JPWO2017002847A1 - 含フッ素共重合体、組成物、光学フィルム、ハードコートフィルム、偏光板、及びタッチパネルディスプレイ、並びに含フッ素共重合体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、特許文献2には、外部環境によって、被膜表面を疎水性から親水性の表面に可逆的に変化させることができる含フッ素ポリマーが記載されている。
本発明の含フッ素共重合体は、一般式(II)で表されるビニルエステル構造(アクリル酸エステル構造とは異なる)を共重合体に組み込むことで、特に鹸化処理後における親水性表面形成が可能となった。親水化メカニズムは、アルカリによる鹸化処理で例えば酢酸ビニルのアセチル基がOH基へと変換され、親水性表面が形成されたと考えられる。鹸化処理によって親水化される構造としては、本発明のビニルエステル類のように主鎖に直結しているエステル基(※−O(C=O)型;※が主鎖との連結部)が好ましく、アクリレートのようなエステル基(※−(C=O)O−型;※が主鎖との連結部)は含まれない。これにより、特に積層塗布時において、従来は上層塗布時にはハジキが生じて塗布困難な下層に対しても、ハジキなく塗布可能なことがわかった。
近年、ハードコート層の多機能化として、用途に応じた他の層、例えば、帯電防止層、高屈折率層、低屈折率層、位相差層などをハードコート層表面に積層する要求が高まっているが、これらに対しても、本発明の含フッ素共重合体を用いることで、充分な親水性表面が形成されるため、ハジキなく、また、密着性に優れた積層が可能であることが分かった。また、タッチパネル用途で表面パネルとディスプレイモジュールを、光学樹脂(OCR)を間に充填して貼り合わせる場合においても、ディスプレイモジュール表面のハードコート層形成用組成物として本発明の含フッ素共重合体を用いることで、OCRの濡れ性、接着性を向上できることが分かった。
下記一般式(I)で表される繰返し単位と、下記一般式(II)で表される繰り返し単位とを含む含フッ素共重合体。
<2>
上記含フッ素共重合体が、少なくとも、第一のセグメントと第二のセグメントとを有し、
上記第一のセグメントは、上記一般式(I)で表される繰返し単位を上記第一のセグメントに含まれる全繰り返し単位に対して30質量%以上含み、かつ上記一般式(II)で表される繰り返し単位を0〜20質量%含み、
上記第二のセグメントは、上記一般式(II)で表される繰返し単位を上記第二のセグメントに含まれる全繰り返し単位に対して30質量%以上含み、かつ上記一般式(I)で表される繰り返し単位を0〜3質量%含む、
<1>に記載の含フッ素共重合体。
<3>
上記含フッ素共重合体が、分岐構造を有するポリマー又はブロック共重合体である、<2>に記載の含フッ素共重合体。
<4>
上記一般式(I)で表される繰り返し単位が、下記一般式(III)で表される<1>〜<3>のいずれか1項に記載の含フッ素共重合体。
<5>
上記maは1又は2を表し、上記naは1〜6の整数を表す<4>に記載の含フッ素共重合体。
<6>
上記R3がメチル基、エチル基、プロピル基、t−ブチル基、又はn−ブチル基である<1>〜<5>のいずれか1項に記載の含フッ素共重合体。
<7>
更に、下記一般式(IV)で表される繰り返し単位を有する<1>〜<6>のいずれか1項に記載の含フッ素共重合体。
<8>
上記一般式(IV)で表される繰り返し単位が、下記一般式(V)で表される<7>に記載の含フッ素共重合体。
<9>
<1>〜<8>のいずれか1項に記載の含フッ素共重合体を含有する組成物。
<10>
更に、硬化性化合物を含有する<9>に記載の組成物。
<11>
<9>又は<10>に記載の組成物から形成される層を有する光学フィルム。
<12>
<9>又は<10>に記載の組成物から形成される層を有するハードコートフィルム。
<13>
<9>又は<10>に記載の組成物から形成される層を有する偏光板。
<14>
液晶セルと、上記液晶セルの視認側に<13>に記載の偏光板を含み、上記偏光板の液晶セルと逆の面にOCA又はOCRを含むタッチパネルディスプレイ。
<15>
少なくとも、第一のセグメントと第二のセグメントとを有する含フッ素共重合体の製造方法であって、
上記第一のセグメントは、下記一般式(I)で表される繰返し単位を上記第一のセグメントに含まれる全繰り返し単位に対して30質量%以上含み、かつ下記一般式(II)で表される繰り返し単位を0〜20質量%含み、
上記第二のセグメントは、下記一般式(II)で表される繰返し単位を上記第二のセグメントに含まれる全繰り返し単位に対して30質量%以上含み、かつ下記一般式(I)で表される繰り返し単位を0〜3質量%含み、
下記(i)、(ii)又は(iii)の工程を含む、含む含フッ素共重合体の製造方法。
(i): 下記一般式(I)で表される繰返し単位を30質量%以上含む第一の重合体と、下記一般式(II)で表される繰り返し単位を30質量%以上含む第二の重合体とをそれぞれ合成し、続いて上記第一の重合体と上記第二の重合体とを結合させる工程。
(ii): 下記一般式(I)で表される繰返し単位を30質量%以上含む第一の重合体を合成し、続いて上記第一の重合体に下記一般式(II−M)で表される化合物を反応させる工程。
(iii): 下記一般式(II)で表される繰返し単位を30質量%以上含む第二の重合体を合成し、続いて上記第二の重合体に下記一般式(I−M)で表される化合物を反応させる工程。
なお、本明細書において「〜」とはその前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
本明細書において、「(メタ)アクリル基」は、「アクリル基及びメタアクリル基のいずれか一方又は双方」の意味で使用される。(メタ)アクリル酸(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロイル基なども同様である。
本発明の含フッ素共重合体は、下記一般式(I)で表される繰返し単位と、下記一般式(II)で表される繰り返し単位とを含む含フッ素共重合体である。
一般式(I)中のR1は水素原子又は炭素数1〜20のアルキル基を表し、水素原子又は炭素数1〜10が好ましく、水素原子又は炭素数1〜4がより好ましく、水素原子又はメチル基が更に好ましい。
Lが表す2価の鎖状基としては、炭素数1〜20のアルキレン基が好ましく、炭素数1〜10のアルキレン基がより好ましい。
Lが表す2価の脂肪族環状基としては、炭素数3〜20のシクロアルキレン基が好ましく、炭素数3〜15のシクロアルキレン基がより好ましい。
Lとしては、−(C=O)O−、又は−O(C=O)−が好ましく、−(C=O)O−がより好ましい。
効果的な親水性表面形成並びに原料入手及び製造の容易さの観点から、一般式(III)中のmaは1〜8であることが好ましく、1〜5であることがより好ましく、1又は2であることが最も好ましい。また、naは1〜8であることが好ましく、1〜7であることがより好ましく、1〜6であることが最も好ましい。
一般式(II)中のR10は水素原子又は炭素数1〜20のアルキル基を表し、水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基が好ましく、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基がより好ましく、水素原子が更に好ましい。
特に、一般式(II)中のR3がメチル基、エチル基、プロピル基、t−ブチル基、又はn−ブチル基であると、アルカリによる鹸化処理等、外部刺激に対する応答性の観点から好ましい。
なお、R3はフッ素原子を有さない。
R4が表す鎖状アルキル基としては、炭素数1〜20の直鎖又は分岐を有するアルキル基が好ましく、炭素数1〜10の直鎖又は分岐を有するアルキル基がより好ましい。
R4が表す環状アルキル基としては、炭素数3〜20の環状アルキル基が好ましく、炭素数3〜12の環状アルキル基がより好ましい。
R4が表すアルケニル基としては、炭素数2〜20の直鎖又は分岐を有するアルケニル基が好ましく、炭素数2〜10の直鎖又は分岐を有するアルケニル基がより好ましい。
R4が表すポリオキシアルキレン基としては、炭素数2〜200のポリオキシアルキレン基が好ましく、炭素数4〜120のポリオキシアルキレン基がより好ましい。
一般式(IV)中のR4としてはポリオキシアルキレン基が特に好ましい。
一般式(V)中のR6は水素原子又はメチル基を表し、メチル基を表すことが好ましい。
一般式(V)中のnは1〜100の整数を表し、1〜50を表すことが好ましく、1〜45を表すことがより好ましく、2〜40を表すことが更に好ましい。
本発明の含フッ素共重合体の数平均分子量(Mn)は、500〜40000が好ましく、600〜35000がより好ましく、600〜30000が更に好ましい。
