JP2018040974A - ハードコート積層体並びに成形体及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】打ち抜き加工しても、剥離や割れ、クラックの発生を防止できるハードコート積層体を提供する。
【解決手段】ハードコート積層体を構成する隣接した2層のハードコート層の少なくとも一方の層を形成するための硬化性組成物に、酸素含有ヘテロ環基を有するモノ(メタ)アクリレート、脂肪族炭化水素基を有するモノ(メタ)アクリレート、橋架環式炭化水素基を有するモノ(メタ)アクリレート、アリルオキシ基を有するモノ(メタ)アクリレート、アリルオキシ基を有するモノ(メタ)アクリレートの重合体、重量平均分子量1000以上の多分岐型ポリビニル化合物、橋架環式炭化水素基を有するジ(メタ)アクリレート、アルカンジオールジ(メタ)アクリレート及びポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレートから選択された少なくとも1種の密着付与成分を含有させる。
【選択図】なし

Description

本発明は、基材層の一方の面に複数のハードコート層を積層した高硬度のハードコート積層体並びにこの積層体で形成された成形体及びその製造方法に関する。
ポリエステルなどの熱可塑性樹脂で形成された成形体は、成形性や機械的特性に優れるため、各種の用途に利用されている。特に、透明性の高い熱可塑性樹脂では、ディスプレイの表面を保護するフィルムとしても利用されている。しかし、ガラスなどの無機材料に比べると、表面の硬度が低く、傷付き易いため、用途によっては、表面に光硬化性樹脂などの硬化性樹脂を塗布して硬化させ、硬度の高いハードコート層を形成している。
特開2000−347001号公報(特許文献1)には、エネルギー線重合性材料100重量部及びこのエネルギー線重合性材料に対してSiO換算で1〜500重量部の平均粒子径5〜200nmの有機溶剤分散型コロイダルシリカを含有するプラスチック材料表面被覆用のハードコート剤が開示されている。この文献では、前記エネルギー線重合性材料として、エポキシ化合物が適していると記載されている。
しかし、このハードコート剤で形成されたハードコート層では、単層であるため、近年の高いハードコート性を要求される用途では、長期間の使用などに対する機械的特性が十分ではなかった。
特許第3073270号公報(特許文献2)には、基材と、基材表面に形成された第1被膜及びこの第1被膜上に形成された第2被膜を含むハードコート膜とからなり、前記第1被膜及び/又は前記第2被膜は、微粒子を含有する樹脂から形成され、かつ第1被膜を形成する樹脂相の硬度が第2被膜を形成する樹脂相の硬度よりも小さいハードコート膜付基材が開示されている。この文献には、第1被膜形成用樹脂としては、ポリエステル、塩ビ−酢ビ共重合樹脂、ブチラール樹脂、硬質ウレタン樹脂などが好ましく用いられ、第2被膜形成用樹脂としては、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ホスファゼン樹脂などが好ましく用いられると記載されている。
特許第5532571号公報(特許文献3)には、トリアセチルセルロースフィルムの一面側にこのトリアセチルセルロースフィルム側から順に第一のハードコート層及び第二のハードコート層を設けたハードコートフィルムであって、前記第一及び第二のハードコート層が、平均粒径10〜100nmの反応性無機微粒子及びバインダー成分を含む硬化性樹脂組成物の硬化物からなり、前記反応性無機微粒子の含有割合が第二のハードコート層よりも第一のハードコート層の方が多いハードコートフィルムが開示されている。この文献には、前記バインダー成分として、アクリレート系、オキセタン系、シリコーン系の電離放射線硬化性樹脂が記載されており、実施例では、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ウレタンアクリレートが使用されている。
しかし、これらのハードコート積層体は、高硬度であるため、耐擦傷性や長期間の機械的特性などには優れているものの、柔軟性が低いため、打ち抜き加工に供すると、剥離や割れ、クラックが発生し、打ち抜き加工では成形できない。特に、曲率の半径の小さい型で打ち抜いて成形するのは困難である。また、ハードコート層同士の密着性を向上させるのは困難であり、これらのハードコート積層体では十分ではなかった。さらに、柔軟性及び密着性が低いため、屈曲すると、割れや剥離が発生する。
特開2000−347001号公報(特許請求の範囲、段落[0027]) 特許第3073270号公報(請求項1、段落[0018]) 特許第5532571号公報(請求項1、段落[0090]、実施例)
従って、本発明の目的は、打ち抜き加工しても、剥離や割れ、クラックの発生を防止できるハードコート積層体並びに成形体及びその製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、ハードコート層同士の密着性を向上できるハードコート積層体並びに成形体及びその製造方法を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、屈曲しても、割れや剥離を抑制できるハードコート積層体並びに成形体及びその製造方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、透明性を向上できるハードコート積層体並びに成形体及びその製造方法を提供することにある。
本発明者らは、前記課題を達成するため鋭意検討の結果、ハードコート積層体を構成する隣接した2層のハードコート層の少なくとも一方の層を形成するための硬化性組成物に特定の密着付与成分を含有させることにより、打ち抜き加工しても、剥離や割れ、クラックの発生を防止できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明のハードコート積層体は、基材層と第1のハードコート層と第2のハードコート層とをこの順で含み、かつ前記第1のハードコート層と前記第2のハードコート層とが接している積層体であって、前記第1のハードコート層及び前記第2のハードコート層の少なくとも一方の層が、硬化性バインダー及び密着付与成分を含む硬化性組成物の硬化物で形成されており、かつ前記密着付与成分が、酸素含有ヘテロ環基を有するモノ(メタ)アクリレート、脂肪族炭化水素基を有するモノ(メタ)アクリレート、橋架環式炭化水素基を有するモノ(メタ)アクリレート、アリルオキシ基を有するモノ(メタ)アクリレート、アリルオキシ基を有するモノ(メタ)アクリレートの重合体、重量平均分子量1000以上の多分岐型ポリビニル化合物、橋架環式炭化水素基を有するジ(メタ)アクリレート、アルカンジオールジ(メタ)アクリレート及びポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレートから選択された少なくとも1種である。前記硬化性バインダーは、2官能以上の多官能性(メタ)アクリレート及び/又はエポキシ化合物(特に2〜8官能性(メタ)アクリレート及び2官能以上の多官能性脂環式エポキシ化合物)を含んでいてもよい。本発明の積層体は、第1のハードコート層が、2官能以上の多官能性(メタ)アクリレート及びエポキシ化合物を含む第1の硬化性組成物の硬化物で形成され、第2のハードコート層が、2官能以上の多官能性(メタ)アクリレートを含む第2の硬化性組成物の硬化物で形成され、かつ第1の硬化性組成物及び第2の硬化性組成物の少なくとも一方が、さらに密着付与成分を含んでいてもよい。前記第1のハードコート層及び前記第2のハードコート層の少なくとも一方の層は、無機粒子(特に(メタ)アクリロイル基及び/又はエポキシ基に対する反応性基を有するシリカナノ粒子)を含んでいてもよい。前記密着付与成分は、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、C6−12アルキルモノ(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、アリルオキシC1−3アルキルアクリル酸C1−3アルキルエステル及び重量平均分子量10000〜100000の多分岐型ポリビニル化合物から選択された少なくとも1種であってもよい。前記密着付与成分の割合は、硬化性バインダー100重量部に対して0.01〜5重量部程度である。前記第1のハードコート層及び前記第2のハードコート層の合計厚みは60μm以下であってもよい。本発明の積層体は、全光線透過率が70%以上であり、かつヘイズが10%以下であってもよい。
本発明には、前記積層体で形成された成形体も含まれる。また、本発明には、前記積層体を打ち抜き加工する成形体の製造方法も含まれる。
本発明では、ハードコート積層体を構成する隣接した2層のハードコート層の少なくとも一方の層を形成するための硬化性組成物が特定の密着付与成分を含むため、打ち抜き加工しても、剥離や割れ、クラックの発生を防止できる。また、ハードコート層同士の密着性を向上でき、屈曲しても、割れや剥離を抑制できる。さらに、透明性も向上できる。
図1は、実施例1の打ち抜き性を評価する方法において、トムソン刃によって打ち抜くことができる形状を示す概略図である。
[基材層]
基材層としては、用途に応じて選択でき、特に限定されないが、ハードコート層が透明性に優れるため、光学分野などで使用する場合、基材層も透明材料で形成されているのが好ましい。透明材料は、無機材料であってもよいが、強度や成形性などの点から、有機材料が汎用される。有機材料としては、例えば、セルロース誘導体、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、(メタ)アクリル系重合体などが例示できる。これらのうち、セルロースエステル、ポリエステルなどが汎用される。
