DE112021006887T5

DE112021006887T5 - Beschichtungsmittel für harzglas und harzglas

Info

Publication number: DE112021006887T5
Application number: DE112021006887.3T
Authority: DE
Inventors: Hidenori MUNEKATA; Motoshige Isobe; Ken Noda; Kota Goto; Naoko Agari
Original assignee: Toyota Industries Corp; Kansai Paint Co Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp; Kansai Paint Co Ltd
Priority date: 2021-01-20
Filing date: 2021-09-09
Publication date: 2023-11-02
Also published as: US20240117195A1; WO2022158030A1; CN116261491A; JP7428668B2; JP2022111408A; CN116261491B

Abstract

Ein Beschichtungsmittel beinhaltet eine überzugbildende Komponente, die die Komponente A beinhaltet, die aus einem Urethan(meth)acrylat mit einem Isocyanuratringgerüst besteht, eine Komponente B, die aus einem Tri(meth)acrylat mit einem Isocyanuratringgerüst und ohne Urethanbindung besteht, und eine Komponente C, die aus kolloidalem Siliciumdioxid mit einer (Meth)acryloylgruppe und einer Kohlenwasserstoffgruppe mit 3 bis 13 Kohlenstoffatomen besteht; und eine Komponente D, die aus einem photoradikalischen Polymerisationsinitiator besteht. Der Gehalt der Komponente D ist, basierend auf 100 Massenteilen der gesamten überzugbildenden Komponente, 0,1 Massenteile oder mehr und 10 Massenteile oder weniger.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Beschichtungsmittel für Harzglas und Harzglas.
STAND DER TECHNIK
In der Vergangenheit enthielten Fenster von Fahrzeugen wie Automobilen oder für Eisenbahnen verwendete Fahrzeuge anorganisches Glas. In den letzten Jahren wurde zum Zweck der Gewichtsreduzierung eines Fahrzeugs der Ersatz von anorganischem Glas, das ein Fenster oder ähnliches bildet, durch Harzglas untersucht, das ein transparentes Harz enthält, das leichter als anorganisches Glas ist. Harzglas hat jedoch das Problem, dass es im Vergleich zu anorganischem Glas leicht verkratzt.
Um dieses Problem zu lösen und die Kratzfestigkeit von Kunstharzglas zu verbessern, wurde eine Technologie zur Bildung eines harten Überzugs auf der Oberfläche eines transparenten Harzes entwickelt. Patentdokument 1 beschreibt beispielsweise ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten plattenförmigen Polycarbonat-Formkörpers, der einen plattenförmigen Polycarbonat-Formkörper, eine auf mindestens einer Seite des Formkörpers vorgesehene Grundierungsschicht und eine auf der Grundierungsschicht gebildete harte Beschichtungsschicht umfasst. Die harte Beschichtungsschicht wird durch Erhitzen und Aushärten einer Lösung für eine harte Beschichtungsschicht gebildet, die kolloidales Siliciumdioxid und ein hydrolytisches Kondensat von Trialkoxysilan enthält.
LITERATUR ZUM STAND DER TECHNIK
Patentdokumente
Patentdokument 1: JP-A-2004-27110
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
Der beschichtete plattenförmige Polycarbonat-Formkörper gemäß Patentdokument 1 beinhaltet einen Überzug mit einer zweischichtigen Struktur aus einer Grundierungsschicht und einer harte Beschichtungsschicht. Die Herstellung eines solchen Überzugs erfordert jedoch die aufeinanderfolgende Durchführung eines Schritts des Auftragens einer Grundierung auf den plattenförmigen Formkörper, eines Schritts des Trocknens der Grundierung zur Bildung einer Grundierungsschicht, eines Schritts des Auftragens eines Beschichtungsmittels auf die Grundierungsschicht und eines Schritts des Aushärtens des Beschichtungsmittels zur Bildung einer harten Beschichtungsschicht. Dies führt zu einer umständlichen Arbeit zur Bildung eines Überzugs und einem Anstieg der Kosten, die für die Arbeit zur Bildung des Überzugs erforderlich sind.
Die vorliegende Erfindung wurde vor diesem Hintergrund gemacht, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Beschichtungsmittel für Harzglas bereitzustellen, das einen Beschichtungsüberzug bilden kann, der durch ein einfaches Verfahren weniger wahrscheinlich zerkratzt wird, und ein Harzglas, das unter Verwendung des Beschichtungsmittels für Harzglas hergestellt wird.
MITTEL ZUR LÖSUNG DER PROBLEME
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Beschichtungsmittel für Harzglas bereit, umfassend:

eine überzugbildende Komponente einschließlich
- einer Komponente A, die aus einem Urethan(meth)acrylat mit einem Isocyanuratringgerüst besteht,
- einer Komponente B, die aus einem Tri(meth)acrylat mit einem Isocyanuratringgerüst und ohne Urethanbindung besteht, und
- einer Komponente C, die aus einem kolloidalen Siliciumdioxid mit einer (Meth)acryloylgruppe und einer Kohlenwasserstoffgruppe mit 3 bis 13 Kohlenstoffatomen besteht; und
eine Komponente D, die aus einem photoradikalischen Polymerisationsinitiator besteht,
wobei ein Gehalt der Komponente D, basierend auf 100 Massenteilen der gesamten überzugbildenden Komponente, 0,1 Massenteile oder mehr und 10 Massenteile oder weniger ist.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Harzglas bereit, das Folgendes umfasst:

ein Substrat, das ein transparentes Harz beinhaltet; und
ein Beschichtungsüberzug, die ein gehärtetes Produkt des Beschichtungsmittels für Harzglas gemäß dem oben beschriebenen Aspekt beinhaltet,
und eine Oberfläche des Substrats bedeckt.

WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Das Beschichtungsmittel für Harzglas (im Folgenden als „Beschichtungsmittel“ bezeichnet) enthält die überzugbildende Komponente, die die Komponenten A bis C enthält, und die Komponente D, die einen photoradikalischen Polymerisationsinitiator enthält. Alle Komponenten A bis C haben eine photoradikalisch polymerisierbare funktionelle Gruppe wie z. B. eine (Meth)acryloylgruppe. So kann der Beschichtungsüberzug gebildet werden, indem die überzugbildende Komponente durch ein einfaches Verfahren gehärtet wird, bei dem das Beschichtungsmittel auf ein Substrat aufgetragen und danach das Beschichtungsmittel mit Licht bestrahlt wird, um Radikale aus der Komponente D zu erzeugen.
Der durch Aushärtung des Beschichtungsmittels gebildete Beschichtungsüberzug weist eine Netzwerkstruktur auf, in der die entsprechenden Komponenten dreidimensional vernetzt sind. In diese Netzwerkstruktur ist kolloidales Siliciumdioxid aus der Komponente C eingelagert. Dementsprechend weist der durch Härtung des Beschichtungsmittels gebildete Beschichtungsüberzug eine ausgezeichnete Kratzfestigkeit auf.
Daher kann gemäß dem obigen Aspekt ein Beschichtungsmittel für Harzglas bereitgestellt werden, das einen Beschichtungsüberzug bilden kann, der durch ein einfaches Verfahren weniger leicht zerkratzt werden kann.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM
(Beschichtungsmittel für Kunstharzglas)
Die überzugbildende Komponente in dem Beschichtungsmittel umfasst die Komponenten A bis C. Durch Härten des Beschichtungsmittels, das diese Komponenten enthält, kann ein Beschichtungsüberzug mit ausgezeichneter Kratzfestigkeit gebildet werden. Der durch Aushärtung des Beschichtungsmittels gebildete Beschichtungsüberzug weist auch eine ausgezeichnete Haftung auf dem Substrat und eine hervorragende Witterungsbeständigkeit auf. Nachfolgend wird jede im Beschichtungsmittel enthaltene Komponente erläutert.
• Komponente A: Urethan(meth)acrylat mit Isocyanuratringgerüst
Das Beschichtungsmittel enthält, als eine wesentliche Komponente, die Komponente A, die ein Urethan(meth)acrylat mit einem Isocyanuratringgerüst beinhaltet. Durch Einmischen der Komponente A in das Beschichtungsmittel kann die Witterungsbeständigkeit des durch Härtung des Beschichtungsmittels gebildeten Beschichtungsüberzugs verbessert werden.
Der Gehalt der Komponente A im Beschichtungsmittel wird, basierend auf 100 Massenteilen der überzugbildenden Komponente, bevorzugt auf 3 Massenteile oder mehr und 60 Massenteile oder weniger eingestellt. In diesem Fall kann, während die Wirkung der Verbesserung der Witterungsbeständigkeit durch die Komponente A gesichert ist, der Gehalt an anderen Komponenten als der Komponente A ausreichend erhöht werden, und die Aktivität und die Wirkung dieser Komponenten können in ausgewogener Weise verstärkt werden. Dadurch können im Ergebnis die Kratzfestigkeit, die Haftung auf dem Substrat und die Witterungsbeständigkeit in ausgewogener Weise verbessert werden. Vom Standpunkt der weiteren Verbesserung einer solchen Aktivität und Wirkung wird der Gehalt der Komponente A in dem Beschichtungsmittel, bezogen auf 100 Massenteile der überzugbildenden Komponente, bevorzugter 5 Massenteile oder mehr und 55 Massenteile oder weniger, noch bevorzugter 10 Massenteile oder mehr und 50 Massenteile oder weniger und besonders bevorzugt 15 Massenteile oder mehr und 40 Massenteile oder weniger eingestellt.
Als die Komponente A kann zum Beispiel eine Verbindung der folgenden allgemeinen Formel (1) verwendet werden. Die durch die allgemeine Formel (1) dargestellte Verbindung kann, zum Beispiel,. durch eine Additionsreaktion zwischen einem Nurat-Trimer von Hexamethylendiisocyanat und Hydroxyalkyl(meth)acrylat oder einem ε-Caprolacton-modifizierten Produkt davon synthetisiert werden. Als die Komponente A kann eine aus diesen Verbindungen ausgewählte Verbindungsart verwendet werden, oder es können zwei oder mehr daraus ausgewählte Verbindungsarten in Kombination verwendet werden.
Es ist zu beachten, dass R¹, R² und R³ in der allgemeinen Formel (1) zweiwertige organische Gruppen sind, die jeweils 2 bis 10 Kohlenstoffatome aufweisen. R¹, R² und R³ können die gleiche organische Gruppe oder voneinander verschiedene organische Gruppen sein. Wenn ein ε-Caprolacton-modifiziertes Produkt eines Hydroxyalkyl(meth)acrylats zu einem Nurat-Trimer von Hexamethylendiisocyanat hinzugefügt wird, ist jede Teilstruktur von -COCH₂CH₂CH₂CH₂CH₂- oder -OCOCH₂CH₂CH₂CH₂CH₂- in der oben beschriebenen zweiwertigen organischen Gruppe enthalten.
R¹, R² und R³ sind bevorzugt jeweils eine Alkylengruppe mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie eine Ethylengruppe, eine Trimethylengruppe, eine Propylengruppe oder eine Tetramethylengruppe und besonders bevorzugt eine Tetramethylengruppe. In diesem Fall kann die Kratzfestigkeit und Witterungsbeständigkeit des Beschichtungsüberzugs weiter verbessert werden.
R⁴, R⁵ und R⁶ in der allgemeinen Formel (1) sind jeweils ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe. R⁴, R⁵ und R⁶ können gleich oder verschieden voneinander sein. Bevorzugt sind R⁴, R⁵ und R⁶ jeweils ein Wasserstoffatom. In diesem Fall kann die Härtbarkeit des Beschichtungsmittels weiter verbessert werden.
Die Additionsreaktion zwischen einem Nurat-Trimer von Hexamethylendiisocyanat und Hydroxyalkyl(meth)acrylat oder einem ε-Caprolacton-modifizierten Produkt davon kann ohne Verwendung eines Katalysators oder unter Verwendung eines Katalysators durchgeführt werden, um die Reaktion zu erleichtern. Als der Katalysator kann zum Beispiel ein Katalysator auf Zinnbasis wie Dibutylzinndilaurat oder ein Katalysator auf Aminbasis wie Triethylamin verwendet werden.
• Komponente B: Tri(meth)acrylat mit Isocyanuratringgerüst und ohne Urethanbindung
Das Beschichtungsmittel enthält als eine wesentliche Komponente die Komponente B, die ein Tri(meth)acrylat mit einem Isocyanuratringgerüst und ohne Urethanbindung enthält. Durch das Einmischen der Komponente B in das Beschichtungsmittel kann die Witterungsbeständigkeit des gehärteten Beschichtungsüberzugs verbessert werden, ebenso wie die Haftung zwischen dem Beschichtungsüberzug und dem Substrat verbessert werden kann.
Der Gehalt der Komponente B im Beschichtungsmittel wird, basierend auf 100 Massenteilen der überzugbildenden Komponente, bevorzugt 10 Massenteile oder mehr und 50 Massenteile oder weniger eingestellt. In diesem Fall kann, während die Wirkung der Verbesserung der Witterungsbeständigkeit und der Haftung durch die Komponente B gesichert ist, der Gehalt an anderen Komponenten als der Komponente B ausreichend erhöht werden, und die Aktivität und Wirkung dieser Komponenten können in ausgewogener Weise verstärkt werden. Im Ergebnis können die Kratzfestigkeit, die Haftung auf dem Substrat und die Witterungsbeständigkeit in ausgewogener Weise verbessert werden.
Vom Standpunkt der weiteren Verbesserung einer solchen Aktivität und Wirkung wird , basierend auf 100 Massenteile der überzugbildenden Komponente, der Gehalt der Komponente B in dem Beschichtungsmittel bevorzugt auf 15 Massenteile oder mehr und 50 Massenteile oder weniger, noch bevorzugter 20 Massenteile oder mehr und 45 Massenteile oder weniger, und besonders bevorzugt 30 Massenteile oder mehr und 45 Massenteile oder weniger eingestellt.
Als die Komponente B kann zum Beispiel eine Verbindung der folgenden allgemeinen Formel (2) verwendet werden. Die durch die allgemeine Formel (2) dargestellte Verbindung kann beispielsweise durch eine Kondensationsreaktion zwischen einem Alkylenoxid-Addukt von Isocyanursäure und (Meth)acrylsäure oder einem ε-Caprolacton-modifizierten Produkt davon synthetisiert werden. Als die Komponente B kann eine aus diesen Verbindungsarten ausgewählte Verbindung verwendet werden, oder es können zwei oder mehr daraus ausgewählte Verbindungsarten in Kombination verwendet werden.
Es ist zu beachten, dass R⁷, R⁸ und R⁹ in der allgemeinen Formel (2) zweiwertige organische Gruppen sind, die jeweils 2 bis 10 Kohlenstoffatome aufweisen. Darüber hinaus ist n¹ 1 bis 3, n² ist 1 bis 3, n³ ist 1 bis 3 und die Summe von n¹, n² und n³ ist 3 bis 9. Der Wert der Summe von n¹, n² und n³ stellt die durchschnittliche Anzahl von Molen des Alkylenoxids dar, die pro Molekül der durch die allgemeine Formel (2) dargestellten Verbindung hinzugefügt werden.
R⁷, R⁸ und R⁹ in der allgemeinen Formel (2) können die gleiche organische Gruppe oder voneinander verschiedene organische Gruppen sein. Darüber hinaus können n¹, n² und n³ der gleiche Wert oder voneinander verschiedene Werte sein. Wenn ein ε-Caprolacton-modifiziertes Produkt von Meth(acryl)säure mit Isocyanursäure kondensiert wird, ist jede Teilstruktur von -COCH₂CH₂CH₂CH₂CH₂- oder -OCOCH₂CH₂CH₂CH₂CH₂- in der oben beschriebenen zweiwertigen organischen Gruppe enthalten.
