WO2015008672A1 - 防曇性物品 - Google Patents

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WO2015008672A1
WO2015008672A1 PCT/JP2014/068263 JP2014068263W WO2015008672A1 WO 2015008672 A1 WO2015008672 A1 WO 2015008672A1 JP 2014068263 W JP2014068263 W JP 2014068263W WO 2015008672 A1 WO2015008672 A1 WO 2015008672A1
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WO
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water
water absorption
absorbing layer
curing agent
polyepoxide
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PCT/JP2014/068263
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English (en)
French (fr)
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洋亮 杉原
広和 小平
森 勇介
米田 貴重
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AGC Inc
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Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/45Anti-settling agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/28Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with organic material
    • C03C17/32Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with organic material with synthetic or natural resins
    • C03C17/326Epoxy resins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09D163/00Coating compositions based on epoxy resins; Coating compositions based on derivatives of epoxy resins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09D5/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00Coatings on glass
    • C03C2217/70Properties of coatings
    • C03C2217/75Hydrophilic and oleophilic coatings

Definitions

  • the present invention relates to an antifogging article, and particularly to an antifogging article having high antifogging properties and excellent antifogging durability.
  • Transparent substrates such as glass and plastic have a so-called “cloudy” state when the substrate surface falls below the dew point temperature because fine water droplets adhere to the surface and scatter transmitted light. .
  • Various proposals have been made as a means for preventing fogging.
  • (1) a method of lowering the surface tension of water droplets attached by treating the substrate surface with a surfactant, (2) imparting a hydrophilic group to the substrate surface using a hydrophilic resin or a hydrophilic inorganic compound And (3) a method of maintaining the surface of the substrate above the dew point temperature by installing a heater or the like on the substrate and heating (4) providing a water-absorbing resin layer on the surface of the substrate.
  • a surfactant (2) imparting a hydrophilic group to the substrate surface using a hydrophilic resin or a hydrophilic inorganic compound
  • (3) a method of maintaining the surface of the substrate above the dew point temperature by installing a heater or the like on the substrate and heating (4) providing a water-absorbing resin layer on the surface of the substrate.
  • the method (4) can exhibit excellent antifogging properties without requiring running costs and can maintain antifogging properties over time, it is regarded as a particularly excellent method as a means for preventing fogging. Yes.
  • an antifogging technique using the method (4) specifically, an antifogging article having an antifogging film including a water-absorbing crosslinked resin layer obtained from polyepoxides (see Patent Document 1). Etc. have been proposed.
  • the occurrence of fogging in the anti-fogging article can be suppressed or delayed up to a certain level, but the water absorption capacity is exceeded.
  • moisture aggregates and adheres to the article it becomes cloudy. Therefore, development of an antifogging article having a higher antifogging performance and having an antifogging film whose high antifogging property is sustainable has been expected.
  • An object of the present invention is to provide an antifogging article that has high antifogging properties and is excellent in antifogging durability.
  • the antifogging article of the present invention has the following configuration.
  • Surfactant whose main component is a cured epoxy resin obtained by reaction of polyepoxide and a curing agent on at least a part of the surface of the substrate, and whose HLB calculated by the Griffin method is in the range of 6-18.
  • An anti-fogging article comprising a water-absorbing layer containing.
  • an anti-fogging article having high anti-fogging properties and excellent anti-fogging durability can be provided.
  • the anti-fogging article of the present invention is mainly composed of a cured epoxy resin obtained by a reaction between a polyepoxide and a curing agent on a substrate and at least a part of the surface of the substrate, and an HLB calculated by the Griffin method is 6 to 18.
  • polyepoxide refers to a compound having two or more epoxy groups. Polyepoxide includes low molecular weight compounds, oligomers, and polymers. Hereinafter, the polyepoxide may be referred to as a main agent as necessary.
  • the “cured epoxy resin” means a structure obtained by reacting a polyepoxide and a curing agent, a structure in which the polyepoxide is cross-linked with the curing agent to form a three-dimensional structure, and / or a polyepoxide is linear or three-dimensional by the action of the curing agent. This refers to a cured product having a polymerized structure.
  • cured epoxy resin A surfactant having an HLB in the range of 6 to 18 calculated by the Griffin method is referred to as a surfactant (B).
  • the antifogging property is exhibited by the water absorption layer on the substrate.
  • the water-absorbing layer is mainly composed of the cured epoxy resin (A), and has a three-dimensional molecular structure and preferably has water absorption by the action of a hydrophilic group, thereby having antifogging properties and maintaining antifogging properties for a long time. Is possible.
  • the water absorbing layer contains the surfactant (B), even when the water absorbing ability of the water absorbing layer reaches a saturated state, a water film is formed on the surface of the water absorbing layer by the action of the surfactant (B). Thus, higher antifogging properties are exhibited.
  • the antifogging article of the present invention has high antifogging properties and is excellent in antifogging durability.
  • the antifogging article of the present invention comprises the water absorbing layer on at least a part of the surface of the substrate.
  • the surface of the substrate on which the water absorbing layer is formed is appropriately selected according to the application.
  • a water absorption layer is formed on any one main surface of a pair of main surfaces which a base
  • the anti-fogging article of the present invention is not particularly limited as long as it has the above water-absorbing layer on the substrate. For example, you may have a base layer between a base
  • the substrate used in the antifogging article of the present invention is not particularly limited as long as it is made of a material generally required to impart antifogging properties.
  • Preferred examples of the substrate include a substrate made of glass, plastic, metal, ceramics, or a combination thereof (composite material, laminated material, structure in which a plurality of layers are in close contact with each other, etc.), and more preferably Examples thereof include a transparent substrate made of glass or plastic and a mirror.
  • the glass examples include ordinary soda lime glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, alkali-free glass, and quartz glass. Further, the glass surface may be physically or chemically strengthened.
  • the plastic examples include acrylic resins such as polymethyl methacrylate, aromatic polycarbonate resins such as polyphenylene carbonate, and aromatic polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET). Among these, polyethylene terephthalate (PET) ) And polyphenylene carbonate are preferred.
  • PET polyethylene terephthalate
  • a substrate made of glass is particularly preferable in the present invention.
  • the shape of the substrate may be a flat plate, or the entire surface or a part thereof may have a curvature.
  • the thickness of the substrate can be appropriately selected depending on the use of the antifogging article, but is generally preferably 0.1 to 10 mm.
  • the substrate preferably has a reactive group on the surface.
  • a hydrophilic group is preferable, and as the hydrophilic group, a hydroxyl group is preferable.
  • the surface of the substrate can be made hydrophilic by subjecting the substrate to oxygen plasma treatment, corona discharge treatment, ozone treatment, etc. to decompose and remove organic substances adhering to the surface or to form a fine uneven structure on the surface. Good.
  • glass and a metal oxide usually have a hydroxyl group on the surface, and it is preferable from the viewpoint that the substrate is glass.
  • the base is a metal oxide thin film such as silica, alumina, titania, zirconia on the surface of the base such as glass for the purpose of improving the adhesion with the water absorption layer formed on the surface of the antifogging article of the present invention.
  • a metal oxide thin film such as silica, alumina, titania, zirconia on the surface of the base such as glass for the purpose of improving the adhesion with the water absorption layer formed on the surface of the antifogging article of the present invention.
  • an organic group-containing metal oxide thin film is an organic group-containing metal oxide thin film.
  • the metal oxide thin film can be formed by a known method such as a sol-gel method using a metal compound having a hydrolyzable group.
  • a metal compound having a hydrolyzable group As the metal compound, tetraalkoxysilane, tetraisocyanatesilane, oligomers thereof (that is, partially hydrolyzed condensates thereof) and the like are preferable.
  • the organic group-containing metal oxide thin film can be obtained by treating the substrate surface with an organometallic coupling agent.
  • an organometallic coupling agent a silane coupling agent, a titanium coupling agent, an aluminum coupling agent, or the like can be used, and a silane coupling agent is preferably used.
  • the water absorbing layer contains the cured epoxy resin (A) as a main component and further contains a surfactant (B).
  • that the water-absorbing layer contains the cured epoxy resin (A) as a main component means that the cured epoxy resin (A) is a component having the largest content in the total solid content constituting the water-absorbing layer.
  • the cured epoxy resin (A) is obtained by a reaction between a polyepoxide and a curing agent or / and a reaction between polyepoxides. Therefore, the water-absorbing layer in the antifogging article of the present invention is usually prepared as a water-absorbing layer-forming composition containing a polyepoxide that is a raw material of the cured epoxy resin (A), a curing agent, and a surfactant (B). It is formed by reacting after disposing it on a predetermined surface of the substrate.
  • the content ratio of the cured epoxy resin (A) in the water absorption layer is shown as the total content ratio of the polyepoxide and the curing agent in the total solid content of the water absorption layer forming composition to be used.
  • the polyepoxide and the curing agent which are raw materials for obtaining the cured epoxy resin (A), are not particularly limited as long as they can form a cured epoxy resin.
  • the water-absorbing layer is a cured epoxy resin, it is extremely excellent in the balance of abrasion resistance, such as abrasion resistance of the film, and water absorption.
  • a polyepoxide usually used as a raw material for a cured epoxy resin can be used without any particular limitation.
  • Specific examples include glycidyl ether polyepoxides, glycidyl ester polyepoxides, glycidyl amine polyepoxides, cycloaliphatic polyepoxides, and (meth) acrylic polymers in which two or more epoxy groups are introduced in the side chain.
  • “(Meth) acryl” is a general term for methacryl and acryl.
  • the number of epoxy groups per molecule of the polyepoxide is not particularly limited as long as it is 2 or more on average, but it is preferably 2 to 10 and more preferably 2 to 7.
  • the glycidyl ether-based polyepoxide has a structure in which a phenolic hydroxyl group of a polyphenol having two or more phenolic hydroxyl groups or an alcoholic hydroxyl group of a polyol having two or more alcoholic hydroxyl groups is substituted with a glycidyloxy group.
  • a glycidyl ester polyepoxide has a structure in which a carboxy group of a polycarboxylic acid having two or more carboxy groups is substituted with a glycidyloxycarbonyl group, and a glycidylamine polyepoxide has two or more hydrogen atoms bonded to a nitrogen atom. It has a structure in which a hydrogen atom bonded to a nitrogen atom of an amine is substituted with a glycidyl group.
  • the cycloaliphatic polyepoxide has a structure having an alicyclic hydrocarbon group (such as a 2,3-epoxycyclohexyl group) in which an oxygen atom is bonded between adjacent carbon atoms of the ring.
  • an alicyclic hydrocarbon group such as a 2,3-epoxycyclohexyl group
  • the water absorption of the cured epoxy resin mainly depends on the abundance of hydrophilic groups such as hydroxyl groups and hydrophilic chains (polyoxyethylene groups, etc.) derived from the main agent. Water absorption also depends on the degree of crosslinking in the cured epoxy resin. If the number of cross-linking points contained in the cured epoxy resin per unit amount is large, the cured epoxy resin has a dense three-dimensional network structure, and it is considered that the water absorption becomes low because the space for water retention becomes small. In general, the durability of the cured epoxy resin is improved if the number of crosslinking points is large. On the other hand, if the number of crosslinking points contained per unit amount is small, it is considered that the space for water retention becomes large and the water absorption becomes high, but the durability is lowered.
  • hydrophilic groups such as hydroxyl groups and hydrophilic chains (polyoxyethylene groups, etc.) derived from the main agent.
  • Water absorption also depends on the degree of crosslinking in the cured epoxy resin. If the
  • the glass transition point of the cured epoxy resin is closely related to the number of crosslinking points in the cured epoxy resin.
  • a resin having a high glass transition point is considered to have a large number of crosslinking points per unit amount. Therefore, it is generally preferable to control the glass transition point of the cured epoxy resin low to increase the antifogging performance, and to control the glass transition point of the cured epoxy resin high to increase durability.
  • the glass transition point of the cured epoxy resin (A) mainly forming the water absorbing layer is preferably ⁇ 20 to 60 ° C., depending on the type of the cured epoxy resin, and is preferably ⁇ 5 to 40 ° C. More preferably.
  • the glass transition point is a value measured according to JIS K7121. Specifically, it is a value measured using a differential scanning calorimeter after providing a resin layer as a specimen on a substrate and leaving it in an environment of 20 ° C. and 50% RH for 1 hour. However, the heating rate at the time of measurement shall be 10 degrees C / min.
  • a polyepoxide for obtaining a cured epoxy resin (A) having a large space for water retention in a three-dimensional network structure while having an appropriate crosslinking density a polyepoxide having no aromatic nucleus, that is, Aliphatic polyepoxides and / or alicyclic polyepoxides are preferred, and aliphatic polyepoxides are more preferred.
  • glycidyl ether-based polyepoxides derived from polyphenols or polyols are preferable, and glycidyl ether-based resins derived from aliphatic polyols and alicyclic polyols.
  • Polyepoxides are more preferable, and aliphatic glycidyl ether-based polyepoxides are particularly preferable.
  • glycidyl ether-based polyepoxides derived from polyphenols include bisphenol-type diglycidyl ethers such as bisphenol A diglycidyl ether, bisphenol F diglycidyl ether, bis (4-glycidyloxyphenyl), and phenol novolac type diglycidyl ether. And aromatic polycarboxylic acid polyglycidyl esters such as cresol novolac-type diglycidyl ethers and phthalic acid diglycidyl esters. Of these aromatic polyepoxides, bisphenol A diglycidyl ether and bisphenol F diglycidyl ether are preferably used.
  • the raw material polyol of the glycidyl ether polyepoxide derived from polyols includes polyols having no aromatic nucleus such as aliphatic polyols and alicyclic polyols, and the number of hydroxyl groups per molecule is preferably 2 to 8. ⁇ 4 are more preferred.
  • polyols aliphatic polyols are preferably used. Examples of aliphatic polyols include alkane polyols, etheric oxygen atom-containing polyols, sugar alcohols, polyoxyalkylene polyols, and polyester polyols.
  • the polyoxyalkylene polyol is obtained, for example, by ring-opening addition polymerization of a monoepoxide such as propylene oxide or ethylene oxide to a relatively low molecular weight polyol such as an alkane polyol, an etheric oxygen atom-containing polyol, or a sugar alcohol.
  • a monoepoxide such as propylene oxide or ethylene oxide
  • a relatively low molecular weight polyol such as an alkane polyol, an etheric oxygen atom-containing polyol, or a sugar alcohol.
  • the polyester polyol include a compound having a structure in which an aliphatic diol and an aliphatic dicarboxylic acid are condensed and a compound having a structure in which a cyclic ester is ring-opening polymerized.
  • glycidyl ether-based polyepoxides derived from aliphatic polyols include ethylene glycol diglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, dipropylene glycol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, 1,4-butanediol diester.
  • Glycidyl ether 1,6-hexanediol diglycidyl ether, glycerol polyglycidyl ether, diglycerol polyglycidyl ether, trimethylolpropane polyglycidyl ether, sorbitol polyglycidyl ether, pentaerythritol polyglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, polyoxy Propylene diol diglycidyl ether, polyoxypropylene triol Glycidyl ether, poly (oxypropylene-oxyethylene) triol triglycidyl ether, polyglycerol polyglycidyl ether, and the like.
  • glycerol polyglycidyl ether diglycerol polyglycidyl ether, polyglycerol polyglycidyl ether, and sorbitol polyglycidyl ether are particularly preferable.
  • polyepoxides other than glycidyl ether-based polyepoxides include hexahydrophthalic acid diglycidyl ester, tetrahydrophthalic acid diglycidyl ester, 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3 ′, 4′-epoxycyclohexanecarboxylate, bis (3,3 4-epoxycyclohexylmethyl) adipate and the like.
  • the molecular weight of the polyepoxide is preferably 100 to 4000, more preferably 300 to 3000, and particularly preferably 400 to 2500 from the viewpoints of durability, antifogging properties, appearance, and the like.
  • the epoxy equivalent of the polyepoxide (gram number of resin containing 1 gram equivalent of epoxy group [g / eq]) is preferably 120 to 200 g / eq, and more preferably 130 to 190 g / eq.
  • the molecular weight means a mass average molecular weight (Mw) unless otherwise specified.
  • the mass average molecular weight (Mw) in this specification means the mass average molecular weight which uses polystyrene as a standard measured by gel permeation chromatography (GPC).
  • Denacol EX-313 molecular weight (Mw): an aliphatic glycidyl ether-based polyepoxide, which is a glycerol polyglycidyl ether, all manufactured by Nagase ChemteX Corporation.
  • Denacol EX-314 (molecular weight (Mw): 454, average number of epoxy groups: 2.3 / molecule), Denacol EX-512, which is polyglycerol polyglycidyl ether (Molecular weight (Mw): 630, average number of epoxy groups: 4.1 / molecule), Denacol EX-521 (molecular weight (Mw): 1294, average number of epoxy groups: 6.3 / molecule), and the like.
  • Denacol EX-1410 (Molecular weight (Mw): 988, average number of epoxy groups: 3.5 / molecule), Denacol EX-1610 (Molecular weight (Mw): 1130, average number of epoxy groups: 4) which are aliphatic polyglycidyl ethers. 5) / molecule), Denacol EX-610U (molecular weight (Mw): 1408, average number of epoxy groups: 4.5 / molecule), and the like.
  • Examples of sorbitol polyglycidyl ether include Denacol EX-614B (molecular weight (Mw): 949, average number of epoxy groups: 6.1 / molecule).
  • these polyepoxides may be used independently and may use 2 or more types together.
