JP4011811B2 - 光硬化性樹脂組成物及び光学部材 - Google Patents

光硬化性樹脂組成物及び光学部材 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光硬化性樹脂組成物に関する。更に詳しくは、液晶表示装置のバックライトに使用されるプリズムレンズシート、プロジェクションテレビ等のスクリーンに使用されるフレネルレンズシートやレンチキュラレンズシート等のレンズシートのレンズ部、又はこのようなシートを用いたバックライト等の光学部材形成に有用な光硬化性樹脂組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズ等のレンズは、プレス法、キャスト法等の手法により製造されてきたが、両手法ともレンズの製作に長い時間を要し、生産性が悪かった。このような問題点を解決するために、近年、紫外線硬化性樹脂を用いてレンズを製作する検討がなされている。具体的には、レンズ形状の付いた金型と透明樹脂基板との間に紫外線硬化性樹脂組成物を流し込み、基板側より紫外線を照射し、該組成物を硬化させることで短時間でレンズを製造することができる。更に最近のプロジェクションテレビやビデオプロジェクターの薄型化、大型化に伴い、レンズを形成する樹脂に対して、高屈折率化や力学特性などの種々のレンズ特性に応じた様々な提案や検討がなされている。例えば、特開平5−2554363号公報には、(A)ビスフェノールAとエチレンオキサイド等と反応させて得られるジオール化合物(a)と、分子量200以下のジオール化合物(b)と、有機ポリイソシアネート(c)と、水酸基含有(メタ)アクリレート(d)との反応物であるウレタン(メタ)アクリレート、(B)(A)成分以外のエチレン性不飽和基含有化合物、及び(C)光重合開始剤を含む透過型スクリーン用紫外線硬化型樹脂組成物が記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の紫外線硬化性樹脂組成物では、基材との密着性、耐削れ性及び復元性においてレンズに求められる要求特性を十分満足できる硬化物を得ることはできなかった。
【0004】
【課題を解決するための手段】
このような従来の樹脂組成物における課題を解決するため、本願発明者らは、鋭意研究した結果、(A)アルキレンオキシ基を有する数平均分子量500以上のポリエーテルポリオールと有機ポリイソシアネートと水酸基含有(メタ)アクリレートと、必要に応じて下記式(3)のジオールを反応させて得られるウレタン(メタ)アクリレートと、(B)フェニル基を有する単官能(メタ)アクリレートとを組合せた光硬化性樹脂組成物を用いて硬化物を製造することによって、高屈折率で、金型からの離型性だけでなく、基材との密着性、耐削れ性及び復元性に優れた光学部材、とりわけフレネルレンズやレンチキュラーレンズなどの透過型スクリーンが得られることを見出した。しかしこの光硬化性樹脂組成物を用いてフレネルレンズ等の透過型スクリーンの生産を重ねるに連れ、硬化した樹脂が金型に密着し、連続生産性の点でさらに改良すべきである事が判明した。この現象をさらに改良すべく炭化水素系離型剤、シリコン系離型剤、フッ素系離型剤等の添加を試みたが、いずれも樹脂との相分離、硬化物からのブリード、型剥離性改善効果が少ないなどの問題をすべて解決する根本的な対策とはなり得なかった。この透過型スクリーンの連続生産時に生じた型剥離性を改良すべく鋭意検討した末、特定構造のポリオキシアルキレンアルキルエーテル燐酸エステルを特定量添加する事で、上記問題がすべて解決する事を見出し、本発明を完成するに至った。
【0005】
すなわち、本発明は、(A)分子中にアルキレンオキシ構造を有する数平均分子量500以上のポリエーテルポリオール、有機ポリイソシアネート化合物と、水酸基含有(メタ)アクリレートと、式(3)
【0006】
【化4】
Figure 0004011811
【0007】
(式中、R 5 はそれぞれ独立して水素原子又はメチル基を、R 6 はそれぞれ独立して酸素原子又は硫黄原子を、R 7 -CH 2 - -C(CH 3 ) 2 - -S- -SO- 又は -SO 2 - を、X 1 〜X 4 はそれぞれ独立して水素原子、メチル基又は臭素原子を、t及びuはそれぞれ0〜9の整数を示す)で表されるジオールとから得られるウレタン(メタ)アクリレート;30〜51.4重量%
(B)式(1)
【0008】
【化5】
Figure 0004011811
【0009】
(式中、R 1 は水素原子又はメチル基を、R 2 -(CH 2 CH 2 O) p - -(CH(CH 3 )CH 2 O) q - 又は -CH 2 CH(OH)CH 2 O- を、Y 1 〜Y 3 はそれぞれ独立して水素原子、臭素原子、炭素数1〜10のアルキル基、フェニル基又は -C(CH 3 ) 2 C 6 H 5 を、p及びqはそれぞれ0〜10の整数を示す)で表される単官能(メタ)アクリレート;35.7〜60重量%
(C)光重合開始剤;0.5〜7重量%、および
(D)式(2)
【0010】
【化6】
Figure 0004011811
【0011】
(式中、R 3 は炭素数1〜20のアルキル基又はアルキル置換フェニル基を、rは1〜15の整数を、Aはヒドロキシル基又は R 4 O(CH 2 CHBO) s - を、R 4 は炭素数1〜20のアルキル基又はアルキル置換フェニル基を、sは1〜15の整数を、Bは水素原子又はメチル基を示す)で表されるポリオキシアルキレンアルキルエーテル燐酸エステル;0.01〜5重量%
を含有することを特徴とするレンズシート形成用光硬化性樹脂組成物。
【0013】
更に、本発明は上記レンズシート形成用光硬化性樹脂組成物の硬化物からなる光学部材を提供するものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の光硬化性樹脂組成物に使用される(A)成分は、少なくとも、分子中にアルキレンオキシ構造を有する数平均分子量500以上のポリエーテルポリオール、有機ポリイソシアネート化合物及び水酸基含有(メタ)アクリレートの3種を反応させて得られるウレタン(メタ)アクリレートである。
【0015】
