JP2014001299A - 光学フィルム又はシート形成用活性エネルギー線硬化型組成物及び光学フィルム又はシート - Google Patents

光学フィルム又はシート形成用活性エネルギー線硬化型組成物及び光学フィルム又はシート Download PDF

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Abstract

【課題】柔軟性があり取り扱い易く、破断強度及び引張弾性率が優れた光学フィルム又はシート形成用活性エネルギー線硬化型組成物、該組成物から得られた光学フィルム又はシートの提供。
【解決手段】数平均分子量が500未満のポリオール(a)、無黄変型有機ポリイソシアネート(b)及びヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートの4〜7員環ラクトン付加物であって、ヒドロキシル基含有(メタ)アクリレート1モルに対する4〜7員環ラクトンの付加反応割合が0.1モルより大きく2.0モルより小さい化合物(c)の反応物であるウレタン(メタ)アクリレート(A)を含む光学フィルム又はシート形成用活性エネルギー線硬化型組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、光学フィルムの形成に使用される活性エネルギー線硬化型組成物、当該組成物を硬化して得られる光学フィルム又はシートに関し、これら技術分野に属する。
尚、下記においては、便宜上、特に断りがない場合は、「光学フィルム又はシート」を「光学フィルム」と記載する。又、アクリレート又はメタクリレートを、(メタ)アクリレートと表す。
液晶ディスプレイ等に用いられる偏光子保護フィルムや液晶を光学補償する位相差フィルム等の光学フィルムにおいて、耐熱性や耐薬品性が優れていることから、3次元架橋フィルムがしばしば用いられる。その中でも、短時間で硬化が進行し、生産性が高いことから、活性エネルギー線によってラジカル硬化させたフィルムを使用するケースがある。
活性エネルギー線硬化型組成物の中では、優れた機械物性を示すことから、ウレタン(メタ)アクリレートを含む組成物がよく用いられる。
近年、液晶ディスプレイの大型化に伴い、光学フィルムの大型化も必要となってきている。
しかしながら、光学フィルムを大型化すると、外力の偏りが生じるため、光学フィルムが外力による複屈折変化を生じやすい材料からなる場合、複屈折の分布が生じ、コントラストが不均一となるという問題がある。外力による複屈折変化の生じやすさは、光弾性係数の絶対値によって表されるが、偏光子保護フィルムとしてウレタン(メタ)アクリレートの硬化フィルムを用いた場合、その光弾性係数の絶対値が大きく、偏光子収縮に伴う応力複屈折の発生により、光漏れ・白抜けが起こる。
さらに、ウレタン(メタ)アクリレートの硬化フィルムは、強度が不十分な場合があり、又、強度が十分な場合であっても、柔軟性や脆性が不十分な場合があった。より具体的には、硬化フィルムを折り曲げるとヒビが入ったり、割れたりする場合があった。又、最終製品として硬化フィルムをカッティングする際に、スムーズにカッティングできなかったり、最悪の場合には断面にクラックが生じる場合があった。
特許文献1においては、比較的分子量が低い短鎖ジオール、有機ジイソシアネート及びヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートから得られるウレタン(メタ)アクリレートが開示されている。しかしながら、ウレタン(メタ)アクリレートの数平均分子量が5,000以上と大きくフィルムの引張弾性率が低いため、ロール・ツー・ロール方式で後加工する際に延伸されやすく、意図せず位相差が発生するという問題があった。
特許文献2においては、トリシクロデカンジメタノール、有機ジイソシアネート及びヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートから得られるウレタン(メタ)アクリレートが開示されている。しかしながら、ヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートとしてβ−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、β−ヒドロキシプロピル(メタ)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ジペンタエリスリトールペンタアクリレートを用いた場合にはフィルムとしての柔軟性が足りず、取り扱いに難点があり、ε−カプロラクトン変性β−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートを用いた場合には、ε−カプロラクトン変性モル数が2モル以上の場合には、フィルムとしての柔軟性はあるものの、破断強度が低く、ロール・ツー・ロール方式で後加工する際にフィルムが裂けて安定搬送できないという問題があった。
特開2011−145330号公報 特開2005−255979号公報
本発明の目的は、柔軟性があり取り扱い易く、破断強度及び引張弾性率が優れた光学フィルム形成用活性エネルギー線硬化型組成物、該組成物から得られた光学フィルムを提供することである。
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、数平均分子量が500未満のポリオール、無黄変型有機ポリイソシアネート及環状ラクトン変性モル数が0.1より大きく2.0より小さい環状ラクトン変性ヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートの反応物であるウレタン(メタ)アクリレートを含む活性エネルギー線硬化型組成物が有効であることを見出した。
本発明の組成物によれば、その硬化物が柔軟性、破断強度及び引張弾性率が優れており、これら物性に優れる光学フィルムを提供することができる。
図1は、本発明の組成物を使用した光学フィルムの製造の1例を示す。 図2は、本発明の組成物を使用した光学フィルムの製造の1例を示す。
本発明は、特定のウレタン(メタ)アクリレートを含む光学フィルム形成用活性エネルギー線硬化型組成物、及び光学フィルムに関するものである。
以下、本発明の詳細について説明する。尚、本明細書では、組成物に活性エネルギー線照射して得られる架橋物及び硬化物を、まとめて「硬化物」と表す。
1.(A)成分
(A)成分は、数平均分子量が500未満のポリオール(a)〔以下、「化合物(a)」という〕、無黄変型有機ポリイソシアネート(b)〔以下、「化合物(b)」という〕及びヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートの4〜7員環ラクトン付加物であって、ヒドロキシル基含有(メタ)アクリレート1モルに対する4〜7員環ラクトンの付加反応割合が0.1モルより大きく2.0モルより小さい化合物(c)〔以下、「化合物(c)」という〕の反応物である。
(A)成分としては、2個以上の(メタ)アクリロイル基を有するウレタン(メタ)アクリレートであることが好ましく、2個の(メタ)アクリロイル基をウレタン(メタ)アクリレートであることがより好ましい。
(A)成分としては、芳香族基を有しないウレタン(メタ)アクリレートが、低光弾性となるため好ましい。芳香族基を有しないウレタン(メタ)アクリレートは、原料のポリオール及び有機ポリイソシアネートとして、芳香族基を有しない化合物を使用することにより製造することができる。
ウレタン(メタ)アクリレートの数平均分子量は、好ましくは、600〜3,000である。600以上にすることにより、柔軟性を付与することができ、3,000以下にすることにより、強度を付与することができる。より好ましくは、700〜2,000であり、さらに好ましくは、800〜1,500である。
尚、ウレタン(メタ)アクリレートの数平均分子量(以下、「Mn」という)とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、「GPC」という)により測定した分子量をポリスチレン換算した値を意味する。
(A)成分は、1種のみを使用しても、2種以上を併用しても良い。
以下、(A)成分の原料化合物である、化合物(a)、化合物(b)及び化合物(c)、並びに(A)成分の製造方法について説明する。
1−1.化合物(a)
化合物(a)は、数平均分子量(以下、「P−Mn」という)が500未満のポリオールである。
尚、本発明においてポリオールの数平均分子量(P−Mn)とは、下記(1)に従って求めた値をいう。
Figure 2014001299
化合物(a)の具体例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサングリコール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、3,3−ジメチロールヘプタン、1,9−ノナンジオール及び2−メチル−1,8−オクタンジオール等の脂肪族ジオール;
シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノール−A、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカンジメタノール(通称;トリシクロデカンジメタノール)、1,4−デカヒドロナフタレンジオール、1,5−デカヒドロナフタレンジオール、1,6−デカヒドロナフタレンジオール、2,6−デカヒドロナフタレンジオール、2,7−デカヒドロナフタレンジオール、デカヒドロナフタレンジメタノール、ノルボルナンジオール、ノルボルナンジメタノール、デカリンジメタノール、アダマンタンジオール、3,9−ビス(1,1−ジメチル−2−ヒドロキシエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン(通称;スピログリコール)、イソソルビド、イソマンニド、2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン(通称;水添ビスフェノールA)、4,4′−ジヒドロキシジシクロヘキシルメタン(通称;水添ビスフェノールF)、1,1−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)−1,1−ジシクロヘキシルメタン(通称;水添ビスフェノールZ)及び4,4−ビシクロヘキサノール等の脂環族ジオール;
