JP7728065B2 - Water-repellent, fluorine-containing, semi-transparent cured film - Google Patents
Water-repellent, fluorine-containing, semi-transparent cured filmInfo
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Description
本発明は、新規な撥水性フッ素含有半透明硬化膜に関する。 The present invention relates to a novel water-repellent, fluorine-containing, translucent cured film.
電子材料、医療材料、包装材料、建材、衣料等の各種の材料表面に撥水性を付与するために各種の撥水コート剤が用いられることがある。このような撥水コート剤としては、フッ素樹脂又はフッ素化合物を含む組成物が多数知られている。この中でも、形成される塗膜表面に凹凸を付与することによって、より高い撥水性を発揮させる技術が提案されている。 Various water-repellent coating agents are used to impart water-repellent properties to the surfaces of various materials, including electronic materials, medical materials, packaging materials, building materials, and clothing. Many known water-repellent coating agents include compositions containing fluororesins or fluorine compounds. Among these, a technology has been proposed that imparts irregularities to the surface of the coating film formed to achieve even greater water-repellent properties.
例えば、乾燥により固化し得る第1のフッ素系樹脂を含む樹脂溶液と、第2のフッ素系樹脂の粒子成分とを含む撥水性コーティング用組成物が知られている(特許文献1)。 For example, a water-repellent coating composition is known that contains a resin solution containing a first fluororesin that can be solidified by drying, and a particle component of a second fluororesin (Patent Document 1).
また例えば、パーフルオロポリエーテル基及び硬化性部位を有する化合物と、硬化性樹脂及び/又は硬化性モノマーとを含む硬化性組成物を用い、さらに凹凸構造を有する金型を用いて形成された凹凸表面を有する硬化膜が提案されている(特許文献2)。 For example, a cured film with an uneven surface has been proposed, which is formed using a curable composition containing a compound having a perfluoropolyether group and a curable moiety, and a curable resin and/or a curable monomer, and further using a mold with an uneven structure (Patent Document 2).
しかし、特許文献1の方法では、コーティング被膜の耐久性が不十分で、繰り返し表面が摩擦されると、微粒子間、微粒子と樹脂マトリックス間の結合力が乏しいために、微粒子の剥落により、経時的に表面の凹凸構造が失われて撥水性が低下するおそれがある。 However, the method described in Patent Document 1 does not provide sufficient durability for the coating film, and when the surface is repeatedly rubbed, the bonding strength between the fine particles and between the fine particles and the resin matrix is weak, which can cause the fine particles to peel off, resulting in a loss of the surface's uneven structure over time and a decrease in water repellency.
しかも、特許文献1の方法では、白色のマイクロサイズPTFE樹脂微粒子を用いているために、基材フィルムに透明なPETフィルム等を用いても、不透明となり、利用できる意匠に制限がある。 Furthermore, because the method of Patent Document 1 uses white micro-sized PTFE resin particles, even if a transparent PET film or the like is used as the base film, the film becomes opaque, limiting the designs that can be used.
また、特許文献2の方法では、金型を用いて凹凸を付与する必要があるため、そのような装置がなければ、高い撥水性を有する硬化膜を形成することができない。しかも、硬化膜自体による凹凸であるため、やはり経時的に凹凸が摩耗によって低減ないしは消失するおそれもある。他方、このような硬化膜において、所定の凹凸が形成されていない場合は、高い撥水性(特に水に対する接触角150度以上)を得ることができない。 Furthermore, the method of Patent Document 2 requires the use of a mold to create the irregularities, and without such equipment, it is impossible to form a cured film with high water repellency. Moreover, because the irregularities are caused by the cured film itself, there is also the risk that the irregularities will reduce or disappear over time due to wear. On the other hand, if the required irregularities are not formed in such a cured film, high water repellency (particularly a contact angle with water of 150 degrees or more) cannot be achieved.
このように、高い撥水性をより確実に持続させるための技術の開発が待たれているが、その開発には至っていないのが現状である。 Thus, there is a need for the development of technology that can more reliably maintain high water repellency, but at present such development has not yet been achieved.
従って、本発明の主な目的は、高い撥水性と耐久性とを兼ね備え、かつ、透明性を有する硬化膜を提供することにある。 Therefore, the main object of the present invention is to provide a cured film that combines high water repellency and durability, and also has transparency.
本発明者は、従来技術の問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、特定の構造を有する塗膜が提供できる組成物を採用することにより上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of extensive research into the problems of the prior art, the inventors discovered that the above objectives could be achieved by employing a composition that can provide a coating film with a specific structure, leading to the completion of the present invention.
すなわち、本発明は、下記の撥水性フッ素含有半透明硬化膜に係る。
1. フッ素含有重合性化合物及びフッ素非含有重合性化合物を含む硬化性組成物の硬化膜中に粒径200nm以下の無機酸化物微粒子が含まれることを特徴とする撥水性フッ素含有半透明硬化膜。
2. 表面粗さ測定機(ハンディーサーフ)による硬化膜表面測定から求めた算術平均粗さ(Ra)の値が0.05μm以上1.00μm以下であり、最大高さ粗さ(Rz)が0.50μm以上10.00μm以下であり、要素の平均長さ(Rsm)が50.0μm以上1000.0μm以下である、前記項1に記載の撥水性フッ素含有半透明硬化膜。
3. 白色干渉顕微鏡による硬化膜表面観察から求めた555.8μm×555.8μm角の正方形面内の算術平均表面高さ(Sa)の値が0.01μm以上2.00μm以下であり、二乗平均平方根高さ(Sq)の値が0.05μm以上3.00μm以下であり、最大断面高さ(St)の値が1.00μm以上30.00μm以下である、前記項1又は2に記載の撥水性フッ素含有半透明硬化膜。
4. XPS分析による硬化膜表面フッ素濃度が5~50atomic%である、前記項1~3のいずれかに記載の撥水性フッ素含有半透明硬化膜。
5. フッ素含有重合性化合物がパーフルオロポリエーテル(メタ)アクリレートである、前記項1~4のいずれかに記載の撥水性フッ素含有半透明硬化膜。
6. フッ素非含有重合性化合物が、フッ素非含有(メタ)アクリレート化合物である、前記項1~5のいずれかに記載の撥水性フッ素含有半透明硬化膜。
7. 無機酸化物微粒子表面が(メタ)アクリロイル基で修飾されている、前記項1~6のいずれかに記載の撥水性フッ素含有半透明硬化膜。
8. 無機酸化物微粒子の含有量が、前記硬化性組成物のうち無機酸化物微粒子を除く成分の合計100重量部に対して1~200重量部である、前記項1~7のいずれかに記載の撥水性フッ素含有半透明硬化膜。
9. 分光測色計(CM-5)の透過測定モードでの透過率(L*値)が60以上である、前記項1~8のいずれかに記載の撥水性フッ素含有半透明硬化膜。
That is, the present invention relates to the following water-repellent fluorine-containing translucent cured film.
1. A water-repellent, fluorine-containing, translucent cured film, characterized in that the cured film is made of a curable composition containing a fluorine-containing polymerizable compound and a fluorine-free polymerizable compound and contains inorganic oxide fine particles having a particle size of 200 nm or less.
2. The water-repellent fluorine-containing translucent cured film according to item 1, wherein the arithmetic mean roughness (R a ) determined by measuring the surface of the cured film using a surface roughness measuring device (Handysurf) is from 0.05 μm to 1.00 μm, the maximum height roughness (R z ) is from 0.50 μm to 10.00 μm, and the mean element length (R sm ) is from 50.0 μm to 1000.0 μm.
3. The water-repellent fluorine-containing translucent cured film according to item 1 or 2, wherein the arithmetic mean surface height (S a ) within a 555.8 μm × 555.8 μm square plane determined by observation of the cured film surface with a white light interference microscope is from 0.01 μm to 2.00 μm, the root mean square height (S q ) is from 0.05 μm to 3.00 μm, and the maximum cross-sectional height (S t ) is from 1.00 μm to 30.00 μm.
4. The water-repellent, fluorine-containing, translucent cured film according to any one of items 1 to 3, wherein the fluorine concentration at the surface of the cured film as determined by XPS analysis is 5 to 50 atomic %.
5. The water-repellent, fluorine-containing translucent cured film according to any one of items 1 to 4, wherein the fluorine-containing polymerizable compound is perfluoropolyether (meth)acrylate.
6. The water-repellent, fluorine-containing translucent cured film according to any one of items 1 to 5, wherein the fluorine-free polymerizable compound is a fluorine-free (meth)acrylate compound.
7. The water-repellent, fluorine-containing translucent cured film according to any one of items 1 to 6, wherein the surfaces of the inorganic oxide fine particles are modified with (meth)acryloyl groups.
8. The water-repellent fluorine-containing translucent cured film according to any one of items 1 to 7, wherein the content of the inorganic oxide fine particles is 1 to 200 parts by weight per 100 parts by weight of the total of all components of the curable composition excluding the inorganic oxide fine particles.
9. The water-repellent, fluorine-containing translucent cured film according to any one of items 1 to 8, which has a transmittance (L * value) of 60 or more as measured in a transmittance measurement mode with a spectrophotometer (CM-5).
本発明によれば、本発明の主な目的は、高い撥水性と耐久性とを兼ね備えつつ、比較的高い透明性を有する硬化膜を提供することができる。特に、本発明では、特定の硬化性化合物と特定の無機酸化物微粒子とを併存させ、これを活性エネルギー線により硬化させることによって、所定の凹凸表面を有する硬化膜を提供することができる。これにより、高い撥水性とともに高い耐摩耗性を付与できる結果、高い撥水性を比較的長期にわたって持続させることが可能となる。また、無機酸化物微粒子の大きさを200nm以下と制限することで、比較的高い透明性を有する硬化膜を提供することができる。 The main object of the present invention is to provide a cured film that combines high water repellency and durability while also having relatively high transparency. In particular, the present invention makes it possible to provide a cured film with a specified uneven surface by combining a specific curable compound with specific inorganic oxide microparticles and curing them with active energy rays. This makes it possible to impart high water repellency and high abrasion resistance, thereby making it possible to maintain high water repellency for a relatively long period of time. Furthermore, by limiting the size of the inorganic oxide microparticles to 200 nm or less, it is possible to provide a cured film with relatively high transparency.
このような特徴をもつ本発明の硬化膜は、表面に撥水性を付与すべき各種の材料又は製品に幅広く適用することができる。 The cured film of the present invention, which has these characteristics, can be widely applied to various materials or products whose surfaces require water repellency.
