JP7028172B2 - 熱硬化型組成物 - Google Patents
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Description
尚、本明細書においては、アクリロイル基又はメタクリロイル基を(メタ)アクリロイル基と表し、又、アクリレート又はメタクリレートを(メタ)アクリレートと表す。
従来、タッチパネルの透明導電性薄膜としては、ガラス上に酸化インジウムスズ(以下、「ITO」という)の薄膜を形成した導電性ガラスがよく知られているが、基材がガラスであるために可撓性、加工性に劣る。そのため、用途によっては、可撓性、加工性、及び耐衝撃性に優れ、軽量である等の利点から、ポリエチレンテレフタレートシートを基材とした透明導電性シートが使用されている。
又、特許文献2に記載された透明樹脂成形体、ガラスと同等の剛性を発現することができないため、透明導電膜や金属電極形成プロセスでの加熱工程で外観不具合が生じるという問題があった。
以上のように、OPS用樹脂として満足な物性を持つ樹脂シートはこれまでに見出されておらず、とりわけ硬度と強靭性の両立は困難であり、耐擦傷性も不十分であった。
熱硬化型組成物の特長としては、簡便な装置により製造でき、一つの加温装置で複数のシートを同時に製造することが可能であるが、従来の熱硬化型組成物を使用した場合、加熱により得られる樹脂シートが変形したり、着色が発生する問題があった。
又、前記したような光硬化型組成物を熱硬化型組成物に応用した場合においても、同様の問題を有するものであった。
(A)~(C)成分の合計量100重量%中に、(A)成分を20~60重量%、(B)成分を80~40重量%及び(C)成分を0~40重量%含み、かつ
(A)~(C)成分の中に含まれるエチレン性不飽和基の合計量100モル%中に、メタクリロイル基を20~60モル%含む
熱硬化型組成物に関する。
(A)成分:イソシアヌレート環を有し、(メタ)アクリロイル基を2個以上有する化合物
(B)成分:(メタ)アクリロイル基を2個以上有する化合物であって、(A)成分以外の化合物であり、炭素数4~20の直鎖状又は分岐状アルキレン基を有するジ(メタ)アクリレート(B-1)を含む化合物
(C)成分:エチレン性不飽和基を1個有する化合物
(D)成分:熱重合開始剤
また、下記のように言い換えてもよい。
本発明の熱硬化性組成物は、上記(A)成分、(B)成分及び(D)成分を含み、上記(C)成分を含んでいてもよく、
(C)成分を含む場合は、(A)~(C)成分の合計量100重量%中に、(A)成分を20~60重量%、(B)成分を80~40重量%及び(C)成分を0重量%を超え40重量%含み、かつ(A)~(C)成分の中に含まれるエチレン性不飽和基の合計量100モル%中に、メタクリロイル基を20~60モル%含み、
(C)成分を含まない場合は、(A)成分及び(B)成分の合計量100重量%中に、(A)成分を20~60重量%及び(B)成分を80~40重量%含み、かつ(A)成分及び(B)成分の中に含まれるエチレン性不飽和基の合計量100モル%中に、メタクリロイル基を20~60モル%含む。
さらに、(B-1)成分としては、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、及びネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレートから選ばれる1種以上が好ましい。
又、(B)成分としては、3個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物をさらに含むものが好ましい。
さらに、得られた樹脂シートは、硬化物の厚みとしては、100μm~5mmであるものが好ましい。
以下、本発明を詳細に説明する。
(A)~(C)成分の合計量100重量%中に、(A)成分を20~60重量%、(B)成分を80~40重量%及び(C)成分を0~40重量%含み、かつ
(A)~(C)成分の中に含まれるエチレン性不飽和基の合計量100モル%中に、メタクリロイル基を20~60モル%含む
熱硬化型組成物に関する。
以下、それぞれの成分及び組成物の詳細について説明する。
(A)成分は、イソシアヌレート環を有し、(メタ)アクリロイル基を2個以上有する化合物である。
(A)成分としては、イソシアヌレート環を有し、(メタ)アクリロイル基を2個以上有する化合物であれば種々の化合物を使用することができる。
(A)成分としては、イソシアヌレート環を有し、(メタ)アクリロイル基を2個有する化合物又は/及び(メタ)アクリロイル基を3個有する化合物が好ましい。
具体例としては、イソシアヌル酸アルキレンオキサイド付加物のジ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸アルキレンオキサイド付加物のトリ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸アルキレンオキサイド付加物に対するε-カプロラクトン付加物のジ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸アルキレンオキサイド付加物に対するε-カプロラクトン付加物のトリ(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
ここでアルキレンオキサイド付加物におけるアルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイド及びプロピレンオキサイド等が挙げられ、エチレンオキサイドが好ましい。アルキレンオキサイドの付加モル数としては、1分子中に1~3モルが好ましい。
又、ε-カプロラクトンの付加モル数としては、1分子中に1~3モルが好ましい。
・イソシアヌル酸エチレンオキサイド3モル付加物のジアクリレート:東亞合成(株)製アロニックスM-215
・イソシアヌル酸エチレンオキサイド3モル付加物のトリアクリレート:新中村化学工業(株)製A-9300、日立化成(株)製ファンクリルFA-731A
・イソシアヌル酸エチレンオキサイド3モル付加物のジ及びトリ(メタ)アクリレートの混合物:東亞合成(株)製アロニックスM-315
・イソシアヌル酸エチレンオキサイド3モル付加物に対するε-カプロラクトン1モル付加物のトリアクリレート:新中村化学工業(株)製A-9300-1CL等が挙げられる。
・イソシアヌル酸エチレンオキサイド3モル付加物に対するε-カプロラクトン3モル付加物のトリアクリレート:東亞合成(株)製アロニックスM-327
