JPH0734032A - Composition for hard coat - Google Patents

Composition for hard coat

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JPH0734032A
JPH0734032A JP18031593A JP18031593A JPH0734032A JP H0734032 A JPH0734032 A JP H0734032A JP 18031593 A JP18031593 A JP 18031593A JP 18031593 A JP18031593 A JP 18031593A JP H0734032 A JPH0734032 A JP H0734032A
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JP
Japan
Prior art keywords
hard coat
composition
tetraethoxysilane
oligomer
monomer
Prior art date
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Pending
Application number
JP18031593A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Nakasumi
博行 中澄
Hiroshi Kobayashi
博 小林
Takeshi Sawai
毅 沢井
Nobuyuki Matsuzoe
信行 松添
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Mitsubishi Chemical Corp
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Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

PURPOSE:To obtain a composition for hard coats, capable of forming a film having a high hardness and flexibility and excellent in pot life. CONSTITUTION:This composition for hard coats is obtained by blending a tetraethoxysilane oligomer wit <=1% monomer content in a solvent or a dispersing medium.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はハードコート用組成物に
関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a composition for hard coat.

【0002】[0002]

【従来の技術】硝子、樹脂、金属表面に硬い薄膜を形成
し傷発生防止、各種薬品の侵食防止、水分や空気等ガス
浸透防止の手段として樹脂、シリコーン、無機のコーテ
ィングが使用されている。
2. Description of the Related Art Resin, silicone and inorganic coatings are used as a means for preventing scratches from forming a hard thin film on the surface of glass, resin or metal, preventing erosion of various chemicals, and preventing gas permeation such as moisture and air.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】これらのコーティング
材のうち、樹脂薄膜は柔軟性はあるが、傷が付きやす
い。シリコーン薄膜は撥水性はあるが、傷が付きやす
い。一方、無機薄膜は傷は付きにくいが、脆く均一な薄
膜形成が難しい。特に無機系ハードコート用組成物とし
てはテトラエトキシシランオリゴマーが使用されている
が、薄膜の硬さが不充分でかつ、ハードコート用組成物
としての貯蔵安定性に難があり、量産化が難しい。
Among these coating materials, the resin thin film is flexible but easily scratched. Although the silicone thin film has water repellency, it is easily scratched. On the other hand, although the inorganic thin film is not easily scratched, it is brittle and difficult to form a uniform thin film. In particular, tetraethoxysilane oligomer is used as the inorganic hard coat composition, but the hardness of the thin film is insufficient and the storage stability as the hard coat composition is difficult, and mass production is difficult. .

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
上記課題に鑑み鋭意検討を重ねた結果、意外にもモノマ
ー量を一定以下に抑えたテトラエトキシシラン・オリゴ
マー溶媒もしくは分散媒に配合した組成物は貯蔵安定性
が良好で、しかもこれを用いることにより、硬度及び可
撓性に優れ、極薄塗膜を生成し得ることを見出し、本発
明に到達した。
Therefore, the present inventors have
As a result of repeated intensive studies in view of the above-mentioned problems, surprisingly, the composition blended in the tetraethoxysilane / oligomer solvent or dispersion medium in which the amount of the monomer is suppressed to a certain level or less has good storage stability, and by using this In addition, they have found that they are excellent in hardness and flexibility and can form an ultrathin coating film, and have reached the present invention.

【0005】すなわち、本願発明の要旨は、モノマー含
有量が1%以下であるテトラエトキシシラン・オリゴマ
ーを溶媒もしくは分散媒に配合してなるハードコート用
組成物、に存する。以下、本発明を詳細に説明する。ま
ず、本発明におけるテトラエトキシシラン・オリゴマー
としてはテトラエトキシシランの部分加水分解物が用い
られる。
That is, the gist of the present invention resides in a hard coat composition obtained by blending a tetraethoxysilane oligomer having a monomer content of 1% or less with a solvent or a dispersion medium. Hereinafter, the present invention will be described in detail. First, as the tetraethoxysilane oligomer in the present invention, a partial hydrolyzate of tetraethoxysilane is used.

