以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本実施の形態では、微細凹凸構造を表面に有する膜体として、主に反射防止のために用いられる反射防止膜を例示するが、透過性改良膜や表面保護層等としても使用できる。また、本明細書における「Aおよび/またはB」の記載は、「AまたはBまたはその両方」を意味している。
図1は、本実施の形態に係る反射防止膜およびこれを有する構造体の断面模式図である。図1に示すように、反射防止膜2は、反射防止処理を行う対象となる基材3上に設けられ、反射防止膜2と基材3とで構造体10が構成されている。
基材3の材質としては、反射防止膜2を支持可能なものであれば特に限定されず、用途を勘案して決定できる。反射防止膜2をディスプレイ部材に適用する場合は、基材3は透明な基材、即ち光を透過するものが好ましい。透明な基材を構成する材料としては、例えばメチルメタクリレート(共)重合体、ポリカーボネート、スチレン(共)重合体、メチルメタクリレート−スチレン共重合体等の合成高分子、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート(以下TACと略記)、セルロースアセテートブチレート等の半合成高分子、ポリエチレンテレフタラート、ポリ乳酸等のポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアセタール、ポリエーテルケトン、ポリウレタン、それら高分子の複合物(ポリメチルメタクリレートとポリ乳酸の複合物、ポリメチルメタクリレートとポリ塩化ビニルの複合物等)、ガラスが挙げられる。
なお、基材3は不透明なものであってもよい。不透明な基材3に対しては不透明体の表面反射防止効果となる。例えば、黒色の基材の場合には漆黒の見栄えが得られ、着色した基材の場合には高色純度の見栄えが得られ、これにより、意匠性の高い物品が得られる。基材3の形状は特に限定されず、例えば、フィルム、シート、射出成形品、プレス成形品等の溶融成形品等が挙げられる。
基材3の形状として、図1では、シート状あるいはフィルム状の薄いものを例示しているが、平板状や、成型体などの立体的な形状であってもよい。立体的な形状の基材に反射防止膜2を設けるには、反射防止膜2を、接着剤等を用いて基材に直接貼り付ける、あるいはシート状の基材3に反射防止膜2を設けて反射防止フィルムとし、これを、接着剤等を用いて立体的な形状の基材に貼り付けてもよい。
基材3の製法としては、射出成形、押し出し成形、キャスト成形等、いずれの製法により製造されたものを使用してもよい。さらに、密着性、帯電防止性、耐擦傷性、耐候性等の特性の改良を目的として、基材3の表面には、コーティングやコロナ処理が施されていてもよい。
反射防止膜2を設けて反射防止処理を行う対象物品としては、表示装置や透光部材が挙げられる。反射防止処理を行う対象となり得る部材(反射防止膜2が直接貼り付けられる、あるいはシート状の基材3に反射防止膜2が形成された反射防止フィルムが貼り付けられる)としては、特に液晶表示装置の最表面を構成する前面板、偏光板、位相差板、光反射シート、プリズムシート、偏光反射シート、アクリル等で構成される保護板、偏光板表面に配置されるハードコート層が挙げられる。また、反射防止膜2は、レンズ等の光学素子の他、ショーウィンドウや窓ガラス、印刷物、写真、塗装物品、照明機器、筐体等に適用してもよい。
反射防止膜2の表面は、図1に示すように、微小な凸部が複数並んだモスアイ構造と称される微細凹凸構造1を有している。凸部一つ当たりの形状は、先端に向かって先細りになっており、凸部の頂点間距離は可視光波長以下である。
また、反射防止膜2は、活性エネルギー線照射によって重合する重合性組成物より形成される。反射防止膜2の形成に用いられる重合性組成物の詳細については後述するが、それぞれがアルキレングリコール鎖を有する多官能(メタ)アクリレートおよび多官能ウレタン(メタ)アクリレートを少なくとも含有し、前記多官能(メタ)アクリレートおよび前記多官能ウレタン(メタ)アクリレートにそれぞれ有されるアルキレングリコール鎖は、アルキレングリコール鎖のうちの75モル%以上がエチレングリコール鎖であり、かつ、アルキレングリコール鎖の平均繰り返し単位が5〜32である。なお、以下においては、本実施形態に係る重合性組成物を、その他の重合性組成物と区別するために重合性組成物Xと称する。
さらに、反射防止膜2は、表面の水に対する接触角が25°以下となるように設定されている。
このような反射防止膜2は、光の反射防止性能、光の透過性能および各種基材への高い密着性に加えて、高い耐擦傷性および人の指紋汚れに対する高い除去性を有することとなり、FPDの最表面などに使用することで、FPD等の視認性および耐久性の向上に大きく寄与できる。
詳細には、重合性組成物Xにおいて、含有するアルキレングリコール鎖における75モル%以上をエチレングリコール鎖とし、かつ、アルキレングリコール鎖の平均繰り返し単位を5〜32とすることで、人の指紋汚れに対する除去性および耐擦傷性を高くできる。この場合、より好ましくは85モル%以上をエチレングリコール鎖とするあるいはアルキレングリコール鎖の平均繰り返し単位を8〜30とする、あるいはその両方とすることである。
なお、平均繰り返し単位とは、間に他の元素を含まない連続したアルキレングリコール鎖の繰り返し数の平均値である。例えば下記一般式(I)で表わされるエトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレートの場合、l,m,n,oの平均値となる。
さらに、反射防止膜2の表面の水に対する接触角を25°以下とすることで、反射防止膜2の表面に親水性を付与することができ、反射防止膜2と水との濡れ性が向上する。その結果、水が付着した指紋汚れに浸透されやすくなって、布等を用いて簡単に除去できるようになり、人の指紋汚れに対する除去性を高くできる。この場合、より好ましくは、反射防止膜2の表面の水に対する接触角を20°以下とすることである。
さらに、重合性組成物Xにおいては、以下の(i)〜(iv)の条件を満たすことがより好ましい。
(i)アルキレングリコール鎖を有する多官能(メタ)アクリレートと多官能ウレタン(メタ)アクリレートの含有量の合計を65質量%以上とすることが好ましい。これによれば、人の指紋汚れに対する除去性および耐擦傷性をより高くできる。この場合、さらに好ましくは70質量%以上とすることである。
(ii)重合性組成物Xにおいては、平均官能基数を2.5〜5.0とすることが好ましい。平均官能基数とは、1分子当たりの二重結合数で示し、単位は個/1分子である。これによれば、硬化性、基材への密着性、耐擦傷性、指紋汚れに対する除去性をより高めることができる。この場合、さらに好ましくは平均官能基数を2.7〜4.4とすることである。
(iii)重合性組成物Xにおいては、アルキレングリコール鎖を有する多官能ウレタン(メタ)アクリレートの重量平均分子量[以下Mwと略記。測定はゲルパーミエイションクロマトグラフィー(以下GPCと略記)法による。]を、1,000〜4,000とすることが好ましい。これによれば、耐擦傷性をより高くでき、また、製造工程上の微細凹凸構造1の転写性を高くできる。この場合、より好ましくはMwを1,000〜3,000とすることである。
(iv)重合性組成物Xにおいては、それぞれがアルキレングリコール鎖を有する多官能(メタ)アクリレートおよび多官能ウレタン(メタ)アクリレートを第1成分および第2成分とした場合に、第3成分として、それぞれがアルキレングリコール鎖を有さない多官能(メタ)アクリレート、多官能ウレタン(メタ)アクリレート、単官能(メタ)アクリレートおよび単官能ウレタン(メタ)アクリレートのうちの少なくとも1つをさらに含有していてもよく、その場合に、これら第1成分〜第3成分のうちの少なくとも1つが、ペンタエリスリトール骨格を有していることが好ましい。これによれば、各種基材への密着性、耐擦傷性をより高くできる。
以下、反射防止膜2を構成する重合性組成物Xおよび構造体10の製造方法について、詳細に説明する。
[重合性組成物X]
上述したように、重合性組成物Xは、アルキレングリコール鎖を含有する多官能(メタ)アクリレートと、アルキレングリコール鎖を含有する多官能ウレタン(メタ)アクリレートとを少なくとも含有し、含有するアルキレングリコール鎖は、75モル%以上がエチレングリコール鎖であり、アルキレングリコール鎖の平均繰り返し単位が5〜32である。
アルキレングリコール鎖を有する多官能(メタ)アクリレートとしては、例えば以下の(1)(2)を挙げられる。
(1)アルキレングリコール鎖を有するジ(メタ)アクリレート
(1-1)ポリオキシアルキレン(アルキレンはC2〜4)[分子量106以上かつ数平均分子量[以下Mnと略記。測定はゲルパーミエイションクロマトグラフィー(以下GPCと略記)法による。]3,000以下]のジ(メタ)アクリレート;ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールおよびポリテトラメチレングリコールの各ジ(メタ)アクリレート等。
(1-2)2価フェノール化合物のアルキレンオキサイド(AO)付加物のジ(メタ)アクリレート;2価フェノール化合物[C6〜18、例えば単環フェノール(カテコール、レゾルシノール、ハイドロキノン等)、縮合多環フェノール(ジヒドロキシナフタレン等)、ビスフェノール化合物(ビスフェノールA、−Fおよび−S等)]のAO付加物[レゾシノールのEO4モル付加物のジ(メタ)アクリレート、ジヒドロキシナフタレンのPO4モル付加物のジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールA、−F、および−Sの、EO2モル、およびPO4モル各付加物等]の各ジ(メタ)アクリレート等。
(1−3)脂肪族2価アルコール(C2〜30)AO付加物のジ(メタ)アクリレート;脂肪族2価アルコール[C2〜30、例えばネオペンチルグリコールおよび1,6−ヘキサンジオール]のAO付加物[ネオペンチルグリコールのEO20モル付加物、1,6ヘキサンジオールのEO16モル付加物等]の各ジ(メタ)アクリレート等。
