WO2025225088A1 - コーティング用組成物、コート膜、及び、基材 - Google Patents
コーティング用組成物、コート膜、及び、基材Info
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Definitions
- This disclosure relates to a coating composition, a coating film, and a substrate.
- Flexible devices such as foldable devices that can be bent and rollable devices that can be rolled up are becoming popular.
- the displays of these devices are required to have flexibility, transparency, surface hardness, and the like.
- a coating film layer with high surface hardness is often provided to prevent scratches.
- Ultra-thin glass, which is hard and bendable, is sometimes used as the substrate. In this case, too, a coating film layer is provided to maintain the surface hardness and prevent cracking or shattering when subjected to impact.
- Foldable display shapes include, for example, an infold shape (inward bending) where the coated film surface is on the inside, an outfold shape (outward bending) where the coated film surface is on the outside, and a tri-fold shape where the coated film surface is on both the inside and outside (folded in a Z-shape).
- coating compositions with high surface hardness examples include acrylates, epoxy resins, and silsesquioxane derivatives.
- tempered glass may be used as the substrate. In the case of tempered glass, cationic or anionic curing systems may cause polymerization inhibition and may not be usable.
- Patent Document 1 discloses a bendable film comprising a substrate, a coating film layer, and an abrasion-resistant layer.
- Patent Document 2 discloses a scratch-resistant coating made of a silsesquioxane compound formed by the reaction of a polymerizable functional group with an active hydrogen atom.
- Patent Document 3 discloses an anti-scratch coating containing a cationically polymerizable compound and a radically polymerizable compound.
- Patent Document 1 describes excellent scratch resistance and flexibility, but to achieve this, it is necessary to apply at least two types of coatings in sequence, which makes the process complicated and increases the risk of thickening the film. Furthermore, the outermost surface contains a fluorine-containing compound, which has low surface free energy, making it difficult to process onto upper layers, and there are also concerns about the environmental impact.
- the invention described in Patent Document 2 can withstand continuous bending at a bending radius of 2 mm, but the scratch resistance is only 200 g load, which may result in insufficient scratch resistance.
- the outermost surface has a fluorine-containing compound, which has low surface free energy, which may make processing onto upper layers difficult, and there are also concerns about the environmental impact.
- the invention described in Patent Document 3 is evaluated at a bending radius of 2.5 mm, and there is a concern that it cannot be applied to thin modules.
- the present disclosure has been made in light of the above, and aims to provide a coating composition that produces a coating film with excellent scratch resistance, a coating film obtained by curing the coating composition, and a substrate provided with the coating film.
- R 1 to R 3 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group
- a to d each independently represent a molar ratio
- a and b each independently represent a positive number
- c and d each independently represent 0 or a positive number.
- ⁇ 2> The coating composition according to ⁇ 1>, wherein R 1 contains a group having a polymerizable functional group, and the relationship a/b satisfies 0.4 ⁇ a/b ⁇ 1.5.
- R 1 contains a group having a polymerizable functional group, and the relationship a/b satisfies 0.4 ⁇ a/b ⁇ 1.5.
- ⁇ 4> The coating composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, further comprising inorganic particles and a polymerization initiator.
- ⁇ 5> The coating composition according to ⁇ 4>, wherein the inorganic particles have an average particle size of less than 1 ⁇ m.
- ⁇ 6> The coating composition according to ⁇ 4> or ⁇ 5>, wherein the inorganic particles are silica particles.
- ⁇ 7> The coating composition according to any one of ⁇ 4> to ⁇ 6>, wherein the mass ratio of the inorganic particles in the coating composition excluding the solvent and the polymerization initiator is 50 mass % or less.
- ⁇ 8> The coating composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 7>, further comprising a di- or higher functional (meth)acrylate compound or a di- or higher functional epoxy compound.
- ⁇ 9> The coating composition according to ⁇ 8>, wherein a mass ratio of the di- or higher functional (meth)acrylate compound or the di- or higher functional epoxy compound in the coating composition excluding the solvent and the polymerization initiator is more than 0 mass% and less than 35 mass%.
- ⁇ 10> The coating composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 9>, wherein a film having a thickness of less than 10 ⁇ m obtained by curing the coating composition does not break even when bent inward 200,000 times continuously at a bending radius R of 1.5 mm.
- ⁇ 12> A substrate provided with the coating film according to ⁇ 11>.
- the present disclosure provides a coating composition that produces a coating film with excellent scratch resistance, a coating film obtained by curing the coating composition, and a substrate that includes the coating film.
- R 1 to R 3 in formula (1) may each independently be partially substituted with a substituent or a halogen atom.
- R 1 to R 3 may each independently be partially substituted with an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group, a vinyl group, an epoxy group, an oxetanyl group, a hydroxyl group, an amino group, an alkylamino group, an arylamino group, an aralkylamino group, an ammonium group, a thiol group, an isocyanurate group, a ureido group, an isocyanate group, a carboxy group, an acid anhydride group, or a halogen atom.
- the coating composition according to the present disclosure is a coating composition containing a compound represented by the following formula (1):
- R 1 to R 3 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group
- a to d each independently represent a molar ratio
- a and b each independently represent a positive number
- c and d each independently represent 0 or a positive number.
- the coating film obtained by curing the coating composition according to the present disclosure also has excellent resistance to continuous bending. Furthermore, the coating film obtained by curing the coating composition according to the present disclosure has excellent hardness while maintaining the aforementioned resistance to continuous bending, thereby making it possible to obtain a display or lens with high durability.
- the coating composition according to the present disclosure contains the compound represented by formula (1).
- structural units (a) to (d) are referred to as structural units (a) to (d) as follows:
- a and b each independently represent a positive number
- c and d each independently represent 0 or a positive number.
- the compound represented by formula (1) contains, of the structural units (a) to (d) described above, structural unit (a) and structural unit (b), and may optionally contain at least one of structural unit (c) and structural unit (d).
- a to d represent the molar ratio of the structural units (a) to (d).
- a to d represent the relative molar ratio of the structural units (a) to (d) that may be contained in the compound represented by formula (1).
- the molar ratio can be determined, for example, from the NMR (nuclear magnetic resonance) analysis value of the compound represented by formula (1). Furthermore, when the reaction rate of each raw material for the compound represented by formula (1) is known, or when the yield is 100%, the molar ratio can be determined from the amount of the raw material charged.
- the molar ratio of each constitutional unit of the compound represented by formula (1) may be calculated by subjecting a sample dissolved in deuterated chloroform or the like to 1 H-NMR analysis, and, if necessary, further subjecting the sample to 29 Si-NMR analysis.
- the structure of the original compound represented by formula (1) may be estimated from the ratio of the constituent units after decomposing the compound into constituent units with an alkali or the like.
- the molar ratio of each structural unit of the compound represented by formula (1) may be determined by a combination of known techniques such as mass spectrometry and IR (infrared absorption spectroscopy) analysis.
- Each of the structural units (b) to (d) in formula (1) may be of only one type, or may be of two or more types. Furthermore, the order of arrangement in formula (1) indicates the composition of the structural units, but does not refer to the order of arrangement of the compound represented by formula (1). Therefore, the condensation form of the structural units in the compound represented by formula (1) does not necessarily have to be the same as the order of arrangement in formula (1).
- the structural units (a) to (d) and the other structural unit (e) will be described in detail below.
- the structural unit (a) is a Q unit having four O 0.5 (two oxygen atoms) per silicon atom. Note that the Q unit refers to a unit having four O 0.5 per silicon atom.
- the proportion of structural unit (a) in the compound represented by formula (1) is not particularly limited, but from the viewpoints of abrasion resistance, continuous bending resistance, and hardness, it is preferably 1% by mass to 80% by mass, more preferably 5% by mass to 65% by mass, and particularly preferably 10% by mass to 50% by mass, relative to the total mass of the compound represented by formula (1).
- the structural unit (b) is a T unit having three O 0.5 (1.5 oxygen atoms) per silicon atom and a monovalent organic group bonded to the silicon atom. Note that the T unit means a unit having three O 0.5 per silicon atom.
- the compound represented by formula (1) may contain one type of R 1 alone or two or more types.
- R 1 preferably contains a group having a polymerizable functional group, and more preferably is a group having a radically polymerizable functional group or a cationically polymerizable functional group.
- the radical polymerizable group from the viewpoints of reactivity, scratch resistance, resistance to continuous bending, and hardness, an ethylenically unsaturated group is preferred, and a (meth)acrylate group is more preferred, and as the cationically polymerizable functional group, an epoxy group or an oxetanyl group is preferred.
- R 1 contains a radical polymerizable group, from the viewpoints of abrasion resistance, continuous flex resistance, and hardness, it preferably contains a group represented by the following formula (R1-1), and is more preferably a group represented by the following formula (R1-1). Furthermore, when R 1 contains a cationically polymerizable group, from the viewpoints of abrasion resistance, continuous flex resistance, and hardness, it preferably contains a group represented by the following formula (R1-2), and is more preferably a group represented by the following formula (R1-2).
- Rb represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms
- L1 represents an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkylene group having 3 to 10 carbon atoms, an arylene group having 6 to 10 carbon atoms, or an aralkylene group having 7 to 12 carbon atoms
- * represents the bonding position to the silicon atom.
- L1 is preferably an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms or a cycloalkylene group having 3 to 10 carbon atoms, and more preferably an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms.
- the alkylene group having 1 to 10 carbon atoms is preferably an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, more preferably an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and even more preferably a propylene group.
- the alkylene group having 1 to 10 carbon atoms may be linear or branched.
- the cycloalkylene group having 3 to 10 carbon atoms is preferably a cycloalkylene group having 3 to 6 carbon atoms, and more preferably a cycloalkylene group having 4 to 6 carbon atoms.
- the cycloalkylene group having 3 to 10 carbon atoms may be branched.
- Examples of the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms for R b include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, and a hexyl group, with a methyl group and an ethyl group being preferred, and a methyl group being more preferred.
- R1 is preferably a hydrogen atom, a saturated or unsaturated chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a saturated or unsaturated cyclic hydrocarbon group having 3 to 8 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms.
- the saturated or unsaturated chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms may be linear or branched.
- the saturated or unsaturated chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms is preferably a saturated or unsaturated chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and more preferably a saturated chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.
- saturated chain hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms include methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, and decyl groups. From the standpoint of heat resistance and hardness of the cured product, methyl or ethyl groups are preferred, with methyl groups being more preferred.
- Examples of unsaturated chain hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms include vinyl groups, 2-propenyl groups, and ethynyl groups.
- the saturated or unsaturated cyclic hydrocarbon group having 3 to 8 carbon atoms may be branched.
- the saturated or unsaturated cyclic hydrocarbon group having 3 to 8 carbon atoms is preferably a saturated or unsaturated cyclic hydrocarbon group having 4 to 6 carbon atoms.
- the aryl group having 6 to 20 carbon atoms is preferably an aryl group having 6 to 10 carbon atoms.
- aryl groups having 6 to 20 carbon atoms include phenyl groups, groups in which one or more hydrogen atoms of a phenyl group are substituted with an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and naphthyl groups. From the standpoint of heat resistance and hardness of the cured product, phenyl groups are preferred.
- the aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms is preferably an aralkyl group having 7 to 10 carbon atoms.
- Examples of aralkyl groups having 7 to 20 carbon atoms include groups in which one hydrogen atom of an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms is substituted with an aryl group such as a phenyl group.
- Examples include benzyl groups and phenethyl groups, with benzyl groups being preferred from the standpoint of heat resistance and hardness of the cured product.
- examples of R1 include a 3-glycidoxypropyl group, a 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyl group, a 3-(3-ethyloxetan-3-yl)methoxypropyl group, a 3-hydroxypropyl group, a 3-aminopropyl group, a 3-dimethylaminopropyl group, a 3-hydroxypropyl group, a 3-aminopropyl hydrochloride salt, a 3-dimethylaminopropyl hydrochloride salt, a p-styryl group, an N-2-(aminoethyl)-3-aminopropyl group, an N-phenyl-3-aminopropyl group, an N-(vinylbenzyl)-2-aminoethyl-3-aminopropyl hydrochloride salt, a 3-ure
- the proportion of structural unit (b) in the compound represented by formula (1) is not particularly limited, but from the viewpoints of abrasion resistance, continuous bending resistance, and hardness, it is preferably 20% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, and particularly preferably 30% by mass to 90% by mass, relative to the total mass of the compound represented by formula (1).
- the value of a/b preferably satisfies 0.2 ⁇ a/b ⁇ 2.0, more preferably 0.4 ⁇ a/b ⁇ 1.5, and particularly preferably 0.5 ⁇ a/b ⁇ 1.3.
- the structural unit (c) is a D unit having two O 0.5 (one oxygen atom) per silicon atom, and two R 5 's bonded to the silicon atom.
- the D unit refers to a unit having two O 0.5 per silicon atom.
- each R2 is preferably independently a hydrogen atom, a saturated or unsaturated chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a saturated or unsaturated cyclic hydrocarbon group having 3 to 8 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms.
- multiple R2s may be the same or different.
- Preferred embodiments of the saturated or unsaturated chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, saturated or unsaturated cyclic hydrocarbon group having 3 to 8 carbon atoms, aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms in R2 are the same as the preferred embodiments of the saturated or unsaturated chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, saturated or unsaturated cyclic hydrocarbon group having 3 to 8 carbon atoms, aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms in R1.
- the proportion of structural unit (c) in the compound represented by formula (1) is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, even more preferably 1% by mass or less, and particularly preferably 0% by mass, relative to the total mass of the compound represented by formula (1).
- the value of c/b preferably satisfies 0 ⁇ c/b ⁇ 0.1, more preferably 0 ⁇ c/b ⁇ 0.05, and particularly preferably 0 ⁇ c/b ⁇ 0.01.
- the structural unit (d) is an M unit having one O 0.5 (0.5 oxygen atoms) per silicon atom, and three R 3s bonded to the silicon atom. Note that the M unit refers to a unit having one O 0.5 per silicon atom.
- Each R3 is preferably independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 10 carbon atoms.
- multiple R3s may be the same or different.
- Preferred aspects of R3 are the same as those of R2 in the structural unit (c).
- the proportion of structural unit (d) in the compound represented by formula (1) is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, even more preferably 1% by mass or less, and particularly preferably 0% by mass, relative to the total mass of the compound represented by formula (1).
- the value of d/b preferably satisfies 0 ⁇ d/b ⁇ 0.1, more preferably 0 ⁇ d/b ⁇ 0.05, and particularly preferably 0 ⁇ d/b ⁇ 0.01.
- the silsesquioxane derivative represented by formula (1) may further contain (R 4 O 1/2 ) as a structural unit not containing Si (hereinafter also referred to as structural unit (e)).
- R4 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
- the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms may be either an aliphatic group or an alicyclic group, and may be either linear or branched. Specific examples of the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, and a hexyl group.
- the structural unit (e) is an alkoxy group, which is a hydrolyzable group contained in the silicon compound described below, or an alkoxy group formed when an alcohol contained in the reaction solvent substitutes for a hydrolyzable group in the silicon compound, and may be one that remains in the molecule without being hydrolyzed or polycondensed, or it may be a hydroxyl group that remains in the molecule after hydrolysis without being polycondensed.
- the weight average molecular weight (hereinafter also referred to as "Mw") of the compound represented by formula (1) is not particularly limited, and may be, for example, 300 to 50,000, 500 to 25,000, 700 to 20,000, or 1,000 to 15,000.
- Mw refers to a value obtained by converting the molecular weight measured by GPC (gel permeation chromatography) using polystyrene as a standard substance.
- the measurement conditions for Mw can be, for example, the measurement conditions in the Examples described below.
- the compound represented by formula (1) can be produced by a known method.
- a method for producing a silsesquioxane derivative is disclosed in detail in WO 2013/031798 and the like as a method for producing a polysiloxane.
- R n SiX p represents an integer of 0 to 3
- p represents an integer of 1 to 4
- n+p 4
- R represents a group bonded to a silicon atom in the silsesquioxane derivative via a carbon atom
- X represents a hydrolyzable group
- R examples include groups bonded to the silicon atom in the silsesquioxane derivative via a carbon atom (H 2 C ⁇ CHCOO—R 1 —, H 2 C ⁇ C(R 3 )COO—R 2 —, and R 4 to R 8, etc.).
- X is preferably an alkoxy group, a silyloxy group, or a halogen atom, and more preferably an alkoxy group or a silyloxy group.
- the hydrolysis step it is preferable to carry out not only the hydrolysis of the organosilicon compound but also the hydrolysis and polycondensation reaction of the organosilicon compound and, if necessary, other silicon compounds.
- the organosilicon compound and, if necessary, other silicon compounds may be subjected to hydrolysis and polycondensation reactions to obtain a silsesquioxane derivative as an intermediate product, and then the obtained intermediate product may be further subjected to hydrolysis and polycondensation reactions with the organosilicon compound and the like.
- the method for producing the compound represented by formula (1) preferably includes a distillation step in which, after hydrolysis and polycondensation of a silicon compound in the presence of a reaction solvent, the reaction solvent, by-products, residual monomers, water, etc. are distilled off from the reaction liquid.
- examples of those containing an acryloyl group include (3-acryloyloxypropyl)trimethoxysilane, (3-acryloyloxypropyl)triethoxysilane, (8-acryloyloxyoctyl)trimethoxysilane, and (3-acryloyloxypropyl)trichlorosilane.
- examples of those containing a methacryloyl group include (3-methacryloyloxypropyl)trimethoxysilane, (3-methacryloyloxypropyl)triethoxysilane, (8-methacryloyloxyoctyl)trimethoxysilane, and (3-methacryloyloxypropyl)trichlorosilane.
- examples of those containing an oxetanyl group include (3-ethyl-3-oxetanylmethoxypropyl)trimethoxysilane, (3-ethyl-3-oxetanylmethoxypropyl)triethoxysilane, (3-methyl-3-oxetanylmethoxypropyl)trimethoxysilane, and (3-oxetanylmethoxypropyl)trichlorosilane.
- those containing epoxy groups include, for example, (glycidyloxypropyl)trimethoxysilane, (glycidyloxypropyl)triethoxysilane, and 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane.
- silicon compounds that give structural unit (a) upon hydrolysis include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, and tetrapropoxysilane.
- organosilicon compounds where n is 3 and p is 1 include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, propyltrimethoxysilane, octyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, benzyltrimethoxysilane, cyclohexyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, allyltrimethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, ethynyltrimethoxysilane, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, N-2-(aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane, and 3-aminopropyl
- trimethoxysilane 3-triethoxysilyl-N-(1,3-dimethyl-butylidene)propylamine, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-(vinylbenzyl)-2-aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane hydrochloride, 3-ureidopropyltrimethoxysilane, 3-ureidopropyltriethoxysilane, 3-isocyanatepropyltriethoxysilane, tris(trimethoxysilylpropyl)isocyanurate, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-ethyl-3-[ ⁇ 3-(trimethoxysilyl)propoxy ⁇ methyl]oxetane, and 3-ethyl-3-[ ⁇ 3-(triethoxysilyl)propoxy ⁇ methyl]oxetane.
- organosilicon compounds where n is 2 and p is 2 include dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, diethyldidiethoxysilane, propylmethyldimethoxysilane, octylmethyldimethoxysilane, phenylmethyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, benzylmethyldimethoxysilane, cyclohexylmethyldimethoxysilane, vinylmethyldimethoxysilane, allylmethyldimethoxysilane, p-styrylmethyldimethoxysilane, ethynylmethyldimethoxysilane, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethylmethyldimethoxysilane, Examples include silane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, N-2-(aminoethyl)-3-aminopropyl
- organosilicon compound where n is 1 and p is 3 examples include hexamethyldisiloxane, trimethylmethoxysilane, trimethylethoxysilane, trimethylchlorosilane, and dimethylphenylmethoxysilane.
