(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0021】
[ハードコート性樹脂組成物]
本発明のハードコート性樹脂組成物は、分子内に少なくとも1つの(メタ)アクリロイル基を有し、かつ9,9−ビスアリールフルオレン骨格を有するフルオレン含有(メタ)アクリレートと、分子内に10以上の(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレートとを含む。
【0022】
(フルオレン含有(メタ)アクリレート)
フルオレン含有(メタ)アクリレート(硬化性モノマー)は、9,9−ビスアリールフルオレン骨格を有し、かつ少なくとも1つの(メタ)アクリロイル基を有していればよいが、重合性(硬化性)の点から、2以上の(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレートが好ましい。このような化合物は、前記式(1)で表すことができる。
【0023】
前記式(1)において、Arで表される芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、ビフェニル環、インデン環などのC
6−14芳香族炭化水素環などが例示できる。好ましいArは、ベンゼン環又はナフタレン環である。
【0024】
Aで表されるアルキレン基としては、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基などの直鎖又は分岐鎖状C
2−6アルキレン基が例示できる。Aは互いに異なる種類のアルキレン基であってもよく、アルキレン基Aの種類は係数nの数によって異なっていてもよい。好ましいアルキレン基は、C
2−4アルキレン基、特にC
2−3アルキレン基(エチレン基、プロピレン基)であり、通常、エチレン基である場合が多い。オキシアルキレン単位の繰り返し数nは0又は1〜10の整数であり、通常、1〜7、好ましくは1〜5(例えば、1〜3)、さらに好ましくは1又は2程度の整数であってもよい。
【0025】
R
1は、水素原子又はメチル基のいずれであってもよいが、硬化性などの点から水素原子であるのが好ましい。
【0026】
係数mは1〜3の整数、例えば、1又は2の整数(特に1)である。係数qは0又は1〜3の整数を示し、通常、0〜3(例えば、0又は1)である。係数rは0又は1〜3の整数を示し、通常、0又は1である。なお、(メタ)アクリロイル基は、環Arの任意の位置に置換でき、例えば、環Arがベンゼン環の場合には、通常、3−位又は4−位である場合が多く、環Arがナフタレン環の場合には、5−位、6−位、7−位又は8位である場合が多い。
【0027】
R
2で表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子などが例示でき、アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基などの直鎖又は分岐鎖状C
1−8アルキル基(特に、C
1−6アルキル基)などが例示できる。シクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロへキシル基などのC
5−10シクロアルキル基などが例示でき、アリール基としては、例えば、フェニル基、アルキルフェニル基(トリル基、キシリル基、t−ブチルフェニル基など)、ナフチル基などのC
6−10アリール基などが例示でき、アラルキル基としては、ベンジル基、フェネチル基などのC
6−10アリール−C
1−4アルキル基などが例示できる。アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、t−ブトキシ基などのC
1−8アルコキシ基(特にC
1−6アルコキシ基)などが例示できる。シクロアルキルオキシ基としては、シクロへキシルオキシ基などのC
5−10シクロアルキルオキシ基などが例示でき、アリールオキシ基としては、フェノキシ基などのC
6−10アリールオキシ基が例示でき、アラルキルオキシ基としては、例えば、ベンジルオキシ基などのC
6−10アリール−C
1−4アルキルオキシ基などが例示できる。アシル基としては、アセチル基などのC
1−6アシル基などが例示でき、置換アミノ基としては、ジアルキルアミノ基などが例示できる。好ましい置換基R
2は、メチル基、エチル基などのC
1−4アルキル基(特にメチル基)、フェニル基、メトキシ基、エトキシ基などのC
1−4アルコキシ基(特にメトキシ基)などである。R
2の置換位置は特に制限されず、例えば、環Arがベンゼン環の場合には、通常、2−位又は3−位である場合が多く、環Arがナフタレン環の場合には、4−位、5−位、6−位又は7−位である場合が多い。
【0028】
R
3で表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子などが例示でき、アルキル基としては、メチル基、エチル基などの直鎖又は分岐鎖状C
1−8アルキル基(特に、C
1−6アルキル基)などが例示できる。好ましいアルキル基はメチル基である。
【0029】
式(1)で表される代表的な化合物としては、例えば、9,9−ビス[4−((メタ)アクリロイルオキシ)フェニル]フルオレンなどの9,9−ビス[(メタ)アクリロイルオキシフェニル]フルオレン類;9,9−ビス[4−(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−(メタ)アクリロイルオキシプロポキシ)フェニル]フルオレンなどの9,9−ビス[((メタ)アクリロイルオキシC
2−4アルコキシ)フェニル]フルオレン類;9,9−ビス[3−メチル−4−(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[3−メチル−4−(2−(メタ)アクリロイルオキシプロポキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[3,5−ジメチル−4−(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレンなどの9,9−ビス[モノ又はジC
1−4アルキル−(2−(メタ)アクリロイルオキシC
2−4アルコキシ)フェニル]フルオレン;9,9−ビス[3,4−ジ(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[3,5−ジ(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレンなどの9,9−ビス[ジ(2−(メタ)アクリロイルオキシC
