JP5123332B2 - 活性エネルギー線硬化型高屈折率樹脂組成物 - Google Patents

活性エネルギー線硬化型高屈折率樹脂組成物 Download PDF

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Description

本発明は、活性エネルギー線硬化樹脂組成物に関する。更に詳しくは、高屈折率にもかかわらず、反りの少ない硬化物を与える活性エネルギー線硬化型樹脂組成物に関する。
従来より液晶ディスプレイに使用されるプリズムシートや、プロジェクションTVに使用されるフレネルレンズ、レンチキュラーレンズといった光学レンズは、熱可塑性樹脂の射出成形、あるいは熱プレス成形により製造されるのが一般的であった。これらの製造方法では、製造時の加熱および冷却に長時間を必要とするため生産性が低く、また、光学レンズの熱収縮により、微細構造の再現性が悪く、反るという問題点があった。これらの問題点を解決するため、金型内面に透明樹脂基材がセットされた型内に紫外線硬化型樹脂組成物を流し込み、紫外線を照射して硬化させる方法が実施されている。
近年、ディスプレイの光学レンズに反射防止性能を付与するという試みがなされており、高屈折率のレンズを成型する技術が検討されている。しかしながら、高屈折率タイプの紫外線硬化型樹脂組成物は一般に芳香環の含有量が高いため、硬化後は剛直となり硬化時に応力が発生するため、反りが大きくなるといった問題点があった。
このような問題点を解決する手法として、応力緩和のために低Tgの単官能アクリレートモノマーを導入する方法(例えば特許文献1)、無機粒子を導入してUV硬化時の硬化収縮を低減させる方法(例えば特許文献2)等が提案されている。
特開2008−094987号公報 特開2006−213844号公報
しかしながら、両者の方法では反りの低減が未だ不十分であり、また後者の方法ではヘイズ、全光線透過率等の光学特性が悪くなるという問題がある。
本発明の目的は、1.585〜1.650の高屈折率を維持した上で硬化時の反りを低減する硬化物を与える活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を提供することにある。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、分子内にフルオレン骨格を有する2官能(メタ)アクリレート(A)、分子内に硫黄原子を含有する2官能ウレタン(メタ)アクリレート(B)、および芳香環含有単官能(メタ)アクリレート(C)を含有する活性エネルギー線硬化型樹脂組成物であって、(A)、(B)および(C)の合計重量に基づいて、分子内にフルオレン骨格を有する2官能(メタ)アクリレート(A)を10〜60重量%、分子内に硫黄原子を含有する2官能ウレタン(メタ)アクリレート(B)を5〜60重量%、芳香環含有単官能(メタ)アクリレート(C)を20〜70重量%含有し、該樹脂組成物中の硫黄原子の含量が3〜30重量%である活性エネルギー線硬化型樹脂組成物;およびその硬化物である。
本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物は、屈折率1.585〜1.650の高い屈折率を有するにもかかわらず、この硬化物の反りが少ない
本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物は、分子内にフルオレン骨格を有する2官能(メタ)アクリレート(A)、分子内に硫黄原子を含有する2官能ウレタン(メタ)アクリレート(B)、および芳香環含有単官能(メタ)アクリレート(C)を必須成分とする。
本発明における第1成分のフルオレン骨格含有2官能(メタ)アクリレート(A)は、分子内に、フルオレン骨格を有し、かつ(メタ)アクリロイル基を2つ含有していれば、特にその化学構造は限定されない。
好ましい構造としては下記一般式(1)で表されるモノマーである。
Figure 0005123332
式中、RおよびRはそれぞれ独立して水素原子またはCHである。好ましくはRとRが共に水素原子である。
また、RおよびRは、それぞれ独立して、O(CH、OCH(CH)CH、OCH(CHCH)CH、O(CHまたはO(CHの2価の有機基を表す。
特に好ましくは、RとRが共にO(CHである。
本発明における(A)の含有量は、(A)、(B)および(C)の合計重量に基づいて、通常10〜60重量%、好ましくは15〜50重量%である。(A)の含有量が少ないと、屈折率が低くなってしまい、樹脂硬化物本来の性能を発揮することができない。また(A)の含有量が多過ぎると、樹脂自体非常に硬くなり、反りが大きくなる。さらには金型から離型した際割れが発生する可能性がある。
本発明における第2成分の硫黄原子含有2官能のウレタン(メタ)アクリレート(B)は、分子内に1個以上の硫黄原子と2個の(メタ)アクリロイル基を含有するウレタン化合物であれば特に限定されないが、イソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(B’)と水酸基含有(メタ)アクリレート(c)とのウレタン化反応から形成される芳香環含有ウレタン(メタ)アクリレートが好ましい。
