WO2014192654A1 - 活性エネルギー線硬化性組成物及びそれを用いたフィルム - Google Patents

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WO2014192654A1
WO2014192654A1 PCT/JP2014/063694 JP2014063694W WO2014192654A1 WO 2014192654 A1 WO2014192654 A1 WO 2014192654A1 JP 2014063694 W JP2014063694 W JP 2014063694W WO 2014192654 A1 WO2014192654 A1 WO 2014192654A1
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meth
active energy
energy ray
acrylate
film
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PCT/JP2014/063694
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卓司 塚本
誠 鳥畑
麸山 解
俊之 清成
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Dic株式会社
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    • C08F2/46Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation
    • C08F2/48Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation by ultraviolet or visible light
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Definitions

  • the present invention relates to an active energy ray-curable composition capable of forming a hard coat layer having high antiblocking properties on a film surface by coating and curing the film surface, and a film using the same.
  • Various resin films include scratch prevention films on the surface of flat panel displays (FPD) such as liquid crystal displays (LCD), organic EL displays (OLED), plasma displays (PDP), decorative films (sheets) for interior and exterior of automobiles, It is used for various applications such as low reflection film for windows and heat ray cut film.
  • FPD flat panel displays
  • LCD liquid crystal displays
  • OLED organic EL displays
  • PDP plasma displays
  • decorative films sheets for interior and exterior of automobiles
  • a hard coat layer comprising a UV curable composition or the like may be applied to the film surface and cured to provide a hard coat layer on the film surface in order to compensate for this.
  • a hard coat layer comprising a UV curable composition or the like may be applied to the film surface and cured to provide a hard coat layer on the film surface in order to compensate for this.
  • the outline of the process of providing a hard coat layer is sent out from a film roll wound in a roll shape to a coating machine, a hard coat agent is applied, cured by ultraviolet irradiation to form a hard coat layer, and again It is wound up into a roll.
  • the films stick to each other when the roll is wound again (blocking), and when the film is unwound from the roll during reprocessing, friction due to blocking occurs, and the film There was a problem of scratching the surface.
  • a method for preventing the blocking of the film As a method for preventing the blocking of the film (anti-blocking), a method is proposed in which fine particles such as silica particles are added to the hard coating agent to form irregularities on the hard coating surface of the hard coating agent (for example, , See Patent Documents 1 and 2.) In addition, a method in which silica particles having an average primary particle size of 5 to 80 nm and silica particles having an average primary particle size of 100 to 300 nm are used in combination has been proposed (see, for example, Patent Document 3). Although these methods can prevent the blocking of the film to some extent, they have not yet sufficiently prevented the blocking.
  • the problem to be solved by the present invention is that an active energy ray-curable composition capable of forming a hard coat layer having high antiblocking properties on the film surface by coating and curing on the surface of the film and the same It is to provide the film used.
  • the active energy ray-curable composition contain silica particles in which nano-sized silica particles are aggregated into sub-micron sizes.
  • the present invention was completed by finding that it can be used as a hard coat agent for a film and can prevent blocking of the film.
  • the active energy ray-curable compound (A) and silica particles having a primary average particle size in the range of 1 to 50 nm are aggregated, and the particle size at D90 in the particle size distribution is 200 to 800 nm.
  • the present invention relates to an active energy ray-curable composition characterized by containing silica particles (B) in the range and a film using the same.
  • the active energy ray-curable composition of the present invention can form a hard coat layer having high antiblocking properties and scratch resistance on the resin film surface by coating and curing on the resin film surface. Therefore, since the cured coating film of the active energy ray-curable composition of the present invention has scratch resistance, it is possible to prevent scratches on the surface of various resin films, and when winding up into a roll shape, when blocking from the roll, blocking occurs. Since the trouble which becomes the cause can also be avoided, the film excellent in subsequent handling can be provided.
  • the film which has a hard-coat layer which consists of a cured coating film of the active energy ray curable composition of this invention is flat panel displays, such as a liquid crystal display (LCD), an organic electroluminescent display (OLED), and a plasma display (PDP) ( It can be used for various applications such as a film for preventing scratches on the surface of FPD, a protective film for touch panels, a decorative film (sheet) for interior and exterior of automobiles, a low reflection film for windows and a heat ray cut film.
  • LCD liquid crystal display
  • OLED organic electroluminescent display
  • PDP plasma display
  • the active energy ray-curable composition of the present invention is an agglomerated active energy ray-curable compound (A) and silica particles having a primary average particle diameter in the range of 1 to 50 nm, and has a particle size distribution at D90.
  • Silica particles (B) having a particle diameter in the range of 200 to 800 nm are contained.
  • Examples of the active energy ray-curable compound (A) include polyfunctional (meth) acrylate (A1) and urethane (meth) acrylate (A2). These can be used alone or in combination of two or more.
  • (meth) acrylate refers to one or both of acrylate and methacrylate
  • (meth) acryloyl group refers to one or both of acryloyl group and methacryloyl group.
  • the polyfunctional (meth) acrylate (A1) is a compound having two or more (meth) acryloyl groups in one molecule.
  • Specific examples of the polyfunctional (meth) acrylate (a1) include 1,4-butanediol di (meth) acrylate, 3-methyl-1,5-pentanediol di (meth) acrylate, and 1,6-hexanediol.
  • polyfunctional (meth) acrylates (A1) can be used alone or in combination of two or more.
  • these polyfunctional (meth) acrylates (A1) since the scratch resistance of the cured coating film of the active energy ray-curable composition of the present invention is improved, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, di Pentaerythritol penta (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, and pentaerythritol tri (meth) acrylate are preferred.
  • the urethane (meth) acrylate (A2) is obtained by reacting polyisocyanate (a2-1) with (meth) acrylate (a2-2) having a hydroxyl group.
  • polyisocyanate (a2-1) examples include aliphatic polyisocyanates and aromatic polyisocyanates. Since the coloring of the cured coating film of the active energy ray-curable composition of the present invention can be reduced, Isocyanates are preferred.
  • the aliphatic polyisocyanate is a compound in which a portion excluding an isocyanate group is composed of an aliphatic hydrocarbon.
  • Specific examples of the aliphatic polyisocyanate include aliphatic polyisocyanates such as hexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, and lysine triisocyanate; norbornane diisocyanate, isophorone diisocyanate, methylene bis (4-cyclohexyl isocyanate), 1,3-bis (isocyanato).
  • cycloaliphatic polyisocyanates such as methyl) cyclohexane, 2-methyl-1,3-diisocyanatocyclohexane and 2-methyl-1,5-diisocyanatocyclohexane.
  • a trimerized product obtained by trimming the aliphatic polyisocyanate or the alicyclic polyisocyanate can also be used as the aliphatic polyisocyanate.
  • These aliphatic polyisocyanates can be used alone or in combination of two or more.
  • aliphatic polyisocyanates in order to improve the scratch resistance of the coating film, among the aliphatic polyisocyanates, hexamethylene diisocyanate, which is a linear aliphatic hydrocarbon diisocyanate, norbornane diisocyanate, which is an alicyclic diisocyanate, isophorone Diisocyanate is preferred.
  • the (meth) acrylate (a2-2) is a compound having a hydroxyl group and a (meth) acryloyl group.
  • Specific examples of the (meth) acrylate (a2-2) include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-hydroxybutyl (meth) acrylate, and 4-hydroxybutyl (meth).
  • Divalent compounds such as acrylate, 1,5-pentanediol mono (meth) acrylate, 1,6-hexanediol mono (meth) acrylate, neopentyl glycol mono (meth) acrylate, and hydroxypivalate neopentyl glycol mono (meth) acrylate Mono (meth) acrylate of alcohol; trimethylolpropane di (meth) acrylate, ethylene oxide (EO) modified trimethylolpropane (meth) acrylate, propylene oxide (PO) modified trimethylolpropane di (meta) Mono- or di (meth) acrylate of trivalent alcohol such as acrylate, glycerin di (meth) acrylate, bis (2- (meth) acryloyloxyethyl) hydroxyethyl isocyanurate, or a part of these alcoholic hydroxyl groups Mono- and di (meth) acrylates having hydroxyl groups modified with
  • the urethane (meth) acrylate (A2) since it can improve the scratch resistance of the cured coating film of the active energy ray-curable composition of the present invention, it has four or more (meth) acryloyl groups in one molecule. Those are preferred. Since the urethane (meth) acrylate (A2) has four or more (meth) acryloyl groups in one molecule, the (meth) acrylate (a2-2) has 2 (meth) acryloyl groups. Those having at least two are preferred.
