WO2019235206A1 - 活性エネルギー線硬化性組成物及びそれを用いたフィルム - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an active energy ray-curable composition capable of forming a hard coat layer and a film using the same.
- Various resin films include scratch prevention films on the surface of flat panel displays (FPD) such as liquid crystal displays (LCD), organic EL displays (OLED), plasma displays (PDP), decorative films (sheets) for interior and exterior of automobiles, It is used for various applications such as low reflection film for windows and heat ray cut film.
- FPD flat panel displays
- LCD liquid crystal displays
- OLED organic EL displays
- PDP plasma displays
- decorative films sheets for interior and exterior of automobiles
- a hard coat layer comprising a UV curable composition or the like may be applied to the film surface and cured to provide a hard coat layer on the film surface in order to compensate for this.
- a hard coat layer comprising a UV curable composition or the like may be applied to the film surface and cured to provide a hard coat layer on the film surface in order to compensate for this.
- the outline of the process of providing a hard coat layer is sent out from a film roll wound in a roll shape to a coating machine, a hard coat agent is applied, cured by ultraviolet irradiation to form a hard coat layer, and again It is wound up into a roll.
- the films stick to each other when the roll is wound again (blocking), and when the film is unwound from the roll during reprocessing, friction due to blocking occurs, and the film There was a problem of scratching the surface.
- the structure of the indium tin oxide (ITO) film used in the touch panel is such that a high refractive index hard coat layer is formed on one side of a polyethylene terephthalate (PET) base material, and the other side is blocked between the films. It is the mainstream to form an anti-booking property-imparting hard coat layer that prevents the above.
- ITO indium tin oxide
- PET polyethylene terephthalate
- a heat-resistant protective PET film is applied to the anti-booking property imparting hard coat layer side until the annealing treatment is completed. Thereafter, the heat-resistant protective PET is peeled off, and a touch panel module is assembled using a highly transparent adhesive tape (OCA).
- OCA highly transparent adhesive tape
- the cured coating film of the hard coating agent that imparts the above antiblocking property does not sufficiently adhere to the OCA. There was a problem.
- an active energy ray-curable composition capable of forming a hard coat layer having a high surface free energy in order to impart high antiblocking properties to the film surface and to express high adhesion to OCA or the like. It has been demanded.
- heat-resistant shrinkage the shrinkage is suppressed (hereinafter abbreviated as “heat-resistant shrinkage”), and the adhesiveness is lowered by being immersed in hot water.
- hot water adhesion There is also a demand for excellent durability (hereinafter abbreviated as “hot water adhesion”).
- hot water adhesion excellent durability
- the problem to be solved by the present invention is that the high antiblocking property can be imparted to the film surface, and an activity capable of forming a hard coat layer excellent in transparency, surface free energy, heat shrinkage resistance, and heat resistant water adhesion. It is to provide an energy ray curable composition and a film using the same.
- the present invention is an active energy ray-curable composition containing an active energy ray-curable compound (A) and silica particles (B), wherein the active energy ray-curable compound (A) has an isocyanurate skeleton.
- An active energy ray-curable composition comprising a polymerizable monomer (a-1) and a polymerizable monomer (a-2) having an oxyethylene group in the range of 3 to 50 mol Is to provide.
- this invention provides the film which has the cured coating film of the said active energy ray curable composition.
- the active energy ray-curable composition of the present invention is capable of imparting high antiblocking properties to the film surface by coating and curing on the resin film surface, excellent transparency, surface free energy, heat shrinkability, and A hard coat layer having heat resistant water adhesion can be formed.
- the active energy ray-curable composition of the present invention is a film for protecting scratches on a surface of a flat panel display (FPD) such as a liquid crystal display (LCD), an organic EL display (OLED), a plasma display (PDP) (protective film). ), Touch panels, decorative films (sheets) for interior and exterior of automobiles, low reflection films for windows, heat ray cut films, and the like, particularly as a hard coat agent for touch panels.
- FPD flat panel display
- LCD liquid crystal display
- OLED organic EL display
- PDP plasma display
- the active energy ray-curable composition of the present invention contains an active energy ray-curable compound (A) and silica particles (B).
- the active energy ray-curable compound (A) includes a polymerizable monomer (a-1) having an isocyanurate skeleton and a polymerizable monomer (a-2) having an oxyethylene group in the range of 3 to 50 mol. It is essential to contain.
- the polymerizable monomer (a-1) having the isocyanurate skeleton is an essential component for obtaining excellent heat shrinkage resistance.
- Examples of the polymerizable monomer (a-1) include bis (2-hydroxyethyl) isocyanurate tri (meth) acrylate, caprolactone-modified acrylate of bis ((meth) acryloyloxyethyl) isocyanurate, tris (2 -Hydroxyethyl) isocyanurate di (meth) acrylate, tris (2- (meth) acryloyloxyethyl) isocyanurate and the like can be used. These monomers may be used alone or in combination of two or more.
- (meth) acrylate refers to one or both of acrylate and methacrylate
- (meth) acryloyl group refers to one or both of acryloyl group and methacryloyl group
- () Acryloyloxy refers to one or both of acryloyloxy and methacryloyloxy.
- the content of the polymerizable monomer (a-1), in addition to excellent heat shrinkage, various performances as a hard coating agent (abrasion resistance, high hardness, film formability, and coating property) ) Is preferably in the range of 30 to 70% by mass, more preferably in the range of 40 to 65% by mass in the active energy ray-curable compound (A).
- the polymerizable monomer (a-2) having an oxyethylene group in the range of 3 to 50 mol is an essential component for obtaining excellent hot water adhesion.
- Examples of the polymerizable monomer (a-2) include trimethylolpropane ethylene oxide (hereinafter abbreviated as “EO”) modified tri (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol.
- EO trimethylolpropane ethylene oxide
- a monomer having 2 to 4 polymerizable unsaturated groups from the viewpoint of excellent performance as a hard coating agent in addition to excellent heat shrinkability and heat resistant water adhesion.
- the number of moles of the oxyethylene group is preferably in the range of 5 to 30, more preferably in the range of 8 to 25.
- the content of the polymerizable monomer (a-2) is excellent in various properties as a hard coat agent in addition to excellent hot water adhesion.
- the range is preferably 20 to 60% by mass, and more preferably 25 to 45% by mass.
- the active energy ray-curable compound (A) includes other polymerizable monomer (a-3) in addition to the polymerizable monomer (a-1) and the polymerizable monomer (a-2). It can be used, and various performances as a hard coat agent can be adjusted.
- Examples of the other polymerizable monomers (a-3) include (meth) acrylates other than the polymerizable monomers (a-1) and (a-2), urethane (meth) acrylates, and the like. be able to. These polymerizable monomers may be used alone or in combination of two or more.
- the (meth) acrylate represents a compound having one or more (meth) acryloyl groups in one molecule.
- These compounds may be used alone or in combination of two or more.
- mono (meth) acrylates having a ring structure and / or 4 to 6 kinds of hard coat agents which are capable of obtaining excellent performance, heat shrinkability, and heat resistant water adhesion. It is preferable to use a compound having a (meth) acryloyl group.
- urethane (meth) acrylate for example, one obtained by reacting polyisocyanate (x-1) with (meth) acrylate (x-2) having a hydroxyl group can be used.
- Examples of the polyisocyanate (x-1) include aliphatic polyisocyanates and aromatic polyisocyanates, and more excellent performances of the hard coat agent, heat shrinkage resistance, and heat resistant water adhesion can be obtained. From the viewpoint, it is preferable to use an aliphatic polyisocyanate.
- aliphatic polyisocyanate examples include aliphatic polyisocyanates such as hexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, and lysine triisocyanate; norbornane diisocyanate, isophorone diisocyanate, methylenebis (4-cyclohexylisocyanate), 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane. Cycloaliphatic polyisocyanates such as 2-methyl-1,3-diisocyanatocyclohexane, 2-methyl-1,5-diisocyanatocyclohexane, etc .; these isocyanurates, burettes, adducts, etc. may be used.
- polyisocyanates may be used alone or in combination of two or more. Among these, it is preferable to use at least one polyisocyanate selected from the group consisting of hexamethylene diisocyanate, norbornene diisocyanate, and isophorone diisocyanate.
