WO2024070969A1 - 抗菌抗ウイルス薄膜及び光学製品 - Google Patents

抗菌抗ウイルス薄膜及び光学製品 Download PDF

Info

Publication number
WO2024070969A1
WO2024070969A1 PCT/JP2023/034566 JP2023034566W WO2024070969A1 WO 2024070969 A1 WO2024070969 A1 WO 2024070969A1 JP 2023034566 W JP2023034566 W JP 2023034566W WO 2024070969 A1 WO2024070969 A1 WO 2024070969A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
water
antibacterial
mass
meth
thin film
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/034566
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
紘子 鈴木
宏寿 高橋
Original Assignee
東海光学株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 東海光学株式会社 filed Critical 東海光学株式会社
Publication of WO2024070969A1 publication Critical patent/WO2024070969A1/ja

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N25/00Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests
    • A01N25/34Shaped forms, e.g. sheets, not provided for in any other sub-group of this main group
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N61/00Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing substances of unknown or undetermined composition, e.g. substances characterised only by the mode of action
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01PBIOCIDAL, PEST REPELLANT, PEST ATTRACTANT OR PLANT GROWTH REGULATORY ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR PREPARATIONS
    • A01P1/00Disinfectants; Antimicrobial compounds or mixtures thereof
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01PBIOCIDAL, PEST REPELLANT, PEST ATTRACTANT OR PLANT GROWTH REGULATORY ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR PREPARATIONS
    • A01P3/00Fungicides

