JP6363072B2 - 低表面エネルギー基及びヒドロキシル基を含む添加剤、並びにコーティング組成物 - Google Patents

低表面エネルギー基及びヒドロキシル基を含む添加剤、並びにコーティング組成物 Download PDF

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Description

国際公開第2008/067262号は、重合性混合物の反応生成物を含む表面層を有する光学基材であって、該重合性混合物が、少なくとも2つのフリーラジカル重合性基及び6超のエチレンオキシド繰り返し単位を有する少なくとも1つのセグメントを含む少なくとも1つのペルフルオロポリエーテル材料と、少なくとも2つのフリーラジカル重合性基を含む少なくとも1つの非フッ素化結合剤前駆体と、を含む、光学基材について記載している。
米国特許第7,153,563号は、基材フィルムと、その基材フィルムの少なくとも一方の面に配置されるハードコート層とを含むハードコートフィルムであって、該ハードコート層が、100重量部の(A)電離放射線硬化タイプの樹脂と、0.1〜10重量部の(B)非イオン性界面活性剤と、を含む、ハードコートフィルムについて記載している。ハードコートフィルムは、タッチパネル及びディスプレイの表面等の表面の保護に使用される。指による入力操作中の表面への指紋付着が抑制され、付着した指紋は容易に拭き取ることができる。従来のハードコートフィルムの引っかき抵抗性及び耐摩耗性は維持されている。
米国特許第7,153,563号の「Description of Related Art」に記載されているように、汚れの付着を防ぎ、付着した汚れを除去する特性をもたらすには、ハードコート層を有する従来のハードコートフィルムにシリコーン系化合物又はフッ素系化合物を添加して、これを加熱又は電離放射線によって基材フィルム上に成形し担持させることが行われることが多い。しかし、上記で得られる撥水性の高い表面は、必ずしも指紋の付着を抑制せず、付着した指紋がより明瞭に視認される。従来のハードコートフィルムは、指で入力操作を行った後にフィルム上に指紋が付着し、その付着した指紋が容易に拭き取れないという欠点を有する。
特定のフッ素化添加剤は、国際公開第2008/067262号及び同第2009/076389号に記載されている通り、セルロース表面引力試験を使用して測定したとき、低リント引力を提供することが見出されている。
また、特定のシリコーン添加剤も、国際公開第2009/029438号に記載の通り、低リント引力を提供することが見出されている。このようなシリコーンメタ(アクリレート)添加剤は、一般的に、ポリジメチルシロキサン(PDMS)骨格及び(メタ)アクリレート基で終端する少なくとも1つのアルコキシ側鎖を含む。アルコキシ側鎖は、所望により、少なくとも1つのヒドロキシル置換基を含んでもよい。このようなシリコーン(メタ)アクリレート添加剤は、Evonik(商品名「TEGO Rad」として)等の様々な供給業者から市販されている。
米国特許出願公開第2012/0154811号には、非イオン性界面活性剤及び「TEGO Rad 2100」を含むコーティング組成物が記載されている。低リント引力に加えて、このような硬化コーティングは、模擬指紋が最初は視認されるが、ある期間後に視認性が低下する特性も示す。しかし、米国特許出願公開第2012/0154811号の実施例34〜45によって明らかである通り、リント引力が低下するにつれて(低セルロース表面引力)、指紋の視認性比率が増加する。したがって、業界では、低リント引力と低指紋視認性との組み合わせを提供することができるコーティング組成物の利点が見出されるであろう。
本明細書には、非イオン性界面活性剤と添加剤とを含むコーティング組成物であって、前記添加剤が、低表面エネルギー基及び1つ以上のヒドロキシル基を含む組成物が記載される。硬化コーティングは、指紋視認性の低下及び低セルロース表面引力を示し得る。また、添加剤として有用なコポリマー組成物についても記載される。
幾つかの実施形態では、重合性樹脂組成物と、2〜6の範囲の親水性親油性バランスを有する非イオン性非重合性界面活性剤及び任意で重合性界面活性剤(これら界面活性剤は、10固形分重量%超25固形分重量%以下の濃度で存在する)と、添加剤と、を含むコーティング組成物について記載する。1つの実施形態では、添加剤は、低表面エネルギー基及び1つ以上のヒドロキシル基を含むが、但し、前記添加剤は、ポリジメチルシロキサン骨格及びアクリレート基で終端するヒドロキシル置換側鎖を有する添加剤からなるものではない。別の実施形態では、添加剤は、低表面エネルギー基及び少なくとも一部が一級ヒドロキシル基であるヒドロキシル基を含む。低表面エネルギー基は、一般的に、フッ素化又はシリコーン部分を含む。
他の実施形態では、添加剤として有用なコポリマー組成物について記載する。1つの実施形態では、添加剤は、以下の一般式:
−[M −[MOH−[Mp−−[MR4− (式中、l、q、p、及びoは、少なくとも1である)、
又は
−[M−[MOH−[Mp−−[MR4−[MAO− (式中、l、q、p、o、及びnは、少なくとも1である)、を有し、
式中、
[M]は、低表面エネルギーシリコーン又はフッ素化基を含む1つ以上のエチレン性不飽和モノマーに由来する単位を表し、
[MOH]は、1つ以上のエチレン性不飽和モノマー及び少なくとも1つのヒドロキシル基に由来する単位を表し、
[M]は、[MOH]の残基及びフリーラジカル重合性基を含む単位を表し、
[MR4]は、アルキル基を含む1つ以上のエチレン性不飽和モノマーに由来する単位を表し、
[MAO]は、基R−(O−R(式中、Rは、6、7、又は8個超の炭素原子を有するアルキル基であり、Raは、独立して、アルキル基C2x(式中、x=2〜4であり、jは、1〜50である))を有する1つ以上のエチレン性不飽和モノマーに由来する単位を表す。
硬化コーティングに付着させたヒト指紋の、顕微鏡設定12X(対物1.2X、倍率器10X)でのデジタル写真である。 図1Aの硬化コーティングに付着させたヒト指紋の、5分後のデジタル写真である。 図2A(Fig.2A)は、硬化コーティングに付着させたヒト指紋の、顕微鏡設定500Xでのデジタル写真である。図2B(Fig.2B)は、図2Aの硬化コーティングに付着させたヒト指紋の、4分後のデジタル写真である。 それぞれ図2A及び図2Bの写真の図である。 それぞれ図2A及び図2Bの写真の図である。
本明細書に記載されるコーティング組成物は、(例えば、非イオン性)界面活性剤等の親油性液体を含む。このような(例えば、非イオン性)界面活性剤は、典型的には非重合性界面活性剤であり、これは、この界面活性剤がコーティング組成物の他の成分と反応しないか又は共重合しないことを意味する。したがって、この(例えば、非イオン性)界面活性剤は、硬化したコーティング組成物中で重合していない。この(例えば、非イオン性)界面活性剤は、「遊離」界面活性剤として特徴付けることもできる。幾つかの実施形態では、このコーティング組成物は、重合性界面活性剤と組み合わせて、非重合性界面活性剤を更に含む。
コーティング組成物は、更に、シリコーン基又はフッ素化基等の低表面エネルギー基とヒドロキシル基とを含む添加剤を含む。(例えば、一級)ヒドロキシル基を含むことにより、下記実施例に記載するセルロース表面引力試験によって測定したとき、低リント引力が提供されると推測される。硬化表面層は、好ましくは、セルロース表面引力試験によって、20%未満、より好ましくは10%未満、更により好ましくは5%、4%、3%、2%、又は1%未満のヘイズを有する。
好ましい実施形態では、添加剤は、更に、(ヒドロキシル基に由来する)フリーラジカル重合性基及びアルキル基を含む。幾つかの実施形態では、添加剤のアルキル基は、疎水基である。幾つかの実施形態では、添加剤の疎水基は、非イオン性界面活性剤に由来し得る。別に特記のない限り、非イオン性界面活性剤に関する以下の記載は、コーティング組成物の非重合性界面活性剤、及び添加剤の疎水基が由来し得る界面活性剤の両方に当てはまる。
非イオン性界面活性剤は、両親媒性の有機化合物であり、疎水基(「尾部」)及び親水基(「頭部」)を含む。典型的には、界面活性剤分子は表面に移動し、そこで疎水基はバルクコーティング相の外に広がり得るが、水溶性の頭基はバルクコーティング相に留まる。表面における界面活性剤分子の整列及び凝集は、コーティングの表面特性を変化させるよう作用する。
界面活性剤は、その頭部における形式上の荷電基の存在により分類することができる。イオン性界面活性剤の頭部は、正味電荷を有する。非イオン性界面活性剤は、その頭部に荷電基を有しない。
界面活性剤は、様々な方法で特徴付けることができる。当該技術分野において既知である通り、1つの一般的な特徴付けの方法は、親水性−親油性バランス(「HLB」)である。化合物のHLB決定に関しては様々な方法が記載されているが、別に特記のない限り、本明細書で使用されるとき、HLBはグリフィン法(Griffin WC:「Calculation of HLB Values of Non−Ionic Surfactants」,Journal of the Society of Cosmetic Chemists 5(1954):259を参照)により得られた値を指す。この計算は、ソフトウェアプログラムMolecular Modeling Pro Plus(Norgwyn Montgomery Software,Inc.(North Wales,PA))を利用して実施した。
グリフィン法によれば、
HLB=20×Mh/Mであり、
式中、Mhは、分子の親水性部分の分子量であり、Mは、分子全体の分子量である。この計算は、0〜20の尺度で数値結果を提供し、「0」は親油性が高いことを示す。
単一分子のHLBを計算するのに、通常、グリフィン法が使用される。しかし、様々な(例えば、市販の)非イオン性界面活性剤は、分子の混合物を含む。界面活性剤が分子の混合物を含む場合、HLBは、個々の分子のHLBの合計に、各分子の重量分率を乗じることにより計算できる。
広い範囲の非イオン性界面活性剤が、添加剤の合成において出発成分として使用できる。理論に束縛されるものではないが、添加剤は、硬化したコーティング組成物中で重合していない「遊離」界面活性剤の相溶剤として作用すると考えられる。添加剤の合成において出発成分として使用するための界面活性剤のHLBは、1〜19の範囲であり得る。添加剤の合成において出発成分として利用される非イオン性界面活性剤は、通常、フッ素原子及びケイ素(silicone)原子を含まない。
コーティング組成物の非重合性(例えば、非イオン性)界面活性剤は、親水性であるよりも親油性であり、即ち、HLBが10未満である。好ましい実施形態では、HLBは、少なくとも2又は2.5であり且つ約6又は5.5以下である。幾つかの好ましい実施形態では、コーティング組成物は、HLBが少なくとも3、又は3.5、又は4.0である(例えば、非イオン性)界面活性剤を含む。コーティング組成物の非重合性(例えば、非イオン性)界面活性剤は、典型的に、リパーゼ等の脂肪分解酵素ではない。脂肪分解酵素は、一般的に、6超のHLBを有し、親油性であるよりも親水性である。理論に束縛されるものではないが、界面活性剤の親油基は、指紋の体油を物理的に吸収し得ると推測される。
このような(例えば、非イオン性)界面活性剤は、一般に、少なくとも12個、又は14個、又は16個、又は18個の炭素原子を有するアルキル又はアルケニル基を含む。このような比較的長鎖のアルキル基又はアルキレン基は、一般に「脂肪」基と呼ばれる。炭素原子の数は、18個超の炭素原子であってよいが、但し、(例えば、非イオン性)界面活性剤は、周囲温度(例えば、25℃)で液体である。液体の(例えば、非イオン性)界面活性剤は、20重量%以下の固体画分を更に含み得る。幾つかの実施形態では、アルキル又はアルケニル基は、24個以下の炭素原子を有する。幾つかの好ましい実施形態では、このようなアルキル基は、非分枝状である。アルキル又はアルケニル基は、(例えば、非イオン性)界面活性剤が十分に親油性である(例えば、前述のようなHLBを有する)限り、所望により、置換基を含んでもよい。また、非重合性非イオン性界面活性剤は、典型的に、フッ素原子及びケイ素(silicone)原子を含まない。
(例えば、脂肪基を含めることにより)好ましいHLB範囲を有する界面活性剤は、一般に、非イオン性界面活性剤である。しかし、界面活性剤が、本明細書で記載されるように十分に親油性である限り、他の部類の界面活性剤も好適であり得る。
様々な部類の非イオン性界面活性剤が知られており、これには、例えば、脂肪族アルコール、脂肪酸、脂肪族アミン、脂肪アミド、及びこれらの誘導体が挙げられる。
幾つかの実施形態では、例えば添加剤の合成において出発化合物として使用するために、非イオン性界面活性剤は、脂肪族アルコールである。脂肪族アルコールは、典型的に、以下の一般式を有する。
R−OH
(式中、Rは(例えば、直鎖又は分枝鎖)アルキル又はアルケニル基であり、前述のように、任意で利用可能な位置においてN、O、又はS原子により置換される)。様々な脂肪族アルコールが知られており、これにはドデシルアルコール、セチルアルコールCH(CH15OH、ステアリルアルコール(オクタデシルアルコール又は1−オクタデカノールとしても知られている)、及びオレイルアルコールが挙げられる。
幾つかの実施形態では、非イオン性界面活性剤は、脂肪族アルコールの誘導体である。1つの好ましい誘導体は、エチレンオキシドの繰り返し単位及び/又はプロピレンオキシドの繰り返し単位を含む脂肪族アルコール、エステル又はその誘導体である。また、このような誘導体は、ポリエトキシル化及び/又はポリプロポキシル化脂肪族アルコール、エステル、又はこれらの誘導体とも称され得る。このような誘導体は、コーティング組成物の好ましい非重合性非イオン性界面活性剤であり、添加剤の合成における出発化合物としても使用することができる。このタイプの代表的な市販界面活性剤の1つは、HLBが4.9であると報告されている、Crodaから入手可能な「Brij O2」である。このようなポリエトキシル化アルコールは、以下の一般式を有する分子の混合物を含む。
1835(OCHCHOH
nが1の場合、この構造のHLB計算値は、3.6である。更に、nが2の場合、この構造のHLB計算値は、5.4である。nが0の場合、このような構造(即ち、オレイルアルコール)のHLB計算値は、1.1である。
他の実施形態では、非イオン性界面活性剤は、脂肪酸の誘導体である。脂肪酸は、典型的に以下の式を有する:
RC(O)OH
(式中、Rは前述のように(例えば、直鎖)アルキル又はアルケニル基である)。
脂肪酸誘導体の1つの部類は、脂肪酸を短鎖アルキルグリコールモノアルキルエーテルと反応させることによって調製することができる。このタイプの代表的な非イオン性界面活性剤を、以下の表に記載する。
Figure 0006363072
前述のように、HLBが6以下であるこのような誘導体も、コーティング組成物の好ましい非重合性非イオン性界面活性剤であり、添加剤の合成において出発化合物として利用することもできる。HLBが6以上の誘導体は、添加剤の合成に利用することができる。
(例えば、遊離)界面活性剤の分子量は、典型的に、少なくとも150g/モルであり、一般には600g/モル以下である。幾つかの実施形態では、この界面活性剤の分子量は、少なくとも200g/モル、250g/モル、又は300g/モルである。
非イオン性界面活性剤は、好ましくは、コーティング組成物の10固形分重量%超の量で存在する。用語「固形分重量%」とは、コーティング組成物の総不揮発性成分を指す。幾つかの実施形態では、非イオン性界面活性剤の濃度は、少なくとも11重量%又は12重量%又は13重量%又は14重量%である。更に別の実施形態では、非イオン性界面活性剤の濃度は、15重量%、16重量%、又は17重量%である。非イオン性界面活性剤の濃度は、典型的に、25重量%以下であり、好ましい実施形態では、20重量%以下である。
幾つかの実施形態では、コーティング組成物は、重合していない界面活性剤と組み合わせて、(例えば、フリーラジカル)重合性非イオン性界面活性剤を更に含む。この実施形態では、重合性及び非重合性の非イオン性界面活性剤の濃度は、コーティング組成物の10固形分重量%超であり、典型的には30重量%、又は25重量%、20重量%以下である。(例えば、フリーラジカル)重合性非イオン性界面活性剤を含めることは、遊離界面活性剤の相溶化に影響する。重合性非イオン性界面活性剤を含めることにより、より高い濃度の遊離界面活性剤を、より低いヘイズで提供することができる(重合性界面活性剤を含まない同じ濃度の遊離界面活性剤と比較したとき)。この(例えば、フリーラジカル)重合性非イオン性界面活性剤は、コーティング組成物中に、少なくとも1重量%、又は2重量%、又は3重量%の濃度で存在し得る。幾つかの実施形態では、(例えば、フリーラジカル)重合性非イオン性界面活性剤の濃度は、遊離界面活性剤の濃度を超えない。幾つかの実施形態では、遊離界面活性剤の重合性界面活性剤に対する重量比は、少なくとも1.5:1又は2:1である。
重合性界面活性剤は、当該技術分野において説明されている。(メタ)アクリレート基を含む非イオン性界面活性剤は、既に記載した脂肪族アルコール誘導体のヒドロキシル基と、(メタ)アクリル酸若しくは(メタ)アクリロイルハロゲン化物、又はイソシアナト官能性(メタ)アクリレート化合物等の官能性(メタ)アクリレート化合物とを反応させることによって形成することができる。1つのヒドロキシル基を(メタ)アクリレート基で置換しても、典型的には、HLBはそれほど変化しない。したがって、重合性界面活性剤のHLBは、重合性界面活性剤が由来する非重合性界面活性剤のHLBと略同じである。幾つかの実施形態では、重合性界面活性剤は、2〜13のHLBを有する。
重合性界面活性剤は、一般的に、疎水基、親水基、及び(フリーラジカル)重合性基を含む。幾つかの実施形態では、重合性界面活性剤は、以下の一般式を有する:
R(OCHCHOC(O)−C(R)H=CH
(式中、Rは、既に記載した通り脂肪基であり、nは、エチレンオキシド繰り返し単位の数であり、Rは、水素又は1〜4個の炭素原子を有するアルキルである)。幾つかの実施形態では、nは、少なくとも1、2、又は3であり、平均して、20、19、18、17、16、15、14、13、12、又は10以下である。幾つかの実施形態では、重合性界面活性剤は、nが1である分子とnが2である分子との混合物を含む。幾つかの実施形態では、Rは、少なくとも12個、又は14個、又は16個、又は18個の炭素原子を有するアルキル基である。
このタイプの重合性界面活性剤は、ポリエトキシ化アルコールR(OCHCHOHと、(メタ)アクリロイル酸塩化物、メタクリル酸若しくはアクリル酸、又は(メタ)アクリル酸無水物との反応によって得ることができる。
幾つかの実施形態では、重合性界面活性剤は、以下の一般式を有する:
R(OCHCHOC(O)N(H)−CH−Q−[O−C(O)C(R)H=CH
(式中、Rは、既に記載した通り、脂肪基であり、Qは、少なくとも2の価数を有する連結基であり、Rは、水素又は1〜4個の炭素原子を有するアルキルであり、zは、1又は2である)。
このタイプの重合性界面活性剤は、イソシアントアルキル(メタ)アクリレート(例えば、イソシアナトエチルエチルアクリレート、イソシアナトエチルメタクリレート、又は1,1−ビス(アクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート)と、ポリエトキシ化アルコール、R(OCHCHOHとの反応によって得ることができる。
本明細書に記載するコーティング組成物は、シリコーン基又はフッ素化基等の低表面エネルギー基とヒドロキシル基とを含む添加剤を含む。添加剤は、コーティング組成物の少なくとも0.01、又は0.05、又は0.10、又は0.20、又は0.30、又は0.5固形分重量%且つ約10固形分重量%以下の量で存在し得る。幾つかの実施形態では、添加剤の濃度は、コーティング組成物の約5固形分重量%、4固形分重量%、又は3固形分重量%、又は2固形分重量%、又は1固形分重量%以下である。
幾つかの実施形態では、添加剤を含めることによって、同じ界面活性剤濃度で、時間に応じたより低い指紋視認性がもたらされる。この実施形態では、添加物を更に含むコーティング組成物は、前述と同じ非イオン性界面活性剤濃度を有し得る。また、添加剤は、より低いヘイズで、非イオン性界面活性剤濃度をより高くすることができる。
他の幾つかの実施形態では、時間に応じたより低い指紋視認性は、添加剤を含めることにより低濃度の界面活性剤で達成することができる。この実施形態では、界面活性剤の濃度は、10重量%未満であり得る。例えば、非イオン性界面活性剤の最低濃度は、5重量%、又は6重量%、又は7重量%、又は8重量%、又は9重量%であり得る。しかし、好ましい実施形態では、コーティング組成物は、ヒドロキシル基と、シリコーン基又はフッ素化基等の低表面エネルギー基とを有する添加剤と組み合わせて、10重量%超の非イオン性界面活性剤を含む。
初期の指紋視認性又は時間に応じた指紋視認性は、様々な方法で測定することができる。しかし、好ましくは、このような評価は、再現可能な標準化方法を用いて行われる。コーティング組成物の指紋視認性を決定する1つの方法は、基材上に該コーティング組成物を提供することと、コーティングされた基材上に模擬指紋組成物を塗布することと、前記コーティングされた基材上の前記模擬指紋組成物の光学的特性を測定することとを含む。測定される光学的特性が、例えば透過率又はヘイズである場合、コーティング組成物が塗布される基材は、光透過性の(例えば、透明な)基材である。しかし、光学的特性が、例えば光沢の場合、基材は不透明な基材とすることができる。
模擬指紋組成物は、一般に、親油性の高い物質である。模擬指紋組成物は、典型的に、室温(25℃)で主に固体である脂状物質と、室温(25℃)で主に液体である油状物質との混合物である。植物性ショートニングが好適な固体であり、一方、アルキル基が少なくとも24個の炭素原子を有する脂肪族アルキルオキシド、例えばSigmaから商品名「Triolein」として入手可能なものが、好適な液体である。模擬指紋は、(即ち、硬化した)コーティングに対し、様々な技法を用いて塗布することができる。油状物質は、粘度を低減し、薄いコーティング(例えば、厚さ1.2マイクロメートル)を均一に塗布するために、例えば(例えば、アルコール)溶媒で希釈してよい。ゴム製ストッパーを便利に使用して、連続的なコーティングを提供することができる。しかし、他のゴム製スタンプ設計、又はサンドペーパーで粗くしたゴム製ストッパー若しくは表面を使用して、不連続なコーティングを提供することもできる。
コーティング組成物が重合性組成物である実施形態については、コーティング組成物を硬化した後で、模擬指紋を塗布する。コーティング組成物が溶媒を含む実施形態では、コーティング組成物を乾燥させた後で、模擬指紋を塗布する。
光学的特性(例えば、ヘイズ)は、初期及びある期間後に測定され得る。ある期間は、1、2、3、4、若しくは5分間又はそれ以上の期間、例えば20分間であってよい。指紋視認性を測定するための1つの好適な方法は、後述の実施例により詳細に記載される。
初期(例えば、模擬)指紋視認性とある期間(例えば、20分間)後の視認性とを比較することによって、ある期間後の視認性を初期視認性で除することにより求められる比を計算することができる。比が1の場合、(例えば、模擬)指紋の視認性は、時間に応じて変化しない。比が小さくなるほど、視認性の変化(即ち、指紋の退色)が大きくなる。幾つかの実施形態では、本明細書に記載する硬化コーティングは、ある期間(例えば、20分間)後に、0.80、又は0.70、又は0.60、又は0.50未満である初期に対する模擬指紋視認性の比を示す。
初期又は時間に応じた、実際の指紋又は模擬指紋の視認性は、視覚的検査を用いて測定することもできる。例えば、図1A及び図1Bを参照すると、指紋視認性は、デジタルカメラを装着した顕微鏡を様々な倍率で使用することによって撮影できる。図1Aを参照すると、指紋は、初期には、例えば12Xの倍率ではっきりと視認される。しかし、図1Bを参照すると、この同じ指紋は、ある期間(例えば、5分間)後に実質的に視認性が低下している。図2Aを参照すると、例えば500Xの高い倍率でさえも、初期では指紋の油滴が硬化コーティング表面上で明らかである。しかし、図2Bを参照すると、これら油滴は、ある期間(例えば、4分間)後には明らかではなく、硬化コーティング組成物によって吸収されたと推測される。
本明細書に記載されている好ましい実施形態では、硬化コーティングは、その特性、特に指紋視認性を低減する特性を、80℃で500時間のエージング後も維持する。幾つかの実施形態では、この比は高くなることがある。しかし、この比は依然として0.80未満、又は0.70未満、又は0.60未満、又は0.50未満である。
添加剤のシリコーン基又はフッ素化基は、一般的に、コーティング組成物の表面エネルギーを低下させるので、低表面エネルギー基として特徴付けることができる。
硬化表面層及び硬化物品は、商品名「Sharpie」として市販されているペンからのインクが分離した液滴に玉状化する(beads up)とき「撥インク性」を示し得、商品名「SURPASS FACIAL TISSUE」としてKimberly Clark Corporation(Roswell,GA)から入手可能なティッシュ等のティッシュ又は紙タオルで露出面を拭き取ることによって容易に除去することができる。
本明細書で記載される硬化コーティングを含む表面は、好ましくは、少なくとも70度の、水に対する高い前進接触角を呈する。より好ましくは、水に対する前進接触角は、少なくとも80度、より好ましくは少なくとも90度である。本明細書に記載する硬化コーティング組成物は、高い水に対する前進接触角を示し得る。本明細書で記載される硬化コーティングを含む表面は、好ましくは、ヘキサデカンに対する後退接触角が少なくとも40度、45度、又は50度であり、典型的には60度以下である。
添加剤は、少なくとも1つの(メタ)アクリレート基を含むモノマーに関して本明細書に記載される。しかし、他の(メタ)アクリル、フリーラジカル重合性、且つエチレン性不飽和官能基(即ち、重合性炭素−炭素二重結合)を、記載する(メタ)アクリレート基の代わりに使用できることが理解される。フリーラジカル重合性基としては、例えば、(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリル基、ーSH、アリル、又はビニル、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
添加剤は、一般的に、3つ以上のエチレン性不飽和モノマーであって、このようなモノマーのうちの少なくとも1つが低表面エネルギー(末端)基を有し、少なくとも1つの第2にモノマーが、1つ以上の(例えば、一級)ヒドロキシル基を含み、少なくとも1つの第3のモノマーが、疎水基であってよい(末端)アルキル基を含むモノマーを重合させることによって調製される。また、添加剤は、典型的に、当該技術分野において周知である通り、少なくとも1つの反応開始剤及び鎖移動剤の残基を含む。
少なくとも1つのフリーラジカル反応開始剤は、典型的に、ポリアクリレートコポリマー添加剤の調製のために利用される。有用なフリーラジカル熱開始剤としては、例えば、アゾ、ペルオキシド、ペルスルフェート及びレドックス開始剤、並びにこれらの混合物が挙げられる。有用なフリーラジカル光開始剤としては、例えば、アクリレートポリマーの紫外線硬化に有用であることが周知であるものが挙げられる。幾つかの態様では、コポリマー添加剤は、熱反応開始剤の使用によって重合し、次いで、重合性樹脂(例えば、ハードコート)と結合した後に光重合した溶液である。
重合方法は特に限定されないが、添加剤は、典型的に、有機溶媒で希釈した(例えば、非フッ素化)溶液中で溶液重合を介して調製される。単一の有機溶媒又は溶媒のブレンドを用いることができる。
添加剤は、典型的に、以下のi)〜iii)をフリーラジカル重合させることによって高分子中間体を形成することを含む2段階プロセスで調製される:
i)少なくとも1つのエチレン性不飽和(例えば、(メタ)アクリレート)基を含む少なくとも1つの低表面エネルギー(シリコーン、ペルフルオロアルキル、ペルフルオロポリエーテル)モノマー;
ii)少なくとも1つのエチレン性不飽和(例えば、(メタ)アクリレート)基及び1つ以上のヒドロキシル基を含む少なくとも1つのモノマー;並びに
iii)少なくとも1つのエチレン性不飽和(例えば、(メタ)アクリレート)基及びアルキル基を含む少なくとも1つのモノマー。
幾つかの実施形態では、i)、ii)、及びiii)のモノマーは、単一のエチレン性不飽和(例えば、(メタ)アクリレート又はチオール)基を有する一官能性モノマーである。
2段階法では、続いてii)のヒドロキシル基の一部を反応させて、ヒドロキシル基の一部をエチレン性不飽和(例えば、(メタ)アクリレート)基に変換する。例えば、ヒドロキシル基をイソシアナトアルキル(メタ)アクリレートと反応させてヒドロキシル基をウレタン結合に変換することができる。あるいは、ヒドロキシル基をアクリロイルクロリド又はメタクリル酸無水物と反応させてもよい。
また、添加剤の分子量は、好適な連鎖移動剤を添加することによって制御することができる。連鎖移動剤は、連鎖停止を促進し、ゲル形成を制限するために用いることができる。有用な連鎖移動剤としては、例えば、チオール、及びポリハロカーボンが挙げられる。市販の連鎖移動剤の例としては、テトラブロモメタン、1ーヘキサンチオール、1ーヘプタンチオール、1ーオクタンチオール、1ーノナンチオール、1ーデカンチオール、1ードデカンチオール、1ーオクタデシルメルカプタン、1ーペンタデカンチオール、1ーヘキサデシルメルカプタン、tert−ノニルメルカプタン、tert−ヘキサデシルメルカプタン、tert−テトラデシルメルカプタン、1H,1H,2H,2H−ペルフルオロヘキサンチオ、及び1H,1H,2H,2H−ペルフルオロデシル−1−チオール;並びにチオ終端ポリ(オルガノシロキサン)(例えば、「KF−2001」)が挙げられる。また、このような連鎖移動剤は、コポリマー添加剤の(例えば、疎水性)アルキル基及び/又はコポリマー添加剤の低表面エネルギー基を提供することができる。
コポリマー添加剤の反応生成物は、未反応モノマー出発物質、オリゴマー種、及び各必須モノマー単位を有するポリマー種の混合物を含むと推測される。
出発モノマーのエチレン性不飽和基が(メタ)アクリレート基であるとき、添加剤は、ポリアクリレート骨格を含む。しかし、下記ポリアクリレート単位の骨格は、既に記載した通り、他のフリーラジカル重合基を含むものとすることができる。
ポリアクリレート添加剤は、以下の一般式を有する少なくとも1つの低表面エネルギー基を含む:
Figure 0006363072

