JP5207211B2 - 耐指紋性向上剤、活性エネルギー線硬化型樹脂およびこれらを用いた活性エネルギー線硬化型ハードコート剤 - Google Patents
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Description
これに対して、基材表面とシロキサン結合を介して親油性の被膜を形成させることで指紋と馴染みやすくし外観上の汚れを目立たなくする技術(特許文献3)も提案されている。しかし、得られる被膜はハードコート性を有しないものであり、また、付着した指紋汚れは堆積しやすく、その拭取りが困難になるという問題がある。
炭素数6〜22のアルキル基を有するビニルモノマー(a1)および芳香族系ビニルモノマー(a2)から選ばれる少なくとも一種のビニルモノマー(A)と、分子中に5〜13個のフッ素原子を有するビニルモノマー(B)を、(A):(B)=90〜99.9:0.1〜10の重量比で含有する重合成分を重合して得られる共重合体(I)からなることを特徴とする耐指紋性向上剤;炭素数6〜22のアルキル基を有するビニルモノマー(a1)および芳香族系ビニルモノマー(a2)から選ばれる少なくとも一種のビニルモノマー(A)と、分子中に5〜13個のフッ素原子を有するビニルモノマー(B)、および分子中にエポキシ基を有するビニルモノマー(C)を(A):(B):(C)=20〜70:0.1〜10:20〜79.9の重量比で含有する重合成分を重合して得られる共重合体(II)に、α,β−不飽和カルボン酸を反応させて得られる活性エネルギー線硬化型樹脂;前記耐指紋性向上剤または前記活性エネルギー線硬化型樹脂、多官能性(メタ)アクリル化合物、および光重合開始剤を含有する活性エネルギー線硬化型ハードコート剤;前記活性エネルギー線硬化型ハードコート剤を硬化して得られる硬化膜および硬化膜が表面に形成された物品、に関する。
市販のものとしては、共栄社化学(株)社製「ライトエステル」シリーズおよび「ライトアクリレート」シリーズ、東ソー有機化学(株)社の製品の中から入手することができる。
重合体(II)およびα,β−不飽和カルボン酸と反応せず、かつこれらを溶解するものであれば特に限定することなく公知のものを使用することができる。具体的には、プロパノール、ブタノール等のアルコール類;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等の低級ケトン類;トルエン、ベンゼン等の芳香族炭化水素類;酢酸ブチル、酢酸エチル、クロロホルム、ジメチルホルムアミド等が挙げられる、これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。これらのうち、反応温度(120℃)より高い沸点を有し、反応成分との相溶性の高いメチルイソブチルケトン、酢酸ブチルが好ましい。重合禁止剤としては、メトキノン、ハイドロキノン、トリメチルハイドロキノン、N−ニトロソフェニルヒドロキシルアミン等が挙げられる。重合禁止剤の使用量は特に限定されないが、得られる樹脂の反応硬化性に悪影響を与えることがないようにするため重合体(II)とα,β−不飽和カルボン酸成分の合計重量100重量部に対して、通常、1重量部程度以下とすることが好ましい。また、重合を防止するために、反応系中に空気を吹き込む等してもよい。
以下に説明する合成例に従って、ポリマー1〜6を合成した。得られたポリマーの共重合体の組成を表1に示す。
(実施例1)
撹拌機、温度計、エアーバブリング装置および還流冷却器、滴下ロートを2基備えたフラスコに、イソステアリルメタクリレート(以下、iso−SMA)12.1重量部と、2−(パーフルオロヘキシル)エチルメタクリレート0.2重量部、メチルイソブチルケトン(以下、MIBK)49.4重量部、及び、アゾビスイソブチロニトリル(以下、AIBN)0.2重量部を仕込み、窒素雰囲気下で撹拌しながら1時間かけて90℃に昇温させた後、90℃で1時間反応させた。1時間反応後、iso−SMA36.4重量部、2−(パーフルオロヘキシル)エチルメタクリレート0.7重量部、AIBN0.7重量部から成る混合液を2時間かけて滴下した後、100℃で3時間反応させた。その後、AIBNを0.2重量部入れ、100℃で2時間反応させ、iso−SMA(98%)/2−(パーフルオロヘキシル)エチルメタクリレート(2%)の耐指紋性剤であるポリマー1を得た。重量平均分子量(GPCによるポリスチレン換算値)は8,000であった。なお、重量平均分子量は、ゲルパーメーションクロマトグラフィー(東ソー(株)製、商品名「HLC−8220」、カラム:東ソー(株)製、商品名「TSKgel superHZ2000」を2本直列に連結して測定した値を示す(以下の例において同じ)。
