JP5819198B2 - 反射防止/防曇コーティング - Google Patents
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Description
空気(屈折率n:1.0)と透明基材(屈折率nS)間に屈折率nbの中間層を適用することにより、干渉による反射の減少を達成する。反射における最適減少は、コーティングの屈折率nbがルートnSの値に達した場合に達成される。最適な層厚については、db:λ/4nSの関係を適用する。したがって、可視波長域(380〜780nm)に対しては、長波電磁波、例えば赤外領域(熱線)に対するものより、より低い層厚を確立すべきである。最適値に達しない場合、反射防止効果は低下する。
a)5〜15重量部の多孔質シリカナノ粒子、
b)0.5〜6重量部の1種以上の有機可溶性ポリマー樹脂、
c)0.2〜3.0重量部の1種以上のUV架橋性反応性希釈剤、
d)溶剤、
e)0.02〜0.1重量部のUV開始剤系
を含む組成物に関する。
〔1.シリカナノ粒子〕
a.Silicon dioxide Hybrid−Sol Siosol(商標):
多孔質二酸化ケイ素(d50=33mmの単峰性粒度分布)、Merck製、1−メトキシ−2−プロパノール(MOP)分散物(21重量%)またはジアセトンアルコール分散物(21.5重量%)
b.Highlink(商標)Nano G Silica Organosol:
13nmの平均粒径を有する非多孔質シリカナノ粒子のアルコール(例えばイソプロパノール、エチレングリコール、またはプロピルグリコール)分散物(30重量%)。これらの粒子は、比較例で使用した。
a.Degalan(商標)M 912:
メチルメタクリレートに基づく、粒状のバルクポリマー、Degussa製、分子量(Mw):180,000g/モル、Tg(ガラス転移温度):122℃
b.Elvacite(商標)2041:
高分子量メチルメタクリレートポリマー、Lucite International社製、Mw:410,000g/モル、Tg:105℃
a.HDDA:1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、Alfa Aesar製
b.Desmolux U 100:不飽和脂肪族ウレタンアクリレート、Bayer MaterialScience AG製
〔1.ポリカーボネートシート〕
(Makrolon(登録商標)、Bayer MaterialScience AG製)
a.Makrolon(登録商標)M 2808(ビスフェノールAポリカーボネート:中粘度ビスフェノールAポリカーボネート、MFR10g/10分:ISO1133による、300℃、1.2kg、UV安定化および離型剤なし)
b.Makrolon(登録商標)Al 2647(中粘度ビスフェノールAポリカーボネート、UV安定化剤および離型剤あり:MFR13g/10分:ISO1133、300℃、1.2kg)
〔2.ホイル〕
a.ポリカーボネートホイル:
Makrofol(登録商標)DE 1−1、Bayer MaterialScience AG製、層厚:375μm、両面高光沢
〔被覆生成物の製造および試験〕
a)屈折率
屈折率nBおよびコーティングの虚数成分の屈折率k(以下、吸光係数kと称する)を、透過および反射スペクトルから測定した。このために、約100〜300nmの厚みを有するコーティング被膜を、希釈溶液からスピンコートにより石英ガラスに塗布した。この多層コーティングの透過および反射スペクトルを、STEAG ETA−Optik製の分光計:CD−Measurement System ETA−RTを用いて測定し、次いで層厚さおよびnおよびkのスペクトル経過を透過および反射の測定スペクトルに適合させた。これは、分光計の内部ソフトウェアにより得られ、予めブランク測定において決定した石英ガラス基材のnおよびkのデータをさらに必要とする。kは以下の光強度の減衰定数αに依存する:
[λは光の波長である]。
Perkin Elmer製のLamda 900を分光のために使用し、ASTM E 308にしたがって、200〜2300nmの波長域で測定を行った。垂直照射において、直線的および拡散した成分を考慮して、測定は球形光度計を用いて行った。
b.1) ブリージングテスト:基材の半分を試験するコーティング組成物で被覆し、被覆表面に息を吹きかけた。防曇効果のある場合、被覆面は曇らないが、未被覆面は上記により曇る。
シートをこれらの条件下で6時間保管し、その後、乾燥加熱箱中40℃で4時間加熱した。水拡散効果が消えるまで(それは、シート上の液滴の形成によって知ることができる)、モデル温室中と加熱乾燥箱中の手順を交互に繰り返した。水拡散効果が80サイクルの後にも存在する場合、長期性能があるものととして評価し、試験を終了する。
長期安定性を測定するために、以下の応力条件下で試験を行った:
実施例1:ポリマー樹脂の溶解
Degalan(登録商標)M 912:12.5gのDegalan M 912を、87.5gのジアセトンアルコール(DAA)に攪拌しながら80℃で溶解し、12.5%の透明ポリマー溶液を得た。粘度:94.0mPa・s±0.3mPa・s