  • Examples of such (meth) acrylate (a2-2) include trimethylolpropane di (meth) acrylate, ethylene oxide modified trimethylolpropane di (meth) acrylate, propylene oxide modified trimethylolpropane di (meth) acrylate, Glycerin di (meth) acrylate, bis (2- (meth) acryloyloxyethyl) hydroxyethyl isocyanurate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, ditrimethylolpropane tri (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, etc. Can be mentioned.
  • (meth) acrylates (a2-2) can be used singly or in combination of two or more of the aliphatic polyisocyanate (a1).
  • pentaerythritol tri (meth) acrylate and dipentaerythritol penta (meth) acrylate are preferable because they can improve scratch resistance.
  • the reaction of the polyisocyanate (a2-1) and the (meth) acrylate (a2-2) can be carried out by a conventional urethanization reaction. Moreover, in order to accelerate
  • urethanization catalyst examples include amine compounds such as pyridine, pyrrole, triethylamine, diethylamine, and dibutylamine; phosphorus compounds such as triphenylphosphine and triethylphosphine; dibutyltin dilaurate, octyltin trilaurate, octyltin diacetate, and dibutyltin.
  • amine compounds such as pyridine, pyrrole, triethylamine, diethylamine, and dibutylamine
  • phosphorus compounds such as triphenylphosphine and triethylphosphine
  • dibutyltin dilaurate examples of organic tin compounds
  • organic tin compounds such as diacetate and tin octylate
  • organic zinc compounds such as zinc octylate.
  • active energy ray-curable compound (A) other than said polyfunctional (meth) acrylate (A1) and urethane (meth) acrylate (A2) epoxy (meth) acrylate, polyester (meth) An acrylate, a polyether (meth) acrylate, etc. can be used.
  • the epoxy (meth) acrylate include those obtained by reacting (meth) acrylic acid with bisphenol-type epoxy resin, novolac-type epoxy resin, polyglycidyl methacrylate and the like and esterifying it.
  • polyester (meth) acrylate (meth) acrylic acid is made to react and esterify with the polyester which the both terminal obtained by polycondensation of polyhydric carboxylic acid and polyhydric alcohol is a hydroxyl group, for example. Or a product obtained by reacting (meth) acrylic acid with ester obtained by adding an alkylene oxide to a polyvalent carboxylic acid.
  • polyether (meth) acrylate what was obtained by reacting (meth) acrylic acid with polyether polyol and esterifying is mentioned, for example.
  • the silica particles (B) are obtained by agglomerating the active energy ray-curable compound (A) and silica particles having a primary average particle diameter in the range of 1 to 50 nm, and the particle diameter at D90 in the particle size distribution is 200. It is in the range of ⁇ 800 nm.
  • the particle diameter at D90 in the particle size distribution represents the particle diameter when the integrated amount occupies 90% in the integrated particle amount curve of the particle size distribution measurement result.
  • the average particle diameter of the silica particles that are the primary particles constituting the silica particles (B) is in the range of 1 to 50 nm, but is preferably in the range of 5 to 40 nm because the antiblocking property can be further improved. The range of is more preferable.
  • the average particle diameter of the silica particle which is a primary particle is calculated
  • the size (secondary average particle diameter) of the silica particles after aggregation of the silica particles, which are the primary particles constituting the silica particles (B), is such that the particle diameter at D90 in the particle size distribution is in the range of 200 to 800 nm.
  • the range of 300 to 700 nm is preferable and the range of 400 to 600 nm is more preferable because the antiblocking property can be further improved.
  • the particle diameter at D90 in the particle size distribution is obtained from the result measured by the dynamic light scattering method.
  • both the precipitation method and the gel method are mineral acids such as sodium silicate and sulfuric acid which are raw materials for silica particles. Can be achieved by adjusting the reaction conditions (pH, raw material concentration, reaction temperature, etc.). Alternatively, silica particles having a larger secondary average particle diameter can be produced once and then pulverized to obtain a desired secondary average particle diameter.
  • the apparatus used for pulverizing the silica particles includes a ball mill, a bead mill, a rod mill, a SAG mill, a high-pressure pulverizing roll, a vertical axis impactor (VSI) mill, a colloid mill, a conical mill, a disk mill, an edge mill, a hammer mill, a mortar, and a jet mill. Etc.
  • silica particles when the silica particles are pulverized, it is preferable to add a silane coupling agent and modify the surface of the silica particles with an organic group simultaneously with the pulverization.
  • silane coupling agent those having a (meth) acryloyl group are preferably used.
  • 3-acryloxypropylmethoxysilane, 3-methoxypropylmethoxysilane, and the like can be used.
  • the blending amount of the silica particles (B) is preferably in the range of 1 to 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the active energy ray-curable compound (A) because the antiblocking property can be further improved.
  • the range of parts by mass is more preferable, and the range of 5 to 40 parts by mass is more preferable.
  • the active energy ray-curable composition of the present invention can be formed into a cured coating film by irradiating active energy rays after being applied to a substrate.
  • the active energy rays refer to ionizing radiation such as ultraviolet rays, electron beams, ⁇ rays, ⁇ rays, and ⁇ rays.
  • a photopolymerization initiator (C) to the active energy ray-curable composition of the present invention.
  • a photosensitizer (D) can be further added to improve curability.
  • ionizing radiation such as electron beam, ⁇ -ray, ⁇ -ray, ⁇ -ray, etc.
  • it cures quickly without using a photopolymerization initiator (C) or photosensitizer (D). It is not necessary to add a photopolymerization initiator (C) or a photosensitizer (D).
  • Examples of the photopolymerization initiator (C) include diethoxyacetophenone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, oligo ⁇ 2-hydroxy-2-methyl-1- [4- ( 1-methylvinyl) phenyl] propanone ⁇ , benzyldimethyl ketal, 1- (4-isopropylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 4- (2-hydroxyethoxy) phenyl- (2-hydroxy -2-propyl) ketone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-methyl-2-morpholino (4-thiomethylphenyl) propan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) ) -Acetophenone compounds such as butanone; benzoin, benzoin methyl ether, benzo Benzoin compounds such as isopropyl ether; acylphosphine oxide compounds such as 2,4,6-
  • Examples of the photosensitizer (D) include tertiary amine compounds such as diethanolamine, N-methyldiethanolamine and tributylamine, urea compounds such as o-tolylthiourea, sodium diethyldithiophosphate, s-benzylisothiuro And sulfur compounds such as nitro-p-toluenesulfonate.
  • tertiary amine compounds such as diethanolamine, N-methyldiethanolamine and tributylamine
  • urea compounds such as o-tolylthiourea, sodium diethyldithiophosphate, s-benzylisothiuro
  • sulfur compounds such as nitro-p-toluenesulfonate.
  • the photopolymerization initiator (C) and the photosensitizer (D) are used in the active energy ray-curable compound (A) and the compound (B) in the active energy ray-curable composition of the present invention. Is preferably 0.05 to 20 parts by mass, and more preferably 0.5 to 10% by mass with respect to 100 parts by mass in total.
  • the active energy ray-curable composition of the present invention includes an organic solvent, a polymerization inhibitor, a surface, depending on applications and required characteristics.
  • Additives such as organic beads; inorganic fillers such as silicon oxide, aluminum oxide, titanium oxide, zirconia, and antimony pentoxide can be blended. These other blends can be used alone or in combination of two or more.
  • the organic solvent is useful for appropriately adjusting the solution viscosity of the active energy ray-curable composition of the present invention, and it is particularly easy to adjust the film thickness for thin film coating.
