JPWO2020066851A1 - 無機酸化物粒子を含むアクリル系コーティング組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】2nm乃至60nmの平均粒子径を有する金属酸化物のコロイド粒子(a1)を核として、その表面を1nm乃至40nmの平均一次粒子径を有する金属酸化物のコロイド粒子(a2)を含む層で被覆された平均粒子径2nm乃至100nmの変性された金属酸化物粒子(A)と、炭素原子と炭素原子の不飽和結合を有する重合性化合物(B)とを含むコーティング組成物。金属酸化物粒子(A)は、核粒子(a1)と、粒子(a2)を含む最外層の間に、更に粒子(a2)を含む中間層を有するものである。重合性化合物(B)はトリアジントリオン骨格を有し且つ炭素原子と炭素原子の不飽和結合を有する重合性化合物である。基材と、この基材上に形成された被膜とを備える光学部材。
【選択図】なし
Description
例えば、ラジカル重合性化合物と、ラジカル発生剤、金属酸化物を含み、金属酸化物がアルミニウム、マグネシウム、ジルコニウム、ビスマス、カルシウム、スズ、マンガン、アンチモン、ケイ素、又はチタンの酸化物である回路接続用接着剤組成物が開示されている(特許文献1参照)。
また、(A)表面に(メタ)アクリロイル基が−O−Si−X−結合を介して結合している有機無機複合体、(B)紫外線吸収剤、(C)ヒンダードアミン系光安定剤、(D)沸点が70℃乃至200℃の有機溶剤を有する活性エネルギー線硬化性樹脂組成物が開示されている(特許文献2参照)。
また、チタン、セリウム、ジルコニウム又はスズから選ばれる金属アルコキシドの加水分解縮合物からなる金属酸化物ゾルと重合性化合物とを含み、硬化により光学製品を得る方法が開示されている(特許文献3参照)。
第2観点として、金属酸化物粒子(A)が、2nm乃至100nmの平均粒子径を有し、且つTi、Sn、Zr、Si、Al、Sb、Fe、Cu、Zn、Y、Nb、Mo、In、Ta、Pb、Bi、Hf、Ge、Ce及びWからなる群より選ばれた少なくとも1種の金属の酸化物又は複合酸化物(a1)を核として、その表面を1nm乃至40nmの平均一次粒子径を有し、且つTi、Sn、Zr、Si、Al、Sb、Fe、Cu、Zn、Y、Nb、Mo、In、Ta、Pb、Bi、Hf、Ge、Ce、及びWからなる群より選ばれた少なくとも1種の金属の酸化物又は複合酸化物(a2)を含む少なくとも1層で被覆した平均粒子径2nm乃至100nmの変性された金属酸化物粒子(A)であって、核粒子(a1)と、粒子(a2)を含む層は互いに金属成分が異なるか又は複合酸化物として異なるものである第1観点に記載のコーティング組成物、
第3観点として、金属酸化物粒子(A)が、最外層に被覆された粒子(a2)を含む層は金属成分としてSiを含んでいるものである第1観点又は第2観点に記載のコーティング組成物、
第4観点として、金属酸化物粒子(A)は、核粒子(a1)と、粒子(a2)を含む最外層の間に、更に粒子(a2)を含む中間層を有するものである第1観点乃至第3観点のうちいずれか一つに記載のコーティング組成物、
第5観点として、重合性化合物(B)は、トリアジントリオン骨格を有し且つ炭素原子と炭素原子の不飽和結合を有する重合性化合物(b1−1)又はウレタン結合を有する芳香族化合物であり且つ炭素原子と炭素原子の不飽和結合を有する重合性化合物(b1−2)である第1観点乃至第4観点のいずれか一つに記載のコーティング組成物、
第6観点として、重合性化合物(B)が、式(b1−1)で表される重合性化合物(b1−1)又は式(b1−2)で表される重合性化合物(b1−2):
式(b1−2)中、R21、R22、R23、R24、R25及びR26はそれぞれ水素原子又はメチル基を示す。)を含む第1観点乃至第5観点のうちいずれか一つに記載のコーティング組成物、
第7観点として、重合性化合物(B)が、式(b2)で表される重合性化合物(b2):
第8観点として、重合開始剤(C)として光重合開始剤又は熱重合開始剤を更に含有する第1観点乃至第7観点のうちいずれか一つに記載のコーティング組成物、
第9観点として、重合開始剤(C)が、光ラジカル重合開始剤、熱ラジカル重合開始剤、光カチオン重合開始剤又は熱カチオン重合開始剤である第8観点に記載のコーティング組成物、
第10観点として、界面活性剤を更に含む第1観点乃至第9観点のうちいずれか一つに記載のコーティング組成物、