2−4アルコキシ)フェニル]フルオレン類;9,9−ビス[3,4,5−トリス(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレンなどの9,9−ビス[トリ(2−(メタ)アクリロイルオキシC
2−4アルコキシ)フェニル]フルオレン類;これらの化合物において、AOで表されるC
2−4アルコキシ基がポリ(C
2−4アルコキシ)基(ジエトキシ、トリエトキシ基など)で置換された化合物(9,9−ビス[(メタ)アクリロイルオキシC
2−4アルコキシ)フェニル]フルオレン類;9,9−ビス[4−(2−(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)エトキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[3,5−ジメチル−4−(2−(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)エトキシ)フェニル]フルオレンなどの9,9−ビス[((メタ)アクリロイルオキシC
2−4アルコキシC
2−4アルコキシ)フェニル]フルオレン類など);さらにはこれらの化合物においてフェニル基である環Arにさらにフェニル基が置換してビフェニル基を形成した化合物(9,9−ビス[3−フェニル−4−(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレンなどの9,9−ビス[フェニル−(メタ)アクリロイルオキシC
2−4アルコキシフェニル]フルオレン類など);これらの化合物において環Arがナフチル基である化合物(9,9−ビス[5又は6−(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)−2−ナフチル)]フルオレン、9,9−ビス[5又は6−(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)−1又は2−ナフチル)]フルオレンなどの9,9−ビス[((メタ)アクリロイルオキシC
2−4アルコキシ)ナフチル]フルオレン類など)などが例示できる。
【0030】
(多官能(メタ)アクリレート)
多官能(メタ)アクリレート(硬化性モノマー)は、主として、ハードコート性樹脂組成物の硬度を向上させるために配合され、分子内に10以上の(メタ)アクリロイル基を有している。さらに、多官能(メタ)アクリレートを配合すると、基材フィルムに積層してもカールを抑制でき、密着性も向上できる。
【0031】
多官能(メタ)アクリレートの分子内における(メタ)アクリロイル基の数は10以上(例えば、10〜300)であればよいが、例えば、30〜250、好ましくは40〜220、さらに好ましくは50〜200(特に80〜150)程度である。(メタ)アクリロイル基の数が少なすぎると、硬度を向上できず、逆に多すぎると、ハンドリング性などが低下する。
【0032】
多官能(メタ)アクリレートは、分子内に10以上の(メタ)アクリロイル基を有していればよいが、硬度だけでなく、密着性及びカールの抑制を向上できる点から、低分子化合物を核として放射状や網目状などに伸張した側鎖を有する多分岐型の(メタ)アクリレートであるのが好ましく、例えば、多価アルコールを核として多分岐させた構造を有する(メタ)アクリレートであってもよい。
【0033】
多価アルコールとしては、通常、脂肪族多価アルコール(3〜8価の脂肪族アルコールなど)が使用され、例えば、脂肪族3価アルコール(例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパンなど)、脂肪族4価アルコール(例えば、トレイトール、エリスリトール、ペンタエリスリトールなど)、脂肪族5価アルコール(例えば、アラビトール、リビトール、キシリトールなど)、脂肪族6価アルコール(例えば、ジペンタエリスリトール、ソルビトール、マンニトール、ガラクチトールなど)、脂肪族8価アルコール(例えば、トリペンタエリスリトールなど)などが挙げられる。これらの多価アルコールは、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
【0034】
これらの多価アルコールのうち、多分岐構造を形成して多数の(メタ)アクリロイル基を導入し易い点から、複数のメチロール基(例えば、3〜10のメチロール基)を有する多価アルコール、例えば、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール又はこれらのオリゴマーが好ましく、3次元に分岐し易い点から、4〜8のメチロール基を有する多価アルコール、例えば、ペンタエリスリトール又はそのオリゴマー(例えば、ジペンタエリスリトールなどの5〜7のメチロール基を有する多価アルコール)が特に好ましい。
【0035】
多分岐させた(メタ)アクリレートは、これらの多価アルコールを核として形成でき、例えば、核となる多価アルコール(特に、ジペンタエリスリトール)に対して、ヒドロキシル基との反応性基(カルボキシル基、エポキシ基など)及び複数のヒドロキシル基を有する炭化水素化合物を付加して分岐伸張させた側鎖の末端(ヒドロキシ末端)に(メタ)アクリロイル基を導入したデンドリマー、多価アルコールのポリ(メタ)アクリレート(例えば、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートなどのアルカンポリオールポリ(メタ)アクリレート類を、架橋
剤を用いて付加反応させることにより3次元網目状に縮合したポリマーなどであってもよい。これらのうち、多価アルコールのポリ(メタ)アクリレート
を架橋剤を用いて3次元網目状に縮合したポリマーが好ましい。架橋剤としては、例えば、重合性基に対する複数(例えば、2〜10、好ましくは3〜8、さらに好ましくは4〜6程度)の反応性基を有する化合物(例えば、多価チオールなど)などが挙げられる。
【0036】
多官能(メタ)アクリレートの重量平均分子量は、例えば、800〜50000程度の範囲から選択でき、例えば、1000〜45000(例えば、3000〜40000)、好ましくは5000〜35000、さらに好ましくは10000〜30000(特に15000〜25000)程度である。分子量が大きすぎると、硬度やハンドリング性が低下し、小さすぎても、硬度を向上できない。なお、重量平均分子量は、HLC−8220GPC(東ソー(株)製)を用いて、ゲル浸透クロマトグラフィー(基準樹脂:ポリスチレン、溶出液:10体積%酢酸テトラヒドロフラン溶液)により測定できる。
