JP5438421B2 - フッ素樹脂および反射防止材料 - Google Patents
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Description
反射防止層としては、低屈折率層および高屈折率層を有し、その屈折率の違いによりそれぞれの界面で反射される光の干渉を利用することにより、反射光を低減するもの、反射防止層の表面側を低屈折率とし、表示画面方向の深さ方向に向かって徐々に屈折率を大きくすることにより、反射光を低減するものがある。
前記材料(1)が、重合体(A)を含む層のみからなる、単層構造の材料であってもよい。
〔フッ素樹脂〕
本発明のフッ素樹脂は、エチレン性二重結合を分子内に複数有するモノマーと、ポリチオールとをラジカル重合する工程(a)を経て得られる重合体(A)に、フッ素ガスを用いた直接フッ化処理を施すことにより得られる。
また、本発明において、エチレン性二重結合とは、CH2=CH−、またはCH2=CCH3−で表わされる構造を意味し、エチレン性二重結合を分子内に複数有するモノマーとは、該構造を分子内に2つ以上有するモノマーを意味し、エチレン性二重結合を分子内に一つ有するモノマーとは、該構造を分子内に一つ有するモノマーを意味する。
前記重合体(A)は、エチレン性二重結合を分子内に複数有するモノマーと、ポリチオールとをラジカル重合する工程(a)を経て得られる重合体である。前記重合体(A)は、原料として、ポリチオールを用いることにより、高い屈折率を有する。
なお、(メタ)アクリロイルとは、メタクリロイルと、アクリロイルとの両方を示し、(メタ)アクリレートとは、メタクリレートとアクリレートとの両方を示す。
他のモノマーとしては、例えば単官能モノマーが挙げられる。単官能モノマーとしては
エチレン性二重結合を分子内に一つ有するモノマーが好ましい。
前記重合体(A)を製造する際に用いる、エチレン性二重結合を分子内に複数有するモノマーおよびポリチオールの量は、エチレン性二重結合を分子内に複数有するモノマーの有するエチレン性二重結合のモル数と、ポリチオールの有するチオール基のモル数との比(エチレン性二重結合/チオール基(モル))が、2.0〜10.0の範囲であることが好ましく、2.5〜5.0の範囲であることがより好ましい。前記範囲内では、重合体(A)に直接フッ化処理を施した際の、重合体(A)中の結合の切断およびそれに伴う分子量の低下が生じにくいため好ましい。
以下、重合体(A)の代表的な合成方法として、重合体(A)の合成方法(1)および(2)について説明する。
重合体(A)の合成方法(1)は、エチレン性二重結合を分子内に複数有するモノマーと、ポリチオールとをラジカル重合する工程(a)のみで重合体(A)を重合する方法である。なお、前記合成方法(1)では、重合に関わる工程は、前記工程(a)のみであるが、必要に応じて他の工程を有していてもよい。他の工程としては、例えば重合体(A)を単離する工程、重合体(A)を精製する工程等が挙げられる。
また、重合度の調節の為にメルカプタン類のような公知の連鎖移動剤を使用することも可能である。
重合体(A)の合成方法(2)は、前記工程(a)を、重合体微粒子を重合することが可能な条件下で行い、前記工程(a)により重合体微粒子を得た後に、前記重合体微粒子の存在下で、エチレン性二重結合を分子内に一つ有するモノマーを重合することにより多段型重合体微粒子(重合体(A))を重合する方法である。なお、合成方法(2)では、多段型重合体粒子が、重合体(A)に相当する。前記工程(a)は、重合体微粒子を重合することが可能な条件下でおこなわれるが、通常は、乳化重合、懸濁重合等により行われ、中でも乳化重合により行われることが好ましい。
前記合成方法(2)の具体例としては、まず、エチレン性二重結合を分子内に複数有するモノマーと、ポリチオールとを、界面活性剤、重合開始剤等と共に、水へ添加して乳化重合を行い、重合体微粒子含む微粒子分散水溶液を得る。続いて該微粒子分散水溶液にエチレン性二重結合を分子内に一つ有するモノマーを追加し、必要に応じて重合開始剤、界面活性剤、水等を追加し、乳化重合を行う事によって多段型重合体微粒子を含む微粒子分散水溶液を得る方法が挙げられる。
