JP6690537B2 - プライマー組成物、及びこれを用いてなるポリエステル系水性液、プライマー層、プライマー層付き基材フィルム、積層フィルム、プリズムシート、並びにポリエステル系樹脂の製造方法 - Google Patents
プライマー組成物、及びこれを用いてなるポリエステル系水性液、プライマー層、プライマー層付き基材フィルム、積層フィルム、プリズムシート、並びにポリエステル系樹脂の製造方法 Download PDFInfo
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Description
しかしながら、近年、コーティング層を形成するコーティング剤等の組成は多様化しており、その種類によってはプライマー層とコーティング層との密着性が十分でない場合があり、密着性のさらなる向上が求められている。
直鎖ポリオールの中でも、エチレングリコールを主成分とした際は樹脂の柔軟性が低下し、またコーティング層の種類によってはそれとの親和性に欠けるため密着性に乏しくなるだけでなく、凝集力が強くなるため水分散性が低下するといった問題がある。そのため、本発明においては、エチレングリコールを除く直鎖ポリオールを主成分とすることにより、コーティング層、特には、例えばプリズム層の形成に用いられる無溶剤系活性エネルギー線硬化性樹脂組成物が硬化してなる層との密着性に優れ、かつ水性液とした際の安定性にも優れたプライマー組成物を得ることができるものである。
なお、本発明における「フィルム」とは、シートを包含するものである。
(1)多価カルボン酸成分(A)とポリオール成分(B)とを含む共重合成分を共重合してなるポリエステル系樹脂であって、前記ポリオール成分(B)全体に対するエチレングリコールを除く直鎖構造のポリオール(b1)の含有割合が70モル%以上であり、酸価が25〜100mgKOH/gであるポリエステル系樹脂を含有するプライマー組成物。
(2)前記ポリオール成分(B)として、分岐構造を有する脂肪族ポリオールを含有する、前記(1)に記載のプライマー組成物。
(3)前記多価カルボン酸成分(A)として、カルボン酸無水物構造を2つ以上有するカルボン酸無水物(a1)を含有する、前記(1)または(2)に記載のプライマー組成物。
(4)前記(1)〜(3)のいずれか1つに記載のプライマー組成物が、水性溶媒に溶解又は分散されてなるポリエステル系水性液。
(5)前記(4)に記載のポリエステル系水性液が架橋剤(C)を更に含有し、該架橋剤(C)によりポリエステル系樹脂が架橋されてなるプライマー層。
(6)基材フィルム上に前記(5)に記載のプライマー層を有するプライマー層付き基材フィルム。
(7)前記基材フィルムがポリエステルフィルムである、前記(6)に記載のプライマー層付き基材フィルム。
(8)前記(6)または(7)に記載のプライマー層付き基材フィルムのプライマー層上に、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物が硬化してなるハードコート層を有する積層フィルム。
(9)前記(6)または(7)に記載のプライマー層付き基材フィルムのプライマー層上に、無溶剤系活性エネルギー線硬化性樹脂組成物が硬化してなるプリズム層を有するプリズムシート。
(10)前記(1)に記載のポリエステル系樹脂の製造方法であって、カルボン酸無水物構造を2つ以上有するカルボン酸無水物(a1)を除く多価カルボン酸成分(A)とポリオール成分(B)からなる水酸基含有プレポリマーを、カルボン酸無水物構造を2つ以上有するカルボン酸無水物(a1)で鎖延長させてなるものであるポリエステル系樹脂の製造方法。
なお、本発明において、「カルボン酸」との用語は、カルボン酸塩、カルボン酸無水物、カルボン酸ハロゲン化物、カルボン酸エステルなどを含むものである。
本発明のプライマー組成物に含有されるポリエステル系樹脂は、多価カルボン酸成分(A)及びポリオール成分(B)を含む共重合成分を共重合してなるものである。
本発明で用いられる多価カルボン酸成分(A)は、二価以上の多価カルボン酸であればよく、少なくとも二価カルボン酸を含むことが好ましい。
テレフタル酸、イソフタル酸、ベンジルマロン酸、ジフェン酸、4,4′−オキシジ安息香酸、ナフタレンジカルボン酸、5−スルホイソフタル酸ジメチルナトリウム等の芳香族ジカルボン酸;
マロン酸、ジメチルマロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、トリメチルアジピン酸、ピメリン酸、2,2−ジメチルグルタル酸、アゼライン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、チオジプロピオン酸、ジグリコール酸等の脂肪族ジカルボン酸;
1,3−シクロペンタンジカルボン酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、1,3−シクロペンタンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、2,5−ノルボルナンジカルボン酸、アダマンタンジカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸;