- the reaction solvent is not particularly limited, but it is preferable to use an alcohol as the organic solvent.
- the alcohol is an alcohol in the narrow sense represented by the general formula R—OH, and is a compound having no functional groups other than an alcoholic hydroxyl group.
- the alcohol is not particularly limited, and examples thereof include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 2-butanol, 2-pentanol, 3-pentanol, 2-methyl-2-butanol, 3-methyl-2-butanol, cyclopentanol, 2-hexanol, 3-hexanol, 2-methyl-2-pentanol, 3-methyl-2-pentanol, 2-methyl-3-pentanol, 3-methyl-3-pentanol, 2-ethyl-2-butanol, 2,3-dimethyl-2-butanol, and cyclohexanol.
- secondary alcohols such as 2-propanol, 2-butanol, 2-pentanol, 3-pentanol, 3-methyl-2-butanol, cyclopentanol, 2-hexanol, 3-hexanol, 3-methyl-2-pentanol, and cyclohexanol are preferred.
- these alcohols may be used alone or in combination of two or more.
- the organic solvent used in the hydrolysis step may be alcohol alone or may be a mixed solvent containing at least one auxiliary solvent, which may be either a polar solvent or a non-polar solvent, or a combination of both.
- auxiliary solvent such as xylene, toluene, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and propylene glycol monomethyl ether.
- the hydrolysis and condensation reactions in the hydrolysis step proceed in the presence of water.
- water in an amount of 0.5 to 30 molar equivalents relative to the total amount of hydrolyzable groups possessed by the organosilicon compound to carry out hydrolysis, followed by further condensation.
- the amount of water added is preferably 0.6 molar equivalents or more, more preferably 0.7 molar equivalents or more, even more preferably 0.8 to 8 molar equivalents, particularly preferably 0.9 to 7 molar equivalents, and most preferably 1.0 to 6 molar equivalents, relative to the total amount of hydrolyzable groups in the organosilicon compound, from the viewpoints of the cure shrinkage rate, hardness, storage stability, and curl suppression during curing of the resulting compound represented by formula (1).
- the hydrolysis and polycondensation reaction of the silicon compound may be carried out without a catalyst or with a catalyst.
- a catalyst preferred catalysts include inorganic acids such as sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, and phosphoric acid; organic acids such as formic acid, acetic acid, oxalic acid, and paratoluenesulfonic acid; and base catalysts such as ammonia, tetramethylammonium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, and potassium carbonate.
- the amount of catalyst used is preferably an amount corresponding to 0.01 mol % to 20 mol %, and more preferably an amount corresponding to 0.1 mol % to 10 mol %, based on the total amount (mol) of silicon atoms contained in the silicon compound.
- distillation By including the aforementioned distillation step after the hydrolysis step in the production of the compound represented by formula (1), the stability of the resulting silsesquioxane derivative of the present disclosure can be improved. Distillation can be carried out under normal pressure or reduced pressure, at room temperature or under heating, or under cooling.
- the method for producing the compound represented by formula (1) can include a neutralization step for neutralizing the catalyst prior to the distillation step. It can also include a step for removing the salt produced by neutralization by washing with water, etc.
- the compound represented by formula (1) may contain, among the side-chain functional groups derived from the silicon compound used as a raw material in its production, a group formed by ring-opening upon addition of an acid or the like to an oxetanyl group or an epoxy group, a hydroxyalkyl group formed by decomposition of an organic group having a (meth)acryloyl group, or a group formed by addition of an acid or the like to an unsaturated hydrocarbon group.
- Specific examples include those in which a structure represented by formula (A) and/or a structure represented by formula (B) below is included as part of formula (1).
- the content of these groups is sufficient for implementing the present disclosure as long as it is 50 mol% or less relative to the amount corresponding to the original organic group having an oxetanyl group or an epoxy group, the original organic group having a (meth)acryloyl group, or the original organic group having an unsaturated hydrocarbon group derived from the silicon compound as a raw material.
- a content of 30 mol% or less is preferred, and a content of 10 mol% or less is more preferred.
- T units are exemplified, but similar D units, M units, etc. may also be used.
- the coating composition according to the present disclosure preferably further contains a polymerization initiator, and more preferably contains a radical polymerization initiator.
- the polymerization initiator is not particularly limited, and examples thereof include a photopolymerization initiator and a thermal polymerization initiator. Examples of the photopolymerization initiator include a photoradical polymerization initiator.
- the thermal polymerization initiator may be, for example, a thermal radical polymerization initiator. As the photopolymerization initiator and the thermal polymerization initiator, known compounds may be used.
- Photopolymerization initiators include 4-methylphenyl-4-(1-methylethyl)phenyliodonium tetrakis(pentafluorophenyl)borate, 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-one, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 1-[4-(2-hydroxyethoxy)phenyl]-2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one, 2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1-one, and 2-benzyl-2- Acetophenone compounds such as dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butan-1-one, diethoxyacetophenone, oligo[2-hydroxy-2-methyl-1-[4-(1-methylvinyl)phenyl]propanone] and 2-hydroxy-1- ⁇ 4-[4-(2-hydroxy-2-methyl-propiony
- thermal radical polymerization initiator examples include peroxides and azo-based initiators.
- peroxides include hydrogen peroxide; inorganic peroxides such as sodium persulfate, ammonium persulfate, and potassium persulfate; 1,1-bis(t-butylperoxy)2-methylcyclohexane, 1,1-bis(t-hexylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexane, 1,1-bis(t-hexylperoxy)cyclohexane, 1,1-bis(t-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexane, 1,1-bis(t-butylperoxy)cyclohexane, and 2,2-bis(4,4-dimethylcyclohexane).
- inorganic peroxides such as sodium persulfate, ammonium persulfate, and potassium persulfate
- 1,1-bis(t-butylperoxy)2-methylcyclohexane 1,1-bis(t-hexylperoxy)-3,3,5
- azo initiator examples include azo compounds such as 2,2'-azobisisobutyronitrile, 1,1'-azobis(cyclohexane-1-carbonitrile), 2-(carbamoylazo)isobutyronitrile, 2-phenylazo-4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile, azodi-t-octane, and azodi-t-butane. These may be used alone or in combination of two or more.
- a redox reaction can be carried out by combining a peroxide with a redox polymerization initiation system that uses a reducing agent such as ascorbic acid, sodium ascorbate, sodium erythorbate, tartaric acid, citric acid, a metal salt of formaldehyde sulfoxylate, sodium thiosulfate, sodium sulfite, sodium bisulfite, sodium metabisulfite, or ferric chloride.
- a reducing agent such as ascorbic acid, sodium ascorbate, sodium erythorbate, tartaric acid, citric acid, a metal salt of formaldehyde sulfoxylate, sodium thiosulfate, sodium sulfite, sodium bisulfite, sodium metabisulfite, or ferric chloride.
- the content of the polymerization initiator in the coating composition according to the present disclosure is preferably 0.01 to 20 parts by mass, more preferably 0.1 to 10 parts by mass, and even more preferably 1 to 5 parts by mass, per 100 parts by mass of the compound represented by formula (1).
- the coating composition according to the present disclosure preferably contains inorganic particles, and more preferably contains inorganic particles having an average particle size of less than 1 ⁇ m.
- examples of materials for the inorganic particles include glass, silica, alumina, mica, ceramics, silicone rubber powder, calcium carbonate, aluminum nitride, carbon powder, kaolin clay, dried clay minerals, and dried diatomaceous earth.
- silica particles are preferred as inorganic particles.
- the average particle size (median diameter on a volume basis unless otherwise specified) of the inorganic particles is preferably 0.05 ⁇ m or more and less than 1 ⁇ m, and more preferably 0.1 ⁇ m to 0.5 ⁇ m.
- the average particle size of inorganic particles in the present disclosure refers to a particle size corresponding to a cumulative 50% by volume from the fine particle side in the volume-based particle size distribution of the inorganic material measured using a particle size distribution measuring device based on a laser light diffraction scattering method.
- the inorganic particles may be surface-treated. Among these, inorganic particles having polymerizable groups on the surface are preferred, inorganic particles having ethylenically unsaturated groups on the surface are more preferred, and inorganic particles having (meth)acrylate groups on the surface are particularly preferred.
- the method for treating the surface of the inorganic particles is not particularly limited, and known methods can be used.
- the mass ratio of the inorganic particles in the coating composition is preferably 50 mass% or less, more preferably 5 to 50 mass%, and even more preferably 10 to 40 mass%, from the viewpoints of abrasion resistance, continuous bending resistance, and hardness.
- the coating composition according to the present disclosure preferably contains a polymerizable compound other than the compound represented by formula (1) (hereinafter also referred to as “other polymerizable compounds”).
- the other polymerizable compound is not particularly limited as long as it is a compound capable of undergoing a polymerization reaction in the presence of the compound represented by formula (1) and a polymerization initiator.
- Examples of the other polymerizable compound include silsesquioxane derivatives other than the compound represented by formula (1), (meth)acrylate compounds, compounds having an ethylenically unsaturated group, epoxy compounds (compounds having an epoxy group), compounds having an oxetanyl group (oxetanyl group-containing compounds), and compounds having a vinyl ether group (vinyl ether compounds).
- the other polymerizable compounds preferably include a bifunctional polymerizable compound, and more preferably include at least one compound selected from the group consisting of a bifunctional (meth)acrylate compound and a bifunctional epoxy compound.
- the bifunctional (meth)acrylate compound is preferably an alkylene glycol di(meth)acrylate compound, and more preferably a linear alkylene glycol di(meth)acrylate compound.
- the alkylene glycol preferably has 4 to 8 carbon atoms, more preferably 5 to 7 carbon atoms, from the viewpoints of scratch resistance, continuous bending resistance, and hardness.
- (meth)acrylate compound examples include compounds having one (meth)acryloyl group (hereinafter also referred to as “monofunctional (meth)acrylates”) and compounds having two or more (meth)acryloyl groups (hereinafter also referred to as “polyfunctional (meth)acrylates”).
- Examples of monofunctional (meth)acrylates include: alkyl (meth)acrylates such as methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, and 2-ethylhexyl (meth)acrylate; monofunctional (meth)acrylates having an alicyclic group, such as cyclohexyl (meth)acrylate, tert-butylcyclohexyl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate, and tricyclodecanemethylol (meth)acrylate; Monofunctional (meth)acrylates having an aromatic group, such as benzyl (meth)acrylate and phenyl (meth)acrylate; (meth)acrylates of alkylene oxide adducts of phenol derivatives, such as (meth)acrylate of phenol ethylene oxide adduct, (meth)acrylate of phenol propylene oxide adduct, (meth)acrylate
- polyfunctional (meth)acrylates include: polyethylene glycol di(meth)acrylates such as diethylene glycol di(meth)acrylate, triethylene glycol di(meth)acrylate, and tetraethylene glycol di(meth)acrylate; polypropylene glycol di(meth)acrylates such as dipropylene glycol di(meth)acrylate, tripropylene glycol di(meth)acrylate, and tetrapropylene glycol di(meth)acrylate;
- the di(meth)acrylate include 1,4-butanediol di(meth)acrylate, neopentyl glycol di(meth)acrylate, ethylene oxide-modified neopentyl glycol di(meth)acrylate, ethylene oxide-modified bisphenol A di(meth)acrylate, propylene oxide-modified bisphenol A di(meth)acrylate, ethylene oxide-modified hydrogenated bisphenol A di(meth)acrylate, trimethylolpropan
- urethane (meth)acrylate can also be used.
- urethane (meth)acrylates include compounds obtained by addition reaction of organic polyisocyanate with hydroxyl group-containing (meth)acrylate, and compounds obtained by addition reaction of organic polyisocyanate, polyol, and hydroxyl group-containing (meth)acrylate.
- the monofunctional (meth)acrylates, polyfunctional (meth)acrylates, etc. may be used alone or in combination of two or more kinds, or different kinds may be used in combination.
- polyol examples include low molecular weight polyol, polyether polyol, polyester polyol, and polycarbonate polyol.
- Low molecular weight polyols include ethylene glycol, propylene glycol, neopentyl glycol, cyclohexanedimethylol, and 3-methyl-1,5-pentanediol.
- polyether polyols include polypropylene glycol and polytetramethylene glycol.
- polyester polyols include reaction products of these low molecular weight polyols and/or polyether polyols with acid components such as dibasic acids such as adipic acid, succinic acid, phthalic acid, hexahydrophthalic acid, and terephthalic acid, or anhydrides thereof. These may be used alone or in combination of two or more kinds, or different kinds may be used in combination.
- organic polyisocyanates examples include tolylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, and isophorone diisocyanate.
- hydroxyl group-containing (meth)acrylate examples include hydroxyalkyl (meth)acrylates such as 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, and 4-hydroxybutyl (meth)acrylate; and hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylates such as pentaerythritol tri(meth)acrylate, di(meth)acrylate of an adduct of 3 moles of alkylene oxide with isocyanuric acid, and dipentaerythritol penta(meth)acrylate. These may be used alone or in combination of two or more kinds, or different kinds may be used in combination.
- hydroxyalkyl (meth)acrylates such as 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, and 4-hydroxybutyl (meth)acrylate
- hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylates such as pentaerythritol tri(me
- a compound having one ethylenically unsaturated group in one molecule other than the (meth)acrylate compound may be added to the curable composition.
- the ethylenically unsaturated group is preferably a (meth)acryloyl group, a maleimide group, a (meth)acrylamide group, or a vinyl group.
- Specific examples of the compound having an ethylenically unsaturated group include (meth)acrylic acid, a Michael addition dimer of acrylic acid, N-(2-hydroxyethyl)citraconimide, N,N-dimethylacrylamide, acryloylmorpholine, N-vinylpyrrolidone, and N-vinylcaprolactam. These may be used alone or in combination of two or more.
- Examples of the epoxy compound include a monofunctional epoxy compound and a polyfunctional epoxy compound.
- Examples of the oxetanyl group-containing compound include monofunctional oxetane compounds and polyfunctional oxetane compounds.
- Examples of the vinyl ether compound include monofunctional vinyl ether compounds and polyfunctional vinyl ether compounds. As these compounds, for example, compounds described in JP-A-2011-42755 may be used.
- the silicone is not particularly limited, and known silicones can be used, such as polydimethylsilicone, polydiphenylsilicone, and polymethylphenylsilicone, and preferably has a functional group at its end and/or side chain.
- the functional group is not particularly limited, and examples thereof include (meth)acryloyl group, epoxy group, oxetanyl group, vinyl group, hydroxyl group, carboxy group, amino group, and thiol group.
- the mass ratio of the other polymerizable compounds in the coating composition excluding the solvent and the polymerization initiator in the coating composition according to the present disclosure is preferably 0 mass % or more and 50 mass % or less, more preferably more than 0 mass % and less than 35 mass %, and even more preferably 10 mass % to 30 mass %, from the viewpoints of abrasion resistance, continuous bending resistance, and hardness.
- the mass ratio of the bifunctional (meth)acrylate compound in the coating composition excluding the solvent and the polymerization initiator in the coating composition according to the present disclosure is preferably 0 mass % or more and 50 mass % or less, more preferably more than 0 mass % and less than 35 mass %, and even more preferably 10 mass % to 30 mass %, from the viewpoints of abrasion resistance, continuous bending resistance, and hardness.
- the mass proportion of the bifunctional (meth)acrylate compound relative to the total mass of the other polymerizable compounds in the coating composition according to the present disclosure is, from the viewpoints of abrasion resistance, continuous bending resistance, and hardness, preferably 50 mass % or more, more preferably 80 mass % or more, even more preferably 90 mass % or more, and particularly preferably 100 mass %.
- the coating composition according to the present disclosure may further contain other components in addition to the compound represented by formula (1), the polymerization initiator, the inorganic particles, and the other polymerizable compound.
- the other components are not particularly limited and include, for example, solvents, resins, silicones, monomers, fillers, surfactants, antistatic agents (e.g., conductive polymers), leveling agents, photosensitizers, ultraviolet absorbers, antioxidants, heat resistance improvers, stabilizers, lubricants, pigments, dyes, plasticizers, suspending agents, adhesion imparting agents, nanoparticles, nanofibers, nanosheets, etc.
- the curable composition of the present disclosure may also contain silane-based reactive diluents such as tetraalkoxysilanes, trialkoxysilanes, dialkoxysilanes, monoalkoxysilanes, and disiloxanes.
- silane-based reactive diluents such as tetraalkoxysilanes, trialkoxysilanes, dialkoxysilanes, monoalkoxysilanes, and disiloxanes.
- the coating composition according to the present disclosure may or may not contain a solvent.
- the solvent include various organic solvents such as aliphatic hydrocarbon solvents, aromatic hydrocarbon solvents, chlorinated hydrocarbon solvents, alcohol solvents, ether solvents, amide solvents, ketone solvents, ester solvents, and cellosolve solvents.
- the coating composition according to the present disclosure is preferably capable of forming a film having an average indentation hardness of 0.45 GPa or more at a surface depth of 200 nm to 400 nm as measured with a nanoindenter, more preferably 0.50 GPa or more, even more preferably 0.48 GPa to 1.5 GPa, and particularly preferably 0.48 GPa to 1.0 GPa.
- the method for measuring the average indentation hardness of the cured film in the present disclosure is as follows.
- a photocured film is prepared in the same manner as in the measurement of the indentation elastic modulus.
- the indentation hardness of the obtained photocured film is measured using a nanoindenter (Nano Indenter G200 manufactured by Agilent Technologies, using a Berkovich indenter) at 23°C and a strain rate of 0.05/s.
- the hardness values at indentation depths of 200 nm to 400 nm are averaged to calculate the hardness.
- a film having a thickness of less than 10 ⁇ m obtained by curing the coating composition according to the present disclosure does not break even when bent inwardly 200,000 times continuously at a bending radius R of 1.5 mm, more preferably does not break even when bent inwardly 100,000 times continuously at a bending radius R of 1.0 mm, and particularly preferably does not break even when bent inwardly 200,000 times continuously at a bending radius R of 1.0 mm.
- the method for measuring the resistance to breakage due to continuous bending in the present disclosure is as follows.
- a photocured film is prepared in the same manner as in the measurement of the indentation elastic modulus.
- the obtained photocured film is set in a durability testing machine DMLHP-CS manufactured by Yuasa System Equipment Co., Ltd. with the coated film surface facing inward, and a repeated bending test is carried out at a bending radius of 1 mm or 1.5 mm, at a rate of 1 cycle per 2 seconds, 100,000 or 200,000 times, and the presence or absence of fractures or cracks is confirmed visually.
- the hydrolysis step in the method for producing a coating composition according to the present disclosure is the same as the hydrolysis step in the method for producing a compound represented by formula (1), and preferred embodiments are also the same.
- the coating film according to the present disclosure is obtained by curing the coating composition according to the present disclosure.
- the coating film according to the present disclosure can be obtained by irradiating the coating composition according to the present disclosure with active energy rays or by heating the coating composition according to the present disclosure.
- the coating composition according to the present disclosure may be cured after the coating composition according to the present disclosure has been applied to a substrate.
- the coating composition according to the present disclosure may or may not contain a solvent. When the coating composition contains a solvent, it is preferable to remove the solvent before curing.
