JP2005281476A

JP2005281476A - 樹脂ビーズ含有塗料及びその製造方法

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Publication number: JP2005281476A
Application number: JP2004097302A
Authority: JP
Inventors: Shuji Mitani; 修司三谷
Original assignee: Tomoegawa Paper Co Ltd
Current assignee: Tomoegawa Co Ltd
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2005-10-13

Abstract

【課題】得られる塗膜の透明性等の品質を安定して一定に保つことができる塗料及びその製造方法を提供する。
【解決手段】少なくともバインダ樹脂と樹脂ビーズと溶剤とを含有した塗料において、樹脂ビーズを溶剤で７０％以上膨潤させておく。その結果、一定した品質で安定して塗工することができ、その塗膜の形成された各製品の品質を均質化できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、樹脂ビーズを含有した塗料及びその製造方法に関する。

ＬＣＤやＣＲＴに代表される画像表示装置（以下、これを「ディスプレイ」という。）は、テレビジョン画面やコンピュータ端末画面を始めとして、様々な分野で繁用されており、目覚ましい発展を遂げている。このディスプレイの開発は、最近はハイビジョン化がキーワードの一つになり、画像の高精細化、高画質化、低消費電力化等に向かって努力が傾注されている。マン−マシンインターフェイスの重要な役割を担うこれらのディスプレイは、今後マルチメディア時代の到来とともに一層の普及が予想され、特に、携帯電話、ＰＨＳ、その他の各種携帯端末用としての普及が著しく拡大するものと予測される。
携帯端末用ディスプレイとしては、軽量かつコンパクトであり、また汎用性等を有するＬＣＤが有力である。これらの携帯端末は、屋外で使用されるケースが多いことから、屋外で良好な画像表示を実現するため、ディスプレイに入射した太陽光等の外部光の反射を極力抑える必要がある。従って、ディスプレイへの太陽光や蛍光灯等の外部光の映り込みを防止すること、すなわち、ディスプレイ画面の防眩に対する要求が強くなってきた。
さらに、最近、タッチパネル等のディスプレイに直接指等を触れて操作するものが市販されるようになったことから、ディスプレイ表面には、耐磨耗性および耐薬品性を有するとともに、指触等による汚染防止への要求も高まってきた。
防眩性に関しては、従来、この種の防眩を実現するために、磨きガラスのように、光を散乱もしくは拡散させて像をぼかす手法が一般的に行われている。通常、光を散乱もしくは拡散させるためには、光の入射する基体面を粗面化させることが基本となっており、この粗面化処理には、サンドブラスト法やエンボス法等により基体表面を直接粗面化する方法、基体表面にフィラーを含有させた塗工層を設ける方法及び基体表面に海島構造による多孔質膜を形成する方法等が採用されている。
また、ディスプレイの解像度が向上するに伴い、粗面の凹凸の高さや間隔にも緻密化が要求されるようになってきた。画像の高精細化は、主に画像ドットを高密度にすることにより達成されるものであるが、上記凹凸の間隔が、この画像ドットのピッチより大きい場合には干渉によるギラツキが発生するという問題がある。そこで、防眩性が良好であり、ギラツキのない鮮明な画像を得るためには、上記凹凸の高さ及び間隔を小さくするとともに、ばらつきがないようにコントロールしなければならない。
現在、基体表面にフィラーを含有させた塗工層を設ける方法が、フィラーの粒径により粗面の凹凸の大きさを比較的容易にコントロールできること及び製造が容易であること等の利点があることから、好適に用いられている。塗料に使用する樹脂としては、透明性、耐熱性、耐磨耗性、耐薬品性等の諸性質に優れているものが望まれるが、基体が耐熱性に乏しい高透明なプラスチックフィルムである場合が多いため、紫外線硬化型樹脂が好んで使用されている。その例として、紫外線硬化型樹脂およびシリカ顔料を用いる方法が、特許文献１、２に提案されている。
しかしながら、上記文献等に使用されている紫外線硬化型樹脂は、一般的に紫外線を照射するまで液体状態にあるため、塗料を基体に塗布した後、紫外線を照射するまでの間に塗工層中のフィラーが凝集して、オレンジピールを形成するという問題を有していた。特に、塗工層表面に凹凸を緻密化させる目的でフィラーの含有量を増加させたり、フィラーを塗工層面から突出させる目的で溶剤等を用いて希釈する場合には、オレンジピールが特に顕著に現れた。従って、ディスプレイの高解像度化に適合した粗面の凹凸形成については、満足なものではなかった。
また、上記文献に記載のように、シリカ顔料として吸油性の高い無定形シリカを使用すると、このシリカ顔料は油分等を吸収し易いものであるため、指紋等で粗面が汚染されるという欠点があった。
この種の汚れは、アルコール等の溶媒を染み込ませた布で拭いても除去し難いものである上に、拭き取った部分は、布の繊維が付着したり、顔料が削り取られたりして白色化するため、ディスプレイ用途では画像のコントラストが低下するという問題も有していた。
また、塗料中で、シリカは沈降しやすく、作業性に難があった。
そこで、これらの問題を解決すべく、ディスプレイへの太陽光及び蛍光灯等の外部光の映り込みを防止することにより、優れた防眩特性を発揮し、かつ、ギラツキ等のない鮮明な画像及び高精細画像を得ることができるとともに、さらに優れた耐磨耗性、耐薬品性を有するディスプレイ、特に、フルカラー液晶ディスプレイに好適で、作業性にも優れた防眩材料が特許文献３に記載されている。
これは、透明基体に粗面化層を設ける為の防眩材料において、アクリル系紫外線硬化型樹脂および粒径が０.５〜６.０μｍの範囲にある架橋アクリルビーズを含有する塗料を用いるものである。
特開平１−１０５７３８号公報特開平５−１６２２６１号公報特開平９−２９０４９０号公報

