JP6726804B2 - 積層体、三次元曲面を有する反射防止物品、反射防止物品の製造方法 - Google Patents
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Description
反射防止フィルムとしては、種々の態様の反射防止フィルムが提案されているが、そのうちの1つの態様として、基材表面に周期が可視光の波長以下の微細な凹凸形状を有する反射防止フィルム、いわゆるモスアイ(moth eye)構造を有する反射防止フィルムが知られている。モスアイ構造により、擬似的に空気から基材の内部のバルク材料に向かって屈折率が連続的に変化する屈折率傾斜層を作り出し、光の反射を防止することができる。
しかしながら、特許文献1には、反射防止フィルムを三次元曲面を有する物品へ適用することに関する記載がない。また、特許文献2には、半径2mmの円筒形マンドレルを用いて屈曲試験を行った場合にクラックを生じないフレキシブル表示装置が記載されてはいるが、これはあくまで反射防止フィルムを撓ませることができるという程度のものであり、三次元曲面を有する物品に適用することを意図したものではない。また、特許文献2に記載された反射防止フィルムは反射率が高く、反射防止性能も十分とは言えない。
三次元曲面を有する物品に反射防止フィルムを適用することを本発明者らが検討したところ、従来の反射防止フィルムを三次元曲面を有する形状に成形することが難しいこと、三次元曲面を有する形状に成形できたとしても、反射率が高くなる又は反射率のムラが大きくなることが分かった。なお、反射率のムラとは、反射率の最大値と最小値の差である。
基材と、バインダー樹脂及び粒子を含有する層(a)とを有する積層体であって、
上記層(a)は、上記基材側とは反対側の表面に上記粒子により形成された凹凸形状を有し、
上記凹凸形状は、隣り合う凸部の頂点間の距離Aと、隣り合う凸部の頂点間の中心と凹部との距離Bとの比であるB/Aが0.35以上であり、
上記層(a)の上記基材側とは反対側の表面に存在する粒子の数は、1μm2当たり6.3個以上20個以下であり、
上記基材のガラス転移温度+10℃で1時間加熱した時の上記積層体の熱収縮率が20%以上70%未満である、積層体。
<2>
上記基材のガラス転移温度+10℃で1時間加熱した時の、上記基材の熱収縮率が20%以上70%未満である、<1>に記載の積層体。
<3>
上記バインダー樹脂の伸び率が10%以上である、<1>又は<2>に記載の積層体。<4>
上記基材と上記層(a)の間にハードコート層を有する、<1>〜<3>のいずれか1項に記載の積層体。
<5>
上記ハードコート層の伸び率が10%以上である、<4>に記載の積層体。
<6>
上記粒子の平均一次粒径が250nm以下である、<1>〜<5>のいずれか1項に記載の積層体。
<7>
上記層(a)の上記基材側とは反対側の表面に存在する粒子の数が、1μm2当たり7個以上16個以下である、<1>〜<6>のいずれか1項に記載の積層体。
<8>
三次元曲面を有する反射防止物品であって、
上記三次元曲面の最小曲率半径は1〜1000mmであり、
上記三次元曲面上に、粒子により形成された凹凸形状を有し、
上記凹凸形状は、隣り合う凸部の頂点間の距離A2と、隣り合う凸部の頂点間の中心と凹部との距離B2との比であるB2/A2が0.4以上であり、
上記三次元曲面上に存在する上記粒子の数は、1μm2当たり9個以上40個以下であり、
上記三次元曲面における反射率の最大値と最小値の差が1.2%より小さい、三次元曲面を有する反射防止物品。なお、上記反射率は波長450nmから波長650nmの範囲を5nm間隔で測定した値の平均値とする。
<9>
上記粒子の平均一次粒径が250nm以下である、<8>に記載の三次元曲面を有する反射防止物品。
<10>
<1>〜<7>のいずれか1項に記載の積層体を三次元曲面を有する物品の上記三次元曲面の少なくとも一部の領域を覆うように貼合する工程と、上記積層体を貼合した物品を上記積層体の基材のガラス転移温度以上の温度で加熱する工程を含む、三次元曲面を有する反射防止物品の製造方法。
本明細書において、数値範囲を「(数値1)〜(数値2)」という記載で表す場合、この記載は「(数値1)以上(数値2)以下」の意味を表す。
また、「(メタ)アクリレート」はアクリレート及びメタクリレートの少なくとも一種を表し、「(メタ)アクリル」はアクリル及びメタクリルの少なくとも一種を表し、「(メタ)アクリロイル」は、アクリロイル及びメタクリロイルの少なくとも一種を表す。
本発明の積層体は、
基材と、バインダー樹脂及び粒子を含有する層(a)とを有する積層体であって、
上記層(a)は、上記基材側とは反対側の表面に上記粒子により形成された凹凸形状を有し、
上記凹凸形状は、隣り合う凸部の頂点間の距離Aと、隣り合う凸部の頂点間の中心と凹部との距離Bとの比であるB/Aが0.35以上であり、
上記層(a)の上記基材側とは反対側の表面に存在する粒子の数は、1μm2当たり6.3個以上20個以下であり、
上記基材のガラス転移温度+10℃で1時間加熱した時の上記積層体の熱収縮率が20%以上70%未満である、積層体である。
本発明の積層体を用いて、三次元曲面を有する形状に成形する際、積層体の層(a)の形状が凸型となっても、凹型となってもよい。
なお、三次元曲面とは、可展面でない曲面を指す。可展面とは伸縮することなしに平面に展開できる曲面のことであり、平面を曲げたり切ったりして作ることのできる曲面をいう。
また、三次元曲面を有する形状に成形できる性能を、「三次元曲面成形性」とも呼ぶ。
図1に本発明の積層体の一例を示す。図1の積層体10は、図1に示すように、基材11上に、バインダー樹脂14を含む膜と粒子13とを含有する層(a)12が積層された積層体である。層(a)12は、基材11側とは反対側の表面に、粒子13により形成された凹凸形状を有する。なお、前述のように、本発明の積層体を三次元曲面を有する形状に成形した後では、凹凸形状がモスアイ構造になっていることが好ましいが、成形する前の状態では、積層体の凹凸形状はモスアイ構造であってもよいし、モスアイ構造でなくてもよい。
また、距離Bは、100nm以上180nm以下であることが好ましく、110nm以上160nm以下であることがより好ましく、120nm以上150nm以下であることが更に好ましい。
本発明の積層体の層(a)において、基材側とは反対側の表面に存在する粒子の数は、1μm2当たり7個以上16個以下であることが好ましい。
積層体が上記範囲内の熱収縮率を有することで、加熱により、三次元曲面を有する形状に成形することが可能となる。また、積層体の熱収縮により、粒子間の距離が縮まり、三次元曲面を有する形状に本発明の積層体を成形した際に、凸部同士の距離に対する凹部の深さが大きくなり、良好な反射防止性能を発現できる。詳細には、熱収縮率を20%以上とすることで曲面への追随性が良くなり、良好な三次元成型性を得ることができる。また70%未満とすることで、三次元成型後の残留歪みを減らすことができ、虹ムラの発生や、形状の長期安定性を得ることができる。
本発明の積層体の熱収縮率は、40%以上60%未満であることが好ましい。
なお、本発明においてガラス転移温度(Tg)とは、本発明の積層体における基材を構成するポリマーの運動性が大きく変化する境界温度である。本発明においてTgは、25℃、相対湿度10%で示差走査熱量測定装置(DSC)の密閉型測定パンに基材を20mg入れ、これを窒素気流中で10℃/分で−100℃から230℃まで昇温し、ベースラインが低温側から偏奇し始める温度とする。
また、本発明において熱収縮は加熱によって基材を構成するポリマーの配列が変化することで生じる不可逆の収縮である。本発明において熱収縮率は下記の方法で求める。すなわち、120mm×35mmに切り出した試料片に対し、100mmの間隔となるように2本の基準線を入れ、無張力下でTg+10℃の加熱オーブン中に1時間放置する。この放置の後、試料片を室温(25℃)まで冷却して、2本の基準線の間隔を測定し、この値をA(単位;mm)とする。測定されたAを用いて、「100×(100−A)/100」の式から算出された数値を熱収縮率とする。
これに対して、本発明では、所定の凹凸形状及び熱収縮率を有することで、積層体の熱収縮後において反射防止性能を発現するために有効なモスアイ構造を形成でき、三次元曲面を有する形状に成形した後であっても反射率が低く、かつ反射率のムラを抑えることが可能となるものと考えられる。
本発明の積層体の基材は、基材のガラス転移温度+10℃で1時間加熱した時の熱収縮率が20%以上70%未満であることが好ましい。