- Examples of the (meth) acrylate (x-2) include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-hydroxybutyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, , 5-pentanediol mono (meth) acrylate, 1,6-hexanediol mono (meth) acrylate, neopentyl glycol mono (meth) acrylate, hydroxypivalate neopentyl glycol mono (meth) acrylate, trimethylolpropane di (meth) ) Acrylate, ethylene oxide EO modified trimethylolpropane (meth) acrylate, propylene oxide modified trimethylolpropane di (meth) acrylate, polyethylene glycol diacrylate, glycerin (Meth) acrylate, bis (2- (meth) acryloyloxyethyl) hydroxyethyl
- (x-2) is preferably one having three or more (meth) acryloyl groups in one molecule from the viewpoint of obtaining even better scratch resistance.
- the reaction between the polyisocyanate (x-1) and the (meth) acrylate (x-2) can be carried out by a conventional urethanization reaction. Moreover, in order to accelerate
- urethanization catalyst examples include amine compounds such as pyridine, pyrrole, triethylamine, diethylamine and dibutylamine; phosphorus compounds such as triphenylphosphine and triethylphosphine; dibutyltin dilaurate, octyltin trilaurate, octyltin diacetate, dibutyltin Examples thereof include organic tin compounds such as diacetate and tin octylate, and organic zinc compounds such as zinc octylate.
- polymerizable compounds other than the above (meth) acrylates and urethane (meth) acrylates can also be used.
- epoxy (meth) acrylate, polyester (meth) acrylate, polyether (meth) acrylate Etc. can be used.
- the primary average particle diameter of the silica particles (B) is usually preferably 1 nm or more, and is preferably 50 nm or less, more preferably 40 nm or less, and even more preferably 30 nm or less because transparency can be further improved.
- the primary average particle diameter of the said silica particle (B) is calculated
- the silica particles (B) in which the silica particles having the primary average particle diameter are secondarily aggregated is preferably 50 nm or more because both high antiblocking properties and high transparency can be achieved. 100 nm or more is more preferable, and 120 nm or more is more preferable.
- the average particle size after secondary aggregation of the silica particles is preferably 500 nm or less, more preferably 400 nm or less, and even more preferably 300 nm or less.
- the particle diameter at D50 in the particle size distribution represents the particle diameter when the integrated amount occupies 50% in the integrated particle amount curve of the particle size distribution measurement result.
- both the precipitation method and the gel method are minerals such as sodium silicate and sulfuric acid, which are raw materials for silica particles. This can be achieved by adjusting the reaction conditions (pH, raw material concentration, reaction temperature, etc.) with the acid.
- silica particles (B) those obtained by secondary agglomeration of silica particles having a primary average particle diameter are pulverized to 200 to 400 nm in order to obtain further excellent antiblocking properties and transparency.
- the secondary average particle size is as follows.
- the apparatus used for pulverizing the silica particles includes a ball mill, a bead mill, a rod mill, a SAG mill, a high-pressure pulverizing roll, a vertical axis impactor (VSI) mill, a colloid mill, a conical mill, a disk mill, an edge mill, a hammer mill, a mortar, and a jet mill. Etc. can be used.
- a wet dispersant or a silane coupling agent may be added, and the surface of the silica particles may be modified with an organic group simultaneously with the pulverization.
- the wetting and dispersing agents and silane coupling agents include DISPERBYK-103, DISPERBYK-106, DISPERBYK-161, DISPERBYK-2152, DISPERBYK-P104, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 2- (3,4) -Epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane or the like can be used.
- the compounding amount of the silica particles (B) is from 0.1 to 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the active energy ray-curable compound (A) from the viewpoint that a further excellent antiblocking property is obtained.
- the range is preferable, the range of 0.5 to 50 parts by mass is more preferable, and the range of 1 to 40 parts by mass is further preferable.
- the active energy ray-curable composition of the present invention can be formed into a cured coating film by irradiating active energy rays after being applied to a substrate.
- the active energy rays refer to ionizing radiation such as ultraviolet rays, electron beams, ⁇ rays, ⁇ rays, and ⁇ rays.
- a photopolymerization initiator (C) to the active energy ray curable composition of the present invention to improve curability.
- a photosensitizer (D) can be further added to improve curability.
- ionizing radiation such as electron beam, ⁇ -ray, ⁇ -ray, ⁇ -ray, etc.
- it cures quickly without using a photopolymerization initiator (C) or photosensitizer (D). It is not necessary to add a photopolymerization initiator (C) or a photosensitizer (D).
- Examples of the photopolymerization initiator (C) include diethoxyacetophenone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, oligo ⁇ 2-hydroxy-2-methyl-1- [4- ( 1-methylvinyl) phenyl] propanone ⁇ , benzyldimethyl ketal, 1- (4-isopropylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 4- (2-hydroxyethoxy) phenyl- (2-hydroxy -2-propyl) ketone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-methyl-2-morpholino (4-thiomethylphenyl) propan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) ) -Acetophenone compounds such as butanone; benzoin, benzoin methyl ether, benzo Benzoin compounds such as isopropyl ether; acylphosphine oxide compounds such as 2,4,6-
- Examples of the photosensitizer (D) include tertiary amine compounds such as diethanolamine, N-methyldiethanolamine and tributylamine, urea compounds such as o-tolylthiourea, sodium diethyldithiophosphate, s-benzylisothiuro A sulfur compound such as nitro-p-toluenesulfonate can be used.
- tertiary amine compounds such as diethanolamine, N-methyldiethanolamine and tributylamine
- urea compounds such as o-tolylthiourea, sodium diethyldithiophosphate, s-benzylisothiuro
- a sulfur compound such as nitro-p-toluenesulfonate can be used.
- the photopolymerization initiator (C) and the photosensitizer (D) are used in the active energy ray-curable compound (A) and the compound (B) in the active energy ray-curable composition of the present invention.
- the total amount is preferably in the range of 0.05 to 20 parts by mass, more preferably in the range of 0.5 to 10 parts by mass.
- the active energy ray-curable composition of the present invention is not limited to the active energy ray-curable compound (A) and the silica particles (B).
- the organic solvent is useful for appropriately adjusting the solution viscosity of the active energy ray-curable composition of the present invention, and it is particularly easy to adjust the film thickness for thin film coating.
- the organic solvent that can be used here include alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, and t-butanol; ester compounds such as ethyl acetate, butyl acetate, and propylene glycol monomethyl ether acetate; acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone.
- the base film used in the film of the present invention may be in the form of a film or a sheet, and the thickness is preferably in the range of 20 to 500 ⁇ m.
- the material of the base film is preferably a highly transparent resin, for example, a polyester resin such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, or polyethylene naphthalate; a polyolefin resin such as polypropylene, polyethylene, or polymethylpentene-1.
- Cellulose acetates such as cellulose acetate (diacetyl cellulose, triacetyl cellulose, etc.), cellulose acetate propionate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate butyrate, cellulose acetate phthalate, cellulose nitrate, etc .; polymethyl methacrylate, etc.
- Acrylic resin Vinyl chloride resin such as polyvinyl chloride and polyvinylidene chloride; Polyvinyl alcohol; Ethylene-vinyl acetate copolymer; Poly Polyethylene; Polysulfone; Polyethersulfone; Polyetheretherketone; Polyimide resin such as polyimide and polyetherimide; Norbornene resin (for example, “ZEONOR” manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.), modified norbornene resin (for example, (“Arton” manufactured by JSR Corporation), cyclic olefin copolymer (for example, "Appel” manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.), etc. Further, two or more kinds of substrates made of these resins are bonded together. You may use the thing.
- the thickness of the resin film is preferably in the range of 20 to 200 ⁇ m, more preferably in the range of 30 to 150 ⁇ m, and still more preferably in the range of 40 to 130 ⁇ m.
- the film of the present invention is obtained by applying the active energy ray-curable composition of the present invention to at least one surface of the film and then irradiating the active energy ray to form a cured coating film.
- the method for applying the active energy ray-curable composition of the present invention to a film include die coating, micro gravure coating, gravure coating, roll coating, comma coating, air knife coating, kiss coating, spray coating, transfer coating, and dip coating. Examples thereof include a coat, a spinner coat, a wheeler coat, a brush coat, a solid coat by silk screen, a wire bar coat, and a flow coat.
- the active energy ray-curable composition of the present invention contains an organic solvent
- the organic solvent It is preferable to heat or dry at room temperature in order to volatilize the silica particles and segregate the silica particles (B) on the coating film surface.
