JP7632540B2 - ハードコートフィルム及び硬化性組成物 - Google Patents
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Description
また、本発明において、重合体(A),(B)の重量平均分子量(Mw)は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)を用いて、ポリスチレン標準による換算値として決定することができる。重量平均分子量の具体的な測定方法は後掲の実施例の項に示す。
また、重合体(A),重合体(B)の粘度は、E型粘度計を用いて、以下の測定条件で測定することができるが、市販品についてはカタログ値を採用することができる。
<粘度の測定条件>
固形分:30重量%
温度:25℃
機器:TOKIMEC社製 E型粘度計TV-20
本発明のハードコートフィルムは上記の通り、凹部と凸部がそれぞれ特定のドメインより構成されているものであるが、各ドメインの構成は後掲の実施例に示すように、例えば、顕微ラマン分光測定等により確認することができる。
本発明のハードコートフィルムは、アンチニュートンリング性、透明性等に優れ、更にギラツキを低減するという効果を奏する。本発明のハードコートフィルムがこのような効果を奏する理由は定かではないが次の理由によるものと推定される。
溶解性パラメーター(SP値)は、Solubility Parameterであり、溶解性の尺度となるものである。SP値は数値が大きいほど極性が高く、逆に数値が小さいほど極性が低いことを示す。本発明において、SP値は次の方法により実測される値である。
サンプル0.5gを100ml三角フラスコに秤量し、アセトン10mlを加えて樹脂を溶解させる。ここへ、マグネチックスターラーで攪拌しながら、ヘキサンを滴下していき、溶液に濁りが生じた点(濁点)のヘキサンの滴下量(vh)を求める。次に、ヘキサンの代わりに脱イオン水を使用したときの、濁点における脱イオン水の滴下量(vd)を求める。vh、vdより、SP値は参考文献:SUH、CLARKE、J.P.S.A-1、5、1671~1681(1967)により示された式を用いて求めることができる。また、サンプルがアセトンに溶解しないなど、溶解性パラメーターが上記の方法により求めることができない場合には、Fedorsらが提案した方法によって推算する。具体的には「POLYMER ENGINEERING AND SCIENCE,FEBRUARY,1974,Vol.14,No.2,ROBERT F.FEDORS.(147~154頁)」を参照して求めることができる。
本発明のハードコートフィルムは、具体的には、前記の重合体(A)と重合体(B)と多官能(メタ)アクリレート(C)とを含み、[重合体(A)の重量]:[重合体(B)の重量と多官能(メタ)アクリレート(C)の重量の合計]が10:90~80:20である本発明の硬化性組成物を硬化させることにより、製造することができる。
重合体(A)は、SP値が16~20でアミド基と不飽和二重結合を含むものである。
重合体(A)のSP値は特に17~19.8であることが好ましく、17.5~19.6がより好ましく、18~19.4が最も好ましい。
重合体(A)の製造に当たり、これらは1種を単独で用いてもよく2種以上を混合して用いてもよい。
一方、メスシリンダー等でグリシジルメタクリレート、アクリロイルモルホリン等の(メタ)アクリルアミド系モノマー、プロピレングリコールモノメチルエーテル、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)を加えてモノマー溶液を調製する。
その後、セパラブルフラスコの撹拌機を始動し、続いてセパラブルフラスコとメスシリンダーには窒素ガスを導入する。
重合体(B)は、SP値が10~15の重合体である。
重合体(B)のSP値は特に11~14.5であることが好ましく、12~14であることがより好ましい。また、前述の重合体(A)のSP値との差が1~9程度であることが好ましく、3~8程度であることがより好ましく、4~7程度であること最も好ましい。この範囲の差であれば、前述のとおり、相分離を起こしやすくなりアンチニュートンリング性が向上する。
グリシジル(メタ)アクリレート、3,4-エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート、3,4-エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート等のオキシラン構造を有する(メタ)アクリレートモノマー;
パーフルオロヘキシルエチル(メタ)アクリレート、1H,1H,7H-ドデカフルオロヘプチル(メタ)アクリレート、1H,1H,9H-ヘキサデカフルオロノニル(メタ)アクリレート等のフルオロアルキル基を有する(メタ)アクリレートモノマー;
N,N-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のアミノ基を有する(メタ)アクリレートモノマー;
