JP4860952B2 - Coating composition for surface protective layer and antireflection film using the same - Google Patents
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Description
本発明は、光学部材に用いられる表面保護層及びそれを有する反射防止膜に関する。 The present invention relates to a surface protective layer used for an optical member and an antireflection film having the surface protective layer.
ディスプレイ装置などの表示機器の視認性を高めるために用いられる反射防止膜は、従来は複数層を積層してなるものが主流であった。これは屈折率が1.4〜1.6である低屈折率層(フッ素系材料、シリカ系材料、有機ポリマーなど)と、屈折率1.6以上である高屈折率層(金属酸化物を含有する材料など)とを交互に2層以上積層することによって可視光領域での反射率を低下させるものである。しかしながら、このような複数層からなる反射防止膜は、その製造プロセスが煩雑であることはもちろんであり、さらに可視光領域内での反射率の均一性に乏しく、望まない色合いやギラツキが発生するという問題があった。 Conventionally, an antireflection film used for enhancing the visibility of a display device such as a display device has been mainly formed by laminating a plurality of layers. This includes a low refractive index layer (fluorine-based material, silica-based material, organic polymer, etc.) having a refractive index of 1.4 to 1.6, and a high refractive index layer (metal oxide) having a refractive index of 1.6 or more. The reflectance in the visible light region is reduced by alternately laminating two or more layers of the material and the like contained therein. However, such an antireflection film composed of a plurality of layers has a complicated manufacturing process, and also has a poor uniformity of reflectance in the visible light region, and undesired hues and glare occur. There was a problem.
可視光領域全体にわたり反射率を均一に低く抑えるには、下記のような単層からなる反射防止膜が適している。すなわち、ガラス(屈折率1.52程度)、ポリメチルメタクリレート(屈折率1.49程度)、ポリエチレンテレフタレート(屈折率1.54〜1.67程度)、トリアセチルセルロース(屈折率1.49程度)などのような基板上に単層の低屈折率層を直接設けるか、あるいは基材上に有機系あるいは無機系のハードコート層(屈折率1.45〜1.70程度)を積層した上で単層の低屈折率層を設けることによって、可視光領域内での反射率を均一に低下させるというものである。この場合、低屈折率層の屈折率の値は、用いる基材(ハードコート層が存在する場合はハードコート層)の屈折率の平方根に近ければ近いほど優れた反射防止膜となる。つまり低屈折率層の屈折率を1.40未満、より好ましくは1.30未満に設定することで、反射防止性能を向上させることができる。 In order to keep the reflectance uniformly low over the entire visible light region, the following antireflection film consisting of a single layer is suitable. That is, glass (refractive index of about 1.52), polymethyl methacrylate (refractive index of about 1.49), polyethylene terephthalate (refractive index of about 1.54 to 1.67), triacetyl cellulose (refractive index of about 1.49) A single low refractive index layer is directly provided on a substrate such as, or an organic or inorganic hard coat layer (refractive index of about 1.45 to 1.70) is laminated on a substrate. By providing a single low refractive index layer, the reflectance in the visible light region is uniformly reduced. In this case, the closer the refractive index value of the low refractive index layer is to the square root of the refractive index of the substrate to be used (hard coat layer if a hard coat layer is present), the better the antireflection film. In other words, the antireflection performance can be improved by setting the refractive index of the low refractive index layer to less than 1.40, more preferably less than 1.30.
このような非常に低い屈折率を有する層として、シリカ微粒子からなり、内部に微小な空隙を有するかあるいは表面に微小な凹凸を有する低屈折率層が提案されている(特許文献1〜3)。これらは屈折率1.40未満である層を簡便に形成可能という点では有用であるが、層内に空隙を有するために応力が一点に集中しやすく、また表面に凹凸が存在するために摩擦係数が高いので、機械的強度、特に耐擦傷性に乏しいという問題があった。また、空隙内部や凹凸の隙間に汚染物質が取り込まれやすく、防汚性にも劣るという問題もあった。 As such a layer having a very low refractive index, a low refractive index layer made of silica fine particles and having minute voids inside or having minute irregularities on the surface has been proposed (Patent Documents 1 to 3). . These are useful in that it is possible to easily form a layer having a refractive index of less than 1.40. However, since there are voids in the layer, stress tends to concentrate on one point, and because the surface has irregularities, there is friction. Since the coefficient is high, there is a problem that mechanical strength, particularly scratch resistance is poor. In addition, there is a problem that contaminants are easily taken into the gaps and the gaps between the projections and depressions, and the antifouling property is poor.