【0037】
多官能(メタ)アクリレートの酸価は、例えば、1.0mgKOH/g以下であってもよく、例えば、0.5mgKOH/g以下(例えば、0.01〜0.5mgKOH/g程度)であってもよい。
【0038】
多官能(メタ)アクリレートの屈折率(硬化前の多官能(メタ)アクリレート単独の屈折率)は、例えば、1.4以上であってもよく、例えば、1.4〜1.6、好ましくは1.41〜1.58、さらに好ましくは1.42〜1.55程度であってもよい。さらに、硬化物の屈折率を向上させる点から、多官能(メタ)アクリレートの屈折率は、1.45以上であってもよく、例えば、1.45〜1.6、好ましくは1.47〜1.55、さらに好ましくは1.48〜1.53程度であってもよい。
【0039】
多官能(メタ)アクリレートの割合は、フルオレン含有(メタ)アクリレート100重量部に対して、10〜200重量部程度の範囲から選択でき、例えば、20〜150重量部、好ましくは30〜100重量部、さらに好ましくは40〜90重量部(特に45〜80重量部)程度である。多官能(メタ)アクリレートの割合が少なすぎると、硬度が低下するとともに、基材フィルムに対する密着性及びカールの抑制効果が低下する。一方、フルオレン含有(メタ)アクリレートと多官能(メタ)アクリレートとの配合系において、多官能(メタ)アクリレートの割合が多すぎると、屈折率が低下するだけでなく、意外なことに、硬度(特に10μm程度の薄膜の硬度)も低下する。そのため、これらの効果を併せ持つ割合として、多官能(メタ)アクリレートの割合は、フルオレン含有(メタ)アクリレート100重量部に対して40〜80重量部、好ましくは50〜75重量部、さらに好ましくは55〜70重量部(特に60〜70重量部)程度であってもよい。
【0040】
(単官能(メタ)アクリレート)
単官能(メタ)アクリレート(希釈モノマー)は、ハードコート性樹脂組成物のハンドリング性を向上させるとともに、硬化物の硬度を調整するために配合され、分子内に1つの(メタ)アクリロイル基を有している。単官能(メタ)アクリレートは、(メタ)アクリロイル基とエステル結合する骨格の種類によって、脂肪族モノマー、脂肪族炭化水素環を含有するモノマー、芳香環を含有するモノマーなどに分類できる。
【0041】
脂肪族モノマーとしては、例えば、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、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(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、オクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソオクチル(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)アクリレートなどのC
1−24アルキル(メタ)アクリレート類;ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、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)アクリレートなどのヒドロキシC
2−10アルキル(メタ)アクリレート類;メトキシエチル(メタ)アクリレートなどのアルコキシアルキル(メタ)アクリレート類などが挙げられる。
【0042】
脂肪族炭化水素環を含有するモノマーとしては、例えば、シクロヘキシル(メタ)アクリレートなどのシクロアルキル(メタ)アクリレート類;ジシクロペンタニル(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、ジシクロペンタジエニル(メタ)アクリレート、ボルニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(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)アクリレートなどの橋架け環式(メタ)アクリレート類などが挙げられる。
【0043】
芳香環を含有するモノマーとしては、例えば、ベンジル(メタ)アクリレートなどのアラルキル(メタ)アクリレート類;フェノキシエチル(メタ)アクリレートなどのフェノキシアルキル(メタ)アクリレート類;フェニルフェノキシエチル(メタ)アクリレートなどのフェニルフェノキシアルキル(メタ)アクリレート;フェノキシ(ポリ)エトキシエチル(メタ)アクリレートなどのフェノキシ(ポリ)アルコキシアルキル(メタ)アクリレート;ノニルフェノキシ(ポリ)エトキシエチル(メタ)アクリレートなどのアルキルフェノキシ(ポリ)アルコキシアルキル(メタ)アクリレート;フェニルフェノキシ(ポリ)エトキシエチル(メタ)アクリレートなどのフェニルフェノキシ(ポリ)アルコキシアルキル(メタ)アクリレート;フェニルチオエチル(メタ)アクリレートなどのフェニルチオアルキル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
【0044】
他のモノマーとしては、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などの不飽和多価カルボン酸又はその酸無水物、これらのハーフエステルなどのカルボキシル基含有化合物、スルホン酸基含有化合物;グリシジル(メタ)アクリレート;ジメチルアミノ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロイルモルフォリンなどの窒素原子含有(メタ)アクリレート;テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレートなどの環状エーテル含有(メタ)アクリレート;トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、ヘキサフルオロイソプロピル(メタ)アクリレートなどのフルオロC
1−10アルキル(メタ)アクリレート類;(メタ)アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェートなどのリン酸基含有化合物などが挙げられる。