本発明の含フッ素共重合体の分散度(Mw/Mn)は、1.00〜12.00が好ましく、1.00〜11.00がより好ましく、1.00〜10.00が更に好ましい。
なお、重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により下記の条件で測定された値である。
[溶離液] テトラヒドロフラン(THF)
[装置名] EcoSEC HLC−8320GPC(東ソー社製)
[カラム] TSKgel SuperHZM−H、TSKgel SuperHZ4000、TSKgel SuperHZ200(東ソー社製))
[カラム温度] 40℃
[流速] 0.35ml/min
特に、含フッ素共重合体が後述する第一のセグメントと第二のセグメントを有するポリマー(好ましくは、分岐構造を有するポリマー又はブロック共重合体)であると、上記効果が更に顕著に発揮されるため好ましい。
本発明の含フッ素共重合体は、少なくとも、第一のセグメントと第二のセグメントとを有し、
第一のセグメントは、一般式(I)で表される繰返し単位を第一のセグメントに含まれる全繰り返し単位に対して30質量%以上含み、かつ一般式(II)で表される繰り返し単位を0〜20質量%含むことが好ましい。
上記第二のセグメントは、一般式(II)で表される繰返し単位を第二のセグメントに含まれる全繰り返し単位に対して30質量%以上含み、かつ一般式(I)で表わされる繰り返し単位を0〜3質量%含むことが好ましい。
上記第一のセグメントは一般式(I)で表される繰返し単位がリッチなセグメントであり、上記第二のセグメントは一般式(II)で表される繰返し単位がリッチなセグメントである。含フッ素共重合体が、上記第一のセグメントと上記第二のセグメントとを有することで、一般式(I)で表される繰返し単位が有する機能(面状を改良する機能)と一般式(II)で表される繰返し単位が有する機能(他の層との積層性を改良する機能)がそれぞれ十分に発揮されるため好ましい。
より具体的には、本発明の含フッ素共重合体を含む膜について、鹸化処理を行う前においては、一般式(I)のR2が集まった部分が膜の表面に偏析しやすくなり、膜の表面張力を効果的に下げることができ、面状均一性に優れる。一方、鹸化処理を行った後は、一般式(II)のR3が親水性基に変換された基が集まって存在することで、一般式(I)のR2に影響されることなく膜の表面に移動することが可能なため、水の接触角が低い膜が形成される。
第一のセグメントは、一般式(II)で表される繰返し単位を含んでいてもよいが、その含有率は、第一のセグメントに含まれる全繰り返し単位に対して20質量%以下であり、15質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましく、0質量%であることが更に好ましい。
第二のセグメントは、一般式(I)で表される繰返し単位を含んでいてもよいが、その含有率は、第二のセグメントに含まれる全繰り返し単位に対して3質量%以下であり、2質量%以下であることが好ましく、1質量%以下であることがより好ましく、0質量%であることが更に好ましい。
含フッ素共重合体の特に好ましい形態としては、下記(G1)、(G2)、(S)、又は(B)が挙げられる。
(G1)第一のセグメントを含む幹ポリマーに、第二のセグメントを含む枝ポリマーが結合した分岐ポリマー、
(G2)第二のセグメントを含む幹ポリマーに、第一のセグメントを含む枝ポリマーが結合した分岐ポリマー
(S)中心点から第一のセグメントを含むポリマー(1)と第二のセグメントを含むポリマー(2)が伸びた分岐ポリマー
(B)第一のセグメントと第二のセグメントとが連結されたブロック共重合体
(G1)又は(G2)の分岐ポリマーにおいて、幹ポリマーの重量平均分子量は、1000以上100000以下であることが好ましく、2000以上50000以下であることがより好ましく、2500以上40000以下であることが更に好ましい。枝ポリマーの重量平均分子量は、500以上20000以下であることが好ましく、800以上15000以下であることがより好ましく、1000以上13000以下であることが更に好ましい。
枝ポリマーの含有率は、分岐ポリマー全体に対して3質量%以上70質量%以下であることが好ましく、5質量%以上50質量%以下であることがより好ましく、10質量%以上40質量%以下であることが更に好ましい。
(G1)の幹ポリマーは、一般式(I)で表される繰返し単位以外の繰り返し単位を含んでいてもよく、(G2)の幹ポリマーは、一般式(II)で表される繰返し単位以外の繰り返し単位を含んでいてもよい。(G1)又は(G2)の幹ポリマーは、前述の一般式(IV)で表される繰返し単位を含むことが好ましい。幹ポリマーにおける一般式(IV)で表される繰返し単位の含有率は、0質量%以上50質量%以下であることが好ましく、1質量%以上45質量%以下であることがより好ましく、2質量%以上40質量%以下であることが更に好ましい。
幹ポリマーと枝ポリマーは、たがいに反応することができる基を有する繰り返し単位を有することが好ましい。反応することができる基の組み合わせとしては、たとえば−N=C=O(イソシアネート基)と水酸基、−N=C=Oとカルボキシル基、−N=C=Oとアミノ基、カルボキシル基とエポキシ基、カルボキシル基とアミノ基、などが挙げられる。このうち、製造容易性の観点から、−N=C=Oと水酸基、カルボキシル基とエポキシ基が好ましく、カルボキシル基とエポキシ基の組み合わせが最も好ましい。カルボキシル基を有する繰り返し単位としては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸2−カルボキシエチル等に由来する繰り返し単位が挙げられる。エポキシ基を有する繰り返し単位をしては、(メタ)アクリル酸グリシジル等に由来する繰り返し単位が挙げられる。
幹ポリマーと反応することができる基を末端に導入する方法としては、枝ポリマーを合成したのちに末端へ修飾反応を行う方法、あらかじめ修飾された開始剤を用いて枝ポリマーを合成する方法、連鎖移動剤を用いて末端に官能基を導入する方法が挙げられる。なかでも、製造容易性の観点から、連鎖移動剤を用いることが好ましい。連鎖移動剤としては、メルカプトエタノール、メルカプトプロパノール、メルカプトブタノール、メルカプトペンタノール、メルカプトプロピオン酸、メルカプトブタン酸、メルカプトペンタン酸などが挙げられる。なかでもメルカプトプロピオン酸、メルカプトエタノールが好ましい。
(G1)又は(G2)の分岐ポリマーは公知の方法で合成することができ、例えば、高分子学会編、「基礎高分子科学」(第1版、2006年7月1日発行)の372〜374頁の記載を参照することができる。
(S)の分岐ポリマーにおいて、中心点を形成する化合物としては、第一のセグメントを含むポリマー(1)と第二のセグメントを含むポリマー(2)と反応できる基を分子内に複数有することが好ましく、たとえば、多官能イソシアネート化合物、多官能アミン化合物、多官能エポキシ化合物、多官能アルコール化合物が挙げられる。とくに、ポリエチレンイミン、エポキシ基含有アクリルポリマーが好ましい。中心点を形成する化合物の重量平均分子量は、100以上15000以下であることが好ましく、200以上9000以下であることがより好ましく、500以上3000以下であることが更に好ましい。
ポリマー(1)及びポリマー(2)の重量平均分子量は、それぞれ、500以上20000以下であることが好ましく、800以上15000以下であることがより好ましく、1000以上13000以下であることが更に好ましい。
(S)の分岐ポリマーにおけるポリマー(1)及びポリマー(2)の含有率は、それぞれ分岐ポリマー全体に対して10質量%以上80質量%以下であることが好ましく、15質量%以上70質量%以下であることがより好ましく、20質量%以上75質量%以下であることが更に好ましい。
ポリマー(1)は、一般式(I)で表される繰返し単位以外の繰り返し単位を含んでいてもよく、ポリマー(2)は、一般式(II)で表される繰返し単位以外の繰り返し単位を含んでいてもよい。例えば、ポリマー(1)又はポリマー(2)は、前述の一般式(IV)で表される繰返し単位、又は(メタ)アクリル酸エステルに由来する繰り返し単位などを含んでいてもよい。ポリマー(1)又はポリマー(2)におけるこれらの繰返し単位の含有率は、0質量%以上50質量%以下であることが好ましく、1質量%以上45質量%以下であることがより好ましく、2質量%以上40質量%以下であることが更に好ましい。
ポリマー(1)及びポリマー(2)は、中心点を形成する化合物と反応することができる基を末端に有することが好ましい。中心点を形成する化合物と反応することができる基を末端に導入する方法としては、前述の(G1)又は(G2)の分岐ポリマーにおいて説明した方法と同様である。
