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樹脂被覆金属酸化物粒子樹脂分散組成物、該組成物の製造方法および透明被膜付基材
説明

樹脂被覆金属酸化物粒子樹脂分散組成物、該組成物の製造方法および透明被膜付基材

【課題】有機溶媒を含まなくても低粘度で分散性、安定性に優れ、分散媒として有機溶媒を含まず、塗布液として用いる場合に有機溶媒を必要とせず、透明被膜を形成する場合においても乾燥工程が不要で、塗布後、直ちに硬化すればよく、しかも、樹脂被覆金属酸化物粒子とマトリックス形成成分である樹脂分散媒のみからなるため高濃度であるので厚膜形成に好適に用いることができる樹脂被覆金属酸化物粒子樹脂分散組成物を提供する。
【解決手段】平均粒子径が5〜300nmの範囲にあり、被覆用樹脂として芳香族環を有する(メタ)アクリレート系モノマーまたはオリゴマー(A)で被覆された金属酸化物粒子が樹脂分散媒(B)に分散してなることを特徴とする樹脂分散組成物。樹脂分散組成物中に含まれる有機溶媒の濃度が1000ppm以下である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、樹脂被覆金属酸化物粒子が均一に樹脂分散媒に分散してなる樹脂被覆金属酸化物粒子樹脂分散組成物、その製造方法および樹脂被覆金属酸化物粒子樹脂分散組成物を用いた透明被膜付基材に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ガラス、プラスチックシート、プラスチックレンズ等の基材表面の耐擦傷性を向上させるため、基材表面にハードコート機能を有する透明被膜を形成することが知られており、このような透明被膜として有機樹脂膜あるいは無機膜を、基材表面に形成することが行われている。さらに、有機樹脂膜あるいは無機膜中に樹脂粒子あるいはシリカ等の無機粒子を配合してさらに耐擦傷性を向上させることが行われている。
【0003】
しかしながら、透明被膜を形成するための透明被膜形成用塗布液に微粒子を分散させると、マトリックス成分または分散媒と粒子の親和性が低い場合は粒子が凝集したり、塗布液の安定性が低下し、得られる透明被膜の透明性、ヘーズ等の他、耐擦傷性、強度、スクラッチ強度等が不充分となることがあった。
【0004】
このため、粒子の分散性を向上させて凝集を防止し、塗布液の安定性を向上させるために粒子をシランカップリング剤で表面処理して用いることが公知である。また、粒子にメカノケミカル法、グラフト重合法等で樹脂を被覆してマトリックス成分または分散媒との親和性を高めることが行われている。(特開平3−163172号公報(特許文献1)、特開平6−336558号公報(特許文献2)、特開平6−49251号公報(特許文献3)、特開2000−143230号公報(特許文献4))
さらに、特開平7−118123号公報(特許文献5)および特開2003−63932号公報(特許文献6)には樹脂で被覆した化粧料用粉体が開示されている。
【0005】
本願出願人は、予め加熱処理した金属酸化物粒子のエーテル類、エステル類、ケトン類を分散媒とする有機溶媒分散液に、アクリル系樹脂を添加し、ついで、メカノケミカル処理すると個々の金属酸化物粒子に均一に樹脂を被覆することができ、有機溶媒を分散媒とする固形分濃度50重量%程度までの高濃度の樹脂被覆金属酸化物粒子分散液が得られることを開示している。特開2010−077409号公報(特許文献7)
【0006】
さらに、特開2007−238759号公報(特許文献8)には、少なくともアルミナ等の無機微粒子、第1の熱可塑性樹脂および、第1の有機溶媒を含む第1の混合物を製造する第1の工程、これに力学的負荷を加え、無機微粒子の解膠を生ぜしめる第2の工程、ついで、溶媒のみを留去させる第3の工程とからなる樹脂組成物の製造方法が開示されている。
【0007】
この樹脂組成物は、自動車等のウインドウシールドをはじめとするガラス部材の樹脂化を目的とし、このとき、透明性を有し、熱に対する膨張を小さくし、曲げ剛性の高い樹脂組成物を得ることが目的であり、このため、小粒子径でアスペクト比の高い針状アルミナ粒子が推奨されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開平3−163172号公報
【特許文献2】特開平6−336558号公報
【特許文献3】特開平6−49251号公報
【特許文献4】特開2000−143230号公報
【特許文献5】特開平7−118123号公報
【特許文献6】特開2003−63932号公報
【特許文献7】特開2010−077409号公報
【特許文献8】特開2007−238759号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、シランカップリング剤で表面処理した粒子は、シランカップリング剤処理の際に好適な分散媒(通常水および/またはアルコール)と、透明被膜形成用塗布液に用いる分散媒と異なることが多く、このため塗布液用の分散媒に溶媒置換する必要があった。また、塗布液に用いる分散媒によってはシランカップリング剤が脱離することがあり、このため粒子が凝集したり、塗布液の安定性が不充分となることがあった。
【0010】
また、従来のメカノケミカル法、グラフト重合法等では、個々の粒子に均一に樹脂を被覆することが困難で、数個以上の凝集した粒子に樹脂が被覆することがあり、さらに、得られた樹脂被覆粒子の樹脂が塗布液の溶媒に溶解することがあり、このため得られる透明被膜は、透明性の低下、ヘーズの上昇、耐擦傷性の低下等の問題があった。
【0011】
このため、有機溶媒を含まないものが望ましいが、特許文献7に開示した樹脂被覆金属酸化物粒子分散ゾルから有機溶媒を除去すると、固形分濃度が概ね60重量%を越えると安定性が低下し、凝集して沈降する場合があった。さらに特許文献7の実施例では、塗布液にする際にイソプロピルアルコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル等の有機溶媒を使用するために、濃度が低下するとともに、塗布した後、有機溶媒を除去するために乾燥工程を必要とし、除去した有機溶媒の環境問題があることから、これを防ぐ設備が必要であった。
【0012】
また、従来、塗布液として使用する際に有機溶媒とともにマトリックス形成成分として樹脂成分を添加するが、この塗布液では、得られる被膜の膜厚には限界があり、また、被膜の強度、耐擦傷性等のさらなる向上が求められていた。
【0013】
さらにまた、特許文献8に記載の方法では、樹脂組成物は、溶媒を除去し樹脂組成物を得た後、乾燥し、これを高温(250℃)で溶融混連し、引き続き乾燥、熱プレスなどを行っており、本発明のような低粘度で塗工性に優れ、乾燥工程が不要で、透明性などに優れた透明被膜を得ることを目的とするものではない。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明者らは、このような問題点に鑑み鋭意検討した結果、予め加熱処理した金属酸化物粒子の有機溶媒分散液に、芳香族環を有する(メタ)アクリレート系樹脂を添加し、ついで、メカノケミカル処理すると個々の粒子に均一に樹脂を被覆することができ、ついで、樹脂被覆粒子と親和性の高い低分子量の樹脂分散媒に分散させ、均一に分散させた後、有機溶媒を除去すると、硬化することなく樹脂被覆粒子が高分散した、安定性に優れた樹脂被覆金属酸化物粒子樹脂分散組成物が得られ、この組成物に重合開始剤または硬化剤を添加し、塗布し、乾燥することなく硬化させると、厚膜形成が可能で、溶媒の飛散がないので塗布時の膜厚がそのまま透明被膜の膜厚である、緻密で透明性、ヘーズ、耐擦傷性等に優れた透明被膜が得られることを見出して本発明を完成するに至った。
【0015】
本発明の構成は以下のとおりである。
[1]平均粒子径が5〜300nmの範囲にあり、被覆用樹脂として芳香族環を有する(メタ)アクリレート系モノマーまたはオリゴマー(A)で被覆された金属酸化物粒子が樹脂分散媒(B)に分散してなることを特徴とする樹脂分散組成物。
[2]樹脂分散組成物中に含まれる有機溶媒の濃度が1000ppm以下である[1]の樹脂分散組成物。
[3]粘度が10〜10,000mPa・sの範囲にある[1]または[2]の樹脂分散組成物。
[4]前記金属酸化物粒子と被覆用樹脂(A)との重量比が97/3〜40/60の範囲にある[1]〜[3]の樹脂分散組成物。
[5]前記樹脂被覆金属酸化物粒子と樹脂分散媒との重量比が10/90〜90/10の範囲にある[1]〜[4]の樹脂分散組成物。
[6]前記(メタ)アクリレート系モノマーまたはオリゴマー(A)が、水酸基、アミノ基、エポキシ基、スルホ基から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する[1]〜[5]の樹脂分散組成物。
[7]前記樹脂分散媒(B)の平均分子量が400〜5,000の範囲にある[1]〜[6]の樹脂分散組成物。
[8]前記樹脂分散媒(B)が(メタ)アクリレート系樹脂である[1]〜[7]の樹脂分散組成物。
[9]前記金属酸化物粒子がTiO2、SiO2、ZrO2、Al23、Sb25、ZnOおよびこれらの複合酸化物、酸化錫、SbまたはPがドープされた酸化錫、酸化インジウム、SnまたはFがドーピングされた酸化インジウム、酸化アンチモン、低次酸化チタンから選ばれる1種以上である[1]〜[8]の樹脂分散組成物。
[10]前記金属酸化物粒子が酸化チタン粒子および/または酸化ジルコニウム粒子である[9]の樹脂分散組成物。
【0016】
[11]前記金属酸化物粒子が、予め100〜800℃で加熱処理されている[1]〜[10]の樹脂分散組成物。
[12]平均粒子径が5nm〜100μmの範囲にある、予め100〜800℃で加熱処理した金属酸化物粒子の有機溶媒分散液に、被覆用樹脂として芳香族環を有する被覆用樹脂として(メタ)アクリレート系モノマーまたはオリゴマー(A)を添加し、ついで、メカノケミカル処理したのち、ついで樹脂分散媒(B)を混合し、ついで有機溶媒を除去することを特徴とする樹脂分散組成物の製造方法。
[13]前記金属酸化物粒子が噴霧乾燥して得られ、平均粒子径が1〜100μmの範囲にある金属酸化物粒子である[12]の樹脂分散組成物の製造方法。
