(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-05-19
(54)【発明の名称】多層光学デバイス
(51)【国際特許分類】
B32B 7/023 20190101AFI20230512BHJP
C09J 4/00 20060101ALI20230512BHJP
C09J 11/06 20060101ALI20230512BHJP
C09J 11/04 20060101ALI20230512BHJP
C09J 175/04 20060101ALI20230512BHJP
C08G 18/32 20060101ALI20230512BHJP
C08F 290/06 20060101ALI20230512BHJP
B32B 27/00 20060101ALI20230512BHJP
G02B 1/113 20150101ALI20230512BHJP
G02B 1/111 20150101ALI20230512BHJP
G02B 5/20 20060101ALI20230512BHJP
【FI】
B32B7/023
C09J4/00
C09J11/06
C09J11/04
C09J175/04
C08G18/32 093
C08F290/06
B32B27/00 B
G02B1/113
G02B1/111
G02B5/20
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022559944
(86)(22)【出願日】2021-03-31
(85)【翻訳文提出日】2022-11-29
(86)【国際出願番号】 US2021025047
(87)【国際公開番号】W WO2021202638
(87)【国際公開日】2021-10-07
(32)【優先日】2020-04-03
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】521218700
【氏名又は名称】コベストロ (ネザーランズ) ビー.ヴィー.
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】ホー, モン
(72)【発明者】
【氏名】フォーベル, トーマス
(72)【発明者】
【氏名】ウルティ, エリック
【テーマコード(参考)】
2H148
2K009
4F100
4J034
4J040
4J127
【Fターム(参考)】
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(57)【要約】
ここに開示されるのは、第1の光学要素層と第2の光学要素層との間に配置され、それらと接触するポリマー層を含む多層光学デバイスであり、ポリマー層は、自己修復成分を含む組成物の生成物を含み、前記自己修復成分は、自己修復部分を含む分子からなるか、又は本質的にそれらからなり、前記組成物は:(a)組成物全体の重量に対して30重量%超の自己修復成分;又は(b)組成物100g当たり0.015当量超の自己修復部分を含む。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の光学要素層と第2の光学要素層との間に配置されたポリマー層を含む多層光学デバイスであって、
ポリマー層、第1の光学要素層、及び第2の光学要素層のそれぞれは、第1の表面及び第2の表面を含み、ポリマー層の第1の表面は、第1の光学要素層の第1の表面と接触しており、ポリマー層の第2の表面は、第2の光学要素層の第1の表面と接触しており、
ポリマー層は、自己修復成分を含む組成物の生成物を含み、前記自己修復成分は、自己修復部分を含む分子からなるか、又は本質的にそれらからなり、前記組成物は:
(a)組成物全体の重量に対して、30重量%超の自己修復成分;又は
(b)組成物100g当たり0.015当量超の自己修復部分
のいずれかを含む
多層光学デバイス。
【請求項2】
第1の光学要素層及び/又は第2の光学要素層が、ガラス、ポリマーを含有する有機材料、及び有機金属材料からなる群から選択される材料から構成されている、請求項1に記載の多層光学デバイス。
【請求項3】
第1の光学要素層、第2の光学要素層、又は両方が、金属及び金属酸化物を含む蒸気堆積からのコーティングである、請求項1又は2に記載の多層光学デバイス。
【請求項4】
ポリマー層の第1の表面が、第1の光学要素層の第1の表面に化学的に結合され、ポリマー層の第2の表面が、第2の光学要素層の第1の表面に化学的に結合されている、請求項1から3のいずれか一項に記載の多層光学デバイス。
【請求項5】
ポリマー層が、フィルム、コーティング、接着剤、又はプライマーである、請求項1から4のいずれか一項に記載の多層光学デバイス。
【請求項6】
ポリマー層が、複数の部分に切断又は分離された後、適切な機械的、熱的、又はUV条件下で再統合することができる、請求項1から5のいずれか一項に記載の多層光学デバイス。
【請求項7】
ポリマー層が、ISO 13468-1:2019に従って試験した場合に、80%以上、又は90%超、又は95%超、又は98%超の光透過率を有するように構成されている、請求項1から6のいずれか一項に記載の多層光学デバイス。
【請求項8】
ポリマー層が、500ミクロン(μm)以下、又は250μm未満、又は100μm未満、又は50μm以下、及び/又は1μm以上、又は5μm超、又は15μm超、又は20μm超の厚さを有する、請求項1から7のいずれか一項に記載の多層光学デバイス。
【請求項9】
組成物が、150℃未満、又は25℃未満、又は0℃未満、又は-10℃未満、又は-20℃未満、又は-30℃未満、又は-30~20℃、又は-25~20℃、又は-20~10℃のガラス転移温度を有する、請求項1から8のいずれか一項に記載の多層光学デバイス。
【請求項10】
組成物が、UV硬化性又は熱硬化性である、請求項1から9のいずれか一項に記載の多層光学デバイス。
【請求項11】
組成物が、
任意選択的に、モノマー成分;
任意選択的に、オリゴマー成分;
開始剤成分;及び/又は
添加剤
をさらに含み、
組成物全体の重量に対して、
モノマー成分及び/又はオリゴマー成分は、10重量%~65重量%、又は10重量%~55重量%、又は10重量%~50重量%、又は10重量%~40重量%、又は10重量%~30重量%;又は20重量%~65重量%、又は20重量%~55重量%、又は20重量%~50重量%、又は20重量%~40重量%存在し;
自己修復成分は、30重量%超~100重量%、又は30超~75重量%、30超~70重量%、又は30超~60重量%;又は40重量%~80重量%、又は40重量%~75重量%、又は40重量%~70重量%、又は40重量%~60重量%存在し;
開始剤は、0.01重量%~10重量%、又は0.05重量%~5重量%、又は0.1重量%~3重量%存在し;
及び、添加剤は、0重量%~59.99重量%存在し;
各成分の合計は100重量%になる、請求項1から10のいずれか一項に記載の多層光学デバイス。
【請求項12】
開始剤が光開始剤を含む、請求項1から11のいずれか一項に記載の多層光学デバイス。
【請求項13】
添加剤が、接着促進剤、UV吸収剤、ヒンダードアミン安定剤、酸化防止剤、フォトクロミック色素、サーモクロミック色素、液晶、レーザ色素、蛍光色素、OLED材料、二色性色素、又は充填剤を含む、請求項1から12のいずれか一項に記載の多層光学デバイス。
【請求項14】
充填剤が、熱伝導性又は導電性充填剤を含む、請求項1から13のいずれか一項に記載の多層光学デバイス。
【請求項15】
自己修復成分が、構造(VI):
[A(G)
n-D
m]-[A(G)
n-1-D
m]
k-Z (VI)
[式中、
Aは、炭素又は窒素であり;
Aがsp3炭素の場合、n=3であり、Aがsp2炭素又は窒素の場合、n=2であり;
mは、0~500の整数であり;
kは、0~20の数であり;
Dは、mの出現ごとに、-O-;-C(O)-;-Aryl-;-C≡C-;-N=N-;-S-;-S(O)-;-S(O)(O)-;-(CT
2)
i-;-N(T)-;-Si(T)
2(CH
2)
i-;-(Si(T)
2O)
i-;-C(T)=C(T)-;-C(T)=N-;-C(T)=;-N=;又はそれらの組み合わせから独立して選択される二価のスペーサであり;
ここで、単結合のD中の各例に対して、単結合がそれに結合され、二重結合のD中の各例に対して、二重結合がそれに結合され;
各Tは、水素、F、Cl、Br、I、C
1-C
8アルキル、C
1-C
8アルコキシ、置換アミノ、又は置換アリールを含む1価の単位から、出現ごとに選択され;
各Tはまた、二価のDmから選択することができ、同じくD
mから選択される別の二価のTに結合し、環構造を形成し;及び
iは、1~40の整数であり;
m、n、及びkの各単位の各基は、同じでも異なっていてもよく;
Zは、水素、アクリロイルオキシ、メタクリロイルオキシ、ヒドロキシ、アミノ、ビニル、アルキニル、アジド、シリル、シロキシ、シリルヒドリド、チオ、イソシアネート、保護されたイソシアネート、エポキシ、アジリジノ、カルボキシレート、水素、F、Cl、Br、I、又はマレイミド基であり;
Gは、nの出現ごとに、水素、Z、又は以下の構造(VI-b):
(Z-D
m)
jX-D
m- (VI-b);
(式中、Xは、多水素結合基、ジスルフィド基、又は尿素基であり;
Xが2価の場合、j=1であり、Xが1価の場合、j=0である。)による自己修復部分から独立して選択され;
nの少なくとも1つの出現について、Gは構造(VI-b)による自己修復部分である。)]
による分子を含むか、それらからなるか、又は本質的にそれらからなる、請求項1から14のいずれか一項に記載の多層光学デバイス。
【請求項16】
Xが、ジスルフィド基及び/又は尿素基を含むか、それらからなるか、又は本質的にそれらからなり、j=1であり、構造(VI)による分子が、500と100,000g/molとの間の理論分子量MW
theoを有する、請求項15に記載の多層光学デバイス。
【請求項17】
Xが2-ウレイド-4-ピリミジノン(UPy)基であり、j=0であり;UPy基が2-アミノ-4-ヒドロキシ-6-メチル-ピリミジンの反応生成物であり;及び
Dがウレタン基を含み、ウレタン基がジイソシアネート化合物の反応生成物である、請求項15又は16に記載の多層光学デバイス。
【請求項18】
自己修復部分が自己補完的であり、2つの相補的な自己修復部分の間の結合解離エネルギーは、9kcal/mol~100kcal/molの間、又は10kcal/mol~50kcal/mol、又は12kcal/mol~50kcal/mol、又は12kcal/mol~90kcal/mol;又は9kcal/mol~20kcal/molであり、結合解離エネルギーが、相補的な自己修復部分間のすべての結合の直接加算の要約として、The Scientific World JOURNAL (2004) 4, 1074-1082の表1、及びそこに引用されている参考文献;及びNature 2002、volume 3、836~847、及びその中の引用文献に従って計算される、請求項1から17のいずれか一項に記載の多層光学デバイス。
【請求項19】
自己修復部分が、多水素結合材料を含むか、それらからなるか、又は本質的にそれらからなる、請求項1から18のいずれか一項に記載の多層光学デバイス。
【請求項20】
自己修復部分が、2-ウレイド-4-ピリミジノン(UPy)基を含むか、それらからなるか、又は本質的にそれらからなる、請求項1から19のいずれか一項に記載の多層光学デバイス。
【請求項21】
自己修復成分が、構造(VII):
[UPy-(D
m-U-D
m)
(2+q)]-[A(G)
(n-1)-D
m]
k-Z (VII);
[式中、
UPyは、UPy基を表し、UPy基は2-ウレイド-4-ピリミジノンであり;
Uは、-NHC(O)E-又は-EC(O)NH-(式中、Eは、O、NH、N(アルキル)、若しくはSである。)を表し;
qは、0以上及び10以下の数であり;好ましくは、qは、0より大きいか、又は2+qは、2より大きく4以下の数であるか、又は4より大きく10以下の数である。
kは、0は、0~20の数であり;
Aは、炭素及び窒素から選択され;
nは、2又は3であり、ここで、Aが、sp3炭素である場合、n=3であり、Aが、sp2炭素若しくは窒素である場合、n=2であり;
mは、0~500の整数であり;
Dは、mの出現ごとに、-O-、-C(O)-、-Aryl-、-C≡C-、-N=N-、-S-、-S(O)-、-S(O)(O)-、-(CT
2)
i-、-N(T)-、-Si(T)
2(CH
2)
i-、-(Si(T)
2O)
i-、-C(T)=C(T)-、-C(T)=N-、-C(T)=、-N=、又はそれらの組み合わせから独立して選択される二価のスペーサであり、
ここで、単結合のD中の各例に対して、単結合がそれに結合され、二重結合のD中の各例に対して、二重結合がそれに結合され;
各Tは、水素、F、Cl、Br、I、C
1-C
8アルキル、C
1-C
8アルコキシ、置換アミノ、又は置換アリールを含む1価の単位から、出現ごとに選択され;
各Tはまた、二価のD
mから選択することができ、同じくD
mから選択される別の二価のTに結合し、環構造を形成し;及び
iは、1~40の整数であり;
Zは、水素、アクリロイルオキシ、メタクリロイルオキシ、ヒドロキシ、アミノ、ビニル、アルキニル、アジド、シリル、シロキシ、シリルヒドリド、チオ、イソシアネート、保護されたイソシアネート、エポキシ、アジリジノ、カルボキシレート、水素、F、Cl、Br、I、又はマレイミド基であり;
Gは、nの出現ごとに、水素、-D
m-Z、又は以下の構造(VII-b):
(Z-D
m)
jX-D
m- (VII-b);
(式中、
Xは、多水素結合基、ジスルフィド基、又は尿素基であり;
Xが2価の場合、j=1であり、Xが1価の場合、j=0である。)による自己修復部分から独立して選択される。]
による分子を含むか、それらからなるか、又は本質的にそれらからなり、
及び、オリゴマーが、オリゴマー100グラム当たり、0.022超、又は0.025超、又は0.03超、又は0.04超、又は0.05超、又は0.1超当量のUPy基を有する、請求項1から20のいずれか一項に記載の多層光学デバイス。
【請求項22】
組成物が、組成物100g当たり0.015~0.5当量、又は0.015~0.2当量、又は0.015~0.1当量、又は0.015~0.08当量、又は0.015~0.05当量、又は0.015~0.045当量;又は0.02~0.2当量、又は0.02~0.1当量、又は0.02~0.08当量、又は0.02~0.05当量;又は0.022~0.1当量、又は0.022~0.08当量、又は0.022~0.05当量、又は0.022~0.045当量;又は0.025~0.20当量;又は0.037~0.2当量、又は0.037~0.1当量、又は0.037~0.08当量、又は0.037~0.05当量の自己修復基を有する、請求項1から21のいずれか一項に記載の多層光学デバイス。
【請求項23】
多層光学デバイスが、平坦、湾曲、又は円筒形であり;且つ
多層光学デバイスが、光ファイバ、ビームスプリッタ、ソーラーパネル、反射防止コーティング、電子表示部品、光学レンズ、光学フィルム、偏光光学系、窓、光学フィルタ、照明装置、眼科用レンズ、フォトクロミックレンズ、顕微鏡用レンズ、レーザミラー、又はイメージングレンズである、請求項1から22のいずれか一項に記載の多層光学デバイス。
【請求項24】
第3の又はそれ以上の光学要素層をさらに含み、少なくとも1つの光学要素層は、第1の光学要素層の第2の表面又は第2の光学要素層の第2の表面のいずれかと接触している、請求項1から23のいずれか一項に記載の多層光学デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
[001]本発明は、多層光学デバイスに自己修復特性及び/又は応力緩和挙動を与えることができる少なくとも1つのポリマー層を有する多層光学デバイス、該ポリマー層が作られる組成物、及びそれから製造される硬化生成物に関する。
【0002】
関連する出願への相互参照
[002]本出願は、2020年4月3日に出願された米国仮出願第63/004560号に対する優先権を主張し、その全体は本明細書に完全に記載されているかのように参照により援用される。
【背景技術】
【0003】
[003光学デバイスは、典型的には、スペクトルの可視及び/又はUV部分の電磁放射を処理又は操作するデバイスである。眼鏡、双眼鏡、レーザ、顕微鏡、望遠鏡、カメラ、光ファイバなど、様々な種類の光学機デバイスある。
【0004】
[004]多くの用途では、光学デバイスは、設置及び使用中にかなりの量の物理的及び/又は熱的応力に耐え、時間の経過とともに性能が低下する傾向がある。例えば、光ファイバ用途では、数マイクロメートルにわたるガラスの局所的な軸方向の変位を含む力が、微視的な曲率又はマイクロベンドを引き起こす可能性がある。マイクロベンドは、光ファイバの信号伝送の減衰に寄与することが知られている。これにより、長距離にわたって大量のデータを送信する際の効率が低下する。コーティングが軟らかいほど、応力を緩和し、光ファイバのマイクロベンドの形成を最小限に抑えることができることが知られていることから、時間が経つにつれて、ガラス繊維を取り囲み、直接接触する保護ポリマーコーティング層は、より軟らかくなるように設計されている。しかしながら、そのような軟らかいコーティングの望ましくない副産物は、施用、設置、及びその場での経時的な物理的取り扱い及び熱応力によって引き起こされる損傷を受けやすいことである。このような損傷は、多くの場合、ガラス繊維を保護するポリマー層にボイド又はキャビテーションの形で現れる。これのことも、光ファイバの減衰レベルを増加させる。
【0005】
[005]多層構造製品のその他の例には、ビームスプリッタ、ソーラーパネル、反射防止コーティング、ディスプレイ、レンズ、光学フィルム、偏光光学部品、ミラー、窓、光学フィルタ、照明装置などの光学部品に使用されるものが含まれる。外部の機械的応力と、使用期間中に経験する繰り返しの温度サイクルにより、構造の様々な層が剥離したり、ひび割れたり、ひびが入ったりして、性能が低下したり、故障が発生したりする可能性がある。
【0006】
[006]光学デバイスの別の例は、フォトクロミックレンズである。所定の波長及び/又は強度の光に曝されると暗くなる傾向があるそのようなレンズは、サングラスと従来のメガネの両方の利点を動的且つ同時に提供する単一のデバイスを提供する手段として、アイウェア業界で使用されてる。フォトクロミックレンズは、多くの場合、ガラス又はポリマーレンズに加えて、それに接着された1つ又は複数のコーティング又はフィルム層で構成されており、コーティング又はフィルム層の少なくとも1つは、意図された動的効果に適応するために必要なフォトクロミック分子を含む。暗色化及び退色の挙動は、フォトクロミック色素だけでなく、色素が存在するホスト材料の特性によっても制御される。染料が着色された形と着色されていない形の間で切り替わると、分子の体積が変化するため、局所的な応力が蓄積され、染料分子の周りの応力パターンが両方の方法で変化することが予想される。局所応力の蓄積レベルと局所応力の変化がどのように分散されるかは、活性化後のレンズの暗さ及びレンズの色がクリアに戻る速さなど、レンズの性能に大きな影響を与える。
【0007】
[007]したがって、複数の関連する層の上又は間に置かれる応力差、或いは層内の内部応力に、より良好に耐えるか又は平衡化することができる多層光学デバイスを提供することが望ましい。追加的又は代替的に、1つ又は複数の層で実際に被った損傷が時間の経過とともに減少又は除去されるように、ある量(又は改善された量)の自己修復を提供する多層光学デバイスを提供することが望ましい。
【発明の概要】
【0008】
[008]上述の解決策の1つ又は複数は、本明細書で説明及び特許請求の範囲に記載される本発明のいくつかの態様及び実施形態によって提供され得る。第1の態様は、任意選択の反応性モノマー及び/又は任意選択の反応性オリゴマー成分;1つ又は複数の自己修復部分及び1つ又は複数の重合可能部分を有し得る分子からなる自己修復成分;開始剤成分;及び任意選択の添加剤成分を含む多層光学デバイスをコーティングするための組成物であって、(a)自己修復成分は、組成物全体の重量に対して、30重量%超の量で存在し、及び/又は(b)組成物は、組成物100g当たり0.015当量超、又は0.015~0.2当量、又は0.015~0.1当量、又は0.015~0.08当量、又は0.015~0.05当量、又は0.015~0.045当量;又は0.02~0.2当量、又は0.02~0.1当量、又は0.02~0.08当量、又は0.02~0.05当量;又は0.025~0.20当量;又は0.037~0.2当量、又は0.037~0.1当量、又は0.037~0.08当量、又は0.037~0.05当量の自己修復部分を有する。
