CN103713339A - 硬涂膜、硬涂膜的制造方法、防反射膜、偏振片及图像显示装置 - Google Patents
硬涂膜、硬涂膜的制造方法、防反射膜、偏振片及图像显示装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及硬涂膜、硬涂膜的制造方法、防反射膜、偏振片及图像显示装置。本发明提供透湿性低、具有充分的表面硬度且生产率也优异的硬涂膜。本发明的硬涂膜在透明支撑体的至少一面上具有硬涂层,所述硬涂层是由含有具有环状脂肪族烃基且在分子内具有三个以上的烯键式不饱和双键基团的化合物、和聚合引发剂的硬涂层形成用组合物形成的层。
Description
技术领域
本发明涉及硬涂膜、硬涂膜的制造方法、防反射膜、偏振片及图像显示装置。
背景技术
液晶显示装置(LCD)由于厚度薄、重量轻且耗电量小而被广泛使用。液晶显示装置包含液晶单元及偏振片。偏振片通常由保护膜和偏振膜构成,通过将由聚乙烯醇膜构成的偏振膜用碘染色,进行拉伸,并将其两面用保护膜层叠而得到。透射型液晶显示装置中,通常将该偏振片安装在液晶单元的两侧、然后将一片以上的光学补偿膜(相位差膜)配置在2片偏振片的内侧(液晶单元侧)。另外,有时也将光学补偿膜用作上述保护膜。偏振片的保护膜也包括光学补偿膜,并广泛使用纤维素酰化物膜。
近年来,液晶显示装置作为电视而普及,并逐渐大型化和薄型化。作为薄型化的手段,使构成液晶单元的玻璃基板的厚度为0.5mm以下,并使贴合在两侧的偏振片薄型化等。伴随着这样的液晶显示装置的薄型化,液晶面板的刚性降低,而且由于大型化,在结构上面板变得易于翘曲。因此,随着使用环境的透湿度变化,面板的翘曲所引起的问题变得显著。
专利文献1中记载了通过使偏振片的表面膜为低透湿性膜,能够抑制液晶显示装置的环境变化所引起的显示图像品质的劣化。
专利文献2中记载了将含有具有特定的环状脂肪族烃基且在分子内具有2个烯键式不饱和双键基团的化合物的固化性组合物涂布在透明基材膜上,并使其固化而得到的低透湿性膜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-256747号公报
专利文献2:日本特开2006-083225号公报
发明内容
发明所要解决的课题
该翘曲是液晶显示装置内的偏振片的起偏器即由聚乙烯醇膜构成的偏振膜因含水量变化发生伸缩而产生的。认为液晶显示装置所放置的环境的温湿度变化所引起的起偏器的伸缩在视觉辨认侧的偏振片和背光侧的偏振片由于背光、筐体的影响而存在微妙的不同,因此在偏振片两面的伸缩是非对称的,因此产生翘曲。为了解决该问题,认为降低偏振片保护膜的透湿度、抑制起偏器的伸缩是有效的。
但是,要求表面硬度比通过上述方法得到的膜的固化层的表面硬度更高且具有低透湿性的表面膜。
鉴于以上情况,本发明的目的在于提供透湿性低、具有充分的表面硬度、显示图像品质优异且生产率也优异的硬涂膜。
本发明者们进行了深入研究,其结果发现,通过层叠下述硬涂层能够解决全部的上述课题,从而完成了本发明;所述硬涂层是通过将含有具有环状脂肪族烃基且在分子内具有3个以上的烯键式不饱和双键基团的化合物的固化性组合物涂布到透明基材膜上,使其固化而得到的。
通过以下构成,能够实现本发明的上述课题。
[1]一种硬涂膜,其在透明支撑体的至少一面上具有硬涂层,所述硬涂层是由含有具有环状脂肪族烃基且在分子内具有3个以上的烯键式不饱和双键基团的化合物、和聚合引发剂的硬涂层形成用组合物形成的层。
[2]根据[1]所述的硬涂膜,其中,所述具有环状脂肪族烃基且在分子内具有3个以上的烯键式不饱和双键基团的化合物的环状脂肪族烃基为下述通式(I)、(II)或(IV)表示的基团。
化学式1
通式(I)中,L和L’各自独立地表示二价以上的连接基团,并且不同时为二价。n表示1~3的整数。
化学式2
通式(II)中,L和L’各自独立地表示二价以上的连接基团,并且不同时为二价。n表示1~2的整数。
化学式3
通式(IV)中,L、L’和L’’各自独立地表示二价以上的连接基团。
[3]根据[1]或[2]所述的硬涂膜,其中,所述具有环状脂肪族烃基且在分子内具有3个以上的烯键式不饱和双键基团的化合物为下述式A-1、A-2、A-3、A-4、A’-1、A’-2、A’-3、A’-4、B-1、B-2、B-3、B’-3中的任一个表示的化合物。
化学式4
化学式5
化学式6
化学式7
化学式8
化学式9
化学式10
化学式11
化学式12
化学式13
化学式14
化学式15
[4]根据[1]~[3]中任一项所述的硬涂膜,其中,所述具有环状脂肪族烃基且在分子内具有3个以上的烯键式不饱和双键基团的化合物的环状脂肪族烃基为上述通式(I)表示的基团。
[5]根据[1]~[4]中任一项所述的硬涂膜,其中,所述具有环状脂肪族烃基且在分子内具有3个以上的烯键式不饱和双键基团的化合物的含量在所述硬涂层形成用组合物中的除去了无机成分后的固体成分中为60~99质量%。
[6]根据[1]~[5]中任一项所述的硬涂膜,其中,所述硬涂层形成用组合物进一步含有不具有环状脂肪族烃基的(甲基)丙烯酸酯化合物,所述(甲基)丙烯酸酯化合物在所述硬涂层形成用组合物中的除去了无机成分后的固体成分中为5~20质量%。
[7]根据[1]~[6]中任一项所述的硬涂膜,其中,所述透明支撑体为以(甲基)丙烯酸系聚合物为主成分的热塑性树脂膜。
[8]根据[7]所述的硬涂膜,其中,所述(甲基)丙烯酸系聚合物为主链上具有内酯环结构、戊二酸酐环结构和戊二酰亚胺环结构中的至少1种的聚合物。
[9]根据[7]或[8]所述的硬涂膜,其中,所述(甲基)丙烯酸系聚合物为具有下述通式(1)表示的单元的聚合物。
通式(1):
化学式16
(式中,R11、R12和R13各自独立地表示氢原子或碳原子数为1~20的有机残基。其中,有机残基可以含有氧原子。)
[10]根据[1]~[6]中任一项所述的硬涂膜,其中,所述透明支撑体为纤维素酰化物膜。
[11][1]~[10]中任一项所述的硬涂膜的制造方法,其具有下述工序:在透明支撑体的至少一面上由含有具有环状脂肪族烃基且在分子内具有3个以上的烯键式不饱和双键基团的化合物、和聚合引发剂的硬涂层形成用组合物形成硬涂层。
[12]一种防反射膜,其在[1]~[10]中任一项所述的硬涂膜的与所述硬涂层的所述透明支撑体相反的一侧具有折射率比所述透明支撑体低的低折射率层。
[13]一种偏振片,其含有[1]~[10]中任一项所述的硬涂膜或[12]所述的防反射膜。
[14]一种图像显示装置,其含有[1]~[10]中任一项所述的硬涂膜、[12]所述的防反射膜或[13]所述的偏振片。
发明的效果
根据本发明,能够提供透湿性低、具有充分的表面硬度且生产率也优异的硬涂膜,且能够提供没有随着所搭载的图像显示装置的环境变化而发生的翘曲问题,并适于偏振片或搭载了该偏振片的的图像显示装置的薄型化的硬涂膜。
具体实施方式
以下,对用于实施本发明的方式进行详细说明,但本发明并不限定于这些。其中,本说明书中,当数值表示物性值、特性值等时,“(数值1)~(数值2)”的记载表示“(数值1)以上且为(数值2)以下”的意思。
本发明涉及一种硬涂膜,其在透明支撑体的至少一面上具有硬涂层,所述硬涂层由含有具有环状脂肪族烃基且在分子内具有3个以上的烯键式不饱和双键基团的化合物、和聚合引发剂的硬涂层形成组合物形成。
以下,对本发明的硬涂膜、防反射膜、偏振片、图像显示装置中使用的材料和它们的制造方法进行详细说明。
本发明的硬涂膜的透湿性低、具有充分的表面硬度。具体的透湿度通过实施例中记载的方法测定40℃、90%相对湿度下的透湿度时得到的值优选为120g/m2·天以下、更优选为100g/m2·天以下、特别优选为95g/m2·天以下。
另外,充分的表面硬度是指铅笔硬度高。具体的铅笔硬度的优选范围在后述的硬涂层的说明中有记载。
[透明支撑体]
[透明支撑体的材质]
作为用于形成本发明的透明支撑体的材料,优选光学性能透明性、机械强度、热稳定性、各向同性等优异的聚合物。本发明中所说的透明表示可见光的透射率为60%以上、优选为80%以上、特别优选为90%以上。可列举出例如聚碳酸酯系聚合物、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯系聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯等(甲基)丙烯酸系聚合物、聚苯乙烯或丙烯腈/苯乙烯共聚物(AS树脂)等苯乙烯系聚合物等。另外,还可列举出聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃、乙烯/丙烯共聚物等聚烯烃系聚合物、氯乙烯系聚合物、尼龙或芳香族聚酰胺等酰胺系聚合物、酰亚胺系聚合物、磺酸系聚合物、聚醚磺酸系聚合物、聚醚醚酮系聚合物、聚苯硫醚系聚合物、偏氯乙烯系聚合物、乙烯醇缩丁醛系聚合物、芳酯系聚合物、聚甲醛系聚合物、环氧系聚合物、或混合上述聚合物而成的聚合物作为例子。另外,本发明的高分子膜还可形成为丙烯酸系、氨基甲酸酯系、丙烯酸氨基甲酸酯系、环氧系、有机硅系等的紫外线固化型、热固化型的树脂的固化层。
另外,作为用于形成本发明的透明支撑体的材料,优选可以使用一直被用作以往的偏振片的透明保护膜的、以三乙酰纤维素为代表的纤维素系聚合物(特别优选纤维素酰化物)。另外,还优选可以使用近年来提议作为偏振片保护膜导入的丙烯酸系膜。以下,作为本发明的透明支撑体的例子,主要对纤维素酰化物和(甲基)丙烯酸系聚合物的详细情况进行说明,但其技术内容也同样适用于其他的高分子膜。
[纤维素酰化物取代度]
下面对将上述纤维素作为原料所制造的本发明的纤维素酰化物进行描述。纤维素酰化物为纤维素的羟基被酰化而成的化合物,其取代基可以任意地使用从酰基的碳原子数为2的乙酰基至碳原子数为22的酰基。本发明的纤维素酰化物中,对纤维素的羟基的取代度没有特别限定,可以通过测定、计算取代纤维素的羟基的乙酸和/或碳原子数为3~22的脂肪酸的键合度来得到取代度。作为测定方法,可以按照ASTM的D-817-91进行实施。
纤维素酰化物中,对纤维素的羟基的取代度没有特别限定,对纤维素的羟基的酰基取代度优选为2.50~3.00。更优选取代度为2.75~3.00、进一步优选为2.85~3.00。
取代纤维素的羟基的乙酸和/或碳原子数为3~22的脂肪酸中,作为碳原子数为2~22的酰基,可以是脂肪族基团也可以是芳香族基团,没有特别限定,可以是单一一种也可以是2种以上的混合物。作为被这些基团酰化而成的纤维素酯,例如为纤维素的烷基羰基酯、链烯基羰基酯或芳香族羰基酯、芳香族烷基羰基酯等,其分别可具有进一步被取代的基团。作为优选的酰基,可列举出乙酰基、丙酰基、丁酰基、戊酰基、己酰基、辛酰基、癸酰基、十二烷酰基、十三烷酰基、十四烷酰基、十六烷酰基、十八烷酰基、异丁酰基、叔丁酰基、环己烷羰基、油酰基、苯甲酰基、萘基羰基、肉桂酰基等。其中,优选乙酰基、丙酰基、丁酰基、十二烷酰基、十八烷酰基、叔丁酰基、油酰基、苯甲酰基、萘基羰基、肉桂酰基等,更优选乙酰基、丙酰基、丁酰基。
<纤维素酰化物系透明支撑体>
[纤维素酰化物的聚合度]
本发明中优选使用的纤维素酰化物的聚合度以粘度平均聚合度计为180~700,醋酸纤维素中,更优选为180~550、进一步优选为180~400、特别优选为180~350。
<(甲基)丙烯酸系聚合物系透明支撑体>
