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機能性ハードコート材料技術

機能性ハードコート材料技術

~技術動向、UV硬化、ハイブリッド、トレンド技術、応用・評価~

概要

本書では総合的に「機能性透明ハードコート」とし、市場・技術動向から各種化学材料(モノマー・オリゴマー、UV硬化型、有機・無機ハイブリッド型、ゾルゲル法、UV硬化型有機・無機ハイブリッド、ポリシロキサン系、ウレタン系、アクリル系、フッ素系、撥水・撥油剤)から、試験・評価方法、また応用・トレンド技術も含めてまとめました。

ご案内

 最近のタッチパネル搭載機器の拡大にともない、業界専門誌のみならず、一般紙でもタッチパネルやその原材料関連の記事をよく目にする。タッチパネルの用途も従来のカーナビ、ATM、電車・列車の自動券売機に加え、最近のスマートフォン、タブレット、電子ブックへの適用が需要拡大の原動力と思われる。
 タッチパネルは上述した方式を問わず,各種素材膜の複層で構成されているため,多様な素材・基材・接着剤や粘着剤の張り合わせプロセスを経て製造されている。その工程内や製品になった後の外観・機能保護を目的にした保護塗装が施されていることが多い。その中でも傷つき防止・耐摩耗性を目的としたいわゆる「ハードコート」が多く適用されている。
(第1章 バイエル マテリアルサイエンス 桐原氏 執筆「はじめに」より抜粋)
 上記のような用途の他にも、フィルム、プラスチック、塗料、コーティング膜は自動車・精密機器・身の回りの生活品などより多くの製品に用いられ、「耐擦傷性」「防汚性」「耐指紋付着性」などのさらなる機能性がますます求められています。
 そのような中、本書では総合的に「機能性透明ハードコート」とし、市場・技術動向から各種化学材料(モノマー・オリゴマー、UV硬化型、有機・無機ハイブリッド型、ゾルゲル法、UV硬化型有機・無機ハイブリッド、ポリシロキサン系、ウレタン系、アクリル系、フッ素系、撥水・撥油剤)から、試験・評価方法、また応用・トレンド技術も含めてまとめました。
 また、当社ではこれらハードコート関連セミナーの参加者も多くご要望も多いため、本書を企画いたしました。みなさまの研究開発・技術力向上へと、お役に立てる1冊となることを願っております。 (書籍担当)

目次

第1章 機能性ハードコート材料における市場・技術動向

  • 1. ハードコートへのアプローチ
  • 2. ハードとソフト
  • 3. ハードコート・プラスチック塗装の歴史
    • 3.1 プラスチック用塗料・塗装の歴史
    • 3.2 プラスチック用塗料の種類と分類
      • 3.2.1 塗膜層
      • 3.2.2 化学組成
      • 3.2.3 硬化形式と硬化条件
    • 3.3 塗装工程
      • 3.3.1 前洗浄
      • 3.3.2 塗装工程
      • 3.3.3 塗膜性能
    • 3.4 ハードコートの歴史
  • 4. ハードコートの現状
    • 4.1 ハードコート概略
    • 4.2 シリコーン系ハードコート
    • 4.3 UV硬化系ハードコート
    • 4.4 ハイブリッド型ハードコート
    • 4.5 ハードコートの設計、材料、配合
    • 4.6 ハードコートの市場概要
    • 4.7 ハードコートの用途と要求性能
  • 5. 機能性ハードコート材料の技術動向
    • 5.1 ウレタンアクリレート
    • 5.2 デュアル・キュアーとその応用事例
    • 5.3 ハイブリッド系の概略
      • 5.3.1 有機バインダー/無機パーティクル
      • 5.3.2 無機バインダー/無機パーティクル
      • 5.3.3 有機バインダー/無機バインダー/パーティクル
  • 6. 機能性ハードコートとその材料系
    • 6.1 更なる耐擦り傷性改良
      • 6.1.1 高硬度獲得
      • 6.1.2 自己修復性
    • 6.2 光学特性
    • 6.3 耐汚染性・耐指紋性
    • 6.4 高耐久性の必要要項・特性
      • 6.4.1 屋外用途
      • 6.4.2 屋内用途
    • 6.5 ハードコートの成形性
      • 6.5.1 ノンフォーマブル ハードコート
      • 6.5.2 フォーマブル ハードコート
  • 7. 機能性ハードコートの産業構造
  • 8. 今後の方向性

