説明

光学部材用放射線硬化性樹脂組成物およびその硬化膜

【課題】光学部材に要求される高い屈折率、PET等の各種プラスチック基材との良好な密着性、レンズ成型時の造形精度を改善できる高いヤング率、および、優れた耐候性(黄変が小さいこと)を有する硬化物を形成しうる光学部材用放射線硬化性樹脂組成物を提供する。
【解決手段】(A)炭素数4以上のアルキレングリコールからなる繰り返し構造を有するポリエーテルポリオールと、脂肪族又は脂環族ポリイソシアネートと、水酸基含有(メタ)アクリレートとの反応物であるウレタン(メタ)アクリレート、(B)環状構造を有するポリオールと、ポリイソシアネートと、水酸基含有(メタ)アクリレートとの反応物である、成分(A)以外のウレタン(メタ)アクリレート、(D)成分(A)及び成分(B)以外の、エチレン性不飽和基を有する化合物、及び、(E)光重合開始剤、を含有する光学部材用放射線硬化性樹脂組成物。。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、紫外線硬化性樹脂組成物及びその硬化膜に関し、更に詳しくは、フレネルレンズシート、レンチキュラーレンズシート、プリズムレンズシート、マイクロレンズ等のレンズ類に特に適する光学部材用放射線硬化性樹脂組成物及びその硬化膜に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、フレネルレンズシート、レンチキュラーレンズシート等のレンズは、プレス法、キャスト法等の方法によって製造されてきた。
しかし、これらの方法は、レンズの製作に長い時間を要し、生産性が悪いという問題があった。
この問題点を解決するために、近年、紫外線硬化性樹脂を用いてレンズを製作する方法が検討されている。この方法は、レンズの形状を有する金型と、透明樹脂からなる基板との間に、紫外線硬化性樹脂組成物を流し込み、次いで、基板の側から紫外線を照射し、該組成物を硬化させることによって、短時間でレンズを製造するものである。
更に、最近のプロジェクションテレビやビデオプロジェクターの薄型化及び大型化に伴い、レンズを形成する樹脂に対して、高屈折率化や力学特性などの種々のレンズ特性に応じた様々な改良が提案されている。例えば、ウレタン(メタ)アクリレート、エチレン性不飽和基含有モノマー及び光重合開始剤を含む紫外線硬化性樹脂組成物が提案されている(特許文献1〜4参照)。
【0003】
【特許文献1】特開2003−277451号公報
【特許文献2】特開2004−131520号公報
【特許文献3】特開2004−333902号公報
【特許文献4】特開2005−352324号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述の従来の紫外線硬化性樹脂組成物は、高い屈折率、ポリエチレンテレフタレート樹脂(以下、「PET」という。)等の各種プラスチック基材との良好な密着性、高いヤング率、優れた耐候性(例えば、光照射による黄変が小さいこと)などの、レンズに求められる特性をすべて備えた硬化物を与えることはできなかった。
本発明の目的は、紫外線を照射することによって硬化物が得られ、さらにはその硬化物が、光学部材に要求される高い屈折率、PET等の各種プラスチック基材との良好な密着性、レンズ成型時の造形精度を改善できる高いヤング率、および、優れた耐候性(例えば、黄変が小さいこと)を備えた光学部材用樹脂組成物、及び該組成物からなる硬化膜を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者らは、前記の課題を解決するために鋭意研究した結果、特定の化学構造を有する複数の種類のウレタン(メタ)アクリレートを含む感光性樹脂組成物が、前記課題を解決することを見いだし、本発明を完成させた。
【0006】
即ち、本発明は、下記の[1]〜[7]を提供するものである。
[1] 下記成分(A)、(B)、(D)及び(E)を含有する光学部材用放射線硬化性樹脂組成物。
(A)炭素数4以上のアルキレングリコールからなる繰り返し構造を有するポリエーテルポリオールと、脂肪族又は脂環族ポリイソシアネートと、水酸基含有(メタ)アクリレートとの反応物であるウレタン(メタ)アクリレート
(B)環状構造を有するポリオールと、ポリイソシアネートと、水酸基含有(メタ)アクリレートとの反応物である、成分(A)以外のウレタン(メタ)アクリレート
(D)成分(A)及び成分(B)以外の、エチレン性不飽和基を有する化合物
(E)光重合開始剤
[2] 前記成分(A)が、ポリテトラメチレングリコールとイソホロンジイソシアネートと水酸基含有(メタ)アクリレートとの反応物である、前記[1]の光学部材用放射線硬化性樹脂組成物。
[3] 前記成分(B)が、ビスフェノール構造を有するポリオールと、ポリイソシアネートと、水酸基含有(メタ)アクリレートとの反応物である、前記[1]又は[2]の光学部材用放射線硬化性樹脂組成物。
[4] (C)ポリイソシアネートと水酸基含有(メタ)アクリレートとの反応物であってポリオール由来の構造を有しないウレタン(メタ)アクリレートを含有する、前記[1]〜[3]のいずれかの光学部材用放射線硬化性樹脂組成物。
[5] 前記成分(D)が、環状構造を有する、前記[1]〜[4]のいずれかの光学部材用放射線硬化性樹脂組成物。
[6] 波長589nm、25℃における屈折率が1.510〜1.530である硬化物を与える、前記[1]〜[5]のいずれかの光学部材用放射線硬化性樹脂組成物。
[7] 前記[1]〜[6]のいずれかの光学部材用放射線硬化性樹脂組成物に放射線を照射して硬化することにより得られる硬化膜。
【発明の効果】
【0007】
本発明の樹脂組成物に紫外線を照射することにより得られる硬化膜は、光学部材に要求される高い屈折率、PET等の各種プラスチック基材との良好な密着性、高いヤング率、および、優れた耐候性(例えば、光照射による黄変が小さいこと等)を備えている。
