JP2000109631A - 防曇性複合材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 防曇性、耐久性に優れた塗膜を形成すること
の可能な吸湿性コーティング組成物で被覆される複合材
料を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明は、基材表面を吸湿性コーティン
グ組成物で被覆して成り、無機質骨格に有機分子が架橋
したハイブリッド物質から成る、透明な吸湿性コーティ
ング組成物で被覆されていることを特徴とする防曇性複
合材料を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として水周りで
使用される防曇性を有する複合材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】寒冷時に自動車その他の乗物の風防ガラ
スや窓ガラス、建物の窓ガラス、眼鏡のレンズ、 およ
び各種計器盤のカバーガラスが凝縮湿分で曇るのはしば
しば経験されることである。また、浴室や洗面所の鏡や
眼鏡のレンズが湯気で曇ることも良く遭遇される。物品
の表面に曇りが生じるのは、表面が雰囲気に露点以下の
温度に置かれると雰囲気中の湿分が凝縮して表面に結露
するからである。凝縮水滴が充分に細かく、それらの直
径が可視光の波長の１／２程度であれば、水滴は光を散
乱し、ガラスや鏡は見かけ上不透明となり、可視性が失
われる。湿分の凝縮が更に進行し、細かい凝縮水滴が互
いに融合してより大きな離散した水滴に成長すれば、水
滴と表面との界面並びに水滴と空気との界面における光
の屈折により、表面は翳り、ぼやけ、或いは曇る。その
結果、ガラスのような透明物品では透視像が歪んで透視
性が低下し、鏡では反射像が乱される。更に、車両の風
防ガラスや窓ガラス、建物の窓ガラス、車両のバックミ
ラー、眼鏡のレンズ、マスクやヘルメットのシールドが
降雨や水しぶきを受け、離散した多数の水滴が表面に付
着すると、それらの表面は翳り、ぼやけ、或いは曇り、
やはり可視性が失われる。ここで用いる“防曇”の用語
は、このような曇りや凝縮水滴の成長や水滴の付着によ
る光学的障害を防止する技術を広く意味する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】防曇技術は安全性や種
々の作業の能率に深い影響を与える。例えば、車両の風
防ガラスや窓ガラスやバックミラーが曇り或いは翳ると
車両や交通の安全性が損なわれる。内視鏡レンズや歯科
用歯鏡が曇ると、的確な診断、手術、処置の障害とな
る。計器盤のカバーガラスが曇るとデータの読みが困難
となる。従来用いられている防曇性組成物は、ポリエチ
レングリコールのような親水性化合物からなる。しか
し、この種の防曇性組成物はあくまで一時的なもので、
水や接触によって容易に取り除かれ、早期に効果を失う
という難点がある。

【０００４】本発明の目的は、防曇性、耐久性に優れた
塗膜を形成することの可能な吸湿性コーティング組成物
で被覆される複合材料を提供することにある。本発明の
他の目的は、上記防曇性、耐久性能を長期に維持する防
曇性塗膜を形成することの可能な吸湿性コーティング組
成物で被覆される複合材料を提供することにある。本発
明の他の目的は、上記複合材料が洗面用鏡であり、給湯
の湯気により曇りが生じない快適性を提供することにあ
る。本発明の他の目的は、上記複合材料が洗面用、浴室
用鏡であり、給湯の湯気により曇りが生じない快適性を
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決すべく、基材表面を吸湿性コーティング組成物で被
覆して成り、無機質骨格に有機分子が架橋したハイブリ
ッド物質から成る、透明な吸湿性コーティング組成物で
被覆されていることを特徴とする防曇性複合材料を提供
する。さらに、上記防曇性複合材料は、屋内の洗面所や
浴室内の環境において機能するように、材料特性が限定
された範囲において上記吸湿性コーティング被膜の組成
を最適に選択してなることを特徴とする。

【０００６】本発明の防曇性複合材料の表面は、高い親
水性と吸湿性を有し、湯気のような微小な水滴が複合材
料の表面に接すると、水分を表面で結露させることがな
く、曇りを防ぐことができる。また、本発明による防曇
性複合材料は、表層の吸湿性コーティング組成物が、無
機質骨格に有機分子が架橋したハイブリッド物質から成
り、さらに、基材と表層の吸湿性コーティング組成物と
が強固に結合されているため、優れた強度、耐久性を有
し、上記防曇性能を長期間保持することができる。

【発明の実施の形態】

【０００７】請求項１に記載の防曇性複合材料につい
て、本発明の第一の態様を図１に示す。防曇性複合材料
の表面層を形成する吸湿性コーティング組成物１は、無
機部分と有機部分とを有する三次元の骨格構造３を成
し、その隙間に吸水性を有する有機ポリマーを取り込ん
で、骨格の持つ接着力で固定される。吸湿性コーティン
グ組成物１の三次元骨格３に内包される吸水性有機ポリ
マー４は高い吸水性を有し、湯気のような微小な水滴が
鏡の表面に接すると、水分を表面で結露させることな
く、表面層を形成する吸湿性コーティング組成物１中の
吸水性有機ポリマー４に到達して吸収されるため、曇り
を防ぎ、反射像の可視性を保持することができる。ま
た、該吸湿性コーティング組成物１は、無機ポリマーと
有機ポリマーとが互いに架橋して結合されて成り、複合
材料の表面層は水及び有機溶剤に不溶の高耐久性膜で被
覆されることとなる。基材と表面層との間には、基材と
の密着性向上等の目的で透明な中間層を設けてもよい。
また、表面層は、さらに多孔質のハードコート膜で被覆
してもよく、これによって耐摩耗性、耐候性を向上する
と共に、反射光を低減することもできる。