基材としては、透明性および可撓性を有する樹脂(ポリマー)からなるプラスチックフィルムが好ましく用いられる。基材用のプラスチックフィルムとしては、好適には、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、ポリエチレンイソフタレート、ポリブチレンテレフタレートのようなポリエステルフィルム、(メタ)アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、セルロースアシレート等のセルロース系樹脂等からなるフィルムが挙げられる。ただし、上記(メタ)アクリル系樹脂は、ラクトン環構造を有する重合体、無水グルタル酸環構造を有する重合体、グルタルイミド環構造を有する重合体を含む。このほか、必要な強度を有しかつ光学適性を有するものであれば、他のプラスチックフィルムも使用可能である。
基材は、非晶性プラスチックフィルムであることが好ましい。この非晶性プラスチックフィルムを延伸したものが好ましく、三次元曲面の成形性のためには二軸延伸したフィルムがより好ましい。二軸延伸は逐次延伸でも縦横同時延伸延伸のどちらでも構わない。延伸は、基材を構成するプラスチック材料のガラス転移温度以上の温度に加熱して行われる。延伸倍率は1.2倍〜3.3倍が好ましい。延伸倍率は縦と横で異なっても構わない。
層(a)は、バインダー樹脂及び粒子を含有する。
バインダー樹脂は、基材又は基材と他の層との積層体に、粒子を結着させる機能を有することが好ましい。
バインダー樹脂は硬化性化合物の硬化物を含むことが好ましい。
バインダー樹脂は硬化性化合物を硬化させて得ることができる。
バインダー樹脂の形成に用いられる硬化性化合物を硬化性化合物(a1)とも呼ぶ。
硬化性化合物(a1)としては、重合性官能基を有する化合物(好ましくは電離放射線硬化性化合物)が好ましい。重合性官能基を有する化合物としては、各種モノマー、オリゴマー又はポリマーを用いる事ができ、重合性官能基(重合性基)としては、光、電子線、放射線重合性のものが好ましく、中でも光重合性官能基が好ましい。
光重合性官能基としては、(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不飽和基(炭素−炭素不飽和二重結合性基)等が挙げられ、中でも、(メタ)アクリロイル基が好ましい。
トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等のポリオキシアルキレングリコールの(メタ)アクリル酸ジエステル類;
ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート等の多価アルコールの(メタ)アクリル酸ジエステル類;
2,2−ビス{4−(アクリロキシ・ジエトキシ)フェニル}プロパン、2−2−ビス{4−(アクリロキシ・ポリプロポキシ)フェニル}プロパン等のエチレンオキシドあるいはプロピレンオキシド付加物の(メタ)アクリル酸ジエステル類;等を挙げることができる。
例えば、ペンタエリスリトールテトラ(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、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、EO(エチレンオキサイド)変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、PO(プロピレンオキサイド)変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、EO変性リン酸トリ(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、ジトリメチロールプロパンテトラ(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、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ヘキサ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールトヘキサ(メタ)アクリレート、1,2,3−シクロヘキサンテトラメタクリレート、ポリウレタンポリアクリレート、ポリエステルポリアクリレート、カプロラクトン変性トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート等が挙げられる。
重合性官能基を有するシランカップリング剤の具体例としては、例えば、3−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルジメチルメトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、2−(メタ)アクリロキシエチルトリメトキシシラン、2−(メタ)アクリロキシエチルトリエトキシシラン、4−(メタ)アクリロキシブチルトリメトキシシラン、4−(メタ)アクリロキシブチルトリエトキシシラン等が挙げられる。具体的には、KBM−503、KBM−5103(信越化学工業(株)製)、特開2014−123091号記載のシランカップリング剤X−12−1048、X−12−1049、X−12−1050(信越化学工業(株)製)、及び下記構造式で表される化合物C3等が挙げられる。
本発明では、後述する粘着剤層への浸透のしやすさ等の観点から、硬化性化合物(a1)として、1分子中に2個以下の重合性官能基を有する化合物を用いてもよいが、特に、1分子中に3個以上の重合性官能基を有する化合物と、1分子中に2個以下の重合性官能基を有する化合物、または硬化性化合物(a1)以外の化合物として重合性官能基を有さない化合物を併用することが好ましい。重合性官能基を有さない化合物はバインダー用化合物であってもよい。
1分子中に2個以下の重合性官能基を有する化合物、または重合性官能基を有さない化合物としては、重量平均分子量(Mwa)が40<Mwa<500で、Hoy法によるSP値(SPa)が19<SPa<24.5である化合物が粘着剤層へ浸透しやすく好ましい。
1分子中に2個以下の重合性官能基を有する化合物は、1分子中に1個の重合性官能基を有する化合物であることが好ましい。
なお、本発明におけるSP値(溶解性パラメーター)は、Hoy法によって算出した値であり、Hoy法は、POLYMERHANDBOOKFOURTHEDITIONに記載がある。
重合性官能基を有さない化合物としては、エステル系化合物、アミン系化合物、エーテル系化合物、脂肪族アルコール系化合物、炭化水素系化合物などを好ましく用いることができ、エステル系化合物が特に好ましい。より具体的には、コハク酸ジメチル(SP値20.2、粘度2.6mPas)、コハク酸ジエチル(SP値19.7、粘度2.6mPas)、アジピン酸ジメチル(SP値19.7、粘度2.8mPas)、コハク酸ジブチル(SP値19.1、粘度3.9mPas)、アジピン酸ビス(2−ブトキシエチル)(SP値19.0、粘度10.8mPas)、スベリン酸ジメチル(SP値19.4、粘度3.7mPas)、フタル酸ジエチル(SP値22.3、粘度9.8mPas)、フタル酸ジブチル(SP値21.4、粘度13.7mPas)、クエン酸トリエチル(SP値22.5、粘度22.6mPas)、クエン酸アセチルトリエチル(SP値21.1、粘度29.7mPas)、ジフェニルエーテル(SP値21.4、粘度3.8mPas)などが挙げられる。
バインダーの伸び率は、ガラス上に10μm厚の塗膜を作成し、ガラスから剥離することで得られたバインダーのみのサンプルについて、上記測定を行った値である。
またゴム状構造を有するポリマーとは、分子内に重合性基を有するポリマーである。このようなポリマーは、硬化させることにより、重合性基が分子間を架橋することで、硬化物はゴム弾性を有するものとなる。重合性基としては、例えば、不飽和重合性基が好ましく、ビニル基がより好ましい。
スペーサーを有するポリマーは、スペーサーを有するバインダー樹脂形成用化合物を重合させることで得ることができる。
ゴム状構造を有するポリマーは、重合性基を有するバインダー樹脂形成用化合物の反応率を調節して得ることができるし、また、バインダー樹脂形成用化合物を重合させた後に、重合性基を導入して得ることもできる。
また、バインダー樹脂及びバインダー樹脂形成用化合物としては、市販品を用いることもできる。
スペーサー又はゴム状構造を有するポリ(メタ)アクリレートの市販品としては、BAC−45(ポリブタジエン末端ジアクリレート、伸び率100%、大阪有機化学工業株式会社製)、ハイドランUV−100A(水溶性アクリル樹脂、伸び率45%、大日本インキ化学工業株式会社製)が好ましい。
粒子としては無機粒子と樹脂粒子のどちらも用いることが出来るが、耐擦傷性が向上する観点から無機粒子が好ましく、金属酸化物粒子が特に好ましい。
金属酸化物粒子としては、シリカ粒子、チタニア粒子、ジルコニア粒子、五酸化アンチモン粒子などが挙げられるが、多くのバインダー樹脂と屈折率が近いためヘイズを発生しにくく、かつモスアイ構造が形成し易い観点からシリカ粒子が好ましい。シリカ粒子については、結晶質でも、アモルファスのいずれでもよい。金属酸化物粒子の形状は、球形が最も好ましいが、不定形等の球形以外であっても差し支えない。また、金属酸化物粒子は、1種のみ使用してもよいし、平均一次粒径の異なる2種以上の粒子を用いてもよい。