中心点を形成する化合物と枝ポリマーは、たがいに反応することができる基を有することが好ましい。反応することができる基の組み合わせとしては、たとえば−N=C=Oと水酸基、−N=C=Oとカルボキシル基、−N=C=Oとアミノ基、カルボキシル基とエポキシ基、カルボキシル基とアミノ基、などが挙げられる。このうち、製造容易性の観点から、カルボキシル基とエポキシ基、カルボキシル基とアミノ基の組み合わせが好ましく、カルボキシル基とアミノ基の組み合わせが最も好ましい。カルボキシル基を有する繰り返し単位としては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸2−カルボキシエチル等が挙げられる。エポキシ基を有する繰り返し単位としては、(メタ)アクリル酸グリシジル等が挙げられる。アミノ基を有する繰り返し単位としては、(メタ)アクリル酸N−t-ブチルアミノエチルが挙げられる。エポキシ基を有する中心点としては、マープルーフシリーズが挙げられる。−N=C=Oを有する中心点としては、タケネートシリーズ(三井化学製)が挙げられる。アミノ基を有する中心点としては、ポリエチレンイミンが挙げられる。
(S)の分岐ポリマーは公知の方法で合成することができ、例えば、高分子学会編、「基礎高分子科学」(第1版、2006年7月1日発行)の372〜374頁の記載を参照することができる。
(B)のブロック共重合体は、2つのブロックが結合したジブロック共重合体であっても、3つ以上のブロックが連結したものであっても良い。
(B)のブロック共重合体は、第一のセグメントを形成するポリマー(b1)と第二のセグメントを形成するポリマー(b2)とが直接又は連結鎖を挟んで連結されたものであることが好ましい。
第一のセグメントを形成するポリマー(b1)の重量平均分子量は、800以上30000以下であることが好ましく、1000以上25000以下であることがより好ましく、2000以上20000以下であることが更に好ましい。
第二のセグメントを形成するポリマー(b2)の重量平均分子量は、800以上25000以下であることが好ましく、1000以上20000以下であることがより好ましく、2000以上10000以下であることが更に好ましい。
ポリマー(b1)は、一般式(I)で表される繰返し単位以外の繰り返し単位を含んでいてもよく、ポリマー(b2)は、一般式(II)で表される繰返し単位以外の繰り返し単位を含んでいてもよい。例えば、ポリマー(b1)又はポリマー(b2)は、前述の一般式(IV)で表される繰返し単位、(メタ)アクリル酸に由来する繰り返し単位、又は(メタ)アクリル酸エステルに由来する繰り返し単位などを含んでいてもよい。ポリマー(b1)又はポリマー(b2)におけるこれらの繰返し単位の含有率は、0質量%以上50質量%以下であることが好ましく、1質量%以上45質量%以下であることがより好ましく、2質量%以上40質量%以下であることが更に好ましい。
(B)のブロック共重合体は公知の方法で合成することができ、例えば、高分子学会編、「基礎高分子科学」(第1版、2006年7月1日発行)の363〜365頁の記載を参照することができる。
フッ素含率=100×含フッ素共重合体に含まれるフッ素原子の質量/含フッ素共重合体の質量
本発明の含フッ素共重合体の製造方法は、
少なくとも、第一のセグメントと第二のセグメントとを有する含フッ素共重合体の製造方法であって、
上記第一のセグメントは、下記一般式(I)で表される繰返し単位を上記第一のセグメントに含まれる全繰り返し単位に対して30質量%以上含み、かつ下記一般式(II)で表される繰り返し単位を0〜20質量%含み、
上記第二のセグメントは、下記一般式(II)で表される繰返し単位を上記第二のセグメントに含まれる全繰り返し単位に対して30質量%以上含み、かつ下記一般式(I)で表される繰り返し単位を0〜3質量%含み、
下記(i)、(ii)又は(iii)の工程を含む、含む含フッ素共重合体の製造方法である。
(i): 下記一般式(I)で表される繰返し単位を30質量%以上含む第一の重合体と、下記一般式(II)で表される繰り返し単位を30質量%以上含む第二の重合体とをそれぞれ合成し、続いて上記第一の重合体と上記第二の重合体とを結合させる工程。
(ii): 下記一般式(I)で表される繰返し単位を30質量%以上含む第一の重合体を合成し、続いて上記第一の重合体に下記一般式(II−M)で表される化合物を反応させる工程。
(iii): 下記一般式(II)で表される繰返し単位を30質量%以上含む第二の重合体を合成し、続いて上記第二の重合体に下記一般式(I−M)で表される化合物を反応させる工程。
上記(ii)又は(iii)の工程を含む製造方法は、前述の(B)のブロック共重合体の製造方法として好ましい。
次に、本発明の含フッ素共重合体を含有する組成物について説明する。
本発明の組成物は、含フッ素共重合体以外の成分を含有してもよく、含フッ素共重合体以外に、膜形成用の化合物と溶剤を含有することが好ましい。特に、膜形成用の化合物として、硬化性化合物を含有することで、ハードコート層形成用組成物(塗布液)として用いることができる。
(b)分子内に3個以上のエチレン性不飽和二重結合基を有する化合物、
(c)分子内に1個以上のエポキシ基を有する化合物、
(d)エポキシ基又はエチレン性不飽和二重結合性基との反応性を有する無機微粒子、
(e)紫外線吸収剤
を含むことが好ましく、(c)は、分子内に1個の脂環式エポキシ基と1個のエチレン性不飽和二重結合基とを有し、分子量が300以下である化合物であることがより好ましい。
本発明のハードコート層形成用組成物は、分子内に3個以上のエチレン性不飽和二重結合基を有する化合物(化合物(b)ともいう)を含むことが好ましい。
エチレン性不飽和二重結合基としては、(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官能基が挙げられ、中でも、(メタ)アクリロイル基及び−C(O)OCH=CH2が好ましく、特に好ましくは(メタ)アクリロイル基である。エチレン性不飽和二重結合基を有する事によって、高い硬度を維持する事ができ、耐湿熱性も付与する事ができる。更に、分子内に3個以上のエチレン性不飽和二重結合基を有する事によって、より高い硬度を発現できる。
3個以上の(メタ)アクリロイル基を有する多官能アクリレート系化合物類の具体化合物としては、日本化薬(株)製KAYARAD DPHA、同DPHA−2C、同PET−30、同TMPTA、同TPA−320、同TPA−330、同RP−1040、同T−1420、同D−310、同DPCA−20、同DPCA−30、同DPCA−60、同GPO−303、大阪有機化学工業(株)製V#400、V#36095D等のポリオールと(メタ)アクリル酸のエステル化物を挙げることができる。また紫光UV−1400B、同UV−1700B、同UV−6300B、同UV−7550B、同UV−7600B、同UV−7605B、同UV−7610B、同UV−7620EA、同UV−7630B、同UV−7640B、同UV−6630B、同UV−7000B、同UV−7510B、同UV−7461TE、同UV−3000B、同UV−3200B、同UV−3210EA、同UV−3310EA、同UV−3310B、同UV−3500BA、同UV−3520TL、同UV−3700B、同UV−6100B、同UV−6640B、同UV−2000B、同UV−2010B、同UV−2250EA、同UV−2750B(日本合成化学(株)製)、UL−503LN(共栄社化学(株)製)、ユニディック17−806、同17−813、同V−4030、同V−4000BA(大日本インキ化学工業(株)製)、EB−1290K、EB−220、EB−5129、EB−1830,EB−4358(ダイセルUCB(株)製)、ハイコープAU−2010、同AU−2020((株)トクシキ製)、アロニックスM−1960(東亜合成(株)製)、アートレジンUN−3320HA,UN−3320HC,UN−3320HS、UN−904,HDP−4Tなどの3官能以上のウレタンアクリレート化合物、アロニックスM−8100,M−8030,M−9050(東亞合成(株)製、KBM−8307(ダイセルサイテック(株)製)の3官能以上のポリエステル化合物なども好適に使用することができる。
また、化合物(b)は単一の化合物から構成しても良いし、複数の化合物を組み合わせて用いる事もできる。
化合物(b)のエチレン性不飽和結合性基当量は、80〜130であるが、80〜110がより好ましく、80〜100が更に好ましい。
本発明のハードコート層形成用組成物は、分子内に1個以上のエポキシ基を有する化合物(化合物(c)ともいう)を含むことが好ましい。
なお、上記エポキシ基が脂環式であって、分子量を300以下にすると、硬度悪化を防止する効果を向上させることができる。