分子中にアルキレンオキシ構造を有するポリエーテルポリオールとしては、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリヘキサメチレングリコール、ポリヘプタメチレングリコール、ポリデカメチレングリコール、あるいは2種以上のイオン重合性環状化合物を開環共重合させて得られるポリエーテルジオール等が挙げられる。上記イオン重合性環状化合物としては、例えばエチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブテン−1−オキシド、イソブテンオキシド、3,3−ビスクロロメチルオキセタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、3−メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、トリオキサン、テトラオキサン、シクロヘキセンオキシド、スチレンオキシド、エピクロルヒドリン、グリシジルメタクリレート、アリルグリシジルエーテル、アリルグリシジルカーボネート、ブタジエンモノオキシド、イソプレンモノオキシド、ビニルオキセタン、ビニルテトラヒドロフラン、ビニルシクロヘキセンオキシド、フェニルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、安息香酸グリシジルエステル等の環状エーテル類が挙げられる。上記2種以上のイオン重合性環状化合物の具体的な組み合わせとしては、例えばテトラヒドロフランとプロピレンオキシド、テトラヒドロフランと2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロフランと3−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロフランとエチレンオキシド、ブテン−1−オキシドとエチレンオキシド等の2元共重合体、テトラヒドロフランとブテン−オキシドとエチレンオキシド、テトラヒドロフランとブテン−1−オキシドとエチレンオキシド等の3元共重合体を挙げることができる。また、上記イオン重合性環状化合物とエチレンイミンなどの環状イミン類、β−プロピオラクトン、グリコール酸ラクチド等の環状ラクトン酸類、あるいはジメチルシクロポリシロキサン類とを開環共重合させたポリエーテルジオールを使用することもできる。これらのイオン重合性環状化合物の開環共重合体はランダムに結合していてもよいし、ブロック状の結合をしていてもよい。これらのポリエーテルポリオールの分子量は、ポリスチレン換算で求められる数平均分子量で500以上である。数平均分子量が500未満であると、樹脂組成物の粘度が増加し、製造プロセスで問題が生じたり、硬化物の基材との密着性、耐削れ性や復元性などのレンズ性能を満足させることが難しくなる。上記のポリエーテルジオールのうち市販品としては、例えばPTMG650、PTMG1000、PTMG2000(以上、三菱化学(株)製)、PPG700、PPG1000、EXCENOL2020、1020(以上、旭硝子ウレタン(株)製)、PEG1000、ユニセーフDC1100、DC1800(以上、日本油脂(株)製)、PTG650、PTG1000、PTG2000、PTG3000、PPTG2000、PPTG1000、PTGL1000、PTGL2000(以上、保土谷化学工業(株)製)、Z−3001−4、Z−3001−5、PBG2000、PBG2000B(以上、第一工業製薬(株)製)等が挙げられる。
【0016】
また、成分(A)のウレタン(メタ)アクリレートの製造に用いられる有機ポリイソシアネート化合物としては、例えば2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、1,3−キシリレンジイソシアネート、1,4−キシリレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、3,3’−ジメチル−4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、3,3’−ジメチルフェニレンジイソシアネート、4,4’−ビフェニレンジイソシアネート等が挙げられる。特に、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、1,3−キシリレンジイソシアネート、1,4−キシリレンジイソシアネートを使用することが好ましい。
【0017】
更に、成分(A)のウレタン(メタ)アクリレートの製造に用いられる水酸基含有(メタ)アクリレートとしては、例えば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、2−ヒドロキシ−3−フェニルオキシプロピル(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールモノ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシアルキル(メタ)アクリロイルフォスフェート、4−ヒドロキシシクロヘキシル(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、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタンジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、下記式(4)
【0018】
【化7】
Figure 0004011811
【0019】
(式中、R8は水素原子又はメチル基を示し、vは1〜15の数を示す)
で表される(メタ)アクリレート等が挙げられる。また、アルキルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、グリシジル(メタ)アクリレート等のグリシジル基含有化合物と、(メタ)アクリル酸との付加反応により得られる化合物も使用することができる。これら水酸基含有(メタ)アクリレートは1種又は2種以上を併用してもよい。
【0020】
また、成分(A)のウレタン(メタ)アクリレートには、前記3成分と前記式(3)のジオールを反応させて得られるウレタン(メタ)アクリレートが含まれ、当該4成分を反応させて得られるウレタン(メタ)アクリレートが特に好ましい。
【0021】