また高硬度の観点から金属酸化物粒子は焼成シリカ粒子であることが特に好ましい。
焼成シリカ粒子を製造する原料のシリコン化合物としては特に限定されないが、テトラクロロシラン、メチルトリクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、メチルビニルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、メチルジフェニルクロロシラン等のクロロシラン化合物;テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、トリメトキシビニルシラン、トリエトキシビニルシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン等のアルコキシシラン化合物;テトラアセトキシシラン、メチルトリアセトキシシラン、フェニルトリアセトキシシラン、ジメチルジアセトキシシラン、ジフェニルジアセトキシシラン、トリメチルアセトキシシラン等のアシロキシシラン化合物;ジメチルシランジオール、ジフェニルシランジオール、トリメチルシラノール等のシラノール化合物;等が挙げられる。上記例示のシラン化合物のうち、アルコキシシラン化合物が、より入手し易く、かつ、得られる焼成シリカ粒子に不純物としてハロゲン原子が含まれることが無いので特に好ましい。本発明にかかる焼成シリカ粒子の好ましい形態としては、ハロゲン原子の含有量が実質的に0%であり、ハロゲン原子が検出されないことが好ましい。
焼成温度は特に限定されないが、800〜1300℃が好ましく、1000℃〜1200℃がより好ましい。
特に、バインダー樹脂を形成するための硬化性化合物(a1)との結着性を付与し、反射防止層の強度を向上させる観点から、粒子表面を重合性不飽和基(好ましくは不飽和二重結合)および粒子表面と反応性を有する官能基を有する化合物で表面修飾し、粒子表面に重合性不飽和基(好ましくは不飽和二重結合)を付与することが好ましい。表面修飾に用いる化合物としては、硬化性化合物(a1)として上述した、重合性官能基を有するシランカップリング剤を好適に用いることができる。
具体的には、市販のKBM−503、KBM−5103(いずれも信越化学工業(株)製、特開2014−123091号記載のX−12−1048、X−12−1049、X−12−1050といった(メタ)アクリロイル基を含有するシランカップリング剤を金属酸化物粒子表面に修飾することが好ましい。
本発明の積層体及び三次元曲面を有する反射防止物品の表面が、より優れた耐擦傷性を有するようになる観点から、粒子の押し込み硬度は、400MPa以上であることが好ましく、450MPa以上であることがより好ましく、550MPa以上であることがさらに好ましい。粒子の押し込み硬度が400MPa以上であるとモスアイ構造の厚み方向の圧力に対する耐久性が高くなるため好ましい。また、脆くて割れやすくならないようにするために粒子の押し込み硬度は1000MPa以下であることが好ましい。
本発明においても、基板上に粒子を並べ、測定値に影響を及ぼさない様に微量の硬化性樹脂を用いて粒子同士を結着及び固定させた試料を作製し、その試料を圧子による測定方法を用いて粒子の押し込み硬度を求める。
粒子の平均一次粒径は250nm以下であることが好ましく、100nm以上190nm以下が好ましく、120nm以上180nm以下がより好ましく、140nm以上170nm以下が更に好ましい。
本発明の積層体は、基材と層(a)の間にハードコート層を有してもよい。ハードコート層は、重合性基を有する化合物である硬化性化合物(好ましくは電離放射線硬化性化合物)の重合反応により形成されることが好ましい。硬化性化合物はモノマーであってもオリゴマーであってもよい。硬化性化合物は、分子内に重合性基を2個以上有していることが好ましい。
重合性基としては、光、電子線又は放射線重合性のものが好ましく、中でも光重合性基が好ましい。
光重合性基としては、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、スチリル基、アリル基等の不飽和の重合性基等が挙げられ、中でも、(メタ)アクリロイル基が好ましい。
ハードコート層の伸び率は、ガラス上に10μm厚の塗膜を作成し、ガラスから剥離して得られたサンプルについて、上述の積層体の伸び率の測定と同様の測定を行った値である。
また、ハードコート層の強度は、鉛筆硬度試験で、H以上であることが好ましく、2H以上であることがさらに好ましい。
本発明の積層体の製造方法は特に限定されるものではないが、好ましい製造方法の一態様として、下記の第一〜第五の工程をこの順に含む製造方法が挙げられる。図2に、積層体の製造方法の一実施形態の断面模式図を示す。
本発明の積層体は、図2(1)に示すように、基材11上に、硬化性化合物と、粒子13とを含む硬化性組成物を塗布して、硬化性化合物を含む第一の層15中に粒子13が埋没する厚さで第一の層15を設ける第一の工程と、
図2(2)に示すように、支持体31と支持体31上に設けられた粘着剤層32とを有してなる粘着フィルム33の粘着剤層32と、第一の層15の基材11とは反対側の面(界面)16とを貼り合わせる第二の工程と、
図2(3)に示すように、粒子13が、第一の層15および粘着剤層32を合わせた層17中に埋没し、かつ、第一の層15と粘着剤層32との界面16から粒子13が突出するように、界面16の位置を基材11側に近づける第三の工程と、
図2(4)に示すように、粒子13が、第一の層15および粘着剤層32を合わせた層17中に埋没した状態で第一の層15を硬化する第四の工程と、
図2(5)に示すように、粘着フィルム33を剥離する第五の工程と、
をこの順に有することが好ましい。
第一の工程は、基材上に、硬化性化合物と粒子とを、硬化性化合物を含む第一の層中に粒子が埋没する厚みで設ける工程である。
本発明において、「硬化性化合物を含む層中に粒子が埋没する厚み」とは、粒子の平均一次粒径の0.8倍以上の厚みを表すものとする。
第一の工程において、基材上に第一の層を設ける方法は特に限定されないが、基材上に第一の層形成用組成物を塗布することにより設けることが好ましい。この場合、第一の層は、硬化性化合物と、粒子とを含む組成物を塗布してなる層である。塗布方法としては、特に限定されず公知の方法を用いることができる。例えば、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ローラーコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、ダイコート法等が挙げられる。
硬化性化合物は、前述の積層体の層(a)に含まれるバインダー樹脂を形成するためのバインダー樹脂形成用化合物と同様であるので説明は省略する。
また粒子は、前述の積層体の層(a)に含まれる粒子と同様であるので説明は省略する。
溶媒としては、粒子と極性が近いものを選ぶのが分散性を向上させる観点で好ましい。具体的には、例えば粒子が金属酸化物粒子の場合にはアルコール系の溶剤が好ましく、メタノール、エタノール、2−プロパノール、1−プロパノール、ブタノールなどが挙げられる。また、例えば粒子が疎水化表面修飾がされた金属樹脂粒子の場合には、ケトン系、エステル系、カーボネート系、アルカン、芳香族系等の溶剤が好ましく、メチルエチルケトン(MEK)、炭酸ジメチル、酢酸メチル、アセトン、メチレンクロライド、シクロヘキサノンなどが挙げられる。これらの溶剤は、分散性を著しく悪化させない範囲で複数種混ぜて用いてもかまわない。
本発明では粒子の分散剤を用いてもよい。
粒子の分散剤は、粒子同士の凝集力を低下させることにより、粒子を均一に配置させ易くすることができる。分散剤としては、特に限定されないが、硫酸塩、リン酸塩などのアニオン性化合物、脂肪族アミン塩、四級アンモニウム塩などのカチオン性化合物、非イオン性化合物、高分子化合物が好ましく、吸着基と立体反発基それぞれの選択の自由度が高いため高分子化合物がより好ましい。分散剤としては市販品を用いることもできる。
レベリング剤は、第一の層の表面張力を低下させることにより、塗布後の液を安定化させ硬化性化合物及び粒子を均一に配置させ易くすることができる。
本発明において用いられる第一の層形成用組成物は、少なくとも1種のレベリング剤を含有することができる。
これにより、乾燥風の局所的な分布による乾燥バラツキに起因する膜厚ムラ等を抑制したり、塗布物のハジキを改良したり、硬化性化合物及び粒子を均一に配置させ易くすることができる。
フルオロ脂肪族基を有するモノマーと共重合される、親媒性基を有するモノマーの代表的な例としては、ポリ(オキシアルキレン)アクリレート、ポリ(オキシアルキレン)メタクリレート等が挙げられる。
