JP2018188501A - 活性エネルギー線硬化性ハードコート剤およびハードコートフィルム - Google Patents

活性エネルギー線硬化性ハードコート剤およびハードコートフィルム Download PDF

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裕史 田邊
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幹也 松浦
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Abstract

【課題】フィルムに塗工した際のレベリング性に優れるとともに、活性エネルギー線を照射することで表面硬度と耐屈曲性が共に優れるハードコート層を形成することのできる活性エネルギー線硬化性ハードコート剤の提供。【解決手段】活性エネルギー線硬化性基を有するメタクリル系重合体ブロック(a)と活性エネルギー線硬化性基を有さない(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)とを含有し、数平均分子量が50,000以下であり、メタクリル系重合体ブロック(a)の含有量が40質量%以下であり、(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)のガラス転移温度が0℃以下である(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)および複数の反応性基を有する化合物(B)を含有する活性エネルギー線硬化性ハードコート剤。【選択図】なし

Description

本発明は、特定の(メタ)アクリル系ブロック共重合体を含有する活性エネルギー線硬化性ハードコート剤およびそれから形成されるハードコート層を備えるハードコートフィルムに関する。
近年、プラスチックフィルムはその加工性、透明性、軽量性等から、種々の用途に用いられている。表面保護や外観向上を目的として、各種筐体の表面に貼り付けられる用途においては、プラスチックフィルムの表面に、高い表面硬度を有するハードコート層を備えるハードコートフィルムが用いられる場合がある。
かかるハードコート層は、多官能ウレタン(メタ)アクリレートやジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリル酸エステルを主成分とした活性エネルギー線硬化性ハードコート剤をプラスチックフィルムの表面に塗工し、硬化させることで形成できる。
この際、得られたハードコートフィルムを、例えば筐体の表面に貼り付ける目的で、該筐体の表面形状に沿って、曲げ、延伸などの加工を行う場合に、ハードコート層に亀裂が発生するという問題があった。
この問題を解決するものとして、特定の(メタ)アクリル系ブロック共重合体を含有する活性エネルギー線硬化性ハードコート剤が提案されている(特許文献1参照)。しかしながら、かかるハードコート剤は、フィルムに塗工した際のレベリング性や、表面硬度と耐屈曲性との両立などにおいて、さらなる改良の余地があった。
特開2016−56250号公報
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、フィルムに塗工した際のレベリング性に優れるとともに、活性エネルギー線を照射することで表面硬度と耐屈曲性が共に優れるハードコート層を形成することのできる活性エネルギー線硬化性ハードコート剤、および該活性エネルギー線硬化性ハードコート剤を硬化させてなるハードコート層を備えるハードコートフィルムを提供することを目的とする。
上記課題を解決すべく本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、複数の反応性基を有する化合物に活性エネルギー線硬化性基を有する特定の(メタ)アクリル系ブロック共重合体を配合すれば、フィルムに塗工した際のレベリング性に優れるとともに、活性エネルギー線を照射することで表面硬度と耐屈曲性が共に優れるハードコート層を形成することのできる活性エネルギー線硬化性ハードコート剤が得られることを見出し、当該知見に基づいてさらに検討を重ねて本発明を完成させた。
すなわち本発明は、
[1]下記一般式(1)で示される部分構造(1)を含む活性エネルギー線硬化性基を有するメタクリル系重合体ブロック(a)と、活性エネルギー線硬化性基を有さない(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)とを含有し、数平均分子量が50,000以下であり、メタクリル系重合体ブロック(a)の含有量が40質量%以下であり、(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)のガラス転移温度が0℃以下である(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)、および、複数の反応性基を有する化合物(B)を含有する、活性エネルギー線硬化性ハードコート剤;
Figure 2018188501
(式中、Rは水素原子または炭素数1〜20の炭化水素基を表す。)
[2]前記活性エネルギー線硬化性基が下記一般式(2)で示される、上記[1]の活性エネルギー線硬化性ハードコート剤;
Figure 2018188501
(式中、Rは水素原子または炭素数1〜20の炭化水素基を表し、RおよびRはそれぞれ独立して炭素数1〜6の炭化水素基を表し、XはO、S、またはN(R)(Rは水素原子または炭素数1〜6の炭化水素基を表す。)を表し、nは1〜20の整数を表す。)
[3](メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)と化合物(B)との合計量100質量部に対して、(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)を0.1〜50質量部含有する、上記[1]または[2]の活性エネルギー線硬化性ハードコート剤;
[4]化合物(B)が有する反応性基が、部分構造(1)とラジカル機構で反応しうる反応性基である、上記[1]〜[3]のいずれかの活性エネルギー線硬化性ハードコート剤;
[5]部分構造(1)とラジカル機構で反応しうる反応性基が、(メタ)アリル基または(メタ)アクリロイル基である、上記[4]の活性エネルギー線硬化性ハードコート剤;
[6]化合物(B)が4個以上の反応性基を有する多官能ウレタン(メタ)アクリレートである、上記[5]の活性エネルギー線硬化性ハードコート剤;
[7]上記[1]〜[6]のいずれかの活性エネルギー線硬化性ハードコート剤を硬化させてなるハードコート層をプラスチックフィルムの表面に備える、ハードコートフィルム;
に関する。
本発明によれば、フィルムに塗工した際のレベリング性に優れるとともに、活性エネルギー線を照射することで表面硬度と耐屈曲性が共に優れるハードコート層を形成することのできる活性エネルギー線硬化性ハードコート剤、および該活性エネルギー線硬化性ハードコート剤を硬化させてなるハードコート層を備えるハードコートフィルムが提供される。
以下、本発明について、詳細に説明する。
なお、本明細書において「(メタ)アクリル」とは「メタクリル」と「アクリル」との総称を意味し、「(メタ)アリル」とは「メタリル」と「アリル」との総称を意味し、後述する「(メタ)アクリロイル」は「メタクリロイル」と「アクリロイル」との総称を意味し、後述する「(メタ)アクリレート」は「メタクリレート」と「アクリレート」との総称を意味する。
本発明の活性エネルギー線硬化性ハードコート剤は、部分構造(1)を含む活性エネルギー線硬化性基を有するメタクリル系重合体ブロック(a)と、活性エネルギー線硬化性基を有さない(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)とを含有し、数平均分子量が50,000以下であり、メタクリル系重合体ブロック(a)の含有量が40質量%以下であり、(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)のガラス転移温度が0℃以下である(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)、および、複数の反応性基を有する化合物(B)を含有する。
<(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)>
本発明の(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)は、部分構造(1)を含む活性エネルギー線硬化性基を有するメタクリル系重合体ブロック(a)と、活性エネルギー線硬化性基を有さない(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)とを含有する。
(活性エネルギー線硬化性基)
部分構造(1)を含む活性エネルギー線硬化性基は、活性エネルギー線の照射によって重合性を示す。この結果、本発明の活性エネルギー線硬化性ハードコート剤は硬化して硬化物(ハードコート層)となる。なお、本明細書において活性エネルギー線とは、光線、電磁波、粒子線およびこれらの組み合わせを意味する。光線としては遠紫外線、紫外線(UV)、近紫外線、可視光線、赤外線などが挙げられ、電磁波としてはX線、γ線などが挙げられ、粒子線としては電子線(EB)、プロトン線(α線)、中性子線などが挙げられる。硬化速度、照射装置の入手性、価格等の観点から、これらの活性エネルギー線の中でも紫外線、電子線が好ましく、紫外線がより好ましい。
部分構造(1)は、下記一般式(1)で示される。
Figure 2018188501
上記一般式(1)中、Rは水素原子または炭素数1〜20の炭化水素基を表す。
上記一般式(1)において、Rが表す炭素数1〜20の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、2−エチルブチル基、2,2−ジメチルブチル基、2,3−ジメチルブチル基、n−ペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基、n−デシル基、n−ドデシル基、n−ヘキサデシル基、n−エイコシル基等のアルキル基;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、シクロオクチル基等のシクロアルキル基;フェニル基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、フェニルエチル基等のアラルキル基などが挙げられる。Rが炭化水素基である場合、炭素数の上限としては10が好ましく、4がより好ましい。
また、Rが表す炭素数1〜20の炭化水素基は置換基を有していてもよい。この置換基としては、活性エネルギー線硬化性基の硬化性を阻害しないものであればよく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、t−ブトキシ基等のアルコキシ基;塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子などが挙げられる。
上記一般式(1)において、Rは、(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)の製造の容易さや活性エネルギー線硬化性の観点から、水素原子、メチル基およびエチル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。
部分構造(1)を含む活性エネルギー線硬化性基は、硬化速度の観点から、下記一般式(2)で示される基であることが好ましい。
Figure 2018188501
上記一般式(2)中、Rは水素原子または炭素数1〜20の炭化水素基を表し、RおよびRはそれぞれ独立して炭素数1〜6の炭化水素基を表し、XはO、S、またはNRを表し、ここでRは、水素原子または炭素数1〜6の炭化水素基を表し、nは、1〜20の整数を表す。
上記一般式(2)におけるRの定義および説明は、上記一般式(1)のものと同様であり、ここでは重複する説明を省略する。
上記一般式(2)において、RおよびRがそれぞれ独立して表す炭素数1〜6の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、2−エチルブチル基、2,2−ジメチルブチル基、2,3−ジメチルブチル基、n−ペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基等のアルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;フェニル基等のアリール基などが挙げられる。
