TWI446109B - 活性能量線硬化性樹脂組成物、微細凹凸結構體及微細凹凸結構體的製造方法 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種具有去除指紋污垢等優異的污染去除效果且具備高耐擦傷性的構件,尤其有關於一種可形成微細凹凸(奈米凹凸)結構體的活性能量線硬化性樹脂組成物。進而,本發明是有關於一種包含該樹脂組成物的壓印用原料、使用該樹脂組成物而形成的微細凹凸結構體,特別是顯示器構件,且有關於一種使用該樹脂組成物的微細凹凸結構體的製造方法。
已知,在表面上規則地配置有奈米尺寸的微細凹凸的微細凹凸結構體使折射率連續變化,表現出抗反射性能。另外還已知,微細凹凸結構體表現出與具備微細絨毛的荷葉所表現出的超撥水性能(蓮花效應)相同的效果。
作為表面上具有微細凹凸結構的物品的製造方法,例如提出有下述方法:(i)使用表面上具有微細凹凸結構的反轉結構的壓模,將熱塑性樹脂進行射出成形或者壓製成形,在熱塑性樹脂成形體的表面轉印微細凹凸結構的方法;(ii)在表面上具有微細凹凸結構的反轉結構的壓模與透明基材之間填充活性能量線硬化性樹脂組成物,藉由照射活性能量線使其硬化後,剝離壓模,在硬化物上轉印微細凹凸結構的方法;以及(iii)在上述壓模與透明基材之間填充活性能量線硬
化性樹脂組成物後,剝離壓模,在活性能量線硬化性樹脂組成物上轉印微細凹凸結構,然後,藉由照射活性能量線而使活性能量線硬化性樹脂組成物硬化的方法。
該些方法中,若考慮到微細凹凸結構的轉印性、表面組成的自由度,則較佳為(ii)的藉由照射活性能量線使樹脂組成物硬化來轉印微細凹凸結構的方法。該方法特別適合於可連續生產的使用帶狀或輥狀的壓模的情況,是生產性優異的方法。
微細凹凸結構表現出良好的抗反射性能,是微細凹凸的相鄰凸部或者凹部為可見光的波長以下的間隔的情況。但是,具有此種結構的微細凹凸結構體與表面平滑的以硬塗等進行耐磨耗性處理的成形體相比,耐擦傷性差,使用中的耐久性存在問題。另外,當為用於製作微細凹凸結構體的樹脂組成物時,若並不充分牢固,則當從鑄模上脫模時或藉由熱,容易產生突起彼此接近的現象。
因此,提出有為了維持微細凹凸結構,藉由照射活性能量線而使樹脂組成物硬化,將壓模的反轉微細凹凸結構轉印而形成有微細凹凸結構的微細凹凸結構體,或用以形成微細凹凸結構的樹脂組成物。
例如已知:將最密填充的氧化矽溶膠作為鑄模來製作具有可見光的波長以下的凸部(凹部)間隔的微細凹凸結構,或使用如三羥甲基丙烷三丙烯酸酯之類的每單位分子量的雙鍵極多的多官能單體來作為形成該微細凹凸結構的樹脂組成物(專利文獻1)。
進而,揭示有包括具有微細凹凸的硬塗層的膜,該硬塗層是由在依據JIS K5600-5-4的鉛筆硬度試驗中表現出「H」以上的硬度的樹脂所形成,而且使用二季戊四醇六丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯等每單位分子量的雙鍵數極多的多官能單體作為該樹脂來製成(專利文獻2)。
另一方面,對於形成微細凹凸結構而言較佳的樹脂組成物已知有以下組成物:(1)將胺基甲酸酯丙烯酸酯等丙烯酸酯寡聚物及脫模劑作為必需成分的光硬化性樹脂組成物(專利文獻3);(2)包含乙氧基化雙酚A二(甲基)丙烯酸酯等(甲基)丙烯酸酯、N-乙烯基吡咯啶酮等反應性稀釋劑、光聚合起始劑以及氟系界面活性劑的光硬化性樹脂組成物(專利文獻4);以及(3)包含三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯等多官能(甲基)丙烯酸酯、光聚合起始劑以及聚醚改質矽油等調平劑的紫外線硬化性樹脂組成物(專利文獻1)。
然而,專利文獻1、專利文獻2中記載的微細凹凸結構體均為交聯密度高且彈性模數高的硬化物,但未必滿足耐擦傷性。另外,即便是在鉛筆硬度試驗中表現出「H」以上的硬度的硬化樹脂,特別是在微細凹凸結構體的情況下存在微細突起折斷或彎曲而損及抗反射性能的情況,導致其使用用途受到限定。另外,亦難以擦拭附著於微細凹凸結構上的指紋等污垢。
另一方面,關於樹脂成形體的防污性,已知有藉由使用矽酮化合物或氟化合物而成為疏水性來抑制污垢附著的方法。相反,亦有如下方法:藉由使樹脂成形體表面成為親水性,而促進水浸入至所附著的指紋等污垢與樹脂表面之間,藉由用水擦拭,以水使污垢浮起而去除。然而,若使樹脂成形體表面為親水性,則成形體的吸水性必然亦增加,存在成形體軟化而無法維持形成於表面的微細凹凸結構的傾向。
上述專利文獻1、專利文獻3及專利文獻4中記載的硬化物由於親水性不充分,故而即便想要用水擦拭附著於微細凹凸結構的表面的指紋等污垢,污垢亦不會因水而浮起,難以擦拭指紋等。另一方面,即便單純地增加樹脂的親水性,樹脂的吸水增加,所得的成形體亦軟化。即便使用此種樹脂來形成表面上具有奈米尺寸的微細凹凸結構的成形體,亦存在如下問題:奈米尺寸的突起由於表面張力而接近,使光散射而降低反射抑制效果,用水擦拭後的硬化物起白霧。
[專利文獻1]日本專利特開2000-71290號公報
[專利文獻2]日本專利特開2002-107501號公報
[專利文獻3]日本專利第4156415號公報
[專利文獻4]日本專利特開2007-84625號公報
本發明的課題在於提供一種活性能量線硬化性樹脂組成物、或包含該活性能量線硬化性樹脂組成物的壓印用原料,該活性能量線硬化性樹脂組成物提供藉由形成於表面的微細凹凸結構而表現出抗反射功能,指紋污垢去除性等污染物的去除性優異,而且兼具高耐擦傷性的硬化物;並且本發明提供一種使用上述活性能量線硬化性樹脂組成物及壓印用原料形成的微細凹凸結構體,特別是顯示器構件、及微細凹凸結構體的製造方法。
本發明者等人發現,若將至少含有分子內具有3個以上自由基聚合性官能基的單體(寡聚物)的活性能量線硬化性樹脂組成物,夾持於基材與具有微細凹凸結構的反轉結構的壓模之間,照射活性能量線而使該樹脂組成物硬化,則解決上述課題,進一步進行研究,從而完成本發明。
即,本發明是至少包含分子內具有3個以上自由基聚合性官能基的多官能單體的活性能量線硬化性樹脂組成物,其特徵在於:該樹脂組成物的組成中:(1)包含多官能單體(A)、以及具有乙二醇單元的重複數為9以上的聚乙二醇結構的單(甲基)丙烯酸酯(B),該多官能單體(A)的含量為70質量份~95質量份,單(甲基)丙烯酸酯(B)的含量為5質量份~30質量份(將樹脂組成物中所含的所有單體的含量的合計設為100質量份),該多官能單體(A)在分子內具有3個以上的自由基
聚合性官能基,且將其分子量除以自由基聚合性官能基的數量而得的值(每個官能基的分子量)為110~200;或者(2)聚合性成分(X)包含:15質量%~70質量%的多官能單體(XA),在分子內具有3個以上的自由基聚合性官能基,每1個該官能基的分子量小於110,且末端不具有乙基;15質量%~50質量%的多官能單體(XB),在分子內具有3個以上的自由基聚合性官能基,每1個該官能基的分子量為110以上,且末端不具有乙基;以及15質量%~40質量%的二官能單體(XC),在分子內具有2個自由基聚合性官能基及4個以上的氧伸乙基,且末端不具有甲基;進而包含光聚合起始劑(XE)。
即,本第1發明是一種活性能量線硬化性樹脂組成物,包含多官能單體(A)、以及具有乙二醇單元的重複數為9以上的聚乙二醇結構的單(甲基)丙烯酸酯(B),該多官能單體(A)的含量為70質量份~95質量份,單(甲基)丙烯酸酯(B)的含量為5質量份~30質量份(將樹脂組成物中所含的所有單體的含量的合計設為100質量份);該活性能量線硬化性樹脂組成物的特徵在於:該多官能單體(A)在分子內具有3個以上的自由基聚合性官能基,且將其分子量除以自由基聚合性官能基的數量而得的值(每個官能基的分子量)為110~200。
另外,本第2發明是一種活性能量線硬化性樹脂組成物,包含聚合性成分(X)及光聚合起始劑(XE),該活性能量線硬化性樹脂組成物的特徵在於:該聚合性成分
(X)包含:15質量%~70質量%的多官能單體(XA),在分子內具有3個以上的自由基聚合性官能基,每1個該官能基的分子量小於110,且末端不具有乙基;15質量%~50質量%的多官能單體(XB),在分子內具有3個以上的自由基聚合性官能基,每1個該官能基的分子量為110以上,且末端不具有乙基;以及15質量%~40質量%的二官能單體(XC),在分子內具有2個自由基聚合性官能基及4個以上的氧伸乙基,且末端不具有甲基。
另外,本發明亦有關於一種包含上述活性能量線硬化性樹脂組成物的壓印用原料、作為上述活性能量線硬化性樹脂組成物的硬化物且在表面上具有微細凹凸結構的微細凹凸結構體以及具備該微細凹凸結構體的顯示器構件。
另外,本發明是表面上具有微細凹凸結構的微細凹凸結構體的製造方法,該製造方法是在形成有該微細凹凸結構的反轉結構的壓模與基材之間配置上述活性能量線硬化性樹脂組成物,照射活性能量線而使該活性能量線硬化性樹脂組成物硬化後,剝離壓模,形成表面上具有微細凹凸結構的硬化樹脂層。
本發明的活性能量線硬化性樹脂組成物可形成耐擦傷性優異,指紋去除性等污染物的去除效果優異的微細凹凸結構體等。另外,本發明的微細凹凸結構體由於具有極其優異的抗反射效果,故而作為顯示器構件極其有用。
本第1發明的活性能量線硬化性樹脂組成物的特徵在於:包含多官能單體(A)、及具有乙二醇單元的重複數為9以上的聚乙二醇結構的單(甲基)丙烯酸酯(B),多官能單體(A)的含量為70質量份~95質量份,單(甲基)丙烯酸酯(B)的含量為5質量份~30質量份(將樹脂組成物中所含的所有單體的含量的合計設為100質量份);多官能單體(A)在分子內具有3個以上的自由基聚合性官能基,且將其分子量除以自由基聚合性官能基的數量而得的值,即分子量/自由基聚合性官能基的數量為110~200。