  • the curing agent used together with the polyepoxide to obtain the cured epoxy resin (A) is a compound having two or more reactive groups that react with the epoxy group of the polyepoxide and is polyadded to the polyepoxide by reaction.
  • the catalyst type curing agent includes a thermosetting type and a photocuring type, both of which are treated as a catalyst type curing agent.
  • the polyaddition type curing agent and the catalyst type curing agent may be used alone or in combination. Preferably, both are used together.
  • the polyaddition type curing agent to be used is a compound having two or more reactive groups that react with the epoxy group of the polyepoxide, and is not particularly limited as long as it is a curing agent that polyadds to the polyepoxide by reaction.
  • the reactive group that reacts with the epoxy group in the polyaddition type curing agent examples include an amino group having active hydrogen, a carboxy group, and a thiol group. That is, the polyaddition type curing agent is preferably a compound having two or more amino groups having active hydrogen, a compound having two or more carboxy groups, or a compound having two or more thiol groups, more preferably active hydrogen. A compound having two or more amino groups having the formula is used. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the amino group having active hydrogen specifically refers to a primary amino group represented by —NH 2 or a secondary amino group represented by> NH.
  • the active hydrogen bonded to the amino group is referred to as “amine active hydrogen”.
  • a compound having an amino group having active hydrogen is referred to as an amine compound having active hydrogen
  • a compound having two or more amino groups having active hydrogen is referred to as a polyamine compound having active hydrogen.
  • a secondary amino group having a primary amino group at the terminal such as an N-aminoalkyl-substituted amino group or a hydrazinyl group, is counted as one amino group having active hydrogen.
  • polyamine compound refers to a polyamine compound having active hydrogen.
  • polyamines, polycarboxylic acid anhydrides, polyamides, and the like can be used as polyaddition type curing agents.
  • polyamines having no aromatic nucleus and polycarboxylic acid anhydrides having no aromatic nucleus are preferable, and polyamines having no aromatic nucleus are particularly preferable.
  • Polyamines having 2 to 4 amino groups are preferred as polyamines, and dicarboxylic acid anhydrides, tricarboxylic acid anhydrides, and tetracarboxylic acid anhydrides are preferred as polycarboxylic acid anhydrides.
  • polyamines having no aromatic nucleus aliphatic polyamine compounds and alicyclic polyamine compounds are preferable, and aliphatic polyamine compounds are particularly preferable.
  • Specific examples of these polyamines include ethylenediamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, hexamethylenediamine, polyoxyalkylenepolyamine, isophoronediamine, mensendiamine, 3,9-bis (3-aminopropyl)- 2,4,8,10-tetraoxaspiro (5,5) undecane and the like.
  • the polyoxyalkylene polyamine is a polyamine having a structure in which the hydroxyl group of the polyoxyalkylene polyol is substituted with an amino group, for example, a structure in which the hydroxyl group of a polyoxypropylene polyol having 2 to 4 hydroxyl groups is substituted with an amino group And compounds having 2 to 4 amino groups having The molecular weight per amino group is preferably 1000 or less, and particularly preferably 500 or less.
  • polycarboxylic acid anhydride having no aromatic nucleus examples include succinic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, 4-methylhexahydrophthalic anhydride, and the like.
  • polystdition type curing agent Commercially available products can be used as the polyaddition type curing agent.
  • polyoxyalkylene triamine specifically, as polyoxyalkylene triamine, Jeffamine T403 (trade name, manufactured by Huntsman, Mw: 390) and the like, as polyether polythiol, polythiol QE-340M (trade name, Toray Industries, Inc.) Fine chemicals).
  • the blending ratio of the polyepoxide, which is a raw material component of the cured epoxy resin (A) used in the present invention, and the polyaddition type curing agent is such that the reactive group of the polyaddition type curing agent reacts with the epoxy group at a ratio of 1: 1.
  • the equivalent ratio of the reactive group of the polyaddition type curing agent to the epoxy group derived from polyepoxide is preferably in a ratio of 0.6 to 1.5, more preferably 0.7 to 1.0.
  • the cured epoxy resin (A) having a three-dimensional network structure that is appropriately cross-linked so as to obtain high water absorption can be obtained without lowering.
  • the equivalent ratio of amine active hydrogen to epoxy group derived from polyepoxide is 0.6 to 0.8. Is preferred.
  • the equivalent ratio of the amine active hydrogen to the epoxy group is within the above range, the cured epoxy resin (A) having a three-dimensional network structure appropriately crosslinked so as to obtain high water absorption can be obtained.
  • the equivalent ratio of the amine active hydrogen with respect to an epoxy group is the same range as the above also when it calculates about the total solid content which the composition for water absorption layer formation contains. That is, when various components other than the polyepoxide and polyaddition type curing agent contained in the composition for forming a water absorbing layer described below, for example, a coupling agent has an amino group having an epoxy group or active hydrogen, these components The total amount obtained by adding the amount of epoxy group and amine active hydrogen possessed by the amount of epoxy group and amine active hydrogen possessed by polyepoxide and polyaddition type curing agent is used to calculate the equivalent ratio of amine active hydrogen to epoxy group. It is preferable to make it the same as the above range of the equivalent ratio. However, in the components described below, amine active hydrogen possessed by a catalyst-type curing agent such as imidazole does not basically undergo a crosslinking reaction with an epoxy group, and thus is not included in the calculation of the equivalent ratio.
  • a catalyst-type curing agent such as imi
  • examples of the curing agent used together with the polyepoxide include a catalytic curing agent in addition to the polyaddition curing agent.
  • the catalyst type curing agent may be used alone as the curing agent, it is preferably used in combination with the polyaddition type curing agent.
  • the catalyst-type curing agent is not particularly limited as long as it is a reaction catalyst such as a Lewis acid and catalyzes a polymerization reaction between polyepoxides and / or a polyaddition reaction between a polyepoxide and a polyaddition-type curing agent. Can be used.
  • the effect of accelerating the crosslinking rate by polyepoxide alone or by polyaddition reaction between polyepoxide and polyaddition type curing agent, or by forming polyepoxide alone or with polyepoxide and polyaddition type curing agent is acquired.
  • An example of a defect in the cross-linked site is the color development of the cured epoxy resin due to the alteration of the cross-linked site due to heat load.
  • catalytic curing agents include curing catalysts such as tertiary amines, imidazoles, Lewis acids, onium salts, and phosphines. More specifically, 2-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, tris (dimethylaminomethyl) phenol, boron trifluoride-amine complex, methyl p-toluenesulfonate, diphenyliodonium hexafluorophosphate, tri Examples thereof include phenylsulfonium hexafluorophosphate. As the catalyst type curing agent, one of these may be used alone, or two or more may be used in combination.
  • curing catalysts such as tertiary amines, imidazoles, Lewis acids, onium salts, and phosphines. More specifically, 2-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, tris (dimethylaminomethyl) phenol, boron triflu
  • the onium salts exemplified above are catalytic curing agents that generate a Lewis acid catalyst by being decomposed by light such as ultraviolet rays, and are usually photocured. It is used as a catalyst-type curing agent that gives a cured epoxy resin.
  • imidazole compounds such as 2-methylimidazole and 2-ethyl-4-methylimidazole are preferable as the catalyst-type curing agent used in the present invention.
  • Adekaoptomer SP152 (trade name, manufactured by ADEKA) as a triarylsulfonium salt that is a photocurable catalyst-type curing agent.
  • the amount of the catalytic curing agent used is preferably 1.0 to 20% by mass, more preferably 1 to 10% by mass, and particularly preferably 1 to 5% by mass with respect to 100% by mass of the polyepoxide. If the usage-amount of the catalyst type hardening
  • curing agent with respect to 100 mass% of polyepoxides is 20 mass% or less, the residue of a catalyst-type hardening
  • the cured epoxy resin (A) is a component mainly constituting the water absorption layer, and is a component contributing to the expression of water absorption. Accordingly, the cured epoxy resin (A) is preferably a cured epoxy resin having high water absorption.
  • the water absorption of the cured epoxy resin can be indicated by a saturated water absorption measured by the following method.
  • the saturated water absorption amount of the cured epoxy resin (A) used for the water absorption layer is preferably 120 mg / cm 3 or more, and more preferably 150 mg / cm 3 or more.
  • the saturated water absorption amount of the cured epoxy resin (A) takes the above value, the water absorption layer can ensure sufficient water absorption.
  • the saturated water absorption of the cured epoxy resin (A) is preferably 900 mg / cm 3 or less, 500 mg / cm 3 or less is more preferable.
  • a cured epoxy resin layer (hereinafter referred to as “resin layer”) serving as a specimen is provided on a substrate, for example, a 3 cm ⁇ 4 cm ⁇ 2 mm thick soda lime glass substrate, and this is formed at a constant temperature and humidity in an environment of 10 ° C. and 95 to 99% RH.
  • the moisture content (I) of the entire substrate with the resin layer is measured using a trace moisture meter. Further, the moisture content (II) is measured for the substrate only by the same procedure. The value obtained by subtracting the water content (I) from the water content (I) by the volume of the resin layer is defined as the saturated water absorption.
  • the moisture content is measured with a trace moisture meter FM-300 (trade name, manufactured by Kett Science Laboratory) as follows.
  • the measurement sample is heated at 120 ° C., the moisture released from the sample is adsorbed to the molecular sieve in the micro moisture meter, and the mass change of the molecular sieve is measured as the moisture content.
  • the end point of the measurement is the time when the mass change per 25 seconds becomes 0.05 mg or less.
  • the water-absorbing layer contains a surfactant (B) having an HLB in the range of 6 to 18 calculated by the Griffin method.
  • a surfactant (B) having an HLB in the range of 6 to 18 calculated by the Griffin method.
  • the above functions can be achieved if the HLB is in the range of 6-18.
  • the preferable range of HLB is 7 to 17, and 8 to 16 is more preferable.
  • Surfactants with an HLB of less than 6 do not provide sufficient antifogging effect due to insufficient water film formation on the surface, and surfactants with an HLB of more than 18 have low affinity with cured epoxy resins, resulting in increased haze. It is a problem.
  • nonionic surfactants such as polyoxyalkylene alkyl ether, polyoxyalkylene fatty acid ester, glycerin fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, sucrose fatty acid ester, polyoxyalkylene alkylamine, poly Among the oxyalkylene alkylamides, polyoxyalkylene phenyl ethers, polyoxyalkylene polycyclic phenyl ethers and the like, surfactants having an HLB of 6 to 18 can be mentioned.
  • a polyoxyalkylene alkyl ether having an HLB of 6 to 18 is preferable from the viewpoint of water film formation performance due to hydrophilicity.
  • the number of carbon atoms of alkylene in the polyoxyalkylene alkyl ether is preferably 2 to 4, ethylene and propylene are preferred, and ethylene is particularly preferred from the viewpoint of water film formation performance due to hydrophilicity.
  • R 1 O [(EO) a / (PO) b ] —H
  • EO represents an oxyethylene group (—CH 2 CH 2 O—)
  • PO represents an oxypropylene group (—CH 2 CH 2 CH 2 O—).
  • R 1 represents a linear or branched or cyclic structure having 10 to 18 carbon atoms and may contain an alkyl or alkenyl group.
  • a represents a number from 0 to 40
  • b represents a number from 0 to 20, and a + b> 0.
  • HLB is 6-18.
  • EO and PO may be combined in blocks, alternately or randomly.
  • polyoxyalkylene alkyl ethers represented by the formula (1) a linear alkyl group having 10 to 16 carbon atoms is preferable for R 1 from the viewpoint of water film formation performance due to hydrophilicity.
  • polyoxyalkylene moiety a polyoxyethylene structure in which only 5 to 20 EO are bonded repeatedly is preferable from the viewpoint of water film formation performance due to hydrophilicity.
  • polyoxyethylene lauryl ether is particularly preferable.
  • Such a surfactant (B) has a molecular weight of about 300 to 2,000. These may be used alone or in combination of two or more.
  • a commercially available product can be used as the surfactant (B). Specifically as such a commercial item, the commercial item shown in following Table 1 can be used.
  • the content of the surfactant (B) in the water absorbing layer is preferably 2.0 to 20.0% by mass, more preferably 3.0 to 14.0% by mass with respect to the total solid content.
  • the content of the total amount of the cured epoxy resin (A) and the inorganic filler and coupling agent described below with respect to 100 parts by mass is preferably 2.5 to 22.0 parts by mass, and preferably 3.5 to 16. 0 parts by mass is more preferable.
  • the content of the surfactant (B) in the water absorption layer within the above range, a water film is formed on the surface of the water absorption layer when water is supplied in excess of the water absorption capability of the cured epoxy resin (A). Capability can be maintained for a long time. Further, the hardness of the water absorption layer, for example, Martens hardness can be maintained in a usable range, and an increase in haze can be suppressed.
  • the water-absorbing layer in the antifogging article of the present invention in addition to the cured epoxy resin (A) and the surfactant (B), which are essential components, the water-absorbing layer in the antifogging article of the present invention, as an optional component, various functional additive components that the water-absorbing layer usually contains, For example, an inorganic filler, a coupling agent and / or a reaction component thereof, other functional addition components, and the like can be contained within a range not impairing the effects of the present invention.
  • An inorganic filler is a component which can give high mechanical strength and heat resistance to a water absorption layer by adding this. Moreover, when obtaining the cured epoxy resin (A), specifically, the curing shrinkage of the resin during the curing reaction of the polyepoxide and the curing agent can be reduced.
  • a filler made of a metal oxide is preferable. Examples of the metal oxide include silica, alumina, titania, and zirconia. Among these, silica is preferable.
  • a filler made of the metal oxide In addition to the filler made of the metal oxide, a filler made of ITO (Indium Tin Oxide) or ATO (Antimony Tin Oxide) can also be used. Since ITO and ATO have infrared absorptivity, heat absorption can be imparted to the water absorption layer. Therefore, if a filler made of ITO or ATO is used, an antifogging effect due to heat ray absorption can be expected in addition to water absorption.
  • ITO Indium Tin Oxide
  • ATO Antimony Tin Oxide
  • the average primary particle diameter is preferably 300 nm or less, more preferably 100 nm or less, and particularly preferably 50 nm or less.
  • the average primary particle diameter is 300 nm or less, the tendency of aggregation of particles in a composition containing the average particle diameter does not increase, and sedimentation of particles can be avoided.
  • production of the cloudiness (cloudiness value, haze) by scattering can be suppressed, and it is preferable to set it as the said particle diameter from the point of transparency maintenance.
  • the lower limit of the average primary particle diameter is not particularly limited, but particles of about 2 nm that can be produced by the current technology can also be used.
  • the average primary particle diameter of the particles refers to that measured from an observation image with a transmission electron microscope.
  • the blending amount of the inorganic filler is preferably 0.5 to 95 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total mass of the main component and the curing agent of the cured epoxy resin (A), and 1 to 90 parts by mass. Is more preferable. If the blending amount of the inorganic filler with respect to 100 parts by mass of the cured epoxy resin (A) is set to the above lower limit value or more, mechanical strength can be imparted to the water absorption layer. Moreover, it is easy to suppress the fall of the cure shrinkage reduction effect of a cured epoxy resin (A). Moreover, if the compounding quantity of an inorganic filler shall be below the said upper limit, the space for water absorption can fully be ensured, and it will be easy to make water absorption and antifogging property high.
  • the silica preferably used as the inorganic filler more preferably, silica fine particles are described later as water or colloidal silica dispersed in an organic solvent such as methanol, ethanol, isobutanol, propylene glycol monomethyl ether, butyl acetate or the like. It can mix
  • Colloidal silica includes silica hydrosol dispersed in water and organosilica sol in which water is replaced with an organic solvent. When blended in a water-absorbing layer forming composition, the colloidal silica is selected according to the solvent preferably used in the composition. Silica hydrosol or organosilica sol is used. For example, when the solvent used in the water-absorbing layer forming composition is an organic solvent, it is preferable to use an organosilica sol using the same organic solvent as the dispersion medium.
  • an organosilica sol a commercially available product can be used.
  • silica fine particles having an average primary particle diameter of 10 to 20 nm are in isopropanol, and the SiO 2 content is 30 mass with respect to the total amount of the organosilica sol.
  • Organosilica sol IPA-ST (trade name, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.), organosilica sol MEK-ST (trade name, Nissan Chemical Industries, Ltd.) in which the organic solvent of organosilica sol IPA-ST was changed from isopropanol to methyl ethyl ketone And organosilica sol NBAC-ST (trade name, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) in which the organic solvent of organosilica sol IPA-ST is changed from isopropanol to butyl acetate.
  • colloidal silica is used as the silica fine particles, the amount of the solvent to be blended in the water absorbing layer forming composition is appropriately adjusted in consideration of the amount of solvent contained in the colloidal silica.
  • the inorganic filler is blended in the water-absorbing layer forming composition as a silica precursor such as tetraethoxysilane, and is present in the film as silica when the water-absorbing layer is formed. Also good.
  • silica precursor such as tetraethoxysilane
  • silicate compounds such as tetramethoxysilane, monomethyltriethoxysilane, monomethyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, and dimethyldiethoxysilane can be used in addition to the tetraethoxysilane.
  • titania, zirconia and the like exemplified as inorganic fillers other than silica, alkoxide and acetylacetonate can be used as precursors, and zirconium chloride can also be used particularly for zirconia.
  • a coupling agent is added to the water-absorbing layer-forming composition to increase the adhesion between the water-absorbing layer and the substrate in contact with the base layer and, if necessary, the base layer when forming the water-absorbing layer. It is a component that acts.