セルロースエステルとしては、セルローストリアセテート(TAC)などのセルロースアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレートなどのセルロースアセテートC3−4アシレートなどが挙げられる。ポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)などのポリアルキレンアリレートなどが挙げられる。
これらのうち、機械的特性や透明性などのバランスに優れる点から、PETやPENなどのポリC2−4アルキレンアリレートが好ましい。
基材層は、1軸又は2軸延伸フィルムであってもよいが、低複屈折率であり、光学的に等方性に優れる点から、未延伸フィルムであってもよい。
基材層は、表面処理(例えば、コロナ放電処理、火炎処理、プラズマ処理、オゾンや紫外線照射処理など)されていてもよく、易接着層を有していてもよい。
[ハードコート層]
本発明のハードコート積層体は、前記基材層に加えて、互いに接した第1のハードコート層及び第2のハードコート層を含む。これらのハードコート層は、基材層と第1のハードコート層と第2のハードコート層とをこの順で含み、かつ両層のうち、少なくとも一方の層は、硬化性バインダー及び特定の密着付与成分を含む硬化性組成物の硬化物で形成されている。第1及び第2のハードコート層は、いずれも前記硬化性組成物の硬化物で形成されていてもよい。さらに、本発明のハードコート積層体は、第1及び第2のハードコート層に加えて、他のハードコート層、例えば、基材層と第1のハードコート層の間に介在する第3のハードコート層(第1のハードコート層と接する第3のハードコート層)や、第2のハードコート層と接する第4のハードコート層を含んでいればよい。また、これらのハードコート層のうち、密着付与成分を含まないハードコート層は、硬化性バインダーを含む硬化性組成物の硬化物で形成されている。これらのうち、総厚みを薄くでき、生産性にも優れる点から、第1のハードコート層及び第2のハードコート層の二層構造が好ましい。
(密着付与成分)
密着付与成分は、酸素含有ヘテロ環基を有するモノ(メタ)アクリレート、脂肪族炭化水素基を有するモノ(メタ)アクリレート、橋架環式炭化水素基を有するモノ(メタ)アクリレート、アリルオキシ基を有するモノ(メタ)アクリレート、アリルオキシ基を有するモノ(メタ)アクリレートの重合体、重量平均分子量1000以上の多分岐型ポリビニル化合物、橋架環式炭化水素基を有するジ(メタ)アクリレート、アルカンジオールジ(メタ)アクリレート、ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレートから選択される。これらの密着付与成分は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
酸素含有ヘテロ環基を有するモノ(メタ)アクリレートとしては、例えば、オキサシクロブタン、テトラヒドロフラン(オキサシクロペンタン)、テトラヒドロピラン(オキサン又はオキサシクロヘキサン)、オキサシクロヘプタン、オキサシクロオクタンなどの酸素含有ヘテロ環を有する(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらの(メタ)アクリレートは、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレートが好ましい。
脂肪族炭化水素基を有するモノ(メタ)アクリレートとしては、例えば、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、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(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、オクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、テトラデシル(メタ)アクリレートなどのC1−20アルキル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらの(メタ)アクリレートは、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、オクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレートなどのC6−12アルキルモノ(メタ)アクリレートが好ましい。
橋架環式炭化水素基を有するモノ(メタ)アクリレートとしては、例えば、ビシクロペンチル、ビシクロヘキシル、ビシクロヘプチル、ビシクロオクチル、ビシクロノニル、ビシクロデシル、トリシクロデシル、トリシクロドデシル、トリシクロウンデシル、イソボルニル、ジシクロペンタニル、ジシクロペンテニル、アダマンチルなどの橋架環式炭化水素基を有する(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらの(メタ)アクリレートは、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレートなどが汎用され、イソボルニル(メタ)アクリレートが好ましい。
アリルオキシ基を有するモノ(メタ)アクリレートとしては、例えば、メチル−2−アリルオキシメチルアクリレートなどのアリルオキシアルキルアクリル酸アルキルエステルなどが挙げられる。これらの(メタ)アクリレートは、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらの(メタ)アクリレートのうち、アリルオキシC1−3アルキルアクリル酸C1−3アルキルエステルが好ましい。アリルオキシ基を有するモノ(メタ)アクリレートは、硬化反応により環化し、前記酸素含有ヘテロ環を生成し、メチル−2−アリルオキシメチルアクリレートでは、テトラヒドロフラン環を生成する。
アリルオキシ基を有するモノ(メタ)アクリレートの重合体としては、前記アリルオキシ基を有するモノ(メタ)アクリレートの重合体などが挙げられる。重合度は、例えば2〜100000、好ましくは5000〜70000、さらに好ましくは10000〜50000程度である。これらの(メタ)アクリレートは、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、アリルオキシC1−3アルキルアクリル酸C1−3アルキルエステルの重合体が好ましい。
重量平均分子量1000以上の多分岐型ポリビニル化合物としては、分岐した基本骨格(炭化水素骨格、ポリエーテル骨格、ポリエステル骨格など)が複数のビニル基を有していればよく、例えば、ジビニルベンゼンなどの2官能性ビニル化合物を用いて分岐させた溶剤可溶性多官能ビニル共重合体であってもよい。重量平均分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)を用いてポリスチレン換算で1000以上であればよいが、例えば10000〜100000、好ましくは15000〜50000、さらに好ましくは20000〜40000(特に25000〜35000)程度である。分子内のビニル基の数は、2以上であればよく、例えば2〜100程度である。重量平均分子量1000以上の多分岐型ポリビニル化合物は、特開2015−193696号公報、特開2013−100433号公報に記載の化合物であってもよい。
橋架環式炭化水素基を有するジ(メタ)アクリレートとしては、例えば、前記橋架環式炭化水素基を有するモノ(メタ)アクリレートの項で例示した橋架環式炭化水素基を有するジ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらの(メタ)アクリレートは、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタジエンジメタノールジ(メタ)アクリレート、アダマンタンジ(メタ)アクリレートなどが汎用され、ジシクロペンタジエンジメタノールジ(メタ)アクリレートなどのがジシクロペンタジエンジC1−3アルカノールジ(メタ)アクリレートが好ましい。
アルカンジオールジ(メタ)アクリレートとしては、例えば、エチレングリコールジ(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、ブタンジオールジ(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、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ヘプタンジオールジ(メタ)アクリレート、オクタンジオールジ(メタ)アクリレートなどのC2−12アルカンジオールジ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらの(メタ)アクリレートは、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレートなどのC4−10アルカンジオールジ(メタ)アクリレートが好ましい。
ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレートとしては、例えば、ジエチレングリコールジ(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、ポリオキシテトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレートなどのポリC2−6アルキレングリコールジ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。アルキレングリコール単位の繰り返し数は、2以上であればよく、例えば2〜10、好ましくは2〜5、さらに好ましくは2〜3程度である。こらの(メタ)アクリレートは、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレートなどのポリC2−6アルキレングリコールジ(メタ)アクリレートが好ましい。
これらの密着付与成分のうち、層間(ハードコート層同士の層間及び他の層との層間)の密着性を大きく向上でき、かつ打ち抜き加工しても、剥離や割れ、クラックの発生を防止できる効果(打ち抜き性)に優れる点から、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、C6−12アルキルモノ(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、アリルオキシC1−3アルキルアクリル酸C1−3アルキルエステル、重量平均分子量10000〜100000の多分岐型ポリビニル化合物が好ましく、オクチル(メタ)アクリレート及び/又はデシル(メタ)アクリレートなどのC8−10アルキルモノ(メタ)アクリレート、アリルオキシC1−2アルキルアクリル酸C1−2アルキルエステルが特に好ましい。
密着付与成分の割合は、硬化性バインダー100重量部に対して、例えば0.01〜5重量部、好ましくは0.05〜4重量部、さらに好ましくは0.1〜3重量部(特に0.5〜2重量部)程度である。密着付与成分の割合が少なすぎると、密着性及び打ち抜き性の向上効果が低下する虞があり、逆に多すぎると、ハードコート層の機械的特性が低下する虞がある。
(硬化性バインダー)
硬化性バインダーとしては、慣用の硬化性バインダーを利用できる。慣用の硬化性バインダーとしては、例えば、前記密着付与成分以外の2官能以上の多官能性(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート[ビスフェノールA型エポキシ(メタ)アクリレート、ノボラック型エポキシ(メタ)アクリレートなど]、ポリエステル(メタ)アクリレート[例えば、脂肪族ポリエステル型(メタ)アクリレート、芳香族ポリエステル型(メタ)アクリレートなど]、ウレタン(メタ)アクリレート[ポリエステル型ウレタン(メタ)アクリレート、ポリエーテル型ウレタン(メタ)アクリレートなど]、エポキシ化合物などが挙げられる。これらの硬化性バインダーは、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらの硬化性バインダーのうち、2官能以上の多官能性(メタ)アクリレート、エポキシ化合物が好ましい。
(A)多官能性(メタ)アクリレート
2官能以上の多官能性(メタ)アクリレートのうち、2官能性(メタ)アクリレートとしては、例えば、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロキシエトキシフェニル)プロパンなどのビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールSなど)のC2−4アルキレンオキサイド付加体のジ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。3官能以上の多官能性(メタ)アクリレートとしては、例えば、グリセリントリ(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、ペンタエリスリトールトリ(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、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)アクリレートなどが挙げられる。これらの多官能性(メタ)アクリレートは、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
これらの多官能(メタ)アクリレートのうち、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、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)アクリレートなどの3〜8官能性(メタ)アクリレートが好ましい。さらに、打ち抜き性と透明性とのバランスに優れる点から、2〜6官能性(メタ)アクリレート(特に3〜6官能性(メタ)アクリレート)が好ましい。
(B)エポキシ化合物
エポキシ化合物としては、硬化性のエポキシ化合物であれば特に限定されないが、密着性の点から、脂環式エポキシ化合物が好ましく、2官能以上の多官能性脂環式エポキシ化合物が特に好ましい。さらに、多官能性脂環式エポキシ化合物は、下記式(1)で表される脂環式エポキシ化合物であってもよい。
(式中、R〜R18は、同一又は異なって、水素原子、ハロゲン原子、オキソ基、ヒドロキシ基、ヒドロパーオキシ基、アミノ基、スルホ基又は有機基を示し、Xは、直接結合又は連結基を示す)
前記式(1)のR〜R18において、ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられる。
有機基としては、炭素原子を含む限り、特に限定されず、例えば、炭化水素基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アシル基、アシルオキシ基、アルキルチオ基、アルケニルチオ基、アリールチオ基、アラルキルチオ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アラルキルオキシカルボニル基、エポキシ基、エポキシ含有基、オキセタニル基、オキセタニル含有基、シアノ基、イソシアナート基、カルバモイル基、イソチオシアナート基、置換アミノ基などが挙げられる。
炭化水素基には、例えば、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基が含まれる。
脂肪族炭化水素基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基が挙げられる。アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、イソオクチル基、デシル基、ドデシル基などのC1−20アルキル基(好ましくはC1−10アルキル基、さらに好ましくはC1−4アルキル基)などが挙げられる。アルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、メタリル基、1−プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基などのC2−20アルケニル基(好ましくはC2−10アルケニル基、さらに好ましくはC2−4アルケニル基)などが挙げられる。アルキニル基としては、例えば、エチニル基、プロピニル基などのC2−20アルキニル基(好ましくはC2−10アルキニル基、さらに好ましくはC2−4アルキニル基)などが挙げられる。
脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロドデシル基などのC3−12シクロアルキル基(特にC5−8シクロアルキル基);シクロヘキセニル基などのC3−12シクロアルケニル基;ビシクロヘプタニル基、ビシクロヘプテニル基などのC4−15架橋環式炭化水素基などが挙げられる。
芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基などのC6−14アリール基(特にC6−10アリール基)などが挙げられる。
アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロピルオキシ基、ブトキシ基、イソブチルオキシ基などのC1−10アルコキシ基(好ましくはC1−6アルコキシ基、さらに好ましくはC1−4アルコキシ基)などが挙げられる。アルケニルオキシ基としては、例えば、アリルオキシ基などのC2−10アルケニルオキシ基(好ましくはC2−6アルケニルオキシ基、さらに好ましくはC2−4アルケニルオキシ基)が挙げられる。アリールオキシ基としては、例えば、フェノキシ基、トリルオキシ基、ナフチルオキシ基などのC6−20アリールオキシ基(特にC6−14アリールオキシ基)などが挙げられる。アラルキルオキシ基としては、例えば、ベンジルオキシ基、フェネチルオキシ基などのC7−20アラルキルオキシ基(特にC7−18アラルキルオキシ基)などが挙げられる。
アシル基としては、例えば、アセチル基、プロピオニル基、(メタ)アクリロイル基、ベンゾイル基などのC1−20アシル基(特にはC1−12アシル基)などが挙げられる。アシルオキシ基としては、例えば、アセチルオキシ基、プロピオニルオキシ基、(メタ)アクリロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基などのC1−20アシルオキシ基(特にはC1−12アシルオキシ基)などが挙げられる。
アルキルチオ基としては、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基などのC1−6アルキルチオ基(特にC1−4アルキルチオ基)などが挙げられる。アルケニルチオ基としては、例えば、アリルチオ基などのC2−6アルケニルチオ基(特にC2−4アルケニルチオ基)などが挙げられる。アリールチオ基としては、例えば、フェニルチオ基、トリルチオ基、ナフチルチオ基などの6−20アリールチオ基(特にC6−14アリールチオ基)などが挙げられる。アラルキルチオ基としては、例えば、ベンジルチオ基、フェネチルチオ基などのC6−20アラルキルチオ基(特にC7−18アラルキルチオ基)などが挙げられる。