  • the organic solvent that can be used here include alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, and t-butanol; ester compounds such as ethyl acetate, butyl acetate, and propylene glycol monomethyl ether acetate; acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone.
  • the base film used in the film of the present invention may be in the form of a film or a sheet, and the thickness is preferably in the range of 20 to 500 ⁇ m.
  • the material of the base film is preferably a highly transparent resin, for example, a polyester resin such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, or polyethylene naphthalate; a polyolefin resin such as polypropylene, polyethylene, or polymethylpentene-1.
  • Cellulose acetates such as cellulose acetate (diacetyl cellulose, triacetyl cellulose, etc.), cellulose acetate propionate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate butyrate, cellulose acetate phthalate, cellulose nitrate, etc .; polymethyl methacrylate, etc.
  • Acrylic resin Vinyl chloride resin such as polyvinyl chloride and polyvinylidene chloride; Polyvinyl alcohol; Ethylene-vinyl acetate copolymer; Poly Polyethylene; Polysulfone; Polyethersulfone; Polyetheretherketone; Polyimide resin such as polyimide and polyetherimide; Norbornene resin (for example, “ZEONOR” manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.), modified norbornene resin (for example, (“Arton” manufactured by JSR Corporation), cyclic olefin copolymers (for example, “Appel” manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.), etc. Further, two or more types of base materials made of these resins are bonded together. May be used.
  • the thickness of the resin film is preferably in the range of 20 to 200 ⁇ m, more preferably in the range of 30 to 150 ⁇ m, and still more preferably in the range of 40 to 130 ⁇ m.
  • the film of the present invention is obtained by applying the active energy ray-curable composition of the present invention to at least one surface of the film and then irradiating the active energy ray to form a cured coating film.
  • the method for applying the active energy ray-curable composition of the present invention to a film include die coating, micro gravure coating, gravure coating, roll coating, comma coating, air knife coating, kiss coating, spray coating, transfer coating, and dip coating. Examples thereof include a coat, a spinner coat, a wheeler coat, a brush coat, a solid coat by silk screen, a wire bar coat, and a flow coat.
  • the active energy ray-curable composition of the present invention contains an organic solvent
  • the organic solvent It is preferable to heat or dry at room temperature in order to volatilize the silica particles and segregate the silica particles (B) on the coating film surface.
  • the conditions for heat drying are not particularly limited as long as the organic solvent volatilizes. Usually, the heat drying is performed at a temperature in the range of 50 to 100 ° C. and for a time in the range of 0.5 to 10 minutes. preferable.
  • a device for irradiating ultraviolet rays to cure the active energy ray-curable composition for example, a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, an ultrahigh-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, an electrodeless lamp (fusion lamp), a chemical Lamp, black light lamp, mercury-xenon lamp, short arc lamp, helium / cadmium laser, argon laser, sunlight, LED lamp, and the like.
  • the film having a cured coating film of the active energy ray-curable composition of the present invention is applicable to various applications because of its excellent anti-blocking property and excellent scratch resistance on its surface.
  • an optical film used for an image display unit of an image display device such as an organic EL display (OLED).
  • OLED organic EL display
  • it since it has excellent scratch resistance even if it is thin, for example, electronic notebooks, mobile phones, smartphones, portable audio players, mobile personal computers, tablet terminals, etc. It can use suitably as an optical film of the image display part of this image display apparatus.
  • it can use as a protective film used for the outermost surface of the image display part of an image display apparatus, and a base material of a touch panel.
  • the transparent panel when used as a protective film, for example, in an image display device having a configuration in which a transparent panel for protecting the image display module is provided on the upper part of an image display module such as an LCD module or an OLED module, the transparent panel By sticking to the front or back surface of the plate, it is effective for preventing damage and preventing scattering when the transparent panel is damaged.
  • the primary average particle diameter of the silica particles and the particle diameter at D90 in the particle size distribution of the secondary particles in which the primary particles aggregated were measured by the following methods.
  • silica dispersion 4 40 g of methyl ethyl ketone is added to 10 g of silica particles (Tosoh Silica Co., Ltd. “SAZ-24”, primary average particle size: 22 nm, secondary average particle size: 1.2 ⁇ m), and the mixture is mixed by a disper mill.
  • a disper mill Was milled and dispersed for 2 hours using a bead mill ("Dynomill ECM" manufactured by Willy et Bacofen); media: zirconium beads, bead diameter: 0.3 to 0.4 mm, bead filling rate: 60%,
  • a silica dispersion (4) having a silica particle content of 20% by mass was obtained.
  • the primary average particle diameter of the silica particles in this silica dispersion (4) was 22 nm, and the particle diameter at D90 in the particle size distribution was 438 nm.
  • silica dispersion 5 40 g of methyl ethyl ketone was added to 10 g of silica particles (“SAZ-24” manufactured by Tosoh Silica Co., Ltd., primary average particle size: 22 nm, secondary average particle size: 1.2 ⁇ m), and the resultant mixture was mixed using a disper mill.
  • the liquid was pulverized and dispersed for 1 hour using a bead mill ("Dynomill ECM" manufactured by Willy et Bacofen); media: zirconium beads, bead diameter: 0.3 to 0.4 mm, bead filling rate: 60%.
  • a silica dispersion (5) having a silica particle content ratio of 20% by mass was obtained.
  • the primary average particle diameter of the silica particles in this silica dispersion (5) was 22 nm, and the particle diameter at D90 in the particle size distribution was 553 nm.
  • Example 1 40 parts by mass of dipentaerythritol hexaacrylate (“DPHA” manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., 35% by mass of dipentaerythritol pentaacrylate; hereinafter abbreviated as “DPHA”), trimethylolpropane triacrylate (Daiichi Kogyo Seiyaku) “TMPTA” manufactured by Corporation; hereinafter, abbreviated as “TMPTA”) 20 parts by mass, urethane acrylate (“Aronix OT-1000” manufactured by Toagosei Co., Ltd.), reacted with isophorone diisocyanate and pentaerythritol triacrylate;
  • OT-1000 40 parts by mass, 200 parts by mass of the silica dispersion (1) obtained in Production Example 1 (40 parts by mass as silica particles) and a photopolymerization initiator (BASF Japan Ltd.) "Irga
  • the active energy ray-curable composition (1) obtained above is applied onto a polyethylene terephthalate (PET) film substrate having a thickness of 100 ⁇ m using a wire bar coater # 24 and dried at 25 ° C. for 10 seconds. Then, it was dried with a dryer at 80 ° C. for 1 minute. Thereafter, the film was cured using an ultraviolet curing device (in a nitrogen atmosphere, using a fusion lamp (H bulb, ultraviolet irradiation amount: 300 J / m 2 )) to produce an evaluation film.
  • PET polyethylene terephthalate
  • Anti-blocking properties are obtained according to the following criteria by bringing the cured coating film surfaces of the evaluation film obtained above or the cured coating film surface of the evaluation film and the substrate surface (the opposite surface of the cured coating film) into contact with each other. evaluated. A: Even if it rubs strongly, it does not catch. B: Slightly caught when rubbed strongly. C: It sticks.
  • the test piece film obtained above was cut into a 30 cm ⁇ 2 cm rectangle, fixed to a flat friction tester (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.) with a jig, and a load of 500 g / cm 2 , stroke using steel wool # 0000.
  • the scratched state of the test piece after 10 cm, speed of 20 cm / sec, and 20 reciprocations was visually observed, and scratch resistance was evaluated according to the following criteria.
  • B Five or more scratches are attached, but the entire test piece film is not scratched.
  • C The test piece film is scratched on the entire surface.
  • Examples 2 to 7 According to the composition shown in Table 1, the active energy ray-curable compositions (2) to (7) were prepared in the same manner as in Example 1, and then an evaluation film was prepared in the same manner as in Example 1. Thereafter, the appearance of the cured coating film, anti-blocking property, pencil hardness, scratch resistance and transparency were evaluated.
