JP6102735B2 - 成形材料、塗料組成物および成形材料の製造方法 - Google Patents

成形材料、塗料組成物および成形材料の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6102735B2
JP6102735B2 JP2013505652A JP2013505652A JP6102735B2 JP 6102735 B2 JP6102735 B2 JP 6102735B2 JP 2013505652 A JP2013505652 A JP 2013505652A JP 2013505652 A JP2013505652 A JP 2013505652A JP 6102735 B2 JP6102735 B2 JP 6102735B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
particle
mass
compound
number average
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013505652A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2013105429A1 (ja
Inventor
康之 石田
康之 石田
忠彦 岩谷
忠彦 岩谷
高田 育
育 高田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toray Industries Inc filed Critical Toray Industries Inc
Publication of JPWO2013105429A1 publication Critical patent/JPWO2013105429A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6102735B2 publication Critical patent/JP6102735B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/02Physical, chemical or physicochemical properties
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/16Antifouling paints; Underwater paints
    • C09D5/1656Antifouling paints; Underwater paints characterised by the film-forming substance
    • C09D5/1662Synthetic film-forming substance
    • C09D5/1668Vinyl-type polymers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/30Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising vinyl (co)polymers; comprising acrylic (co)polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/04Coating
    • C08J7/0427Coating with only one layer of a composition containing a polymer binder
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/04Coating
    • C08J7/043Improving the adhesiveness of the coatings per se, e.g. forming primers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/04Coating
    • C08J7/046Forming abrasion-resistant coatings; Forming surface-hardening coatings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34Silicon-containing compounds
    • C08K3/36Silica
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/04Oxygen-containing compounds
    • C08K5/10Esters; Ether-esters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/16Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/29Compounds containing one or more carbon-to-nitrogen double bonds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L71/00Compositions of polyethers obtained by reactions forming an ether link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D201/00Coating compositions based on unspecified macromolecular compounds
    • C09D201/02Coating compositions based on unspecified macromolecular compounds characterised by the presence of specified groups, e.g. terminal or pendant functional groups
    • C09D201/04Coating compositions based on unspecified macromolecular compounds characterised by the presence of specified groups, e.g. terminal or pendant functional groups containing halogen atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D4/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on organic non-macromolecular compounds having at least one polymerisable carbon-to-carbon unsaturated bond ; Coating compositions, based on monomers of macromolecular compounds of groups C09D183/00 - C09D183/16
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/60Additives non-macromolecular
    • C09D7/61Additives non-macromolecular inorganic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/60Additives non-macromolecular
    • C09D7/63Additives non-macromolecular organic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/65Additives macromolecular
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • B05D5/08Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain an anti-friction or anti-adhesive surface
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2367/00Characterised by the use of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2367/02Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2400/00Characterised by the use of unspecified polymers
    • C08J2400/10Polymers characterised by the presence of specified groups, e.g. terminal or pendant functional groups
    • C08J2400/102Polymers characterised by the presence of specified groups, e.g. terminal or pendant functional groups containing halogen atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2400/00Characterised by the use of unspecified polymers
    • C08J2400/20Polymers characterized by their physical structure
    • C08J2400/202Dendritic macromolecules, e.g. dendrimers or hyperbranched polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2433/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
    • C08J2433/04Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers esters
    • C08J2433/14Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers esters of esters containing halogen, nitrogen, sulfur, or oxygen atoms in addition to the carboxy oxygen
    • C08J2433/16Homopolymers or copolymers of esters containing halogen atoms

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Coating Of Shaped Articles Made Of Macromolecular Substances (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Description