(1−4)脂環含有2価アルコール(C6〜30)AO付加物のジ(メタ)アクリレート;ジメチロールトリシクロデカンのEO20モル付加物のジ(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジメタノールのEO26モル付加物のジ(メタ)アクリレートおよび水素化ビスフェノールAのEO22モル付加物のジ(メタ)アクリレート等。
(2)アルキレングリコール鎖を有するポリ(3価〜6価またはそれ以上)(メタ)アクリレート
(2−1)C3〜40の多価(3価〜6価またはそれ以上)アルコールAO付加物のポリ(メタ)アクリレート;トリメチロールプロパン(以下TMPと略記)のEO36モル付加物の各トリ(メタ)アクリレート、グリセリン(以下GRと略記)のEO30モルおよびPO3モル付加物の各トリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトール(以下PEと略記)のEO24モル付加物のトリ(メタ)アクリレートおよびテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトール(以下DPEと略記)のEO48モル付加物のペンタ(メタ)アクリレートおよびヘキサ(メタ)アクリレート等。
アルキレングリコール鎖を有する多官能ウレタン(メタ)アクリレートとしては、例えば以下の(3)を挙げられる。
(3)アルキレングリコール鎖を有する多官能ウレタン(メタ)アクリレート
複数のウレタン結合と2個以上のアクリロイル基を有する分子量400以上かつMn5,000以下のウレタン(メタ)アクリレートであり、製造方法としては例えば以下の2つが挙げられる。
ポリ(2官能〜3官能またはそれ以上)イソシアネート、多価(2価〜6価またはそれ以上)ポリオール、水酸基含有(メタ)アクリレートとのウレタン化反応により得る方法、またはポリ(2官能〜3官能またはそれ以上)イソシアネートと多価(2価〜6価またはそれ以上)ポリオールをあらかじめウレタン化反応によりポリオールポリウレタンを得た後に(メタ)アクリル酸および/またはカルボキシル基含有(メタ)アクリレートのエステル化反応により得る方法。
ポリイソシアネートとしては、C6〜33(NCO基の炭素を除く)、例えば脂肪族ポリイソシアネート[ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)等]、芳香(脂肪)族ポリイソシアネート[2,4−および/または2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)等]、脂環式ポリイソシアネート[イソホロンジイソシアネート(IPDI)、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)等]が挙げられる。ポリオールとしては、分子量62以上かつMn3,000以下、例えばエチレングリコール、1,4−ブタンジオール(以下それぞれEG、1,4−BDと略記)、NPG、ポリエーテルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、PTMG等が挙げられる。水酸基含有(メタ)アクリレートとしては、C5〜30、例えばヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、PEトリ(メタ)アクリレート、DPEペンタ(メタ)アクリレート等が挙げられる。カルボキシル基含有(メタ)アクリレートの具体例としては、2−アクリロイロキシエチルフタル酸等が挙げられる。
また、上述したように、重合性組成物Xにおいては、第3成分としてアルキレングリコール鎖を有しない多官能(メタ)アクリレートおよび/または多官能ウレタン(メタ)アクリレートを含有していてもよい。
アルキレングリコール鎖を有しない多官能(メタ)アクリレートおよび/または多官能ウレタン(メタ)アクリレートとしては、例えば上記(1)〜(3)においてAO付加を行っていない多官能(メタ)アクリレートおよび/または多官能ウレタン(メタ)アクリレート、および以下の(4)〜(8)を挙げられる。
(4)ポリエステル(メタ)アクリレート
多価(2価〜4価)カルボン酸、多価(2価〜8価またはそれ以上)アルコールおよびエステル形成性のアクリロイル基含有化合物のエステル化により得られる複数のエステル結合と5個以上のアクリロイル基を有する分子量150以上かつMn4,000以下のポリエステルアクリレート;多価カルボン酸としては、例えば脂肪族[C3〜20、例えばマロン酸、マレイン酸(無水物)、アジピン酸、セバシン酸、コハク酸、酸無水物の反応物(ジペンタエリスリトールと無水マレイン酸の反応物等)]、脂環式[C5〜30、例えばシクロヘキサンジカルボン酸、テトラヒドロ(無水)フタル酸、メチルテトラヒドロ(無水タル酸]および芳香族多価カルボン酸[C8〜30、例えばイソフタル酸、テレフタル酸、フタル酸(無水物)、トリメリット酸(無水物)、ピロメリット酸(無水物)]等を挙げられる。
(5)エポキシ(メタ)アクリレート
多価(2〜4価)エポキシドと(メタ)アクリル酸の反応により得られる分子量400以上かつMn5,000以下のエポキシ(メタ)アクリレート等。
(6)主鎖および/または側鎖に(メタ)アクリロイル基を有するブタジエン重合体
ポリブタジエンポリ(メタ)アクリレート(Mn500〜500,000)等。
(7)ジメチルポリシロキサンの主鎖および/または側鎖に(メタ)アクリロイル基を有するシロキサン重合体;ジメチルポリシロキサンポリ(メタ)アクリレート(Mn300〜20,000)等。
アルキレングリコール鎖を有しない単官能(メタ)アクリレートとしては、脂肪族、脂環式、複素環式および芳香脂肪族の1価アルコールと(メタ)アクリル酸または(メタ)アクリル酸クロライドを反応させて得られる(メタ)アクリレートが挙げられ、2種以上を併用してもよい。
脂肪族1価アルコールの(メタ)アクリレート(B1)としては、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、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
脂環式1価アルコールの(メタ)アクリレート(B2)としては、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。複素環式1価アルコールの(メタ)アクリレート(B3)としては、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルモルホリンなどが挙げられる。
芳香脂肪族1価アルコールの(メタ)アクリレート(B4)としては、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、o−、m−、またはp−フェニルフェノールのモノ(メタ)アクリレート、3,3’−ジフェニル−4,4’−ジヒドロキシビフェニルのモノ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
アルキレングリコール鎖を有しない単官能ウレタン(メタ)アクリレートとしては、単官能イソシアネートと水酸基含有(メタ)アクリレートとのウレタン化反応により得られる化合物、単官能イソシアネートと2価のポリオールのウレタン化反応により得られる分子内に1個の水酸基を有する化合物と(メタ)アクリル酸および/またはカルボキシル基含有(メタ)アクリレートのエステル化反応により得られる化合物が挙げられる。
単官能イソシアネートとしてはメチルイソシアネート、エチルイソシアネート、プロピルイソシアネート、住化バイエルウレタン(株)製の「アディティブTI」等が挙げられる。
水酸基含有(メタ)アクリレート、2価のポリオールおよびカルボキシル基含有(メタ)アクリレートは前述のものが挙げられる。
また、重合性組成物Xにおいて、含有させてもよいアルキレングリコール鎖を有しない多官能(メタ)アクリレートおよび/または多官能ウレタン(メタ)アクリレートとしては、特に限定されないが、上述したように、ペンタエリスリトール骨格を有しているものが好ましく、さらに好ましいものとして、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ポリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートが挙げられる。
さらに、重合性組成物Xにおいては、本発明の効果を阻害しない範囲で必要により、例えば重合開始剤、充填材、添加剤、活性エネルギー線カチオン硬化型樹脂等を含有させることができる。
〔重合開始剤〕
重合開始剤としては、例えば光重合開始剤、熱重合開始剤およびこれらの混合物を挙げられる。
光重合開始剤を含有させた場合は、電子線以外の後述の活性エネルギー線(紫外線等)でも硬化させることができ、熱重合開始剤を含有させた場合は、電子線以外に熱でも硬化させることができる。重合開始剤を含有させない場合は、電子線で硬化させることができる。
紫外線で硬化させる場合の紫外線の照射量(mJ/cm2)は、通常10〜10,000、組成物の硬化性および硬化物(硬化膜)の可撓性の観点から好ましくは100〜5,000である。熱により硬化させる場合は、通常50〜200℃のオーブンで1分〜20時間、組成物の硬化性および基材の耐熱性の観点から好ましくは80〜180℃のオーブンで5分〜10時間加熱処理することが好ましい。