第11観点として、第1観点乃至第10観点のうちいずれか一つに記載のコーティング組成物の光硬化物又は熱硬化物からなる被膜、
第12観点として、基材と、この基材上に形成された第11観点に記載の被膜とを備える光学部材、及び
第13観点として、第1観点乃至第10観点のうちいずれか一つに記載のコーティング組成物を基材に被覆する工程、溶剤を除去する工程、光照射及び/又は加熱を行う工程を含む被膜を有する基材の製造方法である。
また核粒子(a1)としてTiO2、被覆粒子(a2)としてTiO2−SnO2からなる変性された金属酸化物粒子が挙げられ、
また、核粒子(a1)としてTiO2−ZrO2−SnO2、被覆粒子(a2)としてSnO2−SiO2からなる変性された金属酸化物粒子が挙げられる。
式(b1−1)で表される重合性化合物としては例えば以下に例示することができる。
式(b1−2)で表される重合性化合物(b1−2)は以下に例示することができる。
以下、本発明のコーティング組成物の使用について説明する。
反射率測定機(オリンパス(株)製 USPM−RU)を用いて、ガラス基板上に形成した硬化膜の反射率を測定した。測定した反射率から、光学シミュレーションを用いて、硬化膜の屈折率を算出した。
ダイナミック超微小硬度計((株)島津製作所製 DUH−211)を用いて、ガラス基板上に形成した硬化膜の硬度HMs[N/mm2]を測定した。判断基準は下記の通りである。
A:硬度が250以上である。
B:硬度が150以上250未満である。
C:硬度が150未満である。
ヘイズメーター(日本電色工業(株)製 NDH7000)を用いて、ガラス基板上に形成した硬化膜のヘイズ値を測定した。判断基準は次の通りである。
A:ヘイズ値が0.3未満である。
B:ヘイズ値が0.3以上1.0未満である。
C:ヘイズ値が1.0以上3.0未満である。
D:ヘイズ値が3.0以上10.0未満である。
E:ヘイズ値が10.0以上である。
分光光度計((株)島津製作所製 UV−3600)を用いて、得られた光学部材(ガラス基板上に硬化膜を形成したもの)の透過率を測定し、JIS7373に基づいてYI値を算出した。その後、QUV促進耐候試験機(UVAランプ 照射強度890mW/m2)を用いて、120時間露光を行った光学部材のYI値を算出した。紫外線照射前後の光学部材のΔYIを算出した。判断基準は次の通りである。
A:ΔYIが1.0未満である。
B:ΔYIが1.0以上2.0未満である。
C:ΔYIが2.0以上である。
円筒マンドレル曲げ試験機(BEVS社製 1603/MS)を用いて、曲率半径R=1mmの試験棒をセットした試験機に、得られた光学部材(PET フィルム(東洋紡(株)製 コスモシャインA4300、厚さ100μm)上に硬化膜を形成したもの)を曲げた際に、硬化膜が外側に位置するように光学部材を本体クランプで挟みこみ固定した。ローラーを試験板に近づけ、ハンドルを1秒〜2秒の時間をかけて均等に180°回した。その後、クラック発生の有無をデジタルマイクロスコープ(キーエンス社製 VHX−6000)を用いて確認した。判定基準は次の通りである。
1:硬化膜上にクラックが発生せず。
2:硬化膜上に1本乃至9本のクラックが発生。
3:硬化膜上に10本乃至29本のクラックが発生。
4:硬化膜上に30本以上のクラックが発生。
装置:新東科学(株)製 往復摩耗試験機 TRIBOGEAR TYPE:30S
走査速度:1.2sec/cycle
走査距離:30mm
硬化膜表面を、往復摩耗試験機に取り付けたスチールウール[ボンスター販売(株)製 ボンスター(登録商標)#0000(超極細)]で250g/cm2の荷重を掛けて20往復擦り、傷の程度を目視で確認し以下の基準に従い評価した。
1:傷が5本以下である。
2:傷が6本以上、20本以下である。
3:傷が21本以上である。
硬化膜に1mm間隔で100目クロスカットを施し、このクロスカットした部分に粘着テープ(セロハンテープ、ニチバン(株)製品)を強く貼り付けた後、粘着テープを急速に剥がし、粘着テープを剥がした後の硬化膜の剥離の有無を調べた。評価基準は下記の通りである。
A:全く剥離が無いか、又は100目中5目未満の剥離が確認できる。
B:100目中5目乃至30目の剥離が確認できる。
C:100目中31目乃至100目の剥離が確認できる。