本発明の反射防止材料は、少なくとも、エチレン性二重結合を分子内に複数有するモノマーと、ポリチオールとをラジカル重合する工程(a)を経て得られる重合体(A)を含む層を有する材料(1)に、フッ素ガスを用いた直接フッ化処理を施すことにより得られる。
前記材料(1)は、少なくとも、エチレン性二重結合を分子内に複数有するモノマーと、ポリチオールとをラジカル重合する工程(a)を経て得られる重合体(A)を含む層を有していればよい。
単層構造の材料や、重合体(A)を含む層が最外層に存在する多層構造の材料では、後述の直接フッ化処理によって重合体(A)の一部(表層部)を好適にフッ化することが可能であり、反射防止性に優れた反射防止材料を得ることができる。なお、フッ化された重合体(A)は、前述のフッ素樹脂に相当する。
前記光硬化性モノマーとしては、特に限定はないが、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ビス〔4−メタクリロイルチオフェニル〕スルフィド、2,2−ビス〔4−(メタ)アクリロキシエトキシフェニル〕プロパン等が挙げられる。光硬化性モノマーとしては1種単独で用いても、2種以上を用いてもよい。
本発明の反射防止材料は、前記材料(1)に、フッ素ガスを用いた直接フッ化処理を施すことにより得られる。該直接フッ化処理について説明する。
直接フッ化処理とは、前記材料(1)とフッ素ガスとが接触する条件で、前記材料(1)を保持する処理である。
なお、本発明の反射防止材料は従来の反射防止材料と比べ、優れた反射防止性を有する。本発明の反射防止材料が、反射防止性に優れる理由としては、本発明者等は以下のように推定している。本発明の反射防止材料は、従来の反射防止理材料と比べて、低屈折率層と、高屈折率層との屈折率差が大きいため反射防止性に優れると考えられ、これは重合体(A)がポリチオール由来の構造を有するため高い屈折率を有し、フッ素樹脂との屈折率差が大きいためと推定した。
〔製造例1〕
(UV硬化型含硫ハードコート液の調製)
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 70g、ビス〔4−メタクリロイルチオフェニル〕スルフィド 30g、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン (チバジャパン(株)社製イルガキュア651) 3g、メチルイソブチルケトン 100gを混合して紫外線硬化性ハードコート液(固形分50%)を調製した。
(UV硬化型含硫ハードコート液の調製)
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 80g、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 20g、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン(チバジャパン(株)社製イルガキュア651) 3g、メチルイソブチルケトン 100gを混合して紫外線硬化性ハードコート液(固形分50%)を調製した。
(重合体微粒子の製造)
重合用ガラス容器(X)に純水160gを入れて、攪拌し、30分間窒素を吹き込んで窒素置換を行ったのちに70℃に昇温したウォーターバスにセットした。
重合(1)を開始してから2時間後、重合開始剤として1重量%tert‐ブチルハイドロパーオキサイド水溶液0.3g、1重量%ナトリウム ホルムアルデヒドスルフォキシレート水溶液 0.3gを、重合用ガラス容器(X)投入し、更に重合を継続し、重合(1)を開始してから2.5時間後に冷却して重合を終了し、重合体微粒子分散水溶液を得た。
前記重合体微粒子の製造で作成した重合体微粒子分散水溶液を窒素下で70℃に昇温し、予め窒素置換したスチレン9.64g、アクリロニトリル3.21g、n‐ドデシルメルカプタン0.03g、1重量%tert‐ブチルハイドロパーオキサイド水溶液1.29g、1重量%ナトリウム ホルムアルデヒドスルフォキシレート1.29gを投入し、重合(2)を開始した。