式(3)中、t及びuは0〜9の整数を示すが、1〜9がより好ましい。式(3)のジオールとしては、例えばビスフェノールAのエチレンオキサイド(t=u=1.3)付加物、ビスフェノールAのエチレンオキサイド(t=u=2)付加物、ビスフェノールAのエチレンオキサイド(t=u=5)付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド(t=u=1.1)付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド(t=u=1.5)付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド(t=u=3)付加物、ビスフェノールFのエチレンオキサイド(t=u=2)付加物、ビスフェノールFのエチレンオキサイド(t=u=4)付加物、ビスフェノールFのプロピレンオキサイド(t=u=2)付加物、ビスフェノールSのエチレンオキサイド(t=u=2)付加物、ビスフェノールSのプロピレンオキサイド(t=u=2)付加物、テトラブロモビスフェノールAのエチレンオキサイド(t=u=2)付加物等を挙げることができる。式(3)のジオールの好ましい分子量は、ポリスチレン換算で求められる数平均分子量で1000以下である。
上記式(3)のジオールのうち市販品としては、例えばDA−400、DA−550、DA−700、DB−400、DB−530、DB−900、DAB−800(以上、日本油脂(株)製)等が挙げられる。
【0022】
成分(A)のウレタン(メタ)アクリレートを得るために、分子中にアルキレンオキシ構造を有するポリエーテルポリオール、必要により、上記式(3)で示されるジオール(これらのジオールとポリエーテルポリオールを併せて2種のポリオールと称することがある)、有機ポリイソシアネート化合物及び水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させる方法としては、例えば上記1又は2種のポリオール、有機ポリイソシアネート化合物及び水酸基含有(メタ)アクリレートを一括に仕込んで反応させる方法;1又は2種のポリオール及び有機ポリイソシアネート化合物を反応させ、次いで水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させる方法;有機ポリイソシアネート化合物及び水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させ、次いで1又は2種のポリオールを反応させる方法;有機ポリイソシアネート化合物及び水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させ、次いで1又は2種のポリオールを反応させ、最後にまた水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させる方法が挙げられる。これらのうちで、本発明のウレタン(メタ)アクリレートを得るための好ましい方法としては、まず有機ポリイソシアネート化合物及び水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させた後に、次いで1又は2種のポリオールを反応させる方法である。
【0023】
成分(A)のウレタン(メタ)アクリレートを製造するに際して、上記1又は2種のポリオール、有機ポリイソシアネート化合物及び水酸基含有(メタ)アクリレートのそれぞれの使用割合は、1又は2種のポリオールに含まれる水酸基1当量に対して有機ポリイソシアネート化合物に含まれるイソシアネート基が1.1〜1.5当量、水酸基含有(メタ)アクリレートの水酸基が0.1〜0.5当量となるようにするのが好ましい。
【0024】
更に成分(A)のウレタン(メタ)アクリレートは、上記1又は2種のポリオールが有機イソシアネート化合物との反応を介して、1分子中に含まれることが必要である。この場合の式(3)のジオールとポリエーテルポリオールの好ましい使用割合は、式(3)のジオールが10〜70重量%に対して、ポリエーテルポリオールが30〜90重量%である。1分子中に上記2種のポリオールのいずれかを含有していない場合には、硬化物の屈折率や弾性率が目的の物性を満足しなくなり、光学部材としての性能を十分発揮できない。
【0025】
上記3又は4成分の反応においては、通常、ナフテン酸銅、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸亜鉛、ジラウリル酸ジ−n−ブチル錫、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン−2−メチルトリエチレンアミン等のウレタン化触媒が反応原料の総量に対して0.01〜1重量%の量で用いられる。なお、反応温度は通常、10〜90℃、特に30〜80℃で行うのが好ましい。
【0026】
成分(A)のウレタン(メタ)アクリレートの好ましい数平均分子量は1,000から20,000であり、特に1,500〜15,000であることが好ましい。成分(A)のウレタン(メタ)アクリレートの数平均分子量が1,000未満であると、本樹脂組成物を硬化して得られる硬化物の弾性率が極めて高くなり、レンズとして用いた場合に割れや欠けなどを生じやすくなり、逆に数平均分子量が20,000を超えると樹脂組成物の粘度が高くなり取り扱いにくくなり易い。
【0027】
成分(A)のウレタン(メタ)アクリレートは、全樹脂組成物中に好ましくは20〜80重量%、より好ましくは30〜70重量%を配合される。配合量の下限は、硬化物に適度な機械的強度や靱性などの力学特性を付与する点、レンズシートとして用いた場合に割れや欠けを生じなくする点、レンズ形状のつぶれに対する復元しやすさなどの点から上記範囲が好ましい。また、配合量の上限は、組成物の粘度が上昇し、作業性や塗工性が悪化するのを防ぐ点で上記範囲が好ましい。
【0028】