- the conditions for heat drying are not particularly limited as long as the organic solvent volatilizes. Usually, the heat drying is performed at a temperature in the range of 50 to 100 ° C. and for a time in the range of 0.5 to 10 minutes. preferable.
- a low-pressure mercury lamp for example, a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, an ultrahigh-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, an electrodeless lamp (fusion lamp), a chemical A lamp, a black light lamp, a mercury-xenon lamp, a short arc lamp, a helium / cadmium laser, an argon laser, sunlight, an LED lamp, or the like can be used.
- the wetting tension of the surface of the cured coating film of the active energy ray-curable composition provided on the film is preferably in the range of 35 to 60 mN / m, more preferably in the range of 40 to 55 mN / m.
- the wetting tension is a value measured according to JIS test method K6768: 1999.
- the active energy ray-curable composition of the present invention can impart high antiblocking properties to the film surface by coating and curing on the resin film surface, and has excellent transparency, surface free energy, heat shrinkage resistance, And the hard-coat layer which has heat-resistant water adhesiveness can be formed.
- the active energy ray-curable composition of the present invention is a film for protecting scratches on a surface of a flat panel display (FPD) such as a liquid crystal display (LCD), an organic EL display (OLED), a plasma display (PDP) (protective film). ), Touch panels, decorative films (sheets) for interior and exterior of automobiles, low reflection films for windows, heat ray cut films, and the like, particularly as a hard coat agent for touch panels.
- FPD flat panel display
- LCD liquid crystal display
- OLED organic EL display
- PDP plasma display
- the average particle size of the silica particles was measured using a particle size distribution meter (“MICROTRACK UPA” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).
- Preparation Example 1 Preparation of silica dispersion (1)
- silica particles Nipples E-220A” manufactured by Tosoh Silica Co., Ltd., average particle size: 1.7 ⁇ m, surface untreated product
- 42 parts by mass of methyl ethyl ketone and 42 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether are added.
- silica dispersion liquid (1) having a silica particle content of 16% by mass was obtained.
- the average particle diameter of the silica particles in this silica dispersion (1) was 251 nm.
- Preparation Example 2 Preparation of silica dispersion (2)
- silica particles (“Nipgel AZ-200” manufactured by Tosoh Silica Co., Ltd., average particle size: 1.9 ⁇ m, surface untreated product)
- 43 parts by mass of methyl ethyl ketone and 43 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether are added.
- silica dispersion (2) having a silica particle content of 14 mass% was obtained.
- the average particle diameter of the silica particles in this silica dispersion (2) was 288 nm.
- Preparation Example 3 Preparation of silica dispersion (3)
- silica particles (“Nipgel AZ-200” manufactured by Tosoh Silica Co., Ltd., average particle size: 1.9 ⁇ m, surface untreated product)
- 43 parts by mass of methyl ethyl ketone and 43 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether are added.
- 10% by mass of “DISPERBYK-103” manufactured by BYK is added to the silica particles, and further mixed by a disper mill, and the resulting mixture is mixed with a bead mill (“Dynomill ECM manufactured by Willy et Bacofen”).
- Example 1 60 parts by mass of tris (2-acryloyloxyethyl) isocyanurate (“NK Ester A-9300” manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., hereinafter abbreviated as “A-9300”), trimethylolpropane (EO) 20 tri Obtained in Preparation Example 1 with respect to 40 parts by mass of acrylate (number of moles of oxyethylene group; 20, “NK ester AT-20E” manufactured by Chemical Industry Co., Ltd., hereinafter abbreviated as “AT-20E”) After adding 30 parts by mass of silica dispersion (1) and adding 4 parts by mass of a photopolymerization initiator (a mixture of 1: 1 by mass ratio of “Irgacure 184” and “Irgacure 2959” manufactured by BASF Japan Ltd.), methyl The active energy ray-curable composition (1) is diluted with isobutyl ketone and 1-methoxy-2-propanol to a non-volatile
- Example 2 60 parts by mass of A-9300, EO-modified diacrylate of bisphenol A (mole number of oxyethylene group: 10, “MIRAMER M2100” manufactured by MIWON, hereinafter abbreviated as “M2100”) with respect to 40 parts by mass 30 parts by mass of the silica dispersion (1) obtained in Preparation Example 1 was added, and a photopolymerization initiator (a 1: 1 mixture by mass ratio of “Irgacure 184” and “Irgacure 2959” manufactured by BASF Japan Ltd.) 4 masses Thereafter, the active energy ray-curable composition (2) was obtained by diluting with methyl isobutyl ketone and 1-methoxy-2-propanol so as to have a nonvolatile content of 30% by mass.
- M2100 EO-modified diacrylate of bisphenol A (mole number of oxyethylene group: 10, “MIRAMER M2100” manufactured by MIWON, hereinafter abbreviated as “M2100”
- Example 3 50 parts by mass of A-9300, polyglycol # 600 diacrylate (number of moles of oxyethylene group: 14, “NK Ester A-600” manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., hereinafter abbreviated as “A-600”) 17.5 parts by mass, 20 parts by mass of AT-20E, a mixture of dipentaerythritol hexaacrylate and dipentaerythritol pentaacrylate (“Lumicure DPA-620” manufactured by Toa Gosei Co., Ltd., hereinafter abbreviated as “DPA-620”).
- DPA-620 dipentaerythritol hexaacrylate and dipentaerythritol pentaacrylate
- Example 4 60 parts by mass of A-9300, 30 parts by mass of A-600, 10 parts by mass of urethane acrylate (reacted product of pentaerythritol triacrylate and isophorone diisocyanate, “MIRAMER PU610” manufactured by MIWON, hereinafter abbreviated as “PU610”).
- 30 parts by mass of the silica dispersion (1) obtained in Preparation Example 1 was added, and the photopolymerization initiator (BASF Japan KK "Irgacure 184" and “Irgacure 2959” in a mass ratio of 1: 1 was used.
- the active energy ray-curable composition (4) was obtained by diluting with methyl isobutyl ketone and 1-methoxy-2-propanol to a non-volatile content of 30% by mass.
- Example 5 An active energy ray-curable composition (5) was obtained in the same manner as in Example 3, except that the silica dispersion (2) obtained in Preparation Example 2 was used in place of the silica dispersion (1).
- Example 6 An active energy ray-curable composition (6) was obtained in the same manner as in Example 3 except that the silica dispersion (3) obtained in Preparation Example 3 was used in place of the silica dispersion (1).
- a photopolymerization initiator (“Irgacure 184” and “Irgacure 2959” manufactured by BASF Japan Ltd.)
- the cured coating film of the active energy ray-curable composition of the present invention (Examples 1 to 6) is excellent in antiblocking property, transparency, heat shrinkage resistance and heat resistant water adhesion, and has high surface free energy. I understood.
- Comparative Examples 1 and 2 were both embodiments containing no polymerizable monomer (a-2), but the hot water adhesion was poor.
- Comparative Example 3 was an embodiment containing no polymerizable monomer (a-1), but was poor in heat shrinkage resistance and heat resistant water adhesion.
