JPWO2004047095A1 - 皮脂汚れ防止性を付与されたハードコート層を有する光ディスク - Google Patents
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Abstract
レーザー光が薄膜カバー層を通して記録層に照射される方式の光ディスクにおいて、薄膜カバー層上にハードコート層(W)が形成されており、該ハードコート層(W)は、活性エネルギー線硬化性の重合性官能基を2個以上有する多官能性化合物(A)と、撥水撥油性付与剤(B)と、活性エネルギー線重合開始剤(C)と、平均粒径1〜200nmのコロイダルシリカ(D)と、を含む被覆用組成物(X)の硬化物からなる光ディスク。ただし、前記撥水撥油性付与剤(B)は、1分子中に、撥水撥油性を発現する部位(b−1)、多官能性化合物(A)との相溶性に優れる部位(b−2)および活性エネルギー線硬化性の官能基(b−3)を有する撥水撥油性付与剤(B−T)である。本発明の光ディスクは、薄膜カバー層の表面に形成されたハードコート層が耐磨耗性、透明性、長期の皮脂汚れ防止性、特に表面に付着した指紋の除去性に優れる。
Description
本発明は、ディスク基板と、記録層と、薄膜カバー層とがこの順に積層されており、データの記録および再生に用いられるレーザー光が薄膜カバー層を通して記録層に照射される方式の光ディスクにおいて、薄膜カバー層の表面にさらに、耐磨耗性、透明性、長期の皮脂汚れ防止性、特に表面に付着した指紋の除去性に優れたハードコート層が形成された光ディスクに関する。
近年、マルチメディア化に対応して、大量のデータを高密度かつ迅速に記録し、かつ迅速に再生する光記録装置が注目されている。このような光記録装置には、コンパクトディスク(CD)、レーザーディスク(LD)のようにディスク作製時にデータを予めディスク上にスタンピングし情報再生のみを可能とした再生専用型ディスク上の情報を再生するもの、CD−Rのように一度だけデータの記録を可能とした追記型ディスクにデータを記録し、該記録されたデータを再生するもの、光磁気記録方式や相変化記録方式を用いて何度でもデータの書換え消去を可能とした書換え型ディスクにデータを記録し、該記録されたデータを再生するものがある。これら光記録装置では、データの記録および再生はレーザー光をレンズで回折限界にまで絞り込んだ光スポットを用いて行われる。この光スポットのサイズは、レーザー光の波長をλ、レンズの開口数をNAとすると、λ/NA程度となる(角田義人監修、「光ディスクストレージの基礎と応用」、社団法人電子情報通信学会、1995年、p.65)。
より高密度にデータを記録する、すなわち、より小さいピットパターンを光記録媒体上に形成するためには、光スポットをより小さくする必要がある。光スポットのサイズを小さくするためには、上式からレーザー光波長(λ)を短くする方法、またはレンズの開口数(NA)を大きくする方法の2通りの方法が考えられる。現在用いられている光ディスク用半導体レーザーの波長は主に780〜680nmであるが、より短波長の650nmの橙色レーザー、さらに短波長の緑、青色レーザー光などを用いる検討がなされている。
特に青色レーザーを用いる方式としては光源の波長を400nm程度、NAを0.6以上とすることで、より大きな記録密度を得ることが提案されている。しかし、光源の短波長化や対物レンズの高NA化が原因で、光ディスク面が光軸に対して垂直からずれる角度(チルト角)の許容量や光ディスクの厚さむらの許容量が小さくなる。
これら許容量が小さくなる理由は、光ディスクのチルト角の場合にはコマ収差が発生し、光ディスクの厚さむらの場合には球面収差が発生するために、光ヘッド装置の集光特性が劣化して信号の読み取りが困難になることによる。
従来のコンパクトディスク(CD)等では記録層の表面に設けることが可能なカバー層の厚さが1.2mmであり、デジタルバーサタイルディスク(DVD)等では該厚さが0.6mmであったため、それぞれディスク基板自体がカバー層の役割をし、ディスク基板を通して記録層にレーザー光を照射していた。しかし、青色レーザーを用いる方式ではレンズの開口数(NA)を大きくしつつ、上記チルトの許容量や光ディスクの厚さむらの許容量を増加させるために、カバー層の厚さを0.1mm程度に薄くする必要がある。このため、青色レーザーの方式では、従来の光ディスクのように基板自体にカバー層の役割をさせることが不可能になり、基板に反射膜、記録膜などの積層膜からなる記録層を形成し、記録層表面に厚さ0.1mm程度の薄膜カバー層を形成し、該薄膜カバー層を通して記録層にレーザー光を照射することになる。
しかし、青色レーザーのような短波長のレーザーを用いる場合、光ヘッドと光ディスクの間隔が0.1〜0.2mm程度に小さくなる。光記録装置では、高データ転送レートを達成するために、光ディスクを極めて高速で回転させる必要があり、使用するレーザー光の波長、レンズの開口数(NA)、ディスクの記録容量および所望されるデータ転送レートの組み合わせにより、光ディスクの最大回転速度が2500rpm以上、場合によっては5000rpm以上に達する場合もある。光ヘッドと光ディスクの間隔が非常に狭い状態で、光ディスクを高速で回転させることにより、光ヘッドが光ディスクに接触する可能性があり、記録層の表面を覆う薄膜カバー層には高い耐磨耗性が要求される。
また、より短波長のレーザーを用いるようになると、光ディスクのレーザー光入射面に生じた傷や、塵埃の付着が記録および再生時のエラーにつながりやすくなる。そのため、このような記録および再生時のエラーを防止するために、レーザー光の入射面となる薄膜カバー層にはよりいっそうの耐磨耗性が求められるようになってきた。
さらに、表面の傷や塵埃の付着だけでなくユーザーのハンドリングに由来する指紋や皮脂の付着も記録および再生時のエラーにつながりやすい。このような記録および再生時のエラーを防止するために、レーザー光の入射面となる薄膜カバー層には耐磨耗性に加えて、指紋や皮脂の汚れ付着防止性も求められるようになってきた。
指紋や皮脂の汚れ付着防止の試みは数多くなされており、その多くは含フッ素化合物を用いたものである。これらは共通して、汚れの成分である高級脂肪酸、そのエステル等をはじきやすい表面にすることによって実現している。また、指紋や皮脂の汚れ付着防止の効果を持続させるために、含フッ素化合物の分子内に加水分解性のシリル基を導入したり(特開平11−217558号公報)、ハードコート層を形成する樹脂との架橋部位を導入する(特開平11−293159号公報)などの試みがなされている。
しかし、このような含フッ素系化合物はハードコート層を形成する樹脂とは相溶しにくく、1つの組成物として添加すると硬化物の透明性を損ない易いという欠点を有していた。また、含フッ素化合物を個別にディスク表面にコートする場合(特開平11−213444号公報)、含フッ素化合物自体は機械的強度を有していないため、ディスク表面の傷付きを防止するためのハードコート層の上にコートする必要があり、工程が煩雑化する。
本発明の課題は、ディスク基板と、記録層と、薄膜カバー層とがこの順に積層されており、データの記録および/または再生に用いられる青色レーザー等の短波長のレーザー光が薄膜カバー層を通して記録層に照射される方式の光ディスク(以下、単に「光ディスク」と記す。)の高性能化を実現することにある。すなわち、該光ディスクの薄膜カバー層の表面に耐磨耗性、透明性および皮脂汚れ防止性、特に長期の指紋除去性に優れたハードコート層が形成された光ディスクを提供することにある。
より高密度にデータを記録する、すなわち、より小さいピットパターンを光記録媒体上に形成するためには、光スポットをより小さくする必要がある。光スポットのサイズを小さくするためには、上式からレーザー光波長(λ)を短くする方法、またはレンズの開口数(NA)を大きくする方法の2通りの方法が考えられる。現在用いられている光ディスク用半導体レーザーの波長は主に780〜680nmであるが、より短波長の650nmの橙色レーザー、さらに短波長の緑、青色レーザー光などを用いる検討がなされている。
特に青色レーザーを用いる方式としては光源の波長を400nm程度、NAを0.6以上とすることで、より大きな記録密度を得ることが提案されている。しかし、光源の短波長化や対物レンズの高NA化が原因で、光ディスク面が光軸に対して垂直からずれる角度(チルト角)の許容量や光ディスクの厚さむらの許容量が小さくなる。
これら許容量が小さくなる理由は、光ディスクのチルト角の場合にはコマ収差が発生し、光ディスクの厚さむらの場合には球面収差が発生するために、光ヘッド装置の集光特性が劣化して信号の読み取りが困難になることによる。
従来のコンパクトディスク(CD)等では記録層の表面に設けることが可能なカバー層の厚さが1.2mmであり、デジタルバーサタイルディスク(DVD)等では該厚さが0.6mmであったため、それぞれディスク基板自体がカバー層の役割をし、ディスク基板を通して記録層にレーザー光を照射していた。しかし、青色レーザーを用いる方式ではレンズの開口数(NA)を大きくしつつ、上記チルトの許容量や光ディスクの厚さむらの許容量を増加させるために、カバー層の厚さを0.1mm程度に薄くする必要がある。このため、青色レーザーの方式では、従来の光ディスクのように基板自体にカバー層の役割をさせることが不可能になり、基板に反射膜、記録膜などの積層膜からなる記録層を形成し、記録層表面に厚さ0.1mm程度の薄膜カバー層を形成し、該薄膜カバー層を通して記録層にレーザー光を照射することになる。
しかし、青色レーザーのような短波長のレーザーを用いる場合、光ヘッドと光ディスクの間隔が0.1〜0.2mm程度に小さくなる。光記録装置では、高データ転送レートを達成するために、光ディスクを極めて高速で回転させる必要があり、使用するレーザー光の波長、レンズの開口数(NA)、ディスクの記録容量および所望されるデータ転送レートの組み合わせにより、光ディスクの最大回転速度が2500rpm以上、場合によっては5000rpm以上に達する場合もある。光ヘッドと光ディスクの間隔が非常に狭い状態で、光ディスクを高速で回転させることにより、光ヘッドが光ディスクに接触する可能性があり、記録層の表面を覆う薄膜カバー層には高い耐磨耗性が要求される。
また、より短波長のレーザーを用いるようになると、光ディスクのレーザー光入射面に生じた傷や、塵埃の付着が記録および再生時のエラーにつながりやすくなる。そのため、このような記録および再生時のエラーを防止するために、レーザー光の入射面となる薄膜カバー層にはよりいっそうの耐磨耗性が求められるようになってきた。
さらに、表面の傷や塵埃の付着だけでなくユーザーのハンドリングに由来する指紋や皮脂の付着も記録および再生時のエラーにつながりやすい。このような記録および再生時のエラーを防止するために、レーザー光の入射面となる薄膜カバー層には耐磨耗性に加えて、指紋や皮脂の汚れ付着防止性も求められるようになってきた。
指紋や皮脂の汚れ付着防止の試みは数多くなされており、その多くは含フッ素化合物を用いたものである。これらは共通して、汚れの成分である高級脂肪酸、そのエステル等をはじきやすい表面にすることによって実現している。また、指紋や皮脂の汚れ付着防止の効果を持続させるために、含フッ素化合物の分子内に加水分解性のシリル基を導入したり(特開平11−217558号公報)、ハードコート層を形成する樹脂との架橋部位を導入する(特開平11−293159号公報)などの試みがなされている。
しかし、このような含フッ素系化合物はハードコート層を形成する樹脂とは相溶しにくく、1つの組成物として添加すると硬化物の透明性を損ない易いという欠点を有していた。また、含フッ素化合物を個別にディスク表面にコートする場合(特開平11−213444号公報)、含フッ素化合物自体は機械的強度を有していないため、ディスク表面の傷付きを防止するためのハードコート層の上にコートする必要があり、工程が煩雑化する。
本発明の課題は、ディスク基板と、記録層と、薄膜カバー層とがこの順に積層されており、データの記録および/または再生に用いられる青色レーザー等の短波長のレーザー光が薄膜カバー層を通して記録層に照射される方式の光ディスク(以下、単に「光ディスク」と記す。)の高性能化を実現することにある。すなわち、該光ディスクの薄膜カバー層の表面に耐磨耗性、透明性および皮脂汚れ防止性、特に長期の指紋除去性に優れたハードコート層が形成された光ディスクを提供することにある。
本発明は、基板と、記録層と、厚さ5〜200μmの薄膜カバー層(V)と、がこの順に積層されており、データの記録および/または再生に用いられるレーザー光が前記薄膜カバー層(V)を通して前記記録層に照射される方式の光ディスクにおいて、
前記薄膜カバー層(V)上にハードコート層(W)が形成されており、
前記ハードコート層(W)は、活性エネルギー線硬化性の重合性官能基を2個以上有する多官能性化合物(A)と、撥水撥油性付与剤(B)と、活性エネルギー線重合開始剤(C)と、平均粒径1〜200nmのコロイダルシリカ(D)と、を含む被覆用組成物(X)の硬化物からなることを特徴とする光ディスクを提供する。
ただし、前記撥水撥油性付与剤(B)は、1分子中に、撥水撥油性を発現する部位(b−1)と、下記式(1)〜(4)で表される部分からなる群から選択される少なくとも1つからなる部位(b−2)と、活性エネルギー線硬化性の官能基(b−3)と、を有する撥水撥油性付与剤(B−T)である。
−R1− ・・・式(1)
−(CH2CH2O)x− ・・・式(2)
−(CH2CH(CH3)O)y− ・・・式(3)
−(C(=O)CuH2uO)t− ・・・式(4)
(式中、R1は炭素数6〜20のアルキレン基であり、xおよびyは5〜100の整数であり、uは3〜5の整数であり、tは1〜20の整数である。)
本発明によれば、基板の表面に、記録層と薄膜カバー層とがこの順に積層されており、データの記録および/または再生に用いられる青色レーザーに代表される短波長のレーザー光が薄膜カバー層を通して記録層に照射されるタイプの光ディスクであって、該薄膜カバー層の表面に、耐磨耗性、透明性、長期の皮脂汚れ防止性、特に表面に付着した指紋の除去性に優れたハードコート層が形成された光ディスクを提供できる。
前記撥水撥油性付与剤(B−T)において、前記撥水撥油性を発現する部位(b−1)は、下記式(5)〜(9)で表される部分からなる群から選択される少なくとも1つからなることが好ましい。
CkF2k+1− ・・・式(5)
−(CF2CF2O)p− ・・・式(6)
−(CF2CF(CF3)O)q− ・・・式(7)
−(CF2CF2CF2O)r− ・・・式(8)
−(CF2O)s− ・・・式(9)
(式中、kは1〜16の整数であり、p、q、rおよびsは1〜100の整数である。)
前記撥水撥油性付与剤(B−T)において、前記撥水撥油性を発現する部位(b−1)は、下記式(10)〜(12)で表される部分からなる群から選択される少なくとも1つからなることが好ましい。
RfO(CF2CF2O)h−(CF2)m−(CH2)n−O−
・・・式(10)
RfO(CF2CF2CF2O)h−(CF2CF2)m−(CH2)n
−O− ・・・式(11)
RfO(CF(CF3)CF2O)h−(CF(CF3))m−(CH2
)n−O− ・・・式(12)
(式中、Rfは炭素数1〜16のポリフルオロアルキル基(酸素原子を有するものを含む。)であり、hは1〜50の整数であり、mおよびnは0〜3の整数であり、6≧m+n>0である。)
前記被覆用組成物(X)は、活性エネルギー線硬化性の重合性官能基を2個以上有する多官能性化合物(A)100質量部に対し、撥水撥油性付与剤(B)を0.01〜10質量部、活性エネルギー線重合開始剤(C)を0.01〜20質量部、コロイダルシリカ(D)を5〜300質量部、含むことが好ましい。
前記コロイダルシリカ(D)は、メルカプト基を有する有機基と、加水分解性基または水酸基と、がケイ素原子に結合しているメルカプト基含有シラン化合物(S1)で表面修飾して得られる修飾コロイダルシリカまたは、(メタ)アクリロイル基を有する有機基と、加水分解性基または水酸基とが、ケイ素原子に結合している(メタ)アクリロイル基含有シラン化合物(S2)で表面修飾して得られる修飾コロイダルシリカであることが好ましい。
前記メルカプト基含有シラン化合物(S1)は、下記式(13)で表される化合物であることが好ましい。
HS−R2−SiR3 kR4 3−k ・・・式(13)
(式中、R2は2価の炭化水素基、R3は水酸基または加水分解性基、R4は1価の炭化水素基、kは1〜3の整数を表す。)
前記(メタ)アクリロイル基含有シラン化合物(S2)は、下記式(14)で表される化合物であることが好ましい。
CH2=C(R5)−R2−SiR3 fR4 3−f ・・・式(14)
(式中、R5は水素原子またはメチル基、R2は2価の炭化水素基、R3は水酸基または加水分解性基、R4は1価の炭化水素基、fは1〜3の整数を表す。)
また、本発明は、基板と、記録層と、厚さ5〜200μmの薄膜カバー層(V)と、がこの順に積層されており、データの記録および/または再生に用いられるレーザー光が前記薄膜カバー層(V)を通して前記記録層に照射される方式の光ディスクにおいて、
前記薄膜カバー層(V)上にハードコート層(W)が形成されており、
該ハードコート層(W)は、その表面に対するオレイン酸の接触角が初期65度以上かつ耐湿試験後60度以上であり、ヘイズ値が3%以下であり、かつISO9352で定めるテーバー磨耗性(摩耗輪:CS−10F、片輪加重500g、500回転)におけるヘイズ値の変化が10%以下であることを特徴とする光ディスクを提供する。
前記ハードコート層(W)は、活性エネルギー線硬化性の重合性官能基を2個以上有する多官能性化合物(A)、撥水撥油性付与剤(B)、活性エネルギー線重合開始剤(C)および平均粒径1〜200nmのコロイダルシリカ(D)を含む被覆用組成物(X)を硬化して得られる硬化物層からなることが好ましい。
前記薄膜カバー層(V)上にハードコート層(W)が形成されており、
前記ハードコート層(W)は、活性エネルギー線硬化性の重合性官能基を2個以上有する多官能性化合物(A)と、撥水撥油性付与剤(B)と、活性エネルギー線重合開始剤(C)と、平均粒径1〜200nmのコロイダルシリカ(D)と、を含む被覆用組成物(X)の硬化物からなることを特徴とする光ディスクを提供する。
ただし、前記撥水撥油性付与剤(B)は、1分子中に、撥水撥油性を発現する部位(b−1)と、下記式(1)〜(4)で表される部分からなる群から選択される少なくとも1つからなる部位(b−2)と、活性エネルギー線硬化性の官能基(b−3)と、を有する撥水撥油性付与剤(B−T)である。
−R1− ・・・式(1)
−(CH2CH2O)x− ・・・式(2)
−(CH2CH(CH3)O)y− ・・・式(3)
−(C(=O)CuH2uO)t− ・・・式(4)
(式中、R1は炭素数6〜20のアルキレン基であり、xおよびyは5〜100の整数であり、uは3〜5の整数であり、tは1〜20の整数である。)
本発明によれば、基板の表面に、記録層と薄膜カバー層とがこの順に積層されており、データの記録および/または再生に用いられる青色レーザーに代表される短波長のレーザー光が薄膜カバー層を通して記録層に照射されるタイプの光ディスクであって、該薄膜カバー層の表面に、耐磨耗性、透明性、長期の皮脂汚れ防止性、特に表面に付着した指紋の除去性に優れたハードコート層が形成された光ディスクを提供できる。
前記撥水撥油性付与剤(B−T)において、前記撥水撥油性を発現する部位(b−1)は、下記式(5)〜(9)で表される部分からなる群から選択される少なくとも1つからなることが好ましい。
CkF2k+1− ・・・式(5)
−(CF2CF2O)p− ・・・式(6)
−(CF2CF(CF3)O)q− ・・・式(7)
−(CF2CF2CF2O)r− ・・・式(8)
−(CF2O)s− ・・・式(9)
(式中、kは1〜16の整数であり、p、q、rおよびsは1〜100の整数である。)