(式中、Rは、低表面エネルギーシリコーン又はフッ素化基であり、
Qは、少なくとも2の価数を有する連結基であり、
Xは、O、S、又はNR(式中、Rは、H又は1〜4個の炭素原子を有する低級アルキルである)であり、
は、水素、又は1〜4個の炭素原子を有するアルキル(例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、又はsec−ブチル)である)。
Qは、結合、あるいは直鎖、分枝鎖、又は環含有連結基を含んでよい。Qは、アルキレン、アリーレン、アラルキレン、アルカリーレンを含むことができる。Qは、所望により、O、N、及びS等のヘテロ原子、並びにこれらの組み合わせを含むことができる。Qは、所望により、カルボニル又はスルホニル等のヘテロ原子含有官能基、及びこれらの組み合わせを含むこともできる。
低表面エネルギー基がシリコーン基であるとき、シリコーン基は、典型的に、オルガノシロキサンに由来する。好ましいケイ素含有樹脂は、オルガノポリシロキサンである。オルガノポリシロキサンは、当該技術分野において既知であり、例えば米国特許第3,159,662号(Ashby)、同第3,220,972号(Lamoreauz)、同第3,410,886号(Joy)、同第4,609,574号(Keryk)、同第5,145,886号(Oxmanら)、同第4,916,169号(Boardmanら)、及び同第7,192,795号(Boardmanら)に記載されている。
好適なポリオルガノシロキサンとしては、以下の式の直鎖、環状、又は分枝状オルガノシロキサンが挙げられる:
[(R SiO(4−a)/2(3−b)Si−X
(式中、Rは、1〜18個の炭素原子を含有する一価、直鎖、分枝状、又は環状、非置換又は置換炭化水素基であり、Rは、独立して、2〜10個の炭素原子を有する一価炭化水素基であり、Xは、−(CH−Y(式中、Yは、−OH、−SH、−NH、又は−NHRであり、d=0〜10である)であり、Rは、1〜6個の炭素原子を有する低級アルキル又はシクロアルキルであり、各aは、独立して、0、1、2、又は3であり、bは、0、1、又は2であり、cは、5〜300である)。幾つかの実施形態では、Rは、メチルである。
は、典型的に、アルキル基(例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、tert−ペンチル、シクロペンチル、n−ヘキシル、シクロヘキシル、n−オクチル、2,2,4−トリメチルペンチル、n−デシル、n−ドデシル、及びn−オクタデシル);芳香族基(例えば、フェニル又はナフチル);アルカリル基(例えば、4−トリル);アラルキル基(例えば、ベンジル、1−フェニルエチル、及び2−フェニルエチル);及び置換アルキル基(例えば、3,3,3−トリフルオロ−n−プロピル、1,1,2,2−テトラヒドロペルフルオロ−n−ヘキシル、及び3−クロロ−n−プロピル)である。
好ましくは、ポリオルガノシロキサンは、以下の式の直鎖オルガノシロキサンである:
Figure 0006363072