そして、このイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(B’)は、メルカプト基を2個以上有するポリチオール(a)またはメルカプト基1個と水酸基1個を有する2−メルカプトエタノールとポリイソシアネート(b)を反応させることにより得られ、(a)と(b)の反応における(SH+OH)/NCO当量比が、通常0.45〜0.90、好ましくは0.50〜0.85である。
このウレタンプレポリマー(B’)の原料となるポリチオール(a)または2−メルカプトエタノールには、下記の2価のジチオール(a11)、3価以上のポリチオール(a12)および2−メルカプトエタノールが挙げられる。
(a11)硫黄原子含有ジチオール
ポリチオエーテル〔アルキレンスルフィド[炭素数(以下Cと略記)2〜4]の重合物(数平均分子量(以下Mnと略記)400〜10,000)等〕、ポリチオカーボネートジチオール〔ポリアルキル(C2〜6)チオカーボネートジチオール(Mn400〜10,000)、等〕、ポリジチオカーボネートジチオール〔ポリアルキル(C2〜6)ジチオカーボネートジチオール(Mn400〜10,000)等〕、ポリトリチオカーボネートジチオール〔ポリアルキル(C2〜6)トリチオカーボネートジチオール(Mn400〜10,000)等〕、およびそれらのアルキレンオキシド(以下AOと略記、C2〜6)付加物(付加モル数1〜20)等;
(a12)3価以上のポリチオール
トリオール(C3〜10、例えばグリセリン、トリメチロールプロパン)のアルキレン(C2〜4)スルフィド付加物(Mn400〜10,000)、並びに、トリオール(C3〜10、例えばグリセリン、トリメチロールプロパン)のアルキレン(C2〜4)スルフィド付加物のAO(C2〜3)付加物(Mn400〜10,000);
4官能以上のポリオール(C5〜C30、例えばペンタエリスリトール)のアルキレン(C2〜4)スルフィド付加物(Mn400〜10,000)等、並びに、4官能以上のポリオール(C5〜C30、例えばペンタエリスリトール)のアルキレン(C2〜4)スルフィド付加物のAO(C2〜3)付加物(Mn400〜10,000);
本発明におけるウレタンプレポリマー(B’)でポリチオール(a)と反応させる相手のポリイソシアネート(b)には、下記の(b1)〜(b5) 、およびこれらの2種以上の混合物が含まれる。
(b1):C6〜20(但しNCO基中の炭素原子の数を除く。以下同じ。)の芳香族ポリイソシアネートジイソシアネート(以下、ジイソシアネートをDIと略記する。)、1,3−および/または1,4−フェニレンDI、2,4−および/または2,6−トリレンDI(TDI)、4,4’−および/または2,4’−ジフェニルメタンDI(MDI)、m−およびp−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネート、4,4’−ジイソシアナトビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアナトビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアナトジフェニルメタン、1,5−ナフチレンDI、およびm−およびp−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネート;および3官能以上のPI(トリイソシアネート等)、例えば粗製TDI、粗製MDI(ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート)および4,4’,4”−トリフェニルメタントリイソシアネート
(b2):C2〜18の脂肪族ポリイソシアネート
DI、例えばエチレンDI、テトラメチレンDI、ヘキサメチレンDI(HDI)、ヘプタメチレンDI、オクタメチレンDI、ノナメチレンDI、デカメチレンDI、ドデカメチレンDI、2,2,4−および/または2,4,4−トリメチルヘキサメチレンDI、リジンDI、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート、2,6−ジイソシアナトエチルカプロエート、ビス(2−イソシアナトエチル)フマレート、ビス(2−イソシアナトエチル)カーボネートおよびトリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMDI);および3官能以上のPI(トリイソシアネート等)、例えば1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、1,8−ジイソシアネート−4−イソシアネートメチルオクタン、1,3,6−ヘキサメチレントリイソシアネートおよびリジンエステルトリイソシアネート(リジンとアルカノールアミンの反応生成物のホスゲン化物、例えば2−イソシアナトエチル−2,6−ジイソシアナトヘキサノエート、2−および/または3−イソシアナトプロピル−2,6−ジイソシアナトヘキサノエート)
