三級アミン類のカルボン酸塩としては、上記三級アミン類のカルボン酸塩を挙げることができる。
アクリル樹脂は、(メタ)アクリレートの重合体およびその共重合体として用いることができる。なお、本明細書中では、「(メタ)アクリレート」は、アクリレートおよび/またはメタクリレートを意味する。
(メタ)アクリレートとしては、例えば、以下のものを挙げることができる。メチル、エチル、プロピル、ブチル (メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート;ヒドロキシメチル、ヒドロキシエチル、ヒドロキシプロピル、ヒドロキシブチル、ヒドロキシペンチル (メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートなど。
上記の重合体および共重合体としては、例えば、以下のものを挙げることができる。メチルメタクリレート重合体、メチルメタクリレート/ブチルメタクリレート共重合体、メチルメタクリレート/ブチルアクリレート/ヒドロキシエチルメタクリレート/メタクリル酸共重合体、スチレン/(メタ)アクリレート共重合体、その他、(メタ)アクリレートを主成分として、これらに、アクリル酸、メタクリル酸、スチレン、アクリルアミド、ビニルトルエン、メタクリル酸グリシジル、アクリル酸ヒドロキシエチルなどのコモノマーの共重合体など。
また、上記の共重合体に、例えば、水酸基をもつモノマーを導入することで、イソシアネート化合物を硬化剤とした2液常温硬化型塗料や、メラミン樹脂を硬化剤とした焼付け硬化塗料としてもよい。また、上記共重合体に、例えば、カルボキシル基、エポキシ基を持つモノマーを導入することで、エポキシ樹脂や酸無水物を硬化剤とした熱硬化型塗料としてもよい。他にも、上記共重合体に、アルコキシシリル基モノマーなどを共重合して、自己硬化型塗料としてもよい。
ビニル樹脂としては、例えば、塩化ビニル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂が挙げられる。塩化ビニル系樹脂は塩化ビニルを単独あるいは塩化ビニリデン、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等と共に懸濁または乳化重合したものである。これら塩化ビニル系樹脂を使用する場合は、可塑剤(例えば、ジオクチルフタレートなど)や、安定剤(例えば、金属石鹸、エポキシ化合物、アミン化合物など)を加えてゾル型塗料として使用できる。
酢酸ビニル系樹脂は、酢酸ビニルを単独あるいはエチレン、脂肪酸ビニルエステルモノマー等と共にポリビニルアルコール等を保護コロイドとして乳化重合したものである。
ポリエステル樹脂としては、例えば、アルキド樹脂や不飽和ポリエステル樹脂が挙げられる。
アルキド樹脂は、例えば、エチレングリコール、グリセリン(グリセロール)、ペンタエリトリトールなどの多価アルコールと、無水フタル酸や無水マレイン酸などの二塩基性酸とを加熱し、エステル結合させて得られる。これに乾性油(あまに油、桐油(きりゆ)、大豆油など)またはそれらを構成している不飽和脂肪酸(リノール酸、オレイン酸など)、または脱水ひまし油などにより変性させたものでも良い。これら変性アルキド樹脂のうち変性油脂量が45質量%以上である中・長油アルキド樹脂では、不飽和二重結合を多く有するため、ナフテン酸鉛、コバルト、マンガン等の硬化触媒(ドライヤー)を添加して酸化重合で架橋する一液常温硬化型塗料としても良い。
不飽和ポリエステル樹脂は、例えば、多価アルコールと不飽和多価カルボン酸をエステル結合させて、主鎖中にラジカル重合性二重結合を導入したものである。得られた塗料には共重合性モノマーであるビニル化合物を加えておき、有機過酸化物系開始剤、硬化触媒(ドライヤー)を添加して常温硬化塗料としたり、紫外線や電子線硬化させたりすることもできる。
多価アルコール成分としては、例えば、以下のものを挙げることができる。エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジブロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、2,3−ブチレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール、ビスフェノール・アルキレンオキシド付加物等。
不飽和多価カルボン酸として、例えば、無水マレイン酸、マレイン酸、無水イタコン酸、イタコン酸、フマル酸、エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸等を例示できる。また、不飽和多価カルボン酸に飽和多価カルボン酸を併用することもできる。飽和多価カルボン酸としては、例えば、無水フタル酸、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、テトラヒドロフタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、コハク酸、シトラコン酸、アジピン酸、セバシン酸などが挙げられる。