【0009】
[009]第1の態様の他の実施形態によれば、組成物は、(メタ)アクリレート部分などの重合性部分を有する、及び/又は自己修復部分は、多重水素結合基又はジスルフィドを含むことができる。いくつかの実施形態では、自己修復部分は、結合した2つの自己修復部分の間に特定の特定の結合エネルギーを有する。第1の態様のさらに別の実施形態では、自己修復部分は、2-ウレイド-4-ピリミジノン(UPy)基及び/又は少なくとも3つのウレタン連結基を含む。さらに別の実施形態では、組成物全体及び/又は自己修復成分は、組成物100g当たり特定の値のUPy基若しくは(メタ)アクリレート基の当量を特異的に有する。
【0010】
[010]第1の態様の別の実施形態では、自己修復構成成分は、本書の他の場所で参照される構造(VI)などの特定の特定の構造による分子を含む。第1の態様の選択された実施形態では、自己修復成分及び/又は特定の特定の構造による分子-本書の他の場所で参照されている構造(VI)など、は、指定されたガラス転移温度、分子量値、及び/又は特定の反応物を有する。さらに他の実施形態では、組成物は、特定の粘度値及び/又はモノマー、オリゴマー、自己修復成分、(光)開始剤、及び/又は添加剤の量を有する。
【0011】
[011]第1の態様のさらに別の実施形態では、硬化製品に切断又は裂け目が適用される前と後の両方で測定された特定の機械的特性の比較によって証明されるため、組成物は、フィルムなどの硬化製品として提供される場合、特定の自己修復特性を有するように構成される。
【0012】
[012]本発明の第2の態様は、構造(VII):
[UPy-(Dm-U-Dm)(2+q)]-[A(G)(n-1)-Dm]k-Z (VII)
式中、
UPyは、UPy基を表し、UPy基は2-ウレイド-4-ピリミジノンであり;
Uは、-NHC(O)E-又は-EC(O)NH-(式中、Eは、O、NH、N(アルキル)、若しくはSである。)を表し;
qは、0以上かつ10以下の数値であり;
Kは、0は、0~20の数であり;
Aは、炭素及び窒素から選択され;
nは、2又は3であり、ここで、Aが、sp3炭素である場合、n=3であり、Aが、sp2炭素若しくは窒素である場合、n=2であり;
mは、0~500の整数であり;
Dは、mの出現ごとに、-O-、-C(O)-、-Aryl-、-C≡C-、-N=N-、-S-、-S(O)-、-S(O)(O)-、-(CT2)i-、-N(T)-、-Si(T)2(CH2)i-、-(Si(T)2O)i-、-C(T)=C(T)-、-C(T)=N-、-C(T)=、-N=、又はそれらの組み合わせから独立して選択される二価のスペーサであり、
ここで、単結合のD中の各例に対して、単結合がそれに結合され、二重結合のD中の各例に対して、二重結合がそれに結合され;
各Tは、水素、F、Cl、Br、I、C1-C8アルキル、C1-C8アルコキシ、置換アミノ、又は置換アリールを含む1価の単位から、出現ごとに選択され;
各Tはまた、二価のDmから選択することができ、同じくDmから選択される別の二価のTに結合し、環構造を形成し;及び
iは、1~40の整数であり;
Zは、水素、アクリロイルオキシ、メタクリロイルオキシ、ヒドロキシ、アミノ、ビニル、アルキニル、アジド、シリル、シロキシ、シリルヒドリド、チオ、イソシアネート、保護されたイソシアネート、エポキシ、アジリジノ、カルボキシレート、水素、F、Cl、Br、I、又はマレイミド基であり;
Gは、nの出現ごとに、水素、-Dm-Z、又は以下の構造(VII-b):
(Z-Dm)jX-Dm- (VII-b);
(式中、
Xは、多水素結合基、ジスルフィド基、又は尿素基であり;
Xが2価の場合、j=1であり、Xが1価の場合、j=0である。)による自己修復部分から独立して選択され;
及び、オリゴマーは、オリゴマー100グラム当たり、0.022超、又は0.025超、又は0.03超、又は0.04超、又は0.05超、又は0.1超のUPy基を有する。
【0013】
[013]第2の態様の他の実施形態によれば、構造(VII)によるオリゴマーは、光ファイバの一次コーティング層などの多層光学デバイスをコーティングするための組成物、好ましくは液体放射線硬化性組成物中に存在する。
【0014】
[014]本発明の第3の態様は:
第1の光学要素層と第2の光学要素層との間に配置されたポリマー層を含む多層光学デバイスであって、
ポリマー層、第1の光学要素層、及び第2の光学要素層のそれぞれは、第1の表面及び第2の表面を含み、ポリマー層の第1の表面は、第1の光学要素層の第1の表面と接触しており、ポリマー層の第2の表面は、第2の光学要素層の第1の表面と接触しており、
ポリマー層は、自己修復成分を含む組成物の生成物を含み、前記自己修復成分は、自己修復部分を含む分子からなり、前記組成物は:
(a)組成物全体の重量に対して、30重量%超の自己修復成分;又は
(b)組成物100g当たり0.015当量超の自己修復部分
を含む多層光学デバイスである。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【
図1】[015]
図1は、本発明の非限定的な実施形態による多層光学物品のレイアウトを示す。
【発明を実施するための形態】
【0016】
[016本発明の第1の態様は、多層光学デバイスをコーティングするための組成物であって、
任意選択的に、反応性モノマー及び/又はオリゴマー成分と;
1つ又は複数の自己修復部分と任意選択的に1つ又は複数の重合性部分とを有する分子からなる自己修復成分;
開始剤成分と;
任意選択的に、添加剤成分と
を含み;
(a)自己修復成分は、組成物全体の重量に対して、30重量%を超える、又は40重量%を超える、又は50重量%を超える、又は60重量%を超える、又は70重量%を超える、又は80重量%を超える量で存在する;及び/又は
(b)組成物が、組成物100g当たり0.015当量超、又は0.015~0.2当量、又は0.015~0.1当量、又は0.015~0.08当量、又は0.015~0.05当量、又は0.015~0.045当量;又は0.02~0.2当量、又は0.02~0.1当量、又は0.02~0.08当量、又は0.02~0.05当量;又は0.025~0.20当量;又は0.037~0.2当量、又は0.037~0.1当量、又は0.037~0.08当量、又は0.037~0.05当量の自己修復部分を有する。
【0017】
[017]第1の態様による組成物は硬化可能である、すなわち、化学反応、好ましくは重合反応を形成して、十分な刺激に十分に曝されると組成物の固化又は硬化を行うことができる。そのような刺激は、熱の適用(それにより組成物を熱硬化性にする)又は十分な線量及び適切な波長の化学線(それにより組成物を放射線硬化性にする)によるものであってよい。様々な実施形態によれば、そのような組成物は、任意の反応性モノマー成分、任意のオリゴマー成分、自己修復成分、開始剤成分、及び任意選択の添加剤成分を含み得る。以下でより詳細に説明されるそのような成分は、第1の態様による多層光学デバイスをコーティングするための組成物のいずれか、第2の態様による自己修復オリゴマーのいずれかと一緒に使用するための組成物、及び第3の態様による多層光学デバイスなどの本発明の他の態様において適切に等しく採用され得る。
【0018】
モノマー成分
[018]本発明の第1の態様による組成物は、必要に応じてモノマー成分を含む;すなわち、1つ又は複数の特定の構造又はタイプを有する1つ又は複数の個々のモノマーの集合を含む。モノマーは、相対分子量が小さい分子であり、その構造は重合することができ、それによって構成単位が高分子の本質的な構造に寄与する。一実施形態では、モノマー成分は、約86g/molから約800g/mol、又は100g/molから350g/molの理論分子量(MWtheo)を有する1つ又は複数のモノマーからなり、MWtheoは、使用されるモノマーの理想的な構造(対応するCAS番号で表されることが多い)の理論分子量を計算することによって決定される。本書の目的のために、個々のモノマーは、本書の他の箇所に記載されている自己修復部分を有していない限り、モノマー成分の一部であると解釈されるべきである;そのような場合、それは自己修復成分の一部であると解釈されるものとする。
【0019】
[019]モノマーは、典型的には、多層光学デバイス組成物において希釈剤として利用される。すなわち、それらは、追加されるより大きな組成物の粘度を変更-より具体的には、通常は削減する-のに採用することができる。種々の希釈剤が、関連する多層光学デバイス組成物の流動性、ひいては加工性を最大化するために使用される。
【0020】
[020]液体組成物の粘度を単に変化させることに加えて、そのようなモノマーは、それから製造されるコーティングの硬化速度及び/又は物理的性質に寄与するためにも利用されることが好ましい。したがって、モノマーは典型的には反応性モノマーである。本書で使用される場合、「反応性」は、別の分子との化学反応、好ましくは重合反応を形成する能力を意味する。したがって、反応性化合物は、少なくとも1つの反応性基又は官能基を有すると言われる。そのような目的で使用される場合、モノマーは、少なくとも1つの反応性又は官能基を有すると言われる。このような反応性基又は官能基は、重合性基であることが好ましい。使用される場合、モノマー成分は、好ましくは、反応性モノマー又は反応性希釈モノマーを含むか、それらからなるか、あるいはそれらから本質的になる。
【0021】
[021]一実施形態では、本発明によるモノマー成分は、少なくとも1つの重合性基を有する反応性モノマーを含むか、それらから本質的になるか、又はそれらからなる。好ましい実施形態では、モノマー成分は、平均して1つの重合性基を有する反応性モノマーからなる。反応性モノマーの重合性基(複数可)は、好ましくは、自己修復成分及び/又は任意のオリゴマー成分に存在するものなど、組成物に存在する他の重合性基と(共)重合できる。
【0022】
[022]反応性希釈剤の重合可能な基は、任意の既知のタイプのものであり得る。しかしながら、一実施形態では、重合性基は、例えば、アクリレート、メタクリレート、アクリルアミド、若しくはN-ビニルアミド基、又はそれらの任意の組み合わせを含むか、それらから本質的になるか、あるいはそれらからなることができる。反応性希釈剤は、好ましくは、少なくとも1つの反応性オレフィン二重結合を含むエチレン性不飽和重合性化合物である。
【0023】
[023]重合性基(複数可)は、モノマーの長さに沿った任意の実現可能な点で生じ得る。しかし、好ましい実施形態では、重合性基は、重合性末端基を含むか、それから本質的になるか、又はそれからなる。
【0024】
[024]本発明によるモノマー成分は、本書の他の箇所で指定された定義と一致する任意の既知のタイプの化合物又は物質を含むことができる。しかし、好ましい実施形態では、モノマーは、1つの二重結合を含む1つ又複数の反応性希釈モノマーを含むか、それらから本質的になるか、あるいはそれらからなる。
【0025】
[025]1つの二重結合を含むそのようなモノマーの典型的な例は、アルキル又はヒドロキシアルキルアクリレート、例えばメチル、エチル、ブチル、2-フェノキシエチル、2-エチルヘキシル、2-(2-エトキシエトキシ)エチルアクリレート(EOEOEA)、及び2-ヒドロキシエチルアクリレート、イソボルニルアクリレート、メチルアクリレートとエチルアクリレート、ラウリルアクリレート、エトキシル化ノニルフェノールアクリレート、及びジエチレングリコールエチルヘキシルアシレート(DEGEHA)である。このようなモノマーのメタクリル化バージョンも、必要に応じて入手できる。モノマーのさらなる例は、アクリロニトリル、アクリルアミド、N-置換アクリルアミド、酢酸ビニルなどのビニルエステル、スチレン、アルキルスチレン、ハロスチレン、N-ビニルピロリドン、N-ビニルカプロラクタム、塩化ビニル及び塩化ビニリデンである。
【0026】
[026]二重結合を複数含むモノマーの例は、エチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ヘキサメチレングリコールジアクリレート、ビスフェノールAジアクリレート、4,4’-ビス(2-アクリロイルオキシエトキシ)ジフェニルプロパン、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート及びテトラアクリレート、及びビニルアクリレートである。
【0027】
[027]一実施形態では、モノマー成分は、1つ又は複数の単官能性モノマーを含むか、それらから本質的になるか、あるいはそれらからなる。本書で使用される場合、「一官能性」とは、NMR法によって決定される場合、1分子当たり平均0.5~1.4個の重合性基を有することを意味する。好ましい実施形態では、モノマー成分は、(メタ)アクリルモノマーなどの官能性モノマーを含むか、それらからなるか、又はそれらから本質的になる。
【0028】
[028]前述のモノマーの1つ又は複数を、本発明による組成物において、例えば、本発明が適用される当技術分野でよく知られている方法に従って、光ファイバコーティングプロセスのような製造プロセスに適したものとなるように、それらが関連する配合物の硬化速度又は粘度を調整し、本書に列挙されたタイプの1つ又は複数のうちの単独で、又はそれらを組み合わせて選択することができる。一実施形態では、モノマー成分は、単一のモノマータイプからなる。別の実施形態では、モノマー成分は、1つを超えるモノマータイプからなる。1つ又は複数の異なるモノマーが使用されるかどうかにかかわらず、一実施形態では、モノマー成分は、放射線硬化性組成物の全重量に対して、10重量%~65重量%、又は10重量%~55重量%、10重量%~50重量%、又は10重量%~40重量%、10重量%~30重量%;又は20重量%~65重量%、又は20重量%~55重量%、又は20重量%~50重量%、又は20重量%~40重量%の量で存在する。
【0029】
オリゴマー成分
[029]本発明による組成物は、任意選択的に、オリゴマー成分;すなわち、1つ又は複数の特定の構造又はタイプを有する1つ又は複数の個々のオリゴマーの集合も含む。オリゴマーは、中間の相対分子量の分子を意味するために本書で使用され、その構造は、より低い相対分子量の分子から実際に、あるいは概念的に誘導された複数の単位を含む。本書で使用される場合、成分は、約1000g/mol~約100,000g/molのMWtheo値をさらに有する場合、オリゴマーと見なされ、MWtheoは、使用される理想構造オリゴマーの理論分子量を計算することによって決定される。本書の目的のために、個々のオリゴマーは、本書の他の箇所に記載されている自己修復部分を有していない限り、オリゴマー成分の一部であると解釈されるべきである;そのような場合、それは自己修復成分の一部であると解釈されるものとする。
【0030】
[030]一実施形態において、使用される場合、オリゴマー成分は、少なくとも1モル当たり2000グラム(g/mol)、又は少なくとも3000g/mol、又は少なくとも4000g/mol、又は2000~15000g/mol、又は2000から13000g/mol、又は2000~10000g/mol、又は3000~8000g/mol、又は3500~5500g/molの理論分子量、あるいは、別の実施形態では、少なくとも1000(g/mol)、より好ましくは1200g/molを超え、より好ましくは1500g/mol超、より好ましくは1700g/mol超、及び/又は15000g/mol未満、より好ましくは14000g/mol未満、より好ましくは13000g/mol未満、より好ましくは12000g/mol未満、又は1500~12000g/mol、又は2000~12000g/mol、又は2500~12000g/mol、又2500~11000g/mol、又は2500~10000g/molの理論分子量を有する1つ又は複数のオリゴマーを含むか、それらからなるか、又は本質的にそれらからなる。
【0031】
[031]使用される場合、オリゴマー成分は、好ましくは、少なくとも1つの反応性基又は官能基を有する1つ又は複数の反応性オリゴマーを含むか、それらからなるか、あるいは本質的にそれらからなる。このような反応性基又は官能基は、重合性基であることが好ましい。一部の非反応性オリゴマーを本発明で使用することが考えられるが、大部分の反応性オリゴマーが好ましい。一実施形態では、オリゴマー成分は、反応性オリゴマーからなるか、又は本質的にそれらからなる。
【0032】
[032]一実施形態では、本発明による反応性オリゴマー成分は、少なくとも1つの重合性基を有する反応性オリゴマーを含むか、それらから本質的になるか、又はそれらからなる。好ましい実施形態では、反応性オリゴマー成分は、少なくとも1つの重合性基を有する反応性オリゴマーからなる。重合可能な基は、任意の既知のタイプのものであってよい。しかし、一実施形態では、重合性基は、アクリレート若しくはメタクリレート基、又はそれらの任意の組み合わせを含むか、それらから本質的になるか、あるいはそれらからなることができる。反応性オリゴマーは、好ましくは、1つ又は複数の反応性オレフィン二重結合を含むエチレン性不飽和重合性化合物である。
【0033】
[033]重合性基は、重合性主鎖基又は重合性末端基を含む、反応性オリゴマーの長さに沿った任意の実現可能な点で生じ得る。重合性主鎖基は、オリゴマーの長さに沿って直鎖に沿って存在するか、又は直鎖から分枝しているが、重合性末端基は、オリゴマーの末端に存在する重合性基である。重合性基は、例えば、オリゴマーの末端(本書では同義的に「終端点」と呼ばれる)での分岐パターン又は分岐パターンなど、他の重合性基から孤立して、又は他の重合性基に直接的又は間接的に隣接して存在し得る。好ましい実施形態では、重合性基は、重合性末端基を含むか、それらから本質的になるか、又はそれらからなる。
【0034】
[034]本発明による反応性オリゴマーは、本書の他の箇所で指定された定義と一致する任意の既知のタイプであってよい。多層光学デバイスの組成物は、それから硬化された関連物品に付与できる望ましい特性のために、典型的には反応性ウレタンオリゴマーを利用する。一実施形態では、オリゴマー成分は、1つ又は複数のウレタンオリゴマー、好ましくは反応性ウレタンオリゴマーを含むか、それらからなるか、あるいは本質的にそれらからなる。反応性ウレタンオリゴマーは、少なくとも1つのウレタン基若しくは部分を含み、好ましくは、主鎖、重合性基、及び主鎖を重合性基に連結するウレタン基を少なくとも含む。第1の態様によれば、反応性ウレタンオリゴマーは、ポリオール、ポリイソシアネート、及びイソシアネート反応性(メタ)アクリレートの反応生成物を含む。
【0035】
[035]オリゴマーの主鎖を形成するために好ましく使用される適切なポリオール化合物の例には、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、アクリルポリオール、及び他のポリオールが含まれる。これらのポリオールは、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。好ましい実施形態では、ウレタンオリゴマーの主鎖は、ポリエーテルポリオールの反応生成物を含む。一実施形態では、主鎖は、ポリプロピレングリコール(PPG)の反応生成物を含む。本書で使用される場合、ポリプロピレングリコールから誘導される化合物は、EOでエンドキャップされたPPGなどのエンドキャップされたPPGを含む。これらのポリオールにおける構造単位の重合様式に特定の制限はない。ランダム重合、ブロック重合、グラフト重合のそれぞれが許容可能である。本書で使用する場合、ポリオールは、1分子当たり2個以上のヒドロキシル官能基を含む有機化合物を含むことが企図されている。
【0036】
[036]本書で使用される場合、ブロック共重合体は、オリゴマー又はポリマーの一部を意味し、多くの構成単位を含み、少なくとも1つの構成単位は、隣接部分には存在しない特徴を含む。本書で使用される場合、モノ-、ジ-、及びトリ-ブロックコポリマーは、オリゴマー中に存在する特定のブロックの平均量を指す。好ましい実施形態では、特定のブロックは、本書の他の箇所に記載されている1つ又は複数のポリオール、好ましくはポリエーテルポリオールから誘導されるポリエーテルブロックを指す。一実施形態では、モノ-、ジ-、及び/又はトリ-ブロック共重合体が指すブロックは、本書の他の箇所に記載のポリオールの1つ又は複数から誘導されるポリエーテルブロックである。一実施形態では、モノブロック共重合体は、ポリエーテルブロックなどの特定のブロックを平均で約1単位、又は約0.9~1.5未満の単位しか有さない共重合体として説明され得る。一実施形態では、ジブロック共重合体は、ポリエーテルブロックなどの特定のブロックの平均約2単位、又は少なくとも1.5~2.5未満の単位を有する共重合体として説明され得る。一実施形態において、トリブロック共重合体は、ポリエーテルブロックなどの特定のブロックの平均約3単位、又は少なくとも2.5~3.5未満の単位を有する共重合体として記載され得る。所与のオリゴマー中のポリエーテル単位の数は、単一のオリゴマーの合成に利用されるポリエーテルポリオール分子の数によって決定され得る。