本発明の光硬化性樹脂組成物に使用される(B)成分は、前記式(1)で示される単官能(メタ)アクリレートである。成分(B)としては、例えばフェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシ−2−メチルエチル(メタ)アクリレート、フェノキシエトキシエチル(メタ)アクリレート、3−フェノキシ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2ーフェニルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、4−フェニルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、3−(2−フェニルフェニル)−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、エチレンオキシドを反応させたp−クミルフェノールの(メタ)アクリレート、2−ブロモフェノキシエチル(メタ)アクリレート、2,4−ジブロモフェノキシエチル(メタ)アクリレート、2,4,6−トリブロモフェノキシエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。中でも、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシエトキシエチル(メタ)アクリレート、エチレンオキシドを反応させたp−クミルフェノールの(メタ)アクリレート、2,4,6−トリブロモフェノキシエチル(メタ)アクリレート等が特に好ましい。
【0029】
市販品としては、アロニックス M110、M101、M5700、TO−1317(以上、東亞合成(株)製)、ビスコート#192、#193、#220、3BM(以上、大阪有機化学工業(株)製)、NKエステルAMP−10G、AMP−20G(以上、新中村化学工業(株)製)、ライトアクリレートPO−A、P−200A、エポキシエステルM−600A(以上、共栄社化学(株)製)、PHE、CEA、PHE−2、BR−31、BR−31M、BR−32(以上、第一工業製薬(株)製)等が挙げられる。
【0030】
成分(B)は、全組成物中に、好ましくは10〜70重量%、特に好ましくは20〜60重量%配合される。配合量の下限は、基材への接着性と屈折率との両立性の点から上記範囲が好ましい。配合量の上限は、十分な力学特性を保持する点及び塗工性の点から上記範囲が好ましい。
【0031】
本発明では、任意成分として前記成分(B)以外の、(メタ)アクリロイル基、又はビニル基を含有する化合物(以下、「不飽和モノマー」という)を使用することができる。このような不飽和モノマーとしては、単官能モノマー、及び多官能モノマーを使用することができ、単官能モノマーとしては例えばN−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、ビニルイミダゾール、ビニルピリジン等のビニルモノマー;イソボルニル(メタ)アクリレート、ボルニル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、4−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、アクリロイルモルホリン、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、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、ブチル(メタ)アクリレート、アミル(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、ペンチル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、へキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(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、イソデシル(メタ)アクリレート、ウンデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(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、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、メトキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、イソブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、t−オクチル(メタ)アクリルアミド、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、7−アミノ−3,7−ジメチルオクチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、ヒドロキシブチルビルエーテル、ラウリルビニルエーテル、セチルビニルエーテル、2−エチルヘキシルビニルエーテル及び下記式(5)、(6)
【0032】
【化8】
Figure 0004011811
【0033】
(式中、R9は水素原子又はメチル基を示し、R10は炭素数2〜8のアルキレン基を示し、wは1〜8の数を示す)
【0034】
【化9】
Figure 0004011811
【0035】
(式中、R11及びR13はそれぞれ独立して水素原子又はメチル基を示し、R12は炭素数2〜8のアルキレン基を示し、xは1〜8の数を示す)
で表される単官能モノマー等が挙げられる。
【0036】
単官能モノマーの市販品としては、例えばアロニックス M111、M113、M117(以上、東亞合成(株)製)、LA、IBXA、ビスコート#190、#2000(以上、大阪有機化学工業(株)製)、ライトアクリレートEC−A、PO−A、NP−4EA、NP−8EA、HOA−MPL(以上、共栄社化学(株)製)、KAYARAD TC110S、R629、R644(以上、日本化薬(株)製)、FA−511A、512A、513A(以上、日立化成(株)製)、VP(BASF社製)、ACMO、DMAA、DMAPAA(以上、興人(株)製)等が挙げられる。
【0037】