本発明の樹脂組成物からなる硬化膜は、特に、フレネルレンズシート、レンチキュラーレンズシート、プリズムレンズシート、マイクロレンズシート等の各種レンズシート等の光学部材に適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
本発明の光学部材用放射線硬化性樹脂組成物は、好ましくは、下記成分(A)〜(E)を含有する。これらの成分のうち、成分(A)、(B)、(D)及び(E)は必須成分であり、成分(C)は非必須成分である。
(A)炭素数4以上のアルキレングリコールからなる繰り返し構造を有するポリエーテルポリオールと、脂肪族又は脂環族ポリイソシアネートと、水酸基含有(メタ)アクリレートとの反応物であるウレタン(メタ)アクリレート
(B)環状構造を有するポリオールと、ポリイソシアネートと、水酸基含有(メタ)アクリレートとの反応物である、成分(A)以外のウレタン(メタ)アクリレート
(C)ポリイソシアネートと、水酸基含有(メタ)アクリレートとの反応物であって、ポリオール由来の構造を有しない、ウレタン(メタ)アクリレート
(D)成分(A)〜(C)以外の、エチレン性不飽和基を有する化合物
(E)光重合開始剤
【0009】
本発明の光学部材用放射線硬化性樹脂組成物の特徴の一つは、前記成分(A)及び(B)、好ましくはさらに前記成分(C)を含む、複数の種類のウレタン(メタ)アクリレートを用いることにある。これらのウレタン(メタ)アクリレートを組み合わせることによって、本発明の組成物からなる硬化物とPET等の各種プラスチック基材との密着性を改善すると共に、高い屈折率、優れたヤング率、および耐候性を有する硬化物を与えることができる。
以下、各成分について、詳述する。
【0010】
本発明の組成物中の成分(A)は、(a)炭素数4以上のアルキレングリコールからなる繰り返し構造を有するポリエーテルポリオールと、(b)脂肪族又は脂環族ポリイソシアネートと、(c)水酸基含有(メタ)アクリレートとの反応物であるウレタン(メタ)アクリレートである。成分(A)を配合することにより、特に、本発明の組成物からなる硬化物とPET等の各種プラスチック基材との密着性を改善することができる。
【0011】
(a)炭素数4以上のアルキレングリコールからなる繰り返し構造を有するポリエーテルポリオール(換言すれば、炭素数4以上のアルキレングリコールを繰り返し単位として含む構造を有するポリエーテルポリオール)としては、例えば、ポリテトラメチレングリコール、ポリ[1,3−ブチレングリコール]等を挙げることができる。これらの中では、ポリテトラメチレングリコールが好ましい。
また、(a)炭素数4以上のアルキレングリコールからなる繰り返し構造を有するポリエーテルポリオールの数平均分子量は、好ましくは1,000〜10,000、より好ましくは1,500〜8,000、特に好ましくは1,500〜3,000である。数平均分子量が1,000未満であると、本発明の組成物からなる硬化物とプラスチック基材との密着性が低下する。数平均分子量が10,000を超えると、組成物の粘度が高くなり、取り扱いにくくなり易い。
【0012】
(b)脂肪族又は脂環族ポリイソシアネートの例としては、次のものが挙げられる。
脂肪族ポリイソシアネートの例としては、イソホロンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等を挙げることができる
脂環族ポリイソシアネートの例としては、4,4’−シクロヘキシルメタンジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン等を挙げることができる。
これらの中で好ましい例は、イソホロンジイソシアネートである。
【0013】
(c)水酸基含有(メタ)アクリレートの例としては、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、1,4−ブタンジオール(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、ポリプロピレングリコールモノ(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、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートのε−カプロラクトン付加物、2−ヒドロキシ−3−フェニルオキシプロピル(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
中でも、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、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレートが好ましく、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)アクリレートが特に好ましい。
【0014】
本発明の組成物中の成分(A)の配合割合は、好ましくは10〜50質量%、より好ましくは20〜50質量%、特に好ましくは20〜40質量%である。配合割合が10質量%未満では、本発明の組成物からなる硬化物とプラスチック基材との密着性が低下する場合がある。配合割合が50質量%を超えると、成分(B)や成分(C)の配合割合が小さくなるため、本発明の組成物の硬化物の屈折率が低下するばかりか、本発明の組成物の硬化物のヤング率を好ましい範囲内に制御することが困難となる。
【0015】
本発明の組成物中の成分(B)は、(a’)環状構造を有するポリオールと、(b’)ポリイソシアネートと、(c’)水酸基含有(メタ)アクリレートとの反応物である、成分(A)以外のウレタン(メタ)アクリレートである。成分(B)を配合することによって、硬化物の屈折率を好適な範囲内に高く維持し、かつ、成分(A)との併用によって硬化物のヤング率を好ましい範囲内に調節することができる。
【0016】
(a’)環状構造を有するポリオールとは、芳香族構造、脂環式構造等の環状構造を有するポリオールをいう。