【0045】
これらの単官能(メタ)アクリレートは単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、脂肪族モノマー、脂肪族炭化水素環を含有するモノマー、芳香環を含有するモノマーが汎用され、これらのモノマーを用途に応じて使い分けてもよい。例えば、屈折率を向上させる点から、芳香環を含有するモノマーを使用してもよく、取り扱い性や硬度を向上させる点から、脂肪族モノマー、脂肪族炭化水素環を含有するモノマーを使用してもよい。
【0046】
単官能(メタ)アクリレートの屈折率(硬化前の単官能(メタ)アクリレート単独の屈折率)は、例えば、1.4以上であってもよく、例えば、1.4〜1.6、好ましくは1.41〜1.58、さらに好ましくは1.42〜1.55程度であってもよい。さらに、硬化物の屈折率を向上させる点から、単官能(メタ)アクリレートの屈折率は、1.5以上であってもよく、例えば、1.5〜1.6、好ましくは1.5〜1.55、さらに好ましくは1.5〜1.53程度であってもよい。
【0047】
屈折率1.5以上の単官能(メタ)アクリレートとしては、例えば、芳香環を含有するモノマー、例えば、ベンジル(メタ)アクリレートなどのアラルキル(メタ)アクリレート類;フェノキシエチル(メタ)アクリレートなどのフェノキシアルキル(メタ)アクリレート類;フェノキシベンジル(メタ)アクリレートなどのフェノキシアラルキル(メタ)アクリレート類;フェニルフェノキシエチル(メタ)アクリレートなどのフェニルフェノキシアルキル(メタ)アクリレート;フェニルフェノキシ(ポリ)エトキシエチル(メタ)アクリレートなどのフェニルフェノキシ(ポリ)アルコキシアルキル(メタ)アクリレート;フェニルチオエチル(メタ)アクリレートなどのフェニルチオアルキル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらのうち、ハンドリング性を損なわず、屈折率を向上できる点から、フェノキシエチル(メタ)アクリレートなどのフェノキシアルキル(メタ)アクリレート類、ベンジル(メタ)アクリレートなどのC
6−10アリール−C
1−4アルキル(メタ)アクリレート類、フェニルチオエチル(メタ)アクリレートなどのフェニルチオC
1−4アルキル(メタ)アクリレートが特に好ましい。
【0048】
単官能(メタ)アクリレートの粘度は、特に限定されず、25℃の粘度が200mPa・s以下程度の範囲から選択できるが、例えば、100mPa・s以下(例えば、0.01〜100mPa・s)、好ましくは50mPa・s以下(例えば、0.1〜50mPa・s)、さらに好ましくは30mPa・s以下(例えば、0.3〜30mPa・s)であってもよい。
【0049】
本発明のハードコート性樹脂組成物は、単官能(メタ)アクリレートを配合することにより、溶媒を使用することなく、ハンドリング性を向上でき、例えば、ハードコート性樹脂組成物の粘度を、25℃において、例えば、100000mPa・s以下、好ましくは50000mPa・s以下、さらに好ましくは30000mPa・s以下に調整できる。
【0050】
単官能(メタ)アクリレートの割合は、フルオレン含有(メタ)アクリレート100重量部に対して200重量部以下(例えば、0〜200重量部)であってもよく、例えば、1〜150重量部、好ましくは10〜100重量部、さらに好ましくは20〜80重量部(特に30〜50重量部)程度である。
【0051】
単官能(メタ)アクリレートの割合は、多官能(メタ)アクリレート100重量部に対して500重量部以下(例えば、0〜500重量部)であってもよく、例えば、1〜200重量部、好ましくは20〜100重量部、さらに好ましくは40〜80重量部(特に50〜60重量部)程度である。
【0052】
単官能(メタ)アクリレートの割合が多すぎると、硬度が低下する。本発明では、フルオレン含有(メタ)アクリレート及び多官能(メタ)アクリレートに加えて、単官能(メタ)アクリレートを前記範囲で配合することにより、高い屈折率及び硬度を保持しつつ、ハンドリング性も向上できる。
【0053】
(他の硬化性モノマー)
本発明のハードコート性樹脂組成物は、ハンドリング性を向上させるために、さらに他の硬化性モノマーを含んでいてもよい。他の硬化性モノマーには、単官能硬化性モノマー、多官能硬化性モノマーが含まれる。
【0054】
他の単官能硬化性モノマー(希釈モノマー)としては、例えば、アリル基含有希釈モノマー(アリルアルコールなど)、ビニル基含有希釈モノマー(スチレン系単量体、N−ビニルピロリドン、ビニルエーテル類など)などが挙げられる。
【0055】
多官能硬化性モノマーは、分子内に9以下の(メタ)アクリロイル基を有するモノマーであればよく、2官能硬化性モノマーとしては、例えば、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、1,3−プロパンジオールジ(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、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレートなどのアルカンジオールジ(メタ)アクリレート類;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、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、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレートなどのポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート類;2,2−ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシジエトキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシエトキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロキシポリエトキシフェニル)プロパンなどのビスフェノール類(ビスフェノールAなど)のC
2−4アルキレンオキサイド付加体のジ(メタ)アクリレート類;トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレートなどの橋架け環式(メタ)アクリレート類など)が例示できる。
