JP2017177553A - 積層体 - Google Patents
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Description
即ち、特許文献1では、ハードコート層ではなく、ハードコート層の下の樹脂層(B)に紫外線吸収剤を含有させることで積層体の耐候性を高めている。
即ち、特許文献1では、ハードコート層の紫外線硬化反応を優先し、ハードコート層には紫外線吸収剤を含有させずに、ハードコート層の下層の樹脂層(B)に紫外線吸収剤を含有させている。このように、ハードコート層の下層の樹脂層(B)に紫外線吸収剤を含有させた積層体では、以下のような問題がある。
(2) 耐候性を高めるために樹脂層(B)に紫外線吸収剤を多量に含有させようとしても、紫外線吸収剤を多量に配合すると成形時のガス発生量が多くなり、モールドデポジット等が問題となる。また、成形後、可視光線の吸収波長によって黄変などの着色を生じたり、紫外線吸収剤のブリードが問題となるため、樹脂層(B)には、それほど多くの紫外線吸収剤を含有させることはできない。
例えば、特許文献1では、熱可塑性樹脂(B)100重量部に対して紫外線吸収剤を0.5〜5.0重量部、特に1.0〜4.0重量部添加することが好ましいとされ、紫外線吸収剤を添加する実施例は一部のみであり、それらの実施例では1.0重量部しか添加していない。
このように少量の紫外線吸収剤をハードコート層の下層の樹脂層(B)に添加しても、十分な耐候性を得ることはできない。
本発明の積層体は、電気、自動車、医療用途等、幅広い分野に用いることができるが、特に、その高い表面硬度と耐候性から、車両用窓ガラス(自動車、建機、鉄道、航空機)、建築物用窓ガラス、ショーケース用ガラス、保存庫用窓ガラス、鏡用基材、車両用ランプカバー、車両用風防、眼鏡・ゴーグル・双眼鏡などの光学製品やそのボディー、家電製品や電子機器の窓部やボディー、自動車内装や家電製品・電子機器の各種パネル類、ディスプレイ用カバー、タッチパネル・タッチセンサー用パネル、太陽電池用電極パネル、有機EL電極パネル等として有用であり、屋外で使用される用途にも十分に対応することができる。
また、本発明の積層体は、樹脂層(A)、樹脂層(B)及びハードコート層以外の層を有していてもよい。ただし、ハードコート層と樹脂層(B)との間に他の層を介する場合は、樹脂層(B)によるハードコート層の硬度向上効果を得る上で、ハードコートの表面硬度を低下させることがない層とすることが望ましい。
本発明によれば、以下の通り、表面硬度と耐候性に共に優れた積層体とすることができる。
即ち、通常最表層となるハードコート層に紫外線吸収剤を多量に含むことにより、優れた耐候性を得ることができる。このようにハードコート層に紫外線吸収剤を多く配合した場合、紫外線硬化型のハードコートにおいてはハードコート層の紫外線硬化反応が阻害され、硬度が低下する傾向があるが、本発明の積層体では、ハードコート層の下層の樹脂層(B)が高硬度であることにより、ハードコート層の硬度を補償し、表面硬度の高い積層体とすることができる。
また、前述の通り、従来法では、ハードコート層のみで表面硬度を担うため、ハードコート層が硬くなり過ぎ、クラックが入ったり、ハードコート層が剥離したりすることがあるが、本発明では、ハードコート層の硬度を過度に高くする必要はないため、このような問題は解消される。
樹脂層(A)を構成する熱可塑性樹脂(a)は、ポリカーボネート樹脂、特に芳香族ポリカーボネート樹脂を含むことが好ましく、とりわけビスフェノールA型ポリカーボネート樹脂を含むことが好ましい。
ビスフェノールA型ポリカーボネート樹脂(以下「A−PC」と略記する場合がある。)は、原料のジヒドロキシ化合物として、ビスフェノールA、すなわち2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンとカーボネート前駆体とから製造されるものである。
またA−PCは、直鎖状でもよく、分岐鎖状でもよい。
η=1.23×10−4Mv0.83
樹脂層(A)の厚みは100μm〜20mmであることが好ましく、200μm〜15mmであることがより好ましく、300μm〜10mmであることがさらに好ましい。
樹脂層(A)の厚みが上記下限以上であると、耐衝撃性等の積層体の機械的強度や耐熱性を十分なものとすることができ、上記上限以下であると、積層体の厚みが厚くなり過ぎず、薄肉軽量化を図れる。