化合物(c)が、エチレン性不飽和二重結合基を有することにより、化合物(b)との結合力が付与されるため、硬度悪化が防止でき、また、湿熱耐久時の泣き出しを抑制できる。
これらの化合物を用いる事によって、平滑性が向上され、また、高い硬度を維持できる。
本発明のハードコート層形成用組成物は、エポキシ基又はエチレン性不飽和二重結合基との反応性を有する無機微粒子(無機微粒子(d)ともいう)を含むことが好ましい。
無機微粒子(d)を添加することで硬化層の親水性を増すことができるため、接触角を低減できる。また、硬化層の硬化収縮量を低減できるため、フィルムカールを低減できる。更に、エポキシ基又はエチレン性不飽和二重結合基との反応性を有する無機微粒子を用いる事によって、鉛筆硬度を向上させる事が可能である。無機微粒子としては例えば、シリカ粒子、二酸化チタン粒子、酸化ジルコニウム粒子、酸化アルミニウム粒子などが挙げられる。中でもシリカ粒子が好ましい。
表面修飾剤は、無機微粒子と結合を形成するか無機微粒子に吸着しうる官能基と、有機成分と高い親和性を有する官能基を同一分子内に有するものが好ましい。無機微粒子に結合若しくは吸着し得る官能基を有する表面修飾剤としては、シラン、アルミニウム、チタニウム、ジルコニウム等の金属アルコキシド表面修飾剤や、リン酸基、硫酸基、スルホン酸基、カルボン酸基等のアニオン性基を有する表面修飾剤が好ましい。更に有機成分との親和性の高い官能基としては単に有機成分と親疎水性を合わせただけのものでもよいが、有機成分と化学的に結合しうる官能基が好ましく、特にエチレン性不飽和二重結合基、若しくは開環重合性基が好ましい。
本発明において好ましい無機微粒子表面修飾剤は金属アルコキシド若しくはアニオン性基とエチレン性不飽和二重結合基若しくは開環重合性基を同一分子内に有する硬化性樹脂である。有機成分と化学的に結合させる事によって、ハードコート層の架橋密度が上昇し、鉛筆硬度を高める事ができる。
S−1 H2C=C(X)COOC3H6Si(OCH3)3
S−2 H2C=C(X)COOC2H4OTi(OC2H5)3
S−3 H2C=C(X)COOC2H4OCOC5H10OPO(OH)2
S−4 (H2C=C(X)COOC2H4OCOC5H10O)2POOH
S−5 H2C=C(X)COOC2H4OSO3H
S−6 H2C=C(X)COO(C5H10COO)2H
S−7 H2C=C(X)COOC5H10COOH
S−8 CH2CH(O)CH2OC3H6Si(OCH3)3
(Xは、水素原子又はCH3を表す)
無機微粒子(d)の形状は、球形、非球形を問わないが、2〜10個の無機微粒子が連結した非球形が硬度付与の観点で好ましい。数個が鎖状に連結した無機微粒子を用いる事によって、強固な粒子ネットワーク構造を形成して、硬度が向上すると推定している。
無機微粒子(d)の具体的な例としては、ELECOM V−8802(日揮(株)製の平均粒径12nmの球形シリカ微粒子)やELECOM V−8803(日揮(株)製の異形シリカ微粒子)、MiBK−ST(日産化学工業(株)製平均粒径10〜20nmの球形シリカ微粒子)、MEK−AC−2140Z(日産化学工業(株)製平均粒径10〜20nmの球形シリカ微粒子)、MEK−AC−4130(日産化学工業(株)製平均粒径40〜50nmの球形シリカ微粒子)、MiBK−SD−L(日産化学工業(株)製平均粒径40〜50nmの球形シリカ微粒子)、MEK−AC−5140Z(日産化学工業(株)製平均粒径70〜100nmの球形シリカ微粒子)等を上げる事ができる。中でも、ELECOM V−8802、MEK−AC−2140Zが硬度付与の観点で好ましい。
本発明のハードコート層形成用組成物は、紫外線吸収剤(紫外線吸収剤(e)ともいう)を含むことが好ましい。
本発明のハードコートフィルムは、偏光板又は液晶表示用部材等に使用されるが、偏光板又は液晶等の劣化防止の観点から、紫外線吸収剤が好ましく用いられる。紫外線吸収剤としては、波長370nm以下の紫外線の吸収能に優れ、かつ良好な液晶表示性の観点から、波長400nm以上の可視光の吸収が少ないものが好ましく用いられる。紫外線吸収剤は1種のみ用いても良いし、2種以上を併用しても良い。例えば、特開2001−72782号公報や特表2002−543265号公報に記載の紫外線吸収剤が挙げられる。紫外線吸収剤の具体例としては、例えばオキシベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、サリチル酸エステル系化合物、ベンゾフェノン系化合物、シアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物などが挙げられる。
本発明において、ハードコート層形成用組成物は、溶剤を含有することができる。溶剤としては、モノマーの溶解性、透光性粒子の分散性、塗工時の乾燥性等を考慮し、各種溶剤を用いることができる。係る有機溶剤としては、例えばジブチルエーテル、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、プロピレンオキシド、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、1,3,5−トリオキサン、テトラヒドロフラン、アニソール、フェネトール、炭酸ジメチル、炭酸メチルエチル、炭酸ジエチル、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、蟻酸エチル、蟻酸プロピル、蟻酸ペンチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、γ−プチロラクトン、2−メトキシ酢酸メチル、2−エトキシ酢酸メチル、2−エトキシ酢酸エチル、2−エトキシプロピオン酸エチル、2−メトキシエタノール、2−プロポキシエタノール、2−ブトキシエタノール、1,2−ジアセトキシアセトン、アセチルアセトン、ジアセトンアルコール、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル等メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、シクロヘキシルアルコール、酢酸イソブチル、メチルイソブチルケトン(MIBK)、2−オクタノン、2−ペンタノン、2−ヘキサノン、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコールイソプロピルエーテル、エチレングリコールブチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メタノール、エタノール、tert−ブチルアルコール等が挙げられ、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明におけるハードコート層形成用組成物は、ラジカル重合開始剤を含有してもよい。
エチレン性不飽和基を有する化合物の重合は、光ラジカル重合開始剤又は熱ラジカル重合開始剤の存在下、電離放射線の照射又は加熱により行うことができる。光及び熱重合開始剤としては市販の化合物を利用することができ、それらは、「最新UV硬化技術」(p.159,発行人;高薄一弘,発行所;(株)技術情報協会,1991年発行)や、BASF社のカタログに記載されている。
ラジカル重合開始剤としては、具体的には、アルキルフェノン系光重合開始剤(Irgacure651、Irgacure184、DAROCURE1173、Irgacure2959、Irgacure127、DAROCUREMBF、Irgacure907、Irgacure369、Irgacure379EG)、アシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤(Irgacure819、LUCIRIN TPO)、その他(Irgacure784、Irgacure OXE01、Irgacure OXE02、Irgacure754)等を用いる事ができる。
ラジカル重合開始剤の添加量は、本発明におけるハードコート層形成用組成物の全固形分を100質量%とした場合に、0.1〜10質量%の範囲であり、1〜5質量%が好ましく、2〜4質量%がより好ましい。添加量が0.1質量%未満の場合には、重合が十分に進まずハードコート層の硬度が不足する。一方、10質量%より多い場合には、UV光が膜内部まで届かずハードコート層の硬度が不足する。これらラジカル開始剤は単独で用いても良いし、複数種を組み合わせて用いる事もできる。
本発明におけるハードコート層形成用組成物は、カチオン重合開始剤を含有してもよい。
カチオン重合開始剤としては、光カチオン重合の光開始剤、色素類の光消色剤、光変色剤、或いは、マイクロレジスト等に使用されている公知の酸発生剤等、公知の化合物及びそれらの混合物等が挙げられる。