1.撥水性フッ素含有半透明硬化膜
本発明の撥水性フッ素含有半透明硬化膜(本発明硬化膜)は、フッ素含有重合性化合物及びフッ素非含有重合性化合物を含む硬化性組成物の硬化膜中に粒径200nm以下の無機酸化物微粒子が含まれることを特徴とする。
1. Water-repellent fluorine-containing semi-transparent cured film The water-repellent fluorine-containing semi-transparent cured film of the present invention (cured film of the present invention) is characterized in that inorganic oxide fine particles having a particle size of 200 nm or less are contained in a cured film of a curable composition containing a fluorine-containing polymerizable compound and a fluorine-free polymerizable compound.
なお、本発明硬化膜を構成する成分(フッ素含有重合性化合物等)の種類、組成等の詳細については、後記の「2.硬化膜の製造方法」で説明する。 Details about the types and compositions of the components (e.g., fluorine-containing polymerizable compounds) that make up the cured film of the present invention will be explained below in "2. Method for producing cured film."
本発明硬化膜は、フッ素含有重合性化合物及びフッ素非含有重合性化合物を含む硬化性組成物の硬化体から構成されるものである。そのような硬化体をマトリックスとして、無機酸化物微粒子がそのマトリックス中に分散した構造を有する。 The cured film of the present invention is composed of a cured product of a curable composition containing a fluorine-containing polymerizable compound and a fluorine-free polymerizable compound. It has a structure in which inorganic oxide fine particles are dispersed within the matrix, using this cured product as the matrix.
本発明硬化膜において、無機酸化物微粒子の少なくとも一部は、硬化膜表面の凹凸形状の形成に寄与する。これによって、本発明硬化膜表面に特定の凹凸形状を付与できる結果、優れた撥水性と耐久性とともに良好な透明性を得ることができる。 In the cured film of the present invention, at least a portion of the inorganic oxide microparticles contribute to the formation of an uneven surface on the cured film. This allows the surface of the cured film of the present invention to be given a specific uneven shape, resulting in excellent water repellency, durability, and good transparency.
このような撥水性、耐久性及び透明性の見地より、前記の凹凸形状は、規格ASME2009に準じて表面粗さ測定機(ハンディーサーフ、株式会社東京精密社製)による硬化膜表面測定から求めた算術平均粗さ(Ra)の値が0.05μm以上1.00μm以下(特に0.10μm以上0.80μm以下)であり、最大高さ粗さ(Rz)が0.50μm以上10.00μm以下(特に0.60μm以上8.00μm以下)であり、要素の平均長さ(Rsm)が50.0μm以上1000.0μm以下(特に100.0μm以上800.0μm以下)の範囲内であることが望ましい。 From the viewpoints of such water repellency, durability, and transparency, it is desirable that the uneven shape have an arithmetic mean roughness (R a ) value of 0.05 μm or more and 1.00 μm or less (particularly 0.10 μm or more and 0.80 μm or less), a maximum height roughness (R z ) of 0.50 μm or more and 10.00 μm or less (particularly 0.60 μm or more and 8.00 μm or less), and a mean element length (R sm ) of 50.0 μm or more and 1000.0 μm or less (particularly 100.0 μm or more and 800.0 μm or less), as determined by measuring the surface of the cured film using a surface roughness measuring device ( Handysurf , manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.) in accordance with the ASME 2009 standard.
さらには、同様の見地より、前記の凹凸形状は、ISO規格25178に準じて白色干渉顕微鏡による硬化膜表面観察から求めた555.8μm×555.8μm角の正方形面内の算術平均表面高さ(Sa)の値が0.01μm以上2.00μm以下(特に0.03μm以上1.00μm以下)であり、二乗平均平方根高さ(Sq)の値が0.05μm以上3.00μm以下(特に0.06μm以上1.50μm以下)であり、最大断面高さ(St)の値が1.00μm以上30.00μm以下(特に2.00μm以上20.00μm以下)の範囲内であることが望ましい。 Furthermore, from a similar viewpoint, it is desirable that the uneven shape has an arithmetic mean surface height (S a ) within a square surface of 555.8 μm × 555.8 μm squares, determined by observing the surface of the cured film with a white light interference microscope in accordance with ISO Standard 25178, of 0.01 μm or more and 2.00 μm or less (particularly 0.03 μm or more and 1.00 μm or less), a root mean square height (S q ) of 0.05 μm or more and 3.00 μm or less (particularly 0.06 μm or more and 1.50 μm or less), and a maximum cross-sectional height (S t ) of 1.00 μm or more and 30.00 μm or less (particularly 2.00 μm or more and 20.00 μm or less).
上記のような硬化膜表面を形成するとともに高い透明性を発揮させるという点において、粒径が200nm以下(特に150nm以下)の無機酸化物微粒子を使用すれば良い。このような条件を満たすものであれば、例えば平均一次粒子径が1~100nm(特に2~50nm)であるナノ粒子を用いることもできる。 In order to form the above-described cured film surface and exhibit high transparency, inorganic oxide microparticles with a particle size of 200 nm or less (particularly 150 nm or less) can be used. As long as these conditions are met, nanoparticles with an average primary particle size of 1 to 100 nm (particularly 2 to 50 nm) can also be used.
無機酸化物微粒子の形状としては、表面に微細な凹凸を形成できるものであれば限定されず、例えば球状、鱗片状、針状、不定形状等のいずれも用いることができる。 The shape of the inorganic oxide microparticles is not limited as long as they can form fine irregularities on the surface; for example, any shape, such as spherical, scaly, needle-like, or irregular, can be used.
本発明硬化膜における無機酸化物微粒子の含有量は、用いる無機酸化物微粒子の種類等にもよるが、撥水性及び耐久性の見地から、一般的には無機酸化物微粒子の含有量が、前記硬化性組成物のうち無機酸化物微粒子及び溶剤を除く成分の合計100重量部に対して1~200重量部程度とすれば良く、好ましくは5~150重量部とすれば良く、より好ましくは10~100重量部とすることができる。従って、本発明硬化膜中における無機酸化物微粒子の含有率としては、例えば0.5~70重量%程度(特に4~60重量%程度)とすることもできる。
The content of inorganic oxide fine particles in the cured film of the present invention varies depending on the type of inorganic oxide fine particles used, but from the standpoint of water repellency and durability, the content of inorganic oxide fine particles is generally about 1 to 200 parts by weight, preferably 5 to 150 parts by weight, and more preferably 10 to 100 parts by weight, per 100 parts by weight of the total of the components of the curable composition excluding the inorganic oxide fine particles and the solvent . Therefore, the content of inorganic oxide fine particles in the cured film of the present invention can be, for example, about 0.5 to 70% by weight (particularly about 4 to 60% by weight).
本発明硬化膜は、本発明の効果を妨げない範囲内で、他の添加剤が含まれていても良い。例えば、着色材(染料、顔料)、帯電防止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、分散剤、界面活性剤、レベリング剤、表面調整剤、タレ止め剤、増粘剤、消泡剤、滑剤等の添加剤が含まれていても良い。なお、これらの添加剤のうち、無機酸化物微粒子に該当する場合は、前記の無機酸化物微粒子の含有量に含めるものとする。 The cured film of the present invention may contain other additives as long as they do not interfere with the effects of the present invention. For example, additives such as colorants (dyes, pigments), antistatic agents, antioxidants, UV absorbers, dispersants, surfactants, leveling agents, surface conditioners, anti-sagging agents, thickeners, antifoaming agents, and lubricants may be contained. Note that if any of these additives fall under the category of inorganic oxide fine particles, they are included in the content of the inorganic oxide fine particles described above.
本発明硬化膜は、上記のようにフッ素含有重合性化合物等が硬化してなるものであるが、そのフッ素含有量の指標として、XPS分析(X線光電分光法)による硬化膜表面フッ素濃度が5~50atomic%(特に10~40atomic%)であることが望ましい。このような範囲内において、撥水性を有するフッ素成分を少なくとも硬化膜表面に存在させることによって、優れた撥水性をより確実に得ることができる。 The cured film of the present invention is formed by curing a fluorine-containing polymerizable compound, etc., as described above. As an indicator of its fluorine content, the fluorine concentration at the surface of the cured film measured by XPS analysis (X-ray photoelectron spectroscopy) is preferably 5 to 50 atomic % (particularly 10 to 40 atomic %). By having a water-repellent fluorine component present at least on the surface of the cured film within this range, excellent water repellency can be more reliably achieved.
本発明硬化膜は、透明ないしは半透明であれば、その透過率は特に限定されない。透過率は、分光測色計(CM-5、コニカミノルタジャパン株式会社)の透過測定モードでの透過率(L*値)を用いる。また、無色透明ないしは半透明、着色透明ないしは着色半透明等のいずれも包含される。高い透明性を必要とする場合は、例えば透過率が60以上(特に65以上)であることが好ましい。なお、前記透過率の上限値は、例えば100とすることができるが、これに限定されない。 The cured film of the present invention is not particularly limited in its transmittance, so long as it is transparent or translucent. The transmittance is measured using a spectrophotometer (CM-5, Konica Minolta Japan Inc.) in the transmittance measurement mode (L * value). It also encompasses colorless, transparent, or translucent, colored, transparent, or colored, translucent, etc. When high transparency is required, a transmittance of 60 or more (particularly 65 or more) is preferred. The upper limit of the transmittance can be, for example, 100, but is not limited thereto.
本発明硬化膜の厚みは、例えば本発明硬化膜を付与する基材の材質、所望の撥水性、透過率等に応じて適宜設定でき、例えば0.1~10μm程度の範囲内とすることができるが、これに限定されない。 The thickness of the cured film of the present invention can be appropriately set depending on, for example, the material of the substrate to which the cured film of the present invention is applied, the desired water repellency, transmittance, etc., and can be, for example, within the range of approximately 0.1 to 10 μm, but is not limited to this.
2.撥水性フッ素含有半透明硬化膜の製造方法
本発明硬化膜は、例えば(1)(a)粒径が200nm以下の無機酸化物微粒子、(b)フッ素含有重合性化合物及び(c)フッ素非含有重合性化合物を含むフッ素含有組成物(本発明組成物)による塗膜を形成する工程(塗膜形成工程)、(2)前記塗膜を硬化させることにより硬化膜を得る工程(硬化工程)を含む方法によって好適に製造することができる。
2. Method for Producing Water-Repellent Fluorine-Containing Translucent Cured Film The cured film of the present invention can be suitably produced, for example, by a method comprising: (1) a step (coating film-forming step) of forming a coating film from a fluorine-containing composition (the composition of the present invention) containing (a) inorganic oxide fine particles having a particle size of 200 nm or less, (b) a fluorine-containing polymerizable compound, and (c) a fluorine-free polymerizable compound; and (2) a step (curing step) of curing the coating film to obtain a cured film.