(式中、R、R、及びXは、上記と同じであり、uは、5〜300である)。
幾つかの実施形態では、ポリアクリレート添加剤組成物は、以下の式によって表される単位を含む:
Figure 0006363072

(式中、RSiは、(上記の通り)R [(R SiO(4−a)/2(3−b)Si−であり、
Qは、(上記の通り)−(CH−であり、
Xは、O、S、NR(式中、Rは、H又は1〜4個の炭素原子を有する低級アルキルである)であり、
は、水素又は1〜4個の炭素原子を有するアルキルである)。
幾つかの実施形態では、添加剤組成物は、以下の式によって表されるチオ単位を含む:
[RSi−Q−S]
(式中、RSi及びQは、上記と同じであり、Sは、硫黄である)。
ペルフルオロアルキル基及びペルフルオロポリエーテル基を含む様々なフッ素化低表面エネルギー基が知られている。
幾つかの実施形態では、添加剤は、ペルフルオロアルキル基を含む。用語「ペルフルオロアルキル基」は、全てのC−H結合がC−Fに置換されたアルキル基、並びに1つの水素が末端フッ素原子を置換している基を含む。ペルフルオロアルキル基の幾つかの実施形態では、少なくとも1つの水素が存在する場合、ペルフルオロアルキル基は、少なくとも1つのジフルオロメチル基を含む。好適なペルフルオロアルキル基は、3〜12個(即ち、3、4、5、6、7、8、9、10、11、又は12個)の炭素原子を含む。
幾つかの実施形態では、ポリアクリレート添加剤組成物は、以下の式によって表される単位を含む:
Figure 0006363072

(式中、Rfは、ペルフルオロアルキル含有基であり、Xは、O、S、又はNR(式中、Rは、H又は1〜4個の炭素原子を有する低級アルキルである)であり、Qは、既に記載した通り、少なくとも2の価数を有する連結基であり、Rは、既に記載した通り、水素又はアルキルである)。
幾つかの実施形態では、各Rfは、独立して、3〜6個を有するペルフルオロアルキル基(例えば、ペルフルオロ−n−ヘキシル、ペルフルオロ−n−ペンチル、ペルフルオロイソペンチル、ペルフルオロ−n−ブチル、ペルフルオロイソブチル、ペルフルオロ−sec−ブチル、ペルフルオロ−tert−ブチル、ペルフルオロ−n−プロピル、又はペルフルオロイソプロピル)である。幾つかの実施形態では、Rfは、ペルフルオロブチル(例えば、ペルフルオロ−n−ブチル)である。幾つかの実施形態では、Rfは、ペルフルオロプロピル(例えば、ペルフルオロ−n−プロピル)である。
幾つかの実施形態では、Qは、−SON(R)−(式中、nは、2〜4であり、Rは、既に記載した通り、水素又はアルキルである)である。幾つかの実施形態では、窒素原子に結合しているRは、メチル又はエチルである。幾つかの実施形態では、ポリアクリレート骨格の炭素原子に結合しているRは、水素又はメチルである。
幾つかの実施形態では、ポリアクリレート添加剤組成物は、以下の式等の単一の末端ペルフルオロアルキル部分を含む:
Figure 0006363072
他の実施形態では、ポリアクリレート添加剤組成物は、参照することにより本明細書に組み込まれる米国特許第6,174,964号に記載のフルオロケミカルオリゴマー単位等の末端ペルフルオロアルキル部分を含む繰り返し単位を含む。このようなポリアクリレート単位は、以下の式によって表すことができる:
Figure 0006363072

(式中、vは、2〜10であり、wは、0〜5であり、Rは、1〜24個の炭素原子を有するアルキル基である)(以下に更に詳細に記載する)。好ましくは、vのwに対する比は、2:1以上である。
1つの実施形態では、ポリアクリレート添加剤組成物は、以下の式を有する単位を含む:
Figure 0006363072
ペルフルオロアルキル基を含むフッ素化フリーラジカル重合性アクリレートモノマー、及びその調製方法は、当該技術分野において既知である(例えば、米国特許第2,803,615号(Albrechtら)及び米国特許第6,664,354号(Savuら)を参照。これらの特許のフリーラジカル重合性モノマー及びその調製方法に関する開示は、本明細書に参照により組み込まれる)。ノナフルオロブタンスルホンアミド基含有構造体の製造方法を用いて、例えば、その開示が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第2,732,398号(Briceら)の実施例2及び3に記載されている方法によって製造することができる、ヘプタフルオロプロパンスルホニルフルオライドを出発物質として、ヘプタフルオロプロパンスルホンアミド基を製造することができる。他のペルフルオロアルキル化合物の製造方法が既知である(例えば、欧州特許第1311637 B1号(2006年4月5日公開)を参照。2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロブチル−2−メチルアクリレートの調製についての開示が参照により本明細書に組み込まれる)。また、ペルフルオロアルキル化合物は、商業的供給源(例えば、3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシルアクリレート(ダイキン化成品販売(Daikin Chemical Sales)(日本、大阪))及び3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシル2−メチルアクリレート(Indofine Chemical Co.(Hillsborough,NJ))から入手可能である。
幾つかの実施形態では、添加剤は、ペルフルオロポリエーテル基を含む。ペルフルオロポリエーテル基Rは、直鎖、分枝状、環状、又はこれらの組み合わせであってよく、飽和であっても不飽和であってもよい。ペルフルオロポリエーテルは、少なくとも2個のカテネイト酸素ヘテロ原子を有する。例示的なペルフルオロポリエーテルとしては、−(C2p)−、−(C2pO)−、−(CF(Z))−、−(CF(Z)O)−、−(CF(Z)C2pO)−、−(C2pCF(Z)O)−、−(CFCF(Z)O)−、又はこれらの組み合わせからなる群から選択されるペルフルオロ化繰り返し単位を有するものが挙げられるが、これらに限定されない。これら繰り返し単位において、pは、典型的に、1〜10の整数である。幾つかの実施形態では、pは、1〜8、1〜6、1〜4、又は1〜3の整数である。基Zは、ペルフルオロアルキル基、ペルフルオロエーテル基、ペルフルオロポリエーテル基、又はペルフルオロアルコキシ基であり、これらは全て、直鎖、分枝状、又は環状であってよい。Z基は、典型的に、12個以下の炭素原子、10個以下の炭素原子、9個以下の炭素原子、4個以下の炭素原子、3個以下の炭素原子、2個以下の炭素原子、又は1個以下の炭素原子を有する。幾つかの実施形態では、Z基は、4個以下、3個以下、2個以下、1個以下、又は0の酸素原子を有し得る。これらペルフルオロポリエーテル構造において、異なる繰り返し単位は、鎖に沿ってランダムに分布してよい。
は、一価又は二価であり得る。Rが一価である幾つかの実施形態では、末端基は、(C2p+1)−、(C2p+1O)−、(X’C2pO)−、又は(X’C2p+1)−(式中、X’は、水素、塩素、又は臭素であり、pは1〜10の整数である)であってよい。一価R基の幾つかの実施形態では、末端基は、ペルフルオロ化されており、pは1〜10、1〜8、1〜6、1〜4又は1〜3の整数である。代表的な一価R基としては、CFO(CO)CF−、CO(CFCFCFO)CFCF−、及びCO(CF(CF)CFO)CF(CF)−(式中、nは、0〜50、1〜50、3〜30、3〜15、又は3〜10の平均値を有する)が挙げられる。
二価R基の好適な構造としては、以下のものが挙げられるが、これらに制限されない:
−CFO(CFO)(CO)CF−、−(CFO(CO)(CF−、−CFO(CO)CF−、−CFCFO(CFCFCFO)CFCF−、及び−CF(CF)(OCFCF(CF))OC2tO(CF(CF)CFO)CF(CF)−(式中、qは、0〜50、1〜50、3〜30、3〜15、又は3〜10の平均値を有し、nは、0〜50、3〜30、3〜15、又は3〜10の平均値を有し、sは、0〜50、1〜50、3〜30、3〜15、又は3〜10の平均値を有し、(n+s)の合計は、0〜50又は4〜40の平均値を有し、(q+n)の合計は0超であり、tは、2〜6の整数である)。
Rfが二価であり、2つの(例えば、末端)反応性基がRfに結合している(例えば、ジオールの場合)実施形態では、このような二価モノマーの濃度は、ゲル形成をもたらし得る過剰な架橋を避けるよう、十分に低い。
幾つかの実施形態では、ポリアクリレート添加剤組成物は、以下の式によって表される単位を含む:
Figure 0006363072

(式中、Rfは、(例えば、一価)ペルフルオロポリエーテル基であり、Q、X、及びRは、既に記載したものと同じである)。
ペルフルオロポリエーテル基を含むフリーラジカル重合性アクリレートモノマー及びその調製方法は、当該技術分野において既知である。ペルフルオロポリエーテル(メタ)アクリレート化合物は、例えば、米国特許第3,553,179号及び同第3,544,537号、並びに米国特許公開第2004/0077775号(2004年4月22日公開)「Fluorochemical Composition Comprising a Fluorinated Polymer and Treatment of a Fibrous Substrate Therewith」に記載されているような既知の技法によって合成することができる。好適なペルフルオロポリエーテル(メタ)アクリレート化合物としては、例えばHFPO−C(O)NHCHCHOC(O)CH=CH、HFPO−C(O)NHCHCHOCHCHOCHCHOC(O)CH=CH、HFPO−C(O)NH−(CHOC(O)CH=CH、並びに参照することにより組み込まれる米国特許公開第2005/0250921号及び同第2005/0249940号に記載されているような様々な他のペルフルオロポリエーテル化合物が挙げられる。ペルフルオロポリエーテル部分を含む(メタ)アクリレートコポリマー及びその調製は、当該技術分野において既知である。国際公開第2009/076389号(Qiuら)を参照。これらの調製は、チオール等の連鎖移動剤、並びに過酸化物及びアゾ化合物等の熱開始剤を使用することができる。
幾つかの実施形態では、Rfは、HFPO−である。特に記載しない限り、「HFPO−」は、メチルエステルF(CF(CF)CFO)CF(CF)C(O)OCH(式中、「a」は、平均2〜15である)の末端基F(CF(CF)CFO)CF(CF)−を指す。幾つかの実施形態では、「a」の平均値は3〜10であるか、又は「a」の平均値は5〜8である。このような種は、一般的に「a」の値の範囲を有するオリゴマーの分散物又は混合物として存在し、その結果、aの平均値は非整数となることがある。例えば、1つの実施形態では、「a」の平均値は6.2である。HFPO−ペルフルオロポリエーテル材料の分子量は、繰り返し単位の数「a」に依存して、約940g/モル〜約1600g/モルで変化し、典型的には1100g/モル〜1400g/モルが好ましい。
ポリアクリレート添加剤組成物は、更に、以下の式によって表されるヒドロキシル基を有する単位を含む:
Figure 0006363072

(ROHは、ヒドロキシル含有基であり、
Qは、既に記載した通り、少なくとも2の価数を有する連結基であり、
Xは、O、S、又はNR(式中、Rは、H又は1〜4個の炭素原子を有する低級アルキルである)であり、
は、既に記載した通り、水素又はアルキルである)。
ヒドロキシル含有基ROHは、1つ以上のヒドロキシル基を含有し得る。幾つかの実施形態では、単位は、単一の一級ヒドロキシル基(即ち、−CHOH)を含む。他の実施形態では、単位は、一級ヒドロキシ基及び1つ以上の二級ヒドロキシル基(即ち、R’R”CHOH(式中、R’、R”は、二価(例えば、アルキレン、エーテル、又はエステル)基である))を含む。
幾つかの実施形態では、ROHを含む単位は、ポリアクリレート骨格とヒドロキシル基との間にエチレンオキシド繰り返し単位もプロピレンオキシド繰り返し単位も含まない。
コポリマー添加剤の合成では、ヒドロキシル基の一部は、例えば、イソシアナトアルキルアクリレートとの反応等によって、フリーラジカル重合性(例えば、(メタ)アクリレート)基に変換される。しかし、ヒドロキシル基の一部は、添加剤中に依然として存在する。
反応するヒドロキシル基の一部から、以下の式によって表される単位を更に含むポリアクリレート添加剤組成物が得られる:
Figure 0006363072

(式中、
Aは、メタ(アクリル)官能基、例えば、−OC(O)C(R2)=CH2(式中、R2は、1〜4個の炭素原子の低級アルキル又はH若しくはFである)であり、
aは、1〜6の範囲であり、
OH1は、ROH基の残基(即ち、(メタ)アクリル官能基による官能化後)であり、
Q及びXは、ヒドロキシル基を含む単位に関して既に記載したものと同じである)。
幾つかの実施形態では、aは1である。
ポリアクリレート添加剤組成物は、以下の式によって表される単位を更に含む:
Figure 0006363072

(式中、Q及びXは、既に記載したものと同じであり、Rは、1〜24個の炭素原子を有するアルキル基である)。Rは、直鎖であっても、分枝状であっても、又はシクロアルキル部分を含有してもよい。幾つかの実施形態では、Rは、少なくとも1個、2個、3個、又は4個の炭素原子を含む低級アルキル基(例えば、Rについて記載したもの等)である。他の実施形態では、Rは、少なくとも6個、7個、又は8個の炭素原子を含む疎水性アルキル基である。更に他の実施形態では、Rは、少なくとも12個、又は14個、又は15個、又は18個の炭素原子を有する脂肪アルキル基である。
幾つかの実施形態では、ポリアクリレート添加剤は、以下の式によって表される単位等の他の任意の単位を含む:
Figure 0006363072

