JP6971968B2 - 積層体、その中間体、およびその製造方法、それに用いる硬化性樹脂組成物 - Google Patents
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Description
しかし、これらのシロキサン樹脂組成物を用いて、樹脂グレージングに必要な高い耐摩耗性と耐候性を満足するハードコート付樹脂積層体は未だに報告されていない。
ハードコート層が、(A)成分と(B)成分を含む混合物を加水分解して得られた分子中にエポキシ基又はアクリル基を有する硬化性樹脂組成物の硬化物であり、0.5μm〜5μmの被膜厚みを有すること、
(A)成分が、一般式(i)で表されるエポキシ基又はアクリル基を有するアルコキシシラン又はその部分加水分解物であり、
R1 aR2 bSi(OR3)4−a―b・・・(i)
ここで、R1はエポキシ基又はアクリル基を含む炭素数1〜10の有機基であり、R2は炭素数1〜10の有機基であって、エポキシ基又はアクリル基を含む場合は、R1のエポキシ基又はアクリル基とは異なり、R3は水素原子または炭素数1〜5のアルキル基を示す。aは1又は2の数、bは0〜1の数を示し、a+bは0<a+b≦3を満足する。
(B)成分が、一般式(ii)で表される鎖状、分岐状または環状のアルキルシリケート又はその部分加水分解物であること、
SinO(n−1)(OR4)(2n+2)・・・(ii)
ここで、nは1〜20の数を示し、R4は水素原子または炭素数1〜5のアルキル基を示す。
プライマー層が、分子量500以下の多官能アクリルモノマーを含むアクリル組成物を硬化してなる引張弾性率1000MPa〜4000MPaの硬化樹脂であり、5μm〜50μmの被膜厚みを有すること、及び
樹脂基板の少なくとも一方の面にハードコート層が表面層となるようにプライマー層とハードコート層を設けて、テーバー摩耗試験(摩耗輪CS−10F、荷重500g)を500回転行ったとき、試験前後のヘイズ変化値ΔHが9未満であることを特徴とする積層体である。
ハードコート層が、(A)成分と(B)成分を含む混合物を加水分解して得られた分子中にエポキシ基又はアクリル基を有する硬化性樹脂組成物の硬化物であり、0.5μm〜5μmの被膜厚みを有すること、
(A)成分が、上記一般式(i)で表されるエポキシ基又はアクリル基を有するアルコキシシラン又はその部分加水分解物であり、
(B)成分が、上記一般式(ii)で表され鎖状、分岐状または環状のアルキルシリケート又はその部分加水分解物であること、
プライマー層が、分子量500以下の多官能アクリルモノマーを含むアクリル組成物を硬化してなる引張弾性率1000MPa〜4000MPaの硬化樹脂であり、5μm〜50μmの被膜厚みを有すること、及び
積層体のハードコート層面について、上記テーバー摩耗試験を行ったとき、試験前後のヘイズ変化値ΔHが9未満であることを特徴とする積層体の製造方法である。
1)エポキシ基又はアクリル基を有する硬化性樹脂組成物が、(A)成分と(B)成分の合計に含まれるSi分100モル%に対して、(A)成分に由来するSi分の含有量が30〜70モル%であり、光重合開始剤および溶剤を含むこと、
2)プライマー層、ハードコート層、又は両層に紫外線吸収又は紫外線安定剤を含有すること、
3)分子量500以下の多官能アクリルモノマーを含むアクリル組成物中に、エポキシ基を有する化合物を含有すること。
本明細書でいうアクリル基は、CH2=CHR-CO-で表される基を意味し、(メタ)アクリル基ともいう。ここで、Rは水素原子又はメチル基である。
R3は水素原子または炭素数1〜5、好ましくは炭素数1〜2のアルキル基を示す。R2、R3における有機基としてはアルキル基が好ましく、R1における有機基としてはアルキル基や環状オレフィン構造を有する基が好ましい。上記炭素数の計算には、エポキシ基又はアクリル基が有する炭素数は含まない。エポキシ基が有する炭素数を含む場合は、上記炭素数に2が加えられ、アクリル基が有する炭素数を含む場合は、上記炭素数に3又は4が加えられる。
その他のシラン化合物として、例えば、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、p−スチリルトリエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。これらのオルガノシランは単独で又は2種以上を併用して使用できる。これらのその他のシラン化合物の使用量は、一般式(i)で表されるエポキシ基又はアクリル基を少なくとも1つ有するアルコキシシランの50%(モル%)以下、好ましくは30%以下とすることがよい。
