DE10252336A1

DE10252336A1 - Zusammensetzung, die eine hydrolysierbare Organosiliciumverbindung umfaßt, und aus dieser erhaltene Beschichtung

Info

Publication number: DE10252336A1
Application number: DE2002152336
Authority: DE
Inventors: Shinsuke Ochiai
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2001-11-13
Filing date: 2002-11-11
Publication date: 2003-05-22
Also published as: KR20030040064A; CN1298792C; US6924039B2; TW200300162A; CN1418919A; US20030091839A1; TWI301847B

Abstract

Eine Zusammensetzung, die eine hydrolysierbare Organsiliciumverbindung und poröse Feinteilchen umfasst, eine aus der Zusammensetzung hergestellt Beschichtung und eine laminierte Platte, die ein Substrat und die Beschichtung umfasst, werden bereitgestellt. Die Beschichtung ist ausgezeichnet in den Hafteigenschaften an ein Substrat und ist mit passender Härte ausgestattet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung, die eine hydrolysierbare Organosiliciumverbindung und poröse Feinteilchen umfasst, eine aus der Zusammensetzung erhaltene Beschichtung und einen laminierten flächigen Gegenstand (nachstehend "laminierte Platte"), der ein Substrat und die Beschichtung umfasst.

Funktionelle Beschichtungen, wie kratzfeste Beschichtungen, antistatische Filme, Antireflexionsfilme und Oberflächenschutzfilme, wurden herkömmlich auf der Oberfläche von transparenten Substraten, wie Glas und Harz für ein Display, gebildet und verwendet. Insbesondere wenn das Substrat aus einem Harz hergestellt ist, wird eine z. B. aus Acrylharz hergestellte harte Beschichtungsschicht als Oberflächenschutzfilm verwendet.

Jedoch weisen herkömmlich verwendete Beschichtungen, wie eine Acrylharzbeschichtung, unterschiedliche Haftgrade auf, abhängig von dem Harz des Substrats, auf das die Beschichtung aufgebracht wird. Insbesondere, wenn ein Methacrylsäuremethylester- Styrol-Copolymerharz als Substrat verwendet wird, neigt der Haftgrad von üblicherweise verwendeten Beschichtungen in starkem Maße zur Verringerung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Material bereitzustellen, das ausreichende Hafteigenschaften an ein Substrat, insbesondere an ein Methacrylsäuremethylester-Styrol-Copolymer-Harzsubstrat, sowie ein Poly(methacrylsäuremethylester)-Harzsubstrat, zeigt.

Diese Aufgabe wurde auf der Basis des überraschenden Befundes gelöst, dass eine Beschichtung, die aus einer Zusammensetzung erhalten wird, die eine hydrolysierbare Organosiliciumverbindung und poröse Feinteilchen umfasst, ausreichende Hafteigenschaften an ein Substrat zeigt.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Zusammensetzung bereit, die etwa 20 Gew.-% bis etwa 90 Gew.-% einer hydrolysierbaren Organosiliciumverbindung und etwa 10 Gew.-% bis etwa 80 Gew.-% poröse Feinteilchen, basierend auf der Gesamtmenge der hydrolysierbaren Organosiliciumverbindung und der porösen Feinteilchen, umfasst. Weiter stellt die vorliegende Erfindung eine Beschichtung und einen Anstrich bereit, die aus der Zusammensetzung erhalten werden. Außerdem stellt die vorliegende Erfindung eine laminierte Platte bereit, die die Beschichtung und ein Substrat umfasst.

Die Fig. 1 und 2 stellen Reflexionsspektren von laminierten Platten (den in den Beispielen 1 und 2 erhaltenen laminierten Platten) der vorliegenden Erfindung dar. Fig. 3 stellt ein Reflexionsspektrum einer laminierten Platte dar, die im Vergleichsbeispiel 1 erhalten wird.

Eine Zusammensetzung in der vorliegenden Erfindung umfasst eine hydrolysierbare Organosiliciumverbindung und poröse Feinteilchen. Die Zusammensetzung kann eine hydrolysierbare Organosiliciumverbindung in einer Menge von etwa 20 Gew.-% bis etwa 90 Gew.-% und poröse Feinteilchen in einer Menge von etwa 10 Gew.-% bis etwa 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der hydrolysierbaren Organosiliciumverbindung und der porösen Feinteilchen, umfassen.

Eine in der vorliegenden Erfindung verwendete hydrolysierbare Organosiliciumverbindung kann ein Fluoratom in ihrem Molekül aufweisen oder nicht. Vorzugsweise enthält die erfindungsgemäße Zusammensetzung eine hydrolysierbare Organosiliciumverbindung, die keine Fluoratome in ihrem Molekül enthält, und gegebenenfalls eine hydrolysierbare Organosiliciumverbindung mit einem Fluoratom in ihrem Molekül. (Nachstehend kann die hydrolysierbare Organosiliciumverbindung mit einem Fluoratom als "fluorhaltige hydrolysierbare Organosiliciumverbindung" bezeichnet werden.) Eine Beschichtung, die unter Härten einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung erhalten wird, ist eine Schicht, die als Oberflächenfunktionsschicht dient. Wenn die Beschichtung geeignete Dicke und geeigneten Brechungsindex aufweist, wird die Beschichtung eine Schicht, die als Antireflexionsschicht dient. In einer solchen Beschichtung sind poröse Feinteilchen in einem gehärteten Produkt der hydrolysierbaren Organosiliciumverbindung während des Dispergierens vorhanden.