また、RないしRが表す炭素数1〜6の炭化水素基は置換基を有していてもよい。この置換基としては、活性エネルギー線硬化性基の硬化性を阻害しないものであればよく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、t−ブトキシ基等のアルコキシ基;塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子などが挙げられる。
上記一般式(2)において、RおよびRは、(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)の製造の容易さや活性エネルギー線硬化性の観点から、それぞれアルキル基であることが好ましく、それぞれメチル基およびエチル基であることが好ましく、それぞれメチル基であることが最も好ましい。
上記一般式(2)において、XはO(酸素原子)、S(硫黄原子)またはNR(−NR−)を表し、重合制御のしやすさから酸素原子が好ましい。
上記一般式(2)においてXが−NR−である場合、Rが表す炭素数1〜6の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、nブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、2−エチルブチル基、2,2−ジメチルブチル基、2,3−ジメチルブチル基、n−ペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基等のアルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;フェニル基などが挙げられる。
また、Rが表す炭素数1〜6の炭化水素基は置換基を有していてもよい。この置換基としては、活性エネルギー線硬化性基の硬化性を阻害しないものであればよく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、t−ブトキシ基等のアルコキシ基;塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子などが挙げられる。
上記一般式(2)においてXが−NR−である場合、Rは、(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)の製造の容易さや活性エネルギー線硬化性の観点から、メチル基またはエチル基であることが好ましい。
また上記一般式(2)において、(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)の流動性と硬化速度の観点から、nの下限としては、2が好ましく、一方、nの上限としては、10が好ましく、5がより好ましい。
(メタクリル系重合体ブロック(a))
(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)は、部分構造(1)を含む活性エネルギー線硬化性基を有するメタクリル系重合体ブロック(a)を含有する。
メタクリル系重合体ブロック(a)を構成する全単量体単位のモル数に対する部分構造(1)のモル数の占める割合は、活性エネルギー線硬化性の観点から、0.01モル%以上であることが好ましく、0.05モル%以上であることがより好ましく、0.3モル%以上であることがさらに好ましく、1モル%以上であることが特に好ましい。また、50モル%以下であることが好ましく、40モル%以下であることがより好ましく、30モル%以下、20モル%以下、さらには10モル%以下であってもよい。
メタクリル系重合体ブロック(a)に含まれる部分構造(1)は、メタクリル系重合体ブロックの末端にあっても、側鎖にあってもよいが、好ましい含有量の部分構造(1)を導入する観点から、少なくとも側鎖にあることが好ましい。
メタクリル系重合体ブロック(a)は、メタクリル酸エステルに由来する単量体単位を含むことが好ましい。かかるメタクリル酸エステルは、1個のメタクリロイル基を有する単官能メタクリル酸エステルおよび2個以上のメタクリロイル基を有する多官能メタクリル酸エステルに大別される。
上記単官能メタクリル酸エステルとしては、例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸イソボルニル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸2−メトキシエチル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ナフチル等の官能基を有さないメタクリル酸エステル;メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシブチル、メタクリル酸トリメトキシシリルプロピル、メタクリル酸2−アミノエチル、メタクリル酸N,N−ジメチルアミノエチル、メタクリル酸N,N−ジエチルアミノエチル、メタクリル酸2−(トリメチルシリルオキシ)エチル、メタクリル酸3−(トリメチルシリルオキシ)プロピル、メタクリル酸グリシジル、γ−(メタクリロイルオキシプロピル)トリメトキシシラン、メタクリル酸のエチレンオキサイド付加物、メタクリル酸トリフルオロメチルメチル、メタクリル酸2−トリフルオロメチルエチル、メタクリル酸2−パーフルオロエチルエチル、メタクリル酸2−パーフルオロエチル−2−パーフルオロブチルエチル、メタクリル酸2−パーフルオロエチル、メタクリル酸パーフルオロメチル、メタクリル酸ジパーフルオロメチルメチル、メタクリル酸2−パーフルオロメチル−2−パーフルオロエチルメチル、メタクリル酸2−パーフルオロヘキシルエチル、メタクリル酸2−パーフルオロデシルエチル、メタクリル酸2−パーフルオロヘキサデシルエチル等の官能基を有するメタクリル酸エステルなどが挙げられる。これらの中でも、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸t−ブチル等の、炭素数1〜5のアルキル基を有するメタクリル酸アルキルエステルが好ましく、メタクリル酸メチルがより好ましい。
メタクリル系重合体ブロック(a)の全単量体単位のモル数に対する、上記単官能メタクリル酸エステル(例えば、メタクリル酸メチル)に由来する単位のモル数の占める割合は、活性エネルギー線硬化性の観点から、99.99モル%以下であることが好ましく、99.95モル%以下であることがより好ましく、99.7モル%以下であることがさらに好ましく、99モル%以下であることが特に好ましく、また、10モル%以上であることが好ましく、30モル%以上であることがより好ましく、50モル%以上であることがさらに好ましい。また、上記単官能メタクリル酸エステルに由来する単位のモル数の占める割合は、メタクリル系重合体ブロック(a)が(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)に複数含まれる場合には、各重合体ブロックそれぞれにおいて、99.99モル%以下であることが好ましく、99.95モル%以下であることがより好ましく、99.7モル%以下であることがさらに好ましく、99モル%以下であることが特に好ましく、また、10モル%以上であることが好ましく、30モル%以上であることがより好ましく、50モル%以上であることがさらに好ましい。
また、上記多官能メタクリル酸エステルとして、下記一般式(3)で示される2官能メタクリル酸エステル(以下、「ジメタクリレート(3)」と称する)を用いると、後述する条件下でリビングアニオン重合することで、一方のメタクリロイル基(下記一般式(3)中「O(CH」が直結するメタクリロイル基)が選択的に重合して、一般式(2)で示される活性エネルギー線硬化性基を有するメタクリル系重合体ブロック(a)が得られることから好ましい。
Figure 2018188501
上記一般式(3)中、R、Rおよびnのそれぞれについての定義および説明は、上記一般式(1)および上記一般式(2)のものと同様であり、ここでは重複する説明を省略する。
ジメタクリレート(3)の具体例としては、例えば1,1−ジメチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレート、1,1−ジメチルブタン−1,4−ジオールジメタクリレート、1,1−ジメチルペンタン−1,5−ジオールジメタクリレート、1,1−ジメチルヘキサン−1,6−ジオールジメタクリレート、1,1−ジエチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレート、1,1−ジエチルブタン−1,4−ジオールジメタクリレート、1,1−ジエチルペンタン−1,5−ジオールジメタクリレート、1,1−ジエチルヘキサン−1,6−ジオールジメタクリレートなどが挙げられ、1,1−ジメチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレート、1,1−ジメチルブタン−1,4−ジオールジメタクリレート、1,1−ジメチルペンタン−1,5−ジオールジメタクリレート、および1,1−ジメチルヘキサン−1,6−ジオールジメタクリレートが好ましい。
前述した単官能および多官能メタクリル酸エステルは1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
メタクリル系重合体ブロック(a)の全単量体単位のモル数に対する、上記多官能メタクリル酸エステルに由来する単位のモル数の占める割合は、活性エネルギー線硬化性の観点から、0.01モル%以上であることが好ましく、0.05モル%以上であることがより好ましく、0.3モル%以上であることがさらに好ましく、1モル%以上であることが特に好ましい。また、50モル%以下であることが好ましく、40モル%以下であることがより好ましく、30モル%以下、20モル%以下、さらには10モル%以下であってもよい。また、多官能メタクリル酸エステルがジメタクリレート(3)を含有する場合、メタクリル系重合体ブロック(a)の全単量体単位のモル数に対する、ジメタクリレート(3)に由来する単位のモル数の占める割合は、0.01モル%以上であることが好ましく、0.05モル%以上であることがより好ましく、0.3モル%以上であることがさらに好ましく、1モル%以上であることが特に好ましい。また、50モル%以下であることが好ましく、40モル%以下であることがより好ましく、30モル%以下、20モル%以下、さらには10モル%以下であってもよい。
メタクリル系重合体ブロック(a)が、単官能メタクリル酸エステルと多官能メタクリル酸エステルを含有する単量体から形成されている場合、単官能メタクリル酸エステルに由来する単量体単位の含有量と多官能メタクリル酸エステルに由来する単量体単位の含有量の合計量は、表面硬度と耐屈曲性の両立などの観点から、30モル%以上であることが好ましく、70モル%以上であることがより好ましく、90モル%以上であることがさらに好ましく、95モル%以上であることが特に好ましく、100モル%であってもよい。さらに、メタクリル系重合体ブロック(a)が、メタクリル酸メチルとジメタクリレート(3)を含有する単量体から形成されている場合、メタクリル系重合体ブロック(a)の全単量体単位に対する、メタクリル酸メチルに由来する単量体単位の含有量とジメタクリレート(3)に由来する単量体単位の含有量の合計量は、メタクリル系重合体ブロック(a)の全単量体単位に対して、表面硬度と耐屈曲性の両立などの観点から、30モル%以上であることが好ましく、70モル%以上であることがより好ましく、90モル%以上であることがさらに好ましく、95モル%以上であることが特に好ましく、100モル%であってもよい。また、上記の各含有量は、メタクリル系重合体ブロック(a)が(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)に複数含まれる場合には、各重合体ブロックそれぞれにおいて、上記好ましい範囲、望ましくはより好ましい範囲にあることが、好ましい一態様である。
メタクリル系重合体ブロック(a)は、メタアクリル系単量体に由来する単位として、またはそれ以外の単位として、上記メタクリル酸エステル以外の他の単量体に由来する単量体単位を含んでいてもよい。
