DE69216651T2

DE69216651T2 - Optische Kunststoff-Formkörper

Info

Publication number: DE69216651T2
Application number: DE69216651T
Authority: DE
Inventors: Syunzi Kono; Naoki Shimoyama; Takashi Taniguchi; Shinichi Yamada
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1991-02-15
Filing date: 1992-02-17
Publication date: 1997-05-07
Anticipated expiration: 2012-02-18
Also published as: US5514466A; EP0499492B1; AU652220B2; EP0499492A2; KR100195774B1; EP0499492A3; DE69216651D1; AU1091092A; KR920016506A

Description

Die Erfindung betrifft Gegenstände aus Kunststoffmaterial für die optische Anwendung (nachfolgend als "optische Kunststoff- Formkörper" bezeichnet), wie Linsen und Display-Geräte mit hervorragenden Eigenschaften, wie Wärmebeständigkeit, Abriebfestigkeit, Transparenz und Lösungsmittelbeständigkeit.
Kunststoffmaterialien sind im allgemeinen leicht und weisen eine hervorragende schlagfestigkeit, Bearbeitbarkeit und Eignung für die Massenproduktion auf und deshalb hat der Bedarf nach Kunststoffmaterialien für optische Bauteile, wie ein optischer Filter, eine optische Linse und eine Bildplatte, zugenommen. Transparente Harze, wie Poly(methylmethacrylat), Polystyrol und Polycarbonat werden gegenwärtig hauptsächlich als Kunststoffmaterial für diese optischen Bauteile verwendet; diese Materialien rufen jedoch Probleme hervor, da thermoplastische Harze nicht nur eine geringe Wärmebeständigkeit aufweisen, die durch die Wärmeverformungstemperatur gekennzeichnet wird, sondern auch eine geringe Lösungsmittelbeständigkeit und einen geringen Elastizitätsmodul aufweisen.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen Problemen haben optische Kunststoffbauteile eine geringere Oberflächenhärte als anorganisches Glas, und es wurden viele Versuche zur Lösung dieses Problems vorgenommen. Es wurde zum Beispiel ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein anorganisches Material, wie SiO&sub2;, durch Vakuumbedampfen auf der Oberfläche eines Kunststoffträgers bzw. -substrats aufgebracht wird (ungeprüfte veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 58-204031). Bei einem anderen Verfahren wird auf die Oberfläche eines Kunststoffträgers ein harter Überzugsfilm vom Polyorganosilan-Typ oder ein harter Überzugsfilm vom Acryl-Typ aufgebracht (US-Patente Nr. 3 986 997 und 4 211 823 und Kokai (ungeprüfte veröffentlichte japanische Patentanmeldungen Nr. 57-168922, 59-38262, 59-51908, 59-51954, 59-78240, 59-89368, 59-102964, 59-109528, 59-120663, 59-155437, 59-174629, 59-193969, 59-204669). Bei einem weiteren Verfahren wird auf einem Kunststofflinsenträger ein Grundierungsüberzug aus Polyurethan vorgesehen, wobei diese Grundierungsschicht anschließend mit Siliconharz überzogen wird, so daß eine harte Überzugsschicht entsteht, die wiederum eine Antireflexschicht aus zum Beispiel SiO&sub2;/ZrO&sub2; trägt (EP-A- 0404111).
Die Verbesserung der Oberflächenhärte durch herkömmliches Auftragen eines anorganischen Materials im Vakuum, wie SiO&sub2;, kann zu einer starken Härte führen, ergibt jedoch kritische Probleme, zum Beispiel eine geringere Adhäsion am Träger und eine geringere Wärmebeständigkeit und Lichtbeständigkeit. Das in den ungeprüften veröffentlichten japanischen Patentanmeldungen Nr. 59-38262, 59-51908 usw. beschriebene Verfahren, nach dem ein harter Überzugsfilm vom Silan-Typ und Acryl-Typ aufgebracht wird, kann die Wärmebeständigkeit etwas verbessern, die Wirkung ist jedoch noch unbefriedigend.
Die vorliegende Erfindung versucht die obengenannten Schwierigkeiten zu minimieren oder zu beseitigen, und stellt dadurch einen optischen Kunststoff-Formkörper mit hervorragenden Eigenschaften bereit, zum Beispiel Wärmebeständigkeit, Abriebfestigkeit, Transparenz und chemische Beständigkeit, insbesondere Lösungsmittelbeständigkeit.
Die Erfindung stellt somit einen optischen Kunststoff- Formkörper mit einer transparenten Beschichtung bereit, die auf eine Oberfläche eines transparenten vernetzten Harzes aufgebracht ist, wobei das vernetzte Harz ein Copolymer ist, das von Maleimid und einem polyfunktionellen Monomer stammt, wie es hier definiert ist, und eine Umwandlungstemperatur 2. Ordnung von mindestens 130ºC aufweist und außerdem mindestens eine transparente, elektrisch leitende Beschichtung umfaßt.
Als transparentes wärmehärtbares Harz sind Harze mit einer Um-wandlungstemperatur 2. Ordnung von 160ºC oder mehr stärker bevorzugt, da die Wärmebeständigkeit weiter verbessert werden kann. Der Begriff "Umwandlungstemperatur 2. Ordnung" bedeutet hier die Temperatur, bei der das Polymer vom amorphen, glasartigen Zustand in einen gummiartigen Zustand übergeht, und in diesem Übergangsbereich werden verschiedene Eigenschaften, zum Beispiel Elastizitätsmodul, Ausdehnungskoeffizient, Wärmegehalt, Brechungsindex, Dielektrizitätskonstante usw. geändert. Die Umwandlungstemperatur 2. Ordnung kann durch die Anderung dieser Eigenschaften gemessen werden, exakter kann sie jedoch durch ein bekanntes Verfahren (zum Beispiel JIS K7121) gemessen werden, wobei die Kalorimetrie mit Differentialabtastung (DSC) usw. angewendet werden. Bei der Messung der Umwandlungstemperatur 2. Ordnung durch Kalorimetrie mit Differentialabtastung kann die Umwandlungstemperatur 2. Ordnung durch Auswertung des transparenten wärmehärtbaren Harzes selbst oder eines wärmebehandelten Produktes davon bestimmt werden. Wenn die transparente Beschichtung jedoch ausreichend dünn ist, kann die Umwandlungstemperatur 2. Ordnung des Gegenstandes, der mit der transparenten Beschichtung auf dem transparenten wärmehärtbaren Harz versehen ist, als Umwandlungstemperatur 2. Ordnung des transparenten wärmehärtbaren Harzes angesehen werden.
Eine Kennzeichnung der erforderlichen mechanischen Eigenschaften des transparenten vernetzten Harzes ist der Biegemodul (Elastizitätsmodul beim Biegen), der vorzugsweise mindestens 200 kg/mm², noch bevorzugter mindestens 300 kg/mm² bei Raumtemperatur beträgt. Ein Merkmal der gewünschten optischen Eigenschaften des transparenten wärmehärtbaren Harzes ist die gesamte Lichtdurchlässigkeit (ohne Färbung), die vorzugsweise mindestens 60 %, noch bevorzugter mindestens 80 % beträgt. Das transparente vernetzte Harz kann in ein Hybridsystem überführt werden, wenn ein anorganisches Material in einer Menge eingeschlossen ist, die in einem Bereich liegt, in dem die Transparenz des Harzes nicht abnimmt, und es kann problemlos eine anorganische Bindung enthalten, zum Beispiel eine Siloxan-Bindung oder eine Phosphazen-Bindung.
Das oben beschriebene Copolymer ist ein Copolymer, welches enthält:
20 bis 98 Gew.-% eines Monomers der allgemeinen Formel (A) und 2 bis 80 Gew.-% eines polyfunktionellen Monomers mit mindestens zwei ungesättigten Gruppen, wobei der gesamte Gewichtsanteil des Monomers der allgemeinen Formel (A) und des polyfunktionellen Monomers mit mindestens zwei ungesättigten Gruppen mindestens 30 Gew.-% der gesamten Zusammensetzung beträgt.
worin R³ eine C&sub1;&submin;&sub2;&sub0;-Alkylgruppe oder eine alicyclische Kohlenwasserstoffgruppe mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen ist, und R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander einen Substituenten darstellen, der aus Wasserstoff, einer Methylgruppe und einer Ethylgruppe ausgewählt ist.
R¹ und R², die in den Maleimid-Derivaten der allgemeinen Formel (A) vorhanden sind, können gleich oder verschieden sein.
Spezifische Beispiele von R³ umfassen lineare Alkylgruppen, wie eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine Propylgruppe, eine Octylgruppe und eine Octadecylgruppe; verzweigte Alkylgruppen, wie eine Isopropylgruppe, eine sek.-Butylgruppe, eine tert.- Butylgruppe und eine Isopentylgruppe; und alicyclische Kohlenwasserstoffgruppen, wie eine Cyclohexylgruppe und eine Methylcyclohexylgruppe.
Außerdem kann jede Gruppe R¹, R² und R³ mit verschiedenen Substituenten substituiert sein, wie mit einem Halogenatom, zum Beispiel Fluor, Chlor und Brom, einer Cyanogruppe, einer Carboxylgruppe, einer Sulfongruppe, einer Nitrogruppe, einer Hydroxylgruppe und einer Alkoxygruppe.
Spezifische Beispiele der Verbindungen der allgemeinen Formel (A) sind N-Methylmaleimid, N-Butylmaleimid, N-Ethylmaleimid, N- Cyclohexylmaleimid und N-Isopropylmaleimid.
Diese Monomere können entweder allein oder als Mischung von zwei oder mehreren davon verwendet werden. Die Alkylmaleimidund Cyclomaleimid-Verbindungen ergeben besonders erwünschte Vorteile, insbesondere bezüglich des Vergilbens nach der Wärmebeständigkeitsprüfung und bei der Verschleißfestigkeit; und N- Isopropylmaleimid und N-Cyclohexylmaleimid sind besonders bevorzugt. Besonders bevorzugt ist die kombinierte Verwendung von N-Alkylmaleimid und alicyclischem N-Alkylmaleimid, wie N-Isopropylmaleimid in Kombination mit N-Cyclohexylmaleimid. Das Verhältnis von N-Alkylmaleimid und alicyclischem N-Alkylmaleimid sollte je nach Art und Menge des polyfunktionellen Monomers mit mindestens zwei ungesättigten Gruppen experimentell geeignet bestimmt werden. Im allgemeinen wird jedoch das alicyclische N-Maleimid vorzugsweise in einer Menge im Bereich von 10 bis 500 Gew.-Teilen auf der Basis von 100 Gew.-Teilen N- Alkylmaleimid verwendet, wodurch sich die Wirkung ihrer kombinierten Anwendung zeigt.