樹脂層(B)を構成する熱可塑性樹脂(b)は、ポリカーボネート樹脂、特に芳香族ポリカーボネート樹脂を含むことが好ましく、とりわけ、表面硬度に優れる樹脂層(B)を形成できることから、以下に説明するビスフェノールC型ポリカーボネート樹脂を含むことが好ましい。また、成形性を良好なものとするために、ビスフェノールC型ポリカーボネート樹脂に加えて、上記のビスフェノールA型ポリカーボネート樹脂を含むことが好ましい。
熱可塑性樹脂(b)は、表面硬度に優れる樹脂層(B)を形成できることから、下記一般式(1)で表される構造単位を有するポリカーボネート樹脂(以下「ビスフェノールC型ポリカーボネート樹脂」と称し、「C−PC」と略記する場合がある。)を含むことが好ましい。
また、Xは、アルキレン基又はアルキリデン基であるが、アルキレン基としては炭素数1〜6のアルキレン基が好ましく、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。その例としては、メチレン、1,2−エチレン、1,3−プロピレン、1,4−ブチレン、1,6−へキシレン等を挙げることができる。
アルキリデン基としては、炭素数2〜10のアルキリデン基が好ましく、例えばエチリデン、2,2−プロピリデン、2,2−ブチリデン、3,3−ヘキシリデン等を挙げることができる。
Xは、アルキリデン基であるのが好ましく、2,2−プロピリデン基(即ち、イソプロピリデン基)が特に好ましい。
イ)2,2−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン構造単位を有するもの、即ち、R1がメチル基、R2とR3が水素原子、Xがイソプロピリデン基である構造単位を有するもの、
ロ)2,2−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン構造単位、即ちR1がメチル基、R2とR3がメチル基、Xがイソプロピリデン基である構造単位を有するもの、
上記のうち、特に上記イ)のポリカーボネート樹脂が好ましい。
樹脂層(B)の厚みは50〜2000μmであることが好ましく、80〜1000μmであることがより好ましく、100〜500μmであることがさらに好ましい。
樹脂層(B)の厚みが上記下限以上であると、積層体の表面硬度を十分なものとすることができ、上記上限以下であると、積層体の耐熱性、耐衝撃性等の機械的強度の面で好ましい。
<吸水率>
吸水による積層体の反りを防止する観点から、熱可塑性樹脂(a)と熱可塑性樹脂(b)はいずれも吸水率が小さい方が好ましい。吸水率は共に0.3%以下であることが好ましく、0.25%以下であることがより好ましく、0.2%以下であることが更に好ましい。
熱膨張による積層体の反りを防止する観点から、熱可塑性樹脂(a)と熱可塑性樹脂(b)はいずれも線膨張係数が小さい方が好ましい。線膨張係数は共に8.0×10−5/℃以下であることが好ましく、7.8×10−5/℃以下であることがより好ましく、7.5×10−5/℃以下であることが好ましい。
本発明の積層体を構成する樹脂層(A)、樹脂層(B)は、所望の諸物性を著しく損なわない限り、必要に応じて、各種の樹脂添加剤を含有していてもよい。
<ハードコート剤>
本発明の積層体のハードコート層を形成するためのハードコート剤としては、公知の材料を適宜使用することができ、例えば、シリコーン系、アクリル系、エポキシ系、シラザン系、ウレタン系などの種々の多官能モノマーや多官能プレポリマーを主成分とし、シリカ等の無機充てん剤と重合開始剤、紫外線吸収剤を溶剤に溶解させたものを用い、必要に応じて酸化防止剤、光安定剤、粘度調整剤、消泡剤、帯電防止剤、分散剤、スリップ剤、染料、顔料などの各種添加剤等を添加してもよい種々のハードコート剤を使用することができる。接着性や耐候性を向上させるために、ハードコート剤を塗布する前にプライマー層を設ける2コートタイプのハードコート剤であってもよい。
ハードコート層に用いる紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、トリアジン系、サリシレート系、ベンゾエート系、シアノアクリレート系等の有機系紫外線吸収剤および、酸化亜鉛,酸化チタン,酸化セリウム,酸化鉄等の無機系紫外線吸収剤が挙げられる。