【０００８】請求項２に記載の防曇性複合材料は基材表
面を吸湿性コーティング組成物で被覆して成り、無機ア
ルコキシドおよび該アルコキシドが、加水分解・重縮合
して形成されるＯＨ基を有するポリマーのうちの少なく
とも１種と、吸水性有機ポリマーと、触媒と、および水
含有有機溶媒を含有する吸湿性コーティング組成物で被
覆されていることを特徴とする本発明に用いられる無機
アルコキシドは、例えば、次式（２）で示される化合物
の少なくとも１種である。 Ｍ（ＯＲ）ｎ（Ｘ）ａ-ｎ （２） ここで、Ｍは、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃａ、Ｆｅ、
Ｖ、Ｓｎ、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｂ、およびＰからなる群から選
択される無機原子であり、Ｒは、アルキル基であり、Ｘ
は、アルキル基、官能基を有するアルキル基、またはハ
ロゲンであり、ａは、Ｍの原子価であり、またｎは、１
からａまでの整数である。式（２）の化合物のうち、ｎ
＝ａ、つまりＭにアルコキシ基のみが結合した化合物が
汎用される。

【０００９】上記ＭがＳｉの場合は、アルコキシドは、
Ｓｉ（ＯＲ₁）₄で表される。ここでＲ1は、好ましくは
炭素数１〜４の低級アルキル基である。このようなアル
コキシシランとしては、Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₄、Ｓｉ（ＯＣ
₂Ｈ₅）₄などが挙げられる。

【００１０】上記ＭがＡｌの場合は、アルコキシドは、
Ａｌ（ＯＲ₂）₃で表される。ここでＲ₂は、好ましくは
低級アルキル基である。このようなアルミニウムアルコ
キシドとしては、Ａｌ（ＯＣＨ₃）₃、Ａｌ（ＯＣ₂Ｈ₅）
₃、Ａｌ（Ｏ−ｎ−Ｃ₃Ｈ₇）₃、Ａｌ（Ｏ−iso−Ｃ
₃Ｈ₇）₃、Ａｌ（ＯＣ₄Ｈ₉）₃などが挙げられる。上記ア
ルミニウムアルコキシドは、２種以上を混合して用いて
もよい。このようなアルミニウムアルコキシドは、通
常、上記アルコキシシランと混合して用いられ、アルミ
ニウムアルコキシドを用いることによって、得られるコ
ーティング膜の透光性や耐熱性が向上する。アルミニウ
ムアルコキシドの使用量は、好ましくは上記アルコキシ
シラン１００重量部に対して１０重量部以下の範囲であ
り、さらに好ましくは約５重量部である。１０重量部を
上回ると、形成されるポリマーがゲル化しやすくなり、
得られるコーティング膜に亀裂が生じる場合がある。

【００１１】上記ＭがＴｉの場合には、アルコキシド
は、Ｔｉ（ＯＲ₃）₄で表される。ここでＲ₃は好ましく
は低級アルキル基である。このようなチタニウムアルコ
キシドとしては、Ｔｉ（Ｏ−ＣＨ₃）₄、Ｔｉ（Ｏ−Ｃ₂
Ｈ₅）₄、Ｔｉ（Ｏ−ｎ−Ｃ₃Ｈ₇）₄、Ｔｉ（Ｏ−iso−Ｃ
₃Ｈ₇）₄、Ｔｉ（Ｏ−Ｃ₄Ｈ₉）₄などが挙げられる。上記
チタニウムアルコキシドは、２種以上を混合して用いて
もよい。このようなチタニウムアルコキシドは、通常、
上記アルコキシシランと混合して用いられ、チタニウム
アルコキシドを用いることによって、得られるコーティ
ング膜の耐紫外線性は向上し、基材の耐熱性も著しく向
上する。チタニウムアルコキシドの使用量は、上記アル
コキシシラン１００重量部に対して３重量部以下の範囲
であり、好ましくは約１重量部である。３重量部を上回
ると、形成されるポリマーが脆化し、基材を被覆した際
にコーティング膜が剥離しやすくなる。

【００１２】上記ＭがＺｒの場合には、アルコキシド
は、Ｚｒ（ＯＲ₄）₄で表される。ここでＲ₄は、好まし
くは低級アルキル基である。このようなジルコニウムア
ルコキシドとしては、Ｚｒ（ＯＣＨ₃）₄、Ｚｒ（ＯＣ₂
Ｈ₅）₄、Ｚｒ（Ｏ−iso−Ｃ₃Ｈ₇）₄、Ｚｒ（Ｏ−ｔ−Ｃ
₄Ｈ₉）₄、Ｚｒ（Ｏ−ｎ−Ｃ₄Ｈ₉）₄などが挙げられる。
上記ジルコニウムアルコキシドは、２種類以上を混合し
て用いてもよい。このようなジルコニウムアルコキシド
は、通常、上記アルコキシシランと混合して用いられ、
ジルコニウムアルコキシドを用いることによって、得ら
れるコーティング膜の靱性や耐熱性が向上する。ジルコ
ニウムアルコキシドの使用量は、上記アルコキシシラン
１００重量部に対して５重量部以下の範囲であり、好ま
しくは約３重量部である。５重量部を上回ると、形成さ
れるポリマーがゲル化しやすくなり、ポリマーの脆性が
大きくなり、基材を被覆した際にコーティング膜が剥離
しやすくなる。

