JP2007070456A - 帯電防止ハードコート剤及びタッチパネル用ハードコートフィルム - Google Patents

帯電防止ハードコート剤及びタッチパネル用ハードコートフィルム Download PDF

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Abstract

【課題】 耐ペン摺動性、耐擦傷性、表面硬度に優れ、かつ光透過率が高く乱反射を起こさない帯電防止ハードコート剤およびタッチパネル用ハードコートフィルムを得る。
【解決手段】 式(1)、(2)、(3)で示されるリチウム塩のうち少なくとも1種と、エチレン性不飽和二重結合を有する単量体とからなり、該リチウム塩は該単量体の樹脂固形分100重量部に対して固形分で0.5〜50重量部とする。更にシリコーン系界面活性剤を配合する。
【選択図】 なし

Description

本発明は帯電防止ハードコート剤及びタッチパネル用ハードコートフィルムに関する。
プラスチックフィルムはその加工性、透明性等に加えて、軽量、安価といったことから、自動車業界、家電業界を始めとして種々の産業で使用されているが、ガラスに比較して柔らかく、表面に傷が付き易い等の欠点を有している。この欠点を改良するために表面にシリコン系塗料、アクリル系塗料、メラミン系塗料等のハードコート剤を塗布することが一般的な手段として行われている。また、ホコリの付着防止やプラスチックフィルムの取り扱い時のゴミの混入を防止することを目的に帯電防止機能を有するコート剤が開発されている。
特開2001−214092号 特許第3198494号 特許第3207926号 特許第345492号 特開2000−347001号 特開2004−82613号 特開平7−258628号 特開平5−339306号 特開2004−86196 特開2004−211025
従来、帯電防止を目的としたコート剤として、界面活性剤、金属ナノ粒子、カーボン等を添加したり、兀共役系導電性ポリマーを混合したり、反応させて導電性機能を付与させたものが知られている。
例えば、特開2001−214092号には、導電性酸化物微粒子を多官能アクリレート等に混合する技術が開示されている。
特許第3198494号は、導電性酸化物粒子を含有させたコート剤があるが、導電性酸化物粒子を混合させているため、コート剤や塗工フィルムの透明性が損なわれるといった欠点があった。
特許第3207926号は、アルカリ金属、アルカリ土類金属塩及びアンモニウム塩からなる塩とイミダゾリン型界面活性剤を併用して配合されてなる光硬化性樹脂組成物である。
また、特許第345492号は、反応性アニオン系/ノニオン系界面活性剤又は第4アンモニウム塩を含む帯電防止可塑剤、フェニルケトン骨格を有する第4級アンモニウム塩、分子内に少なくとも1個の不飽和基を有する化合物として、(メタ)アクリル酸エステル及び光開始剤を含んでなる樹脂組成物が開示されている。
これら2つの特許は界面活性剤による効果であり、湿度に影響され易く耐湿性が必要とされる用途には使用できなかった。
また、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン等の兀共役系導電性ポリマーは透明性が劣るとともに共役部の紫外線劣化により導電率が低下するといった問題があった。
本発明は、かかる背景技術に鑑み検討したもので、光透過率が高く、しかも乱反射を起こさない、表面硬度や耐擦傷性、帯電防止性、ペン摺動耐久性に優れた帯電防止ハードコート剤およびタッチパネル用帯電防止ハードコートフィルムを提供することを目的とするものである。
すなわち、請求項1記載の発明は、下記式(1)、(2)、(3)で示されるリチウム塩のうち少なくとも1種と、エチレン性不飽和二重結合を有する単量体とからなり、該リチウム塩が該単量体の樹脂固形分100重量部に対して固形分で0.5〜50重量部であることを特徴とする帯電防止ハードコート剤である。
式(1)LiCFSO
式(2)Li(CFSO
式(3)LiClO
また、請求項2記載の発明は、更に、シリコーン系界面活性剤を含むことを特徴とする請求項1記載の帯電防止ハードコート剤である。
また、請求項3記載の発明は、該ハードコート剤を塗布し、硬化させて形成したハードコート層を含むタッチパネル用ハードコートフィルムである。
更に、請求項4記載の発明は、全光線透過率が90%以上であり、該ハードコート層の表面抵抗値が1013Ω/□以下で、鉛筆硬度が2H以上であることを特徴とする請求項3記載のタッチパネル用ハードコートフィルムである。
本発明の帯電防止ハードコート剤およびそれを利用したタッチパネル用帯電防止ハードコートフィルムは、透明性が高く、耐擦傷性、耐スクラッチ性が高く、ペン摺動耐久性が優れる上、帯電防止機能にも優れ、液晶表示体における偏光板用、あるいは各種ディスプレイの保護用として、好適に用いることができる。さらに、シリコーン系界面活性剤と併用することにより耐ペン摺動性、耐擦傷性、硬度のいずれの特性も優れたものとなる。特に全光線透過率が90%以上であり、該ハードコート層の表面抵抗値が1013Ω/□未満、鉛筆硬度が2H以上のフィルムとすることにより、透明性、帯電防止性、硬度に優れたものとなる
