JP2016169299A - 組成物、白色熱硬化性組成物、遮光用加飾印刷インキ、画像表示装置およびタッチパネルの製造方法 - Google Patents

組成物、白色熱硬化性組成物、遮光用加飾印刷インキ、画像表示装置およびタッチパネルの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】タッチパネルの加飾部の形成に使用したときに、耐熱黄変性、耐酸性、耐アルカリ性に優れた硬化膜を得ることができる熱硬化性組成物を提供する。また、耐熱黄変性、耐酸性、耐アルカリ性に優れた加飾部を得ることができるタッチパネルの遮光用加飾印刷インキ、耐熱黄変性、耐酸性、耐アルカリ性および耐熱性が良好な加飾部を有する画像表示装置、ならびに白色加飾部を有するタッチパネルの製造方法を提供する。【解決手段】組成物は、(メタ)アクリル酸変性シリコーンオイルに由来する構造を有し、且つ一分子中にオキシラン環とエチレン性不飽和結合を有する化合物に由来する構造の含有量が2質量%未満である(メタ)アクリル共重合ポリマー(成分A)および2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラート(成分B1)を含む。白色熱硬化性組成物は成分Aおよび成分B1に加え白色顔料(成分C)を含む。【選択図】なし

Description

本発明は、たとえばスマートフォンやタブレットPC等のタッチパネルの遮光用加飾印刷に用いられる組成物、白色熱硬化性組成物、遮光用加飾印刷インキ、画像表示装置およびタッチパネルの製造方法に関する。
近年、スマートフォンやタブレットPCに代表される様々な電子機器にタッチパネルが搭載されている。タッチパネルのガラス面の外周部分には加飾部と呼ばれる枠が配置されている。加飾部はタッチパネルの配線や表示装置の配線等が視認されないように隠蔽する機能がある。
加飾部は直接目に触れるためデザイン性も重要で、従来は黒の場合が多かったが、近頃は白色の需要も増えてきている。また、加飾部は表示装置からの光漏れを防ぐ遮光性の役割も持っている。
タッチパネルの種類としては静電容量方式が一般的であり、更に部材の数が少なくて済むため近頃ではカバーガラス上にタッチパネル機能を持たせたOGS(One Glass Solution)と呼ばれる方式が多く使われている。OGSの場合、カバーガラス上にタッチセンサーを形成するためITOなどの透明電極の蒸着等の工程で加飾部も高温にさらされるため、加飾部を構成する組成物には高い耐熱性が要求される。またITOのエッチングや後工程の処理で塗膜には耐酸性や耐アルカリ性も必要となる。
特許文献1にはプリント配線基板用としてカルボキシル基含有樹脂とホスフィン酸金属塩を用いた硬化性樹脂組成物が提案されている。しかし、該カルボキシル基含有樹脂にはエポキシアクリレートやポリウレタン等が用いられており、エポキシアクリレートはアクリレート化の際に使用したホスフィンやアミンなどの触媒が残存しているため高温下で黄変する。またポリウレタンは耐熱性が低く高温下では分解する可能性がある。また、硬化触媒としてホスフィンが用いられているためこの様な組成物を用いた場合、上記高温工程では塗膜が黄変してしまい使用することは困難である。
特許文献2には、プリント配線基板用としてポリイミド樹脂を含有することを特徴とする熱硬化性樹脂組成物が提案されているが、ポリイミドを用いた場合も上記高温工程では塗膜が黄変してしまい使用は困難である。
特許文献3にはプリント配線基板用として芳香環を有しないエポキシ化合物とルチル型酸化チタン、カルボキシル基含有樹脂、有機溶剤を用いた熱硬化性樹脂組成物が提案されている。しかし、該芳香環を有しないエポキシ化合物にはグリシジルメタクリレートを有するメタクリル共重合樹脂等が用いられており、カルボキシル基含有樹脂と熱硬化しているが、硬化後でも未反応のメタクリル共重合樹脂由来のグリシジル基の影響により耐熱性の低いエーテル結合を有するため高温下で黄変する。また、硬化触媒としてメラミンやジシアンジアミドが用いられているためこの様な組成物を用いた場合、上記高温工程では塗膜が黄変してしまい使用することは困難である。
また、特許文献4には、エポキシ樹脂とエポキシ樹脂の硬化剤としてスチレンおよび無水マレイン酸を成分としてなる共重合体と無機充填剤を含むエポキシ樹脂組成物が示されているが、スチレンおよび無水マレイン酸共重合体も上記高温工程では塗膜が黄変してしまい使用は困難である。
特開2013−33282号公報 特開2013−71969号公報 国際公開第2011/125821号 特開2009−40832号公報
本発明は、上記のような背景技術の下に開発されたものであり、その主たる目的は、タッチパネルの加飾部の白色熱硬化性組成物として使用したときに、耐熱黄変性、耐酸性、耐アルカリ性に優れた硬化膜を得ることができる硬化性組成物を提供することにある。また、他の目的は、耐熱黄変性、耐酸性、耐アルカリ性に優れた加飾部を得ることができる白色加飾印刷インキを提供すること、耐熱黄変性、耐酸性、耐アルカリ性および耐熱性が良好な加飾部を提供すること、ならびに該加飾部を有する画像表示装置を提供することにある。
本発明者らは、上記のような課題を解決すべく鋭意検討した結果、(メタ)アクリル酸変性シリコーンオイルに由来する構造を有する(メタ)アクリル共重合ポリマーおよび2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラートを含む組成物を使用することで、耐熱黄変性、耐酸性、耐アルカリ性に優れた加飾部を得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明(I)は、(メタ)アクリル酸変性シリコーンオイルに由来する構造を有し、且つ一分子中にオキシラン環とエチレン性不飽和結合を有する化合物に由来する構造の含有量が2質量%未満である(メタ)アクリル共重合ポリマー(成分A)および2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラート(成分B1)を含む組成物である。
また、本発明(II)は、(メタ)アクリル酸変性シリコーンオイルに由来する構造を有し、且つ一分子中にオキシラン環とエチレン性不飽和結合を有する化合物に由来する構造の含有量が2質量%未満である(メタ)アクリル共重合ポリマー(成分A)、2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラート(成分B1)および白色顔料(成分C)を含む白色熱硬化性組成物である。