[14]前記有機溶媒が64.5℃〜200℃の沸点のアルコール類、エーテル類、エステル類、ケトン類から選ばれる1種以上である[12]〜[13]の樹脂分散組成物の製造方法。
[15]前記金属酸化物粒子と被覆用樹脂との重量比が97/3〜40/60の範囲にある[12]〜[14]の樹脂分散組成物の製造方法。
[16]前記金属酸化物粒子と被覆用樹脂との合計重量と樹脂分散媒の重量との重量比が10/90〜90/10の範囲にある[12]〜[15]の樹脂分散組成物の製造方法。
[17]前記(メタ)アクリレート系モノマーまたはオリゴマー (A)が、水酸基、アミノ基、カルボニル基、カルボキシル基、エポキシ基、スルホ基から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する[12]〜[16]の樹脂分散組成物の製造方法。
[18]前記被覆用樹脂の分子量が400〜5,000の範囲にある[12]〜[17]の樹脂分散組成物の製造方法。
[19]前記樹脂分散媒が(メタ)アクリレート系樹脂(B)である[12]〜[18]の樹脂分散組成物の製造方法。
[20]前記樹脂分散媒の分子量が400〜5,000の範囲にある[12]〜[19]の樹脂分散組成物の製造方法。
【0017】
[21]前記金属酸化物粒子がTiO2、SiO2、ZrO2、Al23、Sb25、ZnOおよびこれらの複合酸化物、酸化錫、SbまたはPがドープされた酸化錫、酸化インジウム、SnまたはFがドーピングされた酸化インジウム、酸化アンチモン、低次酸化チタンから選ばれる1種以上である[12]〜[20]の樹脂分散組成物の製造方法。
[22]前記金属酸化物粒子が酸化チタン粒子および/または酸化ジルコニウム粒子であることを特徴とする[21]の樹脂分散組成物の製造方法。
[23]基材と、基材上に形成された透明被膜とからなり、該透明被膜が[1]〜[11]の樹脂分散組成物を塗布し、硬化させてなることを特徴とする透明被膜付基材。
[24]前記透明被膜の膜厚が100nm〜2mmの範囲にある[23]の透明被膜付基材。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、有機溶媒を含まなくても低粘度で分散性、安定性に優れ、分散媒として有機溶媒を含まず、塗布液として用いる場合に有機溶媒を必要とせず、透明被膜を形成する場合においても乾燥工程が不要で、塗布後、直ちに硬化すればよく、しかも、樹脂被覆金属酸化物粒子とマトリックス形成成分である樹脂分散媒のみからなるため高濃度であるので厚膜形成に好適に用いることができる樹脂被覆金属酸化物粒子樹脂分散組成物、その製造方法および樹脂被覆金属酸化物粒子樹脂分散組成物を用いた透明被膜付基材とを提供することができる。
【0019】
また、金属酸化物の選択によっては高屈折率膜を得ることができ、特に樹脂被覆金属酸化物粒子樹脂分散組成物は有機溶剤を含まないのでLED等の各種封止材、プリズムシートとして好適に用いることができる。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、先ず本発明に係る樹脂被覆金属酸化物粒子樹脂分散組成物について説明する。
[樹脂被覆金属酸化物粒子樹脂分散組成物]
本発明に係る樹脂被覆金属酸化物粒子樹脂分散組成物は、樹脂被覆金属酸化物粒子が樹脂分散媒に分散してなることを特徴としている。
【0021】
樹脂被覆金属酸化物粒子
本発明に用いる樹脂被覆金属酸化物粒子は、金属酸化物粒子に被覆樹脂が被覆されている。
【0022】
(i)金属酸化物粒子
金属酸化物粒子としては、TiO2、SiO2、ZrO2、Al23、Sb25、ZnOおよびこれらの複合酸化物、酸化錫、SbまたはPがドープされた酸化錫、酸化インジウム、SnまたはFがドーピングされた酸化インジウム、酸化アンチモン、低次酸化チタンから選ばれる1種以上であることが好ましい。
【0023】
上記各金属酸化物粒子は、屈折率、導電性等に特徴を有する金属酸化物粒子、複合金属酸化物粒子であり、用途によって適宜選択することができる。
本発明では、金属酸化物粒子が酸化チタン粒子または酸化ジルコニウム粒子が好ましい。
【0024】
酸化チタン粒子、酸化ジルコニウム粒子は屈折率が高く、予め加熱処理したものは結晶性が高く、このため粒子をメカノケミカル処理する際に、粒子表面に樹脂を均一に被覆することができ、安定性に優れた樹脂被覆金属酸化物粒子樹脂分散組成物を得ることができる。
【0025】
金属酸化物粒子の平均粒子径は、得られる樹脂被覆金属酸化物粒子の平均粒子径が前記範囲となれば特に制限はなく、樹脂の被覆量によっても異なるが、概ね5〜300nm、さらには5〜200nmの範囲にあることが好ましい。
【0026】
金属酸化物粒子の平均粒子径が前記範囲の下限を超えて小さいものは、凝集することなく単分散した安定性に優れた樹脂被覆金属酸化物粒子樹脂分散組成物を得ることが困難である。
【0027】
金属酸化物粒子の平均粒子径が大きすぎると、安定な樹脂被覆金属酸化物粒子樹脂分散組成物が得られたとしても、透明被膜付基材に用いた場合、透明被膜の透明性、ヘーズが不充分となる場合がある。
【0028】
本発明に用いる金属酸化物粒子は、後述するが、樹脂被覆金属酸化物粒子を得る際に、予め100〜800℃、さらには105〜500℃で加熱処理されていることが好ましい。
【0029】
さらに、結晶性の金属酸化物粒子であることが好ましい。
樹脂被覆金属酸化物粒子の平均粒子径は5〜300nm、さらには5〜200nmの範囲にあることが好ましい(なお、被覆前の金属酸化物粒子よりも平均粒子径が小さくなることはない)。
【0030】
樹脂被覆金属酸化物粒子の平均粒子径が前記範囲の下限を超えて小さいものは、安定性が不充分となる場合があり、樹脂被覆金属酸化物粒子濃度の高い樹脂被覆金属酸化物粒子樹脂分散組成物は粘度が高くなり、塗布性、塗工性が悪くなり、表面が平滑で膜厚が均一な透明被膜が得られない場合がある。
樹脂被覆金属酸化物粒子の平均粒子径が大きすぎると、透明被膜付基材に用いた場合、透明被膜の透明性、ヘーズが不充分となる場合がある。
【0031】
(ii)被覆用樹脂
本発明の樹脂被覆金属酸化物粒子の被覆用樹脂としては芳香族環を有する(メタ)アクリレート系のモノマーないしオリゴマー(A)が用いられる。
【0032】
芳香族環を有する(メタ)アクリレート系のモノマーないしオリゴマー(A)を用いると、後述する樹脂分散媒への分散性が良好で、低粘度で、安定性に優れた樹脂被覆金属酸化物粒子樹脂分散組成物を得ることができる。
【0033】
なお、芳香族環を有さないものは、分散性、安定性が不十分となる。
なかでも水酸基、アミノ基、カルボニル基、カルボキシル基、エポキシ基、スルホ基から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する(メタ)アクリレート系モノマーないしオリゴマー(A)が好ましい。
【0034】
このような官能基を有する(メタ)アクリレート系モノマーないしオリゴマー(A)は金属酸化物粒子と親和性が高く、粒子表面に強く吸着し、場合によっては結合し、緻密で均一な樹脂被覆層を形成することができる。
【0035】
このような(メタ)アクリレート系モノマーないしオリゴマー(A)としては、エトキシ化ビスフェノールAジアクリレート、プロポキシ化ビスフェノールAジアクリレート、プロポキシ化エトキシ化ビスフェノールAジアクリレート、プロポキシ化ビスフェノールAジグリシジルエーテルアクリレート、O-フタル酸ジグリシジルエーテルアクリレート、p−t−ブチルフェニルグリシジルエーテルアクリレート、9.9-ビス4−2−アクリロイルオキシエトキシフェニルフルオレン、ビスフェノールAジグリシジルエーテル(メタ)アクリル酸付加物、O-フェニルフェノールグリシジルエーテルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、ビスフェノールA型エポキシアクリレート、フェノールノボラック型エポキシアクリレート、クレゾールノボラック型エポキシアクリレート、フェノールノボラック型エポキシアクリレートのカルボン酸無水物変性エポキシアクリレートなどの(メタ)アクリレート樹脂モノマーないしオリゴマー等およびこれらの混合物が挙げられる。
【0036】
これらは、新中村化学工業(株)のNKエステルシリーズとして市販されている。
樹脂被覆金属酸化物粒子における金属酸化物粒子と被覆樹脂モノマーないしオリゴマー(A)との重量比は97/3〜40/60、さらには85/15〜50/50、特に80/20〜50/50の範囲にあることが好ましい。
【0037】
金属酸化物粒子と被覆樹脂モノマーないしオリゴマーとの重量比が97/3を越えると、金属酸化物粒子の粒子径にもよるが金属酸化物粒子を完全に、均一に被覆できない場合があり、分散性、安定性に優れた樹脂被覆金属酸化物粒子樹脂分散組成物が得られない場合がある。
【0038】
金属酸化物粒子と被覆樹脂モノマーないしオリゴマーとの重量比が40/60未満の場合は、後述する樹脂分散媒との配合比によるが、金属酸化物粒子の特徴、効果が充分得られない場合がある。
【0039】
(iii)樹脂分散媒
本発明に用いる樹脂分散媒用の樹脂としては、塗料用樹脂として公知の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、電子線硬化型樹脂等のいずれも採用することができる。たとえば、従来から用いられているポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、熱可塑性アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂、酢酸ビニル樹脂、シリコーンゴムなどの熱可塑性樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、ケイ素樹脂、ブチラール樹脂、反応性シリコーン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、熱硬化性アクリル樹脂などの熱硬化性樹脂などが挙げられる。さらにはこれら樹脂の2種以上の共重合体や変性体であってもよい。
【0040】
