JP2019073618A - 積層体 - Google Patents

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茂年 西澤
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Abstract

【課題】本発明が解決しようとする課題は、ポリメチルメタクリレート基材に対しても、塗膜欠陥を生ぜずハードコート層を形成できる積層体を提供することである。【解決手段】本発明は、ポリメチルメタクリレート基材上に、活性エネルギー線硬化性化合物(A)と、脂環構造及び4級アンモニウム塩を有する樹脂(B)と、有機溶剤(C)とを含有する活性エネルギー線硬化性組成物の硬化塗膜が積層されていることを特徴とする積層体を提供するものである。前記ハードコート層は、優れた鉛筆硬度、及び、帯電防止性を有するものであり、ポリメチルメタクリレート基材に、張り付き防止、静電気による埃等の付着防止等の機能を付与できる。したがって、本発明の積層体は、ロール状に巻き取る際、ロールから繰り出す際にも、張り付き、埃等の付着などのトラブルも回避できるため、その後のハンドリングに優れるものである。【選択図】なし

Description

本発明は、ポリメチルメタクリレート基材上に、活性エネルギー線硬化性組成物の硬化塗膜が積層された積層体に関する。
各種樹脂フィルムは、液晶ディスプレイ(LCD)、有機ELディスプレイ(OLED)、プラズマディスプレイ(PDP)等のフラットパネルディスプレイ(FPD)表面の傷付き防止用フィルム、自動車の内外装用加飾フィルム(シート)、窓向けの低反射フィルムや熱線カットフィルムなど各種用途に用いられている。しかしながら、樹脂フィルム表面は柔らかく耐擦傷性が低いため、これを補う目的で、UV硬化性組成物等からなるハードコート剤をフィルム表面に塗工、硬化させハードコート層をフィルム表面に設けることが一般的に行われている。
前記FPDに使用される樹脂フィルムとしては、これまでトリアセチルセルロース(TAC)フィルムが主に使用されてきたが、高精細化、寸法安定性、低コスト化のニーズにより他の樹脂フィルムの利用が近年高まっている。その中でも、吸湿性が低く寸法安定性が良好なポリメチルメタクリレート(PMMA)及び/または、一部に異種モノマーを加えて共重合した変性タイプ(以後、両方を合せてPMMAと表現する)が、特にテレビの大型化に伴い急速に需要が高まっている。
しかしながら、PMMA基材は、他の樹脂フィルムと比較して、ハードコート層を形成する際の材料塗工時に塗膜欠陥(材料塗工時のブツの発生やハジキの発生)が生じやすく、歩留り低下が大きな問題となっている(例えば、特許文献1を参照。)。
特開2017−154402号公報
本発明が解決しようとする課題は、ポリメチルメタクリレート基材に対しても、塗膜欠陥を生ぜずハードコート層を形成できる積層体を提供することである。
本発明は、ポリメチルメタクリレート基材上に、活性エネルギー線硬化性化合物(A)と、脂環構造及び4級アンモニウム塩を有する樹脂(B)と、有機溶剤(C)とを含有する活性エネルギー線硬化性組成物の硬化塗膜が積層されていることを特徴とする積層体を提供するものである。
本発明の積層体は、ポリメチルメタクリレート基材に対しても、塗膜欠陥(ブツやハジキの発生)を生ぜず、活性エネルギー線硬化性組成物によるハードコート層を形成できるものである。
また、前記ハードコート層は、優れた鉛筆硬度、及び、帯電防止性を有するものであり、ポリメチルメタクリレート基材に、張り付き防止、静電気による埃等の付着防止等の機能を付与できる。したがって、本発明の積層体は、ロール状に巻き取る際、ロールから繰り出す際にも、張り付き、埃等の付着などのトラブルも回避できるため、その後のハンドリングに優れるものである。
また、本発明の積層体は、液晶ディスプレイ(LCD)、有機ELディスプレイ(OLED)、プラズマディスプレイ(PDP)等のフラットパネルディスプレイ(FPD)に用いる光学フィルムとして好適に用いることができる。さらに、これらの用途に用いる際にも優れた帯電防止性があることから、埃等の付着を抑制できる。さらに、このフィルムを液晶ディスプレイ等に用いた場合、発生した静電気によるディスプレイの誤動作も防止できる。
本発明の積層体は、ポリメチルメタクリレート基材上に、活性エネルギー線硬化性化合物(A)と、脂環構造及び4級アンモニウム塩を有する樹脂(B)と、有機溶剤(C)とを含有する活性エネルギー線硬化性組成物の硬化塗膜が積層されているものである。
前記ポリメチルメタクリレート基材(以下、「PMMA」と略記する。)は、ポリメチルメタクリレートを主成分(好ましくは100質量%)とする重合体による基材であり、フィルム状でもシート状でもよく、その厚さは、20〜500μmの範囲が好ましい。また、フィルム状の基材フィルムを用いる場合には、その厚さは、20〜200μmの範囲が好ましく、30〜150μmの範囲がより好ましく、40〜130μmの範囲がさらに好ましい。フィルム基材の厚さを当該範囲とすることで、フィルムの片面に、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物によりハードコート層を設けた場合にもカールを抑制しやすくなる。
前記PMMAとしては、例えば、住友化学株式会社製「テクノロイS014G」、「テクノロイS001G」、「テクノロイS000」、三菱ケミカル株式会社製「アクリプレンHBS006」、「アクリプレンHBXN47」、「アクリプレンHBS010」、帝人化成株式会社製「パンライトフィルムPC−2151」等を市販品として入手することができる。
前記活性エネルギー線硬化性組成物は、活性エネルギー線硬化性化合物(A)と、脂環構造及び4級アンモニウム塩を有する樹脂(B)と、有機溶剤(C)とを含有するものである。
前記活性エネルギー線硬化性化合物(A)としては、例えば、多官能(メタ)アクリレート(A1)、ウレタン(メタ)アクリレート(A2)等が挙げられる。これらは、1種で用いることも2種以上併用することもできる。
なお、本発明において、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレートとメタクリレートの一方又は両方をいい、「(メタ)アクリロイル」とは、アクリロイルとメタクリロイルの一方又は両方をいう。
