WO2025084077A1 - ハードコート層形成用硬化性組成物 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a curable composition that is useful as a material for forming a hard coat layer that is applied to the surface of various display devices such as flexible displays.
- the present invention relates to a curable composition that can form a hard coat layer that has excellent abrasion resistance, excellent slip properties, and excellent elastic modulus.
- touch panels that can be operated with a finger or pen while viewing the display have become common in displays of mobile phones, tablet PCs and other portable information terminals, computers, televisions and other home appliances, in-vehicle display panels, and other devices.
- a cover glass or plastic film with a scratch-resistant hard coat layer is applied to the surface of the touch panel to prevent scratches on the display.
- Touch panels with a hard coat layer are required to be operated with human fingers, pens, etc., and therefore must have anti-fouling properties (e.g., water repellency and oil repellency) to prevent the adhesion of moisture from sweat and oil from sebum contained in fingerprints, as well as slipperiness to achieve a smooth writing experience.
- anti-fouling properties e.g., water repellency and oil repellency
- the surface of the hard coat layer wears away due to friction, and even if the initial anti-fouling property reaches a sufficient level, this function often deteriorates during use. For this reason, it is desirable for the hard coat layer to have extremely high abrasion resistance that can maintain the initial anti-fouling property.
- a common method for forming a hard coat layer is to apply a hard coat liquid containing a multifunctional acrylate as the main agent, a photopolymerization initiator for causing a curing reaction of the multifunctional acrylate through radical polymerization with active energy rays, and an organic solvent for diluting the liquid and imparting coatability to a substrate, and after removing the organic solvent by heating and drying, obtain a hard coat layer by curing with active energy rays.
- multifunctional acrylate-based materials are prone to becoming electrostatically charged, and there is a problem in that dust and dirt adhere to them during work or use.
- Patent Document 1 a method for imparting antistatic properties to the hard coat layer.
- the hard coat film described in Patent Document 1 contains a fluorine-based UV-curable functional group-containing compound, a conductive polymer, and a solvent in the hard coat layer, and is reported to exhibit excellent antifouling properties because the surface roughness (Ra) value of the hard coat layer measured using an AFM (Atomic Force Microscope) (measurement conditions: Non-Contact Mode, Scan Size: 1 ⁇ m x 1 ⁇ m, Scan Rate: 1.0 Hz) is 1 nm or less.
- AFM Anatomic Force Microscope
- the object of the present invention is to provide a curable composition for forming a hard coat layer that has excellent abrasion resistance, excellent slip properties, and excellent elastic modulus.
- a curable composition for forming a hard coat layer comprising (a) a polyfunctional (meth)acrylate monomer, (b) a surface modifier, (c) a polymerization initiator, and (d) a conductive polymer material, wherein the content of the conductive polymer material (d) is 5.5 to 15 parts by mass per 100 parts by mass of the polyfunctional (meth)acrylate monomer (a), and the hard coat layer, which is a cured product of the curable composition for forming a hard coat layer, has a water contact angle of 90 degrees or more after a surface abrasion resistance test,
- the hard coat layer has a surface dynamic friction coefficient of 0.30 or less, a surface energy of 35 dyne/cm or less, an indentation hardness of 0.25 GPa or more and less than 0.45 GPa on the surface of the hard coat layer measured by nanoindentation method, and an indentation
- the first aspect of the present invention is a curable composition for forming a hard coat layer, comprising (a) a polyfunctional (meth)acrylate monomer, (b) a surface modifier, (c) a polymerization initiator, and (d) a conductive polymer material, the content of the conductive polymer material being 5.5 to 15 parts by mass per 100 parts by mass of the polyfunctional (meth)acrylate monomer (a), the hard coat layer being a cured product of the curable composition for forming a hard coat layer, has a water contact angle of 90 degrees or more after a surface abrasion resistance test, the hard coat layer has a dynamic friction coefficient of 0.30 or less, the surface energy of the hard coat layer is 35 dyne/cm or less, the indentation hardness of the surface of the hard coat layer measured by a nanoindentation method is 0.25 GPa or more and less than 0.45 GPa, and the indentation elasticity modulus measured by a nanoindentation method is 3 GPa
- the conductive polymer material (d) includes, for example, poly(3,4-ethylenedioxythiophene).
- the (d) conductive polymer material includes, for example, poly(3,4-ethylenedioxythiophene) doped with polystyrene sulfonic acid.
- the content of the (d) conductive polymer material is, for example, 5.5 to 10 parts by mass per 100 parts by mass of the (a) polyfunctional (meth)acrylate monomer.
- the (b) surface modifier includes, for example, a perfluoropolyether having at least two (meth)acryloyloxy groups, via urethane bonds, at the end of a molecular chain containing a poly(oxyperfluoroalkylene) group represented by the following formula [1]:
- PFPE represents a poly(oxyperfluoroalkylene) group having at least one of the repeating unit -(CF 2 CF 2 O)- and the repeating unit -(CF 2 O)-, and these repeating units are bonded by block bonds, random bonds, or block bonds and random bonds, and * represents a bond to the -O- group of the urethane bond.
- the (b) surface modifier includes, for example, a perfluoropolyether having a group represented by the following formula [A1] or [A2] bonded via the urethane bond to each end of a molecular chain containing a poly(oxyperfluoroalkylene) group represented by the formula [1]:
- R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group, and the black dots represent bonds to the -NH- group of the urethane bond.
- the hard coat layer-forming curable composition of the present invention may further contain (e) a solvent.
- the second aspect of the present invention is a hard coat film having a hard coat layer on at least one surface of a film substrate, the hard coat layer being a cured product of the curable composition for forming the hard coat layer.
- the third aspect of the present invention is a display device equipped with the hard coat film.
- the present invention it is possible to provide a curable composition that is useful for forming a hard coat layer having excellent abrasion resistance, excellent slipperiness, and excellent elastic modulus.
- a hard coat film having a hard coat layer obtained from the curable composition applied to the surface it is possible to provide a hard coat film having excellent abrasion resistance, excellent slipperiness, and excellent elastic modulus.
- a display device including the hard coat film it is possible to provide a display device having excellent abrasion resistance, excellent slipperiness, and excellent elastic modulus.
- the hard coat layer-forming curable composition of the present invention (hereinafter, also simply referred to as "curable composition”) is a hard coat layer-forming curable composition containing (a) a polyfunctional (meth)acrylate monomer, (b) a surface modifier, (c) a polymerization initiator, and (d) a conductive polymer material.
- the content of the conductive polymer material (d) is 5.5 to 15 parts by mass per 100 parts by mass of the polyfunctional (meth)acrylate monomer (a).
- the hard coat layer which is a cured product of the curable composition for forming a hard coat layer of the present invention, has a water contact angle of 90 degrees or more after a surface abrasion resistance test, the hard coat layer has a surface dynamic friction coefficient of 0.30 or less; The surface energy of the hard coat layer is 35 dyne/cm or less, The hard coat layer has a surface with an indentation hardness of 0.25 GPa or more and less than 0.45 GPa as measured by a nanoindentation method, and an indentation elastic modulus of 3 GPa or more as measured by the nanoindentation method.
- the abrasion resistance test is evaluated, for example, by an eraser test in which the surface of the hard coat layer is rubbed back and forth with an eraser 3,000 times or more, and the water contact angle of the surface of the hard coat layer is 90 degrees or more. If the water contact angle is 90 degrees or more, the hard coat layer can be judged to have excellent abrasion resistance and can also have excellent antifouling properties.
- the water contact angle is preferably 95 degrees or more, and more preferably 98 degrees or more.
- the reason why the test was performed using an eraser in the above is that rubbing with an eraser is similar to rubbing with a touch pen, and the eraser test allows for a more appropriate evaluation of abrasion resistance to a touch pen.
- the scratch resistance of a hard coat layer has traditionally been evaluated by a steel wool test in which the surface of the hard coat layer is rubbed with steel wool, but steel wool is a thin metal wire and is significantly different from a touch pen, so abrasion resistance, particularly to a touch pen, cannot be evaluated by the steel wool test.
- the above-mentioned eraser test is performed by attaching a jig having a cylindrical eraser for eraser testing [RUBBER STICK ( ⁇ 6.0mm) manufactured by Minoan Co., Ltd.] to a reciprocating abrasion tester (TRIBOGEAR (registered trademark) TYPE: 30H manufactured by Shinto Scientific Co., Ltd.) and, when evaluating the chemical resistance of the hard coat layer as well, dropping ethanol on the surface of the hard coat layer and rubbing the surface of the hard coat layer back and forth 3000 times or more with the eraser at a load of 3.54 kg/cm 2 , a scanning speed of 0.5 m/min and a one-way scanning distance of 15 mm (reciprocating scanning distance of 30 mm).
- the eraser test is performed using an A4-sized hard coat film in which a hard coat layer is formed on a film substrate described later. Then, 3 ⁇ L of water is attached to the rubbed part after the eraser test, and the water contact angle ⁇ is measured 5 times after 5 seconds, and the average value is taken as the water contact angle value.
- the hard coat layer which is a cured product of the curable composition of the present invention, has a dynamic friction coefficient of 0.30 or less on its surface.
- the dynamic friction coefficient is an index of the slipperiness of the hard coat layer surface, and when the dynamic friction coefficient is 0.30 or less, the slipperiness of the hard coat layer surface is good and the abrasion resistance is also excellent.
- the dynamic friction coefficient of the hard coat layer is determined, for example, by the following method. That is, using a load-varying friction and wear test system (TRIBOGEAR (registered trademark) manufactured by Shinto Scientific Co., Ltd., type: HHS2000, probe: 0.6 mmR sapphire pin, load: 200 g), a scanning speed of 2 mm/sec, a scanning distance of 10 mm, a measurement value is obtained after sliding twice and then sliding a third time.
- a load-varying friction and wear test system (TRIBOGEAR (registered trademark) manufactured by Shinto Scientific Co., Ltd., type: HHS2000, probe: 0.6 mmR sapphire pin, load: 200 g)
- the hard coat layer which is the cured product of the curable composition of the present invention, has a surface energy of 35 dyne/cm or less.
- Surface energy is an index of antifouling properties, and a surface energy of 35 dyne/cm or less provides good antifouling properties and excellent abrasion resistance.
- the surface energy of the hard coat layer is determined, for example, by the following method. That is, using a contact angle meter (DropMaster DM-501, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.), 3 ⁇ L of water or 1 ⁇ L of methylene iodide is applied to the surface of the hard coat layer, and the contact angle ⁇ is measured five times after 5 seconds. The surface energy of the hard coat layer is calculated from the average contact angle values of these solvents.
- a contact angle meter DropMaster DM-501, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.
- the hard coat layer which is a cured product of the curable composition of the present invention, has an indentation hardness of 0.25 GPa or more and less than 0.45 GPa on its surface measured by nanoindentation method, and an indentation elastic modulus of 3 GPa or more measured by nanoindentation method.
- the hard coat layer has excellent hardness and elastic modulus.
- the indentation hardness is more preferably 0.30 GPa or more and 0.40 GPa or less.
- the indentation elastic modulus is more preferably 4 GPa or more.
- indenters used in the nanoindentation method include triangular pyramid indenters (Berkovich type), square pyramid indenters (Vickers type), conical indenters, and spherical indenters.
- triangular pyramid indenters (Berkovich type) are preferred because they allow more accurate control in the shallow indentation depth range.
- the indentation hardness and indentation modulus of the surface of the hard coat layer using the nanoindentation method are determined, for example, by the following method. That is, a triangular pyramidal indenter (Berkovich type) is placed in contact with the hard coat layer, and the triangular pyramidal indenter (Berkovich type) is pressed at 23°C with a load holding time of 1 second using a nanoindenter (iNano nanoindenter manufactured by Toyo Corporation) until the maximum indentation load is 50 mN or the maximum indentation depth is 1500 nm, and the load-unloading curve (force curve) is measured, and the indentation hardness and indentation modulus are determined based on ISO14577.
- a triangular pyramidal indenter (Berkovich type) is placed in contact with the hard coat layer, and the triangular pyramidal indenter (Berkovich type) is pressed at 23°C with a load holding time of 1 second using a nanoinden
- the curable composition for forming a hard coat layer of the present invention is a curable composition for forming a hard coat layer, which contains (a) a polyfunctional (meth)acrylate monomer, (b) a surface modifier, (c) a polymerization initiator, and (d) a conductive polymer material.
- the polyfunctional (meth)acrylate monomer usable as the component (a) of the curable composition of the present invention is a monomer compound having two or more (meth)acryloyloxy groups in one molecule of the monomer.
- the polyfunctional (meth)acrylate monomer undergoes a polymerization reaction and is cured by irradiation with active energy rays such as ultraviolet rays.