多官能單體(A)為活性能量線硬化性樹脂組成物(以下,只要無特別說明,則稱為「樹脂組成物」)的主成分,發揮將其硬化物的機械特性、特別是耐擦傷性維持良好的作用。多官能單體(A)在分子內具有3個以上的自由基聚合性官能基。藉此,所得樹脂組成物的硬化物的交聯點間距離減小,可製成提高了交聯密度,提高了硬化物的彈性模數或硬度,耐擦傷性優異的樹脂組成物。作為該自由基聚合性官能基,代表性而言可列舉甲基丙烯醯基、丙烯醯基。
多官能單體(A)的將其分子量除以自由基聚合性官能基的數量而得的值,即分子量/自由基聚合性官能基的數量(每個官能基的分子量)為110~200,較佳為120~180,
更佳為130~155。若每個官能基的分子量為110以上,則可抑制由於過度的交聯,硬度上升而使硬化物變得脆弱。另外,若每個官能基的分子量為200以下,則可抑制由於交聯不足,硬化物的彈性模數、硬度下降、耐擦傷性下降。
例如,在多官能單體(A)為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯的情況下,其分子量為296,自由基聚合性官能基的數量為3。因此,分子量/自由基聚合性官能基的數量=98.7。即便為多官能單體,分子量超過800的四官能單體或分子量超過1200的六官能單體亦由於每個官能基的分子量超過200,而在本第1發明中不符合多官能單體(A)。
多官能單體(A)例如可列舉:胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、環氧(甲基)丙烯酸酯、聚酯(甲基)丙烯酸酯、聚醚(甲基)丙烯酸酯等。具體而言,可列舉以下的單體。
三官能單體可列舉:三羥甲基丙烷的未改質物、乙氧基改質物、丙氧基改質物、乙氧基-丙氧基改質物或者丁氧基改質物的三(甲基)丙烯酸酯;季戊四醇的未改質物、乙氧基改質物、丙氧基改質物、乙氧基-丙氧基改質物或者丁氧基改質物的三(甲基)丙烯酸酯;異氰尿酸的未改質物、乙氧基改質物、丙氧基改質物、乙氧基-丙氧基改質物或者丁氧基改質物的三(甲基)丙烯酸酯;甘油的未改質物、乙氧基改質物、丙氧基改質物、乙氧基-丙氧基改質物或者丁氧基改質物的三丙烯酸酯等。
四官能單體可列舉:季戊四醇的未改質物、乙氧基改質物、丙氧基改質物、乙氧基-丙氧基改質物或者丁氧基改
質物的四(甲基)丙烯酸酯;二-三羥甲基丙烷的未改質物、乙氧基改質物、丙氧基改質物、乙氧基-丙氧基改質物或者丁氧基改質物的四(甲基)丙烯酸酯等。
五官能以上的多官能單體可列舉:二季戊四醇的未改質物、乙氧基改質物、丙氧基改質物、乙氧基-丙氧基改質物或者丁氧基改質物的六(甲基)丙烯酸酯等。
此外,本申請案中,(甲基)丙烯酸酯是指甲基丙烯酸酯或者丙烯酸酯。
另外,多官能單體(A)可使用使多元醇或異氰酸酯化合物、與具有羥基的(甲基)丙烯酸酯等進行反應而得的胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯。此種胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的市售品例如有:新中村化學工業(股)製造的「NK Oligo(商標)U-6HA」;Daicel Cytec(股)製造的「EBECRYL(註冊商標)」系列的220、1290、5129、8210,「KRM(註冊商標)」系列的8200;共榮社化學(股)製造的「UA-306H」等(均為商品名)。
該些單體可單獨使用1種,亦可併用2種以上。該些單體中,特別是就聚合反應性的觀點而言,較佳為:三羥甲基丙烷的乙氧基改質物的三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇的乙氧基改質物的三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇的乙氧基改質物的四(甲基)丙烯酸酯、二-三羥甲基丙烷的乙氧基改質物的四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇的乙氧基改質物的六(甲基)丙烯酸酯。另外,較佳為使用:新中村化學工業(股)製造的「NK Ester(商標)」系列的ATM-4E、
A-TMPT-3EO,Daicel Cytec(股)製造的「EBECRYL(註冊商標)40」,第一工業製藥(股)製造的「New Frontier(註冊商標)TMP-2」,共榮社化學(股)製造的「Light Acrylate(商標)TMP-6EO-A」等(均為商品名)。
另外,在使用多種原料來合成胺基甲酸酯單體等的情況下,亦有作為官能基數不同的化合物的混合物而獲得的情況,在該情況下,每個官能基的分子量可採用作為將添加原料的總質量除以所添加的自由基聚合性官能基的莫耳數而獲得的平均值的值。
當將樹脂組成物中所含的所有單體的含量的合計設為100質量份時,多官能單體(A)的含量為70質量份~95質量份,較佳為75質量份~95質量份,更佳為80質量份~90質量份,特佳為85質量份~90質量份。其中,能夠以將樹脂組成物中所含的所有單體,具體而言為多官能單體(A)、單(甲基)丙烯酸酯(B)與單體(C)的含量的合計設為100質量份的方式,在上述範圍內調整多官能單體(A)的含有比例。若多官能單體(A)的含量為70質量份以上,則所得的硬化物中具有適當的彈性模數、硬度、耐擦傷性。另外,若為95質量份以下,則所得的硬化物中具有優異的耐擦傷性,可抑制變得脆弱,在利用壓模來形成微細凹凸結構的情況下,可抑制在剝離壓模時產生龜裂破損。
另外,在形成微細凹凸結構的情況下,形成於表面的突起的形狀越細長,高度越高,則越難以維持其形狀,故
要求高硬度的樹脂,例如在突起高度超過180nm的情況下,若相對於與單(甲基)丙烯酸酯(B)的含量的合計100質量份,多官能單體(A)的含量為上述範圍,則微細凹凸結構得以維持。
具有乙二醇單元的重複數為9以上的聚乙二醇結構的單(甲基)丙烯酸酯(B)是在分子內具有1個自由基聚合性官能基及乙二醇單元的重複數為9以上的聚乙二醇結構的化合物。藉由單(甲基)丙烯酸酯(B)具有聚乙二醇結構,可對所得的硬化物賦予適度的親水性,可使附著於具有微細凹凸結構的表面的污染物的去除、特別是指紋的去除變得容易,而且可抑制硬化物的吸水來維持形成於表面的微細凹凸結構。聚乙二醇結構中的乙二醇單元的重複數較佳為12以上,就可抑制硬化物中交聯密度降低而成為低硬度,可維持微細凹凸結構的方面而言,較佳為20以下。
就與多官能單體(A)形成聚合物,且所得的硬化物中抑制滲出的方面而言,單(甲基)丙烯酸酯(B)較佳為在分子內具有1個作為自由基聚合性官能基的(甲基)丙烯酸酯基。另外,藉由自由基聚合性官能基為1個,可對硬化物賦予耐吸水性,可抑制吸水性過度上升。
另外,就可抑制樹脂組成物的白濁,或即便樹脂組成物為透明,亦可抑制其硬化物產生混濁或霧的方面而言,單(甲基)丙烯酸酯(B)較佳為與多官能單體(A)相容的化合物。
單(甲基)丙烯酸酯(B)例如可使用:新中村化學工業(股)製造的「NK Ester AM-130G」;日油(股)製造的「Blemmer AME-400」、「Blemmer PME-550」;日立化成(股)製造的「Fancryl FA-400M」(均為商品名)等。該些化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
另外,單(甲基)丙烯酸酯(B)可在聚乙二醇結構與自由基聚合性官能基間包含聚乙二醇結構以外的聚氧伸烷基結構,例如聚丙二醇結構或聚四亞甲基二醇結構、雙酚A骨架、烷基鏈、或者胺基甲酸酯鍵等。然而,聚乙二醇結構以外的該些基團的含量較佳為在不會產生交聯密度下降、硬度下降的範圍內,該些基團在單(甲基)丙烯酸酯(B)的分子內所佔的質量比例較佳為20%以下,更佳為10%以下。具有此種結構的單(甲基)丙烯酸酯(B)例如可應用:日油(股)製造的「Blemmer 55PET-800」、「Blemmer AAE-300」,東亞合成(股)製造的「Aronix M-114」,日立化成(股)製造的「Fancryl FA-318A」等(均為商品名)之類的市售單體,或使單末端甲氧基化聚乙二醇與昭和電工(股)製造的「Karenz AOI」(商品名)之類的具有異氰酸酯基的化合物進行反應而獲得的丙烯酸酯單體等。
當將樹脂組成物中所含的所有單體的含量的合計設為100質量份時,單(甲基)丙烯酸酯(B)的含量為5質量份~30質量份,較佳為5質量份~25質量份,更佳為10質量份~20質量份,特佳為10質量份~15質量份。
此外,可以將樹脂組成物中所含的所有單體,具體而
言為多官能單體(A)、單(甲基)丙烯酸酯(B)及後述的單體(C)的合計含量設為100質量份的方式,在上述範圍內調整單(甲基)丙烯酸酯(B)的比例。若單(甲基)丙烯酸酯(B)的含量為5質量份以上,則可對硬化物賦予可促進水浸入至附著於硬化物表面的污垢與硬化物表面間的親水性,可容易去除污垢,若為30質量份以下,則可抑制交聯密度下降,可抑制硬化物由於吸水而軟化。
另外,在形成微細凹凸結構的情況下,例如在突起高度超過180nm的情況下,只要單(甲基)丙烯酸酯(B)的含量為上述範圍,則亦可維持微細凹凸結構。
上述樹脂組成物可包含分子內具有1個以上自由基聚合性官能基的單體(C)。單體(C)較佳為可與多官能單體(A)及單(甲基)丙烯酸酯(B)進行聚合的單體,不僅可將作為樹脂組成物整體的聚合反應性維持良好,而且進一步提高操作性或與基材的密著性。本單體(C)較佳為用於調整單(甲基)丙烯酸酯(B)的含量。
此外,單體(C)較佳為除了使硬化物的親水性過度上升的單體,例如聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯等以外。
單體(C)例如可列舉:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸第三丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸月桂酯等(甲基)丙烯酸烷基酯;(甲基)丙烯酸苄酯;(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸四氫糠酯、(甲基)丙烯
