JP2015189799A - 硬化性樹脂組成物、ハードコート材及び硬化物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下記成分(A)及び(B)を含み、[成分(A)の重量]:[成分(B)の重量]が20:80〜80:20である硬化性樹脂組成物。
成分(A):4級アンモニウム塩基を有する(メタ)アクリル樹脂
成分(B):重量平均分子量(Mw)が3,000〜50,000である、ウレタン(メタ)アクリレート
【選択図】なし
Description
即ち、特許文献1のような樹脂組成物の組成では、硬化後の耐擦傷性は満足いくものの、硬化前の耐ブロッキング性が十分ではない。また、特許文献2,3に記載されているようなアクリル樹脂とウレタン樹脂の組み合わせは相溶性が悪く、耐ブロッキング性と耐擦傷性のバランスを取りながら混合することが難しく、特に、耐ブロッキング性を良くするためにウレタン樹脂(ウレタンアクリレート)の分子量を高くしようとするとアクリル樹脂と混合することが困難となる。
本発明はまた、この硬化性樹脂組成物を用いて得られるハードコート材及び硬化物を提供することを課題とする。
即ち、本発明の要旨は以下の[1]〜[6]に存する。
成分(A):4級アンモニウム塩基を有する(メタ)アクリル樹脂
成分(B):重量平均分子量(Mw)が3,000〜50,000である、ウレタン(メタ)アクリレート
本発明の硬化性樹脂組成物は、下記成分(A)及び(B)を含み、[成分(A)の重量]:[成分(B)の重量]が20:80〜80:20であることを特徴とする。
成分(A):4級アンモニウム塩基を有する(メタ)アクリル樹脂
成分(B):重量平均分子量(Mw)が3,000〜50,000である、ウレタン(メタ)アクリレート
また、本発明において、成分(B)の重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定されたポリスチレン換算の値であり、具体的には後掲の実施例の項に記載される方法で測定される。
本発明に用いる成分(A)は第4級アンモニウム塩基を有する(メタ)アクリル樹脂である。ここで、「アクリル樹脂」とは、少なくともアクリロイル基を有するモノマーを重合して得られる樹脂を意味する。また、「メタクリル樹脂」とは、少なくともメタクリル基を有するモノマーを重合して得られる樹脂を意味する。本発明に用いる成分(A)は少なくとも第4級アンモニウム塩基を有し、かつ炭素間不飽和二重結合を有するモノマーを重合して得られる(メタ)アクリル樹脂である。
なお、4級アンモニウム塩基量は、成分(A)の第4級アンモニウム塩基を有する(メタ)アクリル樹脂の製造時の原料モノマー仕込み量から算出して求めることができる。
本発明に用いる成分(B)は、重量平均分子量(Mw)が3,000〜50,000である、ウレタン(メタ)アクリレートである。本発明において、成分(B)のウレタン(メタ)アクリレートにはウレタン構造を有するものとイソシアヌレート環構造を有するものとの両方が含まれるものとし、成分(B)のウレタン(メタ)アクリレートはウレタン構造及びイソシアヌレート環の少なくとも一方と(メタ)アクリロイル基とを有するものであれば特に制限はない(ただし、成分(A)に該当するものを除く。)。成分(B)として、ウレタン(メタ)アクリレートを用いることにより、耐傷付性を付与することができる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、前述の成分(A)及び(B)を、[成分(A)の重量]:[成分(B)の重量]が20:80〜80:20となるように含有する。
成分(A)の配合量が上記範囲よりも少なく、成分(B)の配合量が多いと耐ブロッキング性が悪くなる。一方、成分(B)の配合量が上記範囲よりも少なく、成分(A)の配合量が多いと、耐傷付性が悪くなる。
本発明の硬化性樹脂組成物における[成分(A)の重量]:[成分(B)の重量]は、好ましくは30:70〜70:30であり、より好ましくは40:60〜60:40である。
本発明の硬化性樹脂組成物は、活性エネルギー線により硬化させるために、重合開始剤を含有することが好ましい。重合開始剤は、本発明の硬化性樹脂組成物中の前記成分(A)と前記成分(B)との合計100重量部に対して、通常0.01重量部以上、好ましくは0.1重量部以上、より好ましくは1重量部以上、また、通常20重量部以下、好ましくは10重量部以下加えることができる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、更に、平均一次粒子径が1μm以下の無機粒子を含有していてもよく、このような無機粒子を含有することで、より一層高硬度で良好な耐ブロッキング性を有するハードコート層を形成し得る硬化性樹脂組成物を提供できる。