第一の層には、防汚性、耐水性、耐薬品性、滑り性等の特性を付与する目的で、公知のシリコーン系あるいはフッ素系の防汚剤、滑り剤等を適宜添加することができる。
重合開始剤としては、光重合開始剤が好ましい。
光重合開始剤としては、アセトフェノン類、ベンゾイン類、ベンゾフェノン類、ホスフィンオキシド類、ケタール類、アントラキノン類、チオキサントン類、アゾ化合物、過酸化物類、2,3−ジアルキルジオン化合物類、ジスルフィド化合物類、フルオロアミン化合物類、芳香族スルホニウム類、ロフィンダイマー類、オニウム塩類、ボレート塩類、活性エステル類、活性ハロゲン類、無機錯体、クマリン類などが挙げられる。光重合開始剤の具体例、及び好ましい態様、市販品などは、特開2009−098658号公報の段落<0133>〜<0151>に記載されており、本発明においても同様に好適に用いることができる。
光酸発生剤としては、例えば、ジアゾニウム塩、アンモニウム塩、ホスホニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、セレノニウム塩、アルソニウム塩等のオニウム塩、有機ハロゲン化合物、有機金属/有機ハロゲン化物、o−ニトロベンジル型保護基を有する光酸発生剤、イミノスルフォネ−ト等に代表される光分解してスルホン酸を発生する化合物、ジスルホン化合物、ジアゾケトスルホン、ジアゾジスルホン化合物等を挙げることができる。また、トリアジン類(例えば、2−(4−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジンなど)、第四級アンモニウム塩類、ジアゾメタン化合物、イミドスルホネート化合物、オキシムスルホネート化合物を挙げることもできる。
また、光により酸を発生する基、または化合物をポリマーの主鎖もしくは側鎖に導入した化合物を用いることができる。
さらに、V.N.R.Pillai,Synthesis,(1),1(1980)、A.Abad et al.,Tetrahedron Lett.,(47)4555(1971)、D.H.R.Barton et al.,J.Chem.Soc.,(C),329(1970)、米国特許第3,779,778号、欧州特許第126,712号等に記載の光により酸を発生する化合物も使用することができる。
熱酸発生剤としては、酸と有機塩基からなる塩を挙げることができる。
上記の酸としては、スルホン酸、ホスホン酸、カルボン酸など有機酸や硫酸、リン酸のような無機酸が挙げられる。硬化性化合物に対する相溶性の観点からは、有機酸がより好ましく、スルホン酸、ホスホン酸が更に好ましく、スルホン酸が最も好ましい。好ましいスルホン酸としては、p−トルエンスルホン酸(PTS)、ベンゼンスルホン酸(BS)、p−ドデシルベンゼンスルホン酸(DBS)、p−クロロベンゼンスルホン酸(CBS)、1,4−ナフタレンジスルホン酸(NDS)、メタンスルホン酸(MsOH)、ノナフルオロブタン−1−スルホン酸(NFBS)などが挙げられる。
光塩基発生剤としては、活性エネルギー線の作用により塩基を発生する物質を挙げることができる。より具体的には、(1)紫外線、可視光、又は赤外線の照射により脱炭酸して分解する有機酸と塩基の塩、(2)分子内求核置換反応や転位反応などにより分解してアミン類を放出する化合物、あるいは(3)紫外線、可視光、又は赤外線の照射により何らかの化学反応を起こして塩基を放出するものを使用できる。
本発明に用いられる光塩基発生剤は、紫外線、電子線、X線、赤外線および可視光線などの活性エネルギー線の作用により塩基を発生する物質であれば特に限定されない。
具体的には特開2010−243773に記載のものを好適に用いる事ができる。
第二の工程は、支持体31上に粘着剤層32を有する粘着フィルム33を、第一の層15と貼り合わせる工程である。
第一の層15と粘着フィルム33とを貼り合わせる方法としては特に限定されず公知の方法を用いることができ、たとえばラミネート法が挙げられる。
第一の層15と粘着剤層32とが接するように粘着フィルム33を貼り合わせる。
第二の工程の前に、第一の層を乾燥する工程を有していてもよい。第一の層15の乾燥温度は20〜60℃が好ましく、20〜40℃がより好ましい。乾燥時間は0.1〜120秒が好ましく、1〜30秒がより好ましい。
粘着フィルム33は、支持体と粘着剤層とを有する。
粘着フィルム33における支持体31について説明する。
支持体31としては、透明性および可撓性を有する樹脂からなるプラスチックフィルムが好ましく用いられる。支持体用のプラスチックフィルムとしては、好適には、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、ポリエチレンイソフタレート、ポリブチレンテレフタレートのようなポリエステルフィルム、(メタ)アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、セルロースアシレート等のセルロース系樹脂等からなるフィルムが挙げられる。ただし、上記(メタ)アクリル系樹脂は、ラクトン環構造を有する重合体、無水グルタル酸環構造を有する重合体、グルタルイミド環構造を有する重合体を含む。
このほか、必要な強度を有しかつ光学適性を有するものであれば、他のプラスチックフィルムも使用可能である。支持体は、無延伸フィルムであっても、一軸または二軸延伸されていてもよく、また、延伸倍率または延伸の結晶化に伴い形成される軸方法の角度を制御したプラスチックフィルムでもよい。
具体的には、支持体31の波長250nm〜300nmにおける最大透過率が20%以上であることが好ましく、40%以上であることがさらに好ましく、60%以上であることが最も好ましい。波長250nm〜300nmにおける最大透過率が20%以上であると支持体31側から紫外線を照射して第一の層を硬化させやすく好ましい。
また、支持体31上に粘着剤層32を形成した粘着フィルム33の波長250nm〜300nmにおける最大透過率が20%以上であることが好ましく、40%以上であることがさらに好ましく、60%以上であることが最も好ましい。
粘着剤層32は、ゲル分率が95.0%以上の粘着剤からなることが好ましい。
粘着剤32のゲル分率が95.0%以上であることで、第五の工程において、粘着フィルムを剥離して本発明の積層体を製造する際に、粘着剤成分が積層体表面に残りにくく、洗浄を行う必要がない。
粘着剤32のゲル分率は、95.0%以上99.9%以下であることが好ましく、97.0%以上99.9%以下であることがより好ましく、98.0%以上99.9%以下であることが更に好ましい。
粘着剤32のゲル分率は、粘着剤を、25℃で、テトラヒドロフラン(THF)に12時間浸漬した後の不溶解分の比率であり、下記式から求められる。
ゲル分率=(粘着剤のTHFへの不溶解分の質量)/(粘着剤の総質量)×100(%)
粘着剤32のゾル成分は、粘着剤を、25℃で、テトラヒドロフラン(THF)に12時間浸漬した後のTHFへの溶解分を表す。重量平均分子量はゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)で分析することができる。
粘着剤層組成物は、上記重合体と架橋剤とを含むことが好ましく、熱又は紫外線(UV)などを用いて架橋しても良い。架橋剤としては、2官能以上のイソシアネート系架橋剤、2官能以上のエポキシ系架橋剤、アルミニウムキレート系架橋剤からなる化合物群のうちから選択される1種以上の架橋剤が好ましい。架橋剤を用いる場合は、粘着フィルムを剥離して本発明の積層体を製造する際に、粘着剤成分を本発明の積層体表面に残りにくくする観点から、上記重合体の100質量部に対して、0.1〜15質量部含有することが好ましく、3.5〜15質量部含有することがより好ましく、5.1〜10質量部含有することが更に好ましい。
また、3官能以上のイソシアネート化合物が、1分子中に少なくとも3個以上のイソシアネート(NCO)基を有するポリイソシアネート化合物であり、特にヘキサメチレンジイソシアネート化合物のイソシアヌレート体、イソホロンジイソシアネート化合物のイソシアヌレート体、ヘキサメチレンジイソシアネート化合物のアダクト体、イソホロンジイソシアネート化合物のアダクト体、ヘキサメチレンジイソシアネート化合物のビュレット体、イソホロンジイソシアネート化合物のビュレット体からなる化合物群の中から選択された、少なくとも一種以上であることが好ましい。
2官能以上のイソシアネート系架橋剤は、重合体100質量部に対して、0.01〜5.0質量部含まれることが好ましく、0.02〜3.0質量部含まれることがより好ましい。
炭素数14〜20のアルキル基としては、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基などが挙げられる。天然油脂に由来する混合アルキル基であってもよい。炭素数14〜20のアルケニル基としては、テトラデセニル基、ペンタデセニル基、ヘキサデセニル基、ヘプタデセニル基、オクタデセニル基、オレイル基、リノレイル基、ノナデセニル基、イコセニル基などが挙げられる。