- the method for applying the coating composition is not particularly limited, and examples of the application method include common coating methods such as inkjet coating, casting, spin coating, bar coating, dip coating, spray coating, roll coating, flow coating, and gravure coating.
- the substrate to which the coating composition according to the present disclosure is applied is not particularly limited, and examples thereof include wood, metal, inorganic materials, plastics, paper, fibers, and fabrics. Examples of metals include copper, silver, iron, aluminum, silicon, silicon steel, and stainless steel.
- inorganic materials include metal oxides such as aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide, zirconium oxide, zinc oxide, indium tin oxide, and gallium oxide; metal nitrides such as aluminum nitride, gallium nitride, and silicon nitride; ceramics such as silicon carbide and boron nitride; mortar, concrete, and glass.
- metal oxides such as aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide, zirconium oxide, zinc oxide, indium tin oxide, and gallium oxide
- metal nitrides such as aluminum nitride, gallium nitride, and silicon nitride
- ceramics such as silicon carbide and boron nitride
- plastics include acrylic resins such as polymethyl methacrylate, polyester resins such as polyethylene terephthalate, polyvinyl chloride resins, polycarbonate resins, epoxy resins, polyamide resins such as nylon and aramid, polyimide resins, polyamideimide resins, fluororesins such as tetrafluoroethylene resins, polyolefin resins such as cross-linked polyethylene resins, vinylidene chloride resins, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resins, polystyrene resins, polyacrylonitrile resins, cycloolefin polymers (COP), cycloolefin copolymers (COC), acetate resins, polyarylate, cellophane, norbornene resins, acetyl cellulose resins such as triacetyl cellulose (TAC), polychloroprene, polyphenylene sulfide, polysulfone, poly
- fibers include natural fibers, regenerated fibers, semi-synthetic fibers, metal fibers, glass fibers, carbon fibers, ceramic fibers, and known chemical fibers.
- the fabric may be a woven fabric or a nonwoven fabric, and can be made using, for example, the above-mentioned fibers. These materials may be used alone, or two or more of them may be used in combination, mixed, or composite form.
- the shape of the substrate is not particularly limited, and examples thereof include plate-like, sheet-like, film-like, rod-like, spherical, fibrous, powder-like, lenticular, and other regular or irregular shapes.
- the curing method and curing conditions are selected depending on whether the coating composition is active energy ray-curable and/or thermosetting. Furthermore, the curing conditions (e.g., the type of light source and the amount of light irradiation in the case of active energy ray-curable coatings, and the heating temperature and heating time in the case of thermosetting coatings) are appropriately selected depending on the type and amount of polymerization initiator and the types of other polymerizable compounds contained in the coating composition.
- the curing method may involve irradiating the composition with active energy rays using a known active energy ray irradiation device, etc.
- active energy rays include electron beams, and light such as ultraviolet rays, visible light, and X-rays. Light is preferred, and ultraviolet rays are more preferred from the viewpoint of being able to use inexpensive equipment.
- ultraviolet irradiation devices include low-pressure mercury lamps, medium-pressure mercury lamps, high-pressure mercury lamps, ultra-high-pressure mercury lamps, metal halide lamps, ultraviolet (UV) electrodeless lamps, chemical lamps, black light lamps, microwave-excited mercury lamps, and light-emitting diodes (LEDs).
- UV ultraviolet
- LEDs light-emitting diodes
- the light irradiation intensity of the coating film coated with the coating composition according to the present disclosure may be selected depending on the purpose, application, etc., and the light irradiation intensity in the light wavelength range effective for activating the active energy ray polymerization initiator (referred to as a photopolymerization initiator in the case of photocurable materials) (this varies depending on the type of photopolymerization initiator, but light with a wavelength of 220 nm to 460 nm is preferably used) is preferably 0.1 mW/cm 2 to 1000 mW/cm 2 . Furthermore, the irradiation energy should be appropriately set depending on the type of active energy ray, the formulation, etc.
- the light irradiation time of the coating may also be selected depending on the purpose, application, etc., and it is preferable to set the light irradiation time so that the cumulative light dose, expressed as the product of the light irradiation intensity in the light wavelength region and the light irradiation time, is 10 mJ/cm 2 to 7,000 mJ/cm 2.
- the cumulative light dose is more preferably 200 mJ/cm 2 to 5,000 mJ/cm 2 , and even more preferably 500 mJ/cm 2 to 4,000 mJ/cm 2.
- heat curing may be carried out before and/or after photocuring, as appropriate.
- a two-stage curing process can be performed by impregnating a substrate having a shaded area with the present composition, irradiating the substrate with light to first cure the composition in the area exposed to light, and then applying heat to cure the composition in the area not exposed to light.
- the substrate There are no particular limitations on the substrate, and examples include substrates with complex shapes such as fabric, fiber, powder, porous, and uneven, and may also include a shape that combines two or more of these shapes.
- the coating film according to the present disclosure is preferably further heated before or after UV curing. By performing the additional heating, the hardness is improved, and the scratch resistance and continuous bending resistance are also improved.
- the heating temperature of the coating film after curing is preferably 60° C. to 200° C., more preferably 80° C. to 180° C., and even more preferably 100° C. to 150° C.
- the curing temperature may be constant or may be increased. A combination of temperature increase and temperature decrease may also be used.
- the heating time for the cured coating film is preferably 1 to 360 minutes, more preferably 5 to 120 minutes, and even more preferably 5 to 60 minutes.
- the curing method and curing conditions are not particularly limited.
- the curing temperature is preferably 80° C. to 200° C., more preferably 100° C. to 180° C., and even more preferably 110° C. to 150° C.
- the curing temperature may be constant or may be increased. A combination of temperature increase and temperature decrease may also be used.
- the curing time is appropriately selected depending on the type of thermal polymerization initiator, the content of other components, etc., and is preferably 10 to 360 minutes, more preferably 30 to 300 minutes, and even more preferably 60 to 240 minutes.
- the coating composition according to the present disclosure has excellent hardness and can therefore be suitably applied to hard coat films. Furthermore, by curing the coating composition according to the present disclosure, a hard coat film with excellent flex resistance can be obtained.
- the coating composition according to the present disclosure may be provided on a substrate; for example, a substrate having a hard coat film can be obtained by curing the coating composition applied to the substrate.
- the coating composition according to the present disclosure may contain various components as needed.
- the hard coat film according to the present disclosure and the substrate having the coat film according to the present disclosure have excellent flex resistance, and therefore can be suitably used in flexible devices such as bendable foldable devices and rollable rollable devices, displays such as electronic paper and bendable flexible displays, and optical components such as lenses.
- reaction solution was neutralized with a mixed solution of concentrated sulfuric acid (1.3 g, 0.013 mol) and pure water (25.7 g), and the solvent and other components were removed by distillation under reduced pressure. Further, diisopropyl ether was added, the mixture was transferred to a separatory funnel, washed with pure water, dehydrated, and the solvent and other components were removed by distillation under reduced pressure, yielding 209.3 g of silsesquioxane derivative S7.
- Example 1 Preparation of Photocurable Coating Composition> To 1 part by mass of the silsesquioxane derivative S1 solution obtained in Synthesis Example 1, 0.05 parts by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone was added, and the mixture was stirred with a planetary centrifugal mixer to prepare a photocurable coating composition 1.
- Example 2 to 23 Each component was added so as to obtain the composition shown in Table 1, and 0.05 parts by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone was added to 1 part by mass of the solution of the compound represented by formula (1). The mixture was stirred using a planetary centrifugal mixer to prepare each photocurable coating composition.
- Example 24 Each component was added so as to obtain the composition shown in Table 1, and 0.02 parts by mass of 4-methylphenyl-4-(1-methylethyl)phenyliodonium tetrakis(pentafluorophenyl)borate was added to 1 part by mass of the solution of the compound represented by formula (1). The mixture was stirred using a planetary centrifugal mixer to prepare each photocurable coating composition.
- a photocurable coating composition was prepared by adding 0.05 parts by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone and 1 part by mass of propylene glycol monobutyl ether to 1 part by mass of the silsesquioxane derivative S5 obtained in Synthesis Example 5, and stirring the mixture with a planetary centrifugal mixer.
- a photocurable coating composition was prepared by adding 0.05 parts by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone to 1 part by mass of silica in a silica/propylene glycol monobutyl ether dispersion (silica mass 40% by mass), and stirring the mixture with a planetary centrifugal mixer.
- each of the coating compositions prepared as described above was applied to a 50 ⁇ m thick polyethylene terephthalate (PET) film (Cosmoshine A4300, manufactured by Toyobo Co., Ltd.). Specifically, each coating composition was applied using a No. 5 or 8 bar coater, and then the applied coating composition was dried at 60°C for 10 minutes, after which it was irradiated with ultraviolet light under the following conditions to cure, producing a photocured film (coated film). The film thickness was approximately 3 ⁇ m or 5 ⁇ m.
- -Ultraviolet irradiation conditions- Lamp High-pressure mercury lamp (Eye Graphics Co., Ltd.
- ECS-4011GX Lamp height: 10cm
- the indentation hardness of the photocured film prepared as described above was measured as follows. Specifically, the indentation hardness was measured at 23°C and a strain rate of 0.05/s using a nanoindenter (Nano Indenter G200 manufactured by Agilent Technologies, Inc., using a Berkovich indenter). The hardness was calculated by averaging the hardness values at indentation depths of 200 nm to 400 nm. The results are shown in Table 1.
