JP2003226771A - ハードコート層の形成方法およびその用途 - Google Patents

ハードコート層の形成方法およびその用途

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JP2003226771A
JP2003226771A JP2002030558A JP2002030558A JP2003226771A JP 2003226771 A JP2003226771 A JP 2003226771A JP 2002030558 A JP2002030558 A JP 2002030558A JP 2002030558 A JP2002030558 A JP 2002030558A JP 2003226771 A JP2003226771 A JP 2003226771A
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hard coat
resin
coating
coat layer
monomer
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Hiroyuki Kuroda
博之 黒田
Takafumi Mori
孝文 森
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Mitsui Chemicals Inc
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Mitsui Chemicals Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、高耐熱及び高硬度を実現しう
る透明なハードコート方法を提供することである。 【解決手段】少なくとも下記化学式(I)で表される単
量体Aと、下記化学式(II)で表される単量体B、及び
ラジカル重合開始剤を含有する組成物を硬化させてハー
ドコート層を形成する方法であって、粘度が200cps
〜5000cpsの範囲にある該組成物を厚み1μm〜10
0μmの範囲で基材表面に塗布した後、基材の温度を室
温〜160℃の範囲に保ち、光硬化させることを特徴と
する平滑なハードコート層の形成方法。 【化1】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、基材の表面保護方
法に関するものであり、光学レンズや光学用フィルム等
の透明性、表面硬度、耐熱性、平滑性が要求される用途
に好適に使用できる基材の表面保護方法を提供するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、メタクリル樹脂やポリカーボネー
ト樹脂はその透明性、機械的性質に優れていることから
照明カバー、看板、車輌の窓などに多く使用されてい
る。また、光学用途としてタッチパネルを始めとするデ
ィスプレイ用途基材への適用も進んでいる。しかしなが
ら、これらの樹脂は線形ポリマーで有るため、表面硬度
や耐薬品性が必ずしも十分とは言えない。その為、一般
的な方法としてハードコート剤処理による、表面保護層
の形成が行われている。しかし、従来のハードコート剤
による処理では表面硬度では鉛筆硬度で4H程度、耐熱
性では160℃程度が限界であったが、これら透明樹脂
基材の用途は近年ますます広がり、その要求性能も高ま
っている。特に、ディスプレイ用途としてはITO製膜
を行う必要性のある液晶パネルや有機ELではその性能
を向上させるために200℃を越える耐熱性が要求され
ている。また、タッチパネルや電子ペーパー等では人の
手が直接触れる表面への適用としてより高い表面保護性
が要求されている。さらに、樹脂製の光学レンズにおい
ても、屋外環境下における表面保護性が問題となると共
に、高出力ランプの発熱に耐えうる耐熱性が要求されて
いる。
【0003】また、従来のハードコート剤では硬化処理
を行う際、光硬化が好まれるが、その理由として硬化速
度が早く、生産性が向上することは勿論であるが、基材
の耐熱性がPET等の汎用樹脂においてはあまり高くで
きない問題から、熱硬化法では制約があるが、光硬化の
場合にはその温度を低く押さえることが可能であること
も大きい。しかしながら、従来の光硬化型樹脂では、そ