前記撥水撥油性付与剤(B−T)において、前記撥水撥油性を発現する部位(b−1)は、下記式(10)〜(12)で表される部分からなる群から選択される少なくとも1つからなることが好ましい。
RfO(CF2CF2O)h−(CF2)m−(CH2)n−O−
・・・式(10)
RfO(CF2CF2CF2O)h−(CF2CF2)m−(CH2)n
−O− ・・・式(11)
RfO(CF(CF3)CF2O)h−(CF(CF3))m−(CH2
)n−O− ・・・式(12)
(式中、Rfは炭素数1〜16のポリフルオロアルキル基(酸素原子を有するものを含む。)であり、hは1〜50の整数であり、mおよびnは0〜3の整数であり、6≧m+n>0である。)
前記被覆用組成物(X)は、活性エネルギー線硬化性の重合性官能基を2個以上有する多官能性化合物(A)100質量部に対し、撥水撥油性付与剤(B)を0.01〜10質量部、活性エネルギー線重合開始剤(C)を0.01〜20質量部、コロイダルシリカ(D)を5〜300質量部、含むことが好ましい。
前記コロイダルシリカ(D)は、メルカプト基を有する有機基と、加水分解性基または水酸基と、がケイ素原子に結合しているメルカプト基含有シラン化合物(S1)で表面修飾して得られる修飾コロイダルシリカまたは、(メタ)アクリロイル基を有する有機基と、加水分解性基または水酸基とが、ケイ素原子に結合している(メタ)アクリロイル基含有シラン化合物(S2)で表面修飾して得られる修飾コロイダルシリカであることが好ましい。
前記メルカプト基含有シラン化合物(S1)は、下記式(13)で表される化合物であることが好ましい。
HS−R2−SiR3 kR4 3−k ・・・式(13)
(式中、R2は2価の炭化水素基、R3は水酸基または加水分解性基、R4は1価の炭化水素基、kは1〜3の整数を表す。)
前記(メタ)アクリロイル基含有シラン化合物(S2)は、下記式(14)で表される化合物であることが好ましい。
CH2=C(R5)−R2−SiR3 fR4 3−f ・・・式(14)
(式中、R5は水素原子またはメチル基、R2は2価の炭化水素基、R3は水酸基または加水分解性基、R4は1価の炭化水素基、fは1〜3の整数を表す。)
また、本発明は、基板と、記録層と、厚さ5〜200μmの薄膜カバー層(V)と、がこの順に積層されており、データの記録および/または再生に用いられるレーザー光が前記薄膜カバー層(V)を通して前記記録層に照射される方式の光ディスクにおいて、
前記薄膜カバー層(V)上にハードコート層(W)が形成されており、
該ハードコート層(W)は、その表面に対するオレイン酸の接触角が初期65度以上かつ耐湿試験後60度以上であり、ヘイズ値が3%以下であり、かつISO9352で定めるテーバー磨耗性(摩耗輪:CS−10F、片輪加重500g、500回転)におけるヘイズ値の変化が10%以下であることを特徴とする光ディスクを提供する。
前記ハードコート層(W)は、活性エネルギー線硬化性の重合性官能基を2個以上有する多官能性化合物(A)、撥水撥油性付与剤(B)、活性エネルギー線重合開始剤(C)および平均粒径1〜200nmのコロイダルシリカ(D)を含む被覆用組成物(X)を硬化して得られる硬化物層からなることが好ましい。
図1: 本発明の一実施例である光ディスクの断面模式図である。
1:基板 2:案内溝 3:記録層
4:薄膜カバー層(V) 5:ハードコート層(W)
6:光ディスク
4:薄膜カバー層(V) 5:ハードコート層(W)
6:光ディスク
本発明における光ディスクは、データの記録および/または再生に短波長のレーザー光、好ましくは波長650nmの橙色レーザー光、より好ましくはより短波長の緑色レーザー光もしくは青色レーザー光を用いる超高密度記録用の光ディスクである。すなわち、光ディスク基板面に記録層が形成されており、さらに該記録層の表面に独立して薄膜カバー層(V)が形成されており、該薄膜カバー層(V)を通してレーザー光が照射されるタイプの光ディスクである。
本発明の光ディスクは、上記の構成の光ディスクの薄膜カバー層(V)の表面に、さらに被覆用組成物(X)の硬化物からなるハードコート層(W)が形成されている。
被覆用組成物(X)は、活性エネルギー線硬化性の重合性官能基を2個以上有する多官能性化合物(A)(以下、単に「多官能性化合物(A)」と記す。)を含む。多官能性化合物(A)は、活性エネルギー線重合開始剤(C)の存在下で、活性エネルギー線を照射することで重合反応を開始する単量体である。具体的には、重合性官能基としてアクリロイル基またはメタクリロイル基を1分子中に2個以上有する多官能性重合性単量体を表している。ただし、後述する撥水撥油性付与剤(B)に該当する化合物は含まない。以下の説明において、アクリロイル基およびメタクリロイル基を総称して(メタ)アクリロイル基という。
本発明における多官能性化合物(A)は、特開平10−81839号公報の段落番号0013〜0052に記載された多官能性化合物(a)に相当する。
本発明における多官能性化合物(A)としては、高度な耐磨耗性を発現させる観点から重合性官能基を分子中に3個以上有し、1官能基あたりの分子量が120以下であるものが好ましい。このような条件を満たす多官能性化合物(A)としては、以下の化合物が挙げられる。
ペンタエリスリトール又はポリペンタエリスリトールと、(メタ)アクリル酸と、の反応生成物であるポリエステルであり、かつ(メタ)アクリロイル基を3個以上、より好ましくは4〜20個有する多官能性化合物。具体的には、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ヘキサ(メタ)アクリレート等が好ましく挙げられる。
一方、ウレタン結合を分子内に有する(メタ)アクリロイル基含有化合物(以下、アクリルウレタンという。)は、そのウレタン結合がその水素結合の作用で擬似架橋点として働き、1官能基あたりの分子量が上記ほど小さくなくても充分高度な耐摩耗性を発現させることが可能であり、好ましく用いることができる。このような条件を満たす多官能性化合物(A)としては、以下の化合物が好ましい。
ペンタエリスリトールやポリペンタエリスリトールと、ポリイソシアネートと、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートと、の反応生成物であるアクリルウレタンであり、かつ(メタ)アクリロイル基を3個以上、より好ましくは4〜20個有する多官能性化合物。
ペンタエリスリトールやポリペンタエリスリトールの水酸基含有ポリ(メタ)アクリレートと、ポリイソシアネートと、の反応生成物であるアクリルウレタンであり、かつ(メタ)アクリロイル基を3個以上、より好ましくは4〜20個有する多官能性化合物。
本発明の被覆用組成物(X)は多官能性化合物(A)以外の重合性単量体を含んでもよい。多官能性化合物(A)以外の重合性単量体としては、アルキル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート等の単官能性重合性単量体が挙げられる。
多官能性化合物(A)以外の重合性単量体を含む場合、多官能性化合物(A)と多官能性化合物(A)以外の重合性単量体の総質量中、多官能性化合物(A)は、好ましくは20〜100質量%以上であり、より好ましくは50〜100質量%以上、特に好ましくは70〜100質量%以上含まれる。この範囲であると、被覆用組成物(X)を硬化して得られる硬化物層からなるハードコート層(W)の耐磨耗性が優れている。
本発明の被覆用組成物(X)は、撥水撥油性付与剤(B)を含む。
本発明の被覆用組成物(X)は、多官能性化合物(A)の100質量部に対して、撥水撥油性付与剤(B)を0.01〜10質量部含有することが好ましく、0.1〜5.0質量部含有することがより好ましい。撥水撥油性付与剤(B)の量がこの範囲にあると、被覆用組成物(X)を硬化して得られる硬化物層からなるハードコート層(W)が撥水撥油性および耐磨耗性に優れている。撥水撥油性付与剤(B)が0.01質量部未満であると、ハードコート層(W)が撥水撥油性に劣る。一方、撥水撥油性付与剤(B)が10質量部超であると、ハードコート層(W)が可塑化され耐磨耗性が低下し、透明性に劣る。
撥水撥油性付与剤(B)は、撥水撥油性を発現する部位(b−1)と、下記式(1)〜(4)で表される部分からなる群から選択される少なくとも1つからなる部位部位(b−2)と、活性エネルギー線硬化性の官能基(b−3)と、を1分子中に有する撥水撥油性付与剤(B−T)である。
−R1− ・・・式(1)
−(CH2CH2O)x− ・・・式(2)
−(CH2CH(CH3)O)y− ・・・式(3)
−(C(=O)CuH2uO)t− ・・・式(4)
(式中、R1は炭素数6〜20のアルキレン基であり、xおよびyは5〜100の整数であり、uは3〜5の整数であり、tは1〜20の整数である。)
撥水撥油性付与剤(B−T)において、撥水撥油性を発現する部位(b−1)(以下、部位(b−1)ということがある。)は、一般的に撥水剤または撥油剤として用いられる含フッ素化合物(例えば、パーフルオロアルキル基を含有する(メタ)アクリル酸エステルのようなポリフルオロアルキル基を含有する重合性単量体の単独重合体あるいはこれと他のアクリル酸エステル、無水マレイン酸、クロロプレン、ブタジエン、メチルビニルケトン等の重合性単量体との共重合体、含フッ素ポリエーテル化合物、フルオロシリコーン化合物等)の含フッ素有機基からなる部位を意味する。
前記撥水撥油性付与剤(B−T)において、前記撥水撥油性を発現する部位(b−1)は、下記式(5)〜(9)で表される部分からなる群から選択される少なくとも1つからなることが好ましい。
CkF2k+1− ・・・式(5)
−(CF2CF2O)p− ・・・式(6)
−(CF2CF(CF3)O)q− ・・・式(7)
−(CF2CF2CF2O)r− ・・・式(8)
−(CF2O)s− ・・・式(9)
(式中、kは1〜16の整数であり、p、q、rおよびsは1〜100の整数である。)
上記した式(5)の部分は、ペルフルオロアルキル基であり、その炭素数であるkは1〜16が好ましい。炭素数がこの範囲にあると、該基の結晶性が弱く、硬化後の被膜の透明性が損なわれない。
上記した式(6)の部分は、テトラフルオロエチレンオキシドのユニットを表しており、式(7)および(8)の部分は、ヘキサフルオロプロピレンオキシドのユニットを表しており、式(9)の部分はジフルオロメチレンのユニットを表している。重合度を示すp、q、rおよびsとしては、100以下が好ましい。p、q、rおよびsが上記の範囲であると、ハードコート層(W)の表面が撥水撥油性に優れており、長期にわたって優れた指紋除去性を発現する。p、q、rおよびsはより好ましくは1〜80の整数である。
撥水撥油性付与剤(B−T)において、撥水撥油性を発現する部位(b−1)は、上記式(5)〜(9)で表される部分のうち、いずれか1つを有していてもよく、また同一分子内に2種以上を有していてもよい。
撥水撥油性付与剤(B−T)において、撥水撥油性を発現する部位(b−1)は、下記式(10)〜(12)で表される部分からなる群から選択される少なくとも1つからなることが好ましい。
RfO(CF2CF2O)h−(CF2)m−(CH2)n−O−
・・・式(10)
RfO(CF2CF2CF2O)h−(CF2CF2)m−(CH2)n
−O− ・・・式(11)
RfO(CF(CF3)CF2O)h−(CF(CF3))m−(CH2
)n−O− ・・・式(12)
(式中、Rfは炭素数1〜16のポリフルオロアルキル基(酸素原子を有するものを含む。)であり、hは1〜50の整数であり、mおよびnは0〜3の整数であり、6≧m+n>0である。)
本発明において、ポリフルオロアルキル基とは、アルキル基の水素原子の2個以上がフッ素原子に置換された基をいう。Rfは直鎖構造が好ましいが、分岐構造を有していてもよく、分岐構造を有する場合には、分岐部分がRfの末端部分に存在し、かつ、末端部分は炭素数1〜4の短鎖であるのが好ましい。
Rfの炭素数は1〜8であることが好ましい。Rfの炭素数が該範囲であると、Rfの結晶性が比較的弱く、硬化物層からなるハードコート層(W)が透明性に優れる。
Rfは、フッ素原子以外の他のハロゲン原子を含んでいてもよい。他のハロゲン原子としては、塩素原子が好ましい。また、Rf中の炭素−炭素結合間には、エーテル性酸素原子、エステル結合、スルホンアミド基またはチオエーテル性硫黄原子が挿入されていてもよい。
Rf基中のフッ素原子数は、[(Rf中のフッ素原子数)/(Rfと同一炭素数の対応するアルキル基中に含まれる水素原子数)]×100(%)で表現した場合に、60%以上が好ましく、特に80%以上が好ましい。
さらにRfは、アルキル基の水素原子の全てがフッ素原子に置換された基(すなわちペルフルオロアルキル基)、またはペルフルオロアルキル基を末端部分に有する基が好ましい。
Rfの具体例としては、以下の基が挙げられる。
CF3−、C2F5−、C3F7−[CF3(CF2)2−、(CF3)2CF−等の構造異性の基を含む]、C4F9−[CF3(CF2)3−、(CF3)2CFCF2−、(CF3)3C−またはCF3CF2(CF3)CF−等の構造異性の基を含む]、C5F11−[たとえばCF3(CF2)4−]、C6F13−[たとえばCF3(CF2)5−]、C7F15−[たとえばCF3(CF2)6−]、C8F17−[たとえばCF3(CF2)7−]、C9F19−[たとえばCF3(CF2)8−]、C10F21−[たとえばCF3(CF2)9−]、C12F25−[たとえばCF3(CF2)11−]、C14F29−[たとえばCF3(CF2)13−]、C16F33−[たとえばCF3(CF2)15−]、Cl(CF2)v−、H(CF2)v−(vは1〜16の整数)、(CF3)2CF(CF2)w−(wは1〜13の整数)等。
Rfが、炭素−炭素結合間にエーテル性酸素原子、エステル結合、スルホンアミド基またはチオエーテル性硫黄原子が挿入された基である場合の具体例としては、以下の基が挙げられる。
CF3(CF2)4OCF(CF3)−、
F[CF(CF3)CF2O]hCF(CF3)CF2CF2−、
F[CF(CF3)CF2O]iCF(CF3)−、
F[CF(CF3)CF2O]iCF2CF2−、
F(CF2CF2CF2O)iCF2CF2−、
F(CF2CF2O)iCF2CF2−、
F(CF2)5SCF(CF3)−、
F[CF(CF3)CF2S]hCF(CF3)CF2CF2−、
F[CF(CF3)CF2S]iCF(CF3)−、
F[CF(CF3)CF2S]iCF2CF2−、
F(CF2CF2CF2S)iCF2CF2−、F(CF2CF2S)jCF2CF2−等。ここで、hは1〜3の整数、iは1〜4の整数、jは1〜7の整数である。
本発明においては、上記例示したRfの中でも、CF3−、C2F5−、C3F7−が好ましい。Rfがこれらの基であれば、式(10)〜(12)で表される部分を合成する際に原料の入手が容易であり、該部分の合成も容易であるので好ましい。
被覆用組成物(X)は、撥水撥油性付与剤(B−T)として、異なる撥水撥油性を発現する部位(b−1)を有する撥水撥油性付与剤(B−T)を複数種併用してもよい。
撥水撥油性付与剤(B−T)の式(1)〜(4)で表される部分からなる群から選択される少なくとも1つからなる部位(b−2)(以下、部位(b−2)ということがある。)は、多官能性化合物(A)との相溶性を発現する機能を有する。
−R1− ・・・式(1)
−(CH2CH2O)x− ・・・式(2)
−(CH2CH(CH3)O)y− ・・・式(3)
−(C(=O)CuH2uO)t− ・・・式(4)
(式中、R1は炭素数6〜20のアルキレン基であり、xおよびyは5〜100の整数であり、uは3〜5の整数であり、tは1〜20の整数である。)
撥水撥油性付与剤(B−T)の撥水撥油性を発現する部位(b−1)は、多官能性化合物(A)から形成される樹脂マトリクスとの親和性が低いため、被覆用組成物(X)を硬化した際に樹脂マトリクスの表面にブリードアウトしやすく、硬化物層からなるハードコート層(W)の透明性を損ないやすいという傾向を有する。
多官能性化合物(A)との相溶性に優れる部位(b−2)を有する撥水撥油性付与剤(B−T)は、多官能性化合物(A)との親和性の低い部位(b−1)を選択した場合であっても、重合性単量体(A)に対して適度な相溶性を有している。
本発明において、撥水撥油性付与剤(B−T)が多官能性化合物(A)に対して適度な相溶性を有するため、被覆用組成物(X)を基材表面に塗布した際に、硬化前の塗膜の透明性を損なうことなく撥水撥油性付与剤(B−T)が該塗膜の表面に偏析する。このためハードコート層(W)の透明性も損なわれない。
上記した式(1)の部分は、炭素数が6〜20の直鎖または分岐を有するアルキレン基である。炭素数が該範囲であると、撥水撥油性付与剤(B−T)の多官能性化合物(A)に対する相溶性が適度であり、かつ該基の結晶性が比較的弱いため、硬化物層からなるハードコート層(W)の透明性および該表面の撥水撥油性に優れ、長期にわたって優れた指紋除去性を発現する。炭素数が5以下であると、多官能性化合物(A)に対する相溶性が低いため、硬化前の塗膜の透明性が損なわれる。このことは硬化後のハードコート層(W)の透明性が損なわれることを意味する。一方、炭素数が20超であると、該基の結晶性が強くなるため、やはり硬化後のハードコート層(W)の透明性が損なわれる。
上記した式(2)の部分は、エチレンオキシドのユニットを表す。重合度を示すxは、5〜100であり、好ましくは5〜80である。xが該範囲であると、撥水撥油性付与剤(B−T)が多官能性化合物(A)に対して適度な相溶性を有するため、かつ該ユニットの結晶性が比較的弱いため、硬化物層からなるハードコート層(W)の透明性および該表面の撥水撥油性に優れ、長期にわたって優れた指紋除去性を発現する。xが4以下であると、撥水撥油性付与剤(B−T)の相溶性が低くなり、ハードコート層(W)の透明性が損なわれる。一方、xが100超であると、撥水撥油性付与剤(B−T)の相溶性が高くなりすぎ、撥水撥油性付与剤(B−T)が塗膜表面に偏析しにくくなり、ハードコート層(W)が撥水撥油性を充分に発現できない。
上記した式(3)の部分は、プロピレンオキシドのユニットを表す。重合度を示すyは5〜100であり、好ましくは5〜80である。yが該範囲であると、撥水撥油性付与剤(B−T)が多官能性化合物(A)に対して適度な相溶性を有するため、硬化物層からなるハードコート層(W)の透明性および該表面の撥水撥油性に優れ、長期にわたって優れた指紋除去性を発現する。yが4以下であると、撥水撥油性付与剤(B−T)の相溶性が低くなり、ハードコート層(W)の透明性が損なわれる。一方、yが100超であると、撥水撥油性付与剤(B−T)の相溶性が高くなりすぎ、撥水撥油性付与剤(B−T)が塗膜表面に偏析しにくくなり、ハードコート層(W)が撥水撥油性を充分に発現できない。
上記した式(4)の部分は、ラクトンの開環体から得られるユニットを表す。該基の炭素数は入手しやすさから3〜5が好ましい。また、重合度を示すtとしては、20以下であることが好ましい。tが該範囲であると、該ユニットの結晶性が抑えられ、硬化物層からなるハードコート層(W)の透明性に優れる。
撥水撥油性付与剤(B−T)は、部位(b−2)として、上記式(1)〜(4)で表される部分のうちいずれか1つを有していてもよく、または同一分子内に2種以上の部位を有していてもよい。
また、被覆用組成物は、撥水撥油性付与剤(B−T)として、異なる部位(b−2)を有する撥水撥油性付与剤(B−T)を複数種併用してもよい。
撥水撥油性付与剤(B−T)において、活性エネルギー線硬化性の官能基(b−3)(以下、官能基(b−3)ということがある。)とは、ラジカル反応性を有する官能基であればよく、具体的には(メタ)アクリロイル基、アリル基、ビニル基、ビニルエーテル基、ハロゲン基、メルカプト基等が好ましく挙げられる。ラジカル反応性および形成される化学結合の安定性から、(メタ)アクリロイル基が特に好ましい。
