(57)【要約】【課題】特に耐擦過性に優れ、併せて透明性や耐薬品性も十分満足できるポリカーボネート用の被膜を、ポリカーボネート基板に直接塗布後、常温乾燥で形成できるコーティング液と、このコーティング液をもちいる被膜されたポリカーボネート基板を得るポリカーボネート基板の被覆方法を提供すること。【解決手段】コーティング液が４５〜６５重量％の硬化型液状オルガノポリシロキサン（主剤）、７．０〜１０．０重量％のアミノ基含有シランカップリング剤および次の溶剤を含む；１０.０〜２０．０重量％の２-プロパノール，１０.０〜２５．０重量％のエタノールおよび／または１−ブタノール，１．０〜２０．０重量％の４-ヒドロキシ-４-メチルペンタノンおよび／または４-メチル-２-ペンタノン，１.０〜５.０重量％の酢酸エチル。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
主剤，シランカップリング剤および溶剤を含むポリカーボネート基板被覆用コーティング液であって、
前記主剤は、硬化型液状オルガノポリシロキサンを含み、コーティング液全量に対する配合割合が、４５〜６５重量％であり、
前記シランカップリング剤は、その官能基にアミノ基を有し、コーティング液全量に対する配合割合が、７．０〜１０．０重量％であり、
前記溶剤は、その成分として２-プロパノール，アルコール系溶剤，ケトン系溶剤及び酢酸エチルを含み、
前記アルコール系溶剤が、エタノール，１−ブタノールもしくはこれらの混合物であり、
前記ケトン系溶剤が、４-ヒドロキシ-４-メチルペンタノン，４-メチル-２-ペンタノンもしくはこれらの混合物であり、
前記溶剤各成分のコーティング液全量に対する配合割合が、
２-プロパノール  １０.０〜２０．０重量％，
アルコール系溶剤  １０.０〜２５．０重量％，
ケトン系溶剤  １．０〜２０．０重量％，
酢酸エチル  １.０〜５.０重量％
であることを特徴するコーティング液。
【請求項２】
ポリカーボネート基板上に、請求項１記載のコーティング液を直接コーティングし、１００℃以下の温度で乾燥させて、被膜されたポリカーボネート基板を得るポリカーボネート基板の被覆方法。
【請求項３】
前記コーティング液のコーティングに先立ち、ポリカーボネート基板のコーティング面をプラズマ処理する請求項２記載の被覆方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に被膜を形成するためのコーティング液、および該コーティング液を用いた透明ポリカーボネート基板の被膜形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
情報化の時代、スマートフォンに代表されるタブレット端末などの携帯情報端末は目覚ましい進歩で開発されている。タブレット端末ではタッチパネル搭載による表示画面上での操作が一般的である。
【０００３】
現在、タッチパネル操作可能なディスプレイの基板には、高い弾性率、剛性率をもちながら透明性の高いガラスが使用されている。しかしその一方で、ガラスは脆いために衝撃を受けると割れてしまう、重い、多様なデザイン加工が難しいといった欠点もある。
【０００４】
そこで、タッチパネルの基板としてガラスに替わる、軽くて加工しやすい樹脂系の透明素材が検討されている。なかでも最有力とされているのがポリカーボネートである。ポリカーボネートの可視光線透過率は80〜90％でガラス同等の透明性を持ちながら、衝撃、高低温に強く、透明な樹脂系素材の中では最も割れにくいという特性を有する。その一方で、ポリカーボネートは、高硬度材質でありながら擦り傷が付きやすく（耐擦過性）、溶剤に弱い特性（耐薬品性）を持つため、そのままではガラスの代替材料として使用することができない。特にディスプレイ部分を指で触れる機会の多いタッチパネルディスプレイ用の基板として使用するには、高い耐擦過性が求められている。
【０００５】
その解決策としてポリカーボネートの表面に、耐擦過性及び耐薬品性を向上させる被膜を形成させる方法が考えられる。このような技術はポリカーボネート（ＰＣ）グレイジング技術と称され、自動車窓のガラス代替技術を中心に、様々な角度からの検討がなされている。
【０００６】
ＰＣグレイジング技術のなかでは、液状のオルガノポリシロキサンを硬化させて耐擦過性と耐薬品性が高いオルガノポリシロキサン系硬化被膜をポリカーボネート樹脂の表面に形成する方法が有力視されている。
【０００７】
ところが一方で、ポリカーボネートは、耐薬品性が低く、さらにオルガノポリシロキサン系熱可塑性樹脂との密着性にも問題がある。被膜形成のために液状オルガノポリシロキサンを溶剤に溶かして塗布して硬化させる場合、溶剤の種類を誤ると、ポリカーボネートが白濁したり、長時間使用により被膜が剥がれだしたりする。