の特性上、あまり高耐熱の樹脂が得られない問題があっ
た。
【0004】また、ハードコートの塗布膜厚は目的に応
じた塗布装置の塗布方法(スピンコーティング、スプレ
ーイング、ダイコーティング、カレンダーロール等々)
によって種々であるが、これらに対応するためには樹脂
粘度のコントロールが必要である。従来の樹脂を用いた
方法では、例えばダイコーティングで50μmの塗布を
行う際には1000cps程度必要であったり、スプレー
イング、スピンコーティングでは100cpsであったり
と、樹脂粘度を変更することが必要であり、その為に樹
脂の組成を変更して対応するのが一般的であった。しか
しながら、樹脂組成を変更することはつまり硬化後の物
性が異なるということであるため、様々な塗布方法にお
いて均一なハードコート特性を得ることは難しかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
の問題点を解決し、高耐熱及び高硬度を実現しうる透
明、平滑なハードコート層の形成方法を提供することで
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の目的を
達成しうる樹脂として、下記化学式(I)で表される単
量体Aと、下記化学式(II)で表される単量体Bの共重
合体に着目した。すなわち、本発明は (1)少なくとも化学式(I)で表される単量体Aと、
化学式(II)で表される単量体B及びラジカル重合開始
剤を含有する組成物を硬化させてハードコート層を形成
する方法であって、該組成物の粘度が200cps〜50
00cpsの範囲であって、該組成物を厚み1μm〜100
μmの範囲で基材表面に塗布した後、光硬化させること
を特徴とする平滑なハードコート層の形成方法であっ
て、(1)の方法によりハードコート層を形成した樹脂
製光学レンズ、であって、(1)の方法によりハードコ
ート層を形成した光学用フィルムに関する。
【0007】
【化2】
【0008】
【発明の実施の形態】本願発明は、少なくとも化学式
(I)および化学式(II)、さらにラジカル重合開始剤
を含有してなる組成物を塗布してハードコート層を形成
する。化学式(I)のモノマーはの製造例としては、3-
イソプロペニル-α,α-ジメチルベンジルイソシアネー
ト10.0部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート
6.5部、ウレタン化反応促進触媒ジブチルスズジラウ
レート0.1部を混合し、反応温度を65℃に保ちなが
ら、1時間攪拌する事によって反応させ、反応液をクロ
マトグラフ法にて精製することにより製造することがで
きる化学式(II)のモノマーはトリス(2-アクリロイ
ルオキシエチル)イソシアヌレートであり、既に一般的
に知られた公知の物質である。また、ラジカル重合開始
剤は特に限定されず、公知の2,2-ジメトキシ-2-フェ
ニルアセトフェノン、ベンゾイン、ベンゾインメチルエ
ーテル、アゾビスイソブチルニトリル、ベンジルジメチ
ルケタール等を組成物に対して0.01〜5重量%の割
合で用いる。
【0009】従来のアクリル樹脂系のハードコート剤で
は、その樹脂の特性上、耐熱温度としては160℃程度
であるが、上記樹脂組成物から得られた樹脂では共重合
した硬化物の耐熱性は200℃〜250℃、硬さも鉛筆
硬度で5H〜6Hとハードコートとして優れた特性を持
っている。さらには、本組成物を用いることにより作業
性という点において、光硬化性で有ることから生産性を
損なわずに上記の特性を得ることができる利点を併せ持
っている。
【0010】また、本組成物は単量体AとBの混合比率
により粘度を変えることができ、温度によりその粘度が
大きく変化する特徴を有する。常温25℃において30
00cpsであったものが、50℃では200cpsとなり、
これにより、樹脂温度を室温からそう離れていない温度
領域において各種塗布方法に適した粘度にコントロール
できる。この場合、温度は±1℃程度の範囲で制御する
ことが粘度コントロールとしては望ましい。これより、
本組成物をハードコートに適用した場合、樹脂の組成を
変えずに、つまり、硬化後の物性を変えることなく各種
塗布方法でコーティングを行うことが可能である。
【0011】さらに、硬化前は液状であり、溶剤を含ま