以下においては、本発明組成物を構成する各成分等について具体的に説明する。なお、本発明では、特にことわりのない限り、アクリロイル基及びメタクリロイル基を「(メタ)アクリロイル基」と総称する。アクリレート及びメタクリレートを「(メタ)アクリレート」と総称する。 The following provides a detailed description of each component that makes up the composition of the present invention. In the present invention, unless otherwise specified, acryloyl groups and methacryloyl groups are collectively referred to as "(meth)acryloyl groups." Acrylates and methacrylates are collectively referred to as "(meth)acrylates."
(1)塗膜形成工程
塗膜形成工程では、(a)粒径が200nm以下の無機酸化物微粒子、(b)フッ素含有重合性化合物及び(c)フッ素非含有重合性化合物を含むフッ素含有組成物(本発明組成物)による塗膜を形成する。
(1) Coating film formation step In the coating film formation step, a coating film is formed from a fluorine-containing composition (the composition of the present invention) containing (a) inorganic oxide fine particles having a particle size of 200 nm or less, (b) a fluorine-containing polymerizable compound, and (c) a fluorine-free polymerizable compound.
無機酸化物微粒子
無機酸化物微粒子は、粒径が200nm以下であるものを用いる。本発明組成物では、このような無機酸化物微粒子を含有させることによって、それを塗膜化した場合に塗膜表面に極めて微細な凹凸を形成することができる結果、高い撥水性に寄与することが可能となる。
Inorganic oxide fine particles The inorganic oxide fine particles used have a particle size of 200 nm or less. By incorporating such inorganic oxide fine particles into the composition of the present invention, when the composition is formed into a coating film, extremely fine irregularities can be formed on the surface of the coating film, which can contribute to high water repellency.
無機酸化物の種類としては、上記のような作用効果が得られる限り、特に限定されず、例えば酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミニウム等の無機酸化物が挙げられる。これらの無機酸化物は、1種又は2種以上で用いることができる。なお、上記の具体例のように、本発明において、無機酸化物は、金属酸化物も包含する。 The type of inorganic oxide is not particularly limited as long as it provides the above-mentioned effects, and examples include inorganic oxides such as silicon oxide, titanium oxide, and aluminum oxide. These inorganic oxides can be used alone or in combination of two or more. As in the above specific example, in the present invention, inorganic oxides also include metal oxides.
これらの無機酸化物微粒子自体は、公知又は市販のものを使用することもできる。例えば、酸化ケイ素としては、製品名「AEROSIL 50」、「AEROSIL 150」、「AEROSIL 200」、「AEROSIL 300」、「AEROSIL 380」、「AEROSIL R972」、「AEROSIL R972V」、「AEROSIL R972CF」、「AEROSIL R974」、「AEROSIL RX200」、「AEROSIL RY200」、「AEROSIL R202」、「AEROSIL R805」、「AEROSIL R812」、「AEROSIL R812S」、(いずれも日本アエロジル株式会社製)、「YA010C」、「YA050C」、「YC100C」、(いずれも株式会社アドマッテクス)等が挙げられる。酸化チタンとしては、製品名「AEROXIDE TiO2 T805」(日本アエロジル株式会社製)等が例示できる。酸化アルミニウムとしては、製品名「AEROXIDE Alu C」(日本アエロジル株式会社製)等を挙げることができる。 These inorganic oxide fine particles themselves may be publicly known or commercially available. Examples of silicon oxide include products under the names "AEROSIL 50", "AEROSIL 150", "AEROSIL 200", "AEROSIL 300", "AEROSIL 380", "AEROSIL R972", "AEROSIL R972V", "AEROSIL R972CF", "AEROSIL R974", "AEROSIL RX200", "AEROSIL RY200", "AEROSIL R202", "AEROSIL R805", "AEROSIL R812", and "AEROSIL R812S" (all manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), "YA010C", "YA050C", and "YC100C" (all manufactured by Admattex Co., Ltd.). An example of titanium oxide is a product called "AEROXIDE TiO 2 T805" (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), etc. An example of aluminum oxide is a product called "AEROXIDE Alu C" (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), etc.
特に、本発明では、無機酸化物微粒子の各粒子の表面に官能基を有するものが好ましい。例えば、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、エポキシ基、アリル基、ビニル基等の重合性官能基(硬化性官能基)を有することが好ましい。これによって、活性エネルギー線硬化によって形成される硬化膜中において、無機酸化物微粒子と樹脂マトリックスとの結合がより強化される結果、より耐久性(特に耐摩耗性)に優れた硬化膜を得ることができる。これらの官能基は、表面処理されていない無機酸化物微粒子を公知の方法に従って表面処理することにより付与することができる。例えば、微粒子表面を反応性官能基、例えば(メタ)アクリロイル基等の官能基を有するシランカップリング剤等を用いて表面修飾することができる。また、このような官能基が予め付与された無機酸化物微粒子として市販品を使用することもできる。例えば、製品名「AEROSIL R711」、「AEROSIL VP RM50L」(いずれも日本アエロジル株式会社製)等が挙げられる。 In particular, inorganic oxide microparticles preferably have functional groups on the surface of each particle. For example, polymerizable functional groups (curable functional groups) such as (meth)acryloyl groups, (meth)acryloyloxy groups, epoxy groups, allyl groups, and vinyl groups are preferred. This strengthens the bond between the inorganic oxide microparticles and the resin matrix in the cured film formed by active energy ray curing, resulting in a cured film with superior durability (particularly abrasion resistance). These functional groups can be imparted by surface-treating untreated inorganic oxide microparticles using known methods. For example, the microparticle surfaces can be surface-modified with a silane coupling agent having a reactive functional group, such as a (meth)acryloyl group. Alternatively, commercially available inorganic oxide microparticles with such functional groups pre-imparted can be used. Examples include products with the names "AEROSIL R711" and "AEROSIL VP RM50L" (both manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.).
無機酸化物微粒子は、上記ように粒径が200nm以下のものを使用すれば良い。例えば平均一次粒子径が1~100nm(特に2~50nm)であるナノ粒子を用いることもできる。 As mentioned above, inorganic oxide microparticles with a particle size of 200 nm or less can be used. For example, nanoparticles with an average primary particle size of 1 to 100 nm (particularly 2 to 50 nm) can also be used.
本発明組成物では、本発明の効果を妨げない範囲内において、粒径200nmを超える粒子が微量に含まれていても良いが、好ましくは粒径200nmを超える粒子は分級等により取り除いておくことが望ましい。 The composition of the present invention may contain trace amounts of particles exceeding 200 nm in diameter, as long as the effects of the present invention are not impaired. However, it is preferable to remove particles exceeding 200 nm in diameter by classification or other means.
なお、本発明において、平均一次粒子径の測定は、電界放出型走査電子顕微鏡(FE-SEM)で実施することができ、走査型電子顕微鏡の分解能が低い場合には透過型電子顕微鏡等の他の電子顕微鏡を併用して実施しても良い。具体的には、粒子形状が球状の場合はその直径、非球状の場合はその最長径を直径とみなし、走査型電子顕微鏡等による観察により任意に選んだ300個分の粒子の直径の平均値を平均一次粒子径とする。 In the present invention, the average primary particle size can be measured using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM). If the resolution of the scanning electron microscope is low, it may be measured using another electron microscope, such as a transmission electron microscope. Specifically, if the particle shape is spherical, the diameter is considered to be the diameter, and if the particle shape is non-spherical, the longest diameter is considered to be the diameter. The average value of the diameters of 300 particles randomly selected by observation using a scanning electron microscope or the like is taken to be the average primary particle size.
本発明組成物中における無機酸化物微粒子の含有量(固形分比)は、限定的ではないが、本発明組成物のうち無機酸化物微粒子及び溶剤を除く成分の合計(以下「重合性混合物」ともいう。)100重量部に対して1~200重量部(特に5~150重量部)の範囲内において適宜設定することができる。従って、本発明組成物中における無機酸化物粒子の含有率としては、例えば1~60重量%程度(特に4~60重量%程度)とすることができる。 The content (solids ratio) of inorganic oxide particles in the composition of the present invention is not limited, but can be appropriately set within the range of 1 to 200 parts by weight (particularly 5 to 150 parts by weight) per 100 parts by weight of the total components of the composition of the present invention excluding inorganic oxide particles and solvent (hereinafter also referred to as the "polymerizable mixture"). Therefore, the content of inorganic oxide particles in the composition of the present invention can be, for example, approximately 1 to 60% by weight (particularly approximately 4 to 60% by weight).
なお、本発明組成物のうち無機酸化物微粒子及び溶剤を除く成分の合計とは、通常は、フッ素含有重合性化合物、フッ素非含有重合性化合物及び光重合開始剤の合計(固形分)を指す。 The total of all components of the composition of the present invention excluding inorganic oxide fine particles and solvent usually refers to the total (solids content) of the fluorine-containing polymerizable compound, the fluorine-free polymerizable compound, and the photopolymerization initiator.
本発明の好ましい実施形態の一例としては、上記のような粒径の範囲内において、平均一次粒子径が互いに異なる2種以上の無機酸化物微粒子を併用する方法がある。例えば、第1の微粒子と、当該第1の微粒子より大きな平均一次粒子径を有する第2の微粒子とを用いる形態がある。この場合、第1の微粒子の平均一次粒子径は、通常1nm以上20nm以下であることが好ましく、特に5nm以上15nm以下であることがより好ましい。第2の微粒子の平均一次粒子径は、通常21nm以上100nm以下であることが好ましく、特に25nm以上50nm以下であることがより好ましい。このような大きさの異なる2種類の微粒子を使用することにより、硬化膜を形成した際に撥水性に寄与するナノスケールの凹凸構造、耐久性に寄与するマイクロスケールの凹凸構造(表面凹凸)がより確実に形成される結果、撥水性及び耐久性をよりいっそう高めることができる。 One preferred embodiment of the present invention involves the use of two or more inorganic oxide microparticles with different average primary particle diameters within the particle size range described above. For example, one embodiment uses first microparticles and second microparticles with a larger average primary particle diameter than the first microparticles. In this case, the average primary particle diameter of the first microparticles is typically preferably 1 nm to 20 nm, and more preferably 5 nm to 15 nm. The average primary particle diameter of the second microparticles is typically preferably 21 nm to 100 nm, and more preferably 25 nm to 50 nm. By using these two types of microparticles with different sizes, a nanoscale uneven structure that contributes to water repellency and a microscale uneven structure (surface unevenness) that contributes to durability are more reliably formed when the cured film is formed, thereby further improving water repellency and durability.