Nachfolgend werden die polyfunktionellen Monomere mit mindestens zwei ungesättigten Gruppen erklärt. Der Begriff "polyfunktionelle Monomere mit mindestens zwei ungesättigten Gruppen" betrifft Monomere mit mindestens zwei ungesättigten funktionellen Gruppen, die mit dem oben beschriebenen Maleimid copolymerisiert werden können, und Beispiele der copolymerisierbaren funktionellen Gruppen sind eine Vinylgruppe, eine Methylvinylgruppe, eine Acrylgruppe und eine Methacrylgruppe. Monomere, die mindestens zwei unterschiedliche copolymerisierbare funktionelle Gruppe in einem Molekül enthalten, gehören bei der vorliegenden Erfindung ebenfalls zu diesen polyfunktionellen Monomeren.
Spezifische bevorzugte Beispiele der oben beschriebenen polyfunktionellen Monomere mit mindestens zwei ungesättigten Gruppen sind Di-, Tri- und Tetra(meth)acrylate von mehrwertigen Alkoholen, wie Ethylenglycoldi(meth)acrylat, Diethylenglycoldi(meth)acrylat, Triethylenglycoldi(meth)acrylat, Glycerol(di/tri)(meth)acrylat, Trimethylolpropan(di/tri)(meth)acrylat und Pentaerythritol(di/tri/tetra)(meth)acrylat; aromatische, polyfunktionelle Monomere, wie p-Divinylbenzol und o-Divinylbenzol; Ester, wie Vinyl(meth)acrylate und Allyl(meth)acrylate; Diene, wie Butadien, Hexadien und Pentadien; polyfunktionelle Monomere mit Phosphazen-Struktur, die von Dichlorphosphazen als Ausgangsmaterial stammen; und polyfunktionelle Monomere mit einar heteroaromatischen Ringstruktur, wie Triallylisocyanurat.
In der oben beschriebenen Copolymerzusammensetzung vom Polyolefin-Typ müssen 20 bis 98 Gew.-% des oben beschriebenen Monomers der allgemeinen Formel (A) vorhanden sein. Wenn der Gehalt weniger als 20 Gew.-% beträgt, kann keine ausreichende Wärmebeständigkeit, mechanische Festigkeit, optische Isotropie usw. erreicht werden. Wenn der Gehalt 98 Gew.-% übersteigt, nimmt der Vernetzungsgrad ab, und somit können zum Beispiel die erforderliche Lösungsmittelbeständigkeit und Abnahme des Wasserabsorptionsverhältnisses nicht erreicht werden. Deshalb beträgt der Gehalt vorzugsweise 30 bis 80 Gew.-%, noch bevorzugter 40 bis 60 Gew.-%.
Das polyfunktionelle Monomer mit mindestens zwei ungesättigten Gruppen als weitere wesentliche Komponente muß in einem Verhältnis von 2 bis 80 Gew.-% in der wärmehärtbaren Polymerzusammensetzung vorhanden sein. Wenn der Gehalt weniger als 2 Gew.-% beträgt, verläuft die dreidimensionale Vernetzung nicht ausreichend, und es nehmen zum Beispiel die Wärmebeständigkeit und Lösungsmittelbeständigkeit ab. Wenn der Gehalt 80 Gew.-% übersteigt, nimmt zum Beispiel die Schlagfestigkeit ab, und der Verlust der erwünschten Eigenschaften des Kunststoffmaterials wird sehr deutlich.
Vorzugsweise werden verschiedene copolymerisierbare Monomere in der oben beschriebenen Copolymerzusammensetzung vom Polyolefin- Typ in Kombination verwendet, wodurch die mechanische Festigkeit, optische Isotropie, der Brechungsindex, die geringe Wasserabsorption, die Färbbarkeit, Wärmebeständigkeit und Schlagfestigkeit usw. zunehmen. Beispiele dieser gemeinsam verwendbaren Monomere sind aromatische Vinylmonomere, olefinische Vinylmonomere, (Meth)acrylmonomere und deren Estermonomere und mehrwertige Carbonsäureanhydride. Spezifische Beispiele der aromatischen Vinylmonomere umfassen Styrol, α-Methylstyrol, p- Methylstyrol, p-tert.-Butylstyrol, Vinyltoluol, Chlorstyrol und Bromstyrol. Allgemein werden Styrol, α-Methylstyrol und p- Methylstyrol verwendet, da ihre Eigenschaften für die Copolymerisation geeignet sind und sie industriell leicht zur Verfügung stehen. Definitiv bevorzugte Beispiele anderer Vinylmonomere umfassen Vinylcyanidmonomere, wie Acrylnitril und Methacrylnitril; Monomere vom (Meth)acrylat(ester)-Typ wie Methylmethacrylat, Methylacrylat, Cyclohexylmethacrylat, t- Butylmethacrylat, Benzylmethacrylat, Acrylsäure und Methacrylsäure; und Maleinsäureanhydrid
Der Gesamtgehalt des Monomers der allgemeinen Formel (A) und des polyfunktionellen Monomers als Komponenten der oben beschriebenen Polyolefin-Copolymerzusammensetzung sollte mindestens 30 Gew.-% des Gesamtgewichts der wärmehärtbaren Harzzusammensetzung und vorzugsweise mindeste 40 Gew.-% betragen. Bei weniger als 30 Gew.-% kann zum Beispiel kein Polymer mit hervorragender Transparenz, Wärmebeständigkeit, chemischen Beständigkeit und Schlagfestigkeit erhalten werden.
Außerdem ist der Zusatz verschiedener UV-Absorptionsmittel, Antioxidantien und antistatischer Mittel zum transparenten wärmehärtbaren Harz vorteilhaft, damit die Lichtbeständigkeit, die Eigenschaften beim oxidativen Abbau und die antistatische Eigenschaft verbessert werden. Es ist besonders bevorzugt, ein Monomer mit UV-Absorptionsvermögen oder Antioxidationsvermögen zu copolymerisieren, da diese Eigenschaften verbessert werden können, ohne daß die chemische Beständigkeit und Wärmebeständigkeit abnehmen. Bevorzugte Beispiele dieser Monomere sind UV- Absorptionsmittel vom Benzophenon-Typ mit einer ungesättigten Doppelbindung, UV-Absorptionsmittel vom Phenylbenzoat-Typ mit einer ungesättigten Doppelbindung und (Meth)acrylmonomere mit einer gehinderten Aminogruppe als Substitutionsgruppe. Wenn der Gehalt weniger als 0,5 Gew.-% beträgt, ist die Wirkung des Zusatzes nicht erkennbar, und bei mehr als 20 Gew.-% nehmen die Wärmebeständigkeit und mechanische Festigkeit ab.
Das erfindungsgemäße Polymerisationsverfahren des transparenten wärmehärtbaren Harzes ist nicht besonders begrenzt, und die Polymerisation kann im allgemeinen nach bekannten Verfahren erfolgen. Wenn das transparente wärmehärtbare Harz ein Polyolefin-Copolymer ist, kann die Polymerisation erfolgen, indem die Mischung der oben beschriebenen Monomere mit oder ohne Radikalinitiator bei einer bestimmten Temperatur gehalten wird. Es können verschiedene Polymerisationsverfahren angewendet werden, zum Beispiel die Blockpolymerisation, die Lösungspolymerisation&sub1; die Suspensionspolymerisation und die Gießpolymerisation. Der Polymerisationsgrad des erfindungsgemäßen transparenten wärmehärtbaren Harzes ist nicht besonders begrenzt, ein höherer Polymerisationsgrad ist jedoch bevorzugt. In Anbetracht der Nachbehandlung, zum Beispiel dem Lösungsgießen und Bedampfen im Vakuum, beträgt der Polymerisationsgrad vorzugsweise mindestens 90 %. Die Polymerisation des erfindungsgemäßen transparenten wärmehärtbaren Harzes kann bei einer Temperatur von 30 bis 250ºC erfolgen, und die Polymerisationsrate kann bei einer Polymerisationstemperatur von nicht weniger als 130ºC, vorzugsweise nicht weniger als 150ºC erhöht werden.
Für das Formgebungsverfahren des erfindungsgemäßen transparenten wärmehärtbaren Harzes gibt es keine besondere Einschränkung, das Gießpolymerisationsverfahren wird jedoch als wirksames Formgebungsverfahren angesehen.
Der erfindungsgemäße optische Kunststoff-Formkörper wird hergestellt, indem auf dem oben beschriebenen transparenten wärmehärtbaren Harz eine transparente Beschichtung bereitgestellt wird, und die transparente Beschichtung kann ein Beschichtungsfilm sein, der ein organisches Polymer enthält. Spezifische Beispiele der organischen Polymere, die die transparente Beschichtung bilden, sind Acrylharz, Siliconharz, Polyurethanharz, Epoxyharz, Melaminharz, Polyolefinharz, Cellulosematerialien, Polyvinylalkoholharz, Harnstoffharz, Nylonharz und Polycarbonatharz. Diese Harze können entweder allein oder als Mischung von mindestens zwei verwendet werden, und dreidimensional vernetzende können mit verschiedenen Härtern und Vernetzungsmitteln hergestellt werden. Bei einer Anwendung, bei der die Oberflächenhärte besonders wichtig ist, ist ein härtbares Harz bevorzugt. Es wird zum Beispiel vorzugsweise ein einfaches oder komplexes System von Acrylharz, Siliconharz, Epoxyharz, Polyurethanharz und Melaminharz verwendet. Wenn verschiedene Eigenschaften, zum Beispiel Oberflächenhärte, Wärmebeständigkeit, chemische Beständigkeit, Transparenz usw., in Betracht gezogen werden, wird Siliconharz vorzugsweise als organisches Polymer verwendet, und noch bevorzugter können Polymere genannt werden, die von Organosiliciumverbindungen der folgenden allgemeinen Formel (B) oder deren Hydrolysaten erhalten werden.
R&sup4;aR&sup5;bSiX4-a-b (B)
worin R&sup4; eine organische C&sub1;-C&sub1;&sub0;-Gruppe ist, R&sup5; eine C&sub1;-C&sub6;-Kohlenwasserstoffgruppe oder eine halogenierte Kohlenwasserstoffgruppe ist, X eine hydrolysierende Gruppe ist, und a und b oder 1 sind.