さらに、本発明(III)は、本発明(II)の白色熱硬化性組成物を含む、タッチパネルの遮光用加飾印刷インキである。
さらに、本発明(IV)は、本発明(III)のタッチパネルの遮光用加飾印刷インキを用いて形成される加飾部を有する画像表示装置である。
さらに、本発明(V)は、本発明(III)のタッチパネルの遮光用加飾印刷インキを、タッチパネルのガラス面の外周部分に塗布し、150〜300℃の温度で硬化して形成する、白色加飾部を有するタッチパネルの製造方法である。
さらに言えば、本発明は、以下の[1]〜[10]の様態を含む。
[1](メタ)アクリル酸変性シリコーンオイルに由来する構造を有し、且つ一分子中にオキシラン環とエチレン性不飽和結合を有する化合物に由来する構造の含有量が2質量%未満である(メタ)アクリル共重合ポリマー(成分A)および2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラート(成分B1)を含む組成物。
[2]前記(メタ)アクリル酸変性シリコーンオイルのエチレン性二重結合当量が300〜15000g/molであることを特徴とする[1]に記載の組成物。
[3]成分Aが、式(1)
Figure 2016169299
(式中、Rは水素原子またはメチル基を示し、Rは炭素数1〜4のアルキル基を示す。)
で表される単量体から誘導される構造を有することを特徴とする[1]または[2]に記載の組成物。
[4]成分Aのポリスチレン換算の質量平均分子量が10000〜100000である(メタ)アクリル共重合ポリマーを含むことを特徴とする[1]〜[3]のいずれかに記載の組成物。
[5](メタ)アクリル酸変性シリコーンオイルに由来する構造を有し、且つ一分子中にオキシラン環とエチレン性不飽和結合を有する化合物に由来する構造の含有量が2質量%未満である(メタ)アクリル共重合ポリマー(成分A)、2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラート(成分B1)および白色顔料(成分C)を含む白色熱硬化性組成物。
[6]白色顔料が酸化チタンであることを特徴とする[5]に記載の白色熱硬化性組成物。
[7]タッチパネルの加飾部をスクリーン印刷によって形成するために用いられる、[5]または[6]に記載の白色熱硬化性組成物。
[8][5]〜[7]のいずれかに記載の白色熱硬化性組成物を含む、タッチパネルの遮光用加飾印刷インキ。
[9][8]に記載のタッチパネルの遮光用加飾印刷インキを用いて形成された加飾部を有する画像表示装置。
[10][8]に記載のタッチパネルの遮光用加飾印刷インキを、タッチパネルのガラス面の外周部分に塗布し、150〜300℃の温度で硬化して形成する、白色加飾部を有するタッチパネルの製造方法。
本発明の白色熱硬化性組成物の硬化膜は、耐熱黄変性、耐酸性、耐アルカリ性に優れる。本発明のタッチパネルの遮光用加飾印刷インキから得られる加飾部は、耐熱黄変性、耐酸性、耐アルカリ性に優れる。本発明の画像表示装置は耐熱黄変性、耐酸性、耐アルカリ性および耐熱性が良好な加飾部を有する。
以下、本発明を具体的に説明する。ただし、本発明は、この実施形態に限られるものではない。
なお、本明細書において、「(メタ)アクリルモノマー」とは、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルおよびそれらの誘導体をいう。該誘導体とはアクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステルのいずれかを出発原料にして生成する化合物であり、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基を有するものである。そして本明細書において「(メタ)アクリル共重合ポリマー」とは、(メタ)アクリルモノマーから選択された少なくとも2種のモノマーを共重合して得られたポリマー、あるいは(メタ)アクリルモノマーと(メタ)アクリルモノマー以外のモノマーとを共重合して得られたポリマーをいう。
本発明(I)は、(メタ)アクリル酸変性シリコーンオイルに由来する構造を有し、且つ一分子中にオキシラン環とエチレン性不飽和結合を有する化合物に由来する構造の含有量が2質量%未満である(メタ)アクリル共重合ポリマー(成分A)および2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラート(成分B1)を含む組成物である。
まず、成分Aについて説明する。成分Aは(メタ)アクリル酸変性シリコーンオイルに由来する構造を有し、且つ一分子中にオキシラン環とエチレン性不飽和結合を有する化合物に由来する構造の含有量が2質量%未満である(メタ)アクリル共重合ポリマーである。
(メタ)アクリル酸変性シリコーンオイルとは、(メタ)アクリル酸などの(メタ)アクリルモノマーにシラン化合物を反応させたモノマーである。
(メタ)アクリル酸変性シリコーンオイルに由来する構造とは、(メタ)アクリル酸変性シリコーンオイルの二重結合が開いた構造(二重結合のうちの1つの結合が切れて一重結合になるとともに、新たに一重結合が2つできた構造)をいい、(メタ)アクリル酸変性シリコーンオイルに由来する構造を有する(メタ)アクリル共重合ポリマーとは、少なくとも1種の単量体が(メタ)アクリル酸変性シリコーンオイルである2種以上の単量体を共重合して得られる共重合体をいう。
たとえば、(メタ)アクリル酸変性シリコーンオイルが下記式(2)で表される構造を有するならば、(メタ)アクリル酸変性シリコーンオイルに由来する構造は下記式(3)で表される構造である。
Figure 2016169299
Figure 2016169299
式(2)および式(3)において、Rは水素原子またはメチル基を示し、Rは2価の基であり、好ましくはアルキレン基であり、より好ましくは炭素数1〜8のアルキレン基である。Rは1価の基であり、好ましくはアルキル基であり、より好ましくは炭素数1〜8のアルキル基である。nは整数であり、好ましくは1〜6の整数であり、より好ましくは1〜4の整数である。