(A)成分の含有割合が20重量%に満たない場合は、破断歪み及び50%衝撃破壊高さが低く、樹脂シートが脆くなってしまい、60重量%を超えると鉛筆硬度等の表面硬度や耐擦傷性が低下してしまう。
(B)成分は、(メタ)アクリロイル基を2個以上有する化合物であって、(A)成分以外の化合物である。
(B)成分としては、2個の(メタ)アクリロイル基を有する化合物〔以下、「2官能(メタ)アクリレート」という〕、及び3個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物〔以下、「3官能以上(メタ)アクリレート」という〕等が挙げられる。
2官能(メタ)アクリレートとしては、アルキレン基を有するジ(メタ)アクリレート及びポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレートが挙げられる。
(B-1)成分は、炭素数4~20の直鎖状又は分岐状アルキレン基を有するジ(メタ)アクリレートである。本発明においてアルキレン基とは、アルカンから水素原子を2個除いた2価の置換基を意味する。
これらジ(メタ)アクリレートは、炭素数が3以下の直鎖状又は分岐状アルキレン基を有するジ(メタ)アクリレートに対して、硬化物の硬度や耐擦傷性に優れたものとなり、炭素数が21以上の化合物に対して、硬化物の剛性や耐熱性に優れたものとなる。
(B-1)成分における炭素数4~20の2価の直鎖状アルキレン基としては、両末端に結合を有する、1,4-ブチレン基、1,6-ヘキシレン基又は1,9-ノニレン基が好ましい。
当該化合物の具体例としては、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート及び1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
当該化合物の具体例としては、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレートが挙げられ、最も好ましく用いられる。
(B-1)成分としては、これら化合物の中でも、さらに、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート及び1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレートよりなる群から選ばれる1種以上がより好ましい。
ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレートの具体例としては、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリブチレングリコールジ(メタ)アクリレート及びポリ(1-メチルブチレングリコール)ジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレートとしては、これら化合物の中でも、さらに、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート及びポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレートよりなる群から選ばれる1種以上がより好ましい。
エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、及びネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート等の脂肪族骨格を有する2官能(メタ)アクリレート;
ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート;
ジメチロールトリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート及びスピログリコールジ(メタ)アクリレート等の脂環式骨格を有する2官能(メタ)アクリレート;
尚、上記においてアルキレンオキサイド付加物としては、エチレンオキサイド付加物及びプロピレンオキサイド付加物等が挙げられる。
以下、これらの化合物について説明する。
ポリエステル(メタ)アクリレートとしては、ポリエステルジオールと(メタ)アクリル酸との脱水縮合物等が挙げられる。
ここで、ポリエステルジオールとしては、ジオールとジカルボン酸又はその無水物との反応物等が挙げられる。
ジオールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ブチレングリコール、ポリブチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール等の低分子量ジオール、並びにこれら化合物のアルキレンオキサイド付加物等が挙げられる。
ジカルボン酸又はその無水物としては、オルソフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、アジピン酸、コハク酸、フマル酸、マレイン酸、ヘキサヒドロフタル酸、テトラヒドロフタル酸及びトリメリット酸等のジカルボン酸、並びにこれら化合物の無水物等が挙げられる。
エポキシ(メタ)アクリレートは、エポキシ樹脂に(メタ)アクリル酸を付加反応させた化合物である。エポキシ樹脂としては、芳香族エポキシ樹脂及び脂肪族エポキシ樹脂等が挙げられる。
上記において、アルキレンオキサイド付加物のアルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイド及びプロピレンオキサイド等が好ましい。
ポリエーテル(メタ)アクリレートオリゴマーとしては、ポリアルキレングリコール(メタ)ジアクリレートがあり、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート及びポリテトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
3官能以上(メタ)アクリレートとしては、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ又はテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパントリ又はテトラ(メタ)アクリレート、及びジペンタエリスリトールトリ、テトラ、ペンタ又はヘキサ(メタ)アクリレート等のポリオールポリ(メタ)アクリレート;並びに