本発明は、耐指紋性に優れた表面層を有する成形材料、耐指紋性に優れた表面層を形成可能な塗料組成物および成形材料の製造方法に関する。
物の表面に人の指が触れることによって指紋(指紋とは、指先の皮膚にある汗腺の開口部が隆起した線(隆線)によりできる紋様、及び前記文様が物体の表面に付着した跡をいう)が付着し、それを容易に拭き取ることができないと、見た目が汚れたような不快な印象を与えるという問題がある。特に最近ではスマートフォン・タッチパネル、キーボード、テレビ・エアコンのリモコン等の様に、指で操作する電子機器が増加している。例えば、携帯電話の筐体を掴むことで指紋が付着し、指紋が目立って清潔感が損なわれるというような問題がある。
更に、画像表示機器の画像表示部、警告灯などの信号表示部、レンズ・鏡の表面等に指紋が付着すると、表示画像、表示信号、反射像における不鮮明感や、指紋が付着している箇所と付着していない箇所の反射率の違いなどによって視認性が低下するという問題がある。例えば、スマートフォン、テレビ、カーナビゲーション、パソコンの液晶画面、案内・警告・避難誘導のための信号表示灯、メガネ・サングラス・望遠鏡・カメラのレンズ、時計の文字盤の透明カバー、車のバックミラー・ルームミラー等である。これらの機器に一旦指紋が付着すると指紋によって対象物の視認性が低下する。
また近年、スマートフォン、テレビ、パソコンのモニターなどの各種ディスプレイでは画像のコントラストを高く見せるため、表面に光沢のある反射防止部材(アンチリフレクションフィルム)が用いられるが、このような光沢感のある材料は同時に指紋が視認されやすくなり、課題となっている。
このような問題に対して、物品表面への指紋が目立ちにくい、視認されにくい、または見えにくい、もしくは付着した指紋を容易に拭き取ることができる特性(前記物性を以降、耐指紋性と呼ぶ)を有する部材の特性として、特許文献1では「基材の一方の面上に、光の波長550nmでの屈折率が1.75未満である低屈折率層、または、光の波長550nmでの屈折率が1.75以上である高屈折率層、または、その両方、を少なくとも含む薄膜層を形成してなる光学薄膜フィルムであって、前記薄膜層の面上に、乾燥膜厚が20μmであるオレイン酸を塗布したときに、前記オレイン酸を塗布した前記光学薄膜フィルムと、前記オレイン酸を塗布していない前記光学薄膜フィルムと、のD65光源、5°入射、2°視野、正反射光におけるCIELAB(JIS Z 8729に準拠)の色差ΔE ab(={(ΔL+(Δa+(Δb1/2)が5以下であることを特徴とする光学薄膜フィルム」が提案されている。
また、指紋の拭き取りやすさを示す特性として、特許文献2には「光沢計を用いて、被塗物上に形成された被膜の75〜20度鏡面光沢度を測定し初期光沢度とする、初期光沢度測定工程、該被膜上に耐指紋評価液を付着させる、耐指紋評価液付着工程、該耐指紋評価液が付着した部分の該鏡面光沢度を測定する、拭き取り前光沢度測定工程、付着した耐指紋評価液を拭き取る、耐指紋評価液拭き取り工程、耐指紋評価液拭き取り後の該鏡面光沢度を測定する、拭き取り後光沢度測定工程、および得られた測定値を下記式で処理し、付着性評価率および拭き取り後評価率を求める、算出工程、
付着性評価率(%)=(拭き取り前光沢度)/(初期光沢度)×100
拭き取り後評価率(%)=(拭き取り後光沢度)/(初期光沢度)×100
を包含する、被膜の耐指紋性評価方法」が提案されている。
さらに耐指紋性を有する部材の物性として、特許文献3では「基材と、前記基材上に形成された光学機能層と、前記光学機能層上に形成され、表面の元素割合がケイ素元素(Si)と炭素元素(C)の比Si/Cが0.25〜1.0であり、かつフッ素元素(F)と炭素元素(C)の比であるF/Cが0.10〜1.0であり、かつ以下の特性を有する防汚層とを有することを特徴とする光学機能フィルム。
a.流動パラフィン接触角が65°以上であり、かつ流動パラフィン転落角が15°以下
b.黒マジック接触角が35°以上であり、かつ黒マジック転落角が15°以下
c.動摩擦係数が0.15未満」が提案されている。
また、耐指紋性を有する部材の元素構成として、特許文献4では「透明基材上の少なくとも一方の面にハードコート層を備え、且つ、ハードコート層が最表面に位置するハードコートフィルムであって、該ハードコート層がフッ素化合物および/またはケイ素系化合物を含んでなり、且つ、X線光電子分光分析装置で測定される前記ハードコート層表面のフッ素原子:酸素原子:炭素原子の存在率20atomic%以上50atomic%未満:20atomic%以上〜30atomic%未満:30atomic%以上〜60atomic%未満の範囲であり、且つ、ケイ素の存在率が0atomic%以上〜10atomic%未満の範囲内であり、且つ、表面接触角から算出される表面自由エネルギーが15mN/m以上20mN/m以下の範囲内であることを特徴とするハードコートフィルム」が提案されている。
さらに、耐指紋性を付与する材料構成として特許文献5には、「炭素数6〜22のアルキル基を有するビニルモノマー(a1)および芳香族系ビニルモノマー(a2)から選ばれる少なくとも一種のビニルモノマー(A)と、分子中に5〜13個のフッ素原子を有するビニルモノマー(B)を、(A):(B)=90〜99.9:0.1〜10の重量比で含有する重合成分を重合して得られる共重合体(I)からなることを特徴とする耐指紋性向上剤」が提案されている。
特開2009−122416号公報 特開2011−99744号公報 国際公開第2008/038714号パンフレット 特開2011−043606号公報 特開2010−24283号公報
特許文献1、特許文献2の技術について、本発明者らが様々な条件にて指紋の視認性を確認したところ、これらの特性を満たすだけでは指紋を目立たなくする、もしくは指紋を拭き取りやすい効果が不十分であった。
特許文献3の技術は、流動パラフィン接触角と転落角に着目しているが、本発明者らが様々な表面層について確認したところ、接触角、転落角と指紋の視認性、拭き取り性は必ずしも一致せず、特許文献3の範囲を満たしても、十分な耐指紋性が得られないことが分かった。
特許文献4、5の技術は、本発明者らが確認したところ、その効果は限定的で特に皮脂の多い指紋を付着した場合には、不十分であった。
本発明が解決しようとする課題は、光沢感、または透明性と実用上必要な耐擦傷性を維持しつつ耐指紋性、特に指紋拭き取り性に優れた成形材料、形成可能な塗料組成物、および成形材料の製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するために本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、以下の発明を完成させた。すなわち、本発明は以下の通りである。
[1]少なくとも一方の面に表面層を有する成形材料であって、
前記表面層のJIS Z8741:1997で規定する60°鏡面光沢度が60%以上で、JIS B0601:2001で規定する十点平均粗さRzと中心線平均粗さRaが下記の式(3)および(4)を満たし、
4nm<Rz≦25nm ・・・ 式(3)
Ra≦4nm ・・・ 式(4)
オレイン酸の後退接触角θrが60°以上であって、
下記1)から3)を含有する成形材料。
1)フルオロアルキル基、フルオロオキシアルキル基、フルオロアルケニル基、フルオロアルカンジイル基およびフルオロオキシアルカンジイル基からなる群より選ばれる少なくとも1つを含む部位と反応性部位を有するフッ素化合物A
2)バインダー成分
3)数平均粒子径5nm以上20nm以下の粒子d(I)および数平均粒子径200nm以上300nm以下の粒子d(II)からなる粒子成分であって、粒子d(II)を0.2質量%以上0.5質量%以下の範囲で含有する粒子成分。
[2]少なくとも一方の面に表面層を有する成形材料であって、
前記表面層のJIS Z8741:1997で規定する60°鏡面光沢度が60%以上であり、
前記表面層に下記の条件により模擬指紋付着および模擬指紋拭き取りを行ったとき、JIS Z8730:2009およびJIS Z8722:2009に従って求めた模擬指紋付着前の状態を基準とした模擬指紋拭き取り後の正反射光込みの色差ΔE ab(di:8°)Sb10W10(以降ΔESCI−2とする)および模擬指紋付着前の状態を基準とした模擬指紋拭き取り後の正反射光除去の色差ΔE ab(de:8°)Sb10W10(以降ΔESCE−2とする)が、下記の式(1)の範囲を満たす前記[1]に記載の成形材料。
((ΔESCI−2+(ΔESCE−21/2 ≦2.0
・・・ 式(1)
・模擬指紋付着の条件:オレイン酸70質量%と数平均粒子径2μmのシリカ粒子30質量%からなる分散物を、JIS B0601:2001で規定するRaが3μmで、JIS K6253:1997で規定するゴム硬度50のシリコーンゴムに1.0g/m付着させ、これを対象とする面に30KPaの圧力で付着させる。
・模擬指紋拭き取りの条件:前記方法で付着した模擬指紋を川本産業株式会社製、セルロース長繊維不織布ガーゼ“ハイゼ”ガーゼ NT−4にて30KPaの圧力、5cm/秒の速度で3回擦る。
[3]前記表面層のオレイン酸の後退接触角θが、50°以上である、前記[2]に記載の成形材料。
[4]前記表面層のオレイン酸の前進接触角θ、後退接触角θが下記の式(2)を満たす、前記[1]から[3]のいずれかに記載の成形材料。
(θa−θr)≦ 15° ・・・ 式(2)。
[5]前記表面層のX線光電子分光法(XPS)による光電子脱出角度15°での分析により得られた元素組成において、フッ素の割合が原子数比で50%以上である、前記[1]から[4]のいずれかに記載の成形材料。
]前記表面層が下記1)から3)を含有する、前記[1]から[5]のいずれかに記載の成形材料。
1)フルオロアルキル基、フルオロオキシアルキル基、フルオロアルケニル基、フルオロアルカンジイル基およびフルオロオキシアルカンジイル基からなる群より選ばれる少なくとも1つを含む部位と反応性部位を有するフッ素化合物A
2)炭素数8以上のアルキル基および/またはアルカンジイル基を含む部位と反応性部位とを有する化合物B
3)バインダー成
[7]前記表面層が下記1)から3)を含有する、前記[]に記載の成形材料。
1)フルオロアルキル基、フルオロオキシアルキル基、フルオロアルケニル基、フルオロアルカンジイル基およびフルオロオキシアルカンジイル基からなる群より選ばれる少なくとも1つを含む部位と一分子中に2以上5以下の反応性部位を有するフッ素化合物A(II)
2)分子中に10以上の反応性部位を持ち、数平均分子量1500以上3000以下の化合物であるバインダー原料C(I)および分子中に3以上6以下の反応性部位を持ち、数平均分子量500以上1500以下の化合物であるバインダー原料C(II)から形成されてなるバインダー成分
3)数平均粒子径5nm以上20nm以下の粒子d(I)および数平均粒子径200nm以上300nm以下の粒子d(II)からなる粒子成分であって、粒子d(II)を0.2質量%以上0.5質量%以下の範囲で含有する粒子成分。
[8]下記1)から4)を含有する、塗料組成物。
1)フルオロアルキル基、フルオロオキシアルキル基、フルオロアルケニル基、フルオロアルカンジイル基およびフルオロオキシアルカンジイル基からなる群より選ばれる少なくとも1つを含む部位と反応性部位を有するフッ素化合物A
2)炭素数8以上のアルキル基および/またはアルカンジイル基を含む部位と反応性部位とを有する化合物B
3)バインダー原料
4)数平均粒子径5nm以上20nm以下の粒子D(I)および数平均粒子径200nm以上300nm以下の粒子D(II)からなる粒子成分であって、粒子(II)を0.2質量%以上0.5質量%以下の範囲で含有する粒子成分。
[9]下記1)から3)を含有する、塗料組成物。
1)フルオロアルキル基、フルオロオキシアルキル基、フルオロアルケニル基、フルオロアルカンジイル基およびフルオロオキシアルカンジイル基からなる群より選ばれる少なくとも1つを含む部位と反応性部位を有するフッ素化合物A
2)バインダー原料
3)数平均粒子径5nm以上20nm以下の粒子D(I)および数平均粒子径200nm以上300nm以下の粒子D(II)からなる粒子成分であって、粒子(II)を0.2質量%以上0.5質量%以下の範囲で含有する粒子成分。
[10]下記1)から3)を含有する、前記[9]に記載の塗料組成物。
1)フルオロアルキル基、フルオロオキシアルキル基、フルオロアルケニル基、フルオロアルカンジイル基およびフルオロオキシアルカンジイル基からなる群より選ばれる少なくとも1つを含む部位と一分子中に2以上5以下の反応性部位を有するフッ素化合物A(II)
2)分子中に10以上の反応性部位を持ち、数平均分子量1500以上3000以下の化合物であるバインダー原料C(I)および分子中に3以上6以下の反応性部位を持ち、数平均分子量500以上1500以下の化合物であるバインダー原料C(II)からなるバインダー原料
3)数平均粒子径5nm以上20nm以下の粒子D(I)および数平均粒子径200nm以上300nm以下の粒子D(II)からなる粒子成分であって、粒子(II)を0.2質量%以上0.5質量%以下の範囲で含有する粒子成分。
[11]前記[8]から[10]のいずれかに記載の塗料組成物を表面に塗工する、成形材料の製造方法。
本発明によれば、光沢感および透明性と実用上必要な耐擦傷性を維持しつつ指紋が視認されにくく、かつ拭き取りやすい成形材料、前記効果を発現する表面層を形成可能な塗料組成物、および前記表面層の製造方法を得ることができる。
本発明を実施するための形態を説明する前に、従来技術の問題点について本発明者の視点で考察する。
まず、指紋の視認メカニズムに関して、特許文献1ではオレイン酸を塗布し、塗布前後の単入射光を正反射のみから色差を評価しているため、実際に人間が視認する状態を再現することができない点に問題があり、さらに特許文献2の技術は、光沢度の変化にて付着性、拭き取り性を評価しているが、光沢度による評価では付着による光散乱の影響のみを見ているため、付着による色味の変化を評価することができず、視認性との対応が不十分であったものと考えられる。
次に、視認性の評価に用いる模擬指紋液として、特許文献1ではオレイン酸を、特許文献2では高級脂肪酸やテルペン類を用いているが、実際の指紋を構成する液体は指の皮膚から供給される汗に含まれる水と有機塩(尿酸塩等)、皮脂(オレイン酸等)に加えて、生活環境に存在する塵や化粧品に含まれる粒子(砂塵、酸化チタン、酸化亜鉛、シリカ等)を含有したいわゆる分散物であり、特許文献1、2の方法では粒子の存在による光散乱の影響を評価できなかったものと考えられる。
次に指紋の付着メカニズムに関して、特許文献3の技術は、前述のように指紋付着性の流動パラフィンの接触角、転落角を用いており、前者は指紋付着、拭き取りのような液体成分の動的な挙動を見ることができないところに問題があり、後者は液滴の動的な挙動を示すパラメーターであり測定方法の原理から液滴の質量の影響を大きく受けるため、指紋のようなごく微量成分の動的な挙動を表すことができなかったものと考えられる。
次に表面層の構成元素に関して、特許文献4の技術は、ハードコート層表面のフッ素原子:酸素原子:炭素原子の存在率を規定しているが、皮脂成分の付着を防止し、さらに付着した成分が容易に離れやすくするには、撥油成分、すなわちフッ素成分が表層に選択的に存在することが重要と考えられるため、この特許文献4に規定の範囲では不十分であったと考えられる。
また、表面層を構成する材料に関して、特許文献5の技術は、長鎖アルキル基とフッ素化合物の共重合体を用いているため、表面へのフッ素化合物の均一な存在を妨げ、その結果、効果が不十分であったものと考えられる。
本発明者らは、光沢感もしくは透明感を有する成形材料に、実際の指紋の組成に近い模擬指紋を一定条件下で付着、次いで拭き取りを行い、付着前、拭き取り後の反射色を正反射光込みと正反射光除去の2つの方法で測定し、付着前を基準とした拭き取り後の色差が、特定の関係(後述の式(1))を満たすものが、光沢感と耐指紋性、とくに指紋拭き取り性が優れていることを見出した。これは、人間の目が指紋、もしくは指紋に起因する汚れを光沢感の変化と色味の変化により認識しているという点に着目し、光沢感の変化を正反射光込みの色差で、色味の変化を正反射除去の色差で評価し、これらの値を統合した特定の関係(後述の式(1))を満たす範囲では指紋を視認しにくくなることを見出したためである。
また、本発明者らは、指紋の液体成分が成形材料表面に付着するときの液体の挙動に着目し、液体成分が成形材料上でなす後退接触角に前述の好ましい範囲があることも見出した。これは、指紋成分が指と成形材料表面との間でどちらに付きやすいかは、指紋成分と指、もしくは成形材料表面のなす後退接触角に支配され、成形材料の表面層の後退接触角が特定の範囲を超える場合に指紋成分が付着しにくいことを見出したためである。
加えて、光沢感と耐指紋性、特に指紋拭き取り性を両立するには、成形材料が有する表面層の指紋成分の前進接触角と後退接触角の関係に好ましい範囲があることを見出した。これは、指紋拭き取り性が「指紋成分の拭き取る材料への転移しやすさ」と「表面層上での指紋成分の移動しやすさ」の2つの因子によって支配されることに着目し、前者が後退接触角、後者が前進接触角で表すことができ、これらを統合した特定の関係(後述の式(2))を満たせば、付着した指紋を容易に拭き取ることができることを見出したためである。
さらに、成形材料の表面層の最表面のフッ素の割合を前述の特定の範囲とすることにより、上記の物性が得られることを見出し、この構成を達成する方法として、特定のフッ素化合物(フッ素化合物A)と特定の化合物(化合物B)を共重合せず、混合した状態で塗工することが有効なことをも見出した。
また、本発明者らは、表面を特定の形態(後述の式(3)および式(4))を満たすものにすることで,耐指紋性、特に指紋拭き取り性をさらに良化できることを見出した。これは、指紋の拭き取り時に布巾と付着した皮脂が表面を滑らかに移動できることが指紋の拭き取り性に影響しており、接触面積の低減によりこれを実現できることを見出したためである。
加えて、指紋の拭き取り時に布巾により擦られることによって成形材料表面が変化することで指紋の拭き取り性が悪化するため、この変化への耐久性すなわち拭き取り耐久性を有することが重要であり、一分子中に特定の数の反応性部位を有するフッ素化合物A(II)を用いることが拭き取り耐久性の向上に有効であることを見出した。
本発明の成形材料は、少なくとも一方の面に表面層を有し、その表面層が特定の鏡面光沢度で、かつ模擬指紋を付着、次いで一定条件で拭き取りを行い、模擬指紋付着前の反射色を正反射光込みと正反射光除去の2つの方法で測定してこれを基準とし、模擬指紋の拭き取り後に得られた反射色を同様の方法で測定し、それより求めた色差から得られた計算値を特定の値以下にすることが好ましい。