成分Aのゲルパーミエーションクロマトグラフィーで得られるポリスチレン換算の質量平均分子量は10000〜100000であることが好ましく、より好ましくは13000〜90000、さらに好ましくは15000〜80000である。この分子量が10000以上であると、耐酸性や耐アルカリ性の工程時に塗膜の剥がれが発生し難くなる。一方、この分子量が100000以下であると、白色熱硬化性組成物の粘度が高くなり過ぎず塗布が均一に行える。
成分Aは、たとえば、(メタ)アクリル酸変性シリコーンオイルと(メタ)アクリル酸変性シリコーンオイル以外の(メタ)アクリルモノマーを共重合することにより、または2種以上の(メタ)アクリル酸変性シリコーンオイルを共重合することにより、調製することができる。
(メタ)アクリル酸変性シリコーンオイルとしては、X−22−174ASX(エチレン性二重結合当量900g/mol)、X−22−174BX(エチレン性二重結合当量2300g/mol)、KF−2012(エチレン性二重結合当量4600g/mol)、X−22−2426(エチレン性二重結合当量12000g/mol)、X−22−2475(エチレン性二重結合当量420g/mol)(以上、信越化学工業社製)、FM−0711(エチレン性二重結合当量1000g/mol)、FM−0721(エチレン性二重結合当量5000g/mol)、FM−0725(エチレン性二重結合当量10000g/mol)(以上、JNC株式会社製)等が挙げられる。この中でも反応性の観点からエチレン性二重結合当量が300〜15000g/molであることが好ましい。より好ましくはエチレン性二重結合当量が400〜3000g/molである、X−22−174ASX(エチレン性二重結合当量900g/mol)、X−22−174BX(エチレン性二重結合当量2300g/mol)、X−22−2475(エチレン性二重結合当量420g/mol)、FM−0711(エチレン性二重結合当量1000g/mol)である。
エチレン性二重結合当量とは、エチレン性二重結合1個当たりの化合物の分子量をいう。
成分A中の(メタ)アクリル酸変性シリコーンオイルに由来する構造の割合は、0.5〜30質量%であることが好ましい。(メタ)アクリル酸変性シリコーンオイルに由来する構造の割合が0.5質量%以上であれば耐酸性や耐アルカリ性が十分となり、30質量%以下であれば、耐熱黄変性が十分となる。
成分Aの耐熱黄変性、耐酸性および耐アルカリを改善する目的から、成分Aを2種以上の単量体の共重合により調製する場合、2種以上の単量体のうちの少なくとも1種が(メタ)アクリル酸変性シリコーンオイル以外の(メタ)アクリルモノマーであることが好ましい。
(メタ)アクリル酸変性シリコーンオイル以外の(メタ)アクリルモノマーとしては、例えば、(メタ)アクリロイルオキシ基以外の反応性官能基を有する(メタ)アクリルモノマー、(メタ)アクリロイルオキシ基以外の反応性官能基を有しない(メタ)アクリルモノマーより選ばれる少なくとも1種を使用することができる。ここで反応性官能基とは、他の官能基と反応して化学結合を生成できるものであり、例えば酸基、水酸基、アセトアセトキシ基、アミノ基などである。
反応性官能基を有する(メタ)アクリルモノマーとしては、特に限定するものではないが、酸基、水酸基、アセトアセトキシ基より選ばれる少なくとも1種を有する(メタ)アクリルモノマーを挙げることができる。
酸基としては、特に限定するものではないが、カルボキシル基、リン酸基、スルホン酸基などが挙げられ、特にカルボキシル基が好ましい。リン酸基とは、−(HPO)を意味する。
酸基を有する(メタ)アクリルモノマーとしては、(メタ)アクリル酸、2−(メタ)アクリロイロキシエチルアシッドホスフェート、アシッドホスホオキシポリオキシエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、アシッドホスホオキシポリオキシプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、2−((メタ)アクリロイルオキシ)エタンスルホン酸等が挙げられる。この中でも特に入手のし易さ、耐熱黄変性の観点からメタクリル酸が好ましい。
水酸基を有する(メタ)アクリルモノマーとしては、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、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシ(メタ)ブチルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−(o−フェニルフェノキシ)プロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、グリセリロールモノ(メタ)アクリレート、ブタントリオールモノ(メタ)アクリレート、ペンタントリオールモノメタクリレート、1,4−シクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレート等が挙げられる。この中でも特に入手のし易さ、反応性の観点から2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートが好ましい。
アセトアセトキシ基を有する(メタ)アクリルモノマーとしては、2−アセトアセトキシエチル(メタ)アクリレート、2−アセトアセトキシプロピル(メタ)アクリレート等が挙げられる。この中でも特に入手のし易さ、耐熱黄変性の観点から2−アセトアセトキシエチルメタクリレートが好ましい。
反応性官能基を有しない(メタ)アクリルモノマーとしては、特に限定するものではないが、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、sec−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ネオペンチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、シクロペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、エチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ロジン(メタ)アクリレート、ノルボルニル(メタ)アクリレート、5−メチルノルボルニル(メタ)アクリレート、5−エチルノルボルニル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、1,1,1−トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、パーフルオロエチル(メタ)アクリレート、パーフルオロ−n−プロピル(メタ)アクリレート、パーフルオロ−イソプロピル(メタ)アクリレート、トリフェニルメチル(メタ)アクリレート、クミル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、ナフタレン(メタ)アクリレート、アントラセン(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらの中でも、入手のし易さ、耐熱黄変性の観点から、メチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレートが好ましい。