これらの樹脂は、エマルジョン樹脂、水溶性樹脂、親水性樹脂であってもよい。さらに、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂あるいは電子線硬化型樹脂であってもよく、熱硬化性樹脂、電子線硬化型樹脂の場合、硬化触媒が含まれていてもよい。
【0041】
本発明では(メタ)アクリレート系樹脂(B)が好適に用いられる。(メタ)アクリレート系樹脂(B)は樹脂組成物中では重合前のモノマーないしオリゴマーとなっている。
このような樹脂として、具体的にはジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、メトキシトリエチレングリコールジメタクリレート、ブトキシジエチレングリコールメタクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、テトラメチロールメタントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、メトキシトリエチレングリコールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、エチレングルコールジグリシジルエーテルアクリレート、ポリエチレングルコールジグリシジルエーテルアクリレート、ジプロピレングリコールジグリシジルエーテルアクリレート、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテルアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテルアクリレート、2-エチルヘキシルグリシジルエーテルアクリレート、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテルアクリレート、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルアクリレート、エトキシ化ビスフェノールAジアクリレート、エトキシ化ビスフェノールAメタクリレート、エトキシ化シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ビスフェノールAジアクリレート、プロポキシ化エトキシ化ビスフェノールAジアクリレート、プロポキシ化ビスフェノールAジグリシジルエーテルアクリレート、O-フタル酸ジグリシジルエーテルアクリレート、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテルアクリレート、p−t−ブチルフェニルグリシジルエーテルアクリレート、9.9-ビス4−2−アクリロイルオキシエトキシフェニルフレオレン、ビスフェノールAジグリシジルエーテル(メタ)アクリル酸付加物、O-フェニルフェノールグリシジルエーテルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、ビスフェノールA型エポキシアクリレート、フェノールノボラック型エポキシアクリレート、クレゾールノボラック型エポキシアクリレート、カルボン酸無水物変成エポキシアクリレート等およびこれらの混合物が挙げられる。
【0042】
なお、(メタ)アクリレート系樹脂(B)は、前記した(メタ)アクリレート系モノマーないしオリゴマー(A)と同じであってもよく、異なっていてもよい。
本発明では、樹脂被覆金属酸化物粒子に用いた被覆用樹脂モノマーないしオリゴマーと樹脂分散媒用が互いに結合し得る官能基を有していることが好ましい。
【0043】
前記樹脂分散媒の分子量が400〜5,000、さらには500〜4,000の範囲にあることが好ましい。このような樹脂分散媒も通常はモノマーないしオリゴマー状のものが望ましい。
【0044】
前記樹脂分散媒の分子量が低いと、粒子の分散性が悪くなる場合があり、無溶剤化での粘度が高く、塗布性が低下し得られる被膜の密着性、透明性、ヘーズ、耐擦傷性等が不充分となる場合がある。樹脂分散媒の分子量が高すぎると組成物の粘度が高く、塗布性が低下し、得られる透明被膜表面の平坦性、膜厚が不均一となり、透明性、ヘーズ、耐擦傷性等が不充分となる場合がある。本発明での分子量はポリスチレン換算分子量である。
【0045】
つぎに、樹脂被覆金属酸化物粒子樹脂分散組成物における樹脂被覆金属酸化物粒子と樹脂分散媒との重量比は10/90〜90/10、さらには20/80〜80/20の範囲にあることが好ましい。
【0046】
樹脂被覆金属酸化物粒子と樹脂分散媒との重量比が90/10を越えると、粒子の分散性が悪くなる場合があり、無溶剤化での粘度が高くなり、塗布性が低下し、得られる被膜の密着性、透明性、ヘーズ、耐擦傷性等が不充分となる場合がある。
【0047】
樹脂被覆金属酸化物粒子と樹脂分散媒との重量比が10/90未満の場合は、本発明の樹脂被覆金属酸化物粒子樹脂分散組成物を用いて得られる透明被膜中の金属酸化物粒子が少ないので、金属酸化物粒子を用いる効果(高屈折率、導電性等)が充分得られない場合がある。
【0048】
樹脂被覆金属酸化物粒子樹脂分散組成物は、製造過程で有機溶媒を使用するが、組成物中には後述する製造方法に由来する有機溶媒は実質的に残存していない。残存していたとしても1000ppm以下、さらには500ppm以下であることが好ましい。
【0049】
樹脂被覆金属酸化物粒子樹脂分散組成物中の有機溶媒の濃度が1000ppmを越えると、透明被膜形成時に乾燥工程を設けて有機溶媒を除去する必要があり、残存量によっては膜の緻密性、強度、硬度、耐擦傷性等を向上させる効果が充分得られない場合がある。
【0050】
本発明では、上記のような低分子量の樹脂分散媒に、粒子が分散しているので、低粘度で塗工等ハンドリングが容易となるのであります。
また本発明の組成物には必要に応じて、重合開始剤や硬化剤が含まれていてもよい。
【0051】
具体的には、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、2−ヒドロキシ-メチル-2-メチル-フェニル-プロパン-1-ケトン、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-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-オン等が挙げられる。重合開始剤の使用量は特に制限されない。
このような本発明にかかる樹脂分散組成物は以下の製造方法によって製造される。
【0052】
[樹脂分散組成物の製造方法]
本発明に係る樹脂分散組成物の製造方法は、平均粒子径が5nm〜100μmの範囲にある予め加熱処理した金属酸化物粒子の有機溶媒分散液に、被覆用樹脂として芳香族環を有する(メタ)アクリレート系樹脂(A)を添加し、ついで、メカノケミカル処理し、ついで樹脂分散媒を混合し、ついで有機溶媒を除去することを特徴としている。
【0053】
(i)まず金属酸化物微粒子の有機溶媒分散液を調製する。
金属酸化物粒子としては、前記したとおりである。
金属酸化物粒子の平均粒子径は5nm〜100μm、さらには300nmから50μmの範囲にあることが好ましい。
【0054】
金属酸化物粒子の平均粒子径が小さいと、メカノケミカル処理による粒子の開列が起きないためか樹脂被覆が不充分となり、樹脂被覆できたとしても凝集していたり、分散性、安定性が不充分となる場合がある。
【0055】
金属酸化物粒子の平均粒子径が大きすぎると、金属酸化物粒子の塊砕あるいは粉砕効率が低下したり、粉砕が困難となり、得られる樹脂被覆金属酸化物粒子の平均粒子径が大きくなり、組成物の安定性が不充分となることがある。そして、これらの組成物を用いた透明被膜の透明性、ヘーズ、膜強度、耐擦傷性、基材との密着性等が不充分となることがある。
【0056】
なお、本発明では使用する金属酸化物粒子の平均粒子径が10μmを越えて大きい場合は、予め樹脂の存在しない状態で従来公知の塊砕、粉砕方法で10μm以下にして使用することが好ましい。
【0057】
本発明で用いる金属酸化物粒子の平均粒子径は上記範囲にあれば特に制限はなく、一次粒子であっても、一次粒子の集合体である二次粒子であってもよい。
本発明では、用いる金属酸化物粒子が噴霧乾燥して得られ、平均粒子径が1〜100μm、さらには2〜50μmの範囲にある金属酸化物粒子であることが好ましい。
【0058】
このような金属酸化物粒子は、平均粒子径が5nm〜概ね10μmの範囲にある金属酸化物粒子(一次粒子、二次粒子を含む)の水分散液を常法によって噴霧乾燥することによって得られる。
【0059】
このような噴霧乾燥した金属酸化物粒子を用いると、後述する有機分散媒に容易に分散し、この時増粘することもなく、ついで被覆用樹脂を添加した際にも増粘することなく均一に分散し、ついで、メカノケミカル処理する際に容易にほぐれ、金属酸化物粒子に均一に樹脂を被覆することができる。
【0060】
本発明では、平均一次粒子径は粒子の透過型電子顕微鏡写真(TEM)を撮影し、100個の粒子について粒子径を測定し、その平均値として求める。また、原料に使用する金属酸化物粒子が凝集粒子(二次粒子)である場合は、動的光散乱法「マイクロトラック粒度分布測定装置」によって求めることができる。
【0061】
前記金属酸化物粒子は、予め100〜800℃、さらには105〜500℃で加熱処理されていることが好ましい。
なお、金属酸化物粒子を調製する際に、すでに、前記温度範囲の加熱履歴のある場合は、別途、加熱処理を行う必要はない。また、前記温度範囲の加熱履歴があってもその後に水分散履歴のある場合は加熱処理することが好ましい。
【0062】
かかる加熱処理によって、樹脂被覆量を多く、かつ均一に被覆でき、その結果、得られる樹脂被覆金属酸化物粒子樹脂分散組成物の安定性を高めることが可能となる。
その理由は明確ではないものの、加熱処理によって、付着水が除去され、金属酸化物粒子表面の活性が高くなるためか、被覆用樹脂の吸着量が増加し、金属酸化物粒子と樹脂との結合を促進することが考えられる。
【0063】
加熱処理温度が低すぎると、付着水が残存する等のために金属酸化物粒子の表面が不活性なためか、樹脂の吸着、粒子と樹脂との結合が不充分となり、樹脂被覆量が不充分となる場合があり、得られる組成物の安定性が不充分となることがある。
【0064】
また加熱処理温度が高すぎても金属酸化物粒子が過度に凝集したり、金属酸化物粒子の種類によっては焼結したり、被覆用樹脂との親和性が大きく低下し、得られる樹脂被覆金属酸化物粒子樹脂分散組成物の安定性が不充分となることがある。