1,2,6−ヘキサントリオール、1,2,3−ヘプタントリオール、1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、カシリトール、ピロガロール、グリセリン及びトリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレート等のトリオール化合物;並びにこれらトリオール化合物のε−カプロラクトン変性物等が挙げられる。
これら化合物の中でも、P−Mnが60以上400以下のポリオールが好ましい。
当該化合物の具体例としては、1,4−ブタンジオール等の炭素数2〜6の脂肪族ジオール、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカンジメタノール及び3,9−ビス(1,1−ジメチル−2−ヒドロキシエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン等の複数の環を有する脂環族ジオールが好ましく、硬化物の強度に優れる点で、3,9−ビス(1,1−ジメチル−2−ヒドロキシエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン(通称;スピログリコール)が特に好ましい。
化合物(a)には、硬化物の柔軟性や光学特性を損なわない範囲内で、P−Mnが500以上のポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオール及びポリエーテルポリオールを併用しても良い。
1−2.化合物(b)
化合物(b)は、無黄変型有機ポリイソシアネートである。
化合物(b)としては、ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンメチルエステルジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート(以下、「IPDI」という)、4,4′−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、ノルボルナンジイソシアネート及びω,ω′−ジイソシアネートジメチルシクロヘキサン等の脂環族ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体、IPDIのイソシアヌレート体等のポリイソシアネート等が挙げられる。
化合物(b)は、1種のみを使用しても、2種以上を併用しても良い。
前記した化合物の中でも、硬化物の機械強度と光学特性に優れるという点で、IPDIが好ましい。
1−3.化合物(c)
化合物(c)は、ヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートの4〜7員環ラクトン(以下、「環状ラクトン」という)付加物であって、ヒドロキシル基含有(メタ)アクリレート1モルに対する4〜7員環ラクトンの付加反応割合(以下、単に「反応割合」という)が0.1モルより大きく2.0モルより小さい化合物である。
化合物(c)は、下記の化学式で表される化合物を主成分とする。
CH2=C(R1)COOR2O〔CO(CHR3mO〕n
0.1<n<2.0、m=2〜5
(但し、上記式において、R1は水素原子又はメチル基、R2は炭化水素基、R3は水素原子、脂肪族基又は芳香族基を表す)。
化合物(c)の原料化合物のヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートとしては、1個のヒドロキシル基を有する化合物が好ましく、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、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシペンチル(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、ヒドロキシオクチル(メタ)アクリレート及びシクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
環状ラクトンとしては、例えば、β−プロピオラクトン、γ-ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン及びこれらに脂肪族又は芳香族の置換基を有するβ−ブチロラクトン等が挙げられる。これらの環状ラクトンは2種以上を組み合わせて用いることができる。
環状ラクトンとしては前記した化合物の中でも、硬化物の機械強度と光学特性に優れるという点で、ε−カプロラクトンが好ましい。
化合物(c)は、ヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートの環状ラクトン付加物である。この場合、ヒドロキシル基含有(メタ)アクリレート1モルに対する環状ラクトンの反応割合が0.1モルより大きく2.0モルより小さい必要がある。環状ラクトンの反応割合が0.1モルに満たない場合は、硬化物が脆くなってしまい、2.0モルを超えると硬化物の破断強度が低くなってしまう。
化合物(c)としては、前記した化合物の中でも、硬化物の機械強度と光学特性に優れるという点で、ヒドロキシル基含有(メタ)アクリレート1モルに対する環状ラクトンの反応割合が0.5〜1.5モルである化合物が好ましく、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートの環状ラクトン付加物であって、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート1モルに対する環状ラクトンの反応割合が1モルである化合物がより好ましい。この場合においても、環状ラクトンがε−カプロラクトンである化合物が好ましい。
化合物(c)には、硬化物の柔軟性を損なわない範囲で、ヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートを併用しても良い。ヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートとしては、前記と同様の化合物が挙げられる。
1−4.(A)成分の製造方法
(A)成分は、常法に従い製造されたもので良い。
(A)成分としては、化合物(a)と化合物(b)を反応させてイソシアネート基含有化合物を製造し、これと化合物(c)を反応させた化合物(以下、「化合物A1」という)、化合物(a)、化合物(b)及び化合物(c)を同時に反応させた化合物(以下、「化合物A2」という)等が挙げられ、分子量を制御しやすいという理由で化合物A1が好ましい。
化合物A1を製造する場合は、ジブチルスズジラウレート等のウレタン化触媒存在下、使用する化合物(a)及び化合物(b)を加熱攪拌し付加反応させ、さらに化合物(c)を添加し、加熱攪拌し付加反応させる方法等が挙げられ、化合物A2を製造する場合は、前記と同様の触媒の存在下に、化合物(a)、化合物(b)及び化合物(c)を同時に添加して加熱攪拌する方法等が挙げられる。
これらの反応には、ウレタン化のための触媒を添加することができる。具体的には、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズジオクテート、ジブチルスズジアセチルアセトナート等のスズ化合物、ビスマスジオクテート等のビスマス化合物、カルシウムジオクテート等のカルシウム化合物が挙げられる。
これらの反応は、無溶剤で行うことも、溶剤存在下で行うこともできる。
溶剤の具体例としては、n−ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン及びシクロヘキサン等の炭化水素系溶剤;テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、ビス(2−エトキシエチル)エーテル及びビス(2−ブトキシエチル)エーテル等のエーテル系溶剤;アセトン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、ジエチルケトン、ブチルメチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルペンチルケトン、ジ−n−プロピルケトン、ジイソブチルケトン、ホロン、イソホロン、シクロヘキサノン及びメチルシクロヘキサノン等のケトン系溶剤;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アルキレングリコールモノエーテルアセテート;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル;並びにN−メチルピロリドン等が挙げられる。
これらのうちで、(A)成分の溶解性、蒸発のしやすさの観点から、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンが特に好ましい。
又、溶剤の代わりに、(A)成分の粘度を低減するために、反応性希釈剤を用いることができる。