トリメチロールプロパンアルキレンオキサイド付加物のトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールアルキレンオキサイド付加物のトリ又はテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンアルキレンオキサイド付加物のトリ又はテトラ(メタ)アクリレート、及びジペンタエリスリトールアルキレンオキサイド付加物のトリ、テトラ、ペンタ又はヘキサ(メタ)アクリレート等のポリオールアルキレンオキサイド付加物のポリ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
上記ポリオールアルキレンオキサイド付加物のポリ(メタ)アクリレートにおいて、アルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドが好ましい。
(B)成分としては、前記した化合物の1種のみを使用しても、又は2種以上併用しても良い。
(B)成分としては、前記した(B-1)成分を含むものが好ましく、さらに(B-1)成分としては、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート及び1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレートよりなる群から選ばれる1種以上が好ましい。
この場合、(B-1)成分の含有割合としては、(B)成分の合計量100重量%中に、(B-1)成分を30~70重量%が好ましい。
又、(B)成分が、3個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物を含むものが好ましい。
この場合、3個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物の含有割合としては、(B)成分の合計量100重量%中に、3個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物を30~70重量%が好ましい。
(B)成分の含有割合としては、(A)~(C)成分の合計量100重量%中に、(B)成分を40~80重量%であり、好ましくは45~75重量%である。
(B)成分の含有割合が40重量%に満たない場合は、鉛筆硬度等の表面硬度や耐擦傷性が低下してしまい、80重量%を超えると破断歪み及び50%衝撃破壊高さが低く、樹脂シートが脆くなってしまう。
さらに、(B-1)成分の好ましい含有割合としては、(B)成分合計量100重量%中に、30~70重量%である。
(C)成分は、エチレン性不飽和基を1個有する化合物である。(C)成分は、組成物の粘度調整や硬化物の諸物性を目的に応じて調整する目的で配合する成分である。
(C)成分におけるエチレン性不飽和基としては、(メタ)アクリロイル基、ビニル基及びビニルエーテル基等が挙げられ、(メタ)アクリロイル基が好ましい。
単官能(メタ)アクリレートの具体例としては、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(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、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、トリメチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、1-アダマンチル(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、i-ブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(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、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、2-メトキシエチル(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、グリシジル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、2-エトキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、о-フェニルフェノールエチレンオキサイド付加物(1~4モル付加物)(メタ)アクリレート、p-クミルフェノールエチレンオキサイド付加物(1~4モル付加物)(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、о-フェニルフェニル(メタ)アクリレート、及びp-クミルフェニル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
カルボキシル基を有する化合物の例としては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸のポリカプロラクトン変性物、(メタ)アクリル酸のマイケル付加型多量体、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートと無水フタル酸の付加物、及び2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートと無水コハク酸の付加物等のカルボキシル基含有(メタ)アクリレート等が挙げられる。
水酸基を有する(メタ)アクリレートとしては、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、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシペンチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート及びヒドロキシオクチル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
(メタ)アクリルアミド系化合物の具体例としては、N-メチル(メタ)アクリルアミド、N-エチル(メタ)アクリルアミド、N-イソプロピル(メタ)アクリルアミド及びN-t-ブチル(メタ)アクリルアミド等のN-アルキルアクリルアミド;