- the photocured film prepared as described above was placed in a flat abrasion tester PAS-400 manufactured by Daiei Scientific Instruments Co., Ltd. with the coated surface facing up, and steel wool #0000 (manufactured by Japan Steel Wool Co., Ltd.) was brought into contact with the film so that the pressure was 1.5 kg/ cm2 .
- the coated surface was abraded 1,000 times at an abrasion rate of 80 reciprocations/min with a stroke length of 140 mm.
- the coated surface after abrasion was visually observed and rated as A if there were no scratches, B if there were less than 20 scratches, and C if there were 20 or more scratches or peeling.
- the coating film of Comparative Example 2 was brittle, and in the scratch resistance evaluation, many scratches and peeling occurred after less than 100 abrasions.
- the coating compositions of Examples 1 to 24 provided coating films superior in scratch resistance compared to Comparative Examples 1 to 6. Furthermore, the coating compositions of Examples 1 to 11 and 15 to 24 provided coating films that were excellent in terms of resistance to continuous bending and hardness.
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Abstract
式(1)で表される化合物を含有するコーティング用組成物、前記コーティング用組成物を硬化してなるコート膜、並びに、前記コート膜を備える基材。式(1)中、R1~R3はそれぞれ独立に、水素原子又は1価の有機基を表し、a~dはモル比を表し、a及びbはそれぞれ独立に、正の数を表し、c及びdはそれぞれ独立に、0又は正の数を表す。
Description
本開示は、コーティング用組成物、コート膜、及び、基材に関する。
折り曲げ可能なフォルダブルデバイス、巻取り可能なローラブルデバイス等のフレキシブルデバイスが普及し始めている。
これらのデバイスのディスプレイには、耐屈曲性、透明性、表面硬度等が求められる。
フレキシブルディスプレイにプラスチックフィルムが用いられる場合、傷つきを防止するため、しばしば表面硬度の高いコート膜層が設けられる。
また、硬度が高く折り曲げも可能な超薄膜ガラスが基材に用いられることもあるが、この場合にも、表面硬度を維持しつつ衝撃を受けた際の割れや飛散を防ぐためにコート膜層が設けられる。
これらのデバイスのディスプレイには、耐屈曲性、透明性、表面硬度等が求められる。
フレキシブルディスプレイにプラスチックフィルムが用いられる場合、傷つきを防止するため、しばしば表面硬度の高いコート膜層が設けられる。
また、硬度が高く折り曲げも可能な超薄膜ガラスが基材に用いられることもあるが、この場合にも、表面硬度を維持しつつ衝撃を受けた際の割れや飛散を防ぐためにコート膜層が設けられる。
フォルダブルディスプレイの形状には、例えば、コート膜面が内側となるインフォールド形状(内曲げ)、外側となるアウトフォールド形状(外曲げ)、内側と外側との両方となる(Z型に折りたたむ)三つ折り形状が挙げられる。
表面硬度が高いコーティング用組成物として、アクリレートやエポキシ樹脂、シルセスキオキサン誘導体が挙げられる。
基材には各種樹脂フィルムの他に強化ガラスが使用されることがあり、強化ガラスの場合にはカチオン又はアニオン硬化系では重合阻害が起こり、使用できない場合がある。
基材には各種樹脂フィルムの他に強化ガラスが使用されることがあり、強化ガラスの場合にはカチオン又はアニオン硬化系では重合阻害が起こり、使用できない場合がある。
従来のコーティング用組成物として、いくつか得られる硬化膜が耐擦傷性に優れかつ屈曲可能なコーティング用組成物が開示されている。
特許文献1には、基材、コート膜層及び耐擦傷層からなる屈曲可能なフィルムが開示されている。
また、特許文献2には、重合性官能基と活性水素原子の反応で形成されるシルセスキオキサン化合物による耐擦傷性コーティングが開示されている。
特許文献3には、カチオン重合性化合物とラジカル重合性化合物を含む耐擦傷コーティングが開示されている。
特許文献1には、基材、コート膜層及び耐擦傷層からなる屈曲可能なフィルムが開示されている。
また、特許文献2には、重合性官能基と活性水素原子の反応で形成されるシルセスキオキサン化合物による耐擦傷性コーティングが開示されている。
特許文献3には、カチオン重合性化合物とラジカル重合性化合物を含む耐擦傷コーティングが開示されている。
特許文献1には、優れた耐擦傷性及び屈曲性を有することが記載されているが、その実現には少なくとも2種のコーティングを順次施す必要がある為に工程が煩雑且つ厚膜化しやすい懸念があった。更に最表面に含フッ素化合物を有しており、その表面自由エネルギーの低さから更に上層への加工が困難となる場合があった他、環境負荷も懸念される。
特許文献2に記載された発明は、屈曲半径2mmでの連続屈曲に耐える一方で耐擦傷性は200g荷重となっているために耐擦傷性が不足する場合があった他、最表面に含フッ素化合物を有しており、その表面自由エネルギーの低さから更に上層への加工が困難となる場合がある上に、環境負荷も懸念される。
特許文献3に記載された発明は、屈曲半径が2.5mmで評価されており、薄型のモジュールへの適用ができない懸念があった。
特許文献2に記載された発明は、屈曲半径2mmでの連続屈曲に耐える一方で耐擦傷性は200g荷重となっているために耐擦傷性が不足する場合があった他、最表面に含フッ素化合物を有しており、その表面自由エネルギーの低さから更に上層への加工が困難となる場合がある上に、環境負荷も懸念される。
特許文献3に記載された発明は、屈曲半径が2.5mmで評価されており、薄型のモジュールへの適用ができない懸念があった。
本開示は、上記に鑑みてなされたものであり、得られるコート膜の耐擦傷性に優れるコーティング用組成物、前記コーティング用組成物を硬化してなるコート膜、並びに、前記コート膜を備える基材を提供することを目的とする。
前記課題を解決するための手段には、以下の態様が含まれる。
<1> 下記式(1)で表される化合物を含有するコーティング用組成物。
<1> 下記式(1)で表される化合物を含有するコーティング用組成物。
式(1)中、R1~R3はそれぞれ独立に、水素原子又は1価の有機基を表し、a~dはモル比を表し、a及びbはそれぞれ独立に、正の数を表し、c及びdはそれぞれ独立に、0又は正の数を表す。
<2> 前記R1が、重合性官能基を有する基を含み、かつ、0.4<a/b<1.5を満たす<1>に記載のコーティング用組成物。
<3> ナノインデンターで測定される表面深さ200nm~400nmにおける平均押し込み硬度が、0.40GPa以上の膜を形成可能である<1>又は<2>に記載のコーティング用組成物。
<4> 無機粒子、及び、重合開始剤を更に含む<1>~<3>のいずれか1つに記載のコーティング用組成物。
<5> 前記無機粒子の平均粒径が、1μm未満である<4>に記載のコーティング用組成物。
<6> 前記無機粒子が、シリカ粒子である<4>又は<5>に記載のコーティング用組成物。
<7> 溶剤と重合開始剤とを除いたコーティング用組成物中に占める前記無機粒子の質量比率が、50質量%以下である<4>~<6>のいずれか1つに記載のコーティング用組成物。
<8> 2官能以上の(メタ)アクリレート化合物又は2官能以上のエポキシ化合物を更に含む<1>~<7>のいずれか1つに記載のコーティング用組成物。
<9> 溶剤と重合開始剤とを除いたコーティング用組成物中に占める前記2官能以上の(メタ)アクリレート化合物又は2官能以上のエポキシ化合物の質量比率が、0質量%を超え35質量%未満である<8>に記載のコーティング用組成物。
<10> 前記コーティング用組成物を硬化してなる厚さ10μm未満の膜を、屈曲半径R1.5mmで200,000回連続内曲げしても破断が見られない<1>~<9>のいずれか1つに記載のコーティング用組成物。
<11> <1>~<10>のいずれか1つに記載のコーティング用組成物を硬化させてなるコート膜。
<12> <11>に記載のコート膜を備える基材。
<3> ナノインデンターで測定される表面深さ200nm~400nmにおける平均押し込み硬度が、0.40GPa以上の膜を形成可能である<1>又は<2>に記載のコーティング用組成物。
<4> 無機粒子、及び、重合開始剤を更に含む<1>~<3>のいずれか1つに記載のコーティング用組成物。
<5> 前記無機粒子の平均粒径が、1μm未満である<4>に記載のコーティング用組成物。
<6> 前記無機粒子が、シリカ粒子である<4>又は<5>に記載のコーティング用組成物。
<7> 溶剤と重合開始剤とを除いたコーティング用組成物中に占める前記無機粒子の質量比率が、50質量%以下である<4>~<6>のいずれか1つに記載のコーティング用組成物。
<8> 2官能以上の(メタ)アクリレート化合物又は2官能以上のエポキシ化合物を更に含む<1>~<7>のいずれか1つに記載のコーティング用組成物。
<9> 溶剤と重合開始剤とを除いたコーティング用組成物中に占める前記2官能以上の(メタ)アクリレート化合物又は2官能以上のエポキシ化合物の質量比率が、0質量%を超え35質量%未満である<8>に記載のコーティング用組成物。
<10> 前記コーティング用組成物を硬化してなる厚さ10μm未満の膜を、屈曲半径R1.5mmで200,000回連続内曲げしても破断が見られない<1>~<9>のいずれか1つに記載のコーティング用組成物。
<11> <1>~<10>のいずれか1つに記載のコーティング用組成物を硬化させてなるコート膜。
<12> <11>に記載のコート膜を備える基材。
本開示によれば、得られるコート膜の耐擦傷性に優れるコーティング用組成物、前記コーティング用組成物を硬化してなるコート膜、並びに、前記コート膜を備える基材を提供することができる。
以下、本開示を実施するための形態について詳細に説明する。但し、本開示は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本開示を制限するものではない。
本明細書において「~」を用いて示された数値範囲には、「~」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
また、本明細書において、2以上の好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
本明細書において「~」を用いて示された数値範囲には、「~」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
また、本明細書において、2以上の好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
本明細書において、式(1)中のR1~R3はそれぞれ独立に、置換基又はハロゲン原子で構造の一部が置換されていてもよい。例えば、R1~R3はそれぞれ独立に、アルキル基、アリール基、アラルキル基、ビニル基、エポキシ基、オキセタニル基、水酸基、アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アラルキルアミノ基、アンモニウム基、チオール基、イソシアヌレート基、ウレイド基、イソシアナート基、カルボキシ基、酸無水物基又はハロゲン原子で構造の一部が置換されていてもよい。
〔コーティング用組成物〕
本開示に係るコーティング用組成物は、下記式(1)で表される化合物を含有するコーティング用組成物である。
本開示に係るコーティング用組成物は、下記式(1)で表される化合物を含有するコーティング用組成物である。
式(1)中、R1~R3はそれぞれ独立に、水素原子又は1価の有機基を表し、a~dはモル比を表し、a及びbはそれぞれ独立に、正の数を表し、c及びdはそれぞれ独立に、0又は正の数を表す。
上述したように、従来のコーティング用組成物は、その硬化物の耐擦傷性が十分ではなかった。
本発明者が鋭意検討した結果、前記構成をとることにより、得られるコート膜の耐擦傷性に優れるコーティング用組成物を提供することができることを見出した。
前記式(1)におけるa及びbが正の数であることにより、硬化後に適度な架橋構造を得ることができ、そのため、耐擦傷性に優れるコート膜を製造可能であると推定している。
本発明者が鋭意検討した結果、前記構成をとることにより、得られるコート膜の耐擦傷性に優れるコーティング用組成物を提供することができることを見出した。
前記式(1)におけるa及びbが正の数であることにより、硬化後に適度な架橋構造を得ることができ、そのため、耐擦傷性に優れるコート膜を製造可能であると推定している。
また、本開示に係るコーティング用組成物を硬化してなるコート膜は、耐連続屈曲性にも優れる。
更に、本開示に係るコーティング用組成物を硬化してなるコート膜は、前記耐連続屈曲性を維持しながら、硬度にも優れる。このため、耐久性の高いディスプレイ又はレンズを得ることができる。
更に、本開示に係るコーティング用組成物を硬化してなるコート膜は、前記耐連続屈曲性を維持しながら、硬度にも優れる。このため、耐久性の高いディスプレイ又はレンズを得ることができる。
(式(1)で表される化合物)
本開示に係るコーティング用組成物は、前記式(1)で表される化合物を含む。
本開示に係るコーティング用組成物は、前記式(1)で表される化合物を含む。
本開示に用いられるシルセスキオキサン誘導体が含み得る各構成単位を、以下のように構成単位(a)~(d)と称する。
式(1)で表される化合物では、a及びbはそれぞれ独立に、正の数を表し、c及びdはそれぞれ独立に、0又は正の数を表す。つまり、式(1)で表される化合物は、上記した構成単位(a)~(d)の内、構成単位(a)及び構成単位(b)を含み、必要に応じて構成単位(c)及び構成単位(d)の少なくとも1つを含んでもよい。
式(1)におけるa~dは、構成単位(a)~(d)のモル比を表す。なお、式(1)において、a~dは、式(1)で表される化合物が含み得る構成単位(a)~(d)の相対的なモル比を表す。モル比は、例えば、式(1)で表される化合物のNMR(核磁気共鳴)分析値から求めることができる。又、式(1)で表される化合物の各原料の反応率が明らかなとき、又は、収率が100%のときには、その原料の仕込み量から求めることができる。
例えば、式(1)で表される化合物の各構成単位のモル比については、重クロロホルム等に溶解した試料に対して1H-NMR分析を行い、必要に応じて更に29Si-NMR分析も行うことにより算出してもよい。
アルカリ等で構成単位に分解して構成単位の比率等から元々の式(1)で表される化合物の構造を推定してもよい。
必要に応じて質量分析、IR(赤外吸収分光)分析等の公知の手法を組み合わせて式(1)で表される化合物の各構成単位のモル比を求めてもよい。
例えば、式(1)で表される化合物の各構成単位のモル比については、重クロロホルム等に溶解した試料に対して1H-NMR分析を行い、必要に応じて更に29Si-NMR分析も行うことにより算出してもよい。
アルカリ等で構成単位に分解して構成単位の比率等から元々の式(1)で表される化合物の構造を推定してもよい。
必要に応じて質量分析、IR(赤外吸収分光)分析等の公知の手法を組み合わせて式(1)で表される化合物の各構成単位のモル比を求めてもよい。
式(1)における構成単位(b)~(d)のそれぞれについては、1種のみであってよいし、2種以上であってもよい。また、式(1)における配列順序は、構成単位の組成を示すものであって、式(1)で表される化合物の配列順序を意味するものではない。したがって、本式(1)で表される化合物における構成単位の縮合形態は、必ずしも式(1)の配列順通りでなくてよい。
以下、構成単位(a)~(d)及びその他の構成単位(e)の詳細について説明する。
以下、構成単位(a)~(d)及びその他の構成単位(e)の詳細について説明する。
(構成単位(a))
構成単位(a)は、ケイ素原子1個に対してO0.5を4個(酸素原子として2個)備えるQ単位である。なお、Q単位とは、ケイ素原子1個に対してO0.5を4個有する単位を意味する。
構成単位(a)は、ケイ素原子1個に対してO0.5を4個(酸素原子として2個)備えるQ単位である。なお、Q単位とは、ケイ素原子1個に対してO0.5を4個有する単位を意味する。
式(1)で表される化合物における構成単位(a)の割合は、特に限定されないが、耐擦傷性、耐連続屈曲性、及び、硬度の観点から、式(1)で表される化合物の全質量に対し、1質量%~80質量%であることが好ましく、5質量%~65質量%であることがより好ましく、10質量%~50質量%であることが特に好ましい。
(構成単位(b))
構成単位(b)は、ケイ素原子1個に対してO0.5を3個(酸素原子として1.5個)備え、1価の有機基がケイ素原子に結合しているT単位である。なお、T単位とは、ケイ素原子1個に対してO0.5を3個有する単位を意味する。
構成単位(b)は、ケイ素原子1個に対してO0.5を3個(酸素原子として1.5個)備え、1価の有機基がケイ素原子に結合しているT単位である。なお、T単位とは、ケイ素原子1個に対してO0.5を3個有する単位を意味する。
式(1)で表される化合物におけるR1は、1種単独で含んでいても、2種以上を含んでいてもよい。
R1は、耐擦傷性、耐連続屈曲性、及び、硬度の観点から、重合性官能基を有する基を含むことが好ましく、ラジカル重合性官能基又はカチオン重合性官能基を有する基であることがより好ましい。
ラジカル重合性基としては、反応性、耐擦傷性、耐連続屈曲性、及び、硬度の観点から、エチレン性不飽和基が好ましく、(メタ)アクリレート基であることがより好まく、カチオン重合性官能基としては、エポキシ基やオキセタニル基が好ましい。
R1がラジカル重合性基を含む場合、耐擦傷性、耐連続屈曲性、及び、硬度の観点から、下記式(R1-1)で表される基を含むことが好ましく、下記式(R1-1)で表される基であることがより好ましい。また、R1がカチオン重合性基を含む場合、耐擦傷性、耐連続屈曲性、及び、硬度の観点から、下記式(R1-2)で表される基を含むことが好ましく、下記式(R1-2)で表される基であることがより好ましい。
R1は、耐擦傷性、耐連続屈曲性、及び、硬度の観点から、重合性官能基を有する基を含むことが好ましく、ラジカル重合性官能基又はカチオン重合性官能基を有する基であることがより好ましい。
ラジカル重合性基としては、反応性、耐擦傷性、耐連続屈曲性、及び、硬度の観点から、エチレン性不飽和基が好ましく、(メタ)アクリレート基であることがより好まく、カチオン重合性官能基としては、エポキシ基やオキセタニル基が好ましい。
R1がラジカル重合性基を含む場合、耐擦傷性、耐連続屈曲性、及び、硬度の観点から、下記式(R1-1)で表される基を含むことが好ましく、下記式(R1-1)で表される基であることがより好ましい。また、R1がカチオン重合性基を含む場合、耐擦傷性、耐連続屈曲性、及び、硬度の観点から、下記式(R1-2)で表される基を含むことが好ましく、下記式(R1-2)で表される基であることがより好ましい。
式(R1-1)及び式(R1-2)中、Rbは、水素原子又は炭素原子数1~6のアルキル基を表し、L1は、炭素原子数1~10のアルキレン基、炭素原子数3~10のシクロアルキレン基、炭素原子数6~10のアリーレン基又は炭素原子数7~12のアラルキレン基を表し、*はケイ素原子との結合位置を表す。
L1は、炭素原子数1~10のアルキレン基又は炭素原子数3~10のシクロアルキレン基であることが好ましく、炭素原子数1~10のアルキレン基であることがより好ましい。
炭素原子数1~10のアルキレン基は、炭素原子数1~6のアルキレン基であることが好ましく、炭素原子数2~4のアルキレン基であることがより好ましく、プロピレン基であることが更に好ましい。炭素原子数1~10のアルキレン基は、直鎖であってもよく、分岐を有していてもよい。
炭素原子数3~10のシクロアルキレン基は、炭素原子数3~6のシクロアルキレン基であることが好ましく、炭素原子数4~6のシクロアルキレン基であることがより好ましい。炭素原子数3~10のシクロアルキレン基は、分岐を有していてもよい。
Rbにおける炭素原子数1~6のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基及びヘキシル基が挙げられ、メチル基及びエチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
炭素原子数1~10のアルキレン基は、炭素原子数1~6のアルキレン基であることが好ましく、炭素原子数2~4のアルキレン基であることがより好ましく、プロピレン基であることが更に好ましい。炭素原子数1~10のアルキレン基は、直鎖であってもよく、分岐を有していてもよい。
炭素原子数3~10のシクロアルキレン基は、炭素原子数3~6のシクロアルキレン基であることが好ましく、炭素原子数4~6のシクロアルキレン基であることがより好ましい。炭素原子数3~10のシクロアルキレン基は、分岐を有していてもよい。
Rbにおける炭素原子数1~6のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基及びヘキシル基が挙げられ、メチル基及びエチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
また、R1としては、水素原子、炭素原子数1~20の飽和若しくは不飽和の鎖状炭化水素基、炭素原子数3~8の飽和若しくは不飽和の環状炭化水素基、炭素原子数6~20のアリール基又は炭素原子数7~20のアラルキル基であることが好ましい。
炭素原子数1~20の飽和若しくは不飽和の鎖状炭化水素基は、直鎖であってもよく、分岐を有していてもよい。炭素原子数1~20の飽和若しくは不飽和の鎖状炭化水素基は、炭素原子数1~10の飽和若しくは不飽和の鎖状炭化水素基であることが好ましく、炭素原子数1~10の飽和鎖状炭化水素基であることがより好ましい。
炭素原子数1~10の飽和鎖状炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基及びデシル基等が挙げられる。耐熱性及び硬化物の硬度の観点からは、メチル基又はエチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
炭素原子数1~10の不飽和鎖状炭化水素基としては、例えば、ビニル基、2-プロペニル基、エチニル基等が挙げられる。
炭素原子数3~8の飽和若しくは不飽和の環状炭化水素基は、分岐を有していてもよい。炭素原子数3~8の飽和若しくは不飽和の環状炭化水素基は、炭素原子数4~6の飽和若しくは不飽和の環状炭化水素基であることが好ましい。
炭素原子数6~20のアリール基は、炭素原子数6~10のアリール基であることが好ましい。
炭素原子数6~20のアリール基としては、例えば、フェニル基、フェニル基の水素原子の1つ以上が炭素原子数1~10のアルキル基で置換された基、及びナフチル基が挙げられる。耐熱性及び硬化物の硬度の観点からは、フェニル基が好ましい。
炭素原子数7~20のアラルキル基は、炭素原子数7~10のアラルキル基であることが好ましい。
炭素原子数7~20のアラルキル基としては、例えば、炭素原子数1~10のアルキル基の水素原子の1つがフェニル基などのアリール基で置換された基等が挙げられる。例えば、ベンジル基及びフェネチル基等が挙げられ、耐熱性及び硬化物の硬度の観点からは、ベンジル基が好ましい。
R1における前記基の一部が置換基又はハロゲン原子で置換されている場合、R1としては、例えば、3-グリシドキシプロピル基、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチル基、3-(3-エチルオキセタン-3-イル)メトキシプロピル基、3-ヒドロキシプロピル基、3-アミノプロピル基、3-ジメチルアミノプロピル基、3-ヒドロキシプロピル基、3-アミノプロピル基の塩酸塩、3-ジメチルアミノプロピル基の塩酸塩、p-スチリル基、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピル基、N-フェニル-3-アミノプロピル基、N-(ビニルベンジル)-2-アミノエチル-3-アミノプロピル基の塩酸塩、3-ウレイドプロピル基、3-メルカプトプロピル基、3-イソシアナートプロピル基、3-カルボキシプロピル基及び3-クロロプロピル基が挙げられる。