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Abstract
本発明は、活性エネルギー線硬化性化合物(A)及びシリカ粒子(B)を含有する活性エネルギー線硬化性組成物であって、前記活性エネルギー線硬化性化合物(A)が、イソシアヌレート骨格を有する重合性単量体(a-1)、及び、3~50モルの範囲のオキシエチレン基を有する重合性単量体(a-2)を含有することを特徴とする活性エネルギー線硬化性組成物を提供する。この活性エネルギー線硬化性組成物は、フィルム表面に高いアンチブロッキング性を付与することができ、透明性、表面自由エネルギー、耐熱収縮性、及び、耐熱水密着性に優れるハードコート層を形成することができる。
Description
本発明は、ハードコート層を形成できる活性エネルギー線硬化性組成物及びそれを用いたフィルムに関する。
各種樹脂フィルムは、液晶ディスプレイ(LCD)、有機ELディスプレイ(OLED)、プラズマディスプレイ(PDP)等のフラットパネルディスプレイ(FPD)表面の傷付き防止用フィルム、自動車の内外装用加飾フィルム(シート)、窓向けの低反射フィルムや熱線カットフィルムなど各種用途に用いられている。しかしながら、樹脂フィルム表面は柔らかく耐擦傷性が低いため、これを補う目的で、UV硬化性組成物等からなるハードコート剤をフィルム表面に塗工、硬化させハードコート層をフィルム表面に設けることが一般的に行われている。ハードコート層を設ける工程を概略すると、ロール状に巻いてあるフィルム原反から塗工機へ送り出され、ハードコート剤が塗工され、紫外線照射により硬化してハードコート層を形成した後、再度ロール状に巻き取られる。
ここで、ハードコート層の表面は平滑であるため、再度ロール状に巻き取る際にフィルム同士が張り付いてしまい(ブロッキング)、再加工時にフィルムをロールから繰り出したときブロッキングによる摩擦が生じ、フィルム表面を傷付けてしまう問題があった。
上記のフィルムのブロッキングを防止(アンチブロッキング)する方法としては、ハードコート剤にシリカ粒子等の微粒子を添加し、ハードコート剤の硬化塗膜表面に凹凸を形成する方法が提案されている(例えば、特許文献1及び2を参照。)。また、平均一次粒子径が5~80nmのシリカ粒子と平均一次粒子径が100~300nmのシリカ粒子を併用する方法も提案されている(例えば、特許文献3を参照。)。
ここで、タッチパネルで使用されている酸化インジウムスズ(ITO)フィルムの構成は、ポリエチレンテレフタレート(PET)基材の片面に高屈折率ハードコート層を形成し、もう一方の面にはフィルム同士のブロッキングを防止するアンチブッキング性付与ハードコート層を形成するのが主流である。高屈折率ハードコート層側は、その上に低屈折率層を積層させた後、ITOをスパッタしアニール処理を行う。
一方、アンチブッキング性付与ハードコート層側は、上記アニール処理が完了するまで耐熱保護PETフィルムが貼られる。その後、耐熱保護PETは剥離され、高透明性粘着テープ(OCA)を用いてタッチパネルのモジュールを組み立てるが、上記のアンチブロッキング性を付与するハードコート剤の硬化塗膜は、OCAに十分に密着しないという問題があった。
そこで、フィルム表面に高いアンチブロッキング性を付与することができ、かつ、OCA等に対する高い密着性を発現するため、高い表面自由エネルギーを有するハードコート層を形成し得る活性エネルギー線硬化性組成物が求められている。
更に、近年では上記特性に加え、硬化塗膜を高温下で放置しても収縮を抑制すること(以下、「耐熱収縮性」と略記する。)や、熱水に浸漬させて密着性が落ちない(以下、「耐熱水密着性」と略記する。)ような優れた耐久性も求められている。しかしながら、これらの性能を全て満たす材料は未だ見出されていないのが実情である。
本発明が解決しようとする課題は、フィルム表面に高いアンチブロッキング性を付与することができ、透明性、表面自由エネルギー、耐熱収縮性、及び、耐熱水密着性に優れるハードコート層を形成できる活性エネルギー線硬化性組成物及びそれを用いたフィルムを提供することである。
本発明は、活性エネルギー線硬化性化合物(A)及びシリカ粒子(B)を含有する活性エネルギー線硬化性組成物であって、前記活性エネルギー線硬化性化合物(A)が、イソシアヌレート骨格を有する重合性単量体(a-1)、及び、3~50モルの範囲のオキシエチレン基を有する重合性単量体(a-2)を含有することを特徴とする活性エネルギー線硬化性組成物を提供するものである。また、本発明は、前記活性エネルギー線硬化性組成物の硬化塗膜を有するフィルムを提供するものである。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、樹脂フィルム表面に塗工、硬化することで、フィルム表面に高いアンチブロッキング性を付与でき、優れた透明性、表面自由エネルギー、耐熱収縮性、及び、耐熱水密着性を有するハードコート層を形成することができる。
よって、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、液晶ディスプレイ(LCD)、有機ELディスプレイ(OLED)、プラズマディスプレイ(PDP)等のフラットパネルディスプレイ(FPD)表面の傷付き防止用フィルム(保護フィルム)やタッチパネル、自動車の内外装用加飾フィルム(シート)、窓向けの低反射フィルムや熱線カットフィルムなど各種用途に用いることができ、特に、タッチパネル用ハードコート剤として好適に用いることができる。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、活性エネルギー線硬化性化合物(A)及びシリカ粒子(B)を含有するものである。
前記活性エネルギー線硬化性化合物(A)は、イソシアヌレート骨格を有する重合性単量体(a-1)及び3~50モルの範囲のオキシエチレン基を有する重合性単量体(a-2)を含有することが必須である。
前記イソシアヌレート骨格を有する重合性単量体(a-1)は、優れた耐熱収縮性を得るうえで必須の成分である。前記重合性単量体(a-1)としては、例えば、ビス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、ビス((メタ)アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレートのカプロラクトン変性アクリレート、トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレートのジ(メタ)アクリレート、トリス(2-(メタ)アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート等を用いることができる。これらの単量体は単独で用いても2種以上を併用してもよい。
なお、本発明において、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレートとメタクリレートの一方又は両方をいい、「(メタ)アクリロイル基」とは、アクリロイル基とメタクリロイル基の一方又は両方をいい、「(メタ)アクリロイルオキシ」とは、アクリロイルオキシとメタクリロイルオキシの一方又は両方をいう。
前記重合性単量体(a-1)の含有量としては、優れた耐熱収縮性に加えて、ハードコート剤としての諸性能(耐擦傷性、高硬度性、成膜性、及び塗工性)にも優れる点から、活性エネルギー線硬化性化合物(A)中30~70質量%の範囲であることが好ましく、40~65質量%の範囲がより好ましい。
前記3~50モルの範囲のオキシエチレン基を有する重合性単量体(a-2)は、優れた耐熱水密着性を得る上で必須の成分である。前記重合性単量体(a-2)としては、例えば、トリメチロールプロパンのエチレンオキサイド(以下、「EO」と略記する。)変性トリ(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、ポリエチレングリコール-ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール-ポリテトラメチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのEO変性ジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールFのEO変性ジ(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、ネオペンチルグリコール1モルに4モル以上のエチレンオキサイドを付加して得たジオールのジ(メタ)アクリレート等を用いることができる。これらの単量体は単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの中でも、優れた耐熱収縮性及び耐熱水密着性に加えて、ハードコート剤としての諸性能にも優れる点から、重合性不飽和基が2~4個の単量体を用いることが好ましく、オキシエチレン基のモル数としては、5~30の範囲であることが好ましく、8~25の範囲がより好ましい。
前記重合性単量体(a-2)の含有量としては、優れた耐熱水密着性に加えて、ハードコート剤としての諸性能にも優れる点から、活性エネルギー線硬化性化合物(A)中20~60質量%の範囲であることが好ましく、25~45質量%の範囲がより好ましい。
前記活性エネルギー線硬化性化合物(A)は、前記重合性単量体(a-1)及び重合性単量体(a-2)以外にもその他の重合性単量体(a-3)を用いることができ、ハードコート剤としての諸性能を調整することができる。
前記その他の重合性単量体(a-3)としては、例えば、前記重合性単量体(a-1)及び(a-2)以外の(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート等を用いることができる。これらの重合性単量体は単独で用いても2種以上を併用してもよい。