25質量%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液319.5gを純水947.1gに溶解し、次いでメタスズ酸14.8g(SnO2換算で12.5g含有)、チタンテトライソプロポキシド236.6g(TiO2換算で66.6g含有)、及びシュウ酸二水和物82.0g(シュウ酸換算で58.5g)を撹拌下で添加した。該混合溶液を80℃で2時間保持し、更に580Torrまで減圧して2時間保持し、混合溶液を調製した。ガラスライニングされたオートクレーブ容器に、上記混合溶液を投入し、140℃で5時間水熱処理を行い、室温に冷却後、取り出した。得られたゾルは酸性の酸化チタン−酸化第二スズ複合酸化物コロイド粒子(A1)の水分散ゾルであり、pH3.9、全金属酸化物濃度(TiO2、及びSnO2)5.0質量%、動的光散乱法による平均粒子径(動的光散乱法粒子径)16nmであった。得られたゾルを110℃で乾燥させた粉末のX線回折分析を行い、ルチル型結晶であることが確認された。
JIS3号珪酸ナトリウム(SiO2換算で29.8質量%含有)77.2gを純水668.8gに溶解し、次いでスズ酸ナトリウム一水和物NaSnO3・H2O(SnO2換算で55.1質量%含有)20.9gを溶解した。得られた水溶液を水素型陽イオン交換樹脂(アンバーライト(登録商標)IR−120B、オルガノ(株)製)を充填したカラムに通液した。次いで得られた水分散ゾルにジイソプロピルアミンを7.2g添加した。得られたゾルはアルカリ性の二酸化珪素−酸化第二スズ複合酸化物コロイド粒子(B1)の水分散ゾルであり、pH8.0、全金属酸化物濃度(SnO2、及びSnO2)1.7質量%であった。透過型電子顕微鏡による観察で一次粒子径は1nm乃至4nmであった。
オキシ塩化ジルコニウム(ZrO2換算で21.2質量%含有)82.7gを純水501.1gで希釈して、オキシ塩化ジルコニウム水溶液583.8g(ZrO2換算で3.0質量%含有)を調製し、参考例1で調製した酸化チタン−酸化第二スズ複合酸化物コロイド粒子(A1)の水分散ゾル1516.2gを撹拌下で添加した。次いで95℃に加熱することにより加水分解を行って、表面に酸化ジルコニウムの薄膜層が形成された酸化チタン−酸化第二スズ−酸化ジルコニウム複合酸化物コロイド粒子の水分散ゾルを得た。得られた水分散ゾル2041.2gを参考例2で調製したアルカリ性の二酸化珪素−酸化第二スズ複合酸化物コロイド粒子(B1)の水分散ゾル1763.3gに撹拌下で添加し、陰イオン交換樹脂(アンバーライト(登録商標)IRA−410、オルガノ(株)製)500ミリリットルを詰めたカラムに通液した。次いで通液後の水分散ゾルを95℃で3時間加熱した後、限外濾過膜法で濃縮した。次いで、得られた水分散ゾルの分散媒をロータリーエバポレーターを用いてメタノールに置換して、二酸化珪素−酸化第二スズ複合酸化物で変性された酸化チタン−酸化第二スズ−酸化ジルコニウム複合酸化物コロイド粒子(C1)のメタノール分散ゾルを得た。このメタノール分散ゾルは、pH5.2、全金属酸化物(TiO2、ZrO2、SnO2、及びSiO2)濃度30.5質量%、粘度1.8mPa・s、動的光散乱法(DLS)による平均粒子径(動的光散乱法粒子径)20nmであった。
変性金属酸化物粒子(A−1)は、酸化チタン−酸化第二スズ複合酸化物コロイド粒子からなる核粒子(a1−1)の表面に、酸化ジルコニウムの中間層(a−2)が形成され、その表面に二酸化珪素−酸化第二スズ複合酸化物コロイド粒子(a2−1)が形成された構造を有するものである。
参考例3で得られた変性金属酸化物粒子(A−1)のメタノール分散ゾル98.4gを容器にとり、アクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製 KBM―5103)6.8gを撹拌下で添加し、還流下で5時間反応を行ない、アクリロキシプロピルトリメトキシシランが表面に結合した変性金属酸化物粒子(A−2)のメタノール分散ゾルを105.2g得た。変性金属酸化物粒子(A−2)は、酸化チタン−酸化第二スズ複合酸化物コロイド粒子からなる核粒子(a1−1)の表面に、酸化ジルコニウムの中間層(a−2)が形成され、その表面に二酸化珪素−酸化第二スズ複合酸化物コロイド粒子(a2−1)が形成され、更に粒子表面をアクリロキシプロピルトリメトキシシランで表面処理された構造を有する。シランカップリング剤のケイ素原子と、変性金属酸化物粒子(A−2)の単位表面は、3.0個/nm2に相当する。
得られたゾルは、比重1.070、粘度1.9mPa・s、全金属酸化物濃度30.5質量%、水分0.8質量%、動的光散乱法(DLS)による平均粒子径(動的光散乱法粒子径)は18nmであった。
