JP6869671B2 - 曇り防止コーティング用組成物及びこれを含むコーティング膜 - Google Patents
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Description
このような曇り現象によって太陽電池、ディスプレイ、メガネ及び自動車ガラスの透明性が低下するため、光学素子がその特性を正常に発現することができなくなる。特に、自動車の場合、内部と外部の温度差によってフロントガラスの表面に曇り現象がたびたび発生し、これは運転者の視野を邪魔し身近に大きな脅威となる。
近年、製品の表面に水分吸収性のあるエポキシ樹脂でコーティング膜を形成して曇り現象を防止する技術に関する研究が活発に行われている。
大韓民国特許第10−1322577号はポリエポキシド類と硬化剤を含む架橋樹脂層を備えた防曇性物品を開示している。しかし、この特許文献の場合、飽和水分吸収量が多くないため防曇性能が長期間にわたって持続的に維持できない限界がある。
また、本発明は、耐久性がよく、耐化学性及び耐光性に優れて輸送器機(自動車、鉄道、船舶、飛行機など)の窓ガラスまたは建築物の外装ガラスなどに適した曇り防止コーティング用組成物及びこれを含むコーティング膜を提供することを他の目的とする。
また、本発明は、ガラスなどの基材への接着力が高くて付加接着層(または接着力改善層)がなくても良い曇り防止コーティング用組成物及びこれを含むコーティング膜の提供を他の目的とする。
さらに、本発明は、光の透過率が高くてガラスなどの基材が持つ光学特性に影響を与えない曇り防止コーティング用組成物及びこれを含むコーティング膜を提供することを他の目的とする。
[化1]
ここで、nは0.2〜7である。
曇り防止コーティング用組成物及びこれを含むコーティング膜は水分吸収性及び飽和水分吸収量が多くて曇り現象を効果的に長時間防止することができ、耐久性が高く、耐化学性及び耐光性が良くて物理化学的に安定するので、苛酷な条件に置かれているガラスなどの基材に適する。
本発明による曇り防止コーティング用組成物(以下、‘コーティング用組成物’という)はイソソルビドエポキシ(isosorbide epoxy)、硬化剤、硬化促進剤及びシランカップリング剤を含む。
前記コーティング用組成物は、水分吸収性樹脂として(化1)で表現されるイソソルビドエポキシを使用する。
また、イソソルビドエポキシはリング構造を含むので、これを使用して形成した曇り防止コーティング膜の耐久性を向上させることができる。
コーティング用組成物は、イソソルビドエポキシに硬化剤、硬化促進剤を配合してガラスなどの基材に対する接着力を向上させている。すなわち、接着層(接着剤)を形成しなくても、コーティング用組成物を基材に塗布した後、硬化処理すれば基材に高い接着力でコートされた曇り防止コーティング膜を得ることができるので、製造工程が簡素化できる。
硬化剤は活性水素を含むポリアミン系化合物であるが、脂肪族ポリアミン、アリール脂肪族ポリアミン、脂環族ポリアミン、芳香族ポリアミン、またはポリエーテルアミン化合物であることが望ましく具体的には、エチレンジアミン、トリメチレンテトラミン、テトラエチレンフェンタミンポリアミン、イソホロンジアミン、ポリプロピレンジアミン、トリエチレングリコールジアミン及びポリオキシプロピレントリアミン化合物から選択された1種以上であることが好ましい。
イソソルビドエポキシの当量は次の(数1)で計算できる。
[数1]
硬化剤の活性水素当量は次の(数2)で計算する。
[数2]
この明細書において、“活性水素”は硬化剤に含まれたアミン基(amine group)の水素の中で硬化反応に参加する水素を意味する。
イソソルビドエポキシの当量に対する硬化剤の活性水素当量の比が0.7〜0.95の範囲である場合にのみこれを含むコーティング用組成物が適切に硬化して基材に高接着力でコートされる。
硬化促進剤はイミダゾール系化合物または3級アミン系化合物である。また、これらを組み合わせて使うこともできる。
3級アミン系化合物は、トリブチルアミン、ベンジルジメチルアミン、トリメチルアミン及びベンジルジメチルアミンから選択された1種以上である。
コーティング用組成物は、イソソルビドエポキシ100重量部を基準に、硬化促進剤を0.1〜3.0重量部含む。硬化促進剤の含量がこの数値範囲を外れると硬化反応を正常に促進することができないからである。
コーティング用組成物は、イソソルビドエポキシ100重量部を基準にシランカップリング剤を10〜30重量部含む。シランカップリング剤配合の効果を得るためには、10重量部以上使うことが好ましい。また、シランカップリング剤を添加することでイソソルビドエポキシの吸収性などの物性が低下しないようにするためには、30重量部以下使うことが好ましい。
コーティング用組成物を塗布する方法は特定の方法に限定されないが、好ましくは湿式コーティング方式として、スプレーコーティング法、スピンコーティング法、フローコーティング法、ディップコーティング法、ロールコーティング法、またはスクリーン印刷法で塗布することが好ましい。
また、コーティング用組成物を硬化する方法も特定の方法に限定されず、硬化剤の含量、当量比などによって適宜調節することができる。好ましくは、コーティング用組成物を一定温度で一定時間加温して硬化することができる。