【００１３】上記以外のアルコキシドとしては、例え
ば、Ｃａ（ＯＣ₂Ｈ₅）₂、Ｆｅ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、Ｖ（Ｏ−
iso−Ｃ₃Ｈ₇）₄、Ｓｎ（Ｏ−ｔ−Ｃ₄Ｈ₉）₄、Ｌｉ（Ｏ
Ｃ₂Ｈ₅）、Ｂｅ（ＯＣ₃Ｈ₅）₂、Ｂ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、Ｐ
（ＯＣ₂Ｈ₅）₂、Ｐ（ＯＣＨ₃）₃などが挙げられる。

【００１４】式（２）で示される無機アルコキシドのう
ちｎ＝ａ−１以下の場合、つまりＭにアルコキシ以外の
基Ｘが結合している化合物としては、例えば、ＸがＣ
ｌ、Ｂｒのようなハロゲンである化合物がある。Ｘがハ
ロゲンである化合物には、アルコキシ基と同様に加水分
解されてＯＨ基を生じ重縮合反応が起こる。Ｘはまた、
アルキル基や官能基を有するアルキル基であり得、この
アルキル基の炭素数は通常１〜１５である。このような
基は、加水分解されずに得られるポリマー中に有機部分
として残留する。上記官能基としては、カルボキシル
基、カルボニル基、アミノ基、ビニル基、エポキシ基な
どがある。

【００１５】Ｘを有する式（２）の化合物としては、ビ
ニルトリクロルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビ
ニルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピル
トリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメ
トキシシラン、γ−アミノプロピルメトキシシランなど
が挙げられる。

【００１６】本発明に用いられる吸水性有機ポリマーと
しては、ポリアクリル酸類またはポリアルキレンオキサ
イドが好適に利用できる。前記ポリアクリル酸類として
は、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、及びこれらの
塩類から選択される少なくとも１種である。また、前記
ポリアルキレンオキサイドとしては、ポリエチレンオキ
サイド、ポリプロピレングリコール、ポリプロピレンオ
キサイドなどが挙げられ、ポリエチレンオキサイドが特
に好ましい。通常、重量平均分子量３０，０００〜１，
５００，０００、好ましくは５００，０００〜７５０，
０００のポリアルキレンオキサイドが用いられる。ま
た、その他の吸水性有機ポリマーとして、ポリ２−ヒド
ロキシエチルメタクリレート、ポリビニルピロリドン、
ポリオキサゾリン、ポリビニルアルコール系、エチレン
ビニルアルコール共重合体、イソブチレン無水マレイン
酸共重合体系、ポリアクリル酸アミド系、ポリオキシエ
チレン系、多糖類などが好適に利用できる。前記多糖類
としては、セルロース系では、ビスコース、メチルセル
ロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロー
ス、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチル
セルロースなどが挙げられる。また、前記多糖類として
は、デンプン系では、可溶性デンプン、カルボキシメチ
ルデンプン、ジアルデヒドデンプンなどが挙げられる。
また、前記吸水性有機ポリマーの他に、２−ヒドロキシ
エチルメタクリレートのモノマー、セピオライト、シリ
カゲル、デキストラン、アルギン酸、アルギン酸ナトリ
ウム、カラジーナン、アガロース、カオリンなども利用
できる。

【００１７】本発明に用いられ得る触媒としては、加水
分解触媒および硬化触媒が挙げられる。加水分解触媒は
無機アルコキシドの加水分解反応に用いられる。従っ
て、予め無機アルコキシドがある程度加水分解されて、
重縮合し、ＯＨ基を有するポリマー（比較的低分子量の
オリゴマーであり得る）を使用する場合には、加水分解
触媒は不要となり得る。

【００１８】上記加水分解触媒としては、塩酸、硫酸、
硝酸などの鉱酸などが用いられる。鉱酸の無水物、例え
ば、塩化水素ガスも用いられ得る。この他に有機酸やそ
の無水物も利用され得る。それには例えば、酒石酸、フ
タル酸、マレイン酸、ドデシルコハク酸、ヘキサヒドロ
フタル酸、メチルナジック酸、ピロメリット酸、ベンゾ
フェノンテトラカルボン酸、ジクロルコハク酸、クロレ
ンディック酸、無水フタル酸、無水マレイン酸、無水ド
デシルコハク酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水メチ
ルナジック酸、無水ピロメリット酸、無水ベンゾフェノ
ンテトラカルボン酸、無水ジクロルコハク酸、無水クロ
レンディック酸などが挙げられる。これらの酸触媒は、
アルコキシド１００重量部に対して０．０１〜０．５重
量部、好ましくは０．０１５〜０．３重量部である。
０．０１重量部未満の場合には加水分解が不充分となる
おそれがあり、０．５重量部を越える場合には重縮合反
応が進行し、粘度が増大するおそれがある。