撥水撥油性付与剤(B−T)が、官能基(b−3)を有することにより、被覆用組成物(X)が活性エネルギー線の照射によって硬化する際に、官能基(b−3)も硬化反応を起こし、被覆用組成物(X)の樹脂成分をなす多官能性化合物(A)と共有結合する。これにより、撥水撥油性付与剤(B−T)は、被覆用組成物(X)の硬化物層からなるハードコート層(W)の樹脂成分と共有結合を介して結合するため、撥水撥油性付与剤(B−T)はハードコート層(W)の表面に固定されて存在する。このためハードコート層(W)表面から撥水撥油性付与剤(B−T)が揮散せず、ハードコート層(W)表面は長期にわたって優れた撥水撥油性を発現し、かつ優れた指紋除去性が長期にわたって持続する。
撥水撥油性付与剤(B−T)は、官能基(b−3)として上で例示した官能基のうちいずれか1つを有していてもよく、または同一分子内に2種以上の官能基を有していてもよい。また、被覆用組成物(X)は、撥水撥油性付与剤(B−T)として、異なる官能基(b−3)を有する撥水撥油性付与剤(B−T)を複数種併用してもよい。
撥水撥油性付与剤(B−T)における各部位の結合形態は、特に制限されない。撥水撥油性付与剤(B−T)における各部位の結合形態としては、具体的には以下の例が好ましく挙げられる。
1.直鎖型:部位(b−1)、部位(b−2)、および官能基(b−3)が直線状に連結されたタイプ。以下、直鎖型と記す。
該直鎖型において、部位(b−1)を形成する原料化合物としては、部位(b−1)を有し末端が水酸基変成された化合物が好ましく使用される。たとえば、上記式(10)、(11)または(12)の末端が水酸基変性されたものや、末端が水酸基変成されたポリヘキサフルオロプロピレンオキシド等が好ましく挙げられる。
このような部位(b−1)を有し末端が水酸基変成された化合物の末端水酸基に、(b−2)として、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ラクトン等のモノマを重合させることで、部位(b−1)に隣接して、部位(b−2)が構築できる。または、部位(b−2)としてポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリマーを2官能イソシアネート等を用いてウレタン結合によって部位(b−1)に連結することもできる。なお、部位(b−1)を形成する原料化合物の化学構造によっては末端水酸基の酸性度が高すぎ、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ラクトン等のモノマーの重合がスムーズに進行しない場合がある。この場合、エチレンカーボネートを触媒存在下で脱炭酸しながら付加させ、エチレンオキシド1ユニットを挿入し末端水酸基の酸性度を低下させた上で、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ラクトン等のモノマを重合させることで部位(b−2)を構築することもできる。
ここまでの操作では、部位(b−2)の末端は水酸基である。そこで、官能基(b−3)(例えば、(メタ)アクリロイル基)を導入する方法としては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸クロリド等を用いてエステル結合により導入する方法、2−(メタ)アクリル酸エチルイソシアネートを用いてウレタン結合により導入する方法、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等を2官能イソシアネートを介してウレタン結合により導入する方法等が好ましく挙げられる。
また、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリマーの片末端がすでに(メタ)アクリロイル基変性されているものを用いて、部位(b−1)の末端の水酸基との間で、2官能イソシアネート等を用いてウレタン結合させることにより、部位(b−1)に隣接して一度に部位(b−2)および官能基(b−3)をこの順番で連結する方法も好ましく挙げられる。
2.共重合型:部位(b−1)を有するラジカル重合性のマクロマーと部位(b−2)を有するラジカル重合性のマクロマーを用意し、これらのマクロマーを共重合させた後、官能基(b−3)を導入してもよい。以下、共重合型と記す。
部位(b−1)を有するマクロマーとしては、たとえば上記式(10)、(11)または(12)の末端が(メタ)アクリロイル基で変性されたものや、(メタ)アクリル酸の含フッ素アルキルエステル等が好ましく挙げられる。
部位(b−2)を有するマクロマーとしては、たとえば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリマーの片末端が(メタ)アクリロイル基変性されているもの、(メタ)アクリル酸のアルキルエステル、ラクトンの開環重合体の片末端が(メタ)アクリロイル基変性されているもの等が好ましく挙げられる。
官能基(b−3)は、上記2種類のマクロマーを共重合した後にその末端に導入する方法が挙げられる。たとえば、上記2種のマクロマーの(メタ)アクリロイル基が付加していない方の末端の水酸基を、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸クロリド等を用いてエステル結合により導入する方法、2−メタアクリル酸エチルイソシアネートを用いてウレタン結合により導入する方法が好ましく挙げられる。
または、上記2種類のマクロマーと共に2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等を共重合せしめ、その後に(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸クロリド等を用いてエステル結合により導入する方法、2−メタアクリル酸エチルイソシアネートを用いてウレタン結合により導入する方法も挙げられる。
なお、上記直鎖型および上記共重合型のいずれにおいても、官能基(b−3)は、部位(b−2)に隣接して結合していることが好ましい。官能基(b−3)が、部位(b−2)に隣接して結合している場合には、部位(b−1)に隣接して結合している場合に比べ、部位(b−1)の表面移行性が高くなり、ハードコート層(W)表面の撥水撥油性に優れるからである。
被覆用組成物(X)は、上記した撥水撥油性付与剤(B−T)以外に公知の撥水撥油性付与剤を含んでもよい。このような公知の撥水撥油性付与剤としては、たとえば四フッ化エチレン、フッ化ビニリデン等のフッ素樹脂、ペルフルオロアルキル基を有するフッ素化合物等を用いたフッ素系の撥水撥油性付与剤、主鎖にシロキサン結合を有し、側鎖にメチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基またはフルオロアルキル基を有するオルガノポリシロキサンを用いたシリコーン系の撥水撥油性付与剤、みつろうやパラフィン等を用いたワックス系撥水撥油性付与剤、ジルコニウムと脂肪酸の塩、アルミニウムと脂肪酸の塩を用いた金属塩系の撥水撥油性付与剤等が挙げられる。ただし、本明細書における公知の撥水撥油性付与剤には、上記した撥水撥油性付与剤(B−T)に該当する化合物は含まない。これらの公知の撥水撥油性付与剤を含める場合、撥水撥油性付与剤(B−T)と公知の撥水撥油性付与剤の合計質量100質量部に対して30質量部以下含有させることが好ましい。
被覆用組成物(X)は、活性エネルギー線重合開始剤(C)を含む。被覆用組成物(X)は、重合性単量体(A)の100質量部に対して、活性エネルギー線重合開始剤(C)を0.01〜20質量部含有することが好ましい。活性エネルギー線重合開始剤(C)の量が該範囲にあると、硬化性が充分であり、硬化の際に全ての活性エネルギー線重合開始剤(C)が分解するため好ましい。
ここでいう活性エネルギー線重合開始剤(C)とは、公知の光重合開始剤を広く含む。公知の光重合開始剤の具体例としては、アリールケトン系光重合開始剤(たとえば、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、アルキルアミノベンゾフェノン類、ベンジル類、ベンゾイン類、ベンゾインエーテル類、ベンジルジメチルケタール類、ベンゾイルベンゾエート類、α−アシルオキシムエステル類等)、含硫黄系光重合開始剤(たとえば、スルフィド類、チオキサントン類等)、アシルホスフィンオキシド類(たとえば、アシルジアリールホスフィンオキシド等)、その他の光重合開始剤がある。該光重合開始剤は2種以上併用してもよい。また、光重合開始剤はアミン類などの光増感剤と組み合わせて使用してもよい。具体的な光重合開始剤としては、例えば以下のような化合物があるがこれらのみに限定されるものではない。
4−フェノキシジクロロアセトフェノン、4−t−ブチル−ジクロロアセトフェノン、4−t−ブチル−トリクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−(4−ドデシルフェニル)−2−メチルプロパン−1−オン、1−{4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル}−2−ヒドロキシ−2−メチル−プロパン−1−オン、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。
ベンジル、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、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、3,3’−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン、3,3’,4,4’−テトラキス(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、9,10−フェナントレンキノン、カンファーキノン、ジベンゾスベロン、2−エチルアントラキノン、4’,4”−ジエチルイソフタロフェノン、(1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2(o−エトキシカルボニル)オキシム)、α−アシルオキシムエステル、メチルフェニルグリオキシレート。
4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルスルフィド、チオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−メチルチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントン、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シド、ベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、2,6−ジ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。
被覆用組成物(X)は、平均粒径1〜200nmのコロイダルシリカ(D)を含む。コロイダルシリカ(D)は、分散媒中にコロイド状に分散した無水ケイ酸の超微粒子であり、分散媒は特に限定されないが、水、低級アルコール類、セロソルブ類等が好ましい。具体的な分散媒としては、水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、n−ブタノール、エチレングリコール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジメチルアセトアミド、トルエン、キシレン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ペンチル、アセトン等が挙げられる。
コロイダルシリカ(D)の平均粒径は1〜200nmであり、ハードコート層(W)の高い透明性を発現させるために、特に好ましくは平均粒径1〜50nmである。
またコロイダルシリカ(D)は分散安定性を向上させるために、粒子表面を加水分解性シラン化合物の加水分解物で修飾して使用することもできる。ここで「加水分解物で表面が修飾された」とは、コロイダルシリカ粒子の表面の一部または全部のシラノール基に加水分解性シラン化合物の加水分解物が物理的又は化学的に結合した状態にあり、これにより表面特性が改質されていることを意味する。なお、加水分解性シラン化合物の加水分解物の縮合反応が進んだものが同様に結合されているシリカ粒子も含まれる。この表面修飾はシリカ粒子存在下に加水分解性シラン化合物の加水分解性基の一部または全部の加水分解、または加水分解と縮合反応を生じせしめることにより容易に行いうる。
加水分解性シラン化合物としては、(メタ)アクリロイル基、アミノ基、エポキシ基、メルカプト基などの官能性基を有する有機基とアルコキシ基などの加水分解性基または水酸基とがケイ素原子に結合しているシラン化合物が好ましい。本明細書で加水分解性基とは、ケイ素原子との結合部分で加水分解しうる基をいう。たとえば、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノ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等が好ましく挙げられる。
加水分解性シラン化合物としては、メルカプト基を有する有機基と、加水分解性基または水酸基とが、ケイ素原子に結合しているメルカプト基含有シラン化合物(S1)が重合性単量体(A)との反応性の高さの点から好ましい。メルカプト基含有シラン化合物(S1)は、下記式(13)で表される化合物が好ましい。
HS−R2−SiR3 kR4 3−k ・・・式(13)
(式中、R2は2価の炭化水素基、R3は水酸基または加水分解性基、R4は1価の炭化水素基、kは1〜3の整数を表す。)
式(13)におけるR2は炭素数2〜6のアルキレン基が好ましく、炭素数3のアルキレン基が好ましい。R4は炭素数4以下のアルキル基が好ましく、メチル基とエチル基が特に好ましい。R3は加水分解性基であることが好ましく、ハロゲン基または炭素数4以下のアルコキシ基が特に好ましい。このアルコキシ基としてはさらにメトキシ基とエトキシ基が加水分解性が良好であり好ましい。kは2または3が好ましい。
式(13)で表されるメルカプト基含有シラン化合物の代表例を以下に例示する。なお、OMeはメトキシ基を、OEtはエトキシ基を、OPrはn−プロポキシ基を示す。
HS−CH2CH2CH2−Si(OMe)3、HS−CH2CH2CH2−Si(OEt)3、HS−CH2CH2CH2−Si(OPr)3、HS−CH2CH2CH2−SiMe(OMe)2、HS−CH2CH2CH2−SiMe(OEt)2、HS−CH2CH2CH2−SiMe(OPr)2、HS−CH2CH2CH2−SiMe2(OMe)、HS−CH2CH2CH2−SiMe2(OEt)、HS−CH2CH2CH2−SiMe2(OPr)、HS−CH2CH2CH2−SiCl3、HS−CH2CH2CH2−SiBr3、HS−CH2CH2CH2−SiMeCl2、HS−CH2CH2CH2−SiMeBr2、HS−CH2CH2CH2−SiMe2Cl、HS−CH2CH2CH2−SiMe2Br。
また、加水分解性シラン化合物としては、(メタ)アクリロイル基を有する有機基と、加水分解性基または水酸基とが、ケイ素原子に結合している(メタ)アクリロイル基含有シラン化合物(S2)が重合性単量体(A)との反応性の高さおよびその結合の安定性の点から好ましい。(メタ)アクリロイル基含有シラン化合物(S2)としては、下記式(14)で表される化合物が好ましい。
CH2=C(R5)−R2−SiR3 fR4 3−f ・・・式(14)
(式中、R5は水素原子またはメチル基、R2は2価の炭化水素基、R3は水酸基または加水分解性基、R4は1価の炭化水素基、fは1〜3の整数を表す。)
式(14)におけるR2は炭素数2〜6のアルキレン基が好ましく、炭素数3のアルキレン基が特に好ましい。R4は炭素数4以下のアルキル基が好ましく、メチル基とエチル基が特に好ましい。R3は加水分解性基であることが好ましく、ハロゲン基または炭素数4以下のアルコキシ基がより好ましく、炭素数4以下のアルコキシ基が特に好ましい。ハロゲンとしては、塩素または臭素が好ましい。アルコキシ基としてはさらにメトキシ基とエトキシ基が加水分解性が良好であり好ましい。fは2または3が好ましい。
上記式で表される(メタ)アクリロイル基含有シラン化合物(S2)の代表例を以下に例示する。
CH2=C(R5)−CH2CH2CH2−Si(OMe)3、CH2=C(R5)−CH2CH2CH2−Si(OEt)3、CH2=C(R5)−CH2CH2CH2−Si(OPr)3、CH2=C(R5)−CH2CH2CH2−SiMe(OMe)2、CH2=C(R5)−CH2CH2CH2−SiMe(OEt)2、CH2=C(R5)−CH2CH2CH2−SiMe(OPr)2、CH2=C(R5)−CH2CH2CH2−SiMe2(OMe)、CH2=C(R5)−CH2CH2CH2−SiMe2(OEt)、CH2=C(R5)−CH2CH2CH2−SiMe2(OPr)、CH2=C(R5)−CH2CH2CH2−SiCl3、CH2=C(R5)−CH2CH2CH2−SiBr3、CH2=C(R5)−CH2CH2CH2−SiMeCl2、CH2=C(R5)−CH2CH2CH2−SiMeBr2、CH2=C(R5)−CH2CH2CH2−SiMe2Cl、CH2=C(R5)−CH2CH2CH2−SiMe2Br。
コロイダルシリカ(D)の配合量(固形分)は重合性単量体(A)の100質量部に対して5〜300質量部以下が好ましく、10〜200質量部以下がより好ましい。コロイダルシリカ(D)の配合量が、重合性単量体(A)の100質量部に対して5質量部未満であると、硬化物層からなるハードコート層(W)の充分な耐磨耗性が得られにくく、300質量部超であると、硬化物層からなるハードコート層(W)にヘイズが生じやすく、かつ、ディスクが外力によりクラック等を生じやすくなる。
被覆用組成物(X)には溶剤が含まれていることが好ましい。用いる有機溶剤としては、エチルアルコール、ブチルアルコール、イソプロピルアルコール等の低級アルコール類、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、アセトン等のケトン類、ジオキサン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、メチル−t−ブチルエーテル等のエーテル類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のセロソルブ類などの有機溶剤が好ましく挙げられる。
そのほか、n−ブチルアセテート、酢酸イソアミル、ジエチレングリコールモノアセテートなどのエステル類、パーフルオロヘキサン、パーフルオロメチルシクロヘキサン、パーフルオロ−1,3−ジメチルシクロヘキサン等の炭素数5〜12のパーフルオロ脂肪族炭化水素、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン等の多フッ素化芳香族炭化水素、多フッ素化脂肪族炭化水素等などのハロゲン化炭化水素類、トルエン、キシレン、ヘキサン等の炭化水素類なども使用できる。これらの有機溶剤は、2種以上混合して使用してもよい。
被覆用組成物(X)に有機溶剤を含める場合、被覆用組成物(X)を塗布する薄膜カバー層(V)の種類に応じて、適当な有機溶剤を選択するのが好ましい。例えば、薄膜カバー層(V)が耐溶剤性の低い芳香族ポリカーボネート樹脂製である場合、芳香族ポリカーボネート樹脂に対する溶解性の低い溶剤を用いることが好ましく、低級アルコール類、セロソルブ類、エステル類、エーテル類、それらの混合物などが適当である。