例えば、オニウム化合物、有機ハロゲン化合物、ジスルホン化合物が挙げられる。有機ハロゲン化合物、ジスルホン化合物のこれらの具体例は、上記ラジカルを発生する化合物の記載と同様のものが挙げられる。
本発明におけるハードコート層形成用組成物は、風ムラ防止剤を含有してもよい。
ハードコート層形成用組成物はフッ素系界面活性剤、及びシリコーン系界面活性剤を含有してもよいが、疎水性が増して接触角が高くなるため実質的に含まないことが好ましい。形成されたハードコート層の表面が疎水的になりにくくなり、上層を形成する際にハジキが生じにくくなる。
具体的には、ハードコート層形成用組成物のフッ素系界面活性剤及びシリコーン系界面活性剤の含量が、ハードコート層形成用組成物の総質量に対して0.05質量%以下、好ましくは0.01質量%以下、より好ましくは0質量%である。
市販品のフッ素系界面活性剤としては、AGCセイミケミカル株式会社製のサーフロンや、DIC株式会社製のメガファック、NEOS株式会社のフタージェントを挙げることができる。
シリコーン系界面活性剤としては、例えば、ポリメチルフェニルシロキサン、ポリエーテル変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性ジメチルポリシロキサン、ジメチルシリコーン、ジフェニルシリコーン、ハイドロジェン変性ポリシロキサン、ビニル変性ポリシロキサン、ヒドロキシ変性ポリシロキサン、アミノ変性ポリシロキサン、カルボキシル変性ポリシロキサン、クロル変性ポリシロキサン、エポキシ変性ポリシロキサン、メタクリロキシ変性ポリシロキサン、メルカプト変性ポリシロキサン、フッ素変性ポリシロキサン、長鎖アルキル変性ポリシロキサン、フェニル変性ポリシロキサン、シリコーン変性コポリマーなどの珪素原子含有の低分子化合物が挙げられる。
本発明の光学フィルムは、本発明の含フッ素共重合体を含有する組成物から形成される層を有する。
光学フィルムは、好ましくは支持体上に本発明の含フッ素共重合体を含有する組成物から形成される層を有することが好ましい。
支持体としては、可視光(400〜800nm)の平均の透過率が80%以上の透明支持体が好ましく、ガラスやポリマーフィルムを用いることができる。支持体として用いられるポリマーフィルムの材料の例には、セルロースアシレートフィルム(例えば、セルローストリアセテートフィルム、セルロースジアセテートフィルム、セルロースアセテートブチレートフィルム、セルロースアセテートプロピオネートフィルム)、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂フィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリメチルメタクリレート等のポリアクリル系樹脂フィルム、ポリウレタン系樹脂フィルム、ポリエステルフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリスルホンフィルム、ポリエーテルフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリエーテルケトンフィルム、(メタ)アクリルニトリルフィルム、ポリオレフィン、脂環式構造を有するポリマー(ノルボルネン系樹脂(アートン:商品名、JSR社製、非晶質ポリオレフィン(ゼオネックス:商品名、日本ゼオン社製))、などが挙げられる。このうちセルロースアシレートフィルムが好ましい。
支持体はハードコート層の形成後剥離される仮支持体であってもよい。
支持体の膜厚は、1μm〜1000μm程度あればよく、モバイル用途に合わせて薄層化することが好ましいため、1μm〜100μmが更に好ましく、1μm〜25μmがより好ましい。
本発明のハードコートフィルムは、上記光学フィルムの好ましい形態のひとつであり、本発明の含フッ素共重合体を含有する組成物から形成される層(ハードコート層であることが好ましい)を有する。
本発明のハードコートフィルムは、支持体上に、上記ハードコート層形成用組成物を塗布して、乾燥、硬化させることでハードコート層を形成することにより、製造することができる。支持体はハードコート層の形成後剥離してもよい。
本発明のハードコートフィルムの各層は以下の塗布方法により形成することができるが、この方法に制限されない。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、スライドコート法やエクストルージョンコート法(ダイコート法)(特開2003−164788号明細書参照)、マイクログラビアコート法等の公知の方法が用いられ、その中でもマイクログラビアコート法、ダイコート法が好ましい。
本発明におけるハードコート層など塗布により層形成する場合の、乾燥、硬化方法に関して、好ましい例を以下に述べる。
本発明では、電離放射線による照射と、照射の前、照射と同時又は照射後の熱処理とを組み合わせることにより、硬化することが有効である。
以下に、いくつかの製造工程のパターンを示すが、これらに限定されるものではない。(以下の「−」は熱処理を行っていないことを示す。)
(1)熱処理 → 電離放射線硬化 → −
(2)熱処理 → 電離放射線硬化 → 熱処理
(3) − → 電離放射線硬化 → 熱処理
本発明のハードコートフィルムは、一般に、最も単純な構成では、透明支持体上にハードコート層を塗設した構成である。
本発明のハードコートフィルムの好ましい層構成の例を下記に示すが、特にこれらの層構成のみに限定されるわけではない。
・支持体/ハードコート層
・支持体/ハードコート層/低屈折率層
・支持体/ハードコート層/防眩層(帯電防止層)/低屈折率層
・支持体/ハードコート層/防眩層/帯電防止層/低屈折率層
・支持体/ハードコート層/帯電防止層/防眩層/低屈折率層
・支持体/ハードコート層(帯電防止層)/防眩層/低屈折率層
・支持体/ハードコート層/高屈折率層/帯電防止層/低屈折率層
・支持体/ハードコート層/高屈折率層(帯電防止層)/低屈折率層
・支持体/ハードコート層/帯電防止層/高屈折率層/低屈折率層
・支持体/ハードコート層/中屈折率層/高屈折率層(帯電防止層)/低屈折率層
・支持体/ハードコート層/中屈折率層(帯電防止層)/高屈折率層/低屈折率層
・支持体/ハードコート層(帯電防止層)/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層
・支持体/帯電防止層/ハードコート層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層
・帯電防止層/支持体/ハードコート層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層
ここで、帯電防止層、防眩層はハードコート性を有していても良い。
本発明の偏光板は、本発明の含フッ素共重合体を含有する組成物から形成される層を有する。
本発明の偏光板は、少なくとも1枚の本発明のハードコートフィルムを有するものであることが好ましく、偏光子と、鹸化処理を施した後に上記偏光子と貼り合わされた本発明のハードコートフィルムとを含むものであることが好ましい。
本発明のハードコートフィルムは、偏光板用保護フィルムとして用いることができる。偏光板用保護フィルムとして用いる場合、偏光板の作製方法は特に限定されず、一般的な方法で作製することができる。得られたハードコートフィルムをアルカリ処理し、ポリビニルアルコールフィルムを沃素溶液中に浸漬延伸して作製した偏光子の両面に完全ケン化ポリビニルアルコール水溶液を用いて貼り合わせる方法がある。アルカリ処理の代わりに特開平6−94915号、特開平6−118232号に記載されているような易接着加工を施してもよい。また前述のような表面処理を行ってもよい。光学フィルムの偏光子との貼合面は、膜を低透湿層積層した面でも良いし、膜を積層していない面であっても構わない。
保護フィルム処理面と偏光子を貼り合わせるのに使用される接着剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等のポリビニルアルコール系接着剤や、ブチルアクリレート等のビニル系ラテックス等が挙げられる。
偏光板は偏光子及びその両面を保護する保護フィルムで構成されており、更にこの偏光板の一方の面にプロテクトフィルムを、反対面にセパレートフィルムを貼合して構成される。プロテクトフィルム及びセパレートフィルムは偏光板出荷時、製品検査時等において偏光板を保護する目的で用いられる。この場合、プロテクトフィルムは、偏光板の表面を保護する目的で貼合され、偏光板を液晶板へ貼合する面の反対面側に用いられる。又、セパレートフィルムは液晶板へ貼合する接着層をカバーする目的で用いられ、偏光板を液晶板へ貼合する面側に用いられる。