R⁷, R⁸ und R⁹ in der allgemeinen Formel (2) sind jeweils bevorzugt eine Alkylengruppe mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie eine Ethylengruppe, eine Trimethylengruppe, eine Propylengruppe oder eine Tetramethylengruppe, und besonders bevorzugt eine Ethylengruppe. In diesem Fall kann die Kratzfestigkeit und Witterungsbeständigkeit des Beschichtungsüberzugs weiter verbessert werden.
Der Wert von n¹, der Wert von n² und der Wert von n³ in der allgemeinen Formel (2) sind jeweils bevorzugt 1. In diesem Fall kann die Haftung des Beschichtungsüberzugs auf dem Substrat weiter verbessert werden.
R¹⁰, R¹¹ und R¹² in der allgemeinen Formel (2) sind jeweils ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe. R¹⁰, R¹¹ und R¹² können gleich oder verschieden voneinander sein. Bevorzugt sind R¹⁰, R¹¹ und R¹² jeweils ein Wasserstoffatom. In diesem Fall kann die Härtbarkeit des Beschichtungsmittels weiter verbessert werden.
• Komponente C: Kolloidales Siliciumdioxid mit (Meth)acryloylgruppe und Kohlenwasserstoffgruppe mit 3 bis 13 Kohlenstoffatomen
Das Beschichtungsmittel enthält, als eine wesentlichee Komponente, die Komponente C, die kolloidales Siliciumdioxid mit einer (Meth)acryloylgruppe und einer Kohlenwasserstoffgruppe mit 3 bis 13 Kohlenstoffatomen beinhaltet. Durch das Einmischen der Komponente C in das Beschichtungsmittel kann die Aushärtung des Beschichtungsmittels sowie die Kratzfestigkeit, Witterungsbeständigkeit und Wasserbeständigkeit des gehärteten Beschichtungsüberzugs verbessert werden. Vom Standpunkt der weiteren Verbesserung der Witterungsbeständigkeit und der Wasserbeständigkeit ist die Anzahl der Kohlenstoffatome in der Kohlenwasserstoffgruppe bevorzugt 4 oder mehr und 8 oder weniger.
Der Gehalt der Komponente C im Beschichtungsmittel wird, basierend auf 100 Massenteile der überzugbildenden Komponente, bevorzugt auf 1 Massenteil oder mehr, noch bevorzugter 3 Massenteile oder mehr, und noch bevorzugter 5 Massenteile oder mehr eingestellt. In diesem Fall kann die Kratzfestigkeit des Beschichtungsüberzugs weiter verbessert werden.
Der Gehalt der Komponente C im Beschichtungsmittel wird, bezogen auf 100 Massenteile der überzugbildenden Komponente, bevorzugt auf 30 Massenteile oder weniger, bevorzugter 25 Massenteile oder weniger, und noch bevorzugter 20 Massenteile oder weniger eingestellt. In diesem Fall kann, während die Wirkung der Verbesserung der Härtbarkeit und Kratzfestigkeit durch die Komponente C gesichert ist, der Gehalt an anderen Komponenten als der Komponente C ausreichend erhöht werden, und die Aktivität und Wirkung durch diese Komponenten kann in ausgewogener Weise verbessert werden. Dadurch können die Kratzfestigkeit, die Haftung auf dem Substrat und die Witterungsbeständigkeit in ausgewogener Weise verbessert werden.
Als die Komponente C kann beispielsweise oberflächenmodifiziertes kolloidales Siliciumdioxid verwendet werden, das durch chemische Modifizierung von kolloidalem Siliciumdioxid (c1) unter Verwendung eines Silankopplungsmittels (c2) mit einer (Meth)acryloylgruppe und eines Silankopplungsmittels (c3) mit einer Kohlenwasserstoffgruppe mit 3 bis 13 Kohlenstoffatomen erhalten wurde.
Das zur Herstellung der Komponente C verwendete kolloidale Siliciumdioxid (c1) kann beispielsweise ein alkoholisches Dispersionsmedium und in dem alkoholischen Dispersionsmedium dispergierte Siliciumdioxid-Primärteilchen aufweisen. Die Siliciumdioxid-Primärteilchen können in dem alkoholischen Dispersionsmedium voneinander getrennt vorliegen oder als Sekundärteilchen vorliegen, die durch Aggregation einer Mehrzahl von Siliciumdioxid-Primärteilchen gebildet werden.
Der durchschnittliche Primärteilchendurchmesser der Siliciumdioxid-Primärteilchen ist bevorzugt 1 nm oder mehr und 50 nm oder mehr, und bevorzugter 1 nm oder mehr und 30 nm oder weniger. Die Kratzfestigkeit des gehärteten Beschichtungsüberzugs kann weiter verbessert werden, indem der durchschnittliche Primärteilchendurchmesser der Siliciumdioxid-Primärteilchen auf 1 nm oder mehr eingestellt wird. Die Dispersionsstabilität von kolloidalem Siliciumdioxid kann weiter verbessert werden, indem der durchschnittliche Primärteilchendurchmesser der Siliciumdioxid-Primärteilchen auf 50 nm oder weniger eingestellt wird.
Es ist zu beachten, dass der durchschnittliche Primärteilchendurchmesser der Siliciumdioxid-Primärteilchen auf der Grundlage der spezifischen Oberfläche berechnet werden kann, die mit dem BET-Verfahren gemessen wird. Wenn beispielsweise der durchschnittliche Primärteilchendurchmesser der Siliciumdioxid-Primärteilchen 1 nm oder mehr und 50 nm oder weniger ist, ist die nach dem BET-Verfahren gemessene spezifische Oberfläche 30 m²/g oder mehr und 3000 m²/g oder weniger.
Als Silankopplungsmittel (c2) mit einer (Meth)acryloylgruppe, das mit dem kolloidalen Siliciumdioxid (c1) reagieren soll, können beispielsweise 3-(Meth)acryloyloxypropyltrimethoxysilan, 3-(Meth)acryloyloxypropyltriethoxysilan, 2-(Meth)acryloyloxyethyltrimethoxysilan, 2-(Meth)Acryloyloxyethyltriethoxysilan, 3-(Meth)Acryloyloxypropylmethyldimethoxysilan, 2-(Meth)Acryloyloxyethylmethyldimethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Allyltrimethoxysilan und Allyltriethoxysilan verwendet werden. Diese Silankopplungsmittel (c2) können allein verwendet werden, oder es können zwei oder mehr in Kombination verwendet werden.
Als Silankopplungsmittel (c3) mit einer Kohlenwasserstoffgruppe mit 3 bis 13 Kohlenstoffatomen, das mit dem kolloidalen Siliciumdioxid (c1) reagieren soll, können beispielsweise Propyltrimethoxysilan, Isopropyltrimethoxysilan, Butyltrimethoxysilan, Cyclohexyltrimethoxysilan, Hexyltrimethoxysilan, Octyltrimethoxysilan, Decyltrimethoxysilan, Dodecyltrimethoxysilan und Phenyltrimethoxysilan verwendet werden. Die Anzahl der Kohlenstoffatome der Kohlenwasserstoffgruppe im Silankopplungsmittel (c3) ist bevorzugt 4 oder mehr und 8 oder weniger. Silankopplungsmittel (c3) können allein verwendet werden, oder es können zwei oder mehr in Kombination verwendet werden.
Bei der Synthese der Komponente C kann beispielsweise ein Verfahren zur Umsetzung des kolloidalen Siliciumdioxids (c1) mit dem Silankopplungsmittel (c2) und dem Silankopplungsmittel (c3) in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels angewendet werden. In diesem Fall wird, basierend auf 100 Massenteilen der Siliciumdioxid-Primärteilchen, die Zugabemenge des Silankopplungsmittels (c2), bevorzugt auf 10 Massenteile oder mehr und 40 Massenteile oder weniger, und bevorzugter 10 Massenteile oder mehr und 30 Massenteile oder weniger eingestellt. Die Zugabemenge des Silankopplungsmittels (c3) wird, basierend auf 100 Massenteilen der Siliciumdioxid-Primärteilchen, bevorzugt mehr als 0 Massenteile und 100 Massenteile oder weniger, bevorzugter 5 Massenteile oder mehr und 50 Massenteile oder weniger und noch bevorzugter 5 Massenteile oder mehr und 20 Massenteile oder weniger eingestellt.
• Komponente D: Photoradikalischer Polymerisationsinitiator
Das Beschichtungsmittel enthält, als eine wesentliche Komponente, die Komponente D, die einen Initiator für die photoradikalische Polymerisation enthält. Die Komponente D kann im Beschichtungsmittel Radikale erzeugen, indem das Beschichtungsmittel mit Licht einer bestimmten Wellenlänge bestrahlt wird, die in Abhängigkeit von der Molekülstruktur der Komponente D bestimmt wird. Dieses Radikal kann eine Polymerisationsreaktion zwischen photoradikalisch polymerisierbaren funktionellen Gruppen wie etwa eine (Meth)acryloylgruppe, auslösen, die in einer überzugbildenden Komponente enthalten sind.
Der Gehalt der Komponente D im Beschichtungsmittel wird, basierend auf 100 Massenteilen der überzugbildenden Komponente, auf 0,1 Massenteile oder mehr und 10 Massenteile oder weniger eingestellt. Durch Einstellen des Gehalts der Komponente D in dem Beschichtungsmittel auf 0,1 Massenteile oder mehr, kann das auf dem Substrat angeordnete Beschichtungsmittel ausgehärtet werden, um einen Beschichtungsüberzug zu bilden.
Wenn der Gehalt der Komponente D auf weniger als 0,1 Massenteile eingestellt wird, ist die Menge der Radikale als Ausgangspunkt der Polymerisationsreaktion unzureichend, was eine ausreichende Härtung des Beschichtungsmittels erschwert. Infolgedessen wird die Härte des Beschichtungsüberzugs herabgesetzt, und die Beständigkeit gegen Kratzer kann sich verringern. In diesem Fall können Probleme wie eine verminderte Haftung des Beschichtungsüberzugs auf dem Substrat und eine verminderte Witterungsbeständigkeit auftreten.