酸金剛烷基酯、(甲基)丙烯酸二環戊酯、(甲基)丙烯酸二環戊烯酯等具有脂環結構的(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸二甲胺基乙酯、(甲基)丙烯酸二甲胺基丙酯等具有胺基的(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸羥基丙酯等具有羥基的(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯醯基嗎啉、N,N-二甲基(甲基)丙烯醯胺等(甲基)丙烯醯胺衍生物;2-乙烯基吡啶;4-乙烯基吡啶;N-乙烯基吡咯啶酮;N-乙烯基甲醯胺;乙酸乙烯酯等。
該些化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。該些化合物中,就體積不大,可促進樹脂組成物的聚合反應性的方面而言,較佳為(甲基)丙烯醯基嗎啉、(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、N,N-二甲基(甲基)丙烯醯胺、N-乙烯基吡咯啶酮、N-乙烯基甲醯胺、(甲基)丙烯酸甲酯以及(甲基)丙烯酸乙酯。另外,在使用丙烯酸系膜作為後述基材的情況下,特佳為(甲基)丙烯酸甲酯以及(甲基)丙烯酸乙酯。
相對於樹脂組成物中的多官能單體(A)、單(甲基)丙烯酸酯(B)及單體(C)的含量的合計100質量份,單體(C)的含量較佳為0質量份~20質量份,更佳為0質量份~10質量份,尤佳為1質量份~10質量份,特佳為3質量份~10質量份。若單體(C)的含量為10質量份以下,則可使樹脂組成物效率良好地硬化,可抑制殘存單體作為塑化劑發揮作用而對硬化物的彈性模數或耐擦傷性造成不良影響。
本第1發明中,樹脂組成物較佳為包含助滑劑(D)。助滑劑(D)是存在於樹脂硬化物的表面,減少表面的摩擦,提高耐擦傷性的化合物。作為助滑劑(D),就可促進水浸入至所附著的污垢與硬化物間,可賦予污垢的去除性能的方面而言,較佳為使所得的硬化物表面為親水性的化合物。此種助滑劑較佳為經聚醚改質的矽酮化合物,特佳為作為界面活性劑的特性值的HLB值顯示為10以上的矽酮系化合物。此種HLB值為10以上的助滑劑(D)例如可列舉:Toray Dow Corning(股)製造的「SH3746FLUID」「FZ-77」,信越化學工業(股)製造的「KF-355A」、「KF-6011」等(均為商品名)。該些助滑劑可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
相對於樹脂組成物中的多官能單體(A)、單(甲基)丙烯酸酯(B)及單體(C)的含量的合計100質量份,助滑劑(D)的含量較佳為0.01質量份~10質量份,更佳為0.1質量份~5質量份。若助滑劑(D)為0.01質量份以上,則可提高樹脂組成物的硬化性、硬化物的機械特性,特別是耐擦傷性,若為10質量份以下,則可抑制由殘存於硬化物內的助滑劑引起的硬化物的彈性模數及耐擦傷性下降或著色。
上述樹脂組成物較佳為包含活性能量線聚合起始劑。活性能量線聚合起始劑是藉由照射活性能量線而開裂,產生引發聚合反應的自由基的化合物。此處所謂「活性能量
線」,例如是指電子束、紫外線、可見光線、電漿、紅外線等熱射線等。尤其就裝置成本或生產性的觀點而言,較佳為使用紫外線。
活性能量線聚合起始劑具體可列舉:二苯甲酮(benzophenone)、4,4-雙(二乙胺基)二苯甲酮、2,4,6-三甲基二苯甲酮、鄰苯甲醯基苯甲酸甲酯(methyl orthobenzoyl benzoate)、4-苯基二苯甲酮、第三丁基蒽醌(t-butyl anthraquinone)、2-乙基蒽醌;2,4-二乙基噻噸酮(2,4-diethyl thioxanthone)、異丙基噻噸酮、2,4-二氯噻噸酮等噻噸酮類;二乙氧基苯乙酮(diethoxy acetophenone)、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、苄基二甲基縮酮(benzyl dimethyl ketal)、1-羥基環己基-苯基酮、、2-甲基-2-嗎啉基(4-硫甲基苯基)丙烷-1-酮(2-methyl-2-morpholino(4-thiomethyl phenyl)propane-1-one)、2-苄基-2-二甲胺基-1-(4-嗎啉基苯基)丁烷-1-酮等苯乙酮類;安息香甲醚(benzoin methylether)、安息香乙醚、安息香異丙醚、安息香異丁醚等安息香醚類;2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦、雙(2,6-二甲氧基苯甲醯基)-2,4,4-三甲基戊基氧化膦、雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基氧化膦等醯基氧化膦類;苯甲醯基甲酸甲酯、1,7-雙吖啶基庚烷(1,7-bisacridinyl heptane)、9-苯基吖啶(9-phenyl acridine)等。該些活性能量線聚合起始劑可單獨使用1種,亦可併用2種以上。特佳為併用吸收波長不同的2種以上。
另外,可視需要併用過硫酸鉀、過硫酸銨等過硫酸鹽,
苯甲醯基過氧化物等過氧化物,偶氮系起始劑等熱聚合起始劑。
相對於樹脂組成物中的單體的合計含量100質量份,活性能量線聚合起始劑的含量較佳為0.01質量份~10質量份,更佳為0.1質量份~5質量份,特佳為0.2質量份~3質量份。若活性能量線聚合起始劑的含量為0.01質量份以上,則可提高樹脂組成物的硬化性、硬化物的機械特性,特別是耐擦傷性,若為10質量份以下,則可抑制由殘存於硬化物內的聚合起始劑引起的硬化物的彈性模數及耐擦傷性下降或著色。
上述樹脂組成物可包含活性能量線吸收劑及/或抗氧化劑。活性能量線吸收劑較佳為可吸收樹脂組成物硬化時所照射的活性能量線來抑制樹脂的劣化的化合物。活性能量線吸收劑例如可列舉:二苯甲酮系紫外線吸收劑、苯并三唑系紫外線吸收劑、苯甲酸酯系紫外線吸收劑等。市售品可列舉:BASF公司製造的「Tinuvin(註冊商標)」系列的400或479、共同藥品(股)製造的「Viosorb(註冊商標)」系列的110等(均為商品名)。抗氧化劑例如可列舉苯酚系抗氧化劑、磷系抗氧化劑、硫系抗氧化劑、受阻胺系抗氧化劑,市售品可列舉BASF公司製造的「IRGANOX(註冊商標)」系列。該些活性能量線吸收劑、抗氧化劑可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
相對於樹脂組成物中的單體的合計含量100質量份,活性能量線吸收劑及/或抗氧化劑的含量較佳為0.01質量
份~5質量份,更佳為0.01質量份~1質量份,特佳為0.01質量份~0.5質量份。若活性能量線吸收劑及/或抗氧化劑的含量為0.01質量份以上,則可抑制所得硬化物的黃化或霧度上升,可提高耐候性,若為0.5質量份,則可抑制樹脂組成物的硬化性、或所得硬化物的耐擦傷性下降,且可抑制硬化物與基材的密著性下降。
上述樹脂組成物可視需要,在不阻礙多官能單體(A)及單(甲基)丙烯酸酯(B)的功能的範圍內含有:脫模劑、潤滑劑、塑化劑、抗靜電劑、光穩定劑、難燃劑、難燃助劑、聚合抑制劑、填充劑、矽烷偶合劑、著色劑、強化劑、無機填料、耐衝擊性改質劑等添加劑。
上述樹脂組成物可包含溶劑,較佳為不包含溶劑。在不包含溶劑的情況下,可在樹脂組成物的硬化物中去除殘存溶劑,可降低環境負荷,不需要溶劑處理設備,可簡化製造步驟。
上述樹脂組成物的黏度在利用壓模形成微細凹凸結構而使其硬化的情況下,較佳為25℃下的以旋轉式B型黏度計測定的黏度為10000mPa‧s以下。更佳為5000mPa‧s以下、尤佳為2000mPa‧s以下。此外,在即便樹脂組成物的黏度為10000mPa‧s以上,亦可藉由加溫來應用上述範圍的黏度的樹脂組成物的情況下,不損及作業性,亦可不為具有25℃下的上述黏度者。另外,樹脂組成物的70℃下的以旋轉式B型黏度計測定的黏度較佳為5000mPa‧s
以下,更佳為2000mPa‧s以下。
進而,在使用具有微細凹凸結構的帶狀或輥狀壓模來連續地依次硬化的情況下,樹脂組成物的黏度作為25℃下的以旋轉式B型黏度計測定的黏度,較佳為100mPa‧s以上,更佳為150mPa‧s以上,特佳為200mPa‧s以上。若樹脂組成物的黏度為100mPa‧s以上,則可抑制樹脂組成物從壓模中洩漏,可容易進行其硬化物的厚度調整。
樹脂組成物的黏度可藉由調節單體的種類或含量來調整。具體而言,若大量使用包含氫鍵等具有分子間相互作用的官能基或化學結構的單體,則樹脂組成物的黏度提高。另外,若大量使用無分子間相互作用的低分子量的單體,則樹脂組成物的黏度降低。
本第2發明的活性能量線硬化性樹脂組成物包含聚合性成分(X)、及光聚合起始劑(XE),是藉由照射活性能量線而進行聚合反應來硬化者,聚合性成分(X)包含多官能單體(XA)、多官能單體(XB)、及二官能單體(XC)。
多官能單體(XA)在分子內具有3個以上的自由基聚合性官能基,每1個該官能基的分子量小於110,且分子內末端不具有乙基。藉由多官能單體(XA)在分子內具有3個以上的自由基聚合性官能基,而獲得交聯密度高、彈性模數或硬度高的硬化物,發揮提高其耐擦傷性的作用。另外,就可抑制所得硬化物變得脆弱的方面而言,多官能
單體(XA)分子中的自由基聚合性官能基較佳為9個以下。作為自由基聚合性官能基,代表性而言可列舉丙烯醯基、乙烯基等。