前記(メタ)アクリレートは、1分子中に1つ以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物を表し、例えば、環状トリメチロールプロパンホルマル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、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、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、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート等の環構造を有するモノ(メタ)アクリレート;1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、3-メチル-1,5-ペンタンジオールジ(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、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、2-メチル-1,8-オクタンジオールジ(メタ)アクリレート、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジ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、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等の2価アルコールの(メタ)アクリレート;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジ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(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート等の3個の(メタ)アクリロイル基を有する化合物;ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の4~6個の(メタ)アクリロイル基を有する化合物などを用いることができる。これらの化合物は単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの中でも、より一層優れたハードコート剤の諸性能、耐熱収縮性、及び、耐熱水密着性が得られる点から、環構造を有するモノ(メタ)アクリレート、及び/又は、4~6個の(メタ)アクリロイル基を有する化合物を用いることが好ましい。
前記ウレタン(メタ)アクリレートとしては、例えば、ポリイソシアネート(x-1)と水酸基を有する(メタ)アクリレート(x-2)とを反応させて得られたものを用いることができる。
前記ポリイソシアネート(x-1)としては、脂肪族ポリイソシアネートと芳香族ポリイソシアネートとが挙げられるが、より一層優れたハードコート剤の諸性能、耐熱収縮性、及び、耐熱水密着性が得られる点から、脂肪族ポリイソシアネートを用いることが好ましい。
前記脂肪族ポリイソシアネートとしては、ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、リジントリイソシアネート等の脂肪族ポリイソシアネート;ノルボルナンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、メチレンビス(4-シクロヘキシルイソシアネート)、1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、2-メチル-1,3-ジイソシアナトシクロヘキサン、2-メチル-1,5-ジイソシアナトシクロヘキサン等の脂環式ポリイソシアネート;これらのイソシアヌレート体、ビュレット体、アダクト体などを用いることができる。これらのポリイソシアネートは単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの中でも、ヘキサメチレンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート、及び、イソホロンジイソシアネートからなる群より選ばれる1種以上のポリイソシアネートを用いることが好ましい。
前記(メタ)アクリレート(x-2)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、2-ヒドロキシブチル(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、1,5-ペンタンジオールモノ(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、ネオペンチルグリコールモノ(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モノ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイドEO変性トリメチロールプロパン(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、ビス(2-(メタ)アクリロイルオキシエチル)ヒドロキシエチルイソシアヌレート;これらのアルコール性水酸基の一部をε-カプロラクトンで変性した水酸基を有するモノ及びジ(メタ)アクリレート;ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等を用いることができる。これらの(メタ)アクリレート(x-2)は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。
前記(x-2)としては前記したものの中でも、より一層優れた耐擦傷性が得られる点から、1分子中に3つ以上の(メタ)アクリロイル基を有するものを用いることが好ましくペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、及び、ジペンタエリスリコールヘキサ(メタ)アクリレートからなる群より選ばれる1種以上の化合物を用いることが好ましい。
前記ポリイソシアネート(x-1)と前記(メタ)アクリレート(x-2)との反応は、常法のウレタン化反応により行うことができる。また、ウレタン化反応の進行を促進するために、ウレタン化触媒の存在下でウレタン化反応を行うことが好ましい。前記ウレタン化触媒としては、例えば、ピリジン、ピロール、トリエチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミン等のアミン化合物;トリフェニルホスフィン、トリエチルホスフィン等のリン化合物;ジブチル錫ジラウレート、オクチル錫トリラウレート、オクチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジアセテート、オクチル酸錫等の有機錫化合物、オクチル酸亜鉛等の有機亜鉛化合物などが挙げられる。
また、必要に応じて、上記の(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート以外の重合性化合物も用いることができ、例えば、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、ポリエーテル(メタ)アクリレート等を用いることができる。
前記シリカ粒子(B)の1次平均粒子径は、通常1nm以上のものが好ましく、透明性をより向上できることから、50nm以下が好ましく、40nm以下がより好ましく、30nm以下がさらに好ましい。なお、前記シリカ粒子(B)の1次平均粒子径は、透過型電子顕微鏡で観察した結果から求めたものである。
また、前記シリカ粒子(B)は、上記の1次平均粒子径を有するシリカ粒子が2次凝集したものを用いることが好ましい。シリカ粒子の2次凝集後の粒度分布におけるD50での粒子径(以下、単に「平均粒子径」と略記する。)は、高いアンチブロッキング性と高い透明性とを両立できることから、50nm以上が好ましく、100nm以上がより好ましく、120nm以上がさらに好ましい。また、同様の理由から、シリカ粒子の2次凝集後の平均粒子径は、500nm以下が好ましく、400nm以下がより好ましく、300nm以下がさらに好ましい。なお、粒度分布におけるD50での粒子径とは、粒度分布測定結果の積算粒子量曲線において、その積算量が50%を占めるときの粒子径を表す。
前記シリカ粒子(B)は、例えば、湿式法で製造されたものを用いることができる。また、湿式法には、沈降法とゲル法が知られているが、いずれの方法で製造されたシリカ粒子でも用いることができる。さらに、本発明で用いるサイズの1次平均粒子径及び2次平均粒子径を有するシリカ粒子とするためには、沈降法、ゲル法ともに、シリカ粒子の原料であるケイ酸ナトリウムと硫酸等の鉱酸との反応条件(pH、原料濃度、反応温度等)を調整することで達成できる。
また、前記シリカ粒子(B)としては、より一層優れたアンチブロッキング性と透明性とが得られる点から、1次平均粒子径を有するシリカ粒子が2次凝集したものを粉砕して200~400nmの2次平均粒径とすることが好ましい。
上記のシリカ粒子の粉砕に用いる装置としては、ボールミル、ビーズミル、ロッドミル、SAGミル、高圧粉砕ロール、縦軸インパクタ(VSI)ミル、コロイドミル、コニカルミル、ディスクミル、エッジミル、ハンマーミル、乳鉢、ジェットミル等を使用することができる。
また、シリカ粒子を粉砕する際には、湿潤分散剤やシランカップリング剤を加えて、粉砕と同時にシリカ粒子の表面を有機基で修飾してもよい。前記湿潤分散剤やシランカップリング剤としては、例えば、DISPERBYK-103、DISPERBYK-106、DISPERBYK-161、DISPERBYK-2152、DISPERBYK-P104、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロへキシル) エチルトリメトキシシラン等を用いることができる。
前記シリカ粒子(B)の配合量としては、より一層優れたアンチブロッキング性が得られる点から、前記活性エネルギー線硬化性化合物(A)100質量部に対して、0.1~60質量部の範囲が好ましく、0.5~50質量部の範囲がより好ましく、1~40質量部の範囲がさらに好ましい。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、基材に塗布後、活性エネルギー線を照射することで硬化塗膜とすることができる。この活性エネルギー線とは、紫外線、電子線、α線、β線、γ線等の電離放射線をいう。活性エネルギー線として紫外線を照射して硬化塗膜とする場合には、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物中に光重合開始剤(C)を添加し、硬化性を向上することが好ましい。また、必要であればさらに光増感剤(D)を添加して、硬化性を向上することもできる。一方、電子線、α線、β線、γ線等の電離放射線を用いる場合には、光重合開始剤(C)や光増感剤(D)を用いなくても速やかに硬化するので、特に光重合開始剤(C)や光増感剤(D)を添加する必要はない。
