JP6312845B2 - 活性エネルギー線硬化性組成物および帯電防止フィルム - Google Patents

活性エネルギー線硬化性組成物および帯電防止フィルム Download PDF

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Description

本発明は、活性エネルギー線硬化性組成物および帯電防止フィルムに関する。
一般に樹脂材料は、電気絶縁性に優れているため、絶縁体等の電気絶縁性を必要とする用途には極めて有用であるが、その反面、表面に静電気を帯びやすく、粉塵の吸着及び静電気に起因したトラブルを生じやすい。
このような問題を解決するために、種々の帯電防止剤(特に、カチオン系の帯電防止剤)を用いることが知られている。
例えば、特許文献1には、「正イオンとしてアンモニウム、負イオンとして炭素数が1〜20のアルキルスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸から選ばれる少なくとも1種のイオンで構成されたオニウム塩である一般式(1)(式中R1は水素原子またはメチル基を、R2及びR3は各々独立に炭素数1〜3のアルキル基で互いに同一であっても異なっていてもよく、R4は炭素数1〜3のアルキル基またはベンジル基を、Aは炭素数1〜3のアルキレン基を、X-はアニオンを示す)で示される4級カチオン性(メタ)アクリルアミド系モノマーを含む帯電防止剤。」が記載されており([請求項1])、また、4級カチオン性(メタ)アクリルアミド系モノマーを光硬化させる際に添加する光開始剤としては、「アセトフェノン系、ベンゾイン系、ベンゾフェノン系、チオキサントン系等の通常のものから適宜選択すればよい。」と記載されている([0045])。
特開2011−12240号公報
本発明者らは、特許文献1に記載された帯電防止剤について検討したところ、使用するモノマーおよび光開始剤の種類や組み合わせによっては、帯電防止性が劣る場合があり、また、耐擦傷性および透明性も劣る場合があることを明らかとした。
そこで、本発明は、硬化後の帯電防止性、耐擦傷性および透明性がいずれも良好となる活性エネルギー線硬化性組成物およびそれを用いた帯電防止フィルムを提供することを課題とする。
本発明者らは、上記課題を達成すべく鋭意検討した結果、特定の構造を有する光重合開始剤とともに、帯電防止性を有する重合体を形成しうる重合性化合物を含有する組成物が、硬化後の帯電防止性、耐擦傷性および透明性がいずれも良好となることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、以下の構成により上記課題を達成することができることを見出した。
[1] 後述する式(I)で表される光重合開始剤Aと、帯電防止性化合物Bと、を含有する活性エネルギー線硬化性組成物。
[2] 帯電防止性化合物Bが、後述する式(1)〜(5)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1つの重合性化合物である、[1]に記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
[3] さらに、帯電防止性化合物Bとは異なる、エチレン性不飽和基を含有する重合性化合物Cを含有する、[1]または[2]に記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
[4] 帯電防止性化合物Bが、後述する式(1)で表されるカチオン性重合性化合物である、[2]または[3]に記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
[5] 帯電防止性化合物Bが、後述する式(1)で表されるカチオン性重合性化合物であって、後述する式(6)で表されるアンモニウム塩である、[2]〜[4]のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
[6] 重合性化合物Cが、メタクリル系またはアクリル系化合物である、[3]〜[5]のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
[7] 重合性化合物Cが、後述する式(7)で表される重合性化合物C−1である、[6]に記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
[8] 重合性化合物Cが、親水性基を有する重合性化合物C−2である、[6]に記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
[9] 親水性基が、ヒドロキシ基またはカルボキシル基である、[8]に記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
[10] 光重合開始剤Aの含有量が、組成物中に含まれる全重合性化合物100質量部に対して0.5〜10質量部である、[1]〜[9]のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
[11] 帯電防止性化合物Bの含有量が、組成物中に含まれる全重合性化合物100質量部に対して10〜60質量部である、[10]に記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
[12] 重合性化合物C−1の含有量が、組成物中に含まれる全重合性化合物100質量部に対して10〜50質量部である、[11]に記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
[13] 重合性化合物C−2の含有量が、組成物中に含まれる全重合性化合物100質量部に対して5〜20質量部である、[11]に記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
[14] 光重合開始剤Aが、式(I)におけるnが1である、[1]〜[13]のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
[15] 帯電防止剤に用いる[1]〜[14]のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
[16] 基材上に、[1]〜[15]のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化性組成物を付与し、活性エネルギー線により硬化させた帯電防止層を有する、帯電防止フィルム。