しかしながら、特許文献３に記載の発明によって優れた粗面化層が形成されたフィルムが得られるものの、同じ処方で製造しているにも拘わらず、得られるフィルムの透明性が必ずしも一定にならないことがあった。しかも、同じロットであるにも拘わらず、塗工初期と後期とで得られるフィルムの品質、特に光学特性が変化してしまうことがあった。

本発明は前記課題を解決するためになされたもので、得られる塗膜の透明性等の品質を安定して一定に保つことができる塗料及び製造方法を提供するものである。

塗工機に用いる塗料は、通常、工程管理上から、その製造後速やかに塗工作業に供しているが、樹脂ビーズを含有した塗料を用いる塗工方法では、塗工工程の経時で上記のように品質に変化が認められ、本発明者は上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねたところ、塗工経時において、塗料中に含まれる樹脂ビーズが溶剤によって膨潤することから、樹脂ビーズの粒径が大きくなり、その結果、膜厚（表面の凹凸）がばらついて塗膜の透明性が不安定になることを見出した。
そこで、この不安定性を解消すべく、本発明の樹脂ビーズ含有塗料は、少なくともバインダ樹脂と樹脂ビーズと溶剤とを含有した塗料において、樹脂ビーズが溶剤で７０％以上膨潤していることを特徴とするものである。
本発明の樹脂ビーズ含有塗料の製造方法は、少なくともバインダ樹脂と樹脂ビーズと溶剤とを含有した塗料の製造方法において、樹脂ビーズを溶剤中に分散させて樹脂ビーズを７０％以上膨潤させた後にバインダ樹脂と混合することを特徴としたものである。
本発明は防眩材料に特に好適である。