イオン性液体としては、陰イオンと陽イオンとから成り、常温(例えば25℃)で液体である非高分子物質である。陽イオン部分としては、イミダゾリウムイオンなどの環状アミジンイオン、ピリジニウムイオン、アンモニウムイオン、スルホニウムイオン、ホスホニウムイオン等が挙げられる。また、陰イオン部分としては、CnH2n+1COO−、CnF2n+1COO−、NO3 −、CnF2n+1SO3 −、(CnF2n+1SO2)2N−、(CnF2n+1SO2)3C−、PO4 2−、AlCl4 −、Al2Cl7 −、ClO4 −、BF4 −、PF6 −、AsF6 −、SbF6 −等が挙げられる。
HLBとは、例えばJIS K3211(界面活性剤用語)等で規定する親水親油バランス(親水性親油性比)である。
第三の工程は、粒子13が、第一の層15および粘着剤層32を合わせた層17中に埋没し、かつ、第一の層15の基材側の界面とは反対側の界面16から突出するように、第一の層15と粘着剤層32の界面16の位置を基材11側に近づける(下げる)工程である。
「粒子が、第一の層および粘着剤層を合わせた層中に埋没」するということは、第一の層15および粘着剤層32を合わせた層17の厚みが粒子13の平均一次粒径の0.8倍以上であることを表すものとする。
第三の工程は、硬化性化合物の一部を基材11(基材が機能層を有する場合は機能層であってもよい)に浸透させることにより行われるか、硬化性化合物の一部を粘着剤層32に浸透させることにより行われることが好ましい。
第三の工程において、硬化性化合物の一部を基材11(支持体が機能層を有する場合は機能層であってもよい)に浸透させる場合、基材11、第一の層15、および粘着剤層32を有する積層体を加熱することが好ましい。加熱することによって、効果的に硬化性化合物の一部を基材に浸透させることができる。加熱における温度は、基材のガラス転移温度より小さいことが好ましく、具体的には、60〜180℃であることが好ましく、80〜130℃であることがより好ましい。
第三の工程において、硬化性化合物の一部を粘着剤層32に浸透させる場合、基材11、第一の層15、および粘着剤層32を有する積層体を60℃未満に保つことが好ましく、40℃以下に保つことがより好ましい。温度を40℃以下に保つことで、硬化性化合物および粘着剤の粘度を高く保つことができるとともに、粒子の熱運動を抑制することができるため、粒子の凝集による反射防止能の低下およびヘイズ又は白濁感の上昇を防ぐ効果が大きい。基材11、第一の層15、および粘着剤層32を有する積層体を保つ温度の下限は特に限定されるものではなく、室温であっても、室温より低い温度であってもよい。
第四の工程は、粒子13が第一の層15および粘着剤層32を合わせた層17中に埋没した状態で第一の層15を硬化する工程である。
「粒子が第一の層および粘着剤層を合わせた層中に埋没した状態」とは、第一の層および粘着剤層を合わせた層の厚みが粒子の平均一次粒径の0.8倍以上であることを表すものとする。
第一の層15を硬化するとは、第一の層15に含まれる硬化性化合物を重合させることを表し、これにより、出来上がりの積層体の層(a)におけるバインダー樹脂14を形成することができる。第四の工程で粒子13が第一の層15および粘着剤層32を合わせた層17中に埋没した状態を維持することで、粒子13の凝集を抑制し、目的とする凹凸形状を形成することができる。
なお、粘着剤層32を設けた後に粘着剤層32または第一の層15の成分の揮発あるいは、基材11(基材が機能層を有する場合は機能層であってもよい)への浸透などにより、粒子13が第一の層15および粘着剤層32を合わせた層17中に埋没した状態を維持できないと考えられる場合は、粘着剤層32をあらかじめ厚くしておく等の操作を行うことができる。
粒子13が第一の層15および粘着剤層32を合わせた層17中に埋没した状態を維持することで粒子凝集が抑制されるメカニズムとしては、第一の層が硬化するまでに粒子13が空気界面に露出すると、横毛管力と言われる表面張力由来の大きな引力が働く事が知られており、第一の層15および粘着剤層32を合わせた層17中に粒子を埋没させておくことで上記引力を小さくできるためと推定している。
第一の層15の膜厚と粘着剤層32の膜厚の合計の膜厚が、粒子13の平均一次粒径よりも大きいと粒子13が第一の層15および粘着剤層32を合わせた層17中に埋没した状態にすることができ、好ましい。
ただし、後述する第五の工程で粘着剤層を含む粘着フィルムを剥離後に第一の15層の表面から粒子が突出した形状を得るという理由から、第四の工程において、第一の層15の膜厚は粒子13の平均一次粒径よりも小さいことが好ましく、粒子13の平均一次粒径の半分以下であることがより好ましい。
第四の工程における第一の層15の膜厚は、これを硬化して得られた層(a)(図2(5)におけるバインダー樹脂14を含む層)の基材11側の界面とは反対側の界面16の高さが、粒子13の平均一次粒径の半分以下となるように調整することが好ましく、より好ましくは、第一の層の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、任意に100箇所の膜厚を計測してその平均値を求めた場合に、10nm〜100nm、より好ましくは20nm〜90nm、さらに好ましくは30nm〜70nmとなるように調整するのが好ましい。
特に、バインダー成分との結着性を付与し、膜強度を向上させる観点から、粒子表面を不飽和二重結合および粒子表面と反応性を有する官能基を有する化合物で表面修飾し、粒子表面に不飽和二重結合を付与することが好ましく、(メタ)アクリロイル基が付与されることがより好ましい。
第四の工程の前の段階で、界面16から突出した粒子によって形成された凹凸形状を有しているようにするためには、上記第三の工程で、硬化性化合物の一部を基材11(基材がハードコート層などの機能層を有する場合はその機能層)に浸透させるか、又は硬化性化合物の一部を粘着剤層32に浸透させることが好ましい。
この工程で硬化性化合物の一部を硬化させることにより、粒子を動きにくくして、粒子の凝集を更に抑制することができる。
硬化性化合物の一部を硬化させるとは、硬化性化合物のすべてではなく、一部のみを硬化させることを表す。この工程で硬化性化合物の一部のみを硬化させることで、第三の工程で粒子13が第一の層15の基材11側の界面とは反対側の界面16から突出するように第一の層15と粘着剤層32の界面16の位置を基材11側に近づけた際に目的とする凹凸形状を形成することができる。
第五の工程は、上記第四の工程の後に、粘着フィルム33を剥がす工程であり、第一〜第五の工程を経て、本発明の積層体が完成する。
本発明の三次元曲面を有する反射防止物品は、
三次元曲面を有する反射防止物品であって、
上記三次元曲面の最小曲率半径は1〜1000mmであり、
上記三次元曲面上に、粒子により形成された凹凸形状を有し、
上記凹凸形状は、隣り合う凸部の頂点間の距離A2と、隣り合う凸部の頂点間の中心と凹部との距離B2との比であるB2/A2が0.4以上であり、
上記三次元曲面上に存在する上記粒子の数は、1μm2当たり9個以上40個以下であり、
上記三次元曲面における反射率の最大値と最小値の差が1.2%より小さい、三次元曲面を有する反射防止物品である。なお、上記反射率は波長450nmから波長650nmの範囲を5nm間隔で測定した値の平均値とする。
また、三次元曲面の曲率半径は、三次元曲面を平面と交差させた時に取り得る曲線群において最も曲率が大きくなる曲線における曲率半径(最小曲率半径)で表す。なお、本発明の三次元曲面を有する反射防止物品の三次元曲面には、三次元曲面を平面と交差させた時に取り得る曲線群において、上記最小曲率半径より大きい曲率半径の曲線が含まれていてもよい。三次元曲面の曲率半径は形状スキャナで表面形状の座標を取得し、それを演算処理することで得ることができる。
なお、本発明における三次元曲面を有する反射防止物品は、三次元曲面の形状が凸型、凹型のいずれであってもよい。
本発明の三次元曲面を有する反射防止物品における粒子により形成された凹凸形状とは、好ましくはバインダー樹脂を含む膜から突出した1つ1つの粒子が凸部となり、粒子が存在しない部分が凹部となったものである。
また、距離B2は、100nm以上180nm以下であることが好ましく、110nm以上160nm以下であることがより好ましく、120nm以上150nm以下であることが更に好ましい。
まず三次元曲面を有する反射防止物品において、凹凸形状が形成されている側の裏面に、油性黒インキ(補填用マジックインキ:寺西化学)を塗り、裏面反射をなくした状態とする。分光光度計V−550(日本分光(株)製)にアダプターARV−474を装着し、サンプル設置のための開口部に三次元曲面を有する反射防止物品の凹凸形状が形成されている側を押し当て、波長380nmから780nmの範囲の積分球反射率を波長間隔5nm刻みで測定する。得られたデータのうち、波長450nmから波長650nmの範囲を5nm間隔で測定した値の平均値を本発明における反射率とする。