また、多官能モノマーとしては、例えばトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、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、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(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−へキサンジオールジ(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、トリメチロールプロパントリオキシエチル(メタ)アクリレート、トリス(2−ヒドキシエチル)イソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートジ(メタ)アクリレート、ビス(ヒドロキシメチル)トリシクロデカンジ(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、ビスフェノールAのポリエチレンオキサイド又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又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、トリエチレングリコールジビニルエーテル等のアクリレート化合物が挙げられる。
【0038】
多官能モノマーの市販品としては、例えばユピマーUV SA1002、SA2007(以上、三菱化学(株)製)、ビスコート #195、#230、#215、#260、#335HP、#295、#300、#360、#700、GPT、3PA(以上、大阪有機化学工業(株)製)、ライトアクリレート 4EG−A、9EG−A、NP−A、DCP−A、BP−4EA、BP−4PA、TMP−A、PE−3A、PE−4A、DPE−6A(以上、共栄社化学(株)製)、KAYARAD PET−30、TMPTA、R−604、DPHA、DPCA−20、−30、−60、−120、HX−620、D−310、D−330(以上、日本化薬(株)製)、アロニックス M208、M210、M215、M220、M240、M305、M309、M310、M315、M325、M400(以上、東亞合成(株)製)、リポキシVR−77、VR−60、VR−90(以上、昭和高分子(株)製)等が挙げられる。
【0039】
本発明の光硬化性樹脂組成物は、放射線によって硬化される。ここで放射線とは、例えば赤外線、可視光線、紫外線及びX線、電子線、α線、β線、γ線のような電離放射線を意味する。この場合には、成分(C)である光重合開始剤を必要とし、必要に応じて、更に光増感剤を添加する。光重合開始剤としては、光照射により分解してラジカルを発生して重合を開始せしめるものであればいずれでもよく、例えばアセトフェノン、アセトフェノンベンジルケタール、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−2−フェニルアセトフェノン、キサントン、フルオレノン、べンズアルデヒド、フルオレン、アントラキノン、トリフェニルアミン、カルバゾール、3−メチルアセトフェノン、4−クロロベンゾフェノン、4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、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、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、チオキサントン、ジエチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノ−プロパン−1−オン、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−(2,6−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シド等が挙げられる。
【0040】
光重合開始剤の市販品としては、例えばIrgacure184、369、651、500、819、907、784、2959、CGI−1700、−1750、−1850、CG24−61、Darocur l116、1173(以上、チバ・スペシャルテイ・ケミカルズ(株)製)、Lucirin TPO、LR8893、LR8970(以上、BASF社製)、ユベクリルP36(UCB社製)等が挙げられる。
【0041】
また、光増感剤としては、例えばトリエチルアミン、ジエチルアミン、N−メチルジエタノールアミン、エタノールアミン、4−ジメチルアミノ安息香酸、4−ジメチルアミノ安息香酸メチル、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル等が挙げられ、市販品としては、例えばユベクリルP102、103、104、105(以上、UCB社製)等が挙げられる。
【0042】
本発明の樹脂組成物を硬化させるために最適な光重合開始剤の配合量は、全組成物中に、0.01〜10重量%、特に0.5〜7重量%が好ましい。配合量の上限は組成物の硬化特性や硬化物の力学特性及び光学特性、取り扱い等の点からこの範囲が好ましく、配合量の下限は、硬化速度の低下防止の点からこの範囲が好ましい。
【0043】
本発明の樹脂組成物を硬化させる場合、必要に応じて熱重合開始剤も併用することができる。好ましい熱重合開始剤としては、例えば過酸化物、アゾ化合物を挙げることができる。具体例としては、ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチル−パーオキシベンゾエート、アゾビスイソブチロニトリル等を挙げることができる。
【0044】
本発明の樹脂組成物の(D)成分のポリオキシアルキレンエーテル燐酸エステルを示す式(2)中、R3 及びR4 で示されるアルキル置換フェニル基としては炭素数1〜20のアルキル基が置換したフェニル基が挙げられる。(D)成分は、基Aの種類により燐酸モノエステル又は燐酸ジエステルとなり得るが、本発明においてはいずれでもよく、またその混合物でもよい。本発明の樹脂組成物の(D)成分のポリオキシアルキレンアルキルエーテル燐酸エステルとしては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル燐酸モノ又はジエステル、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル燐酸モノ又はジエステル、ポリオキシエチレンアルキル置換フェニルエーテル燐酸モノ又はジエステル、ポリオキシプロピレンアルキル置換フェニルエーテル燐酸モノ又はジエステルを挙げる事ができる。本発明の樹脂組成物の(D)成分のポリオキシアルキレンアルキルエーテル燐酸エステルの具体的な市販品としてはプライサーフAL、A−208S、A−208B、A208F、A−219B、M208F、A−215C、A−212C、A−217E(以上、第一工業製薬(株)製)、アントックスEHD−200、ニューコール1000FCP、565−PS、1120−PS、パラコールOP(以上、日本乳化剤(株)製)などを挙げる事ができる。