Beispiele der Organosiliciumverbindungen der allgemeinen Formel (B) umfassen Tetraalkoxysilane und deren Hydrolysate, wie Methylsilicat, Ethylsilicat, n-Propylsilicat, Isopropylsilicat, n-Butylsilicat, sek.-Butylsilicat und t-Butylsilicat; Trialkoxysilane, Triacyloxysilane oder Triphenoxysilane oder deren Hydrolysate, wie Methyltrimethoxysilan, Methyltriethoxysilan, Methyltriacetoxysilan, Methyltripropoxysilan, Methyltributoxysilan, Ethyltrimethoxysilan, Ethyltriethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Vinyltriacetoxysilan, Phenyltrimethoxysilan, Phenyltriethoxysilan, Phenyltriacetoxysilan, γ-Chlorpropyltrimethoxysilan, γ-Chlorpropyltriethoxysilan, γ-Chlorpropyltriacetoxysilan, γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, γ-Aminopropyltrimethoxysilan, γ-Aminopropyltriethoxysilan, γ-Mercaptopropyltrimethoxysilan, γ-Mercaptopropyltriethoxysilan, N-β-(Aminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilan, β- Cyanoethyltriethoxysilan, Methyltriphenoxysilan, Chlormethyltrimethoxysilan, Chlormethyltriethoxysilan, Glycidoxmethyltrimethoxysilan, Glycidoxymethyltriethoxysilan, α-Glycidoxyethyltrimethoxysilan, α-Glycidoxyethyltriethoxysilan, β-Glycidoxyethyltrimethoxysilan, β-Glycidoxyethyltriethoxysilan, α- Glycidoxypropyltrimethoxysilan, α-Glycidoxypropyltriethoxysilan, β-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, β-Glycidoxypropyltriethoxysilan, γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, γ-Glycidoxypropyltriethoxysilan, γ-Glycidoxypropyltripropoxysilan, γ- Glycidoxypropyltributoxysilan, γ-Glycidoxypropyltriphenoxysilan, α-Glycidoxybutyltrimethoxysilan, α-Glycidoxybutyltriethoxysilan, β-Glycidoxybutyltrimethoxysilan, β-Glycidoxybutyltriethoxysilan, γ-Glycidoxybutyltrimethoxysilan, γ-Glycidoxybutyltriethoxysilan, δ-Glycidoxybutyltrimethoxysilan, γ- Glycidoxybutyltriethoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)methyltrimethoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)methyltriethoxysilan, β- (3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan, β-(3,4-Epoxycyclohexyl) ethyltripropoxysilan, β-(3,4-Epoxycyclohexyl) ethyltributoxysilan, β-(3,4-Epoxycyclohexyl) ethyltriphenoxysilan, γ- (3,4-Epoxycyclohexyl) propyltrimethoxysilan, γ-(3,4-Epoxycyclohexyl)propyltriethoxysilan, δ-(3,4-Epoxycyclohexyl)butyltrimethoxysilan, δ-(3,4-Epoxycyclohexyl)butyltrimethoxysilan; und Dialkoxysilane, Diphenoxysilane oder Diacyloxysilane oder deren Hydrolysate, wie Dimethyldimethoxysilan, Phenylmethyldimethoxysilan, Dimethyldiethoxysilan, Phenylmethyldiethoxysilan, γ- Chlorpropylmethyldimethoxysilan, γ-Chlorpropylmethyldiethoxysilan, Dimethyldiacetoxysilan, γ-Methacryloxypropylmethyldimethoxysilan, γ-Methacryloxypropylmethyldiethoxysilan, γ- Mercaptopropylmethyldimethoxysilan, γ-Mercaptopropylmethyldiethoxysilan, γ-Aminopropylmethyldimethoxysilan, γ-Aminopropylmethyldiethoxysilan, Methylvinyldimethoxysilan, Methylvinyldiethoxysilan, Glycidoxymethylmethyldimethoxysilan, Glycidoxymethylmethyldiethoxysilan, α-Glycidoxyethylmethyldimethoxysilan, α-Glycidoxyethylmethyldiethoxysilan, β-Glycidoxyethylmethyldimethoxysilan, β-Glycidoxyethylmethyldiethoxysilan, α-Glycidoxypropylmethyldimethoxysilan, α-Glycidoxypropylmethyldiethoxysilan, β-Glycidoxypropylmethyldiethoxysilan, β-Glycidoxypropylmethyldimethoxysilan, γ-Glycidoxypropylmethyldimethoxysilan, γ-Glycidoxypropylmethyldiethoxysilan, γ-Glycidoxypropylmethyldipropoxysilan, γ-Glycidoxypropylmethyldibutoxysilan, γ-Glycidoxypropylmethylmethoxyethoxysilan, γ-Glycidoxypropylmethyldiphenoxysilan, γ-Glycidoxypropylmethyldiacetoxysilan, γ-Glycidoxypropylethyldimethoxysilan, γ-Glycidoxypropylethyldiethoxysilan, γ-Glycidoxypropylvinyldimethoxysilan, γ- Glycidoxypropylvinyldiethoxysilan, γ-Glycidoxypropylphenyldimethoxysilan und γ-Glycidoxypropylphenyldiethoxysilan.
Eine oder mindestens zwei Arten dieser Organosiliciumverbindungen können zugesetzt werden. Insbesondere für die Färbbarkeit ist die Verwendung einer Organosiliciumverbindung bevorzugt, die die Epoxygruppe und die Glycidoxygruppe enthält, und das entstehende Produkt weist einen hohen Beimischungswert auf.
Neben Siliconharz können der filmbildenden Komponente, die als grundsätzliche Komponente aus Siliconharz besteht, zum Beispiel Acrylharz, Polyurethanharz, Epoxyharz, Melaminharz, Polyolefinharz, Cellulose, Polyvinylalkoholharz, Harnstoffharz, Nylonharz oder Polycarbonatharz zugesetzt werden; diese sind nicht besonders begrenzt, müssen jedoch in dem Bereich liegen, in dem die Transparenz nicht beeinträchtigt wird und die erforderliche Oberflächenhärte erreicht werden kann.
Damit die Härtetemperatur verringert und das Härten weiter gefördert wird, werden die oben beschriebenen Organosiliciumverbindungen vorzugsweise verwendet, nachdem sie hydrolysiert sind. Die Hydrolyse erfolgt durch den Zusatz von reinem Wasser oder einer sauren wäßrigen Lösung von Salzsäure, Essigsäure oder Schwefelsäure und Rühren der Mischung. Der Hydrolysegrad kann außerdem leicht geregelt werden, wenn die zugabemenge an reinem Wasser oder der sauren wäßrigen Lösung eingestellt wird. Um das Härten zu fördern, wird das reine Wasser oder die saure wäßrige Lösung vorzugsweise in einer Menge von der äquimolaren Menge bis zur dreifachen Molmenge bezüglich der in der Verbindung der allgemeinen Formel (B) vorhandenen hydrolysierenden Gruppe zugesetzt, wenn die Hydrolyse vorgenommen wird.
Da während der Hydrolyse zum Beispiel Alkohol entsteht, kann die Hydrolyse mit oder ohne Lösungsmittel erfolgen; damit die Hydrolyse jedoch gleichmäßiger gefördert wird, kann die Hydrolyse vorgenommen werden, nachdem die Organosiliciumverbindung und das Lösungsmittel gemischt sind. In Abhängigkeit von der gewünschten Aufgabe kann der Alkohol usw. nach der Hydrolyse durch Erwärmen und/oder Verdampfen bei reduziertem Druck entfernt werden. Es ist auch möglich, daß später ein geeignetes Lösungsmittel zugesetzt wird.
Die oben beschriebene Zusammensetzung wird vorzugsweise im allgemeinen mit einem flüchtigen Lösungsmittel verdünnt und als flüssige Zusammensetzung aufgebracht. Das Lösungsmittel für diese Beschichtungszusammensetzung ist nicht besonders begrenzt, es darf jedoch die Oberflächeneigenschaften des beschichteten Gegenstands bei der Verwendung nicht beeinträchtigen. Das Lösungsmittel sollte außerdem in Anbetracht der Stabilität der Zusammensetzung, der Benetzbarkeit des Substrats, der Flüchtigkeit usw. ausgewählt werden. Es kann eine Lösungsmittelart oder zwei Lösungsmittelarten als Mischung verwendet werden. Spezifische Beispiele dieser Lösungsmittel sind Alkohol, Ester, Ether, Ketone, halogenierte Kohlenwasserstoffe, aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Toluol, Xylol, und aprotische polare Lösungsmittel.
Dem erfindungsgemäßen transparenten Film werden vorzugsweise feine Metalloxidpartikel zugesetzt, wodurch die Oberflächenhärte verbessert wird, dadurch wird der Brechungsindex eingestellt und es werden die mechanische Festigkeit, die Wärmeeigenschaften und das elektrische Leitvermögen verbessert.
Diese feinen Metalloxidpartikel sind nicht besonders begrenzt, sofern sie die Transparenz im Fumzustand nicht beeinträchtigen. In Anbetracht der Verbesserung des Betriebswirkungsgrads und der Transparenz sind jedoch Sole, die in Kolloidform dispergiert sind, besonders bevorzugt. Besonders bevorzugte Beispiele umfassen Siliciumdioxid-Sol, Titanoxid-Sol, Zirconiumdioxid-Sol, Ceroxid-Sol, Antimonoxid-Sol, ITO-(Indiumzinnoxid-)Sol und Zinnoxid-Sol.
Die zugesetzte Menge der feinen Metalloxidpartikel ist nicht besonders begrenzt, damit die Wirkung jedoch stärker hervortritt, sind vorzugsweise mindestens 1 Gew.-% und bis zu 80 Gew.-% im transparenten Film vorhanden. Bei weniger als 1 Gew.-% kann keine deutliche Wirkung der Zugabe beobachtet werden, und bei mehr als 80 Gew.-% entstehen Probleme, zum Beispiel eine schlechte Haftung am Kunststoffträger, das Entstehen von Rissen im Film selbst und eine geringere Schlagfestigkeit.
Die Größe des Durchmessers der feinen Metalloxidpartikel ist nicht besonders begrenzt, sie liegt jedoch im allgemeinen bei 1 bis 200 mµ, vorzugsweise 5 bis 100 mµ, noch bevorzugter 20 bis 80 mµ. Wenn ein Metalloxid mit einer Partikelgröße von mehr als 200 mµ verwendet wird, wird die Transparenz des entstehenden Beschichtungsfilms schlecht, und die Trübung nimmt zu. Um das Dispersionsvermögen der feinen Metalloxidpartikel zu verbessern, können verschiedene Oberflächenbehandlungen der feinen Partikel vorgenommen werden, und es können verschiedene oberflächenaktive Mittel und Amine zugesetzt werden.
Es können verschiedene Härter kombiniert und zusammen mit der Beschichtungszusammensetzung verwendet werden, die bei der Erzeugung des erfindungsgemäßen transparenten Beschichtungsfilms verwendet wird, wodurch das Härten gefördert und das Härten bei geringer Temperatur vorgenommen werden kann. Als Härter können verschiedene Härter für Epoxyharz oder Organosiliciumharz verwendet werden.
Spezifische Beispiele dieser Härter sind verschiedene organische Säuren und deren Säureanhydride, stickstoffhaltige organische Verbindungen, verschiedene Metallkomplexe, Metallalkoxide, verschiedene Salze, wie organische Carboxylate und Carbonate von Alkalimetallen und Radikalpolymerisationsinitiatoren, wie Peroxide und Azobisisobutylnitril. Es können zwei oder mehrere Arten dieser Härter als Mischung verwendet werden. Von diesen Härtern sind die nachfolgend als Beispiel aufgeführten Aluminiumchelatbildner in Anbetracht der Stabilität der Beschichtungszusammensetzung und der Verhinderung der Färbung des Films nach dem Beschichten für die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besonders vorteilhaft.
Der hier genannte Aluminiumchelatbildner ist der der allgemeinen Formel
AlXnY3-n
worin X OL ist, wobei L eine Niederalkylgruppe ist; Y mindestens eine Verbindung ist, ausgewählt aus Liganden, die von Verbindungen der allgemeinen Formel
M¹COCH&sub2;COM²
stammen, wobei jedes M¹ und M² eine Niederalkylgruppe ist, und Liganden, die von Verbindungen der allgemeinen Formel
M³COCH&sub2;COOM&sup4;
stammen, worin jedes M³ und M&sup4; eine Niederalkylgruppe ist.
