JPH08176535A

JPH08176535A - 帯電防止化プラスチック成形品の製造方法

Info

Publication number: JPH08176535A
Application number: JP6325262A
Authority: JP
Inventors: Shinji Inaba; 真司稲葉; Keiichiro Wada; 恵一郎和田; Ikuro Yamaoka; 育郎山岡
Original assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Chemical Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 1996-07-09

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】プラスチック成形体表面に種々のオーバーコー
ト層、特に、含フッ素脂肪族環構造を有する重合体によ
る反射防止層との間の密着性に優れた帯電防止化層を有
する帯電防止化プラスチック成形品を提供する。【構成】プラスチック成形体１の表面に、（Ａ）シラン
カップリング剤と（Ｂ）アルコキシシラン化合物を主成
分とする帯電防止剤とからなる帯電防止化層２を塗布し
たのち、アルカリ触媒により帯電防止化層を硬化させる
帯電防止化プラスチック成形品の製造方法であり、ま
た、硬化させた帯電防止化層２上に（Ｃ）含フッ素脂肪
族環構造を有する重合体よりなる反射防止層３を設ける
帯電防止化プラスチック成形品の製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、帯電防止化された被覆
層を有するプラスチック成形品に関する。詳しくは、含
フッ素脂肪族環構造を有する重合体系の反射防止膜との
密着性に優れた帯電防止化プラスチック成形品に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、ポリカーボネート樹脂やアクリル
樹脂等の透明プラスチック成形品は、ガラスの代替品と
して、多岐にわたる分野において基材として使用される
ようになってきている。例えば、各種窓ガラス代替品、
眼鏡に代表されるレンズ類、屋根材、透明防音壁、電灯
保護材、車輌用の照明灯・風防等に使用されている。と
ころが、ほとんど全てのプラスチック成形体は絶縁体で
あるので、その表面に静電気が帯電し、このために、帯
電した表面にゴミが引きつけられて付着したり、保守管
理又は使用の際に成形品に触れると静電放電が生じる等
の欠点を有する。そこで、このような問題を解決するた
め、種々の帯電防止剤がプラスチック成形品の表面に塗
布されたり（特公昭４６−３７１１９号公報）、あるい
は、プラスチック成形品の内部に添加されている（特開
平３−２４１４３号公報）。

【０００３】また、これら透明プラスチック成形品は、
その表面で外光の反射があり対象物が見にくくなるとい
う欠点があった。そのため、外光の反射を防止するため
に無機や有機の屈折率の低い反射防止剤をプラスチック
成形品表面にコーティングすることが行われている。そ
の中でも、含フッ素脂肪族環構造を有する重合体は屈折
率が低いことと特定の溶剤に可溶で容易にコーティング
できることから、近年、プラスチック成形品への被覆に
応用することが行なわれている。

【０００４】しかしながら、含フッ素脂肪族環構造を有
する重合体に限らず、フッ素樹脂には、一般にプラスチ
ック成形品への密着性が劣り、長期間の使用により剥離
するという問題があった。この耐剥離性の改善方法とし
て、例えば、特開平３−１９５７５７号公報では含フッ
素脂肪族環構造を有する重合体溶液にシランカップリン
グ剤を配合して耐剥離性を向上させたり、特開平４−３
２６９６５号公報では該フッ素重合体を基材に被覆する
に当たり、被覆前に基材に第一にエネルギー線処理を、
第二にシランカップリング剤処理を施して耐剥離性を向
上させたりしている。また、有機基材用にアクリル変性
のシランカップリング剤をプライマーとして使用するこ
とも検討されている。

【０００５】しかしながら、現在のところ、簡単で汎用
性があり、耐剥離性に優れた被覆方法は見出されていな
い。また、プラスチック成形品基板が帯電防止、防菌防
黴等の処理を施してある場合等には、含フッ素脂肪族環
構造を有する重合体の密着性は極めて低いものとなって
いた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、含フ
ッ素脂肪族環構造を有する重合体による反射防止膜との
密着性に優れた帯電防止化プラスチック成形品を提供す
ること、及び帯電防止化層と反射防止層とを有し、これ
ら相互の間の密着性に優れた帯電防止化プラスチック成
形品を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、帯電防止
性能又は帯電防止性能と反射防止能の両者を有するプラ
スチック成形品おいて、前記の如き問題点を解決すべ
く、鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成した。すなわ
ち、本発明は、プラスチック成形体表面に、（Ａ）シラ
ンカップリング剤と（Ｂ）アルコキシシラン化合物を主
成分とする帯電防止剤とからなる帯電防止化層を塗布し
たのち、アルカリ触媒により帯電防止化層を硬化させる
ことを特徴とする帯電防止化プラスチック成形品の製造
方法である。また、本発明は、このように硬化させた帯
電防止化層の上に、（Ｃ）含フッ素脂肪族環構造を有す
る重合体による反射防止層を設ける帯電防止化プラスチ
ック成形品の製造方法である。