Durch das Vorhandensein poröser Feinteilchen und einer hydrolysierbaren Organosiliciumverbindung in einer Zusammensetzung weist die durch Härten der erfindungsgemäßen Zusammensetzung erhaltene Beschichtung verbesserte Hafteigenschaften an ein Substrat auf. Insbesondere wird eine signifikante Wirkung erhalten, wenn ein Methacrylsäuremethylester-Styrol-Copolymer als Substrat verwendet wird. Eine Beschichtung, die eine hydrolysierbare Organosiliciumverbindung ohne poröse Feinteilchen aufweist, weist nicht zufriedenstellende Haftung an ein Substrat auf. Jedoch, wenn eine Beschichtung als Antireflexionsbeschichtung gebildet wird, werden vorzugsweise poröse Feinteilchen mit geringem Brechungsindex verwendet.

Wie vorstehend beschrieben enthält eine Zusammensetzung in der vorliegenden Erfindung eine hydrolysierbare Organosiliciumverbindung. Die hydrolysierbare Organosiliciumverbindung schließt eine hydrolysierbare Organosiliciumverbindung, die keine Fluoratome in ihrem Molekül enthält, und eine fluorhaltige hydrolysierbare Organosiliciumverbindung ein. Die hydrolysierbare Organosiliciumverbindung ohne Fluoratome ist eine Verbindung, die mindestens eine hydrolysierbare Gruppe in ihrem Molekül enthält, und einen organischen Rest, gebunden mit einem Siliciumatom, aufweist. Beispiele der hydrolysierbaren Organosiliciumverbindung ohne Fluoratome schließen eine Verbindung ein, die durch die nachstehende Formel (I) gezeigt ist:

Si(R¹)_p(R²)_4-p (I)

in der R¹ ein Wasserstoffatom oder einen inerten einwertigen organischen Rest darstellt, R² eine hydrolysierbare funktionelle Gruppe darstellt und p eine ganze Zahl von 0 bis 3 darstellt.

Beispiele des durch R¹ in der Formel (I) wiedergegebenen inerten einwertigen organischen Rests schließen Alkylreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Alkenylreste mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen und Arylreste, einschließlich einer Phenylgruppe, ein. Beispiele der durch R² wiedergegebenen hydrolysierbaren funktionellen Gruppe schließen Alkoxyreste mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, wie eine Methoxy- und Ethoxygruppe, Acyloxyreste, wie eine Acetoxy- und Propionyloxygruppe, Halogenatome, wie ein Chloratom und Bromatom, und substituierte Silylaminoreste, wie eine Trimethylsilylaminogruppe, ein.

Beispiele der allgemein bekannten hydrolysierbaren Organosiliciumverbindungen schließen Alkoxysilanverbindungen, halogenierte Silanverbindungen, Acyloxysilanverbindungen, Silazanverbindungen usw. ein. Diese Organosiliciumverbindungen können Substituenten, wie einen Arylrest, eine Vinylgruppe, eine Allylgruppe, eine (Meth)acryloyloxygruppe, eine Epoxygruppe, eine Aminogruppe und eine Mercaptogruppe als einen Teil von R¹ oder R² in der vorstehend erwähnten Formel (I) aufweisen. Hier stellt der Begriff "(Meth)acryloyloxygruppe" sowohl Acryloyloxy- als auch (Meth)acryoyloxygruppen dar, und nachstehend weist der Begriff "(Meth)" (wie in (Meth)acrylsäure, ein (Meth)arylat und dgl.) analoge Bedeutung auf, die gegebenenfalls das Vorhandensein eines Methylsubstituenten angibt.

Spezielle Beispiele der hydrolysierbaren Organosiliciumverbindung, die keine Fluoratome in ihrem Molekül enthält, schließen halogenierte Silanverbindungen, wie Methyltrichlorsilan, Alkoxysilanverbindungen, wie Tetramethoxysilan, Tetraethoxysilan, Methyltrimethoxysilan, Phenyltrimethoxysilan, Phenyltriethoxysilan, Dimethyldimethoxysilan, Dimethyldiethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, γ-Aminopropyltriethoxysilan, N-(β-Aminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilan, N-(β-Aminoethyl)-γ- aminopropylmethyldimethoxysilan, γ-Mercaptopropyltrimethoxysilan, γ-Mercaptopropylmethyldimethoxysilan, γ-Methacryloyloxypropyltrimethoxysilan, γ-Methacryloyloxypropylmethyldimethoxysilan, γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan und γ-Glycidoxypropylmethyldimethoxysilan; und Silazanverbindungen, wie Hexamethyldisilazan, ein. Diese können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden.