前記多官能(メタ)アクリレート(A1)は、1分子中に2つ以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物である。この多官能(メタ)アクリレート(a1)の具体例としては、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、3−メチル−1,5−ペンタンジオールジ(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、2−メチル−1,8−オクタンジオールジ(メタ)アクリレート、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等の2価アルコールのジ(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、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートのジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコール1モルに4モル以上のエチレンオキサイドもしくはプロピレンオキサイドを付加して得たジオールのジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールA1モルに2モルのエチレンオキサイドもしくはプロピレンオキサイドを付加して得たジオールのジ(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、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパントリ(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、トリス(2−(メタ)アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの多官能(メタ)アクリレート(A1)は、1種で用いることも2種以上併用することもできる。また、これらの多官能(メタ)アクリレート(A1)の中でも、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物の硬化塗膜の耐擦傷性が向上することから、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、及び、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートからなる群より選ばれる1種以上を用いることが好ましく、ペンタエリスリトールとリアクリレートがより好ましい。
前記ウレタン(メタ)アクリレート(A2)は、ポリイソシアネート(a2−1)と水酸基を有する(メタ)アクリレート(a2−2)とを反応させて得られたものである。
前記ポリイソシアネート(a2−1)としては、脂肪族ポリイソシアネートと芳香族ポリイソシアネートとが挙げられるが、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物の硬化塗膜の着色を低減できることから、脂肪族ポリイソシアネートが好ましい。
前記脂肪族ポリイソシアネートは、イソシアネート基を除く部位が脂肪族炭化水素から構成される化合物である。この脂肪族ポリイソシアネートの具体例としては、ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、リジントリイソシアネート等の脂肪族ポリイソシアネート;ノルボルナンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、メチレンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、2−メチル−1,3−ジイソシアナトシクロヘキサン、2−メチル−1,5−ジイソシアナトシクロヘキサン等の脂環式ポリイソシアネートなどが挙げられる。また、前記脂肪族ポリイソシアネート又は脂環式ポリイソシアネートを3量化した3量化物も前記脂肪族ポリイソシアネートとして用いることができる。また、これらの脂肪族ポリイソシアネートは、1種で用いることも2種以上併用することもできる。
前記脂肪族ポリイソシアネートの中でも塗膜の耐擦傷性を向上させるには、脂肪族ポリイソシアネートの中でも、直鎖脂肪族炭化水素のジイソシアネートであるヘキサメチレンジイソシアネート、脂環式ジイソシアネートであるノルボルナンジイソシアネート、及び/又はイソホロンジイソシアネートが好ましく、イソホロンジイソシアネートがより好ましい。
前記(メタ)アクリレート(a2−2)は、水酸基と(メタ)アクリロイル基とを有する化合物である。この(メタ)アクリレート(a2−2)の具体例としては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、1,5−ペンタンジオールモノ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールモノ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールモノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールモノ(メタ)アクリレート等の2価アルコールのモノ(メタ)アクリレート;トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド(EO)変性トリメチロールプロパン(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド(PO)変性トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、ビス(2−(メタ)アクリロイルオキシエチル)ヒドロキシエチルイソシアヌレート等の3価のアルコールのモノ又はジ(メタ)アクリレート、あるいは、これらのアルコール性水酸基の一部をε−カプロラクトンで変性した水酸基を有するモノ及びジ(メタ)アクリレート;ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート等の1官能の水酸基と3官能以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