ここで示す鏡面光沢度はJIS Z8741:1997に規定される60°鏡面光沢度の測定による値で、60%以上が好ましく、70%以上がより好ましく、80%以上が特に好ましい。鏡面光沢度が60%未満では光沢感が不十分と感じられる場合がある。
また、前記表面層のオレイン酸の後退接触角θが、60°以上であることが好ましく、65°以上がより好ましく、70°以上が特に好ましい。後退接触角の測定方法と意味については後述する。後退接触角は高い分には問題なく、一方で60°よりも低くなると指紋成分が徐々に付着しやすくなり、耐指紋性が低下する場合がある。
前記表面層に下記の条件により模擬指紋付着および模擬指紋拭き取りを行い、JIS Z8730:2009およびJIS Z8722:2009に従って求めた模擬指紋付着前の状態を基準とした模擬指紋拭き取り後の正反射光込みの色差ΔE ab(di:8°)Sb10W10(以降ΔESCI−2とする)と模擬指紋付着前の状態を基準とした模擬指紋拭き取り後の正反射光除去の色差ΔE ab(de:8°)Sb10W10(ΔESCE−2とする)は下記の式(1)を満たすこと、すなわち式(1)の左辺の値が2.0以下であることが好ましい。式(1)の左辺の値は0もしくは正の値であれば小さい分には問題なく、一方でこの値が2.0よりも大きくなると、指紋の拭き取り性が不十分で、結果として耐指紋性が低下する場合がある。かかる観点から、式(1)の左辺の値は1.7以下であることがより好ましく、1.5以下が特に好ましい。
((ΔESCI−2+(ΔESCE−21/2 ≦2.0
・・・ 式(1)
ここで、模擬指紋付着および模擬指紋拭き取りの条件は以下のとおりである。
・模擬指紋付着の条件:オレイン酸70質量%と数平均粒子径2μmのシリカ粒子30質量%からなる分散物を、JIS B0601:2001で規定するRaが3μmで、JIS K6253:1997で規定するゴム硬度50のシリコーンゴムに1.0g/m付着させ、これを対象とする面に30KPaの圧力で付着させる。なお、Raは±1μmの変動は許容でき、オレイン酸70質量%と数平均粒子径2μmのシリカ30質量%からなる分散物のシリコーンゴムの表面への付着量は±0.1g/mの変動は許容できる。具体的な模擬指紋付着の手順ついては後述する。
・模擬指紋拭き取りの条件:前記方法で付着した模擬指紋を不織布にて30KPaの圧力、5cm/秒の速度で3回擦る。
この時、前記表面層のオレイン酸の後退接触角θが、50°以上であることが好ましく、60°以上がより好ましく、70°以上が特に好ましい。後退接触角の測定方法と意味については後述する。後退接触角は高い分には問題なく、一方で50°よりも低くなると指紋成分が付着しやすくなり、前記の式(1)を満たすことが困難となり耐指紋性が低下する場合がある。
さらに、前記表面層のオレイン酸の前進接触角θ、後退接触角θが下記の式(2)を満たすこと、すなわち15°以下であることが好ましく、12°以下がより好ましく、10°以下が特に好ましい。式(2)の値は0もしくは正の値であれば小さい分には好ましく、一方でこの値が15°よりも大きくなると、指紋の拭き取り性が不十分なため、耐指紋性が低下する場合がある。
(θa−θr)≦ 15° ・・・ 式(2)。
ここで、前述の後退接触角と前進接触角について説明する。固体表面の液体の接触角は本来熱力学的な量であり、系が定まれば1つの値をとるはずである。しかし実際には液体が固体表面を動く場合には、進行方向の接触角と反対側(後退側)の接触角は同じ値をとらないことが多い。このときの進行方法の接触角を前進接触角、反対側の接触角を後退接触角と呼ぶ。
前進接触角、後退接触角の値には、いくつかの測定方法があるが、転落角法のように原理的に液滴質量の影響を受ける方法は、避けるべきである。ここでは、拡張−収縮法による測定を説明する。拡張−収縮法による前進接触角の値は、表面層上に液体(オレイン酸)を付与して液滴を拡張するとき、液滴の接触角を連続的に複数回測定し、接触角が一定になったところの平均値で表される。同様にして後退接触角の値は、表面層上に液体(オレイン酸)を付与して液体を徐々に吐出して液滴を拡張した後、その液滴を吸引し液滴が収縮する過程で、液滴の接触角を連続的に複数回測定し、接触角が一定になったところの平均値で表される。具体的に、例えば1〜50μLの間で液体を吐出−吸引(液滴を拡張収縮)させる場合において、前進接触角は液液吐出時の1μLから50μL、後退接触角は液滴吸引時の50μLから1μLまでの間、1μLの間隔で測定し、液体の拡張、もしくは収縮過程において液滴の接触角がほぼ一定になったところの値を求めることにより決定することができる。拡張収縮法における接触角の測定は、例えば、Drop Master (協和界面科学株式会社製)を用いて測定することができる。
また、前記表面層の元素組成として、前記表面層のX線光電子分光法(XPS)による光電子脱出角度15°の元素組成が、原子数比で50%以上のフッ素を含むことが好ましく、55%以上がより好ましく、60%以上が特に好ましい。
前記表面層の元素組成として、耐久性の観点からはフッ素の量が多い分には問題がないが、層を形成するための骨格を必要とするため、現実的に80%程度が上限となり、それ以上では前記表面層内の反応性部位が損なわれやすく、十分な硬度が得難くなる場合がある。
ここで、X線光電子分光法とは、サンプル表面にX線を照射し、生じる光電子のエネルギーを測定することで、サンプルの構成元素とその電子状態を分析する方法を指し、さらに光電子脱出角度を制御することで、ごく表面に近い部分の(〜10nm以下)の元素組成を知ることができるものである。本発明においては光電子脱出角度15°での分析により得られた元素組成において、50%よりもフッ素が少ない場合には、指紋付着性、指紋拭き取り性が低下する場合がある。フッ素以外の元素は特に限定されないが、化合物を構成する関係から、炭素、酸素、ケイ素、などが含まれることが好ましい。
さらに、前記表面層の表面の形態としては、前記表面層の原子間力顕微鏡で観測される表面の形態について、表面の接触面積を低減させる大きな凹凸構造と、付着指紋の視認性を低減させる微細な凹凸構造が共存することが好ましい。ここで大きな凹凸構造と微細な凹凸構造が共存するとは、大きな凹凸構造を有する領域と微細な凹凸構造を有する領域が混在している状態をいう。また、それぞれの領域は分離した領域を形成している必要はなく、大きな凹凸構造の表面上の一部、もしくは全面に微細な凹凸構造がさらに存在する状態であってもよい。具体的には、JIS B0601:2001で規定する十点平均粗さRzと中心線平均粗さRaが下記の式(3)および(4)を満たすことが好ましい。
4nm<Rz≦25nm ・・・ 式(3)
Ra≦4nm ・・・ 式(4)
すなわち、Rzについては4nm超25nm以下が好ましく、5nm以上20nm以下がさらに好ましく、Raについては4nm以下であることが好ましく2nm以下がさらに好ましい。また、Raについては0.30nm以上がより好ましく、0.35nm以上がさらに好ましい。
ここで、十点平均粗さRzとは表面における凹凸構造の凸部分の高さと凹部分の深さについて、それぞれ上位5つの値の平均を算出して和を取った値であり、測定範囲内に低頻度で存在する大きな凹凸構造を特徴付ける値である。一方で中心線平均粗さRaは面内における凹凸構造全てを平均的に捉える値である。従ってRaがRzを上回ることはない。またRaが4nmより大きくなる場合には成形材料の十分な透明性が得られない場合があり、Raが0.30nmより小さくなる場合は微細な凹凸構造を導入する効果が得られない場合がある。一方でRzが4nmより小さくとなる場合には表面の形態による接触面積低減の効果が得られない場合があり、Rzが25nmより大きくなる場合には前述の後退接触角の値が小さくなり、十分な耐指紋性が得られない場合がある。
さらに、前記表面層はフルオロアルキル基、フルオロオキシアルキル基、フルオロアルケニル基、フルオロアルカンジイル基およびフルオロオキシアルカンジイル基からなる群より選ばれる少なくとも1つを含む部位と反応性部位を有するフッ素化合物Aと、炭素数8以上のアルキル基および/またはアルカンジイル基を含む部位と反応性部位を有する化合物Bとバインダー成分とを含有することが好ましい。ここで、フッ素化合物Aと化合物Bとバインダー成分とを含有するとは、それぞれが、未反応状態で混合されている場合だけではなく、例えば、フッ素化合物Aの反応性部位と化合物Bおよび/またはバインダー成分のうち該反応性部位の一部または全部が反応可能な部位で化学結合を形成している場合も含むものとする(以下、本発明の成形材料および塗料組成物について、同様とする)。また、前記フッ素化合物Aと前記化合物Bと前記バインダー成分が前記表面層の主成分であることがより好ましい。本明細書で主成分とは、特に断らない限り、全成分のうち50質量%以上を占める成分であることを指す。この場合はフッ素化合物Aと化合物Bとバインダー成分の合計が50質量%以上であることを指す。前記フッ素化合物Aと化合物Bとバインダー成分のそれぞれの詳細および好ましい含有比率等については後述するが、フッ素化合物Aは表面エネルギーを低下させることにより、指紋を構成する液体の接触角を上昇させて付着量を低減させるものであり、化合物Bはフッ素化合物Aを表面に高密度に存在させるための助剤として作用し、バインダー成分はこれらの成分を表面層内に固定化、さらに基材と結着させ、実用上必要な耐擦傷性を付与する役目を有する。
また、前記表面層はフルオロアルキル基、フルオロオキシアルキル基、フルオロアルケニル基、フルオロアルカンジイル基およびフルオロオキシアルカンジイル基からなる群より選ばれる少なくとも1つを含む部位と反応性部位を有するフッ素化合物Aと、バインダー成分、および数平均粒子径5nm以上20nm以下の粒子d(I)および数平均粒子径200nm以上300nm以下の粒子d(II)を含有することが好ましく、このうち特にフッ素化合物Aとして、フルオロアルキル基、フルオロオキシアルキル基、フルオロアルケニル基、フルオロアルカンジイル基およびフルオロオキシアルカンジイル基からなる群より選ばれる少なくとも1つを含む部位と1分子中に反応性部位2以上5以下を有するフッ素化合物A(II)と、バインダー成分として、分子中に10以上の反応性部位を持ち、数平均分子量1500以上3000以下の化合物であるバインダー原料C(I)および分子中に3以上6以下の反応性部位を持ち、数平均分子量500以上1500以下の化合物であるバインダー原料C(II)から形成されてなるバインダー成分と、粒子として、数平均粒子径5nm以上20nm以下の粒子d(I)および数平均粒子径200nm以上300nm以下の粒子d(II)とを含有する表面層であることがより好ましい。
前記フッ素化合物Aおよびフッ素化合A(II)、バインダー原料C(I)およびバインダー原料C(II)、粒子d(I)および粒子d(II)の詳細および好ましい含有比率等については後述するが、それぞれの機能は以下の通りである。フッ素化合物A(II)はフッ素化合物Aのうち、反応性部位を2以上5以下に特定した化合物であり、フッ素化合物Aの中でもかかる特定の化合物を選択して用いることにより、特に、拭き取り時に布巾により擦られることによる成形材料表面の変化への耐久性である拭き取り耐久性をさらに向上させることが可能となる。また、バインダー原料C(I)から形成されてなるバインダー成分は、特に硬度の向上に寄与し、バインダー原料C(II)から形成されてなるバインダー成分は、特に、前記フッ素化合物Aの固定化に寄与する。そして、粒子d(I)および粒子d(II)を含有することにより表面に前述の式(3)、式(4)で表される特定の表面の形態が形成される。
また本発明の塗料組成物はフルオロアルキル基、フルオロオキシアルキル基、フルオロアルケニル基、フルオロアルカンジイル基およびフルオロオキシアルカンジイル基からなる群より選ばれる少なくとも1つを含む部位と反応性部位を有するフッ素化合物Aと、炭素数8以上のアルキル基および/またはアルカンジイル基を含む部位と反応性部位を有する化合物Bと、バインダー原料とを含有することが好ましい。また、フッ素化合物Aと化合物Bは塗料組成物の状態では、フッ素化合物Aと化合物Bが共重合体などの形で結合していないことが好ましい。
また本発明の塗料組成物はフルオロアルキル基、フルオロオキシアルキル基、フルオロアルケニル基、フルオロアルカンジイル基およびフルオロオキシアルカンジイル基からなる群より選ばれる少なくとも1つを含む部位と反応性部位を有するフッ素化合物Aと、バインダー原料および数平均粒子径5nm以上20nm以下の粒子D(I)および数平均粒子径200nm以上300nm以下の粒子D(II)を含有することが好ましく、このうち特にフッ素化合物Aとして、フルオロアルキル基、フルオロオキシアルキル基、フルオロアルケニル基、フルオロアルカンジイル基およびフルオロオキシアルカンジイル基からなる群より選ばれる少なくとも1つを含む部位と1分子中に反応性部位2以上5以下を有するフッ素化合物A(II)と、バインダー原料として、分子中に10以上の反応性部位を持ち、数平均分子量1500以上3000以下の化合物であるバインダー原料C(I)および分子中に3以上6以下の反応性部位を持ち、数平均分子量500以上1500以下の化合物であるバインダー原料C(II)と、粒子として、数平均粒子径5nm以上20nm以下の粒子D(I)および数平均粒子径200nm以上300nm以下の粒子D(II)とを含有することがより好ましい。それぞれの成分の機能は、成形材料に関して述べたとおりである(この場合d(I)をD(I)に、d(II)をD(II)に読み替えるものとする)。
前記フッ素化合物Aおよびフッ素化合物A(II)、バインダー原料C(I)およびバインダー原料C(II)、粒子D(I)および粒子D(II)の詳細およびそれぞれの好ましい比率については後述する。
[成形材料、および表面層]
本発明の成形材料は本発明の特性、およびまたは材料を含む表面層を有していれば平面状(フィルム、シート、プレート)、3次元形状(成形体)のいずれであってもよい。ここで、本発明における表面層とは、前記成形材料の表面から厚み方向(平面状の場合)または内部方向(3次元形状の場合)に向かい、厚み方向または内部方向に隣接する部位と元素組成、含有物(粒子等)の形状、物理特性が不連続な境界面を有することにより区別でき、有限の厚さを有する部位を指す。より具体的には、前記成形材料を表面から厚み方向に各種組成/元素分析装置(IR、XPS,XRF、EDAX、SIMS等)、電子顕微鏡(透過型、走査型)または光学顕微鏡にて断面観察した際、前記不連続な境界面により区別される。
前記表面層は耐指紋性に加えて、反射防止、ハードコート、帯電防止、防汚性、導電性、熱線反射、近赤外線吸収、電磁波遮蔽、易接着等の他の機能を有してもよい。
前記表面層の厚みは特に限定はないが、1nm以上100μm以下が好ましく、5nm以上50μm以下がより好ましく、前述した他の機能に応じてその厚みを選択することができる。
[塗料組成物]
本発明の塗料組成物は、塗工、乾燥、および硬化からなる一般的な塗工プロセスや、蒸着等のプロセスにより前記「表面層」を成形材料表面に形成可能な、常温にて液状の組成物を指し、フッ素化合物A、化合物B、バインダー原料C、粒子Dを含んでいることが好ましく、このほかに溶媒や、光重合開始剤、硬化剤、触媒などの各種添加剤を含んでもよい。フッ素化合物A、化合物B、バインダー原料C、粒子Dの詳細については後述する。
[フッ素化合物A]
フッ素化合物Aは、フルオロアルキル基、フルオロオキシアルキル基、フルオロアルケニル基、フルオロアルカンジイル基およびフルオロオキシアルカンジイル基からなる群より選ばれる少なくとも1つを含む部位と反応性部位を有する化合物を指す。
ここで、フルオロアルキル基、フルオロオキシアルキル基、フルオロアルケニル基、フルオロアルカンジイル基、フルオロオキシアルカンジイル基とはアルキル基、オキシアルキル基、アルケニル基、アルカンジイル基、オキシアルカンジイル基が持つ水素の一部、あるいは全てがフッ素に置き換わった置換基であり、いずれも主にフッ素原子と炭素原子から構成される置換基であり、構造中に分岐があってもよく、これらの部位を有する構造が複数連結したダイマー、トリマー、オリゴマー、ポリマー構造を形成していてもよい。
また、反応性部位とは、熱または光などの外部エネルギーにより他の成分と反応する部位を指す。このような反応性部位として、反応性の観点からアルコキシシリル基及びアルコキシシリル基が加水分解されたシラノール基や、カルボキシル基、水酸基、エポキシ基、ビニル基、アリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基などが挙げられる。なかでも、反応性、ハンドリング性の観点から、ビニル基、アリル基、アルコキシシリル基、シリルエーテル基あるいはシラノール基や、エポキシ基、アクリロイル(メタクリロイル)基が好ましく、ビニル基、アリル基、アクリロイル(メタクリロイル)基がより好ましく、アクリロイル(メタクリロイル)基が特に好ましい。また表面エネルギー低減の効果と、拭き取り時に布巾により擦られることによる成形材料表面の変化への耐久性である拭き取り耐久性とを両立させるには、特に前記の反応性部位を2以上5以下有するフッ素化合物A(II)を適用することが特に好ましい。指紋拭き取り時の前記表面層の耐久性の観点から、フッ素化合物Aが反応性部位を多く有することが望ましいが、一方で反応性部位が分子中に6以上となると表面エネルギーを低下させる効果が十分に得られない場合がある。
フッ素化合物Aの一例は次の化学式(1)で表される化合物である。
f1−R−D ・・・ 化学式(1)
(Rf1はフルオロアルキル基、フルオロオキシアルキル基、フルオロアルケニル基、フルオロアルカンジイル基、フルオロオキシアルカンジイル基を含む部位を、Rはアルカンジイル基、アルカントリイル基、およびそれらから導出されるエステル構造、ウレタン構造、エーテル構造、トリアジン構造を、Dは反応性部位を示す。)。