  • the coupling agent has a reactive group, the reactive group reacts with other components constituting the water-absorbing layer to improve the adhesion, so it was added to the water-absorbing layer forming composition.
  • the coupling agent is present in a slightly different shape after the water absorption layer is formed. About a coupling agent, it is not the state which exists in a water absorption layer, but demonstrates below as a coupling agent added to the composition for water absorption layer formation.
  • the coupling agent has a functional group reactive with the main agent or the curing agent of the cured epoxy resin (A)
  • the coupling agent has the physical properties of the water absorption layer in addition to the purpose of improving the adhesion. It can also be used for adjustment purposes.
  • the coupling agent preferably has a reactive group capable of reacting with the main component of the cured epoxy resin (A) and the reactive group of the curing agent.
  • an organometallic coupling agent or a polyfunctional organic compound is preferable, and an organometallic coupling agent is particularly preferable.
  • the organometallic coupling agent is a compound having one or more bonds between metal atoms and carbon atoms, and the number of bonds between metal atoms and carbon atoms is preferably one or two.
  • Examples of the organometallic coupling agent include a silane coupling agent (hereinafter referred to as a silane coupling agent), a titanium coupling agent, and an aluminum coupling agent, and a silane coupling agent is preferable.
  • These coupling agents preferably have a reactive group that the main component or curing agent of the cured epoxy resin (A) has, and a reactive group that can react with a reactive group remaining on the surface of the substrate or the underlayer described later. .
  • a silane coupling agent is a compound in which one or more hydrolyzable groups and one or more monovalent organic groups (however, the terminal bonded to the silicon atom is a carbon atom) are bonded to the silicon atom.
  • One of the monovalent organic groups is a functional organic group (an organic group having a reactive group).
  • an alkyl group having 4 or less carbon atoms is preferable.
  • the number of hydrolyzable groups bonded to the silicon atom is preferably 2 or 3.
  • the silane coupling agent is preferably a compound represented by the following formula (2).
  • R 2 represents a monovalent functional organic group
  • R 3 represents an alkyl group having 4 or less carbon atoms
  • c represents an integer of 0 or 1.
  • R 3 is preferably a methyl group or an ethyl group, and particularly preferably a methyl group.
  • X is a hydrolyzable group such as a chlorine atom, an alkoxy group, an acyl group, or an amino group, and an alkoxy group having 4 or less carbon atoms is particularly preferable.
  • the monovalent functional organic group represented by R 2 is preferably an alkenyl group having an addition polymerizable unsaturated group or an alkyl group having a reactive group.
  • the alkyl group having a reactive group may be an alkyl group substituted with an organic group having a reactive group. Such an alkyl group preferably has 1 to 4 carbon atoms.
  • the reactive group include an epoxy group, amino group, mercapto group, ureido group, hydroxyl group, carboxy group, acryloxy group, methacryloxy group, and isocyanate group.
  • Examples of the organic group having such a reactive group include a glycidyloxy group (glycidoxy group), an epoxycyclohexyl group, an alkylamino group, a dialkylamino group, an arylamino group, and an N-aminoalkyl-substituted amino group. .
  • a silane coupling agent whose reactive group is an epoxy group, an amino group, a mercapto group, or a ureido group is preferable.
  • silane coupling agents examples include 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, and 3-glycol.
  • a silane coupling agent having an amino group such as ethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane is preferably used.
  • the blending amount of the coupling agent in the water absorbing layer forming composition is not an essential component, so there is no lower limit. However, in order to fully exhibit the effect of the coupling agent blending, the coupling agent is used with respect to 100 parts by mass of the total mass of the main component and the curing agent of the cured epoxy resin (A) in the composition for forming the water absorption layer.
  • the mass ratio is preferably 5 to 40 parts by mass, and more preferably 10 to 30 parts by mass.
  • the blending amount of the coupling agent with respect to the total amount of the water-absorbing layer forming composition is preferably 2 to 10% by mass, for example, and preferably 3 to 7% by mass when a silane coupling agent is used. More preferred.
  • the equivalent ratio of amine active hydrogen to the epoxy group is the above polyaddition type curing.
  • the amine active hydrogen in the agent and the amine active hydrogen in the coupling agent are combined to calculate the equivalent ratio with the epoxy group in the polyepoxide so as to be in the preferred range (0.6 to 0.8).
  • the polyaddition type curing agent having a reactive group other than an amino group having active hydrogen and a coupling agent having an amino group having active hydrogen are used in combination, the polyaddition type with respect to the epoxy group of the polyepoxide is used.
  • the total of the equivalent ratio of the active hydrogen possessed by the reactive group of the curing agent and the equivalent ratio of the amine active hydrogen possessed by the coupling agent relative to the epoxy group is set to be within the preferred range.
  • the equivalent ratio of the active hydrogen possessed by the amine active hydrogen or the reactive group relative to the epoxy group is as follows: By combining the epoxy group of the polyepoxide and the epoxy group of the coupling agent, the equivalent ratio of the active hydrogen of the polyaddition type curing agent and the active hydrogen of the reactive group is calculated, and is in the preferred range. Like that.
  • ⁇ Other functional additives Specific examples of other functional additive components contained in the water absorption layer include leveling agents, antifoaming agents, viscosity modifiers, light stabilizers, antioxidants, and ultraviolet absorbers.
  • leveling agents include polydimethylsiloxane surface conditioners (commercially available products such as BYK307 (trade name, manufactured by BYK Chemie)), acrylic copolymer surface conditioners, fluorine-modified polymer surface conditioners, and the like.
  • foaming agent include silicone-based antifoaming agents and organic antifoaming agents such as higher alcohols, and examples of the viscosity adjusting agent include acrylic copolymers, polycarboxylic acid amides, and modified urea compounds.
  • the light stabilizer examples include hindered amines, nickel bis (octylphenyl) sulfide, nickel complex-3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl phosphate monoethylate, nickel complexes such as nickel dibutyldithiocarbamate, and the like.
  • As the light stabilizer bis- (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) sebacate (as a commercial product, ADK STAB LA-72 (trade name, manufactured by ADEKA)) is preferable as a hindered amine. .
  • Antioxidants include phenolic antioxidants that suppress the oxidation of resins by capturing and decomposing peroxy radicals, and phosphorus antioxidants that suppress the oxidation of resins by decomposing peroxides.
  • a phenolic antioxidant is preferably used.
  • Examples of commercially available phenolic antioxidants include ADK STAB AO-50 (trade name, manufactured by ADEKA).
  • the ultraviolet absorber examples include conventionally known ultraviolet absorbers, specifically, benzophenone compounds, triazine compounds, benzotriazole compounds, and the like. Specifically, 2- (2-hydroxy-4- [ 1-octylcarbonylethoxy] phenyl) -4,6-bis (4-phenylphenyl) -1,3,5-triazine, TINUVIN400 (trade name, manufactured by BASF) and the like.
  • Each component may be used in combination of two or more of the exemplified compounds.
  • the content of various components in the water-absorbing layer forming composition is 0.001 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total mass of the main component and the curing agent of the cured epoxy resin (A) for each component. be able to.
  • the water-absorbing layer in the antifogging article of the present invention contains polyepoxide and a curing agent, which are raw materials of the cured epoxy resin (A), as essential components, and a surfactant (B), and is described above as an optional component as necessary. It is a water-absorbing layer mainly composed of a cured epoxy resin (A) obtained by reacting the composition for forming a water-absorbing layer containing various functional additive components, and a surfactant (B) as an essential component.
  • the water absorbing layer forming composition usually contains a solvent in order to form the water absorbing layer uniformly and with good workability.
  • the reaction of the polyepoxide and the curing agent contained in the water-absorbing layer-forming composition, and the reactive components blended as necessary, is applied as the water-absorbing layer-forming composition on the coated surface (if it has a substrate or an underlayer). It is performed after coating on the base layer), but when the composition contains a solvent, these components are reacted in advance in the composition before coating on the coating surface, then coated on the coating surface, and after drying, Further reaction may be performed.
  • the reaction temperature when the reaction is performed in advance is 30 ° C. or higher, the curing reaction surely proceeds. preferable.
  • solubility and dispersibility of the polyepoxide which is the raw material of the cured epoxy resin (A), the curing agent, the surfactant (B), and other optional components are included. Is not particularly limited as long as it is a good solvent and is inert to these components, and specific examples include alcohols, acetates, ethers, ketones, water, and the like. .
  • the cured epoxy resin (A) may be difficult to form due to the reaction between the solvent and the epoxy group depending on the type of polyepoxide. Therefore, when a protic solvent is used, it is preferable to select a solvent that does not easily react with the polyepoxide.
  • protic solvents examples include ethanol, isopropyl alcohol, and n-propyl alcohol.
  • solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • compounding components such as a polyepoxide, a hardening
  • the solvent contained in the mixture may be used as it is as a solvent in the water-absorbing layer-forming composition, and the water-absorbing layer-forming composition may contain the same or other solvents. May be added.
  • the amount of the solvent in the water-absorbing layer-forming composition is 100 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total solid content of the polyepoxide, the curing agent, the surfactant (B), and other various blended ingredients.
  • the amount is preferably 500 parts by mass, and more preferably 100 to 300 parts by mass.
  • the total blending amount of the polyepoxide and the curing agent in the water absorbing layer forming composition is preferably 5 to 50% by mass, and more preferably 15 to 40% by mass with respect to the total amount of the composition.
  • the water-absorbing layer in the antifogging article of the present invention is obtained by applying the water-absorbing layer-forming composition to the coated surface (on the substrate or on the base layer if it has a base layer), and the reactive component contained in the composition. Is a layer obtained by reacting.
  • the method for applying the water-absorbing layer forming composition to the coated surface is not particularly limited, and is a flow coating method, a dip coating method, a spin coating method, a spray coating method, a flexographic printing method, a screen printing method, a gravure printing method, a roll.
  • Known methods such as a coating method, a meniscus coating method, a die coating method, and a wiping method can be applied.
  • the coating thickness of the water-absorbing layer forming composition is such that the thickness of the water-absorbing layer finally obtained by reaction of the reaction components in the composition is within a predetermined range.
  • the solvent is removed by drying, a curing treatment is performed under conditions suitable for the reaction components used, a cured epoxy resin (A) as a main component, a surfactant ( A water-absorbing layer containing B) is used. Specific examples of conditions for removing the solvent by drying include 50 to 90 ° C. and 5 to 15 minutes.
  • the reaction component in the water-absorbing layer forming composition that is, the reaction condition between the polyepoxide and the curing agent, specifically includes heat treatment at 50 to 120 ° C. for about 10 to 60 minutes.
  • a treatment such as performing UV irradiation of 50 to 1000 mJ / cm 2 for 5 to 10 seconds with a UV curing device or the like can be given.
  • the reaction of the composition may be performed under constant humidification conditions.
  • humidifying conditions include 40 to 80% RH, and conditions of 50 to 80% RH are more preferable. If more preferable reaction conditions are shown together with the temperature conditions, reaction conditions of 50 to 80% RH, 70 to 100 ° C., and 5 to 30 minutes can be mentioned. More preferable conditions include reaction conditions of 50 to 80% RH, 80 to 100 ° C., and 10 to 30 minutes.
  • the film thickness of the water absorption layer according to the antifogging article of the present invention is preferably 3 ⁇ m or more, more preferably 5 ⁇ m or more, and particularly preferably 10 ⁇ m or more. Thereby, it becomes easy to secure a necessary saturated water absorption amount.
  • the film thickness of the water absorbing layer is preferably 50 ⁇ m or less, more preferably 40 ⁇ m or less, and particularly preferably 30 ⁇ m or less.
  • the design such as the film thickness of a water absorption layer, according to the calculated
  • the saturated water absorption measured in the same manner as the method described for the cured epoxy resin (A) is 50 mg / cm 3 or more. 70 mg / cm 3 or more is preferable, and 100 mg / cm 3 or more is more preferable.
  • the above saturated water absorption is an evaluation index related to the water absorption of the water absorption layer.
  • the water-absorbing layer of the anti-fogging article of the present invention contains the surfactant (B) to prevent fogging by forming a water film on the surface of the water-absorbing layer when water is supplied in excess of the saturated water absorption. Can do.
  • the surfactant (B) is present in the layer, but an appropriate amount is considered to be present on the surface of the layer.
  • the water contact angle CA 1 measured 1 second after dropping a 1 ⁇ L water droplet on the surface of the water absorption layer and the water contact angle CA 60 measured 60 seconds later can be evaluated. If the water film is formed, the water contact angle becomes small, and if the water film is not formed, the water contact angle shows a value larger than a certain value.
  • CA 1 is 60 degrees or less and CA 60 is 20 degrees or less, a water film is formed on the surface of the water absorption layer when water of a saturated water absorption amount or more is supplied to the water absorption layer, and sufficient antifogging performance is provided. Then you can evaluate.
  • CA 1 is more preferably 50 ° or less, and particularly preferably 40 ° or less.
  • CA 60 is more preferably 15 degrees or less, and particularly preferably 12 degrees or less.
  • the water absorption layer in the antifogging article of the present invention is preferably a water absorption layer capable of setting the antifogging time defined below to 20 seconds or more, more preferably 60 seconds or more, and more preferably 70 seconds or more.
  • the anti-fogging time was determined by leaving a substrate with a water absorption layer produced in the same manner as used for the measurement of saturated water absorption for 1 hour in an environment of 20 ° C. and 50% RH, and then setting the surface of the water absorption layer to 40 ° C. It is the time until cloudiness is recognized by visual inspection when bathing on a warm water bath. Note that soda-lime glass that has not been subjected to anti-fogging processing usually fogs in about 1 to 3 seconds in the above test.
  • the loading speed and the unloading speed F 0.05 mN / in the water absorption layer after the antifogging article is left in an environment of 20 ° C. and 50% relative humidity for 1 hour.
  • the Martens hardness of the water absorbing layer exceeds 100 N / mm 2 , it is difficult for the surfactant (B) present in the water absorbing layer to be exposed to the surface of the water absorbing layer, and the water film forming ability is hardly sustained.
  • the Martens hardness is more preferably 90 N / mm 2 or less, and particularly preferably 80 N / mm 2 or less.
  • Martens hardness of the water absorbing layer from the viewpoint of mechanical strength and durability, 30 N / mm 2 or more preferably, 40N / mm 2 or more is more preferable.
  • the water absorption layer in the anti-fogging article of the present invention is further promoted to cure even after being formed as the water absorption layer. Hardness may increase over time. Therefore, the cured state of the water absorbing layer can be defined as a fully cured state when the change rate of Martens hardness before and after being left for 3 days is within 5%.
  • the preferable upper limit and lower limit of the Martens hardness are the Martens hardness when the water absorption layer is completely cured.
  • the haze (cloudiness value) in the antifogging article of the present invention is, for example, 0.50% or less as a value measured using a haze meter (manufactured by Gardner, Hazeguard Plus) in accordance with JIS K 7361. Is preferable, 0.40% or less is more preferable, and 0.35% or less is particularly preferable.
  • abrasion resistance of the water absorption layer in the antifogging article of the present invention for example, in accordance with JIS R 3212 (inside of the vehicle), using a wear wheel CS-10F with a Taber 5130 type abrasion tester.
  • a load of 4.90 N is applied for 100 rotations, and the change in haze (haze value) ⁇ H (%) is measured, ⁇ H is 5.0%
  • ⁇ H is 5.0%
  • the following is preferable, and 4.0% or less is more preferable.
  • the antifogging article of the present invention may have a base layer in order to enhance the durability of the water absorbing layer between the substrate and the water absorbing layer.
  • the underlayer is a cured epoxy resin obtained by reacting a polyepoxide and a curing agent, and is mainly composed of a cured epoxy resin having a low water absorption compared to the cured epoxy resin (A) mainly constituting the water absorbing layer. A layer is preferred.
  • the cured epoxy resin mainly constituting the base layer is referred to as a cured epoxy resin (Ab).
  • cured epoxy resin (Ab) is preferably saturated water absorption amount measured by the above method is 10 mg / cm 3 or less, 8 mg / cm 3 or less is more preferable.
  • the saturated water absorption of the cured epoxy resin (Ab) is, 1 mg / cm 3 or more preferably, 3 mg / cm 3 or more is more preferable.
  • the water-absorbing layer accumulates stress and strain at the adhesive interface by repeating large expansion and contraction associated with high water absorption, and various ionic components taken together with moisture reach the adhesive interface.
  • the adhesion at the bonding interface tends to decrease due to factors such as the elution of ionic components from the substrate to the interface due to the influence of moisture that has reached the surface. Therefore, if a base layer having a lower water absorption than the water absorbing layer is provided between the base and the water absorbing layer, the base layer is low in water absorption, so the degree of expansion and contraction is small, and therefore the stress strain accumulated at the adhesive interface with the base body.
  • Has an effect of suppressing moisture and ionic components from reaching the adhesion interface with the substrate thereby improving the adhesion with the substrate interface, improving the peeling resistance, and further improving the durability. Expression is possible.
  • the film thickness of the underlayer is preferably 2 ⁇ m or more, more preferably 3 ⁇ m or more. If the film thickness of the underlayer is 2 ⁇ m or more, it is possible to prevent the water absorption layer from being peeled off from the substrate together with the underlayer. In addition, the thickness of the underlayer is more preferably 3 ⁇ m or more because the stress generated at the interface due to the expansion / contraction of the water absorption layer is relieved. The thickness of the underlayer is preferably 8 ⁇ m or less, more preferably 6 ⁇ m or less, from the viewpoint of reducing material costs.