撹拌機、温度計、エアーバブリング装置および還流冷却器、滴下ロートを備えたフラスコに、グリシジルメタクリレート(以下、GMA)4.1重量部と、iso−SMA6.3重量部、2−(パーフルオロヘキシル)エチルメタクリレート0.1重量部、MIBK41.7重量部、及び、AIBN0.2重量部を仕込み、窒素雰囲気下で撹拌しながら1時間かけて90℃に昇温させた後、90℃で1時間反応させた。1時間反応後、GMA12.2重量部、iso−SMA18.8重量部、2−(パーフルオロヘキシル)エチルメタクリレート0.3重量部、AIBN0.6重量部から成る混合液を2時間掛けて滴下した後、100℃で3時間反応させた。その後、AIBNを0.2重量部入れ、100℃で2時間反応させた後、120℃付近まで昇温させ2時間反応させ、GMA(39%)/iso−SMA(60%)/2−(パーフルオロヘキシル)エチルメタクリレート(1%)の共重合体を得た。その後、60℃まで冷却し、窒素雰囲気下よりエアーバブリングに切り替え、アクリル酸を8.2重量部、トリフェニルフォスフィンを0.4重量部加えて、撹拌しながら110℃まで昇温した後、8時間保持して反応させた。その後80℃まで冷却後、p-メトキシフェノール0.1重量部を加え80℃で30分間保温後、室温まで冷却し活性エネルギー線硬化型樹脂であるポリマー2を得た。重量平均分子量は14,000、酸価4.0であった。
撹拌機、温度計、エアーバブリング装置および還流冷却器、滴下ロートを2基備えたフラスコに、iso−SMA12.1重量部と、2−(パーフルオロオクチル)エチルメタクリレート0.2重量部、メチルイソブチルケトン(以下、MIBK)49.6重量部、及び、アゾビスイソブチロニトリル(以下、AIBN)0.2重量部を仕込み、窒素雰囲気下で撹拌しながら1時間かけて90℃に昇温させた後、90℃で1時間反応させた。1時間反応後、iso−SMA36.4重量部、2−(パーフルオロオクチル)エチルメタクリレート0.7重量部、AIBN0.7重量部から成る混合液を2時間掛けて滴下した後、100℃で3時間反応させた。その後、AIBNを0.2重量部入れ、100℃で2時間反応させ、iso−SMA(98%)/2−(パーフルオロオクチル)エチルメタクリレート(2%)のポリマー3を得た。重量平均分子量は8,000であった。
撹拌機、温度計、エアーバブリング装置および還流冷却器、滴下ロートを2基備えたフラスコに、iso−SMA12.1重量部と、2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート0.2重量部、メチルイソブチルケトン(以下、MIBK)50重量部、及び、アゾビスイソブチロニトリル(以下、AIBN)0.2重量部を仕込み、窒素雰囲気下で撹拌しながら1時間かけて65℃に昇温させた後、65℃で1時間反応させた。1時間反応後、iso−SMA36.4重量部、2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート0.7重量部、AIBN0.7重量部から成る混合液を2時間掛けて滴下した後、65℃で3時間反応させた。その後、AIBNを0.2重量部入れ、80℃で2時間反応させ、iso−SMA(98%)/2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート(2%)のポリマー4を得た。重量平均分子量は8,000であった。