Definitions

  • the present invention relates to an antibacterial and antiviral thin film that exhibits antibacterial and antiviral properties, or at least both antibacterial and antiviral properties, and optical products such as non-prescription eyeglass lenses and eyeglass lenses including sunglass lenses.
  • a coating composition capable of forming an anti-fogging cured film, which has the property of suppressing fogging, on the surface of an article is known, as described in Japanese Patent No. 6340539 (Patent Document 1).
  • This coating composition contains a (meth)acrylic resin (A) having structural units (a-1) to (a-4) derived from four types of monomers, a polyol compound (B), and a polyfunctional isocyanate compound (C), each in a specified range of mass %.
  • This coating composition is constructed as follows. That is, the structural unit (a-1) of (A) has an amide group, and is easy to hold and absorb moisture. (C) contributes to the formation of a cured film by crosslinking with (A).
  • the structural unit (a-2) of (A) has a polycaprolactone structure, and its flexible chemical skeleton improves the flexibility and elasticity of the cured film, and improves the scratch resistance of the cured film.
  • the structural unit (a-4) of (A) has a polydimethylsiloxane chain, and improves the slipperiness of the cured film, and improves the scratch resistance of the cured film.
  • the structural unit (a-3) of (A) is a hydroxyalkyl (meth)acrylate, which is harder than (a-2) in the cured film, and which adjusts the flexibility provided mainly by (a-2) to provide a well-balanced elasticity.
  • the applicant of the present application conceived the idea that the cured film could have antibacterial and antiviral properties while proceeding with improvements to the above-mentioned coating composition and anti-fog cured film with the aim of improving the scratch resistance and slipperiness.
  • the main object of the present invention is to provide an antibacterial and antiviral thin film, which is a thin film having antibacterial and antiviral properties, and an optical product having antibacterial and antiviral properties.
  • the antibacterial and antiviral thin film has a porous layer having a plurality of holes.
  • the physical thickness of the porous layer may be 6 ⁇ m or more.
  • the antifogging performance duration per unit thickness obtained by dividing the antifogging performance duration obtained by a steam test of the porous layer by the physical thickness of the porous layer may be 4 seconds/ ⁇ m or more.
  • the steam test may be performed by continuously applying steam related to natural evaporation at 40° C. to the surface of the porous layer side, and measuring the time from the start of application to the start of fogging as the antifogging performance duration.
  • the present specification also discloses an optical product, which comprises the antibacterial and antiviral thin film and a substrate.
  • the main effect of the present invention is to provide an antibacterial and antiviral thin film, which is a thin film having antibacterial and antiviral properties, and an optical product having antibacterial and antiviral properties.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an anti-fogging plastic eyeglass lens according to an embodiment of the present invention.
  • Example 1-2 was used as the subject of an ink penetration test, and the photographs are black and white photographs of the test subjects taken from the front side when the ink was dried.
  • the ink penetration test was conducted using Example 1-2, and the black and white photographs were taken from the back side of the test subjects immediately after wiping off the ink.
  • the ink penetration test was conducted using Example 1-2, and the black and white photographs were taken from the back side of the test subjects immediately after wiping off each ink with acetone.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an anti-fogging plastic eyeglass lens according to an embodiment of the present invention.
  • Example 1-2 was used as the subject of an ink penetration test, and the photographs are black and white photographs of the test subjects taken from the front side when the ink was dried.
  • the ink penetration test was conducted using Example 1-2, and the black and white photographs were taken
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an antibacterial and antiviral thin film and Escherichia coli when the physical thickness of the water-absorbing layer, which is an antibacterial and antiviral thin film having a large number of pores, is sufficient.
  • 1 is a schematic diagram showing a thin film and E. coli when the physical thickness of a water-absorbing layer, which is a thin film having a large number of pores, is not sufficient.
  • a group (atomic group) when a group (atomic group) is represented in a chemical formula or the like without specifying whether it is substituted or unsubstituted, it includes both those that have no substituent and those that have a substituent.
  • an alkyl group includes not only an alkyl group that has no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group that has a substituent (substituted alkyl group).
  • (meth)acrylic includes both acrylic and methacrylic. The same applies to similar expressions such as (meth)acrylate.
  • a structural unit derived from the monomer (a-1) may be referred to as a structural unit (a-1).
  • a structural unit (a-1) may be referred to as a structural unit (a-1).
  • similar notations such as a structural unit derived from the monomer (a-2).
  • the explanations of various physical properties in the embodiments of the present invention include properties that have actually been confirmed as well as properties that are reasonably inferred from chemical structures, etc.
  • the applicant of the present application has improved the coating composition capable of forming an anti-fog cured film on the surface of an article in Japanese Patent No. 6340539 with the aim of improving scratch resistance and slipperiness, and has filed a patent application for an anti-fog plastic eyeglass lens in which an improved anti-fog cured film is formed on the plastic eyeglass lens.
  • the application is Japanese Patent Application No. 2021-164985, and was not disclosed at the time of filing this application.
  • the applicant of the present application found, while improving the coating composition and the cured film, that the improved cured film has at least one of antibacterial and antiviral properties, or antibacterial and antiviral properties.
  • the following first aspect relates to an antifogging thin film as such an antifogging cured film. Furthermore, the applicant of the present application has found that not only the specific antifogging cured film according to the above-mentioned improvement, but also any predetermined antifogging thin film can have antibacterial and antiviral properties. The second and subsequent embodiments described below relate to those predetermined antifogging thin films.
  • the antibacterial and antiviral thin film 1 according to the first embodiment has a water-absorbing layer 4 as a porous layer, and a water-repellent layer 6 .
  • the optical product 10 according to the first embodiment includes the antibacterial and antiviral thin film 1 and a substrate 12 .
  • the optical product 10 is, for example, a spectacle lens.
  • the water-repellent layer 6 may be omitted.
  • an antibacterial and antiviral thin film 1 is formed on a film-forming surface M (air side) that is disposed on one or more surfaces of a substrate 12 .
  • the base material 12 is made of, for example, plastic.
  • the substrate 12 is, for example, a spectacle lens substrate.
  • the material of the substrate 12 is preferably at least any one of an allyl-based resin including polydiethylene glycol bisallyl carbonate known as CR-39, a thiourethane-based resin, an episulfide-based resin, polymethyl methacrylate, a copolymer of polymethyl methacrylate, polycarbonate, cellulose acetate, polyethylene terephthalate, polyvinyl chloride, an acrylic resin, and a polyurethane resin.
  • an allyl-based resin including polydiethylene glycol bisallyl carbonate known as CR-39, a thiourethane-based resin, an episulfide-based resin, polymethyl methacrylate, a copolymer of polymethyl methacrylate, polycarbonate, cellulose acetate, polyethylene terephthalate, polyvinyl chloride, an acrylic resin, and a polyurethane resin.
  • the water-absorbing layer 4 of the antibacterial and antiviral thin film 1 is a water-absorbent resin layer.
  • the water absorbing layer 4 is formed on the film forming surface M of the substrate 12 .
  • the water-absorbing layer 4 is formed from a composition containing the following components: That is, the composition contains a (meth)acrylic resin (A), a polyfunctional isocyanate compound (B), and an epoxide (C).
  • the (meth)acrylic resin (A) has a structural unit derived from a monomer (a-1) represented by the following general formula (1), a structural unit derived from a monomer (a-2) represented by the following general formula (2), a structural unit derived from a hydroxyalkyl (meth)acrylate (a-3), and a structural unit derived from a monomer (a-4) represented by the following general formula (3).
  • R 1 is a hydrogen atom or a methyl group
  • R 2 and R 3 are a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 3 carbon atoms
  • R 2 and R 3 may be the same or different.
  • R4 is a hydrogen atom or a methyl group
  • n1 is an integer of 1 or more and 5 or less.
  • R5 is a hydrogen atom or a methyl group
  • R6 is a divalent organic group
  • n2 is an integer of 0 or 1 or more.
  • (Meth)acrylic resin (A) contains 20% by mass or more and 65% by mass or less of structural units derived from monomer (a-1), 10% by mass or more and 40% by mass or less of structural units derived from monomer (a-2), and 1% by mass or more and 10% by mass or less of structural units derived from monomer (a-4), relative to 100% by mass of all structural units constituting the resin.
  • the polyfunctional isocyanate compound (B) is a compound having two or more isocyanate groups in one molecule.
  • the isocyanate groups include isocyanate groups protected with a leaving group.
  • the number of functional groups in the polyfunctional isocyanate compound is preferably 2 to 6 per molecule, and more preferably 2 to 4 per molecule.
  • the epoxide (C) is an organic compound having a plurality of epoxy groups.
  • the epoxide (C) preferably has two epoxy groups, and more preferably has a straight chain of carbon atoms, with an epoxy group at each of both ends.
  • the epoxide (C) preferably has one or more hydroxyl groups in order to suppress liberation from other components.
  • the composition may further contain other components, such as additives used in preparing a composition (paint).
  • additives used in preparing a composition such as additives used in preparing a composition (paint).
  • a curing catalyst for example, at least one of a curing catalyst, an ultraviolet absorbing agent, a light stabilizer, a surfactant, a leveling agent, and an antifoaming agent may be used.
  • the water absorbing layer 4 is formed by applying such a composition to the film forming surface M and polymerizing it.
  • the configuration of the water-absorbing layer 4 may be considered to be specified by the manufacturing method of applying the composition, and even if this is the case, it is considered that such specification is permissible because there are so-called impossible or impractical circumstances.
  • polymers of this composition combining various monomers, and it is not practical to directly identify the water-absorbing layer 4 by its structure or characteristics by listing specific examples in order to distinguish it from other polymers.
  • Patent Document 1 discloses a patent for an invention of a cured film formed from a specific composition (see claim 7 of the patent).
  • the water-repellent layer 6 is disposed on the water-absorbent layer 4 (on the air side, the side opposite the substrate 12).
  • the physical thickness of the water-repellent layer 6 is preferably equal to or less than the physical thickness of the water-absorbing layer 4.
  • the physical thickness of the water-repellent layer 6 is preferably 0.5 nm or more and 20 nm or less, and more preferably 1 nm or more and 10 nm or less.
  • the main component of the water-repellent layer 6 is at least one of amino-modified silicone and mercapto-modified silicone. Here, the main component means that it accounts for the majority in terms of mass %.
  • the water-repellent layer 6 is preferably the uppermost layer of the water-absorbent layer 4 and is the layer disposed closest to the air.
  • one or more other layers may be disposed on the water-repellent layer 6.
  • one or more other layers may be disposed between the water-absorbing layer 4 and the water-repellent layer 6.
  • One or more other layers may be disposed between the substrate 12 and the water-absorbing layer 4.
  • the layer between the substrate 12 and the water-absorbing layer 4 may be a primer layer (undercoat layer). When a primer layer or the like is formed on the surface of the substrate 12, the surface of the primer layer or the like may be treated as the surface of the substrate 12.
  • the primer layer may be a connecting layer disposed to improve the adhesion between the water-absorbing layer 4 and the substrate 12.
  • the primer layer is, for example, a urethane-based resin, an acrylic-based resin, a methacrylic-based resin, an organic silicon-based resin, or the like.
  • the primer layer is formed, for example, by a dip method in which the substrate 12 is immersed in a primer liquid.
  • the primer layer may be formed by any of a spray method, a roll coating method, and a spin coating method.
  • the water-repellent layer 6 is formed from a water-repellent agent containing at least one of amino-modified silicone and mercapto-modified silicone as a main component.
  • the amount of the water repellent agent is set so that the water repellent layer 6 exhibits water repellency while preventing the adsorption or absorption of moisture into the water absorbing layer 4 from being impeded.
  • the water-repellent layer 6 is preferably formed by drying the substrate 12 with the water-absorbing layer 4 to which the water-repellent agent has been adhered, and more preferably, is formed by heating and drying the substrate 12 with the water-absorbing layer 4 to which the water-repellent agent has been adhered.
  • a cleaning treatment is performed on the substrate 12 with the water-absorbing layer 4 as a pretreatment.
  • the cleaning treatment is, for example, at least one of cleaning with an ultrasonic cleaner, cleaning with a plasma cleaner, and degreasing with an acid-alkali or the like.
  • ultrasonic treatment with an ultrasonic cleaner ultrasonic waves act on the substrate 12 with the water-absorbing layer 4.
  • plasma treatment with a plasma cleaner plasma acts on the substrate 12 with the water-absorbing layer 4.
  • a similar pretreatment may be performed before the formation of at least one of the water-absorbing layer 4 and other layers.
  • the configuration of the water-repellent layer 6 may be considered to be specified by the manufacturing method of forming it from the water-repellent agent, and even if this is the case, it is considered that such a specification is permissible because there are so-called impossible or impractical circumstances.
  • there are a wide variety of molecular structures of the water-repellent layer 6 derived from the water-repellent agent and it is not practical to directly identify the water-repellent layer 6 by its structure or characteristics by listing specific examples in order to distinguish it from other structures.
  • the (meth)acrylic resin (A), which is one of the components of the composition for the water-absorbing layer 4, will now be described in further detail.
  • the structural unit (a-1) has an amide group, is highly hydrophilic, and easily holds moisture. Therefore, moisture that adheres to the upper part of the water absorption layer 4 is absorbed into the water absorption layer 4. This prevents the antibacterial and antiviral thin film 1 from fogging. In other words, the structural unit (a-1) imparts antifogging properties to the antibacterial and antiviral thin film 1. It is also known that amide groups form a porous structure with a complex network mediated by hydrogen bonds as they are polymerized. In other words, the inclusion of the structural unit (a-1) imparts a porous structure that exhibits moisture adsorption or moisture absorption properties to the antibacterial and antiviral thin film 1.
  • the structural unit (a-2) has a so-called polycaprolactone structure.
  • the polycaprolactone structure contributes to improving the flexibility and elasticity of the water-absorbing layer 4 due to its flexible chemical skeleton.
  • the structural unit (a-4) has a polydimethylsiloxane chain.
  • the polydimethylsiloxane chain contributes to improving the slipperiness of the water absorption layer 4.
  • the structural units (a-2) and (a-4) of the water absorbent layer 4 exert an absorbing effect by their flexibility and elasticity against an external force applied to the water absorbent layer 4, while exerting an action of releasing the force by their slipperiness, thereby suppressing the adhesion of scratches. That is, the water absorbent layer 4 is endowed with tear resistance.
  • the structural unit (a-2) has a hydroxyl group at its terminal, and therefore undergoes a crosslinking reaction with the polyfunctional isocyanate compound (B), thereby contributing to the formation of the water absorbing layer 4.
  • the crosslinking reaction between the (meth)acrylic resin (A) and the polyfunctional isocyanate compound (B) occurs only in the structural unit (a-2)
  • the water absorption layer 4 becomes too soft and, while exhibiting sufficient flexibility, lacks elasticity. Therefore, by including the structural unit (a-3), which is harder than the structural unit (a-2), as a component of the (meth)acrylic resin (A), a water-absorbing layer 4 having a good balance between flexibility and elasticity can be obtained.
  • the structural unit (a-3) contains a hydroxyl group.
  • the structural unit (a-2) has a polycaprolactone structure, which increases the flexibility and elasticity of the water-absorbing layer 4 while also increasing the frictional resistance of the water-absorbing layer 4.
  • the structural unit (a-4) imparts slipperiness to the water absorbent layer 4 through the polydimethylsiloxane chain and reduces the frictional resistance of the water absorbent layer 4, but since the abundance ratio of the structural unit (a-4) is smaller than the abundance ratio of the structural unit (a-2), it is difficult to obtain sufficiently low frictional resistance even if sufficient tear resistance is obtained.
  • the equivalent ratio (NCO/OH) which is the ratio of isocyanate groups to hydroxyl groups, to a specific range less than 1 while the ratios of the structural units (a-2) and (a-3) having hydroxyl groups are balanced, the hardness of the water absorption layer 4 is improved to such an extent that the frictional resistance is sufficiently reduced.
  • the equivalent ratio (NCO/OH) is less than 1, the number of isocyanate groups is less than the number of hydroxyl groups.
  • the number of isocyanate groups is less than the number of hydroxyl groups, the number of isocyanate groups not involved in crosslinking is reduced.
  • the crosslink density of the water absorption layer 4 is increased, the hardness of the water absorption layer 4 is improved, and the frictional resistance is reduced.
  • the equivalent ratio (NCO/OH) is too small, the number of crosslinking points that are the basis for forming the water-absorbing layer 4 becomes too small, resulting in insufficient strength of the water-absorbing layer 4. Therefore, there is a lower limit to the equivalent ratio (NCO/OH).
  • the (meth)acrylic resin (A) is typically obtained by polymerization of the monomers (a-1), (a-2), (a-3) and (a-4). It is not necessary that all of the constituent units of the (meth)acrylic resin (A) are constituent units derived from (meth)acrylic monomers. That is, the (meth)acrylic resin (A) may contain a portion of constituent units derived from monomers that are not (meth)acrylic. However, in order to fully obtain the effect derived from the (meth)acrylic structure, it is preferable that 50% by mass or more of the constituent units of the (meth)acrylic resin (A) are constituent units derived from (meth)acrylic monomers.
  • the constituent units of the (meth)acrylic resin (A) are constituent units derived from (meth)acrylic monomers, and it is even more preferable that 100% by mass of the constituent units of the (meth)acrylic resin (A) are constituent units derived from (meth)acrylic monomers.
  • Monomer (a-1) is not particularly limited as long as it has the structure of the above general formula (1).
  • Examples of monomer (a-1) include (meth)acrylamide, N-methylacrylamide, N,N-dimethyl(meth)acrylamide, N-ethyl(meth)acrylamide, N,N-diethyl(meth)acrylamide, N-n-propyl(meth)acrylamide, and N-isopropyl(meth)acrylamide.
  • the monomer (a-1) may be at least one type, or may be a combination of two or more types.
  • the (meth)acrylic resin (A) may be obtained by carrying out a polymerization reaction using two or more types of the monomers listed above.
  • the monomer (a-1) contains N,N-dimethyl(meth)acrylamide or N,N-diethyl(meth)acrylamide.
  • the constituent units derived from the monomer (a-1) in the (meth)acrylic resin (A) are contained in an amount of 20% by mass or more and 65% by mass or less, more preferably 35% by mass or more and 60% by mass or less, and even more preferably 40% by mass or more and 55% by mass or less, based on the total constituent units of the resin.
  • the content of the structural units derived from the monomer (a-1) is less than 20% by mass, it is difficult to form a water-absorbing layer 4 that exhibits anti-fogging performance suitable for practical use.
  • the content of the structural units derived from the monomer (a-1) exceeds 65% by mass, the proportion of structural units derived from other monomers decreases relatively, and the balance of the composition as a whole becomes relatively poor.
  • Monomer (a-2) is not particularly limited as long as it has the structure of the above general formula (2).
  • An example of monomer (a-2) is the "Placcel F" series manufactured by Daicel Corporation.
  • the constituent units derived from the monomer (a-2) in the (meth)acrylic resin (A) are contained in an amount of 10 mass % or more and 40 mass % or less, more preferably 20 mass % or more and 38 mass % or less, and even more preferably 25 mass % or more and 35 mass % or less, based on the total constituent units of the resin.
  • the content of the structural units derived from the monomer (a-2) is less than 10% by mass, the flexibility of the water-absorbing layer 4 becomes insufficient.
  • the (meth)acrylic resin (A) may contain multiple kinds of repeating units derived from the monomer (a-2).
  • the (meth)acrylic resin (A) may be obtained by polymerization in a state in which two or more kinds of compounds belonging to the above-mentioned "PLACCEL F" series are contained.
  • the monomer (a-3) is a hydroxyalkyl (meth)acrylate.
  • the monomer (a-3) include hydroxyethyl (meth)acrylate, hydroxypropyl (meth)acrylate, and hydroxybutyl (meth)acrylate. Among these, hydroxyethyl (meth)acrylate is preferred.
  • the constituent units derived from the monomer (a-3) of (A) in the (meth)acrylic resin are contained in an amount of preferably 1 mass % or more and 30 mass % or less, more preferably 2 mass % or more and 20 mass % or less, and even more preferably 3 mass % or more and 15 mass % or less, based on the total constituent units of the (meth)acrylic resin (A).
  • the monomer (a-3), like the monomer (a-2), has a hydroxyl group and undergoes a crosslinking reaction with the polyfunctional isocyanate compound (B) to form the water absorption layer 4.
  • the water absorption layer 4 is not formed by causing a crosslinking reaction with only the monomer (a-2), but is formed by causing a crosslinking reaction with the polyfunctional isocyanate compound (B) together with the monomer (a-3) to form the water absorption layer 4, and the water absorption layer 4 has various physical properties.
  • the (meth)acrylic resin (A) contains structural units derived from the monomer (a-2) and the monomer (a-3), it has hydroxyl groups as a whole, i.e., it is a resin having a hydroxyl value. Therefore, the (meth)acrylic resin (A) can react with the polyfunctional isocyanate compound (B) to form a crosslinked structure.
  • the hydroxyl value of the (meth)acrylic resin (A) is preferably 40 mgKOH/g or more and 150 mgKOH/g or less, more preferably 70 mgKOH/g or more and 140 mgKOH/g or less, and even more preferably 90 mgKOH/g or more and 130 mgKOH/g or less.
  • the hydroxyl value refers to the number of mg of potassium hydroxide required to neutralize acetic acid bonded to hydroxyl groups when 1 g of a sample is acetylated.
  • the crosslinked structure is appropriately controlled by reacting with the polyfunctional isocyanate compound (B). Therefore, the water absorption layer 4 becomes hard while maintaining its flexibility and elasticity. Therefore, the water absorption layer 4 can have a higher degree of both scratch resistance and reduced frictional resistance.
  • Monomer (a-4) is not particularly limited as long as it has the structure of the above general formula (3).
  • Examples of monomer (a-4) include Silaplane "FM-0711", “FM-0721”, and “FM-0725” manufactured by JNC Corporation, “X-22-174DX” and “X-22-2426” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., and "AK-5" and "AK-32” manufactured by Toagosei Co., Ltd.
  • the (meth)acrylic resin (A) may contain a plurality of repeating units derived from the monomer (a-4).
  • the (meth)acrylic resin (A) may be obtained by carrying out a polymerization reaction using two or more of the monomers listed above.
  • the structural units derived from the monomer (a-4) in the (meth)acrylic resin (A) are contained in an amount of 1 mass % or more and 10 mass % or less, more preferably 2 mass % or more and 8 mass % or less, and even more preferably 3 mass % or more and 7 mass % or less, based on the total structural units of the resin.
  • the content of the structural units derived from the monomer (a-4) is less than 1 mass %, it is difficult to obtain a water absorbing layer 4 having sufficient scratch resistance.
  • the content of the structural units derived from the monomer (a-4) is more than 10 mass %, it is difficult to synthesize a homogeneous (meth)acrylic resin (A). This is because the monomer (a-1) has an amide group and is extremely hydrophilic with high affinity for water, whereas the monomer (a-4) is relatively hydrophobic, and therefore the two are difficult to mix with each other.
  • the (meth)acrylic resin (A) may or may not contain an arbitrary structural unit (a-5) other than the structural units (a-1), (a-2), (a-3), and (a-4).
  • the structural unit (a-5) include structural units derived from the monomers represented below.
  • R is a hydrogen atom or a methyl group
  • R' is an alkyl group, a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group, an aryl group, or an aralkyl group.
  • monomers are methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, n-butyl (meth)acrylate, isobutyl (meth)acrylate, tert-butyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, isodecyl (meth)acrylate, n-lauryl (meth)acrylate, n-stearyl (meth)acrylate, phenyl (meth)acrylate, and benzyl (meth)acrylate.
  • the (meth)acrylic resin (A) may contain a plurality of repeating units corresponding to the structural unit (a-5).
  • the (meth)acrylic resin (A) may be obtained by carrying out a polymerization reaction using two or more of the above monomers.
  • the content thereof is preferably from 1 mass % to 40 mass %, more preferably from 3 mass % to 30 mass %, and even more preferably from 5 mass % to 20 mass %, based on all structural units of the (meth)acrylic resin (A).
  • the weight average molecular weight (Mw) of the (meth)acrylic resin (A) is not particularly limited, but is preferably from 10,000 to 100,000, more preferably from 20,000 to 70,000, and even more preferably from 30,000 to 60,000. If the weight average molecular weight is 10,000 or more, anti-fogging performance is easily imparted, and if the weight average molecular weight is 100,000 or less, paintability is easily imparted.