三次元曲面を有する反射防止物品の平均反射率は、三次元曲面を平面と交差させた時に取り得る曲線群において最も曲率が大きくなる曲線に沿って1cm間隔でサンプルの端から端まで反射率を測定し、得られた値の平均値とする。
三次元曲面を有する反射防止物品の三次元曲面における反射率の最大値と最小値の差は、三次元曲面を平面と交差させた時に取り得る曲線群において最も曲率が大きくなる曲線に沿って1cm間隔でサンプルの端から端まで反射率を測定し、得られた値のうちの最大値と最小値の差とする。
本発明の三次元曲面を有する反射防止物品は、耐擦傷性試験で、擦り前後での反射率差が0.2%以内であることが好ましく、0.1%以内であるとより好ましい。この範囲であると耐擦傷性に優れる。
本明細書における耐擦傷性は、日本スチールウール株式会社製、品番B−204、等級(番手)#0000のスチールウールをラビングテスターの1cm角の先端部に巻いて、三次元曲面を有する反射防止物品の凹凸形状を有する側の表面を50g/cm2荷重で擦ったとき、擦った部分と擦っていない部分の反射率差が0.2%以内であるか否かを判断基準とする。
三次元曲面を有する反射防止物品の製造方法としては、特に限定されないが、一例としては、
本発明の積層体を三次元曲面を有する物品の上記三次元曲面の少なくとも一部の領域を覆うように貼合する工程と、上記積層体を貼合した物品を上記積層体の基材のガラス転移温度以上の温度で加熱する工程を含む、三次元曲面を有する反射防止物品の製造方法が挙げられる。
三次元曲面を有する反射防止物品は、例えば、積層体を曲げて筒状にし、所定の形状の物品に外嵌した後、加熱処理によって積層体を熱収縮させ、所定の形状の物品に追従密着させること(シュリンク加工)によって製造できる。上記加熱処理の方法としては、例えば、オーブンで加熱する方法、熱風トンネル又はスチームトンネルを通過させる方法、赤外線などの輻射熱で加熱する方法等が挙げられる。その他、スチームで処理する(スチームおよび湯気が充満した加熱トンネルを通過させる)方法、100℃以上のドライスチームで処理する方法を用いることもできる。温度は基材のガラス転移温度以上で実施することが好ましく、ガラス転移温度以上ガラス転移温度+30℃未満の範囲で実施することがより好ましい。加熱処理の処理時間は1秒から1時間が好ましく、生産性、経済性の観点から、1〜300秒がより好ましい。
(基材1 延伸PMMA)
PMMA(ポリメタクリル酸メチル)樹脂(旭化成ケミカルズ(株)製デルペット80N)を90℃の真空乾燥機で乾燥して含水率を0.03%以下とした後、PMMA(ポリメタクリル酸メチル)樹脂100質量部に対して、紫外線吸収剤(ADEKA(株)製 アデカスタブLA-31)を1.0質量部、安定剤(イルガノックス1010(BASF製)0.3質量部を添加して、2軸混練機にて230℃にて混合し、PMMA樹脂ペレットを作製した。
基材2として、38μm厚のコスモシャインA−4300PET(二軸延伸ポリエステルフィルム、東洋紡製)を用いた。
非晶質ポリエチレンテレフタレートフィルム(三菱樹脂株式会社製、商品名「ノバクリアA2012」、厚み:200μm)を用意し、温度90℃で同時二軸延伸して基材3を作製した。延伸倍率は縦横とも2倍とした。得られた基材3の膜厚は50μmだった。
基材4として、二軸延伸ポリスチレンフィルムを用いた。膜厚は50μm、延伸倍率は縦横とも2倍とした。
延伸倍率をそれぞれ下記表1に示したものに変更した以外は、基材3と同様の方法で作製した。
実施例1−11および1−12については、ハードコート層を形成した。
基材上に、後述するハードコート層用塗布液をダイコーターを用いて塗布した。30℃で90秒、続いて60℃で1分間乾燥した後、酸素濃度がおよそ0.3体積%の雰囲気になるように窒素パージしながら160W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度200mW/cm2、照射量60mJ/cm2の紫外線を照射して塗布層を硬化させ、厚さ10μmのハードコート層を形成した。実施例1−11のハードコート層の伸び率は1.5%、実施例1−12のハードコート層の伸び率は30%だった。
下記の組成で各成分を添加し、得られた組成物をミキシングタンクに投入し、攪拌し、孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルターで濾過してハードコート層用塗布液HC−1〜HC−2とした。
DPHA 33.6質量部
(ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートおよびジペンタエリスリトールペンタアクリレート混合物)
イルガキュア127 1.4質量部
(光重合開始剤,BASFジャパン(株)製)
メチルエチルケトン(MEK) 35.8質量部
酢酸メチル 29.2質量部
UA−122P 33.6質量部
(ウレタンアクリレート,新中村化学工業(株)製)
イルガキュア127 1.4質量部
(光重合開始剤,BASFジャパン(株)製)
メチルエチルケトン(MEK) 35.8質量部
酢酸メチル 29.2質量部
撹拌機、滴下装置および温度計を備えた容量200Lの反応器に、メチルアルコール67.54kgと、28質量%アンモニア水(水および触媒)26.33kgとを仕込み、撹拌しながら液温を33℃に調節した。一方、滴下装置に、テトラメトキシシラン12.70kgをメチルアルコール5.59kgに溶解させた溶液を仕込んだ。反応器中の液温を33℃に保持しながら、滴下装置から上記溶液を37分間かけて滴下し、滴下終了後、さらに37分間、液温を上記温度に保持しながら撹拌することにより、テトラメトキシシランの加水分解および縮合を行い、シリカ粒子前駆体を含有する分散液を得た。この分散液を、瞬間真空蒸発装置(ホソカワミクロン(株)製クラックス・システムCVX−8B型)を用いて加熱管温度175℃、減圧度200torr(27kPa)の条件で気流乾燥させることにより、シリカ粒子P1を得た。
シリカ粒子P1の平均一次粒径は170nm、粒径の分散度(CV値)は7.0%、押し込み硬度は340MPaであった。
5kgのシリカ粒子P1をルツボに入れ、電気炉を用いて900℃で2時間焼成した後、冷却して、次いで粉砕機を用いて粉砕し、分級前焼成シリカ粒子を得た。さらにジェット粉砕分級機(日本ニューマ社製IDS−2型)を用いて解砕および分級を行うことにより焼成シリカ粒子P2を得た。
5kgの焼成シリカ粒子P2を、加熱ジャケットを備えた容量20Lのヘンシェルミキサ(三井鉱山株式会社製FM20J型)に仕込んだ。焼成シリカ粒子P2を撹拌しているところに、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製KBM5103)50gを、メチルアルコール90gに溶解させた溶液を滴下して混合した。その後、混合撹拌しながら150℃まで約1時間かけて昇温し、150℃で12時間保持して加熱処理を行った。加熱処理では、掻き落とし装置を撹拌羽根とは逆方向に常時回転させながら、壁面付着物の掻き落としを行った。また、適宜、へらを用いて壁面付着物を掻き落とすことも行った。加熱後、冷却し、ジェット粉砕分級機を用いて解砕および分級を行い、シランカップリング剤処理シリカ粒子P3を得た。
シランカップリング剤処理シリカ粒子P3の平均一次粒径は171nm、粒径の分散度(CV値)は7.0%、押し込み硬度は470MPaであった。
シランカップリング剤処理シリカ粒子P3を50g、MEK200g、直径0.05mmジルコニアビーズ600gを直径12cmの1L瓶容器に入れ、ボールミルV−2M(入江商会)にセットし、250回転/分で10時間分散した。このようにして、シリカ粒子分散液PA−1(固形分濃度20質量%)を作製した。
エポスターS(平均一次粒子径200nm、日本触媒(株)製メラミン・ホルムアルデヒド縮合物)を50g、MEK200g、直径0.05mmジルコニアビーズ600gを直径12cmの1L瓶容器に入れ、ボールミルV−2M(入江商会)にセットし、250回転/分で10時間分散した。このようにして、樹脂粒子分散液PA−2(固形分濃度20質量%)を作製した。
還流冷却器、温度計を付けたフラスコに3−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン19.3gとグリセリン1,3−ビスアクリラート3.9g、2−ヒドロキシエチルアクリレート6.8g、ジラウリン酸ジブチル錫0.1g、トルエン70.0gを添加し、室温で12時間撹拌した。撹拌後、メチルハイドロキノン500ppmを加え、減圧留去を行い化合物C3を得た。
U−15HA 0.9質量部
