JP2014141075A - ハードコート膜付基材およびハードコート膜形成用塗布液 - Google Patents

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Abstract

【課題】アンチブロッキング性を有するとともにカーリングが抑制されたハードコート膜
付基材を提供する。
【解決手段】本発明に係るハードコート膜付基材は、 基材と、該基材上に形成されたハードコート膜とからなり、該ハードコート膜が、(i)金属酸化物微粒子(A)クラスター(CL)と、(ii)マトリックス成分と、(iii)クラスター形成剤とからなり、少なくともクラスター(CL)の一部がハードコート膜表面に凸部を形成して存在し、15〜200nmの高さの範囲にある凸部(H凸)を有することを特徴とする。また、本発明に係るハードコート膜形成用塗布液は、金属酸化物微粒子(A)と、マトリックス形成成分と、クラスター形成剤と、分散媒とを含み、かつ前記金属酸化物微粒子(A)の濃度(CA)が固形分として0.025〜48重量%の範囲にあり、前記マトリックス形成成分の濃度(CM)が固形分として1〜59.7重量%の範囲にあり、前記クラスター形成剤の濃度(CCL)が固形分として0.0005〜6重量%の範囲にあり、全固形分濃度が1〜60重量%の範囲にあり、金属酸化物微粒子(A)がクラスター(CLP)を形成してなることを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、アンチブロッキング性(ハードコート膜が互いに密着することのない)に優れ、かつカーリング抑制効果を有するハードコート膜付基材および該ハードコート膜を形成するための塗布液に関する。
ガラス、プラスチックシート、プラスチックレンズ、樹脂フィルム、表示装置前面板等の基材表面の耐擦傷性を向上させるため、基材表面にハードコート膜を形成することが知られており、このようなハードコート膜として有機樹脂膜あるいは無機膜をガラスやプラスチック等の表面に形成することが行われている。また、有機樹脂膜あるいは無機膜中に樹脂粒子あるいはシリカ等の無機粒子を配合してさらに耐擦傷性を向上させることが行われている。このようなハードコート膜付の樹脂基材は、表示装置前面板等に貼り付けて使用される場合がある。
しかしながら、従来のハードコート膜付基材は、製造時にハードコート膜基材を巻き取りする場合、あるいは製造後、ハードコート膜基材を積層した場合、ハードコート膜基材が互いに密着し、その後の加工時、使用時に剥離が困難になる問題や膜外観に不良を発生させる問題があった。
アンチブロッキング性を高めるためには、被膜表面に凹凸を設けることが挙げられる。
ハードコート膜に、防眩性を付与するために、凹凸を設けることは、特許文献1(特開2007-76055号公報)、特許文献2(特開2009-169409号公報)、特許文献3(特開2008-163205号公報)などに提案されているが、これらは、防眩性について着目したものであり、透明被膜付基材の密着を抑制するという本発明の目的は何ら認識されていないし、透明性が阻害される場合があった。
また、特許文献4(特開2009-35614号公報)には、反応性無機微粒子Aと有機シリコーン微粒子Bとを含むハードコート層用硬化性樹脂組成物が開示されている。この特許文献4は、鏡面同士の密着を防止するために、バインダー成分への分散性、結合性に優れた表面を有機成分で被覆した反応性無機微粒子Aと、該反応性無機微粒子Aと分離する傾向がある有機基を含有する有機シリコーン微粒子Bとを混合使用し、反応性無機微粒子Aの体積排除効果などにより有機シリコーン微粒子Bをハードコート層の表面に分布させ、表面に凹凸を形成させることが開示されている。
しかしながら、引用文献4で、基材との密着性が低く、耐擦傷性が不十分であった。
本発明者らは、ハードコート膜形成用塗布液に特定範囲の球状係数を有する金属酸化物粒子を疎水性有機樹脂に分散させて用いると、金属酸化物粒子がハードコート膜表面に凸部を形成して存在し、前記密着性が低下してアンチブロッキング性が得られることを開示している。(特許文献5:特開2011-68087号公報)
さらに本発明者らは、疎水性を有する有機樹脂マトリックス成分に、マトリックス成分と相溶性がなく、屈折率が調整された親水性を有する金属酸化物微粒子を含ませることによって、ハードコート膜表面に特定の高さの凸部を形成することができ、粒子の視認性が無く、アンチブロッキング性が向上することを開示している。(特許文献6:特開2011-136490号公報)
特開2007-76055号公報 特開2009-169409号公報 特開2008-163205号公報 特開2009-35614号公報 特開2011-68087号公報 特開2011-136490号公報
特許文献5および6のように、粒子を偏在させて凸部を形成すると、アンチブロッキング性は得られるものの、金属酸化物粒子が凝集したり、表面においても凝集し、効率的にアンチブロッキング性を向上できない場合もあり、この場合、耐擦傷性、鉛筆硬度等が不充分となる場合があった。また、ハードコート膜の透明性が低下したり、ヘーズが悪化する場合があった。
また、従来のハードコート膜では、透明被膜の厚さあるいは基材の種類、厚みによっては透明被膜付基材がカーリング(湾曲)する問題があった。さらに、近年、軽量化や透明性を向上させるために、厚みの薄い基材が志向されている。
このため、厚みの薄い基材を用いても前記したアンチブロッキング性を有するとともにカーリングさらには剥離を抑制できる透明被膜付基材が求められている。
このような状況のもと、単に微粒子を用いて凹凸を作るのではなく、クラスターを形成して凹凸を形成することで、従来の問題点を解消できることを見出し、アンチブロッキング性を有するとともにカーリングが抑制されたハードコート膜付基材が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明に係るハードコート膜付基材は、
基材と、該基材上に形成されたハードコート膜とからなり、
該ハードコート膜が、(i)金属酸化物微粒子(A)クラスター(CL)と、(ii)マトリックス成分と、(iii)クラスター形成剤とからなり、
少なくともクラスター(CL)の一部がハードコート膜表面に凸部を形成して存在し、
15〜200nmの高さ(H凸)の範囲にある凸部を有することを特徴とする。
また、本発明に係るハードコート膜形成用塗布液は、
金属酸化物微粒子(A)と、マトリックス形成成分と、クラスター形成剤と、分散媒とを含み、かつ
前記金属酸化物微粒子(A)の濃度(CA)が固形分として0.025〜48重量%の範囲にあり、前記マトリックス形成成分の濃度(CM)が固形分として1〜59.7重量%の範囲にあり、前記クラスター形成剤の濃度(CCL)が固形分として0.0005〜6重量%の範囲にあり、
全固形分濃度が1〜60重量%の範囲にあり、
金属酸化物微粒子(A)がクラスター(CLP)を形成してなることを特徴とする。
本発明によれば、基材との密着性、透明性、耐擦傷性、スクラッチ強度、鉛筆硬度等に優れるとともにアンチブロッキング性およびカーリング抑制に優れたハードコート膜付基材および該ハードコート膜の形成に用いる塗布液を提供することができる。
以下、まず、本発明に係るハードコート膜付基材について説明する。
[ハードコート膜付基材]
本発明に係るハードコート膜付基材は、基材および基材上に形成された表面に凹凸有するハードコート膜からなる。
基材
本発明に用いる基材としては、従来公知のガラス、ポリカーボネート、アクリル樹脂、PET、TAC等のプラスチックシート、プラスチックフィルム等、プラスチックパネル等を用いることができるが、なかでも屈折率が低く耐アルカリ性を要求されるトリアセチルセルロース(TAC)基材、PET等ポリオレフィン系樹脂基材、ポリビニルアルコール系樹脂基材、ポリエーテルスルフォン系樹脂機材等が好適に用いられる。
基材の厚さとしては、20μm〜5mm、好ましくは20〜200μmの範囲にあるものが使用できる。特に、本発明によれば、薄い基材であってもカーリングを抑制できるとともに、アンチブロッキング性を発揮することができる。
ハードコート膜
ハードコート膜は、金属酸化物微粒子(A)クラスター(CL)と、マトリックス成分と、クラスター形成剤とからなる。クラスター(CL)の一部がハードコート膜表面に凸部を形成して存在している。
(i)金属酸化物微粒子(A)クラスター(CL)
金属酸化物微粒子(A)の平均粒子径(DA)は5〜200nm、さらには5〜150nmの範囲にあることが好ましい。
金属酸化物微粒子(A)の平均粒子径(DA)が前記範囲より小さすぎる場合は、微粒子が凝集する場合があり、ハードコート膜のヘーズが悪化したり、透明性が低下する場合がある。