アルコキシカルボニル基としては、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基などのC1−10アルコキシ−カルボニル基(特にC1−6アルコキシ−カルボニル基)などが挙げられる。アリールオキシカルボニル基としては、例えば、フェノキシカルボニル基、トリルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基などのC6−20アリールオキシ−カルボニル基(特にC6−14アリールオキシ−カルボニル基)などが挙げられる。アラルキルオキシカルボニル基としては、例えば、ベンジルオキシカルボニル基などのC7−20アラルキルオキシ−カルボニル基(特にC7−18アラルキルオキシ−カルボニル基)などが挙げられる。
エポキシ含有基としては、例えば、グリシジル基、グリシジルオキシ基などが挙げられる。オキセタニル含有基としては、例えば、エチルオキセタニルオキシ基などのC1−10アルキルオキセタニルオキシ基などが挙げられる。
置換アミノ基としては、例えば、メチルアミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基などのモノ又はジアルキルアミノ基(特にモノ又はジ−C1−6アルキルアミノ基)、アセチルアミノ基、プロピオニルアミノ基、ベンゾイルアミノ基などのアシルアミノ基(特にC1−11アシルアミノ基)などが挙げられる。
これらの有機基は、二種以上の有機基を組み合わせた(結合した)基であってもよい。二種以上の有機基の組み合わせとしては、例えば、脂肪族炭化水素基と脂環式炭化水素基との組み合わせ(シクロへキシルメチル基、メチルシクロヘキシル基など)、脂肪族炭化水素基と芳香族炭化水素基との組み合わせ[ベンジル基、フェネチル基などのC7−18アラルキル基(特に、C7−10アラルキル基)、シンナミル基などのC6−10アリール−C2−6アルケニル基、トリル基などのC1−4アルキル置換アリール基、スチリル基などのC2−4アルケニル置換アリール基など]、アルコキシ基と脂肪族炭化水素基との組み合わせ(メトキシエチル基など)、脂肪族炭化水素基とアリールオキシ基との組み合わせ(メチルフェノキシ基など)などが挙げられる。
前記有機基は、さらに置換基を有していてもよい。置換基としては、例えば、ハロゲン原子、オキソ基、ヒドロキシ基、ヒドロパーオキシ基、アミノ基、スルホ基などが挙げられる。
これらのうち、R〜R18としては、水素原子、直鎖又は分岐鎖状のC1−6アルキル基(特にメチル基などの直鎖状C1−3アルキル基)などが汎用され、剛性の点から、R〜R18のうち、少なくとも1つが水素原子であるのが好ましく、全てが水素原子であるのが特に好ましい。
Xにおいて、連結基としては、例えば、二価の炭化水素基、カルボニル基、エーテル結合、エステル結合、カーボネート結合、アミド結合、ウレタン結合、及びこれらの連結基が複数連接した基などが挙げられる。前記二価の炭化水素基には、二価の脂肪族炭化水素基、二価の脂環式炭化水素基、二価の芳香族炭化水素基が含まれる。
二価の脂肪族炭化水素基としては、例えば、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基などが挙げられる。
アルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、ブチレン基、テトラメチレン基、ヘキサメチレン基、イソヘキシレン基、オクタメチレン基、イソオクチレン基、デカメチレン基、ドデカメチレン基などのC1−20アルキレン基などが挙げられる。
アルケニレン基としては、例えば、ビニレン基、アリレン基、メタリレン基、1−プロペニレン基、イソプロペニレン基、1−ブテニレン基、2−ブテニレン基、ブタジエニレン基、ペンテニレン基、ヘキセニレン基、オクテニレン基などのC2−20アルケニレン基などが挙げられる。アルケニレン基は、炭素−炭素二重結合の一部又は全部がエポキシ化されたアルケニレン基であってもよい。
アルキニレン基としては、例えば、エチニレン基、プロピニレン基などのC2−20アルキニレン基などが挙げられる。
二価の脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、1,2−シクロペンチレン基、1,3−シクロペンチレン基、シクロペンチリデン基、1,3−シクロヘキシレン基、1,4−シクロヘキシレン基、シクロヘキシリデン基、シクロドデカン−ジイル基などのC3−12シクロアルキレン基(特にC5−8シクロアルキレン基);シクロヘキセニレン基などのC3−12シクロアルケニレン基;ビシクロヘプタニレン基、ビシクロヘプテニレン基などのC4−15架橋環式炭化水素連結基などが挙げられる。二価の脂環式炭化水素基は、エポキシ基を有していてもよく、例えば、エポキシシクロへキシレン基などのエポキシC5−12シクロアルキレン基であってもよい。
二価の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニレン基、ナフチレン基などのC6−14アリーレン基などが挙げられる。
これら二価の炭化水素基は、置換基を有していてもよい。置換基としては、例えば、R〜R18で有機基の置換基として例示された置換基に加えて、メチル基やエチル基などのC1−4アルキル基、メトキシ基やエトキシ基などのC1−4アルコキシ基、カルボニル基などが挙げられる。
これらの連結基は、二種以上の連結基を組み合わせた(結合又は連接した)基であってもよい。二種以上の連結基の組み合わせとしては、例えば、二価の脂肪族炭化水素基と二価の脂環式炭化水素基との組み合わせ(例えば、シクロへキシレンメチレン基、メチレンシクロヘキシレン基、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイル基、ジシクロヘキシルプロパン−4,4’−ジイル基など)、二価の脂肪族炭化水素基と二価の芳香族炭化水素基との組み合わせ(例えば、トリレン基、キシリレン基、ジフェニルメタン−4,4’−ジイル基、ジフェニルプロパン−4,4’−ジイル基など)、エステル結合と二価の炭化水素基との組み合わせ(例えば、カルボニルオキシメチレン基、カルボニルオキシ水添キシリレンオキシカルボニル基など)、カーボネート結合と二価の炭化水素基との組み合わせ(例えば、メチレンオキシカルボニルオキシメチレン基、メチレンオキシカルボニルオキシ水添キシリレンオキシカルボニルオキシメチレン基など)、複数のエステル結合の組み合わせ(例えば、ポリカプロラクトンなどのポリエステル結合など)、複数のエーテル結合の組み合わせ(例えば、ポリオキシエチレン基などのポリエーテル結合など)、複数のエーテル結合とエステル結合との組み合わせ(ポリエーテルエステル結合)、複数のウレタン結合の組み合わせ(ポリウレタン結合)、エポキシシクロアルキレン基とポリエステル結合との組み合わせなどが挙げられる。
これらのうち、Xとしては、直接結合、アルキレン基(メチレン基、メチルメチレン基、ジメチルメチレン基、エチレン基などのC1−4アルキル基を有していてもよいC1−4アルキレン基など)、エーテル結合(例えば、メチレンオキシメチレン基などのC1−4アルキレンオキシC1−4アルキレン基など)、エステル結合とアルキレン基との組み合わせ(例えば、カルボニルオキシメチレン基などのカルボニルオキシC1−4アルキレン基など)、カーボネート結合とアルキレン基との組み合わせ(例えば、メチレンオキシカルボニルオキシメチレン基などのC1−4アルキレンオキシカルボニルオキシC1−4アルキレン基など)などが好ましく、摺動性及び剛性に優れる点から、直接結合が特に好ましい。
好ましい脂環式エポキシ化合物としては、例えば、3,4,3’,4’−ジエポキシビシクロヘキシル、(3,4,3’,4’−ジエポキシ−6−メチル)ビシクロヘキシルなどのメチル基などのC1−4アルキル基を有していてもよいジエポキシビC5−8シクロアルキル;3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(3,4−エポキシ)シクロヘキサンカルボキシレート、3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル(3,4−エポキシ−6−メチル)シクロヘキサンカルボキシレートなどのC1−4アルキル基を有していてもよいエポキシC5−8シクロアルキルC1−4アルキル(エポキシ)C5−8シクロアルカンカルボキシレートなどが挙げられる。
(硬化性バインダーと層構造との関係)
多官能性(メタ)アクリレート(A)及び/又はエポキシ化合物(B)は、いずれのハードコート層を形成するための硬化性組成物(例えば、第1のハードコート層を形成するための第1の硬化性組成物及び/又は第2のハードコート層を形成するための第2の硬化性組成物)に含まれていてもよく、密着付与成分が含まれていないハードコート層を形成するための硬化性組成物(例えば、第1又は第2の硬化性組成物)に含まれていてもよい。
なかでも、高硬度及び耐擦傷性を向上できる点から、多官能性(メタ)アクリレート(A)を少なくとも含むのが好ましく、多官能性(メタ)アクリレート(A)とエポキシ化合物(B)との組み合わせ(特に2〜8官能性(メタ)アクリレートと2官能以上の多官能性脂環式エポキシ化合物との組み合わせ)が特に好ましい。多官能性(メタ)アクリレート(A)とエポキシ化合物(B)との組み合わせを含む硬化性組成物は、いずれのハードコート層を形成するための硬化性組成物であってもよいが、第1の硬化性組成物が好ましい。この組み合わせを含む硬化性組成物(特に第1の硬化性組成物)は、密着付与成分を含んでいなくてもよいが、密着付与成分をさらに含むのが特に好ましい。