【００１９】上記硬化触媒は、主としてアルコキシドの
加水分解物の重縮合反応の触媒として、且つ吸水性有機
ポリマーの架橋反応の触媒として、且つ該加水分解物、
上記ＯＨ基を有するポリマーおよび吸水性有機ポリマー
相互間の重縮合反応および／または架橋反応の触媒とし
て用いられる。このような硬化触媒としては、１，８−
ジアザビシクロ〔５．４．０〕ウンデセン−７、第４級
ホスホニウム塩、有機アミン、アミノ酸、金属アセチル
アセトネート、有機酸金属塩、ルイス酸、過酸化物の中
の少なくとも１種を好適に利用できる。上記第４級ホス
ホニウム塩としては、テトラキス（ヒドロキシメチル）
ホスホニウムクロライド、テトラブチルホスホニウムブ
ロミドなどが挙げられる。上記有機アミンとしては、エ
チルアミン、ジメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミ
ン、トリブチルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、ト
リペンチルアミン、トリプロパルギルアミン、Ｎ，Ｎ，
Ｎ−トリメチルエチレンジアミン、ｎ−ヘキシルアミン
等が挙げられる。上記アミノ酸としては、グリシンなど
がある。上記金属アセチルアセトネートとしては、アル
ミニウムアセチルアセトネート、インジウムアセチルア
セトネート、クロムアセチルアセトネート、チタニウム
アセチルアセトネート、コバルトアセチルアセトネート
などが挙げられる。前記金属アセチルアセトネートで
は、好ましくは、アルミニウムアセチルアセトネートが
用いられる。上記有機酸金属塩としては、酢酸ナトリウ
ム、ナフテン酸亜鉛、ナフテン酸コバルト、オクチル酸
亜鉛、オクチル酸錫などが挙げられる。上記ルイス酸と
しては、塩化第二錫、塩化アルミニウム、塩化第二鉄、
塩化チタン、塩化亜鉛、塩化アンチモンなどが挙げられ
る。上記過酸化物としては、過酸化水素があげられる。
上記硬化触媒の使用量は、好ましくは、吸湿性コーティ
ング組成物中の、アルコキシド、ＯＨ基を有するポリマ
ー、および吸水性有機ポリマーの合計量１００重量部に
対して、０．０１〜２重量部、さらに好ましくは、０．
０５重量部である。２重量部を上回る量を用いる場合に
は、重縮合が急速に進行するため、下記有機溶媒に溶け
にくくなり、得られる被膜が不均一となるため、強度が
低下するおそれがある。

【００２０】本発明に用いられる有機溶媒としては、メ
チルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアル
コール、ブチルアルコールなどの水と相溶性のある溶媒
が用いられる。この有機溶媒は水と共に用いられる。上
記有機溶媒の使用量は、好ましくは、アルコキシド、上
記ＯＨ基を有するポリマー、吸水性有機ポリマーおよび
塩基性触媒の合計１００重量部に対して１００〜５００
０重量部であり、さらに好ましくは約３０００重量部で
ある。

【００２１】上記吸湿性コーティング組成物には、さら
に、少なくとも１種の吸水性無機組成物を含有させても
よい。前記吸水性無機組成物としては、セピオライト、
シリカゲルなどが挙げられる。また、上記吸湿性コーテ
ィング組成物には、さらに、少なくとも１種のポリアク
リル酸類を含有させてもよい。前記ポリアクリル酸類と
しては、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、これらの
塩類などが挙げられる。上記ポリアクリル酸類の使用量
は、好ましくは、吸湿性コーティング組成物１００重量
部に対して、０．１〜１０重量部である。０．１重量部
未満の場合には、得られる組成物は吸水スピードが遅く
なるおそれがあり、１０重量部を越える場合には、得ら
れる組成物のタックが生じるおそれがある。特に得られ
る組成物を硬度を有する部材に適用する場合には、上記
ポリアクリル酸類は、吸湿性コーティング組成物１００
重量部に対して、０．１〜０．５重量部の範囲の割合で
使用することが好ましい。０．５重量部を越える場合に
は、得られる組成物により形成される膜の硬度が低くな
るおそれがある。

【００２２】本発明においては、親水性基を含有するフ
ッ素系界面活性剤を含有してもよく、防曇性複合材料の
表面は、前記フッ素系界面活性剤に由来する撥水・撥油
部分と、吸湿性コーティング組成物に由来する親水性部
分とが微視的に分散する。これによって、複合材料表面
においては、親油性、疎水性あるいは親水性の汚染物質
がいずれも付着しにくく、付着してもその付着は不安定
であり、容易に脱落すため、表面を清浄に保ち、長期間
に渡って、良好な吸水性を保持することができる。前記
フッ素系界面活性剤としては、例えば、パーフルオロア
ルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルアンモニウ
ム塩、パーフルオロアルキルベタイン、パーフルオロア
ルキルエチレンオキシド付加物、パーフルオロアルキル
基含有オリゴマー、トリフルオロプロピルトリクロルシ
ラン、トリフルオロプロピルブロムシラン、トリフルオ
ロプロピルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピル
トリエトキシシラン、ヘプタデカフルオロオクチルトリ
メトキシシラン、ヘプタデカフルオロオクチルトリエト
キシシラン等を好適に利用できる。

【００２３】本発明においては、さらに、上記吸湿性コ
ーティング組成物中に、熱線吸収性を有する銀イオンを
含有させても良く、ガラスなどの透明材に利用すれば、
太陽光などの輻射による室内温度の上昇を抑制すること
ができる。