  • the foundation layer is mainly composed of a cured epoxy resin (Ab).
  • the base layer may contain the same components as those contained in the water absorption layer other than the cured epoxy resin (A).
  • the glass transition point of the cured epoxy resin is controlled to be low, and the glass transition point of the cured epoxy resin is increased to increase the durability. High control is preferable.
  • the glass transition point of the cured epoxy resin (Ab) is higher than the glass transition point of the cured epoxy resin (A) and is 40 to 150 ° C., although it depends on the type of the cured epoxy resin. It is preferably 40 to 120 ° C.
  • polyepoxide for obtaining such a cured epoxy resin (Ab) a polyepoxide similar to the polyepoxide for obtaining the cured epoxy resin (A) can be used.
  • polyepoxides having aromatic nuclei are preferred for low water absorption, and glycidyl ether-based polyepoxides derived from polyphenols are preferred.
  • Commercially available products can be used as the polyepoxide for obtaining the cured epoxy resin (Ab).
  • jER828 (trade name, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, molecular weight (Mw): 340, average number of epoxy groups: about 2 / molecule) as bisphenol A diglycidyl ether
  • Adeka Resin EP4901 (as bisphenol F diglycidyl ether) Trade name, manufactured by ADEKA).
  • Examples of the curing agent for obtaining the cured epoxy resin (Ab) include a polyaddition type curing agent and / or a catalyst type curing agent.
  • the polyaddition type curing agent for obtaining the cured epoxy resin (Ab) the same polyaddition type curing agent as the polyaddition type curing agent for obtaining the cured epoxy resin (A) can be used.
  • the polyaddition type curing agent may or may not have an aromatic nucleus.
  • the same curing agent as the polyaddition type curing agent having no aromatic nucleus described above can be used.
  • the polyaddition type curing agent having an aromatic nucleus include a polyamine compound having an aromatic nucleus and an aromatic polycarboxylic acid anhydride.
  • Specific examples of the polyamine compound having an aromatic nucleus include phenylenediamine, xylylenediamine, and diaminodiphenylmethane.
  • aromatic polycarboxylic acid anhydride examples include phthalic anhydride, trimellitic anhydride, and anhydrous Examples include pyromellitic acid.
  • a polyaddition type curing agent for obtaining a cured epoxy resin (Ab) one kind of these may be used alone, or two or more kinds may be used in combination.
  • the blending ratio of the polyepoxide, which is a raw material component of the cured epoxy resin (Ab), and the polyaddition type curing agent is a group in which the reactive group of the polyaddition type curing agent reacts with the epoxy group in a ratio of 1: 1.
  • the ratio in which the equivalent ratio of the reactive group of the polyaddition type curing agent to the epoxy group derived from polyepoxide is 0.8 to 1.5 is preferable, and 1.0 to 1.5 is more preferable.
  • a polyamine compound having active hydrogen is used as the polyaddition type curing agent, it is preferably used so that the equivalent ratio of amine active hydrogen to the epoxy group derived from polyepoxide is 0.5 to 1.5. It is more preferable that the ratio is 1.0 to 1.5.
  • a catalyst type curing agent as a curing agent in the production of the cured epoxy resin (Ab).
  • curing agent the catalyst type hardening
  • the underlayer can be prepared by preparing a composition for forming an underlayer containing a total solid before reaction and a solvent in the same manner as the water-absorbing layer, applying this to the substrate surface, drying and reacting.
  • the durability is improved while the antifogging ability, Martens hardness, abrasion resistance, and haze of the antifogging article are maintained.
  • the antifogging article of the present invention is preferably used for commercial refrigerators with transparent doors and articles for transportation equipment.
  • Preferred examples of the article for transportation equipment include bodies in trains, automobiles, ships, aircrafts, window glass (front glass, side glass, rear glass), mirrors, and the like.
  • the anti-fogging article of the present invention has an excellent anti-fogging property on the surface of the water absorption layer, so that it is possible to eliminate an adverse effect due to fogging caused by moisture.
  • the water absorption layer is also excellent in durability, for example, vehicle door glass that is required to have wear resistance for outdoor use, particularly for lifting and lowering operation, and commercial refrigerators with transparent doors. This anti-fogging property can be maintained even in long-term use under various use conditions including use in which opening and closing is frequently performed.
  • Examples 1 to 10 are examples, and examples 11 to 15 are comparative examples.
  • Denacol is a trade name of Nagase ChemteX
  • Emargen is a trade name of Kao
  • DKS is a trade name of Daiichi Kogyo Seiyaku.
  • Surfactant (2-1) Surfactant (B): Polyoxyethylene lauryl ether with HLB of 6 to 18 Emulgen-102KG (HLB6.3) DKS NL-30 (HLB8.1) Emulgen-104P (HLB9.6) Emulgen-108 (HLB12.1) Emulgen-120 (HLB15.3)
  • Example 1 Preparation of water-absorbing layer forming composition
  • ethanol manufactured by Junsei Kagaku
  • glycerol polyglycidyl ether Distyl EX-314
  • isophoronediamine manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
  • the water-absorbing layer-forming composition 1 obtained above is applied by spin coating to a clean glass substrate (100 mm ⁇ 100 mm ⁇ 2 mm) that has been polished and cleaned with cerium oxide and dried, followed by baking at 100 ° C. for 1 hour.
  • a clean glass substrate 100 mm ⁇ 100 mm ⁇ 2 mm
  • cerium oxide cerium oxide
  • Example 2 A water absorbing layer forming composition 2 was prepared in the same manner as in Example 1, except that 4.5 g of Denacol EX-314 was changed to 2.5 g of Denacol EX-313 and 2.0 g of Denacol EX-521. Using this, an antifogging article having a water absorption layer with a thickness of 20 ⁇ m was obtained in the same manner as in Example 1.
  • Example 3 A water absorbing layer forming composition 3 was prepared in the same manner as in Example 1 except that 4.5 g of Denacol EX-314 was changed to 4.5 g of Denacol EX-521, and this was used as in Example 1. Thus, an antifogging article having a water absorption layer with a thickness of 20 ⁇ m was obtained.
  • Example 4 In Example 1, a water absorption layer was formed in the same manner except that 0.25 g of polyoxyethylene lauryl ether (Emulgen-104P) was changed to 0.25 g of polyoxyethylene lauryl ether (Emulgen-102KG, HLB6.3). Composition 4 was prepared, and an antifogging article having a water absorption layer with a thickness of 20 ⁇ m was obtained in the same manner as in Example 1 using this composition.
  • Example 5 In Example 1, a water absorbing layer was formed in the same manner except that 0.25 g of polyoxyethylene lauryl ether (Emulgen-104P) was changed to 0.25 g of polyoxyethylene lauryl ether (Emulgen-108, HLB12.1). Composition 5 was prepared, and an antifogging article having a water absorption layer with a thickness of 20 ⁇ m was obtained in the same manner as in Example 1 using this composition.
  • Emulgen-104P polyoxyethylene lauryl ether
  • Emgen-108, HLB12.1 polyoxyethylene lauryl ether
  • Example 6 In Example 1, a water absorbing layer was formed in the same manner except that 0.25 g of polyoxyethylene lauryl ether (Emulgen-104P) was changed to 0.25 g of polyoxyethylene lauryl ether (Emulgen-120, HLB15.3). Composition 6 was prepared, and an antifogging article having a water absorption layer with a thickness of 20 ⁇ m was obtained in the same manner as in Example 1 using this composition.
  • Emulgen-104P polyoxyethylene lauryl ether
  • Emgen-120, HLB15.3 polyoxyethylene lauryl ether
  • Example 7 In the same manner as in Example 1, except that 0.25 g of polyoxyethylene lauryl ether (Emulgen-104P) was changed to 0.25 g of polyoxyethylene lauryl ether (DKS NL-30, HLB 8.1), the water absorption layer A forming composition 7 was prepared, and an antifogging article having a water absorption layer with a thickness of 20 ⁇ m was obtained in the same manner as in Example 1.
  • Emulgen-104P polyoxyethylene lauryl ether
  • DKS NL-30, HLB 8.1 polyoxyethylene lauryl ether
  • Example 8 A water absorbing layer forming composition 8 was prepared in the same manner as in Example 1, except that the amount of polyoxyethylene lauryl ether (Emulgen-104P, HLB 9.6) was changed from 0.25 g to 0.50 g. In the same manner as in Example 1, an antifogging article having a water absorption layer with a thickness of 20 ⁇ m was obtained.
  • polyoxyethylene lauryl ether Emulgen-104P, HLB 9.6
  • Example 9 An antifogging article was obtained in the same manner as in Example 1 except that the water absorbing layer forming composition 1 obtained in the same manner as in Example 1 was used and the thickness of the water absorbing layer was changed from 20 ⁇ m to 5 ⁇ m.
  • Example 10 An antifogging article was obtained in the same manner as in Example 1 except that the water absorbing layer forming composition 1 obtained in the same manner as in Example 1 was used and the thickness of the water absorbing layer was changed from 20 ⁇ m to 40 ⁇ m.
  • Example 11 In Example 1, 0.25 g of polyoxyethylene lauryl ether (Emulgen-104P, HLB 9.6) was changed to 0.25 g of polyoxyethylene lauryl ether (DKS NL-15, HLB 5.0). Thus, a water-absorbing layer-forming composition 11 was prepared, and an antifogging article having a water-absorbing layer having a thickness of 20 ⁇ m was obtained in the same manner as in Example 1.
  • Example 12 In Example 1, 0.25 g of polyoxyethylene lauryl ether (Emulgen-104P, HLB 9.6) was changed to 0.25 g of polyoxyethylene lauryl ether (Emulgen-130K, HLB 18.1). A water-absorbing layer-forming composition 12 was prepared, and an antifogging article having a water-absorbing layer with a thickness of 20 ⁇ m was obtained in the same manner as in Example 1.
  • Example 13 In Example 1, the same procedure was performed except that 0.25 g of polyoxyethylene lauryl ether (Emulgen-104P, HLB 9.6) was changed to 0.25 g of polyoxyethylene lauryl ether (Emulgen-150, HLB 18.4). Then, a water-absorbing layer-forming composition 13 was prepared, and an antifogging article having a water-absorbing layer with a thickness of 20 ⁇ m was obtained in the same manner as in Example 1.
  • Example 14 In a glass container in which a stirrer and a thermometer are set, 7.9 g of ethanol, 5.7 g of pure water, ESREC KX-5 (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., trade name: polyvinyl acetal resin, solid content concentration: 8 mass) %) 3.6 g, and stirred at 25 ° C. for 1 hour. Next, 0.01 g of polyoxyethylene lauryl ether (Emulgen-104P, HLB 9.6) was added and stirred at 25 ° C. for 1 hour to obtain a water-absorbing layer forming composition 14. The obtained water-absorbing layer-forming composition 14 was applied by spin coating and baked at 100 ° C. for 1 hour to obtain an antifogging article having a water-absorbing layer with a thickness of 5 ⁇ m.
  • ESREC KX-5 manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., trade name: polyvinyl acetal resin, solid content concentration: 8 mass
  • Example 15 In a glass container equipped with a stirrer and a thermometer, 3.2 g of 1-ethoxypropanol, 0.6 g of 1-butanol, 2.7 g of tetramethoxysilane, 1.5 g of 2-propyl alcohol, colloidal silica ( 3.8 g of Nissan Chemical Industries, Ltd., trade name: IPA-ST, solid content concentration: 30% by mass), 3.0 g of pure water, 0.2 g of 10% by mass nitric acid aqueous solution, and 1 at 25 ° C. Stir for hours. Next, 0.06 g of polyoxyethylene lauryl ether (Emulgen-104P, HLB 9.6) was added and stirred at 25 ° C.
  • Emulgen-104P polyoxyethylene lauryl ether
  • the obtained water-absorbing layer-forming composition 15 was applied by spin coating and baked at 100 ° C. for 1 hour to obtain an antifogging article having a water-absorbing layer with a thickness of 0.5 ⁇ m.
  • the antifogging articles obtained in the above examples were evaluated as follows. (1) Measurement of film thickness A cross-sectional image of the antifogging article was taken with a scanning electron microscope (S4300, manufactured by Hitachi, Ltd.), and the film thickness of the water absorption layer was measured. (2) Haze Based on JIS K 7361, the haze value (%) of the anti-fogging article was measured using a haze meter (manufactured by Gardner, Haze Guard Plus).
  • Abrasion resistance It was performed in accordance with JIS R 3212 (vehicle interior).
  • a wear wheel CS-10F was used with a Taber 5130 type abrasion tester. A wear wheel was brought into contact with the surface of the water-absorbing layer of the antifogging article, and a load of 4.90 N was applied for 100 revolutions, and the change in haze value ⁇ H (%) was measured.
  • the evaluation results are shown in Table 2 together with main components and amounts contained in the water-absorbing layer-forming composition.
  • the ratio (%) of the surfactant represents the content ratio (% by mass) of the surfactant in the total solid content when the water absorption layer is formed.
  • the amount (g) shown in Table 2 was used as it was, or for diluted components, the value obtained by multiplying the solid content concentration was taken as the solid content.
  • the anti-fogging article of the present invention has high anti-fogging properties and is excellent in anti-fogging durability, so that it is useful as an anti-fogging glass for transportation equipment such as automobiles, construction, and commercial refrigerators with transparent doors. is there.