- the (meth)acrylate compound includes both an acrylate compound and a methacrylate compound, and for example, (meth)acrylic acid includes acrylic acid and methacrylic acid.
- Preferred examples of the (a) polyfunctional (meth)acrylate monomer in the curable composition of the present invention include a monomer selected from the group consisting of polyfunctional (meth)acrylate compounds having no urethane bond described below, a monomer selected from the group consisting of polyfunctional urethane (meth)acrylate compounds described below, and a monomer selected from the group consisting of lactone-modified polyfunctional (meth)acrylate compounds described below.
- the (a) polyfunctional (meth)acrylate monomer can be one type selected from the group consisting of the above polyfunctional (meth)acrylate compounds, or a combination of two or more types.
- the (a) polyfunctional (meth)acrylate monomer may also be an oxyalkylene-modified polyfunctional (meth)acrylate monomer, and examples of the oxyalkylene-modified monomer include oxymethylene-modified, oxyethylene-modified (also referred to as EO-modified), and oxypropylene-modified monomers.
- examples of the oxyalkylene-modified polyfunctional monomer include oxyalkylene-modified compounds of the above-mentioned polyfunctional (meth)acrylate compounds or polyfunctional urethane (meth)acrylate compounds.
- the oxyalkylene-modified polyfunctional monomers may also be used alone or in combination of two or more.
- the (a) polyfunctional (meth)acrylate monomer preferred in the present invention can be a polyfunctional (meth)acrylate monomer having at least three (meth)acryloyl groups in one molecule, for example, at least four in one molecule.
- the (a) polyfunctional (meth)acrylate monomer can be a monomer selected from the group consisting of oxyalkylene-modified polyfunctional (meth)acrylate compounds having at least three (meth)acryloyl groups in one molecule.
- polyfunctional (meth)acrylate compounds having no urethane bond examples include trimethylolpropane tri(meth)acrylate, ditrimethylolpropane tetra(meth)acrylate, pentaerythritol di(meth)acrylate, pentaerythritol tri(meth)acrylate, pentaerythritol tetra(meth)acrylate, dipentaerythritol penta(meth)acrylate, dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, glycerin tri(meth)acrylate, 1,3-propanediol di(meth)acrylate, 1,3-butanediol di(meth)acrylate, 1,4-butanediol di(meth)acrylate, and 1,6-hexanediol di(meth)acrylate.
- preferred polyfunctional (meth)acrylate compounds not having a urethane bond include pentaerythritol tri(meth)acrylate, pentaerythritol tetra(meth)acrylate, dipentaerythritol penta(meth)acrylate, and dipentaerythritol hexa(meth)acrylate.
- the oxyalkylene-modified polyfunctional (meth)acrylate compound may be, for example, a (meth)acrylate compound of a polyol modified with an oxyalkylene.
- the polyol include glycerin, diglycerin, triglycerin, tetraglycerin, pentaglycerin, hexaglycerin, decaglycerin, polyglycerin, trimethylolpropane, ditrimethylolpropane, pentaerythritol, dipentaerythritol, and bisphenol A.
- Examples of the (meth)acrylate compound of a polyol modified with an oxyalkylene include, for example, EO-modified trimethylolpropane tri(meth)acrylate, EO-modified pentaerythritol tetra(meth)acrylate, EO-modified dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, EO-modified glycerin tri(meth)acrylate, EO-modified diglycerin (meth)acrylate, and EO-modified bisphenol A di(meth)acrylate.
- polyfunctional urethane (meth)acrylate compound examples include a compound obtained by reacting a polyfunctional isocyanate with a (meth)acrylate having a hydroxyl group, and a compound obtained by reacting a polyfunctional isocyanate with a (meth)acrylate having a hydroxyl group, and a polyol, but the polyfunctional urethane (meth)acrylate compound that can be used in the present invention is not limited to these examples.
- the polyfunctional isocyanate may, for example, be tolylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, xylylene diisocyanate, or hexamethylene diisocyanate.
- the hydroxyl group-containing (meth)acrylate may, for example, be 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, pentaerythritol tri(meth)acrylate, dipentaerythritol penta(meth)acrylate, or tripentaerythritol hepta(meth)acrylate.
- the polyol may, for example, be diols such as ethylene glycol, propylene glycol, neopentyl glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, diethylene glycol, or dipropylene glycol; polyester polyols which are reaction products of these diols with aliphatic dicarboxylic acids or dicarboxylic anhydrides such as succinic acid, maleic acid, or adipic acid; polyether polyols; and polycarbonate diols.
- diols such as ethylene glycol, propylene glycol, neopentyl glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, diethylene glycol, or dipropylene glycol
- polyester polyols which are reaction products of these diols with aliphatic dicarboxylic acids or dicarboxylic anhydrides such as succinic acid, maleic acid,
- the polyfunctional (meth)acrylate monomer may be a lactone-modified polyfunctional (meth)acrylate compound, and the lactone to be modified is preferably ⁇ -caprolactone.
- the lactone-modified polyfunctional (meth)acrylate compound include ⁇ -caprolactone-modified pentaerythritol tri(meth)acrylate, ⁇ -caprolactone-modified pentaerythritol tetra(meth)acrylate, ⁇ -caprolactone-modified dipentaerythritol penta(meth)acrylate, and ⁇ -caprolactone-modified dipentaerythritol hexa(meth)acrylate.
- particularly preferred polyfunctional (meth)acrylate monomers include pentaerythritol tetra(meth)acrylate, dipentaerythritol penta(meth)acrylate, dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, EO-modified pentaerythritol tetra(meth)acrylate, EO-modified dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, and EO-modified diglycerin (meth)acrylate.
- these particularly preferred polyfunctional (meth)acrylate compounds more sufficient abrasion resistance as well as more sufficient hardness and elastic modulus can be simultaneously exhibited.
- the (b) surface modifier is not particularly limited, but is preferably a perfluoropolyether having an active energy ray polymerizable group at the end of the molecular chain containing a poly(oxyperfluoroalkylene) group, and the perfluoropolyether is also referred to simply as "(b1) perfluoropolyether" below.
- the end of the molecular chain containing the poly(oxyperfluoroalkylene) group having an active energy ray polymerizable group may be either all ends or some ends of the molecular chain. When the molecular chain is linear, all ends and some ends of the molecular chain are both ends and one end of the linear molecular chain, respectively.
- the (b1) perfluoropolyether preferably has an active energy ray polymerizable group at the end of the molecular chain containing the poly(oxyperfluoroalkylene) group via a urethane bond.
- a perfluoropolyether having at least two (meth)acryloyloxy groups at the end of the molecular chain containing a poly(oxyperfluoroalkylene) group represented by the following formula [1] via a urethane bond is preferred.
- PFPE represents a poly(oxyperfluoroalkylene) group having at least one of the repeating unit -(CF 2 CF 2 O)- and the repeating unit -(CF 2 O)-, and these repeating units are bonded by block bonds, random bonds, or block bonds and random bonds, and * represents a bond to the -O- group of the urethane bond.
- the poly(oxyperfluoroalkylene) group is preferably a group having both -[CF 2 O]- (oxyperfluoromethylene group) and -[CF 2 CF 2 O]- (oxyperfluoroethylene group) as repeating units.
- the bond of these oxyperfluoroalkylene groups may be either a block bond or a random bond.
- the (b1) perfluoropolyether contains a perfluoropolyether having a group represented by the following formula [A1] or [A2] bonded via the urethane bond to each end of a molecular chain containing a poly(oxyperfluoroalkylene) group represented by the formula [1]:
- R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group, and the black dots represent bonds to the -NH- group of the urethane bond.
- (b1) perfluoropolyether is preferably one having active energy ray polymerizable groups at both ends of the molecular chain containing a poly(oxyperfluoroalkylene) group, and more preferably one having a large number of active energy ray polymerizable groups in one molecule.
- the number of polymerizable groups is preferably 2 or more at each end of the molecular chain containing a poly(oxyperfluoroalkylene) group, and more preferably 3 or more.
- the content of the (b) surface modifier is preferably 0.05 to 10 parts by mass, more preferably 0.1 to 5 parts by mass, and even more preferably 0.1 to 3 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the (a) polyfunctional (meth)acrylate monomer.
- the content of the (b) surface modifier is 0.05 parts by mass or more, sufficient abrasion resistance and slipperiness can be imparted to the hard coat layer, and when the content of the (b) surface modifier is 10 parts by mass or less, the surface modifier is sufficiently compatible with the (a) polyfunctional (meth)acrylate monomer, and a hard coat layer with little cloudiness can be obtained.
- the surface modifier may be used alone or in combination of two or more.
- the surface modifier may contain a perfluoropolyether having an active energy ray polymerizable group via a urethane bond at one end (one end) of a molecular chain containing a poly(oxyperfluoroalkylene) group, and having a hydroxyl group at the other end (the other end) of the molecular chain.
- a preferred polymerization initiator in the curable composition of the present invention is, for example, a polymerization initiator that generates radicals when exposed to active energy rays such as electron beams, ultraviolet rays, and X-rays, particularly when exposed to ultraviolet rays.
- the above (c) polymerization initiator includes, for example, benzoins, alkylphenones, thioxanthones, azos, azides, diazos, o-quinone diazides, acylphosphine oxides, oxime esters, organic peroxides, benzophenones, biscoumarins, bisimidazoles, titanocenes, thiols, halogenated hydrocarbons, trichloromethyltriazines, and onium salts such as iodonium salts and sulfonium salts. These may be used alone or in combination of two or more.
- alkylphenones or acylphosphine oxides alone or in combination of two or more as the (c) polymerization initiator.
- alkylphenones or acylphosphine oxides By using alkylphenones or acylphosphine oxides, a hard coat layer with improved abrasion resistance can be obtained.
- alkylphenones include, for example, ⁇ -hydroxyalkylphenones such as 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 2-hydroxy-1-(4-(2-hydroxyethoxy)phenyl)-2-methylpropan-1-one, and 2-hydroxy-1-(4-(4-(2-hydroxy-2-methylpropionyl)benzyl)phenyl)-2-methylpropan-1-one; ⁇ -aminoalkylphenones such as 2-methyl-1-(4-(methylthio)phenyl)-2-morpholinopropan-1-one and 2-benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)butan-1-one; 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one; and methyl phenylglyoxylate.
- ⁇ -hydroxyalkylphenones such as 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-
- acylphosphine oxides examples include diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide, bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phenylphosphine oxide, etc.
- the content of the polymerization initiator (c) is preferably 1 to 20 parts by mass, more preferably 2 to 10 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the polyfunctional (meth)acrylate monomer (a).
- the content of the polymerization initiator (c) be 1 to 20 parts by mass, it is possible to impart sufficient hardness and elastic modulus to the hard coat layer.
- the conductive polymer material refers to a conductive material that can impart antistatic properties to the hard coat layer obtained from the curable composition of the present invention.
- Examples of the conductive polymer material (d) above include, but are not limited to, polythiophenes such as poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and poly-3,4-ethylenedioxythiophene doped with poly-4-styrenesulfonic acid (PEDOT:PSS), oligothiophenes, polyacetylenes, polyanilines, polypyrroles, poly(p-phenylenes), polyfluorenes, poly(p-phenylenevinylenes), and polythienylenevinylenes.
- polythiophenes such as poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and poly-3,4-ethylenedioxythiophene doped with poly-4-styrenesulfonic acid (PEDOT:PSS)
- oligothiophenes polyacetylenes, polyanilines, polypyrroles, poly(p-phenylenes), polyfluorenes,
- polythiophenes are preferred, poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and poly-3,4-ethylenedioxythiophene doped with poly-4-styrenesulfonic acid (PEDOT:PSS) are more preferred, and poly-3,4-ethylenedioxythiophene doped with poly-4-styrenesulfonic acid (PEDOT:PSS) is particularly preferred.
- PEDOT:PSS poly(3,4-ethylenedioxythiophene)
- PEDOT:PSS poly-3,4-ethylenedioxythiophene doped with poly-4-styrenesulfonic acid
- the conductive polymer material is a polythiophene-based material, it has the advantage of maintaining a stable structure even under high temperature and high humidity conditions, improving the maintenance of excellent abrasion resistance.
- doping refers to the impregnation or forcible insertion of a compound (dopant) into a conductive polymer that can exchange electrons with the polymer chain of the conductive polymer through charge transfer interactions, etc., or that can help the carriers move between the chains.