N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド及びN,N-ジエチル(メタ)アクリルアミド等のN,N-ジアルキルアクリルアミド;
N-ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、N-メトキシメチル(メタ)アクリルアミド及びN-ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N-メトキシエチル(メタ)アクリルアミド等のN-アルコキシアルキル(メタ)アクリルアミド;並びに(メタ)アクリロイルモルホリン等が挙げられる。
芳香族ビニル化合物としては、スチレン、アルキルスチレン及びハロゲン化スチレン等を挙げられる。
アルキルスチレンの具体例としては、メチルスチレン、エチルスチレン及びプロピルスチレン等が挙げられる。
ハロゲン化スチレンの具体例としては、フルオロスチレン、クロロスチレン及びブロモスチレン等が挙げられる。
芳香族ビニル化合物としては、前記した化合物の中もでスチレンが好ましい。
(C)成分の含有割合が、40重量%を超えると、未反応成分が硬化後の樹脂シート内に残留するため樹脂シートを可塑化し曲げ弾性率が低下してしまう。
(D)成分は、熱重合開始剤である。
(D)成分としては、種々の化合物を使用することができ、有機過酸化物及びアゾ系開始剤が好ましい。さらに、これらの中でも、有機過酸化物が、重合開始剤効率に優れ、重合開始剤分解物由来のアウトガスを低減することができ、さらに組成物が耐衝撃性に優れるものとなるためより好ましい。
これらは単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。又、有機過酸化物は還元剤と組み合わせることによりレドックス反応とすることも可能である。
(D)成分の割合を0.1重量部以上とすることで、樹脂シート全体を均一に硬化させることができ、5重量部以下とすることで残存する低分子量の重合開始剤分解物を由来とするアウトガスを低減することができる。
本発明は、前記(A)成分、(B)成分及び(D)成分、並びに、任意に前記(C)成分を含み、
(A)~(C)成分の合計量100重量%中に、(A)成分を20~60重量%、(B)成分を80~40重量%及び(C)成分を0~40重量%含み、かつ
(A)~(C)成分の中に含まれるエチレン性不飽和基の合計量100モル%中に、メタクリロイル基を20~60モル%含む
熱硬化型組成物に関する。
メタクリロイル基の割合が20モル%に満たないと熱硬化後の樹脂シートの歪が大きくなってしまい、60モル%を超えると耐熱試験前後の着色が大きくなってしまう。
本発明におけるメタクリロイル基の割合とは、(A)~(C)成分中の全メタクリロイル基のモル数を全エチレン性不飽和基のモル数で除し、100を掛けたモル%を意味する。尚、2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物は、市販品において、(メタ)アクリロイル基の個数が異なる化合物の混合物である場合が多いため、(メタ)アクリロイル基の割合が不正確である場合がある。この場合は、ヨウ素価等で事前に原料化合物の(メタ)アクリロイル基当量を測定しておき、この値に基づき計算する。
尚、本発明において粘度とは、E型粘度計を使用して25℃で測定した値を意味する。
その他の成分としては、具体的には、有機溶剤、可塑剤、重合禁止剤又は/及び酸化防止剤、耐光性向上剤、並びに2個以上のメルカプト基を有する化合物〔以下、「多官能メルカプタン」という〕等を挙げることができる。
以下、これらの成分について説明する。尚、後記する成分は、1種のみ使用しても良く、又2種以上を併用しても良い。
1)有機溶剤
本発明の組成物は、基材への塗工性を改善する等の目的で、有機溶剤を配合することができる。
但し、得られる樹脂シートを透明導電性フィルム用途に使用する場合は、有機溶剤を含まないものが好ましい。
メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、イソブチルアルコール、2-メトキシエタノール、2-エトキシエタノール、2-(メトキシメトキシ)エタノール、2-イソプロポキシエタノール、2-ブトキシエタノール、2-イソペンチルオキシエタノール、2-ヘキシルオキシエタノール、2-フェノキシエタノール、2-ベンジルオキシエタノール、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、ジエチレングリコール、ジ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、1-メトキシ-2-プロパノール、1-エトキシ-2-プロパノール及びプロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール系溶剤;
テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ビス(2-メトキシエチル)エーテル、ビス(2-エトキシエチル)エーテル及びビス(2-ブトキシエチル)エーテル等のエーテル系溶剤;
アセトン、メチルエチルケトン、メチル-n-プロピルケトン、ジエチルケトン、ブチルメチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルペンチルケトン、ジ-n-プロピルケトン、ジイソブチルケトン、ホロン、イソホロン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン及びメチルシクロヘキサノン等のケトン系溶剤;
酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、メチルグリコールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、酢酸セロソルブ等のエステル系溶剤;並びに
N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N-メチル-2-ピロリドン、及びγ-ブチロラクトン等の非プロトン性極性溶剤が挙げられる。
硬化物に柔軟性を付与し、脆さを改善する目的で、可塑剤を添加することができる。