また、本発明のハードコートフィルムに、反射防止、電磁波シールド、導電性、粘着加工、偏光機能などの機能を付与する目的で、各種の機能材料を添加、塗工、蒸着、スパッタ、フィルムラミネート加工等も可能である。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明に用いる、リチウム塩は、下記式(1)及び/又は(2)で示される。
式(1)LiCFSO
式(2)Li(CFSO
式(3)LiClO
式(1)(2)に示すアニオンは数種類の共鳴構造をとり、マイナス電荷の非局在化が起こるため、マイナスイオンとして非常に安定である。さらに、フッ素化アルキル基の強い電子吸引性の効果もあり、リチウムイオンが非常に解離しやすい。このため、これらのリチウム塩は有機溶媒もしくは樹脂中で、高いリチウムイオン伝導性を発現する。
式(3)に示すアニオンもリチウムイオンを非常に解離しやすく、有機溶媒もしくは樹脂中で高いリチウムイオン伝導性を発現する。
リチウム塩は、界面活性剤型帯電防止剤と比較して以下のような特徴を有する。第一に、界面活性剤のように塗膜表面からの飛散や拭き取りによる脱落がないため、帯電防止性能の持続性に優れる。第二に、塗膜表面へのブリードがないためリコート性に優れる。第三に、表面に吸着した水分ではなく、塗膜中に含有されるリチウムイオンがイオン伝導の媒体となるため、界面活性剤のように導電性が湿度依存を示し、低湿度下で導電性が低下することがない。
また、リチウム塩は、親水性ポリマー型帯電防止剤と比較して以下のような特徴を有する。第一に、親水性ポリマー型帯電防止剤では表面に位置する親水基に吸着した水分がイオン伝導の媒体となるため、表面に十分な親水基を得るために、かなりの親水性ポリマーを添加する必要があり、表面硬度等の塗膜物性に大きな影響を及ぼすが、リチウム塩はリチウムイオンの移動により導電性を得るため、添加量を後述するような少量に抑えることができる。第二に、表面に吸着した水分ではなく、塗膜中に含有されるリチウムイオンがイオン伝導の媒体となるため、親水性ポリマーのように導電性が湿度依存を示し、低湿度下で導電性が低下することがない。
更に、リチウム塩は、導電性金属酸化物型帯電防止剤と比較して以下のような特徴を有する。第一に、金属酸化物のような着色が全くなく、極めて高い透明性を有する。第二に、金属酸化物では数100ナノメートル以下程度の微粒子を塗膜中で接触させることによって導電性を得るため、ベースとなる樹脂に対して同量近い添加量が必要になるが、リチウム塩はリチウムイオンの移動によりが導電性を得るため、添加量を後述するような少量に抑えることができる。第三に、ハードコート剤に添加する際、金属酸化物微粒子のようにビーズミルなどの特殊な分散装置を必要とせず、簡便である。
更にまた、リチウム塩は、ポリピロールやポリチオフェン、ポリアニリンなどの導電性高分子型帯電防止剤と比較して以下のような特徴を有する。第一に、導電性高分子のような着色が全くなく、極めて高い透明性を有する。第二に、導電性高分子を溶解させるには一般に、ハロゲン含有溶剤や有害性、毒性を有する特殊な溶剤を必要とするが、リチウム塩は一般的な有機溶剤に溶解可能であり、コート剤設計の幅が広く、かつ環境負荷をより抑えることができる。
これらのリチウム塩を、エチレン性不飽和二重結合を有する単量体に対して帯電防止剤として用いることにより、ハードコート剤としての特性を失うことなく、無着色で光透過率が高く、しかも乱反射を起こさない、表面硬度や耐擦傷性、払拭性、リコート性に優れた帯電防止ハードコート剤となる。これらリチウム塩の添加量は、エチレン性不飽和二重結合を有する単量体の樹脂固形分100重量部に対し、0.5〜50重量部が好適であり、下限に満たないと安定した帯電防止性能が得られず、また上限を超えると硬化度合いが低下する。
エチレン性不飽和二重結合を有する単量体としては、多官能(メタ)アクリレートを用いることが望ましい。これは(メタ)アクリレート密度を上げ、有機物の架橋度を上げることで硬さ特性をより引き出すことができるからである。官能基数は3〜6が望ましく、6官能より多いと少ない照射量での硬化が可能となるが塗工、硬化後に不飽和基が残存し変色など耐光性に欠け、逆に3官能より少ないと高出力ランプが必要となり架橋密度低下につながり硬化度合いが低下する。
多官能(メタ)アクリレートは、分子中に2個以上のアクリロイルオキシ基及び/またはメタクロイルオキシ基を有する化合物であり、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、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テトラ(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、ペンタエリスリトールテトラ(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、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらは、単独、または混合して使用しても良い。また必要に応じ単官能(メタ)アクリレートを混合し使用することもできる。