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Abstract

 高い防曇性を有するとともに防曇性の持続性に優れる防曇性物品を提供する。基体と、前記基体の少なくとも一部の表面に、ポリエポキシド類と硬化剤との反応により得られる架橋性樹脂を主体とし、グリフィン法で算出されるHLBが6~18の範囲の界面活性剤を含む吸水層を具備する防曇性物品。

Description

防曇性物品
 本発明は、防曇性物品に係り、特に高い防曇性を有するとともに防曇性の持続性に優れる防曇性物品に関する。
 ガラスやプラスチック等の透明基体は、基体表面が露点温度以下になった場合、表面に微細な水滴が付着して透過光を散乱するため、透明性が損なわれ、いわゆる「曇り」の状態となる。曇りを防ぐ手段として、これまで種々の提案がなされてきた。
 具体的には、(1)基体表面を界面活性剤で処理して付着した水滴の表面張力を下げる方法、(2)基体表面に親水性樹脂や親水性無機化合物を用いて親水性基を付与し、基体表面を親水性にする方法、(3)基体にヒーター等を設置して加温することにより、基体表面を露点温度以上に維持する方法(4)基体表面に吸水性樹脂層を設け、基体表面に形成された微小水滴を吸水して除去、およびまたは基体表面の雰囲気湿度を低減する方法、等が知られている。
 しかしながら、上記(1)や(2)の方法では、形成した膜表面に水膜が形成されるため、高湿度環境に長期間保持されると、歪みの発生や水滴化等により外観に変化が起きやすく、さらに経時的に防曇性を持続することが困難であった。また、(3)の方法では、防曇性能は半永久的に持続できるものの、通電に伴うエネルギーを常に必要とするため非常に高コストとなってしまう。
 一方、上記(4)の方法は、ランニングコストを必要とせずに優れた防曇性を発現でき、経時的にも防曇性を維持できることから、曇りを防ぐ手段として特に優れた方法とされている。このような(4)の方法を利用する防曇の技術として、具体的には、ポリエポキシド類から得られる吸水性の架橋樹脂層を含む防曇膜を有する防曇性物品(特許文献1参照)等が提案されている。
 ここで、吸水性樹脂層が適用された防曇性物品においては、一定のレベルまでは、防曇性物品における曇りの発生を抑えたり、遅らせたりすることができるが、その吸水能力を超えて該物品に水分が凝集、付着すると曇りが生じる。そこで、より高い防曇性能を有するとともに、その高い防曇性が持続可能な防曇膜を有する防曇性物品の開発が期待されていた。
国際公開第2007/052710号
 本発明は、高い防曇性を有するとともに防曇性の持続性に優れる防曇性物品を提供することを目的とする。
 本発明の防曇性物品は以下の構成を有する。
[1] 基体と、前記基体の少なくとも一部の表面に、ポリエポキシドと硬化剤との反応により得られる硬化エポキシ樹脂を主体とし、グリフィン法で算出されるHLBが6~18の範囲の界面活性剤を含む吸水層とを具備する防曇性物品。
[2] 前記界面活性剤がポリオキシアルキレンアルキルエーテル型界面活性剤である[1]に記載の防曇性物品。
[3] 前記界面活性剤の含有量が前記吸水層の全固形分に対して2.0~20.0質量%である[1]または[2]記載の防曇性物品。
[4] 前記防曇性物品を20℃、相対湿度50%の環境下に1時間放置した後の前記吸水層について、負荷速度および除荷速度F=0.05mN/5sおよびクリープC=5sの測定条件で測定されるマルテンス硬さが30~100N/mmである、[1]~[3]のいずれかに記載の防曇性物品。
[5] 前記ポリエポキシドが脂肪族グリシジルエーテル系ポリエポキシドである、[1]~[4]のいずれかに記載の防曇性物品。
[6] 前記硬化剤が、活性水素を有するポリアミン化合物を含有する、[1]~[5]のいずれかに記載の防曇性物品。
[7] 前記吸水層の膜厚が、3~50μmである[1]~[6]のいずれかに記載の防曇性物品。
[8] 前記防曇性物品を20℃、相対湿度50%の環境下に1時間放置した後、前記吸水層の表面に1μLの水滴を滴下し1秒後に測定される水接触角CAが60度以下、かつ60秒後に測定される水接触角CA60が20度以下である[1]~[7]のいずれかに記載の防曇性物品。
 本発明によれば、高い防曇性を有するとともに防曇性の持続性に優れる防曇性物品が提供できる。
 以下に本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明は、下記説明に限定して解釈されるものではない。
 本発明の防曇性物品は、基体と、前記基体の少なくとも一部の表面に、ポリエポキシドと硬化剤との反応により得られる硬化エポキシ樹脂を主体とし、グリフィン法で算出されるHLBが6~18の範囲の界面活性剤とを含む吸水層を具備する。
 本明細書において、「ポリエポキシド」とは、2個以上のエポキシ基を有する化合物をいう。ポリエポキシドは低分子化合物、オリゴマー、ポリマーを含む。以下必要に応じてポリエポキシドを主剤と呼ぶこともある。
 「硬化エポキシ樹脂」とは、ポリエポキシドと硬化剤が反応して得られる、ポリエポキシドが硬化剤により架橋し3次元化した構造、および/または、硬化剤の働きによりポリエポキシド同士が線状または3次元的に重合した構造を有する硬化物をいう。
 以下、ポリエポキシドと硬化剤との反応により得られる硬化エポキシ樹脂を硬化エポキシ樹脂(A)という。また、グリフィン法で算出されるHLBが6~18の範囲の界面活性剤を界面活性剤(B)という。なお、グリフィン法で算出されるHLBとは、下記式で算出される値をいう。本明細書において、特に断りのない限りHLBはグリフィン法で算出される値をいう。
 HLB値=20×界面活性剤の親水部の式量の総和/界面活性剤の分子量
 本発明の防曇性物品においては、基体上の吸水層によって防曇性が発現する。該吸水層は、主として硬化エポキシ樹脂(A)で構成され、その3次元化した分子構造や好ましくは親水基の作用により吸水性を有することで防曇性を有するとともに長期間防曇性の維持が可能である。さらに、吸水層が界面活性剤(B)を含有することから、吸水層の吸水能が飽和状態に達しても、界面活性剤(B)の作用により吸水層の表面に水膜が形成されることでより高い防曇性が発現される。これにより、本発明の防曇性物品は、高い防曇性を有するとともに防曇性の持続性に優れる。
 本発明の防曇性物品は、基体の少なくとも一部の表面に上記吸水層を具備する。該吸水層が形成される基体の表面は、用途に応じて適宜選択される。通常、吸水層は基体が有する1対の主面のうちのいずれか一方の主面上に形成される。本発明の防曇性物品は、基体上に上記吸水層を有する限り他の構成は特に制限されない。例えば、後述のように基体と上記吸水層の間に下地層を有してもよい。
 以下、防曇性物品を構成する要素を順に説明する。
[基体]
 本発明の防曇性物品に用いられる基体としては、一般に防曇性の付与が求められている材質からなる基体であれば特に制限されない。基体として、好適には、ガラス、プラスチック、金属、セラミックス、またはこれらの組み合わせ(複合材料、積層材料、複数が中間膜等で密着された構造、等)からなる基体が挙げられ、より好適にはガラスもしくはプラスチックからなる透明基体、および鏡等が挙げられる。
 ガラスとしては、通常のソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、ホウ珪酸ガラス、無アルカリガラス、石英ガラス等が挙げられる。また、ガラス表面に物理的もしくは化学的な強化処理がなされていてもよい。また、プラスチックとしては、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂やポリフェニレンカーボネート等の芳香族ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の芳香族ポリエステル系樹脂等が挙げられ、これらのうちでもポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリフェニレンカーボネート等が好ましい。
 上記各種基体のうちでも、本発明においては、ガラスからなる基体が特に好ましい。
 基体の形状は平板でもよく、全面または一部が曲率を有していてもよい。基体の厚さは防曇性物品の用途により適宜選択できるが、一般的には0.1~10mmであることが好ましい。
 また、基体は、表面に反応性基を有することが好ましい。反応性基としては、親水性基が好ましく、親水性基としては水酸基が好ましい。また、基体に酸素プラズマ処理、コロナ放電処理、オゾン処理等を施し、表面に付着した有機物を分解除去したり、表面に微細な凹凸構造を形成させたりすることにより、基体表面を親水性としてもよい。なお、ガラスや金属酸化物は通常、表面に水酸基を有しており、その観点からも基体がガラスであることが好ましい。
 さらに、基体は、本発明の防曇性物品においてその表面に形成される吸水層との密着性を高める目的で、ガラス等の基体の表面にシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア等の金属酸化物薄膜や有機基含有金属酸化物薄膜が設けられたものでもよい。
 上記金属酸化物薄膜は、加水分解性基を有する金属化合物を用い、ゾルゲル法等公知の方法で形成することができる。金属化合物としては、テトラアルコキシシラン、テトライソシアネートシラン、またそのオリゴマー(すなわち、その部分加水分解縮合物)等が好ましい。
 また、有機基含有金属酸化物薄膜は、有機金属系カップリング剤で基体表面を処理することにより得られる。有機金属系カップリング剤としては、シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が使用でき、シラン系カップリング剤を用いるのが好ましい。
[吸水層]
 本発明の防曇性物品において、吸水層は硬化エポキシ樹脂(A)を主体として含有し、さらに界面活性剤(B)を含有する。
 ここで、吸水層が硬化エポキシ樹脂(A)を主体として含有するとは、硬化エポキシ樹脂(A)が吸水層を構成する全固形分中もっとも含有量が多い成分であることをいう。
 硬化エポキシ樹脂(A)は、ポリエポキシドと硬化剤との反応、もしくは/およびポリエポキシド同士の反応により得られる。よって、本発明の防曇性物品における吸水層は、通常、硬化エポキシ樹脂(A)の原料であるポリエポキシドおよび硬化剤ならびに界面活性剤(B)を含有する吸水層形成用組成物を調製し、これを基体の所定の表面上に配設した後、反応させることで形成される。吸水層における硬化エポキシ樹脂(A)の含有割合は、用いる吸水層形成用組成物の全固形分中のポリエポキシドと硬化剤の合計含有割合として示される。
(硬化エポキシ樹脂(A))
 硬化エポキシ樹脂(A)を得るための原料であるポリエポキシドと硬化剤は、硬化エポキシ樹脂を形成可能なものであれば特に制限されない。吸水層が硬化エポキシ樹脂であることにより、膜の耐摩耗性等に代表される耐摩耗性、および吸水性のバランスに非常に優れる。
 ポリエポキシドとしては、通常硬化エポキシ樹脂の原料として使用されるポリエポキシドが特に制限なく使用可能である。具体的には、グリシジルエーテル系ポリエポキシド、グリシジルエステル系ポリエポキシド、グリシジルアミン系ポリエポキシド、環式脂肪族ポリエポキシド、側鎖にエポキシ基が2個以上導入された(メタ)アクリル系ポリマー等が挙げられる。なお、「(メタ)アクリル」は、メタクリルおよびアクリルの総称である。
 ポリエポキシドの1分子当たりのエポキシ基の数は、平均して2個以上であれば特に制限されないが、2~10個であることが好ましく、2~7個がより好ましい。
 グリシジルエーテル系ポリエポキシドは、フェノール性水酸基を2個以上有するポリフェノール類のフェノール性水酸基やアルコール性水酸基を2個以上有するポリオール類のアルコール性水酸基をグリシジルオキシ基に置換した構造を有する。
 同様に、グリシジルエステル系ポリエポキシドはカルボキシ基を2個以上有するポリカルボン酸のカルボキシ基をグリシジルオキシカルボニル基に置換した構造を有し、グリシジルアミン系ポリエポキシドは窒素原子に結合した水素原子を2個以上有するアミンの窒素原子に結合した水素原子をグリシジル基に置換した構造を有する。さらに、環式脂肪族ポリエポキシドは、環の隣接した炭素原子間に酸素原子が結合した脂環族炭化水素基(2,3-エポキシシクロヘキシル基など)を有する構造である。
 ここで、硬化エポキシ樹脂の吸水性は、主として主剤に由来する水酸基等の親水基や親水性連鎖(ポリオキシエチレン基等)の存在量による。吸水性は、また硬化エポキシ樹脂中の架橋度にも依存する。ある単位量当たりの硬化エポキシ樹脂に含まれる架橋点の数が多ければ、硬化エポキシ樹脂が緻密な3次元網目構造となり、保水のための空間が小さくなるため吸水性が低くなると考えられる。また、一般的には、架橋点の数が多ければ硬化エポキシ樹脂の耐久性は向上するとされる。一方、単位量当たりに含まれる架橋点が少なければ、保水のための空間が大きくなり、吸水性が高くなると考えられるが、耐久性は低下するとされる。
 硬化エポキシ樹脂のガラス転移点は、硬化エポキシ樹脂中の架橋点の数と関連が深く、一般に、ガラス転移点が高い樹脂は、ある単位量当たりに含まれる架橋点の数が多いと考えられる。したがって、一般的に防曇性能を高くするには、硬化エポキシ樹脂のガラス転移点を低く制御し、耐久性を高めるには、硬化エポキシ樹脂のガラス転移点を高く制御することが好ましい。これらを考慮すると、吸水層を主として形成する硬化エポキシ樹脂(A)のガラス転移点は、硬化エポキシ樹脂の種類にもよるが、-20~60℃であることが好ましく、-5~40℃であることがより好ましい。
 なお、ガラス転移点は、JIS K 7121に準拠して測定した値である。具体的には、基体上に検体となる樹脂層を設け、これを20℃、50%RHの環境下に1時間放置した後、示差走査熱量計を用いて測定した値である。ただし、測定時の加熱速度は10℃/分とする。
 このような吸水性の観点から、適度な架橋密度を有しながら3次元網目構造における保水のための空間が大きい硬化エポキシ樹脂(A)を得るためのポリエポキシドとして、芳香核を有しないポリエポキシド、すなわち脂肪族ポリエポキシドおよび/または脂環族ポリエポキシドが好ましく、脂肪族ポリエポキシドがより好ましい。また、親水基や親水性連鎖(ポリオキシエチレン基等)をより多く有する観点から、ポリフェノール類由来またはポリオール類由来のグリシジルエーテル系ポリエポキシドが好ましく、脂肪族ポリオールや脂環族ポリオール由来のグリシジルエーテル系ポリエポキシドがより好ましく、脂肪族グリシジルエーテル系ポリエポキシドが特に好ましい。
 ポリフェノール類由来のグリシジルエーテル系ポリエポキシドとして、具体的には、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールFジグリシジルエーテル、ビス(4-グリシジルオキシフェニル)等のビスフェノール型ジグリシジルエーテル類、フェノールノボラック型ジグリシジルエーテル類、クレゾールノボラック型ジグリシジルエーテル類、フタル酸ジグリシジルエステル等の芳香族ポリカルボン酸ポリグリシジルエステル類等が挙げられる。これらの芳香族ポリエポキシドのうちでは、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールFジグリシジルエーテルが好ましく用いられる。
 ポリオール類由来のグリシジルエーテル系ポリエポキシドの原料ポリオールとしては、脂肪族ポリオールや脂環族ポリオールなどの芳香核を有しないポリオールがあり、その1分子当たりの水酸基の数は2~8個が好ましく、2~4個がより好ましい。ポリオール類としては脂肪族ポリオール類が好ましく用いられる。脂肪族ポリオール類としては、アルカンポリオール、エーテル性酸素原子含有ポリオール、糖アルコール、ポリオキシアルキレンポリオール、ポリエステルポリオールなどがある。
 ポリオキシアルキレンポリオールは、例えば、アルカンポリオール、エーテル性酸素原子含有ポリオール、糖アルコールなどの比較的低分子量のポリオールに、プロピレンオキシド、エチレンオキシドなどのモノエポキシドを開環付加重合して得られる。ポリエステルポリオールとしては、脂肪族ジオールと脂肪族ジカルボン酸が縮合した構造を有する化合物や環状エステルが開環重合した構造を有する化合物などがある。
 脂肪族ポリオール類由来のグリシジルエーテル系ポリエポキシドとして、具体的には、エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ジプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリオキシプロピレンジオールジグリシジルエーテル、ポリオキシプロピレントリオールトリグリシジルエーテル、ポリ(オキシプロピレン・オキシエチレン)トリオールトリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル等が挙げられる。
 これらのうちでも、特にグリセロールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテルが好ましい。
 グリシジルエーテル系ポリエポキシド以外のポリエポキシドとしては、例えば、ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステル、テトラヒドロフタル酸ジグリシジルエステル、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、ビス(3,4-エポキシシクロヘキシルメチル)アジペートなどが挙げられる。
 ポリエポキシドの分子量としては、耐久性、防曇性、外観等の観点から100~4000が好ましく、300~3000がより好ましく、400~2500が特に好ましい。
また、ポリエポキシドのエポキシ当量(1グラム当量のエポキシ基を含む樹脂のグラム数[g/eq])としては、120~200g/eqであることが好ましく、130~190g/eqがより好ましい。
 なお、本明細書において分子量は、特に断りのある場合を除いて、質量平均分子量(Mw)をいう。また、本明細書における質量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定されるポリスチレンを標準とする質量平均分子量をいう。
 上記のようなポリエポキシドは市販品を用いることも可能である。このような市販品として、具体的には、脂肪族のグリシジルエーテル系ポリエポキシドとして、ナガセケムテックス社製のいずれも商品名で、グリセロールポリグリシジルエーテルである、デナコールEX-313(分子量(Mw):383、平均エポキシ基数:2.0個/分子)、デナコールEX-314(分子量(Mw):454、平均エポキシ基数:2.3個/分子)、ポリグリセロールポリグリシジルエーテルである、デナコールEX-512(分子量(Mw):630、平均エポキシ基数:4.1個/分子)、デナコールEX-521(分子量(Mw):1294、平均エポキシ基数:6.3個/分子)等が挙げられる。