本発明によれば、硬化後の帯電防止性、耐擦傷性および透明性がいずれも良好となる活性エネルギー線硬化性組成物およびそれを用いた帯電防止フィルムを提供することができる。
以下、本発明について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
[活性エネルギー線硬化性組成物]
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物(以下、「本発明の組成物」ともいう。)は、後述する式(I)で表される光重合開始剤Aと、帯電防止性化合物Bと、を含有する活性エネルギー線硬化性組成物である。
本発明の組成物は、光重合開始剤Aおよび帯電防止性化合物Bを含有することにより、硬化後の帯電防止性、耐擦傷性および透明性がいずれも良好となる。
このように帯電防止性、耐擦傷性および透明性がいずれも良好となる理由は、詳細には明らかではないが、およそ以下のとおりと推測される。
まず、下記式(I)で表される光重合開始剤Aの構造中、所定の繰り返し単位数nで表されるエチレンオキシド構造(以下、「EO鎖」ともいう。)が存在していることにより、活性エネルギー線によって活性種を発生させた後においてもEO鎖が残渣として残存していると考えられる。
そして、この残渣が、界面活性能を有しているため、帯電防止性化合物Bまたは帯電防止性化合物Bの重合体を表面に偏在させることができ、帯電防止性および耐擦傷性が良好になったと考えられる。
また、光重合開始剤AがEO鎖を有していることにより、光重合開始剤Aおよび帯電防止性化合物Bの相溶性が高くなり、その結果、帯電防止性化合物Bまたは帯電防止性化合物Bの重合体を表面に偏在させるだけでなく、硬化物中に均一に分散させることもできるため、透明性が良好になったと考えられる。
このことは、EO鎖を有していない比較例1で使用する光重合開始剤(Irgacure2959,下記構造式参照)では効果が発現しないことからも推測することができる。

また、本発明の組成物は、光重合開始剤Aおよび帯電防止性化合物Bを含有することにより、意外にも、低湿度環境下における帯電防止性も良好となり、サーモサイクル試験後においても帯電防止性に変化(劣化)が見られないことが分かった。
これは、上述した光重合開始剤Aに由来するEO鎖を含む残渣が、界面活性能を有しているだけでなく、保湿性に寄与しているため、低湿度環境下においても帯電防止性が良好になったと考えられる。
また、上述したように、光重合開始剤Aおよび帯電防止性化合物Bの相溶性が高くなり、その結果、未反応の帯電防止性化合物Bを硬化物中に均一に分散でき、未反応の重合性化合物の凝集が抑制できたため、サーモサイクル試験後においても帯電防止性に劣化が見られないと考えられる。
以下に、本発明の組成物が含有する光重合開始剤Aおよび帯電防止性化合物Bならびに任意の重合性化合物Cなどについて詳述する。
〔光重合開始剤A〕
本発明の組成物が含有する光重合開始剤Aは、下記式(I)で表される光重合開始剤である。
式(I)中、V、V、VおよびVは、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表し、nは、1〜5の整数を表す。
本発明においては、上記式(I)中のnが1〜5の整数であることにより、上述したEO鎖による機能が発現し、硬化後の帯電防止性、耐擦傷性および透明性が良好となる。
これらの効果がより向上する理由から、上記式(I)中のnは、1〜3の整数であることが好ましく、1〜2の整数であることがより好ましく、1であることがさらに好ましい。
〜Vにおいて、置換基としては、例えば、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシ基、アルキルチオ基、メルカプト基、アシル基、アミノ基が挙げられる。
〜Vにおいて、ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が好ましく、塩素原子、臭素原子がより好ましく、塩素原子が特に好ましい。
〜Vにおいて、アルキル基の炭素原子数としては、炭素原子数1〜6が好ましく、炭素原子数1〜3がより好ましい。
また、V〜Vにおいて、アルキル基は、直鎖のアルキル基であってもよいし、分岐鎖を有するアルキル基であってもよい。また、アルキル基は、脂環構造を有していてもよい。
〜Vにおけるアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基が挙げられ、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基が好ましい。
〜Vにおいて、アルコキシ基の炭素原子数としては、炭素原子数1〜6が好ましく、炭素原子数1〜3がより好ましい。
また、V〜Vにおいて、アルコキシ基は、直鎖のアルコキシ基であってもよいし、分岐鎖を有するアルコキシ基であってもよい。また、アルコキシ基は、脂環構造を有していてもよい。
〜Vにおけるアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、n−ブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基が挙げられ、メトキシ基、エトキシ基、n−プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基が好ましい。
〜Vにおいて、アルキルチオ基の炭素原子数としては、炭素原子数1〜6が好ましく、炭素原子数1〜4がより好ましい。
また、V〜Vにおいて、アルキルチオ基は、直鎖のアルキルチオ基であってもよいし、分岐鎖を有するアルキルチオ基であってもよい。また、アルキルチオ基は、脂環構造を有していてもよい。
〜Vにおけるアルキルチオ基としては、メチルチオ基、エチルチオ基、n−プロピルチオ基、イソプロピルチオ基、n−ブチルチオ基、sec−ブチルチオ基、tert−ブチルチオ基、n−ペンチルチオ基、n−ヘキシルチオ基、シクロヘキシルチオ基が挙げられ、メチルチオ基、エチルチオ基、n−プロピルチオ基、イソプロピルチオ基が好ましい。
〜Vにおいて、アシル基の炭素原子数としては、炭素原子数1〜6が好ましく、炭素原子数1〜3がより好ましい。
また、V〜Vにおいて、アシル基は、直鎖のアシル基であってもよいし、分岐鎖を有するアシル基であってもよい。
〜Vにおけるアシル基としては、ホルミル基、アセチル基、エチルアシル基、n−プロピルアシル基、イソプロピルアシル基が挙げられ、ホルミル基、アセチル基、エチルアシル基が好ましい。