  • the weight average molecular weight can be determined by gel permeation chromatography (GPC) using polystyrene as a standard substance.
  • the glass transition temperature of the (meth)acrylic resin (A) is not particularly limited, but is preferably 20°C or higher and 120°C or lower, more preferably 30°C or higher and 110°C or lower, and even more preferably 35°C or higher and 100°C or lower.
  • the glass transition temperature of the (meth)acrylic resin (A) can be determined by various methods. For example, the glass transition temperature can be determined based on the Fox formula. For monomers whose glass transition temperature is unknown, such as special monomers and polyfunctional monomers, the glass transition temperature can be determined using only monomers whose glass transition temperature is known.
  • the (meth)acrylic resin (A) is typically obtained by a polymerization reaction.
  • the polymerization reaction may be any of various methods such as radical polymerization, cationic polymerization, and anionic polymerization, among which radical polymerization is preferred.
  • the polymerization may be any of solution polymerization, suspension polymerization, and emulsion polymerization. Among these, solution polymerization is preferred from the viewpoint of precise control of the polymerization.
  • the polymerization initiator for radical polymerization may be a known one.
  • the polymerization initiator include azo-based initiators such as azobisisobutyronitrile, 2,2-azobis(2-methylbutyronitrile), 2,2-azobis(2-methylpropionitrile), and 2,2-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile), peroxide-based initiators such as benzoyl peroxide, t-butylperoxyoctanoate, diisobutyl peroxide, di(2-ethylhexyl)peroxypivalate, decanoyl peroxide, t-butylperoxy-2-ethylhexanoate, and t-butylperoxybenzoate, and redox-based initiators in which an oxidizing agent and a reducing agent are combined, such as hydrogen peroxide and an iron(II) salt, or a persulfate and sodium hydrogen sulfite.
  • the blending amount of the polymerization initiator is not particularly limited, but is preferably 0.001 parts by mass or more and 10 parts by mass or less, when the total mixed solution of the monomers to be polymerized is 100 parts by mass.
  • the polymerization reaction may be carried out in one stage or in two or more stages.
  • the temperature of the polymerization reaction is not particularly limited, but is typically 50°C or higher and 200°C or lower, and preferably 80°C or higher and 150°C or lower.
  • the polyfunctional isocyanate compound (B), which is one of the components of the composition relating to the water-absorbing layer 4, will be described in further detail.
  • the polyfunctional isocyanate compound (B) undergoes a crosslinking reaction with the hydroxyl groups of the structural units (a-2) and (a-3) contained in the (meth)acrylic resin (A).
  • the polyfunctional isocyanate compound (B) is a compound having two or more isocyanate groups, including an isocyanate group protected by a leaving group, in one molecule.
  • the number of functional groups in the polyfunctional isocyanate compound (B) is preferably 2 to 6 per molecule, more preferably 2 to 4 per molecule.
  • polyfunctional isocyanate compound (B) examples include aliphatic diisocyanates such as lysine isocyanate, hexamethylene diisocyanate, and trimethylhexane diisocyanate; cyclic aliphatic diisocyanates such as hydrogenated xylylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, methylcyclohexane-2,4-(or 2,6)-diisocyanate, 4,4'-methylenebis(cyclohexyl isocyanate), and 1,3-(isocyanatomethyl)cyclohexane; and tri- or higher functional isocyanates such as lysine triisocyanate.
  • aliphatic diisocyanates such as lysine isocyanate, hexamethylene diisocyanate, and trimethylhexane diisocyanate
  • cyclic aliphatic diisocyanates such as hydrogenated xylylene diisocyanate, isophor
  • biuret type, isocyanurate type, adduct type, and the like are known as polymers thereof. Any of these can be used as the composition, and among these, it is particularly preferable to use a biuret type polyfunctional isocyanate compound. This is because the structure of the biuret type is softer than that of the isocyanurate type, but harder than that of the adduct type, and has a more appropriate hardness.
  • the polyfunctional isocyanate compound (B) may be a so-called blocked isocyanate. That is, a part or all of the isocyanate groups of the polyfunctional isocyanate compound (B) may be in the form of a blocked isocyanate group blocked by a protecting group.
  • the blocked isocyanate group is formed by blocking the isocyanate group with an active hydrogen compound such as an alcohol-based, phenol-based, lactam-based, oxime-based, or active methylene-based compound.
  • an active hydrogen compound such as an alcohol-based, phenol-based, lactam-based, oxime-based, or active methylene-based compound.
  • a polyfunctional isocyanate compound (B) having a blocked isocyanate group is preferred.
  • polyfunctional isocyanate compound (B) examples include the "Duranate” series manufactured by Asahi Kasei Corporation, the “Sumidur” series manufactured by Sumika Bayer Urethane Co., Ltd., and the “Coronate” series manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.
  • the content of the polyfunctional isocyanate compound (B) in the composition is not particularly limited, but is preferably blended according to an equivalent ratio (NCO)/(OH), and more specifically, is preferably 5 parts by mass or more and 100 parts by mass or less, more preferably 7 parts by mass or more and 75 parts by mass or less, and even more preferably 10 parts by mass or more and 70 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the (meth)acrylic resin (A).
  • NCO equivalent ratio
  • OH equivalent ratio
  • the epoxide (C) is an organic compound having a plurality of epoxy groups.
  • the epoxide (C) is, for example, at least one of ethylene glycol diglycidyl ether, diethylene glycol diglycidyl ether, polyethylene glycol #200 diglycidyl ether, polyethylene glycol #400 diglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, tripropylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol #400 diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, glycerin diglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, hydrogenated bisphenol A diglycidyl ether, and bisphenol A PO2 mol adduct diglycidyl ether.
  • the epoxide (C) having a hydroxyl group is, for example, glycerin diglycidyl ether.
  • the epoxide (C) for example, the "Epolite” series manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd. Of these, the epoxide (C) having a hydroxyl group is "Epolite 80MF".
  • the content of the epoxide (C) in the composition is not particularly limited, but is preferably determined so that sufficient adhesion of the water-absorbing layer 4 is obtained without excessively impairing the water-absorbing property, etc., of the water-absorbing layer 4.
  • the content of the epoxide (C) in the composition is preferably 1 part by mass or more and 10 parts by mass or less, more preferably 3 parts by mass or more and 8 parts by mass or less, and even more preferably 5 parts by mass or more and 7 parts by mass or less, relative to 100 parts by mass of the (meth)acrylic resin (A) and the polyfunctional isocyanate compound (B) combined.
  • the content of the epoxide (C) falls within this numerical range, the adhesion of the water absorbing layer 4 becomes sufficient without excessively impairing other performances.
  • the composition is typically used in a state in which each component is dissolved or dispersed in a solvent.
  • the solvent is an organic solvent in one embodiment.
  • the organic solvent include aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene, alcohol solvents such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, n-butanol, and isobutanol, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone, ester solvents such as ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, and isobutyl acetate, and glycol ether solvents such as propylene glycol monomethyl acetate, propylene glycol monomethyl ether, and propylene glycol monomethyl ether acetate.
  • the amount of the solvent used is not particularly limited, but is preferably an amount such that the concentration of solids (non-volatile
  • the composition can form a cured film having further improved flexibility and elasticity and excellent physical properties.
  • the ratio of the amount of isocyanate groups to the amount of hydroxyl groups in the composition is appropriately adjusted, the physical properties of the water absorbing layer 4 finally obtained will be more excellent.
  • the molar amount (equivalent ratio (NCO)/(OH)) of the isocyanate groups including the blocked isocyanate groups contained in the polyfunctional isocyanate compound (B) relative to the hydroxyl groups contained in the (meth)acrylic resin (A) is preferably in the range of 0.15 or more and 0.55 or less.
  • the reason for this is that, first, when the equivalent ratio (NCO)/(OH) is less than 0.15, even if all the isocyanate groups (NCO) contained in the composition undergo a crosslinking reaction, the crosslink density is insufficient and it is difficult to reach the level required for the water absorption layer 4.
  • the equivalent ratio (NCO)/(OH) exceeds 0.55, the number of isocyanate groups relative to the hydroxyl groups becomes too high, making it difficult to obtain a required crosslink density for the entire water absorption layer 4.
  • the reason for this is that when the number of isocyanate groups relative to the hydroxyl groups is relatively high, for example, in one molecule of a polyfunctional isocyanate compound, it is easy for a situation to occur in which an isocyanate group involved in a reaction and an isocyanate group not involved in the reaction are generated within the molecule, and as a result, the crosslink density is relatively low, making it difficult for the water absorption layer 4 to have sufficient functions such as antifogging property and solvent resistance.
  • the equivalent ratio (NCO)/(OH) is more preferably 0.25 or more and 0.50 or less, and further preferably 0.35 or more and 0.45 or less.
  • the hydroxyl value of the (meth)acrylic resin (A) is preferably in the range of 80 mgKOH/g to 190 mgKOH/g, more preferably 100 mgKOH/g to 150 mgKOH/g, and even more preferably 110 mgKOH/g to 140 mgKOH/g.
  • the hydroxyl value in such a range, the flexibility and elasticity of the water-absorbing layer 4 are further improved, and a water-absorbing layer 4 having even more excellent physical properties is formed.
  • the composition may be of one-part type, that is, all components other than the solvent are substantially uniformly mixed, that is, dissolved or dispersed, in the solvent.
  • the polyfunctional isocyanate compound (B) is a blocked isocyanate, a one-component type is preferred.
  • the composition may also be of a two-liquid type. If the composition is of a two-liquid type, the storage stability of the composition can be further improved.
  • the composition may be composed of (1) a first liquid containing a (meth)acrylic resin (A) and not containing a polyfunctional isocyanate compound (B), and (2) a second liquid containing a polyfunctional isocyanate compound (B) and not containing a (meth)acrylic resin (A), and the first liquid and the second liquid are stored in separate containers, and the first liquid and the second liquid may be mixed immediately before use (coating).
  • Components other than the (meth)acrylic resin (A) and the polyfunctional isocyanate compound (B) may be contained in the first liquid, the second liquid, or prepared in other containers.
  • the polyfunctional isocyanate compound (B) is not a blocked isocyanate, that is, when the isocyanate group is present in the form of -NCO in the system, the composition is preferably of a two-liquid type.
  • the upper limit of the physical thickness of the water absorbing layer 4 is preferably 50 ⁇ m, and more preferably 30 ⁇ m. By setting the upper limit of the physical film thickness in this range, a good appearance can be obtained with reduced deterioration in optical performance compared to the case where the base material 12 is used alone, and costs can also be reduced.
  • the main component of the water-repellent layer 6 is, for example, reactive silicone.
  • the reactive silicone is a compound in which a reactive functional group has been introduced into polydimethylsiloxane (silicone) obtained by polycondensation of an organosilicon compound, and is preferably at least one of amino-modified silicone and mercapto-modified silicone.
  • the reactive silicone contains an amino group and a mercapto group, it has a good reactivity with the water absorption layer 4 having an ester bond.
  • silicone having a silanol group and fluoroalkylsilane have a relatively poor reactivity with the water absorption layer 4 and are inferior in terms of water repellency.
  • the functional group equivalent weight of the amino-modified silicone and the mercapto-modified silicone is preferably 5,000 or more and 100,000 or less, and more preferably 10,000 or more and 60,000 or less.
  • the amino-modified silicone is, for example, at least one of "KF-869” and "KF-8021" manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. These are side-chain type amino-modified silicones and diamine-modified types.
  • KF-8021 viscosity 15000 mm2 per second at 25°C, functional group equivalent 55000 g/mol
  • KF-869 viscosity 1500 mm2 per second, functional group equivalent 3800 g/mol
  • the water-repellent layer 6 can be formed by applying a solution prepared by mixing the above components in a non-reactive solvent to the surface of the water-absorbing layer 4 by a wet method such as dipping, spraying, roll coating, or spin coating.
  • a non-reactive solvent include aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane, heptane, and cyclohexane, and ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone. These solvents may be used alone or in combination.
  • the physical thickness of the water-repellent layer 6 is preferably 0.5 nm to 20 nm, and more preferably 10 nm or less in order to suppress the effect on the water absorption properties of the water-absorbing layer 4 .
  • the contact angle of the surface of the water-repellent layer 6 with water is preferably 100 degrees or more.
  • the size of the contact angle depends on the degree to which water-soluble components such as surfactants contained in the water-absorbing layer 4 remain, and the degree to which the modified silicone adheres to the surface of the water-absorbing layer 4.
  • the substrate 12 with the water-absorbing layer 4 may be treated with at least one of water and alcohol to remove the water-soluble components, or the reactivity may be increased by a surface activation treatment.
  • Such treatment is preferably a physical treatment, for example at least one of plasma treatment and ultraviolet treatment, and among these, plasma treatment is more preferable.
  • the antifogging performance duration (seconds/ ⁇ m) per unit thickness of the antibacterial and antiviral thin film 1 obtained by the steam test is preferably 4 or more.
  • the unit thickness is 1 ⁇ m.
  • the steam test is performed by continuously applying steam due to natural evaporation at 40°C to the surface of the water absorption layer 4 (film-forming surface M, water-repellent layer 6). The time from the start of the application of the steam until the surface starts to fog up is measured, and this time is treated as the anti-fogging performance duration.
  • the anti-fogging performance duration indirectly grasps the porous structure of the water absorption layer 4, which is difficult to directly confirm the shape of using a microscope or the like, that is, the size and distribution of the pores in the water absorption layer 4, and the anti-fogging performance duration per unit film thickness makes it possible to grasp whether the porous structure of the water absorption layer 4 is sufficiently suitable for exhibiting antibacterial and antiviral properties.
  • the lower limit of the physical thickness of the water absorbing layer 4 is preferably 6 ⁇ m or more, and more preferably 10 ⁇ m or more. The porous structure of the water-absorbing layer 4 is maintained even when the water-repellent layer 6 is added, and the water-absorbing layer 4 with the water-repellent layer 6 has a porous structure.
  • the antibacterial and antiviral thin film 1 has a porous structure. If the antifogging performance duration is long, the water absorption capacity of the water absorption layer 4 or the water absorption layer 4 to which the water repellent layer 6 is added is high. If the water absorption capacity is high, the density of the holes in the porous structure for water absorption is considered to be high. The increase in the density of the holes is due to at least one of an increase in the number of holes and an increase in the area of the holes.
  • the antifogging performance duration can be an index of antibacterial and antiviral properties.
  • the antifogging performance duration tends to increase monotonically in proportion to an increase in the physical film thickness of the water-absorbing layer 4 or an increase in the physical film thickness of the water-absorbing layer 4 to which the water-repellent layer 6 has been added. Therefore, from the viewpoint of more appropriately relating the antifogging performance duration to the density of holes in the porous structure, it is preferable to grasp the antifogging performance duration per unit physical film thickness of the antibacterial and antiviral thin film 1.
  • the second embodiment is similar to the first embodiment, except for the composition of the water-absorbing layer.
  • the same members and parts as those in the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted as appropriate.
  • composition of the water-absorbing layer in the second embodiment is a mixture of hydrophilic acrylic resin monomers and polyvinyl alcohol (PVA) monomers, for example "X-12-1372A" manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • the specific monomer names and amounts of the hydrophilic acrylic resin, the amount of polyvinyl alcohol, and the types and amounts of additives in such compositions are the know-how of the material manufacturer, and therefore the applicant would not be able to know them, and furthermore, it may be impossible for the applicant to thoroughly investigate them by introducing an analyzer, even with great effort.
  • This second form of the composition can be cured in the same manner as the first form to obtain a thin film in the second form, and when such a thin film is cured on the substrate 12, an optical product in the second form can be obtained.
  • the compositions of the second form given as examples above are commercially available as materials for forming hydrophilic functional films, and by adjusting at least one of the physical film thickness and the duration of antifogging performance of a thin film formed using the composition of the second form, an antibacterial and antiviral thin film 1 having a porous structure for exhibiting sufficient antibacterial and antiviral properties can be obtained.
  • the third embodiment is similar to the first embodiment, except for the composition of the water-absorbing layer.
  • the same members and parts as those in the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted as appropriate.
  • composition of the water-absorbing layer in the third embodiment contains a polyol compound (D) in addition to the (meth)acrylic resin (A), polyfunctional isocyanate compound (B), and epoxide (C) that are components of the composition in the first embodiment.
  • the composition in the third form is cured in the same manner as the composition in the first form to obtain a thin film in the third form, and when such a thin film is cured on the substrate 12, an optical product in the third form is obtained.
  • an antibacterial and antiviral thin film 1 having a porous structure for exhibiting sufficient antibacterial and antiviral properties can be obtained.
  • the polyol compound (D) in the composition of the third embodiment reacts with the (meth)acrylic resin and the polyfunctional isocyanate compound to form a cured film.
  • the number of hydroxyl groups contained in one molecule of the polyol compound is 2 or more, preferably 2 to 6, and more preferably 2 to 4.
  • the polyol compound preferably contains at least one polyol compound selected from the group consisting of polycaprolactone polyol, polycarbonate polyol, and polyether polyol. These chemical structures are moderately flexible and elastic. This can further increase the flexibility and elasticity of the cured film.
  • the polycaprolactone polyol can be any compound that has a caprolactone ring-opening structure and two or more hydroxyl groups in one molecule, and specific examples include polyols represented by any of the following general formulas (P-1) to (P-3).
  • R represents a divalent organic group.
  • the divalent organic group include linear alkylene groups such as at least one of -CH 2 - and -C 2 H 4 -, branched alkylene groups such as -CH 2 -C(CH 3 ) 2 -CH 2 -, and ether-containing groups such as -C 2 H 4 -O-C 2 H 4 -.
  • Each X is independently a linear or branched alkylene group having preferably 3 to 7 carbon atoms, more preferably 4 to 6 carbon atoms.
  • Each of m and n independently represents an integer of 1 or more.
  • Each of m and n is preferably an integer of 2 to 20. The sum of m and n is preferably 4 to 35.
  • R represents a trivalent organic group.
  • the trivalent organic group include a structure in which three hydrogen atoms have been removed from a linear or branched alkane.
  • Each X is independently a linear or branched alkylene group having preferably 3 to 7 carbon atoms, more preferably 4 to 6 carbon atoms.
  • Each of l, m, and n independently represents an integer of 1 or more.
  • Each of l, m, and n is preferably an integer of 2 to 20. The sum of l, m, and n is preferably 3 to 40.
  • R represents a tetravalent organic group.
  • the tetravalent organic group include a structure in which four hydrogen atoms have been removed from a linear or branched alkane.
  • Each X is independently a linear or branched alkylene group having preferably 3 to 7 carbon atoms, more preferably 4 to 6 carbon atoms.
  • k, l, m and n each independently represent an integer of 1 or more.
  • Each of k, l, m and n is preferably an integer of 2 to 20.
  • the sum of k, l, m and n is preferably 4 to 50.
  • polycaprolactone polyols include, for example, Daicel Corporation's Plaxel 200 series, Plaxel 300 series, and Plaxel 400 series.
  • the polycarbonate polyol can be used without any particular limitation so long as it is a compound having a carbonate group represented by --O--(C.dbd.O)--O-- and two or more hydroxyl groups in one molecule.
  • Polycarbonate polyols can be obtained by reacting one or more polyol raw materials (polyhydric alcohols) with at least one of a carbonate ester and phosgene.
  • the polyol raw material is not particularly limited, and examples thereof include aliphatic polyols, polyols having an alicyclic structure, aromatic polyols, etc. In the present embodiment, from the viewpoint of flexibility of the cured film, aliphatic polyols not having an alicyclic structure are preferred.
  • carbonate esters examples include aliphatic carbonate esters such as dimethyl carbonate and diethyl carbonate, aromatic carbonate esters such as diphenyl carbonate, and cyclic carbonate esters such as ethylene carbonate.
  • aliphatic carbonate esters are preferred from the viewpoint of availability and ease of production, and dimethyl carbonate is particularly preferred.
  • polycarbonate polyols for example, the Plaxel series manufactured by Daicel Corporation and the Duranol (trade name) series manufactured by Asahi Kasei Corporation can be used.
  • the polyether polyol can be used without any particular limitation so long as it is a compound having an ether bond (-O-) and two or more hydroxyl groups in one molecule.
  • Specific examples of the compounds include ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 3,3-dimethylolheptane, diethylene glycol, dipropylene glycol, neopentyl glycol, cyclohexane-1,4-diol, cyclohexane-1,4-dimethanol, diol dimer acid, bisphenol A, bis( ⁇ -
  • polyamines such as ethylene diamine, propylene diamine, toluene diamine, metaphenylene diamine, diphenylmethane diamine, xylylene diamine, or the like, which are used as an initiator and have two or more, preferably 2 to 3, active hydrogen groups, such as polyether polyols obtained by addition polymerization of alkylene oxides such as ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, or the like; or polyether polyols obtained by ring-opening polymerization of cyclic ether monomers such as alkyl glycidyl ethers such as methyl glycidyl ether, aryl glycidyl ethers such as phenyl glycidyl ether, and tetrahydrofuran, or the like.
  • active hydrogen groups such as polyether polyols obtained by addition polymerization of alkylene oxides such as ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, or the like; or
  • the polyol compound (D) may be a compound corresponding to two or more of polycaprolactone polyol, polycarbonate polyol, and polyether polyol.
  • the polyol compound (D) may be a polyether polyester polyol having an ether bond and an ester bond.
  • the polyol compound may contain a plurality of types of polycaprolactone polyol, polycarbonate polyol, and polyether polyol.
  • the hydroxyl value of the polyol compound is preferably 50 to 500 mgKOH/g, more preferably 100 to 350 mgKOH/g, and particularly preferably 150 to 250 mgKOH/g.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the polyol compound (D) is preferably 450 to 2500, more preferably 500 to 1500, and particularly preferably 500 to 700.
  • the content of polyol compound (D) in the composition is usually 5 to 200 parts by mass, preferably 15 to 180 parts by mass, and more preferably 20 to 150 parts by mass, per 100 parts by mass of the (meth)acrylic resin. By setting the content within this range, it is possible to obtain sufficient performance derived from polyol compound (D) while also achieving a good balance with other components.
  • the polyol compound (D) preferably contains a polycaprolactone polyol among the above-mentioned polycaprolactone polyols, polycarbonate polyols, and polyether polyols, and among the polycaprolactone polyols, it is particularly preferable to contain a polycaprolactone diol, which is a compound having a caprolactone structure and two hydroxyl groups.
  • the (meth)acrylic resin contained in the composition of the present embodiment has the structure of the above-mentioned general formula (2), i.e., a caprolactone structure, and therefore the polyol compound (D) tends to have good compatibility with the resin, and the anti-fogging performance tends to be improved without excessively increasing the crosslink density.
  • the polyol compound (D) reacts with the (meth)acrylic resin (A) and the polyfunctional isocyanate compound (B) to form a third type of water-absorbing layer.
  • the polyol compound (D) reacts by penetrating between the (meth)acrylic resin (A) and the polyfunctional isocyanate compound (B), acting as a bridge and widening the gaps for water absorption while maintaining sufficient crosslink density as a water-absorbing layer.
  • the composition does not contain the epoxide (C).
  • the composition contains the (meth)acrylic resin (A), the polyfunctional isocyanate compound (B), and the polyol compound (D).
  • the respective contents and the like of the first to third embodiments described above may be used.
  • an antibacterial and antiviral thin film 1 having a porous structure that exhibits sufficient antibacterial and antiviral properties can be obtained by adjusting at least one of the physical film thickness and the duration of antifogging performance for a thin film formed from a composition that imparts antifogging properties, i.e., that allows the thin film to adsorb or absorb moisture without causing fogging.
  • Example 1 belongs to the first aspect.
  • Example 1 includes Example 1-1 and Example 1-2.