作为(甲基)丙烯酸系聚合物系透明支撑体,优选以(甲基)丙烯酸系聚合物为主成分的透明支撑体。另外,本申请中透明支撑体以(甲基)丙烯酸系聚合物为主成分是指在透明支撑体中含有50重量%以上的(甲基)丙烯酸系聚合物。
其中,(甲基)丙烯酸系聚合物是包括甲基丙烯酸系聚合物和丙烯酸系聚合物这两者的概念。另外,(甲基)丙烯酸系聚合物中还包括丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯的衍生物,特别是丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯的(共)聚合物。
((甲基)丙烯酸系聚合物)
所述(甲基)丙烯酸系聚合物的重复结构单元没有特别限定。所述(甲基)丙烯酸系聚合物作为重复结构单元优选具有(甲基)丙烯酸酯单体来源的重复结构单元。
所述(甲基)丙烯酸系聚合物作为重复结构单元还可以含有将选自下述通式(201)表示的单体的至少1种聚合而构建的重复结构单元。
通式(201)
CH2=C(X)R201
(式中,R201表示氢原子或甲基,X表示氢原子、碳原子数为1~20的烷基、芳基、-CN基、-CO-R202基或-O-CO-R203基,R202和R203表示碳原子数为1~20的有机残基。)
作为所述(甲基)丙烯酸酯没有特别限定,可列举出例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸苄酯等丙烯酸酯;甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸苄酯等甲基丙烯酸酯;等,它们可以仅使用1种,也可以2种以上并用。其中,从耐热性、透明性优异的角度出发,特别优选甲基丙烯酸甲酯。
使用所述(甲基)丙烯酸酯时,其在供于聚合工序的单体成分中的含有比例从使本发明的效果充分发挥的角度出发,优选为10~100重量%、更优选为30~100重量%、进一步优选为40~100重量%、特别优选为50~100重量%。
作为所述通式(201)表示的单体,可列举出例如苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯、丙烯腈、甲基乙烯基酮、乙烯、丙烯、乙酸乙烯酯等,它们可以仅使用1种,也可以2种以上并用。其中,从使本发明的效果充分发挥的角度出发,特别优选苯乙烯、α-甲基苯乙烯。
使用所述通式(201)表示的单体时,其在供于聚合工序的单体成分中的含有比例从使本发明的效果充分发挥的角度出发,优选为0~30重量%、更优选为0~20重量%、进一步优选为0~15重量%、特别优选为0~10重量%。
[主链上具有环结构的(甲基)丙烯酸系聚合物]
(甲基)丙烯酸系聚合物中优选主链上具有环结构的聚合物。通过在主链上导入环结构,能够提高主链的刚直性、提高耐热性。
本发明中,主链上具有环结构的(甲基)丙烯酸系聚合物中,优选为主链上含有内酯环结构的聚合物、主链上具有戊二酸酐环结构的聚合物、主链上具有戊二酰亚胺环结构的聚合物中的任一种。其中,更优选为主链上含有内酯环结构的聚合物。
以下对这些主链上具有环结构的聚合物依次进行说明。
(主链上具有内酯环结构的(甲基)丙烯酸系聚合物)
主链上具有内酯环结构的(甲基)丙烯酸系聚合物(以下也称为含内酯环聚合物)只要是主链上具有内酯环的(甲基)丙烯酸系聚合物,则没有特别限定,优选具有下述通式(401)表示的内酯环结构。
通式(401):
化学式17
通式(401)中,R401、R402和R403各自独立地表示氢原子或碳原子数为1~20的有机残基,有机残基还可以含有氧原子。其中,作为碳原子数为1~20的有机残基,优选甲基、乙基、异丙基、正丁基、叔丁基等。
含内酯环聚合物的结构中的上述通式(401)表示的内酯环结构的含有比例优选为5~90质量%、更优选为10~70质量%、进一步优选为10~60质量%、特别优选为10~50质量%。通过使内酯环结构的含有比例为5质量%以上,具有得到的聚合物的耐热性和表面硬度提高的倾向,通过使内酯环结构的含有比例为90质量%以下,具有得到的聚合物的成形加工性提高的倾向。
对含内酯环聚合物的制造方法没有特别限定,优选通过下述的内酯环化缩合工序得到:在通过聚合工序得到分子链中具有羟基和酯基的聚合物(p)后,通过对得到的聚合物(p)进行加热处理,将内酯环结构导入聚合物。
含内酯环聚合物的质均分子量优选为1000~2000000、更优选为5000~1000000、进一步优选为10000~500000、特别优选为50000~500000。
含内酯环聚合物的Dynamic TG测定得到的150~300℃的范围内的质量减少率优选为1%以下、更优选为0.5%以下、进一步优选为0.3%以下即可。关于Dynamic TG的测定方法,可以使用日本特开2002-138106号公报中记载的方法。
含内酯环聚合物由于环化缩合反应率高,因此在成型品的制造过程中脱醇反应少,能够避免该醇导致的成形后的成型品中进入了泡或银条(Silver Streak)的缺陷。此外,由于高的环化缩合反应率,内酯环结构被充分导入聚合物,因此得到的含内酯环聚合物具有高的耐热性。
在将含内酯环聚合物制成浓度为15质量%的氯仿溶液时,其着色度(YI)优选为6以下、更优选为3以下、进一步优选为2以下、特别优选为1以下。着色度(YI)为6以下时,不易产生着色所导致的透明性受损等不良情况,因此在本发明中可优选使用。
含内酯环聚合物的热质量分析(TG)得到的5%质量减少温度优选为330℃以上、更优选为350℃以上、进一步优选为360℃以上。热质量分析(TG)得到的5%质量减少温度为热稳定性的指标,通过使其为330℃以上,具有易于发挥充分的热稳定性的倾向。热质量分析可以使用上述DynamicTG的测定装置。
含内酯环聚合物的玻璃化转变温度(Tg)优选为115℃以上、更优选为125℃以上、进一步优选为130℃以上、特别优选为135℃以上、最优选为140℃以上。
含内酯环聚合物中,其所含的残留挥发成分的总量优选为5000ppm以下、更优选为2000ppm以下、进一步优选为1500ppm、特别优选为1000ppm。残留挥发成分的总量为5000ppm以下时,不易发生成形时的变质等所导致的着色、发泡、或银条等成形不良,因此优选。
含内酯环聚合物的对通过注塑成型得到的成型品使用基于ASTM-D-1003的方法测定的总光线透射率优选为85%以上、更优选为88%以上、进一步优选为90%以上。总光线透射率是透明性的指标,当其为85%以上时,具有透明性提高的倾向。
在使用了溶剂的聚合形态的情况下,聚合溶剂没有特别限定,可列举出例如甲苯、二甲苯、乙基苯等芳香族烃系溶剂;甲乙酮、甲基异丁基甲酮等酮系溶剂;四氢呋喃等醚系溶剂;等,它们可以仅使用1种,也可以2种以上并用。
另外,本发明的制造方法的第一方式中,由于是使(甲基)丙烯酸系树脂溶解于有机溶剂后进行溶液流延来形成,因此(甲基)丙烯酸系树脂的合成时的有机溶剂与进行熔融制膜时相比没有限定,可以使用沸点高的有机溶剂来合成。
聚合反应时根据需要还可以添加聚合引发剂。作为聚合引发剂没有特别限定,可列举出例如枯烯过氧化氢、二异丙基苯过氧化氢、二叔丁基过氧化物、月桂酰过氧化物、苯甲酰过氧化物、叔丁基过氧化异丙基碳酸酯、叔戊基过氧化-2-乙基己酸酯等的有机过氧化物;2,2′-偶氮二异丁腈、1,1′-偶氮双(环己烷甲睛)、2,2′-偶氮双(2,4-二甲基戊睛)等偶氮化合物;等,它们可以仅使用1种,也可以2种以上并用。聚合引发剂的用量可以根据所用单体的组合、反应条件等来适当设定,没有特别限定。
通过调节聚合引发剂的量能够对聚合物的重均分子量进行调节。
进行聚合时,为了抑制反应液的凝胶化,优选将聚合反应混合物中生成的聚合物的浓度控制到50重量%以下。具体地,当聚合反应混合物中生成的聚合物的浓度超过50重量%时,优选在聚合反应混合物中适当添加聚合溶剂,将其控制到50重量%以下。聚合反应混合物中生成的聚合物的浓度更优选为45重量%以下、进一步优选为40重量%以下。
作为在聚合反应混合物中适当添加聚合溶剂的方式,没有特别限定,可以连续地添加聚合溶剂,也可以断续地添加聚合溶剂。如此通过控制聚合反应混合物中生成的聚合物的浓度,能够进一步充分地抑制反应液的凝胶化。作为所添加的聚合溶剂,可以为与聚合反应的初始加入时使用的溶剂相同种类的溶剂,也可以为不同种类的溶剂,但优选使用与聚合反应的初始加入时使用的溶剂相同种类的溶剂。另外,所添加的聚合溶剂可以是单独1种溶剂,也可以是2种以上的混合溶剂。
(主链上具有戊二酸酐环结构的聚合物)
主链上具有戊二酸酐环结构的聚合物是指具有戊二酸酐单元的聚合物。
具有戊二酸酐单元的聚合物优选具有下述通式(101)表示的戊二酸酐单元(以下称为戊二酸酐单元)。
通式(101):
化学式18
通式(101)中,R31、R32各自独立地表示氢原子或碳原子数为1~20的有机残基。其中,有机残基还可以含有氧原子。R31、R32特别优选表示相同或不同的氢原子或碳原子数为1~5的烷基。
具有戊二酸酐单元的聚合物优选为含有戊二酸酐单元的(甲基)丙烯酸系聚合物。作为(甲基)丙烯酸系聚合物,从耐热性的角度出发,优选具有120℃以上的玻璃化转变温度(Tg)。
戊二酸酐单元相对于(甲基)丙烯酸系聚合物的含量优选为5~50质量%、更优选为10~45质量%。通过为5质量%以上、更优选为10质量%以上,能够获得耐热性提高的效果,还能够进一步获得耐候性提高的效果。
另外,上述(甲基)丙烯酸系共聚物优选进一步含有基于烯键式不饱和羧酸烷基酯的重复单元。作为基于烯键式不饱和羧酸烷基酯的重复单元,优选例如下述通式(102)表示的重复单元。
通式(102):-[CH2-C(R41)(COOR42)]-
通式(102)中,R41表示氢或碳原子数为1~5的烷基,R42表示碳原子数为1~6的脂肪族或脂环式烃基或被1个以上碳原子数为以下数的羟基或卤素取代而成的碳原子数为1~6的脂肪族或脂环式烃基。
与通式(102)表示的重复单元对应的单体如下述通式(103)所示。
通式(103):CH2=C(R41)(COOR42)
作为这样的单体的优选的具体例子,可列举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙基、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸氯代甲酯、(甲基)丙烯酸2-氯代乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸3-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸2,3,4,5,6-五羟基己酯和(甲基)丙烯酸2,3,4,5-四羟基戊酯等,其中,最优选甲基丙烯酸甲酯。这些单体可以使用其中1种,也可以2种以上并用。
烯键式不饱和羧酸烷基酯单元相对于上述(甲基)丙烯酸系聚合物的含量优选为50~95质量%、更优选为55~90质量%。具有戊二酸酐单元和烯键式不饱和羧酸烷基酯系单元的(甲基)丙烯酸系聚合物可以通过例如将具有烯键式不饱和羧酸烷基酯系单元和烯键式不饱和羧酸单元的共聚物聚合环化来得到。
作为烯键式不饱和羧酸单元,优选例如下述通式(104)表示的单元。
通式(104):-[CH2―C(R51)(COOH)]-
其中,R51表示氢或碳原子数为1~5的烷基。