〜Vとしては、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基が好ましく、水素原子、アルコキシ基、アルキルチオ基がより好ましく、水素原子が最も好ましい。
また、上記式(I)で表される化合物のさらに好ましい形態として、V〜Vのうち、2つ以上(好ましくは3つ以上、最も好ましくは4つ)が水素原子である形態が挙げられる。
以下に、上記式(I)で表される化合物の具体例(例示化合物)を示すが、上記式(I)で表される化合物はこれらに限定されるものではない。
上記式(I)で表される化合物(重合開始剤)は、例えば、特開2000−186242号公報の段落0067〜0071及び0112〜0115に記載された方法に準じて合成できる。
本発明においては、上記光重合開始剤Aの含有量は、硬化性、低湿度環境下における保湿性、未反応の帯電防止性化合物Bの分散性などの観点から、組成物中に含まれる全重合性化合物100質量部に対して0.5〜10質量部であるのが好ましく、1〜8質量部であるのがより好ましい。
ここで、「全重合性化合物100質量部」とは、後述する帯電防止性化合物Bおよび後述する任意の重合性化合物Cの合計100質量部のことをいう。
また、本発明においては、上記光重合開始剤A以外に他の開始剤を併用してもよい。
他の開始剤としては、例えば、光ラジカル重合開始剤が挙げられ、具体的には、ヒドロキシアセトフェノン化合物、アミノアセトフェノン化合物、及び、アシルホスフィン化合物も好適に用いることができる。
より具体的には、例えば、特開平10−291969号公報に記載のアミノアセトフェノン系開始剤、特許第4225898号公報に記載のアシルホスフィンオキシド系開始剤も用いることができる。
ヒドロキシアセトフェノン系開始剤としては、市販品であるIRGACURE−184、DAROCUR−1173、IRGACURE−500、IRGACURE−2959、IRGACURE−127(商品名:いずれもBASF社製)を用いることができる。アミノアセトフェノン系開始剤としては、市販品であるIRGACURE−907、IRGACURE−369、及び、IRGACURE−379(商品名:いずれもBASF社製)を用いることができる。アミノアセトフェノン系開始剤として、365nmまたは405nm等の長波光源に吸収波長がマッチングされた特開2009−191179号公報に記載の化合物も用いることができる。また、アシルホスフィン系開始剤としては市販品であるIRGACURE−819やDAROCUR−TPO(商品名:いずれもBASF社製)を用いることができる。
〔帯電防止性化合物B〕
本発明の組成物が含有する帯電防止性化合物Bは、帯電防止性を有する従来公知の重合体を形成しうる重合性化合物であればよい。
本発明においては、帯電防止性化合物Bは、硬化後の帯電防止性がより良好となり、上記光重合開始剤Aとの反応性が良好となる理由から、下記式(1)〜(5)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1つの重合性化合物であるのが好ましい。
式(1)〜式(5)中、Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、1価の炭化水素基、−COO−C、または、炭化水素を介した−COO−Cを表し、Cは、水素原子または置換基を有していてもよい炭化水素基を表す。
式(1)〜式(5)中、Zは、それぞれ独立に、−COO−、−CONH−、−OCO−、−CHOCO−、−CHCOO−、−O−、−SO−、−CO−、−CONHCOO−、−CONHCONH−、−CONHSO−、−CON(P)−、−SON(G)−、−C−、または、炭素数1〜30のアルキレン基を表し、Gは、水素原子または炭化水素基を表す。
式(1)〜式(5)中、Aは、それぞれ独立に、単結合または2価以上の連結基を表し、jは、それぞれ独立に、0〜30の整数を表す。
式(1)中、Yは、カチオン性基を表し、Xは、アニオン性基を表し、uは、1〜3の整数を表し、rは、1〜4の整数を表す。
式(2)中、Rは、置換基を有していてもよい炭素数が2〜5のアルキレン基を表し、Rは、水素原子または置換基を有していてもよい炭素数が1〜5のアルキル基を表し、mは、2〜200の整数を表す。
式(3)中、Qは、アンモニウムカチオン、スルホニウムカチオン、ヨードニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、または、ピリジニウムカチオンを表し、Lは、単結合または2価以上の連結基を表し、Tは、COO、SO またはOPO(O)(ORp)を表し、Rpは、アルキル基を表す。pは、1〜3の整数を表す。
式(4)中、Lは、単結合または2価以上の連結基を表し、Uは、置換基を有していてもよいアンモニウムまたはホスホニウムカチオンを表し、qは、1〜3の整数を表す。
式(5)中、Jは、COO、OPO(OH)OまたはSO を表し、Vは、カチオン性基を表し、wは、1〜3の整数を表す。
ここで、上記式(1)〜式(5)中のRは、水素原子または1価の炭化水素基であるのが好ましく、1価の炭化水素基としては、例えば、炭素数1〜10のアルキル基が挙げられ、中でもメチル基が好ましい。
また、上記式(1)〜式(5)中のZは、−COO−、−CONH−、または、炭素数1〜30のアルキレン基であるのが好ましく、炭素数1〜30のアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基等が挙げられ、中でもメチレン基であるのが好ましい。
また、上記式(1)〜式(5)中のAは、単結合または2価の連結基であるのが好ましく、2価の連結基としては、例えば、炭素数1〜10のアルキレン基が挙げられ、中でもエチレン基またはプロピレン基であるのが好ましい。
また、上記式(1)中のY(カチオン性基)は、アンモニウムカチオンであるのが好ましく、X(アニオン性基)としては、例えば、Cl、Br、I、SO 、NCS、ROSO 、ROSO 、RSO 、R−C−SO 、(RO)PO 、R(ここで、Rは置換基を有していてもよいアルキル基、脂環アルキル基、芳香族基を示す。)、(CFSO、(SO等が挙げられる。
また、上記式(2)中のRは、エチレン基であるのが好ましく、Rは、水素原子または炭素数が1〜3のアルキル基であるのが好ましく、mは、2〜30の整数であるのが好ましい。