撹拌機、温度計、エアーバブリング装置および還流冷却器、滴下ロートを2基備えたフラスコに、iso−SMA9.9重量部と、2−(パーフルオロヘキシル)エチルメタクリレート2.5重量部、MIBK49.4重量部、及び、AIBN0.2重量部を仕込み、窒素雰囲気下で撹拌しながら1時間かけて90℃に昇温させた後、90℃で1時間反応させた。1時間反応後、iso−SMA29.6重量部、2−(パーフルオロヘキシル)エチルメタクリレート7.4重量部、AIBN0.7重量部から成る混合液を2時間掛けて滴下した後、100℃で3時間反応させた。その後、AIBNを0.2重量部入れ、100℃で2時間反応させ、iso−SMA(80%)/2−(パーフルオロヘキシル)エチルメタクリレート(20%)のポリマー5を得た。重量平均分子量は9,000であった。
撹拌機、温度計、エアーバブリング装置および還流冷却器、滴下ロートを2基備えたフラスコに、iso−SMA12.3重量部と、2−(パーフルオロヘキシル)エチルメタクリレート0.006重量部、MIBK49.4重量部、及び、AIBN0.2重量部を仕込み、窒素雰囲気下で撹拌しながら1時間かけて90℃に昇温させた後、90℃で1時間反応させた。1時間反応後、iso−SMA37.0重量部、2−(パーフルオロヘキシル)エチルメタクリレート0.018重量部、AIBN0.7重量部から成る混合液を2時間掛けて滴下した後、100℃で3時間反応させた。その後、AIBNを0.2重量部入れ、100℃で2時間反応させ、iso−SMA(99.95%)/2−(パーフルオロヘキシル)エチルメタクリレート(0.05%)のポリマー6を得た。重量平均分子量は7,000であった。
ISO-SMA:イソ−ステアリルメタクリレート
2-PFHEMA:2-(パーフルオロヘキシル)エチルメタクリレート
2-PFOEMA:2-(パーフルオロオクチル)エチルメタクリレート
2,2,2-TFEMA:2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート
GMA:グリシジルメタクリレート
上記実施例、比較例により合成されたポリマー(指紋付着防止剤または各活性エネルギー線硬化型樹脂)を使用して塗料化し、ハードコート剤を調製した。
実施例1で得られたポリマー1を20重量部、ペンタエリスリトールトリアクリレートを80重量部、光重合開始剤(イルガキュア184、チバ・ジャパン(株))3部を配合し、不揮発分が40%になるようにメチルエチルケトンで希釈調製し、均一に混合した。
実施例2で得られたポリマー2を100重量部、光重合開始剤(イルガキュア184、チバ・ジャパン(株))3部を配合し、不揮発分が40%になるようにメチルエチルケトンで希釈調製し、均一に混合した。
実施例2で得られたポリマー2を20重量部に、ペンタエリスリリトールトリアクリレート80重量部、光重合開始剤(イルガキュア184、チバ・ジャパン(株))3部を配合し、不揮発分が40%になるようにメチルエチルケトンで希釈調製し、均一に混合した。
比較例1で得られたポリマー3を20重量部、ペンタエリスリリトールトリアクリレート80重量部、光重合開始剤(イルガキュア184、チバ・ジャパン(株))3部を配合し、不揮発分が40%になるようにメチルエチルケトンで希釈調製し、均一に混合した。
比較例2で得られたポリマー4を20重量部、ペンタエリスリリトールトリアクリレート80重量部、光重合開始剤(イルガキュア184、チバ・ジャパン(株))3部を配合し、不揮発分が40%になるようにメチルエチルケトンで希釈調製し、均一に混合した。
比較例3で得られたポリマー5を20重量部、ペンタエリスリリトールトリアクリレート80重量部、光重合開始剤(イルガキュア184、チバ・ジャパン(株))3部を配合し、不揮発分が40%になるようにメチルエチルケトンで希釈調製し、均一に混合した。
比較例4で得られたポリマー6を20重量部、ペンタエリスリリトールトリアクリレート80重量部、光重合開始剤(イルガキュア184、チバ・ジャパン(株))3部を配合し、不揮発分が40%になるようにメチルエチルケトンで希釈調製し、均一に混合した。
ペンタエリスリトールトリアクリレート99重量部に、市販のUV硬化型防汚性添加剤としてダイキン化学社製フッ素添加剤「オプツールDAC」(登録商標)を固形換算で1重量部を配合、さらに光重合開始剤(イルガキュア184、チバ・ジャパン(株))3重量部を配合し、不揮発分が40%になるようにメチルエチルケトンで希釈調製し、均一に混合した。