2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールモノ(メタ)アクリレート等の水酸基を有する(メタ)アクリレートモノマー;
また、(メタ)アクリル酸誘導体以外の原料として、スチレン、p-クロロスチレン、p-メトキシスチレン、ジビニルベンゼン、N-ビニルピロリドン、N-ビニルカプロラクタム、アクリロニトリル、エチレングリコールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールジビニルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジビニルエーテル、トリメチロールプロパンジビニルエーテル、エチレンオキサイド変性ヒドロキノンジビニルエーテル、エチレンオキサイド変性ビスフェノールAジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、ジペンタエリスリトールヘキサビニルエーテル、ジトリメチロールプロパンポリビニルエーテル等のビニル基を有する炭化水素系モノマーが挙げられる。
重合体(B)の製造に使用する原料モノマーの組成を適宜調整することにより、重合体(B)のSP値を上記範囲内とすることができる。
多官能(メタ)アクリレート(C)とは、(メタ)アクリロイル基を有し、一分子中に2つ以上の不飽和二重結合を有する化合物である。このような多官能(メタ)アクリレートとしては、例えば、多価アルコールと(メタ)アクリレートとの脱アルコール反応物である、一分子中に2つ以上の不飽和二重結合を有する多官能(メタ)アクリレートが挙げられる。
本発明のハードコートフィルムは、炭素数が10以上で、二重結合を1つ以上有する化合物(D)に由来するドメインを有することにより、耐湿熱性を向上できるため好ましい。従って、同様に、本発明の硬化性組成物は、炭素数が10以上で、二重結合を1つ以上有する化合物(D)を含有することが好ましい。より具体的には、化合物(D)は、ダイマー酸骨格を有するアクリレートであることが好ましい。
本発明の硬化性組成物は、活性エネルギー線により硬化させるために、重合開始剤を含有することが好ましい。重合開始剤は、本発明の硬化性組成物中の前記重合体(A)、重合体(B)、多官能(メタ)アクリレート(C)、及び必要に応じて用いられる化合物(D)の合計100重量部に対して、通常0.01重量部以上、好ましくは0.1重量部以上、より好ましくは1重量部以上、また、通常20重量部以下、好ましくは10重量部以下加えることができる。
本発明の硬化性組成物は、更に、平均一次粒子径が1μm以下の無機粒子を含有していてもよく、このような無機粒子を含有することで、高い硬度を維持したまま良好なアンチブロッキング性を有するハードコートフィルムを提供できる。
本発明の硬化性組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、前述の重合体(A)、重合体(B)、多官能(メタ)アクリレート(C)、化合物(D)及び重合開始剤や無機粒子以外の他の成分を含有していてもよい。本発明の硬化性組成物が含有し得る他の成分としては、各成分を均一に混合するための溶媒や、帯電防止剤、可塑剤、界面活性剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤などの各種の常用の添加剤などが挙げられる。
本発明の硬化性組成物の調製方法は特に限定されず、例えば、重合体(A)、重合体(B)、多官能(メタ)アクリレート(C)、必要に応じて化合物(D)、溶媒、重合開始剤、添加剤などと併せて混合することにより調製することができる。
本発明のハードコートフィルムは、上述の本発明の硬化性組成物を硬化させてなるものである。即ち、本発明の硬化性組成物を基材の上などに塗布し、フィルム状に硬化させることで、本発明のハードコートフィルムを得ることができる。また、基材として他の樹脂フィルム上に本発明の硬化性組成物を塗布し、硬化させて本発明のハードコートフィルムを成形することで、他の樹脂フィルム上に本発明のハードコートフィルムを積層してなるフィルム積層体が得られる。
本発明のハードコートフィルムは、ハードコートフィルムの表面凹凸構造の凹部を構成する成分と凸部を構成する成分とが相分離することで、表面に良好な凹凸を付与することによるものである。
上記の基材と本発明のハードコートフィルムとを積層してなるフィルム積層体は、これを光源と共に用いて表示装置に適用することができる。この場合、基材は透光性基材であることが好ましい。また、光源は、好ましくは、基材の背面、すなわち基材のハードコートフィルム積層面とは反対側の面に配置され、そこから基材に向けて光を照射する。
機器 :東ソー社製「HLC-8120GPC」
カラム :東ソー社製
「TSKgel Super H1000+H2000+H3000」
検出器 :示差屈折率検出器(RI検出器/内蔵)
溶媒 :テトラヒドロフラン
温度 :40℃
流速 :0.5mL/分
注入量 :10μL
濃度 :0.2重量%
較正試料:単分散ポリスチレン
較正法 :ポリスチレン換算
固形分:30重量%