また、上記式(3)中のQはアンモニウムカチオンであるのが好ましい。また、Lは、単結合または2価の連結基であるのが好ましく、2価の連結基としては、例えば、炭素数1〜10のアルキレン基が挙げられ、中でもメチレン基、エチレン基、プロピレン基またはブチレン基であるのが好ましい。また、Tは、COOまたはSO であるのが好ましい。
また、上記式(4)中のLは、単結合または2価の連結基であるのが好ましく、2価の連結基としては、例えば、炭素数1〜10のアルキレン基が挙げられ、中でもメチレン基、エチレン基、プロピレン基またはブチレン基であるのが好ましい。また、Uは、アンモニウムカチオンであるのが好ましい。
また、上記式(5)中のJは、SO であるのが好ましく、Vのカチオン性基としては、例えば、Na、K、4級アンモニウムカチオン、ピリジニウムカチオン等が挙げられる。
本発明においては、上記帯電防止性化合物Bは、硬化後の帯電防止性がより良好となり、上記光重合開始剤Aとの相溶性が良好となる理由から、上記式(1)〜(5)で表される化合物のうち、上記式(1)で表されるカチオン性重合性化合物であるのが好ましく、下記式(6)で表されるアンモニウム塩であるのがより好ましい。
式(6)中、RおよびAは、それぞれ、上記式(1)中のRおよびAと同義である。
また、Zは、−COO−、−CONH−、または、−CH−を表し、jは、0〜10の整数を表す。
また、L、LおよびLは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい、炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基または複素環基を表し、L、LおよびLの少なくとも2つが互いに結合して環を形成してもよい。
上記式(1)および(6)で表される重合性化合物としては、具体的には、例えば、以下に示す(B)−a1−1〜(B)−a1−11が挙げられる。

上記式(2)で表される重合性化合物としては、具体的には、例えば、以下に示す(B)−a2−1〜(B)−a2−3が挙げられる。
上記式(3)で表される重合性化合物としては、具体的には、例えば、以下に示す(B)−a3−1〜(B)−a3−7が挙げられる。
上記式(4)で表される重合性化合物としては、具体的には、例えば、以下に示す(B)−a4−1〜(B)−a4−2が挙げられる。
上記式(5)で表される重合性化合物としては、具体的には、例えば、以下に示す(B)−a5−1が挙げられる。
本発明においては、上記帯電防止性化合物Bの含有量は、硬化後の帯電防止性がより良好となる理由から、組成物中に含まれる全重合性化合物100質量部に対して10〜60質量部であるのが好ましく、15〜50質量部であるのがより好ましい。
〔重合性化合物C〕
本発明の組成物は、硬化後の耐擦傷性がより良好となり、未反応の帯電防止性化合物Bの凝集を抑制する理由から、上記帯電防止性化合物Bとは異なる、エチレン性不飽和基を含有する重合性化合物Cを含有するのが好ましい。
エチレン性不飽和基としては、具体的には、例えば、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、スチリル基、アリル基等の重合性官能基が挙げられる。
ここで、「(メタ)アクリロイル基」とは、メタクリロイル基またはアクリロイル基を含む概念の表記であり、後述する(メタ)アクリル系、(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸の表現も同様である。
本発明においては、上記重合性化合物Cは、光重合開始剤Aとの相溶性や反応性が高くなる理由から、エチレン性不飽和基としてメタクリロイル基またはアクリロイル基を含有する(メタ)アクリロイル基を含有するメタクリル系またはアクリル系化合物(以下、「(メタ)アクリル系化合物」と略す。)であるのが好ましい。
上記(メタ)アクリル系化合物としては、例えば、多官能(メタ)アクリレート、多官能(メタ)アクリルアミド、単官能(メタ)アクリレート、単官能(メタ)アクリルアミドが挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
<多官能(メタ)アクリレート,多官能(メタ)アクリルアミド>
多官能(メタ)アクリレートとしては、具体的には、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、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、ジペンタエリスルトールヘキサ(メタ)アクリレート〔以下、ジペンタエリスルトールヘキサアクリレートのことを「DPHA」とも略す。〕、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テトラ(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、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(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、1、6−ヘキサンジオールジ(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、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ジテトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
多官能(メタ)アクリルアミドとしては、具体的には、例えば、N,N’−メチレンビス(メタ)アクリルアミド、1,2−ビス〔(メタ)アクリルアミド〕エタン、1,3−ビス〔(メタ)アクリルアミド〕プロパン、1,6−ビス〔(メタ)アクリルアミド〕ヘキサン、公開技報2013−502654の[0031]段落に記載された重合性化合物1〜12等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
なお、多官能(メタ)アクリレートおよび多官能(メタ)アクリルアミドは、併用することができる。
<単官能(メタ)アクリレート,単官能(メタ)アクリルアミド>