ビニル化合物としては、例えば、スチレン、酢酸ビニル、(メタ)アクリル酸メチル、ビニルトルエンなどを挙げることができる。
また、不飽和ポリエステル樹脂は、例えば、桐油、アマニ油、大豆油、綿実油、サフラワ油、やし油などにより変性したものでも良い。
さらに、不飽和ポリエステル樹脂をバインダ樹脂として使用するとき、塗料化する際に硬化触媒を配合して、2液硬化型塗料としたり、あらかじめ硬化触媒を配合した樹脂をそのまま塗料化して1液型硬化塗料としても良い。
硬化触媒の具体例としては、以下のものを挙げることができる。塩酸、硝酸、リン酸、硼酸等の無機酸;酢酸、ギ酸、マレイン酸、フタル酸、安息香酸、p−トルエンスルホン酸等の有機酸;ジブチルスズラウリレート、ジブチルスズオクチエート、ジブチルスズアセテート、ジオクチルスズラウレート等の有機スズ化合物;テトラブチルチタネート、テトラプロピルチタネート、テトラブトキシチタネート等の有機チタン化合物;モノメチルホスフェート、モノエチルホスフェート等のリン酸エステル;γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、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、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン等のシランカップリング剤;トリス(アセチルアセトナート)アルミニウム、トリス(エチルアセトアセテート)アルミニウム等の有機アルミニウム化合物;テトラブチルジルコネート、ブトキシトリス(アセチルアセトナート)等の有機ジルコニウム化合物;エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、ピペラジン、メタフェニレンジアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミン化合物;水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ化合物;エポキシ化合物等。
これらの中でも、無機酸、有機酸、有機スズ化合物、有機アルミニウム等が好ましい。硬化触媒は1種を単独で使用できまたは、2種以上を併用してもよい。硬化触媒の使用量は触媒の種類により広い範囲から適宜選択できるが、例えば、塩酸を使用する場合は不飽和ポリエステル樹脂100質量部に対して0.1乃至2質量部が好ましい。
シリコーン樹脂は、シロキサン結合(−Si−O−Si−)を主骨格とし、側鎖あるいは主鎖のSi原子にメチル基、フェニル基等の有機基や、水酸基、アルコキシ基等の硬化反応性官能基が結合したオルガノポリシロキサンを含有したものである。また、このようなシリコーン樹脂は、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂等の各種樹脂にて変性されていてもよい。このようなシリコーン樹脂を塗料として使用する際には、例えば、モノアルキルトリクロロシランおよびジアルキルジクロロシランと硬化反応性官能基含有クロロシランなどを反応させてなる初期縮合物を、溶剤に溶解し、これに撥水剤等を配合しても良い。なお、モノアルキルトリクロロシランとしてメチルトリクロロシラン、エチルトリクロロシランなどを挙げることができる。また、ジアルキルジクロロシランとしてジメチルジクロロシラン、ジエチルジクロロシランなどを挙げることができる。そして、硬化反応性官能基含有クロロシランの硬化反応性官能基として水酸基、アルコキシ基などを挙げることができる。さらに、撥水剤としては流動パラフィン、シリコーンオイルなどである。
また、このようなシリコーン樹脂は、加水分解可能な基(例:アセトキシ基、アルドキシム基、ケトキシム基等)を有する多官能性シラン化合物を架橋剤とし、金属有機酸塩を用いて、加水分解性シリコーン樹脂と反応させると、常温や加熱下で硬化できる。
この多官能性シラン化合物としては、例えば、メチルトリアセトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリ(シクロヘキシルアミノ)シラン、トリ(メチルメトキシカルボニルアミノ)メチルシラン、環状アミノキシシロキサン等が挙げられる。硬化触媒としての金属有機酸塩としては、例えば、ジブチル錫ジラウレート、ジオクテン酸錫、ステアリン酸鉄、オクチル酸鉛、過酸化物、有機アミン等が挙げられる。
フッ素樹脂は、テトラフルオロエチレンまたはトルフルオロモノクロルエチレンの重合体または共重合体で、その重合度や各種の共重合体を取ることにより、熱硬化型や常温硬化型などとして使用することができる。