光重合開始剤としては、ベンゾイン化合物[C14〜18、例えばベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル];アセトフェノン化合物〔C8〜18、例えばアセトフェノン、2,2−ジエトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2,2−ジエトキシ−2−フェニルアセトフェノン、1,1−ジクロロアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−フェニルプロパン−1−オン、ジエトキシアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、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〕;アントラキノン化合物[C14〜19、例えば2−エチルアントラキノン、2−t−ブチルアントラキノン、2−クロロアントラキノン、2−アミルアントラキノン];チオキサントン化合物[C13〜17、例えば2,4−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];ケタール化合物[C16〜17、例えばアセトフェノンジメチルケタール、ベンジルジメチルケタール];ベンゾフェノン化合物[C13〜21、例えばベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルサルファイド、4,4’−ビスメチルアミノベンゾフェノン];ホスフィンオキシ化合物[C22〜28、例えば2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、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ホスフィンオキシド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキシド]、およびこれらの混合物等が挙げられる。
上記光重合開始剤のうち、活性エネルギー線照射後の硬化物が黄変しにくいという耐光性の観点から好ましいのは、アセトフェノン化合物およびホスフィンオキシド化合物、さらに好ましいのは、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、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ホスフィンオキサイドおよびビス−(2、6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキシド、とくに好ましいのは、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンである。
熱重合開始剤としては、過酸化物[C4〜24、例えばt−ブチルヒドロパーオキシド、t−ブチルパーオキシベンゾエート、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、メチルエチルケトンパーオキシド];アゾ化合物[C8〜14、例えば2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート、2,2’−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル、1,1−アゾビス−1−シクロヘキサンカーボニトリル、]、およびこれらの混合物等が挙げられる。
上記熱重合開始剤のうち、重合性組成物Xの安定性、反応性の観点から好ましいのはt−ブチルパーオキシベンゾエートおよびメチルエチルケトンパーオキシドである。
重合開始剤の使用量は、重合性組成物X中のラジカル重合性組成物の合計重量に基づいて通常20%以下、重合性組成物Xの活性エネルギー線硬化性および塗膜の耐光性の観点から好ましくは0.1〜20%、さらに好ましくは0.3〜15%である。
〔充填材〕
充填材としては、例えば無機充填材{カーボンブラック、シリカ(例えば微粉ケイ酸、含水ケイ酸、ケイ藻およびコロイダルシリカ)、ケイ酸塩(例えば微粉ケイ酸マグネシウム、タルク、ソープストーン、ステアライト、ケイ酸カルシウム、アルミノケイ酸マグネシウムおよびアルミノケイ酸ソーダ)、炭酸塩〔例えば沈降性(活性、乾式、重質または軽質)炭酸カルシウムおよび炭酸マグネシウム〕、クレー(例えばカオリン質クレー、セリサイト質クレー、バイロフィライト質クレー、モンモリロナイト質クレー、ベントナイトおよび酸性白土)、硫酸塩[例えば硫酸アルミニウム(例えば硫酸バンドおよびサチンホワイト)、硫酸バリウム(例えばバライト粉、沈降性硫酸バリウムおよびリトポン)、硫酸マグネシウムおよび硫酸カルシウム(石コウ)(例えば無水石コウおよび半水石コウ)]、鉛白、雲母粉、亜鉛華、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化チタン、活性フッ化カルシウム、セメント、石灰、亜硫酸カルシウム、二硫化モリブデン、アスベスト、ガラスファイバー、ロックファイバーおよびマイクロバルーン等}、有機充填材(例えば、スチレンビーズ、メラミンビーズ、アクリルビーズ、アクリル−スチレンビーズ、ポリカーボネートビーズ等;複合系であれば、例えば、特開平10−330409号公報や特開2004−307644に開示されている有機無機複合ビーズ等)が挙げられる。
これらのうち硬化物の透明性の観点から好ましいのはシリカ、ケイ酸塩、および有機充填材、さらに好ましいのはシリカ、有機充填材である。充填材は、2種以上併用してもよい。充填材の形状は、特に限定されず、例えば不定形状、中空状、多孔質状、花弁状、凝集状、造粒状および球状のいずれでもよい。
充填材の使用量は、重合性組成物Xの全重量に基づいて、通常30%以下、機械物性および硬化物の可撓性の観点から好ましくは0.5〜20%、さらに好ましくは0.7〜10%である。
〔添加剤〕
添加材としては、例えば分散剤、消泡剤、レベリング剤、シランカップリング剤、チクソトロピー性付与剤(増粘剤)、スリップ剤、離型性付与剤、帯電防止剤、酸化防止剤および紫外線吸収剤が挙げられる。
添加剤全体の使用量は、重合性組成物Xの全重量に基づいて、通常30%以下、好ましくは0.005〜15%である。
(分散剤)
分散剤としては、例えば有機分散剤[高分子分散剤(Mn2,000〜500,000)および低分子分散剤(分子量100以上かつMn2,000以下)]および無機分散剤が挙げられる。
有機分散剤のうち、高分子分散剤としては、例えばナフタレンスルホン酸塩[例えばアルカリ金属(例えばNaおよびK)塩およびアンモニウム塩]のホルマリン縮合物、ポリスチレンスルホン酸塩(上記に同じ)、ポリアクリル酸塩(上記に同じ)、ポリカルボン酸塩(上記に同じ)、カルボキシメチルセルロース(Mn1,000〜10,000)およびポリビニルアルコール(Mn1,000〜100,000)が挙げられる。
有機分散剤のうち、低分子分散剤としては、下記の(a)〜(h)等が挙げられる。
(a)ポリオキシアルキレン型
脂肪族アルコール(C4〜30)、[アルキル(C1〜30)]フェノール、脂肪族(C4〜30)アミンおよび脂肪族(C4〜30)アミドのAO(C2〜4)1〜30モル付加物;脂肪族アルコールとしては、例えばn−、i−、sec−およびt−ブタノール、オクタノールおよびドデカノール、アルキルフェノールとしては例えばメチルフェノールおよびノニルフェノール、脂肪族アミンとしては、例えばラウリルアミンおよびメチルステアリルアミンおよび脂肪族アミドとしては、例えばステアリン酸アミドが挙げられる。
(b)多価アルコール型
C4〜30の脂肪酸(例えばラウリン酸およびステアリン酸)と多価(2価〜6価またはそれ以上)アルコール(例えばGR、PE、ソルビットおよびソルビタン)のモノエステル化合物。
(c)カルボン酸塩型
C4〜30の脂肪酸(前記に同じ)のアルカリ金属(前記に同じ)塩。
(d)硫酸エステル型
C4〜30の脂肪族アルコール(前記に同じ)および脂肪族アルコールのAO(C2〜4)1〜30モル付加物の硫酸エステルアルカリ金属(前記に同じ)塩等。
(e)スルホン酸塩型
[アルキル(C1〜30)]フェノール(前記に同じ)のスルホン酸アルカリ金属(前記に同じ)塩。
(f)リン酸エステル型
C4〜30の脂肪族アルコール(前記に同じ)および脂肪族アルコールのAO(C2〜4)1〜30モル付加物のモノまたはジリン酸エステルの塩(例えばアルカリ金属(前記に同じ)塩および4級アンモニウム塩)。
(g)1〜3級アミン塩型
C4〜30の脂肪族アミン[1級(例えばラウリルアミン等)、2級(例えばジブチルアミン)および3級(例えばジメチルステアリルアミン)]塩酸塩、トリエタノールアミンとC4〜30の脂肪酸(前記に同じ)のモノエステルの無機酸(例えば塩酸、硫酸、硝酸およびリン酸)塩。
(h)4級アンモニウム塩型
C4〜30の4級アンモニウム(例えばブチルトリメチルアンモニウム、ジエチルラウリルメチルアンモニウムおよびジメチルジステアリルアンモニウム)の無機酸(上記に同じ)等。
無機分散剤としては、ポリリン酸のアルカリ金属(前記に同じ)塩およびリン酸系分散剤(例えばリン酸、モノアルキルリン酸エステルおよびジアルキルリン酸エステル等)が挙げられる。
分散剤の使用量は重合性組成物Xの全重量に基づいて、通常10%以下、好ましくは0.1〜5%である。
(消泡剤)
消泡剤としては、例えば低級アルコール(C1〜6)消泡剤(例えばメタノールおよびブタノール)、高級アルコール(C8〜18)消泡剤(例えばオクチルアルコールおよびヘキサデシルアルコール)、脂肪酸(C10〜20)消泡剤(例えばオレイン酸およびステアリン酸)、脂肪酸エステル(C11〜30)消泡剤(例えばグリセリンモノラウリレート)、リン酸エステル消泡剤(例えばトリブチルホスフェート)、金属石けん消泡剤(例えばステアリン酸カルシウムおよびステアリン酸アルミニウム)、ポリエーテル消泡剤[例えばPEG(Mn200〜10,000)およびPPG(Mn200〜10,000)]、シリコーン消泡剤等(例えばジメチルシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイルおよびフルオロシリコーンオイル)および鉱物油(例えばシリカ粉末を鉱物油に分散させたもの)消泡剤が挙げられる。
消泡剤の使用量は重合性組成物Xの全重量に基づいて、通常3%以下、好ましくは0.01〜2%である。
(レベリング剤)
レベリング剤としては、例えばPEG型非イオン系界面活性剤(例えばノニルフェノールEO1〜40モル付加物およびステアリン酸EO1〜40モル付加物)、多価アルコール型非イオン系界面活性剤(例えばソルビタンパルミチン酸モノエステル、ソルビタンステアリン酸モノエステルおよびソルビタンステアリン酸トリエステル)、フッ素系界面活性剤(例えばパーフルオロアルキルEO1〜50モル付加物、パーフルオロアルキルカルボン酸塩およびパーフルオロアルキルベタイン)、変性シリコーンオイル[ポリエーテル変性シリコーンオイルおよび(メタ)アクリレート変性シリコーンオイル等]が挙げられる。