前記光重合開始剤(C)としては、例えば、ジエトキシアセトフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、オリゴ{2-ヒドロキシ-2-メチル-1-[4-(1-メチルビニル)フェニル]プロパノン}、ベンジルジメチルケタール、1-(4-イソプロピルフェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル-(2-ヒドロキシ-2-プロピル)ケトン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-メチル-2-モルホリノ(4-チオメチルフェニル)プロパン-1-オン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)-ブタノン等のアセトフェノン系化合物;ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等のベンゾイン系化合物;2,4,6-トリメチルベンゾインジフェニルホスフィンオキシド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキシド等のアシルホスフィンオキシド系化合物;ベンジル(ジベンゾイル)、メチルフェニルグリオキシエステル、オキシフェニル酢酸2-(2-ヒドロキシエトキシ)エチルエステル、オキシフェニル酢酸2-(2-オキソ-2-フェニルアセトキシエトキシ)エチルエステル等のベンジル系化合物;ベンゾフェノン、o-ベンゾイル安息香酸メチル-4-フェニルベンゾフェノン、4,4’-ジクロロベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、4-ベンゾイル-4’-メチル-ジフェニルサルファイド、アクリル化ベンゾフェノン、3,3’,4,4’-テトラ(t-ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3’-ジメチル-4-メトキシベンゾフェノン、2,4,6-トリメチルベンゾフェノン、4-メチルベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物;2-イソプロピルチオキサントン、2,4-ジメチルチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、2,4-ジクロロチオキサントン等のチオキサントン系化合物;ミヒラ-ケトン、4,4’-ジエチルアミノベンゾフェノン等のアミノベンゾフェノン系化合物;10-ブチル-2-クロロアクリドン、2-エチルアンスラキノン、9,10-フェナンスレンキノン、カンファーキノン、1-[4-(4-ベンゾイルフェニルサルファニル)フェニル]-2-メチル-2-(4-メチルフェニルサルフォニル)プロパン-1-オン等を用いることができる。これらの光重合開始剤(C)は単独で用いても2種以上を併用してもよい。
また、前記光増感剤(D)としては、例えば、ジエタノールアミン、N-メチルジエタノールアミン、トリブチルアミン等の3級アミン化合物、o-トリルチオ尿素等の尿素化合物、ナトリウムジエチルジチオホスフェート、s-ベンジルイソチウロニウム-p-トルエンスルホネート等の硫黄化合物等を用いることができる。
上記の光重合開始剤(C)及び光増感剤(D)の使用量は、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物中の前記活性エネルギー線硬化性化合物(A)及び前記化合物(B)の合計100質量部に対し、それぞれ0.05~20質量部の範囲であることが好ましく、0.5~10質量部の範囲がより好ましい。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、上記の活性エネルギー線硬化性化合物(A)及びシリカ粒子(B)以外にも、用途、要求特性に応じて、有機溶剤、重合禁止剤、表面調整剤、帯電防止剤、消泡剤、粘度調整剤、耐光安定剤、耐候安定剤、耐熱安定剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、レベリング剤、有機顔料、無機顔料、顔料分散剤、シリカビーズ、有機ビーズ等の添加剤;酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、ジルコニア、五酸化アンチモン等の無機充填剤などを配合することができる。これらその他の配合物は単独で用いることも2種以上併用することもできる。
前記有機溶剤は、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物の溶液粘度を適宜調整する上で有用であり、特に薄膜コーティングを行うためには、膜厚を調整することが容易となる。ここで使用できる有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、t-ブタノール等のアルコール;酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル化合物;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン化合物;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素などが挙げられる。これらの有機溶剤は単独で用いても2種以上を併用してもよい。
本発明のフィルムで用いる前記基材フィルムは、フィルム状でもシート状でもよく、その厚さは、20~500μmの範囲が好ましい。また、前記基材フィルムの材質としては、透明性の高い樹脂が好ましく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂;ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテン-1等のポリオレフィン系樹脂;セルロースアセテート(ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース等)、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネートブチレート、セルロースアセテートフタレート、硝酸セルロース等のセルロース系樹脂;ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂;ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の塩化ビニル系樹脂;ポリビニルアルコール;エチレン-酢酸ビニル共重合体;ポリスチレン;ポリアミド;ポリカーボネート;ポリスルホン;ポリエーテルスルホン;ポリエーテルエーテルケトン;ポリイミド、ポリエーテルイミド等のポリイミド系樹脂;ノルボルネン系樹脂(例えば、日本ゼオン株式会社製「ゼオノア」)、変性ノルボルネン系樹脂(例えば、(JSR株式会社製「アートン」)、環状オレフィン共重合体(例えば、三井化学株式会社製「アペル」)などを用いることができる。さらに、これらの樹脂からなる基材を2種以上貼り合わせたものを用いても構わない。
また、前記樹脂フィルムの厚さは、20~200μmの範囲が好ましく、30~150μmの範囲がより好ましく、40~130μmの範囲がさらに好ましい。フィルム基材の厚さを当該範囲とすることで、環状オレフィン樹脂フィルムの片面に、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物によりハードコート層を設けた場合にもカールを抑制しやすくなる。
本発明のフィルムは、当該フィルムの少なくとも1面に、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物を塗工し、その後活性エネルギー線を照射して硬化塗膜とすることで得られたものである。フィルムに本発明の活性エネルギー線硬化性組成物を塗工する方法としては、例えば、ダイコート、マイクログラビアコート、グラビアコート、ロールコート、コンマコート、エアナイフコート、キスコート、スプレーコート、かけ渡しコート、ディップコート、スピンナーコート、ホイーラーコート、刷毛塗り、シルクスクリーンによるベタコート、ワイヤーバーコート、フローコート等が挙げられる。
また、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物中に有機溶媒を含む場合は、活性エネルギー線硬化性組成物を基材フィルムへの塗工した後、活性エネルギー線を照射する前に、有機溶媒を揮発させ、また、前記シリカ粒子(B)を塗膜表面に偏析させるために、加熱又は室温乾燥することが好ましい。加熱乾燥の条件としては、有機溶剤が揮発する条件であれば、特に限定しないが、通常は、温度50~100℃の範囲で、時間は0.5~10分の範囲で加熱乾燥することが好ましい。
また、活性エネルギー線硬化性組成物を硬化するために、紫外線を照射する装置としては、例えば、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、無電極ランプ(フュージョンランプ)、ケミカルランプ、ブラックライトランプ、水銀-キセノンランプ、ショートアーク灯、ヘリウム・カドミニウムレーザー、アルゴンレーザー、太陽光、LEDランプ等を使用することができる。
前記フィルム上に設けられる活性エネルギー線硬化性組成物の硬化塗膜の表面のぬれ張力としては、35~60mN/mの範囲であることが好ましく、40~55mN/mの範囲がより好ましい。なお、前記ぬれ張力は、JIS試験方法K6768:1999に準拠して測定した値である。
以上、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、樹脂フィルム表面に塗工、硬化することで、フィルム表面に高いアンチブロッキング性を付与でき、優れた透明性、表面自由エネルギー、耐熱収縮性、及び、耐熱水密着性を有するハードコート層を形成することができる。
よって、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、液晶ディスプレイ(LCD)、有機ELディスプレイ(OLED)、プラズマディスプレイ(PDP)等のフラットパネルディスプレイ(FPD)表面の傷付き防止用フィルム(保護フィルム)やタッチパネル、自動車の内外装用加飾フィルム(シート)、窓向けの低反射フィルムや熱線カットフィルムなど各種用途に用いることができ、特に、タッチパネル用ハードコート剤として好適に用いることができる。
以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。なお、シリカ粒子の平均粒子径は、粒度分布計(日機装株式会社製「マイクロトラック UPA」を使用して測定した。
