JPH04226546A - セリア含有耐摩耗性シロキサン被覆及びその製法 - Google Patents

セリア含有耐摩耗性シロキサン被覆及びその製法

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JPH04226546A JP3156926A JP15692691A JPH04226546A JP H04226546 A JPH04226546 A JP H04226546A JP 3156926 A JP3156926 A JP 3156926A JP 15692691 A JP15692691 A JP 15692691A JP H04226546 A JPH04226546 A JP H04226546A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般にアルコキシシラ
ンの有機複合（ｈｙｂｒｉｄ）重合体の分野に関し、特
に紫外線を減衰させる被覆の分野に関する。
【０００２】
【従来の技術】藤岡その他による米国特許第４，４０５
，６７９　号明細書には、成形ポリカーボネート基体、
該基体上に適用され硬化された下地被覆、及び前記下地
被覆上に適用され硬化された上面被覆で、エポキシ含有
珪素化合物の加水分解物と、有機珪素化合物の加水分解
物、コロイド状シリカ、及び有機チタニア化合物からな
る群からの少なくとも一種類の化合物と、硬化用触媒か
らなる上面被覆を有する改良された耐摩耗性ポリカーボ
ネート型樹脂の被覆成形物品が記載されている。
【０００３】アシュロック（Ａｓｈｌｏｃｋ）その他に
よる米国特許第４，５００，６６９　号及び第４，５７
１，３６５　号明細書には、シラノールの部分的縮合物
の水・アルコール溶液中に水不溶性分散物をコロイド状
に分散させたものからなる透明耐摩耗性被覆組成物で、
前記分散物が金属、合金、それらの塩、酸化物、水酸化
物からなる被覆組成物が記載されている。
【０００４】フィリップ（Ｐｈｉｌｉｐｐ）その他によ
る「ゾル・ゲル法によりＳｉ−及びＴｉ−アルコキシド
から製造されるコンタクトレンズのための新材料」（Ｎ
ｅｗ　Ｍａｔｅｒｉａｌ　ｆｏｒ　Ｃｏｎｔａｃｔ　Ｌ
ｅｎｓｅｓ　Ｐｒｅｐａｒｅｄ　Ｆｒｏｍ　Ｓｉ−　ａ
ｎｄ　Ｔｉ−Ａｌｋｏｘｉｄｅｓ　ｂｙ　ｔｈｅ　Ｓｏ
ｌ−Ｇｅｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓ）、Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ
　Ｎｏｎ−Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　Ｓｏｌｉｄｓ，　
Ｖｏｌ．　６３，　（１９８４）には、無機素材と有機
素材とを一緒にして特別な性質を有する材料を開発する
ことができることが記載されている。
【０００５】Ｃ．Ｃ．リン（Ｌｉｎ）による１９８９年
１１月２４日出願の米国特許出願Ｓｅｒｉａｌ　Ｎｏ．
０７／４４０，８４５には、有機単量体を、その有機単
量体と反応することができる有機官能基を有する有機ア
ルコキシシランを含む無機酸化物ゾルの存在下で重合す
ることにより製造された有機・無機複合重合体が記載さ
れている。
【０００６】〔発明の概要〕無機材料の機械的強度及び
安定性を、有機材料の可撓性及び膜形成能力と一緒にす
るため、本発明による有機・無機複合重合体は、ポリビ
ニルピロリドンの如き有機重合体の存在下で有機アルコ
キシシランを、加水分解縮合重合させることにより製造
される。重合体には紫外線減衰のため酸化セリウムが配
合されている。