化学式(1)の化合物の例としては2,2,2−トリフルオロエチルアクリレート、2,2,3,3,3−ペンタフロオロプロピルアクリレート、2−パーフルオロブチルエチルアクリレート、3−パーフルオロブチル−2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−パーフルオロヘキシルエチルアクリレート、3−パーフルオロヘキシル−2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−パーフルオロオクチルエチルアクリレート、3−パーフルオロオクチル−2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−パーフルオロデシルエチルアクリレート、2−パーフルオロ−3−メチルブチルエチルアクリレート、3−パーフルオロ−3−メトキシブチル−2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−パーフルオロ−5−メチルヘキシルエチルアクリレート、3−パーフルオロ−5−メチルヘキシル−2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−パーフルオロ−7−メチルオクチル−2−ヒドロキシプロピルアクリレート、テトラフルオロプロピルアクリレート、オクタフルオロペンチルアクリレート、ドデカフルオロヘプチルアクリレート、ヘキサデカフルオロノニルアクリレート、ヘキサフルオロブチルアクリレート、2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピルメタクリレート、2−パーフルオロブチルエチルメタクリレート、3−パーフルオロブチル−2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−パーフルオロオクチルエチルメタクリレート、3−パーフルオロオクチル−2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−パーフルオロデシルエチルメタクリレート、2−パーフルオロ−3−メチルブチルエチルメタクリレート、3−パーフルオロ−3−メチルブチル−2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−パーフルオロ−5−メチルヘキシルエチルメタクリレート、3−パーフルオロ−5−メチルヘキシル−2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−パーフルオロ−7−メチルオクチルエチルメタクリレート、3−パーフルオロ−6−メチルオクチルメタクリレート、テトラフルオロプロピルメタクリレート、オクタフルオロペンチルメタクリレート、オクタフルオロペンチルメタクリレート、ドデカフルオロヘプチルメタクリレート、ヘキサデカフルオロノニルメタクリレート、1−トリフルオロメチルトリフルオロエチルメタクリレート、ヘキサフルオロブチルメタクリレート、トリアクリロイル−ヘプタデカフルオロノネニル−ペンタエリスリトールなどが挙げられる。
また、フッ素化合物Aには好ましい材料があり、一つは前記化学式(1)にて、Rf1部として複数のフルオロアルキル基を、Dの部分で複数のアクリロイル(メタクリロイル)基を有し、Rの部分が多分岐構造になった、いわゆる含フッ素デンドリマーであり、もう一つは、前記化学式(1)にて、Rf1部としてのフルオロオキシアルキル基とフルオロオキシアルカンジイル基からなるフルオロポリエーテル部位を、Rの部分でアルカンジイル基を、Dの部分でアクリロイル(メタクリロイル)基を有する、いわゆるフルオロポリエーテル部位を有する材料である。
ここで、含フッ素デンドリマーとは、フルオロアルキル基、フルオロオキシアルキル等の基、フルオロアルケニル基、フルオロアルカンジイル基、フルオロオキシアルカンジイル基を含むデンドリマーを指す。デンドリマーとは、例えば、Hawker,et.al.J.Chem.Soc.,Chem. Commun.1990,(15),1010−1013.、D.A.Tomalia,et.al.Angew.Chem.Int.Ed.Engl.,29,138−175(1990).、J.M.J.Frechet,Science,263,1710.(1994)、柿本雅明;化学,50巻,608頁(1995)等に記載されている規則的な樹枝状分岐を有する分岐高分子の総称であり、このような分子は、分子の中心から規則的な分岐をした高分子構造を有するため、例えばD.A.Tomalia,et.al.Angew.Chem.Int. Ed.Engl.,29,138−175 (1990).に解説されているように、高分子量化するにつれて生じる分岐末端の極度の立体的込み合いにより球状の分子形態をとるようになる。
含フッ素デンドリマーの重量平均分子量(以下Mwと略記)は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算で好ましくは1000〜200000、さらに好ましくは2000〜100000、最も好ましくは5000〜60000である。
また、前記フルオロポリエーテル部位とは、フルオロアルキル基、オキシフルオロアルキル基、オキシフルオロアルカンジイル基などからなる部位で、化学式(2)、(3)に代表される構造である。
CFn1(3-n1)−(CFn2(2-n2)kO−(CFn3(2-n3)mO−
・・・ 化学式(2)
−(CFn4(2-n4)pO−(CFn5(2-n5)sO− ・・・ 化学式(3)
ここで、n1は1〜3の整数、n2〜n5は1または2の整数、k、m、p、sは0以上の整数でかつp+sは1以上である。好ましくはn1は2以上、n2〜n5は1または2の整数であり、より好ましくはn1は3、n2とn4は2、n3とn5は1または2の整数である。
このフルオロポリエーテル部位の鎖長には好ましい範囲があり、炭素数が4以上12以下が好ましく、4以上10以下がより好ましく、6以上8以下が特に好ましい。炭素数が、3以下では表面エネルギーが十分に低下しないため撥油性が低下する場合があり、13以上では溶媒への溶解性が低下するため、塗膜の品位が低下する場合がある。
なお、フッ素化合物Aは1分子あたり複数のフルオロポリエーテル部位を有していてもよい。
上記フッ素化合物Aの市販されている例としては、RS−75(DIC株式会社)、オプツールDSX,オプツールDAC(ダイキン工業株式会社)、C10GACRY、C8HGOL(油脂製品株式会社)などを挙げることができ、これらの製品を利用することができる。
[化合物B]
化合物Bは、炭素数8以上のアルキル基および/またはアルカンジイル基を含む部位と反応性部位を有する化合物を指す。また、反応性部位はフッ素化合物Aの項で述べたとおりである。
化合物Bの一例は次の化学式(4)で表される化合物である。
10−R11−D12 ・・・ 化学式(4)
(R10は炭素数8以上のアルキル基および/またはアルカンジイル基を含む部位を、R11はアルカンジイル基、アルカントリイル基、およびそれらから導出されるエステル構造、ウレタン構造、エーテル構造、トリアジン構造を、D12は反応性部位を示す。)。
化学式(4)で示される化合物Bは、具体的には(メタ)アクリレートモノマー、オリゴマー、アルコキシシラン、アルコキシシラン加水分解物、アルコキシシランオリゴマー等が好ましく、アクリレートモノマーがより好ましい。
アクリレートモノマーの例としては、1分子中に1個以上の(メタ)アクリロイルオキシ基を有するアクリレートを指し、具体的な例としては、イソボニル(メタ)アクリレート、(イソ)ステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、(イソ)デシル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、2−メチル−1,8オクタンジオールジ(メタ)アクリレート、テトラデシル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、1,10デカンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ジメチロールシクロデカンジ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらの単量体は、1種または2種以上を混合して使用することができる。
なお、「(メタ)アクリレート」は、アクリレートとメタクリレートを「(メタ)アクリロイルオキシ基」は、アクリロイルオキシ基とメタクリロイルオキシ基を総称して、表すものとする。(上記以外に化合物中に「(メタ)アクリ・・・」が含まれる場合も同様である)。
また、市販されている(メタ)アクリレートモノマーとしては新中村化学株式会社;(商品名“NKエステル”シリーズなど)、東亞合成株式会社;(“アロニックス”(登録商標)シリーズなど)、共栄社化学株式会社;(商品名“ライトアクリレート”、“ライトエステル”シリーズなどなどを挙げることができ、これらの製品を利用することができる。
[バインダー成分、バインダー原料]
バインダー原料は前記塗料組成物中に含まれる化合物であり、前記塗料組成物を塗工、乾燥、硬化処理により形成された前記表面層に存在するバインダー成分の原料である。つまり、本発明の塗料組成物中に含まれるバインダー原料が、熱や電離放射線などにより硬化して、表面層に含まれるものを、バインダー成分という。なお、一部のバインダー原料については、表面層中でも塗料組成物中と同様の状態で存在する場合もあり(未反応のまま存在する場合もあり)、その場合でも表面層中のものはバインダー成分という。
前記塗料組成物中のバインダー原料は特に限定するものではないが、製造性の観点より、熱および/または活性エネルギー線などにより、硬化可能なバインダー原料であることが好ましい。塗料組成物中のバインダー原料は、一種類であってもよいし、二種類以上を混合して用いてもよい。
また、本発明においてフッ素化合物A、化合物Bを表面層中に保持する観点より、分子中にアルコキシ基、シラノール基、反応性二重結合、および開環反応可能な官能基を有しているモノマー、オリゴマーがバインダー原料であることが好ましい。さらにUV線により硬化する場合は、酸素阻害を防ぐことができることから酸素濃度ができるだけ低い方が好ましく、嫌気性雰囲気下で硬化する方がより好ましい。酸素濃度を下げることにより最表面の硬化状態が向上し、耐薬品耐性が良化する場合がある。
また、より好ましいバインダー原料として、分子中に10以上の反応性部位を持ち、数平均分子量1500以上3000以下の化合物であるバインダー原料C(I)および分子中に3以上6以下の反応性部位を持ち、数平均分子量500以上1500以下の化合物であるバインダー原料C(II)が挙げられ、これらの何れかまたは両方を原料としてバインダー成分を形成することが好ましい。
バインダー原料C(I)を加えて、バインダー成分を形成すると、これにより得られる成形材料の表面層の硬度を向上する効果がある。バインダー原料C(I)の分子量および反応性部位は十分に大きいことが好ましいが、一方で分子量が多すぎる場合には、溶解性が低下し、フッ素化合物Aや粒子Dなどの構成成分を分散させることができず、成形材料表面の透明性や平滑性が損なわれる場合がある。従ってバインダー原料C(I)は分子中に10以上の反応性部位を持ち、分子量1500以上3000以下の化合物であることが好ましい。
バインダー原料C(II)を加えて、バインダー成分を形成すると、これにより得られる成形材料の表面層では前記フッ素化合物Aの分散が良好となる効果があることから好ましい
さらに、バインダー成分は前記のバインダー原料C(I)に加えてバインダー原料C(II)を含有する混合系から形成されてなるものであることが特に好ましい。バインダー原料C(II)には前述の通り表面層にフッ素化合物Aの分散を良好とする効果があることから好ましい。バインダー原料C(II)は、前記フッ素材料と近い反応性部位数を有し、分子量はより少ないことが好ましいが、成形材料の硬度を維持できる分子量および架橋数から一分子中に3つ以上の反応性部位有し、かつ分子量が500以上の化合物であることが好ましい。一方分子量が1500より大きい、あるいは反応部位数が7より多い場合には、流動性が損なわれ、フッ素化合物Aを前記表面層に分散させることができず、表面エネルギーを低下させる効果が十分に得られない場合がある。
このような塗料組成物中のバインダー原料は、具体的には多官能アクリレートモノマー、オリゴマー、アルコキシシラン、アルコキシシラン加水分解物、アルコキシシランオリゴマー等が好ましく、多官能アクリレートモノマー、オリゴマーがより好ましい。
多官能アクリレートモノマーの例としては、1分子中に3個以上の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する多官能アクリレートおよびその変性ポリマー、具体的な例としては、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレートヘキサンメチレンジイソシアネートウレタンポリマーなどを用いることができる。これらの単量体は、1種または2種以上を混合して使用することができる。
また、市販されている多官能アクリル系組成物としては三菱レイヨン株式会社;(商品名“ダイヤビーム”(登録商標)シリーズなど)、長瀬産業株式会社;(商品名“デナコール”(登録商標)シリーズなど)、新中村化学株式会社;(商品名“NKエステル”シリーズなど)、DIC株式会社;(商品名“UNIDIC”(登録商標)など)、東亞合成株式会社;(“アロニックス”(登録商標)シリーズなど)、日油株式会社;(“ブレンマー”(登録商標)シリーズなど)、日本化薬株式会社;(商品名“KAYARAD”(登録商標)シリーズなど)、共栄社化学株式会社;(商品名“ライトエステル”シリーズなど)などを挙げることができ、これらの製品を利用することができる。
[粒子成分、粒子D、粒子d]
本発明の成形材料が有する層、および塗料組成物は粒子成分を含むことが好ましい。ここで、粒子とは無機粒子、有機粒子のいずれでもよいが、耐久性の観点から無機粒子が好ましい。
ここで、「無機粒子」とは表面処理を施したものも含む。この表面処理とは、粒子表面に化合物を化学結合(共有結合、水素結合、イオン結合、ファンデルワールス結合、疎水結合等を含む)や吸着(物理吸着、化学吸着を含む)によって導入することを指し、表面処理により導入された化合物が有機化合物であっても、下地となる粒子が無機粒子であれば無機粒子であるものとする。
含まれる無機粒子の種類としては1種類以上20種類以下が好ましい。無機粒子の種類は1種類以上10種類以下がさらに好ましく、2種類以上4種類以下が特に好ましい。ここで無機粒子の種類とは、無機粒子を構成する元素の種類によって決まり、何らかの表面処理を行う場合には、表面処理される前の粒子を構成する元素の種類によって決まるものとする。例えば、酸化チタン(TiO)と酸化チタンの酸素の一部をアニオンである窒素で置換した窒素ドープ酸化チタン(TiO2−x)とでは、無機粒子を構成する元素が異なるために、異なる種類の無機粒子であるとする。また、同一の元素、例えばZn、Oのみからなる粒子(ZnO)であれば、その数平均粒子径が異なる粒子が複数存在しても、またZnとOとの組成比が異なっていても、これらは同一種類の粒子である。また酸化数の異なるZn粒子が複数存在しても、粒子を構成する元素が同一である限りは(この例ではZn以外の元素が全て同一である限りは)、これらは同一種類の粒子であるとする。
また、本発明の塗料組成物中に含まれる粒子は、塗工、乾燥、硬化処理もしくは蒸着等の処理において、熱や電離放射線などによりその表面状態が変化した形で、前記表面層に含まれる場合もある。そこで本発明の塗料組成物中に存在する粒子成分を粒子D(I)またはD(II)、前記塗料組成物を塗工、乾燥、硬化処理もしくは蒸着等の処理により形成された前記表面層に存在する粒子成分を粒子d(I)またはd(II)と記す。なお、表面層に存在する粒子d(I)またはd(II)の一部の粒子については、表面層中でも塗料組成物中と同様の状態で存在する場合もあり(未反応のまま存在する場合もあり)、その場合でも表面層中のものは粒子dと表記する。
無機粒子は特に限定されないが、金属や半金属の酸化物、窒化物、ホウ素化物、塩化物、炭酸塩、硫酸塩であることが好ましく、2種類の金属、半金属を含む複合酸化物や、格子間に異元素が導入されたり、格子点が異種元素で置換されたり、格子欠陥が導入されていてもよい。
無機粒子はSi、Al、Ca、Zn、Ga、Mg、Zr、Ti、In、Sb、Sn、BaおよびCeよりなる群から選ばれる少なくとも一つの金属や半金属が酸化された酸化物粒子であることがさらに好ましい。
具体的にはシリカ(SiO)、酸化アルミニウム(Al)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化ジルコニウム(ZrO)、酸化チタン(TiO)、酸化インジウム(In)、酸化スズ(SnO)、酸化アンチモン(Sb)およびインジウムスズ酸化物(In・SnO)からなる群より選ばれる少なくとも一つの金属酸化物や半金属酸化物であることが好ましい。特に好ましくはシリカ(SiO)である。
さらに、無機粒子の形態は特に限定するものではないが、シリカが数珠状に連結(複数のシリカが連鎖状につながった形状)した長鎖の構造を有するもの、または、連結したシリカが分岐したものや屈曲したものが好ましい。以降これらを数珠状に連結したおよび/または分岐したシリカと呼ぶ。
前記数珠状に連結したおよび/または分岐したシリカは、シリカの一次粒子を2価以上の金属イオンを介在させ粒子−粒子間を結合させたもので、3個以上、好ましくは5個以上、更に好ましくは7個以上連結したものをいう。前記数珠状に連結したおよび/または分岐したシリカの連結、分岐、屈曲状態は走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて確認することができる。この数珠状に連結したおよび/または分岐したシリカの市販品としては日産化学工業株式会社製の、PS−S、PS−M(水分散体)、IPA−ST(IPA分散体)、MEK−ST(MEK分散体)、扶桑化学工業株式会社製のPL−1−IPA(IPA分散体)、PL−1−MEK(MEK分散体)などを挙げることができ、これらの製品を利用することができる。
本発明の特に好ましい表面の形態を得るためには、前述の連鎖状シリカがバインダー原料の良溶媒中で安定に分散するのに必要な表面処理がなされていることが特に好ましい。例えば、バインダー原料としてアクリル系モノマー、オリゴマーを使用する場合には、表面処理としては炭素数1〜5以内のアルキル基、アルケニル基、ビニル基、(メタ)アクリル基などが必要最低限、表面に導入されていることが好ましい。
さらに本発明の成形材料は2種類の粒子d(I)および粒子d(II)を含むことが好ましく、同様に塗料組成物は2種類の粒子D(I)および粒子D(II)を含むことが好ましい。粒子d(I)または粒子D(I)および粒子d(II)または粒子D(II)についてはそれぞれ特に好ましい数平均粒子径が存在する。粒子d(I)または粒子D(I)は前記耐指紋性に寄与する成分であり、指紋の付着物を表面に細かく分散させることにより、指紋を目立ちにくくする効果を与える。粒子d(I)または粒子D(I)の数平均粒子径は5nm以上20nm以下であることが好ましく、5nmより小さい場合には前述の、指紋を目立ちにくくする効果が十分に得られない場合があり、20nmより大きい場合には成形材料の透明感が損なわれる場合がある。