[平均一次粒子径(nm)]=6,000/〔[比表面積(m2/g)]×[密度(g/cm3)]〕
本発明の硬化性樹脂組成物は、有機溶媒を用いることが好ましい。
有機溶媒としては、特に限定されるものではなく、成分(A)、(B)の種類やハードコート層を形成する際に用いる基材の種類、基材への塗布方法等を考慮して適宜選択することができる。用いることができる有機溶媒の具体例としては、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒;メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒;ジエチルエーテル、イソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、アニソール、フェネトール等のエーテル系溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソプロピル、エチレングリコールジアセテート等のエステル系溶媒;ジメチルホルムアミド、ジエチルホルムアミド、N−メチルピロリドン等のアミド系溶媒;メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ等のセロソルブ系溶媒;メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール等のアルコール系溶媒;ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン系溶媒等が挙げられる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、本発明の効果を阻害しない範囲で上記の成分(A)、(B)、重合開始剤、無機粒子、及び有機溶媒以外のその他の成分を含んでいてもよい。その他の成分としては、紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系光安定剤、充填剤、シランカップリング剤、反応性希釈剤、帯電防止剤、有機顔料、分散剤、チクソトロピー性付与剤(増粘剤)、消泡剤、酸化防止剤等が挙げられる。
本発明の硬化性樹脂組成物の製造方法は特に制限されないが、例えば、成分(A)、(B)及び必要により適宜、有機溶媒、その他の成分等を混合することにより得ることができる。各成分の混合に際しては、ディスパーザー、撹拌機等で均一に混合することが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物に活性エネルギー線を照射するなどして硬化させることにより、本発明の硬化物を得ることができる。特に、本発明の硬化性樹脂組成物を基材の上などに塗布して硬化させることにより、本発明の硬化性樹脂組成物よりなる硬化層を基材上に形成してなる積層体とすることができる。また、このように、本発明の硬化性樹脂組成物を基材の上などに塗布し、フィルム状に硬化させることで、ハードコートフィルム(ハードコート層)を得ることができる。また、基材として他の樹脂フィルム上に本発明の硬化性樹脂組成物を塗布し、硬化させてハードコートフィルムを成形することで、他の樹脂フィルム上にハードコートフィルムを積層してなるフィルム積層体が得られる。
なお、本発明において、「塗布」とは一般的に「塗工」と呼ばれるものも含む概念として用いることとする。
本発明の硬化性樹脂組成物より得られる硬化物は、転写フィルム用の活性エネルギー線組成物として好適に用いることができる。例えば内装・外装用の建装材や自動車、家電、情報電子材料等の各種部材等に有効に適用することが可能である。特に、本発明の硬化性樹脂組成物より得られる硬化物は、これをトップコート層とする加飾フィルムとして有用である。
以下の実施例及び比較例における、メタクリル樹脂、ウレタンアクリレート、硬化性樹脂組成物、塗布膜、硬化膜の物性等の測定・評価方法は以下の通りである。
GPC測定法により以下の条件にて、ウレタンアクリレートの重量平均分子量(Mw)を測定した。
機器 :東ソー社製「HLC−8120GPC」
カラム :東ソー社製
「TSKgel superH1000+H2000+H3000」
検出器 :示差屈折率検出器(RI検出器/内蔵)
溶媒 :テトラヒドロフラン
温度 :40℃
流速 :0.5mL/分
注入量 :10μL
濃度 :0.2重量%
較正試料:単分散ポリスチレン
較正法 :ポリスチレン換算