これらの問題を解決するためには、低屈折率層の上部にさらに表面保護層を形成するのが有効である。しかし、空隙を有する層の上に、その空隙を維持したままさらに薄い層を形成することは非常な困難が伴う。例えば特許文献4には、空隙を有する低屈折率層上に含フッ素ポリマーからなる層を積層する際に、フッ素系微粒子を共存させたり、含フッ素ポリマーの分子量を制御したり、その塗布量を少量に抑えたりすることなどによって、低屈折率層内部の空隙に含フッ素ポリマーが浸入する量を低下させる手法が開示されている。しかしながら、この方法によっても低屈折率層の屈折率が1.40未満であるような積層体は得られていない。これは、表面保護層に由来する物質が低屈折率層の空隙に浸入するのを未だ防ぐことができていないためと考えられ、すなわち上記の課題が解決されているとは言い難い。また、フッ素系微粒子だけでは、表面の緻密性が不十分であり、層に指紋がついてしまう(耐指紋性に劣る)という問題があり、さらに、微粒子は粒径分布を持つために、相対的に小さい粒径を有する微粒子が表面保護層の下層、すなわち低屈折率層に浸透してしまい、低屈折率が得られないという問題もある。
以上の通り、従来の技術では、屈折率が1.40未満であるような低屈折率層上に形成された、機械的強度と防汚性に優れた表面保護層は提供されていない。
As described above, the conventional technology does not provide a surface protective layer excellent in mechanical strength and antifouling property, which is formed on a low refractive index layer having a refractive index of less than 1.40.
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、空隙を有する層の上にその空隙を維持したまま形成することが可能であり、かつ機械的強度と防汚性に優れた表面保護層を形成可能な表面保護層用塗布組成物、並びにそれを用いてなる反射防止性能に優れた反射防止膜を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and a surface protective layer that can be formed on a layer having voids while maintaining the voids and has excellent mechanical strength and antifouling properties. It is an object of the present invention to provide a coating composition for a surface protective layer that can be formed, and an antireflection film excellent in antireflection performance using the composition .
本発明の表面保護層用塗布組成物は、含フッ素ポリマーと無機微粒子と加熱又は光照射により酸又はアルカリを発生しうる物質とを含有し、前記含フッ素ポリマーと前記無機微粒子とが共有結合を介して結合してなり、前記含フッ素ポリマーが含フッ素ビニルモノマーによる繰り返し単位及び同一分子内にビニル基と加水分解可能なシリル基を共に含むケイ素化合物による繰り返し単位を少なくとも含む共重合体であることを特徴とする。 The coating composition for a surface protective layer of the present invention contains a fluorine-containing polymer, inorganic fine particles, and a substance capable of generating an acid or an alkali by heating or light irradiation, and the fluorine-containing polymer and the inorganic fine particles are covalently bonded. The fluorine-containing polymer is a copolymer containing at least a repeating unit of a fluorine-containing vinyl monomer and a repeating unit of a silicon compound containing both a vinyl group and a hydrolyzable silyl group in the same molecule. It is characterized by.
本発明の表面保護層用塗布組成物においては、前記含フッ素ビニルモノマーが、(メタ)アクリル酸のフルオロアルキルエステルであることが好ましい。 In the coating composition for a surface protective layer of the present invention, the fluorinated vinyl monomer is preferably a fluoroalkyl ester of (meth) acrylic acid .
本発明の表面保護層用塗布組成物においては、前記(メタ)アクリル酸のフルオロアルキルエステルが、鎖長の異なるフルオロアルキル基を有する少なくとも2種類以上の(メタ)アクリル酸のフルオロアルキルエステルを含有することが好ましい。 In the coating composition for a surface protective layer of the present invention, the fluoroalkyl ester of (meth) acrylic acid contains at least two or more types of fluoroalkyl esters of (meth) acrylic acid having fluoroalkyl groups having different chain lengths. It is preferable to do.