一方、粒子d(II)または粒子D(II)は前記指紋拭き取り性に寄与する成分であり、拭き取り時の表面摩擦抵抗を低減させることで、前記表面層の劣化を防ぎ、拭き取り性を向上させる効果がある。粒子d(II)または粒子D(II)の数平均粒子径は200nm以上300nm以下であることが好ましく、200nmより小さい場合には前述の摩擦低減効果が十分に得られない場合があり、300nmより大きい場合にはそれにより形成される凹凸構造がきっかけとなり、前述の後退接触角の値が小さくなる場合がある。
ここで無機粒子の数平均粒子径は、JIS Z8819−2:2001に記載の個数基準算術平均長さ径を意味し、成形材料における粒子d、塗料組成物における粒子Dのいずれにおいても走査型電子顕微鏡(SEM)、透過型電子顕微鏡等を用いて一次粒子を観察し、各一次粒子の外接円の直径を等価粒子径とし、その個数基準平均値から求めた値を指す。成形材料の場合には、表面、または断面を観察することにより数平均粒子径を求めることが可能であり、また、塗料組成物の場合には、溶媒で希釈した塗料組成物を滴下、乾燥することによりサンプルを調製して観察することが可能である。
[溶媒]
本発明の塗料組成物は溶媒を含んでもよい。溶媒の種類としては1種類以上20種類以下が好ましく、より好ましくは1種類以上10種類以下、さらに好ましくは1種類以上6種類以下である。ここで「溶媒」とは、塗工後の乾燥工程にてほぼ全量を蒸発させることが可能な、常温、常圧で液体である物質を指す。
ここで、溶媒の種類とは溶媒を構成する分子構造によって決まる。すなわち、同一の元素組成で、かつ官能基の種類と数が同一であっても結合関係が異なるもの(構造異性体)、前記構造異性体ではないが、3次元空間内ではどのような配座をとらせてもぴったりとは重ならないもの(立体異性体)は、種類の異なる溶媒として取り扱う。例えば、2−プロパノールと、n−プロパノールは異なる溶媒として取り扱う。
[その他の添加剤]
本発明の塗料組成物としては、更に光重合開始剤、熱重合開始剤や硬化剤や触媒を含むことが好ましい。
光重合開始剤、熱重合開始剤や硬化剤や触媒はバインダー原料間、さらに、バインダー原料とフッ素化合物A、化合物B間の反応を促進するために用いられる。光重合開始剤、熱重合開始剤や硬化剤や触媒としては、塗料組成物をラジカル反応等による重合および/またはシラノール縮合および/または架橋反応を開始あるいは促進できるものが好ましい。
光重合開始剤、熱重合開始剤や硬化剤や触媒は、種々のものを使用できる。また、複数の開始剤を同時に用いてもよいし、単独で用いてもよい。さらに、酸性触媒や、熱重合開始剤や光重合開始剤を併用してもよい。酸性触媒の例としては、塩酸水溶液、蟻酸、酢酸などが挙げられる。
熱重合開始剤の例としては、過酸化物、アゾ化合物が挙げられる。また、光重合開始剤の例としては、アルキルフェノン系化合物、含硫黄系化合物、アシルホスフィンオキシド系化合物、アミン系化合物などが挙げられるが、硬化性の点から、アルキルフェノン系化合物が好ましく、具体例としては、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−フェニル)−1−ブタン、2−(ジメチルアミノ)−2−[(4−メチルフェニル)メチル]−1−(4−フェニル)−1−ブタン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−1−ブタン、2−(ジメチルアミノ)−2−[(4−メチルフェニル)メチル]−1−[4−(4−モルフォリニル)フェニル]−1−ブタン、1−シクロヒキシル−フェニルケトン、2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−[4−(2−エトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、などが挙げられる。
なお、光重合開始剤、熱重合開始剤や硬化剤や触媒の含有割合は、塗料組成物中のバインダー原料の合計100質量部に対して0.001質量部から30質量部が好ましく、より好ましくは0.05質量部から20質量部であり更に好ましくは0.1質量部から10質量部である。
本発明の塗料組成物には更に、界面活性剤、増粘剤、レベリング剤などの添加剤を必要に応じて適宜含有させてもよい。
[塗料組成物中の各成分の含有量]
本発明の塗料組成物は、フッ素化合物A、化合物B、バインダー原料Cおよび粒子Dを含むが、塗料組成物中のそれぞれの質量関係について説明する。なお、ここでバインダー原料Cは、バインダー原料C(I)とバインダー原料C(II)の合計を、粒子Dは、粒子D(I)と粒子D(II)の合計を示すものとする。
本発明の塗料組成物100質量%において、フッ素化合物Aが0.025質量%以上7質量%以下、化合物Bを含有させる場合には0.2質量%以上55質量%以下、バインダー原料Cが0.8質量%以上66質量%以下、粒子Dを含有させる場合には0.1%以上35%以下、溶媒が30質量%以上95質量%以下、開始剤、硬化剤、触媒のその他の成分が0.025質量%以上7質量%以下が好ましく例示される。より好ましくは、フッ素化合物Aが0.05質量%以上6質量%以下、化合物Bが0.4質量%以上36質量%以下、バインダー原料Cが3.2質量%以上56質量%以下、溶媒が40質量%以上90質量%以下、光重合開始剤、熱重合開始剤、硬化剤、触媒のその他の成分が0.05質量%以上6質量%以下である。
[支持基材]
本発明の成形材料が平面状である場合には、前記「表面層」を設けるため支持基材を必要とする。支持基材に特に限定はなく、ガラス板、プラスチックフィルム、プラスチックシート、プラスチックレンズ、金属板等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
プラスチックフィルム、プラスチックシートを支持基材に使用する場合の例としては、セルロースエステル(例、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、プロピオニルセルロース、ブチリルセルロース、アセチルプロピオニルセルロース、ニトロセルロース)、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステル(例、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート、ポリ−1,4−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート、ポリエチレン−1,2−ジフェノキシエタン−4,4’−ジカルボキシレート、ポリブチレンテレフタレート)、ポリスチレン(例、シンジオタクチックポリスチレン)、ポリオレフィン(例、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテン)、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリメチルメタクリレート及びポリエーテルケトンなどが挙げられるが、これらの中でも特にトリアセチルセルロース、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレンナフタレートが好ましい。
支持基材の表面には、前記表面層を形成する前に各種の表面処理を施すことも可能である。表面処理の例としては、薬品処理、機械的処理、コロナ放電処理、火焔処理、紫外線照射処理、高周波処理、グロー放電処理、活性プラズマ処理、レーザー処理、混酸処理およびオゾン酸化処理が挙げられる。これらの中でもグロー放電処理、紫外線照射処理、コロナ放電処理および火焔処理が好ましく、グロー放電処理と紫外線処理がさらに好ましい。
[成形材料の製造方法]
本発明の成形材料の表面に形成される表面層は蒸着、スパッタリング、CVDなどの気相処理、塗工、含浸、めっき、ケン化などの液相処理、転写、貼合などの固相処理、およびこれら処理の組み合わせによって成形材料の表面に形成してもよいが、蒸着による気相処理、塗工による液相処理が好ましく、塗料組成物を支持基材等に塗工することにより形成する液相処理がより好ましい。
塗工による成形材料の製造方法は特に限定されないが、塗料組成物をディップコート法、ローラーコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法やダイコート法(米国特許第2681294号明細書)などにより支持基材等に塗工することにより表面層を形成することが好ましい。さらに、これらの塗工方式のうち、グラビアコート法または、ダイコート法が塗工方法としてより好ましい。これらの塗工方法に適用する塗料組成物の製造方法については後述する。
次いで、支持基材等の上に塗工された液膜を乾燥する。得られる成形材料中から完全に溶媒を除去する事に加え、液膜中のフッ素化合物Aの表面への移動を促進する観点からも、乾燥工程では液膜の加熱を伴うことが好ましい。
乾燥方法については、伝熱乾燥(高熱物体への密着)、対流伝熱(熱風)、輻射伝熱(赤外線)、その他(マイクロ波、誘導加熱)などが挙げられる。この中でも、本発明の製造方法では、精密に幅方向でも乾燥速度を均一にする必要から、対流伝熱、または輻射伝熱を使用した方式が好ましい。
乾燥過程は一般的に(A)恒率乾燥期間、(B)減率乾燥期間に分けられ、前者は、液膜表面において溶媒分子の大気中への拡散が乾燥の律速になっているため、乾燥速度は、この区間において一定で、乾燥速度は大気中の被蒸発溶媒分圧、風速、温度により支配され、膜面温度は熱風温度と大気中の被蒸発溶媒分圧により決まる値で一定になる。後者は、液膜中での溶媒の拡散が律速となっているため、乾燥速度はこの区間において一定値を示さず低下し続け、液膜中の溶媒の拡散係数により支配され、膜面温度は上昇する。ここで乾燥速度とは、単位時間、単位面積当たりの溶媒蒸発量を表わしたもので、g・m−2・s−1の次元からなる。
前記乾燥速度には、好ましい範囲があり、10g・m−2・s−1以下であることが好ましく、5g・m−2・s−1以下であることがより好ましい。恒率乾燥区間における乾燥速度をこの範囲にすることにより、乾燥速度の不均一さに起因するムラを防ぐことができる。
0.1g・m−2・s−1以上10g・m−2・s−1以下の範囲の乾燥速度が得られるならば、特に特定の風速、温度に限定されない。
本発明の製造方法では、減率乾燥期間では残存溶媒の蒸発と共に、フッ素化合物Aの配向が行われる。この過程においては配向のための時間を必要とするため、減率乾燥期間における膜面温度上昇速度には好ましい範囲が存在し、5℃/秒以下であることが好ましく、1℃/秒以下であることがより好ましい。
さらに、熱またはエネルギー線を照射する事によるさらなる硬化操作(硬化工程)を行ってもよい。硬化工程において、熱で硬化する場合には、室温から200℃であることが好ましく、硬化反応の活性化エネルギーの観点から、100℃以上200℃以下がより好ましく、130℃以上200℃以下であることがさらに好ましい。
また、エネルギー線により硬化する場合には汎用性の点から電子線(EB線)および/または紫外線(UV線)であることが好ましい。また紫外線により硬化する場合は、酸素阻害を防ぐことができることから酸素濃度ができるだけ低い方が好ましく、窒素雰囲気下(窒素パージ)で硬化する方がより好ましい。酸素濃度が高い場合には、最表面の硬化が阻害され、硬化が不十分となり、耐擦傷性、耐久性、耐アルカリ性(耐ケン化性)が不十分となる場合がある。
また、紫外線を照射する際に用いる紫外線ランプの種類としては、例えば、放電ランプ方式、フラッシュ方式、レーザー方式、無電極ランプ方式等が挙げられる。放電ランプ方式である高圧水銀灯を用いて紫外線硬化させる場合、紫外線の照度が100〜3000mW/cm、好ましくは200〜2000mW/cm、さらに好ましくは300〜1500mW/cmとなる条件で紫外線照射を行うことが好ましく、紫外線の積算光量が100〜3000mJ/cm、好ましく200〜2000mJ/cm、さらに好ましくは300〜1500mJ/cmとなる条件で紫外線照射を行うことがより好ましい。ここで、紫外線照度とは、単位面積当たりに受ける照射強度で、ランプ出力、発光スペクトル効率、発光バルブの直径、反射鏡の設計及び被照射物との光源距離によって変化する。しかし、搬送スピードによって照度は変化しない。また、紫外線積算光量とは単位面積当たりに受ける照射エネルギーで、その表面に到達するフォトンの総量である。積算光量は、光源下を通過する照射速度に反比例し、照射回数とランプ灯数に比例する。
[塗料組成物の製造方法]
本発明の塗料組成物は、フッ素化合物A、化合物B、バインダー原料に加えて溶媒や他添加物(開始剤、硬化剤、触媒等、粒子分散物)を混合して得られる。その製造方法は前記成分の処方量を質量、または体積で計量し、これらを攪拌により混合することにより得られる。この時、加えて減圧や逆浸透膜による脱溶媒処理、モレキュレーシーブによる脱水処理、イオン交換樹脂によるイオン交換処理などを行ってもよい。
塗料組成物調合時の攪拌条件、攪拌装置は特に限定されないが、液全体が十分混合するのに必要な装置、および回転数であればよく、液中での局所的なせん断速度が10−1よりも小さく、かつレイノルズ数が1000以上である範囲であることが好ましい。
得られた塗料組成物は、塗工する前に適当なろ過処理を行ってもよい。この適当なろ過処理とは、溶媒、バインダー原料、添加剤の極性に合わせたフィルター材料、フィルター目開きを選択してろ過することがより好ましい。
次に、実施例に基づいて本発明を説明するが、本発明は必ずしもこれらに限定されるものではない。
[フッ素化合物A]
[フッ素化合物A1]
フッ素化合物A1としてフルオロポリエーテル変性トリメトキシシラン(“DOW CORNING”2634 COATING 東レ・ダウコーニング株式会社製)を使用した。
[フッ素化合物A2]
フッ素化合物A2としてフルオロポリエーテル部位を含む化合物(“メガファック” RS−75 DIC株式会社製)を使用した。
[フッ素化合物A3]
フッ素化合物A3としてフルオロポリエーテル部位を含む化合物(“オプツール”DAC ダイキン工業株式会社製)を使用した。
[フッ素化合物A4]
フッ素化合物A4として、含フッ素デンドリマーを使用した。その合成法は下記の通りである。
200mLの反応フラスコに、トルエン32gを仕込み、攪拌しながら5分間窒素を流し込み、内温が還流するまで(温度110℃以上)加熱した。別の100mLの反応フラスコに、エチレングリコールジメタクリレート(EGDMA)4.0g(20mmol)、2−(パーフルオロヘキシル)エチルメタクリレートC6FM8.6g(20mmol)、2,2−アゾビスイソ酪酸ジメチル(MAIB)2.3g(10mmol)及びトルエン32gを仕込み、攪拌しながら5分間窒素を流し込み窒素置換を行い、氷浴にて0℃まで冷却を行った。
前述の200mL反応フラスコ中の還流してあるトルエン中に、EGDMA、C6FM及びMAIBが仕込まれた前記100mLの反応フラスコから、滴下ポンプを用いて、内容物を30分間かけて滴下した。滴下終了後、1時間熟成させた。
次に、この反応液をヘキサン/トルエン(質量比 4:1)277gに添加してポリマーをスラリー状態で沈殿させた。このスラリーを減圧濾過し、THF 36gを用い再溶解し、このポリマーのTHF溶液をヘキサン277gに添加してポリマーをスラリー状態で再沈殿させた。このスラリーを減圧濾過し、減圧乾燥して、フッ素化合物A4の白色粉末を得た。得られたフッ素化合物A4のGPCによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは16000、分散度Mw/Mnは1.8であった。
[フッ素化合物A5]
フッ素化合物A5としてフルオロテトラエチレングリコール部位を含む2官能アクリレート化合物(FPTMG−A 油脂製品株式会社製)を使用した。本フッ素化合物A5は、フッ素化合物A(II)に該当する。
[フッ素化合物A6]
フッ素化合物A6としてフルオロアルキル部位を含む化合物(トリアクリロイル−ヘプタデカフルオロノネニル−ペンタエリスリトール 共栄社化学株式会社製)を使用した。本フッ素化合物A6は、フッ素化合物A(II)に該当する。
[フッ素化合物A7]
フッ素化合物A7としてフルオロアルキル部位を含む化合物(ペンタアクリロイル−ヘプタデカフルオロノネニル−ジペンタエリスリトール 共栄社化学株式会社製)を使用した。本フッ素化合物A7は、フッ素化合物A(II)に該当する。
[フッ素化合物A8]
フッ素化合物A8としてフルオロポリエーテル部位を含む化合物(MA−78 Miwon Specialty Chemical Co.,Ltd製)を使用した。本フッ素化合物A8は、フッ素化合物A(II)に該当する。
[フッ素化合物A9]
フッ素化合物A9としてフルオロポリエーテル部位を含む化合物(X−7366 日華化学株式会社製)を使用した。
[フッ素化合物A10]
フッ素化合物A10としてフルオロポリエーテル部位を含む化合物(MF−12 Miwon Specialty Chemical Co.,Ltd製)を使用した。本フッ素化合物A10は、フッ素化合物A(II)に該当する。
[化合物B]
[化合物B1]
化合物B1として、イソデシルアクリレート(SR395 サートマー・ジャパン株式会社製)を使用した。
[化合物B2]
化合物B2として、ステアリルアクリレート(SR257 サートマー・ジャパン株式会社製)を使用した。
[化合物B3]
化合物B3として、1,9ノナンジオールジアクリレート(A−NOD−N 新中村化学工業株式会社製)を使用した。
[化合物B4]
化合物B4として、イソアミルアクリレート(“ライトアクリレート”IAA 共栄社化学株式会社製)を使用した。
[化合物B5]
化合物B5として、イソオクチルアクリレート(“Miramer”M1084 Miwon Specialty Chemical Co.Ltd製)を使用した。
[バインダー原料C]
[バインダー原料C1]
バインダー原料C1として、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(“KAYARAD”DPHA 日本化薬株式会社製)を使用した。本バインダー原料C1は、バインダー原料C(II)に該当する。
[バインダー原料C2]
バインダー原料C2として、ペンタエリスリトールトリアクリレート(“KAYARAD”PET30 日本化薬株式会社製)を使用した。
[バインダー原料C3]
バインダー原料C3として、ウレタンアクリレートオリゴマー(“UNIDIC”17−806 DIC株式会社製)を使用した。
[バインダー原料C4]
バインダー原料C4として、ウレタンアクリレートオリゴマー(“KRM”8655 ダイセル・サイテック株式会社製)を使用した。本バインダー原料C4は、バインダー原料C(I)に該当する。
[バインダー原料C5]