本発明によれば、樹脂ビーズを含有する塗料を一定した品質で安定して塗工することができ、その塗膜の形成された各製品の品質を均質化できる。

本発明は、少なくともバインダ樹脂と樹脂ビーズと溶剤とを含有した塗料に適用される。
バインダ樹脂は、その塗料の用途によるが、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。特に、防眩材料用としては、アクリル系紫外線硬化型樹脂、例えば、アクリルアクリレート系、エポキシアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、ウレタンアクリレート系等の光重合性モノマーやオリゴマーと、アセトフェノン系、ベンゾフェノン系、チオキサントン系等の光重合開始剤を用いて合成される紫外線硬化型樹脂が挙げられる。

樹脂ビーズとしては、その塗料の用途にもよるが、例えば、ポリエステル、ポリスチレン、アクリル樹脂、オレフィン樹脂等が挙げられる。特に、防眩材料用としては、架橋アクリルビーズが好ましい。架橋アクリルビーズとしては、アクリル酸及びアクリル酸エステル、メタクリル酸及びメタクリル酸エステル、アクリルアミド、アクリロニトリル等のアクリル系モノマーに、過硫酸等の重合開始剤およびエチレングリコールジメタクリレート等の架橋剤を用いて、懸濁重合法等により重合させて得られる単独重合体および共重合体からなる架橋アクリル系ビーズが好適である。アクリル系モノマーとして、メチルメタクリレートを用いて得られた架橋アクリルビーズが特に好ましい。
このような架橋アクリルビーズは、球状であり、吸油性が小さいものであるから、粗面化層に使用すると優れた耐汚染性を発現することができる。また、この架橋アクリルビーズは、アクリル系紫外線硬化型樹脂への分散性に優れているため、オレンジピールが発生し難いという利点を有している。また、樹脂への分散性をより一層向上させるために、油脂類、シランカップリング剤、金属酸化物等の有機材料や無機材料等による表面改質を行ってもよい。
架橋アクリルビーズの粒径としては、０.５〜６.０μｍの範囲のものが好適である。特に、１.５μｍを中心として、１.０〜３.０μｍの範囲のものが好ましい。粒径が、０.５μｍより小さい場合は防眩性が低下し、また、６.０μｍより大きい場合はディスプレイの画像コントラストが低下し、ギラツキが発生する。

溶剤は、その目的に応じて種々のものを適用できる。例えば、トルエン（ＴＯＬ）、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、メタノール、イソプロピルアルコール等が挙げられ、これらを必要に応じて単独又は２種以上を混合して用いられる。

また、塗料中には、必要に応じて、シリカ等の無機顔料、有機顔料、染料等を配合することができる。さらに、塗料の塗工適性等を向上させるために、必要に応じて、シリコーンオイル等のレベリング剤、硬化剤、分散剤等の添加剤を適宜使用することもできる。

塗料は、上述した各成分を混合することによって製造できる。樹脂ビーズを７０％以上膨潤させるには、各成分を所定の配合で混合した塗料を放置（常温〜５０℃）してもよいが、樹脂ビーズを溶剤中に分散させて樹脂ビーズを７０％以上膨潤させた後にバインダ樹脂と混合することが、塗料の製造において保管や工程管理の面から好ましい。尚、膨潤度は８０％以上であればより好ましい。
ここで、膨潤度７０％とは、適用する樹脂ビーズと溶剤の組合せにおいて、その樹脂ビーズを溶剤中に１０日間（常温）浸漬させて十分に膨潤させた樹脂ビーズの粒径を１００％とし、その７０％の粒径に膨潤させた状態を意味する。即ち、膨潤度（Ｓ_ｎ）は次式により求まる。
Ｓ_ｎ＝（ｄ_ｎ−ｄ_０）／（ｄ_１０−ｄ_０） ×１００
Ｓ_ｎ：ｎ日浸漬時の膨潤度（％）
ｄ_ｎ：ｎ日浸漬時の粒子径（μｍ）
ここで、Ｓ₁₀を１００％としたのは、殆どの場合における塗料に用いる樹脂ビーズ及び溶剤においては、１０日浸漬させることで膨潤は飽和に達するとみなせられるからである。
本発明のように、予め樹脂ビーズを溶剤で膨潤させておくことにより、その後も溶剤中に浸漬させておいても、樹脂ビーズの膨潤度の変化が小さくなる。即ち、塗料のロットや保管期間の影響を受けることなく、樹脂ビーズの膨潤度がほぼ一定の塗料となる。従って、樹脂ビーズの粒径が安定化し、その結果、塗膜の透明性や、塗料粘度が一定となり、成膜された膜の品質が均一なものとなる。