【0056】
3官能以上の多官能硬化性モノマーとしては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(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、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)アクリレートなどのアルカンポリオールポリ(メタ)アクリレート類;トリメチロールプロパン、グリセリンなどのアルカンポリオールC
2−4アルキレンオキサイド付加体のトリ(メタ)アクリレート類;トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリ(メタ)アクリレートなどのトリアジン環を有するトリ(メタ)アクリレート類などが例示できる。
【0057】
さらに、多官能硬化性モノマーには、(メタ)アクリロイル基を有する多官能オリゴマー、例えば、多価カルボン酸とポリオールと(メタ)アクリル酸及び/又はヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとの反応により生成するポリエステル(メタ)アクリレート類;複数のエポキシ基を有するエポキシ化合物(多価アルコール型、多価カルボン酸型、ビスフェノールA、F、Sなどのビスフェノール型、ノボラック型などのエポキシ樹脂)に(メタ)アクリル酸が開環付加したエポキシ(メタ)アクリレート類;ポリイソシアネートとポリオールとの反応により生成し、かつ末端イソシアネート基を有するオリゴマーにヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートを反応させたポリウレタン(メタ)アクリレート類なども含まれる。なお、ヒドロキシル基を有するオリゴマー(例えば、開環反応により生成したヒドロキシル基を有するエポキシ(メタ)アクリレート類)はカルボキシル基又は酸無水物基を有する反応性化合物(例えば、酸無水物など)と反応させ、カルボキシル基などを導入してもよい。
【0058】
さらに、多官能硬化性モノマーとして、他の多官能硬化性モノマー、例えば、(メタ)アクリロイル基以外のエチレン性不飽和結合を有する多官能硬化性モノマー、例えば、ジアリルフタレートなどのアリル基を有する化合物などが挙げられる。
【0059】
これらの他の硬化性モノマーは単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、硬度を保持しつつ、取り扱い性を向上できる点から、分子内に4〜9つ(例えば、4〜8つ)の(メタ)アクリロイル基を有する硬化性モノマー、特に、5〜7つの(メタ)アクリロイル基を有する硬化性モノマー(例えば、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートなど)が好ましい。
【0060】
他の硬化性モノマーの割合は、例えば、フルオレン含有(メタ)アクリレート100重量部に対して200重量部以下であってもよく、例えば、1〜200重量部、好ましくは10〜150重量部、さらに好ましくは30〜100重量部(特に50〜80重量部)程度である。
【0061】
(重合開始剤)
本発明のハードコート性樹脂組成物は重合開始剤を含んでいてもよく、このような重合開始剤は熱重合開始剤(熱ラジカル発生剤)であってもよく、光重合開始剤(光ラジカル発生剤)であってもよい。好ましい重合開始剤は光重合開始剤である。
【0062】
光重合開始剤又は光ラジカル発生剤としては、例えば、ベンゾイン類(ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテルなどのベンゾインアルキルエーテル類など);アセトフェノン類(アセトフェノン、p−ジメチルアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2,2−ジエトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2−フェニル−2−ヒドロキシ−アセトフェノン、1,1−ジクロロアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンなど);プロピオフェノン類(p−ジメチルアミノプロピオフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオフェノン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オンなど);ブチリルフェノン類[1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、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−オンなど];アミノアセトフェノン類[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−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパン−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)−ブタン−1−オン、2−ジメチルアミノ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2−ジエチルアミノ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2−メチル−2−モルホリノ−1−フェニルプロパン−1−オン、2−ジメチルアミノ−2−メチル−1−(4−メチルフェニル)プロパン−1−オン、1−(4−ブチルフェニル)−2−ジメチルアミノ−2−メチルプロパン−1−オン、2−ジメチルアミノ−1−(4−メトキシフェニル)−2−メチルプロパン−1−オン、2−ジメチルアミノ−2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)プロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−ジメチルアミノフェニル)−ブタン−1−オンなど];ケタール類(アセトフェノンジメチルケタール、ベンジルジメチルケタールなど);チオキサンテン類(チオキサンテン、2−クロロチオキサンテン、2,4−ジエチルチオキサンテンなど);アントラキノン類(2−エチルアントラキノン、1−クロロアントラキノン、1,2−ベンズアントラキノン、2,3−ジフェニルアントラキノンなど);(チオ)キサントン類(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−クロロチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントンなど);アクリジン類(1,3−ビス−(9−アクリジニル)プロパン、1,7−ビス−(9−アクリジニル)ヘプタン、1,5−ビス−(9−アクリジニル)ペンタンなど);トリアジン類(2,4,6−トリス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2,4−ビス−トリクロロメチル−6−(3−ブロモ−4−メトキシ)スチリルフェニル−s−トリアジンなど);スルフィド類(ベンジルジフェニルサルファイドなど);アシルホスフィンオキサイド類(2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシドなど);チタノセン系光重合開始剤;オキシムエステル類などが例示できる。これらの光重合開始剤は、単独で又は2種以上組み合わせて使用できる。
【0063】
なお、光重合開始剤は、市販品、例えば、商品名「イルガキュア」「ダロキュア」(チバ・ジャパン(株)製)、商品名「サイラキュア」(ユニオンカーバイド社製)などとして入手できる。
【0064】
熱重合開始剤としては、ジアルキルパーオキサイド類(ジ−t−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイドなど)、ジアシルパーオキサイド類[ジアルカノイルパーオキサイド(ラウロイルパーオキサイドなど)、ジアロイルパーオキサイド(ベンゾイルパーオキサイド、ベンゾイルトルイルパーオキサイド、トルイルパーオキサイドなど)など]、過酸エステル類[過酢酸t−ブチル、t−ブチルパーオキシオクトエート、t−ブチルパーオキシベンゾエートなどの過カルボン酸アルキルエステルなど]、ケトンパーオキサイド類、パーオキシカーボネート類、パーオキシケタール類などの有機過酸化物;アゾニトリル化合物[2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)など]、アゾアミド化合物{2,2’−アゾビス{2−メチル−N−[1,1−ビス(ヒドロキシメチル)−2−ヒドロキシエチル]プロピオンアミド}など}、アゾアミジン化合物{2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]二塩酸塩など}、アゾアルカン化合物[2,2’−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)、4,4’−アゾビス(4−シアノペンタン酸)など]、オキシム骨格を有するアゾ化合物[2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミドオキシム)など]などのアゾ化合物などが含まれる。熱重合開始剤は、単独で又は2種以上組み合わせて使用してもよい。
【0065】
重合開始剤(特に光重合性開始剤)の割合は、硬化性モノマー及び単官能希釈剤の総量100重量部に対して、例えば、0.1〜20重量部、好ましくは0.5〜15重量部、さらに好ましくは1〜10重量部(特に2〜7重量部)程度である。
【0066】
なお、光重合開始剤は、光増感剤と組み合わせてもよい。光増感剤としては、慣用の成分、例えば、第3級アミン類[例えば、トリアルキルアミン、トリアルカノールアミン(トリエタノールアミンなど)、N,N−ジメチルアミノ安息香酸エチル、N,N−ジメチルアミノ安息香酸アミルなどのジアルキルアミノ安息香酸アルキルエステル、4,4−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン(ミヒラーズケトン)、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノンなどのビス(ジアルキルアミノ)ベンゾフェノンなど]、トリフェニルホスフィンなどのフォスフィン類、N,N−ジメチルトルイジンなどのトルイジン類、9,10−ジメトキシアントラセン、2−エチル−9,10−ジメトキシアントラセン、2−エチル−9,10−ジエトキシアントラセンなどのアントラセン類などが挙げられる。光増感剤は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。
【0067】
光増感剤の使用量は、前記光重合開始剤100重量部に対して、例えば、0.1〜150重量部、好ましくは1〜100重量部、さらに好ましくは5〜75重量部(特に10〜50重量部)程度であってもよい。
【0068】
(他の添加剤)
本発明のハードコート性樹脂組成物は、ハンドリング性を向上させるために、非反応性希釈剤として溶媒を含んでいてもよい。溶媒としては、例えば、炭化水素類(トルエン、キシレンなど)、ハロゲン系溶媒(塩化メチレン、クロロホルムなど)、アルコール類(エタノール、イソプロパノールなど)、エーテル類(ジエチルエーテルなどのジアルキルエーテル、テトラヒドロフランなどの環状エーテル類など)、ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)、エステル類(酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなど)、セロソルブ類(メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブなどのC
1−4アルキルセロソルブ、プロピレングリコールモノC
1−4アルキルエーテルなどのプロピレングリコールモノメチルエーテルなど)、セロソルブアセテート類(エチルセロソルブアセテートなどのC
1−4アルキルセロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのプロピレングリコールモノC
1−4アルキルエーテルアセテートなど)、カルビトール類(メチルカルビトール、エチルカルビトール、プロピルカルビトール、ブチルカルビトールなどのC
1−4アルキルカルビトール類など)などが挙げられる。これらの溶媒は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらの溶媒のうち、セロソルブ類やセロソルブアセテート類(例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのプロピレングリコールモノC
1−4アルキルエーテルアセテートなど)が汎用される。
【0069】
溶媒の割合は、例えば、フルオレン含有(メタ)アクリレート100重量部に対して100〜1000重量部程度の範囲から選択でき、例えば、20〜800重量部、好ましくは30〜500重量部、さらに好ましくは50〜400重量部(特に100〜300重量部)程度である。
【0070】
本発明のハードコート性樹脂組成物は、さらに慣用の添加剤、例えば、樹脂成分、溶媒、熱重合禁止剤(ヒドロキノン、ヒドロキノンモノエチルエーテルなど)、消泡剤、塗布性改良剤、増粘剤、滑剤、安定剤(抗酸化剤、熱安定剤、耐光安定剤など)、可塑剤、界面活性剤、溶解促進剤、着色剤、充填剤、帯電防止剤、シランカップリング剤、レベリング剤、分散剤、分散助剤などを含んでいてもよい。添加剤は単独で又は2種以上組み合わせてもよい。
【0071】
なお、本発明のハードコート性樹脂組成物は、慣用の方法、例えば、各成分を混合し、必要によりフィルタでろ過することにより調製できる。
【0072】
(ハードコート性樹脂組成物の特性)
本発明のハードコート性樹脂組成物は、硬化性(特に光硬化性)に優れ、高屈折性を有している。例えば、ハードコート性樹脂組成物(又は樹脂組成物の固形分)の屈折率は、25℃、589nmにおいて、例えば、1.5以上の範囲から選択でき、好ましくは1.50〜1.70、さらに好ましくは1.51〜1.60、さらに好ましくは1.53〜1.58(特に1.54〜1.57)程度である。
【0073】
また、本発明では、高い屈折率及び硬度を有しているにもかかわらず、ハンドリング性に優れたハードコート性樹脂組成物を得ることができる。そのため、本発明のハードコート性樹脂組成物は、通常、常温(例えば、15〜25℃)で液状であってもよい。
【0074】
[硬化物]
本発明のハードコート性樹脂組成物は、活性エネルギーを付与することにより容易に硬化する。そのため、本発明のハードコート性樹脂組成物は、活性エネルギーとして、熱エネルギー及び/又は光エネルギー(特に、光エネルギー)を利用して硬化物を形成するのに有用である。本発明のハードコート性樹脂組成物は、光硬化性に優れている場合が多く、少なくとも光エネルギーを付与することにより硬化させることができる。硬化物は三次元構造を有していてもよく、通常、硬化膜である場合が多い。また、硬化膜は膜パターン(特に薄膜パターン)であってもよい。硬化膜は、樹脂組成物を基材又は基板に塗布し、必要により乾燥した後、加熱又は活性光線を露光することにより形成でき、膜パターンは、基材又は基板に形成した塗膜を活性光線で選択的に露光し、生成した潜像パターンを現像することにより形成できる。
【0075】
基材又は基板は、用途に応じて選択でき、木材などの多孔質体、アルミニウム、銅などの金属、ガラス、石英などのセラミックス、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネートなどのプラスチックなどであってもよい。本発明のハードコート性樹脂組成物は、高屈折率で透明性も高いため、光学用途に適しており、これらの基材のうち、透明フィルムの上にコーティングすることにより、透明フィルムとの積層体として利用してもよい。透明フィルムとしては、透明性に優れ、ハードコート性樹脂組成物とも密着性にも優れる点から、例えば、環状オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂(ポリメタクリル酸メチルなど)、アクリロニトリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、セルロースエステル(トリアセチルセルロースなど)などで構成された透明フィルムが好ましい。透明フィルムの厚みは、用途に応じて選択でき、例えば、1〜1000μm、好ましくは10〜500μm、さらに好ましくは30〜300μm程度であってもよい。
【0076】
塗布方法は特に制限されず、例えば、フローコーティング法、スピンコーティング法、スプレーコーティング法、スクリーン印刷法、キャスト法、バーコーティング法、カーテンコーティング法、ロールコーティング法、グラビアコーティング法、ディッピング法、スリット法などであってもよい。
【0077】
ハードコート性樹脂組成物は、塗布した後、乾燥(例えば、40〜150℃程度で乾燥)してもよい。塗膜の厚みは、用途によって異なるが、0.01〜1000μm程度の範囲から選択でき、例えば、1〜500μm、好ましくは3〜300μm、さらに好ましくは5〜200μm程度であるが、本発明の硬化物は、薄肉であっても硬度が高いため、例えば、1〜50μm、好ましくは3〜30μm、さらに好ましくは5〜20μm(特に8〜15μm)程度であってもよい。
【0078】
なお、前記樹脂組成物は、通常、常温で液状であり、このような液状の樹脂組成物を用いると、樹脂組成物を溶融させる工程を経ることなく、塗膜を形成することができる。
【0079】
加熱により塗膜を硬化させる場合、加熱温度は、例えば、60〜200℃(例えば、80〜180℃)、好ましくは100〜150℃程度であってもよい。本発明の樹脂組成物は、光重合性に優れているため、加熱することなく、活性光線の照射によって硬化物を得ることもできる。
【0080】
露光工程での露光は用途に応じて全面露光してもよく、フォトマスクなどを利用して選択的に露光してパターン状の潜像を形成してもよい。露光には、放射線(ガンマー線、X線など)、紫外線、可視光線などが利用でき、通常、紫外線である場合が多い。光源としては、例えば、紫外線の場合は、ディープ(Deep)UVランプ、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、レーザー光源(ヘリウム−カドミウムレーザー、エキシマレーザーなどの光源)などを用いることができる。照射光量(照射エネルギー)は、塗膜の厚みにより異なるが、例えば、50〜10000mJ/cm
2程度の範囲から選択でき、75〜5000mJ/cm
2、さらに好ましくは100〜3000mJ/cm
2(例えば、100〜2000mJ/cm
2)程度であってもよい。
【0081】
なお、必要により露光後に加熱処理(アフターキュア又はポストベークなど)してもよい。加熱温度は、例えば、60〜200℃、好ましくは100〜150℃程度であってもよい。