磁気撹拌機を備えた500mlガラス製ビーカー中で、下記成分を攪拌しながら混合し、均質な注入性調製物を生成した:
56.0gの12.5%Degalan M 912/DAA溶液(実施例1)
54.0gのジアセトンアルコール
113.0gの21%シリカナノ粒子(Silicon dioxide Hybrid−Sol Siosol(商標))/1−メトキシ−2−プロパノール(MOP)
3.0gの1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(HDDA)、Alfa Aesar
0.15gのIrgacure184(登録商標)(1−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルケトン、光開始剤、CIBA)。
その後、さらに10分間攪拌を行った後、3μm濾紙を介して濾過し、褐色ガラス瓶に無色透明の注入溶液を得た。
実施例2に記載したのと同様にして、下記成分から注入性調製物を生成した:
56.0gの12.5%Elvacite 2041/DAA溶液(実施例1と同様に調製)
56.0gのジアセトンアルコール
110.5gの21%シリカナノ粒子(Silicon dioxide Hybrid−Sol Siosol(商標))/1−メトキシ−2−プロパノール(MOP)
3.0gの1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(HDDA)、Alfa Aesar
0.16gのIrgacure184(登録商標)(1−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルケトン、光開始剤、CIBA)。
56.0gの12.5%Elvacite 2041/DAA溶液(実施例1と同様に調製)
56.0gのジアセトンアルコール
110.5gの21%シリカナノ粒子(Highlink(商標)Nano G Silica Organosol)/1−メトキシ−2−プロパノール(MOP)
3.0gの1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(HDDA)、Alfa Aesar
実施例2に記載したのと同様にして、下記成分から注入性調製物を生成した:
7.0gの12.5%Elvacite 2041/DAA溶液(実施例1と同様に調製)
11.0gのジアセトンアルコール
18.5gの21%ナノ粒子(Silicon dioxide Hybrid−Sol Siosol(商標))/1−メトキシ−2−プロパノール(MOP)
実施例2に記載したのと同様にして、下記成分から注入性調製物を生成した:
56.0gのDesmolux U 100
10.0gのジアセトンアルコール
114.0gの21%シリカナノ粒子(Silicon dioxide Hybrid−Sol Siosol(商標))/1−メトキシ−2−プロパノール(MOP)
0.5gのIrgacure184(登録商標)(1−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルケトン、光開始剤、CIBA)。
実施例2〜6に記載の分散物を、様々な基材に流し塗りにより塗布した。
実施例7〜13において、基材として10×15cmの表面積を有するシートを用いた。
基材2: Makrolon(登録商標)Al 2647
防曇試験および耐薬品性試験のために、それぞれ基材の半分のみ流し塗り被覆した。
実施例8(比較例):流し塗り被覆をしていない基材1のシート
実施例9:実施例2の注入性溶液により流し塗り被覆した基材2のシート
防曇試験および耐薬品性試験のために、それぞれ基材の半分のみ流し塗り被覆した。
実施例10(比較例):流し塗り被覆をしていない基材2のシート
実施例7および9においては、良好な密着性を有する高透明コーティングが得られた。
a)実施例7および9
層厚: 上:3.1μm、下:1.4μm(流し塗り工程の結果としての漸減層)
b)透過率計によるヘイズ(ASTM 1003−00に従う)
実施例7および9
ヘイズ:0.3%、この低い値は優れた透明性に対応する。
一方、未被覆基材(実施例8)の場合、0.9%のヘイズ値が測定された。
c)CS−10FCalibrase研磨円盤を用いた研磨円盤法(テーバー試験)DIN53 754による耐摩耗性
実施例7および9
Δヘイズ:100サイクル後 9%
一方、未被覆基材(実施例8および10)の場合、同様の測定法によりΔヘイズ:29%の顕著に高い摩耗が測定された。
d)実施例7および9
クロスカッティング後のテープ試験は完全に滑らかなエッジを示し、DIN EN ISO2409による等級「0」と評価された。コーティングは、いずれの基材に対しても完璧な密着性を示した。
f)防曇特性:本発明に従い半分の表面のみ被覆されたシートに息を吹きかけた。未被覆部分は蒸気で曇り、そしてくすんだが、被覆部分において変化は観察されなかった(すなわち透明性は完全に維持された)。
g)実施例7および9
コーティングの屈折率:1.315
h)透過率/反射:
未被覆シート(実施例8および10)における可視波長における透過率は、約90%であったのに対して、コーティング(実施例7および9)により約93〜95%の値を達成できた。
i)耐薬品性:
本発明に従い半分の表面のみ被覆されたシートの未被覆部分は、予測どおりすぐに曇ったのに対して、基材の被覆部分は顕著に優れた耐アセトン性(実質的に曇りなし)を示した。
層厚(流し塗り被覆):1.5−3.0μm
ヘイズ:0.43%
屈折率:1.36
耐摩耗性:Δヘイズ(100サイクル):11%
防曇:息を吹きかけた時、被覆部分は蒸気で曇らなかったが、未被覆部分は曇った。
UV架橋後、細かく細い亀裂の入ったコーティングが得られた。したがって、他の試験は行わなかった。
UV架橋後、下記特性を備えた透明で障害のないコーティングが得られた:
層厚:0.8−1.4μm
ヘイズ:0.13%
屈折率:1.48
驚くべきことに、ここに記載されたコーティングは、屈折率の著しい低下をもたらさず、特筆すべき反射防止特性を生じなかったため、他の試験は行わなかった。
層厚(流し塗り被覆):2.0−3.5μm
ヘイズ:0.43%
屈折率:1.48
透過率(450〜800nm):約91%
防曇:息を吹きかけた時、被覆部分は蒸気で曇らなかったが、未被覆部分は曇った。
結果から、多孔質シリカナノ粒子(Silicon dioxide Hybrid−Sol Siosol(商標)、実施例3)の、非多孔質シリカナノ粒子(Highlink(商標)Nano G Silica Organosol、実施例5)への代替は、顕著に高い反射率および低い透過率(低減した反射防止効果)を有するコーティングを生じた。
実施例15:パイロットコーティング装置によるMakrofol(登録商標)DE 1−1ホイルのコーティング
厚さ375μmのポリカーボネートホイル(Makrofol(登録商標)DE1−1)を上記注入性溶液により被覆し、下記の注入パラメータを測定する:
ベルトスピード:2m/分
適用方法:反転ローラーコーティング
ヘイズ:0.3%
屈折率:1.315
耐摩耗性:Δヘイズ(100サイクル):9%
M 2808に対する密着性:非常によい、等級0
透過率(450〜800nm):約93〜95%
防曇:息を吹きかけた時、被覆部分は蒸気で曇らなかったが、未被覆部分は曇った。
Claims (8)
- a)5〜15重量部の多孔質シリカナノ粒子、
b)0.5〜6重量部の1種以上のポリビニル(コ)ポリマー、
c)0.2〜3.0重量部の1種以上のUV架橋性反応性希釈剤、
d)溶剤、
e)0.02〜0.1重量部のUV開始剤系
を含む組成物であって、
a)多孔質シリカナノ粒子が、重量平均粒径d50が10〜50nmである単峰性粒度分布を有する粒子、または、一方の平均粒径d50が1〜10nmであり、他方の平均粒径d50が10〜30nmである2つの区分を有する二峰性粒度分布を有する粒子であり;
b)がポリメチル(メタ)アクリレートであり;
c)がUV架橋性または電子線架橋性の、脂肪族基または脂環式基を有する炭素数30未満のエチレン性不飽和低分子量アクリレートまたはメタクリレートであり;
d)がアルコールであり;および
e)がヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルケトンまたはジフェニル(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−ホスフィンオキシドである、組成物。 - 屈折率nBが1.45未満である、請求項1に記載の組成物。
- 表面被覆における請求項1または2に記載の組成物の使用。
- 請求項1または2に記載の組成物を表面に塗布し、UV光を照射することを特徴とする表面の被覆方法。
- 多孔質シリカナノ粒子、ポリビニル(コ)ポリマー、UV架橋ポリマー樹脂およびUV開始剤を含む、請求項1または2に記載の組成物による表面コーティングを備える透明熱可塑性ポリマーの成形品。
- 少なくとも片側に第2層を有する基材層を含む多層生成物であって、第2層が請求項1または2に記載の組成物から製造される生成物。
- 基材層が透明熱可塑性ポリマーからなり、該透明熱可塑性ポリマーがポリカーボネートである請求項6に記載の多層生成物。
- a)重量平均粒径d50が10〜50nmである単峰性粒度分布を有する、または、一方の平均粒径d50が1〜10nmであり、他方の平均粒径d50が10〜30nmである2つの区分を有する二峰性粒度分布を有する、多孔質シリカナノ粒子5〜15重量部、
b)1種以上のポリビニル(コ)ポリマー0.5〜6重量部、
c)ヘキサンジオールジアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ビス−[メタアクリロイルオキシ]−エチル]ホスフェート、グリシジルアクリレートおよびメタクリレート、ならびに官能性シランからなる群から選択される1種以上のUV架橋性反応性希釈剤0.2〜3.0重量部、
d)溶剤、
e)0.02〜0.1重量部のUV開始剤系
を含む請求項1に記載の組成物。
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