温度:25℃
機器:TOKIMEC社製 E型粘度計TV-20
反応溶液を0.5g三角フラスコに分取し、プロピレンリコールモノメチルエーテル溶液で10gまで希釈する。
この溶液に指示薬としてフェノールフタレインのエタノール溶解液(10%)を0.1gほど添加し、溶液が赤色に呈色するまで0.1Nのエタノール性水酸化カリウム溶液(和光純薬製)を滴下した。滴下量より未反応のアクリル酸を定量した。
温度計、攪拌機及び還流冷却管を備えた2000mLのセパラブルフラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテル359.6gを加えた。
一方、1000mLのメスシリンダーにグリシジルメタクリレート180.0g、アクリロイルモルホリン180.0g、プロピレングリコールモノメチルエーテル180.0g、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)1.80gを加えてモノマー溶液を調製した。
その後、セパラブルフラスコの撹拌機を始動し、続いてセパラブルフラスコとメスシリンダーにはそれぞれ流量300mL/minにて1時間ほど窒素ガスを導入した。
得られた(メタ)アクリロイル共重合体(A-1)のSP値は19.1、アクリル酸の消費率は93%であった。
この溶液(固形分30重量%)の25℃における粘度は1,050mPa・sであった。また、(メタ)アクリロイル共重合体(A-1)の重量平均分子量(Mw)は22,500であった。
温度計、攪拌機及び還流冷却管を備えた2000mLのセパラブルフラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテル359.6gを加えた。
一方、1000mLのメスシリンダーに、グリシジルメタクリレート180.0g、アクリロイルモルホリン180.0g、プロピレングリコールモノメチルエーテル180.0g、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)1.80g、γ-トリメトキシシリルプロパンチオール(信越化学工業株式会社製 KBM-803)を7.2g加えてモノマー溶液を調製した。
その後、セパラブルフラスコの撹拌機を始動し、続いてセパラブルフラスコとメスシリンダーにはそれぞれ流量300mL/minにて1時間ほど窒素ガスを導入した。
この溶液(固形分30重量%)の25℃における粘度は220mPa・sであった。また、(メタ)アクリロイル共重合体(A-2)の重量平均分子量(Mw)は10,080であった。
温度計、攪拌機及び還流冷却管を備えたフラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテル157.3g、グリシジルメタクリレート98.0g、メチルメタクリレート1.0g、エチルアクリレート1.0g、メルカプトプロピルトリメトキシシラン1.9g、及び2,2'-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)1.0g、γ-トリメトキシシリルプロパンチオール(信越化学工業株式会社製 KBM-803)を1.9g加えて、65℃で3時間反応させた。
その後、更に2,2'-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)0.5gを加えて3時間反応させた後、プロピレングリコールモノメチルエーテル138.1gとp-メトキシフェノール0.45gを加え100℃まで加熱した。
次に、アクリル酸50.7g、及びトリフェニルホスフィン3.08gを添加して、110℃で6時間反応させることで、不飽和二重結合量4.62mmol/gの(メタ)アクリロイル共重合体(a-1)を得た。
この溶液(固形分30重量%)の25℃における粘度は100mPa・sであった。また、(メタ)アクリロイル共重合体(a-1)の重量平均分子量(Mw)は17,700であった。
温度計、攪拌機及び還流冷却管を備えたフラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテル155.1g、グリシジルメタクリレート76.0g、メチルメタクリレート24.0g、エチルアクリレート1.0g、メルカプトプロピルトリメトキシシラン1.9g、及び2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)1.0g、γ-トリメトキシシリルプロパンチオール(信越化学工業株式会社製 KBM-803)を1.9g加えて、65℃で3時間反応させた。
その後、さらに2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)0.5gを加え3時間反応させた後、プロピレングリコールモノメチルエーテル185.6g、p-メトキシフェノール0.49gを加え100℃まで加熱した。
次に、アクリル酸39.3g、及びトリフェニルホスフィン2.82gを添加して、110℃で6時間反応させることで、不飽和二重結合量4.59mmol/gの(メタ)アクリロイル共重合体(a-2)を得た。