  • Example 1-1 and Example 1-2 are similar to each other except for the physical film thicknesses and the characteristics based on the physical film thicknesses.
  • Example 1 was formed as follows.
  • the substrate 12 was made of thiourethane ("MR-8" manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) having a refractive index of 1.60, and was a spectacle lens substrate having a diopter of S-2.00.
  • the composition of the first form was applied by dipping to the convex surface (film-forming surface M) of the substrate 12 by further heating at 130°C for 2 hours to harden the applied composition, thereby forming a water-absorbing layer 4 on the film-forming surface M.
  • the solvent was propylene glycol monomethyl ether (PGM).
  • PGM propylene glycol monomethyl ether
  • a water-repellent layer 6 made of amino-modified silicone ("KF-8021" manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was formed on the water-absorbing layer 4 by dipping using a non-reactive solvent as the solvent.
  • the (meth)acrylic resin (A) of the first type of composition has a structural unit (a-1) that is 50 mass% dimethylacrylamide (DMAA), a structural unit (a-2) that is 35 mass% polycaprolactone-modified hydroxyethyl acrylate (“PLACCEL FA2D” manufactured by Daicel Corporation), a structural unit (a-3) that is 10 mass% 2-hydroxylethyl methacrylate (HEMA), and a structural unit (a-4) that is 5 mass% one-end methacrylate-modified polydimethylsiloxane (“Silaplane FM-0721" manufactured by JNC Corporation).
  • DMAA dimethylacrylamide
  • PLACCEL FA2D polycaprolactone-modified hydroxyethyl acrylate
  • HEMA 2-hydroxylethyl methacrylate
  • a-4 that is 5 mass% one-end methacrylate-modified polydimethylsiloxane
  • the polyfunctional isocyanate compound (B) in the composition of the first embodiment is a biuret type of hexamethylene diisocyanate ("24A-100" manufactured by Asahi Kasei Corporation) and is 18 parts by mass per 100 parts by mass of the (meth)acrylic resin (A).
  • the epoxide (C) of the composition of the first type is glycerin diglycidyl ether ("Epolight 80M” manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), and is 6 parts by mass (approximately 6% by mass of the solid content of the composition) per 100 parts by mass of the (meth)acrylic resin (A) and the polyfunctional isocyanate compound (B).
  • residual OH Vol. The amount of residual hydroxyl groups in the composition of Example 1 (hereinafter, “residual OH Vol.”) is 20% or more and less than 30% (20-30%), and the amount of hydroxyl groups in the resin (hereinafter, “resin OH Vol.”) is medium (medium). Since the applicant is not a material manufacturer, the residual OH Vol. requires a lot of time and cost for analysis, and only information on a wide range of states can be obtained. Meanwhile, since the resin OH Vol. requires a lot of time and cost for analysis of the elements of the resin, the relative magnitude can be grasped.
  • Example 1-1 In the physical film thickness of Example 1-1, the target film thickness, which is the physical film thickness intended at the time of film formation, was 10 ⁇ m, and the actual film thickness, which is the physical film thickness actually measured, was 10.65 ⁇ m. In the physical film thickness of Example 1-2, the target film thickness was 13 ⁇ m, and the actually measured film thickness was 13.33 ⁇ m. The physical thickness of the water-repellent layer 6 in Example 1 was set to 7 nm.
  • Example 2 belongs to the first aspect.
  • Example 2 includes Example 2-1 and Example 2-2.
  • Example 2-1 and Example 2-2 are similar to each other except for the physical film thicknesses and the characteristics based on the physical film thicknesses.
  • Example 2 was formed similarly to Example 1 with the following exceptions. That is, in Example 2, the polyfunctional isocyanate compound (B) in the composition of the first form was 10.8 parts by mass per 100 parts by mass of the (meth)acrylic resin (A), which was reduced by 40% compared to 18 parts by mass in Example 1.
  • Example 2 has a water-repellent layer 6 on a water-absorbing layer 4, similar to Example 1.
  • the target film thickness was 6 ⁇ m
  • the actually measured film thickness was 6.85 ⁇ m.
  • the target film thickness of Example 2-2 the target film thickness was 10 ⁇ m, and the actually measured film thickness was 9.61 ⁇ m.
  • Example 3 belongs to the second aspect.
  • Example 3 includes Example 3-1 and Example 3-2.
  • Example 3-1 and Example 3-2 are similar to each other except for the physical film thicknesses and the characteristics based on the physical film thicknesses.
  • Example 3 was formed as follows. That is, a titanium-based catalyst was added to the second type composition, "X-12-1372A" manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., in an amount of 1% by mass on the film-forming surface M of the substrate 12, which was the same as in Example 1, and the composition was applied by the dipping method in the same manner as in Example 1 and then cured to form a water-absorbing layer 4. In addition, a water-repellent layer, the same as in Example 1, was formed on the water-absorbing layer 4.
  • Example 3-1 In the physical film thickness of Example 3-1, the target film thickness was 6 ⁇ m, and the actually measured film thickness was 7.61 ⁇ m. In the physical film thickness of Example 3-2, the target film thickness was 10 ⁇ m, and the actually measured film thickness was 14.96 ⁇ m.
  • the fourth embodiment belongs to the third embodiment.
  • Example 4 was formed as follows. That is, the composition of the third embodiment was applied by dipping to the same substrate 12 as in Example 1, and the applied composition was cured by heating at 130° C. for 2 hours, thereby forming a water-absorbing layer 4 on the film-forming surface M. The solvent was PGM. Moreover, the same water-repellent layer 6 as in Example 1 was formed on the water-absorbing layer 4.
  • the (meth)acrylic resin (A) of the composition of the third embodiment is as follows. That is, the structural unit (a-1) is DMAA, which accounts for 50% by mass in the (meth)acrylic resin (A).
  • the structural unit (a-2) is polycaprolactone-modified hydroxyethyl acrylate ("Placcel FA2D” manufactured by Daicel Corporation), which accounts for 35% by mass in the (meth)acrylic resin (A). Furthermore, the structural unit (a-3) is HEMA, which accounts for 10% by mass in the (meth)acrylic resin (A). Furthermore, the structural unit (a-4) is one-terminal methacrylate-modified polydimethylsiloxane ("Silaplane FM-0721" manufactured by JNC Corporation), which accounts for 5% by mass in the (meth)acrylic resin (A).
  • the polyfunctional isocyanate compound (B) in the composition of the third embodiment is a biuret type of hexamethylene diisocyanate ("24A-100" manufactured by Asahi Kasei Corporation) and accounts for 18 parts by mass per 100 parts by mass of the (meth)acrylic resin (A).
  • the epoxide (C) of the composition of the third form is glycerin diglycidyl ether ("Epolight 80M” manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) and accounts for 6 parts by mass per 100 parts by mass of the (meth)acrylic resin (A) and the polyfunctional isocyanate compound (B).
  • the polyol compound (D) of the composition of the third embodiment is polycaprolactone diol ("Placcel 205U” manufactured by Daicel Corporation, molecular weight 530, hydroxyl value 207 to 217 mgKOH/g), and accounts for 30 parts by mass per 100 parts by mass of the (meth)acrylic resin (A).
  • the target film thickness was 10 ⁇ m
  • the actually measured film thickness was 10.50 ⁇ m.
  • Comparative Example 1 includes Comparative Example 1-1 and Comparative Example 1-2. Comparative Example 1-1 and Comparative Example 1-2 are similar to each other except for the physical film thicknesses and the characteristics based on the physical film thicknesses. Except for the physical film thickness, the comparative example 1 was formed in the same manner as in the example 1. As in the example 1, the comparative example 1 has a water repellent layer 6 on a water absorbing layer. In the physical film thickness of Comparative Example 1-1, the target film thickness was 3 ⁇ m, and the actually measured film thickness was 3.29 ⁇ m. In the physical film thickness of Comparative Example 1-2, the target film thickness was 6 ⁇ m, and the actually measured film thickness was 5.88 ⁇ m.
  • Comparative Example 2 includes Comparative Example 2-1 and Comparative Example 2-2. Comparative Example 2-1 and Comparative Example 2-2 are similar to each other except for the physical film thicknesses and the characteristics based on the physical film thicknesses. Comparative Example 2 was formed as follows. That is, a polyurethane resin forming composition based on a polyurethane monomer ("Visgard Premium Plus" manufactured by FSI Coating Technologies) was applied by dipping to the film forming surface M of the same substrate 12 as in Example 1, and then heat cured at 130° C. for 2 hours to form a water absorption layer. In addition, a water repellent layer 6 similar to that in Example 1 was formed on the water absorption layer.
  • a polyurethane resin forming composition based on a polyurethane monomer ("Visgard Premium Plus" manufactured by FSI Coating Technologies) was applied by dipping to the film forming surface M of the same substrate 12 as in Example 1, and then heat cured at 130° C. for 2 hours to form a water absorption layer.
  • the target film thickness of Comparative Example 2-1 was 6 ⁇ m, and the actually measured film thickness was 7.24 ⁇ m.
  • the target film thickness was 10 ⁇ m, and the actually measured film thickness was 9.42 ⁇ m.
  • the breath whitening test is a test in which breath is applied to the surface of the test subject on the film-formed surface M for 2 seconds to check whether the lens becomes cloudy and white.
  • the results of the breath whitening test were marked as "x” if the lens became cloudy and marked as "o” if the lens did not become cloudy.
  • a steam test was carried out, the antifogging performance duration was measured, and the antifogging performance duration per unit film thickness was calculated.
  • the steam test was carried out as follows. That is, first, a bottle with a lid and water was placed in a thermostatic chamber in which the temperature inside the chamber was maintained at 40°C, and the bottle was heated to 40°C by waiting for a predetermined time to elapse. The opening of the bottle was 30 mm, the capacity of the bottle was 120 ml, and the amount of water was 100 ml.
  • the bottle was taken out of the thermostatic chamber, the lid of the opening was removed, and the test object was set in a state in which the convex surface (the surface on the film-forming surface M side) of the test object was facing downward and in contact with the opening.
  • the time from the time the test object was set to the time when it started to fog up, that is, the anti-fogging performance duration (seconds), was measured.
  • the anti-fogging performance duration reached 180 seconds (3 minutes), the anti-fogging performance duration was deemed sufficient, and the steam test was terminated ( ⁇ 180).
  • the anti-fogging performance duration (seconds) of each test object was divided by the actual film thickness ( ⁇ m) of the water-absorbing layer 4 in the test object to calculate the anti-fogging performance duration per unit film thickness (seconds/ ⁇ m).
  • the lid of the bottle may be omitted. At least one of the size and shape of the opening of the bottle may be other than those described above, so long as the test object is placed on it. Furthermore, other steam generating structures may be used, so long as the steam from natural evaporation at 40°C is continuously applied to the test object, i.e., the steam is continuously applied to the test object.
  • the line below the breath whitening test shows the duration of anti-fogging performance, and the line below that shows the duration of anti-fogging performance per unit film thickness.
  • the duration of the antifogging performance is less than 40 seconds, and the duration of the antifogging performance per unit film thickness is less than 4 seconds/ ⁇ m.
  • the anti-fogging performance duration of Comparative Example 1-1 was 13.06 seconds, and the anti-fogging performance duration per unit film thickness was 3.97 seconds/ ⁇ m
  • the anti-fogging performance duration of Comparative Example 1-2 was 23.45 seconds
  • the anti-fogging performance duration per unit film thickness was 3.98 seconds/ ⁇ m
  • the anti-fogging performance duration of Comparative Example 2-1 was 24.65 seconds
  • the anti-fogging performance duration per unit film thickness was 3.40 seconds/ ⁇ m
  • the anti-fogging performance duration of Comparative Example 2-2 was 36.91 seconds
  • the anti-fogging performance duration per unit film thickness was 3.92 seconds/ ⁇ m.
  • the antifogging performance duration is 40 seconds or more, and the antifogging performance duration per unit film thickness is 4 or more.
  • the antifogging performance duration of Example 1-1 is 50.54 seconds, and the antifogging performance duration per unit thickness is 4.74 seconds/ ⁇ m
  • the antifogging performance duration of Example 1-2 is 62.91 seconds
  • the antifogging performance duration per unit thickness is 4.72 seconds/ ⁇ m
  • the antifogging performance duration of Example 2-1 is 42.53 seconds
  • the antifogging performance duration per unit thickness is 6.21 seconds/ ⁇ m
  • the antifogging performance duration of Example 2-2 is 75.22 seconds
  • the antifogging performance duration per unit thickness is 7.83 seconds/ ⁇ m.
  • the antifogging performance duration of Example 3-1 is 105.75 seconds, and the antifogging performance duration per unit thickness is 13.90 seconds/ ⁇ m, the antifogging performance duration of Example 3-2 is ⁇ 180 seconds, and the antifogging performance duration per unit thickness is ⁇ 12 seconds/ ⁇ m, and the antifogging performance duration of Example 4 is 48.57 seconds, and the antifogging performance duration per unit thickness is 4.63 seconds/ ⁇ m.
  • the duration of anti-fogging performance is longer and the duration of anti-fogging performance per unit film thickness is longer than in Comparative Examples 1 and 2.
  • Examples 1 to 4 are superior in anti-fogging performance and anti-fogging performance per unit film thickness than in Comparative Examples 1 and 2.
  • the surface condition of the antibacterial and antiviral thin film 1 (film-forming surface M side) including the water-absorbing layer 4 and water-repellent layer 6 in Example 1-2 was examined by measuring the pore distribution and ink penetration tests, assuming that the surface condition is capable of adsorbing or absorbing moisture due to the distribution of numerous pores, thereby suppressing clouding due to moisture.
  • many spectacle lenses have an inorganic anti-reflection multilayer film having a SiO 2 film as the layer closest to the air on the surface of the spectacle lens substrate via a hard coat film.
  • the inorganic anti-reflection multilayer film is formed by a vacuum deposition method. Therefore, the fact that there is no significant difference from the above-mentioned various values in the SiO 2 film leads to the fact that there is no significant difference from the above-mentioned various values in a general spectacle lens.
  • the antibacterial and antiviral thin film 1 of Example 1-2 has an antifogging property and a structure that adsorbs or absorbs moisture, this result suggests the following various points.
  • the size of the pores in the antibacterial and antiviral thin film 1 is so small that it is difficult to confirm the difference from the SiO2 film by mercury intrusion porosimetry. Because such a difference does not appear by mercury intrusion porosimetry, the pore diameter, which is the diameter when the pores are regarded as cylindrical, i.e., the width of the pores, is expected to be at least 100 nm or less.
  • the antibacterial and antiviral thin film 1 and the substrate 12 are both made of plastic, they may expand during mercury injection, generating pores caused by external pressure, that is, pseudo-pores.
  • the dye ink was a black water-based dye ink contained in an aqueous dye ink cartridge "XFR-AD” for brush pens manufactured by Pentel Co., Ltd.
  • the pigment ink was a black water-based pigment ink contained in an aqueous pigment ink cartridge "XFRP-A” for brush pens manufactured by Pentel Co., Ltd. That is, first, each ink was put into a beaker without dilution, the tip of a cotton swab was soaked in each ink, and a line was drawn on the surface of the test object with the cotton swab.
  • each ink was dried by leaving it for one minute indoors, and then the line of each ink was wiped dry with a nonwoven fabric (Ozu Sangyo Co., Ltd.'s "Pure Leaf”). Next, the remaining line of each ink was wiped with the same type of nonwoven fabric soaked in an organic solvent (acetone).
  • Figure 2 is a grayscale photograph of the test object taken from the front side when each ink was dried.
  • Figure 3 is a grayscale photograph of the test object taken from the back side immediately after wiping each ink dry.
  • Figure 4 is a grayscale photograph of the test object taken from the back side immediately after wiping each ink with acetone.
  • the upper lines are dye inks and the lower lines are pigment inks.
  • the pigment ink of the test subject was removed by dry wiping, and the dye ink of the test subject remained after the dry wiping.
  • the remaining dye ink of the test subject remained even after wiping with acetone. That is, the pigment ink did not soak into the surface of the test subject, but the dye ink did soak into the surface.
  • the particle size distribution of each ink was measured by a dynamic light scattering particle size distribution measuring device (Dynamic Light Scattering; DLS).
  • the particle size distribution of the dye ink was approximately normal in a graph with the horizontal axis representing particle size (nm) and the vertical axis representing the proportion (percentage) of the number of particles, and was within the range of 2 nm to 15 nm, with the maximum value at 5.1 nm (approximately 25%).
  • the particle size distribution of the pigment ink was approximately normal in the same graph as for the pigment ink, and was within the range of 40 nm to 300 nm with a maximum value (approximately 23%) at 85.3 nm.
  • the pore size in the antibacterial and antiviral thin film 1 of Example 1-2 is about 30 nm ⁇ 10 nm in pore diameter.
  • the pore width in the antibacterial and antiviral thin film 1 of Example 1-2 is 20 nm or more and 40 nm or less.
  • the antibacterial performance was tested against Staphylococcus aureus and Escherichia coli in accordance with ISO 22196:2007.
  • the antibacterial activity value R is defined by the following formula (1).
  • R log(B/C) (1)
  • B is the average number of viable bacteria (units) in the test subject (reference) after 24 hours
  • C is the average number of viable bacteria (units) in the antibacterial film after 24 hours
  • log is the common logarithm.
  • the antibacterial activity value R is ⁇ 2.0, it is judged that the antibacterial performance is insufficient, and the antibacterial performance is rated as " ⁇ ". Furthermore, when the antibacterial properties of both Staphylococcus aureus and Escherichia coli are " ⁇ ", the overall antibacterial performance is rated as " ⁇ ", when either one of the antibacterial properties of Staphylococcus aureus and Escherichia coli is " ⁇ " and the other is " ⁇ ", the overall antibacterial performance is rated as " ⁇ ", and when the antibacterial properties of both Staphylococcus aureus and Escherichia coli are " ⁇ ", the overall antibacterial performance is rated as " ⁇ ".
  • the antiviral performance was tested against influenza A virus in accordance with ISO 21702:2019.
  • the antiviral activity value R' is defined by the following formula (1').
  • R' log(B'/C') (1')
  • B' is the average number (pieces) of live viruses in the test subject (reference) after 24 hours
  • C' is the average number (pieces) of live viruses in the antiviral membrane after 24 hours
  • log is common logarithm.
  • Examples 1 to 4 have a large number of pores with a size of about 30 nm ⁇ 10 nm, which enables adsorption or absorption of moisture, and thus have antifogging properties as well as antibacterial and antiviral properties. Note that Examples 1 to 4 do not contain any inorganic antibacterial agent (e.g., silver ion-supported zeolite) or organic antibacterial component (e.g., quaternary ammonium salt). On the other hand, it is generally known that objects having a fine uneven structure like an insect's wing have a certain degree of antibacterial and antiviral properties.
  • inorganic antibacterial agent e.g., silver ion-supported zeolite
  • organic antibacterial component e.g., quaternary ammonium salt
  • the mechanism by which the antibacterial and antiviral properties are exerted has not been fully elucidated, but there is a theory that it is related to the distance between adjacent convex parts (the width of the concave part) and the height of the convex parts (the depth of the concave part) in the fine uneven structure. There is also a theory that the antibacterial properties are sufficient when the height of the convex parts is greater than a certain threshold value.
  • Fig. 5 is a schematic diagram showing the antibacterial and antiviral thin film 1 and E. coli E when the physical thickness of the antibacterial and antiviral thin film 1 (water absorption layer 4) having a large number of pores P is sufficient as in Examples 1 to 4.
  • Fig. 6 is a schematic diagram showing the thin film and E. coli E when the physical thickness of the thin film TF (water absorption layer) having a large number of pores P is not sufficient as in Comparative Examples 1 and 2.
  • E. coli has an E. coli body EB and one or more flagella EW extending from it. The size of the E.
  • the thickness of the flagella EW is about 20-30 nm in diameter, and the length of the flagella EW is about 10 ⁇ m.
  • E. coli moves by the rotation of the flagella EW. 5, in Examples 1 to 4, the physical thickness of the antibacterial and antiviral thin film 1 is sufficient, and the depth of the pores P is sufficient, allowing the entire flagellum EW of E. coli E to enter the pores P. It is believed that E. coli E with the entire flagellum EW entering the pores P will no longer be able to move using the flagellum EW.
  • viruses are about 10 to 1000 nm in size and do not move on their own like E. coli E.
  • the width of the pores P was about 30 nm ⁇ 10 nm, which is similar to the size of a virus, and it is believed that the virus is captured by the pores P.
  • Staphylococcus aureus does not have flagella and has multiple globules in its body resembling a bunch of grapes, with the size of each globule being similar to that of a virus, and it is thought that Staphylococcus aureus is captured in the pores P.
  • the antifogging performance duration and the antifogging performance duration per unit film thickness are small, it can be said that the antifogging performance is low and the pores P are not evenly distributed. In that case, even if the physical film thickness of the thin film is sufficient, the pores P for capturing E. coli E and the like are insufficient, and it is considered that the antibacterial and antiviral properties are reduced. In contrast, when the antifogging performance duration and the antifogging performance duration per unit film thickness are greater than a certain level (a predetermined threshold value), it can be said that the antifogging properties are high and the pores P are more evenly distributed. Therefore, when the physical film thickness of the antibacterial and antiviral thin film 1 is sufficient, it is considered that there are sufficient pores P that capture E. coli E and the like, and sufficient antibacterial and antiviral properties can be obtained.
  • a certain level a predetermined threshold value
  • the water-absorbing layer 4 or the porous layer which has a plurality of pores P capable of adsorbing or absorbing moisture and does not cause fogging by adsorbing moisture in some or all of the pores P, can be considered as a bacteria/virus capture layer that captures at least one of bacteria and viruses. Even if the water-repellent layer 6 is provided together with the water-absorbing layer 4 in the antibacterial and antiviral thin film 1, as long as the physical film thickness is 20 nm or less, the multiple pores P effective for capturing at least one of bacteria and viruses will not all be blocked.
  • the antibacterial and antiviral thin film 1 provided with the water-repellent layer 6 has antibacterial and antiviral properties, and also has better maintainability, such as being easier to wipe off dirt on the surface.
  • the antibacterial and antiviral thin films 1 of Examples 1 to 4 have a water absorption layer 4 having a plurality of pores P, the physical film thickness of the water absorption layer 4 is 6 ⁇ m or more, and the antifogging performance duration per unit film thickness (1 ⁇ m) obtained by dividing the antifogging performance duration obtained by a steam test of the water absorption layer 4 by the physical film thickness (actually measured film thickness, unit ⁇ m) of the water absorption layer 4 is 4 seconds/ ⁇ m or more.
  • the steam test is performed by continuously applying steam related to natural evaporation at 40° C. to the surface on the water absorption layer 4 side and measuring the time from the start of application to the start of fogging as the antifogging performance duration. Therefore, Examples 1 to 4 provide an antibacterial and antiviral thin film 1 having antibacterial and antiviral properties.
  • the width of the pores P in the antibacterial and antiviral thin films 1 of Examples 1 to 4 is 20 nm or more and 40 nm or less. Therefore, the antibacterial and antiviral thin films 1 of Examples 1 to 4 exhibit better antibacterial and antiviral properties. Furthermore, the antibacterial and antiviral thin films 1 of Examples 1 to 4 have a water-repellent layer 6 containing at least one of amino-modified silicone and mercapto-modified silicone as a main component, and the physical film thickness of the water-repellent layer 6 is 7 nm, which is 20 nm or less. Therefore, the antibacterial and antiviral thin films 1 of Examples 1 to 4 have sufficient antibacterial and antiviral properties, as well as sufficient scratch resistance and slipperiness. In addition, the optical products 10 of Examples 1 to 4 include the above-mentioned antibacterial and antiviral thin film 1 and a substrate 12. Thus, Examples 1 to 4 provide the optical products 10 having antibacterial and antiviral properties.
  • the water-absorbing layer is obtained from a composition comprising
  • the (meth)acrylic resin (A) has, relative to 100 mass% of all structural units, a proportion of structural units derived from the monomer (a-1) of 20 mass% or more and 65 mass% or less, a proportion of structural units derived from the monomer (a-2) of 10 mass% or more and 40 mass%
  • R 1 is a hydrogen atom or a methyl group
  • R 2 and R 3 are a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 2 and R 3 may be the same or different.
  • R4 is a hydrogen atom or a methyl group
  • n1 is an integer of 1 or more and 5 or less.
  • R5 is a hydrogen atom or a methyl group
  • R6 is a divalent organic group
  • n2 is 0 or an integer of 1 or more.
  • (Invention 2) The antibacterial and antiviral thin film described in (Invention 1), characterized in that a ratio of the polyfunctional isocyanate compound (B) is 5 parts by mass or more and 100 parts by mass or less per 100 parts by mass of the (meth)acrylic resin (A).
  • (Invention 3) The antibacterial and antiviral thin film described in (Invention 1), wherein the epoxide (C) is 1 part by mass or more and 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the (meth)acrylic resin (A) and the polyfunctional isocyanate compound (B) combined.
  • (Invention 4) The antibacterial and antiviral thin film according to (Invention 1), wherein the epoxide (C) has one or more hydroxyl groups.
  • the antibacterial and antiviral thin film described in (Invention 1) is characterized in that it further has a water-repellent layer on the water-absorbing layer, the water-repellent layer mainly composed of at least one of amino-modified silicone and mercapto-modified silicone.
  • 1 antibacterial and antiviral thin film
  • 4 water-absorbing layer (porous layer)
  • 6 water-repellent layer
  • 10 optical product
  • 12 substrate
  • M film-forming surface

