JP5584207B2 - 可撓性高屈折率ハードコート - Google Patents
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Description
それぞれのR2は独立してBrであり、
mは0〜4の範囲であり、
それぞれのQは独立してO又はSであり、
nは0〜10の範囲であり、
Lは1つ以上のヒドロキシル基により任意に置換されたC2〜C12のアルキレン基であり、
zは芳香環であり、
tは独立して0又は1である。
CH3−[O−(CH2)y]x−X−COOH
式中、
Xは二価有機連結基であり、
xは約1〜10の範囲であり、
yは約1〜4の範囲である。
VDF:CH2=CF2 (2)
HFP:CF2=CF−CF3 (3)
フルオロポリマーには少なくとも2つの構成モノマー(HFP及びVDF)が含まれているのが好ましく、3つの全ての構成モノマーが様々なモル量で含まれていると更に好ましい。
ISO 1519に記載の屈曲試験(円筒形マンドレル)を用いて、フィルムの耐亀裂性を測定し、破壊マンドレルサイズ(すなわち直径)を報告した。屈曲試験は、マンドレルと接触する光透過性フィルムを用いて実施した。屈曲の後、試料は以下の基準に従って検査され、評価された:
NC−亀裂なし
LC−軽度の亀裂
C−亀裂
HC−激しい亀裂
折り畳み試験−屈曲試験と同様な方法で、可撓性はまた、1cmの金属円筒を中心としてフィルムを折り畳み、次いで、円筒の直径を中心としてフィルムを5回前進させ、戻すことによって測定された。折り畳みの後、試料は以下の基準に従って検査され、評価された:
NC−亀裂なし
LC−軽度の亀裂
C−亀裂
HC−激しい亀裂
折り畳試験は、少なくとも屈曲試験と同じくらい厳しいものであると考えられる。このように、試料は屈曲試験に従って試験されたとき亀裂せず、また、折り畳み試験にしたがって試験されたとき、亀裂しない。
硬化した高屈折ハードコートフィルムの耐摩耗性は、フィルムの表面を横切ってスタイラスに付着したスチールウールシートを振動させることができる機械デバイスを用いてコーティング方向にクロスウェブに(垂直に)試験された。スタイラスは、210mm/秒(ワイプが3.5回/秒)の速度において60mmの掃引幅にわたって振動した(ここで「ワイプ」は、60mmの1回の移動として定義される)。スタイラスは、直径3.2cmの平らな円筒形ベース部の形状を有していた。このスタイラスは、フィルムの表面に対して垂直にスチールウールによってかかる力を増加させるためのおもりの取り付けができる設計になっていた。#0000スチールウールシートは、Hut Products(Fulton,MO)から入手可能な「Magic Sand−Sanding Sheets」であった。#0000は、600〜1200グリットサンドペーパーと同等の特定のグリットを有する。3.2cmのスチールウールディスクをサンドシートからダイカットし、3MブランドのScotch Permanent Adhesive Transferというテープで3.2cmのスタイラス基部に固定した。各実施例につき1つの試料を試験し、試験中に用いられた重量及び拭き取り動作回数は報告されている通りである。試料は次いで、以下の基準に従ってスクラッチに関して視覚的に検査され、評価された。
SS−わずかなスクラッチ
S−スクラッチ
HS−激しいスクラッチ
実施例で使用したZrO2ゾルは、次の性質を有した(米国特許出願公開第2006/0204745号及び米国特許出願第11/078468号に記載されている、光相関分光法(PCS)、X線回折及び熱重量分析法に従って測定した場合)。
1.ZrO2−MPTMS
添加漏斗、温度コントローラー、パドル攪拌機、油槽、及び蒸留ヘッドを備えた2000mLの三つ口フラスコに47.7固形分重量%のZrO2分散体500gが充填された。この分散体に、358.6gの脱イオン水と5重量%Prostab 5198(水溶液)0.54gとのプレミックスを攪拌しながら加えた。次いで、758.6gの1−メトキシ−2−プロパノールをバッチに加え、続いて63.9gの3−(メタクリロイルオキシ)プロピルトリメトキシシラン(MPTMS)と100gの1−メトキシ−2−プロパノールとを加えた。バッチを80℃に加熱し、約16時間保持した。得られた混合物は粘稠で、不透明な白いスラリーだった。バッチを室温まで冷却した。真空蒸留と1782gの1−メトキシ−2−プロパノールの添加を交互に行うことによって、水をバッチから除去した。バッチを真空蒸留によって更に濃縮し、59.1固形分重量%の低粘度で半透明の分散体を得た。