レベリング剤の使用量は重合性組成物Xの全重量に基づいて、通常3%以下、好ましくは0.01〜2%である。
(シランカップリング剤)
シランカップリング剤としては、例えばアミノ系シランカップリング剤(例えばγ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシランおよびγ−フェニルアミノフロピルトリメトキシシラン)、ウレイド系シランカップリング剤(例えばウレイドプロピルトリエトキシシラン)、ビニル系シランカップリング剤[例えばビニルエトキシシラン、ビニルメトキシシランおよびビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン]、メタクリレート系シランカップリング剤(例えばγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランおよびγ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン)、エポキシ系シランカップリング剤(例えばγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)、イソシアネート系シランカップリング剤(例えばγ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン)、ポリマー型シランカップリング剤(例えばポリエトキシジメチルシロキサンおよびポリエトキシジメチルシロキサン)、カチオン型シランカップリング剤[例えばN−(N−ベンジル−β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩]が挙げられる。
シランカップリング剤の使用量は重合性組成物Xの全重量に基づいて、通常10%以下、好ましくは0.5〜7%である。
(チクソトロピー性付与剤)
チクソトロピー性付与剤(増粘剤)としては、例えば無機系(例えばベントナイト、有機処理ベントナイトおよび極微細表面処理炭酸カルシウム)および有機系(例えば水添ヒマシ油ワックス、ステアリン酸カルシウム、オレイン酸アルミニウムおよび重合アマニ油)が挙げられる。
チクソトロピー性付与剤の使用量は重合性組成物Xの全重量に基づいて、通常20%以下、好ましくは0.5〜10%である。
(スリップ剤)
スリップ剤としては、例えば高級脂肪酸エステル(例えばステアリン酸ブチル)、高級脂肪酸アミド(例えばエチレンビスステアリン酸アミドおよびオレイン酸アミド)、金属石けん(例えばステアリン酸カルシウムおよびオレイン酸アルミニウム)、高分子量炭化水素(例えばパラフィンワックス)、ポリオレフィンワックス(例えばポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスおよびカルボキシル基含有ポリエチレンワックス)およびシリコーン(例えばジメチルシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイルおよびフルオロシリコーンオイル)が挙げられる。
スリップ剤の使用量は重合性組成物Xの全重量に基づいて、通常5%以下、好ましくは0.01〜2%である。
(離型性付与剤)
離型性付与剤としては、例えばフッ素含有化合物、シリコーン系化合物、リン酸エステル系化合物、長鎖アルキル基を有する化合物、固形ワックス(ポリアルキレンワックス、アミドワックス、テフロンパウダー(テフロンは登録商標)等)等を含む化合物、等が挙げられる。
離型性付与剤の使用量は重合性組成物Xの全重量に基づいて、通常5%以下、好ましくは0.01〜2%である。
(帯電防止剤)
帯電防止剤としては、例えばイオン性液体、イオン性液体以外のカチオン性帯電防止剤、アニオン性帯電防止剤、および非イオン性帯電防止剤が挙げられる。
イオン性液体は、室温以下の融点を有し、イオン性液体を構成するカチオンまたはアニオンのうち少なくとも一つが有機物イオンで、初期電導度が1〜200ms/cm(好ましくは10〜200ms/cm)である常温溶融塩であって、例えば特許文献7に記載の常温溶融塩が挙げられる。
イオン性液体を構成するカチオンとしては、例えばアミジニウムカチオン、グアニジニウムカチオンおよび3級アンモニウムカチオンが挙げられる。
アミジニウムカチオンとしては、例えばイミダゾリニウムカチオン[1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウム、1,3,4−トリメチル−2−エチルイミダゾリニウム、1,3−ジメチルイミダゾリニウム、1,3−ジメチル−2,4−ジエチルイミダゾリニウムなど];イミダゾリウムカチオン[1,3−ジメチルイミダゾリウム、1,3−ジエチルイミダゾリウム、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム、1,2,3−トリメチルイミダゾリウムなど];テトラヒドロピリミジニウムカチオン[1,3−ジメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、1,2,3−トリメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、1,2,3,4−テトラメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、1,2,3,5−テトラメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウムなど];およびジヒドロピリミジニウムカチオン[1,3−ジメチル−1,4−もしくは−1,6−ジヒドロピリミジニウム、1,2,3−トリメチル−1,4−もしくは−1,6−ジヒドロピリミジニウム、1,2,3,4−テトラメチル−1,4−もしくは−1,6−ジヒドロピリミジニウムなど]が挙げられる。
グアニジニウムカチオンとしては、例えばイミダゾリニウム骨格を有するグアニジニウムカチオン[2−ジメチルアミノ−1,3,4−トリメチルイミダゾリニウム、2−ジエチルアミノ−1,3,4−トリメチルイミダゾリニウム、2−ジエチルアミノ−1,3−ジメチル−4−エチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−1−メチル−3,4−ジエチルイミダゾリニウムなど];イミダゾリウム骨格を有するグアニジニウムカチオン[2−ジメチルアミノ−1,3,4−トリメチルイミダゾリウム、2−ジエチルアミノ−1,3,4−トリメチルイミダゾリウム、2−ジエチルアミノ−1,3−ジメチル−4−エチルイミダゾリウム、2−ジメチルアミノ−1−メチル−3,4−ジエチルイミダゾリウムなど];テトラヒドロピリミジニウム骨格を有するグアニジニウムカチオン[2−ジメチルアミノ−1,3,4−トリメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、2−ジエチルアミノ−1,3,4−トリメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、2−ジエチルアミノ−1,3−ジメチル−4−エチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウムなど];およびジヒドロピリミジニウム骨格を有するグアニジニウムカチオン[2−ジメチルアミノ−1,3,4−トリメチル−1,4−もしくは−1,6−ジヒドロピリミジニウム、2−ジエチルアミノ−1,3,4−トリメチル−1,4−もしくは−1,6−ジヒドロピリミジニウム、2−ジエチルアミノ−1,3−ジメチル−4−エチル−1,4−もしくは−1,6−ジヒドロピリミジニウムなど]が挙げられる。
3級アンモニウムカチオンとしては、例えばメチルジラウリルアンモニウムが挙げられる。
上記のアミジニウムカチオン、グアニジニウムカチオンおよび3級アンモニウムカチオンは1種単独でも、また2種以上を併用してもいずれでもよい。これらのうち、初期電導度の観点から好ましいのはアミジニウムカチオン、さらに好ましいのはイミダゾリウムカチオン、特に好ましいのは1−エチル−3−メチルイミダゾリウムカチオンである。
イオン性において、アニオンを構成する有機酸および/または無機酸としては下記のものが挙げられる。
有機酸としては、例えばカルボン酸、硫酸エステル、高級アルキルエーテル硫酸エステル、スルホン酸およびリン酸エステルが挙げられる。
無機酸としては、例えば超強酸(例えばホウフッ素酸、四フッ化ホウ素酸、過塩素酸、六フッ化リン酸、六フッ化アンチモン酸および六フッ化ヒ素酸)、リン酸およびホウ酸が挙げられる。
上記有機酸および無機酸は1種単独でも2種以上の併用でもいずれでもよい。上記有機酸および無機酸のうち、イオン性液体の初期電導度の観点から好ましいのは、構成するアニオンのHamett酸度関数(−H0)が12〜100である、超強酸の共役塩基、超強酸の共役塩基以外のアニオンを形成する酸およびこれらの混合物である。
超強酸の共役塩基以外のアニオンとしては、例えばハロゲン(例えばフッ素、塩素および臭素)イオン、アルキル[炭素数(以下Cと略記)1〜12]ベンゼンスルホン酸(例えばp−トルエンスルホン酸)イオンおよびポリ(n=1〜25)フルオロアルカンスルホン酸(例えばウンデカフルオロペンタンスルホン酸)イオンが挙げられる。
超強酸としては、プロトン酸およびプロトン酸とルイス酸との組み合わせから誘導されるもの、およびこれらの混合物が挙げられる。
超強酸としてのプロトン酸としては、例えばビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド酸、ビス(ペンタフルオロエチルスルホニル)イミド酸、トリス(トリフルオロメチルスルホニル)メタン、過塩素酸、フルオロスルホン酸、アルカン(C1〜30)スルホン酸(例えばメタンスルホン酸、ドデカンスルホン酸)、ポリ(n=1〜30)フルオロアルカン(C1〜30)スルホン酸(例えばトリフルオロメタンスルホン酸、ペンタフルオロエタンスルホン酸、ヘプタフルオロプロパンスルホン酸、ノナフルオロブタンスルホン酸、ウンデカフルオロペンタンスルホン酸およびトリデカフルオロヘキサンスルホン酸)、ホウフッ素酸および四フッ化ホウ素酸が挙げられる。これらのうち合成の容易さの観点から好ましいのはホウフッ素酸、トリフルオロメタンスルホン酸およびビス(ペンタフルオロエチルスルホニル)イミド酸である。