本発明のタッチパネルディスプレイは、液晶セルと、上記液晶セルの視認側に上記本発明の偏光板を含み、また、上記偏光板の液晶セルと逆の面にOCA(Optically clear adhesive)又はOCR(Optically clear resin)を含むものである。
OCRとしては、協立化学製のHRJシリーズや、Dexerials製のSAシリーズなどが挙げられる。
(含フッ素共重合体B−1の合成例)
攪拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素ガス導入管を備えた200ミリリットル三口フラスコに、メチルエチルケトン15.0gを仕込んで、75℃まで昇温した。次いで、2−(パーフルオロヘキシル)エチルアクリレート4.00g(9.6ミリモル)、酢酸ビニル14.00g(162.6ミリモル)、ブレンマーAME−400(日油株式会社製)2.00g(4.1ミリモル)、メチルエチルケトン15.0g及び「V−601」(和光純薬(株)製)1.556gからなる混合溶液を、180分で滴下が完了するように等速で滴下した。滴下完了後、更に2時間攪拌を続けた後、87℃まで昇温し、更に5時間攪拌を続け、本発明の含フッ素共重合体B−1のメチルエチルケトン溶液43.6gを得た。この重合体の重量平均分子量(Mw)は3,600(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(EcoSEC HLC−8320GPC(東ソー社製))により溶離液THF、流速0.35ml/min、温度40℃の測定条件にてポリスチレン換算で算出、使用カラムはTSKgel SuperHZM−H、TSKgel SuperHZ4000、TSKgel SuperHZ200(東ソー社製))であった。また、得られた重合体の1H−NMR(Nuclear Magnetic Resonance)スペクトルにて構造を同定し、組成比を決定した。
1H−NMR(CDCl3) δ:3.3〜3.4(3H、AME−400由来のポリエチレンオキシ基末端CH3)、4.0〜4.2並びに4.3〜4.5(2H、2−(パーフルオロヘキシル)エチルアクリレートのメチレン基由来)、4.8〜5.2(1H、酢酸ビニルのメチン基由来)。
合成例1で用いたモノマー、組成比をそれぞれ表1のように変更したこと以外は同様にして本発明の含フッ素共重合体B−2〜B−12を合成した。なお、合成例5と合成例10ではいずれもB−5の構造の含フッ素共重合体を合成したが、繰り返し単位の含有量が異なる。
C6FHA:1H,1H,7H−ドデカフルオロヘプチルアクリレート
C8FHA:1H,1H,9H−ドデカフルオロノニルアクリレート
C6FA:2−(パーフルオロヘキシル)エチルアクリレート
C8FA:2−(パーフルオロオクチル)エチルアクリレート
HFMA:メタクリル酸1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピル
C6FVE:(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル)ビニルエーテル
CF3VAc:トリフルオロ酢酸ビニル
VAc:酢酸ビニル
VB:酪酸ビニル
VN−O:n−オクタン酸ビニル
VL:ラウリン酸ビニル
VS:ステアリン酸ビニル
AME−400:ブレンマーAME−400(日油社製)
PME−400:ブレンマーPME−400(日油社製)
AM−230G:NKエステルAM−230G(新中村化学社製)
また、表1中の分子量はk(キロ)で表しており、例えば、3.6kは3600である。
下記の組成となるように、各成分を混合し、固形分濃度が約55質量%となるハードコート層塗布液A−1を作製した。
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ハードコート層塗布液A−1の組成
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DPHA(dipenthaerythiritol hexa acrylate):KAYARD DPHA(日本化薬(株)製)(6官能)
29.6質量部
イルカギュア184:アルキルフェノン系光重合開始剤(BASF(製)) 2.20質量部
3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート:サイクロマーM100((株)ダイセル、分子量196) 13.8質量部
化合物1 0.55質量部
含フッ素共重合体B−1(合成例1) 0.06質量部
MEK−AC−2140Z(平均粒径10〜20nm、球形シリカ微粒子(日産化学工業(株)製)) 8.25質量部
Tinuvin928:ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤(BASF(製)) 0.55質量部
MEK:メチルエチルケトン 16.7質量部
MiBK:メチルイソブチルケトン 19.8質量部
酢酸メチル: 8.5質量部
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化合物1:
化合物1は特許第4841935号公報実施例1記載の方法で合成した。
含フッ素共重合体B−1を、含フッ素共重合体B−2〜B−12、H−1〜3に替えるか、又は含フッ素共重合体B−1を添加しない以外は上記と同様にして、ハードコート層塗布液A−2〜A−17を作製した。
攪拌装置、温度センサー、冷却管及び窒素導入管を備えた内容積30Lの反応釜に、メタクリル酸メチル(MMA)8000g、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸メチル(MHMA)2000g及び重合溶媒としてトルエン10000gを仕込み、これに窒素を通じつつ、105℃まで昇温させた。昇温に伴う環流が始まったところで、重合開始剤としてt−アミルパーオキシイソノナノエート10.0gを添加するとともに、t−アミルパーオキシイソノナノエート20.0gとトルエン100gとからなる溶液を2時間かけて滴下しながら、約105〜110℃の環流下で溶液重合を進行させ、更に4時間の熟成を行った。重合反応率は96.6%、得られた重合体におけるMHMAの含有率(質量比)は20.0%であった。
次に、得られた重合溶液に、環化触媒として10gのリン酸ステアリル/リン酸ジステアリル混合物(堺化学工業製、Phoslex A−18)を加え、約80〜100℃の環流下において5時間、環化縮合反応を進行させた。
次に、得られた重合溶液を、バレル温度260℃、回転速度100rpm、減圧度13.3〜400hPa(10〜300mmHg)、リアベント数1個及びフォアベント数4個のベントタイプスクリュー二軸押出機(φ=29.75mm、L/D=30)に、樹脂量換算で2.0kg/時の処理速度で導入し、押出機内で環化縮合反応及び脱揮を行った。次に、脱揮完了後、押出機内に残された熱溶融状態にある樹脂を押出機の先端から排出し、ペレタイザーによりペレット化して、主鎖にラクトン環構造を有するアクリル樹脂からなる透明なペレットを得た。この樹脂の重量平均分子量は148000、メルトフローレート(JIS K7120に準拠し、試験温度を240℃、荷重を10kgとして求めた。以降の製造例においても同じ)は11.0g/10分、ガラス転移温度は130℃であった。
次に、得られたペレットとAS樹脂(東洋スチレン製、商品名:トーヨーAS AS20)を、ペレット/AS樹脂=90/10の重量比で単軸押出機(φ=30mm)を用いて混錬することにより、ガラス転移温度が127℃の透明なペレットを得た。
上記で作製した樹脂組成物のペレットを、二軸押出機を用いて、コートハンガー型Tダイから溶融押出し、厚さ約160μmの樹脂フィルムを作製した。
次に、得られた未延伸の樹脂フィルムを、縦方向(長さ方向)に2.0倍、横方向(幅方向)に2.0倍に同時二軸延伸することにより、偏光子保護フィルムを作製した。このようにして得たアクリル基材フィルムの厚さは40μm、全光線透過率は92%、ヘイズは0.3%、ガラス転移温度は127℃であった。
ロール形態で巻き出した80μm厚さの市販のトリアセチルセルロースフィルム(富士フイルム製)(下記表2中、「TAC80」と記載する)、TJ25(富士フイルム製)、及び上記の40μmアクリル基材フィルム(下記表2中、「アクリル」と記載する)から選択した支持体と、ハードコート層塗布液A−1〜A−17を使用し、ハードコートフィルムS−01〜S−21を作製した。
具体的には、支持体上に、特開2006−122889号公報実施例1記載のスロットダイを用いたダイコート法で、搬送速度30m/分の条件で各塗布液を塗布し、60℃で150秒乾燥の後、更に窒素パージ下酸素濃度約0.1体積%で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400mW/cm2、照射量500mJ/cm2の紫外線を照射して塗布層を硬化させてハードコート層を形成した後、巻き取った。