式(1)で表される化合物における構成単位(b)の割合は、特に限定されないが、耐擦傷性、耐連続屈曲性、及び、硬度の観点から、式(1)で表される化合物の全質量に対し、20質量%以上であることが好ましく、30質量%以上であることがより好ましく、30質量%~90質量%であることが特に好ましい。
また、耐擦傷性、耐連続屈曲性、及び、硬度の観点から、a/bの値は、0.2<a/b<2.0を満たすことが好ましく、0.4<a/b<1.5を満たすことがより好ましく、0.5<a/b<1.3を満たすことが特に好ましい。
(構成単位(c))
構成単位(c)は、ケイ素原子1個に対してO0.5を2個(酸素原子として1個)備え、2つのR5がケイ素原子に結合しているD単位である。なお、D単位とは、ケイ素原子1個に対してO0.5を2個有する単位を意味する。
構成単位(c)は、ケイ素原子1個に対してO0.5を2個(酸素原子として1個)備え、2つのR5がケイ素原子に結合しているD単位である。なお、D単位とは、ケイ素原子1個に対してO0.5を2個有する単位を意味する。
構成単位(c)において、R2はそれぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1~20の飽和若しくは不飽和の鎖状炭化水素基、炭素原子数3~8の飽和若しくは不飽和の環状炭化水素基、炭素原子数6~20のアリール基又は炭素原子数7~20のアラルキル基であることが好ましい。構成単位(c)において、複数存在するR2は互いに同一でも異なっていてもよい。R2における炭素原子数1~20の飽和若しくは不飽和の鎖状炭化水素基、炭素原子数3~8の飽和若しくは不飽和の環状炭化水素基、炭素原子数6~20のアリール基及び炭素原子数7~20のアラルキル基の好ましい態様は、R1における炭素原子数1~20の飽和若しくは不飽和の鎖状炭化水素基、炭素原子数3~8の飽和若しくは不飽和の環状炭化水素基、炭素原子数6~20のアリール基及び炭素原子数7~20のアラルキル基の好ましい態様と同様である。
式(1)で表される化合物における構成単位(c)の割合は、耐擦傷性、耐連続屈曲性、及び、硬度の観点から、式(1)で表される化合物の全質量に対し、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましく、1質量%以下であることが更に好ましく、0質量%であることが特に好ましい。
また、耐擦傷性、耐連続屈曲性、及び、硬度の観点から、c/bの値は、0≦c/b<0.1を満たすことが好ましく、0≦c/b<0.05を満たすことがより好ましく、0≦c/b<0.01を満たすことが特に好ましい。
(構成単位(d))
構成単位(d)は、ケイ素原子1個に対してO0.5を1個(酸素原子として0.5個)備え、3つのR3がケイ素原子に結合しているM単位である。なお、M単位とは、ケイ素原子1個に対してO0.5を1個有する単位を意味する。
構成単位(d)は、ケイ素原子1個に対してO0.5を1個(酸素原子として0.5個)備え、3つのR3がケイ素原子に結合しているM単位である。なお、M単位とは、ケイ素原子1個に対してO0.5を1個有する単位を意味する。
R3はそれぞれ独立に、炭素原子数1~10のアルキル基、炭素原子数6~10のアリール基又は炭素原子数7~10のアラルキル基であることが好ましい。構成単位(d)において、複数存在するR3は互いに同一でも異なっていてもよい。R3の好ましい態様は、構成単位(c)におけるR2と同様である。
式(1)で表される化合物における構成単位(d)の割合は、耐擦傷性、耐連続屈曲性、及び、硬度の観点から、式(1)で表される化合物の全質量に対し、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましく、1質量%以下であることが更に好ましく、0質量%であることが特に好ましい。
また、耐擦傷性、耐連続屈曲性、及び、硬度の観点から、d/bの値は、0≦d/b<0.1を満たすことが好ましく、0≦d/b<0.05を満たすことがより好ましく、0≦d/b<0.01を満たすことが特に好ましい。
(その他の構成単位(e))
式(1)で表されるシルセスキオキサン誘導体は、更にSiを含まない構成単位として(R4O1/2)を含んでいてもよい(以下、構成単位(e)とも称する)。
ここで、R4は水素原子又は炭素原子数1~6のアルキル基である。炭素原子数1~6のアルキル基は、脂肪族基及び脂環族基のいずれでもよく、又、直鎖状及び分岐状のいずれでもよい。炭素原子数1~6のアルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、及びヘキシル基が挙げられる。
式(1)で表されるシルセスキオキサン誘導体は、更にSiを含まない構成単位として(R4O1/2)を含んでいてもよい(以下、構成単位(e)とも称する)。
ここで、R4は水素原子又は炭素原子数1~6のアルキル基である。炭素原子数1~6のアルキル基は、脂肪族基及び脂環族基のいずれでもよく、又、直鎖状及び分岐状のいずれでもよい。炭素原子数1~6のアルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、及びヘキシル基が挙げられる。
構成単位(e)は、後述するケイ素化合物に含まれる加水分解性基であるアルコキシ基、又は、反応溶剤に含まれるアルコールが、ケイ素化合物の加水分解性基と置換して生成したアルコキシ基であり、加水分解又は重縮合せずに分子内に残存したものであってもよく、あるいは、加水分解後、重縮合せずに分子内に残存した水酸基であってもよい。
式(1)で表される化合物の重量平均分子量(以下、「Mw」とも称する。)は、特に限定されず、例えば、300~50,000であってもよく、500~25,000であってもよく、700~20,000であってもよく、1,000~15,000であってもよい。
なお、本開示におけるMwは、GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)により測定した分子量を、標準物質としてポリスチレンを使用して換算した値を意味する。Mwの測定条件としては、例えば、後述の〔実施例〕における測定条件を用いることができる。
なお、本開示におけるMwは、GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)により測定した分子量を、標準物質としてポリスチレンを使用して換算した値を意味する。Mwの測定条件としては、例えば、後述の〔実施例〕における測定条件を用いることができる。
(式(1)で表される化合物の製造方法)
式(1)で表される化合物は、公知の方法で製造することができる。シルセスキオキサン誘導体の製造方法は、国際公開第2013/031798号等においてポリシロキサンの製造方法として詳細に開示されている。
式(1)で表される化合物は、公知の方法で製造することができる。シルセスキオキサン誘導体の製造方法は、国際公開第2013/031798号等においてポリシロキサンの製造方法として詳細に開示されている。
中でも、式(1)で表される化合物の製造方法は、RnSiXp(nは0~3の整数を表し、pは1~4の整数を表し、n+p=4であり、Rは前記シルセスキオキサン誘導体においてケイ素原子に炭素原子を介して結合する基を表し、Xは加水分解性基を表す。)で表される少なくとも1種の有機ケイ素化合物を、有機溶剤を使用し、前記有機ケイ素化合物が有する加水分解性基の合計量に対し1.5モル当量以上の水を加えて加水分解する工程(以下、「加水分解工程」ともいう。)を含むことが好ましい。
Rとしては前記シルセスキオキサン誘導体におけるケイ素原子に炭素原子を介して結合する基(H2C=CHCOO-R1-、H2C=C(R3)COO-R2-及びR4~R8等)が好適に挙げられる。
Xは、アルコキシ基、シリルオキシ基、又は、ハロゲン原子が好適に挙げられ、アルコキシ基、又は、シリルオキシ基がより好適に挙げられる。
Rとしては前記シルセスキオキサン誘導体におけるケイ素原子に炭素原子を介して結合する基(H2C=CHCOO-R1-、H2C=C(R3)COO-R2-及びR4~R8等)が好適に挙げられる。
Xは、アルコキシ基、シリルオキシ基、又は、ハロゲン原子が好適に挙げられ、アルコキシ基、又は、シリルオキシ基がより好適に挙げられる。
加水分解工程においては、前記有機ケイ素化合物の加水分解だけでなく、前記有機ケイ素化合物、及び、必要に応じ、他のケイ素化合物の加水分解及び重縮合反応を行うことが好ましい。
また、加水分解工程においては、前記有機ケイ素化合物及び必要に応じて他のケイ素化合物の加水分解及び重縮合反応を行って中間生成物であるシルセスキオキサン誘導体を得た後、得られた中間生成物と、更に前記有機ケイ素化合物等との加水分解及び重縮合反応を更に行ってもよい。
また、加水分解工程においては、前記有機ケイ素化合物及び必要に応じて他のケイ素化合物の加水分解及び重縮合反応を行って中間生成物であるシルセスキオキサン誘導体を得た後、得られた中間生成物と、更に前記有機ケイ素化合物等との加水分解及び重縮合反応を更に行ってもよい。
前述のように中間生成物を得る場合、前記有機ケイ素化合物及び必要に応じて他のケイ素化合物の加水分解及び重縮合反応を行った後、得られる中間生成物と前記有機ケイ素化合物においてnが3かつpが1である化合物との加水分解及び重縮合反応を更に行ってもよい。これにより、末端部分が前記有機ケイ素化合物においてnが3かつpが1である化合物に由来する構成単位(e)で封止された式(1)で表される化合物を好適に合成することができ、シルセスキオキサン誘導体の粘度上昇が抑制され、貯蔵安定性がより良好となる。
式(1)で表される化合物の製造方法は、ケイ素化合物を、反応溶剤の存在下に、加水分解及び重縮合反応させた後に、反応液中の反応溶剤、副生物、残留モノマー及び水等を留去させる留去工程を備えることが好ましい。
前記有機ケイ素化合物のうち、アクリロイル基を有するものとしては、例えば、(3-アクリロイルオキシプロピル)トリメトキシシラン、(3-アクリロイルオキシプロピル)トリエトキシシラン及び(8-アクリロイルオキシオクチル)トリメトキシシラン、(3-アクリロイルオキシプロピル)トリクロロシランが挙げられる。
前記有機ケイ素化合物のうち、メタクリロイル基を有するものとしては、例えば、(3-メタクリロイルオキシプロピル)トリメトキシシラン、(3-メタクリロイルオキシプロピル)トリエトキシシラン及び(8-メタクリロイルオキシオクチル)トリメトキシシラン、(3-メタクリロイルオキシプロピル)トリクロロシランが挙げられる。
前記有機ケイ素のうち、オキセタニル基を有するものとしては、例えば、(3-エチル-3-オキセタニルメトキシプロピル)トリメトキシシラン、(3-エチル-3-オキセタニルメトキシプロピル)トリエトキシシラン及び(3-メチル-3-オキセタニルメトキシプロピル)トリメトキシシラン、(3-オキセタニルメトキシプロピル)トリクロロシランが挙げられる。
前記有機ケイ素化合物のうち、エポキシ基を有するものとしては、例えば、(グリシジルオキシプロピル)トリメトキシシラン、(グリシジルオキシプロピル)トリエトキシシラン及び2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランが挙げられる。
加水分解により構成単位(a)を与えるケイ素化合物としては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン等が挙げられる。
前記有機ケイ素化合物においてnが3かつpが1である化合物としては、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ベンジルトリメトキシシラン、シクロヘキシルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、エチニルトリメトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-トリエトキシシリル-N-(1,3-ジメチル-ブチリデン)プロピルアミン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(ビニルベンジル)-2-アミノエチル-3-アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、3-ウレイドプロピルトリメトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、トリス(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-エチル-3-[{3-(トリメトキシシリル)プロポキシ}メチル]オキセタン、及び3-エチル-3-[{3-(トリエトキシシリル)プロポキシ}メチル]オキセタン等が挙げられる。
前記有機ケイ素化合物においてnが2かつpが2である化合物としては、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジジエトキシシラン、プロピルメチルジメトキシシラン、オクチルメチルジメトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ベンジルメチルジメトキシシラン、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、アリルメチルジメトキシシラン、p-スチリルメチルジメトキシシラン、エチニルメチルジメトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-フェニル-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-(ビニルベンジル)-2-アミノエチル-3-アミノプロピルメチルジメトキシシランの塩酸塩、3-ウレイドプロピルメチルジアルコキシシラン、3-イソシアネートプロピルメチルジエトキシシラン、(3-アクリロキシプロピル)メチルジメトキシシラン、及び(3-メタクリロキシプロピル)メチルジエトキシシラン等が挙げられる。
前記有機ケイ素化合物においてnが1かつpが3である化合物としては、例えば、ヘキサメチルジシロキサン、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリメチルクロロシラン、及びジメチルフェニルメトキシシラン等が挙げられる。
加水分解工程においては、反応溶剤として特に限定はないが、有機溶剤としてアルコールを用いることが好ましい。アルコールは、一般式R-OHで表される、狭義のアルコールであり、アルコール性水酸基の他には官能基を有さない化合物である。
アルコールとしては特に限定されず、例えば、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、2-ブタノール、2-ペンタノール、3-ペンタノール、2-メチル-2-ブタノール、3-メチル-2-ブタノール、シクロペンタノール、2-ヘキサノール、3-ヘキサノール、2-メチル-2-ペンタノール、3-メチル-2-ペンタノール、2-メチル-3-ペンタノール、3-メチル-3-ペンタノール、2-エチル-2-ブタノール、2,3-ジメチル-2-ブタノール及びシクロヘキサノール等が挙げられる。これらの中でも、2-プロパノール、2-ブタノール、2-ペンタノール、3-ペンタノール、3-メチル-2-ブタノール、シクロペンタノール、2-ヘキサノール、3-ヘキサノール、3-メチル-2-ペンタノール及びシクロヘキサノール等の第2級アルコールが好ましい。
加水分解工程においては、これらのアルコールを1種又は2種以上組み合わせて用いてもよい。
アルコールとしては特に限定されず、例えば、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、2-ブタノール、2-ペンタノール、3-ペンタノール、2-メチル-2-ブタノール、3-メチル-2-ブタノール、シクロペンタノール、2-ヘキサノール、3-ヘキサノール、2-メチル-2-ペンタノール、3-メチル-2-ペンタノール、2-メチル-3-ペンタノール、3-メチル-3-ペンタノール、2-エチル-2-ブタノール、2,3-ジメチル-2-ブタノール及びシクロヘキサノール等が挙げられる。これらの中でも、2-プロパノール、2-ブタノール、2-ペンタノール、3-ペンタノール、3-メチル-2-ブタノール、シクロペンタノール、2-ヘキサノール、3-ヘキサノール、3-メチル-2-ペンタノール及びシクロヘキサノール等の第2級アルコールが好ましい。
加水分解工程においては、これらのアルコールを1種又は2種以上組み合わせて用いてもよい。
加水分解工程で用いる有機溶剤は、アルコールのみであってよいし、更に、少なくとも1種類の副溶剤との混合溶剤としてもよい。副溶剤は、極性溶剤及び非極性溶剤のいずれでもよいし、両者の組み合わせでもよい。
アルコール以外の有機溶剤としては、キシレン、トルエン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、及びプロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。
アルコール以外の有機溶剤としては、キシレン、トルエン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、及びプロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。
加水分解工程における加水分解及び縮合反応は、水の存在下にて進行する。
加水分解工程において、前記有機ケイ素化合物が有する加水分解性基の合計量に対し0.5モル当量~30モル当量の水を加えて加水分解し、更に縮合を行うことが好ましい。
また、加水分解工程において、水の添加量は、得られる式(1)で表される化合物の硬化収縮率、硬度、貯蔵安定性、及び、硬化時のカール抑制性の観点から、前記有機ケイ素化合物が有する加水分解性基の合計量に対し、0.6モル当量以上であることが好ましく、0.7モル当量以上であることがより好ましく、0.8モル当量~8モル当量であることが更に好ましく、0.9モル当量~7モル当量であることが特に好ましく、1.0モル当量~6モル当量であることが最も好ましい。
加水分解工程において、前記有機ケイ素化合物が有する加水分解性基の合計量に対し0.5モル当量~30モル当量の水を加えて加水分解し、更に縮合を行うことが好ましい。
また、加水分解工程において、水の添加量は、得られる式(1)で表される化合物の硬化収縮率、硬度、貯蔵安定性、及び、硬化時のカール抑制性の観点から、前記有機ケイ素化合物が有する加水分解性基の合計量に対し、0.6モル当量以上であることが好ましく、0.7モル当量以上であることがより好ましく、0.8モル当量~8モル当量であることが更に好ましく、0.9モル当量~7モル当量であることが特に好ましく、1.0モル当量~6モル当量であることが最も好ましい。
また、ケイ素化合物の加水分解及び重縮合反応は、無触媒で行ってもよいし、触媒を使用して行ってもよい。触媒を用いる場合は、硫酸、硝酸、塩酸及びリン酸等の無機酸;ギ酸、酢酸、シュウ酸及びパラトルエンスルホン酸等の有機酸に例示される酸触媒、アンモニア、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム及び炭酸カリウム等の塩基触媒などが好ましく用いられる。
触媒の使用量は、ケイ素化合物に含まれるケイ素原子の合計量(モル)に対して、0.01モル%~20モル%に相当する量であることが好ましく、0.1モル%~10モル%に相当する量であることがより好ましい。
触媒の使用量は、ケイ素化合物に含まれるケイ素原子の合計量(モル)に対して、0.01モル%~20モル%に相当する量であることが好ましく、0.1モル%~10モル%に相当する量であることがより好ましい。
加水分解工程における加水分解及び重縮合反応の終了は、各種公報等に記載される方法で適宜検出することができる。なお、式(1)で表される化合物の製造方法の加水分解工程においては、反応系に助剤を添加することができる。
式(1)で表される化合物の製造における加水分解工程後、前述の留去工程を備えることにより、生成した本開示のシルセスキオキサン誘導体の安定性を向上させることができる。留去は、常圧又は減圧下で行うことができ、常温下又は加熱下で行うことができ、冷却下で行うこともできる。
式(1)で表される化合物の製造方法は、留去工程の前に、触媒を中和する中和工程を備えることができる。また、中和により生成した塩を水洗などにより除去する工程を備えることもできる。
また、式(1)で表される化合物は、原料として製造に使用したケイ素化合物由来の側鎖官能基のうち、オキセタニル基又はエポキシ基に酸等が付加して開環した基を含んでいてもよく、又、(メタ)アクリロイル基を有する有機基が分解して生成したヒドロキシアルキル基を含んでいてもよく、不飽和炭化水素基等に酸等が付加した基を含んでいてもよい。その具体例としては、例えば、式(1)の一部に下記式(A)で表される構造及び/又は式(B)で表される構造が含まれるものが挙げられる。その含有割合としては、原料であるケイ素化合物に由来する、元のオキセタニル基又はエポキシ基を有する有機基、元の(メタ)アクリロイル基を有する有機基、あるいは元の不飽和炭化水素基を有する有機基に相当する量に対して50モル%以下であれば、本開示を実施するうえで差し支えなく、30モル%以下であることが好ましく、10モル%以下であることがより好ましい。式(A)及び式(B)では、いずれもT単位を例示したが、同様のD単位、M単位等であってもよい。
(重合開始剤)
本開示に係るコーティング用組成物は、重合開始剤を更に含むことが好ましく、ラジカル重合開始剤を含むことがより好ましい。
重合開始剤としては、特に限定されず、例えば、光重合開始剤及び熱重合開始剤が挙げられる。光重合開始剤としては、例えば、光ラジカル重合開始剤が挙げられる。
熱重合開始剤としては、例えば、熱ラジカル重合開始剤が挙げられる。
光重合開始剤及び熱重合開始剤としては、公知の化合物を用いてもよい。
本開示に係るコーティング用組成物は、重合開始剤を更に含むことが好ましく、ラジカル重合開始剤を含むことがより好ましい。
重合開始剤としては、特に限定されず、例えば、光重合開始剤及び熱重合開始剤が挙げられる。光重合開始剤としては、例えば、光ラジカル重合開始剤が挙げられる。
熱重合開始剤としては、例えば、熱ラジカル重合開始剤が挙げられる。
光重合開始剤及び熱重合開始剤としては、公知の化合物を用いてもよい。
光重合開始剤としては、4-メチルフェニル-4-(1-メチルエチル)フェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、1-〔4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル〕-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン、2-メチル-1-〔4-(メチルチオ)フェニル〕-2-モルフォリノプロパン-1-オン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタン-1-オン、ジエトキシアセトフェノン、オリゴ〔2-ヒドロキシ-2-メチル-1-〔4-(1-メチルビニル)フェニル〕プロパノン〕及び2-ヒドロキシ-1-{4-〔4-(2-ヒドロキシ-2-メチル-プロピオニル)ベンジル〕フェニル}-2-メチル-プロパン-1-オン等のアセトフェノン系化合物;ベンゾフェノン、4-フェニルベンゾフェノン、2,4,6-トリメチルベンゾフェノン及び4-ベンゾイル-4’-メチルジフェニルスルファイド等のベンゾフェノン系化合物;メチルベンゾイルフォルメート、オキシフェニル酢酸2-〔2-オキソ-2-フェニルアセトキシエトキシ〕エチルエステル及びオキシフェニル酢酸2-〔2-ヒドロキシエトキシ〕エチルエステル等のα-ケトエステル系化合物;2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,6-ジメトキシベンゾイル)-2,4,4-トリメチルペンチルフォスフィンオキサイド等のフォスフィンオキサイド系化合物;ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル及びベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾイン系化合物;チタノセン系化合物;1-(4-(4-ベンゾイルフェニルスルファニル)フェニル)-2-メチル-2-(4-メチルフェニルスルフィニル)プロパン-1-オン等のアセトフェノン/ベンゾフェノンハイブリッド系光開始剤;1-(4-フェニルチオフェニル)-2-(O-ベンゾイルオキシム)-1,2-オクタンジオン等のオキシムエステル系光重合開始剤;並びにカンファーキノン等が挙げられる。これらは1種のみ用いてもよく、2種以上を併用することもできる。
熱ラジカル重合開始剤に特に制限はなく、例えば、過酸化物及びアゾ系開始剤が挙げられる。