【0045】
本発明の樹脂組成物の(D)成分のポリオキシアルキレンアルキルエーテル燐酸エステルは、全組成物中に0.001〜10重量%、特に0.01〜5重量%配合する事が好ましい。配合量が0.001重量%未満だと、連続生産時の金型剥離性の改善が不十分であり、10重量%を超えると、硬化物の表面に液状のブリード物が現われて製品の外観や、レンズとしての性能を低下させるので好ましくない。
【0046】
本発明の樹脂組成物には、前記の成分以外に、必要に応じて本発明の樹脂組成物の特性を損なわない範囲で硬化性の他のオリゴマー又はポリマーを配合することができる。硬化性の他のオリゴマー又はポリマーとしては、例えば成分(A)以外のポリウレタン(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリアミド(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルオキシ基を有するシロキサンポリマー、グリシジルメタアクリレートとそのほかの重合性モノマーとの共重合体と(メタ)アクリル酸を反応させて得られる反応性ポリマー等が挙げられる。
【0047】
更にまた、上記成分以外に必要に応じて各種添加剤として、例えば酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、シランカップリング剤、塗面改良剤、熱重合禁止剤、レベリング剤、界面活性剤、着色剤、保存安定剤、可塑剤、滑剤、溶媒、フィラー、老化防止剤、濡れ性改良剤等を必要に応じて配合することができる。ここで、酸化防止剤としては、例えばIrganox1010、1035、1076、1222(以上、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)、Antigen P、3C、FR、GA−80(住友化学工業(株)製)等が挙げられ、紫外線吸収剤としては、例えばTinuvin P、234、320、326、327、328、329、213(以上、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)、Seesorb102、103、110、501、202、712、704(以上、シプロ化成(株)製)等が挙げられ、光安定剤としては、例えばTinuvin 292、144、622LD(以上、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)、サノールLS770(三共(株)製)、SumisorbTM−061(住友化学工業(株)製)等が挙げられ、シランカップリング剤としては、例えばγ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリメトキシシラン、市販品として、SH6062、6030(以上、東レ・ダウ コーニング・シリコーン(株)製)、KBE903、603、403(以上、信越化学工業(株)製)等が挙げられ、塗面改良剤としては、例えばジメチルシロキサンポリエーテル等のシリコーン添加剤が挙げられ、市販品としてはDC−57、DC−190(以上、ダウコーニング社製)、SH−28PA、SH−29PA、SH−30PA、SH−190(以上、東レ・ダウ コーニング・シリコーン(株)製)、KF351、KF352、KF353、KF354(以上、信越化学工業(株)製)、L−700、L−7002、L−7500、FK−024−90(以上、日本ユニカー(株)製)等が挙げられる。
【0048】
本発明の樹脂組成物は、前記各成分を常法により混合して製造することができる。このようにして調製される本発明の樹脂組成物の粘度は、通常200〜50,000mPa・s/25℃、好ましくは500〜30,000mPa・s/25℃である。粘度が高すぎると、レンズを製造する際、塗布むらやうねりが生じたり、目的とするレンズ厚を得るのが難しくなり、レンズとしての性能を十分に発揮できない。逆に低すぎるとレンズ厚のコントロールが難しく、一定厚の均一なレンズを形成できない場合がある。
【0049】
本発明の樹脂組成物を放射線によって硬化させることにより得られる硬化物は、以下の物性を有するものであることが特に好ましい。
一つは、動的粘弾性測定装置を用いて、硬化物に10Hzの振動周波数を与えた際に得られる損失正接の温度依存性曲線において、−150〜100℃の測定温度領域に極大、もしくはショルダーを2つ以上有することである。この物性を満足する硬化物を与える樹脂組成物を用いることで、レンズシートなどの透過型スクリーンを形成した場合、優れた基板との接着性や復元性、適度な力学特性を与える。そのため、レンズ突起が削れたり、欠けたり、あるいはつぶれた場合にも即座に元の形状に復元することができる。
【0050】
また、その硬化物の25℃での屈折率は好ましくは1.53以上、より好ましくは1.54以上である。屈折率が1.53未満であると、本樹脂組成物を用いて透過型スクリーンを形成した場合、十分な正面輝度を確保することができない場合が生ずる。
【0051】
更に、その硬化物を10mm/分の速度で引っ張り、2%の歪み量がかかったところでの応力から求められるヤング率(以下、「引張弾性率」という)は0.5kg/mm2以上30kg/mm2以下であることが好ましい。引張弾性率が30kg/mm2よりも高いと、本樹脂組成物をレンズシートとして使用した場合にレンズ突起部が欠けたり、削れたりなどして、本来のレンズ性能を発揮できない問題を生ずることがある。逆に引張弾性率が0.5kg/mm2よりも小さいと、レンズ同士を重ねたりした場合にレンズ突起部がつぶれて本来のレンズ性能を発揮できなかったり、成形型から剥離しにくくなり製造面に問題を生ずることがある。
【0052】
【実施例】
以下に本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【0053】
実施例1〜4及び比較例1〜4
ウレタン(メタ)アクリレートの合成例1