具体的には、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、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、トリメチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、1−アダマンチル(メタ)アクリレート、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、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(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、グリシジル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、о−フェニルフェノールEO変性(n=1〜4)(メタ)アクリレート、p−クミルフェノールEO変性(n=1〜4)(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、о−フェニルフェニル(メタ)アクリレート、p−クミルフェニル(メタ)アクリレート、N−(メタ)アクリロイルモルホリン、N−ビニルホルムアミド、N−(メタ)アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタルイミド、N−(メタ)アクリロイルオキシエチルテトラヒドロフタルイミド等が挙げられる。
尚、上記においてEO変性とは、エチレンオキサイド付加物を意味し、nはアルキレンオキサイド単位の繰返し数を意味する。
2.光学フィルム形成用活性エネルギー線硬化型組成物
本発明の組成物は、前記(A)成分を必須成分とするものであるが、目的に応じて種々の成分を配合することができる。
その他成分としては、具体的には、(A)成分以外のエチレン性不飽和化合物〔以下、(B)成分という〕、光重合開始剤〔以下、(C)成分という〕、有機溶剤〔以下、(D)成分という〕、23℃における光弾性係数が5×10-12Pa-1以下の値を有するポリマー〔以下、(E)成分という〕、可塑剤、重合禁止剤又は/及び酸化防止剤、並びに耐光性向上剤等を挙げることができる。
以下、これらの成分について説明する。
2−1.(B)成分
(B)成分は、(A)成分以外のエチレン性不飽和基を有する化合物である。
(B)成分は、組成物全体の粘度を低下させる目的や、その他の物性を調整する目的で必要に応じて配合する成分である。
(B)成分の具体例としては、(A)成分以外の(メタ)アクリレート〔以下、「その他(メタ)アクリレート」という〕やN−ビニル−2−ピロリドン等が挙げられる。
その他(メタ)アクリレートとしては、1個の(メタ)アクリロイル基を有する化合物〔以下、「単官能(メタ)アクリレート」という〕や2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物〔以下、「多官能(メタ)アクリレート」という〕等が挙げられる。
単官能(メタ)アクリレートの具体例としては、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、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、トリメチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、1−アダマンチル(メタ)アクリレート、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、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、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、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、о−フェニルフェノールEO変性(n=1〜4)(メタ)アクリレート、p−クミルフェノールEO変性(n=1〜4)(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、о−フェニルフェニル(メタ)アクリレート、p−クミルフェニル(メタ)アクリレート、N−(メタ)アクリロイルモルホリン、N−ビニルホルムアミド、N−(メタ)アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタルイミド、N−(メタ)アクリロイルオキシエチルテトラヒドロフタルイミド等が挙げられる。
多官能(メタ)アクリレートの具体例としては、ビスフェノールA EO変性(n=1〜2)ジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールA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、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラ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(n=5〜14)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、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、テトラ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(n=5〜14)ジ(メタ)アクリレート、1,3−ブチレングリコールジ(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、ポリブチレングリコール(n=3〜16)ジ(メタ)アクリレート、ポリ(1−メチルブチレングリコール)(n=5〜20)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、1,9−ノナンジオールジ(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、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、スピログリコールジ(メタ)アクリレート等の二官能(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、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリス[(メタ)アクリロキシエチル]イソシアヌレート、カプロラクトン変性トリス[(メタ)アクリロキシエチル]イソシアヌレート等の三官能(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、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の四官能以上の(メタ)アクリレート等が挙げられる。
尚、上記においてEO変性とは、エチレンオキサイド付加物を意味し、nはアルキレンオキサイド単位の繰返し数を意味する。
(B)成分としては、前記した化合物の1種のみを使用しても、2種以上を併用しても良い。
(B)成分としては、前記した化合物の中でも、多官能(メタ)アクリレートが、硬化物の貯蔵弾性率やガラス転移温度を高くできるという理由で好ましい。
さらに、多官能(メタ)アクリレートとしては、ジメチロールトリシクロデカンジ(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トリ(メタ)アクリレート、トリス[(メタ)アクリロキシエチル]イソシアヌレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート等が好ましい。
又、組成物の硬化物を偏光子保護膜として使用する場合には、(B)成分としては、前記した化合物の中でも、ホモポリマーの光弾性係数が(A)成分より小さい化合物が好ましく、より好ましくはホモポリマーの光弾性係数が負である化合物である。
当該化合物の具体例としては、特に、イソボルニル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、N−(メタ)アクリロイルモルホリン及びN−ビニル−2−ピロリドンが好ましい。
(B)成分の割合としては、目的に応じて適宜設定すれば良いが、(A)成分及び(B)成分の合計量を基準として(A)成分40〜99重量%及び(B)成分1〜60重量%が好ましく、(A)成分50〜99重量%及び(B)成分1〜50重量%がより好ましく、特に好ましくは(A)成分60〜99重量%及び(B)成分1〜40重量%である。
(B)成分の割合を1重量%以上とすることで、得られる硬化物の貯蔵弾性率やガラス転移温度を高くすることができ、他方50重量%以下とすることで、硬化物の機械特性と柔軟性を両立することができる。
2−2.(C)成分
(C)成分は、光重合開始剤である。
(C)成分は、活性エネルギー線として紫外線及び可視光線を用いた場合に配合する成分である。活性エネルギー線として電子線を使用する場合には、必ずしも配合する必要はないが、硬化性を改善させるため必要に応じて少量配合することもできる。