(b3):C4〜45の脂環式ポリイソシアネート
DI、例えばイソホロンDI(IPDI)、2,4−および/または2,6−メチルシクロヘキサンDI(水添TDI)、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−DI(水添MDI)、シクロヘキシレンDI、メチルシクロヘキシレンDI、ビス(2−イソシアナトエチル)−4−シクロヘキシレン−1,2−ジカルボキシレートおよび2,5−および/または2,6−ノルボルナンDI、ダイマー酸DI(DDI);および3官能以上のPI(トリイソシアネート等)、例えばビシクロヘプタントリイソシアネート
(b4):C8〜15の芳香脂肪族ポリイソシアネート
m−および/またはp−キシリレンDI(XDI)、ジエチルベンゼンDIおよびα,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンDI(TMXDI)
(b5):上記(c1)〜(c4)のヌレート化物
これらのポリイソシアネート(b)のうち後述する本発明の硬化物の高屈折率の観点から好ましいのは(b1)、(b4)および(b5)である。
ポリイソシアネート(b)との反応において、ポリチオール(a)以外に、ポリオール(c)を併用してもよい。ただし、その際活性水素成分のチオール基とヒドロキシル基との合計量で、(b)との等量比を計算する。
ポリチオール(a)または2−メルカプトエタノールとポリイソシアネート(b)の反応における(SH+OH)/NCO当量比は0.45〜0.80、好ましくは0.50〜0.75、さらに好ましくは0.55〜0.70である。該当量比が0.45未満では硬化時の収縮率が大きくなり後述する基材との密着性が悪くなり、0.80を超えると高屈折率の硬化物が得られない。
上記(a)と(b)、(a)と2−メルカプトエタノール、または(a)と(b)と(c)の反応で得られたイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(B’)に、さらに水酸基含有(メタ)アクリレート(d)を反応させて、本発明の必須成分の硫黄原子を含有する2官能のウレタン(メタ)アクリレート(B)を得ることができる。
この水酸基含有(メタ)アクリレート(d)としては下記の(d1)〜(d6)、およびこれらの2種以上の混合物が含まれる。
(d1):(メタ)アクリル酸のAO付加物〔Mn116〜5,000〕
(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、−2−ヒドロキシプロピル、−2−ヒドロキシブチルおよびこれらのAO付加物(Mn160〜5,000)等
(d2):2価アルコールのε−カプロラクトン付加物(Mn230〜5,000)
(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシエチル−ε−カプロラクトン2モル付加物等
(d3):ジオール(Mn300〜5,000)のモノ(メタ)アクリレート
ジオール[Mn300〜5,000で例えばポリカーボネートジオール、ポリエーテルジオール、ポリエステルジオール]のモノ(メタ)アクリレート
(d4):エポキシドとヒドロキシ(メタ)アクリル酸の反応生成物
3−フェノキシ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ビフェノキシ−2−ヒドロキシプロプル(メタ)アクリレート等
(d5):(メタ)アクリル酸と3官能以上のポリオール(Mn92〜5,000)の反応生成物およびそのAO1〜100モル付加物
グリセリンモノ−およびジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンモノ−およびジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールモノ−、ジ−およびトリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンモノ−、ジ−およびトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールモノ−、ジ−、トリ−、テトラ−およびペンタ(メタ)アクリレートおよびそれらのAO付加物(付加モル数1〜100)等
(d6):(メタ)アクリル酸とブタジエンポリオール、イソプレンポリオール、水添ブタジエンポリオールおよび水添イソプレンポリオールからなる群から選ばれる少なくとも1種のポリオール(Mn300〜5,000)との反応生成物
これらの水酸基含有(メタ)アクリレート(d)のうち、前述のポリイソシアネート成分(b)との反応性の観点から好ましいのは(d2)および(d3)であり、さらに好ましいのは(d1)である。
本発明の樹脂組成物中の硫黄原子の含量は、硬化物の高屈折率化および耐光性の観点から通常3〜30重量%、好ましくは5〜20重量%である。