【0037】
[037]ポリエーテルポリオールの例として挙げられるのは、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール-エチレングリコール共重合体、ポリテトラメチレングリコール、ポリヘキサメチレングリコール、2種以上のイオン重合性環状化合物を開環共重合させたポリヘプタメチレングリコール、ポリデカメチレングリコール、ポリエーテルジオールである。ここで、イオン重合性環状化合物の例を挙げられるのは、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、イソブテンオキシド、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフランなどの環状エーテル、3-メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、トリオキサン、テトラオキサン、シクロヘキセンオキシド、スチレンオキシド、エピクロロヒドリン、イソプレンモノオキシド、ビニルオキセタン、ビニルテトラヒドロフラン、ビニルシクロヘキセンオキシド、フェニルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、安息香酸グリシジルである。2種以上のイオン重合性環状化合物の組み合わせの具体例は、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフランなどの二元共重合体を製造するための組み合わせ;及びテトラヒドロフランと2-メチルテトラヒドロフランとエチレンオキサイドの組み合わせ、テトラヒドロフランとブテン-1-オキサイドとエチレンオキサイドの組み合わせなどの三元共重合体を製造するための組み合わせを含む。これらのイオン重合性環状化合物の開環共重合体は、ランダム共重合体であってもブロック共重合体であってもよい。
【0038】
[038]これらのポリエーテルポリオールには、例えば、PTMG1000、PTMG2000(Mitsubishi Chemical Corp.製)、PEG#1000(Nippon Oil and Fats Co., Ltd.製)、PTG650(SN)、PTG1000(SN)、PTG2000(SN)、PTG3000、PTGL1000、及びPEG6000(Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.製)、P710R、P1010、P2010、1044 Pluracol(登録商標)Pシリーズ(BASFによる)、PPG725、PPG1000、PPG2000、PPG3000、PPG4000、及びPPG8000を含むAcrol(登録商標)及びAcclaim(登録商標)シリーズ、2800又は40000のMwを有するPO/EOポリエーテルジオールを含むMultranol(登録商標)シリーズ(Covestroによる)が包含される。さらに、AGC Chemicalsは、Preminol S 4013F(Mw12,000)、Preminol 4318F(Mw18,000)、及びPreminol 5001F(Mw4,000)などの商品名Preminol(登録商標)でジオールを提供している。
【0039】
[039]多価アルコールと多塩基酸を反応させて得られるポリエステルジオールが、ポリエステルポリオールの例として挙げられる。多価アルコールの例は、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、テトラメチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、1,6-ヘキサンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,9-ノナンジオール、2-メチル-1,8-オクタンジオール等を含む。多塩基酸の例は、フタル酸、二量体脂肪酸、イソフタル酸、テレフタル酸、マレイン酸、フマル酸、アジピン酸、セバシン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、ヘキサヒドロフタル酸/無水物等を含む。好ましくは、得られるポリエステルポリオールが不飽和であるように多塩基酸が選択される。
【0040】
[040]これらのポリエステルポリオール化合物は、MPD/IPA500、MPD/IPA1000、MPD/IPA2000、MPD/TPA500、MPD/TPA1000、MPD/TPA2000、クラポール(登録商標)A-1010、A-2010、PNA-2000、PNOA-1010、PNOA-2010(Kuraray Co., Ltd.製)のような商品名で市場から入手可能である。
【0041】
[041]ポリエステル又はポリエーテルトリオールなどのトリオールも知られている。次の一般式を有するオリゴトリオールが特に好ましい:A(-----OH)3(式中、Aは、脂肪族、脂環式、芳香族、又は複素環式構造などの化学的有機構造であり、「-----」は、いくつか例を挙げると、ポリエーテル鎖、ポリエステル鎖、ポリ炭化水素鎖、又はポリシロキサン鎖などのオリゴマー鎖であり、及び「OH」末端水酸基である。)。一実施形態では、トリオールは、ポリエーテルトリオール、POホモポリマー、PEホモポリマー、PO-EOブロックコポリマー、ランダムコポリマー又はハイブリッドブロック-ランダムコポリマーを含むか、それらからなるか、又はそれらから本質的になる。実際には、ポリエーテルトリオールは、グリセリン又はトリメチロールプロパン、末端ブロック又は内部ブロックにEOを有し、MWtheo約500~15,000g/molのPO、EO又はPOとEOの共重合体に基づくことができる。別のタイプのポリエーテルトリオールは、THF-PO、THF-EO、THF-PO-EO又はTHF-EO-POなどのグリセロール又はトリメチロールプロパンに基づく共重合体であり、約500~15,000の間の分子量を有する。好ましい実施形態では、トリオールは、特定の植物油及び脂肪などのバイオベース又は天然の反応物に由来する。
【0042】
[042]適切なトリオールの市販例は、GP-1000、GP-1500、GP-1500-60、GP-3000、GP-4000、GP-5017、GP-5017-60、GP-5171、GP-6015、GP-6015-60、GP-6037-60、及びGP-700のような、Carpol(登録商標)GP指定の下でCarpenterから入手可能な、関連するプロピレンオキシドベースのポリエーテルトリオールを含む。さらなるトリオールは、Arcol LHT-240(分子量「Mw」は約700の製造業者によって記載されている)、Arcol LHT-112(Mw1500)、Arcol LHT LG-56(Mw3000)、及びArcol LHT-42(Mw4200)などのArcol(登録商標)ブランド下で、Multranol 9199(Mw4525)、Multranol 3900(Mw4800)、Multranol 3901(Mw6000)、及びMultranol 9139(Mw6000)のようなMultranol(登録商標)の商品名、並びに、Acclaim 703(Mw700)、Acclaim 3300N(Mw3000)、Acclaim 6300(Mw6000)、及びAcclaim 6320(Mw6000)のようなAcclaim(登録商標)の商品名で販売されているものといった、Covestroから市販されているものである。さらに、AGC Chemicalsは、Preminol S 3011(Mw10,000)、Preminol 7001K(Mw7,000)、及びPreminol 7012(Mw10,000)のような商品名プレミノール(登録商標)の下のトリオールを提供している。
【0043】
[043]これらのポリオールのヒドロキシル価から導かれる理論上の分子量は、通常、約50~約15,000、好ましくは約500~12,000、又は約1,000~約8,000である。
【0044】
[044](ポリ)イソシアネート化合物、好ましくはジイソシアネート化合物の反応生成物を利用して、本発明の第1の態様による反応性ウレタンオリゴマー中のウレタン基又は部分を生成することができる。本書で使用する場合、イソシアネート化合物は、分子当たり少なくとも1つのイソシアネート基を有する任意の有機化合物として定義される。適切なイソシアネートの例は、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、(水素化)キシリレンジイソシアネート、1,3-キシリレンジイソシアネート、1,4-キシリレンジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート、m-フェニレンジイソシアネート、p-フェニレンジイソシアネート、3,3’-ジメチル-4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、3,3’-ジメチルフェニレンジイソシアネート、4,4’-ビフェニレンジイソシアネート、1,6-ヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、メチレンビス(4-シクロヘキシルイソシアネート)、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,4-及び/又は4,4’-メチレンジシクロヘキシルジイソシアネート、メチレンジフェニルジイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネート、1,5-ペンタンジイソシアネート、ビス(2-イソシアナトエチル)フマレート、6-イソプロピル-1,3-フェニルジイソシアネート、4-ジフェニルプロパンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、リジンイソシアネート等のようなジイソシアネートを含む。
【0045】
[045]これらのジイソシアネート化合物は、単独で又は2つ以上を組み合わせて使用することができる。様々な実施形態において、ジイソシアネートは、イソホロンジイソシアネート、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート及びヘキサメチレンジイソシアネート、2,4-トリレンジイソシアネート、及び/又は2,6-トリレンジイソシアネートを含む(前述の2つのジイソシアネートの混合物は、一般名「TDI」で市販により提供されている。)。特に好ましいジイソシアネートは、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMDI)化合物及びイソホロンジイソシアネート(IPDI)化合物を含む。
【0046】
[046]本書において「ポリイソシアネート」とは、イソシアネート化合物が1分子当たり2つ以上のイソシアネート部分を有することを示す。一実施形態では、オリゴマー成分は、1つ又は複数のポリイソシアネートの反応生成物であるウレタンオリゴマーを含むか、それから本質的になるか、あるいはそれからなる。上記のジイソシアネートに加えて、分子当たり3個のイソシアネート基を有するポリイソシアネート、すなわちトリイソシアネートも使用することができる。既知のトリイソシアネートは、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)又はHDI三量体から作られたビウレットを含み、これらは、Desmodur(登録商標)の商品名でCovestroから市場から入手可能であり、Desmodur N 3200、Desmodur N 3300、Desmodur N 3390、Desmodur N 3600、Desmodur N 3800、Desmodur N 3900、 Desmodur N XP 2580、Desmodur XP 2599、Desmodur XP 2675、Desmodur XP 2731、Desmodur XP 2714及びDesmodur XP 2803を含むが、それらに限定されない、
【0047】
[047]さらなる市販のトリイソシアネートは、Evonikから入手可能な、2k系用のポリイソシアネート架橋剤のVestanat(登録商標)T(IPDI三量体)及びHT(HDI三量体)系列を含む。
【0048】
[048]一実施形態では、反応性ウレタンオリゴマーは、イソシアネート反応性(メタ)アクリレートの反応生成物も含む。モノマー及びオリゴマーを含む任意の適切な(メタ)アクリレートを使用することができるが、(メタ)アクリレートモノマーが好ましい。このようなイソシアネート反応性(メタ)アクリレートは、好ましくはヒドロキシル基含有(メタ)アクリレート化合物を含み、そのような化合物はポリイソシアネートを含むイソシアネートと反応することが知られている。水酸基含有(メタ)アクリレートは、(メタ)アクリレートから誘導される(メタ)アクリレート及びアルキレンオキシドを含むエポキシ及び(メタ)アクリレート、より具体的には、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、及びヒドロキシエチルカプロラクトンアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパンジアクリレート、グリセロールジ(メタ)アクリレート、及びグリセリンアクリレートメタクリレート(すなわち、3-(アクリロイルオキシ)-2-ヒドロキシプロピルメタクリレート)を含む。
【0049】
[049]一実施形態では、ウレタンオリゴマーは、非官能性エンドキャッパーの反応生成物も含む。そのような化合物は、(ポリ)イソシアネート化合物及び/又はイソシアネート反応性(メタ)アクリレートを介してオリゴマーに反応すると、それ以外の場合は重合性基を生ずる、ウレタンオリゴマーの少なくとも1つのアーム又は鎖に沿って遠位終結点を形成する。非官能性エンドキャッパーは、メルカプト基含有(-SH)化合物、アミノ基含有(-NH2)化合物、及びヒドロキシル基含有(-OH)化合物などの活性水素基を有する非UV硬化性化合物を含むことができる。
【0050】
[050]好ましい実施形態では、ウレタンオリゴマーは、(メタ)アクリル部分を有さない一価アルコールの反応生成物を含む。そのような化合物は、好ましくは、前述の(ポリ)イソシアネートと反応性である。(メタ)アクリル部分を有さない一価アルコールは、ヒドロキシル基でオリゴマーをエンドキャップし、そのアーム又は鎖を非重合性にすることができる。
【0051】
[051]一実施形態において、(メタ)アクリル部分を有さない一価アルコール化合物は、(メタ)アクリル部分を有さない、C1-C18、又C2-C12、又C4-C10の線状又は分岐状の一価アルコールなどの脂肪族化合物である。
【0052】
[052](メタ)アクリル部分を有さない任意の適切な一価アルコールを使用することができるが、好ましい実施形態では、(メタ)アクリル部分を有さない一価アルコールは、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、ペンタノール、2-エチルヘキサノール、セチルアルコール、アリルアルコール、ゲラニオール、プロパルギルアルコール、イノシトール、メントール、又はそれらの任意の組み合わせを含むか、それらからなるか、あるいはそれらから本質的にからなる。
【0053】
[053]ウレタンオリゴマーを作るために使用される成分の反応において、1つ又は複数のウレタン化触媒も好ましく使用される。このような触媒は、例として、ナフテン酸銅、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸亜鉛、ジラウリン酸ジ-n-ブチルスズ、トリエチルアミン、及びトリエチレンジアミン-2-メチルトリエチレンアミンを含む。触媒は、任意の適切な量で、又は、例えば、反応物の全量の約0.01~約1重量%で使用することができる。反応は、10~150℃の間、又は約10~約90℃、又は約30~約80℃などの任意の適切な温度で行うことができる。
【0054】
[054]一実施形態では、ウレタンオリゴマーは、二官能性の反応性ウレタンオリゴマーを含む。本書で使用される場合、二官能性は、核磁気共鳴分光法(NMR)法によって決定される場合、分子当たり平均1.5~2.5の間の重合性基を有することを意味する。しかし、他の実施形態では、オリゴマー成分は、三官能性反応性ウレタンオリゴマー、又は分子当たり平均2.5超~3.5個の重合性基を有するオリゴマーを含むか、それらから本質的になるか、又はそれらからなる。別の実施形態では、オリゴマー成分は、四官能性オリゴマー、又は1分子当たり平均3.5個超~4.5個の重合性基を有するオリゴマーを含む。好ましい実施形態では、オリゴマー成分は、1.5と4.2との間、又は1.8~3.8、又は1.8~3.2、又は1.8~2.8の平均(メタ)アクリレート官能価を有する1つ又は複数の反応性ウレタンオリゴマーを含むか、それらから本質的になるか、あるいはそれらからなる。一実施形態では、オリゴマー成分の平均(メタ)アクリレート官能性は、1.5と4.2との間、又は1.8~3.8、又は1.8~3.2、又は1.8~2.8である。
【0055】
[055]前述の反応性ウレタンオリゴマーの1つ又は複数を、本発明による組成物に任意の適切な量で使用することができ、本書に列挙したタイプの単独、又は1つ又は複数を組み合わせて選択することができる。したがって、一実施形態では、オリゴマー成分又は反応性ウレタンオリゴマーは、組成物の全重量に対して、65重量%未満、又は10~65重量%、又は10~55重量%、又は10~50重量%、又は10~40重量%;あるいは15~65重量%、又は15~55重量%、又は15~50重量%、又は15~40重量%;あるいは20~65重量%、又は20~55重量%、又は20~50重量%、又は20~40重量%;あるいは25~65重量%、又は25~55重量%、又は25~50重量%、又は25~40重量%;あるいは30~65重量%、又は30~55重量%、又は30~50重量%、又は30~40重量%の量で存在する。
【0056】
[056]一実施形態では、モノマー成分及びオリゴマー成分の少なくとも1つが組成物中に存在する。別の実施形態では、モノマー成分とオリゴマー成分の両方が存在する。しかし、別の実施形態では、モノマー成分もオリゴマー成分も存在しない。そのような場合、本明細書に記載のモノマー及びオリゴマーによって典型的に付与される多層光学デバイスのポリマー層に望ましい特性と機能性は、以下でさらに説明する自己修復成分を介して主に満たされることが好ましい。
【0057】
自己修復成分
[057]第1の態様によれば、組成物は自己修復成分を含む、つまり、自己修復部分を有する1つ又は複数の個々の成分の集合である。自己修復成分は、少なくとも1つの自己修復部分又は基を有するモノマー及び/又はオリゴマーを含む、それらからなる、あるいは本質的にそれらからなってもよい。本書で使用される場合、「部分」及び「基」は交換可能に使用される。自己修復部分は、UV、又熱などの放射エネルギーの適用などの外部刺激を明示的に必要とせずに、特定の組成物内の他の自己修復部分との可逆的相互作用又は共有結合反応を一緒に促進する原子の集団である。もちろん、そのような可逆的相互作用又は共有結合反応が、外部刺激によって達成又は加速される可能性が依然としてあることは理解されるであろう。自己組織化としても知られるこのプロセスを介して、自己修復部分は、ポリマー材料が自己修復及び/又は改善された応力緩和特性を示すことを可能にすることに寄与する。本発明の自己修復部分が含まれる組成物の硬化生成物が、特定の最小程度の自己修復及び/又は応力緩和を示す必要はなく、当然のことながら、自己修復及び/又は応力緩和の程度は、特定の関連する処方及び最終用途の要件と環境条件によって変化する。
【0058】
[058]しかしながら、好ましい実施形態では、最終用途に必要な温度と時間スケールで望ましい量の応力緩和又は自己修復を生み出すために、十分な量の自己修復材料が、多層光学デバイスのポリマー層が生成又は硬化される組成物中に存在する必要がある。発明者等は、組成物が十分な量の自己修復成分を有する場合及び/又は組成物が適切な最小量より多い自己修復部分を有する場合に、自己修復及び/又は応力緩和が最適化される可能性があることを見出した。