単官能(メタ)アクリレートとしては、具体的には、例えば、アクリル酸メチル〔以下、「MA」とも略す。〕、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸アミル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸−2−クロロエチル、グリシジルアクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルアクリレート、ビニルアクリレート、2−フェニルビニルアクリレート、1−プロペニルアクリレート、アリルアクリレート、2−アリロキシエチルアクリレート、プロパルギルアクリレート等のアルキルアクリレート;メタクリル酸メチル〔以下、「MMA」とも略す。〕、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸アミル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸−2−クロロエチル、グリシジルメタクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート、ビニルメタクリレート、2−フェニルビニルメタクリレート、1−プロペニルメタクリレート、アリルメタクリレート、2−アリロキシエチルメタクリレート、プロパルギルメタクリレート等のアルキルメタクリレート;等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
単官能(メタ)アクリルアミドとしては、具体的には、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、N−ヘキシルメタクリルアミド、N−シクロヘキシルアクリルアミド、N−ヒドロキシエチルアクリルアミド、N−フェニルアクリルアミド、N−ニトロフェニルアクリルアミド、N−エチル−N−フェニルアクリルアミド、ビニルアクリルアミド、ビニルメタクリルアミド、N,N−ジアリルアクリルアミド、N,N−ジアリルメタクリルアミド、アリルアクリルアミド、アリルメタクリルアミド、N−(2−アセトアミドエチル)−N−(2−ヒドロキシエチル)アクリルアミド等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
なお、単官能(メタ)アクリレートおよび単官能(メタ)アクリルアミドは、併用することができる。
上記で例示した上記(メタ)アクリル系化合物以外の上記重合性化合物Cとしては、光重合開始剤Aとの相溶性が高く、帯電防止性がより良好となる理由から、下記式(7)で表される重合性化合物C−1であるのが好ましい。
CH=C(R)COO(AO) (7)
ここで、式(7)中、Rは、水素原子またはCHを表し、Rは、水素原子または置換基を有していてもよい炭素数6〜25の炭化水素基を表し、Aは、置換基を有していてもよい炭素数が2〜5のアルキレン基を表し、nは、3〜50の整数を表す。
上記式(7)で表される重合性化合物C−1としては、具体的には、例えば、以下に示す(B)−b−1〜(B)−b−5が挙げられる。
また、上記で例示した上記(メタ)アクリル系化合物以外の上記重合性化合物Cとしては、光重合開始剤Aとの相溶性が高く、帯電防止性がより良好となる理由から、親水性基を有する重合性化合物C−2であるのが好ましい。
ここで、親水性基としては、例えば、ヒドロキシ基、カルボキシル基等が挙げられ、中でも、ヒドロキシ基であるのが好ましい。
ヒドロキシ基を有する重合性化合物C−2としては、下記式(8)で表される化合物であるのが好ましい。
CH=C(R)COO(BO)H (8)
ここで、式(8)中、Rは、水素原子またはCHを表し、Bは、炭素数2〜5の分岐していてもよいアルキレン基を表す。
上記式(8)で表される化合物のうち、光重合開始剤Aとの相溶性が高く、帯電防止性がさらに良好となり、サーモサイクル試験後においても帯電防止性に劣化しにくくなる理由から、Bで表されるアルキレン基はエチレン基であるのが好ましい。
上記式(8)で表される化合物としては、具体的には、例えば、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート〔以下、「HEMA」とも略す。〕、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、3−ヒドロキシプロピルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート〔以下、「HPMA」とも略す。〕、3−ヒドロキシプロピルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルメタクリレート等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明においては、上記重合性化合物Cを含有する場合、帯電防止性がさらに良好となる理由から、上記式(7)で表される重合性化合物C−1および親水性基を有する重合性化合物C−2を併用することが好ましい。
本発明においては、上記重合性化合物Cを含有する場合の含有量は、組成物中に含まれる全重合性化合物100質量部に対して5〜90質量部であるのが好ましく、40〜90質量部であるのがより好ましい。
特に、上記重合性化合物Cとして、上記式(7)で表される重合性化合物C−1を含有する場合の含有量は、組成物中に含まれる全重合性化合物100質量部に対して10〜50質量部であるのが好ましい。
また、上記重合性化合物Cとして、親水性基を有する重合性化合物C−2を含有する場合の含有量は、組成物中に含まれる全重合性化合物100質量部に対して5〜20質量部であるのが好ましい。
本発明の組成物は、必要に応じて、溶媒が含有されていてもよい。
使用される溶媒としては、例えば、水、有機溶媒またはこれらの混合溶媒を挙げることができる。
有機溶媒としては、具体的には、例えば、メタノール、イソプロピルアルコール(以下、「IPA」とも略す。)等のアルコール類;アセトン等のケトン類;ホルムアミド等のアミド類;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類;酢酸エチル等のエステル類;エーテル類;等が挙げられる。
また、本発明の組成物は、使用する用途に応じて、顔料、染料、界面活性剤、ブロッキング防止剤、バインダー、架橋剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の他の任意成分を併用してもよい。
[帯電防止フィルム]
本発明の帯電防止フィルムは、基材上に、本発明の組成物を付与し、活性エネルギー線により硬化させた帯電防止層を有する帯電防止フィルムである。
〔基材〕