MPTMS及びSilquest A−1230の濃度がモル比3:1に修正されたことを除いて、調製5(以下に記載される)と同じ方法で分散体が形成された。
MPTMS及びSilquest A−1230の濃度がモル比5:1に修正されたことを除いて、調製5と同じ方法で分散体が形成された。
MPTMS及びSilquest A−1230の濃度がモル比7:1に修正されたことを除いて、調製5と同じ方法で分散体が形成された。
添加漏斗、温度コントローラー、パドル攪拌機、油槽、及び蒸留ヘッドを備えた2000mLの三つ口フラスコに47.7固形分重量%のZrO2分散体500gが充填された。この分散液に558.6gの1−メトキシ−2−プロパノールを混合しながら添加した。0.54gの5重量%のProstab 5198(水溶液)、54.25gの3(アクリロキシプロピル)トリメトキシシラン(APTMS)、及び19.3gのSilquest A−1230のプレミックスを攪拌しながら添加した。粗い、オフホワイトのスラリーが形成された。プレミックスのビーカーを、2つのアリコート(それぞれ1−メトキシ−2−プロパノール150g)ですすいだ。すすいだ1−メトキシ−2−プロパノールをバッチに添加した。バッチを80℃に加熱し、約16時間保持した。得られた混合物は、青みがかった色合いを備えた均質で、不透明な分散体だった。バッチを室温まで冷却した。真空蒸留と400gの1−メトキシ−2−プロパノールの添加を交互に行うことによって、水をバッチから除去した。真空蒸留によって、バッチを更に濃縮した。最終的な分散体は粘度が低く、59.1固形分重量%の半透明の分散体であった。
ZrO2ゾル(40.87固形分重量%で100g)、MEEAA(0.87g)、1−メトキシ−2−プロパノール(172g)、及びSAC(1−メトキシ−2−プロパノール中50固形分%で18.8g)を三つ口1L丸底フラスコに充填した。得られる分散体が1−メトキシ−2−プロパノール中に約73.4固形分%であるように、水及びアルコールを真空蒸留を介して取り除いた。分散体の最終組成物が、1−メトキシ−2−プロパノール/2−ブタノンの1/1の混合物中に約58固形分重量%であるように、2−ブタノン(18.5g)をフラスコに充填した。
滴下漏斗、温度コントローラー、パドル攪拌機、及び蒸留ヘッドを備えた250mLのフラスコに、100gのHX−305M5及び5gの0.01 NのHClを充填した。5分後、7.2gのMPTMS及び0.8gのSilquest A−1230をプレミックスし、急速攪拌下で一滴ずつ添加した。得られた混合物は次いで、還流するために12時間加熱した。室温まで冷却した後、次いで、50gの1−メトキシ−2−プロパノールを、次いで一定の攪拌下で添加した。溶液を丸底フラスコに移し、次いで、メタノール、水、及び1−メトキシ−2−プロパノールの一部の量を含む溶媒を、ロータリーエバポレーターを使用して除去し、67.5固形分重量%を備える粘稠な液体メトキシプロパノールゾルが得られた。
APTMS及びSilquest A−1230の濃度がモル比3:1に修正されたことを除いて、調製6と同じ方法で分散体が形成された。
高屈折率コーティング配合物のそれぞれを1−メトキシ−2−プロパノールとMEKの1:1のブレンドで45固形分重量%に希釈した。希釈されたコーティングを次いで、ワイヤー巻回されたMayerコーティングロッド(3マイクロメートルのコーティング用#7ロッド、4.5マイクロメートルのコーティング用#10ロッド、及び7マイクロメートルのコーティング用#14ロッド)を使用して、125マイクロメートル(5ミル)のPETフィルム(商品名「Melinex 618」でDupontから入手)の下塗りされていない表面の上にコーティングした。それぞれのコーティングは次いで、オーブン内で100℃にて2分間乾燥させた。乾燥したコーティングを次いで、窒素下で、Light Hammer 6 UV光源(Fusion UV Systems,Inc.(Gaithersburg,Maryland))を用いて、100%Hバルブで、1回目の通過を914.4cm/分(30fpm)及び2回目の通過を304.8cm/分(10fpm)で光硬化させた。
MPTMS(調製1による)で表面改質された85重量%のZrO2を、以下の表に示された13重量%の重合可能な樹脂及び2重量%のIrgacure 184光開始剤と混合した。この組成物を前述のようにコーティングし、硬化させた。試験結果は以下のように説明される:
比較用組成物は、モル比3:1でMPTMS及びSilquest A1230で表面改質されたZrO2を含有した。表面改質されたZrO2を、48%のSR295、35%のCN120、17%のSR339、及び1重量%のIrgacure 184と、米国特許第7,264,872号(Walker et al.)の実施例15に記載されたように混合した。
調製5及び6に従って表面改質された85重量%のZrO2を、13重量%のCN120及び2重量%のIrgacure 184光開始剤と混合した。この組成物を前述のようにコーティングし、硬化させた。試験結果は以下のように説明される:
調製5に従って表面改質されたZrO2ナノ粒子を、以下の表に示された、5重量%の重合可能な樹脂及び2重量%のIrgacure 184光開始剤と混合した。この組成物を前述のようにコーティングし、硬化させた。試験結果は以下のように説明される:
調製7〜10に従って表面改質された85重量%のZrO2を、以下の表に示された、13重量%又は8重量%の重合可能な樹脂及び2重量%のIrgacure 184光開始剤と混合した。この組成物を前述のようにコーティングし、硬化させた。試験結果は以下のように説明される:
(1)約20〜200マイクロメートルの範囲の厚さを有する光透過性基材と、
前記基材上に配置された、約3〜5マイクロメートルの範囲の厚さを有する高屈折率層であって、前記高屈折率層が、架橋された有機材料中に分散した、少なくとも1.60の屈折率を有する少なくとも60重量%の無機ナノ粒子を含む、高屈折率層と、
前記高屈折率層に結合された低屈折率表面層と、を含む、反射防止フィルムであって、
前記高屈折率層が、6mmのマンドレルサイズを使用してISO 1519に従って試験したときに、亀裂しない、反射防止フィルム。
(2)前記架橋された有機材料が、少なくとも2つの芳香環及び前記2つの環のそれぞれに結合されたアルコキシル化(メタ)アクリレート基を含む、少なくとも1つのジ(メタ)アクリレートモノマー又はオリゴマーを含む、重合可能な樹脂組成物の反応生成物である、項目(1)に記載の反射防止フィルム。
(3)前記モノマー又はオリゴマーが以下の構造:
Qは独立してO又はSであり、
Lは独立して、分岐鎖又は直鎖C 2 〜C 12 アルキル基又はアルコキシ基であり、
nは0〜10の範囲であり、
R1は独立してH又はメチルである、項目(2)に記載の反射防止フィルム。
(4)nが1〜3の範囲であり、Lが分岐鎖又は直鎖C 2 〜C 6 アルコキシ基である、項目(3)に記載の反射防止フィルム。
(5)前記モノマー又はオリゴマーが以下の構造:
それぞれのR2は独立してBrであり、
mは0〜4の範囲であり、
それぞれのQは独立して、O又はSであり、
nは0〜10の範囲であり、
Lは独立して、分岐鎖又は直鎖C 2 〜C 12 アルキル基又はアルコキシ基であり、
zは芳香環であり、
tは独立して0又は1である、項目(2)に記載の反射防止フィルム。
(6)nが1〜3の範囲であり、Lが分岐鎖又は直鎖C 2 〜C 6 アルコキシ基である、項目(5)に記載の反射防止フィルム。
(7)前記無機ナノ粒子が、前記有機材料と共重合する第1表面処理剤と、非反応性相溶化基を有する第2表面処理剤と、を含む、項目(1)に記載の反射防止フィルム。
(8)前記第1表面処理剤が(メタ)アクリルシランを含む、項目(7)に記載の反射防止フィルム。
(9)前記第1表面処理剤が(メタ)アクリルオキシアルコキシシランを含む、項目(8)に記載の反射防止フィルム。
(10)前記第1表面処理剤が、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−(アクリロキシプロピル)トリメトキシシラン、及びこれらの混合物から選択される、項目(9)に記載の反射防止フィルム。
(11)前記第1表面処理剤が不揮発性モノカルボン酸を含む、項目(7)に記載の反射防止フィルム。
(12)前記非反応性相溶化基がポリエーテル末端を含む、項目(7)に記載の反射防止フィルム。
(13)前記第2表面処理剤が、ポリエーテル末端を含むモノカルボン酸又はシランである、項目(7)に記載の反射防止フィルム。
(14)前記第1表面処理剤及び前記第2表面処理剤が、少なくとも3:1のモル比で存在する、項目(7)に記載の反射防止フィルム。
(15)前記第1表面処理剤及び前記第2表面処理剤が、少なくとも5:1のモル比で存在する、項目(7)に記載の反射防止フィルム。
(16)前記第1表面処理剤及び第2表面処理剤が、少なくとも9:1のモル比で存在する、項目(7)に記載の反射防止フィルム。