ここで、脂環式構造には、アダマンタン骨格、ノルボルナン骨格、トリシクロデカン骨格等の有橋式骨格を有する脂環式構造が含まれる。
(a’)環状構造を有するポリオールの例としては、ハイドロキノンのアルキレンオキサイド付加ジオール、ナフトハイドロキノンのアルキレンオキサイド付加ジオール、アントラハイドロキノンのアルキレンオキサイド付加ジオール、1,4−シクロヘキサンジオールおよびそのアルキレンオキサイド付加ジオール、トリシクロデカンジオール、トリシクロデカンジメタノール、ペンタシクロペンタデカンジオール、ペンタシクロペンタデカンジメタノール、及び、ビスフェノール構造を有するポリオールを挙げることができる。 ビスフェノール構造を有するポリオールとしては、ビスフェノール構造と平均重合度2〜40のアルキレングリコール構造を有するポリオールが好ましい。この好ましいポリオールの例としては、ビスフェノールAのエチレンオキシド付加ジオール、ビスフェノールAのプロピレンオキシド付加ジオール、ビスフェノールAのエチレンオキシド・プロピレンオキシド付加ジオール、ビスフェノールFのエチレンオキシド付加ジオール、ビスフェノールFのプロピレンオキシド付加ジオール、ビスフェノールFのエチレンオキシド・プロピレンオキシド付加ジオール、ビスフェノールSのエチレンオキシド付加ジオール、ビスフェノールSのプロピレンオキシド付加ジオール、及び、ビスフェノールSのエチレンオキシド・プロピレンオキシド付加ジオール等を挙げることができる。これらの中では、ビスフェノールAのエチレンオキシド付加ジオール、ビスフェノールAポリプロポキシグリコールが好ましい。
【0017】
(b’)ポリイソシアネートとしては、特に限定されるものではないが、例えば、芳香族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネートを挙げることができる。
芳香族ポリイソシアネートの例としては、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、1,3−キシリレンジイソシアネート、1,4−キシリレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、3,3’−ジメチル−4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、3,3’−ジメチルフェニレンジイソシアネート、4,4’−ビフェニレンジイソシアネート等が挙げられる。
脂環族ポリイソシアネートの例としては、4,4’−シクロヘキシルメタンジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン等を挙げることができる。
脂肪族ポリイソシアネートの例としては、成分(A)の合成時の原料として前述した(b)脂肪族ポリイソシアネートを挙げることができる。
これらの中では、脂環族ポリイソシアネート及び脂肪族ポリイソシアネートが好ましく、特に、脂肪族ポリイソシアネートであるイソホロンジイソシアネートが好ましい。
【0018】
(c’)水酸基含有(メタ)アクリレートは、成分(A)の合成時の原料として前述した(c)水酸基含有(メタ)アクリレートと同様である。
【0019】
本発明の組成物中の成分(B)の配合割合は、好ましくは5〜40質量%、より好ましくは10〜40質量%、特に好ましくは10〜35質量%である。該配合割合が5質量%未満では、硬化物の屈折率が低下する場合がある。該配合割合が40質量%を超えると、成分(A)や成分(C)の配合割合が小さくなるため、組成物の粘度が高くなり、塗布不良を生じるなどの問題が起こりうる。
【0020】
本発明の組成物には、本発明の効果を損なわない範囲内で、成分(C)として、(b’’)ポリイソシアネートと、(c’’)水酸基含有(メタ)アクリレートとの反応物であって、ポリオール由来の構造を有しない、ウレタン(メタ)アクリレートを配合することができる。成分(C)を配合することにより、特に硬化物のヤング率を高めることができる。
【0021】
(b’’)ポリイソシアネートは、成分(B)の原料として前述した(b’)ポリイソシアネートと同様である。
(c’’)水酸基含有(メタ)アクリレートは、成分(A)の原料として前述した(c)水酸基含有(メタ)アクリレートと同様である。
【0022】
本発明の組成物中の成分(C)の配合割合は、好ましくは0〜20質量%、より好ましくは1〜20質量%、特に好ましくは5〜15質量%である。該配合割合が20質量%を超えると、組成物の粘度が大きくなり、塗布不良の問題を生じることがある。
【0023】
以上述べた成分(A)、成分(B)及び成分(C)のうち、成分(A)または成分(B)の製造方法の例としては、(i)ポリオール及びポリイソシアネートを反応させ、次いで水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させる方法;(ii)ポリイソシアネート及び水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させ、次いでポリオールを反応させる方法;(iii)ポリオール、ポリイソシアネート及び水酸基含有(メタ)アクリレートを一括して仕込んで反応させる方法、が挙げられる。
これらの中でも、(ii)ポリイソシアネート及び水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させ、次いでポリオールを反応させる方法が、好ましい。
【0024】
成分(A)または成分(B)を製造する際、ポリオール、ポリイソシアネート、及び水酸基含有(メタ)アクリレートのそれぞれの使用割合は、ポリオールに含まれる水酸基1当量に対して、ポリイソシアネートに含まれるイソシアネート基が1.1〜2当量であり、かつ、水酸基含有(メタ)アクリレートの水酸基が0.1〜1当量であるように定めることが好ましい。