【0059】
[059]したがって、本発明の第1の態様によれば、自己修復成分は、組成物全体の重量に対して30重量%超の量で存在する、及び/又は、組成物は、組成物100g当たり0.015当量超の自己修復部分を有する。本明細書で使用される場合、所与の組成物についての自己修復部分の「当量」は、以下の式に従って、自己修復成分(Z)中の自己修復部分のモル量を合計することによって決定される。
式中、
=全関連組成物100gに対するそれぞれの成分Zの重量による量;
=成分Zの1分子に存在する自己修復部分の数;及び
成分Zの理論上の分子量である。
【0060】
[060]組成物の完全な処方が不明な場合、自己修復部分の当量は、サイズ排除クロマトグラフィ(SEC)又は核磁気共鳴(NMR)法など、本発明が適用される当業者によって理解される任意の適切な方法によって分析的に決定され得る。
【0061】
[061]他の実施形態では、使用される自己修復部分の性質及び種類に応じて、組成物は、0.015~0.5当量、あるいは0.015~0.2、又は0.015~0.15、又は0.015~0.1、又は0.015~0.08、又は0.015~0.05、又は0.015~0.045;あるいは0.02~0.2、又は0.02~0.15、又は0.02~0.1、又は0.02~0.08、又は0.02~0.05;あるいは0.022~0.15、又は0.022~0.1、又は0.022~0.08、又は0.022~0.05、又は0.022~0.045;あるいは0.025~0.20;あるいは0.037~0.15、又は0.037~0.1、又は0.037~0.08、又は0.037~0.05当量を含む。疑義を避けるために、別段の指定がない限り、本書で表されるすべての「当量」の値は、組成物全体の100g当たりの目的の部分(UPy、自己修復、(メタ)アクリレートなど)の当量に関する。
【0062】
[062]様々な種類の自己修復部分が知られている。自己修復部分の1つのクラスは、水素結合基を含む。水素結合基は、重合中又は組成物が未硬化の液体状態のままである間に水素結合を形成する基である。一実施形態では、水素結合基は多重水素結合基である。本書で使用される場合、「多水素結合基」は、同じ又は異なる自己修復部分を含む2つの分子から形成される二量体に、少なくとも3つの水素結合を提供するように構成されたものである。多水素結合基の好ましいタイプは、2-ウレイド-4-ピリミジノン(UPy)基を含む。UPy基、又は部分(そのような用語は、本書では交換可能に使用される)は、それらは自己補完的であり、二次相互作用効果を考慮せず、水素結合エネルギーの直接加算に基づいて計算される際に約14kcal/mol程度の強力な多重水素結合効果を生み出すことが知られているために望ましい。これは、単一の共有結合(約100kcal/mol程度の炭素-炭素結合など)間の結合解離エネルギーよりもはるかに小さいが、N-H---:O及びN-H---:Nなど(2~8kcal/molと推定される)のような他の水素結合基の結合解離エネルギーを超えている。そのため、UPy部分は、いわゆる「超」水素結合効果を生み出すことができる。UPy基の非限定的な例は、以下の化学構造による6-メチル-2-ウレイド-4-ピリミジノンである:
【0063】
[063]UPy基は、多重水素結合基前駆体の反応生成物として形成され得る。そのような多重水素結合基前駆体の非限定的な例は、2-アミノ-4-ヒドロキシ-6-メチル-ピリミジンであり、次の化学構造を有する:
【0064】
[064]UPy基は、2-アミノ-4-ヒドロキシ-ピリミジン、2-アミノ-4-ヒドロキシ-6-エチル-ピリミジン、2-アミノ-4-ヒドロキシ-6-プロピル-ピリミジン、2-アミノ-4-ヒドロキシ-6-ブチル-ピリミジン、2-アミノ-4-ヒドロキシ-6-ヘキシル-ピリミジン、2-アミノ-4-ヒドロキシ-6-オクチル-ピリミジン及び2-アミノ-4-ヒドロキシ-6-(2-ヒドロキシルエチル)-ピリミジンのような他の多重水素結合基前駆体の反応生成物として形成することができる。
【0065】
[065]一実施形態では、自己修復部分は、多重水素結合基を含むか、それらからなるか、又は本質的にそれらからなる。一実施形態では、自己修復部分は、UPy基を含むか、それらからなるか、又は本質的にそれらからなる。
【0066】
[066]第1の態様の様々な実施形態において、自己修復成分は、少なくとも、第1の分子は第1の自己修復部分を有し、第2の分子は第2の自己修復部分を有し、第1の分子の第1の自己修復部分は、第2の分子の第2の自己修復部分に結合するように構成されている。一実施形態では、第1の自己修復部分と第2の自己修復部分との間に形成される結合解離エネルギーは、9kcal/mol~100kcal/molの間、又は9kcal/mol~80kcal/mol、又は10kcal/mol~50kcal/mol、12kcal/mol~50kcal/mol、又は12kcal/mol~90kcal/mol、又は9kcal/mol~30kcal/mol、9kcal/mol~20kcal/molである。結合解離エネルギーは、様々な適切な方法によって決定することができ、その非限定的な例は、The Scientific World JOURNAL(2004)4、1074-082の表1;及びNature 2002、volume 3、836-847にしたがって、自己修復部分のすべての結合の直接付加の要約を介して見つけることができる。
【0067】
[067]第1の自己修復部分と第2の自己修復部分は異なっていてもよいが、好ましい実施形態では、それらは同じである。一実施形態では、第1と第2の自己修復部分は同じであり、二量体化するように構成されている。二量体化は、同じ化合物の2つの分子が互いに反応して付加物を生成する付加反応である。二量体を形成すると、2つの分子が整列して、好ましくは複数の水素結合を形成する。好ましい実施形態では、二量体は、少なくとも3つ、又は少なくとも4つ、又は3~4つの水素結合を有する。一実施形態では、形成された二量体はまた、第1の自己修復部分の側の水素結合のそれぞれに連結された第1の直鎖を含み、第2の自己修復部分の側の3つ又は4つの水素結合のそれぞれに連結された第2の直鎖を含み、第1の直鎖及び第2の直鎖のそれぞれは、7つ未満の共有結合を含む。
【0068】
[068]自己修復部分が組み込まれる完全な分子構造は、任意の適切なタイプのものであってよい。しかしながら、一実施形態では、自己修復部分は、上記の本明細書の他の場所に列挙されたタイプを含むモノマー又はオリゴマーに組み込まれる。好ましい実施形態において、自己修復部分は、反応性ウレタンオリゴマーに組み込まれる。上記の本明細書の他の場所にも具体的に記載されている、そのようなオリゴマーは、自己修復成分に組み込まれる構造を生成するように、既知の反応メカニズムを介して自己修復部分が付加されるさらなる追加により、前述と同様の方法で利用及び構築することができる。UPy基が本明細書の他の箇所に記載されているようにウレタンオリゴマーに組み込まれている実施形態では、使用されるジイソシアネートは、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMDI)化合物及び/又はイソホロンジイソシアネート(IPDI)化合物を含むか、それらからなるか、又は本質的にそれらからなることができる。これは、本発明者等が、化学量論及び使用される他の反応物に応じて、UPy基及びいくつかの他のジイソシアネート化合物(ヘキサメチレンジイソシアネートなど)への前駆体の反応が室温で固体生成物を生成し得ることを見出したことによる。これは、特に商業規模では、全体的なオリゴマー合成をより高価及び/又は困難にする傾向を有する。
【0069】
[069]本発明者等は、驚くべきことに、本明細書に記載の多くの自己修復オリゴマー、特に少なくとも3個のウレタン結合を含むものが、より低い粘度値を有するオリゴマーを生成する傾向があり、及び/又はとりわけ光ファイバコーティング用途においてより容易に加工可能であるオリゴマーを生成する傾向があり、それにより、関連するコーティング組成物中の自己修復成分の装填量を増加させることができることを見出した。大量の自己修復成分の追加は、とりわけ、コーティングされた光ファイバの製造においてすぐに加工可能な、自己修復及び/又は応力緩和硬化製品の製造に使用するのに適した調合物の作製を容易にするのに重要である。
【0070】
[070]一実施形態では、自己修復成分は、以下の構造(VI)による1つ又は複数の分子を含むか、それらからなるか、又は本質的にそれらからなる。
[A(G)n-Dm]-[A(G)n-1-Dm]k-Z (VI)
式中、
Aは、炭素又は窒素であり;
ここで、Aがsp3炭素の場合、n=3であり、Aがsp2炭素又は窒素の場合、n=2であり;
mは、0~500の整数であり;
kは、0~20の数であり;
Dは、mの出現ごとに、-O-から独立して選択される二価のスペーサであり;
-O-;-C(O)-;-Aryl-;-C≡C-;-N=N-;-S-;-S(O)-;-S(O)(O)-;
-(CT2)i-;-N(T)-;-Si(T)2(CH2)i-;-(Si(T)2O)i-;-C(T)=C(T)-;
-C(T)=N-;-C(T)=;-N=;又はそれらの組み合わせから独立して選択される二価のスペーサであり;
ここで、単結合のD中の各例に対して、単結合がそれに結合され、二重結合のD中の各例に対して、二重結合がそれに結合され;
各Tは、水素、F、Cl、Br、I、C1-C8アルキル、C1-C8アルコキシ、置換アミノ、又は置換アリールを含む1価の単位から、出現ごとに選択され;
各Tは、二価のDmから選択することもでき、これもDmから選択される別の二価のTに結合して環構造を形成し;
iは、1~40の整数であり;
m、n、及びkの各ユニットの各基は、同じでも異なっていてもよく;
Zは、水素、アクリロイルオキシ、メタクリロイルオキシ、ヒドロキシ、アミノ、ビニル、アルキニル、アジド、シリル、シロキシ、シリルヒドリド、チオ、イソシアネート、保護されたイソシアネート、エポキシ、アジリジノ、カルボキシレート、水素、F、Cl、Br、I、又はマレイミド基であり;
Gは、nの出現ごとに、水素、-Dm-Zであるか、又は以下の構造(VI-b):
(Z-Dm)jX-Dm- (VI-b);
(式中、
Xは、多水素結合基、ジスルフィド基、又は尿素基であり;
Xが2価の場合、j=1であり、Xが1価の場合、j=0である。)による自己修復部分から独立して選択され;
nの少なくとも1つの出現について、Gは構造(VI-b)による自己修復部分である。
【0071】
[071]一実施形態では、Xは、ジスルフィド基及び/又は尿素基を含むか、それらからなるか、又は本質的にそれらからなる。好ましい実施形態では、Xは、2-ウレイド-4-ピリミジノン基(UPy)であり、j=0である。UPy基は、任意の適切な化合物の反応であり得るが、一実施形態では、2-アミノ-4-ヒドロキシ-6-メチル-ピリミジンの反応生成物を含む。一実施形態では、Xは、以下の構造(VI-c)を含む、それからなる、又は本質的にそれからなる:
(式中、D、m、及びZは、構造(VI)に関して上で定義した通りであり、Rは、構造(VI)の残りの部分を表す。)
【0072】
[072]特定の実施形態では、Dはウレタン基を含み、ウレタン基はジイソシアネート化合物の反応生成物である。特定の実施形態において、Dは、ポリオール成分をさらに、又は代替的に含む。ポリオール成分は、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、アクリルポリオール、他のポリオール、及び/又はそれらの組み合わせを含むが、それらに限定されない、任意の適切なタイプのものであってよい。適切なジイソシアネート化合物及びポリオールは、上記の本明細書の他の場所に記載されている。
【0073】
[073]特定の実施形態では、Zは、(メタ)アクリレート基を含む。そのような官能性は、構造(VI)による分子を、光ファイバ及び/又は多層光学デバイスの他のポリマー層で使用するためのものなど、多くの現在の従来のコーティングと一致する方法で重合可能にする。
【0074】
[074]一実施形態では、自己修復成分は、500~100,000g/molの理論分子量(MWtheo)を有する分子を含む、それらからなる、あるいは本質的にそれらからなる。好ましい実施形態では、自己修復成分は、構造(VI)による分子を含む、それらからなる、あるいは本質的にそれらからなり、構造(VI)はまた、500と8000との間;500と5000との間;500と4000との間;500と3000との間;又は500と2000との間;又は500と1500との間;又は500と1000との間;又は500と900との間;又は500と700との間;又は700と4000との間;又は700と3000との間;又は700と2000の間との間;又は700と1500との間;又は700と1000との間;又は900と4000との間;又は900と3000との間;又は900と2000との間;又は900と1500との間;又は1000と4000との間;又は1000と3000との間;又は1000と2000との間;又は1000と1500との間の理論分子量(MWtheo)(g/molで)を有する。
【0075】
[075]用途のニーズに応じて、自己修復成分を調整して、特定の温度での自己修復特性及び/又は応力緩和挙動を促進する効果を最大化することが重要であり得る。組成物が室温で最も効果的に自己修復特性及び/又は応力緩和挙動を付与するために、例えば、自己修復成分のガラス転移温度(Tg)が室温よりも低くなるように組成を調整することが好ましい場合がある。実際、必ずしも必要ではないが、自己修復構成は、自己修復及び/又は応力緩和能力が望まれる温度よりも低いTg値を有する分子を含むか、それらからなるか、又は本質的にそれらからなる。このように、例えば、自己修復部分を有するオリゴマーは、動作温度で結晶化せず(あるいは、非晶質材料の場合はガラス状態にならず)、それにより、自己組織化する、二量体化する、結合する、あるいはそうでなければ、自己修復及び/又は応力緩和を達成するために必要な方法で相互作用する自己修復部分の能力を最大化できる。
【0076】
[076]したがって、一実施形態では、上記の構造(VI)による自己修復成分及び/又は分子は、150℃未満、又は25℃未満、又は0℃未満、又は-10℃未満、又は-20℃未満、又は-30℃未満、又は-30~20℃、又は-25~20℃、又は-20~10℃であるガラス転移温度(Tg)を有する。他のすべてが等しい場合、理論的には、より広い範囲の動作温度で自己修復及び/又は応力緩和機能を促進するためガラス転移温度が低いほど好ましい傾向がある。
【0077】
[077]自己修復部分の性質又はそれが関連する全体構造に関係なく、自己修復成分は、任意選択的に、同様に重合性部分を有する分子を含むか、それらからなるか、あるいは本質的にそれらからなる。そのような重合可能な部分が存在する場合、自己修復成分中の分子は、それ故、自己修復成分中の他の分子、並びに任意選択のモノマー及び/又はオリゴマー成分中の分子との重合及び/又は架橋反応に着手することができる。このように、自己修復成分は、光ファイバコーティングなどの多層光学デバイスのポリマー層に必要な物理的特性を付与するために、架橋ポリマー鎖の「永続的な」セットを構築すること、並びにその自己修復及び/又は応力緩和を促進する「可逆的な」相互作用若しくは共有結合という目的の両方で結合を可能にすることになる。重合可能な部分は、放射線硬化性部分、熱硬化性部分、又は放射線硬化性部分と熱硬化性部分の両方、例えば、アクリロイルオキシ、メタクリロイルオキシ、ヒドロキシ、アミノ、ビニル、アルキニル、アジド、アジリジノ、シリル、シロキシ、シリルヒドリド、チオ、イソシアネート、保護イソシアネート、エポキシ、アジリジノ、カルボキシレート、水素、F、Cl、Br、I、又はマレイミド基を含むことができるが、それらに限定されない。
【0078】
[078]好ましくは、自己修復成分の重合性部分は、アクリレート又はメタクリレート基のような放射線硬化性部分を含む。
【0079】
[079]本発明者等はまた、自己修復成分中の重合性基の量が特定の値内に維持される場合、光ファイバのコーティングを含む様々な用途における自己修復コーティングの有効性及び有用性が向上する可能性があることを発見した。したがって、一実施形態では、自己修復成分は、組成物100g当たり0.015~0.1当量、又は0.03~0.1当量、又は0.037~0.1当量、又は0.03~0.08当量、又は0.03~0.05当量、又は0.037~0.08当量、又は0.037~0.05当量の重合性部分及び/又は(メタ)アクリレート基を有する。
【0080】
[080]より広い文脈では、そのような重合性部分がすべて自己修復成分に含まれるかどうかに関係なく、発明者等は、組成物全体の重合性部分の数を制御するのにも役立ち得ることを見出した。したがって、一実施形態では、組成物は、組成物100g当たり0.1~0.4当量、又は0.1~0.3当量、又は0.1~0.25当量、又は0.15~0.4当量、又は0.15~0.3当量、又は0.15~0.25当量、又は0.15~0.2当量の重合性部分及び/又は(メタ)アクリレート基を有する。
【0081】
[081]さらに、本発明者等は、自己修復部分及び重合可能部分の量を互いに対して調整することも役立つ可能性があることを見出した。いかなる理論にも束縛されることを望むものではないが、自己修復部分に対して過剰な数の重合可能部分が、高度に架橋された硬化生成物を生成する可能性があると考えられており、自己組織化又は相互に到達して修復を与えるために、自己修復基の相対的な不足の十分な内部再配向を促進しない。逆に、重合性基の数が不十分な場合、組成物は十分に硬化せず(又は十分に速く硬化せず)、それにより、そのような組成物を加工に適さないものにするか、及び/又はそれから作製された硬化コーティングが不十分な機械的性能特性を有する可能性を高めるかのいずれかである。
【0082】
[082]したがって、一実施形態では、組成物は、自己修復基の当量に対する重合性基の、好ましくは、組成物中にUPy基を含むか、それらからなるか、あるいは本質的にそれらからなる、14未満、又は10未満、又は8未満、又は6未満、又は5未満、又は1~14、又は1~10、又は1~8、又は1~6、又は1~5、又は3~10、又は3~8、又は3~5の当量比を有する。好ましい実施形態では、前述の比率は、重合性基が(メタ)アクリレート基を含むか、それらからなるか、あるいは本質的にそれらからなり、自己修復部分がUPy基を含むか、それらからなるか、あるいは本質的にそれらからなるシナリオに適用可能である。
【0083】
[083]自己修復成分は、任意の適切な量で存在することができるが、様々な実施形態では、それは、組成物全体の重量に対して、30重量%超~100重量%、又は30重量%超~75重量%、又は30重量%超~70重量%、又は30重量%超~60重量%;又は40重量%~80重量%、又は40重量%~75重量%、又は40重量%~70重量%、又は40重量%~60重量%の量で存在する。
【0084】
開始剤成分
[084]第1の態様によれば、組成物は開始剤成分を含む、すなわち、1つ又は2つ以上の特定の構造又はタイプを有する1つ又は2つ以上の個々の開始剤の一群である。開始剤は、熱や光などの外部刺激の作用によって化学的に変化し、ラジカル、酸、又は塩基の少なくとも1つを生成する化合物である。開始剤は、フリーラジカル重合及びカチオン重合など、いくつかの機構によって重合反応を促進するために使用できる。好ましい実施形態では、開始剤成分は、フリーラジカル重合を促進する開始剤を含むか、それらからなるか、又は本質的にそれらからなる;すなわち、それはフリーラジカル開始剤を含むか、それらからなるか、又は本質的にそれらからなる。
【0085】
[085]一実施形態では、組成物は、1つ又は複数の光開始剤を含むか、それらからなるか、又は本質的にそれらからなる。光開始剤は、光の作用、又は光の作用と増感色素の電子励起との間の相乗作用により化学的に変化し、好ましくはそれが関連する組成物における重合反応を促進する化合物である。周知のタイプの光開始剤は、カチオン光開始剤及びフリーラジカル光開始剤を含む。本発明の一実施形態によれば、光開始剤は、フリーラジカル光開始剤を含むか、それらからなるか、又は本質的にそれらからなる。
【0086】