- Examples of commercially available conductive polymer materials include, for example, Denatron (registered trademark) F-120CD, P-502RG, P-557C, P-200HC, P-801, P-800SL, P-500NT, P-400MP-A, P-560ST, SP-801, SV4stab, SP-548AH, PT-432MF, PT-436, PT-557MF, PT-200HC, PT-432MFT, PT-432NT, [manufactured by Nagase ChemteX Corporation], Orgacon (registered trademark) ICP10, ICP1020, ICP 1021, ICP1030, ICP1050, S300, S315, S305plus, EL-P3145, EL-P3155, EL-P3165, EL-P5015, HIL-1005, S305, N-1005, DRY [manufactured by Agfa Materials Japan, Inc.], Sepulgida (registered trademark)
- the content of the conductive polymer material (d) is 5.5 to 15 parts by mass, preferably 5.5 to 10 parts by mass, per 100 parts by mass of the polyfunctional (meth)acrylate monomer (a).
- the hard coat layer can be provided with sufficient abrasion resistance, slip properties, and elastic modulus.
- the curable composition of the present invention may further contain a solvent (e), i.e., may be in the form of a varnish (film-forming material).
- the solvent (e) may be appropriately selected in consideration of dissolving or uniformly dispersing the components (a) to (d) and of workability during application in forming a hard coat layer, which will be described later, and drying properties before and after curing.
- aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, and tetralin
- aliphatic or alicyclic hydrocarbons such as n-hexane, n-heptane, mineral spirits, and cyclohexane
- halides such as methyl chloride, methyl bromide, methyl iodide, dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, trichloroethylene, perchloroethylene, and o-dichlorobenzene
- esters or ester ethers such as ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, methoxybutyl acetate, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, and propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA); diethyl ether, tetrahydrofuran (THF),
- the solvent examples include ethers such as propylene glycol mono-n-propyl ether, propylene glycol monoisopropyl ether, and propylene glycol mono-n-butyl ether; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone (MEK), methyl isobutyl ketone (MIBK), di-n-butyl ketone, cyclopentanone, and cyclohexanone; alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropyl alcohol, n-butanol, isobutyl alcohol, tert-butyl alcohol, 2-ethylhexyl alcohol, benzyl alcohol, and ethylene glycol; amides such as N,N-dimethylformamide (DMF), N,N-dimethylacetamide (DMAc), and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP); sulfoxides such as dimethyl sulfoxide (
- the amount of solvent (e) used in the curable composition of the present invention is not particularly limited, but is used at a concentration such that the solids concentration in the curable composition of the present invention is 1% by mass to 70% by mass, preferably 5% by mass to 50% by mass.
- the solids concentration also referred to as non-volatile content concentration
- additives that are generally added as necessary, such as a polymerization accelerator, a polymerization inhibitor, a photosensitizer, a leveling agent, a surfactant, an adhesion imparting agent, a plasticizer, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, an antioxidant, a storage stabilizer, a conductive assistant, an inorganic filler, a light diffusing agent, a pigment, a dye, an antifoaming agent, a defoaming agent, etc., may be appropriately blended, so long as the effects of the present invention are not impaired.
- a polymerization accelerator such as a polymerization accelerator, a polymerization inhibitor, a photosensitizer, a leveling agent, a surfactant, an adhesion imparting agent, a plasticizer, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, an antioxidant, a storage stabilizer, a conductive assistant, an inorganic filler, a light diffusing agent, a pigment, a dye, an antifoam
- the curable composition of the present invention can be used to produce a hard coat film having a hard coat layer on at least one side (surface) of a film substrate.
- the hard coat film is also an object of the present invention, and the hard coat film is suitably used to protect the surfaces of various display panels such as touch panels and liquid crystal displays.
- the hard coat layer in the hard coat film of the present invention can be formed, for example, by a method including a step of applying the above-mentioned curable composition of the present invention onto a film substrate to form a coating film, a step of removing the solvent by heating as necessary, and a step of irradiating the coating film with active energy rays such as ultraviolet rays to cure the coating film.
- Preferred resin films include, for example, films of polyesters such as polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), and polyethylene naphthalate (PEN), polyurethane, thermoplastic polyurethane (TPU), polycarbonate, polymethacrylate, polystyrene, polyolefin, polyamide, polyimide, triacetyl cellulose (TAC), and the like.
- PET polyethylene terephthalate
- PBT polybutylene terephthalate
- PEN polyethylene naphthalate
- TPU thermoplastic polyurethane
- TPU thermoplastic polyurethane
- TMC triacetyl cellulose
- the film substrate may be formed by laminating a plurality of layers.
- a layer different from the resin film may be laminated on the surface of the resin film as an underlayer of the hard coat layer, such as a primer layer, an ultraviolet absorbing layer, an infrared absorbing layer, a near infrared absorbing layer, an electromagnetic wave absorbing layer, a color correction layer, a refractive index adjusting layer, a weather resistant layer, an anti-reflection layer, an antistatic layer, a discoloration prevention layer, a gas barrier layer, a water vapor barrier layer, a light scattering layer, an electrode layer, or the like, or a plurality of underlayers of the hard coat layer may be laminated.
- the layer laminated on the surface of the resin film is not particularly limited as long as it does not impair the effects of the present invention.
- the laminate may have one or more hard coat layers on at least one side (surface) of the film substrate, and may also have a lower hard coat layer between the film substrate and the hard coat layer.
- the coating method on the film substrate may be appropriately selected from cast coating, spin coating, blade coating, dip coating, roll coating, spray coating, bar coating, die coating, inkjet printing, printing methods (letterpress printing, intaglio printing, lithographic printing, screen printing, etc.), among which the roll-to-roll method can be used. From the viewpoint of thin film coating, it is preferable to use letterpress printing, particularly gravure coating. It is preferable to filter the curable composition before coating using a filter having a pore size of about 0.2 ⁇ m to 5 ⁇ m.
- a solvent may be added to the curable composition as necessary to form a varnish.
- the solvent may be the various solvents listed in [(e) Solvent] above.
- the coating film is pre-dried as necessary using a heating means such as a hot plate or oven to remove the solvent (solvent removal step).
- the conditions for heat drying at this time are preferably, for example, 40°C to 120°C and about 30 seconds to 10 minutes.
- the coating film is cured by irradiating it with active energy rays such as ultraviolet rays.
- active energy rays include ultraviolet rays, electron beams, and X-rays, and ultraviolet rays are particularly preferred.
- Examples of light sources used for ultraviolet irradiation include sunlight, chemical lamps, low-pressure mercury lamps, high-pressure mercury lamps, metal halide lamps, xenon lamps, UV-LEDs, and electrodeless lamps.
- post-baking may be performed, specifically by heating using a heating means such as a hot plate or oven, to complete the polymerization.
- the thickness of the hard coat layer is, for example, 1 ⁇ m to 20 ⁇ m, for example, 1 ⁇ m to 15 ⁇ m, for example, 1 ⁇ m to 10 ⁇ m.
- the thickness of the hard coat layer may refer to the thickness after curing.
- Display device Using the hard coat film of the present invention, a display device having a hard coat film on at least one side (surface) of a display panel can be manufactured.
- the display device is also the subject of the present invention, and the display device is suitably used to protect the surface of various display devices such as liquid crystal display devices, plasma display devices, organic light emitting diode devices, and flexible displays.
- the display device is not limited to the above examples, and all applicable display devices known in the art can be exemplified.
- TRIBOGEAR TYPE 30H Scanning speed: 0.5 m/min Scanning distance: 15 mm (6)
- Contact angle measurement, surface energy Apparatus DropMaster DM-501 manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. Measurement temperature: 23°C Solvent: water, methylene iodide (7)
- Surface resistance measurement device High resistivity meter Hirestar UP MCP-HT450 manufactured by Nitto Seiko Analytech Co., Ltd. (formerly Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd.) Probe: URS probe Applied voltage: 100V (8)
- Dynamic friction coefficient measurement device load-varying friction and wear test system TRIBOGEAR (registered trademark) TYPE: HHS2000 manufactured by Shinto Scientific Co., Ltd.
- Probe 0.6 mmR sapphire pin Load: 200 g Scanning speed: 2 mm/sec. Scanning distance: 10 mm.
- Indentation hardness Apparatus: Nanoindenter iNano manufactured by Toyo Corporation Indenter: triangular pyramid indenter Berkovich Measurement temperature: 23°C Maximum pressing load: 50mN Maximum indentation depth: 1500 nm Load holding time: 1 second
- Ac1 Multifunctional acrylate [Aronix (registered trademark) MT-3010, manufactured by Toagosei Co., Ltd.]
- Ac2 Oxyethylene-modified polyfunctional acrylate [New Frontier (registered trademark) MF-001, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.]
- Ac3 Multifunctional urethane acrylate [Art Resin (registered trademark) UN-908, manufactured by Negami Chemical Industries, Ltd.]
- C1 PEDOT/PSS aqueous dispersion [manufactured by Sigma-Aldrich, PEDOT/PSS 3.0% to 4.0% by mass aqueous dispersion, high conductivity grade, product number 655201]
- P1 PEDOT/PSS pellets [Sigma-Aldrich PEDOT/PSS product number 768618]
- PFPE1 Perfluoropolyether having the following structure, which has two hydroxyl groups at each end of a molecular
- the curable composition was applied by a bar coater onto an A4-sized PET film [Lumirror (registered trademark) U403 (also known as U40) manufactured by Toray Industries, Inc., thickness 50 ⁇ m] on which both sides had been treated for easy adhesion to form a primer layer, to obtain a coating film.
- the coating film was dried in an oven at 60° C. for 3 minutes to remove the solvent.
- the obtained film was exposed to UV light with an exposure dose of 700 mJ/cm 2 under a nitrogen atmosphere to produce a hard coat film having a hard coat layer (cured film) with a thickness of approximately 5 ⁇ m.
- the homogeneity of the curable composition, and the water repellency, surface energy, dynamic friction coefficient, indentation hardness, indentation elastic modulus, abrasion resistance, chemical resistance, and antistatic properties of the hard coat film having the obtained hard coat layer were evaluated.
- the procedures for evaluating the water repellency, surface energy, dynamic friction coefficient, indentation hardness, indentation elastic modulus, abrasion resistance, chemical resistance, and antistatic properties are shown below. The results are also shown in Table 2.
- composition homogeneity The appearance of each of the prepared curable compositions was visually inspected and evaluated according to the following criteria.
- water repellency 3 ⁇ L of water was applied to the surface of the hard coat layer, and the contact angle ⁇ was measured 5 times after 5 seconds.
- the contact angle ⁇ was averaged and evaluated according to the following criteria.
- C ⁇ 100 degrees
- [surface energy] 3 ⁇ L of water or 1 ⁇ L of methylene iodide was applied to the surface of the hard coat layer, and the contact angle ⁇ was measured 5 times after 5 seconds.
- the surface energy was calculated from the average contact angle values of these solvents.
- the dynamic friction coefficient ⁇ k of the hard coat layer surface was measured using the friction and wear test system.
- [Indentation hardness, indentation elastic modulus] The nanoindenter was used to measure the indentation hardness and indentation elasticity of the surface of the hard coat layer.
- [Wear resistance] The surface of the hard coat layer was rubbed 10,000 times with a cylindrical eraser [RUBBER STICK, ⁇ 6.0 mm, manufactured by Minoan] attached to the reciprocating abrasion tester under a load of 1 kg.
- a hard coat film was placed on the Teflon (registered trademark) surface of a register table UFL attached to the high resistivity meter, and a probe was pressed against the surface of the hard coat layer of the hard coat film. The surface resistance value after 10 seconds was measured five times, and the average value was calculated.
- the curable composition of Comparative Example 2 contains the same type of conductive polymer material as the curable compositions of Examples 1 to 4, but the content of the conductive polymer material is low, and the hard coat layer obtained from the curable composition of Comparative Example 2 has a surface resistance value of 1 ⁇ 10 14 ⁇ / ⁇ or more, resulting in poor abrasion resistance.
- the curable composition of Comparative Example 3 has a too high content of conductive polymer material, resulting in poor homogeneity.
- the hard coat layer obtained from the curable composition of Comparative Example 4 has antistatic properties with a surface resistance value of 1 ⁇ 10 11 ⁇ / ⁇ , but the surface modifier was not added, resulting in poor water repellency, high surface energy, and poor antifouling properties. Furthermore, the surface has a high dynamic friction coefficient, resulting in poor slipperiness.