更に、ポリオールに含まれる水酸基1当量に対して、ポリイソシアネートに含まれるイソシアネート基が1.3〜2当量であり、かつ、水酸基含有(メタ)アクリレートの水酸基が0.3〜1当量であるように定めることが、特に好ましい。
前記の好ましい数値範囲から外れると、組成物の粘度が高くなるなどによって、液状での取り扱いが困難になる。
【0025】
成分(A)または成分(B)を製造する際、通常、ナフテン酸銅、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸亜鉛、ジラウリル酸ジ−n−ブチル錫、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン−2−メチルトリエチレンアミン等のウレタン化触媒が、反応に用いられる原料の総量に対して0.01〜1質量%の量で用いられる。なお、反応温度は、好ましくは10〜90℃、特に好ましくは30〜80℃である。
【0026】
成分(C)の製造方法の例としては、ポリイソシアネート及び水酸基含有(メタ)アクリレートを一括して仕込んで反応させる方法が挙げられる。
【0027】
本発明の組成物の全量中の成分(A)、(B)及び(C)の合計量の配合割合は、好ましくは30〜70質量%、より好ましくは40〜60質量%、特に好ましくは50〜60質量%である。該配合割合が前記の好ましい範囲内であれば、高い屈折率と、PET等の各種プラスチック基材との良好な密着性と、レンズの成型時の造形精度を改善できる高いヤング率と、優れた耐候性とを備えた硬化物を与える組成物を得ることができる。
【0028】
成分(D)は、エチレン性不飽和基を有する化合物である。
成分(D)としては、成分(A)〜(C)以外のエチレン性不飽和基を有するモノマー化合物であれば特に限定されず、例えば、(メタ)アクリロイル基、又はビニル基を含有する化合物(以下、「不飽和モノマー」という。)を使用することができる。このような不飽和モノマーとしては、単官能モノマー(不飽和基を1つ有するモノマー)、及び多官能モノマー(不飽和基を2つ以上有するモノマー)を使用することができる。
【0029】
単官能モノマーとしては、例えば、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、ビニルイミダゾール、ビニルピリジン等のビニルモノマー;フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシ−2−メチルエチル(メタ)アクリレート、フェノキシエトキシエチル(メタ)アクリレート、3−フェノキシ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−フェニルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、4−フェニルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、3−(2−フェニルフェニル)−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、エチレンオキシドを反応させたp−クミルフェノールの(メタ)アクリレート、2−ブロモフェノキシエチル(メタ)アクリレート、2,4−ジブロモフェノキシエチル(メタ)アクリレート、2,4,6−トリブロモフェノキシエチル(メタ)アクリレート、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイドを複数モル変性させたフェノキシ(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ボルニル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、4−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、アクリロイルモルホリン、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、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、アミル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、へキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ウンデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(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、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、メトキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、イソブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、t−オクチル(メタ)アクリルアミド、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、7−アミノ−3,7−ジメチルオクチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、ヒドロキシブチルビニルエーテル、ラウリルビニルエーテル、セチルビニルエーテル、2−エチルヘキシルビニルエーテル及び下記式(1)、(2)
【0030】
【化1】

(式中、Rは水素原子又はメチル基を示し、Rは炭素数2〜8のアルキレン基を示し、wは1〜8の整数を示す。)
【0031】
【化2】

(式中、R及びRはそれぞれ独立して水素原子又はメチル基を示し、Rは炭素数2〜8のアルキレン基を示し、xは1〜8の整数を示す。)
で表される化合物等が挙げられる。