(C)成分としては、ベンジルジメチルケタール、ベンジル、ベンゾイン、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、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−[4-(2−ヒドロキシエトキシ)-フェニル]−2−ヒドロキシー2−メチルー1−プロパンー1−オン、オリゴ[2−ヒドロキシー2−メチルー1−[4−1−(メチルビニル)フェニル]プロパノン、2−ヒドロキシー1−[4−[4−(2−ヒドロキシー2−メチループロピオニル)−ベンジル]−フェニル]−2−メチルプロパンー1−オン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)]フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ベンジルー2−ジメチルアミノー1−(4−モルフォリノフェニル)ブタンー1−オン、2−ジメチルアミノー2−(4−メチルベンジル)−1−(4−モルフォリン−4−イルーフェニル)−ブタンー1−オン、アデカオプトマーN−1414((株)ADEKA製)、フェニルグリオキシリックアシッドメチルエステル、エチルアントラキノン、フェナントレンキノン等の芳香族ケトン化合物;
ベンゾフェノン、2−メチルベンゾフェノン、3−メチルベンゾフェノン、4−メチルベンゾフェノン、2,4,6−トリメチルベンゾフェノン、4−フェニルベンゾフェノン、4−(メチルフェニルチオ)フェニルフェニルメタン、メチル−2−ベンゾフェノン、1−[4−(4−ベンゾイルフェニルスルファニル)フェニル]−2−メチル−2−(4−メチルフェニルスルフォニル)プロパンー1−オン、4,4‘−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4‘−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、N,N′−テトラメチル−4,4′−ジアミノベンゾフェノン、N,N′−テトラエチル−4,4′−ジアミノベンゾフェノン及び4−メトキシ−4′−ジメチルアミノベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物;
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サイド、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、エチル−(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフィネート及びビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキサイド等のアシルホスフィンオキサイド化合物;
チオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、1−クロロ−4−プロピルチオキサントン、3−[3,4−ジメチル−9−オキソ−9H−チオキサントン−2−イル]オキシ]−2−ヒドロキシプロピル−N,N,N―トリメチルアンモニウムクロライド及びフロロチオキサントン等のチオキサントン系化合物;
アクリドン、10−ブチル−2−クロロアクリドン等のアクリドン系化合物;
1,2−オクタンジオン1−[4−(フェニルチオ)−2−(O―ベンゾイルオキシム)]及びエタノン1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−1−(O―アセチルオキシム)等のオキシムエステル類;
2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジ(m−メトキシフェニル)イミダゾール二量体、2−(o−フルオロフェニル)−4,5−フェニルイミダゾール二量体、2−(o−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(p−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2,4−ジ(p−メトキシフェニル)−5−フェニルイミダゾール二量体及び2−(2,4−ジメトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体等の2,4,5−トリアリールイミダゾール二量体;並びに9−フェニルアクリジン及び1,7−ビス(9,9′−アクリジニル)ヘプタン等のアクリジン誘導体等が挙げられる。
これらの化合物は、1種又は2種以上を併用することもできる。
(C)成分の配合割合としては、(A)成分の合計量100重量部に対して、又は(B)成分を配合する場合は(A)成分及び(B)成分の合計100重量部に対して、0.01〜10重量%が好ましく、より好ましくは0.1〜5重量%である。以下、(A)成分、又は(A)成分及び(B)成分をまとめて「硬化性成分」という。
(C)成分の配合割合を0.01重量%以上とすることにより、適量な紫外線又は可視光線量で組成物を硬化させることができ生産性を向上させることができ、一方10重量%以下とすることで、硬化物の耐候性や透明性に優れたものとすることができる。
2−3.(D)成分
本発明の組成物は、基材への塗工性を改善する等の目的で、(D)成分の有機溶剤を含むものが好ましい。
(D)成分の具体例としては、n−ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン及びシクロヘキサン等の炭化水素系溶剤;
メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、イソブチルアルコール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、2−(メトキシメトキシ)エタノール、2−イソプロポキシエタノール、2−ブトキシエタノール、2−イソペンチルオキシエタノール、2−ヘキシルオキシエタノール、2−フェノキシエタノール、2−ベンジルオキシエタノール、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール及びプロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール系溶剤;
テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、ビス(2−エトキシエチル)エーテル及びビス(2−ブトキシエチル)エーテル等のエーテル系溶剤;
アセトン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、ジエチルケトン、ブチルメチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルペンチルケトン、ジ−n−プロピルケトン、ジイソブチルケトン、ホロン、イソホロン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン及びメチルシクロヘキサノン等のケトン系溶剤;
酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、メチルグリコールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、酢酸セロソルブ等のエステル系溶剤;
N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン等の非プロトン性極性溶剤が挙げられる。
(D)成分としては、前記した化合物の1種又は2種以上用いることができる。
有機溶剤としては、別途添加しても良く、又、(A)成分の製造で使用する有機溶剤を分離することなくそのまま使用しても良い。
(D)成分の割合としては、適宜設定すれば良いが、好ましくは組成物中に10〜90重量%が好ましく、より好ましくは20〜80重量%である。
2−4.(E)成分
(E)成分は、23℃における光弾性係数(以下、単に「光弾性係数」という)が5×10-12Pa-1以下の値を有するポリマーである。
(A)成分の硬化物は、通常10×10-12〜20×10-12Pa-1の範囲の正の光弾性係数を有するため、光弾性係数が5×10-12Pa-1以下である(E)成分と配合することにより、硬化物の光弾性係数を10×10-12Pa-1以下とすることができる。
(E)成分の光弾性係数としては、−10〜5×10-12Pa-1が好ましく、より好ましくは−10×10-12〜2×10-12Pa-1であり、さらに好ましくは−10〜−2×10-12Pa-1である。
本発明において光弾性係数とは、外力による複屈折の変化の生じやすさを表す係数で、光弾性係数の値がゼロに近いほど、外力による複屈折の変化が小さいことを意味する。
具体的には、光弾性係数(C)は、σを伸張応力、△nを応力付加時の複屈折としたとき、下式で定義される値である。
C[Pa-1]=△n/σ
ここで、△nは、n1を伸張方向と平行な方向の屈折率、n2を伸張方向と垂直な方向の屈折率としたとき、下式で定義される。
△n=n1−n2
尚、本発明における光弾性係数は、温度23℃で測定した値を意味する。
(E)成分としては、前記した光弾性係数を有するポリマーであれば種々の化合物が使用でき、(メタ)アクリロイル基を有するモノマーの単独重合体又は共重合体、N−ビニル−2−ピロリドン共重合体、α−メチルスチレンの単独重合体又は共重合体、エチレン−テトラシクロドデセン共重合体等が挙げられる。
(メタ)アクリロイル基を有するモノマーとしては、具体的には(メタ)アクリル酸;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、ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(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、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレート;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、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート等のヒドロキシル基含有(メタ)アクリレート;N−(メタ)アクリロイルモルホリン;並びに(メタ)アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド及びN,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド等のアクリルアミド類等が挙げられる。