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Abstract
【課題】 優れた耐摩耗性、優れた滑り性及び優れた弾性率を有するハードコート層の形成用硬化性組成物を提供すること。 【解決手段】 (a)多官能(メタ)アクリレートモノマー、 (b)表面改質剤、 (c)重合開始剤、及び (d)導電性高分子材料 を含む、ハードコート層形成用硬化性組成物であって、 前記(d)導電性高分子材料の含有量は前記(a)多官能(メタ)アクリレートモノマー100質量部に対し5.5質量部乃至15質量部であり、 前記ハードコート層形成用硬化性組成物の硬化物であるハードコート層について表面の耐摩耗性試験後における水接触角が90度以上であり、 前記ハードコート層は、その表面の動摩擦係数が0.30以下であり、 前記ハードコート層の表面エネルギーが35dyne/cm以下であり、 前記ハードコート層の表面に対してナノインデンテーション法で測定された押し込み硬度が0.25GPa以上0.45GPa未満であり、ナノインデンテーション法で測定された押し込み弾性率が3GPa以上である、ハードコート層形成用硬化性組成物。
Description
本発明は、フレキシブルディスプレイ等の各種ディスプレイ装置の表面に適用されるハードコート層の形成材料として有用な硬化性組成物に関する。詳細には、優れた耐摩耗性、優れた滑り性及び優れた弾性率を有するハードコート層を形成可能な硬化性組成物に関する。
近年、携帯電話、タブレットパソコン等の携帯情報端末、コンピュータ、テレビジョン等の家電製品、車載用表示パネル等のディスプレイには、表示を見ながら指やペン等で操作するタッチパネルが普及してきている。通常、タッチパネルの表面には、ディスプレイへの傷付き防止のため、耐擦傷性を有するハードコート層を備えたカバーガラスやプラスチックフィルム等が適用されている。
人間の指やペン等で操作するため、ハードコート層を備えたタッチパネルには、指紋に含まれる汗由来の水分及び皮脂由来の油分が付きにくくするための防汚性(例えば撥水性や撥油性)や、滑らかな書き心地を実現するための滑り性が求められている。しかし、タッチパネルは、指やペン等が繰り返し接触するため、摩擦によってハードコート層表面が摩耗し、初期の防汚性が十分なレベルに達していても、使用中にこの機能が低下する場合が多い。そのため、ハードコート層は、初期の防汚性を維持できる極めて高い耐摩耗性を有することが望まれている。
一般的なハードコート層の形成方法として、主剤である多官能アクリレート、多官能アクリレートを活性エネルギー線によるラジカル重合で硬化反応を起こすための光重合開始剤、及びこれらを希釈し塗布性を付与するための有機溶媒、を含むハードコート液を基材に塗布し、加熱乾燥による有機溶媒除去後、活性エネルギー線による硬化でハードコート層を得る方法がある。しかし、多官能アクリレート系材料は帯電しやすく、作業時あるいは使用時に塵やほこりが付着するという問題がある。
この問題点を解消するために各種導電性材料を添加することが行われており、ハードコート層に帯電防止性を付与する方法が提案されている(特許文献1)。
特許文献1に記載のハードコートフィルムは、ハードコート層中にフッ素系UV硬化型官能基含有化合物、導電性高分子、及び溶剤を含み、AFM(Atomic Force Microscope)を用いて(測定条件:Non-Contact Mode、Scan Siez:1μm×1μm、Scan Rate:1.0Hz)測定した前記ハードコート層の表面粗さ(Ra)値が1nm以下であることで、優れた防汚性を示すことが報告されている。しかしながら、ハードコート層の層単体の機械特性、例えば動摩擦係数で表されるハードコート層の滑り性及び押し込み弾性率で表されるハードコート層の弾性率については十分な検討がなされていなかった。
本発明では、優れた耐摩耗性、優れた滑り性及び優れた弾性率を有するハードコート層形成用硬化性組成物を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、(a)多官能(メタ)アクリレートモノマー、(b)表面改質剤、(c)重合開始剤、及び(d)導電性高分子材料を含む、ハードコート層形成用硬化性組成物であって、前記(d)導電性高分子材料の含有量は前記(a)多官能(メタ)アクリレートモノマー100質量部に対し5.5質量部乃至15質量部であり、前記ハードコート層形成用硬化性組成物の硬化物であるハードコート層について表面の耐摩耗性試験後における水接触角が90度以上であり、前記ハードコート層は、その表面の動摩擦係数が0.30以下であり、前記ハードコート層の表面エネルギーが35dyne/cm以下であり、前記ハードコート層の表面に対してナノインデンテーション法で測定された押し込み硬度が0.25GPa以上0.45GPa未満であり、ナノインデンテーション法で測定された押し込み弾性率が3GPa以上である、ハードコート層形成用硬化性組成物が優れた耐摩耗性、優れた滑り性及び優れた弾性率を有するハードコート層を形成可能なことを見出し、本発明を完成させた。
本発明の第一態様は、(a)多官能(メタ)アクリレートモノマー、(b)表面改質剤、(c)重合開始剤、及び(d)導電性高分子材料を含む、ハードコート層形成用硬化性組成物であって、前記(d)導電性高分子材料の含有量は前記(a)多官能(メタ)アクリレートモノマー100質量部に対し5.5質量部乃至15質量部であり、前記ハードコート層形成用硬化性組成物の硬化物であるハードコート層について表面の耐摩耗性試験後における水接触角が90度以上であり、前記ハードコート層は、その表面の動摩擦係数が0.30以下であり、前記ハードコート層の表面エネルギーが35dyne/cm以下であり、前記ハードコート層の表面に対してナノインデンテーション法で測定された押し込み硬度が0.25GPa以上0.45GPa未満であり、ナノインデンテーション法で測定された押し込み弾性率が3GPa以上である、ハードコート層形成用硬化性組成物である。
前記(d)導電性高分子材料は、例えば、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)を含む。
前記(d)導電性高分子材料は、例えば、ポリスチレンスルホン酸をドープしたポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)を含む。
前記(d)導電性高分子材料の含有量は、例えば、前記(a)多官能(メタ)アクリレートモノマー100質量部に対し5.5質量部乃至10質量部である。
前記(b)表面改質剤は、例えば、下記式[1]で表されるポリ(オキシパーフルオロアルキレン)基を含む分子鎖の末端に、ウレタン結合を介して、(メタ)アクリロイルオキシ基を少なくとも2つ有するパーフルオロポリエーテルを含む。
(上記式[1]中、PFPEは、繰り返し単位-(CF2CF2O)-及び繰り返し単位-(CF2O)-のうち少なくとも一方を有し、これら繰り返し単位をブロック結合、ランダム結合、又は、ブロック結合及びランダム結合にて結合してなるポリ(オキシパーフルオロアルキレン)基を表し、*は前記ウレタン結合の-O-基との結合手を表す。)
前記(b)表面改質剤は、例えば、前記式[1]で表されるポリ(オキシパーフルオロアルキレン)基を含む分子鎖の末端それぞれに、前記ウレタン結合を介して、下記式[A1]又は式[A2]で表される基が結合したパーフルオロポリエーテルを含む。
(上記式[A1]及び式[A2]中、R1及びR2はそれぞれ独立して水素原子又はメチル基を表し、黒点は前記ウレタン結合の-NH-基との結合手を表す。)
本発明のハードコート層形成用硬化性組成物は、(e)溶媒をさらに含有してもよい。
本発明の第二態様は、フィルム基材の少なくとも一方の面にハードコート層を備えたハードコートフィルムであって、該ハードコート層は前記ハードコート層形成用硬化性組成物の硬化物である。
本発明の第三態様は、前記ハードコートフィルムを備えたディスプレイ装置である。
本発明によれば、優れた耐摩耗性、優れた滑り性及び優れた弾性率を有するハードコート層の形成に有用な硬化性組成物を提供することができる。また、本発明によれば、前記硬化性組成物より得られるハードコート層が表面に付与されたハードコートフィルムを提供することができ、優れた耐摩耗性、優れた滑り性及び優れた弾性率を有するハードコートフィルムを提供することができる。また、本発明によれば、前記ハードコートフィルムを備えたディスプレイ装置を提供することができ、優れた耐摩耗性、優れた滑り性及び優れた弾性率を有するディスプレイ装置を提供することができる。
<ハードコート層形成用硬化性組成物>
本発明のハードコート層形成用硬化性組成物(以下、単に「硬化性組成物」とも称する)は、(a)多官能(メタ)アクリレートモノマー、(b)表面改質剤、(c)重合開始剤、及び(d)導電性高分子材料を含むハードコート層形成用の硬化性組成物である。そして、前記(d)導電性高分子材料の含有量は前記(a)多官能(メタ)アクリレートモノマー100質量部に対し5.5質量部乃至15質量部である。
本発明のハードコート層形成用硬化性組成物(以下、単に「硬化性組成物」とも称する)は、(a)多官能(メタ)アクリレートモノマー、(b)表面改質剤、(c)重合開始剤、及び(d)導電性高分子材料を含むハードコート層形成用の硬化性組成物である。そして、前記(d)導電性高分子材料の含有量は前記(a)多官能(メタ)アクリレートモノマー100質量部に対し5.5質量部乃至15質量部である。
[ハードコート層]
本発明のハードコート層形成用硬化性組成物の硬化物であるハードコート層は、該ハードコート層について表面の耐摩耗性試験後における水接触角が90度以上であり、
前記ハードコート層は、その表面の動摩擦係数が0.30以下であり、
前記ハードコート層の表面エネルギーが35dyne/cm以下であり、
前記ハードコート層の表面に対してナノインデンテーション法で測定された押し込み硬度が0.25GPa以上0.45GPa未満であり、ナノインデンテーション法で測定された押し込み弾性率が3GPa以上であることを特徴とする。
本発明のハードコート層形成用硬化性組成物の硬化物であるハードコート層は、該ハードコート層について表面の耐摩耗性試験後における水接触角が90度以上であり、
前記ハードコート層は、その表面の動摩擦係数が0.30以下であり、
前記ハードコート層の表面エネルギーが35dyne/cm以下であり、
前記ハードコート層の表面に対してナノインデンテーション法で測定された押し込み硬度が0.25GPa以上0.45GPa未満であり、ナノインデンテーション法で測定された押し込み弾性率が3GPa以上であることを特徴とする。
耐摩耗性試験は、例えば、消しゴムを用いてハードコート層の表面を3000往復以上擦る消しゴム試験を行った場合に、該ハードコート層の表面の水接触角が90度以上であることで評価される。水接触角が90度以上であると、ハードコート層は、優れた耐摩耗性を有すると判断できるとともに優れた防汚性も有し得る。水接触角は95度以上が好ましく、水接触角は98度以上がより好ましい。
上記において、消しゴムを用いて試験するとしたのは、消しゴムでの擦りがタッチペンでの擦りに近く、消しゴム試験によりタッチペンに対する耐摩耗性をより適切に評価できるからである。なお、ハードコート層の耐擦傷性については、従来から、ハードコート層の表面をスチールウールで擦るスチールウール試験によって評価されているが、スチールウールは細い金属線であり、タッチペンとは著しく異なるために、特にタッチペンに対する耐摩耗性は、スチールウール試験によっては評価できない。
上記消しゴムによる試験は、消しゴム試験用の円筒形消しゴム[Minoan社製 RUBBER STICK(Φ6.0mm)]を有する治具を往復摩耗試験機(新東科学(株)製 TRIBOGEAR(登録商標) TYPE:30H)に取り付けて、ハードコート層の耐薬品性についても併せて評価する場合はハードコート層表面にエタノールを滴下し、荷重3.54kg/cm2、走査速度0.5m/分及び片道走査距離15mm(往復走査距離30mm)で該消しゴムによりハードコート層の表面を3000往復以上擦る試験である。消しゴム試験においては、後述するフィルム基材上にハードコート層が形成されたA4サイズのハードコートフィルムを用いて行う。そして、消しゴム試験後の擦られた部分に水3μLを付着させ、その5秒後の水接触角θを5回測定し、その平均値を水接触角値とする。
本発明の硬化性組成物の硬化物であるハードコート層はその表面の動摩擦係数が0.30以下である。動摩擦係数は、ハードコート層表面の滑り性の指標であり、動摩擦係数が0.30以下であるとハードコート層表面の滑り性が良好となり、耐摩耗性もより優れる。動摩擦係数は小さいほど滑り性と耐摩耗性が良好となり、0.25以下がより好ましく、0.20以下がさらに好ましい。
前記ハードコート層の動摩擦係数は、例えば、下記の方法で求める。すなわち、荷重変動型摩擦摩耗試験システム(新東科学(株)製 TRIBOGEAR(登録商標) TYPE:HHS2000、プローブ:0.6mmR サファイアピン、荷重:200g)を用い、走査速度:2mm/秒、走査距離:10mmにて2回摺動させた後、3回目に摺動させた測定値を取得する。
本発明の硬化性組成物の硬化物であるハードコート層はその表面エネルギーが35dyne/cm以下である。表面エネルギーは、防汚性の指標であり、表面エネルギーが35dyne/cm以下であると防汚性が良好となり、さらに耐摩耗性も優れる。表面エネルギーは小さいほど耐摩耗性が良好となり、30dyne/cm以下がより好ましく、25dyne/cm以下がさらに好ましい。
前記ハードコート層の表面エネルギーは、例えば、下記の方法で求める。すなわち、接触角計(協和界面科学(株)製 DropMaster DM-501)を用い、水3μL又はヨウ化メチレン1μLをハードコート層表面に付着させ、その5秒後の接触角θを5回測定する。これらの溶媒の接触角平均値から、ハードコート層の表面エネルギーを算出する。
本発明の硬化性組成物の硬化物であるハードコート層はその表面に対してナノインデンテーション法で測定された押し込み硬度が0.25GPa以上0.45GPa未満であり、ナノインデンテーション法で測定された押し込み弾性率が3GPa以上である。ハードコート層表面の押し込み硬度及び押し込み弾性率が上記範囲を示す場合、ハードコート層は優れた硬度及び弾性率を有する。上記押し込み硬度は、0.30GPa以上0.40GPa以下がより好ましい。また、上記押し込み弾性率は、4GPa以上であることがより好ましい。