Andererseits kann ein zu hoher Gehalt an der Komponente D zu einer Verschlechterung der Lagerstabilität des Beschichtungsmittels führen. So kann beispielsweise während der Lagerung des Beschichtungsmittels eine unbeabsichtigte radikalische Polymerisationsreaktion ausgelöst werden. In diesem Fall neigt ein nicht umgesetzter Polymerisationsinitiator dazu, im gehärteten Beschichtungsüberzug zu verbleiben. Eine übermäßig große Menge des nicht umgesetzten Polymerisationsinitiators, die im Beschichtungsüberzug verbleibt, kann die Verschlechterung des Beschichtungsüberzugs fördern. Außerdem können sich in diesem Fall die Materialkosten erhöhen.
Durch Einstellen des Gehalts der Komponente D auf 10 Massenteile oder weniger kann die Menge der Radikale als Ausgangspunkt einer Polymerisationsreaktion ausreichend erhöht werden, während die oben beschriebenen Probleme vermieden werden, und das Beschichtungsmittel kann ausreichend gehärtet werden.
Als die Komponente D können beispielsweise eine Verbindung auf Acetophenonbasis, eine Verbindung auf Benzophenonbasis, eine Verbindung auf α-Ketoesterbasis, eine Verbindung auf Phosphinoxidbasis, eine Benzoinverbindung, eine Verbindung auf Titanocenbasis, ein Photoinitiator auf Acetophenon/Benzophenon-Hybridbasis, ein Photo-Polymerisationsinitiator auf Oxim-Esterbasis und Campherchinon verwendet werden.
Beispiele für Verbindungen auf Acetophenonbasis beinhalten 2,2-Dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-on, 1-Hydroxycyclohexyl-phenyl-keton, 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-on, 1-[4-(2-Hydroxyethoxy)-phenyl]-2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-on, 2-Methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1-on, 2-Benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butan-1-on, Diethoxyacetophenon, Oligo{2-Hydroxy-2-methyl-1-[4-(1-Methylvinyl)phenyl]propanon} und 2-Hydroxy-1-{4-[4-(2-Hydroxy-2-methylpropionyl)benzyl] phenyl}- 2-methylpropan-1-on.
Beispiele für die Verbindung auf Benzophenonbasis beinhalten Benzophenon, 4-Phenylbenzophenon, 2,4,6-Trimethylbenzophenon und 4-Benzoyl-4'-methyldiphenylsulfid. Beispiele für die Verbindung auf α-Ketoesterbasis beinhalten Benzoylformiatmethylester, 2-(2-Oxo-2-phenylacetoxyethoxy)ethylester der Oxyphenylessigsäure und 2-(2-Hydroxyethoxy)ethylester der Oxyphenylessigsäure.
Beispiele für die Verbindung auf Phosphinoxidbasis beinhalten 2,4,6-Trimethylbenzoyl-Diphenylphosphinoxid, Bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphinoxid, Bis(2,6-dimethoxybenzoyl)-2,4,4-trimethylpentylphosphinoxid. Beispiele für die Benzoinverbindung beinhalten Benzoin, Benzoinmethylether, Benzoinethylether, Benzoinisopropylether und Benzoinisobutylether. Beispiele für den Photoinitiator auf Acetophenon/Benzophenon-Hybridbasis beinhalten 1-[4-(4-Benzoylphenylsulfanyl)phenyl]-2-methyl-2-(4-methylphenylsulfinyl)propan-1-on. Beispiele für den Photopolymerisationsinitiator auf Oximesterbasis beinhalten 2-(O-Benzoyloxim)-1-[4-(phenylthio)]-1,2-octandion.
Als die Komponente D kann eine aus diesen Verbindungen ausgewählte Verbindung verwendet werden, oder es können zwei oder mehr Verbindungen in Kombination verwendet werden.
• Komponente E: Multifunktionelles (Meth)acrylat mit einem (Meth)acryläquivalent von 80 bis 200
Das Beschichtungsmittel kann, als eine optionale Komponente, die Komponente E enthalten, die ein multifunktionelles (Meth)acrylat mit einem (Meth)acryläquivalent von 80 bis 200 aufweist. Die Komponente E hat eine Mehrzahl von (Meth)acryloylgruppen in einem Molekül. Aufgrund der Polymerisation der (Meth)acryloylgruppe der Komponente E mit der in der Komponente A enthaltenen (Meth)acryloylgruppe oder dergleichen können zwei oder mehr Moleküle einer Komponente mit der (Meth)acryloylgruppe an ein Molekül der Komponente E gebunden werden. Daher kann, durch Aushärten des Beschichtungsmittels,die Netzwerkstruktur im Beschichtungsüberzug dichter gemacht werden, und die Abriebfestigkeit und Schlagfestigkeit des Harzglases können weiter verbessert werden.
Der Gehalt der Komponente E in dem Beschichtungsmittel wird, basierend auf 100 Massenteilen der gesamten überzugbildenden Komponente, bevorzugt auf 5 Massenteile oder mehr und 50 Massenteile oder weniger eingestellt. Ein Beschichtungsüberzug mit hervorragender Kratzfestigkeit, Haftung auf einem Substrat, Witterungsbeständigkeit und Abriebfestigkeit kann erhalten werden, indem der Gehalt an der Komponente E auf 5 Massenteile oder mehr eingestellt wird. Vom Standpunkt der weiteren Verbesserung einer solchen Funktion und Wirkung wird der Gehalt der Komponente E, basierend auf 100 Massenteilen der gesamten überzugbildenden Komponente, bevorzugt 10 Massenteile oder mehr und noch bevorzugter 15 Massenteile oder mehr eingestellt.
Durch Einstellen des Gehalts der Komponente E auf 50 Massenteile oder weniger, kann, während die Wirkung der Verbesserung der Abriebfestigkeit durch die Komponente E gesichert ist, der Gehalt an anderen Komponenten als der Komponente E ausreichend erhöht werden, und die Funktion und Wirkung durch diese Komponenten kann in ausgewogener Weise verbessert werden. Dadurch können Kratzfestigkeit, Haftung auf dem Substrat, Witterungsbeständigkeit und Abriebfestigkeit in ausgewogener Weise verbessert werden. Vom Standpunkt eine solche Funktion und Wirkung weiter zuverlässig zu erzielen, wird der Gehalt der Komponente E, basierend auf 100 Massenteilen der gesamten überzugbildenden Komponente, bevorzugt auf 45 Massenteile oder weniger und noch bevorzugter 40 Massenteile oder weniger eingestellt.
Als die Komponente E kann eine Verbindung mit drei oder mehr (Meth)acryloylgruppen pro Molekül und mit einem (Meth)acryläquivalent, d.h. einem Molekulargewicht pro (Meth)acryloylgruppe, von 80 bis 200, verwendet werden. Als die Komponente E kann eine aus diesen Verbindungen ausgewählte Verbindungsart verwendet werden, oder es können zwei oder mehr daraus ausgewählte Verbindungarten in Kombination verwendet werden.
Wenn das (Meth)acryläquivalent der Komponente E weniger als 80 ist, wird die Anzahl der (Meth)acryloylgruppen pro Molekül übermäßig erhöht, so dass die Menge an nicht umgesetzten (Meth)acryloylgruppen, die in dem gehärteten Beschichtungsüberzug enthalten sind, tendenziell erhöht wird. Infolgedessen kann es nach der Bildung des Beschichtungsüberzugs zu einer unbeabsichtigten Vernetzungsreaktion im Beschichtungsüberzug kommen, und es ist wahrscheinlich, dass ein Riss entsteht.
Wenn das (Meth)acryläquivalent der Komponente E 200 übersteigt, verringert sich die Anzahl der (Meth)acryloylgruppen pro Molekül, so dass die Anzahl der Vernetzungspunkte im gehärteten Beschichtungsüberzug tendenziell unzureichend ist. In diesem Fall nimmt die Härte des Beschichtungsüberzugs tendenziell ab, was zu einer Verringerung der Abriebfestigkeit führen kann.
• Komponente F: Ultraviolettabsorber
Das Beschichtungsmittel kann, als eine optionale Komponente, die Komponente F enthalten, die einen Ultraviolettabsorber enthält. Die Komponente F hat eine Aktivität, die Verschlechterung des Beschichtungsüberzugs durch ultraviolette Strahlen zu verringern. Der Gehalt an der Komponente F kann, basierend auf 100 Massenteilen der überzugbildenden Komponente, zweckmäßigerweise in den Bereich von 1 Massenteil oder mehr und 12 Massenteile oder weniger eingestellt werden. Die Witterungsbeständigkeit des gehärteten Beschichtungsüberzugs kann weiter verbessert werden, indem der Gehalt an der Komponente F im Beschichtungsmittel auf 1 Massenteil oder mehr eingestellt wird.
Andererseits kann, in dem Fall, dass der Gehalt der Komponente F übermäßig groß ist, dies eine Verschlechterung der Kratzfestigkeit des Beschichtungsüberzugs verursachen. Außerdem kann sich in diesem Fall die Witterungsbeständigkeit des Beschichtungsüberzugs eher verschlechtern. Diese Probleme können vermieden werden, indem der Gehalt an der Komponente F auf 12 Massenteile oder weniger eingestellt wird.
Als die Komponente F können beispielsweise ein Ultraviolettabsorber auf Triazinbasis, ein Ultraviolettabsorber auf Benzotriazolbasis, ein Ultraviolettabsorber auf Benzophenonbasis, ein Ultraviolettabsorber auf Cyanoacrylatbasis und anorganische Feinteilchen, die Ultraviolettstrahlen absorbieren, verwendet werden.