Die hydrolysierbare Organosiliciumverbindung, die keine Fluoratome in ihrem Molekül enthält, kann ein Monomer, wie vorstehend beschrieben, oder ein Multimer, wie Oligomere in der Größe von etwa Dimer bis Decamer oder ein Polymer mit größeren Polymerisationsgraden als 10 sein. Außerdem kann die Organosiliciumverbindung ein Hydrolysat sein, das sich aus der Hydrolyse der vorstehend erwähnten Organosiliciumverbindung ergibt. Das Hydrolysat kann durch Zugabe einer Säure, wie Salzsäure, Phosphorsäure oder Essigsäure, oder einer Base, wie Natriumhydroxid und Natriumacetat, zur vorstehend erwähnten hydrolysierbaren Organosiliciumverbindung erzeugt werden.

Eine fluorhaltige hydrolysierbare Organosiliciumverbindung ist eine Verbindung, die mindestens eine hydrolysierbare Gruppe in ihrem Molekül aufweist und die einen fluorhaltigen organischen Rest, gebunden mit einem Siliciumatom aufweist. Beispiele der fluorhaltigen hydrolysierbaren Organosiliciumverbindung schließen eine Verbindung ein, die durch die folgende nachstehende Formel (II) gezeigt ist:

Rf-R³-Si(R⁴)_q(R⁵)_3-q (II)

in der Rf einen linearen oder verzweigten Perfluoralkylrest mit 1 bis 16 Kohlenstoffatomen darstellt, R³ einen zweiwertigen organischen Rest darstellt, R⁴ ein Wasserstoffatom oder einen inerten einwertigen organischen Rest darstellt, R⁵ eine hydrolysierbare funktionelle Gruppe darstellt und q eine ganze Zahl von 0 bis 2 darstellt.

In der Formel (II) ist R³ ein zweiwertiger organischer Rest und spezielle Beispiele davon schließen die folgenden Gruppen ein:

-CH₂CH₂-,
-CH₂OCH₂CH₂CH₂-,
-CONHCH₂CH₂CH₂-,
-CONHCH₂CH₂NHCH₂CH₂CH₂-,
-SO₂NHCH₂CH₂CH₂-, und
-CH₂CH₂OCONHCH₂CH₂CH₂-.

R⁴ ist ein Wasserstoffatom oder ein inerter einwertiger organischer Rest, und spezielle Beispiele davon sind die gleichen wie die von R¹ in der Formel (I). R⁵ ist eine hydrolysierbare funktionelle Gruppe, und spezielle Beispiele davon sind die gleichen wie die von R² der Formel (I).

Spezielle Beispiele der fluorhaltigen hydrolysierbaren Organosiliciumverbindung, wie durch die vorstehend erwähnte Formel (II) gezeigt, sind folgende:

CF₃CH₂CH₂Si(OCH₃)₃,
C₄F₉CH₂CH₂Si(OCH₃)₃,
C₄F₉CH₂CH₂Si(CH₃)(OCH₃)₂,
C₈F₁₇CH₂CH₂Si(OCH₃)₃,
C₈F₁₇CH₂CH₂Si(OC₂H₅)₃,
C₈F₁₇CH₂CH₂SiCl₃,
(CF₃)₂CF(CF₂)₈CH₂CH₂Si(OCH₃)₃,
C₁₀F₂₁CH₂CH₂Si(OCH₃)₃, und
C₁₀F₂₁CH₂CH₂SiCl₃.

Die erfindungsgemäßen porösen Feinteilchen sind nicht besonders beschränkt und können poröse Feinteilchen mit einem mittleren Durchmesser im Bereich von etwa 5 nm bis etwa 10 µm sein. Insbesondere werden stärker bevorzugt Feinteilchen mit einem mittleren Durchmesser im Bereich von etwa 5 nm bis etwa 100 nm verwendet, wenn die aus der die Feinteilchen umfassenden Zusammensetzung hergestellte erhaltene Beschichtung als Antireflexionsfilm verwendet wird. Da Teilchen mit zu kleinem Teilchendurchmesser industriell schwierig herzustellen sind, sind solche Teilchen nicht geeignet. Andererseits sind Teilchen mit zu großem Durchmesser nicht bevorzugt, da die erhaltene Beschichtung dazu neigt, nicht ausreichende optische Eigenschaften, wie verringerte Transparenz, aufzuweisen.

Beispiele der porösen Feinteilchen in der vorliegenden Erfindung schließen Siliciumdioxidfeinteilchen und Siliciumdioxid enthaltende Komplexoxid-Feinteilchen ein. Diese porösen Feinteilchen werden vorzugsweise verwendet, da die Teilchen selbst geringen Brechungsindex und geringe Festigkeit aufweisen. Poröse Siliciumdioxidfeinteilchen weisen üblicherweise einen Brechungsindex von etwa 1,2 bis etwa 1,45 auf, was geringer als ein Brechungsindex von 1,46 der üblichen Siliciumdioxidfeinteilchen ist, und werden daher zur Bereitstellung eines Antireflexionsmaterials verwendet. Die porösen Silciumdioxidfeinteilchen in der vorliegenden Erfindung können einen Brechungsindex von 1,2 bis 1,45, vorzugsweise 1,2 bis 1,44, stärker bevorzugt 1,2 bis 1,42 und am stärksten bevorzugt 1,25 bis 1,40, aufweisen.