曇り防止コーティング膜は、厚さ1〜100μmに形成する。飽和水分吸収量及び耐久性を充分に高めるためには、その厚さが1μm以上であることが好ましい。また、ガラスなどの基材との接触力及び光の透過率を考慮すれば、その厚さが100μm以下であることが好ましい。
実施例
(1)第1組成物の準備
撹拌器及び温度計が取り付けられたガラス容器にイソソルビドエポキシ100g、シランカップリング剤として3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン23.77gを秤量して添加した。
この際、イソソルビドエポキシは当量が170g/eq(nが1.4である時)であるものを使用し、。
有機溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル(Propylene glycol monomethylether)100gを添加して
常温(約25℃)で1時間撹拌して第1組成物を準備した。
撹拌器及び温度計が取り付けられたガラス容器に硬化剤としてポリオキシプロピレントリアミン39.8g、硬化促進剤としてで2−メチルイミダゾール0.5g及びベンジルジメチルアミン2.0gを秤量して添加し、
有機溶媒にエタノール100gを添加して
常温(約25℃)で1時間撹拌して第2組成物を準備した。
第1組成物と第2組成物を常温で1時間撹拌してコーティング用組成物を得た。
(4)曇り防止コーティング膜の製造
ソーダ石灰ガラス基板(70mm×150mm×2mm)の表面を酸化セリウムで研磨した後、洗浄し、ソーダ石灰ガラス基板の表面にコーティング用組成物をスプレーコートして塗布して
110℃で1時間30分間加温しコーティング用組成物を硬化した。最終に約60μm厚さの曇り防止コーティング膜を製造した。
80℃の水蒸気で満たされた高温多湿な空間で実施例による曇り防止コーティング膜に水滴が凝縮するか実験した。
比較例としては、曇り防止コーティング膜を形成しなかったソーダ石灰ガラス基板を使用した。
その結果は図1及び図2の通りである。
図1は比較例の結果であり、図2は実施例の結果である。
一方、実施例の場合、5分経過後もヘイズの発生やガラスの光学特性への影響が観測されなかったので、水滴が表面に結ばず吸収されたことが分かる。実施例の飽和水分吸収量を測定した結果、950mg/cm3になることが分かった。
また、実施例による曇り防止コーティング膜に対して耐光性(太陽光線に対する耐性試験)を実行した後、実験例1と同様な条件で曇りを防止することができるのかを評価した。その結果は図4の通りである。
図3及び図4に示す通り、耐化学性及び耐光性実験を終了した後にもコーティング膜に曇りが生じないことを確認することができた
前記実施例による曇り防止コーティング膜に対する耐磨耗性実験を実行した。
4.9Nの荷重で往復動摩耗試験を行った後、実施例のヘイズ値は1%未満であった。また、500gの荷重でコーティング膜の表面上で回転するTABER摩耗試験150回を実施した後、実施例のヘイズ値は5%未満であった。
Claims (10)
- 前記硬化剤は、活性水素を含むポリアミン(polyamine)系化合物であること
を特徴とする請求項1に記載の曇り防止コーティング用組成物。 - 前記硬化剤は、エチレンジアミン、トリメチレンテトラミン、テトラエチレンフェンタミンポリアミン、イソホロンジアミン、ポリプロピレンジアミン、トリエチレングリコールジアミン及びポリオキシプロピレントリアミン化合物の中から選択された1種以上であることを特徴とする請求項2に記載の曇り防止コーティング用組成物。
- 前記イソソルビドエポキシの当量に対する前記硬化剤の活性水素当量の比が0.7〜0.95であることを特徴とする請求項2に記載の曇り防止コーティング用組成物。
- 前記硬化促進剤は、イミダゾール系化合物及び3級アミン系化合物から選択された1種以上であることを特徴とする請求項1に記載の曇り防止コーティング用組成物。
- 前記イミダゾール系化合物は、イミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール及び1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾールの中から選択された1種以上であり、
前記3級アミン系化合物は、トリブチルアミン、ベンジルジメチルアミン、トリメチルアミン及びベンジルジメチルアミンの中から選択された1種以上であることを特徴とする請求項5に記載の曇り防止コーティング用組成物。 - 前記シランカップリング剤は、エポキシシラン系化合物であることを特徴とする請求項1に記載の曇り防止コーティング用組成物。
- 前記エポキシシラン系化合物は、2−(3,4エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン及び3−グリシジルプロピルトリエトキシシランの中から選択れた1種以上であることを特徴とする請求項7に記載の曇り防止コーティング用組成物。
- 請求項1に記載の組成物から形成されたことを特徴とする曇り防止コーティング膜。
- 前記曇り防止コーティング膜は、厚さが1〜100μmであることを特徴とする請求項9に記載の曇り防止コーティング膜。
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