等が挙げられる。
なかでも本発明においては、イソフタル酸を主成分とし、テレフタル酸を併用することが好ましい。
ここで、主成分とは、多価カルボン酸成分(A)全体に対して、通常50重量%以上、好ましくは60重量%以上、より好ましくは70重量%以上含有することを意味する。
1,2,4,5−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物(無水ピロメリット酸)、3,3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、4,4−オキシジフタル酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、エチレングリコールビストリメリテート二無水物、2,2′,3,3′−ジフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2′,3,3′−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸無水物、チオフェン−2,3,4,5−テトラカルボン酸二無水物等の芳香族カルボン酸無水物、
1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、5−(2,5ジオキソテトラヒドロフリル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロフリル)−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物等の脂環族カルボン酸無水物、
エチレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−ペンタンテトラカルボン酸二無水物等の脂肪族カルボン酸無水物
等が挙げられる。
本発明で用いられるポリオール成分(B)は、エチレングリコールを除く直鎖構造のポリオール(b1)をポリオール成分(B)全体に対して70モル%以上含有することが必要であり、好ましくは75モル%以上、特に好ましくは80モル%以上、更に好ましくは85モル%以上である。ポリオール成分(B)全体に対するエチレングリコールを除く直鎖構造のポリオール(b1)の含有量が少なすぎると、コーティング層との密着性が低下し本発明の目的を達成できない。エチレングリコールを除く直鎖構造のポリオール(b1)の含有量の上限は通常100モル%であり、好ましくは98モル%以下、特に好ましくは95%以下、更に好ましくは90モル%以下である。
1,2−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、スピログリコール、トリシクロデカンジメタノール、アダマンタンジオール、2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオール等の脂環族ジオール;
4,4′−チオジフェノール、4,4′−メチレンジフェノール、ビスフェノールS,ビスフェノールA、ビスフェノールフルオレン、4,4′−ジヒドロキシビフェニル、o−,m−及びp−ジヒドロキシベンゼン、2,5−ナフタレンジオール、p−キシレンジオール等の芳香族ジオール及びそれらのエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド付加体;
等の二価アルコールが挙げられる。
かかる含有割合が多すぎると、密着性が低下する傾向があり、少なすぎると水性液の安定性が低下する傾向がある。
本発明に用いられるポリエステル系樹脂は、上記多価カルボン酸成分(A)及びポリオール成分(B)を含む共重合成分を共重合してなるものであり、例えば、カルボン酸無水物(a1)を除く多価カルボン酸成分(A)、ポリオール成分(B)を共重合して得られる水酸基含有プレポリマーを、カルボン酸無水物構造を2つ以上有するカルボン酸無水物(a1)で鎖延長させる方法により製造することができる。
かくして、上述の方法により本発明のポリエステル系樹脂が得られる。
なお、上記の重量平均分子量は、標準ポリスチレン分子量換算による重量平均分子量であり、高速液体クロマトグラフィー(東ソー社製、「HLC−8320GPC」)に、カラム:TSKgel SuperMultipore HZ−M(排除限界分子量:2×106、理論段数:16,000段/本、充填剤材質:スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、充填剤粒径:4μm)の2本直列を用いることにより測定されるものである。
上記ポリエステル系樹脂のガラス転移温度(Tg)は、TAインスツルメント社製の示差走査熱量計DSC Q20を用いて測定されるものである。
なお、上記ポリエステル系樹脂の酸価はJIS K0070に基づき中和滴定により求められるものである。