  • the blending compositions in Table 1 are all nonvolatile contents, and the blending quantities of silica dispersions (1) to (5) are described as blending quantities of silica particles.
  • MEK-ST Colloidal silica (“MEK-ST” manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., average particle size: 15 nm, non-volatile content: 30%)
  • IPA-ST-ZL colloidal silica (“IPA-ST-ZL” manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., average particle size: 85 nm, nonvolatile content: 30%)
  • MEK-AC-2101 Acrylic modified silica particles (“MEK-AC-2101” manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., average particle size: 15 nm, nonvolatile content: 30%)
  • IPA-ST-UP Chain silica particles (“IPA-ST-UP” manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., primary average particle size: 12 nm, particle size at D90 in secondary particle size distribution: 150 nm, nonvolatile content 30% )
  • KE-S30 silica particles (“Chihoster KE-S30” manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., average particle size: 300
  • Tables 1 and 2 show the compositions and evaluation results of the active energy ray-curable compositions prepared in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 9, respectively.
  • the compositions in Tables 1 and 2 are all described in terms of nonvolatile content.
  • the active energy ray-curable composition of Comparative Example 2 is an example in which the compounding amount of the same nano-sized silica particles as Comparative Example 1 was increased, but the antiblock property was improved, but the cured coating film appearance and scratch resistance were improved. In addition, it was confirmed that the transparency was insufficient.
  • the active energy ray-curable composition of Comparative Example 3 is an example using slightly larger nano-sized silica particles, but it was confirmed that the anti-blocking property was insufficient.
  • the active energy ray-curable composition of Comparative Example 4 is an example in which the compounding amount of slightly larger nano-sized silica particles as in Comparative Example 3 is increased, but the cured coating film appearance, scratch resistance and transparency are insufficient. It was confirmed that.
  • the active energy ray-curable composition of Comparative Example 5 is an example using nano-sized silica particles surface-modified with acryloyl groups, but it was confirmed that the cured coating film appearance and transparency were insufficient. .
  • the active energy ray-curable composition of Comparative Example 6 is an example using chain silica in which nano-sized silica particles are connected in a chain, but it was confirmed that the scratch resistance was insufficient.
  • the active energy ray-curable compositions of Comparative Examples 7 and 8 are examples using true spherical submicron-sized silica particles, but the cured coating film appearance, scratch resistance and transparency may be insufficient. confirmed.
  • the active energy ray-curable composition of Comparative Example 9 is an example in which nano-sized silica particles and true spherical submicron-sized silica particles are used in combination, but the scratch resistance and transparency are insufficient. confirmed.

Abstract

 本発明は、フィルムの表面に塗工、硬化させることにより、フィルム表面に高いアンチブロッキング性を有するハードコート層を形成することができる活性エネルギー線硬化性組成物及びそれを用いたフィルムを提供する。 活性エネルギー線硬化性化合物(A)、及び、一次平均粒子径が1~50nmの範囲のシリカ粒子が凝集したものであり、粒度分布におけるD90での粒子径が200~800nmの範囲であるシリカ粒子(B)を含有することを特徴とする活性エネルギー線硬化性組成物を用い、特に、前記シリカ粒子(B)の配合量が、活性エネルギー線硬化性化合物(A)100質量部に対して、1~60質量部の範囲である活性エネルギー線硬化性組成物を用いる。

Description

活性エネルギー線硬化性組成物及びそれを用いたフィルム
 本発明は、フィルムの表面に塗工、硬化させることにより、フィルム表面に高いアンチブロッキング性を有するハードコート層を形成することができる活性エネルギー線硬化性組成物及びそれを用いたフィルムに関する。
 各種樹脂フィルムは、液晶ディスプレイ(LCD)、有機ELディスプレイ(OLED)、プラズマディスプレイ(PDP)等のフラットパネルディスプレイ(FPD)表面の傷付き防止用フィルム、自動車の内外装用加飾フィルム(シート)、窓向けの低反射フィルムや熱線カットフィルムなど各種用途に用いられている。しかしながら、樹脂フィルム表面は柔らかく耐擦傷性が低いため、これを補う目的で、UV硬化性組成物等からなるハードコート剤をフィルム表面に塗工、硬化させハードコート層をフィルム表面に設けることが一般的に行われている。ハードコート層を設ける工程を概略すると、ロール状に巻いてあるフィルム原反から塗工機へ送り出され、ハードコート剤が塗工され、紫外線照射により硬化してハードコート層を形成した後、再度ロール状に巻き取られる。
 ここで、ハードコート層の表面は平滑であるため、再度ロール状に巻き取る際にフィルム同士が張り付いてしまい(ブロッキング)、再加工時にフィルムをロールから繰り出したときブロッキングによる摩擦が生じ、フィルム表面を傷付けてしまう問題があった。
 上記のフィルムのブロッキングを防止(アンチブロッキング)する方法としては、ハードコート剤にシリカ粒子等の微粒子を添加し、ハードコート剤の硬化塗膜表面に凹凸を形成する方法が提案されている(例えば、特許文献1及び2を参照。)。また、平均一次粒子径が5~80nmのシリカ粒子と平均一次粒子径が100~300nmのシリカ粒子を併用する方法も提案されている(例えば、特許文献3を参照。)。これらの方法により、ある程度フィルムのブロッキングを防止することはできるが、まだ十分にブロッキングを防止するものではなかった。
 そこで、樹脂フィルム表面に高いアンチブロッキング性を付与するとともに耐擦傷性も付与できる硬化塗膜を形成できる活性エネルギー線硬化性組成物が求められていた。
特開2012-27401号公報 特開2011-98529号公報 特開2009-132880号公報
 本発明が解決しようとする課題は、フィルムの表面に塗工、硬化させることにより、フィルム表面に高いアンチブロッキング性を有するハードコート層を形成することができる活性エネルギー線硬化性組成物及びそれを用いたフィルムを提供することである。