ナノインデンテーション法に用いられる圧子としては、例えば、三角錐圧子(Berkovich型)、四角錘圧子(Vickers型)、円錐圧子、球圧子等が挙げられる。これら圧子の中でも三角錐圧子(Berkovich型)が、押し込み深さの浅い領域でより正確に制御が可能であるために好ましい。
前記ハードコート層の表面に対するナノインデンテーション法を用いた押し込み硬度及び押し込み弾性率は、例えば、下記の方法で求める。すなわち、ハードコート層と三角錐圧子(Berkovich型)と接するようにし、ナノインデンター((株)東陽テクニカ製ナノインデンターiNano)を用い、23℃で該三角錐圧子(Berkovich型)を、最大押し込み荷重50mN、又は最大押し込み深さ1500nmになるまで、荷重保持時間1秒で押し込み、負荷除荷曲線(フォースカーブ)を測定し、ISO14577に基づいて、押し込み硬度及び押し込み弾性率を求める。
<ハードコート層形成用硬化性組成物>
本発明のハードコート層形成用硬化性組成物は、(a)多官能(メタ)アクリレートモノマー、(b)表面改質剤、(c)重合開始剤、及び(d)導電性高分子材料を含む上記ハードコート層形成用の硬化性組成物である。
本発明のハードコート層形成用硬化性組成物は、(a)多官能(メタ)アクリレートモノマー、(b)表面改質剤、(c)重合開始剤、及び(d)導電性高分子材料を含む上記ハードコート層形成用の硬化性組成物である。
[(a)多官能(メタ)アクリレートモノマー]
本発明の硬化性組成物の(a)成分として使用可能な多官能(メタ)アクリレートモノマーは、該モノマー1分子中に(メタ)アクリロイルオキシ基を2つ以上有するモノマー化合物である。該多官能(メタ)アクリレートモノマーは、紫外線等の活性エネルギー線を照射することで重合反応が進行し、硬化する。なお、本発明において(メタ)アクリレート化合物とは、アクリレート化合物とメタクリレート化合物の両方を含み、例えば(メタ)アクリル酸は、アクリル酸及びメタクリル酸を含む。
本発明の硬化性組成物の(a)成分として使用可能な多官能(メタ)アクリレートモノマーは、該モノマー1分子中に(メタ)アクリロイルオキシ基を2つ以上有するモノマー化合物である。該多官能(メタ)アクリレートモノマーは、紫外線等の活性エネルギー線を照射することで重合反応が進行し、硬化する。なお、本発明において(メタ)アクリレート化合物とは、アクリレート化合物とメタクリレート化合物の両方を含み、例えば(メタ)アクリル酸は、アクリル酸及びメタクリル酸を含む。
本発明の硬化性組成物において好ましい(a)多官能(メタ)アクリレートモノマーとして、後述するウレタン結合を有していない多官能(メタ)アクリレート化合物からなる群から選択されるモノマー、後述する多官能ウレタン(メタ)アクリレート化合物からなる群から選択されるモノマー、及び後述するラクトン変性多官能(メタ)アクリレート化合物からなる群から選択されるモノマーを挙げることができる。本発明では、(a)多官能(メタ)アクリレートモノマーとして、上記の多官能(メタ)アクリレート化合物からなる群から一種を単独で、或いは二種以上を組合せて使用することができる。
また(a)多官能(メタ)アクリレートモノマーはオキシアルキレン変性多官能(メタ)アクリレートモノマーであってもよく、該オキシアルキレン変性として、例えば、オキシメチレン変性、オキシエチレン変性(EO変性とも称する)、及びオキシプロピレン変性が挙げられる。前記オキシアルキレン変性多官能モノマーとして、上記多官能(メタ)アクリレート化合物又は多官能ウレタン(メタ)アクリレート化合物において、オキシアルキレン変性した化合物を挙げることができる。前記オキシアルキレン変性多官能モノマーも、一種を単独で、或いは二種以上を組合せて使用することができる。
また本発明において好ましい(a)多官能(メタ)アクリレートモノマーとして、(メタ)アクリロイル基を1分子中に少なくとも3個、例えば、1分子中に少なくとも4個有する多官能(メタ)アクリレートモノマーを挙げることができる。本発明では、(a)多官能(メタ)アクリレートモノマーとして、(メタ)アクリロイル基を1分子中に少なくとも3個有する、オキシアルキレン変性多官能(メタ)アクリレート化合物からなる群から選択されるモノマーを挙げることができる。
ウレタン結合を有していない多官能(メタ)アクリレート化合物としては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(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、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、グリセリントリ(メタ)アクリレート、1,3-プロパンジオールジ(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、2-メチル-1,8-オクタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10-デカンジオールジ(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、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、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(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、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、トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ジオキサングリコールジ(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-1-アクリロイルオキシ-3-メタクリロイルオキシプロパン、2-ヒドロキシ-1,3-ジ(メタ)アクリロイルオキシプロパン、9,9-ビス[4-(2-(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、ビス[4-(メタ)アクリロイルチオフェニル]スルフィド、ビス[2-(メタ)アクリロイルチオエチル]スルフィド、1,3-アダマンタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,3-アダマンタンジメタノールジ(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、及びポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレートを挙げることができる。これらの中で、好ましいウレタン結合を有していない多官能(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(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、及びジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートを挙げることができる。
上記オキシアルキレン変性多官能(メタ)アクリレート化合物として、例えば、オキシアルキレンで変性されたポリオールの(メタ)アクリレート化合物が挙げられる。前記ポリオールとして、例えば、グリセリン、ジグリセリン、トリグリセリン、テトラグリセリン、ペンタグリセリン、ヘキサグリセリン、デカグリセリン、ポリグリセリン、トリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、及びビスフェノールAが挙げられる。前記オキシアルキレンで変性されたポリオールの(メタ)アクリレート化合物として、例えば、EO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、EO変性ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、EO変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、EO変性グリセリントリ(メタ)アクリレート、EO変性ジグリセリン(メタ)アクリレート、及びEO変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレートが挙げられる。
上記多官能ウレタン(メタ)アクリレート化合物は、1分子中にアクリロイル基又はメタクリロイル基を複数有し、ウレタン結合[-NHC(=O)O-]を一つ以上有する化合物であり、ウレア結合[-NHC(=O)NH-]をさらに有していてもよい。前記多官能ウレタン(メタ)アクリレート化合物として、例えば、多官能イソシアネートとヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレートとの反応により得られる化合物、及び多官能イソシアネートとヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレートとポリオールとの反応により得られる化合物が挙げられるが、本発明で使用可能な多官能ウレタン(メタ)アクリレート化合物はこれらの例示のみに限定されない。
なお上記多官能イソシアネートとして、例えば、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、及びヘキサメチレンジイソシアネートが挙げられる。また上記ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレートとして、例えば、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシプロピル、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、及びトリペンタエリスリトールヘプタ(メタ)アクリレートが挙げられる。さらに上記ポリオールとして、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール等のジオール類;これらジオール類とコハク酸、マレイン酸、アジピン酸等の脂肪族ジカルボン酸類又はジカルボン酸無水物類との反応生成物であるポリエステルポリオール;ポリエーテルポリオール;及びポリカーボネートジオールが挙げられる。
(a)多官能(メタ)アクリレートモノマーはラクトン変性多官能(メタ)アクリレート化合物であってもよく、変性するラクトンとしてε-カプロラクトンが好ましい。前記ラクトン変性多官能(メタ)アクリレート化合物として、例えば、ε-カプロラクトン変性ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ε-カプロラクトン変性ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ε-カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、及びε-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)アクリレートが挙げられる。
上記の多官能(メタ)アクリレートモノマー中で、特に好ましい多官能(メタ)アクリレートモノマーとして、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、EO変性ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、EO変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、EO変性ジグリセリン(メタ)アクリレートを挙げることができる。これら特に好ましい多官能(メタ)アクリレート化合物を使用することでより十分な耐摩耗性並びにより十分な硬度及び弾性率を同時に発現することができる。
[(b)表面改質剤]
(b)表面改質剤は、特に限定されないが、ポリ(オキシパーフルオロアルキレン)基を含む分子鎖の末端に活性エネルギー線重合性基を有するパーフルオロポリエーテルが好ましく、該パーフルオロポリエーテルを以下、単に「(b1)パーフルオロポリエーテル」とも称する。活性エネルギー線重合性基を有する前記ポリ(オキシパーフルオロアルキレン)基を含む分子鎖の末端は、該分子鎖の全ての末端及び一部の末端、いずれでもよい。前記分子鎖が直鎖状である場合、該分子鎖の全ての末端及び一部の末端は、それぞれ該直鎖状の分子鎖の両末端及び片末端である。(b1)パーフルオロポリエーテルは、好ましくは、前記ポリ(オキシパーフルオロアルキレン)基を含む分子鎖の末端に、ウレタン結合を介して活性エネルギー線重合性基を有する。そのような、(b1)パーフルオロポリエーテルとしては、下記式[1]で表されるポリ(オキシパーフルオロアルキレン)基を含む分子鎖の末端に、ウレタン結合を介して、(メタ)アクリロイルオキシ基を少なくとも2つ有するパーフルオロポリエーテルが好ましい。
(上記式[1]中、PFPEは、繰り返し単位-(CF2CF2O)-及び繰り返し単位-(CF2O)-のうち少なくとも一方を有し、これら繰り返し単位をブロック結合、ランダム結合、又は、ブロック結合及びランダム結合にて結合してなるポリ(オキシパーフルオロアルキレン)基を表し、*は前記ウレタン結合の-O-基との結合手を表す。)
(b)表面改質剤は、特に限定されないが、ポリ(オキシパーフルオロアルキレン)基を含む分子鎖の末端に活性エネルギー線重合性基を有するパーフルオロポリエーテルが好ましく、該パーフルオロポリエーテルを以下、単に「(b1)パーフルオロポリエーテル」とも称する。活性エネルギー線重合性基を有する前記ポリ(オキシパーフルオロアルキレン)基を含む分子鎖の末端は、該分子鎖の全ての末端及び一部の末端、いずれでもよい。前記分子鎖が直鎖状である場合、該分子鎖の全ての末端及び一部の末端は、それぞれ該直鎖状の分子鎖の両末端及び片末端である。(b1)パーフルオロポリエーテルは、好ましくは、前記ポリ(オキシパーフルオロアルキレン)基を含む分子鎖の末端に、ウレタン結合を介して活性エネルギー線重合性基を有する。そのような、(b1)パーフルオロポリエーテルとしては、下記式[1]で表されるポリ(オキシパーフルオロアルキレン)基を含む分子鎖の末端に、ウレタン結合を介して、(メタ)アクリロイルオキシ基を少なくとも2つ有するパーフルオロポリエーテルが好ましい。