溶剤としては、固形分濃度調整、分散安定性向上、塗布性向上、基材への密着性向上等を目的として、有機溶媒が挙げられる。例えば、アルコール類、ケトン類、エーテル類、エステル類、セロソルブ類及び芳香族化合物類が挙げられる。具体例としては、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、イソブチルアルコール、t−ブチルアルコール、ベンジルアルコール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、2−(メトキシメトキシ)エタノール、2−ブトキシエタノール、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジアセトンアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、2−ペンタノン、3−ペンタノン、2−ヘキサノン、メチルイソブチルケトン、2−ヘプタノン、4−ヘプタノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、アセトフェノン、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジヘキシルエーテル、アニソール、フェネトール、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、1,2−ジブトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、グリセリンエーテル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸sec−ブチル、酢酸ペンチル、酢酸イソペンチル、3−メトキシブチルアセテート、2−エチルブチルアセテート、2−エチルヘキシルアセテート、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸ブチル、γ−ブチロラクトン、2−メトキシエチルアセテート、2−エトキシエチルアセテート、2−ブトキシエチルアセテート、2−フェノキシエチルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ベンゼン、トルエン、キシレンが挙げられる。これらの有機溶媒は単独で又は2種以上を併用して使用できる。
1)基材にプライマーとなるアクリル組成物を塗布してなるプライマー塗布膜に、活性エネルギー線照射することによりプライマー塗布膜を硬化させるプライマー層形成工程、2)プライマー層上にハードコート層となる硬化性樹脂組成物を塗布してなる未硬化ハードコート層を形成する工程、及び3)この未硬化ハードコート層に、活性エネルギー線照射することにより硬化させて、ハードコート層とする工程を有することである。
本発明の積層体中間体は、上記工程2)で得られる未硬化ハードコート層を有するものであり、上記工程3)を行う前のものである。
撹拌機、滴下ロート、温度計を備えた反応容器に、メチルシリケート(コルコート社製、商品名:メチルシリケート53A)5.0gと3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(東レ・ダウコーニング社製、商品名:Z-6040)10.0gを入れ撹拌し、滴下ロートに0.05%塩酸水溶液4.2gを投入し、室温で撹拌しながら加えた。滴下終了後、60℃に昇温して1時間撹拌した後、冷却し、プロピレングリコールモノメチルエーテル20.4gを加え、目的物であるシロキサン縮合物(シロキサン樹脂A1)を得た。
ナスフラスコに、メチルシリケート53A 19.0gとアルコキシシランZ-6040 2.0gを入れて撹拌し、滴下ロートに0.05%塩酸水溶液7.6gを投入し、室温で撹拌しながら加えた。滴下終了後、60℃に昇温して1時間撹拌した後、冷却し、プロピレングリコールモノメチルエーテル22.8gを加え、目的物であるシロキサン縮合物(シロキサン樹脂A2)を得た。
ナスフラスコに、メチルシリケート53A 0.26gとアルコキシシランZ-6040 10.0gを入れて撹拌し、滴下ロートに0.05%塩酸水溶液2.4gを投入し、室温で撹拌しながら加えた。滴下終了後、60℃に昇温して1時間撹拌した後、冷却し、プロピレングリコールモノメチルエーテル15.5gを加え、目的物であるシロキサン縮合物(シロキサン樹脂A3)を得た。