 脂肪族ポリグリシジルエーテルである、デナコールEX-1410(分子量(Mw):988、平均エポキシ基数:3.5個/分子)、デナコールEX-1610(分子量(Mw):1130、平均エポキシ基数:4.5個/分子)、デナコールEX-610U(分子量(Mw):1408、平均エポキシ基数:4.5個/分子)等が挙げられる。ソルビトールポリグリシジルエーテルとして、デナコールEX-614B(分子量(Mw):949、平均エポキシ基数:6.1個/分子)等が挙げられる。なお、これらのポリエポキシドは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 硬化エポキシ樹脂(A)を得るために上記ポリエポキシドとともに用いる硬化剤としては、ポリエポキシドの有するエポキシ基と反応する反応性基を2個以上有する化合物であって、反応によりポリエポキシドに重付加するタイプの硬化剤(以下、「重付加型硬化剤」という)と、ルイス酸等の反応触媒であって、ポリエポキシド同士の重合反応および/またはポリエポキシドと重付加型硬化剤との重付加反応を触媒する硬化剤(「触媒型硬化剤」)が挙げられる。なお、触媒型硬化剤には熱硬化型と光硬化型があるがこれらはともに触媒型硬化剤として扱う。
 重付加型硬化剤と触媒型硬化剤はそれぞれを単独で用いてもよく、両者を併用してもよい。好ましくは、両者を併用する。
 用いる重付加型硬化剤は、上記ポリエポキシドが有するエポキシ基と反応する反応性基を2個以上有する化合物であって、反応によりポリエポキシドに重付加するタイプの硬化剤であれば特に制限されない。
 重付加型硬化剤における、上記エポキシ基と反応する反応性基としては、活性水素を有するアミノ基、カルボキシ基、チオール基等が挙げられる。すなわち、重付加型硬化剤としては、活性水素を有するアミノ基を2個以上有する化合物、2個以上のカルボキシ基を有する化合物、2個以上のチオール基を有する化合物が好ましく、より好ましくは活性水素を有するアミノ基を2個以上有する化合物が用いられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 なお、活性水素を有するアミノ基とは、具体的には、-NHで示される1級アミノ基または>NHで示される2級アミノ基をいう。本明細書において、アミノ基に結合する活性水素を「アミン活性水素」という。また、活性水素を有するアミノ基を有する化合物を、活性水素を有するアミン化合物、活性水素を有するアミノ基を2個以上有する化合物を、活性水素を有するポリアミン化合物という。ここで、N-アミノアルキル置換アミノ基、やヒドラジニル基等の1級アミノ基を末端に有する2級アミノ基は、活性水素を有するアミノ基としては1個と数えられる。さらに、本明細書において、特に断りのない限り、「ポリアミン化合物」とは、活性水素を有するポリアミン化合物をいう。
 重付加型硬化剤としては、ポリアミン類、ポリカルボン酸無水物、ポリアミド類などが使用でき、吸水性の高い硬化エポキシ樹脂(A)を得るためには、ポリエポキシドと同様に芳香核を有しない反応性化合物であることが好ましい。重付加型硬化剤としては、芳香核を有しないポリアミン類と芳香核を有しないポリカルボン酸無水物が好ましく、特に芳香核を有しないポリアミン類が好ましい。ポリアミン類としてはアミノ基を2~4個有するポリアミン類が好ましく、ポリカルボン酸無水物としては、ジカルボン酸無水物、トリカルボン酸無水物およびテトラカルボン酸無水物が好ましい。
 芳香核を有しないポリアミン類としては、脂肪族ポリアミン化合物や脂環式ポリアミン化合物が好ましく、脂肪族ポリアミン化合物が特に好ましい。これらのポリアミン類として、具体的には、エチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ヘキサメチレンジアミン、ポリオキシアルキレンポリアミン、イソホロンジアミン、メンセンジアミン、3,9-ビス(3-アミノプロピル)-2,4,8,10-テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカン等が挙げられる。
 上記ポリオキシアルキレンポリアミンは、ポリオキシアルキレンポリオールの水酸基がアミノ基に置換された構造を有するポリアミンであり、例えば、2~4個の水酸基を有するポリオキシプロピレンポリオールの水酸基をアミノ基に置換した構造を有する2~4個のアミノ基を有する化合物が挙げられる。そのアミノ基1個あたりの分子量は1000以下が好ましく、特に500以下が好ましい。
 芳香核を有しないポリカルボン酸無水物としては、例えば、無水コハク酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、4-メチルヘキサヒドロ無水フタル酸等が挙げられる。
 重付加型硬化剤としては、市販品を用いることも可能である。このような市販品として、具体的には、ポリオキシアルキレントリアミンとして、ジェファーミンT403(商品名、ハンツマン社製、Mw:390)等が、ポリエーテルポリチオールとして、ポリチオールQE-340M(商品名、東レファインケミカル社製)等が挙げられる。
 本発明に用いる硬化エポキシ樹脂(A)の原料成分であるポリエポキシドと重付加型硬化剤の配合割合は、重付加型硬化剤の反応性基がエポキシ基と1:1の割合で反応する基の場合には、ポリエポキシド由来のエポキシ基に対する重付加型硬化剤の反応性基の当量比が0.6~1.5になる割合であることが好ましく、0.7~1.0がより好ましい。エポキシ基と1:1で反応する反応性基を有する重付加型硬化剤を用いる場合、ポリエポキシド由来のエポキシ基に対する重付加型硬化剤の反応性基の当量比が上記範囲であれば、耐久性が低下することなしに、高い吸水性が得られるように適度に架橋した3次元網目構造を有する硬化エポキシ樹脂(A)が得られる。
 本発明において重付加型硬化剤として活性水素を有するポリアミン化合物を用いる場合には、ポリエポキシド由来のエポキシ基に対するアミン活性水素の当量比が0.6~0.8になる割合となるように用いることが好ましい。上記同様、エポキシ基に対するアミン活性水素の当量比が上記範囲であれば、高い吸水性が得られるように適度に架橋した3次元網目構造を有する硬化エポキシ樹脂(A)が得られる。
 なお、エポキシ基に対するアミン活性水素の当量比は、吸水層形成用組成物が含有する全固形分について算出した場合についても、上記と同様の範囲であることが好ましい。すなわち、以下に説明する吸水層形成用組成物が含有するポリエポキシドや重付加型硬化剤以外の各種成分、例えばカップリング剤等が、エポキシ基や活性水素を有するアミノ基を有する場合は、これら成分が有するエポキシ基やアミン活性水素の量を、ポリエポキシドや重付加型硬化剤が有するエポキシ基やアミン活性水素の量に加えた合計量を、エポキシ基に対するアミン活性水素の当量比の算出に用いて、上記の当量比の範囲と同様にすることが好ましい。ただし、以下に説明する成分において、イミダゾール等の触媒型硬化剤が有するアミン活性水素は、基本的にエポキシ基と架橋反応しないため、上記当量比の計算に含めない。
 硬化エポキシ樹脂(A)を得る際に、ポリエポキシドとともに用いる硬化剤としては、重付加型硬化剤の他に触媒型硬化剤が挙げられる。硬化剤として触媒型硬化剤を単独で用いてもよいが、重付加型硬化剤と組合せて用いることが好ましい。
 触媒型硬化剤としては、ルイス酸等の反応触媒であって、ポリエポキシド同士の重合反応および/またはポリエポキシドと重付加型硬化剤との重付加反応を触媒する触媒型硬化剤であれば特に制限なく使用できる。
 触媒型硬化剤を用いることにより、ポリエポキシド単独でのまたはポリエポキシドと重付加型硬化剤との重付加反応による架橋の速度を加速する効果や、ポリエポキシド単独でのまたはポリエポキシドと重付加型硬化剤により形成される架橋部位に発生する不具合を低減する効果が得られる。架橋部位の不具合の一例としては、熱負荷による架橋部位の変質による、硬化エポキシ樹脂の発色が挙げられる。
 触媒型硬化剤として、具体的には、3級アミン類、イミダゾール類、ルイス酸類、オニウム塩類、ホスフィン類等の硬化触媒が挙げられる。より具体的には、2-メチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、三フッ化ホウ素-アミン錯体、p-トルエンスルホン酸メチル、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート等が挙げられる。触媒型硬化剤としては、これらの1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 なお、上に例示した、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート等のオニウム塩は、紫外線等の光により分解してルイス酸触媒を発生する触媒型硬化剤であり、通常、光硬化性の硬化エポキシ樹脂を与える触媒型硬化剤として用いられる。
 本発明に用いる、触媒型硬化剤としては、これらのうちでも、2-メチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物が好ましい。
 触媒型硬化剤は市販品を用いることも可能である。このような市販品として、例えば、光硬化型の触媒型硬化剤であるトリアリールスルホニウム塩として、アデカオプトマーSP152(商品名、ADEKA社製)等が挙げられる。
 触媒型硬化剤の使用量は、ポリエポキシド100質量%に対して1.0~20質量%が好ましく、1~10質量%がより好ましく、1~5質量%が特に好ましい。ポリエポキシド100質量%に対する触媒型硬化剤の使用量を1.0質量%以上とすれば、反応が十分に進行し、得られる硬化エポキシ樹脂(A)において十分な吸水性や耐久性が実現できる。また、ポリエポキシド100質量%に対する触媒型硬化剤の使用量が20質量%以下であれば、得られる硬化エポキシ樹脂(A)中に触媒型硬化剤の残渣が存在して硬化エポキシ樹脂(A)が黄変する等の外観上の問題の発生を抑制しやすい。
 ここで、硬化エポキシ樹脂(A)は吸水層を主として構成する成分であり、吸水性の発現に寄与する成分である。したがって、硬化エポキシ樹脂(A)としては、吸水性の高い硬化エポキシ樹脂が好ましい。
 硬化エポキシ樹脂の吸水性は、具体的には、以下の方法で測定される飽和吸水量で示すことができる。吸水層に用いる硬化エポキシ樹脂(A)の飽和吸水量は、120mg/cm以上が好ましく、150mg/cm以上がより好ましい。硬化エポキシ樹脂(A)の飽和吸水量が、上記の値をとることにより、吸水層は十分な吸水性を確保することが可能となる。一方、吸水層の耐久性が低くなるのを防ぐ観点から、硬化エポキシ樹脂(A)の飽和吸水量は、900mg/cm以下が好ましく、500mg/cm以下がより好ましい。
<飽和吸水量の測定方法>
 基体、例えば、3cm×4cm×厚さ2mmのソーダライムガラス基体に検体となる硬化エポキシ樹脂層(以下「樹脂層」)を設け、これを10℃、95~99%RHの環境の恒温恒湿槽に2時間放置し、取り出し後、微量水分計を用いて樹脂層付き基体全体の水分量(I)を測定する。さらに、上記基体のみについて同様の手順で水分量(II)を測定する。上記水分量(I)から水分量(II)を引いた値を樹脂層の体積で除した値を飽和吸水量とする。なお、水分量の測定は、微量水分計FM-300(商品名、ケット科学研究所社製)によって次のようにして行う。測定サンプルを120℃で加熱し、サンプルから放出された水分を微量水分計内のモレキュラーシーブスに吸着させ、モレキュラーシーブスの質量変化を水分量として測定する。また、測定の終点は、25秒間当たりの質量変化が0.05mg以下となった時点とする。
(界面活性剤(B))
 吸水層は上記硬化エポキシ樹脂(A)に加えて、グリフィン法で算出されるHLBが6~18の範囲の界面活性剤(B)を含有する。吸水層が界面活性剤(B)を含有することで、吸水層の吸水量が飽和に達した場合においても、表面に水膜が形成されることで、防曇性の低下が抑制される。
 界面活性剤(B)としては、HLBが6~18の範囲であれば上記機能が達成される。界面活性剤(B)において、HLBの好ましい範囲は7~17であり、8~16がより好ましい。HLBが6未満の界面活性剤では、表面の水膜形成が不足し十分な防曇効果が得られず、HLBが18を超える界面活性剤では硬化エポキシ樹脂との親和性が低いためヘイズが上昇し問題である。
 界面活性剤(B)としては、非イオン系界面活性剤、例えば、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、ポリオキシアルキレンアルキルアミン、ポリオキシアルキレンアルキルアミド、ポリオキシアルキレンフェニルエーテル、ポリオキシアルキレン多環フェニルエーテル等のうちHLBが6~18の界面活性剤が挙げられる。
 これらの中でも界面活性剤(B)としては、HLBが6~18のポリオキシアルキレンアルキルエーテルが、親水性に起因した水膜形成の性能面から好ましい。ポリオキシアルキレンアルキルエーテルにおけるアルキレンの炭素数は2~4が好ましく、エチレン、プロピレンが好ましく、エチレンが、親水性に起因した水膜形成の性能面から特に好ましい。
 このようなポリオキシアルキレンアルキルエーテルとして、具体的には、下記式(1)で示される化合物が挙げられる。
 R-O[(EO)/(PO)]-H  …(1)
 式(1)において、EOはオキシエチレン基(-CHCHO-)、POはオキシプロピレン基(-CHCHCHO-)を示す。Rは炭素原子数10~18の直鎖もしくは、分岐、環状構造を含んでもよいアルキル基またはアルケニル基を示す。aは0~40の数、bは0~20の数を示し、a+b>0である。ただし、HLBが6~18である。なお、式(1)においてEOとPOはブロック、交互またはランダムに結合していてもよい。
 式(1)で示されるポリオキシアルキレンアルキルエーテルのうちでも、Rについては炭素原子数10~16の直鎖アルキル基が、親水性に起因した水膜形成の性能面から好ましい。ポリオキシアルキレン部分は、EOのみが繰り返して5~20個結合するポリオキシエチレン構造が、親水性に起因した水膜形成の性能面から好ましい。ポリオキシアルキレンアルキルエーテルとしては、ポリオキシエチレンラウリルエーテルが特に好ましい。このような界面活性剤(B)の分子量としては、300~2000程度が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 界面活性剤(B)としては市販品を用いることができる。このような市販品として具体的には、下記表1に示す市販品を用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 吸水層における界面活性剤(B)の含有量は、全固形分に対して2.0~20.0質量%が好ましく、3.0~14.0質量%がより好ましい。また、硬化エポキシ樹脂(A)と以下に説明する無機充填剤およびカップリング剤の合計量の100質量部に対する含有量として、2.5~22.0質量部が好ましく、3.5~16.0質量部がより好ましい。
 吸水層における界面活性剤(B)の含有量を上記範囲とすることで、吸水層において硬化エポキシ樹脂(A)の吸水能力以上に水分が供給された場合に、その表面で水膜を形成する能力を長期にわたって保持することが可能となる。さらに、吸水層の硬さ、例えば、マルテンス硬さを使用可能な範囲に維持することができるとともに、ヘイズの上昇も抑える ことが可能である。
(任意成分)
 本発明の防曇性物品における吸水層は、必須成分である硬化エポキシ樹脂(A)および界面活性剤(B)に加えて、任意成分として、通常、吸水層が含有する各種機能性添加成分、例えば、無機充填材、カップリング剤および/またはその反応成分、その他機能性添加成分等を本発明の効果を損なわない範囲で含有できる。
<無機充填材>
 無機充填材は、これを添加することにより吸水層により高い機械的強度と耐熱性を付与できる成分である。また、硬化エポキシ樹脂(A)を得る際の、具体的には、ポリエポキシドと硬化剤の硬化反応時における、樹脂の硬化収縮を低減することもできる。このような無機充填材としては、金属酸化物からなる充填材が好ましい。金属酸化物としては、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニアが挙げられ、なかでもシリカが好ましい。
 また、上記金属酸化物からなる充填材のほかに、ITO(Indium Tin Oxide)、ATO(Antimony Tin Oxide)からなる充填材も使用できる。ITO、ATOは赤外線吸収性を有するため、吸水層に熱線吸収性を付与できる。よって、ITO、ATOからなる充填材を使用すれば、吸水性に加えて熱線吸収による防曇効果も期待できる。
 吸水層が含有するこれら無機充填材は粒子状であることが好ましい。その平均一次粒子径は300nm以下が好ましく、100nm以下がより好ましく、50nm以下が特に好ましい。平均一次粒子径を300nm以下とすれば、これを含む組成物中で粒子同士の凝集傾向が強まらず、粒子の沈降を回避できる。また、これを含む組成物により吸水層を形成した際に、散乱による曇り(曇価、ヘイズ)の発生を抑制でき、透明性維持の点で上記粒子径とすることが好ましい。なお、平均一次粒子径の下限については特に限定されないが、現在の技術において製造可能な2nm程度の粒子も使用可能である。ここで、粒子の平均一次粒子径は、透過型電子顕微鏡による観察像から測定されるものをいう。
 また、無機充填材の配合量については、硬化エポキシ樹脂(A)の主剤と硬化剤との合計質量100質量部に対して0.5~95質量部であることが好ましく、1~90質量部がより好ましい。硬化エポキシ樹脂(A)の100質量部に対する無機充填材の配合量を上記下限値以上とすれば、吸水層に機械的強度を付与できる。また、硬化エポキシ樹脂(A)の、硬化収縮の低減効果の低下を抑え易い。また、無機充填材の配合量を上記上限値以下とすれば、吸水するための空間が十分に確保でき、吸水性や防曇性を高くし易い。
 なお、上記無機充填材として好ましく用いられるシリカ、より好ましくは、シリカ微粒子は、水またはメタノール、エタノール、イソブタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ブチル等の有機溶媒中に分散されたコロイダルシリカとして後述の吸水層形成用組成物に配合することができる。コロイダルシリカとしては、水に分散されたシリカヒドロゾル、水が有機溶媒に置換されたオルガノシリカゾルがあり、吸水層形成用組成物に配合する場合には、該組成物に好ましく用いられる溶媒にあわせて、シリカヒドロゾルまたはオルガノシリカゾルが用いられる。例えば、吸水層形成用組成物に用いられる溶媒が有機溶剤である場合には、これと同様の有機溶媒を分散媒として用いたオルガノシリカゾルを用いることが好ましい。
 このようなオルガノシリカゾルとしては、市販品を用いることが可能であり、市販品として、例えば、平均一次粒子径10~20nmのシリカ微粒子がイソプロパノールに、オルガノシリカゾル全体量に対するSiO含有量として30質量%の割合で分散したオルガノシリカゾルIPA-ST(商品名、日産化学工業社製)、オルガノシリカゾルIPA-STの有機溶媒をイソプロパノールからメチルエチルケトンにかえたオルガノシリカゾルMEK-ST(商品名、日産化学工業社製)、オルガノシリカゾルIPA-STの有機溶媒をイソプロパノールから酢酸ブチルにかえたオルガノシリカゾルNBAC-ST(商品名、日産化学工業社製)等を挙げることができる。なお、シリカ微粒子としてコロイダルシリカを用いる場合には、吸水層形成用組成物に配合する溶媒の量を、コロイダルシリカに含まれる溶媒量を勘案して、適宜調整する。