【０００８】
これを解決する手段として、液状オルガノポリシロキサンを硬化させて被膜を形成する際の手法に様々な工夫がなされている。例えば、紫外線硬化型にする方法、高温乾燥で硬化させる方法、常温乾燥で硬化させるが完全硬化まで１５日程度の日数を要する方法などがある。
【０００９】
例えば特許文献１では、アルコキシ基を有するシラン化合物の加水分解縮合物（液状オルガノポリシロキサン）、紫外線吸収基を有する単量体単位を含む共重合体からなる有機高分子微粒子、コロイダルシリカ、アニオンもしくはノニオン性を有し、アルコール分散可能な酸化セリウム分散液、硬化触媒、分散安定剤及び分散媒体を含むコーティング液を、ポリカーボネート基材をバーコーターにて塗布して、好ましくは１００〜１４０℃で３０分〜３時間加熱硬化させることにより、所望の特性を有する透明硬化膜を得る方法が記載されている。
【００１０】
しかし、これらのような硬化方法を量産段階で用いるには、専用の製造設備導入などで初期投資が必要になり、特に資金面の余裕がない零細中小企業などでは受け入れにくい方法であった。また、これらの方法で得られるオルガノポリシロキサン硬化樹脂被膜であっても、タッチパネル用基板として特に重要な特性である耐擦過性に関して未だ十分とはいえないものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開2009-185196号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記の問題を鑑みて、本発明が解決しようとする課題は、特に耐擦過性に優れ、併せて透明性や耐薬品性も十分満足できるポリカーボネート用の被膜を、ポリカーボネート基板に直接塗布後、常温乾燥で形成できるコーティング液と、このコーティング液をもちいる被膜されたポリカーボネート基板を得るポリカーボネート基板の被覆方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため本発明のポリカーボネート基板被覆用コーティング液は、
主剤，シランカップリング剤および溶剤を含み、
前記主剤は、硬化型液状オルガノポリシロキサンを含み、コーティング液全量に対する配合割合が、４５〜６５重量％であり、
前記シランカップリング剤は、その官能基にアミノ基を有し、コーティング液全量に対する配合割合が、７．０〜１０．０重量％であり、
前記溶剤は、その成分として２-プロパノール，アルコール系溶剤，ケトン系溶剤，酢酸エチルを含み、
前記アルコール系溶剤が、エタノール，１−ブタノールもしくはこれらの混合物であり、
前記ケトン系溶剤が、４-ヒドロキシ-４-メチルペンタノン，４-メチル-２-ペンタノンもしくはこれらの混合物であり、
前記溶剤各成分のコーティング液全量に対する配合割合が、
２-プロパノール  １０.０〜２０．０重量％，
アルコール系溶剤  １０.０〜２５．０重量％，
ケトン系溶剤  １．０〜２０．０重量％，
酢酸エチル  １.０〜５.０重量％
であることを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のコーティング液は、ポリカーボネートと非常に相性の良い配合の溶剤を用いているので、これを用いて被膜形成されたポリカーボネート基板は、耐擦過性に優れるのはもちろん、透明ポリカーボネートの透明性を損なうことなく、ポリカーボネート基板との密着性も高く、さらに有機溶剤に対する耐薬品性も優れる。
【００１５】
さらに、本発明のコーティング液を用いたポリカーボネート基板の被膜方法では、一液タイプである本発明のコーティング液を常法により直接ポリカーボネート基板にコーティングし、常温で乾燥させるだけで、優れた効果を奏する被膜が形成するので、高価な設備に費用をかける必要がないという利点もある。
【００１６】
かかる被膜されたポリカーボネート基板は、軽量化されたガラス代替材料として期待が高いが、さらに本来ガラスでは成形が不可能あったデザイン性の面でも、本発明の被膜されたポリカーボネート基板では、ガラスに比較して制限なく自由なデザイン設計が可能となる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（コーティング液）
本発明のコーティング液は、透明のポリカーボネート基板表面に、耐擦過性，耐薬品性、密着性に優れる被膜を形成することができるものである。その成分として、被膜を形成する主剤と、主剤を硬化させるシランカップリング剤と、主剤とシランカップリング剤を溶解し、ポリカーボネート基板表面に塗布可能にする溶剤とを含む。
【００１８】
（主剤）