多官能單體(XA)中的自由基聚合性官能基的含有比例是設為每個官能基的多官能單體(XA)的分子量小於110的比例。藉由設為此種含有比例,可確保交聯密度,獲得耐擦傷性優異的硬化物。就可抑制硬化物中硬度過度提高而變得脆弱的方面而言,每個官能基的分子量較佳為85以上。
每個自由基聚合性官能基的分子量是將多官能單體(XA)的分子量除以自由基聚合性官能基的數量而得的值。例如,在多官能單體(XA)為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯的情況下,其分子量為296,自由基聚合性官能基的數量為3個。因此,每個官能基的分子量為98.7。
另外,在多官能單體(XA)用作官能基數不同的單體的混合物的情況下,每個官能基的分子量是採用作為將總質量除以所含的自由基聚合性官能基的莫耳數而獲得的平均值的值。
另外,多官能單體(XA)在分子內末端不具有乙基。乙基若存在於硬化物表面,則降低表面自由能量,成為疏水化的原因。因此,藉由在多官能單體(XA)的末端不具有乙基,容易使硬化物表面親水化。較甲基丙烯酸酯而言,丙烯酸酯較佳。後述的多官能單體(XB)在分子內末端不具有乙基的情況以及二官能單體(XC)在分子內末端不具
有甲基的情況亦由於相同的原因。
作為多官能單體(XA),例如可使用:季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯等。該些化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
多官能單體(XA)在聚合性成分(X)中的含有比例為聚合性成分(X)中的15質量%~70質量%,較佳為30質量%~60質量%,更佳為40質量%~50質量%。若多官能單體(XA)的含有比例為15質量%以上,則獲得具有適當的彈性模數、硬度、耐擦傷性的硬化物。另外,若多官能單體(XA)的含有比例為70質量%以下,則可抑制所得的硬化物變得脆弱,在利用壓模來形成微細凹凸結構的情況下,可抑制在剝離壓模時產生龜裂破損。
多官能單體(XB)在分子內具有3個以上的自由基聚合性官能基,每個該官能基的分子量為110以上,且在分子內末端不具有乙基。多官能單體(XB)具有如下功能:抑制由於多官能單體(XA)單元,硬化物的硬度提高而變得脆弱,並且作為輔助後述二官能單體(XC)單元的硬化物表面的親水化功能的單元,來調整作為硬化物中的聚合性成分(X)整體的平衡。
另外,多官能單體(XB)中的自由基聚合性官能基數只要為3個以上即可,較佳為4個以上,更佳為5個以上,就硬化物中表面成為具有親水性、及耐擦傷性者的方面而
言,較佳為9個以下。自由基聚合性官能基的具體例可例示與多官能單體(XA)中的例子相同的官能基。
多官能單體(XB)中的自由基聚合性官能基的含有比例是每個官能基的多官能單體(XB)的分子量成為110以上的比例,較佳為150以上,就硬化物中表面成為具有親水性及耐擦傷性者的方面而言,較佳為500以下。關於每個自由基聚合性官能基的分子量的推算方法、以及當多官能單體(XB)作為官能基數不同的單體的混合物來使用時的每個官能基的分子量,與多官能單體(XA)的情況相同。
此種多官能單體(XB)例如可列舉:伸烷基氧化物改質季戊四醇三丙烯酸酯、伸烷基氧化物改質異氰尿酸三丙烯酸酯、伸烷基氧化物改質甘油三丙烯酸酯、伸烷基氧化物改質季戊四醇四丙烯酸酯、伸烷基氧化物改質二季戊四醇五丙烯酸酯、伸烷基氧化物改質二季戊四醇六丙烯酸酯、己內酯改質二季戊四醇六丙烯酸酯等。此處,伸烷基氧化物改質可列舉環氧乙烷改質、環氧丙烷改質、環氧丁烷改質等。具體而言可使用環氧乙烷改質季戊四醇四丙烯酸酯、環氧乙烷改質二季戊四醇五丙烯酸酯等。該些化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
多官能單體(XB)在聚合性成分(X)中的含有比例為聚合性成分(X)中的15質量%~50質量%,較佳為25質量%~40質量%。若多官能單體(XB)的含有比例為上述範圍,則所得的硬化物中具有適當的彈性模數、硬度、耐擦傷性,且具有優異的污垢去除性。
二官能單體(XC)在分子內具有2個自由基聚合性官能基及4個以上的氧伸乙基(-CH2
CH2
O-),且末端不具有甲基。藉由二官能單體(C)具有4個以上的氧伸乙基,則對硬化物表面賦予親水性,變得容易擦拭指紋等污垢。
為了賦予親水性,氧伸乙基較佳為構成連續的鏈狀聚乙二醇結構。氧伸乙基較佳為構成重複數為4~30的聚乙二醇結構,更佳為構成重複數為6~25的聚乙二醇結構,尤佳為構成重複數為9~23的聚乙二醇結構。若氧伸乙基的重複數為30以下,則可抑制二官能單體(XC)結晶化,操作容易,另外,可抑制硬化物中的交聯密度下降。
二官能單體(XC)中的自由基聚合性官能基的具體例可例示與多官能單體(XA)以及多官能單體(XB)中的例子相同的官能基。
二官能單體(XC)例如可列舉氧伸乙基的重複數為4~30的聚乙二醇二丙烯酸酯等。該些化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
二官能單體(XC)在聚合性成分(X)中的含有比例為聚合性成分(X)中的15質量%~40質量%,較佳為20質量%~30質量%,更佳為25質量%~30質量%。若二官能單體(XC)的含有比例為15質量%以上,則可對所得的硬化物表面賦予充分的親水性,若為40質量%以下,則可抑制交聯密度的下降而獲得耐擦傷性優異的硬化物。
單官能單體(XD)是分子內具有1個自由基聚合性官能基,可與上述單體進行共聚合的化合物,是在不阻礙上述單體的功能的範圍中視需要添加。僅使上述活性能量線硬化性樹脂組成物硬化而形成成形體的情況少,通常如後所述,在基材上與其一體化而硬化成形。單官能單體(XD)是為了提高活性能量線硬化性樹脂組成物在基材中的滲透性,提高基材與硬化物的密著性,或者降低黏度的目的來使用。因此,較佳為根據基材的材質,來使用用於賦予密著性的最佳單體。
單官能單體(XD)的分子內的自由基聚合性官能基可列舉:甲基丙烯醯基、丙烯醯基、丙烯醯胺基、乙烯基等。
另外,作為單官能單體(XD),為了實現硬化物的指紋擦拭性的提高,較佳為使用親水性的單體。所謂親水性的單體,是指可在25℃的水100g中溶解1g以上的單體。單官能單體(XD)可在末端具有乙基,但在末端具有乙基的情況下,是在不損及親水性的範圍內使用。該些親水性單體具體而言可列舉單官能的(甲基)丙烯酸酯等,例如可列舉:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸第三丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸月桂酯等(甲基)丙烯酸烷基酯;(甲基)丙烯酸苄酯;(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸四氫糠酯、(甲基)丙烯酸金剛烷基酯、(甲基)丙烯酸二環戊酯、(甲基)丙烯酸二環戊烯酯等具有脂環結構的(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸二甲胺基乙酯、(甲基)
丙烯酸二甲胺基丙酯等具有胺基的(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸羥基乙酯、(甲基)丙烯酸羥基丙酯等具有羥基的(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯醯基嗎啉、N,N-二甲基(甲基)丙烯醯胺等(甲基)丙烯醯胺衍生物;2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、N-乙烯基吡咯啶酮、N-乙烯基甲醯胺、乙酸乙烯酯等。
另外,作為單官能單體(XD),就聚合反應性的方面而言,較佳為使用可抑制立體阻礙的體積小的單體且為不阻礙污垢去除性的疏水性低的單體。具體而言可列舉:丙烯醯基嗎啉、丙烯酸羥基乙酯、N,N-二甲基丙烯醯胺、N-乙烯基吡咯啶酮、N-乙烯基甲醯胺、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯等。在基材的材料為丙烯酸系樹脂的情況下,特佳為丙烯酸甲酯以及丙烯酸乙酯。該些化合物可單獨使用1種,或者將2種以上組合使用。
單官能單體(XD)在聚合性成分(X)中的含有比例較佳為聚合性成分(X)中的0質量%~15質量%,更佳為0質量%~10質量%,尤佳為1質量%~5質量%。若單官能單體(XD)的含有比例為15質量%以下,則不阻礙活性能量線硬化性樹脂組成物的硬化。因此,可抑制殘留於硬化物內的未反應的單官能單體(XD)作為塑化劑發揮作用而使硬化物的彈性模數下降,可成形為表面具有耐擦傷性優異的微細凹凸結構的硬化物。
聚合性成分(X)可在不阻礙上述單體的功能的範圍
內包含作為其他聚合性成分的多官能單體、二官能單體、單官能單體、具有自由基聚合性官能基的寡聚物或聚合物等。該些聚合性成分在聚合性成分(X)中的含有比例較佳為聚合性成分(X)中的30質量%以下,更佳為20質量%以下,尤佳為10質量%以下。
本第2發明的活性能量線硬化性樹脂組成物中所含的光聚合起始劑(XE)是藉由照射活性能量線而產生可引發聚合性成分(X)中所含的單體的聚合反應的自由基的化合物。活性能量線可列舉:可見光線、紫外線、電子束、電漿、紅外線等熱射線等,該些活性能量線中,就裝置成本或生產性的方面而言,較佳為紫外線。
