JP6497139B2 - 防曇剤組成物及びこれを用いた防曇性物品 - Google Patents
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Description
・単量体(A):非架橋性の水溶性ビニル系単量体
・単量体(B):非架橋性の非水溶性ビニル系単量体
・単量体(C):水酸基を有するビニル系単量体
・イソシアネート基を有する架橋剤(D)
・界面活性剤(E)
上記共重合体(A)は、下記一般式(1)又は(2)により表される単量体(A−1)と、下記一般式(3)により表される単量体(A−2)と、下記一般式(4)又は(5)により表される単量体(A−3)とから構成される。
(一般式(1)中、R1は、水素原子、又はメチル基であり、R2 は、炭素数1〜4の直鎖もしくは分岐のアルキル基、−C(CH3)2CH2COCH3、−C2H4N(CH3)2、又は−C3H6N(CH3)2であり、R3は、水素原子、又は直鎖もしくは分岐の炭素数1〜4のアルキル基である。)
(一般式(2)中、R4は、水素原子、又はメチル基である。)
(一般式(3)中、R5は、水素原子、又はメチル基であり、R6は、炭素数1〜16の直鎖、分岐、又は環状のアルキル基である。)
(一般式(4)中、R7は、水素原子、又はメチル基であり、R8は、炭素数2〜4の直鎖もしくは分岐のアルキレン基、又は−C2H4(OCO(CH2)5)n−(nは1〜5の整数である。)である。)
(一般式(5)中、R9は、水素原子、又はメチル基であり、R10は、炭素数1〜4の直鎖又は分岐のアルキレン基である。)
上記単量体(A−1)、上記単量体(A−2)、及び上記単量体(A−3)の合計100重量部に対して、上記単量体(A−1)が35〜90重量部で、上記単量体(A−2)が5〜60重量部で、上記単量体(A−3)が5〜30重量部である。
上記多官能ブロックイソシアネート化合物(B)のイソシアネート基含有量(NCO)と、上記共重合体(A)の水酸基含有量(OH)との比であるNCO/OH比が0.1〜1.5の範囲内である。
上記界面活性剤(C)は、上記共重合体(A)100重量部に対して、1.00〜10.0重量部のフッ素系アニオン系界面活性剤(C−1)と、0.01〜3.00重量部のベタイン系界面活性剤(C−2)とを含む。
上記防曇膜は、上記基材に塗布された上記防曇剤組成物が加熱硬化されてなる。
この構成により、使用に伴って防曇性能(水膜形成能)が低下しにくく、優れた防曇性能が持続する防曇膜が形成された防曇性物品が得られる。
本発明の一実施形態は、例えば、自動車の前照灯などに用いられる透明部材などの、防曇性能を付与する対象である基材の表面に防曇膜を設けるための技術に関する。本実施形態に係る防曇膜は、複数種類の材料の混合物である防曇剤組成物を加熱硬化させることにより形成される。防曇剤組成物の含有成分は、加熱硬化後の防曇膜において防曇性能の持続性が良好に得られるように決定される。
本実施形態に係る防曇剤組成物は、共重合体(A)と多官能ブロックイソシアネート化合物(B)と界面活性剤(C)とを有する。
本実施形態に係る防曇剤組成物では、界面活性剤(C)として、フッ素系アニオン系界面活性剤(C−1)と、ベタイン系界面活性剤(C−2)とが併用される。この構成では、フッ素系アニオン系界面活性剤(C−1)のアニオンと、ベタイン系界面活性剤(C−2)のカチオンとがイオンペアを形成する。これにより、フッ素系アニオン系界面活性剤(C−1)及びベタイン系界面活性剤(C−2)は結露などによって生じる水分による流出が生じにくくなる。
共重合体(A)は、単量体(A−1)と、単量体(A−2)と、単量体(A−3)とから構成される。単量体(A−1)は、下記一般式(1)又は(2)により表される。単量体(A−2)は、下記一般式(3)により表される。単量体(A−3)は、下記一般式(4)又は(5)により表される。
一般式(1)中、R1は、水素原子、又はメチル基であり、R2は、炭素数1〜4の直鎖もしくは分岐のアルキル基、−C(CH3)2CH2COCH3、−C2H4N(CH3)2、又は−C3H6N(CH3)2であり、R3は、水素原子、又は直鎖もしくは分岐の炭素数1〜4のアルキル基である。