Obwohl verschiedene Verbindungen als Aluminiumchelatbildner der allgemeinen Formel AlXnY3-n genannt werden können, sind Aluminiumacetylacetonat, Aluminiumbisethylacetoacetatmonoacetylacetonat, Aluminiumdi-n-butoxidmonoethylacetoacetat und Aluminiumdiisopropoxidmonomethylacetoacetat in Anbetracht der Löslichkeit und Stabilität in der Zusammensetzung und der Wirkung als Katalysator beim Härten besonders bevorzugt. Es können zwei oder mehrere dieser Verbindungen als Mischung verwendet werden.
Einige dieser erfindungsgemäßen transparenten Beschichtungsfilme können mit verschiedenen Farbstoffen, insbesondere Dispersionsfarbstoff, gefärbt werden. Im Falle des gefärbten Produkts werden vorzugsweise verschiedene Übergangsmetallverbindungen oder deren Reaktionsprodukte zugesetzt, damit die Farbtonbeständigkeit des Produktes gegenüber Licht verbessert wird. Spezifische Beispiele dieser Metallverbindungen sind Acetylacetonat-Metallsalze, Bisdithiol-α-diketon-Metallsalze, Bisphenylthiol-Metallsalze, Bisphenyldithiol-Metallsalze, Dithiocarbaminsäure-Metallsalze, Salicylaldehydoxim-Metallsalze, Thiobisphenolat-Metallsalze und Phosphon-Metallsalze. Davon werden Acetylacetonatchelatbildner bevorzugt verwendet, da die Stabilität der Beschichtungszusammensetzung hervorragend ist. Die Zusatzmenge dieser Übergangsmetallverbindungen sollte entsprechend der Anwendung des transparenten Gegenstands, der Art des verdünnenden Lösungsmittels und der Arten der anderen Komponenten experimentell bestimmt werden, eine Menge im Bereich von 0,001 bis 10 Gew.-% im entstehenden Film wird jedoch in Anbetracht der Löslichkeit und dem Weißwerden des Beschichtungsfilms vorzugsweise angewendet. Wenn die Menge weniger als 0,001 Gew.-% beträgt, ist keine Wirkung der Zugabe erkennbar, und bei mehr als 10 Gew.-% wird die Trübung des Films sehr stark. Selbst wenn sich der Bindungszustand des Metalls dieser Übergangsmetallverbindungen aufgrund einer chemischen Veränderung während des Entstehungsverfahrens des transparenten Beschichtungsfilms ändert, entsteht kein Problem; sie sind jedoch vorzugsweise als Chelatbildner im Film vorhanden, damit eine deutlichere Wirkung erreicht wird.
Der Beschichtungszusammensetzung, die für die Herstellung des erfindungsgemäßen transparenten Films verwendet wird, können verschiedene oberflächenaktive Mittel zugesetzt werden, damit der Fluß zum Zeitpunkt des Beschichtens verbessert wird, der transparente Film ebener ist, und der Reibungskoeffizient der Filmoberfläche verringert wird. Ein Block- oder Pfropfcopolymer von Dimethylpolysiloxan und Alkylenoxid und ein oberflächenaktives Mittel vom Fluortyp sind besonders wirksam.
Außer den feinen Metalloxidteilchen können der Beschichtungszusammensetzung, die zum Zeitpunkt der Erzeugung des erfindungsgemäßen transparenten Beschichtungsfilms verwendet wird, anorganische Materialien in einem Bereich zugesetzt werden, in dem die Filmeigenschaften und die Transparenz nicht deutlich beeinträchtigt werden. Die kombinierte Anwendung mit diesen Zusätzen kann verschiedene Eigenschaften verbessern, zum Beispiel die Haftung am Träger, die chemische Beständigkeit, die Oberflächenhärte, die Haltbarkeit und die Färbbarkeit. Anorganische Materialien, die wie oben beschrieben zugesetzt werden können, sind Metallalkoxide der folgenden allgemeinen Formel (I), Chelatbildner und/oder deren Hydrolysate.
M(OR)m (I)
worin R eine Alkylgruppe, eine Acylgruppe oder eine Alkoxyalkylgruppe ist, und m den gleichen Wert wie die Ladungszahl des Metalls M hat, und M Silicium, Titan, Zirconium, Antimon, Tantal, Germanium oder Aluminium ist.
Außerdem kann ein UV-Absorptionsmittel zugesetzt werden, um die Witterungsbeständigkeit zu verbessern, oder es kann ein Antioxidans zugesetzt werden - als Verfahren, das eine Verringerung der Wärmebeständigkeit verhindert.
Der erfindungsgemäße transparente Beschichtungsfilm kann durch Härten der oben beschriebenen Beschichtungszusammensetzung und durch Wärmebehandlung erhalten werden. Die Temperatur beim Erwärmen wird geeigneterweise in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Beschichtungszusammensetzung und der Wärmebeständigkeit des transparenten wärmehärtbaren Harzes ausgewählt und beträgt vorzugsweise 50 bis 250ºC.
Als Maßnahme zum Aufbringen des Films, der bei der vorliegenden Erfindung auf dem transparenten wärmehärtbaren Harz aufgebracht wird, können übliche Beschichtungsverfahren angewendet werden, z.B. das Streichen, die Tauchbeschichtung, die Walzbeschichtung, die Sprühbeschichtung, die Schleuderbeschichtung und der Flutauftrag.
Beim Aufbringen der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung können verschiedene Vorbehandlungen wirksam sein, wodurch die Sauberkeit, Haftung, Feuchtigkeitsbeständigkeit usw. verbessert werden. Besonders bevorzugte Verfahren sind die Behandlung mit einem aktivierenden Gas, die chemische Behandlung und die UV-Behandlung.
Die Behandlung mit einem aktivierenden Gas bedeutet die Behandlung mit Ionen, Elektronen oder aktivierenden Gasen, die bei normalem oder reduziertem Druck erzeugt werden. Die Verfahren zur Erzeugung dieses aktivierenden Gases umfassen die Coronaentladung und die Hochspannungsentladung mit Gleichstrom, Niederfrequenz, Hochfrequenz oder Mikrowellen bei reduziertem Druck. In Anbetracht der Produktion und Reproduktion ist die Niedertemperatur-Plasmabehandlung durch Hochfrequenzentladung bei reduziertem Druck besonders bevorzugt.
Das verwendete Gas ist nicht besonders begrenzt, und spezifische Beispiele umfassen Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Kohlendioxid, Schwefeldioxid, Helium, Neon, Argon, Freon, Dampf, Ammoniak, Kohlenmonoxid, Chlor, Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid. Diese Gase können allein oder als Mischung von zwei oder mehreren davon verwendet werden. Von den oben beschriebenen Beispielen sind sauerstoffhaltige Gase, wie Luft, besonders bevorzugt. Sauerstoff wird vorzugsweise für die Verbesserung der Haftung verwendet. Während der Behandlung kann die Temperatur des behandelten Substrats aus dem gleichen Grund erhöht werden.
Spezifische Beispiele der chemischen Behandlung umfassen die Alkylibehandlung mit Ätznatron, die Säurebehandlung mit Salzsäure, Schwefelsäure, Kaliumdimanganat und Kaliumdichloromat und eine Behandlung mit einem organischen Lösungsmittel.
Die oben beschriebene Vorbehandlung kann entweder kontinuierlich oder schrittweise erfolgen. Die Dicke des erfindungsgemäßen transparenten Films ist nicht besonders begrenzt, sie liegt jedoch vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 50 µ, wodurch die Festigkeit der Bindung und die Härte erhalten bleiben, noch bevorzugter zwischen 0,3 und 10 µ. Beim Aufbringen des Films kann die Zusammensetzung in einem Lösungsmittel verdünnt werden, wodurch der Betriebswirkungsgrad und die Filmdicke geregelt werden, und es können je nach der gewünschten Aufgabe verschiedene Lösungsmittel verwendet werden, wie Wasser, Alkohol, Ester, Ether, halogenierte Kohlenwasserstoffe, Dimethylformamid und Dimethylsulfoxid. Falls erforderlich, kann auch ein gemischtes Lösungsmittel verwendet werden. Polare Lösungsmittel, wie Wasser, Alkohole, Dimethylformamid, Ethylenglycol, Diethylenglycol, Triethylenglycol, Benzylalkohol, Phenethylalkohol und Phenylcellosolv, werden vorzugsweise verwendet.
Wenn die mechanischen Eigenschaften des optischen Kunststoff- Formkörpers mit dem Biegemodul bei 170ºC als Index ausgedrückt werden, beträgt dieser vorzugsweise 20 bis 300 kg/mm². Wenn dieser Wert weniger als 20 kg/mm² beträgt, wird die Biegefestigkeit schlecht, und es gibt Probleme bei den mechanischen Eigenschaften. Bei mehr als 300 kg/mm² reißt der Träger bei der Handhabung, und die Produktivität nimmt ab.
Damit der oben beschriebene Biegemodul erreicht wird, ist es bei der vorliegenden Erfindung vorteilhaft, wenn der Kunststoffträger und der wie oben beschrieben erhaltene transparente Film erwärmt werden. Als Wärmebehandlungsverfahren können bekannte Verfahren angewendet werden, zum Beispiel ein Verfahren mit einer Heizvorrichtung und ein Verfahren mit IR-Bestrahlung.
Die Atmosphäre bei der Wärmebehandlung umfaßt eine Gasatmosphäre, eine Lösungsatmosphäre und eine Atmosphäre mit reduziertem Druck. In Anbetracht der Vermeidung des Vergilbens des behandelten Gegenstands durch Oxidation und der Einfachheit des Verfahrens sind eine Atmosphäre mit reduziertem Druck oder eine Gasatmosphäre von zum Beispiel Stickstoff, Kohlendioxid, Helium, Neon oder Argon, besonders bevorzugt. Diese Gase können allein oder als Mischung von zwei oder mehreren davon verwendet werden. Die Wärmebehandlungstemperatur sollte je nach Substrat und verwendetem transparentem Film bestimmt werden, sie beträgt jedoch im allgemeinen 100 bis 300ºC, vorzugsweise 120 bis 250ºC. Wenn die Temperatur unterhalb dieses Bereichs liegt, kann keine deutliche Wirkung beobachtet werden, und wenn sie oberhalb dieses Bereichs liegt, treten eine thermische Zersetzung und Risse auf, und somit ist das Auftreten des Vergilbungsproblems wahrscheinlicher. Die Zeit für die Wärmebehandlung wird geeigneterweise je nach Form des verwendeten Sübstrats, des transparenten Films und der Wärmebehandlungstemperatur ausgewählt, und sie beträgt vorzugsweise 1 Sekunde bis 24 Stunden und noch bevorzugter 1 Minute bis 12 Stunden. Wenn die Wärmebehandlungszeit geringer als der oben beschriebene Wert ist, kann keine deutliche Wirkung beobachtet werden, und wenn sie länger ist, treten wahrscheinlich das Vergilben und ein Problem beim Betriebswirkungsgrad auf. Außerdem können als Verfahren zum Fixieren des behandelten Gegenstands bei der Wärmebehandlung bekannte Verfahren angewendet werden. Obwohl das Fixierverfahren je nach Form und Dicke des behandelten Gegenstands, der Wärmebehandlungstemperatur und der Wärmebehandlungszeit experimentell bestimmt werden sollte, ist die Wärmebehandlung auf einem ebenen plattenartigen Träger bevorzugt, wenn der behandelte Gegenstand zum Beispiel plattenähnlich ist, und die Flachheit der Oberfläche des ebenen plattenähnlichen Trägers wird dann besonders wichtig, wenn die Oberfläche des behandelten Gegenstands eben sein muß. Glasmaterialien, wie poliertes und geschliffenes Glas, Metallmaterialien, wie Aluminium und rostfreier Stahl, und Polymermaterialien, wie Polytetrafluorethylen (z.B. Teflon ) und Polyimid werden bevorzugt als Träger verwendet.