ルイス酸と組合せて用いられるプロトン酸としては、例えばハロゲン化水素(例えばフッ化水素、塩化水素、臭化水素およびヨウ化水素)、過塩素酸、フルオロスルホン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ペンタフルオロエタンスルホン酸、ノナフルオロブタンスルホン酸、ウンデカフルオロペンタンスルホン酸、トリデカフルオロヘキサンスルホン酸およびこれらの混合物が挙げられる。これらのうち初期電導度の観点から好ましいのはフッ化水素である。
ルイス酸としては、例えば三フッ化ホウ素、五フッ化リン、五フッ化アンチモン、五フッ化ヒ素、五フッ化タンタルおよびこれらの混合物が挙げられる。これらのうちで、イオン性液体の初期電導度の観点から好ましいのは三フッ化ホウ素および五フッ化リンである。
プロトン酸とルイス酸の組み合わせは任意であるが、これらの組み合わせからなる超強酸としては、例えばテトラフルオロホウ酸、ヘキサフルオロリン酸、六フッ化タンタル酸、六フッ化アンチモン酸、六フッ化タンタルスルホン酸、四フッ化ホウ素酸、六フッ化リン酸、塩化三フッ化ホウ素酸、六フッ化ヒ素酸およびこれらの混合物が挙げられる。
上記のアニオンのうち、イオン性液体の初期電導度の観点から好ましいのは超強酸の共役塩基(プロトン酸からなる超強酸およびプロトン酸とルイス酸との組合せからなる超強酸)、さらに好ましいのはプロトン酸からなる超強酸およびプロトン酸と、三フッ化ホウ素および/または五フッ化リンとからなる超強酸の共役塩基である。
上記カチオンとアニオンで構成されるイオン性液体のうち、初期伝導度の観点から好ましいのは1−エチル−3−メチルイミダゾリウム六フッ化リン酸塩、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム四フッ化ホウ素酸塩、さらに好ましいのは1−エチル−3−メチルイミダゾリウム四フッ化ホウ素酸塩である。
カチオン性帯電防止剤としては、イオン性液体以外のアミジニウム塩、グアニジニウム塩および4級アンモニウム塩等が挙げられる。該塩を構成するアニオンとしては、弱酸、強酸および超強酸の共役塩基が挙げられる。カチオン性帯電防止剤のうち帯電防止性の観点から好ましいのは超強酸の共役塩基のアミジニウム塩とグアニジウム塩である。
アニオン性帯電防止剤としては、スルホン酸[C10以上かつMn1,000以下、例えばラウリルスルホン酸、ポリエチレンスルホン酸]塩、硫酸エステル[C10〜25、例えばラウリルアルコール硫酸エステル、ラウリルアルコールのEO3モル付加物硫酸エステル]塩、リン酸エステル[C10〜25、例えばオクチルアルコールリン酸エステル、ラウリルアルコールEO3モル付加物リン酸エステル]塩等が挙げられる。該塩を構成するカチオンとしてはアルカリ金属(Na、K等)イオンが挙げられる。このうち、帯電防止性の観点から好ましいのはスルホン酸塩である。
非イオン性帯電防止剤としては、高級アルコール(C8〜24、例えばオレイルアルコール、ラウリルアルコールおよびステアリルアルコール)のEO付加物、PEG脂肪酸エステル、多価(2〜3またはそれ以上)アルコール[GR、PE、ソルビトール(以下SOと略記)、ソルビタン等]の脂肪酸エステル等が挙げられ、帯電防止性の観点から好ましいのは多価アルコールの脂肪酸エステルである。
帯電防止剤の使用量は、重合性組成物Xの全重量に基づいて、通常20%以下、帯電防止性、接触角を低下させることによる指紋拭取り性の良化、膜体の耐水性および硬化物の光透過性の観点から好ましくは0.5〜15%である。
(酸化防止剤)
酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系〔例えばトリエチレングリコール−ビス−[3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,6−ヘキサンジオール−ビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドトキシフェニル)プロピオネートおよび3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジルホスホネートジエチルエステル〕およびアミン系(例えばn−ブチルアミン、トリエチルアミンおよびジエチルアミノメチルメタクリレート)が挙げられる。
酸化防止剤の使用量は、重合性組成物Xの全重量に基づいて、通常3%以下、好ましくは0.005〜2%である。
(紫外線吸収剤)
紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系[例えば2−(5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(3,5−ジ−t−ブチル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(3,5−ジ−t−ブチル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾールおよび2−(3,5−ジ−t−アミル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール]、トリアジン系〔例えば2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−[(ヘキシル)オキシ]−フェノール〕、ベンゾフェノン系(例えば2−ヒドロキシ−4−n−オクチルオキシベンゾフェノン)およびシュウ酸アニリド系(例えば2−エトキシ−2’−エチルオキサリック酸ビスアニリド)が挙げられる。
紫外線吸収剤の使用量は、重合性組成物Xの全重量に基づいて、通常3%以下、好ましくは0.005〜2%である。
〔活性エネルギー線カチオン硬化型樹脂〕
活性エネルギー線カチオン硬化型樹脂としては、単官能脂環式エポキシ樹脂、2官能脂環式エポキシ樹脂、多官能(3価〜20価またはそれ以上)脂環式エポキシ樹脂、およびこれらの混合物が挙げられる。
単官能脂環式エポキシ樹脂:C5〜15、例えばシクロヘキサンオキシド、シクロペンタンオキシド、α−ピネンオキシド、3,4−エポキシビニルシクロヘキサン。
2官能脂環式エポキシ樹脂;C8〜30、例えば2−(3,4−エポキシ)シクロヘキシル−5,5−スピロ−(3,4−エポキシ)シクロヘキサン−m−ジオキサン、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、ビニルシクロヘキサンジオキシド、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、ビス(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル)アジペート、エキソ−エキソビス(2,3−エポキシシクロペンチル)エーテル、エンド−エキソビス(2,3−エポキシシクロペンチル)エーテル、2,2−ビス(4−(2,3−エポキシプロポキシ)シクロヘキシル)プロパン、2,6−ビス(2,3−エポキシプロポキシシクロヘキシル−p−ジオキサン)、2,6−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)ノルボルネン、リモネンジオキシド、2,2−ビス(3,4−エポキシシクロヘキシル)プロパン、ジシクロペンタジエンジオキシド、1,2−エポキシ−6−(2,3−エポキシプロポキシ)ヘキサヒドロ−4,7−メタノインダン、p−(2,3−エポキシ)シクロペンチルフェニル−2,3−エポキシプロピルエーテル、1−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル−5,6−エポキシヘキサヒドロ−4,7−メタノインダン、o−(2,3−エポキシ)シクロペンチルフェニル−2,3−エポキシプロピルエーテル)、1,2−ビス〔5−(1,2−エポキシ)−4,7−ヘキサヒドロメタノインダノキシル〕エタン、シクロペンテニルフェニルグリシジルエーテル等。
多官能(3価〜20価またはそれ以上)脂環式エポキシ樹脂;C40以上かつMn20,000以下、例えば3,4−エポキシシクロヘキサンメタノールのε−カプロラクトン(1〜10モル)付加物と多価(3価〜20価またはそれ以上)アルコール(GR、TMP、PE、DPE、ヘキサペンタエリスリトール)のエステル化物等。
これらのうち硬化性および硬化物の硬度の観点から好ましいのは2官能脂環式エポキシ樹脂である。活性エネルギー線カチオン硬化型樹脂の使用量は、重合性組成物Xの全重量に基づいて通常40%以下、硬化性および強靱性、低収縮性の観点から好ましくは0.5〜40%、さらに好ましくは1〜25%である。
活性エネルギー線カチオン硬化型樹脂を含有させる場合、硬化性の観点から、光酸発生剤を併用するのが好ましい。光酸発生剤としては、例えば、アリルスルホニウム塩[トリフェニルスルホニウムホスフェート、p−(フェニルチオ)フェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、p−(フェニルチオ)フェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート等]、アリルヨードニウム塩[ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート等]、スルホン酸エステル[o−ニトロベンジルトシレート、ジメトキシアントラセンスルホン酸p−ニトロベンジルエステル、トシレートアセトフェノン等]、フェロセン〔(2,4−シクロペンタジエン−1−イル)[(1−メチルエチル)ベンゼン]−Fe(II)ヘキサフルオロホスフェート等〕が挙げられる。
光酸発生剤のうち、本発明の組成物の安定性、反応性の観点から好ましいのは、p−(フェニルチオ)フェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、さらに好ましいのは、p−(フェニルチオ)フェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェートである。