フェノール樹脂は、酸触媒を用いてフェノールとホルマリンを結合したノボラック形と、アルカリ触媒によるレゾール形とがある。ノボラック形は熱可塑性であり、蒸発乾固型塗料として、レゾール形は熱硬化的性質が大きく、熱硬化型塗料として使用することができる。
ニトロセルロースは、主バインダ樹脂として、あるいは、速乾性などの作業性改善のために、上記各種のバインダ樹脂に添加剤として加えることができる。
(溶剤)
本発明で使用する溶剤は、塗料としての流動性の確保のために使用し、公知の一般の塗料に使用する溶剤が適用できる。
具体的には、以下のものが挙げられる。ネオペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、ソルベッソ等の鎖状炭化水素;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;トリクロロエチレン、パークロロエチレン等のハロゲン化炭化水素;メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール等のアルコール類;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類;酢酸エチル、酢酸n−ブチル等のエステル類;セロソルブ、ブチルソルブ、セロソルブアセテートなどのエーテル類;ミネラルスピリット(炭化水素油)など。なお、上記溶剤は1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせおよび比率で併用しても良い。
本発明には上記必須剤材料の他に、本発明の効果を妨げない程度に各種の添加剤を加えても良い。各種の添加剤は、塗料の粘度調整、塗膜のレべリング性向上、塗膜の表面艶消し、黒色の色調調整、防カビ、防錆等を図るために加えられる。例えば、粘度調整として、ベントナイト、シリカ微粒子、シリコーン系エラストマー、増粘多糖類、グリコール類などの増粘剤や希釈溶剤を添加する。塗膜の基材への密着性向上のため、シランカップリング剤、シリコーン系カップリング剤、アルミネートカップリング剤、チタネートカップリング剤などを用いる。塗膜のレベリング性向上のため、シリコーンオイル、界面活性剤などのレベリング剤を、また、塗膜表面を艶消しするために0.1乃至20μm程度の樹脂粒子やガラス粉末、石英粉末、シリカ粉末などを添加する。黒色塗料の色調を調整するために、補色として着色染料や着色顔料を添加する。塗膜の耐光性向上のために、紫外線吸収剤としてベンゾフェノン系、サリシレート系、トリアジン系ベンゾトリアゾール系などや、酸化亜鉛微粒子、酸化チタン微粒子などを添加する。防カビには防カビ剤を、また防錆には防錆剤を添加する。
(塗料の製造方法)
本発明の光学素子用内面反射防止黒色塗料の製造方法としては、一般的な顔料分散系の塗料の製造方法を適用することができる。例えば、金属酸化物、カーボンブラック、バインダ樹脂の一部、分散剤、溶剤の一部を攪拌機にて十分に攪拌混合しておき(プレミックス)、次いで湿式メディア分散機と循環連結されたタンクに移し、ビーズミルにより循環分散する。スラリーの分散中には適宜サンプリングし、ヘイズやグロス、粒度分布などを、金属酸化物、カーボンブラックの分散度の指標として、目的の分散度に仕上げる。得られたスラリーにバインダ樹脂の残り、溶剤の残りを追加混合し、必要に応じて各種添加剤を加えて、本発明の光学素子用内面反射防止黒色塗料を得る。
ここで、使用するバインダ樹脂が二液硬化型樹脂の場合、例えば二液硬化型ウレタン硬化樹脂では、硬化剤であるイソシアネート化合物を除いた塗料の構成材料を主剤として予め用意し、光学素子に塗布する直前に、主剤と硬化剤を配合攪拌して使用する。
ここで、湿式メディア分散機としては、例えばボールミル、ペイントシェーカー、バスケットミル、ダイノーミル、ウルトラビスコミル、アニュラー型分散機などが使用可能である。
また、湿式メディア分散機に使用するメディアとしては、アルミナ、ジルコニア、スチール、ガラスなどの材質が好ましく、そのメディア径としては0.1乃至5.0mmが好ましい。
また、本発明の塗料は、金属酸化物とカーボンブラックの共分散系であるため、より塗料としての安定化を図るために、両顔料別々に最適な分散度まで分散させたのち、混合して本発明の塗料とする方法を用いても良い。
以下、本発明について実施例を用いて更に詳細に説明する。また、以下の実施例、比較例では下記の材料を用いた。
○金属酸化物
・酸化鉄A:酸化第二鉄「FRO−3」(商品名、堺化学工業株式会社製)。平均一次粒子径30nm、この金属酸化物の固形分は97質量%、pHは6.8であった。
・酸化鉄B:酸化第二鉄「ダイピロキサイドTMレッド8270」(商品名、大日精化工業株式会社製)。平均一次粒子径80nm、この金属酸化物の固形分は98質量%、pHは7.7であった。
・酸化鉄C:四酸化三鉄「JC−MR01」(商品名、JFEケミカル株式会社製)。平均一次粒子径80nm、この金属酸化物の固形分は98質量%、pHは6.1であった。