物、あるいは、該化合物をさらにε−カプロラクトンで変性した水酸基を有する多官能(メタ)アクリレート;ジプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート等のオキシアルキレン鎖を有する(メタ)アクリレート;ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリオキシブチレン−ポリオキシプロピレンモノ(メタ)アクリレート等のブロック構造のオキシアルキレン鎖を有する(メタ)アクリレート;ポリ(エチレングリコール−テトラメチレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、ポリ(プロピレングリコール−テトラメチレングリコール)モノ(メタ)アクリレート等のランダム構造のオキシアルキレン鎖を有する(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(a2−2)は、1種で用いることも2種以上併用することもできる。
前記ウレタン(メタ)アクリレート(A2)の中でも、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物の硬化塗膜の耐擦傷性を向上できるため、1分子中に4つ以上の(メタ)アクリロイル基を有するものが好ましい。前記ウレタン(メタ)アクリレート(A2)を1分子中に4つ以上の(メタ)アクリロイル基を有するものとするため、前記(メタ)アクリレート(a2−2)としては、(メタ)アクリロイル基は2つ以上有するものが好ましい。このような(メタ)アクリレート(a2−2)としては、例えば、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、ビス(2−(メタ)アクリロイルオキシエチル)ヒドロキシエチルイソシアヌレート、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)アクリレート等が挙げられる。これらの(メタ)アクリレート(a2−2)は、前記脂肪族ポリイソシアネートの1種に対して、1種を用いることも2種以上併用することもできる。また、これらの(メタ)アクリレート(a2−2)の中でも、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)アクリレートは、耐擦傷性を向上できるため好ましく、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートがより好ましい。
前記ポリイソシアネート(a2−1)と前記(メタ)アクリレート(a2−2)との反応は、常法のウレタン化反応により行うことができる。また、ウレタン化反応の進行を促進するために、ウレタン化触媒の存在下でウレタン化反応を行うことが好ましい。前記ウレタン化触媒としては、例えば、ピリジン、ピロール、トリエチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミン等のアミン化合物;トリフェニルホスフィン、トリエチルホスフィン等のリン化合物;ジブチル錫ジラウレート、オクチル錫トリラウレート、オクチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジアセテート、オクチル酸錫等の有機錫化合物、オクチル酸亜鉛等の有機亜鉛化合物などが挙げられる。
前記多官能(メタ)アクリレート(A1)とウレタン(メタ)アクリレート(A2)とを併用する場合には、より一層優れた耐擦傷性、鉛筆硬度、及び、PMMAへの密着性が得られる点から、その質量比[(A1)/(A2)]は、20/80〜80/20の範囲であることが好ましく、30/70〜70/30の範囲がより好ましい。
また、必要に応じて、上記の多官能(メタ)アクリレート(A1)、ウレタン(メタ)アクリレート(A2)以外の活性エネルギー線硬化性化合物(A)として、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、ポリエーテル(メタ)アクリレート等を用いることができる。前記エポキシ(メタ)アクリレートとしては、例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ポリグリシジルメタクリレート等に、(メタ)アクリル酸を反応しエステル化することにより得られるものが挙げられる。また、前記ポリエステル(メタ)アクリレートとしては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールを重縮合して得られた両末端が水酸基であるポリエステルに、(メタ)アクリル酸を反応しエステル化することにより得られたもの、あるいは、多価カルボン酸にアルキレンオキシドを付加したものに(メタ)アクリル酸を反応しエステル化することにより得られたものが挙げられる。さらに、前記ポリエーテル(メタ)アクリレートとしては、例えば、ポリエーテルポリオールに(メタ)アクリル酸を反応しエステル化することにより得られたものが挙げられる。
前記樹脂(B)は、脂環構造及び4級アンモニウム塩を有するものを用いることが必須である。前記PMMAは帯電しやすい基材であり、通常ハードコート層を形成する際に、ハードコート剤の塗工時に塗膜欠陥を生じやすいが、この原因としては、埃等の付着により発生する帯電に起因するものである。本発明においては、前記樹脂(B)が帯電防止剤として機能するため、ハードコート剤を塗工する際の塗膜欠陥の抑制に貢献しているものと推測される。
前記樹脂(B)の製造方法としては、例えば、脂環構造を有する重合性単量体(b1)及び4級アンモニウム塩を有する重合性単量体(b2)を必須成分として、前記重合性単量体(b1)及び前記重合性単量体(b2)と、共重合可能な重合性単量体(b3)とを共重合する方法が挙げられる。