【０００７】〔好ましい態様についての記述〕延伸アク
リルのための商業的耐摩耗性被覆は、コロイド状シリカ
を含み、アセトン及び硫酸の如き溶媒による腐食に対す
る抵抗性が低いか、又はウレタン又はメラミンの如き比
較的軟らかい有機重合体系に基づいている。
【０００８】シラン、特に一般式Ｒｘ　Ｓｉ（ＯＲ′）
４−ｘ　（式中、Ｒは有機基であり、Ｒ′は低分子量ア
ルキル基であり、ｘ　は少なくとも１で、４より小さい
）の有機アルコキシシラン、例えば、メチルトリメトキ
シシラン、ジメチルジエトキシシラン、及びγ−メタク
リルオキシプロピルトリエトキトシラン、及びそれらの
混合物の加水分解は、適当な添加物の存在下で制御され
た条件下で行われ、未被覆延伸又は注型アクリルに対し
優れた接着性を示す安定で透明な溶液を生ずる。水素イ
オン（Ｈ＋）型の陽イオン交換樹脂によりシリカゾルか
らナトリウムイオンを除去すると、被覆溶液の流動性及
び付着性が改良され、硬化被覆の耐久性及び耐摩耗性が
改良される。硬化被覆は、好ましくは約４μ厚であるが
、典型的には５〜１０％のバイヤー（Ｂａｙｅｒ）摩耗
結果（即ち、１ｋｇの荷重で３００　サイクルの後の曇
り％）を示し、３０００ｐｓｉ　の圧力でアセトンに露
出して１７分、７５％の硫酸に露出して３０分の応力ひ
び割れ時間を有し、紫外線照射で１９００時間まで亀裂
を生じないままでいる。
【０００９】好ましくは、シラン加水分解重縮合は、揮
発性で、溶液のｐＨを過度に低下させない適当な酸によ
り触媒作用が与えられる。好ましい触媒には酢酸及び三
フッ化酢酸が含まれる。加水分解重縮合反応の温度は、
外部からの冷却により、或は溶媒及び酸組成物を反応速
度を制御するように調節することにより、好ましくは４
５℃を越えないように制御されなければならない。触媒
、好ましくは酢酸ナトリウムは、好ましくは８０℃の範
囲の温度でシロキサン重合体の完全な硬化を促進するた
めに添加される。高分子量有機重合体、好ましくは少な
くとも３００，０００　の分子量を有するポリビニルピ
ロリドンを添加して膜形成性を最適にする。紫外線を減
衰させるためコロイド状セリアを添加する。部分的に加
水分解されたアルコキシシランゾル、特にナトリウムが
欠乏したシラン・シリカ被覆組成物に水性コロイド状セ
リアゾルを添加した後、水酸イオン（ＯＨ）型の樹脂で
陰イオン交換すると、初期曇りの少ない被覆を形成する
溶液を生ずる。曇りを形成することなくセリアを配合す
るために、ゾルのｐＨを比較的高い水準に制御する必要
がある。これは、シラン加水分解のための付加的酸触媒
を除外し、酢酸ナトリウムの量を増加することにより達
成される。
【００１０】好ましくは、シラン加水分解重縮合は、揮
発性で、溶液のｐＨを過度に低下させないアルカリ金属
カルボン酸により触媒作用が与えられる。好ましい触媒
には酢酸ナトリウムが含まれ、好ましいｐＨは約５であ
る。加水分解重縮合反応の温度は、外部からの冷却によ
り、或は溶媒及び酸組成物を反応速度を制御するように
調節することにより、好ましくは４５℃を越えないよう
に制御される。触媒、好ましくは酢酸ナトリウムは、好
ましくは８０℃の範囲の温度でシロキサン重合体の完全
な硬化を促進するために添加される。高分子量有機重合
体、好ましくは少なくとも３００，０００　の分子量を
有するポリビニルピロリドンを添加して膜形成性を最適
にする。アクリル又は下地塗布ポリカーボネート試料は
、浸漬被覆により被覆し、約３０分間外囲温度の空気中
で乾燥し、そして８０℃で約２時間硬化されるのが好ま
しい。
【００１１】被覆した試料を、３００　サイクルの標準
バイヤー摩耗試験にかけ、そして６０℃での紫外線照射