上記ポリ(オキシパーフルオロアルキレン)基として、耐摩耗性及び耐擦傷性が良好となるハードコート層が得られる観点から、-[CF2O]-(オキシパーフルオロメチレン基)と-[CF2CF2O]-(オキシパーフルオロエチレン基)の双方を繰り返し単位として有する基が好ましい。その場合、これらのオキシパーフルオロアルキレン基の結合は、ブロック結合及びランダム結合の何れであってもよい。
(b1)パーフルオロポリエーテルは、前記式[1]で表されるポリ(オキシパーフルオロアルキレン)基を含む分子鎖の末端それぞれに、前記ウレタン結合を介して、下記式[A1]又は式[A2]で表される基が結合したパーフルオロポリエーテルを含むことがより好ましい。
(上記式[A1]及び式[A2]中、R1及びR2はそれぞれ独立して水素原子又はメチル基を表し、黒点は前記ウレタン結合の-NH-基との結合手を表す。)
(b1)パーフルオロポリエーテルは、耐摩耗性及び耐擦傷性が良好となるハードコート層が得られる観点から、ポリ(オキシパーフルオロアルキレン)基を含む分子鎖の両末端に活性エネルギー線重合性基を有するものがより好ましく、1分子中の該活性エネルギー線重合性基の数が多いものがさらに好ましい。該重合性基の数は、ポリ(オキシパーフルオロアルキレン)基を含む分子鎖の両末端にそれぞれ2個以上が好ましく、より好ましくは3個以上である。
本発明の硬化性組成物において(b)表面改質剤の含有量は、前記(a)多官能(メタ)アクリレートモノマー100質量部に対して、好ましくは0.05質量部乃至10質量部、より好ましくは0.1量部乃至5質量部、さらに好ましくは0.1質量部乃至3質量部である。(b)表面改質剤の含有量が0.05質量部以上であることで、ハードコート層に十分な耐摩耗性及び滑り性を付与することができ、また(b)表面改質剤の含有量が10質量部以下であることで、(a)多官能(メタ)アクリレートモノマーと十分に相溶し、白濁の少ないハードコート層を得ることができる。
(b)表面改質剤は、一種を単独で、或いは二種以上を組み合わせて用いることができる。二種以上を組み合わせる場合、ポリ(オキシパーフルオロアルキレン)基を含む分子鎖の片末端(一方の末端)に、ウレタン結合を介して活性エネルギー線重合性基を有し、かつその分子鎖の他端(もう一方の末端)にヒドロキシ基を有するパーフルオロポリエーテルが含まれていてもよい。
[(c)重合開始剤]
本発明の硬化性組成物において好ましい重合開始剤は、例えば、電子線、紫外線、X線等の活性エネルギー線により、特に紫外線照射によりラジカルを発生する重合開始剤である。
本発明の硬化性組成物において好ましい重合開始剤は、例えば、電子線、紫外線、X線等の活性エネルギー線により、特に紫外線照射によりラジカルを発生する重合開始剤である。
上記(c)重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン類、アルキルフェノン類、チオキサントン類、アゾ類、アジド類、ジアゾ類、o-キノンジアジド類、アシルホスフィンオキシド類、オキシムエステル類、有機過酸化物、ベンゾフェノン類、ビスクマリン類、ビスイミダゾール類、チタノセン類、チオール類、ハロゲン化炭化水素類、トリクロロメチルトリアジン類、及びヨードニウム塩、スルホニウム塩等のオニウム塩類等が挙げられる。これらは一種単独で或いは二種以上を混合して用いてもよい。本発明では、透明性、表面硬化性、内部硬化性、薄膜硬化性の観点から(c)重合開始剤として、アルキルフェノン類又はアシルホスフィンオキシド類を一種単独で、或いは二種以上を混合して使用することが好ましい。アルキルフェノン類又はアシルホスフィンオキシド類を使用することにより、耐摩耗性がより向上したハードコート層を得ることができる。
上記アルキルフェノン類としては、例えば、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、2-ヒドロキシ-1-(4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル)-2-メチルプロパン-1-オン、2-ヒドロキシ-1-(4-(4-(2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオニル)ベンジル)フェニル)-2-メチルプロパン-1-オン等のα-ヒドロキシアルキルフェノン類;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-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)ブタン-1-オン等のα-アミノアルキルフェノン類;2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン;フェニルグリオキシル酸メチル等が挙げられる。
上記アシルホスフィンオキシド類としては、例えば、ジフェニル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)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が挙げられる。
本発明の硬化性組成物において(c)重合開始剤の含有量は、前記(a)多官能(メタ)アクリレートモノマー100質量部に対して、好ましくは1質量部乃至20質量部、より好ましくは2質量部乃至10質量部である。(c)重合開始剤の含有量が1質量部乃至20質量部であることで、ハードコート層により十分な硬度及び弾性率を付与することができる。
[(d)導電性高分子材料]
導電性高分子材料とは、本発明の硬化性組成物から得られるハードコート層に帯電防止性能を付与できる導電性の材料をいう。
導電性高分子材料とは、本発明の硬化性組成物から得られるハードコート層に帯電防止性能を付与できる導電性の材料をいう。
上記(d)導電性高分子材料の例としては、特に限定されないが、例えば、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)、ポリ-4-スチレンスルホン酸をドープしたポリ-3,4-エチレンジオキシチオフェン(PEDOT:PSS)等のポリチオフェン系、オリゴチオフェン系、ポリアセチレン系、ポリアニリン系、ポリピロール系、ポリ(p-フェニレン)系、ポリフルオレン系、ポリ(p-フェニレンビニレン)系、ポリチエニレンビニレン系等が挙げられる。上記(d)導電性高分子材料の例中、ポリチオフェン系が好ましく、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)及びポリ-4-スチレンスルホン酸をドープしたポリ-3,4-エチレンジオキシチオフェン(PEDOT:PSS)がより好ましく、ポリ-4-スチレンスルホン酸をドープしたポリ-3,4-エチレンジオキシチオフェン(PEDOT:PSS)が特に好ましい。(d)導電性高分子材料がポリチオフェン系の場合、高温・高湿の条件下でも安定した構造を維持するため、優れた耐摩耗性の維持力が向上するという利点がある。ここでドープとは、導電性高分子の高分子鎖と電荷移動相互作用等を通じ電子の授受を行ったり、またキャリアの鎖間の移動を助けることができる化合物(ドーパント)を、導電性高分子へしみ込ませたり、あるいは強制的に入れることを表す。
(d)導電性高分子材料の市販品の例としては、例えば、デナトロン(登録商標)F-120CD、P-502RG、P-557C、P-200HC、P-801、P-800SL、P-500NT、P-400MP-A、P-560ST、SP-801、SV4stab、SP-548AH、PT-432MF、PT-436、PT-557MF、PT-200HC、PT-432MFT、PT-432NT、[ナガセケムテックス(株)製]、オルガコン(登録商標)ICP1010、ICP1020、ICP1021、ICP1030、ICP1050、S300、S315、S305plus、EL-P3145、EL-P3155、EL-P3165、EL-P5015、HIL-1005、S305、N-1005、DRY[日本アグフアマテリアルズ(株)製]、セプルジーダ(登録商標)AS-D、AS-H、AS-M、AS-Q、AS-S、HC-A、HC-R、SAS-P、SAS-F、ASZ-A、ASZ-B、ASZ-C、ASZ-D、OC-AE、OCK[信越ポリマー(株)製]、Clevios(登録商標)PT2、F020、F010、FAS、FAS8、F141M、FEHO、FELO、PT4、PSB6、PH1000、F100T、FET、SV3、SV3STAB、SV4、SV4STAB、PJetOLED、PJet700N、PJet700[ヘレウス(株)製]、ベラゾール(登録商標)WED-S、WED-SM、ED-0130-M、ED-BF4、AN-S03-T[綜研化学(株)製]、SELFTRON(登録商標)S標準グレード、H高導電グレード、有機溶剤グレード[東ソー(株)製]、PEDOT-PSS(製品番号)483095、560596、655201、739316、900181、768650、739332、739324、768618、649805、687316、649805、736295、736309、736287、687316、649813、649821、678392、675288、483028、687553、759791、660485、660523、669210[Sigma-Aldrich社製]等を用いることができる。
本発明の硬化性組成物において(d)導電性高分子材料の含有量は、(a)多官能(メタ)アクリレートモノマー100質量部に対して、5.5質量部乃至15質量部、好ましくは5.5質量部乃至10質量部である。(d)導電性高分子材料の含有量が(a)多官能(メタ)アクリレートモノマー100質量部に対して、5.5質量部乃至15質量部であることで、ハードコート層により十分な耐摩耗性、滑り性及び弾性率を付与することができる。
[(e)溶媒]
本発明の硬化性組成物は、さらに(e)溶媒を含んでいてもよく、すなわちワニス(膜形成材料)の形態としてもよい。上記(e)溶媒としては、前記(a)成分乃至(d)成分を溶解又は均一に分散し、また後述するハードコート層形成にかかる塗工時の作業性や硬化前後の乾燥性等を考慮して適宜選択すればよい。例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、テトラリン等の芳香族炭化水素類;n-ヘキサン、n-ヘプタン、ミネラルスピリット、シクロヘキサン等の脂肪族又は脂環式炭化水素類;塩化メチル、臭化メチル、ヨウ化メチル、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、トリクロロエチレン、パークロロエチレン、o-ジクロロベンゼン等のハロゲン化物類;酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、メトキシブチルアセテート、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、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)等のエステル類又はエステルエーテル類;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、1,4-ジオキサン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノ-n-プロピルエーテル、プロピレングリコールモノイソプロピルエーテル、プロピレングリコールモノ-n-ブチルエーテル等のエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン(MIBK)、ジ-n-ブチルケトン、シクロペンタノンシクロヘキサノン等のケトン類;メタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロピルアルコール、n-ブタノール、イソブチルアルコール、tert-ブチルアルコール、2-エチルヘキシルアルコール、ベンジルアルコール、エチレングリコール等のアルコール類;N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)等のアミド類;ジメチルスルホキシド(DMSO)等のスルホキシド類、並びにこれらの溶媒のうち二種以上を混合した溶媒が挙げられる。
本発明の硬化性組成物は、さらに(e)溶媒を含んでいてもよく、すなわちワニス(膜形成材料)の形態としてもよい。上記(e)溶媒としては、前記(a)成分乃至(d)成分を溶解又は均一に分散し、また後述するハードコート層形成にかかる塗工時の作業性や硬化前後の乾燥性等を考慮して適宜選択すればよい。例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、テトラリン等の芳香族炭化水素類;n-ヘキサン、n-ヘプタン、ミネラルスピリット、シクロヘキサン等の脂肪族又は脂環式炭化水素類;塩化メチル、臭化メチル、ヨウ化メチル、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、トリクロロエチレン、パークロロエチレン、o-ジクロロベンゼン等のハロゲン化物類;酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、メトキシブチルアセテート、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、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)等のエステル類又はエステルエーテル類;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、1,4-ジオキサン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノ-n-プロピルエーテル、プロピレングリコールモノイソプロピルエーテル、プロピレングリコールモノ-n-ブチルエーテル等のエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン(MIBK)、ジ-n-ブチルケトン、シクロペンタノンシクロヘキサノン等のケトン類;メタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロピルアルコール、n-ブタノール、イソブチルアルコール、tert-ブチルアルコール、2-エチルヘキシルアルコール、ベンジルアルコール、エチレングリコール等のアルコール類;N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)等のアミド類;ジメチルスルホキシド(DMSO)等のスルホキシド類、並びにこれらの溶媒のうち二種以上を混合した溶媒が挙げられる。