(式中、Rは、既に記載した通り、例えば、6個、7個、又は8個を超える炭素原子を有するアルキル又はアルケニル基等の疎水基であり、
Raは、独立して、アルキレン基C2x(式中、x=2〜4である)であり、ここでC2xは、直鎖若しくは分枝状、又はこれらの組み合わせであってよく、
jは、アルキレンオキシド繰り返し単位の数で、1〜50の範囲であり、
は、既に記載した通り、水素又はアルキルである)。
幾つかの実施形態では、jは、2〜25の範囲である。アルキレンオキシド繰り返し単位を含むこのような基は、非イオン性界面活性剤に由来し得る。例えば、(メタ)アクリレート基を含む非イオン性界面活性剤は、前述の脂肪アルコール及びその誘導体のヒドロキシル基と、(メタ)アクリル酸若しくは(メタ)アクリロイルハロゲン化物、又は官能性(メタ)アクリレート化合物(例えば、イソシアナト官能性(メタ)アクリレート化合物)とを反応させることによって形成することができる。次いで、このような(メタ)アクリレート官能性界面活性剤は、他の(メタ)アクリレート化合物と共重合することができる。
添加剤が6個を超えるエチレンオキシド繰り返し単位を含む場合、このような添加剤は、ヒドロキシル基含有溶媒(一般に、アルコールとして知られる)との相溶性が改善される場合がある。アルコール系コーティング組成物は、ケトン(例えば、MEK)、芳香族溶媒(例えば、トルエン)、及びエステル(例えば、アセテート溶媒)等の有機溶媒によって膨潤、亀裂、又はひび割れを生じやすいポリカーボネート、アクリル、酢酸セルロース、及び三酢酸セルロース等の光透過性基材のコーティングに特に有用である。
添加剤は、以下の一般式によって表すことができる:
−[M −[MOH−[Mp−−[MR4
(式中、
[M]は、低表面エネルギーシリコーン又はフッ素化基を含む1つ以上のエチレン性不飽和モノマーに由来する単位を表し、
[MOH]は、1つ以上のエチレン性不飽和モノマー及び少なくとも1つのヒドロキシル基に由来する単位を表し、
[M]は、[MOH]の残基及びフリーラジカル重合性基を含む単位を表し、
[MR4]は、アルキル基を含む1つ以上のエチレン性不飽和モノマーに由来する単位を表す)。
幾つかの実施形態では、添加剤は、以下の一般式によって表すことができる:
−[M−[MOH−[Mp−−[MR4−[MAO
(式中、[M]、[MOH]、[M]、[MR4]は、上記と同じであり、[MAO]は、アルキレンオキシド繰り返し単位を有する1つ以上のエチレン性不飽和モノマーに由来する単位を表す)。
ポリアクリレート添加剤は、少なくとも以下の4つの単位の組み合わせを含む。
Figure 0006363072
幾つかの実施形態では、ポリアクリレート添加剤は、上記4つの単位と以下の既に記載した第5の単位との組み合わせを含む。
Figure 0006363072
低表面エネルギー基[M]又は(R)を含む単位は、既に記載した通り、シリコーン基、ペルフルオロアルキル基、ペルフルオロポリエーテル基、又はこれらの混合物を含む単位のうちの任意の1つ又は組み合わせであってよい。
ポリアクリレート添加剤の各単位の数は、変動し得る。例えば、l、q、p、oは、独立して、1〜100の範囲であってよく、一方、nは、0〜100の範囲であってよい。
l単位(即ち、低表面エネルギー基を含む単位)の数は、コポリマー添加剤が、約5〜50重量%のl単位、より好ましくは約10〜40重量%のl単位を含むように選択される。l単位の数は、r(即ち、シリコーン基RSiを含む単位)、s(即ち、ペルフルオロアルキル含有基Rfを含む単位)、及びm(即ち、ペルフルオロポリエーテル基Rfを含む単位)の合計と等しい。ポリアクリレート添加剤は、更に、連鎖移動単位に由来する低表面エネルギー基を含んでよい。[M]のl単位の数は、r、s、m、及びtの合計と等しい。
q単位(即ち、少なくとも1つのヒドロキシル基を含む単位)の数は、コポリマー添加剤のOH EWが、約200g/ヒドロキシル基当量〜2000g/ヒドロキシル基当量、より好ましくは250g/OH当量〜750の範囲であるように選択される。重量パーセント基準では、これは、約10重量%〜50重量%の範囲のq単位である。(コポリマー中間体は、ヒドロキシル基の一部をフリーラジカル重合性基に変換する前、コポリマー添加剤よりも高いヒドロキシル含量を有する)。
q単位に由来するp単位(即ち、少なくとも1つのフリーラジカル重合性基を含む単位)の数は、コポリマー添加剤が、約1〜20重量%のp単位、より好ましくは1.5〜10重量%のp単位を含むように選択される。
o単位(即ち、アルキル基を含む単位)の数は、コポリマー添加剤が、約5〜80重量%のo単位、より好ましくは20〜70重量%のo単位を含むよう選択される。ポリアクリレート添加剤は、更に、連鎖移動単位に由来するアルキル基を含んでよい。[MR4]のo単位の数は、oと連鎖移動剤に由来する任意のアルキル単位との合計に等しい。
任意のn単位(即ち、アルキレンオキシド繰り返し単位及び疎水基を含む単位)の数は、コポリマー添加剤が、約0〜50重量%のo単位、より好ましくは10〜50重量%のo単位を含むように選択される。
非イオン性界面活性剤及び添加剤は、典型的に、(例えば、アルコール系)溶媒と組み合わせてハードコート組成物内に分散させ、表面又は基材(例えば、光学基材)に塗布し、光硬化させる。ハードコートは、光学基材及び下に位置するディスプレイスクリーンを、引っかき傷、磨耗及び溶媒等の要因による損傷から保護する強靭な耐磨耗性層である。典型的には、ハードコートは、基材上に硬化性液体セラマー組成物をコーティングし、その場でこの組成物を硬化させて硬化フィルムを形成することにより形成される。
本明細書に記載されるコーティング組成物は、1層ハードコート組成物として使用することができる。高い耐久性が望まれる実施形態に関しては、ハードコート組成物は、典型的に、(例えば、表面修飾されている)シリカ等の無機粒子を更に含む。ハードコーティングされた表面層の厚さは、典型的に、少なくとも0.5マイクロメートル、好ましくは少なくとも5マイクロメートル、より好ましくは少なくとも10マイクロメートルである。ハードコート層の厚さは、一般的に、25マイクロメートル以下である。好ましくは、厚さは、5マイクロメートル〜20マイクロメートルの範囲である。
あるいは、コーティング組成物は、耐久性が必要ではない用途の場合、無機酸化物粒子を含まなくてよい。更に他の実施形態では、無機粒子を有さない表面層を、基材と表面層の間に配置される無機粒子含有ハードコート層と組み合わせて提供してよい。これは、2層ハードコートと呼ばれる。これらの実施形態では、表面層は、好ましくは約1〜10マイクロメートルの範囲の厚さを有する。
本明細書に記載するコーティング組成物は、硬化コーティングが、国際公開第2009/076389号に記載のスチールウール磨耗耐性試験法並びに300gの重り及び10回のワイプを用いる以下の実施例に従って試験したとき、明らかな引っ掻き傷を示さないか、又はほんのわずかな(例えば1〜3個の)引っ掻き傷しか示さないように、十分に耐久性である。
架橋されたポリマーマトリックスを硬化時に形成する様々な結合剤前駆体をハードコートに使用することができる。
ジ(メタ)アクリル結合剤前駆体としては、例えば、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールモノアクリレートモノメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、アルコキシル化脂肪族ジアクリレート、アルコキシル化シクロヘキサンジメタノールジアクリレート、アルコキシル化ヘキサンジオールジアクリレート、アルコキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート、カプロラクトン修飾ネオペンチルグリコールヒドロキシピバレートジアクリレート、カプロラクトン修飾ネオペンチルグリコールヒドロキシピバレートジアクリレート、シクロヘキサンジメタノールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、エトキシ化ビスフェノールAジアクリレート、ヒドロキシピバルアルデヒド修飾トリメチロールプロパンジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールアクリレートが挙げられる。
トリ(メタ)アクリル結合剤前駆体としては、例えばグリセロールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート(例えば、3〜20個のエトキシレート繰り返し)、プロポキシル化グリセラルトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリアクリレートが挙げられる。高官能性(メタ)アクリル含有化合物としては、例えば、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、カプロラクトン修飾ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートが挙げられる。
ペンタエリスリトールトリアクリレート(「PET3A」)の1つの市販形態は、SR444Cであり、ペンタエリスリトールテトラアクリレート(「PET4A」)の1つの市販形態は、SR295であり、それぞれSartomer Company(Exton,Pennsylvania)から入手可能である。
ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート等のオリゴマーの(メタ)アクリル及びこれらのポリアクリルアミド類縁体も、結合剤として使用することができる。
1つの実施形態では、結合剤は、Bilkadiらに記載の通り、1つ以上のN,N−二置換アクリルアミド及び/又はN−置換−N−ビニル−アミドモノマーを含んでよい。ハードコートは、セラマー組成物中の固形分の総重量に基づいて、約20〜約80%のエチレン性不飽和モノマーと、約5〜約40%のN,N−二置換アクリルアミドモノマー又はN−置換−N−ビニル−アミドモノマーとを含有するセラマー組成物に由来してよい。
硬化を促進するために、本明細書に記載されている重合性組成物は、少なくとも1つのフリーラジカル熱反応開始剤及び/又は光開始剤を更に含んでよい。このような開始剤及び/又は光開始剤は、重合性組成物の総重量に基づいて、典型的に、重合性組成物の約10重量%未満、より典型的には、約5重量%未満の量で存在する。フリーラジカル硬化技術は、当該分野で周知であり、例えば、熱による硬化法並びに電子ビーム又は紫外放射線等の放射線による硬化法が挙げられる。フリーラジカル熱及び光重合技術に関する更なる詳細は、例えば、米国特許第4,654,233号(Grantら)、同第4,855,184号(Klunら)、及び同第6,224,949号(Wrightら)に見出すことができる。
有用なフリーラジカル熱開始剤としては、例えば、アゾ、ペルオキシド、ペルスルフェート、及びレドックス開始剤、並びにこれらの混合物が挙げられる。
有用なフリーラジカル光開始剤としては、例えば、国際公開第2006/102383号に記載されているようなアクリレートポリマーのUV硬化において有用であると知られているものが挙げられる。
表面層又は下に位置するハードコート層として使用するための重合性組成物は、好ましくは、得られるコーティングに機械的な強度及び耐久性を加える、表面修飾されている無機粒子を含有する。
様々な無機酸化物粒子を、ハードコートに使用することができる。無機酸化物粒子は、例えばシリカのような単一の酸化物から本質的になるか又はなってよく、あるいは、例えばシリカ及び酸化アルミニウムのような酸化物の組み合わせを含んでよく、あるいは1つのタイプの酸化物のコア(又は金属酸化物以外の材料のコア)に他のタイプの酸化物を析出させたものであってよい。シリカは、一般的な無機粒子である。無機酸化物粒子は、液体媒体中に無機酸化物粒子のコロイド状分散体を含有するゾルの形態で提供されることが多い。例えば、米国特許第5,648,407号(Goetzら)、同第5,677,050号(Bilkadiら)及び同第6,299,799号(Craigら)に記載されているように、ゾルは、様々な技術を使用し、水性ゾル(水が液体媒体として作用する)、有機ゾル(有機液体がそのように作用する)、及び混合ゾル(液体媒体が、水及び有機液体の両方を含有する)等の様々な形態に調製できる。(例えば、非晶質シリカ等の)水性ゾルを使用することができる。ゾルは、一般に、ゾルの総重量に基づいて、少なくとも2重量%、少なくとも10重量%、少なくとも15重量%、少なくとも25重量%、及び多くの場合少なくとも35重量%のコロイド状無機酸化物粒子を含有する。コロイド状無機酸化物粒子の量は、典型的に、50質量%以下である(例えば、45質量%)。無機粒子の表面は、Bilkadiらに記載されている通り、「アクリレート官能化」することができる。ゾルは、結合剤のpHに適合させることもでき、対イオン又は水溶性化合物(例えば、アルミン酸ナトリウム)を含有することができ、これらは全てKangらによる’798号特許に記載されている。
例えば、ジルコニア(「ZrO」)、チタニア(「TiO」)、酸化アンチモン、アルミナ、酸化スズ等の様々な高屈折率無機酸化物粒子を、単独で又は組み合わせて使用することができる。混合金属酸化物を使用してもよい。高屈折率層で用いられるジルコニアは、Nalco Chemical Co.から商品名「Nalco OOSSOO8」として、及びBuhler AG Uzwil,Switzerlandから商品名「BuhlerジルコニアZ−WOゾル」として入手可能である。また、ジルコニアナノ粒子は、米国特許第7,241,437号及び同第6,376,590号に記載されているように調製することができる。
無機ナノ粒子は、好ましくは、表面処理剤で処理される。ナノサイズの粒子を表面処理することで、ポリマー樹脂中での安定した分散をもたらすことができる。好ましくは、表面処理がナノ粒子を安定化させ、その結果、粒子が重合性樹脂中に良好に分散され、実質的に均質な組成物が生じる。更に、安定化した粒子が硬化中に重合性樹脂と共重合又は反応できるように、ナノ粒子の表面の少なくとも一部分を表面処理剤により修飾することができる。表面修飾無機粒子の導入は、フリーラジカル重合性有機成分への粒子の共有結合をしやすくして、より強靱でより均質なポリマー/粒子ネットワークを提供する。
一般に、表面処理剤は、粒子表面に結合(共有結合、イオン結合、又は、強力な物理吸着による結合)する第1の末端と、粒子に樹脂との相溶性をもたらす及び/又は硬化中に樹脂と反応する第2の末端とを有する。表面処理剤の例としては、アルコール、アミン、カルボン酸、スルホン酸、ホスホン酸、シラン、及びチタネートが挙げられる。好ましいタイプの処理剤は、金属酸化物表面の化学的性質によりある程度は決定される。シリカに対してはシランが好ましく、ケイ酸質充填剤に対しては他のものが好ましい。ジルコニア等の金属酸化物に対しては、シラン及びカルボン酸が好ましい。表面修飾は、モノマーとの混合に続いて、又は混合後のいずれかに行うことができる。シランの場合、樹脂へ組み込む前にシランを粒子又はナノ粒子の表面と反応させるのが好ましい。表面修飾剤の必要量は、粒子のサイズ、粒子の種類、修飾剤の分子量、及び修飾剤の種類等の幾つかの要因に依存する。一般的には、概ね単層の修飾剤を粒子の表面に結合させることが好ましい。必要とされる結合手順又は反応条件もまた、使用する表面修飾剤に依存する。シランの場合、酸性又は塩基性の条件の下、高温で約1〜24時間表面処理することが好ましい。カルボン酸等の表面処理剤は、高温又は長時間を必要としない場合がある。
本組成物に好適な表面処理剤の代表的な実施形態としては、例えば、イソオクチルトリメトキシシラン、N−(3−トリエトキシシリルプロピル)メトキシエトキシエトキシエチルカルバメート、N−(3−トリエトキシシリルプロピル)メトキシエトキシエトキシエチルカルバメート、3−(メタクリロイルオキシ)プロピルトリメトキシシラン、3−アクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−(メタクリロイルオキシ)プロピルトリエトキシシラン、3−(メタクリロイルオキシ)プロピルメチルジメトキシシラン、3−(アクリロイルオキシプロピル)メチルジメトキシシラン、3−(メタクリロイルオキシ)プロピルジメチルエトキシシラン、3−(メタクリロイルオキシ)プロピルジメチルエトキシシラン、ビニルジメチルエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、n−オクチルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ビニルメチルジアセトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリフェノキシシラン、ビニルトリ−t−ブトキシシラン、ビニルトリス−イソブトキシシラン、ビニルトリイソプロペノキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、スチリルエチルトリメトキシシラン、メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン、アクリル酸、メタクリル酸、オレイン酸、ステアリン酸、ドデカン酸、2−[2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ]酢酸(MEEAA)、β−カルボキシエチルアクリレート(BCEA)、2−(2−メトキシエトキシ)酢酸、メトキシフェニル酢酸、及びこれらの混合物等の化合物が挙げられる。
コロイド状分散体における粒子の表面修飾は、米国特許第7,241,437号及び同第6,376,590号に記載されているような様々な既知の方法で達成することができる。
表面修飾剤の混合物が有用であることもあり、その場合、表面修飾剤の少なくとも1つは、硬化性樹脂と共重合可能な官能基を有する。表面修飾剤の組み合わせによって、より低い粘度を得ることができる。例えば、重合化基は、エチレン性不飽和であるか、又は開環重合を受ける環式官能基であることができる。エチレン性不飽和重合化基は、例えば、アクリレート基若しくはメタクリレート基、又はビニル基であってよい。開環重合を受ける環式官能基は、一般的に、酸素、硫黄、又は、窒素等のヘテロ原子を含有し、好ましくは、エポキシド等の酸素を含有する3員環である。
表面修飾剤の好ましい組み合わせは、重合可能な樹脂の有機成分と共重合可能である官能基を有する少なくとも1つの表面修飾剤と、分散剤として作用し得る、ポリエーテルシラン等の第2の両親媒性修飾剤とを含む。第2の修飾剤は、好ましくは、重合性組成物の有機成分と所望により共重合性である修飾剤を含有するポリアルキレンオキシドである。
無機粒子は、実質的に単分散の粒径分布、又は実質的に単分散の分布の2つ以上をブレンドすることによって得られる多分散分布を有することが好ましい。あるいは、粒子を所望のサイズ範囲に粉砕することによって得られた粒径の範囲を有する無機粒子を導入することができる。凝集によって、無機酸化物粒子の光学散乱(ヘイズ)若しくは沈殿又はゲル化が生じ得るため、無機酸化物粒子は典型的に、非凝集体(実質的に分離体)である。無機酸化物粒子は、典型的に、サイズがコロイド状であり、5ナノメートル〜100ナノメートルの平均粒径を有する。高屈折率無機粒子の粒径は、好ましくは、十分に透明な高屈折率コーティングを提供するために、約50nm未満である。無機酸化物粒子の平均粒径は、透過型電子顕微鏡を用いて、所定の直径の無機酸化物粒子の数を数えることによって測定することができる。
本明細書に記載されるコーティング組成物は、例えば、コーティング組成物を表面(例えば、基材又は物品の表面)に塗布し、コーティング組成物の重合性成分を硬化させることによって、(例えば、硬化した)表面層、コーティングされた物品、又はコーティングされた表面を形成するのに用いることができる。コーティング組成物中に存在する重合性成分が硬化すると、好適な溶媒(幾つかの実施形態におけるヘキサン等)を使用して、このコーティングされた表面又は硬化したコーティング組成物から親油性液体(例えば、非重合性界面活性剤)を抽出することができる。
コーティングされた表面は、典型的に、複数の細孔を含むポリマー有機材料を含む。硬化コーティング組成物(即ち、表面層)はナノサイズの細孔(例えば、200、又は100、又は50ナノメートル未満)を含み得るが、この硬化したコーティングは通常、1マイクロメートル以上の細孔を有さない。幾つかの実施形態では、細孔の平均直径は、少なくとも10、15、又は20ナノメートルである。
