説明

硬化性樹脂組成物、硬化膜、反射防止膜積層体及び硬化膜の製造方法

【課題】耐擦傷性及び耐薬品性に優れた硬化膜を与え、かつ、ポットライフが長い硬化性樹脂組成物、それを硬化させて得られる硬化膜、反射防止膜及び硬化膜の製造方法を提供する。
【解決手段】下記成分、
(A)水酸基含有含フッ素重合体、
(B)熱硬化性化合物、
(C)照射線の照射により酸を発生する化合物、
(D)エチレン性不飽和基含有含フッ素重合体
(E)2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物、
(F)放射線の照射により活性種を発生する化合物、及び
(G)有機溶剤
を含有する硬化性樹脂組成物。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、硬化性樹脂組成物、この硬化性樹脂組成物の硬化物からなる硬化膜、及びこの硬化膜からなる、耐擦傷性、塗工性、及び耐久性に優れた低屈折率層を含む反射防止膜に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示パネル、冷陰極線管パネル、プラズマディスプレー等の各種表示パネルにおいて、外光の映りを防止し、画質を向上させるために、低屈折率性、耐擦傷性、塗工性、及び耐久性に優れた硬化膜からなる低屈折率層を含む反射防止膜が求められている。
これら表示パネルにおいては、付着した指紋、埃等を除去するため表面をエタノール等を含侵したガーゼで拭くことが多く、耐擦傷性が求められている。
特に、液晶表示パネルにおいては、反射防止膜は、偏光板と貼り合わせた状態で液晶ユニット上に設けられている。また、基材としては、例えば、トリアセチルセルロース等が用いられているが、このような基材を用いた反射防止膜では、偏光板と貼り合わせる際の密着性を増すために、通常、アルカリ水溶液でケン化を行う必要がある。
従って、液晶表示パネルの用途においては、耐久性において、特に、耐アルカリ性に優れた反射防止膜が求められている。
【0003】
反射防止膜の低屈折率層用材料として、例えば、水酸基含有含フッ素重合体を含むフッ素樹脂系塗料が知られている(特許文献1〜3)。
しかし、このようなフッ素樹脂系塗料では、塗膜を硬化させるために、水酸基含有含フッ素重合体と、メラミン樹脂等の硬化剤とを、酸触媒の存在下、加熱して架橋させる必要があり、加熱条件によっては、硬化時間が過度に長くなったり、使用できる基材の種類が限定されてしまうという問題があった。
また、得られた塗膜についても、耐候性には優れているものの、耐擦傷性や耐久性に乏しいという問題があった。
【0004】
そこで、上記の問題点を解決するため、少なくとも1個のイソシアネート基と少なくとも1個のエチレン性不飽和基とを有するイソシアネート基含有不飽和化合物と水酸基含有含フッ素重合体とを、イソシアネート基の数/水酸基の数の比が0.01〜1.0の割合で反応させて得られる不飽和基含有含フッ素ビニル重合体を含む塗料用組成物が提案されている(特許文献4)。
【0005】
【特許文献1】特開昭57−34107号公報
【特許文献2】特開昭59−189108号公報
【特許文献3】特開昭60−67518号公報
【特許文献4】特公平6−35559号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、上記特許文献4に記載の塗料用組成物では、不飽和基含有含フッ素ビニル重合体を調製する際に、水酸基含有含フッ素重合体のすべての水酸基を反応させるのに十分な量のイソシアネート基含有不飽和化合物を用いず、積極的に当該重合体中に未反応の水酸基を残存させるものであった。
このため、このような重合体を含む塗料用組成物は、低温、短時間での硬化を可能とするものであったが、上記特許文献4の組成物から得られた塗膜は、塗工性、耐擦傷性についても十分とはいえないという課題があった。
【0007】
また、従来の熱・UVハイブリット゛型硬化性樹脂組成物は、液中での架橋剤の副反応を抑制するため硬化剤(p−トルエンスルホン酸)を後添加にする2液型になっている。そのため塗工時に液を混合する工程が必要になり、また、塗工に長時間を要する場合には架橋剤の副反応が進行するため経時的に組成物の特性が変化してしまうという問題がある。アミンブロック型熱酸発生剤を使用する方法ではシリカ粒子の凝集が起こり、光学特性が低下するという問題があった。
【0008】
上記現状に鑑み、本発明は、耐擦傷性及び耐薬品性に優れた硬化膜を与え、かつ、ポットライフが長い硬化性樹脂組成物、それを硬化させて得られる硬化膜、反射防止膜及び硬化膜の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成するため、本発明者らは鋭意研究を行い、光酸発生剤を硬化触媒として使用すれば、UV照射時までは重合反応を進行させる酸を発生することがないため、硬化性樹脂組成物のポットライフが著しく向上すると同時に、耐擦傷性や耐薬品性等の特性にも優れた硬化膜が得られることを見出し、本発明を完成させた。
【0010】
本発明によれば、下記の硬化性樹脂組成物、それからなる硬化膜及び反射防止膜積層体が提供される。
1.下記成分、
(A)水酸基含有含フッ素重合体、
(B)熱硬化性化合物、
(C)放射線の照射により酸を発生する化合物、
(D)エチレン性不飽和基含有含フッ素重合体
(E)2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物、
(F)放射線の照射により活性種を発生する化合物、及び
(G)有機溶剤
を含有する硬化性樹脂組成物。
2.前記(A)水酸基有含フッ素重合体が、下記式(1)で表される構造単位(a)、下記式(2)で表される構造単位(b)及び下記式(3)で表される構造単位(c)を含有し、
構造単位(a)、(b)及び(c)を、これらの合計100モル%に対して(a)20〜70モル%、(b)5〜70モル%及び(c)5〜70モル%の割合で含有する、上記1に記載の硬化性樹脂組成物。
(a)下記一般式(1)で表される構造単位
(b)下記一般式(2)で表される構造単位
(c)下記一般式(3)で表される構造単位
【化7】

[一般式(1)中、R1はフッ素原子、フルオロアルキル基、又は−OR2で表される基(R2はアルキル基、又はフルオロアルキル基を示す)を示す]
【化8】

[一般式(2)中、R3は水素原子又はメチル基を、R4はアルキル基、−(CH2)x−OR5若しくは−OCOR5で表される基(R5はアルキル基、又はグリシジル基を、xは0又は1の数を示す)、カルボキシル基、又はアルコキシカルボニル基を示す]
【化9】

[一般式(3)中、R6は水素原子、又はメチル基を、R7は水素原子、又はヒドロキシアルキル基を、vは0又は1の数を示す]
3.前記(A)水酸基含有含フッ素重合体が、前記構造単位(a)、(b)及び(c)の合計100モル部に対して、下記構造単位(d)を0.1〜10モル部含む、上記1又は2に記載の硬化性樹脂組成物。
(d)下記一般式(4)で表される構造単位
【化10】

[一般式(4)中、R10〜R13は水素原子、アルキル基、又はシアノ基を示し、R14〜R17は水素原子又はアルキル基を示し、p、qは1〜6の数、s、tは0〜6の数、yは1〜200の数を示す。]
4.前記(A)水酸基含有含フッ素重合体が、前記構造単位(a)、(b)及び(c)の合計100モル部に対して、下記構造単位(e)を0.1〜5モル部含む上記1〜3のいずれか一に記載の硬化性樹脂組成物。
(e)下記一般式(5)で表される構造単位
【化11】

[一般式(5)中、R18は下記式(6)で示される基を示す]
【化12】

[一般式(6)中、nは1〜20の数、mは0〜4の数、uは3〜50の数を示す]
5.前記(C)放射線照射により酸を発生する化合物が、UV照射により有機スルホン酸を発生する酸発生剤である上記1〜4いずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
6.前記(D)エチレン性不飽和基含有含フッ素重合体が、1個のイソシアネート基と、少なくとも1個のエチレン性不飽和基とを含有する化合物と、前記(A)水酸基含有含フッ素共重合体と、を反応させて得られたものである上記1〜5のいずれかに記載の樹脂組成物。
7.前記1個のイソシアネート基と、少なくとも1個のエチレン性不飽和基とを含有する化合物が、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネートである上記6に記載のエチレン性不飽和基含有含フッ素重合体。
8.前記(E)2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物が、3個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物である、上記1〜7のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
9.さらに、(H)シリカ粒子を含有する、上記1〜8のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
10.前記(H)シリカ粒子が、エチレン性不飽和基を有する、上記9に記載の硬化性樹脂組成物。
11.上記1〜10のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物を硬化させてなる、Na−D線の屈折率が1.45以下の硬化膜。
12.上記1〜10のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物の塗布膜を、加熱し、次いで放射線を照射する工程により硬化させる、硬化膜の製造方法。
13.上記11に記載の硬化膜を含む反射防止膜積層体。
【発明の効果】
【0011】
本発明の硬化性樹脂組成物によれば、優れた耐擦傷性、及び耐薬品性を有する硬化膜が得られる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、保存中に重合反応が生じることがないため、ポットライフが長い。
従来、保存中の重合反応を生じさせないために2液型とせざるを得なかったが、本発明の硬化性樹脂組成物は、保存中に重合反応が生じることがないため、1液型にすることが可能である。
本発明によれば、優れた耐擦傷性、及び耐薬品性を有する硬化膜を有する反射防止膜積層体が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
本発明の硬化性樹脂組成物、硬化膜及び反射防止膜積層体の実施形態について、以下説明する。
【0013】
1.硬化性樹脂組成物
本発明の硬化性樹脂組成物(以下、本発明の組成物ということがある)は、下記成分(A)〜(I)を含有する。成分(A)〜(G)は必須成分であり、成分(H)及び(I)は必要に応じて添加される任意成分である。
(A)水酸基含有含フッ素重合体、
(B)熱硬化性化合物、
(C)放射線の照射により酸を発生する化合物、
(D)エチレン性不飽和基含有含フッ素重合体
(E)2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物、
(F)放射線の照射により活性種を発生する化合物、及び
(G)有機溶剤
(H)シリカ粒子
(I)その他の添加剤
を含む。
【0014】
(1)硬化性樹脂組成物の成分
(A)水酸基含有含フッ素重合体
水酸基含有含フッ素重合体は、分子内に水酸基及び炭素−フッ素結合を有する重合体であり、フッ素含量は30質量%以上であることが好ましい。ここで、フッ素含量は、アリザリンコンプレクソン法により測定された値である。
【0015】
本発明で用いる(A)水酸基含有含フッ素重合体は、少なくとも下記構造単位(a)、(b)及び(c)の共重合体であることが好ましい。
【0016】
[1]構造単位(a)
構造単位(a)は、下記一般式(1)で表される構造単位である。
【0017】
【化13】