 本発明者等は、上記の課題を解決するため鋭意研究した結果、活性エネルギー線硬化性組成物に、ナノサイズのシリカ粒子が凝集してサブミクロンサイズになったシリカ粒子を含有させることで、フィルム用のハードコート剤として用いることができ、フィルムのブロッキングを防止できることを見出し、本発明を完成させた。
 すなわち、本発明は、活性エネルギー線硬化性化合物(A)、及び、一次平均粒子径が1~50nmの範囲のシリカ粒子が凝集したものであり、粒度分布におけるD90での粒子径が200~800nmの範囲であるシリカ粒子(B)を含有することを特徴とする活性エネルギー線硬化性組成物及びそれを用いたフィルムに関する。
 本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、樹脂フィルム表面に塗工、硬化することで、樹脂フィルム表面に高いアンチブロッキング性及び耐擦傷性を有するハードコート層を形成することができる。したがって、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物の硬化塗膜は耐擦傷性を有するため、各種樹脂フィルム表面の傷つきを防止でき、かつロール状に巻き取る際、ロールから繰り出す際に、ブロッキングが原因となるトラブルも回避できるため、その後のハンドリングに優れたフィルムを提供することができる。また、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物の硬化塗膜からなるハードコート層を有するフィルムは、液晶ディスプレイ(LCD)、有機ELディスプレイ(OLED)、プラズマディスプレイ(PDP)等のフラットパネルディスプレイ(FPD)表面の傷付き防止用フィルムやタッチパネルの保護フィルム、自動車の内外装用加飾フィルム(シート)、窓向けの低反射フィルムや熱線カットフィルムなど各種用途に用いることができる。
 本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、活性エネルギー線硬化性化合物(A)、及び、一次平均粒子径が1~50nmの範囲のシリカ粒子が凝集したものであり、粒度分布におけるD90での粒子径が200~800nmの範囲であるシリカ粒子(B)を含有するものである。
 前記活性エネルギー線硬化性化合物(A)としては、例えば、多官能(メタ)アクリレート(A1)、ウレタン(メタ)アクリレート(A2)等が挙げられる。これらは、単独で用いることも2種以上併用することもできる。
 なお、本発明において、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレートとメタクリレートの一方又は両方をいい、「(メタ)アクリロイル基」とは、アクリロイル基とメタクリロイル基の一方又は両方をいう。
 前記多官能(メタ)アクリレート(A1)は、1分子中に2つ以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物である。この多官能(メタ)アクリレート(a1)の具体例としては、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、3-メチル-1,5-ペンタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、2-メチル-1,8-オクタンジオールジ(メタ)アクリレート、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等の2価アルコールのジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレートのジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコール1モルに4モル以上のエチレンオキサイドもしくはプロピレンオキサイドを付加して得たジオールのジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールA1モルに2モルのエチレンオキサイドもしくはプロピレンオキサイドを付加して得たジオールのジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、トリス(2-(メタ)アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、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トリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの多官能(メタ)アクリレート(A1)は、単独で用いることも2種以上併用することもできる。また、これらの多官能(メタ)アクリレート(A1)の中でも、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物の硬化塗膜の耐擦傷性が向上することから、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートが好ましい。
 前記ウレタン(メタ)アクリレート(A2)は、ポリイソシアネート(a2-1)と水酸基を有する(メタ)アクリレート(a2-2)とを反応させて得られたものである。
 前記ポリイソシアネート(a2-1)としては、脂肪族ポリイソシアネートと芳香族ポリイソシアネートとが挙げられるが、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物の硬化塗膜の着色を低減できることから、脂肪族ポリイソシアネートが好ましい。
 前記脂肪族ポリイソシアネートは、イソシアネート基を除く部位が脂肪族炭化水素から構成される化合物である。この脂肪族ポリイソシアネートの具体例としては、ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、リジントリイソシアネート等の脂肪族ポリイソシアネート;ノルボルナンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、メチレンビス(4-シクロヘキシルイソシアネート)、1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、2-メチル-1,3-ジイソシアナトシクロヘキサン、2-メチル-1,5-ジイソシアナトシクロヘキサン等の脂環式ポリイソシアネートなどが挙げられる。また、前記脂肪族ポリイソシアネート又は脂環式ポリイソシアネートを3量化した3量化物も前記脂肪族ポリイソシアネートとして用いることができる。また、これらの脂肪族ポリイソシアネートは、単独で用いることも2種以上併用することもできる。
 前記脂肪族ポリイソシアネートの中でも塗膜の耐擦傷性を向上させるには、脂肪族ポリイソシアネートの中でも、直鎖脂肪族炭化水素のジイソシアネートであるヘキサメチレンジイソシアネート、脂環式ジイソシアネートであるノルボルナンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートが好ましい。
 前記(メタ)アクリレート(a2-2)は、水酸基と(メタ)アクリロイル基とを有する化合物である。この(メタ)アクリレート(a2-2)の具体例としては、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(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、1,5-ペンタンジオールモノ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールモノ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールモノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールモノ(メタ)アクリレート等の2価アルコールのモノ(メタ)アクリレート;トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド(EO)変性トリメチロールプロパン(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド(PO)変性トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、ビス(2-(メタ)アクリロイルオキシエチル)ヒドロキシエチルイソシアヌレート等の3価のアルコールのモノ又はジ(メタ)アクリレート、あるいは、これらのアルコール性水酸基の一部をε-カプロラクトンで変性した水酸基を有するモノ及びジ(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、ジトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート等の1官能の水酸基と3官能以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物、あるいは、該化合物をさらにε-カプロラクトンで変性した水酸基を有する多官能(メタ)アクリレート;ジプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート等のオキシアルキレン鎖を有する(メタ)アクリレート;ポリエチレングリコール-ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリオキシブチレン-ポリオキシプロピレンモノ(メタ)アクリレート等のブロック構造のオキシアルキレン鎖を有する(メタ)アクリレート;ポリ(エチレングリコール-テトラメチレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、ポリ(プロピレングリコール-テトラメチレングリコール)モノ(メタ)アクリレート等のランダム構造のオキシアルキレン鎖を有する(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらの(メタ)アクリレート(a2-2)は、単独で用いることも2種以上併用することもできる。