・酸化鉄D:オキシ水酸化鉄「ダイピロキサイドTMイエロー8170」(商品名、大日精化工業株式会社製)。平均一次粒子径80nm、この金属酸化物の固形分は98質量%、pHは7.6であった。
・ジルコニアA:ジルコニア「PCS90」(商品名、日本電工株式会社製)。平均一次粒子径10nm、この金属酸化物の固形分は96質量%、pHは6.3であった。
・ジルコニアB:ジルコニア「PCS」(商品名、日本電工株式会社製)。平均一次粒子径30nm、この金属酸化物の固形分は96質量%、pHは7.0であった。
○カーボンブラック
・カーボンブラックA:三菱カーボンブラックMA100(商品名、三菱化学株式会社製)。平均一次粒子径24nm、DBP吸収量100ml/100g、揮発分1.5質量%。このカーボンブラックの固形分は97質量%で、pHは6.0であった。
・カーボンブラックB:三菱カーボンブラックMA200RB(商品名、三菱化学株式会社製)。平均一次粒子径30nm、DBP吸収量91ml/100g、揮発分5.5質量%。このカーボンブラックの固形分は96質量%で、pHは3.0であった。
・カーボンブラックC:SUNBLACK240(商品名、旭カーボン株式会社製)。平均一次粒子径80nm、DBP吸収量63ml/100g、揮発分0.7質量%。このカーボンブラックの固形分は97質量%で、pHは7.5であった。
・カーボンブラックD:トーカブラック#8500(商品名、東海カーボン株式会社製)。平均一次粒子径14nm、DBP吸収量96ml/100g、揮発分3.5質量%。このカーボンブラックの固形分は96質量%で、pHは5.5であった。
・カーボンブラックE:三菱カーボンブラック#3350B(商品名、三菱化学株式会社製)。平均一次粒子径24nm、DBP吸収量165ml/100g、揮発分1.4質量%。このカーボンブラックの固形分は97質量%で、pHは7.0であった。
・カーボンブラックF:三菱カーボンブラックMA8(商品名、三菱化学株式会社製)。平均一次粒子径24nm、DBP吸収量51ml/100g、揮発分3.0質量%。このカーボンブラックの固形分は97質量%で、pHは3.0であった。
・カーボンブラックG:三菱カーボンブラック#4000B(商品名、三菱化学株式会社製)。平均一次粒子径20nm、DBP吸収量102ml/100g、揮発分0.3質量%。このカーボンブラックの固形分は98質量%で、pHは10.0であった。
○フタロシアニン化合物
・フタロシアニン化合物A:銅フタロシアニン誘導体「EFKA−6745」(商品名、BASFジャパン株式会社製)。このフタロシアニン化合物のpHは4.5であった。
・フタロシアニン化合物B:銅フタロシアニンスルホン酸誘導体「VALIFAST BLUE2670」(商品名、オリヱント化学工業株式会社製)。このフタロシアニン化合物のpHは7.7であった。
○高分子系分散剤
・高分子系分散剤A:アジスパーPB−880(商品名、味の素ファインテクノ株式会社製)、有効成分100質量%、アミン価17mgKOH/g。
・高分子系分散剤B:EFKA−4401(商品名、BASFジャパン株式会社製)、有効成分50質量%、アミン価50mgKOH/g(=有効成分に対するアミン価は100mgKOH/g)。
○バインダ樹脂材料
・ポリオールA:変性ポリカーボネートジオール「ニッポラン983」(商品名、日本ポリウレタン工業株式会社製)。OH価115mgKOH/g。
・イソシアネートA:HDIのイソシアヌレート体「デュラネートTPA−100」(商品名、旭化成ケミカルズ株式会社製)、NCO含有量23.1質量%を、メチルイソブチルケトンにて60質量%濃度に希釈混合した溶液。
・アクリル樹脂:アクリル樹脂「アクリディックA−136−55」(商品名、DIC株式会社製)。有効成分55%。
・エポキシ樹脂:エポキシ樹脂「jER828」(商品名、三菱化学株式会社製)。エポキシ当量184乃至194g/eq。
・ビスアニリン:芳香族ジアミン「ビスアニリンM」(商品名、三井化学ファイン株式会社製)。
・シリコーン樹脂:シリコーン樹脂「信越シリコーンKR−401N」(商品名、信越化学工業株式会社製)。
・アミン系触媒:1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン。
〔実施例1〕
(内面反射防止黒色塗料の調製)
ステンレス製タンクに下記材料を入れ、プロペラ撹拌機により12時間撹拌混合してミルベースを得た。
・酸化鉄A 2.250質量部
・カーボンブラックA 0.250質量部
・ポリオールA 1.409質量部
・フタロシアニン化合物A 0.013質量部
・高分子系分散剤A 0.500質量部
・メチルイソブチルケトン(MIBK) 4.615質量部
このミルベースについて、メディア(平均粒径0.8mmのガラスビーズ)をベッセルの80容積%の充填率で充填した湿式メディア分散機(ウルトラビスコミル(商品名)、株式会社アイメックス製)を用いて、1パス分散を実施した。なお、処理条件はディスク周速6m/s、処理速度200ml/minであった。