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

【課題】抗菌抗ウイルス性を有する薄膜である抗菌抗ウイルス薄膜、及び光学製品を提供する。 【解決手段】抗菌抗ウイルス薄膜1は、複数の空孔Pを有する吸水層4を有しており、吸水層4の物理膜厚が6μm以上であり、吸水層4の蒸気試験により得られる防曇性能持続時間を、吸水層4の物理膜厚(実測膜厚、単位μm)で割って得られる単位膜厚(1μm)当たりの防曇性能持続時間が、4秒/μm以上である。蒸気試験は、吸水層4側の表面に対し、40℃の自然蒸発に係る蒸気を持続的に当てて、当て始めから曇り始めるまでの時間を防曇性能持続時間として計測することで行われる。

Description

抗菌抗ウイルス薄膜及び光学製品
 本発明は、抗菌抗ウイルス性、又は抗菌性及び抗ウイルス性の少なくとも何れかを呈する薄膜である抗菌抗ウイルス薄膜、及び度無し眼鏡レンズ、サングラスレンズを含む眼鏡レンズといった光学製品に関する。
 曇りを抑制する性質である防曇性の硬化膜を、物品の表面に対して形成可能な塗料組成物として、特許第6340539号公報(特許文献1)に記載されたものが知られている。この塗料組成物は、4種のモノマーに由来する各構成単位(a-1)~(a-4)を有する(メタ)アクリル系樹脂(A)、ポリオール化合物(B)、及び多官能イソシアネート化合物(C)を、それぞれ所定範囲内の質量%において含んでいる。
 この塗料組成物は、次のように構成される。即ち、(A)の構成単位(a-1)は、アミド基を有しており、水分を抱え込み易く、水分を吸収し易い。(C)は(A)と架橋反応して硬化膜の形成に寄与するところ、(a-1)の硬化後の架橋密度が高すぎると、水分が入り込む隙間が小さくなり、水分が吸収され難くなるため、架橋補助剤として(B)が配合されることで、必要な架橋密度を保った状態で水分吸収のための隙間が設けられる。(A)の構成単位(a-2)は、ポリカプロラクトン構造を有し、その柔軟な化学骨格により、硬化膜の柔軟性、弾力性を向上させ、硬化膜の耐擦傷性を向上させる。(A)の構成単位(a-4)は、ポリジメチルシロキサン鎖を有し、硬化膜の滑り性を向上させ、硬化膜の耐擦傷性を向上させる。(A)の構成単位(a-3)は、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートであり、硬化膜において(a-2)より硬く、主に(a-2)によりもたらされる柔軟性を調整して、弾力性とのバランスの取れたものとする。
特許第6340539号公報
 本願出願人は、上述の塗料組成物及び防曇性の硬化膜について耐擦傷性及び滑り性の向上を目的として改良を進めていたときに、硬化膜が抗菌抗ウイルス性を備え得るとの着想を得た。
 本発明の主な目的は、抗菌抗ウイルス性を有する薄膜である抗菌抗ウイルス薄膜、及び抗菌抗ウイルス性を有する光学製品を提供することである。
 本明細書は、抗菌抗ウイルス薄膜を開示する。この抗菌抗ウイルス薄膜は、複数の孔を有する有孔層を有している。有孔層の物理膜厚は、6μm以上であっても良い。有孔層の蒸気試験により得られる防曇性能持続時間を、前記有孔層の物理膜厚で割って得られる単位膜厚当たりの防曇性能持続時間は、4秒/μm以上であっても良い。蒸気試験は、有孔層側の表面に対し、40℃の自然蒸発に係る蒸気を持続的に当てて、当て始めから曇り始めるまでの時間を防曇性能持続時間として計測することで行われても良い。
 又、本明細書は、光学製品を開示する。この光学製品は、上記抗菌抗ウイルス薄膜と、基材と、を有する。
 本発明の主な効果は、抗菌抗ウイルス性を有する薄膜である抗菌抗ウイルス薄膜、及び抗菌抗ウイルス性を有する光学製品が提供されることである。
本発明の実施形態に係る防曇性プラスチック眼鏡レンズの模式的な断面図である。 実施例1-2をインク染み込み試験の対象として、各インク乾燥時の試験対象を当該表面側から写した白黒写真である。 実施例1-2をインク染み込み試験の対象として、各インク乾拭き直後の試験対象を裏面側から写した白黒写真である。 実施例1-2をインク染み込み試験の対象として、各インクのアセトン拭き直後の試験対象を裏面側から写した白黒写真である。 多数の空孔を有する抗菌抗ウイルス薄膜である吸水層の物理膜厚が十分である場合の、抗菌抗ウイルス薄膜及び大腸菌を示す模式図である。 多数の空孔を有する薄膜である吸水層の物理膜厚が十分でない場合の、薄膜及び大腸菌を示す模式図である。
 以下、本発明に係る実施の形態の例が、適宜図面に基づいて説明される。
 尚、本発明の形態は、これらの例に限定されない。
 又、化学式等における基(原子団)の表記において、置換か無置換かを記していない表記は、置換基を有さないもの及び置換基を有するものの双方を包含するものである。例えば、アルキル基は、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)だけでなく、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)を包含するものである。
 更に、(メタ)アクリルは、アクリル及びメタアクリルの双方を包含する。(メタ)アクリレート等の類似する表記についても、同様である。
 加えて、モノマー(a-1)に由来する構成単位が、構成単位(a-1)と呼ばれることがある。モノマー(a-2)に由来する構成単位等の類似する表記についても、同様である。
 又、本発明の実施形態等における各種の物性等の説明には、実際に確認された性質の他、化学構造等から合理的に推測される性質が含まれる。
 以下、第1形態について説明する。
 本願出願人は、特許第6340539号公報における防曇性の硬化膜を物品の表面に対して形成可能な塗料組成物を、耐擦傷性及び滑り性の向上を目的として改良を進め、プラスチック眼鏡レンズに対し改良された防曇性の硬化膜を形成した防曇性プラスチック眼鏡レンズについて特許出願を行った。当該出願は特願2021-164985であり、本願出願時において非公開である。
 更に、本願出願人は、塗料組成物及び硬化膜の改良を進めていたときに、この改良された硬化膜が抗菌抗ウイルス性、又は抗菌性及び抗ウイルス性の少なくとも何れかを備えることを見出した。次の第1形態は、かような防曇性硬化膜としての防曇性薄膜に関する。
 又更に、本願出願人は、かような改良に係る特定の防曇性硬化膜だけでなく、所定の防曇性薄膜であれば、抗菌抗ウイルス性を具備し得ることを見出した。後述の第2形態以降は、それら所定の防曇性薄膜に関する。
 図1に示されるように、当該第1形態に係る抗菌抗ウイルス薄膜1は、有孔層としての吸水層4と、撥水層6と、を有する。
 又、当該第1形態に係る光学製品10は、抗菌抗ウイルス薄膜1と、基材12と、を有する。
 光学製品10は、例えば眼鏡レンズである。
 尚、撥水層6は、省略されても良い。
 光学製品10において、基材12の1以上の面に配置された成膜面Mの上(空気側)に、抗菌抗ウイルス薄膜1が形成される。
 基材12は、例えばプラスチック製である。
 基材12は、例えば眼鏡レンズ基材である。
 基材12の材質は、好ましくは、CR-39として知られるポリジエチレングリコールビスアリルカーボネートを含むアリル系樹脂、チオウレタン系樹脂、エピスルフィド系樹脂、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルメタクリレートの共重合体、ポリカーボネート、セルロースアセテート、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂、及びポリウレタン樹脂の少なくとも何れかである。
 抗菌抗ウイルス薄膜1の吸水層4は、吸水性樹脂層である。
 吸水層4は、基材12の成膜面Mの上に形成される。
 吸水層4は、次の成分を含有する組成物から形成される。
 即ち、組成物は、(メタ)アクリル系樹脂(A)、多官能イソシアネート化合物(B)、エポキシド(C)を含有する。
 (メタ)アクリル系樹脂(A)は、下記一般式(1)で表されるモノマー(a-1)に由来する構成単位と、下記一般式(2)で表されるモノマー(a-2)に由来する構成単位と、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート(a-3)に由来する構成単位と、下記一般式(3)で表されるモノマー(a-4)に由来する構成単位と、を有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 一般式(1)中、Rは水素原子又はメチル基であり、R及びRは水素原子又は炭素数1~3の直鎖若しくは分岐のアルキル基であり、R及びRは互いに同一であっても良いし、それぞれ異なっていても良い。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 一般式(2)中、Rは水素原子又はメチル基であり、nは1以上5以下の整数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 一般式(3)中、Rは水素原子又はメチル基であり、Rは2価の有機基である。nは0又は1以上の整数である。
 (メタ)アクリル系樹脂(A)は、当該樹脂を構成する全構成単位100質量%に対し、モノマー(a-1)に由来する構成単位が20質量%以上65質量%以下であり、モノマー(a-2)に由来する構成単位が10質量%以上40質量%以下であり、モノマー(a-4)に由来する構成単位が1質量%以上10質量%以下である。
 多官能イソシアネート化合物(B)は、1分子中に2個以上のイソシアネート基を有する化合物である。イソシアネート基には、脱離性基で保護されたイソシアネート基が含まれる。
 多官能イソシアネート化合物の官能基数は、好ましくは1分子当たり2個以上6個以下であり、更に好ましくは1分子当たり2個以上4個以下である。
 エポキシド(C)は、複数のエポキシ基を有する有機化合物である。エポキシド(C)は、好ましくは2個のエポキシ基を有するものであり、更に好ましくは炭素原子について直鎖であり、その双方の末端にそれぞれエポキシ基が配されたものである。
 エポキシド(C)は、他の成分からの遊離を抑制するため、好ましくは1以上の水酸基を有する。
 尚、組成物は、他の成分を更に含んでも良い。他の成分として、組成物(塗料)を作製するうえで使われる添加剤が用いられても良い。
 例えば、硬化触媒、紫外線吸収剤、光安定剤、界面活性剤、レベリング剤、及び消泡剤の少なくとも何れかが用いられても良い。
 吸水層4は、かような組成物を成膜面Mに塗布して重合させることにより成膜される。
 吸水層4の構成は、当該組成物の塗布という製法により特定されるものとみられる可能性があり、たとえそうであるとしても、いわゆる不可能・非実際的事情を有することから、かような特定は許されるものと思料される。
 即ち、種々のモノマーを組み合わせた当該組成物の重合物として、多種多様なものが存在し、他の重合物と区別するために、具体例を羅列することで吸水層4をその構造又は特性により直接特定することはおよそ実際的でない。
 又、かような組成物の重合物特有の構造及び特性は現状知られておらず、又その構造及び特性を探求することは、仮にかような構造及び特性が存在したとしても、多大な設備と時間を要しておよそ不可能あるいは非実際的であると思料される。
 従って、吸水層4が、上記組成物の塗布という製法により特定されるものとみられたとしても、かような特定は許されるべきである。
 尚、上記特許文献1では、特定の組成物から形成された硬化膜の発明が特許となっている(当該特許の請求項7参照)。
 撥水層6は、吸水層4の上(空気側、基材12と反対側)に配置される。
 撥水層6の物理膜厚は、好ましくは吸水層4の物理膜厚以下である。撥水層6の物理膜厚は、好ましくは0.5nm以上20nm以下であり、より好ましくは1nm以上10nm以下である。
 撥水層6の主成分は、アミノ変性シリコーン及びメルカプト変性シリコーンの少なくとも一方である。ここで、主成分とは、質量%において過半となることである。
 撥水層6は、好ましくは、吸水層4の最上層であり、最も空気側に配置される層とされる。
 尚、撥水層6の上に、1以上の別の層が配置されても良い。又、吸水層4及び撥水層6の間に、1以上の別の層が配置されても良い。基材12及び吸水層4の間に、1以上の別の層が配置されても良い。基材12及び吸水層4の間の層は、プライマー層(下地層)であっても良い。基材12の表面にプライマー層等が形成されている場合には、プライマー層等の表面が基材12の表面と取り扱われても良い。プライマー層は、吸水層4と基材12との密着性の向上のために配置される連結層であっても良い。プライマー層は、例えば、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、有機ケイ素系樹脂等である。プライマー層は、例えば、基材12をプライマー液に浸漬させるディップ法を用いて成膜させる。プライマー層は、スプレー法、ロールコート法、スピンコート法の何れかによって成膜されても良い。
 撥水層6は、アミノ変性シリコーン及びメルカプト変性シリコーンの少なくとも一方を主成分とする撥水剤から形成される。
 撥水剤の量は、撥水層6において、吸水層4への水分の吸着又は吸収の妨害が抑制されつつ、撥水性が発揮される状態となるものに設定される。
 撥水層6は、好ましくは、当該撥水剤が付着された吸水層4付き基材12が、乾燥されることにより形成され、更に好ましくは、当該撥水剤が付着された吸水層4付き基材12が、加熱乾燥されることにより形成される。
 又、撥水層6の形成時、好ましくは、当該撥水剤の付着の前に、前処理として吸水層4付き基材12の洗浄処理が行われる。洗浄処理は、例えば、超音波洗浄機による洗浄、プラズマ洗浄機による洗浄、酸-アルカリ等による脱脂の少なくとも何れかである。超音波洗浄機による超音波処理では、吸水層4付き基材12に超音波が作用する。プラズマ洗浄機によるプラズマ処理では、吸水層4付き基材12にプラズマが作用する。かような洗浄処理により、撥水層6の密着性が向上する。尚、同様の前処理が、吸水層4及び他の層の少なくとも何れかの形成前に行われても良い。
 撥水層6の構成は、当該撥水剤からの形成という製法により特定されるものとみられる可能性があり、たとえそうであるとしても、いわゆる不可能・非実際的事情を有することから、かような特定は許されるものと思料される。
 即ち、撥水剤から導かれる撥水層6の分子構造として、多種多様なものが存在し、他の構造と区別するために、具体例を羅列することで撥水層6をその構造又は特性により直接特定することはおよそ実際的でない。
 又、撥水剤から導かれる統一的な構造及び特性は現状知られておらず、又その統一的な構造及び特性を探求することは、仮にかような構造及び特性が存在したとしても、多大な設備と時間を要しておよそ不可能あるいは非実際的であると思料される。
 従って、撥水層6が、上記撥水剤からの形成という製法により特定されるものとみられたとしても、かような特定は許されるべきである。
 吸水層4に係る組成物の成分の一つである(メタ)アクリル系樹脂(A)が、更に詳述される。
 構成単位(a-1)は、アミド基を有しており、親水性が大きく、水分を抱え込み易い。このため、吸水層4の上方に付着した水分は、吸水層4内部へと吸収される。よって、抗菌抗ウイルス薄膜1における曇りの発生が抑制される。換言すると、構成単位(a-1)は、抗菌抗ウイルス薄膜1に防曇性を付与する。又、アミド基は、高分子化に伴い、水素結合を介した複雑なネットワークにより多孔質構造を形成することが知られている。即ち、構成単位(a-1)が含まれることにより、抗菌抗ウイルス薄膜1に水分吸着性又は水分吸収性を呈する多孔性構造が付与される。
 構成単位(a-2)は、いわゆるポリカプロラクトン構造を有する。ポリカプロラクトン構造は、その柔軟な化学骨格により、吸水層4の柔軟性及び弾力性の向上に寄与する。
 構成単位(a-4)は、ポリジメチルシロキサン鎖を有する。ポリジメチルシロキサン鎖は、吸水層4の滑り性の向上に寄与する。
 そして、吸水層4は、これら構成単位(a-2)及び構成単位(a-4)により、吸水層4側に加わる外力に対して、柔軟性及び弾力性で吸収作用を及ぼしつつ、滑り性で逃がす作用を及ぼすことで、傷の付着を抑制する。即ち、吸水層4に、耐裂傷性が付与される。
 又、構成単位(a-2)は、末端に水酸基を有する。よって、多官能イソシアネート化合物(B)と架橋反応を起こし、吸水層4の形成に寄与する。
 ここで、(メタ)アクリル系樹脂(A)と多官能イソシアネート化合物(B)との架橋反応が、構成単位(a-2)のみに係るものとされると、吸水層4は、柔らかくなり過ぎ、十分な柔軟性を呈しつつ弾力性に欠けるものとなる。
 よって、(メタ)アクリル系樹脂(A)の成分として、構成単位(a-2)よりも硬い構成単位(a-3)が含まれることで、柔軟性及び弾力性が調和した吸水層4が得られる。構成単位(a-3)は、水酸基を含む。
 更に、構成単位(a-2)は、ポリカプロラクトン構造により、吸水層4の柔軟性及び弾力性を高める一方、吸水層4の摩擦抵抗を高める。よって、構成単位(a-2)が優位である吸水層4を指で撫でると、指に引っ掛かりを感じ易く、抵抗を感じ易い。
 他方、構成単位(a-4)は、ポリジメチルシロキサン鎖により、吸水層4に滑り性を付与し、吸水層4の摩擦抵抗を減らすところ、構成単位(a-4)の存在比率は、構成単位(a-2)の存在比率よりも小さいため、十分な耐裂傷性が得られたとしても、十分に低い摩擦抵抗は得難い。吸水層4における抵抗感の減少には、滑り性に加え、所定程度以上の硬さが必要である。
 そこで、水酸基を有する構成単位(a-2)及び構成単位(a-3)の比率のバランスが取られた状態で、水酸基に対するイソシアネート基の比率である当量比(NCO/OH)が1未満となる特定の範囲に設定されることにより、摩擦抵抗が十分に低減される程度に吸水層4の硬さが向上される。当量比(NCO/OH)が1未満であると、イソシアネート基が水酸基より少なくなる。イソシアネート基が水酸基より少ないと、架橋に関与しないイソシアネート基が減少する。つまり、吸水層4の架橋密度が高くなり、吸水層4の硬さが向上し、摩擦抵抗が小さくなる。
 但し、当量比(NCO/OH)が小さ過ぎる場合、吸水層4形成の基礎となる架橋点が少なくなり過ぎ、吸水層4の強度が不十分となる。よって、当量比(NCO/OH)には下限が存在する。
 (メタ)アクリル系樹脂(A)は、典型的には、モノマー(a-1)、モノマー(a-2)、モノマー(a-3)及びモノマー(a-4)の重合により得られる。
 尚、(メタ)アクリル系樹脂(A)の構成単位の全てが(メタ)アクリル系モノマーに由来する構成単位でなくても良い。即ち、(メタ)アクリル系樹脂(A)は、(メタ)アクリル系ではないモノマーに由来する構成単位を一部含んでいても良い。但し、(メタ)アクリル構造に由来する効果が十分に得られるようにするため、(メタ)アクリル系樹脂(A)の構成単位の50質量%以上が(メタ)アクリル系モノマーに由来する構成単位であることが好ましい。又、(メタ)アクリル系樹脂(A)の構成単位の80質量%以上が(メタ)アクリル系モノマーに由来する構成単位であることがより好ましく、(メタ)アクリル系樹脂(A)の構成単位の100質量%が(メタ)アクリル系モノマーに由来する構成単位であることが更に好ましい。
 モノマー(a-1)は、上記一般式(1)の構造を持つものであれば、特に限定されない。モノマー(a-1)は、例えば、(メタ)アクリルアミド、N-メチルアクリルアミド、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N-エチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジエチル(メタ)アクリルアミド、N-n-プロピル(メタ)アクリルアミド、N-イソプロピル(メタ)アクリルアミドである。
 モノマー(a-1)は、少なくとも1種を用いれば良く、2種以上を組み合わせて用いても良い。例えば、上記に挙げたモノマーのうち2種以上を用いて重合反応を行うことで(メタ)アクリル系樹脂(A)を得ても良い。
 モノマー(a-1)は、吸水層4の防曇性能の向上の観点から、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジエチル(メタ)アクリルアミドを含むことが特に好ましい。
 (メタ)アクリル系樹脂(A)中のモノマー(a-1)に由来する構成単位は、当該樹脂の全構成単位に対して、20質量%以上65質量%以下で含まれ、より好ましくは35質量%以上60質量%以下で含まれ、更に好ましくは40質量%以上55質量%以下で含まれる。
 モノマー(a-1)に由来する構成単位が20質量%未満では、実用に適した防曇性能を発揮する吸水層4を形成することが困難である。一方、モノマー(a-1)に由来する構成単位が65質量%を超えると、相対的に他のモノマーに由来する構成単位の比率が低下して、組成物全体としてのバランスが比較的に悪くなる。
 モノマー(a-2)は、上記一般式(2)の構造を持つものであれば、特に限定されない。モノマー(a-2)は、例えば、株式会社ダイセル製「プラクセルF」シリーズである。
 (メタ)アクリル系樹脂(A)中のモノマー(a-2)に由来する構成単位は、当該樹脂の全構成単位に対して、10質量%以上40質量%以下で含まれ、より好ましくは20質量%以上38質量%以下で含まれ、更に好ましくは25質量%以上35質量%以下で含まれる。
 モノマー(a-2)に由来する構成単位が10質量%未満では、吸水層4の柔軟性が不十分となる。一方、モノマー(a-2)に由来する構成単位が40質量%を超えると、吸水層4の弾力性が不十分となる。
 尚、(メタ)アクリル系樹脂(A)は、モノマー(a-2)に由来する繰り返し単位を複数種含んでいても良い。例えば、上記「プラクセルF」シリーズに属する2種以上の化合物を含んだ状態での重合により、(メタ)アクリル系樹脂(A)が得られても良い。
 モノマー(a-3)は、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートである。モノマー(a-3)は、例えば、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの中でも、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートが好ましい。
 (メタ)アクリル系樹脂中(A)のモノマー(a-3)に由来する構成単位は、(メタ)アクリル系樹脂(A)の全構成単位に対して、1質量%以上30質量%以下で含むことが好ましく、2質量%以上20質量%以下で含むことがより好ましく、3質量%以上15質量%以下で含むことが更に好ましい。
 モノマー(a-3)は、モノマー(a-2)と同様に水酸基を有し、多官能イソシアネート化合物(B)と架橋反応を起こし、吸水層4を形成する。モノマー(a-2)だけで架橋反応を生じさせ、吸水層4が形成されるのではなく、モノマー(a-3)と共に多官能イソシアネート化合物(B)と架橋反応を生じさせ、吸水層4が形成されることで、吸水層4は、種々の物性を兼ね備えたものとなる。
 (メタ)アクリル系樹脂(A)は、モノマー(a-2)及びモノマー(a-3)に由来する構成単位を含むため、全体として水酸基を有する、すなわち水酸基価を有する樹脂である。このため、(メタ)アクリル系樹脂(A)は、多官能イソシアネート化合物(B)と反応し、架橋構造を形成することができる。
 (メタ)アクリル系樹脂(A)の水酸基価は、40mgKOH/g以上150mgKOH/g以下であることが好ましく、70mgKOH/g以上140mgKOH/g以下であることがより好ましく、90mgKOH/g以上130mgKOH/g以下であることが更に好ましい。ここで、水酸基価とは、試料1gをアセチル化させたとき、水酸基と結合した酢酸を中和するのに必要とする水酸化カリウムのmg数のことである。
 水酸基価がかような数値範囲とされることで、多官能イソシアネート化合物(B)と反応し、架橋構造が適切に制御される。そのため、吸水層4の柔軟性及び弾力性が維持された状態で、吸水層4が硬くなる。よって、吸水層4の耐擦傷性と摩擦抵抗の低減との、より高度な両立が図られる。
 モノマー(a-4)は、上記一般式(3)の構造を持つものであれば特に限定されない。モノマー(a-4)は、例えば、JNC株式会社製サイラプレーン「FM-0711」、「FM-0721」、及び「FM-0725」、信越化学工業株式会社製「X-22-174DX」、及び「X-22-2426」、並びに東亞合成株式会社製「AK-5」、「AK-32」である。
 (メタ)アクリル系樹脂(A)は、モノマー(a-4)に由来する繰り返し単位を複数種含んでいても良い。例えば、上記に挙げたモノマーのうち2種以上を用いて重合反応を行うことで(メタ)アクリル系樹脂(A)が得られても良い。
 (メタ)アクリル系樹脂(A)中のモノマー(a-4)に由来する構成単位は、当該樹脂の全構成単位に対して、1質量%以上10質量%以下で含まれ、より好ましくは2質量%以上8質量%以下で含まれ、更に好ましくは3質量%以上7質量%以下で含まれる。
 モノマー(a-4)に由来する構成単位が1質量%未満である場合、十分な耐擦傷性を有する吸水層4が得難い。一方、モノマー(a-4)に由来する構成単位が10質量%を超える場合、均質な(メタ)アクリル系樹脂(A)を合成することが難しくなる。これは、モノマー(a-1)がアミド基を有して極めて水になじみ易い親水性となっていることに対し、モノマー(a-4)が比較的疎水性に強いものとなっているため、互いに混ざり難いことによる。
 (メタ)アクリル系樹脂(A)は、構成単位(a-1)、構成単位(a-2)、構成単位(a-3)、及び構成単位(a-4)以外の任意の構成単位(a-5)を含んでも良いし、含まなくても良い。構成単位(a-5)は、例えば、以下で表されるモノマーに由来する構成単位が挙げられる。(メタ)アクリル系樹脂(A)は、このような構成単位(a-5)を含むことで、そのガラス転移温度、及び吸水層4の物性(硬さ、柔らかさ等)の調整がなされる。
 即ち、構成単位(a-5)は、例えば一般式CH2=CR-COO-R’で表されるモノマー由来の構成単位である。ここで、Rは水素原子またはメチル基であり、R’はアルキル基、単環または多環のシクロアルキル基、アリール基、又はアラルキル基である。かようなモノマーは、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、n-ラウリル(メタ)アクリレート、n-ステアリル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、及びベンジル(メタ)アクリレートである。これらの中でも、R’が炭素数1以上8以下のアルキル基であるものが好ましく、R’が1以上6以下のアルキル基であるものがより好ましく、R’が1以上4以下のアルキル基であるものが更に好ましい。
 (メタ)アクリル系樹脂(A)は、構成単位(a-5)に該当する繰り返し単位を複数種含んでいても良い。例えば、上記モノマーのうち2種以上を用いて重合反応が行われることで、(メタ)アクリル系樹脂(A)が得られても良い。
 (メタ)アクリル系樹脂(A)が構成単位(a-5)を含む場合、その含有量は、(メタ)アクリル系樹脂(A)の全構成単位に対して、好ましくは1質量%以上40質量%以下、より好ましくは3質量%以上30質量%以下、更に好ましくは5質量%以上20質量%以下である。
 (メタ)アクリル系樹脂(A)の重量平均分子量(Mw)は、特に限定されないところ、好ましくは10000以上100000以下であり、より好ましくは20000以上70000以下であり、更に好ましくは30000以上60000以下である。重量平均分子量が10000以上であれば、防曇性能が付与され易く、重量平均分子量が100000以下であれば、塗装適性が付与され易い。
 重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、標準物質としてポリスチレンを用いて求めることができる。
 (メタ)アクリル系樹脂(A)のガラス転移温度は、特に限定されないところ、好ましくは20℃以上120℃以下であり、より好ましくは30℃以上110℃以下であり、更に好ましくは35℃以上100℃以下である。尚、(メタ)アクリル系樹脂(A)のガラス転移温度は、種々の方法で求めることが可能である。当該ガラス転移温度は、例えば、Foxの式に基づいて求めることができる。特殊モノマー、多官能モノマー等のように、ガラス転移温度が不明のモノマーについては、ガラス転移温度が判明しているモノマーのみを用いてガラス転移温度が求められる。