重合(2)終了時の微粒子分散水溶液中の多段型重合体微粒子の粒径は、164nmであった。なお、粒径の測定は、ベックマンコールター社製サブミクロン粒子アナライザーN4を用いて行った。
前記多段型重合体微粒子の製造で作成した、微粒子分散水溶液200gを90℃の3%塩化カルシウム水溶液200g中に滴下し、塩析を行った。次いで沈殿物のろ過を行い、水洗、40℃乾燥を行い、白い粉末(多段型重合体微粒子(1))を得た。
(重合体微粒子の製造)
重合用ガラス容器(X)に純水180gを入れて、攪拌し、30分間窒素を吹き込んで窒素置換を行ったのちに70℃に昇温したウォーターバスにセットした。
重合(1)終了時点での重合体微粒子分散水溶液中の重合体微粒子の粒径は58nmであった。なお、粒径の測定は、ベックマンコールター社製サブミクロン粒子アナライザーN4を用いて行った。
前記多段型重合体微粒子の製造で作成した微粒子分散水溶液を窒素下で70℃に昇温し、予め窒素置換したスチレン10.61g、アクリロニトリル3.54g、n‐ドデシルメルカプタン0.03g、5重量%tert‐ブチルハイドロパーオキサイド水溶液0.17g、5重量%ナトリウム ホルムアルデヒドスルフォキシレート0.17gを投入して重合(2)を開始した。
重合(2)終了時の微粒子分散水溶液中の多段型重合体微粒子の粒径は、65nmであった。なお、粒径の測定は、ベックマンコールター社製サブミクロン粒子アナライザーN4を用いて行った。
前記多段型重合体微粒子の製造で作成した、微粒子分散水溶液200gを90℃の3%塩化カルシウム水溶液200g中に滴下し、塩析を行った。次いで沈殿物のろ過を行い、水洗、40℃乾燥を行い、白い粉末(多段型重合体微粒子(2))を得た。
(重合体微粒子の製造)
ガラス容器に純水180g、1重量%エチレンジアミン四酢酸鉄ナトリウム2水塩水溶液0.6g、1%重量酒石酸水溶液6gを投入、攪拌し、窒素を吹き込んだ。
重合(1)終了時点での重合体微粒子分散水溶液中の重合体微粒子の粒径は35nmであった。なお、粒径の測定は、ベックマンコールター社製サブミクロン粒子アナライザーN4を用いて行った。
前記重合体微粒子の製造で作成した微粒子分散水溶液を70℃に昇温し、予め窒素置換したスチレン9.65g、アクリロニトリル3.22g、n‐ドデシルメルカプタン0.03g、50重量%ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド水溶液0.13gを投入し、更に窒素雰囲気下で5重量%tert‐ブチルハイドロパーオキサイド水溶液5.2g、5重量%ナトリウム ホルムアルデヒドスルフォキシレート5.2gを投入して重合(2)を開始した。
前記多段型重合体微粒子の製造で作成した、微粒子分散水溶液200gを90℃の3%塩化カルシウム水溶液200g中に滴下し、塩析を行った。次いで沈殿物のろ過を行い、水洗、40℃乾燥を行い、白い粉末(多段型重合体微粒子(3))を得た。
製造例3で作成した多段型重合体微粒子(1) 2.5g、製造例2で作成した紫外線硬化性ハードコート液(固形分50%) 3.0g、メチルイソブチルケトン 6.0gを混合して多段型重合体微粒子分散ハードコート液を調製した。
製造例4で作成した多段型重合体微粒子(2) 2.5g 製造例2で作成した紫外線硬化性ハードコート液(固形分50%) 3.0g、メチルイソブチルケトン 3.5gを混合して微粒子分散ハードコート液を調製した。
製造例2で作成した紫外線硬化性ハードコート液(固形分50%)を製造例1で作成した紫外線硬化性ハードコート液(固形分50%)に替えた以外は、実施例2と同様に行い、基材/高屈折率層/低屈折率層の層構造を有する反射防止フィルムを得た。
96重量%ジビニルベンゼン(新日鉄化学社製、DVB960) 70g、1,2−ビス〔(2-メルカプトエチル)チオ〕−3−メルカプトプロパン 30gを混合した後に重合開始剤としてtert−ブチル パーオキシピバレートを1.0重量部添加してよく攪拌し、重合性単量体混合物を得た。