 前記ウレタン(メタ)アクリレート(A2)の中でも、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物の硬化塗膜の耐擦傷性を向上できるため、1分子中に4つ以上の(メタ)アクリロイル基を有するものが好ましい。前記ウレタン(メタ)アクリレート(A2)を1分子中に4つ以上の(メタ)アクリロイル基を有するものとするため、前記(メタ)アクリレート(a2-2)としては、(メタ)アクリロイル基は2つ以上有するものが好ましい。このような(メタ)アクリレート(a2-2)としては、例えば、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、ビス(2-(メタ)アクリロイルオキシエチル)ヒドロキシエチルイソシアヌレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの(メタ)アクリレート(a2-2)は、前記脂肪族ポリイソシアネート(a1)の1種に対して、1種を用いることも2種以上併用することもできる。また、これらの(メタ)アクリレート(a2-2)の中でも、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートは、耐擦傷性を向上できるため好ましい。
 前記ポリイソシアネート(a2-1)と前記(メタ)アクリレート(a2-2)との反応は、常法のウレタン化反応により行うことができる。また、ウレタン化反応の進行を促進するために、ウレタン化触媒の存在下でウレタン化反応を行うことが好ましい。前記ウレタン化触媒としては、例えば、ピリジン、ピロール、トリエチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミン等のアミン化合物;トリフェニルホスフィン、トリエチルホスフィン等のリン化合物;ジブチル錫ジラウレート、オクチル錫トリラウレート、オクチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジアセテート、オクチル酸錫等の有機錫化合物、オクチル酸亜鉛等の有機亜鉛化合物などが挙げられる。
 また、必要に応じて、上記の多官能(メタ)アクリレート(A1)、ウレタン(メタ)アクリレート(A2)以外の活性エネルギー線硬化性化合物(A)として、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、ポリエーテル(メタ)アクリレート等を用いることができる。前記エポキシ(メタ)アクリレートとしては、例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ポリグリシジルメタクリレート等に、(メタ)アクリル酸を反応しエステル化することにより得られるものが挙げられる。また、前記ポリエステル(メタ)アクリレートとしては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールを重縮合して得られた両末端が水酸基であるポリエステルに、(メタ)アクリル酸を反応しエステル化することにより得られたもの、あるいは、多価カルボン酸にアルキレンオキシドを付加したものに(メタ)アクリル酸を反応しエステル化することにより得られたものが挙げられる。さらに、前記ポリエーテル(メタ)アクリレートとしては、例えば、ポリエーテルポリオールに(メタ)アクリル酸を反応しエステル化することにより得られたものが挙げられる。
 前記シリカ粒子(B)は、活性エネルギー線硬化性化合物(A)、及び、一次平均粒子径が1~50nmの範囲のシリカ粒子が凝集したものであり、粒度分布におけるD90での粒子径が200~800nmの範囲であるものである。なお、粒度分布におけるD90での粒子径とは、粒度分布測定結果の積算粒子量曲線において、その積算量が90%を占めるときの粒子径を表す。
 前記シリカ粒子(B)を構成する一次粒子であるシリカ粒子の平均粒子径は、1~50nmの範囲であるが、アンチブロッキング性をより向上できることから、5~40nmの範囲が好ましく、10~30nmの範囲がより好ましい。なお、一次粒子であるシリカ粒子の平均粒子径は、透過型電子顕微鏡で観察した結果から求めたものである。
 また、前記シリカ粒子(B)を構成する一次粒子であるシリカ粒子が凝集した後のシリカ粒子のサイズ(二次平均粒子径)は、粒度分布におけるD90での粒子径が200~800nmの範囲であるが、アンチブロッキング性をより向上できることから、300~700nmの範囲が好ましく、400~600nmの範囲がより好ましい。なお、粒度分布におけるD90での粒子径は、動的光散乱法で測定した結果から求めたものである。
 前記シリカ粒子(B)は、例えば、湿式法で製造されたものを用いることができる。また、湿式法には、沈降法とゲル法が知られているが、いずれの方法で製造されたシリカ粒子でも用いることができる。さらに、本発明で用いるサイズの一次平均粒子径及び二次平均粒子径を有するシリカ粒子とするためには、沈降法、ゲル法ともに、シリカ粒子の原料であるケイ酸ナトリウムと硫酸等の鉱酸との反応条件(pH、原料濃度、反応温度等)を調整することで達成できる。また、大きめの二次平均粒径を有するシリカ粒子を一度製造した後、粉砕して所望の二次平均粒径とすることもできる。
 上記のシリカ粒子の粉砕に用いる装置としては、ボールミル、ビーズミル、ロッドミル、SAGミル、高圧粉砕ロール、縦軸インパクタ(VSI)ミル、コロイドミル、コニカルミル、ディスクミル、エッジミル、ハンマーミル、乳鉢、ジェットミル等が挙げられる。
 また、シリカ粒子を粉砕する際に、シランカップリング剤を加えて、粉砕と同時にシリカ粒子の表面を有機基で修飾することが好ましい。前記シランカップリング剤しては、(メタ)アクリロイル基を有するものを用いることが好ましく、例えば、3-アクリロキシプロピルメトキシシラン、3-メタキシプロピルメトキシシラン等を用いることができる。
 前記シリカ粒子(B)の配合量は、アンチブロッキング性をより向上できることから、前記活性エネルギー線硬化性化合物(A)100質量部に対して、1~60質量部の範囲が好ましく、2~50質量部の範囲がより好ましく、5~40質量部の範囲がさらに好ましい。
 また、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、基材に塗布後、活性エネルギー線を照射することで硬化塗膜とすることができる。この活性エネルギー線とは、紫外線、電子線、α線、β線、γ線等の電離放射線をいう。活性エネルギー線として紫外線を照射して硬化塗膜とする場合には、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物中に光重合開始剤(C)を添加し、硬化性を向上することが好ましい。また、必要であればさらに光増感剤(D)を添加して、硬化性を向上することもできる。一方、電子線、α線、β線、γ線等の電離放射線を用いる場合には、光重合開始剤(C)や光増感剤(D)を用いなくても速やかに硬化するので、特に光重合開始剤(C)や光増感剤(D)を添加する必要はない。
 前記光重合開始剤(C)としては、例えば、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、オリゴ{2-ヒドロキシ-2-メチル-1-[4-(1-メチルビニル)フェニル]プロパノン}、ベンジルジメチルケタール、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、4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル-(2-ヒドロキシ-2-プロピル)ケトン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-メチル-2-モルホリノ(4-チオメチルフェニル)プロパン-1-オン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)-ブタノン等のアセトフェノン系化合物;ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等のベンゾイン系化合物;2,4,6-トリメチルベンゾインジフェニルホスフィンオキシド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキシド等のアシルホスフィンオキシド系化合物;ベンジル(ジベンゾイル)、メチルフェニルグリオキシエステル、オキシフェニル酢酸2-(2-ヒドロキシエトキシ)エチルエステル、オキシフェニル酢酸2-(2-オキソ-2-フェニルアセトキシエトキシ)エチルエステル等のベンジル系化合物;ベンゾフェノン、o-ベンゾイル安息香酸メチル-4-フェニルベンゾフェノン、4,4’-ジクロロベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、4-ベンゾイル-4’-メチル-ジフェニルサルファイド、アクリル化ベンゾフェノン、3,3’,4,4’-テトラ(t-ブチルペルオキシカルボニル)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、2,4,6-トリメチルベンゾフェノン、4-メチルベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物;2-イソプロピルチオキサントン、2,4-ジメチルチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、2,4-ジクロロチオキサントン等のチオキサントン系化合物;ミヒラ-ケトン、4,4’-ジエチルアミノベンゾフェノン等のアミノベンゾフェノン系化合物;10-ブチル-2-クロロアクリドン、2-エチルアンスラキノン、9,10-フェナンスレンキノン、カンファーキノン、1-[4-(4-ベンゾイルフェニルサルファニル)フェニル]-2-メチル-2-(4-メチルフェニルサルフォニル)プロパン-1-オン等が挙げられる。これらの光重合開始剤(C)は、単独で用いることも、2種以上を併用することもできる。
 また、前記光増感剤(D)としては、例えば、ジエタノールアミン、N-メチルジエタノールアミン、トリブチルアミン等の3級アミン化合物、o-トリルチオ尿素等の尿素化合物、ナトリウムジエチルジチオホスフェート、s-ベンジルイソチウロニウム-p-トルエンスルホネート等の硫黄化合物などが挙げられる。
 上記の光重合開始剤(C)及び光増感剤(D)の使用量は、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物中の前記活性エネルギー線硬化性化合物(A)及び前記化合物(B)の合計100質量部に対し、各々0.05~20質量部が好ましく、0.5~10質量%がより好ましい。