単官能(メタ)アクリレートとしてヒドロキシメチル(メタ)アクリレート、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、ヒドロキシアミル(メタ)アクリレート、ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレートなどのヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートや、エトキシエチル(メタ)アクリレート、イソボロニル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレートなどが挙げられ、これらは1種単独であるいは2種以上併用することができる。
フィルムに滑り性を持たせ、さらにペン摺動耐久性を向上させる目的でシリコーン系界面活性剤を配合するのが好ましい。配合割合はエチレン性不飽和二重結合を有する単量体の樹脂固形分100重量部に対し、5重量部を上限とする。上限を超えると、耐擦傷性、鉛筆硬度が劣りやすくなる。シリコーン系界面活性剤としては、例えば、ジメチルシリコーン、環状シリコーン、フェニル変性シリコーン、ポリエーテル変性シリコーン等の化合物を含有するものが挙げられるが、本発明においては、不飽和基を含有しないものがエチレン性不飽和二重結合を有する単量体と反応せず帯電防止機能を低下させることがないとの理由から特に好ましい。
本発明においてはハードコート剤には光重合開始剤を添加するが、光重合開始剤としては特に制限はなく各種公知のものを使用することができる。光重合開始剤としては、ベンゾフェノン及び他のアセトフェノン、ベンジル、ベンズアルデヒド及びo−クロロベンズアルデヒド、キサントン、チオキサントン、2−クロロチオキサントン、9,10−フェナントレンキノン、9,10−アントラキノン、メチルベンゾインエーテル、エチルベンゾインエーテル、イソプロピルベンゾインエーテル、α,α−ジエトキシアセトフェノン、α,α−ジメトキシアセトフェノン、1−フェニル−1,2−プロパンジオール−2−o−ベンゾイルオキシム及びα,α−ジメトキシ−α−フェニルアセトフェノン等が挙げられる。市販品としては、イルガキュア−184、イルガキュア−651(チバ・スペシャリティー・ケミカルズ(株)製)、ダロキュア−1173(メルク社製)などが挙げられる。添加量は光重合性多官能(メタ)アクリレート化合物の樹脂固形分100重量部に対して0.2〜10重量部である。
その他、配合材料として、老化防止を向上させる目的で酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化マグネシウム等の金属酸化物が配合される。
本発明のタッチパネル用ハードコートフィルムの基材としてのプラスチックフィルムは、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、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、セロファン、ジアセチルセルロースフィルム、トリアセチルセルロースフィルム、アセチルセルロースブチレートフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリ塩化ビニリデンフィルム、ポリビニルアルコールフィルム、エチレン−酢酸ビニル共重合体フィルム、ポリスチレンフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリスルホンフィルム、ポリエーテルエーテルケトンフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリエーテルイミドフィルム、ポリイミドフィルム、フッソ樹脂フィルム、ナイロンフィルム、アクリル樹脂フィルム等、いずれも公知のものを用いることができる。基材は用途に応じてシート状、板状であってもよい。
また、帯電防止ハードコート剤との密着性を向上させる目的で、サンドブラスト法や溶剤処理法などによる表面の凹凸化処理、あるいはコロナ放電処理、クロム酸処理、火炎処理、熱風処理、オゾン・紫外線照射処理、電子線照射処理などの表面の酸化処理などの表面処理を施してもよい。
本発明の帯電防止ハードコート剤のフィルムへの塗布方法、塗布厚については特に制限はなく、公知の方法、例えばグラビアコート法、バーコート法、ナイフコート法、ロールコート法、ブレードコート法、ダイコート法などを用いることができ乾燥後塗膜の厚みを1〜50μmとなるように塗布する。1μm未満では、十分な耐擦傷性や耐スクラッチ性が得られず、50μm超では、得られたフィルムが反るなど、取扱上の問題がある。好ましくは、3〜30μmである。
以下、本発明について実施例、比較例を挙げてより詳細に説明するが、具体例を示すものであって特にこれらに限定するものではない。
実施例1
帯電防止ハードコート剤(A)の製造