光聚合起始劑(XE)可使用本第1發明中所說明者,具體而言可列舉:二苯甲酮、4,4-雙(二乙胺基)二苯甲酮、2,4,6-三甲基二苯甲酮、鄰苯甲醯基苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、第三丁基蒽醌、2-乙基蒽醌、噻噸酮類(2,4-二乙基噻噸酮、異丙基噻噸酮、2,4-二氯噻噸酮等)、苯乙酮類(二乙氧基苯乙酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、苄基二甲基縮酮、1-羥基環己基-苯基酮、2-甲基-2-嗎啉基(4-硫甲基苯基)丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲胺基-1-(4-嗎啉基苯基)丁烷-1-酮等)、安息香醚類(安息香甲醚、安息香乙醚、安息香異丙醚、安息香異丁醚等)、醯基氧化膦類(2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦、雙(2,6-二甲氧基苯甲醯基)-2,4,4-三甲基戊基氧化膦、雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-
苯基氧化膦等)、苯甲醯基甲酸甲酯、1,7-雙吖啶基庚烷、9-苯基吖啶等。該些化合物可使用1種或者將2種以上組合使用。在將2種以上組合的情況下,較佳為使用吸收波長不同的化合物。
另外,熱聚合起始劑亦可併用過硫酸鹽(過硫酸鉀、過硫酸銨等)、過氧化物(苯甲醯基過氧化物等)、偶氮系起始劑等。
相對於聚合性成分(X)100質量份,光聚合起始劑(XE)的含有比例較佳為0.01質量份~10質量份,更佳為0.1質量份~5質量份,尤佳為0.2質量份~3質量份。若光聚合起始劑(XE)的含有比例為0.01質量份以上,則可使聚合性成分(X)的聚合反應結束,在硬化物的表面精密地形成微細凹凸結構,獲得具有優異的機械物性的硬化物。若光聚合起始劑(XE)的比例為10質量份以下,則可抑制殘留於硬化物內的未反應的光聚合起始劑(XE)作為塑化劑發揮作用而使硬化物的彈性模數下降,獲得具有優異的耐擦傷性的硬化物,另外,可抑制硬化物的著色。
本第2發明的樹脂組成物可視需要更包含紫外線吸收劑及/或抗氧化劑(XF)等。紫外線吸收劑及/或抗氧化劑(XF)是為了吸收光聚合起始劑(XE)的自由基產生中未使用的過剩活性能量線,抑制產生著色等樹脂的劣化而使用。
紫外線吸收劑例如可列舉:二苯甲酮系、苯并三唑系、
受阻胺系、苯甲酸酯系、三嗪系等紫外線吸收劑。市售品可列舉:BASF公司製造的「Tinuvin 400」或「Tinuvin 479」、共同藥品(股)製造的「Viosorb110」等(均為商品名)。
抗氧化劑例如可列舉:受阻酚系、苯并咪唑系、磷系、硫系、受阻胺系等抗氧化劑。市售品可列舉BASF公司製造的「IRGANOX(註冊商標)」系列等。
該些紫外線吸收劑或抗氧化劑可單獨使用1種,亦可將2種以上組合使用。
相對於聚合性成分(X)100質量份,紫外線吸收劑及/或抗氧化劑(XF)的含有比例較佳為合計0.01質量份~5質量份。
除此以外,上述活性能量線硬化性樹脂組成物可視需要包含:界面活性劑、脫模劑、潤滑劑、塑化劑、抗靜電劑、光穩定劑、難燃劑、難燃助劑、聚合抑制劑、填充劑、矽烷偶合劑、著色劑、強化劑、無機填料、耐衝擊性改質劑等添加劑。除此以外,亦可包含不具有自由基聚合性官能基的寡聚物或聚合物、微量的有機溶劑等。
在本第2發明的樹脂組成物亦利用壓模來形成微細凹凸結構而硬化的情況下,與第1發明中同樣,就向壓模表面的微細凹凸結構的流入容易度的方面而言,較佳為具有適度的黏度。25℃下的以旋轉式B型黏度計測定的樹脂組成物的黏度較佳為10000mPa‧s以下,更佳為5000mPa‧s以下,尤佳為2000mPa‧s以下。此外,即便樹脂組
成物在25℃下的黏度為10000mPa‧s以上,亦只要可藉由加溫來設為上述範圍的黏度而與壓模接觸,則可適宜使用。在該情況下,樹脂組成物的70℃下的以旋轉式B型黏度計所得的黏度為較佳為5000mPa‧s以下,更佳為2000mPa‧s以下。另外,若黏度為10mPa‧s以上,則可與壓模接觸,可用於成形為表面上具有微細凹凸結構的硬化物。
調整樹脂組成物的黏度時,可選擇所含的單體的種類或含量,或者使用黏度調整劑來調整。具體而言,若大量使用包含氫鍵等具有分子間相互作用的官能基或化學結構的單體,則樹脂組成物的黏度提高。另外,若大量使用無分子間相互作用的低分子量的單體,則樹脂組成物的黏度降低。
本發明的樹脂組成物即便黏度比較低,所得的硬化物亦具有適度的硬度。其結果為,可形成具有壓模的剝離良好的微細凹凸結構,且該結構得以維持,耐擦傷性高,而且指紋擦拭性等污垢的去除性優異的具有親水性的硬化物。
本發明的樹脂組成物進行聚合及硬化而成為成形品。作為此種成形品,特別是表面上具有微細凹凸結構的微細凹凸結構體極其有用。微細凹凸結構體例如可列舉包括基材與表面上具有微細凹凸結構的硬化樹脂層者。
將此種微細凹凸結構體的示意剖面圖示於圖1中。
圖1(a)所示的微細凹凸結構體A在基材1上積層有
使本發明的活性能量線硬化性樹脂組成物硬化而成的硬化樹脂層(表層)2。硬化樹脂層2的表面具有微細凹凸結構。該微細凹凸結構是圓錐狀的凸部3(凹部4)以大致等間隔w1來形成。就可使折射率連續增大,可抑制反射率隨波長的變動(波長依存性),抑制可見光的散射而成為低反射率的方面而言,凸部的形狀3較佳為垂直面的截面積從頂點側向基材側連續增大的形狀。
另外,凸部(凹部)的間隔w1是設為可見光的波長(具體而言為400nm~780nm)以下的距離。若凸部的間隔w1為400nm以下,則可抑制可見光的散射,可作為抗反射膜而適宜用於光學用途。w1更佳為200nm以下,特佳為150nm以下。另外,就凸部的形成容易度的方面而言,w1較佳為20nm以上。
另外,凸部的高度(凹部的深度)即凹部的底點4a與凸部的頂部3a的垂直距離d1(以下,只要無特別說明,則稱為「凸部的高度」或者「d1」),較佳為設為可抑制反射率隨著波長而變動的深度。具體而言,較佳為60nm以上,更佳為90nm以上,尤佳為150nm以上,特佳為180nm以上。若d1為150nm左右,則可使人類最容易識別的550nm波長區域光的反射率為最低,若d1達到150nm以上,則d1越高,可見光區域中的最高反射率與最低反射率的差變得越小。因此,若d1為150nm以上,則反射光的波長依存性減小,無法識別目視時的色調差異。
此處,凸部的間隔w1及高度d1可採用利用場發射型
掃描電子顯微鏡(JSM-7400F:日本電子(股)製造),加速電壓3.00kV的圖像中的測定所得的測定值的算術平均值。
另外,凸部3可為如圖1(b)所示的吊鐘狀,除此以外,可採用垂直面的截面積從頂點側向基材側連續增大的形狀,例如圓錐台狀。
此外,具體而言,硬化樹脂層為包含樹脂組成物的硬化物的膜,在表面上具有微細凹凸結構。該微細凹凸結構較佳為大致圓錐形狀、角錐形狀等的突起(凸部)規則地排列而成的結構。凸部的形狀較佳為與高度方向垂直的方向的截面積從基材表面向頂部連續減少的形狀,即凸部的高度方向的剖面形狀為三角形、梯形、吊鐘型等形狀。
微細凹凸結構並不限定於圖1所示的實施形態。另外,微細凹凸結構只要形成於微細凹凸結構體的表面即可,例如形成於基材的單面或者兩面、整個面或者一部分(需要透明性、超撥水性的部位)。
此種微細凹凸結構較佳為凸部間的間隔為可見光的波長以下的蛾眼結構(moth eye structure),硬化物表面的蛾眼結構藉由使折射率從空氣的折射率連續增大至硬化物的折射率而成為有效的抗反射機構。凸部間的平均間隔w1較佳為可見光的波長以下,即400nm以下。若w1為400nm以下,則抑制可見光的散射,具有抗反射效果。w1更佳為200nm以下,特佳為150nm以下。另外,就凸部的形成容易度的方面而言,w1較佳為20nm以上。
凸部間的平均間隔w1是採用在電子顯微鏡圖像中,測定鄰接的凸部間的間隔(從凸部的中心至鄰接的凸部的中心為止的距離)50點,將該些測定值進行算術平均而求出的值。
在w1為100nm的情況下,凸部的高度d1較佳為80nm~500nm,更佳為120nm~400nm,特佳為150nm~300nm。若d1為80nm以上,則實現反射率的充分降低,且反射率隨波長的變動即反射率的波長依存性少。若d1為500nm以下,則凸部的耐擦傷性變得良好。
凸部的高度d1為電子顯微鏡的30000倍圖像中,測定凸部的最頂部與存在於凸部間的凹部的最底部之間的垂直面上的距離50點,將該些測定值進行算術平均而求出的值。
凸部的縱橫比(凸部的高度d1/凸部間的平均間隔w1)較佳為0.8~5,更佳為1.2~4,特佳為1.5~3。若凸部的縱橫比為1.0以上,則反射率充分降低,若為5以下,則凸部的耐擦傷性變得良好。
硬化樹脂層與基材較佳為其折射率之差為0.2以內,更佳為0.1以內,特佳為0.05以內。若折射率差為0.2以內,則可抑制硬化樹脂層與基材的界面中的反射。
作為基材,只要可支持具有微細凹凸結構的硬化樹脂層,則可為任一種,但在將微細凹凸結構體應用於顯示器構件的情況下,較佳為透明即透過光的基材。作為構成透明基材的材料,例如可列舉:甲基丙烯酸甲酯(共)聚合
物、聚碳酸酯、苯乙烯(共)聚合物、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物等合成高分子,二乙酸纖維素、三乙酸纖維素、乙酸丁酸纖維素等半合成高分子,聚對苯二甲酸乙二酯、聚乳酸等聚酯,聚醯胺、聚醯亞胺、聚醚碸、聚碸、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯、聚氯乙烯、聚乙烯基縮醛、聚醚酮、聚胺基甲酸酯、該些高分子的複合物(聚甲基丙烯酸甲酯與聚乳酸的複合物、聚甲基丙烯酸甲酯與聚氯乙烯的複合物等)、玻璃。
基材的形狀可為片材狀、膜狀等任一種,其製造方法亦可使用例如利用射出成形、擠出成形、澆鑄成形等任一種製法來製造者。進而,以密著性、抗靜電性、耐擦傷性、耐候性等特性的改良為目的,可對透明基材的表面實施塗佈或電暈處理。
此種微細凹凸結構體可作為抗反射膜來應用,獲得高耐擦傷性、及優異的指紋去除性等污染物的去除效果。