【０００８】以下、図面を参照して本発明を詳細に説明
する。図１は、本発明に係わる帯電防止化プラスチック
成形品の被覆層構造の一例を示す断面図である。本発明
のプラスチック成形品は、プラスチック成形体１の表面
に帯電防止化層２を有し、この帯電防止化層２の上層に
は、含フッ素脂肪族環構造を有する重合体よりなる反射
防止層３が形成された構造となっている。そして、好ま
しくは、プラスチック成形体１の表面の一部又は全部
に、（Ａ）シランカップリング剤と（Ｂ）アルコキシシ
ラン化合物を主成分とする帯電防止剤とを配合してなる
被覆組成物による帯電防止化層２がプライマ−層として
設けられ、その上に反射防止層３が形成された構造であ
る。

【０００９】プラスチック成形体１の材質については、
特に限定されるものではなく、公知の各種プラスチック
成形体を用いることができる。代表的なものとしてはア
クリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン系樹
脂、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン等を
挙げることができる。しかしながら、透明性、屈折率、
成形性、価格等の面から透明性のアクリル系樹脂、ポリ
カーボネート樹脂、スチレン系樹脂が好ましい。更に好
ましくは、アクリル系樹脂が共重合化されたスチレン系
樹脂が挙げられる。また、このプラスチック成形体に
は、公知の添加剤、例えば、耐熱安定剤、耐酸化安定
剤、耐候安定剤、紫外線吸収剤、有機の易滑剤、顔料、
染料等を配合してもよい。成形体の形状は、板状、半球
状等の任意の形状とすることができる。

【００１０】本発明において、（Ａ）のシランカップリ
ング剤〔以下、シランカップリング剤（Ａ）という〕と
しては、特に限定されるものではないが、例えば具体例
として下記一般式（１）Ａ−Ｘ−Ｓｉ（ＯＲ¹）_nＲ² _3-n （１）（式中、Ａは塩素原子、アミノ基、アミノアルキル基、
エポキシ基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、メル
カプト基及びビニル基から選ばれた少なくとも１種の原
子又は基であり、Ｘはメチレン、エーテル等のＡとＳｉ
とを結合可能な官能基であり、Ｒ¹及びＲ²はアルキル
基であり、ｎは１〜３の整数を示す）で示されるものを
挙げることができる。

【００１１】好適に用いられるシランカップリング剤
（Ａ）はアミノ基又はエポキシ基を有する化合物であ
り、その具体例を挙げると、アミノ基を有するシランカ
ップリング剤として、例えばアミノプロピルトリエトキ
シシラン、アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノ
エチル−アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノエ
チル−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等があ
り、エポキシ基を有するシランカップリング剤として、
例えばグリシドキシプロピルトリメトキシシラン、グリ
シドキシプロピルメチルジメトキシシラン等がある。

【００１２】また、（Ｂ）の帯電防止剤〔以下、帯電防
止剤（Ｂ）という〕としては、アルコキシシラン系の帯
電防止剤であれば格別の制限はないが、シランカップリ
ング剤（Ａ）のアルコキシシラン基と反応可能であっ
て、加水分解して帯電防止性を発現する下記一般式
（２）Ｓｉ（ＯＲ）₄ （２）（式中、Ｒはアルキル基を示す）で表される化合物又は
この部分加水分解物からなるアルコキシシラン化合物を
主成分とする帯電防止剤が好ましい。また、予め前記の
シランカップリング剤（Ａ）を混合し、部分的に加水分
解を行ったものでもよい。具体的には、前記特公昭４６
−３７１１９号公報に記載されたようなアルコキシシラ
ン化合物が好適に使用できる。

【００１３】帯電防止化層は、前記シランカップリング
剤（Ａ）と帯電防止剤（Ｂ）とを塗布することによりプ
ラスチック成形体表面に設けられるが、この両者の使用
割合は、帯電防止剤（Ｂ）１００重量部に対して、シラ
ンカップリング剤（Ａ）０．０１〜５重量部、好ましく
は０．５〜２重量部である。シランカップリング剤
（Ａ）が少なすぎる場合は、充分な密着性改良効果を達
成することができず、また、多すぎる場合は、帯電防止
効果の低下、被覆層の透明性低下、プラスチック成形体
との密着性の低下等を招くだけでなく、コスト面からも
不利となる。