 また、上記無機充填材は、吸水層形成用組成物には、例えば、テトラエトキシシランのようなシリカ前駆体として配合され、吸水層を形成した際にシリカとして被膜内に存在するものであってもよい。このようなシリカ前駆体としては、上記テトラエトキシシランのほかに、テトラメトキシシラン、モノメチルトリエトキシシラン、モノメチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン等のケイ酸化合物を用いることができる。
 上記シリカ以外に無機充填材として例示した、アルミナ、チタニア、ジルコニアなどについては、その前駆体として、アルコキシド、アセチルアセトナートを用いることが可能であり、特にジルコニアについては、塩化ジルコニウムも使用可能である。
<カップリング剤>
 カップリング剤は、吸水層形成用組成物に添加されて、吸水層を形成する際に吸水層とこれと接する基体や必要に応じて設けられる下地層との間の、密着性を高めるために作用する成分である。なお、カップリング剤が反応性基を有する場合は、該反応性基が吸水層を構成する他の成分等と反応することで密着性を高めているため、吸水層形成用組成物に配合したカップリング剤は、吸水層を形成した後は多少形を変えて存在する。カップリング剤については、吸水層中に存在する状態ではなく、吸水層形成用組成物に添加されるカップリング剤として以下に説明する。
 カップリング剤が、硬化エポキシ樹脂(A)の主剤または硬化剤と反応性のある官能基を有している場合は、カップリング剤は、密着性を向上させる目的以外に、吸水層の物性を調整する目的でも使用できる。このような観点から、カップリング剤は、硬化エポキシ樹脂(A)の主剤や硬化剤の反応性基と反応し得る反応性基を有することが好ましい。
 カップリング剤としては、有機金属系カップリング剤または多官能の有機化合物が好ましく、有機金属系カップリング剤が特に好ましい。有機金属系カップリング剤は、金属原子-炭素原子間の結合を1個以上有する化合物であり、金属原子-炭素原子間の結合は、1個または2個が好ましい。有機金属系カップリング剤としては、例えば、シラン系カップリング剤(以下、シランカップリング剤という)、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤が挙げられ、シランカップリング剤が好ましい。これらカップリング剤は、硬化エポキシ樹脂(A)の主剤または硬化剤が有する反応性基および、基体または後述の下地層の表面に残存する反応性基と反応し得る反応性基を有することが好ましい。
 シランカップリング剤は、ケイ素原子に1個以上の加水分解性基および1個以上の1価有機基(ただし、ケイ素原子に結合する末端は炭素原子である。)が結合している化合物であり、1価有機基の1個は機能性有機基(反応性基を有する有機基)である。機能性有機基以外の有機基としては、炭素数4以下のアルキル基が好ましい。ケイ素原子に結合する加水分解性基は2個または3個であることが好ましい。シランカップリング剤は、下記式(2)で表される化合物であることが好ましい。
 R SiX3-c  ……(2)
 上記式(2)において、Rは1価の機能性有機基、Rは炭素数4以下のアルキル基、cは0または1の整数を表す。Rはメチル基またはエチル基であることが好ましく、特にメチル基が好ましい。Xは塩素原子、アルコキシ基、アシル基、アミノ基等の加水分解性基であり、特に炭素数4以下のアルコキシ基が好ましい。
 Rが示す1価の機能性有機基としては、付加重合性の不飽和基を有するアルケニル基や反応性基を有するアルキル基が好ましい。反応性基を有するアルキル基としては、反応性基を有する有機基で置換されたアルキル基であってもよい。このようなアルキル基の炭素数は1~4が好ましい。反応性基としては、エポキシ基、アミノ基、メルカプト基、ウレイド基、水酸基、カルボキシ基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、イソシアネート基等が挙げられる。また、このような反応性基を有する有機基としては、グリシジルオキシ基(グリシドキシ基)、エポキシシクロヘキシル基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリールアミノ基、N-アミノアルキル置換アミノ基等が挙げられる。これらのうちでも、反応性基がエポキシ基、アミノ基、メルカプト基、ウレイド基であるシランカップリング剤が好ましい。
 このようなシランカップリング剤としては、例えば、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、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアネート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-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-メルカプトプロピルトリメトキシシランが挙げられる。
 これらのなかでも、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、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-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等が好ましい。
 本発明においては、これらのなかでも特に、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、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等のアミノ基を有するシランカップリング剤が好ましく用いられる。
 吸水層形成用組成物におけるカップリング剤の配合量は、必須の成分でないことから下限はない。しかし、カップリング剤配合の効果を十分に発揮させるためには、吸水層形成用組成物における硬化エポキシ樹脂(A)の主剤と硬化剤との合計質量100質量部に対して、カップリング剤の質量割合が5~40質量部であることが好ましく、10~30質量部がより好ましい。吸水層形成用組成物全量に対するカップリング剤の配合量としては、例えば、シランカップリング剤を用いた場合には、2~10質量%であることが好ましく、3~7質量%であることがより好ましい。
 ここで、吸水層形成用組成物がカップリング剤として、活性水素を有するアミノ基を有するカップリング剤を含有する場合には、上記エポキシ基に対するアミン活性水素の当量比は、上記重付加型硬化剤におけるアミン活性水素とカップリング剤が有するアミン活性水素を合わせて、上記ポリエポキシドの有するエポキシ基との当量比を算出し、上記好ましい範囲(0.6~0.8)となるようにする。また、活性水素を有するアミノ基以外の反応性基を有する重付加型硬化剤と活性水素を有するアミノ基を有するカップリング剤を併せて用いる場合には、上記ポリエポキシドの有するエポキシ基に対する重付加型硬化剤の反応性基が有する活性水素の当量比と、該エポキシ基に対するカップリング剤が有するアミン活性水素の当量比の合計が上記好ましい範囲となるようにする。
 同様に、吸水層形成用組成物がカップリング剤として、エポキシ基を有するカップリング剤を含有する場合には、上記エポキシ基に対するアミン活性水素や上記反応性基が有する活性水素の当量比は、上記ポリエポキシドの有するエポキシ基とカップリング剤が有するエポキシ基を合わせて、上記重付加型硬化剤におけるアミン活性水素や上記反応性基が有する活性水素との当量比を算出し、上記好ましい範囲となるようにする。
<その他機能性添加成分>
 吸水層が含有するその他機能性添加成分として、具体的には、レベリング剤、消泡剤、粘性調整剤、光安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等が挙げられる。
 レベリング剤としては、ポリジメチルシロキサン系表面調整剤(市販品として、例えば、BYK307(商品名、ビックケミー社製))、アクリル系共重合物表面調整剤、フッ素変性ポリマー系表面調整剤等が、消泡剤としては、シリコーン系消泡剤、高級アルコール等の有機系消泡剤等が、粘性調整剤としては、アクリルコポリマー、ポリカルボン酸アマイド、変性ウレア化合物等が挙げられる。
 光安定剤としては、ヒンダードアミン類やニッケルビス(オクチルフェニル)サルファイド、ニッケルコンプレクス-3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジルリン酸モノエチラート、ニッケルジブチルジチオカーバメート等のニッケル錯体等が挙げられる。光安定剤としては、ヒンダードアミン類として、ビス-(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)セバケート(市販品として、アデカスタブLA-72(商品名、ADEKA社製))が好ましい。
 酸化防止剤としては、ペルオキシラジカルを捕捉、分解することで樹脂の酸化を抑制するタイプのフェノール系酸化防止剤、過酸化物を分解することで樹脂の酸化を抑制するタイプのリン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤等が挙げられるが、本発明においてはフェノール系酸化防止剤を用いることが好ましい。フェノール系酸化防止剤の市販品としては、アデカスタブAO-50(商品名、ADEKA社製)等が挙げられる。
 紫外線吸収剤としては、従来公知の紫外線吸収剤、具体的には、ベンゾフェノン系化合物、トリアジン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物等が挙げられ、具体的には、2-(2-ヒドロキシ-4-[1-オクチルカルボニルエトキシ]フェニル)-4,6-ビス(4-フェニルフェニル)-1,3,5-トリアジン、TINUVIN400(商品名、BASF社製)等が挙げられる。
 各成分はそれぞれに、例示した化合物の2種以上を併用してもよい。吸水層形成用組成物中の各種成分の含有量は、それぞれの成分について、硬化エポキシ樹脂(A)の主剤と硬化剤の合計質量100質量部に対して、0.001~10質量部とすることができる。
(吸水層形成用組成物)
 本発明の防曇性物品における吸水層は、必須成分として硬化エポキシ樹脂(A)の原料であるポリエポキシドおよび硬化剤、ならびに界面活性剤(B)を含み、任意成分として必要に応じて上記に説明した各種機能性添加成分を含む吸水層形成用組成物を反応させて得られる硬化エポキシ樹脂(A)を主体とし、界面活性剤(B)を必須成分として含む吸水層である。
 吸水層形成用組成物が含有する各種固形分の種類、配合量等については、好ましい態様を含めて上記の通りである。吸水層形成用組成物は、吸水層を均一にかつ作業性よく形成させるために、通常、溶剤を含有する。
 吸水層形成用組成物が含有するポリエポキシドおよび硬化剤、ならびに必要に応じて配合される反応性成分の反応は、吸水層形成用組成物として塗布面(基体上または下地層を有する場合には下地層上)に塗布後行われるが、上記組成物が溶剤を含む場合には、塗布面に塗布する前の組成物中でこれら成分を予めある程度反応させ、その後塗布面に塗布し、乾燥後、さらに反応させてもよい。このように吸水層形成用組成物として溶剤中で、ポリエポキシドと硬化剤を予めある程度反応させる場合には、予め反応させるときの反応温度は、30℃以上とすれば硬化反応が確実に進行するため好ましい。
<溶剤>
 上記吸水層形成用組成物に用いる溶剤としては、硬化エポキシ樹脂(A)の原料であるポリエポキシドと硬化剤、界面活性剤(B)、およびその他任意成分を含む配合成分についての溶解性および分散性が良好な溶剤であり、かつこれらの配合成分に対して不活性な溶剤であれば特に限定されず、具体的には、アルコール類、酢酸エステル類、エーテル類、ケトン類、水等が挙げられる。
 なお、溶剤としてプロトン性溶剤を用いると、ポリエポキシドの種類によっては溶剤とエポキシ基とが反応して硬化エポキシ樹脂(A)が形成されにくい場合がある。したがって、プロトン性溶剤を使用する場合は、ポリエポキシドと反応し難い溶剤を選択することが好ましい。使用可能なプロトン性溶剤としてはエタノール、イソプロピルアルコール、n-プロピルアルコール等が挙げられる。また、それ以外の溶剤としては、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸ブチル、プロピレンカーボネート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジアセトンアルコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル等が好ましい。
 これら溶剤は1種のみを使用してもよく、2種以上を併用してもよい。また、ポリエポキシド、硬化剤、界面活性剤(B)等の配合成分は溶剤との混合物として用意される場合がある。このような場合には、該混合物中に含まれる溶剤をそのまま、吸水層形成用組成物における溶剤として用いてもよく、さらに吸水層形成用組成物にはそれ以外に同種のあるいは他の溶剤を加えてもよい。
 また、吸水層形成用組成物における溶剤の量は、ポリエポキシド、硬化剤、界面活性剤(B)、その他任意に配合される各種配合成分における全固形分の合計質量100質量部に対して100~500質量部であることが好ましく、100~300質量部がより好ましい。なお、吸水層形成用組成物におけるポリエポキシドと硬化剤の合計配合量は、組成物全量に対して5~50質量%が好ましく、15~40質量%がより好ましい。
(吸水層の作製)
 本発明の防曇性物品における吸水層は、上記吸水層形成用組成物を塗布面(基体上または下地層を有する場合には下地層上)に塗布し、該組成物が含有する反応性成分を反応させることで得られる層である。
 塗布面に吸水層形成用組成物を塗布する方法としては、特に限定されず、フローコート法、ディップコート法、スピンコート法、スプレーコート法、フレキソ印刷法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、ロールコート法、メニスカスコート法、ダイコート法、ワイプ法等の公知の方法が適用できる。吸水層形成用組成物の塗布厚は、該組成物中の反応成分が反応して最終的に得られる吸水層の厚さが所定の範囲となるような厚さとする。
 吸水層形成用組成物を塗布した後は、必要に応じて乾燥により溶剤を除去し、用いる反応成分に合わせた条件で硬化処理を行い、硬化エポキシ樹脂(A)を主体とし、界面活性剤(B)を含有する吸水層とする。乾燥により溶剤を除去する条件として、具体的には、50~90℃、5~15分間が挙げられる。また、吸水層形成用組成物における反応成分、すなわち、ポリエポキシドと硬化剤との反応条件として、具体的には、50~120℃、10~60分間程度の熱処理が挙げられる。また、UV硬化性の光硬化性樹脂を用いた場合には、UV硬化装置等で50~1000mJ/cmのUV照射を5~10秒間行う等の処理が挙げられる。
 ここで、吸水層形成用組成物の反応時間を短縮するために、該組成物の反応を一定の加湿条件下で行ってもよい。加湿条件として、具体的には40~80%RHが挙げられ、50~80%RHの条件がより好ましい。温度条件と合わせてより好ましい反応条件を示せば、50~80%RH、70~100℃、5~30分間程度の反応条件が挙げられる。さらに好ましい条件として、50~80%RH、80~100℃、10~30分間程度の反応条件が挙げられる。
 本発明の防曇性物品に係る吸水層の膜厚は、3μm以上が好ましく、5μm以上がより好ましく、10μm以上が特に好ましい。これにより、必要な飽和吸水量が確保し易くなる。一方、吸水層の耐久性が低くなるのを防ぐ観点から、吸水層の膜厚は、50μm以下が好ましく、40μm以下がより好ましく、30μm以下が特に好ましい。なお、防曇性物品の求められる防曇性能は用途により異なるため、求められる性能に即して吸水層の膜厚等の設計を適宜変更すればよい。
 本発明の防曇性物品における吸水層の吸水性を具体的に示せば、上記硬化エポキシ樹脂(A)で説明した方法と同様にして測定される飽和吸水量は、50mg/cm以上であり、70mg/cm以上が好ましく、100mg/cm以上がより好ましい。
 上記飽和吸水量は吸水層の吸水性に関する評価指標である。本発明の防曇性物品の吸水層は、界面活性剤(B)を含有することで、飽和吸水量以上に水分供給された際に吸水層表面で水膜を形成することで曇りを防ぐことができる。本発明の防曇性物品の吸水層において、界面活性剤(B)はその多くは層の内部に存在するが適量が層表面に存在していると考えられる。そして、吸水層に飽和吸水量以上の水分が供給されると、吸水層表面においては、該表面に存在する界面活性剤(B)の作用により水膜形成がされると考えられる。また、表面に存在していた界面活性剤(B)が消費されると、内部に存在していた界面活性剤(B)が水膜形成に適切な速度で逐次表面に表出して、水膜形成の能力を長く維持していると考えられる。
 吸水層に飽和吸水量以上の水分が供給された場合の吸水層表面における水膜形成の能力については、例えば、防曇性物品を20℃、相対湿度50%の環境下に1時間放置した後、吸水層の表面に1μLの水滴を滴下し1秒後に測定される水接触角CAと60秒後に測定される水接触角CA60によって評価可能である。水膜が形成されれば水接触角は小さくなり、水膜が形成されなければ水接触角は一定値以上に大きい値を示す。
 CAが60度以下であり、かつCA60が20度以下であれば吸水層に飽和吸水量以上の水分が供給された場合の吸水層表面において水膜が形成され十分な防曇性能を有すると評価できる。CAは50度以下がより好ましく、40度以下が特に好ましい。同様にCA60は15度以下がより好ましく、12度以下が特に好ましい。
 さらに、本発明の防曇性物品における吸水層としては、以下に規定される防曇時間を20秒以上とすることができる吸水層が好ましく、60秒以上がより好ましく、70秒以上がより好ましい。防曇時間は、飽和吸水量の測定に用いるのと同様にして作製した吸水層付き基体を、20℃、50%RHの環境下に1時間放置した後、該吸水層の表面を40℃の温水浴上に翳した際の、目視において曇りが認められるまでの時間とする。なお、防曇加工を行っていないソーダライムガラスは、通常、上記試験で概ね1~3秒で曇りを生じる。
 また、本発明の防曇性物品においては、防曇性物品を20℃、相対湿度50%の環境下に1時間放置した後の吸水層について、負荷速度および除荷速度F=0.05mN/5sおよびクリープC=5sの測定条件で測定されるマルテンス硬さが30~100N/mmであることが好ましい。本明細書において、特に断りのない限りマルテンス硬さは、上記条件で測定されるマルテンス硬さをいう。
 吸水層のマルテンス硬さが100N/mmを超えると、吸水層内部に存在する界面活性剤(B)の吸水層表面への表出がしづらくなり水膜形成能が持続しにくい。マルテンス硬さはより好ましくは、90N/mm以下であり、特に好ましくは80N/mm以下である。
 吸水層のマルテンス硬さは、機械的強度およびその耐久性の観点から、30N/mm以上が好ましく、40N/mm以上がより好ましい。ここで、硬化エポキシ樹脂(A)の種類や吸水層作製時の処理条件にもよるが、本発明の防曇物品における吸水層は、吸水層として形成された後も、硬化がさらに促進されマルテンス硬さが経時的に増大する場合がある。そこで、吸水層の硬化状態については、3日間放置した前後のマルテンス硬さの変化率が5%以内である場合の放置前を完全硬化の状態と定義できる。上記マルテンス硬さの好ましい上限および下限については吸水層が完全硬化した際のマルテンス硬さについていうものである。