【００２４】また、本発明においては、さらに、上記吸
湿性コーティング組成物中に、熱線吸収材を含有させて
も良く、ガラスなどの透明材に利用すれば、太陽光など
の輻射による室内温度の上昇を抑制できると共に、ガラ
ス表面の温度を高めて水滴が付着し難くくすることがで
きる。前記熱線吸収材としては、銀イオンを好適に利用
できる。

【００２５】また、本発明においては、上記吸湿性コー
ティング組成物中に、紫外線吸収剤を含有させても良
く、ガラスなどの透明材に利用すれば、人体に有害な短
波長太陽光線などを遮断できる。上記紫外線吸収剤とし
ては、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、サリ
シレート系、シアノアクリレート系、オギザニリド系、
Ｃｅなどが挙げられる。

【００２６】また、本発明においては、上記吸湿性コー
ティング組成物中に、抗カビ剤、抗菌剤、あるいは防虫
剤を含有させてもよく、カビ、細菌類の繁殖を発生、繁
殖を防止できる。抗菌防カビ剤としては、スルホン酸ナ
トリウム、イソチアゾリン系、安息香酸系、１０，１０
−オキシビスフェノキシアルシン、２−（４−チアゾリ
ル）−ベンズイミダゾール、Ｎ−（フルオロジクロロメ
チルチオ）−フタールイミド、２−メチルカルボニール
アミノベンツイミダゾール、銀、銅、ゼオライト、銀リ
ン酸ジルコニウム、銀ハイドロアパタイト、銀リン酸塩
ガラス、銀リン酸塩セラミックなどが挙げられる。

【００２７】また、本発明においては、上記吸湿性コー
ティング組成物中に、香料を含有させてもよく、乗り物
や建物内に利用すれば、より快適に過ごすことができ
る。前記香料としては、アニス油、アビエス油、イラン
イラン油、イリス油、ウイキョウ油、オークモス、オレ
ンジ油、カシヤ油、キャラウェ油、カユブテ油、シンナ
モン油、ジャスミン花精油、レモングラス油、ローズ
油、ローズマリー油などが挙げられる。

【００２８】本発明によれば、防曇性複合材料は、例え
ば、以下のようにして形成される。まず上記吸湿性コー
ティング組成物の各成分を混合して透明から半透明の塗
工液を得る。次いで、この塗工液を上記基材の少なくと
も片面に塗工し、これを８０℃以上の温度、好ましくは
１２０℃〜２００℃の範囲内で加熱乾燥させることによ
り、本発明の防曇性複合材料が得られる。必要に応じ
て、上記塗工液を数回重ねて塗工した後、上記加熱処理
を行ってもよい。

【００２９】吸湿性コーティング組成物においては、無
機アルコキシドが加水分解触媒の作用により加水分解
し、アルコキシ基およびハロゲン（Ｘ）がＯＨ基に変化
する。さらに硬化触媒の作用により、ＯＨ基の脱プロト
ン化が起こり、その結果、加水分解物が重縮合を開始
し、分子内にＯＨ基を有するポリマーあるいはオリゴマ
ーを形成する。これと同時に硬化触媒により、組成物中
に存在する吸水性有機ポリマーのＯＨ基部分が、上記加
水分解アルコキシドやＯＨ基を有するポリマーあるいは
オリゴマーと反応し、（２）式のＭで示されるＳｉなど
の無機部分と、吸水性有機ポリマー由来の有機部分とを
有する複合ポリマーが形成される。組成物の各成分を混
合すると、上記のように加水分解反応および重縮合反応
が部分的に進行するため、無機アルコキシド、その加水
分解物、該加水分解物の重縮合オリゴマーまたはポリマ
ー、吸水性有機ポリマー、上記アルコキシド由来の加水
分解物と吸水性有機ポリマーとの重縮合あるいは架橋反
応物が混合した、コロイド状ゾルの状態となる。（２）
式のＸが特定の官能基を有する場合には、さらに、この
官能基が反応を行う場合もある。例えば、Ｘがエポキシ
基を有する基である場合には、このエポキシ基が塩基触
媒により開環して、ＯＨ基を生じ、さらにアルコキシド
や吸水性有機ポリマーとの反応が進行する。Ｘがビニル
基を有する基である場合には、このビニル基の部分に反
応性のモノマーを結合させることも可能である。

【００３０】このようなコーティング組成物を基材に塗
工し、乾燥後、８０℃以上で熱処理を行うと、上記中縮
合反応および架橋反応が進行し、三次元構造を有する複
合ポリマーが形成される。このポリマーは無機部分と有
機部分とを有するポリマーである。すなわち、このポリ
マーは、無機部分である不溶性骨格を有しているため、
このポリマーにより形成される被膜は、水および有機溶
剤に不溶であり、高い表面硬度を有する。さらに、この
ポリマーは、有機部分である吸水性有機ポリマーを有し
ているため、形成された被膜表面部分に吸水性有機ポリ
マーに由来する親水部分が存在し、その部分に水分が吸
着する。さらに、上記（２）式Ｘ基の末端にカルボニル
基、カルボキシル基、アミノ基、ビニル基、アミノ基、
エポキシ基などを有する場合には、さらにその基にも水
分が吸着する。