本発明の帯電防止フィルムが有する基材は、透明性が良好な材料からなる基材であるのが好ましく、その材料としては、具体的には、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン6、ナイロン66、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース、アセチルセルロースブチレート、セロファン、ポリスチレン、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリメチルテルペン、ポリエーテルスルフォン、ポリメタクリル酸メチル、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリシクロオレフィン等が挙げられる。
〔帯電防止層〕
上記基材上に本発明の組成物を付与する方法は特に限定されず、例えば、グラビアコーター、コンマコーター、バーコーター、ナイフコーター、ダイコーター、ロールコーターなどによる塗布方法が挙げられる。
また、基材上に付与し、塗膜を形成した後、後述する硬化処理を施す前に、必要に応じて、乾燥処理を実施してもよい。乾燥処理を実施することにより、塗膜中に含まれる揮発成分(溶媒など)を除去することができる。乾燥処理の方法は特に制限されないが、重合性化合物の重合が進行しない程度の温度(例えば、60〜100℃)にて加熱処理を施す方法や、風乾処理を実施する方法などが挙げられる。
上記基材上に本発明の組成物を付与し、塗膜を形成した後に活性エネルギー線により硬化させる方法は特に限定されない。
ここで、活性エネルギー線とは、活性種を発生する化合物(光重合開始剤A)を分解して活性種を発生させることのできるエネルギー線のことをいう。このような活性エネルギー線としては、遠紫外線、紫外線、近紫外線、赤外線等の光線;X線、γ線等の電磁波;電子線、プロトン線、中性子線等が挙げられ、硬化速度、照射装置の入手のし易さ、価格等から紫外線が好ましい。
紫外線照射には、150〜450nm波長域の光を発する高圧水銀ランプ、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ケミカルランプ、無電極放電ランプ、紫外線LED等を用いることができる。
また、塗膜に対して施される光照射の照度は特に制限されないが、得られる帯電防止フィルムの特性および生産性のバランスの点から、0.1〜1000mW/cmが好ましく、1〜800mW/cmがより好ましい。
光照射の際の露光量は特に制限されないが、得られる帯電防止フィルムの特性および生産性のバランスの点から、2000mJ/cm以下が好ましく、1750mJ/cm以下がより好ましく、1500mJ/cm以下がさらに好ましい。下限は特に制限されないが、帯電防止フィルムの特性の点から、500mJ/cm以上が好ましい。
光照射の際の雰囲気は特に制限されず、大気下でも、不活性ガス雰囲気下でもよい。
本発明の組成物を用いて形成される帯電防止層の厚みは、0.01〜100μmが好ましく、0.05〜50μmがより好ましい。
また、帯電防止層の硬度は、鉛筆硬度試験でHB以上が好ましく、H以上がより好ましい。
また、帯電防止層の表面抵抗率SR(Ω/sq)の常用対数値(LogSR)が13以下であるのが好ましく、12以下であるのがより好ましい。
ここで表面抵抗率は、25℃、相対湿度60%で測定した値を表す。
以下に実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す実施例により限定的に解釈されるべきものではない。
〔重合開始剤の合成〕
<中間体(2)−1の合成>
90℃に加熱した170.0gのフェニルジグリコール(PhDG、日本乳化剤製)(0.93mol)に、無水酢酸97.2g(0.95mol)を滴下し、120℃で6時間加熱攪拌した。その後、減圧により濃縮し、中間体(2)−1を204.4g得た(収率98%)。なお、得られた中間体(2)−1の構造は、核磁気共鳴装置(使用溶媒:CDCl)を用いて測定することで、下記式(2)−1の化合物であることが確認できた。H−NMRの測定データを下記に示す。
H−NMR(CDCl
δ:2.10(3H,s),3.78(2H,m),3.87(2H,m),4.15(2H,m),4.26(2H,m),6.90−6.98(3H,m),7.25−7.32(2H,m)
<中間体(3)−1の合成>
270mLのo−ジクロロベンゼン(2.39mol)に120.0gの塩化アルミニウム(III)(0.90mol)を加えて0℃まで冷却した。これに、44.26mLの2−ブロモイソ酪酸ブロミド(0.36mol)を滴下し、15分攪拌した。その後、反応液の温度を0℃に保ちながら、67.28gの中間体(2)−1(0.30mol)を30分間かけて滴下した。滴下後の反応液を室温(22℃)に戻し、2時間攪拌した。その後、5℃に冷却した水300mLに反応液を数回に分けて添加した。有機相を水300mlで2回洗浄した後、さらに重曹水135mL、飽和食塩水135mLで洗浄し、有機相に水300mLを添加し、減圧により共沸濃縮することで中間体(3)−1を110.8g得た(収率95%)。なお、得られた中間体(3)−1の構造は、核磁気共鳴装置(使用溶媒:CDCl)を用いて測定することで、下記式(3)−1の化合物であることが確認できた。H−NMRの測定データを下記に示す。
H−NMR(CDCl
δ:2.04(6H,s),2.08(3H,s),3.79(2H,m),3.85(2H,m),4.21(2H,m),4.26(2H,m),6.94(2H,d),8.21(2H,d)
<光重合開始剤A:化合物(I)−1の合成>
100.0gの化合物(3)−1(0.27mol)をイソプロピルアルコール200mLに溶解させ、214gの25質量%水酸化ナトリウム水溶液を滴下し、2時間攪拌した。その後、攪拌を停止し、有機相を飽和食塩水で2回洗浄した後、塩酸で中和した。有機相を減圧により濃縮した後、メチルエチルケトン72mLを添加し、析出した塩をろ過した。ろ液を減圧濃縮した後、水72mLを添加し、減圧による共沸濃縮を行うことで、化合物(I)−1を56.8g得た(収率87%)。
H−NMR(CDCl
δ:1.64(6H,s),3.69(2H,m),3.78(2H,m),3.91(2H,m),4.22(2H,m),4.26(1H,s),6.97(2H,d),8.06(2H,d)
〔他の光重合開始剤の合成〕
式(I)で表される化合物として、上記手順を参考にして下記式(I)−2で表される化合物、下記式(I)−4で表される化合物、式(IB)で表される化合物を合成した。