微細凹凸結構體的製造方法例如可列舉:(1)在形成有微細凹凸結構的反轉結構的壓模與基材之間配置樹脂組成物,藉由照射活性能量線而使樹脂組成物硬化,轉印壓模的凹凸形狀,然後剝離壓模的方法;(2)對樹脂組成物轉印壓模的凹凸形狀後剝離壓模,然後照射活性能量線使樹脂組成物硬化的方法等。該些方法中,就微細凹凸結構的轉印性、表面組成的自由度方面而言,特佳為(1)的方法。該方法特別適合於可連續生產的使用帶狀輥狀的壓模
的情況,是生產性優異的方法。
壓模是在表面上具有形成於微細凹凸結構體表面的微細凹凸結構的反轉結構者。壓模的材料可列舉金屬(包括在表面上形成有氧化皮膜者)、石英、玻璃、樹脂、陶瓷等。壓模的形狀可列舉輥狀、圓管狀、平板狀、片材狀等。
在壓模上形成微細凹凸結構的反轉結構的方法並無特別限定,其具體例可列舉電子束微影法、雷射光干擾法。例如,可藉由在適當的支持基板上塗佈適當的光阻膜,以紫外線雷射、電子束、X射線等光進行曝光、顯影而獲得形成有微細凹凸結構的模型,將該模型直接用作壓模。另外,亦可經由光阻層,藉由乾式蝕刻對支持基板進行選擇性蝕刻,去除抗蝕劑層,藉此在支持基板其本身上直接形成微細凹凸結構。
另外,亦可利用陽極氧化多孔氧化鋁作為壓模。例如,亦可利用藉由將乙二酸、硫酸、磷酸等作為電解液,在預定的電壓下將鋁進行陽極氧化而形成的20nm~200nm的細孔結構作為壓模。依據該方法,藉由將高純度鋁在恆定電壓下進行長時間陽極氧化後,暫時去除氧化皮膜,再次進行陽極氧化,可自我組織化地形成非常高規則性的細孔。進而,藉由在第二次進行陽極氧化的步驟中,將陽極氧化處理與孔徑擴大處理加以組合,亦可形成剖面不是矩形,而是三角形或吊鐘型的微細凹凸結構。另外,藉由適當調節陽極氧化處理與孔徑擴大處理的時間或條件,可使
細孔最內部的角度變得尖銳。
進而,亦可利用具有微細凹凸結構的原模型,以電鑄法等來製作複製模型,將其用作壓模。
壓模其本身的形狀並無特別限定,例如可為平板狀、帶狀、輥狀的任一種。尤其,若設為帶狀或輥狀,則可連續地轉印微細凹凸結構,可進一步提高生產性。
在此種壓模與基材間配置樹脂組成物。作為在壓模與基材間配置樹脂組成物的方法,可利用如下方法等:藉由以在壓模與基材間配置有樹脂組成物的狀態對壓模與基材進行按壓,而向成型腔室中注入樹脂組成物。
作為對基材與壓模間的樹脂組成物照射活性能量線來進行聚合硬化的方法,較佳為藉由紫外線照射的聚合硬化。照射紫外線的燈例如可使用高壓水銀燈、金屬鹵化物燈、熔合燈(fusion lamp)。
紫外線的照射量只要根據聚合起始劑的吸收波長或含量來決定即可。通常,其積算光量較佳為400mJ/cm2
~4000mJ/cm2
,更佳為400mJ/cm2
~2000mJ/cm2
。若積算光量為400mJ/cm2
以上,則使樹脂組成物充分硬化,可抑制由硬化不足引起的耐擦傷性下降。另外,若積算光量為4000mJ/cm2
以下,則在防止硬化物著色或基材劣化的方面有意義。照射強度亦並無特別限制,較佳為抑制為不會導致基材劣化等的程度的輸出。
聚合、硬化後,剝離壓模,獲得具有微細凹凸結構的硬化物,從而獲得微細凹凸結構體。
另外,在上述基材為立體形狀的成形體等的情況下,亦可將所形成的微細凹凸結構體貼附於另行成形的立體形狀的成形體上。
以上述方式獲得的微細凹凸結構體在其表面上,以鑰匙與鎖孔的關係轉印有壓模的微細凹凸結構,具備高耐擦傷性,且具有可促進水導入至附著於表面的污染物與表面間的親水性,兼具污染物的去除效果,並且隨著連續的折射率變化而可表現出優異的抗反射性能,適宜作為膜、或立體形狀的成形品的抗反射膜。
此種微細凹凸結構體適合作為:電腦、電視機、行動電話等的液晶顯示裝置、電漿顯示器面板、電激發光顯示器、陰極管顯示裝置之類的圖像顯示裝置的顯示器構件。另外,可在透鏡、陳列櫥窗(show window)、眼鏡鏡片等對象物的表面貼附微細凹凸結構體來使用,除此以外,亦可應用於光波導、浮雕全息圖(relief hologram)、透鏡、偏光分離元件等的光學用途,或細胞培養片材的用途。
壓模中以陽極氧化多孔氧化鋁製作者可用於形成微細凹凸。因此,在圖2的步驟圖中,對藉由陽極氧化而在鋁基板的表面形成預定形狀的多個微細細孔,來製成對本發明有用的壓模的方法進行說明。
步驟(a)
步驟(a)是將鋁基材10在恆定電壓下、電解液中進行陽極氧化而在鋁基材的表面形成氧化皮膜的步驟。鋁基
材較佳為使用純度99%以上的鋁,更佳為純度99.5%以上,尤佳為純度99.8%以上。若鋁的純度高,則在陽極氧化時,難以形成由雜質的偏析引起的散射可見光的大小的凹凸結構,另外,規則地形成有藉由陽極氧化而形成的細孔。鋁基材的形狀可為輥狀、圓管狀、平板狀、片材狀等所需的形狀,在獲得微細凹凸結構體作為連續的膜或片材的情況下較佳為設為輥狀。
鋁基材由於存在附著有在加工成預定形狀時所使用的油的情況,因此較佳為預先進行脫脂處理,藉由電解研磨處理(蝕刻處理)而使表面平滑。
若將此種表面處理鋁基材進行陽極氧化,則形成具有細孔12的氧化皮膜14。
電解液是使用硫酸、乙二酸、磷酸等。在使用乙二酸作為電解液的情況下,若乙二酸的濃度為0.7M以下,則可將電流值抑制為低值,可形成緻密組織的氧化皮膜。另外,若化成電壓為30V~60V,則形成以週期100nm左右的規則性形成有細孔的陽極氧化多孔氧化鋁層。不論化成電壓高於該範圍還是低於該範圍,均存在所形成的細孔的規則性下降的傾向。電解液的溫度較佳為60℃以下,更佳為45℃以下。若電解液的溫度為60℃以下,則抑制所謂「過燒(burning)」的產生,抑制細孔破裂或者表面溶解而形成不規則的細孔。
另外,在電解液為硫酸的情況下,若硫酸的濃度為0.7M以下,則可將電流值抑制為低值,可形成緻密組織的氧
化皮膜。若化成電壓為25V~30V,則形成以週期為63nm左右的規則性形成有細孔的陽極氧化多孔氧化鋁層。不論化成電壓高於該範圍還是低於該範圍,均存在所形成的細孔的規則性下降的傾向。電解液的溫度較佳為30℃以下,更佳為20℃以下。若電解液的溫度為30℃以下,則抑制所謂「過燒」的產生,抑制細孔破裂或者表面溶解而形成不規則的細孔。
步驟(b)
步驟(b)是去除氧化皮膜,在步驟(a)中形成於氧化皮膜上的細孔12部分的鋁基材的表面形成陽極氧化的細孔產生點。即,若去除步驟(a)中形成的氧化皮膜14,則在細孔12部分的鋁基材上形成有凹部16。藉由使該凹部16成為陽極氧化的細孔產生點,可產生規則地排列的細孔。去除氧化皮膜時,使用不溶解鋁而選擇性溶解氧化皮膜的溶液。此種溶液例如有鉻酸/磷酸混合液等。
步驟(c)
步驟(c)是藉由將鋁基材再次進行陽極氧化,在細孔產生點形成氧化皮膜而形成細孔的步驟。將步驟(b)中去除了氧化皮膜的鋁基材10再次進行陽極氧化,形成具有圓柱狀細孔13的氧化皮膜15。陽極氧化可利用與步驟(a)相同的條件來進行。越延長陽極氧化的時間,可獲得越深的細孔。
步驟(d)
步驟(d)是擴大細孔的直徑的步驟。擴大細孔13的
直徑的處理(以下,稱為「孔徑擴大處理」)是浸漬於溶解氧化皮膜的溶液中,來擴大藉由陽極氧化而形成的細孔的直徑。此種溶液例如可使用5質量%左右的磷酸水溶液等。越延長孔徑擴大處理的時間,可越擴大孔徑13,因此根據目標形狀來設定處理時間。
步驟(e)
步驟(e)是將孔徑擴大處理後的鋁基材再次進行陽極氧化的步驟。若將鋁基材再次進行陽極氧化,則隨著氧化皮膜15變厚,細孔13的深度延伸。此外,陽極氧化可利用與步驟(a)(步驟(c))相同的條件來進行。越延長陽極氧化的時間,細孔變得越深。
步驟(f)
步驟(f)是重複進行步驟(d)及步驟(e),反覆進行細孔13的直徑擴大及延伸的步驟。藉由該步驟,獲得形成有具有直徑從開口部向深度方向連續減少的形狀的細孔13的氧化皮膜15,且陽極氧化氧化鋁的凸部形成於鋁基材表面的壓模B。最後較佳為以步驟(d)結束。
重複次數較佳為合計3次以上,更佳為5次以上。若重複次數為3次以上,則可形成直徑連續變化的細孔,利用此種壓模,可形成具有可降低反射率的蛾眼結構的表面的硬化物。
細孔13的形狀是形成於物品表面的微細凹凸形狀的反轉結構,具體而言可列舉大致圓錐形狀、角錐形狀、圓柱形狀等,較佳為如圓錐形狀、角錐形狀等般,與深度方
向正交的方向的細孔截面積從最表面向深度方向連續減少的形狀。
細孔13間的平均間隔較佳為可見光的波長以下,即400nm以下,另外,更佳為20nm以上。細孔間的平均間隔是測定電子顯微鏡圖像中的鄰接細孔間的間隔(從細孔的中心至鄰接的細孔的中心為止的距離)50點,採用該些值的平均值。
在平均間隔為100nm的情況下,細孔13的深度較佳為80nm~500nm,更佳為120nm~400nm,尤佳為150nm~300nm。細孔的深度是測定電子顯微鏡30000倍圖像中的細孔的最底部與頂部間的距離50點,採用該些值的平均值。
細孔13的縱橫比(深度/平均間隔)較佳為0.8~5.0,更佳為1.2~4.0,尤佳為1.5~3.0。
亦可將壓模的形成有微細凹凸結構的面以脫模劑進行處理。脫模劑可使用矽酮樹脂、氟樹脂、氟化合物等,特佳為具有水解性矽烷基的氟化合物。具有水解性矽烷基的氟化合物的市售品可列舉:氟烷基矽烷、KBM-7803(信越化學工業(股)製造),MRAF(旭硝子(股)製造),Optool HD1100、Optool HD2100系列((股)Harves製造),Optool AES4、Optool AES6(大金工業(股)製造),Novec EGC-1720(住友3M(股)製造),FS-2050系列((股)Fluoro Technology製造)(均為商品名)等。
使用上述製成的形狀的壓模來製成的微細凹凸結構體
A如圖3的示意剖面圖所示,具有形成於基材42的表面的硬化樹脂層44。硬化樹脂層44具有微細凹凸結構,上述微細凹凸結構具有由與上述壓模接觸且硬化了的樹脂組成物所形成的多個凸部46。
壓印用原料只要包含樹脂組成物,則並無特別限制,可直接使用樹脂組成物,亦可根據作為目標的成形品而含有各種添加劑。
壓印用原料亦可使用壓模,用於藉由UV硬化或者加熱硬化的硬化物成形。亦可使用如下方法:對藉由加熱等而半硬化的狀態的樹脂組成物按壓壓模,轉印形狀後從壓模上剝離,藉由熱或UV而使其完全硬化。