この1パス分散処理を実施したミルベースを、ステンレス製循環用タンクに移し、同分散機にてディスク周速6m/s、処理速度300ml/minにて、循環分散を15時間実施して、「塗料Aの主剤」を作製した。
上記「塗料Aの主剤」9.037質量部およびイソシアネートA0.963質量部を容器にとり、ディスパーで泡が立ちすぎないよう注意しながら1分間攪拌混合して塗料Aを調製した。なお、本実施例のバインダ樹脂は2液熱硬化性のポリウレタン樹脂である。
この塗料Aを少量サンプリングして、E型粘度計にて23℃の粘度を測定して、初期粘度(M)mPa・sを求めた。また、上記「式1」を用いて、この塗料固形分中の金属酸化物およびカーボンブラックの含有量を求めた。また、下記各種評価を行った。得られた結果を表1にまとめた。
[各種評価]
(内面反射率評価用試料の作成)
上記で得られた塗料Aを、評価用の直角三角プリズムを底面が上向き水平になるようスピンコータの回転台にセットし、底面全体に均一膜厚に広がるようスピンコートした。これを室温で30分乾燥後、電気炉にて140℃で1時間硬化を行い、図2に示すような内面反射率評価用試料を得た。この塗膜の厚みは塗膜の透明性が無くなる膜厚10μm以上となるよう調整した。直角三角プリズムとして、S−LAH53(株式会社オハラ製、nd=1.81)を用いた。この直角三角プリズムの大きさは直角を挟む2辺の長さをそれぞれ30mmとした。またこの直角三角プリズムの全ての面は鏡面に研磨した。
〈内面反射率の測定方法〉
図3のように分光光度計内に塗膜2を作成した三角プリズム5を試料設置部に設置し、光源6から入射光7を通すと、プリズム内へ入射角θで屈折した後、塗膜2で反射し、内面反射光8が放出される。その内面反射光8を積分球、光検出器9で受光し、各波長における光の強度を測定する。
塗膜2を設けない未塗工の三角プリズム5について、あらかじめ波長400nm乃至700nmの光に対する内面反射光強度を5nm間隔で測定しておき、この各波長の光強度を内面反射率100%とする。その後、上記で作成した内面反射率測定用試料(塗工した三角プリズム)について5nm間隔で測定した波長400乃至700nmの光に対する内面反射光強度を%換算し、その結果の算術平均の値をとり、当該試料の内面反射率(L)とした。
(塗料の経時保管安定性の評価)
上記で作成した「塗料Aの主剤」をガラス瓶に密閉し、20℃環境で30日間経時保管した。この経時保管した「塗料Aの主剤」とイソシアネートAを、上記塗料調製と同方法にて、計量、ディスパーで泡が立ちすぎないように注意し1分撹拌した。この塗料の粘度を測定して、経時保管粘度(N)mPa・sとした。そして、下記に式にて、塗料の経時保管安定性(経時増粘比)を評価した。
「塗料の経時増粘比」=(N)/(M)
なお、「塗料の経時増粘比」は、1の時が最も安定性が高く、1より大きくなるにつれて安定性が悪いと見なすことができる。また、1より小さくなる場合も安定性が悪いと見なすことができる。
(経時保管塗料の塗工作業性の評価)
上記「塗料の経時保管安定性の評価」にて、経時保管粘度測定に使用した塗料0.1gを、アルミ皿にとる。それを予めアセトンで洗浄し乾燥させた筆(HC−9000化繊筆シリーズ、平筆厚口3/8inch、株式会社ハンディ・クラウン製)の穂先に浸し、万遍なく馴染ませる。予めアセトンにて表面を洗浄して、塗布テスト用のフロストスライドグラス(水縁磨フロスト、76×26mm、厚さ0.9乃至1.2mm、フロスト幅15×26mm、松浪硝子工業株式会社製)を用意する。このフロストスライドグラスのフロスト部を除いた一面を、塗料で含んだ筆で10秒間かけて塗料を塗る(23±3℃、53±10%RH環境下)。その際の塗工ムラの発生程度を目視にて、下記基準で評価した。
○:スライドグラス全体をスムーズに塗工でき、塗工ムラも殆どない。
△:スライドグラス全体を塗ることはできたが、塗工ムラが発生した。
×:スライドグラス全体を塗ることができず、塗工かすれが発生した。
〔実施例2〕
材料組成を下記のようにする他は、実施例1と同様にして、「塗料Bの主剤」を得た。
・酸化鉄A 1.300質量部
・カーボンブラックA 0.250質量部
・ポリオールA 2.225質量部
・フタロシアニン化合物A 0.013質量部
・高分子系分散剤A 0.310質量部
・MIBK 4.382質量部
次いで、この「塗料Bの主剤」8.480質量部およびイソシアネートA1.520質量部を用いて、実施例1において、塗料Aを調製した方法と同様にして、塗料Bを得た。
〔実施例3〕
材料組成を下記のようにする他は、実施例1と同様にして、「塗料Cの主剤」を得た。
・酸化鉄B 3.500質量部
・カーボンブラックA 0.250質量部
・ポリオールA 0.362質量部
・フタロシアニン化合物A 0.013質量部
・高分子系分散剤A 0.750質量部
・MIBK 4.878質量部