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬株式会社製、商品名カヤラッド DPHA 固形分100%)100重量部に、LiCFSOのMEK溶液(不揮発分50%/三光化学工業株式会社製)1重量部と、ポリエーテル変性シリコーン(商品名L−720 固形分100% 東レダウコーニング株式会社製)2重量部を混合し攪拌した。開始剤としてイルガキュア184を5重量部加え、ハードコート剤(A)を得た。
タッチパネル用ハードコートフィルム(A)の製造
次いで、帯電防止ハードコート剤(A)を、100μmのPET(ポリエチレンテレフタレート:商品名ルミラーU34 東レ株式会社製)フィルムに硬化後の膜厚が6μmになるように塗布して、80W/cmの水銀灯で、300mJ/cmの紫外線処理を行い、タッチパネル用ハードコートフィルム(A)を得た。
実施例2
実施例1において、LiCFSOのMEK溶液(不揮発分50%/三光化学工業株式会社製)の添加量を10重量部とした以外は同様に実施して、タッチパネル用ハードコートフィルム(B)を得た。
実施例3
実施例1において、LiCFSOのMEK溶液(不揮発分50%/三光化学工業株式会社製)の添加量を60重量部とした以外は同様に実施して、タッチパネル用ハードコートフィルム(C)を得た。
実施例4
実施例2において、LiCFSOのMEK溶液の代わりに、Li(CFSOのMEK溶液(不揮発分50%/三光化学工業株式会社製)
を用いた以外は同様に実施して、タッチパネル用ハードコートフィルム(D)を得た。
実施例5
実施例2において、LiCFSOのMEK溶液の代わりに、LiClO のMEK溶液(不揮発分50%/三光化学工業株式会社製)を用いた以外は同様に実施して、タッチパネル用ハードコートフィルム(E)を得た。
実施例6
実施例2において、ポリエーテル変性シリコーン(商品名L−720 固形分100% 東レダウコーニング株式会社製)に代えて、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン(商品名BYK−333 固形分97% ビックケミー・ジャパン株式会社製)を用いた以外は同様に実施して、タッチパネル用ハードコートフィルム(F)を得た。
実施例7
実施例6において、LiCFSOのMEK溶液(不揮発分50%/三光化学工業株式会社製)の添加量を60重量部とした以外は同様に実施して、タッチパネル用ハードコートフィルム(G)を得た。
実施例8
実施例1において、ポリエーテル変性シリコーン(商品名L−720 固形分100% 東レダウコーニング株式会社製)に代えて、同社のポリエーテル変性シリコーン(商品名FZ−2123 固形分100%)を用いた以外は同様に実施して、タッチパネル用ハードコートフィルム(H)を得た。
実施例9
実施例8において、LiCFSOのMEK溶液(不揮発分50%/三光化学工業株式会社製)の添加量を10重量部とした以外は同様に実施して、タッチパネル用ハードコートフィルム(I)を得た。
実施例10
実施例8において、LiCFSOのMEK溶液(不揮発分50%/三光化学工業株式会社製)の添加量を60重量部とした以外は同様に実施して、タッチパネル用ハードコートフィルム(J)を得た。
実施例11
実施例10において、ポリエーテル変性シリコーン(商品名FZ−2123 固形分100%)を用いなかった以外は同様に実施して、タッチパネル用ハードコートフィルム(K)を得た。
比較例1
実施例1において、LiCFSOのMEK溶液(不揮発分50%/三光化学工業株式会社製)を0.5重量部とした以外は同様に実施したが、鉛筆硬度、表面抵抗値とペン摺動耐久性が劣っていた。
比較例2
実施例1において、LiCFSOのMEK溶液(不揮発分50%/三光化学工業株式会社製)の添加量を110重量部とした以外は同様に実施したが鉛筆硬度と耐擦傷性が劣っていた。
比較例3
実施例1において、ポリエーテル変性シリコーン(商品名L−720 固形分100% 東レダウコーニング株式会社製)の添加量を12重量部とした以外は同様に実施したが、耐擦傷性が劣っていた。
比較例4
実施例6において、LiCFSOのMEK溶液(不揮発分50%/三光化学工業株式会社製)の添加量を0.5重量部とした以外は同様に実施したが、表面抵抗値とペン摺動耐久性が劣っていた。
比較例5
実施例6において、LiCFSOのMEK溶液(不揮発分50%/三光化学工業株式会社製)の添加量を110重量部とした以外は同様に実施したが鉛筆硬度、耐擦傷性とペン摺動耐久性が劣っていた。
比較例6
実施例8において、LiCFSOのMEK溶液(不揮発分50%/三光化学工業株式会社製)を0.5重量部とした以外は同様に実施したが、表面抵抗値とペン摺動耐久性が劣っていた。
比較例7
実施例8において、LiCFSOのMEK溶液(不揮発分50%/三光化学工業株式会社製)の添加量を110重量部とした以外は同様に実施したが耐擦傷性とペン摺動耐久性が劣っていた。
比較例8
実施例11において、LiCFSOのMEK溶液(不揮発分50%/三光化学工業株式会社製)の添加量を110重量部とした以外は同様に実施したが鉛筆硬度と耐擦傷性が劣っていた。