[一般式(1)中、R1はフッ素原子、フルオロアルキル基、又は−OR2で表される基(R2はアルキル基、又はフルオロアルキル基を示す)を示す]
上記一般式(1)において、R1及びR2のフルオロアルキル基としては、トリフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロシクロヘキシル基等の炭素数1〜6のフルオロアルキル基が挙げられる。また、R2のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基等の炭素数1〜6のアルキル基が挙げられる。
【0018】
構造単位(a)は、含フッ素ビニル単量体を重合成分として用いることにより導入することができる。このような含フッ素ビニル単量体としては、少なくとも1個の重合性不飽和二重結合と、少なくとも1個のフッ素原子とを有する化合物であれば特に制限されるものではない。このような例としてはテトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、3,3,3−トリフルオロプロピレン等のフルオロレフィン類;アルキルパーフルオロビニルエーテル又はアルコキシアルキルパーフルオロビニルエーテル類;パーフルオロ(メチルビニルエーテル)、パーフルオロ(エチルビニルエーテル)、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)、パーフルオロ(ブチルビニルエーテル)、パーフルオロ(イソブチルビニルエーテル)等のパーフルオロ(アルキルビニルエーテル)類;パーフルオロ(プロポキシプロピルビニルエーテル)等のパーフルオロ(アルコキシアルキルビニルエーテル)類の一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。
これらの中でも、ヘキサフルオロプロピレンとパーフルオロ(アルキルビニルエーテル)又はパーフルオロ(アルコキシアルキルビニルエーテル)がより好ましく、これらを組み合わせて用いることがさらに好ましい。
【0019】
尚、構造単位(a)の含有率は、水酸基含有含フッ素重合体中の構造単位(a)、(b)及び(c)の合計100モル%に対して、20〜70モル%である。この理由は、含有率が20モル%未満になると、本発明が意図するところのフッ素含有材料の光学的特徴である、低屈折率の発現が困難となる場合があるためであり、一方、含有率が70モル%を超えると、水酸基含有含フッ素重合体の有機溶剤への溶解性、透明性、又は基材への密着性が低下する場合があるためである。
また、このような理由により、構造単位(a)の含有率を、構造単位(a)、(b)及び(c)の合計100モル%に対して、25〜65モル%とするのがより好ましく、30〜60モル%とするのがさらに好ましい。
【0020】
[2]構造単位(b)
構造単位(b)は、下記一般式(2)で表される構造単位である。
【0021】
【化14】

[一般式(2)中、R3は水素原子又はメチル基を、R4はアルキル基、−(CH2)x−OR5若しくは−OCOR5で表される基(R5はアルキル基、又はグリシジル基を、xは0又は1の数を示す)、カルボキシル基、又はアルコキシカルボニル基を示す]
一般式(2)において、R4又はR5のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ラウリル基等の炭素数1〜12のアルキル基が挙げられ、アルコキシカルボニル基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等が挙げられる。
【0022】
構造単位(b)は、上述の置換基を有するビニル単量体を重合成分として用いることにより導入することができる。このようなビニル単量体の例としては、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、tert−ブチルビニルエーテル、n−ペンチルビニルエーテル、n−ヘキシルビニルエーテル、n−オクチルビニルエーテル、n−ドデシルビニルエーテル、2−エチルヘキシルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル等のアルキルビニルエーテルもしくはシクロアルキルビニルエーテル類;エチルアリルエーテル、ブチルアリルエーテル等のアリルエーテル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、ピバリン酸ビニル、カプロン酸ビニル、バーサチック酸ビニル、ステアリン酸ビニル等のカルボン酸ビニルエステル類;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、2−(n−プロポキシ)エチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル類;(メタ)アクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸類等の一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。
【0023】
尚、構造単位(b)の含有率は、水酸基含有含フッ素重合体中の構造単位(a)、(b)及び(c)の合計100モル%に対して、5〜70モル%である。この理由は、含有率が5モル%未満になると、水酸基含有含フッ素重合体の有機溶剤への溶解性が低下する場合があるためであり、一方、含有率が70モル%を超えると、水酸基含有含フッ素重合体の透明性、及び低反射率性等の光学特性が低下する場合があるためである。
また、このような理由により、構造単位(b)の含有率を、水酸基含有含フッ素重合体中の構造単位(a)、(b)及び(c)の合計100モル%に対して、5〜65モル%とするのがより好ましく、5〜60モル%とするのがさらに好ましい。
【0024】
[3]構造単位(c)
構造単位(c)は、下記一般式(3)で表される構造単位である。
【0025】
【化15】

[一般式(3)中、R6は水素原子、又はメチル基を、R7は水素原子、又はヒドロキシアルキル基を、vは0又は1の数を示す]
一般式(3)において、R7のヒドロキシアルキル基としては、2−ヒドロキシエチル基、2−ヒドロキシプロピル基、3−ヒドロキシプロピル基、4−ヒドロキシブチル基、3−ヒドロキシブチル基、5−ヒドロキシペンチル基、6−ヒドロキシヘキシル基が挙げられる。
【0026】
構造単位(c)は、水酸基含有ビニル単量体を重合成分として用いることにより導入することができる。このような水酸基含有ビニル単量体の例としては、2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、3−ヒドロキシプロピルビニルエーテル、2−ヒドロキシプロピルビニルエーテル、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル、3−ヒドロキシブチルビニルエーテル、5−ヒドロキシペンチルビニルエーテル、6−ヒドロキシヘキシルビニルエーテル等の水酸基含有ビニルエーテル類、2−ヒドロキシエチルアリルエーテル、4−ヒドロキシブチルアリルエーテル、グリセロールモノアリルエーテル等の水酸基含有アリルエーテル類、アリルアルコール等が挙げられる。
また、水酸基含有ビニル単量体としては、上記以外にも、2−ヒドロキシエチル(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、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、カプロラクトン(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート等を用いることができる。
【0027】
尚、構造単位(c)の含有率を、水酸基含有含フッ素重合体中の構造単位(a)、(b)及び(c)の合計100モル%に対して、5〜70モル%とすることが好ましい。この理由は、含有率が5モル%未満になると、水酸基含有含フッ素重合体の有機溶剤への溶解性が低下する場合があるためであり、一方、含有率が70モル%を超えると、水酸基含有含フッ素重合体の透明性、及び低反射率性等の光学特性が低下する場合があるためである。
また、このような理由により、構造単位(c)の含有率を、水酸基含有含フッ素重合体中の構造単位(a)、(b)及び(c)の合計100モル%に対して、5〜65モル%とするのがより好ましく、5〜60モル%とするのがさらに好ましい。
【0028】
[4]構造単位(d)
また、水酸基含有含フッ素重合体は、さらに上記構造単位(d)を含んで構成することも好ましい。構造単位(d)は、下記一般式(4)で示される構造単位である。
【0029】
【化16】

【0030】
[一般式(4)中、R10〜R13は水素原子、アルキル基、又はシアノ基を示し、R14〜R17は水素原子又はアルキル基を示し、p、qは1〜6の数、s、tは0〜6の数、yは1〜200の数を示す。]
【0031】
構造単位(d)は、下記式(7)で示されるアゾ基含有ポリシロキサン化合物を用いることにより導入することができる。
【0032】
【化17】

[一般式(7)中、R10〜R13、R14〜R17、p、q、s、t、及びyは、上記一般式(4)と同じであり、zは1〜20の数である。]
【0033】
本発明において、上記一般式(7)で表されるアゾ基含有ポリシロキサン化合物としては、下記一般式(8)で表される化合物が特に好ましい。
【0034】
【化18】

[一般式(8)中、y及びzは、上記一般式(7)と同じである。]
【0035】
尚、構造単位(d)の含有率を、前記構造単位(a)、(b)及び(c)の合計100モル部に対して、、0.1〜10モル部とすることが好ましい。この理由は、含有率が0.1モル部未満になると、硬化後の塗膜の表面滑り性が低下し、塗膜の耐擦傷性が低下する場合があるためであり、一方、含有率が10モル部を超えると、水酸基含有含フッ素重合体の透明性に劣り、コート材として使用する際に、塗布時にハジキ等が発生し易くなる場合があるためである。
また、このような理由により、構造単位(d)の含有率を、前記構造単位(a)、(b)及び(c)の合計100モル部に対して、、0.5〜8モル部とするのがより好ましく、0.5〜6モル部とするのがさらに好ましい。同じ理由により、構造単位(d)の含有率は、その中に含まれる構造単位(d)の含有率を上記範囲にするよう決定することが望ましい。
【0036】
[5]構造単位(e)
また、水酸基含有含フッ素重合体は、さらに上記構造単位(e)を含んで構成することも好ましい。構造単位(e)は、下記一般式(5)で示される構造単位である。
【0037】
【化19】

[一般式(5)において、R18は、下記一般式(6)で表される基を示す。]
【0038】
【化20】

[一般式(6)中、nは1〜20の数、mは0〜4の数、uは3〜50の数を示す]
【0039】
構造単位(e)は、反応性乳化剤を重合成分として用いることにより導入することができる。このような反応性乳化剤としては、下記一般式(9)で表される化合物が挙げられる。
【0040】
【化21】