これらの中では、イソボルニル(メタ)アクリレートや、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム等のN−ビニル化合物が好ましい。これらを配合することにより、良好な流動性を有しかつ硬化後に高い屈折率を有する組成物を得ることができる。また、N−ビニル化合物を配合することによって、本発明の組成物の硬化性を改善することができる。
【0032】
多官能モノマーとしては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(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、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−へキサンジオールジ(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、トリメチロールプロパントリオキシエチル(メタ)アクリレート、トリス(2−ヒドキシエチル)イソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、トリス(アクリロイルオキシ)イソシアヌレート、ビス((メタ)アクリロイルオキシメチル)トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン(トリシクロデカンジメタノールジアクリレートともいう。)、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのエチレンオキサイド又はプロピレンオキサイドの付加体であるジオールのジ(メタ)アクリレート、水添ビスフェノールAのエチレンオキサイド又はプロピレンオキサイドの付加体であるジオールのジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのジグリシジルエーテルに(メタ)アクリレートを付加させたエポキシ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジビニルエーテル等が挙げられる。これらの中では、ビス((メタ)アクリロイルオキシメチル)トリシクロ[5.2.1.02,6]デカンが好ましい。
【0033】
単官能モノマーの市販品としては、例えば、アロニックスM101、M102、M110、M111、M113、M117、M5700、TO−1317、M120、M150、M156(以上、東亞合成(株)製)、LA、IBXA、2−MTA、HPA、ビスコート#150、#155、#158、#190、#192、#193、#220、#2000、#2100、#2150(以上、大阪有機化学工業(株)製)、ライトアクリレートBO−A、EC−A、DMP−A、THF−A、HOP−A、HOA−MPE、HOA−MPL、PO−A、P−200A、NP−4EA、NP−8EA、エポキシエステルM−600A (以上、共栄社化学(株)製)、KAYARAD TC110S、R−564、R−128H (以上、日本化薬(株)製)、NKエステルAMP−10G、AMP−20G(以上、新中村化学工業(株)製)、FA−511A、512A、513A(以上、日立化成(株)製)、PHE、CEA、PHE−2、PHE−4、BR−31、BR−31M、BR−32(以上、第一工業製薬(株)製)、VP(BASF社製)、ACMO、DMAA、DMAPAA(以上、興人(株)製)等が挙げられる。
【0034】
また、多官能モノマーの市販品としては、例えば、ユピマーUV SA1002、SA2007(以上、三菱化学(株)製)、ビスコート #195、#230、#215、#260、#335HP、#295、#300、#360、#700、GPT、3PA(以上、大阪有機化学工業(株)製)、ライトアクリレート 4EG−A、9EG−A、NP−A、DCP−A、BP−4EA、BP−4PA、TMP−A、PE−3A、PE−4A、DPE−6A(以上、共栄社化学(株)製)、KAYARAD PET−30、TMPTA、R−604、DPHA、DPCA−20、−30、−60、−120、HX−620、D−310、D−330(以上、日本化薬(株)製)、アロニックス M208、M210、M215、M220、M240、M305、M309、M310、M315、M325、M400(以上、東亞合成(株)製)、リポキシVR−77、VR−60、VR−90(以上、昭和高分子(株)製)等が挙げられる。
【0035】
本発明の組成物中の成分(D)の配合割合は、好ましくは20〜60質量%、より好ましくは30〜50質量%、特に好ましくは35〜45質量%である。該配合割合が20質量%以上であることは、組成物の粘度、及び硬化物の屈折率の点から好ましい。該配合割合が60質量%以下であることは、十分な力学特性を保持する点、及び塗工性の点から好ましい。
【0036】
成分(E)は、光重合開始剤である。成分(E)は、光照射により分解してラジカルを発生して重合を開始せしめるものであれば特に限定されない。成分(E)の例としては、アセトフェノン、アセトフェノンベンジルケタール、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、キサントン、フルオレノン、べンズアルデヒド、フルオレン、アントラキノン、トリフェニルアミン、カルバゾール、3−メチルアセトフェノン、4−クロロベンゾフェノン、4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、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、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、チオキサントン、ジエチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノ−プロパン−1−オン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキシド等が挙げられる。