作为用于衍生烯键式不饱和羧酸单元的单体的优选的具体例子,可列举出与通式(104)表示的重复单元对应的单体即下述通式(105)表示的化合物、以及马来酸和马来酸酐的水解物等,从热稳定性优异的角度出发,优选为丙烯酸、甲基丙烯酸,更优选为甲基丙烯酸。
通式(105):CH2=C(R51)(COOH)
这些单体可以单独使用其中1种,也可以2种以上并用。如此,具有戊二酸酐单元和烯键式不饱和羧酸烷基酯系单元的丙烯酸系热塑性共聚物例如为能够通过使具有烯键式不饱和羧酸烷基酯系单元和烯键式不饱和羧酸单元的共聚物聚合环化而得到的共聚物。
另外,所述(甲基)丙烯酸系聚合物中,在不损害本发明效果的范围内,还可以具有不含有芳香环的其它乙烯基系单体单元。作为不含有芳香环的其它乙烯基系单体单元的具体例子,从对应的单体的角度来说,可列举出丙烯腈、甲基丙烯腈、乙基丙烯腈等丙烯腈系单体;烯丙基缩水甘油醚;马来酸酐、衣康酸酐;N-甲基马来酰亚胺、N-乙基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、丁氧基甲基丙烯酰胺、N-丙基甲基丙烯酰胺;丙烯酸氨基乙酯、丙烯酸丙基氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、甲基丙烯酸乙基氨基丙酯、甲基丙烯酸环己基氨基乙酯;N-乙烯基二乙基胺、N-乙酰乙烯基胺、烯丙胺、甲基烯丙胺、N-甲基烯丙胺;2-异丙烯基-噁唑啉、2-乙烯基-噁唑啉、2-丙烯酰基-噁唑啉等。它们可以单独使用其中1种,也可以2种以上并用。
不含有芳香环的其它乙烯基系单体单元相对于上述(甲基)丙烯酸系聚合物的含量优选35质量%以下。
其中,关于含有芳香环的乙烯基系单体单元(N-苯基马来酰亚胺、甲基丙烯酸苯基氨基乙酯、对缩水甘油基苯乙烯、对氨基苯乙烯、2-苯乙烯基-噁唑啉等),由于具有使耐擦伤性、耐候性降低的倾向,因此其相对于上述(甲基)丙烯酸系聚合物的含量优选止于1质量%以下。
(主链上具有戊二酰亚胺环结构的(甲基)丙烯酸系聚合物)
所述主链上具有戊二酰亚胺环结构的(甲基)丙烯酸系聚合物(以下也称为戊二酰亚胺系树脂)由于主链上具有戊二酰亚胺环结构,因此从光学特性、耐热性等角度出发,优选能够表现出特性平衡。上述主链上具有戊二酰亚胺环结构的(甲基)丙烯酸系聚合物优选至少含有20重量%以上的具有下述通式(301)表示的戊二酰亚胺单元的戊二酰亚胺树脂:
通式(301)
化学式19
(其中,式中,R301、R302、R303独立地为氢或碳原子数为1~12个的未取代或取代的烷基、环烷基、芳基。)。
作为本发明中使用的构成戊二酰亚胺系树脂的优选的戊二酰亚胺单元,R301、R302为氢或甲基、R303为甲基或环己基。该戊二酰亚胺单元可以为单一一种,也可以含有R301、R302、R303不同的多种。
作为本发明中使用的构成戊二酰亚胺系树脂的优选的第二构成单元,为由丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯构成的单元。作为优选的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯构成单元,可列举出丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯等。另外,作为其它优选的可酰亚胺化的单元,可列举出N-甲基甲基丙烯酰胺、N-乙基甲基丙烯酰胺等N-烷基甲基丙烯酰胺。这些第二构成单元可以为单一一种,也可以含有多种。
戊二酰亚胺系树脂的通式(301)表示的戊二酰亚胺单元的含量,以戊二酰亚胺系树脂的总重复单元为基准,为20重量%以上。戊二酰亚胺单元的优选的含量为20重量%~95重量%、更优选为50~90重量%、进一步优选为60~80重量%。戊二酰亚胺单元的含量小于该范围时,有得到的膜的耐热性不足或透明性受损的情况。另外,当超过该范围时,除了耐热性不必要地上升、不易膜化外,还有得到的膜的机械强度变得极脆、并且透明性受损的情况。
戊二酰亚胺系树脂根据需要还可以进一步共聚有第三构成单元。作为优选的第三构成单元的例子,可以使用将苯乙烯、取代苯乙烯、α-甲基苯乙烯等苯乙烯系单体、丙烯酸丁酯等丙烯酸系单体、丙烯腈或甲基丙烯腈等睛系单体、马来酰亚胺、N-甲基马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺等马来酰亚胺系单体共聚而成的构成单元。这些构成单元在戊二酰亚胺系树脂中,可以与该戊二酰亚胺单元和可酰亚胺化的单元直接共聚,也可以与具有该戊二酰亚胺单元和可酰亚胺化的单元的树脂接枝共聚。在添加第3成分的情况下,其在戊二酰亚胺系树脂中的含有率以戊二酰亚胺系树脂中的总重复单元为基准,为5mol%以上、优选为30mol%以下。
戊二酰亚胺系树脂在美国专利3284425号、美国专利4246374号、日本特开平2-153904号公报等中有记载,可以如下得到:使用以甲基丙烯酸甲酯等为主原料而得到的树脂作为具有可酰亚胺化的单元的树脂,将具有该可酰亚胺化的单元的树脂用氨或取代胺进行酰亚胺化,从而得到。在获得戊二酰亚胺系树脂时,作为反应副产物,由丙烯酸、甲基丙烯酸或其酸酐构成的单元有时会被导入戊二酰亚胺系树脂中。这样的构成单元,特别是酸酐的存在会降低所得的本发明膜的总光线透射率和/或雾度,因此不优选。丙烯酸或甲基丙烯酸的含量优选为每1g树脂为0.5毫当量以下、优选为0.3毫当量以下、更优选为0.1毫当量以下。另外,如从日本特开平02-153904号公报可知的,通过使用主要由N-甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酸甲酯构成的树脂进行酰亚胺化,也够得到戊二酰亚胺系树脂。
另外,戊二酰亚胺系树脂优选具有1×104~1×105的重均分子量。
<紫外线吸收剂>
对所述基材膜中优选使用的紫外线吸收剂进行说明。含有所述基材膜的本发明的光学膜可用于偏振片或液晶显示用部件等中,从防止偏振片或液晶等的劣化的观点出发,优选使用紫外线吸收剂。作为紫外线吸收剂,从波长370nm以下的紫外线的吸收能力优异且良好的液晶显示性的观点出发,优选使用波长400nm以上的可见光的吸收少的紫外线吸收剂。紫外线吸收剂可以使用单独1种,也可以2种以上并用。可列举出例如日本特开2001-72782号公报、日本特表2002-543265号公报中记载的紫外线吸收剂。作为紫外线吸收剂的具体例子,可列举出例如羟基二苯甲酮系化合物、苯并三唑系化合物、水杨酸酯系化合物、二苯甲酮系化合物、氰基丙烯酸酯系化合物、镍络合盐系化合物等。
其中,可列举出2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三唑、2-(2’-羟基-3’,5’-二叔丁基苯基)苯并三唑、2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)苯并三唑、2-(2’-羟基-3’,5’-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2’-羟基-3’-(3’’,4’’,5’’,6’’-四氢邻苯二甲酰亚胺甲基)-5’-甲基苯基)苯并三唑、2,2-亚甲基双(4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-6-(2H-苯并三唑-2-基)苯酚)、2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、2,4-二羟基二苯甲酮、2,2’-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基-5-磺基二苯甲酮、双(2-甲氧基-4-羟基-5-苯甲酰基苯基甲烷)、(2,4-双-(正辛基硫代)-6-(4-羟基-3,5-二叔丁基苯胺基)-1,3,5-三嗪、2(2’-羟基-3’,5‘-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑、(2(2’-羟基-3’,5‘-二叔戊基苯基)-5-氯代苯并三唑、2,6-二叔丁基-对甲酚、季戊四醇基-四〔3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯〕、三乙二醇-双〔3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸酯〕、1,6-己二醇-双〔3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯〕、2,4-双-(正辛基硫代)-6-(4-羟基-3,5-二叔丁基苯胺基)-1,3,5-三嗪、2,2-硫代-二亚乙基双〔3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯〕、十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、N,N’-六亚甲基双(3,5-二叔丁基-4-羟基-氢化肉桂酰胺)、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、三-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-异氰脲酸酯等。特别优选(2,4-双-(正辛基硫代)-6-(4-羟基-3,5-二叔丁基苯胺基)-1,3,5-三嗪、2(2’-羟基-3’,5‘-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑、(2(2’-羟基-3’,5‘-二叔戊基苯基)-5-氯代苯并三唑、2,6-二叔丁基-对甲酚、季戊四醇基-四〔3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯〕、三乙二醇-双〔3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸酯〕。另外,还可以将例如N,N’-双〔3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基〕肼等肼系的金属钝化剂、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯等磷系加工稳定剂并用。
紫外线吸收剂还可以作为具有紫外线吸收能力的构成单元导入树脂中。例如为导入了聚合性基团的苯并三唑衍生物、三嗪衍生物或二苯甲酮衍生物。所导入的聚合性基团可以根据树脂所具有的构成单元来适当选择。
单体的具体例子为2-(2’-羟基-5’-甲基丙烯酰氧基)乙基苯基-2H-苯并三唑(大塚化学制,商品名为RUVA-93)、2-(2’-羟基-5’-甲基丙烯酰氧基)苯基-2H-苯并三唑、2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基丙烯酰氧基)苯基-2H-苯并三唑。
[透明支撑体的其它添加剂]
本发明的透明支撑体中除了紫外线吸收剂以外,还可以加入各种添加剂(例如光学各向异性调节剂、波长分散调节剂、微粒、增塑剂、劣化防止剂、剥离剂等)。另外,透明支撑体为纤维素酰化物膜时,其添加的时点可以为胶浆制作工序(纤维素酰化物溶液的制作工序)的任何时点,也可以进行在胶浆制作工序的最后添加添加剂进行制备的工序。