本発明のプライマー組成物には、上記ポリエステル系樹脂以外に、必要に応じて、ヒンダードフェノール系等の酸化防止剤、熱安定剤、ガラス繊維、無機・有機充填剤、色料、難燃剤、軟化剤、分散剤、湿潤剤、乳化剤、ゲル化剤、消泡剤、他の熱可塑性樹脂等を、本発明の効果を損なわない程度に配合することができる。
本発明のポリエステル系水性液は、上記のポリエステル系樹脂を含有するプライマー組成物が水性溶媒に溶解又は分散されてなるものである。以下、水性溶媒に溶解又は分散させることを「水溶解又は水分散」と表記する。
通常、プライマー組成物に含有されるポリエステル系樹脂を中和剤で中和して水性溶媒に溶解又は分散させ、ポリエステル系水性液とする方法が好ましい。
特に、プライマー層の厚みはコストや透明性の点から薄い方が好ましいものの、厚みが薄いと密着性が低下する傾向にあるため、インラインコーティングによるナノオーダーの薄膜形成時等には上述の好ましい架橋剤の使用が特に有効である。
特に、架橋剤(C)としてカルボジイミド基を有する化合物を用いる場合においては、コーティング層との密着性を向上させる点からは、通常、架橋剤として含有させる量よりも比較的多く含有させることが好ましく、ポリエステル系樹脂100重量部に対して、15〜1000重量部であることが好ましく、特には20〜500重量部、更には30〜350重量部であることが好ましく、殊には40〜250重量部であることが好ましい。
特に、架橋剤(C)としてカルボジイミド基を有する化合物を用いる場合においては、コーティング層との密着性を向上させる点からは、通常よりも比較的多く含有させることが好ましく、ポリエステル系樹脂中のカルボキシル基とカルボジイミド基のモル比は、1/0.3〜1/30であることが好ましく、特には1/0.5〜1/15、更には1/1〜1/12、殊には1/1.5〜1/10であることが好ましい。
なお、基材及びコーティング層との密着性および耐水性の点からは、界面活性剤を添加しない方が好ましい。
なかでも、透明性、耐薬品性、耐熱性、機械的強度及びコスト等の点からポリエステルフィルムが好ましく用いられる。
上記ポリエステルフィルムは、未延伸のものと、延伸したもののいずれでもよいが、延伸フィルムを用いることが好ましく、特に二軸延伸フィルムを用いることが好ましい。
コーティング層を形成する材料としては、コーティング材料として一般的に用いられているアクリル系樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂や、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物等が挙げられるが、なかでも活性エネルギー線硬化性樹脂組成物が好ましい。
具体的には、上記プライマー層付き基材フィルムのプライマー層上に活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を塗工し、活性エネルギー線を照射して硬化することにより、プライマー層付き基材フィルムのプライマー層上に、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物が硬化してなるハードコート層を有する積層フィルムを得ることができる。
また、プライマー層付き基材フィルムのプライマー層上にプリズム層を形成し、プリズムシートを得ることができる。
プリズム層としては、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物が硬化してなるプリズム層であることが好ましく、特に好ましくは、無溶剤系の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物が硬化してなるプリズム層である。
プリズム層が活性エネルギー線硬化性樹脂組成物が硬化してなるプリズム層である場合のプリズム層の形成方法としては、例えば、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物をプリズム型に導入し、プリズム型とプライマー層付き基材フィルム(特には、ポリエステルフィルム)のプライマー層側とで活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を挟み込んだ状態で活性エネルギー線を照射し、樹脂組成物を硬化させ、プリズム型を取り除くことにより、基材フィルム上に活性エネルギー線硬化性樹脂組成物が硬化してなるプリズム層を形成する方法が挙げられる。
〔ポリエステル系樹脂[I−1]及びその水性液の製造〕
温度計、攪拌機、精留塔、窒素導入管の付いた反応缶に、多価カルボン酸成分としてイソフタル酸327.5部(1.971mol)、ポリオール成分としてジエチレングリコール(b1)198.7部(1.872mol)、ネオペンチルグリコール(b2)30.8部(0.296mol)、触媒としてテトラブチルチタネート0.3部(全共重合成分に対して511ppm)を仕込み、内温200〜260℃まで2時間かけて昇温し、260℃で3時間エステル化反応を行った。その後、内温170℃まで下げ、ピロメリット酸無水物(a1)43.0部(0.197mol)を添加し1時間鎖延長反応を行い、ポリエステル系樹脂[I−1]を得た。得られたポリエステル系樹脂の組成を表1に示す。