 本発明の防曇性物品におけるヘイズ(曇価)は、例えば、JIS K 7361に準拠して、ヘイズメーター(ガードナー社製、ヘイズガードプラス)を用いて測定される値として、0.50%以下が好ましく、0.40%以下がより好ましく、0.35%以下が特に好ましい。
 さらに、本発明の防曇性物品における吸水層の耐摩耗性については、例えば、JIS R 3212(車内側)に準拠して、Taber社5130型摩耗試験機で、摩耗輪CS-10Fを用いて、防曇性物品の吸水層表面に摩耗輪を接触させ、4.90Nの荷重をかけて100回転し、ヘイズ(曇価)変化ΔH(%)を測定した場合のΔHとして、5.0%以下が好ましく、4.0%以下がより好ましい。
(下地層)
 本発明の防曇性物品は、上記基体と吸水層の間に吸水層の耐久性を高めるために、下地層を有してもよい。下地層は、ポリエポキシドと硬化剤が反応して得られる硬化エポキシ樹脂であって、かつ、吸水層を主として構成する硬化エポキシ樹脂(A)に比べて、吸水性の低い硬化エポキシ樹脂を主体とする層であることが好ましい。以下、下地層を主として構成する硬化エポキシ樹脂を硬化エポキシ樹脂(Ab)という。このような観点から硬化エポキシ樹脂(Ab)は、上記の方法で測定される飽和吸水量が10mg/cm以下であることが好ましく、8mg/cm以下がより好ましい。一方、下地層と吸水層との膨張・収縮の程度差を小さくする観点から、硬化エポキシ樹脂(Ab)の飽和吸水量は、1mg/cm以上が好ましく、3mg/cm以上がより好ましい。
 吸水層は、高い吸水性に付随して大きな膨張・収縮を繰り返すことで接着界面に応力歪が蓄積したり、水分と共に取り込まれた各種イオン成分が接着界面に到達したり、さらには、接着界面に到達した水分の影響により基体から界面にイオン成分が溶出したりする等の要因で、接着界面での密着性が低下する傾向がある。そこで、基体と吸水層の間に、吸水層より低い吸水性を有する下地層を設けると、下地層は低い吸水性ゆえに膨張・収縮の程度が小さいため上記基体との接着界面に蓄積する応力歪が緩和されるとともに、水分やイオン成分が基体との接着界面まで到達するのを抑制する作用を有することで基体界面との密着性が改善され、耐剥離性が向上しさらに優れた耐久性の発現が可能となる。
 下地層の膜厚は、2μm以上であることが好ましく、より好ましくは3μm以上である。下地層の膜厚が2μm以上であれば、基体から吸水層が下地層とともに剥離されるのを防ぐことが可能となる。また、吸水層の膨張・収縮に起因して界面に発生する応力を緩和するという理由からも、下地層の膜厚は、より好ましくは3μm以上である。また、下地層の膜厚は、材料コスト低減の観点から、8μm以下であることが好ましく、6μm以下であることがより好ましい。
 下地層は、硬化エポキシ樹脂(Ab)を主体として構成される。下地層は硬化エポキシ樹脂(Ab)以外に、吸水層が硬化エポキシ樹脂(A)以外に含有する成分と同様の成分を含有してもよい。
 上記の通り、一般的に硬化エポキシ樹脂からなる樹脂層の吸水性能を高くするには、硬化エポキシ樹脂のガラス転移点を低く制御し、耐久性を高めるには、硬化エポキシ樹脂のガラス転移点を高く制御することが好ましい。これらを考慮すると、硬化エポキシ樹脂(Ab)のガラス転移点は、硬化エポキシ樹脂の種類にもよるが、硬化エポキシ樹脂(A)のガラス転移点より高い温度であって、40~150℃であることが好ましく、40~120℃であることがより好ましい。
 このような硬化エポキシ樹脂(Ab)を得るためのポリエポキシドとしては、硬化エポキシ樹脂(A)を得るためのポリエポキシドと同様のポリエポキシドが使用可能である。ただし、低吸水性とするために芳香核を有するポリエポキシドが好ましく、ポリフェノール類由来のグリシジルエーテル系ポリエポキシドが好ましい。硬化エポキシ樹脂(Ab)を得るためのポリエポキシドとして市販品の使用も可能である。市販品としては、ビスフェノールAジグリシジルエーテルとして、jER828(商品名、三菱化学社製、分子量(Mw):340、平均エポキシ基数:約2個/分子)、ビスフェノールFジグリシジルエーテルとして、アデカレジンEP4901(商品名、ADEKA社製)等が挙げられる。
 硬化エポキシ樹脂(Ab)を得るための硬化剤としては、重付加型硬化剤および/または触媒型硬化剤が挙げられる。硬化エポキシ樹脂(Ab)を得るための重付加型硬化剤としては、硬化エポキシ樹脂(A)を得るための重付加型硬化剤と同様の重付加型硬化剤が使用可能である。
 硬化エポキシ樹脂(Ab)の原料として芳香核を有するポリエポキシドを用いる場合には、重付加型硬化剤は芳香核を有しても有さなくてもよい。芳香核を有しない重付加型硬化剤としては、上記に説明した芳香核を有しない重付加型硬化剤と同様な硬化剤を使用できる。また、芳香核を有する重付加型硬化剤としては、芳香核を有するポリアミン化合物、芳香族ポリカルボン酸無水物等が挙げられる。具体的な芳香核を有するポリアミン化合物としては、例えば、フェニレンジアミン、キシリレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン等が挙げられ、芳香族ポリカルボン酸無水物としては、例えば、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸等が挙げられる。硬化エポキシ樹脂(Ab)を得るための重付加型硬化剤としては、これらの1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
 硬化エポキシ樹脂(Ab)の原料成分であるポリエポキシドと重付加型硬化剤の配合割合は、重付加型硬化剤の反応性基がエポキシ基と1:1の割合で反応する基の場合には、ポリエポキシド由来のエポキシ基に対する重付加型硬化剤の反応性基の当量比が0.8~1.5になる割合が好ましく、1.0~1.5がより好ましい。重付加型硬化剤として活性水素を有するポリアミン化合物を用いる場合には、ポリエポキシド由来のエポキシ基に対するアミン活性水素の当量比が0.5~1.5になる割合となるように用いることが好ましく、1.0~1.5になる割合となるように用いることがより好ましい。
 なお、硬化エポキシ樹脂(Ab)の製造において硬化剤として触媒型硬化剤を用いることも可能である。触媒型硬化剤としては、上記硬化エポキシ樹脂(A)において説明したのと同様な触媒型硬化剤を使用でき、配合量についても同様にできる。
 下地層は吸水層と同様にして反応前の全固形分と溶剤を含む下地層形成用組成物を調製し、これを基体表面に塗布し、乾燥、反応させることで作製できる。なお、下地層の硬化反応は、吸水層の硬化反応と同時に行ってもよい。このようにして下地層を設ければ、防曇性物品における上記防曇能やマルテンス硬さ、耐摩耗性、ヘイズは保持されながら、耐久性が向上される。
(防曇性物品の用途)
 本発明の防曇性物品は、商用の透明ドア付き冷蔵庫や輸送機器用物品としての用途に好適に用いられる。輸送機器用物品とは、電車、自動車、船舶、航空機等におけるボディー、窓ガラス(フロントガラス、サイドガラス、リアガラス)、ミラー等が好ましく挙げられる。
 本発明の防曇性物品は、吸水層表面が優れた防曇性を有するため、水分が誘発する曇り等による悪影響を排除できる。また、上記吸水層は、耐久性にも優れるため、例えば、輸送機器用物品としての屋外での使用、特に昇降動作のため耐摩耗性が求められる車両用ドアガラスや、商用の透明ドア付き冷蔵庫としての開閉が頻繁に行われるような使用を含む各種使用条件下での長期使用においてもこの防曇性を維持することができる。
 以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。なお、例1~10が実施例であり、例11~15が比較例である。
 実施例、比較例に用いた化合物の略号と物性について以下にまとめた。なお、デナコール…はナガセケムテックス社の商品名、エマルゲン…は花王社の商品名、DKS…は第一工業製薬社の商品名である。
(1)ポリエポキシド
(1-1)グリセロールポリグリシジルエーテル
 デナコールEX-313(Mw:383、平均エポキシ基数:2.0個/分子)
 デナコールEX-314(Mw:454、平均エポキシ基数:2.3個/分子)
(1-2)ポリグリセロールポリグリシジルエーテル
 デナコールEX-521(Mw:1294、平均エポキシ基数:6.3個/分子)
(2)界面活性剤
(2-1)界面活性剤(B):HLBが6~18のポリオキシエチレンラウリルエーテル
 エマルゲン-102KG(HLB6.3)
 DKS NL-30(HLB8.1)
 エマルゲン-104P(HLB9.6)
 エマルゲン-108(HLB12.1)
 エマルゲン-120(HLB15.3)
(2-2)HLBが6~18の範囲外の界面活性剤(ポリオキシエチレンラウリルエーテル)
 DKS NL-15(HLB5.0)
 エマルゲン-130K(HLB18.1)
 エマルゲン-150(HLB18.4)
(3)各種添加剤
 KBM-602(商品名、信越化学工業社製):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
[例1]
(吸水層形成用組成物の調製)
 撹拌機、温度計がセットされたガラス容器に、エタノール(純正化学社製)の8.45g、グリセロールポリグリシジルエーテル(デナコールEX-314)の4.5g、およびイソホロンジアミン(東京化成工業社製)の1.15gを仕込み、25℃にて3時間撹拌した。次いで、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(KBM-602)の1.5g、ポリオキシエチレンラウリルエーテル(エマルゲン-104P、HLB9.6)の0.25gを添加して、25℃にて1時間撹拌し、吸水層形成用組成物1を得た。
(防曇性物品の作製)
 酸化セリウムで表面を研磨洗浄し乾燥した清浄なガラス基板(100mm×100mm×2mm)に、上記で得られた吸水層形成用組成物1をスピンコートによって塗布して、100℃で1時間焼成し、膜厚20μmの吸水層を有する防曇性物品を得た。
[例2]
 例1において、デナコールEX-314の4.5gを、デナコールEX-313の2.5gおよびデナコールEX-521の2.0gに変更した以外は同様にして、吸水層形成用組成物2を作製し、これを用いて例1と同様にして膜厚20μmの吸水層を有する防曇性物品を得た。
[例3]
 例1において、デナコールEX-314の4.5gを、デナコールEX-521の4.5gに変更した以外は同様にして、吸水層形成用組成物3を作製し、これを用いて例1と同様にして膜厚20μmの吸水層を有する防曇性物品を得た。
[例4]
 例1において、ポリオキシエチレンラウリルエーテル(エマルゲン-104P)の0.25gを、ポリオキシエチレンラウリルエーテル(エマルゲン-102KG、HLB6.3)の0.25gに変更した以外は同様にして、吸水層形成用組成物4を作製し、これを用いて例1と同様にして膜厚20μmの吸水層を有する防曇性物品を得た。
[例5]
 例1において、ポリオキシエチレンラウリルエーテル(エマルゲン-104P)の0.25gを、ポリオキシエチレンラウリルエーテル(エマルゲン-108、HLB12.1)の0.25gに変更した以外は同様にして、吸水層形成用組成物5を作製し、これを用いて例1と同様にして膜厚20μmの吸水層を有する防曇性物品を得た。
[例6]
 例1において、ポリオキシエチレンラウリルエーテル(エマルゲン-104P)の0.25gを、ポリオキシエチレンラウリルエーテル(エマルゲン-120、HLB15.3)の0.25gに変更した以外は同様にして、吸水層形成用組成物6を作製し、これを用いて例1と同様にして膜厚20μmの吸水層を有する防曇性物品を得た。
[例7]
 例1において、ポリオキシエチレンラウリルエーテル(エマルゲン-104P)の0.25gを、ポリオキシエチレンラウリルエーテル(DKS NL-30、HLB8.1)の0.25gに変更した以外は同様にして、吸水層形成用組成物7を作製し、これを用いて例1と同様にして膜厚20μmの吸水層を有する防曇性物品を得た。
[例8]
 例1において、ポリオキシエチレンラウリルエーテル(エマルゲン-104P、HLB9.6)の量を0.25gから0.50gに変更した以外は同様にして、吸水層形成用組成物8を作製し、これを用いて例1と同様にして膜厚20μmの吸水層を有する防曇性物品を得た。
[例9]
 例1と同様にして得られた吸水層形成用組成物1を用いて、吸水層の膜厚を20μmから5μmとした以外は例1と同様にして防曇性物品を得た。
[例10]
 例1と同様にして得られた吸水層形成用組成物1を用いて、吸水層の膜厚を20μmから40μmとした以外は例1と同様にして防曇性物品を得た。
[例11]
 例1において、ポリオキシエチレンラウリルエーテル(エマルゲン-104P、HLB9.6)の0.25gを、ポリオキシエチレンラウリルエーテル(DKS NL-15、HLB5.0)の0.25gに変更した以外は同様にして、吸水層形成用組成物11を作製し、これを用いて例1と同様にして膜厚20μmの吸水層を有する防曇性物品を得た。
[例12]
 例1において、ポリオキシエチレンラウリルエーテル(エマルゲン-104P、HLB9.6)の0.25gを、ポリオキシエチレンラウリルエーテル(エマルゲン-130K、HLB18.1)の0.25gに変更した以外は同様にして、吸水層形成用組成物12を作製し、これを用いて例1と同様にして膜厚20μmの吸水層を有する防曇性物品を得た。
[例13]
 例1において、ポリオキシエチレンラウリルエーテル(エマルゲン-104P、HLB9.6)の0.25gを、ポリオキシエチレンラウリルエーテル(エマルゲン-150、HLB18.4)の0.25gに変更した以外は同様にして、吸水層形成用組成物13を作製し、これを用いて例1と同様にして膜厚20μmの吸水層を有する防曇性物品を得た。
[例14]
 撹拌機、温度計がセットされたガラス容器に、エタノールの7.9g、純水の5.7g、エスレックKX-5(積水化学工業社製、商品名:ポリビニルアセタール樹脂、固形分濃度:8質量%)の3.6gを仕込み、25℃にて1時間撹拌した。次に、ポリオキシエチレンラウリルエーテル(エマルゲン-104P、HLB9.6)の0.01gを添加して、25℃にて1時間撹拌し、吸水層形成用組成物14を得た。得られた吸水層形成用組成物14をスピンコートによって塗布して、100℃で1時間焼成し、膜厚5μmの吸水層を有する防曇性物品を得た。
[例15]
 撹拌機、温度計がセットされたガラス容器に、1-エトキシプロパノールの3.2g、1-ブタノールの0.6g、テトラメトキシシランの2.7g、2-プロピルアルコールの1.5g、コロイダルシリカ(日産化学工業社製、商品名:IPA-ST、固形分濃度:30質量%)の3.8g、純水の3.0g、10質量%硝酸水溶液の0.2gを仕込み、25℃にて1時間攪拌した。次に、ポリオキシエチレンラウリルエーテル(エマルゲン-104P、HLB9.6)の0.06gを添加して、25℃にて1時間撹拌し、吸水層形成用組成物15を得た。得られた吸水層形成用組成物15をスピンコートによって塗布して、100℃で1時間焼成し、膜厚0.5μmの吸水層を有する防曇性物品を得た。
[評価項目]
 上記各例で得られた防曇性物品の評価は以下のように行った。
(1)膜厚の測定
 防曇性物品の断面像を走査型電子顕微鏡(日立製作所製、S4300)で撮影し、吸水層の膜厚を測定した。
(2)ヘイズ
 JIS K 7361に準拠して、防曇性物品の曇価(%)をヘイズメーター(ガードナー社製、ヘイズガードプラス)を用いて測定した。
(3)耐摩耗性
 JIS R 3212(車内側)に準拠して行った。Taber社5130型摩耗試験機で、摩耗輪CS-10Fを用いた。防曇性物品の吸水層表面に摩耗輪を接触させ、4.90Nの荷重をかけて100回転し、曇価変化ΔH(%)を測定した。
(4)マルテンス硬さ
 防曇性物品を、20℃、相対湿度50%の環境下に1時間放置した後、微小硬度測定試験機(フィッシャー社製、ピコデンター)を用いて、負荷速度・除荷速度F=0.05mN/5s、クリープC=5sの条件にて吸水層におけるマルテンス硬さを測定した。
(5)防曇性能
 20℃、相対湿度50%の環境下に1時間放置した防曇性物品について、その吸水層表面を40℃の温水浴上に曝露して、120秒後に曇っているか曇っていないかを目視で判定し、防曇性能の評価とした。
(6)水接触角
 防曇性物品を、20℃、相対湿度50%の環境下に1時間放置した後、吸水層の表面に1μLの水滴を滴下して1秒後の水接触角(CA)と、60秒後の水接触角(CA60)を測定した。
 評価結果を、吸水層形成用組成物が含有する主な成分および量等とともに表2に示す。なお、表2中、界面活性剤の割合(%)は、吸水層とした際の全固形分中の界面活性剤の含有割合(質量%)を示す。ここで、吸水層とした際の全固形分において、シランカップリング剤の量については、吸水層形成用組成物への添加量に縮合率(78%)を乗じた値、例えば、例1においては、1.5×0.78=1.17(g)を固形分量とした。他の成分については、表2に示す量(g)をそのまま、または希釈されている成分については固形分濃度を乗じた値を、固形分量とした。
 また、デナコールEX-314とイソホロンジアミンの組合せを「EP1」、デナコールEX-313、デナコールEX-521とイソホロンジアミンの組合せを「EP2」、デナコールEX-521とイソホロンジアミンの組合せを「EP3」として表2に示した。「KX-5」は、エスレックKX-5を示す。また、例15の吸水層形成用組成物中の主成分を「シリカ」としてシラン化合物の縮合物(縮合率39%)の量を示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 本発明の防曇性物品は、高い防曇性を有するとともに防曇性の持続性に優れることから自動車等の輸送機器用や建築用、商用の透明ドア付き冷蔵庫用の防曇ガラスとして有用である。

Claims (8)

  1.  基体と、前記基体の少なくとも一部の表面に、ポリエポキシドと硬化剤との反応により得られる硬化エポキシ樹脂を主体とし、グリフィン法で算出されるHLBが6~18の範囲の界面活性剤を含む吸水層とを具備する防曇性物品。
  2.  前記界面活性剤がポリオキシアルキレンアルキルエーテル型界面活性剤である請求項1記載の防曇性物品。
  3.  前記界面活性剤の含有量が前記吸水層の全固形分に対して2.0~20.0質量%である請求項1または2記載の防曇性物品。
  4.  前記防曇性物品を20℃、相対湿度50%の環境下に1時間放置した後の前記吸水層について、負荷速度および除荷速度F=0.05mN/5sおよびクリープC=5sの測定条件で測定されるマルテンス硬さが30~100N/mmである、請求項1~3のいずれか1項に記載の防曇性物品。
  5.  前記ポリエポキシドが脂肪族グリシジルエーテル系ポリエポキシドである、請求項1~4のいずれか1項に記載の防曇性物品。
  6.  前記硬化剤が、活性水素を有するポリアミン化合物を含有する、請求項1~5のいずれか1項に記載の防曇性物品。
  7.  前記吸水層の膜厚が、3~50μmである請求項1~6のいずれか1項に記載の防曇性物品。
  8.  前記防曇性物品を20℃、相対湿度50%の環境下に1時間放置した後、前記吸水層の表面に1μLの水滴を滴下し1秒後に測定される水接触角CAが60度以下、かつ60秒後に測定される水接触角CA60が20度以下である請求項1~7のいずれか1項に記載の防曇性物品。
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