多官能ブロックイソシアネート化合物(B)がジエチルマロネートブロックイソシアネートである場合に、防曇剤組成物は触媒を添加することなく低温(120℃程度)で良好に硬化する。
本実施形態に係る防曇性物品は、防曇性能を付与する対象である基材となる物品の表面に防曇剤組成物を塗布し、物品の表面の防曇剤組成物を加熱硬化させることにより製造可能である。本実施形態を適用可能な物品は特に限定されない。
(1−1)共重合体(A)の合成
温度計、攪拌装置、窒素導入管及び冷却管を備えた反応容器を用い、有機溶媒である213重量部のt−アミルアルコールを、窒素ガスを吹き込みながら80℃に加熱した。この反応容器中に、以下の溶液(a)及び溶液(b)を2時間かけて滴下した。
・溶液(b):0.5重量部相当のt−ヘキシルペルオキシピバレート(ラジカル重合開始剤)[日油(株)製の商品名:パーヘキシルPV(有効成分70重量%)]を20重量部のt−アミルアルコールに溶解させた溶液
[水酸基価](mgKOH/g)
=[共重合体(A)100.0重量部中の単量体(A−3)の重量部](g)/[単量体(A−3)のモル重量](g/mol)×KOH(mg)
=0.15(g)/116.12(g/mol)×56100(mgKOH)
=72.5(mgKOH/g)
100重量部相当の共重合体(A)である333重量部の固形分30.0%重合溶液に、100重量部のポリプロピレングリコールモノメチルエーテルと、200重量部のダイアセトンアルコールと、100重量部のメチルイソブチルケトンと、267重量部のn−ブタノールとを加え、固形分を10.0重量%に調整した。
100重量部相当の共重合体(A)である333重量部の固形分30.0%重合溶液に、100重量部のポリプロピレングリコールモノメチルエーテルと、200重量部のダイアセトンアルコールと、100重量部のメチルイソブチルケトンと、267重量部のn−ブタノールとを加え、固形分を10.0重量%に調整した。
防曇膜を形成する基材としてポリカーボネート樹脂板を用いた。硬化後の防曇膜の膜厚が5μmとなるように、スプレーコート法によって防曇剤組成物をポリカーボネート樹脂板に塗布した。そして、防曇剤組成物が塗布されたポリカーボネート樹脂板を130℃で30分間保持することにより防曇剤組成物を加熱硬化させた。これにより、防曇膜を有する防曇膜試験片が得られた。
(3−1)防曇性能
(a)持続性試験
80℃に保った温水浴の水面から2cmの高さの位置に、防曇膜試験片を防曇膜が下を向くように設置することにより、防曇膜試験片の防曇膜に対する温水浴によるスチーム照射を行った後、防曇膜試験片を垂直に立てた状態で室温にて1時間乾燥させた。これを50回繰り返した後、スチーム照射から10秒後の曇りの有無を目視によって次の4段階で評価した。
○:スチーム照射直後に一瞬の曇りが認められるが、すぐに水膜が形成されて曇りが解消される。
△:スチーム照射直後に曇りが認められるが、やがて水膜が形成されて曇りが解消される。
×:スチーム照射後にきれいな水膜が形成されない、もしくは水膜が形成されず曇りが認められる。
80℃に保った温水浴の水面から2cmの高さの位置に、防曇膜試験片を防曇膜が下を向くように設置することにより、防曇膜試験片の防曇膜に対する温水浴によるスチーム照射を行い、スチーム照射から10秒後の曇りの有無を目視によって次の4段階で評価した。
○:スチーム照射直後に一瞬の曇りが認められるが、すぐに水膜が形成されて曇りが解消される。
△:スチーム照射直後に曇りが認められるが、やがて水膜が形成されて曇りが解消される。
×:スチーム照射直後に曇りが認められ、水膜が形成されない。
防曇膜試験片を50℃、95%RHの条件で240時間静置し、更に室温にて1時間静置した。その後、80℃に保った温水浴の水面から2cmの高さの位置に、防曇膜試験片を防曇膜が下を向くように設置することにより、防曇膜試験片の防曇膜に対する温水浴によるスチーム照射を行い、スチーム照射から10秒後の曇りの有無を目視によって次の4段階で評価した。
○:スチーム照射直後に一瞬の曇りが認められるが、すぐに水膜が形成されて曇りが解消される。