[消光剂微粒]
本发明的透明支撑体中优选加入微粒作为消光剂。作为微粒,可列举出二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锆、碳酸钙、碳酸钙、滑石、粘土、煅烧高岭土、煅烧硅酸钙、水合硅酸钙、硅酸铝、硅酸镁和磷酸钙。微粒从浊度降低的角度出发优选含硅的微粒,特别优选二氧化硅。二氧化硅微粒的1次平均粒径为20nm以下、且表观比重优选为70g/升以上。1次粒子的平均粒径小至5~16nm的微粒能够降低膜的雾度,因此更优选。表观比重优选为90~200g/升、进一步优选为100~200g/升。表观比重越大,越能够制作高浓度的分散液,且为低雾度并能够抑制凝聚,因此优选。
这些微粒通常形成平均粒径为0.1~3.0μm的2次粒子,这些微粒在膜中以1次粒子的凝聚物形式存在,在膜表面形成0.1~3.0μm的凸部。2次平均粒径优选为0.2μm~1.5μm、进一步优选为0.4μm~1.2μm、最优选为0.6μm~1.1μm。关于1次、2次粒径,当用扫描型电子显微镜观察膜中的粒子时,将与粒子外接的圆的直径作为粒径。另外,改变位置观察200个粒子,将其平均值作为平均粒径。另外,膜表面的凹凸的状态可以采用AFM等手法测定。
二氧化硅微粒可以使用例如AEROSIL R972、R972V、R974、R812、200、200V、300、R202、OX50、TT600(以上由日本AEROSIL株式会社制)等市售品。氧化锆微粒例如以AEROSIL R976和R811(以上由日本AEROSIL株式会社制)的商品名市售,可以使用。
其中,AEROSIL200V、AEROSIL R972V是1次平均粒径为20nm以下、且表观比重为70g/升以上的二氧化硅微粒,由于能够将光学膜的浊度保持得较低,并且降低摩擦系数的效果大,因此特别优选。
[硬涂层]
对本发明的硬涂膜中的硬涂层进行说明。
本发明中,硬涂层是指通过在透明支撑体上形成该层,铅笔硬度变得比透明支撑体单独时高的层。在实用上,硬涂层层叠后的铅笔硬度(JISK5400)优选为1H以上、进一步优选为2H以上、最优选为3H以上。
硬涂层的膜厚优选为0.4~35μm、进一步优选为1~30μm、最优选为1.5~20μm。
本发明中,硬涂层可以为1层也可以为多层。硬涂层为多层时,全部硬涂层的总膜厚优选在上述范围内。
为了使干渉条纹不醒目,本发明的光学膜可以具有1%以上的内部雾度。形成有硬涂层的一侧的表面从黑色浓密度的观点出发优选实质上是平滑的。
[硬涂层形成用组合物]
本发明中,为了赋予低透湿性和高表面硬度,硬涂层可以如下形成:将含有具有环状脂肪族烃基且在分子内具有3个以上的烯键式不饱和双键基团的化合物、聚合引发剂,以及根据需要进一步含有透光性粒子、含氟或有机硅系化合物、溶剂的组合物直接或者隔着其它层涂布/干燥/固化在支撑体上,由此形成。以下对各成分进行说明。
[具有环状脂肪族烃基且在分子内具有3个以上的烯键式不饱和双键基团的化合物]
本发明的硬涂层形成用组合物中含有具有环状脂肪族烃基且在分子内具有3个以上的烯键式不饱和双键基团的化合物。所述具有环状脂肪族烃基且在分子内具有3个以上的烯键式不饱和双键基团的化合物作为粘合剂发挥功能。另外,具有环状脂肪族烃基且在分子内具有3个以上的烯键式不饱和双键基团的化合物还可以作为固化剂发挥功能,其能够提高涂膜的强度、耐擦伤性,同时能够赋予低透湿性。
通过使用这样的化合物,能够实现低透湿性和高表面硬度。虽然详细机理并不清楚,但其性能认为是通过以下机理产生的。通过使用分子内具有环状脂肪族烃基的化合物,在硬涂层中导入疏水性的环状脂肪族烃基,进行疏水化,由此防止水分子从外部摄入到硬涂层,使透湿度降低。另外认为,通过在分子内具有3个以上的烯键式不饱和双键基团,能够提高交联点密度,限制硬涂层中的水分子的扩散路径。提高交联点密度还具有相对地提高环状脂肪族烃基的密度的效果,使硬涂层内进一步疏水化,防止水分子的吸附,使透湿度降低。
作为环状脂肪族烃基,优选为由碳原子数为7以上的脂环式化合物衍生的基团、更优选为由碳原子数为10以上的脂环式化合物衍生的基团、进一步优选为由碳原子数为12以上的脂环式化合物衍生的基团。
作为环状脂肪族烃基,特别优选为由二环式、三环式等多环式化合物衍生的基团。
更优选可列举出日本特开2006-215096号公报的权利要求书记载的化合物的中心骨架、日本特开2001-10999号公报记载的化合物的中心骨架或金刚烷衍生物的骨架等。
作为环状脂肪族烃基(包含连接基团),优选下述通式(I)~(V)中任一个表示的基团、更优选下述通式(I)、(II)或(IV)表示的基团、进一步优选下述通式(I)表示的基团。
化学式20
通式(I)中,L和L’各自独立地表示二价以上的连接基团,并且不同时为二价。n表示1~3的整数。
化学式21
通式(II)中,L和L’各自独立地表示二价以上的连接基团,并且不同时为二价。n表示1~2的整数。
化学式22
通式(III)中,L和L’各自独立地表示二价以上的连接基团,并且不同时为二价。n表示1~2的整数。
化学式23
通式(IV)中,L、L’和L’’各自独立地表示二价以上的连接基团。
化学式24
通式(V)中,L和L’各自独立地表示二价以上的连接基团,并且不同时为二价。
作为环状脂肪族烃基,具体地可列举出降冰片基、三环癸烯基、四环十二烯基、五环十五烯基、金刚烷基、二金刚烷基等。
作为具有烯键式不饱和双键的基团,可列举出(甲基)丙烯酰基、乙烯基、苯乙烯基、烯丙基等聚合性官能团,其中优选(甲基)丙烯酰基和-C(O)OCH=CH2。特别优选使用下述的在1分子内含有3个以上的(甲基)丙烯酰基的化合物。
具有环状脂肪族烃基且在分子内具有3个以上的烯键式不饱和双键基团的化合物通过具有上述的环状脂肪族烃基和烯键式不饱和双键的基团介由连接基团键合而构成。
作为连接基团,可列举出单键、碳原子数为1~6的可被取代的亚烷基、N位可被取代的酰胺基、N位可被取代的氨基甲酰基、酯基、氧基羰基、醚基等和将它们组合而得到的基团。
这些化合物可通过例如具有上述环状脂肪族烃基的二醇、三醇等多元醇与具有(甲基)丙烯酰基、乙烯基、苯乙烯基、烯丙基等的化合物的羧酸、羧酸衍生物、环氧衍生物、异氰酸酯衍生物等的单阶段或二阶段的反应来容易地合成。
优选可使用(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酰氯、(甲基)丙烯酸酐、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯等化合物或WO2012/00316A号记载的化合物(例如1,1―双(丙烯酰氧基甲基)乙基异氰酸酯),通过与具有上述环状脂肪族烃基的多元醇的反应来合成。
作为具有环状脂肪族烃基且在分子内具有3个以上的烯键式不饱和双键基团的化合物,优选下述任一通式表示的化合物。下述通式中,连接基团和具有烯键式不饱和双键的基团与上述的基团同样。
化学式25
通式(I_21)中,L表示三价的连接基团,L’表示二价的连接基团,R、R’和R’’各自独立地表示具有烯键式不饱和双键的基团。n表示1~3的整数。
化学式26
通式(I_12)中,L表示二价的连接基团,L’表示三价的连接基团,R、R’和R’’各自独立地表示具有烯键式不饱和双键的基团。n表示1~3的整数。
化学式27
通式(I_22)中,L和L’各自独立地表示三价的连接基团,R、R’、R’’和R’’’各自独立地表示具有烯键式不饱和双键的基团。n表示1~3的整数。
化学式28
通式(II_21)中,L表示三价的连接基团,L’表示二价的连接基团,R、R’和R’’各自独立地表示具有烯键式不饱和双键的基团。n表示1~2的整数。
化学式29
通式(II_12)中,L表示三价的连接基团,L’表示二价连接基团,R、R’和R’’各自独立地表示具有烯键式不饱和双键的基团。
化学式30
通式(II_22)中,L和L’各自独立地表示三价的连接基团,R、R’、R’’和R’’’各自独立地表示具有烯键式不饱和双键的基团。n表示1~2的整数。
化学式31
通式(III_21)中,L表示三价的连接基团,L’表示二价的连接基团,R、R’和R’’各自独立地表示具有烯键式不饱和双键的基团。n表示1~2的整数。
化学式32
通式(III_12)中,L表示二价的连接基团,L’表示三价的连接基团,R、R’和R’’各自独立地表示具有烯键式不饱和双键的基团。n表示1~2的整数。
化学式33
通式(III_22)中,L和L’各自独立地表示三价的连接基团,R、R’、R’’和R’’’各自独立地表示具有烯键式不饱和双键的基团。n表示1~2的整数。
化学式34
通式(IV_111)中,L、L’和L’’各自独立地表示二价的连接基团,R、R’和R’’各自独立地表示具有烯键式不饱和双键的基团。
化学式35
通式(IV_222)中,L、L’和L’’’各自独立地表示三价的连接基团,R、R’、R’’、R’’’、R’’’’和R’’’’’各自独立地表示具有烯键式不饱和双键的基团。
具有环状脂肪族烃基且在分子内具有3个以上的烯键式不饱和双键基团的化合物的优选的具体化合物记载如下。
化学式36
化学式37
化学式38
化学式39
化学式40
化学式41
化学式42
化学式43
化学式44
化学式45
化学式46
化学式47
[不具有环状脂肪族烃基的具有烯键式不饱和双键基团的化合物]
本发明中使用的硬涂层形成用组合物中,在不损害本发明效果的范围内,可以并用在分子内不具有环状脂肪族烃基的具有烯键式不饱和双键基团的化合物。
作为不具有环状脂肪族烃基的具有烯键式不饱和双键基团的化合物,优选不具有环状脂肪族烃基的(甲基)丙烯酸酯化合物,可列举出亚烷基二醇的(甲基)丙烯酸二酯类、聚氧亚烷基二醇的(甲基)丙烯酸二酯类、多元醇的(甲基)丙烯酸二酯类、环氧乙烷或环氧丙烷加成物的(甲基)丙烯酸二酯类、环氧(甲基)丙烯酸酯类、氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯类、聚酯(甲基)丙烯酸酯类等。
其中,优选多元醇与(甲基)丙烯酸的酯类。可列举出例如1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、EO改性三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、PO改性三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、EO改性磷酸三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、二(三羟甲基)丙烷四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、聚氨酯聚丙烯酸酯、聚酯聚丙烯酸酯、己内酯改性三(丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯等。
具有(甲基)丙烯酰基的多官能丙烯酸酯系化合物类可以使用市售品,可列举出新中村化学工业株式会社制NK ester A-TMMT、日本化药株式会社制KAYARAD DPHA等。关于多官能单体,在日本特开2009-98658号公报的段落[0114]~[0122]中有记载,在本发明中也同样适用。