この溶液(固形分30重量%)の25℃における粘度は200mPa・sであった。また、(メタ)アクリロイル共重合体(a-2)の重量平均分子量(Mw)は20,700であった。
2000mLのナスフラスコにメチルエチルケトン700gを投入し、内温80℃まで加温した。次いで、(メタ)アクリル系重合体(クラレ製 メチルメタクリレート・メチルアクリレート共重合体 パラペットHR-L、重量平均分子量(Mw)80,700(以下の測定条件で測定した測定値))300gを少量ずつ添加し、完全に溶解するまで撹拌を続けた。この樹脂溶液(固形分30重量%)の粘度は1,100mPa・sであった。また、用いた(メタ)アクリル系重合体パラペットHR-LのSP値は13.5であった。
機器 :東ソー社製「HLC-8120GPC」
カラム:東ソー社製
「TSKgel Super H3000+H4000+H6000」
検出器:示差屈折率検出器(RI検出器/内蔵)
溶媒 :テトラヒドロフラン
温度 :40℃
流速 :0.5ml/分
注入量:10μL
濃度 :0.2重量%
較正試料:単分散ポリスチレン
較正法:ポリスチレン換算
樹脂溶液の調製に用いる樹脂を三菱レイヨン製BR-75(アクリル系共重合体、重量平均分子量(Mw)85,000(カタログ値))とした以外は同様に行った。この樹脂溶液(固形分30重量%)の粘度は470mPa・sであった。また、用いた(メタ)アクリル系重合体BR-75のSP値は13.5であった。
樹脂溶液の調製に用いる樹脂を三菱レイヨン製BR-80(アクリル系共重合体、重量平均分子量(Mw)95,000(カタログ値))とした以外は同様に行った。この樹脂溶液(固形分30重量%)の粘度は1,900mPa・sであった。また、用いた(メタ)アクリル系重合体BR-80のSP値は13.4であった。
樹脂溶液の調製に用いる樹脂を三菱レイヨン製BR-84(アクリル系共重合体、重量平均分子量(Mw)120,000(カタログ値))とした以外は同様に行った。この樹脂溶液(固形分30重量%)の粘度は1,940mPa・sであった。また、用いた(メタ)アクリル系重合体BR-84のSP値は13.6であった。
樹脂溶液の調製に用いる樹脂を三菱レイヨン製BR-85(アクリル系共重合体、重量平均分子量(Mw)280,000(カタログ値))とした以外は同様に行った。この樹脂溶液(固形分30重量%)の粘度は50,000mPa・sより大きかった。また、用いた(メタ)アクリル系重合体BR-85のSP値は13.5であった。
<硬化性組成物の製造>
ガラス製のサンプル瓶に、(メタ)アクリロイル共重合体(A-1)を7.32重量部、樹脂溶液(B-1)を2.05重量部、多官能(メタ)アクリレート(C-1)としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA(SP値:12.1))を4.51重量部配合した後、重合開始剤として1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン(BASF社製「イルガキュア(登録商標)184」)を0.183重量部加え、更にメチルエチルケトン15.94重量部を加えることで、硬化性組成物を得た。
得られた硬化性組成物を、厚さ188μmの透明な二軸延伸PETフィルム(ヘイズ値0.8%;三菱樹脂社製 商品名:ダイアホイル(登録商標)O321E)に、バーコーターを用いて、乾燥後の塗膜厚さが2~3μmとなるように塗布し、80℃で1分間加熱乾燥した。
硬化性組成物の塗膜が形成されたPETフィルムを、出力密度120W/cmの高圧水銀灯を光源として、光源下15cmの位置で、アイグラフィック社製「EYE UV METER UVPF-A1、PD365」を使用して積算光量500mJ/cm2となるように紫外線を照射して、硬化膜を得た。この硬化膜(ハードコートフィルム)が形成されたフィルム積層体について、以下の評価を行った。その結果を表-3に示す。
<RaおよびRz(算術平均粗さ)>
測定は、白色光干渉顕微鏡(日本ビーコ社製「WYKO NP9100」)にて、900μm×1300μmの範囲でJIS B0601-1994年版に準拠して算術平均粗さ(Ra)および(Rz)を求めた。
RaおよびRz(JIS B 0601-1994)は、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜取り部分の平均線の方向にX軸を、縦倍率の方向にY軸を取り、粗さ曲線をy=f(x)で表したときに、数式により求められる値をマイクロメートル(μm)で表したものをいう。
ハードコートフィルムの全光線透過率(Tt(%))は、ハードコートフィルムに対する入射光強度(T0)とハードコートフィルムを透過した全透過光強度(T1)とを測定し、下記式により算出した。
Tt(%)=(T1/T0)×100
なお、全光線透過率は、例えばヘーズメーター(日本電色工業株式会社製(SH7000))を用いて測定することができる。
ハードコートフィルムのヘイズは、JIS K-7136(2000年)に準拠して、下記式より算出した。
H(%)=(Td/Tt)×100