【0065】
その結果、得られる透明被膜の透明性、ヘーズ、膜強度、耐擦傷性、基材との密着性等が不充分となることがある。
【0066】
有機溶媒
有機溶媒としては、従来公知の有機溶媒を用いることができる。
例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、2-プロパノール(IPA)、ブタノール、ジアセトンアルコール、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール等のアルコール類;エチレングリコール、ヘキシレングリコール等のグリコール類;ジエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールイソプルピルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等のエーテル類;酢酸プルピル、酢酸イソブチル、酢酸ブチル、酢酸イソペンチル、酢酸ペンチル、酢酸3−メトキシブチル、酢酸2−エチルブチル、酢酸シクロヘキシル、エチレングリコールモノアセタート等のエステル類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ブチルメチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、ジプロピルケトン、メチルペンチルケトン、ジイソブチルケトン、イソホロン、アセチルアセトン、アセト酢酸エステル等のケトン類;トルエン、キシレン等が挙げられる。
【0067】
樹脂の硬化温度によっても異なるが、本発明で使用される有機溶媒の沸点は64.5〜200℃、好ましくは70〜180℃の範囲である。
なかでも、前記エーテル類、エステル類、ケトン類は樹脂の被覆効率がよく、得られる樹脂被覆金属酸化物粒子に凝集粒子が少なく、分散性に優れ、沈降も起きず安定であるので好ましい。
【0068】
特にエーテル類はメカノケミカル処理において金属酸化物粒子が凝集しにくく、均一に樹脂被覆できるので好適に用いることができる。
有機溶媒分散液の固形分濃度としては特に制限されないが、10〜50重量%、好ましくは20〜40重量%にあることが望ましい。
【0069】
この範囲にあると、得られる粒子の樹脂被覆が均一で、粒子も凝集することが無く、分散性、安定性に優れた樹脂被覆金属酸化物粒子の分散液が得られる。
(ii)次に、分散液に被覆用樹脂として芳香族環を有する(メタ)アクリレート系樹脂(A)を添加し、メカノケミカル処理を行う。
【0070】
被覆用樹脂
被覆樹脂としては前記した芳香族環を有する(メタ)アクリレート系樹脂(A)が用いられる。
【0071】
芳香族環を有する(メタ)アクリレート系樹脂(A)を用いると、後述する樹脂分散媒への分散性が良好で、メカノケミカル処理した後、樹脂分散媒を混合し、ついで有機溶媒を除去した後も、低粘度で、安定性に優れた樹脂被覆金属酸化物粒子樹脂分散組成物を得ることができる。
【0072】
このような官能基を有する(メタ)アクリレート系樹脂(A)は金属酸化物粒子と親和性が高く、粒子表面に強く吸着し、場合によっては結合し、後述するメカノケミカル処理において、緻密で均一な樹脂被覆層を形成することができる。
【0073】
混合比
メカノケミカル処理する際の金属酸化物粒子と被覆樹脂との重量比は97/3〜40/60、さらには85/15〜50/50、特に80/20〜50/50の範囲にあることが好ましい。
【0074】
金属酸化物粒子と被覆樹脂との重量比が97/3を越えると、金属酸化物粒子の粒子径にもよるが金属酸化物粒子を完全に、均一に被覆できない場合があり、分散性、安定性に優れた樹脂被覆金属酸化物粒子樹脂分散組成物が得られない場合がある。
【0075】
金属酸化物粒子と被覆樹脂との重量比が40/60未満の場合は、分散性、安定性が向上したとしても、さらに透明被膜の透明性、ヘーズが向上することもなく、樹脂分散媒との配合比によるが、金属酸化物粒子の含有量が少なくなるために屈折率あるいは導電性等の粒子の特性が充分発揮できない場合がある。
【0076】
また、メカノケミカル処理時の金属酸化物粒子と樹脂被覆材との全固形分濃度が1〜50重量%、さらには2〜45重量%の範囲にあることが好ましい。全固形分濃度が低すぎると、全部の粒子を均一に処理することが困難であったり長時間を要し、樹脂被覆が不均一になる場合があり、得られる樹脂被覆金属酸化物粒子樹脂分散組成物の分散性、安定性が不充分となり、さらに得られる透明被膜も透明性が低く、ヘーズが高くなる場合がある。
【0077】
全固形分濃度が高すぎると、金属酸化物粒子の種類、溶媒、被覆樹脂の種類によっては処理の進行に伴い急激に粘度が上昇したり、粒子が凝集することがあり、得られる樹脂被覆金属酸化物粒子分散組成物およびこれを用いた透明被膜形成用塗布液での分散性、安定性が不充分となり、さらに得られる透明被膜も透明性が低く、ヘーズが高くなる場合がある。
【0078】
メカノケミカル処理方法
本発明のメカノケミカル処理方法は、前記した金属酸化物粒子、樹脂被覆材、混合比率および濃度を採用する以外は従来公知の方法を採用することができる。
【0079】
例えば、ヘンシェルミキサー、ホモミキサー、ホモジナイザー、ビーズミル等に有機溶媒、金属酸化物粒子および樹脂被覆材を所定量計量し、高速で撹拌する。
撹拌速度は使用する装置、方式等によって異なるが、あまりに低速であると、金属酸化物粒子の粒子径が大きい場合には塊砕あるいは粉砕が不充分となり、得られる樹脂被覆金属酸化物粒子の粒子径が大きすぎたり、樹脂被覆量が不足したり、粒子と樹脂との結合が不充分となるためか樹脂被覆金属酸化物粒子樹脂分散ゾルの安定性が不充分となることがあり、最終的に得られる透明被膜の透明性、ヘーズ、膜強度、耐擦傷性、基材との密着性等が不充分となることがある。
【0080】
なお、従来、上記のような方法で樹脂を被覆する際に重合開始剤を添加したり、紫外線照射、プラズマ照射することが行われるが、重合開始剤を添加したり、紫外線照射すると被覆用樹脂が粒子表面を被覆しない場合や、被覆しても樹脂の重合、硬化が進みすぎるために後述する樹脂分散媒との親和性、結合性が低下し、透明被膜の強度、耐擦傷性、耐擦傷性、基材との密着性が低下する傾向がある。
【0081】
この段階で得られた樹脂被覆金属酸化物粒子の平均粒子径は5〜300nm、さらには5〜200nmの範囲にあることが好ましい。
樹脂被覆量は前記範囲にあるが、実質的に樹脂被覆前と後の金属酸化物粒子の平均粒子径は同じであってもよく、当然樹脂被覆後の平均粒子径は大きくなっていても良い。得られた粒子の平均粒子径が、上記範囲であれば、透明性やヘーズ、膜強度、耐擦傷性、基材との密着性が高く、所望の特性および用途の点で好適となる。
【0082】
メカノケミカル処理の終点は、上記樹脂被覆金属酸化物粒子が得られればよく、一部未反応(被覆に関与しない)樹脂が残存していてもよい。
(iii)メカニカル処理後、樹脂分散媒を混合し、含まれている有機溶媒を除去する。
【0083】
樹脂分散媒
樹脂分散媒用樹脂としては前記したものを用いる。
樹脂被覆金属酸化物粒子と樹脂分散媒との重量比は10/90〜90/10、さらには20/80〜80/20の範囲にあることが好ましい。
【0084】
樹脂被覆金属酸化物粒子と樹脂分散媒との重量比が10/90未満の場合は、樹脂被覆金属酸化物粒子が少ないために、これを用いて得られる透明被膜は、使用する金属酸化物粒子の特性(低屈折率、高屈折率、導電性等)による効果が充分得られない場合がある。
【0085】
樹脂被覆金属酸化物粒子と樹脂分散媒との重量比が90/10を越えると、樹脂被覆金属酸化物粒子が多すぎて基材との密着性、透明性、ヘーズ、耐擦傷性等が不充分となる場合がある。
樹脂分散媒を添加した後は、各成分が均一に分散するように撹拌すればよいが、必要に応じてメカノケミカルを継続することもできる。
【0086】
有機溶媒除去
有機溶媒の除去方法は、有機溶媒の種類、沸点、配合量等によっても異なるが、加熱下、好ましくは加熱・減圧下で行う。加熱温度は樹脂によっても異なるが樹脂の重合が開始する温度未満とし、通常50℃以下が好ましい。装置としては、ロータリーエバポレーター、減圧蒸留装置等が採用される。
【0087】
有機溶媒の除去は、得られる樹脂被覆金属酸化物粒子樹脂分散組成物中の有機溶媒の残存量が1000ppm以下、さらには500ppm以下となるまで除去することが好ましい。
【0088】
樹脂被覆金属酸化物粒子樹脂分散組成物中の有機溶媒の残存量が1000ppmを越えると、透明被膜形成時に乾燥工程を設けて有機溶媒を除去する必要があり、残存量によっては膜の緻密性、強度、硬度、耐擦傷性等を向上させる効果が充分得られない場合がある。
【0089】
このようにして本発明に係る樹脂被覆金属酸化物粒子樹脂分散組成物を得ることができる。
さらに、得られた樹脂被覆金属酸化物粒子樹脂分散組成物には、他の樹脂分散媒を混合することができる。この時も、樹脂被覆金属酸化物粒子と樹脂分散媒との重量比は前記範囲となるように混合する。
こうして得られた組成物は粘度が10〜10000mPa・sの範囲にあり、好ましくは50〜9000mPa・s、さらに好ましくは100〜8000mPa・sの範囲にある。この範囲にあれば塗工性、ハンドリング性に優れている。
【0090】
また、組成物には、通常、重合開始剤または硬化剤が混合されている。
上記した樹脂被覆金属酸化物粒子樹脂分散組成物をディップ法、スプレー法、スピナー法、ロールコート法、バーコート法、グラビア印刷法、マイクログラビア印刷法等の周知の方法で基材に塗布し、紫外線照射、加熱処理等常法によって硬化させることによって透明被膜を形成することができる。
【0091】
透明被膜付基材
本発明に係る透明被膜付基材は、基材と、基材上に形成された透明被膜とからなり、該透明被膜が前記樹脂分散組成物を塗布し、硬化させてなることを特徴としている。
【0092】
基材