金属酸化物微粒子(A)の平均粒子径(DA)が大きすぎても、得られるハードコート膜のヘーズが悪化したり、透明性が低下する場合があり、さらに摩擦等によりハードコート膜が損傷する場合がある。
金属酸化物微粒子(A)としては、シリカ、アルミナ、ジルコニア、酸化チタン、五酸化アンチモン、ボリア、アンチモンドープ酸化錫、リンドープ酸化錫、スズドープ酸化インジウムおよびこれらの複合酸化物、混合物の微粒子が好ましい。
本発明のクラスター(CL)は、塗布液中で金属酸化物微粒子(A)がクラスター形成剤の存在により比較的に弱く凝集した、クラスター(CLp)(後述)が、ハードコート膜形成時の乾燥・硬化させた際に収縮をともなって集合した粒子である。
ハードコート膜中のクラスター(CL)の大きさは、直接測定することはできないが、表面の凹凸の凸部の大きさから、後述するハードコート膜形成用塗布液中における金属酸化物微粒子(A)のクラスター(CLP)の平均粒子径(DCLP)と同程度か、あるいは若干収縮した概ね50〜2,000nmの範囲にあると推定される。(なお通常の粒子は、通常の方法では、凹凸を形成しない)
(ii)クラスター形成剤
クラスター形成剤としては、シリコーン系界面活性剤、アクリルシリコーン系界面活性剤、アクリル系界面活性剤、リン酸エステル系界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルアミンエーテル系界面活性剤から選ばれる少なくとも1種の界面活性剤であることが好ましい。
シリコーン系界面活性剤としては、楠本化成(株)製ディスパロンLS−220,LS−240,LS−260,LS−280,LS−460,LS−480,1711EF等が挙げられる。
アクリルシリコーン系界面活性剤としては、楠本化成(株)製ディスパロンLHP−810,NSH−8430HF,UVX−270,UVX−271,UVX−272,UVX−2280,UVX−2285等が挙げられる。
アクリル系界面活性剤としては、楠本化成(株)製ディスパロンUVX−3750,UVX−35,UVX−36,UVX−39等が挙げられる。
リン酸エステル系界面活性剤としては、第一工業製薬(株)製プライサーフA−212E,AL等が挙げられる。
ポリオキシエチレンアルキルアミンエーテル系界面活性剤としては、第一工業製薬(株)製アミラヂンC−1802等が挙げられる。
このようなクラスター形成剤によって、前記金属酸化物微粒子(A)が適当な大きさに凝集してクラスター(CL)を形成する。また、クラスター形成剤によって、透明被膜の表面にクラスターが偏在するようになり、表面に所望の凸部を形成し、アンチブロッキング性に優れた透明被膜となる。
・金属酸化物微粒子(B)
本発明では、前記金属酸化物微粒子(A)以外に、界面活性剤で処理された金属酸化物微粒子(B)を含んでいてもよい。ハードコート膜中に金属酸化物微粒子(B)が含まれていれば、よりアンチブロッキング性、耐擦傷性に優れたハードコート膜付基材を得ることができる。この理由は必ずしも明らかではないが、金属酸化物微粒子(B)が金属酸化物微粒子(A)のクラスター(CL)よりも微細なクラスターを形成し、金属酸化物微粒子(A)クラスター(CL)間に存在してクラスター(CL)間隙を埋めるとともに結合材としての機能を有することが考えられる。
金属酸化物微粒子(B)の平均粒子径は5〜300nm、さらには5〜150nmの範囲にあることが好ましい。
金属酸化物微粒子(B)の平均粒子径が前記範囲よりも小さい場合は、後述する表面処理の有無によっても異なるが、微粒子が凝集する場合があり、ハードコート膜のヘーズが悪化したり、透明性が低下する場合がある。
金属酸化物微粒子(B)の平均粒子径が大きすぎても、金属酸化物微粒子(B)の含有量によっても異なるが得られるハードコート膜のヘーズが悪化したり、透明性が低下する場合があり、さらに摩擦等によりハードコート膜が損傷する場合がある。
金属酸化物微粒子(B)としては、前記金属酸化物微粒子(A)と同様の微粒子が用いられる。
前記金属酸化物微粒子(B)が界面活性剤で表面処理されていることが好ましい。
金属酸化物微粒子(B)の表面処理に用いる界面活性剤としては、陽イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤、両イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
具体的には、陽イオン性界面活性剤としては、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、セチルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、オクチルジメチルエチルアンモニウムエチルサルフェート、ラウリルジメチルエチルアンモニウムエチルサルフェート、パルミチルジメチルエチルアンモニウムエチルサルフェート、ジデシルジメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド、ラウリルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、ステアリルジメチルヒドロキシエチルアンモニウムパラトルエンスルホネート、ステアリルジメチルアミノプロピルアミド、トリブチルベンジルアンモニウムクロライド、1,4-ビス(2-エチルヘキシル)スルホコハク酸ナトリウムジオクチルスルホサクシネート等が挙げられる。陰イオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸エステル、ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレントリデシルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステルモノエタノールアミン塩、ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレントリラウリルエーテルリン酸エステルモノエタノールアミン塩、ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテルリン酸エステル、アルキルリン酸エステルナトリウム、アルキルリン酸エステルモノエタノールアミン塩、ポリオキシエチレンラウリルエーテル酢酸ナトリウム、ラウリルスルホコハク酸ニナトリウム、ポリオキシエチレンスルホコハク酸ラウリルニナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルスルホコハク酸ニナトリウム、ポリオキシスチレン化フェニルエーテル硫酸アンモニウム、ポリオキシアルキレン分岐デシルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンイソデシルエーテル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレントリデシルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンオレイルセチルエーテル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレンオレイルセチルエーテル硫酸ナトリウム、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキルベンゼンスルホン酸、アルファオレフィンスルホン酸ナトリウム、フェノールスルホン酸、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム等が挙げられる。
両イオン性界面活性剤としては、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ラウリン酸アミドプロピルベタイン、オクタン酸アミドプロピルベタイン、ラウリルジメチルアミンオキサイド等が挙げられる。
非イオン性界面活性剤としては、ポリオキシアルキレンデシルエーテル、ポリオキシエチレントリデシルエーテル、ポリオキシアルキレントリデシルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンイソデシルエーテル、ポリオキシアルキレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル、ポリオキシエチレンナフチルエーテル、フェノキシエタノール、ポリオキシエチレンフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイン酸エステル、ポリオキシエチレンステアリン酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタンモノココエート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレート、イソステアリン酸ポリオキシエチレングリセリル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、オクチルポリグルコシド、ブチルポリグリコシド等が挙げられる。