 本発明の活性エネルギー線硬化性組成物には、上記の活性エネルギー線硬化性化合物(A)及びシリカ粒子(B)等以外に、用途、要求特性に応じて、有機溶剤、重合禁止剤、表面調整剤、帯電防止剤、消泡剤、粘度調整剤、耐光安定剤、耐候安定剤、耐熱安定剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、レベリング剤、有機顔料、無機顔料、顔料分散剤、シリカビーズ、有機ビーズ等の添加剤;酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、ジルコニア、五酸化アンチモン等の無機充填剤などを配合することができる。これらその他の配合物は単独で用いることも2種以上併用することもできる。
 前記有機溶剤は、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物の溶液粘度を適宜調整する上で有用であり、特に薄膜コーティングを行うためには、膜厚を調整することが容易となる。ここで使用できる有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、t-ブタノール等のアルコール;酢酸エチル、酢酸ブチル、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エステル化合物;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン化合物;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素などが挙げられる。これらの有機溶剤は、単独で用いることも、2種以上を併用することもできる。
 本発明のフィルムで用いる前記基材フィルムは、フィルム状でもシート状でもよく、その厚さは、20~500μmの範囲が好ましい。また、前記基材フィルムの材質としては、透明性の高い樹脂が好ましく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂;ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテン-1等のポリオレフィン系樹脂;セルロースアセテート(ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース等)、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネートブチレート、セルロースアセテートフタレート、硝酸セルロース等のセルロース系樹脂;ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂;ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の塩化ビニル系樹脂;ポリビニルアルコール;エチレン-酢酸ビニル共重合体;ポリスチレン;ポリアミド;ポリカーボネート;ポリスルホン;ポリエーテルスルホン;ポリエーテルエーテルケトン;ポリイミド、ポリエーテルイミド等のポリイミド系樹脂;ノルボルネン系樹脂(例えば、日本ゼオン株式会社製「ゼオノア」)、変性ノルボルネン系樹脂(例えば、(JSR株式会社製「アートン」)、環状オレフィン共重合体(例えば、三井化学株式会社製「アペル」)などが挙げられる。さらに、これらの樹脂からなる基材を2種以上貼り合わせたものを用いても構わない。
 また、前記樹脂フィルムの厚さは、20~200μmの範囲が好ましく、30~150μmの範囲がより好ましく、40~130μmの範囲がさらに好ましい。フィルム基材の厚さを当該範囲とすることで、環状オレフィン樹脂フィルムの片面に、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物によりハードコート層を設けた場合にもカールを抑制しやすくなる。
 本発明のフィルムは、当該フィルムの少なくとも1面に、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物を塗工し、その後活性エネルギー線を照射して硬化塗膜とすることで得られたものである。フィルムに本発明の活性エネルギー線硬化性組成物を塗工する方法としては、例えば、ダイコート、マイクログラビアコート、グラビアコート、ロールコート、コンマコート、エアナイフコート、キスコート、スプレーコート、かけ渡しコート、ディップコート、スピンナーコート、ホイーラーコート、刷毛塗り、シルクスクリーンによるベタコート、ワイヤーバーコート、フローコート等が挙げられる。
 また、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物中に有機溶媒を含む場合は、活性エネルギー線硬化性組成物を基材フィルムへの塗工した後、活性エネルギー線を照射する前に、有機溶媒を揮発させ、また、前記シリカ粒子(B)を塗膜表面に偏析させるために、加熱又は室温乾燥することが好ましい。加熱乾燥の条件としては、有機溶剤が揮発する条件であれば、特に限定しないが、通常は、温度50~100℃の範囲で、時間は0.5~10分の範囲で加熱乾燥することが好ましい。
 また、活性エネルギー線硬化性組成物を硬化するために、紫外線を照射する装置としては、例えば、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、無電極ランプ(フュージョンランプ)、ケミカルランプ、ブラックライトランプ、水銀-キセノンランプ、ショートアーク灯、ヘリウム・カドミニウムレーザー、アルゴンレーザー、太陽光、LEDランプ等が挙げられる。
 本発明の活性エネルギー線硬化性組成物の硬化塗膜を有するフィルムは、高いアンチブロッキング性に加え、その表面の耐擦傷性に優れることから、各種用途に適用できるが、特に、液晶ディスプレイ(LCD)、有機ELディスプレイ(OLED)等の画像表示装置の画像表示部に用いる光学フィルムとして有用である。特に、薄型であっても優れた耐擦傷性を有することから、例えば、電子手帳、携帯電話、スマートフォン、携帯オーディオプレイヤー、モバイルパソコン、タブレット端末等の小型化や薄型化の要請の高い携帯電子端末の画像表示装置の画像表示部の光学フィルムとして好適に用いることができる。また、光学フィルムとして用いる場合、画像表示装置の画像表示部の最表面に用いる保護フィルム、タッチパネルの基材として用いることができる。さらに、保護フィルムとして用いた場合には、例えば、LCDモジュールやOLEDモジュール等の画像表示モジュールの上部に当該画像表示モジュールを保護する透明パネルが設けられた構成の画像表示装置においては、当該透明パネルの表面又は裏面に貼り付けて使用することで、傷つき防止や透明パネルが破損した際の飛散防止に有効である。
 以下に実施例により本発明をより具体的に説明する。なお、シリカ粒子の一次平均粒子径及び、一次粒子が凝集した二次粒子の粒度分布におけるD90での粒子径は、下記の方法で測定した。
[一次平均粒子径の測定]
 走査透過型電子顕微鏡(STEM)を用いて、1~5万倍に拡大して観察し、得られた像から一次平均粒子径を求めた。
[粒度分布におけるD90での粒子径の測定]
 シリカ粒子を粒度分布計(日機装株式会社製「マイクロトラック UPA」を用いて測定し、測定結果からD90の値を求めた。
(製造例1:シリカ分散体(1)の調製)
 シリカ粒子(東ソー・シリカ株式会社製「E-220A」、一次平均粒子径:25nm、二次平均粒子径:1.5μm)10gに、メチルエチルケトン40gを加え、ディスパーミルにより混合した後、3-アクリロキシプロピルメトキシシラン(信越化学工業株式会社製「KBM-5103」)0.5gを添加し、ディスパーミルによりさらに混合し、得られた混合液をビーズミル(ウィリー・エ・バッコーフェン社製「ダイノミルECM」;メディア:ジルコニウムビーズ、ビーズ径:0.3~0.4mm、ビーズ充填率:60%)を用いて、2時間粉砕・分散して、シリカ粒子の含有比率が20質量%のシリカ分散体(1)を得た。このシリカ分散体(1)中のシリカ粒子の一次平均粒子径は25nmであり、粒度分布におけるD90での粒子径は450nmであった。
(製造例2:シリカ分散体2の調製)
 シリカ粒子(東ソー・シリカ株式会社製「AZ-204」、一次平均粒子径:22nm、二次平均粒子径:1.7μm)10gに、メチルエチルケトン40gを加え、ディスパーミルにより混合した後、3-アクリロキシプロピルメトキシシラン(信越化学工業株式会社製「KBM-5103」)0.5gを添加し、ディスパーミルによりさらに混合し、得られた混合液をビーズミル(ウィリー・エ・バッコーフェン社製「ダイノミルECM」;メディア:ジルコニウムビーズ、ビーズ径:0.3~0.4mm、ビーズ充填率:60%)を用いて、2時間粉砕・分散して、シリカ粒子の含有比率が20質量%のシリカ分散体(2)を得た。このシリカ分散体(2)中のシリカ粒子の一次平均粒子径は22nmであり、粒度分布におけるD90での粒子径は422nmであった。
(製造例3:シリカ分散体3の調製)
 シリカ粒子(東ソー・シリカ株式会社製「SS50F」、一次平均粒子径:25nm、二次平均粒子径:1.2μm)10gに、メチルエチルケトン40gを加え、ディスパーミルにより混合し、得られた混合液をビーズミル(ウィリー・エ・バッコーフェン社製「ダイノミルECM」;メディア:ジルコニウムビーズ、ビーズ径:0.3~0.4mm、ビーズ充填率:60%)を用いて、2時間粉砕・分散して、シリカ粒子の含有比率が20質量%のシリカ分散体(3)を得た。このシリカ分散体(3)中のシリカ粒子の一次平均粒子径は25nmであり、粒度分布におけるD90での粒子径は418nmであった。
(製造例4:シリカ分散体4の調製)
 シリカ粒子(東ソー・シリカ株式会社「SAZ-24」、一次平均粒子径:22nm、二次平均粒子径:1.2μm)10gに、メチルエチルケトン40gを加え、ディスパーミルにより混合し、得られた混合液をビーズミル(ウィリー・エ・バッコーフェン社製「ダイノミルECM」;メディア:ジルコニウムビーズ、ビーズ径:0.3~0.4mm、ビーズ充填率:60%)を用いて、2時間粉砕・分散して、シリカ粒子の含有比率が20質量%のシリカ分散体(4)を得た。このシリカ分散体(4)中のシリカ粒子の一次平均粒子径は22nmであり、粒度分布におけるD90での粒子径は438nmであった。
(製造例5:シリカ分散体5の調製)