(調製例1:シリカ分散液(1)の調製)
シリカ粒子(東ソー・シリカ株式会社製「ニップシル E-220A」、平均粒子径:1.7μm、表面未処理品)16質量部に、メチルエチルケトン42質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテル42質量部を加え、ディスパーミルにより混合した後、ビーズミル(ウィリー・エ・バッコーフェン社製「ダイノミルECM」;メディア:ジルコニウムビーズ、ビーズ径:0.3~0.4mm、ビーズ充填率:60%)を用いて、粉砕、分散して、シリカ粒子の含有率が16質量%のシリカ分散液(1)を得た。このシリカ分散液(1)中のシリカ粒子の平均粒子径は251nmであった。
シリカ粒子(東ソー・シリカ株式会社製「ニップシル E-220A」、平均粒子径:1.7μm、表面未処理品)16質量部に、メチルエチルケトン42質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテル42質量部を加え、ディスパーミルにより混合した後、ビーズミル(ウィリー・エ・バッコーフェン社製「ダイノミルECM」;メディア:ジルコニウムビーズ、ビーズ径:0.3~0.4mm、ビーズ充填率:60%)を用いて、粉砕、分散して、シリカ粒子の含有率が16質量%のシリカ分散液(1)を得た。このシリカ分散液(1)中のシリカ粒子の平均粒子径は251nmであった。
(調製例2:シリカ分散液(2)の調製)
シリカ粒子(東ソー・シリカ株式会社製「ニップジェル AZ-200」、平均粒子径:1.9μm、表面未処理品)14質量部に、メチルエチルケトン43質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテル43質量部を加え、ディスパーミルにより混合した後、ビーズミル(ウィリー・エ・バッコーフェン社製「ダイノミルECM」;メディア:ジルコニウムビーズ、ビーズ径:0.3~0.4mm、ビーズ充填率:60%)を用いて、粉砕、分散して、シリカ粒子の含有率が14質量%のシリカ分散液(2)を得た。このシリカ分散液(2)中のシリカ粒子の平均粒子径は288nmであった。
シリカ粒子(東ソー・シリカ株式会社製「ニップジェル AZ-200」、平均粒子径:1.9μm、表面未処理品)14質量部に、メチルエチルケトン43質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテル43質量部を加え、ディスパーミルにより混合した後、ビーズミル(ウィリー・エ・バッコーフェン社製「ダイノミルECM」;メディア:ジルコニウムビーズ、ビーズ径:0.3~0.4mm、ビーズ充填率:60%)を用いて、粉砕、分散して、シリカ粒子の含有率が14質量%のシリカ分散液(2)を得た。このシリカ分散液(2)中のシリカ粒子の平均粒子径は288nmであった。
(調製例3:シリカ分散液(3)の調製)
シリカ粒子(東ソー・シリカ株式会社製「ニップジェル AZ-200」、平均粒子径:1.9μm、表面未処理品)14質量部に、メチルエチルケトン43質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテル43質量部を加え、ディスパーミルにより混合した後、BYK社製「DISPERBYK-103」をシリカ粒子に対し10質量%添加し、ディスパーミルによりさらに混合し、得られた混合液をビーズミル(ウィリー・エ・バッコーフェン社製「ダイノミルECM」;メディア:ジルコニウムビーズ、ビーズ径:0.3~0.4mm、ビーズ充填率:60%)を用いて、粉砕、分散して、シリカ粒子の含有率が14質量%のシリカ分散液(3)を得た。このシリカ分散液(3)中のシリカ粒子の平均粒子径は232nmであった。
シリカ粒子(東ソー・シリカ株式会社製「ニップジェル AZ-200」、平均粒子径:1.9μm、表面未処理品)14質量部に、メチルエチルケトン43質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテル43質量部を加え、ディスパーミルにより混合した後、BYK社製「DISPERBYK-103」をシリカ粒子に対し10質量%添加し、ディスパーミルによりさらに混合し、得られた混合液をビーズミル(ウィリー・エ・バッコーフェン社製「ダイノミルECM」;メディア:ジルコニウムビーズ、ビーズ径:0.3~0.4mm、ビーズ充填率:60%)を用いて、粉砕、分散して、シリカ粒子の含有率が14質量%のシリカ分散液(3)を得た。このシリカ分散液(3)中のシリカ粒子の平均粒子径は232nmであった。
[実施例1]
トリス(2-アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート(新中村化学工業株式会社製「NKエステルA-9300」、以下「A-9300」と略記する。)を60質量部、トリメチロールプロパン(EO)20トリアクリレート(オキシエチレン基のモル数;20、化学工業株式会社製「NKエステルAT-20E」、以下「AT-20E」と略記する。)を40質量部に対して、調製例1で得られたシリカ分散液(1)30質量部を加え、光重合開始剤(BASFジャパン株式会社製「イルガキュア 184」と「イルガキュア 2959」の質量比で1:1の混合物)4質量部を加えた後、メチルイソブチルケトン及び1-メトキシ-2-プロパノールで不揮発分30質量%となるように希釈して、活性エネルギー線硬化性組成物(1)を得た。
トリス(2-アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート(新中村化学工業株式会社製「NKエステルA-9300」、以下「A-9300」と略記する。)を60質量部、トリメチロールプロパン(EO)20トリアクリレート(オキシエチレン基のモル数;20、化学工業株式会社製「NKエステルAT-20E」、以下「AT-20E」と略記する。)を40質量部に対して、調製例1で得られたシリカ分散液(1)30質量部を加え、光重合開始剤(BASFジャパン株式会社製「イルガキュア 184」と「イルガキュア 2959」の質量比で1:1の混合物)4質量部を加えた後、メチルイソブチルケトン及び1-メトキシ-2-プロパノールで不揮発分30質量%となるように希釈して、活性エネルギー線硬化性組成物(1)を得た。
[実施例2]
A-9300を60質量部、ビスフェノールAのEO変性ジアクリレート(オキシエチレン基のモル数;10、MIWON社製「MIRAMER M2100」、以下「M2100」と略記する。)を40質量部に対して、調製例1で得られたシリカ分散液(1)30質量部を加え、光重合開始剤(BASFジャパン株式会社製「イルガキュア 184」と「イルガキュア 2959」の質量比で1:1の混合物)4質量部を加えた後、メチルイソブチルケトン及び1-メトキシ-2-プロパノールで不揮発分30質量%となるように希釈して、活性エネルギー線硬化性組成物(2)を得た。
A-9300を60質量部、ビスフェノールAのEO変性ジアクリレート(オキシエチレン基のモル数;10、MIWON社製「MIRAMER M2100」、以下「M2100」と略記する。)を40質量部に対して、調製例1で得られたシリカ分散液(1)30質量部を加え、光重合開始剤(BASFジャパン株式会社製「イルガキュア 184」と「イルガキュア 2959」の質量比で1:1の混合物)4質量部を加えた後、メチルイソブチルケトン及び1-メトキシ-2-プロパノールで不揮発分30質量%となるように希釈して、活性エネルギー線硬化性組成物(2)を得た。
[実施例3]
A-9300を50質量部、ポリグリコール#600ジアクリレート(オキシエチレン基のモル数;14、新中村化学工業株式会社製「NKエステルA-600」、以下「A-600」と略記する。)17.5質量部、AT-20Eを20質量部、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート及びジペンタエリスリトールペンタアクリレートの混合物(東亜合成株式会社製「ルミキュアDPA-620」、以下「DPA-620」と略記する。)7.5質量部、環状トリメチロールプロパンホルマルアクリレート(大阪有機化学工業株式会社製「ビスコート#200」、以下「#200」と略記する。)5質量部に対して、調製例1で得られたシリカ分散液(1)30質量部を加え、光重合開始剤(BASFジャパン株式会社製「イルガキュア 184」と「イルガキュア 2959」の質量比で1:1の混合物)4質量部を加えた後、メチルイソブチルケトン及び1-メトキシ-2-プロパノールで不揮発分30質量%となるように希釈して、活性エネルギー線硬化性組成物(3)を得た。
A-9300を50質量部、ポリグリコール#600ジアクリレート(オキシエチレン基のモル数;14、新中村化学工業株式会社製「NKエステルA-600」、以下「A-600」と略記する。)17.5質量部、AT-20Eを20質量部、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート及びジペンタエリスリトールペンタアクリレートの混合物(東亜合成株式会社製「ルミキュアDPA-620」、以下「DPA-620」と略記する。)7.5質量部、環状トリメチロールプロパンホルマルアクリレート(大阪有機化学工業株式会社製「ビスコート#200」、以下「#200」と略記する。)5質量部に対して、調製例1で得られたシリカ分散液(1)30質量部を加え、光重合開始剤(BASFジャパン株式会社製「イルガキュア 184」と「イルガキュア 2959」の質量比で1:1の混合物)4質量部を加えた後、メチルイソブチルケトン及び1-メトキシ-2-プロパノールで不揮発分30質量%となるように希釈して、活性エネルギー線硬化性組成物(3)を得た。
[実施例4]
A-9300を60質量部、A-600を30質量部、ウレタンアクリレート(ペンタエリスリトールトリアクリレート及びイソホロンジイソシアネートの反応物、MIWON社製「MIRAMER PU610」、以下「PU610」と略記する。)10質量部に対して、調製例1で得られたシリカ分散液(1)30質量部を加え、光重合開始剤(BASFジャパン株式会社製「イルガキュア 184」と「イルガキュア 2959」の質量比で1:1の混合物)4質量部を加えた後、メチルイソブチルケトン及び1-メトキシ-2-プロパノールで不揮発分30質量%となるように希釈して、活性エネルギー線硬化性組成物(4)を得た。