なかでも陽イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤が好ましい。
具体的には、陽イオン性界面活性剤としては、オクチルジメチルエチルアンモニウムエチルサルフェート、ラウリルジメチルエチルアンモニウムエチルサルフェート、バルミチルジメチルエチルアンモニウムエチルサルフェート、ステアリルジメチルヒドロキシエチルアンモニウムパラトルエンスルホネート等が挙げられる。
陰イオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸エステル、ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレントリデシルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステルモノエタノールアミン塩、ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレントリラウリルエーテルリン酸エステルモノエタノールアミン塩、ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル酢酸ナトリウム、ポリオキシエチレンスルホコハク酸ラウリルニナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルスルホコハク酸ニナトリウム、ポリオキシスチレン化フェニルエーテル硫酸アンモニウム、ポリオキシアルキレン分岐デシルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンイソデシルエーテル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレントリデシルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンオレイルセチルエーテル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレンオレイルセチルエーテル硫酸ナトリウム等が挙げられる。
非イオン性界面活性剤としては、ポリオキシアルキレンデシルエーテル、ポリオキシエチレントリデシルエーテル、ポリオキシアルキレントリデシルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンイソデシルエーテル、ポリオキシアルキレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル、ポリオキシエチレンナフチルエーテル、ポリオキシエチレンフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイン酸エステル、ポリエキシエチレンステアリン酸エステル、ポリエキシエチレンソルビタンモノココエート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレート、イソステアリン酸ポリオキシエチレングリセリル、ポリオキシエチレンアルキルアミン等が挙げられる。
特にエチレンオキサイド変性骨格を有する界面活性剤が好ましく、具体的には、陽イオン性界面活性剤としては、オクチルジメチルアンモニウムエチルサルフェート(第一工業製薬(株)製:カチオーゲンES-O)、ステアリルジメチルヒドロキシエチルアンモニウムパラトルエンスルホネート(第一工業製薬(株)製:カチオーゲンD2)等が挙げられる。また、陰イオン性界面活性剤としては、ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテルリン酸エステル(第一工業製薬(株)製:プライサーフA−212E)、ポリオキシエチレントリデシルエーテル硫酸ナトリウム(第一工業製薬(株)製:ハイテノール330T)、ポリオキシエチレンアルキル(C8)エーテルリン酸エステル(第一工業製薬(株)製:プライサーフA−208F)、ポリオキシアルキレンスチレン化フェニルエーテルリン酸エステル(第一工業製薬(株)製:プライサーフAL)等が挙げられる。非イオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレントリデシルエーテル(第一工業製薬(株)製:ノイゲンTDS−80)、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート(第一工業製薬(株)製:ソルゲンTW−60)等が挙げられる。
界面活性剤で処理された金属酸化物微粒子(B)中の界面活性剤の含有量は、平均粒子径によっても異なるが、0.5〜30重量%、さらには1〜25重量%の範囲にあることが好ましい。
界面活性剤の含有量が少ないと、後述するマトリックス形成成分、分散媒への分散性が不充分となるためか、塗布液中で凝集するとともに、凝集した粒子が膜表面で凸部を形成、耐擦傷性、透明性が低下するとともに充分なアンチブロッキング性が得られない場合がある。界面活性剤の含有量が多すぎても、塗布液中で粒子から遊離する界面活性剤が増加し、得られるハードコート膜にヘーズが発生したり、硬度、耐擦傷性等が不充分となる場合がある。
界面活性剤で処理された金属酸化物微粒子(B)は、溶媒に金属酸化物微粒子(B)を分散させ、これに所定量の界面活性剤を添加し、界面活性剤を金属酸化物微粒子(B)に吸着させることによって調製することができる。なお、界面活性剤は予め溶媒に溶解して用いることもできる。
(iii)マトリックス成分
マトリックス成分としては、有機樹脂が好適に用いられる。
有機樹脂マトリックス成分として、具体的には塗料用樹脂として公知の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等のいずれも採用することができる。たとえば、従来から用いられているポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、熱可塑性アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂、酢酸ビニル樹脂、シリコーンゴムなどの熱可塑性樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、ケイ素樹脂、ブチラール樹脂、反応性シリコーン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、熱硬化性アクリル樹脂などの熱硬化性樹脂などが挙げられる。さらにはこれら樹脂の2種以上の共重合体や変性体であってもよい。
これらの樹脂は、エマルジョン樹脂、水溶性樹脂、親水性樹脂であってもよい。さらに、熱硬化性樹脂の場合、紫外線硬化型のものであっても、電子線硬化型のものであってもよく、熱硬化性樹脂の場合、硬化触媒が含まれていてもよい。
なかでも、ビニル基、ウレタン基、エポキシ基、(メタ)アクリロイル基、CF2基等の官能基を有する多官能(メタ)アクリル酸エステル樹脂から選ばれる1種以上であることが好ましい。さらに具体的には、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、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テトラアクリレート、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ヘキサアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメテクリレート、イソデシルメテクリレート、n-ラウリルアクリレート、n−ステアリルアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、パーフルオロオクチルエチルメタクリレート、トリフロロエチルメテクリレート、ウレタンアクリレート等およびこれらの混合物が好適に用いられる。
なかでも、ウレタンアクリレートオリゴマー系樹脂はアンチブロッキング性に優れるとともに適度な硬度を有し、カーリング抑制効果にも優れたハードコート膜が得られることから好適に用いることができる。