溶媒:[メチルエチルケトンの重量]/[イソプロパノールの重量]=80/20の混合溶媒
固形分:40重量%
温度:25℃
機器:TOKIMEC社製 E型粘度計TV−20
固形分40重量%の成分(A)と成分(B)を実施例の配合に従って混合し、1日静置した後の溶液の状態について、目視にて以下の通り評価した。
○:分離や白濁の状態が無く、透明である。
△:明らかな分離の状態は確認されないが、白濁している。
×:明らかな分離の状態が確認される。
硬化性樹脂組成物を、易成形ポリエチレンテレフタレート(PET)100μmフィルム上に、乾燥後膜厚3μmになるようにバーコーターで塗工後、80℃で2分間乾燥させ、その後、23℃、相対湿度60%下で1日養生し、塗布積層フィルムを得た。この塗布積層フィルムについて、後述する(5)、(6)の物性評価を行った。
上記(4)で得られた塗布積層フィルムについて、ヘーズメーター(村上色彩技術研究所(株)社製「HAZE METER HM−65W」)を用いてJIS K7105に準拠して測定した。
上記(4)で得られた塗布積層フィルムの表面に易成形ポリエチレンテレフタレート(PET)を重ね合わせ、プレス機により0.1kg/cm2の荷重を、25℃で、24時間かけブロッキングさせた。除荷後、フィルムを剥離して以下の通り評価した。
○:引っ掛かりが無く剥離する。
△:引っ掛かりはあるがすぐに剥離する。
×:非常に引っ掛かりがあり、剥離しにくい。
硬化性樹脂組成物を易成形ポリエチレンテレフタレート(PET)100μmフィルム上に、乾燥後膜厚2μmになるようにバーコーターで塗工後、80℃で1分間乾燥させ、その後、アイグラフィック社製「EYE UV METER UVPF−A1、PD365」を使用して積算光量500mJ/cm2になるように紫外線を照射して硬化膜を形成した後、23℃、相対湿度60%下で1日養生し、硬化積層フィルムを得た。この硬化積層フィルムについて、前述の(5)と、後述する(8)、(9)、(10)の物性評価を行った。
上記(7)で得られた硬化積層フィルムを用いて、鉛筆硬度を測定した。荷重は1kgfとし、JIS K7105に準拠して測定した。
○:鉛筆硬度が2H以上
×:鉛筆硬度がH以下
上記(7)で得られた硬化積層フィルムを用いて、耐傷付き性の評価をした。ボンスター社製スチールウール#0000に130g/cm2の荷重で10往復し以下の通り評価した。
〇:10本未満の傷
×:10本以上の傷
上記(7)で得られた硬化積層フィルムを10mm幅に切断し、テンシロン引張試験機((株)イマダ製「MX2−500N」)を用いて、温度100℃、引張速度40mm/分、チャック間距離40mmの条件で破断伸度を測定した。破断伸度が100%以上であれば3次元成形性が良好であるものと評価した。
以下の実施例及び比較例において用いた原料及び溶媒とその略称は以下の通りである。
・MEK:メチルエチルケトン
・IPA:イソプロピルアルコール
・MMA:メタクリル酸メチル
・DMMA−Q:メタクリル酸ジメチルアミノエチル4級塩(共栄社化学社製「ライトエステルDQ−100」)
・AIBN:2,2’−アゾビスイソブチロニトリル
・IPDI3量体:ポリイソホロンジイソシアネート(イソシアヌレート型)(エボニック社製「VESTANAT T1890」)
・1,6−HD:1,6−ヘキサンジオール
・PETA: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(水酸基価130mgKOH/g)(大阪有機社製「ビスコート300」)
・DPHA:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートの混合物(水酸基価50mgKOH/g)(日本化薬社製「KAYARAD DPHA」)
・MEHQ:ハイドロキノンモノメチルエーテル
・DBTDL:ジブチル錫ジラウレート(日東化成社製「ネオスタン U−810」)
攪拌器、還流冷却器、滴下漏斗、温度計を取り付けた4ツ口フラスコ中に、MMA:380重量部、DMMA−Q:20重量部、MEK:432重量部、IPA:120重量部を仕込み75℃まで昇温した。75℃に昇温後、AIBN:4重量部をMEK:16重量部に溶解した液を添加した。同じ溶液を1時間後および2時間後の2回添加し、最後の添加から3時間重合を続け、固形分40重量%のメタクリル樹脂(A−1)を得た。
メタクリル樹脂(A−1)の粘度は1,080mPa・sであった。また、このメタクリル樹脂(A−1)はMMA95モル%とDMMA−Q5モル%とを共重合してなるものであり、4級アンモニウム塩基量は0.241mmol/gであった。