Wenn keine Färbung auftritt und die Transparenz des erfindungsgemäßen optischen Kunststoff-Formkörpers durch die gesamte Lichtdurchlässigkeit als Index ausgedrückt wird, liegt sie vorzugsweise bei mindestens 60 %, noch bevorzugter bei 80 %. Wenn der optische Kunststoff-Formkörper bei einem Anwendungszweck eingesetzt wird, der optische Isotropie erfordert, zum Beispiel ein Träger für die Flüssigkristallanzeige, ein Bildplattenträger oder dergleichen, beträgt die Doppelbrechung des optischen Kunststoff-Formkörpers vorzugsweise weniger als 30 nm, noch bevorzugter weniger als 15 nm.
Die die vorliegende Erfindung verkörpernden optischen Kunststoff-Formkörper weisen eine hervorragende Transparenz, Wärmebeständigkeit, Lichtbeständigkeit, Witterungsbeständigkeit, Schlagfestigkeit, einen hervorragenden Glanz, eine hervorragende chemische Beständigkeit und optische Isotropie auf, und können somit als optische Linsen, zum Beispiel Linsen für Brillen, Sonnenbrillen, Kameras, wie Videokameras, Schutzbrillen und als Kontaktlinsen, als Träger für eine Flüssigkristallanzeige, als lichtführende Wellenleiterplatte einer Flüssigkristallanzeige, als Träger für eine Elektrolumineszenzanzeige und verschiedene andere Display-Substrate, Frontscheibe, hintere Scheibe und Dachfenster von Autos und Flugzeugen und für einen Bildplattenträger verwendet werden, da sie eine hervorragende optische Isotropie aufweisen.
Da der optische Kunststoff-Formkörper einem transparenten, elektrisch leitenden Film, wie Indiumzinnoxid (ITO, Indiumzinnoxid) enthält, kann er als transparentes Leitermaterial verwendet werden. Als transparentes Leiterfilmmaterial kann er für Bauteilmaterialien für elektrische Schaltungen, wie Kondensatoren und Widerstände, Kopiermaterialien, wie Elektrophotographie und elektrostatische Aufzeichnung, transparente Elektroden für die Eingabe von Signalen, zum Beispiel bei Flüssigkristallanzeigen, Elektrochromieanzeigen, Elektrolumineszenzanzeigen und Kontaktfelder und Bauteile für die lichtelektrische Umwandlung, wie Solarzellen und optische Verstärker, angewendet werden. Außerdem kann er bei verschiedenen Anwendungszwecken eingesetzt werden, zum Beispiel der Verhinderung der elektrostatischen Aufladung, als Abschirmung vor elektromagnetischen Wellen und für Oberflächenwärmeerzeuger und Sensoren. Wenn auf dem erfindungsgemäßen optischen Kunststoff-Formkörper ein transparenter elektrisch leitender Film, wie ITO, erzeugt worden ist, bleibt die Leitfähigkeit sogar bei hoher Temperatur erhalten, und deshalb kann der optische Kunststoff-Formkörper als wärmebeständiges transparentes Leitermaterial verwendet werden.
Leitende dünne Filme von Metalloxiden, wie ITO, Zinnoxid und Cadmiumoxid, Metalle wie Gold, Silber, Kupfer, Palladium, Nickel, Aluminium und Chrom, und leitende Polymere werden als transparenter elektrisch leitender Film verwendet, der auf dem erfindungsgemäßen optischen Kunststoff-Formkörper aufgetragen ist. Davon wird ITO in Anbetracht der verschiedenen Eigenschaften, wie Transparenz und geringerer Widerstand, vorzugsweise verwendet. Für die Entstehung des dünnen Metalloxidfilms, zum Beispiel dem ITO-Film und des dünnen Metallfilms können bekannte Verfahren angewendet werden, zum Beispiel das Vakuumbedampfungsverfahren, das Ionenplattierungsverfahren, das Zerstäubungsverfahren, das Beschichtungsverfahren und das Sprüh-verfahren. Als Zerstäubungsverfahren können bekannte Verfahren angewendet werden, wie das Zerstäubungsverfahren mit Gleichstrom und das Zerstäubungsverfahren mit Hochfrequenz und das Magnetron-Zerstäubungsverfahren ("Sputtering Phenomenon", von Akira Kimbara, veröffentlicht von The Tokyo University Press, 1984). Wenn der erfindungsgemäße optische Kunststoff-Formkörper als transparente, elektrisch leitende Platte verwendet wird, kann dessen Dicke in Anbetracht der mechanischen Eigenschaften vorzugsweise 0,1 bis 10 mm, noch bevorzugter 0,3 bis 1,0 mm betragen.
Wenn auf dem erfindungsgemäßen optischen Kunststoff-Formkörper ein transparenter, elektrisch leitender Film erzeugt wird, kann ein transparenter, elektrisch leitender Filmträger mit hervorragender Wärmebeständigkeit erhalten werden, und deshalb kann er als Träger für die Flüssigkristallanzeige verwendet werden. Dieser transparente, elektrisch leitende Filmträger kann bei der Flüssigkristallanzeige vom einfachen Matrixtyp, wie vom TN- Typ (verdrehter nematischer Typ) und vom STN-Typ (stark verdrehter, nematischer Typ) oder vom ferroelektrischen Flüssigkristall-Typ (FLC-Typ) und bei einer Flüssigkristallanzeige vom aktiven Matrixtyp verwendet werden, wie der Typ MIM (Metall- Isolator-Metall) oder der Typ TFT (Dünnfilmtransistor), er wird jedoch vorzugsweise für die Flüssigkristallanzeige vom einfachen Matrixtyp verwendet, da das Produktionsverfahren relativ einfach ist.
Wenn der erfindungsgemäße optische Kunststoff-Formkörper als Träger für die Flüssigkristallanzeige verwendet wird, kann eine Struktur angewendet werden, bei der der Flüssigkristall zwischengeordnet ist, wobei dies vom optischen Kunststoff-Formkörper abhängt. Bei der herkömmlichen Flüssigkristallanzeige mit einem Glasträger ersetzt der erfindungsgemäße optische Kunststoff-Formkörper den Glasträger. Insbesondere kann eine Struktur angewendet werden, bei der auf dem optischen Kunststoff- Formkörper eine transparente, elektrisch leitende Schicht ausgebildet wird, anschließend falls erforderlich ein Passivierungsfilm erzeugt wird, und darauf außerdem ein Orientierungsfilm angeordnet wird, wodurch der Träger entsteht, und diese Träger nehmen die Flüssigkristallanzeige dazwischen auf. Ein Polarisationsfilm ist außerhalb jedes Trägers angeordnet, zwischen denen die Flüssigkristallschicht liegt. Ein Verzögerungs film und eine lichtreflektierende Platte sind außerdem falls erforderlich auf der Flüssigkristallanzeige angeordnet.
Für die Herstellung der Flüssigkristallanzeige mit dem erfindungsgemäßen optischen Kunststoff-Formkörper können bekannte Verfahren angewendet werden. Zum Beispiel kann die Flüssigkristallanzeige mit einfacher Matrix (siehe "Liquid Crystal Handbook", herausgegeben von Nippon Gakujutsu Shinkokai, Komitee Nr. 142, von Nikkan Kogyo Shimbunsha veröffentlicht, 1989, Seite 531) durch eine Reihe von Schritten erhalten werden, zum Beispiel das Waschen des Substrats, die Erzeugung eines transparenten, elektrisch leitenden Films, die Feinstrukturierung des transparenten, elektrisch leitenden Films (Aufbringen eines Resists, Entwicklung, Ätzen, Wegwaschen des Resists), Erzeugung eines Orientierung sfilms, abreibende Behandlung, Waschen, Aufdruck eines Abdichtmittels, Verbinden der Träger, Erwärmen und Komprimieren, Vakuumentlüftung, Aufladen des Flüssigkristalls, Verschließen der Ladeöffnung, Schneiden der Flüssigkristallzelle, Anpassen des Polarisationsfilms und der lichtreflektierenden Platten usw. Bei diesen Herstellungsschritten für die Flüssigkristallanzeige sollten die Produktionsbedingungen in Abhängigkeit von verschiedenen Eigenschaften des Trägers für die Flüssigkristallanzeige des optischen Kunststoff-Formkörpers eingestellt werden, zum Beispiel in Abhängigkeit von Wärmebeständigkeit und mechanischen Eigenschaften.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der folgenden Beispiele (wobei die Beispiele 1, 5 und 9 die Herstellung der optischen Kunststoff-Formkörper als Ausführungsform dieser Erfindung zeigen, die eine elektrisch leitende Schicht einschließen, und die Beispiele 2 bis 4, 6 bis 8 und 10 bis 13 die Herstellung alternativer optischer Kunststoff-Formkörper jedoch ohne Anwendung der elektrisch leitenden Schicht zeigen) und Vergleichsbeispiele erläutert.
Die verschiedenen Eigenschaften des transparenten dreidimensional vernetzten Harzes werden wie folgt gemessen.
Die gesamte Lichtdurchlässigkeit wird auf der Basis von ASTM D-648 gemessen, und die Lösungsmittelbeständigkeit wird ausgewertet, indem die Harzoberfläche mit mit Aceton imprägnierter Baumwolle gerieben wird, und die Glanzänderung dabei mit bloßem Auge ausgewertet wird. Der Biegetest erfolgt auf der Basis von JIS K-7203 bei Raumtemperatur. Die Umwandlungstemperatur 2. Ordnung wird mit dem Gerät Mettler TA3000 gemessen (durch den zweiten Versuch gemessen).
Die Eigenschaften des optischen Formkörpers, der mit dem transparenten Film versehen ist, werden wie folgt gemessen.