本発明に用いる基材としては、従来公知のものを特に制限なく使用することが可能であり、ガラス、ポリカーボネート、アクリル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、トリアセチルセルロース(TAC)、シクロポリオレフィン、ノルボルネン等のプラスチックシート、プラスチックフィルム等、プラスチックパネル等があげられる。中でも樹脂系基材を好適に用いることができる。また、このような基材上に、他の被膜が形成された被膜付基材を用いこともできる。他の被膜としては従来公知のプライマー膜、ハードコート膜、高屈折率膜、導電性膜等が挙げられる。また、発光ダイオード(LED)用封止材としてダイボンド上に形成することもできる。
【0093】
透明被膜
透明被膜は前記樹脂分散組成物を塗布し、硬化させたものである。
該透明被膜の膜厚は100nm〜2mm、さらには500nm〜1.5mmの範囲にあることが好ましい。樹脂被覆粒子の平均粒子径は膜厚以下となる。
【0094】
透明被膜の膜厚が薄いと、用途によっては膜強度、耐擦傷性が不充分となる場合がある。また、透明被膜の膜厚が厚すぎても、透明被膜にクラックを生じたり、プラスチック等の基材ではカーリング(湾曲あるいは反り)を生じる場合がある。
【0095】
透明被膜中の樹脂被覆金属酸化物粒子と硬化した分散媒用樹脂との重量比は10/90〜90/10、さらには20/80〜80/20の範囲にあることが好ましい。
なお、本発明の透明被膜中の金属酸化物粒子の含有量は20〜80重量%、好ましくは25〜75重量%の範囲にあり、被覆樹脂と硬化した分散媒用樹脂との合計は固形分として20〜80重量%、好ましくは25〜75重量%の範囲にある。
【0096】
さらに、本発明の透明被膜付基材には、基材と前記透明被膜との間あるいは透明被膜の上に透明被膜と異なる他の被膜を設けることができる。他の被膜としては、従来公知のプライマー膜、ハードコート膜、高屈折率膜、導電性膜、低屈折率膜、アンチグレア膜、赤外線遮蔽膜、紫外線遮蔽膜等が挙げられる。
【実施例】
【0097】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
[実施例1]
金属酸化物粒子(1)の調製
純水1,300gにオキシ塩化ジルコニウム8水和物(ZrOCl2・8H2O(太陽鉱業(株)製:ZrO2濃度37.2重量%)35gを溶解し、これに濃度10重量%のKOH水溶液123gを添加してジルコニウム水酸化物ヒドロゲル(ZrO2濃度1重量%)を調製した。ついで、限外濾過膜法で電導度が0.5mS/cm以下になるまで洗浄した。
【0098】
得られたZrO2として濃度1重量%のジルコニウム水酸化物ヒドロゲル2,000gに濃度10重量%のKOH水溶液400gを加えて十分攪拌した後、濃度35重量%の過酸化水素水溶液200gを加えた。このとき、激しく発泡して溶液は透明になり、pHは11.5であった。
【0099】
この溶液をオートクレーブに充填し、150℃で11時間水熱処理を行った後、取り出し、限外濾過膜を用いて10%まで濃縮した後、純水で電導度が0.2mS/cm以下になるまで洗浄した。ついで、固形分濃度20重量%の分散液とし、入口温度400℃の熱風中に噴霧して噴霧乾燥金属酸化物粒子(1)を調製した。この時、出口温度は150℃であった。
【0100】
ついで、乾燥機で105℃、20時間加熱処理してジルコニアからなる金属酸化物粒子(1)粉末を調製した。
金属酸化物粒子(1)の平均一次粒子径は15nm、平均二次粒子径は10μm、結晶形はX線回折の測定で単斜晶であった。また、屈折率は2.20であった。
【0101】
樹脂被覆金属酸化物粒子(1)有機溶媒分散液の調製
ついで、金属酸化物粒子(1)粉末125.45g、有機溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)232.99g、被覆用樹脂としてクレゾールノボラック型エポキシアクリレート(新中村化学(株)製:NKオリゴEA−7120/PGMAC、固形分濃度70%)100.36gと、ジルコニアビーズ(直径0.05mm)1713.6gを、ビーズミル(カンペ(株)製:BATCH SAND)に充填し、分散させ、PGME溶剤で濃度調製を行って、金属酸化物粒子(1)の固形分濃度20重量%、全固形分濃度(金属酸化物粒子(1)+樹脂)31.2重量%の樹脂被覆金属酸化物粒子(1)有機溶媒分散液を調製した。
樹脂被覆金属酸化物粒子(1)の平均粒子径を測定し、結果を表1に示した。平均粒子径はレーザー粒径解析システム(大塚電子製:FPAR-1000)で測定した。
【0102】
樹脂被覆金属酸化物粒子(1-1)樹脂分散組成物の調製
樹脂被覆金属酸化物粒子(1)有機溶媒分散液100gに樹脂分散媒としてネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルアクリレート樹脂(新中村化学(株)製:NKオリゴEA−5320)20gを入れ、ロータリーエバポレーター(柴田化学(株)製)で、温浴の温度を60℃にし、減圧度を徐々に上げ2時間でPGMEを除去して樹脂被覆金属酸化物粒子(1-1)の樹脂分散組成物を調製した。
【0103】
この組成物中、樹脂被覆金属酸化物粒子(1)と樹脂分散媒との重量比(ZrO2/被覆樹脂/分散媒樹脂)は39.06/21.88/39.06である。
得られた樹脂被覆金属酸化物粒子(1-1)樹脂分散組成物の有機溶媒の残量および安定性、粘度を測定し、結果を表1に示した。なお、安定性、粘度は下記の方法、評価基準により評価した。
【0104】
安定性評価
樹脂被覆金属酸化物粒子(1-1)樹脂分散組成物を透明性容器に充填して静置し、容器の下部に沈降粒子の状況を観察し、以下の基準で評価し、結果を表1に示した。
1週間以上粒子の沈降層が認められなかった。:◎
3〜6日で粒子の沈降層が認められた。 :○
1〜2日で粒子の沈降層が認められた。 :△
1日以内に粒子の沈降層が認められた。 :×
【0105】
粘度
測定試料の液温を25℃にして粘度計(東機産業(株)製:TBV−10M型)で測定した。
【0106】
透明被膜付基材(1)の製造
樹脂被覆金属酸化物粒子(1-1)樹脂分散組成物100gに、光開始剤1ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン(チバジャパン(株)製:イルガキュア184)4gを混合して透明被膜形成用の樹脂被覆金属酸化物粒子(1-2)樹脂分散組成物を調製した。
【0107】
樹脂被覆金属酸化物粒子(1-2)樹脂分散組成物を易接着PETフィルム(東洋紡(株)製:コスモシャインA−4300、厚さ:188μm、屈折率:1.65、全光線透過率91.0%、ヘーズ0.8%)にバーコーター法(バー#20)で塗布し、高圧水銀灯(120W/cm)を搭載した紫外線照射装置(日本電池製:UV照射装置CS30L21−3)で600mJ/cm2の条件で照射して硬化させ、透明被膜付基材(1)を調製した。このときの透明被膜の厚さは35μmであった。
【0108】
得られた透明被膜の全光線透過率、ヘーズ、鉛筆硬度、耐擦傷性および密着性を測定し、結果を表1に示す。
得られた透明被膜の全光線透過率およびヘーズをヘーズメーター(日本電色工業(株)製NDH−2000)により測定し、結果を表1に示す。さらに、鉛筆硬度、耐擦傷性および密着性を以下の方法および評価基準で評価し、結果を表1に示す。
【0109】
鉛筆硬度の測定
JIS−K−5600に準じて鉛筆硬度試験器により測定した。
【0110】
耐擦傷性の測定
#0000スチールウールを用い、荷重250g/cm2で50回摺動し、膜の表面を目視観察し、以下の基準で評価し、結果を表1に示す。
評価基準:
筋条の傷が認められない :◎
筋条に傷が僅かに認められる:○
筋条に傷が多数認められる :△
面が全体的に削られている :×
【0111】
密着性
透明被膜付基材(1)の表面にナイフで縦横1mmの間隔で11本の平行な傷を付け100個の升目を作り、これにセロハンテープ(登録商標セロテープ)(ニチバン(株)製:CT−18)を接着し、ついで、セロハンテープ(登録商標セロテープ)を剥離したときに被膜が剥離せず残存している升目の数を、以下の4段階に分類することによって密着性を評価した。結果を表1に示す。
残存升目の数95個以上 :◎
残存升目の数90〜94個:○
残存升目の数85〜89個:△
残存升目の数84個以下 :×
【0112】
塗膜の屈折率
上記PETフィルム基板に代えてシリコンウエハー上に樹脂被覆金属酸化物粒子(1-2)樹脂分散組成物を同様にして塗布、硬化させて厚さ35μmの塗膜を形成し、エリプソメーター(SOPRA社製:ESVG)により屈折率を測定、結果を表に示す。
【0113】
[実施例2]
樹脂被覆金属酸化物粒子(2)有機溶媒分散液の調製
実施例1と同様にして調製したジルコニアからなる金属酸化物粒子(1)粉末を125.45g、有機溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)232.99g、被覆用樹脂としてクレゾールノボラック型エポキシアクリレート(新中村化学(株)製:NKオリゴEA−7120/PGMAC、固形分濃度70%)31.63gと、ジルコニアビーズ(直径0.05mm)1713.6gを、ビーズミル(カンペ(株)製:BATCH SAND)に充填し、分散させ、ついで、PGMEを添加して濃度調整した金属酸化物粒子(1)の固形分濃度20重量%、全固形分濃度23.0重量%の樹脂被覆金属酸化物粒子(2)有機溶媒分散液を調製した。
樹脂被覆金属酸化物粒子(2)の平均粒子径を測定し、結果を表1に示した。
【0114】
樹脂被覆金属酸化物粒子(2-1)樹脂分散組成物の調製
樹脂被覆金属酸化物粒子(2)有機溶媒分散液100gに樹脂分散媒としてポリエチレングリコールジグリシジルエーテルアクリレート樹脂(新中村化学(株)製:NKオリゴEA−5822)20.0gを入れ、ロータリーエバポレーター(柴田化学(株)製)で、温浴の温度を60℃にし、減圧度を徐々に上げ2時間でPGMEを除去して樹脂被覆金属酸化物粒子(2-1)樹脂分散組成物を調製した。
【0115】
この時、樹脂被覆金属酸化物粒子(2-1)と樹脂分散媒との重量比(ZrO2/被覆樹脂/分散媒樹脂)は45.95/8.11/45.95である。
得られた樹脂被覆金属酸化物粒子(2-1)樹脂分散組成物の有機溶媒の残量および安定性、粘度を測定し、結果を表1に示した。
【0116】
透明被膜付基材(2)の製造