この場合の含有量は、第1の微粒子の含有量は、重合性混合物100重量部に対して、通常1重量部以上50重量部以下であることが好ましく、特に10重量部以上40重量部以下であることがより好ましい。第2の微粒子の含有量は、重合性混合物100重量部に対して、通常1重量部以上100重量部以下であることが好ましく、特に10重量部以上50重量部以下であることがより好ましい。第1の微粒子及び第2の微粒子がこのような範囲であれば、撥水性及び耐久性がよりいっそう良好となる。 In this case, the content of the first microparticles is preferably from 1 to 50 parts by weight, and more preferably from 10 to 40 parts by weight, relative to 100 parts by weight of the polymerizable mixture. The content of the second microparticles is preferably from 1 to 100 parts by weight, and more preferably from 10 to 50 parts by weight, relative to 100 parts by weight of the polymerizable mixture. If the first microparticles and second microparticles are within these ranges, the water repellency and durability will be even better.
第1の微粒子及び第2の微粒子の材質は特に限定されず、同一の材質でも良いし、互いに異なっていても良い。 The materials of the first and second microparticles are not particularly limited and may be the same or different materials.
フッ素含有重合性化合物
フッ素含有重合性化合物は、本発明組成物により形成される硬化膜に撥水性を付与するための基本成分である。
Fluorine-Containing Polymerizable Compound The fluorine-containing polymerizable compound is a basic component for imparting water repellency to the cured film formed from the composition of the present invention.
フッ素含有重合性化合物は、フッ素を含む有機基とともに重合性(硬化性)を有する官能基(重合性二重結合)を有する化合物であれば良く、特に限定されない。なお、フッ素含有重合性化合物は、重合前のモノマーとして使用されている化合物のほか、一般にオリゴマー又はマクロモノマーと呼ばれる分子量が比較的大きい化合物も包含する。 The fluorine-containing polymerizable compound is not particularly limited as long as it has a fluorine-containing organic group and a polymerizable (curable) functional group (polymerizable double bond). Fluorine-containing polymerizable compounds include not only compounds used as monomers before polymerization, but also compounds with relatively large molecular weights, generally known as oligomers or macromonomers.
上記のようなフッ素を含む有機基としては、例えばa)パーフルオロアルキル構造を有する有機基、b)パーフルオロポリエーテル構造を有する有機基、c)水素原子の一部がフッ素原子で置換されているアルキレン基等が挙げられる。この中でも、パーフルオロポリエーテル構造を有する有機基を好適に採用することができる。 Examples of such fluorine-containing organic groups include a) organic groups having a perfluoroalkyl structure, b) organic groups having a perfluoropolyether structure, and c) alkylene groups in which some of the hydrogen atoms have been substituted with fluorine atoms. Among these, organic groups having a perfluoropolyether structure are preferred.
パーフルオロポリエーテル構造は、繰り返し単位として-[CnF2nO]-(但し、nは、1以上の整数を示す。)の1個又は2個以上からなる有機基である。これらは、直鎖状又は分岐状のいずれであっても良い。従って、例えば、
-CF2-,
-CF(CF3)-,
-CF2CF2-,
-CF2CF2CF2-,
-CF(CF3)CF2-
-CF(CF3)CF2CF2-
-CF(CF3)CF(CF3)CF2-
等が挙げられるが、これに限定されない。
The perfluoropolyether structure is an organic group consisting of one or more repeating units of -[C n F 2n O]- (where n is an integer of 1 or more). These may be either linear or branched. Therefore, for example,
-CF 2 -,
-CF( CF3 )-,
-CF 2 CF 2 -,
-CF 2 CF 2 CF 2 -,
-CF( CF3 ) CF2-
-CF( CF3 ) CF2CF2-
-CF( CF3 )CF( CF3 ) CF2-
These include, but are not limited to:
また、上記の繰り返し単位が2個以上から構成される場合は、各-[CnF2nO]-基は互いに同じであっても良いし、互いに異なっていても良い。 When the repeating unit is composed of two or more, the respective —[C n F 2n O]— groups may be the same as or different from each other.
フッ素を含む有機基に結合している重合性官能基としては、限定的ではないが、特に(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、エポキシ基、アリル基、ビニル基等を好適に採用することができる。重合性官能基は、フッ素含有重合性化合物中に1個又は2個以上有していても良い。 The polymerizable functional group bonded to the fluorine-containing organic group is not limited, but particularly preferred are (meth)acryloyl groups, (meth)acryloyloxy groups, epoxy groups, allyl groups, vinyl groups, etc. The fluorine-containing polymerizable compound may contain one or more polymerizable functional groups.
また、重合性官能基は、フッ素を含む有機基の末端又は側鎖のいずれに結合していても良い。 The polymerizable functional group may be bonded to either the end or side chain of the fluorine-containing organic group.
さらに、重合性官能基は、フッ素を含む有機基に直接結合していても良いし、他の有機基(二価の有機基等)を介して結合していても良い。従って、例えばウレタン結合-COONH-,エステル結合-COO-等を介してフッ素を含む有機基に重合性官能基が結合されていても良い。従って、例えば、パーフルオロポリエーテル基にウレタン結合を介して(メタ)アクリロイル基が結合した構造をもつパーフルオロポリエーテルウレタン(メタ)アクリレートをフッ素含有重合性化合物として用いることもできる。 Furthermore, the polymerizable functional group may be bonded directly to the fluorine-containing organic group, or may be bonded via another organic group (such as a divalent organic group). Therefore, for example, the polymerizable functional group may be bonded to the fluorine-containing organic group via a urethane bond -COONH- or an ester bond -COO-. Therefore, for example, perfluoropolyether urethane (meth)acrylate, which has a structure in which a (meth)acryloyl group is bonded to a perfluoropolyether group via a urethane bond, can also be used as the fluorine-containing polymerizable compound.
フッ素含有重合性化合物の分子量は、数平均分子量で100~100,000程度の範囲内であれば良いが、これに限定されない。従って、例えば500~20,000程度の化合物も採用することができる。 The molecular weight of the fluorine-containing polymerizable compound may be within the range of approximately 100 to 100,000 in number average molecular weight, but is not limited to this. Therefore, for example, compounds with a number average molecular weight of approximately 500 to 20,000 can also be used.
フッ素含有重合性化合物の具体例として、例えばパーフルオロアルキル(メタ)アクリレート、パーフルオロアルキルビニルエーテル、パーフロオロポリエーテル(メタ)アクリレート(特にパーフルオロポリエーテルウレタン(メタ)アクリレート)、1H,1H,2H,2H-トリデカフルオロオクチルアクリレート等の少なくとも1種が挙げられる。これらの中でも、パーフロオロポリエーテル(メタ)アクリレート(特にパーフルオロポリエーテルウレタン(メタ)アクリレート)等を好適に用いることができる。これらは、反応性が高い(メタ)アクリロイル基を有するとともに、撥水撥油性、液滴除去性等に優れるパーフルオロポリエーテル基を有するので、より高い撥水性を有する硬化膜をより確実に形成することが可能となる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。 Specific examples of fluorine-containing polymerizable compounds include at least one of perfluoroalkyl (meth)acrylate, perfluoroalkyl vinyl ether, perfluoropolyether (meth)acrylate (particularly perfluoropolyether urethane (meth)acrylate), 1H,1H,2H,2H-tridecafluorooctyl acrylate, etc. Among these, perfluoropolyether (meth)acrylate (particularly perfluoropolyether urethane (meth)acrylate) is preferred. These compounds contain highly reactive (meth)acryloyl groups as well as perfluoropolyether groups that provide excellent water and oil repellency and droplet removal properties, making it possible to more reliably form cured films with higher water repellency. These compounds can be used alone or in combination.
本発明において、フッ素含有重合性化合物自体は、公知又は市販のものを使用することができる。例えば、前記パーフルオロポリエーテルウレタン(メタ)アクリレートとして製品名「フルオロリンクAD1700」、「フルオロリンクMD700」(いずれもソルベイスペシャルティポリマーズジャパン社)」、前記1H,1H,2H,2H-トリデカフルオロオクチルアクリレートとして製品名「ビスコート13F」(大阪有機化学工業社製)等を挙げることができる。 In the present invention, the fluorine-containing polymerizable compound itself can be a known or commercially available product. Examples of the perfluoropolyether urethane (meth)acrylate include the product names "Fluorolink AD1700" and "Fluorolink MD700" (both manufactured by Solvay Specialty Polymers Japan Ltd.), and the 1H,1H,2H,2H-tridecafluorooctyl acrylate includes the product name "Viscoat 13F" (manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Ltd.).
フッ素含有重合性化合物の含有量は、限定的ではないが、重合性混合物100重量部中において通常5~95重量部であることが好ましく、特に30~60重量部であることがより好ましい。フッ素含有重合性化合物が5重量部以上であれば硬化膜の撥水性がより高くなり、95重量部以下であれば重合開始剤等を適切に添加でき、より確実に硬化させやすくなる。 The amount of fluorine-containing polymerizable compound is not limited, but is preferably 5 to 95 parts by weight, and more preferably 30 to 60 parts by weight, per 100 parts by weight of the polymerizable mixture. If the amount of fluorine-containing polymerizable compound is 5 parts by weight or more, the water repellency of the cured film will be higher, and if it is 95 parts by weight or less, polymerization initiators and the like can be added appropriately, making curing easier and more reliable.
フッ素非含有重合性化合物
フッ素非含有重合性化合物は、フッ素を含まない重合性化合物であり、粘度が比較的高いパーフルオロポリエーテルアクリレート等を使用する場合に、本発明組成物の粘性をより確実に下げる効果等がある。
Fluorine-Free Polymerizable Compound The fluorine-free polymerizable compound is a polymerizable compound that does not contain fluorine, and has the effect of more reliably reducing the viscosity of the composition of the present invention when a perfluoropolyether acrylate or the like having a relatively high viscosity is used.
フッ素非含有重合性化合物の種類は、例えば(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、エポキシ基、アリル基、ビニル基等の重合性官能基(硬化性官能基)を1個又は2個以上有し、かつ、フッ素を含まない化合物であれば特に限定されず、適用される基材への密着性、耐薬品性、可撓性、耐候性等の用途により要求される付加性能に応じて変更することができる。例えば1,6-ヘキサンジオールジアクリレート(HDDA)、テトラヒドロフルフリルアクリレート(THFA)、アミン(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。 The type of fluorine-free polymerizable compound is not particularly limited, as long as it has one or more polymerizable functional groups (curable functional groups) such as a (meth)acryloyl group, (meth)acryloyloxy group, epoxy group, allyl group, or vinyl group, and does not contain fluorine. The compound can be modified depending on the additional performance required for the application, such as adhesion to the substrate, chemical resistance, flexibility, and weather resistance. Examples include 1,6-hexanediol diacrylate (HDDA), tetrahydrofurfuryl acrylate (THFA), and amine (meth)acrylate. These compounds can be used alone or in combination.