[086]一実施形態では、光開始剤成分は、1つ又は複数のアシルホスフィンオキシド光開始剤を含むか、それらからなるか、あるいは本質的にそれらからなる。アシルホスフィンオキシド光開始剤は既知であり、例えば、米国特許第4324744号、第4737593号、第5942290号、第5534559号、第6020529号、第6486228号、及び第6486226号に開示されている。光開始剤成分に使用するための好ましいタイプのアシルホスフィンオキシド光開始剤は、ビスアシルホスフィンオキシド(BAPO)又はモノアシルホスフィンオキシド(MAPO)を含む。より具体的には、例は、2,4,6-トリメチルベンゾイルエトキシフェニルホスフィンオキシド(CAS#84434-11-7)又は2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド(CAS#127090-72-6)を含む。
【0087】
[087]光開始剤成分はまた、任意選択的に、α-ヒドロキシケトン光開始剤を含むか、それらからなるか、又は本質的にそれらからなってもよい。例えば、適切なα-ヒドロキシケトン光開始剤は、α-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-(4-イソプロピルフェニル)プロパノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-(4-ドデシルフェニル)プロパノン、2-ヒドロキシ-1-{4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチル-プロピオニル)-ベンジル]-フェニル}-2-メチル-プロパン-1-オン及び2-ヒドロキシ-2-メチル-1-[(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]プロパノンである。
【0088】
[088]別の実施形態では、光開始剤成分は、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-(4-モルホリニル)-1-プロパノンなどのα-アミノケトン、2-ベンジル-2-(ジメチルアミノ)-1-[4-(4-モルホリニル)フェニル]-1-ブタノン、2-(4-メチルベンジル-2-(ジメチルアミノ)-1-[4-(4-モルホリニル)フェニル]-1-ブタノン又2-ベンジル-2-(ジメチルアミノ)-1-[3,4-ジメトキシフェニル]-1-ブタノン;ベンゾフェノン、2,4,6-トリメチルベンゾフェノン、4-メチルベンゾフェノン、2-メチルベンゾフェノン、2-メトキシカルボニルベンゾフェノン、4,4’-ビス(クロロメチル)-ベンゾフェノン、4-クロロベンゾフェノン、4-フェニルベンゾフェノン、4,4’-ビス(ジメチルアミノ)-ベンゾフェノン、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、2-ベンゾイル安息香酸メチル、3,3’-ジメチル-4-メトキシベンゾフェノン、4-(4-メチルフェニルチオ)ベンゾフェノン、2,4,6-トリメチル-4’-フェニル-ベンゾフェノン又は3-メチル-4’-フェニル-ベンゾフェノンのようなベンゾフェノン;ケタール化合物、例えば2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニル-エタノン;及びメチルフェニルグリオキシル酸エステル、5,5’-オキソ-ジ(エチレンオキシジカルボニルフェニル)又は1,2-(ベンゾイルカルボキシ)エタンのような単量体又は二量体のフェニルグリオキシル酸エステルを含むか、それらからなるか、又は本質的にそれらからなる。
【0089】
[089]光開始剤成分に使用するためのさらに別の適切な光開始剤は、米国特許第6,596,445号に開示されているもののようなオキシムエステルを含む。光開始剤成分に使用するためのさらに別のクラスの適切な光開始剤は、例えば、米国特許第6,048,660号に開示されているもののようなフェニルグリオキサレートを含む。
【0090】
[090]別の実施形態では、光開始剤成分は、本明細書で上に言及されていない1つ又複数のアルキル-、アリール-、又はアシル置換化合物を含むか、それらからなるか、あるいは本質的にそれらからなることができる。
【0091】
[091]別の実施形態によれば、組成物は、アルキル-、アリール-、又はアシル置換化合物である光開始剤を含むことができる。一実施形態では、アルキル-、アリール-、又はアシル置換光開始剤は、炭素(第14)族の原子を有するか、又は該原子の周りに集中している。そのような例では、(放射線の吸収による)励起により、光開始剤化合物に存在する第14族原子がラジカルを形成する。したがって、そのような化合物は、ケイ素、ゲルマニウム、スズ、及び鉛からなる群から選択される原子を有するか、又は該原子上に集中したラジカルを生成し得る。一実施形態では、アルキル-、アリール-、又はアシル置換光開始剤は、アシルゲルマニウム化合物である。このような光開始剤は、DSM IP Assets B.V.に譲渡されたUS9708442に記載されており、その全体が本明細書に参照により援用される。既知の特定のアシルゲルマニウム光開始剤は、ベンゾイルトリメチルゲルマン(BTG)、テトラシルゲルマニウム、又はビスアシルゲルマノイル(Ivoclar Vivadent AG, 9494 Schaan/LiechtensteiからIvocerin(登録商標)として市販されている)を含む。
【0092】
[092]本発明による光開始剤は、単独で、又はブレンドとして1つ又は複数を組み合わせて使用することができる。適切な光開始剤ブレンドは、例えば、米国特許第6,020,528号及び米国特許出願第60/498,848号に開示されている。一実施形態によれば、光開始剤成分は、例えば、約1:11、1:10、1:9、1:8又は1:7の重量比で、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシド(CAS#162881-26-7)及び2,4,6-トリメチルベンゾイルエトキシフェニルホスフィンオキシド(CAS#84434-11-7光開始剤ブレンドを含む。
【0093】
[093]別の特に適切な光開始剤ブレンドは、例えば、約3:1:15又は3:1:16又は4:1:15又は4:1:16の重量比で、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシド、2,4,6,-トリメチルベンゾイルエトキシフェニルホスフィンオキシド及び2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-1-プロパノン(CAS#7473-98-5)の混合物である。別の適切な光開始剤ブレンドは、例えば約1:3、1:4又は1:5の重量比で、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシド及び2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-1-プロパノンの混合物である。
【0094】
[094]一実施形態では、組成物は熱開始剤を含むことができる。好ましい実施形態では、熱開始剤は、熱フリーラジカル重合開始剤を含むか、それらからなるか、又は本質的にそれらからなる。熱フリーラジカル重合開始剤の例は、アゾ化合物、例えば、アゾイソブチロニトリル(AIBN)、1,1’-アゾビス(シクロヘキサンニトリル)、1,1’-アゾビス(2,4,4-トリメチルペンタン)など、C-C不安定化合物、例えば、ベンゾピナコールなど、過酸化物、及びそれらの混合物を含むが、それらに限定されない。
【0095】
[095]一実施形態では、熱開始剤は過酸化物を含む。おそらく適切な過酸化物には、有機及び無機過酸化物が含まれる。一実施形態では、熱開始剤は組成物に可溶性である。
【0096】
[096]過酸化物の例は、例えば、過炭酸塩(式-OC(O)O-)、ペルオキシエステル(式-C(O)OO-)、ペル無水物としても知られるジアシルペルオキシド(式-C(O)OOC(O)-)、ジアルキルペルオキシド又はペルエーテル(式-OO-)、ヒドロペルオキシド(式-OOHの)などを含む。過酸化物はまた、本質的にオリゴマー又はポリマーであってもよい。
【0097】
[097]熱フリーラジカル重合開始剤は、例えば、過炭酸塩、過エステル又は過無水物を含むことができる。過無水物は、例えば、過酸化ベンゾイル(BPO)及び過酸化ラウロイル(Laurox(商標)として市販されている。)である。ペルエステルは、例えば、t-ブチルペルベンゾエート及び2-エチルヘキシルペルラウレートである。過炭酸塩は、例えば、ジ-t-ブチルペルカーボネート及びジ-2-エチルヘキシルペルカーボネート又はモノペルカーボネートである。
【0098】
[098]1つ又は複数の前述の開始剤は、本発明の第1の態様による組成物中の開始剤成分で使用するために、任意の適切な量で使用することができ、単独で、又は本明細書に列挙されたタイプの1つ又は複数の組み合わせで選択することができる。好ましい実施形態では、開始剤成分は、フリーラジカル光開始剤を含むか、それらからなるか、又は本質的にそれらからなる。一実施形態では、開始剤成分は、組成物の全重量に対して、0.01重量%~10重量%、又は約0.01重量%~約5重量%、又は約0.1重量%~約3重量%、又は0.1重量%~約10重量%まで、又は約0.1重量%~約5重量%まで、又は約1重量%~約5重量%の量で存在する。
【0099】
添加剤
[099]本発明による組成物は、任意に添加剤成分を含む;すなわち、1つ又は複数の特定の構造又はタイプを有する1つ又は複数の個々の添加剤の一群である。典型的には、多層光学デバイスのガラス層(複数可)への接着性の改善、貯蔵寿命の改善、コーティングの酸化安定性及び加水分解安定性の改善などの特定の望ましい特性を達成するために、添加剤も組成物に添加される。望ましい添加剤には多くの異なる種類があり、本明細書で論じる本発明はこれらによって限定されることを意図されないが、それらは望ましい効果を有することから、想定される実施形態に含まれる。
【0100】
[0100]添加剤成分で使用するための添加剤の例は、時期尚早の重合を防止することを意図した熱抑制剤を含み、例は、ハイドロキノン、ハイドロキノン誘導体、p-メトキシフェノール、ベータナフトール又は2,6-ジ(tert-ブチル)-p-クレゾールのような立体障害フェノールである。暗所での貯蔵寿命は、例えば、ナフテン酸銅、ステアリン酸銅、オクタン酸銅のような銅化合物、リン化合物、例えばトリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリエチルホスファイト、トリフェニルホスファイト又はトリベンジルホスファイト、塩化テトラメチルアンモニウム又は塩化トリメチルベンジルアンモニウムのような第四級アンモニウム化合物を使用することで増加させることができる。
【0101】
[0101]重合中に大気中の酸素を遮断するために、パラフィン又は同様のワックス状物質のような添加剤を追加できる;これらは、ポリマーへの溶解度が低いため、重合の開始時に表面に移動し、空気の侵入を防ぐ透明な表面層を形成する。同様に、酸素遮断層を適用することも可能である。
【0102】
[0102]さらに潜在的に適切な添加剤は、光安定剤を含む。光安定剤は、ヒドロキシフェニルベンゾトリアゾール、ヒドロキシフェニルベンゾフェノン、オキサラミド又はヒドロキシフェニル-s-トリアジン型のようなよく知られた市販のUV吸収剤のようなUV-吸収剤を含む。立体障害のある比較的非塩基性のアミン光安定剤(HALS)を使用して、又は使用せずに、個々のそのような化合物又はそれらの混合物を使用することが可能である。立体障害アミンは、例えば、2,2,6,6-テトラメチルピペリジンに基づく。紫外線吸収剤及び立体障害アミンには、例えば、次のものを含む:
【0103】
[0103]2-(2-ヒドロキシフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、例えば、既知の市販のヒドロキシフェニル-2H-ベンゾトリアゾール及びベンゾトリアゾールであって、米国特許第3,004,896号;第3,055,896号;第3,072,585号;第3,074,910号;第3,189,615号;第3,218,332号;第3,230,194号;第4,127,586号;第4,226,763号;第4,275,004号;第4,278,589号;第4,315,848号;第4,347,180号;第4,383,863号;第4,675,352号;第4,681,905号;第4,853,471号;第5,268,450号;第5,278,314号;第5,280,124号;第5,319,091号;第5,410,071号;第5,436,349号;第5,516,914号;第5,554,760号;第5,563,242号;第5,574,166号;第5,607,987号;第5,977,219号;及び第6,166,218号に開示されている、例えば、2-(2-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、2-(3,5-ジ-t-ブチル-2-ヒドロキシフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、2-(2-ヒドロキシ-5-t-ブチルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、2-(2-ヒドロキシ-5-t-オクチルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、5-クロロ-2-(3,5-ジ-t-ブチル-2-ヒドロキシフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、5-クロロ-2-(3-t-ブチル-2-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、2-(3-sec-ブチル-5-t-ブチル-2-ヒドロキシフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、2-(2-ヒドロキシ-4-オクチルオキシフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、2-(3,5-ジ-t-アミル-2-ヒドロキシフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、2-(3,5-ビス-α-クミル-2-ヒドロキシフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、2-(3-t-ブチル-2-ヒドロキシ-5-(2-(ω-ヒドロキシ-オクタ-(エチレンオキシ))カルボニル-エチル)-、フェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、2-(3-ドデシル-2-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、2-(3-t-ブチル-2-ヒドロキシ-5-(2-オクチルオキシカルボニル)エチルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、ドデシル化2-(2-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、2-(3-t-ブチル-2-ヒドロキシ-5-(2-オクチルオキシカルボニルエチル)フェニル)-5-クロロ-2H-ベンゾトリアゾール、2-(3-tert-ブチル-5-(2-(2-エチルヘキシルオキシ)-カルボニルエチル)-2-ヒドロキシフェニル)-5-クロロ-2H-ベンゾトリアゾール、2-(3-t-ブチル-2-ヒドロキシ-5-(2-メトキシカルボニルエチル)フェニル)-5-クロロ-2H-ベンゾトリアゾール、2-(3-t-ブチル-2-ヒドロキシ-5-(2-メトキシカルボニルエチル)フェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、2-(3-t-ブチル-5-(2-(2-エチルヘキシルオキシ)カルボニルエチル)-2-ヒドロキシフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、2-(3-t-ブチル-2-ヒドロキシ-5-(2-イソオクチルオキシカルボニルエチル)フェニル-2H-ベンゾトリアゾール、2,2’-メチレン-ビス(4-t-オクチル-(6-2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)フェノール)、2-(2-ヒドロキシ-3-α-クミル-5-t-オクチルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、2-(2-ヒドロキシ-3-t-オクチル-5-α-クミルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、5-フルオロ-2-(2-ヒドロキシ-3,5-ジ-α-クミルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、5-クロロ-2-(2-ヒドロキシ-3,5-ジ-α-クミルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、5-クロロ-2-(2-ヒドロキシ-3-α-クミル-5-t-オクチルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、2-(3-t-ブチル-2-ヒドロキシ-5-(2-イソオクチルオキシカルボニルエチル)フェニル)-5-クロロ-2H-ベンゾトリアゾール、5-トリフルオロメチル-2-(2-ヒドロキシ-3-α-クミル-5-t-オクチルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、5-トリフルオロメチル-2-(2-ヒドロキシ-5-t-オクチルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、5-トリフルオロメチル-2-(2-ヒドロキシ-3,5-ジ-t-オクチルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、メチル3-(5-トリフルオロメチル-2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-5-t-ブチル-4-ヒドロキシヒドロシンナメート、5-ブチルスルホニル-2-(2-ヒドロキシ-3-α-クミル-5-t-オクチルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、5-トリフルオロメチル-2-(2-ヒドロキシ-3-α-クミル-5-t-ブチルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、5-トリフルオロメチル-2-(2-ヒドロキシ-3,5-ジ-ブチルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、5-トリフルオロメチル-2-(2-ヒドロキシ-3,5-ジ-α-クミルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、5-ブチルスルホニル-2-(2-ヒドロキシ-3,5-ジ-t-ブチルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール及び5-フェニルスルホニル-2-(2-ヒドロキシ-3,5-ジ-t-ブチルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾールなどである。
【0104】
[0104]別のクラスの例は、2-ヒドロキシベンゾフェノン、例えば、4-ヒドロキシ、4-メトキシ、4-オクチルオキシ、4-デシルオキシ、4-ドデシルオキシ、4-ベンジルオキシ、4,2’,4’-トリヒドロキシ及び
2’-ヒドロキシ-4,4’-ジメトキシ誘導体を含む。
【0105】
[0105]さらに別のクラスの例は、例えば、置換及び非置換安息香酸のエステル、例えば、4-tert-ブチルフェニルサリチレート、サリチル酸フェニル、オクチルフェニルサリチレート、ジベンゾイルレゾルシノール、ビス(4-tert-ブチルベンゾイル)レゾルシノール、ベンゾイルレゾルシノール、2,4-ジ-tert-ブチルフェニル3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンゾエート、3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシ安息香酸ヘキサデシル、オクタデシル3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンゾエート、2-メチル-4,6-ジ-tert-ブチルフェニル3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンゾエートを含む。