第2章 UVハードコート用モノマー・オリゴマーの特徴と機能性付与

  • 1. 一般的なハードコート材料の種類と特徴
  • 2. 基材に反りや変形をもたらす要因
  • 3. ハードコート用モノマー・オリゴマーへの機能性付与
    • 3.1 高耐候性ハードコート用モノマー・オリゴマー
    • 3.2 防汚性ハードコート用モノマー・オリゴマー
    • 3.3 ハードコート用モノマー・オリゴマーの屈折率調整
      • 3.3.1 高屈折率を有するハードコート用モノマー・オリゴマー
      • 3.3.2 低屈折率を有するハードコート用モノマー・オリゴマー
    • 3.4 帯電防止用ハードコート用モノマー・オリゴマー

第3章 UVハードコート膜の調製とその評価

  • 1. UV硬化アクリルモノマー、オリゴマー
  • 2. UV硬化アクリルポリマーの設計
    • 2.1 アクリルモノマー
    • 2.2 ラジカル重合の合成例
    • 2.3 マクロモノマーの合成例
    • 2.4 UV硬化アクリルポリマーの合成
    • 2.5 UVラジカル硬化
    • 2.6 UV硬化アクリルポリマーの設計の幅
  • 3. IMDIMLにUVポリマーを利用した例
    • 3.1 加飾技術
    • 3.2 IMD
    • 3.3 IML
    • 3.4 塗膜物性
    • 3.5 UVポリマーと硬化剤を併用した例
    • 3.6 伸びを重視したUV硬化アクリルウレタンポリマーの設計
  • 4. 光学フィルム用向けUVポリマーを使用した例
    • 4.1 反射防止フィルム
    • 4.2 塗膜物性

第4章 有機・無機ハイブリッドハードコート技術

第1節 無機-有機ハイブリッドハードコート材料の設計と機能性向上
  • 1. 無機-有機ハイブリッド樹脂の基礎
    • 1.1 コーティング材料
    • 1.2 ハイブリッドハードコーティング材料
    • 1.3 有機高分子と無機高分子
    • 1.4 ポリシロキサン結合
    • 1.5 ハイブリッドの考え方
    • 1.6 ゾルゲル法とハイブリッド樹脂設計
  • 2. ハイブリッド樹脂各論
    • 2.1 無機-有機複合架橋型樹脂
      • 2.1.1 無機-有機複合架橋型ハイブリッド樹脂
      • 2.1.2 無機-有機ハイブリッド型水性架橋剤
      • 2.1.3 無溶剤高膜厚型アクリル-シロキサンハイブリッド樹脂
    • 2.2 ナノシリカ系ハイブリッド樹脂
      • 2.2.1 水性ナノシリカ-シラン-ウレタン系ハイブリッド樹脂
      • 2.2.2 ナノシリカ-シラン-アクリル系ハードコート樹脂
      • 2.2.3 ナノシリカ含有無機-有機ハイブリッド型UV硬化樹脂
  • 3. 無機-有機ハイブリッド型ハードコート材
    • 3.1 ハイブリッド型ハードコート材の樹脂設計
    • 3.2 “硬さ”の測定方法
    • 3.3 “見える傷”と“見えない傷”
    • 3.4 もっと硬く、さらに硬く
    • 3.5 ガラスライクな表面へ
  • 4. ハードコートの高機能化
    • 4.1 ナノ粒子を使いこなす
    • 4.2 ハードコートに機能性を付与する
    • 4.3 機能性ハードコート
      • 4.3.1 ウルトラハードコート材
      • 4.3.2 防汚型ハードコート材(汚染除去性)
      • 4.3.3 高耐候性ハードコート材(UV吸収性)
      • 4.3.4 熱線吸収性ハードコート材(IR吸収性)
      • 4.3.5 インモールド成型用ハードコート材
      • 4.3.6 その他ハードコートの機能化
第2節 ゾルゲル法による機能性ハードコート剤の設計とその評価及び最新動向
  • 1. ハードコート剤の設計
    • 1.1 ゾルゲル法
    • 1.2 有機無機ナノハイブリッド化
  • 2. ハードコーティング
    • 2.1 プラスチックス基材
    • 2.2 コーティングの方法
  • 3. ハードコートの物性
    • 3.1 基本的な特性
      • 3.1.1 硬度、耐擦傷性
      • 3.1.2 密着性
      • 3.1.3 柔軟性
      • 3.1.4 耐熱性
    • 3.2 その他の機能
      • 3.2.1 化学的耐久性
      • 3.2.2 光学機能
      • 3.2.2.1 透明性
      • 3.2.2.2 低屈折率、高屈折率、低反射
      • 3.2.3 撥水、親水性
  • 4. 評価法
    • 4.1 硬度、耐摩耗性
    • 4.2 柔軟性
    • 4.3 密着性の評価
    • 4.4 耐熱性
    • 4.5 化学的耐久性
    • 4.6 透明性
    • 4.7 耐候性
    • 4.8 膜厚
  • 5. 最新動向
    • 5.1 一液コート
    • 5.2 帯電防止
    • 5.3 ガスバリア