本発明の硬化性組成物において(e)溶媒の使用量は特に限定されないが、例えば本発明の硬化性組成物における固形分濃度が1質量%乃至70質量%、好ましくは5質量%乃至50質量%となる濃度で使用する。ここで固形分濃度(不揮発分濃度とも称する)とは、本発明の硬化性組成物の前記(a)成分乃至(e)成分(及び所望によりその他添加剤)の総質量(合計質量)に対する固形分(全成分から溶媒成分を除いたもの)の含有量を表す。
[その他添加剤]
また、本発明の硬化性組成物には、本発明の効果を損なわない限り、必要に応じて一般的に添加される添加剤、例えば、重合促進剤、重合禁止剤、光増感剤、レベリング剤、界面活性剤、密着性付与剤、可塑剤、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、貯蔵安定剤、導電助剤、無機充填剤、光拡散剤、顔料、染料、消泡剤、脱泡剤等を適宜配合してよい。
また、本発明の硬化性組成物には、本発明の効果を損なわない限り、必要に応じて一般的に添加される添加剤、例えば、重合促進剤、重合禁止剤、光増感剤、レベリング剤、界面活性剤、密着性付与剤、可塑剤、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、貯蔵安定剤、導電助剤、無機充填剤、光拡散剤、顔料、染料、消泡剤、脱泡剤等を適宜配合してよい。
<ハードコートフィルム>
本発明の硬化性組成物を用いて、フィルム基材の少なくとも一方の面(表面)にハードコート層を備えるハードコートフィルムを製造することができる。該ハードコートフィルムも本発明の対象であり、該ハードコートフィルムは、例えばタッチパネルや液晶ディスプレイ等の各種ディスプレイパネル等の表面を保護するために好適に用いられる。
本発明の硬化性組成物を用いて、フィルム基材の少なくとも一方の面(表面)にハードコート層を備えるハードコートフィルムを製造することができる。該ハードコートフィルムも本発明の対象であり、該ハードコートフィルムは、例えばタッチパネルや液晶ディスプレイ等の各種ディスプレイパネル等の表面を保護するために好適に用いられる。
本発明のハードコートフィルムにおけるハードコート層は、例えば、前述の本発明の硬化性組成物をフィルム基材上に塗布し塗膜を形成する工程と、必要に応じて加熱により溶媒を除去する工程と、該塗膜に紫外線等の活性エネルギー線を照射し、該塗膜を硬化させる工程を含む方法により形成することができる。
上記フィルム基材としては、光学用途に使用可能な各種の透明な樹脂製フィルムが用いられる。好ましい樹脂製フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル、ポリウレタン、熱可塑性ポリウレタン(TPU)、ポリカーボネート、ポリメタクリレート、ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、トリアセチルセルロース(TAC)等のフィルムが挙げられる。
上記フィルム基材としては、複数の層が積層して形成されていてもよい。例えば、上記樹脂製フィルムの表面に、プライマー層、紫外線吸収層、赤外線吸収層、近赤外線吸収層、電磁波吸収層、色補正層、屈折率調整層、耐候性層、反射防止層、帯電防止層、変色防止層、ガスバリア層、水蒸気バリア層、光散乱層、電極層等の、該樹脂製フィルムとは異なる層がハードコート層の下層として積層されていてもよく、該ハードコート層の下層が複数積層されていてもよい。上記樹脂製フィルムの表面に積層される層としては、本発明の効果を損なわない限り特に制限されない。
なお積層体には、前記フィルム基材の少なくとも一方の面(表面)に一層以上のハードコート層を備えたもの、及び該フィルム基材と該ハードコート層との間にさらにハードコート層の下層を有するものがある。
前記フィルム基材上への塗布方法は、キャストコート法、スピンコート法、ブレードコート法、ディップコート法、ロールコート法、スプレーコート法、バーコート法、ダイコート法、インクジェット法、印刷法(凸版印刷法、凹版印刷法、平版印刷法、スクリーン印刷法等)等を適宜選択し得、中でもロール・ツー・ロール(roll-to-roll)法に利用でき、また薄膜塗布性の観点から、凸版印刷法、特にグラビアコート法を用いることが望ましい。なお事前に孔径が0.2μm乃至5μm程度のフィルタ等を用いて硬化性組成物を濾過した後、塗布に供することが好ましい。なお塗布する際、必要に応じて該硬化性組成物に溶剤を添加してワニスの形態としてもよい。この場合の溶剤としては前述の[(e)溶媒]で挙げた種々の溶媒を挙げることができる。
前記フィルム基材上に硬化性組成物を塗布し塗膜を形成した後、必要に応じてホットプレート、オーブン等の加熱手段で塗膜を予備乾燥して溶媒を除去する(溶媒除去工程)。この際の加熱乾燥の条件としては、例えば、40℃乃至120℃で、30秒間乃至10分間程度とすることが好ましい。乾燥後、紫外線等の活性エネルギー線を照射して、塗膜を硬化させる。活性エネルギー線としては、紫外線、電子線、X線等が挙げられ、特に紫外線が好ましい。紫外線照射に用いる光源としては、太陽光線、ケミカルランプ、低圧水銀灯、高圧水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、UV-LED、無電極ランプ等が使用できる。さらにその後、ポストベークを行うことにより、具体的にはホットプレート、オーブン等の加熱手段を用いて加熱することにより重合を完結させてもよい。
上記ハードコート層の層厚は、例えば1μm乃至20μm、例えば1μm乃至15μm、例えば、1μm乃至10μmである。前記ハードコート層の厚さが前記範囲を満たす場合、硬度に優れていながらも柔軟な性質を有することでフレキシブル表示装置への適用の面で有利であり、薄型化が可能であり、優れた耐摩耗性、優れた滑り性及び優れた弾性率を有するハードコートフィルムを製造できるという利点がある。前記ハードコート層の厚さは、硬化後の厚さを指す場合も含まれる。
[ディスプレイ装置]
本発明のハードコートフィルムを用いて、ディスプレイパネルの少なくとも一方の面(表面)にハードコートフィルムを備えるディスプレイ装置を製造することができる。該ディスプレイ装置も本発明の対象であり、該ディスプレイ装置は、例えば液晶表示装置、プラズマディスプレイ装置、有機発光ダイオード装置、フレキシブルディスプレイ等の各種ディスプレイ装置等の表面を保護するために好適に用いられる。なお、前記ディスプレイ装置としては、上記の例に限定されものではなく、適用可能な当分野で知られたすべてのディスプレイ装置を例示することができる。
本発明のハードコートフィルムを用いて、ディスプレイパネルの少なくとも一方の面(表面)にハードコートフィルムを備えるディスプレイ装置を製造することができる。該ディスプレイ装置も本発明の対象であり、該ディスプレイ装置は、例えば液晶表示装置、プラズマディスプレイ装置、有機発光ダイオード装置、フレキシブルディスプレイ等の各種ディスプレイ装置等の表面を保護するために好適に用いられる。なお、前記ディスプレイ装置としては、上記の例に限定されものではなく、適用可能な当分野で知られたすべてのディスプレイ装置を例示することができる。
以下、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
なお、実施例において、試料の調製及び物性の分析に用いた装置及び条件は、以下の通りである。
なお、実施例において、試料の調製及び物性の分析に用いた装置及び条件は、以下の通りである。
(1)バーコーターによる塗布
装置:TQC Sheen社製 Automatic Film Applicator AB3125
バー:オーエスジーシステムプロダクツ(株)製 A-Bar OSP-22、最大ウエット膜厚22μm(ワイヤーバー#9相当)
バー:オーエスジーシステムプロダクツ(株)製 A-Bar OSP-30、最大ウエット膜厚30μm(ワイヤーバー#12相当)
バー:オーエスジーシステムプロダクツ(株)製 A-Bar OSP-42、最大ウエット膜厚42μm(ワイヤーバー#16相当)
塗布速度:4m/分
(2)オーブン
装置:三基計装(株)製 2層式クリーンオーブン(上下式)PO-250-45-D
(3)UV硬化
装置:ヘレウス(株)製 CV-110QC-G
ランプ:ヘレウス(株)製 無電極ランプH-bulb
(4)ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)
装置:東ソー(株)製 HLC-8420GPC
カラム:東ソー(株)製 TSKgel(登録商標)G2000HXL、G3000HXL
カラム温度:40℃
溶離液:テトラヒドロフラン
検出器:UV
(5)耐摩耗性試験
装置:新東科学(株)製 往復摩耗試験機 TRIBOGEAR TYPE:30H
走査速度:0.5m/分
走査距離:15mm
(6)接触角測定、表面エネルギー
装置:協和界面科学(株)製 DropMaster DM-501
測定温度:23℃
溶媒:水、ヨウ化メチレン
(7)表面抵抗測定
装置:日東精工アナリテック(株)(旧(株)三菱ケミカルアナリテック)製 高抵抗率計 ハイレスタ-UP MCP-HT450
プローブ:URSプローブ
印加電圧:100V
(8)動摩擦係数測定
装置:新東科学(株)製 荷重変動型摩擦摩耗試験システム TRIBOGEAR(登録商標)TYPE:HHS2000
プローブ:0.6mmR サファイアピン
荷重:200g
走査速度:2mm/秒
走査距離:10mm
(9)押し込み硬度
装置:(株)東陽テクニカ製ナノインデンターiNano
圧子:三角錐圧子 Berkovich
測定温度:23℃
最大押し込み荷重:50mN
最大押し込み深さ:1500nm
荷重保持時間:1秒
装置:TQC Sheen社製 Automatic Film Applicator AB3125
バー:オーエスジーシステムプロダクツ(株)製 A-Bar OSP-22、最大ウエット膜厚22μm(ワイヤーバー#9相当)
バー:オーエスジーシステムプロダクツ(株)製 A-Bar OSP-30、最大ウエット膜厚30μm(ワイヤーバー#12相当)
バー:オーエスジーシステムプロダクツ(株)製 A-Bar OSP-42、最大ウエット膜厚42μm(ワイヤーバー#16相当)
塗布速度:4m/分
(2)オーブン
装置:三基計装(株)製 2層式クリーンオーブン(上下式)PO-250-45-D
(3)UV硬化
装置:ヘレウス(株)製 CV-110QC-G
ランプ:ヘレウス(株)製 無電極ランプH-bulb
(4)ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)
装置:東ソー(株)製 HLC-8420GPC
カラム:東ソー(株)製 TSKgel(登録商標)G2000HXL、G3000HXL
カラム温度:40℃
溶離液:テトラヒドロフラン
検出器:UV
(5)耐摩耗性試験
装置:新東科学(株)製 往復摩耗試験機 TRIBOGEAR TYPE:30H
走査速度:0.5m/分
走査距離:15mm
(6)接触角測定、表面エネルギー
装置:協和界面科学(株)製 DropMaster DM-501
測定温度:23℃
溶媒:水、ヨウ化メチレン
(7)表面抵抗測定
装置:日東精工アナリテック(株)(旧(株)三菱ケミカルアナリテック)製 高抵抗率計 ハイレスタ-UP MCP-HT450
プローブ:URSプローブ
印加電圧:100V
(8)動摩擦係数測定
装置:新東科学(株)製 荷重変動型摩擦摩耗試験システム TRIBOGEAR(登録商標)TYPE:HHS2000
プローブ:0.6mmR サファイアピン
荷重:200g
走査速度:2mm/秒
走査距離:10mm
(9)押し込み硬度
装置:(株)東陽テクニカ製ナノインデンターiNano
圧子:三角錐圧子 Berkovich
測定温度:23℃
最大押し込み荷重:50mN
最大押し込み深さ:1500nm
荷重保持時間:1秒
また、略記号は以下の意味を表す。
Ac1:多官能アクリレート[東亞合成(株)製 アロニックス(登録商標)MT-3010]
Ac2:オキシエチレン変性多官能アクリレート[第一工業製薬(株)製 ニューフロンティア(登録商標)MF-001]
Ac3:多官能ウレタンアクリレート[根上工業(株)製 アートレジン(登録商標)UN-908]
C1:PEDOT/PSS水分散液[Sigma-Aldrich社製 PEDOT/PSS 3.0質量%乃至4.0質量%水分散液 高導電性グレード 製品番号655201]
P1:PEDOT/PSSペレット[Sigma-Aldrich社製 PEDOT/PSS 製品番号768618]
PFPE1:ポリ(オキシパーフルオロアルキレン)基を含む分子鎖の両末端それぞれにポリ(オキシアルキレン)基を介さずヒドロキシ基を2つ有する下記構造のパーフルオロポリエーテル[ソルベイスペシャルティポリマーズ社製 Fomblin(登録商標)T4]
(上記式中、mは繰り返し単位-(CF2CF2O)-の数、及びnは繰り返し単位-(CF2O)-の数であって、5≦(m+n)≦40を満たし、m及びnはそれぞれ独立して0以上の整数を表す。)
BEI:1,1-ビス(アクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート[(株)レゾナック製 カレンズ(登録商標)BEI]
DOTDD:ジネオデカン酸ジオクチル錫[日東化成(株)製 ネオスタン(登録商標)U-830]
O2959:2-ヒドロキシ-1-(4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル)-2-メチルプロパン-1-オン[IGM Resins社製 Omnirad(登録商標)2959]
S2:ポリ(オキシパーフルオロアルキレン)基を含む分子鎖の両末端に活性エネルギー線重合性基を合計4つ有するパーフルオロポリエーテル[ソルベイスペシャルティポリマーズ社製 Fluorolink(登録商標)AD-1700、不揮発分70質量%溶液、GPCによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量:Mwは3973、分散度:Mw/Mnは2.1、燃焼イオンクロマトグラフィーにより算出されたパーフルオロポリエーテル化合物中のフッ素原子の含有割合29質量%]