(コーティング組成物の作製)
マグネチックスターラーを備えたガラス製の容器に、イソシアヌル酸EO変性ジアクリレート(東亜合成(株)製 商品名アロニックス M−215)13.2質量部、ジペンタエリスリトールヘキサおよびペンタアクリレートの混合物(日本化薬(株)製 商品名KAYARAD DPHA)4.4質量部、メタノール5.2質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテル18.3質量部を加え、撹拌しながら参考例3で製造された変性金属酸化物(A−1)コロイド液(固形分30.5質量%)57.2質量部を加えた。次いで、光ラジカル重合開始剤(BASF(株)製 商品名Irgacure TPO)0.9質量部、ポリエーテル変性シリコーンオイル(東レ・ダウコーニング(株)製 商品名L−7001)のプロピレングリコールモノメチルエーテル溶液(商品名L−7001として2.0質量%)0.9質量部を加え、0.5時間撹拌を行い、コーティング液(コーティング組成物)を作製した。
ガラス基板とPETフィルムを用意し、これらにスピンコート法でコーティング液(コーティング組成物)を塗布し、80℃で5分間溶媒を揮発させた後、照射強度29mW/cm2の高圧水銀ランプで6分間紫外線処理(29mW/cm2×6×60=10440mJ/cm2)して塗膜を硬化させ、膜厚3μmの硬化膜を有する光学部材を形成した。
上記(1)乃至(5)に示す試験を実施した。評価結果を表2に示す。
実施例1において、イソシアヌル酸EO変性ジアクリレート(東亜合成(株)製 商品名アロニックス M−215)の添加量を10.5質量部に、ジペンタエリスリトールヘキサおよびペンタアクリレートの混合物(日本化薬(株)製 商品名KAYARAD DPHA)の添加量を7.0質量部にそれぞれ変更し、硬化膜形成時の紫外線処理時間を3分に変更した以外は、実施例1と同様にコーティング組成物の作製及び硬化膜の形成・評価を実施した。
実施例1において、イソシアヌル酸EO変性ジアクリレート(東亜合成(株)製 商品名アロニックス M−215)の添加量を15.8質量部に、ジペンタエリスリトールヘキサおよびペンタアクリレートの混合物(日本化薬(株)製 商品名KAYARAD DPHA)の添加量を1.8質量部にそれぞれ変更し、硬化膜形成時の紫外線処理時間を3分(29mW/cm2×3×60=5220mJ/cm2)に変更した以外は、実施例1と同様にコーティング組成物の作製及び硬化膜の形成・評価を実施した。
マグネチックスターラーを備えたガラス製の容器に、イソシアヌル酸EO変性ジアクリレート(東亜合成(株)製 商品名アロニックス M−215)12.0質量部、ジペンタエリスリトールヘキサおよびペンタアクリレートの混合物(日本化薬(株)製 商品名KAYARAD DPHA)4.0質量部、メタノール1.5質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテル18.4質量部を加え、撹拌しながら参考例3で製造された変性金属酸化物(A−1)コロイド液(固形分30.5質量%)62.5質量部を加えた。次いで、光ラジカル重合開始剤(BASF(株)製 商品名Irgacure TPO)0.8質量部、ポリエーテル変性シリコーンオイル(東レ・ダウコーニング(株)製 商品名L−7001)のプロピレングリコールモノメチルエーテル溶液(商品名L−7001として2.0質量%)0.8質量部を加え、0.5時間撹拌を行い、コーティング液(コーティング組成物)を作製した。その後、実施例1と同様にコーティング組成物の作製及び硬化膜の形成・評価を実施した。
マグネチックスターラーを備えたガラス製の容器に、イソシアヌル酸EO変性ジアクリレート(東亜合成(株)製 商品名アロニックス M−215)10.6質量部、ジペンタエリスリトールヘキサおよびペンタアクリレートの混合物(日本化薬(株)製 商品名KAYARAD DPHA)3.5質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテル15.6質量部を加え、撹拌しながら参考例3で製造された変性金属酸化物(A−1)コロイド液(固形分30.5質量%)68.9質量部を加えた。次いで、光ラジカル重合開始剤(BASF(株)製 Irgacure TPO)0.7質量部、ポリエーテル変性シリコーンオイル(東レ・ダウコーニング(株)製 商品名L−7001)のプロピレングリコールモノメチルエーテル溶液(商品名L−7001として2.0質量%)0.7質量部を加え、0.5時間撹拌を行い、コーティング液(コーティング組成物)を作製した。その後、実施例1と同様にコーティング組成物の作製及び硬化膜の形成・評価を実施した。