A-9300を60質量部、A-600を30質量部、ウレタンアクリレート(ペンタエリスリトールトリアクリレート及びイソホロンジイソシアネートの反応物、MIWON社製「MIRAMER PU610」、以下「PU610」と略記する。)10質量部に対して、調製例1で得られたシリカ分散液(1)30質量部を加え、光重合開始剤(BASFジャパン株式会社製「イルガキュア 184」と「イルガキュア 2959」の質量比で1:1の混合物)4質量部を加えた後、メチルイソブチルケトン及び1-メトキシ-2-プロパノールで不揮発分30質量%となるように希釈して、活性エネルギー線硬化性組成物(4)を得た。
[実施例5]
シリカ分散液(1)に代えて、調整例2で得られたシリカ分散液(2)を用いた以外は、実施例3と同様にして活性エネルギー線硬化性組成物(5)を得た。
シリカ分散液(1)に代えて、調整例2で得られたシリカ分散液(2)を用いた以外は、実施例3と同様にして活性エネルギー線硬化性組成物(5)を得た。
[実施例6]
シリカ分散液(1)に代えて、調製例3で得られたシリカ分散液(3)を用いた以外は実施例3と同様にして活性エネルギー線硬化性組成物(6)を得た。
シリカ分散液(1)に代えて、調製例3で得られたシリカ分散液(3)を用いた以外は実施例3と同様にして活性エネルギー線硬化性組成物(6)を得た。
[比較例1]
A-9300を100質量部に対して、調製例1で得られたシリカ分散液(1)30質量部を加え、光重合開始剤(BASFジャパン株式会社製「イルガキュア 184」と「イルガキュア 2959」の質量比で1:1の混合物)4質量部を加えた後、メチルイソブチルケトン及び1-メトキシ-2-プロパノールで不揮発分30質量%となるように希釈して、活性エネルギー線硬化性組成物(R-1)を得た。
A-9300を100質量部に対して、調製例1で得られたシリカ分散液(1)30質量部を加え、光重合開始剤(BASFジャパン株式会社製「イルガキュア 184」と「イルガキュア 2959」の質量比で1:1の混合物)4質量部を加えた後、メチルイソブチルケトン及び1-メトキシ-2-プロパノールで不揮発分30質量%となるように希釈して、活性エネルギー線硬化性組成物(R-1)を得た。
[比較例2]
A-9300を60質量部、DPA-620を40質量部に対して、調製例1で得られたシリカ分散液(1)30質量部を加え、光重合開始剤(BASFジャパン株式会社製「イルガキュア 184」と「イルガキュア 2959」の質量比で1:1の混合物)4質量部を加えた後、メチルイソブチルケトン及び1-メトキシ-2-プロパノールで不揮発分30質量%となるように希釈して、活性エネルギー線硬化性組成物(R-2)を得た。
A-9300を60質量部、DPA-620を40質量部に対して、調製例1で得られたシリカ分散液(1)30質量部を加え、光重合開始剤(BASFジャパン株式会社製「イルガキュア 184」と「イルガキュア 2959」の質量比で1:1の混合物)4質量部を加えた後、メチルイソブチルケトン及び1-メトキシ-2-プロパノールで不揮発分30質量%となるように希釈して、活性エネルギー線硬化性組成物(R-2)を得た。
[比較例3]
AT-20Eを40質量部、DPA-620を60質量部に対して、調製例1で得られたシリカ分散液(1)30質量部を加え、光重合開始剤(BASFジャパン株式会社製「イルガキュア 184」と「イルガキュア 2959」の質量比で1:1の混合物)4質量部を加えた後、メチルイソブチルケトン及び1-メトキシ-2-プロパノールで不揮発分30質量%となるように希釈して、活性エネルギー線硬化性組成物(R-3)を得た。
AT-20Eを40質量部、DPA-620を60質量部に対して、調製例1で得られたシリカ分散液(1)30質量部を加え、光重合開始剤(BASFジャパン株式会社製「イルガキュア 184」と「イルガキュア 2959」の質量比で1:1の混合物)4質量部を加えた後、メチルイソブチルケトン及び1-メトキシ-2-プロパノールで不揮発分30質量%となるように希釈して、活性エネルギー線硬化性組成物(R-3)を得た。
[評価用フィルム(1)の作製]
実施例及び比較例で得られた活性エネルギー線硬化性組成物を、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東レ株式会社製「ルミラー UH-13」、厚さ:50μm)上に、ワイヤーバーを用いて塗工し、60℃で60秒間乾燥した。次いで、空気雰囲気下で紫外線照射装置(アイグラフィック「UV照射装置」、高圧水銀ランプ:165W/cm、照射光量:350mJ/cm2)を用いて紫外線を照射し、膜厚2μmの硬化塗膜を有する評価用フィルム(1)を得た。
実施例及び比較例で得られた活性エネルギー線硬化性組成物を、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東レ株式会社製「ルミラー UH-13」、厚さ:50μm)上に、ワイヤーバーを用いて塗工し、60℃で60秒間乾燥した。次いで、空気雰囲気下で紫外線照射装置(アイグラフィック「UV照射装置」、高圧水銀ランプ:165W/cm、照射光量:350mJ/cm2)を用いて紫外線を照射し、膜厚2μmの硬化塗膜を有する評価用フィルム(1)を得た。
[評価用フィルム(2)の作製]
前記[評価用フィルム(1)の作製]にて得られた評価用フィルムの未塗工面に、同一の条件にて硬化塗膜を設け、評価用フィルム(2)を得た。
前記[評価用フィルム(1)の作製]にて得られた評価用フィルムの未塗工面に、同一の条件にて硬化塗膜を設け、評価用フィルム(2)を得た。
[ぬれ張力の測定]
上記で得られた評価用フィルム(1)の硬化塗膜表面について、JIS試験方法K6768:1999に準拠して、ぬれ張力を測定した。
上記で得られた評価用フィルム(1)の硬化塗膜表面について、JIS試験方法K6768:1999に準拠して、ぬれ張力を測定した。
[ヘイズ値の測定及び透明性の評価]
上記で得られた評価用フィルム(2)について、ヘイズメーター(日本電色工業株式会社製「NDH2000」)で測定した。なお、ヘイズ値が0.5未満である場合に透明性に優れると評価した。
上記で得られた評価用フィルム(2)について、ヘイズメーター(日本電色工業株式会社製「NDH2000」)で測定した。なお、ヘイズ値が0.5未満である場合に透明性に優れると評価した。
[アンチブロッキング性の評価]
上記で得られた評価用フィルム(2)の硬化塗膜表面同士を接触させ、下記の基準にしたがってアンチブロッキング性(以下、「AB性」と略記する。)を評価した。
「A」:滑る。
「B」:滑らない。
上記で得られた評価用フィルム(2)の硬化塗膜表面同士を接触させ、下記の基準にしたがってアンチブロッキング性(以下、「AB性」と略記する。)を評価した。
「A」:滑る。
「B」:滑らない。
[耐熱収縮性の評価]
上記で得られた評価用フィルム(1)を100mm四方に裁断し、175℃のオーブンに2時間投入した。その後の評価用フィルムの長さを測定することにより、収縮率(%)を算出した。
上記で得られた評価用フィルム(1)を100mm四方に裁断し、175℃のオーブンに2時間投入した。その後の評価用フィルムの長さを測定することにより、収縮率(%)を算出した。
[耐熱水密着性の評価]
上記で得られた評価用フィルム(1)を、6.5cm×10cmに裁断し、100℃の熱水に90分間浸漬した。その後、この評価用フィルムをJISK5600-5-6:1999(塗料一般的試験方法-第5部:塗膜の機械的性質-第6節:付着性(クロスカット法))に準拠して、密着性試験を行い、以下のように評価した。
「A」:100マス中100マスが密着。
「B」:100マス中80~99マスが密着。
「C」:100マス中0~79マスが密着。
上記で得られた評価用フィルム(1)を、6.5cm×10cmに裁断し、100℃の熱水に90分間浸漬した。その後、この評価用フィルムをJISK5600-5-6:1999(塗料一般的試験方法-第5部:塗膜の機械的性質-第6節:付着性(クロスカット法))に準拠して、密着性試験を行い、以下のように評価した。
「A」:100マス中100マスが密着。
「B」:100マス中80~99マスが密着。
「C」:100マス中0~79マスが密着。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物(実施例1~6)の硬化塗膜は、アンチブロッキング性、透明性、耐熱収縮性および耐熱水密着性に優れ、かつ、表面自由エネルギーも高いことが分かった。
一方、比較例1及び2は、いずれも重合性単量体(a-2)を含有しない態様であるが、耐熱水密着性が不良であった。
比較例3は、重合性単量体(a-1)を含有しない態様であるが、耐熱収縮性および耐熱水密着性が不良であった。
Claims (8)
- 活性エネルギー線硬化性化合物(A)及びシリカ粒子(B)を含有する活性エネルギー線硬化性組成物であって、
前記活性エネルギー線硬化性化合物(A)が、
イソシアヌレート骨格を有する重合性単量体(a-1)、及び、3~50モルの範囲のオキシエチレン基を有する重合性単量体(a-2)を含有することを特徴とする活性エネルギー線硬化性組成物。 - 前記重合性単量体(a-1)の含有量が、活性エネルギー線硬化性化合物(A)中30~70質量%の範囲である請求項1記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
- 前記重合性単量体(a-2)の含有量が、活性エネルギー線硬化性化合物(A)中20~60質量%の範囲である請求項1又は2記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
- 前記活性エネルギー線硬化性化合物(A)が、更にその他の重合性単量体(a-3)を含有するものである請求項1~3のいずれか1項記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
- 前記シリカ粒子(B)が、1次平均粒子径を有するシリカ粒子が2次凝集したものを粉砕したものである請求項1~4のいずれか1項記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
- 前記シリカ粒子(B)の含有量が、活性エネルギー線硬化性化合物(A)100質量部に対して、0.5~60質量部の範囲である請求項1~5のいずれか1項記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
- 請求項1~6のいずれか1項記載の硬化塗膜を有することを特徴とするフィルム。
- 前記硬化塗膜の表面のぬれ張力が35~60mN/mの範囲である請求項7記載のフィルム。
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