ハードコート層中の紫外線吸収剤の含有量が少な過ぎると、紫外線硬化型ハードコートにおいては紫外線吸収剤による耐候性の向上効果を十分に得ることができず、多過ぎると紫外線硬化反応でハードコート層を形成する場合には、紫外線吸収剤が紫外線硬化反応を阻害し、高硬度のハードコート層を形成し得なくなる。
即ち、紫外線吸収剤は、紫外線硬化反応を阻害しないように、通常ハードコート層中に
1質量%以下のごく少量が用いられるが、本発明では、耐候性を優先させてハードコート層中の紫外線吸収剤の含有量を従来よりも多くし、紫外線吸収剤を多くしたことによる硬度の低下をハードコート層の下層の高硬度の樹脂層(B)により補償するが、紫外線吸収剤の含有量が過度に多いと目的とする表面硬度が得られなくなるため、上記上限以下とする。
ハードコート層の厚みは、樹脂層(B)との熱膨張差や収縮差による層剥離を防止した上で表面硬度を高める観点から、好ましくは5〜50μm、より好ましくは7〜30μmである。
本発明の積層体は、前述の樹脂層(A)の少なくとも一方の面に樹脂層(B)を有し、その樹脂層(B)上に前述のハードコート層が形成されたものである。
樹脂層(B)は樹脂層(A)の一方の面に形成されていてもよく、両面に形成されていてもよい。
即ち、本発明の積層体は、樹脂層(A)/樹脂層(B)/ハードコート層の積層構造であってもよく、ハードコート層/樹脂層(B)/樹脂層(A)/樹脂層(B)/ハードコート層の積層構造であってもよい。
本発明によれば、ハードコート層をこのような高硬度の樹脂層(B)上に形成することで、ハードコート層の表面硬度も高くすることができ、上記のような高い表面硬度を実現することができる。
なお、ハードコート層の鉛筆硬度はF以上、特にH以上であることが好ましい。
本発明の積層体の製造方法には特に制限はなく、射出成形法、Tダイ成形法、インフレーション成形法等を用いて製造することができる。例えば、次のような方法を採用することができる。
(2) Tダイ成形によって樹脂層(A)、樹脂層(B)のフィルム又はシートを予め成形し、これらのフィルム又はシートをプレス成形又は熱ロールにより一体化し、得られた樹脂層(A)と樹脂層(B)の積層体の樹脂層(B)上にハードコート層を形成する。
例えば、上記(1)の方法において、金型内に、樹脂層(B)用のフィルム又はシートにハードコート層を形成したものをセットしてもよく、このようにすることで、射出成形後のハードコート層の形成工程を省略することができる。
本発明の積層体は、電気、自動車、医療用途等、幅広い分野に用いることができるが、特に、その高い表面硬度と耐候性から、自動車内外装の各種パネル等として有用であり、屋外で使用される用途にも十分に対応することができる。
また、樹脂層(A)と樹脂層(B)との間、或いは樹脂層(A)の樹脂層(B)形成面と反対側に透明導電層を設けることによって、自動車の窓材等の透明面状発熱体、透明電磁波シールド樹脂板、透明タッチパネルセンサー、液晶パネルや有機EL、太陽電池の透明電極等に適用することもできる。
C−PC:ビスフェノールC型ポリカーボネート樹脂(粘度平均分子量(Mv):22000)
A−PC(1):三菱エンジニアリングプラスチックス社製ビスフェノールA型ポリカーボネート樹脂「ユーピロンS−3000UR」(粘度平均分子量(Mv):21000)
A−PC(2):三菱エンジニアリングプラスチックス社製ビスフェノールA型ポリカーボネート樹脂「ユーピロンH−4000UR」(粘度平均分子量(Mv):16000)
ハードコート剤:アクリル系有機無機ハイブリッドハードコート剤
紫外線吸収剤:BASF社製トリアジン系紫外線吸収剤「チヌビン400」
2,2−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン26.14モル(6.75kg)と、ジフェニルカーボネート26.79モル(5.74kg)を、撹拌機および留出凝縮装置付きのSUS製反応器(内容積10リットル)内に入れ、反応器内を窒素ガスで置換後、窒素ガス雰囲気下で220℃まで30分間かけて昇温した。
次に、反応器内を60分かけて温度を284℃まで上げるとともに3Torrまで減圧し、留出理論量のほぼ全量に相当するフェノールを留出させた。次に、同温度下で反応器内の圧力を1Torr未満に保ち、さらに60分間反応を続け重縮合反応を終了させた。このとき、撹拌機の攪拌回転数は38回転/分であり、反応終了直前の反応液温度は289℃、攪拌動力は0.75kWであった。
鉛筆硬度:2H
粘度平均分子量(Mv):22,000