[一般式(9)中、n、m、及びuは、上記一般式(6)と同様である]
【0041】
尚、構造単位(e)の含有率を、前記構造単位(a)、(b)及び(c)の合計100モル部に対して、0.1〜5モル部とすることが好ましい。この理由は、含有率が0.1モル部以上になると、水酸基含有含フッ素重合体の溶剤への溶解性が向上し、一方、含有率が5モル部以下であれば、樹脂組成物の粘着性が過度に増加せず、取り扱いが容易になり、コート材等に用いても耐湿性が低下しないためである。
また、このような理由により、構造単位(e)の含有率を、水酸基含有含フッ素重合体の全体量に対して、0.1〜5モル部とするのがより好ましく、0.5〜2モル部とするのがさらに好ましい。
【0042】
[6]分子量
水酸基含有含フッ素重合体は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下「GPC」という。)で、テトラヒドロフラン(以下「THF」という。)を溶剤として測定したポリスチレン換算数平均分子量が5,000〜500,000であることが好ましい。この理由は、数平均分子量が5,000未満になると、水酸基含有含フッ素重合体の機械的強度が低下する場合があるためであり、一方、数平均分子量が500,000を超えると、後述する樹脂組成物の粘度が高くなり、薄膜コーティングが困難となる場合がるためである。
また、このような理由により、水酸基含有含フッ素重合体のポリスチレン換算数平均分子量を10,000〜500,000とするのがより好ましく、10,000〜100,000とするのがさらに好ましい。
【0043】
本発明の樹脂組成物中における、(A)水酸基含有含フッ素重合体の配合量は、有機溶剤を除く組成物全量に対して、20〜70質量%であることが好ましく、20〜65質量%がさらに好ましく、20〜60質量%が特に好ましい。20〜70質量%であることにより、本発明の組成物を硬化して得られる硬化膜の耐擦傷性が向上する。
【0044】
(B)熱硬化性化合物
本発明の組成物において、熱硬化性化合物(以下、「(B)成分」ということがある)は加熱することにより、化合物自身で或いは他の化合物と反応し硬化するものである。熱硬化性化合物は組成物に単に混合して含めてもよいし、水酸基含有含フッ素重合体と熱硬化性化合物との全部を反応させた反応生成物若しくはそれらの一部のみを反応させた状態のものを含めてもよい。ただし、反応部位がエチレン性不飽和基であるものは、(B)成分には含めない。
【0045】
熱硬化性化合物としては、例えば、各種アミノ化合物や、ペンタエリスリトール、ポリフェノール、グリコール等の各種水酸基含有化合物、その他を挙げることができる。
【0046】
熱硬化性化合物として用いられるアミノ化合物は、含フッ素重合体中に存在する水酸基と反応可能なアミノ基、例えば、ヒドロキシアルキルアミノ基及びアルコキシアルキルアミノ基のいずれか一方又は両方を合計で2個以上含有する化合物であり、具体的には、例えば、メラミン系化合物、尿素系化合物、ベンゾグアナミン系化合物、グリコールウリル系化合物等を挙げることができる。
【0047】
メラミン系化合物は、一般にトリアジン環に窒素原子が結合した骨格を有する化合物として知られているものであり、具体的には、メラミン、アルキル化メラミン、メチロールメラミン、アルコキシ化メチルメラミン等を挙げることができるが、1分子中にメチロール基及びアルコキシ化メチル基のいずれか一方又は両方を合計で2個以上有するものが好ましい。具体的には、メラミンとホルムアルデヒドとを塩基性条件下で反応させて得られるメチロール化メラミン、アルコキシ化メチルメラミン、又はそれらの誘導体が好ましく、特に樹脂組成物に良好な保存安定性が得られる点、及び良好な反応性が得られる点で、アルコキシ化メチルメラミンが好ましい。熱硬化性化合物として用いられるメチロール化メラミン及びアルコシ化メチルメラミンには特に制約はなく、例えば、文献「プラスチック材料講座[8]ユリア・メラミン樹脂」(日刊工業新聞社)に記載されている方法で得られる各種の樹脂状物の使用も可能である。
【0048】
また、尿素系化合物としては、尿素の他、ポリメチロール化尿素その誘導体であるアルコキシ化メチル尿素、ウロン環を有するメチロール化ウロン及びアルコキシ化メチルウロン等を挙げることができる。そして、尿素誘導体等の化合物についても、上記の文献に記載されている各種樹脂状物の使用が可能である。
【0049】
本発明の組成物中における(B)熱硬化性化合物の配合量は、有機溶剤を除く組成物全量を100質量%として、好ましくは1〜50質量%の範囲であり、より好ましくは5〜45質量%、さらに好ましくは10〜40質量%の範囲である。熱硬化性化合物の使用量が過少であると、得られる樹脂組成物により形成される薄膜の耐久性が不十分となる場合があり、50質量%を超えると、前述の水酸基含有含フッ素重合体との反応においてゲル化を回避することが困難であり、硬化物が脆いものとなる場合がある。
【0050】
(A)水酸基含有含フッ素重合体と(B)熱硬化性化合物との反応は、例えば、(A)水酸基含有含フッ素重合体を溶解させた有機溶剤の溶液に(B)熱硬化性化合物を添加し、適宜の時間加熱、攪拌等により反応系を均一化させながら行えばよい。この反応のための加熱温度は、好ましくは30〜150℃の範囲であり、さらに好ましくは50〜120℃の範囲である。この加熱温度が30℃未満では、反応の進行が極めて遅く、150℃を超えると、目的とする反応の他に、(B)熱硬化性化合物中のメチロール基やアルコキシ化メチル基同士の反応による橋掛け反応が生じてゲルが生成するので、好ましくない。反応の進行は、メチロール基又はアルコキシ化メチル基を赤外分光分析等により定量する方法、あるいは溶解している重合体を再沈殿法によって回収して、その増加量を測定することにより、定量的な確認を行うことができる。
【0051】
また、(A)水酸基含有含フッ素重合体と(B)熱硬化性化合物との反応には、有機溶剤、例えば、(A)水酸基含有含フッ素重合体の製造において用いられる有機溶剤と同じものを用いることが好ましい。本発明においては、このようにして得られる、(A)水酸基含有含フッ素重合体と(B)熱硬化性化合物による反応溶液を、そのまま樹脂組成物の溶液として用いることもできるし、必要に応じて各種の添加剤を配合した上で使用することもできる。
【0052】
(C)放射線の照射により酸を発生する化合物
本発明で用いる(C)放射線の照射により酸を発生する化合物とは、酸性度が高いスルホン酸誘導体であり、放射線、好ましくは紫外線(UV)を照射することによって、有機スルホン酸、好ましくはp−トルエンスルホン酸を発生する酸発生剤(以下、「光酸発生剤」ということがある)である。発生する有機スルホン酸は強酸化合物であるため、メラミン系化合物と水酸基含有含フッ素重合体との縮合反応に効果的であり、耐擦傷性の高い硬化膜を作製することができる。
【0053】
光酸発生剤は、特定波長の光を照射しない限り有機スルホン酸を発生させることがないため、前記(A)水酸基含有含フッ素重合体と(B)熱硬化性化合物との反応を進行させることがない。従って、(C)光酸発生剤を含有してなる本発明の組成物は、放射線照射を受けるまで、組成物としてのポットライフが長く、良好な状態に保たれる。
【0054】
(C)光酸発生剤の市販品の例としては、p−トルエンスルホン酸誘導体(PAI−101、DPI−105、DPI−109、DPI−201、MPI−105、MPI−106、MPI−109、BBI−105、BBI−106、BBI−109、BBI−201、BBI−301、TPS−105、TPS−109、MDS−105、MDS−109、MDS−205、NAT−105、NDS−105、NDS−155、NDS−165、MBZ−101、MBZ−201、MBZ−301、PYR−100、DNB−101、NB−101、NB−201、SI−100、SI−101、SI−105、SI−106、PI−105、NDI−101、NDI−105NAI−100、NAI−1002、NAI−1003、NAI−1004、NAI−101、NAI−105、NAI−106、PAI−101:以上、みどり化学社製)、SP−095、SP−080、SP−082、SP−083、SP−084、SP−090、SP−063、IP−019、N−1919、SP−062(以上、旭電化社製)等が挙げられる。
【0055】
本発明の組成物中における成分(C)光酸発生剤の含有量は、有機溶剤を除く組成物全量を100質量%として、1〜10質量%、好ましくは1〜5質量%、さらに好ましくは3〜5質量%である。1〜10質量%の範囲内であれば、得られる硬化物が優れた耐擦傷性、耐薬品性を示す。
【0056】
(D)エチレン性不飽和基含有含フッ素重合体
本発明で用いるエチレン性不飽和基含有含フッ素重合体は、硬化性樹脂組成物を硬化して得られる硬化膜の屈折率を低減し、該硬化膜及びこれを用いた反射防止膜積層体の耐擦傷性を高めるために用いられる。エチレン性不飽和基含有含フッ素重合体は、エチレン性不飽和基を有することにより、放射線硬化性を示すフッ素含有重合体である。
その構造は、特に限定されるものではないが、例えば、前記(A)水酸基含有含フッ素重合体と、1個のイソシアネート基と少なくとも1個のエチレン性不飽和基とを含有する化合物とを反応させて得られる重合体であることが好ましい。
【0057】
(i)水酸基含有含フッ素重合体
前述の(A)水酸基含有含フッ素重合体と同内容であるため、ここでは詳述しない。(D)エチレン性不飽和基含有含フッ素重合体の製造に使用される水酸基含有含フッ素重合体は、前述(A)成分と同一の重合体を使用することもできるし、異なる組成や分子量の重合体を使用することもできるが、前述の(A)水酸基含有含フッ素重合体を用いることが好ましい。
【0058】
(ii)1個のイソシアネート基と少なくとも1個のエチレン性不飽和基とを含有する化合物
1個のイソシアネート基と少なくとも1個のエチレン性不飽和基とを含有する化合物が、前記(A)水酸基含有含フッ素重合体の水酸基(構造単位(c)が水酸基を有している)と反応することにより、(D)エチレン性不飽和基含有含フッ素重合体が得られる。この場合、水酸基含有含フッ素重合体の構造単位(c)は、エチレン性不飽和基含有含フッ素重合体中においてエチレン性不飽和基含有の構造単位となる。
1個のイソシアネート基と少なくとも1個のエチレン性不飽和基とを含有する化合物としては、分子内に、1個のイソシアネート基と少なくとも1個のエチレン性不飽和基を含有している化合物であれば特に制限されるものではない。
尚、イソシアネート基を2個以上含有すると、水酸基含有含フッ素重合体と反応させる際にゲル化を起こす可能性がある。
また、上記エチレン性不飽和基として、後述する硬化性樹脂組成物をより容易に硬化させることができることから、(メタ)アクリロイル基を有する化合物がより好ましい。
このような化合物としては、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート、2−(メタ)アクリロイルオキシプロピルイソシアネートの一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。
【0059】
尚、このような化合物は、ジ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て合成することもできる。
この場合、ジ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、1,6−ヘキサ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)、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ビス(2−イソシアネートエチル)フマレート、6−イソプロピル−1,3−フェニルジイソシアネート、4−ジフェニルプロパンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、2,5(又は6)−ビス(イソシアネートメチル)−ビシクロ[2.2.1]ヘプタン等の一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。
これらの中では、2,4−トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、キシリレ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(イソシアネートメチル)シクロヘキサンが特に好ましい。
【0060】
また、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−ヒドロキシブチル(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、カプロラクトン(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(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トリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレートモノステアレート、イソシアヌル酸EO変性ジ(メタ)アクリレート等一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。
これらの中では、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートが特に好ましい。
尚、2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する、水酸基含有多官能(メタ)アクリレートの市販品としては、例えば、大阪有機化学(株)製 商品名 HEA、日本化薬(株)製 商品名 KAYARAD DPHA、PET−30、東亞合成(株)製 商品名 アロニックス M−215、M−233、M−305、M−400等として入手することができる。
【0061】
1個のイソシアネート基と少なくとも1個のエチレン性不飽和基とを含有する化合物を、ジイソシアネート及び水酸基含有多官能(メタ)アクリレートから合成する場合には、ジイソシアネート1モルに対し、水酸基含有多官能(メタ)アクリレートの添加量を1〜1.2モルとするのが好ましい。
【0062】
このような化合物の合成方法としては、ジ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で仕込んで反応させる方法、水酸基含有(メタ)アクリレート中にジイソシアネートを滴下して反応させる方法等を挙げることができる。
【0063】
本発明の組成物中における、(D)エチレン性不飽和基含有含フッ素重合体の配合量は、有機溶剤を除く組成物全量に対して、20〜70質量%であることが好ましく、20〜65質量%がさらに好ましく、20〜60質量%が特に好ましい。20〜70質量%であることにより、本発明の組成物を硬化して得られる硬化膜の耐擦傷性が向上する。
【0064】
(E)2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物
2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物(以下、「多官能(メタ)アクリレート化合物」ということもある。)は、樹脂組成物に、放射線硬化性を付与する成分であり、樹脂組成物を硬化して得られる硬化膜及びそれを用いた反射防止膜の耐擦傷性を高めるために用いられる。
【0065】
多官能(メタ)アクリレート化合物については、分子内に少なくとも2個の(メタ)アクリロイル基を有する化合物であれば特に制限されるものではない。2個の(メタ)アクリロイル基を有する化合物の例としては、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブタンジオールジ(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−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、ジエチレングルコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングルコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングルコールジ(メタ)アクリレート、ビス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートジ(メタ)アクリレート、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イルジメタノールジ(メタ)アクリレート」とも言う)、及びこれらの化合物を製造する際の出発アルコール類のエチレンオキシド又はプロピレンオキシド付加物のポリ(メタ)アクリレート類、分子内に2個の(メタ)アクリロイル基を有するオリゴエステル(メタ)アクリレート類、オリゴエーテル(メタ)アクリレート類、オリゴウレタン(メタ)アクリレート類、及びオリゴエポキシ(メタ)アクリレート類等を挙げることができる。
【0066】
多官能(メタ)アクリレート化合物は分子内に3個以上の多官能(メタ)アクリロイル基を有する化合物であることが好ましい。このような例としては、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(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テトラ(メタ)アクリレート、アルキル変性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、アルキル変性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、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(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、新中村化学社製U−6HA、U−15HA、並びに下記式(10)で示される化合物等の一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。
尚、これらのうち、ジペンタエリスリトールヘキサ(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)アクリレート及びカプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、U−6HA、U−15HA、下記式(10)で示される化合物が特に好ましい。
【0067】
【化22】