実施例1において、樹脂被覆金属酸化物粒子(2-1)樹脂分散組成物を用いた以外は同様にして透明被膜形成用の樹脂被覆金属酸化物粒子(2-2)樹脂分散組成物を調製した。
【0117】
ついで、透明被膜形成用の樹脂被覆金属酸化物粒子(2-2)樹脂分散組成物を用いて透明被膜付基材(2)を調製した。このときの透明被膜の厚さは35μmであった。
得られた透明被膜の全光線透過率、ヘーズ、鉛筆硬度、耐擦傷性および密着性を測定し、結果を表1に示す。
【0118】
[実施例3]
樹脂被覆金属酸化物粒子(3)有機溶媒分散液の調製
実施例1と同様にして調製したジルコニアからなる金属酸化物粒子(1)粉末を125.45g、有機溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)232.99g、被覆用樹脂としてクレゾールノボラック型エポキシアクリレート(新中村化学(株)製:NKオリゴEA−7120/PGMAC、固形分濃度70%)179.21gと、ジルコニアビーズ(直径0.05mm)1713.6gを、ビーズミル(カンペ(株)製:BATCH SAND)に充填し、分散させ、ついで、PGMEを添加して濃度調整した金属酸化物粒子(1)の固形分濃度20重量%、全固形分濃度40.0重量%の樹脂被覆金属酸化物粒子(3)有機溶媒分散液を調製した。
樹脂被覆金属酸化物粒子(3)の平均粒子径を測定し、結果を表1に示した。
【0119】
樹脂被覆金属酸化物粒子(3-1)樹脂分散組成物の調製
樹脂被覆金属酸化物粒子(3)有機溶媒分散液100gに樹脂分散媒としてネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルアクリレート樹脂(新中村化学(株)製:NKオリゴEA−5320)20gを入れ、ロータリーエバポレーター(柴田化学(株)製)で、温浴の温度を60℃にし、減圧度を徐々に上げ2時間でPGMEを除去して樹脂被覆金属酸化物粒子(3-1)樹脂分散組成物を調製した。
【0120】
この時、樹脂被覆金属酸化物粒子(3)と樹脂分散媒との重量比(ZrO2/被覆樹脂/分散媒樹脂)は33.33/33.33/33.33である。
得られた樹脂被覆金属酸化物粒子(3-1)樹脂分散組成物の有機溶媒の残量および安定性、粘度を測定し、結果を表1に示した。
【0121】
透明被膜付基材(3)の製造
実施例1において、樹脂被覆金属酸化物粒子(3-1)樹脂分散組成物を用いた以外は同様にして透明被膜形成用の樹脂被覆金属酸化物粒子(3-2)樹脂分散組成物を調製した。
【0122】
ついで、透明被膜形成用の樹脂被覆金属酸化物粒子(3-2)樹脂分散組成物を用いて透明被膜付基材(3)を調製した。このときの透明被膜の厚さは35μmであった。
得られた透明被膜の全光線透過率、ヘーズ、鉛筆硬度、耐擦傷性および密着性を測定し、結果を表1に示す。
【0123】
[実施例4]
金属酸化物粒子(4)の調製
実施例1において、噴霧乾燥金属酸化物粒子(1)を加熱処理温度200℃、で20時間乾燥した以外は同様にしてジルコニアからなる金属酸化物粒子(4)粉末を調製した。
金属酸化物粒子(4)の平均一次粒子径は15nm、平均二次粒子径は10μm、結晶形はX線回折の測定で単斜晶であった。また、屈折率は2.20であった。
【0124】
樹脂被覆金属酸化物粒子(4)有機溶媒分散液の調製
金属酸化物粒子(4)125.45g、有機溶媒としてアセトン232.99g、被覆用樹脂としてフェニルノボラック型エポキシアクリレート(新中村化学(株)製:NKオリゴEA−6320/PGMAC、固形分濃度80%)88.2gと、ジルコニアビーズ(直径0.05mm)1713.6gを、ビーズミル(カンペ(株)製:BATCH SAND)に充填し、分散させ、ついで、アセトンを添加して濃度調整した金属酸化物粒子の固形分濃度20重量%、全固形分濃度31.2重量%の樹脂被覆金属酸化物粒子(4)有機溶媒分散液を調製した。
樹脂被覆金属酸化物粒子(4)の平均粒子径を測定し、結果を表1に示した。
【0125】
樹脂被覆金属酸化物粒子(4-1)樹脂分散組成物の調製
樹脂被覆金属酸化物粒子(4)有機溶媒分散液100gに樹脂分散媒としてネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルアクリレート樹脂(新中村化学(株)製:NKオリゴEA−5320)20gを入れ、ロータリーエバポレーター(柴田化学(株)製)で、温浴の温度を40℃にし、減圧度を徐々に上げ2時間でアセトンを除去して樹脂被覆金属酸化物粒子(4-1)樹脂分散組成物を調製した。
【0126】
この時、樹脂被覆金属酸化物粒子(4)と樹脂分散媒との重量比(ZrO2/被覆樹脂/分散媒樹脂)は39.03/21.95/39.03である。
得られた樹脂被覆金属酸化物粒子(4-1)樹脂分散組成物の有機溶媒の残量および安定性、粘度を測定し、結果を表1に示した。
【0127】
透明被膜付基材(4)の製造
実施例1において、樹脂被覆金属酸化物粒子(4-1)樹脂分散組成物を用いた以外は同様にして透明被膜形成用の樹脂被覆金属酸化物粒子(4-2)樹脂分散組成物を調製した。
【0128】
ついで、透明被膜形成用の樹脂被覆金属酸化物粒子(4-2)樹脂分散組成物を用いて透明被膜付基材(4)を調製した。このときの透明被膜の厚さは35μmであった。
得られた透明被膜の全光線透過率、ヘーズ、鉛筆硬度、耐擦傷性および密着性を測定し、結果を表1に示す。
【0129】
[実施例5]
樹脂被覆金属酸化物粒子(5-1)樹脂分散組成物の調製
実施例1と同様にして調製した全固形分濃度31.2重量%の樹脂被覆金属酸化物粒子(1)有機溶媒分散液100gに樹脂分散媒としてネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルアクリレート樹脂(新中村化学(株)製:NKオリゴEA−5320)70gを入れ、ロータリーエバポレーター(柴田化学(株)製)で、温浴の温度を60℃にし、減圧度を徐々に上げ2時間でPGMEを除去して樹脂被覆金属酸化物粒子(5-1)樹脂分散組成物を調製した。
【0130】
この時、樹脂被覆金属酸化物粒子(1)と樹脂分散媒との重量比(ZrO2/被覆樹脂/分散媒樹脂)は19.8/11.0/69.2である。
得られた樹脂被覆金属酸化物粒子(5-1)樹脂分散組成物の有機溶媒の残量および安定性、粘度を測定し、結果を表1に示した。
【0131】
透明被膜付基材(5)の製造
実施例1において、樹脂被覆金属酸化物粒子(5-1)樹脂分散組成物を用いた以外は同様にして透明被膜形成用の樹脂被覆金属酸化物粒子(5-2)樹脂分散組成物を調製した。
【0132】
ついで、透明被膜形成用の樹脂被覆金属酸化物粒子(5-2)樹脂分散組成物を用いて透明被膜付基材(5)を調製した。このときの透明被膜の厚さは35μmであった。
得られた透明被膜の全光線透過率、ヘーズ、鉛筆硬度、耐擦傷性および密着性を測定し、結果を表1に示す。
【0133】
[実施例6]
樹脂被覆金属酸化物粒子(6-1)樹脂分散組成物の調製
実施例1と同様にして調製した全固形分濃度31.2重量%の樹脂被覆金属酸化物粒子(1)有機溶媒分散液100gに樹脂分散媒としてネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルアクリレート樹脂(新中村化学(株)製:NKオリゴEA−5320)9.2gを入れ、ロータリーエバポレーター(柴田化学(株)製)で、温浴の温度を60℃にし、減圧度を徐々に上げ2時間でPGMEを除去して樹脂被覆金属酸化物粒子(6-1)樹脂分散組成物を調製した。
【0134】
この時、樹脂被覆金属酸化物粒子(1)と樹脂分散媒との重量比(ZrO2/被覆樹脂/分散媒樹脂)は49.50/27.72/22.77である。
得られた樹脂被覆金属酸化物粒子(6-1)樹脂分散組成物の有機溶媒の残量および安定性、粘度を測定し、結果を表1に示した。
【0135】
透明被膜付基材(6)の製造
実施例1において、樹脂被覆金属酸化物粒子(6-1)樹脂分散組成物を用いた以外は同様にして透明被膜形成用の樹脂被覆金属酸化物粒子(6-2)樹脂分散組成物を調製した。
【0136】
ついで、透明被膜形成用の樹脂被覆金属酸化物粒子(6-2)樹脂分散組成物を用いて透明被膜付基材(6)を調製した。このときの透明被膜の厚さは35μmであった。
得られた透明被膜の全光線透過率、ヘーズ、鉛筆硬度、耐擦傷性および密着性を測定し、結果を表1に示す。
【0137】
[実施例7]
金属酸化物粒子(7)の調製
732gの4塩化チタンを純水で希釈してTiO2として1.0重量%含有する水溶液を得た。これを撹拌しながら、濃度15重量%のアンモニア水を添加し、pH9.5の白色スラリーを得た。このスラリーを濾過洗浄し、TiO2として濃度10.2重量%の水和酸化チタンゲルのケーキを得た。このケーキと濃度5%過酸化水素液16000gを混合し、ついで80℃で2時間加熱して溶解し、TiO2として濃度1.0重量%のペルオキソチタン酸水溶液を得た。ついで、オートクレーブにて、150℃で10時間処理して酸化チタンコロイド粒子分散液を調製した。ついで、限外濾過膜にて洗浄し、ついで、濃縮して固形分濃度20重量%の分散液とし、入口温度400℃の熱風中に噴霧して噴霧乾燥金属酸化物粒子(7)を調製した。この時、出口温度は150℃であった。
【0138】
ついで、500℃、2時間加熱処理して酸化チタンからなる金属酸化物粒子(7)粉末を調製した。
金属酸化物粒子(7)の平均一次粒子径は60nm、平均二次粒子径は15μm、結晶形はX線回折の測定でアナターゼ型であった。また、屈折率は2.5であった。
【0139】
樹脂被覆金属酸化物粒子(7)有機溶媒分散液の調製
実施例1において、金属酸化物粒子(7)粉末を用いた以外は同様にして金属酸化物粒子(7)の固形分濃度20重量%、全固形分濃度31.2重量%の樹脂被覆金属酸化物粒子(7)有機溶媒分散液を調製した。
樹脂被覆金属酸化物粒子(7)の平均粒子径を測定し、結果を表1に示した。
【0140】
樹脂被覆金属酸化物粒子(7-1)樹脂分散組成物の調製
実施例1において、全固形分濃度31.2重量%の樹脂被覆金属酸化物粒子(7)有機溶媒分散液を用いた以外は同様にして樹脂被覆金属酸化物粒子(7-1)樹脂分散組成物を調製した。
【0141】
この時、樹脂被覆金属酸化物粒子(1)と樹脂分散媒との重量比(TiO2/被覆樹脂/分散媒樹脂)は39.06/21.88/39.06である。