MMAを396重量部、DMMA−Qを4重量部使用した以外は全てメタクリル樹脂(A−1)と同様にして、固形分40重量%のメタクリル樹脂(A−2)を得た。
メタクリル樹脂(A−2)の粘度は1,260mPa・sであった。また、このメタクリル樹脂(A−2)は、MMA99モル%と、DMMA−Q1モル%とを共重合してなるものであり、4級アンモニウム塩基量は0.048mmol/gであった。
攪拌器、還流冷却器、滴下漏斗、及び温度計を取り付けた4つ口フラスコに、MEK:400.0g、IPDI3量体:173.4gを仕込み、系内を80℃に昇温して溶解させた。続いて液中に空気を導入後、MEHQ:0.5g、1,6−HD:14.3g、PETA:92.3g、DPHA:320.0g、DBTDL:0.5gを仕込み、同温度で8時間反応を行った。反応終了後、MEK:500.0gを添加して冷却し、固形分40重量%のウレタンアクリレート(B−1)(ウレタン構造及びイソシアヌレート環構造を有するもの)を得た。
ウレタンアクリレート(B−1)の重量平均分子量(Mw)は19,400であった。
攪拌器、還流冷却器、滴下漏斗、及び温度計を取り付けた4つ口フラスコに、MEK:100.0g、IPDI3量体:34.3gを仕込み、系内を80℃に昇温して溶解させた。続いて液中に空気を導入後、MEHQ:0.1g、DPHA:365.7g、DBTDL:0.1gを仕込み、同温度で8時間反応を行った。さらにDBTDL:0.1gを追加添加し、同温度で8時間反応を行った。反応終了後、MEK:500.0gを添加して冷却し、固形分40重量%のウレタンアクリレート(b−1)を得た。
ウレタンアクリレート(b−1)の重量平均分子量(Mw)は1,950であった。
メタクリル樹脂(A−1)50重量部、ウレタンアクリレート(B−1)50重量部を配合し、重合開始剤として1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(BASF社製「Irgacure(登録商標)184」)を2.5重量部(固形分100重量部に対し5重量部)均一に混合して硬化性樹脂組成物を得て、相溶性を評価した。得られた硬化性樹脂組成物を用い、前記の方法にて塗布積層フィルムを作成し、ヘーズ、耐ブロッキング性を評価した。また、得られた硬化性樹脂組成物を用い、前記の方法にて硬化積層フィルムを作成し、鉛筆硬度、耐傷付性、高温延伸性を評価した。これらの評価結果を表−1に示す。
表−1に示すとおり、配合組成を変更した以外は実施例1と同様に実施して硬化性樹脂組成物を得た。また、実施例1と同様にして各種の評価を行った。その結果を表−1に示す。
表−1より以下のことがわかる。まず、実施例1〜2に対し、比較例1は成分(A)の配合量が少なく、成分(B)の配合量が多い例である。実施例1〜2と比較例1との比較から、成分(A)の配合量が本発明の範囲よりも少なく、成分(B)の配合量が多いと耐ブロッキング性が悪くなることがわかる。次に、比較例2は成分(B)の配合量が少なく、成分(A)の配合量が多い例である。実施例1〜2と比較例2との比較から、成分(B)の配合量が本発明の範囲よりも少なく、成分(A)の配合量が多いと耐傷付性が悪くなることがわかる。更に、比較例3は成分(B)の重量平均分子量が本発明の範囲よりも低い例である。実施例1〜2と比較例3との比較から、成分(B)の重量平均分子量が本発明の範囲よりも低いと耐ブロッキング性が悪くなることがわかる。
Claims (6)
- 下記成分(A)及び(B)を含み、[成分(A)の重量]:[成分(B)の重量]が20:80〜80:20である硬化性樹脂組成物。
成分(A):4級アンモニウム塩基を有する(メタ)アクリル樹脂
成分(B):重量平均分子量(Mw)が3,000〜50,000である、ウレタン(メタ)アクリレート - 成分(A)の4級アンモニウム塩基量が0.02〜1.0mmol/gである請求項1に記載の硬化性樹脂組成物。
- 成分(A)として少なくともメタクリル樹脂を含む、請求項1又は2に記載の硬化性樹脂組成物。
- 成分(B)が、ウレタン構造及びイソシアヌレート環構造を有するウレタン(メタ)アクリレートである、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物。
- 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物からなるハードコート材。
- 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物を硬化させてなる硬化物。
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