過酸化物としては、過酸化水素;過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム等の無機過酸化物;1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)2-メチルシクロヘキサン、1,1-ビス(t-ヘキシルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、1,1-ビス(t-ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、2,2-ビス(4,4-ジ-ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)シクロドデカン、t-ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t-ブチルパーオキシマレイン酸、t-ブチルパーオキシ-3,5,5-トリメチルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシラウレート、2,5-ジメチル-2,5-ジ(m-トルオイルパーオキシ)ヘキサン、t-ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t-ブチルパーオキシ2-エチルヘキシルモノカーボネート、t-ヘキシルパーオキシベンゾエート、2,5-ジメチル-2,5-ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t-ブチルパーオキシアセテート、2,2-ビス(t-ブチルパーオキシ)ブタン、t-ブチルパーオキシベンゾエート、n-ブチル-4,4-ビス(t-ブチルパーオキシ)バレレート、ジ-t-ブチルパーオキシイソフタレート、α,α’-ビス(t-ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、ジクミルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、t-ブチルクミルパーオキサイド、ジ-t-ブチルパーオキサイド、p-メンタンハイドロパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキシン-3、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、t-ブチルトリメチルシリルパーオキサイド、1,1,3,3-テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、t-ヘキシルハイドロパーオキサイド、及びt-ブチルハイドロパーオキサイド等の有機過酸化物が挙げられる。
これらは1種のみ用いてもよく、2種以上を併用することもできる。
これらは1種のみ用いてもよく、2種以上を併用することもできる。
アゾ系開始剤としては、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)、2-(カルバモイルアゾ)イソブチロニトリル、2-フェニルアゾ-4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル、アゾジ-t-オクタン、及びアゾジ-t-ブタン等のアゾ化合物が挙げられ、これらは1種のみ用いてもよく、2種以上を併用することもできる。
又、過酸化物と、アスコルビン酸、アスコルビン酸ナトリウム、エリソルビン酸ナトリウム、酒石酸、クエン酸、ホルムアルデヒドスルホキシラートの金属塩、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸ナトリウム、メタ重亜硫酸ナトリウム、塩化第二鉄等の還元剤とを併用したレドックス重合開始系と組み合わせることによりレドックス反応とすることも可能である。
又、過酸化物と、アスコルビン酸、アスコルビン酸ナトリウム、エリソルビン酸ナトリウム、酒石酸、クエン酸、ホルムアルデヒドスルホキシラートの金属塩、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸ナトリウム、メタ重亜硫酸ナトリウム、塩化第二鉄等の還元剤とを併用したレドックス重合開始系と組み合わせることによりレドックス反応とすることも可能である。
本開示に係るコーティング用組成物における重合開始剤の含有量は、式(1)で表される化合物100質量部に対して、0.01質量部~20質量部であることが好ましく、0.1質量部~10質量部であることがより好ましく、1質量部~5質量部であることが更に好ましい。
(無機粒子)
本開示に係るコーティング用組成物は、無機粒子を含むことが好ましく、平均粒径1μm未満の無機粒子を含むことがより好ましい。
無機粒子の材質としては、ガラス、シリカ、アルミナ、マイカ、セラミックス、シリコーンゴム粉体、炭酸カルシウム、窒化アルミニウム、カーボン粉、カオリンクレー、乾燥粘土鉱物、乾燥珪藻土等が挙げられる。
中でも、無機粒子としては、シリカ粒子が好ましい。
本開示に係るコーティング用組成物は、無機粒子を含むことが好ましく、平均粒径1μm未満の無機粒子を含むことがより好ましい。
無機粒子の材質としては、ガラス、シリカ、アルミナ、マイカ、セラミックス、シリコーンゴム粉体、炭酸カルシウム、窒化アルミニウム、カーボン粉、カオリンクレー、乾燥粘土鉱物、乾燥珪藻土等が挙げられる。
中でも、無機粒子としては、シリカ粒子が好ましい。
無機粒子の平均粒径(特に断りのない限り、体積基準のメジアン径)は、0.05μm以上1μm未満であることが好ましく、0.1μm~0.5μmであることがより好ましい。
本開示における無機粒子の平均粒径は、レーザー光回折散乱法に基づく粒度分布測定装置によって測定した無機材料の体積基準の粒度分布において、微粒子側からの累積50体積%に相当する粒径を示す。
本開示における無機粒子の平均粒径は、レーザー光回折散乱法に基づく粒度分布測定装置によって測定した無機材料の体積基準の粒度分布において、微粒子側からの累積50体積%に相当する粒径を示す。
また、前記無機粒子は、表面処理されたものであってもよい。
中でも、表面に重合性基を有する無機粒子であることが好ましく、表面にエチレン性不飽和基を有する無機粒子であることがより好ましく、表面に(メタ)アクリレート基を有する無機粒子であることが特に好ましい。
無機粒子の表面処理方法は、特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。
中でも、表面に重合性基を有する無機粒子であることが好ましく、表面にエチレン性不飽和基を有する無機粒子であることがより好ましく、表面に(メタ)アクリレート基を有する無機粒子であることが特に好ましい。
無機粒子の表面処理方法は、特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。
本開示に係るコーティング用組成物における溶剤と重合開始剤とを除いたコーティング用組成物中に占める前記無機粒子の質量比率は、耐擦傷性、耐連続屈曲性、及び、硬度の観点から、50質量%以下であることが好ましく、5質量%~50質量%であることがより好ましく、10質量部~40質量部であることが更に好ましい。
(その他の重合性化合物)
本開示に係るコーティング用組成物は、耐擦傷性、耐連続屈曲性、及び、硬度の観点から、式(1)で表される化合物以外の重合性化合物(以下、「その他の重合性化合物」とも称する。)を含むことが好ましい。
その他の重合性化合物としては、式(1)で表される化合物及び重合開始剤の存在下にて重合反応可能な化合物であれば特に限定されない。その他の重合性化合物としては、式(1)で表される化合物以外のシルセスキオキサン誘導体、(メタ)アクリレート化合物、エチレン性不飽和基を有する化合物、エポキシ化合物(エポキシ基を有する化合物)、オキセタニル基を有する化合物(オキセタニル基含有化合物)、及びビニルエーテル基を有する化合物(ビニルエーテル化合物)等が挙げられる。
本開示に係るコーティング用組成物は、耐擦傷性、耐連続屈曲性、及び、硬度の観点から、式(1)で表される化合物以外の重合性化合物(以下、「その他の重合性化合物」とも称する。)を含むことが好ましい。
その他の重合性化合物としては、式(1)で表される化合物及び重合開始剤の存在下にて重合反応可能な化合物であれば特に限定されない。その他の重合性化合物としては、式(1)で表される化合物以外のシルセスキオキサン誘導体、(メタ)アクリレート化合物、エチレン性不飽和基を有する化合物、エポキシ化合物(エポキシ基を有する化合物)、オキセタニル基を有する化合物(オキセタニル基含有化合物)、及びビニルエーテル基を有する化合物(ビニルエーテル化合物)等が挙げられる。
中でも、その他の重合性化合物としては、耐擦傷性、耐連続屈曲性、及び、硬度の観点から、2官能重合性化合物を含むことが好ましく、2官能(メタ)アクリレート化合物及び2官能エポキシ化合物よりなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物を含むことがより好ましい。
また、2官能(メタ)アクリレート化合物としては、耐擦傷性、耐連続屈曲性、及び、硬度の観点から、アルキレングリコールジ(メタ)アクリレート化合物であることが好ましく、直鎖アルキレングリコールジ(メタ)アクリレート化合物であることがより好ましい。
また、前記アルキレングリコールの炭素数は、耐擦傷性、耐連続屈曲性、及び、硬度の観点から、4~8であることが好ましく、5~7であることがより好ましい。
また、2官能(メタ)アクリレート化合物としては、耐擦傷性、耐連続屈曲性、及び、硬度の観点から、アルキレングリコールジ(メタ)アクリレート化合物であることが好ましく、直鎖アルキレングリコールジ(メタ)アクリレート化合物であることがより好ましい。
また、前記アルキレングリコールの炭素数は、耐擦傷性、耐連続屈曲性、及び、硬度の観点から、4~8であることが好ましく、5~7であることがより好ましい。
(メタ)アクリレート化合物に特に制限はなく、1個の(メタ)アクリロイル基を有する化合物(以下、「単官能(メタ)アクリレート」とも称する)、及び2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物(以下、「多官能(メタ)アクリレート」とも称する)が挙げられる。
単官能(メタ)アクリレートとしては、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、ブチル(メタ)アクリレート、及び2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート;
シクロヘキシル(メタ)アクリレート、tert-ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、及びトリシクロデカンメチロール(メタ)アクリレート等の脂環式基を有する単官能(メタ)アクリレート;
ベンジル(メタ)アクリレート、及びフェニル(メタ)アクリレートの芳香族基を有する単官能(メタ)アクリレート;
フェノールエチレンオキサイド付加物の(メタ)アクリレート、フェノールプロピレンオキサイド付加物の(メタ)アクリレート、変性ノニルフェノールエチレンオキサイド付加物の(メタ)アクリレート、及びノニルフェノールプロピレンオキサイド付加物の(メタ)アクリレート、パラクミルフェノールのアルキレンオキサイド付加物の(メタ)アクリレート、オルトフェニルフェノール(メタ)アクリレート、及びオルトフェニルフェノールのアルキレンオキサイド付加物の(メタ)アクリレート等のフェノール誘導体のアルキレンオキサイド付加物の(メタ)アクリレート;
2-エチルヘキシルカルビトール(メタ)アクリレート等のアルコキシアルキル基を有する単官能(メタ)アクリレート;
テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、及びN-(2-(メタ)アクリロキシエチル)ヘキサヒドロフタルイミド等の複素環を有する単官能(メタ)アクリレート;
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、及びヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート等のヒドロキシルアルキル(メタ)アクリレート;
2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル(メタ)アクリレート等のヒドロキシル基及び芳香族基を有する単官能(メタ)アクリレート;
ジエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート等のアルキレングルコールモノ(メタ)アクリレート;並びに
ω-カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート、及びフタル酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等のカルボキシ基を有する単官能(メタ)アクリレート等が挙げられる。
メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、及び2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート;
シクロヘキシル(メタ)アクリレート、tert-ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、及びトリシクロデカンメチロール(メタ)アクリレート等の脂環式基を有する単官能(メタ)アクリレート;
ベンジル(メタ)アクリレート、及びフェニル(メタ)アクリレートの芳香族基を有する単官能(メタ)アクリレート;
フェノールエチレンオキサイド付加物の(メタ)アクリレート、フェノールプロピレンオキサイド付加物の(メタ)アクリレート、変性ノニルフェノールエチレンオキサイド付加物の(メタ)アクリレート、及びノニルフェノールプロピレンオキサイド付加物の(メタ)アクリレート、パラクミルフェノールのアルキレンオキサイド付加物の(メタ)アクリレート、オルトフェニルフェノール(メタ)アクリレート、及びオルトフェニルフェノールのアルキレンオキサイド付加物の(メタ)アクリレート等のフェノール誘導体のアルキレンオキサイド付加物の(メタ)アクリレート;
2-エチルヘキシルカルビトール(メタ)アクリレート等のアルコキシアルキル基を有する単官能(メタ)アクリレート;
テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、及びN-(2-(メタ)アクリロキシエチル)ヘキサヒドロフタルイミド等の複素環を有する単官能(メタ)アクリレート;
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、及びヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート等のヒドロキシルアルキル(メタ)アクリレート;
2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル(メタ)アクリレート等のヒドロキシル基及び芳香族基を有する単官能(メタ)アクリレート;
ジエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート等のアルキレングルコールモノ(メタ)アクリレート;並びに
ω-カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート、及びフタル酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等のカルボキシ基を有する単官能(メタ)アクリレート等が挙げられる。
多官能(メタ)アクリレートとしては、例えば、
ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等のポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート;
ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等のポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート;
1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ネオペンチルグリコールのジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ビスフェノールAのジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性ビスフェノールAのジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性水添ビスフェノールAのジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンアリルエーテルジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート及びジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等が挙げられる。
ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等のポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート;
ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等のポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート;
1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ネオペンチルグリコールのジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ビスフェノールAのジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性ビスフェノールAのジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性水添ビスフェノールAのジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンアリルエーテルジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート及びジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等が挙げられる。
多官能(メタ)アクリレートとしては、ウレタン(メタ)アクリレートを使用することもできる。
ウレタン(メタ)アクリレートとしては、有機ポリイソシアネートとヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートを付加反応させた化合物、有機ポリイソシアネートとポリオールとヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートとを付加反応させた化合物等が挙げられる。
単官能(メタ)アクリレート、多官能(メタ)アクリレート等は、1種のみ用いてもよく、2種以上を併用することもでき、異なる種類のものを併用することもできる。
ウレタン(メタ)アクリレートとしては、有機ポリイソシアネートとヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートを付加反応させた化合物、有機ポリイソシアネートとポリオールとヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートとを付加反応させた化合物等が挙げられる。
単官能(メタ)アクリレート、多官能(メタ)アクリレート等は、1種のみ用いてもよく、2種以上を併用することもでき、異なる種類のものを併用することもできる。
ここで、ポリオールとしては、低分子量ポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール及びポリカーボネートポリオール等が挙げられる。
低分子量ポリオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメチロール、及び3-メチル-1,5-ペンタンジオール等が挙げられる。
ポリエーテルポリオールとしては、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等が挙げられる。
ポリエステルポリオールとしては、これら低分子量ポリオール及び/又はポリエーテルポリオールと、アジピン酸、コハク酸、フタル酸、ヘキサヒドロフタル酸及びテレフタル酸等の二塩基酸又はその無水物等の酸成分との反応物が挙げられる。
これらは1種のみ用いてもよく、2種以上を併用することもでき、異なる種類のものを併用することもできる。
低分子量ポリオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメチロール、及び3-メチル-1,5-ペンタンジオール等が挙げられる。
ポリエーテルポリオールとしては、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等が挙げられる。
ポリエステルポリオールとしては、これら低分子量ポリオール及び/又はポリエーテルポリオールと、アジピン酸、コハク酸、フタル酸、ヘキサヒドロフタル酸及びテレフタル酸等の二塩基酸又はその無水物等の酸成分との反応物が挙げられる。
これらは1種のみ用いてもよく、2種以上を併用することもでき、異なる種類のものを併用することもできる。
有機ポリイソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、及びイソホロンジイソシアネート等が挙げられる。
ヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートとしては、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸のアルキレンオキサイド3モル付加物のジ(メタ)アクリレート及びジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート等のヒドロキシル基含有多官能(メタ)アクリレート等が挙げられる。
これらは1種のみ用いてもよく、2種以上を併用することもでき、異なる種類のものを併用することもできる。
ヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートとしては、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸のアルキレンオキサイド3モル付加物のジ(メタ)アクリレート及びジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート等のヒドロキシル基含有多官能(メタ)アクリレート等が挙げられる。
これらは1種のみ用いてもよく、2種以上を併用することもでき、異なる種類のものを併用することもできる。
前記(メタ)アクリレート化合物以外の1分子中に1個のエチレン性不飽和基を有する化合物を硬化性組成物に添加してもよい。
前記エチレン性不飽和基としては、(メタ)アクリロイル基、マレイミド基、(メタ)アクリルアミド基、又はビニル基が好ましい。
前記エチレン性不飽和基を有する化合物の具体例としては、(メタ)アクリル酸、アクリル酸のマイケル付加型のダイマー、N-(2-ヒドロキシエチル)シトラコンイミド、N,N-ジメチルアクリルアミド、アクリロイルモルフォリン、N-ビニルピロリドン及びN-ビニルカプロラクタム等が挙げられる。
これらは1種のみ用いてもよく、2種以上を併用することもできる。
前記エチレン性不飽和基としては、(メタ)アクリロイル基、マレイミド基、(メタ)アクリルアミド基、又はビニル基が好ましい。
前記エチレン性不飽和基を有する化合物の具体例としては、(メタ)アクリル酸、アクリル酸のマイケル付加型のダイマー、N-(2-ヒドロキシエチル)シトラコンイミド、N,N-ジメチルアクリルアミド、アクリロイルモルフォリン、N-ビニルピロリドン及びN-ビニルカプロラクタム等が挙げられる。
これらは1種のみ用いてもよく、2種以上を併用することもできる。
エポキシ化合物としては、単官能エポキシ化合物及び多官能エポキシ化合物等が挙げられる。
オキセタニル基含有化合物としては、単官能オキセタン化合物及び多官能オキセタン化合物等が挙げられる。
ビニルエーテル化合物としては、単官能ビニルエーテル化合物及び多官能ビニルエーテル化合物等が挙げられる。
これらの化合物として、例えば、特開2011-42755号公報に記載の化合物を用いてもよい。
シリコーンとしては、特に制限はなく、公知のものが使用でき、例えば、ポリジメチルシリコーン、ポリジフェニルシリコーン及びポリメチルフェニルシリコーン等が挙げられ、その末端及び/又は側鎖に官能基を有しているものが好ましい。前記官能基としては、特に制限はなく、例えば、(メタ)アクリロイル基、エポキシ基、オキセタニル基、ビニル基、水酸基、カルボキシ基、アミノ基及びチオール基等が挙げられる。
オキセタニル基含有化合物としては、単官能オキセタン化合物及び多官能オキセタン化合物等が挙げられる。
ビニルエーテル化合物としては、単官能ビニルエーテル化合物及び多官能ビニルエーテル化合物等が挙げられる。
これらの化合物として、例えば、特開2011-42755号公報に記載の化合物を用いてもよい。
シリコーンとしては、特に制限はなく、公知のものが使用でき、例えば、ポリジメチルシリコーン、ポリジフェニルシリコーン及びポリメチルフェニルシリコーン等が挙げられ、その末端及び/又は側鎖に官能基を有しているものが好ましい。前記官能基としては、特に制限はなく、例えば、(メタ)アクリロイル基、エポキシ基、オキセタニル基、ビニル基、水酸基、カルボキシ基、アミノ基及びチオール基等が挙げられる。