光酸発生剤の使用量は、本発明の組成物の全重量に基づいて通常10%以下、組成物の活性エネルギー線硬化性および塗膜の耐光性の観点から好ましくは0.1〜5%、さらに好ましくは0.3〜3%である。
[製造方法]
構造体10は、基材3に重合性組成物Xを塗布して塗布膜を生成し、必要によりこれを乾燥させた後、塗布膜の表面に微細凹凸構造1を転写し、活性化エネルギーを照射して塗布膜を硬化させることで得ることができる(図1参照)。重合性組成物Xは、基材3の少なくとも片面の少なくとも一部に塗布される。基材3に重合性組成物Xを塗布する装置としては、種々の装置、例えばと塗工機[ダイコーター、バーコーター、グラビアコーター、ロールコーター(サイズプレスロールコーター、ゲートロールコーター等)、エアナイフコーター、スピンコーター、ブレードコーター等]が使用できる。塗布膜の膜厚は、乾燥後の膜厚として、通常0.5〜250μm、耐摩耗性、耐溶剤性、耐汚染性および乾燥性、硬化性の観点から好ましくは1〜100μmである。
より具体的には、構造体10を製造する方法として、例えば特許文献8に記載の公知の方法を挙げることができる。これにおいては、隣り合う凸部の頂点間の幅が可視光波長以下である微細凹凸構造1の反転構造を有する金型を、反射防止膜2となる塗布膜の表面に押し当て、光または熱で塗布膜を硬化させた後、金型を離型する。
この場合、微細凹凸構造1の反転構造が形成された金型と基材3との間に反射防止膜2となる塗布膜を配し、活性エネルギー線の照射により塗布膜を硬化して、金型の凹凸形状を塗布膜表面に転写し、その後、金型を剥離する方法と、反射防止膜2となる塗布膜に金型の凹凸形状を転写してから金型を剥離し、その後、活性エネルギー線を照射して塗布膜を硬化する方法とが挙げられる。これらの中でも、微細凹凸構造1の転写性、表面組成の自由度の点から前者が好ましい。前者は、連続生産が可能なベルト状やロール状の金型を用いる場合に特に好適であり、生産性に優れた方法である。
金型に微細凹凸構造1の反転構造を形成する方法は、特に限定されず、電子ビームリソグラフィー法、レーザー光干渉法等が挙げられる。例えば、適当な支持基板上に適当なフォトレジスト膜を塗布し、紫外線レーザー、電子線、X線等の光で露光し、現像して微細凹凸構造の反転構造を形成した型を得て、この型をそのままスタンパとして使用する方法が挙げられる。また、フォトレジスト層を介して支持基板をドライエッチングにより選択的にエッチングして、レジスト層を除去することで支持基板に、微細凹凸構造1の反転構造を形成してもよい。
また、陽極酸化ポーラスアルミナを、金型として用いてもよい。例えば、アルミニウムをシュウ酸、硫酸、リン酸等を電解液として所定の電圧にて陽極酸化することにより20〜200nmの細孔構造を形成し、これをスタンパとして用いてもよい。この方法によれば、高純度アルミニウムを定電圧で長時間陽極酸化した後、一旦酸化皮膜を除去し、再び陽極酸化することで非常に高規則性の細孔が自己組織化的に形成できる。さらに、二回目に陽極酸化する工程で、陽極酸化処理と孔径拡大処理を組み合わせることで、断面が矩形でなく三角形や釣鐘型である微細凹凸構造1の反転構造を形成できる。また、陽極酸化処理と孔径拡大処理の時間や条件を適宜調節することで、細孔最奥部の角度を鋭くすることも可能である。
さらに、微細凹凸構造1を有する金型から電鋳法等で複製型を作製し、これをスタンパとして使用してもよい。
金型22およびスタンパの形状は特に限定されず、例えば、平板状、ベルト状、ロール状のいずれでもよい。特に、ベルト状やロール状にすれば、連続的に微細凹凸構造1を転写でき、生産性をより高めることができる。
以下、図2、図3を用いて構造体10の製造方法を具体的に説明する。ここでは、重合性組成物Xの塗布膜に連続的に微細凹凸構造1を転写する製造方法を例示する。図2は、本発明の実施形態に係る構造体10の一製造工程示すもので、基材3である基材フィルム3’に重合性組成物Xを塗布する工程を示す模式図である。図3は、本発明の実施形態に係る構造体10の一製造工程示すもので、基材3である基材フィルム3’に塗布されてなる重合性組成物Xの塗布膜2’に、微細凹凸構造1を転写させる工程を示す模式図である。
図2に示すように、基材フィルム3’は塗布ロール21に架けられ、塗布ロール21の回転にて搬送される。塗布ロール21の外周面には、ダイコーター20のリップ先端部が対峙して配されている。重合性組成物Xは、ダイコーター20のリップ先端部より供され、基材フィルム3’上に塗布されて塗布膜2’となる。
重合性組成物Xは、基材3への塗布に当たり有機溶剤で希釈して使用することもできる。該有機溶剤としては、例えばアルコール(C1〜10、例えばメタノール、エタノール、n−およびi−プロパノール、n−、sec−およびt−ブタノール、ベンジルアルコール、オクタノール)、ケトン(C3〜8、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、ジブチルケトン、シクロヘキサノン)、エステルまたはエーテルエステル(C4〜10、例えば酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル)、γ−ブチロラクトン、エチレングリコールモノメチルアセテート、プロピレングリコールモノメチルアセテート等、エーテル[C4〜10、例えばEGモノメチルエーテル(メチルセロソロブ)、EGモノエチルエーテル(エチルセロソロブ)、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(ブチルセロソロブ)、プロピレングリコールモノメチルエーテル]、芳香族炭化水素(C6〜10、例えばベンゼン、トルエン、キシレン)、アミド(C3〜10、例えばジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン)、ハロゲン化炭化水素(C1〜2、例えばメチレンジクロライド、エチレンジクロライド)、石油系溶剤(石油エーテル、石油ナフサ等)が挙げられる。これらは1種単独使用でも、2種以上併用してもよい。
有機溶剤の使用量は、有機溶剤を加える前の本発明の組成物の全重量に基づいて、通常200%以下、取り扱いの容易さおよび塗工安定性の観点から好ましくは5〜100%、さらに好ましくは10〜80%である。なお、希釈目的等にて有機溶剤を用いた場合は、塗布膜2’を乾燥する工程を設ける。
次に、塗布膜2’が形成された基材フィルム3’を、図3に示すように、ニップロール24とロール状の金型22との間に通過させて、金型22の外周面に、塗布膜2’側を押し当てる。塗布膜2’が形成された基材フィルム3’は、塗布膜2’側が金型22の外周面に押し当てられた状態で、剥離ロール25が対峙する位置まで搬送される。
金型22の外周面には、微細凹凸構造1の反転構造23が形成されている。金型22の外周面に塗布膜2’側が押し当てられることで、塗布膜2’に反転構造23が転写され、微細凹凸構造1が形成される。
また、金型22の周囲であって、外周面に塗布膜2’を担持した状態で回転する側には、活性エネルギー線を照射する照射部26が配設されている。照射部26は、担持されて搬送される塗布膜2’に対して、重合性組成物Xを硬化させる活性エネルギー線を照射するものである。塗布膜2’は、活性エネルギー線が照射されることで重合し、硬化する。
塗布膜2’が硬化した基材フィルム3’は、その後、金型22と剥離ロール25との間を通過することで、金型22より剥離される。これにより、微細凹凸構造1が転写された反射防止膜2を有する構造体10が得られる。
重合性組成物Xに活性エネルギー線を照射して硬化する方法としては、重合性組成物X中のモノマーの種類等を勘案して決定でき、例えば、電子線、紫外線、可視光線、プラズマ、赤外線等を照射する方法が挙げられ、中でも紫外線を照射する方法が好ましい。紫外線を照射する方法としては、例えば、高圧水銀灯、メタルハライドランプ、フュージョンランプを用いる方法等が挙げられる。紫外線の照射量は、重合開始剤の吸収波長や含有量に応じて決定すればよい。通常、その積算光量は、400〜4000mJ/cm2が好ましく、400〜3000mJ/cm2がより好ましい。積算光量が400mJ/cm2以上であれば、樹脂組成物を十分硬化させて硬化不足による耐擦傷性低下を抑制することができる。また。積算光量が4000mJ/cm2以下であれば、表層の着色や基材の劣化を防止しやすい。照射強度は、基材の劣化等を招かない程度の出力に抑えることが好ましい。
また、基材3が上記したフィルム状やシート状以外の形状(以下、立体形状ということがある)の成形体等の場合は、金型に重合性組成物Xを直接塗布してもよい。すなわち、微細凹凸構造1の反転構造が形成された金型の面に重合性組成物Xを塗布し、これに活性エネルギー線を照射して硬化して、反射防止膜2のみを単独に形成する。硬化後、反射防止膜2を金型から剥離し、別途成形した立体形状の基材に貼り付ける。
また、例えば、重合性組成物Xを半硬化させた後、金型における微細凹凸構造1の反転構造が形成された面を押し当て、微細凹凸構造1を転写し、その後、活性エネルギー線を重合性組成物Xに照射して、完全に硬化させる方法でもよい。重合性組成物Xを半硬化させる方法としては、重合性組成物Xの組成等を勘案して決定でき、例えば、加熱する方法等が挙げられる。
〔まとめ〕
本発明の態様1に係る微細凹凸構造を表面に有する膜体は、活性エネルギー線照射によって重合した重合性組成物よりなり、前記重合性組成物は、それぞれがアルキレングリコール鎖を有する多官能(メタ)アクリレートおよび多官能ウレタン(メタ)アクリレートを少なくとも含有し、前記多官能(メタ)アクリレートおよび前記多官能ウレタン(メタ)アクリレートにそれぞれ有されるアルキレングリコール鎖は、アルキレングリコール鎖のうちの75モル%以上がエチレングリコール鎖であり、かつ、アルキレングリコール鎖の平均繰り返し単位が5〜32であり、さらに、当該膜体の表面の水に対する接触角が25°以下である。
これによれば、重合性組成物において、含有するアルキレングリコール鎖における75モル%以上をエチレングリコール鎖とし、かつ、アルキレングリコール鎖の平均繰り返し単位を5〜32とすることで、人の指紋汚れに対する除去性および耐擦傷性を高くできる。