【0106】
[0106]添加剤成分での使用に適した追加の添加剤は、組み込まれる組成物の分光感度をシフト又は広げる、いわゆる光増感剤などの光重合を促進する化合物を含む。光増感剤は、特に、芳香族カルボニル化合物、例えば、ベンゾフェノン誘導体、チオキサントン誘導体、アントラキノン誘導体、3-アシルクマリン誘導体、及びまた3-(アロイルメチレン)チアゾリン、及びまたエオシン、ローダミン染料及びエリスロシン染料を含む。あるいはまた、非芳香族カルボニル化合物を使用することができる。非芳香族カルボニルの例はジメトキシアントラセンである。
【0107】
[0107]硬化手順は、特に着色組成物の生成又は生成を容易にする添加剤を使用することによって補助することができる。このような添加剤は、例えば、米国特許第4,753,817号に記載されているような、2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)、トリアゼン、ジアゾスルフィド、ペンタアザジエンのようなアゾ化合物、又はヒドロペルオキシド又はペルオキシカーボネートなどのペルオキシ化合物、例えば、t-ブチルヒドロペルオキシドなどの、二酸化チタンなどの顔料を含み、また、熱条件下でフリーラジカルを形成する添加剤も含む。この目的のためのさらなる適切な物質には、ベンゾピナコール化合物が含まれる。
【0108】
[0108]添加剤成分は、光還元性染料、例えば、キサンテン、ベンゾキサンテン、ベンゾチオキサンテン、チアジン、ピロニン、ポルフィリン又はアクリジン染料、及び/又は放射線によって開裂できるトリハロメチル化合物を含んでよい。そのような添加剤は、例えば、米国特許第5,229,253号に記載されている。
【0109】
[0109]意図する用途に応じて、他の従来の添加剤を使用することができる。例としては、蛍光増白剤、充填剤、顔料、染料、湿潤剤、レベリング助剤などがある。例えば、米国特許第5,013,768号に記載されているように、厚い着色コーティングには、ガラスマイクロビーズ又は粉末ガラス繊維を含めることもできる。
【0110】
[0110]前述の添加剤の1つ又は複数を、本発明による組成物に任意の適切な量で使用することができ、単独で、又は本明細書に列挙したタイプの1つ又は複数を組み合わせて選択することができる。好ましい実施形態では、添加剤成分は、組成物の全重量に対して、0重量%~59.99重量%、又は約0重量%~40重量%、又は0重量%~30重量、又は0重量%~20重量%、又は0重量%~10重量%、又は0重量%~5重量%;又は0.01重量%~40重量%まで;又は0.01重量%~30重量%、又は0.01重量%~20重量%、又は0.01重量%~10重量%、又は0.01重量%~5重量%、又は0.1重量%~2重量%の量で存在する。
【0111】
[0111]本発明の第1の態様による組成物は、重合及び/又は自己組織化反応を阻害する傾向がある添加剤若しくは成分を含まないことが望ましい。具体的には、フリーラジカル重合又水素結合を阻害する傾向のある試薬を実質的に含まない組成物を維持することが望ましい。そのような成分は、当業者によって理解されるであろうが、いわゆる超酸及び/又は超塩基を含み得る。
【0112】
[0112]本発明の第1の態様による組成物は、様々な量の前述の成分が互いに対して様々な量で含まれ得るように調整することができる。一実施形態では、モノマー及び/又はオリゴマー成分は、10重量%~65重量%、又は10重量%~55重量%、又は10重量%~50重量%、又は10重量%~40重量%、又は10重量%~30重量%;又は20重量%~65重量%、又は20重量%~55重量%、又は20重量%~50重量%、又は20重量%~40重量%存在し;自己修復成分は、30重量%超~100重量%、又は30超~75重量%、又は30超~70重量%、又は30超~60重量%存在し;開始剤は、0.01重量%~10重量%、又は0.05重量%~5重量%、又は0.1重量%~3重量%存在し;及び添加剤は、0重量%~59.99重量%存在し、各成分は、100重量%になるように添加される。
【0113】
[0113]光ファイバコーティング用途などの典型的な様々なコーティング用途での使用に適するために、組成物は適切な粘度値を有していなければならない。粘度は、とりわけ、様々なタイプの反応性希釈モノマー又はオリゴマーを組み込むことによって、所望に応じて適用される当技術分野で周知の方法に従って調整することができる。さらに、本明細書の他の場所で説明されているように、3つ以上、又は4つ以上のウレタン結合を有するもの、及び/又は構造(VI)によるものなどの特定の自己修復成分は、驚くべきことに、粘度及び/又は溶解特性を促進して、それらが関連する配合物を様々なコーティング用途での使用に適したものにすることができ、硬化したコーティングに所望の自己修復特性及び/又は応力緩和挙動を付与するのに十分な数の自己修復部分を依然として保有している。したがって、一実施形態では、組成物は、50s-1のせん断速度及び25℃の温度で測定された、40パスカル秒(Pa・s)未満、又は30Pa・s未満、又は15Pa・s未満、又は10Pa・s未満、又は1Pa・s未満、又は1Pa・s~20Pa・s、又は1Pa・s~15Pa・s、又は1Pa・s~10Pa・s、又は0.05~5Pa・s、又は0.05~1Pa・sの粘度を有する。
【0114】
[0114]論じたように、本発明による組成物は、自己修復特性及び/又は応力緩和挙動を有し得る。様々な実施形態において、測定可能な自己修復特性を示す組成物を処方することが望ましい。硬化前の液体状態のコーティングの自己修復効果の大きさを直接測定することは、多くの場合実行不可能である。したがって、組成物から作成された硬化生成物の特定の物理的特性を測定することによって、組成物の自己修復効果を決定することが好ましい。具体的には、一定量の未硬化組成物を、事前に定義された一定の一連の硬化条件に従って処理した場合の自己修復能力を評価することが可能であり、次いで、最初の硬化後と、制御された方法で硬化製品に損傷を与え、硬化製品が自己修復するまでの期間を置いた後の両方で、特定の物理的特性を測定する。
【0115】
[0115]一実施形態では、経時的なキャビテーションの消失の定性的評価などによって、自己修復を視覚的に観察することができる。キャビテーションの視覚的検出は、DSM IP Assets B.V.に譲渡された米国特許第7067564号に記載されている。
【0116】
[0116]様々な実施形態において、この第1の態様の実施形態のいずれかによる組成物のいずれかを硬化させることにより、前記組成物を、360nm~400nmのピークスペクトル出力を放出する放射線源からのエネルギーの1J/cm2線量に供することによって、3ミルのフィルムへの自己修復が観察され、その際、フィルムに少なくとも1箇所の切断損傷が形成されている場合、フィルムを55℃、好ましくは25℃の温度に維持しながら、前記フィルムは、8時間以下、又は好ましくは1時間以下、又は好ましくは5分以下、又は好ましくは1分以下の期間内に形成された<80%の切断損傷の領域を修復するように構成されている。他の実施形態では、前述の試験は、代替的に、自己修復成分を有する組成物を繊維又はワイヤに適用し、硬化して、形状及び荷重をより綿密にシミュレートすることによって構築することができ、結果として得られる自己修復コーティングは、コーティングされた光ファイバなどの多層光学デバイスで機能する。
【0117】
[0117]一実施形態において、組成物は、前記組成物を、360nm~400nmのピークスペクトル出力を放出する放射線源からの1J/cm2の線量のエネルギーにさらすことによって3ミルフィルムに硬化させたとき、プレカット引張強度とポストカット引張強度を有し、さらに、ポストカット引張強度は、フィルムを上記の切断手順に供した後、10分以内、又は30分以内、又は2時間以内、又は4時間以内、又は8時間以内、又は12時間以内に測定され、自己修復多層光デバイスは、25℃以下の温度に維持され;ポストカット引張強度は、プレカット引張強度の50%超、又は60%超、又は85%超、又は90%超、又は95%超である。
【0118】
[0118]上記のプレカット引張強度及びポストカット引張強度は、好ましくはASTM D638に従って測定され、本発明が適用される当業者によって理解されるように、適用可能な場合により柔軟な材料の測定を可能にするいくつかの修正を伴う。具体的には、このような変更には、タルクで3ミルの厚さのコーティングを適用し、それらを0.5インチ幅のストリップに切断してから、相対湿度50±5%、23.0±1.0℃で一晩調整することが含まれる。次いで、該ストリップを、2ポンドのロードセル、クロスヘッド速度25.4mm/分、及びゲージ長2.00インチの機械試験機に装填し、破断するまで延ばすことができる。
【0119】
[0119]本発明の第2の態様は、以下の構造(VII):
[UPy-(Dm-U-Dm)(2+q)]-[A(G)(n-1)-Dm]k-Z (VII);
[式中、
UPyは、UPy基を表し、UPy基は2-ウレイド-4-ピリミジノンであり;
Uは、-NHC(O)E-又は-EC(O)NH-(式中、Eは、O、NH、N(アルキル)、若しくはSである。)を表し;
qは、0以上及び10以下の数であり;好ましくは、qは、0より大きいか、又は2+qは、2より大きく4以下の数、又は4より大きく10以下の数である。
Kは、0は、0~20の数であり;
Aは、炭素及び窒素から選択され;
nは、2又は3であり、ここで、Aが、sp3炭素である場合、n=3であり、Aが、sp2炭素若しくは窒素である場合、n=2であり;
mは、0~500の整数であり;
Dは、mの出現ごとに、-O-、-C(O)-、-Aryl-、-C≡C-、-N=N-、-S-、-S(O)-、-S(O)(O)-、-(CT2)i-、-N(T)-、-Si(T)2(CH2)i-、-(Si(T)2O)i-、-C(T)=C(T)-、-C(T)=N-、-C(T)=、-N=、又はそれらの組み合わせから独立して選択される二価のスペーサであり、
ここで、単結合のD中の各例に対して、単結合がそれに結合され、二重結合のD中の各例に対して、二重結合がそれに結合され;
各Tは、水素、F、Cl、Br、I、C1-C8アルキル、C1-C8アルコキシ、置換アミノ、又は置換アリールを含む1価の単位から、出現ごとに選択され;
各Tは、二価のDmから選択することもでき、これもDmから選択される別の二価のTに結合して環構造を形成し;
iは、1~40の整数であり;
Zは、水素、アクリロイルオキシ、メタクリロイルオキシ、ヒドロキシ、アミノ、ビニル、アルキニル、アジド、シリル、シロキシ、シリルヒドリド、チオ、イソシアネート、保護されたイソシアネート、エポキシ、アジリジノ、カルボキシレート、水素、F、Cl、Br、I、又はマレイミド基であり;
Gは、nの出現ごとに、水素、-Dm-Z、又は以下の構造(VII-b):
(Z-Dm)jX-Dm- (VII-b);
(式中、
Xは、多水素結合基、ジスルフィド基、又は尿素基であり;
Xが2価の場合、j=1であり、Xが1価の場合、j=0である。)による自己修復部分である。]による自己修復オリゴマーであり、
及び、オリゴマーは、オリゴマー100グラム当たり、0.022超、又は0.025超、又は0.03超、又は0.04超、又は0.05超、又は0.1超のUPy基を有する。
【0120】
[0120]構造(VII)によるオリゴマーは、それが組み込まれるコーティング又は組成物に自己修復特性及び/又は応力緩和挙動を付与するために使用することができる。これは、コーティング、接着剤、3D印刷用途の構築材料、又は多層光学デバイスなど、様々な最終用途でそのような特性を付与するために使用でる。このような多層光学デバイスには、光学フィルム、偏光子、電子機器ディスプレイ、照明デバイス、眼科用レンズ、フォトクロミックレンズ、顕微鏡レンズ、レーザミラー、イメージングレンズ、又は光ファイバが含まれるが、これらに限定されない。一実施形態において、構造(VII)によるオリゴマーは、フォトクロミックレンズ又は光ファイバにおいてポリマー層を形成するための組成物において使用される。一実施形態において、光ファイバのポリマー層を形成するための組成物で使用される場合、前記組成物は、任意の反応性モノマー及び/又はオリゴマー成分、光開始剤成分、並びに構造(VII)によるオリゴマーを含むか、それらからなるか、又は本質的にそれらからなる自己修復成分を含む。
【0121】
[0121]本発明の第2の態様の様々な実施形態によれば、第1の態様の組成物に関して前述したように、構造(VII)による自己修復オリゴマーは、関連組成物、光ファイバコーティング組成物などを伴っており、十分な量の自己修復成分が存在するべきである。したがって、一実施形態では、構造(VII)による自己修復オリゴマーを含むか、それらからなるか、又は本質的にそれらからなる自己修復成分は、関連する組成物全体の重量に対して、30重量%超、又は40重量%を超える、又は50重量%を超える、又は60重量%を超、又は70重量%超、又は80重量%超、又は30重量%超~100重量%まで、又は30重量%超~90重量%、又は70重量%超、又は80重量%超、又は30重量%超~100重量%まで、又は30重量%超~90重量%、又は40重量%~80重量%、又は40重量%~70重量%、又は50重量%~100重量%、又は50重量%~80重量%、又は50重量%~75重量%の量で存在する。
【0122】
[0122]第2の態様による他の実施形態では、構造(VII)による自己修復オリゴマーが会合する組成物は、特定の最小量より多い自己修復部分を有する。構造(VII)による自己修復オリゴマーは自己修復部分としてUPy基を有するため、一実施形態では、組成物が、組成物100g当たり0.015当量超、又は0.015~0.2当量、又は0.015~0.1当量、又は0.015~0.08当量、又は0.015~0.05当量、又は0.015~0.045当量;又は0.02~0.2当量、又は0.02~0.1当量、又は0.02~0.08当量、又は0.02~0.05当量;又は0.025~0.20当量;又は0.037~0.2当量、又は0.037~0.1当量、又は0.037~0.08当量、又は0.037~0.05当量の自己修復部分を有する、請求項23に記載の自己修復オリゴマー。
【0123】
[0123]構造(VII)による自己修復オリゴマーが会合する製剤に使用される様々な成分の量は、特定の意図された用途の要件に適合するように様々な量に調整することができる。しかし、一実施形態では、反応性モノマー及び/又はオリゴマー成分は、10重量%~65重量%、又は10重量%~55重量%、又は10重量%~50重量%、又はしかし、一実施形態では、反応性モノマー及び/又はオリゴマー成分は、10重量%~65重量%、又は10重量%~55重量%、又は10重量%~50重量%、又は20重量%~40重量%存在し;自己修復成分は、30重量%~100重量%、又は30重量%~80重量%、又は30~75重量%存在し、
又は30~70重量%、又は30~60重量%;又は40重量%~80重量%、又は40重量%~75重量%、又は40重量%~70重量%、又は40重量%~60重量%で存在し;光開始剤は、0.01重量%~5重量%まで、又は0.1重量%~3重量%まで存在し;及び添加剤は0重量%~59.99重量%存在し;各成分は、100重量%まで添加される。
【0124】
[0124]同様に、構造(VII)の自己修復オリゴマーが会合する特定の用途の要件に応じて、付随する組成物の粘度は著しく変化し得る。しかしながら、構造(VII)の自己修復オリゴマーが組み込まれる実施形態などの実施形態、すなわち、光ファイバコーティング組成物では、組成物は、50s-1のせん断速度及び25℃の温度で測定される、40パスカル秒(Pa・s)未満、又は30Pa・s未満、又は15Pa・s未満、又は10Pa・s未満、又は1Pa・s未満、又は1Pa・sから~20Pa・s、又は1Pa・s~15Pa・s、又は1Pa・s~10Pa・s、又は0.05~5Pa・s、又は0.05~1Pa・sの全体的な粘度を有するように構成されるべきである。粘度が低すぎると、組成物は、光ファイバコーティングプロセス中にガラスファイバーなどの隣接する層に適切に接着しない場合があり、逆に、粘度が高すぎると、ガラス繊維などの隣接する層に、従来の製造作業で要求される処理速度で組成物を十分に迅速に塗布できない場合がある。
【0125】
[0125]組成物の粘度を適切に調整する方法の1つは、構造(VII)による自己修復オリゴマーの分子量を制御することである。本発明者等は、特定の数の連結ウレタン基を有する構造(VII)による自己修復オリゴマーを処方することにより、構造(VII)による自己修復オリゴマーの粘度及び/又は溶解度の両方を所望のレベルに維持することが可能である。したがって、一実施形態では、構造(VII)による自己修復オリゴマーは、少なくとも3つのウレタン連結基、又は少なくとも4個のウレタン結合基、又は3個~6個のウレタン結合基、又は3個~5個のウレタン結合基、又は4個~5個のウレタン結合基を有する。構造(VII)による自己修復オリゴマーが3~4個のウレタン連結基を有するように構成されている場合、オリゴマーは理想的には500~4500、又は1000~4500g/molのMWtheoを有する。一方、構造(VII)による自己修復オリゴマーが4~5個のウレタン連結基を有する場合、オリゴマーは、500~8000、又は1000~8000g/molのMWtheoを有する。
【0126】
[0126]ウレタン結合基の有無や数に関係なく、様々な実施形態において、構造(VII)による自己修復オリゴマーは、500と8000との間;又は500と5000との間、又は500と4500との間;又は500と4000との間;又は500と3000との間;又は500と2000との間;又は500と1500との間;又は500と1000との間;又は500と900との間;又は500と700との間;又は700と4000との間;又は700と3000との間;又は700と2000との間;又は700と1500との間;又は700と1000との間;又は900と4000との間;又は900と3000との間;又は900と2000との間;又は900と1500との間;又は1000と4000との間;又は1000と3000との間;又は1000と2000との間;又は1000と1500との間の理論分子量(MWtheo)(g/mol)を有する。構造(VII)による自己修復オリゴマーの分子量が高すぎる場合、自己修復オリゴマーの関連組成物への溶解を阻害する効果を有する可能性があり、及び/又は自己修復部分の含有量が、組成物に関連する硬化物品の自己修復及び/又は応力緩和効果が損なわれる可能性がある程度まで希釈される。一方、分子量が低すぎると、関連組成物の硬化性及び/又は機械的特性が悪影響を受ける可能性がある。
【0127】
[0127]好ましい実施形態では、構造(VII)による自己修復オリゴマーのUPyは、以下の構造(VIII-a)又は(VIII-b)のいずれかによって表される:
式中、Rは、構造(VII)の残りの部分を表し、D、m、及びZは、上記の構造(VII)に関して定義した通りである。
【0128】
[0128]特定のUPy基に加えて、構造(VII)による自己修復オリゴマーは、追加の自己修復基を有することができる。これらの基は、追加のUPy基、他の水素結合基、又は他の自己修復部分、例えば本明細書の他の箇所で上述したジスルフィド基及び/又は尿素基などを一緒に含み得る。一実施形態において、Xは、多水素結合基、ジスルフィド基、又は尿素基である。上記の水素結合基はUPy基であってもよい。
【0129】
[0129]構造(VII)による自己修復オリゴマーのいくつかの特定の例が考えられる。それらの中には、線状又は分岐状構造、様々な結合基及び/又は3つ以上のウレタン結合基を有するもの、及びアクリレート、ヒドロキシル、アミン、シアネート、及び/又はUPy基で末端化されたものを含む。構造(VII)によるそのような特定の潜在的なオリゴマー構造の2つの非限定的な例は、以下を含むが、これらに限定されない:
式中、nは、構造のMW
theoが500~8000g/mol間、好ましくは500~4500g/molに維持されるような整数である。
【0130】