細孔の一部は、相互に連結して(例えば、トンネルの)網状構造を形成する。親油性液体(例えば、非重合性界面活性剤)は、このポリマー有機材料の細孔の中に存在する。理論に束縛されるものではないが、抽出可能な親油性液体(例えば、非重合性界面活性剤)の重量%は、細孔の相互連結性の度合に関連し、またコーティングされた表面のコーティング中に存在する親油性液体(例えば、非重合性界面活性剤)の濃度に関連することが推測される。コーティング組成物が少量の非重合性界面活性剤(例えば、約3重量%)を含んでいる場合、コーティング組成物の総重量に対する親油性抽出可能材料の量は、0.02重量%未満であることが見出された。遊離親油性液体(即ち、ポリマー有機材料に共有結合していない)が比較的低濃度であるとき、親油性液体は、コーティングされた表面全体に均一に分布していると推測される。少量の親油性液体が最も外側の表面で露出しているが、親油性液体の大半は露出表面の下にある硬化コーティング内にあり、これにより、親油性液体の総量のうちごく一部分だけが抽出可能である。
しかし、コーティング組成物が大量の親油性液体(例えば、非重合性界面活性剤)を含んでいる場合、(即ち硬化した)コーティング組成物は、少なくとも0.5、1、2、3、4、又は5重量%の溶媒抽出可能な親油性材料を含む。コーティングされた表面から溶媒抽出され得る材料の濃度は、典型的に、15重量%以下であり、好ましい実施形態では、10重量%以下である。
親油性液体(例えば、非重合性界面活性剤)の濃度が増大すると、細孔の数及び/又はサイズも増加し、これにより相互連結した細孔の網状構造が形成される。これは、ポリマー樹脂から親油性液体(例えば、非重合性界面活性剤)がナノスケールで相分離することにより生じ得る。全ての親油性液体(例えば、非重合性界面活性剤)が抽出のためにアクセス可能だとすると、全ての親油性液体は、孤立した細孔、相互連結している細孔、又はこれらの組み合わせとして表面に露出している細孔中に存在するはずである。よって、総細孔の100%が、孤立した細孔、相互連結している細孔、又はこれらの組み合わせとして存在する。典型的には、親油性液体(例えば、非重合性界面活性剤)の全てよりも少ない量が、コーティングされた表面から溶媒抽出できる。例えば、幾つかの実施形態では、典型的には全親油性液体(例えば、非重合性界面活性剤)のうち90重量%又は95重量%以下が、硬化コーティングから溶媒抽出できる。よって、親油性液体を含む細孔の5又は10%が、表面に露出していない埋入細孔として存在する。幾つかの実施形態では、親油性液体を含む細孔の少なくとも10、15、20、25、30、35、40、45、又は50%が、孤立した細孔、相互連結している細孔、又はこれらの組み合わせとして表面に露出している。更に、孤立した細孔、相互連結している細孔、又はこれらの組み合わせとして表面に露出している、親油性液体を含有する細孔は、75、80、85、又は90%以下の範囲であり得る。
(例えば,硬化した)コーティング又はコーティングされた(例えば、フィルム)表面の細孔体積は、当該技術分野の様々な技法を用いて測定することができる。Brunauer、Emmett及びTellerによって開発された1つの技術(S.Brunauer,「Physical Adsorption」(Princeton University Press、Princeton,N.J.,1945を参照)は、一般的に、「BET」ガス吸着と呼ばれる。幾つかの実施形態では、本明細書に記載されるコーティングされた表面は、少なくとも0.01cc/g、又は0.02cc/gの細孔体積を有する複数の細孔を含む。幾つかの実施形態では、細孔体積は0.15cc/g以下、又は0.10cc/g以下、又は0.09cc/g以下、又は0.08cc/g以下、又は0.07cc/g以下である。BETガス吸着は、表面の表面積を測定するのにも使用できる。幾つかの実施形態では、本明細書に記載されるコーティングされた表面の表面積は、少なくとも1m/g、又は5m/g、又は10m/gである。表面積は、典型的には、50m/g以下、又は45m/g以下、又は40m/g以下、又は35m/g以下、又は30m/g以下である。
幾つかの実施形態では、コーティングされた表面のガス吸着等温線は、IUPAC出版物「Reporting Physisorption Data for Gas/Solid Systems with Special Reference to the Determination of Surface Area and Porosity」,Pure & Applied Chemistry,Volume 57,No.4,pp.603〜619,1985に記載されているように、タイプH2ヒステリシスループを有する。タイプH2ヒステリシスループは、相互連結している細孔の網状構造において、何らかの細孔閉鎖(即ち、細孔の間にくびれ又は小直径の通路があり、相互連結されている細孔間の流れにいくらかの抵抗をもたらしている)を伴う、障害のある細孔システム(即ち、細孔の無作為な空間的配置)に特徴的である。
本明細書に記載されている硬化コーティングの表面層を有する光学フィルムは、光沢表面を有してもいてもよく、つや消し表面を有してもよい。つや消しフィルムは、通常、典型的な光沢フィルムよりも透過率が低く、ヘイズ値が高い。60°においてASTM D2457−04に従って測定したとき、光沢表面が、典型的に少なくとも130の光沢を有するのに対して、つや消し表面は120未満の光沢を有する。幾つかの実施形態では、ヘイズは、ASTM D1003に従って測定した場合、意図される最終用途によって、5%未満、又は2.5%未満、又は1%未満である。
国際公開第2008/067262号に記載されているように、表面層に反射防止性を付与するために、粒子状つや消し剤を重合性組成物に配合することができる。粒子状つや消し剤は、結合しているハードコート層による干渉によって引き起こされる不均一な着色を防止することができる。3.5マイクロメートルの平均粒径を有する1つの市販のシリカ粒子状つや消し剤は、W.R.Grace and Co.,Columbia,MDから商品名「Syloid C803」として市販されている。
コーティング組成物は、所望により、国際公開第2008/067262号に記載されているように、帯電防止剤を含み得る。様々な帯電防止粒子が、水系及び溶媒系として市販されている。
非イオン性界面活性剤、添加剤、及びハードコート組成物を溶媒中に分散させて、希釈コーティング組成物を形成することができる。コーティング組成物中の固形分の量は、典型的には少なくとも20重量%であり、通常約75重量%以下である。ポリカーボネート、アクリル、酢酸セルロース、及び三酢酸セルロース等の幾つかの任意の基材では、例えば、メタノール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、プロパノール等を含むアルコール系溶媒、並びにプロピレングリコールモノメチルエーテル又はエチレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテルを使用することが好ましい。このような光学基材の場合、コーティング組成物は、主にアルコール溶媒を含有してよい。しかし、他の用途に関しては、アルコール系溶媒は、他の(即ち、非アルコール)溶媒と併用してよい。
薄いコーティング層は、ディップコーティング、フォワード及びリバースロールコーティング、巻線ロッドコーティング、並びにダイコーティング等の様々な技術を使用して、光学基材に塗布することができる。ダイコーティング機としては、特に、ナイフコーティング機、スロットコーティング機、スライドコーティング機、フルイドベアリングコーティング機、スライドカーテンコーティング機、ドロップダイカーテンコーティング機、及び押出コーティング機が挙げられる。Edward Cohen及びEdgar Gutoffの「Modern Coating and Drying Technology」(VCH Publishers,NY 1992,ISBN 3−527−28246−7)、並びにGutoff及びCohenの「Coating and Drying Defects:Troubleshooting Operating Problems」(Wiley Interscience,NY ISBN 0−471−59810−0)等の文献に、多くの種類のダイコーティング機が記載されている。
ダイコーティング機とは、一般的に、第1のダイブロック及び第2のダイブロックを利用してマニホールドキャビティ及びダイスロットを形成する装置を指す。コーティング流体は、圧力下でマニホールドキャビティを通過し、コーティングスロットから流出して、コーティング材料のリボンを形成する。コーティングは、単層として又は2つ以上の積層として塗布することができる。通常、基材は連続ウェブの形状であるのが好都合だが、基材は不連続シートの連続であってもよい。
日常的に接触するいかなる表面にも、本明細書で記載されるコーティング組成物によって利益がもたらされ得る。例としては、光学ディスプレイ(例えば、テレビ画面、コンピューター画面、携帯電話画面、自動車のコンソールディスプレイ)、光学フィルム(例えば、画面プロテクター、プライバシーフィルム)、自動車の窓、消費者向け電化製品(例えば、料理用レンジ、冷蔵庫の外面)等が挙げられる。
用語「光学ディスプレイ」又は「ディスプレイパネル」とは、液晶ディスプレイ(「LCD」)、プラズマディスプレイ、フロント及びリアプロジェクションディスプレイ、カソード線管(「CRT」)及び標識等のマルチキャラクターマルチラインディスプレイ、並びに発光ダイオード(「LED」)、信号ランプ及びスイッチ等のシングルキャラクター又はバイナリディスプレイなどであるが、これらに限定されないいずれかの従来の光学ディスプレイを指すことができる。このようなディスプレイパネルの露出表面は、「レンズ」と呼ばれることがある。本発明は、特にインクペン、マーカー及びその他のマーキング道具、布巾、紙用品等が触れる又は接触する可能性のある表示表面を有する表示装置に有用である。
本発明のコーティングは、携帯型及び非携帯型の様々な情報ディスプレイ物品で使用することができる。これら物品としては、PDA、携帯電話(PDA/携帯電話の組み合わせを含む)、LCDテレビ(ダイレクトライト及びエッジライト)、タッチスクリーン、腕時計、カーナビゲーションシステム、GPS、深度探知機、計算機、電子ブック、CD及びDVDプレイヤー、投影型テレビスクリーン、コンピューターモニター、ノートパソコンディスプレイ、機器計器、機器パネルカバー、標識、例えばグラフィックディスプレイ等が挙げられる。表示面は、任意の従来の大きさ及び形状を有してよく、平面又は非平面であってよいが、フラットパネルディスプレイが好ましい。コーティング組成物又はコーティングされたフィルムは、例えば、カメラレンズ、眼鏡レンズ、双眼鏡レンズ、鏡、再帰反射シート材、自動車窓ガラス、建築物窓ガラス、電車窓ガラス、ボート窓ガラス、航空機窓ガラス、車両ヘッドライト及びテールライト、ディスプレイケース、道路舗装マーカー(例えば、隆起)及び舗装マーキングテープ、オーバーヘッドプロジェクター、ステレオキャビネットドア、ステレオカバー、ウォッチカバー、並びに光学及び光磁気録音ディスク等の様々な他の物品上で使用することも可能である。
様々な基材を本発明の物品に利用することができる。好適な基材材料としては、ガラス、並びにポリカーボネート、ポリ(メタ)アクリレート(例えば、ポリメチルメタクリレートつまり「PMMA」)、ポリオレフィン(例えば、ポリプロピレンつまり「PP」)、ポリウレタン、ポリエステル(例えば、ポリエチレンテレフタレートつまり「PET」)、ポリアミド、ポリイミド、フェノール樹脂、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリルコポリマー、及びエポキシ等の熱硬化性又は熱可塑性ポリマーが挙げられる。
このような基材は、典型的に、水性溶液及び油の両方に対して非吸収性である。
典型的には、基材は、一つには、意図された用途に望ましい光学特性及び機械特性に基づいて選択される。このような機械特性としては、典型的には、屈曲性、寸法安定性及び衝撃耐性が挙げられる。基材の厚さもまた、典型的には、意図された用途に依存する。大部分の用途において、約0.5mm未満の基材厚が好ましく、より好ましくは約0.02〜約0.2mmである。自立性ポリマーフィルムが好ましい。PET等のポリエステル、又はPP(ポリプロピレン)、PE(ポリエチレン)及びPVC(ポリ塩化ビニル)等のポリオレフィンから作製されるフィルムが特に好ましい。押出、及び押出フィルムの任意の一軸又は二軸配向などによる従来のフィルム製造技術を使用して、ポリマー材料をフィルムへと成形することができる。基材とハードコート層との間の接着を改善するために、例えば化学処理、コロナ処理(例えば、空気又は窒素コロナ)、プラズマ、火炎、又は化学放射線によって基材を処理することができる。所望であれば、層間接着性を高めるため、任意の結合層又はプライマーを基材及び/又はハードコート層に塗布することができる。
種々の光透過性光学フィルムが既知であり、そうした光透過性光学フィルムとしては、多層光学フィルム、再帰反射性シーティング及び輝度増強フィルム等のミクロ構造化フィルム、(例えば、反射又は吸収)偏光フィルム、拡散フィルム、並びに米国特許出願公開第2004/0184150号に記載されているような(例えば、二軸)位相差板フィルム及び補償器フィルムが挙げられるが、これらに限定されない。
米国特許出願公開第2003/0217806号に記載されているように、多層光学フィルムは、異なる屈折率のミクロ層を配置することによって、少なくとも部分的に望ましい透過及び/又は反射特性をもたらす。隣接するミクロ層の境界面で一部の光が反射されるように、これらのミクロ層は異なる屈折率特性を有する。フィルム体に所望の反射又は透過特性を付与するために、複数の境界面で反射する光が強め合う又は弱め合う干渉を受けるように、ミクロ層は十分に薄い。光を紫外線波長、可視光波長、又は近赤外線波長で反射するように設計された光学フィルムの場合、各ミクロ層は、一般に、約1μm未満の光学厚さ(即ち、物理的厚さ×屈折率)を有する。しかし、フィルム外面のスキン層、又はミクロ層のパケットを分離するフィルム内に配置される保護境界層等のより厚い層が含まれてもよい。また、積層体中で多層光学フィルムの2枚以上のシートを結合するように、多層光学フィルム体は、1つ以上の厚い接着剤層を含んでもよい。
多層光学フィルム及び関連する構造の更なる詳細については、米国特許第5,882,774号(Jonzaら)、並びに国際公開第95/17303号(Ouderkirkら)及び国際公開第99/39224号(Ouderkirkら)に見出すことができる。高分子多層光学フィルム及びフィルム体は、これらの光学的特性、機械的特性、及び/又は化学的特性に関して選択した追加的な層及びコーティングを含んでよい。米国特許第6,368,699号(Gilbertら)を参照されたい。また高分子フィルム及びフィルム体は、無機層、例えば、金属又は金属酸化物コーティング又は層を含んでもよい。
様々な永久的な及び取り外し可能なグレードの接着剤組成物が、基材の反対側(即ち、ハードコート)にコーティングされてよく、物品をディスプレイ表面に容易に実装することができる。好適な接着剤組成物としては、Kraton Polymers(Westhollow,Texas)から商品名「Kraton G−1657」として市販されているもの等の(例えば、水素添加)ブロックコポリマー、並びに他の(例えば、類似の)熱可塑性ゴムが挙げられる。他の代表的な接着剤としては、アクリル系、ウレタン系、シリコーン系、及びエポキシ系接着剤が挙げられる。光学ディスプレイの表示品質を低下させるように経時的に又は天候曝露時に接着剤が黄色化しないように、好ましい接着剤は十分な光学的品質及び光安定性を有するものである。トランスファーコーティング、ナイフコーティング、スピンコーティング、ダイコーティング等の様々な既知のコーティング技術を使用して接着剤を塗布することができる。代表的な接着剤は、米国特許出願公開第2003/0012936号に記載されている。このような接着剤の幾つかは、3M Company(St.Paul,MN)から商品名8141、8142及び8161として市販されている。
用語
以下の定義された用語に関して、別の定義が特許請求の範囲又は本明細書の他の箇所において示されない限り、これらの定義が適用される。
「フリーラジカル重合性」とは、好適なフリーラジカル源に曝露した際の架橋反応に関与するモノマー、オリゴマー、ポリマー等の能力を指す。
「(メタ)アクリル」とは、アクリレート、メタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、α−フルオロアクリレート、チオアクリレート及びチオメタクリレートを含む官能基を指す。好ましい(メタ)アクリル基は、アクリレートである。
「一価ペルフルオロポリエーテル部分」とは、ペルフルオロアルキル基により終端する1つの末端を有するペルフルオロポリエーテル鎖を指す。
特に別途記載のない限り、「HFPO−」とは、メチルエステルF(CF(CF)CFO)aCF(CF)C(O)OCH3の末端基F(CF(CF)CFO)aCF(CF)−を指し、式中、「a」の平均値は2〜15である。幾つかの実施形態では、aは平均して3〜10、又はaは平均して5〜8である。このような種は、一般にaについての値の範囲を有するオリゴマーの分散物又は混合物として存在し、その結果aの平均値は非整数となることがある。1つの実施形態では、aの平均値は6.2である。このメチルエステルは、1,211g/モルの平均分子量を有し、米国特許第3,250,808号(Mooreら)に報告されている方法に従って調製することができ、分別蒸留により精製される。
端点によって表される数値の範囲は、その範囲内に含まれる全ての数値を含む(例えば1〜10の範囲には、1、1.5、3.33、及び10が含まれる)。
本発明の目的及び利点は、以下の実施例によって更に例示されるが、これらの実施例において列挙された特定の材料及びその量は、他の諸条件及び詳細と同様に本発明を過度に制限するものと解釈されるべきではない。
実施例における全ての部、百分率、比等は、特に明記しない限り、重量基準である。使用した溶媒及びその他試薬は、特に記載のない限り、Sigma−Aldrich Chemical Company(Milwaukee,WI)より入手した。
試験方法
指紋視認性試験
サンプルを試験するために、BYK−Gardner(Columbia,MD)から販売されているHaze−Gard plusを用いてバックグラウンドヘイズを測定し、次に模擬指紋をコーティングに塗布し、再びHaze−Gard plusを用いてヘイズを測定した。模擬指紋は、以下のように塗布した。0.35部のCriscoショートニング(J.M.Smucker Company(Orrville,Ohio))を0.35部のC57104(Sigma Chemical Co.(St.Louis,MO)から商品名「Triolein」として入手)及び8.0部のイソプロピルアルコールと混合することによって、溶液を調製した。#10のワイヤを巻き付けたロッドを用いて、127マイクロメートル(5mil)の下塗り済PETフィルムに溶液をコーティングし、フィルムを横断するようにロッドを素早く引っ張った。サンプルを30分間乾燥させた。底面の外径が約2.3cmである#5ストッパー(VWR Scientific製)をプランジャ(2.5ポンド(1.1キログラム)プランジャ、Summer Optical(Fort Washington,PA)製)に取り付けた。ストッパーを付けたプランジャを、コーティングされたPETに押し付けた(ストッパーのインク付け)。次に、プランジャを、試験するサンプルに押し付けた。塗布された模擬指紋のヘイズを直ちに測定し、20分後に再び測定した。指紋比(FPR)は、20分後に測定されたヘイズの初期ヘイズに対する比である。バックグラウンドヘイズ、模擬指紋を塗布した後の初期ヘイズ、及び指紋比を実施例で提供することができる。
セルロースヘイズ試験
硬化コーティングを調製した後、それを周囲条件で48時間平衡化させた。次に、0.35gのα−セルロース(C−8002)(Sigma Chemical Company(St.Louis,MO)製)をコーティング上の直径7cmの領域に塗布した。コーティングされたフィルムを前後に数回傾斜させて、セルロースで直径7cmの試験領域を均一にコーティングした。次いで、過剰のセルロースを振り落とし、ASTM D1003−11e1の手順Aに従ってヘイズメーターを用いてコーティング+セルロースのヘイズを測定した。