Beispiele der porösen Siliciumdioxidfeinteilchen schließen ein Siliciumdioxid ein, das eine in hohem Maße verhakte und verzweigte Struktur, wie ein Polymer, aufweist. Eine solche Struktur kann in einem Verfahren hergestellt werden, in dem ein Alkoxysilan in Gegenwart von Alkali hydrolysiert ist, wie in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. (JP-A-) 7-48527 gezeigt.

Die vorstehend beschriebenen Siliciumdioxidfeinteilchen und die Siliciumdioxidenthaltenden Komplexoxid-Feinteilchen können beide eine Kern-Schale (Doppel)-Struktur aufweisen, in der ein Kernteilchen mit einer Schalenschicht beschichtet ist. Das Kernteilchen und die Beschichtungsschicht können hauptsächlich aus Siliciumdioxid (SiO₂) hergestellt sein. Das Kernteilchen kann poröse Struktur aufweisen, während die Schalenschicht eine weniger poröse Struktur als das Kernteilchen aufweisen kann. Solche Siliciumdioxidfeinteilchen und Siliciumdioxid enthaltende Komplexoxid-Feinteilchen, die beide eine Kern-Schale-Struktur aufweisen, können zum Beispiel durch das in JP-A-7-133105 beschriebene Verfahren erhalten werden. Insbesondere können die Teilchen mit der Kern- Schale-Struktur hergestellt werden, indem ein Alkoxysilan, wie Tetraethoxysilan (d. h. Ethylsilicat) und Tetramethoxysilan (d. h. Methylsilicat), zusammen mit Wasser, einem Alkohol und einem Katalysator, wie einer Alkalie oder einer Säure, in ein Sol gegeben werden, in dem poröse Siliciumdioxidfeinteilchen dispergiert sind, um das Alkoxysilan zu hydrolysieren, so dass die Oberfläche der porösen Feinteilchen mit dem erhaltenen hydrolysierten Kondensat beschichtet wird.

Die porösen Siliciumdioxidfeinteilchen, von denen die Oberfläche beschichtet ist, damit sie eine Kern-Schale-Struktur aufweisen, werden vorzugsweise verwendet, da Einlagen von feinen Poren in die Teilchen blockiert sind und die Porosität im Inneren der Teilchen aufrechterhalten wird, und solche Teilchen Affinität mit einer hydrolysierbaren Organosiliciumverbindung und einem Hydrolysat aufweisen können.

Eine erfindungsgemäße Harzmasse umfasst etwa 20 Gew.-% bis etwa 90 Gew.-% einer hydrolysierbaren Organosiliciumverbindung und etwa 10 Gew.-% bis etwa 80 Gew.-% poröse Feinteilchen, basierend auf der Gesamtmenge der hydrolysierbaren Organosiliciumverbindung und der porösen Feinteilchen. Wenn die Menge der porösen Feinteilchen geringer als etwa 10 Gew.-% ist, kann die Haftung der erhaltenen gehärteten Beschichtung an ein Substrat verringert sein, und kann der Brechungsindex der gehärteten Beschichtung nicht in ausreichendem Maße verringert sein, und daher kann es schwierig sein, eine Folie mit passender Antireflexionsfunktion zu erhalten. Andererseits kann, wenn die Menge der porösen Feinteilchen größer als etwa 80 Gew.-% ist, kann die Härte der erhaltenen gehärteten Beschichtung unerwünscht verringert sein.

Wenn eine hydrolysierbare Organosiliciumverbindung, die keine Fluoratome enthält, eine fluorhaltige hydrolysierbare Organosiliciumverbindung und poröse Feinteilchen in einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung enthalten sind, kann jede von ihnen in die Zusammensetzung eingemischt werden, so dass die Mengen der einzelnen Bestandteile geeignete Prozentsätze annehmen, die im Bereich von etwa 5 Gew.-% bis etwa 90 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge dieser Bestandteile, liegen. Wenn entweder eine oder beide Mengen der fluorhaltigen hydrolysierbaren Organosiliciumverbindung und der porösen Feinteilchen zu klein sind, kann der Brechungsindex der erhaltenen Beschichtung nicht ausreichend verringert werden, und daher können nicht ausreichende Antireflexionseigenschaften erhalten werden. Andererseits kann, wenn entweder eine oder beide Mengen davon zu groß sind, die Festigkeit der Folie verringert werden. Vorzugsweise wird die Gesamtmenge der fluorhaltigen hydrolysierbaren Organosiliciumverbindung und der porösen Feinteilchen im Bereich von etwa 15 Gew.-% bis etwa 90 Gew.-% eingestellt, bezogen auf die Gesamtmenge der hydrolysierbaren Organosiliciumverbindung, die keine Fluoratome enthält, der fluorhaltigen hydrolysierbaren Organosiliciumverbindung und der porösen Feinteilchen.