そして、膜体の表面の水に対する接触角を25°以下とすることで、膜体の表面に親水性を付与することができ、膜体と水との濡れ性が向上する。その結果、水が付着した指紋汚れに浸透されやすくなって、布等を用いて簡単に除去できるようになり、人の指紋汚れに対する除去性を高くできる。
これにより、光の反射防止性能、光の透過性能および各種基材への高い密着性に加えて、高い耐擦傷性および人の指紋汚れに対する高い除去性を有する微細凹凸構造を表面に有する膜体を提供することができる。
本発明の態様2に係る微細凹凸構造を表面に有する膜体は、さらに、前記重合性組成物中のそれぞれがアルキレングリコール鎖を有する前記多官能(メタ)アクリレートと前記多官能ウレタン(メタ)アクリレートの含有量の合計が65質量%以上であることが好ましい。これによれば、人の指紋汚れに対する除去性および耐擦傷性をより高くできる。
本発明の態様3に係る微細凹凸構造を表面に有する膜体は、さらに、前記重合性組成物の平均官能基数が2.5〜5.0であることが好ましい。これによれば、硬化性、基材への密着性、耐擦傷性、指紋汚れに対する除去性をより高めることができる。
本発明の態様4に係る微細凹凸構造を表面に有する膜体は、さらに、アルキレングリコール鎖を有する前記多官能ウレタン(メタ)アクリレートの重量平均分子量が1000〜4000であることが好ましい。これによれば、耐擦傷性をより高くでき、また、製造工程上の微細凹凸構造1の転写性を高くできる。
本発明の態様5に係る微細凹凸構造を表面に有する膜体は、それぞれがアルキレングリコール鎖を有する前記多官能(メタ)アクリレートおよび前記多官能ウレタン(メタ)アクリレートを第1成分および第2成分とした場合に、前記重合性組成物は、第3成分として、それぞれがアルキレングリコール鎖を有さない多官能(メタ)アクリレート、多官能ウレタン(メタ)アクリレート、単官能(メタ)アクリレートおよび単官能ウレタン(メタ)アクリレートのうちの少なくとも1つをさらに含有し、前記第1成分、前記第2成分および前記第3成分のうちの少なくとも1つが、ペンタエリスリトール骨格を有している。これによれば、各種基材への密着性、耐擦傷性をより高くできる。
本発明の態様6に係る微細凹凸構造を表面に有する膜体は、光の反射防止または光の透過改良またはその両方に用いられるものである。
本発明の態様7に係る構造体は、基材と、該基材の表面に設けられた本発明の微細凹凸構造を表面に有する膜体と、を備えるものである。
本発明の態様8に係る重合性組成物は、微細凹凸構造を表面に有する膜体を形成する重合性組成物であって、活性エネルギー線照射によって重合し、それぞれがアルキレングリコール鎖を有する多官能(メタ)アクリレートおよび多官能ウレタン(メタ)アクリレートを少なくとも含有し、前記多官能(メタ)アクリレートおよび前記多官能ウレタン(メタ)アクリレートにそれぞれ有されるアルキレングリコール鎖は、アルキレングリコール鎖のうちの75モル%以上がエチレングリコール鎖であり、かつ、アルキレングリコール鎖の平均繰り返し単位が5〜32である。
このような重合性組成物を用いることで本発明の形態1に係る微細凹凸構造を表面に有する膜体を、容易に得ることができる。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、これらに限定されるものではない。
実施例、比較例においては、表1,表2に示す11種類の多官能(メタ)アクリレートと5種類の多官能ウレタン(メタ)アクリレートとを適宜用いた。表1,表2に、その組み合わせと分量とを示す。表1は実施例1〜16の構造体における反射防止膜の形成に用いた重合性組成物X(1)〜(16)の配合を示し、表2は比較例1〜8の構造体における反射防止膜の形成に用いた比較重合性組成物(1)〜(8)の配合を示している。また、表1,表2には、実施例1〜実施例16および比較例1〜比較例8の構造体における反射防止膜の形成に用いた各重合性組成物に配合した光重合開始剤、溶剤およびシリコーンオイル(必要に応じて)も併せて示す。なお、表1,表2中の数字は重量部を示し、多官能(メタ)アクリレートと多官能ウレタン(メタ)アクリレートの合計量が100重量部となる。
表1,表2中の「UA−7100」は多官能ウレタンアクリレート[商品名「NKオリゴUA−7100」、新中村化学工業株式会社製]であり、「X22−1602」は反応性シリコーンオイル[商品名「X−22−1602」、信越化学工業株式会社製]である。また、「KF−353」は非反応性シリコーンオイル[商品名「KF−353」、信越化学工業株式会社製]であり、「カチオンBB」はドデシルトリメチルアンモニウムクロライド[商品名「ニッサンカチオンBB」、日油株式会社]である。
また、表1,表2中の多官能(メタ)アクリレートおよび多官能ウレタン(メタ)アクリレートの化合物(1)〜(7)は、以下のように合成した。
<製造例1:化合物(1)の合成>
ガラス製オートクレーブに、水34g(グリセリンに対して25%)を溶媒として入れた。グリセリン136.5g(1.50モル)を仕込み、窒素置換を行った後、95℃まで昇温し、ここに水酸化カリウムを0.63g(アルコール官能基あたり0.25モル%)添加した。
再度窒素置換を行い、EO(エイレンオキサイド)5033.6g(114.4モル)、PO(プロピレンオキサイド)1455.8g(25.1モル)を、75〜95℃、反応圧0.25MPa以下に保つようにして、720分かけて連続的に導入した。その後、300分熟成し、粗ポリエーテル(1)を得た。得られた粗ポリエーテル(1)に対し、アルカリ吸着剤処理〔粗ポリエーテルに対し水を1.8%加えて85〜90℃で30分混合し、次いで吸着剤としてキョーワード600(協和化学工業社製)を粗ポリエーテルに対し0.5%加えて同温度で30分混合した後、ろ過により吸着剤を取り除く。以下の各例も同様〕および脱水(130℃で、−0.1MPaの減圧下、水分が0.1%以下となるまで脱水を行う。以下の各例も同様)を行い、ポリエーテル(1)を得た。分析の結果、ポリエーテル(1)の水酸基価は39.3であった。水酸基価はJISK−1557に準拠して測定した(以下同様)。
得られたポリエーテル(1)300g、アクリル酸20g、硫酸1g、ハイドロキノン0.2、トルエン300gを仕込み、110℃で15時間加熱還流しエステル化反応させた。生成水は3.8g得られた。次いで、冷却しトルエン500gを追加し、15%NaOH水溶液で中和洗浄した。分液後、水層を除去し、さらに15%NaCl水溶液300mlで3回洗浄し、次いでp−メトキシフェノール0.2gをトルエン層に仕込み、トルエンを減圧留去することにより、化合物(1)253gを得た。
<製造例2:化合物(2)の合成>
製造例1におけるEO、POおよびアクリル酸を、EO3682g(83.7モル)、PO539.4g(9.3モル)およびアクリル酸10gとした以外は製造例1と同様にして反応させた。ポリエーテル(2)の水酸基価は59.8、エステル化反応時の生成水は1.9g、化合物(2)の得量は245gであった。
<製造例3:化合物(3)の合成>
製造例1におけるグリセリン136.5gをペンタエリスリトール204g(1.50モル)とし、EO、POおよびアクリル酸を、EO2728g(62モル)、PO3596g(62モル)およびアクリル酸23gとした以外は製造例1と同様にして反応させた。ポリエーテル(3)の水酸基価は53.2、エステル化反応時の生成水は5.1g、化合物(3)の得量は254gであった。
<製造例4:化合物(4)の合成>
ガラス製オートクレーブに、水34g(グリセリンに対して25%)を溶媒として入れた。グリセリン136.5g(1.50モル)を仕込み、窒素置換を行った後、95℃まで昇温し、ここに水酸化カリウムを0.63g(アルコール官能基あたり0.25モル%)添加した。
再度窒素置換を行い、EO1188.0g(27.0モル)を、75〜95℃、反応圧0.25MPa以下に保つようにして720分かけて連続的に導入した。その後、300分熟成し、粗ポリエーテル(4)を得た。得られた粗ポリエーテル(4)に対し、アルカリ吸着剤処理および脱水を、製造例1と同様に行い、ポリエーテル(4)を得た。分析の結果、ポリエーテル(4)の水酸基価は190.7であった。水酸基価はJISK−1557に準拠して測定した(以下同様)。
次に、撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、得られたポリエーテル(4)を500g投入して窒素気流下110℃に加熱し、続いてIPDIを132.0gを投入し、110℃で10時間反応を行いポリエーテルポリウレタン(4)を得た。ポリエーテルポリウレタン(4)の水酸基価は50.5であった。
得られたポリエーテルポリウレタン(4)300g、アクリル酸25g、硫酸1g、ハイドロキノン0.2、トルエン300gを仕込み、110℃で15時間加熱還流しエステル化反応させた。生成水は10.9g得られた。次いで、冷却しトルエン500gを追加し、15%NaOH水溶液で中和洗浄した。分液後、水層を除去し、さらに15%NaCl水溶液300mlで3回洗浄し、次いでp−メトキシフェノール0.2gをトルエン層に仕込み、トルエンを減圧留去することにより、化合物(4)275gを得た。
<製造例5:化合物(5)の合成>
製造例4におけるグリセリンをグリセリン69.1g(0.75モル)およびペンタエリスリトール102.0g(0.75モル)とし、EOをEO3834.6g(87.2モル)およびPO1035.3g(17.9モル)とした以外は製造例4と同様にして反応させてポリエーテル(5)を得た。得られたポリエーテル(5)の水酸基価は58.6であった。
次に、製造例4におけるIPDIを37.7g投入した以外は製造例4と同様にして得られたポリエーテル(5)を反応させ、ポリエーテルポリウレタン(5)を得た。ポリエーテルポリウレタン(5)の水酸基価は39.5であった。さらに製造例4におけるアクリル酸を17gとした以外は製造例4と同様にして、得られたポリエーテルポリウレタン(5)より化合物(5)257gを得た。
<製造例6:化合物(6)の合成>