△:スチーム照射直後に曇りが認められるが、やがて水膜が形成されて曇りが解消される。
×:スチーム照射後にきれいな水膜が形成されない、もしくは水膜が形成されず曇りが認められる。
防曇膜試験片を120℃の条件で240時間静置し、更に室温にて1時間静置した。その後、80℃に保った温水浴の水面から2cmの高さの位置に、防曇膜試験片を防曇膜が下になるように設置することにより、防曇膜試験片の防曇膜に対する温水浴によるスチーム照射を行い、スチーム照射から10秒後の曇りの有無を目視によって次の4段階で評価した。
○:スチーム照射直後に一瞬の曇りが認められるが、すぐに水膜が形成されて曇りが解消される。
△:スチーム照射直後に曇りが認められるが、やがて水膜が形成されて曇りが解消される。
×:スチーム照射後にきれいな水膜が形成されない、もしくは水膜が形成されず曇りが認められる。
80℃に保った温水浴の水面から2cmの高さの位置に、防曇膜試験片を防曇膜が下を向くように設置することにより、防曇膜試験片の防曇膜に対する温水浴によるスチーム照射を行った後、防曇膜試験片を垂直に立てた状態で室温にて1時間乾燥させた。乾燥後の防曇膜試験片に水垂れ跡の有無を目視によって次の4段階で評価した。
○:水垂れ跡がほとんど目立たない。
△:水垂れ跡がやや目立つ。
×:水垂れ跡が目立つ。
JIS K 5600−5−6に準拠して防曇膜試験片における防曇膜の剥離の有無を目視によって次の3段階で評価した。
○:一部に剥離が認められる。
×:全て剥離している。
防曇膜試験片を40℃温水に240時間静置し、更に室温にて1時間静置した。その後、防曇膜試験片の防曇膜の外観を目視によって次の4段階で評価した。
○:わずかに塗膜表面が荒れている。
△:塗膜表面が荒れているか、又はわずか白化やシミが認められる。
×:塗膜の一部または全部が溶解している、又ははっきりと白化やシミが認められる。
(4−1)実施例1〜9
実施例1〜9では、主に、フッ素系アニオン系界面活性剤(C−1)及びベタイン系界面活性剤(C−2)の種類及び量について検討した。実施例1〜9に係る防曇膜試験片はいずれも上記と同様の方法により作製されている。表1は、実施例1〜9に係る防曇剤組成物の組成(重量部)と、当該防曇剤組成物によって防曇膜が形成された防曇膜試験片の性能の評価結果とを示している。
実施例10〜21では、主に、単量体(A−1)、単量体(A−2)、及び単量体(A−3)の種類について検討した。実施例10〜21に係る防曇膜試験片はいずれも上記と同様の方法により作製されている。表2は、実施例10〜21に係る防曇剤組成物の組成(重量部)と、当該防曇剤組成物によって防曇膜が形成された防曇膜試験片の性能の評価結果とを示している。
実施例22〜26では、主に、単量体(A−1)、単量体(A−2)、単量体(A−3)、及び多官能ブロックイソシアネート化合物(B)の量について検討した。実施例22〜26に係る防曇膜試験片はいずれも上記と同様の方法により作製されている。表3は、実施例22〜26に係る防曇剤組成物の組成(重量部)と、当該防曇剤組成物によって防曇膜が形成された防曇膜試験片の性能の評価結果とを示している。
5.比較例
表4は、比較例1〜7に係る防曇剤組成物の組成(重量部)と、当該防曇剤組成物によって防曇膜が形成された防曇膜試験片の性能の評価結果とを示している。比較例1〜7に係る防曇膜試験片はいずれも上記と同様の方法により作製されている。
表1〜4で用いた物質の省略表記に対応する名称を以下にまとめる。
DMAA:N,N−ジメチルアクリルアミド
DEMA:N,N−ジエチルメタクリルアミド
IPAA:N−イソプロピルアクリルアミド、
DAAA:ジアセトンアクリルアミド
DMAPAA:ジメチルアミノプロピルアクリルアミド
ACMO:N−アクリロイルモルホリン
MMA:メチルメタクリレート
BA:n−ブチルアクリレート
CHA:シクロヘキシルアクリレート
CA:セチルアクリレート
HEA:2−ヒドロキシエチルアクリレート
HEMA:2−ヒドロキシエチルメタクリレート
HEAA:ヒドロキシエチルアクリルアミド