 (メタ)アクリル系樹脂(A)は、典型的には重合反応により得られる。重合反応は、ラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合等の各種方法であれば良く、この中でもラジカル重合が好ましい。また、重合は、溶液重合、懸濁重合、及び乳化重合等の何れであっても良い。これらのうち、重合の精密な制御等の観点から、溶液重合が好ましい。
 ラジカル重合の重合開始剤は、公知のものを用い得る。当該重合開始剤は、例えば、アゾビスイソブチロニトリル、2,2-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、2,2-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)、及び2,2-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)等のアゾ系開始剤、ベンゾイルパーオキサイド、t-ブチルパーオキシオクタノエート、ジイソブチルパーオキサイド、ジ(2-エチルヘキシル)パーオキシピバレート、デカノイルパーオキサイド、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、及びt-ブチルパーオキシベンゾエート等の過酸化物系開始剤、過酸化水素と鉄(II)塩、過硫酸塩と亜硫酸水素ナトリウム等、酸化剤と還元剤とを組み合わせたレドックス系開始剤等が挙げられる。これらは、1種単独で用いられても良いし、2種以上併せて用いられても良い。
 重合開始剤の配合量は、特に限定されないところ、重合するモノマーの混合液全体が100質量部とされた場合に、0.001質量部以上10質量部以下とされることが好ましい。
 又、重合反応に際しては、適宜、公知の連鎖移動剤、重合禁止剤、分子量調整剤等が用いられても良い。更に、重合反応は、1段階で行われても良いし、2段階以上で行われても良い。重合反応の温度は、特に限定されないところ、典型的には50℃以上200℃以下であり、好ましくは80℃以上150℃以下である。
 吸水層4に係る組成物の成分の一つである多官能イソシアネート化合物(B)が、更に詳述される。
 多官能イソシアネート化合物(B)は、(メタ)アクリル系樹脂(A)に含まれる構成単位(a-2)及び構成単位(a-3)が有する水酸基と架橋反応を起こす。
 多官能イソシアネート化合物(B)は、1分子中に2個以上の、脱離性基で保護されたイソシアネート基を含むイソシアネート基を有する化合物である。多官能イソシアネート化合物(B)の官能基数は、好ましくは1分子あたり2個以上6個以下、更に好ましくは1分子あたり2個以上4個以下である。
 多官能イソシアネート化合物(B)は、例えば、リジンイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート及びトリメチルヘキサンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート、水素添加キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、メチルシクロヘキサン-2,4-(又は2,6)-ジイソシアネート、4,4’-メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)及び1,3-(イソシアナトメチル)シクロヘキサン等の環状脂肪族ジイソシアネート、並びに、リジントリイソシアネート等の3官能以上のイソシアネートである。
 なお、多官能イソシアネート化合物(B)としては、上記列挙したものに加え、その多量体として、ビウレット型、イソシアヌレート型、アダクト型等が知られている。組成物として、これらの何れも用いることができるところ、この中でも、ビウレット型の多官能イソシアネート化合物を用いることが特に好ましい。これは、ビウレット型の持つ構造が、ヌレート型よりも柔らかく、一方で、アダクト型よりも硬く、より適切な硬さを持った構造であるためである。
 多官能イソシアネート化合物(B)は、いわゆるブロックイソシアネートであっても良い。即ち、多官能イソシアネート化合物(B)のイソシアネート基の一部又は全部は、保護基によりブロックされた、ブロックイソシアネート基の形態であっても良い。ブロックイソシアネート基は、例えば、アルコール系、フェノール系、ラクタム系、オキシム系、及び活性メチレン系などの活性水素化合物によって、イソシアネート基がブロックされることで形成される。
 特に、組成物が一液型である場合は、保存性(経時安定性)の観点から、ブロックイソシアネート基を有する多官能イソシアネート化合物(B)が好ましい。
 多官能イソシアネート化合物(B)として、例えば、旭化成株式会社製「デュラネート」シリーズ、住化バイエルウレタン株式会社製「スミジュール」シリーズ、日本ポリウレタン株式会社製「コロネート」シリーズ等が用いられる。
 組成物中における多官能イソシアネート化合物(B)の含有量は、特に制限がないところ、当量比(NCO)/(OH)に従って配合されることが好ましく、具体的には(メタ)アクリル系樹脂(A)100質量部に対して5質量部以上100質量部以下であることが好ましく、7質量部以上75質量部以下であることがより好ましく、10質量部以上70質量部以下であることが更に好ましい。多官能イソシアネート化合物(B)の含有量がこの数値範囲となることで、吸水層4内で十分な架橋がなされる。
 エポキシド(C)は、上述の通り、複数のエポキシ基を有する有機化合物である。
 エポキシド(C)は、例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコール#200ジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコール#400ジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコール#400ジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、水添ビスフェノールAジグリシジルエーテル、及びビスフェノールA PO2mol付加物ジグリシジルエーテル、の少なくとも何れかである。これらのうち、水酸基を有するエポキシド(C)は、例えばグリセリンジグリシジルエーテルである。
 エポキシド(C)としては、例えば、共栄社化学株式会社製「エポライト」シリーズが用いられる。これらのうち、水酸基を有するエポキシド(C)は、「エポライト80MF」である。
 組成物中におけるエポキシド(C)の含有量は、特に制限がないところ、吸水層4における吸水性等が過度に損なわれない状態で吸水層4の密着性が十分に得られるように決定されることが好ましく、具体的には(メタ)アクリル系樹脂(A)及び多官能イソシアネート化合物(B)合わせて100質量部に対して、1質量部以上10質量部以下であることが好ましく、3質量部以上8質量部以下であることがより好ましく、5質量部以上7質量部以下であることが更に好ましい。
 エポキシド(C)の含有量がこの数値範囲となることで、吸水層4の密着性が、他の性能を過度に損なわない状態で十分なものとなる。
 組成物は、典型的には、各成分を溶剤に溶解または分散させた状態で用いる。
 溶剤は、一態様として有機溶剤である。有機溶剤は、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、n-ブタノール、イソブタノール等のアルコール系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル等のエステル系溶剤、プロピレングリコールモノメチルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロプレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のグリコールエーテル系溶剤が挙げられる。
 溶剤の使用量は、特に限定されないところ、固形分(不揮発成分)の濃度が、好ましくは5質量%以上60質量%以下、より好ましくは10質量%以上50質量%以下となるような量とされる。
 組成物は、(メタ)アクリル系樹脂(A)、多官能イソシアネート化合物(B)及びエポキシド(C)の各成分の量比を適切に調整することで、硬化膜の柔軟性及び弾力性を一層向上させ、各種物性に優れた硬化膜を形成することができる。
 特に、組成物中の水酸基の量に対するイソシアネート基の量の比が適切に調整されれば、最終的に得られる吸水層4の物性がより良好になる。
 即ち、(メタ)アクリル系樹脂(A)が有する水酸基に対する、多官能イソシアネート化合物(B)が含有するブロックイソシアネート基を含むイソシアネート基のモル量(当量比(NCO)/(OH))が、0.15以上0.55以下の範囲であることが好ましい。
 その理由は、まず、当量比(NCO)/(OH)が0.15未満では、組成物に含まれる全てのイソシアネート基(NCO)が架橋反応を生じたとしても、その架橋密度が不十分で、吸水層4として必要なレベルにまで到達し難いためである。
 一方、当量比(NCO)/(OH)が0.55を超えても、水酸基に対するイソシアネート基の数が相対的に高くなり過ぎて、吸水層4全体として必要な架橋密度を得難い。その理由は、水酸基に対するイソシアネート基の数が相対的に高いと、例えば、1分子の多官能イソシアネート化合物に着目した場合、その分子内で反応に関与するイソシアネート基と反応に関与しないイソシアネート基が生じる等の事態を生じ易くなるためであり、その結果として、架橋密度が比較的に低下して、吸水層4としての防曇性及び耐溶剤性等の機能が十分になり難いためである。
 尚、当量比(NCO)/(OH)は、0.25以上0.50以下であることがより好ましく、0.35以上0.45以下であることが更に好ましい。
 又、組成物において、(メタ)アクリル系樹脂(A)の水酸基価は、好ましくは80mgKOH/g以上190mgKOH/g以下の範囲であり、より好ましくは100mgKOH/g以上150mgKOH/gであり、更に好ましくは110mgKOH/g以上140mgKOH/g以下である。当該水酸基価がかような範囲とされることで、吸水層4の柔軟性及び弾力性を一層向上させ、各種物性に更に優れた吸水層4が形成される。
 組成物は、1液型、即ち溶剤以外の全成分が溶剤に実質的に均一に混合され、即ち溶解され又は分散された状態であっても良い。
 多官能イソシアネート化合物(B)がブロックイソシアネートである場合には、1液型が好ましい。
 又、組成物は、2液型であっても良い。組成物が2液型であれば、組成物の保存性をより高めることができる。例えば、組成物は、(1)(メタ)アクリル系樹脂(A)を含み、多官能イソシアネート化合物(B)を含まない第1液と、(2)多官能イソシアネート化合物(B)を含み、(メタ)アクリル系樹脂(A)を含まない第2液とから構成され、第1液と第2液とは別々の容器で保存され、使用(塗工)直前に第1液と第2液が混合される形態であっても良い。
 (メタ)アクリル系樹脂(A)、及び多官能イソシアネート化合物(B)以外の成分は、第1液に含まれていても、第2液に含まれていても、あるいはその他の容器で準備されていても良い。特に、多官能イソシアネート化合物(B)が、ブロックイソシアネートではない場合、即ち系中でイソシアネート基が-NCOの形で存在している場合には、組成物は2液型であることが好ましい。
 吸水層4の物理膜厚の上限は、50μmであることが好ましく、30μmであることがより好ましい。
 当該物理膜厚の上限がかようなものとなることで、基材12単独の場合と比較した光学性能の低下が抑制された良好な外観が得られ、又コストの低減が図られる。
 続いて、撥水層6が、更に詳述される。
 撥水層6の主成分は、例えば反応性シリコーンである。
 反応性シリコーンは、有機ケイ素化合物を重縮合させたポリジメチルシロキサン(シリコーン)に反応性官能基が導入されたものであるところ、好ましくは、アミノ変性シリコーン又はメルカプト変性シリコーンの少なくとも一方である。
 反応性シリコーンにおいてアミノ基及びメルカプト基が含有されると、エステル結合を持つ吸水層4との反性が良好になる。一方、シラノール基を有するシリコーン、及びフルオロアルキルシランは、吸水層4との反応性が比較的に悪く、撥水性能の点で劣る。
 アミノ変性シリコーン及びメルカプト変性シリコーンの官能基当量は、好ましくは5000以上100000以下であり、より好ましくは10000以上60000以下である。
 アミノ変性シリコーンは、例えば、信越化学工業株式会社製「KF-869」,「KF-8021」の少なくとも一方である。これらは、側鎖型のアミノ変性シリコーンであり、ジアミン変性タイプである。これらのうち、「KF-8021」(25℃での粘度15000mm毎秒,官能基当量55000g/mol)が、「KF-869」(粘度1500mm毎秒,官能基当量3800g/mol)に対して、粘度及び官能基当量がより大きく、撥水層6の滑り性の向上に寄与する観点から好ましい。
 撥水層6は、例えば、非反応性溶媒に上記成分を混合させて調整した溶液を、吸水層4の表面に、ディッピング法、スプレー法、ロールコート法、スピンコート法等の湿式法で適用することで、成膜可能である。上記非反応性溶媒は、例えば、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶剤性溶剤、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤等である。これらの溶剤は、単用されても良いし、併用されても良い。
 撥水層6の物理膜厚は、好ましくは0.5nm以上20nmであり、より好ましくは吸水層4の吸水特性への影響を抑制するために10nm以下である。
 撥水層6表面の水に対する接触角は、好ましくは100度以上である。接触角の大小は、吸水層4に含まれる界面活性剤等の水溶性成分の残存程度、及び変性シリコーンの吸水層4表面への固着程度等に依存する。より接触角を大きくするため、撥水層6の成膜時に、吸水層4付き基材12は、水及びアルコールの少なくとも一方等で処理されることで、水溶性成分が除去されても良いし、表面活性化処理によって、反応性が高められても良い。かような処理加工は、物理的処理加工が好ましく、例えば、プラズマ処理及び紫外線処理の少なくとも一方であり、これらの中でもプラズマ処理加工がより好ましい。
 抗菌抗ウイルス性をより良好に発揮させる観点からは、次の点が考慮されることが好ましい。
 即ち、蒸気試験により得られる抗菌抗ウイルス薄膜1の単位膜厚当たりの防曇性能持続時間(秒/μm)は、4以上であることが好ましい。単位膜厚は、1μmである。
 ここで、蒸気試験は、吸水層4(成膜面M、撥水層6)側の表面に対し、40℃の自然蒸発に係る蒸気を持続的に当てて行われる。そして、当該蒸気の当て始めから、当該表面が曇り始めるまでの時間が計測され、その時間が防曇性能持続時間と扱われる。防曇性能持続時間により、顕微鏡等による直接の形状確認が困難である吸水層4の有孔構造、即ち吸水層4における孔のサイズ及び分布状況が間接的に把握され、その単位膜厚当たりの防曇性能持続時間によって、吸水層4の有孔構造が抗菌抗ウイルス性の発揮に十分適したものか否かが把握可能である。
 又、吸水層4の物理膜厚の下限は、6μm以上であることが好ましく、10μm以上であることがより好ましい。
 吸水層4の有孔構造は、撥水層6が付加された場合にも維持され、撥水層6付きの吸水層4は、有孔構造を有する。つまり、吸水層4の上に撥水層6が形成された場合であっても、抗菌抗ウイルス薄膜1は、有孔構造を有する。
 防曇性能持続時間が長ければ、その分、吸水層4、又は撥水層6が付加された吸水層4に係る吸水能力は高い。吸水能力が高ければ、その分、吸水のための有孔構造における孔の密度は大きいものと考えられる。孔の密度の増大は、孔の数の増大、及び孔の面積の増大の少なくとも一方による。そして、吸水層4、又は撥水層6が付加された吸水層4において、所定時間以上の防曇性能持続時間が具備されれば、十分な抗菌抗ウイルス性の発揮が可能である程度の有孔構造に係る孔の密度が得られていることになる。よって、防曇性能持続時間は、抗菌抗ウイルス性の指標となり得る。抗菌抗ウイルス薄膜1において、防曇性能持続時間が所定時間以上であれば、十分な抗菌抗ウイルス性が得られる。
 防曇性能持続時間は、吸水層4の物理膜厚の増加、又は撥水層6が付加された吸水層4の物理膜厚の増加に対して、比例的に単調増加する傾向にある。よって、防曇性能持続時間は、有孔構造における孔の密度とより適切に関連付ける観点から、抗菌抗ウイルス薄膜1の物理膜厚の単位膜厚当たりで把握されることが好ましい。
 第2形態は、第1形態と、吸水層の組成物を除き、同様に成る。第2形態において、第1形態と同様に成る部材及び部分には、同じ符号が付されて、適宜説明が省略される。
 第2形態における吸水層の組成物は、親水性アクリル樹脂モノマーとポリビニルアルコール(PVA)モノマーとの混合物であり、例えば信越化学工業株式会社製「X-12-1372A」である。
 かような組成物における親水性アクリル樹脂の具体的なモノマー名及び分量、ポリビニルアルコールの分量、並びに添加物の種類及び分量等は、材料メーカーのノウハウであるため出願人には認知しようがなく、又分析器の導入等を行って調べ尽くすことは、多大な労力をかけたとしても行えない可能性がある。
 この第2形態の組成物が第1形態と同様に硬化されることで、第2形態の薄膜が得られる。又、かような薄膜が基材12上に硬化されれば、第2形態の光学製品が得られる。
 第2形態の組成物のうち上記で例示したものは親水機能膜の成膜材料として販売されており、第2形態の組成物を用いて形成された薄膜について物理膜厚の調整及び防曇性能持続時間の調整の少なくとも一方を行うことで、十分な抗菌抗ウイルス性を呈するための有孔構造を有する抗菌抗ウイルス薄膜1が得られる。
 第3形態は、第1形態と、吸水層の組成物を除き、同様に成る。第3形態において、第1形態と同様に成る部材及び部分には、同じ符号が付されて、適宜説明が省略される。
 第3形態における吸水層の組成物は、第1形態の組成物の成分である(メタ)アクリル系樹脂(A)、多官能イソシアネート化合物(B)、エポキシド(C)に加えて、ポリオール化合物(D)を含有する。
 この第3形態の組成物が第1形態と同様に硬化されることで、第3形態の薄膜が得られる。又、かような薄膜が基材12上に硬化されれば、第3形態の光学製品が得られる。
 第3形態の組成物を用いて形成された薄膜について物理膜厚の調整及び防曇性能持続時間の調整の少なくとも一方を行うことで、十分な抗菌抗ウイルス性を呈するための有孔構造を有する抗菌抗ウイルス薄膜1が得られる。
 第3形態の組成物におけるポリオール化合物(D)は、(メタ)アクリル系樹脂とともに多官能イソシアネート化合物と反応し、硬化膜を形成する。
 ポリオール化合物が1分子中に有する水酸基の個数は2以上で、好ましくは2~6、より好ましくは2~4である。
 ポリオール化合物は、ポリカプロラクトンポリオール、ポリカーボネートポリオール、及びポリエーテルポリオールからなる群より選択される少なくとも1種以上のポリオール化合物を含むことが好ましい。これらの化学構造は、適度に柔軟で、かつ弾力性を有している。このため、硬化膜の柔軟性・弾力性をより高めることができる。
 ポリカプロラクトンポリオールは、一分子中に、カプロラクトンの開環構造及び2以上の水酸基を有する化合物であれば特に制限なく使用可能であるところ、具体的には、以下の一般式(P-1)~(P-3)の何れかで表されるポリオールが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 一般式(P-1)において、Rは、2価の有機基を表す。2価の有機基としては、例えば、-CH-及び-C-の少なくとも一方等の直鎖アルキレン基、-CH-C( CH-CH-等の分岐アルキレン基、-C-O-C-等のエーテル含有基、等が挙げられる。
 Xは、それぞれ独立に、直鎖または分岐のアルキレン基である。このアルキレン基の炭素数は、好ましくは3~7、より好ましくは4~6である。
 m及びnは、それぞれ独立に、1以上の整数を表す。m及びnは、それぞれ、2~20の整数であることが好ましい。また、mとnの和が4~35であることが好ましい。
 一般式(P-2)において、Rは、3価の有機基を表す。3価の有機基としては、例えば、直鎖または分岐アルカンから水素原子を3つ取り除いた構造等が挙げられる。
 Xは、それぞれ独立に、直鎖または分岐のアルキレン基である。このアルキレン基の炭素数は、好ましくは3~7、より好ましくは4~6である。
 l、m及びnは、それぞれ独立に、1以上の整数を表す。l、m及びnは、それぞれ、2~20の整数であることが好ましい。また、l、m及びnの和が3~40であることが好ましい。
 一般式(P-3)において、Rは、4価の有機基を表す。4価の有機基としては、例えば、直鎖または分岐アルカンから水素原子を4つ取り除いた構造等が挙げられる。
 Xは、それぞれ独立に、直鎖または分岐のアルキレン基である。このアルキレン基の炭素数は、好ましくは3~7、より好ましくは4~6である。
 k、l、m及びnは、それぞれ独立に、1以上の整数を表す。k、l、m及びnは、それぞれ、2~20の整数であることが好ましい。また、k、l、m及びnの和が4~5 0であることが好ましい。
 ポリカプロラクトンポリオールの市販品としては、例えば、株式会社ダイセルの、プラクセル200シリーズ、プラクセル300シリーズ、プラクセル400シリーズ等が利用可能である。
 ポリカーボネートポリオールは、一分子中に、-O-(C=O)-O-で表されるカーボネート基及び2 以上の水酸基を有する化合物であれば、特に制限なく使用可能である。
 ポリカーボネートポリオールは、1種以上のポリオール原料(多価アルコール) と、炭酸エステル及びホスゲンの少なくとも一方と、を反応させることにより得ることができる。
 ポリオール原料としては、特に制限されないが、例えば、脂肪族ポリオール、脂環構造を有するポリオール、芳香族ポリオール等が挙げられる。本実施形態においては、硬化膜の柔軟性の観点から、脂環構脂を有しない脂肪族ポリオールが好ましい。
 炭酸エステルとしては、例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の脂肪族炭酸エステル、ジフェニルカーボネート等の芳香族炭酸エステル、エチレンカーボネート等の環状炭酸エステルが挙げられる。中でも、入手及び製造のし易さから、脂肪族炭酸エステルが好ましく、ジメチルカーボネートが特に好ましい。
 ポリカーボネートポリオールの市販品としては、例えば、株式会社ダイセル製のプラクセルシリーズ、旭化成株式会社製のデュラノール(商品名)シリーズ等が利用可能である。
 ポリエーテルポリオールは、一分子中に、エーテル結合(-O-)及び2個以上の水酸基を有する化合物であれば特に制限なく使用可能である。
 具体的な化合物としては、例えば、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、3,3-ジメチロールヘプタン、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサン-1,4-ジオール、シクロヘキサン-1,4-ジメタノール、ダイマー酸ジオール、ビスフェノールA、ビス(β-ヒドロキシエチル)ベンゼン、キシリレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の低分子ポリオール類、又はエチレンジアミン、プロピレンジアミン、トルエンジアミン、メタフェニレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、キシリレンジアミン等の低分子ポリアミン類等のような活性水素基を2個以上、好ましくは2~3個有する化合物を開始剤として、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等のようなアルキレンオキサイド類を付加重合させることによって得られるポリエーテルポリオール、或いはメチルグリシジルエーテル等のアルキルグリシジルエーテル類、フェニルグリシジルエーテル等のアリールグリシジルエーテル類、テトラヒドロフラン等の環状エーテルモノマーを開環重合することで得られるポリエーテルポリオールを挙げることができる。
 ポリエーテルポリオールの市販品としては、例えば、三菱ケミカル株式会社製のPTMGシリーズ、旭硝子株式会社製の「エクセノール」シリーズ等が利用可能である。
 なお、本形態において、ポリオール化合物(D)は、ポリカプロラクトンポリオール、ポリカーボネートポリオール、及びポリエーテルポリオールのうち、複数に該当する化合物であっても良い。例えば、ポリオール化合物(D)は、エーテル結合とエステル結合とを有するポリエーテルポリエステルポリオール等であっても良い。
 又、ポリオール化合物は、ポリカプロラクトンポリオール、ポリカーボネートポリオール、及びポリエーテルポリオールのうち、複数種を含んでいても良い。
 ポリオール化合物の水酸基価は、50~500mgKOH/gであることが好ましく、100~350mgKOH/gであることがより好ましく、150~250mgKOH/gであることが特に好ましい。適度な水酸基の量とすることで、下記の多官能イソシアネート化合物との反応による架橋構造が制御され、硬化膜の柔軟性・弾力性等を一層高めることが期待できる。
 本形態において、ポリオール化合物(D)の重量平均分子量(Mw)としては、好ましくは450~2500、より好ましくは、500~1500、特に好ましくは500~700である。適度な分子量とすることで、柔軟性及び弾力性の向上による薄膜の外観変化の抑制と、ガソリン耐性等の薄膜の耐久性とのより高度な両立が期待できる。
 組成物中のポリオール化合物(D)の含有量は、(メタ)アクリル系樹脂100質量部に対して通常5~200質量部、好ましくは15~180質量部、より好ましくは20~150質量部である。この数値範囲とすることで、ポリオール化合物(D)に由来する性能を十分得ることができると共に、他成分とのバランスを取ることができる。
 本形態において、ポリオール化合物(D)としては、前述したポリカプロラクトンポリオール、ポリカーボネートポリオール、及びポリエーテルポリオールのうち、ポリカプロラクトンポリオールを含むことが好ましく、ポリカプロラクトンポリオールの中でも、カプロラクトン構造を持ち、且つ、2つの水酸基を持つ化合物であるポリカプロラクトンジオールを含むことが特に好ましい。
 これは、本形態の組成物に含まれる(メタ)アクリル系樹脂が前述の一般式(2)の構造、すなわちカプロラクトン構造を持つため、ポリオール化合物(D)としては当該樹脂との相溶性が良好となり易い傾向があるということ、及び架橋密度を上げ過ぎずに防曇性能を向上させ易い傾向があることによる。
 ポリオール化合物(D)は、(メタ)アクリル系樹脂(A)と共に多官能イソシアネート化合物(B)と反応し、第3形態の吸水層を形成する。ポリオール化合物(D)は、(メタ)アクリル系樹脂(A)と多官能イソシアネート化合物(B)との間に入り込んで反応し、橋渡しの役割を担って、吸水層として十分な架橋密度を保ちつつ、水分が吸収されるための隙間を広げる役割を担っている。
 尚、第3形態の変更例として、組成物にエポキシド(C)が含まれないものが挙げられる。この場合、組成物は、(メタ)アクリル系樹脂(A)、多官能イソシアネート化合物(B)、及びポリオール化合物(D)を含有する。それぞれの含有量等については、上述の第1~第3形態における含有量等が使用されても良い。
 第1~第3形態の組成物以外であっても、防曇性を付与する、即ち曇りを発生させずに水分を吸着させ又は吸収させるための組成物から形成された薄膜について、物理膜厚の調整及び防曇性能持続時間の調整の少なくとも一方を行うことで、十分な抗菌抗ウイルス性を呈するための有孔構造を有する抗菌抗ウイルス薄膜1が得られる。
 本発明に属する実施例が以下に示される。但し、実施例は、本発明の範囲を限定するものではない。尚、本発明の捉え方によって、下記の実施例の一部が、実質的には本発明に属さない比較例となり得る。
 実施例1は、上記第1形態に属する。実施例1は、実施例1-1、及び実施例1-2を含む。実施例1-1と実施例1-2とは、各物理膜厚及び各物理膜厚に基づく特性を除き、互いに同様に成る。
 実施例1は、次のように形成された。