次いで、この「塗料Cの主剤」9.753質量部およびイソシアネートA0.247質量部を用いて、実施例1において、塗料Aを調製した方法と同様にして、塗料Cを得た。
〔実施例4〕
材料組成を下記のようにする他は、実施例1と同様にして、「塗料Dの主剤」を得た。
・酸化鉄C 2.250質量部
・カーボンブラックA 0.250質量部
・ポリオールA 1.409質量部
・フタロシアニン化合物A 0.013質量部
・高分子系分散剤A 0.500質量部
・MIBK 4.615質量部
次いで、この「塗料Dの主剤」9.037質量部およびイソシアネートA0.963質量部を用いて、実施例1において、塗料Aを調製した方法と同様にして、塗料Dを得た。
〔実施例5〕
材料組成を下記のようにする他は、実施例1と同様にして、「塗料Eの主剤」を得た。
・酸化鉄D 2.250質量部
・カーボンブラックA 0.250質量部
・ポリオールA 1.409質量部
・フタロシアニン化合物A 0.013質量部
・高分子系分散剤 0.500質量部
・MIBK 4.615質量部
次いで、この「塗料Eの主剤」9.037質量部およびイソシアネートA0.963質量部を用いて、実施例1において、塗料Aを調製した方法と同様にして、塗料Eを得た。
〔実施例6〕
材料組成を下記のようにする他は、実施例1と同様にして、「塗料Fの主剤」を得た。
・ジルコニアA 2.250質量部
・カーボンブラックA 0.250質量部
・ポリオールA 1.409質量部
・フタロシアニン化合物A 0.013質量部
・高分子系分散剤A 0.500質量部
・MIBK 4.615質量部
次いで、この「塗料Fの主剤」9.037質量部およびイソシアネートA0.963質量部を用いて、実施例1において、塗料Aを調製した方法と同様にして、塗料Fを得た。
〔実施例7〕
材料組成を下記のようにする他は、実施例1と同様にして、「塗料Gの主剤」を得た。
・ジルコニアB 2.250質量部
・カーボンブラックA 0.250質量部
・ポリオールA 1.409質量部
・フタロシアニン化合物A 0.013質量部
・高分子系分散剤A 0.500質量部
・MIBK 4.615質量部
次いで、この「塗料Gの主剤」9.037質量部およびイソシアネートA0.963質量部を用いて、実施例1において、塗料Aを調製した方法と同様にして、塗料Gを得た。
〔実施例8〕
材料組成を下記のようにする他は、実施例1と同様にして、「塗料Hの主剤」を得た。
・酸化鉄A 2.250質量部
・カーボンブラックA 0.750質量部
・ポリオールA 0.979質量部
・フタロシアニン化合物A 0.038質量部
・高分子系分散剤A 0.600質量部
・MIBK 4.714質量部
次いで、この「塗料Hの主剤」9.331質量部およびイソシアネートA0.669質量部を用いて、実施例1において、塗料Aを調製した方法と同様にして、塗料Hを得た。
〔実施例9〕
材料組成を下記のようにする他は、実施例1と同様にして、「塗料Iの主剤」を得た。
・酸化鉄A 2.250質量部
・カーボンブラックA 0.125質量部
・ポリオールA 1.531質量部
・フタロシアニン化合物A 0.006質量部
・高分子系分散剤A 0.475質量部
・MIBK 4.567質量部
次いで、この「塗料Iの主剤」8.954質量部およびイソシアネートA1.046質量部を用いて、実施例1において、塗料Aを調製した方法と同様にして、塗料Iを得た。
〔実施例10〕
材料組成を下記のようにする他は、実施例1と同様にして、「塗料Jの主剤」を得た。
・酸化鉄A 2.250質量部
・カーボンブラックB 0.250質量部
・ポリオールA 1.409質量部
・フタロシアニン化合物A 0.013質量部
・高分子系分散剤A 0.500質量部
・MIBK 4.615質量部
次いで、この「塗料Jの主剤」9.037質量部およびイソシアネートA0.963質量部を用いて、実施例1において、塗料Aを調製した方法と同様にして、塗料Jを得た。
〔実施例11〕
材料組成を下記のようにする他は、実施例1と同様にして、「塗料Kの主剤」を得た。
・酸化鉄A 2.250質量部
・カーボンブラックC 0.250質量部
・ポリオールA 1.409質量部
・フタロシアニン化合物A 0.013質量部
・高分子系分散剤A 0.500質量部
・MIBK 4.615質量部
次いで、この「塗料Kの主剤」9.037質量部およびイソシアネートA0.963質量部を用いて、実施例1において、塗料Aを調製した方法と同様にして、塗料Kを得た。
〔実施例12〕
材料組成を下記のようにする他は、実施例1と同様にして、「塗料Lの主剤」を得た。
・酸化鉄A 2.250質量部
・カーボンブラックD 0.250質量部
・ポリオールA 1.409質量部
・フタロシアニン化合物A 0.013質量部
・高分子系分散剤A 0.500質量部
・MIBK 4.615質量部
次いで、この「塗料Lの主剤」9.037質量部およびイソシアネートA0.963質量部を用いて、実施例1において、塗料Aを調製した方法と同様にして、塗料Lを得た。