また、本発明(I)の組成物が十分な耐熱黄変性、耐酸性、耐アルカリ性を発現するためには、成分Aが式(1)で表される単量体から誘導される構造を有することがさらに好ましい。すなわち、成分Aの(メタ)アクリル共重合ポリマーは、少なくとも2種の単量体を共重合して得られる共重合体であって、単量体の少なくとも1種が式(1)で表される単量体であるものであることがさらに好ましい。
Figure 2016169299
(式中、Rは水素原子またはメチル基を示し、Rは炭素数1〜4のアルキル基を示す。)
式(1)で表される単量体としては、たとえばメチル(メタ)アクリレートおよびエチル(メタ)アクリレートが好ましく、中でもメチル(メタ)アクリレートが好ましい。
また、(メタ)アクリル共重合ポリマーには、側鎖に二重結合などを付加した不飽和基含有共重合ポリマーも存在するが、本発明では耐熱黄変性向上のため、成分Aの(メタ)アクリル共重合ポリマーには側鎖に二重結合などが付加されていない方が好ましい。
(メタ)アクリル共重合ポリマーを調製する共重合反応は、当該技術分野において公知のラジカル重合方法に従って行うことができる。たとえば、共重合ポリマーを合成するための各モノマーを溶剤に溶解した後、その溶液に重合開始剤を添加し、50〜130℃で1〜20時間反応させればよい。
また、この共重合反応に用いることが可能な重合開始剤としては、特に限定されないが、たとえば、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスイソバレロニトリル、ジメチル2,2′−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、過酸化ベンゾイル、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエートなどが挙げられる。これらは、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。重合開始剤の使用量は、モノマーの全仕込み量を100質量部とした場合に、一般に0.5〜20質量部、好ましくは1〜10質量部である。
上記のようにして得られる(メタ)アクリル共重合ポリマーが酸基を有する場合には、その酸価(JIS K6901 5.3)は、本発明の所望の効果を奏する限り制限されないが、好ましくは10〜200mgKOH/g、より好ましくは20〜100mgKOH/gである。この酸価が10mgKOH/g以上であると、(メタ)アクリル共重合ポリマーの硬化が十分に進行する。一方、この酸価が200mgKOH/g以下であると、(メタ)アクリル共重合ポリマーを製造する際に溶剤への溶解性が増加し、製造が容易になる。
(メタ)アクリル共重合ポリマーが水酸基を有する場合には、その水酸基価(JIS K6901 5.4)は、本発明の所望の効果を奏する限り制限されないが、好ましくは1〜200mgKOH/g、より好ましくは2〜100mgKOH/gである。水酸基価が1mgKOH/g以上であると、(メタ)アクリル共重合ポリマーの硬化が十分に進行する。一方で、この水酸基価が200mgKOH/g以下であると、(メタ)アクリル共重合ポリマーを製造する際に溶剤への溶解性が増加し、製造が容易になる。
(メタ)アクリル共重合ポリマーがアセトアセトキシ基を有する場合には、アセトアセトキシ基の含有量は、本発明の所望の効果を奏する限り制限されないが、好ましくは0.5〜10質量%、より好ましくは1〜5質量%である。アセトアセトキシ基の含有量が0.5質量%以上であると、(メタ)アクリル共重合ポリマーの硬化が十分に進行する。一方で、このアセトアセトキシ基の含有量が10質量%以下であると、白色熱硬化性組成物の耐熱黄変性が十分となる。
本発明の組成物は、オキシラン環を有する化合物の含有量が2質量%未満であることが好ましく、特に1分子中にオキシラン環とエチレン性不飽和結合を有する化合物に由来する構造を2質量%以上含むポリマーを含まないことが好ましい。
1分子中にオキシラン環とエチレン性不飽和結合を有する化合物としては、グリシジル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートグリシジルエーテルが挙げられる。
1分子中にオキシラン環とエチレン性不飽和結合を有する化合物に由来する構造の含有量が2質量%未満であれば、本願発明の組成物または白色熱硬化性組成物の耐熱黄変性が十分良好となる。
次に、成分Bである溶剤について説明する。成分Bには、成分B1である2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラートが含まれる。成分B1は、高沸点であり、かつ(メタ)アクリル酸変性シリコーンオイルとの溶解性に優れ、(メタ)アクリル共重合ポリマーと反応しない溶剤である。成分B1は、成分Aを共重合により調製する際の溶剤として使用することができる。本発明の組成物は、成分Aを製造する際(共重合反応)に用いた成分B1に加えて、共重合反応後に追加的に添加した成分B1を含んでもよい。本発明の組成物中の成分B1の量は、成分A100質量部を基準として、好ましくは25〜400質量部であり、より好ましくは30〜230質量部であり、さらに好ましくは40〜150質量部である。この範囲の含有量であれば、適切な粘度を有する組成物となる。