可塑剤の具体例としては、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジイソノニル等のフタル酸ジアルキルエステル、アジピン酸ジオクチル等のアジピン酸ジアルキルエステル、セバシン酸エステル、アゼライン酸エステル、リン酸トリクレシル等のリン酸エステル、ポリプロピレングリコール等の液状ポリエーテルポリオール、ポリカプロラクトンジオール、及び3-メチルペンタンジオールアジペート等の液状ポリエステルポリオール等が挙げられる。又、数平均分子量10,000以下の軟質アクリル系ポリマー等を挙げることができる。
これら可塑剤の配合割合としては、適宜設定すれば良いが、(A)~(C)成分(以下、「硬化性成分」という)の合計100重量部に対して、30重量部以下が好ましく、より好ましくは20重量部以下である。
30重量部以下にすることにより、強度や耐熱性に優れるものとすることができる。
本発明の組成物には、保存安定性を向上させために、重合禁止剤又は/及び酸化防止剤を添加することができる。
重合禁止剤としては、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール、並びに種々のフェノール系酸化防止剤が好ましいが、イオウ系二次酸化防止剤、リン系二次酸化防止剤等を添加することもできる。
これら重合禁止剤又は/及び酸化防止剤の総配合割合は、硬化性成分の合計量100重量部に対して、3重量部以下が好ましく、より好ましくは0.5重量部以下である。
本発明の組成物には、紫外線吸収剤や光安定剤等の耐光性向上剤を添加しても良い。
紫外線吸収剤としては、2-(2’-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-3’,5’-ジ-t-ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、及び2-(2’-ヒドロキシ-3’-t-ブチル-5’-メチルフェニル)ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール化合物;
2,4-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-6-(2-ヒドロキシ-4-イソ-オクチルオキシフェニル)-s-トリアジン等のトリアジン化合物;
2,4-ジヒドロキシ-ベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-メトキシ-ベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-メトキシ-4’-メチルベンゾフェノン、2,2’-ジヒドロキシ-4-メトキシベンゾフェノン、2、4、4’-トリヒドロキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’-テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,4’-テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,3’,4,4’-テトラヒドロキシベンゾフェノン、又は2、2■-ジヒドロキシ-4,4’-ジメトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン化合物等
を挙げることができる。
光安定性剤としては、N,N’-ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)-N,N’-ジホルミルヘキサメチレンジアミン、ビス(1,2,6,6-)ペンタメチル-4-ピペリジル)-2-(3,5-ジターシャリーブチル-4-ヒドロキシベンジル)-2-n-ブチルマロネート、ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)セバケート、等の低分子量ヒンダードアミン化合物;N,N’-ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)-N,N’-ジホルミルヘキサメチレンジアミン、ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)セバケート等の高分子量ヒンダードアミン化合物等のヒンダードアミン系光安定剤を挙げることができる。
耐光性向上剤の配合割合は、硬化性成分の合計量100重量部に対して、0~5重量部であることが好ましく、より好ましくは0~1重量部である。
多官能メルカプタンは、組成物硬化物の硬化収縮を防止する目的や強靭性を付与する目的で、必要に応じて配合することができる。
多官能メルカプタンとしては、2個以上のメルカプト基を有する化合物であれば種々の化合物を使用することができる。
例えば、ペンタエリスルトールテトラキスチオグリコレート、ペンタエリスルトールテトラキスチオプロピオネート等が挙げられる。
多官能メルカプタンの割合としては、硬化性成分100重量部に対して、20重量部以下が好ましく、10重量部以下がより好ましく、5重量部以下が特に好ましい。この割合を20重量部以下にすることで、得られる硬化物の耐熱性や剛性の低下を防止することができる。
本発明の組成物には、前記したその他の成分以外にも、離型剤、フィラー及び溶解性重合体等を配合することができる。
離型剤は、得られる樹脂シートを基材からの離型を容易にする目的で配合する。離型剤としては、基材から離型でき、配合液及び硬化物が濁らなければ、各種界面活性剤が使用できる。例えば、アルキルベンゼンスルホン酸等のアニオン界面活性剤、アルキルアンモニウム塩等のカチオン界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等のノニオン界面活性剤、アルキルカルボキシベタイン等の両性界面活性剤さらには、フッ素やケイ素を含む界面活性剤等が挙げられる。
フィラーは、得られる樹脂シートの機械物性を向上させる目的で配合する。フィラーとしては、無機化合物及び有機化合物のいずれも使用できる。無機化合物としては、シリカ及びアルミナ等が挙げられる。有機化合物としては重合体を使用することができる。フィラーとしては、本発明の組成物から得られる樹脂シートが光学用途として使用される場合には、光学物性を低下させないものが好ましい。
溶解性重合体は、得られる樹脂シートの機械物性を向上させる目的で配合する。溶解性重合体とは、組成物に溶解する重合体を意味する。本発明では、組成物に溶解しない重合体をフィラーと称して区別する。
これらその他の化合物の配合割合としては、硬化性成分100重量部に対して、20重量部以下が好ましく、10重量部以下がより好ましい。
本発明の組成物は、熱硬化後の硬化物に変形を生じないという効果を奏する。