〔実施例13〕
材料組成を下記のようにする他は、実施例1において、「塗料Mの主剤」を得た。
・酸化鉄A 2.250質量部
・カーボンブラックE 0.250質量部
・ポリオールA 1.409質量部
・フタロシアニン化合物A 0.013質量部
・高分子系分散剤A 0.500質量部
・MIBK 4.615質量部
次いで、この「塗料Mの主剤」9.037質量部およびイソシアネートA0.963質量部を用いて、実施例1において、塗料Aを調製した方法と同様にして、塗料Mを得た。
〔実施例14〕
材料組成を下記のようにする他は、実施例1と同様にして、「塗料Nの主剤」を得た。
・酸化鉄A 2.250質量部
・カーボンブラックF 0.250質量部
・ポリオールA 1.409質量部
・フタロシアニン化合物A 0.013質量部
・高分子系分散剤A 0.500質量部
・MIBK 4.615質量部
次いで、この「塗料Nの主剤」9.037質量部およびイソシアネートA0.963質量部を用いて、実施例1において、塗料Aを調製した方法と同様にして、塗料Nを得た。
〔実施例15〕
材料組成を下記のようにする他は、実施例1と同様にして、「塗料Oの主剤」を得た。
・酸化鉄A 2.250質量部
・カーボンブラックA 0.250質量部
・ポリオールA 1.409質量部
・フタロシアニン化合物B 0.013質量部
・高分子系分散剤A 0.500質量部
・MIBK 4.615質量部
次いで、この「塗料Oの主剤」9.037質量部およびイソシアネートA0.963質量部を用いて、実施例1において、塗料Aを調製した方法と同様にして、塗料Oを得た。
〔実施例16〕
材料組成を下記のようにする他は、実施例1と同様にして、「塗料Pの主剤」を得た。
・酸化鉄A 2.250質量部
・カーボンブラックA 0.250質量部
・ポリオールA 1.409質量部
・フタロシアニン化合物A 0.013質量部
・高分子系分散剤B 0.500質量部
・MIBK 4.615質量部
次いで、この「塗料Pの主剤」9.037質量部およびイソシアネートA0.963質量部を用いて、実施例1において、塗料Aを調製した方法と同様にして、塗料Pを得た。
〔実施例17〕
材料組成を下記のようにし、実施例1の塗料Aの主剤を製造すると同様にして、熱可塑性アクリル樹脂をバインダ樹脂とする「塗料Q」を得た。
・酸化鉄A 2.250質量部
・カーボンブラックA 0.250質量部
・アクリル樹脂 3.613質量部
・フタロシアニン化合物A 0.013質量部
・高分子系分散剤A 0.500質量部
・MIBK 3.374質量部
〔実施例18〕
材料組成を下記のようにし、実施例1と同様にして、「塗料Rの主剤」を得た。
・酸化鉄A 2.250質量部
・カーボンブラックA 0.250質量部
・ビスアニリン 1.025質量部
・フタロシアニン化合物A 0.013質量部
・高分子系分散剤A 0.500質量部
・MIBK 4.829質量部
次いで、この「塗料Rの主剤」8.867質量部およびエポキシ樹脂1.133質量部を用いて、実施例1において、塗料Aを調製した方法と同様にして、2液熱硬化性のエポキシ樹脂をバインダ樹脂とする塗料Rを得た。
〔実施例19〕
材料組成を下記のようにし、実施例1と同様にして、「塗料Sの主剤」を得た。
・酸化鉄A 2.250質量部
・カーボンブラックA 0.250質量部
・シリコーン樹脂 1.954質量部
・フタロシアニン化合物A 0.013質量部
・高分子系分散剤A 0.500質量部
・MIBK 4.983質量部
次いで、この「塗料Sの主剤」9.950質量部およびアミン系触媒0.050質量部を用いて、実施例1において、塗料Aを調製した方法と同様にして、湿気硬化性のシリコーン樹脂をバインダ樹脂とする塗料Sを得た。
〔比較例1〕
材料組成を下記のようにし、実施例1と同様にして、「塗料Tの主剤」を得た。
・酸化鉄A 0.750質量部
・カーボンブラックA 0.250質量部
・ポリオールA 2.691質量部
・フタロシアニン化合物A 0.013質量部
・高分子系分散剤A 0.200質量部
・MIBK 4.257質量部
次いで、この「塗料Tの主剤」8.161質量部およびイソシアネートA1.839質量部を用いて、実施例1において、塗料Aを調製した方法と同様にして、塗料Tを得た。
〔比較例2〕
材料組成を下記のようにし、実施例1と同様にして、「塗料Uの主剤」を得た。
・酸化鉄A 2.250質量部
・カーボンブラックG 0.250質量部
・ポリオールA 1.409質量部
・フタロシアニン化合物A 0.013質量部
・高分子系分散剤A 0.500質量部
・MIBK 4.615質量部
次いで、この「塗料Uの主剤」9.037質量部およびイソシアネートA0.963質量部を用いて、実施例1において、塗料Aを調製した方法と同様にして、塗料Uを得た。
〔比較例3〕
材料組成を以下のようにし、実施例1と同様にして、「塗料Vの主剤」を得た。
・酸化鉄A 2.250質量部