本発明の組成物は、成分B1に加えて、成分B1以外の溶剤である成分B2を含んでもよい。たとえば、成分Aを製造する際(共重合反応)に用いた成分B1に加えて、共重合反応後に成分B1以外の溶剤を更に加えることもできる。成分B1以外の溶剤である成分B2の具体的な例として、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、γ−ブチロラクトン、乳酸エチル、2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラートなどが挙げられる。これらは、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。また、これらの中でも、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテートなどの高沸点溶剤が好ましい。
本発明の組成物が成分B1以外の溶剤を含むときは、成分B1以外の溶剤である成分B2の量は、成分A100質量部を基準として、好ましくは10〜200質量部であり、より好ましくは15〜120質量部であり、さらに好ましくは20〜75質量部である。
本発明の組成物は、成分AおよびB1に加えて、本発明の効果を阻害しない範囲において、成分A以外のポリマー、成分B1以外の溶剤である成分B2、および/または種々の添加剤を含んでもよい。
本発明(II)は、以下の成分A、成分B1および成分Cを含む白色熱硬化性組成物である。
成分A:(メタ)アクリル酸変性シリコーンオイルに由来する構造を有し、且つ一分子中にオキシラン環とエチレン性不飽和結合を有する化合物に由来する構造の含有量が2質量%未満である(メタ)アクリル共重合ポリマー
成分B1:2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラート
成分C:白色顔料
本発明の白色熱硬化性組成物中に含まれる成分Aの含有量は、白色熱硬化性組成物から成分Bの溶剤を除いた残りの成分(固形分など)の総量を基準として20〜70質量%であることが好ましい。成分Aの含有量が20質量%以上であれば耐酸性や耐アルカリ性が十分となり、70質量%以下であれば、白色顔料の割合が十分であることで十分な色を発現できる。
本発明の白色熱硬化性組成物中の成分B1の含有量は、白色熱硬化性組成物全体に対して、好ましくは30〜80質量%、より好ましくは35〜70質量%であり、さらに好ましくは40〜60質量%である。この範囲の含有量であれば、適切な粘度を有する白色硬化性組成物となる。
次に、白色顔料(成分C)について説明する。白色顔料としては、特に限定されないが、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、シリカ、ポリメチルシルセスキオキサン、タルク、マイカなどが挙げられる。これらの中でも隠蔽性を高めるため酸化チタンが好ましい。酸化チタンは工業的には、ルチル型とアナターゼ型があるが、耐熱黄変性を向上させる目的で、ルチル型酸化チタンがより好ましい。
本発明の白色熱硬化性組成物中の白色顔料の含有量は、白色熱硬化性組成物から成分Bの溶剤を除いた残りの成分(固形分)の総量を基準として30〜80質量%であることが好ましい。白色顔料の含有量が30質量%以上であれば所定の色を発現でき、80質量%以下であれば耐酸性や耐アルカリ性が悪化しない。
本発明の白色熱硬化性組成物は、上記の成分に加えて、所定の特性を付与するために、公知の酸化防止剤、カップリング剤、レベリング剤、消泡剤、熱重合禁止剤などの公知の添加剤を配合してもよい。これらの添加剤の配合量は、本発明の効果を阻害しない範囲であれば特に限定されない。
本発明の白色熱硬化性組成物は、好ましくは、硬化温度が150℃以上である。硬化温度が150℃以上であれば耐酸性や耐アルカリ性が悪化しない。
本発明の白色熱硬化性組成物は、公知の混練装置を用い、上記の成分を混練することによって製造することができる。混練装置の例を挙げるとロールミル、ビーズミル、プラネタリーミキサーなどがある。
本発明の白色熱硬化性組成物は、スマートフォン、タブレットPCなどに組み込まれるタッチパネルの加飾部に用いられる樹脂組成物として好適である。また、本発明の白色熱硬化性組成物は、耐熱黄変性、耐酸性、耐アルカリなどに優れた硬化膜を与えるので、各種コーティング、接着剤、印刷インキ用バインダーなどに用いることもできる。
白色熱硬化性組成物の硬化膜を得るときのガラス面等への塗布方法としては、特に限定されないが、スクリーン印刷法、ロールコート法、カーテンコート法、スプレーコート法などを用いてガラス基板上に塗ることができる。これらの中でもスクリーン印刷が好ましい。また、白色熱硬化性組成物の塗布後、必要に応じて、循環式オーブン、赤外線ヒーター、ホットプレートなどの加熱手段を用いて加熱することにより溶剤(E)を揮発させることが好ましい。加熱条件は、特に限定されず、使用する白色熱硬化脂組成物の種類に応じて適宜設定すればよい。一般には、50〜120℃の温度で10〜60分加熱すればよい。
次いで、形成された塗膜を硬化させる。上記同様に循環式オーブン、赤外線ヒーター、ホットプレートなどの加熱手段を用いて150〜300℃の温度で、好ましくは200〜300℃の温度で、30分〜90分加熱することにより白色熱硬化性組成物を硬化させる。本発明の白色熱硬化性組成物には耐熱黄変性を向上させるため、硬化触媒を用いないことが好ましい。
このようにして製造される加飾部は、耐熱黄変性、耐酸性、耐アルカリ性に優れた白色パターンを与える白色熱硬化性組成物を用いて製造しているため、高温で加熱されても黄変が少ない白色パターンを有する。
本発明(III)は、本発明(II)の白色熱硬化性組成物を含む、タッチパネルの遮光用加飾印刷インキである。本発明(II)の白色熱硬化性組成物をそのままタッチパネルの遮光用加飾印刷インキとして用いることができる。
本発明(IV)は、本発明(III)のタッチパネルの遮光用加飾印刷インキを用いて形成される加飾部を有する画像表示装置であり、より具体的には、本発明(III)のタッチパネルの遮光用印刷インキをタッチパネルのガラス面の外周部分に塗布し、150〜300℃の温度で硬化して形成する、白色加飾部を有する画像表示装置である。画像表示装置は、たとえば、白色加飾部を形成したタッチパネル用ガラスを用い、それ以外は、慣用の方法に従って、製造することができる。
本発明(V)は、本発明(III)のタッチパネルの遮光用加飾印刷インキを、タッチパネルのガラス面の外周部分に塗布し、150〜300℃の温度で硬化して形成する、白色加飾部を有するタッチパネルの製造方法である。加飾部は、たとえば、タッチパネルのガラス面の外周部分に、本発明(II)のタッチパネルの遮光用加飾印刷インキを塗布し、必要に応じて乾燥し、次いで150〜300℃の温度で、好ましくは200〜300℃の温度で、加熱硬化させることにより、形成することができる。