また、後述する表1に示すように、比較例で使用する化合物として、市販品である「Irgacure 2959」(Irg2959)(商品名、BASF社製)を用いた。なお、Irg2959は、下記式に示す通り、式(I)においてn=0の化合物に該当する。
<実施例1〜24、比較例1〜3>
(活性エネルギー線硬化性組成物の調製)
下記表2〜表5に示す成分を、下記表2〜表5に示す配合量(質量部)で混合し、撹拌することで組成物を得た。
なお、下記表2〜表5中、「DPHA」はジペンタエリスルトールヘキサアクリレートを表し、「HEMA」は2−ヒドロキシエチルメタクリレートを表し、「HPMA」は2−ヒドロキシプロピルメタクリレートを表し、「MAA」はメタクリル酸を表す。
<帯電防止フィルムの作製>
調製した各組成物をポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡製:コスモシャインA4100)上にバーコーターを用いて塗布し、熱風オーブンで溶剤を除去した後、出力80w/cmの高圧水銀ランプで紫外線を10秒間照射し、塗布層(厚み:5μm)を硬化させ、帯電防止フィルムを作製した。
作製した帯電防止フィルムを縦100×横100mmにカッターで切断したサンプルを作成し、次の評価方法により評価を行った。これらの結果を下記表2〜表5に示す。
(帯電防止性)
帯電防止性は、切断後のサンプルを25℃、相対湿度40%雰囲気下で24時間放置した後、表面抵抗測定器(東亜電波工業(株)製 SME−8310)を用い、25℃、相対湿度40%の条件で、印加電圧100Vをかけて1分後の表面抵抗率(Ω/□)を測定し、評価した。
また、低湿度下の帯電防止性は、25℃、相対湿度15%雰囲気下で24時間放置した後、上記と同様の方法で表面抵抗率(Ω/□)を測定し、評価した。
評価基準は以下のように行い、帯電防止性を6段階で評価した。D以上は、実用上問題なく使用できる。
A:より優れている(表面抵抗値は10Ω/面積未満)
B:優れている(表面抵抗値は10Ω/面積以上であるが、1010Ω/面積未満)
C:良い(表面抵抗値は1010Ω/面積以上であるが、1011Ω/面積未満)
D:普通(表面抵抗値は1011Ω/面積以上であるが、1012Ω/面積未満)
E:やや悪い(表面抵抗値は1012Ω以上であるが、1013Ω/面積未満)
F:悪い(表面抵抗値は1013Ω/面積以上)
(サーモサイクル後の帯電防止性変化率)
温度変化(相対湿度45%雰囲気下20℃50時間→相対湿度20%雰囲気下−20℃50時間→相対湿度85%雰囲気下50℃50時間)を1サイクルとする20サイクルのサーモサイクル試験を行った後に、上記と同様の方法で表面抵抗率(Ω/□)を測定した。サーモサイクル試験前後の表面抵抗率の値から、下記式により、変化率を算出した。
変化率=(試験後の表面抵抗値)/(試験前の表面抵抗値)
(耐擦傷性)
スチールウールを#0000のスチールウールを用いて、200g/cmの荷重をかけながら、帯電防止膜を有する層上の全面を10往復させ、表面の傷の発生の有無を評価した。
A:非常に注意深く見ても、全く傷が見えない。
B:非常に注意深く見ると僅かに弱い傷が見える。
C:サンプルの一部に弱い傷が見える。
D:塗布膜全面に筋状の傷が認められる。
E:塗布膜の剥離が生じる。
(透明性)
透明性はヘイズ(%)により評価した。ヘイズの測定は、実施例および比較例で得られた各帯電防止フィルムを−20℃の条件で3週間保管した後、日本電色工業(株)製濁度計「NDH5000」を用いて行った。なお、帯電防止膜を備えていないポリエチレンテレフタレートフィルムに対して、同様の測定を行なってブランクとした。
A:0.5%未満
B:0.5%以上
表5に示す結果から、光重合開始剤として、市販品(Irg2959、BASF社製))を用いた場合は、配合量を変化させても帯電防止性および耐擦傷性が劣ることが分かった(比較例1および3)。
また、光重合開始剤として、上記式(I)中のnが9に相当する開始剤を用いた場合は、帯電防止性は改善したものの、耐擦傷性に劣ることが分かった(比較例2)。
これに対し、表2〜4に示す通り、光重合開始剤Aおよび帯電防止性化合物Bを配合すると、硬化後の帯電防止性、耐擦傷性および透明性がいずれも良好となることが分かった(実施例1〜24)。
また、表2〜4に示す結果の対比から、帯電防止性化合物Bが、上記式(1)で表されるカチオン性重合性化合物であると、帯電防止性および耐擦傷性がより良好となる傾向があることが分かった。
さらに、実施例1、17および18の対比から、光重合開始剤Aとして、上記式(I)中のnが1である光重合開始剤を用いると、帯電防止性および耐擦傷性がより良好となる傾向があることが分かった。
さらに、実施例1〜12の対比から、重合性化合物Cを含有していると、耐擦傷性がより良好となることが分かった。
さらに、実施例2と実施例5〜12との対比から、重合性化合物Cとして、上記式(7)で表される重合性化合物C−1を用いた実施例5〜12は、帯電防止性、特に、サーモサイクル試験後における帯電防止性がより良好となることが分かり、なかでも、親水性基を有する重合性化合物C−2としてHEMA(2−ヒドロキシエチルメタクリレート)やHPMA(2−ヒドロキシプロピルメタクリレート)を併用している実施例8〜12は、帯電防止性がさらに良好となることが分かった。

Claims (14)

  1. 下記式(I)で表される光重合開始剤Aと、帯電防止性化合物Bと、を含有し、
    前記帯電防止性化合物Bが、下記式(1)〜(5)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1つの重合性化合物である、活性エネルギー線硬化性組成物。

    ここで、式(I)中、V、V、VおよびVは、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表し、nは、1〜5の整数を表す。

    ここで、式(1)〜式(5)中、R は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、1価の炭化水素基、または、−COO−C を表し、C は、水素原子または置換基を有していてもよい炭化水素基を表す。
    式(1)〜式(5)中、Zは、それぞれ独立に、−COO−、−CONH−、−OC(=O)−、−CH OC(=O)−、−CH COO−、−O−、−SO −、−CO−、−CONHCOO−、−CONHCONH−、−CONHSO −、−SO N(G)−、−C −、または、炭素数1〜30のアルキレン基を表し、Gは、水素原子または炭化水素基を表す。