８時間と、紫外線照射せずに４５℃相対湿度１００　％
での４時間とを交互に行うＱＵＶ−Ｂ露出にかける。上
記発明は次の特定の実施例についての記述から更によく
理解されるであろう。
【００１２】実施例１４５ｇ　の水及び１５ｇ　の水性
コロイド状セリアゾルからなる溶液に３．０ｇのポリビ
ニルピロリドンを溶解したものからなる溶液を調製した
。セリアゾルは、固形物２０％であり、３．２　のｐＨ
を有し、ローン・プーラン（Ｒｈｏｎｅ−Ｐｏｕｌｅｎ
ｃ）　から市販されている。ポリビニルピロリドンは約
６３０，０００　の分子量を有し、ＧＡＦ社からＫ−９
０として市販されているものである。そのポリビニルピ
ロリドン・セリア水性混合物に室温で、１０５ｇのメチ
ルトリメトキシシラン及び１０．４ｇ　のジメチルジエ
トキシシランからなるシラン混合物を添加した。酸触媒
は用いなかった。反応混合物を約１時間激しく撹拌した
後、不混和性水性ゾルと有機シランは熱を発生して混合
し、透明なオレンジ色のゾルを形成した。さらに１時間
混合した後、５０ｇ　のイソプロパノール、２５ｇ　の
ジアセトンアルコール、及び０．８ｇの酢酸ナトリウム
三水和物を添加した。反応混合物のｐＨは約５．０　に
上昇した。更に約３０分間撹拌した後、ゾルを濾過し、
アクリル基体又はアクリル下塗りで処理したポリカーボ
ネート基体に、室温で５分間浸漬被覆することにより適
用した。被覆を少なくとも５分間空気乾燥し、８０℃で
０．５　〜２時間硬化した。光透過率（ｌｕｍｉｎｏｕ
ｓ　ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ）は９１．５％で、曇
りは０．５　％であった。３００　サイクルのバイヤー
摩耗試験後、被覆試料は僅か８〜１２％の曇りしか示し
ていなかったが、未被覆アクリルは同じ摩耗試験後５０
％の曇りを示していた。３００　サイクルのテーバー（
Ｔａｂｅｒ）　摩耗試験後、被覆試料は１０〜１４％の
曇りを示していた。被覆は、亀裂、ひび、剥離を起こす
ことなく、４００　〜６００　時間のＱＵＶ−Ｂ３１３
　試験に耐え、黄色性指数（ＹＩＤ）の変化は１より小
さく、１２００時間より長くＱＵＶ−５４０　試験に耐
えた。
【００１３】上記実施例は本発明を例示するために与え
られている。シランの組成及び濃度、アルコール希釈剤
の構成、酸触媒の濃度及び種類、水含有量、有機重合体
及び比率、セリア濃度及び割合、その他の反応条件は本
発明に従って変えることができる。紫外線減衰のために
コロイド状セリアを含有する本発明の耐摩耗性シロキサ
ン有機複合重合体被覆は、他の基体上に用いてもよい。 本発明の範囲は特許請求の範囲によって規定されるもの
である。

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　ａ．堅い透明なプラスチック基体と、
    ｂ．酸化セリウム及び酢酸ナトリウムを含むシロキサン
    被覆、からなる耐摩耗性耐紫外線性被覆プラスチック透
    明体。
  2. 【請求項２】　　被覆が、 ａ．一般式Ｒｘ　Ｓｉ（ＯＲ′）４−ｘ　（式中、Ｒは
    有機基であり、Ｒ′は加水分解可能な低分子量アルキル
    基であり、ｘ　は少なくとも１で、４より小さい）の有
    機アルコキシシラン、 ｂ．有機フイルム形成性重合体、及び ｃ．コロイド状酸化セリウム、 の反応生成物からなる請求項１に記載の物品。
  3. 【請求項３】　　堅い透明なプラスチックがアクリル及
    びポリカーボネートからなる群から選択される請求項２
    に記載の物品。
  4. 【請求項４】　　Ｒ′がメチル、エチル、プロピル、及