作为不具有环状脂肪族烃基的具有烯键式不饱和双键基团的化合物,从与支撑体的密合性、低卷曲、后述的含氟或有机硅系化合物的固定性的角度出发,优选为具有氢键合性的取代基的化合物。氢键合性的取代基是指氮、氧、硫、卤素等电负性大的原子与氢键共价键合连接而成的取代基,具体地可列举出OH-、SH-、-NH-、CHO-、CHN-等,优选氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯类或具有羟基的(甲基)丙烯酸酯类。还可以使用市售的具有(甲基)丙烯酰基的多官能丙烯酸酯,可列举出新中村化学工业株式会社制NK oligo U4HA、新中村化学工业株式会社NK ESTER A-TMM-3、日本化药株式会社制KAYARAD PET-30等。
[无机微粒]
本发明的涂布组合物中可以添加平均粒径为1~100nm的无机微粒。通过添加微粒,能够降低固化层的固化收缩量,提高与基材的密合性,并且当基材为塑料膜等时,能够减少卷曲,因此优选。作为微粒,可以使用无机微粒、有机微粒、有机-无机复合微粒中的任意微粒。作为无机微粒,可列举出例如二氧化硅粒子、二氧化钛粒子、氧化锆粒子、氧化铝粒子等。这样的无机微粒通常为硬质,通过填充到硬涂层中,不仅能够改善固化时的收缩,而且还能够提高表面的硬度。不过,微粒通常有使雾度增加的倾向,因此需要在各必要特性平衡的基础上调节填充方法。
通常,无机微粒由于与多官能乙烯基单体等有机成分的亲和性低,因此仅单独混合时,可能会形成凝聚物或者固化后的固化层易于开裂。本发明中,为了增加无机微粒与有机成分的亲和性,可以用含有有机链段的表面修饰剂对无机微粒表面进行处理。表面修饰剂优选在同一分子内具有能够与无机微粒形成键或能够吸附于无机微粒的官能团、和与有机成分具有高亲和性的官能团。作为具有能够键合或吸附于无机微粒的官能团的表面修饰剂,优选硅烷、铝、钛、锆等的金属醇盐表面修饰剂、或具有磷酸基、硫酸基、磺酸基、羧酸基等阴离子性基团的表面修饰剂。此外,作为与有机成分的亲和性高的官能团,虽然可以是仅仅与有机成分具有亲和性的基团,但优选能够与有机成分化学键合的官能团、特别优选烯键式不饱和双键基团或开环聚合性基团。本发明中优选的无机微粒表面修饰剂为在同一分子内具有金属醇盐或阴离子性基团、和烯键式不饱和双键基团或开环聚合性基团的固化性树脂。
作为这些表面修饰剂的代表例子,可列举出以下的含有不饱和双键的偶联剂、或含有磷酸基的有机固化性树脂、含有硫酸基的有机固化性树脂、含有羧酸基的有机固化性树脂等。
S-1 H2C=C(X)COOC3H6Si(OCH3)3
S-2 H2C=C(X)COOC2H4OTi(OC2H5)3
S-3 H2C=C(X)COOC2H4OCOC5H10OPO(OH)2
S-4 (H2C=C(X)COOC2H4OCOC5H10O)2POOH
S-5 H2C=C(X)COOC2H4OSO3H
S-6 H2C=C(X)COO(C5H10COO)2H
S-7 H2C=C(X)COOC5H10COOH
S-8 CH2CH(O)CH2OC3H6Si(OCH3)3
(X表示氢原子或CH3)
这些无机微粒的表面修饰优选在溶液中进行。将无机微粒机械微细分散时,可以采用下述方法:使表面修饰剂同时存在,或在将无机微粒微细分散后添加表面修饰剂进行搅拌,或者在将无机微粒微细分散前进行表面修饰(根据需要在加温、干燥后进行加热或pH变更),然后进行微细分散。作为用于溶解表面修饰剂的溶液,优选极性大的有机溶剂。具体地可列举出乙醇、酮、酯等公知的溶剂。
作为有机微粒没有特别制限,优选使用将具有烯键式不饱和基团的单体聚合而成的聚合物粒子,例如由聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等以及本发明的通式(I)和(II)的聚合物构成的聚合物粒子,此外,还可列举出聚硅氧烷、密胺树脂、苯并胍胺树脂、聚四氟乙烯、聚碳酸酯、尼龙、聚乙烯醇、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、乙酰纤维素、硝基纤维素、明胶等树脂粒子。优选这些粒子进行了交联。作为微粒的微细化分散机,优选使用超声分散机、分散机、均化器、溶解器、Polytron、涂料振荡器(paintshaker)、砂磨机、捏合机、Eiger-Mill、Dyno-Mill、CoBall Mill、高压均化器、FILMICS等。另外,作为分散介质,优选使用上述表面修饰用的溶剂。
微粒的填充量相对于填充后的固化层的体积优选为2~60质量%、更优选为3~50质量%、最优选为5~40质量%。
为了赋予充分的表面硬度,本发明的硬涂层形成用组合物中的具有烯键式不饱和双键基团的有机化合物的含量相对于硬涂层形成用组合物中的除去了无机成分后的总固体成分,优选为60~99质量%、更优选为70~99质量%、特别优选为80~99质量%。
另外,为了同时赋予充分的低透湿性和高表面硬度,具有环状脂肪族烃基且在分子内具有3个以上的烯键式不饱和双键基团的化合物的含量相对于硬涂层形成用组合物中的除去了无机成分后的总固体成分,优选为60~99质量%、更优选为70~99质量%、特别优选为80~99质量%。
从兼顾透湿性和与基材的密合性的观点出发,不具有环状脂肪族烃基的具有烯键式不饱和双键基团的化合物(优选为不具有环状脂肪族烃基的(甲基)丙烯酸酯化合物)相对于硬涂层形成用组合物中的除去了无机成分后的总固体成分,优选为5~20质量%、更优选为6~18质量%、特别优选为7~15质量%。
[透光性粒子]
本发明的硬涂膜中可以赋予1%以上的内部雾度,可以在硬涂层中含有与硬涂层粘合剂具有折射率差的光散射性的微粒。
作为硬涂层中可使用的透光性粒子,可列举出聚甲基丙烯酸甲酯粒子(折射率为1.49)、交联聚(丙烯酸-苯乙烯)共聚物粒子(折射率为1.54)、密胺树脂粒子(折射率为1.57)、聚碳酸酯粒子(折射率为1.57)、聚苯乙烯粒子(折射率为1.60)、交联聚苯乙烯粒子(折射率为1.61)、聚氯乙烯粒子(折射率为1.60)、苯并胍胺-密胺甲醛粒子(折射率为1.68)、二氧化硅粒子(折射率为1.46)、氧化铝粒子(折射率为1.63)、氧化锆粒子、二氧化钛粒子或具有中空或细孔的粒子等。
其中,优选使用交联聚((甲基)丙烯酸酯)粒子、交联聚(丙烯酸-苯乙烯)粒子,通过参照选自这些粒子中的各透光性粒子的折射率来调节粘合剂的折射率,还能够赋予硬涂层以适宜的表面凹凸、表面雾度、内部雾度、总雾度。
粘合剂(透光性树脂)的折射率优选为1.45~1.70、更优选为1.48~1.65。
另外,透光性粒子与硬涂层的粘合剂的折射率之差(“透光性粒子的折射率”-“除去了该透光性粒子的硬涂层的折射率”)以绝对值计优选为小于0.05、更优选为0.001~0.030、进一步优选为0.001~0.020。硬涂层中的透光性粒子与粘合剂的折射率之差小于0.05时,透光性粒子所产生的光的折射角度变小,散射光不会扩散到广角,并且没有使光学各向异性层的透射光的偏振消除等的不良作用,因此优选。
透光性粒子的平均粒径优选为0.5~12μm、更优选为1.0~10μm、进一步优选为1.0~8μm、最优选为1.0~6μm。通过将折射率差和粒子大小设定在上述范围内,光的散射角度分布不会扩展到广角,不易引起显示器的文字乱码、对比度降低。从不需要增厚所添加的层的膜厚、不易产生卷曲或成本上升的问题的角度出发,优选为12μm以下。此外,设定在上述范围内从抑制涂布时的涂布量、加速干燥、不易产生干燥不均等面状缺陷的角度出发,也是优选的。
透光性粒子的平均粒径的测定方法只要是用于测定粒子的平均粒径的测定方法,则可以应用任意的测定方法,优选用透射型电子显微镜(倍率为50万~200万倍)对粒子进行观察,观察100个粒子,将其平均值作为平均粒径。
所述透光性粒子在硬涂层总固体成分中优选按照含有0.1~40质量%的方式配合。更优选为1~30质量%、进一步优选为1~20质量%。
另外,透光性粒子的涂布量优选为10~2500mg/m2、更优选为30~2000mg/m2、进一步优选为100~1500mg/m2。
<透光性粒子制备、分级法>
透光性粒子的制造方法可列举出悬浮聚合法、乳化聚合法、无皂乳化聚合法、分散聚合法、种子聚合法等,可通过任意方法进行制造。这些制造方法例如可参考「高分子合成の実験法」(大津隆行、木下雅悦共著、化学同人社)第130页和第146~147页的记载、「合成高分子」第1卷、p.246~290、「合成高分子」第3卷、p.1~108等中记载的方法和日本专利第2543503号说明书、日本专利第3508304号说明书、日本专利第2746275号说明书、日本专利第3521560号说明书、日本专利第3580320号说明书、日本特开平10-1561号公报、日本特开平7-2908号公报、日本特开平5-297506号公报、日本特开2002-145919号公报等中记载的方法。
透光性粒子的粒度分布从雾度值和扩散性的控制、涂布面状的均质性出发,优选单分散性粒子。表示粒径均一性的CV值优选为15%以下、更优选为13%以下、进一步优选为10%以下。此外,当将比平均粒径大20%以上的粒径的粒子规定为粗大粒子时,该粗大粒子的比例优选为总粒子数的1%以下、更优选为0.1%以下、进一步优选为0.01%以下。,在制备或合成反应后进行分级也是得到具有这样的粒度分布的粒子有力的手段,通过增加分级的次数或增强其程度,能够得到期望分布的粒子。
分级优选使用风力分级法、离心分级法、沉降分级法、过滤分级法、静电分级法等方法。
[聚合引发剂]
硬涂层形成用组合物中含有聚合引发剂,作为聚合引发剂,优选光聚合引发剂。
作为光聚合引发剂,可列举出苯乙酮类、苯偶姻类、二苯甲酮类、氧化膦类、缩酮类、蒽醌类、噻吨酮类、偶氮化合物、过氧化物类、2,3-二烷基二酮化合物类、二硫化物化合物类、氟胺化合物类、芳香族锍类、三苯基咪唑二聚物类、鎓盐类、硼酸盐类、活性酯类、活性卤素类、无机络合物、香豆素类等。光聚合引发剂的具体例子和优选的方式、市售品等在日本特开2009-098658号公报的段落[0133]~[0151]中有记载,在本发明中也可同样地适合使用。
「最新UV硬化技術」{(株)技術情報協会}(1991年)的p.159和「紫外線硬化システム」加藤清視著(平成元年、総合技術センター発行)的p.65~148中记载有各种例子,在本发明中也是有用的。
作为市售的光碎片化型的光自由基聚合引发剂,可列举出CibaSpecialty Chemicals株式会社制的“Irgacure651”、“Irgacure184”、“Irgacure819”、“Irgacure907”、“Irgacure1870”(CGI-403/Irgacure184=7/3混合引发剂)、“Irgacure500”、“Irgacure369”、“Irgacure1173”、“Irgacure2959”、“Irgacure4265”、“Irgacure4263”、“Irgacure127”、“OXE01”等;日本化药株式会社制的“kayacure DETX-S”、“kayacureBP-100”、“kayacure BDMK”、“kayacure CTX”、“kayacure BMS”、“kayacure2-EAQ”、“kayacure ABQ”、“kayacure CPTX”、“kayacureEPD”、“kayacure ITX”、“kayacure QTX”、“kayacure BTC”、“kayacureMCA”等;Sartomer公司制的“Esacure(KIP100F、KB1、EB3、BP、X33、KTO46、KT37、KIP150、TZT)”等和它们的组合作为优选的例子。