上記他の単量体としては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸2−メトキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシブチル、アクリル酸トリメトキシシリルプロピル、アクリル酸2−アミノエチル、アクリル酸N,N−ジメチルアミノエチル、アクリル酸N,N−ジエチルアミノエチル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ナフチル、アクリル酸2−(トリメチルシリルオキシ)エチル、アクリル酸3−(トリメチルシリルオキシ)プロピル、アクリル酸グリシジル、γ−(アクリロイルオキシプロピル)トリメトキシシラン、アクリル酸のエチレンオキサイド付加物、アクリル酸トリフルオロメチルメチル、アクリル酸2−トリフルオロメチルエチル、アクリル酸2−パーフルオロエチルエチル、アクリル酸2−パーフルオロエチル−2−パーフルオロブチルエチル、アクリル酸2−パーフルオロエチル、アクリル酸パーフルオロメチル、アクリル酸ジパーフルオロメチルメチル、アクリル酸2−パーフルオロメチル−2−パーフルオロエチルメチル、アクリル酸2−パーフルオロヘキシルエチル、アクリル酸2−パーフルオロデシルエチル、アクリル酸2−パーフルオロヘキサデシルエチル等のアクリル酸エステル;α−メトキシアクリル酸メチル、α−エトキシアクリル酸メチル等のα−アルコキシアクリル酸エステル;クロトン酸メチル、クロトン酸エチル等のクロトン酸エステル;3−メトキシアクリル酸エステル等の3−アルコキシアクリル酸エステル;N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N−t−ブチル(メタ)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)アクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド;2−フェニルアクリル酸メチル、2−フェニルアクリル酸エチル、2−ブロモアクリル酸n−ブチル、2−ブロモメチルアクリル酸メチル、2−ブロモメチルアクリル酸エチル、メチルビニルケトン、エチルビニルケトン、メチルイソプロペニルケトン、エチルイソプロペニルケトンなどが挙げられる。
これらの他の単量体は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
メタアクリル系重合体ブロック(a)を構成する全単量体単位のモル数に対する上記他の単量体に由来する単位のモル数の占める割合は、表面硬度と耐屈曲性の両立などの観点から、10モル%以下であることが好ましく、5モル%以下であることがより好ましい。また、メタアクリル系重合体ブロック(a)を構成する全単量体単位のモル数に対する上記他の単量体に由来する単位のモル数の占める割合は、メタクリル系重合体ブロック(a)が(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)に複数含まれる場合には、各重合体ブロックそれぞれにおいて、好ましくは10モル%以下、より好ましくは5モル%以下であることが望ましい一態様である。
(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)におけるメタクリル系重合体ブロック(a)の含有量は、表面硬度と耐屈曲性の両立の観点から、40質量%以下であり、35質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがより好ましく、また、1質量%以上であることが好ましく、2質量%以上であることがより好ましい。かかる含有量が上記下限以上であると、本発明の活性エネルギー線硬化性ハードコート剤に活性エネルギー線を照射した場合の硬化速度に優れる傾向があり、上記上限以下であると、本発明の活性エネルギー線硬化性ハードコート剤を硬化して得られる硬化物は柔軟性に優れる傾向がある。
上記メタクリル系重合体ブロック(a)のガラス転移温度(Tg)は、90℃以上であることが好ましく、95℃以上であることがより好ましく、100℃以上であることがさらに好ましい。また、150℃以下であることが好ましく、130℃以下であることがより好ましい。メタクリル系重合体ブロック(a)のガラス転移温度(Tg)は、メタクリル系重合体ブロック(a)を形成する単量体の種類、重合方法などにより制御できる。メタクリル系重合体ブロック(a)のガラス転移温度(Tg)がこの範囲にあると、得られるハードコート層の通常の使用温度において、表面硬度と耐屈曲性がより向上しやすい。なお、本明細書におけるガラス転移温度(Tg)とは、重合体ブロックまたは(メタ)アクリル系ブロック共重合体を、10℃/分の昇温条件でDSC測定して得られた曲線において認められる重合体ブロックの転移領域の外挿開始温度(Tgi)である。
メタクリル系重合体ブロック(a)の数平均分子量(Mn)は、得られるブロック共重合体の取り扱い性、流動性、力学特性等の観点から、500以上20,000以下であることが好ましく、1,000以上15,000以下であることがより好ましく、1,500以上10,000以下であることがさらに好ましい。メタクリル系重合体ブロック(a)が(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)に複数含まれる場合には、各重合体ブロックの数平均分子量(Mn)が上記好ましい範囲、望ましくはより好ましい範囲にあることが、好ましい一態様である。なお、本明細書において数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)および後述する分子量分布(Mw/Mn)はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定により求めた標準ポリスチレン換算の値、およびその値から算出される値である。
((メタ)アクリル系重合体ブロック(b))
(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)は、活性エネルギー線硬化性基を有さない(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)を含有する。
なお本明細書において、活性エネルギー線硬化性基とは、上記活性エネルギー線の照射により重合性を示す官能基を意味する。活性エネルギー線硬化性基としては、例えば、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、ビニル基、(メタ)アリル基、ビニルオキシ基、1,3−ジエニル基、スチリル基等のエチレン性二重結合(特に一般式CH2=CR−(式中、Rはアルキル基または水素原子)で示されるエチレン性二重結合)を有する官能基;エポキシ基、オキセタニル基、チオール基、マレイミド基等が挙げられる。
(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)を構成する全単量体単位のモル数に対する(メタ)アクリル系単量体に由来する単位のモル数の占める割合は、表面硬度と耐屈曲性の両立などの観点から、30モル%以上であることが好ましく、50モル%以上であることがより好ましく、80モル%以上であることがさらに好ましく、95モル%以上であることが特に好ましく、100モル%であってもよい。
(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)は、(メタ)アクリル酸エステルに由来する単量体単位を含むことができる。
上記(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸トリメトキシシリルプロピル、(メタ)アクリル酸N,N−ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸N,N−ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸2−メトキシエチル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ナフチル、(メタ)アクリル酸2−(トリメチルシリルオキシ)エチル、(メタ)アクリル酸3−(トリメチルシリルオキシ)プロピルなどが挙げられる。ガラス転移温度、柔軟性の観点からは、これらの中でも、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸2−メトキシエチルが好ましく、アクリル酸2−メトキシエチルがより好ましい。これらの(メタ)アクリル酸エステルは1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)の全単量体単位のモル数に対する、上記(メタ)アクリル酸エステルに由来する単量体単位の含有量は、表面硬度と耐屈曲性の両立などの観点から、30モル%以上であることが好ましく、70モル%以上であることがより好ましく、90モル%以上であることがさらに好ましく、95モル%以上であることが特に好ましく、100モル%であってもよい。また、上記(メタ)アクリル酸エステルに由来する単量体単位の含有量は、(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)が(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)に複数含まれる場合には、各重合体ブロックそれぞれにおいて、90モル%以上であることが好ましく、95モル%以上であることがより好ましく、100モル%であってもよい。
(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)は、(メタ)アクリル系単量体に由来する単位として、またはそれ以外の単位として、上記の(メタ)アクリル酸エステル以外の他の単量体に由来する単位を含んでいてもよい。
上記他の単量体としては、例えば、α−メトキシアクリル酸メチル、α−エトキシアクリル酸メチル等のα−アルコキシアクリル酸エステル;クロトン酸メチル、クロトン酸エチル等のクロトン酸エステル;3−メトキシアクリル酸エステル等の3−アルコキシアクリル酸エステル;N−イソプロピルアクリルアミド、N−t−ブチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド等のアクリルアミド;N−イソプロピルメタクリルアミド、N−t−ブチルメタクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、N,N−ジエチルメタクリルアミド等のメタクリルアミド;2−フェニルアクリル酸メチル、2−フェニルアクリル酸エチル、2−ブロモアクリル酸n−ブチル、2−ブロモメチルアクリル酸メチル、2−ブロモメチルアクリル酸エチル、メチルビニルケトン、エチルビニルケトン、メチルイソプロペニルケトン、エチルイソプロペニルケトンなどが挙げられる。
これらの他の単量体は1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)を構成する全単量体単位のモル数に対する上記他の単量体に由来する単位のモル数の占める割合は、表面硬度と耐屈曲性の両立などの観点から、10モル%以下であることが好ましく、5モル%以下であることがより好ましい。また、上記他の単量体により形成される単量体単位の含有量は、(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)が(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)に複数含まれる場合には、各重合体ブロックそれぞれにおいて、好ましくは10モル%以下、より好ましくは5モル%以下であることが望ましい一態様である。
(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)における(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)の含有量は、表面硬度と耐屈曲性の両立の観点から、60質量%以上であることが好ましく、65質量%以上であることがより好ましく、70質量%以上であることがさらに好ましく、また、99質量%以下であることが好ましく、98質量%以下であることがより好ましい。かかる含有量が上記下限以上であると、本発明の活性エネルギー線硬化性ハードコート剤を硬化して得られるハードコート層は柔軟性に優れる傾向があり、上記上限以下であると、本発明の活性エネルギー線硬化性ハードコート剤に活性エネルギー線を照射した場合の硬化速度に優れる傾向がある。
上記(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)のガラス転移温度(Tg)は、0℃以下であり、−10℃以下であることが好ましく、−20℃以下であることがより好ましい。(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)のガラス転移温度(Tg)は、(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)を形成する単量体の種類、重合方法などにより制御できる。(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)のガラス転移温度(Tg)がこの範囲にあると、得られるハードコート層の通常の使用温度において、柔軟性が向上し、優れた耐屈曲性が発現する。