    びブチルからなる群から選択される請求項２に記載の物
    品。
  5. 【請求項５】　　Ｒがアルキル及びアクリル官能基から
    なる群から選択される請求項２に記載の物品。
  6. 【請求項６】　　有機重合体がポリビニルピロリドンで
    ある請求項２に記載の物品。
  7. 【請求項７】　　シラン対ポリビニルピロリドンの比が
    約３０である請求項６に記載の物品。
  8. 【請求項８】　　ａ．一般式Ｒｘ　Ｓｉ（ＯＲ′）４−
    ｘ　（式中、Ｒはアルキル及びアクリル官能基からなる
    群から選択された有機基であり、Ｒ′は低分子量アルキ
    ル基であり、ｘ　は少なくとも１で、４より小さい）の
    有機アルコキシシラン又は有機アルコキシシランの混合
    物、ｂ．水溶性有機膜形成性重合体、及び ｃ．酸化セリウム、の反応生成物からなるシロキサン有
    機複合重合体組成物。
  9. 【請求項９】　　Ｒ′がメチル、エチル、プロピル、及
    びブチルからなる群から選択される請求項８に記載のシ
    ロキサン複合重合体。
  10. 【請求項１０】　　Ｒがメチル、エチル、及びメタクリ
    ルオキシプロピル基からなる群から選択される請求項８
    に記載のシロキサン複合重合体。
  11. 【請求項１１】　　有機フイルム形成性重合体がポリビ
    ニルピロリドンである請求項８に記載のシロキサン複合
    重合体。
  12. 【請求項１２】　　酸化セリウムがコロイド状セリアの
    形をしている請求項１１に記載の有機・無機複合重合体
    。
  13. 【請求項１３】　　ａ．一般式Ｒｘ　Ｓｉ（ＯＲ′）４
    −ｘ　（式中、Ｒはアルキル及びアクリル官能基からな
    る群から選択された有機基であり、Ｒ′は加水分解可能
    な低分子量アルキル基であり、ｘ　は少なくとも１で、
    ４より小さい）の有機アルコキシシラン又は有機アルコ
    キシシランの混合物を加水分解し、ｂ．有機膜形成性重
    合体と酸化セリウムとの水性混合物中で前記シランを縮
    合重合させてシロキサン有機複合重合体を形成させる、
    諸工程からなるシロキサン有機複合重合体の製造方法。
  14. 【請求項１４】　　Ｒ′がメチル、エチル、プロピル、
    及びブチルからなる群から選択される請求項１３に記載
    の方法。
  15. 【請求項１５】　　Ｒがメチル、エチル、及びγ−メタ
    クリルオキシプロピル基からなる群から選択される請求
    項１４に記載の方法。
  16. 【請求項１６】　　酸化セリウムがコロイド状セリアの
    形をしており、混合物をイオン交換する工程を更に含む
    請求項１３に記載の方法。
  17. 【請求項１７】　　有機フイルム形成性重合体がポリビ
    ニルピロリドンであり、酢酸ナトリウムにより反応に触
    媒作用を与えることを更に含む請求項１３に記載の方法
    。
  18. 【請求項１８】　　有機アルコキシシランがメチルトリ
    メトキシシランである請求項１３に記載の方法。
  19. 【請求項１９】　　有機アルコキシシランがアクリル官
    能性シランとアルキルアルコキシシランとの混合物から
    なる請求項１３に記載の方法。
  20. 【請求項２０】　　アクリル官能性シランがγ−メタク
    リルオキシプロピルトリエトキシシランであり、アルキ
    ルアルコキシシランがメチルトリメトキシシランである
    請求項１９に記載の方法。
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