当該の物性の評価方法としては、面内位相差の平均値により評価する方法が好ましい。
本発明の硬化物の面内位相差の平均値としては、10nm以下が好ましく、より好ましくは8以下である。
本発明において、面内位相差とは、樹脂シートに直線偏光を入射させた際に生じる複屈折によりX方向、Y方向に生じる位相差を意味する。
尚、本発明における曲げ試験における弾性率とは、支点間距離30mm、曲げ速度0.2mm/分で行った曲げ試験において、歪み0.1%と1%の応力から計算した値を意味する。
尚、本発明において、全光線透過率とは、JIS K7375に準拠し、厚さ1mmの試験体を測定した結果を意味する。
尚、本発明における鉛筆硬度とは、JIS K-5600に準じた方法で測定された値を意味する。
本発明の組成物を樹脂シートに使用する場合において、樹脂シートの膜厚としては、目的に応じて適宜設定すれば良い。
特にOPS等のガラス代替用途に使用する場合、100μm~5mmが好ましく、より好ましくは200μm~3mmであり、特に好ましくは300μm~2mmである。
本発明の組成物は、種々の用途に使用することができ、特に成形材として好ましく使用することができる。
成形材としては、樹脂シート及びインクジェット方式による3次元造形等が挙げられ、樹脂シートに好ましく使用することができる。
以下、樹脂シートに関して説明する。
本発明の組成物を使用する樹脂シート製造方法としては、種々の方法を採用することができ、例えば下記4つの製造方法が挙げられる。
1)製法1
基材に組成物を塗工し、加熱して組成物を硬化させる方法
2)製法2
基材に組成物を塗工し別の基材と貼り合せた後、加熱して組成物を硬化させ方法
3)製法3
空間部を有する基材に組成物を流し込み、加熱して組成物を硬化させる方法
4)製法4
空間部を有する基材に組成物を流し込み別の基材と貼り合せた後、加熱して組成物を硬化させる方法
本発明の組成物から得られる樹脂シートをガラス代替用途で使用する場合においては、上記製法4が好ましい。
重合方式としては、バッチ式及び連続式のいずれも採用することができる。
連続式の例としては、組成物を塗工又は流し込み基材として、ベルト状の基材を連続供給する方法等が挙げられる。
ガラス代替用途においては、バッチ式が好ましい。
基材としては、剥離可能な基材及び離型性を有しない基材(以下、「非離型性基材」という)のいずれも使用することができる。
剥離可能な基材としては、金属、ガラス、離型処理されたフィルム及び剥離性を有する表面未処理フィルム(以下、まとめて「離型材」という)等が挙げられる。
離型材としては、シリコーン処理ポリエチレンテレフタレートフィルム、表面未処理ポリエチレンテレフタレートフィルム、表面未処理シクロオレフィンポリマーフィルム及び表面未処理OPPフィルム(ポリプロピレン)等が挙げられる。
当該基材の具体例としては、ガラス、表面未処理ポリエチレンテレフタレートフィルムや表面未処理OPPフィルム(ポリプロピレン)等が挙げられる。
尚、本発明において表面粗さRaとは、フィルムの表面の凹凸を測定し、平均の粗さを計算したものを意味する。
この場合、凹部を有する基材に組成物を流し込んだ後、当該凹部を有する基材の上に、別の基材を重ねることもできる。
空間部を有する基材の他の例としては、離型材上に、硬化物が目的の膜厚となるように堰(スペーサー)を設けたもの(以下、「成形型」という)等も挙げられる。この場合も、堰の上に、別の基材を重ねることもできる。
この場合の離型材としては、ガラス及び離型処理がされたガラスが好ましい。
図1の(a1-1)及び(a1-2)は、2枚の基材〔図1:(a1-1)の(1)及び(a1-2)の(1)’〕、2枚の離型性に優れる基材〔図1:(a1-1)の(2)及び(a1-2)の(2)’〕及び1枚の堰を設けるための基材〔図1:(a1-1)の(3)〕から構成される成形型の例である。
図1の(a2)は、2枚の基材〔図1:(a2)の(1)及び(1)’〕、及び1枚の堰を設けるための基材〔図1:(a2)の(3)〕から構成される成形型の例である。
ガラス〔図1:(a1-1)の(1)〕の上に、離型処理されたフィルム〔図1:(a1-1)の(2)〕を重ね、その上に堰を設けるための基材〔図1:(a1-1)の(3)〕を重ね堰(スペーサー)とする。さらにその上に、離型処理されたフィルム〔図1:(a1-2)の(2)’〕を重ね、その上にガラス〔図1:(a1-2)の(1)’〕を重ね成形型とする。
又、組成物の硬化物自体が離型性に優れる場合には、基材〔図1:(a2)の(1)及び(1)’〕として、ガラスを使用することもできる。組成物の硬化物自体が離型性に優れる例としては、組成物に離型剤を配合した例が挙げられる。
本発明の組成物の塗工又は注入に当たって、組成物としては、得られる樹脂シートを、異物の混入防止や空隙等の欠陥の発生を防止したり、光学物性の優れたものとするため、原料成分を撹拌・混合した後、精製したものを使用することが好ましい。
組成物の精製方法としては、組成物をろ過する方法が簡便であり好ましい。ろ過の方法としては、加圧ろ過等が挙げられる。
ろ過精度は、好ましくは10μm以下、より好ましくは5μm以下である。ろ過精度は小さいほど好ましい。フィルターが目詰まり抑制、フィルターの交換頻度の抑制、及び、生産性の観点から、下限は0.1μmが好ましい。
脱泡処理の方法としては、静置、真空減圧、遠心分離、サイクロン(自転・公転ミキサー)、気液分離膜、超音波、圧力振動及び多軸押出機による脱泡等が挙げられる。
基材に組成物を塗工する場合の塗工方法としては、目的に応じて適宜設定すれば良く、従来公知のバーコーター、アプリケーター、ドクターブレード、ナイフコーター、コンマコーター、リバースロールコーター、ダイコーター、リップコーター、グラビアコーター及びマイクログラビアコーター等で塗工する方法が挙げられる。
空間部を有する基材に組成物を注入する場合は、組成物を注射器等の注入機器や注入装置に入れ注入する方法等が挙げられる。
特にガラス代替用途、好ましくはOPS用途に使用する場合、100μm~5mmが好ましく、より好ましくは200μm~3mmであり、特に好ましくは300μm~2mmである。
組成物として熱硬化型組成物を使用する場合の加熱方法としては、熱及びオイル等の熱媒浴に浸漬する方法、熱プレスを用いる方法、並びに温調式恒温槽内に保持する方法等が挙げられる。