・ハードコート膜の組成
ハードコート膜中の金属酸化物微粒子(A)の含有量(WA)は固形分として0.5〜80重量%、さらには1〜70重量%の範囲にあることが好ましい。
ハードコート膜中の金属酸化物微粒子(A)の含有量(WA)が少ないと、膜厚にもよるが、アンチブロッキング性が不十分となったり、カーリング抑制効果が不充分となる場合がある。含有量(WA)が多すぎても、ハードコート膜のヘーズが悪化したり、透明性が低下する場合があり、さらに耐擦傷性、基材との密着性が不充分となる場合がある。
ハードコート膜中のマトリックス成分の含有量(WM)は固形分として20〜99.5重量%、さらには30〜99重量%の範囲にあることが好ましい。
マトリックス成分の含有量(WM)が少ないと、ハードコート膜のヘーズが悪化したり、透明性が低下する場合があり、さらに耐擦傷性、基材との密着性が不充分となる場合がある。含有量(WM)が多すぎても、膜厚にもよるが、アンチブロッキング性が不十分となったり、カーリング抑制効果が不充分となる場合がある。
ハードコート膜中のクラスター形成剤の含有量(WCL)は固形分として0.01〜10重量%、さらには0.02〜5重量%の範囲にあることが好ましい。 ハードコート膜中のクラスター形成剤の含有量(WCL)が少ないと、膜厚にもよるが、アンチブロッキング性が不十分となる場合がある。含有量(WCL)が多すぎても、ハードコート膜のヘーズが悪化したり、透明性が低下する場合があり、さらに耐擦傷性、基材との密着性が不充分となる場合がある。
(WCL)/(WA)は、0.0005〜1、さらには0.0001〜0.5の範囲にあることが望ましい。この範囲にあると、微粒子(A)が所望の大きさのクラスターを形成できる。なお、クラスターの大きさを調整するには、前記(WCL)/(WA)を大きくすれば大きくなり、(WCL)/(WA)を小さくすれば小さくなる。
必要に応じて、界面活性剤で表面処理した金属酸化物微粒子(B)を含む場合、ハードコート膜中の表面処理した金属酸化物微粒子(B)の含有量(WB)は固形分として30重量以下%、さらには1〜20重量%の範囲にあることが好ましい。
ハードコート膜中の金属酸化物微粒子(B)含有量(WB)が前記範囲にあれば、よりアンチブロッキング性、耐擦傷性に優れたハードコート膜付基材を得ることができる。
本発明のハードコート膜は、前記クラスター(CL)の一部がハードコート膜表面に凸部を形成して存在し、該凸部の高さ(H凸)が10〜200nm、さらには15〜150nmの範囲にあることが好ましい。
凸部の高さ(H凸)が小さいと、アンチブロッキング性が不十分となる場合がある。
凸部の高さ(H凸)が大きすぎても、ハードコート膜のヘーズが悪化したり、透明性が低下する場合があり、さらに耐擦傷性、基材との密着性が不充分となる場合がある。
凸部の高さ(H凸)は、後述する重合開始剤等を溶解あるいは分散によって調整できる。
ハードコート膜の平均膜厚は、目的に応じて適宜選択され、0.5〜20μm、さらには1〜10μmの範囲にあることが好ましい。
ハードコート膜の平均膜厚がこの範囲にあれば応力を十分に吸収できるので、耐擦傷性が高く、乾燥時のカーリングも少なくなる。
本発明では、ハードコート膜の平均膜厚は、触針式の段差計またはハードコート膜の垂直断面の透過型電子顕微鏡写真(TEM)を撮影して測定する。
また、凸部の高さ(H凸)(Rmax)は原子間力顕微鏡(AFM)(Bruker(株)製:Dimension 3100)で測定する。
なお、本発明でハードコート膜の厚さは、前記凸部の高さ(H凸)(Rmax)を考慮しない厚さとする。
前記基材の屈折率(nB)とハードコート膜の屈折率(nH)との屈折率差が0.3以下、さらには0.2以下であることが好ましい。ハードコート膜の屈折率と基材の屈折率との差が0.3を越えると干渉縞を生じる問題がある。
このようなハードコート膜は、以下に示す本発明に係るハードコート膜形成用塗布液を塗布、乾燥、硬化することによって形成することができる。
つぎに、本発明に係るハードコート膜形成用塗布液について説明する。
[ハードコート膜形成用塗布液]
本発明に係るハードコート膜形成用塗布液は、前記した金属酸化物微粒子(A)とマトリックス形成成分(ハードコート膜のマトリックス成分の硬化・重合前のもの)とクラスター形成剤と分散媒とを含む。また、必要に応じて、前記した金属酸化物微粒子(B)が含まれていてもよい。
金属酸化物微粒子(A)は塗布液中でクラスター(CLP)を形成している。クラスター(CLP)は、塗布液中で金属酸化物微粒子(A)がクラスター形成剤の存在により比較的弱く凝集したものである。
分散媒
本発明に用いる分散媒としては前記金属酸化物微粒子(A)、前記マトリックス形成成分、前記クラスター形成剤、必要に応じて用いる前記金属酸化物微粒子(B)、重合開始剤を溶解あるいは分散できれば特に制限はなく、従来公知の溶媒を用いることができる。
具体的には、メタノール、エタノール、プロパノール、2-プロパノール(IPA)、ブタノール、ジアセトンアルコール、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、エチレングリコール、ヘキシレングリコール、イソプロピルグリコールなどのアルコール類;酢酸メチルエステル、酢酸エチルエステル、酢酸ブチルなどのエステル類;ジエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールイソプロピルエーテル、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、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルなどのエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ブチルメチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、ジプロピルケトン、メチルペンチルケトン、ジイソブチルケトン、イソホロン、アセチルアセトン、アセト酢酸エステルなどのケトン類、トルエン、キシレン等が挙げられる。これらは単独で使用してもよく、また2種以上混合して使用することもできる。
ハードコート膜形成用塗布液の濃度は、全固形分として1〜60重量%、さらには2〜50重量%の範囲にあることが好ましい。
全固形分濃度が低い場合は、所望の大きさのクラスター(CLP)を形成できない場合があり、このため、ハードコート膜を形成しても所望の凹凸を形成できず、アンチブロッキング性が得られない場合があり、また、1回の塗布で所望の膜厚のハードコート膜を得ることが困難な場合があり、また、繰り返し塗布、乾燥を繰り返すと、所定の凸部が形成できないことがある。
全固形分濃度が高すぎると、クラスター(CLP)が大きくなり過ぎる場合があり、このため表面凹凸が大きくなる過ぎてハードコート膜のヘーズが悪化したり、透明性が低下する場合があり、さらに耐擦傷性、基材との密着性が不充分となる場合がある。また、塗布液の粘度が高くなり、塗布性が低下したり、得られるハードコート膜のヘーズが高くなったり、耐擦傷性が不充分となる場合がある。
ハードコート膜形成用塗布液中の前記金属酸化物微粒子(A)の濃度(CA)は固形分として0.025〜48重量%、さらには0.05〜42重量の範囲にあることが好ましい。金属酸化物微粒子(A)の濃度(CA)が少ないと、アンチブロッキング性が不十分となったり、カーリング抑制効果が不充分となる場合がある。金属酸化物微粒子(A)の濃度(CA)が高すぎても、得られるハードコート膜のヘーズが悪化したり、透明性が低下する場合があり、さらに耐擦傷性、基材との密着性が不充分となる場合がある。
ハードコート膜形成用塗布液中の必要に応じて用いる金属酸化物微粒子(B)または界面活性剤で表面処理した金属酸化物微粒子(B)の濃度(CB)は固形分として18重量%以下の量であればよく、0.05〜18重量%、さらには0.1〜12重量%の範囲にあることが好ましい。
前記濃度(CB)が前記範囲にあれば、よりアンチブロッキング性、耐擦傷性に優れたハードコート膜付基材を得ることができる。
なお、金属酸化物微粒子(B)を用いる場合、金属酸化物微粒子(A)との合計濃度が固形分として0.075〜48重量%の範囲となるように用いる。
ハードコート膜形成用塗布液中のマトリックス形成成分の濃度(CM)は固形分として0.1〜59.7重量%、さらには1〜54重量%の範囲にあることが好ましい。