【００１４】シランカップリング剤（Ａ）と帯電防止剤
（Ｂ）とは、噴霧塗布のように塗布時に混合してもよい
が、予め混合した組成物として使用することが有利であ
る。この場合、シランカップリング剤（Ａ）と帯電防止
剤（Ｂ）とを一般の有機溶媒、例えばケトン類、エステ
ル類、芳香族化合物類、脂肪族炭化水素化合物類、アル
コール類等の１種又は２種以上に溶解させた溶液として
使用するのがよい。また、この溶液には通常配合される
添加剤、例えば消泡剤、レベリング剤、紫外線吸収剤等
を添加してもよい。

【００１５】プラスチック成形品に帯電防止化層を形成
するための方法としては、前記のような被覆組成物溶液
としたものをスプレー、刷毛塗り、浸漬、バーコート、
スピンコート等一般に行なわれる塗布方法によって行な
うことが有利である。また、帯電防止剤溶液とシランカ
ップリング剤溶液とを別個に調製しておき、これらを同
時に又は順次別々に塗布することも可能である。塗布後
の乾燥は５０〜８０℃で１０〜１２０分間、好ましくは
２０〜３０分間行うのがよい。乾燥温度が高すぎると形
成された帯電防止化層に割れが生じることがあり、乾燥
時間が短すぎると次工程のアルカリ処理時に帯電防止化
層が剥離し易くなる。

【００１６】塗布した後、好ましくは更に乾燥した後、
アルカリ触媒により帯電防止化層を硬化させる。アルカ
リ触媒としては０．０１〜１．０規定、好ましくは０．
０５〜０．１規定のアルカリ水溶液が好適であり、アル
カリ水溶液としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム、アンモニア水、トリエチルアミン等の水溶液が好適
である。このアルカリ水溶液の濃度が高すぎる場合、帯
電防止層がプラスチック成形体から脱離するために好ま
しくなく、低すぎる場合は、シランカップリング剤
（Ａ）と帯電防止剤（Ｂ）の反応が充分でなく密着性に
劣るために好ましくない。

【００１７】硬化は、０．５〜２時間程度、アルカリ水
溶液中に浸漬処理することにより、アルコキシシラン系
帯電防止剤（Ｂ）とシランカップリング剤（Ａ）が加水
分解し、これらが結合することにより生ずる。そして、
例えば図１に示すように、帯電防止化層２中に、帯電防
止剤に結合されたシランカップリング剤４が島状に存在
したりする。ここで、浸漬時間が短すぎる場合も反応が
充分に進行しない。

【００１８】このようにして帯電防止化層を硬化させた
プラスチック成形品は、帯電防止化能を要する各種の用
途に使用されるが、この上に反射防止層を設ける場合、
特に有利に使用される。

【００１９】帯電防止化層２上に設けられる反射防止層
３の形成に用いられる含フッ素脂肪族環構造を有する重
合体〔以下、含フッ素重合体（Ｃ）という〕としては、
含フッ素環構造を有するモノマーを重合して得られるも
のや、少なくとも２つの重合性二重結合を有する含フッ
素モノマーを環化重合して得られる主鎖に環構造を有す
る重合体が好適である。この含フッ素重合体（Ｃ）は、
主鎖に脂肪族環構造を有する重合体が好適であるが、環
構造を２０％以上含有するものが透明性、機械的特性等
の面からより好ましい。具体的には、特開平４−３２６
９６５号公報に記載されたような重合体や、旭ガラス
（株）社製のサイトップシリーズが好適に使用される。

【００２０】この含フッ素重合体（Ｃ）を反射防止剤と
して、前述の硬化された帯電防止化層上に塗布すること
により、反射防止層を設けた帯電防止化プラスチック成
形品を得ることができる。この塗布は、含フッ素重合体
（Ｃ）の溶液を前記のような方法で塗布し、乾燥する方
法を採用することができる。

【００２１】また、本発明の製造方法では、帯電防止化
層をアルカリ触媒で硬化させる前に、含フッ素重合体
（Ｃ）よりなる反射防止層を塗布することもできる。こ
の場合、含フッ素重合体（Ｃ）に前記アルカリ触媒が混
合された溶液を帯電防止化層上に塗布する。この方法に
よれば、硬化処理と反射防止処理と同時に行うことが可
能となる。この塗布も含フッ素重合体（Ｃ）及びアルカ
リ触媒を含む溶液を前記のような方法で塗布し、乾燥す
る方法を採用することができる。この際、含フッ素重合
体（Ｃ）１００重量部に対して、アルカリ触媒を０．１
〜１重量部混合分散することが好ましい。アルカリ触媒
の量が該範囲を逸脱すると充分な密着性の向上が得られ
ない。