(メタ)アクリロイル基を有するモノマーの共重合体としては、アミド構造又はカルボキシル基を有する共重合体が、負の光弾性係数値が大きく、(A)成分との相溶性に優れる点で好ましい。
アミド構造を有する共重合体において、アミド構造としてはモルホリン構造が好ましい。アミド構造を有する共重合体の具体例としては、メチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート及びN−(メタ)アクリロイルモルホリン共重合体が好ましい。
カルボキシル基を有する共重合体の具体例としては、(メタ)アクリレートとアクリル酸又はメタクリル酸の共重合体が好ましい。
(メタ)アクリロイル基を有するモノマーの単独重合体又は共重合体としては、市販のものも使用することができる。例えば、デルペット60N、80N〔旭化成ケミカルズ(株)製〕、ダイヤナールBR52、BR80,BR83,BR85,BR87,BR88〔三菱レイヨン(株)製〕、KT75〔電気化学工業(株)製〕等が挙げられる。
ダイヤナールは、(メタ)アクリロイル基を有するモノマーの共重合体であって、BR83,BR87,BR88はカルボキシル基を有する共重合体の市販品である。
N−ビニル−2−ピロリドン共重合体において、N−ビニル−2−ピロリドンの共重合モノマーとしては、酢酸ビニル及びアルキル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
N−ビニル−2−ピロリドン共重合体の具体例としては、ビニルピロリドン・酢酸ビニル共重合体、ビニルピロリドン・メチル(メタ)アクリレート共重合体、ビニルピロリドン・エチル(メタ)アクリレート共重合体、ビニルピロリドン・ブチル(メタ)アクリレート共重合体等を挙げることができる。
N−ビニル−2−ピロリドン共重合体としては、市販のものも使用することができる。
例えば、PVP/VA S−630〔アイエスピー・ジャパン(株)製〕等が挙げられる。
(E)成分の重量平均分子量(以下、Mwという)は、(A)成分との相溶性に優れる点で、1,000〜100,000であることが好ましい。
(E)成分の製造方法としては、特に制限は無く、前記した単量体を使用して、懸濁重合、乳化重合、塊状重合、あるいは溶液重合等の公知の方法のいずれを用いても良い。ここで、重合開始剤としては、通常のパーオキサイド系及びアゾ系のものを用いることができ、また、レドックス系とすることもできる。
重合温度については、懸濁または乳化重合では30〜100℃、塊状または溶液重合では80〜300℃で実施しうる。さらに、アルキルメルカプタン等を連鎖移動剤として用いて重合を実施することもできるが、光弾性係数低減のためには、その使用量は少ない方が好ましい。
本発明における(E)成分としては、エチレン性不飽和基を有するポリマー〔以下、「(UE)成分」という)を用いることができ、(A)成分との相溶性及び硬化物の脆性が向上し、(E)成分含有量を多くできるため光弾性係数をさらに低減できるという点で好ましい。
以下、(UE)成分について説明する。
2−4−1.(UE)成分
(UE)成分としては、光弾性係数が5×10-12Pa-1以下で、かつエチレン性不飽和基を有するポリマーであれば種々の化合物が使用でき、例えば、下記に示すポリマーを挙げることができる。
1)ポリマーB1:カルボキシル基を含有する重合体(以下、「カルボキシル基含有プレポリマー」という)及び/又は水酸基を含有する重合体(以下、「水酸基含有プレポリマー」という)に、イソシアネート基及びエチレン性不飽和基を有する化合物(以下、「イソシアネート系不飽和化合物」という)を付加して得られたポリマー
2)ポリマーB2:カルボキシル基含有プレポリマーに、エポキシ基及びエチレン性不飽和基を有する化合物(以下「エポキシ系不飽和化合物」という)を付加して得られたポリマー
3)ポリマーB3:エポキシ基を含有する重合体(以下、「エポキシ基含有プレポリマー」という)に、カルボキシル基及びエチレン性不飽和基を有する化合物(以下「カルボキシル系不飽和化合物」という)を付加して得られたポリマー
○プレポリマーの製造方法
ポリマーB1及びポリマーB2の製造で使用する、カルボキシル基含有プレポリマーとしては、カルボキシル系不飽和化合物とこれ以外のエチレン性不飽和化合物(以下、「その他不飽和化合物」という)との共重合体、及びカルボキシル基を有する連鎖移動剤の存在下にその他不飽和化合物を重合した末端にカルボキシル基を含有する重合体(以下、末端カルボキシル基含有重合体)等が挙げられる。
以下、カルボキシル基含有プレポリマー、水酸基含有プレポリマー及びエポキシ基含有プレポリマーの製造方法について説明する。
・カルボキシル基含有プレポリマーの製造方法
まずカルボキシル系不飽和化合物とその他不飽和化合物との共重合体について説明する。
カルボキシル系不飽和化合物としては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸のポリカプロラクトン変性物及びフタル酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、コハク酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等のカルボキシル基含有(メタ)アクリレート等が挙げられる。
これらの中でも、特に得られる(B)成分の光弾性係数がより低いものとなることから、(メタ)アクリル酸を用いることが好ましい。
その他不飽和化合物としては、得られる(B)成分の光弾性係数が5×10-12Pa-1以下であれば特に限定されないが、上記のカルボキシル系不飽和化合物との共重合性に優れることから(メタ)アクリロイル基有する化合物が好ましい。
(メタ)アクリロイル基有する化合物としては、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、ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(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、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレート;
N−(メタ)アクリロイルモルホリン;
(メタ)アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド及びN,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド等のアクリルアミド類;並びに
(メタ)アクリロニトリル等が挙げられる。
必要に応じて、(メタ)アクリロイル基有する化合物以外の化合物も使用することができ、スチレン、α−メチルスチレン及び酢酸ビニル等が挙げられる。
これらの中でも、特に得られる(B)成分の光弾性係数がより低いものとなることから、メチル(メタ)アクリレート及びN−(メタ)アクリロイルモルホリンを用いることが好ましい。
当該プレポリマーとしては、さらに、水酸基及びエチレン性不飽和基を有する化合物(以下「水酸系不飽和化合物」という)を共重合したものであっても良い。
水酸系不飽和化合物としては、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、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート及びヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート等のヒドロキシル基含有(メタ)アクリレート、並びにヒドロキシブチルビニルエーテル等のヒドロキシアルキルビニルエーテル等が挙げられる。
カルボキシル系不飽和化合物とその他不飽和化合物との共重合体の製造方法としては、特に制限は無く、前記した化合物を使用して、前記(E)成分と同様の製造方法を挙げることができる。
これらの中でも、重合体の製造が容易、かつ乳化剤等の余計な不純物を含まない点で溶液重合法が好ましい。
次に末端カルボキシル基含有重合体の製造方法について説明する。
末端カルボキシル基含有重合体の製造方法としては、例えばカルボキシル基を有する連鎖移動剤の存在下に、その他不飽和化合物を重合する方法等が挙げられる。
その他不飽和化合物としては、前記と同様の化合物を挙げることができ、前記と同様の化合物が好ましい。
カルボキシル基を有する連鎖移動剤としては、3−メルカプトプロピオン酸、メルカプト酢酸等が挙げられる。
カルボキシル基を有する連鎖移動剤の割合としては、最終的に導入するエチレン性不飽和基の割合に応じて適宜設定すれば良く、使用する全モノマーの合計100重量部に対して、0.01〜7重量部が好ましい。
重合方法としては、前記と同様の方法が採用できる。
・水酸基含有プレポリマーの製造方法
ポリマーB1で使用する水酸基含有プレポリマーとしては、水酸系不飽和化合物とその他不飽和化合物の共重合体、及び水酸基を有する連鎖移動剤の存在下にその他不飽和化合物を重合した末端に水酸基を含有する重合体(以下、「末端水酸基含有重合体」という)等が挙げられる。
水酸系不飽和化合物としては、前記と同様の化合物が挙げられる。
その他不飽和化合物としては、前記と同様の化合物を挙げることができ、前記と同様の化合物が好ましい。
水酸系不飽和化合物とその他不飽和化合物の共重合体の製造方法としては、前記と同様の方法に従い製造することができる。