前記重合性単量体(b1)は、脂環構造を有する重合性単量体である。前記脂環構造としては、例えば、シクロプロパン環、シクロブタン環、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、シクロヘプタン環、シクロオクタン環、シクロノナン環、シクロデカン環等の単環脂環構造;ビシクロウンデカン環、デカヒドロナフタレン(デカリン)環、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン環、ビシクロ[4.3.0]ノナン環、トリシクロ[5.3.1.1]ドデカン環、トリシクロ[5.3.1.1]ドデカン環、スピロ[3.4]オクタン環等の多環脂環構造などが挙げられる。また、前記重合性単量体(b1)の具体例としては、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、1,4−シクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの重合性単量体(b1)は、1種で用いることも2種以上併用することもできる。
前記重合性単量体(b2)としては、例えば、2−[(メタ)アクリロイルオキシ]エチルトリメチルアンモニウムクロライド、3−[(メタ)アクリロイルオキシ]プロピルトリメチルアンモニウムクロライド等のカウンターアニオンがクロライドのもの;2−[(メタ)アクリロイルオキシ]エチルトリメチルアンモニウムブロマイド、3−[(メタ)アクリロイルオキシ]プロピルトリメチルアンモニウムブロマイド等のカウンターアニオンがブロマイドのもの;2−[(メタ)アクリロイルオキシ]エチルトリメチルアンモニウムメチルフェニルスルホネート、2−[(メタ)アクリロイルオキシ]エチルトリメチルアンモニウムメチルスルホネート、3−[(メタ)アクリロイルオキシ]プロピルトリメチルアンモニウムメチルフェニルスルホネート、3−[(メタ)アクリロイルオキシ]プロピルトリメチルアンモニウムメチルスルホネート、2−[(メタ)アクリロイルオキシ]エチルトリメチルアンモニウムメチルスルフェート、3−[(メタ)アクリロイルオキシ]プロピルトリメチルアンモニウムメチルスルフェート等のカウンターアニオンが非ハロゲン系のものなどが挙げられる。これらの重合性単量体(b2)は、1種で用いることも2種以上併用することもできる。
前記重合性単量体(b3)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、n−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、n−ペンチル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、n−ヘプチル(メタ)アクリレート、n−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)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート;メトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、オクトキシポリエチレングリコール・ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ラウロキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ステアロキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール・ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリ(エチレングリコール・プロピレングリコール)モノ(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコールのモノ(メタ)アクリレート;2−パーフルオロヘキシルエチル(メタ)アクリレート等のフッ素化アルキル基を有する(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらの重合性単量体(b3)は、1種で用いることも2種以上併用することもできる。
前記重合性単量体(b3)の中でも、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物の硬化塗膜の帯電防止性、及び、塗膜欠陥の抑制をより向上できることから、ポリアルキレングリコールのモノ(メタ)アクリレートが好ましく、メトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレートがより好ましい。また、フッ素化アルキル基を有する(メタ)アクリレートも本発明の活性エネルギー線硬化性組成物の硬化塗膜の帯電防止性、及び、塗膜欠陥の抑制をより向上できる効果があることから好ましい。
前記ポリアルキレングリコールのモノ(メタ)アクリレートの中でも、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物の硬化塗膜の帯電防止性、及び、塗膜欠陥の抑制をさらに向上できることから、前記ポリアルキレングリコールのモノ(メタ)アクリレートの原料となるポリアルキレングリコールの数平均分子量が200〜8,000の範囲のものが好ましく、300〜6,000の範囲のものがより好ましく、400〜4,000の範囲のものがさらに好ましく、400〜2,000の範囲のものが特に好ましい。
前記樹脂(B)の原料全量中の前記重合性単量体(b1)の比率は、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物の硬化塗膜の帯電防止性、及び、塗膜欠陥の抑制をより向上できることから、5〜55質量%の範囲が好ましく、10〜50質量%の範囲がより好ましく、12〜45質量%の範囲がさらに好ましい。
また、前記樹脂(B)の原料全量中の前記重合性単量体(b2)の比率は、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物の硬化塗膜の帯電防止性、及び、塗膜欠陥の抑制をより向上できることから、30〜90質量%の範囲が好ましく、40〜80質量%の範囲がより好ましく、45〜70質量%の範囲がより好ましい。
さらに、前記重合性単量体(b3)として前記ポリアルキレングリコールのモノ(メタ)アクリレートを用いる場合は、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物の硬化塗膜の帯電防止性、及び、塗膜欠陥の抑制をより向上できることから、前記樹脂(B)の原料全量中のポリアルキレングリコールのモノ(メタ)アクリレートの比率は、5〜60質量%の範囲が好ましく、10〜50質量%の範囲がより好ましく、20〜40質量%の範囲がさらに好ましい。