ないことから、硬化途中の表面変化がおこりにくく、一
般的に平滑と言える表面粗度Ra=200nm以下の表
面が得られることも特徴である。
【0012】ここで、単量体AとBの混合比率は理想的
な過不足の無い結合を考慮した場合にはそれぞれの官能
基数比で決定するのが理想であり、好ましくは54:4
6である。ただし、これらの比は1:1〜1:2の範囲
では硬化後の弾性率、硬度に与える影響はほとんど無
く、硬化物の実質上の使用に際して何ら問題がない。そ
のため、単量体混合物の粘度のみが異なると考えて良
く、粘度調整の為に比率を変更する事が可能である。こ
こで例えば、A及びBの単量体重量比が1:1では25
℃での粘度が3500cpsであったものが、重量比
1:2では5000cps程度となる。ここで、塗布厚
みであるが、一般的にフィルム等の薄い基材へのコーテ
ィングを行う場合、1μm〜50μm程度で行うのが好ま
しく、これは基材保護という点及び他の物性(そり等)
から、できるだけ薄くする事が望まれている事を考慮し
た上での選択である。
【0013】一方、光学レンズ等の基材が厚く、基材剛
性が十分に高い場合には、そりの問題は発生しないこと
から、表面保護性能を向上させる為に厚く塗布する事が
可能であり、この場合、50〜100μm程度が好まし
い厚みとして選択できる。この時、塗布温度は作業性の
問題から、常温近傍で作業可能であることが望ましい。
【0014】また、ベースとなる基材は特に限定される
ものではないが、透明プラスチックとして、PET、P
C等を材質としたフィルムが挙げられ、その用途とし
て、ITO膜製膜、透明配線を施した上で、電界によっ
て色調が変化するインクを塗布することによって製造す
る電子ペーパーや、同じく、タッチセンサー機能を持た
せたタッチパネル、さらには同じく有機ELなど、表面
の硬度が要求され、且つ薄型軽量化が必須となっている
多岐用途に対するフィルム部材として応用が考えられ
る。また、樹脂製光学レンズとは、レーザープリンタ、
カメラ、VTRカメラ液晶プロジェクター、自動車用ラ
ンプ、自動車用表示部パネルなどの光学用途に使用され
る樹脂製レンズであり、これらの用途に関しても、表面
の硬度、耐熱性が要求されており、本発明における樹脂
コーティングの応用が考えられる。
【0015】次に、塗布方法であるが、その第1例とし
て、フィルムに対するコーティング方法を図1に示す。
図1はTダイによるPETフィルムのコーティング方法
の実施例である。樹脂タンクにて単量体Aと単量体
B、さらにラジカル反応触媒を添加し、攪拌混合した上
で、樹脂移送ポンプでTダイへ圧送する。この時、
温調装置にて樹脂温を調整した上でPETフィルム
ロール(繰り出し)から繰り出したフィルム上へ塗布を
行う。その後、高圧水銀灯を有するUV硬化装置にて
硬化を行う。この時、表面の平滑性を出すため、液レベ
リングを考慮し、塗布から硬化までの時間を1〜2分取
ることが望ましい。この場合、樹脂硬化条件としては塗
布厚みが100μmまでであれば、365nmの紫外線
を10000mJ程度照射することが好ましい。さら
に、樹脂を硬化させた後は、ロール(巻き取り)にて
巻き取ることによって製造できる。
【0016】次に第2例として、スプレーイングによる
樹脂レンズのコーティング方法を図2に示す。図2はス
プレーイングによる樹脂レンズのコーティング方法の例
である。本例では、例1同様に樹脂タンクにて単量体
Aと単量体B、さらにラジカル反応触媒を添加し、攪拌
混合する。次に、温調装置にて樹脂温を調整した上で
スプレーガンにて対象基材である樹脂レンズ表面に
塗布を行う。この時、表面の平滑性を出すため、液レベ
リングを考慮し、塗布から硬化までの時間を1〜2分取
ることが望ましい。その後、高圧水銀灯を有するUV硬
化装置にて硬化を行う。この場合、樹脂硬化条件として
は塗布厚みが100μmまでであれば、365nmの紫
外線を10000mJ程度照射することが好ましい。こ
れにより、光学レンズ表面へのコーティングが実施でき
る。
【0017】
【実施例】以下、実施例によって、本発明を更に具体的
に説明するが、本発明はこの実施例によって限定される
物ではないことは勿論である。 (実施例1)図1はTダイによるPETフィルムのコー
ティング方法の例である。本例では、単量体Aを54.