スチールウール耐久性試験及び結果
硬化したフィルムの磨耗耐性は、スタイラスに固定されているスチールウールシートを、フィルム表面を横断するように振動させることができる機械装置を用いることによって、コーティング方向に対してクロスウェブに試験した。スタイラスは、210mm/秒(ワイプが3.5回/秒)の速度において60mmの掃引幅にわたって振動した(ここで「ワイプ」は、60mmの1回の移動として定義される)。スタイラスは、直径3.2cmの平らな円筒形ベース部の形状を有していた。このスタイラスは、フィルムの表面に対するスチールウールによる垂直な摩擦力を増加させるために、重りの取り付けができる設計になっていた。#0000スチールウールシートは、Hut Products(Fulton,MO)から入手可能な「Magic Sand−Sanding Sheets」であった。#0000は、600〜1200gritの紙やすりの特定のグリット等価を有する。3.2cmのスチールウールディスクを、サンディングシートからダイカットし、3M Brand Scotch Permanent Adhesive転写テープで3.2cmのスタイラスベース部分に接着した。各実施例について1つのサンプルを試験し、500gの重りで、前後に50回ワイプした。次いで、サンプルを引っ掻き傷について目視検査し、5が最良の耐久性を示す1〜5の尺度で採点した。
材料
Nalco 2327−20nmのシリカナノ粒子の水性分散液(水中固形分41%、アンモニアで安定化)、Nalco Chem.Co.(Naperville,IL)から入手。
PROSTAB 5198−4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジニルオキシ(一般に4−ヒドロキシ−TEMPOと称される)、CIBA Specialty Chemicals(Tarrytown,NY)から入手。
Sartomer SR444−ペンタエリスリトールトリアクリレート(PET3/4)、Sartomer Company(Exton,PA)から入手。
PETフィルム:米国特許第6,893,731号の実施例29に従って調製した127マイクロメートル(5mil)の下塗り済PETフィルム。
BHT−2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、Sigma Aldrich(Milwaukee,WI)から入手。
ドデカノール、ジラウリン酸ジブチル錫(DBTDL)、グリシドール、フェノチアジン、及びヒドロキシエチルアクリレート、オクタデシルアクリレート及びオクタデシルメタクリレートは、Sigma Aldrich(Milwaukee,WI)から入手した。
触媒AMC−2は、Ampac Fine Chemocals(Rancho Cordova,CA)から入手した。
2−カルボキシエチルアクリル酸(B−CEA)は、Polysciences,Inc.(Warrington,PA)から入手した。
Brij O2−主成分C1835(OCHCHOH(2個のエチレンオキシ基を有するオレイルアルコール)、(HLBの計算値:5.4)、Brij O5−主成分C1835(OCHCHOH(5個のエチレンオキシ基を有するオレイルアルコール)(HLBの計算値:9.3)、Brij O10−主成分C1835(OCHCH10OH(10個のエチレンオキシ基を有するオレイルアルコール)(HLBの計算値:12.9)、及びBrij S20−主成分C1837(OCHCH20OH(20個のエチレンオキシ基を有するオレイルアルコール)(HLBの計算値:15.9)は、Croda Inc.(Edison,NJ)から入手した。
VAZO 67、2,2−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)は、DuPont(Wilmington,DE)から入手した。
酢酸エチルは、J.T.Baker(Austin,TX)から入手した。
Esacure 1−2−ヒドロキシ−1−{1−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオニル)−フェニル]−1,3,3−トリメチル−インダン−5−イル}−2−メチル−プロパン−1−オン、Lamberti SPA(Gallarate,Italy)から入手。
PROSTAB 5198−4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジニルオキシ(一般に4−ヒドロキシ−TEMPOと称される)は、CIBA Specialty Chemicals(Tarrytown,NY)から入手した。
イソシアナトエチルアクリレート(IEA)及びイソシアナトエチルメタクリレート(IEM)は、CBC America Corp(Commack,NY)から入手した。
Isofol 18Tアルコール、2ーヘキシルデカノール、2ーオクチルデカノール、2ーヘキシルドデカノール、及び2ーオクチルドデカノールの混合物(Guerbet alcohol)は、SASOL(Lake Charles,LA)から入手した。
滴定によって測定した酸当量が204.5であるベータ−カルボキシエチルアクリレート(B−CEA)は、Polysciences,Inc.(Warrington,PA)から入手した。
低表面エネルギーシリコーン基を含む成分
MCR−C12−分子量1000のモノカルビノール末端ポリ(ジメチルシロキサン)、Gelest(Morrisville,PA)から入手。
MCR−C18−分子量5000のモノカルビノール末端ポリ(ジメチルシロキサン)、Gelest(Morrisville,PA)から入手。
MCR−C12−IEAの調製
250mLの丸底フラスコに、29.99g(約0.02999モル)のMCR−C12を注ぎ入れた。MEK中10% DBTDL 393マイクロリットル(1000ppm)を触媒として添加し、次いで、イソシアナトエチルアクリレート3.81g(0.0269モル)を添加した。反応物質のこの比は、0.9モル分率から、非常に小さなイソシアネートのピークが残るまでイソシアネートの量をゆっくり増加させる小規模試験においてFTIRにより決定した。両反応物質を添加した際、溶液は混濁した。反応物を55℃で3時間、乾燥空気下で磁気的に撹拌し、その時点におけるFTIRによる分析で、イソシアネートが存在しないことが示された。溶液を酢酸エチル中に50%固形分にし、瓶に詰めた。
MCR−C18−IEAの調製
250mLの丸底フラスコに、30.00g(約0.006モル)のMCR−C18を注ぎ入れた。MEK中10% DBTDL 364マイクロリットル(1000ppm)を触媒として添加し、次いで、イソシアナトエチルアクリレート0.98g(0.0069モル)を添加した。反応物質のこの比は、0.9モル分率から、非常に小さなイソシアネートのピークが残るまでイソシアネートの量をゆっくり増加させる小規模試験においてFTIRにより決定した。両反応物質を添加した際、溶液は、無色透明であった。反応物を55℃で1.5時間、乾燥空気下で磁気的に撹拌し、その時点におけるFTIRによる分析で、イソシアネートが存在しないことが示された。反応が完了した際、溶液は、白色且つ不透明になった。溶液を酢酸エチル中に50%固形分にし、瓶に詰めた。
米国特許第4,728,571号のモノマー「C−3b」を調製するために概説されている方法によって、分子量約10,000のC−3bメタクリロイル終端ポリ(ジメチルシロキサン)を調製した。
KF−2001−分子量1900のチオール終端ポリ(ジメチルシロキサン)、Shin−Etsu Silicones of America(Akron,OH)から入手。
低表面エネルギーペルフルオロアルキル基を含む成分
MeFBSEA(m)−CSON(CH)CHCHOC(O)CH=CHは、米国特許第2,803,613号に記載されている一般的手順によって調製できる。
(MeFBSEA)SCHCHOHオリゴマー((FC)4−オリゴマー)の調製
4モル部のMeFBSEA及び1モル部のチオエタノール(酢酸エチル中75%固形分)を窒素で約5分間パージし、次いで約0.5重量%のVAZO 67を入れ、次いで65℃で約15時間加熱した。
(FC)4−オリゴマー−IEAの調製
250mLの丸底フラスコに、酢酸エチル中75%固形分の(FC)4−オリゴマー(100%固形分における推定分子量:1723)100.02g(0.0436モル)、MEK中10% DBTDL 1.22mL(1000ppm)を充填し、次いで、イソシアナトエチルアクリレート5.54g(0.03926モル)を充填した。反応物を55℃で2時間、乾燥空気下で磁気的に撹拌した。この時点において、イソシアネートが消費されていることがFTIRによって観察されたので、更に0.30g(5%)のIEAを添加した。2時間後、同じ反応条件において、イソシアネートが再度消費されていたので、更に2回0.15g(2.5%)及び0.30g(5%)を2時間間隔で追加した。最後の添加の約1.5時間後、イソシアネートのピークは、依然として僅かに視認できたが、最後のIEA添加直後のFTIRよりは減少しており、反応は、明らかに完了していた。生成物を酢酸エチルを用いて50%固形分にし、瓶に詰めた。
低表面エネルギーペルフルオロエーテル基を含む成分
HFPOアミドールアクリレートの調製
分子量1420のHFPO−C(O)N(H)CHCHOH(HFPOアミドール)を、HFPOメチルエステルF(CF(CF)CFO)CF(CF)C(O)OCH(式中、a=6.2)を、F(CF(CF)CFO)CF(CF)C(O)OCH(式中、a=7.3)に変えたことを除いて、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第7,098,429号(Audenaertら)におけるHFPOオリゴマーアルコールの合成に関して記載されている手順と同様に作製した。HFPOメチルエステルを、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第3,250,808号(Mooreら)に報告されている方法に従って調製し、分別蒸留により精製した。
HFPOアクリレート(HFPO−Aとも呼ばれる)を、米国特許第6,995,222号(Buckaninら)の調製例2に記載の手順を用いてHFPOアミドールから調製した。
ヒドロキシル基を含む成分
ヒドロキシブチルアクリレートは、TCI America(Portland,OR)から入手した。
ヒドロキシエチルアクリレートは、Sigma−Aldrich(Milwaukee,WI)から入手した。
B−CEA−1.42グリシドール(B−CEAー1.42GLYとも呼ばれる)の調製
1リットルの3つ口丸底フラスコに、198.14g(0.967モル、204.8酸当量)のベータ−カルボキシエチルアクリレートを注ぎ入れた。次に、1.49g(0.5重量%)のAMC−2触媒を添加し、シリコーン油浴中で機械的に高架撹拌することを介して95℃で撹拌するように反応を設定した。反応の間中、乾燥空気下で保持した。圧力均等滴下漏斗に、101.83g(1.374モル、分子量74.08、B−CEAに対して1.42当量)のグリシドールを充填した。55分間かけて一定速度で滴下漏斗を介してグリシドールを添加した。グリシドールの添加終了後3時間、反応物を95℃で撹拌し、その時点で分析用にサンプルを採取した。CDClH NMRを介する分析によって、ごく僅かな量の残留反応物質が示され、286.31gの溶液を瓶に詰めた。
ベータ−カルボキシエチルアクリレートは、アクリル酸、ベータ−カルボキシエチルアクリレート、及びより高級なオリゴマーを含む生成物の分布として入手可能である。ここで用いたPolysiciences製のベータ−カルボキシエチルアクリレートは、滴定によって測定した酸当量が204.5である。そのグリシドールとの反応により、概して以下に示す材料の分布が提供されると予測される。
Figure 0006363072
アルキル基を含む成分
ラウリルアクリレートは、SR335としてSartomer(Exton,PA)から入手した。
ヘキサノールーIEAの調製
1リットルの丸底フラスコに、10% DBDTLのMEK溶液2.1mLを添加した。これに、0.1779g(反応物質の0.5重量%)のBHTを添加した。149.99g(1.468モル)のヘキサノール(HLBの計算値=4.9)を添加し、次いで、357.19gの酢酸エチルを添加した。最後に、207.16g(1.468モル)のイソシアナトエチルアクリレートを添加し、溶液を50%固形分にした。反応物をシリコーン油浴中で65℃にて磁気的に撹拌し、乾燥空気下で保持した。反応物質は、最初から最後まで無色透明であった。15分間後、酢酸エチルの沸騰を防ぐために、反応物の温度を50℃に低下させた(一部の溶媒は失われた)。45分間後、サンプルを採取し、FTIRにより分析した。イソシアネートのピークが存在しなかったので、反応を停止させた。157.53gの酢酸エチルを添加して溶液を50%固形分にし、702.38gの溶液を瓶に詰めた。以下の構造は、アルコールとIEAとの反応から得られる生成物の種類を示す。
Figure 0006363072
ドデカノール−IEAの調製
1リットルの丸底フラスコに、10% DBDTLのMEK溶液2.05mLを添加した。これに、0.1777g(反応物質の0.5重量%)のBHTを添加した。199.99g(1.0733モル)のドデカノール(HLBの計算値=2.1)を添加し、次いで、351.40gの酢酸エチルを添加した。最後に、151.48g(1.0733モル)のイソシアナトエチルアクリレートを添加し、溶液を50%固形分にした。反応物をシリコーン油浴中で60℃にて磁気的に撹拌し、乾燥空気下で保持した。反応物質は、最初から最後まで無色透明であった。15分間後、酢酸エチルの沸騰を防ぐために、反応物の温度を50℃に低下させた。1時間後、サンプルを採取し、FTIRにより分析した。FTIR分析によってイソシアネートのピークが存在しないことが示されたので、反応を停止させた。700.03gを瓶に詰めた。
Guerbet C18−IEAの調製
米国特許第8,137,807号(Clapperら)の方法1、モノマーGM4に記載の通り、Isofol 18Tのアクリレートを調製した。
1リットルの丸底フラスコに、10% DBDTLのMEK溶液1.80mLを添加した。これに、0.1490g(反応物質の0.5重量%)のBHTを添加した。199.98g(0.7586モル)のIsofol 18Tを添加し、次いで、307.06gの酢酸エチルを添加した。最後に、107.05g(0.7586モル)のイソシアナトエチルアクリレートを添加し、溶液を50%固形分にした。反応物をシリコーン油浴中で50℃にて磁気的に撹拌し、乾燥空気下で保持した。反応物質は、最初から最後まで無色透明であった。1.25時間後、サンプルを採取し、FTIRにより分析した。FTIR分析によってイソシアネートのピークが存在しないことが示されたので、反応を停止させた。605.56gを瓶に詰めた。
疎水基及びアルキレンオキシド単位を含む成分
重合性界面活性剤Brij O2アクリレートの合成
電磁撹拌棒及びヒートテープを巻き付けた凝縮器付きDean−Starkトラップを備えた1Lの丸底フラスコに、200g(0.561モル)のBrij O2、41.22g(0.572モル)のアクリル酸、0.05gのBHT(固形分ベースで約500ppm)、0.05gフェノチアジン、及び300gヘプタンを添加した。反応物を油浴中で加熱した。内部温度が80℃になったとき、2.96g(0.0308モル)のメタンスルホン酸を反応物に加えた。油浴を120℃に上げ、ヒートテープをオンにした。還流を4時間行った後、10.0mLの水を回収し、反応物を80℃に冷却し、4.69g(0.0314モル)のトリエタノールアミンを撹拌しながら反応物に加えた。5分間後、120gの脱イオン水を反応物に加え、これを1分間撹拌し、分液漏斗に移し、振盪させ、一晩静置させた。透明な水性層(84.2g)、茶色の粘着性混合物の中間層(48.7g)、及び薄茶色の上層の3層が形成された。上層を分離し、2%水性炭酸ナトリウム120gの入ったフラスコ中で80℃に加熱した。75℃に加熱しながら、混合物を分液漏斗に沈降させた。層を分離し、水層を50gのヘプタンで再抽出した。合わせたヘプタン層を無水硫酸マグネシウム上で乾燥させ、濾過し、ロータリーエバポレーターで濃縮して、209.7g(収率91.1%)の薄茶色の油を得た。これを1 NMRで特性評価した。この界面活性剤の親水性親油性バランス(HLB)の計算値は、2つのエチレンオキシド繰り返し単位と仮定した場合、5.6である。
Brij O5−IEAの調製
500mLの丸底フラスコに、50.00g(0.1021モル)のC1835O(CHCHO)H及び64.41gのMEKを注ぎ入れた。溶液の液面を示すためにフラスコに線を引き、約40gのMEKを更に添加した。溶液の液面が、フラスコに引いた元の線の直下になるまで、95℃でMEKを蒸発させることによって共沸により過剰のMEKを除去した。10% DBDTLのMEK溶液250μLを添加し、次いで、12mgのBHT及び2gのMEK中14.41g(0.100モル)のイソシアナトエチルアクリレートを添加した。反応物を約3時間60℃のシリコーン油浴中で磁気的に攪拌し、その時点で、分析用にサンプルを採取した。FTIR分析によってイソシアネートのピークが存在しないことが示されたので、反応を停止させた。18.68gのMEKを添加することによって溶液を50%固形分に調整し、瓶に詰めた。
Brij O5アクリレートの調製
1.0リットルの丸底フラスコに、250g(0.5117モル)のBrij O5、250gのヘプタン、37.66g(0.5220モル)のアクリル酸、0.0575gのMEHQ、及び0.0575gのProstab 5198阻害物質を充填した。反応物をシリコーン油浴中で120℃に加熱した。フラスコに、Dean−Stark(D−S)トラップ上に凝縮器を備えるヒートテープで包まれたD−Sトラップをかぶせた。反応物を加温したとき、3.42g(0.03558モル)のメタンスルホン酸を充填し、4.5時間反応させた。D−Sトラップに9.4mLを回収した。反応温度を90℃に低下させ、5.55g(0.0372モル)のトリエタノールアミンを添加した。次いで、反応物を5分間撹拌し、その時点で、反応物を70℃に加熱し、100gの蒸留水を添加した。反応物を分液漏斗に注ぎ入れたところ、黄色の上層と白色がかった底層が生じた。1時間かけて層を分離させた。25gの飽和生理食塩水を添加して、底層を一掃するのを補助し、分液漏斗を数回傾け、一晩放置して分離させた。有機層の重量は、498.8gであった。上層を、撹拌しながら90℃のシリコーン油浴中で加熱した。70℃に加熱したとき、100gの2% NaCO溶液を、スプリットの最良の方法を求めるために用いられる2% NaCO:有機層の1:5混合物6gと共に添加した。内部温度が65℃になるまで3.5分間溶液を撹拌し、次いで、1リットルの分液漏斗に注ぎ入れた。加熱及び撹拌の組み合わせによって、透明な低層、白色がかった中間層、及び黄色の上層が現れた。次の日、良好に分離されており、20gのシリカゲルを有機層に添加し、シリコーン油浴中で50℃にて撹拌した。6種類のCフリット化ブフナー漏斗を用いて、材料を濾過した(漏斗は、詰まり過ぎて濾過できなくなるまで用いた)。漏斗をヘプタンですすぎ、材料を93℃及び28in Hg(95kPa)のロータリーエバポレーターで濃縮した。収量は、212.24gであった。この界面活性剤の親水性親油性バランス(HLB)の計算値は、9.2である。
Brij O10−IEAの調製
250mLの丸底フラスコに、50.00g(0.1021モル)のC1835O(CHCHO)10H及び59.94gのMEKを注ぎ入れた。溶液の液面を示すためにフラスコに線を引き、約40gのMEKを更に添加した。溶液の液面が、フラスコに引いた元の線の直下になるまで、95℃でMEKを蒸発させることによって共沸により過剰のMEKを除去した。10% DBDTLのMEK溶液220μLを添加し、次いで、10mgのBHT及び14.41g(0.100モル)のイソシアナトエチルアクリレートを添加した。添加フラスコを2gのMEKですすぎ、反応物を約3時間、55℃のシリコーン油浴中で磁気的に攪拌し、その時点で、分析用にサンプルを採取した。FTIR分析によってイソシアネートのピークが存在しないことが示されたので、反応を停止させた。22.11gのMEKを添加することによって溶液を50%固形分に調整し、瓶に詰めた。