ハードコート層の膜厚は、接触式の膜厚計を用いて作製したハードコートフィルムの膜厚を測定し、そこから同様に測定した支持体厚みを引いて算出した。ハードコートフィルムS−01〜S−21の全てにおいて、ハードコート層の膜厚は、6.0μmであった。
ハードコートフィルムのハードコート層と反対面の面(裏面)の反射を防止するため、裏面を黒色マーカーで塗りつぶした後に、拡散板が前面に取りつけられた3波長蛍光灯下でハードコートフィルムのおもて面(ハードコート層塗布面)を観察する。おもて面からハードコートフィルムを目視しで観察し、下記評価基準にて評価した。
A:干渉縞はなかった。
B:干渉縞はごく僅かにみられるが、気にならない。
C:干渉縞がところどころにみられるが、製品として許容されるものであった。
D:干渉縞が強く発生し、問題になる。
裏面側から蛍光灯を照射し、ハードコート層塗布面(おもて面)側から透過目視面検、及びハードコート層塗布面側から蛍光灯を照射した反射目視面検にて3m2検査し、輝点状の欠陥を採取した。更に、採取した欠陥を顕微鏡及びIR、顕微ラマン分光装置で分析して、欠陥部の組成が、正常部と同一であるものの数をカウントし、その値を3で割って1m2当たりのブツ状欠陥の数を算出した。
A:ブツ状欠陥が1m2当たりに換算し0個であり、発生していない
B:ブツ状欠陥が1m2当たりに換算し1〜5個発生しているものの、低頻度であり気にならない
C:ブツ状欠陥が1m2当たりに換算し6個以上発生しており、気になる
作製したハードコートフィルムを、45℃に保った1.5mol/LのNaOH水溶液(鹸化液)に2分間浸漬した後、フィルムを水洗し、その後、30℃の0.1mol/Lの硫酸水溶液に15秒浸漬した後、更に水洗浴を100秒流水下に通して、フィルムを中性の状態にした。そして、エアナイフによる水切りを3回繰り返し、水を落とした後に90℃の乾燥ゾーンに60秒間滞留させて乾燥し、鹸化処理したフィルムを作製した。
接触角計[“CA−X”型接触角計、協和界面科学(株)製]を用い、乾燥状態(20℃/65%RH)で、液体として純水を使用して3μLの液滴を針先に作り、これを鹸化したハードコートフィルムのハードコート層表面に接触させてフィルム上に液滴を作った。滴下後10秒でのフィルムと液体とが接する点における、液体表面に対する接線とフィルム表面がなす角で、液体を含む側の角度を測定し、接触角とした。その結果を元に、以下の基準で評価した。
A:接触角が50°以下
B:接触角が50°を超え60°以下
C:接触角が60°を超え75°以下
D:接触角が75°を超える
(積層用塗布液Ln−1の調製)
各成分を下記のように混合し、MEK/MMPG−Acの90/10混合物(質量比)に溶解して固形分1質量%の低屈折率層塗布液を調製した。
《Ln−1の組成》
下記のパーフルオロオレフィン共重合体(P−1) 15.0g
DPHA 7.0g
RMS−033 5.0g
下記の含フッ素モノマー(M−1) 20.0g
中空シリカ粒子(固形分として) 50.0g
イルガキュア127 3.0g
使用した化合物を以下に示す。
・RMS−033:シリコーン系多官能アクリレート(Gelest製、Mw=28000)
・イルガキュア127:アシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤(BASF(製))
・中空シリカ粒子:中空シリカ粒子分散液(平均粒子サイズ45nm、屈折率1.25、表面をアクリロイル基を有するシランカップリング剤で表面処理、MEK分散液濃度20%)
・MEK:メチルエチルケトン
・MMPG−Ac:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
A:ハジキが0個であり、発生していない
B:ハジキが1〜5個であり、ほとんど発生しておらず問題ない
C:ハジキが6〜20個で、許容される
D:ハジキが21個以上発生しており、問題ある
F−552:市販フッ素系表面改質剤(DIC(株)社製、製品名:メガファックF−552)
(幹ポリマーの合成)
攪拌機、温度計、還流冷却管、オイルバス、及び窒素ガス導入管を備えた200ミリリットル三口フラスコに、メチルエチルケトン10.0gを仕込んで、78℃まで昇温した。次いで、酢酸ビニル15.0g(174.2ミリモル)、グリシジルメタクリレート(GLM)2g(14.1ミリモル)、ブレンマーAME−400(日油株式会社製)3g(6.2ミリモル)、メチルエチルケトン10.0g及び「V−601」(和光純薬(株)製)1.34gからなる混合溶液を、180分で滴下が完了するように等速で滴下した。滴下完了後、更に5時間攪拌を続け、幹ポリマーAA−1のメチルエチルケトン溶液41.0gを得た。この重合体の重量平均分子量(Mw)は6,800(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(EcoSEC HLC−8320GPC(東ソー社製))により溶離液THF、流速0.35ml/min、温度40℃の測定条件にてポリスチレン換算で算出、使用カラムはTSKgel SuperHZM−H、TSKgel SuperHZ4000、TSKgel SuperHZ200(東ソー社製))であった。また、得られた重合体の1H−NMRスペクトルにて構造を同定し、組成比を決定した。
攪拌機、温度計、還流冷却管、オイルバス、及び窒素ガス導入管を備えた200ミリリットル三口フラスコに、メチルエチルケトン10.0gを仕込んで、78℃まで昇温した。次いで、2−(パーフルオロヘキシル)エチルアクリレート20g(47.8ミリモル)、3−メルカプトプロピオン酸0.51g(4.8ミリモル)、メチルエチルケトン10.0g及び「V−501」(和光純薬(株)製)0.13gからなる混合溶液を、180分で滴下が完了するように等速で滴下した。滴下完了後、更に5時間攪拌を続け、枝ポリマーBB−1のメチルエチルケトン溶液40.0gを得た。この重合体の重量平均分子量(Mw)は2,100であった。
攪拌機、温度計、還流冷却管を備えた200ミリリットル三口フラスコに、上記幹ポリマーAA−1のメチルエチルケトン溶液10.0gを仕込み、78℃に加熱した。次いで、上記枝ポリマーBB−1のメチルエチルケトン溶液14.3g、テトラブチルアンモニウムブロミド0.1gを加え12時間撹拌した。反応終了後、メタノールに再沈殿して精製することで本発明の含フッ素共重合体である分岐ポリマーC−1を得た。分岐ポリマーC−1の重合体の重量平均分子量(Mw)は8,300であった。
攪拌機、温度計、還流冷却管、オイルバス、及び窒素ガス導入管を備えた200ミリリットル三口フラスコに、メチルエチルケトン10.0gを仕込んで、78℃まで昇温した。次いで、2−(パーフルオロヘキシル)エチルアクリレート20g(47.8ミリモル)、2−メルカプトエタノール0.38g(4.8ミリモル)、メチルエチルケトン10.0g及び「V−501」(和光純薬(株)製)0.13gからなる混合溶液を、180分で滴下が完了するように等速で滴下した。滴下完了後、更に5時間攪拌を続け、枝ポリマーBB−8のメチルエチルケトン溶液40.0gを得た。この重合体の重量平均分子量(Mw)は7,200であった。
攪拌機、温度計、還流冷却管を備えた200ミリリットル三口フラスコに、幹ポリマーAA−9のメチルエチルケトン溶液10.0gを仕込み、78℃に加熱した。次いで、上記枝ポリマーBB−8のメチルエチルケトン溶液12.7g、ネオスタンU−830(日東化成株式会社製)0.1gを加え12時間撹拌した。反応終了後、メタノールに再沈殿して精製することで本発明の含フッ素共重合体である分岐ポリマーC−13を得た。分岐ポリマーC−13の重合体の重量平均分子量(Mw)は14,400であった。
AME−400:ブレンマーAME−400(日油社製)
GLM:グリシジルメタクリレート
カレンズAOI(登録商標):2−アクリロイルオキシエチルイソシアナート(昭和電工株式会社製)
HFP:ヘキサフルオロプロピレン
攪拌機、温度計、還流冷却管、オイルバス、及び窒素ガス導入管を備えた200ミリリットル三口フラスコに、酢酸ビニル10g(116.2ミリモル)、S,S−ジベンジルトリチオ炭酸0.1g、「V−601」(和光純薬(株)製)0.05g、メチルエチルケトン20gを加え、60℃で6時間反応させた。反応後、メタノールに再沈殿して精製を行い、得られたポリマー(1段階目のポリマー)をメチルエチルケトン20gに溶解した。1段階目のポリマーの重量平均分子量は4800であった。次いで、1段階目のポリマーのメチルエチルケトン溶液に、2−(パーフルオロヘキシル)エチルアクリレート10g(23.9ミリモル)、「V−601」0.05gを加え60℃で6時間反応させ、1段階目のポリマーに2段階目のポリマーが連結したブロック共重合体を得た。得られた溶液をメタノールに再沈殿することで、本発明の含フッ素共重合体であるブロック共重合体D−1を42g得た。このブロック共重合体D−1の重量平均分子量は9100であり、2段階目のポリマーの重量平均分子量は4300と算出した。