本発明で用いる主剤には、硬化型液状オルガノポリシロキサンを含む。硬化型液状オルガノポリシロキサンは、被膜形成の段階で、シランカップリング剤との加水分解反応により縮合開始し、室温で硬化する。この作用によりポリカーボネート表面上に二酸化ケイ素（SiO2）ポリマーの被膜を形成する。
【００１９】
本発明で用いることのできる、具体的な市販の硬化型液状オルガノポリシロキサンの例としては、「パーミエイト」（株式会社ディ・アンド・ディ製）、「セラトン」（鈴木産業株式会社製）、「スーパーB」（株式会社野口商事製）、「タイプF」（株式会社スプレモテクニカ製）、（「サーコート」株式会社動研製）、「メガコート」（株式会社瀧商店）などが挙げられるが、これらに限られるものではない。
【００２０】
主剤の配合割合はコーティング液全量に対して４５〜６５重量％である。この範囲から多すぎても少なすぎても、被膜とポリカーボネートとの密着性が悪くなる。
【００２１】
本発明のコーティング液には、上記主剤を硬化させるためのシランカップリングを含む。シランカップリング剤の種類としては、その官能基にアミノ基を有するものを用いる。具体的には、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（H2NC2H4NHC3H6CH3Si(OCH3)2），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：DAMO(H2NC2H4NHC3H6Si(OCH3)3)，N-2-（アミノエチル）-3-アミノプロピルトリエトキシシラン（H2NC2H4NHC3H6Si(OC2H5)3），3-アミノプロピルトリメトキシシラン：AMMO(H2N-C3H6-Si(OCH3)3)，3-アミノプロピルトリエトキシシラン：AMEO(H2N-C3H6-Si(OC2H5)3)，ビス（3-トリエトキシシリルプロピル）アミン(3(C2H5O)SiC3H6−NH−C3H6Si(OC2H5)3)，ビス（3 -トリメトキシシリルプロピル）アミン(3(H3CO)SiC3H6-NH-C3H6Si(OCH3)3)， 3-トリエトキシシリル-Ｎ-（1,3-ジメチル-ブチリデン）プロピルアミン，N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン，3-アミノプロピルメチルジエトキシシラン，N-（n-ブチル）-3-アミノプロピルトリメトキシシランなどを挙げることができる。
【００２２】
前記シランカップリング剤のコーティング液全量に対する配合割合は、７．０〜１０．０重量％である。シランカップリング剤の必要量は、主剤との関係で定まる。
【００２３】
（溶剤）
本発明で用いる溶剤には、次の成分が含まれる。また各成分は、コーティング液全量に対して次に示す割合範囲で配合される。
２-プロパノール  １０.０〜２０．０重量％，
アルコール系溶剤  １０.０〜２５．０重量％，
ケトン系溶剤  １．０〜２０．０重量％，
酢酸エチル  １.０〜５.０重量％
【００２４】
ここで、アルコール系溶剤とは、エタノール，１−ブタノールもしくはこの両者の混合物であり、ケトン系溶剤とは、４-ヒドロキシ-４-メチルペンタノン，４-メチル-２-ペンタノンもしくはこの両者の混合物である。
【００２５】
溶剤は、各成分が前記範囲を逸脱しない限りにおいて、他の有機溶剤をさらに配合することもできる。
【００２６】
（被膜形成方法）
塗布を行う方法としては特に制限されず、ディップコート，スピンコート，デップスピンコート，バーコート，スプレーコーター，スリットコーター，刷毛，スプレーなど適宜の方法を用いることができる。
本発明のコーティング液の溶剤成分の配合割合は、上記配合範囲内において、塗布方法によって変更させることが好ましい。例えば、ディップコートの場合は、アルコール系溶剤を増量させることが好ましい。
【００２７】
（乾燥方法）
本液剤は、ゾルゲル法にて酸素と水分によって、常温自然乾燥が可能である。しかし季節により硬化時間が一定ではない。そこで、工業用と大量生産に対応などのため、一定の時間にて生産を行う必要がある場合には、50〜100℃で30〜120分程度の加熱乾燥を行うことも可能である。ポリカーボネートの変形温度が135℃近辺なので、100℃を超える高温での加熱乾燥は好ましくない。
【００２８】
被膜の厚さは特に制限されないが、好ましい膜厚はコーティング方法により異なる。例えばグラビア印刷なら0.5〜5μｍ、刷毛印刷なら10〜100μｍ、スプレーなら5〜100μｍ、デッピングなら1〜20μｍ程度が好ましい。
【００２９】
（プラズマ処理）
コーティング工程に先立ち、ポリカーボネート基板のコーティング側の面をプラズマ処理することが好ましい。このプラズマ処理により、被膜の密着性がさらに向上する。