Wenn eine Beschichtung als Antireflexionsfilm unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung gebildet wird, werden die Art und die Zugabemenge der porösen Feinteilchen geeignet gewählt, so dass die erhaltene gebildete (gehärtete) Beschichtung einen Brechungsindex von 1,2 bis 1,45, vorzugsweise 1,25 bis 1,41 und stärker bevorzugt 1,30 bis 1,40, aufweisen kann. In diesem Fall kann die Menge der zuzugebenden porösen Feinteilchen abhängig vom Brechungsindex der zu verwendenden porösen Feinteilchen variieren, und kann im Bereich von 10 Gew.-% bis etwa 80 Gew.-% und vorzugsweise im Bereich von etwa 15 Gew.-% bis etwa 70 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der hydrolysierbaren Organosiliciumverbindung und der porösen Feinteilchen, liegen.

Ein Substrat, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist nicht besonders beschränkt, sofern das Substrat transparent ist. Beispiele des Substrats schließen ein Harzsubstrat, wie ein Poly(methacrylsäuremethylester)-Harz, ein Polycarbonatharz, ein Polystyrol, ein Methacrylsäuremethylester-Styrol-Copolymerharz, ein Acrylnitril- Styrol-Copolymerharz und ein Triacetylcelluloseharz; und ein anorganisches Substrat, wie ein anorganisches Glas, ein. Insbesondere ist ein Methacrylsäuremethylester-Styrol-Copolymerharz als Substrat für einen Antireflexionsfilm geeignet, da das Harz geringe Expansion und Schrumpfung durch Feuchtigkeitsabsorption aufweist.

Das Substrat kann flache Oberfläche und Form, wie die einer Platte, Schicht und Folie, aufweisen. In einer anderen Ausführungsform kann das Substrat eine Form aufweisen, von der die Oberfläche eine Krümmung hat, wie eine konvexe Linse und eine konkave Linse. Auf der Oberfläche kann eine feine Unebenheit vorhanden sein. Wenn das Substrat ein Harzsubstrat ist, kann eine Beschichtung (wie eine harte Beschichtungsschicht), die zum erfindungsgemäßen Film verschieden ist, auf der Oberfläche gebildet werden.

Bevor eine erfindungsgemäße Zusammensetzung auf ein Substrat aufgebracht wird, kann die Zusammensetzung als sogenannter Anstrich (oder Beschichtung) eingestellt werden, der die vorstehend beschriebenen jeweiligen Bestandteile enthält. Zusätzlich zu den vorstehend erwähnten Bestandteilen kann ein solcher Anstrich einen Katalysator zur Beschleunigung der Härtung der Zusammensetzungen, wie eine Säure, Base, Organometallverbindung und ein Metallion; ein Lösungsmittel; verschiedene Zusätze, wie einen Stabilisator, ein Antioxidationsmittel, ein Farbmittel, ein Egalisiermittel und ein grenzflächenaktives Mittel; und ein UV-Absorptionsmittel, falls erforderlich, enthalten.

Wie vorstehend beschrieben kann eine erfindungsgemäße Zusammensetzung zusammen mit einem Lösungsmittel verwendet und als Anstrich (oder Beschichtung) verwendet werden, was ebenfalls im Bereich der vorliegenden Erfindung liegt.

Das Lösungsmittel wird vorzugsweise zum Einstellen der Konzentration und Viskosität des Anstrichs und der Dicke der erhaltenen gehärteten Beschichtung verwendet. Das Lösungsmittel kann geeignet gewählt werden. Beispiele des Lösungsmittels schließen Alkohole, wie Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, n-Butanol, 2-Butanol, Isobutanol und tert-Butanol; Alkoxyalkohole, wie 2-Ethoxyethanol, 2-Butoxyethanol, 3-Methoxypropanol, 1-Methoxy-2-propanol und 1-Ethoxy-2-propanol; Ketole, wie Diacetonalkohol; Ketone, wie Aceton, Methylethylketon und Methylisobutylketon; aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Toluol und Xylol; und Ester, wie Essigsäureethylester und Essigsäurebutylester, ein. Die zu verwendende Menge des Lösungsmittels wird geeignet abhängig von der Art und Form eines Substrats, auf das der Anstrich aufgetragen wird, einem Verfahren zum Beschichten mit dem Anstrich und der Dicke der betrachteten Beschichtung gewählt, und kann etwa 20 Gew.-Teile bis etwa 10 000 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Gesamtmenge der hydrolysierbaren Organosiliciumverbindung und der porösen Feinteilchen, betragen.