(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)の数平均分子量(Mn)は、得られるブロック共重合体の取り扱い性、流動性、力学特性等の観点から、1,000以上49,500以下であることが好ましく、2,000以上49,000以下であることがより好ましく、3,000以上48,500以下であることがさらに好ましい。
本発明で用いられる(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)の数平均分子量(Mn)は50,000以下である。得られる活性エネルギー線硬化性ハードコート剤のレベリング性などの観点から、(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)の数平均分子量(Mn)は、40,000以下であることが好ましく、35,000以下であることがより好ましく、また、1,500以上であることが好ましく、3,000以上であることがより好ましく、4,500以上であることがさらに好ましい。(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)の数平均分子量(Mn)が上記上限以下であることにより、ハードコート層を形成する際の活性エネルギー線硬化性ハードコート剤表面のレベリング性が優れる。一方、(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)の数平均分子量(Mn)が上記下限以上であることにより、得られるハードコート層の靭性が向上する。
(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)の分子量分布、すなわち重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)は2.00以下が好ましく、1.02〜1.80の範囲がより好ましく、1.05〜1.50の範囲がさらに好ましい。
(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)は、メタクリル系重合体ブロック(a)少なくとも1個と、(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)少なくとも1個とを有するブロック共重合体であり、各重合体ブロックの数および結合順序に特に制限はないが、活性エネルギー線硬化性の観点からメタクリル系重合体ブロック(a)が(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)の少なくとも1個の末端を形成することが好ましく、(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)の製造容易性の観点から、直鎖状の重合体であることがより好ましく、1個のメタクリル系重合体ブロック(a)と1個の(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)が結合したジブロック共重合体、または1個の(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)の両端にメタクリル系重合体ブロック(a)各1個がそれぞれ結合したトリブロック共重合体がさらに好ましい。
(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)の製造方法に特に制限はないが、例えば、アニオン重合法またはラジカル重合法が好ましい。重合制御の観点からは、リビングアニオン重合法、リビングラジカル重合法等のリビング重合法がより好ましく、リビングアニオン重合法がさらに好ましい。
リビングラジカル重合法としては、ポリスルフィド等の連鎖移動剤を用いる重合法、コバルトポルフィリン錯体を用いる重合法、ニトロキシドを用いる重合法(国際公開第2004/014926号等を参照)、有機テルル化合物等の高周期ヘテロ元素化合物を用いる重合法(特許第3839829号明細書等を参照)、可逆的付加脱離連鎖移動重合法(RAFT)(特許第3639859号明細書等を参照)、原子移動ラジカル重合法(ATRP)(特許第3040172号明細書や国際公開第2004/013192号等を参照)などが挙げられる。これらのリビングラジカル重合法の中でも、原子移動ラジカル重合法が好ましく、有機ハロゲン化物またはハロゲン化スルホニル化合物を開始剤とし、Fe、Ru、NiおよびCuからなる群より選ばれる少なくとも1種を中心金属とする金属錯体を触媒とする原子移動ラジカル重合法がより好ましい。
リビングアニオン重合法としては、有機希土類金属錯体を重合開始剤としてリビング重合する方法(特開平6−93060号公報等を参照)、有機アルカリ金属化合物を重合開始剤としアルカリ金属またはアルカリ土類金属の塩などの鉱酸塩の存在下でリビングアニオン重合する方法(特表平5−507737号公報等を参照)、有機アルミニウム化合物の存在下で、有機アルカリ金属化合物を重合開始剤としリビングアニオン重合する方法(特開平11−335432号公報や国際公開第2013/141105号等を参照)などが挙げられる。これらのリビングアニオン重合法の中でも、(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)を直接、効率よく重合できる点からは、有機アルミニウム化合物の存在下で、有機アルカリ金属化合物を重合開始剤としリビングアニオン重合する方法が好ましく、有機アルミニウム化合物およびルイス塩基の存在下で、有機リチウム化合物を重合開始剤としリビングアニオン重合する方法がより好ましい。
上記有機リチウム化合物としては、例えばt−ブチルリチウム、1,1−ジメチルプロピルリチウム、1,1−ジフェニルヘキシルリチウム、1,1−ジフェニル−3−メチルペンチルリチウム、エチルα−リチオイソブチレート、ブチルα−リチオイソブチレート、メチルα−リチオイソブチレート、イソプロピルリチウム、sec−ブチルリチウム、1−メチルブチルリチウム、2−エチルプロピルリチウム、1−メチルペンチルリチウム、シクロヘキシルリチウム、ジフェニルメチルリチウム、α−メチルベンジルリチウム、メチルリチウム、n−プロピルリチウム、n−ブチルリチウム、n−ペンチルリチウム等が挙げられる。中でも、入手容易性およびアニオン重合開始能の観点から、イソプロピルリチウム、sec−ブチルリチウム、1−メチルブチルリチウム、1−メチルペンチルリチウム、シクロヘキシルリチウム、ジフェニルメチルリチウム、α−メチルベンジルリチウム等の二級炭素原子を陰イオン中心とする化学構造を有する炭素数3〜40の有機リチウム化合物が好ましく、sec−ブチルリチウムが特に好ましい。これら有機リチウム化合物は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
有機リチウム化合物の使用量は、目的とするブロック共重合体の数平均分子量に応じて、用いる単量体の使用量との比率によって決定できる。
上記有機アルミニウム化合物としては、下記一般式(A−1)または(A−2)で示される有機アルミニウム化合物が挙げられる。
AlR(R)(R) (A−1)
(式中、Rは一価の飽和炭化水素基、一価の芳香族炭化水素基、アルコキシ基、アリールオキシ基またはN,N−二置換アミノ基を表し、RおよびRはそれぞれ独立してアリールオキシ基を表すか、あるいはRおよびRは互いに結合してアリーレンジオキシ基を形成している。)
AlR(R)(R10) (A−2)
(式中、Rはアリールオキシ基を表し、RおよびR10はそれぞれ独立して一価の飽和炭化水素基、一価の芳香族炭化水素基、アルコキシ基またはN,N−二置換アミノ基を表す。)
上記一般式(A−1)および(A−2)中、R、R、RおよびRがそれぞれ独立して表すアリールオキシ基としては、例えばフェノキシ基、2−メチルフェノキシ基、4−メチルフェノキシ基、2,6−ジメチルフェノキシ基、2,4−ジ−t−ブチルフェノキシ基、2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ基、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ基、2,6−ジ−t−ブチル−4−エチルフェノキシ基、2,6−ジフェニルフェノキシ基、1−ナフトキシ基、2−ナフトキシ基、9−フェナントリルオキシ基、1−ピレニルオキシ基、7−メトキシ−2−ナフトキシ基等が挙げられる。
上記一般式(A−1)中、RとRが互いに結合して形成されるアリーレンジオキシ基としては、例えば2,2’−ビフェノール、2,2’−メチレンビスフェノール、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、(R)−(+)−1,1’−ビ−2−ナフトール、(S)−(−)−1,1’−ビ−2−ナフトール等の2個のフェノール性水酸基を有する化合物中の該2個のフェノール性水酸基の水素原子を除いた官能基が挙げられる。
なお、上記のアリールオキシ基およびアリーレンジオキシ基において含まれる1個以上の水素原子が、置換基により置換されていてもよく、該置換基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、t−ブトキシ基等のアルコキシ基;塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子等が挙げられる。
上記一般式(A−1)および(A−2)中、R、RおよびR10がそれぞれ独立して表す一価の飽和炭化水素基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基等のアルキル基;シクロヘキシル基等のシクロアルキル基等が挙げられ、一価の芳香族炭化水素基としては、例えばフェニル基等のアリール基;ベンジル基等のアラルキル基等が挙げられ、アルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、t−ブトキシ基等が挙げられ、N,N−二置換アミノ基としては、例えばジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基等のジアルキルアミノ基;ビス(トリメチルシリル)アミノ基等が挙げられる。上述した一価の飽和炭化水素基、一価の芳香族炭化水素基、アルコキシ基およびN,N−二置換アミノ基において含まれる1個以上の水素原子は、置換基により置換されていてもよく、該置換基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、t−ブトキシ基等のアルコキシ基;塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子等が挙げられる。
上記有機アルミニウム化合物(A−1)としては、例えばエチルビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、エチルビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)アルミニウム、エチル[2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノキシ)]アルミニウム、イソブチルビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、イソブチルビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)アルミニウム、イソブチル[2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノキシ)]アルミニウム、n−オクチルビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、n−オクチルビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)アルミニウム、n−オクチル[2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノキシ)]アルミニウム、メトキシビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、メトキシビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)アルミニウム、メトキシ[2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノキシ)]アルミニウム、エトキシビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、エトキシビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)アルミニウム、エトキシ[2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノキシ)]アルミニウム、イソプロポキシビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、イソプロポキシビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)アルミニウム、イソプロポキシ[2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノキシ)]アルミニウム、t−ブトキシビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、t−ブトキシビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)アルミニウム、t−ブトキシ[2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノキシ)]アルミニウム、トリス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、トリス(2,6−ジフェニルフェノキシ)アルミニウム等が挙げられる。中でも、重合開始効率、重合末端アニオンのリビング性、入手および取り扱いの容易さ等の観点から、イソブチルビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、イソブチルビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)アルミニウム、イソブチル[2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノキシ)]アルミニウム等が好ましい。