以下、実施例を参照して本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。なお、この実施例において、部およびパーセントとあるのは特に断らない限り、すべて質量基準である。また、酸価、水酸基価、エポキシ当量および質量平均分子量の測定法は、以下のとおりである。
[酸価]
JIS K6901の5.3に従って測定された硬化性樹脂の酸価であって、該硬化性樹脂1g中に含まれる酸性成分を中和するのに要する水酸化カリウムのmg数を意味する。
[水酸基価]
JIS K6901の5.4に従って測定された硬化性樹脂の水酸基価であって、該硬化性樹脂1gをアセチル化する際に発生する酢酸を中和するのに要する水酸化カリウムのmg数を意味する。
[エポキシ当量]
JIS K7236の5.3に従って測定された硬化性樹脂のエポキシ基価であって、当該樹脂1g中に含まれるエポキシ成分と反応するのに要する臭化水素を測定することにより得られる、1グラム当量のエポキシ基を含む樹脂のg数を意味する。
[質量平均分子量(Mw)]
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて、下記条件にて測定した標準ポリスチレン換算質量平均分子量を意味する。
カラム:ショウデックス(登録商標) LF−804+LF−804(昭和電工株式会社製)
カラム温度:40℃
試料:共重合体の0.2%テトラヒドロフラン溶液
展開溶媒:テトラヒドロフラン
検出器:示差屈折計(ショウデックス(商標) RI−71S)(昭和電工株式会社製)
流速: 1mL/min
[成分Aの合成]
製造例1
攪拌装置、滴下ロート、コンデンサー、温度計およびガス導入管を備えたフラスコに350.0gの2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラートを加え、窒素置換しながら攪拌し、95℃に昇温した。
次に、33.8gのメタクリル酸変性シリコーンオイル〔信越化学工業株式会社製変性シリコーンオイルX−22−174BX、エチレン性二重結合当量2300g/mol〕、304.4gのメチルメタクリレートおよび11.8gのt−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(重合開始剤)を添加したものを滴下ロートから前記フラスコ中に滴下した。滴下終了後、95℃で3時間攪拌して共重合反応を行い、次に、この反応溶液に、300.0gの2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラートを加え、固形分濃度35質量%でポリスチレン換算の質量平均分子量が35000の(メタ)アクリル酸変性シリコーンオイルに由来する構造を有する(メタ)アクリル共重合ポリマーを得た。
製造例2
製造例1において、33.8gのメタクリル酸変性シリコーンオイル〔信越化学工業株式会社製変性シリコーンオイルX−22−174BX、エチレン性二重結合当量2300g/mol〕を33.9gのメタクリル酸変性シリコーンオイル〔信越化学工業株式会社製変性シリコーンオイルX−22−2475、エチレン性二重結合当量420g/mol〕に変更し、メチルメタクリレートの量を304.4gから304.3gに変更した以外は、製造例1と同様に共重合反応を行い、300.0gの2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラートを加えることによって、固形分濃度35質量%、ポリスチレン換算の質量平均分子量が27000のメタクリル共重合ポリマーを得た。
製造例3
製造例1において、メタクリル酸変性シリコーンオイル〔信越化学工業株式会社製変性シリコーンオイルX−22−174BX、エチレン性二重結合当量2300g/mol〕をメタクリル酸変性シリコーンオイル〔信越化学工業株式会社製変性シリコーンオイルX−22−174ASXに変更し、メチルメタクリレートの量を304.4gから304.3gに変更した以外は、製造例1と同様に共重合反応を行い、300.0gの2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラートを加えることによって、固形分濃度35質量%、ポリスチレン換算の質量平均分子量が28000のメタクリル共重合ポリマーを得た。
製造例4
製造例1において、メチルメタクリレートの量を304.4gから280.9gに変更し、23.4gのメタクリル酸を添加した以外は、製造例1と同様に共重合反応を行い、300.0gの2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラートを加えることによって、固形分濃度35質量%、ポリスチレン換算の質量平均分子量が33000のカルボキシル基を有するメタクリル共重合ポリマー(固形分酸価44mgKOH/g)を得た。
製造例5
製造例1において、350.0gの2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラートを427.8gの2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラートに変更し、メタクリル酸変性シリコーンオイル〔信越化学工業株式会社製変性シリコーンオイルX−22−174BX、エチレン性二重結合当量2300g/mol〕の量を33.8gから33.5gに変更し、メチルメタクリレートの量を304.4gから235.7gに変更し、65.4gの2−ヒドロキシエチルメタクリレートを添加し、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエートの量を11.8gから15.4gに変更した以外は、製造例1と同様に共重合反応を行い、222.2gの2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラートを加えることによって、固形分濃度35質量%、ポリスチレン換算の質量平均分子量が20000の水酸基を有するメタクリル共重合ポリマー(固形分水酸基価81mgKOH/g)を得た。
製造例6