多官能性(メタ)アクリレート(A)とエポキシ化合物(B)とを組み合わせる場合、エポキシ化合物(B)の割合は、多官能(メタ)アクリレート(A)100重量部に対して1〜100重量部、好ましくは5〜80重量部、さらに好ましくは10〜60重量部(特に15〜50重量部)程度である。エポキシ化合物(B)の割合が少なすぎると、硬化収縮が発生する虞があり、多すぎると、耐擦傷性が低下する虞がある。
各ハードコート層において、硬化性バインダーの割合は、各ハードコート層全体に対して50重量%以上であってもよく、例えば50〜99.9重量%、好ましくは60〜99.5重量%、さらに好ましくは80〜99重量%程度である。硬化性バインダーの割合が少なすぎると、ハードコート層の硬度や耐擦傷性が低下する虞がある。
(無機粒子)
硬化性組成物は、高硬度及び耐擦傷性を向上できる点から、無機粒子をさらに含んでいてもよい。無機粒子は、第1の硬化性組成物及び第2の硬化性組成物のいずれ組成物に含まれていてもよいが、両方の硬化性組成物に含まれているのが好ましい。
無機粒子としては、例えば、シリカ粒子、チタニア粒子、ジルコニア粒子、アルミナ粒子などが挙げられる。これらの無機粒子は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらの無機粒子のうち、硬化物の着色を抑制できる点から、シリカ粒子(特にシリカナノ粒子)が好ましく、中実のシリカナノ粒子が特に好ましい。
シリカナノ粒子の平均粒径は100nm以下であってもよく、例えば1〜100nm、好ましくは3〜50nm、さらに好ましくは5〜30nm(特に8〜20nm)程度である。粒径が大きすぎると、ハードコート層の透明性が低下する虞がある。なお、本明細書及び特許請求の範囲において、無機粒子の平均粒径は、動的光散乱法に基づいて測定できる。
無機粒子(特にシリカナノ粒子)は、(メタ)アクリロイル基及び/又はエポキシ基に対する反応性基を有するのが好ましい。このような反応性基としては、例えば、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、エポキシ基、オキセタニル基、チイラン基などが挙げられる。これらの反応性基は、単独で又は二種以上組み合わせて有していてもよい。これらの反応性基のうち、ヒドロキシル基、(メタ)アクリロイル基、エポキシ基が好ましく、ヒドロキシル基が特に好ましい。特に、無機粒子は、エポキシ基に対する反応性基(例えば、ヒドロキシル基など)を有し、エポキシ化合物と組み合わせて使用してもよい。
無機粒子の割合は、硬化性バインダー100重量部に対して、例えば1〜100重量部、好ましくは10〜80重量部、さらに好ましくは20〜50重量部(特に30〜40重量部)程度である。無機粒子の割合が少なすぎると、耐擦傷性の向上効果が発現しない虞があり、多すぎると、透明性が低下する虞がある。
(ラジカル重合開始剤)
硬化性組成物が多官能性(メタ)アクリレートなどのラジカル重合性化合物を含む場合、硬化性組成物は、慣用のラジカル重合開始剤を含んでいてもよい。ラジカル重合開始剤は、光の照射によってラジカルを発生する開始剤であってもよい。
このようなラジカル重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン類(ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、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などのベンゾインアルキルエーテル類など)、フェニルケトン類[例えば、アセトフェノン類(例えば、アセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2,2−ジエトキシ−2−フェニルアセトフェノン、1,1−ジクロロアセトフェノンなど)、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンなどのアルキルフェニルケトン類;1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンなどのシクロアルキルフェニルケトン類など]、アミノアセトフェノン類{2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノアミノプロパノン−1、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタノン−1など}、アントラキノン類(アントラキノン、2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、2−t−ブチルアントラキノン、1−クロロアントラキノンなど)、チオキサントン類(2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントンなど)、ケタール類(アセトフェノンジメチルケタール、ベンジルジメチルケタールなど)、ベンゾフェノン類(ベンゾフェノンなど)、キサントン類、ホスフィンオキサイド類(例えば、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイドなど)、アミロオキシム化合物、テトラメチルチウラムモノスルフィド化合物、オキセタン化合物などが例示できる。これらのラジカル重合開始剤は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、シクロアルキルフェニルケトン類などが汎用される。
ラジカル重合開始剤は、市販のラジカル重合開始剤であってもよい。市販のラジカル重合開始剤としては、例えば、日本化薬(株)製「カヤキュアEPA」、「カヤキュアDETX」;BASFジャパン(株)製「イルガキュア(Irgacure)184」、「イルガキュア907」、保土谷化学(株)製「B−CIM」などを利用できる。
ラジカル重合開始剤の割合は、多官能(メタ)アクリレートやシリコーン(メタ)アクリレートなどのラジカル重合性基を有する硬化性バインダー100重量部に対して、例えば0.1〜15重量部、好ましくは0.5〜10重量部、さらに好ましくは1〜7重量部(特に1〜5重量部)程度である。
ラジカル重合開始剤は、光増感剤と組み合わせてもよい。光増感剤としては、慣用の成分、例えば、第3級アミン類[例えば、トリアルキルアミン、トリアルカノールアミン(トリエタノールアミンなど)、N,N−ジメチルアミノ安息香酸エチル、N,N−ジメチルアミノ安息香酸アミルなどのジアルキルアミノ安息香酸アルキルエステル、4,4−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン(ミヒラーズケトン)、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノンなどのビス(ジアルキルアミノ)ベンゾフェノンなど]、トリフェニルホスフィン、トリn−ブチルホスフィンなどのホスフィン類、N,N−ジメチルトルイジンなどのトルイジン類、9,10−ジメトキシアントラセン、2−エチル−9,10−ジメトキシアントラセン、2−エチル−9,10−ジエトキシアントラセンなどのアントラセン類などが挙げられる。光増感剤は、単独で又は二種以上組み合わせてもよい。
光増感剤の割合は、ラジカル光重合開始剤100重量部に対して、例えば0.1〜100重量部、好ましくは1〜75重量部、さらに好ましくは5〜50重量部程度である。
(カチオン重合開始剤)
硬化性組成物が多官能性脂環式エポキシ化合物などのエポキシ化合物を含む場合、硬化性組成物は、慣用のカチオン重合開始剤を含んでいてもよい。カチオン重合開始剤は、光の照射によって酸を発生する開始剤(酸発生剤)であってもよい。
このようなカチオン重合開始剤としては、例えば、スルホニウム塩(スルホニウムイオンとアニオンとの塩)、ヨードニウム塩(ヨードニウムイオンとアニオンとの塩)、セレニウム塩(セレニウムイオンとアニオンとの塩)、アンモニウム塩(アンモニウムイオンとアニオンとの塩)、ホスホニウム塩(ホスホニウムイオンとアニオンとの塩)、遷移金属錯体イオンとアニオンとの塩などが挙げられる。これらの光酸発生剤は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらの光酸発生剤のうち、反応性を向上でき、硬化物の硬度を向上できる点から、酸性度の高い酸発生剤、例えば、スルホニウム塩が好ましい。
スルホニウム塩としては、例えば、トリフェニルスルホニウム塩、トリ−p−トリルスルホニウム塩、トリ−o−トリルスルホニウム塩、トリス(4−メトキシフェニル)スルホニウム塩、1−ナフチルジフェニルスルホニウム塩、2−ナフチルジフェニルスルホニウム塩、トリス(4−フルオロフェニル)スルホニウム塩、トリ−1−ナフチルスルホニウム塩、トリ−2−ナフチルスルホニウム塩、トリス(4−ヒドロキシフェニル)スルホニウム塩、ジフェニル[4−(フェニルチオ)フェニル]スルホニウム塩、[4−(4−ビフェニルチオ)フェニル]−4−ビフェニルフェニルスルホニウム塩、4−(p−トリルチオ)フェニルジ−(p−フェニル)スルホニウム塩などのトリアリールスルホニウム塩;ジフェニルフェナシルスルホニウム塩、ジフェニル4−ニトロフェナシルスルホニウム塩、ジフェニルベンジルスルホニウム塩、ジフェニルメチルスルホニウム塩などのジアリールスルホニウム塩;フェニルメチルベンジルスルホニウム塩、4−ヒドロキシフェニルメチルベンジルスルホニウム塩、4−メトキシフェニルメチルベンジルスルホニウム塩などのモノアリールスルホニウム塩;ジメチルフェナシルスルホニウム塩、フェナシルテトラヒドロチオフェニウム塩、ジメチルベンジルスルホニウム塩などのトリアルキルスルホニウム塩などが挙げられる。これらのスルホニウム塩は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらのスルホニウム塩のうち、トリアリールスルホニウム塩が好ましい。