上記有機アルミニウム化合物(A−2)としては、例えばジエチル(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、ジエチル(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)アルミニウム、ジイソブチル(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、ジイソブチル(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)アルミニウム、ジ−n−オクチル(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、ジ−n−オクチル(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)アルミニウム等が挙げられる。これら有機アルミニウム化合物は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
有機アルミニウム化合物の使用量は、溶媒の種類、その他種々の重合条件等に応じて適宜好適な量を選択できるが、重合速度の観点から有機リチウム化合物1モルに対して通常、1.0〜10.0モルの範囲で用いることが好ましく、1.1〜5.0モルの範囲で用いることがより好ましく、1.2〜4.0モルの範囲で用いることがさらに好ましい。有機アルミニウム化合物の使用量が有機リチウム化合物1モルに対して10.0モルを超えると、経済性において不利となる傾向となり、1.0モルを下回ると、重合開始効率が低下する傾向となる。
上記ルイス塩基としては、分子内にエーテル結合および/または三級アミン構造を有する化合物が挙げられる。
上記ルイス塩基として用いられる、分子内にエーテル結合を有する化合物としてはエーテルが挙げられる。上記エーテルとしては、重合開始効率の高さ、重合末端アニオンのリビング性の観点から、2個以上のエーテル結合を分子内に有する環状エーテルまたは1個以上のエーテル結合を分子内に有する非環状エーテルが好ましい。2個以上のエーテル結合を分子内に有する環状エーテルとしては、例えば12−クラウン−4、15−クラウン−5、18−クラウン−6等のクラウンエーテルが挙げられる。1個以上のエーテル結合を分子中に有する非環状エーテルとしては、例えばジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、アニソール等の非環状モノエーテル;1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、1,2−ジイソプロポキシエタン、1,2−ジブトキシエタン、1,2−ジフェノキシエタン、1,2−ジメトキシプロパン、1,2−ジエトキシプロパン、1,2−ジイソプロポキシプロパン、1,2−ジブトキシプロパン、1,2−ジフェノキシプロパン、1,3−ジメトキシプロパン、1,3−ジエトキシプロパン、1,3−ジイソプロポキシプロパン、1,3−ジブトキシプロパン、1,3−ジフェノキシプロパン、1,4−ジメトキシブタン、1,4−ジエトキシブタン、1,4−ジイソプロポキシブタン、1,4−ジブトキシブタン、1,4−ジフェノキシブタン等の非環状ジエーテル;ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジブチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジブチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、トリブチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、トリプロピレングリコールジエチルエーテル、トリブチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラプロピレングリコールジメチルエーテル、テトラブチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテル、テトラプロピレングリコールジエチルエーテル、テトラブチレングリコールジエチルエーテル等の非環状ポリエーテルが挙げられる。中でも、副反応の抑制、入手容易性等の観点から、1〜2個のエーテル結合を分子内に有する非環状エーテルが好ましく、ジエチルエーテルまたは1,2−ジメトキシエタンがより好ましい。
上記ルイス塩基として用いられる、分子内に三級アミン構造を有する化合物としては、三級ポリアミンが挙げられる。三級ポリアミンとは、三級アミン構造を分子中に2個以上有する化合物を意味する。該三級ポリアミンとしては、例えばN,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラエチルエチレンジアミン、N,N,N’,N”,N”−ペンタメチルジエチレントリアミン、1,1,4,7,10,10−ヘキサメチルトリエチレンテトラアミン、トリス[2−(ジメチルアミノ)エチル]アミン等の鎖状ポリアミン;1,3,5−トリメチルヘキサヒドロ−1,3,5−トリアジン、1,4,7−トリメチル−1,4,7−トリアザシクロノナン、1,4,7,10,13,16−ヘキサメチル−1,4,7,10,13,16−ヘキサアザシクロオクタデカン等の非芳香族性複素環式化合物;2,2’−ビピリジル、2,2’:6’,2”−ターピリジン等の芳香族性複素環式化合物等が挙げられる。
また、分子内に1個以上のエーテル結合と1個以上の三級アミン構造を有する化合物をルイス塩基として使用してもよい。このような化合物としては、例えばトリス[2−(2−メトキシエトキシ)エチル]アミン等が挙げられる。
これらルイス塩基は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
ルイス塩基の使用量は、重合開始効率、重合末端アニオンの安定性等の観点から、有機リチウム化合物1モルに対して0.3〜5.0モルの範囲であることが好ましく、0.5〜3.0モルの範囲であることがより好ましく、1.0〜2.0モルの範囲であることがさらに好ましい。ルイス塩基の使用量が有機リチウム化合物1モルに対して、5.0モルを超えると経済性において不利となる傾向となり、0.3モルを下回ると重合開始効率が低下する傾向となる。
また、ルイス塩基の使用量は、有機アルミニウム化合物1モルに対して、0.2〜1.2モルの範囲であることが好ましく、0.3〜1.0モルの範囲であることがより好ましい。
上記リビングアニオン重合は、温度制御および系内を均一化して重合を円滑に進行させる観点から、有機溶媒の存在下に行うことが好ましい。有機溶媒としては、安全性、重合後の反応液の水洗における水との分離性、回収・再使用の容易性等の観点から、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の炭化水素;クロロホルム、塩化メチレン、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素;フタル酸ジメチル等のエステル等が好ましい。これら有機溶媒は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。なお、有機溶媒は、重合を円滑に進行させる観点から、乾燥処理を施すとともに、不活性ガス存在下であらかじめ脱気しておくことが好ましい。
また、上記リビングアニオン重合では、必要に応じ、反応系に他の添加剤を存在させてもよい。該他の添加剤としては、例えば塩化リチウム等の無機塩類;リチウムメトキシエトキシエトキシド、カリウムt−ブトキシド等の金属アルコキシド;テトラエチルアンモニウムクロリド、テトラエチルホスホニウムブロミド等が挙げられる。
上記リビングアニオン重合は−30〜25℃で行うのが好ましい。−30℃よりも低いと重合速度が低下し、生産性が低下する傾向がある。一方、25℃より高いと、上記ジメタクリレート(3)を含有する単量体の重合をリビング性よく行うことが困難となる傾向となる。
上記リビングアニオン重合は、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスの雰囲気下で行うことが好ましい。さらに、反応系が均一になるように十分な撹拌条件下にて行うことが好ましい。
上記リビングアニオン重合において、有機リチウム化合物、有機アルミニウム化合物、ルイス塩基および単量体を反応系に添加する方法としては、ルイス塩基が、有機リチウム化合物との接触前に有機アルミニウム化合物と接触するように添加することが好ましい。また、有機アルミニウム化合物は、単量体より先に反応系に添加しても、同時に添加してもよい。有機アルミニウム化合物を単量体と同時に反応系に添加する場合、有機アルミニウム化合物を単量体と別途混合したのちに添加してもよい。
上記リビングアニオン重合は、メタノール;酢酸または塩酸のメタノール溶液;酢酸、塩酸の水溶液等のプロトン性化合物などの重合停止剤を反応液に添加して停止できる。重合停止剤の使用量は、通常、用いる有機リチウム化合物1モルに対して1〜1,000モルの範囲が好ましい。
リビングアニオン重合停止後の反応液からブロック共重合体を分離取得する方法としては、公知の方法を採用できる。例えば、反応液をブロック共重合体の貧溶媒に注いで沈殿させる方法、反応液から有機溶媒を留去してブロック共重合体を取得する方法等が挙げられる。
なお、分離取得したブロック共重合体中に有機リチウム化合物および有機アルミニウム化合物に由来する金属成分が残存していると、ブロック共重合体の物性の低下、透明性不良等を生じる場合がある。よって、有機リチウム化合物および有機アルミニウム化合物に由来する金属成分をアニオン重合停止後に除去することが好ましい。該金属成分の除去方法としては、酸性水溶液を用いた洗浄処理、イオン交換樹脂、セライト、活性炭等の吸着剤を用いた吸着処理等が有効である。ここで、酸性水溶液としては、例えば、塩酸、硫酸水溶液、硝酸水溶液、酢酸水溶液、プロピオン酸水溶液、クエン酸水溶液等を使用することができる。
(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)の製造において、上記部分構造(1)を導入する方法としては、上記したジメタクリレート(3)を含有する単量体を重合してメタクリル系重合体ブロック(a)を形成する方法の他に、部分構造(1)の前駆体となる部分構造(以下、「前駆体構造」と称する)を含む重合体ブロックを形成した後に、該前駆体構造を部分構造(1)に変換する方法も挙げられる。前駆体構造を含む重合体ブロックは重合性官能基と前駆体構造を含む化合物(以下「重合性前駆体」と称する)を含有する単量体を重合することで得られる。該重合性官能基としては、スチリル基、1,3−ジエニル基、ビニルオキシ基、(メタ)アクリロイル基などが挙げられ、(メタ)アクリロイル基が好ましい。前駆体構造としては、水酸基および保護基(シリルオキシ基、アシルオキシ基、アルコキシ基など)によって保護された水酸基、アミノ基および保護基によって保護されたアミノ基、チオール基および保護基によって保護されたチオール基、ならびにイソシアネート基などが挙げられる。