硫黄原子含量が3重量%未満では硬化物の屈折率を高めることが困難となり、30重量%を超えると硬化物の耐光性が悪くなる。硫黄原子含量を求める場合には、蛍光X線分析において、検量線を作成し、定量することができる。
本発明における(B)中の硫黄原子は、ポリチオール(a)、2−メルカプトエタノール、ポリイソシアネート(b)、ポリオール(c)または水酸基含有(メタ)アクリレート(d)のどの部分に入っていてもよい。
(B)の製造においては、ウレタン化触媒を用いてもよい。ウレタン化触媒には、金属化合物(有機ビスマス化合物、有機スズ化合物、有機チタン化合物等)および4級アンモニウム塩が含まれる。
ウレタン化触媒の使用量は、(B)の重量に基づいて通常1重量%以下、反応性、透明性の観点から好ましくは0.001〜0.5重量%、さらに好ましくは、0.05〜0.2重量%である。
(a)または2−メルカプトエタノールと(b)のウレタン化反応の条件は、特に限定されず、例えば、(a)および(b)を混合し、通常40〜100℃、反応性および該混合物の安定性の観点から好ましくは60〜95℃で、2〜20時間反応させて(B)を製造することができる。また、必要により溶剤(酢酸エチル、メチルエチルケトン、トルエン等)で希釈して反応させてもよい。 溶剤の使用量は、(a)と(b)および(d)の合計重量に基づいて通常5,000重量%以下、下限は混合物の取り扱い性の観点から、上限は反応速度の観点から、好ましくは10〜1,000重量%である。
ウレタン化反応は、常圧、減圧または加圧のいずれでも行うことができる。ウレタン化反応の進行状況は、例えば反応系のNCO%および水酸基価を測定することにより判断することができる。
本発明における(B)の含有量は、(A)、(B)および(C)の合計重量に基づいて、通常5〜60重量%、好ましくは20〜60重量%である。
(B)の含有量が少ないと、樹脂自体非常にもろくなってしまい、強度が悪化することがある。また(B)の含有量が多すぎると、基材との密着性が悪化し、簡単に剥がれてしまうことがある。
本発明における第3の必須成分である芳香環を有する単官能(メタ)アクリレート(C)は、分子内に、芳香環を有していれば、特にその化学構造は限定されない。
好ましい構造としては下記一般式(2)で表されるモノマーである。
Figure 0005123332
式中、Rは水素原子またはCHで表され、好ましくは水素原子である。
Xは、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、COOH、またはCOOCHCHOHで表され、好ましくは水素原子である。
Yは2価の芳香環で表され、例えば、1,4−フェニル基などが挙げられる。
Zは炭素数1〜20のアルキレン基、またはポリオキシアルキレン基[(CHCHO)(nは2〜20)、[CHCH(CH)O](nは2〜20)で表され、特に好ましくはCHCHOである。
本発明における芳香環を有する単官能(メタ)アクリレート(C)について以下具体例を示す。下記化合物を単独で用いても、その混合物でもよい
(C1):フェノール(C6〜30)のAO1〜30モル付加物の(メタ)アクリレート
例えば、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノールのEO2モル付加物の(メタ)アクリレート、フェノールのPO3モル付加物の(メタ)アクリレート等。
(C2):[アルキル(C1〜20)]フェノール(C6〜30)のAO1〜30モル付加物の(メタ)アクリレート
例えば、ノニルフェノールのEO1モル付加物の(メタ)アクリレート等。
(C3):芳香族カルボン酸変性(メタ)アクリレート
例えば、フタル酸モノキドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピルフタル酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチルフタル酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコール(メタ)アクリル酸安息香酸エステル等。
(C4):芳香族エポキシアクリレート
例えば、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート等。
(C5):その他の芳香環含有単官能(メタ)アクリレート
例えば、ベンジル(メタ)アクリレート等。
上記(C1)〜(C5)のうち、樹脂への密着性および硬化物の屈折率の観点から好ましいのは、ベンジル(メタ)アクリレート、さらに好ましいのはフェノキシエチル(メタ)アクリレートである。
(C1)〜(C5)のうち、活性水素原子を有するものはウレタン化反応終了後に加え、活性水素原子を有しないものはウレタン化反応時および/または反応終了後のいずれの段階で加えてもよい。
本発明における(A)、(B)および(C)の合計重量に基づいて、芳香環含有単官能(メタ)アクリレート(C)の含有量は通常20〜70重量%、好ましくは30〜60重量%、より好ましくは上限が50重量%である。