本開示に係るコーティング用組成物における溶剤と重合開始剤とを除いたコーティング用組成物中に占める前記その他の重合性化合物の質量比率は、耐擦傷性、耐連続屈曲性、及び、硬度の観点から、0質量%以上50質量%以下であることが好ましく、0質量%を超え35質量%未満であることがより好ましく、10質量%~30質量%であることが更に好ましい。
また、本開示に係るコーティング用組成物における溶剤と重合開始剤とを除いたコーティング用組成物中に占める前記2官能(メタ)アクリレート化合物の質量比率は、耐擦傷性、耐連続屈曲性、及び、硬度の観点から、0質量%以上50質量%以下であることが好ましく、0質量%を超え35質量%未満であることがより好ましく、10質量%~30質量%であることが更に好ましい。
本開示に係るコーティング用組成物におけるその他の重合性化合物の全質量に対する2官能(メタ)アクリレート化合物の質量割合は、耐擦傷性、耐連続屈曲性、及び、硬度の観点から、50質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることが更に好ましく、100質量%であることが特に好ましい。
また、本開示に係るコーティング用組成物における溶剤と重合開始剤とを除いたコーティング用組成物中に占める前記2官能(メタ)アクリレート化合物の質量比率は、耐擦傷性、耐連続屈曲性、及び、硬度の観点から、0質量%以上50質量%以下であることが好ましく、0質量%を超え35質量%未満であることがより好ましく、10質量%~30質量%であることが更に好ましい。
本開示に係るコーティング用組成物におけるその他の重合性化合物の全質量に対する2官能(メタ)アクリレート化合物の質量割合は、耐擦傷性、耐連続屈曲性、及び、硬度の観点から、50質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることが更に好ましく、100質量%であることが特に好ましい。
(その他の成分)
本開示に係るコーティング用組成物は、式(1)で表される化合物、重合開始剤、無機粒子及びその他の重合性化合物以外のその他の成分を更に含んでいてもよい。
その他の成分としては、特に限定されず、例えば、溶剤、樹脂、シリコーン、モノマー、フィラー、界面活性剤、帯電防止剤(例えば導電性ポリマー)、レベリング剤、光増感剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、耐熱性向上剤、安定剤、潤滑剤、顔料、染料、可塑剤、懸濁剤、密着性付与剤、ナノ粒子、ナノファイバー、ナノシート等が挙げられる。本開示の硬化性組成物は、テトラアルコキシシラン類、トリアルコキシシラン類、ジアルコキシシラン類、モノアルコキシシラン類及びジシロキサン類等のシラン系反応性希釈剤等を含んでいてもよい。
本開示に係るコーティング用組成物は、式(1)で表される化合物、重合開始剤、無機粒子及びその他の重合性化合物以外のその他の成分を更に含んでいてもよい。
その他の成分としては、特に限定されず、例えば、溶剤、樹脂、シリコーン、モノマー、フィラー、界面活性剤、帯電防止剤(例えば導電性ポリマー)、レベリング剤、光増感剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、耐熱性向上剤、安定剤、潤滑剤、顔料、染料、可塑剤、懸濁剤、密着性付与剤、ナノ粒子、ナノファイバー、ナノシート等が挙げられる。本開示の硬化性組成物は、テトラアルコキシシラン類、トリアルコキシシラン類、ジアルコキシシラン類、モノアルコキシシラン類及びジシロキサン類等のシラン系反応性希釈剤等を含んでいてもよい。
本開示に係るコーティング用組成物は、溶剤を含んでいてもよく、溶剤を含んでいなくてもよい。
溶剤としては、例えば、脂肪族系炭化水素溶剤、芳香族系炭化水素溶剤、塩素化炭化水素溶剤、アルコール溶剤、エーテル溶剤、アミド溶剤、ケトン溶剤、エステル溶剤及びセロソルブ溶剤等の各種有機溶剤が挙げられる。
溶剤としては、例えば、脂肪族系炭化水素溶剤、芳香族系炭化水素溶剤、塩素化炭化水素溶剤、アルコール溶剤、エーテル溶剤、アミド溶剤、ケトン溶剤、エステル溶剤及びセロソルブ溶剤等の各種有機溶剤が挙げられる。
(硬化膜の平均押し込み硬度)
本開示に係るコーティング用組成物は、耐擦傷性、耐連続屈曲性及び硬度の観点から、ナノインデンターで測定される表面深さ200nm~400nmにおける平均押し込み硬度が、0.45GPa以上の膜を形成可能であることが好ましく、0.50GPa以上の膜を形成可能であることがより好ましく、0.48GPa~1.5GPaの膜を形成可能であることがより好ましく、0.48GPa~1.0GPaの膜を形成可能であることが特に好ましい。
本開示に係るコーティング用組成物は、耐擦傷性、耐連続屈曲性及び硬度の観点から、ナノインデンターで測定される表面深さ200nm~400nmにおける平均押し込み硬度が、0.45GPa以上の膜を形成可能であることが好ましく、0.50GPa以上の膜を形成可能であることがより好ましく、0.48GPa~1.5GPaの膜を形成可能であることがより好ましく、0.48GPa~1.0GPaの膜を形成可能であることが特に好ましい。
本開示における硬化膜の平均押し込み硬度の測定方法は、以下の通りである。
押込み弾性率の測定と同様にして、光硬化膜を作製する。
得られた光硬化膜を用い、ナノインデンター(Agilent Technologies社製、Nano Indenter G200、バーコビッチ圧子使用)により、23℃において、ひずみ速度0.05/sで、押込み硬度測定を行う。押込み深さ200nm~400nmのHardness値を平均して、硬度を算出する。
押込み弾性率の測定と同様にして、光硬化膜を作製する。
得られた光硬化膜を用い、ナノインデンター(Agilent Technologies社製、Nano Indenter G200、バーコビッチ圧子使用)により、23℃において、ひずみ速度0.05/sで、押込み硬度測定を行う。押込み深さ200nm~400nmのHardness値を平均して、硬度を算出する。
(硬化膜の連続屈曲による破断耐性)
本開示に係るコーティング用組成物を硬化してなる厚さ10μm未満の膜を、屈曲半径R1.5mmで200,000回連続内曲げしても破断が見られないことが好ましく、屈曲半径R1.0mmで100,000回連続内曲げしても破断が見られないことがより好ましく、屈曲半径R1.0mmで200,000回連続内曲げしても破断が見られないことが特に好ましい。
本開示に係るコーティング用組成物を硬化してなる厚さ10μm未満の膜を、屈曲半径R1.5mmで200,000回連続内曲げしても破断が見られないことが好ましく、屈曲半径R1.0mmで100,000回連続内曲げしても破断が見られないことがより好ましく、屈曲半径R1.0mmで200,000回連続内曲げしても破断が見られないことが特に好ましい。
本開示における連続屈曲による破断耐性の測定方法は、以下の通りである。
押込み弾性率の測定と同様にして、光硬化膜を作製する。
得られた光硬化膜のコート膜面を内側として、ユアサシステム機器(株)製耐久試験機DMLHP-CSにセットし、屈曲半径1mm又は1.5mmで1回/2秒の速度で10万回若しくは20万回の繰り返し曲げ試験をし、目視にて破断及び割れの有無を確認する。
押込み弾性率の測定と同様にして、光硬化膜を作製する。
得られた光硬化膜のコート膜面を内側として、ユアサシステム機器(株)製耐久試験機DMLHP-CSにセットし、屈曲半径1mm又は1.5mmで1回/2秒の速度で10万回若しくは20万回の繰り返し曲げ試験をし、目視にて破断及び割れの有無を確認する。
(コーティング用組成物の製造方法)
本開示に係るコーティング用組成物の製造方法は、特に制限はなく、公知の方法を用いることができるが、RnSiXp(nは0~3の整数を表し、pは1~4の整数を表し、n+p=4であり、Rは前記シルセスキオキサン誘導体においてケイ素原子に炭素原子を介して結合する基を表し、Xは加水分解性基を表す。)で表される少なくとも1種の有機ケイ素化合物を、有機溶剤を使用し、前記有機ケイ素化合物が有する加水分解性基の合計量に対し1.5モル当量以上の水を加えて加水分解する工程を含むことが好ましい。
本開示に係るコーティング用組成物の製造方法における前記加水分解する工程は、前記式(1)で表される化合物の製造方法における加水分解工程と同様であり、好ましい態様も同様である。
本開示に係るコーティング用組成物の製造方法は、特に制限はなく、公知の方法を用いることができるが、RnSiXp(nは0~3の整数を表し、pは1~4の整数を表し、n+p=4であり、Rは前記シルセスキオキサン誘導体においてケイ素原子に炭素原子を介して結合する基を表し、Xは加水分解性基を表す。)で表される少なくとも1種の有機ケイ素化合物を、有機溶剤を使用し、前記有機ケイ素化合物が有する加水分解性基の合計量に対し1.5モル当量以上の水を加えて加水分解する工程を含むことが好ましい。
本開示に係るコーティング用組成物の製造方法における前記加水分解する工程は、前記式(1)で表される化合物の製造方法における加水分解工程と同様であり、好ましい態様も同様である。
〔コート膜〕
本開示に係るコート膜は、本開示に係るコーティング用組成物を硬化させてなる。例えば、本開示に係るコーティング用組成物に活性エネルギー線を照射する、あるいは本開示に係るコーティング用組成物を加熱することで、本開示に係るコート膜が得られる。
本開示に係るコート膜は、本開示に係るコーティング用組成物を硬化させてなる。例えば、本開示に係るコーティング用組成物に活性エネルギー線を照射する、あるいは本開示に係るコーティング用組成物を加熱することで、本開示に係るコート膜が得られる。
本開示に係るコーティング用組成物を硬化する場合、本開示に係るコーティング用組成物を基材に塗布した後であってもよい。
本開示に係るコーティング用組成物は溶剤を含んでも、含まなくてもよい。溶剤を含む場合には、溶剤を除去してから硬化させることが好ましい。
本開示に係るコーティング用組成物は溶剤を含んでも、含まなくてもよい。溶剤を含む場合には、溶剤を除去してから硬化させることが好ましい。
本開示に係るコーティング用組成物を基材に塗布する場合、コーティング用組成物の塗布方法は、特に制限されない。塗布方法としては、例えば、インクジェット法、キャスト法、スピンコート法、バーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、ロールコート法、フローコート法及びグラビアコート法等の通常の塗工方法が挙げられる。
本開示に係るコーティング用組成物を塗布する厚さに特に制限はなく、目的に応じて適切に設定される。
本開示に係るコーティング用組成物が塗布される基材としては、特に制限はなく、木材、金属、無機材料、プラスチック、紙、繊維及び布帛等が挙げられる。
金属としては、銅、銀、鉄、アルミニウム、シリコン、ケイ素鋼及びステンレス等が挙げられる。
無機材料としては、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化インジウムスズ、酸化ガリウム等の金属酸化物、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、窒化ケイ素等の金属窒化物、炭化ケイ素及び窒化ホウ素等のセラミックス、モルタル、コンクリート及びガラス等が挙げられる。
プラスチックの具体例としては、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、ナイロン、アラミド等のポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、四フッ化エチレン樹脂等のフッ素樹脂、架橋ポリエチレン樹脂等のポリオレフィン樹脂、塩化ビニリデン樹脂、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、シクロオレフィンポリマー(COP)、シクロオレフィンコポリマー(COC)、アセテート系樹脂、ポリアリレート、セロファン、ノルボルネン系樹脂、トリアセチルセルロース(TAC)等のアセチルセルロース樹脂、ポリクロロプレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリウレタン樹脂及びガラスエポキシ樹脂等の複合樹脂、各種の繊維強化樹脂等が挙げられる。
繊維としては、天然繊維、再生繊維、半合成繊維、金属繊維、ガラス繊維、カーボン繊維、セラミック繊維及び公知の化学繊維等が挙げられる。布帛は織布であっても不織布であってもよく、例えば前述の繊維を用いて作製することができる。
これらの材料は単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせたり、混合したり、複合化して用いてもよい。
基材の形状に特に制限はなく、例えば、板状、シート状、フィルム状、棒状、球状、繊維状、粉末状、レンズ状及びその他の規則的又は不規則的な形状等が挙げられる。
本開示に係るコーティング用組成物を塗布する厚さに特に制限はなく、目的に応じて適切に設定される。
本開示に係るコーティング用組成物が塗布される基材としては、特に制限はなく、木材、金属、無機材料、プラスチック、紙、繊維及び布帛等が挙げられる。
金属としては、銅、銀、鉄、アルミニウム、シリコン、ケイ素鋼及びステンレス等が挙げられる。
無機材料としては、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化インジウムスズ、酸化ガリウム等の金属酸化物、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、窒化ケイ素等の金属窒化物、炭化ケイ素及び窒化ホウ素等のセラミックス、モルタル、コンクリート及びガラス等が挙げられる。
プラスチックの具体例としては、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、ナイロン、アラミド等のポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、四フッ化エチレン樹脂等のフッ素樹脂、架橋ポリエチレン樹脂等のポリオレフィン樹脂、塩化ビニリデン樹脂、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、シクロオレフィンポリマー(COP)、シクロオレフィンコポリマー(COC)、アセテート系樹脂、ポリアリレート、セロファン、ノルボルネン系樹脂、トリアセチルセルロース(TAC)等のアセチルセルロース樹脂、ポリクロロプレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリウレタン樹脂及びガラスエポキシ樹脂等の複合樹脂、各種の繊維強化樹脂等が挙げられる。
繊維としては、天然繊維、再生繊維、半合成繊維、金属繊維、ガラス繊維、カーボン繊維、セラミック繊維及び公知の化学繊維等が挙げられる。布帛は織布であっても不織布であってもよく、例えば前述の繊維を用いて作製することができる。
これらの材料は単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせたり、混合したり、複合化して用いてもよい。
基材の形状に特に制限はなく、例えば、板状、シート状、フィルム状、棒状、球状、繊維状、粉末状、レンズ状及びその他の規則的又は不規則的な形状等が挙げられる。
(硬化方法)
本開示において、コーティング用組成物が、活性エネルギー線硬化性であるか、及び/又は熱硬化性であるかにより、その硬化方法及び硬化条件が選択される。また、硬化条件(活性エネルギー線硬化性の場合は、例えば、光源の種類及び光照射量等であり、熱硬化性の場合は、加熱温度及び加熱時間等である。)は、コーティング用組成物に含有される重合開始剤の種類、量及び他の重合性化合物の種類等によって、適宜、選択される。
本開示において、コーティング用組成物が、活性エネルギー線硬化性であるか、及び/又は熱硬化性であるかにより、その硬化方法及び硬化条件が選択される。また、硬化条件(活性エネルギー線硬化性の場合は、例えば、光源の種類及び光照射量等であり、熱硬化性の場合は、加熱温度及び加熱時間等である。)は、コーティング用組成物に含有される重合開始剤の種類、量及び他の重合性化合物の種類等によって、適宜、選択される。
(1)活性エネルギー線硬化方法
本開示に係るコーティング用組成物が、活性エネルギー線硬化性組成物である場合、その硬化方法としては、公知の活性エネルギー線照射装置等によって活性エネルギー線照射を行えばよい。活性エネルギー線としては、電子線、及び、紫外線、可視光線並びにX線等の光等が挙げられ、光が好ましく、安価な装置を使用できる観点から、紫外線がより好ましい。
紫外線照射装置としては、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、紫外線(UV)無電極ランプ、ケミカルランプ、ブラックライトランプ、マイクロウェーブ励起水銀灯及び発光ダイオード(LED)等が挙げられる。
本開示に係るコーティング用組成物を塗布した被膜への光照射強度は、目的、用途等に応じて選択すればよく、活性エネルギー線重合開始剤(光硬化性の場合は、光重合開始剤と称する。)の活性化に有効な光波長領域(光重合開始剤の種類によって異なるが、好ましくは220nm~460nmの波長の光が用いられる。)における光照射強度は、0.1mW/cm2~1000mW/cm2であることが好ましい。
また、照射エネルギーは、活性エネルギー線の種類、配合組成等に応じて適宜設定すべきものである。前記被膜への光照射時間も、目的、用途等に応じて選択すればよく、前記光波長領域における光照射強度及び光照射時間の積として表される積算光量が、10mJ/cm2~7,000mJ/cm2となるように光照射時間が設定されることが好ましい。積算光量は、200mJ/cm2~5,000mJ/cm2がより好ましく、500mJ/cm2~4,000mJ/cm2が更に好ましい。積算光量が前記範囲にあれば、組成物の硬化が円滑に進行し、均一な硬化物を容易に得ることができる。
本開示に係るコーティング用組成物が、活性エネルギー線硬化性組成物である場合、その硬化方法としては、公知の活性エネルギー線照射装置等によって活性エネルギー線照射を行えばよい。活性エネルギー線としては、電子線、及び、紫外線、可視光線並びにX線等の光等が挙げられ、光が好ましく、安価な装置を使用できる観点から、紫外線がより好ましい。
紫外線照射装置としては、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、紫外線(UV)無電極ランプ、ケミカルランプ、ブラックライトランプ、マイクロウェーブ励起水銀灯及び発光ダイオード(LED)等が挙げられる。
本開示に係るコーティング用組成物を塗布した被膜への光照射強度は、目的、用途等に応じて選択すればよく、活性エネルギー線重合開始剤(光硬化性の場合は、光重合開始剤と称する。)の活性化に有効な光波長領域(光重合開始剤の種類によって異なるが、好ましくは220nm~460nmの波長の光が用いられる。)における光照射強度は、0.1mW/cm2~1000mW/cm2であることが好ましい。
また、照射エネルギーは、活性エネルギー線の種類、配合組成等に応じて適宜設定すべきものである。前記被膜への光照射時間も、目的、用途等に応じて選択すればよく、前記光波長領域における光照射強度及び光照射時間の積として表される積算光量が、10mJ/cm2~7,000mJ/cm2となるように光照射時間が設定されることが好ましい。積算光量は、200mJ/cm2~5,000mJ/cm2がより好ましく、500mJ/cm2~4,000mJ/cm2が更に好ましい。積算光量が前記範囲にあれば、組成物の硬化が円滑に進行し、均一な硬化物を容易に得ることができる。
また、光硬化の前及び/又は後に、適宜、加熱硬化を組み合わせることもできる。
例えば、光を照射した際に、陰となる部位を持つ基材に、本組成物を染み込ませる等した後に、光を照射して、光が当たる部位の本組成物をまず硬化し、その後、熱を加えて光の当たらない部位の本組成物を硬化させる、二段階硬化を行うこともできる。このような基材に特に制限はなく、例えば、布帛状、繊維状、粉末状、多孔質状及び凹凸状等の複雑な形状である基材が挙げられ、これらの形状のうちの2つ以上が組み合わせられた形状であってもよい。
例えば、光を照射した際に、陰となる部位を持つ基材に、本組成物を染み込ませる等した後に、光を照射して、光が当たる部位の本組成物をまず硬化し、その後、熱を加えて光の当たらない部位の本組成物を硬化させる、二段階硬化を行うこともできる。このような基材に特に制限はなく、例えば、布帛状、繊維状、粉末状、多孔質状及び凹凸状等の複雑な形状である基材が挙げられ、これらの形状のうちの2つ以上が組み合わせられた形状であってもよい。
本開示に係るコート膜は、UV硬化の前又は後に更に加熱を行うことが好ましい。追加加熱を行うことにより、硬度により優れ、耐擦傷性及び耐連続屈曲性にもより優れる。
硬化後におけるコート膜の加熱温度は、60℃~200℃が好ましく、80℃~180℃がより好ましく、100℃~150℃が更に好ましい。硬化温度は、温度を一定としてもよいし、昇温させてもよい。昇温と降温とを組み合わせてもよい。
硬化後におけるコート膜の加熱時間は、1分~360分が好ましく、5分~120分がより好ましく、5分~60分が更に好ましい。
硬化後におけるコート膜の加熱温度は、60℃~200℃が好ましく、80℃~180℃がより好ましく、100℃~150℃が更に好ましい。硬化温度は、温度を一定としてもよいし、昇温させてもよい。昇温と降温とを組み合わせてもよい。
硬化後におけるコート膜の加熱時間は、1分~360分が好ましく、5分~120分がより好ましく、5分~60分が更に好ましい。
(2)熱硬化方法
本開示に係るコーティング用組成物が、熱硬化性組成物である場合、その硬化方法及び硬化条件は、特に限定されない。
硬化温度は、80℃~200℃が好ましく、100℃~180℃がより好ましく、110℃~150℃が更に好ましい。硬化温度は、温度を一定としてもよいし、昇温させてもよい。昇温と降温とを組み合わせてもよい。
硬化時間は、熱重合開始剤の種類及び他の成分の含有割合等により適宜選択され、10分~360分が好ましく、30分~300分がより好ましく、60分~240分が更に好ましい。前記の好ましい条件で組成物を硬化させることにより、膨れ、クラック等のない均一な硬化膜を形成することができる。
本開示に係るコーティング用組成物が、熱硬化性組成物である場合、その硬化方法及び硬化条件は、特に限定されない。
硬化温度は、80℃~200℃が好ましく、100℃~180℃がより好ましく、110℃~150℃が更に好ましい。硬化温度は、温度を一定としてもよいし、昇温させてもよい。昇温と降温とを組み合わせてもよい。
硬化時間は、熱重合開始剤の種類及び他の成分の含有割合等により適宜選択され、10分~360分が好ましく、30分~300分がより好ましく、60分~240分が更に好ましい。前記の好ましい条件で組成物を硬化させることにより、膨れ、クラック等のない均一な硬化膜を形成することができる。
(コート膜等の用途)
本開示に係るコーティング用組成物は、硬度に優れるため、ハードコート膜に好適に適用することができる。また、本開示に係るコーティング用組成物を硬化することで耐屈曲性に優れるハードコート膜が得られる。本開示に係るコーティング用組成物は、基材上に設けられていてもよく、例えば、基材上に塗布されたコーティング用組成物を硬化することでハードコート膜を備える基材が得られる。本開示に係るコーティング用組成物は、必要に応じて種々の成分を含んでいてもよい。
本開示に係るハードコート膜、及び、本開示に係るコート膜を備える基材は、耐屈曲性にすぐれるため、折り曲げ可能なフォルダブルデバイス、巻取り可能なローラブルデバイス等のフレキシブルデバイス、電子ペーパー、折り曲げ可能なフレキシブルディスプレイ等のディスプレイ、レンズ等の光学部材などに好適に用いることができる。
本開示に係るコーティング用組成物は、硬度に優れるため、ハードコート膜に好適に適用することができる。また、本開示に係るコーティング用組成物を硬化することで耐屈曲性に優れるハードコート膜が得られる。本開示に係るコーティング用組成物は、基材上に設けられていてもよく、例えば、基材上に塗布されたコーティング用組成物を硬化することでハードコート膜を備える基材が得られる。本開示に係るコーティング用組成物は、必要に応じて種々の成分を含んでいてもよい。
本開示に係るハードコート膜、及び、本開示に係るコート膜を備える基材は、耐屈曲性にすぐれるため、折り曲げ可能なフォルダブルデバイス、巻取り可能なローラブルデバイス等のフレキシブルデバイス、電子ペーパー、折り曲げ可能なフレキシブルディスプレイ等のディスプレイ、レンズ等の光学部材などに好適に用いることができる。
次に、本開示を実施例及び比較例に基づいて具体的に説明する。本開示は、以下の実施例に限定されるものではない。
<合成例1>
滴下漏斗とスターラーを取り付けた200mL4つ口フラスコにテトラメトキシシラン38.1g(0.25mol)、1-プロパノール43.4gを量り取り、室温(25℃、以下同様)で撹拌しながら滴下漏斗より25質量%水酸化テトラメチルアンモニウムメタノール溶液12.8g(0.035mol)を滴下してテトラアルコキシシラン溶液を得た。別途滴下漏斗とスターラーを取り付けた500mL4つ口フラスコに3-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン62.8g(0.25mol)、1-プロパノール74.5g、純水31.5gを量り取ってよく撹拌し、60℃に昇温しながら先のテトラアルコキシシラン溶液を滴下した後、更に60℃で2時間撹拌した。ここに硝酸2.5g(0.04mol)を加えて中和し、減圧下で1-プロパノールを留去した。ここにプロピレングリコールモノブチルエーテル50gを加えて分液漏斗に移液し、水相を除去して、シルセスキオキサン誘導体S1を濃度50質量%のプロピレングリコールモノブチルエーテル溶液として101g得た。