Beispiele für den Ultraviolettabsorber auf Triazinbasis beinhalten 2-[4-{(2-Hydroxy-3-dodecyloxypropyl)oxy}-2-hydroxyphenyl]-4,6-bis(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazin, 2-[4-{(2-Hydroxy-3-tridecyloxypropyl)oxy}-2-hydroxyphenyl]-4,6-bis(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazin, 2-[4-{(2-Hydroxy-3-(2-ethylhexyloxy)propyl)oxy}-2-hydroxyphenyl]-4,6-bis(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazin, 2,4-Bis(2-hydroxy-4-butyloxyphenyl)-6-(2,4-bis-butyloxyphenyl)-1,3,5-triazin, und 2-(2-Hydroxy-4-[1-octyloxycarbonylethoxy]phenyl)-4,6-bis(4-phenylphenyl)-1,3,5-triazin.
Beispiele für Ultraviolettabsorber auf Benzotriazolbasis beinhalten 2-(2H-Benzotriazol-2-yl)-4,6-bis(1-methyl-1-phenylethyl)phenol, 2-(2-Hydroxy-5-tert-butylphenyl)-2H-benzotriazol und 2-[2-Hydroxy-5-{2-(meth)acryloyloxyethyl}phenyl]-2H-benzotriazol.
Als Ultraviolettabsorber auf Benzophenonbasis können beispielsweise 2,4-Dihydroxybenzophenon und 2-Hydroxy-4-methoxybenzophenon verwendet werden. Beispiele für Ultraviolettabsorber auf Cyanoacrylatbasis beinhalten Ethyl-2-cyano-3,3-diphenylacrylat und Octyl-2-cyano-3,3-diphenylacrylat. Beispiele für die anorganischen Feinteilchen beinhalten feine Titanoxidteilchen, feine Zinkoxidteilchen und feine Zinnoxidteilchen.
Als die Komponente F kann eine Art ausgewählt aus den oben erwähnten Verbindungen und anorganischen Feinteilchen verwendet werden, oder es können zwei oder mehr daraus ausgewählte Verbindungsarten in Kombination verwendet werden. Als die Komponente F wird bevorzugt ein Ultraviolettabsorber auf Benzotriazolbasis mit einer (Meth)acryloylgruppe verwendet. In diesem Fall kann die Kratzfestigkeit und Witterungsbeständigkeit des Beschichtungsüberzugs ausgewogen verbessert werden.
• Komponente G: Oberflächenkonditionierer auf Silikonbasis und Oberflächenkonditionierer auf Fluorbasis
Das Beschichtungsmittel kann, als eine optionale Komponente, eine Komponente G enthalten, die eine oder mehrere Verbindungen von Oberflächenkonditionierern auf Silikonbasis und Oberflächenkonditionierern auf Fluorbasis umfasst. Der Gehalt an der Komponente G kann zweckmäßigerweise in einen Bereich von 0,01 Massenteilen oder mehr und 1 Massenteil oder weniger, basierend auf 100 Massenteilen der überzugbildenden Komponente, eingestellt werden. Die Kratzfestigkeit des gehärteten Beschichtungsüberzugs kann weiter verbessert werden, indem der Gehalt der Komponente G im Beschichtungsmittel auf 0,01 Massenteile oder mehr eingestellt wird.
Andererseits kann, im Fall, dass der Gehalt an der Komponente G im Beschichtungsmittel übermäßig groß ist, dies eine Verschlechterung des Aussehens verursachen, wie etwa eine Aufrauung der Oberfläche des gehärteten Beschichtungsüberzugs. Wenn der Gehalt an der Komponente G zunimmt, können sich außerdem die Materialkosten erhöhen. Diese Probleme können vermieden werden, indem der Gehalt an der Komponente G auf 1 Massenteil oder weniger eingestellt wird.
Als die Komponente G können eine oder zwei oder mehrere Verbindungen verwendet werden, die aus Oberflächenkonditionierern auf Silikonbasis und Oberflächenkonditionierern auf Fluorbasis ausgewählt sind.
Als Oberflächenkonditionierer auf Silikonbasis können zum Beispiel die folgenden verwendet werden: Polymere auf Silikonbasis und Oligomere auf Silikonbasis, die jeweils eine Silikonkette und eine Polyalkylenoxidkette aufweisen; Polymere auf Silikonbasis und Oligomere auf Silikonbasis, die jeweils eine Silikonkette und eine Polyesterkette aufweisen; EBECRYL 350 und EBECRYL 1360 (hergestellt von DAICEL-ALLNEX LTD.); BYK-315, BYK-349, BYK-375, BYK-378, BYK-371, BYK-UV 3500 und BYK-UV 3570 (hergestellt von BYK JAPAN KK); X-22-164, X-22-164AS, X-22-164A, X-22-164B, X-22-164C, X-22-164E, X-22-174DX, X-22-2426 und X-22-2475 (hergestellt von Shin-Etsu Chemical Co, Ltd.); AC-SQ TA-100, AC-SQ SI-20, MAC-SQ TM-100, MAC-SQ SI-20 und MAC-SQ HDM (hergestellt von Toagosei Co., Ltd.); 8019 Additiv (hergestellt von Dow Toray Co., Ltd.); Polysiloxan; und Dimethylpolysiloxan. Es ist zu beachten, dass „EBECRYL“ ein eingetragenes Warenzeichen von DAICEL-ALLNEX LTD. und „BYK“ ein eingetragenes Warenzeichen von BYK JAPAN KK ist.
Als Oberflächenkonditionierer auf Fluorbasis kann zum Beispiel Folgendes verwendet werden: ein Polymer auf Fluorbasis und ein Oligomer auf Fluorbasis mit jeweils einer Perfluoralkylgruppe und einer Polyalkylenoxidgruppe; ein Polymer auf Fluorbasis und ein Oligomer auf Fluorbasis mit jeweils einer Perfluoralkylethergruppe und einer Polyalkylenoxidgruppe; MEGAFACE RS-75, MEGAFACE RS-76-E, MEGAFACE RS-72-K, MEGAFACE RS-76-NS und MEGAFACE RS-90 (hergestellt von DIC Corporation); OPTOOL DAC-HP (hergestellt von Daikin Industries, Ltd.); und ZX-058-A, ZX-201, ZX-202, ZX-212 und ZX-214-A (hergestellt von T&K TOKA CO., LTD.). Es ist zu beachten, dass „MEGAFACE“ ein eingetragenes Warenzeichen der DIC Corporation ist und „OPTOOL“ ein eingetragenes Warenzeichen von Daikin Industries, Ltd. ist.
• Organisches Lösungsmittel
Das Beschichtungsmittel kann ein organisches Lösungsmittel zum Lösen oder Dispergieren jeder oben beschriebenen Komponente enthalten. Als organisches Lösungsmittel können z.B. folgende Stoffe verwendet werden: Alkohole, wie Ethanol und Isopropanol; Alkylenglykolmonoether, wie etwa Ethylenglykolmonomethylether, Propylenglykolmonomethylether, Propylenglykolmonoethylether, Propylenglykolmonopropylether und Propylenglykolmonobutylether; aromatische Verbindungen wie etwa Toluol und Xylol; Ester wie etwa Propylenglykolmonomethyletheracetat, Ethylacetat und Butylacetat; Ketone wie etwa Aceton, Methylethylketon und Methylisobutylketon; Ether wie etwa Dibutylether; Diacetonalkohol; und N-Methylpyrrolidon. Das Beschichtungsmittel kann eines, zwei oder mehr dieser organischen Lösungsmittel enthalten.
Das Beschichtungsmittel enthält bevorzugt einen Alkylenglykolmonoether als organisches Lösungsmittel. Da der Alkylenglykolmonoether eine ausgezeichnete Dispergierbarkeit oder Löslichkeit der oben beschriebenen Komponenten aufweist, kann nach dem Auftragen des Beschichtungsmittels auf das Substrat ein gleichmäßiger Beschichtungsüberzug gebildet werden. Wenn das Substrat Polycarbonat enthält, kann eine Überzugsschicht gebildet werden, ohne das Substrat aufzulösen, indem ein Alkylenglykolmonoether als organisches Lösungsmittel verwendet wird.
• Andere Zusatzstoffe
Zusätzlich zu den Komponenten A bis D als wesentliche Komponenten, kann das Beschichtungsmittel Zusatzstoffe für das Beschichtungsmittel enthalten, sofern die Aushärtung des Beschichtungsmittels nicht behindert wird. Beispielsweise kann das Beschichtungsmittel einen Zusatzstoff zur Verringerung der Verschlechterung des Beschichtungsüberzugs enthalten, wie z. B. einen Radikalfänger und einen Lichtstabilisator aus gehindertem Amin. Durch die Verwendung dieser Zusätze kann die Wirkung einer Verbesserung der Witterungsbeständigkeit des Beschichtungsüberzugs erwartet werden.
(Harzglas)
Das Beschichtungsmittel für Harzglas wird mit einem transparenten Harz auf die Oberfläche des Substrats aufgetragen und danach gehärtet. Dieses Verfahren ermöglicht es, ein Harzglas zu erhalten, das das Substrat mit einem transparenten Harz und einen Beschichtungsüberzug enthält, der ein gehärtetes Produkt des Beschichtungsmittels für Harzglas enthält und die Oberfläche des Substrats bedeckt. Wenn das Substrat die Form einer Platte hat, kann der Beschichtungsüberzug nur auf einer Oberfläche oder auf beiden Oberflächen des Substrats gebildet werden. Die Überzugdicke des Beschichtungsüberzugs ist nicht besonders begrenzt, kann aber beispielsweise in einen Bereich von 1 µm oder mehr und 50 µm oder weniger angemessen eingestellt werden. Die Überzugdicke des Beschichtungsüberzugs wird bevorzugt auf 5 µm oder mehr und 40 µm oder weniger eingestellt.
Da das ausgehärtete Produkt des Beschichtungsmittels transparent ist, kann Harzglas, das leichter als anorganisches Glas ist, durch Bildung des Beschichtungsüberzugs auf der Oberfläche des Substrats, das ein transparentes Harz enthält, erhalten werden. In dem Beschichtungsüberzug kann die Kratzfestigkeit des Harzglases verbessert werden, da die von der Komponente C abgeleitete Struktureinheit in die Netzwerkstruktur eingebaut ist.
Das transparente Harz, aus dem das Substrat besteht, ist nicht besonders begrenzt, aber zum Beispiel kann Polycarbonat verwendet werden. Polycarbonat ist hervorragend in verschiedenen Eigenschaften, die für ein transparentes Element für ein Fenster erforderlich sind, wie Witterungsbeständigkeit, Festigkeit und Transparenz. Daher kann ein Harzglas, das als transparentes Element für ein Fenster geeignet ist, durch Bilden des Beschichtungsüberzugs auf der Oberfläche eines Substrats, das Polycarbonat enthält, erhalten werden.
Bei der Herstellung des Harzglases kann zum Beispiel das folgende Herstellungsverfahren angewendet werden. Das Herstellungsverfahren umfasst:

einen Zubereitungsschritt der Zubereitung eines Substrats;
einen Auftragungsschritt des Auftragens des Beschichtungsmittels auf eine Oberfläche des Substrats; und
einen Aushärtungsschritt des Erzeugens von Radikalen aus der Komponente D in dem Beschichtungsmittel, um das Beschichtungsmittel auf der Oberfläche des Substrats auszuhärten.

Zum Auftragen des Beschichtungsmittels im Auftragsschritt des Herstellungsverfahrens kann eine geeignete Vorrichtung aus bekannten Auftragsvorrichtungen in Übereinstimmung mit einer gewünschten Überzugdicke, einer gewünschten Form des Substrats und dergleichen ausgewählt und dann verwendet werden. Beispiele für die Auftragsvorrichtung beinhalten einen Sprühbeschichter, einen Fließbeschichter, einen Schleuderbeschichter, einen Tauchbeschichter, einen Stabbeschichter und einen Applikator.
Nach dem Auftragungsschritt kann das Beschichtungsmittel erforderlichenfalls erhitzt und getrocknet werden.
Im Aushärtungsschritt können aus der Komponente D Radikale erzeugt werden, indem das Beschichtungsmittel mit Licht einer geeigneten Wellenlänge bestrahlt wird, die in Abhängigkeit von der Molekularstruktur der Komponente D bestimmt wird.
Nach dem Aushärtungsschritt kann, falls erforderlich, ein Schritt zum Erwärmen des Beschichtungsüberzugs und zur Erleichterung der Aushärtung durchgeführt werden.
BEISPIELE
Es werden Beispiele für das Beschichtungsmittel und das Harzglas erläutert. Es ist zu beachten, dass der Aspekt des Beschichtungsmittels und des Harzglases gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf die folgenden Aspekte beschränkt ist, und die Konfiguration kann wie angemessen im Sinne der Erfindung geändert werden.
Das Beschichtungsmittel dieses Beispiels umfasst eine überzugbildende Komponente, die die Komponente A beinhaltet, die aus einem Urethan(meth)acrylat mit einem Isocyanuratringgerüst besteht, eine Komponente B, die aus einem Tri(meth)acrylat mit einem Isocyanuratringgerüst und ohne Urethanbindung besteht, und eine Komponente C, die aus kolloidalem Siliciumdioxid mit einer (Meth)acryloylgruppe und einer Kohlenwasserstoffgruppe mit 3 bis 13 Kohlenstoffatomen besteht; und eine Komponente D, die aus einem photoradikalischen Polymerisationsinitiator besteht.
Der Gehalt der Komponente D ist, basierend auf 100 Massenteilen der gesamten überzugbildenden Komponente, 0,1 Massenteile oder mehr und 10 Massenteile oder weniger.
Die zur Herstellung des Beschichtungsmittels in diesem Beispiel verwendeten Verbindungen sind wie folgt spezifiziert.
• Komponente A
A-1: Additionsprodukt aus einem Nurat-Trimer von Hexamethylendiisocyanat und Hydroxyalkyl(meth)acrylat
• Komponente B
B-1: M-315 (hergestellt von Toagosei Co., Ltd., Mischung, die Isocyanursäure-Ethylenoxid-modifiziertes Triacrylat enthält)
• Komponente C