 シリカ粒子(東ソー・シリカ株式会社製「SAZ-24」、一次平均粒子径:22nm、二次平均粒子径:1.2μm)10gに、メチルエチルケトン40gを加え、ディスパーミルにより混合し、得られた混合液をビーズミル(ウィリー・エ・バッコーフェン社製「ダイノミルECM」;メディア:ジルコニウムビーズ、ビーズ径:0.3~0.4mm、ビーズ充填率:60%)を用いて、1時間粉砕・分散して、シリカ粒子の含有比率が20質量%のシリカ分散体(5)を得た。このシリカ分散体(5)中のシリカ粒子の一次平均粒子径は22nmであり、粒度分布におけるD90での粒子径は553nmであった。
(実施例1)
 ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬株式会社製「DPHA」、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート35質量%含有;以下、「DPHA」と略記する。)40質量部、トリメチロールプロパントリアクリレート(第一工業製薬株式会社製「TMPTA」;以下、「TMPTA」と略記する。)20質量部、ウレタンアクリレート(東亞合成株式会社製「アロニックス OT-1000」、イソホロンジイソシアネートとペンタエリスリトールトリアクリレートとを反応させたもの;以下、「OT-1000」と略記する。)40質量部、製造例1で得られたシリカ分散体(1)200質量部(シリカ粒子として40質量部)及び光重合開始剤(BASFジャパン株式会社製「イルガキュア 184D」、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン;以下、「Irg.184D」と略記する。)5質量部を均一に攪拌した後、メチルエチルケトンで希釈して、不揮発分40質量%の活性エネルギー線硬化性組成物(1)を調製した。
[評価用フィルムの作製]
 上記で得られた活性エネルギー線硬化性組成物(1)を、厚さ100μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム基材上に、ワイヤーバーコーター#24を用いて塗工し、25℃で10秒間乾燥した後、80℃の乾燥機で1分間乾燥した。その後、紫外線硬化装置(窒素雰囲気下、フュージョンランプ(Hバルブ、紫外線照射量300J/m)を用いて硬化させ、評価用フィルムを作製した。
[硬化塗膜外観の評価]
 上記で得られた評価用フィルムの硬化塗膜表面を目視で観察し、下記の基準にしたがって硬化塗膜外観を評価した。
 A:白化、ブツ、スジのいずれも見られない。
 B:白化、ブツ、スジのいずれかが見られる。
 C:白化、ブツ、スジのうち、2つ以上が見られる。
[アンチブロッキング性の評価]
 上記で得られた評価用フィルムの硬化塗膜表面同士、又は評価用フィルムの硬化塗膜表面と基材面(硬化塗膜の反対面)とを接触させ、下記の基準にしたがってアンチブロッキング性を評価した。
 A:強く擦っても引っかからない。
 B:強く擦るとわずかに引っかかる。
 C:張り付いてしまう。
[鉛筆硬度の測定]
 上記で得られた評価用フィルムの硬化塗膜表面について、JIS S 6006:2007に規定された鉛筆を用いて、JIS K 5600-5-4:1999に準じて、傷跡を生じなかった最も硬い鉛筆の硬度を鉛筆硬度として測定した。
[耐擦傷性の評価]
 上記で得られた試験片フィルムを30cm×2cmの長方形に切り取り、平面摩擦試験機(株式会社東洋精機製作所製)に治具で固定し、スチールウール#0000を用いて荷重500g/cm、ストローク10cm、速度20cm/秒、往復20回実施後の試験片の傷付き状態を目視観察し、下記の基準にしたがって耐擦傷性を評価した。
 A:傷が付かない。
 B:5本以上の傷が付くが、試験片フィルム全面には傷が付かない。
 C:試験片フィルム全面に傷が付く。
[ヘイズ値の測定及び透明性の評価]
 上記で得られた評価用フィルムについて、ヘイズメーター(日本電色工業株式会社製「NDH2000」)で測定し、得られたヘイズ値から、下記の基準にしたがって透明性を評価した。
 A:ヘイズ値が0.5未満である。
 B:ヘイズ値が0.5以上2.0未満である。
 C:ヘイズ値が2.0以上である。
(実施例2~7)
 表1に示した配合組成にしたがって、実施例1と同様に操作して、活性エネルギー線硬化性組成物(2)~(7)を調製した後、実施例1と同様に評価用フィルムを作製後、硬化塗膜外観、アンチブロッキング性、鉛筆硬度、耐擦傷性及び透明性の評価を行った。なお、表1中の配合組成はすべて不揮発分量であり、シリカ分散体(1)~(5)の配合量は、シリカ粒子の配合量で記載している。
(比較例1)
 ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬株式会社製「DPHA」、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート35質量%含有;以下、「DPHA」と略記する。)40質量部、トリメチロールプロパントリアクリレート(第一工業製薬株式会社製「TMPTA」;以下、「TMPTA」と略記する。)20質量部、ウレタンアクリレート(東亞合成株式会社製「アロニックス OT-1000」、イソホロンジイソシアネートとペンタエリスリトールトリアクリレートとを反応させたもの;以下、「OT-1000」と略記する。)40質量部、コロイダルシリカ(日産化学株式会社製「MEK-ST」、平均粒子径:15nm、不揮発分30%;以下、「MEK-ST」と略記する。)66.7質量部(シリカ粒子として20質量部)及び光重合開始剤(BASFジャパン株式会社製「イルガキュア 184D」、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン;以下、「Irg.184D」と略記する。)5質量部を均一に攪拌した後、メチルエチルケトンで希釈して、不揮発分40質量%の活性エネルギー線硬化性組成物(R1)を調製した。得られた活性エネルギー線硬化性組成物(R1)を用いて、実施例1と同様に評価用フィルムを作製後、硬化塗膜外観、アンチブロッキング性、鉛筆硬度、耐擦傷性及び透明性の評価を行った。
(比較例2~9)
 表2に示した配合組成にしたがって、比較例1と同様に操作して、活性エネルギー線硬化性組成物(R2)~(R9)を調製した後、実施例1と同様に評価用フィルムを作製後、硬化塗膜外観、アンチブロッキング性、鉛筆硬度、耐擦傷性及び透明性の評価を行った。なお、表2中の配合組成はすべて不揮発分量である。
 また、表2中の略号は下記のものを表す。
MEK-ST:コロイダルシリカ(日産化学株式会社製「MEK-ST」、平均粒子径:15nm、不揮発分30%)
IPA-ST-ZL:コロイダルシリカ(日産化学株式会社製「IPA-ST-ZL」、平均粒子径:85nm、不揮発分30%)
MEK-AC-2101:アクリル変性シリカ粒子(日産化学株式会社製「MEK-AC-2101」、平均粒子径:15nm、不揮発分30%)
IPA-ST-UP:鎖状シリカ粒子(日産化学株式会社製「IPA-ST-UP」、一次平均粒子径:12nm、二次粒子の粒度分布におけるD90での粒子径:150nm、不揮発分30%)
KE-S30:シリカ粒子(株式会社日本触媒製「シーホスター KE-S30」、平均粒子径:300nm、形状:真球)
KE-S50:シリカ粒子(株式会社日本触媒製「シーホスター KE-S50」、平均粒子径:500nm、形状:真球)
 上記の実施例1~7及び比較例1~9で調製した活性エネルギー線硬化性組成物の組成及び評価結果を表1及び2に示す。なお、表1及び2中の組成は、すべて不揮発分量で記載している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表1に示した評価結果から、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物である実施例1~7のものは、その硬化塗膜表面の外観に優れ、高いアンチブロッキング性を有することが確認された。また、ハードコート層として実用に耐える鉛筆硬度を有し、耐擦傷性が高く、高い透明性も有することが確認された。
 一方、比較例1の活性エネルギー線硬化性組成物は、ナノサイズのシリカ粒子を用いた例であるが、アンチブロック性が不十分であることが確認された。
 比較例2の活性エネルギー線硬化性組成物は、比較例1と同じナノサイズのシリカ粒子の配合量を増加した例であるが、アンチブロック性は向上したが、硬化塗膜外観、耐擦傷性及び透明性が不十分であることが確認された。
 比較例3の活性エネルギー線硬化性組成物は、やや大きいナノサイズのシリカ粒子を用いた例であるが、アンチブロック性が不十分であることが確認された。
 比較例4の活性エネルギー線硬化性組成物は、比較例3と同じやや大きいナノサイズのシリカ粒子の配合量を増加した例であるが、硬化塗膜外観、耐擦傷性及び透明性が不十分であることが確認された。
 比較例5の活性エネルギー線硬化性組成物は、アクリロイル基で表面修飾されたナノサイズのシリカ粒子を用いた例であるが、硬化塗膜外観及び透明性が不十分であることが確認された。
 比較例6の活性エネルギー線硬化性組成物は、ナノサイズのシリカ粒子が鎖状につながった鎖状シリカを用いた例であるが、耐擦傷性が不十分であることが確認された。
 比較例7及び8の活性エネルギー線硬化性組成物は、真球状のサブミクロンサイズのシリカ粒子を用いた例であるが、硬化塗膜外観、耐擦傷性及び透明性が不十分であることが確認された。
 比較例9の活性エネルギー線硬化性組成物は、ナノサイズのシリカ粒子と真球状のサブミクロンサイズのシリカ粒子とを併用した例であるが、耐擦傷性及び透明性が不十分であることが確認された。

Claims (4)

  1.  活性エネルギー線硬化性化合物(A)、及び、一次平均粒子径が1~50nmの範囲のシリカ粒子が凝集したものであり、粒度分布におけるD90での粒子径が200~800nmの範囲であるシリカ粒子(B)を含有することを特徴とする活性エネルギー線硬化性組成物。
  2.  前記シリカ粒子(B)の配合量が、活性エネルギー線硬化性化合物(A)100質量部に対して、1~60質量部の範囲である請求項1記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
  3.  請求項1又は2記載の活性エネルギー線硬化性組成物を硬化させたことを特徴とする硬化物。
  4.  請求項1又は2記載の活性エネルギー線硬化性組成物の硬化塗膜を有することを特徴とするフィルム。
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