(a) Transparenz:

Die Transparenz des Formkörpers wird unter einer Fluoreszenzlampe mit dem Auge überprüft.

(b) Abriebfestigkeit:

Die Oberfläche wird mit Stahlwolle #0000 gerieben, und es wird der Grad des Zerkratzens ausgewertet. Die Auswertung ist wie folgt:
0: hervorragend
x: schlecht

(c) Haftung bzw. Adhäsion:

Mit einem Stahlmesser werden in der Oberfläche des Formkörpers so 100 Quadrate erzeugt, daß das Messer den Träger bis 1 mm Tiefe erreicht, und ein Zellophan-Klebband ("Cello-Tape", ein Warenzeichen von Nichiban K.K) wird fest damit verbunden. Dann wird das Band schnell in orthogonaler Richtung abgezogen, wodurch das Abziehen des Beschichtungsfilms bestimmt wird.

(d) Wärmebeständigkeit:

Eine Probe wird auf eine Glasplatte gegeben und 2 Stunden auf 150ºC erwärmt, und anschließend wird der Oberflächenzustand (Ebenheit usw.) bestimmt. In den folgenden Tabellen bedeutet "0" eine gute Wärmebeständigkeit.

(e) Mechanische Eigenschaften (auf 170ºC erwärmt):

Der Biegemodul bei der Meßtemperatur von 170ºC wird so gemessen, daß der Abstand zwischen den Haltepunkten 10 mm und die Biegerate 0,5 mm/min beträgt, wobei das TOM- Universalprüfgerät (ein Produkt von Shinko Tsushin K.K.) verwendet wird.

(f) Vergilben:

Der optische Kunststoff-Formkörper wird auf ein weißes Blatt Papier gegeben, und der Vergilbungsgrad wird mit dem Auge ausgewertet. Die Auswertung ist wie folgt:
0: farblos und transparent
Δ: etwas vergilbt
X: deutlich vergilbt

Beispiel 1

(1) Herstellung eines transparenten, dreidimensional vernetzten Harzes:

Isopropylmaleimid 26,5 g
Styrol 18,5 g
Divinylbenzol 5,0 g
Azobisisobutyronitril 0,05 g
Die oben aufgeführten Verbindungen werden gemischt und gelöst und durch Gießpolymerisation formgegossen. Die Gießpolymerisation erfolgt wie folgt.
Die äußeren Umfangsabschnitte von zwei Glaspiatten mit den Abmessungen 150 mm x 150 mm und einer Dicke von 5 mm werden durch weiche Vinylchloriddichtungen verbunden, und die Glasplatten werden so zusammengebaut, daß zwischen ihnen ein Abstand von 2 mm entsteht. Die oben beschriebene Monomermischung wird in diesen Glasplattenaufbau gegossen und 8 Stunden bei 70ºC und außerdem 1 Stunde bei 100ºC und 1 Stunde bei 150ºC polymerisiert, wodurch eine transparente formgegossene Platte entsteht (nachfolgend als "Gußplatte (I)" bezeichnet).
Die Umwandlungstemperatur 2. Ordnung dieser Gußplatte (I) beträgt 180ºC, die gesamte Lichtdurchlässigkeit beträgt 90 %, der Biegemodul beträgt 398 kg/mm² und die Biegefestigkeit beträgt 9 kg/mm² bei Raumtemperatur. Die Lösungsmittelbeständigkeit war ebenfalls hervorragend.

(2) Herstellung der Beschichtungszusammensetzung (A)

(a) Herstellung des Hydrolysats von γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan:

953 g γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan werden in einen mit einem Rührer ausgestatteten Reaktor gegossen. Während die Temperatur der Flüssigkeit bei 10ºC gehalten und die Flüssigkeit mit einem Magnetrührer gerührt wird, werden allmählich tropfenweise 21,8 g einer wäßrigen Salzsäurelösung mit 0,01 n zugesetzt, und nach Abschluß der tropfenweisen Zugabe wird die Kühlung unterbrochen, und somit wird das Hydrolysat von γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan erhalten.

(b) Herstellung der Beschichtung:

Dem oben beschriebenen Silan-Hydrolysat werden 216 g Methanol, 216 g Dimethylformamid, 0,5 g eines oberflächenaktiven Mittels vom Silicon-Typ und 67,5 g eines Epoxyharzes vom Typ Bisphenol A ("Epicoat 827", ein Produkt von Yuka-Shell Epoxy K.K.) zugesetzt. Die Mischung wird gerührt, und 270 g kolloidales Sol von Antimonpentoxid ("Antimon Sol A-2550", ein Produkt von Nissan Chemical Industries, Ltd., mittlerer Teilchendurchmesser 50 mµ) und 3,5 g Aluminiumacetylacetonat werden zugesetzt. Die Mischung wird ausreichend gerührt, wodurch die Beschichtungszusammensetzung (A) bereitgestellt wird.

(3) Herstellung des optischen Kunststoff-Formkörpers:

Die im oben beschriebenen Punkt (1) erhaltene Gußplatte (1) wird mit einer Geschwindigkeit beim Herausziehen von 20 cm/min in die im Punkt (2) erhaltene Beschichtungszusammensetzung (A) getaucht und anschließend 10 Minuten bei 100ºC vorgehärtet und außerdem 4 Stunden auf 100ºC erwärmt, und somit entsteht auf der Gußplatte (I) ein transparenter Beschichtungsfilm. Die verschiedenen Eigenschaften der entstehenden transparenten Platte sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.
Auf der Oberfläche der transparenten Platte, die auf der Gießplatte (1) mit dem transparenten Beschichtungsfilm versehen ist, wie es oben beschrieben ist, wird durch Zerstäubung ein transparenter, dünner, elektrisch leitender Film (etwa 0,1 um dick) erzeugt, der aus ITO (Mischoxid von Indium-Titan) besteht. Der Oberflächenwiderstand der Oberfläche mit dem darauf erzeugten ITO-Film beträgt bei Raumtemperatur 50 Ω/Quadrat. Nach einstündigem Erwärmen auf 180ºC wird der mit dem ITO-Film versehene transparente Film auf Raumtemperatur abgekühlt, und der Oberflächenwiderstand wird erneut gemessen. Der Oberflächenwiderstand beträgt 50 Ω/Quadrat, das ist der gleiche Wert wie am Anfang. Im Aussehen wurde keine Veränderung beobachtet, und es wird bestätigt, daß die transparente Platte eine hervorragende Wärmebeständigkeit hat.