【0006】加水分解反応自体は、公知の方法によるこ
とができ、たとえば、上記テトラエトキシシランに所定
量の水を加えて酸触媒の存在下に、副生するアルコール
を留去しながら通常、室温程度〜100℃で反応させ
る。この反応によりエトキシシランは加水分解し、さら
に縮合反応によりヒドロキシル基を2以上有する液状の
シリケートオリゴマー(通常平均重合度2〜8程度、好
ましくは3〜6)が加水分解物として得られる。加水分
解の程度は、使用する水の量により適宜調節することが
できるが、本発明においては通常40〜90%程度、好
適には60〜80%程度から選ばれる。
The hydrolysis reaction itself can be carried out by a known method, for example, by adding a predetermined amount of water to the above tetraethoxysilane in the presence of an acid catalyst and distilling off the by-produced alcohol, usually at room temperature. The reaction is performed at about -100 ° C. By this reaction, ethoxysilane is hydrolyzed, and further, a liquid silicate oligomer having an average of 2 or more hydroxyl groups (usually an average degree of polymerization of about 2 to 8, preferably 3 to 6) is obtained as a hydrolyzate by a condensation reaction. The degree of hydrolysis can be appropriately adjusted depending on the amount of water used, but in the present invention, it is usually selected from about 40 to 90%, preferably about 60 to 80%.

【0007】こうして得られたテトラエトキシシラン・
オリゴマーにはモノマーが通常2〜10%程度含有され
ている。このモノマーが含有されているとハードコート
用組成液の貯蔵安定性が欠け、保存中に増粘し、薄膜形
成が困難となるので、モノマー含有量が1%以下、好ま
しくは0.3%以下になるように、このモノマー除去を
フラシュ蒸留、真空蒸留等で行う。
The tetraethoxysilane thus obtained
The oligomer usually contains about 2 to 10% of the monomer. If this monomer is contained, the storage stability of the composition liquid for hard coat is lacking, the viscosity increases during storage, and it becomes difficult to form a thin film, so the monomer content is 1% or less, preferably 0.3% or less. This monomer removal is carried out by flash distillation, vacuum distillation, etc.

【0008】本発明で用いられる溶媒としては、アルコ
ール類、あるいはグリコール誘導体、炭化水素類、エス
テル類、ケトン類、エーテル類を1種、または2種以上
混合し使用する。アルコール類としては具体的にはメタ
ノール、エタノール、イソプロピルアルコール、nブタ
ノール、イソブタノール、オクタノール等が挙げられ、
グリコール誘導体としてはエチレングリコール、エチレ
ングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコール
モノエチルエーテル、エチレングリコールモノn−プロ
ピルエーテル、エチレングリコールモノn−ブチルエー
テル等が挙げられる。
As the solvent used in the present invention, alcohols or glycol derivatives, hydrocarbons, esters, ketones and ethers may be used alone or in admixture of two or more. Specific examples of alcohols include methanol, ethanol, isopropyl alcohol, n-butanol, isobutanol, and octanol.
Examples of the glycol derivative include ethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol mono n-propyl ether, ethylene glycol mono n-butyl ether and the like.

【0009】炭化水素類としてはベンゼン、ケロシン、
トルエン、キシレン等が使用でき、エステル類として、
酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、アセト酢酸メチ
ル、アセト酢酸エチル等が使用できる。アセトン、メチ
ルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルア
セトン等のケトン類、エチルエーテル、ブチルエーテ
ル、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ジオキサ
ン、フラン、テトラヒドロフラン等のエーテル類が使用
できる。
Hydrocarbons include benzene, kerosene,
Toluene, xylene, etc. can be used, and as esters,
Methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate and the like can be used. Ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and acetylacetone, and ethers such as ethyl ether, butyl ether, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, dioxane, furan and tetrahydrofuran can be used.

【0010】また、分散媒としては、たとえば、水−界
面活性剤系が好適であり、界面活性剤としてはアニオ
ン、カチオン又はノニオン性のものが一般的である。ア
ニオン性界面活性剤としては、カルボン酸塩、スルホン
酸塩、硫酸エステル塩、リン酸エステル等、カチオン性
のものとしては、1〜3級アミンの有機もしくは無機酸
の塩、四級アンモニウム塩、ポリオキシエチレンアルキ
ルアミン塩等、さらにはノニオン性のものとしては、ソ
ルビタンジアルキルエステル、ソルビタンアルキルエス
テルのエチレングリコール縮合物、脂肪族アルコールポ
リエチレングリコール縮合物、アルキルフェノールポリ
エチレングリコール縮合物、ポリプロピレングリコール
ポリエチレングリコール縮合物等、が挙げられる。
As the dispersion medium, for example, a water-surfactant system is suitable, and as the surfactant, anionic, cationic or nonionic ones are generally used. The anionic surfactants include carboxylates, sulfonates, sulfates, phosphates, etc., and the cationics include organic or inorganic acid salts of primary to tertiary amines, quaternary ammonium salts, Polyoxyethylene alkylamine salts and the like, and further nonionic ones include sorbitan dialkyl esters, ethylene glycol condensates of sorbitan alkyl esters, aliphatic alcohol polyethylene glycol condensates, alkylphenol polyethylene glycol condensates, polypropylene glycol polyethylene glycol condensates. And so on.