Der erfindungsgemäße Anstrich kann ein Egalisiermittel, wie ein Siliconöl, enthalten. Durch Zugabe eines Siliconöls werden die Egalisiereigenschaften der erhaltenen gehärteten Beschichtung verbessert und wird auch die Schmiereigenschaft der Beschichtung verbessert, was die Bereitstellung einer Beschichtung mit höherer Härte als ein Film ohne Siliconöl ergibt. Das Siliconöl kann ein gewöhnlich verwendetes Siliconöl sein. Beispiele des Siliconöls schließen ein Dimethylsiliconöl, Phenylmethylsiliconöl, Alkyl- oder Aralkyl-modifiziertes Siliconöl, Fluorsiliconöl, Polyether-modifiziertes Siliconöl, mit Fettsäureester-modifiziertes Siliconöl, Methylwasserstoff-Siliconöl, Silanol enthaltendes Siliconöl, Alkoxy enthaltendes Siliconöl, Phenolgruppen enthaltendes Siliconöl, Methacrylmodifiziertes Siliconöl, Amino-modifiziertes Siliconöl, Carbonsäure-modifiziertes Siliconöl, Carbinol-modifiziertes Siliconöl, Epoxy-modifiziertes Siliconöl, Mercapto-modifiziertes Siliconöl, Fluor-modifiziertes Siliconöl und Polyether-modifiziertes Siliconöl sein. Diese Siliconöle können allein verwendet werden oder sie können als Gemisch von 2 oder mehr Arten verwendet werden.

Die Menge des zuzugebenden Siliconöls kann 0 bis etwa 20 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Gesamtmenge der hydrolysierbaren Organosiliciumverbindung und der porösen Feinteilchen in der Zusammensetzung, betragen. Wenn die Menge des Siliconöls größer als 20 Gew.-Teile ist, können die optischen Eigenschaften oder die Festigkeit der erhaltenen Beschichtung verschlechtert werden.

Wie vorstehend beschrieben kann eine die erfindungsgemäße Zusammensetzung umfassende Beschichtung zum Beispiel in einem Verfahren gebildet werden, in dem ein Anstrich, der unter Verwendung der Zusammensetzung hergestellt wird, auf eine Oberfläche eines Substrats aufgetragen wird. Die Auftragung des Anstrichs auf ein Substrat kann mit einem gewöhnlich verwendeten Verfahren durchgeführt werden, wie einem Mikrogravur-Beschichtungsverfahren, einem Walzenbeschichtungsverfahren, einem Tauchbeschichtungsverfahren, einem Schwimmbeschichtungsverfahren, einem Schleuderbeschichtungsverfahren, einem Düsenbeschichtungsverfahren, einem Gießbeschichtungsverfahren und einem Sprühbeschichtungsverfahren.

Eine Zusammensetzung oder ein Anstrich in der vorliegenden Erfindung, die auf ein Substrat aufgetragen werden, kann z. B. durch Erwärmen gehärtet werden, wobei eine erfindungsgemäße Beschichtung bereitgestellt wird. Wenn die Zusammensetzung oder der Anstrich ein Lösungsmittel enthält, kann die Härtung, in dem Zustand zusammen mit dem Lösungsmittel durchgeführt werden oder kann nach Verdampfen des Lösungsmittels durchgeführt werden. Wenn das Lösungsmittel abgedampft wird, kann das Abdampfen durchgeführt werden, während die Zusammensetzung oder der Anstrich auf Raumtemperatur gehalten werden, oder kann durch Erwärmen auf eine Temperatur von etwa 30°C bis etwa 100°C getrocknet werden. Der Zeitraum zum Trocknen wird geeignet abhängig von der Art und Form des Substrats, auf das der Anstrich aufgetragen wird, dem Verfahren zum Beschichten mit dem Anstrich und der Dicke der betrachteten Beschichtung, abhängen.

Bei Härtung einer Beschichtung durch Erwärmen sind der Zeitraum und die Temperatur für das Erwärmen nicht besonders beschränkt und können im Zeitraum von etwa einer Minute bis etwa fünf Stunden bei einer Temperatur von etwa 50°C bis etwa 120°C liegen. Wenn die Beschichtung ein Lösungsmittel enthält, kann die Härtung durch Erwärmen in dem Zustand zusammen mit einem Lösungsmittel durchgeführt werden oder kann nach Verdampfen des Lösungsmittels durchgeführt werden.

Die so erhaltene gehärtete Beschichtung kann eine Dicke von etwa 0,01 µm bis etwa 20 µm und vorzugsweise eine Dicke von etwa 0,01 µm bis etwa 10 µm aufweisen. Wenn die Filmdicke geringer als etwa 0,01 µm ist, können die Eigenschaften als gehärtete Beschichtung kaum gezeigt werden. Andererseits besteht, wenn die Filmdicke größer als etwa 20 µm ist, die Möglichkeit, dass Hafteigenschaften des Films verringert werden oder Risse unerwünscht auf dem Film gebildet werden. Insbesondere, wenn eine Beschichtung als Antireflexionsfilm gebildet wird, ist bevorzugt, dass die Filmdicke im Bereich von etwa 0,01 µm bis etwa 1 µm liegt. Wenn die Filmdicke geringer als etwa 0,01 µm oder größer als etwa 1 µm ist, kann die Funktion des Films als Antireflexionsfilm verschlechtert werden.

Eine aus einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung erhaltene Beschichtung ist ausgezeichnet in den Hafteigenschaften an ein Substrat und ist mit passender Härte ausgestattet. Die Beschichtung dient als funktionale Oberflächenschicht. Wenn die Beschichtung geeignete Dicke und geeigneten Brechungsindex aufweist, dient der Film auch als Antireflexionsschicht und ist als Schutzplatte für z. B. ein Display geeignet.