フッ素非含有重合性化合物の含有量は、限定的ではないが、重合性混合物100重量部中5~90重量部となるように設定することが好ましい。 The content of the non-fluorine-containing polymerizable compound is not limited, but it is preferably set to 5 to 90 parts by weight per 100 parts by weight of the polymerizable mixture.
また、本発明組成物において、前記のアミン(メタ)アクリレートは、表面の硬化阻害を効果的に抑制する役割を果たす。この点からみて、アミン(メタ)アクリレートは、重合性混合物100重量部中に0.1~5重量部のアミン(メタ)アクリレートを含むことが好ましい。 In addition, in the composition of the present invention, the amine (meth)acrylate plays a role in effectively suppressing curing inhibition on the surface. From this perspective, it is preferable that the amine (meth)acrylate be contained in an amount of 0.1 to 5 parts by weight per 100 parts by weight of the polymerizable mixture.
その他の添加剤
本発明組成物において、特に活性エネルギー線として紫外線を利用する場合、光重合開始剤を用いることもできる。光重合開始剤は、紫外線照射により重合を行えるものであれば、特に限定されない。従って、例えば開裂型重合開始剤、水素引き抜き型重合開始剤等のいずれのタイプの光重合開始剤を使用することもできる。例えば、分子内開裂型としては、例えばアルキルフェノン系、オキシムエステル系等が挙げられる。水素引き抜き型としては、例えばベンゾフェノン/アミン系、チオキサントン/アミン系等が挙げられる。これらは1種又は2種以上で使用することができる。これらの光重合開始剤自体は、公知又は市販のものを使用することもできる。例えば製品名「Omnirad127」(IGM Resins B.V.社製)等が挙げられる。
Other Additives In the composition of the present invention, particularly when ultraviolet light is used as the active energy ray, a photopolymerization initiator can also be used. The photopolymerization initiator is not particularly limited as long as it can cause polymerization upon ultraviolet irradiation. Therefore, any type of photopolymerization initiator, such as a cleavage-type polymerization initiator or a hydrogen abstraction-type polymerization initiator, can be used. For example, intramolecular cleavage-type initiators include alkylphenones and oxime esters. Hydrogen abstraction-type initiators include benzophenone/amines and thioxanthone/amines. These can be used alone or in combination of two or more. These photopolymerization initiators themselves can be known or commercially available. For example, the product name "Omnirad 127" (manufactured by IGM Resins B.V.) can be used.
光重合開始剤の含有量は、特に限定されないが、通常はフッ素含有重合性化合物及びフッ素非含有重合性化合物の合計100重量部に対して0.1~10重量部程度とすることができる。 The amount of photopolymerization initiator used is not particularly limited, but is typically about 0.1 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of the total of the fluorine-containing polymerizable compound and the fluorine-free polymerizable compound.
本発明組成物では、必要に応じて粘度調整等の目的で溶剤を使用することができる。溶剤としては、特に限定されず、例えばトルエン、キシレン等の芳香族系炭化水素、メチルシクロヘキサン,シクロヘキサン等の脂環式炭化水素系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤、メチルエチルケトン、アセトン等のケトン系溶剤、イソプロピルアルコール、変性エタノール等のアルコール系溶剤等の有機溶剤を挙げることができる。これらは1種又は2種以上で用いることができる。 A solvent can be used in the composition of the present invention, if necessary, for purposes such as viscosity adjustment. The solvent is not particularly limited, and examples include organic solvents such as aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, alicyclic hydrocarbon solvents such as methylcyclohexane and cyclohexane, ester solvents such as ethyl acetate and butyl acetate, ketone solvents such as methyl ethyl ketone and acetone, and alcohol solvents such as isopropyl alcohol and denatured ethanol. These can be used alone or in combination of two or more.
溶剤を用いる場合の使用量としては、特に限定されないが、無機酸化物微粒子及び重合性混合物の合計量100重量部に対して10~500重量部程度の範囲内において、塗工・塗装方法等に応じて、適切な粘度になるように適宜調整することができるが、これに限定されない。 When a solvent is used, the amount used is not particularly limited, but can be adjusted appropriately to achieve an appropriate viscosity depending on the coating/painting method, etc., within the range of approximately 10 to 500 parts by weight per 100 parts by weight of the total amount of inorganic oxide microparticles and polymerizable mixture, but is not limited to this amount.
本発明組成物には、本発明の効果を妨げない範囲内で、例えば、着色材(染料、顔料)、帯電防止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、分散剤、界面活性剤、レベリング剤、表面調整剤、タレ止め剤、増粘剤、消泡剤、滑剤等の添加剤が含まれていても良い。なお、これらの添加剤のうち、無機酸化物微粒子にも該当するような場合は、前記の無機酸化物微粒子の含有量に含めるものとする。 The composition of the present invention may contain additives such as colorants (dyes, pigments), antistatic agents, antioxidants, UV absorbers, dispersants, surfactants, leveling agents, surface conditioners, anti-sagging agents, thickeners, antifoaming agents, and lubricants, as long as the effects of the present invention are not impaired. Note that if any of these additives also fall under the category of inorganic oxide microparticles, they will be included in the content of the inorganic oxide microparticles described above.
本発明組成物は、これらの各成分を均一に混合することにより調製することができる。混合に際しては、公知又は市販のニーダー、ミキサー等を使用することもできる。 The composition of the present invention can be prepared by uniformly mixing these components. For mixing, a known or commercially available kneader, mixer, etc. can be used.
塗膜形成工程では、上記のような本発明組成物を用いて塗膜を形成する。通常は、基材上に本発明組成物の塗膜を形成すれば良い。 In the coating film formation process, a coating film is formed using the composition of the present invention as described above. Typically, a coating film of the composition of the present invention is formed on a substrate.
塗膜形成工程で用いる基材としては、撥水性を付与すべき材料又はその部位に硬化膜を形成すれば良い。ここで、撥水性は、水をはじく性能のほか、氷、氷水等をはじく性能も包含する。このため、水の付着を防止したり、あるいは着氷、着雪等を防止する場合にも本発明組成物を適用することができる。 The substrate used in the coating film formation process can be a material to be imparted with water repellency, or a cured film formed on that material's surface. Here, water repellency includes not only the ability to repel water, but also the ability to repel ice, ice water, etc. Therefore, the composition of the present invention can also be used to prevent water adhesion or the accumulation of ice, snow, etc.
基材の材質としては、特に限定されず、例えば合成樹脂、ゴム、金属、セラミックス、繊維質材料(紙、不織布、織物等)、これらの複合材料等のいずれでも良い。また、基材は、製品(最終製品)、半製品又はそれらの原材料のいずれであっても良い。前記製品として、より具体的には包装材料、日用品、建材、衣料品、化粧品、医薬品等に幅広く適用することができる。また、防水、着氷、着雪等の防止のために屋外で使用されるような製品(建材、自動車部品等)又はそのための材料等にも適用することができる。 The material of the substrate is not particularly limited, and may be, for example, synthetic resin, rubber, metal, ceramic, fibrous material (paper, nonwoven fabric, woven fabric, etc.), composite materials of these, etc. Furthermore, the substrate may be a finished product (finished product), a semi-finished product, or the raw material thereof. More specifically, the substrate can be widely used for such products as packaging materials, daily necessities, building materials, clothing, cosmetics, pharmaceuticals, etc. Furthermore, the substrate can be used for products used outdoors for waterproofing, preventing ice and snow accumulation, etc. (building materials, automobile parts, etc.), or materials for such products.
塗膜の形成に際しては、例えば液状の本発明組成物を基材上に塗布することによって実施することができる。塗布する方法は、特に限定されず、例えばドクターブレード、バーコーター、刷毛、ローラー、スプレーガン等によって実施することができる。また、塗工に際し、本発明では、所定の厚みを得るために、上記の塗布及び乾燥を2回以上繰り返すこともできる。 A coating film can be formed, for example, by applying the liquid composition of the present invention to a substrate. The application method is not particularly limited, and can be carried out using, for example, a doctor blade, bar coater, brush, roller, or spray gun. Furthermore, in the present invention, the above-described application and drying process can be repeated two or more times to achieve a desired coating thickness.
塗膜の厚みは、例えば硬化膜の用途等に応じて適宜設定することができ、例えば硬化膜の厚みが0.1~10μm程度となるように調整することができるが、これに限定されない。 The thickness of the coating film can be set appropriately depending on, for example, the intended use of the cured film. For example, the thickness of the cured film can be adjusted to approximately 0.1 to 10 μm, but is not limited to this.
塗膜の形成後、必要に応じて乾燥のために熱処理することが好ましい。熱処理の程度は、前工程の塗工量、組成物中に含まれる溶剤量によって変わるが、目視、臭気等で溶剤が揮発し終えたかどうか判断することができる。熱処理が不十分である場合は、後の硬化工程で塗膜の硬化不良を生じるおそれがある。熱処理する場合は、例えば50~160℃程度で実施すれば良いが、これに限定されない。 After the coating film is formed, it is preferable to heat treat it as needed to dry it. The degree of heat treatment varies depending on the amount of coating applied in the previous process and the amount of solvent contained in the composition, but it is possible to determine whether the solvent has completely evaporated by visual inspection, smell, etc. If the heat treatment is insufficient, the coating film may not cure properly in the subsequent curing process. If heat treatment is performed, it may be carried out at a temperature of, for example, about 50 to 160°C, but this is not limiting.
(2)塗膜硬化工程
塗膜硬化工程では、前記で形成された塗膜を硬化させることにより硬化膜を得る。
(2) Coating Film Curing Step In the coating film curing step, the coating film formed above is cured to obtain a cured film.
硬化方法は、本発明組成物を重合させることで硬化できる限りは特に限定されず、例えば、活性エネルギー線による硬化、熱硬化等が挙げられる。本発明では、特に活性エネルギー線による硬化が望ましい。 The curing method is not particularly limited as long as it can cure the composition of the present invention by polymerizing it, and examples include curing with active energy rays and heat curing. In the present invention, curing with active energy rays is particularly desirable.