[0130]上に見られるように、構造(IX)による自己修復オリゴマーは線状であり、3つの連結ウレタン基を有し(本明細書の目的のために、UPy基に隣接するウレタン基がそれと会合していると推定される)、UPy基の反対側の鎖末端のアクリレート基で終了する。これの他のバリエーションは、構造(VII)による自己修復オリゴマーと一致するガイドラインに従って本発明が適用される当業者によって企図され得る。
【0131】
[0131]構造(VII)による、及び本発明の第2の態様による特定の自己修復オリゴマーのさらなる例は、次の通りである:
式中、nは、構造のMW
theoが500~4500g/mol間に維持されるような整数である。
【0132】
[0132]構造(VII)による自己修復オリゴマーのまたさらなる特定の例は、分岐状構造、例えば以下の1つ又は複数を含む:
式中、nは、構造のMW
theoが500~18000g/mol間、又は500~4500g/molに維持されるような整数である。
【0133】
[0133]前述の構造例(IX)~構造例(XXI)は、限定的な例であることを企図されるものではない。当業者によって上記の構造(IX)から(XXI)の他の変形は、本発明が、本明細書の他の箇所に記載されている構造(VII)による自己修復オリゴマーのより広いガイダンスに従って適用されるものである。
【0134】
[0134]様々な実施形態において、構造(VII)による自己修復オリゴマーは、重合可能な部分も同様に含む。存在する場合、重合性部分は好ましくは、ビニル基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、マレイミド基などの放射線硬化性部分を含むが、ヒドロキシ、アミノ、アルキニル、アジド、アジリジノ、シリル、シロキシ、シリルヒドリド、チオ、イソシアネート、保護イソシアネートネート、エポキシ、アジリジノ、カルボキシレート、F、Cl、Br、I、又は同様の基などの他の反応基を、これらに限定されないが、使用することもできる。
【0135】
[0135]一実施形態では、構造(VII)による自己修復オリゴマーは、(メタ)アクリレート基を含む。構造(VII)による自己修復オリゴマーが、自己修復成分の一部又は全体を形成する組成物の一部として存在する場合、前記自己修復成分は、任意の適切な量の(メタ)アクリレート基、例えば、組成物100g当たり0.015~0.1当量の(メタ)アクリレート基、又は0.03~0.1当量、又は0.037~0.1当量、又は0.03~0.08当量、又は0.03~0.05当量、又は0.037~0.08当量、又は0.037~0.05当量の(メタ)アクリレート基を有することができ
【0136】
[0136]他の実施形態では、重合性基は、配合物全体の他の成分にも、又は代替的に存在することができる。一実施形態では、構造(VII)による自己修復オリゴマーが組み込まれる組成物は、(メタ)アクリレート基を有し、このような(メタ)アクリレート基は、自己修復成分、モノマー成分、及びオリゴマー成分に;又は自己修復成分とモノマー成分に;又は自己修復成分とオリゴマー成分に;又はモノマー成分とオリゴマー成分に;又は単にモノマー成分に;又は単にオリゴマー成分に存在する。そのような実施形態では、組成物は、任意の適切な量の(メタ)アクリレート官能基、例えば、組成物100g当たり0.1~0.4当量、又は0.1~0.3当量、又は0.1~0.25当量、又は0.15~0.4当量、又は0.15~0.3当量、又は0.15~0.25当量、又は0.15~0.2当量の(メタ)アクリレート基を有し得る。
【0137】
[0137]本発明者等は、自己修復部分に対する組成物中の重合性基の量が、互いに対して特定の比率内に維持される場合、構造(VII)による自己修復オリゴマーを含むコーティング(光ファイバコーティングなど)の有効性と有用性が向上し得ることを発見した。したがって、一実施形態では、組成物は、14未満、又は10未満、又は8未満、又は6未満、又は5未満、又は1~14、又は1~10、又は1~8、又は1~6、又は1~5、又は3~10、又は3~8、又は3~5の組成物における自己修復基の当量に対する重合性基の当量の比を有する。
【0138】
[0138]任意の自己修復オリゴマー又は構造(VII)によるオリゴマーの特定の有効性を効果的に定量化するために、前記自己修復オリゴマー又は構造(VII)によるオリゴマーが組み込まれた組成物の硬化生成物の自己修復及び/又は応力緩和特性を測定することが好ましい場合がある。
【0139】
[0139]具体的には、所定の硬化条件セットに従って一定量の未硬化組成物を処理し、所定の硬化条件セットに従って、一定量の未硬化組成物を処理し、その後、初期硬化後の特定の物理特性を測定する場合、次に、後続の時間において、何らかの制御された方法で硬化製品に損傷を与え、上記の本明細書の他の箇所で説明したように、硬化製品が自己修復するための期間を置いた後、自己修復力及び/又は応力緩和能力を評価することが可能である。
【0140】
[0140]本発明の第3の態様は:
第1の光学要素層と第2の光学要素層との間に配置されたポリマー層を含む多層光学デバイスであって、
ポリマー層、第1の光学要素層、及び第2の光学要素層のそれぞれは、第1の表面及び第2の表面を含み、ポリマー層の第1の表面は、第1の光学要素層の第1の表面と接触しており、ポリマー層の第2の表面は、第2の光学要素層の第1の表面と接触しており、ポリマー層は、自己修復成分を含む組成物の生成物を含み、前記自己修復成分は、自己修復部分を含む分子からなり、前記組成物は:(a)組成物全体の重量に対して30重量%超の自己修復成分;又は(b)組成物100g当たり0.015当量超の自己修復部分を含む。
【0141】
[0141]第3の態様による多層光学デバイスの非限定的な例を
図1に示す。
図1を参照すると、多層光学デバイス1は、フィルム、コーティング、接着剤、又はプライマーであってよいポリマー層2を含み、ポリマー層2は、好ましくはガラス又はポリマー材料で構成されているか、又は金属及び/又は金属酸化物の蒸気堆積によるコーティングである2つの光学要素層の間に挟まれている。第1の光学要素層3は、第1の表面5及び第2の表面6を有し、第1の表面5は、ポリマー層2の第1の表面8と接触し、好ましくは化学的に結合される。一方、ポリマー層2の第2の表面7は、第2の光学要素層4の第1の表面10と接触し、好ましくは化学的に結合される。光学要素層4は、第2の表面9をさらに含む。
【0142】
[0142]多層光学デバイスは、好ましくは、ポリマー層が複数の部分に切断又は分離された後、適切な機械的、熱的、又はUV条件下で再統合できるように構築される。これは、本発明の第1の態様の実施形態のいずれかに従って記載された組成物からポリマー層を構築することによって達成することができ、及び/又は本発明の第2の態様の実施形態のいずれかに従って記載されたオリゴマーのいずれかを使用する。
【0143】
[0143]一実施形態では、ポリマー層が形成される組成物は、任意選択的にモノマー成分;任意選択的にオリゴマー成分;開始剤成分;及び/又は添加剤を含む。モノマー成分、オリゴマー成分、開始剤成分、及び添加剤に対する適切な成分の例は、本明細書の他の場所に記載されている。
【0144】
[0144]第3の態様による多層光学デバイスでは、特殊な添加剤を使用することができる。このような添加剤には、接着促進剤、フォトクロミック色素、サーモクロミック色素、液晶、レーザ色素、蛍光色素、OLED色素、二色性色素、又は充填剤が含まれる。充填剤は、熱伝導性又は導電性充填剤を含んでもよい。
【0145】
[0145]一実施形態では、ポリマー層、及び任意選択的に、この第3の態様による多層光学デバイスの多くの用途におけるように、多層光学デバイス全体も実質的に透明であることが好ましく、光の透過は、効率的且つ妨げられない方法でデバイス全体を通過する必要がある。したがって、一実施形態では、ポリマー層が、ISO13468-1:2019に従ってテストした場合に、80%以上、又は90%超、又は95%超、又は98%超の光透過率を有するように構成されている。しかし、ポリマー層は、すべての実施形態において高い光透過率を有する必要はなく;例えば、光ファイバ構成では、これは必ずしもそうである必要はない。
【0146】
[0146]ポリマー層は、用途の必要性に応じて、任意の適切な量まで厚さを変えることができる。しかし、多くの実施形態では、ポリマー層が、500ミクロン(μm)以下、又は250μm未満、又は100μm未満、又は50μm以下、及び/又は1μm以上、又は5μm超、又は15μm超、又は20μm超の厚さを有する。
【0147】
[0147]多層光デバイスは、自己修復コーティングされた光ファイバであってもよい。自己修復コーティングされた光ファイバは、ガラス光ファイバを取り囲む任意の数のコーティング層を含むことができるが、好ましい実施形態では、自己修復コーティングされた光ファイバは少なくとも2つの層を含む。そのような実施形態では、繊維の周りに配置され、繊維と接触する層は一次コーティングであり、一方、一次コーティング層の周囲に配置され、一次コーティング層と接触する層は二次コーティングと呼ばれる。そのような実施形態では、繊維の周りに配置され繊維と接触する層は一次コーティングであり、一方、一次コーティング層の周囲に配置され、一次コーティング層と接触する層は、二次コーティングと呼ばれる。インク層が存在する場合、それは自己修復コーティングされた光ファイバの最外層であることが好ましい。他の多層コーティングシステムが知られており、例えば、本明細書中で参照により援用されるWO2017173296に開示されている。
【0148】
[0148]必須ではないが、通常、自己修復光ファイバは、修復が望まれる温度よりも低いガラス転移温度を自己修復コーティング層が有するように構成されることが望ましい。いかなる理論にも拘束されることを望むものではないが、コーティングの自己修復能力は、本質的にポリマー鎖のセグメント運動に結びついていると考えられている。したがって、結晶構造又はガラス状態の構造は、コーティングに存在する自己修復部分の移動及び/又は再配置の能力を最小限に抑えると考えられているため、コーティングが結晶状態又はガラス状態にならないようにすることが好ましい(非結晶性、アモルファス樹脂の場合)。したがって、一実施形態では、コーティング層及び/又は一次コーティング層のガラス転移温度は、25℃未満、又は20℃未満、又は10℃未満、又は0℃未満、又は-10℃未満、又は-20℃未満、又は-30℃未満である。
【0149】
[0149]光ファイバのためのコーティングなどの本発明の改善された自己修復コーティングは、本明細書で上記に指定された成分の選択を介して配合することができ、さらに本明細書の製剤ガイドラインに従うことによって、及び以下の実施例に示される実施形態で採用される一般的なアプローチから外挿することによって、本発明が適用される当業者によって容易に調整することができる。以下のそのような実施例は、本発明をさらに説明するが、当然ながら、その範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【0150】
実施例
[0150]これらの例は、本発明の実施形態を例示する。表1は、本実施例で使用される組成物の様々な成分を記載する。表2は、表1の試薬から作製されたオリゴマーの様々なさらなる態様を示しており、その合成については、以下でさらに説明する。表3A~表3Dは、表1に記載された成分及び表2に特徴付けられたオリゴマーから作製された全調合物についての試験結果を示す。
【0151】
オリゴマーの合成
[0151]本明細書で使用されるオリゴマーは、当業者によって容易に認識され得る分子量の統計的分布を有する混合物をもたらすように作製された。このセクション及び本明細書の他の箇所の構造は、特に断りのない限り、設計された平均又は「理想的な」構造のみを示している。
【0152】
[0152]具体的には、オリゴマー1を作製するために、AHMP(2-アミノ-4-ヒドロキシ-6-メチル-ピリミジン、12.5g、0.1mol)とTMDI(42g、0.2mol)の混合物を、4つ口フラスコ(500ml)に仕込み、窒素でパージした。次いで、PPG-1000(100g、0.1mol)と0.03gのジブチルスズジラウレート(DBTDL、0.03g、0.0475mmol)の添加する前に、混合物を窒素下、145℃で3.5時間撹拌した。得られた混合物をさらに90℃で3時間撹拌し、その後80℃に冷却した。次に、得られた反応混合物を、体積比1:3の空気/窒素からなるガスでパージした。次に、DBTDL(0.05g、0.079mmol)、BHT(0.24g、1.1mmol)、及び2-ヒドロキシエチルアクリレート(HEA、11.6g、0.1mol)を順次添加した。1:3の空気/窒素気体混合物のパージ下にある間に、反応混合物をさらに80℃でさらに2時間撹拌して、粘性液体として以下に示す平均構造(XXII)を有する最終生成物混合物を得た。生成物はその後、さらに精製することなく次の調合物に使用することができた。設計された構造(XXII)を以下に示す:
【0153】
[0153]オリゴマー2を作製するために、HEAの代わりに2-ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)を使用したことを除いて、上記のオリゴマー1の合成を得る手順に従った。粘性液体生成物は、平均構造(XXIII)を有するオリゴマーの混合物であった。生成物はその後、さらに精製することなく次の調合物に使用することができた。設計された構造(XXIII)を以下に示す:
【0154】
[0154]オリゴマー3を作製するために、AHMPの代わりに2-エチル-1-ヘキシルアミンを使用したことを除いて、上記のオリゴマー1の合成を得る手順に従った。得られた粘性液体生成物は、さらに精製することなくオリゴマーの混合物として提供され、以下に示すような平均構造(XXIV)を有する。
【0155】
[0155]オリゴマー4を作製するために、AHMP(12.5g、0.1mol)とIPDI(44.4g、0.2mol)の混合物を4つ口フラスコ(500ml)に仕込み、窒素でパージした。次いで、得られた混合物を、窒素下、155℃で3時間撹拌した後、PPG-1000(100g、0.1mol)及び0.03gのジブチルスズジラウレート(DBTDL、0.03g、0.0475mmol)を添加した。次いで、得られた混合物を115℃で3時間撹拌し、その後90℃に冷却した。次いで、反応混合物を、体積比1:3の空気と窒素からなる気体混合物でパージした。次いで、DBTDL(0.05g、0.079mmol)、BHT(0.24g、1.1mmol)、及びHEA(11.6g、0.1mol)をそれぞれ順次添加した。1:3空気/窒素混合物のパージ下にある間に、反応混合物を90℃でさらに2時間さらに撹拌して、平均構造(XXV)を有する最終生成物混合物を粘性液体として得た。生成物はその後、さらに精製することなく次の調合物に使用することができた。設計された構造(XXV)を以下に示す:
【0156】
[0156]オリゴマー5を作製するために、HEAの代わりにHEMAを使用したことを除いて、上記のオリゴマー4の合成を得る手順に従った。粘性液体生成物は、平均構造(XXVI)を有するオリゴマーの混合物であった。生成物はその後、さらに精製することなく次の調合物に使用することができた。設計された構造(XXVI)を以下に示す。
【0157】
[0157]オリゴマー6を作製するために、AHMP(8.75g、0.07mol)とIPDI(44.4g、0.2mol)の混合物を4つ口フラスコ(250ml)に仕込み、窒素でパージした。次いで、混合物を窒素下、155℃で3時間撹拌し、その後、PPG-1000(100g、0.1mol)及び0.03gのDBTDL(0.03g、0.0475mmol)を添加した。得られた混合物を115℃で3時間撹拌し、その後90℃に冷却した。次いで、反応混合物を、体積比1:3の空気と窒素の気体混合物でパージした。次に、DBTDL(0.05g、0.079mmol)、BHT(0.24g、1.1mmol)、及びHEA(15.08g、0.13mol)を順次添加した。依然として、1:3空気/窒素混合物のパージ下にある間に、反応混合物を引き続き90℃でさらに2時間撹拌して、以下に示すような平均構造(XXVII)を有する最終オリゴマー混合物を粘性液体として得た。その後、生成物は、さらに精製することなく、次の調合物に使用できるようになった:
【0158】
[0158]オリゴマー7を作製するために、AHMPの代わりに2-エチル-1-ヘキシルアミンを使用したことを除いて、上記のオリゴマー6の合成に使用した手順に従った。得られた粘性液体生成物は、さらに精製することなく、以下に示す平均構造(XXVIII)を有するオリゴマーの混合物として提供された:
【0159】
[0159]オリゴマー8を作製するために、PPG-1000の代わりにPPG-600を使用したことを除いて、上記のオリゴマー1の合成を得る手順に従った。粘性液体生成物は、平均構造(XXIX)を有するオリゴマーの混合物であった。生成物はその後、さらに精製することなく次の調合物に使用することができた。設計された構造(XXIX)を以下に示す:
【0160】
[0160]オリゴマー9を作製するために、PPG-1000の代わりにPPG-2000を使用したことを除いて、上記のオリゴマー1の合成を得る手順に従った。粘性液体生成物は、平均構造(XXX)を有するオリゴマーの混合物であった。生成物はその後、さらに精製することなく次の調合物に使用することができた。設計された構造(XXX)を以下に示す:
【0161】
[0161]オリゴマー10を作製するために、AHMP(15.2g、0.12mol)とTMDI(51.58g、0.24mol)の混合物を4つ口フラスコ(250ml)に入れ、窒素でパージした。次いで、混合物を窒素下、145℃で3.5時間攪拌した後、ジスルフィドジオール(2-ヒドロキシエチルジスルフィド、18.82g、0.12mol)、DBTDL(0.02g、0.0317mmol)及び酢酸ブチル(40g)を添加した。得られた混合物をさらに100℃で3時間撹拌し、その後90℃に冷却した。次に、得られた反応混合物を、体積比1:3の空気/窒素からなるガスでパージした。次いで、DBTDL(0.03g、0.0475mmol)、BHT(0.15g、0.68mmol)、及びHEA(14.2g、0.12mol)を順次添加した。1:3の空気/窒素気体混合物のパージ下にある間に、反応混合物をさらに90℃でさらに2時間撹拌して、粘性液体として以下に示す平均構造(XXXI)を有する最終生成物混合物を得た。生成物はその後、さらに精製することなく次の調合物に使用することができた。設計された構造(XXXI)を以下に示す:
【0162】
[0162]オリゴマー11を作製するために、HEAの代わりに3-(アクリロイルオキシ)-2-ヒドロキシプロピルメタクリレート(AMG)を使用したことを除いて、上記のオリゴマー1の合成を得る手順に従った。粘性液体生成物は、平均構造(XXXII)を有するオリゴマーの混合物であった。生成物はその後、さらに精製することなく次の調合物に使用することができた。設計された構造(XXXII)を以下に示す:
【0163】
[0163]オリゴマー12を作製するために、AHMP(7.42g、0.059mol)とTMDI(25.19g、0.12mol)の混合物を4つ口フラスコ(250ml)に入れ、窒素でパージした。次いで、混合物を窒素下、145℃で3.5時間撹拌した後、PPG-1000(59.8g、0.0598mol)とDBTDL(0.02g、0.0317mmol)を添加した。得られた混合物をさらに100℃で3時間撹拌し、その後90℃に冷却した。次に、得られた反応混合物を、体積比1:3の空気/窒素からなるガスでパージした。次いで、DBTDL(0.03g、0.0475mmol)、BHT(0.15g、0.68mmol)、IEA(2-イソシアネートエチルアクリレート、4.64g、0.03mol)及びグリセリン(2.75g、0.03mol)を順次添加した。1:3の空気/窒素気体混合物のパージ下にある間に、反応混合物をさらに90℃でさらに2時間撹拌して、粘性液体として以下に示す平均構造(XXXIII)を有する最終生成物混合物を得た。生成物はその後、さらに精製することなく次の調合物に使用することができた。設計された構造(XXXIII)を以下に示す。
【0164】