(C)の含有量が20重量%未満であると、基材との密着性が悪化し、簡単に剥がれてしまうことがある。また70重量%を超えると、樹脂自体非常にもろくなってしまい、強度が悪化することがある。
本発明の組成物は、本発明の効果を阻害しない範囲で必要により、光重合開始剤(D)を含有させることができる。光重合開始剤を加えたものは、電子線以外に熱および/または紫外線でも硬化させることができる。紫外線により硬化する場合の紫外線の照射量は、通常10〜10,000mJ/cm2である。
光重合開始剤(D)としては、ヒドロキシベンゾイル化合物(2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンゾインアルキルエーテル等)、ベンゾイルホルメート化合物(メチルベンゾイルホルメート等)、チオキサントン化合物(イソプロピルチオキサントン等)、ベンゾフェノン(ベンゾフェノン等)、リン酸エステル化合物(1,3,5−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド等)、ベンジルジメチルケタール等が挙げられる。これらのうち硬化物の着色防止の観点から好ましいのは2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンおよび1,3,5−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシドである。
(D)の使用量は、本発明の組成物の全重量に基づいて、それぞれ通常20重量%以下、好ましくは0.1〜10重量%である。さらに好ましくは1〜5重量%である。
本発明の組成物には、本発明の効果を阻害しない範囲で必要によりさらに塗料、インキに使用される種々の添加剤(E)を含有させてもよい。
添加剤(E)には、離型剤(E1)、屈折率向上剤(E2)、酸化防止剤(E3)および紫外線吸収剤(E4)が含まれる。
添加剤(E)の合計の使用量は、本発明の組成物の全重量に基づいて、通常60重量%以下、好ましくは0.005〜50重量%である。
離型剤(E1)としては、1級もしくは2級のアルキル(C1〜20またはそれ以上)のリン酸エステル、または1級もしくは2級のアルコール(C1〜20またはそれ以上)のAO1〜30モル付加物のリン酸エステル類が挙げられる。またC4〜30の3級脂肪族アミン、1級もしくは2級の脂肪族(C4〜30)アミンのAO(C2〜4)1〜30モル付加物等の3級アミン類等が挙げられる。
(E1)は1種類で用いてもよく、また数種類を併用してもよい。(E1)の使用量は本発明の組成物の全重量に基づいて、通常300ppm〜2,000ppm、好ましくは500ppm〜1,500ppm、より好ましくは700ppm〜1,200ppmである。
屈折率向上剤(E2)としては、ベンゾチオフェン、ベンズイソチアゾール類等含硫黄複素環化合物、ジフェニルスルフィドチオフェノール、ベンゼンスルホニルクロリド類等硫黄官能基化芳香族化合物など芳香族硫黄化合物が挙げられる。または酸化アンチモン、酸化チタン、酸化亜鉛等の微粒子が挙げられる。
(E2)の使用量は本発明の組成物の全重量に基づいて、通常1〜10重量%、好ましくは3〜7重量%である。
酸化防止剤(E3)としては、ヒンダードフェノール化合物〔トリエチレングリコール−ビス−[3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,6−ヘキサンジオール−ビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジルホスホネートジエチルエステル〕およびアミン化合物(n−ブチルアミン、トリエチルアミン、ジエチルアミノメチルメタクリレート等)が挙げられる。
(E3)の使用量は、本発明の組成物の全重量に基づいて、通常3重量%以下、好ましくは0.005〜2重量%である。
紫外線吸収剤(E4)としては、ベンゾトリアゾール化合物[2−(5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)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)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)−5−クロロ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)ベンゾトリアゾール等]、トリアジン化合物〔2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−[(ヘキシル)オキシ]−フェノール〕、ベンゾフェノン(2−ヒドロキシ−4−n−オクチルオキシベンゾフェノン等)、シュウ酸アニリド化合物(2−エトキシ−2’−エチルオキサリック酸ビスアニリド等)が挙げられる。
(E4)の使用量は、本発明の組成物の全重量に基づいて、通常3重量%以下、好ましくは0.005〜2重量%である。
本発明の組成物は、塗工の際に、塗工に適した粘度に調整するために、必要に応じて溶剤で希釈した塗料とすることができる。