マグネチックスターラーを備えたガラス製の容器に、イソシアヌル酸EO変性ジアクリレート(東亜合成(株)製 商品名アロニックス M−215)8.8質量部、ジペンタエリスリトールヘキサおよびペンタアクリレートの混合物(日本化薬(株)製 商品名KAYARAD DPHA)2.9質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテル10.3質量部を加え、撹拌しながら参考例3で製造された変性金属酸化物(A−1)コロイド液(固形分30.5質量%)76.8質量部を加えた。次いで、光ラジカル重合開始剤(BASF(株)製 商品名Irgacure TPO)0.6質量部、ポリエーテル変性シリコーンオイル(東レ・ダウコーニング(株)製 商品名L−7001)のプロピレングリコールモノメチルエーテル溶液(商品名L−7001として2.0質量%)0.6質量部を加え、0.5時間撹拌を行い、コーティング液(コーティング組成物)を作製した。その後、実施例1と同様にコーティング組成物の作製及び硬化膜の形成・評価を実施した。
実施例1において、イソシアヌル酸EO変性ジアクリレート(東亜合成(株)製 商品名アロニックス M−215)をエトキシ化ビスフェノールAジアクリレート(新中村化学(株)製 商品名ABE−300)に変更し、かつ添加量を8.8質量部に変更した。また、ジペンタエリスリトールヘキサおよびペンタアクリレートの混合物(日本化薬(株)製 商品名KAYARAD DPHA)の添加量を8.8質量部に変更した。さらに、硬化膜形成時の紫外線処理時間を3分に変更した以外は、実施例1と同様にコーティング組成物の作製及び硬化膜の形成・評価を実施した。
実施例1において、イソシアヌル酸EO変性ジアクリレート(東亜合成(株)製 商品名アロニックス M−215)をエトキシ化ビスフェノールAジアクリレート(新中村化学(株)製 商品名ABE−300)に変更し、硬化膜形成時の紫外線処理時間を3分に変更した以外は、実施例1と同様にコーティング組成物の作製及び硬化膜の形成・評価を実施した。
実施例1において、イソシアヌル酸EO変性ジアクリレート(東亜合成(株)製 商品名アロニックス M−215)をトリス(2−アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート(日立化成(株)製 商品名FA−731A)に変更し、硬化膜形成時の紫外線処理時間を3分に変更した以外は、実施例1と同様にコーティング組成物の作製及び硬化膜の形成・評価を実施した。
実施例1において、イソシアヌル酸EO変性ジアクリレート(東亜合成(株)製 商品名アロニックス M−215)の添加量を8.8質量部に、ジペンタエリスリトールヘキサおよびペンタアクリレートの混合物(日本化薬(株)製 商品名KAYARAD DPHA)の添加量を8.8質量部にそれぞれ変更し、硬化膜形成時の紫外線処理時間を3分に変更した以外は、実施例1と同様にコーティング組成物の作製及び硬化膜の形成・評価を実施した。
実施例1において、イソシアヌル酸EO変性ジアクリレート(東亜合成(株)製 商品名アロニックス M−215)の添加量を4.4質量部に、ジペンタエリスリトールヘキサおよびペンタアクリレートの混合物(日本化薬(株)製 商品名KAYARAD DPHA)の添加量を13.2質量部にそれぞれ変更し、硬化膜形成時の紫外線処理時間を3分に変更した以外は、実施例1と同様にコーティング組成物の作製及び硬化膜の形成・評価を実施した。
実施例1において、ジペンタエリスリトールヘキサおよびペンタアクリレートの混合物(日本化薬(株)製 商品名KAYARAD DPHA)を添加せず、イソシアヌル酸EO変性ジアクリレート(東亜合成(株)製 商品名アロニックス M−215)の添加量を17.6質量部に変更した以外は、実施例1と同様にコーティング組成物の作製及び硬化膜の形成・評価を実施した。
(高屈折率層コーティング組成物の作製)