【0037】
成分(E)(光重合開始剤)の市販品としては、例えばIrgacure184、369、651、500、819、907、784、2959、CGI−1700、−1750、−1850、CG24−61、Darocur 1116、1173(以上、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)、Lucirin TPO、LR8893、LR8970(以上、BASF社製)、ユベクリルP36(UCB社製)等が挙げられる。
【0038】
本発明の組成物中の成分(E)の配合割合は、好ましくは0.01〜10質量%、より好ましくは1〜10質量%、特に好ましくは1〜5質量%である。該配合割合が0.01質量%以上であることは、組成物の硬化特性や硬化物の力学特性及び光学特性、取り扱い等の点から好ましい。該配合割合が10質量%以下であることは、硬化速度の低下の防止の点から好ましい。
【0039】
本発明の組成物には、光増感剤を配合することもできる。光増感剤の例としては、トリエチルアミン、ジエチルアミン、N−メチルジエタノールアミン、エタノールアミン、4−ジメチルアミノ安息香酸、4−ジメチルアミノ安息香酸メチル、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル等が挙げられる。光増感剤の市販品としては、例えば、ユベクリルP102、103、104、105(以上、UCB社製)等が挙げられる。
【0040】
本発明の組成物には、前記の各成分以外に、必要に応じて、本発明の組成物の特性を損なわない範囲で硬化性の他のオリゴマー又はポリマーを配合することができる。
硬化性の他のオリゴマー又はポリマーとしては、例えば、成分(A)〜(C)以外のウレタン(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリアミド(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルオキシ基を有するシロキサンポリマー、グリシジルメタアクリレートとその他の重合性モノマーとの共重合体と(メタ)アクリル酸を反応させて得られる反応性ポリマー等が挙げられる。
【0041】
更に、本発明の組成物には、前記の各成分以外に、必要に応じて各種添加剤として、例えば酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、シランカップリング剤、塗面改良剤、熱重合禁止剤、レベリング剤、界面活性剤、着色剤、保存安定剤、可塑剤、滑剤、離型剤、溶媒、フィラー、老化防止剤、濡れ性改良剤等を配合することができる。
ここで、酸化防止剤としては、例えば、Irganox1010、1035、1076、1222(以上、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)、Antigen P、3C、FR、GA−80(住友化学工業(株)製)等が挙げられる。
紫外線吸収剤としては、例えば、Tinuvin P、234、320、326、327、328、329、213(以上、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)、Seesorb102、103、110、501、202、712、704(以上、シプロ化成(株)製)等が挙げられる。
光安定剤としては、例えば、Tinuvin 292、144、622LD(以上、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)、サノールLS770(三共(株)製)、Sumisorb TM−061(住友化学工業(株)製)等が挙げられる。
シランカップリング剤としては、例えば、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。シランカップリング剤の市販品としては、例えば、SH6062、6030(以上、東レ・ダウコーニング・シリコーン(株)製)、KBE903、603、403(以上、信越化学工業(株)製)等が挙げられる。
塗面改良剤としては、例えば、ジメチルシロキサンポリエーテル等のシリコーン添加剤が挙げられる。塗面改良剤の市販品としては、例えば、DC−57、DC−190(以上、ダウコーニング社製)、SH−28PA、SH−29PA、SH−30PA、SH−190(以上、東レ・ダウコーニング・シリコーン(株)製)、KF351、KF352、KF353、KF354(以上、信越化学工業(株)製)、L−700、L−7002、L−7500、FK−024−90(以上、日本ユニカー(株)製)等が挙げられる。
【0042】
本発明の組成物は、前記各成分を常法により混合して製造することができる。
本発明の組成物の粘度は、通常、200〜50,000mPa・s/25℃、好ましくは500〜30,000mPa・s/25℃である。粘度が高すぎると、レンズを製造する際、塗布むらやうねりが生じたり、目的とするレンズ厚を得るのが難しくなり、レンズとしての性能を十分に発揮できない。逆に低すぎると、レンズ厚のコントロールが難しく、一定厚の均一なレンズを形成できない場合がある。
【0043】
本発明の組成物は、放射線によって硬化される。ここで放射線とは、例えば、赤外線、可視光線、紫外線、及び、X線、電子線、α線、β線、γ線のような電離放射線を意味する。放射線として、通常は、紫外線等の光が簡便に用いられる。
【0044】
本発明の組成物に放射線を照射して得られる硬化物は、プリズムレンズシート、フレネルレンズシート、レンチキュラーレンズシート等のレンズ部や、このようなシートを用いたバックライト等の光学部材として有用であり、特に、光学用レンズとして有用である。
【0045】
本発明の組成物からなる硬化物の波長589nm(NaD線)、25℃での屈折率は、好ましくは1.510〜1.530である。屈折率が1.510未満では、本発明の組成物を用いて透過型スクリーンを形成した場合、十分な正面輝度を確保することができない場合がある。屈折率が1.530を超えると、画像に色の滲みがでる場合がある。