【００３１】上記吸湿性コーティング組成物にさらにポ
リアクリル酸類を含有させる場合には、得られる吸湿性
コーティング組成物の吸湿性が向上する。

【００３２】上記塩基性吸水性ポリマーは、アルコキシ
ドの加水分解物の重縮合反応の触媒として働くと同時
に、ＯＨ基を有するポリマーと重縮合反応及び／または
架橋反応する。上記塩基性吸水性ポリマーとしては、メ
チレンビスアクリルアミド（ＭＢＡＡ）、ポリ（オキシ
エチレン）ジプロピルアミン、ポリ（オキシエチレン）
ラウリルアミンなどが好適に利用できる。

【００３３】上記防曇性複合材料の基材は、特に限定さ
れず、例えば、金属、セラミックス、ガラス、プラスチ
ック、木、石、セメント、コンクリート、繊維、布帛、
それらの組合わせ、それらの積層体が好適に利用でき
る。基材は部材の用途を勘案して決定されてよい。

【００３４】特に、鏡用基材には、裏面に反射コートを
設けたガラス基材からなる鏡、裏面に反射コートを設け
た透明プラスチックからなる鏡、プラスチック、ガラ
ス、金属等の基材表面に反射コートを設けた鏡、プラス
チック、ガラス、金属等の基材表面に反射コートを設
け、さらにその上に透明なハードコートを設けた鏡、鏡
面研磨した金属基材からなる鏡、鏡面研磨した金属基材
からなる鏡の表面に透明なハードコートを設けた鏡、裏
面に反射コートを設けた透明プラスチック基材の上に透
明なハードコートを設けた鏡、等が好適に利用できる。
基材と表面層との間には、基材との密着性向上等の目的
で透明な中間層を設けてもよい。

【００３５】また、本発明による防曇性複合材料が、ヒ
ーター、送風機を含む乾燥機を併設してもよい。上記防
曇性複合材料近傍に乾燥機を併設することで、吸湿性コ
ーティング組成物の吸水能力を飛躍的に向上させ、より
高い防露、防曇効果が得られる。また、これにより、吸
湿性コーティング組成物の吸水速度を制御すれば、雰囲
気の調湿を行うことができる。

【００３６】本発明の防曇性複合材料の表層の吸湿性被
膜については、必要な防曇性能を確保するための最適な
材料組成が使用環境によって決定され得る。必要な防曇
性能は防曇機能時間で表現でき、環境条件を水蒸気濃度
と拡散速度で表せば、要求される該吸湿性被膜の材料特
性として膜厚と吸湿容量が下記の関係式から導出され
る。したがって、特に、洗面所や浴室において十分な防
曇性能を発現し得る防曇性複合材料を、下記の関係式を
満足する材料特性によって規定する。

【００３７】一般に、雰囲気中の水蒸気を吸着すること
を目的とする吸着塔の破過時間は、吸着層高、吸着剤の
充填密度および吸着容量について以下のように設定され
ている。

【００３８】吸着層の破過時間θ_Bは、該吸湿層に接触
する雰囲気中の水蒸気濃度Ｃ₀と水蒸気の拡散速度ｕに
反比例し、吸着層高Ｚ_t、吸着剤の充填密度ρ_Bおよび吸
着容量ｘ₀に比例する。つまり、（３） θ_B＝Ｚ_t×ρ_B
×ｘ₀／（Ｃ₀×ｕ）の関係が設定される。ここで、各変
数の単位は、θ_B：ｈｏｕｒ、Ｚ_t：ｍ、ρ_B：ｋｇ／ｍ³
_膜、ｘ₀：ｋｇ_水／ｋｇ_膜、Ｃ₀：ｋｇ_水／ｍ³ _air、ｕ：
ｍ／ｈｏｕｒである。

【００３９】本発明における防曇性複合材料について
は、（３）式を利用してθ_Bを防曇維持時間、Ｚ_tを膜厚
Ｔ、（ρ_B×ｘ₀）を吸湿容量Ｘとすれば、表層の吸湿性
被膜の必要な吸湿性能が（４）式で表せる。ただし、吸
湿容量Ｘの単位は、ｋｇ_水／ｍ³ _膜 （４） θ_B＜Ｔ×Ｘ／１１６４８０Ｃ₀ ²

【００４０】ここで、本発明の吸湿性複合材料が屋内の
洗面所用鏡または浴室用鏡として用いられる場合、θ_B
はそれぞれ１／１２または１／２と設定される。洗面所
用鏡が曇って使えなくなるのは、洗面化粧台の給湯の湯
気や隣接する浴室からの水蒸気によって生じるケースが
殆どである。また、浴室用鏡の場合は、大半が浴槽から
の湯気やシャワー給湯によるものである。いずれの場合
も、過度の水蒸気が鏡近傍に達することによるもので、
洗面所または浴室での想定される最大水蒸気濃度と一連
の作業を勘案すると、洗面所で５分以上、浴室では３０
分以上の防曇維持時間を保持することが好ましい。

【００４１】上記の洗面所または浴室での想定される最
大水蒸気濃度Ｃ０としては、それぞれ０．００３〜０．
０３、０．００６〜０．０５５の範囲である。

【００４２】本発明の防曇性複合材料の表層の吸湿性被
膜は、膜厚Ｔが１〜３００μｍであることが好ましく、
より好ましくは１〜２０μｍである。膜厚Ｔが３００μ
ｍ以上になると、膜の透明性、強度が著しく低下する。
該被膜の成形コストを勘案すると、２０μｍ以下が合理
的である。また、吸湿性被膜の吸湿容量Ｘは、単位体積
あたりの吸着水量で表され、３０℃にて水蒸気を飽和す
るまで吸着させた時の単位面積あたりの飽和吸着水量ｘ
を求め、さらに前記ｘを乾燥時の膜厚Ｔで除して得られ
る値とした。