バインダー原料C5として、ウレタンアクリレートオリゴマー(“KRM”8200 ダイセル・サイテック株式会社製)を使用した。本バインダー原料C5は、バインダー原料C(II)に該当する。
[バインダー原料C6]
バインダー原料C6として、ポリエステルアクリレートオリゴマー(“EBECRYL”1830 ダイセル・サイテック株式会社製)を使用した。本バインダー原料C6は、バインダー原料C(II)に該当する。
[バインダー原料C7]
バインダー原料C7として、ウレタンアクリレートオリゴマー(“KRM”8452 ダイセル・サイテック株式会社製)を使用した。
[バインダー原料C8]
バインダー原料C8として、ウレタンアクリレートオリゴマー(“アートレジン”UN−904 根上工業株式会社製)を使用した。
[バインダー原料C9]
バインダー原料C9として、ウレタンアクリレートオリゴマー(“KRM”8804 ダイセル・サイテック株式会社製)を使用した。
[バインダー原料C10]
バインダー原料C10として、ペンタエリスリトールテトラアクリレート(“EBECRYL”180 ダイセル・サイテック株式会社製)を使用した。
[バインダー原料C11]
バインダー原料C11として、ポリエステルアクリレートオリゴマー(“EBECRYL”884 ダイセル・サイテック株式会社製)を使用した。
[粒子成分]
[粒子D1]
粒子D1として、オルガノシリカゾル(MEK−ST−UP 日産化学工業株式会社製)を使用した。本粒子D1は、粒子D(I)に該当する。
[粒子D2]
粒子D2として、オルガノシリカゾル(MEK−ST−2040 日産化学工業株式会社製)を使用した。本粒子D2は、粒子D(II)に該当する。
[粒子D3]
粒子D3として、オルガノシリカゾル(OSCAL 日揮触媒化成株式会社製固形分濃度5%)を使用した。本粒子D3は、粒子D(I)に該当する。
[粒子D4]
粒子D4として、オルガノシリカゾル(MIBK−SD 日産化学工業株式会社製)を使用した。本粒子D4は、粒子D(I)に該当する。
[粒子D5]
粒子D5として、シリカ粒子(ハイプレシカSP 300nm 宇部日東化成株式会社製)を使用した。本粒子D5は、粒子D(II)に該当する。
[粒子D6]
粒子D6として、オルガノシリカゾル(MIBK−SD−L 日産化学工業株式会社製)を使用した。本粒子D6は、粒子D(II)に該当する。
[粒子D7]
粒子D7として、シリカ粒子(ハイプレシカSP 600nm 宇部日東化成株式会社製)を使用した。
[塗料組成物の作成]
[塗料組成物1]下記材料を混合し塗料組成物1を得た。
フッ素化合物A: フッ素化合物A1 0.64 質量部
化合物B: 化合物B1 5.8 質量部
バインダー原料: バインダー原料C1 13.5 質量部
溶媒: MIBK 79.6 質量部
その他添加剤(光重合開始剤):
1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン
(イルガキュア184 BASF社製)
0.5 質量部。
[塗料組成物2〜12および30、31]表1に示すように前記塗料組成物1に対して、フッ素化合物A1を前記フッ素化合物A2〜A6、化合物B1を化合物B2〜B5、バインダー原料C1をバインダー原料C2、3に置き換えた以外は同様にして塗料組成物2〜12および塗料組成物30、31を得た。
[塗料組成物13]下記材料を混合し塗料組成物13を得た。
フッ素化合物A: フッ素化合物A2 0.64 質量部
バインダー原料C: バインダー原料C1 19.3 質量部
粒子D(I): 粒子D1 49.8 質量部
粒子D(II): 粒子D2 0.5 質量部
溶媒: MEK 29.3 質量部
その他添加剤(光重合開始剤):
1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン
(イルガキュア184 BASF社製)
0.5 質量部。
[塗料組成物14]下記材料を混合し塗料組成物14を得た。
フッ素化合物A: フッ素化合物A2 0.03 質量部
バインダー原料C: バインダー原料C1 8.77 質量部
粒子D(I): 粒子D3 70.5 質量部
粒子D(II): 粒子D2 0.2 質量部
溶媒: MEK 20.0 質量部
その他添加剤(光重合開始剤):
1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン
(イルガキュア184 BASF社製)
0.5 質量部。
[塗料組成物15]下記材料を混合し塗料組成物15を得た。
フッ素化合物A: フッ素化合物A2 0.64 質量部
バインダー原料C: バインダー原料C1 19.3 質量部
粒子D(I): 粒子D4 33.2 質量部
粒子D(II): 粒子D2 0.5 質量部
溶媒: MIBK 45.9 質量部
その他添加剤(光重合開始剤):
1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン
(イルガキュア184 BASF社製)
0.5 質量部。
[塗料組成物16]下記材料を混合し塗料組成物16を得た。
フッ素化合物A: フッ素化合物A2 0.64 質量部
バインダー原料C: バインダー原料C1 19.3 質量部
粒子D(I): 粒子D1 49.8 質量部
溶媒: MEK 29.8 質量部
その他添加剤(光重合開始剤):
1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン
(イルガキュア184 BASF社製)
0.5 質量部。
[塗料組成物17]下記材料を混合し塗料組成物17を得た。
フッ素化合物A: フッ素化合物A2 0.64 質量部
バインダー原料C: バインダー原料C1 19.3 質量部
粒子D(I): 粒子D1 49.8 質量部
粒子D(II): 粒子D5 0.2 質量部
溶媒: MEK 29.6 質量部
その他添加剤(光重合開始剤):
1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン
(イルガキュア184 BASF社製)
0.5 質量部。
[塗料組成物18]下記材料を混合し塗料組成物17を得た。
フッ素化合物A: フッ素化合物A2 0.64 質量部
バインダー原料C: バインダー原料C1 19.3 質量部
粒子D(I): 粒子D1 49.8 質量部
粒子D(II): 粒子D6 0.6 質量部
溶媒: MEK 29.2 質量部
その他添加剤(光重合開始剤):
1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン
(イルガキュア184 BASF社製)
0.5 質量部。
[塗料組成物19]下記材料を混合し塗料組成物19を得た。
フッ素化合物A: フッ素化合物A7 0.64 質量部
バインダー原料C(I):
バインダー原料C4 14.5 質量部
バインダー原料C(II):
バインダー原料C5 4.8 質量部
粒子D(I): 粒子D1 49.8 質量部
粒子D(II): 粒子D5 0.2 質量部
溶媒: MEK 29.6 質量部
その他添加剤(光重合開始剤):
1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン
(イルガキュア184 BASF社製)
0.5 質量部。
[塗料組成物20〜29]表1に示すように前記塗料組成物13に対して、フッ素化合物A7を前記フッ素化合物A8〜A10、バインダー原料C4およびC5をバインダー原料C6〜C11に置き換えた以外は同様にして塗料組成物20〜28を得た。
[塗料組成物32]下記材料を混合し塗料組成物13を得た。
フッ素化合物A: フッ素化合物A2 0.64 質量部
バインダー原料C: バインダー原料C1 19.3 質量部
粒子D(I): 粒子D1 49.8 質量部
粒子D(II): 粒子D2 0.5 質量部
溶媒: MEK 29.3 質量部
その他添加剤(光重合開始剤):
1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン
(イルガキュア184 BASF社製)
0.5 質量部。
[成形材料の作製]
支持基材としてPET樹脂フィルム上に易接着性塗料が塗工されている“ルミラー”(登録商標)U46(東レ(株)製)を用いた。前記塗料組成物1〜14を搬送速度10m/分の条件で、小径グラビアコーターを有する連続塗工装置を用い、固形分塗工膜厚が2μmになるようにグラビア線数、およびグラビアロール速度比を調整して塗工した。塗工から乾燥、硬化までの間に液膜にあたる風の条件は下記の通りである。
第1乾燥工程
送風温湿度: 温度: 45℃、
相対湿度: 10%
風速: 塗工面側: 5m/秒、
反塗工面側:5m/秒
風向: 塗工面側: 基材の面に対して平行、
反塗工面側:基材の面に対して垂直
滞留時間: 1分間。
第2乾燥工程
送風温湿度: 温度: 100℃、
相対湿度: 1%
風速: 塗工面側: 5m/秒、
反塗工面側:5m/秒
風向 : 塗工面側:基材の面に対して垂直、
反塗工面側:基材の面に対して垂直
滞留時間: 1分間
光硬化工程
照射出力: 600W/cm
積算光量: 120mJ/cm
酸素濃度: 0.1体積%
なお、風速、温湿度は熱線式風速計(日本カノマックス株式会社 アネモマスター風速・風量計 MODEL6034)による測定値を使用した。
以上の方法により実施例1〜29、比較例1〜3の成形材料を作成した。
[成形材料の評価]
作製した成形材料について、次に示す性能評価を実施し、得られた結果を表2に示す。特に断らない場合を除き、測定は各実施例・比較例において1つのサンプルについて場所を変えて3回測定を行い、その平均値を用いた。
[60°鏡面光沢度]
成形材料の対象とする面の光沢度は、日本電色工業製 VG7000を用いて、成形材料表面の光沢度をJIS Z 8741:1997に従い60°鏡面光沢度を測定し、60%以上を合格とした。
[オレイン酸前進接触角、後退接触角 ]
前進接触角、後退接触角の測定は拡張−収縮法により測定を行い、協和界面科学製接触角計Drop Master DM−501を用いて、同装置の拡張−収縮法測定マニュアルに従った。前進接触角は、具体的にはシリンジからオレイン酸(ナカライ規格一級 ナカライテスク製)を液吐出速度8.5μL/秒で最終液量50μLまで連続的に吐出し、液滴の形状を0.5秒毎に30回撮影し、同画像から、同装置付属の統合解析ソフト“FAMAS”を用いてそれぞれの接触角を求めた。液滴の拡張過程での接触角は最初、拡張につれて変化し、次いでほぼ一定になる挙動を示すため、測定順に接触角データを並べ、その順に連続した5点を選択したとき、連続した5点の標準偏差が最初に1°以下になった時の平均値をその測定の前進接触角とし、この測定を1サンプルについて5回行い、その平均値を試料の前進接触角とした。
後退接触角は、初期液滴量50μL、液吐出速度8.5μL/秒で液滴を連続的に吸引し、同液滴の縮小過程の形状を撮影し、同様の方法でそれぞれの接触角を求めた。液滴の収縮過程の接触角は最初、収縮につれて変化し、次いでほぼ一定になる挙動を示すため、液滴の収縮していく方向に接触角を並べ、その順に連続した5点を選択したとき、連続した5点の標準偏差が最初に1°以下になったときの平均値をその測定の後退接触角とし、この測定を1サンプルについて5回行い、その平均値を試料の後退接触角とした。なお、サンプルによっては液滴の収縮過程の接触角が一定にならず、連続的に低下し続けるものもあるが、これについては後退接触角を0°とした。
[X線光電子分光法による表面の元素組成測定]
下記の装置と条件にて、表面の元素組成測定を行い、検出された元素の中でフッ素原子数の割合を求めた。
装置:Quantera SXM (PHI 社製)
励起X線:monochromatic Al Kα1,2 線(1486.6 eV)
X線径:200μm
光電子脱出角度:15°。
[原子間力顕微鏡による十点平均粗さRz、中心線平均粗さRa]
下記の装置と条件にて、表面構造の測定を行い、JIS B0601:2001で規定する十点平均粗さRzおよび中心線平均粗さRaを求めた。
装置:Nanoscope IIIa (Degital Instruments社製)
測定モード:タッピングモード
走査範囲:5μm×5μm
分解能:512×512 pixel。
[模擬指紋付着方法]
本発明の成形材料の対象とする面への模擬指紋の付着は、1.模擬指紋液の調製、2.模擬指紋シートの作製、3.模擬指紋液のシリコーンゴムへの転写、4.模擬指紋の成形材料表面への付着の4ステップで行った。
1.模擬指紋液の調製
下記材料を下記比率で秤量後、30分間マグネチックスターラーにて攪拌して得た。
オレイン酸 14質量部
シリカ粒子(数平均粒子径 2μm) 6質量部
イソプロピルアルコール 80質量部
なお、前記シリカ粒子の数平均粒子径は前記シリカ粒子を分散媒(イソプロピルアルコール)に固形分濃度5質量%にて混合、超音波にて分散後、導電テープ上に滴下して観察サンプルを調製した以外は前記方法と同様にして求めた値である。
2.模擬指紋シートの作製
前記指紋コーティング液を支持基材としてPET樹脂フィルム上に易接着性塗料が塗工されている“ルミラー”(登録商標)U46(東レ(株)製)上にワイヤーバー(♯7)を用いて塗工し、50℃で2分間乾燥して得た。
3.模擬指紋のシリコーンゴムへの転写
JIS K6253:1997のゴム硬度50のシリコーンゴムを#250の耐水ペーパーでJIS B0601:2001の表面粗さをRa=3μmに研磨した。次いで、前記耐水ペーパーで研磨したシリコーンゴムを30KPaで2項で作製した模擬指紋シートに押し付けた。シリコーンゴムへの模擬指紋液の付着量(g/m)は、シリコーンゴムの面積と付着前後の質量差から求めた値を指し、上記手法で行った結果、いずれも0.9g/m以上1.1g/m以下であった。
4.模擬指紋の成形材料表面への付着
3.にて模擬指紋液が転写されたシリコーンゴムを、成形材料表面に30KPaで押し付けて成形材料表面に形成された痕跡を模擬指紋とした。
[模擬指紋の模擬拭き取り方法]
前記方法で対象とする面に模擬指紋を付着させた成形材料を平板上に固定し、その上に折り上げ寸法が12.5×12.5cmのセルロース長繊維不織布ガーゼ(“ハイゼ”ガーゼ NT−4 川本産業株式会社製)を置き、その上に錘を載せることで30KPaの圧力をかけ、それを5cm/秒の速度で10cmを3往復させることにより、拭き取りをおこなった。
[模擬指紋付着前、模擬指紋拭き取り後の正反射光込み、正反射光除去の色差]
成形材料の対象とする面の反対面に黒ビニールテープを貼り付け、前述の模擬指紋の付着前と拭き取り後の反射色をコニカミノルタ株式会社製分光測色計CM−3600Aを使用して、JIS Z8722:2009に基づき、正反射光除去の反射色を鏡面反射光トラップを用いた(de:8°)Sb10W10条件で、正反射光込みの反射色を鏡面反射光トラップを用いない(di:8°)Sb10W10条件で、JIS Z8730:2009に記載のCIE1976(L)にて測定した。
さらに、この模擬指紋付着前、模擬指紋拭き取り後の反射色からJIS Z8730:2009に記載の計算方法により、模擬指紋付着前、模擬指紋拭き取り後の反射色から(ΔE ab(di:8°)Sb10W10)と、(ΔE ab(de:8°)Sb10W10)を求め、前者をΔESCI−2に、後者をΔESCE−2とした。
[耐指紋性(指紋付着性)]
指紋付着防止性は、成形材料の評価する面を上にして黒画用紙上に置き、指紋を押し付ける指(人差し指)と親指を3回こすってから、前記表面層の表面にゆっくりと押し付け、付着した指紋の視認性を下記の評価基準で評価し、5点以上を合格とした。
10点: 指紋が視認されない、もしくは未付着部との差がわからない
7点: 指紋がほとんど視認できない、もしくは指紋だとは認識されない
5点: 指紋が僅かに視認されるが、ほとんど気にならない
3点: 指紋が視認される
1点: 指紋が明確に視認され、非常に気になる
上記評価を10人の対象者について行い、その平均値を求めた。小数点以下については四捨五入して取り扱った。
[耐指紋性(指紋拭き取り性)]
前述の方法で、指紋を付着させた後、次いで、折り上げ寸法が12.5×12.5cmのセルロース長繊維不織布ガーゼ(“ハイゼ”ガーゼ NT−4 川本産業株式会社製)を用いて拭き取りを行った。指紋拭き取り性は、この拭き取り方法で拭いた後の視認性を下記の評価基準で評価し、5点以上を合格とした。
10点: 1回拭くと、ほぼ視認されなくなる
7点: 1回拭くと、ほぼ気にならない程度になる
5点: 3回拭くと、ほぼ視認されなくなる
3点: 5回拭けば、ほぼ気にならない程度になる
1点: 5回以上拭いても、汚れが残る
上記評価を10人の対象者について行い、その平均値を求めた。小数点以下については四捨五入して取り扱った。
[拭き取り耐久性]
折り上げ寸法が12.5×12.5cmのセルロース長繊維不織布ガーゼ(“ハイゼ”ガーゼ NT−4 川本産業株式会社製)を用いて、成形材料表面を100回連続で摩擦した後に、前述の方法で指紋を付着させた。付着した指紋の視認性を下記の評価基準で評価し、5点以上を合格とした。
10点: 指紋が視認されない、もしくは未付着部との差がわからない
7点: 指紋がほとんど視認できない、もしくは指紋だとは認識されない
5点: 指紋が僅かに視認されるが、ほとんど気にならない
3点: 指紋が視認される
1点: 指紋が明確に視認され、非常に気になる
上記評価を10人の対象者について行い、その平均値を求めた。小数点以下については四捨五入して取り扱った。
表1に塗料組成物の組成を、表2に得られた成形材料の評価結果をまとめた。評価項目において1項目でも合格とならないものについて、課題未達成と判断した。
表2に示すように本発明の実施例は、光沢性と耐指紋性のいずれにおいても合格しており、本発明が解決しようとする課題を達成している。ただし、実施例1〜12、15、16、18は参考例とする。
式(2)のθa−θrの値が、本発明の好ましい範囲からはずれる実施例8と実施例10と、式(2)のθa−θrの値と、化合物Bの構造が本発明の好ましい範囲から外れる実施例11は、耐指紋性がやや劣っていたが、許容できる範囲であった。
Figure 0006102735
Figure 0006102735
Figure 0006102735
Figure 0006102735
Figure 0006102735
Figure 0006102735
Figure 0006102735
Figure 0006102735
本発明に係る成形材料、塗料組成物、および成形材料の製造方法は、耐指紋性を付与するために好適に使用できるだけでなく、種々のプラスチック成形品、カメラの最表面部のレンズ、眼鏡のレンズ、建築物や車両などの窓ガラスおよび種々の印刷物のそれぞれの表面に同様の機能を付与するためにも用いることができる。