Brij O10アクリレートの調製
1.0リットルの丸底フラスコに、250g(0.352モル)のBrij O10、250gのヘプタン、15.88g(0.359モル)のアクリル酸、0.0552gのMEHQ、及び0.0552gのProstab 5198阻害物質を充填した。反応物をシリコーン油浴中で120℃に加熱した。フラスコに、D−Sトラップ上に凝縮器を備えるヒートテープで包まれたD−Sトラップをかぶせた。反応物を加温したとき、3.58g(0.03725モル)のメタンスルホン酸を充填し、8時間反応させた。次の日、D−Sトラップに8.2mLが回収された。反応物を52℃に加熱し、5.72g(0.0383モル)のトリエタノールアミンを添加した。次いで、反応物を5分間撹拌し、その時点で、反応物を80℃に加熱し、50gの蒸留水を添加した。数時間かけて分離したところ、小さな底層(約18g)が生じた。上層を50gのシリカゲルで処理し、次いで、C型のフリット化されたブフナー漏斗で濾過した。詰まりのため、濾過を完了するには10個の異なるフィルターが必要であった。次の日、材料を90℃以下及び85kPa(25in.Hg)の真空でロータリーエバポレーターによって凝縮して、少量の粒子を含む薄茶色がかった油状物を得た。この界面活性剤の親水性親油性バランス(HLB)の計算値は、12.5である。
Brij S20−IEAの調製
500mLの丸底フラスコの中で、100.00g(0.0944モル)の乾燥融解Brij S20を113.33gの酢酸エチルに添加した。溶液を60℃のシリコーン油浴に入れ、乾燥空気下で磁気的に攪拌した。攪拌溶液に、0.0567gのBHT及び0.0567gのMEK中10% DBTDLを添加した。13.33g(0.0944モル)のイソシアナトエチルアクリレートを滴下漏斗に添加し、10分間かけて反応物に添加した。滴下漏斗を1.5gの酢酸エチルですすいだ。一晩反応させた後、FTIRにより分析したところ、イソシアネートのピークは見られなかった。反応物を50%固形分にし、瓶に詰めた。
非イオン性界面活性剤の合成
オーバーヘッド機械的撹拌機、温度プローブ、及び凝縮器付きDean−Starkトラップを備えた250mLの丸底フラスコに、50グラム(0.177モル)の90%オレイン酸(工業グレード)、0.168モル(0.95当量)のジエチレングリコールモノエチルエーテル、100グラムのシクロヘキサン、及び1.5グラムのパラトルエンスルホン酸を加えた。このバッチを穏やかに撹拌しながら加熱して還流させ、エステル化から水を共沸させ、この水をDean−Starkトラップに回収した。4時間還流させた後、合計3グラムの水が回収され、それ以上の水は生じなかった。液体クロマトグラフィーにより、少量の残留オレイン酸が示された。
反応物を室温に冷却した。このフラスコに、60グラムの水と6グラムの炭酸ナトリウムとの混合物を加え、4.5グラムのイソプロピルアルコールを加えた。フラスコの内容物をよく混合し、次いで分液漏斗内で相分離させた。下の水性層を除去した。次に、70グラムの塩化ナトリウム飽和水溶液の混合物を加え、フラスコを振盪させ、内容物を分離させた。下の水性層を除去した。残留シクロヘキサン溶媒を、ロータリーエバポレーターを用いてエステル生成物から除去して、58gの薄黄色の生成物を得た。液体クロマトグラフィーでは、残留オレイン酸は示されなかった。この界面活性剤の親水性親油性バランス(HLB)の計算値は、4.7である。
重合性界面活性剤BrijO2アクリレート−既に記載した合成
表面修飾ナノシリカ分散物の調製
305グラムのNalco 2327を1リットルの反応フラスコに入れた。486グラムの1−メトキシ−2−プロパノールを、撹拌しながら反応器に加えた。19.38gの3−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシランを、撹拌しながらこの反応器にゆっくり加えた。0.15グラムの5% PROSTAB 5198水溶液を、撹拌しながら反応器に加えた。混合物を、90℃で18時間撹拌した。
反応混合物を減圧下で加熱し、1−メトキシ−2−プロパノール/水の共沸混合物を蒸発させ、必要に応じて1−メトキシ−2−プロパノールを加えて、実質的に全ての水を除去した。表面修飾反応物として、1−メトキシ−2−プロパノール中に、表面修飾シリカ(平均粒径20nm)40重量%を含む混合物が得られた。
SiO2/SR444の調製
Sartomer SR444と、「表面修飾ナノシリカ分散液」に記載される表面修飾ナノシリカの1−メトキシ−2−プロパノール分散液とを、30の修飾シリカ対70のSR444の重量比で混合することにより、Sartomer SR 444中の表面修飾ナノシリカを調製した。次に、1−メトキシ−2−プロパノールを、ロータリーエバポレーターを用いて蒸発させた。
(実施例1〜15)
実施例1のHFPOコポリマーを以下の通り合成した。清潔なガラス反応瓶に、0.125グラムのドデカンチオール、20.0グラムのEtOAc(酢酸エチル)中HFPOアミドール−アクリレートの50%固形分溶液、10グラムのEtOAc中B−CEAー1.42グリシドールの50%固形分溶液、20グラムの酢酸エチル中ドデカノール−IEAの50%溶液、0.125グラムのVAZO 67、及び25グラムのEtOAcを添加した。溶液を窒素で2分間パージした。瓶を密閉し、回転装置を備える一定温度の水浴に入れた。溶液を65℃で16時間加熱し、次いで、室温に冷却した。中間の粘稠なポリマー溶液が得られた。
この75.25グラムの溶液(37.625グラム、12.625グラムの固形分を含有)の半分。この溶液を、MEK中10% DBTDL 75マイクロリットル及びIEA 0.25グラムと共に磁気撹拌棒を備える50mLの琥珀色のジャーに入れ、55℃の油浴に1時間15分間入れた。その時間、サンプルのFTIRスペクトルにおけるイソシアネートのピークの消失によって、完了について反応をモニタリングした。反応物を5.29グラムの酢酸エチルで30%固形分に調整した。
実施例1に記載の手順を用いて、IEAに対して25部のEtOAc、0.125部のVAZO 67、0.125部のドデカンチオールを添加したことを除いて、以下の表における材料の溶液を調製することによって、実施例2〜15のHFPOコポリマーを作製した。得られた溶液を実施例1に記載の通りDBTDL及びIEAと反応させた。IEAの重量部は、以下の表に示す。反応が完了した後、10.58重量部の酢酸エチルを用いて30%固形分に調整した。全ての部は溶液の重量により、VAZO 67、ドデカンチオール、及びIEAを除く全ての材料は、50%固形分である。
Figure 0006363072
実施例1〜15のそれぞれについて、HFPOコポリマー添加剤を、以下の表に従って抗指紋コーティング製剤に製剤化した:
Figure 0006363072
コーティング溶液は、上記表に記載されている材料を、65%固形分でエタノールに溶解させることによって調製された。これら溶液を、下塗り済の127マイクロメートル(5mil)のPETフィルムにコーティングした。コーティングを、#18ワイヤを巻き付けたロッドを用いて、約15マイクロメートルの乾燥厚さでコーティングした。このコーティングを、105℃の空気循環炉で2分間乾燥させた。コーティングを、500ワットのFusion H電球(Fusion UV Systems,Inc.(Gaithersburg,Maryland))を備える、窒素でパージされたFusion Light Hammer(登録商標)6を用いてUV硬化させ、12.2m/分(40ft/分)のコンベアーに載せた。
指紋試験及びセルロースヘイズ試験をサンプルに対して実施した。セルロースヘイズ及び20分後の指紋の初期指紋(FPR)に対する比を以下の表に報告する。
Figure 0006363072
実施例16〜20及び比較例C1〜C2
実施例1のHFPOコポリマーの調製と同様の手順を用いて、以下の表に従って、実施例16〜22で用いるコポリマーバッチ用の製剤を調製した。全ての材料は、VAZO 67及びドデカンチオールを除いて、酢酸エチル中50%固形分であった。
Figure 0006363072
以下の表に示すIEMの量と上記バッチの8分の1とを反応させることによって、実施例16〜22のHFPOコポリマーを調製した。反応が完了した後、以下の表に示す量のEtOAcを添加し、溶液を30%固形分にした。
Figure 0006363072
IEMと反応する特定のモル分率のOH基を生成するのに必要なIEMの量を以下の通り決定した。コポリマーのバッチは、37.07gのヒドロキシブチルアクリレート又は0.2571モルのヒドロキシル基(37.07g/144.17g/モル)を含有していた。バッチの8分の1は、37.63gの溶液(301g/8)を含有していた。37.63gの溶液は、それぞれ、0.03214(0.2571/8)モルのヒドロキシル基を含有していた。実施例16では、IEMと反応するOH基のモル分率は、0.05であった。これを達成するのに必要なIEMのモル数を、0.05×0.03214モルとして求め、1.607×10−3モルのIEMとなった。IEMの分子量が155.15であるので、必要なIEMの質量は、1.607×10−3モル×155.15g/モル又は0.25グラムであった。OH当量(EW)は、溶液中の固形分の質量をIEMと反応しなかったOHのモル数で除することによって計算した。実施例16では、IEMと反応しなかったOHのモル数は、0.03053(0.0321×0.95)であり、固形分の総質量は、12.88グラムであったので、OH EWは、422(12.88/0.03053)であった。他の実施例も同様に求めた。全てのヒドロキシル基がIEMと反応した実施例C2では、必要なIEMの量は、4.99g(0.03214モル×155.15g/モル)であった。
IEMと反応しなかったヒドロキシブチルアクリレート単位について、これら単位の式は、以下の通りである。
Figure 0006363072
IEMと反応したヒドロキシブチルアクリレート単位について、これら単位の式は、以下の通りである。
Figure 0006363072
上記HFPOコポリマーを用いて、実施例1〜15と同じ方法で、実施例1〜15に記載の比率でコーティング溶液を作製した。次いで、コーティング溶液を用いて、実施例1〜15に記載の通りコーティングフィルムを作製した。指紋試験及びセルロースヘイズ試験をサンプルに対して実施した。初期指紋(初期FP)、20分後の指紋の初期指紋に対する比(FPR)、セルロースヘイズ及びバックグラウンドヘイズを以下の表に報告する。
Figure 0006363072
(実施例21〜32)
実施例1に記載の手順を用いて、IEAに対して25部のEtOAc、0.125部のVAZO 67、0.125部のドデカンチオールを添加したことを除いて、以下の表中の材料の溶液を調製することによって、実施例21〜32の各HFPOコポリマーを作製した。得られた溶液を、実施例1に記載の通りDBTDL及びIEAと反応させた。IEAの重量部は、以下の表に示す。反応が完了した後、10.58重量部の酢酸エチルを用いて30%固形分に調整した。全ての部は溶液の重量により、VAZO 67、ドデカンチオール、及びIEAを除く全ての材料は、50%固形分である。
Figure 0006363072
上記表中のHFPOコポリマーを用いて、実施例1〜15と同じ方法で、実施例1〜15に記載の比率でコーティング溶液を作製した。次いで、コーティング溶液を用いて、実施例1〜15に記載の通り、コーティングフィルムを作製した。指紋試験及びセルロースヘイズ試験をサンプルに対して実施した。バックグラウンドヘイズ、セルロースヘイズ、及び20分後の指紋の初期指紋に対する比を以下の表に報告する。実施例21及び22については、2つの別々のバッチからサンプルを作製した(実施例21の2つのサンプルを実施例21a及び21bとし、実施例22の2つのサンプルを22a及び22bとした)。
Figure 0006363072
(実施例33〜38)
実施例1に記載の手順を用いて、IEMを除いて以下の表中の材料の溶液を調製することによって、実施例33〜38の各HFPOコポリマーを作製した。得られた溶液を、IEAの代わりにIEMを用いたことを除いて、実施例1に記載の通りDBTDL及びIEMと反応させた。IEMの重量部を以下の表に示す。全ての部は溶液の重量により、VAZO 67、ドデカンチオール、及びIEMを除く全ての材料は、50%固形分である。反応が完了した後、10.58重量部の酢酸エチルを用いて30%固形分に調整した。
Figure 0006363072
実施例33及び34の添加剤のヒドロキシル当量(OH EW)を以下の通り計算した。実施例33及び34のそれぞれについて、ヒドロキシブチルアクリレートは、モノマーの10重量%を構成していた。25gのモノマーを含有する実施例33及び34のポリマーのバッチは、それぞれ、2.5gのヒドロキシブチルアクリレート(25gの10%は、2.5gである)を含有していた。したがって、各バッチは、2.5g/144.17g/モル(ヒドロキシブチルアクリレートの分子量)=0.01734モルのOH基を含有していた。各バッチと0.5g(0.003223モル)のIEM(分子量155.15)とを反応させたところ、幾つかのOH基が官能化されて硬化性官能基が得られ、0.01734−0.00322=0.01412モルのヒドロキシル基が残った。それぞれ25gのモノマーを含有する実施例33及び34のバッチにおける全ての材料の総重量は、25.75g(25gのモノマー、0.125gのVAZO 67、0.125gのドデカンチオール、及び0.5gのIEM)であった。したがって、実施例33及び34の添加剤のOH EWは、25.75g/0.01412モルOH=1823.7g/モルであった。
添加剤35のヒドロキシル当量(OH EW)を以下の通り計算した。実施例35では、ヒドロキシブチルアクリレートは、モノマーの50重量%を構成していた。25gのモノマーを含有する実施例35のポリマーのバッチは、12.5gのヒドロキシブチルアクリレート(25gの50%は、12.5gである)を含有していた。したがって、バッチは、12.5g/144.17g/モル=0.0867モルのOH基を含有していた。0.5g(0.003223モル)のIEM(分子量155.15)と反応させたところ、幾つかのOH基が官能化されて硬化性官能基が得られた。25gのモノマーを含有するバッチ中の全ての材料の総重量は、25.75gであった。したがって、実施例35の添加剤のOH EWは、25.75g/0.083477モルOH=308.5g/モルであった。
あるいは、実施例35は、ヒドロキシブチルアクリレートをヒドロキシエチルアクリレートで置換することによっても調製することができた。この場合、OH EWは、以下の通り計算することができた。25gと計量されたモノマーを含むポリマーのバッチについては、12.5gのヒドロキシエチルアクリレート(25の50%は、12.5gである)が存在するであろう。これにより、12.5g/116.12g/モル(ヒドロキシエチルアクリレートの分子量)=0.1076モルのOH基が得られる。0.5g(0.003223モル)のIEM(分子量155.15)と反応させたところ、幾つかのOH基が官能化されて硬化性官能基が得られる。25gのモノマーを含有するバッチ中の全ての材料の総重量は、25.75gである。したがって、この添加剤のOH EWは、25.75g/0.104377モルOH=246.7g/モルである。
上記表中のHFPOコポリマーを用いて、実施例1〜15と同じ方法で、実施例1〜15に記載の比率でコーティング溶液を作製した。次いで、コーティング溶液を用いて、実施例1〜15に記載の通り、コーティングフィルムを作製した。指紋試験及びセルロースヘイズ試験をサンプルに対して実施した。初期指紋(初期FP)、20分後の指紋の初期指紋に対する比(FPR)、セルロースヘイズ及びバックグラウンドヘイズを以下の表に報告する。
Figure 0006363072
実施例39〜41及び比較例C3
比較例C3については、米国特許出願第13/307137号の添加剤5をHFPO添加剤として用いた。実施例39については、実施例25のHFPOコポリマーを用いた。実施例40及び41のそれぞれについて、実施例1に記載の通りHEMを除いて以下の表中の材料の溶液を調製することによってHFPOコポリマーを作製した。得られた溶液を、IEAの代わりにIEMを用いたことを除いて、実施例1に記載の通りDBTDL及びIEMと反応させた。IEMの重量部を以下の表に示す。反応が完了した後、10.58重量部の酢酸エチルを用いて30%固形分に調整した。全ての部は溶液の重量により、VAZO 67、ドデカンチオール、及びIEMを除く全ての材料は、50%固形分である。
Figure 0006363072
アクリレートコポリマーの製剤化後、実施例1の通りコーティング製剤を調製し、多数の製剤を機械でコーティングした。サンプル製剤は、以下の方法を用いてスロットダイコーティングした。液体コーティング組成物を125マイクロメートルゲージ(5mil)のポリエステルフィルムに、スロット供給ダイコーターを用いて、湿潤コーティング厚さ約23マイクロメートル、ウェブ速度約9m/分(30フィート/分)でコーティングして、15マイクロメートルの乾燥厚さを得た。コーティングされたウェブを、約60℃に設定したギャップドライヤー(米国特許第5,581,905号、同第5,694,701号、及び同第6,134,808号に記載)に通して乾燥させた(ギャップドライヤー内の滞留時間は約20秒であった)。次に、このウェブを更に、100℃に設定した従来の乾燥炉に通して乾燥させた(炉内の滞留時間は約40秒であった)。600ワットのH電球を備えるFusion Processor(共にFusion UV Systems(Gainsburg,Md.)から入手可能)を用いて、ポリエステルウェブ上でコーティングをインライン硬化した。コーティング後24、48、及び168時間、周囲条件で平衡化した後にセルロースヘイズ試験を実施した。これらの結果を、以下の表に報告する。
Figure 0006363072
C3は、米国特許出願公開第2012/0154811号の添加剤5のHFPOウレタンアクリレートである。
(実施例42〜49)
実施例1に記載の手順を用いて、IEMを除いて以下の表中の材料の溶液を調製することによって、実施例42〜49の各HFPOコポリマーを作製した。得られた溶液を、IEAの代わりにIEMを用いたことを除いて、実施例1に記載の通りDBTDL及びIEMと反応させた。IEMの重量部を以下の表に示す。反応が完了した後、10.58重量部の酢酸エチルを用いて30%固形分に調整した。全ての部は溶液の重量により、VAZO 67、ドデカンチオール、及びIEMを除く全ての材料は、50%固形分である。
Figure 0006363072
上記表中のHFPOコポリマーを用いて、実施例1〜15と同じ方法で、実施例1〜15に記載の比率でコーティング溶液を作製した。次いで、コーティング溶液を用いて、実施例1〜15に記載の通り、コーティングフィルムを作製した。指紋試験及びセルロースヘイズ試験をサンプルに対して実施した。初期指紋(初期FP)、20分後の指紋の初期指紋に対する比(FPR)、バックグラウンドヘイズ及びセルロースヘイズを以下の表に報告する。
Figure 0006363072
(実施例50〜62)
実施例1に記載の手順を用いて、IEMを除いて以下の表中の材料の溶液を調製することによって実施例50〜62の各HFPOコポリマーを作製した。得られた溶液を、IEAの代わりにIEMを用いたことを除いて、実施例1に記載の通りDBTDL及びIEMと反応させた。IEMの重量部を以下の表に示す。反応が完了した後、10.58重量部の酢酸エチルを用いて30%固形分に調整した。全ての部は溶液の重量により、VAZO 67、ドデカンチオール、及びIEMを除く全ての材料は、50%固形分である。
Figure 0006363072
Figure 0006363072
上記表中のHFPOコポリマーを用いて、実施例1〜15と同じ方法で、実施例1〜15に記載の比率でコーティング溶液を作製した。次いで、コーティング溶液を用いて、実施例1〜15に記載の通り、コーティングフィルムを作製した。指紋試験及びセルロースヘイズ試験をサンプルに対して実施した。初期指紋(初期FP)、20分間後の指紋の初期指紋に対する比(FPR)、バックグラウンドヘイズ、セルロースヘイズ、スチールウール耐久性試験の結果を以下の表に報告する。
Figure 0006363072