また、前記重合性単量体(b3)として前記フッ素化アルキル基を有する(メタ)アクリレートを用いる場合は、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物の硬化塗膜の帯電防止性、及び、塗膜欠陥の抑制をより向上できることから、前記樹脂(B)の原料全量中のフッ素化アルキル基を有する(メタ)アクリレートの比率は、0.1〜20質量%の範囲が好ましく、0.3〜10質量%の範囲がより好ましく、0.5〜5質量%の範囲がさらに好ましい。
前記樹脂(B)の重量平均分子量は、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物の硬化塗膜の帯電防止性、及び、塗膜欠陥の抑制をより向上できることから、1,000〜100,000の範囲が好ましく、2,000〜50,000の範囲がより好ましく、3,000〜30,000の範囲がさらに好ましい。なお、本発明における重量平均分子量は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)法により測定したポリスチレン換算での値である。
前記樹脂(B)の配合量は、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物の硬化塗膜の帯電防止性、及び、塗膜欠陥の抑制をより向上できることから、前記活性エネルギー線硬化性組成物(A)100質量部に対して、0.1〜30質量部の範囲が好ましく、0.5〜20質量部の範囲がより好ましく、3〜15質量部の範囲がさらに好ましい。
前記有機溶剤(C)は、前記活性エネルギー線硬化性組成物中の他の成分を溶解できるものであれば特に制限なく用いることができる。前記有機溶剤(C)としては、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;メタノール、エタノール、イソプロパノール、t−ブタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール溶剤;酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル溶剤;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン溶剤などが挙げられる。これらの有機溶剤は単独で用いても2種以上を併用してもよい。
前記有機溶剤(C)としては、前記した中でも、活性エネルギー線硬化性組成物の塗工安定性がより一層向上でき、硬化塗膜にヒビが入るのを防止し、塗膜外観を優れたものとすることができることから、水への溶解度が8質量%以上の水酸基を有する溶剤を用いることが好ましく、水への溶解度が20質量%以上の水酸基を有する溶剤がより好ましい。前記水への溶解度が8質量%以上の水酸基を有する溶剤の具体例としては、メタノール、エタノール、ノルマルプロピルアルコール、イソプロピルアルコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、t−ブチルアルコール、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン等が挙げられる。なお、前記有機溶剤の水への溶解度は、100gの水(25℃)への溶解度を示す。
前記有機溶剤(C)としては、前記した中でも、活性エネルギー線硬化性組成物の塗工安定性がより一層向上でき、硬化塗膜にヒビが入るのを防止し、塗膜外観を優れたものとすることができることから、特に、メタノール、エタノール及び/又は、プロピレングリコールモノメチルエーテルを含有するものを用いることが好ましく、メタノール、エタノール、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルを含有するものがより好ましい。前記メタノール、及び/又は、プロピレングリコールモノメチルエーテルの合計配合量としては、活性エネルギー線硬化性組成物の塗工安定性がより一層向上でき、硬化塗膜にヒビが入るのを防止し、塗膜外観を優れたものとすることができることから、活性エネルギー線硬化性化合物(A)100質量部に対して、5〜40質量部の範囲であることが好ましく、10〜30質量部の範囲がより好ましい。また、前記メタノール、エタノール、及び/又は、プロピレングリコールモノメチルエーテルの合計配合量としては、同様の理由から、前記有機溶剤(C)中3〜40質量%の範囲であることが好ましく、8〜30質量%の範囲がより好ましい。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物中の前記有機溶剤(C)の配合量は、後述する塗工方法に適した粘度になる量とすることが好ましい。
また、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、基材に塗工後、活性エネルギー線を照射することで硬化塗膜とすることができる。この活性エネルギー線とは、紫外線、電子線、α線、β線、γ線等の電離放射線をいう。活性エネルギー線として紫外線を照射して硬化塗膜とする場合には、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物中に光重合開始剤(D)を添加し、硬化性を向上することが好ましい。また、必要であればさらに光増感剤(E)を添加して、硬化性を向上することもできる。一方、電子線、α線、β線、γ線等の電離放射線を用いる場合には、光重合開始剤(D)や光増感剤(E)を用いなくても速やかに硬化するので、特に光重合開始剤(D)や光増感剤(E)を添加する必要はない。