本発明の表面保護層用塗布組成物においては、前記(メタ)アクリル酸のフルオロアルキルエステルが、アクリル酸のフルオロアルキルエステルであることが好ましい。 In the coating composition for a surface protective layer of the present invention, the fluoroalkyl ester of (meth) acrylic acid is preferably a fluoroalkyl ester of acrylic acid .
本発明の表面保護層用塗布組成物においては、前記無機微粒子がシリカ微粒子であることが好ましい。 In the coating composition for a surface protective layer of the present invention, the inorganic fine particles are preferably silica fine particles .
本発明の表面保護層用塗布組成物においては、アルコキシシランの部分加水分解及び/又は部分脱水縮合物をさらに含むことが好ましい。 The coating composition for a surface protective layer of the present invention preferably further contains a partially hydrolyzed and / or partially dehydrated condensate of alkoxysilane .
本発明の表面保護層用塗布組成物においては、前記無機微粒子と前記含フッ素ポリマーとの共有結合の形成を促進する酸、アルカリ、又はスズ化合物をさらに含むことが好ましい。 The coating composition for a surface protective layer of the present invention preferably further contains an acid, alkali, or tin compound that promotes the formation of a covalent bond between the inorganic fine particles and the fluoropolymer .
本発明の反射防止膜は、3〜50体積%の空隙を有する低屈折率層の上に上記表面保護層用塗布組成物を硬化させてなる表面保護層が積層されていることを特徴とする。 The antireflection film of the present invention is characterized in that a surface protective layer obtained by curing the coating composition for a surface protective layer is laminated on a low refractive index layer having 3 to 50% by volume of voids. .
本発明の反射防止膜においては、前記低屈折率層がシリカ微粒子を含むことが好ましい。 In the antireflection film of the present invention, the low refractive index layer preferably contains silica fine particles .
本発明の反射防止膜においては、前記低屈折率層が数珠状のシリカ微粒子を含むことが好ましい。 In the antireflection film of the present invention, the low refractive index layer preferably contains beaded silica fine particles.
本発明の反射防止膜においては、前記低屈折率層の屈折率が1.40未満であることが好ましい。 In the antireflection film of the present invention, the refractive index of the low refractive index layer is preferably less than 1.40 .
本発明の光学部材は、透明な光学基板上に、上記反射防止膜を含む単層又は複数層の層を形成してなることが好ましい。 The optical member of the present invention is preferably formed by forming a single layer or a plurality of layers including the antireflection film on a transparent optical substrate .
本発明の光学部材においては、前記光学基板が透明樹脂基板であることが好ましい。 In the optical member of the present invention, the optical substrate is preferably a transparent resin substrate .
本発明の表面保護層用塗布組成物の製造方法は、含フッ素ビニルモノマーによる繰り返し単位及び同一分子内にビニル基と加水分解可能なシリル基を共に含むケイ素化合物による繰り返し単位を少なくとも含む共重合体である含フッ素ポリマー、無機微粒子、及び溶媒を混合する工程と、前記含フッ素ポリマーと前記無機微粒子との間で共有結合を形成せしめる工程と、加熱又は光照射により酸又はアルカリを発生しうる物質を添加する工程と、を含むことを特徴とする。 The method for producing a coating composition for a surface protective layer of the present invention comprises a copolymer comprising at least a repeating unit of a fluorine-containing vinyl monomer and a repeating unit of a silicon compound containing both a vinyl group and a hydrolyzable silyl group in the same molecule. A step of mixing a fluorine-containing polymer, inorganic fine particles, and a solvent, a step of forming a covalent bond between the fluorine-containing polymer and the inorganic fine particles, and a substance capable of generating acid or alkali by heating or light irradiation. And a step of adding.
本発明の表面保護層用塗布組成物の製造方法においては、前記無機微粒子と前記含フッ素ポリマーとの共有結合の形成を促進する酸、アルカリ、又はスズ化合物を添加して前記含フッ素ポリマーと前記無機微粒子との間で共有結合を形成せしめることが好ましい。 In the method for producing a coating composition for a surface protective layer of the present invention, an acid, an alkali, or a tin compound that promotes the formation of a covalent bond between the inorganic fine particles and the fluoropolymer is added to the fluoropolymer and the It is preferable to form a covalent bond with the inorganic fine particles .