製造例1において、メチルメタクリレートの量を304.4gから261.7gに変更し、31.0gのメタクリル酸および11.6gの2−ヒドロキシエチルメタクリレートを添加した以外は、製造例1と同様に共重合反応を行い、300.0gの2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラートを加えることによって、固形分濃度35質量%、ポリスチレン換算の質量平均分子量が31000のカルボキシル基および水酸基を有するメタクリル共重合ポリマー(固形分酸価58mgKOH/g、固形分水酸基価14mgKOH/g)を得た。
製造例7
製造例1において、メチルメタクリレートの量を304.4gから299.3gに変更し、5.1gのグリシジルメタクリレートを添加した以外は、製造例1と同様に共重合反応を行い、300.0gの2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラートを加えることによって、固形分濃度35質量%、ポリスチレン換算の質量平均分子量が34000のグリシジル基を有するメタクリル共重合ポリマー(固形分エポキシ当量6g/eq)を得た。
比較製造例1
製造例1において、350.0gの2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラートを510.8gの2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラートに変更し、メタクリル酸変性シリコーンオイルを添加せず、メチルメタクリレートの量を304.4gから286.8gに変更し、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエートの量を11.8gから13.2gに変更した以外は、製造例1と同様に共重合反応を行い、189.2gの2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラートを加えることによって、固形分濃度30質量%、ポリスチレン換算の質量平均分子量が20500のポリメチルメタクリレートを得た。
比較製造例2
製造例1において、350.0gの2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラートを510.8gの2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラートに変更し、メタクリル酸変性シリコーンオイルを添加せず、メチルメタクリレートの量を304.4gから242.6gに変更し、44.3gのメタクリル酸を添加し、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエートの量を11.8gから13.2gに変更した以外は、製造例1と同様に共重合反応を行い、189.2gの2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラートを加えることによって、固形分濃度30質量%、ポリスチレン換算の質量平均分子量が23000のカルボキシル基を有するメタクリル共重合ポリマー(固形分酸価96mgKOH/g)を得た。
比較製造例3
製造例1において、350.0gの2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラートを427.8gの2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラートに変更し、メタクリル酸変性シリコーンオイルを添加せず、メチルメタクリレートの量を304.4gから262.3gに変更し、72.3gの2−ヒドロキシエチルメタクリレートを添加し、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエートの量を11.8gから15.4gに変更した以外は、製造例1と同様に共重合反応を行い、222.2gの2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラートを加えることによって、固形分濃度35質量%、ポリスチレン換算の質量平均分子量が21000の水酸基を有するメタクリル共重合ポリマー(固形分水酸基価89mgKOH/g)を得た。
比較製造例4
製造例1において、350.0gの2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラートを366.7gの2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラートに変更し、メタクリル酸変性シリコーンオイルを添加せず、メチルメタクリレートの量を304.4gから250.1gに変更し、30.0gのメタクリル酸および11.2gの2−ヒドロキシエチルメタクリレートを添加し、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエートの量を11.8gから8.7gに変更した以外は、製造例1と同様に共重合反応を行い、333.3gの2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラートを加えることによって、固形分濃度30質量%、ポリスチレン換算の質量平均分子量が33000のカルボキシル基および水酸基を有するメタクリル共重合ポリマー(固形分酸価65mgKOH/g、固形分水酸基価16mgKOH/g)を得た。
比較製造例5
製造例1において、メタクリル酸変性シリコーンオイルの量を33.8gから33.9gに変更し、メチルメタクリレートの量を304.4gから294.2gに変更し、10.2gのグリシジルメタクリレートを添加した以外は、製造例1と同様に共重合反応を行い、300.0gの2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラートを加えることによって、固形分濃度35質量%、ポリスチレン換算の質量平均分子量が34000のグリシジル基を有するメタクリル共重合ポリマー(固形分エポキシ当量4898g/eq)を得た。
比較製造例6