Claims (11)

  1. 重合性樹脂組成物と、
    親水性親油性バランスが2〜6の範囲である非イオン性非重合性界面活性剤及び任意で重合性界面活性剤(これら界面活性剤は、10固形分重量%超25固形分重量%以下の濃度で存在する)と、
    以下の一般式を有する添加剤:
    −[M−[MOH−[M−[MR4
    (式中、
    l、q、p、及びoは、それぞれ少なくとも1であり、
    [M]は、低表面エネルギーシリコーン又はフッ素化基を含む1つ以上のエチレン性不飽和モノマーに由来する単位を表し、
    [MOH]は、1つ以上のエチレン性不飽和モノマー及び少なくとも1つのヒドロキシル基に由来する単位を表し、
    [M]は、[MOH]の残基及びフリーラジカル重合性基を含む単位を表し、
    [MR4]は、アルキル基を含む1つ以上のエチレン性不飽和モノマーに由来する単位を表す)と、
    を含む、コーティング組成物。
  2. 前記添加剤が、以下の一般式を有する、請求項1に記載のコーティング組成物:
    −[M−[MOH−[M−[MR4−[MAO
    (式中、
    l、q、p、o、及びnは、それぞれ少なくとも1であり、
    [M]、[MOH]、[M]及び[MR4]は、それぞれ請求項1で定義したとおりであり、
    [MAO]は、基R−(O−R(式中、Rは、6、7、又は8個超の炭素原子を有するアルキル基であり、Rは、独立して、アルキレン基C2x(式中、x=2〜4)であり、jは、1〜50である)を有する1つ以上のエチレン性不飽和モノマーに由来する単位を表す)。
  3. 前記添加剤が、アクリレート基で終端するヒドロキシル置換側鎖を有するポリジメチルシロキサン骨格を有するものではない、請求項1又は2に記載のコーティング組成物。
  4. 前記低表面エネルギー基が、オルガノシロキサン基、ペルフルオロアルキル基、及びペルフルオロポリエーテル基からなる群から選択される、請求項1〜3のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
  5. 前記添加剤が、フリーラジカル重合性添加剤である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
  6. 前記添加剤のヒドロキシル基の濃度が、00〜2000当量である、請求項1〜5のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
  7. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の硬化コーティング組成物を含む物品。
  8. 前記硬化コーティングが、セルロース表面吸引力試験により、20%未満のヘイズを呈する、請求項7に記載の物品。
  9. 前記硬化コーティングが、20分で、0.80未満である初期に対する模擬指紋視認性の比を示す、請求項7又は8に記載の物品。
  10. セルロース表面吸引力試験により20%未満のヘイズを呈する硬化コーティングを提供するコーティング組成物を製造するための、以下の一般式を有するコポリマー添加剤:
    −[M−[MOH−[M−[MR4
    (式中、l、q、p、及びoは、それぞれ少なくとも1であり、
    [M]は、低表面エネルギーシリコーン又はフッ素化基を含む1つ以上のエチレン性不飽和モノマーに由来する単位を表し、
    [MOH]は、1つ以上のエチレン性不飽和モノマー及び少なくとも1つのヒドロキシル基に由来する単位を表し、
    [M]は、[MOH]に由来する、ヒドロキシル基の部分がフリーラジカル重合性基に変換された単位を表し、
    [MR4]は、アルキル基を含む1つ以上のエチレン性不飽和モノマーに由来する単位を表す)。
  11. 以下の一般式を有するコポリマー添加剤:
    −[M−[MOH−[M−[MR4−[MAO
    (式中、
    l、q、p、o、及びnは、それぞれ少なくとも1であり、
    [M]は、低表面エネルギーシリコーン又はフッ素化基を含む1つ以上のエチレン性不飽和モノマーに由来する単位を表し、
    [MOH]は、1つ以上のエチレン性不飽和モノマー及び少なくとも1つのヒドロキシル基に由来する単位を表し、
    [M]は、[MOH]に由来する、ヒドロキシル基の部分がフリーラジカル重合性基に変換された単位を表し、
    [MR4]は、アルキル基を含む1つ以上のエチレン性不飽和モノマーに由来する単位を表し、
    [MAO]は、基R−(O−R(式中、Rは、6、7、又は8個超の炭素原子を有するアルキル基であり、Raは、独立して、アルキレン基C2x(式中、x=2〜4)であり、jは、1〜50である)を有する1つ以上のエチレン性不飽和モノマーに由来する単位を表す)。
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