本発明の表面保護層は、空隙を有する層の上にその空隙を維持したまま形成することが可能である。すなわち、反射防止性能に優れた低屈折率層に対し、その反射防止性能を損なうことなく、さらに耐久性と防汚性を付与することができる。また、前記低屈折率層のみならず、表面の保護が求められる種々の用途に応用可能であり、産業上非常に有用である。 The surface protective layer of the present invention can be formed on a layer having voids while maintaining the voids. That is, durability and antifouling properties can be further imparted to the low refractive index layer having excellent antireflection performance without impairing the antireflection performance. Moreover, it can be applied not only to the low refractive index layer but also to various uses that require surface protection, and is very useful in industry.
本発明者は、含フッ素ポリマーと無機微粒子とを含む材料を表面保護層(オーバーコート層)に用いた場合において、下地層、例えばシリカ微粒子で構成される低屈折率層への含フッ素ポリマーの浸透を十分に抑制すること、表面保護層の表面の緻密性を確保すること、及び相対的に小さい粒径の無機微粒子の下地層への浸透を防止すること、の特性を同時に満足することができていない点に着目し、含フッ素ポリマーと無機微粒子との間を結合させ、無機微粒子で含フッ素ポリマーを保持して、下地層への含フッ素ポリマーの浸透を防止することを見出し本発明をするに至った。これにより、含フッ素ポリマーが表面保護層の表面に保持されるので、表面の緻密性が確保される。また、含フッ素ポリマーと無機微粒子とが結合することにより、無機微粒子の見掛け上の粒径が大きくなり、相対的に小さい粒径の無機微粒子であっても、下地層への浸透を防止することができる。また、下地層がシリカ微粒子で構成される低屈折率層である場合には、無機微粒子がシリカ微粒子で構成される表面の凹凸の凹部に入り込み表面保護層を平坦化する。このため、表面保護層と低屈折率層との間の密着性が向上し、機械的強度が向上する。 In the case where a material containing a fluorine-containing polymer and inorganic fine particles is used for the surface protective layer (overcoat layer), the inventor of the present invention has applied the fluorine-containing polymer to the base layer, for example, a low refractive index layer composed of silica fine particles. To satisfy the characteristics of sufficiently suppressing the penetration, ensuring the surface denseness of the surface protective layer, and preventing the penetration of the inorganic fine particles having a relatively small particle diameter into the underlayer. Focusing on the points that have not been made, the present inventors have found that the fluorine-containing polymer and the inorganic fine particles are bonded to each other, the fluorine-containing polymer is held by the inorganic fine particles, and the penetration of the fluorine-containing polymer into the underlayer is prevented. It came to do. Thereby, since the fluorine-containing polymer is held on the surface of the surface protective layer, surface denseness is ensured. In addition, the fluorine-containing polymer and the inorganic fine particles are combined to increase the apparent particle size of the inorganic fine particles, and even the inorganic fine particles having a relatively small particle size can prevent penetration into the underlayer. Can do. Further, when the underlayer is a low refractive index layer composed of silica fine particles, the inorganic fine particles enter the concave and convex portions of the surface composed of silica fine particles, and the surface protective layer is flattened. For this reason, the adhesiveness between a surface protective layer and a low-refractive-index layer improves, and mechanical strength improves.
ここで、本発明に係る表面保護層について図1及び図2を用いて説明する。図1(a),(b)は、本発明に係る表面保護層用塗布組成物を用いて表面保護層を成膜する場合を説明するための図である。図2(a),(b)は、従来の表面保護層用塗布組成物を用いて表面保護層を成膜する場合を説明するための図である。 Here, the surface protective layer according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIGS. 1A and 1B are diagrams for explaining a case where a surface protective layer is formed using the coating composition for a surface protective layer according to the present invention. FIGS. 2A and 2B are diagrams for explaining a case where a surface protective layer is formed using a conventional coating composition for a surface protective layer.