前記光重合開始剤(D)としては、例えば、ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、オリゴ{2−ヒドロキシ−2−メチル−1−[4−(1−メチルビニル)フェニル]プロパノン}、ベンジルジメチルケタール、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル−(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−2−モルホリノ(4−チオメチルフェニル)プロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタノン等のアセトフェノン系化合物;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のベンゾイン系化合物;2,4,6−トリメチルベンゾインジフェニルホスフィンオキシド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキシド等のアシルホスフィンオキシド系化合物;ベンジル(ジベンゾイル)、メチルフェニルグリオキシエステル、オキシフェニル酢酸2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチルエステル、オキシフェニル酢酸2−(2−オキソ−2−フェニルアセトキシエトキシ)エチルエステル等のベンジル系化合物;ベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル−4−フェニルベンゾフェノン、4,4’−ジクロロベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチル−ジフェニルサルファイド、アクリル化ベンゾフェノン、3,3’,4,4’−テトラ(t−ブチルペルオキシカルボニル)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、2,4,6−トリメチルベンゾフェノン、4−メチルベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物;2−イソプロピルチオキサントン、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、2,4−ジクロロチオキサントン等のチオキサントン系化合物;ミヒラ−ケトン、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノン等のアミノベンゾフェノン系化合物;10−ブチル−2−クロロアクリドン、2−エチルアンスラキノン、9,10−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、1−[4−(4−ベンゾイルフェニルサルファニル)フェニル]−2−メチル−2−(4−メチルフェニルサルフォニル)プロパン−1−オン等が挙げられる。これらの光重合開始剤(D)は、1種で用いることも、2種以上併用することもできる。
また、前記光増感剤(E)としては、例えば、ジエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、トリブチルアミン等の3級アミン化合物、o−トリルチオ尿素等の尿素化合物、ナトリウムジエチルジチオホスフェート、s−ベンジルイソチウロニウム−p−トルエンスルホネート等の硫黄化合物などが挙げられる。
上記の光重合開始剤(D)及び光増感剤(E)の使用量は、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物中の前記活性エネルギー線硬化性組成物(A)100質量部に対し、各々0.05〜20質量部が好ましく、0.5〜10質量%がより好ましい。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物には、上記の成分(A)〜(E)以外のその他の配合物として、用途、要求特性に応じて、重合禁止剤、表面調整剤、帯電防止剤、消泡剤、粘度調整剤、耐光安定剤、耐候安定剤、耐熱安定剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、レベリング剤、有機顔料、無機顔料、顔料分散剤、シリカビーズ、有機ビーズ等の添加剤;酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、ジルコニア、五酸化アンチモン等の無機充填剤などを配合することができる。これらその他の配合物は、1種で用いることも2種以上併用することもできる。
前記PMMAに前記活性エネルギー線硬化性組成物を塗工する方法としては、例えば、ダイコート、マイクログラビアコート、グラビアコート、ロールコート、コンマコート、エアナイフコート、キスコート、スプレーコート、ディップコート、スピンナーコート、刷毛塗り、シルクスクリーンによるベタコート、ワイヤーバーコート、フローコート等が挙げられる。
また、前記活性エネルギー線硬化性組成物をPMMAへの塗工した後は、活性エネルギー線を照射する前に、有機溶媒(C)を揮発させ、また、前記樹脂(B)を塗膜表面に偏析させるために、加熱又は室温乾燥することが好ましい。加熱乾燥の条件としては、有機溶剤が揮発する条件であれば、特に限定しないが、通常は、温度50〜100℃の範囲で、時間は0.5〜10分の範囲で加熱乾燥することが好ましい。
前記活性エネルギー線硬化性組成物を硬化させる活性エネルギー線としては、上記の通り、紫外線、電子線、α線、β線、γ線等の電離放射線である。ここで、活性エネルギー線として紫外線を用いる場合、その紫外線を照射する装置としては、例えば、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、無電極ランプ(フュージョンランプ)、ケミカルランプ、ブラックライトランプ、水銀−キセノンランプ、ショートアーク灯、ヘリウム・カドミニウムレーザー、アルゴンレーザー、太陽光、LEDランプ等が挙げられる。
前記PMMAに前記活性エネルギー線硬化性組成物の硬化塗膜を形成する際の硬化塗膜の膜厚は、硬化塗膜の硬さを充分なものとし、かつ塗膜の硬化収縮によるPMMAのカールを抑制できることから、1〜30μmの範囲が好ましいが、3〜15μmの範囲がより好ましく、4〜10μmの範囲がさらに好ましい。
以上、本発明の積層体は、PMMAに対しても、塗膜欠陥(ブツやハジキの発生)を生ぜず、活性エネルギー線硬化性組成物によるハードコート層を形成できるものである。
また、前記ハードコート層は、優れた鉛筆硬度、及び、帯電防止性を有するものであり、ポリメチルメタクリレート基材に、張り付き防止、静電気による埃等の付着防止等の機能を付与できる。
なお、前記PMMAは帯電しやすい基材であるが、前記PMMAの帯電量が2kv以上、好ましくは2〜6kvであっても、本発明の積層体は塗膜欠陥がなく、優れた帯電防止性、及び、鉛筆硬度を有するハードコート層を形成できるものである。なお、前記PMMAの帯電量は、JISC61340−2−2:2013に準拠して測定した値を示す。