第5章 UV硬化型有機・無機ハイブリッドハードコート技術

第1節 UV硬化型有機-無機ハイブリッドハードコート剤 ~シリカ/アクリル~
  • 1. 有機-無機ハイブリッド材料
    • 1.1 有機-無機ハイブリッド材料の概要
    • 1.2 有機-無機複合材料の分子設計
    • 1.3 有機-無機複合材料の合成法
  • 2. UV硬化型アクリル系ハイブリッドハードコート剤
    • 2.1 ハードコート剤の概要
    • 2.2 UV硬化型アクリル系ハイブリッドハードコート剤の設計
    • 2.3 UV硬化型アクリル系ハイブリッドハードコート剤の調製
    • 2.4 UV硬化型アクリル系ハイブリッドハードコート膜の物性
  • 3. ハイブリッドハードコート剤およびハイブリッドハードコート付き樹脂シート
第2節 UV硬化型無機・有機ハイブリッドハードコート材料 ~ポリシロキサン―アクリル~
  • 1. UV硬化型ポリシロキサン-アクリルハイブリッド樹脂
    • 1.1 MFGの構造
    • 1.2 MFGの特徴
      • 1.2.1 耐候性
      • 1.2.2 セルフクリーニング性
      • 1.2.3 塗工適性
      • 1.2.4 成形用材料としての適用可能性
  • 2. MFGの応用可能性
    • 2.1 高耐候ハードコート塗料
    • 2.2 黄変防止可能な高耐候コート材