化合物C3 0.9質量部
クエン酸アセチルトリエチル 5.8質量部
イルガキュア127 0.1質量部
化合物P 0.03質量部
シリカ粒子分散液PA−1 18.4質量部
化合物A 0.6質量部
エタノール 16.0質量部
メチルエチルケトン 41.5質量部
アセトン 16.0質量部
U−15HA(新中村化学工業(株)製):ウレタンアクリレート
イルガキュア127:光重合開始剤(BASFジャパン(株)製)
化合物P:2−(4−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジン(光酸発生剤、東京化成工業(株)製)
化合物A:F−784−F(DIC(株)製)
クエン酸アセチルトリエチル:東京化成工業(株)製
U−15HA 0.3質量部
化合物C3 0.3質量部
クエン酸アセチルトリエチル 8.4質量部
イルガキュア127 0.04質量部
化合物P 0.02質量部
シリカ粒子分散液PA−1 5.8質量部
化合物A 0.2質量部
エタノール 16.2質量部
メチルエチルケトン 52.7質量部
アセトン 16.2質量部
U−15HA 0.4質量部
化合物C3 0.4質量部
クエン酸アセチルトリエチル 7.9質量部
イルガキュア127 0.05質量部
化合物P 0.01質量部
シリカ粒子分散液PA−1 8.1質量部
化合物A 0.2質量部
エタノール 16.1質量部
メチルエチルケトン 50.6質量部
アセトン 16.1質量部
U−15HA 1.0質量部
化合物C3 1.1質量部
クエン酸アセチルトリエチル 5.1質量部
イルガキュア127 0.1質量部
化合物P 0.03質量部
シリカ粒子分散液PA−1 21.7質量部
化合物A 0.7質量部
エタノール 15.9質量部
メチルエチルケトン 38.5質量部
アセトン 15.9質量部
U−15HA 1.2質量部
化合物C3 1.2質量部
クエン酸アセチルトリエチル 4.4質量部
イルガキュア127 0.2質量部
化合物P 0.03質量部
シリカ粒子分散液PA−1 25.0質量部
化合物A 0.8質量部
エタノール 15.8質量部
メチルエチルケトン 35.6質量部
アセトン 15.8質量部
U−15HA 2.6質量部
化合物C3 0.9質量部
クエン酸アセチルトリエチル 4.0質量部
イルガキュア127 0.1質量部
化合物P 0.03質量部
シリカ粒子分散液PA−1 18.4質量部
化合物A 0.6質量部
エタノール 16.0質量部
メチルエチルケトン 41.5質量部
アセトン 16.0質量部
U−15HA 1.7質量部
化合物C3 0.9質量部
クエン酸アセチルトリエチル 4.9質量部
イルガキュア127 0.1質量部
化合物P 0.03質量部
シリカ粒子分散液PA−1 18.4質量部
化合物A 0.6質量部
エタノール 16.0質量部
メチルエチルケトン 41.5質量部
アセトン 16.0質量部
U−15HA 1.3質量部
化合物C3 0.9質量部
クエン酸アセチルトリエチル 5.3質量部
イルガキュア127 0.1質量部
化合物P 0.03質量部
シリカ粒子分散液PA−1 18.4質量部
化合物A 0.6質量部
エタノール 16.0質量部
メチルエチルケトン 41.5質量部
アセトン 16.0質量部
U−15HA 0.6質量部
化合物C3 0.9質量部
クエン酸アセチルトリエチル 6.1質量部
イルガキュア127 0.1質量部
化合物P 0.03質量部
シリカ粒子分散液PA−1 18.4質量部
化合物A 0.6質量部
エタノール 16.0質量部
メチルエチルケトン 41.5質量部
アセトン 16.0質量部
U−15HA 0.6質量部
化合物C3 0.6質量部
クエン酸アセチルトリエチル 6.5質量部
イルガキュア127 0.08質量部
化合物P 0.02質量部
樹脂粒子分散液PA−2 12.7質量部
化合物A 0.4質量部
エタノール 16.1質量部
メチルエチルケトン 46.9質量部
アセトン 16.1質量部
(第一の工程:第一の層の塗工)
基材上に、第一の層形成用組成物をダイコーターを用いて2.8ml/m2塗布し、30℃で90秒乾燥させた。このようにして第一の層を塗工した。
次いで、乾燥後の第一の層上に、藤森工業(株)製の保護フィルム(マスタックTFB
AS3−304)から剥離フィルムを剥離して得られる粘着フィルムを、粘着剤層が第一の層側になるように貼り合わせた。貼り合わせには、業務用ラミネーターBio330(DAE−EL Co.製)を使用し、速度1で実施した。
なお、ここでの保護フィルムとは、支持体/粘着剤層/剥離フィルムから構成される積層体を指し、保護フィルムから剥離フィルムを剥がした、支持体/粘着剤層から構成される積層体が粘着フィルムである。
・マスタックTFB AS3−304(藤森工業(株)製 帯電防止機能付き光学用保護フィルム)(以下、「AS3−304」ともいう)
支持体:ポリエステルフィルム(厚み38μm)
粘着剤層厚み:20μm
剥離フィルムを剥がした状態での波長250nm〜300nmにおける最大透過率:0.1%未満
粘着フィルムを貼り合わせたまま、120℃で15分間加熱し、硬化性化合物の一部を基材又はハードコート層へ浸透させた。
上記の加熱に続いて、酸素濃度が0.01体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら160W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、第一の層が塗布された面側から照度200mW/cm2、照射量300mJ/cm2の紫外線を照射して第一の層を硬化させ、層(a)を形成した。
上記作製した積層体から粘着フィルムを剥離した。粘着フィルム(マスタックTFB AS3−304から剥離フィルムを剥がしたもの)を剥離した後、粘着フィルムが貼り合わせてあった面にメチルイソブチルケトンを掛け流して粘着剤層の残渣を洗い流した。その後、25℃で10分乾燥して積層体を得た。
基材に基材1を用い、第一の層形成用組成物A−1を用いて、上記の製造方法により反射防止フィルムを作製した。
基材をそれぞれ基材3、4、6、7にした以外は、実施例1−1と同様に作製した。
第一の層形成用組成物をそれぞれA−3、A−4、A−7、A−8、A−9、A−10にした以外は実施例1−2と同様に作製した。
基材上にハードコート層用塗布液HC−1を用いて、ハードコート層を形成した以外は実施例1−2と同様に作製した。
ハードコート層用塗布液としてHC−2を用いた以外は実施例1−11と同様に作製した。
基材をそれぞれ基材2、5、8にした以外は、実施例1−1と同様に作製した。
(低屈折率層の形成)
基材1を用い、その上に、以下に示す低屈折率層用塗布液を特開2003−211052号公報の図1に記載されたスロットダイコーターを用いて塗布し、厚さ92nmの低屈折率層を形成した。低屈折率層の乾燥条件は90℃、30秒とし、紫外線硬化条件は酸素濃度が0.1体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら240W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度300mW/cm 2、照射量300mJ/cm2の照射量とした。
(低屈折率層用塗布液の調製)
(パーフルオロオレフィン共重合体(1)の合成)
中空シリカ粒子微粒子ゾル(イソプロピルアルコールシリカゾル、日揮触媒化成(株)製CS60−IPA、平均粒子径60nm、シェル厚み10nm、シリカ濃度20質量%、シリカ粒子の屈折率1.31)500質量部に、アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン30質量部、及びジイソプロポキシアルミニウムエチルアセテート1.51質量部加え混合した後に、イオン交換水9質量部を加えた。60℃で8時間反応させた後に室温まで冷却し、アセチルアセトン1.8質量部を添加し、分散液を得た。その後、シリカの含率がほぼ一定になるようにシクロヘキサノンを添加しながら、圧力30Torrで減圧蒸留による溶媒置換を行い、最後に濃度調整により固形分濃度18.2質量%の分散液Aを得た。得られた分散液AのIPA残存量をガスクロマトグラフィーで分析したところ0.5質量%以下であった。1Torrは約133.322Paである。
パーフルオロオレフィン共重合体(1)の18.0質量部、トリアクリロイルヘプタデカフルオロノネニルペンタエリスリトール(下記構造式)3.0質量部(LINC3A、共栄社化学製(ペンタエリスリトールテトラアクリレートを35質量%含む))、反応性シリコーン(X22−164C、信越化学(株)製)2.5質量部、イルガキュア127(BASF・ジャパン(株)製)1.5質量部、中空シリカ粒子分散液A137.4質量部をメチルエチルケトンに添加して1000質量部とし、攪拌の後、孔径5μmのポリプロピレン製フィルターでろ過して、低屈折率層用塗布液を調製した。