加熱する場合の加熱温度等の条件は、使用する組成物、基材及び目的等に応じて適宜設定すれば良い。加熱温度としては40~250℃が好ましい。加熱時間は使用する組成物、及び目的とする樹脂シート等に応じて適宜設定すれば良く、3時間以上が挙げられる。加熱時間の上限は、経済性を考慮し24時間以下が好ましい。
又、目的に応じて加熱温度を変更することもできる。例えば、分解温度の異なる熱重合開始剤を使用した場合、及び得られる樹脂シートの硬化歪を解消する場合等が挙げられる。
具体的な温度としては、例えば、40~80℃程度の比較的低温で数分から数時間重合した後、100℃以上の比較的高温で数時間重合する方法等が挙げられる。当該加熱方法によれば、得られる樹脂シートの硬化歪を解消でき、破断歪み等の各種機械物性に優れる樹脂シートを得ることができる。
本発明の組成物から製造される樹脂シートは、特に光学シートとして好ましく使用することができる。
本発明の組成物から形成される光学シートは、種々の光学用途に使用できるものである。より具体的には、偏光板の偏光子保護フィルム、プリズムシート用支持フィルム及び導光フィルム等の液晶表示装置やタッチパネル一体型液晶表示装置に使用されるシート、各種機能性フィルム(例えば、ハードコートシート、加飾シート、透明導電性シート)及び表面形状を付したシート(例えば、モスアイ型反射防止シートや太陽電池用テクスチャー構造付きシート)のベースシート、太陽電池等屋外用の耐光性(耐候性)シート、LED照明・有機EL照明用フィルム、フレキシブルエレクトロニクス用透明耐熱シート等の用途が挙げられる。
さらに、本発明の光学シートは、厚膜であっても耐熱性に優れるうえ可撓性を有しかつ高強度であるため、OPS用の透明導電性シート基材として使用することもでき、この場合、膜厚が0.5mm以上1.5mm以下の光学シートをより好ましく使用することができる。
透明導電体層を形成する金属酸化物としては、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化チタン、インジウム-スズ複合酸化物、スズ-アンチモン複合酸化物、亜鉛-アルミニウム複合酸化物、インジウム-亜鉛複合酸化物、チタン-ニオブ複合酸化物等が挙げられる。これらのうち、環境安定性や回路加工性の観点から、インジウム-スズ複合酸化物、インジウム-亜鉛複合酸化物が好ましい。
透明導電体層を形成する方法としては、常法に従えば良く、本発明の光学シートを使用して、前記金属酸化物を使用して真空成膜装置を使用してスパッタ法により形成する方法等が挙げられる。
より具体的には、前記金属酸化物をターゲット材料とし、脱水・脱ガスを行った後、排気して真空にし、光学シートを所定の温度とした後、スパッタ装置を使用して光学シート上に透明導電体層を形成する方法等が挙げられる。
又、以下において「部」とは重量部を意味し、「%」とは重量%を意味する。
1)熱硬化型組成物の製造
下記表1及び表2に示す(A)、(B)及び(D)成分を、下記表1及び表2に示す割合で配合し、撹拌混合後、真空下にて脱泡した。
尚、後記においては、エチレン性不飽和基の合計量100モル%中のメタクリロイル基の割合を、「メタクリル比率」と表す。
(A)成分
・M-315:イソシアヌル酸エチレンオキサイド付加物のジ及びトリアクリレート、東亞合成(株)製アロニックスM-315
(B)成分
・NDDA:1,9-ノナンジアクリレート、大阪有機化学工業(株)製ビスコート#260
・NDDMA:1,9-ノナンジメタクリレート、新中村化学工業(株)製NOD-N
・TMP-MA:トリメチロールプロパントリメタクリレート、共栄社化学(株)製、「ライトエステルTMP
・M-309:トリメチロールプロパントリアクリレート、東亞合成(株)製アロニックスM-309
(D)成分
・BPO:t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、日油(株)製パーブチルO
樹脂シートを製造するための成形型として、図1の(a2)に示す成形型を使用した。
2枚のガラス板〔80mm×80mm、厚さ3mm〕及び1枚のシリコーン板(厚さ1.0mm)を使用した。尚、ガラス板は、シリコーン系化合物により離型処理を行ったものを使用した。
ガラス板〔図1の(a2):(1)〕の上に、シリコーン板〔図1の(a2):(3)〕を重ね堰(スペーサー)とした。さらにその上にガラス板〔図1の(a2):(1)'〕を重ね成形型とした。
成形型を乾燥炉に設置し、60℃で0.5時間加熱後、6時間かけて120℃(昇温割合:10℃/時間)まで昇温して、組成物を硬化させた。
室温まで冷却後、成形型からガラスを外して脱型し、樹脂シートを得た。
得られた樹脂シートについて、下記の方法に従い、面内位相差の平均、イエローインデックス、曲げ弾性率、全光線透過率、落錘試験及び鉛筆硬度を評価した。それらの結果を表1及び表2に示す。
得られた樹脂シートを使用し、面内位相差を偏光計測システム(フォトロン社製KAMAIRI)で測定し、端部から5mmを除いた中央部の位相差を測定し平均値を求めた。
JIS K7375に準拠し、空気中230℃で4時間加熱した前後の樹脂シートのイエローインデックス(Y.I.)を厚さ1mmで測定した。
80mm×80mm、厚さ1mmの樹脂シートから、長さ40(mm)×幅10(mm)の試験片5個を切り出し、インストロン5566A(支点間距離30mm、0.2mm/秒、25℃、50%RH)で3点曲げ試験を実施した。試験片5個の平均値を曲げ弾性率(GPa)とした。
又、降伏がみられ応力最大となる歪みの1.2倍以上の歪で破壊した場合は、破壊形態を延性破壊、それ以下の場合は脆性破壊とした。
JIS K7375に準拠し、厚さ1mmの樹脂シートの全光線透過率を測定した。
得られた樹脂シートから、長さ60(mm)×幅60(mm)の試験片を切り出し、JIS K7211-1に準拠し、得られた樹脂シートを直径50mmの金属製のリング上に配置し、先端径5mmとなる重さ40gの円錐状の錘を所定の高さから樹脂成形体中央部に落下させ、破壊する確率が50%以上となる高さを記録した。各高さでの試験数は10とした。
(6)鉛筆硬度
JIS K-5600に準拠し、得られた樹脂シートの表面の硬度を測定した。
1)光硬化型組成物の製造
下記表3及び表4に示す(A)及び(B)成分、並びにその他成分の光重合開始剤として2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オン〔BASFジャパン(株)製ダロキュアー1173。以下、「DC1173」という。〕を、下記表3及び表4に示す割合で配合し、撹拌混合後、真空下にて脱泡した。
(B)成分