硬化工程で用いる活性エネルギー線としては、限定的でなく、例えば電子線、紫外線、遠紫外線、可視光線、赤外線等を使用することができる。これらは、公知又は市販の活性エネルギー線照射装置が使用できる。 The active energy rays used in the curing process are not limited, and examples include electron beams, ultraviolet rays, far ultraviolet rays, visible light, and infrared rays. These can be irradiated using publicly known or commercially available active energy ray irradiation devices.
照射条件も、通常採用されている範囲内で設定することができる。例えば、活性エネルギー線として紫外線を利用する場合、紫外線照射条件としては、ピーク放射照度が10~1000mW/cm2程度、積算光量は100~3000mJ/cm2程度とすることができる。ただし、これは波長365nmの受光器を有する紫外線積算照度計を用いた場合である。 The irradiation conditions can also be set within the ranges normally adopted. For example, when ultraviolet light is used as the active energy ray, the ultraviolet irradiation conditions can be a peak irradiance of about 10 to 1,000 mW/ cm² and an integrated light quantity of about 100 to 3,000 mJ/ cm² . However, this is when an ultraviolet integrated illuminance meter having a light receiver with a wavelength of 365 nm is used.
また例えば、活性エネルギー線として電子線を利用する場合、電子線照射条件としては、加速電圧が100~300kV、線量は10~100kGy程度とすることができる。 For example, when using electron beams as the active energy rays, the electron beam irradiation conditions can be an acceleration voltage of 100 to 300 kV and a dose of approximately 10 to 100 kGy.
以下に実施例及び比較例を示し、本発明の特徴をより具体的に説明する。ただし、本発明の範囲は、実施例に限定されない。なお、実施例中の「%」は、特にことわりのない限り、「重量%」を示す。 The following examples and comparative examples will explain the features of the present invention in more detail. However, the scope of the present invention is not limited to these examples. In the examples, "%" refers to "% by weight" unless otherwise specified.
実施例1
フルオロリンクAD1700(パーフルオロポリエーテルアクリレート、固形分70重量%、ソルベイスペシャルティポリマーズジャパン社)50重量部、ビスコート#230(1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、大阪有機化学工業社)15重量部、ビスコート#150(テトラヒドロフルフリルアクリレート、大阪有機化学工業社)50重量部、Omnirad127(開裂型重合開始剤、IGM Resins B.V.社)4重量部、CN371NS(アミンアクリレート、SARTOMER社)1重量部、ベンゾフェノン(光重合開始剤、富士フィルム和光純薬社)1重量部を混合することによって重合性混合物を調製した。
得られた重合性混合物100重量部に対し、R711(メタクリル基表面修飾シリカ微粒子(平均一次粒子径:12nm)、AEROSIL社)10重量部と、VP RM50L(メタクリル基表面修飾シリカ微粒子(平均一次粒子径:40nm)、AEROSIL社)10重量部及び酢酸エチル(富士フィルム和光純薬社)100重量部加えて混合することにより混合液を得た。
得られた混合液を両面易接着PETフィルム(東洋紡社、コスモシャイン、100μm厚み)上にNo.8のバーコーターを用いて塗工した。塗工後、100℃で3分乾燥させて両面易接着PETフィルム上に塗膜を形成した。その後、高圧水銀UVランプを用いて、上記塗膜に紫外線を照射し、厚さ約1μmの硬化膜を作製した。
紫外線照射条件は、コンベアー上に塗工フィルムを置き、1回塗工フィルムがUVランプの下を通過するようにして行なった。紫外線照度は、ピーク放射照度200~300mW/cm2であり、照射した積算光量は、650~800mJ/cm2であった。このピーク放射照度及び積算光量は、アイ紫外線積算照度計(商品名:「UVPF-A1」(365nm受光器PD-365装備)、岩崎電気社製)を使用して計測した。
Example 1
A polymerizable mixture was prepared by mixing 50 parts by weight of Fluorolink AD1700 (perfluoropolyether acrylate, solids content 70% by weight, Solvay Specialty Polymers Japan), 15 parts by weight of Viscoat #230 (1,6-hexanediol diacrylate, Osaka Organic Chemical Industry Ltd.), 50 parts by weight of Viscoat #150 (tetrahydrofurfuryl acrylate, Osaka Organic Chemical Industry Ltd.), 4 parts by weight of Omnirad 127 (cleavage-type polymerization initiator, IGM Resins B.V.), 1 part by weight of CN371NS (amine acrylate, SARTOMER), and 1 part by weight of benzophenone (photopolymerization initiator, Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.).
To 100 parts by weight of the obtained polymerizable mixture, 10 parts by weight of R711 (methacrylic group surface-modified silica fine particles (average primary particle diameter: 12 nm), AEROSIL), 10 parts by weight of VP RM50L (methacrylic group surface-modified silica fine particles (average primary particle diameter: 40 nm), AEROSIL), and 100 parts by weight of ethyl acetate (Fujifilm Wako Pure Chemical Industries) were added and mixed to obtain a mixed solution.
The resulting mixture was applied to a double-sided adhesive PET film (Toyobo Co., Ltd., Cosmoshine, 100 μm thick) using a No. 8 bar coater. After application, the film was dried at 100° C. for 3 minutes to form a coating film on the double-sided adhesive PET film. The coating film was then irradiated with ultraviolet light using a high-pressure mercury UV lamp to form a cured film with a thickness of approximately 1 μm.
The UV irradiation conditions were as follows: the coated film was placed on a conveyor and passed under a UV lamp once. The UV irradiance was a peak irradiance of 200 to 300 mW/ cm² , and the cumulative dose of light irradiated was 650 to 800 mJ/ cm² . The peak irradiance and cumulative dose were measured using an Eye UV integrating illuminance meter (product name: "UVPF-A1" (equipped with a 365 nm photodetector PD-365), manufactured by Iwasaki Electric Co., Ltd.).
実施例2
実施例1と同様に調製して得られた重合性混合物100重量部に対し、R711(20重量部)、VP RM50L(20重量部)及び酢酸エチル(300重量部)を加えて混合することにより混合液を得た。得られた混合液を実施例1と同様に塗工し、乾燥させ、硬化させて硬化膜を得た。
Example 2
A mixed solution was obtained by adding and mixing R711 (20 parts by weight), VP RM50L (20 parts by weight), and ethyl acetate (300 parts by weight) to 100 parts by weight of the polymerizable mixture prepared in the same manner as in Example 1. The mixed solution obtained was coated, dried, and cured in the same manner as in Example 1 to obtain a cured film.
実施例3
実施例1と同様に調製して得られた重合性混合物100重量部に対し、R711(10重量部)及び酢酸エチル(100重量部)を加えて混合することにより混合液を得た。得られた混合液を実施例1と同様に塗工し、乾燥させ、硬化させて硬化膜を得た。
Example 3
A mixed solution was obtained by adding R711 (10 parts by weight) and ethyl acetate (100 parts by weight) to 100 parts by weight of a polymerizable mixture prepared in the same manner as in Example 1 and mixing them together. The mixed solution obtained was coated, dried, and cured in the same manner as in Example 1 to obtain a cured film.
実施例4
実施例1と同様に調製して得られた重合性混合物100重量部に対し、R711(20重量部)及び酢酸エチル(150重量部)を加えて混合することにより混合液を得た。得られた混合液を実施例1と同様に塗工し、乾燥させ、硬化させて硬化膜を得た。
Example 4
A mixed solution was obtained by adding R711 (20 parts by weight) and ethyl acetate (150 parts by weight) to 100 parts by weight of the polymerizable mixture prepared in the same manner as in Example 1 and mixing them. The mixed solution obtained was coated, dried, and cured in the same manner as in Example 1 to obtain a cured film.
実施例5
実施例1と同様に調製して得られた重合性混合物100重量部に対し、R711(40重量部)及び酢酸エチル(300重量部)を加えて混合することにより混合液を得た。得られた混合液を実施例1と同様に塗工し、乾燥させ、硬化させて硬化膜を得た。
Example 5
A mixed solution was obtained by adding R711 (40 parts by weight) and ethyl acetate (300 parts by weight) to and mixing with 100 parts by weight of the polymerizable mixture prepared in the same manner as in Example 1. The mixed solution obtained was coated, dried, and cured in the same manner as in Example 1 to obtain a cured film.
実施例6
実施例1と同様に調製して得られた重合性混合物100重量部に対し、VP RM50L(20重量部)及び酢酸エチル(100重量部)を加えて混合することにより混合液を得た。得られた混合液を実施例1と同様に塗工し、乾燥させ、硬化させて硬化膜を得た。
Example 6
A mixed solution was obtained by adding VP RM50L (20 parts by weight) and ethyl acetate (100 parts by weight) to and mixing with 100 parts by weight of the polymerizable mixture prepared in the same manner as in Example 1. The mixed solution obtained was coated, dried, and cured in the same manner as in Example 1 to obtain a cured film.
実施例7
実施例1と同様に調製して得られた重合性混合物100重量部に対し、VP RM50L(40重量部)及び酢酸エチル(166重量部)を加えて混合することにより混合液を得た。得られた混合液を実施例1と同様に塗工し、乾燥させ、硬化させて硬化膜を得た。
Example 7
A mixed solution was obtained by adding VP RM50L (40 parts by weight) and ethyl acetate (166 parts by weight) to and mixing with 100 parts by weight of the polymerizable mixture prepared in the same manner as in Example 1. The mixed solution obtained was coated, dried, and cured in the same manner as in Example 1 to obtain a cured film.
実施例8
AD1700(10重量部)、ビスコート#230(24.2重量部)、ビスコート#150(80.8重量部)、Omnirad127(4重量部)、CN371NS(1重量部)、ベンゾフェノン(1重量部)を混合することにより重合性混合物を調製した。このとき、重合性混合物中のフッ素含有重合性化合物の割合は、5.9%となっている。
得られた重合性混合物100重量部に対し、R711(5重量部)、VP RM50L(5重量部)及び酢酸エチル(75重量部)を加えて混合することにより混合液を得た。得られた混合液を実施例1と同様に塗工し、乾燥させ、硬化させて硬化膜を得た。
Example 8
A polymerizable mixture was prepared by mixing AD1700 (10 parts by weight), Viscoat #230 (24.2 parts by weight), Viscoat #150 (80.8 parts by weight), Omnirad 127 (4 parts by weight), CN371NS (1 part by weight), and benzophenone (1 part by weight). At this time, the proportion of the fluorine-containing polymerizable compound in the polymerizable mixture was 5.9%.