図1(a)に示すように、本発明に係る表面保護層用塗布組成物12は、含フッ素ポリマー122と無機微粒子121と共有結合により結合されている。すなわち、無機微粒子121の周りに含フッ素ポリマー122が存在する状態になっている。このような表面保護層用塗布組成物12を下地層である、シリカ微粒子11aで構成された低屈折率層11上に塗布すると図1(b)に示すような表面保護層13が形成される。無機微粒子121は含フッ素ポリマー122と共有結合しており、粒径が大きくなっているので、無機微粒子121に粒径分布が存在して比較的小さな粒径のものが存在したとしても、シリカ微粒子11a間の隙間に入り込むことを防止できる。このとき、無機微粒子121が含フッ素ポリマー122が共有結合しているので、無機微粒子121が含フッ素ポリマー122を保持した形となり、含フッ素ポリマー122が下地層のシリカ微粒子11a間に浸透してしまうことを防止できる。このため、含フッ素ポリマー122が低屈折率層11の表面にとどまるので(表面に含フッ素ポリマー層が固定されるので)、表面保護層13の表面の緻密性を確保することができる。その結果、反射防止性能に優れた低屈折率層に対し、その反射防止性能を損なうことなく、さらに耐久性と防汚性を付与することができる。
As shown in FIG. 1A, the surface protective
一方、図2(a)に示すように、従来の表面保護層用塗布組成物22は、含フッ素ポリマー222と無機微粒子221とが個別に有している。すなわち、無機微粒子221と含フッ素ポリマー222とが単に混合している状態になっている。このような表面保護層用塗布組成物22を下地層である、シリカ微粒子21aで構成された低屈折率層21上に塗布すると図2(b)に示すような表面保護層が形成される。すなわち、表面保護層においては、無機微粒子221と少量の含フッ素ポリマー222が低屈折率層21上に存在し、多くの含フッ素ポリマー222’が下地層のシリカ微粒子21a間に浸透してしまう。このため、表面保護層の表面の緻密性を確保することができない。その結果、反射防止性能に優れた低屈折率層に対し、その反射防止性能を損なうことなく、さらに耐久性と防汚性を付与することができない。
On the other hand, as shown in FIG. 2A, the conventional surface protective
本発明について、以下に具体的に説明する。
本発明の表面保護層は、含フッ素ポリマーと無機微粒子とを含有し、前記含フッ素ポリマーと前記無機微粒子とが共有結合を介して結合している材料で構成されたことを特徴とする。このような表面保護層は、含フッ素ポリマー、及びそれと共有結合を介して結合している無機微粒子とを含有する塗布組成物を基体上に塗布する工程を経ることによって製造可能である。以下、該塗布組成物について詳述する。
The present invention will be specifically described below.
The surface protective layer of the present invention is characterized in that it contains a fluorine-containing polymer and inorganic fine particles, and is composed of a material in which the fluorine-containing polymer and the inorganic fine particles are bonded through a covalent bond. Such a surface protective layer can be manufactured through a step of applying a coating composition containing a fluorine-containing polymer and inorganic fine particles bonded thereto through a covalent bond onto a substrate. Hereinafter, the coating composition will be described in detail.
含フッ素ポリマーとしては、特に限定されず、テトラフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、フッ化ビニル、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルコキシエチレン、パーフルオロアルキルエチレン、テトラフルオロエチレンオキシド、ヘキサフルオロプロピレンオキシド、パーフルオロアルキルエチレンオキシド、(メタ)アクリル酸のフルオロアルキルエステル、α−フルオロ(メタ)アクリル酸のフルオロアルキルエステルなどフッ素系モノマーの(共)重合体が挙げられる。ここで(メタ)アクリル酸とは、アクリル酸とメタクリル酸の両方を意味する。これらは、単独重合体でも2種類以上の共重合体でも良く、他の任意のモノマーとの共重合体でも良い。 The fluorine-containing polymer is not particularly limited, and tetrafluoroethylene, trifluoroethylene, vinylidene fluoride, vinyl fluoride, hexafluoropropylene, perfluoroalkoxyethylene, perfluoroalkylethylene, tetrafluoroethylene oxide, hexafluoropropylene oxide, Examples thereof include (co) polymers of fluorine monomers such as perfluoroalkylethylene oxide, fluoroalkyl ester of (meth) acrylic acid, and fluoroalkyl ester of α-fluoro (meth) acrylic acid. Here, (meth) acrylic acid means both acrylic acid and methacrylic acid. These may be a homopolymer or two or more kinds of copolymers, or may be a copolymer with any other monomer.