Claims (11)

  1. 少なくとも一方の面に表面層を有する成形材料であって、
    前記表面層のJIS Z8741:1997で規定する60°鏡面光沢度が60%以上で、JIS B0601:2001で規定する十点平均粗さRzと中心線平均粗さRaが下記の式(3)および(4)を満たし、
    4nm<Rz≦25nm ・・・ 式(3)
    Ra≦4nm ・・・ 式(4)
    オレイン酸の後退接触角θrが60°以上であって、
    下記1)から3)を含有する成形材料。
    1)フルオロアルキル基、フルオロオキシアルキル基、フルオロアルケニル基、フルオロアルカンジイル基およびフルオロオキシアルカンジイル基からなる群より選ばれる少なくとも1つを含む部位と反応性部位を有するフッ素化合物A
    2)バインダー成分
    3)数平均粒子径5nm以上20nm以下の粒子d(I)および数平均粒子径200nm以上300nm以下の粒子d(II)からなる粒子成分であって、粒子d(II)を0.2質量%以上0.5質量%以下の範囲で含有する粒子成分。
  2. 少なくとも一方の面に表面層を有する成形材料であって、
    前記表面層のJIS Z8741:1997で規定する60°鏡面光沢度が60%以上であり、
    前記表面層に下記の条件により模擬指紋付着および模擬指紋拭き取りを行ったとき、JIS Z8730:2009およびJIS Z8722:2009に従って求めた模擬指紋付着前の状態を基準とした模擬指紋拭き取り後の正反射光込みの色差ΔE ab(di:8°)Sb10W10(以降ΔESCI−2とする)および模擬指紋付着前の状態を基準とした模擬指紋拭き取り後の正反射光除去の色差ΔE ab(de:8°)Sb10W10(以降ΔESCE−2とする)が、下記の式(1)の範囲を満たす請求項1に記載の成形材料。
    ((ΔESCI−2+(ΔESCE−21/2 ≦2.0
    ・・・ 式(1)
    ・模擬指紋付着の条件:オレイン酸70質量%と数平均粒子径2μmのシリカ粒子30質量%からなる分散物を、JIS B0601:2001で規定するRaが3μmで、JIS K6253:1997で規定するゴム硬度50のシリコーンゴムに1.0g/m付着させ、これを対象とする面に30KPaの圧力で付着させる。
    ・模擬指紋拭き取りの条件:前記方法で付着した模擬指紋を川本産業株式会社製、セルロース長繊維不織布ガーゼ“ハイゼ”ガーゼ NT−4にて30KPaの圧力、5cm/秒の速度で3回擦る。
  3. 前記表面層のオレイン酸の後退接触角θが、50°以上である、請求項2に記載の成形材料。
  4. 前記表面層のオレイン酸の前進接触角θ、後退接触角θが下記の式(2)を満たす、請求項1から3のいずれかに記載の成形材料。
    (θa−θr)≦ 15° ・・・ 式(2)
  5. 前記表面層のX線光電子分光法(XPS)による光電子脱出角度15°での分析により得られた元素組成において、フッ素の割合が原子数比で50%以上である、請求項1から4のいずれかに記載の成形材料。
  6. 前記表面層が下記1)から3)を含有する、請求項1から5のいずれかに記載の成形材料。
    1)フルオロアルキル基、フルオロオキシアルキル基、フルオロアルケニル基、フルオロアルカンジイル基およびフルオロオキシアルカンジイル基からなる群より選ばれる少なくとも1つを含む部位と反応性部位を有するフッ素化合物A
    2)炭素数8以上のアルキル基および/またはアルカンジイル基を含む部位と反応性部位とを有する化合物B
    3)バインダー成分
  7. 前記表面層が下記1)から3)を含有する、請求項1に記載の成形材料。
    1)フルオロアルキル基、フルオロオキシアルキル基、フルオロアルケニル基、フルオロアルカンジイル基およびフルオロオキシアルカンジイル基からなる群より選ばれる少なくとも1つを含む部位と一分子中に2以上5以下の反応性部位を有するフッ素化合物A(II)
    2)分子中に10以上の反応性部位を持ち、数平均分子量1500以上3000以下の化合物であるバインダー原料C(I)および分子中に3以上6以下の反応性部位を持ち、数平均分子量500以上1500以下の化合物であるバインダー原料C(II)から形成されてなるバインダー成分
    3)数平均粒子径5nm以上20nm以下の粒子d(I)および数平均粒子径200nm以上300nm以下の粒子d(II)からなる粒子成分であって、粒子d(II)を0.2質量%以上0.5質量%以下の範囲で含有する粒子成分。
  8. 下記1)から4)を含有する、塗料組成物。
    1)フルオロアルキル基、フルオロオキシアルキル基、フルオロアルケニル基、フルオロアルカンジイル基およびフルオロオキシアルカンジイル基からなる群より選ばれる少なくとも1つを含む部位と反応性部位を有するフッ素化合物A
    2)炭素数8以上のアルキル基および/またはアルカンジイル基を含む部位と反応性部位とを有する化合物B
    3)バインダー原料
    4)数平均粒子径5nm以上20nm以下の粒子D(I)および数平均粒子径200nm以上300nm以下の粒子D(II)からなる粒子成分であって、粒子(II)を0.2質量%以上0.5質量%以下の範囲で含有する粒子成分。
  9. 下記1)から3)を含有する、塗料組成物。
    1)フルオロアルキル基、フルオロオキシアルキル基、フルオロアルケニル基、フルオロアルカンジイル基およびフルオロオキシアルカンジイル基からなる群より選ばれる少なくとも1つを含む部位と反応性部位を有するフッ素化合物A
    2)バインダー原料
    3)数平均粒子径5nm以上20nm以下の粒子D(I)および数平均粒子径200nm以上300nm以下の粒子D(II)からなる粒子成分であって、粒子(II)を0.2質量%以上0.5質量%以下の範囲で含有する粒子成分。
  10. 下記1)から3)を含有する、請求項9に記載の塗料組成物。
    1)フルオロアルキル基、フルオロオキシアルキル基、フルオロアルケニル基、フルオロアルカンジイル基およびフルオロオキシアルカンジイル基からなる群より選ばれる少なくとも1つを含む部位と一分子中に2以上5以下の反応性部位を有するフッ素化合物A(II)
    2)分子中に10以上の反応性部位を持ち、数平均分子量1500以上3000以下の化合物であるバインダー原料C(I)および分子中に3以上6以下の反応性部位を持ち、数平均分子量500以上1500以下の化合物であるバインダー原料C(II)からなるバインダー原料
    3)数平均粒子径5nm以上20nm以下の粒子D(I)および数平均粒子径200nm以上300nm以下の粒子D(II)からなる粒子成分であって、粒子D(II)を0.2質量%以上0.5質量%以下の範囲で含有する粒子成分。
  11. 請求項8から10のいずれかに記載の塗料組成物を表面に塗工する、成形材料の製造方法。
JP2013505652A 2012-01-13 2012-12-25 成形材料、塗料組成物および成形材料の製造方法 Active JP6102735B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012004766 2012-01-13
JP2012004766 2012-01-13
JP2012211934 2012-09-26
JP2012211934 2012-09-26
PCT/JP2012/083460 WO2013105429A1 (ja) 2012-01-13 2012-12-25 成形材料、塗料組成物および成形材料の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2013105429A1 JPWO2013105429A1 (ja) 2015-05-11
JP6102735B2 true JP6102735B2 (ja) 2017-03-29