【００４３】したがって、洗面用鏡または浴室用鏡の表
層の吸湿性被膜は、その材料組成が、それぞれ、（５）
または（６）式を満足する材料特性を有する範囲におい
て有効に機能する。 （５）１／１２＜Ｔ×Ｘ／１１６４８０Ｃ₀ ² ただし、０．００３＜Ｃ₀＜０．０３、１０^{― 6}＜Ｔ＜３
×１０^{― 4} （６）１／２＜Ｔ×Ｘ／１１６４８０Ｃ₀ ² ただし、０．００６＜Ｃ₀＜０．０５５、１０^{― 6}＜Ｔ＜
３×１０^{― 4}

【００４４】本発明の防曇性複合材料の表層の吸湿性被
膜については、（５）、（６）式から得られた最適な膜
厚と吸湿容量を元に材料組成を決定することができる。
膜厚については、吸湿性コーティング液の濃度や液温や
粘度、レベリング剤の添加、塗工回数、ロールコーティ
ング、カーテンフローコーティング、ディッピング等の
塗工方法、成膜時の鏡のフロー速度によって調整するこ
とができる。また、吸湿容量については、吸湿性コーテ
ィング組成物の加水分解―架橋条件と組成比、無機骨格
の種類、吸水性ポリマーの種類と重合度、界面活性剤な
どの吸湿性添加剤の添加、乾燥時の加熱温度と時間で調
整できる。

【００４５】

【実施例１】 吸湿性コーティング液−１の調整 表１に示す成分（各々重量部）に従って、吸水性コーテ
ィング液−１を調製した。最初に、ポリアクリル酸２５
ｗｔ％水溶液とメタノールを混合し、常温で１０分間攪
拌溶解して、高分子溶液１を調整した。次に、バインダ
ー溶液１を調製した。まず、２Ｎ塩酸水溶液とアルミニ
ウムイソプロポキシド、エタノールを混合し、常温にお
いて１昼夜攪拌した。次いで、テトラエトキシシラン４
量体（商品名エチルシリケート４０、コルコート社
製）、シランカップリング剤（製品名ＫＢＭ４０３、メ
ーカー信越シリコーン、化学名γ-グリシドキシプロピ
ルトリメトキシシラン）を混合し、常温において１０分
間攪拌した。その後、テトラエトキシシランを十分に加
水分解後にジエチルアミン を添加し、常温において１
０分間攪拌してバインダー組成物１を調整した。上記高
分子溶液１とバインダー組成物１とを混合し、常温にお
いて１０分間攪拌して吸湿性コーティング液１を調製し
た。得られた液は透明で粘性のある溶液であった。

【００４６】

【表１】

【００４７】 吸湿性コーティング液−２の調整 表２に示す成分（各々重量部）に従って、吸湿性コーテ
ィング液−２を調整する。まず、ポリビニルアルコール
（重合度１５００〜１８００）を水に投入し、90℃雰囲
気に３時間置いて攪拌しながら徐冷して高分子溶液２を
調整した。次に、バインダー溶液を調製する。まず、２
ｗｔ％硝酸水溶液とアルミニウムイソプロポキシドを混
合し、常温において１昼夜攪拌した。次いで、２Ｎ塩酸
水溶液とアルミニウムイソプロポキシド混合液にエタノ
ール、テトラエトキシシラン４量体（商品名；エチルシ
リケート４０、コルコート社製）、シランカップリング
剤（製品名；ＫＢＭ４０３、信越シリコーン社製、化学
名；γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン）を
混合し、常温において１０分間攪拌した。その後、テト
ラエトキシシランを十分に加水分解後に１，８−ジアザ
ビシクロ（５．４．０）ウンデセン−７を添加し、常温
において１０分間攪拌してバインダー液を調整した。上
記と同様に高分子溶液とバインダー溶液を混合し、常温
において１０分間攪拌した。得られた液は透明で粘性の
ある溶液であった。

【００４８】

【表２】

【００４９】 吸湿性コーティング液−３の調整 表３に示す成分（各々重量部）に従って、吸湿性コーテ
ィング液−３を調整する。上記、で得られた高分子
液1及び２を常温で攪拌混合する。次に、上記とどう
ようの方法で、バインダー溶液を調製する。上記と同様
に高分子溶液とバインダー溶液を混合し、常温において
１０分間攪拌した。得られた液は透明で粘性のある溶液
であった。

【００５０】

【表３】

【００５１】

【実施例２】 防曇性鏡の成膜 まず、吸湿性コーティング液−１を用いて吸湿性被膜を
鏡表面に成膜する。コーティングはカーテンコート法に
よって行う。鏡を水平にガイドテーブル上に置いて、塗
工量を１０５ｇ／ｍ²、２６０ｇ／ｍ²および３１０ｇ／
ｍ²になるようにテーブルの送り速度を調節する。コー
ティング後、１５０℃に設定した恒温器にて１０分間乾
燥する。これらの試料を、それぞれ、試料ａ、ｂ、ｃと
した。続けて、塗工量を２７０ｇ／ｍ²に設定して、塗
工後に３分常温にて放置する操作を２９回繰り返して、
さらに３０回目を塗工した後、１５０℃に設定した恒温
器にて１０分間乾燥する。この方法で２枚作成し、それ
ぞれ試料ｄ、ｅとした。次に、吸湿性コーティング液−
２を、塗工量を２７５ｇ／ｍ²、に設定して、以下吸湿
性コーティング液−１の場合と同様に行う。この試料を
試料ｆとした。さらに、吸湿性コーティング液−３を、
塗工量を３４５ｇ／ｍ²に設定して、塗工後に３分常温
にて放置する操作を2回繰り返して、さらに３コート目
を塗工した後、１５０℃に設定した恒温器にて１０分間
乾燥する。この試料を試料ｇとした。