【0046】
本発明の組成物からなる硬化物のヤング率は、好ましくは、700MPa〜1,500MPaである。ヤング率がこの範囲内であれば、レンズシート等の光学部材を型成形するときに、優れた成形精度を得ることができる。
【0047】
本発明の組成物を用いて得られる光学部材の例としては、前述のレンズ形状に成形した本発明の組成物からなる硬化物と、透明基材との積層体が挙げられる。この光学部材は、レンズの形状を有する金型と透明樹脂からなる基材の間に、本発明の組成物を流し込んだ後、基材側より紫外線を照射し、該組成物を硬化させることにより製造される。透明基材としては、特に限定されないが、PET、ポリメチルメタクリレート(PMMA)を主体とする基材、メチルメタクリレート・スチレン共重合体(MS)を主体とする基材が挙げられる。中でも、PETを主体とする基材が好ましい。
【実施例】
【0048】
以下に本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【0049】
[合成例1:(A)ウレタンアクリレートの合成]
撹拌機を備えた反応容器に、イソホロンジイソシアネート16.592g、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール0.023g、ジブチル錫ジラウレート0.08gを仕込み、これらを撹拌しながら液温度が10℃以下になるまで氷冷した。ヒドロキシエチルアクリレートを液温度が20℃以下になるように制御しながら8.659g滴下した後、さらに、1時間撹拌して反応させた。次に数平均分子量2,000のポリテトラメチレングリコール(保土ヶ谷化学(株)製)を74.645g加え、液温度70〜75℃にて3時間撹拌を継続させ、残留イソシアネートが0.1質量%以下になった時を反応終了とした。こうして得られたウレタンアクリレートをUA−1とする。
【0050】
[合成例2:(B)ウレタンアクリレートの合成]
撹拌機を備えた反応容器に、イソホロンジイソシアネート41.252g、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール0.023g、ジブチル錫ジラウレート0.08gを仕込み、これらを撹拌しながら液温度が10℃以下になるまで氷冷した。ヒドロキシエチルアクリレートを液温度が20℃以下になるように制御しながら21.528g滴下した後、さらに、1時間撹拌して反応させた。次に、数平均分子量400のビスフェノールAのエチレンオキシド付加ジオール(日本油脂(株)製)を37.117g加え、液温度70〜75℃にて3時間撹拌を継続させ、残留イソシアネートが0.1質量%以下になった時を反応終了とした。こうして得られたウレタンアクリレートをUA−2とする。
【0051】
[合成例3:(C)ウレタンアクリレートの合成]
撹拌機を備えた反応容器に、イソホロンジイソシアネート48.80g、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール0.023g、ジブチル錫ジラウレート0.08gを仕込み、これらを撹拌しながら液温度が10℃以下になるまで氷冷した。ヒドロキシエチルアクリレートを液温度が20℃以下になるように制御しながら51.016g滴下した後、温度70〜75℃にて3時間撹拌を継続させ、残留イソシアネートが0.1質量%以下になった時を反応終了とした。こうして得られたウレタンアクリレートをUA−3とする。
【0052】
[合成例4:その他のウレタンアクリレートの合成]
撹拌機を備えた反応容器に、イソホロンジイソシアネート16.592g、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール0.023g、ジブチル錫ジラウレート0.08gを仕込み、これらを撹拌しながら液温度が10℃以下になるまで氷冷した。ヒドロキシエチルアクリレートを液温度が20℃以下になるように制御しながら8.659g滴下した後、さらに、1時間撹拌して反応させた。次に数平均分子量2,000のポリプロピレングリコール(旭硝子(株)製)を74.645g加え、液温度70〜75℃にて3時間撹拌を継続させ、残留イソシアネートが0.1質量%以下になった時を反応終了とした。こうして得られたウレタンアクリレートをUA−4とする。
【0053】
[合成例5:その他のウレタンアクリレートの合成]
撹拌機を備えた反応容器に、2,4−トリレンジイソシアネート13.474g、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール0.023g、ジブチル錫ジラウレート0.08gを仕込み、これらを撹拌しながら液温度が10℃以下になるまで氷冷した。ヒドロキシエチルアクリレートを液温度が20℃以下になるように制御しながら8.983g滴下した後、さらに、1時間撹拌して反応させた。次に数平均分子量2,000のポリテトラメチレングリコール(保土ヶ谷化学(株)製)を77.439g加え、液温度70〜75℃にて3時間撹拌を継続させ、残留イソシアネートが0.1質量%以下になった時を反応終了とした。こうして得られたウレタンアクリレートをUA−5とする。
【0054】
表1に記載の配合量に従って、各成分を50℃で加熱しながら混合して、均一な液状硬化性樹脂組成物を調製した。
【0055】
[評価方法]
(1)評価試料の作製
250μm厚のアプリケーターバーを用いて、ガラス板上に前記の調製した液状硬化性樹脂組成物を塗布した後、この組成物に対して、空気下で1J/cmのエネルギーの紫外線を照射して硬化させ、試験用フィルムを得た。
【0056】
(2)屈折率の測定
アッベ屈折率計(型番:DR−M2、(株)アタゴ製)等を用いて、波長589nm、25℃での屈折率を測定した。
(3)ヤング率の測定