マグネチックスターラーを備えたガラス製の容器に、重合性不飽和結合基を有するウレタン結合含有芳香族化合物(ダイセルオルネクス株式会社製、商品名EBECRYL220、重合性化合物としては式(b1−2)で表される化合物と、式(b2−6)で表される化合物と、式(b2−7)で表される化合物とを含む)2.18質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテル73.94質量部を加え、撹拌しながら参考例4で製造されたアクリロキシプロピルトリメトキシシランで表面処理した変性金属酸化物(A−2)コロイド液(固形分30.5質量%)8.59質量部を加えた。次いで、光ラジカル重合開始剤(BASF(株)製 商品名Irgacure TPO)のプロピレングリコールモノメチルエーテル溶液(商品名Irgacure TPOとして1.0質量%)10.92質量部、ポリエーテル変性シリコーンオイル(東レ・ダウコーニング(株)製 商品名L−7001)のプロピレングリコールモノメチルエーテル溶液(商品名L−7001として2.0質量%)4.37質量部を加え、0.5時間撹拌を行い、コーティング液(コーティング組成物)を作製した。
マグネチックスターラーを備えたガラス製の容器に、ウレタンアクリレート(共栄社化学(株)製 商品名UA−306H) 38.1質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテル58.1質量部を加え、撹拌しながら、光ラジカル重合開始剤(BASF(株)製 商品名Irgacure TPO)1.9質量部、ポリエーテル変性シリコーンオイル(東レ・ダウコーニング(株)製 商品名L−7001)のプロピレングリコールモノメチルエーテル溶液(商品名L−7001として2.0質量%)1.9質量部を加えた。その後、0.5時間撹拌を行い、コーティング液(コーティング組成物)を作製した。
(屈折率、透明性評価)
ガラス基板を用意し、スピンコート法で高屈折率層コーティング液(高屈折率層コーティング組成物)を塗布し、80℃で5分間溶媒を揮発させた後、窒素雰囲気下、照射強度19mW/cm2の高圧水銀ランプで6分間紫外線処理(19mW/cm2×6×60=6840mJ/cm2)して塗膜を硬化させ、膜厚200nmの硬化膜を有する光学部材を形成した。
上記(1)、(3)に示す試験を実施した。評価結果を表4に示す。
ポリカーボネート基板を用意し、UV硬化後の膜厚が5μmとなるように、ハードコートコーティング液(ハードコートコーティング組成物)をスピンコート法により塗布、80℃で5分間溶媒を揮発させた後、照射強度19mW/cm2の高圧水銀ランプで30秒間紫外線処理(19mW/cm2×30=570mJ/cm2)して塗膜を硬化させ、ハードコート硬化膜を得た。その後、ハードコート硬化膜上にスピンコート法で高屈折率層コーティング液(高屈折率層コーティング組成物)を塗布し、80℃で5分間溶媒を揮発させた後、窒素雰囲気下、照射強度19mW/cm2の高圧水銀ランプで6分間紫外線処理(19mW/cm2×6×60=6840mJ/cm2)して塗膜を硬化させ、積層硬化膜(膜厚:高屈折率層200nm、ハードコート層5μm)を形成した。
上記(7)、(8)に示す試験を実施した。評価結果を表4に示す。
実施例13において、参考例4で製造されたアクリロキシプロピルトリメトキシシランで表面処理した変性金属酸化物(A−2)コロイド液の代わりに、参考例3で製造された変性金属酸化物(A−1)コロイド液(固形分30.5質量%)を8.59質量部用いた以外は同様に高屈折率層コーティング組成物の作製及び硬化膜の形成・評価を実施した。
実施例13において、重合性不飽和結合基を有するウレタン結合含有芳香族化合物(ダイセルオルネクス株式会社製、商品名EBECRYL220)の代わりに、イソシアヌル酸EO変性ジアクリレート(東亜合成(株)製 商品名アロニックス M−215)1.64質量部と、ジペンタエリスリトールヘキサおよびペンタアクリレートの混合物(日本化薬(株)製 商品名KAYARAD DPHA)0.55質量部とを用いた以外は同様に高屈折率層コーティング組成物の作成及び硬化膜の形成・評価を実施した。
マグネチックスターラーを備えたガラス製の容器に、イソシアヌル酸EO変性ジアクリレート(東亜合成(株)製 商品名アロニックス M−215)25.7質量部、ジペンタエリスリトールヘキサおよびペンタアクリレートの混合物(日本化薬(株)製 商品名KAYARAD DPHA)8.6質量部、メタノール17.5質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテル44.8質量部を加えた。次いで、上記溶液を撹拌させながら、光ラジカル重合開始剤(BASF(株)製 商品名Irgacure TPO)1.7質量部、ポリエーテル変性シリコーンオイル(東レ・ダウコーニング(株)製 商品名L−7001)のプロピレングリコールモノメチルエーテル溶液(商品名L−7001として2.0質量%)1.7質量部を加え、0.5時間撹拌を行い、コーティング液(コーティング組成物)を作製した。