溶剤の使用量は、組成物の重量に基づいて通常2,000%以下、好ましくは10〜500%である。また、塗料の粘度は、使用時の温度(通常5〜60℃)で、通常5〜500,000mPa・s、安定塗工の観点から好ましくは50〜10,000mPa・sである。
溶剤としては、本発明の組成物中の樹脂分を溶解するものであれば特に限定されない。具体的には、芳香族炭化水素(C7〜10、例えばトルエン、キシレンおよびエチルベンゼン)、エステルまたはエーテルエステル(C4〜10、例えば酢酸エチル、酢酸ブチルおよびメトキシブチルアセテート)、エーテル(C4〜10、例えばジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、EGのモノエチルエーテル、EGのモノブチルエーテル、PGのモノメチルエーテルおよびEEGのモノエチルエーテル)、ケトン(C3〜10、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジ−n−ブチルケトンおよびシクロヘキサノン)、アルコール(C1〜10、例えばメタノール、エタノール、n−およびi−プロパノール、n−、i−、sec−およびt−ブタノール、2−エチルヘキシルアルコールおよびベンジルアルコール)、アミド(C3〜6、例えばジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等)、スルホキシド(C2〜4、例えばジメチルスルホキシド)、水、およびこれらの2種以上の混合溶剤が挙げられる。
これらの溶剤のうち好ましいのは沸点が70〜100℃のエステル、ケトンおよびアルコール、さらに好ましいのは酢酸エチル、メチルエチルケトン、i−プロパノールおよびこれらの混合物である。
本発明の硬化性樹脂組成物は、必要により溶剤で希釈して、基材の少なくとも片面の少なくとも一部に塗布し、必要により乾燥させた後、後述する活性エネルギー線を照射して硬化させることにより、基材の表面および/または裏面の少なくとも一部に硬化物を有する被覆物を得ることができる。
塗工に際しては、通常用いられる装置、例えば塗工機[バーコーター、グラビアコーター、ロールコーター(サイズプレスロールコーター、ゲートロールコーター等)、エアナイフコーター、スピンコーター、ブレードコーター等]が使用できる。塗工膜厚は、硬化乾燥後の膜厚として、通常0.5〜300μm、乾燥性、硬化性の観点から好ましい上限は250μm、耐擦傷性、耐溶剤性、耐汚染性の観点から好ましい下限は1μmである。
本発明の組成物を溶剤で希釈して使用する場合は、塗工後に乾燥するのが好ましい。
乾燥方法としては、例えば熱風乾燥(ドライヤー等)が挙げられる。乾燥温度は、通常10〜200℃、塗膜の平滑性および外観の観点から好ましい上限は150℃、乾燥速度の観点から好ましい下限は30℃である。乾燥時間は通常10分以下、硬化膜の物性および生産性の観点から好ましくは1〜5分である。
本発明における活性エネルギー線には、紫外線、電子線、X線、赤外線および可視光線が含まれる。これらの活性エネルギー線のうち硬化性と樹脂劣化の観点から好ましいのは紫外線と電子線である。
本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を紫外線照射で硬化させる場合は、種々の紫外線照射装置〔例えば型番「VPS/I600」、フュージョンUVシステムズ(株)製〕、光源としてはキセノンランプ、高圧水銀灯、メタルハライドランプ等を使用することができる。紫外線の照射量は、通常10〜10,000mJ/cm2、組成物の硬化性および硬化物(硬化フィルム膜)の可撓性の観点から好ましくは100〜5,000mJ/cm2である。
本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を電子線照射で硬化させるに際しては、種々の電子線照射装置[例えばエレクトロンビーム、岩崎電気(株)製]を使用することができる。電子線の照射量は、通常0.5〜20Mrad、組成物の硬化性の観点から好ましい下限は1Mrad、硬化物の可撓性、並びに硬化物(硬化フィルム)または基材の損傷を避けるとの観点から、好ましい上限は15Mradである。
本発明の組成物は、通常、活性エネルギー線(紫外線、電子線、X線等)により硬化させるが、必要により熱硬化触媒を含有させた場合は熱で硬化させることができる。
本発明の硬化物の屈折率は、光学部材への適用および硬化時の収縮の観点から通常、1.585〜1.650、好ましくは1.590〜1.610である。
屈折率は、組成物中の(A)の割合を高くする、硬化物中の硫黄原子含量を増す、あるいはこれらの併用により高めることができる。