Beispiele

Die vorliegende Erfindung wird im Einzelnen in Bezug auf die folgenden Beispiele beschrieben, die nicht als Einschränkung des Bereichs der vorliegenden Erfindung aufgefasst werden sollten.
In den Beispielen basieren % und Teile, die beide den Gehalt und die Menge darstellen, auf das Gewicht, wenn nicht anders angegeben. Weiter wurden die in den Beispielen erhaltenen Filme und Substrate mit den nachstehenden Verfahren beurteilt.

1. Reflexionsspektrum und Reflexionsverhältnis
Eine Ebene, die die gegenüberliegende Seite zur Seite der Messfläche eines Substrats sein sollte, wurde mit Stahlwolle aufgeraut und dann mit schwarzem Anstrich beschichtet, der trocknen sollte. Ein zu messendes absolutes Spiegelreflexionsspektrum bei einem einfallenden Grad von 5° zum Substrat wurde unter Verwendung eines Spektrophotometers mit ultraviolettem bis sichtbarem Licht ("UV-3100", hergestellt von Shimadzu Corporation) erhalten. Eine Wellenlänge, bei der das Reflexionsverhältnis einen minimalen Wert zeigt und der minimale Wert des Reflexionsverhältnisses wurden unter Verwendung des erhaltenen Reflexionsspektrums bestimmt.
2. Hafteigenschaft
Gemäß dem "Gitterbandverfahren", das in JIS K5400 festgelegt ist, wurde die Zahl der Ablösungen pro 100 Gitter, das auf der Oberfläche eines zu messenden Films bereitgestellt worden war, gezählt. Die Ablösezahl wird zum Beurteilen einer Hafteigenschaft des Films verwendet. Eine kleine Zahl von Ablösungen bedeutet hohe Hafteigenschaft des Films.

Beispiel 1

Ein Anstrich wurde durch Mischen und Dispergieren von 100 Teilen eines Sols, das durch Dispergieren von porösen Siliciumdioxidfeinteilchen mit Teilchendurchmessern von 20 nm bis 70 nm, von denen die Oberfläche mit einem hydrolysierten Polykondensat von Ethylsilicat bedeckt war, in Isopropylalkohol mit einer Konzentration von 20% erhalten worden war, 80 Teilen Tetraethoxysilan, 4240 Teilen Isopropylalkohol, 500 Teilen 2-Butoxyethanol und 80 Teilen 0,1 n Salzsäure [eine wässrige Lösung, die 0,1 mol HCl pro 1000 cm³ enthält] erhalten.
Eine Methacrylsäuremethylester-Styrol-Copolymerharzplatte ["ACRYACE MS", hergestellt von Japan Acryace Co.], die etwa 40% Styroleinheiten enthält, wurde in den vorstehend erhaltenen Anstrich getaucht und ein Tauchbeschichtungsverfahren mit einer Aufziehgeschwindigkeit von 36 cm/min durchgeführt. Nach 5 Minuten oder mehr Trocknen bei Raumtemperatur wurde die Platte weiter 20 Minuten bei 80°C getrocknet, wobei eine laminierte Platte mit Antireflexionseigenschaften erhalten wurde.
Die Beurteilungsergebnisse der laminierten Platte sind in Tabelle 1 gezeigt. Ein Reflexionsspektrum der laminierten Platte ist in Fig. 1 gezeigt. Der Brechungsindex und die Dicke der Beschichtung der Platte wurden aus dem Reflexionsspektrum berechnet. Als Ergebnis betrug der Brechungsindex 1,405 und die Filmdicke 107 nm.

Beispiel 2

Eine laminierte Platte mit Antireflexionseigenschaften wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Verbindungen im Anstrich und die Mischverhältnisse davon wie folgt geändert wurden.

20%iges Sol der gleichen porösen Siliciumdioxidfeinteilchen
wie in Beispiel 1 verwendet	150 Teile
Tetraethoxysilan	70 Teile
Isopropylalkohol	4210 Teile
2-Butoxyethanol	500 Teile
0,1 n Salzsäure	70 Teile

Die Beurteilungsergebnisse der laminierten Platte sind in Tabelle 1 gezeigt. Das Reflexionsspektrum der laminierten Platte ist in Fig. 2 gezeigt. Der Brechungsindex und die Dicke der Beschichtung der Platte wurden aus dem Reflexionsspektrum berechnet. Als Ergebnis betrug der Brechungsindex 1,368 und die Filmdicke 101 nm.