【0011】これらの界面活性剤は、上記オリゴマーに
対して0.1〜5%程度使用するのが一般的であり、分
散(乳化)に際しては、適当量の水を用いて、ホモミキ
サー、コロイドミル、超音波等、公知の方法によること
ができる。テトラエトキシシラン・オリゴマーの配合量
は、100重量部に対して好ましくは50〜400重量
部、より好ましくは100〜250重量部の溶剤量であ
る。
These surfactants are generally used in an amount of 0.1 to 5% with respect to the above-mentioned oligomer. When dispersing (emulsifying), an appropriate amount of water is used and a homomixer or colloid is used. A known method such as a mill or ultrasonic wave can be used. The compounding amount of the tetraethoxysilane oligomer is preferably 50 to 400 parts by weight, more preferably 100 to 250 parts by weight, based on 100 parts by weight.

【0012】50重量部未満では塗膜にクラックが発生
し易くなるので好ましくなく、400重量部を越えると
塗膜厚さが極端に薄くなり過ぎる。配合方法は室温でテ
トラエトキシシラン・オリゴマーに所定の上記溶媒もし
くは分散媒を配合するのが一般的である。必要に応じて
硬化触媒を添加する。硬化触媒として塩酸、硝酸があ
る。添加量はテトラエトキシシラン・オリゴマー100
重量部に対し0.1〜1重量部程度から選ばれる。
If the amount is less than 50 parts by weight, cracks are likely to occur in the coating film, which is not preferable, and if it exceeds 400 parts by weight, the thickness of the coating film becomes extremely thin. The compounding method is generally to mix the tetraethoxysilane oligomer with the predetermined solvent or dispersion medium at room temperature. A curing catalyst is added as needed. Hydrochloric acid and nitric acid are used as curing catalysts. Tetraethoxysilane oligomer 100 is added
It is selected from about 0.1 to 1 part by weight based on parts by weight.

【0013】こうして得られた本発明のハードコート用
組成物をポリマー、金属、セラミック等の基材に含浸
法、スピンコーター法、スプレー法等で造膜する。室温
で脱溶剤処理として1〜10分放置後、100℃以上で
加熱硬化する。加熱炉はガス炉、電気炉等汎用炉で良
い。本発明におけるハードコートは、3μm以下、さら
には1μm以下の薄膜を成するのに特に適している。3
μmを超えると、得られるハードコートは極薄塗膜にク
ラックが発生しやすくなる。本発明のハードコート組成
物は液でのボットライフが2週間以上、増粘もなく造膜
可能で且つ、造膜後の塗膜硬度も高く、可撓性もあると
いう特長を有する。
The hard coat composition of the present invention thus obtained is formed into a film on a substrate of polymer, metal, ceramic or the like by an impregnation method, a spin coater method, a spray method or the like. After being left as a solvent removal treatment at room temperature for 1 to 10 minutes, it is heat-cured at 100 ° C. or higher. The heating furnace may be a general-purpose furnace such as a gas furnace or an electric furnace. The hard coat according to the present invention is particularly suitable for forming a thin film having a thickness of 3 μm or less, further 1 μm or less. Three
If it exceeds μm, the resulting hard coat is likely to cause cracks in the ultrathin coating film. The hard coat composition of the present invention has a feature that the bot life in a liquid is 2 weeks or more, film formation is possible without thickening, the coating film hardness after film formation is high, and the film is also flexible.

【0014】[0014]

【実施例】以下、実施例により、更に本発明を詳細に説
明する。なお部及び%は特にことわりのない限り重量部
及び重量%を示す。 実施例1 撹拌機と還流用コンデンサー及び温度計を付けた500
mlの3つに丸底フラスコに、テトラエトキシシラン2
34grとメタノール74grを加えて混合した後、
0.05%塩酸22.2grを加え、内温度65℃、2
時間加水分解反応を行った。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples. Parts and% are parts by weight and% by weight, unless otherwise specified. Example 1 500 equipped with stirrer, reflux condenser and thermometer
Tetraethoxysilane 2 in a round bottom flask in 3 ml
After adding 34 gr and 74 gr of methanol and mixing,
22.2 gr of 0.05% hydrochloric acid was added, and the internal temperature was 65 ° C, and 2
The hydrolysis reaction was performed for a time.