PME−1000:ブレンマーPME−1000(日油社製)
FAAC−4:CHEMINOX FAAC−4(ユニマテック社製)
(枝ポリマーの合成)
攪拌機、温度計、還流冷却管、オイルバス、及び窒素ガス導入管を備えた200ミリリットル三口フラスコに、メチルエチルケトン10.0gを仕込んで、78℃まで昇温した。次いで、酢酸ビニル20g(230.1ミリモル)、3−メルカプトプロピオン酸2.4g(23.0ミリモル)、メチルエチルケトン10.0g及び「V−501」(和光純薬(株)製)0.13gからなる混合溶液を、180分で滴下が完了するように等速で滴下した。滴下完了後、更に5時間攪拌を続け、枝ポリマーE−1のメチルエチルケトン溶液40.0gを得た。この重合体の重量平均分子量(Mw)は2,200であった。
攪拌機、温度計、還流冷却管、及びオイルバスを備えた200ミリリットル三口フラスコに、枝ポリマー(1)として枝ポリマーE−1を10.0g、枝ポリマー(2)として枝ポリマーF−1を10.0g、中心点を形成する化合物としてポリエチレンイミン(重量平均分子量600)0.3gを加え78℃で5時間加熱した。得られた溶液をメタノールに再沈殿することで、本発明の含フッ素共重合体である分岐ポリマーG−1を16.7g得た。この重合体の重量平均分子量(Mw)は9500であった。
EMA:メタクリル酸エチル
FAMAC−6:CHEMINOX FAMAC−6(ユニマテック社製)
マープルーフG−0150M:マープルーフG−0150M(日油社製、エポキシ基含有アクリルポリマー)
下記の組成となるように、各成分を混合し、固形分濃度が約55質量%となるようにしてハードコート層形成用組成物HC−1を作製した。
DPHA:KAYARD DPHA(日本化薬(株)製)(6官能)
29.7質量部
イルカギュア184:アルキルフェノン系光重合開始剤(BASF(製)) 2.20質量部
3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート:サイクロマーM100((株)ダイセル、分子量196) 13.8質量部
化合物1 0.55質量部
含フッ素共重合体C−1 0.02質量部
ELECOM V−8802:平均粒径12nm、重合性基付き、球形シリカ微粒子の固形分40質量%のMiBK分散液(日揮(株)製)
8.25質量部
Tinuvin928:ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤(BASF(製)) 0.55質量部
MEK:メチルエチルケトン 22.5質量部
MiBK:メチルイソブチルケトン 13.5質量部
酢酸メチル: 9.0質量部
含フッ素共重合体C−1を表6の含フッ素共重合体に替えたこと以外は上記と同様にして、ハードコート層形成用組成物HC−2〜HC−42を作製した。
ロール形態で巻き出した支持体であるTJ25(富士フイルム製)と、ハードコート層形成用組成物HC−1〜HC−42を使用し、ハードコートフィルムT−1〜T−42を作製した。
具体的には、支持体上に、特開2006−122889号公報実施例1記載のスロットダイを用いたダイコート法で、搬送速度30m/分の条件で各ハードコート層形成用組成物を塗布し、60℃で150秒乾燥の後、更に窒素パージ下酸素濃度約0.1体積%で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400mW/cm2、照射量500mJ/cm2の紫外線を照射して塗布層を硬化させてハードコート層を形成した後、巻き取った。
ハードコート層の膜厚は前述と同様の方法で算出した。ハードコートフィルムT−1〜T−42の全てにおいて、ハードコート層の膜厚は、6.0μmであった。
ハードコートフィルムのハードコート層側とは反対側の面(裏面)の反射を防止するため、裏面を黒色マーカーで塗りつぶした後に、拡散板が前面に取りつけられた3波長蛍光灯下でハードコートフィルムのおもて面(ハードコート層側の表面)を観察した。おもて面からハードコートフィルムを目視しで観察し、下記評価基準にて評価した。
下記評価基準でA〜C評価を合格とした。
A:干渉縞はなかった。
B:干渉縞はごく僅かにみられるが、気にならない。
C:干渉縞が僅かにみられるが、製品として許容されるものであった。
D:干渉縞がところどころに発生し、問題になる。
E:干渉縞が数多く発生している。
F:干渉縞が強く発生している。
作製したハードコートフィルムを前述と同様の方法で鹸化処理した。
接触角計[“CA−X”型接触角計、協和界面科学(株)製]を用い、乾燥状態(20℃/相対湿度65%)で、液体として純水を使用して3μLの液滴を針先に作り、これを鹸化したハードコートフィルムのハードコート層表面に接触させてフィルム上に液滴を作った。滴下後10秒でのフィルムと液体とが接する点における、液体表面に対する接線とフィルム表面がなす角で、液体を含む側の角度を測定し、接触角とした。その結果を元に、以下の基準で評価した。
A:接触角が50°以下
B:接触角が50°を超え55°以下
C:接触角が55°を超え65°以下
D:接触角が65°を超え70°以下
E:接触角が70°を超え75°以下
F:接触角が75°を超える
本出願は、2015年6月30日出願の日本特許出願(特願2015−132077)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
Claims (15)
- 前記含フッ素共重合体が、少なくとも、第一のセグメントと第二のセグメントとを有し、
前記第一のセグメントは、前記一般式(I)で表される繰返し単位を前記第一のセグメントに含まれる全繰り返し単位に対して30質量%以上含み、かつ前記一般式(II)で表される繰り返し単位を0〜20質量%含み、
前記第二のセグメントは、前記一般式(II)で表される繰返し単位を前記第二のセグメントに含まれる全繰り返し単位に対して30質量%以上含み、かつ前記一般式(I)で表される繰り返し単位を0〜3質量%含む、
請求項1に記載の含フッ素共重合体。 - 前記含フッ素共重合体が、分岐構造を有するポリマー又はブロック共重合体である、請求項2に記載の含フッ素共重合体。
- 前記maは1又は2を表し、前記naは1〜6の整数を表す請求項4に記載の含フッ素共重合体。
- 前記R3がメチル基、エチル基、プロピル基、t−ブチル基、又はn−ブチル基である請求項1〜5のいずれか1項に記載の含フッ素共重合体。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の含フッ素共重合体を含有する組成物。
- 更に、硬化性化合物を含有する請求項9に記載の組成物。
- 請求項9又は10に記載の組成物から形成される層を有する光学フィルム。
- 請求項9又は10に記載の組成物から形成される層を有するハードコートフィルム。
- 請求項9又は10に記載の組成物から形成される層を有する偏光板。
- 液晶セルと、前記液晶セルの視認側に請求項13に記載の偏光板を含み、前記偏光板の液晶セルと逆の面にOCA又はOCRを含むタッチパネルディスプレイ。
- 少なくとも、第一のセグメントと第二のセグメントとを有する含フッ素共重合体の製造方法であって、
前記第一のセグメントは、下記一般式(I)で表される繰返し単位を前記第一のセグメントに含まれる全繰り返し単位に対して30質量%以上含み、かつ下記一般式(II)で表される繰り返し単位を0〜20質量%含み、
前記第二のセグメントは、下記一般式(II)で表される繰返し単位を前記第二のセグメントに含まれる全繰り返し単位に対して30質量%以上含み、かつ下記一般式(I)で表される繰り返し単位を0〜3質量%含み、
下記(i)、(ii)又は(iii)の工程を含む、含む含フッ素共重合体の製造方法。
(i): 下記一般式(I)で表される繰返し単位を30質量%以上含む第一の重合体と、下記一般式(II)で表される繰り返し単位を30質量%以上含む第二の重合体とをそれぞれ合成し、続いて前記第一の重合体と前記第二の重合体とを結合させる工程。
(ii): 下記一般式(I)で表される繰返し単位を30質量%以上含む第一の重合体を合成し、続いて前記第一の重合体に下記一般式(II−M)で表される化合物を反応させる工程。
(iii): 下記一般式(II)で表される繰返し単位を30質量%以上含む第二の重合体を合成し、続いて前記第二の重合体に下記一般式(I−M)で表される化合物を反応させる工程。
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