【００２２】本発明の帯電防止化プラスチック成形品に
形成される帯電防止化層２の厚さは０．５〜２０μｍの
範囲にあるのが帯電防止化層の帯電防止性能、強度、透
明性及び該層上に設けられる反射防止層３との密着性に
おいて好ましく、帯電防止化層２の厚さは塗布時の塗布
条件によって調整される。

【００２３】反射防止層を塗布したのちには、シランカ
ップリング剤処理で通常行われる熱処理を行うことが好
ましい。この熱処理はプラスチック成形体の耐熱性によ
り異なるが、８０℃以上の温度で２時間程度行なうこと
がよい。また、シランカップリング剤（Ａ）と含フッ素
重合体（Ｃ）とを反応させて帯電防止化層と反射防止層
との密着性をより向上させることもできる。例えば、シ
ランカップリング剤（Ａ）と含フッ素重合体（Ｃ）が有
する官能基とが相互に反応可能とすれば、反応して密着
性が向上する。シランカップリング剤（Ａ）が官能基と
してエポキシ基又はアミノ基を有する場合、含フッ素重
合体（Ｃ）がこれと反応性のカルボキシ基等であればよ
い。

【００２４】更に、この反応を促進する触媒を添加する
こともできる。例えば、含フッ素重合体（Ｃ）にカルボ
キシル基が導入されていた場合で、シランカップリング
剤（Ａ）の官能基がアミノ基の場合、ジシクロヘキシル
カルボジイミドを添加することが有効である。また、シ
ランカップリング剤の官能基（Ａ）がエポキシ基の場合
は４級アンモニウム塩等の触媒を挙げることができる。

【００２５】本発明において、帯電防止化層２上に設け
られる反射防止層３の厚さは０．０７〜０．１５μｍ、
好ましくは０．０９５〜０．１２μｍ程度とすることが
重要である。厚さが該範囲を逸脱すると可視光における
反射防止効果が充分でなくなり、コスト的にも不利とな
る。この反射防止層３の形成方法は帯電防止化層２の形
成方法に準じて行なうことができる。

【００２６】本発明の帯電防止化プラスチック成形品は
このように構成されているので、帯電防止化層により帯
電防止化され、ほこりがつき難く、更に、シランカップ
リング剤の脱離が少ないため、該被覆層上に反射防止、
保護、耐候、防汚コート等のオーバーコート層を設ける
場合、これらオ−バ−コ−ト層との密着性に優れてお
り、帯電防止化された各種コート材料として有用であ
る。特に、反射防止を施されたものは、レンズ、太陽電
池、光ディスク、タッチパネル、感光ドラム、ガラス
窓、プロジェクションテレビ用前面板、反射板等の用途
への応用が可能である。そして、これらの中で、低反射
帯電防止化材料として特にプラスチックレンズ、プラス
チック板等の透明材料に有利に用いることができる。

【００２７】

【作用】本発明の方法によれば、プラスチック成形体表
面に強固に結合した帯電防止化層がアルカリ触媒で硬化
されているため、この帯電防止化層からシランカップリ
ング剤の脱離が防止され、この帯電防止化層上に設けら
れる種々のオーバーコート層、特に含フッ素脂肪族環構
造を有する重合体からなる反射防止層との間の密着性が
顕著に改善されるものと考えられる。

【００２８】

【実施例】次に、実施例により本発明を説明するが、本
発明はかかる実施例に限定されるものではない。

【００２９】実施例１エポキシ基を有するシランカップリング剤〔信越化学工
業（株）製：シランカップリング剤ＫＢＥ−４０３〕１
重量部をイソブチルアルコール５重量部と酢酸ブチルエ
ステル５重量部の混合溶媒に溶解した。次いで、この混
合溶液と帯電防止剤〔コルコート（株）製：コルコート
Ｎ−１０３Ｘ〕１４００重量部とを混合して被覆組成物
を調製した。