基于使硬涂层形成用组合物中所含的可聚合的化合物聚合且按照引发点不会过度增加的方式进行设定的理由,本发明的硬涂层形成用组合物中的光聚合引发剂的含量相对于硬涂层形成用组合物中的总固体成分,优选为0.5~8质量%、更优选为1~5质量%。
[溶剂]
本发明的硬涂层形成用组合物中可以含有溶剂。作为溶剂,考虑单体的溶解性、涂布时的干燥性、透光性粒子的分散性等,可以使用各种溶剂。作为所述有机溶剂,可列举出例如二丁基醚、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、环氧丙烷、1,4-二噁烷、1,3-二氧杂戊环、1,3,5-三噁烷、四氢呋喃、茴香醚、苯乙醚、碳酸二甲酯、碳酸甲基乙酯、碳酸二乙酯、丙酮、甲乙酮(MEK)、二乙基酮、二丙基酮、二异丁基酮、环戊酮、环己酮、甲基环己酮、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸戊酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、γ-丁内酯、2-甲氧基乙酸甲酯、2-乙氧基乙酸甲酯、2-乙氧基乙酸乙酯、2-乙氧基丙酸乙酯、2-甲氧基乙醇、2-丙氧基乙醇、2-丁氧基乙醇、1,2-二乙酰氧基丙酮、乙酰丙酮、二丙酮乙醇、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯等甲基乙醇、乙基乙醇、异丙基乙醇、正丁基乙醇、环己基乙醇、乙酸异丁酯、甲基异丁基甲酮(MIBK)、2-辛酮、2-戊酮、2-己酮、乙二醇乙基醚、乙二醇异丙基醚、乙二醇丁基醚、丙二醇甲基醚、乙基卡必醇、丁基卡必醇、己烷、庚烷、辛烷、环己烷、甲基环己烷、乙基环己烷、苯、甲苯、二甲苯等,可以1种单独使用也可以2种以上组合使用。
透明支撑体为纤维素酰化物膜时,优选使用碳酸二甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、甲乙酮、乙酰丙酮、丙酮中的至少1种,更优选碳酸二甲酯、乙酸甲酯中的任一种,特别优选乙酸甲酯。
本发明的硬涂层形成用组合物优选使用溶剂以使固体成分的浓度达到20~80质量%的范围、更优选为30~75质量%、进一步优选为40~70质量%。
[光学膜的层构成]
本发明的硬涂膜在透明支撑体的一个面上具有硬涂层,此外根据目的,还可以设置单层或多层必要的功能层。例如可以设置防反射层(低折射率层、中折射率层、高折射率层等调节折射率的层)、防眩层、防静电层、紫外线吸收层等。硬涂层还可以具有防静电性、紫外线吸收性。
本发明的光学膜的更具体的层构成的例子如下所示。
透明支撑体/硬涂层
透明支撑体/硬涂层/外覆层
透明支撑体/硬涂层/低折射率层
透明支撑体/硬涂层/高折射率层/低折射率层
透明支撑体/硬涂层/中折射率层/高折射率层/低折射率层
透明支撑体/硬涂层/中折射率层/高折射率层/低折射率层/防污层
透明支撑体/硬涂层/防眩层
透明支撑体/硬涂层/防眩层/低折射率层
上述构成中,优选在硬涂层侧的最表层设置低折射率层的构成。通过设置低折射率层,能进一步提高黑色浓密度感。
[低折射率层的材料]
以下对低折射率层的材料进行说明。
[无机微粒]
从低折射率化、耐擦伤性改善的观点出发,低折射率层优选使用无机微粒。只要该无机微粒的平均粒子大小为5~120nm,则没有特别的制限,但从低折射率化的观点出发,优选无机的低折射率粒子。
作为无机微粒,由于为低折射率,因此可列举出氟化镁或二氧化硅的微粒。从折射率、分散稳定性、成本的角度出发,特别优选二氧化硅微粒。这些无机粒子的大小(1次粒径)优选为5~120nm、更优选为10~100nm、20~100nm、最优选为30~90nm。
当无机微粒的粒径过小时,耐擦伤性的改善效果变小;当过大时,低折射率层表面会出现微细的凹凸,黑色浓密度等外观、积分反射率变差。另外,使用了后述的中空二氧化硅微粒时,若粒径过小,空腔部的比例减小,折射率不会充分降低。无机微粒可以任意地是结晶物质、无定形物质,另外,可以是单分散粒子,若满足规定的粒径则是凝聚粒子也没有关系。形状最优选球形,但也可以是无定形的。
无机微粒的涂设量优选为1mg/m2~100mg/m2、更优选为5mg/m2~80mg/m2、进一步优选为10mg/m2~60mg/m2。若过少,则不会充分地低折射率化,或者耐擦伤性的改善效果减小;若过多,则低折射率层表面会出现微细的凹凸,黑色浓密度等外观或积分反射率变差。
(多孔质或中空的微粒)
为了实现低折射率化,优选使用多孔质或中空结构的微粒。特别优选使用中空结构的二氧化硅粒子这些粒子的空隙率优选为10~80%、进一步优选为20~60%、最优选为30~60%。中空微粒的空隙率在上述的范围内时,从低折射率化和维持粒子的耐久性的观点出发优选。
多孔质或中空粒子为二氧化硅时,微粒的折射率优选为1.10~1.40、进一步优选为1.15~1.35、最优选为1.15~1.30。这里的折射率表示粒子整体的折射率,并不是表示仅形成有二氧化硅粒子的外壳的二氧化硅的折射率。
另外,中空二氧化硅可以将2种以上粒子平均粒子大小不同的粒子并用。其中,中空二氧化硅的平均粒径可以从电子显微镜照片求出。
本发明中,中空二氧化硅的比表面积优选为20~300m2/g、进一步优选为30~120m2/g、最优选为40~90m2/g。表面积可以用氮采用BET法求出。
本发明中,可以与中空二氧化硅并用地使用无空腔的二氧化硅粒子。无空腔的二氧化硅的优选的粒子大小为30nm~150nm、进一步优选为35nm~100nm、最优选为40nm~80nm。
[无机微粒的表面处理方法]
另外,本发明中,无机微粒可以采用常规方法利用硅烷偶联剂等进行表面处理后使用。
特别是,为了改善在低折射率层形成用粘合剂中的分散性,无机微粒的表面优选利用有机硅烷化合物的水解物和/或其部分缩合物进行处理,处理时,进一步优选使用酸催化剂和金属螯合剂化合物中的任一种,或者这两种。关于无机微粒的表面的处理方法,在日本特开2008-242314号公报的段落编号[0046]~[0076]中有记载,该文献中记载的有机硅烷化合物、硅氧烷化合物、表面处理的溶剂、表面处理的催化剂、金属螯合剂化合物等在本发明中也适合使用。
低折射率层中可以使用(b2)具有烯键式不饱和双键基团的含氟或不含氟单体。关于不含氟单体,也优选使用作为硬涂层中可使用的单体说明过的具有烯键式不饱和双键基团的化合物。作为含氟的单体,优选使用下述通式(1)表示、含有35质量%以上的氟且全部交联间分子量的计算值比500小的含氟多官能单体(d)。
通式(1):Rf2{-(L)m-Y}n
(通式(1)中,Rf2表示至少含有碳原子和氟原子的n价的基团,n表示3以上的整数。L表示单键或二价的连接基团,m表示0或1。Y表示烯键式不饱和双键基团。)
Rf2可以含有氧原子和氢原子中的至少一种。另外,Rf2为链状(直链或分支)或环状。
Y优选为含有用于形成烯键式不饱和双键的2个碳原子的基团,更优选为自由基聚合性的基团,特别优选选自(甲基)丙烯酰基、烯丙基、α-氟代丙烯酰基、和-C(O)OCH=CH2。其中,从聚合性的观点出发,更优选的具有自由基聚合性的(甲基)丙烯酰基、烯丙基、α-氟代丙烯酰基和C(O)OCH=CH2。
L表示二价的连接基团,详细而言,碳原子数为1~10的亚烷基、碳原子数为6~10的亚芳基、-O-、-S-、-N(R)-、将碳原子数为1~10的亚烷基与-O-、-S-或N(R)-组合而得到的基团、将碳原子数为6~10的亚芳基与-O-、-S-或N(R)-组合而得到的基团。R表示氢原子或碳原子数为1~5的烷基。L表示亚烷基或亚芳基时,L表示的亚烷基和亚芳基优选被卤素原子取代、更优选被氟原子取代。
通式(1)表示的化合物的具体例子在日本特开2010-152311号公报[0121]~[0163]段落中有记载。
(硬涂层的涂布方法)
本发明的硬涂膜的硬涂层可通过以下的方法形成。
首先,制备硬涂层形成用组合物。接着,将该组合物采用浸涂法、气刀涂布法、帘涂法、辊涂法、绕线棒涂布法、凹版涂布法、模涂法等涂布到透明支撑体上,进行加热/干燥。更优选微型凹版涂布法、绕线棒涂布法、模涂法(参照美国专利2681294号说明书、日本特开2006-122889号公报)、特别优选模涂法。
硬涂层在涂布到透明支撑体上后,为了使溶剂干燥,以料片形式被搬送到被加热的区域。此时的干燥区域的温度优选为25℃~140℃,优选干燥区域的前半部分为较低的温度、后半部分为较高的温度。不过,优选为各层的涂布组合物中所含的除溶剂以外的成分开始挥发的温度以下。例如,与紫外线固化树脂并用的市售的光自由基产生剂中,有在120℃的热风中数分钟以内其数量的10%左右挥发的产品,另外还有单官能、2官能的丙烯酸酯单体等在100℃的热风中进行挥发的产品。此时,优选为如上所述硬涂层的涂布组合物中所含的除溶剂以外的成分开始挥发的温度以下。
另外,关于将硬涂层的涂布组合物涂布到基材膜上后的干燥风,当所述涂布组合物的固体成分浓度在1~50%之间时,为了防止干燥不均,优选涂膜表面的风速为0.1~2m/秒的范围。
另外,在将硬涂层的涂布组合物涂布到基材膜上后,当干燥区域内与基材膜的涂布面相反的面接触的搬送辊和基材膜的温度差为0℃~20℃以内时,能够防止搬送辊上的导热不均所导致的干燥不均,因此优选。
溶剂的干燥区域之后,使料片从利用电离射线照射使硬涂层固化的区域通过,将涂膜固化。例如涂膜为紫外线固化性时,优选用紫外线灯照射10mJ/cm2~1000mJ/cm2照射量的紫外线,将涂膜固化。此时,料片的宽度方向的照射量分布相对于中央的最大照射量包括直至两端优选为50~100%的分布、更优选为80~100%的分布。此外,为了促进表面固化,当需要吹入氮气等使氧浓度降低时,氧浓度优选为0.01%~5%、宽度方向的分布时,氧浓度优选为2%以下。紫外线照射时,可以使用由超高压汞灯、高压汞灯、低压汞灯、碳极电弧灯、氙气电弧灯、金属卤化物灯等的光线发出的紫外线等。另外,为了促进固化反应,还可以提高固化时的温度,优选为25~100℃、进一步优选为30~80℃、最优选为40~70℃。
另外,还可以根据需要设置其他功能层。当除了硬涂层外还层叠其它功能层时,可以将多层同时涂布,也可以依次涂布。这些层的制造方法可以按照硬涂层的制造方法进行。
[偏振片]
本发明的硬涂膜可以用作由偏振膜和在其两侧配置的保护膜构成的偏振片的保护膜中的一个或两个,还可以制成具有高表面硬度的偏振片。
本发明的硬涂膜用作一个保护膜,另一保护膜可以使用通常的醋酸纤维素膜,该另一保护膜还优选使用通过溶液制膜法制造、且以10~100%的拉伸倍率沿着辊膜形态的宽度方向进行了拉伸的醋酸纤维素膜。
另外,偏振膜的2片保护膜中,除了本发明的硬涂膜以外的膜还优选的方式为具有含有光学各向异性层的光学补偿层的光学补偿膜。光学补偿膜(相位差膜)可以改善液晶显示画面的视角特性。作为光学补偿膜,可以使用公知的光学补偿膜,但从扩展视角的角度出发,优选日本特开2001-100042号公报中记载的光学补偿膜。
偏振膜有碘系偏振膜、使用二色性染料的染料系偏振膜或多烯系偏振膜。碘系偏振膜和染料系偏振膜通常使用聚乙烯醇系膜制造。
[图像显示装置]