次に、末端水酸基含有重合体の製造方法について説明する。
末端水酸基含有重合体の製造方法としては、例えば水酸基を有する連鎖移動剤の存在下に、その他不飽和化合物を重合する方法等が挙げられる。
その他不飽和化合物としては、前記と同様の化合物を挙げることができ、前記と同様の化合物が好ましい。
水酸基を有する連鎖移動剤としては、2−メルカプトエタノール等が挙げられる。
水酸基を有する連鎖移動剤の割合としては、最終的に導入するエチレン性不飽和基の割合に応じて適宜設定すれば良く、使用する全モノマーの合計100重量部に対して、0.01〜7重量部が好ましい。
重合方法としては、前記と同様の方法が採用できる。
・エポキシ基含有プレポリマーの製造方法
ポリマーB3で使用するエポキシ基含有プレポリマーとしては、エポキシ系不飽和化合物とその他不飽和化合物の共重合体が挙げられる。
エポキシ系不飽和化合物としては、グリシジル(メタ)アクリレート及びシクロヘキセンオキサイド含有(メタ)アクリレート等のエポキシ基含有(メタ)アクリレート等が挙げられる。
その他不飽和化合物としては、前記と同様の化合物を挙げることができ、前記と同様の化合物が好ましい。
エポキシ系不飽和化合物とその他不飽和化合物の共重合体の製造方法としては、前記と同様の方法に従い製造することができる。
・(UE)成分の製造方法
(UE)成分は、カルボキシル基含有プレポリマー、水酸基含有プレポリマー、エポキシ基含有プレポリマーに対し、これらプレポリマーと反応しうる官能基とエチレン性不飽和基を有する化合物を付加反応することによって導入される。
付加反応の方法としては、常法に従えば良く、有機溶媒中又は無溶剤で製造することができる。付加反応の条件としては、各反応に応じて反応温度、反応時間及び触媒を適宜選択すれば良い。
2−4−2.(E)成分の割合
(E)成分の割合としては、目的に応じて適宜設定すれば良いが、(A)成分及び(E)成分の合計量を基準として(A)成分30〜99重量%及び(E)成分1〜70重量%が好ましく、より好ましくは(A)成分40〜90重量%及び(E)成分10〜60重量%である。
(A)成分の割合が30重量%以上とすることで、得られる硬化物の機械物性に優れるものとすることができ、他方99重量%以下とすることで、光弾性係数をさらに低減することができる。
2−5.可塑剤
硬化物に柔軟性を付与し、脆さを改善する目的で、可塑剤を添加することができる。可塑剤の具体例としては、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジイソノニル等のフタル酸ジアルキルエステル、アジピン酸ジオクチル等のアジピン酸ジアルキルエステル、セバシン酸エステル、アゼライン酸エステル、リン酸トリクレシル等のリン酸エステル、ポリプロピレングリコール等の液状ポリエーテルポリオール、ポリカプロラクトンジオール、3−メチルペンタンジオールアジペート等の液状ポリエステルポリオール等が挙げられる。
これら可塑剤の配合割合としては、適宜設定すれば良いが、硬化性成分の合計100重量部に対して、5〜30重量%が好ましく、より好ましくは5〜20重量%である。
可塑剤の配合割合を5重量%以上にすることにより、柔軟性が発現し、30重量%以下にすることにより、強靭性が保たれる。
2−6.重合禁止剤又は/及び酸化防止剤
本発明の組成物には、重合禁止剤又は/及び酸化防止剤を添加することが、本発明の組成物の保存安定性を向上させることができ、好ましい。
重合禁止剤としては、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール、並びに種々のフェノール系酸化防止剤が好ましいが、イオウ系二次酸化防止剤、リン系二次酸化防止剤等を添加することもできる。
これら重合禁止剤又は/及び酸化防止剤の総配合割合は、硬化性成分の合計量100重量部に対して、0.001〜3重量%であることが好ましく、より好ましくは0.01〜0.5重量%である。
2−7.耐光性向上剤
本発明の組成物には、紫外線吸収剤や光安定剤等の耐光性向上剤を添加しても良い。
紫外線吸収剤としては、2−(2'−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2'−ヒドロキシ−3',5'−ジ−t−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2'−ヒドロキシ−3'−t−ブチル−5'−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール化合物;
2,4−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−6−(2−ヒドロキシ−4−イソ−オクチルオキシフェニル)−s−トリアジン等のトリアジン化合物;
2,4−ジヒドロキシ−ベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−ベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−4'−メチルベンゾフェノン、2,2'−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2、4、4'−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,2',4,4'−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,4'−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,3',4,4'−テトラヒドロキシベンゾフェノン、又は2、2'−ジヒドロキシ−4,4'−ジメトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン化合物等を挙げることができる。
光安定性剤としては、N,N′−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−N,N′−ジホルミルヘキサメチレンジアミン、ビス(1,2,6,6−)ペンタメチル−4−ピペリジル)−2−(3,5−ジターシャリーブチル−4−ヒドロキシベンジル)−2−n−ブチルマロネート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)セバケート、等の低分子量ヒンダードアミン化合物;N,N′−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−N,N′−ジホルミルヘキサメチレンジアミン、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)セバケート等の高分子量ヒンダードアミン化合物等のヒンダードアミン系光安定剤を挙げることができる。
耐光性向上剤の配合割合は、硬化性成分の合計量100重量部に対して、0〜5重量%であることが好ましく、より好ましくは0〜1重量%である。
3.使用方法
本発明の組成物は、光学フィルム形成の目的に応じて種々の使用方法を採用することができる。
具体的には、基材に組成物を塗工し活性エネルギー線を照射して硬化させる方法、基材に組成物を塗工し別の基材と貼り合せた後さらに活性エネルギー線を照射して硬化させる方法、凹部を有する型枠に組成物を流し込み、活性エネルギー線を照射して硬化させる方法等が挙げられる。
基材としては、剥離可能な基材及び離型性を有しない基材(以下、「非離型性基材」という)のいずれも使用することができる。
剥離可能な基材としては、離型処理されたフィルム及び剥離性を有する表面未処理フィルム(以下、まとめて「離型材」という)等が挙げられる。
離型材としては、シリコーン処理ポリエチレンテレフタレートフィルム、表面未処理ポリエチレンテレフタレートフィルム、表面未処理シクロオレフィンポリマーフィルム及び表面未処理OPPフィルム(ポリプロピレン)等が挙げられる。
本発明の組成物の硬化物のヘイズを1.0%以下に抑えるためには、表面未処理ポリエチレンテレフタレートフィルムや表面未処理OPPフィルム(ポリプロピレン)を使用することが好ましい。
本願発明の組成物から得られる光学フィルムに対して、低いヘイズにしたり表面平滑性を付与するためには、剥離可能な基材として表面粗さ(中心線平均粗さ)Raが150nm以下の基材を使用することが好ましく、0.001〜0.100μmの基材がより好ましい。さらに、ヘイズとしては3.0%以下が好ましい。
当該基材の具体例としては、表面未処理ポリエチレンテレフタレートフィルムや表面未処理OPPフィルム(ポリプロピレン)等が挙げられる。
尚、本発明において表面粗さRaとは、フィルムの表面の凹凸を測定し、平均の粗さを計算したものを意味する。
非離型性基材としては、前記以外の各種プラスチックが挙げられ、ポリビニルアルコール、トリアセチルセルロース及びジアセチルセルロース等のセルロースアセテート樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルサルホン、ノルボルネン等の環状オレフィンをモノマーとする環状ポリオレフィン樹脂等が挙げられる。
本発明の組成物の塗工に当たって、組成物としては、得られる光学フィルムを、異物の混入防止や空隙等の欠陥の発生を防止したり、光学物性の優れたものとするため、原料成分を撹拌・混合した後、精製したものを使用することが好ましい。
組成物の精製方法としては、組成物をろ過する方法が簡便であり好ましい。ろ過の方法としては、加圧ろ過等が挙げられる。
ろ過精度は、好ましくは10μm以下、より好ましくは5μm以下である。ろ過精度は小さいほど好ましいが、小さすぎるとフィルターが目詰まりし易くなり、フィルターの交換頻度が増え生産性が低下するため、下限は0.1μmが好ましい。
塗工方法としては、目的に応じて適宜設定すれば良く、従来公知のバーコート、アプリケーター、ドクターブレード、ナイフコーター、コンマコーター、リバースロールコーター、ダイコーター、リップコーター、グラビアコーター及びマイクログラビアコーター等で塗工する方法が挙げられる。
活性エネルギー線としては、電子線、紫外線及び可視光線等が挙げられる。これらの中でも、光重合開始剤を必ずしも配合する必要がなく硬化物の耐熱性や耐光性に優れるという点で、電子線がより好ましい。
活性エネルギー線照射における、線量や照射強度等の照射条件は、使用する組成物、基材及び目的等に応じて適宜設定すれば良い。
4.光学フィルム
本発明の組成物は、光学フィルムの製造に好ましく使用できる。
以下、光学フィルムについて説明する。
尚、以下においては、図1〜図2に基づき一部説明する。
4−1.光学フィルムの製造方法
光学フィルムの製造方法としては常法に従えば良く、例えば、組成物を基材に塗布した後、活性エネルギー線を照射して製造することができる。
図1は、離型材/硬化物から構成される光学フィルムの好ましい製造方法の一例を示す。
図1において、(1)は離型材を意味する。
組成物が無溶剤型の場合(図1:F1)は、組成物を離型材〔図1:(1)〕に塗工する。組成物が有機溶剤等を含む場合(図1:F2)は、組成物を離型材〔図1:(1)〕に塗工した後に、乾燥させて有機溶剤等を蒸発させる(図1:1−1)。
離型材に組成物層(2)が形成されてなるシートに対して活性エネルギー線を照射することで、離型材/硬化物から構成される光学フィルムが得られる。活性エネルギー線の照射は、通常、組成物層側から照射するが、離型材側からも照射できる。
上記において、基材(1)として離型材を使用すれば、離型材/硬化物から構成される光学フィルムを製造することができる。
本発明の組成物の塗工量としては、使用する用途に応じて適宜選択すればよいが、有機溶剤等を乾燥した後の膜厚が5〜200μmとなるよう塗工するのが好ましく、より好ましくは10〜100μmである。
組成物が有機溶剤等を含む場合は、塗布後に加熱・乾燥させ、有機溶剤等を蒸発させる。
加熱・乾燥方法としては、加熱装置を備えた炉内を通過させる方法や、又、送風により実施することもできる、
加熱・乾燥条件は、使用する有機溶剤等に応じて適宜設定すれば良く、40〜150℃の温度に加熱する方法等が挙げられる。
加熱・乾燥後の組成物としては、有機溶剤の割合を1重量%以下とすることが好ましい。
活性エネルギー線照射における、線量や照射強度等の照射条件は、使用する組成物、基材及び目的等に応じて適宜設定すれば良い。
図2は、離型材/硬化物/離型材から構成される光学フィルムの好ましい製造方法の一例を示す。
図2において、(1)、(3)、(4)は離型材を意味する。
組成物が無溶剤型の場合(図2:F1)は、組成物を離型材〔図2:(1)〕に塗工する。組成物が有機溶剤等を含む場合(図2:F2)は、組成物を離型材〔図2:(1)〕に塗工した後に、乾燥させて有機溶剤等を蒸発させる(図2:2−1)。組成物層(2)には離型材(3)をラミネートした後活性エネルギー線照射したり、活性エネルギー線照射した後に離型材(4)をラミネートすることで、離型材、硬化物及び離型材が、この順に形成されてなる光学フィルムが得られる。
上記図1及び2では基材として離型材を使用した例を記載したが、非離型性基材を使用して、光学フィルムを製造することもできる。
例えば、図1において、(1)の離型材に代え非離型性基材を使用し、前記と同様に活性エネルギー線照射して硬化させ、非離型性基材/硬化物から構成される光学フィルムを製造することもできる。
又、図2において、(1)、(3)及び(4)のいずれかの離型材として、非離型性基材を使用し、前記と同様の方法で活性エネルギー線照射して硬化させ、離型材/硬化物/非離型性基材から構成される光学フィルムや、非離型性基材/硬化物/非離型性基材から構成される光学フィルムを製造することもできる。
又、前記の例では、組成物を基材に塗工して光学フィルムを製造する例を挙げたが、膜厚が大きい光学フィルムを製造する場合は、特定の凹部を有する型枠等に組成物を流し込み、前記と同様にして活性エネルギー線を照射して組成物を硬化させ光学フィルムを製造することもできる。
4−2.光学フィルムの用途
本発明の組成物から形成される光学フィルムは、種々の光学用途に使用できるものである。より具体的には、偏光板の偏光子保護フィルム、プリズムシート用支持フィルム及び導光フィルム等の液晶表示装置やタッチパネル一体型液晶表示装置に使用されるフィルム、各種機能性フィルム(例えば、ハードコートフィルム、加飾フィルム、透明導電性フィルム)及び表面形状を付したフィルム(例えば、モスアイ型反射防止フィルムや太陽電池用テクスチャー構造付きフィルム)のベースフィルム、太陽電池等屋外用の耐光性(耐候性)フィルム、LED照明・有機EL照明用フィルム、フレキシブルエレクトロニクス用透明耐熱フィルム等の用途が挙げられる。
以下に、実施例及び比較例を挙げ、本発明をより具体的に説明する。尚、下記において「部」とは、重量部を意味する。
○製造例1〔(A)成分の製造〕
攪拌機、温度計、冷却器を備えた500mL反応容器に、室温で化合物(b)としてIPDI:134g、触媒としてジブチルスズジラウレート(以下、「DBTDL」という):0.07gを仕込み、5容量%の酸素を含む窒素の雰囲気下、これらを攪拌しながら液温が70℃になるまで加温した。
化合物(a)の溶液として1,4−ブタンジオール(水酸基価:1247mgKOH/g、P−Mn:90):34.2g及びメチルエチルケトン(以下、「MEK」という):65.0gの混合溶液を内温が75℃以下となるように滴下した後、内温80℃で2時間反応させた。
その後、化合物(c)として2−ヒドロキシエチルアクリレートのε−カプロラクトン1モル付加物〔(株)ダイセル製FA1DDM〕:104.8g、重合禁止剤として2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール(以下、「BHT」という):0.07g、MEK:12.0g及びDBTDL:0.07gの混合溶液を内温が75℃以下となるように滴下した後3時間反応させ、赤外線吸収スペクトル装置(Perkin Elmer製FT−IR Spectrum100)によりスペクトルを測定し、イソシアネート基が完全に消費されたことを確認し、ウレタンアクリレート(以下、「UA−1」という)を含むMEK溶液(固形分80%)を得た。
UA−1のMn(ポリスチレン換算数平均分子量)を、GPC(溶媒:テトラヒドロフラン、カラム:Waters製HSPgel HR MB−L)により測定した結果、1,200であった。
○製造例2〔(A)成分の製造〕
製造例1において、化合物(b)としてIPDI:99.6g及びMEK:50.0gの混合溶液、化合物(a)としてスピログリコール(水酸基価:369mgKOH/g、P−Mn:304)〔三菱ガス化学(株)製SPG。以下、「SPG」という。〕:74.4g及びMEK(粉体であるSPGを添加後に反応容器に付着した洗浄に使用):25.5g、化合物(c)としてFA1DDM:95.6g及びMEK:5.0gの混合溶液とした以外は同様の操作を行い、ウレタンアクリレート(以下、「UA−2」という)を含むMEK溶液(固形分80%)を得た。
得られたUA−2のMnは、1,300であった。
○製造例3〔(A)成分の製造〕
製造例1において、化合物(b)としてIPDI:107.0g及びMEK:50.0gの混合溶液、化合物(a)としてSPG:117.2g及びMEK(製造例2と同目的で使用):25.5g、化合物(c)としてFA1DDM:45.2g及びMEK:5.0gの混合溶液とした以外は同様の操作を行い、ウレタンアクリレート(以下、「UA−3」という)を含むMEK溶液(固形分80%)を得た。
得られたUA−3のMnは、2,800であった。
○製造例4〔(A)成分の製造〕
攪拌機、温度計、冷却器を備えた500mL反応容器に、室温で化合物(b)としてIPDI:115.4g、重合禁止剤としてBHT:0.07g、触媒としてDBTDL:0.07gを仕込み、5容量%の酸素を含む窒素の雰囲気下、これらを攪拌しながら液温が70℃になるまで加温した。
化合物(a)としてトリシクロ[5.2.1.02,6]デカンジメタノール(オクセア社製TCDDM。以下、「TCDDM」という。)(水酸基価:572mgKOH/g、P−Mn:196):64.3g、化合物(c)としてFA1DDM:90.3g及びMEK:85.0gの混合溶液を内温が75℃以下となるように一括添加した後、内温80℃で2時間反応させた。
その後、DBTDL:0.07g及びMEK:5.0gの混合溶液を添加し、イソシアネート基が完全に消費されたことを確認し、ウレタンアクリレート(以下、「UA−4」という)を含むMEK溶液(固形分80%)を得た。
得られたUA−4のMnは、1,200であった。
○比較製造例1〔(A)成分以外のウレタンアクリレートの製造〕
製造例1において、化合物(b)としてIPDI:165.7g、化合物(a)の溶液として1,4−ブタンジオール:49.0g及びMEK:82.5gの混合溶液、ヒドロキシル含有アクリレートとして2−ヒドロキシエチルアクリレート(以下、「HEA」という):47.7g及びMEK:5.0gの混合溶液とした以外は同様の操作を行い、ウレタンアクリレート(以下、「UA’−1」という)を含むMEK溶液(固形分80%)を得た。
得られたUA’−1のMnは、1,300であった。
○比較製造例2〔(A)成分以外のウレタンアクリレートの製造〕
製造例1において、化合物(b)としてIPDI:116.3g及びMEK:50.0gの混合溶液、化合物(a)としてSPG:100.3g及びMEK(製造例2と同目的で使用):32.5gの混合溶液、ヒドロキシル含有アクリレートとしてHEA:45.9g及びMEK:5.0gの混合溶液とした以外は同様の操作を行い、ウレタンアクリレート(以下、「UA’−2」という)を含むMEK溶液(固形分80%)を得た。