塗料における各成分の混合に際しては通常の手法を適用でき、例えば、ペイントシェーカー、サンドミル、パールミル、ボールミル、アトライター、ロールミル、高速インペラー分散機、ジェットミル、高速衝撃ミル、超音波分散機等を用いることができる。
また、塗料の塗布方法も特に制限されるものではなく、例えば、エアドクターコーティング、ブレードコーティング、ナイフコーティング、リバースコーティング、トランスファロールコーティング、グラビアロールコーティング、キスコーティング、キャストコーティング、スプレーコーティング、スロットオリフィスコーティング、カレンダーコーティング、電着コーティング、ディップコーティング、ダイコーティング等が用いられる。また、フレキソ印刷等の凸版印刷、ダイレクトグラビア印刷、オフセットグラビア印刷等の凹版印刷、オフセット印刷等の平版印刷、スクリーン印刷等の孔版印刷等も適用できる。

本発明の塗料は種々の目的に利用できるが、透明基体の上に設けられて防眩性を発揮させる粗面化層に好適である。
ここで、透明基体としては、従来公知の透明なフィルム、ガラス等が挙げられる。例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、トリアセチルセルロース、ポリイミド、ポリエーテル、ポリカーボネート、ポリスルホン、セロファン、芳香族ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン等の各種樹脂フィルム、および石英ガラス、ソーダガラス等のガラス基材等が好適に使用される。
これらの透明基体は、透明性の高いものほど好適であるが、光線透過率（ＪＩＳＣ−６７１４）としては８０％以上のもの、好ましくは９０％以上のものである。また、その透明基体を小型軽量の液晶ディスプレイに用いる場合には、透明基体はフィルムであることがより好ましい。透明基体の厚さは、軽量化の観点からすると薄い方が望ましいが、その生産性を考慮すると、１μｍ〜５ｍｍの範囲のものを使用することが好ましい。
また、透明基体の表面には、粗面化層との密着性を向上させるために、アルカリ処理、コロナ処理、プラズマ処理、スパッタ処理等の表面処理、シランカップリング剤の塗布またはＳｉ蒸着等の表面改質処理を行うことが、粗面化層と透明基体との密着性を向上する点から好ましい。
このような透明基体の片面または両面に粗面化層を設ける方法としては、上述の本発明の塗料をコーティングや印刷により、透明基体の片面または両面上に単層もしくは多層に分けて設ける方法等が挙げられる。
粗面化層の厚さは、０.５〜１０μｍの範囲であり、好ましくは１〜５μｍの範囲である。粗面化層の厚さが０.５μｍより薄いと、粗面化層の耐磨耗性が悪くなったり、紫外線硬化型樹脂が酸素阻害を受け易くなり、硬化不良が発生する。一方、１０μｍより厚くすると紫外線硬化型樹脂の硬化収縮により、カールが発生したり、粗面化層にマイクロクラックが発生したり、粗面化層と透明基体との密着性が低下する。
防眩材料は、ヘイズ値（ＪＩＳＫ７１０５）が、３〜３０の範囲にあることが好ましい。この場合、この値が３未満では防眩性が不良となり、一方、３０を越えて大きいと画像コントラストが悪く、視認性不良となり、ディスプレイとしての機能低下を招くことから好ましくない。なお、ヘイズ値（曇価）は、積分球式光線透過率測定装置を用いて、拡散透過率（Ｈｄ％）と全光線透過率（Ｈｔ％）を測定し、下記式により算出される。
ヘイズ値＝Ｈｄ／Ｈｔ×１００