【００５２】

【実施例３】 材料特性の計測 製作した試料の吸湿性被膜の厚みと吸湿容量を測定す
る。被膜の厚みは、原子間力顕微鏡によって被膜の段差
をスキャンする方法を用いた。装置は、走査型プローブ
顕微鏡（デジタルインスツルメンツ社製 Ｄ３０００）
である。また、吸湿容量Ｘは、３０℃にて水蒸気を飽和
するまで吸着させた時の単位面積あたりの飽和吸着水量
ｘを求め、さらに前記ｘを乾燥時の膜厚Ｔで除して得ら
れる値とした。表４に測定値を示す。

【００５３】

【実施例４】 防曇性予測 製作した試料について、上記（５）または（６）式を満
足するか否か、つまり、十分な防曇性能を有するかどう
かシミュレートした。結果を表４に示す。

【００５４】

【実施例５】 防曇性評価 製作した試料を、洗面所または浴室にセットして、それ
ぞれ異なる環境条件にて防曇性（防曇維持時間）を評価
した。計測した防曇維持時間を表４に示す。

【００５５】

【表４】

【００５６】表４に示す通り、各材料の防曇維持時間に
ついては、計算した結果と実測値とは良好に一致し、本
発明にて示した吸湿性被膜の材料特性に関する関係式を
満足する範囲であれば、十分な吸湿性を有する。

【００５７】

【発明の効果】本発明によれば、本発明の防曇性複合材
料の表面は、微小の水滴が付着しにくくなるので、雰囲
気中の水分に触れても水滴を結露せず、曇りを発生させ
ない。さらに、本発明の防曇性複合材料の表層の吸湿性
被膜については、必要な防曇性能を確保すべく、使用環
境によって最適な材料組成を決定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】基材表面に吸湿性コーティング組成物層を形成
した防曇性を有する複合材料を示す。

【符号の説明】

１： 吸湿性コーティング組成物層 ２：基材 ３： 無機質骨格に有機分子が架橋した複合ポリマー ４： 吸水性有機ポリマー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｋ 5/05 Ｃ０８Ｋ 5/05 // Ｃ０３Ｃ 17/30 Ｃ０３Ｃ 17/30 Ａ Ｆターム(参考） 3B111 AA01 AA03 AC01 AC02 AC03 AD01 BB03 BC01 BC02 BC03 CA03 4G059 AA01 AA11 AC21 FA07 FA28 FB05 GA01 GA04 GA16

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基材表面を吸湿性コーティング組成物で
   被覆して成り、無機質骨格に有機分子が架橋したハイブ
   リッド物質から成る、透明な吸湿性コーティング組成物
   で被覆されていることを特徴とする防曇性複合材料。
2. 【請求項２】 基材表面を吸湿性コーティング組成物で
   被覆して成り、無機アルコキシドおよび該アルコキシド
   が、加水分解・重縮合して形成されるＯＨ基を有するポ
   リマーのうちの少なくとも１種と、吸水性有機ポリマー
   と、触媒と、および水含有有機溶媒を含有する吸湿性コ
   ーティング組成物で被覆されていることを特徴とする防
   曇性複合材料。
3. 【請求項３】 上記防曇性複合材料が、室内における
   ０．００３＜Ｃ₀＜０．０３の環境下において、１／１
   ２＜Ｔ×Ｘ／１１６４８０Ｃ₀ ²且つ１０^{― 6}＜Ｔ＜３×
   １０^{― 4}を満たすような材料特性Ｔ，Ｘを有することを
   特徴とする請求項１または２に記載の防曇性複合材料。
   ただし、Ｃ₀：水蒸気濃度（ｋｇ_水／ｍ³ _air）、Ｔ：膜
   厚（ｍ）、Ｘ：吸湿容量（ｋｇ_水／ｍ³ _膜）
4. 【請求項４】 上記防曇性複合材料が洗面用鏡である請
   求項３に記載の防曇性複合材料。
5. 【請求項５】 上記複合材料が、室内における０．００
   ６＜Ｃ₀＜０．０５５の環境下において、０．５＜Ｔ×
   Ｘ／１１６４８０Ｃ₀ ²且つ１０^{― 6}＜Ｔ＜３×１０^{― 4}を
   満たすような材料特性Ｔ，Ｘを有することを特徴とする
   請求項１または２に記載の防曇性複合材料。ただし、Ｃ
   ₀：水蒸気濃度（ｋｇ_水／ｍ³ _air）、Ｔ：膜厚（ｍ）、
   Ｘ：吸湿容量（ｋｇ_水／ｍ³ _膜）
6. 【請求項６】 上記防曇性複合材料が浴室用鏡である請
   求項５に記載の防曇性複合材料。