ナスフラスコに、メチルシリケート53A 10.0gを入れて撹拌し、滴下ロートに0.05%塩酸水溶液3.7gを投入し、室温で撹拌しながら加えた。滴下終了後、60℃に昇温して1時間撹拌した後、冷却し、プロピレングリコールモノメチルエーテル10.4gを加え、シロキサン縮合物(シロキサン樹脂A4)を得た。
ナスフラスコに、アルコキシシランZ-6040 10.0gを入れて撹拌し、滴下ロートに0.05%塩酸水溶液2.3gを投入し、室温で撹拌しながら加えた。滴下終了後、60℃に昇温して1時間撹拌した後、冷却し、プロピレングリコールモノメチルエーテル15.2gを加え、シロキサン縮合物(シロキサン樹脂A5)を得た。
ナスフラスコに、メチルシリケート53A 2.4gと3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(東レ・ダウコーニング社製:XIAMETER OFS-6030 SILANE;以下、MPTSという。)10.0gを入れ撹拌し、滴下ロートに0.05%塩酸水溶液3.0gを投入し、室温で撹拌しながら加えた。滴下終了後、60℃に昇温して1時間撹拌した後、冷却しプロピレングリコールモノメチルエーテル18.0gを加え、目的物であるシロキサン縮合物(シロキサン樹脂A6)を得た。
ナスフラスコに、メチルシリケート53A 18.2gとアルコキシシランMPTS 2.0gを入れ、撹拌し、滴下ロートに0.05%塩酸水溶液7.2gを投入し、室温で撹拌しながら加えた。滴下終了後、60℃に昇温して1時間撹拌した後、冷却しプロピレングリコールモノメチルエーテル22.0gを加え、目的物であるシロキサン縮合物(シロキサン樹脂A7)を得た。
ナスフラスコに、メチルシリケート53A 0.25gとアルコキシシランMPTS 10.0gを入れ撹拌し、滴下ロートに0.05%塩酸水溶液2.3gを投入し、室温で撹拌しながら加えた。滴下終了後、60℃に昇温して1時間撹拌した後、冷却しプロピレングリコールモノメチルエーテル15.9gを加え、目的物であるシロキサン縮合物(シロキサン樹脂A8)を得た。
ナスフラスコに、アルコキシシランMPTS 10.0gを入れ撹拌し、滴下ロートに0.05%塩酸水溶液2.3gを投入し、室温で撹拌しながら加えた。滴下終了後、60℃に昇温して1時間撹拌した後、冷却しプロピレングリコールモノメチルエーテル15.2gを加え、シロキサン縮合物(シロキサン樹脂A9)を得た。
シロキサン樹脂、光重合開始剤及び溶剤を表1に示す割合(重量部)で配合し、ハードコート層用の組成物H1〜H7を得た。光重合開始剤は、芳香族スルフォニウム塩(三新化学社製:サンエイド100L)であり、溶剤はプロピレングリコールモノメチルエーテルである。
シロキサン樹脂、光重合開始剤及び溶剤を表2に示す割合(重量部)で配合し、ハードコート組成物H8〜H13を得た。ここで、光重合開始剤はビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)―フェニルフォスフィンオキサイド(BASFジャパン社製;Irgaqure819)であり、溶剤はプロピレングリコールモノメチルエーテルである。
表3に記載の割合で配合し、プライマー層用の組成物P-1〜P-5を得た。各成分の数字は配合量(重量部)である。
P−A:ジメチロール-トリシクロデカンジアクリレート(共栄社化学社製;ライトアクリレートDCP−A)分子量304
P−B:トリメチロールプロパントリアクリレート(共栄社化学社製;ライトアクリレートTMP−A)分子量296
P−C:ペンタエリスリトールトリアクリレートヘキサメチレンジイソシアネートウレタンプレポリマー(共栄社化学社製;UA-306H)分子量700
P−D:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(共栄社化学社製;ライトアクリレートDPE−6A)分子量578
P−E:無黄変タイプオリゴウレタンアクリレート(共栄社化学株社製;UF−8001G)分子量約4500
PI(重合開始剤):ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)―フェニルフォスフィンオキサイド(BASFジャパン社製;Irgaqure819)
UVA(紫外線吸収剤):ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤(BASFジャパン社製;TINUVIN384−2)