偏光フィルムに応用する場合には、偏光基体の少なくとも片面に、上記した防眩材料、すなわち、粗面化層を有する透明基体からなる第１の保護材が形成されているものである。偏光基体としては、透明フィルムを形成できる材料からなり、具体的には、ポリビニルアルコール、ポリビニレン等が使用できる。この偏光基体としては、上記した材料を延伸させて得られるフィルムが使用でき、例えば、２色性素子として沃素または染料を吸着させたポリビニルアルコールを一軸延伸して得られたポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フィルムを用いることが好ましい。この偏光基体の層厚は、１０〜８０μｍの範囲のものが使用される。

架橋アクリルビーズ顔料（商品名：ＭＸ３００、粒径３μｍ、綜研化学社製）５質量部を有機溶剤（ＴＯＬ／ＭＩＢＫ：４／６）５０質量部中に添加し、サンドミルで３０分間混合し、分散させた。
これをそのまま１０日間、静置した後、アクリルビーズ顔料の粒径を測定したところ、３.８μｍであった。以下、粒径３.８μｍを膨潤度１００％とする。
尚、粒径の測定は、光学顕微鏡観察（１０００倍）によるもので、粒子５０個の平均値である（以下同様）。

［実施例１］
上記同様の架橋アクリルビーズ顔料５質量部を有機溶剤５０質量部中に添加し、サンドミルで３０分間混合し、分散させた。
これをそのまま３日間、静置し、アクリルビーズ顔料の粒径を測定したところ、３.６μｍであり、膨潤度７５％であった。
この分散液をエポキシアクリレート系紫外線硬化型樹脂（商品名：ＫＲ−５６６、固形９５％溶液、旭電化工業（株）製）４５部とサンドミルで３０分間混合し、分散させて塗料を製造した。
この塗料を膜厚８０μｍ、透過率９２％のトリアセチルセルロースからなる透明基体の片面上にロッドコータで塗布し、１００℃で２分間乾燥した後、１２０Ｗ／ｃｍ集光型高圧水銀灯１灯を用いて紫外線照射（照射距離１０ｃｍ、照射時間３０秒）することにより、厚さ３.２μｍの塗膜を硬化させた。
得られた塗膜について、ＪＩＳＫ７１０５に基づいて、透明性（ヘイズ値）を測定した。
［実施例２］
上記同様の架橋アクリルビーズ顔料５質量部を有機溶剤５０質量部中に添加し、サンドミルで３０分間混合し、分散させた。
これをそのまま４日間、静置し、アクリルビーズ顔料の粒径を測定したところ、３.７μｍであり、膨潤度８８％であった。
この分散液をエポキシアクリレート系紫外線硬化型樹脂（商品名：ＫＲ−５６６、固形９５％溶液、旭電化工業（株）製）４５部とサンドミルで３０分間混合し、分散させて塗料を製造した。
実施例１と同様に、この塗料を用いてロッドコータで塗膜を成膜した。
得られた塗膜について、ＪＩＳＫ７１０５に基づいて、透明性（ヘイズ値）を測定した。