撹拌機を備えた反応容器に2,4−トリレンジイソシアネート24.21重量%、ジラウリル酸ジ−n−ブチル錫0.08重量%、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール0.03重量%を仕込み、5〜10℃に冷却した。撹拌しながら温度が30℃以下に保たれるように2−ヒドロキシエチルアクリレート10.76重量%を滴下した。滴下終了後、30℃で1時間反応させた。次に、数平均分子量1,000のポリテトラメチレングリコールを46.37重量%加え、50℃にて1時間反応させた後、引き続き、ビスフェノールAのエチレンオキサイド(t=u=2.0)付加物を18.55重量%加え、50〜70℃で2時間反応を続けた。残留イソシアネートが0.1重量%以下になった時を反応終了とした。この手法により得られたウレタンアクリレートをA−1とした。
【0054】
ウレタン(メタ)アクリレートの合成例2
撹拌機を備えた反応容器に2,4−トリレンジイソシアネート25.48重量%、ジラウリル酸ジ−n−ブチル錫0.08重量%、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール0.03重量%を仕込み、5〜10℃に冷却した。撹拌しながら温度が30℃以下に保たれるように2−ヒドロキシエチルアクリレート8.50重量%を滴下した。滴下終了後、30℃で1時間反応させた。次に、数平均分子量1,000のポリプロピレングリコールを36.62重量%加え、50℃にて1時間反応させた後、引き続き、ビスフェノールAのエチレンオキサイド(t=u=2.0)付加物を29.29重量%加え、50〜70℃で2時間反応を続けた。残留イソシアネートが0.1重量%以下になった時を反応終了とした。この手法により得られたウレタンアクリレートをA−2とした。
【0055】
ウレタン(メタ)アクリレートの合成例3
撹拌機を備えた反応容器に2,4−トリレンジイソシアネート24.48重量%、ジラウリル酸ジ−n−ブチル錫0.08重量%、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール0.03重量%を仕込み、5〜10℃に冷却した。撹拌しながら温度が30℃以下に保たれるように2−ヒドロキシ−3−フェニルオキシプロピルアクリレート15.62重量%を滴下した。滴下終了後、30℃で1時間反応させた。次に、数平均分子量650のポリテトラメチレングリコールを45.72重量%加え、50℃にて1時間反応させた後、引き続き、ビスフェノールAのエチレンオキサイド(t=u=2.0)付加物を14.07重量%加え、50〜70℃で2時間反応を続けた。残留イソシアネートが0.1重量%以下になった時を反応終了とした。この手法により得られたウレタンアクリレートをA−3とした。
【0056】
ウレタン(メタ)アクリレートの合成例4
撹拌機を備えた反応容器に2,4−トリレンジイソシアネート37.14重量%、ジラウリル酸ジ−n−ブチル錫0.08重量%、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール0.03重量%を仕込み、5〜10℃に冷却した。撹拌しながら温度が30℃以下に保たれるように2−ヒドロキシエチルアクリレート16.50重量%を滴下した。滴下終了後、30℃で1時間反応させた。次に、数平均分子量250のポリテトラメチレングリコールを17.79重量%加え、50℃にて1時間反応させた後、引き続き、ビスフェノールAのエチレンオキサイド(t=u=2.0)付加物を28.46重量%加え、50〜70℃で2時間反応を続けた。残留イソシアネートが0.1重量%以下になった時を反応終了とした。この手法により得られたウレタンアクリレートをCA−1とした。
【0057】
実施例1
攪拌機を備えた反応容器に、(A)成分としてA−1を38.8重量%、(B)成分としてフェノキシエチルアクリレートを24.3重量%、エチレンオキシドを付加させたp−クミルフェノールのアクリレートを11.7重量%、(C)成分として1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンを2.8重量%、(D)成分としてプライサーフM208Bを0.5重量%、それ以外の成分として、ビスフェノールAのジグリシジルエーテルにアクリレートを付加させたエポキシ(メタ)アクリレートを10.7重量%、ビスフェノールAのポリエチレンオキシド付加物であるジオールのジアクリレートを11.2重量%、及び塗面改良剤であるSH−190を0.5重量%仕込み、液温度を50〜60℃に制御しながら1時間攪拌し、粘度7,100mPa・s/25℃の液状硬化性樹脂組成物を得た。
【0058】
なお、実施例2〜4、及び比較例1〜4に関しても、表1に示す組成の各成分を反応容器に仕込み、各液状硬化性樹脂組成物を得た。
【0059】
<評価方法>
上記実施例で得られた液状硬化性樹脂組成物を用いて下記の手法で試験片を作成し、下記の如く粘度、屈折率、引張弾性率、連続光硬化時の金型剥離性、基材密着性、耐削れ性、復元性の測定を行った。
(1)粘度測定:JIS K7117に従い、回転粘度計を用いて25℃における粘度を測定した。
【0060】
(2)屈折率測定:JIS K7105に従い、アタゴ(株)製アッベ屈折計を用いて、上記で作製した試験片の25℃における屈折率を測定した。
(3)引張弾性率:島津製作所(株)製引張試験器を用いて、引張速度10mm/分で2%歪み(Δl)での応力(σ)を測定した。引張弾性率を以下に定義し、算出した。
【0061】
引張弾性率=σ/Δl
【0062】
(4)連続生産時の金型剥離性:表1に示す液状硬化性樹脂組成物をフレネルレンズ金型と厚さ2mmのPMMA基板(10cm×10cm)との間に流し込み、樹脂組成物層が一定の厚みになるようにPMMA基板を加圧した。その後、1.0J/cm2の紫外線を基板側から照射し、樹脂層を硬化させた後、金型より硬化した樹脂(以下、レンズ基板と略する)を手で剥離した。この操作を30回繰り返した時の剥離の際、容易に剥離できたものを「○」、やや剥離時に力を要したものを「△」、剥離できず、樹脂層の一部が金型に接着したものを「×」と判断し、評価した。