第6章 その他ハードコート技術におけるトレンド技術

第1節 ウレタンアクリレート系ハードコート材料の柔軟性向上
  • 1. ウレタンアクリレートの調製と製膜
  • 2. 各種評価
  • 3. TEAを用いたウレタンアクリレートの塗膜物性評価
  • 4. Gを用いたウレタンアクリレートの塗膜物性評価
第2節 ポリシロキサン系材料によるハードコート技術
  • 1. ハードコート技術の基礎
  • 2. ポリシロキサン系ハードコート技術
  • 3. ポリシロキサン系ハードコート技術の反応収縮
  • 4. 均一系分子内有機・無機ハイブリッド技術
  • 5. 不均一系有機・無機ハイブリッド技術
  • 6. 不均一系有機・無機ハイブリッド技術の進化
第3節 ナノ粒子配合によるハードコート膜形成 ~シリカ系ナノコンポジット~
  • 1. ハードコート膜の設計
    • 1.1 ナノ粒子配合型ハードコート設計
    • 1.2 バインダー設計
    • 1.3 ナノ粒子設計
  • 2. ハードコート膜への機能性付与
    • 2.1 ナノ粒子配合による硬度付与
    • 2.2 帯電防止
    • 2.3 反射防止
    • 2.4 カーリング抑制型ハードコート
    • 2.5 アンチブロッキング型ハードコート
  • 3. 今後の展開
第4節 フッ素系撥水撥油剤による耐指紋性・防汚技術
  • 1. 有機フッ素化合物の特徴
    • 1.1 有機フッ素化合物の特徴
    • 1.2 臨界表面張力
  • 2. 従来の撥水撥油剤
    • 2.1 従来の撥水撥油剤
    • 2.2 従来の撥水撥油剤の生体蓄積性と規制
  • 3. 代替化合物とその問題点
  • 4. 新規撥水撥油剤
    • 4.1 コンセプト
      • 4.1.1 C4化合物の選択
      • 4.1.2 C4化合物の整列
      • 4.1.3 相互作用性官能基
    • 4.2 新規撥水撥油剤
      • 4.2.1 分子設計
      • 4.2.2 ガラスの撥水撥油性
      • 4.2.3 綿布の撥水性
    • 4.3 新規撥水撥油剤のコーティング
      • 4.3.1 ガラスへのコーティング
      • 4.3.2 有機基材へのコーティング
    • 4.4 新規撥水撥油剤の合成
    • 4.5 新規撥水撥油剤の耐久性
    • 4.6 コーティング厚み
    • 4.7 C6化合物への応用
      • 4.7.1 C6化合物の合成
      • 4.7.2 C6化合物の撥水撥油性
      • 4.7.3 C6化合物のコーティング
      • 4.7.4 C6化合物のコーティング厚み
  • 5. 新規撥水撥油剤の用途
第5節 フッ素系コーティングによる防汚技術と耐久性評価
  • 1. フッ素系コーティング剤の防汚メカニズム
    • 1.1 表面張力の基礎
    • 1.2 防汚性のメカニズム
  • 2. フッ素系コーティング剤の種類と特徴・用途
    • 2.1 フッ素系コーティング剤の種類と特徴
      • 2.1.1 従来型撥水撥油剤
      • 2.1.2 保護・防湿コーティング剤
      • 2.1.3 反応型防汚コーティング剤(シランカップリング型)
      • 2.1.4 UV硬化型防汚コーティング剤
      • 2.1.5 アモルファス型フッ素コーティング剤
  • 3. フッ素コーティング剤の摩耗性評価
    • 3.1 防汚性の評価
      • 3.1.1 拡張収縮法
      • 3.1.2 滑落法
      • 3.1.3 ウイルヘルミィ法(吊り板法)
  • 4. 耐摩耗性の評価
    • 4.1 ディスプレイメーカーでの評価方法例
    • 4.2 弊社の提案
    • 4.3 簡易評価(油性インキ・テスト)
  • 5. 実際の評価例と基準
    • 5.1 滑落法接触角と摩擦試験を組み合わせた評価例
      • 5.1.1 試料作成条件
      • 5.1.2 試験条件
      • 5.1.3 摩擦条件
    • 5.2 簡易防汚試験と滑落法接触角を組み合わせた評価例
    • 5.3 判定基準
      • 5.3.1 接触角についての判断基準
      • 5.3.2 簡易試験についての判断基準
  • 6. フッ素系防汚コーティング剤(反応型)使用上のノウハウ
    • 6.1 塗布方法
    • 6.2 乾燥方法
第6節 ナノ凹凸構造を有する指紋付着防止フィルム
  • 1. 耐指紋性の定量評価技術 (・模擬指紋汚れの定量付着 ・指紋汚れの定量測定)
  • 2. ナノ構造を有する指紋付着防止フィルム (・高撥油性の付与 指紋汚れの“付きにくさ” ・ナノ凹凸構造の形成 指紋汚れの“見えにくさ”)
第7節 フィルムの滑り性とフィラーによる耐スクラッチ性の向上
  • 1. アンチブロッキング法
    • 1.1 フィラーを用いる方法
    • 1.2 ポリマー特性を利用した方法
  • 2. フィラー特性がフィルムの滑り性に与える効果
    • 2.1 フィラー種・形状
    • 2.2 フィラー径・量
  • 3. フィラー特性がフィルムの透明性に与える効果
    • 3.1 フィラー径
    • 3.2 フィラー及びフィルム基材の屈折率
    • 3.3 ボイド
  • 4. フィルムの耐スクラッチ性向上