得られた樹脂被覆金属酸化物粒子(7-1)樹脂分散組成物の有機溶媒の残量および安定性、粘度を測定し、結果を表1に示した。
【0142】
透明被膜付基材(7)の製造
実施例1において、樹脂被覆金属酸化物粒子(7-1)樹脂分散組成物を用いた以外は同様にして透明被膜形成用の樹脂被覆金属酸化物粒子(7-2)樹脂分散組成物を調製した。
【0143】
ついで、透明被膜形成用の樹脂被覆金属酸化物粒子(7-2)樹脂分散組成物を用いて透明被膜付基材(7)を調製した。このときの透明被膜の厚さは35μmであった。
得られた透明被膜の全光線透過率、ヘーズ、鉛筆硬度、耐擦傷性および密着性を測定し、結果を表1に示す。
【0144】
[実施例8]
金属酸化物粒子(8)の調製
純水1,300gにオキシ塩化ジルコニウム8水和物(ZrOCl2・8H2O(太陽鉱業(株)製:ZrO2濃度37.2重量%)35gを溶解し、これに濃度10重量%のKOH水溶液123gを添加してジルコニウム水酸化物ヒドロゲル(ZrO2濃度1重量%)を調製した。ついで、限外濾過膜法で電導度が0.5mS/cm以下になるまで洗浄した。
【0145】
得られたZrO2として濃度1重量%のジルコニウム水酸化物ヒドロゲル2,000gに濃度10重量%のKOH水溶液400gを加えて十分攪拌した後、濃度35重量%の過酸化水素水溶液200gを加えた。このとき、激しく発泡して溶液は透明になり、pHは11.5であった。
【0146】
この溶液をオートクレーブに充填し、150℃で11時間水熱処理を行った後、取り出し、限外濾過膜を用いて10%まで濃縮した後、純水で電導度が0.2mS/cm以下になるまで洗浄した。その後、乾燥機で105℃、20時間乾燥した後、乳鉢で粉砕し、ついで44μmの金網で篩ってジルコニアからなる金属酸化物粒子(8)粉末を調製した。
【0147】
金属酸化物粒子(8)の平均一次粒子径は15nm、平均二次粒子径は35μm、結晶形はX線回折の測定で単斜晶であった。また、屈折率は2.20であった。
【0148】
樹脂被覆金属酸化物粒子(8)有機溶媒分散液の調製
実施例1において、金属酸化物粒子(8)粉末を用いた以外は同様にして金属酸化物粒子(8)の固形分濃度20重量%、全固形分濃度31.2重量%の樹脂被覆金属酸化物粒子(8)有機溶媒分散液を調製した。
樹脂被覆金属酸化物粒子(8)の平均粒子径を測定し、結果を表1に示した。
【0149】
樹脂被覆金属酸化物粒子(8-1)樹脂分散組成物の調製
実施例1において、全固形分濃度31.2重量%の樹脂被覆金属酸化物粒子(8)有機溶媒分散組成物を用いた以外は同様にして樹脂被覆金属酸化物粒子(8-1)樹脂分散組成物を調製した。
【0150】
この時、樹脂被覆金属酸化物粒子(8)と樹脂分散媒との重量比(ZrO2/被覆樹脂/分散媒樹脂)は39.03/21.95/39.03である。
得られた樹脂被覆金属酸化物粒子(8-1)樹脂分散組成物の有機溶媒の残量および安定性、粘度を測定し、結果を表1に示した。
【0151】
透明被膜付基材(8)の製造
実施例1において、樹脂被覆金属酸化物粒子(8-1)樹脂分散組成物を用いた以外は同様にして透明被膜形成用の樹脂被覆金属酸化物粒子(8-2)樹脂分散組成物を調製した。
【0152】
ついで、透明被膜形成用の樹脂被覆金属酸化物粒子(8-2)樹脂分散組成物を用いて透明被膜付基材(8)を調製した。このときの透明被膜の厚さは35μmであった。
得られた透明被膜の全光線透過率、ヘーズ、鉛筆硬度、耐擦傷性および密着性を測定し、結果を表1に示す。
【0153】
[比較例1]
樹脂被覆金属酸化物粒子(R1)有機溶媒分散液の調製
実施例1と同様にして調製したジルコニアからなる金属酸化物粒子(1)粉末を125.45g、有機溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)232.99g、被覆用樹脂としてネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルアクリレート(新中村化学NKオリゴEA−/固形分濃度100%)87.82gと、ジルコニアビーズ(直径0.05mm)1713.6gを、ビーズミル(カンペ(株)製:BATCH SAND)に充填し、分散させ、ついで、PGMEを添加して金属酸化物粒子(1)の固形分濃度20重量%、全固形分濃度31.2重量%の樹脂被覆金属酸化物粒子(R1)有機溶媒分散液を調製した。
樹脂被覆金属酸化物粒子(R1)の平均粒子径を測定し、結果を表1に示した。
【0154】
樹脂被覆金属酸化物粒子(R1-1)樹脂分散組成物の調製
実施例1において、全固形分濃度31.2重量%の樹脂被覆金属酸化物粒子(R1)有機溶媒分散液を用いた以外は同様にして樹脂被覆金属酸化物粒子(R1-1)樹脂分散組成物を調製した。
【0155】
この時、樹脂被覆金属酸化物粒子(R1)と樹脂分散媒との重量比(ZrO2/被覆樹脂/分散媒樹脂)は39.06/21.88/39.06である。
得られた樹脂被覆金属酸化物粒子(R1-1)樹脂分散組成物の有機溶媒の残量および安定性、粘度を測定し、結果を表1に示した。
【0156】
透明被膜付基材(R1)の製造
実施例1において、樹脂被覆金属酸化物粒子(R1-1)樹脂分散組成物を用いた以外は同様にして透明被膜形成用の樹脂被覆金属酸化物粒子(R1-2)樹脂分散組成物を調製した。
【0157】
ついで、透明被膜形成用の樹脂被覆金属酸化物粒子(R1-2)樹脂分散組成物を用いて透明被膜付基材(R1)を調製した。このときの透明被膜の厚さは35μmであった。
得られた透明被膜の全光線透過率、ヘーズ、鉛筆硬度、耐擦傷性および密着性を測定し、結果を表1に示す。
【0158】
[比較例2]
樹脂被覆金属酸化物粒子(R2)有機溶媒分散液の調製
実施例1と同様にして調製したジルコニアからなる金属酸化物粒子(1)粉末を125.45g、有機溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)232.99g、被覆用樹脂として2−アクリロイロキシエチルコハク酸(新中村化学(株)製:NKエステルA−SA、固形分濃度100%)87.82gと、ジルコニアビーズ(直径0.05mm)1713.6gを、ビーズミル(カンペ(株)製:BATCH SAND)に充填し、分散させ、ついで、PGMEを添加して濃度調整した金属酸化物粒子(1)の固形分濃度20重量%、全固形分濃度31.2重量%の樹脂被覆金属酸化物粒子(R2)有機溶媒分散液を調製した。
樹脂被覆金属酸化物粒子(R2)の平均粒子径を測定し、結果を表1に示した。
【0159】
樹脂被覆金属酸化物粒子(R2-1)樹脂分散組成物の調製
実施例1において、金属酸化物粒子(1)の固形分濃度20重量%、全固形分濃度31.2重量%の樹脂被覆金属酸化物粒子(R2)有機溶媒分散液を用いた以外は同様にして樹脂被覆金属酸化物粒子(R2-1)樹脂分散組成物を調製した。
【0160】
この時、樹脂被覆金属酸化物粒子(R2)と樹脂分散媒との重量比(ZrO2/被覆樹脂/分散媒樹脂)は39.06/21.88/39.06である。
得られた樹脂被覆金属酸化物粒子(R2-1)樹脂分散組成物の有機溶媒の残量および安定性、粘度を測定し、結果を表1に示した。
【0161】
透明被膜付基材(R2)の製造
実施例1において、樹脂被覆金属酸化物粒子(R2-1)樹脂分散組成物を用いた以外は同様にして透明被膜形成用の樹脂被覆金属酸化物粒子(R2-2)樹脂分散組成物を調製した。
【0162】
ついで、透明被膜形成用の樹脂被覆金属酸化物粒子(R2-2)樹脂分散組成物を用いて透明被膜付基材(R2)を調製した。このときの透明被膜の厚さは45μmであった。
得られた透明被膜の全光線透過率、ヘーズ、鉛筆硬度、耐擦傷性および密着性を測定し、結果を表1に示す。
【0163】
[比較例3]
樹脂被覆金属酸化物粒子(R3-1)樹脂分散組成物の調製
実施例1と同様にして調製した金属酸化物粒子(1)の固形分濃度20重量%、全固形分濃度31.2重量%の樹脂被覆金属酸化物粒子(1)有機溶媒分散液100gに樹脂分散媒としてネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルアクリレート樹脂(新中村化学(株)製:NKオリゴEA−5320)20gを入れ、ロータリーエバポレーター(柴田化学(株)製)で充分に混合して全固形分濃度42.7重量%の樹脂被覆金属酸化物粒子(R3-1)樹脂分散組成物を調製した。
【0164】
この時、樹脂被覆金属酸化物粒子(1)と樹脂分散媒との重量比(ZrO2/被覆樹脂/分散媒樹脂)は39.06/21.88/39.06である。
得られた樹脂被覆金属酸化物粒子(R3-1)樹脂分散組成物の有機溶媒の残量および安定性、粘度を測定し、結果を表1に示した。
【0165】
透明被膜付基材(R3)の製造
樹脂被覆金属酸化物粒子(R3-1)樹脂分散組成物100gに、光開始剤1-ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン(チバジャパン(株)製:イルガキュア184)4gを混合して透明被膜形成用の樹脂被覆金属酸化物粒子(R3-2)樹脂分散組成物を調製した。
【0166】
樹脂被覆金属酸化物粒子(R3-2)樹脂分散組成物を易接着PETフィルム(東洋紡(株)製:コスモシャインA−4300、厚さ:188μm、屈折率:1.65、全光線透過率91.0%、ヘーズ0.8%)にバーコーター法(バー#20)で塗布し、80℃で3分乾燥し、ついで、高圧水銀灯(120W/cm)を搭載した紫外線照射装置(日本電池製:UV照射装置CS30L21−3)で600mJ/cm2の条件で照射して硬化させ、透明被膜付基材(1)を調製した。このときの透明被膜の厚さは10μmであった。
得られた透明被膜の全光線透過率、ヘーズ、鉛筆硬度、耐擦傷性および密着性を測定し、結果を表1に示す。なお、透明被膜には僅かにクラックが認められた。
【0167】
[比較例4]
樹脂被覆金属酸化物粒子(R4-1)樹脂分散組成物の調製