 屈折率が1.60であるチオウレタン(三井化学株式会社製「MR-8」)製の基材12であって、度数S-2.00の眼鏡レンズ基材である基材12の凸面(成膜面M)に対し、第1形態の組成物がディッピング法により塗布され、更に130℃で2時間加熱することにより塗布された組成物を硬化することで、成膜面M上に吸水層4が成膜された。溶剤はプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGM)とされた。又、吸水層4の上に、アミノ変性シリコーン(信越化学工業株式会社製「KF-8021」)製の撥水層6が、非反応性溶媒を溶媒としたディッピング法により成膜された。
 実施例1において、第1形態の組成物の(メタ)アクリル系樹脂(A)は、構成単位(a-1)がジメチルアクリルアミド(DMAA)であって50質量%であり、構成単位(a-2)がポリカプロラクトン変性ヒドロキシエチルアクリレート(株式会社ダイセル製「プラクセルFA2D」であって35質量%であり、構成単位(a-3)が2-ヒドロキシルエチルメタクリレート(HEMA)であって10質量%であり、構成単位(a-4)が片末端メタクリレート変性ポリジメチルシロキサン(JNC株式会社製「サイラプレーンFM-0721」)であって5質量%である。
 又、実施例1において、第1形態の組成物の多官能イソシアネート化合物(B)は、ヘキサメチレンジイソシアネートのビウレットタイプ(旭化成株式会社製「24A-100」)であって、(メタ)アクリル系樹脂(A)100質量部に対して18質量部である。
 更に、実施例1において、第1形態の組成物のエポキシド(C)は、グリセリンジグリシジルエーテル(共栄社化学株式会社製「エポライト80M」)であって、(メタ)アクリル系樹脂(A)及び多官能イソシアネート化合物(B)100質量部に対して6質量部(組成物固形分の約6質量%)である。
 実施例1の組成物における残存水酸基の量(以下、残存OH Vol.)は、20%以上30%未満(20-30%)であり、樹脂における水酸基の量(以下、樹脂OH Vol.)は中程度(中)である。残存OH Vol.は、出願人が材料メーカーではないため、分析に多大な時間及びコストを要し、幅のある状態の情報しか実質的に得られず、樹脂OH Vol.は、樹脂の元素の分析に多大な時間及びコストを要するため、実質的には相対的な大小が把握される。
 実施例1-1の物理膜厚のうち、成膜時に意図された物理膜厚である狙い膜厚は10μmであり、実測された物理膜厚である実測膜厚は10.65μmであった。
 実施例1-2の物理膜厚のうち、狙い膜厚は13μmであり、実測膜厚は13.33μmであった。
 実施例1の撥水層6の物理膜厚は、7nmとされた。
 実施例2は、上記第1形態に属する。実施例2は、実施例2-1、及び実施例2-2を含む。実施例2-1と実施例2-2とは、各物理膜厚及び各物理膜厚に基づく特性を除き、互いに同様に成る。
 実施例2は、次の点を除き、実施例1と同様に形成された。
 即ち、実施例2では、第1形態の組成物の多官能イソシアネート化合物(B)は、(メタ)アクリル系樹脂(A)100質量部に対して10.8質量部とされ、実施例1における同18質量部と比較して40%減少された。実施例2は、実施例1と同様、吸水層4の上に撥水層6を有する。
 実施例2-1の物理膜厚のうち、狙い膜厚は6μmであり、実測膜厚は6.85μmであった。
 実施例2-2の物理膜厚のうち、狙い膜厚は10μmであり、実測膜厚は9.61μmであった。
 実施例3は、上記第2形態に属する。実施例3は、実施例3-1、及び実施例3-2を含む。実施例3-1と実施例3-2とは、各物理膜厚及び各物理膜厚に基づく特性を除き、互いに同様に成る。
 実施例3は、次のように形成された。
 即ち、実施例1と同じ基材12の成膜面Mに、第2形態の組成物である信越化学工業株式会社製「X-12-1372A」にチタン系触媒を質量比で1%となる分量において添加し、実施例1と同様にディッピング法による塗布のうえで硬化させて吸水層4とした。又、その吸水層4の上に、実施例1と同じ撥水層が形成された。
 実施例3-1の物理膜厚のうち、狙い膜厚は6μmであり、実測膜厚は7.61μmであった。
 実施例3-2の物理膜厚のうち、狙い膜厚は10μmであり、実測膜厚は14.96μmであった。
 実施例4は、上記第3形態に属する。
 実施例4は、次のように形成された。
 即ち、実施例1と同じ基材12に対し、第3形態の組成物がディッピング法により塗布され、更に130℃で2時間加熱することにより塗布された組成物を硬化することで、成膜面M上に吸水層4が成膜された。溶剤はPGMとされた。又、その吸水層4の上に、実施例1と同じ撥水層6が形成された。
 実施例4において、第3形態の組成物の(メタ)アクリル系樹脂(A)は、次の通りである。即ち、構成単位(a-1)は、DMAAであって、(メタ)アクリル系樹脂(A)において50質量%を占める。又、構成単位(a-2)は、ポリカプロラクトン変性ヒドロキシエチルアクリレート(株式会社ダイセル製「プラクセルFA2D」)であって、(メタ)アクリル系樹脂(A)において35質量%を占める。更に、構成単位(a-3)は、HEMAであって、(メタ)アクリル系樹脂(A)において10質量%を占める。又更に、構成単位(a-4)は、片末端メタクリレート変性ポリジメチルシロキサン(JNC株式会社製「サイラプレーンFM-0721」)であって、(メタ)アクリル系樹脂(A)において5質量%を占める。
 又、実施例4において、第3形態の組成物の多官能イソシアネート化合物(B)は、ヘキサメチレンジイソシアネートのビウレットタイプ(旭化成株式会社製「24A-100」)であって、(メタ)アクリル系樹脂(A)100質量部に対して18質量部を占める。
 更に、実施例4において、第3形態の組成物のエポキシド(C)は、グリセリンジグリシジルエーテル(共栄社化学株式会社製「エポライト80M」)であって、(メタ)アクリル系樹脂(A)及び多官能イソシアネート化合物(B)100質量部に対して6質量部を占める。
 加えて、実施例4において、第3形態の組成物のポリオール化合物(D)は、ポリカプロラクトンジオール(株式会社ダイセル製「プラクセル205U」、分子量530、水酸基価207~217mgKOH/g)であって、(メタ)アクリル系樹脂(A)100質量部に対して30質量部を占める。
 実施例4の物理膜厚のうち、狙い膜厚は10μmであり、実測膜厚は10.50μmであった。
 比較例1は、比較例1-1、及び比較例1-2を含む。比較例1-1と比較例1-2とは、各物理膜厚及び各物理膜厚に基づく特性を除き、互いに同様に成る。
 比較例1の形成は、物理膜厚を除き、実施例1と同様になされた。比較例1は、実施例1と同様に、吸水層の上に撥水層6を有する。
 比較例1-1の物理膜厚のうち、狙い膜厚は3μmであり、実測膜厚は3.29μmであった。
 比較例1-2の物理膜厚のうち、狙い膜厚は6μmであり、実測膜厚は5.88μmであった。
 比較例2は、比較例2-1、及び比較例2-2を含む。比較例2-1と比較例2-2とは、各物理膜厚及び各物理膜厚に基づく特性を除き、互いに同様に成る。
 比較例2は、次のように形成された。
 即ち、実施例1と同じ基材12の成膜面Mに、ポリウレタンモノマーをベースとするポリウレタン樹脂形成用組成物(FSI Coating Technologies社製「Visgard Premium Plus」)をディッピング法により塗布し、更に130℃で2時間熱硬化させて吸水層とした。又、その吸水層の上に、実施例1と同様の撥水層6が形成された。
 比較例2-1の物理膜厚のうち、狙い膜厚は6μmであり、実測膜厚は7.24μmであった。
 比較例2-2の物理膜厚のうち、狙い膜厚は10μmであり、実測膜厚は9.42μmであった。
 比較例1、実施例1、及び実施例2の物理膜厚が、次の表1の上部に示される。
 比較例2、実施例3、及び実施例4の物理膜厚が、次の表2の上部に示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 実施例1~4及び比較例1~2について、呼気白化試験が行われた。
 呼気白化試験は、試験対象における成膜面M側の表面に対して呼気を2秒間当て、レンズが曇って白化するか否かを確認する試験である。呼気白化試験の結果は、曇った場合に「×」、曇らなかった場合に「○」とした。
 上記表1及び表2の各中央部に、呼気白化試験の結果が示される。
 実施例1~4及び比較例1~2における呼気白化試験の結果は、何れも曇らず、「○」であった。よって、実施例1~4及び比較例1~2では、呼気を2秒間当てても、表面が曇らなかった。従って、実施例1~4及び比較例1~2は、基本的な防曇性を有していると言える。
 実施例1~4及び比較例1~2について、蒸気試験が行われ、防曇性能持続時間が測定されて、単位膜厚当たりの防曇性能持続時間が算出された。
 蒸気試験は、次のように行われた。
 即ち、まず、槽内の温度を40℃に維持した恒温槽に水入りで蓋付きのビンが入れられ、所定時間の経過を待つことで、ビンが40℃に加温された。ビンの開口部は30mmであり、ビンの容量は120mlであり、水の量は100mlである。次に、ビンが恒温槽から取り出され、開口部の蓋が外されて、開口部に、試験対象の凸面(成膜面M側の面)が下向きとなって接する状態で、試験対象がセットされた。続いて、試験対象がセットされた時点から曇り始めた時点までの時間、即ち防曇性能持続時間(秒)が計測された。但し、防曇性能持続時間が180秒(3分)となった場合、防曇性能持続時間が十分なものであるとして、蒸気試験が終了された(≧180)。そして、各試験対象の防曇性能持続時間(秒)を、当該試験対象における吸水層4の実測膜厚(μm)で割ることで、単位膜厚当たり防曇性能持続時間(秒/μm)が算出された。
 尚、蒸気試験において、ビンの蓋が省略されても良い。又、ビンの開口部の大きさ及び形状の少なくとも一方は、試験対象が乗るのであれば、上述のもの以外とされても良い。更に、40℃の自然蒸発に係る蒸気が試験対象に持続的に当たる、即ち当該蒸気が継続して当たり続けるのであれば、他の蒸気発生構造が用いられても良い。
 上記表1及び表2の各中央部であって、呼気白化試験の下の行に、防曇性能持続時間が示され、更にその下の行に、単位膜厚当たり防曇性能持続時間が示される。
 比較例1~2では、防曇性能持続時間が40秒未満であり、単位膜厚当たり防曇性能持続時間は4秒/μm未満である。
 具体的には、比較例1-1の防曇性能持続時間は13.06秒で単位膜厚当たり防曇性能持続時間は3.97秒/μmであり、比較例1-2の防曇性能持続時間は23.45秒で単位膜厚当たり防曇性能持続時間は3.98秒/μmであり、比較例2-1の防曇性能持続時間は24.65秒で単位膜厚当たり防曇性能持続時間は3.40秒/μmであり、比較例2-2の防曇性能持続時間は36.91秒で単位膜厚当たり防曇性能持続時間は3.92秒/μmである。
 これに対し、実施例1~4では、防曇性能持続時間が40秒以上であり、単位膜厚当たり防曇性能持続時間は4以上である。
 具体的には、実施例1-1の防曇性能持続時間は50.54秒で単位膜厚当たり防曇性能持続時間は4.74秒/μmであり、実施例1-2の防曇性能持続時間は62.91秒で単位膜厚当たり防曇性能持続時間は4.72秒/μmであり、実施例2-1の防曇性能持続時間は42.53秒で単位膜厚当たり防曇性能持続時間は6.21秒/μmであり、実施例2-2の防曇性能持続時間は75.22秒で単位膜厚当たり防曇性能持続時間は7.83秒/μmである。又、実施例3-1の防曇性能持続時間は105.75秒で単位膜厚当たり防曇性能持続時間は13.90秒/μmであり、実施例3-2の防曇性能持続時間は≧180秒で単位膜厚当たり防曇性能持続時間は≧12秒/μmであり、実施例4の防曇性能持続時間は48.57秒で単位膜厚当たり防曇性能持続時間は4.63秒/μmである。
 実施例1~4では、比較例1~2に比べて、防曇性能持続時間が長く、又単位膜厚当たり防曇性能持続時間が長い。よって、実施例1~4は、比較例1~2に比べて、防曇性に優れ、又単位膜厚当たりの防曇性に優れる。
 実施例1-2に係る吸水層4及び撥水層6を含む抗菌抗ウイルス薄膜1(成膜面M側)の表面状態が、多数の細孔の分布によって水分を吸着可能又は吸収可能として水分による曇りを抑制していると想定して、細孔分布測定及びインク染み込み試験により検討された。
 細孔分布測定では、水銀圧入法により、実施例1-2の当該表面に水銀を圧入した場合の水銀の量及び圧力といった情報から、当該表面における単位質量当たり細孔体積(ml/g)、単位質量当たり細孔表面積(平方メートル/g)、メディアン径(μm)、モード系(μm)、気孔率(パーセント)といった値が割り出された。
 結果、実施例1-2の抗菌抗ウイルス薄膜1における上述の各種の値は、SiO膜(酸化ケイ素膜)における上述の各種の値と有意な差異がないものとなった。SiO膜は、光学分野で広く用いられている。例えば、多くの眼鏡レンズは、眼鏡レンズ基材の表面に、ハードコート膜を介して、最も空気側の層にSiO膜を有する無機反射防止多層膜を有している。多くの場合、無機反射防止多層膜は、真空蒸着法により成膜されている。よって、SiO膜における上述の各種の値と有意な差異がないことは、一般的な眼鏡レンズにおける上述の各種の値と有意な差異がないことにつながる。
 この結果は、実施例1-2の抗菌抗ウイルス薄膜1が防曇性を有して水分を吸着させ又は吸収させる構造を備えている高い蓋然性を考え合わせると、次の各種の事項を示唆すると言える。
 即ち、当該抗菌抗ウイルス薄膜1の細孔のサイズが非常に小さく、水銀圧入法でSiO膜との差を確認することが困難である。かような差が水銀圧入法で出ないことから、細孔を円柱状と見立てた場合の直径である細孔径、即ち孔の幅は、少なくとも100nm以下であると予想される。
 又、当該抗菌抗ウイルス薄膜1及び基材12が共にプラスチックであり、水銀圧入時にこれらが膨張することで、外圧により生じた細孔即ち疑似細孔が発生している可能性がある。
 インク染み込み試験では、実施例1-2の抗菌抗ウイルス薄膜1の表面に対し、染料インク及び顔料インクが適用された。染料インクは、ぺんてる株式会社製筆ペン用水性染料インクカートリッジ「XFR-AD」に入れられた黒色水性染料インクである。顔料インクは、ぺんてる株式会社製筆ペン用水性顔料インクカートリッジ「XFRP-A」に入れられた黒色水性顔料インクである。
 即ち、まず、各インクが希釈なくそのままビーカーに取り出され、綿棒の先端に各インクを染み込ませ、試験対象の当該表面に当該綿棒で線が描かれた。次いで、室内で1分間放置することで各インクの乾燥が行われ、その後不織布(小津産業株式会社製「ピュアリーフ」)で線状の各インクを乾拭きした。続いて、有機溶媒(アセトン)を染み込ませた同種の不織布で、残存した線状の各インクを拭いた。
 図2は、各インク乾燥時の試験対象を当該表面側から写した写真をグレースケール化したものである。図3は、各インク乾拭き直後の試験対象を裏面側から写した写真をグレースケール化したものである。図4は、各インクのアセトン拭き直後の試験対象を裏面側から写した写真をグレースケール化したものである。図2~図4において、上の線が染料インクであり、下の線が顔料インクである。
 図3において、試験対象の顔料インクは乾拭きで除去され、試験対象の染料インクは乾拭き後に残存していた。図4において、試験対象の残存した染料インクは、アセトン拭き後においても残存していた。
 即ち、試験対象の当該表面において、顔料インクは染み込んでおらず、染料インクは染み込んでいた。
 他方、各インクの粒度分布は、動的光散乱粒度分布測定装置(Dynamic Light Scattering;DLS)により測定された。
 染料インクの粒度分布は、横軸を粒サイズ(nm)とし縦軸を粒の個数の割合(パーセント)としたグラフにおいて、略正規分布状となっており、5.1nmでの値を最大値(25%程度)として2nm以上15nm以下の範囲内に収まっていた。
 顔料インクの粒度分布は、顔料インクと同様のグラフにおいて、略正規分布状となっており、85.3nmでの値を最大値(23%程度)として40nm以上300nm以下の範囲内に収まっていた。
 細孔分布測定の結果及びインク染み込み試験の結果から、次のことが言える。
 即ち、細孔分布測定で細孔のサイズが極めて小さいことが予想され、又インク染み込み試験で顔料インクが染み込まない一方で染料インクがアセトンでも拭き取れない程染み込んだことから、実施例1-2の抗菌抗ウイルス薄膜1における細孔のサイズは、細孔径で30nm±10nm程度である。換言すれば、実施例1-2の抗菌抗ウイルス薄膜1における孔の幅は、20nm以上40nm以下である。
 実施例1~4及び比較例1~2について、抗菌性能が、ISO22196:2007に準拠して、黄色ブドウ菌及び大腸菌について試験された。
 抗菌活性値Rは、次の式(1)で定義される。
  R=log(B/C) ・・・(1)
 式(1)において、Bは試験対象(リファレンス)の24時間後の生菌数の平均値(個)であり、Cは抗菌膜の24時間後の生菌数の平均値(個)であり、logは常用対数である。
 そして、抗菌活性値R≧2.0である場合は、十分な抗菌性能があるものと判断され、抗菌性が「○」とされた。他方、抗菌活性値R<2.0である場合は、抗菌性能が十分でないものと判断され、抗菌性が「×」とされた。更に、黄色ブドウ菌及び大腸菌の各抗菌性が共に「×」である場合、総合的な抗菌性が「×」とされ、黄色ブドウ菌及び大腸菌の各抗菌性の何れか一方が「○」で他方が「×」である場合、総合的な抗菌性が「△」とされ、黄色ブドウ菌及び大腸菌の各抗菌性が共に「○」である場合、総合的な抗菌性が「○」とされた。
 上記表1及び表2の各下部に、抗菌性能試験の結果が示される。
 比較例1-1,2-1の黄色ブドウ球菌への抗菌性、及び比較例1,2の大腸菌への抗菌性は、何れも「×」であった。よって、比較例1-1の総合的な抗菌性は「×」であり、比較例1-2の総合的な抗菌性は「△」であり、比較例2-1の総合的な抗菌性は「×」であり、比較例2-2の総合的な抗菌性は「△」であった。
 実施例1~4における黄色ブドウ球菌への抗菌性及び大腸菌への抗菌性、並びに総合的な抗菌性は、何れも「○」であった。
 よって、実施例1~4は、抗菌性を有している。
 実施例1-2,4について、抗ウイルス性能が、ISO21702:2019に準拠して、A型インフルエンザウイルスについて試験された。
 抗ウイルス活性値R’は、次の式(1’)で定義される。
  R’=log(B’/C’) ・・・(1’)
 式(1)において、B’は試験対象(リファレンス)の24時間後の生ウイルス数の平均値(個)であり、C’は抗ウイルス膜の24時間後の生ウイルス数の平均値(個)であり、logは常用対数である。
 そして、抗ウイルス活性値R’≧2.0で十分な抗ウイルス性能があるものと判断され、抗ウイルス性が「○」とされた。他方、抗ウイルス活性値R’<2.0である場合、抗ウイルス性能が十分でないものと判断され、抗ウイルス性が「×」とされた。
 抗ウイルス性能試験は、A型インフルエンザウイルスを取り扱うこと等から、簡単には行えず、多くの時間及びコストを要する。又、抗ウイルス性能試験を行う専門機関が存在するところ、近時の所定ウイルスの世界的流行により、当該専門機関への試験の外注が行えず、あるいは行えたとしても順番待ち等により多くの時間及びコストを要する。
 上記表1及び表2の各最下部に、抗ウイルス性能試験の結果が示される。
 実施例1-2,4におけるA型インフルエンザウイルスへの抗ウイルス性は、何れも「○」であった。
 よって、実施例1-2,4は、抗ウイルス性を有している。
 実施例1~4は、30nm±10nm程度のサイズの空孔を多数有することで、水分の吸着又は吸収を可能とし、もって防曇性を有すると共に、抗菌抗ウイルス性を有している。尚、実施例1~4は、無機抗菌剤(例えば、銀イオン担持ゼオライト)、及び有機抗菌成分(例えば、四級アンモニウム塩)の何れも有していない。
 他方、一般に、昆虫の羽のような微細な凹凸構造を有するものが、ある程度の抗菌抗ウイルス性を持つことが知られている。その抗菌抗ウイルス性を発揮させるメカニズムは完全には解明されていないところ、微細な凹凸構造における隣接する凸部間の距離(凹部の幅)、及び凸部の高さ(凹部の深さ)に関係しているとする説が存在する。そして、凸部の高さが、所定の閾値より大きくなると、抗菌性が十分となるという説が存在する。
 図5は、実施例1~4のように、多数の空孔Pを有する抗菌抗ウイルス薄膜1(吸水層4)の物理膜厚が十分である場合の、抗菌抗ウイルス薄膜1及び大腸菌Eを示す模式図である。図6は、比較例1~2のように、多数の空孔Pを有する薄膜TF(吸水層)の物理膜厚が十分でない場合の、薄膜及び大腸菌Eを示す模式図である。
 大腸菌Eは、大腸菌本体EBと、これから延びる1以上の鞭毛EWと、を有する。大腸菌本体EBの大きさは2~4μm程度であり、鞭毛EWの太さは直径20~30nm程度であり、鞭毛EWの長さは10μm程度である。大腸菌Eは、鞭毛EWの回転により運動する。
 実施例1~4では、図5に示されるように、抗菌抗ウイルス薄膜1の物理膜厚が十分であり、空孔Pの深さが十分であって、大腸菌Eの鞭毛EW全体が空孔Pに入り得る。鞭毛EW全体が空孔Pに入った大腸菌Eは、鞭毛EWによる運動が行えなくなると考えられる。
 比較例1~2では、図6示されるように、薄膜TFの物理膜厚が十分でなく、空孔Pの深さが十分でないため、大腸菌Eの鞭毛EWの先端部しか空孔Pに入り得ない。大腸菌Eは、鞭毛EWの先端部が空孔Pに入ったとしても鞭毛EWにより空孔Pから脱することができ、運動を続けることができると考えられる。
 又、一般に、ウイルスの大きさは10~1000nm程度であり、大腸菌Eのように自ら運動しない。
 実施例1~4では、空孔Pの幅が30nm±10nm程度であって、ウイルスの大きさに近似しており、ウイルスは、空孔Pに捕捉されるものと考えられる。
 他方、黄色ブドウ球菌は、鞭毛を持たず、本体においてブドウの房状に複数の小球体を有するものであるところ、各小球体の大きさがウイルスの大きさに近似しており、黄色ブドウ球菌は、空孔Pに捕捉されるものと考えられる。
 かような大腸菌E、ウイルス、及び黄色ブドウ球菌の空孔Pにおける捕捉状況が観察されれば、上述のモデルは完全に正しいことになる。しかし、30nm±10nm程度の極めて小さいサイズの空孔Pの状況ですら顔料インク及び染料インクによる観察に留まっており、当該捕捉状況の現実的な観察は、現状行い得ない。
 上述のモデルでは、薄膜の物理膜厚がより小さい比較例1~2が十分な抗菌抗ウイルス性を発揮しないのに対して、抗菌抗ウイルス薄膜1の物理膜厚がより大きい実施例1~4が十分な抗菌抗ウイルス性を発揮するメカニズムが合理的に説明される。
 又、防曇性能持続時間及び単位膜厚当たり防曇性能持続時間に関し、これらの値が小さいと、防曇性が低く、空孔Pが満遍なく行き渡っていないと言える。すると、薄膜の物理膜厚が例え十分であったとしても、大腸菌E等を捉える空孔Pが不足して、抗菌抗ウイルス性が低下するものと考えられる。
 これに対し、防曇性能持続時間及び単位膜厚当たり防曇性能持続時間が一定程度(所定閾値)以上に大きいと、防曇性が高く、空孔Pがより満遍なく行き渡っていると言える。すると、抗菌抗ウイルス薄膜1の物理膜厚が十分である場合、大腸菌E等を捉える空孔Pが十分に存在し、十分な抗菌抗ウイルス性が得られるものと考えられる。
 以上より、水分が吸着可能又は吸収可能である複数の空孔Pを有しており、一部又は全部の空孔Pにおいて水分を吸着することで曇りを発生させない吸水層4又は有孔層、若しくは多孔層は、菌及びウイルスの少なくとも一方を捕捉する菌ウイルス捕捉層と捉えることができる。
 抗菌抗ウイルス薄膜1において、吸水層4と共に撥水層6が設けられていても、その物理膜厚が20nm以下であれば、菌及びウイルスの少なくとも一方の捕捉に有効な複数の空孔Pが全て塞がることはない。又、撥水層6が設けられた場合、撥水層6が設けられなかった場合に比べて、抗菌抗ウイルス薄膜1表面における動的摩擦係数及び静的摩擦係数の少なくとも一方が向上して、抗菌抗ウイルス薄膜1の耐擦傷性及び滑り性が向上する。よって、撥水層6が設けられた抗菌抗ウイルス薄膜1は、抗菌抗ウイルス性を有し、又表面の汚れをより拭き取り易い等、より良好なメンテナンス性を有する。
 実施例1~4の抗菌抗ウイルス薄膜1は、複数の空孔Pを有する吸水層4を有しており、吸水層4の物理膜厚が6μm以上であり、吸水層4の蒸気試験により得られる防曇性能持続時間を、吸水層4の物理膜厚(実測膜厚、単位μm)で割って得られる単位膜厚(1μm)当たりの防曇性能持続時間が、4秒/μm以上である。蒸気試験は、吸水層4側の表面に対し、40℃の自然蒸発に係る蒸気を持続的に当てて、当て始めから曇り始めるまでの時間を防曇性能持続時間として計測することで行われる。
 よって、実施例1~4により、抗菌抗ウイルス性を有する抗菌抗ウイルス薄膜1が提供される。
 又、実施例1~4の抗菌抗ウイルス薄膜1における空孔Pの幅は、20nm以上40nm以下である。よって、実施例1~4の抗菌抗ウイルス薄膜1において、抗菌抗ウイルス性がより良好に発揮される。
 更に、実施例1~4の抗菌抗ウイルス薄膜1は、アミノ変性シリコーン及びメルカプト変性シリコーンの少なくとも一方を主成分とする撥水層6を有しており、撥水層6の物理膜厚は、20nm以下の7nmである。よって、実施例1~4の抗菌抗ウイルス薄膜1は、十分な抗菌抗ウイルス性に加え、十分な耐擦傷性及び滑り性を有する。
 加えて、実施例1~4の光学製品10は、上述の抗菌抗ウイルス薄膜1と、基材12と、を有する。よって、実施例1~4により、抗菌抗ウイルス性を有する光学製品10が提供される。
 以下、第1形態、実施例1~2に関する発明の例が記載される。
(発明1)
 下記一般式(1)で表されるモノマー(a-1)に由来する構成単位、下記一般式(2)で表されるモノマー(a-2)に由来する構成単位、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート(a-3)に由来する構成単位、及び、下記一般式(3)で表されるモノマー(a-4)に由来する構成単位を有する(メタ)アクリル系樹脂(A)と、
 多官能イソシアネート化合物(B)と、
 複数のエポキシ基を有する有機化合物であるエポキシド(C)と、
を含む組成物から得られる吸水層を有しており、
 前記(メタ)アクリル系樹脂(A)は、全構成単位100質量%に対し、前記モノマー(a-1)に由来する構成単位の割合が20質量%以上65質量%以下であり、前記モノマー(a-2)に由来する構成単位の割合が10質量%以上40質量%以下であり、且つ前記モノマー(a-4)に由来する構成単位の割合が1質量%以上10質量%以下である
ことを特徴とする抗菌抗ウイルス薄膜。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 一般式(1)中、Rは水素原子又はメチル基であり、R及びRは水素原子又は炭素数1~3の直鎖若しくは分岐のアルキル基であり、R及びRは互いに同一であっても良いし、それぞれ異なっていても良い。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 一般式(2)中、Rは水素原子又はメチル基であり、nは1以上5以下の整数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 一般式(3)中、Rは水素原子又はメチル基であり、Rは2価の有機基であり、nは0又は1以上の整数である。
(発明2)
 前記多官能イソシアネート化合物(B)の割合は、前記(メタ)アクリル系樹脂(A)100質量部に対して5質量部以上100質量部以下である
ことを特徴とする(発明1)に記載の抗菌抗ウイルス薄膜。
(発明3)
 前記エポキシド(C)は、前記(メタ)アクリル系樹脂(A)及び前記多官能イソシアネート化合物(B)合わせて100質量部に対して、1質量部以上10質量部以下である
ことを特徴とする(発明1)に記載の抗菌抗ウイルス薄膜。
(発明4)
 前記エポキシド(C)は、1以上の水酸基を有する
ことを特徴とする(発明1)に記載の抗菌抗ウイルス薄膜。
(発明5)
 更に、アミノ変性シリコーン及びメルカプト変性シリコーンの少なくとも一方を主成分とする撥水層を、前記吸水層の上に有する
ことを特徴とする(発明1)に記載抗菌抗ウイルス薄膜。
(発明6)
 前記撥水層は、官能基当量が5000以上である前記アミノ変性シリコーン及び前記メルカプト変性シリコーンの少なくとも一方を主成分とする
ことを特徴とする(発明5)に記載の抗菌抗ウイルス薄膜。
 1・・抗菌抗ウイルス薄膜、4・・吸水層(有孔層)、6・・撥水層、10・・光学製品、12・・基材、M・・成膜面。