To 100 parts by weight of the obtained polymerizable mixture, R711 (5 parts by weight), VP RM50L (5 parts by weight), and ethyl acetate (75 parts by weight) were added and mixed to obtain a mixed solution, which was then coated, dried, and cured in the same manner as in Example 1 to obtain a cured film.
実施例9
実施例8と同様に調製して得られた重合性混合物100重量部に対し、R711(10重量部)、VP RM50L(10重量部)及び酢酸エチル(100重量部)を加えて混合することにより混合液を得た。得られた混合液を実施例1と同様に塗工し、乾燥させ、硬化させて硬化膜を得た。
Example 9
A mixed solution was obtained by adding and mixing R711 (10 parts by weight), VP RM50L (10 parts by weight), and ethyl acetate (100 parts by weight) to 100 parts by weight of the polymerizable mixture prepared in the same manner as in Example 8. The mixed solution obtained was coated, dried, and cured in the same manner as in Example 1 to obtain a cured film.
実施例10
実施例8と同様に調製して得られた重合性混合物100重量部に対し、R711(20重量部)、VP RM50L(20重量部)及び酢酸エチル(300重量部~を加えて混合することにより混合液を得た。得られた混合液を実施例1と同様に塗工し、乾燥させ、硬化させて硬化膜を得た。
Example 10
To 100 parts by weight of the polymerizable mixture prepared in the same manner as in Example 8, R711 (20 parts by weight), VP RM50L (20 parts by weight), and ethyl acetate (300 parts by weight or more) were added and mixed to obtain a mixed solution. The mixed solution obtained was coated, dried, and cured in the same manner as in Example 1 to obtain a cured film.
実施例11
実施例8と同様に調製して得られた重合性混合物100重量部に対し、R711(10重量部)及び酢酸エチル(100重量部)を加えて混合することにより混合液を得た。得られた混合液を実施例1と同様に塗工し、乾燥させ、硬化させて硬化膜を得た。
Example 11
A mixed solution was obtained by adding R711 (10 parts by weight) and ethyl acetate (100 parts by weight) to and mixing with 100 parts by weight of the polymerizable mixture prepared in the same manner as in Example 8. The mixed solution obtained was coated, dried, and cured in the same manner as in Example 1 to obtain a cured film.
実施例12
実施例8と同様に調製して得られた重合性混合物100重量部に対し、R711(20重量部)及び酢酸エチル(150重量部)を加えて混合することにより混合液を得た。得られた混合液を実施例1と同様に塗工し、乾燥させ、硬化させて硬化膜を得た。
Example 12
A mixed solution was obtained by adding R711 (20 parts by weight) and ethyl acetate (150 parts by weight) to and mixing with 100 parts by weight of the polymerizable mixture prepared in the same manner as in Example 8. The mixed solution obtained was coated, dried, and cured in the same manner as in Example 1 to obtain a cured film.
実施例13
実施例8と同様に調製して得られた重合性混合物100重量部に対し、VP RM50L(20重量部)及び酢酸エチル(100重量部)を加えて混合することにより混合液を得た。得られた混合液を実施例1と同様に塗工し、乾燥させ、硬化させて硬化膜を得た。
Example 13
A mixed solution was obtained by adding VP RM50L (20 parts by weight) and ethyl acetate (100 parts by weight) to and mixing with 100 parts by weight of the polymerizable mixture prepared in the same manner as in Example 8. The mixed solution obtained was coated, dried, and cured in the same manner as in Example 1 to obtain a cured film.
実施例14
実施例8と同様に調製して得られた重合性混合物100重量部に対し、VP RM50L(40重量部)及び酢酸エチル(166重量部)を加えて混合することにより混合液を得た。得られた混合液を実施例1と同様に塗工し、乾燥させ、硬化させて硬化膜を得た。
Example 14
A mixed solution was obtained by adding VP RM50L (40 parts by weight) and ethyl acetate (166 parts by weight) to and mixing with 100 parts by weight of the polymerizable mixture prepared in the same manner as in Example 8. The mixed solution obtained was coated, dried, and cured in the same manner as in Example 1 to obtain a cured film.
実施例15
AD1700(115重量部)、Omnirad127(4重量部)、CN371NS(1重量部)及びベンゾフェノン(1重量部)を混合することによって重合性混合物を調製した。
得られた重合性混合物100重量部に対し、R711(10重量部)、VP RM50L(10重量部)及び酢酸エチル(125重量部)を加えて混合することにより混合液を得た。得られた混合液を実施例1と同様に塗工し、乾燥させ、硬化させて硬化膜を得た。
Example 15
A polymerizable mixture was prepared by mixing AD1700 (115 parts by weight), Omnirad 127 (4 parts by weight), CN371NS (1 part by weight) and benzophenone (1 part by weight).
To 100 parts by weight of the obtained polymerizable mixture, R711 (10 parts by weight), VP RM50L (10 parts by weight), and ethyl acetate (125 parts by weight) were added and mixed to obtain a mixed solution, which was then coated, dried, and cured in the same manner as in Example 1 to obtain a cured film.
実施例16
実施例15と同様に調製して得られた重合性混合物100重量部に対し、R711(20重量部)及び酢酸エチル(150重量部)を加えて混合することにより混合液を得た。得られた混合液を実施例1と同様に塗工し、乾燥させ、硬化させて硬化膜を得た。
Example 16
A mixed solution was obtained by adding R711 (20 parts by weight) and ethyl acetate (150 parts by weight) to and mixing with 100 parts by weight of the polymerizable mixture prepared in the same manner as in Example 15. The mixed solution obtained was coated, dried, and cured in the same manner as in Example 1 to obtain a cured film.
実施例17
フルオロリンクAD1700(50重量部)、ビスコート#230(15重量部)、ビスコート#150(50重量部)及びCN371NS(アミンアクリレート、SARTOMER社)(1重量部)を混合することによって重合性混合物を調製した。このとき、重合性混合物中のフッ素含有重合性化合物の割合は、34.7%となっている。実施例1の重合性混合物において重合開始剤を含まないものとして実施例17の重合性混合物を調製した。実施例17の重合性混合物は電子線硬化させるため、開始剤を必要としない。
得られた混合物100重量部に対し、R711(10重量部)、VP RM50L(10重量部)及び酢酸エチル(125重量部)を加えて混合することにより混合液を得た。
得られた混合液を両面易接着PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム上にNo.8のバーコーターを用いて塗工した。塗工後、100℃で3分乾燥させて両面易接着PETフィルム上に塗膜を形成した。その後、電子線照射機(CB250、アイ・エレクトロンビーム社)を用いて、上記塗膜に電子線を照射し、硬化膜を作製した。電子線照射条件は、加速電圧200kV、吸収線量30kGyで、1回照射した。
Example 17
A polymerizable mixture was prepared by mixing Fluorolink AD1700 (50 parts by weight), Viscoat #230 (15 parts by weight), Viscoat #150 (50 parts by weight), and CN371NS (amine acrylate, SARTOMER) (1 part by weight). The proportion of fluorine-containing polymerizable compounds in the polymerizable mixture was 34.7%. The polymerizable mixture of Example 17 was prepared by replacing the polymerizable mixture of Example 1 with the polymerizable mixture without the polymerization initiator. The polymerizable mixture of Example 17 is cured by electron beam irradiation, so no initiator is required.
To 100 parts by weight of the resulting mixture, R711 (10 parts by weight), VP RM50L (10 parts by weight), and ethyl acetate (125 parts by weight) were added and mixed to obtain a mixed liquid.
The resulting mixture was applied to a double-sided adhesive PET (polyethylene terephthalate) film using a No. 8 bar coater. After application, the mixture was dried at 100°C for 3 minutes to form a coating film on the double-sided adhesive PET film. The coating film was then irradiated with electron beams using an electron beam irradiator (CB250, I-Electron Beam Co., Ltd.) to produce a cured film. The electron beam irradiation conditions were an acceleration voltage of 200 kV and an absorbed dose of 30 kGy, with a single irradiation.
比較例1
アモルファスフッ素樹脂( 商品名「CYTOP」、CTX-809A、旭硝子社製)の9wt%溶液をCT-solve180を用いて希釈し、1.0wt%CYTOP溶液を得た。TFW3000F、TFW1000、TFW500(平均一次粒子径が、順に、3μm、10μm、25μmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)粉末、株式会社セイシン社)をそれぞれ1:1:1(重量比)の割合で、混合してPTFE混合粉末を得た。6.0wt%PTFEとなるように1.0wt%CYTOP溶液にPTFE混合粉末を加えて攪拌し、コーティング溶液を調製した。得られたコーティング溶液を両面易接着PETフィルムにNo.24のバーコーターを用いて塗工した後、100℃で1時間、続いて150℃で3時間加熱硬化させた。なお、実施例と同様にNo.8(液膜厚18μm)のバーコーターを用いた方が良いとも考えられたが、コーティング溶液中のPTFE混合粉末が粗く、No.8のバーコーターでは、PTFE粉末を均一に含むコーティング膜を形成できなかったため、No.24のバーコーターを用いた。
Comparative Example 1
A 9 wt% solution of amorphous fluororesin (product name "CYTOP", CTX-809A, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) was diluted with CT-solve 180 to obtain a 1.0 wt% CYTOP solution. TFW3000F, TFW1000, and TFW500 (polytetrafluoroethylene (PTFE) powders with average primary particle sizes of 3 μm, 10 μm, and 25 μm, respectively, manufactured by Seishin Co., Ltd.) were mixed in a 1:1:1 (weight ratio) ratio to obtain a PTFE mixed powder. The PTFE mixed powder was added to the 1.0 wt% CYTOP solution and stirred to obtain a 6.0 wt% PTFE coating solution. The resulting coating solution was applied to a double-sided adhesive PET film using a No. 24 bar coater, followed by heat curing at 100°C for 1 hour and then at 150°C for 3 hours. It was thought that it would be better to use a No. 8 bar coater (liquid film thickness 18 μm) as in the examples, but the PTFE mixed powder in the coating solution was coarse, and a coating film containing the PTFE powder uniformly could not be formed using the No. 8 bar coater, so a No. 24 bar coater was used.
比較例2
比較例1と同様にして、コーティング溶液とPTFE混合粉末を準備した。コーティング溶液を両面易接着PETフィルムにNo.24のバーコーターを用いて塗工した後、0.04m2(20cm×20cm)の塗工面上に、7gのPTFE混合粉末を一様にふりかけた。つまり、175g/m2の積層量となるようにPTFE混合粉末をふりかけた。その後、100℃で1時間、続いて150℃で3時間加熱硬化させた。
Comparative Example 2
A coating solution and a PTFE mixed powder were prepared in the same manner as in Comparative Example 1. The coating solution was applied to a double-sided adhesive PET film using a No. 24 bar coater, and then 7 g of the PTFE mixed powder was evenly sprinkled onto a 0.04 m 2 (20 cm x 20 cm) coated surface. In other words, the PTFE mixed powder was sprinkled so that the layering amount was 175 g/m 2. The film was then heat-cured at 100°C for 1 hour, followed by 3 hours at 150°C.