(5)基材密着性:上記のレンズ金型から剥離したレンズ基板をJIS K5400に準拠して剥離表面側からPMMA基板との接着性を碁盤目剥離試験にて評価した。この際、碁盤目がPMMA基板よりひとつも剥離せず完全に接着していた場合を「○」、一部の碁盤目がPMMA基板から剥がれた場合を「△」、全ての碁盤目がPMMA基板から剥がれた場合を「×」とした。
(6)耐削れ性:上記のレンズ金型から剥離した2枚のレンズ基板のレンズ形状面同士を一定圧で重ね合わせ、片方のレンズ基板を固定した状態で、もう片方のレンズ基板に振動を与え、耐削れ性を評価した。4cmの間隔を1秒間に2往復する振動周期で5分間レンズ基板を振動させた後、レンズの表面状態を観察した。この際、レンズの削れや欠けが全く見えなかった場合を「○」、部分的に削れや欠けが見られた場合を「△」、レンズ全面に削れや欠けが見られた場合を「×」とした。
【0063】
(7)復元性:上記のレンズ金型から剥離したレンズ基板のレンズ表面に、0.4mmφの金属製のボール圧子を30g荷重で1分間押しつけた後のレンズ表面に残ったボール跡の消失時間を測定した。この際、30分以内でボール跡が消失した場合を「○」、30分以上1時間以内にボール跡が消失した場合を「△」、1時間を越えてもボール跡が消失しなかった場合を「×」とした。
【0064】
【表1】
Figure 0004011811
【0065】
表1において、
(B)成分:
B−1;フェノキシエチルアクリレート:第一工業製薬(株)製ニューフロンティアPHE
B−2;2モルのエチレンオキシドを付加させたp−クミルフェノールのアクリレート、Mn=354:東亞合成(株)製アロニックス M110
【0066】
(C)成分:
C−1;2−ヒドロキシ−シクロヘキシル−ベンゾフェノン:チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製イルガキュアー184
【0067】
(D)成分:
D−1;プライサーフM208B:第一工業製薬(株)製
D−2;プライサーフA208F:第一工業製薬(株)製
D−3;ニューコール1000FCP:日本乳化剤(株)製
【0068】
その他の成分:
E−1;イソボルニルアクリレート:大阪有機化学工業(株)製IBXA
E−2;N−ビニルピロリドン:BASF社製N−ビニルピロリドン
E−3;ビスフェノールAのジグリシジルエーテルにアクリレートを付加させたエポキシアクリレート、Mn=510:昭和高分子(株)製リポキシVR−77
E−4;ビスフェノールAに4モルのエチレンオキシドを付加させたジオールのジアクリレート、Mn=512:大阪有機化学工業(株)製ビスコート700
E−5;ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート:日本化薬(株)製DPHA
F−1;塗面改良剤:東レ・ダウ コーニング・シリコーン社製SH−190(Mnは、GPC法ポリスチレン換算での数平均分子量を表す。)
【0069】
【発明の効果】
本発明の液状硬化性樹脂組成物は、高い屈折率や優れた基材との密着性、復元性、耐削れ性を有する硬化物を与え、また連続生産時の金型への付着も生じず生産性が良好なため、レンズシート等の光学部材の作製に適したものである。
【0070】
本発明の好ましい実施態様を記載すれば以下のとおりである。
1.全樹脂組成物を100重量%とした場合、(A)成分を20〜80重量%含有する光硬化性樹脂組成物。
2.全樹脂組成物を100重量%とした場合、(B)成分を10〜70重量%含有する光硬化性樹脂組成物。
3.全樹脂組成物を100重量%とした場合、(C)成分を0.01〜10重量%含有する光硬化性樹脂組成物。
4.全樹脂組成物を100重量%とした場合、(D)成分を0.001〜10重量%含有する光硬化性樹脂組成物。
5.本発明の樹脂組成物の25℃での粘度が、500〜30,000mPa・sである光硬化性樹脂組成物。

Claims (4)

  1. (A)分子中にアルキレンオキシ構造を有する数平均分子量500以上のポリエーテルポリオール、有機ポリイソシアネート化合物と、水酸基含有(メタ)アクリレートと、式(3)
    Figure 0004011811
    (式中、R 5 はそれぞれ独立して水素原子又はメチル基を、R 6 はそれぞれ独立して酸素原子又は硫黄原子を、R 7 -CH 2 - -C(CH 3 ) 2 - -S- -SO- 又は -SO 2 - を、X 1 〜X 4 はそれぞれ独立して水素原子、メチル基又は臭素原子を、t及びuはそれぞれ0〜9の整数を示す)で表されるジオールとから得られるウレタン(メタ)アクリレート;30〜51.4重量%
    (B)式(1)
    Figure 0004011811
    (式中、R1は水素原子又はメチル基を、R2は-(CH2CH2O)p-、-(CH(CH3)CH2O)q-又は-CH2CH(OH)CH2O-を、Y1〜Y3はそれぞれ独立して水素原子、臭素原子、炭素数1〜10のアルキル基、フェニル基又は-C(CH3)2C6H5を、p及びqはそれぞれ0〜10の整数を示す)で表される単官能(メタ)アクリレート;35.7〜60重量%
    (C)光重合開始剤;0.5〜7重量%、および
    (D)式(2)
    Figure 0004011811
    (式中、R3は炭素数1〜20のアルキル基又はアルキル置換フェニル基を、rは1〜15の整数を、Aはヒドロキシル基又はR4O(CH2CHBO)s-を、R4は炭素数1〜20のアルキル基又はアルキル置換フェニル基を、sは1〜15の整数を、Bは水素原子又はメチル基を示す)で表されるポリオキシアルキレンアルキルエーテル燐酸エステル;0.01〜5重量%
    を含有することを特徴とするレンズシート形成用光硬化性樹脂組成物。
  2. 前記ポリエーテルポリオールがポリプロピレングリコール又はポリテトラメチレングリコールである、請求項1記載のレンズシート形成用光硬化性樹脂組成物。
  3. 前記有機ポリイソシアネート化合物が2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、1,3−キシリレンジイソシアネート又は1,4−キシリレンジイソシアネートである、請求項1又は2記載のレンズシート形成用光硬化性樹脂組成物。
  4. 請求項1〜3のいずれか一項に記載のレンズシート形成用光硬化性樹脂組成物の硬化物からなる光学部材。
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