［実施例３］
実施例１と同様に架橋アクリルビーズ顔料５質量部を有機溶剤５０質量部中に添加し、サンドミルで３０分間混合し、分散させた。
これをそのまま５日間、静置し、アクリルビーズ顔料の粒径を測定したところ、３.７μｍであり、膨潤度８８％であった。
この分散液をエポキシアクリレート系紫外線硬化型樹脂（商品名：ＫＲ−５６６、固形９５％溶液、旭電化工業（株）製）４５部とサンドミルで３０分間混合し、分散させて塗料を製造した。
この塗料を用いて実施例１と同様に塗膜を成膜した。
得られた塗膜について、透明性（ヘイズ値）を測定した。
［実施例４］
架橋アクリルビーズ顔料と有機溶剤からなる分散液を６日間、静置したこと以外は実施例１と同様にして、粒径３.７μｍ、膨潤度８８％のアクリルビーズを含有した分散液を調製した。その後、実施例１と同様にして、エポキシアクリレート系紫外線硬化型樹脂と混合し、分散させて塗料を製造した。
この塗料を用いて実施例１と同様に塗膜を成膜し、透明性（ヘイズ値）を測定した。
［実施例５］
上記１０日間、静置して、アクリルビーズ顔料を１００％膨潤させた分散液を実施例１と同様に、エポキシアクリレート系紫外線硬化型樹脂と混合し、分散させて塗料を製造した。
この塗料を用いて実施例１と同様に塗膜を成膜し、透明性（ヘイズ値）を測定した。
［実施例６］
架橋アクリルビーズ顔料と有機溶剤からなる分散液を１４日間、静置したこと以外は実施例１と同様にして、粒径３.８μｍ、膨潤度１００％のアクリルビーズを含有した分散液を調製した。その後、実施例１と同様にして、エポキシアクリレート系紫外線硬化型樹脂と混合し、分散させて塗料を製造した。
この塗料を用いて実施例１と同様に塗膜を成膜し、透明性（ヘイズ値）を測定した。

［比較例１］
架橋アクリルビーズ顔料と有機溶剤からなる分散液を混合してすぐエポキシアクリレート系紫外線硬化型樹脂と混合し、分散したこと以外は実施例１と同様にして、粒径３.０μｍ、膨潤度０％のアクリルビーズを含有した分散液を調製した。その後、実施例１と同様にして、塗料を製造した。
この塗料を用いて実施例１と同様に塗膜を成膜し、透明性（ヘイズ値）を測定した。
［比較例２］
架橋アクリルビーズ顔料と有機溶剤からなる分散液を２日間、静置したこと以外は実施例１と同様にして、粒径３.４μｍ、膨潤度５０％のアクリルビーズを含有した分散液を調製した。その後、実施例１と同様にして、エポキシアクリレート系紫外線硬化型樹脂と混合し、分散させて塗料を製造した。
この塗料を用いて実施例１と同様に塗膜を成膜し、透明性（ヘイズ値）を測定した。

上記各実施例、比較例の条件、結果を表１、図１〜３に示した。

図１から、本実施例で使用した架橋アクリルビーズ顔料は、有機溶剤（ＴＯＬ／ＭＩＢＫ）中に１０日間浸漬することにより、十分に膨潤し、飽和することがわかる。
図２、３から、実施例１〜６のように膨潤度を７０％以上にしておくことで、各塗料のヘイズ値がほぼ一定になっており、透明性が安定していることがわかる。他方、比較例１、２の塗料は、実施例の塗料よりもヘイズ値が低く、比較例１、２の塗料を保管することにより、透明性の異なる塗料に変化してしまうことがわかる。

本発明によれば、樹脂ビーズを含有する塗料であっても、一定の品質を安定して発揮させることができ、種々の塗料に有用である。特に、防眩材料、偏光フィルム等の製造に好適である。

実施例における静置日数と膨潤度の関係を示すグラフである。実施例における静置日数とヘイズ値の関係を示すグラフである。実施例における膨潤度とヘイズ値の関係を示すグラフである。

Claims

少なくともバインダ樹脂と樹脂ビーズと溶剤とを含有した塗料において、
樹脂ビーズが溶剤で７０％以上膨潤していることを特徴とする樹脂ビーズ含有塗料。
防眩材料用であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂ビーズ含有塗料。
少なくともバインダ樹脂と樹脂ビーズと溶剤とを含有した塗料の製造方法において、
樹脂ビーズを溶剤中に分散させて樹脂ビーズを７０％以上膨潤させた後にバインダ樹脂と混合することを特徴とする樹脂ビーズ含有塗料の製造方法。