    式(1)〜式(5)中、Aは、それぞれ独立に、単結合または2価以上の連結基を表し、jは、それぞれ独立に、0〜30の整数を表す。
    式(1)中、Y は、カチオン性基を表し、X は、アニオン性基を表し、uは、1〜3の整数を表し、rは、1〜4の整数を表す。
    式(2)中、R は、置換基を有していてもよい炭素数が2〜5のアルキレン基を表し、R は、水素原子または置換基を有していてもよい炭素数が1〜5のアルキル基を表し、mは、2〜200の整数を表す。
    式(3)中、Q は、アンモニウムカチオン、スルホニウムカチオン、ヨードニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、または、ピリジニウムカチオンを表し、L は、単結合または2価以上の連結基を表し、T は、COO 、SO またはOPO(O )(ORp)を表し、Rpは、アルキル基を表す。pは、1〜3の整数を表す。
    式(4)中、L は、単結合または2価以上の連結基を表し、U は、置換基を有していてもよいアンモニウムまたはホスホニウムカチオンを表し、qは、1〜3の整数を表す。
    式(5)中、J は、COO 、OPO(OH)O またはSO を表し、V は、カチオン性基を表し、wは、1〜3の整数を表す。
  2. さらに、前記帯電防止性化合物Bとは異なる、エチレン性不飽和基を含有する重合性化合物Cを含有する、請求項1に記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
  3. 前記帯電防止性化合物Bが、前記式(1)で表されるカチオン性重合性化合物である、請求項またはに記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
  4. 前記帯電防止性化合物Bが、前記式(1)で表されるカチオン性重合性化合物であって、下記式(6)で表されるアンモニウム塩である、請求項のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化性組成物。

    ここで、式(6)中、Rは、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、1価の炭化水素基、または、−COO−C 表し、Cは、水素原子または置換基を有していてもよい炭化水素基を表す。
    また、Zは、−COO−、−CONH−、または、−CH−を表し、Aは、単結合または2価以上の連結基を表し、jは、0〜10の整数を表す。
    また、L、LおよびLは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい、炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基または複素環基を表し、L、LおよびLの少なくとも2つが互いに結合して環を形成してもよい。
  5. 前記重合性化合物Cが、メタクリル系またはアクリル系化合物である、請求項2に記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
  6. 前記重合性化合物Cが、下記式(7)で表される重合性化合物C−1である、請求項に記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
    CH=C(R)COO(AO) (7)
    ここで、式(7)中、Rは、水素原子またはCHを表し、Rは、水素原子または置換基を有していてもよい炭素数6〜25の炭化水素基を表し、Aは、置換基を有していてもよい炭素数が2〜5のアルキレン基を表し、nは、3〜50の整数を表す。
  7. 前記重合性化合物Cが、親水性基を有する重合性化合物C−2であり、
    前記親水性基が、ヒドロキシ基またはカルボキシル基である、請求項に記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
  8. 前記光重合開始剤Aの含有量が、組成物中に含まれる全重合性化合物100質量部に対して0.5〜10質量部である、請求項1〜のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
  9. 前記帯電防止性化合物Bの含有量が、組成物中に含まれる全重合性化合物100質量部に対して10〜60質量部である、請求項に記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
  10. 前記光重合開始剤Aの含有量が、組成物中に含まれる全重合性化合物100質量部に対して0.5〜10質量部であり、
    前記帯電防止性化合物Bの含有量が、組成物中に含まれる全重合性化合物100質量部に対して10〜60質量部であり、
    前記重合性化合物C−1の含有量が、組成物中に含まれる全重合性化合物100質量部に対して10〜50質量部である、請求項に記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
  11. 前記光重合開始剤Aの含有量が、組成物中に含まれる全重合性化合物100質量部に対して0.5〜10質量部であり、
    前記帯電防止性化合物Bの含有量が、組成物中に含まれる全重合性化合物100質量部に対して10〜60質量部であり、
    前記重合性化合物C−2の含有量が、組成物中に含まれる全重合性化合物100質量部に対して5〜20質量部である、請求項に記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
  12. 前記光重合開始剤Aが、前記式(I)におけるnが1である、請求項1〜11のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
  13. 帯電防止剤に用いる請求項1〜12のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
  14. 基材上に、請求項1〜13のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化性組成物を付与し、活性エネルギー線により硬化させた帯電防止層を有する、帯電防止フィルム。
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