Family

ID=48781387

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013505652A Active JP6102735B2 (ja) 2012-01-13 2012-12-25 成形材料、塗料組成物および成形材料の製造方法

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP6102735B2 (ja)
KR (1) KR102061920B1 (ja)
CN (1) CN104023969B (ja)
TW (1) TWI565767B (ja)
WO (1) WO2013105429A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014109178A1 (ja) * 2013-01-09 2014-07-17 東レ株式会社 成型材料
JP6375946B2 (ja) * 2013-01-09 2018-08-22 東レ株式会社 積層フィルム
KR102207976B1 (ko) * 2014-02-25 2021-01-25 동우 화인켐 주식회사 지문방지층의 형성 방법
JP6814527B2 (ja) * 2014-12-24 2021-01-20 株式会社ニトムズ 粘着クリーナー

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006036835A (ja) 2004-07-23 2006-02-09 Jsr Corp 硬化性樹脂組成物及び反射防止膜
JP2006231316A (ja) 2004-11-15 2006-09-07 Jsr Corp 積層体の製造方法
US8557890B2 (en) * 2007-11-29 2013-10-15 Lg Chem, Ltd. Coating composition and coating film having enhanced abrasion resistance and fingerprint traces removability
JP4985560B2 (ja) * 2008-06-24 2012-07-25 パナソニック株式会社 撥水撥油性木質建材
KR101041240B1 (ko) * 2009-02-27 2011-06-14 주식회사 엘지화학 내마모성 및 내오염성이 우수한 코팅 조성물 및 코팅 필름
CN103620447B (zh) * 2011-07-11 2016-12-21 东丽株式会社 成型材料、涂料组合物及成型材料的制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140113661A (ko) 2014-09-24
WO2013105429A1 (ja) 2013-07-18
CN104023969A (zh) 2014-09-03
TWI565767B (zh) 2017-01-11
TW201335296A (zh) 2013-09-01
CN104023969B (zh) 2016-09-28
KR102061920B1 (ko) 2020-01-02
JPWO2013105429A1 (ja) 2015-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6217818B2 (ja) 成形材料、塗料組成物および成形材料の製造方法
JP4801263B2 (ja) プラスチック積層体および画像表示保護フイルム
JP2008001869A (ja) 透明被膜形成用塗料および被膜付基材
WO2013183487A1 (ja) 積層体、導電性積層体およびタッチパネル、ならびに、塗料組成物および当該塗料組成物を用いる積層体の製造方法
JP6102735B2 (ja) 成形材料、塗料組成物および成形材料の製造方法
JP5000933B2 (ja) 反射防止フィルム
JP4866811B2 (ja) 反射防止フィルム
JP5123507B2 (ja) 反射防止フィルム
JP4948387B2 (ja) 反射防止フィルム
JP2008116597A (ja) 反射防止フィルム
JP2002107501A (ja) ハードコート層を有するフィルム、反射防止フィルム、およびそれらの製造方法
JP6003550B2 (ja) 成形材料および成形材料の製造方法
JP2003183586A (ja) 透明ハードコート層、透明ハードコート材、およびディスプレイ装置
JP6221520B2 (ja) 成型材料
JP2008139526A (ja) 反射防止フィルム
JP2007245622A (ja) ハードコート層用組成物及び積層体
JP4748132B2 (ja) 反射防止積層体の製造方法
WO2005037901A1 (ja) 防汚膜被覆樹脂物品の製造方法
WO2014109178A1 (ja) 成型材料
WO2016175064A1 (ja) 積層体
JP2001281416A (ja) 反射防止フィルム
JP2001281408A (ja) 反射防止フィルムおよびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20151202

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160628

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20160825

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161025

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161122

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170116

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170131

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170213

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6102735

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151