【００３０】この被覆組成物とは別に、プラスチック成
形体基板としてメチルメタクリレート−スチレン共重合
体樹脂板〔新日鐵化学（株）製：ＭＳ６００、１００×
１００×２ｍｍ〕を用意し、水洗し乾燥させた後、その
表面に上記調製済みの被覆組成物をスピンコートにより
塗布し、６０℃に調整された乾燥器で２０分間保持して
乾燥硬化させた。さらに、２％のアンモニア水に１時間
保持して硬化を促進させた後、水洗し乾燥させた後、厚
さ約１μｍの均一な帯電防止化層を形成した。

【００３１】次に、固形分濃度２％の含フッ素脂肪族環
構造を有する重合体溶液〔旭硝子（株）製：サイトップ
ＣＴＬ−１０２ＡＰ〕を前記帯電防止化層上にスピンコ
ーターにより塗布した。塗布後、室温にて乾燥し、８０
℃に調整された乾燥器で２時間保持して帯電防止化層と
反応させ、厚さ約０．１μｍの均一な反射防止層を設け
て、帯電防止化および反射防止化された被覆層を有する
プラスチック成形品を得た。

【００３２】実施例２実施例１のエポキシ基を有するシランカップリング剤に
代えて、アミノ基を有するシランカップリング剤〔信越
化学工業（株）製：シランカップリング剤ＫＢＥ−９０
３）を使用し、アルカリ触媒として１％水酸化ナトリウ
ム水溶液を使用した以外は、実施例１と同様にして帯電
防止化及び反射防止化された被覆層を有するプラスチッ
ク成形品を調製した。

【００３３】実施例３アンモニア水処理を行わず、含フッ素脂肪族環構造を有
する重合体溶液１００重量部に対してトリエチルアミン
２重量部を配合した被覆組成物を塗布した以外は、実施
例１と同様にして処理したプラスチック成形品を得た。

【００３４】比較例１アンモニア水処理を行わなかった以外は、実施例１と同
様にして処理したプラスチック成形品を得た。

【００３５】上記実施例１〜３及び比較例１で得られた
プラスチック成形品の被膜層の密着性を評価した。評価
方法は１ｃｍ²試験紙〔ダスパーＫ：小津商事（株）
製〕に５００ｇの荷重をかけて５０回摩擦し、反射防止
層の剥離状態を観測した。また、市販のガラスクリーナ
ー〔クルー：ジョンソン（株）製〕を塗布して１０分経
過後、同様に摩擦し、剥離状態を観測した。更に、反射
防止層を塗布した後で表面固有抵抗値を測定し、帯電防
止性能を確認した。結果を表１に示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【発明の効果】本発明のプラスチック成形品は、プラス
チック成形体表面に強固に結合された帯電防止化層の存
在により、ほこりがつき難く、しかも、この帯電防止化
層上に設けられる種々のオーバーコート層との間の密着
性が向上する。

【００３８】また、本発明の帯電防止化と反射防止化が
施された被覆層を有するプラスチック成形品は、帯電防
止化層と含フッ素脂肪族環構造を有する重合体からなる
反射防止層との間の密着性が改善され、しかも、反射防
止層形成後も帯電防止性が維持されるという優れた効果
が発揮され、各種ガラス製品の代替品として有用であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の方法により製造されるプラ
スチック成形品の一例としての構造を示す断面説明図で
ある。

【符号の説明】

１…プラスチック成形体、２…帯電防止化層、３…反射
防止層、４…帯電防止剤に結合されたシランカップリン
グ剤。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山岡育郎神奈川県川崎市中原区井田1618番地、新日本製鐵株式会社先端技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラスチック成形体表面に、（Ａ）シラ
ンカップリング剤と（Ｂ）アルコキシシラン化合物を主
成分とする帯電防止剤とからなる帯電防止化層を塗布し
たのち、アルカリ触媒により帯電防止化層を硬化させる
ことを特徴とする帯電防止化プラスチック成形品の製造
方法。
【請求項２】シランカップリング剤がエポキシ基又は
アミノ基を有する化合物である請求項１記載の帯電防止
化プラスチック成形品の製造方法。
【請求項３】硬化させた帯電防止化層上に、（Ｃ）含
フッ素脂肪族環構造を有する重合体よりなる反射防止層
を設けてなる請求項１記載の帯電防止化プラスチック成
形品の製造方法。
【請求項４】プラスチック成形体表面に、（Ａ）シラ
ンカップリング剤と（Ｂ）アルコキシシラン化合物を主
成分とする帯電防止剤とからなる帯電防止化層を塗布し
たのち、アルカリ触媒を含む（Ｃ）含フッ素脂肪族環構
造を有する重合体よりなる反射防止層を塗布することを
特徴とする帯電防止化プラスチック成形品の製造方法。