滴下漏斗とスターラーを取り付けた200mL4つ口フラスコにテトラメトキシシラン38.1g(0.25mol)、1-プロパノール43.4gを量り取り、室温(25℃、以下同様)で撹拌しながら滴下漏斗より25質量%水酸化テトラメチルアンモニウムメタノール溶液12.8g(0.035mol)を滴下してテトラアルコキシシラン溶液を得た。別途滴下漏斗とスターラーを取り付けた500mL4つ口フラスコに3-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン62.8g(0.25mol)、1-プロパノール74.5g、純水31.5gを量り取ってよく撹拌し、60℃に昇温しながら先のテトラアルコキシシラン溶液を滴下した後、更に60℃で2時間撹拌した。ここに硝酸2.5g(0.04mol)を加えて中和し、減圧下で1-プロパノールを留去した。ここにプロピレングリコールモノブチルエーテル50gを加えて分液漏斗に移液し、水相を除去して、シルセスキオキサン誘導体S1を濃度50質量%のプロピレングリコールモノブチルエーテル溶液として101g得た。
<合成例2>
テトラメトキシシランを45.7g(0.3mol)、3-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランを49.7g(0.2mol)に変更した以外は合成例1と同様にして、シルセスキオキサン誘導体S2を濃度50質量%のプロピレングリコールモノブチルエーテル溶液として102g得た。
テトラメトキシシランを45.7g(0.3mol)、3-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランを49.7g(0.2mol)に変更した以外は合成例1と同様にして、シルセスキオキサン誘導体S2を濃度50質量%のプロピレングリコールモノブチルエーテル溶液として102g得た。
<合成例3>
テトラメトキシシランを42.6g(0.28mol)、3-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランを54.6g(0.22mol)に変更した以外は合成例1と同様にして、シルセスキオキサン誘導体S3を濃度50質量%のプロピレングリコールモノブチルエーテル溶液として106g得た。
テトラメトキシシランを42.6g(0.28mol)、3-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランを54.6g(0.22mol)に変更した以外は合成例1と同様にして、シルセスキオキサン誘導体S3を濃度50質量%のプロピレングリコールモノブチルエーテル溶液として106g得た。
<合成例4>
テトラメトキシシランを24.4g(0.16mol)、3-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランを59.6g(0.24mol)に変更した以外は合成例1と同様にして、シルセスキオキサン誘導体S4を濃度50質量%のプロピレングリコールモノブチルエーテル溶液として98g得た。
テトラメトキシシランを24.4g(0.16mol)、3-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランを59.6g(0.24mol)に変更した以外は合成例1と同様にして、シルセスキオキサン誘導体S4を濃度50質量%のプロピレングリコールモノブチルエーテル溶液として98g得た。
<合成例5>
スターラー、滴下漏斗を取り付けた500mL四つ口フラスコに3-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン24.8g(1mol)、2-プロパノール407gを量り取り、室温で撹拌した。この混合液を50℃まで昇温しながら35質量%塩酸水溶液1.3g(0.012mol)と純水53gの混合水溶液を滴下した後、室温まで冷却して12時間撹拌を続けた。得られた溶液から減圧下で溶剤と水を除去することで、シルセスキオキサン誘導体S5を181g得た。
スターラー、滴下漏斗を取り付けた500mL四つ口フラスコに3-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン24.8g(1mol)、2-プロパノール407gを量り取り、室温で撹拌した。この混合液を50℃まで昇温しながら35質量%塩酸水溶液1.3g(0.012mol)と純水53gの混合水溶液を滴下した後、室温まで冷却して12時間撹拌を続けた。得られた溶液から減圧下で溶剤と水を除去することで、シルセスキオキサン誘導体S5を181g得た。
<合成例6>
テトラメトキシシランを18.3g(0.12mol)、3-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランを69.5g(0.28mol)に変更した以外は合成例1と同様にして、シルセスキオキサン誘導体S6を濃度50質量%のプロピレングリコールモノブチルエーテル溶液として102g得た。
テトラメトキシシランを18.3g(0.12mol)、3-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランを69.5g(0.28mol)に変更した以外は合成例1と同様にして、シルセスキオキサン誘導体S6を濃度50質量%のプロピレングリコールモノブチルエーテル溶液として102g得た。
<合成例7>
滴下漏斗とスターラーを取り付けた500mL4つ口フラスコにテトラメトキシシラン50.2g(0.33mol)、3-[(3-エチルオキセタン-3-イル)メトキシ]プロピル(トリメトキシ)シラン69.6g(0.25mol)、1-プロパノール89.8gを量り取り、40℃で撹拌した。ここに25質量%水酸化テトラメチルアンモニウムメタノール溶液14.8g(0.04mol)を滴下し、更に純水37.3gと1-プロパノール37.3gの混合物を滴下した後、70℃で6時間撹拌した。ここに硝酸2.5g(0.04mol)を加えて中和し、減圧下で1-プロパノールを留去した。ここにプロピレングリコールモノブチルエーテル50gを加えて分液漏斗に移液し、水相を除去して、シルセスキオキサン誘導体S6を濃度50質量%のプロピレングリコールモノブチルエーテル溶液として135g得た。
滴下漏斗とスターラーを取り付けた500mL4つ口フラスコにテトラメトキシシラン50.2g(0.33mol)、3-[(3-エチルオキセタン-3-イル)メトキシ]プロピル(トリメトキシ)シラン69.6g(0.25mol)、1-プロパノール89.8gを量り取り、40℃で撹拌した。ここに25質量%水酸化テトラメチルアンモニウムメタノール溶液14.8g(0.04mol)を滴下し、更に純水37.3gと1-プロパノール37.3gの混合物を滴下した後、70℃で6時間撹拌した。ここに硝酸2.5g(0.04mol)を加えて中和し、減圧下で1-プロパノールを留去した。ここにプロピレングリコールモノブチルエーテル50gを加えて分液漏斗に移液し、水相を除去して、シルセスキオキサン誘導体S6を濃度50質量%のプロピレングリコールモノブチルエーテル溶液として135g得た。
<合成例8>
スターラー、滴下漏斗を取り付けた1000mL四つ口フラスコに3-[(3-エチルオキセタン-3-イル)メトキシ]プロピル(トリメトキシ)シラン278.4g(1mol)、2-プロパノール246gを量り取り、80℃で1時間撹拌した。この混合液に別途調製した25質量%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液9.1g(0.025mol)と純水47.3gの混合水溶液を、滴下ロートから約1時間かけて滴下しながら反応液を撹拌した後、80℃で1時間攪拌した。ここに濃硫酸(1.3g,0.013mol)と純水(25.7g)の混合水溶液で反応液を中和した後、溶媒等を減圧留去した。更にジイソプロピルエーテルを加え、分液漏斗に移液して純水で洗浄後、脱水し、溶媒等を減圧留去することで、シルセスキオキサン誘導体S7を209.3g得た。
スターラー、滴下漏斗を取り付けた1000mL四つ口フラスコに3-[(3-エチルオキセタン-3-イル)メトキシ]プロピル(トリメトキシ)シラン278.4g(1mol)、2-プロパノール246gを量り取り、80℃で1時間撹拌した。この混合液に別途調製した25質量%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液9.1g(0.025mol)と純水47.3gの混合水溶液を、滴下ロートから約1時間かけて滴下しながら反応液を撹拌した後、80℃で1時間攪拌した。ここに濃硫酸(1.3g,0.013mol)と純水(25.7g)の混合水溶液で反応液を中和した後、溶媒等を減圧留去した。更にジイソプロピルエーテルを加え、分液漏斗に移液して純水で洗浄後、脱水し、溶媒等を減圧留去することで、シルセスキオキサン誘導体S7を209.3g得た。
(実施例1)
<光硬化性コーティング用組成物の調製>
合成例1で得たシルセスキオキサン誘導体S1溶液1質量部に対し、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.05質量部を添加し、混合物を自転公転ミキサーで撹拌することで光硬化性のコーティング用組成物1を調製した。
<光硬化性コーティング用組成物の調製>
合成例1で得たシルセスキオキサン誘導体S1溶液1質量部に対し、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.05質量部を添加し、混合物を自転公転ミキサーで撹拌することで光硬化性のコーティング用組成物1を調製した。
(実施例2~23)
表1に記載の組成となるように、各成分を添加し、また、式(1)で表される化合物の溶液1質量部に対し、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.05質量部を添加し、混合物を自転公転ミキサーで撹拌することで各光硬化性のコーティング用組成物を調製した。
表1に記載の組成となるように、各成分を添加し、また、式(1)で表される化合物の溶液1質量部に対し、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.05質量部を添加し、混合物を自転公転ミキサーで撹拌することで各光硬化性のコーティング用組成物を調製した。
(実施例24)
表1に記載の組成となるように、各成分を添加し、また、式(1)で表される化合物の溶液1質量部に対し、4-メチルフェニル-4-(1-メチルエチル)フェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート0.02質量部を添加し、混合物を自転公転ミキサーで撹拌することで各光硬化性のコーティング用組成物を調製した。
表1に記載の組成となるように、各成分を添加し、また、式(1)で表される化合物の溶液1質量部に対し、4-メチルフェニル-4-(1-メチルエチル)フェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート0.02質量部を添加し、混合物を自転公転ミキサーで撹拌することで各光硬化性のコーティング用組成物を調製した。
(比較例1)
合成例5で得たシルセスキオキサン誘導体S5を1質量部に対し、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.05質量部、プロピレングリコールモノブチルエーテル1質量部を添加し、混合物を自転公転ミキサーで撹拌することで光硬化性のコーティング用組成物を調製した。
合成例5で得たシルセスキオキサン誘導体S5を1質量部に対し、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.05質量部、プロピレングリコールモノブチルエーテル1質量部を添加し、混合物を自転公転ミキサーで撹拌することで光硬化性のコーティング用組成物を調製した。
(比較例2)
シリカ/プロピレングリコールモノブチルエーテル分散液(シリカ質量40質量%)中のシリカ1質量部に対し、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.05質量部を添加し、混合物を自転公転ミキサーで撹拌することで光硬化性のコーティング用組成物を調製した。
シリカ/プロピレングリコールモノブチルエーテル分散液(シリカ質量40質量%)中のシリカ1質量部に対し、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.05質量部を添加し、混合物を自転公転ミキサーで撹拌することで光硬化性のコーティング用組成物を調製した。
(比較例3~5)
表1に記載の組成となるように、各成分を添加し、また、使用する(メタ)アクリレート化合物1質量部に対し、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン0.05質量部を添加し、混合物を自転公転ミキサーで撹拌することで各光硬化性のコーティング用組成物を調製した。
表1に記載の組成となるように、各成分を添加し、また、使用する(メタ)アクリレート化合物1質量部に対し、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン0.05質量部を添加し、混合物を自転公転ミキサーで撹拌することで各光硬化性のコーティング用組成物を調製した。
(比較例6)
表1に記載の組成となるように、各成分を添加し、また、使用する(メタ)アクリレート化合物1質量部に対し、4-メチルフェニル-4-(1-メチルエチル)フェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート0.02質量部を添加し、混合物を自転公転ミキサーで撹拌することで各光硬化性のコーティング用組成物を調製した。
表1に記載の組成となるように、各成分を添加し、また、使用する(メタ)アクリレート化合物1質量部に対し、4-メチルフェニル-4-(1-メチルエチル)フェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート0.02質量部を添加し、混合物を自転公転ミキサーで撹拌することで各光硬化性のコーティング用組成物を調製した。
<光硬化膜の作製>
50μm厚のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東洋紡(株)製コスモシャインA4300)に、前記のようにして調製したコーティング用組成物をそれぞれ塗布した。具体的には、No.5又は8のバーコーターを用いて各コーティング用組成物を塗布した後、塗布された各コーティング用組成物を60℃で10分間乾燥した後に以下の条件にて紫外線を照射して硬化し、光硬化膜(コート膜)を作製した。膜厚は約3μm又は5μmであった。
-紫外線照射条件-
ランプ:高圧水銀灯(アイグラフィックス(株)製 ECS-4011GX)
ランプ高さ:10cm
コンベアスピード:5.75m/min
1パスあたりの積算光量:360mJ/cm2(UV-A、EIT社製 UV POWER PUCK IIの測定値)
雰囲気:窒素中
パス回数:10回
50μm厚のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東洋紡(株)製コスモシャインA4300)に、前記のようにして調製したコーティング用組成物をそれぞれ塗布した。具体的には、No.5又は8のバーコーターを用いて各コーティング用組成物を塗布した後、塗布された各コーティング用組成物を60℃で10分間乾燥した後に以下の条件にて紫外線を照射して硬化し、光硬化膜(コート膜)を作製した。膜厚は約3μm又は5μmであった。
-紫外線照射条件-
ランプ:高圧水銀灯(アイグラフィックス(株)製 ECS-4011GX)
ランプ高さ:10cm
コンベアスピード:5.75m/min
1パスあたりの積算光量:360mJ/cm2(UV-A、EIT社製 UV POWER PUCK IIの測定値)
雰囲気:窒素中
パス回数:10回
<押込み硬度の測定>
前記のようにして作製した光硬化膜の押し込み硬度は、以下のようにして測定した。具体的には、ナノインデンター(Agilent Technologies社製、Nano Indenter G200、バーコビッチ圧子使用)により、23℃において、ひずみ速度0.05/sで、押込み硬度測定を行った。押込み深さ200nm~400nmのHardness値を平均して、硬度を算出した。結果を表1に示す。
前記のようにして作製した光硬化膜の押し込み硬度は、以下のようにして測定した。具体的には、ナノインデンター(Agilent Technologies社製、Nano Indenter G200、バーコビッチ圧子使用)により、23℃において、ひずみ速度0.05/sで、押込み硬度測定を行った。押込み深さ200nm~400nmのHardness値を平均して、硬度を算出した。結果を表1に示す。
<耐連続屈曲性の評価>
前記のようにして作製した光硬化膜のコート膜面を内側として、ユアサシステム機器(株)製耐久試験機DMLHP-CSにセットし、屈曲半径1mm又は1.5mmで1回/2秒の速度で20万回の繰り返し曲げ試験をし、20万回後もコート膜層の割れが見られなかった場合をA、5万回以上20万回未満で割れが見られた場合をB、5万回未満で割れが見られた場合をCとした。結果を表1に示す。試験は温度23℃、湿度50%に設定された恒温恒湿環境で行った。
前記のようにして作製した光硬化膜のコート膜面を内側として、ユアサシステム機器(株)製耐久試験機DMLHP-CSにセットし、屈曲半径1mm又は1.5mmで1回/2秒の速度で20万回の繰り返し曲げ試験をし、20万回後もコート膜層の割れが見られなかった場合をA、5万回以上20万回未満で割れが見られた場合をB、5万回未満で割れが見られた場合をCとした。結果を表1に示す。試験は温度23℃、湿度50%に設定された恒温恒湿環境で行った。
<耐擦傷性の評価>
前記のようにして作製した光硬化膜のコート膜面を上側として、(株)大栄科学精機製作所製平面摩耗試験機PAS-400にセットし、圧力が1.5kg/cm2となるようにスチールウール#0000(日本スチールウール(株)製)を接触させた。摩耗速度80往復/分、コート膜面をストローク長140mmで、1,000回連続摩耗し、摩耗後のコート膜面を目視観察して傷が無ければA、20本未満の擦り傷があればB、20本以上の擦り傷や剥がれがあればCとした。
前記のようにして作製した光硬化膜のコート膜面を上側として、(株)大栄科学精機製作所製平面摩耗試験機PAS-400にセットし、圧力が1.5kg/cm2となるようにスチールウール#0000(日本スチールウール(株)製)を接触させた。摩耗速度80往復/分、コート膜面をストローク長140mmで、1,000回連続摩耗し、摩耗後のコート膜面を目視観察して傷が無ければA、20本未満の擦り傷があればB、20本以上の擦り傷や剥がれがあればCとした。
前述した以外の表1に記載の各成分の詳細を以下に示す。
シリカA:アクリロイル基修飾シリカ(平均粒径12nm)
シリカB:エポキシ基修飾シリカ(平均粒径12nm)
エポキシ:3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3’,4’-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート
アクリルA:1,6-ヘキサンジオールジアクリレート
アクリルB:2官能ウレタンアクリレート(重量平均分子量1,600)
アクリルC:ヘキサメチレンジイソシアネート骨格を有する3官能ウレタンアクリレート(重量平均分子量940)
アクリルD:ポリエチレングリコール(n≒4)ジアクリレート
アクリルE:ポリエチレングリコール(n=9)ジアクリレート
アクリルF:イソシアヌル酸エチレンオキサイド変性ジ及びトリアクリレート
アクリルG:ペンタエリスリトールトリ及びテトラアクリレート
シリカA:アクリロイル基修飾シリカ(平均粒径12nm)
シリカB:エポキシ基修飾シリカ(平均粒径12nm)
エポキシ:3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3’,4’-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート
アクリルA:1,6-ヘキサンジオールジアクリレート
アクリルB:2官能ウレタンアクリレート(重量平均分子量1,600)
アクリルC:ヘキサメチレンジイソシアネート骨格を有する3官能ウレタンアクリレート(重量平均分子量940)
アクリルD:ポリエチレングリコール(n≒4)ジアクリレート
アクリルE:ポリエチレングリコール(n=9)ジアクリレート
アクリルF:イソシアヌル酸エチレンオキサイド変性ジ及びトリアクリレート
アクリルG:ペンタエリスリトールトリ及びテトラアクリレート
なお、比較例2のコート膜は、膜がもろく、前記耐擦傷性評価において、100回未満の摩耗にて多くの擦り傷及び剥がれが生じた。
表1に示すように、実施例1~24のコーティング用組成物は、比較例1~6と比較して、得られるコート膜の耐擦傷性に優れるものであった。
また、実施例1~11及び15~24のコーティング用組成物は、得られるコート膜の耐連続屈曲性、及び、硬度にも優れるものであった。
また、実施例1~11及び15~24のコーティング用組成物は、得られるコート膜の耐連続屈曲性、及び、硬度にも優れるものであった。
2024年4月22日に出願された日本国特許出願第2024-69329号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び、技術規格は、個々の文献、特許出願、及び、技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び、技術規格は、個々の文献、特許出願、及び、技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
Claims (12)
- 下記式(1)で表される化合物を含有する
コーティング用組成物。
式(1)中、R1~R3はそれぞれ独立に、水素原子又は1価の有機基を表し、a~dはモル比を表し、a及びbはそれぞれ独立に、正の数を表し、c及びdはそれぞれ独立に、0又は正の数を表す。 - 前記R1が、重合性官能基を有する基を含み、かつ、0.4<a/b<1.5を満たす請求項1に記載のコーティング用組成物。
- ナノインデンターで測定される表面深さ200nm~400nmにおける平均押し込み硬度が、0.40GPa以上の膜を形成可能である請求項1に記載のコーティング用組成物。
- 無機粒子、及び、重合開始剤を更に含む請求項1に記載のコーティング用組成物。
- 前記無機粒子の平均粒径が、1μm未満である請求項4に記載のコーティング用組成物。
- 前記無機粒子が、シリカ粒子である請求項4に記載のコーティング用組成物。
- 溶剤と重合開始剤とを除いたコーティング用組成物中に占める前記無機粒子の質量比率が、50質量%以下である請求項4に記載のコーティング用組成物。
- 2官能以上の(メタ)アクリレート化合物又は2官能以上のエポキシ化合物を更に含む請求項1に記載のコーティング用組成物。
- 溶剤と重合開始剤とを除いたコーティング用組成物中に占める前記2官能以上の(メタ)アクリレート化合物又は2官能以上のエポキシ化合物の質量比率が、0質量%を超え35質量%未満である請求項8に記載のコーティング用組成物。
- 前記コーティング用組成物を硬化してなる厚さ10μm未満の膜を、屈曲半径R1.5mmで200,000回連続内曲げしても破断が見られない請求項1に記載のコーティング用組成物。
- 請求項1~請求項10のいずれか1項に記載のコーティング用組成物を硬化させてなるコート膜。
- 請求項11に記載のコート膜を備える基材。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| JP2024-069329 | 2024-04-22 | ||
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2025225088A1 true WO2025225088A1 (ja) | 2025-10-30 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2025/000388 Pending WO2025225088A1 (ja) | 2024-04-22 | 2025-01-08 | コーティング用組成物、コート膜、及び、基材 |
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|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2025
- 2025-01-08 WO PCT/JP2025/000388 patent/WO2025225088A1/ja active Pending
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