C-1: Oberflächenmodifiziertes kolloidales Siliciumdioxid mit einer (Meth)acryloylgruppe und einer Kohlenwasserstoffgruppe mit 3 bis 13 Kohlenstoffatomen
C-2: Oberflächenmodifiziertes kolloidales Siliciumdioxid mit einer (Meth)acryloylgruppe und einer Kohlenwasserstoffgruppe mit 3 bis 13 Kohlenstoffatomen
C-3: Oberflächenmodifiziertes kolloidales Siliciumdioxid mit einer (Meth)acryloylgruppe und einer Kohlenwasserstoffgruppe mit 3 bis 13 Kohlenstoffatomen

Alle oben beschriebenen C-1 bis C-3 sind Substanzen, die durch chemische Modifizierung von kolloidalem Siliciumdioxid unter Verwendung eines Silankupplungsmittels erhalten werden. Spezifische Verfahren zur Herstellung von C-1 bis C-3 sind wie folgt angegeben.
<C-1>
333 Massenteile kolloidales Siliciumdioxid mit einer Siliciumdioxidkonzentration von 30 Massen-% (d.h. 100 Massenteile Siliciumdioxidfeinteilchen), 20 Massenteile 3-Methacryloyloxypropyltrimethoxysilan, 0,35 Massenteile p-Methoxyphenol und 233 Massenteile Isopropanol gegeben wurden in einen mit einem Rückflusskühler, einem Thermometer und einem Rührer ausgestatteten Trennkolben gegeben und dann das Gemisch im Trennkolben unter Rühren erhitzt. Es ist zu beachten, dass das für die Herstellung von C-1 verwendete kolloidale Siliciumdioxid als „IPA-ST“ spezifiziert wird (Dispersionsmedium: Isopropanol, durchschnittlicher Primärteilchendurchmesser: 12,5 nm) handelt, das von der Nissan Chemical Corporation hergestellt wird.
Als der Rückfluss der flüchtigen Komponente begann, wurde Propylenglykolmonomethylether in den Trennkolben gegeben, um das Lösungsmittel azeotrop zu destillieren, und das Lösungsmittel im Reaktionssystem wurde ausgetauscht. Anschließend wurden 10 Massenteile Hexyltrimethoxysilan in den Trennkolben gegeben, und das Gemisch wurde unter Rühren bei 95°C 2 Stunden lang einer dehydratisierenden Kondensationsreaktion unterzogen. Danach wurde die Temperatur in dem Trennkolben auf 80°C gesenkt, 0,25 Massenteile Tetrabutylammoniumfluorid zugegeben und das Gemisch unter Rühren 1 Stunde lang weiter umgesetzt. Nach Beendigung der Reaktion wurden die flüchtigen Bestandteile im Vakuum abdestilliert, und Propylenglykolmonomethylether wurde zur azeotropen Destillation des Lösungsmittels zugegeben. Der Vorgang der Zugabe von Propylenglykolmonomethylether und der azeotropen Destillation wurde mehrmals durchgeführt, um das Lösungsmittel zu ersetzen und so eine Dispersion von C-1 zu erhalten. Es ist zu beachten, dass der Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen in der Dispersion 30 Massen-% betrug.
<C-2>
Das Verfahren zur Herstellung von C-2 entspricht dem Verfahren zur Herstellung von C-1, mit der Ausnahme, dass die Menge an 3-Methacryloyloxypropyltrimethoxysilan, die dem Trennkolben zugesetzt wurde, auf 10 Massenteile und die Menge an Hexyltrimethoxysilan auf 15 Massenteile geändert wurde. Der Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen in der in diesem Beispiel erhaltenen Dispersion von C-2 betrug 30 Massen-%.
<C-3>
Das Verfahren zur Herstellung von C-3 entspricht dem Verfahren zur Herstellung von C-1, mit der Ausnahme, dass die Menge an 3-Methacryloyloxypropyltrimethoxysilan, die dem Trennkolben zugesetzt wird, auf 10 Massenteile und die Menge an Hexyltrimethoxysilan auf 80 Massenteile geändert wurde. Der Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen in der in diesem Beispiel erhaltenen Dispersion von C-3 betrug 30 Massen-%.
• Komponente D
Omnirad 754 (hergestellt von IGM Resins B.V., photoradikalischer Polymerisationsinitiator auf Phosphinoxidbasis) und Omnirad 819 (hergestellt von IGM Resins B.V., photoradikalischer Polymerisationsinitiator, der eine Verbindung auf α-Ketoesterbasis enthält)
• Komponente E
E-1: Dipentaerythritolhexaacrylat („A-DPH“, hergestellt von SHIN-NAKAMURA CHEMICAL Co., Ltd., (Meth)acryläquivalent: 96)
• Andere Komponenten
Maleimid-Siliciumdioxid: Kondensationsprodukt aus kolloidalem Siliciumdioxid und Alkoxysilan mit Maleinimidgruppe und (Meth)acrylatgruppe
Es ist zu beachten, dass „Omnirad“ eine eingetragene Marke der IGM Group B.V. ist.
Tabelle 1 enthält Beispiele für Zusammensetzungen von Beschichtungsmitteln, die unter Verwendung dieser Verbindungen hergestellt wurden (Testmittel 1 bis 6). Für die Herstellung der Testmittel 1 bis 6 ist es lediglich erforderlich, dass jede Komponente in einem organischen Lösungsmittel in dem in Tabelle 1 angegebenen Massenverhältnis gelöst oder dispergiert wird, und dass 0,1 Massenteile oder mehr und 10 Massenteile oder weniger der Komponente D basierend auf 100 Massenteilen der überzugbildenden Komponente, d. h. der Summe der Komponenten A bis C und der Komponente E, eingemischt werden. Es ist zu beachten, dass die in Tabelle 1 aufgelisteten Testmittel 7 bis 8 Testmittel für den Vergleich mit den Testmitteln 1 bis 6 sind. Die Herstellungsverfahren der Testmittel 7 bis 8 sind die gleichen wie die Herstellungsverfahren der Testmittel 1 bis 6, mit der Ausnahme, dass das Massenverhältnis der einzelnen Komponenten wie in Tabelle 1 gezeigt geändert wird.
Obwohl in Tabelle 1 nicht gezeigt, enthalten die Testmittel 1 bis 8 jeweils 1 Massenteil oder mehr und 12 Massenteile oder weniger des Ultraviolettabsorbers (Komponente F), basierend auf 100 Massenteile der gesamten überzugbildenden Komponente, und 0,01 Massenteile oder mehr und 1,0 Massenteile oder weniger des Oberflächenkonditionierers (Komponente G), basierend auf 100 Massenteile der gesamten überzugbildenden Komponenten. Der in diesem Beispiel verwendete Ultraviolettabsorber wird als RUVA 93 (hergestellt von Otsuka Chemical Co., Ltd.) und Tinuvin 479 (hergestellt von BASF, Ultraviolettabsorber auf Hydroxyphenyltriazinbasis) spezifiziert. Der in diesem Beispiel verwendeten Oberflächenkonditionierer wird als 8019 Additiv (hergestellt von Dow Toray Co., Ltd., Oberflächenkonditionierer auf Silikonbasis) spezifiziert. Es ist zu beachten, dass „Tinuvin“ eine eingetragene Marke der BASF ist.
Als Nächstes wird ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Harzglases unter Verwendung eines Beschichtungsmittels erläutert. Zunächst wird ein Substrat vorbereitet, auf welches das Beschichtungsmittel aufgetragen wird. Das in diesem Beispiel verwendete Substrat ist ein Plattenmaterial, das Polycarbonat enthält und eine Plattendicke von 5 mm aufweist.
Nach dem Auftragen des Beschichtungsmittels auf eine Oberfläche des Substrats mit Hilfe eines Fließbeschichters wird das Substrat 10 Minuten lang auf eine Temperatur von 100°C erhitzt, um das Beschichtungsmittel zu trocknen. Danach werden aus der Komponente D des Beschichtungsmittels Radikale erzeugt, so dass das Beschichtungsmittel zur Bildung des Beschichtungsüberzugs ausgehärtet werden kann. Bei den in Tabelle 1 aufgeführten Testmitteln 1 bis 8 müssen die Testmittel beispielsweise nur mit ultraviolettem Licht bestrahlt werden, das von einer Quecksilberhochdrucklampe mit einer Spitzenbeleuchtungsstärke von 300 mW/cm² erzeugt wird.
Wie oben beschrieben, kann ein Beschichtungsüberzug, der ein gehärtetes Produkt des Testmittels enthält, auf einer Seitenfläche des Substrats gebildet werden, um Harzglas zu erhalten.
Die Kratz- und Abriebfestigkeit des Beschichtungsüberzugs kann nach dem folgenden Verfahren bewertet werden.
• Kratzfestigkeit
Die Kratzfestigkeit des Beschichtungsüberzugs kann auf der Grundlage der Glanzerhaltung bewertet werden, wenn ein Autowaschtest durchgeführt wird. Konkret wird der Autowaschtest nach dem in der UN-Regelung Nr. 43 (UN R43) definierten Verfahren durchgeführt. Das heißt, der Autowaschvorgang wird 10 Mal wiederholt, während eine Suspension, die durch Suspendieren von 1,5 ± 0,05 g Siliciumdioxidpulver (durchschnittlicher Teilchendurchmesser: 24 µm) in 1 L Wasser erhalten wurde, auf den Beschichtungsüberzug auf dem Substrat gesprüht wird. Dann wird ein Wert, der sich aus dem Verhältnis des Glanzgrades nach dem Autowaschtest zu dem Glanzgrad vor dem Autowaschtest in Prozent ergibt, als Glanzerhalt bestimmt. Der Glanzerhalt des Beschichtungsüberzugs, der durch die Verwendung der einzelnen Testmittel erzielt wird, ist in Tabelle 1 angegeben.
• Abriebfestigkeit
Die Abriebfestigkeit des Beschichtungsüberzugs kann anhand des Erhöhungsbetrags ΔH (Einheit: %) des Trübungswerts vor und nach dem Abriebtest bewertet werden. Bei der Abriebprüfung wird ein Harzglas, dessen Trübungswert vor der Prüfung gemessen wurde, an einem Taber-Schleifer befestigt. Dann wird der Beschichtungsüberzug auf dem Harzglas mit dem Schleifrad abgeschliffen. Die Schleifscheibe des Taber-Schleifers ist in diesem Beispiel CS-10F. Die Belastung bei der Abriebprüfung ist 500 gf, und die Anzahl der Umdrehungen ist 500.