得られたUA’−2のMnは、1,300であった。
○比較製造例3〔(A)成分以外のウレタンアクリレートの製造〕
製造例1において、化合物(b)としてIPDI:80.4g及びMEK:50.0gの混合溶液、化合物(a)としてSPG:55.0g及びMEK(製造例2と同目的で使用):32.5gの混合溶液、ヒドロキシル含有アクリレートとして2−ヒドロキシエチルアクリレートのε−カプロラクトン2モル付加物〔(株)ダイセル製FA2D〕:127.1g及びMEK:5.0gの混合溶液とした以外は同様の操作を行い、ウレタンアクリレート(以下、「UA’−3」という)を含むMEK溶液(固形分80%)を得た。
得られたUA’−3のMnは、1,400であった。
○比較製造例4〔(A)成分以外のウレタンアクリレートの製造〕
製造例4において、化合物(b)としてIPDI:138.4g、化合物(a)としてTCDDM:77.0g、ヒドロキシル含有アクリレートとしてHEA:54.6g及びMEK:85.0gの混合溶液とした以外は同様の操作を行い、ウレタンアクリレート(以下、「UA’−4」という)を含むMEK溶液(固形分80%)を得た。
得られたUA’−4のMnは、1,200であった。
(1)実施例1〜同11、比較例1〜同7(組成物の製造)
後記表1及び同2に示す成分を表1及び同2に示す割合でステンレス製容器に投入し、加温しながらマグネチックスターラーで均一になるまで撹拌し、組成物を得た。
Figure 2014001299
Figure 2014001299
表1及び2における略号は、下記を意味する。
・DCPA〔ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート、共栄社化学(株)製ライトアクリレートDCP−A〕
・M309〔ペンタエリスリトールトリアクリレート、東亞合成(株)製アロニックスM−309〕
・Dc1173:2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、BASFジャパン(株)製DAROCUR−1173
(2)実施例F1〜F4、同F6〜F8及び同F10〜F10、比較例F1〜F4及び同F6〜同F7(電子線硬化による光学フィルムの製造)
幅300mm×長さ300mmの東レ(株)製フィルム「ルミラー50−T60」(表面未処理ポリエチレンテレフタレートフィルム、厚さ50μm、以下「ルミラー」という)に、実施例1〜4、同6〜8、同10〜11、比較例1〜4及び同6〜7で得られた組成物を、80℃で10分乾燥した後の膜厚が80μmになるようアプリケーターで塗工した。
その後、組成物層に、(株)NHVコーポレーション製の電子線照射装置により、加速電圧200kV、線量150kGy(ビーム電流及び搬送速度により調整)、酸素濃度300ppm以下の条件下で電子線照射を行い、光学フィルムを得た。
硬化後、ルミラーから剥離し、後記する評価に用いた。その結果を表3に示す。
(3)実施例F5及び同F9、比較例F4(紫外線硬化による光学フィルムの製造)
幅300mm×長さ300mmのルミラーに、実施例5及び同9、比較例5で得られた紫外線硬化型組成物を、80℃で10分乾燥した後の膜厚が80μmになるようアプリケーターで塗工した。
その後、組成物層に、アイグラフィックス(株)製のコンベア式紫外線照射装置(高圧水銀灯、ランプ高さ12cm、365nmの照射強度400mW/cm2(フュージョンUVシステムズ・ジャパン(株)社製UV POWER PUCKの測定値))によりコンベア速度を調整して、積算光量1,000mJ/cm2の紫外線照射を行い、紫外線硬化型光学フィルムを得た。
硬化後、ルミラーから剥離し、後記する評価に用いた。その結果を表3に示す。
〔引張試験〕
作製したフィルムから15×150mmのサンプルを切り出し、25%、65%RHの雰囲気下で、引張試験機(インストロンジャパンカンパニーリミテッド製インストロン5564)を用いて、以下の条件で引張試験を行い、破断強度及び破断伸度を測定した。結果を表3に示す。
チャック間距離:100mm
引張速度 :50mm/分
〔カッティング性〕
作製したフィルムをカッターナイフで切った時のカッティング性を以下の基準で評価した。それらの結果を表3に示す。
○:スムーズにカットが可能な状態
△:ややスムーズさに欠ける
×:カット時に断面にクラックが生じる状態
〔耐折り曲げ性〕
15×150mmに切り出しフィルムを180°折り曲げた時の耐性を以下の基準で評価した。それらの結果を表3に示す。
○:3回で割れず
△:1〜2回で割れ
×:1回で割れ
Figure 2014001299
実施例F1〜F11は、本発明の組成物である実施例1〜11の組成物から得られた光学フィルムであり、破断強度及び破断伸度のバランスに優れ、柔軟性に優れるものであった。
これに対して、比較例F1、F2、F4〜F6は、化合物(c)と異なるHEA(ε−カプロラクトン付加モル数が0.0)を使用して製造されたウレタンアクリレートを含む組成物から得られた光学フィルムであり、フィルムは非常に脆く、引張試験の評価ができなかった。比較例F3、F7は、化合物(c)と異なるε−カプロラクトン付加モル数が2.0であるヒドロキシル基含有アクリレートを使用して製造されたウレタンアクリレートを含む組成物から得られた光学フィルムである。比較例F3では、破断強度及び破断伸度が低く、やや脆く、比較例F7では、フィルムは非常に脆く、引張試験の評価ができなかった。
本発明の光学フィルム形成用活性エネルギー線硬化型組成物は、光学フィルムの製造に好適に使用することができる。

Claims (16)

  1. 数平均分子量が500未満のポリオール(a)、無黄変型有機ポリイソシアネート(b)及びヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートの4〜7員環ラクトン付加物であって、ヒドロキシル基含有(メタ)アクリレート1モルに対する4〜7員環ラクトンの付加反応割合が0.1モルより大きく2.0モルより小さい化合物(c)の反応物であるウレタン(メタ)アクリレート(A)を含む光学フィルム又はシート形成用活性エネルギー線硬化型組成物。
  2. 前記(a)の化合物が、数平均分子量60以上400以下のポリオールである請求項1記載の光学フィルム又はシート形成用活性エネルギー線硬化型組成物。
  3. 前記(c)の化合物における4〜7員環ラクトンが、ε−カプロラクトンである請求項1又は請求項2に記載の光学フィルム又はシート形成用活性エネルギー線硬化型組成物。
  4. 前記(A)成分の数平均分子量が、600〜3,000である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の光学フィルム又はシート形成用活性エネルギー線硬化型組成物。
  5. 前記(A)成分が、芳香族基を有しない化合物である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の光学フィルム又はシート形成用活性エネルギー線硬化型組成物。
  6. さらに、(A)成分以外のエチレン性不飽和基を有する化合物(B)を含む請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の光学フィルム又はシート形成用活性エネルギー線硬化型組成物。
  7. 前記(A)成分が2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物である請求項6に記載の光学フィルム又はシート形成用活性エネルギー線硬化型組成物。
  8. (A)成分及び(B)成分の合計量を基準として、(A)成分40〜99重量%及び(B)成分1〜60重量%で含む請求項6又は請求項7に記載の光学フィルム又はシート形成用活性エネルギー線硬化組成物。
  9. さらに、光重合開始剤(C)を含む請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の光学フィルム又はシート形成用活性エネルギー線硬化型組成物。
  10. さらに、有機溶剤(D)を含む請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の光学フィルム又はシート形成用活性エネルギー線硬化型組成物。
  11. 請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の組成物を含む光学フィルム又はシート形成用電子線硬化組成物。
  12. 請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の組成物の硬化物が、フィルム状又はシート状に形成されてなる光学フィルム又はシート。
  13. シート状基材に、請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の組成物を塗布した後、塗工面側又はシート状基材側から活性エネルギー線を照射する光学フィルム又はシートの製造方法。
  14. シート状基材が剥離可能な基材である請求項13記載の光学フィルム又はシートの製造方法。
  15. シート状基材に、請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の組成物を塗布し、組成物の塗工面に他のシート状基材を貼合した後、前記シート状基材のいずれかの側から活性エネルギー線を照射する光学フィルム又はシートの製造方法。
  16. シート状基材のいずれか一方又は両方が剥離可能な基材である請求項15記載の光学フィルム又はシートの製造方法。
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