・カーボンブラックA 0.250質量部
・ポリオールA 1.765質量部
・フタロシアニン化合物A 0.013質量部
・高分子系分散剤A ※未配合
・MIBK 4.516質量部
次いで、この「塗料Vの主剤」8.794質量部およびイソシアネートA1.206質量部を用いて、実施例1において、塗料Aを調製した方法と同様にして、塗料Vを得た。
〔比較例4〕
材料組成を下記のようにし、実施例1と同様にして、「塗料Wの主剤」を得た。
・酸化鉄A 2.250質量部
・カーボンブラックA 0.250質量部
・ポリオールA 1.429質量部
・フタロシアニン化合物A ※未配合
・高分子系分散剤A 0.500質量部
・MIBK 4.594質量部
次いで、この「塗料Wの主剤」9.023質量部およびイソシアネートA0.977質量部を用いて、実施例1において、塗料Aを調製した方法と同様にして、塗料Wを得た。
[各種評価]
上記で作成した塗料B乃至Wを用いて、実施例1と同様の各種評価を行った。その結果を表1に記載した。
Figure 0005937448
1 レンズ
2 内面反射防止黒色塗料の塗膜
3 入射光(外光)
4 内面反射光(迷光)
5 直角三角プリズム(30×30mm、t15mm、頂角90°)
6 光源(400nm乃至700nm間で5nm単位の分光が可能)
7 入射光
8 内面反射光
9 光検出器付きのφ60mmの積分球
10 プリズム底面に対する鉛直線(垂線)
11 積分球入り口との接面
12 偏光板(N偏光に設定)
13 スリット(縦1mm×横3mm長方形のアパーチャ)
θ 入射光7と垂線10とのなす角
A プリズム頂点からの垂線10から積分球入り口11の距離(15・√2mm)
B 積分球開口径(φ15mm)

Claims (7)

  1. 少なくとも金属酸化物、カーボンブラック、バインダ樹脂、分散剤および溶剤と、を含有する光学素子用内面反射防止黒色塗料であって、
    該金属酸化物は、酸化第二鉄、四酸化三鉄、オキシ水酸化鉄およびジルコニアから選ばれる少なくとも一種であり、下記方法にて測定されるpHが3.0以上8.0以下であり、かつ、黒色塗料固形分中に25質量%以上75質量%以下で含有され、
    該カーボンブラックは、揮発分0.6質量%以上6.0質量%以下、下記方法にて測定されるpHが3.0以上8.0以下のものであり、かつ、黒色塗料固形分中に2質量%以上20質量%以下で含有され、
    該分散剤はフタロシアニン化合物と高分子系分散剤とからなり、該フタロシアニン化合物は、カーボンブラックに対して1質量%以上20質量%以下が含有され、かつ、該高分子分散剤は、アミン価5mgKOH/g以上100mgKOH/g以下のものであり、金属酸化物とカーボンブラックの合計に対して5質量%以上40質量%以下で含有されていることを特徴とする光学素子用内面反射防止黒色塗料。
    [pHの測定方法:ビーカーに測定対象物5.0g、蒸留水100ml、エチルアルコール(純分99.5%以上)5mlを加え、ビーカーを時計皿で(密閉しない程度に)覆い、5分間煮沸させる。常温まで冷却し、煮沸で減量した分量の蒸留水を補填し混合した後、上澄み液についてガラス電極pH計によって測定する。]
  2. 前記金属酸化物の平均一次粒子径が、10nm以上80nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の光学素子用内面反射防止黒色塗料。
  3. 前記カーボンブラックの平均一次粒子径が、14nm以上80nm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の光学素子用内面反射防止黒色塗料。
  4. 前記カーボンブラックのDBP吸収量が、40ml/100g以上170ml/100g以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光学素子用内面反射防止黒色塗料。
  5. 前記フタロシアニン化合物の、前記請求項1に記載の方法にて測定されるpHが、3.0以上8.0以下あることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光学素子用内面反射防止黒色塗料。
  6. 前記フタロシアニン化合物が、銅フタロシアニン化合物であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光学素子用内面反射防止黒色塗料。
  7. 前記バインダ樹脂が、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂およびシリコーン樹脂のいずれかであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光学素子用内面反射防止黒色塗料。
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