[式(10)中、「Acryl」は、アクリロイル基を示す。]
【0068】
本発明の組成物中における、(E)2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物の配合量は、有機溶剤を除く組成物全量を100質量%として、5〜25質量%であることが好ましく、5〜20質量%がより好ましい。5〜25質量%であることにより、本発明の組成物を硬化して得られる硬化膜の、耐擦傷性が向上する。
【0069】
(F)放射線の照射により活性種を発生する化合物
本発明の樹脂組成物中には、放射線の照射により活性種を発生する化合物(以下「光重合開始剤」又は「(F)成分」ということがある。)を添加する。このような化合物は、本発明の組成物を効率的に硬化させるために用いられる。
【0070】
放射線の照射により活性種を発生する化合物としては、活性種として、ラジカル種を発生する光ラジカル発生剤等が挙げられる。
尚、放射線とは、活性種を発生する化合物を分解して活性種を発生させることのできるエネルギー線と定義される。このような放射線としては、可視光、紫外線、赤外線、X線、α線、β線、γ線等の光エネルギー線が挙げられる。ただし、一定のエネルギーレベルを有し、硬化速度が速く、しかも照射装置が比較的安価で、小型な観点から、紫外線を使用することが好ましい。
【0071】
光ラジカル発生剤の例としては、例えばアセトフェノン、アセトフェノンベンジルケタール、アントラキノン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、カルバゾール、キサントン、4−クロロベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、1,1−ジメトキシデオキシベンゾイン、3,3’−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン、チオキサントン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、1−(4−ドデシルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、2−メチル−1−〔4−(メチルチオ)フェニル〕−2−モルフォリノプロパン−1−オン、トリフェニルアミン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、フルオレノン、フルオレン、ベンズアルデヒド、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾフェノン、ミヒラーケトン、3−メチルアセトフェノン、3,3’,4,4’−テトラ(tert−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン(BTTB)、2−(ジメチルアミノ)−1−〔4−(モルフォリニル)フェニル〕−2−フェニルメチル)−1−ブタノン、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルサルファイド、2−ヒドロキシ−2−メチル−[4−(1−メチルビニル)フェニル]プロパノールオリゴマー、ベンジル、又はBTTBとキサンテン、チオキサンテン、クマリン、ケトクマリン、その他の色素増感剤との組み合わせ等を挙げることができる。
【0072】
これらの光重合開始剤のうち、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、2−メチル−1−〔4−(メチルチオ)フェニル〕−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−(ジメチルアミノ)−1−〔4−(モルフォリニル)フェニル〕−2−フェニルメチル)−1−ブタノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−[4−(1−メチルビニル)フェニル]プロパノールオリゴマー等が好ましく、さらに好ましくは、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−1−〔4−(メチルチオ)フェニル〕−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−(ジメチルアミノ)−1−〔4−(モルフォリニル)フェニル〕−2−フェニルメチル)−1−ブタノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−[4−(1−メチルビニル)フェニル]プロパノールオリゴマー等を挙げることができる。
【0073】
本発明の組成物中における、(F)成分の添加量は特に制限されるものではないが、有機溶剤を除く組成物全量を100質量%として、0.01〜10質量%とするのが好ましい。この理由は、添加量が0.01質量%未満となると、硬化反応が不十分となり耐擦傷性、アルカリ水溶液浸漬後の耐擦傷性が低下する場合があるためである。一方、光重合開始剤の添加量が10質量%を超えると、硬化膜の屈折率が増加し反射防止効果が低下する場合があるためである。
また、このような理由から、光重合開始剤の添加量を、有機溶剤を除く組成物全量を100質量%として、0.05〜10質量%とすることがより好ましく、0.1〜7.5質量%とすることがさらに好ましい。
【0074】
(G)有機溶剤
本発明の樹脂組成物は、操作性を向上させる目的で、前記(A)〜(F)成分及び(H)〜(I)成分が、有機溶剤に溶解又は分散していることが好ましい。
【0075】
有機溶剤の具体例としては、特に限定されるものではないが、例えば、メチルイソブチルケトン(以下「MIBK」という場合がある。)、メチルエチルケトン(MEK)、メチルアミルケトン等のケトン系溶剤、メタノール、エタノール、イソプロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール系溶剤や、エーテル、ベンゼン系溶剤、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)等のエステル系等を挙げることができる。これらは、一種単独又は二種以上の組み合わせで用いることができる。
【0076】
有機溶剤は、本発明の組成物の固形分含量100質量部に対し、通常200〜10,000質量部を添加することができる。ここで、固形分含量とは、樹脂組成物の全量を100質量%とした場合に、有機溶剤以外の全成分の占める割合をいう。固形分含量は、樹脂組成物を、120℃のホットプレート上で1時間乾燥し、秤量して得られる該乾燥後の質量と、乾燥前の質量との比率(質量%)を計算することにより測定される。
【0077】
(H)シリカ粒子
(i)シリカ粒子
本発明の組成物には、当該組成物の硬化物の耐擦傷性、特にスチールウール耐性を改善する目的でシリカ粒子を配合することができる。このシリカ粒子としては、公知のものを使用することができる。また、その形状は、球状でも不定形のものでもよく、通常のコロイダルシリカに限らず中空粒子、多孔質粒子、コア・シェル型粒子等であっても構わない。また、シリカ粒子は表面処理が施してあっても構わない。動的光散乱法で求めたシリカ粒子の数平均粒子径は5〜100nmであることが好ましく、5〜80nmであることがさらに好ましく、5〜60nmであることが特に好ましい。シリカ粒子としては、固形分が10〜40質量%、pHが2.0〜6.5のコロイダルシリカが好ましい。
【0078】
また、シリカ粒子の分散媒は、水あるいは有機溶媒が好ましい。有機溶媒としては、メタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、ブタノール、エチレングリコールモノプロピルエーテル等のアルコール類;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド類;酢酸エチル、酢酸ブチル、γ−ブチロラクトン等のエステル類;テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等のエ−テル類等の有機溶剤を挙げることができ、これらの中で、アルコール類及びケトン類が好ましい。これら有機溶剤は、単独で、又は2種以上混合して分散媒として使用することができる。
シリカ粒子の市販品としては、例えば、日産化学工業(株)製のスノーテックスO(動的光散乱法で求めた数平均粒子径7nm、固形分20質量%、pH2.7)、スノーテックスOL(動的光散乱法で求めた数平均粒子径:15nm、固形分:20質量%、pH2.5)等を挙げることができる。
【0079】
本発明に用いられるシリカ粒子は、エチレン性不飽和基を有するものであってもよい(以下、「反応性シリカ粒子」という)。反応性シリカ粒子の製造方法は、特に限定されるものではないが、例えば、上述の数平均粒径が5〜100nmのシリカ粒子と下記有機化合物(Hb)とを反応させて得ることができる。
【0080】
(ii)有機化合物(Hb)
反応性シリカ粒子の製造に用いられる有機化合物(Hb)は、エチレン性不飽和基を有する化合物であり、さらに、下記一般式(11)に示す基を含む有機化合物であることが好ましい。また、[−O−C(=O)−NH−]基を含み、さらに、[−O−C(=S)−NH−]基及び[−S−C(=O)−NH−]基の少なくとも1を含むものであることが好ましい。また、この有機化合物(Hb)は、分子内にシラノール基を有する化合物又は加水分解によってシラノール基を生成する化合物であることが好ましい。
【0081】
【化23】