本発明の組成物は、基材のコーティング剤、接着剤、シーリング材などとして使用することができる。適用される基材としては、特に限定はされないが、例えば紙、プラスチック、ガラスおよび金属が挙げられる。具体的には、紙(例えば薄葉紙、紙間強化紙、チタン紙、ラテックス含浸紙および石膏ボード用原紙)、プラスチック[プラスチックフィルム(塩化ビニル、ポリエステル、ポリプロピレンおよびポリメチルメタクリレート等のフィルム)、プラスチック板(ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネートおよびメチルメタクリレート/スチレン共重合物等の板)等]、ガラス板、銅板、鉄板等が挙げられる。
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。以下において、特に指定しない限り「部」は「重量部」、「%」は重量「重量%」を示す。
製造例1
撹拌機、冷却管および温度計を備えた反応容器に、1,8−ジメルカプト−3,6−ジオキサオクタン[丸善石油化学(株)製、以下同じ]152部、トリレンジイソシアネート[商品名:コスモネートT−80、三井武田ケミカル(株)製、以下同じ]243部およびウレタン化触媒としてビスマストリ(2−エチルヘキサノエート)(2−エチルヘキサン酸50%溶液)(以下同じ)0.2部仕込み、80℃で6時間反応させ、その後2−ヒドロキシエチルアクリレート[商品名:ライトエステルHOA、共栄社化学(株)製、以下同じ]164部を加え、80℃で3時間反応させて本発明の実施例のためのウレタンアクリレート(B−1)を得た。
製造例2
撹拌機、冷却管および温度計を備えた反応容器に、ビスフェノールAのPO2モル付加物[商品名:ニューポールBP−2P、三洋化成工業(株)製、以下同じ]116部、キシリレンジイソシアネート[商品名:タケネート500、三井武田ケミカル(株)製、以下同じ。]73部およびウレタン化触媒としてビスマストリ(2−エチルヘキサノエート)(2−エチルヘキサン酸50%溶液)0.2部仕込み、80℃で6時間反応させ、その後2−ヒドロキシエチルアクリレート12部を加え、80℃で3時間反応させて分子内に硫黄原子を含まない比較例のためのウレタンアクリレート(B’−1)を得た。
実施例1〜4、比較例1〜3
表1の配合組成にしたがってディスパーザーで混合撹拌し、実施例1〜4、比較例1〜3の樹脂組成物を得た。実施例、比較例ではいずれも成分を一括配合し、均一混合して組成物を作成した。
なお、表中の配合成分とその重量部数は下記の通りである。
Figure 0005123332
(A−1):9,9’−ビス(4−ヒドロキシエチル)フルオレンEO2モル付加ジアクリレート(商品名:オグソールEA−0200、大阪ガスケミカル社製)
(A−2):9,9’−ビス(4−ヒドロキシエチル)フルオレンEO2モル付加ジメタクリレート
(C−1):フェノキシエチルアクリレート
(C−2):ベンジルアクリレート
(D−1):1−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルケトン(商品名:イルガキュアー184、チバ・ジャパン株式会社製の光重合開始剤)
(D−2):2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド(商品名:ダロキュアーTPO、チバ・ジャパン株式会社製の光重合開始剤)
(E−1):2−エチルヘキシルアシッドホスフェート(商品名:AP−8、大八化学工業株式会社製)とジメチルオクチルアミン(商品名:ファーミンDM0898、花王株式会社製)の混合物(重量比で57:43)
(E−2):ジフェニルスルフィド(商品名:DPS、住友精化株式会社製)
(E−3):イルガノックス1010(チバ・ジャパン株式会社製酸化防止剤)
(E−4):チヌビン400(チバ・ジャパン株式会社製紫外線吸収剤)
上記の樹脂組成物について、屈折率、反り、ヘイズ、および透過率について評価した。結果を表1に示す。
(1)屈折率
樹脂組成物 約1gを、PETフィルム[商品名:ルミラーS、東レ(株)製、厚さ80μm]2枚で組成物が約5μmになるように挟み、紫外線照射装置[商品名:VPS/I600、フュージョンUVシステムズ(株)製、以下同じ]を用いて1000mJ/cm2の紫外線を照射して硬化フィルムを得た。
この硬化物から片方のPETフィルムだけを剥がし、得られた硬化フィルムの屈折率を25℃の環境下でアッベ式屈折率計を用いて測定した。
(2)反り評価法
厚み50μmのセロハンテープを2枚重ねて貼ったガラス板に樹脂組成物を塗布した(樹脂膜厚は約100μm)。
次に、表面を化学処理して密着性を高めたPETフィルム[商品名:コスモシャインA4300、東洋紡(株)製、厚さ100μm]を、上記ガラス板に塗工した樹脂組成物の上から空気が入らないように押さえて、積層圧着した。さらにこの積層物に紫外線照射装置を用いて1000mJ/cm2の紫外線を照射して樹脂組成物を硬化させた。PETフィルムに密着した樹脂硬化物をガラス板から剥離後、6cm×6cm正方形にカットし、平らなテーブルに置き、正方形の四端のテーブルからの反りを測定し、それらの平均値を算出した。
(3)へイズおよび全光線透過率測定法
厚み50μmのテープを2枚重ねて貼ったガラス板に樹脂組成物を塗布した(樹脂膜厚は約100μm)。次に、別のもう1枚のガラス板を、上記ガラス板に塗工した樹脂の上から空気が入らないように加圧積層した。