マトリックス形成成分の濃度(CM)が低すぎると、得られるハードコート膜のヘーズが悪化したり、透明性が低下する場合があり、さらに耐擦傷性、基材との密着性が不充分となる場合がある。マトリックス形成成分の濃度(CM)が高すぎても、膜厚にもよるが、アンチブロッキング性が不十分となったり、カーリング抑制効果が不充分となる場合がある。
重合開始剤
本発明では、必要に応じて光重合開始剤を用いることができる。
重合開始剤としては、公知のものを特に制限なく使用することが可能であり、例えば、ビス(2、4、6−トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイド、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、2−ヒドロキシ-メチル-2-メチル-フェニル-プロパン-1-ケトン、2、2-ジメトキシ-1、2-ジフェニルエタン-1-オン、1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン、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-オン等が挙げられる。
また、前記クラスター形成剤の濃度(CCL)は固形分として0.0005〜6重量%、さらには0.001〜3重量%の範囲にあることが好ましい。
クラスター形成剤の濃度(CCL)が固形分として0.0005重量%未満の場合は、膜厚にもよるがアンチブロッキング性が不十分となる場合がある。
クラスター形成剤の濃度(CCL)が固形分として6重量%を超えると、得られるハードコート膜のヘーズが悪化したり、透明性が低下する場合があり、さらに耐擦傷性、基材との密着性が不充分となる場合がある。
前記クラスター形成剤の固形分としての濃度(CCL)と前記金属酸化物微粒子(A)の固形分としての濃度(CA)との比(CCL)/(CA)は0.0005〜1、さらには0.0001〜0.5の範囲にあることが好ましい。
前記濃度比(CCL)/(CA)が、クラスターを形成できず、膜厚にもよるがアンチブロッキング性が不十分となる場合がある。濃度比(CCL)/(CA)が大きいと、得られるハードコート膜のヘーズが悪化したり、透明性が低下する場合があり、さらに耐擦傷性、基材との密着性が不充分となる場合がある。
上記において、ハードコート膜形成用塗布液中のクラスター(CLP)の平均粒子径(DCLP)は50〜2,000nm、さらには50〜1500nmの範囲にあることが好ましい。
ハードコート膜形成用塗布液中のクラスター(CLP)の平均粒子径(DCLP)が小さすぎると、膜厚にもよるがアンチブロッキング性が不十分となる場合がある。ハードコート膜形成用塗布液中のクラスター(CLP)の平均粒子径(DCLP)が大きすぎても、得られるハードコート膜のヘーズが悪化したり、透明性が低下する場合があり、さらに耐擦傷性、基材との密着性が不充分となる場合がある。
本発明では、ハードコート膜形成用塗布液中のクラスター(CLP)の平均粒子径(DCLP)は、調製した塗布液について、スペクトリス(株)社製ゼータサイザーナノZSを用いて測定することができる。
なお、通常の単分散粒子では所定の凹凸が形成できない。本発明のクラスターは凝集粒子の一種であるものの、不規則な、特定されない凝集粒子の場合は、ハードコート性が発揮されない。
このような塗布液をディップ法、スプレー法、スピナー法、ロールコート法等の周知の方法で前記した基材に塗布し、乾燥し、加熱処理、紫外線照射等によって硬化させることによってハードコート膜を形成することができる。
[実施例]
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
[実施例1]
金属酸化物微粒子(A-1)分散液の調製
シリカオルガノゾル(日揮触媒化成(株)製:カタロイド SI−30;平均粒子径12nm、SiO2濃度40.5重量%、分散媒:水、粒子屈折率1.46)1000gにイオン交換水6000gを加え、ついで陽イオン交換樹脂(三菱化学(株):SK−1BH)800gを添加し、1時間攪拌して脱アルカリ処理した。
ついで陽イオン交換樹脂を分離した後、陰イオン交換樹脂(三菱化学(株):SANUPC)400gを添加し、1時間攪拌して脱アニオン処理した。ついで、再び陽イオン交換樹脂(三菱化学(株):SK−1BH)400gを添加し、1時間攪拌して脱アルカリ処理してSiO2濃度5重量%のシリカ粒子(A)分散液を調製した。
この分散液を、限外濾過膜を用いてメタノールにて溶媒置換して固形分濃度40重量%のメタノール分散液を得た。
ついで、メタノール分散液100gにγ-メタアクリロオキシプロピルトリメトキシシラン(信越シリコ−ン(株)製:KBM−503、SiO2成分81.2重量%)5.84gを混合し、ついで超純水を4.2g添加し50℃で6時間攪拌して固形分濃度40.5重量%の表面処理したシリカ微粒子分散液を得た。
その後、ロータリーエバポレーターでメチルイソブチルケトン(MIBK)に溶剤置換して、固形分40.5重量%の表面処理シリカ微粒子MIBK分散液とした。
ついで、固形分濃度40.5重量%の表面処理シリカ微粒子MIBK分散液100gにクラスター形成剤としてアクリルシリコーン系界面活性剤(楠本化成(株)製:ディスパロンLHP-810、固形分濃度10重量%)1.61gを添加し、50℃で20時間撹拌して、固形分濃度40.0重量%のシリカからなる金属酸化物微粒子(A-1)分散液を調製した。
ハードコート膜形成用塗布液(1)の調製
固形分濃度40.0重量%のシリカからなる金属酸化物微粒子(A-1)分散液56.81gと、官能基数が9官能のアクリレート樹脂としてウレタンアクリレートオリゴマー樹脂(新中村化学(株)製:NKオリゴ UA−33H、平均分子量=4,000)13.58gと、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)1.51gと、光重合開始剤(チバジャパン(株)製:イルガキュア184)0.91gとPGME16.86gとアセトン9.43gを充分に混合して固形分濃度37.74重量%のハードコート膜形成用塗布液(1)を調製した。
ハードコート膜形成用塗布液(1)について、クラスター(CLP)の平均粒子径を測定し、結果を表に示す。
ハードコート膜付基材(1)の調製
ハードコート膜形成用塗布液(1)を、PETフィルム(東洋紡(株)製:コスモシャインA4300、厚さ:188μm)にバーコーター法(#8)で塗布し、80℃で120秒間乾燥した後、300mJ/cm2の紫外線を照射して硬化させ、ハードコート膜付基材(1)を形成した。ハードコート膜の平均膜厚は4μmであった。また凸部の高さ(H凸)は27nmであった。
ハードコート膜付基材(1)の全光線透過率、ヘーズ、カーリング性、アンチブロッキング性、密着性、鉛筆硬度、耐擦傷性を以下の方法で測定し、結果を表に示す。全光線透過率およびヘーズは、ヘーズメーター(日本電色(株)製NDH−5000)により測定した。なお、未塗布のPETフィルムは全光線透過率が92.0%、ヘーズが0.9%であった。
カーリング性評価
14cm×25cm×40μm(厚み)のTACフィルム基材上に厚みが7μmのハードコート膜が形成できるようにハードコート膜形成用塗布液(1)を塗布し、20時間静置し、その後、フィルムを10cm×10cmサイズにカットし、塗布面を下にしてフィルムを平板上に置き、カーリング(湾曲)して浮上した基材の頂点の平板からの高さを測定し、以下の基準で評価した。
〈評価基準〉
10mm未満 :◎
10〜20mm未満 :○
20〜30mm未満 :△
30mm以上 :×
アンチブロッキング性
ハードコート膜付基材(1)の一部を2枚に切断し、一方のハードコート膜付基材(基材+ハードコート膜)の上に他方のハードコート膜付基材(基材+ハードコート膜)を重ね合わせ、1cm2当たり10kgの加重が掛かるように重りを載せ、24時間放置した後の剥離の難易度を下記の基準で評価した。
剥離が極めて容易である :◎
剥離が容易にできる :○
剥離がやや困難である :△
剥離ができないか、困難である :×
鉛筆硬度の測定
JIS−K−5600に準じて鉛筆硬度試験器により測定した。
耐擦傷性の測定
#0000スチールウールを用い、荷重1kg/cm2で10回摺動し、膜の表面を目視観察し、以下の基準で評価した。
評価基準:
筋条の傷が認められない :◎
筋条に傷が僅かに認められる :○
筋条に傷が多数認められる :△
面が全体的に削られている :×
密着性
透明被膜付基材(1)の表面にナイフで縦横1mmの間隔で11本の平行な傷を付け100個の升目を作り、これにセロハンテ−プを接着し、ついで、セロハンテ−プを剥離したときに被膜が剥離せず残存している升目の数を、以下の4段階に分類することにより密着性を評価した。結果を表1に示す。
評価基準:
残存升目の数100個 :◎
残存升目の数90〜99個 :○
残存升目の数85〜89個 :△
残存升目の数84個以下 :×
[実施例2]
金属酸化物微粒子(A-2)分散液の調製
実施例1において、界面活性剤を0.54g添加した以外は同様にして固形分濃度40.0重量%のシリカからなる金属酸化物微粒子(A-2)分散液を調製した。
ハードコート膜形成用塗布液(2)の調製
実施例1において、固形分濃度40.0重量%のシリカからなる金属酸化物微粒子(A-2)を用いた以外は同様にして固形分濃度37.74重量%のハードコート膜形成用塗布液(2)を調製した。ハードコート膜形成用塗布液(2)について、クラスター(CLP)の平均粒子径を測定し、結果を表に示す。
ハードコート膜付基材(2)の調製
実施例1において、ハードコート膜形成用塗布液(2)を用いた以外は同様にしてハードコート膜付基材(2)を形成した。ハードコート膜の平均膜厚は4μmであった。また凸部の高さ(H凸)は23nmであった。得られたハードコート膜付基材(2)について、全光線透過率、ヘーズ、カーリング性、アンチブロッキング性、密着性、鉛筆硬度、耐擦傷性を測定し、結果を表に示
[実施例3]
金属酸化物微粒子(A-3)分散液の調製
実施例1において、界面活性剤を8.94g添加した以外は同様にして固形分濃度40.0重量%のシリカからなる金属酸化物微粒子(A-3)分散液を調製した。
ハードコート膜形成用塗布液(3)の調製
実施例1において、固形分濃度40.0重量%のシリカからなる金属酸化物微粒子(A-3)を用いた以外は同様にして固形分濃度37.74重量%のハードコート膜形成用塗布液(3)を調製した。
ハードコート膜形成用塗布液(3)について、クラスター(CLP)の平均粒子径を測定し、結果を表に示す。
ハードコート膜付基材(3)の調製
実施例1において、ハードコート膜形成用塗布液(3)を用いた以外は同様にしてハードコート膜付基材(3)を形成した。ハードコート膜の平均膜厚は4μmであった。また凸部の高さ(H凸)は100nmであった。
得られたハードコート膜付基材(3)について、全光線透過率、ヘーズ、カーリング性、アンチブロッキング性、密着性、鉛筆硬度、耐擦傷性を測定し、結果を表に示す。
[実施例4]
金属酸化物微粒子(A-4)分散液の調製
シリカゾル分散液(日揮触媒化成(株)製;SI−550;平均粒子径5nm、SiO2濃度40.5重量%)1000gにイオン交換水6000gを加え、ついで陽イオン交換樹脂(三菱化学(株):SK−1BH)800gを添加し、1時間攪拌して脱アルカリ処理した。
ついで陽イオン交換樹脂を分離した後、陰イオン交換樹脂(三菱化学(株):SANUPC)400gを添加し、1時間攪拌して脱アニオン処理した。ついで、再び陽イオン交換樹脂(三菱化学(株):SK−1BH)400gを添加し、1時間攪拌して脱アルカリ処理してSiO2濃度5重量%のシリカ粒子(A)分散液を調製した。
この分散液を、限外濾過膜を用いてメタノールにて溶媒置換して固形分濃度40重量%のメタノール分散液を得た。
ついで、メタノール分散液100gにγ-メタアクリロオキシプロピルトリメトキシシラン(信越シリコ−ン(株)製:KBM−503、SiO2成分81.2重量%)5.84gを混合し、ついで超純水を4.2g添加し50℃で6時間攪拌して固形分濃度40.5重量%の表面処理したシリカ微粒子分散液を得た。
その後、ロータリーエバポレーターでメチルイソブチルケトン(MIBK)に溶剤置換して、固形分40.5重量%の表面処理シリカ微粒子MIBK分散液とした。実施例1において、上記シリカMIBK分散液100gを用いた以外は同様にして固形分濃度40.0重量%のシリカからなる金属酸化物微粒子(A-4)分散液を調製した。
ハードコート膜形成用塗布液(4)の調製
実施例1において、固形分濃度40.0重量%のシリカからなる金属酸化物微粒子(A-4)を用いた以外は同様にして固形分濃度37.74重量%のハードコート膜形成用塗布液(4)を調製した。
ハードコート膜形成用塗布液(4)について、クラスター(CLP)の平均粒子径を測定し、結果を表に示す。
ハードコート膜付基材(4)の調製
実施例1において、ハードコート膜形成用塗布液(4)を用いた以外は同様にしてハードコート膜付基材(4)を形成した。ハードコート膜の平均膜厚は4μmであった。また凸部の高さ(H凸)は18nmであった。
得られたハードコート膜付基材(4)について、全光線透過率、ヘーズ、カーリング性、アンチブロッキング性、密着性、鉛筆硬度、耐擦傷性を測定し、結果を表に示す。
[実施例5]
金属酸化物微粒子(A-5)分散液の調製
シリカゾル分散液(日揮触媒化成(株)製;SI−80P;平均粒子径80nm、SiO2濃度40.5重量%)1000gにイオン交換水6000gを加え、ついで陽イオン交換樹脂(三菱化学(株):SK−1BH)800gを添加し、1時間攪拌して脱アルカリ処理した。
ついで陽イオン交換樹脂を分離した後、陰イオン交換樹脂(三菱化学(株):SANUPC)400gを添加し、1時間攪拌して脱アニオン処理した。ついで、再び陽イオン交換樹脂(三菱化学(株):SK−1BH)400gを添加し、1時間攪拌して脱アルカリ処理してSiO2濃度5重量%のシリカ粒子(A)分散液を調製した。
この分散液を、限外濾過膜を用いてメタノールにて溶媒置換して固形分濃度40重量%のメタノール分散液を得た。メタノール分散液100gにγ-メタアクリロオキシプロピルトリメトキシシラン(信越シリコ−ン(株)製:KBM−503、SiO2成分81.2重量%)5.84gを混合し、ついで超純水を4.2g添加し50℃で6時間攪拌して固形分濃度40.5重量%の表面処理したシリカ微粒子分散液を得た。
その後、ロータリーエバポレーターでメチルイソブチルケトン(MIBK)に溶剤置換して、固形分40.5重量%の表面処理シリカ微粒子MIBK分散液とした。
実施例1において、上記シリカMIBK分散液100gを用いた以外は同様にして固形分濃度40.0重量%のシリカからなる金属酸化物微粒子(A-5)分散液を調製した。
ハードコート膜形成用塗布液(5)の調製
実施例1において、固形分濃度40.0重量%のシリカからなる金属酸化物微粒子(A-5)を用いた以外は同様にして固形分濃度37.74重量%のハードコート膜形成用塗布液(5)を調製した。
ハードコート膜形成用塗布液(5)について、クラスター(CLP)の平均粒子径を測定し、結果を表に示す。
ハードコート膜付基材(5)の調製
実施例1において、ハードコート膜形成用塗布液(5)を用いた以外は同様にしてハードコート膜付基材(5)を形成した。ハードコート膜の平均膜厚は4μmであった。また凸部の高さ(H凸)は80nmであった。
得られたハードコート膜付基材(5)について、全光線透過率、ヘーズ、カーリング性、アンチブロッキング性、密着性、鉛筆硬度、耐擦傷性を測定し、結果を表に示す。
[実施例6]
金属酸化物微粒子(A-6)分散液の調製
実施例1において、クラスター形成剤としてシリコーン系界面活性剤(楠本化成(株)製:ディスパロンLS−260、固形分濃度20%)1.61gを添加した以外は同様にして固形分濃度40.0重量%のシリカからなる金属酸化物微粒子(A-6)分散液を調製した。
ハードコート膜形成用塗布液(6)の調製
実施例1において、固形分濃度40.0重量%のシリカからなる金属酸化物微粒子(A-6)を用いた以外は同様にして固形分濃度37.74重量%のハードコート膜形成用塗布液(6)を調製した。
ハードコート膜形成用塗布液(6)について、クラスター(CLP)の平均粒子径を測定し、結果を表に示す。
ハードコート膜付基材(6)の調製
実施例1において、ハードコート膜形成用塗布液(6)を用いた以外は同様にしてハードコート膜付基材(6)を形成した。ハードコート膜の平均膜厚は4μmであった。また凸部の高さ(H凸)は50nmであった。
得られたハードコート膜付基材(6)について、全光線透過率、ヘーズ、カーリング性、アンチブロッキング性、密着性、鉛筆硬度、耐擦傷性を測定し、結果を表に示した。
[実施例7]
ハードコート膜形成用塗布液(7)の調製
実施例1において、官能基数が9官能のアクリレート樹脂(ウレタンアクリレートオリゴマー樹脂)に代えて、8官能のウレタンアクリレートオリゴマー樹脂(新中村化学(株)製:NKオリゴ UA−8LR、平均分子量=3,000))19.41gを用い、PGMEを11.04g添加以外は同様にして固形分濃度37.74重量%のハードコート膜形成用塗布液(7)を調製した。
ハードコート膜形成用塗布液(7)について、クラスター(CLP)の平均粒子径を測定し、結果を表に示す。
ハードコート膜付基材(7)の調製