[一般式(11)中、Uは、NH、O(酸素原子)又はS(イオウ原子)を示し、Vは、O又はSを示す。]
【0082】
[1]エチレン性不飽和基
有機化合物(Hb)に含まれるエチレン性不飽和基としては特に制限はないが、例えば、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基を好適例として挙げることができる。
このエチレン性不飽和基は、活性ラジカル種により付加重合をする構成単位である。
【0083】
[2]前記式(11)に示す基
有機化合物に含まれる前記式(11)に示す基[−U−C(=V)−NH−]は、具体的には、[−O−C(=O)−NH−]、[−O−C(=S)−NH−]、[−S−C(=O)−NH−]、[−NH−C(=O)−NH−]、[−NH−C(=S)−NH−]、及び[−S−C(=S)−NH−]の6種である。これらの基は、1種単独で又は2種以上を組合わせて用いることができる。中でも、熱安定性の観点から、[−O−C(=O)−NH−]基と、[−O−C(=S)−NH−]基及び[−S−C(=O)−NH−]基の少なくとも1つとを併用することが好ましい。
前記式(11)に示す基[−U−C(=V)−NH−]は、分子間において水素結合による適度の凝集力を発生させ、硬化物にした場合、優れた機械的強度、基材や高屈折率層等の隣接層との密着性及び耐熱性等の特性を付与せしめるものと考えられる。
【0084】
[3]シラノール基又は加水分解によってシラノール基を生成する基
有機化合物(Hb)は、分子内にシラノール基を有する化合物又は加水分解によってシラノール基を生成する化合物であることが好ましい。このようなシラノール基を生成する化合物としては、ケイ素原子にアルコキシ基、アリールオキシ基、アセトキシ基、アミノ基、ハロゲン原子等が結合した化合物を挙げることができるが、ケイ素原子にアルコキシ基又はアリールオキシ基が結合した化合物、即ち、アルコキシシリル基含有化合物又はアリールオキシシリル基含有化合物が好ましい。
シラノール基又はシラノール基を生成する化合物のシラノール基生成部位は、縮合反応又は加水分解に続いて生じる縮合反応によって、シリカ粒子と結合する構成単位である。
【0085】
[4]好ましい態様
有機化合物(Hb)の好ましい具体例としては、例えば、下記式(12)に示す化合物を挙げることができる。
【0086】
【化24】

【0087】
式(12)中、R21、R22は、同一でも異なっていてもよく、水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基若しくはアリール基であり、例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、オクチル、フェニル、キシリル基等を挙げることができる。ここで、jは、1〜3の整数である。
【0088】
[(R21O)223−jSi−]で示される基としては、例えば、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基、トリフェノキシシリル基、メチルジメトキシシリル基、ジメチルメトキシシリル基等を挙げることができる。このような基のうち、トリメトキシシリル基又はトリエトキシシリル基等が好ましい。
23は、炭素数1〜12の脂肪族又は芳香族構造を有する2価の有機基であり、鎖状、分岐状又は環状の構造を含んでいてもよい。具体例として、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ヘキサメチレン、シクロヘキシレン、フェニレン、キシリレン、ドデカメチレン等を挙げることができる。
24は、2価の有機基であり、通常、分子量14から1万、好ましくは、分子量76から500の2価の有機基の中から選ばれる。具体例として、ヘキサメチレン、オクタメチレン、ドデカメチレン等の鎖状ポリアルキレン基;シクロヘキシレン、ノルボルニレン等の脂環式又は多環式の2価の有機基;フェニレン、ナフチレン、ビフェニレン、ポリフェニレン等の2価の芳香族基;及びこれらのアルキル基置換体、アリール基置換体を挙げることができる。また、これら2価の有機基は炭素及び水素原子以外の元素を含む原子団を含んでいてもよく、ポリエーテル結合、ポリエステル結合、ポリアミド結合、ポリカーボネート結合を含むこともできる。
25は、(k+1)価の有機基であり、好ましくは、鎖状、分岐状又は環状の飽和炭化水素基、不飽和炭化水素基の中から選ばれる。
Zは、活性ラジカル種の存在下、分子間架橋反応をする重合性不飽和基を分子中に有する1価の有機基を示す。また、kは、好ましくは、1〜20の整数であり、さらに好ましくは、1〜10の整数、特に好ましくは、1〜5の整数である。
【0089】
式(12)で示される化合物の具体例として、下記式(13)又は下記式(14)で示される化合物が挙げられる。
【0090】
【化25】