第7章 ハードコートの応用技術

第1節 眼鏡用プラスチックレンズへのハードコート技術
~無機・有機ナノ複合体による耐衝撃性ハードコートの開発~
  • 1. 無機・有機ナノ複合体の作成
  • 2. 眼鏡用プラスチックレンズ用無機・有機ハイブリッドハードコート剤
  • 3. ハードコートの塗布方法
  • 4. 評価方法(例)
  • 5. さらなる高機能化 (・高屈折率ハードコート材料)
第2節 ガラスコートによる表面機能化技術 ~ガラスの低温成膜~
  • 1 ガラスコート材料
    • 1.1 パーヒドロキシポリシラザン(PHPS)
    • 1.2 ポリシラザンのシリカ転化
  • 2. ハードコート性
  • 3. その他の表面機能化
    • 3.1 ガスバリア性
      • 3.1.1 処理条件と水蒸気ガスバリア性
      • 3.1.2 低温処理技術
    • 3.2 反射防止性能
      • 3.2.1 Anti-Reflectionコートへの応用
      • 3.2.2 ガラスコートの低屈折率化

第8章 指紋を目立たせない防汚性、耐指紋性の評価技術

  • 1. 防汚性の評価
    • 1.1 防汚性
    • 1.2 防汚性の評価方法
    • 1.3 防汚性評価の基準化
  • 2. 耐指紋性の評価
    • 2.1 各種汚染物によるスポット試験
      • 2.1.1 汗成分
      • 2.1.2 皮脂成分
      • 2.1.3 酸、アルカリ性成分
      • 2.1.4 各種化粧品成分
      • 2.1.5 藻類、細菌、カビ成分
    • 2.2 耐久性、耐候性試験での評価
    • 2.3 実使用条件との汚れ具合の相関性、まとめ
  • 3. 付着防止のための機能性コーティング剤
    • 3.1 機能性膜成分の評価
    • 3.2 機能性塗膜の評価
    • 3.3 要求される機能の評価
    • 3.4 耐指紋性評価の考え方
    • 3.5 汚れ防止機能の持続性の評価
  • 4. ナノシリカ系コーティングによる表面改質
  • 5. 使用時想定での加速・促進試験とその試験装置
    • 5.1 屋外暴露による耐光性試験
    • 5.2 凍結-過熱サイクル試験による耐久性試験
    • 5.3 長寿命化に向けた取り組み方法
    • 5.4 色差計、反射計を用いた測色方法による劣化状態の数値化、標準化
    • 5.5 気候、環境での再現性とズレの発生要因
    • 5.6 地域差事例(沖縄の塩害、フロリダの耐光、カナダの耐寒)の考え方
    • 5.7 「あくまで目安」「顧客との同一目線での開発リスク」での保証体制
  • 6. 実際の塗膜での防汚機能の劣化と保証に関するまとめ
    • 6.1 長期性能維持のための保証
    • 6.2 顧客への保証期間の設定方法とその劣化する事実への説明方法
    • 6.3 通常の使用条件、使用環境によるモデル事例での紹介
    • 6.4 実験室データと現場の長期耐候性との相関性

執筆者

  • 桐原 修 バイエル マテリアルサイエンス(株)
  • 佐内 康之 東亞合成(株)
  • 朝田 泰広 大成ファインケミカル(株)
  • 佐熊 範和 アトミクス(株)
  • 矢澤 哲夫 兵庫県立大学
  • 山田 保治 神奈川大学 【前 京都工芸繊維大学 特任教授】
  • 兼松 孝之 DIC
  • 杉本 英樹 名古屋工業大学
  • 中西 英二 名古屋工業大学
  • 谷口 孝 ティーエーケミカル(株) 顧問 【元 東レ 機能材料研所長】
  • 村口 良 日揮触媒化成(株)
  • 丹羽 淳 (株)KRI
  • 伊藤 隆彦 (株)フロロテクノロジー
  • 石田 康之 東レ(株)
  • 岩谷 忠彦 東レ(株)
  • 高田 育 東レ(株)
  • 小長谷 重次 名古屋大学
  • 清水 武洋 伊藤光学工業(株)
  • 渡部 秀敏 日立化成テクノサービス(株)
  • 唯岡 英介 日立化成テクノサービス(株)
  • 南保 幸男 南保技術研究所 【元 日華化学 部長】

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体裁・ページ数

体裁B5判並製本 316ページ

ISBNコード

ISBN978-4-86428-073-0

発行年月

2013年6月

販売元

tech-seminar.jp

価格

57,000円 (税別) / 61,560円 (税込)

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