実施例1において、ハードコート膜形成用塗布液(7)を用いた以外は同様にしてハードコート膜付基材(7)を形成した。ハードコート膜の平均膜厚は4μmであった。また凸部の高さ(H凸)は30nmであった。
得られたハードコート膜付基材(7)について、全光線透過率、ヘーズ、カーリング性、アンチブロッキング性、密着性、鉛筆硬度、耐擦傷性を測定し、結果を表に示した。
[実施例8]
金属酸化物微粒子(B-1)分散液の調製
シリカゾル(日揮触媒化成(株)製:ELCOM V−8901、平均粒子径120nm、SiO2濃度20.5重量%)のメタノール分散液に陰イオン界面活性剤(第一工業製薬(株)製:プライサーフA212E)2.05gを混合し、20時間撹拌して固形分濃度22.10重量%のシリカからなる界面活性剤処理金属酸化物微粒子(B-1)メタノール分散液を調製した。
ハードコート膜形成用塗布液(8)の調製
実施例1と同様にして調製した固形分濃度40.0重量%のシリカからなる金属酸化物微粒子(A-1)分散液56.85gと、固形分濃度22.10重量%のシリカからなる界面活性剤処理金属酸化物微粒子(B-1)メタノール分散液3.42gと、官能基数が9官能のアクリレート樹脂としてウレタンアクリレートオリゴマー樹脂(新中村化学(株)製:NKオリゴ UA−33H、平均分子量=4,000)13.58gと、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)1.51gと、光重合開始剤(チバジャパン(株)製:イルガキュア184)0.91gとPGME14.30gとアセトン9.43gを充分に混合して固形分濃度37.74重量%のハードコート膜形成用塗布液(8)を調製した。
ハードコート膜形成用塗布液(8)について、クラスター(CLP)の平均粒子径を測定し、結果を表に示す。
ハードコート膜付基材(8)の調製
実施例1において、ハードコート膜形成用塗布液(8)を用いた以外は同様にしてハードコート膜付基材(8)を形成した。ハードコート膜の平均膜厚は4μmであった。また凸部の高さ(H凸)は53nmであった。
得られたハードコート膜付基材(8)について、全光線透過率、ヘーズ、カーリング性、アンチブロッキング性、密着性、鉛筆硬度、耐擦傷性を測定し、結果を表に示した。
[実施例9]
金属酸化物微粒子(A-9)分散液の調製
純水800gに苛性カリ(旭硝子(株)製:純度85%)25gを溶解した溶液中に三酸化アンチモン(日本精鉱(株)製;PATOX-K 純度98.5%)50gを懸濁した。この懸濁液を95℃に加熱し、次いで、過酸化水素水(林純薬(株)製:特級、濃度35重量%)15gを純水50gで希釈した水溶液を9時間で添加し、三酸化アンチモンを溶解し、その後、11時間熟成した。ついで、冷却後、得られた溶液から800gをとり、この溶液を純水4800gで希釈した後、陽イオン交換樹脂(三菱化学(株)製:pk−216)でPHが3.5になるまで処理して脱イオンを行った。脱イオンして得られた溶液を温度70℃で10時間熟成した後、限外膜で濃縮して固形分濃度14%の五酸化アンチモンからなる無機酸化物系導電性粒子(1)分散液を調製した。この無機酸化物系導電性粒子(1)分散液のPHは4.0であった。無機酸化物系導電性粒子(1)の平均粒子径は20nmであった。
次いで、無機酸化物系導電性粒子(1)分散液100gを25℃に調整し、テトラエトキシシラン(多摩化学(株)製:正珪酸エチル、SiO2成分28.8重量%)2.5gを3分で添加した後、30分攪拌を行った。その後エタノ−ル100gを1分かけて添加し、50℃に30分間で昇温、3時間過熱処理を行った。このときの固形分濃度は7重量%であった。
次いで限外濾過膜にて分散媒の水、エタノ−ルをエタノ−ルに置換し、固形分濃度30重量%の有機ケイ素化合物で表面処理した無機酸化物系導電性粒子(1)分散液を調製した。
ついで、エタノール分散液100gにγ-メタアクリロオキシプロピルトリメトキシシラン(信越シリコ−ン(株)製:KBM−503、SiO2成分81.2重量%)5.84gを混合し、ついで超純水を4.2g添加し50℃で6時間攪拌して固形分濃度40.5重量%の表面処理したシリカ微粒子分散液を得た。
その後、ロータリーエバポレーターでメチルイソブチルケトン(MIBK)に溶剤置換して、固形分40.5重量%の表面処理シリカ微粒子MIBK分散液とした。
実施例1において、上記表面処理した無機酸化物系導電性粒子MIBK分散液100gを用いた以外は同様にして固形分濃度40.0重量%の表面処理した無機酸化物系導電性粒子(A-9)分散液を調製した。
ハードコート膜形成用塗布液(9)の調製
実施例1において、固形分濃度40.0重量%の表面処理した無機酸化物系導電性粒子(A-9)を用いた以外は同様にして固形分濃度37.74重量%のハードコート膜形成用塗布液(9)を調製した。
ハードコート膜形成用塗布液(9)について、クラスター(CLP)の平均粒子径を測定し、結果を表に示す。
ハードコート膜付基材(9)の調製
実施例1において、ハードコート膜形成用塗布液(9)を用いた以外は同様にしてハードコート膜付基材(9)を形成した。ハードコート膜の平均膜厚は4μmであった。また凸部の高さ(H凸)は25nmであった。
得られたハードコート膜付基材(9)について、全光線透過率、ヘーズ、カーリング性、アンチブロッキング性、密着性、鉛筆硬度、耐擦傷性を測定し、結果を表に示した。
[実施例10]
ハードコート膜形成用塗布液(10)の調製
固形分濃度40.0重量%のシリカからなる金属酸化物微粒子(A-1)分散液47.49gと、官能基数が9官能のアクリレート樹脂としてウレタンアクリレートオリゴマー樹脂(新中村化学(株)製:NKオリゴ UA−33H、平均分子量=4,000)16.98gと、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)1.89gと、光重合開始剤(チバジャパン(株)製:イルガキュア184)1.89gとPGME22.18gとアセトン9.43gを充分に混合して固形分濃度37.74重量%のハードコート膜形成用塗布液(1)を調製した。
ハードコート膜形成用塗布液(10)について、クラスター(CLP)の平均粒子径を測定し、結果を表に示す。
ハードコート膜付基材(10)の調製
実施例1において、ハードコート膜形成用塗布液(10)を用いた以外は同様にしてハードコート膜付基材(10)を形成した。ハードコート膜の平均膜厚は4μmであった。また凸部の高さ(H凸)は20nmであった。
得られたハードコート膜付基材(10)について、全光線透過率、ヘーズ、カーリング性、アンチブロッキング性、密着性、鉛筆硬度、耐擦傷性を測定し、結果を表に示した。
[実施例11]
ハードコート膜形成用塗布液(11)の調製
固形分濃度40.0重量%のシリカからなる金属酸化物微粒子(A-1)分散液61.46gと、官能基数が9官能のアクリレート樹脂としてウレタンアクリレートオリゴマー樹脂(新中村化学(株)製:NKオリゴ UA−33H、平均分子量=4,000)11.89gと、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)1.32gと、光重合開始剤(チバジャパン(株)製:イルガキュア184)0.79gとPGME14.20gとアセトン9.43gを充分に混合して固形分濃度37.74重量%のハードコート膜形成用塗布液(11)を調製した。
ハードコート膜形成用塗布液(11)について、クラスター(CLP)の平均粒子径を測定し、結果を表に示す。
ハードコート膜付基材(11)の調製
実施例1において、ハードコート膜形成用塗布液(11)を用いた以外は同様にしてハードコート膜付基材(11)を形成した。ハードコート膜の平均膜厚は4μmであった。また凸部の高さ(H凸)は80nmであった。
得られたハードコート膜付基材(11)について、全光線透過率、ヘーズ、カーリング性、アンチブロッキング性、密着性、鉛筆硬度、耐擦傷性を測定し、結果を表に示した。
[比較例1]
金属酸化物微粒子(RA-1)分散液の調製
実施例1において、クラスター形成剤としてアクリルシリコーン系界面活性剤を使用しなかった以外は同様にして固形分濃度40.0重量%のシリカからなる金属酸化物微粒子(RA-1)分散液を調製した。
ハードコート膜形成用塗布液(R1)の調製
実施例1において、固形分濃度40.0重量%のシリカからなる金属酸化物微粒子(RA-1)分散液を用いた以外は同様にして固形分濃度37.74重量%のハードコート膜形成用塗布液(R1)を調製した。
ハードコート膜形成用塗布液(R1)について、クラスター(CLP)の平均粒子径を測定し、結果を表に示す。
ハードコート膜付基材(R1)の調製
実施例1において、ハードコート膜形成用塗布液(R1)を用いた以外は同様にしてハードコート膜付基材(R1)を形成した。ハードコート膜の平均膜厚は4μmであった。また凸部の高さ(H凸)は10nmであった。