本发明的防眩膜或偏振片可用于液晶显示装置(LCD)、等离子体显示器面板(PDP)、电致发光显示器(ELD)或阴极管显示装置(CRT)等图像显示装置中。
实施例
以下举出实施例和比较例对本发明的特征进一步具体地进行说明。关于以下的实施例中所示的材料、用量、比例、处理内容、处理顺序等,只要不脱离本发明的主旨,则可以适当地变更。因此,本发明的范围并不受以下所示的具体例子的限定性解释。其中,只要没有特别说明“份”和“%”为质量基准。以下进行了本发明中使用的具有环状脂肪族烃基且在分子内具有3个以上的烯键式不饱和双键基团的化合物的合成。本实施例中使用的具有环状脂肪族烃基且在分子内具有3个以上的烯键式不饱和双键基团的化合物也可采用同样的方法合成。
(化合物A-2的合成)
向具备搅拌装置、温度计、冷凝器的反应容器中加入三环癸烷二甲醇(东京化成公司制,分子量为196)9.8g(0.05摩尔)、丙二醇单甲基醚醋酸酯10g和二丙烯酸酯化合物Karenz BEI(昭和电工公司制,分子量为239)23.9g(0.1摩尔),再加入对甲氧基苯酚和二丁基-羟基甲苯各0.1g。边搅拌边加热到60℃后,停止加热,添加二丁基锡二月桂酸酯0.02g。反应容器内的温度开始降低后开始再次加热,在80℃下持续搅拌,用红外吸收光谱确认异氰酸酯基的吸收光谱(2280cm^-1)基本消失后,结束反应,从反应混合物中用乙酸乙酯进行提取,然后干燥,得到丙烯酸酯化合物A-2(分子量为674)。
(化合物A’-2的合成)
向具备搅拌装置、温度计、冷凝器、氮导入管的反应容器中加入三环癸烷二甲醇(东京化成公司制,分子量为196)9.8g(0.05摩尔)、丙二醇单甲基醚醋酸酯10g和甲基丙烯酸缩水甘油酯(东京化成公司制,分子量为142)14.2g(0.1摩尔),再加入对甲氧基苯酚和二丁基-羟基甲苯各0.1g。边搅拌边加热到60℃后,停止加热,添加三乙基胺10g。氮气流下,开始再次加热,80℃下持续搅拌,缓慢加入丙烯酰氯(东京化成公司制,分子量为90)9.0g(0.1摩尔),使反应持续6小时。从反应混合物中用乙酸乙酯进行提取,然后干燥,得到丙烯酸酯化合物A’-2(分子量为588)。
本发明中使用的具有环状脂肪族烃基且在分子内具有3个以上的烯键式不饱和双键基团的化合物可通过与化合物A-2和化合物A’-2同样的方法合成。
〔硬涂层形成用组合物的制备〕
制备下述所示的各层形成用涂布液。
(硬涂层形成用组合物HC-1的制备)
(硬涂层形成用组合物HC-2的制备)
(硬涂层形成用组合物HC-3的制备)
(硬涂层形成用组合物HC-4的制备)
(硬涂层形成用组合物HC-5的制备)
(硬涂层形成用组合物HC-6~16的制备)
将上述硬涂层形成用组合物HC-1中的A-1分别替换成A-2~A-4,制备硬涂层形成用组合物HC-6~HC-8。同样地,将上述硬涂层形成用组合物HC-1中的A-1替换成A’-1~A’-4;制备硬涂层形成用组合物HC-9~HC-12,将A-1替换成B-1~B-3,制备硬涂层形成用组合物HC-13~HC-15;将A-1替换成B’-3,制备硬涂层形成用组合物HC-16。
(硬涂层形成用组合物HC-17的制备)
(硬涂层形成用组合物HC-18的制备)
将上述硬涂层形成用组合物用孔径为30μm的聚丙烯制过滤器过滤,制备涂布液。
所使用的材料如下所示。
·PET-30:季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯的混合物(日本化药株式会社制)
·A-DCP:三环癸烷二甲醇二甲基丙烯酸酯(新中村化学工业株式会社制)
·Irgacure907:聚合引发剂(Ciba Specialty Chemicals株式会社制)
·流平剂(SP-13):下述氟聚合物
化学式48
(低折射率层用涂布液Ln-1的制备)
将各成分如下混合,溶解到MEK/MMPG-AC的90/10混合物(质量比)中,制备固体成分为5质量%的低折射率层涂布液。
(Ln-1的组成)
所使用的化合物如下所示。
化学式49
全氟代烯烃共聚物(P-1)
上述结构式中,50:50表示摩尔比
含氟单体(M-1)
·DPHA:二季戊四醇五丙烯酸酯与二季戊四醇六丙烯酸酯的混合物、日本化药株式会社制
·RMS-033:有机硅系多官能丙烯酸酯(Gelest制,Mwt=28000)
·Irgacure127:光聚合引发剂,Ciba Specialty Chemicals株式会社制
·中空二氧化硅:中空二氧化硅粒子分散液(平均粒子大小为45nm、折射率为1.25、用表面具有丙烯酰基的硅烷偶联剂进行了表面处理、MEK分散液浓度为20%)
·MEK:甲乙酮
·MMPG-Ac:丙二醇单甲基醚醋酸酯
将上述低折射率层用涂布液用孔径为1μm的聚丙烯制过滤器过滤,制备涂布液。将上述低折射率层用涂布液Ln-1涂布固化而成的低折射率层固化后的折射率为1.36。
[硬涂膜试样的制作](硬涂膜试样101的制作)
将Fujitac TD60(富士胶片株式会社制,宽度为1340mm、厚度为60μm)从卷状态卷出,使用硬涂层用涂布液HC-1,利用使用了日本特开2006-122889号公报实施例1记载的狭缝式模的模涂法,在搬送速度为30m/分钟的条件下进行涂布,在60℃下干燥150秒钟后,进一步在氮吹入下、氧浓度为约0.1%的条件下,使用160W/cm的空冷金属卤化物灯(Eyegraphics株式会社制)照射照度为400mW/cm2、照射量为300mJ/cm2的紫外线,使涂布层固化,进行卷取。调节涂布量使硬涂层的膜厚达到8μm。
[硬涂膜试样的制作]
(硬涂膜试样102~119的制作)
将硬涂膜试样101的硬涂层用涂布液从HC-1变更为HC-2~HC-18,制成硬涂膜试样102~118。
另外,将层叠有硬涂层的试样作为硬涂膜试样119。
(防反射膜试样120的制作)
将Fujitac TD60(富士胶片株式会社制,宽度为1340mm、厚度为60μm)从卷状态卷出,使用硬涂层用涂布液HC-9,利用使用了日本特开2006-122889号公报实施例1记载的狭缝式模的模涂法,在搬送速度为30m/分钟的条件下进行涂布,在60℃下干燥150秒钟后,进一步在氮吹入下、氧浓度为约0.1%的条件下,使用160W/cm的空冷金属卤化物灯(Eyegraphics株式会社制)照射照度为600mW/cm2、照射量为60mJ/cm2的紫外线,使涂布层固化,进行卷取。调节涂布量使硬涂层的膜厚达到8μm。
然后,将上述制成的硬涂膜从卷状态卷出,在涂设有硬涂层的一侧涂布低折射率层用涂布液Ln-1,制成防反射膜试样120。低折射率层的干燥条件为60℃、60秒钟;紫外线固化条件为边进行氮吹入以使氧浓度达到0.1体积%以下的气氛,边使用240W/cm的空冷金属卤化物灯(Eyegraphics株式会社制)照射照度为600mW/cm2、照射量为300mJ/cm2的照射量。低折射率层的折射率为1.36、膜厚为95nm。
上述制成的硬涂膜采用以下的方法进行各特性的测定。
(光学膜特性的测定)
(1)镜面反射率
使用分光光度计(日本分光株式会社制),在380~780nm的波长区域中测定入射角为5°时的各防眩性硬涂膜试样的镜面分光反射率。将波长为450~650nm的平均反射率用于评价。
(2)透湿度(40℃、90%相对湿度下的透湿度)
透湿度的测定法如下,将本发明的膜试样剪切成直径为70mmφ的圆后,分别在40℃、90%RH下调湿24小时,按照JISZ-0208、使用透湿卡普,用透湿度=调湿后质量-调湿前质量算出每单位面积的水分量(g/m2)。未加入吸湿剂的空白卡普中透湿度的值未进行补正。
(3)铅笔硬度评价
作为耐伤性的指标,进行JISK5400中记载的铅笔硬度评价。将光扩散性膜在温度为25℃、湿度为60%RH下调湿2小时后,使用JISS6006中规定的2H~5H的试验用铅笔,用4.9N的荷重,按照如下判定进行评价,将成为OK的最高硬度作为评价值。
OK:n=5的评价中,无伤的为3个以上
NG:n=5的评价中,无伤的为2个以下
(4)密合性评价
在光学膜的具有硬涂层的一侧的表面用裁纸刀棋盘格状地划纵11条、横11条的刻线,刻成总计100个正方形的划格,压接日东电工株式会社制的聚酯粘合带“NO.31B”进行密合试验,目视观察有无剥离。
100个划格中剥离小于20格时,在该部位进行密合试验。最多重复试验2次。目视观察有无剥离,进行下述的5阶段评价。将结果示于表2。
A:密合试验为2次,100个划格中完全未见剥离
B:密合试验为2次,100个划格中剥离为1~5格
C:密合试验为2次,100个划格中剥离为6~19格
D:密合试验为2次,100个划格中剥离为20格以上
E:密合试验为1次,100个划格中剥离为20格以上
〔膜的表面皂化处理〕
将硬涂膜101~119、防反射膜120和市售的纤维素酰化物膜ZRD40(富士膜株式会社制)、市售的纤维素酰化物膜TD60(富士膜株式会社制)在2.3mol/L的氢氧化钠水溶液中55℃下浸渍3分钟。在室温的水洗浴槽中洗涤,然后在30℃下用0.05mol/L的硫酸中和。再次在室温的水洗浴槽中洗涤,然后在100℃的热风中干燥。如此,对上述膜进行了表面皂化处理。
(前侧偏振片101~120的制作)
在未层叠上述皂化后的硬涂膜101~119和防反射膜120的硬涂层的面将经拉伸的碘系PVA起偏器、皂化后的纤维素酰化物膜ZRD40依次用PVA系粘接剂贴合,进行热干燥,得到偏振片101~121。
此时,将制成的起偏器卷的长度方向与硬涂膜101~119和防反射膜120的长度方向平行地配置。另外,也将起偏器卷的长度方向与上述纤维素酰化物膜ZRD40卷的长度方向平行地配置。
(背侧偏振片的制作)
将上述的皂化后纤维素酰化物膜TD60、经拉伸的碘系PVA起偏器、皂化后的纤维素酰化物膜ZRD40依次用PVA系粘接剂贴合,进行热干燥,得到背侧偏振片。
此时,将制成的起偏器卷的长度方向与纤维素酰化物膜TD60的长度方向平行地配置。另外,也将起偏器卷的长度方向与上述纤维素酰化物膜ZRD40卷的长度方向平行地配置。
〔液晶显示装置的制作〕
剥下市售的IPS型液晶电视(LG电子制42LS5600)的2片偏振片,按照纤维素酰化物膜ZRD40分别成为液晶单元侧的方式,在前侧通过粘合剂贴付作为前侧偏振片的上述的偏振片101~120、在背侧通过粘合剂贴付作为背侧偏振片的上述的偏振片,前侧和背侧各一片。按照前侧的偏振片的吸收轴成为长度方向(左右方向)、并且背侧的偏振片的透射轴成为长度方向(左右方向)的方式,形成正交尼科耳配置。液晶单元中使用的玻璃的厚度为0.5mm。
如此得到了液晶显示装置101~120。
[漏光评价]
对如此制作的液晶显示装置101~120,在60℃、相对湿度为90%下加热48小时后,在25℃、相对湿度为60%下放置2小时,点亮液晶显示装置的背光,评价点亮后5小时、10小时后面板的四个角的漏光。
漏光评价为:用亮度测量用相机“ProMetric”(Radiant Imaging公司制)从画面正面对黑显示画面进行拍摄,以整个画面的平均亮度与4个角的漏光大的部位的亮度差为基础,进行7阶段评价。
~评价指标~
A:5小时后,面板4个角无可见的漏光。
10小时后,面板4个角无可见的漏光。
B:5小时后,面板4个角中1~2个角可见些许的漏光,但在容许范围内。
10小时后,面板4个角无可见的漏光。
C:5小时后,面板4个角中1~2个角可见些许的漏光,但在容许范围内。