(17)前記架橋された有機材料が、重合可能な樹脂組成物と、少なくとも3つの重合可能な(メタ)アクリレート基を有する少なくとも1つの架橋剤との反応生成物を含む、項目(1)に記載の反射防止フィルム。
(18)前記光透過性基材が、0.10mm〜0.15mm(4〜6ミル)の範囲の厚さを有する、項目(1)に記載の反射防止フィルム。
(19)前記低屈折率層が、少なくとも1つのフッ素化フリーラジカル重合可能なフルオロポリマーを含む重合樹脂組成物と、少なくとも3つの(メタ)アクリレート基を含む少なくとも1つの架橋剤との反応生成物を含む、項目(1)に記載の反射防止フィルム。
(20)項目(1)に記載の反射防止フィルムを含む光学デバイス。
(21)低屈折率表面層と、
前記低屈折率層に結合された高屈折率層と、を含む反射防止フィルムであって、前記高屈折率層が、少なくとも2つの芳香環を含む少なくとも1つのジ(メタ)アクリレートモノマー又はオリゴマーを少なくとも11固形分重量%の量で含む、重合可能な樹脂組成物の反応生成物中に分散した、少なくとも1.60の屈折率を有する少なくとも60重量%の無機ナノ粒子を含む、反射防止フィルム。
(22)前記モノマーが以下の構造:
Qは独立してO又はSであり、
Lは独立して、分岐鎖又は直鎖C 2 〜C 12 アルキル基又はアルコキシ基であり、
nは0〜10の範囲であり、
R1は独立してH又はメチルである、項目(21)に記載の反射防止フィルム。
(23)nが1〜3の範囲であり、Lは分岐鎖又は直鎖C 2 〜C 6 アルコキシ基である、項目(22)に記載の反射防止フィルム。
(24)前記モノマーが以下の構造:
それぞれのR2は独立してBrであり、
mは0〜4の範囲であり、
それぞれのQは独立してO又はSであり、
nは0〜10の範囲であり、
Lは独立して、分岐鎖又は直鎖C 2 〜C 12 アルキル基又はアルコキシ基であり、
zは芳香環であり、
tは独立して0又は1である、項目(21)に記載の反射防止フィルム。
(25)nは1〜3の範囲であり、Lは分岐鎖又は直鎖C 2 〜C 6 アルコキシ基である、項目(24)に記載の反射防止フィルム。
(26)前記重合可能な樹脂組成物が、少なくとも3つの重合可能な(メタ)アクリレート基を有する少なくとも1つの架橋剤を更に含む、項目(21)に記載の反射防止フィルム。
(27)低屈折率表面層と、
前記低屈折率層に結合された高屈折率層と、を含む反射防止フィルムであって、前記高屈折率層は、架橋された有機材料中に分散した、少なくとも1.60の屈折率を有する、少なくとも60重量%の無機ナノ粒子を含み、前記無機ナノ粒子は、前記有機材料と共重合する第1表面処理剤と、非反応性相溶化基を有する第2表面処理剤と、を含み、前記第1表面処理剤及び第2表面処理剤が少なくとも5:1のモル比で存在する、反射防止フィルム。
(28)前記有機材料が、少なくとも3つの重合可能な(メタ)アクリレート基を有する1つ以上の架橋剤からなる、項目(27)に記載の反射防止フィルム。
(29)第1(メタ)アクリルシラン表面処理剤及び第2非反応性シラン表面処理剤で表面処理された、少なくとも1.60の屈折率を有する表面改質無機ナノ粒子であって、前記第1表面処理剤及び第2表面処理剤が少なくとも5:1のモル比で存在する、表面改質無機ナノ粒子。
(30)項目(29)に記載の表面改質ナノ粒子を含む、重合可能な樹脂組成物。
Claims (4)
- 20〜200マイクロメートルの範囲の厚さを有する光透過性基材と、
前記基材上に配置された、3〜5マイクロメートルの範囲の厚さを有する高屈折率層であって、前記高屈折率層が、架橋された有機材料中に分散した、少なくとも1.60の屈折率を有する少なくとも60重量%の無機ナノ粒子を含み、前記架橋された有機材料が、少なくとも2つの芳香環及び前記2つの環のそれぞれに結合されたアルコキシル化(メタ)アクリレート基を含む、少なくとも1つのジ(メタ)アクリレートモノマー又はオリゴマーを含む、重合可能な樹脂組成物の反応生成物である、高屈折率層と、
前記高屈折率層に結合された低屈折率表面層と、
を含む、反射防止フィルムであって、
前記高屈折率層が、6mmのマンドレルサイズを使用してISO 1519に従って試験したときに、亀裂しない、反射防止フィルム。 - ジ(メタ)アクリレートモノマー又はオリゴマーが、重合可能な樹脂の少なくとも11固形分重量%の量で存在する、請求項1に記載の反射防止フィルム。
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