プラクセルFA2D:2−ヒドロキシエチルアクリレートのカプロラクトン2mol付加物
プラクセルFA5:2−ヒドロキシエチルアクリレートのカプロラクトン5mol付加物
Duranate MF−K60B:マロネートブロックイソシアネート[旭化成ケミカルズ(株)製の商品名:デュラネートMF−K60B]
Desmodur BL3575/1:ジメチルピラゾールブロックイソシアネート[住友バイエルウレタン(株)製の商品名:デスモジュ−ルBL3575/1]
Sumidur BL3175:メチルエチルケトオキシムブロックイソシアネート[住友バイエルウレタン(株)製の商品名:スミジュ−ルBL3175]
フタージェント100:フッ素系スルホン酸ナトリウム[(株)ネオス製(有効成分100重量%)]
サーフロンS−211:フッ素系カルボン酸塩[AGCセイミケミカル(株)製(有効成分50重量%)]
アニオン系界面活性剤(C−1')
ラピゾールA−80:ジ(2−エチルヘキシル)スルホコハク酸ナトリウム[日油(株)製(有効成分80重量%)]
ニッサンアノンBL−SF:ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン[日油(株)製(有効成分33.5〜38.5重量%)]
ソフタゾリンLPB−R:ラウリン酸アミドプロピルベタイン[川研ファインケミカル(株)製(有効成分30重量%)]
フタージェント400SW:フッ素系ベタイン[(株)ネオス製(有効成分50重量%)]
サーフロンS−232:フッ素系ベタイン[AGCセイミケミカル(株)製(有効成分30重量%)]
ノイゲンEA−140:ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル[第一工業製薬(株)製(有効成分100重量%)]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
Claims (2)
- 共重合体(A)と多官能ブロックイソシアネート化合物(B)と界面活性剤(C)とからなり、
前記共重合体(A)は、
下記一般式(1)又は(2)により表される単量体(A−1)と、下記一般式(3)により表される単量体(A−2)と、下記一般式(4)又は(5)により表される単量体(A−3)とから構成され、
(一般式(1)中、R1は、水素原子、又はメチル基であり、R2は、炭素数1〜4の直鎖もしくは分岐のアルキル基、−C(CH3)2CH2COCH3、−C2H4N(CH3)2、又は−C3H6N(CH3)2であり、R3は、水素原子、又は直鎖もしくは分岐の炭素数1〜4のアルキル基である。)
(一般式(2)中、R4は、水素原子、又はメチル基である。)
(一般式(3)中、R5は、水素原子、又はメチル基であり、R6は、炭素数1〜16の直鎖、分岐、又は環状のアルキル基である。)
(一般式(4)中、R7は、水素原子、又はメチル基であり、R8は、炭素数2〜4の直鎖もしくは分岐のアルキレン基、又は−C2H4(OCO(CH2)5)n−(nは1〜5の整数である。)である。)
(一般式(5)中、R9は、水素原子、又はメチル基であり、R10は、炭素数1〜4の直鎖又は分岐のアルキレン基である。)
前記単量体(A−1)、前記単量体(A−2)、及び前記単量体(A−3)の合計100重量部に対して、前記単量体(A−1)が35〜90重量部で、前記単量体(A−2)が5〜60重量部で、前記単量体(A−3)が5〜30重量部であり、
前記多官能ブロックイソシアネート化合物(B)のイソシアネート基含有量(NCO)と、前記共重合体(A)の水酸基含有量(OH)との比であるNCO/OH比が0.1〜1.5の範囲内であり、
前記界面活性剤(C)は、前記共重合体(A)100重量部に対して、1.00〜10.0重量部のフッ素系アニオン系界面活性剤(C−1)と、0.01〜3.00重量部のベタイン系界面活性剤(C−2)とを含む
防曇剤組成物。 - 基材と、
前記基材に塗布された請求項1に記載の防曇剤組成物が加熱硬化されてなる防曇膜と
を具備する防曇性物品。
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