ISO 11359−2に準拠して、樹脂層(A)及び樹脂層(B)を構成するポリカーボネート樹脂についてそれぞれ作成したISO多目的試験片の中心部より、4mm×4mm×4mmの立方体状の試験片を切出し、MD方向とTD方向を測定した。測定はエスアイアイ・ナノテクノロジー社製TMA/SS6100を使用し、昇温速度5℃/minにて20〜30℃の平均線膨張係数を算出した。
吸水率は樹脂ペレットの吸水率を測定した。吸水率の測定は、あらかじめ重量を測定した23℃、50%で状態調節した樹脂ペレットを23℃の水中に24時間浸漬後、表面の付着水を吸水性ワイパーで除去し、カールフィッシャー法(水分気化−電量滴定法)によって行った。分析には、三菱化学アナリテック社製、CA−200(電量滴定法水分計)、VA−200(水分気化装置)を備えた装置を用いた。試薬として、三菱化学社製アクアミクロン(登録商標)AX(陽極液)と、アクアミクロン(登録商標)CXU(陰極液)を用い、EndSence=0.1μg・H2O/秒、Delay=2分の条件下、キャリアガスとして窒素を約200mL/分流し、200℃にて測定を行った。吸水率はカールフィッシャー法で測定した水分の重量を23℃、50%で状態調節したときの重量に対する百分率として算出した。
樹脂層(B)、又は樹脂層(B)上のハードコート層の鉛筆硬度は、JIS K5600−5−4に準拠し、評価対象面に対して750g加重で鉛筆硬度の測定を行い、表面に目視で傷がつかなかった鉛筆の硬度を評価結果とした。
スガ試験機製メタリングウェザーメーター(90mW/cm2)により、ブラックパネル64℃:4時間→70℃、90%RH:4時間→30℃、95%:4時間を1サイクルとし、20サイクルを繰り返した後の積層体の外観を観察し、下記基準で評価した。
○:クラック、変色(黄変)、透明度低下といった変化がみられない。
×:クラック、変色(黄変)、透明度低下のいずれかがみられる。
A−PC(1)、又はC−PCとA−PC(2)とを表1に示す質量比で混合したものについて、線膨張係数と吸水率を測定し、結果を表1に示した。
C−PCとA−PC(2)をC−PC:A−PC(2)=40:60(質量比)で混合し、押出成形により、厚み100μmの樹脂層(B)用フィルムを成形した。
この樹脂層(B)用フィルムの一方の面に、紫外線吸収剤含有量が7質量%となるように紫外線吸収剤を混合したハードコート剤をバーコーターにより塗布して高圧水銀ランプで1500mJの紫外線を照射することにより硬化させ、厚み10μmの紫外線吸収剤入りハードコート層を形成した。
実施例1において、樹脂層(B)用フィルムの作製に当たり、C−PCとA−PC(2)の混合割合を、C−PC:A−PC(2)=85/15(質量比)としたこと以外は同様にして本発明の積層体を得た。
また、実施例1と同様に、この積層体の樹脂層(B)の鉛筆硬度を調べ、結果を表2に示した。
実施例1において、A−PC(1)のみを射出成形して厚み4mmの樹脂層(A)よりなる基材を製造した。この基材の鉛筆硬度を測定し、結果を表2に示した。また、この基材上に、実施例1と同様に紫外線吸収剤入りハードコート層を形成し、ハードコート層の鉛筆硬度と耐候性を調べ結果を表2に示した。
Claims (6)
- 熱可塑性樹脂(a)からなる樹脂層(A)と、該樹脂層(A)の少なくとも一方の面に積層された該熱可塑性樹脂(a)とは異なる熱可塑性樹脂(b)からなる樹脂層(B)とを有する基材と、該基材の該樹脂層(B)上に形成されたハードコート層とを有する積層体であって、
該樹脂層(B)の鉛筆硬度がF以上であり、該ハードコート層が紫外線吸収剤を1〜50質量%含む積層体。 - 前記熱可塑性樹脂(a)と熱可塑性樹脂(b)の吸水率が共に0.3%以下であり、吸水率差が0.05%以下である請求項1に記載の積層体。
- 前記熱可塑性樹脂(a)と熱可塑性樹脂(b)の線膨張係数が共に8.0×10−5/℃以下であり、線膨張係数差が0.5×10−5/℃以下である請求項1又は2に記載の積層体。
- 前記樹脂層(B)の厚みが50〜1000μmで、前記基材の厚みが0.5〜20mmである請求項1ないし3のいずれか1項に記載の積層体。
- 前記熱可塑性樹脂(a)が、ビスフェノールA型ポリカーボネート樹脂を含む請求項1ないし5のいずれか1項に記載の積層体。
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