除此以外,上述樹脂組成物可作為在各種基材上形成硬化被膜的原料來使用,亦可形成塗膜作為塗佈材料,並且照射活性能量線而形成硬化物。
表面上具有微細凹凸結構的微細凹凸結構體例如可使用圖4所示的製造裝置來連續製造。
圖4所示的製造裝置中設置有表面上具有微細凹凸結構的反轉結構(圖示略)的輥狀壓模20、及收納樹脂組成物的貯槽22。在隨著輥狀壓模20的旋轉一起沿著其表面移動的透光性帶狀膜的基材42之間,從貯槽22中供給樹脂組成物。在輥狀壓模20、及藉由氣壓缸24來調整夾持壓的夾持輥26之間,夾持基材42以及樹脂組成物,樹脂
組成物在基材42與輥狀壓模20之間均勻遍布,同時填充於輥狀壓模20的微細凹凸結構的凹部內。在輥狀壓模20的下方設置有活性能量線照射裝置28,通過基材42對樹脂組成物照射活性能量線,使樹脂組成物硬化。藉此,形成轉印有輥狀壓模20表面的微細凹凸結構的硬化樹脂層44。然後,利用剝離輥30,將表面形成有微細凹凸結構的硬化樹脂層44與基材42一體化而成的連續的微細凹凸結構體40剝離。
活性能量線照射裝置28較佳為高壓水銀燈、金屬鹵化物燈等,此時的光照射能量的量較佳為100mJ/cm2
~10000mJ/cm2
。基材42的材質可使用丙烯酸系樹脂、聚碳酸酯、苯乙烯系樹脂、聚酯、纖維素系樹脂(三乙醯纖維素等)、聚烯烴、脂環式聚烯烴等。
以上述方式獲得的微細凹凸結構體的微細凹凸結構的耐擦傷性高,指紋擦拭性等污垢去除性良好,可期待作為抗反射物品(抗反射薄膜、抗反射膜等)、光波導、浮雕全息圖、透鏡、偏光分離元件等的光學物品,細胞培養片材的用途展開,特別適合於作為抗反射物品的用途。
抗反射物品例如可列舉設置於圖像顯示裝置(液晶顯示裝置、電漿顯示器面板、電激發光顯示器、陰極管顯示裝置等)、透鏡、陳列櫥窗、眼鏡等的表面的抗反射膜、抗反射薄膜、抗反射片材等。在用於圖像顯示裝置的情況下,可在圖像顯示面上直接貼附抗反射薄膜,亦可在構成圖像顯示面的構件的表面直接形成抗反射膜,亦可在前面板上
形成抗反射膜。
以下,利用實例,對本發明進行具體說明。此外,以下只要無特別說明,則「份」是指「質量份」。另外,各種測定以及評價方法如下所述。
(1)壓模的細孔的測定
將包含陽極氧化多孔氧化鋁的壓模的一部分的縱剖面蒸鍍1分鐘Pt,利用場發射型掃描電子顯微鏡(日本電子(股)製造,商品名JSM-7400F)以加速電壓3.00kV進行觀察,測定相鄰細孔的間隔(週期)以及細孔的深度。此外,分別各測定10點,將其平均值作為測定值。
(2)微細凹凸結構體的凹凸的測定
將微細凹凸結構體的縱剖面蒸鍍10分鐘Pt,利用與上述(1)的情況相同的裝置以及條件來測定相鄰凸部或者凹部的間隔以及凸部的高度。此外,分別各測定10點,將其平均值作為測定值。
(3)指紋污垢去除性能的評價
將表面上具有微細凹凸結構體的膜貼附於黑色的丙烯酸板上,對微細凹凸結構體的表面側(具有微細凹凸結構的面),以壓力100g/cm2
按壓在標記面上附著有1μl人工指紋液(依據JIS K2246:2007的記載來製備)的直徑10mm的圓板狀橡膠製標記3秒,使人工指紋液附著於微細凹凸結構的面上。利用濕紙巾(日本流通產業(股)製造,無醇型),將所附著的人工指紋液用水擦拭後,目視觀察外
觀,根據以下的評價基準來評價。此外,評價是在室溫23℃、相對濕度65%的環境下,在螢光燈(1000勒克司)下對試料在多方面進行。另外,水滴的評價是利用注射器,在水平放置的試料的微細凹凸結構的面上滴下蒸餾水1μl來進行觀察。
○:未看到指紋附著的痕跡,即便落下水滴亦不排斥。
△:未看到指紋附著的痕跡,但若落下水滴則排斥。
×:看到指紋附著的痕跡。
(4)指紋擦拭性的評價
使用滲入有1.0ml自來水的擦拭紙(大王製紙(股)製造,商品名Elleair Prowipe,128mm×126mm),向一方向擦拭附著有指紋的微細凹凸結構體的表面。每1次取出時目視觀察微細凹凸結構體的表面的外觀,根據以下的評價基準進行評價。此外,指紋附著是與(3)的評價中同樣地,利用橡膠製標記使人工指紋液附著於微細凹凸結構的面上。
○:藉由2次以下的擦拭,可完全去除指紋。
△:藉由小於10次的擦拭,可完全去除指紋。
×:即便擦拭10次後,指紋仍殘留。
(5)用水擦拭後的膜外觀的評價
將表面上具有微細凹凸結構體的膜貼附於黑色的丙烯酸板上,目視觀察利用濕紙巾(日本流通產業(股)製造,無醇型)用水擦拭後的外觀,根據以下的評價基準進行評價。
○:用水擦拭的部位在強光源下無論從哪一角度注視,均看不到。
△:用水擦拭的部位在螢光燈下看不到,但在強光源下從低角度注視,則能看到。
×:用水擦拭的部位在螢光燈下明顯看到。
(6)耐水性的評價
使用滲入有1.0cc自來水的擦拭紙(大王製紙(股)製造,商品名Elleair Prowipe,128mm×126mm),向一方向擦拭在表面上附著有指紋的物品的表面後,觀察物品的表面的外觀,根據以下的基準進行評價。
○:維持良好的抗反射性能。
△:膜稍稍產生白霧。
×:膜明顯白濁。
(7)耐擦傷性1的評價
在磨耗試驗機(新東科學(股)製造,商品名HEIDON TRIBOGEAR TYPE-30S)上安裝1cm見方的濕紙巾(日本流通產業(股)製造,無醇型),在荷重100g下以往返距離50mm、磨頭速度60mm/s,將微細凹凸結構體的表面擦傷1000次。然後,目視觀察外觀,根據以下的評價基準進行評價。
◎:無法確認到傷。
○:確認到1根~2根的傷。
△:確認到3根~5根的傷。
×:確認到6根以上的傷。
(8)耐擦傷性2的評價
在磨耗試驗機(新東科學(股)製造,商品名HEIDON TRIBOGEAR TYPE-30S)上安裝1cm見方的帆布,在荷重100g下以往返距離50mm、磨頭速度60mm/s,將微細凹凸結構體的表面擦傷1000次。然後,目視觀察外觀,根據以下的評價基準進行評價。
◎:無法確認到傷。
○:確認到1根~2根的傷。
△:確認到3根~5根的傷。
×:確認到6根以上的傷。
(9)耐擦傷性3的評價
使用磨耗試驗機(新東科學(股)製造,商品名HEIDON TRIBOGEAR TYPE-30S),對設置於微細凹凸結構體表面的2cm見方的鋼絲絨(Nihon Steel Wool(股)製造,商品名Bonstar#0000)施加100g的荷重,以往返距離30mm、磨頭速度30mm/秒來往返10次。然後,在透明的2.0mm厚丙烯酸板(Mitsubishi Rayon(股)製造,商品名Acrylite)的單面貼附微細凹凸結構體。將該微細凹凸結構體在室內舉起照著螢光燈,目視觀察外觀,根據以下的評價基準進行評價。
○:可確認的傷為小於5根。
△:可確認的傷為5根以上且小於20根。
×:可確認的傷為20根以上。
以下,參照圖2所示的步驟圖,對壓模的製造方法進行說明。
將純度為99.99%的鋁板30進行拋光以及在過氯酸/乙醇混合溶液(1/4體積比)中進行電解研磨而鏡面化。
(a)步驟
將鋁板30在0.3M乙二酸水溶液中,以直流40V、溫度16℃進行30分鐘陽極氧化,使氧化皮膜32上產生龜裂31。
(b)步驟
將鋁板30在6質量%磷酸/1.8質量%鉻酸混合水溶液中浸漬6小時,去除氧化皮膜32。
(c)步驟
對於該鋁板,在0.3M乙二酸水溶液中以直流40V、溫度16℃進行30秒陽極氧化,形成氧化皮膜34。該氧化皮膜34具有細孔31。
(d)步驟
將形成有氧化皮膜34的鋁板在32℃的5質量%磷酸中浸漬8分鐘,進行細孔31的直徑擴大處理。
(e)步驟
將上述(c)步驟以及(d)步驟合計重複進行5次,獲得具有週期100nm、深度180nm的大致圓錐形狀的細孔31的陽極氧化多孔氧化鋁。將所得的陽極氧化多孔氧化鋁以脫離子水進行清洗,藉由鼓風來去除表面的水分,在
將表面防污塗佈劑(大金工業(股)製造,商品名Optool DSX)以固體成分成為0.1質量%的方式以稀釋劑(大金工業(股)製造,商品名HD-ZV)加以稀釋而成的溶液中浸漬10分鐘,風乾20小時而獲得壓模20。
除了將(d)步驟的磷酸處理時間從8分鐘變更為9分鐘以外,以與製造例1相同的方式,獲得具有週期100nm、深度150nm的大致圓錐形狀的細孔的陽極氧化多孔氧化鋁。
向玻璃製燒瓶中,取117.6g(0.7莫耳)的六亞甲基二異氰酸酯以及151.2g(0.3莫耳)的異氰尿酸酯型的六亞甲基二異氰酸酯三聚物、128.7g(0.99莫耳)的丙烯酸2-羥基丙酯以及459g(1.54莫耳)的季戊四醇三丙烯酸酯,添加100ppm作為觸媒的二月桂酸二正丁基錫、及0.55g作為聚合抑制劑的對苯二酚單甲醚,在70℃~80℃的條件下進行反應,直至殘存異氰酸酯濃度成為0.1%以下,獲得胺基甲酸酯丙烯酸酯化合物(UA1)。
將實例1~實例17以及比較例1~比較例5中使用的多官能單體(A)以及將其分子量除以自由基聚合性官能基的數量而得的值(每1個官能基的分子量)示於表1中。
表示實例、比較例中使用的其他成分。
AM90G:末端甲氧基化聚乙二醇單丙烯酸酯(EO=約9莫耳)(新中村化學工業(股)製造,商品名NK Ester AM-90G)。
AM130G:末端甲氧基化聚乙二醇單丙烯酸酯(EO=約13莫耳)(新中村化學工業(股)製造,商品名NK Ester AM-130G)。
AM230G:末端甲氧基化聚乙二醇單丙烯酸酯(EO=約23莫耳)(新中村化學工業(股)製造,商品名NK Ester AM-230G)。
AE400:聚乙二醇(EO=約9莫耳)單丙烯酸酯(日油(股)製造,商品名Blemmer AE-400)。
A-600:聚乙二醇二丙烯酸酯(EO=約12莫耳)(新中村化學工業(股)製造,商品名NK Ester A-600)。
AM60G:末端甲氧基化聚乙二醇單丙烯酸酯(EO=約6莫耳)(新中村化學工業(股)製造,商品名NK Ester
AM-60G)。
MA:丙烯酸甲酯(三菱化學(股)製造)。