2枚のガラス板にはさまれた樹脂塗膜に紫外線照射装置を用いて1000mJ/cm2の紫外線を照射して樹脂組成物を硬化させた。2枚のガラス板から樹脂硬化物を剥離後、ヘイズメーター(BYKgardner社製HAZE−GARD DUAL)を用いてJIS K7136に準拠してヘイズを測定した。また、JIS K7361に準拠して全光線透過率を測定した。
表1の結果から、本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を硬化させてなる硬化物(硬化フィルム)は1.585〜1.650の高い屈折率を保持したまま、透明性に優れ、反りが極めて少ないことがわかる。
一方、分子内にフルオレン骨格を有する2官能(メタ)アクリレート(A)を含有しない比較例1は屈折率が低い。また、分子内に硫黄原子を含有する2官能ウレタン(メタ)アクリレート(B)を含有しない比較例2は屈折率が低くなり、芳香環含有単官能(メタ)アクリレート(C)を含有しない比較例3は反りが大きい。
本発明の組成物を硬化させてなる硬化物は、屈折率が高く、反りが非常に少ないことから、光学部材(プラスチックレンズ、プリズム、光ファイバー等)、電気・電子部材(フレキシブルプリント配線板用ソルダーレジスト、メッキレジスト 、多層プリント配線板用層間絶縁膜、感光性光導波路等)、紙やプラスチック等のコーティング剤として幅広く用いられる。

Claims (7)

  1. 分子内にフルオレン骨格を有する2官能(メタ)アクリレート(A)、分子内に硫黄原子を含有する2官能ウレタン(メタ)アクリレート(B)、および芳香環含有単官能(メタ)アクリレート(C)を含有する活性エネルギー線硬化型樹脂組成物であって、(A)、(B)および(C)の合計重量に基づいて、分子内にフルオレン骨格を有する2官能(メタ)アクリレート(A)を10〜60重量%、分子内に硫黄原子を含有する2官能ウレタン(メタ)アクリレート(B)を5〜60重量%、芳香環含有単官能(メタ)アクリレート(C)を20〜70重量%含有し、該樹脂組成物中の硫黄原子の含量が3〜30重量%である活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
  2. 該分子内に硫黄原子を含有する2官能ウレタン(メタ)アクリレート(B)が、ポリチオール(a)または2−メルカプトエタノールとポリイソシアネート(b)を反応させて得られるイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(B’)と、水酸基含有(メタ)アクリレート(d)とのウレタン化反応から形成される分子内に硫黄原子を含有する2官能ウレタン(メタ)アクリレートである請求項1記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
  3. 該分子内にフルオレン骨格を有する2官能(メタ)アクリレート(A)が下記一般式(1)で表されるモノマーである請求項1または2記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
    Figure 0005123332
    [式中、R1およびR2はそれぞれ独立して水素原子またはCH3を表す。R3およびR4はそれぞれ独立して、O(CH22、OCH(CH3)CH2、OCH(CH2CH3)CH2、O(CH23またはO(CH24の2価の有機基を表す。]
  4. 該芳香環含有単官能(メタ)アクリレート(C)が、下記一般式(2)で表される請求項1〜3いずれか記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
    Figure 0005123332
    [式中、R5は水素原子またはCH3を表す。Xは、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、COOH、またはCOOCH2CH2OHを表す。Yは2価の芳香環を表す。Zは、炭素数1〜20のアルキレン基またはポリオキシアルキレン基を表す。]
  5. さらに、光重合開始剤(D)を含有させてなる請求項1〜4いずれか記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
  6. 請求項1〜5いずれか記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を、基材の少なくとも片面に塗布し、活性エネルギー線を照射して硬化させてなり、その屈折率が1.585〜1.650である樹脂硬化物。
  7. 請求項1〜5いずれか記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を、基材の少なくとも片面に塗布し、活性エネルギー線を照射して硬化させてなり、その屈折率が1.585〜1.650である光学部材。
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