Vergleichsbeispiel 1

20%iges Sol der gleichen porösen Siliciumdioxidfeinteilchen
wie in Beispiel 1 verwendet	0
Tetraethoxysilan	100 Teile
Isopropylalkohol	4300 Teile
2-Butoxyethanol	500 Teile
0,1 n Salzsäure	100 Teile

Die Beurteilungsergebnisse der laminierten Platte sind in Tabelle 1 gezeigt. Ein Reflexionsspektrum der laminierten Platte ist in Fig. 3 gezeigt. Der Brechungsindex und die Dicke der Beschichtung der Platte wurden aus dem Reflexionsspektrum berechnet. Als Ergebnis betrug der Brechungsindex 1,441 und die Filmdicke 125 nm. Tabelle 1

Beispiel 3

Ein Anstrich wurde durch Mischen und Dispergieren von 10 Teilen eines Sols, das durch Dispergieren von porösen Siliciumdioxidfeinteilchen mit Teilchendurchmessern von 20 nm bis 70 nm, von denen die Oberfläche mit einem hydrolysierten Polykondensat von Ethylsilicat bedeckt war, in Isopropylalkohol mit einer Konzentration von 20% erhalten worden war, 5 Teilen Tetraethoxysilan, 3 Teilen 2-(Perfluoroctyl)ethyltrimethoxysilan [CF₃(CF₂)₇CH₂CH₂Si(OCH₃)₃], 424 Teilen Isopropylalkohol, 50 Teilen 2-Butoxyethanol und 8 Teilen 0,1 n Salzsäure erhalten.
Eine Methacrylsäuremethylester-Styrol-Copolymerharzplatte ["ACRYACE MS", hergestellt von Japan Acryace Co.], die etwa 40% Styroleinheiten enthält, wurde in den vorstehend erhaltenen Anstrich getaucht und ein Tauchbeschichtungsverfahren mit einer Aufziehgeschwindigkeit von 24 cm/min durchgeführt. Nach einer Minute oder mehr Trocknen bei Raumtemperatur wurde die Platte weiter 20 Minuten bei 80°C getrocknet, wobei eine laminierte Platte mit Antireflexionseigenschaften erhalten wurde.
Die Beurteilungsergebnisse der laminierten Platte sind in Tabelle 2 gezeigt. Der Brechungsindex und die Dicke der Beschichtung der Platte wurden aus dem Reflexionsspektrum berechnet. Als Ergebnis betrug der Brechungsindex 1,38 und die Filmdicke 100 nm. Die laminierte Platte wies geringe Verfärbung von reflektiertem Licht auf, die durch Interferenzfärbung bewirkt wird.

Beispiel 4

Eine laminierte Platte mit Antireflexionseigenschaften wurde wie in Beispiel 3 hergestellt, außer dass die Verbindungen im Anstrich und die Mischverhältnisse davon wie folgt geändert wurden.

20%iges Sol der gleichen porösen Siliciumdioxidfeinteilchen
wie in Beispiel 3 verwendet	20 Teile
Tetraethoxysilan	4 Teile
2-(Perfluoroctyl)ethyltrimethoxysilan	2 Teile
Isopropylalkohol	418 Teile
2-Butoxyethanol	50 Teile
0,1 n Salzsäure	6 Teile

Die Beurteilungsergebnisse der laminierten Platte sind in Tabelle 2 gezeigt. Der Brechungsindex und die Dicke der Beschichtung der Platte wurden aus dem Reflexionsspektrum berechnet. Als Ergebnis betrug der Brechungsindex 1,35 und die Filmdicke 98 nm. Die laminierte Platte wies geringe Verfärbung von reflektiertem Licht auf, die durch Interferenzfärbung bewirkt wird. Tabelle 2

Claims

1. Zusammensetzung, umfassend eine hydrolysierbare Organosiliciumverbindung in einer Menge von etwa 20 Gew.-% bis etwa 90 Gew.-% und poröse Feinteilchen in einer Menge von etwa 10 Gew.-% bis etwa 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der hydrolysierbaren Organosiliciumverbindung und der porösen Feinteilchen.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, in der die hydrolysierbare Organosiliciumverbindung eine Organosiliciumverbindung ohne Fluoratome in ihrem Molekül und eine Organosiliciumverbindung mit Fluoratomen in ihrem Molekül umfasst.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, in der die porösen Feinteilchen Feinteilchen sind, die aus Siliciumdioxidfeinteilchen und Siliciumdioxid-enthaltenden Komplexoxid-Feinteilchen ausgewählt sind.

4. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, in der die porösen Feinteilchen Feinteilchen sind, die aus Siliciumdioxidfeinteilchen und Siliciumdioxid-enthaltenden Komplexoxid-Feinteilchen ausgewählt sind, wobei die Feinteilchen eine Kern-Schale-Struktur aufweisen, wobei ein Kernteilchen mit einer Schalenschicht beschichtet ist.

5. Beschichtung, erhalten aus der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4.

6. Laminierte Platte, umfassend ein Substrat und eine Beschichtung, die aus der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 erhalten wird.

7. Laminierte Platte nach Anspruch 6, wobei die aus der Zusammensetzung erhaltene Beschichtung auf einer Oberfläche des Substrats laminiert wird.

8. Beschichtung nach Anspruch 5, wobei die Beschichtung einen Brechungsindex von 1,2 bis 1,45 aufweist.

9. Beschichtung nach Anspruch 5 oder 8, wobei die Beschichtung eine Dicke von 0,01 bis 1 µm aufweist.

10. Laminierte Platte nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Substrat aus einem Methacrylsäuremethylester-Styrol-Copolymerharz hergestellt ist.

11. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das poröse Feinteilchen einen Brechungsindex von 1,2 bis 1,45 aufweist.

12. Anstrich, umfassend die Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und ein Lösungsmittel.