Claims (4)

  1.  複数の孔を有する有孔層を有しており、
     前記有孔層の物理膜厚が6μm以上であり、
     前記有孔層の蒸気試験により得られる防曇性能持続時間を、前記有孔層の物理膜厚で割って得られる単位膜厚当たりの防曇性能持続時間が、4秒/μm以上であり、
     前記蒸気試験は、前記有孔層側の表面に対し、40℃の自然蒸発に係る蒸気を持続的に当てて、当て始めから曇り始めるまでの時間を前記防曇性能持続時間として計測することで行われる
    ことを特徴とする抗菌抗ウイルス薄膜。
  2.  前記孔の幅は、20nm以上40nm以下である
    ことを特徴とする請求項1に記載の抗菌抗ウイルス薄膜。
  3.  更に、アミノ変性シリコーン及びメルカプト変性シリコーンの少なくとも一方を主成分とする撥水層を有しており、
     前記撥水層の物理膜厚は、20nm以下である
    ことを特徴とする請求項1に記載の抗菌抗ウイルス薄膜。
  4.  請求項1から請求項3の何れかに記載の抗菌抗ウイルス薄膜と、基材と、を有する
    ことを特徴とする光学製品。
PCT/JP2023/034566 2022-09-29 2023-09-22 抗菌抗ウイルス薄膜及び光学製品 WO2024070969A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022156820 2022-09-29
JP2022-156820 2022-09-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024070969A1 true WO2024070969A1 (ja) 2024-04-04

Family

ID=90477701

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/034566 WO2024070969A1 (ja) 2022-09-29 2023-09-22 抗菌抗ウイルス薄膜及び光学製品

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2024070969A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001145982A (ja) * 1999-09-08 2001-05-29 Toto Ltd 吸湿性防曇フィルム及びその製造方法
JP2008260718A (ja) * 2007-04-12 2008-10-30 Nippon Sheet Glass Co Ltd 抗菌性多孔質薄膜の製造方法
JP2010167388A (ja) * 2009-01-26 2010-08-05 Emprie Technology Development LLC ナノポーラス表面を有する製品の製造方法
JP2013103990A (ja) * 2011-11-14 2013-05-30 Nippon Synthetic Chem Ind Co Ltd:The 樹脂組成物および、それを用いてなるフィルム、防曇用フィルム、抗菌用フィルム、並びにコーティング剤
JP2019094468A (ja) * 2017-11-28 2019-06-20 ナトコ株式会社 塗料組成物、硬化膜、硬化膜を備えた物品
CN114854075A (zh) * 2022-06-06 2022-08-05 江阴诚公转印包装材料有限公司 一种果蔬专用保鲜呼吸膜及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001145982A (ja) * 1999-09-08 2001-05-29 Toto Ltd 吸湿性防曇フィルム及びその製造方法
JP2008260718A (ja) * 2007-04-12 2008-10-30 Nippon Sheet Glass Co Ltd 抗菌性多孔質薄膜の製造方法
JP2010167388A (ja) * 2009-01-26 2010-08-05 Emprie Technology Development LLC ナノポーラス表面を有する製品の製造方法
JP2013103990A (ja) * 2011-11-14 2013-05-30 Nippon Synthetic Chem Ind Co Ltd:The 樹脂組成物および、それを用いてなるフィルム、防曇用フィルム、抗菌用フィルム、並びにコーティング剤
JP2019094468A (ja) * 2017-11-28 2019-06-20 ナトコ株式会社 塗料組成物、硬化膜、硬化膜を備えた物品
CN114854075A (zh) * 2022-06-06 2022-08-05 江阴诚公转印包装材料有限公司 一种果蔬专用保鲜呼吸膜及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5084727B2 (ja) フォトクロミック光学物品の製造方法
JP6340539B1 (ja) 塗料組成物、硬化膜、硬化膜を備えた物品
JP5005922B2 (ja) プライマー組成物及びこれを用いたプラスチックレンズ
WO2024070969A1 (ja) 抗菌抗ウイルス薄膜及び光学製品
WO2023058561A1 (ja) 防曇性プラスチック眼鏡レンズ
KR20240089242A (ko) 방담성 플라스틱 안경 렌즈
WO2022211044A1 (ja) 眼鏡レンズ
WO2022211033A1 (ja) 眼鏡レンズの製造方法
JP2015074199A (ja) フォトクロミック積層体
JP7499405B2 (ja) 着色眼鏡レンズ
US20240199890A1 (en) Spectacle lens and method for producing spectacle lens
WO2022211032A1 (ja) 眼鏡レンズ
CN117120915A (zh) 眼镜镜片防雾膜用组合物和眼镜镜片
WO2022211019A1 (ja) 眼鏡レンズの製造方法及び眼鏡レンズ
JP7499404B2 (ja) 眼鏡レンズ
JPH09329701A (ja) プラスチックレンズ用プライマー組成物
WO2023181826A1 (ja) 眼鏡レンズ及びその製造方法
JPH07109441B2 (ja) プラスチックレンズ基材へのプライマー層の形成方法
US20220276410A1 (en) Laminated body, method of manufacturing laminated body, antifogging film forming composition, antifogging film, and set of antifogging film forming compositions
JP2003010775A (ja) 防曇性膜の作製方法及び該方法で処理した防曇性物品

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23872195

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1