[式(13)及び(14)中、「Acryl」は、アクリロイル基を示す。「Me」は、メチル基を示す。]
【0091】
本発明で用いられる有機化合物(Hb)の合成は、例えば、特開平9−100111号公報に記載された方法を用いることができる。好ましくは、メルカプトプロピルトリメトキシシランとイソホロンジイソシアネートをジブチルスズジラウレート存在下で混合し、60〜70℃で数時間程度反応させた後に、ペンタエリスリトールトリアクリレートを添加して、さらに60〜70℃で数時間程度反応させることにより製造される。典型的には、式(13)で示される化合物と式(14)で示される化合物の混合物が得られる。
【0092】
(iii)反応性粒子
シラノール基又は加水分解によってシラノール基を生成する基を有する有機化合物(Hb)をシリカ粒子と混合し、加水分解させ、両者を結合させる。得られる反応性粒子中の有機重合体成分即ち加水分解性シランの加水分解物及び縮合物の割合は、通常、乾燥粉体を空気中で完全に燃焼させた場合の質量減少%の恒量値として、例えば空気中で室温から通常800℃までの熱質量分析により求めることができる。
【0093】
シリカ粒子への有機化合物(Hb)の結合量は、反応性粒子(シリカ粒子及び有機化合物(Hb)の合計)を100質量%として、好ましくは、0.01質量%以上であり、さらに好ましくは、0.1質量%以上、特に好ましくは、1質量%以上である。シリカ粒子に結合した有機化合物(Hb)の結合量が0.01質量%未満であると、組成物中における反応性粒子の分散性が十分でなく、得られる硬化物の透明性、耐擦傷性が十分でなくなる場合がある。また、反応性粒子製造時の原料中のシリカ粒子の配合割合は、好ましくは、5〜99質量%であり、さらに好ましくは、10〜98質量%である。反応性粒子を構成するシリカ粒子の含有量は、反応性粒子の65〜95質量%であることが好ましい。
【0094】
本発明の組成物中における、(H)シリカ粒子及び反応性シリカ粒子の配合(含有)量は、有機溶剤を除く組成物全量を100質量%として、40質量%以下であり、5〜40質量%が好ましく、10〜40質量%がより好ましい。成分(H)を5〜40質量%の範囲内で含有させることにより、樹脂組成物を硬化して得られる硬化膜及びこれを用いた反射防止膜積層体の耐擦傷性を向上させることができる。(H)成分として、シリカ粒子又は反応性シリカ粒子を単独で使用することもできるし、シリカ粒子と反応性シリカ粒子を混ぜて使用することもできる。尚、シリカ粒子(H)の量は、固形分を意味し、シリカ粒子(H)が分散液の形態で用いられるときは、その配合量には分散媒の量を含まない。
【0095】
(I)その他の添加剤
本発明の目的や効果を損なわない範囲において、分子内に重合性不飽和基を1つ有する化合物、酸性化合物(酸触媒)、加熱により酸を発生する化合物、光増感剤、重合禁止剤、重合開始助剤、レベリング剤、濡れ性改良剤、界面活性剤、可塑剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、帯電防止剤、シランカップリング剤、無機充填剤、顔料、染料、スリップ剤等の添加剤をさらに含有させることも好ましい。
【0096】
(i)分子内に重合性不飽和基を1つ有する化合物
硬化膜と下地との密着性を改良する目的で、分子内に重合性不飽和基を1つ有する化合物を任意に添加することもできる。
このような化合物(i)の具体例としては、例えば、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム等のビニル基含有ラクタム、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)アクリレート等の脂環式構造含有(メタ)アクリレート、ベンジル(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、ビニルイミダゾール、ビニルピリジン、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、ヘキシル(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、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(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、下記式(15)で表される化合物等が挙げられる。
CH=C(R26)−COO(R27O)−Ph−R28 (15)
(式中、R26は水素原子又はメチル基を示し、R27は炭素数2〜6、好ましくは2〜4のアルキレン基を示し、R28は水素原子又は炭素数1〜12、好ましくは1〜9のアルキル基を示し、Phはフェニレン基を示し、dは0〜12、好ましくは1〜8の数を示す。)
【0097】
また、このような化合物(i)の市販品としては、アロニックス M−101、M−102、M−111、M−113、M−114、M−117(以上、東亜合成(株)製);ビスコート LA、STA、IBXA、2−MTA、#192、#193(大阪有機化学(株)製);NK エステル AMP−10G、AMP−20G、AMP−60G(以上、新中村化学工業(株)製);ライトアクリレート L−A、S−A、IB−XA、PO−A、PO−200A、NP−4EA、NP−8EA(以上、共栄社化学(株)製);FA−511、FA−512A、FA−513A(以上、日立化成工業(株)製)等が挙げられる。
【0098】
(ii)酸性化合物(酸触媒)及び/又は加熱により酸を発生する化合物
酸性化合物(酸触媒)及び/又は加熱により酸を発生する化合物は、硬化触媒として機能し、前記(C)放射線の照射により酸を発生する化合物に加え、必要に応じて添加することができる。酸性化合物は、各種の酸類である。加熱により酸を発生する化合物は、一般に「熱酸発生剤」と呼ばれ、各種の酸類の塩やエステル化合物であり、加熱によって分解し、酸性化合物、好ましくは有機スルホン酸、より好ましくはp−トルエンスルホン酸となる。また、熱酸発生剤は、当該樹脂組成物の塗膜等を加熱して硬化させる場合に、硬化反応を促進させることができる物質であり、またその加熱条件を、より穏和なものに改善することができる物質である。この熱酸発生剤としては特に制限は無く、一般のウレア樹脂、メラミン樹脂等のための硬化剤として使用されている各種酸類やその塩類を利用することができる。酸性化合物及び熱酸発生剤の具体例としては、例えば、各種脂肪族スルホン酸とその塩、クエン酸、酢酸、マレイン酸等の各種脂肪族カルボン酸とその塩、安息香酸、フタル酸等の各種芳香族カルボン酸とその塩、p-トルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸等の各種アルキルベンゼンスルホン酸とそのアンモニウム塩、各種金属塩、リン酸や有機酸のリン酸エステル等を挙げることができる。
【0099】
樹脂組成物中の溶剤を除いた固形成分総量100質量%中に含まれる(ii)成分の使用量は、通常10質量%以下であり、好ましくは0.5〜7質量%、より好ましくは1〜5質量%の範囲である。(ii)成分の使用量が過少であると、十分な機械的強度、及び耐薬品性が得られないため好ましくない。この割合が過大になると、(ii)成分が硬化膜中で可塑剤として作用してしまい、塗膜の透明性が損なわれたり、十分な機械的強度が得られなかったりして好ましくない。
尚、(ii)成分、特に酸性化合物を添加する場合には、本発明の組成物を2液型とすることが好ましい。1液型とした場合には、保存温度条件等により、ポットライフが短くなり、塗布性が低下したり、光学特性が低下する場合がある。
【0100】
(2)硬化性樹脂組成物の調製方法
本発明の組成物の調製は、前記(A)〜(G)成分及び必要に応じて前記(H)成分並びに前記(I)成分をそれぞれ添加して、室温又は加熱条件下で混合することにより調製することができる。具体的には、ミキサ、ニーダー、ボールミル、三本ロール等の混合機を用いて、調製することができる。ただし、加熱条件下で混合する場合には、熱重合開始剤の分解開始温度以下で行うことが好ましい。
【0101】
(3)硬化性樹脂組成物の硬化条件
本発明の組成物は加熱により硬化する成分と放射線の照射により硬化する成分を併用したものである。従って、組成物の硬化条件についても、加熱による硬化も、放射線照射による硬化も可能であるが、本発明の効果である耐擦傷性を向上させるためには、加熱及び放射線照射を併用することが好ましい。さらには、加熱による硬化処理を行った後に、放射線照射を行うことが効果的である。
通常、エチレン性不飽和基含有組成物を放射線照射で硬化する場合は、酸素による硬化阻害を防ぐために、例えば窒素の様な不活性ガス雰囲気下で放射線照射を行うことが一般的であるが、本発明の樹脂組成物は、加熱による硬化処理を行った後に、放射線照射を行うことで、空気雰囲気での放射線照射でも優れた耐擦傷性を有する硬化膜を与えることができる。
【0102】
加熱により硬化させる条件としては、30〜200℃の範囲内の温度で、1〜180分間加熱するのが好ましい。このように加熱することにより、基材等を損傷することなく、より効率的に耐擦傷性に優れた反射防止膜を得ることができる。
また、このような理由から、50〜180℃の範囲内の温度で、2〜120分間加熱するのがより好ましく、80〜150℃の範囲内の温度で、5〜60分間加熱するのがさらに好ましい。
続く放射線照射の条件は、露光量を0.01〜10J/cm2の範囲内の値とするのが好ましい。
この理由は、露光量が0.01J/cm2未満となると、硬化不良が生じる場合があるためであり、一方、露光量が10J/cm2を超えると、硬化時間が過度に長くなる場合があるためである。
また、このような理由により、露光量を0.1〜5J/cm2の範囲内の値とするのがより好ましく、0.3〜3J/cm2の範囲内の値とするのがより好ましい。
【0103】
2.硬化膜
以下、本発明の硬化膜について説明する。
本発明の硬化膜は、前記樹脂組成物を上記方法により硬化させて得られる。
硬化膜の屈折率(Na−D線の屈折率、測定温度25℃)は、Na−D線の波長において、1.45以下であることが好ましい。硬化膜の屈折率は、エチレン性不飽和基含有含フッ素重合体や、シリカ粒子の配合量等によって変化し得るが、屈折率を1.44以下とするのがより好ましく、1.43以下とするのがさらに好ましい。硬化膜の屈折率を1.45以下とすることにより、後述の反射防止膜積層体の反射率を低減することができる。
【0104】
3.反射防止膜積層体
以下、本発明の反射防止膜積層体(以下、「本発明の反射防止膜」ということがある)について説明する。
本発明の反射防止膜は、上記本発明の組成物を硬化させた硬化膜からなる低屈折率層を含む。さらに、本発明の反射防止膜は、典型的には、低屈折率層の下に、高屈折率層、ハードコート層、帯電防止層及び基材を含むことができる。
図1に、かかる反射防止膜10の模式図を示す。図1に示すように、基材12の上に、ハードコート層14、高屈折率層16及び低屈折率層18が積層されている。
このとき、基材12の上に、ハードコート層14を設けずに、直接、高屈折率層16を形成してもよい。
また、高屈折率層16と低屈折率層18の間、又は高屈折率層16とハードコート層14の間に、さらに、中屈折率層や帯電防止層(何れも図示せず。)を設けてもよい。
【0105】
(1)低屈折率層
低屈折率層は、本発明の樹脂組成物を硬化して得られる硬化膜から構成される。樹脂組成物の構成等については、上述の通りであるため、ここでの具体的な説明は省略するものとし、以下、低屈折率層の屈折率及び厚さについて説明する。
【0106】
(i)屈折率
樹脂組成物を硬化して得られる硬化膜の屈折率(Na−D線の屈折率、測定温度25℃)、即ち、低屈折率膜の屈折率を1.45以下とすることが好ましい。この理由は、低屈折率膜の屈折率が1.45を超えると、反射防止効果が著しく低下する場合があるためである。
従って、低屈折率膜の屈折率を1.44以下とするのがより好ましく、1.43以下とするのがさらに好ましい。
尚、低屈折率膜を複数層設ける場合には、そのうちの少なくとも一層が上述した範囲内の屈折率の値を有していればよく、従って、その他の低屈折率膜は1.45を超えた値であってもよい。
【0107】
また、低屈折率層を設ける場合、より優れた反射防止効果が得られることから、高屈折率層との間の屈折率差を0.05以上の値とするのが好ましい。この理由は、低屈折率層と、高屈折率層との間の屈折率差が0.05未満の値となると、これらの反射防止膜層での相乗効果が得られず、却って反射防止効果が低下する場合があるためである。
従って、低屈折率層と、高屈折率層との間の屈折率差を0.1〜0.5の範囲内の値とするのがより好ましく、0.15〜0.5の範囲内の値とするのがさらに好ましい。
【0108】
(ii)厚さ
また、低屈折率層の厚さについても特に制限されるものではないが、例えば、50〜300nmであることが好ましい。この理由は、低屈折率層の厚さが50nm未満となると、下地としての高屈折率膜に対する密着力が低下する場合があるためであり、一方、厚さが300nmを超えると、光干渉が生じて反射防止効果が低下する場合があるためである。
従って、低屈折率層の厚さを50〜250nmとするのがより好ましく、60〜200nmとするのがさらに好ましい。
尚、より高い反射防止性を得るために、低屈折率層を複数層設けて多層構造とする場合には、その合計した厚さを50〜300nmとすればよい。
【0109】
(2)高屈折率層
高屈折率層を形成するための硬化性組成物としては、特に制限されるものでないが、被膜形成成分として、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、アルキド系樹脂、シアネート系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、シロキサン樹脂等の一種単独又は二種以上の組み合わせを含むことが好ましい。これらの樹脂であれば、高屈折率層として、強固な薄膜を形成することができ、結果として、反射防止膜の耐擦傷性を著しく向上させることができるためである。
しかしながら、通常、これらの樹脂単独での屈折率は1.45〜1.62であり、高い反射防止性能を得るには十分で無い場合がある。そのため、高屈折率の無機粒子、例えば金属酸化物粒子を配合することがより好ましい。また、硬化形態としては、熱硬化、紫外線硬化、電子線硬化できる硬化性組成物を用いることができるが、より好適には生産性の良好な紫外線硬化性組成物が用いられる。
【0110】
高屈折率層の厚さは特に制限されるものではないが、例えば、50〜30,000nmであることが好ましい。この理由は、高屈折率層の厚さが50nm未満となると、低屈折率層と組み合わせた場合に、反射防止効果や基材に対する密着力が低下する場合があるためであり、一方、厚さが30,000nmを超えると、光干渉が生じて逆に反射防止効果が低下する場合があるためである。
従って、高屈折率層の厚さを50〜1,000nmとするのがより好ましく、60〜500nmとするのがさらに好ましい。
また、より高い反射防止性を得るために、高屈折率層を複数層設けて多層構造とする場合には、その合計した厚さを50〜30,000nmとすればよい。
尚、高屈折率層と基材との間にハードコート層を設ける場合には、高屈折率層の厚さを50〜300nmとすることができる。
【0111】
(3)ハードコート層
本発明の反射防止膜に用いるハードコート層の構成材料については特に制限されるものでない。このような材料としては、シロキサン樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂等の一種単独又は二種以上の組み合わせを挙げることができる。
【0112】
また、ハードコート層の厚さについても特に制限されるものではないが、1〜50μmとするのが好ましく、5〜10μmとするのがより好ましい。この理由は、ハードコート層の厚さが1μm未満となると、反射防止膜の基材に対する密着力を向上させることができない場合があるためであり、一方、厚さが50μmを超えると、均一に形成するのが困難となる場合があるためである。
【0113】
(4)基材
本発明の反射防止膜に用いる基材の種類は特に制限されるものではないが、例えば、ガラス、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、トリアセチルセルロース樹脂(TAC)等からなる基材を挙げることができる。これらの基材を含む反射防止膜とすることにより、カメラのレンズ部、テレビ(CRT)の画面表示部、あるいは液晶表示装置におけるカラーフィルター等の広範な反射防止膜の利用分野において、優れた反射防止効果を得ることができる。
【実施例】
【0114】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲はこれら実施例の記載に限定されるものではない。
【0115】
(製造例1)
水酸基含有含フッ素重合体A−1((A)成分)の合成
内容積2.0Lの電磁攪拌機付きステンレス製オートクレーブを窒素ガスで十分置換した後、酢酸エチル1200g、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)(FPVE)180.8g、エチルビニルエーテル(EVE)81.6g、ヒドロキシエチルビニルエーテル(HEVE)99.7g、過酸化ラウロイル3.0g、上記一般式(8)で表されるアゾ基含有ポリジメチルシロキサン(VPS1001(商品名)、和光純薬工業(株)製)18.0g及びノニオン性反応性乳化剤(NE−30(商品名)、旭電化工業(株)製)120gを仕込み、ドライアイス−メタノールで−50℃まで冷却した後、再度窒素ガスで系内の酸素を除去した。
次いでヘキサフルオロプロピレン(HFP)285.5gを仕込み、昇温を開始した。オートクレーブ内の温度が60℃に達した時点での圧力は5.6×105Paを示した。その後、70℃で20時間攪拌下に反応を継続し、圧力が2.0×105Paに低下した時点でオートクレーブを水冷し、反応を停止させた。室温に達した後、未反応モノマーを放出してオートクレーブを開放し、固形分濃度30.7%のポリマー溶液を得た。得られたポリマー溶液をメタノールに投入しポリマーを析出させた後、メタノールにて洗浄し、50℃にて真空乾燥を行い303gの水酸基含有含フッ素重合体A−1を得た。使用した単量体と溶剤の仕込み質量を表1に示す。
得られた水酸基含有含フッ素重合体に付き、GPCによるポリスチレン換算数平均分子量及びアリザリンコンプレクソン法によるフッ素含量をそれぞれ測定した。また、1H−NMR、13C−NMRの両NMR分析結果、元素分析結果及びフッ素含量から、水酸基含有含フッ素重合体を構成する各単量体成分の質量比とモル比を決定した。結果を、単量体と構造単位との対応関係と共に表2に示す。但し、モル比は構造単位(a)〜(c)の合計を100モル%とした。
【0116】
尚、VPS1001は、数平均分子量が7〜9万、ポリシロキサン部分の分子量が約10,000の、上記一般式(8)で表されるアゾ基含有ポリジメチルシロキサンである。NE−30は、上記一般式(9)において、nが9、mが1、uが30であるノニオン性反応性乳化剤である。
【0117】
【表1】