評価結果を表1、表2に示す。

評価方法は以下の通りとした。
1)鉛筆硬度:JIS K 5600に準じ、斜め45度に固定した鉛筆の真上から荷重をかけ引っ掻き試験を行い、傷の付かない鉛筆硬度を表示した。
2)耐擦傷性:スチールウール#0000(日本スチールウール株式会社製)により荷重2kg重で10往復摩擦して傷がつくかどうかにより評価する。キズの付き方で5段階に分け、下記の様に評価した。
評価5:全くキズが付かない。
評価4:1から3本相当のキズが入る。
評価3:4から7本相当のキズが入る。
評価2:8から15本相当のキズが入る。
評価1:無数にキズが入る。
3)表面抵抗率:JIS K 6911−5−13(1995年版)に基づき、デジタル超高抵抗/微小電流計R8340A(株式会社アドバンテスト)を使用して測定した。
4)ペン摺動耐久性:ポリアセタールペン(R0.8)のペン先に垂直荷重(250g)をかけ、25mm往復摺動を行い、フィルム表面の傷の有無を確認し、傷なきを○、傷有りを×とした。
12万回処理後傷なし ◎
8万回処理後傷なし ○
8万回未満処理後傷あり ×

Claims (4)

  1. 下記式(1)、(2)、(3)で示されるリチウム塩のうち少なくとも1種と、エチレン性不飽和二重結合を有する単量体とからなり、該リチウム塩が該単量体の樹脂固形分100重量部に対して固形分で0.5〜50重量部であることを特徴とする帯電防止ハードコート剤。
    式(1)LiCFSO
    式(2)Li(CFSO
    式(3)LiClO
  2. 更に、シリコーン系界面活性剤を含むことを特徴とする請求項1記載の帯電防止ハードコート剤。
  3. 該帯電防止ハードコート剤を塗布し、硬化して形成したハードコート層を含むタッチパネル用ハードコートフィルム。
  4. 全光線透過率が90%以上であり、該ハードコート層の表面抵抗値が1013Ω/□未満で、鉛筆硬度が2H以上であることを特徴とする請求項3記載のタッチパネル用ハードコートフィルム。
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