10小时后,面板4个角中1~2个角可见些许的漏光,但在容许范围内。
D:5小时后,面板4个角中3~4个角可见些许的漏光,但在容许范围内。
10小时后,面板4个角中1~2个角可见些许的漏光,但在容许范围内。
E:5小时后,面板4个角中3~4个角可见些许的漏光,但在容许范围内。
10小时后,面板4个角中3~4个角可见些许的漏光,但在容许范围内。
F:5小时后,面板4个角有强漏光,无法容许。
10小时后,面板4个角中3~4个角可见些许的漏光,但在容许范围内。
G:5小时后,面板4个角有强漏光,无法容许。
10小时后,面板4个角有强漏光,无法容许。
表1
表2
从表1和表2的结果可知下述内容。
1、当硬涂层由含有具有环状脂肪族烃基且在分子内具有3个以上的烯键式不饱和双键基团的化合物的硬涂层形成用组合物形成时,透湿度低、铅笔硬度也高、难以发生漏光。
2、关于漏光,与透湿度相对应,透湿度越低,漏光越难以发生。
3、硬涂层形成用组合物中除了具有环状脂肪族烃基且在分子内具有3个以上的烯键式不饱和双键基团的化合物外,还并用不具有环状脂肪族烃基的(甲基)丙烯酸酯化合物时,透湿度低、密合性也优异。
4、硬涂层上层叠了防反射层的防反射膜中,透湿度低、铅笔硬度也高、难以发生漏光,并且反射率低、用于液晶显示装置时图像的映入少。在本发明的硬涂膜上层叠防反射层进行使用也是优选的方式。
以下作为透明支撑体示出丙烯酸(甲基)丙烯酸聚合物系透明支撑体的实施例。
<丙烯酸系透明支撑体1的制作>
向具备搅拌装置、温度传感器、冷却管和氮导入管的内部容积为30L的反应釜中加入甲基丙烯酸甲酯(MMA)8000g、2-(羟基甲基)丙烯酸甲酯(MHMA)2000g和作为聚合溶剂的甲苯10000g,向其中通入氮气,同时升温到105℃。在随着升温回流开始时,添加作为聚合引发剂的叔戊基过氧化异壬酸酯10.0g,同时边用2小时滴加由叔戊基过氧化异壬酸酯20.0g和甲苯100g组成的溶液,边在约105~110℃的回流下使溶液聚合进行,然后进行4小时的熟化。聚合反应率为96.6%,得到的聚合物中的MHMA的含有率(重量比)为20.0%。
接着,向得到的聚合溶液中加入作为环化催化剂的10g的磷酸硬脂酯/磷酸二硬脂酯混合物(堺化学工业制,Phoslex A-18),在约80~100℃的回流下进行环化缩合反应5小时。
接着,将得到的聚合溶液按照以树脂量换算计为2.0kg/小时的处理速度导入桶温度为260℃、旋转速度为100rpm、减压度为13.3~400hPa(10~300mmHg)、后通风口数为1个和前通风口数为4个的通风式双螺杆挤出机(螺杆直径φ=29.75mm、有效长度L/D=30)中,在挤出机内进行环化缩合反应和脱挥。接着,脱挥结束后,将挤出机内残留的处于热熔融状态的树脂从挤出机的前端排出,用造粒机制成料粒,得到由主链上具有内酯环结构的丙烯酸树脂构成的透明料粒。该树脂的重均分子量为148000、熔体流动速率(根据JIS K7120,使试验温度为240℃、荷重为10kg而求出的值。以下的制造例中也相同)为11.0g/10分钟、玻璃化转变温度为130℃。
接着,将得到的料粒和AS树脂(东洋styrene制,商品名:TOYO ASAS20)按照料粒/AS树脂=90/10的重量比用单螺杆挤出机(螺杆直径φ=30mm)进行混炼,由此得到玻璃化转变温度为127℃的透明料粒。
将上述制作的树脂组合物的料粒用双螺杆挤出机从衣架型T模熔融挤出,制作厚度为约160μm的树脂膜。
接着,将得到的未拉伸的树脂膜按照纵方向拉伸2.0倍、横方向拉伸2.0倍的方式同时进行双轴拉伸,由此制作透明塑料膜基材。如此得到的双轴拉伸性膜的厚度为40μm、总光线透射率为92%、雾度为0.3%、玻璃化转变温度为127℃。
<丙烯酸系透明支撑体2的制作>
向具备搅拌装置、温度传感器、冷却管和氮导入管的内部容积为30L的反应釜中加入41.5份甲基丙烯酸甲酯(MMA)、6份的2-(羟基甲基)丙烯酸甲酯(MHMA)、2.5份的2-〔2’-羟基-5’-甲基丙烯酰氧基〕乙基苯基〕-2H-苯并三唑(大塚化学制,商品名:RUVA-93)、作为聚合溶剂的50份的甲苯、0.025份的抗氧化剂(旭电化工业制,Adekastab2112)和作为链转移剂的0.025份的正十二烷基硫醇,向其中通入氮气,同时升温到105℃。在随着升温回流开始时,添加作为聚合引发剂的0.05份的叔戊基过氧化异壬酸酯(Arkema吉富制,商品名:Luperox570),同时边用3小时滴加0.10份叔戊基过氧化异壬酸酯,边在约105~110℃的回流下使溶液聚合进行,然后进行4小时的熟化。
接着,向得到的聚合溶液中加入作为环化缩合反应的催化剂(环化催化剂)的0.05份的磷酸2-乙基己酯(堺化学工业制、Phoslex A-8),在约90~110℃的回流下进行环化缩合反应2小时,然后利用240℃的高压釜将聚合溶液加热30分钟,使环化缩合反应进一步进行。接着,向反应进行后的聚合溶液中混合作为紫外线吸收剂的CGL777MPA(Ciba SpecialtyChemicals制)0.94份。
接着,将得到的聚合溶液按照以树脂量换算计为45kg/小时的处理速度导入桶温度为240℃、旋转速度为100rpm、减压度为13.3~400hPa(10~300mmHg)、后通风口数为1个和前通风口数为4个(从上流侧依次称为第1、第2、第3、第4通风口)、前端部配置有叶盘型的聚合物过滤器(过滤精度为5μ、过滤面积为1.5m2)的通风式双螺杆挤出机(螺杆直径φ=50.0mm、有效长度L/D=30)中,进行脱挥。此时,将另外预先准备的抗氧化剂/环化催化剂灭活剂的混合溶液以0.68kg/小时的加入速度从第1通风口的后部加入,将离子交换水以0.22kg/小时的加入速度从第3通风口的后部加入。
抗氧化剂/环化催化剂灭活剂的混合溶液使用将50份的抗氧化剂(住友化学制SUMILIZER GS)和作为灭活剂的35份的辛基酸锌(日本化学产业制,NIKKA OCTHIX3.6%)溶解于甲苯200份而成的溶液。
接着,脱挥结束后,将挤出机内残留的处于热熔融状态的树脂从挤出机的前端边伴随着利用聚合物过滤器的过滤边排出,然后利用造粒机制成料粒,得到含有主链上具有内酯环结构的丙烯酸树脂和紫外线吸收剂的透明树脂组合物的料粒。树脂的重均分子量为145000、树脂和树脂组合物的玻璃化转变温度(Tg)为122℃。
将上述制作的树脂组合物的料粒用双螺杆挤出机从衣架型T模熔融挤出,制作厚度为约160μm的树脂膜。
接着,将得到的未拉伸的树脂膜按照纵方向2.0倍、横方向2.0倍的方式同时进行双轴拉伸,由此制作透明塑料膜基材。
测定如此得到的双轴拉伸性的树脂膜的物性,结果厚度为40mm、雾度(浊度)为0.3%、玻璃化转变温度为128℃、对380nm的光的透射率为5.8%、对500nm的光的透射率为92.2%。
将上述制成的硬涂膜101~103的透明支撑体替换成丙烯酸系透明支撑体1,除此以外同样地操作,制成硬涂膜201~203。
另外,将硬涂膜101~103的透明支撑体替换成丙烯酸系透明支撑体2,除此以外同样地操作,制成硬涂膜204~206。
(前侧偏振片201~206的制作)
对上述皂化后的硬涂膜201~206未层叠硬涂层的面实施电晕处理,然后用丙烯酸粘接剂贴合到经拉伸的碘系PVA起偏器上。接着,将皂化后的纤维素酰化物膜ZRD40用PVA系粘接剂贴合到经拉伸的碘系PVA起偏器的未贴合硬涂膜的面上,进行热干燥,得到偏振片201~206。
此时,将制成的起偏器卷的长度方向与硬涂膜201~206的长度方向平行地配置。另外,也将起偏器卷的长度方向与上述纤维素酰化物膜ZRD40卷的长度方向平行地配置。
〔液晶显示装置的制作〕
将向上述液晶显示装置101贴付的偏振片从偏振片101替换成偏振片201~206,制作液晶显示装置201~206。
将制成的液晶显示装置201~206与液晶显示装置101同样地评价加热后的漏光。结果如表3所示。
表3
膜试样 | 201 | 202 | 203 | 204 | 205 | 206 |
实施例 | 实施例 | 实施例 | 实施例 | 实施例 | 实施例 | |
反射率 | 4.5% | 4.5% | 4.5% | 4.5% | 4.5% | 4.5% |
铅笔硬度 | 3H | 3H | 3H | 3H | 3H | 3H |
透湿度(g/m2·天) | 52 | 54 | 53 | 53 | 55 | 54 |
密合 | A | A | A | A | A | A |
漏光 | A | A | A | A | A | A |
由表3所示的结果可知以下内容。
1、当丙烯酸系支撑体形成有由含有具有环状脂肪族烃基且在分子内具有3个以上的烯键式不饱和双键基团的化合物的硬涂层形成用组合物形成的硬涂层时,透湿度低、铅笔硬度也高、难以发生光漏。
2、使用了丙烯酸系支撑体时,比使用了纤维素酰化物支撑体时的透湿度更低、更难以发生漏光。
Claims (14)
1.一种硬涂膜,其在透明支撑体的至少一面上具有硬涂层,所述硬涂层是由含有具有环状脂肪族烃基且在分子内具有3个以上的烯键式不饱和双键基团的化合物、和聚合引发剂的硬涂层形成用组合物形成的层。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的硬涂膜,其中,所述具有环状脂肪族烃基且在分子内具有3个以上的烯键式不饱和双键基团的化合物的环状脂肪族烃基为上述通式(I)表示的基团。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的硬涂膜,其中,所述具有环状脂肪族烃基且在分子内具有3个以上的烯键式不饱和双键基团的化合物的含量在所述硬涂层形成用组合物中的除去了无机成分后的固体成分中为60~99质量%。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的硬涂膜,其中,所述硬涂层形成用组合物进一步含有不具有环状脂肪族烃基的(甲基)丙烯酸酯化合物,该(甲基)丙烯酸酯化合物在所述硬涂层形成用组合物中的除去了无机成分后的固体成分中为5~20质量%。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的硬涂膜,其中,所述透明支撑体为以(甲基)丙烯酸系聚合物为主成分的热塑性树脂膜。
8.根据权利要求7所述的硬涂膜,其中,所述(甲基)丙烯酸系聚合物为主链上具有内酯环结构、戊二酸酐环结构和戊二酰亚胺环结构中的至少1种的聚合物。
10.根据权利要求1~6中任一项所述的硬涂膜,其中,所述透明支撑体为纤维素酰化物膜。
11.权利要求1~10中任一项所述的硬涂膜的制造方法,其具有下述工序:在透明支撑体的至少一面上由含有具有环状脂肪族烃基且在分子内具有3个以上的烯键式不饱和双键基团的化合物、和聚合引发剂的硬涂层形成用组合物形成硬涂层。
12.一种防反射膜,其在权利要求1~10中任一项所述的硬涂膜的与所述硬涂层的所述透明支撑体相反的一侧具有折射率比所述透明支撑体低的低折射率层。
13.一种偏振片,其含有权利要求1~10中任一项所述的硬涂膜或权利要求12所述的防反射膜。
14.一种图像显示装置,其含有权利要求1~10中任一项所述的硬涂膜、权利要求12所述的防反射膜或权利要求13所述的偏振片。
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