カチオンと塩を形成するためのアニオン(対イオン)としては、例えば、SbF6−、PF6−、BF4−、フッ化アルキルフルオロリン酸イオン[(CFCFPF3−、(CFCFCFPF3−など]、(C、(CGa、スルホン酸アニオン(トリフルオロメタンスルホン酸アニオン、ペンタフルオロエタンスルホン酸アニオン、ノナフルオロブタンスルホン酸アニオン、メタンスルホン酸アニオン、ベンゼンスルホン酸アニオン、p−トルエンスルホン酸アニオンなど)、(CFSO、(CFSO、過ハロゲン酸イオン、ハロゲン化スルホン酸イオン、硫酸イオン、炭酸イオン、アルミン酸イオン、ヘキサフルオロビスマス酸イオン、カルボン酸イオン、アリールホウ酸イオン、チオシアン酸イオン、硝酸イオンなどが挙げられる。これらのアニオンのうち、溶解性などの点から、フッ化アルキルフルオロリン酸イオンが好ましい。
カチオン重合開始剤は市販のカチオン重合開始剤であってもよい。市販のカチオン重合開始剤としては、例えば、サンアプロ(株)製「CPI−101A」、「CPI−110A」、「CPI−100P」、「CPI−110P」、「CPI−210S」、「CPI−200K」などを利用できる。
カチオン重合開始剤の割合は、多官能性脂環式エポキシ化合物などの硬化性バインダー(エポキシ化合物)100重量部に対して、例えば0.01〜20重量部、好ましくは0.1〜10重量部、さらに好ましくは0.5〜8重量部程度である。
(他の成分)
硬化性組成物は、他の成分として、レベリング剤、滑り剤、他の硬化性化合物、樹脂成分、慣用の添加剤などをさらに含んでいてもよい。
レベリング剤としては、慣用のレベリング剤、例えば、アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加体、シリコーン系レベリング剤、フッ素系レベリング剤などが挙げられる。これらのレベリング剤は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、表面の滑り性を向上できる点から、フッ素系レベリング剤が好ましい。レベリング剤は、ハードコート層の機械的特性を向上できる点から、硬化性バインダーに対する反応性基(例えば、ヒドロキシル基など)を有するのが好ましい。さらに、レベリング剤は、表面の滑り性を向上できる点から、表面側に位置するハードコート層を形成するための硬化性組成物(例えば、第2の硬化性組成物)に添加するのが好ましい。
滑り剤は、シリコーン化合物などであってもよいが、ハードコート層の機械的特性を向上できる点から、重合性基を有するシリコーン化合物が好ましく、シリコーン(メタ)アクリレートが特に好ましい。
シリコーン(メタ)アクリレートは、通常、オルガノシロキサン単位[−Si(R)2−O−](基Rは置換基を示す)を有しており、Si原子(又はオルガノシロキサン単位)の数は、1分子中に1以上(例えば1〜30、好ましくは1〜20、さらに好ましくは1〜15程度)であってもよい。また、(メタ)アクリロイル基の数は、1分子中に2以上(例えば、2〜20、好ましくは2〜15、さらに好ましくは2〜10程度)であってもよい。
シリコーン(メタ)アクリレートは、モノマーであってもよく、オリゴマー(又はプレポリマー)であってもよく、モノマー及びオリゴマーを組み合わせて使用してもよい。また、オリゴマー(プレポリマー)は、複数の(−Si−O)結合を有するポリシロキサン系オリゴマーであってもよく、加水分解縮合性基(例えば、メトキシ、エトキシなどのC1−4アルコキシ基、塩素原子などのハロゲン原子など)を有するシリコーン(メタ)アクリレートモノマーの加水分解縮合による2量体、3量体などの多量体であってもよい。
代表的なシリコーン(メタ)アクリレートとしては、1分子中に1つのSi原子を有するシリコーンジ乃至テトラ(メタ)アクリレート、1分子中に2つのSi原子を有するシリコーンテトラ乃至ヘキサ(メタ)アクリレートなどが例示できる。これらのシリコーン(メタ)アクリレートのうち、1分子中に複数(例えば、2〜10個、好ましくは3〜8個、さらに好ましくは4〜7個程度)の(メタ)アクリロイル基と、1又は複数(例えば、1〜20個、好ましくは1〜10個、さらに好ましくは1〜6個程度)のSi原子を有するシリコーン(メタ)アクリレート成分[例えば、シリコーンジ乃至ヘキサ(メタ)アクリレート、好ましくはシリコーントリ乃至ヘキサ(メタ)アクリレート]が好ましい。
さらに、滑り剤は、表面の滑り性を向上できる点から、表面側に位置するハードコート層を形成するための硬化性組成物(例えば、第2の硬化性組成物)に添加するのが好ましい。
他の硬化性化合物としては、例えば、(メタ)アクリル酸、スチレン、ビニルピロリドン、スチレンなどが挙げられる。
樹脂成分としては、例えば、スチレン系樹脂、(メタ)アクリル系重合体、酢酸ビニル系重合体、ビニルエーテル系重合体、ハロゲン含有樹脂、脂環式ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアミド、セルロース誘導体、シリコーン系樹脂、ゴム又はエラストマーなどが挙げられる。
慣用の添加剤としては、例えば、安定剤(酸化防止剤、紫外線吸収剤など)、界面活性剤、水溶性高分子、充填剤、架橋剤、カップリング剤、着色剤、難燃剤、滑剤、ワックス、防腐剤、粘度調整剤、増粘剤、消泡剤などが挙げられる。
これら他の成分の合計割合は、硬化性バインダー100重量部に対して、例えば0.01〜30重量部、好ましくは0.05〜20重量部、さらに好ましくは0.1〜10重量部程度である。特に、レベリング剤及び滑り剤の割合は、硬化性バインダー(特に第2の硬化性組成物に含まれる硬化性バインダー)100重量部に対して、それぞれ、例えば0.01〜10重量部、好ましくは0.1〜5重量部、さらに好ましくは0.5〜3重量部程度である。
(ハードコート層の厚み)
ハードコート層の総厚みは60μm以下であってもよく、例えば20〜60μm、好ましくは25〜55μm、さらに好ましくは30〜50μm程度である。第1のハードコート層及び第2のハードコート層の合計厚みは60μm以下であってもよく、例えば20〜60μm、好ましくは30〜50μm、さらに好ましくは35〜45μm程度である。ハードコート層の総厚みが薄すぎると、耐擦傷性などのハードコート性が低下する虞がある。
第1のハードコート層と第2のハードコート層との厚み比は、特に限定されないが、第1のハードコート層の厚みは、第2のハードコート層の厚みに対して0.5〜10倍(例えば1〜8倍)程度の範囲から選択でき、第1のハードコート層が多官能性(メタ)アクリレートとエポキシ化合物との組み合わせを含み、かつ第2のハードコート層がシリコーン(メタ)アクリレートを含む場合、第1のハードコート層の厚みは第2のハードコート層の厚みに対して、例えば1.5〜8倍、好ましくは2〜5倍、さらに好ましくは2.5〜4倍程度である。
[他の層]
本発明のハードコート積層体は、基材層のハードコート層が積層されていない側の面(ハードコート層とは反対側の面)の少なくとも一部に粘着層が形成されていてもよい。本発明の積層体は、透明性に優れるため、光学用途に利用でき、粘着層を有する積層体は、スマートフォンやタブレットPCなどを含む各種のタッチパネル表示装置の保護フィルムとしても使用可能である。
粘着層は、慣用の透明な粘着剤で形成されている。粘着剤としては、例えば、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、オレフィン系粘着剤(変性オレフィン系粘着剤など)、シリコーン系粘着剤などが例示できる。
ゴム系粘着剤としては、例えば、ゴム成分(天然ゴム、合成ゴム、熱可塑性エラストマーなど)と、粘着付与剤(テルペン樹脂、ロジン系樹脂、石油樹脂、変性オレフィン系樹脂など)との組み合わせなどが挙げられる。
アクリル系粘着剤としては、例えば、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレートなどのアクリル酸C2−10アルキルエステルを主成分とするアクリル系共重合体で構成された粘着剤を使用できる。アクリル系共重合体の共重合性モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル系単量体[例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸メチル、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、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)クリレート、アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミドなど]、重合性ニトリル化合物[例えば、(メタ)アクリロニトリルなど]、不飽和ジカルボン酸又はその誘導体(例えば、無水マレイン酸、イタコン酸など)、ビニルエステル類(例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなど)、芳香族ビニル類(例えば、スチレンなど)などが挙げられる。