【0082】
パターン状の潜像を形成した場合、潜像パターンを現像することにより、顕像化された塗膜パターンを形成できる。現像剤としては、水、アルカリ水溶液(例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液など)、酸性水溶液、親水性溶媒(例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類、アセトンなどのケトン類、ジオキサン、テトラヒドロフランなどのエーテル類、セロソルブ類、セロソルブアセテート類など)や、これらの混合液などが使用できる。現像は、浸漬、洗い流し、噴射又はスプレー現像などを利用して行うことができる。
【0083】
前記方法で得られた硬化物は、光学的特性において優れており、硬化物の屈折率は、25℃、589nmにおいて、例えば、1.5以上(例えば、1.50〜1.8)、好ましくは1.53〜1.7、さらに好ましくは1.54〜1.65(特に1.55〜1.6)程度であってもよく、さらに1.56以上(例えば、1.56〜1.6)、特に1.57以上(例えば、1.57〜1.59)程度であってもよい。
【0084】
硬化物は硬度も高く、鉛筆硬度がH以上(例えば、H〜5H)、好ましくは2H以上(例えば、2H〜4H)であってもよく、特に、薄肉でも高い硬度を有しており、厚み10μmの鉛筆硬度がH以上(例えば、H〜4H)、好ましくは2H以上(例えば、2H〜3H)であってもよい。すなわち、本発明の硬化物は、屈折率1.57以上と厚み10μmの鉛筆硬度が2H以上とを両立できる。
【実施例】
【0085】
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。なお、以下の実施例及び比較例においてハードコート性樹脂組成物及び硬化物の特性及び評価は次のようにして測定した。また、ハードコート性樹脂組成物は、以下のようにして調整した。
【0086】
[屈折率]
多波長アッベ屈折計(アタゴ製、DR−M2<循環式恒温水槽60−C3使用>)を用い、温度25℃を保持し、589nmでの屈折率を測定した。
【0087】
[鉛筆硬度]
厚み100μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東洋紡績(株)製「A4300」)上に作製した硬化膜を鉛筆硬度計(新東科学(株)製「HEIDON−14」)に設置し、各種鉛筆を750gの加重をかけつつ、45度の角度で押しつけ、1mm/秒の速度で硬化膜上を移動させ、硬化膜に生じた傷の有無を目視にて確認することにより、鉛筆硬度を測定した。
【0088】
[密着性1]
JIS K5600−5−6に準拠して、PETフィルム(A4300)上に、膜厚20〜25μmの硬化フィルムを作製し、規定の切り込み工具にて碁盤目状に100マスの切り込みを入れた後、セロハンテープを用いて剥離を行った。
【0089】
[密着性2]
セルローストリアセテートフィルム(富士フィルム(株)製「TAC100」)上に、膜厚20〜25μmの硬化フィルムを作製し、塗膜を手で剥離させたときの剥れ易さと剥れ難さを定性的に以下の基準で評価した。
【0090】
○…剥れ難い
×…剥れ易い
[カール]
PETフィルム(A4300)上に、20〜25μmの硬化膜を作成した後、6cm×6cmの正方形状にカットし、平坦な机上に置いたときの4隅の高さ平均(mm)を以下の基準で評価した。
【0091】
○…14mm以下
△…14mmを超えるが対向する頂角は接触しない
×…対向する頂角が接触して筒状になる。
【0092】
[ハンドリング性]
無溶剤下でのハンドリング性として、25℃におけるハードコート性樹脂組成物の粘度を測定した。なお、粘度は、TV−22形粘度計(コーンプレートタイプ、東機産業(株)製「TVE−22L」)を用い、測定粘度に応じたオプションロータ(01:1゜34×R24、07:3゜×R7.7)にて、1.0〜20rpm(粘度によって選択)で測定した。
【0093】
[ハードコート性樹脂組成物の成分及び表中の略号]
フルオレン含有アクリレート(EA−0200):大阪ガスケミカル(株)製「オグソールEA−0200」
多分岐網目型ポリアクリレート(STAR−501):大阪有機化学工業(株)製「STAR−501」、重量平均分子量16000〜24000、平均官能基数100〜120、屈折率1.499、25℃粘度150〜250Pa・s、希釈剤:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、固形分約50重量%
多分岐デンドリマー型ポリエステルアクリレート(V♯1000):大阪有機化学工業(株)製「
V♯1000」、重量平均分子量1000〜2000、屈折率1.478、25℃粘度0.4〜0.7Pa・s
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA−2C):日本化薬(株)製「KAYARAD DPHA−2C」、6官能
ベンジルアクリレート(BZA):日立化成工業(株)製「FA−BZA」
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA):東京化成(株)製「プロピレングリコール1−モノメチルエーテル2−アセテート」
光重合開始剤(イルガキュア184):チバ・ジャパン(株)製「IRGACURE 184」。
【0094】
実施例1〜
8、参考例1〜2及び比較例1〜7
表1に示す成分を表1に示す割合(重量部)で振騰機において十分に混合し、ハードコート性樹脂組成物を調製した。ポリエチレンテレフタレートフィルム(膜厚100μm)の片面に、前記ハードコート性樹脂組成物を塗布し、カーボンアークの紫外線照射機で積算光量500mJ/cm
2の紫外線を照射し、塗膜の膜厚(ハ−ドコ−ト層の厚さ)が約10μm及び約100μmの2種類の積層フィルムを得た。
【0095】
【表1】
【0096】
【表2】
【0097】
表1及び2の結果から明らかなように、実施例の樹脂組成物は、密着性に優れ、透明性が高く、カールの発生も抑制されている。これに対して、比較例の樹脂組成物は、密着性、硬度、カールの抑制を両立できない。
【0098】
さらに、実施例4及び6〜8の無溶剤樹脂組成物について、ハンドリング性について評価した結果、実施例4の樹脂組成物の粘度が10万mPa・s以上であったのに対して、実施例6〜8の樹脂組成物の粘度は1万〜2万mPa・sであり、無溶剤であってもハンドリング性に優れていた。