第一の層形成用組成物をそれぞれA−2、A−5にした以外は実施例1−2と同様に作製した。
第一の層形成用組成物をA−6とした以外は実施例1−2と同様に作製した。
距離A、距離Bは、積層体の断面SEM観察により測定することができる。積層体試料をミクロトームで切削して断面を出し、適切な倍率(5000倍程度)でSEM観察する。観察し易いように、試料にはカーボン蒸着、エッチング等適切な処理を施してもよい。距離Aは隣り合う凸部の頂点間の距離Aを100点測長したときの平均値として算出する。距離Bは、空気と試料が作る界面において、隣り合う凸部の頂点を含み基材面と垂直な面内にて、隣り合う凸部の頂点を結ぶ直線とその垂直二等分線が粒子またはバインダー樹脂に到達する点である凹部との距離を示す。距離Bも距離Aと同様に100点測長したときの平均値として算出する。
作製した各積層体について、120mm×35mmに切り出した試料片に対し、100mmの間隔となるように2本の基準線を入れ、無張力下でTg+10℃の加熱オーブン中に1時間放置した。この放置の後、試料片を室温まで冷却して、2本の基準線の間隔を測定し、この値をA(単位;mm)とした。測定されたAを用いて、「100×(100−A)/100」の式から算出された数値を熱収縮率とした。
積層体の評価は以下のとおり行った。
ステンレス製の球3種(曲率半径100mm、500mm、1000mm)を用意し、それぞれの球の表面に80mm×150mmの大きさに切り出した積層体を貼り合わせ、ガラス転移温度+10℃で5分間加熱処理を行う。積層体を貼り合わせる方法は、積層体の基材側の表面がステンレス球の表面側を向く配置とし、切り出した積層体の短辺の中央二か所を耐熱性のカプトンテープを用いて球の表面に貼り合わせる。このとき、短辺の中央を結ぶ直線が球面状の円弧に接するようにして、フィルムがたわまない様に貼り合わせる。5分間加熱後、下記A〜Dの評価基準と照らして曲面への追随可否を判断する。曲率半径が小さいモールドに追随できるほど三次元曲面成型性が高い。
A:曲率半径100mmのモールドに追随可能
B:曲率半径500mmのモールドに追随可能
C:曲率半径1000mmのモールドに追随可能
D:曲率半径1000mmのモールドに追随できない
作製した各積層体について、曲率半径75mmのステンレス球を用いて三次元曲面を有する物品の作製を行った。球の表面に80mm×150mmの大きさに切り出した積層体を貼り合わせ、ガラス転移温度+10℃で5分間加熱処理を行った。積層体を貼り合わせる方法は、積層体の基材側の表面がステンレス球の表面側を向く配置とし、切り出した積層体の短辺の中央二か所を耐熱性のカプトンテープを用いて球の表面に貼り合わせる。このとき、短辺の中央を結ぶ直線が球面状の円弧に接するようにして、フィルムがたわまない様に貼り合わせる。これにより三次元曲面を有する反射防止物品を作製した。
得られた三次元曲面を有する反射防止物品に対して、平均反射率、反射率の面内分布につき、上述の測定方法にて測定を行った。
得られた三次元曲面を有する反射防止物品の反射防止層側の表面を、ラビングテスターを用いて、以下の条件で擦りテストを行うことで、耐擦傷性の指標とした。
評価環境条件:25℃、相対湿度60%
こすり材:スチールウール(日本スチールウール(株)製、ゲレードNo.0000)
試料と接触するテスターのこすり先端部(1cm×1cm)に巻いて、バンド固定した。
移動距離(片道):13cm、
こすり速度:13cm/秒、
荷重:50g/cm2
先端部接触面積:1cm×1cm、
こすり回数:10往復
こすり終えた試料の裏側に油性黒インキを塗り、反射率を測定し、こすり部分の傷を評価した。
A:スチールウール擦り部と正常部(擦っていない部分)の反射率差がΔ0.1%以内
B:スチールウール擦り部と正常部(擦っていない部分)の反射率差がΔ0.1%を超え、Δ0.2%以内
C:スチールウール擦り部と正常部(擦っていない部分)の反射率差がΔ0.2%を超え、Δ0.5%以内
また、ハードコート層を形成した実施例1−11、1−12は、より耐擦傷性に優れる。
積層体に実施例1−1にて作製した積層体を用い、曲率半径が75mmのステンレス球を用い、球の表面に80mm×150mmの大きさに切り出した実施例1−1の積層体を貼り合わせて、ガラス転移温度+10℃で5分間加熱処理を行った。積層体を貼り合わせる方法は、積層体の基材側の表面がステンレス球の表面側を向く配置とし、切り出した積層体の短辺の中央二か所を耐熱性のカプトンテープを用いて球の表面に貼り合わせる。このとき、短辺の中央を結ぶ直線が球面状の円弧に接するようにして、フィルムがたわまない様に貼り合わせる。これにより三次元曲面を有する反射防止物品を作製した。
積層体をそれぞれ実施例1−4、1−5で作製した積層体にした以外は、実施例2−1と同様に作製した。
曲率半径がそれぞれ2mm、20mm、100mm、900mmのステンレス球を用いた以外は、実施例2−1と同様に作製した。
積層体をそれぞれ比較例1−3、1−4で作製した積層体にした以外は、実施例2−1と同様に作製した。
また、曲率半径75mmのステンレス球に80mm×150mmの大きさに切り出した実施例1−1の積層体を、積層体の基材と反対側の表面がステンレス球の表面側を向く配置とした以外は、実施例2−1同様に貼り合せ、ガラス転移温度+10℃で5分間過熱処理を行った。これにより凹型の三次元曲面を有する反射防止物品を作製した。
実施例3−2は、実施例1−5の積層体を用いた以外は実施例3−1と同様に作製した。
積層体をそれぞれ比較例1−3、1−4で作製した積層体にした以外は、実施例3−1と同様に作製した。
三次元曲面物品は、本発明の積層体の評価方法において、評価用三次元曲面物品に対して行った評価方法と同様の評価方法にて、平均反射率、反射率の面内分布、及び耐擦傷性について評価した。
11 基材
12 層(a)
13 粒子
14 バインダー樹脂
15 第一の層
16 界面
17 第一の層および粘着剤層を合わせた層
31 支持体
32 粘着剤層
33 粘着フィルム
Claims (10)
- 基材と、バインダー樹脂及び粒子を含有する層(a)とを有する積層体であって、
前記層(a)は、前記基材側とは反対側の表面に前記粒子により形成された凹凸形状を有し、
前記凹凸形状は、隣り合う凸部の頂点間の距離Aと、隣り合う凸部の頂点間の中心と凹部との距離Bとの比であるB/Aが0.35以上であり、
前記層(a)の前記基材側とは反対側の表面に存在する粒子の数は、1μm2当たり6.3個以上20個以下であり、
前記基材のガラス転移温度+10℃で1時間加熱した時の、前記積層体の熱収縮率が20%以上70%未満である、積層体。 - 前記基材のガラス転移温度+10℃で1時間加熱した時の、前記基材の熱収縮率が20%以上70%未満である、請求項1に記載の積層体。
- 前記バインダー樹脂の伸び率が10%以上である、請求項1又は2に記載の積層体。
- 前記基材と前記層(a)の間にハードコート層を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の積層体。
- 前記ハードコート層の伸び率が10%以上である、請求項4に記載の積層体。
- 前記粒子の平均一次粒径が250nm以下である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の積層体。
- 前記層(a)の前記基材側とは反対側の表面に存在する粒子の数が、1μm2当たり7個以上16個以下である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の積層体。
- 三次元曲面を有する反射防止物品であって、
前記三次元曲面の最小曲率半径は1〜1000mmであり、
前記三次元曲面上に、粒子により形成された凹凸形状を有し、
前記凹凸形状は、隣り合う凸部の頂点間の距離A2と、隣り合う凸部の頂点間の中心と凹部との距離B2との比であるB2/A2が0.4以上であり、
前記三次元曲面上に存在する前記粒子の数は、1μm2当たり9個以上40個以下であり、
前記三次元曲面における反射率の最大値と最小値の差が1.2%より小さい、三次元曲面を有する反射防止物品。
なお、前記反射率は波長450nmから波長650nmの範囲を5nm間隔で測定した値の平均値とする。 - 前記粒子の平均一次粒径が250nm以下である、請求項8に記載の三次元曲面を有する反射防止物品。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の積層体を、三次元曲面を有する物品の前記三次元曲面の少なくとも一部の領域を覆うように貼合する工程と、
前記積層体を貼合した物品を、前記積層体の基材のガラス転移温度以上の温度で加熱する工程と、
を含む、三次元曲面を有する反射防止物品の製造方法。
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