iso−SMAを20重量部に、ペンタエリスリリトールトリアクリレート80重量部、光重合開始剤(イルガキュア184、チバ・ジャパン(株))3部を配合し、不揮発分が40%になるようにメチルエチルケトンで希釈調製し、均一に混合した。
2−(パーフルオロヘキシル)エチルメタクリレート20重量部に、ペンタエリスリリトールトリアクリレート80重量部、光重合開始剤(イルガキュア184、チバ・ジャパン(株))3部を配合し、不揮発分が40%になるようにメチルエチルケトンで希釈調製し、均一に混合した。
各実施例および比較例で調製したコーティング剤を厚さ188μmの片面易接着処理ポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡績(株)製「A4100」)の易接着面にバーコーターNo.8で塗布し、80℃1分間乾燥させた後、紫外線光を300mJ/cm2照射し、膜厚4μmの硬化膜を得た。
作成した塗膜について下記項目の試験を行い、ハードコート性(外観、硬度、耐擦傷性)と耐指紋性(指紋の目立ち難さ、指紋の拭取り性)について評価した。
得られた結果を表2および表3に示す。
塗膜の外観をレベリング性(平滑性)、ゆず肌、ピンホールについての不具合の有無を目視にて評価した。
○=優秀 ×=不良
<鉛筆硬度>
JIS−K−5600の試験方法に則り、評価した。
<耐擦傷性>
グレード0000のスチールウールを1立方センチメートルあたり500g加重で、塗膜表面を50回摩擦し、塗膜表面の傷の有無を目視で観察した。
◎=傷無 ○=薄い傷が3-6本程度 ×=深い傷が多数
(目立ち難さ)
塗膜表面に指を押し当てて付着する指紋の目立ち難さを下記の4段階で評価した。
1:塗膜面に付着した指紋がガラス板に付着した指紋よりも、白くハッキリ目視できた。
2:塗膜面に付着した指紋がガラス板に付着した指紋と同程度の目立ち易さであった。
3:塗膜面に付着した指紋がガラス板に付着した指紋よりも目立ち難かった。
4:塗膜面に付着した指紋がガラス板に付着した指紋よりも明らかに目立ち難かった。
(拭取り性)
各塗膜面に付着させた指紋に対し、キムタオル(日本製紙クレシア(株))で一方向に往復して指紋が目視できなくなるまで拭取り、指紋の拭き取り性を下記の3段階で評価した。
A:塗膜面に付着した指紋が確認できなくなるまで、2往復以内の拭き取りで容易に拭取れた。
B:塗膜面に付着した指紋が確認できなくなるまで、3から5往復で容易に拭取れた。
C:塗膜面に付着した指紋が確認できなくなるまで、6往復以上の拭き取り回数を要した。
オプツール:ダイキン工業(株)社製 UV硬化型防汚性添加剤「オプツールDAC」(登録商標)
PETA:ペンタエリスリトールトリアクリレート
ISO-SMA:イソ−ステアリルメタクリレート
2-PFHEMA:2-(パーフルオロヘキシル)エチルメタクリレート
Claims (5)
- 炭素数6〜22のアルキル基を有するビニルモノマー(a1)および芳香族系ビニルモノマー(a2)から選ばれる少なくとも一種のビニルモノマー(A)と、分子中に5〜13個のフッ素原子を有するビニルモノマー(B)を、(A):(B)=90〜99.9:0.1〜10の重量比で含有する重合成分を重合して得られる共重合体(I)からなることを特徴とする耐指紋性向上剤。
- 炭素数6〜22のアルキル基を有するビニルモノマー(a1)および芳香族系ビニルモノマー(a2)から選ばれる少なくとも一種のビニルモノマー(A)と、分子中に5〜13個のフッ素原子を有するビニルモノマー(B)、および分子中にエポキシ基を有するビニルモノマー(C)を、(A):(B):(C)=20〜70:0.1〜10:20〜79.9の重量比で含有する重合成分を重合して得られる共重合体(II)に、α,β−不飽和カルボン酸を反応させて得られる活性エネルギー線硬化型樹脂。
- 請求項1に記載の耐指紋性向上剤または請求項2に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂、多官能性(メタ)アクリル化合物、および光重合開始剤を含有する活性エネルギー線硬化型ハードコート剤。
- 請求項3記載の活性エネルギー線硬化型ハードコート剤を硬化して得られる硬化膜。
- 請求項4に記載の硬化膜が表面に形成された物品。
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