被覆用組成物(X)には、必要に応じて紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、熱重合防止剤、レベリング剤、消泡剤、増粘剤、沈降防止剤、顔料(有機着色顔料、無機顔料)、着色染料、赤外線吸収剤、蛍光増白剤、分散剤、導電性微粒子、帯電防止剤、防曇剤、カップリング剤からなる群から選ばれる1種以上の機能性配合剤を含めてもよい。
硬化性被覆用組成物(X)を、薄膜カバー層(V)上にディッピング法、スピンコート法、フローコート法、スプレー法、バーコート法、グラビアコート法、ロールコート法、ブレードコート法、エアーナイフコート法等の方法で塗布し、有機溶剤を含む組成物の場合は乾燥した後、活性エネルギー線を照射して硬化させる。
活性エネルギー線としては、紫外線、電子線、X線、放射線および高周波線等が好ましく挙げられ、特に180〜500nmの波長を有する紫外線が経済的に好ましい。
活性エネルギー線源としては、キセノンランプ、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、カーボンアーク灯、タングステンランプ等の紫外線照射装置、電子線照射装置、X線照射装置、高周波発生装置等が使用できる。
活性エネルギー線の照射時間は、多官能性化合物(A)の種類、活性エネルギー線重合開始剤(C)の種類、塗膜の厚さ、活性エネルギー線源等の条件により適宜変えうる。通常は0.1〜60秒間照射することにより目的が達成される。さらに硬化反応を完結させる目的で、活性エネルギー線照射後に加熱処理することもできる。
ハードコート層(W)の厚さは、所望により種々の厚さを採用できる。通常は0.1〜50μmの厚さが好ましく、0.2〜20μmの厚さがより好ましく、0.3〜10μmの厚さが特に好ましい。ハードコート層(W)の厚さが該範囲にあると、耐磨耗性が充分となり、該層の深部の硬化も充分となるため好ましい。
ハードコート層(W)は、透明性が良好であり、かつその表面が耐磨耗性、撥水撥油性に優れており、長期にわたって優れた皮脂汚れ防止性を発現する。したがって、ハードコート層(W)は、指紋、皮脂、汗、化粧品等の脂性の汚れに対する防汚性に優れており、このような脂性の汚れが付着しにくく、付着したとしても容易に拭き取ることができる。
本発明のハードコート層(W)が、優れた皮脂汚れ防止性、指紋除去性を発現するのは以下の理由によると考えられる。光ディスクの表面に付着する指紋は、指先に付着している汗および皮脂成分が、指紋の模様を転写する形で該表面に付着したものである。本発明のハードコート層(W)は、その表面が撥水撥油性に優れるため、指紋に含まれる水分および皮脂成分をはじき、球状の水分および皮脂成分が該表面に載った状態になっていると推測される。このため、水分および皮脂成分を容易に拭き取ることができ、指紋は該表面に密着せず、皮脂汚れ防止性、指紋除去性に優れていると考えられる。
本発明のハードコート層(W)は、下記特性を有することを特徴とする。
・ハードコート層(W)表面のオレイン酸に対する接触角が初期65度以上かつ耐湿試験後60度以上。
・ハードコート層(W)のヘイズ値が3%以下。
・ISO9352で定めるテーバー磨耗性試験(磨耗輪:CS−10F、片輪加重500g、500回転)の前後におけるハードコート層(W)のヘイズ値の変化が10%以下。
本発明では、撥水撥油性の指標としてハードコート層(W)の表面に液滴(具体的には、水およびオレイン酸の液滴)を載せた状態での該液滴に対する接触角を用いる。本発明のハードコート層(W)の表面に対する接触角は、後述する実施例に示す手順で測定した以下の通りである。
水:95度以上(初期)、90度以上(耐湿試験後)。
オレイン酸:65度以上、好ましくは70度以上(初期)、60度以上(耐湿試験後)。
また、本発明のハードコート層(W)は、透明性にも優れている。本発明では、ハードコート層(W)の透明性の指標として、ヘイズ値を用いる。ハードコート層(W)のヘイズ値は、3%以下であり、好ましくは1%以下であり、より好ましくは0.5%以下である。
さらにまた、本発明のハードコート層(W)は、表面の耐磨耗性にも優れている。本発明では、ハードコート層(W)表面の耐磨耗性の指標として、ISO9352で定めるテーバー磨耗性試験(磨耗輪:CS−10F、片輪加重500g、500回転)を実施した際の試験前後におけるハードコート層(W)のヘイズ値の変化を用いる。ハードコート層(W)の当該ヘイズ値の変化が10%以下であり、好ましくは8%以下であり、より好ましくは6%以下である。
次に、光ディスクの基板について説明する。
光ディスクの基板としては、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、アモルファスポリオレフィン等の透明樹脂またはガラスに、(1)直接案内溝を形成した基板、(2)フォトポリマー法により案内溝を形成した基板などが好ましく挙げられる。
上記の光ディスク基板の案内溝の表面には、下記の誘電体膜、記録膜、反射膜などからなる積層膜が形成される。これら各膜の材質は特に限定されない。
誘電体膜の材質としては、例えば、Si3N4、SiO2、AlSiON、AlSiN、AlN、AlTiN、Ta2O5、ZnSなどが好ましく挙げられる。
記録膜の材質は、記録方式により異なるが、例えば、追記型光記録媒体ではTe、Sn、Seなどのカルコゲナイト系合金、相変化型光記録媒体ではTeOx、InSe、SnSbなどのカルコゲナイト系合金、光磁気ディスクではTbFeCo、NdDyFeCoなどの遷移金属と希土類金属との合金(単層または2層以上の交換結合膜)が好ましく挙げられる。
反射膜の材質は、例えば、Al、Au、Ag、Cuなどの金属、Al−Ti、Al−Crなどの合金が好ましく挙げられる。
本発明の光ディスクは、例えば以下のようにして製造できる。
上記光ディスク基板の案内溝を有する面に、常法により誘電体膜、記録膜、反射膜などの積層膜からなる記録層を形成する。誘電体膜、記録膜および反射膜のそれぞれは、スパッタリング、イオンプレーティングなどの物理蒸着法またはプラズマCVDなどの化学蒸着法により形成できる。
本発明においては、光ディスクの記録層表面に薄膜カバー層(V)が形成されている。薄膜カバー層(V)は、光ヘッドと記録層との距離を一定に保ち、また、記録層の腐蝕および劣化を防ぐ等の役割をもつ。
該薄膜カバー層(V)の形成方法としては、スピンコート法、ロールコーター法、スクリーン印刷法などの塗布方法により、硬化性樹脂などを均一に塗布した後、紫外線や電子線などの活性エネルギー線照射による硬化および/または熱硬化などにより形成する方法、所定厚さの樹脂フィルムを接着層を介して貼合する方法などが挙げられる。
該薄膜カバー層(V)は、特に限定されずに公知ないし周知のものが採用される。例えば、上記所定厚さの樹脂フィルムとしては、キャストポリカーボネートフィルムなどが挙げられる。また該薄膜カバー層(V)は、特開平11−240103号公報の段落番号0024〜0036に記載された多官能ウレタン(メタ)アクリレート化合物等を用いて形成されてもよい。前記多官能ウレタン(メタ)アクリレート化合物としては、特に、2官能の化合物であって、質量平均分子量が1500以上、かつ、20000以下のものが好ましい。2官能の化合物を使用することにより、光重合時の硬化収縮量をより低くできる。また、上記範囲の質量平均分子量を採用することにより、薄膜カバー層(V)形成用組成物の粘度を所望範囲に調整でき、1回のコートで50μm以上の層を形成できるとともに、コーティング作業が容易となる。
該薄膜カバー層(V)の厚さは5〜200μmであり、40〜160μmであることが好ましい。薄膜カバー層(V)の厚さが上記の範囲であれば、光ディスクの機械的強度が充分であり、かつデータの記録および再生に波長650nm以下の短波長のレーザー光を用いた際にチルトの許容量や光ディスクの厚みむらの許容量が充分大きく、光ディスクの光学特性が損なわれることがない。なお、この層の厚さは光記録再生装置の光学設計から正確に要求値が決められることになる。
また、薄膜カバー層(V)は、接着層を介して記録層上に設けてもよく、接着層としては、紫外線硬化性の樹脂が好ましい。また、該接着層の厚さは、0.5〜50μmが好ましく、1〜30μmがより好ましい。
本発明における光ディスクは、単板で用いてもよく、2枚以上を貼り合わせて用いてもよい。また、必要に応じてハブを付け、カートリッジへ組み込んでもよい。
本発明の光ディスクは、上記の構成の光ディスクの薄膜カバー層(V)の表面に、さらに被覆用組成物(X)の硬化物からなるハードコート層(W)が形成されている。
被覆用組成物(X)は、活性エネルギー線硬化性の重合性官能基を2個以上有する多官能性化合物(A)(以下、単に「多官能性化合物(A)」と記す。)を含む。多官能性化合物(A)は、活性エネルギー線重合開始剤(C)の存在下で、活性エネルギー線を照射することで重合反応を開始する単量体である。具体的には、重合性官能基としてアクリロイル基またはメタクリロイル基を1分子中に2個以上有する多官能性重合性単量体を表している。ただし、後述する撥水撥油性付与剤(B)に該当する化合物は含まない。以下の説明において、アクリロイル基およびメタクリロイル基を総称して(メタ)アクリロイル基という。
本発明における多官能性化合物(A)は、特開平10−81839号公報の段落番号0013〜0052に記載された多官能性化合物(a)に相当する。
本発明における多官能性化合物(A)としては、高度な耐磨耗性を発現させる観点から重合性官能基を分子中に3個以上有し、1官能基あたりの分子量が120以下であるものが好ましい。このような条件を満たす多官能性化合物(A)としては、以下の化合物が挙げられる。
ペンタエリスリトール又はポリペンタエリスリトールと、(メタ)アクリル酸と、の反応生成物であるポリエステルであり、かつ(メタ)アクリロイル基を3個以上、より好ましくは4〜20個有する多官能性化合物。具体的には、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ヘキサ(メタ)アクリレート等が好ましく挙げられる。
一方、ウレタン結合を分子内に有する(メタ)アクリロイル基含有化合物(以下、アクリルウレタンという。)は、そのウレタン結合がその水素結合の作用で擬似架橋点として働き、1官能基あたりの分子量が上記ほど小さくなくても充分高度な耐摩耗性を発現させることが可能であり、好ましく用いることができる。このような条件を満たす多官能性化合物(A)としては、以下の化合物が好ましい。
ペンタエリスリトールやポリペンタエリスリトールと、ポリイソシアネートと、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートと、の反応生成物であるアクリルウレタンであり、かつ(メタ)アクリロイル基を3個以上、より好ましくは4〜20個有する多官能性化合物。
ペンタエリスリトールやポリペンタエリスリトールの水酸基含有ポリ(メタ)アクリレートと、ポリイソシアネートと、の反応生成物であるアクリルウレタンであり、かつ(メタ)アクリロイル基を3個以上、より好ましくは4〜20個有する多官能性化合物。
本発明の被覆用組成物(X)は多官能性化合物(A)以外の重合性単量体を含んでもよい。多官能性化合物(A)以外の重合性単量体としては、アルキル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート等の単官能性重合性単量体が挙げられる。
多官能性化合物(A)以外の重合性単量体を含む場合、多官能性化合物(A)と多官能性化合物(A)以外の重合性単量体の総質量中、多官能性化合物(A)は、好ましくは20〜100質量%以上であり、より好ましくは50〜100質量%以上、特に好ましくは70〜100質量%以上含まれる。この範囲であると、被覆用組成物(X)を硬化して得られる硬化物層からなるハードコート層(W)の耐磨耗性が優れている。
本発明の被覆用組成物(X)は、撥水撥油性付与剤(B)を含む。
本発明の被覆用組成物(X)は、多官能性化合物(A)の100質量部に対して、撥水撥油性付与剤(B)を0.01〜10質量部含有することが好ましく、0.1〜5.0質量部含有することがより好ましい。撥水撥油性付与剤(B)の量がこの範囲にあると、被覆用組成物(X)を硬化して得られる硬化物層からなるハードコート層(W)が撥水撥油性および耐磨耗性に優れている。撥水撥油性付与剤(B)が0.01質量部未満であると、ハードコート層(W)が撥水撥油性に劣る。一方、撥水撥油性付与剤(B)が10質量部超であると、ハードコート層(W)が可塑化され耐磨耗性が低下し、透明性に劣る。
撥水撥油性付与剤(B)は、撥水撥油性を発現する部位(b−1)と、下記式(1)〜(4)で表される部分からなる群から選択される少なくとも1つからなる部位部位(b−2)と、活性エネルギー線硬化性の官能基(b−3)と、を1分子中に有する撥水撥油性付与剤(B−T)である。
−R1− ・・・式(1)
−(CH2CH2O)x− ・・・式(2)
−(CH2CH(CH3)O)y− ・・・式(3)
−(C(=O)CuH2uO)t− ・・・式(4)
(式中、R1は炭素数6〜20のアルキレン基であり、xおよびyは5〜100の整数であり、uは3〜5の整数であり、tは1〜20の整数である。)
撥水撥油性付与剤(B−T)において、撥水撥油性を発現する部位(b−1)(以下、部位(b−1)ということがある。)は、一般的に撥水剤または撥油剤として用いられる含フッ素化合物(例えば、パーフルオロアルキル基を含有する(メタ)アクリル酸エステルのようなポリフルオロアルキル基を含有する重合性単量体の単独重合体あるいはこれと他のアクリル酸エステル、無水マレイン酸、クロロプレン、ブタジエン、メチルビニルケトン等の重合性単量体との共重合体、含フッ素ポリエーテル化合物、フルオロシリコーン化合物等)の含フッ素有機基からなる部位を意味する。
前記撥水撥油性付与剤(B−T)において、前記撥水撥油性を発現する部位(b−1)は、下記式(5)〜(9)で表される部分からなる群から選択される少なくとも1つからなることが好ましい。
CkF2k+1− ・・・式(5)
−(CF2CF2O)p− ・・・式(6)
−(CF2CF(CF3)O)q− ・・・式(7)
−(CF2CF2CF2O)r− ・・・式(8)
−(CF2O)s− ・・・式(9)
(式中、kは1〜16の整数であり、p、q、rおよびsは1〜100の整数である。)
上記した式(5)の部分は、ペルフルオロアルキル基であり、その炭素数であるkは1〜16が好ましい。炭素数がこの範囲にあると、該基の結晶性が弱く、硬化後の被膜の透明性が損なわれない。
上記した式(6)の部分は、テトラフルオロエチレンオキシドのユニットを表しており、式(7)および(8)の部分は、ヘキサフルオロプロピレンオキシドのユニットを表しており、式(9)の部分はジフルオロメチレンのユニットを表している。重合度を示すp、q、rおよびsとしては、100以下が好ましい。p、q、rおよびsが上記の範囲であると、ハードコート層(W)の表面が撥水撥油性に優れており、長期にわたって優れた指紋除去性を発現する。p、q、rおよびsはより好ましくは1〜80の整数である。
撥水撥油性付与剤(B−T)において、撥水撥油性を発現する部位(b−1)は、上記式(5)〜(9)で表される部分のうち、いずれか1つを有していてもよく、また同一分子内に2種以上を有していてもよい。
撥水撥油性付与剤(B−T)において、撥水撥油性を発現する部位(b−1)は、下記式(10)〜(12)で表される部分からなる群から選択される少なくとも1つからなることが好ましい。
RfO(CF2CF2O)h−(CF2)m−(CH2)n−O−
・・・式(10)
RfO(CF2CF2CF2O)h−(CF2CF2)m−(CH2)n
−O− ・・・式(11)
RfO(CF(CF3)CF2O)h−(CF(CF3))m−(CH2
)n−O− ・・・式(12)
(式中、Rfは炭素数1〜16のポリフルオロアルキル基(酸素原子を有するものを含む。)であり、hは1〜50の整数であり、mおよびnは0〜3の整数であり、6≧m+n>0である。)
本発明において、ポリフルオロアルキル基とは、アルキル基の水素原子の2個以上がフッ素原子に置換された基をいう。Rfは直鎖構造が好ましいが、分岐構造を有していてもよく、分岐構造を有する場合には、分岐部分がRfの末端部分に存在し、かつ、末端部分は炭素数1〜4の短鎖であるのが好ましい。
Rfの炭素数は1〜8であることが好ましい。Rfの炭素数が該範囲であると、Rfの結晶性が比較的弱く、硬化物層からなるハードコート層(W)が透明性に優れる。
Rfは、フッ素原子以外の他のハロゲン原子を含んでいてもよい。他のハロゲン原子としては、塩素原子が好ましい。また、Rf中の炭素−炭素結合間には、エーテル性酸素原子、エステル結合、スルホンアミド基またはチオエーテル性硫黄原子が挿入されていてもよい。
Rf基中のフッ素原子数は、[(Rf中のフッ素原子数)/(Rfと同一炭素数の対応するアルキル基中に含まれる水素原子数)]×100(%)で表現した場合に、60%以上が好ましく、特に80%以上が好ましい。
さらにRfは、アルキル基の水素原子の全てがフッ素原子に置換された基(すなわちペルフルオロアルキル基)、またはペルフルオロアルキル基を末端部分に有する基が好ましい。
Rfの具体例としては、以下の基が挙げられる。
CF3−、C2F5−、C3F7−[CF3(CF2)2−、(CF3)2CF−等の構造異性の基を含む]、C4F9−[CF3(CF2)3−、(CF3)2CFCF2−、(CF3)3C−またはCF3CF2(CF3)CF−等の構造異性の基を含む]、C5F11−[たとえばCF3(CF2)4−]、C6F13−[たとえばCF3(CF2)5−]、C7F15−[たとえばCF3(CF2)6−]、C8F17−[たとえばCF3(CF2)7−]、C9F19−[たとえばCF3(CF2)8−]、C10F21−[たとえばCF3(CF2)9−]、C12F25−[たとえばCF3(CF2)11−]、C14F29−[たとえばCF3(CF2)13−]、C16F33−[たとえばCF3(CF2)15−]、Cl(CF2)v−、H(CF2)v−(vは1〜16の整数)、(CF3)2CF(CF2)w−(wは1〜13の整数)等。
Rfが、炭素−炭素結合間にエーテル性酸素原子、エステル結合、スルホンアミド基またはチオエーテル性硫黄原子が挿入された基である場合の具体例としては、以下の基が挙げられる。
CF3(CF2)4OCF(CF3)−、
F[CF(CF3)CF2O]hCF(CF3)CF2CF2−、
F[CF(CF3)CF2O]iCF(CF3)−、
F[CF(CF3)CF2O]iCF2CF2−、
F(CF2CF2CF2O)iCF2CF2−、
F(CF2CF2O)iCF2CF2−、
F(CF2)5SCF(CF3)−、
F[CF(CF3)CF2S]hCF(CF3)CF2CF2−、
F[CF(CF3)CF2S]iCF(CF3)−、
F[CF(CF3)CF2S]iCF2CF2−、
F(CF2CF2CF2S)iCF2CF2−、F(CF2CF2S)jCF2CF2−等。ここで、hは1〜3の整数、iは1〜4の整数、jは1〜7の整数である。
本発明においては、上記例示したRfの中でも、CF3−、C2F5−、C3F7−が好ましい。Rfがこれらの基であれば、式(10)〜(12)で表される部分を合成する際に原料の入手が容易であり、該部分の合成も容易であるので好ましい。
被覆用組成物(X)は、撥水撥油性付与剤(B−T)として、異なる撥水撥油性を発現する部位(b−1)を有する撥水撥油性付与剤(B−T)を複数種併用してもよい。
撥水撥油性付与剤(B−T)の式(1)〜(4)で表される部分からなる群から選択される少なくとも1つからなる部位(b−2)(以下、部位(b−2)ということがある。)は、多官能性化合物(A)との相溶性を発現する機能を有する。
−R1− ・・・式(1)
−(CH2CH2O)x− ・・・式(2)
−(CH2CH(CH3)O)y− ・・・式(3)
−(C(=O)CuH2uO)t− ・・・式(4)