オレフィン系粘着剤としては、例えば、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン−2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート共重合体、エチレン−グリシジル(メタ)アクリレート共重合体、エチレン−酢酸ビニル−(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン−エチル(メタ)アクリレート−(無水)マレイン酸共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体の部分ケン化物などが挙げられる。
シリコーン系粘着剤としては、例えば、シリコーンゴム成分[一官能のRSiO1/2(式中、Rは、メチル基などのアルキル基、フェニル基などのアリール基などを示す。以下、同じ)と四官能のSiOからなるMQレジンなど]及びシリコーンレジン成分(二官能のRSiO単独、又は二官能のRSiOと一官能のRSiO1/2とを組み合わせたオイル状又はガム状成分など)を有機溶媒に溶解した粘着剤などを使用できる。前記シリコーンゴム成分は架橋されていてもよい。
これらの粘着剤のうち、光学特性やリワーク性などの点から、シリコーン系粘着剤が好ましい。
粘着層の厚みは、例えば1〜150μm、好ましくは10〜100μm、さらに好ましくは20〜70μm(特に25〜50μm)程度である。
粘着層を備えた積層体は、取り扱い性などの点から、粘着層の上に離型フィルムが積層されていてもよい。
本発明のハードコート積層体は、ハードコート層の表面に、ごみ付着や汚染防止等の点から、さらに保護層が積層されていてもよい。保護層は、比較的な軟質なプラスチック(例えば、ポリエチレン樹脂などのポリオレフィン)で形成されていてもよい。
保護層の厚みは、例えば10〜100μm、好ましくは30〜90μm、さらに好ましくは50〜80μm程度である。
[ハードコート積層体の特性]
本発明のハードコート積層体は、透明性に優れており、全光線透過率が70%以上であってもよく、例えば70〜99.9%、好ましくは75〜99%、さらに好ましくは80〜98%(特に85〜95%)程度である。
本発明のハードコート積層体は、ヘイズも低く、ヘイズが30%以下(特に10%以下)であってもよく、例えば0〜30%、好ましくは0.1〜20%、さらに好ましくは0.5〜10%(特に1〜5%)程度であってもよい。
なお、本明細書及び特許請求の範囲では、全光線透過率は、JIS K7361に準拠して測定でき、ヘイズは、JIS K7163に準拠して測定できる。
本発明のハードコート積層体は、屈曲疲労性などの機械的特性にも優れており、JIS K5600−5−1(1999)に準拠した円筒形マンドレル法による耐屈曲性試験において、塗膜の割れ又は剥がれが生じるマンドレルの直径は、例えば10mm以下(例えば1〜10mm)、好ましくは8mm以下、さらに好ましくは6mm以下である。
本発明のハードコート積層体は、高硬度であり、第2のハードコート層の表面は、JIS K5600−5−4(1999)に準拠した鉛筆法による引っかき硬度において、例えば鉛筆硬度が5H以上、好ましくは6H以上、さらに好ましくは8H以上(特に9H以上)であってもよい。
[ハードコート積層体の製造方法]
本発明のハードコート積層体は、慣用の方法で製造でき、例えば、基材層と第1のハードコート層と第2のハードコート層とで形成された積層体では、基材層の上に第1の硬化性組成物を塗布した後、塗布した前記組成物を硬化させる第1のハードコート層形成工程、硬化した第1のハードコート層の上に第2の硬化性組成物を塗布した後、塗布した前記組成物を硬化させる第2のハードコート層形成工程を経て製造される。
第1及び第2の硬化性組成物の塗布において、塗布方法としては、慣用の方法、例えば、ロールコーター、エアナイフコーター、ブレードコーター、ロッドコーター、リバースコーター、バーコーター、コンマコーター、ディップ・スクイズコーター、ダイコーター、グラビアコーター、マイクログラビアコーター、シルクスクリーンコーター法、ディップ法、スプレー法、スピナー法などが挙げられる。これらの方法のうち、バーコーター法やグラビアコーター法などが汎用される。
第1及び第2の硬化性組成物が有機溶媒を含有する場合など、塗布後は、必要に応じて乾燥を行ってもよい。乾燥は、例えば40〜150℃、好ましくは50〜120℃、さらに好ましくは60〜100℃(特に70〜90℃)程度の温度で行ってもよい。乾燥時間は、特に限定されず、30秒〜1時間程度の範囲から選択でき、例えば30秒〜30分、好ましくは1〜10分程度である。
有機溶媒は、硬化性組成物の硬化性バインダーの種類に応じて選択でき、例えば、ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなど)、エーテル類(ジオキサン、テトラヒドロフランなど)、脂肪族炭化水素類(ヘキサンなど)、脂環式炭化水素類(シクロヘキサンなど)、芳香族炭化水素類(トルエン、キシレンなど)、ハロゲン化炭素類(ジクロロメタン、ジクロロエタンなど)、エステル類(酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなど)、水、アルコール類(エタノール、イソプロパノール、ブタノール、シクロヘキサノールなど)、セロソルブ類[メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル(1−メトキシ−2−プロパノール)など]、セロソルブアセテート類、スルホキシド類(ジメチルスルホキシドなど)、アミド類(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなど)などが挙げられる。これらの有機溶媒は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。第1の硬化性組成物が多官能性(メタ)アクリレートと多官能性脂環式エポキシ化合物の組み合わせである場合、有機溶媒は酢酸ブチルなどのエステル類であってもよく、第2の硬化性組成物がシリコーン(メタ)アクリレートを含む場合、有機溶媒はメチルエチルケトンなどのケトン類であってもよい。
有機溶媒の割合は、硬化性バインダー100重量部に対して、例えば1〜100重量部、好ましくは3〜50重量部、さらに好ましくは5〜40重量部程度である。
第1及び第2の硬化性組成物の硬化において、硬化性組成物は、ラジカル重合開始剤やカチオン重合開始剤の種類に応じて、活性エネルギー線を照射することにより硬化してもよい。活性エネルギー線としては、熱及び/又は光エネルギー線を利用でき、特に光エネルギー線を利用して光照射するのが有用である。光エネルギー線としては、放射線(ガンマー線、X線など)、紫外線、可視光線、電子線(EB)などが利用でき、通常、紫外線である場合が多い。
光源としては、例えば、紫外線の場合は、Deep UV ランプ、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、レーザー光源(ヘリウム−カドミウムレーザー、エキシマレーザーなどの光源)などを用いることができる。照射光量(照射エネルギー)は、硬化性バインダーの種類や塗膜の厚みにより異なるが、例えば、50〜10000mJ/cm、好ましくは70〜5000mJ/cm、さらに好ましくは100〜1000mJ/cm程度であってもよい。
活性エネルギー線の照射は、必要であれば(例えば、シリコーン(メタ)アクリレートを含む第2の硬化性組成物の場合)、不活性ガス(例えば、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなど)雰囲気中で行ってもよい。
得られたハードコート積層体は、打ち抜き加工しても、剥離や割れ、クラックの発生を防止できるため、打ち抜き加工に供して、目的の形状に成形してもよい。
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。実施例及び比較例で用いた原料は以下の通りであり、得られたハードコート積層体を以下の方法で評価した。
[原料]
ナノシリカ含有脂環式エポキシ化合物(略称ナノシリカ含有脂環エポキシ):EVONIK社製「NanopoxC620」、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(3,4−エポキシ)シクロヘキサンカルボキシレート60重量部に水酸基含有シリカ(シリカの平均粒子径20nm)40重量部を分散させて得られた化合物
ペンタエリスリトール(トリ/テトラ)アクリレート(略称PETRA):ダイセル・オルネクス(株)製「PETRA」
ナノシリカ含有紫外線硬化型多官能アクリレート(略称ナノシリカ含有多官能アクリレート):モメンティブパフォーマンスマテリアルズ社製「XR39−C6210」、固形分60重量%
ジペンタエリスリトールポリアクリレート(略称DPPA):新中村化学工業(株)製「A−9550」
オクチル/デシルアクリレート(密着付与成分):ダイセル・オルネクス(株)製「ODN−A」
メチル−2−アリロキシメチルアクリレート(密着付与成分):日本触媒(株)製「FX−MO−MA」
多分岐型ポリビニル化合物(密着付与成分):新日鉄住金化学(株)製「PDV−AH」
UV反応型表面改質剤(レベリング剤):DIC(株)製「メガファックRS−91」
シリコーンアクリレート(滑り剤):ダイセル・オルネクス(株)製「KRM−8479」、アセトン15重量%含有
ラジカル重合開始剤:BASFジャパン(株)製「イルガキュア184」
カチオン重合開始剤:サンアプロ(株)製「CPI−210S」
酢酸ブチル:和光純薬工業(株)製
メチルエチルケトン:和光純薬工業(株)製