高屈折率板および高屈折率層/低屈折率層の層構造を有する反射防止板について、後述の光線反射率測定およびエタノールによる拭取り試験を行った。
製造例1で作成した紫外線硬化性ハードコート液(固形分50%)をバーコーターによって透明PET(テトロンフィルムHS−74 帝人デュポンフィルム(株))基材上に塗工し、メチルイソブチルケトン溶媒を除去した後にUV照射(3500mJ/cm2)を行い、膜を作成(厚み5μm)し、基材/高屈折率層の層構造を有するフィルムを得た。
基材/高屈折率層の層構造を有するフィルムについて、後述の光線反射率測定およびエタノールによる拭取り試験を行った。
製造例5で作成した多段型重合体微粒子(3) 2.5g、製造例2で作成した紫外線硬化性ハードコート液(固形分50%) 3.0g、メチルイソブチルケトン 6.5gを混合して微粒子分散ハードコート液を調製した。
厚さ250μmのポリフェニレンスルフィド(PPS)シートを100℃において縦横3倍に二軸延伸し、次いで250℃のオーブンにて1分間熱処理を行った。得られたポリフェニレンスルフィド二軸延伸フィルムは、厚さ25μmで、ヘイズは0.45だった。次に、得られたポリフェニレンスルフィド二軸延伸フィルム(高屈折率基材)を、放置する時間を1時間から5分間に替えた以外は、実施例1と同じ方法で表層部に低屈折率層を形成し、高屈折率基材/低屈折率層構造を有する反射防止フィルムを得た。
実施例、比較例で得たフィルム(但し、実施例4では板)について、以下の評価を行った。
フィルムの測定面に保護フィルムを貼り加工時に傷や汚れがつかないように保護した。
なお、測定面とは、低屈折率層を有する反射防止フィルムにおいては、低屈折率層の表面を意味し、基材/高屈折率層の層構造を有するフィルムにおいては、高屈折率層の表面を意味し、高屈折率板およびポリフェニレンスルフィド二軸延伸フィルムにおいては、任意の表面を意味する。
このフィルムを黒のマット面のアクリル板に測定面を外側に平坦になるように貼りつけ、保護フィルムを取り光線反射率測定サンプルとした。
実施例2および比較例2の直接フッ化処理前後の反射分光スペクトルを図1に示す。
直接フッ化処理における樹脂分解の有無を以下の拭取り試験で測定した。
エタノールをベンコットPS-2(小津産業(株)社製)に染み込ませ、反射防止フィルムの低屈折率層(フッ素ガス処理を施した層)の表面を拭取る。
なお、実施例、比較例におけるフッ素ガス処理を行う前のフィルムについても同様の方法で、高屈折率層(但し、実施例4では高屈折率板、比較例3ではポリフェニレンスルフィド二軸延伸フィルム)の表面を拭取り、樹脂が除去されるか否かを検査した。
Claims (4)
- エチレン性二重結合を分子内に複数有するモノマーと、ポリチオールとをラジカル重合する工程(a)を経て得られる重合体(A)に、フッ素ガスを用いた直接フッ化処理を施すことにより得られるフッ素樹脂であり、
前記工程(a)が、乳化重合により行われ、
前記重合体(A)が、前記工程(a)により重合体微粒子を得た後に、前記重合体微粒子の存在下で、エチレン性二重結合を分子内に一つ有するモノマーを重合することにより得られる多段型重合体微粒子であるフッ素樹脂。 - 少なくとも、エチレン性二重結合を分子内に複数有するモノマーと、ポリチオールとをラジカル重合する工程(a)を経て得られる重合体(A)を含む層を有する材料(1)に、フッ素ガスを用いた直接フッ化処理を施すことにより得られる反射防止材料であり、
前記工程(a)が、乳化重合により行われ、
前記重合体(A)が、前記工程(a)により重合体微粒子を得た後に、前記重合体微粒子の存在下で、エチレン性二重結合を分子内に一つ有するモノマーを重合することにより得られる多段型重合体微粒子である反射防止材料。 - 前記材料(1)が、基材上に、重合体(A)を含有するコート層を形成することにより得られる、基材およびコート層から形成される材料である請求項2に記載の反射防止材料。
- 前記材料(1)が、重合体(A)を含む層のみからなる、単層構造の材料である請求項2に記載の反射防止材料。
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