試験例1
各試料の処理側表面(硬化膜)を試験面とし、接触角測定装置(「DMs-401」協和界面科学株式会社製)を用いて純水2.0μLの接触角を測定した。各試料の処理側表面(硬化膜)を試験面とし、4cm角の底面をもつ50gの重りの底部に紙ワイパー(日本製紙クレシア社製,キムワイプS-200 mini)を2重にしてとりつけ、その重りを試験面表面に静置し、約20cm/秒で試験面表面に平行にして片側方向に引っ張った。引っ張って摩擦させた回数ごとに接触角を測定した。なお、測定温度は、室温(例えば20℃)とすれば良い。
また、比較例2において、一回目の摩擦後、PTFE混合粉末の脱離が著しく、紙ワイパー面が二回目の摩擦時に適切な摩擦状態になっていないと判断し、二回目の摩擦時は紙ワイパーを取り換えて摩擦した。実施例は粒子の脱離がみられなかったが、実施例も比較例と条件をそろえるため、一回目の摩擦後、紙ワイパーを取り換えた。二回目以降の摩擦後は、粒子が脱離している様子もみられなかったことから、紙ワイパーは取り換えなかった。摩擦させた回数とそのときの接触角(単位:度)の結果を表2~表3に示す。
Test Example 1
The treated surface (cured film) of each sample was used as the test surface, and the contact angle of 2.0 μL of pure water was measured using a contact angle measuring device ("DMs-401" manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). The treated surface (cured film) of each sample was used as the test surface, and two paper wipers (Kimwipe S-200 mini manufactured by Nippon Paper Crecia Co., Ltd.) were attached to the bottom of a 50 g weight with a 4 cm square bottom. The weight was placed on the test surface, and the weight was pulled in one direction parallel to the test surface at approximately 20 cm/sec. The contact angle was measured every time the sample was pulled and rubbed. The measurement temperature may be room temperature (e.g., 20°C).
In addition, in Comparative Example 2, after the first friction, significant detachment of the PTFE mixed powder occurred, and it was determined that the paper wiper surface was not in an appropriate friction state for the second friction, so the paper wiper was replaced for the second friction. Although no particle detachment was observed in the Example, the paper wiper was replaced after the first friction in order to match the conditions of the Example and the Comparative Example. After the second and subsequent frictions, no particle detachment was observed, so the paper wiper was not replaced. The number of frictions and the contact angle (unit: degrees) at that time are shown in Tables 2 and 3.
表3の結果をみると、比較例1では高い撥水性は得られなかった。比較例2では、摩擦前は高い撥水性が得られたが、摩擦するとともにPTFE混合粉末が著しく脱離し、2回摩擦した時点で、大きく接触角が低下した。一方で表2に示した実施例では、3回摩擦した時点でほとんどの実施例で接触角140度以上と非常に高い撥水性を示し、また、10回摩擦した時点でも、全ての実施例で接触角135度以上と高い撥水性を示した。このことからも明らかなように、各実施例は、比較例2に比べて高い耐久性を発揮できることがわかる。以上のように、本発明によれば、高い耐久性かつ高い撥水性を有する表面を実現できることがわかる。 The results in Table 3 show that Comparative Example 1 did not achieve high water repellency. Comparative Example 2 achieved high water repellency before rubbing, but with rubbing, the PTFE mixed powder was significantly detached, and after two rubbings, the contact angle significantly decreased. On the other hand, in the Examples shown in Table 2, after three rubbings, most Examples showed very high water repellency, with contact angles of 140 degrees or more. Even after 10 rubbings, all Examples showed high water repellency, with contact angles of 135 degrees or more. This clearly shows that each Example exhibits higher durability than Comparative Example 2. As described above, it is clear that the present invention can achieve a surface that is both highly durable and highly water repellent.
試験例2
規格ASME2009に準じて表面粗さ測定機(ハンディーサーフ 株式会社東京精密社製)を用いて、算術平均粗さ(Ra)、最大高さ粗さ(Rz)及び要素の平均長さ(Rsm)を測定した。測定は3回行い、その平均値を測定値とした。測定条件は、カットオフ値(λc):0.8mm、基準長さ(L):4mmとした。測定結果を表4に示す。
Test Example 2
The arithmetic mean roughness (R a ), maximum height roughness (R z ), and mean element length (R sm ) were measured using a surface roughness measuring instrument (Handysurf, manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.) in accordance with the ASME 2009 standard. The measurements were performed three times, and the average value was used as the measured value. The measurement conditions were a cutoff value (λ c ): 0.8 mm, and a reference length (L): 4 mm. The measurement results are shown in Table 4.
試験例3
ISO規格25178に準じて白色干渉顕微鏡(VS1330、株式会社日立ハイテク)による硬化膜表面観察から、555.8μm×555.8μm角の正方形面内の算術平均表面高さ(Sa)、二乗平均平方根高さ(Sq)及び最大断面高さ(St)を測定した。測定条件は、カメラ:高画素、カメラスピード:標準、対物レンズ:10XDI、鏡筒:1X、ズームレンズ:1X、光源:530white、測定デバイス:ピエゾ、測定モード:Wave、視野サイズ:1024×1024、スキャンレンジ:スタート:10、ストップ:-85、有効ピクセル数:50%、平均回数:1、ランプ:オート、開口絞り:100%、面補正:一次、補間:完全補間、フィルタ:3×3ピクセル(境界処理:対象拡張してエッジ部を補間)、とした。測定は3回行い、その平均値を測定値とした。測定結果を表5に示す。
Test Example 3
The cured film surface was observed using a white light interference microscope (VS1330, Hitachi High-Tech Corporation) to measure the arithmetic mean surface height (S a ), root mean square height (S q ), and maximum cross-sectional height (S t ) within a 555.8 μm × 555.8 μm square surface in accordance with ISO standard 25178. The measurement conditions were: camera: high pixel count, camera speed: standard, objective lens: 10XDI, lens barrel: 1X, zoom lens: 1X, light source: 530 white, measuring device: piezo, measurement mode: Wave, field of view size: 1024 × 1024, scan range: start: 10, stop: −85, number of effective pixels: 50%, number of averages: 1, lamp: auto, aperture stop: 100%, surface correction: primary, interpolation: full interpolation, filter: 3 × 3 pixels (boundary processing: target expansion and edge interpolation). The measurement was carried out three times, and the average value was used as the measured value. The measurement results are shown in Table 5.
試験例4
XPS分析(X線光電分光法)によって実施例12,16及び17の硬化膜表面フッ素濃度を測定した。測定条件は、装置:Quantera SXM (PHI社)、励起X線:monochromatic Al Kα1,2線 (1486.6eV)、X線径:200μm、光電子検出角度:45°(試料表面に対する検出器の傾き)、解析ソフト:MultiPak Version9.5.0.8(Ulvac-phi社)、スムージング:9-point smoothing、横軸補正:C1sメインピーク(CHx,C-C)を284.6eV、とした。その結果を表6に示す。
Test Example 4
The surface fluorine concentrations of the cured films of Examples 12, 16, and 17 were measured by XPS analysis (X-ray photoelectric spectroscopy). The measurement conditions were as follows: apparatus: Quantera SXM (PHI Corporation); excitation X-ray: monochromatic Al Kα 1,2 rays (1486.6 eV); X-ray diameter: 200 μm; photoelectron detection angle: 45° (detector tilt relative to the sample surface); analysis software: MultiPak Version 9.5.0.8 (Ulvac-Phi Corporation); smoothing: 9-point smoothing; horizontal axis correction: C1s main peak (CHx, C-C) at 284.6 eV. The results are shown in Table 6.
試験例5
各試料について透過率の測定を行った。透過率は、分光測色計(CM-5、コニカミノルタジャパン株式会社)の透過測定モードで測定したときのL*値とした。測定条件は、視野角:10°、光源:D65とし、ブランクを両面易接着PETフィルムとして、3回測定した平均値を測定値とした。測定結果を表7に示す。
Test Example 5
The transmittance of each sample was measured. The transmittance was taken as the L * value measured in the transmittance measurement mode of a spectrophotometer (CM-5, Konica Minolta Japan Inc.). The measurement conditions were a viewing angle of 10°, a light source of D65, and a double-sided easy-adhesive PET film as the blank, and the average value of three measurements was taken as the measured value. The measurement results are shown in Table 7.
試験例6
実施例1で得られた硬化膜の断面を電界放出型走査型電子顕微鏡により観察した。その観察結果を図1に示す。
図1に示すように、硬化膜の内部に充填された無機酸化物微粒子により、マイクロスケールの表面凹凸が形成され、その上にさらにナノスケールの表面凹凸が形成されていることがわかる。
Test Example 6
The cross section of the cured film obtained in Example 1 was observed with a field emission scanning electron microscope, and the observation results are shown in FIG.
As shown in FIG. 1, it can be seen that the inorganic oxide fine particles filling the inside of the cured film form micro-scale surface irregularities, and nano-scale surface irregularities are further formed on top of these.
Claims (7)
表面粗さ測定機による硬化膜表面測定から求めた算術平均粗さ(Ra)の値が0.10μm以上0.80μm以下であり、かつ、摩擦回数0回における水に対する接触角が139.3度以上である撥水性フッ素含有半透明硬化膜。 a curable composition comprising a perfluoropolyether (meth)acrylate as a fluorine- containing polymerizable compound and a fluorine -free (meth)acrylate compound as a fluorine-free polymerizable compound, wherein a cured film of the curable composition contains 1 to 200 parts by weight of silicon oxide microparticles having a particle size of 200 nm or less and whose surfaces are modified with (meth)acryloyl groups , per 100 parts by weight of the total of all components of the curable composition excluding the silicon oxide microparticles and the solvent ;
A water-repellent, fluorine-containing, translucent cured film having an arithmetic mean roughness (Ra) of 0.10 μm or more and 0.80 μm or less, as determined by surface measurement of the cured film using a surface roughness measuring device, and a contact angle with water of 139.3 degrees or more after 0 friction cycles .
7. The water-repellent, fluorine-containing, translucent cured film according to claim 1 , which has a transmittance (L* value) of 60 or more in a transmittance measurement mode of a spectrophotometer.
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