・DCP-A:ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート、共栄社化学(株)製、ライトアクリレートDCP-A
・HBUA:ヘキサメチレンジイソシアネート3量体とヒドロキシブチルアクリレートの付加物
樹脂シートを製造するための成形型として、図1の(a2)に示す成形型を使用した。
成形型のシリコーン板の空孔部〔図1の(a2):(3-1)〕から、上記で得られた組成物を、注射器により注液した。
得られた成形型に対して、ガラス板側の一方の面からアイグラフィックス(株)製紫外線照射装置(高圧水銀灯)を用いて、照度130mW/cm2(UV-A、フュージョンUVシステムズ・ジャパン(株)社製UV POWER PUCK)として、コンベア速度5m/minで20回露光した。この際、1回の露光毎に照射面を反転させた。
放冷後、成形型からガラスを外し、得られた硬化物を150℃で16時間加熱し樹脂シートを得た。
3)評価方法
得られた樹脂シートについて、前記と同様の方法に従い、面内位相差の平均、イエローインデックス、曲げ弾性率、全光線透過率、落錘試験及び鉛筆硬度を評価した。それらの結果を表3及び表4に示す。
1)市販の樹脂シートの評価
市販のポリメチルメタクレート〔三菱レイヨン(株)製アクリライトL。以下、「PMMA」という〕及びポリカーボネート〔三菱ガス化学(株)製ユーピロンNF-2000。以下、「PC」という〕を使用して、前記と同様の方法に従い、面内位相差の平均、イエローインデックス、曲げ弾性率、全光線透過率、落錘試験及び鉛筆硬度を評価した。それらの結果を表5に示す。
実施例1~同3の組成物は、得られる樹脂シートが、面内位相差の平均、イエローインデックス、曲げ弾性率、落錘試験、全光線透過率及び硬度のいずれにも優れるものであった。
これに対して、(A)、(B)及び(D)成分を含む熱硬化型組成物であるが、メタクリレートを含まない(メタクリル比率が20モル%に満たない)比較例1~同3の組成物は、面内位相差の平均が上昇してしまう、即ち、樹脂シートが変形してしまうものであった。
又、(A)及び(B)成分を含むものの、光硬化型組成物で、さらにメタクリレートを含まない(メタクリル比率が20モル%に満たない)比較例4~同6の組成物は、面内位相差の平均が上昇してしまい、初期のY.I.の値が上昇してしまった。(A)及び(B)成分を含み、メタクリル比率が本発明の範囲を満たすものの、光硬化型組成物である比較例7の組成物は、面内位相差の平均が低下してしまい、初期及び加熱試験後のY.I.の値が上昇してしまった。
又、(A)を含むまず、光硬化型組成物で、さらにメタクリレートを含まない(メタクリル比率が20モル%に満たない)比較例8及び9の組成物は、面内位相差の平均が上昇してしまい、初期及び加熱試験後のY.I.の値が上昇してしまった。特に、ウレタンアクリレートを含む比較例9の組成物は、初期及び加熱試験後のY.I.の値が上昇が顕著であった。
又、市販のPMMAに関する比較例10では、落錘試験の結果が低下してしまうものであった。又、市販のPCに関する比較例11では、面内位相差の平均が大きく上昇してしまうものであった。
得られた樹脂シートは、種々の用途に使用することができ、光学シートとして好ましく使用することができる。当該光学シートは、透明導電性シートの製造に好ましく使用することができ、タッチパネル用透明導電性シートの製造により好ましく使用することができる。
Claims (12)
- 下記(A)成分、(B)成分及び(D)成分、並びに、任意に下記(C)成分を含み、
(A)~(C)成分の合計量100重量%中に、(A)成分を20~60重量%、(B)成分を80~40重量%及び(C)成分を0~40重量%含み、かつ
(A)~(C)成分の中に含まれるエチレン性不飽和基の合計量100モル%中に、メタクリロイル基を20~60モル%含む
熱硬化型組成物。
(A)成分:イソシアヌレート環を有し、(メタ)アクリロイル基を2個以上有する化合物
(B)成分:(メタ)アクリロイル基を2個以上有する化合物であって、(A)成分以外の化合物であり、炭素数4~20の直鎖状又は分岐状アルキレン基を有するジ(メタ)アクリレート(B-1)を含む化合物
(C)成分:エチレン性不飽和基を1個有する化合物
(D)成分:熱重合開始剤 - 前記(A)成分が、イソシアヌレート環を有し、(メタ)アクリロイル基を2個有する化合物又は/及びイソシアヌレート環を有し、(メタ)アクリロイル基を3個有する化合物である請求項1に記載の熱硬化型組成物。
- 前記(B-1)成分が、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、及びネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレートよりなる群から選ばれる1種以上である請求項1又は請求項2に記載の熱硬化型組成物。
- 前記(B)成分が、3個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物を含む請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の熱硬化型組成物。
- 前記(A)~(C)成分が、ウレタン結合を有する化合物を含まない請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の熱硬化型組成物。
- (A)~(C)成分の合計量100重量部に対して、(D)成分を0.1~5重量部含む請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の熱硬化型組成物。
- 硬化物の曲げ試験における曲げ弾性率が2.5GPa以上である請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の熱硬化型組成物。
- 硬化物の全光線透過率が90%以上である請求項1~請求項7のいずれか1項に記載の熱硬化型組成物。
- 請求項1~請求項8のいずれか1項に記載の組成物を含む樹脂シート製造用熱硬化型組成物。
- 請求項9に記載の組成物の硬化物からなる樹脂シート。
- 硬化物の厚みが100μm~5mmである請求項10に記載の樹脂シート。
- 基材、堰を設けるための基材及び基材の順で構成される成形型の中に、請求項9に記載の組成物を流し込んだ後、加熱する樹脂シートの製造方法。
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