(式中、R1は炭素数6〜20のアルキレン基であり、xおよびyは5〜100の整数であり、uは3〜5の整数であり、tは1〜20の整数である。)
撥水撥油性付与剤(B−T)の撥水撥油性を発現する部位(b−1)は、多官能性化合物(A)から形成される樹脂マトリクスとの親和性が低いため、被覆用組成物(X)を硬化した際に樹脂マトリクスの表面にブリードアウトしやすく、硬化物層からなるハードコート層(W)の透明性を損ないやすいという傾向を有する。
多官能性化合物(A)との相溶性に優れる部位(b−2)を有する撥水撥油性付与剤(B−T)は、多官能性化合物(A)との親和性の低い部位(b−1)を選択した場合であっても、重合性単量体(A)に対して適度な相溶性を有している。
本発明において、撥水撥油性付与剤(B−T)が多官能性化合物(A)に対して適度な相溶性を有するため、被覆用組成物(X)を基材表面に塗布した際に、硬化前の塗膜の透明性を損なうことなく撥水撥油性付与剤(B−T)が該塗膜の表面に偏析する。このためハードコート層(W)の透明性も損なわれない。
上記した式(1)の部分は、炭素数が6〜20の直鎖または分岐を有するアルキレン基である。炭素数が該範囲であると、撥水撥油性付与剤(B−T)の多官能性化合物(A)に対する相溶性が適度であり、かつ該基の結晶性が比較的弱いため、硬化物層からなるハードコート層(W)の透明性および該表面の撥水撥油性に優れ、長期にわたって優れた指紋除去性を発現する。炭素数が5以下であると、多官能性化合物(A)に対する相溶性が低いため、硬化前の塗膜の透明性が損なわれる。このことは硬化後のハードコート層(W)の透明性が損なわれることを意味する。一方、炭素数が20超であると、該基の結晶性が強くなるため、やはり硬化後のハードコート層(W)の透明性が損なわれる。
上記した式(2)の部分は、エチレンオキシドのユニットを表す。重合度を示すxは、5〜100であり、好ましくは5〜80である。xが該範囲であると、撥水撥油性付与剤(B−T)が多官能性化合物(A)に対して適度な相溶性を有するため、かつ該ユニットの結晶性が比較的弱いため、硬化物層からなるハードコート層(W)の透明性および該表面の撥水撥油性に優れ、長期にわたって優れた指紋除去性を発現する。xが4以下であると、撥水撥油性付与剤(B−T)の相溶性が低くなり、ハードコート層(W)の透明性が損なわれる。一方、xが100超であると、撥水撥油性付与剤(B−T)の相溶性が高くなりすぎ、撥水撥油性付与剤(B−T)が塗膜表面に偏析しにくくなり、ハードコート層(W)が撥水撥油性を充分に発現できない。
上記した式(3)の部分は、プロピレンオキシドのユニットを表す。重合度を示すyは5〜100であり、好ましくは5〜80である。yが該範囲であると、撥水撥油性付与剤(B−T)が多官能性化合物(A)に対して適度な相溶性を有するため、硬化物層からなるハードコート層(W)の透明性および該表面の撥水撥油性に優れ、長期にわたって優れた指紋除去性を発現する。yが4以下であると、撥水撥油性付与剤(B−T)の相溶性が低くなり、ハードコート層(W)の透明性が損なわれる。一方、yが100超であると、撥水撥油性付与剤(B−T)の相溶性が高くなりすぎ、撥水撥油性付与剤(B−T)が塗膜表面に偏析しにくくなり、ハードコート層(W)が撥水撥油性を充分に発現できない。
上記した式(4)の部分は、ラクトンの開環体から得られるユニットを表す。該基の炭素数は入手しやすさから3〜5が好ましい。また、重合度を示すtとしては、20以下であることが好ましい。tが該範囲であると、該ユニットの結晶性が抑えられ、硬化物層からなるハードコート層(W)の透明性に優れる。
撥水撥油性付与剤(B−T)は、部位(b−2)として、上記式(1)〜(4)で表される部分のうちいずれか1つを有していてもよく、または同一分子内に2種以上の部位を有していてもよい。
また、被覆用組成物は、撥水撥油性付与剤(B−T)として、異なる部位(b−2)を有する撥水撥油性付与剤(B−T)を複数種併用してもよい。
撥水撥油性付与剤(B−T)において、活性エネルギー線硬化性の官能基(b−3)(以下、官能基(b−3)ということがある。)とは、ラジカル反応性を有する官能基であればよく、具体的には(メタ)アクリロイル基、アリル基、ビニル基、ビニルエーテル基、ハロゲン基、メルカプト基等が好ましく挙げられる。ラジカル反応性および形成される化学結合の安定性から、(メタ)アクリロイル基が特に好ましい。
撥水撥油性付与剤(B−T)が、官能基(b−3)を有することにより、被覆用組成物(X)が活性エネルギー線の照射によって硬化する際に、官能基(b−3)も硬化反応を起こし、被覆用組成物(X)の樹脂成分をなす多官能性化合物(A)と共有結合する。これにより、撥水撥油性付与剤(B−T)は、被覆用組成物(X)の硬化物層からなるハードコート層(W)の樹脂成分と共有結合を介して結合するため、撥水撥油性付与剤(B−T)はハードコート層(W)の表面に固定されて存在する。このためハードコート層(W)表面から撥水撥油性付与剤(B−T)が揮散せず、ハードコート層(W)表面は長期にわたって優れた撥水撥油性を発現し、かつ優れた指紋除去性が長期にわたって持続する。
撥水撥油性付与剤(B−T)は、官能基(b−3)として上で例示した官能基のうちいずれか1つを有していてもよく、または同一分子内に2種以上の官能基を有していてもよい。また、被覆用組成物(X)は、撥水撥油性付与剤(B−T)として、異なる官能基(b−3)を有する撥水撥油性付与剤(B−T)を複数種併用してもよい。
撥水撥油性付与剤(B−T)における各部位の結合形態は、特に制限されない。撥水撥油性付与剤(B−T)における各部位の結合形態としては、具体的には以下の例が好ましく挙げられる。
1.直鎖型:部位(b−1)、部位(b−2)、および官能基(b−3)が直線状に連結されたタイプ。以下、直鎖型と記す。
該直鎖型において、部位(b−1)を形成する原料化合物としては、部位(b−1)を有し末端が水酸基変成された化合物が好ましく使用される。たとえば、上記式(10)、(11)または(12)の末端が水酸基変性されたものや、末端が水酸基変成されたポリヘキサフルオロプロピレンオキシド等が好ましく挙げられる。
このような部位(b−1)を有し末端が水酸基変成された化合物の末端水酸基に、(b−2)として、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ラクトン等のモノマを重合させることで、部位(b−1)に隣接して、部位(b−2)が構築できる。または、部位(b−2)としてポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリマーを2官能イソシアネート等を用いてウレタン結合によって部位(b−1)に連結することもできる。なお、部位(b−1)を形成する原料化合物の化学構造によっては末端水酸基の酸性度が高すぎ、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ラクトン等のモノマーの重合がスムーズに進行しない場合がある。この場合、エチレンカーボネートを触媒存在下で脱炭酸しながら付加させ、エチレンオキシド1ユニットを挿入し末端水酸基の酸性度を低下させた上で、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ラクトン等のモノマを重合させることで部位(b−2)を構築することもできる。
ここまでの操作では、部位(b−2)の末端は水酸基である。そこで、官能基(b−3)(例えば、(メタ)アクリロイル基)を導入する方法としては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸クロリド等を用いてエステル結合により導入する方法、2−(メタ)アクリル酸エチルイソシアネートを用いてウレタン結合により導入する方法、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等を2官能イソシアネートを介してウレタン結合により導入する方法等が好ましく挙げられる。
また、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリマーの片末端がすでに(メタ)アクリロイル基変性されているものを用いて、部位(b−1)の末端の水酸基との間で、2官能イソシアネート等を用いてウレタン結合させることにより、部位(b−1)に隣接して一度に部位(b−2)および官能基(b−3)をこの順番で連結する方法も好ましく挙げられる。
2.共重合型:部位(b−1)を有するラジカル重合性のマクロマーと部位(b−2)を有するラジカル重合性のマクロマーを用意し、これらのマクロマーを共重合させた後、官能基(b−3)を導入してもよい。以下、共重合型と記す。
部位(b−1)を有するマクロマーとしては、たとえば上記式(10)、(11)または(12)の末端が(メタ)アクリロイル基で変性されたものや、(メタ)アクリル酸の含フッ素アルキルエステル等が好ましく挙げられる。
部位(b−2)を有するマクロマーとしては、たとえば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリマーの片末端が(メタ)アクリロイル基変性されているもの、(メタ)アクリル酸のアルキルエステル、ラクトンの開環重合体の片末端が(メタ)アクリロイル基変性されているもの等が好ましく挙げられる。
官能基(b−3)は、上記2種類のマクロマーを共重合した後にその末端に導入する方法が挙げられる。たとえば、上記2種のマクロマーの(メタ)アクリロイル基が付加していない方の末端の水酸基を、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸クロリド等を用いてエステル結合により導入する方法、2−メタアクリル酸エチルイソシアネートを用いてウレタン結合により導入する方法が好ましく挙げられる。
または、上記2種類のマクロマーと共に2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等を共重合せしめ、その後に(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸クロリド等を用いてエステル結合により導入する方法、2−メタアクリル酸エチルイソシアネートを用いてウレタン結合により導入する方法も挙げられる。
なお、上記直鎖型および上記共重合型のいずれにおいても、官能基(b−3)は、部位(b−2)に隣接して結合していることが好ましい。官能基(b−3)が、部位(b−2)に隣接して結合している場合には、部位(b−1)に隣接して結合している場合に比べ、部位(b−1)の表面移行性が高くなり、ハードコート層(W)表面の撥水撥油性に優れるからである。
被覆用組成物(X)は、上記した撥水撥油性付与剤(B−T)以外に公知の撥水撥油性付与剤を含んでもよい。このような公知の撥水撥油性付与剤としては、たとえば四フッ化エチレン、フッ化ビニリデン等のフッ素樹脂、ペルフルオロアルキル基を有するフッ素化合物等を用いたフッ素系の撥水撥油性付与剤、主鎖にシロキサン結合を有し、側鎖にメチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基またはフルオロアルキル基を有するオルガノポリシロキサンを用いたシリコーン系の撥水撥油性付与剤、みつろうやパラフィン等を用いたワックス系撥水撥油性付与剤、ジルコニウムと脂肪酸の塩、アルミニウムと脂肪酸の塩を用いた金属塩系の撥水撥油性付与剤等が挙げられる。ただし、本明細書における公知の撥水撥油性付与剤には、上記した撥水撥油性付与剤(B−T)に該当する化合物は含まない。これらの公知の撥水撥油性付与剤を含める場合、撥水撥油性付与剤(B−T)と公知の撥水撥油性付与剤の合計質量100質量部に対して30質量部以下含有させることが好ましい。
被覆用組成物(X)は、活性エネルギー線重合開始剤(C)を含む。被覆用組成物(X)は、重合性単量体(A)の100質量部に対して、活性エネルギー線重合開始剤(C)を0.01〜20質量部含有することが好ましい。活性エネルギー線重合開始剤(C)の量が該範囲にあると、硬化性が充分であり、硬化の際に全ての活性エネルギー線重合開始剤(C)が分解するため好ましい。
ここでいう活性エネルギー線重合開始剤(C)とは、公知の光重合開始剤を広く含む。公知の光重合開始剤の具体例としては、アリールケトン系光重合開始剤(たとえば、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、アルキルアミノベンゾフェノン類、ベンジル類、ベンゾイン類、ベンゾインエーテル類、ベンジルジメチルケタール類、ベンゾイルベンゾエート類、α−アシルオキシムエステル類等)、含硫黄系光重合開始剤(たとえば、スルフィド類、チオキサントン類等)、アシルホスフィンオキシド類(たとえば、アシルジアリールホスフィンオキシド等)、その他の光重合開始剤がある。該光重合開始剤は2種以上併用してもよい。また、光重合開始剤はアミン類などの光増感剤と組み合わせて使用してもよい。具体的な光重合開始剤としては、例えば以下のような化合物があるがこれらのみに限定されるものではない。
4−フェノキシジクロロアセトフェノン、4−t−ブチル−ジクロロアセトフェノン、4−t−ブチル−トリクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−(4−ドデシルフェニル)−2−メチルプロパン−1−オン、1−{4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル}−2−ヒドロキシ−2−メチル−プロパン−1−オン、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。
ベンジル、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、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、3,3’−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン、3,3’,4,4’−テトラキス(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、9,10−フェナントレンキノン、カンファーキノン、ジベンゾスベロン、2−エチルアントラキノン、4’,4”−ジエチルイソフタロフェノン、(1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2(o−エトキシカルボニル)オキシム)、α−アシルオキシムエステル、メチルフェニルグリオキシレート。
4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルスルフィド、チオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−メチルチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントン、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シド、ベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、2,6−ジ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。
被覆用組成物(X)は、平均粒径1〜200nmのコロイダルシリカ(D)を含む。コロイダルシリカ(D)は、分散媒中にコロイド状に分散した無水ケイ酸の超微粒子であり、分散媒は特に限定されないが、水、低級アルコール類、セロソルブ類等が好ましい。具体的な分散媒としては、水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、n−ブタノール、エチレングリコール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジメチルアセトアミド、トルエン、キシレン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ペンチル、アセトン等が挙げられる。
コロイダルシリカ(D)の平均粒径は1〜200nmであり、ハードコート層(W)の高い透明性を発現させるために、特に好ましくは平均粒径1〜50nmである。
またコロイダルシリカ(D)は分散安定性を向上させるために、粒子表面を加水分解性シラン化合物の加水分解物で修飾して使用することもできる。ここで「加水分解物で表面が修飾された」とは、コロイダルシリカ粒子の表面の一部または全部のシラノール基に加水分解性シラン化合物の加水分解物が物理的又は化学的に結合した状態にあり、これにより表面特性が改質されていることを意味する。なお、加水分解性シラン化合物の加水分解物の縮合反応が進んだものが同様に結合されているシリカ粒子も含まれる。この表面修飾はシリカ粒子存在下に加水分解性シラン化合物の加水分解性基の一部または全部の加水分解、または加水分解と縮合反応を生じせしめることにより容易に行いうる。
加水分解性シラン化合物としては、(メタ)アクリロイル基、アミノ基、エポキシ基、メルカプト基などの官能性基を有する有機基とアルコキシ基などの加水分解性基または水酸基とがケイ素原子に結合しているシラン化合物が好ましい。本明細書で加水分解性基とは、ケイ素原子との結合部分で加水分解しうる基をいう。たとえば、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノ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等が好ましく挙げられる。
加水分解性シラン化合物としては、メルカプト基を有する有機基と、加水分解性基または水酸基とが、ケイ素原子に結合しているメルカプト基含有シラン化合物(S1)が重合性単量体(A)との反応性の高さの点から好ましい。メルカプト基含有シラン化合物(S1)は、下記式(13)で表される化合物が好ましい。
HS−R2−SiR3 kR4 3−k ・・・式(13)
(式中、R2は2価の炭化水素基、R3は水酸基または加水分解性基、R4は1価の炭化水素基、kは1〜3の整数を表す。)
式(13)におけるR2は炭素数2〜6のアルキレン基が好ましく、炭素数3のアルキレン基が好ましい。R4は炭素数4以下のアルキル基が好ましく、メチル基とエチル基が特に好ましい。R3は加水分解性基であることが好ましく、ハロゲン基または炭素数4以下のアルコキシ基が特に好ましい。このアルコキシ基としてはさらにメトキシ基とエトキシ基が加水分解性が良好であり好ましい。kは2または3が好ましい。
式(13)で表されるメルカプト基含有シラン化合物の代表例を以下に例示する。なお、OMeはメトキシ基を、OEtはエトキシ基を、OPrはn−プロポキシ基を示す。
HS−CH2CH2CH2−Si(OMe)3、HS−CH2CH2CH2−Si(OEt)3、HS−CH2CH2CH2−Si(OPr)3、HS−CH2CH2CH2−SiMe(OMe)2、HS−CH2CH2CH2−SiMe(OEt)2、HS−CH2CH2CH2−SiMe(OPr)2、HS−CH2CH2CH2−SiMe2(OMe)、HS−CH2CH2CH2−SiMe2(OEt)、HS−CH2CH2CH2−SiMe2(OPr)、HS−CH2CH2CH2−SiCl3、HS−CH2CH2CH2−SiBr3、HS−CH2CH2CH2−SiMeCl2、HS−CH2CH2CH2−SiMeBr2、HS−CH2CH2CH2−SiMe2Cl、HS−CH2CH2CH2−SiMe2Br。
また、加水分解性シラン化合物としては、(メタ)アクリロイル基を有する有機基と、加水分解性基または水酸基とが、ケイ素原子に結合している(メタ)アクリロイル基含有シラン化合物(S2)が重合性単量体(A)との反応性の高さおよびその結合の安定性の点から好ましい。(メタ)アクリロイル基含有シラン化合物(S2)としては、下記式(14)で表される化合物が好ましい。