得られたハードコート膜付基材(R1)について、全光線透過率、ヘーズ、カーリング性、アンチブロッキング性、密着性、鉛筆硬度、耐擦傷性を測定し、結果を表に示した。
[比較例2]
金属酸化物微粒子(RA-2)分散液の調製
実施例1において、クラスター形成剤としてアクリルシリコーン系界面活性剤(楠本化成(株)製:ディスパロンLHP-810、固形分濃度10重量%)100.0gを添加し、50℃で20時間撹拌して、固形分濃度40.0重量%のシリカからなる金属酸化物微粒子(RA-2)分散液を調製した。
ハードコート膜形成用塗布液(R2)の調製
実施例1において、固形分濃度40.0重量%のシリカからなる金属酸化物微粒子(RA-2)分散液を用いた以外は同様にして固形分濃度37.74重量%のハードコート膜形成用塗布液(R2)を調製した。
ハードコート膜形成用塗布液(R2)について、クラスター(CLP)の平均粒子径を測定し、結果を表に示す。
ハードコート膜付基材(R2)の調製
実施例1において、ハードコート膜形成用塗布液(R2)を用いた以外は同様にしてハードコート膜付基材(R2)を形成した。ハードコート膜の平均膜厚は4μmであった。また凸部の高さ(H凸)は1000nmであった。
得られたハードコート膜付基材(R2)について、全光線透過率、ヘーズ、カーリング性、アンチブロッキング性、密着性、鉛筆硬度、耐擦傷性を測定し、結果を表に示した。
[比較例3]
ハードコート膜形成用塗布液(R3)の調製
固形分濃度40.0重量%のシリカからなる金属酸化物微粒子(A-1)分散液0.47gと、官能基数が9官能のアクリレート樹脂としてウレタンアクリレートオリゴマー樹脂(新中村化学(株)製:NKオリゴ UA−33H、平均分子量=4,000)33.80gと、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)3.76gと、光重合開始剤(チバジャパン(株)製:イルガキュア184)2.25gとPGME50.28gとアセトン9.43gを充分に混合して固形分濃度37.74重量%のハードコート膜形成用塗布液(R3)を調製した。
ハードコート膜形成用塗布液(R3)について、クラスター(CLP)の平均粒子径を測定し、結果を表に示す。
ハードコート膜付基材(R3)の調製
実施例1において、ハードコート膜形成用塗布液(R3)を用いた以外は同様にしてハードコート膜付基材(R3)を形成した。ハードコート膜の平均膜厚は4μmであった。また凸部の高さ(H凸)は12nmであった。
得られたハードコート膜付基材(R3)について、全光線透過率、ヘーズ、カーリング性、アンチブロッキング性、密着性、鉛筆硬度、耐擦傷性を測定し、結果を表に示す。
[比較例4]
ハードコート膜形成用塗布液(R4)の調製
固形分濃度40.0重量%のシリカからなる金属酸化物微粒子(A-1)分散液80.11gと、官能基数が9官能のアクリレート樹脂としてウレタンアクリレートオリゴマー樹脂(新中村化学(株)製:NKオリゴ UA−33H、平均分子量=4,000)15.09gと、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)0.57gと、光重合開始剤(チバジャパン(株)製:イルガキュア184)0.34gとPGME3.56gとアセトン9.43gを充分に混合して固形分濃度37.74重量%のハードコート膜形成用塗布液(R4)を調製した。
ハードコート膜形成用塗布液(R3)について、クラスター(CLP)の平均粒子径を測定し、結果を表に示す。
ハードコート膜付基材(R4)の調製
実施例1において、ハードコート膜形成用塗布液(R4)を用いた以外は同様にしてハードコート膜付基材(R4)を形成した。ハードコート膜の平均膜厚は4μmであった。また凸部の高さ(H凸)は900nmであった。
得られたハードコート膜付基材(R4)について、全光線透過率、ヘーズ、カーリング性、アンチブロッキング性、密着性、鉛筆硬度、耐擦傷性を測定し、結果を表に示す。
Figure 2014141075
Figure 2014141075
Figure 2014141075

Claims (15)

  1. 基材と、該基材上に形成されたハードコート膜とからなり、
    該ハードコート膜が、(i)金属酸化物微粒子(A)クラスター(CL)と、(ii)マトリックス成分と、(iii)クラスター形成剤とからなり、
    少なくともクラスター(CL)の一部がハードコート膜表面に凸部を形成して存在し、
    15〜200nmの高さ(H凸)の範囲にある凸部を有することを特徴とするハードコート膜付基材。
  2. 前記クラスター(CL)を構成する金属酸化物微粒子(A)の平均粒子径(DA)が5〜200nmの範囲にあることを特徴とする請求項1に記載のハードコート膜付基材。
  3. ハードコート膜中の前記金属酸化物微粒子(A)の含有量(WA)が固形分として0.5〜80重量%の範囲にあり、マトリックス成分の含有量(WM)が固形分として20〜99.5重量%の範囲にあり、前記クラスター形成剤の含有量(WCL)が固形分として0.01〜10重量%の範囲にあることを特徴とする請求項1に記載のハードコート膜付基材。
  4. 前記金属酸化物粒子(A)がシリカ、アルミナ、ジルコニア、酸化チタン、五酸化アンチモン、ボリア、アンチモンドープ酸化錫、リンドープ酸化錫、スズドープ酸化インジウムおよびこれらの複合酸化物、これらの混合物からなることを特徴とする請求項1に記載のハードコート膜付基材。
  5. 前記マトリックス成分が有機樹脂であることを特徴とする請求項1に記載のハードコート膜付基材。
  6. 前記クラスター形成剤が、シリコーン系界面活性剤、アクリルシリコーン系界面活性剤、アクリル系界面活性剤、リン酸エステル系界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルアミンエーテル系界面活性剤から選ばれる少なくとも1種の界面活性剤であることを特徴とする請求項1に記載のハードコート膜付基材。
  7. 前記金属酸化物微粒子(A)以外に、界面活性剤で処理されてなる平均粒子径が5〜100nmの範囲にある金属酸化物微粒子(B)を含むことを特徴とする請求項1に記載のハードコート膜付基材。
  8. 前記ハードコート膜の平均膜厚が0.5〜20μmの範囲にあることを特徴とする請求項1に記載のハードコート膜付基材。
  9. 前記基材の屈折率(nB)とハードコート膜の屈折率(nH)との屈折率差が0.3以下であることを特徴とする請求項1に記載のハードコート膜付基材。
  10. 金属酸化物微粒子(A)と、マトリックス形成成分と、クラスター形成剤と、分散媒とを含み、かつ、
    前記金属酸化物微粒子(A)の濃度(CA)が固形分として0.025〜48重量%の範囲にあり、前記マトリックス形成成分の濃度(CM)が固形分として1〜59.7重量%の範囲にあり、前記クラスター形成剤の濃度(CCL)が固形分として0.0005〜6重量%の範囲にあり、
    全固形分濃度が1〜60重量%の範囲にあり、
    金属酸化物微粒子(A)がクラスター(CLP)を形成してなることを特徴とするハードコート膜形成用塗布液。
  11. 前記クラスター(CLP)の平均粒子径(DCLP)が50〜2,000nmの範囲にあることを特徴とする請求項10に記載のハードコート膜形成用塗布液。
  12. 前記クラスター形成剤がシリコーン系界面活性剤、アクリルシリコーン系界面活性剤、アクリル系界面活性剤、リン酸エステル系界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルアミンエーテル系界面活性剤から選ばれる少なくとも1種の界面活性剤であることを特徴とする請求項10に記載のハードコート膜形成用塗布液。
  13. 前記クラスター(CLP)を構成する金属酸化物微粒子(A)の平均粒子径(DA)が5〜200nmの範囲にあることを特徴とする請求項10に記載のハードコート膜形成用塗布液。
  14. 前記クラスター形成剤の固形分としての濃度(CCL)と前記金属酸化物微粒子(A)の固形分としての濃度(CA)との比(CCL)/(CA)が0.0005〜1の範囲にあることを特徴とする請求項10に記載のハードコート膜形成用塗布液。
  15. 前記金属酸化物微粒子(A)以外に、界面活性剤で処理されてなり、かつ平均粒子径が5〜100nmの範囲にある金属酸化物微粒子(B)を含むことを特徴とする請求項10に記載のハードコート膜形成用塗布液。
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