硬化膜の形成と評価は、硬化膜形成時の紫外線処理時間を3分に変更した以外は、実施例1と同様に行った。
マグネチックスターラーを備えたガラス製の容器に、イソシアヌル酸EO変性ジアクリレート(東亜合成(株)製 商品名アロニックス M−215)19.9質量部、ジペンタエリスリトールヘキサおよびペンタアクリレートの混合物(日本化薬(株)製 商品名KAYARAD DPHA)6.6質量部、メタノール26.2質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテル17.9質量部を加え、撹拌しながら、参考例1で得られた(a1−1)SnO2−SiO2複合化を行っていない酸化チタン系ゾル(固形分30.0% 水分散)26.5質量部を加えた。次いで、光ラジカル重合開始剤(BASF(株)製 商品名Irgacure TPO)1.3質量部、ポリエーテル変性シリコーンオイル(東レ・ダウコーニング(株)製 商品名L−7001)のプロピレングリコールモノメチルエーテル溶液(商品名L−7001として2.0質量%)1.3質量部を加え、0.5時間撹拌を行い、コーティング液(コーティング組成物)を作製した。その後、実施例1と同様にコーティング組成物の作製及び硬化膜の形成・評価を実施した。
マグネチックスターラーを備えたガラス製の容器に、重合性不飽和結合基を有するウレタン結合含有芳香族化合物(ダイセルオルネクス株式会社製、商品名EBECRYL220、重合性化合物としては式(b1−2)で表される化合物と、式(b2−6)で表される化合物と、式(b2−7)で表される化合物とを含む)4.59質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテル63.30質量部を加えた。次いで、上記溶液を撹拌させながら、光ラジカル重合開始剤(BASF(株)製 商品名Irgacure TPO)のプロピレングリコールモノメチルエーテル溶液(商品名Irgacure TPOとして1.0質量%)22.94質量部、ポリエーテル変性シリコーンオイル(東レ・ダウコーニング(株)製 商品名L−7001)のプロピレングリコールモノメチルエーテル溶液(商品名L−7001として2.0質量%)9.17質量部を加え、0.5時間撹拌を行い、高屈折率層コーティング液(高屈折率層コーティング組成物)を作製した。
硬化膜の形成と評価は、実施例13と同様に行った。
マグネチックスターラーを備えたガラス製の容器に、重合性不飽和結合基を有するウレタン結合含有芳香族化合物(ダイセルオルネクス株式会社製、商品名EBECRYL220、重合性化合物としては式(b1−2)で表される化合物と、式(b2−6)で表される化合物と、式(b2−7)で表される化合物とを含む)2.39質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテル72.89質量部を加え、撹拌しながら参考例1で得られた(a1−1)SnO2−SiO2複合化を行っていない酸化チタン系ゾル(固形分30.0% 水分散)7.97質量部を加えた。次いで、光ラジカル重合開始剤(BASF(株)製 商品名Irgacure TPO)のプロピレングリコールモノメチルエーテル溶液(商品名Irgacure TPOとして1.0質量%)11.96質量部、ポリエーテル変性シリコーンオイル(東レ・ダウコーニング(株)製 商品名L−7001)のプロピレングリコールモノメチルエーテル溶液(商品名L−7001として2.0質量%)4.78質量部を加え、0.5時間撹拌を行い、コーティング液(コーティング組成物)を作製した。
硬化膜の形成と評価は、実施例13と同様に行った。
日本化薬(株)製 商品名KAYARAD DPHAを(ii)、
新中村化学(株)製 商品名ABE−300を(iii)
日立化成(株)製 商品名FA−731Aを(iv)、
BASF(株)製 商品名Irgacure TPOを(v)
東レ・ダウコーニング(株)製 商品名L−7001を(vi)
粒子(A−1)を(vii)
粒子(a1−1)を(viii)
粒子(A−2)を(ix)
ダイセルオルネクス(株)製、商品名EBECRYL220を(x)で示した。