CH2=C(R5)−R2−SiR3 fR4 3−f ・・・式(14)
(式中、R5は水素原子またはメチル基、R2は2価の炭化水素基、R3は水酸基または加水分解性基、R4は1価の炭化水素基、fは1〜3の整数を表す。)
式(14)におけるR2は炭素数2〜6のアルキレン基が好ましく、炭素数3のアルキレン基が特に好ましい。R4は炭素数4以下のアルキル基が好ましく、メチル基とエチル基が特に好ましい。R3は加水分解性基であることが好ましく、ハロゲン基または炭素数4以下のアルコキシ基がより好ましく、炭素数4以下のアルコキシ基が特に好ましい。ハロゲンとしては、塩素または臭素が好ましい。アルコキシ基としてはさらにメトキシ基とエトキシ基が加水分解性が良好であり好ましい。fは2または3が好ましい。
上記式で表される(メタ)アクリロイル基含有シラン化合物(S2)の代表例を以下に例示する。
CH2=C(R5)−CH2CH2CH2−Si(OMe)3、CH2=C(R5)−CH2CH2CH2−Si(OEt)3、CH2=C(R5)−CH2CH2CH2−Si(OPr)3、CH2=C(R5)−CH2CH2CH2−SiMe(OMe)2、CH2=C(R5)−CH2CH2CH2−SiMe(OEt)2、CH2=C(R5)−CH2CH2CH2−SiMe(OPr)2、CH2=C(R5)−CH2CH2CH2−SiMe2(OMe)、CH2=C(R5)−CH2CH2CH2−SiMe2(OEt)、CH2=C(R5)−CH2CH2CH2−SiMe2(OPr)、CH2=C(R5)−CH2CH2CH2−SiCl3、CH2=C(R5)−CH2CH2CH2−SiBr3、CH2=C(R5)−CH2CH2CH2−SiMeCl2、CH2=C(R5)−CH2CH2CH2−SiMeBr2、CH2=C(R5)−CH2CH2CH2−SiMe2Cl、CH2=C(R5)−CH2CH2CH2−SiMe2Br。
コロイダルシリカ(D)の配合量(固形分)は重合性単量体(A)の100質量部に対して5〜300質量部以下が好ましく、10〜200質量部以下がより好ましい。コロイダルシリカ(D)の配合量が、重合性単量体(A)の100質量部に対して5質量部未満であると、硬化物層からなるハードコート層(W)の充分な耐磨耗性が得られにくく、300質量部超であると、硬化物層からなるハードコート層(W)にヘイズが生じやすく、かつ、ディスクが外力によりクラック等を生じやすくなる。
被覆用組成物(X)には溶剤が含まれていることが好ましい。用いる有機溶剤としては、エチルアルコール、ブチルアルコール、イソプロピルアルコール等の低級アルコール類、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、アセトン等のケトン類、ジオキサン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、メチル−t−ブチルエーテル等のエーテル類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のセロソルブ類などの有機溶剤が好ましく挙げられる。
そのほか、n−ブチルアセテート、酢酸イソアミル、ジエチレングリコールモノアセテートなどのエステル類、パーフルオロヘキサン、パーフルオロメチルシクロヘキサン、パーフルオロ−1,3−ジメチルシクロヘキサン等の炭素数5〜12のパーフルオロ脂肪族炭化水素、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン等の多フッ素化芳香族炭化水素、多フッ素化脂肪族炭化水素等などのハロゲン化炭化水素類、トルエン、キシレン、ヘキサン等の炭化水素類なども使用できる。これらの有機溶剤は、2種以上混合して使用してもよい。
被覆用組成物(X)に有機溶剤を含める場合、被覆用組成物(X)を塗布する薄膜カバー層(V)の種類に応じて、適当な有機溶剤を選択するのが好ましい。例えば、薄膜カバー層(V)が耐溶剤性の低い芳香族ポリカーボネート樹脂製である場合、芳香族ポリカーボネート樹脂に対する溶解性の低い溶剤を用いることが好ましく、低級アルコール類、セロソルブ類、エステル類、エーテル類、それらの混合物などが適当である。
被覆用組成物(X)には、必要に応じて紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、熱重合防止剤、レベリング剤、消泡剤、増粘剤、沈降防止剤、顔料(有機着色顔料、無機顔料)、着色染料、赤外線吸収剤、蛍光増白剤、分散剤、導電性微粒子、帯電防止剤、防曇剤、カップリング剤からなる群から選ばれる1種以上の機能性配合剤を含めてもよい。
硬化性被覆用組成物(X)を、薄膜カバー層(V)上にディッピング法、スピンコート法、フローコート法、スプレー法、バーコート法、グラビアコート法、ロールコート法、ブレードコート法、エアーナイフコート法等の方法で塗布し、有機溶剤を含む組成物の場合は乾燥した後、活性エネルギー線を照射して硬化させる。
活性エネルギー線としては、紫外線、電子線、X線、放射線および高周波線等が好ましく挙げられ、特に180〜500nmの波長を有する紫外線が経済的に好ましい。
活性エネルギー線源としては、キセノンランプ、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、カーボンアーク灯、タングステンランプ等の紫外線照射装置、電子線照射装置、X線照射装置、高周波発生装置等が使用できる。
活性エネルギー線の照射時間は、多官能性化合物(A)の種類、活性エネルギー線重合開始剤(C)の種類、塗膜の厚さ、活性エネルギー線源等の条件により適宜変えうる。通常は0.1〜60秒間照射することにより目的が達成される。さらに硬化反応を完結させる目的で、活性エネルギー線照射後に加熱処理することもできる。
ハードコート層(W)の厚さは、所望により種々の厚さを採用できる。通常は0.1〜50μmの厚さが好ましく、0.2〜20μmの厚さがより好ましく、0.3〜10μmの厚さが特に好ましい。ハードコート層(W)の厚さが該範囲にあると、耐磨耗性が充分となり、該層の深部の硬化も充分となるため好ましい。
ハードコート層(W)は、透明性が良好であり、かつその表面が耐磨耗性、撥水撥油性に優れており、長期にわたって優れた皮脂汚れ防止性を発現する。したがって、ハードコート層(W)は、指紋、皮脂、汗、化粧品等の脂性の汚れに対する防汚性に優れており、このような脂性の汚れが付着しにくく、付着したとしても容易に拭き取ることができる。
本発明のハードコート層(W)が、優れた皮脂汚れ防止性、指紋除去性を発現するのは以下の理由によると考えられる。光ディスクの表面に付着する指紋は、指先に付着している汗および皮脂成分が、指紋の模様を転写する形で該表面に付着したものである。本発明のハードコート層(W)は、その表面が撥水撥油性に優れるため、指紋に含まれる水分および皮脂成分をはじき、球状の水分および皮脂成分が該表面に載った状態になっていると推測される。このため、水分および皮脂成分を容易に拭き取ることができ、指紋は該表面に密着せず、皮脂汚れ防止性、指紋除去性に優れていると考えられる。
本発明のハードコート層(W)は、下記特性を有することを特徴とする。
・ハードコート層(W)表面のオレイン酸に対する接触角が初期65度以上かつ耐湿試験後60度以上。
・ハードコート層(W)のヘイズ値が3%以下。
・ISO9352で定めるテーバー磨耗性試験(磨耗輪:CS−10F、片輪加重500g、500回転)の前後におけるハードコート層(W)のヘイズ値の変化が10%以下。
本発明では、撥水撥油性の指標としてハードコート層(W)の表面に液滴(具体的には、水およびオレイン酸の液滴)を載せた状態での該液滴に対する接触角を用いる。本発明のハードコート層(W)の表面に対する接触角は、後述する実施例に示す手順で測定した以下の通りである。
水:95度以上(初期)、90度以上(耐湿試験後)。
オレイン酸:65度以上、好ましくは70度以上(初期)、60度以上(耐湿試験後)。
また、本発明のハードコート層(W)は、透明性にも優れている。本発明では、ハードコート層(W)の透明性の指標として、ヘイズ値を用いる。ハードコート層(W)のヘイズ値は、3%以下であり、好ましくは1%以下であり、より好ましくは0.5%以下である。
さらにまた、本発明のハードコート層(W)は、表面の耐磨耗性にも優れている。本発明では、ハードコート層(W)表面の耐磨耗性の指標として、ISO9352で定めるテーバー磨耗性試験(磨耗輪:CS−10F、片輪加重500g、500回転)を実施した際の試験前後におけるハードコート層(W)のヘイズ値の変化を用いる。ハードコート層(W)の当該ヘイズ値の変化が10%以下であり、好ましくは8%以下であり、より好ましくは6%以下である。
次に、光ディスクの基板について説明する。
光ディスクの基板としては、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、アモルファスポリオレフィン等の透明樹脂またはガラスに、(1)直接案内溝を形成した基板、(2)フォトポリマー法により案内溝を形成した基板などが好ましく挙げられる。
上記の光ディスク基板の案内溝の表面には、下記の誘電体膜、記録膜、反射膜などからなる積層膜が形成される。これら各膜の材質は特に限定されない。
誘電体膜の材質としては、例えば、Si3N4、SiO2、AlSiON、AlSiN、AlN、AlTiN、Ta2O5、ZnSなどが好ましく挙げられる。
記録膜の材質は、記録方式により異なるが、例えば、追記型光記録媒体ではTe、Sn、Seなどのカルコゲナイト系合金、相変化型光記録媒体ではTeOx、InSe、SnSbなどのカルコゲナイト系合金、光磁気ディスクではTbFeCo、NdDyFeCoなどの遷移金属と希土類金属との合金(単層または2層以上の交換結合膜)が好ましく挙げられる。
反射膜の材質は、例えば、Al、Au、Ag、Cuなどの金属、Al−Ti、Al−Crなどの合金が好ましく挙げられる。
本発明の光ディスクは、例えば以下のようにして製造できる。
上記光ディスク基板の案内溝を有する面に、常法により誘電体膜、記録膜、反射膜などの積層膜からなる記録層を形成する。誘電体膜、記録膜および反射膜のそれぞれは、スパッタリング、イオンプレーティングなどの物理蒸着法またはプラズマCVDなどの化学蒸着法により形成できる。
本発明においては、光ディスクの記録層表面に薄膜カバー層(V)が形成されている。薄膜カバー層(V)は、光ヘッドと記録層との距離を一定に保ち、また、記録層の腐蝕および劣化を防ぐ等の役割をもつ。
該薄膜カバー層(V)の形成方法としては、スピンコート法、ロールコーター法、スクリーン印刷法などの塗布方法により、硬化性樹脂などを均一に塗布した後、紫外線や電子線などの活性エネルギー線照射による硬化および/または熱硬化などにより形成する方法、所定厚さの樹脂フィルムを接着層を介して貼合する方法などが挙げられる。
該薄膜カバー層(V)は、特に限定されずに公知ないし周知のものが採用される。例えば、上記所定厚さの樹脂フィルムとしては、キャストポリカーボネートフィルムなどが挙げられる。また該薄膜カバー層(V)は、特開平11−240103号公報の段落番号0024〜0036に記載された多官能ウレタン(メタ)アクリレート化合物等を用いて形成されてもよい。前記多官能ウレタン(メタ)アクリレート化合物としては、特に、2官能の化合物であって、質量平均分子量が1500以上、かつ、20000以下のものが好ましい。2官能の化合物を使用することにより、光重合時の硬化収縮量をより低くできる。また、上記範囲の質量平均分子量を採用することにより、薄膜カバー層(V)形成用組成物の粘度を所望範囲に調整でき、1回のコートで50μm以上の層を形成できるとともに、コーティング作業が容易となる。
該薄膜カバー層(V)の厚さは5〜200μmであり、40〜160μmであることが好ましい。薄膜カバー層(V)の厚さが上記の範囲であれば、光ディスクの機械的強度が充分であり、かつデータの記録および再生に波長650nm以下の短波長のレーザー光を用いた際にチルトの許容量や光ディスクの厚みむらの許容量が充分大きく、光ディスクの光学特性が損なわれることがない。なお、この層の厚さは光記録再生装置の光学設計から正確に要求値が決められることになる。
また、薄膜カバー層(V)は、接着層を介して記録層上に設けてもよく、接着層としては、紫外線硬化性の樹脂が好ましい。また、該接着層の厚さは、0.5〜50μmが好ましく、1〜30μmがより好ましい。
本発明における光ディスクは、単板で用いてもよく、2枚以上を貼り合わせて用いてもよい。また、必要に応じてハブを付け、カートリッジへ組み込んでもよい。
以下、本発明を実施例(例1、3、5〜8)、比較例(例2、4、9)に基づき説明するが、本発明はこれらに限定されない。各例においては、光ディスク基材として、光ディスク基材aと光ディスク基材bの2種を用いた。
[光ディスク基材a]
光記録媒体用ポリカーボネート基板(直径12cm、厚さ1.1mm)の片面(案内溝を有する面)に、積層膜からなる記録層(Alからなる反射膜、SiNからなる第1誘電体膜、TbFeCoからなる光磁気記録膜、SiNからなる第2誘電体膜)をスパッタ法により成膜して形成した。記録層表面に、接着層(厚さ28μm)を介して、薄膜カバー層(V)として、帝人社製キャストポリカーボネートフィルム(商品名「ピュアエース」、厚さ70μm)を貼合し、光ディスク基材aを用意した。
[光ディスク基材b]
光ディスク基材aと同様の構成であるが、積層膜からなる記録層において反射膜の形成を省略したものを、光ディスク基材bとして用意した。
各例について、光ディスク基材aと光ディスク基材bを用い、光ディスクaと光ディスクbの2種を作製し、各種物性の測定および評価を以下に示す方法で行った。
[接触角]
自動接触角計(DSA10D02:独クルス社製)を用いて、乾燥状態(20℃、相対湿度65%)で3μLの液滴を針先に作り、これを光ディスクaのハードコード層(W)表面に接触させて液滴を作った。接触角とは、固体と液体が接触する点における液体表面に対する接線と固体表面がなす角で、液体を含む方の角度で定義した。液体には、蒸留水とオレイン酸をそれぞれ使用した。また、測定は、初期の光ディスクaと、60℃、相対湿度95%の湿潤環境下に500時間保存した耐湿試験後の光ディスクaについて行った。
[指紋除去性]
光ディスクaのハードコード層(W)表面に付着した指紋をセルロース製不織布(ペンコットM−3:旭化成社製)で拭き取り、その取れ易さの目視判定を行った。なお、評価は、前記初期光ディスクaと前記耐湿試験後の光ディスクaについて行った。
判定基準は次の通りとした。
○:3回以内の拭き取り操作で指紋を完全に拭き取ることができる。
×:3回以内の拭き取り操作では指紋を拭き取ることができない。
[密着性]
光ディスクaのハードコード層(W)表面に剃刀で1mm間隔で縦横それぞれ11本の切れ目を付け、100個のます目を作り、市販のセロハンテープ(ニチバン社製)をよく密着させた後、90度手前方向に急激にはがした際の、被膜が剥離せずに残存した碁盤目の数(個)で表す。
[透明性]
光ディスクbについて、ISO13468に準拠し、4ヵ所のヘイズ値(%)をヘイズメータで測定し、その平均値を算出した。光ディスクにおけるハードコート層(W)のヘイズとして、(光ディスクbのヘイズ値)−(光ディスク基材bのヘイズ値)の値(%)を示した。
[耐磨耗性]
光ディスクbについて、ISO9352で定めるテーバー磨耗性に準拠し、2つのCS−10F磨耗輪にそれぞれ500gの重りを組み合わせ500回転させた時のヘイズ値をヘイズメータにて測定した。ヘイズ値の測定は磨耗輪のサイクル軌道の4ヶ所で行い、平均値を測定した。耐磨耗性として、(磨耗試験後光ディスクbのヘイズ値)−(初期光ディスクbのヘイズ値)の値(%)を示した。
[透過率]
島津製作所社製UV−3100により、波長400nmにおける光線透過率を測定した。光ディスクにおけるハードコート層(W)の透過率として、(光ディスクbの光線透過率)−(光ディスク基材bの光線透過率)の値(%)を示した。
また、実施例において使用した原料等について以下に記す。
<原料化合物>
[多官能性化合物(A)]
A−1:水酸基含有ジペンタエリスリトールポリアクリレートとヘキサメチレンジイソシアネートを反応させて得られた1分子あたりの平均アクリロイル基数が15で分子量2300のアクリルウレタン。
A−2:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート。
[多官能性化合物(A)以外の重合性単量体]
A−3:イソボルニルアクリレート。
[活性エネルギー線重合開始剤(C)]
C−1:2−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。
[コロイダルシリカ(D)]
D−1:エチルセロソルブ分散型コロイダルシリカ(シリカ含量30質量%、平均粒径11nm)100質量部に、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン2.5質量部を加え80℃にて窒素気流下5時間加熱撹拌した後、12時間室温下で熟成して得られた、メルカプト基含有シラン化合物の加水分解縮合物を表面に有するコロイダルシリカ。
D−2:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート分散型コロイダルシリカ(シリカ含量30質量%、平均粒径11nm。)の100質量部に、3−メタクリロイロキシプロピルトリメトキシシランの2.5質量部を加えて、50℃にて3時間撹拌した後、12時間室温にて熟成して得られた、メタクリロイル基含有シラン化合物の加水分解縮合物を表面に有するコロイダルシリカ。
[撥水撥油性付与剤(B)]
以下に記す数平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィー法によりポリスチレンを標準物質として測定した値である。
B−1:撹拌機および冷却管を装着した300mLの4つ口フラスコに、80mgのチタンテトライソブトキサイド、100gの両末端水酸基のポリフルオロポリエチレンオキサイド(ソルベイ・ソレクシス社製、フォンブリンZ−dol1000、HOCH2(CF2CF2O)p(CF2O)sCF2CF2CH2OH、平均分子量1000)および25gのε−カプロラクトンを加え、150℃で5時間加熱し、ポリフルオロポリエチレンオキサイドの両末端に、ε−カプロラクトンが開環付加した白色ワックス状の化合物を得た。数平均分子量は1250であり、各末端のカプロラクトンの重合度数は約1.1個であった。
続いて、得られた化合物を室温まで冷却し、67gの1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンおよび60mgの2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾールを加え、30分間撹拌した後、31.0gの2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを加え室温で更に24時間撹拌し、反応を完結せしめた。その後、減圧下40℃で溶剤の1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンを留去し、末端がメタクリロイル基で修飾された撥水撥油性付与剤(B−1)を得た。(B−1)の数平均分子量は1560であった。
B−2〜B−7の原料である化合物M(CF3O(CF2CF2O)pCF2CH2OH、p≒7.3)の合成
以下においてテトラメチルシランをTMS、CClF2CF2CHClFをAK−225、CCl2FCClF2をR−113と記す。