以下に実施例により本発明をより具体的に説明する。
(製造例1:ウレタンアクリレート(A2−1)の合成)
攪拌機、ガス導入管、冷却管、及び温度計を備えたフラスコに、酢酸ブチル55.5質量部、イソホロンジイソシアネート(以下、「IPDI」という。)222質量部、p−メトキシフェノール0.5質量部、ジブチル錫ジアセテート0.5質量部を仕込み、70℃に昇温した後、ペンタエリスリトールトリアクリレート(以下、「PE3A」という。)993.4質量部を1時間かけて滴下した。滴下終了後、70℃で3時間反応させ、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い、ウレタンアクリレート(A2−1)を得た。なお、ウレタンアクリレート(A2−1)の分子量は818であった。
(製造例2:脂環構造及び4級アンモニウム塩を有する樹脂(B−1)の製造)
攪拌装置、還流冷却管及び窒素導入管を備えたフラスコ中に、窒素ガスを導入して、フラスコ内の空気を窒素ガスで置換した。その後、フラスコに2−(メタクリロイルオキシ)エチルトリメチルアンモニウムクロライド53.7質量部、シクロヘキシルメタクリレート29.3質量部、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(日油株式会社製「ブレンマー PME−1000」;繰り返し単位数n≒23、分子量1,000)14.6質量部、2−パーフルオロヘキシルエチルアクリレート1.9質量部、メタクリル酸0.5質量部、メタノール60質量部を加えた。次いで、重合開始剤(アゾビスイソブチロニトリル)0.1質量部をメタノール2.4質量部で溶解した溶液を30分かけて滴下した後、65℃で3時間反応させた。次いで、メタノールを加えて希釈し、脂環構造及び4級アンモニウム塩を有する樹脂(B−1)の45質量%溶液を得た。得られた樹脂(B−1)の重量平均分子量は1万であった。
(製造例3:脂環構造及び4級アンモニウム塩を有する樹脂(B−2)の製造)
攪拌装置、還流冷却管及び窒素導入管を備えたフラスコ中に、窒素ガスを導入して、フラスコ内の空気を窒素ガスで置換した。その後、フラスコに2−(メタクリロイルオキシ)エチルトリメチルアンモニウムクロライド54.7質量部、シクロヘキシルメタクリレート19.9質量部、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(日油株式会社製「ブレンマー PME−1000」;繰り返し単位数n≒23、分子量1,000)24.9質量部、メタクリル酸0.5質量部、メタノール60質量部を加えた。次いで、重合開始剤(アゾビスイソブチロニトリル)0.1質量部をメタノール2.4質量部で溶解した溶液を30分かけて滴下した後、65℃で3時間反応させた。次いで、メタノールを加えて希釈し、脂環構造及び4級アンモニウム塩を有する樹脂(B−2)の45質量%溶液を得た。得られた樹脂(B−2)の重量平均分子量は1万であった。
(製造例4:4級アンモニウム塩を有する樹脂(B’−1)の製造)
攪拌装置、還流冷却管及び窒素導入管を備えたフラスコ中に、窒素ガスを導入して、フラスコ内の空気を窒素ガスで置換した。その後、フラスコに2−(メタクリロイルオキシ)エチルトリメチルアンモニウムクロライド54.0質量部、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(日油株式会社製「ブレンマー PME−1000」;繰り返し単位数n≒23、分子量1,000)44.1質量部、2−パーフルオロヘキシルエチルアクリレート1.9質量部、メタノール60質量部を加えた。次いで、重合開始剤(アゾビスイソブチロニトリル)0.1質量部をメタノール2.4質量部で溶解した溶液を30分かけて滴下した後、65℃で3時間反応させた。次いで、メタノールを加えて希釈し、脂環構造及び4級アンモニウム塩を有する樹脂(B’−1)の45質量%溶液を得た。得られた樹脂(B’−1)の重量平均分子量は1万であった。
(製造例5:4級アンモニウム塩を有する樹脂(B’−2)の製造)
攪拌装置、還流冷却管及び窒素導入管を備えたフラスコ中に、窒素ガスを導入して、フラスコ内の空気を窒素ガスで置換した。その後、フラスコに2−(メタクリロイルオキシ)エチルトリメチルアンモニウムクロライド54.7質量部、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(日油株式会社製「ブレンマー PME−1000」;繰り返し単位数n≒23、分子量1,000)44.8質量部、メタクリル酸0.5質量部、メタノール60質量部を加えた。次いで、重合開始剤(アゾビスイソブチロニトリル)0.1質量部をメタノール2.4質量部で溶解した溶液を30分かけて滴下した後、65℃で3時間反応させた。次いで、メタノールを加えて希釈し、脂環構造及び4級アンモニウム塩を有する樹脂(B’−2)の45質量%溶液を得た。得られた樹脂(B’−2)の重量平均分子量は1万であった。
上記で得られた樹脂(B−1)、(B−2)、(B’−1)及び(B’−2)の重量平均分子量は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)法により、下記の条件で測定した。
測定装置:高速GPC装置(東ソー株式会社製「HLC−8220GPC」)
カラム:東ソー株式会社製の下記のカラムを直列に接続して使用した。
「TSKgel G5000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
「TSKgel G4000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
「TSKgel G3000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
「TSKgel G2000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
検出器:RI(示差屈折計)
カラム温度:40℃
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
流速:1.0mL/分
注入量:100μL(試料濃度0.4質量%のテトラヒドロフラン溶液)
標準試料:下記の標準ポリスチレンを用いて検量線を作成した。