H:ヘイズ(曇価)(%)
Td:拡散透光率(%)
Tt:全光線透過率(%)
約123dpi(対角10.4インチ、XGA(1,024×768ドット))の液晶ディスプレイ上に、得られたフィルム積層体を設置しギラツキの有無を目視で確認した。ギラツキが全く確認できないものを優良(◎)、ギラツキが確認できないが、◎の場合よりも劣るものを良好(○)、かすかに確認されるものをやや良好(△)、明確に確認されるものを不良(×)と評価した。
フィルム積層体のハードコートフィルム上に厚さ5mmのガラス板を、ガラス板とハードコートフィルムが接するように置いた後、ハードコートフィルムをガラス板に向けて押し当てた時に、斜め60度の方向から、ハードコートフィルムとガラス板を、接触させた領域でのニュートンリングの有無を目視で観察した。
ニュートンリングが全く観測できないものを優良(◎)、ニュートンリングを観測できないが、◎の場合よりも劣るものを良好(○)、かすかに観測されるものをやや良好(△)、明確に観測されるものを不良(×)と評価した。
共焦点顕微ラマン分光装置(ナノフォトン社製RAMANtouch)を用い、ハードコートフィルムのラマン分光測定を行った。励起光は532nm(レーザー出力:0.1mW以下)を用い、顕微鏡に導入し、対物レンズにより試料部で集光した。試料からの後方散乱を同じ対物レンズで集め、ピンホールに通して共焦点効果を得た。ノッチフィルターによりレイリー散乱光を除去し、分光器(回折格子:300groove/mm)に導入し、CCDカメラによりラマンスペクトルを得た。
硬化性組成物の配合を表-3、表-4に示す通り変更したこと以外は実施例1と同様にハードコートフィルムを得た。Ra、Rz、全光線透過率、ヘイズ、ギラツキ性及びANR性について、実施例1と同様に評価を行い、結果を表-3、表-4に示した。
なお、表-3、表-4において、「重合体(A)」、「重合体(B)」、「多官能(メタ)アクリレート(C)」は、それぞれ「成分(A)」、「成分(B)」、「成分(C)」と記載した。
Claims (5)
- 表面に凹凸構造を有するハードコートフィルムであり、
該凹部は、溶解性パラメーター(SP値)が18~19.4である、アミド基及び不飽和二重結合を含む重合体(A)に由来するドメインより構成され、
該凸部は、溶解性パラメーター(SP値)が12~14の重合体(B)を含み、かつSP値が12~14の多官能(メタ)アクリレート(C)に由来するドメインより構成されている
ハードコートフィルムであって、
白色光干渉顕微鏡により測定した表面粗さ(Ra)が0.25~1.2μmであり、
重合体(A)と重合体(B)と多官能(メタ)アクリレート(C)とを含み、[重合体(A)の重量]:[重合体(B)の重量と多官能(メタ)アクリレート(C)の重量の合計]が20:80~35:65であり、かつ[重合体(B)の重量]:[多官能(メタ)アクリレート(C)の重量]が10:90~35:65である硬化性組成物の硬化物であり、
重合体(A)の不飽和二重結合量が2~4mmol/gであり、
重合体(B)が(メタ)アクリル系重合体であり、
重合体(A)が下記式(1)で表される構造単位の側鎖を有する、ハードコートフィルム。
(式(1)中、Rは重合体(A)の主鎖部分を表し、R 1 は水素原子またはメチル基を表す。) - 重合体(A)の25℃、プロピレングリコールモノメチルエーテル中の30重量%濃度で測定した粘度が100~4,000mPa・sである、請求項1に記載のハードコートフィルム。
- 厚みが1~10μmである、請求項1又は2に記載のハードコートフィルム。
- 溶解性パラメーター(SP値)が18~19.4である、アミド基及び不飽和二重結合を含む重合体(A)、溶解性パラメーター(SP値)が12~14の重合体(B)、及びSP値が12~14の多官能(メタ)アクリレート(C)を含み、かつ[重合体(A)の重量]:[重合体(B)の重量と多官能(メタ)アクリレート(C)の重量の合計]が20:80~35:65である硬化性組成物であって、
[重合体(B)の重量]:[多官能(メタ)アクリレート(C)の重量]が10:90~35:65であり、
重合体(A)の不飽和二重結合量が2~4mmol/gであり、
重合体(B)が(メタ)アクリル系重合体であり、
重合体(A)が下記式(1)で表される構造単位の側鎖を有する、硬化性組成物。
(式(1)中、Rは重合体(A)の主鎖部分を表し、R 1 は水素原子またはメチル基を表す。) - 重合体(A)の25℃、プロピレングリコールモノメチルエーテル中の30重量%濃度で測定した粘度が100~4,000mPa・sである、請求項4に記載の硬化性組成物。
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| JP2023155347A (ja) | 2023-10-20 |
| JP2021185431A (ja) | 2021-12-09 |
| JP2018072588A (ja) | 2018-05-10 |
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