製造例1において、350.0gの2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラートを350.0gのジエチレングリコールエチルエーテルアセテートに変更し、メチルメタクリレートの量を304.4gから280.9gに変更し、23.4gのメタクリル酸を添加した以外は、製造例1と同様に共重合反応を行い、300.0gのジエチレングリコールエチルエーテルアセテートを加えることによって、固形分濃度35質量%、ポリスチレン換算の質量平均分子量が9000のカルボキシル基を有するメタクリル共重合ポリマー(固形分酸価44mgKOH/g)を得た。
比較製造例7
四つ口フラスコに攪拌器、温度計、空気封入管、還流冷却器をセットした反応装置に、175.0gのビスフェノールA型エポキシ樹脂〔三菱化学株式会社製「jER825」、エポキシ当量175〕、72.0gのアクリル酸、164.7gのジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、0.7gのトリフェニルホスフィン、0.3gのメチルハイドロキノンを仕込み、空気を吹き込みながら、120℃に加熱し、約20時間反応させ、酸価0.5mgKOH/gの反応物を得た。
次いで、85.1gのテトラヒドロ無水フタル酸を仕込み、赤外吸光分析により酸無水物の吸収のピークがなくなるまで100℃でさらに6時間反応させ、その後452.1gのジエチレングリコールエチルエーテルアセテートを仕込み、固形分濃度35%のポリスチレン換算の質量平均分子量7000の組成物(固形分酸価95mgKOH/g)を得た。
表1に製造例および比較製造例をまとめて示す。
Figure 2016169299
[白色熱硬化性組成物の調製]
前記製造例および比較製造例で製造した化合物を使用し、表2に示す配合組成に従って組成物を配合し、3本ロールミルで混練することで白色熱硬化性組成物の調製を行った。
Figure 2016169299
※1 追加溶剤:2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラート(実施例1〜9および比較例1〜8)およびジエチレングリコールエチルエーテルアセテート(比較例9および10)
※2 白色顔料:堺化学工業株式会社製ルチル型酸化チタン「SR−1」
[塗膜の作製と評価]
これらの白色熱硬化性組成物をスクリーン印刷法により、100メッシュのパターンが描いてあるポリエステルスクリーンを用いてガラス板(10mm×10mm×0.7mm、ガラスの種類 商品名:EAGLE XG(商標))に塗布し塗膜を100℃の熱風乾燥器で20分乾燥させた。
その後、200℃の熱風乾燥器で30分、240℃の熱風乾燥器で30分硬化させ厚さ20μmの塗膜を得た。
(耐熱黄変性評価)
各塗膜について、コニカミノルタ製色彩色差計CM−5を用い、L*a*b*表色系のb*の初期値を測定した。その後、塗膜を250℃の熱風乾燥器に27時間入れ再度b*を測定した。b*の値と前後のb*の差(Δb)から以下の基準で耐熱黄変性を評価した。
A:250℃加熱後のb*が0.5未満かつΔbが0.5未満
B:250℃加熱後のb*が1.0未満かつΔbが1.0未満
C:250℃加熱後のb*が1.0以上またはΔbが1.0以上
(耐酸性評価)
各塗膜を50℃で30%の塩酸に10分間浸漬し、浸漬後の塗膜を目視で観察し、以下の基準で耐酸性を評価した。
A:塗膜のピール(剥がれ)、溶解が全く認められないもの
B:塗膜のピール(剥がれ)が認められるが、溶解が認められないもの
C:塗膜のピール(剥がれ)、溶解が認められるもの
(耐アルカリ性評価)
各塗膜を50℃で5%の水酸化ナトリウム水溶液に10分間浸漬し、浸漬後の塗膜を目視で観察し、以下の基準で耐酸性を評価した。
A:塗膜のピール(剥がれ)、溶解が全く認められないもの
B:塗膜のピール(剥がれ)が認められるが、溶解が認められないもの
C:塗膜のピール(剥がれ)、溶解が認められるもの
本発明の組成物は、スマートフォン、タブレットPCなどに組み込まれるタッチパネルの加飾部に用いられる熱硬化性組成物として好適に利用することができる。また、本発明の組成物は、耐熱黄変性、耐酸性、耐アルカリなどに優れた硬化膜を与えるので、各種コーティング、接着剤、印刷インキ用バインダーなどにも利用することができる。

Claims (10)

  1. (メタ)アクリル酸変性シリコーンオイルに由来する構造を有し、且つ一分子中にオキシラン環とエチレン性不飽和結合を有する化合物に由来する構造の含有量が2質量%未満である(メタ)アクリル共重合ポリマー(成分A)および2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラート(成分B1)を含む組成物。
  2. 前記(メタ)アクリル酸変性シリコーンオイルのエチレン性二重結合当量が300〜15000g/molであることを特徴とする請求項1に記載の組成物。
  3. 成分Aが式(1)
    Figure 2016169299
    (式中、Rは水素原子またはメチル基を示し、Rは炭素数1〜4のアルキル基を示す。)
    で表される単量体から誘導される構造を有することを特徴とする請求項1または2に記載の組成物。
  4. 成分Aのポリスチレン換算の質量平均分子量が10000〜100000であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の組成物。
  5. (メタ)アクリル酸変性シリコーンオイルに由来する構造を有し、且つ一分子中にオキシラン環とエチレン性不飽和結合を有する化合物に由来する構造の含有量が2質量%未満である(メタ)アクリル共重合ポリマー(成分A)、2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラート(成分B1)および白色顔料(成分C)を含む白色熱硬化性組成物。
  6. 白色顔料が酸化チタンであることを特徴とする請求項5に記載の白色熱硬化性組成物。
  7. タッチパネルの加飾部をスクリーン印刷によって形成するために用いられる、請求項5または6に記載の白色熱硬化性組成物。
  8. 請求項5〜7のいずれか1項に記載の白色熱硬化性組成物を含む、タッチパネルの遮光用加飾印刷インキ。
  9. 請求項8に記載のタッチパネルの遮光用加飾印刷インキを用いて形成される加飾部を有する画像表示装置。
  10. 請求項8に記載のタッチパネルの遮光用加飾印刷インキを、タッチパネルのガラス面の外周部分に塗布し、150〜300℃の温度で硬化して形成する、白色加飾部を有するタッチパネルの製造方法。
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