透明PETフィルム:東洋紡(株)製「易接着PET A2330」、易接着層を有するポリエチレンテレフタレートフィルム、厚み180μm。
[密着性]
JIS K5600−5−6に準拠し、クロスカット法により、実施例及び比較例で得られたハードコート積層体のハードコート層の密着性を測定した。
○:剥離なし
△:一部剥離
×:すべて剥離。
[ヘイズ]
JIS K7163に準拠し、ヘイズメーター(日本電色工業(株)製「NDH5000W」)を用いて、実施例及び比較例で得られたハードコート積層体のヘーズを測定した。
[全光線透過率]
JIS K7361に準拠し、ヘイズメーター(日本電色工業(株)製「NDH5000W」)を用いて、実施例及び比較例で得られたハードコート積層体の全光線透過率を測定した。
[屈曲性]
JIS K5600−5−1に準拠し、ハードコート積層体のハードコート層側を外側にして軸に巻きつけ、ハードコート層の割れ、剥がれが起こった最小のマンドレルの直径(mm)を求めた。
[鉛筆硬度]
JIS K5600−5−4に準拠し、鉛筆法による引っかき硬度を測定した。
[打ち抜き性]
実施例及び比較例で得られたハードコート積層体のハードコート層の上に、さらにポリエチレンで形成された保護フィルム(厚み60μm)をローラーによって積層し、さらに基材層のハードコート層が積層されていない面に、粘着層がアクリル樹脂で形成されたOCAテープ(粘着層厚み25μm)の軽剥離側のリリースフィルムを剥がし、ローラーによって積層した。得られた積層フィルムを、保護層の側から、トムソン刃で打ち抜いて、その状況を光学顕微鏡で確認し、評価した。なお、トムソン刃によって打ち抜かれる形状を図1に示すが、図1中の数字の単位はmmであり、R2〜R8は、R状コーナー部の各曲率半径が2〜8mmであることを示す。
実施例1
(第1のコート液の調製)
ナノシリカ含有脂環式エポキシ化合物40重量部、ペンタエリスリトール(トリ/テトラ)アクリレート60重量部、ラジカル重合開始剤2重量部、カチオン重合開始剤1.3重量部、密着付与成分としてオクチル/デシルアクリレート1重量部、酢酸ブチル5.5重量部を混合溶解し、コート液a1を作製した。
(第2のコート液の調製)
ナノシリカ含有紫外線硬化型多官能アクリレート100重量部、UV反応型表面改質剤0.6重量部、シリコーンアクリレート0.6重量部、メチルエチルケトン21.2重量部を混合、溶解しコート液b1を作製した。
(塗膜の作製)
透明PETフィルムの上にメイヤーバーでコート液a1を塗工し、温度80℃で3分乾燥した。次に、空気雰囲気下で100mJ/cmの紫外線を照射し、厚み30μmの第1のハードコート層を作製した。続いて、第1のハードコート層の上に、メイヤーバーでコート液b1を塗工し、90℃で1分乾燥した。次に、窒素雰囲気下で400mJ/cmの紫外線を照射し、厚み10μmの第2のハードコート層を作製した。続いて80℃で2時間熱処理し、ハードコート積層体1を作製した。
実施例2
第1のコート液の調製において、密着付与成分としてオクチル/デシルアクリレートを配合せずにコート液a2を調製し、かつ第2のコート液の調製において、密着付与成分としてオクチル/デシルアクリレート0.6重量部を配合してコート液b2を調製する以外は実施例1と同様にしてハードコート積層体2を作製した。
実施例3
第2のコート液として、実施例2で調製したコート液b2を使用する以外は実施例1と同様にしてハードコート積層体3を作製した。
実施例4
第1のコート液の調製において、密着付与成分としてオクチル/デシルアクリレートの代わりにメチル−2−アリロキシメチルアクリレート1重量部を使用してコート液a3を調製し、かつ第2のコート液の調製において、密着付与成分としてメチル−2−アリロキシメチルアクリレート0.6重量部を配合してコート液b3を調製する以外は実施例1と同様にしてハードコート積層体4を作製した。
実施例5
第1のコート液の調製において、ペンタエリスリトール(トリ/テトラ)アクリレートの代わりにジペンタエリスリトールポリアクリレート60重量部を使用してコート液a4を調製する以外は実施例4と同様にしてハードコート積層体5を作製した。
実施例6
第1のコート液の調製において、密着付与成分としてオクチル/デシルアクリレートの代わりに多分岐型ポリビニル化合物1重量部を使用してコート液a5を調製し、かつ第2のコート液の調製において、密着付与成分として多分岐型ポリビニル化合物0.6重量部を配合してコート液b4を調製する以外は実施例1と同様にしてハードコート積層体6を作製した。
比較例1
第1のコート液の調製として、実施例2で調製したa2を調製する以外は実施例1と同様にしてハードコート積層体7を作製した。
比較例2
第1のコート液の調製において、ペンタエリスリトール(トリ/テトラ)アクリレートの代わりにジペンタエリスリトールポリアクリレート60重量部を使用し、密着付与成分としてオクチル/デシルアクリレートを配合せずにコート液a6を調製する以外は実施例1と同様にしてハードコート積層体8を作製した。
実施例及び比較例で用いたコート液の主要な組成を表1に示し、実施例及び比較例で得られたハードコート積層体の特性を評価した結果を表2に示す。
表1の結果から明らかなように、実施例のハードコート積層体は、密着性、透明性、屈曲性、硬度、打ち抜き性に優れている。これに対して、比較例のハードコート積層体は、密着性及び打ち抜き性が低い。
本発明のハードコート積層体は、種々の表示装置、例えば、液晶表示(LCD)装置、陰極管表示装置、有機又は無機エレクトロルミネッセンス(EL)ディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ(FED)、表面電界ディスプレイ(SED)、リアプロジェクションテレビディスプレイ、プラズマディスプレイ、タッチパネル付き表示装置などの表示装置に利用される保護フィルムとして利用できる。
これらのうち、本発明のハードコート積層体は、耐擦傷性及び透明性に優れるため、PCモニターやテレビを含む各種のディスプレイに有用であり、カーナビゲーション用ディスプレイ、スマートフォン、タブレットパーソナルコンピュータ(PC)等のディスプレイ及びタッチパネル付き表示装置の保護フィルムや、液晶表示装置や有機EL表示装置のアフターマーケット向け保護フィルム(プロテクトフィルム)として特に有用である。

Claims (12)

  1. 基材層と第1のハードコート層と第2のハードコート層とをこの順で含み、かつ前記第1のハードコート層と前記第2のハードコート層とが接している積層体であって、
    前記第1のハードコート層及び前記第2のハードコート層の少なくとも一方の層が、硬化性バインダー及び密着付与成分を含む硬化性組成物の硬化物で形成されており、かつ
    前記密着付与成分が、酸素含有ヘテロ環基を有するモノ(メタ)アクリレート、脂肪族炭化水素基を有するモノ(メタ)アクリレート、橋架環式炭化水素基を有するモノ(メタ)アクリレート、アリルオキシ基を有するモノ(メタ)アクリレート、アリルオキシ基を有するモノ(メタ)アクリレートの重合体、重量平均分子量1000以上の多分岐型ポリビニル化合物、橋架環式炭化水素基を有するジ(メタ)アクリレート、アルカンジオールジ(メタ)アクリレート及びポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレートから選択された少なくとも1種である積層体。
  2. 硬化性バインダーが、2官能以上の多官能性(メタ)アクリレート及び/又はエポキシ化合物を含む請求項1記載の積層体。
  3. 硬化性バインダーが、2〜8官能性(メタ)アクリレート及び2官能以上の多官能性脂環式エポキシ化合物を含む請求項1又は2記載の積層体。
  4. 第1のハードコート層が、2官能以上の多官能性(メタ)アクリレート及びエポキシ化合物を含む第1の硬化性組成物の硬化物で形成され、第2のハードコート層が、2官能以上の多官能性(メタ)アクリレートを含む第2の硬化性組成物の硬化物で形成され、かつ第1の硬化性組成物及び第2の硬化性組成物の少なくとも一方が、さらに密着付与成分を含む請求項1〜3のいずれかに記載の積層体。
  5. 第1のハードコート層及び第2のハードコート層の少なくとも一方の層が、無機粒子を含む請求項1〜4のいずれかに記載の積層体。
  6. 無機粒子が、(メタ)アクリロイル基及び/又はエポキシ基に対する反応性基を有するシリカナノ粒子を含む請求項5記載の積層体。
  7. 密着付与成分が、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、C6−12アルキルモノ(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、アリルオキシC1−3アルキルアクリル酸C1−3アルキルエステル及び重量平均分子量10000〜100000の多分岐型ポリビニル化合物から選択された少なくとも1種である請求項1〜6のいずれかに記載の積層体。
  8. 密着付与成分の割合が、硬化性バインダー100重量部に対して0.01〜5重量部である請求項1〜7のいずれかに記載の積層体。
  9. 第1のハードコート層及び第2のハードコート層の合計厚みが60μm以下である請求項1〜8のいずれかに記載の積層体。
  10. 全光線透過率が70%以上であり、かつヘイズが10%以下である請求項1〜9のいずれかに記載の積層体。
  11. 請求項1〜10のいずれかに記載の積層体で形成された成形体。
  12. 請求項1〜10のいずれかに記載の積層体を打ち抜き加工する成形体の製造方法。
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