0重量部と単量体B(東亜合成化学(株)製)を46.
0重量部、さらにラジカル反応触媒ベンジルジメチルケ
タールを0.2重量部添加し、攪拌混合した上で、常温
25℃にてコーティングを実施した。この時の樹脂組成
物粘度は3000cps、コーティング膜厚は50μmであ
り、高圧水銀灯によりUV照射を10000mJ実施し
た。結果として、製膜されたハードコート層はPETフ
ィルムから剥離することなく密着し、層単体としての特
性は鉛筆硬度5H、Tgは約200℃であった。また、
表面粗度Raは30nmであった。 (実施例2)図2はスプレーイングによる樹脂レンズの
コーティング方法の例である。本例では、実施例1同様
の樹脂組成で、樹脂温を50℃とすることによってスプ
レー可能な粘度である200cps程度とすることができ
た。これにより、3次元的な曲面を持つ樹脂レンズに対
して均一膜厚(60μm)のコーティングができた。硬
化条件は実施例1で示した条件と同様であり、測定され
た物性としても同様であった。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、次のような効果があ
る。 ・高温(200℃)、高硬度(鉛筆硬度5H)ハードコ
ート層が得られる。 ・樹脂組成を変化させずに種々の塗布方法へ対応できる ・光硬化であり生産性を向上できる ・表面の平滑化ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 TダイによるPETフィルムのコーティング
方法を示す。
【符号の説明】
1:樹脂タンク 2:樹脂移送ポンプ 3:温調装置 4:Tダイ 5:UV硬化装置 6:PETフィルムロール(繰り出し) 7:コーティング済みロール(巻き取り)
【図2】 スプレーイングによる樹脂レンズのコーティ
ング方法を示す。
【符号の説明】
1:樹脂タンク 2:樹脂移送ポンプ 3:温調装置 4:スプレーガン 5:樹脂レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C09D 4/00 C09D 4/00 4J038 G02B 1/10 C08L 101:00 4J100 // C08L 101:00 G02B 1/10 Z Fターム(参考) 2K009 AA15 BB11 CC22 DD02 4D075 BB16X BB42Z BB46Z BB91X BB92Z CA02 CA18 CA44 CA48 CB06 DA04 DA06 DB43 DB48 DB50 DC18 DC24 EA21 EB22 EB24 EB38 EB52 EC37 4F073 AA07 BA18 BA23 BA24 BA26 BB01 BB02 CA45 FA03 4F100 AK01B AK25A AK25K AK42B AL01A BA02 BA07 CA30A EH46 EJ08A EJ52 GB90 JK12 YY00A 4J011 CA01 CA08 CB02 CC10 4J038 FA161 FA162 FA171 FA172 KA03 MA15 NA01 NA11 NA14 PA17 PB08 4J100 AL67Q AL74P BA11Q BA38P BC43P BC75Q CA04 FA03 JA01 JA33

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも下記化学式(I)で表される
    単量体Aと、下記化学式(II)で表される単量体B、及
    びラジカル重合開始剤を含有する組成物を硬化させてハ
    ードコート層を形成する方法であって、粘度が200cp
    s〜5000cpsの範囲にある該組成物を厚み1μm〜1
    00μmの範囲で基材表面に塗布した後、光硬化させる
    ことを特徴とする平滑なハードコート層の形成方法。 【化1】
  2. 【請求項2】 請求項1記載の方法によりハードコート
    層を形成した樹脂製光学レンズ。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の方法によりハードコート
    層を形成した光学用フィルム。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005154614A (ja) * 2003-11-27 2005-06-16 Mitsui Chemicals Inc 重合性組成物およびその用途
JP2019504812A (ja) * 2016-01-15 2019-02-21 コーニング インコーポレイテッド 折畳式電子デバイス組立体、及びその折畳式電子デバイス組立体のためのカバー要素

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