[0164]オリゴマー13を作製するために、AHMP(7.71g、0.062mol)とTMDI(26.16g、0.124mol)の混合物を4つ口フラスコ(250ml)に入れ、窒素でパージした。次いで、混合物を窒素下、145℃で3.5時間撹拌した後、PPG-1000(62.1g、0.062mol)とDBTDL(0.02g、0.0317mmol)を添加した。得られた混合物をさらに100℃で3時間撹拌し、その後90℃に冷却した。次に、得られた反応混合物を、体積比1:3の空気/窒素からなるガスでパージした。次いで、DBTDL(0.03g、0.0475mmol)、BHT(0.15g、0.68mmol)、及びエチレングリコール(3.83g、0.062mol)を順次添加した。1:3の空気/窒素気体混合物のパージ下にある間に、反応混合物をさらに90℃でさらに2時間撹拌して、粘性液体として以下に示す平均構造(XXXIV)を有する最終生成物混合物を得た。生成物はその後、さらに精製することなく次の調合物に使用することができた。設計された構造(XXXIV)を以下に示す:
【0165】
[0165]オリゴマー14を作製するために、AHMP(7.58g、0.06mol)とTMDI(25.68g、0.12mol)の混合物を4つ口フラスコ(250ml)に入れ、窒素でパージした。次いで、混合物を窒素下、145℃で3.5時間撹拌した後、PPG-1000(57.8g、0.0578mol)、PDMS-ジオール550(ヒドロキシ末端ポリ(ジメチルシロキサン)、Mn=550、1.67g、0.003mol)及びDBTDL(0.02g、0.0317mmol)を添加した。得られた混合物をさらに100℃で3時間撹拌し、その後90℃に冷却した。次に、得られた反応混合物を、体積比1:3の空気/窒素からなるガスでパージした。次いで、DBTDL(0.03g、0.0475mmol)、BHT(0.15g、0.68mmol)、及びHEA(7.07g、0.06mol)を順次添加した。依然として1:3空気/窒素ガス混合物のパージ下にある間に、反応混合物を90℃でさらに2時間さらに撹拌して、以下に示す平均構造(XXXV)を有する最終オリゴマー混合物を粘性液体として得た。生成物はその後、さらに精製することなく次の調合物に使用することができた。設計された構造(XXXV)を以下に示す:
【0166】
[0166]オリゴマー15を作製するために、PDMS-ジオール2500(ビス(3-アミノプロピル)末端ポリ(ジメチルシロキサン)、Mn=2500)をPDMS-ジオール550の代わりに使用したことを除いて、上記のオリゴマー14合成を得る手順に従った。粘性液体生成物は、平均構造(XXXVI)を有するオリゴマーの混合物であった。生成物はその後、さらに精製することなく次の調合物に使用することができた。設計された構造(XXXVI)を以下に示す:
【0167】
[0167]オリゴマー16を作製するために、AHMP(5.89g、0.047mol)とTMDI(19.95g、0.094mol)の混合物を4つ口フラスコ(250ml)に入れ、窒素でパージした。次いで、混合物を窒素下、145℃で3.5時間撹拌した後、PPG-1000(33.05g、0.033mol)、PDMS-ジオール2500(35.43g、0.014mol)DBTDL(0.02g、0.0317mmol)を添加した。得られた混合物をさらに100℃で3時間撹拌し、その後90℃に冷却した。次に、得られた反応混合物を、体積比1:3の空気/窒素からなるガスでパージした。次いで、DBTDL(0.03g、0.0475mmol)、BHT(0.15g、0.68mmol)、及びHEA(5.48g、0.047mol)を順次添加した。依然として1:3空気/窒素ガス混合物のパージ下にある間に、反応混合物を90℃でさらに2時間さらに撹拌して、以下に示す平均構造(XXXVII)を有する最終オリゴマー混合物を粘性液体として得た。生成物はその後、さらに精製することなく次の調合物に使用することができた。設計された構造(XXXVII)を以下に示す:
【0168】
[0168]オリゴマー17を作製するために、2-エチル-1-ヘキシルアミン(15.66g、0.121mol)とTMDI(51.29g、0.243mol)の混合物を4つ口フラスコ(250ml)に入れ、窒素でパージした。次いで、混合物を窒素下、125~145℃で3.5時間撹拌した後、ジスルフィドジオール(18.77g、0.121mol)とDBTDL(0.02g、0.0317mmol)を添加した。得られた混合物をさらに100℃で3時間撹拌し、その後90℃に冷却した。次に、得られた反応混合物を、体積比1:3の空気/窒素からなるガスでパージした。次いで、DBTDL(0.03g、0.0475mmol)、BHT(0.15g、0.68mmol)、及びHEA(14.08g、0.121mol)を順次添加した。依然として1:3の空気/窒素気体混合物のパージ下にある間に、反応混合物をさらに90℃でさらに2時間撹拌して、粘性液体として以下に示す平均構造(XXXVIII)を有する最終生成物混合物を得た。生成物はその後、さらに精製することなく次の調合物に使用することができた。設計された構造(XXXVIII)を以下に示す:
【0169】
[0169]上記の特定のオリゴマー反応物を以下の表2に示す。
【0170】
[0170]本明細書の目的のために、自己修復基を有するオリゴマー(オリゴマー1~2、4~6、及び8~17などであるが、これらに限定されない)は、自己修復成分の一部と見なされ得るが、自己修復基を有さないオリゴマー(オリゴマー3及び7などであるが、これらに限定されない)は、そのように特徴付けられない。
【0171】
[0171]自己修復成分の一部と見なすことができる上記のオリゴマーの合成は、光ファイバをコーティングするための一次コーティング組成物など、光ファイバをコーティングするための組成物において有用であると期待される。これをさらに実証するために、これらのオリゴマーのサブセットを使用して様々な組成物を作製し、以下に説明するように調合及び評価した。以下のそのような組成物は、自己修復基を含まない上記の選択されたオリゴマーを利用する適切な対照と共に処方される。
【実施例】
【0172】
調合物1~22
[0172]表3A~表Dに記載された処方の各々は、SpeedMixer(商標)での使用に適した100mlの混合カップ内で100gのサンプルを混合することによって調製された。具体的には、以下の表3A~表3Dに特定されるように、他の成分に加えて、オリゴマー及びモノマー成分を混合した。次いで、オリゴマーが使用するモノマーに十分に混合されるように、混合物を手動で予備混合した後、カップを閉じ、SpeedMixer TM DAC150FVZで3500rpmで3分間混合した。この後、混合操作を停止し、得られた混合物を適切な容器に移し、オーブンで75℃に加熱し、この温度で約1時間維持して、すべての成分を完全に溶解した。次に、試料をオーブンから取り出し、再度同じ方法でSpeedMixerでさらに3分間混合し、その後、シリルアクリレートを加えて、合計100gを得た。最後に、この混合物を同じ方法で再びSpeedMixerでさらに3分間混合した。
【0173】
[0173]次に、これらの調合物を、以下に説明する方法に従って、UPy及び(メタ)アクリレート基のそれぞれの含有量に従って特徴付けた。次に、以下に説明する方法に従ってすべての調合物を試験し、それらの引張強度、伸び率、セグメント弾性率、靭性、粘度、複数の温度でのフィルムの自己修復能力、及び応力緩和%のそれぞれを測定した。別途に示さない限り、UPy当量、(メタ)アクリレート当量、及びジスルフィド当量の値は、本明細書では小数点第3位に四捨五入して示されている。一方、セグメントのモジュラスとタフネスの値は小数点以下第2位を四捨五入し、引張強度は小数点以下第1位を四捨五入して表示している。粘度は、最も近い1センチポアズ単位で表示される。フィルムの修復の結果は、定性的な「はい」又は「いいえ」の2値で報告される。最後に、応力緩和とフィルムの機械的回復の値は、最も近い1%に四捨五入して表示される。これらの測定された特性のそれぞれの値は、以下の表3A~表3Dに報告されている。
【0174】
UPy当量
[0174]所与の組成物についての「UPy当量」は、最初に、以下の式に従って、各UPy含有成分(Z)中のUPy基のモル量を計算することによって決定された:
式中、
=全関連組成物100gに対するそれぞれの成分Zの重量による量;
=成分Z1分子中に存在する2-ウレイド-4-ピリミジノン基の数;及び
は、成分Zの理論分子量(g/mol)である。本明細書の製剤のオリゴマー(UPy含有オリゴマーを含む)を作製する際に使用される反応物の理論分子量値を表2に報告する。
【0175】
[0175]次に、以下の式に従って、各UPy含有成分のUPy基のモル値を加算することにより、組成物全体のUPy当量の値を計算する:
式中、nは、調合物中に存在するUPy含有成分の数を表す。
【0176】
[0176]UPy当量の値は、合計値に1000を乗じて「UPyミリ当量」として任意に表すことができるが、特に断りのない限り、本明細書の値はこのようには報告されない。明確にするために、「当量」又は「ミリ当量」が本明細書で特定される場合、特に明記しない限り、その値は、それが関連する組成物100gに関するものと解釈されるべきである。各調合物のUPy当量値を以下の表3Aに示す。
【0177】
[0177]組成物の完全な処方が事前に知られていない場合、自己修復部分の当量は、本発明が適用される当業者によって理解されるように、サイズ排除クロマトグラフィ(SEC)、赤外線分光法、HPLC、MALDI-TOF質量分析法、又は核磁気共鳴(NMR)法のような任意の適切な方法を介して分析的に決定することがでる。
【0178】
(メタ)アクリレート当量とジスルフィド当量
[0178](メタ)アクリレート当量とジスルフィド当量の値は、UPy基又はUPyを含む成分を評価する代わりという事実を除いて、上記の「UPy当量」と同じ方法で決定され、今や、(メタ)アクリレート基(又は該当する場合はジスルフィド基)がカウントされる。所与の組成物がアクリレート基とメタクリレート基の両方を有する場合、値は本明細書の目的のために合計されると考えられる。
【0179】
粘度
[0179]粘度は、Anton Paar Rheolab QCを使用して測定した。装置は、使用されていた従来のZ3システム用にセットアップした。測定ごとに、14.7±0.2gのサンプルを使い捨てのアルミニウムカップに入れた。カップ内の試料を検査し、目視検査で気泡が含まれていると判断された場合、試料とカップを遠心分離にかけるか、あるいは泡が液体の大部分から逃げるのに十分な時間放置した。液体の上面に現れる泡は、許容できると見なされた。
【0180】
[0180]次に、計量カップ内の液体にボブを静かに入れ、その後、カップとボブを器具に取り付けた。5分間待つことによって、試料温度を循環液体の温度(それ自体は摂氏25度に維持された)と平衡させた。次に、50s-1の所望のせん断速度を生成するために、回転速度を特定の値に設定した。
【0181】
[0181]この後、測定値が取得された。器具パネルは粘度値を表示し、粘度値が15秒間わずかに変化した場合(相対変化2%未満)、測定を中止した。2%を超える相対変動が観察された場合、試料をさらに5分間平衡化させ、その後すぐに試験を再開した。追加の平衡期間において、試料の変動性が残っている場合、せん断速度は、試料の粘性特性をより正確に捕捉するために本発明が適用される当技術分野で周知の方法に従って変更される。報告された結果は、3つの別々の試験サンプルの平均粘度値を表している。別途の指定がない限り、ミリパスカル秒(mPa・s)及び50s-1のせん断速度で表される値を記録した。各実施例の結果は、必要に応じて以下の表3A~表3Dに報告されている。
【0182】
フィルム試料の調製
[0182]様々な物理特性を試験できるフィルムを作製するために、各試料は、1J/cm2UV-線量の、R500リフレクタに装着された、1つはHバルブ、もう1つはDバルブのUVランプである、ランプとして1600Mラジエータ(240W/cmに等しい600W/インチ、それ故合計600W)を有する600WのUV-ランプシステムであるConveyor Fusion Unit Model DRS-10/12 QNを用いて、窒素ガスの一定流下で硬化させた。次いで、UV線量をInternational Light IL390放射計で測定した。
【0183】
[0183]次に、幅約1.27cm(0.5インチ±1/32インチ)、長さ約12.7cm(5インチ±1/8インチ)の個々の試験片をフィルムから切り取った。各試験片の正確な厚さは、校正されたマイクロメータで測定された。
【0184】
引張強さ、伸び、セグメント弾性率、靭性試験方法
[0184]本明細書で使用されるセグメント弾性率を決定する方法は、DSM IP Assets B.V.に譲渡されたEP2089333B1に見出され、その関連部分はその全体を参照として本明細書で援用される。引張特性(引張強度、破断点伸び率、及びセグメント弾性率)は、上記の「フィルムサンプルの準備」手順に従って準備された、厚さ3ミルの各試料の硬化フィルムの試験片に関して、MTS Criterion(商標)モデル43.104で決定された。
【0185】
[0185]これらの比較的柔らかいコーティング(例えば、約10MPa未満の弾性率を有するもの)に起因して、コーティングをガラス板上に引き、硬化させ、タルクの薄層を塗布した後、個々の試験片をメスでガラス板から切り出した。Instron 4442 Tensile Testerで0.9kg(2ポンド)のロードセルを使用し、応力-ひずみプロットの最小二乗フィットを使用して2.5%の伸びで弾性率を計算した。硬化したフィルムは、試験前に23.0±0.1℃、相対湿度50.0±0.5%で16~24時間調整された。
【0186】
[0186]試験片のゲージ長は5.1cm(2インチ)で、クロスヘッド速度は25.4mm/分であった。すべての試験は、温度23.0±0.1℃、相対湿度50.0±0.5%で実施された。すべての測定値は、少なくとも6個の試験片の平均から決定された。
【0187】
[0187]引張強度の値は、破断前に試料が受ける最大応力として決定された。靭性の値は、応力-ひずみ曲線の下の総面積として決定された。
【0188】
フィルム修正試験
[0188]最初に、以下の表に示す各調合物に関して、上記の「フィルム試料調製」手順に従って、厚さ3ミルの硬化フィルムの試験片を調製した。次に、
図1に示した概略図に従って、0.018インチ以下の刃の厚さを有する、適切に研いだ(つまり、新品のような)メスを使用して、顕微鏡対物レンズ(倍率40倍)で各試験片を切断し、切断片の自己修復をリアルタイムで表示した。次に、各試料を室温(25℃)で5分間維持した後、修復を視覚的に評価した。この方法での修復の質的評価は、「フィルム修復、25℃」という語句が先頭にある行全体で報告され;これらの条件下で観察可能な量の修復が発生した場合、試料は「はい」と評価され;観察可能な修復が起こらなかった場合、以下の表3A~表3Dに報告されているように「NO」と評価された。
【0189】
[0189]次に、「はい」と評価されていない各試料をさらに55℃に加熱し、Linkham LTS120温度ステージを使用して顕微鏡対物レンズ(倍率40倍)でさらに視覚的に評価した。各試料を55℃の温度で5分間維持した後、修復を視覚的に定性的に決定した。この例では、室温修復試験に関して、「はい」と「いいえ」を決定するための同じ基準が試料に適用された。結果は、表3A、3B、及び3Dの「フィルム加熱、55℃」という語句が先頭にある行の下に、室温で自己修復を示したサンプルは、55℃条件試験(測定なし)で自動的に「YES」の指定で等級付けされるというさらなる理解により、適切に報告されており、55℃での修復挙動は室温での修復挙動を超えることが理解されている。
【0190】
応力緩和試験
[0190]最初に、以下の表に示す各調合物に関して、上記の「フィルム試料調製」手順に従って、厚さ3ミルの硬化フィルムの試験片を調製した。この後、切片を相対湿度50%、23℃で一晩調整した。正確な厚さは校正されたマイクロメータで測定され、正確な幅は光学顕微鏡で4倍の倍率で測定された。試料は、Dynamic Mechanical Analyzer (DMA)で、試験する長さが0.79インチの「幅広い切片」形状で、1グラムの予張力をねじで保持し、トルクドライバーで20cN.mに固定することによって試験された。試料は室温で等温的に試験され、指定されたひずみ(表3Aと表3Dでは2%、表3Bと表3Cでは1.5%)で100秒間保持され、8ポイント/秒のサンプリング速度で応力が測定された。試料は重複して実行され、平均化された。1秒~10秒の応力減少の合計パーセンテージの値は、以下の表3A~表3Dに報告されている。
【0191】
フィルムの機械的回復試験
[0191]まず、以下の表3Dに示される各調合物に関して、上記の「フィルム試料調製」手順に従って、厚さ3ミルの硬化フィルムを2つ調製したが、ただし、試験片はフィルムからすぐには切断しなかった。疑いを避けるために、各試験で、両方のフィルムは同じ処方からだけでなく、調製された出発材料の同じ実際のバッチからも調製された。次に、上記の「フィルム修復試験」で概説した手順に従って、一方のフィルムを切断した。他のフィルムは切断されなかった。
【0192】
[0192]両方のフィルムを、相対湿度50%及び23℃で一晩(12~14時間)放置するか、又は55℃のオーブン(表3Dに指定)で修復させた。切断されたフィルムは、切断片が作製された後、他の方法で処理又は変更されなかった。
【0193】
[0193]12~14時間の修復期間の完了後、上記の「フィルム試料調製」手順に従ってフィルムを試験片に切断した。次いで、切断されていないフィルムから得られた切片の引張強度を、上記の方法に従って測定し、値を記録した(本明細書では「プレカット引張強度」と呼ぶ)。次いで、本明細書の他の箇所で概説した上記の手順に従って、切断された試験片の引張強度を測定した。試料が55で修復するまで放置されていた場合は、引張強度の測定を行う前に、まず(約30分かけて)室温に平衡化させる。次いで、得られた値を記録した(本明細書では「ポストカット引張強度」と呼ぶ)。
【0194】
[0194]以下の表3Dに報告されるフィルムの機械的回復値は、各組成物について測定されたプレカット引張強度値で除算された、測定されたポストカット引張強度値を表し、最も近い整数1パーセントまでのパーセンテージとして表される。試料が修復を示さず、ポストカット引張強度が測定できなかった場合、その値は単に0%として報告された。
【0195】
[0195]特に明記しない限り、重量%は、特定の成分が組み込まれる液体放射線硬化性組成物全体に対する質量による量を意味する。
【0196】
[0196]本発明を説明する文脈での(特に以下の特許請求の範囲の文脈で)「a」及び「an」及び「the」という用語並びに同様の指示対象の使用は、ここに別段の記載がない限り、又は文脈によって明確に矛盾しない限り、単数形及び複数形の両方をカバーすると解釈されるべきである。「含む(comprising)」、「有する(having)」、「含む(including)」、及び「含有する(containing)」という用語は、特に断りのない限り、制限のない用語(すなわち、「含むが、これに限定されない」を意味する。)として解釈される。ここでの値の範囲の列挙は、ここに別段の記載がない限り、範囲内にある各個別の値を個別に参照する略記法として役立つことを単に意図し、各個別の値は、ここに個別に記載されているかのように仕様に組み込まれる。ここに記載されているすべての方法は、ここに別段の指示がない限り、又は文脈によって明らかに矛盾しない限り、任意の適切な順序で実行することができる。ここで提供されるありとあらゆる例、又は例示的な言語(例えば、「など」)の使用は、単に本発明をより良好に明らかにすることを意図しており、別途、特許請求の範囲で規定しない限り、本発明の範囲に制限を課さない。明細書の文言は、特許請求されていない要素が本発明の実施に不可欠であることを示していると解釈されるべきではない。
【0197】
[0197]本発明の好ましい実施形態は、本発明を実施するための発明者に知られている最良のモードを含めて、本明細書に記載されている。前述の説明を読めば、これらの好ましい実施形態の変形が当業者に明らかになるであろう。発明者は、当業者がそのような変形を適切に採用することを期待し、発明者は、本明細書に具体的に記載されている以外の方法で本発明が実施されることを意図している。したがって、本発明は、適用法によって認められるように、本明細書に添付された特許請求の範囲に記載された主題のすべての修正及び等価物を含む。さらに、本明細書に別段の指示がない限り、又は文脈と明らかに矛盾しない限り、上記の要素のすべての可能な変形における任意の組み合わせが本発明に包含される。
【0198】
本発明をその特定の実施形態を参照して詳細に説明してきたが、請求された本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な変更及び修正を行うことができることは当業者には明らかであろう。
【国際調査報告】