試験用フィルムから、延伸部が幅6mm、長さ25mmとなるように短冊状サンプルを作製した。この短冊状サンプルについて、温度23℃、相対湿度50%で引っ張り試験を行った。引っ張り速度は1mm/分とした。2.5%歪みでの抗張力に基づいて、ヤング率を求めた。
(4)耐候性試験
試験用フィルムに対して、スガ試験機(株)製のデューパネル光コントロールウェザーメータを用いて一週間、光曝露した。光曝露後の試験用フィルムについて、NIPPON DENSHOKU社製300Hを用いて、色差(ΔYI値)を求めた。
(5)密着性試験
PETフィルム上に250μm厚のアプリケーターバーを用いて液状硬化性樹脂組成物を塗布した後、この組成物に対して、空気下で1J/cmのエネルギーの紫外線を照射して硬化させ、試験用フィルムを得た。この試験用フィルムを、温度60℃、相対湿度95%の雰囲気下に1,000時間静置した後に取り出した。次いで、この試験用フィルムについて、温度23℃、相対湿度50%の雰囲気下で、JIS K5400に準拠して、碁盤目剥離試験を行った。その結果、PETフィルムから一つも剥離せずに完全に接着していた場合を「良好」とし、一部又は全部の碁盤目がMS基板から剥がれた場合を「不良」と判定した。
【0057】
【表1】

SA1002:ビス((メタ)アクリロイルオキシメチル)トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン:三菱化学(株)製
Irgacure184:1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン:チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製
Irganox1035:チオジエチレンビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]:チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製
【0058】
表1から明らかなように、ウレタン(メタ)アクリレートとして成分(A)のみを有する比較例1では、硬化物の屈折率とヤング率が低い。成分(A)に代えて、ポリプロピレングリコール(炭素数3のプロピレングリコールからなる繰り返し構造を有するもの)をポリオール成分として製造されたウレタン(メタ)アクリレートを用いた比較例2では、硬化物とPET基材との密着性(表中のPET密着性)が不良である。また、成分(A)に代えて、芳香族ポリイソシアネートをポリイソシアネート成分として製造されたウレタン(メタ)アクリレートを用いた比較例3では、屈折率が過大であるとともに、耐候性が劣っている。
本発明の放射線硬化性樹脂組成物は、各種プラスチック基材との間に良好な湿熱密着性を有する硬化物を与え、光学部材、とりわけ、プリズムレンズ、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズなどの透過型スクリーンに用いられる光学用レンズ等の作製に適したものである。
【産業上の利用可能性】
【0059】
本発明の放射線硬化性樹脂組成物は、液晶表示装置のバックライトに使用されるプリズムレンズシートや、プロジェクションテレビ等のスクリーンに使用されるフレネルレンズシートやレンチキュラレンズシート等の各種レンズシートのレンズ部や、このようなシートを用いたバックライト等の光学部材の形成に有用である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記成分(A)、(B)、(D)及び(E)を含有する光学部材用放射線硬化性樹脂組成物。
(A)炭素数4以上のアルキレングリコールからなる繰り返し構造を有するポリエーテルポリオールと、脂肪族又は脂環族ポリイソシアネートと、水酸基含有(メタ)アクリレートとの反応物であるウレタン(メタ)アクリレート
(B)環状構造を有するポリオールと、ポリイソシアネートと、水酸基含有(メタ)アクリレートとの反応物である、成分(A)以外のウレタン(メタ)アクリレート
(D)成分(A)及び成分(B)以外の、エチレン性不飽和基を有する化合物
(E)光重合開始剤
【請求項2】
前記成分(A)が、ポリテトラメチレングリコールとイソホロンジイソシアネートと水酸基含有(メタ)アクリレートとの反応物である、請求項1に記載の光学部材用放射線硬化性樹脂組成物。
【請求項3】
前記成分(B)が、ビスフェノール構造を有するポリオールと、ポリイソシアネートと、水酸基含有(メタ)アクリレートとの反応物である、請求項1又は2に記載の光学部材用放射線硬化性樹脂組成物。
【請求項4】
(C)ポリイソシアネートと水酸基含有(メタ)アクリレートとの反応物であってポリオール由来の構造を有しないウレタン(メタ)アクリレートを含有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学部材用放射線硬化性樹脂組成物。
【請求項5】
前記成分(D)が、環状構造を有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学部材用放射線硬化性樹脂組成物。
【請求項6】
波長589nm、25℃における屈折率が1.510〜1.530である硬化物を与える、請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学部材用放射線硬化性樹脂組成物。
【請求項7】
請求項1〜6のいずれか1項に記載の光学部材用放射線硬化性樹脂組成物に放射線を照射して硬化することにより得られる硬化膜。

【公開番号】特開2007−334231(P2007−334231A)
【公開日】平成19年12月27日(2007.12.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−168884(P2006−168884)
【出願日】平成18年6月19日(2006.6.19)
【出願人】(000004178)JSR株式会社 (3,320)
【Fターム(参考)】