LS(光安定剤):ヒンダードアミン系光安定剤(BASFジャパン社製;TINUVIN5100)
[初期ヘイズ]
積層体の試験片を、濁度計(NDH2000)を用いて測定し、ヘイズ1以下を〇とし、1を超えたときを×とした。
なお、
積層体の試験片を、テーバー摩耗試験機(摩耗輪CS−10F装着)を用いて、荷重500g下で500回転試験を行い、濁度計(NDH2000)を用いて測定し、試験前後のヘイズ値差をΔHとした。判定基準は下記に示す。
〇:0以上5未満
△:5以上9未満
×:9以上
積層体の試験片を、カミソリ刃を用いて、塗膜に2mm間隔で縦、横11本ずつ切れ目を入れて100個の碁盤目を作成し、粘着テープを付着させた後、60度の角度で勢いよく剥がした時の剥離の有無を目視で観察し、剥離マス目数/100マスで評価した。
〇:0/100
×:1/100〜100/100
積層体の試験片を、熱風循環オーブンを用いて加熱保持し、冷却後の外観(クラック有無)を目視で評価した。
〇:130℃1時間でクラック無し
△:120℃1時間でクラック無し
×:110℃1時間でクラック無し
積層体の試験片を、メタハラ促進耐候性試験機(ダイプラウィンテス社;KF−1、放射照度800W/cm2、L/D/H=4時間/4時間/4時間)を用いて以下の条件で試験し、目視で評価した。
〇:30サイクル後クラック無し
△:20サイクル後クラック無し
×:10サイクル後クラック無し
上記評価結果から下記に示す方法で判定した。
〇:すべての評価項目が「〇」。
△:「△」が一つ以上あり、「×」がないもの。
×:「×」が一つ以上あるもの。
プライマー用の組成物P−1をポリカーボネート樹脂板(厚さ3mm、長さ15cm、幅15cm)にフローコート法により塗布し、80℃で6分乾燥させた後、室温下5分冷却した。その後、酸素濃度1%未満の環境下、高圧水銀ランプを用いて、140mW/cm2の照度で積算露光量(365nm換算)400mJ/cm2照射した。次いで、ハードコート用の組成物H−1をフローコート法により塗布し、80℃で6分乾燥させた後、室温下5分冷却した。その後、酸素濃度1%未満の環境下、高圧水銀ランプを用いて、400mW/cm2の照度で積算露光量(365nm換算)4000mJ/cm2照射し、目的の積層体を得た。
プライマー層用の組成物及びハードコート層用の組成物を、表4に示すものとした他は、実施例1と同様にして積層体を得た。
プライマー層用の組成物及びハードコート層用の組成物を、表5に示すものとした他は、実施例1と同様にして積層体を得た。
Claims (6)
- プライマー層とハードコート層を有する透明な積層体であって、
ハードコート層が、(A)成分と(B)成分を含む混合物(ただし、コロイダル状シリカを含まない)を加水分解して得られた分子中にエポキシ基又はアクリル基を有する硬化性樹脂組成物の硬化物であり、0.5μm〜5μmの被膜厚みを有すること、
(A)成分が、一般式(i)で表されるエポキシ基又はアクリル基を有するアルコキシシラン又はその部分加水分解物であり、
R1 aR2 bSi(OR3)4−a-b・・・(i)
ここで、R1はエポキシ基又はアクリル基を含む炭素数1〜10の有機基であり、R2は炭素数1〜10の有機基であって、エポキシ基又はアクリル基を含む場合は、R1のエポキシ基又はアクリル基とは異なり、R3は水素原子または炭素数1〜5のアルキル基を示す。aは1又は2の数、bは0〜1の数を示し、a+bは0<a+b≦3を満足する。
(B)成分が、一般式(ii)で表される鎖状、分岐状または環状のアルキルシリケート又はその部分加水分解物であること、
SinO(n−1)(OR4)(2n+2)・・・(ii)
ここで、nは1〜20の数を示し、R4は水素原子または炭素数1〜5のアルキル基を示す。
(A)成分と(B)成分の配合割合が、両者に含まれるSi分の合計100モルに対して、(A) 成分に由来するSi分が40〜60モル%であり、その他のシラン化合物を含む場合であっても、その他のシラン化合物の使用量が(A)成分の30モル%以下であること、
プライマー層が、分子量500以下の多官能アクリルモノマーを含むアクリル組成物を硬化してなる引張弾性率1000MPa〜4000MPaの硬化樹脂であり、5μm〜50μmの被膜厚みを有すること、及び
樹脂基板の少なくとも一方の面にハードコート層が表面層となるようにプライマー層とハードコート層を設けて、テーバー摩耗試験(摩耗輪CS−10F、荷重500g)を500回転行ったとき、試験前後のヘイズ変化値ΔHが9未満であることを特徴とする積層体。 - 請求項1に記載の積層体の中間体であって、