前駆体構造として水酸基を含む重合体ブロックは、部分構造(1)および水酸基と反応しうる部分構造(カルボン酸、エステル、カルボニルハライドなど)を有する化合物と反応させることでメタクリル系重合体ブロック(a)を形成できる。また、前駆体構造として保護基によって保護された水酸基を含む重合体ブロックは、該保護基を外して水酸基とした後で同様にメタクリル系重合体ブロック(a)を形成できる。
前駆体構造としてアミノ基を含む重合体ブロックは、部分構造(1)およびアミノ基と反応しうる部分構造(カルボン酸、カルボン酸無水物、エステル、カルボニルハライド、アルデヒド基、イソシアネート基など)を有する化合物と反応させることでメタクリル系重合体ブロック(a)を形成できる。また、前駆体構造として保護基によって保護されたアミノ基を含む重合体ブロックは、該保護基を外してアミノ基とした後で同様にメタクリル系重合体ブロック(a)を形成できる。
前駆体構造としてチオール基を含む重合体ブロックは、部分構造(1)およびチオール基と反応しうる部分構造(カルボン酸、カルボン酸無水物、エステル、カルボニルハライド、イソシアネート基、炭素−炭素二重結合など)を有する化合物と反応させることでメタクリル系重合体ブロック(a)を形成できる。また、前駆体構造として保護基によって保護されたチオール基を含む重合体ブロックは、該保護基を外してチオール基とした後で同様にメタクリル系重合体ブロック(a)を形成できる。
前駆体構造としてイソシアネート基を含む重合体ブロックは、部分構造(1)およびイソシアネート基と反応しうる部分構造(水酸基など)を有する化合物と反応させることでメタクリル系重合体ブロック(a)を形成できる。
(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)の製造において、メタクリル系重合体ブロック(a)を形成する方法としては、一般式(2)で示される活性エネルギー線硬化性基を容易に直接導入できる観点から、ジメタクリレート(3)を含有する単量体を重合する方法、典型的にはリビングアニオン重合する方法が好ましい。
<化合物(B)>
本発明の活性エネルギー線硬化性ハードコート剤は、複数の反応性基を有する化合物(B)を含有する。当該化合物(B)が有する反応性基は、重合性を示す反応性基であれば特に制限はないが、部分構造(1)とラジカル機構で反応しうる反応性基であることが好ましい。また、当該反応性基が、(メタ)アリル基または(メタ)アクリロイル基であることがより好ましい。
上記化合物(B)が有する反応性基の数は、2個以上であり、3個以上であることが好ましく、4個以上であることがより好ましい。また、本発明の効果がより顕著に奏されることなどから、上記化合物(B)が有する反応性基の数は、7個以上、8個以上、さらには10個以上であることも好ましい。上記化合物(B)が有する反応性基の数の上限に特に制限はないが、例えば30個以下、さらには20個以下とすることができる。
上記化合物(B)としては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンエトキシトリ(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、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、トリシクロデカンジイルジメタノールジ(メタ)アクリレート、ポリエ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、1,6−ヘキサンジオールジ(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、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジグリシジルエーテルの両末端(メタ)アクリル酸付加体、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、2,4,6−トリオキソヘキサヒドロ−1,3,5−トリアジン−1,3,5−トリスエタノールトリ(メタ)アクリレート、N,N’−ビス[2−((メタ)アクリロイルオキシ)エチル]−N”−(2−ヒドロキシエチル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオン、トリシクロデカンジメタノールジ(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、ビスフェノールAのエチレンオキサイドまたはプロピレンオキサイドの付加体であるジオールのジ(メタ)アクリレート、水添ビスフェノールAのエチレンオキサイドまたはプロピレンオキサイドの付加体であるジオールのジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのジグリシジルエーテルに(メタ)アクリレートを付加させたエポキシ(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸誘導体;水酸基含有多官能(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、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート等)を有機イソシアネート(トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート等)と反応させて得られた多官能ウレタン(メタ)アクリレート;ビスフェノールA型エポキシ(メタ)アクリレート樹脂、フェノールノボラック型エポキシ(メタ)アクリレート樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ(メタ)アクリレート樹脂、カルボキシル基変性エポキシ(メタ)アクリレート系樹脂等のエポキシ(メタ)アクリレート系樹脂;ポリオール(ポリテトラメチレングリコール、エチレングリコールとアジピン酸のポリエステルジオール、ε−カプロラクトン変性ポリエステルジオール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリカーボネートジオール、水酸基末端水添ポリイソプレン、水酸基末端ポリブタジエン、水酸基末端ポリイソブチレン等)と有機イソシアネート(トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート等)から得られたウレタン樹脂を水酸基含有(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、ペンタエリスリトールトリアクリレート等)と反応させて得られたウレタン(メタ)アクリレート系樹脂;上記ポリオールにエステル結合を介して(メタ)アクリロイル基を導入した樹脂;ポリエステル(メタ)アクリレート系樹脂;アクリル系重合体重合時、重合に必要なビニル基以外に重合反応性の若干緩やかなビニル基を有する多官能性モノマーを共重合して得られるアクリル(メタ)アクリレート系樹脂などが挙げられる。
上記化合物(B)としては、本発明の活性エネルギー線硬化性ハードコート剤およびそれを用いて得られるハードコートフィルムの表面硬度や耐溶剤性の観点から、多官能ウレタン(メタ)アクリレートが好ましく、1分子あたり4個以上(好ましくは7個以上、より好ましくは8個以上、さらに好ましくは10個以上)の反応性基を有する多官能ウレタン(メタ)アクリレートがより好ましい。
本発明の活性エネルギー線硬化性ハードコート剤における、(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)の含有量は、表面硬度と耐屈曲性の両立の観点から、(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)と化合物(B)との合計量100質量部に対して、0.1質量部以上であることが好ましく、1質量部以上であることがより好ましく、5質量部以上であることがさらに好ましい。また、50質量部以下であることが好ましく、40質量部以下であることがより好ましく、25質量部以下であることがさらに好ましい。
また本発明の活性エネルギー線硬化性ハードコート剤における、(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)と化合物(B)の合計の含有率は、目的とする用途などに応じて適宜調整することができるが、表面硬度と耐屈曲性の両立などの観点から、1質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、30質量%以上であることがさらに好ましく、また、99質量%以下であることが好ましく、80質量%以下であることがより好ましく、70質量%以下であることがさらに好ましい。なお、上記含有率は100質量%であってもよい。
上記活性エネルギー線硬化性ハードコート剤には、さらに溶剤が含まれていてもよい。溶剤を含ませることにより、粘度を調節することができ、塗工性を高めることができる。また、溶剤を含ませることで、活性エネルギー線硬化性ハードコート剤中における各種成分を溶解させたり分散させたりしやすくなる。
溶剤としては、例えば、ベンゼン、トルエン、クロロベンゼン等の芳香族炭化水素;ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン等の脂肪族または脂環式炭化水素;四塩化炭素、クロロホルム、二塩化エチレン等のハロゲン化炭化水素;ニトロメタン、ニトロベンゼン等のニトロ化合物;ジエチルエーテル、メチルt−ブチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等のエーテル;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸アミル等のエステル;ジメチルホルムアミド等のアミド;メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトンなどが挙げられる。
溶剤を含有する場合、その含有量は、本発明で使用する(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)および化合物(B)との合計量100質量部に対して、1〜500質量部が好ましく、10〜200質量部がより好ましく、50〜150質量部がさらに好ましい。
上記活性エネルギー線硬化性ハードコート剤には、さらに光重合開始剤が含まれていてもよい。光重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン類(例えば、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−1−ブタノン等)、ベンゾフェノン類(例えば、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ヒドロキシベンゾフェノン、3,3’−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン等)、ミヒラーケトン類(例えば、ミヒラーケトン等)およびベンゾイン類(例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等)等のカルボニル化合物;テトラメチルチウラムモノスルフィド、チオキサンソン類(例えば、チオキサンソン、2−クロルチオキサンソン等)等の硫黄化合物;アシルフォ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−ジフェニルフォスフィンオキサイド、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等)等のリン化合物;チタノセン類(例えばビス(η5−2,4−シクロペンタジエン−1−イル)−ビス(2,6−ジフルオロ−3−(1H−ピロール−1−イル)−フェニル)チタニウム等)等のチタン化合物;アゾ化合物(例えば、アゾビスイソブチルニトリル等)等が挙げられる。また、光重合開始剤は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、アセトフェノン類およびベンゾフェノン類が好ましい。
光重合開始剤を含有する場合、その含有量は、本発明で使用する(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)および化合物(B)との合計量100質量部に対して、0.01〜10質量部が好ましく、0.05〜8質量部がより好ましい。0.01質量部以上であると活性エネルギー線硬化性ハードコート剤の硬化性が良好となり、また10質量部以下であると得られる硬化物の耐熱性が良好となる傾向がある。