Beispiel 2

Eine transparente Gußplatte (nachfolgend als "Gußplatte (II)" bezeichnet) wird in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 erhalten, außer daß das Isopropylmaleimid bei der Herstellung der Gußplatte (I) im Beispiel 1 durch 26,5 g einer Mischung ersetzt wird, die aus 50 Gew.-% Isopropylmaleimid und 50 Gew.-% Cyclohexylmaleimid besteht.
Die Umwandlungstemperatur 2. Ordnung dieser Gußplatte (II) beträgt 190ºC, der Faktor für die gesamte Lichtdurchlässigkeit beträgt 90 %, der Biegeelastizitätsmodul beträgt 400 kg/mm² und die Biegefestigkeit lautet 8 kg/mm² bei Raumtemperatur. Die Lösungsmittelbeständigkeit war ebenfalls hervorragend.
Auf die entstandene Gußplatte (II) wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 mit der Beschichtungszusammensetzung (A) ein transparenter Beschichtungsfilm aufgebracht, wodurch die transparente Platte hergestellt wurde. Die verschiedenen Eigenschaften der entstehenden transparenten Platte sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.

Beispiel 3

Die transparente Platte (nachfolgend als "Gußplatte (III)" bezeichnet) wird in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 erhalten, außer daß bei der Herstellung der Gußplatte (1) im Beispiel 1 Styrol durch Methylmethacrylat ersetzt wird. Die entstehende Gußplatte (III) weist eine Umwandlungstemperatur 2. Ordnung von 150ºC und eine gesamte Lichtdurchlässigkeit von 91 % auf. Der Biegemodul beträgt 360 kg/mm² und die Biegefestigkeit lautet 9 kg/mm² bei Raumtemperatur. Die Lösungsmittelbeständigkeit ist ebenfalls hervorragend.
Auf der entstehenden Gußplatte (III) wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 mit der Beschichtungszusammensetzung (A) ein transparenter Beschichtungsfilm erzeugt, wodurch die transparente Platte hergestellt wurde. Die verschiedenen Eigenschaften der entstehenden transparenten Platte sind in Tabelle 1 erfaßt.

Beispiel 4

Isopropylmaleimid 45 g
Divinylbenzol 5 g
Azobisisobutyronitril 0,1 g
In der gleichen Weise wie bei der Herstellung der Gußplatte (1) im Beispiel 1 werden die oben aufgeführten Verbindungen gemischt und gelöst und der Gußpolymerisation unterzogen, wodurch die Gußplatte erhalten wird (nachfolgend als "Gußplatte (IV)" bezeichnet). Die entstehende Gußplatte (IV) weist eine Umwandlungstemperatur 2. Ordnung von 230ºC, eine gesamte Lichtdurchlässigkeit von 90 %, einen Biegeelastizitätsmodul von 380 kg/mm² und eine Biegefestigkeit von 5 kg/mm² bei Raumtemperatur auf. Die Lösungsmittelbeständigkeit ist ebenfalls hervorragend.
Auf die entstandene Gußplatte (IV) wird in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 mit der Beschichtungszusammensetzung (A) ein transparenter Beschichtungsfilm aufgebracht, wodurch die transparente Platte hergestellt wird. Die verschiedenen Eigenschaften der entstandenen transparenten Platte sind in Tabelle 1 erfaßt.

Vergleichsbeispiel 1

Es werden die verschiedenen Eigenschaften der Gußplatte (I), die im Beispiel 1 hergestellt worden ist (wobei der transparente Beschichtungsfilm nicht vorgesehen ist), wie Abriebfestigkeit und Wärmebeständigkeit usw., ausgewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 erfaßt.
Auf der oben beschriebenen Gußplatte (I) wird durch Zerstäubung direkt ein ITO-Film erzeugt, und es wird die Wärmebeständigkeit gemessen. Nachdem die Probe 1 Stunde auf 180ºC erwärmt wurde, traten Risse im ITO-Film auf, und der Strom kann nicht fließen.

Vergleichsbeispiel 2

Isopropylmaleimid 26 g
Styrol 24 g
Azobisisobutyronitril 0,1 g
Die oben aufgeführten Verbindungen werden in der gleichen Weise wie bei der Herstellung der Gußplatte (1) im Beispiel 1 gemischt und gelöst, und durch Gießpolymerisation wird eine Gußplatte hergestellt (nachfolgend als "Gußplatte (V)" bezeichnet), die aus dem transparenten thermoplastischen Harz besteht. Die entstehende Gußplatte (nachfolgend als "Gußplatte (V)" bezeichnet) weist eine Umwandlungstemperatur 2. Ordnung von 175ºC, eine gesamte Lichtdurchlässigkeit von 90 %, einen Biegeelastizitätsmodul von 370 kg/mm² und eine Biegefestigkeit von 9 kg/mm² bei Raumtemperatur auf, die Lösungsmittelbeständigkeit ist jedoch schlecht.
Auf der entstandenen Gußplatte (V) wird in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 ein transparenter Beschichtungsfilm aufgebracht, wodurch die transparente Platte hergestellt wird. Die verschiedenen Eigenschaften der entstandenen transparenten Platte sind in Tabelle 1 erfaßt.

Vergleichsbeispiel 3

Es werden die verschiedenen Eigenschaften der thermoplastischen Harzplatte überprüft, die aus Diethylenglycolbisarylcarbonat erhalten wird ("RAV-7 Sheet", ein Produkt von Mitsui Petrochemical Industries, Inc., nachfolgend als "Gußplatte (VI)" bezeichnet). Die Umwandlungstemperatur 2. Ordnung beträgt 70ºC, die gesamte Lichtdurchlässigkeit 92 %, der Biegemodul 230 kg/mm², die Biegefestigkeit 7 kg/mm² bei Raumtemperatur und die Lösungsmittelbeständigkeit ist hervorragend.
Auf der Gußplatte (VI) wird in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 ein transparenter Beschichtungsfilm erzeugt, wodurch die transparente Platte entsteht. Die verschiedenen Eigenschaften der entstandenen transparenten Platte sind in Tabelle 1 erfaßt. Tabelle 1

Beispiel 5

(1) Herstellung der Beschichtungslösung (B)

(a) Herstellung des Hydrolysats von γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan: 210,7 g γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan werden in einen mit einem Rührer ausgestatteten Reaktor gegeben. Während die Temperatur der Flüssigkeit bei 10ºC gehalten und die Flüssigkeit mit einem Magnetrührer gerührt wird, werden allmählich tropfenweise 48,2 g einer wäßrigen Salzsäurelösung mit 0,01 n zugesetzt. Nach Abschluß der tropfenweisen Zugabe wird die Kühlung unterbrochen, und somit wird das Hydrolysat von γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan erhalten.

(b) Herstellung der Beschichtung:

Dem oben beschriebenen Silan-Hydrolysat werden 91,3 g Ethanol, 91,3 g n-Propylalkohol, 0,75 g eines oberflächenaktiven Mittels vom Silicon-Typ und außerdem 7,5 g Aluminiumacetylacetonat zugegeben und es wird ausreichend gerührt, wodurch die Beschichtungszusammensetzung (B) hergestellt wird.

(2) Herstellung des optischen Kunststoff-Formkörpers:

Die im Beispiel 1 erhaltene Gußplatte (1) wird mit einer Geschwindigkeit beim Herausziehen 20 cm/min mit der im oben beschriebenen Punkt (1) erhaltenen Beschichtungszusammensetzung (B) tauchbeschichtet. Anschließend wird 10 Minuten bei 100ºC vorgehärtet und danach wird 4 Stunden auf 110ºC erwärmt, wodurch auf der Gußplatte (1) ein transparenter Beschichtungsfilm entsteht. Die verschiedenen Eigenschaften der entstehenden transparenten Platte sind in Tabelle 2 erfaßt.
Auf der Oberfläche der transparenten Platte, die auf der oben erhaltenen Gußplatte (I) mit dem transparenten Film versehen ist, wird durch Zerstäuben ein transparenter, elektrisch leitender, dünner Film (etwa 0,1 µm dick) erzeugt, der aus ITO besteht. Der Oberflächenwiderstand der Oberfläche mit dem darauf ausgebildeten ITO-Film beträgt bei Raumtemperatur 50 Ω/Quadrat. Der mit diesem ITO-Film versehene transparente Film wird 1 Stunde auf 150ºC erwärmt und auf Raumtemperatur abgekühlt, und der Oberflächenwiderstand wird erneut gemessen. Der Widerstand beträgt 50 Ω/Quadrat, das ist der gleiche Wert wie am Anfang. Da keine Anderung des Aussehens auftrat, wurde bestätigt, daß der auf der transparenten Platte erzeugte ITO- Film eine hervorragende Wärmebeständigkeit aufweist.

Beispiel 6

Der transparente Beschichtungsfilm wird in der gleichen Weise wie im Beispiel 5 auf der im Beispiel 2 erhaltenen Gußplatte (II) erzeugt, wobei die Beschichtungszusammensetzung (B) verwendet wird; dadurch wird eine transparente Platte erzeugt. Die verschiedenen Eigenschaften der entstandenen transparenten Platte sind in Tabelle 2 erfaßt.

Beispiel 7

Der transparente Beschichtungsfilm wird in der gleichen Weise wie im Beispiel 5 auf der Gußplatte (III) vom Beispiel 3 erzeugt, wobei die Beschichtungszusammensetzung (B) verwendet wird. Dadurch wird eine transparente Platte hergestellt. Die verschiedenen Eigenschaften der entstandenen transparenten Platte sind in Tabelle 2 erfaßt.