工程1)市販のポリオキシエチレングリコールモノメチルエーテル(CH3O(CH2CH2O)p+1H、p≒7.3)(25g)とAK−225(20g)、NaF(1.2g)、ピリジン(1.6g)をフラスコに入れ、内温を10℃以下に保ちながら激しく撹拌して、窒素をバブリングさせた。そこにFCOCF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3(46.6g)を、内温を5℃以下に保ちながら3.0時間かけて滴下した。滴下終了後、50℃にて12時間、その後室温にて24時間撹拌して、粗液を回収した。さらに粗液を減圧濾過し、その後、回収液を真空乾燥機(50℃、667Pa)で12時間乾燥した。ここで得た粗液を100mlのAK−225に溶解し、1000mlの飽和重曹水で3回水洗を行い、有機相を回収した。さらに、回収した有機相に硫酸マグネシウム(1.0g)を加え、12時間撹拌を行った。その後、加圧濾過を行って硫酸マグネシウムを除去し、エバポレーターにてAK−225を留去し、室温で液体のポリマー、56.1gを得た。1H−NMR、19F−NMR分析の結果、得られたポリマーはCH3O(CH2CH2O)p+1COCF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3(pは前記と同じ意味を示す。)で表される化合物であることを確認した。
工程2)500mLのハステロイ製オートクレーブに、R−113(1560g)を加えて撹拌し、25℃に保った。オートクレーブガス出口には、20℃に保持した冷却器、NaFペレット充填層、及び20℃に保持した冷却器を直列に設置した。なお、−20℃に保持した冷却器からは凝集した液をオートクレーブに戻すための液体返送ラインを設置した。窒素ガスを1.0時間吹き込んだ後、窒素ガスで10%に希釈したフッ素ガス(以下、10%フッ素ガスと記す。)を、流速24.8L/hで1時間吹き込んだ。
次に、10%フッ素ガスを同じ流速で吹き込みながら、工程1で得た生成物(27.5g)をR−113(1350g)に溶解した溶液を30時間かけて注入した。
次に、10%フッ素ガスを同じ流速で吹き込みながら、R−113溶液を12mL注入した。この際、内温を40℃に変更した。つづけて、ベンゼンを1wt%溶解したR−113溶液(6mL)を注入した。さらに、フッ素ガスを1.0時間吹き込んだのち、窒素ガスを1.0時間吹き込んだ。
反応終了後、溶媒を真空乾燥(60℃、6.0時間)にて留去し、室温で液体の生成物45.4gを得た。NMR分析の結果、工程1で得た生成物の水素原子の総数の99.9%がフッ素原子に置換された、CF3O(CF2CF2O)p+1COCF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3で表される化合物であることを確認した。
工程3)スターラーチップを投入した300mLの丸底フラスコを充分に窒素置換した。メタノール(36g)、NaF(5.6g)及び、AK−225(50g)を加えて、工程2で得た生成物(43.5g)を滴下したのち、室温にてバブリングを行いながら、激しく撹拌した。ナスフラスコ出口は窒素シールを行った。
8時間後、冷却管に真空ポンプを設置して系内を減圧に保ち、過剰のメタノール、及び反応副性物を留去した。24時間後、室温で液体の生成物26.8gを得た。
分析の結果、工程2で得た生成物のエステル基の全量がメチルエステルに変換された、CF3O(CF2CF2O)pCF2COOCH3で表される化合物が主たる生成物であることを確認した。
工程4)スターラーチップを投入した300mLの丸底フラスコを充分に窒素置換した。2−プロパノール(30g)、AK−225(50.0g)及び、NaBH4(4.1g)を加えて、工程3で得た生成物(26.2g)をAK−225(30g)に希釈して滴下した。その後、室温にて激しく撹拌を行い、丸底フラスコ出口は窒素シールを行った。
8時間後、冷却管に真空ポンプを設置して系内を減圧に保ち、溶媒を留去した。24時間後、AK−225(100g)を投入し、撹拌を行いながら、0.2規定塩酸水溶液(500g)を滴下した。滴下後、6時間撹拌を維持した。その後、有機相を蒸留水(500g)にて3回水洗し、二層分離にて有機相を回収した。さらに、回収した有機相に硫酸マグネシウム(1.0g)を加え、12時間撹拌を行った。その後、加圧濾過を行って硫酸マグネシウムを除去し、エバポレーターにてAK−225を留去して室温で液体のポリマー、24.8gを得た。
分析の結果、工程3で得た生成物のエステル基の全量が還元された、CF3O(CF2CF2O)pCF2CH2OHで表される化合物が主たる生成物であることを確認した。
B−2:撹拌機および冷却管を装着した300mLの4つ口フラスコに、80mgのチタンテトライソブトキサイド、100gの化合物Mおよび25gのε−カプロラクトンを加え、150℃で5時間加熱し、ポリフルオロポリエチレンオキサイドの末端に、ε−カプロラクトンが開環付加した白色ワックス状の撥水撥油性付与剤(B−2)化合物を得た。(B−2)の分子量は1250であり、カプロラクトンの重合度数は約2.2個であった。
B−3:撹拌機および冷却管を装着した300mLの4つ口フラスコに、125gの撥水撥油性付与剤(B−2)と60gの1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンおよび60mgの2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾールを加え、30分間撹拌した後、15.5gの2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを加え室温で更に24時間撹拌し、反応を完結せしめた。その後、減圧下40℃で溶剤の1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンを留去し、末端がメタクリロイル基で修飾された撥水撥油性付与剤(B−3)を得た。(B−3)の分子量は1400であった。
B−4:撹拌機を装着した300mLの4つ口フラスコに、100gの化合物Mおよび60mgの2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾールを加え、30分間撹拌した後、31.0gの2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを加え室温で更に24時間撹拌し、末端がメタクリロイル基で修飾された撥水撥油性付与剤(B−4)を得た。(B−4)の数平均分子量は1160であった。
B−5:撹拌機および冷却管を装着した300mLの4つ口フラスコに、600mgの2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)、740mgのn−ドデシルメルカプタン、90gの酢酸ブチルおよび90gの1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンを加え、15分間室温にて撹拌した後、45gの上記撥水撥油性付与剤(B−3)と15gのポリプロピレンオキシドの片末端がアクリロイル基により変成されたマクロマー(日本油脂社製、ブレンマーAP−800、CH2=CHCOO−(CH2CH(CH3)O)y−H、y≒13、水酸基価=66.8)を加え、窒素パージした後70℃で18時間撹拌して重合を行い、反応生成物を得た。
その結果、数平均分子量で10000の共重合体が得られた。続いて、得られた反応生成物を室温まで冷却し、50mgのジラウリン酸ジブチルスズおよび100mgの2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾールを加え、室温で30分間撹拌した後、2.27gの2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを加え室温で更に24時間撹拌し、反応を完結せしめた。その後、減圧下40℃で溶剤の1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンを留去し、共重合体の重合単位の内、ポリプロピレンオキシド末端がメタクリロイル基で修飾された撥水撥油性付与剤(B−5)を得た。(B−5)の数平均分子量は10460であった。
B−6:撹拌機および冷却管を装着した300mLの4つ口フラスコに、600mgの2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)、740mgのn−ドデシルメルカプタンおよび180gの酢酸ブチルを加え、15分間室温にて撹拌した後、45gの上記撥水撥油性付与剤(B−3)および15gの不飽和脂肪酸ヒドロキシアルキルエステル修飾ε−カプロラクトン(ダイセル化学社製、プラクセルFA2D、カプロラクトンの重合度数=2)を加え、窒素パージした後70℃で18時間撹拌して重合を行い反応生成物を得た。
その結果、数平均分子量で35000の共重合体が得られた。続いて、得られた反応生成物を室温まで冷却し、50mgのジラウリン酸ジブチルスズおよび100mgの2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾールを加え、室温で30分間撹拌した後、6.69gの2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを加え室温で更に24時間撹拌し、反応を完結せしめた。その後、減圧下40℃で溶剤の1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンを留去し、共重合体の重合単位の内、不飽和脂肪酸ヒドロキシアルキルエステル修飾ε−カプロラクトン末端がメタクリロイル基で修飾された撥水撥油性付与剤(B−6)を得た。(B−6)の数平均分子量は39000であった。
B−7:撹拌機および冷却管を装着した300mLの4つ口フラスコに、580mgのフッ化カリウム、100gの化合物Mおよび9.12gのエチレンカーボネートを加え、160℃で脱炭酸しながら40時間加熱し、化合物Mの末端に1ユニットのエチレンオキサイドが付加した無色透明のオイル状化合物を得た。
系中のフッ化カリウムを濾別した後、撹拌機および冷却管を装着した300mLの4つ口フラスコに、80mgのチタンテトライソブトキサイドと前記オイル状化合物109gおよび25gのε−カプロラクトンを加え、150℃で5時間加熱し、化合物Mの末端に1ユニットのエチレンオキサイドを介してε−カプロラクトンが開環付加した白色ワックス状化合物を得た。数平均分子量は1400であり、カプロラクトンの重合度数は約2.2個であった。
続いて、60gの1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンおよび60mgの2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾールを加え、30分間撹拌した後、15.5gの2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを加え室温で更に24時間撹拌し、反応を完結せしめた。その後、減圧下40℃で溶剤の1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンを留去し、末端がメタクリロイル基で修飾された撥水撥油性付与剤(B−7)を得た。(B−7)の数平均分子量は1550であった。
B−8:側鎖の一部がC8F17CH2CH2基で置換されたジメチルシリコーンオイル(旭硝子社製、商品名「FLS525」)
部位(b−2)および官能基(b−3)を持たない撥水撥油性付与剤。
<光ディスクの作製>
[例1]
撹拌機および冷却管を装着した300mLの4つ口フラスコに、80gの重合性単量体(A−2)、0.3gの撥水撥油性付与剤(B−1)、4.0gの活性エネルギー線重合開始剤(C−1)、熱重合防止剤として1.0gのハイドロキノンモノメチルエーテルおよび有機溶剤として65.0gの酢酸ブチル(AcBt)を入れ、常温および遮光にした状態で、1時間撹拌して均一化した。続いて撹拌しながら、75.0gのコロイダルシリカ(D−1)をゆっくりと加え、さらに常温および遮光にした状態で1時間撹拌して均一化した。
次いで、有機溶剤として65.0gのジブチルエーテル(DBE)を加え、常温および遮光にした状態で1時間撹拌して被覆用組成物(X1)を得た。続いて、光ディスク基材aと光ディスク基材bの各表面に被覆用組成物(X1)をスピンコート(2000rpm×10秒)して、90℃の熱風循環オーブン中で1分間予備乾燥させた後、高圧水銀ランプ(光量:1200mJ/cm2、波長300〜390nm領域の紫外線積算エネルギー量)を用いてハードコート層を硬化させた。これにより、光ディスク基板の記録層表面に接着層/薄膜カバー層/ハードコート層(ハードコート層の膜厚は18μm)が形成された光ディスクa1と光ディスクb1を得た。光ディスクa1と光ディスクb1を用いて先に挙げた各項目について測定と評価を行った。結果を表3に示す。
[例2〜9]
例1における被覆用組成物中の多官能性化合物(A)、撥水撥油性付与剤(B)、活性エネルギー線重合開始剤(C)、コロイダルシリカ(D)および有機溶剤を、表2に記載した種類と量(カッコ内、単位:g)に変更する以外は、例1と同様にして光ディスクa2〜a9と光ディスクb2〜b9を製造し、例1と同様の測定と評価を行った。結果を表3に示す。
[光ディスク基材a]
光記録媒体用ポリカーボネート基板(直径12cm、厚さ1.1mm)の片面(案内溝を有する面)に、積層膜からなる記録層(Alからなる反射膜、SiNからなる第1誘電体膜、TbFeCoからなる光磁気記録膜、SiNからなる第2誘電体膜)をスパッタ法により成膜して形成した。記録層表面に、接着層(厚さ28μm)を介して、薄膜カバー層(V)として、帝人社製キャストポリカーボネートフィルム(商品名「ピュアエース」、厚さ70μm)を貼合し、光ディスク基材aを用意した。
[光ディスク基材b]
光ディスク基材aと同様の構成であるが、積層膜からなる記録層において反射膜の形成を省略したものを、光ディスク基材bとして用意した。
各例について、光ディスク基材aと光ディスク基材bを用い、光ディスクaと光ディスクbの2種を作製し、各種物性の測定および評価を以下に示す方法で行った。
[接触角]
自動接触角計(DSA10D02:独クルス社製)を用いて、乾燥状態(20℃、相対湿度65%)で3μLの液滴を針先に作り、これを光ディスクaのハードコード層(W)表面に接触させて液滴を作った。接触角とは、固体と液体が接触する点における液体表面に対する接線と固体表面がなす角で、液体を含む方の角度で定義した。液体には、蒸留水とオレイン酸をそれぞれ使用した。また、測定は、初期の光ディスクaと、60℃、相対湿度95%の湿潤環境下に500時間保存した耐湿試験後の光ディスクaについて行った。
[指紋除去性]
光ディスクaのハードコード層(W)表面に付着した指紋をセルロース製不織布(ペンコットM−3:旭化成社製)で拭き取り、その取れ易さの目視判定を行った。なお、評価は、前記初期光ディスクaと前記耐湿試験後の光ディスクaについて行った。
判定基準は次の通りとした。
○:3回以内の拭き取り操作で指紋を完全に拭き取ることができる。
×:3回以内の拭き取り操作では指紋を拭き取ることができない。
[密着性]
光ディスクaのハードコード層(W)表面に剃刀で1mm間隔で縦横それぞれ11本の切れ目を付け、100個のます目を作り、市販のセロハンテープ(ニチバン社製)をよく密着させた後、90度手前方向に急激にはがした際の、被膜が剥離せずに残存した碁盤目の数(個)で表す。
[透明性]
光ディスクbについて、ISO13468に準拠し、4ヵ所のヘイズ値(%)をヘイズメータで測定し、その平均値を算出した。光ディスクにおけるハードコート層(W)のヘイズとして、(光ディスクbのヘイズ値)−(光ディスク基材bのヘイズ値)の値(%)を示した。
[耐磨耗性]
光ディスクbについて、ISO9352で定めるテーバー磨耗性に準拠し、2つのCS−10F磨耗輪にそれぞれ500gの重りを組み合わせ500回転させた時のヘイズ値をヘイズメータにて測定した。ヘイズ値の測定は磨耗輪のサイクル軌道の4ヶ所で行い、平均値を測定した。耐磨耗性として、(磨耗試験後光ディスクbのヘイズ値)−(初期光ディスクbのヘイズ値)の値(%)を示した。
[透過率]
島津製作所社製UV−3100により、波長400nmにおける光線透過率を測定した。光ディスクにおけるハードコート層(W)の透過率として、(光ディスクbの光線透過率)−(光ディスク基材bの光線透過率)の値(%)を示した。
また、実施例において使用した原料等について以下に記す。
<原料化合物>
[多官能性化合物(A)]
A−1:水酸基含有ジペンタエリスリトールポリアクリレートとヘキサメチレンジイソシアネートを反応させて得られた1分子あたりの平均アクリロイル基数が15で分子量2300のアクリルウレタン。
A−2:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート。
[多官能性化合物(A)以外の重合性単量体]
A−3:イソボルニルアクリレート。
[活性エネルギー線重合開始剤(C)]
C−1:2−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。
[コロイダルシリカ(D)]
D−1:エチルセロソルブ分散型コロイダルシリカ(シリカ含量30質量%、平均粒径11nm)100質量部に、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン2.5質量部を加え80℃にて窒素気流下5時間加熱撹拌した後、12時間室温下で熟成して得られた、メルカプト基含有シラン化合物の加水分解縮合物を表面に有するコロイダルシリカ。
D−2:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート分散型コロイダルシリカ(シリカ含量30質量%、平均粒径11nm。)の100質量部に、3−メタクリロイロキシプロピルトリメトキシシランの2.5質量部を加えて、50℃にて3時間撹拌した後、12時間室温にて熟成して得られた、メタクリロイル基含有シラン化合物の加水分解縮合物を表面に有するコロイダルシリカ。
[撥水撥油性付与剤(B)]
以下に記す数平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィー法によりポリスチレンを標準物質として測定した値である。
B−1:撹拌機および冷却管を装着した300mLの4つ口フラスコに、80mgのチタンテトライソブトキサイド、100gの両末端水酸基のポリフルオロポリエチレンオキサイド(ソルベイ・ソレクシス社製、フォンブリンZ−dol1000、HOCH2(CF2CF2O)p(CF2O)sCF2CF2CH2OH、平均分子量1000)および25gのε−カプロラクトンを加え、150℃で5時間加熱し、ポリフルオロポリエチレンオキサイドの両末端に、ε−カプロラクトンが開環付加した白色ワックス状の化合物を得た。数平均分子量は1250であり、各末端のカプロラクトンの重合度数は約1.1個であった。
続いて、得られた化合物を室温まで冷却し、67gの1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンおよび60mgの2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾールを加え、30分間撹拌した後、31.0gの2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを加え室温で更に24時間撹拌し、反応を完結せしめた。その後、減圧下40℃で溶剤の1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンを留去し、末端がメタクリロイル基で修飾された撥水撥油性付与剤(B−1)を得た。(B−1)の数平均分子量は1560であった。