【0015】次いでコンデンサーを抽出管に取り換え、
内温度が170℃になるまで昇温し、メタノールで抽出
させ更に150℃、3時間加熱し縮合を行った。このよ
うにして加水分解物を得た。重合度は3〜6でヒドロキ
シル基10以上であった。テトラエトキシシラン・オリ
ゴマー中のモノマー量は5%であった。引き続き150
〜170℃に加熱したジャケットにテトラエトキシシラ
ン・オリゴマーで煮沸させて、気化したモノマーを不活
性ガスと共に系外に排出する。こうして得られたテトラ
エトキシシラン・オリゴマー中のモノマー量は0.2%
であった。
Then replace the condenser with an extraction tube,
The internal temperature was raised to 170 ° C., extraction was performed with methanol, and the mixture was further heated at 150 ° C. for 3 hours for condensation. In this way, a hydrolyzate was obtained. The degree of polymerization was 3 to 6 and the hydroxyl group was 10 or more. The amount of monomer in the tetraethoxysilane oligomer was 5%. Continue to 150
A jacket heated to ˜170 ° C. is boiled with tetraethoxysilane oligomer and the vaporized monomer is discharged out of the system together with an inert gas. The amount of monomer in the tetraethoxysilane oligomer thus obtained is 0.2%.
Met.

【0016】こうして得られたテトラエトキシシラン・
オリゴマー100重量部に対し、溶媒としてエタノール
100重量部を配合した。その後、硬化触媒として硝酸
を1cc添加した。このハードコート組成物液は、1ケ
月後も粘度に変化が見られず1〜2cps程度であっ
た。このハードコート用組成物液をガラス基材に1分間
含浸し、引き上げ速度180mm/分で引き上げ、室温
で5分間脱溶剤処理後電気炉で100℃,30分加熱硬
化した。得られた塗膜厚さは0.5μmで鉛筆硬度で4
Hが得られた。
The tetraethoxysilane thus obtained
100 parts by weight of ethanol was added as a solvent to 100 parts by weight of the oligomer. Then, 1 cc of nitric acid was added as a curing catalyst. The viscosity of this hard coat composition liquid was about 1 to 2 cps without any change in viscosity after one month. A glass substrate was impregnated with this composition liquid for hard coat for 1 minute, pulled up at a pulling rate of 180 mm / min, subjected to solvent removal treatment at room temperature for 5 minutes, and then heat-cured at 100 ° C. for 30 minutes in an electric furnace. The obtained coating film thickness is 0.5 μm and the pencil hardness is 4
H was obtained.

【0017】比較例1 実施例1と同様の操作により加水分解物を得た後、モノ
マーの除去を行なわなかった。この加水分解物はその後
著しく増粘し3日後には数百cpsとなり造膜不可能で
あった。
Comparative Example 1 After obtaining a hydrolyzate by the same operation as in Example 1, the monomer was not removed. This hydrolyzate increased its viscosity remarkably thereafter, and after three days, it became several hundred cps and film formation was impossible.

【0018】[0018]

【発明の効果】本発明により、貯蔵安定性に優れ、造膜
後も高硬度、高可撓性を有するハードコート用組成物を
得ることができる。
According to the present invention, a hard coat composition having excellent storage stability and high hardness and flexibility even after film formation can be obtained.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松添 信行 東京都千代田区丸の内二丁目5番2号 三 菱化成株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Nobuyuki Matsuzoe 2-5-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Sanryo Kasei Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 モノマー含有量が1%以下であるテトラ
エトキシシラン・オリゴマーを溶媒もしくは分散媒に配
合してなるハードコート用組成物。
1. A hard coat composition comprising a tetraethoxysilane oligomer having a monomer content of 1% or less in a solvent or a dispersion medium.
JP18031593A 1993-07-21 1993-07-21 Composition for hard coat Pending JPH0734032A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015031910A (en) * 2013-08-06 2015-02-16 日油株式会社 Low-friction film

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015031910A (en) * 2013-08-06 2015-02-16 日油株式会社 Low-friction film

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