また、上記活性エネルギー線硬化性ハードコート剤には、必要に応じて増感剤が含まれていてもよい。増感剤としては、n−ブチルアミン、ジ−n−ブチルアミン、トリ−n−ブチルホスフィン、アリルチオ尿酸、トリエチルアミン、ジエチルアミノエチルメタクリレート等が挙げられる。これらの中でも、ジエチルアミノエチルメタクリレート、トリエチルアミンが好ましい。
光重合開始剤と増感剤とを併用する場合には、光重合開始剤と増感剤の質量比率は、10:90〜90:10の範囲が好ましく、20:80〜80:20の範囲がより好ましい。
また、上記活性エネルギー線硬化性ハードコート剤には、本発明の効果を損なわない限り、本発明の(メタ)アクリル系ブロック共重合体以外の、重合性を示す反応性希釈剤が含まれていてもよい。反応性希釈剤としては、重合性を示す化合物であれば特に制限はないが、例えば、スチレン、インデン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン、p−メトキシスチレン、p−t−ブトキシスチレン、p−クロロメチルスチレン、p−アセトキシスチレン、ジビニルベンゼン等のスチレン誘導体;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、カプロン酸ビニル、安息香酸ビニル、珪皮酸ビニル等の脂肪酸ビニルエステル;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸アミル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸イソアミル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸イソデシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸イソステアリル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸ボルニル、(メタ)アクリル酸トリシクロデカニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンテニルオキシエチル、(メタ)アクリル酸4−ブチルシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、(メタ)アクリル酸ブトキシエチル、(メタ)アクリル酸エトキシジエチレングリコール、(メタ)アクリル酸フェノキシエチル、(メタ)アクリル酸ポリエチレングリコールモノエステル、(メタ)アクリル酸ポリプロピレングリコールモノエステル、(メタ)アクリル酸メトキシエチレングリコール、(メタ)アクリル酸エトキシエチル、(メタ)アクリル酸メトキシポリエチレングリコール、(メタ)アクリル酸メトキシポリプロピレングリコール、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸7−アミノ−3,7−ジメチルオクチル、4−(メタ)アクリロイルモルホリンなどが挙げられる。これら反応性希釈剤は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
上記活性エネルギー線硬化性ハードコート剤には、本発明の効果を損なわず、また、その硬化性を著しく阻害しない範囲内で、可塑剤、粘着付与剤、軟化剤、充填剤、安定剤、顔料、染料などの活性エネルギー線硬化性基を有さない各種添加剤が含まれていてもよい。これら各種添加剤は、1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
上記活性エネルギー線硬化性ハードコート剤において可塑剤を含有させる場合、その含有量は、本発明で使用する(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)および化合物(B)との合計量100質量部に対して、5〜150質量部が好ましく、10〜120質量部がより好ましく、20〜100質量部がさらに好ましい。5質量部以上とすることで物性の調整、性状の調節等の効果が顕著となり、150質量部以下とすることで活性エネルギー線硬化性ハードコート剤を硬化したハードコート層は機械強度に優れる傾向がある。
なお、活性エネルギー線硬化性基を有さない上記添加剤は有機化合物であっても無機化合物であってもよい。
本発明の活性エネルギー線硬化性ハードコート剤の製造方法は特に制限されず、例えば、各成分を、ニーダールーダー、押出機、ミキシングロール、バンバリーミキサー等の既知の混合または混練装置を使用して、例えば100〜250℃の範囲内の温度で混合することにより製造できる。また、各成分を有機溶媒に溶解して混合した後、該有機溶媒を留去することによって製造してもよい。
本発明のハードコートフィルムは、本発明の活性エネルギー線硬化性ハードコート剤を硬化させてなるハードコート層をプラスチックフィルムの表面に備える。このようなハードコートフィルムは、本発明の活性エネルギー線硬化性ハードコート剤をプラスチックフィルムの表面に塗工した後、活性エネルギー線を照射して硬化させてハードコート層を形成することで得られる。かかる塗工の方法に特に制限はなく、刷毛塗り等の手塗りや、ロールコート、グラビアコート、グラビアオフセットコート、カーテンフローコート、リバースコート、スクリーン印刷、スプレー塗装、浸漬法などの従来公知の方法が選択できる。塗工時の厚さは、1〜500μmの範囲内であることが好ましく、2〜200μmの範囲内であることがより好ましい。また塗工後には必要に応じて溶剤除去等を行ってもよい。
上記プラスチックフィルムの材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、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、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、トリアセチルセルロース、シクロオレフィンポリマー、ポリカーボネート、ポリエーテルケトン、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルアミド、ナイロン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどが挙げられる。上記プラスチックフィルムの厚さは、例えば、30〜300μmとすることができる。
上記ハードコートフィルムは、目的に応じて、帯電防止層、粘接着剤層、接着層、易接着層、ひずみ緩和層、防眩層、光触媒層、防汚層、反射防止層、紫外線遮断層、熱線遮断層、電磁波遮断層、ガスバリア層等の種々の機能層をさらに備えていてもよい。なお、ハードコート層と上記機能層の積層順序は特に限定されるものではなく、積層方法も特に限定されない。また、ハードコートフィルムにおいて、上記ハードコート層および機能層は、それぞれ、複数含まれていてもよい。
本発明の活性エネルギー線硬化性ハードコート剤を硬化させる際に使用する活性エネルギー線は、公知の装置を用いて照射することができる。電子線(EB)の場合の加速電圧としては0.1〜10MeV、照射線量としては1〜500kGyの範囲が適当である。
紫外線照射には、150〜450nm波長域の光を発する高圧水銀ランプ、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ケミカルランプ、LED等を用いることができる。活性エネルギー線の積算光量は、通常10〜20,000mJ/cmの範囲であり、30〜5,000mJ/cmの範囲が好ましい。10mJ/cmより少ないと(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)および化合物(B)の硬化性が不十分となる傾向があり、20,000mJ/cmより多いと(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)および化合物(B)が劣化するおそれがある。
本発明の活性エネルギー線硬化性ハードコート剤に対して活性エネルギー線を照射する場合の相対湿度は、(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)および化合物(B)の分解を抑制する観点から、30%以下であることが好ましく、10%以下であることがより好ましい。
本発明の活性エネルギー線硬化性ハードコート剤に対して、活性エネルギー線照射中または照射後に、さらに必要に応じて加熱を行って硬化を促進させることもできる。かかる加熱温度は40〜130℃の範囲が好ましく、50〜100℃の範囲がより好ましい。
以下、本発明を実施例および比較例によってさらに具体的に説明するが、本発明はかかる実施例に限定されない。
下記合成例において、原料は常法により乾燥精製し、窒素にて脱気したものを使用し、移送および供給は窒素雰囲気下にて行った。
<(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)>
[単量体消費率]
下記合成例における、重合後の各単量体の消費率は、反応液0.5mLを採取してメタノール0.5mL中に入れて混合後、該混合液から0.1mLを採取して、重クロロホルム0.5mLに溶解させてH−NMR測定を下記の測定条件にて行い、単量体として用いた(メタ)アクリル酸エステルの炭素−炭素二重結合に直結するプロトンに由来するピーク(5.79〜6.37ppm)および溶媒として用いたトルエンの芳香環に直結するプロトンに由来するピーク(7.00〜7.38ppm)の積分値の比率の変化から算出した。
H−NMR測定条件)
装置:日本電子株式会社製 核磁気共鳴装置「JNM−ECX400」
温度:25℃
[(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)を形成する各単量体単位の含有量]
下記合成例で得られた(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)を形成する各単量体単位の含有量は、以下の方法により算出した。
すなわち、得られた(メタ)アクリル系ブロック共重合体0.01gを、重クロロホルム0.5mLに溶解させてH−NMR測定を行い、1,1−ジメチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレート単位のメタクリロイル基(−C(=O)−C(=CH)−CH)の炭素−炭素二重結合に直結するプロトンに由来するピーク(6.0ppm付近)、メタクリル酸メチル単位のメトキシ基(−O−CH)のプロトンに由来するピーク(3.6ppm付近)、アクリル酸2−メトキシエチル単位の2−メトキシエトキシ基(−O−CH−CH−O−CH)のメトキシのプロトンに由来するピーク(3.3ppm付近)、アクリル酸メチル単位のメトキシ基(−O−CH)のプロトンに由来するピーク(3.7ppm付近)、および、アクリル酸n−ブチル単位のn−ブトキシ基(−O−CH−CH−CH−CH)の酸素原子に直結するメチレンのプロトンに由来するピーク(4.0ppm付近)の積分値の比率から算出した。
H−NMR測定条件)
装置:日本電子株式会社製 核磁気共鳴装置「JNM−ECX400」
温度:25℃
[数平均分子量(Mn)および分子量分布(Mw/Mn)]
下記合成例において、得られた(メタ)アクリル系ブロック共重合体のGPC(ゲルパーミュエーションクロマトグラフィー)測定を下記の測定条件にて行い、標準ポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)および分子量分布(Mw/Mn)の値を求めた。
(GPC測定条件)
装置:東ソー株式会社製 GPC装置「HLC−8220GPC」
分離カラム:東ソー株式会社製 「TSKgel SuperMultiporeHZ−M(カラム径=4.6mm、カラム長=15cm)」(2本を直列に繋いで使用)
溶離液:テトラヒドロフラン
溶離液流量:0.35mL/分
カラム温度:40℃
検出方法:示差屈折率(RI)
[合成例1:(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A−I)の合成]
工程(1)
内部を乾燥し窒素置換した2Lのフラスコにトルエン920gを添加した後、撹拌しながら、さらに、N,N,N’,N”,N”−ペンタメチルジエチレントリアミン(以下、PMDTAと略称する)2.2g、およびイソブチルビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウムを26質量%含むトルエン溶液(以下、IBTと略称する)33gを順次添加した後、−30℃に冷却した。
これにsec−ブチルリチウムを10質量%含むシクロヘキサン溶液(以下、sBLと略称する)7.9gを加え、その後、単量体として1,1−ジメチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレート(以下、DMAと略称する)3.3gとメタクリル酸メチル(以下、MMAと略称する)31gとの混合物34.3gを一括で添加し、アニオン重合を開始した。引き続き、反応液を−30℃で12時間撹拌して反応液をサンプリングした。