【0118】
【表2】

【0119】
(製造例2)
特定有機化合物Hbを含有する組成物Hb−1の合成
乾燥空気中、メルカプトプロピルトリメトキシシラン23.0部、ジブチル錫ジラウレート0.5部からなる溶液に対し、イソホロンジイソシアネート60.0部を攪拌しながら50℃で1時間かけて滴下後、70℃で3時間加熱攪拌した。これに新中村化学製NKエステルA−TMM−3LM−N(ペンタエリスリトールトリアクリレート60質量%とペンタエリスリトールテトラアクリレート40質量%とからなる。このうち、反応に関与するのは、水酸基を有するペンタエリスリトールトリアクリレートのみである。)202.0部を30℃で1時間かけて滴下後、60℃で10時間加熱攪拌することで重合性不飽和基を含む有機化合物(Hb)を得た。生成物中の残存イソシアネート量をFT−IRで分析したところ0.1%以下であり、反応がほぼ定量的に終了したことを示した。生成物の赤外吸収スペクトルは原料中のメルカプト基に特徴的な2550カイザーの吸収ピーク及び原料イソシアネート化合物に特徴的な2260カイザーの吸収ピークが消失し、新たにウレタン結合及びS(C=O)NH−基に特徴的な1660カイザーのピーク及びアクリロキシ基に特徴的な1720カイザーのピークが観察され、重合性不飽和基としてのアクリロキシ基と−S(C=O)NH−、ウレタン結合を共に有するアクリロキシ基修飾アルコキシシランが生成していることを示した。以上により、前記式(13)で示される化合物と前記式(14)で示される化合物を含む混合物(Hb−1)が285部(反応に関与しなかったペンタエリスリトールテトラアクリレート80.8部を含む)が得られた。
生成物の赤外吸収スペクトルは原料中のメルカプト基に特徴的な2550カイザーの吸収ピーク及びイソシアネート基に特徴的な2260カイザーの吸収ピークが消失し、新たに、[−O−C(=O)−NH−]基及び[−S−C(=O)−NH−]基中のカルボニルに特徴的な1660カイザーのピーク及びアクリロイル基に特徴的な1720カイザーのピークが観察され、重合性不飽和基としてのアクリロイル基と[−S−C(=O)−NH−]基、[−O−C(=O)−NH−]基を共に有する特定有機化合物が生成していることを示した。
【0120】
(製造例3)
反応性シリカ粒子の調製
製造例2で得られた特定有機化合物を含有する組成物(Hb−1)9.0部、メチルエチルケトン(MEK)シリカゾル(日産化学工業(株)製、商品名:MEK−ST(数平均粒子径0.022μm、シリカ濃度30%))91.3部(固形分27.4部)、イソプロパノール0.2部及びイオン交換水0.1部の混合液を、80℃、3時間攪拌後、オルト蟻酸メチルエステル1.4部を添加し、さらに1時間同一温度で加熱攪拌することで無色透明の粒子分散液を得た。この粒子分散液をアルミ皿に2g秤量後、120℃のホットプレ−ト上で1時間乾燥、秤量して固形分含量を求めたところ、35質量%であった。
このシリカ系粒子の平均粒子径は、20nmであった。ここで、平均粒子径は透過型電子顕微鏡により測定した。
【0121】
(製造例4)
シリカ粒子含有ハードコート層用組成物の調製
紫外線を遮蔽した容器中において、製造例3で合成した反応性シリカ粒子分散液を100部(固形分として35部)、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート65部、2−メチル−1−〔4−(メチルチオ)フェニル〕−2−モルフォリノプロパン−1−オンを5部、MIBK49部を50℃で2時間攪拌することで均一な溶液のハードコート層用組成物を得た。この組成物をアルミ皿に2g秤量後、120℃のホットプレート上で1時間乾燥、秤量して固形分含量を求めたところ、50質量%であった。
【0122】
(製造例5)
樹脂組成物塗工用基材の作製
片面易接着ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムA4300(東洋紡績(株)製、膜厚188μm)の易接着処理面に、製造例4で調製したシリカ含有ハードコート層用組成物を、ワイヤーバーコータ(#6)を用いて塗工し、オーブン中、80℃で1分間乾燥し、塗膜を形成した。次いで、空気下、高圧水銀ランプを用いて、0.9J/cm2の光照射条件で紫外線を照射し、樹脂組成物塗工用基材を作製した。この基材上のハードコート層の膜厚を触針式表面形状測定器により測定したところ、3μmであった。
【0123】
(製造例6)
エチレン性不飽和基含有含フッ素重合体D−1((D)成分)の合成
電磁攪拌機、ガラス製冷却管及び温度計を備えた容量1リットルのセパラブルフラスコに、製造例1で得られた水酸基含有含フッ素重合体A−1を50.0g、重合禁止剤として2,6−ジ−t−ブチルメチルフェノール0.01g及びメチルイソブチルケトン(MIBK)370gを仕込み、20℃で水酸基含有含フッ素重合体がMIBKに溶解して、溶液が透明、均一になるまで攪拌を行った。
次いで、この系に、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート14.7gを添加し、溶液が均一になるまで攪拌した後、ジブチルチンジラウレート0.1gを添加して反応を開始し、系の温度を55〜65℃に保持し5時間攪拌を継続することにより、エチレン性不飽和基含有含フッ素重合体D−1のMIBK溶液を得た。この溶液をアルミ皿に2g秤量後、150℃のホットプレート上で5分間乾燥、秤量して固形分含量を求めたところ、15%であった。
【0124】
(実施例1)
(1)硬化性樹脂組成物の製造
表3に示すように、製造例1で合成した水酸基含有含フッ素重合体A−1を14.0g、架橋性化合物のヘキサメトキシメチルメラミン(製品名:サイメル300、三井サイテック製)3.50g、多官能(メタ)アクリレート化合物としてペンタエリスリトールトリアクリレートとペンタエリスリトールテトラアクリレートの混合物(商品名:NKエステルA−TMM−3LM−N、新中村化学(株)製)2.80g、メチルエチルケトンシリカゾル(商品名:MEK−ST−L、日産化学工業(株)製、シリカ濃度30%)9.80g(シリカ粒子として2.94g)、シリカ粒子のメタノール分散液(商品名:メタノールシリカゾル、日産化学(株)製、シリカ濃度30%)3.27g(シリカ粒子として0.98g)、光重合開始剤として2−メチル−1−(4-メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン(商品名:Irgacure907、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製)0.14g、添加剤として水酸基片末端ポリジメチルシロキサン(商品名:サイラプレーンFM0425、チッソ(株)製)0.64g、MIBK275.86g、tert−ブタノール190.00g、攪拌機をつけたガラス製セパラブルフラスコに仕込み、23℃にて2時間攪拌した。その後、酸触媒としてキャタリスト4040(Cat4040;芳香族スルホン酸のイソプロパノール溶液、日本サイテック製、有効成分濃度40%)2.8gを加え、同一温度にて30分攪拌し、均一な1液型の樹脂組成物を得た。この溶液をアルミ皿に2g秤量後、150℃のホットプレート上で5分間乾燥、秤量して固形分含量を求めたところ、5%であった。尚、溶剤の40%をtert−ブタノールとし、それ以外は、各シリカ粒子分散液からの持ち込みのMEK、メタノール以外はMIBKとした。
【0125】
(2)反射防止膜積層体の作製
製造例5で作製した樹脂組成物塗工用基材上に、上記(1)で得られた硬化性樹脂組成物を、ワイヤーバーコータ(#3)を用いて塗工し室温(23℃)で3分間乾燥させた。その後、オーブン中、140℃で1分間加熱し、次に、空気雰囲気下、高圧水銀ランプを用いて、0.6J/cmの光照射条件で紫外線を照射し、評価用試料を作製した。この硬化膜層の膜厚を反射率測定により概算したところ約100nmであった。
【0126】
(実施例2、3、及び比較例1〜3)
表3に示す組成とした以外は実施例1と同様にして硬化性樹脂組成物及び硬化膜を製造し、評価用試料とした。
【0127】
(試験例1):硬化性樹脂組成物の特性評価
実施例1(1)で作製した硬化性樹脂組成物のポットライフを次のようにして評価した。硬化性樹脂組成物を密封容器中、23℃、相対湿度50%の条件下で12時間保管した。その後、保管後の硬化性樹脂組成物を使用し実施例1(2)と同様に反射防止膜積層体の作製を行なった。得られた反射防止膜積層体について、後記する(試験例2)硬化膜の特性評価と同様の評価を行ない、保管前後の反射率の変化率が0.1%未満であり、かつ反射率以外の項目全ての評価結果が保管前と同等の場合を○、それ以外を×とした。
【0128】
(試験例2):硬化膜の特性評価
実施例1〜3及び比較例1〜3で得られた硬化性樹脂組成物を用いて得られる硬化膜の物性を下記に示す測定法により測定又は評価した。得られた結果を表3に示す。
【0129】
(a)外観
各実施例及び比較例で得られた硬化膜を目視観察し、塗工ムラ、はじきの有無を確認し、以下の基準により評価した。
○:塗工ムラ、はじきが認められない。
×:塗工ムラ又ははじきが認められる。
【0130】
(b)反射率
各実施例及び比較例で得られた反射防止膜の裏面を黒色スプレーで塗装し、分光反射率測定装置(MCPD-3000、大塚電子(株)製)により、波長340〜700nmの範囲で反射率を反射防止膜塗布面側から測定して評価した。具体的には、アルミの蒸着膜における反射率を基準(100%)として、各波長における反射防止用積層体(反射防止膜)の反射率を測定し、以下の基準で評価した。
◎:反射率が2.2%以下である。
○:反射率が2.2%を超え2.4%以下である。
△:反射率が2.4%を超え2.6%以下である。
×:反射率が2.6%を超えている。
【0131】
(c)耐擦傷性テスト(スチールウール耐性テスト)
各実施例及び比較例で作製した反射防止膜を、スチールウール(ボンスターNo.0000、日本スチールウール(株)製)を学振型摩擦堅牢度試験機(AB-301、テスター産業(株)製)に取りつけ、硬化膜の表面を荷重400g/cm、摺動回数が30回の条件で繰り返し擦過し、当該硬化膜の表面における傷の発生の有無を、以下の基準により目視で評価した。
◎:硬化膜の剥離や傷の発生がほとんど認められない。
○:硬化膜にわずかな細い傷が認められる。
△:硬化膜全面に筋状の傷が認められる。
×:硬化膜の剥離が生じる。
【0132】
(d)耐擦傷性テスト(消しゴム耐性テスト)
各実施例及び比較例で作製した反射防止膜を、消しゴム(商品名:1000S、(株)サクラクレパス製)を消しゴム試験機((株)本光製作所製)に取りつけ、硬化膜の表面を荷重1kg/cm、摺動回数が30回の条件で繰り返し擦過し、当該硬化膜の表面における傷の発生の有無を、以下の基準により目視で評価した。
◎:硬化膜の剥離や傷の発生がほとんど認められない。
○:硬化膜にわずかな細い傷が認められる。
△:硬化膜全面に筋状の傷が認められる。
×:硬化膜の剥離が生じる。
【0133】
(e)耐薬品性テスト
各実施例及び比較例で得られた硬化膜(評価用試料)上に、室温23℃、湿度50%RHの環境下で、0.75N水酸化ナトリウム水溶液を滴下した。30分経過後、エセルロース製不織布(商品名:ベンコットS−2、旭化成工業(株))を用いて水酸化ナトリウム水溶液を吸い取った。試験後の塗膜を、以下の基準により目視で評価した。
○:塗膜外観に変化が見られない。
△:塗膜外観に滴下痕が見られる。
×:滴下点に塗膜の剥離が見られる。
【0134】
【表3】