【実施例】
【００３０】
以下、実施例により、さらに詳細に本発明を説明するが、本発明は実施例で示した様態のみに限られるものではない。
【００３１】
（実施例１）
〔コーティング液の調製〕
主剤である硬化型液状オルガノポリシロキサンとして、商品名「パーミエイト」（鈴木産業（株））を2.00ｇ、シランカップリング剤として3-アミノプロピルトリメトキシシランを0.30ｇ準備した。
【００３２】
溶剤として、下記成分を下記量で混合し、実施例１で用いる溶剤３．４ｇを調製した。
２-プロパノール(IPA)  0.50ｇ
１-ブタノール  0.20ｇ
４-メチル-２-ペンタノン(MIBK)  0.10ｇ
エタノール  0.20ｇ
酢酸エチル  0.10ｇ
【００３３】
前記混合溶剤に主剤を加え、混合，攪拌した。次に前記シランカップリング剤をさらに加えて攪拌し、実施例１のコーティング液とした。各成分の配合量は表１に示す。また得られた実施例１のコーティング液全量に対する各成分の重量割合を表３に示す。
【００３４】
〔被膜形成ポリカーボネート基板の製造〕
50mm×50ｍｍのポリカーボネート基板（「旭ガラス社製」）の表面に、実施例１のコーティング液を下記の要領でラビングによりコーティングを行い、その後乾燥させて、実施例１の被膜形成ポリカーボネート基板を得た。
【００３５】
〔ラビングによるコーティング〕
クロスペーパーを2cm角に折りたたみ、実施例１の実施例１のコーティング液をしみこませた。このクロスペーパーをポリカーボネート基板に接触させ、一方向に軽く引き伸ばすように塗布を行った。 
【００３６】
（実施例２〜５，比較例１〜４）
実施例２〜５については表１，比較例１〜４については表２に記載した成分を用いて、実施例１と同様の方法にて、各実施例，比較例のコーティング液と被膜形成ポリカーボネート基板を得た。また得られた実施例，比較例のコーティング液全量に対する各成分の重量割合は、実施例２〜５については表３に、比較例１〜４については表４に示す。
【００３７】
【表１】
2014015493.tif 000002
【００３８】
【表２】
2014015493.tif 000003
【００３９】
【表３】
2014015493.tif 000004
【００４０】
【表４】
2014015493.tif 000005
【００４１】
〔評価〕
上記実施例、比較例で得られた被膜形成ポリ化ボーネート基板に対し、次の記載の方法により、耐擦過性，透明性，追従性および耐薬品性の評価を行った。
【００４２】
（耐擦過性）
次の（１）〜（４）の手順で、鉛筆硬度を指標として耐擦過性を評価した。
（１）被膜形成ポリ化ボーネート基板を水平に設置する。水平であることを水準器で確認する。
（２）鉛筆HBから5Hの鉛筆にて7mm以上の距離を滑らせる。
（３）評価：5Hの鉛筆より開始し、傷または圧痕が付いた場合は、鉛筆を軟らかくし、傷跡が付かない鉛筆スケールを探す。逆に傷または圧痕が付かない場合は、5Hより鉛筆を硬くし、傷跡が付く鉛筆スケールを探す。
（４）鉛筆硬度の定義：傷跡が付かない最も硬い鉛筆スケールで、2回とも同じ結果が得られるまで測定を続ける。
【００４３】
（透明性）
被膜形成ポリ化ボーネート基板を目視にて観察し、以下の基準で透明性を評価した。
○  透明且つ平滑被膜である
△  透明
×  曇り
【００４４】
（密着性）
被膜形成ポリ化ボーネート基板をコーティング後48時間室温で放置した。その後基板の両端を持ち、5mmまで屈曲させ、セラミックの剥離の有無でポリ化ボーネート基板と被膜の密着性確認した。判断基準は次のとおりである。
○  クラック無し、剥離なし
△  クラックあり  剥離なし
×  クラックあり  剥離あり
【００４５】
（耐薬品性）
上記実施例、比較例で得られた被膜形成ポリ化ボーネート基板の被膜面上に、キシレンを染み込ませたウエスペーパーで被膜面を50回擦って耐薬品性を評価した。評価基準は次のとおりである。
○  劣化変色なし
△  剥離
×  変色劣化
【００４６】
各実施例，比較例における上記評価につき表５にまとめて示した。
【００４７】
【表５】
2014015493.tif 000006
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明のコーティング液によって得られる被膜されたポリカーボネート基板はガラス代替用途の可能性を大きく広げる。例えば自動車、家電、建設基材等の分野で、ガラスに替わる、より一層の強度化、軽量化のニーズへの用途に使用できる可能性がある。なかでも耐擦過性の高さからスマートフォンなど携帯情報端末のタッチパネル操作ができる表示部への応用が期待される。