工程(1)におけるDMAおよびMMAの消費率は100%であった。
工程(2)
引き続き反応液を−30℃で撹拌しつつ、単量体としてアクリル酸2−メトキシエチル(以下、2MEAと略称する)260gを4g/分の速度で添加した。単量体の添加終了直後に反応液をサンプリングした。
工程(2)における2MEAの消費率は100%であった。
工程(3)
引き続き反応液を−30℃で撹拌しつつ、単量体としてDMA2.9gとMMA27gとの混合物29.9gを一括で添加したのち、25℃に昇温した。上記混合物の添加から300分後に反応液をサンプリングした。
工程(3)におけるDMAおよびMMAの消費率は100%であった。
工程(4)
引き続き反応液を25℃で撹拌しつつ、メタノールを30g加えることによりアニオン重合を停止させて、メタクリル系重合体ブロック(a)−(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)−メタクリル系重合体ブロック(a)(a−b−a)の順に結合したトリブロック共重合体である(メタ)アクリル系ブロック共重合体を含有する溶液を得た。かかる溶液からサンプリングした(メタ)アクリル系ブロック共重合体の数平均分子量(Mn)は28,000であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.06であった。
工程(5)
次いで得られた溶液を2,000gのメタノール中に注ぎ、油状沈殿物を析出させた。油状沈殿物を回収後、乾燥させることにより、320gの(メタ)アクリル系ブロック共重合体(以下、「(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A−I)」と称する)を得た。(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A−I)の重合体ブロック(a)の含有量および重合体ブロック(b)のガラス転移温度を表1に示す。
[合成例2〜6:(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A−II)〜(A−VI)の合成]
合成例1の工程(1)〜(3)の各工程において、各試薬の使用量を表1に記載されるように変更したこと以外は合成例1と同じ方法で、(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A−II)〜(A−VI)を得た。(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A−II)〜(A−VI)の数平均分子量(Mn)、分子量分布(Mw/Mn)、重合体ブロック(a)の含有量および重合体ブロック(b)のガラス転移温度を表1に示す。なお、表1において、MAはアクリル酸メチルを表し、nBAはアクリル酸n−ブチルを表す。
Figure 2018188501
<化合物(B)>
実施例および比較例では、化合物(B)として以下のものを使用した。
(B−I)後述の合成例7に記載の方法で合成した化合物(多官能ウレタンアクリレート)
(B−II)多官能ウレタンアクリレート(日本合成化学工業株式会社製、UV−7000B、官能基数:2〜3個)
(B−III)多官能ウレタンアクリレート(共栄社化学株式会社製、UA−306I、官能基数:6個)
(B−IV)多官能アクリレート(東亞合成株式会社製、アロニックスM−450、官能基数:3〜4個)
(B−V)多官能アクリレート(東亞合成株式会社製、アロニックスM−315、官能基数:2〜3個)
[合成例7:化合物(B−I)の合成]
2Lのフラスコにジペンタエリスリトールヘキサアクリレートおよびジペンタエリスリトールペンタアクリレートの混合物(水酸基価:45mgKOH/g)660g、p−メトキシフェノール0.35g、ジブチル錫ジラウレート0.20gおよびメチルエチルケトン270gを添加し、空気を吹き込みながら75℃に昇温し撹拌しながら、イソホロンジイソシアネートの3量化物270gおよびメチルエチルケトン120gとの混合物390gを2時間かけて滴下した。滴下終了後、引き続き75℃で4時間撹拌し、さらにイソシアネート基を示す2250cm−1の赤外線吸収スペクトルが消失するまで反応を行った。反応後の溶液から揮発成分を除去することにより、910gの化合物(B−I)を得た。化合物(B−I)は官能基数6個および10個の化合物の混合物である。
<光重合開始剤>
実施例および比較例では、光重合開始剤として1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ株式会社製、イルガキュア184)を使用した。
以下に実施例および比較例を記載する。実施例および比較例の各種物性は以下の方法により測定または評価した。
(1)透明性
以下の実施例および比較例で作製したハードコートフィルムについて、ヘイズメーター(日本電色工業株式会社製 NDH5000)にてJIS−K7136に準拠した測定条件でハードコートフィルムのヘイズ値(H)を測定し、ハードコート層を形成する前のポリエステルフィルムのヘイズ値(H)との差分値(ΔH=H−H)から以下の基準にしたがって透明性を評価した。
◎:ΔH≦1
○:1<ΔH≦2
△:2<ΔH≦5
×:5<ΔH
(2)レベリング性
以下の実施例および比較例で作製したハードコートフィルムについて、ハードコート層を目視で観察し、以下の基準にしたがってレベリング性を評価した。
○:表面にムラが無く、均一である
×:表面にバーコート筋や、ムラがある
(3)鉛筆硬度
以下の実施例および比較例で作製したハードコートフィルムについて、鉛筆硬度試験機(オールグッド株式会社製)を用いて、JIS−K5600−5−4に準拠して鉛筆硬度を測定した。なお、荷重は750gとした。
(4)耐屈曲性(マンドレル試験)
以下の実施および比較例で作製したハードコートフィルムについて、円筒形マンドレル屈曲試験機(オールグッド株式会社製)を用いて、JIS−K5600−5−1に準拠して耐屈曲性を測定した。なお、測定に用いたマンドレルの直径は2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、8mm、10mm、12mm、16mm、20mm、25mm、32mmとした。
(5)耐溶剤性
以下の実施例および比較例で作製したハードコートフィルムについて、ハードコート層の表面にトルエンを1滴垂らし、直ちにウエスでトルエンを拭き取った後のハードコート層を目視で観察し、以下の基準にしたがって耐溶剤性を評価した。
○:ハードコート層が白化せず、表面に溶剤の跡が残らない
×:ハードコート層は白化しないが、表面に溶剤の跡が残る
[実施例1]
(1)(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A−I)、化合物(B−I)、および光重合開始剤としてイルガキュア184を表2に示す割合(質量比)で混合し、メチルエチルケトンと酢酸ブチルの混合溶媒(質量比で4:1)で全体の固形分含量が50質量%となるように希釈して、活性エネルギー線硬化性ハードコート剤を調製した。
得られた活性エネルギー線硬化性ハードコート剤を、厚さ125μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡株式会社製、コスモシャインA4100(商品名))にバーコート法で塗工し、温風循環式乾燥機にて80℃で5分間乾燥させた。乾燥後の塗工膜に紫外線照射装置(アイグラフィックス株式会社製、EYEINVERTOR GRANDAGE。使用ランプ:アイグラフィックス株式会社製、紫外硬化用高圧水銀ランプ H04−L41)を用いて照射積算光量500mJ/cmとなるように紫外線を照射して硬化させて、ポリエチレンテレフタレートフィルムの表面に厚み10μmのハードコート層を備えたハードコートフィルムを得た。
(2)上記(1)で得られたハードコートフィルムについて、透明性、レベリング性、鉛筆硬度、耐屈曲性(マンドレル試験)および耐溶剤性の各測定ないし評価を行った。結果を表2に示す。
[実施例2〜5および比較例1〜7]
(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)、化合物(B)および光重合開始剤として、表2に示すものを表2に示す割合(質量比)で用いたこと以外は、実施例1と同様にして、ポリエチレンテレフタレートフィルムの表面にハードコート層を備えたハードコートフィルムを製造した。得られたそれぞれのハードコートフィルムについて、透明性、レベリング性、鉛筆硬度、耐屈曲性(マンドレル試験)および耐溶剤性の各測定ないし評価を行った。結果を表2に示す。
Figure 2018188501
以上の結果から、本発明の活性エネルギー線硬化性ハードコート剤を用いることで、フィルムに塗工した際のレベリング性に優れるとともに、表面硬度を維持しつつ耐屈曲性にも優れたハードコート層を備えるハードコートフィルムが得られることが分かる。また該ハードコートフィルムは、透明性および耐溶剤性にも優れることも分かる。
本発明の活性エネルギー線硬化性ハードコート剤は、フィルムに塗工した際のレベリング性に優れるとともに、活性エネルギー線を照射することで表面硬度と耐屈曲性が共に優れるハードコート層を形成することができる。また本発明の活性エネルギー線硬化性ハードコート剤を用いて得られるハードコートフィルムは、透明性や耐溶剤性にも優れる。したがって、本発明の活性エネルギー線硬化性ハードコート剤は、例えば、表面保護や外観向上の目的で、家電製品等の筐体の表面に貼りつける用途などに好適である。

Claims (7)

  1. 下記一般式(1)で示される部分構造(1)を含む活性エネルギー線硬化性基を有するメタクリル系重合体ブロック(a)と、活性エネルギー線硬化性基を有さない(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)とを含有し、数平均分子量が50,000以下であり、メタクリル系重合体ブロック(a)の含有量が40質量%以下であり、(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)のガラス転移温度が0℃以下である(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)、および、複数の反応性基を有する化合物(B)を含有する、活性エネルギー線硬化性ハードコート剤。
    Figure 2018188501
    (式中、Rは水素原子または炭素数1〜20の炭化水素基を表す。)
  2. 前記活性エネルギー線硬化性基が下記一般式(2)で示される、請求項1に記載の活性エネルギー線硬化性ハードコート剤。
    Figure 2018188501
    (式中、Rは水素原子または炭素数1〜20の炭化水素基を表し、RおよびRはそれぞれ独立して炭素数1〜6の炭化水素基を表し、XはO、S、またはN(R)(Rは水素原子または炭素数1〜6の炭化水素基を表す。)を表し、nは1〜20の整数を表す。)
  3. (メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)と化合物(B)との合計量100質量部に対して、(メタ)アクリル系ブロック共重合体(A)を0.1〜50質量部含有する、請求項1または2に記載の活性エネルギー線硬化性ハードコート剤。
  4. 化合物(B)が有する反応性基が、部分構造(1)とラジカル機構で反応しうる反応性基である、請求項1〜3のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化性ハードコート剤。
  5. 部分構造(1)とラジカル機構で反応しうる反応性基が、(メタ)アリル基または(メタ)アクリロイル基である、請求項4に記載の活性エネルギー線硬化性ハードコート剤。
  6. 化合物(B)が4個以上の反応性基を有する多官能ウレタン(メタ)アクリレートである、請求項5に記載の活性エネルギー線硬化性ハードコート剤。
  7. 請求項1〜6のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化性ハードコート剤を硬化させてなるハードコート層をプラスチックフィルムの表面に備える、ハードコートフィルム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2024106497A1 (ja) * 2022-11-17 2024-05-23 リンテック株式会社 耐指紋性組成物、硬化物層、耐指紋性物品およびハードコートフィルム

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