(標準ポリスチレン)
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A−500」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A−1000」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A−2500」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A−5000」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−1」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−2」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−4」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−10」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−20」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−40」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−80」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−128」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−288」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−550」
(実施例1)
ペンタエリスリトールトリアクリレート(以下、「PETA」と略記する。
)50質量部、製造例1で得られたウレタンアクリレート(A2−1)50質量部、製造例3で得られた樹脂(B−2)の45質量%溶液20質量部(樹脂(B−2)として9質量部、メタノールが11質量部含有。)、光重合開始剤(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン)5質量部、メチルエチルケトン(以下、「MEK」と略記する。)66質量部、ジメチルカーボネート(以下、「DMC」と略記する。)24質量部及びプロピレングリコールモノメチルエーテル(以下、「PGME」と略記する。)10質量部を均一に混合して、活性エネルギー線硬化性組成物(1)を得た。
(実施例2〜4、比較例1〜3)
表1に示した組成に変更した以外は実施例1と同様に行い、活性エネルギー線硬化性組成物(2)〜(4)、及び、(R1)〜(R3)を得た。
上記の実施例1〜4及び比較例1〜3で得られた活性エネルギー線硬化性組成物(1)〜(4)、(R1)〜(R3)を用いて、下記の試験、測定を行った。
[評価用サンプルの作製]
活性エネルギー線硬化性組成物を、厚さ60μmのPMMA(帯電量:2kV)に、バーコーターで膜厚5μmとなるように塗工し、60℃で1.5分間乾燥した後、空気雰囲気下で紫外線照射装置(アイグラフィックス株式会社製、高圧水銀ランプ)を用いて照射光量3kJ/mで照射し、硬化塗膜を有するPMMAを評価用サンプルとして得た。
[塗膜欠陥の評価方法]
評価用サンプルを作製する際の、活性エネルギー線硬化性組成物を塗工した際に、PMMA上の塗膜表面を目視観察することにより、以下のように評価した。
○:ブツやハジキが発生していない、又は、ブツやハジキが若干確認される。
×:ブツやハジキが顕著に確認される。
[鉛筆硬度の測定]
上記で得られた評価用サンプルの硬化塗膜の表面について、JIS試験方法K5600−5−4:1999に準拠して、鉛筆硬さを測定した。
[ヘーズの測定(透明性の評価)]
上記で得られた評価用サンプルについて、JIS試験方法K7136:2000に準拠して、ヘーズメーター(日本電色工業株式会社製「NDH2000」)を用いてヘーズ値を測定した。
[表面抵抗値の測定(帯電防止性の評価)]
上記で得られた評価用サンプルの硬化塗膜の表面について、JIS試験方法K6911−1995に準拠して、高抵抗率計(株式会社三菱化学アナリテック製「ハイレスタ−UP MCP−HT450」)を用いて、印加電圧500V、測定時間10秒で表面抵抗値を測定し、以下のように評価した。
○:硬化塗膜の表面抵抗値が1.0×1010Ω/□未満である。
×:硬化塗膜の表面抵抗値が1.0×1010Ω/□を超える。
Figure 2019073618
表1中の(※1)は、固形分の質量部を示す。
表1中の(※2)は、樹脂(B)に含まれる有機溶剤を示す。
表1に示した評価結果から、実施例1〜4の本発明の積層体のPMMA上に活性エネルギー線硬化性組成物を塗工した際にも塗膜欠陥を生じるものでなく、優れた帯電防止性、鉛筆硬度、及び、透明性も有していることが分かった。
一方、比較例1〜2は、樹脂(B)の代わりに、脂環構造を有さず、4級アンモニウム塩を有する樹脂を用いた例であるが、PMMA上に活性エネルギー線硬化性組成物を塗工すると塗膜欠陥が生じた。また、帯電防止性に劣ることも確認できた。
また、比較例3は、樹脂(B)及びその代替品を用いない態様であるが、PMMA上に活性エネルギー線硬化性組成物を塗工すると塗膜欠陥が生じた。また、帯電防止性に劣ることも確認できた。

Claims (4)

  1. ポリメチルメタクリレート基材上に、活性エネルギー線硬化性化合物(A)と、脂環構造及び4級アンモニウム塩を有する樹脂(B)と、有機溶剤(C)とを含有する活性エネルギー線硬化性組成物の硬化塗膜が積層されていることを特徴とする積層体。
  2. 前記樹脂(B)が、原料として脂環構造を有する重合性単量体を5〜55質量%用いた重合体である請求項1記載の積層体。
  3. 前記樹脂(B)の配合量が、前記活性エネルギー線硬化性化合物(A)100質量部に対して、0.1〜30質量部の範囲である請求項1又は2記載の積層体。
  4. 前記有機溶剤(C)が、水への溶解度が8質量%以上の水酸基を有する溶剤を含むものである請求項1〜3のいずれか1項記載の積層体。
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