【0135】
表3中の化合物は、下記のものを使用した。
水酸基含有含フッ素重合体A−1:製造例1
サイメル300:ヘキサメトキシメチルメラミン、三井サイテック(株)製
シリカ粒子(MEK−ST−L):メチルエチルケトンシリカゾル、日産化学工業(株)製、シリカ濃度30%
シリカ粒子(メタノールシリカゾル):シリカ粒子のメタノール分散液、日産化学(株)製、シリカ濃度30%
PAI−101:みどり化学社製、光酸発生剤
SP−095:旭電化工業社製、光酸発生剤
Cat4040(酸触媒):芳香族スルホン酸のイソプロパノール溶液、日本サイテック製、有効成分濃度40%
NACURE2500:楠本化成社製、熱酸発生剤
サイラプレーンFM0425:水酸基片末端ポリジメチルシロキサン、チッソ(株)製
エチレン性不飽和基含有含フッ素重合体D−1:製造例6
ペンタエリスリトールトリアクリレート及びペンタエリスリトールテトラアクリレート:NKエステルA−TMM−3LM−N、新中村化学(株)製、ペンタエリスリトールトリアクリレート60質量%とペンタエリスリトールテトラアクリレート40質量%とからなる
Irgacure907:2−メチル−1−(4-メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製
【0136】
表3の結果から、光酸発生剤のみを含有する実施例1及び3の硬化性樹脂組成物は、ポットライフに優れていると同時に、硬化膜の特性にも優れていることがわかる。光酸発生剤と酸触媒とを併用した実施例2では、硬化膜の特性は優れているものの、ポットライフは短くなることがわかる。これに対し、酸触媒のみを用いた比較例1では、硬化膜の特性は損なわれないものの、酸性化合物を含有するためにポットライフは著しく悪化することがわかる。熱酸発生剤のみを用いた比較例2では、ポットライフは優れているが、硬化膜の特性は維持されないことがわかる。硬化剤を含有しない比較例3では、ポットライフは良好であるが、硬化膜の硬化度が上がらないため、耐擦傷性や耐薬品性が低下することがわかる。
【産業上の利用可能性】
【0137】
本発明の硬化性樹脂組成物は、塗工性、耐薬品性、屈折率及び特に耐擦傷性に優れ、特に反射防止膜積層体の低屈折率層形成材料として有用である。
本発明の硬化性樹脂組成物は、その他、種々の光学材料の表面コーティング材料としても使用できる。
本発明によれば、1液型の熱・放射線硬化性樹脂組成物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0138】
【図1】本発明の一実施形態による反射防止膜の断面図である。
【符号の説明】
【0139】
10 反射防止膜
12 基材
14 ハードコート層
16 高屈折率層
18 低屈折率層

【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記成分、
(A)水酸基含有含フッ素重合体、
(B)熱硬化性化合物、
(C)放射線の照射により酸を発生する化合物、
(D)エチレン性不飽和基含有含フッ素重合体
(E)2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物、
(F)放射線の照射により活性種を発生する化合物、及び
(G)有機溶剤
を含有する硬化性樹脂組成物。
【請求項2】
前記(A)水酸基有含フッ素重合体が、下記式(1)で表される構造単位(a)、下記式(2)で表される構造単位(b)及び下記式(3)で表される構造単位(c)を含有し、
構造単位(a)、(b)及び(c)を、これらの合計100モル%に対して(a)20〜70モル%、(b)5〜70モル%及び(c)5〜70モル%の割合で含有する、請求項1に記載の硬化性樹脂組成物。
(a)下記一般式(1)で表される構造単位
(b)下記一般式(2)で表される構造単位
(c)下記一般式(3)で表される構造単位
【化1】

[一般式(1)中、R1はフッ素原子、フルオロアルキル基、又は−OR2で表される基(R2はアルキル基、又はフルオロアルキル基を示す)を示す]
【化2】

[一般式(2)中、R3は水素原子又はメチル基を、R4はアルキル基、−(CH2)x−OR5若しくは−OCOR5で表される基(R5はアルキル基、又はグリシジル基を、xは0又は1の数を示す)、カルボキシル基、又はアルコキシカルボニル基を示す]
【化3】

[一般式(3)中、R6は水素原子、又はメチル基を、R7は水素原子、又はヒドロキシアルキル基を、vは0又は1の数を示す]
【請求項3】
前記(A)水酸基含有含フッ素重合体が、前記構造単位(a)、(b)及び(c)の合計100モル部に対して、下記構造単位(d)を0.1〜10モル部含む、請求項1又は2に記載の硬化性樹脂組成物。
(d)下記一般式(4)で表される構造単位
【化4】

[一般式(4)中、R10〜R13は水素原子、アルキル基、又はシアノ基を示し、R14〜R17は水素原子又はアルキル基を示し、p、qは1〜6の数、s、tは0〜6の数、yは1〜200の数を示す。]
【請求項4】
前記(A)水酸基含有含フッ素重合体が、前記構造単位(a)、(b)及び(c)の合計100モル部に対して、下記構造単位(e)を0.1〜5モル部含む請求項1〜3のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物。
(e)下記一般式(5)で表される構造単位
【化5】

[一般式(5)中、R18は下記式(6)で示される基を示す]
【化6】

[一般式(6)中、nは1〜20の数、mは0〜4の数、uは3〜50の数を示す]
【請求項5】
前記(C)放射線照射により酸を発生する化合物が、UV照射により有機スルホン酸を発生する酸発生剤である請求項1〜4いずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物。
【請求項6】
前記(D)エチレン性不飽和基含有含フッ素重合体が、1個のイソシアネート基と、少なくとも1個のエチレン性不飽和基とを含有する化合物と、前記(A)水酸基含有含フッ素共重合体と、を反応させて得られたものである請求項1〜5のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
【請求項7】
前記1個のイソシアネート基と、少なくとも1個のエチレン性不飽和基とを含有する化合物が、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネートである請求項6に記載のエチレン性不飽和基含有含フッ素重合体。
【請求項8】
前記(E)2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物が、3個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物。
【請求項9】
さらに、(H)シリカ粒子を含有する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物。
【請求項10】
前記(H)シリカ粒子が、エチレン性不飽和基を有する、請求項9に記載の硬化性樹脂組成物。
【請求項11】
請求項1〜10のいずれか一項に記載の硬化性樹脂組成物を硬化させてなる、Na−D線の屈折率が1.45以下の硬化膜。
【請求項12】
請求項1〜10のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物の塗布膜を、加熱し、次いで放射線を照射する工程により硬化させる、硬化膜の製造方法。
【請求項13】
請求項11に記載の硬化膜を含む反射防止膜積層体。


【図1】
image rotate


【公開番号】特開2007−262377(P2007−262377A)
【公開日】平成19年10月11日(2007.10.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−93296(P2006−93296)
【出願日】平成18年3月30日(2006.3.30)
【出願人】(000004178)JSR株式会社 (3,320)
【Fターム(参考)】