〔ポリエステル系樹脂[I−2]〜[I−4]、[I’−1]〜[I’−2]及びそれらの水性液の製造〕
表1に示すとおり、共重合成分及びその配合割合を変更した以外は実施例1と同様の操作を行って、ポリエステル系樹脂[I−2]〜[I−4]、[I’−1]〜[I’−2]及びそれらの水性液を製造した。
〔ポリエステル系樹脂[I’−3]の製造及びその水性液の製造〕
温度計、攪拌機、精留塔、窒素導入管の付いた反応缶に、多価カルボン酸成分としてイソフタル酸297.5部(1.791mol)、5−スルホイソフタル酸ジメチルナトリウム52.5部(0.177mol)、ポリオール成分としてジエチレングリコール(b1)216.3部(2.038mol)、ネオペンチルグリコール(b2)33.8部(0.325mol)、触媒としてテトラブチルチタネート0.3部(全共重合成分に対して511ppm)を仕込み、内温200〜260℃まで2時間かけて昇温し、260℃で2時間エステル化反応を行った。その後、触媒としてテトラブチルチタネート0.3部仕込み、1hPaまで減圧し、1時間重縮合反応を行い、ポリエステル系樹脂[I’−3]を得た。
東ソー社製のHLC−8320を用いてGPC測定を行い、ポリスチレン換算から求めた。
TAインスツルメント社製の示差走査熱量計DSC Q20を用いて測定した。
ポリエステル系樹脂0.5gを7/3(トルエン/メタノール)のトルエンとメタノールの混合溶媒に溶解し、JIS K0070に基づき中和滴定により求めた。
調製した25wt%ポリエステル系樹脂水性液を室温で保管し、水性液が調製から分散状態を維持している期間により水性液の安定性を評価した。評価基準は以下の通りである。
◎:1ヶ月以上分散状態を維持した。
○:1週間〜1ヶ月未満で水性液の流動性が失われた。または、沈殿が生じた。
×:1週間未満で水性液の流動性が失われた。または、沈殿が生じた。
IPA:イソフタル酸
TPA:テレフタル酸
SIPM:5−スルホイソフタル酸ジメチルナトリウム
PMAn:ピロメリット酸無水物
DEG:ジエチレングリコール
1.5PG:1,5−ペンタンジオール
1.6HG:1,6−ヘキサンジオール
NPG:ネオペンチルグリコール
EG:エチレングリコール
上記で調製したポリエステル系水性液に、下記表2に示す通りの種類、配合量の架橋剤を添加し、固形分3%となるように脱イオン水で希釈し、塗液を調製した。調製した塗液を、乾燥後の膜厚が下記表2に示す通りになるようにPETフィルム(東レ社製、ルミラーT60、厚み100μm)上にバーコーターにて塗布し、150℃で3分間乾燥させることで、プライマー層を形成した。
◎:35/36以上(残存個数/測定個数)
○:30/36以上、34/36以下
△:20/36以上、29/36以下
×:19/36以下
II−1:カルボジイミド基を有する架橋剤「カルボジライトV−04」(日清紡ケミカル社製)
II−2:イソシアネート基を有する架橋剤「エラストロンBN−77」(第一工業製薬社製)
Claims (10)
- 多価カルボン酸成分(A)とポリオール成分(B)とを含む共重合成分を共重合してなるポリエステル系樹脂であって、前記ポリオール成分(B)全体に対するエチレングリコールを除く直鎖構造のポリオール(b1)の含有割合が70モル%以上であり、酸価が25〜100mgKOH/gであるポリエステル系樹脂を含有するプライマー組成物。
- 前記ポリオール成分(B)として、分岐構造を有する脂肪族ポリオールを含有する、請求項1記載のプライマー組成物。
- 前記多価カルボン酸成分(A)として、カルボン酸無水物構造を2つ以上有するカルボン酸無水物(a1)を含有する、請求項1または2記載のプライマー組成物。
- 請求項1〜3のいずれか1項記載のプライマー組成物が、水性溶媒に溶解又は分散されてなるポリエステル系水性液。
- 請求項4記載のポリエステル系水性液が架橋剤(C)を更に含有し、該架橋剤(C)によりポリエステル系樹脂が架橋されてなるプライマー層。
- 基材フィルム上に請求項5記載のプライマー層を有するプライマー層付き基材フィルム。
- 前記基材フィルムがポリエステルフィルムである、請求項6記載のプライマー層付き基材フィルム。
- 請求項6または7記載のプライマー層付き基材フィルムのプライマー層上に、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物が硬化してなるハードコート層を有する積層フィルム。
- 請求項6または7記載のプライマー層付き基材フィルムのプライマー層上に、無溶剤系活性エネルギー線硬化性樹脂組成物が硬化してなるプリズム層を有するプリズムシート。
- 請求項1記載のポリエステル系樹脂の製造方法であって、カルボン酸無水物構造を2つ以上有するカルボン酸無水物(a1)を除く多価カルボン酸成分(A)とポリオール成分(B)からなる水酸基含有プレポリマーを、カルボン酸無水物構造を2つ以上有するカルボン酸無水物(a1)で鎖延長させてなるものであるポリエステル系樹脂の製造方法。
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