B−2〜B−7の原料である化合物M(CF3O(CF2CF2O)pCF2CH2OH、p≒7.3)の合成
以下においてテトラメチルシランをTMS、CClF2CF2CHClFをAK−225、CCl2FCClF2をR−113と記す。
工程1)市販のポリオキシエチレングリコールモノメチルエーテル(CH3O(CH2CH2O)p+1H、p≒7.3)(25g)とAK−225(20g)、NaF(1.2g)、ピリジン(1.6g)をフラスコに入れ、内温を10℃以下に保ちながら激しく撹拌して、窒素をバブリングさせた。そこにFCOCF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3(46.6g)を、内温を5℃以下に保ちながら3.0時間かけて滴下した。滴下終了後、50℃にて12時間、その後室温にて24時間撹拌して、粗液を回収した。さらに粗液を減圧濾過し、その後、回収液を真空乾燥機(50℃、667Pa)で12時間乾燥した。ここで得た粗液を100mlのAK−225に溶解し、1000mlの飽和重曹水で3回水洗を行い、有機相を回収した。さらに、回収した有機相に硫酸マグネシウム(1.0g)を加え、12時間撹拌を行った。その後、加圧濾過を行って硫酸マグネシウムを除去し、エバポレーターにてAK−225を留去し、室温で液体のポリマー、56.1gを得た。1H−NMR、19F−NMR分析の結果、得られたポリマーはCH3O(CH2CH2O)p+1COCF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3(pは前記と同じ意味を示す。)で表される化合物であることを確認した。
工程2)500mLのハステロイ製オートクレーブに、R−113(1560g)を加えて撹拌し、25℃に保った。オートクレーブガス出口には、20℃に保持した冷却器、NaFペレット充填層、及び20℃に保持した冷却器を直列に設置した。なお、−20℃に保持した冷却器からは凝集した液をオートクレーブに戻すための液体返送ラインを設置した。窒素ガスを1.0時間吹き込んだ後、窒素ガスで10%に希釈したフッ素ガス(以下、10%フッ素ガスと記す。)を、流速24.8L/hで1時間吹き込んだ。
次に、10%フッ素ガスを同じ流速で吹き込みながら、工程1で得た生成物(27.5g)をR−113(1350g)に溶解した溶液を30時間かけて注入した。
次に、10%フッ素ガスを同じ流速で吹き込みながら、R−113溶液を12mL注入した。この際、内温を40℃に変更した。つづけて、ベンゼンを1wt%溶解したR−113溶液(6mL)を注入した。さらに、フッ素ガスを1.0時間吹き込んだのち、窒素ガスを1.0時間吹き込んだ。
反応終了後、溶媒を真空乾燥(60℃、6.0時間)にて留去し、室温で液体の生成物45.4gを得た。NMR分析の結果、工程1で得た生成物の水素原子の総数の99.9%がフッ素原子に置換された、CF3O(CF2CF2O)p+1COCF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3で表される化合物であることを確認した。
工程3)スターラーチップを投入した300mLの丸底フラスコを充分に窒素置換した。メタノール(36g)、NaF(5.6g)及び、AK−225(50g)を加えて、工程2で得た生成物(43.5g)を滴下したのち、室温にてバブリングを行いながら、激しく撹拌した。ナスフラスコ出口は窒素シールを行った。
8時間後、冷却管に真空ポンプを設置して系内を減圧に保ち、過剰のメタノール、及び反応副性物を留去した。24時間後、室温で液体の生成物26.8gを得た。
分析の結果、工程2で得た生成物のエステル基の全量がメチルエステルに変換された、CF3O(CF2CF2O)pCF2COOCH3で表される化合物が主たる生成物であることを確認した。
工程4)スターラーチップを投入した300mLの丸底フラスコを充分に窒素置換した。2−プロパノール(30g)、AK−225(50.0g)及び、NaBH4(4.1g)を加えて、工程3で得た生成物(26.2g)をAK−225(30g)に希釈して滴下した。その後、室温にて激しく撹拌を行い、丸底フラスコ出口は窒素シールを行った。
8時間後、冷却管に真空ポンプを設置して系内を減圧に保ち、溶媒を留去した。24時間後、AK−225(100g)を投入し、撹拌を行いながら、0.2規定塩酸水溶液(500g)を滴下した。滴下後、6時間撹拌を維持した。その後、有機相を蒸留水(500g)にて3回水洗し、二層分離にて有機相を回収した。さらに、回収した有機相に硫酸マグネシウム(1.0g)を加え、12時間撹拌を行った。その後、加圧濾過を行って硫酸マグネシウムを除去し、エバポレーターにてAK−225を留去して室温で液体のポリマー、24.8gを得た。
分析の結果、工程3で得た生成物のエステル基の全量が還元された、CF3O(CF2CF2O)pCF2CH2OHで表される化合物が主たる生成物であることを確認した。
B−2:撹拌機および冷却管を装着した300mLの4つ口フラスコに、80mgのチタンテトライソブトキサイド、100gの化合物Mおよび25gのε−カプロラクトンを加え、150℃で5時間加熱し、ポリフルオロポリエチレンオキサイドの末端に、ε−カプロラクトンが開環付加した白色ワックス状の撥水撥油性付与剤(B−2)化合物を得た。(B−2)の分子量は1250であり、カプロラクトンの重合度数は約2.2個であった。
B−3:撹拌機および冷却管を装着した300mLの4つ口フラスコに、125gの撥水撥油性付与剤(B−2)と60gの1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンおよび60mgの2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾールを加え、30分間撹拌した後、15.5gの2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを加え室温で更に24時間撹拌し、反応を完結せしめた。その後、減圧下40℃で溶剤の1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンを留去し、末端がメタクリロイル基で修飾された撥水撥油性付与剤(B−3)を得た。(B−3)の分子量は1400であった。
B−4:撹拌機を装着した300mLの4つ口フラスコに、100gの化合物Mおよび60mgの2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾールを加え、30分間撹拌した後、31.0gの2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを加え室温で更に24時間撹拌し、末端がメタクリロイル基で修飾された撥水撥油性付与剤(B−4)を得た。(B−4)の数平均分子量は1160であった。
B−5:撹拌機および冷却管を装着した300mLの4つ口フラスコに、600mgの2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)、740mgのn−ドデシルメルカプタン、90gの酢酸ブチルおよび90gの1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンを加え、15分間室温にて撹拌した後、45gの上記撥水撥油性付与剤(B−3)と15gのポリプロピレンオキシドの片末端がアクリロイル基により変成されたマクロマー(日本油脂社製、ブレンマーAP−800、CH2=CHCOO−(CH2CH(CH3)O)y−H、y≒13、水酸基価=66.8)を加え、窒素パージした後70℃で18時間撹拌して重合を行い、反応生成物を得た。
その結果、数平均分子量で10000の共重合体が得られた。続いて、得られた反応生成物を室温まで冷却し、50mgのジラウリン酸ジブチルスズおよび100mgの2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾールを加え、室温で30分間撹拌した後、2.27gの2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを加え室温で更に24時間撹拌し、反応を完結せしめた。その後、減圧下40℃で溶剤の1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンを留去し、共重合体の重合単位の内、ポリプロピレンオキシド末端がメタクリロイル基で修飾された撥水撥油性付与剤(B−5)を得た。(B−5)の数平均分子量は10460であった。
B−6:撹拌機および冷却管を装着した300mLの4つ口フラスコに、600mgの2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)、740mgのn−ドデシルメルカプタンおよび180gの酢酸ブチルを加え、15分間室温にて撹拌した後、45gの上記撥水撥油性付与剤(B−3)および15gの不飽和脂肪酸ヒドロキシアルキルエステル修飾ε−カプロラクトン(ダイセル化学社製、プラクセルFA2D、カプロラクトンの重合度数=2)を加え、窒素パージした後70℃で18時間撹拌して重合を行い反応生成物を得た。
その結果、数平均分子量で35000の共重合体が得られた。続いて、得られた反応生成物を室温まで冷却し、50mgのジラウリン酸ジブチルスズおよび100mgの2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾールを加え、室温で30分間撹拌した後、6.69gの2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを加え室温で更に24時間撹拌し、反応を完結せしめた。その後、減圧下40℃で溶剤の1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンを留去し、共重合体の重合単位の内、不飽和脂肪酸ヒドロキシアルキルエステル修飾ε−カプロラクトン末端がメタクリロイル基で修飾された撥水撥油性付与剤(B−6)を得た。(B−6)の数平均分子量は39000であった。
B−7:撹拌機および冷却管を装着した300mLの4つ口フラスコに、580mgのフッ化カリウム、100gの化合物Mおよび9.12gのエチレンカーボネートを加え、160℃で脱炭酸しながら40時間加熱し、化合物Mの末端に1ユニットのエチレンオキサイドが付加した無色透明のオイル状化合物を得た。
系中のフッ化カリウムを濾別した後、撹拌機および冷却管を装着した300mLの4つ口フラスコに、80mgのチタンテトライソブトキサイドと前記オイル状化合物109gおよび25gのε−カプロラクトンを加え、150℃で5時間加熱し、化合物Mの末端に1ユニットのエチレンオキサイドを介してε−カプロラクトンが開環付加した白色ワックス状化合物を得た。数平均分子量は1400であり、カプロラクトンの重合度数は約2.2個であった。
続いて、60gの1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンおよび60mgの2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾールを加え、30分間撹拌した後、15.5gの2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを加え室温で更に24時間撹拌し、反応を完結せしめた。その後、減圧下40℃で溶剤の1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンを留去し、末端がメタクリロイル基で修飾された撥水撥油性付与剤(B−7)を得た。(B−7)の数平均分子量は1550であった。
B−8:側鎖の一部がC8F17CH2CH2基で置換されたジメチルシリコーンオイル(旭硝子社製、商品名「FLS525」)
部位(b−2)および官能基(b−3)を持たない撥水撥油性付与剤。
<光ディスクの作製>
[例1]
撹拌機および冷却管を装着した300mLの4つ口フラスコに、80gの重合性単量体(A−2)、0.3gの撥水撥油性付与剤(B−1)、4.0gの活性エネルギー線重合開始剤(C−1)、熱重合防止剤として1.0gのハイドロキノンモノメチルエーテルおよび有機溶剤として65.0gの酢酸ブチル(AcBt)を入れ、常温および遮光にした状態で、1時間撹拌して均一化した。続いて撹拌しながら、75.0gのコロイダルシリカ(D−1)をゆっくりと加え、さらに常温および遮光にした状態で1時間撹拌して均一化した。
次いで、有機溶剤として65.0gのジブチルエーテル(DBE)を加え、常温および遮光にした状態で1時間撹拌して被覆用組成物(X1)を得た。続いて、光ディスク基材aと光ディスク基材bの各表面に被覆用組成物(X1)をスピンコート(2000rpm×10秒)して、90℃の熱風循環オーブン中で1分間予備乾燥させた後、高圧水銀ランプ(光量:1200mJ/cm2、波長300〜390nm領域の紫外線積算エネルギー量)を用いてハードコート層を硬化させた。これにより、光ディスク基板の記録層表面に接着層/薄膜カバー層/ハードコート層(ハードコート層の膜厚は18μm)が形成された光ディスクa1と光ディスクb1を得た。光ディスクa1と光ディスクb1を用いて先に挙げた各項目について測定と評価を行った。結果を表3に示す。
[例2〜9]
例1における被覆用組成物中の多官能性化合物(A)、撥水撥油性付与剤(B)、活性エネルギー線重合開始剤(C)、コロイダルシリカ(D)および有機溶剤を、表2に記載した種類と量(カッコ内、単位:g)に変更する以外は、例1と同様にして光ディスクa2〜a9と光ディスクb2〜b9を製造し、例1と同様の測定と評価を行った。結果を表3に示す。
本発明によれば、基板の表面に、記録層と薄膜カバー層とがこの順に積層されており、データの記録および/または再生に用いられる青色レーザーに代表される短波長のレーザー光が薄膜カバー層を通して記録層に照射されるタイプの光ディスクであって、該薄膜カバー層の表面に、耐磨耗性、透明性、長期の皮脂汚れ防止性、特に表面に付着した指紋の除去性に優れたハードコート層が形成された光ディスクを提供できる。
Claims (11)
- 基板と、記録層と、厚さ5〜200μmの薄膜カバー層(V)と、がこの順に積層されており、データの記録および/または再生に用いられるレーザー光が前記薄膜カバー層(V)を通して前記記録層に照射される方式の光ディスクにおいて、
前記薄膜カバー層(V)上にハードコート層(W)が形成されており、
前記ハードコート層(W)は、活性エネルギー線硬化性の重合性官能基を2個以上有する多官能性化合物(A)と、撥水撥油性付与剤(B)と、活性エネルギー線重合開始剤(C)と、平均粒径1〜200nmのコロイダルシリカ(D)と、を含む被覆用組成物(X)の硬化物からなることを特徴とする光ディスク。
ただし、前記撥水撥油性付与剤(B)は、1分子中に、撥水撥油性を発現する部位(b−1)と、下記式(1)〜(4)で表される部分からなる群から選択される少なくとも1つからなる部位(b−2)と、活性エネルギー線硬化性の官能基(b−3)と、を有する撥水撥油性付与剤(B−T)である。
−R1− ・・・式(1)
−(CH2CH2O)x− ・・・式(2)
−(CH2CH(CH3)O)y− ・・・式(3)
−(C(=O)CuH2uO)t− ・・・式(4)
(式中、R1は炭素数6〜20のアルキレン基であり、xおよびyは5〜100の整数であり、uは3〜5の整数であり、tは1〜20の整数である。) - 前記撥水撥油性付与剤(B−T)において、前記撥水撥油性を発現する部位(b−1)は、下記式(5)〜(9)で表される部分からなる群から選択される少なくとも1つからなる請求項1記載の光ディスク。
CkF2k+1− ・・・式(5)
−(CF2CF2O)p− ・・・式(6)
−(CF2CF(CF3)O)q− ・・・式(7)
−(CF2CF2CF2O)r− ・・・式(8)
−(CF2O)s− ・・・式(9)
(式中、kは1〜16の整数であり、p、q、rおよびsは1〜100の整数である。) - 前記撥水撥油性付与剤(B−T)において、前記撥水撥油性を発現する部位(b−1)は、下記式(10)〜(12)で表される部分からなる群から選択される少なくとも1つからなる請求項2記載の光ディスク。
RfO(CF2CF2O)h−(CF2)m−(CH2)n−O−
・・・式(10)
RfO(CF2CF2CF2O)h−(CF2CF2)m−(CH2)n
−O− ・・・式(11)
RfO(CF(CF3)CF2O)h−(CF(CF3))m−(CH2
)n−O− ・・・式(12)
(式中、Rfは炭素数1〜16のポリフルオロアルキル基(酸素原子を有するものを含む。)であり、hは1〜50の整数であり、mおよびnは0〜3の整数であり、6≧m+n>0である。) - 活性エネルギー線硬化性の重合性官能基を2個以上有する多官能性化合物(A)100質量部に対し、撥水撥油性付与剤(B)を0.01〜10質量部、活性エネルギー線重合開始剤(C)を0.01〜20質量部、コロイダルシリカ(D)を5〜300質量部、含む請求項1〜3のいずれか一つに記載の光ディスク。
- コロイダルシリカ(D)は、メルカプト基を有する有機基と、加水分解性基または水酸基と、がケイ素原子に結合しているメルカプト基含有シラン化合物(S1)で表面修飾して得られる修飾コロイダルシリカであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の光ディスク。
- メルカプト基含有シラン化合物(S1)は、下記式(13)で表される化合物である請求項5記載の光ディスク。
HS−R2−SiR3 kR4 3−k ・・・式(13)
(式中、R2は2価の炭化水素基、R3は水酸基または加水分解性基、R4は1価の炭化水素基、kは1〜3の整数を表す。) - コロイダルシリカ(D)は、(メタ)アクリロイル基を有する有機基と、加水分解性基または水酸基とが、ケイ素原子に結合している(メタ)アクリロイル基含有シラン化合物(S2)で表面修飾して得られる修飾コロイダルシリカである請求項1〜4のいずれか一つに記載の光ディスク。
- 前記(メタ)アクリロイル基含有シラン化合物(S2)は、下記式(14)で表される化合物である請求項7に記載の光ディスク。
CH2=C(R5)−R2−SiR3 fR4 3−f ・・・式(14)
(式中、R5は水素原子またはメチル基、R2は2価の炭化水素基、R3は水酸基または加水分解性基、R4は1価の炭化水素基、fは1〜3の整数を表す。) - 基板と、記録層と、厚さ5〜200μmの薄膜カバー層(V)と、がこの順に積層されており、データの記録および/または再生に用いられるレーザー光が前記薄膜カバー層(V)を通して前記記録層に照射される方式の光ディスクにおいて、
前記薄膜カバー層(V)上にハードコート層(W)が形成されており、
該ハードコート層(W)は、その表面に対するオレイン酸の接触角が初期65度以上かつ耐湿試験後60度以上であり、ヘイズ値が3%以下であり、かつISO9352で定めるテーバー磨耗性(摩耗輪:CS−10F、片輪加重500g、500回転)におけるヘイズ値の変化が10%以下であることを特徴とする光ディスク。 - ハードコート層(W)は、活性エネルギー線硬化性の重合性官能基を2個以上有する多官能性化合物(A)、撥水撥油性付与剤(B)、活性エネルギー線重合開始剤(C)および平均粒径1〜200nmのコロイダルシリカ(D)を含む被覆用組成物(X)を硬化して得られる硬化物層からなる請求項9記載の光ディスク。
- ハードコート層(W)は、その表面に対するオレイン酸の接触角が初期65度以上かつ耐湿試験後60度以上であり、ヘイズ値が3%以下であり、かつISO9352で定めるテーバー磨耗性(摩耗輪:CS−10F、片輪加重500g、500回転)におけるヘイズ値の変化が10%以下である、請求項1〜8のいずれかに記載の光ディスク。
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