また、表1において添加量はそれぞれの成分の質量部を示す。
重合性化合物(B)において、重合性化合物(b1)と重合性化合物(b2)を併用するコーティング組成物による塗膜は、屈折率、硬度、透明性、耐光性、及び屈曲性において優れた性能を示した。
重合性化合物(B)において、重合性化合物(b1)と重合性化合物(b2)を併用することなく、重合性化合物(b2)を含むが重合性化合物(b1)を含まない場合、又は重合性化合物(b1)と重合性化合物(b2)を併用するが、重合性化合物(b1)の含有量が低い場合は、耐光性や屈曲性の点で若干性能が低下する。
金属酸化物粒子(A)を含有しない場合は、十分な硬度が得られず、屈折率調整も十分ではない。
また、被覆構造を有しない金属酸化物粒子(A)では、透明性、耐光性、屈曲性の点で十分ではない。
本発明では核粒子(a1)と被覆粒子(a2)を選択することにより基材の屈折率に合わせて所望の屈折率を調製することが可能であり、高屈折基材に対応したコーティング剤を製造することができる。また、最外層にシリカ成分を含有することで粒子表面をシランカップリング剤で表面処理して硬化成分となる重合性化合物の不飽和結合基と共重合が可能であり、樹脂マトリックス中に金属酸化物粒子を均一に固定化することができる。
また、重合性化合物(B)を選択することでコーティング組成物が求める機能に応じた組成物を製造することができる。
Claims (13)
- 2nm乃至60nmの平均粒子径を有する金属酸化物のコロイド粒子(a1)を核として、その表面を1nm乃至40nmの平均一次粒子径を有する金属酸化物のコロイド粒子(a2)を含む層で被覆された平均粒子径2nm乃至100nmの変性された金属酸化物粒子(A)と、炭素原子と炭素原子の不飽和結合を有する重合性化合物(B)とを含むコーティング組成物。
- 金属酸化物粒子(A)が、2nm乃至100nmの平均粒子径を有し、且つTi、Sn、Zr、Si、Al、Sb、Fe、Cu、Zn、Y、Nb、Mo、In、Ta、Pb、Bi、Hf、Ge、Ce及びWからなる群より選ばれた少なくとも1種の金属の酸化物又は複合酸化物(a1)を核として、その表面を1nm乃至40nmの平均一次粒子径を有し、且つTi、Sn、Zr、Si、Al、Sb、Fe、Cu、Zn、Y、Nb、Mo、In、Ta、Pb、Bi、Hf、Ge、Ce及びWからなる群より選ばれた少なくとも1種の金属の酸化物又は複合酸化物(a2)を含む少なくとも1層で被覆した平均粒子径2nm乃至100nmの変性された金属酸化物粒子(A)であって、核粒子(a1)と、粒子(a2)を含む層は互いに金属成分が異なるか又は複合酸化物として異なるものである請求項1に記載のコーティング組成物。
- 金属酸化物粒子(A)が、最外層に被覆された粒子(a2)を含む層は金属成分としてSiを含んでいるものである請求項1又は請求項2に記載のコーティング組成物。
- 金属酸化物粒子(A)は、核粒子(a1)と、粒子(a2)を含む最外層の間に、更に粒子(a2)を含む中間層を有するものである請求項1乃至請求項3のうちいずれか1項に記載のコーティング組成物。
- 重合性化合物(B)は、トリアジントリオン骨格を有し且つ炭素原子と炭素原子の不飽和結合を有する重合性化合物(b1−1)又はウレタン結合を有する芳香族化合物であり且つ炭素原子と炭素原子の不飽和結合を有する重合性化合物(b1−2)である請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のコーティング組成物。
- 重合開始剤(C)として光重合開始剤又は熱重合開始剤を更に含有する請求項1乃至請求項7のうちいずれか1項に記載のコーティング組成物。
- 重合開始剤(C)が、光ラジカル重合開始剤、熱ラジカル重合開始剤、光カチオン重合開始剤又は熱カチオン重合開始剤である請求項8に記載のコーティング組成物。
- 界面活性剤を更に含む請求項1乃至請求項9のうちいずれか1項に記載のコーティング組成物。
- 請求項1乃至請求項10のうちいずれか1項に記載のコーティング組成物の光硬化物又は熱硬化物からなる被膜。
- 基材と、この基材上に形成された請求項11に記載の被膜とを備える光学部材。
- 請求項1乃至請求項10のうちいずれか1項に記載のコーティング組成物を基材に被覆する工程、溶剤を除去する工程、光照射及び/又は加熱を行う工程を含む被膜を有する基材の製造方法。
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