Nachdem der Abriebtest unter den oben beschriebenen Bedingungen durchgeführt wurde, wird der Trübungswert des Harzglases nach dem Test mit einem Trübungsmessgerät gemessen. Der Wert, den man erhält, wenn man den Trübungswert des Harzglases vor dem Test vom Trübungswert des Harzglases nach dem Test subtrahiert, wird als Erhöhungsbetrag des Trübungswertes definiert. Der Erhöhungsbetrag ΔH des Trübungswerts des Beschichtungsüberzugs, der durch die Verwendung der einzelnen Testmittel erzielt wird, ist ein in Tabelle 1 aufgeführter Wert. Es ist zu beachten, dass die Abriebfestigkeit des Testmittels 2 nicht bewertet wurde und daher in Tabelle 1 mit dem Symbol „-“ gekennzeichnet ist. [Tabelle 1]

			Testmittel 1	Testmittel 2	Testmittel 3	Testmittel 4	Testmittel 5	Testmittel 6	Testmittel 7	Testmittel 8
Komponente A	A-1	Massenteile	25	30	25	25	25	50	25	50
Komponente B	B-1	Massenteile	40	40	40	40	40	40	40	40
Komponente C	(-1	Massenteile	10	10	5	-	-	10	-	-
	C-2	Massenteile	-	-	-	10	-	-	-	-
	C-3	Massenteile	-	-	-	-	10	-	-	-
Komponente E	E-1	Massenteile	25	20	25	25	25	-	25	-
Maleimid-Siliciumdioxid		Massenteile	-	-	-	-	-	-	10	10
Kratzfestigkeit	Glanzerhaltung	%	89,4	92,5	85,3	85,7	87,9	94,9	84,9	89,4
Abriebfestigkeit	ΔH	%	1,2	-	1,8	1,4	1,6	4,6	1,0	5,0

Wenn die Testmittel 1 bis 5 mit dem Testmittel 7 , bei dem die Verhältnisse der Komponenten in Tabelle 1 im Wesentlichen gleich sind, verglichen werden, weist jedes der Testmittel 1 bis 5, das alle oben beschriebenen Komponenten A bis D enthält, weine höhere Glanzbeständigkeit als das Testmittel 7 auf, das eine ähnliche Zusammensetzung aufweist, mit der Ausnahme, dass die Komponente C nicht enthalten ist. In ähnlicher Weise weist, wenn das Testmittel 6 mit dem Testmittel 8 verglichen wird,das Testmittel 6, das alle oben beschriebenen Komponenten A bis D enthält, eine höhere Glanzbeständigkeit als das Testmittel 8 auf, das eine ähnliche Zusammensetzung hat, mit der Ausnahme, dass die Komponente C nicht enthalten ist. Wie aus diesen Ergebnissen ersichtlich ist, weist das Beschichtungsmittel für Harzglas, das die oben beschriebenen Komponenten A bis D enthält, eine ausgezeichnete Kratzfestigkeit auf.
Das Beschichtungsmittel für Harzglas, das die oben beschriebenen Komponenten A bis D enthält, kann durch einfaches Auftragen des Beschichtungsmittels auf ein Substrat und anschließendes Aushärten des Beschichtungsmittels durch Bestrahlung mit Licht leicht einen Beschichtungsüberzug mit ausgezeichneter Kratzfestigkeit bilden.
Darüber hinaus ist unter den Testmitteln 1 bis 6 zu verstehen, dass die Testmittel 1 bis 5, die die oben beschriebene Komponente E enthalten, einen geringen Anstieg des Trübungswerts nach dem Abriebtest aufweisen und im Vergleich zu dem Testmittel 6, das die Komponente E nicht enthält, eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit zeigen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2004027110 A [0004]

Claims

Beschichtungsmittel für Harzglas, umfassend: eine überzugbildende Komponente, beinhaltend eine Komponente A, die aus einem Urethan(meth)acrylat mit einem Isocyanuratringgerüst besteht, eine Komponente B, die aus einem Tri(meth)acrylat mit einem Isocyanuratringgerüst und ohne Urethanbindung besteht, und eine Komponente C, die aus kolloidalem Siliciumdioxid mit einer (Meth)acryloylgruppe und einer Kohlenwasserstoffgruppe mit 3 bis 13 Kohlenstoffatomen besteht; und eine Komponente D, die aus einem photoradikalischen Polymerisationsinitiator besteht, wobei ein Gehalt der Komponente D, basierend auf 100 Massenteilen der gesamten überzugbildenden Komponente, 0,1 Massenteile oder mehr und 10 Massenteile oder weniger ist.
Beschichtungsmittel für Harzglas nach Anspruch 1, wobei, basierend auf 100 Massenteilen der gesamten überzugbildenden Komponente, der Gehalt der Komponente A 3 Massenteile oder mehr und 60 Massenteile oder weniger ist, der Gehalt der Komponente B 10 Massenteile oder mehr und 50 Massenteile oder weniger ist und der Gehalt der Komponente C 1 Massenteil oder mehr und 30 Massenteile oder weniger ist.
Beschichtungsmittel für Harzglas nach Anspruch 1 oder 2, wobei die überzugbildende Komponente ferner eine Komponente E beinhaltet, die aus einem multifunktionellen (Meth)acrylat mit einem (Meth)acrylatäquivalent von 80 bis 200 besteht.
Beschichtungsmittel für Harzglas nach Anspruch 3, wobei der Gehalt der Komponente E, basierend auf 100 Massenteilen der gesamten überzugbildenden Komponente, 5 Massenteile oder mehr und 50 Massenteile oder weniger ist.
Beschichtungsmittel für Harzglas nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend eine Komponente F, die aus einem Ultraviolettabsorber besteht, wobei der Gehalt der Komponente F, basierend auf 100 Massenteilen der gesamten überzugbildenden Komponente, 1 Massenteil oder mehr und 12 Massenteile oder weniger ist.
Beschichtungsmittel für Harzglas nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend eine Komponente G, die aus einer oder mehreren Verbindungen besteht, die aus Oberflächenkonditionierern auf Silikonbasis und Oberflächenkonditionierern auf Fluorbasis ausgewählt sind, wobei der Gehalt der Komponente G, basierend auf 100 Massenteile der gesamten überzugbildenden Komponente, 0,01 Massenteile oder mehr und 1,0 Massenteile oder weniger ist.
Harzglas, umfassend: ein Substrat, das ein transparentes Harz beinhaltet; und einen Beschichtungsüberzug, der ein gehärtetes Produkt des Beschichtungsmittels für Harzglas nach einem der Ansprüche 1 bis 6 beinhaltet und eine Oberfläche des Substrats bedeckt.
Harzglas nach Anspruch 7, wobei das Substrat Polycarbonat als das transparente Harz enthält.