製造例4におけるグリセリンをグリセリン138.2g(1.50モル)とし、EOを、EO5100.5g(115.9モル)およびPO584.6g(10.1モル)とした以外は製造例4と同様にして反応させてポリエーテル(6)を得た。得られたポリエーテル(6)の水酸基価は43.4であった。
次に、製造例4におけるIPDIを30.0g投入した以外は製造例4と同様にしてポリエーテル(6)を反応させ、ポリエーテルポリウレタン(6)を得た。ポリエーテルポリウレタン(6)の水酸基価は26.1であった。さらに製造例4におけるアクリル酸を13gとした以外は製造例4と同様にして、得られたポリエーテルポリウレタン(6)より化合物(6)255gを得た。
<製造例7:化合物(7)の合成>
製造例4におけるグリセリンをグリセリン138.2g(1.50モル)とし、EOをEO237.6g(5.4モル)およびPO730.8g(12.6モル)とした以外は製造例4と同様にして反応させてポリエーテル(7)を得た。得られたポリエーテル(7)の水酸基価は228.5であった。
次に、製造例4におけるIPDIを162.0g投入した以外は製造例4と同様にしてポリエーテル(7)を反応させ、ポリエーテルポリウレタン(7)を得た。ポリエーテルポリウレタン(7)の水酸基価は127.4であった。さらに製造例4におけるアクリル酸を52gとした以外は製造例4と同様にして化合物(7)290gを得た。
重合性組成物X(1)〜(16)を用いて実施例1〜16の構造体を以下のように作製し、同様に、比較重合性組成物(1)〜(8)を用いて比較例1〜8の構造体を以下のように作製した。また、実施例1〜18および比較例1〜8の各構造体の作製に用いた金型は以下のように作製した。
<製造例8:金型の作製>
まず、10cm角のガラス基板を用意し、金型の材料となるアルミニウム(Al)をスパッタリング法によりガラス基板上に膜厚1.0μmで塗布した。次に、アルミニウムを陽極酸化させ、直後にエッチングを行う工程を繰り返すことによって、隣り合う穴(凹部)の底点間の距離が可視光波長以下の長さである多数の微小な穴をもつ陽極酸化層を形成した。具体的には、陽極酸化、エッチング、陽極酸化、エッチング、陽極酸化、エッチング、陽極酸化、エッチングおよび陽極酸化を順に行うフロー(陽極酸化5回、エッチング4回)によって、金型を作製した。このような陽極酸化とエッチングとの繰り返し工程によれば、形成される微小な穴の形状は、金型の内部に向かって先細りの形状(テーパ形状)となる。
なお、モールドの基板はガラスに限られず、SUS、Ni等の金属材料や、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、環状オレフィン系高分子(代表的にはノルボルネン系樹脂等である製品名「ゼオノア」(日本ゼオン株式会社製)、製品名「アートン」(JSR株式会社製)等)のポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、トリアセチルセルロース等の樹脂材料であってもよい。また、アルミニウムを成膜した基板の代わりに、アルミニウムのバルク基板を用いてもよい。なお、金型の形状は、平板状であってもロール(円筒)状であってもよい。陽極酸化の条件は、シュウ酸0.6wt%、液温5℃、80Vの印加電圧とした。陽極酸化時間は、15秒で行った。エッチングの条件は、それぞれリン酸1mol/l、液温30℃、25分とした。SEM観察による金型高さは231nmであった。
<実施例1の構造体の作製>
TACフィルム(厚み40μm)上に重合性組成物X(1)を塗布し、順風乾燥機中で1分、温度80℃で溶剤を乾燥させ樹脂層とした後、製造例8に作製された金型の表面上に、気泡が入らないように注意しながら貼り合わせた。次に、紫外(UV)光をTACフィルム側に対して2J/cm2照射して樹脂層を硬化させ、その後、硬化してできた樹脂層およびTACフィルムの積層フィルムの剥離を行い、実施例1の構造体を得た。得られ構造体をデジタルマイクロメータ(テスター産業製TH−104)したところ52μmであった。
また、前記金型を用いて基材上に微細凹凸を形成(複製)する具体的な方法としては、上記2P法(Photopolymerization法)の他に、例えば、熱プレス法(エンボス法)、射出成形法、ゾルゲル法等の複製法、微細凹凸賦形シートのラミネート法、微細凹凸層の転写法等の各種方法を、反射防止物品の用途および基材の材料等に応じて適宜選択すればよい。
透過率の測定には実施例1の構造体をそのままサンプルとして用いた。また、実施例1の構造体を、両面粘着フィルムを用いてTACフィルム側を黒アクリル板(三菱レイヨン製アクリライトEX502)上に貼り付け、硬化性、反射率、水接触角、表面耐擦傷性、耐汚染性、基材密着性測定用のサンプルとした。
<実施例2〜16の構造体の作製>
実施例1において、重合性組成物X(1)を重合性組成物X(2)〜(16)とした以外は同様の方法にて、実施例2〜16の構造体および各種測定用サンプルを作製した。
<比較例1〜8の構造体の作製>
実施例1において、重合性組成物X(1)を比較重合性組成物(1)〜(8)とした以外は同様の方法にて、比較例1〜8の構造体および各種測定用サンプルを作製した。
上記のように作製した、実施例1〜実施例16および比較例1〜比較例8の各構造体および測定要サンプルについて、以下の測定方法で、物性測定および評価を行った。結果を表3に示す。
(硬化性の評価)
構造体中の微細凹凸構造を有する表面を指先で触診し、タッキネスの具合により評価を行った。評価基準は以下のとおりである。
良:タッキネスが全くない。
悪:少しでもタッキネスがある。
(反射率の測定)
黒アクリル板に構造体を貼り付けたサンプルを、(株)島津製作所 分光光度計UV−3100PCを用い、5°正反射率を測定する。
(透過率の測定)
JISK7361に準拠し、(株)村上色彩技術研究所製ヘイズ・透過率計HM−150を用いて微細凹凸構造を有する表面を光源に向けて測定する。
(水接触角の測定)
接触角測定装置(Kruss社製、「DSA10−Mk2」)を用いて、10μlの水を、黒アクリル板に構造体を貼り付けたサンプルの表面に滴下した後、20秒後の接触角を1秒間隔で10点測定し、それらの平均値を算出した。同一の操作を、水を滴下する位置を変えて3回行い、それらの平均値を算出することにより水接触角を決定した。
(表面耐擦傷性の評価)
黒アクリル板に構造体を貼り付けたサンプルを、往復摩耗試験機(HEIDONトライボギアTYPE30)にてφ25mmのスチールウール♯0000使用)を用いて、荷重200gまたは400g、摩耗距離10mm、速度10mm/sec、10往復摩耗後蛍光灯下にて傷を目視判断する。評価基準は以下のとおりである。
5:引掻き傷なし。
4:数本の引掻き傷あり。
3:25mm円柱の半分の引掻き傷あり。
2:25mm円柱の2/3の引掻き傷あり。
1:25mm円柱の全面の引掻き傷あり。
(耐汚染性の評価)
構造体における微細凹凸構造を有する表面に指紋を捺印し、水を染み込ませたティッシュペーパーで5回拭いた後の汚れ具合を目視で観察し、以下の判定基準で判定した。結果を表2に示す。
5:指紋汚れなし。
4:指紋汚れほとんどなし。
3:指紋汚れが斜めからならば目視で観察できる。
2:指紋汚れが正面からも目視で観察できる。
1:指紋汚れが正面から目視ではっきり観察できる。
(基材密着性の評価)
JISK5600に準拠し、黒アクリル板に構造体を貼り付けたサンプルの微細凹凸構造を有する表面側に1mm角の碁盤目100マスを入れ、ニチバン製工業用24mmセロテープ(登録商標)を用いて5回剥離を行い、残っているマス目の数を数え、以下の判定基準で判定した。
3:100マス全てが残っている。
2:50〜99マスが残っている。
1:残っているマスは49マス以下である。
比較例1は、多官能(メタ)アクリレートがアルキレングリコール鎖を有さず、表面の水に対する接触角も範囲よりも大きい例である。比較例2,6は、アルキレングリコール鎖の条件は満足するものの、接触角が範囲よりも大きい例である。比較例3は、多官能ウレタン(メタ)アクリレートが有するアルキレングリコール鎖の割合が低くかつ繰り返し単位も小さく、接触角についても範囲よりも大きい例である。比較例4は、多官能ウレタン(メタ)アクリレートが有するアルキレングリコール鎖の割合が低く、接触角についても範囲よりも大きい例である。比較例5は、多官能(メタ)アクリレートが有するアルキレングリコール鎖の割合が低く、接触角についても範囲よりも大きい例である。比較例7は、アルキレングリコール鎖の条件は満足するものの、多官能(メタ)アクリレートが有するアルキレングリコール鎖の繰り返し単位が小さく、接触角についても範囲よりも大きい例である。比較例3は、多官能ウレタン(メタ)アクリレートが有するアルキレングリコール鎖の割合が低くかつ繰り返し単位も小さい例である。
表3に示されるように、反射防止膜を形成する重合性組成物Xあるいは比較重合性組成物として、多官能(メタ)アクリレートと多官能ウレタン(メタ)アクリレートとの組み合わせを用いている。そのため、実施例1〜実施例16および比較例1〜比較例8の何れの構造体においても、硬化性は良好であり、頂点間距離に問題なく、低反射率かつ高透過率である。
しかしながら、実施例13(重合性組成物(13)の構造体と、比較例6(比較重合性組成物6)の構造体とを比較するとわかるように、多官能(メタ)アクリレートおよび前記多官能ウレタン(メタ)アクリレートにそれぞれ有されるアルキレングリコール鎖が、そのうちの75モル%以上がエチレングリコール鎖で、かつ、平均繰り返し単位が5〜32の範囲を満足していても、反射防止膜の表面の水に対する接触角が25°以下を満足するか否かで、耐汚染性に大きな差が出ている。反射防止膜の表面の水に対する接触角が25°よりも大きい場合、比較例1〜比較例7の結果が表すように、耐汚染性が悪くなる。
また、比較例8の結果が表すように、たとえ反射防止膜の表面の水に対する接触角が25°以下であっても、多官能(メタ)アクリレートおよび前記多官能ウレタン(メタ)アクリレートにそれぞれ有されるアルキレングリコール鎖が、そのうちの75モル%以上がエチレングリコール鎖で、かつ、平均繰り返し単位が5〜32の範囲を満足の条件から外れると、耐汚染性が低下する。