DPHA:二季戊四醇(五/六)丙烯酸酯(新中村化學工業(股)製造,商品名:NK Ester A-DPH)。
AM121:內部脫模劑((股)ICMG製造,商品名Mold Wiz AM-121)
DAR TPO:2,4,6-三甲基苯甲醯基-二苯基-氧化膦(BASF公司製造,商品名DAROCURE TPO)。
WE97A:聚對苯二甲酸乙二酯膜(三菱樹脂(股)製造,商品名Mitsubishi Diafoil WE97A,厚度38μm)。
A-4300:聚對苯二甲酸乙二酯膜(東洋紡績(股)製造,商品名Cosmoshine A-4300,厚度188μm)。
將70份作為多官能單體(A)的合成例1中獲得的UA1、30份作為具有乙二醇單元的重複數為9以上的聚乙二醇結構的單(甲基)丙烯酸酯(B)的AM90G、0.5份作為活性能量線聚合起始劑的DAR TPO以及0.1份作為內部脫模劑的AM121加以混合,製備活性能量線硬化性樹脂組成物。
將該活性能量線硬化性樹脂組成物流入至壓模的形成有細孔的表面上,在其上將厚度38μm的聚對苯二甲酸乙二酯膜(WE97A)一邊壓展一邊覆蓋。然後,從膜側,使用熔合燈,以帶速度6.0m/分鐘照射紫外線,使積算光量
達到1000mJ/cm2
,使樹脂組成物硬化。接著,將膜與壓模剝離,獲得微細凹凸結構體。
在微細凹凸結構體的表面轉印有壓模的微細凹凸結構,形成如圖1(a)所示的相鄰凸部13的間隔(距離w1)為100nm、凸部13的高度d1為180nm或者150nm的大致圓錐形狀的微細凹凸結構。另外,對於該微細凹凸結構體實施指紋污垢去除性能、由用水擦拭引起的外觀變化的有無、耐擦傷性的評價。將結果示於表2中。
除了將單體組成變更為如表2~表4所示以外,以與實例1相同的方式製造微細凹凸結構體,進行與實例1相同的評價。將所得的結果示於表2~表4中。此外,各表中的調配量的單位為「份」。
除了將單體組成變更為如表5所示以外,以與實例1相同的方式製造微細凹凸結構體,進行與實例1相同的評價。耐擦傷性為耐擦傷性2。將所得的結果示於表5中。此外,各表中的調配量的單位為「份」。
如結果所明示,將實例的樹脂組成物硬化而獲得的微細凹凸結構體兼具良好的指紋去除性能、不會由於用水擦拭而損及外觀的耐水性、以及耐擦傷性(重複用水擦拭)。
比較例1、比較例3及比較例6由於親水性單體不適當,故而即便添加30份亦無法去除指紋污垢,當如比較例2般添加40份時,由於用水擦拭而損及膜的外觀。比較例4中,由於親水性單體的添加量少,故而指紋去除性受損。比較例5及比較例7中由於多官能單體不適當,故而比較例5中樹脂的硬度低,由於用水擦拭而損及膜的外觀。比較例7中,樹脂的硬度高,但另一方面較脆,當從壓模上
剝離時產生龜裂,無法回收、評價。
將實例18~實例25以及比較例8~比較例13中使用的化合物的略號、官能基數、每個官能基的分子量示於表6中。此外,單體種類上所附的「'」表示與該種類類似的單體。
取25質量份的DPHA、25質量份的PETA、25質量份的DPHA-12E以及25質量份的PEGDA-14E作為單體,向其中混合1.0質量份的IRGACURE184(BASF公司製造,商品名)以及0.5質量份的IRGACURE819(BASF公司製造,商品名)作為聚合起始劑,製備活性能量線硬化性樹脂組成物。將所得的活性能量線硬化性樹脂組成物滴下數滴至製造例1中製成的壓模的表面,以厚度188μm的聚對苯二甲酸乙二酯膜(A-4300)一邊壓展一邊覆蓋後,從膜側,使用高壓水銀燈以2000mJ/cm2
的能量照射紫外線而進行硬化。從膜上剝離壓模,獲得表面上具有凸部的平均間隔為100nm、高度為180nm的微細凹凸結構的微細凹凸結構體。對於所得的微細凹凸結構體,依據上述記載來測定(9)耐擦傷性3、(4)指紋去除性以及(6)耐水性,進行評價。將結果示於表7中。
除了將活性能量線硬化性樹脂組成物的組成變更為表7或者表8所示的組成以外,以與實例18相同的方式獲得微細凹凸結構體。對於所得的微細凹凸結構體進行與實例18相同的評價。將結果示於表7及表8中。
如結果所明示,實例18~實例25中獲得的物品具有良好的耐擦傷性、指紋擦拭性、耐水性。另一方面,未使
用多官能單體(XA)的比較例8及比較例9中獲得的物品、未使用二官能單體(XC)的比較例10中獲得的物品的指紋擦拭性受損。未使用多官能單體(XB)而是大量使用二官能單體(C)的比較例11中獲得的物品的耐擦傷性及耐水性受損。大量使用多官能單體(XA)且多官能單體(XB)及二官能單體(XC)為少量的比較例12中獲得的物品,相反,多官能單體(XA)為少量且大量使用多官能單體(XB)及二官能單體(XC)的比較例13中獲得的物品的耐擦傷性及耐水性受損。
將本發明的活性能量線硬化性樹脂組成物進行硬化而獲得的微細凹凸結構體不僅維持作為微細凹凸結構體的優異光學性能,而且具有高的指紋污垢去除性能,因此可用於例如行動電話、電視機、個人電腦等的顯示器構件,或者窗或陳列室等的建材用途,在工業上極其有用。
1、42‧‧‧基材
2、44‧‧‧硬化樹脂層(表層)
3、46‧‧‧凸部
3a‧‧‧凸部的頂部
4‧‧‧凹部
4a‧‧‧凹部的底點
10‧‧‧鋁基材
12‧‧‧細孔
13‧‧‧圓柱狀細孔
14‧‧‧氧化皮膜
15‧‧‧具有圓柱狀細孔13的氧化皮膜
16‧‧‧鋁基材的凹部(陽極氧化的細孔產生點)
20‧‧‧輥狀壓模
22‧‧‧(收納活性能量線硬化性樹脂組成物的)貯槽
24‧‧‧氣壓缸
26‧‧‧夾持輥
28‧‧‧活性能量線照射裝置
30‧‧‧剝離輥
40‧‧‧連續的微細凹凸結構體
A‧‧‧微細凹凸結構體
B‧‧‧壓模
d1‧‧‧凹部的底點4a與凸部的頂部3a的垂直距離(凸部的高度)
w1‧‧‧凸部(凹部)的間隔
圖1是表示本發明的微細凹凸結構體的示意剖面圖。
圖2是表示本發明的微細凹凸結構體的製造方法中使用的壓模的製造步驟的圖。
圖3是利用依據圖2製造的壓模的微細凹凸結構體的示意剖面圖。
圖4是表示本發明的微細凹凸結構體的製造裝置的一例的構成圖。
42‧‧‧基材
44‧‧‧硬化樹脂層(表層)
46‧‧‧凸部
A‧‧‧微細凹凸結構體
Claims (14)
- 一種活性能量線硬化性樹脂組成物,其特徵在於:包含多官能單體(A)、以及具有乙二醇單元的重複數為9以上的聚乙二醇結構的單(甲基)丙烯酸酯(B),該多官能單體(A)的含量為70質量份~95質量份,單(甲基)丙烯酸酯(B)的含量為5質量份~30質量份(將樹脂組成物中所含的所有單體的含量的合計設為100質量份),該多官能單體(A)在分子內具有3個以上的自由基聚合性官能基,且將該多官能單體(A)的分子量除以自由基聚合性官能基的數量而得的值(每個官能基的分子量)為110~200。
- 如申請專利範圍第1項所述之活性能量線硬化性樹脂組成物,其中不含溶劑。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之活性能量線硬化性樹脂組成物,其中相對於樹脂組成物中所含的所有單體的含量合計100質量份,更包含0質量份~20質量份的分子內具有1個以上自由基聚合性官能基的單體(C)(其中,多官能單體(A)以及單(甲基)丙烯酸酯(B)除外)。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之活性能量線硬化性樹脂組成物,其中更包含助滑劑(D)。
- 一種活性能量線硬化性樹脂組成物,包含聚合性成分(X)及光聚合起始劑(XE),該活性能量線硬化性樹脂組成物的特徵在於:該聚合性成分(X)包含:15質量 %~70質量%的多官能單體(XA),在分子內具有3個以上的自由基聚合性官能基,每1個該官能基的分子量小於110,且末端不具有乙基;15質量%~50質量%的多官能單體(XB),分子內具有3個以上的自由基聚合性官能基,每1個該官能基的分子量為110以上,且末端不具有乙基;以及15質量%~40質量%的二官能單體(XC),分子內具有2個自由基聚合性官能基及4個以上的氧伸乙基,且末端不具有甲基。
- 如申請專利範圍第5項所述之活性能量線硬化性樹脂組成物,其中聚合性成分(X)以15質量%以下的量更包含分子內具有1個自由基聚合性官能基的單體(XD)。
- 一種壓印用原料,包含如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述之活性能量線硬化性樹脂組成物。
- 如申請專利範圍第7項所述之壓印用原料,其用於形成微細凹凸結構。
- 一種成形品,包含如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述之活性能量線硬化性樹脂組成物的硬化物或者具有硬化樹脂層。
- 如申請專利範圍第9項所述之成形品,其表面上具有微細凹凸結構。
- 如申請專利範圍第10項所述之成形品,其為顯示器構件。
- 一種微細凹凸結構體的製造方法,該微細凹凸結構體包括在表面上具有微細凹凸結構的硬化樹脂層,上述 製造方法至少包括下述步驟:1)在具有微細凹凸結構的反轉結構的壓模與基材之間配置如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述之活性能量線硬化性樹脂組成物的步驟;2)照射活性能量線,將該活性能量線硬化性樹脂組成物硬化的步驟;以及3)將該壓模剝離的步驟。
- 一種微細凹凸結構體,其於表面上具有微細凹凸結構,其中該微細凹凸結構體在表面上具有的微細凹凸結構是藉由使如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述之活性能量線硬化性樹脂組成物,與表面上具有該微細凹凸結構的反轉結構的壓模接觸,且使其硬化而形成。
- 如申請專利範圍第13項所述之微細凹凸結構體,其為抗反射物品。
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