プライマー層とハードコート層を有し、
ハードコート層が硬化前の状態であり、この硬化前の状態のハードコート層が(A)成分と(B)成分を含む混合物(ただし、コロイダル状シリカを含まない)を加水分解して得られ、分子中にエポキシ基又はアクリル基を有する硬化性樹脂組成物であり、0.5μm〜5μmの被膜厚みを有すること、
(A)成分が、一般式(i)で表されるエポキシ基又はアクリル基を有するアルコキシシラン又はその部分加水分解物であり、
R1 aR2 bSi(OR3)4−a-b・・・(i)
ここで、R1はエポキシ基又はアクリル基を含む炭素数1〜10の有機基であり、R2は炭素数1〜10の有機基であって、エポキシ基又はアクリル基を含む場合は、R1のエポキシ基又はアクリル基とは異なり、R3は水素原子または炭素数1〜5のアルキル基を示す。aは1又は2の数、bは0〜1の数を示し、a+bは0<a+b≦3を満足する。
(B)成分が、一般式(ii)で表される鎖状、分岐状または環状のアルキルシリケート又はその部分加水分解物であること、及び
SinO(n−1)(OR4)(2n+2)・・・(ii)
ここで、nは1〜20の数を示し、R4は水素原子または炭素数1〜5のアルキル基を示す。
(A)成分と(B)成分の配合割合が、両者に含まれるSi分の合計100モルに対して、(A) 成分に由来するSi分が40〜60モル%であり、その他のシラン化合物を含む場合であっても、その他のシラン化合物の使用量が(A)成分の30モル%以下であること、
プライマー層が、分子量500以下の多官能アクリルモノマーを含むアクリル組成物を硬化してなる引張弾性率1000MPa〜4000MPaの硬化樹脂であり、5μm〜50μmの被膜厚みを有することを特徴とする積層体中間体。 - 樹脂基板の少なくとも一方の面にプライマー層を塗布乾燥後、活性エネルギー線を照射して硬化させた後、さらにハードコート層を塗布乾燥後、活性エネルギー線を照射して硬化する積層体の製造方法であって、
ハードコート層が、(A)成分と(B)成分を含む混合物(ただし、コロイダル状シリカを含まない)を加水分解して得られた分子中にエポキシ基又はアクリル基を有する硬化性樹脂組成物の硬化物であり、0.5μm〜5μmの被膜厚みを有すること、
(A)成分が、一般式(i)で表されるエポキシ基又はアクリル基を有するアルコキシシラン又はその部分加水分解物であり、
R1 aR2 bSi(OR3)4−a-b・・・(i)
ここで、R1はエポキシ基又はアクリル基を含む炭素数1〜10の有機基であり、R2は炭素数1〜10の有機基であって、エポキシ基又はアクリル基を含む場合は、R1のエポキシ基又はアクリル基とは異なり、R3は水素原子または炭素数1〜5のアルキル基を示す。aは1又は2の数、bは0〜1の数を示し、a+bは0<a+b≦3を満足する。
(B)成分が、一般式(ii)で表される鎖状、分岐状または環状のアルキルシリケート又はその部分加水分解物であること、
SinO(n−1)(OR4)(2n+2)・・・(ii)
ここで、nは1〜20の数を示し、R4は水素原子または炭素数1〜5のアルキル基を示す。
(A)成分と(B)成分の配合割合が、両者に含まれるSi分の合計100モルに対して、(A) 成分に由来するSi分が40〜60モル%であり、その他のシラン化合物を含む場合であっても、その他のシラン化合物の使用量が(A)成分の30モル%以下であること、
プライマー層が、分子量500以下の多官能アクリルモノマーを含むアクリル組成物を硬化してなる引張弾性率1000MPa〜4000MPaの硬化樹脂であり、5μm〜50μmの被膜厚みを有すること、及び
積層体のハードコート層面について、テーバー摩耗試験(摩耗輪CS−10F、荷重500g)を500回転行ったとき、試験前後のヘイズ変化値ΔHが9未満であることを特徴とする積層体の製造方法。 - 分子中にエポキシ基又はアクリル基を有する硬化性樹脂組成物が、光重合開始剤および溶剤を含む請求項3に記載の積層体の製造方法。
- プライマー層、ハードコート層、又は両層に、紫外線吸収剤又は紫外線安定剤を含有する請求項3又は4に記載の積層体の製造方法。
- 分子量500以下の多官能アクリルモノマーを含むアクリル組成物中に、エポキシ基を有する化合物を含有する請求項3〜5のいずれかに記載の積層体の製造方法。
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