Beispiel 8

Der transparente Beschichtumgsfilm wird in der gleichen Weise wie im Beispiel 5 auf der im Beispiel 4 erhaltenen Gußplatte (IV) erzeugt, wobei die Beschichtungszusammensetzung (B) verwendet wird. Die verschiedenen Eigenschaften der entstandenen transparenten Platte sind in Tabelle 2 erfaßt. Tabelle 2

Beispiel 9

Auf die im Beispiel 1 erhaltene Gußplatte (I) wird ein Beschichtungsfilm aufgebracht, wobei die Beschichtungszusammensetzung (A) verwendet wird, wodurch der transparente Film hergestellt wird, und dieser transparente Film wird in einem Vakuum von 1 Torr und bei 170ºC 2 Stunden lang wärmebehandelt Die verschiedenen Eigenschaften des entstehenden optischen Kunststoff-Formkörpers sind in Tabelle 3 erfaßt.
Auf der Oberfläche des wie oben beschrieben erhaltenen optischen Kunststoff-Formkörpers wird durch Zerstäuben ein transparenter, elektrisch leitender, dünner Film (etwa 0,1 w dick) aufgebracht, der aus ITO besteht. Der Oberflächenwiderstand der Oberfläche mit dem darauf ausgebildeten ITO-Film beträgt bei Raumtemperatur 50 Ω/Quadrat. Die transparente Platte mit dem ITO-Film wird 2 Stunden auf 190ºC erwärmt und auf Raumtemperatur abgekühlt, und der Oberflächenwiderstand wird erneut gemessen. Der Oberflächenwiderstand beträgt 50 Ω/Quadrat, dies ist der gleiche Wert wie am Anfang. Da keine Anderung des Aussehens erfolgte, wurde bestätigt, daß der auf der transparenten Platte abgeschiedene ITO-Film eine hervorragende Wärmebeständigkeit aufweist.

Beispiel 10

In der gleichen Weise wie im Beispiel 9 wird ein optischer Kunststoff-Formkörper hergestellt (ohne den transparenten leitenden dünnen Film), außer daß die Wärmebehandlung im Vakuum im Beispiel 9 in eine Wärmebehandlung in einer Stickstoffatmosphäre (Atmosphärendruck) geändert wird. Die verschiedenen Eigenschaften des entstehenden optischen Kunststoff-Formkörpers sind in Tabelle 3 erfaßt.

Beispiel 11

Die im Beispiel 1 erhaltene transparente Platte, die mit dem auf der Gußplatte (I) abgeschiedenen Beschichtungsfilm versehen ist, wobei die Beschichtungszusammensetzung (B) verwendet wird, wird außerdem 2 Stunden in einem Vakuum mit 1 Torr und bei 170ºC wärmebehandelt Die verschiedenen Eigenschaften des entstehenden optischen Kunststoff-Formkörpers sind in Tabelle 3 erfaßt.

Beispiel 12

(1) Herstellung der Beschichtungszusammensetzung (C)

(a) Herstellung von γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan

Zuerst wurden 105,4 g γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan in einen mit einem Rührer ausgestatteten Reaktor gegeben. Während die Temperatur der Flüssigkeit bei 10ºC gehalten und die Flüssigkeit mit einem Magnetrührer gerührt wurde, wurden allmählich tropfenweise 24,1 g einer wäßrigen Salzsäurelösung mit 0,01 n zugesetzt. Nach Abschluß der tropfenweisen Zugabe wurde die Kühlung unterbrochen, wodurch das Hydrolysat von γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan erhalten wurde.

(b) Herstellung der Beschichtung:

Dem oben beschriebenen Silan-Hydrolysat werden 31,7 g Ethanol, 31,7 g n-Propylalkohol und 0,75 g eines oberflächenaktiven Mittels vom Silicon-Typ zugesetzt, und außerdem werden 248,8 g kolbidales Siliciumdioxid-Sol ("OSCAL-1132", ein Produkt von Catalysts & Chemicals Industries Co., Ltd., mittlerer Partikeldurchmesser 13 mu) und 7,5 g Aluminiumacetylacetonat zugegeben. Die Mischung wird ausreichend gerührt, wodurch die Beschichtungszusammensetzung (C) erhalten wird.

(2) Herstellung eines optischen Kunststoff-Formkörpers:

Die im Beispiel 1 erhaltene Gußplatte (1) wird mit einer Geschwindigkeit von 20 cm/min beim Herausziehen in der im oben beschriebenen Punkt (1) hergestellten Beschichtungszusammensetzung (C) tauchbeschichtet, und anschließend wird 10 Minuten bei 100ºC vorgehärtet. Außerdem wird 4 Stunden auf 110ºC erwärmt, wodurch auf der Gußplatte (1) ein transparenter Beschichtungsfilm entsteht.
Die entstandene transparente Platte wird außerdem 2 Stunden in einem Vakuum mit 1 Torr und bei 170ºC wärmebehandelt. Die verschiedenen Eigenschaften des entstandenen optischen Kunststoff- Formkörpers sind in Tabelle 3 erfaßt.

Beispiel 13

Ein optischer Kunststoff-Formkörper (ohne transparenten, elektrisch leitenden Film) wird in der gleichen Weise wie im Beispiel 9 hergestellt, außer daß die Wärmebehandlung im Vakuum vom Beispiel 9 in eine Wärmebehandlung in Luft (Atmosphärendruck) geändert wird. Die verschiedenen Eigenschaften des entstandenen optischen Kunststoff-Formkörpers sind in Tabelle 3 erfaßt.

Vergleichsbeispiel 4

In der gleichen Weise wie im Beispiel 9 wird ein optischer Kunststoff-Formkörper hergestellt, außer daß der transparente Beschichtungsfilm vom Beispiel 9 nicht aufgebracht wird. Die verschiedenen Eigenschaften des entstandenen Formgegenstands sind in Tabelle 3 erfaßt.
Außerdem wird in der gleichen Weise wie im Beispiel 9 auf dem oben erhaltenen optischen Kunststoff-Formkörper ein ITO-Film aufgebracht, und die Wärmebeständigkeit wird ausgewertet. Nachdem die Probe 2 Stunden bei 190ºC erwärmt wurde, entstehen im ITO-Film Risse, und der Strom kann nicht fließen. Tabelle 3
Die erfindungsgemäßen optischen Kunststoff-Formkörper können folgende Vorteile bieten:
1. Hervorragende Wärmebeständigkeit
2. Hervorragende Lösungsmittelbeständigkeit und chemische Beständigkeit
3. Hohe Oberflächenhärte und hervorragende Abriebfestigkeit
4. Starke Transparenz
5. Hervorragende Haltbarkeit, wie Lichtbeständigkeit und Witterungsbeständigkeit
6. Aufgrund des Vorhandenseins eines transparenten, elektrisch leitenden Films, der auf dieser Oberfläche aufgebracht worden ist, kann ein dünner Film mit hoher Wärmebeständigkeit erhalten werden
7. Hervorragende mechanische Eigenschaften.

Claims

1. Optischer Kunststoff-Formkörper mit einer auf die Oberfläche eines transparenten vernetzten Harzes aufgebrachten transparenten Beschichtung, der außerdem mindestens eine transparente, elektrisch leitende Beschichtung umfaßt, wobei das vernetzte Harz eine Umwandlungstemperatur 2. Ordnung von mindestens 130ºC aufweist und ein Copolymer ist, das durch Polymensation einer Zusammensetzung erhalten wird, die 20 bis 98 Gew.-% eines Monomers der allgemeinen Formel (A) und 2 bis 80 Gew.-% eines polyfunktionellen Monomers mit mindestens zwei ungesättigten Gruppen enthält, wobei das Gesamtgewicht des Monomers der allgemeinen Formel (A) und des polyfunktionellen Monomers mit mindestens zwei ungesättigten Gruppen mindestens 30 Gew.-% der gesamten Zusammensetzung beträgt,

worin R³ eine C&sub1;&submin;&sub2;&sub0;-Alkylgruppe oder alicyclische Kohlenwasserstoffgruppe mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen ist, und R und R jeweils unabhängig voneinander einen Sübstituenten darstellen, der aus Wasserstoff, einer Methylgruppe und einer Ethylgruppe ausgewählt ist.

2. Optischer Kunststoff-Formkörper nach Anspruch 1, wobei die transparente Beschichtung eine transparente Beschichtung ist, die ein organisches Polymer und feine Metalloxidpartikel umfaßt.

3. Optischer Kunststoff-Formkörper nach Anspruch 2, wobei das organische Polymer ein Polymer ist, das von einer Verbindung erhalten wird, die aus einer Organosiliciumverbindung der folgenden allgemeinen Formel (B) und deren Hydrolysat ausgewählt ist:

R&sup4;aR&sup5;bSiX4-a-b (B)

worin R&sup4; eine organische C&sub1;-C&sub1;&sub0;-Gruppe ist, R eine C&sub1;-C&sub6;-Kohlenwasserstoffgruppe oder halogenierte Kohlenwasserstoffgruppe ist, X eine hydrolysierende Gruppe ist und a und b 0 oder 1 sind.

4. Optischer Kunststoff-Formkörper nach Anspruch 2 oder 3, wobei die transparente Beschichtung bezüglich des Gewichts der Beschichtung 1 bis 80 Gew.-% feine Metalloxidpartikel enthält.

5. Opticher Kunststoff-Formkörper nach Anspruch 1 oder 2, wobei die transparente Beschichtung als grundsätzliche Komponente ein Harz vom Silicon-Typ umfaßt.

6. Optischer Kunststoff-Formkörper nach Anspruch 5, wobei das Harz vom Silicon-Typ ein Polymer ist, das von einer Organosiliciumverbindung der allgemeinen Formel (B), wie in Anspruch 3 definiert, oder deren Hydrolysat erhalten wird.

7. Optischer Kunststoff-Formkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einem Biegemodul bei 170ºC von 20 bis 300 kg/mm², bei Bedingungen gemessen, bei denen der Abstand zwischen den Haltepunkten 10 mm und die Biegerate 0,5 mm/min betragen.

8. Optischer Kunststoff-Formkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das transparente vernetzte Harz eine Umwandlungstemperatur 2. Ordnung von mindestens 160ºC aufweist.

9. Optischer Kunststoff-Formkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Dicke des transparenten vernetzten Harzes im Bereich von 0,3 bis 1,0 mm liegt.

10. Optischer Kunststoff-Formkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die oder eine transparente, elektrisch leitende Schicht Indiumzinnoxid umfaßt.

11. Flüssigkristallanzeige-Bauteil, das auf seinem Träger einen optischen Kunststoff-Formkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche aufweist.

12. Verwendung eines optischen Kunststoff-Formkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 10 als Träger eines Flüssigkristallanzeige-Bauteils.