実施例1と同様にして調製した金属酸化物粒子(1)の固形分濃度20重量%、全固形分濃度31.2重量%の樹脂被覆金属酸化物粒子(1)有機溶媒分散液100gに樹脂分散媒としてネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルアクリレート樹脂(新中村化学(株)製:NKオリゴEA−5320)20gを入れ、ロータリーエバポレーター(柴田化学(株)製)で、温浴の温度を40℃にし、減圧度を徐々に上げ2時間でPGMEを除去して全固形分濃度98.0重量%の樹脂被覆金属酸化物粒子(R4-1)樹脂分散組成物を調製した。
【0168】
この時、樹脂被覆金属酸化物粒子(1)と樹脂分散媒との重量比(ZrO2/被覆樹脂/分散媒樹脂)は39.06/21.88/39.06である。
得られた樹脂被覆金属酸化物粒子(R4-1)樹脂分散組成物の有機溶媒の残量および安定性、粘度を測定し、結果を表1に示した。
【0169】
透明被膜付基材(R4)の製造
樹脂被覆金属酸化物粒子(R4-1)樹脂分散組成物100gに、光開始剤1ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン(チバジャパン(株)製:イルガキュア184)4gを混合して透明被膜形成用の樹脂被覆金属酸化物粒子(R4-2)樹脂分散組成物を調製した。
【0170】
樹脂被覆金属酸化物粒子(R4-2)樹脂分散組成物を易接着PETフィルム(東洋紡(株)製:コスモシャインA−4300、厚さ:188μm、屈折率:1.65、全光線透過率91.0%、ヘーズ0.8%)にバーコーター法(バー#20)で塗布し、ついで、高圧水銀灯(120W/cm)を搭載した紫外線照射装置(日本電池製:UV照射装置CS30L21−3)で600mJ/cm2の条件で照射して硬化させ、透明被膜付基材(1)を調製した。このときの透明被膜の厚さは30μmであった。
得られた透明被膜の全光線透過率、ヘーズ、鉛筆硬度、耐擦傷性および密着性を測定し、結果を表1に示す。なお、透明被膜には明らかにクラックが認められた。
【0171】
[比較例5]
金属酸化物粒子(R5)の調製
実施例1において、乾燥機で80℃、3時間加熱処理してジルコニアからなる金属酸化物粒子(R5)粉末を調製した。
金属酸化物粒子(R5)の平均一次粒子径は15nm、平均二次粒子径は10μm、結晶形はX線回折の測定で単斜晶であった。また、屈折率は2.20であった。
【0172】
樹脂被覆金属酸化物粒子(R5)有機溶媒分散液の調製
実施例1において、ジルコニアからなる金属酸化物粒子(1)粉末を用いた以外は同様にして金属酸化物粒子(1)の固形分濃度20重量%、全固形分濃度31.2重量%の樹脂被覆金属酸化物粒子(R5)有機溶媒分散液を調製した。
樹脂被覆金属酸化物粒子(R5)の平均粒子径を測定し、結果を表1に示した。
【0173】
樹脂被覆金属酸化物粒子(R5-1)樹脂分散組成物の調製
実施例1において、金属酸化物粒子(1)の固形分濃度20重量%、全固形分濃度31.2重量%の樹脂被覆金属酸化物粒子(R5)有機溶媒分散液を用いた以外は同様にして樹脂被覆金属酸化物粒子(R5-1)樹脂分散組成物を調製した。
【0174】
この時、樹脂被覆金属酸化物粒子(R5)と樹脂分散媒との重量比(ZrO2/被覆樹脂/分散媒樹脂)は39.06/21.88/39.06である。
得られた樹脂被覆金属酸化物粒子(R5-1)樹脂分散組成物の有機溶媒の残量および安定性、粘度を測定し、結果を表1に示した。
【0175】
透明被膜付基材(R5)の製造
実施例1において、樹脂被覆金属酸化物粒子(R5-1)樹脂分散組成物を用いた以外は同様にして透明被膜形成用の樹脂被覆金属酸化物粒子(R5-2)樹脂分散組成物を調製した。
【0176】
ついで、透明被膜形成用の樹脂被覆金属酸化物粒子(R5-2)樹脂分散組成物を用いて透明被膜付基材(R5)を調製した。このときの透明被膜の厚さは40μmであった。
得られた透明被膜の全光線透過率、ヘーズ、鉛筆硬度、耐擦傷性および密着性を測定し、結果を表1に示す。なお、透明被膜には明らかにクラックが認められた。
【0177】
【表1−1】

【0178】
【表1−2】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
平均粒子径が5〜300nmの範囲にあり、被覆用樹脂として芳香族環を有する(メタ)アクリレート系モノマーまたはオリゴマー(A)で被覆された金属酸化物粒子が樹脂分散媒(B)に分散してなることを特徴とする樹脂分散組成物。
【請求項2】
樹脂分散組成物中に含まれる有機溶媒の濃度が1000ppm以下であることを特徴とする請求項1に記載の樹脂分散組成物。
【請求項3】
粘度が10〜10,000mPa・sの範囲にあることを特徴とする請求項1または2に記載の樹脂分散組成物。
【請求項4】
前記金属酸化物粒子と被覆用樹脂(A)との重量比が97/3〜40/60の範囲にあることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の樹脂分散組成物。
【請求項5】
前記樹脂被覆金属酸化物粒子と樹脂分散媒との重量比が10/90〜90/10の範囲にあることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の樹脂分散組成物。
【請求項6】
前記(メタ)アクリレート系モノマーまたはオリゴマー(A)が、水酸基、アミノ基、カルボニル基、カルボキシル基、エポキシ基、スルホ基から選ばれる少なくとも1種の官能基を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の樹脂分散組成物。
【請求項7】
前記樹脂分散媒(B)の平均分子量が400〜5,000の範囲にあることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の樹脂分散組成物。
【請求項8】
前記樹脂分散媒(B)が(メタ)アクリレート系樹脂であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の樹脂分散組成物。
【請求項9】
前記金属酸化物粒子がTiO2、SiO2、ZrO2、Al23、Sb25、ZnOおよびこれらの複合酸化物、酸化錫、SbまたはPがドープされた酸化錫、酸化インジウム、SnまたはFがドーピングされた酸化インジウム、酸化アンチモン、低次酸化チタンから選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の樹脂分散組成物。
【請求項10】
前記金属酸化物粒子が酸化チタン粒子および/または酸化ジルコニウム粒子であることを特徴とする請求項9に記載の樹脂分散組成物。
【請求項11】
前記金属酸化物粒子が、予め100〜800℃で加熱処理されていることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の樹脂分散組成物。
【請求項12】
平均粒子径が5nm〜100μmの範囲にある、予め100〜800℃で加熱処理した金属酸化物粒子の有機溶媒分散液に、被覆用樹脂として芳香族環を有する被覆用樹脂として(メタ)アクリレート系モノマーまたはオリゴマー(A)を添加し、ついで、メカノケミカル処理したのち、ついで樹脂分散媒(B)を混合し、ついで有機溶媒を除去することを特徴とする樹脂分散組成物の製造方法。
【請求項13】
前記金属酸化物粒子が噴霧乾燥して得られ、平均粒子径が1〜100μmの範囲にある金属酸化物粒子であることを特徴とする請求項12に記載の樹脂分散組成物の製造方法。
【請求項14】
前記有機溶媒が64.5℃〜200℃の沸点のアルコール類、エーテル類、エステル類、ケトン類から選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項12または13に記載の樹脂分散組成物の製造方法。
【請求項15】
前記金属酸化物粒子と被覆用樹脂との重量比が97/3〜40/60の範囲にあることを特徴とする請求項12〜14のいずれかに記載の樹脂分散組成物の製造方法。
【請求項16】
前記金属酸化物粒子と被覆用樹脂との合計重量と樹脂分散媒の重量との重量比が10/90〜90/10の範囲にあることを特徴とする請求項12〜15のいずれかに記載の樹脂分散組成物の製造方法。
【請求項17】
前記(メタ)アクリレート系モノマーまたはオリゴマー (A)が、水酸基、アミノ基、エポキシ基、スルホ基から選ばれる少なくとも1種の官能基を有することを特徴とする請求項12〜16のいずれかに記載の樹脂分散組成物の製造方法。
【請求項18】
前記被覆用樹脂の分子量が400〜5,000の範囲にあることを特徴とする請求項12〜17のいずれかに記載の樹脂分散組成物の製造方法。
【請求項19】
前記樹脂分散媒が(メタ)アクリレート系樹脂(B)であることを特徴とする請求項12〜18のいずれかに記載の樹脂分散組成物の製造方法。
【請求項20】
前記樹脂分散媒の分子量が400〜5,000の範囲にあることを特徴とする請求項12〜19のいずれかに記載の樹脂分散組成物の製造方法。
【請求項21】
前記金属酸化物粒子がTiO2、SiO2、ZrO2、Al23、Sb25、ZnOおよびこれらの複合酸化物、酸化錫、SbまたはPがドープされた酸化錫、酸化インジウム、SnまたはFがドーピングされた酸化インジウム、酸化アンチモン、低次酸化チタンから選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項12〜20のいずれかに記載の樹脂分散組成物の製造方法。
【請求項22】
前記金属酸化物粒子が酸化チタン粒子および/または酸化ジルコニウム粒子であることを特徴とする請求項21に記載の樹脂分散組成物の製造方法。
【請求項23】
基材と、基材上に形成された透明被膜とからなり、該透明被膜が前記請求項1〜11のいずれかに記載の樹脂分散組成物を塗布し、硬化させてなることを特徴とする透明被膜付基材。
【請求項24】
前記透明被膜の膜厚が100nm〜2mmの範囲にあることを特徴とする請求項23に記載の透明被膜付基材。

【公開番号】特開2012−72288(P2012−72288A)
【公開日】平成24年4月12日(2012.4.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−218599(P2010−218599)
【出願日】平成22年9月29日(2010.9.29)
【出願人】(000190024)日揮触媒化成株式会社 (458)
【Fターム(参考)】