HBM:2-ヒドロキシイソ酪酸メチル
PGME:プロピレングリコールモノメチルエーテル
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
EtOH:エタノール
Ac1:多官能アクリレート[東亞合成(株)製 アロニックス(登録商標)MT-3010]
Ac2:オキシエチレン変性多官能アクリレート[第一工業製薬(株)製 ニューフロンティア(登録商標)MF-001]
Ac3:多官能ウレタンアクリレート[根上工業(株)製 アートレジン(登録商標)UN-908]
C1:PEDOT/PSS水分散液[Sigma-Aldrich社製 PEDOT/PSS 3.0質量%乃至4.0質量%水分散液 高導電性グレード 製品番号655201]
P1:PEDOT/PSSペレット[Sigma-Aldrich社製 PEDOT/PSS 製品番号768618]
PFPE1:ポリ(オキシパーフルオロアルキレン)基を含む分子鎖の両末端それぞれにポリ(オキシアルキレン)基を介さずヒドロキシ基を2つ有する下記構造のパーフルオロポリエーテル[ソルベイスペシャルティポリマーズ社製 Fomblin(登録商標)T4]
BEI:1,1-ビス(アクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート[(株)レゾナック製 カレンズ(登録商標)BEI]
DOTDD:ジネオデカン酸ジオクチル錫[日東化成(株)製 ネオスタン(登録商標)U-830]
O2959:2-ヒドロキシ-1-(4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル)-2-メチルプロパン-1-オン[IGM Resins社製 Omnirad(登録商標)2959]
S2:ポリ(オキシパーフルオロアルキレン)基を含む分子鎖の両末端に活性エネルギー線重合性基を合計4つ有するパーフルオロポリエーテル[ソルベイスペシャルティポリマーズ社製 Fluorolink(登録商標)AD-1700、不揮発分70質量%溶液、GPCによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量:Mwは3973、分散度:Mw/Mnは2.1、燃焼イオンクロマトグラフィーにより算出されたパーフルオロポリエーテル化合物中のフッ素原子の含有割合29質量%]
HBM:2-ヒドロキシイソ酪酸メチル
PGME:プロピレングリコールモノメチルエーテル
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
EtOH:エタノール
[製造例1]ポリ(オキシパーフルオロアルキレン)基を含む分子鎖の両末端それぞれにウレタン結合を介してアクリロイル基を4つ有するパーフルオロポリエーテル(S1)の製造
スクリュー管に、PFPE1 1.19g(0.5mmol)、BEI 0.52g(2.2mmol)、DOTDD 0.017g(PFPE1及びBEIの合計質量の0.01倍量)、及びPGMEA 1.67gを仕込んだ。この混合物を、スターラーチップを用いて室温(およそ23℃)で24時間撹拌して、目的化合物であるS1の50質量%PGMEA溶液を得た。得られたS1のGPCによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量:Mwは2,300、分散度:Mw(重量平均分子量)/Mn(数平均分子量)は1.0であった。
スクリュー管に、PFPE1 1.19g(0.5mmol)、BEI 0.52g(2.2mmol)、DOTDD 0.017g(PFPE1及びBEIの合計質量の0.01倍量)、及びPGMEA 1.67gを仕込んだ。この混合物を、スターラーチップを用いて室温(およそ23℃)で24時間撹拌して、目的化合物であるS1の50質量%PGMEA溶液を得た。得られたS1のGPCによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量:Mwは2,300、分散度:Mw(重量平均分子量)/Mn(数平均分子量)は1.0であった。
[製造例2]導電性高分子材料C2の調製
P1 1.00gに水を加え、固形分濃度が1質量%、水の濃度が5質量%となるようにEtOHで希釈し、導電性高分子材料C2を調製した。
P1 1.00gに水を加え、固形分濃度が1質量%、水の濃度が5質量%となるようにEtOHで希釈し、導電性高分子材料C2を調製した。
[実施例1乃至実施例6、比較例1乃至比較例6]
表1に記載した下記の各成分を混合し、表1に記載の固形分濃度の硬化性組成物を調製した。なお、ここで固形分とは溶媒以外の成分を指す。また、表1中、[部]とは[質量部]を、[%]は[質量%]を表す。
多官能(メタ)アクリレートモノマー:表1に記載の多官能(メタ)アクリレートモノマーを100質量部
表面改質剤:表1に記載の表面改質剤を表1に記載の量(固形分換算)
重合開始剤:O2959を3質量部
導電性高分子材料:表1に記載の導電性高分子材料を表1に記載の量(固形分換算)
※C1は3.5質量%水分散液として固形分を換算した。
溶媒:表1に記載の溶媒を表1に記載の量
表1に記載した下記の各成分を混合し、表1に記載の固形分濃度の硬化性組成物を調製した。なお、ここで固形分とは溶媒以外の成分を指す。また、表1中、[部]とは[質量部]を、[%]は[質量%]を表す。
多官能(メタ)アクリレートモノマー:表1に記載の多官能(メタ)アクリレートモノマーを100質量部
表面改質剤:表1に記載の表面改質剤を表1に記載の量(固形分換算)
重合開始剤:O2959を3質量部
導電性高分子材料:表1に記載の導電性高分子材料を表1に記載の量(固形分換算)
※C1は3.5質量%水分散液として固形分を換算した。
溶媒:表1に記載の溶媒を表1に記載の量
硬化性組成物を、両面を易接着処理してプライマー層が形成されたA4サイズのPETフィルム[東レ(株)製 ルミラー(登録商標)U403(別称U40)、厚み50μm]上にバーコーターにより塗布し、塗膜を得た。この塗膜を60℃のオーブンで3分間乾燥させ溶媒を除去した。得られた膜を、窒素雰囲気下、露光量700mJ/cm2のUV光を照射し露光することで、およそ5μmの膜厚を有するハードコート層(硬化膜)を有するハードコートフィルムを作製した。
硬化性組成物の均質性、並びに得られたハードコート層を有するハードコートフィルムの、撥水性、表面エネルギー、動摩擦係数、押し込み硬度、押し込み弾性率、耐摩耗性、耐薬品性及び帯電防止性を評価した。撥水性、表面エネルギー、動摩擦係数、押し込み硬度、押し込み弾性率、耐摩耗性、耐薬品性及び帯電防止性の評価の手順を以下に示す。結果を表2に併せて示す。
[組成物均質性]
調製した各硬化性組成物の外観を目視で確認し、以下の基準に従い評価した。
A:透明溶液(浮遊物、沈降物及び相分離何れも無し)
C:浮遊物、沈降物及び相分離のうち何れか有り
[撥水性]
水3μLをハードコート層表面に付着させ、その5秒後の接触角θを5回測定し、その平均値から以下の基準に従い評価した。
A:θ>105度
B:100度≦θ≦105度
C:θ<100度
[表面エネルギー]
水3μL又はヨウ化メチレン1μLをハードコート層表面に付着させ、その5秒後の接触角θを5回測定した。これらの溶媒の接触角平均値から、表面エネルギーを算出した。
[動摩擦係数]
前記摩擦摩耗試験システムで、ハードコート層表面の動摩擦係数μkを測定した。
[押し込み硬度、押し込み弾性率]
前記ナノインデンターを用いて、ハードコート層表面の押し込み硬度と押し込み弾性率を測定した。
[耐摩耗性]
ハードコート層表面を前記往復摩耗試験機に取り付けた円筒形消しゴム[Minoan社製 RUBBER STICK、φ6.0mm]で、1kgの荷重を掛けて10,000往復擦った。その擦った部分に水3μLを付着させ、その5秒後の接触角θを5回測定し、その平均値から以下の基準に従い評価した。
A:θ>95度
B:90度≦θ≦95度
C:θ<90度
[耐薬品性]
ハードコート層表面にエタノールを滴下した後、前記往復摩耗試験機に取り付けた円筒形消しゴム[Minoan社製 RUBBER STICK、φ6.0mm]で1kgの荷重を掛けて3000往復擦った。その擦った部分に水3μLを付着させ、その5秒後の接触角θを5回測定し、その平均値から以下の基準に従い評価した。
A:θ>95度
B:90度≦θ≦95度
C:θ<90度
[帯電防止性]
前記高抵抗率計に付属するレジテーブルUFLのテフロン(登録商標)面にハードコートフィルムを配置し、該ハードコートフィルムのハードコート層表面にプローブを押し当て、その10秒後の表面抵抗値を5回測定し、その平均値を算出した。
調製した各硬化性組成物の外観を目視で確認し、以下の基準に従い評価した。
A:透明溶液(浮遊物、沈降物及び相分離何れも無し)
C:浮遊物、沈降物及び相分離のうち何れか有り
[撥水性]
水3μLをハードコート層表面に付着させ、その5秒後の接触角θを5回測定し、その平均値から以下の基準に従い評価した。
A:θ>105度
B:100度≦θ≦105度
C:θ<100度
[表面エネルギー]
水3μL又はヨウ化メチレン1μLをハードコート層表面に付着させ、その5秒後の接触角θを5回測定した。これらの溶媒の接触角平均値から、表面エネルギーを算出した。
[動摩擦係数]
前記摩擦摩耗試験システムで、ハードコート層表面の動摩擦係数μkを測定した。
[押し込み硬度、押し込み弾性率]
前記ナノインデンターを用いて、ハードコート層表面の押し込み硬度と押し込み弾性率を測定した。
[耐摩耗性]
ハードコート層表面を前記往復摩耗試験機に取り付けた円筒形消しゴム[Minoan社製 RUBBER STICK、φ6.0mm]で、1kgの荷重を掛けて10,000往復擦った。その擦った部分に水3μLを付着させ、その5秒後の接触角θを5回測定し、その平均値から以下の基準に従い評価した。
A:θ>95度
B:90度≦θ≦95度
C:θ<90度
[耐薬品性]
ハードコート層表面にエタノールを滴下した後、前記往復摩耗試験機に取り付けた円筒形消しゴム[Minoan社製 RUBBER STICK、φ6.0mm]で1kgの荷重を掛けて3000往復擦った。その擦った部分に水3μLを付着させ、その5秒後の接触角θを5回測定し、その平均値から以下の基準に従い評価した。
A:θ>95度
B:90度≦θ≦95度
C:θ<90度
[帯電防止性]
前記高抵抗率計に付属するレジテーブルUFLのテフロン(登録商標)面にハードコートフィルムを配置し、該ハードコートフィルムのハードコート層表面にプローブを押し当て、その10秒後の表面抵抗値を5回測定し、その平均値を算出した。
表2に示すように、多官能(メタ)アクリレートモノマー100質量部に対し導電性高分子材料を5.5質量部乃至15質量部含有する硬化性組成物から得られるハードコート層で、表面の耐摩耗性試験後における水接触角が90度以上であり、動摩擦係数が0.30以下であり、表面エネルギーが35dyne/cm以下であり、押し込み硬度が0.25GPa以上0.45GPa未満であり、押し込み弾性率が3GPa以上であるハードコート層(実施例1乃至実施例6)は、導電性高分子材料を含まない硬化性組成物から得られたハードコート層(比較例1)と比較して、帯電防止性及び耐摩耗性に優れることが明らかとなった。
比較例2の硬化性組成物は実施例1乃至実施例4の硬化性組成物と同種類の導電性高分子材料を含むが、導電性高分子材料の含有量が少なく、比較例2の硬化性組成物から得られたハードコート層は表面抵抗値が1×1014Ω/□以上であるため、耐摩耗性が劣る結果となった。比較例3の硬化性組成物は、導電性高分子材料の含有量が多すぎるため、均質性が劣る結果となった。比較例4の硬化性組成物から得られたハードコート層は、表面抵抗値が1×1011Ω/□の帯電防止性を有するが、表面改質剤を未添加としたために撥水性が劣り、表面エネルギーが高く防汚性に劣る結果となった。さらに、表面の動摩擦係数が高く、滑り性に劣る結果となった。
Claims (9)
- (a)多官能(メタ)アクリレートモノマー、
(b)表面改質剤、
(c)重合開始剤、及び
(d)導電性高分子材料
を含む、ハードコート層形成用硬化性組成物であって、
前記(d)導電性高分子材料の含有量は前記(a)多官能(メタ)アクリレートモノマー100質量部に対し5.5質量部乃至15質量部であり、
前記ハードコート層形成用硬化性組成物の硬化物であるハードコート層について表面の耐摩耗性試験後における水接触角が90度以上であり、
前記ハードコート層は、その表面の動摩擦係数が0.30以下であり、
前記ハードコート層の表面エネルギーが35dyne/cm以下であり、
前記ハードコート層の表面に対してナノインデンテーション法で測定された押し込み硬度が0.25GPa以上0.45GPa未満であり、ナノインデンテーション法で測定された押し込み弾性率が3GPa以上である、ハードコート層形成用硬化性組成物。 - 前記(d)導電性高分子材料がポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)を含む、請求項1に記載のハードコート層形成用硬化性組成物。
- 前記(d)導電性高分子材料が、ポリスチレンスルホン酸をドープしたポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)を含む、請求項2に記載のハードコート層形成用硬化性組成物。
- 前記(d)導電性高分子材料の含有量が前記(a)多官能(メタ)アクリレートモノマー100質量部に対し5.5質量部乃至10質量部である、請求項1に記載のハードコート層形成用硬化性組成物。
- さらに(e)溶媒を含む、請求項1に記載のハードコート層形成用硬化性組成物。
- フィルム基材の少なくとも一方の面にハードコート層を備えたハードコートフィルムであって、該ハードコート層は請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載のハードコート層形成用硬化性組成物の硬化物である、ハードコートフィルム。
- 請求項8に記載のハードコートフィルムを備えたディスプレイ装置。
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-
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