これらの中でも(メタ)アクリル酸のフルオロアルキルエステルが、重合体の製造方法が容易であり、かつ得られる表面保護層の機械的強度や防汚性が優れたものとなるので好ましい。(メタ)アクリル酸のフルオロアルキルエステルとは、炭素原子上に存在する一部又は全ての水素原子をフッ素原子に置換した構造を有する直鎖状あるいは分岐状のアルコールと、(メタ)アクリル酸とが脱水縮合した構造をもつエステルである。該アルコールのα位、β位、ω位は必ずしも全てフッ素化されている必要はない。特にα位あるいはα位とβ位の両方がフッ素化されていないものはエステルの安定性が高いので好ましい。用いることができる(メタ)アクリル酸のフルオロアルキルエステルの例として、2,2,2−トリフルオロエチルアクリレート、2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピルアクリレート、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピルメタクリレート、パーフルオロエチルメチルアクリレート、パーフルオロエチルメチルメタクリレート、パーフルオロプロピルメチルアクリレート、パーフルオロプロピルメチルメタクリレート、パーフルオロブチルメチルアクリレート、パーフルオロブチルメチルメタクリレート、パーフルオロペンチルメチルアクリレート、パーフルオロペンチルメチルメタクリレート、パーフルオロヘキシルメチルアクリレート、パーフルオロヘキシルメチルメタクリレート、パーフルオロヘプチルメチルアクリレート、パーフルオロヘプチルメチルメタクリレート、パーフルオロオクチルメチルアクリレート、パーフルオロオクチルメチルメタクリレート、パーフルオロノニルメチルアクリレート、パーフルオロノニルメチルメタクリレート、パーフルオロデシルメチルアクリレート、パーフルオロデシルメチルメタクリレート、パーフルオロウンデシルメチルアクリレート、パーフルオロウンデシルメチルメタクリレート、パーフルオロドデシルメチルアクリレート、パーフルオロドデシルメチルメタクリレート、パーフルオロトリデシルメチルアクリレート、パーフルオロトリデシルメチルメタクリレート、パーフルオロテトラデシルメチルアクリレート、パーフルオロテトラデシルメチルメタクリレート、2−(トリフルオロメチル)エチルアクリレート、2−(トリフルオロメチル)エチルメタクリレート、2−(パーフルオロエチル)エチルアクリレート、2−(パーフルオロエチル)エチルメタクリレート、2−(パーフルオロプロピル)エチルアクリレート、2−(パーフルオロプロピル)エチルメタクリレート、2−(パーフルオロブチル)エチルアクリレート、2−(パーフルオロブチル)エチルメタクリレート、2−(パーフルオロペンチル)エチルアクリレート、2−(パーフルオロペンチル)エチルメタクリレート、2−(パーフルオロヘキシル)エチルアクリレート、2−(パーフルオロヘキシル)エチルメタクリレート、2−(パーフルオロヘプチル)エチルアクリレート、2−(パーフルオロヘプチル)エチルメタクリレート、2−(パーフルオロオクチル)エチルアクリレート、2−(パーフルオロオクチル)エチルメタクリレート、2−(パーフルオロノニル)エチルアクリレート、2−(パーフルオロノニル)エチルメタクリレート、2−(パーフルオロデシル)エチルアクリレート、2−(パーフルオロデシル)エチルメタクリレート、2−(パーフルオロウンデシル)エチルアクリレート、2−(パーフルオロウンデシル)エチルメタクリレート、2−(パーフルオロドデシル)エチルアクリレート、2−(パーフルオロドデシル)エチルメタクリレート、2−(パーフルオロトリデシル)エチルアクリレート、2−(パーフルオロトリデシル)エチルメタクリレート、2−(パーフルオロテトラデシル)エチルアクリレート、2−(パーフルオロテトラデシル)エチルメタクリレートなどが挙げられる。これらの中でも、2,2,2−トリフルオロエチルアクリレート、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピルアクリレート、パーフルオロエチルメチルアクリレート、パーフルオロプロピルメチルアクリレート、パーフルオロブチルメチルアクリレート、パーフルオロペンチルメチルアクリレート、パーフルオロヘキシルメチルアクリレート、パーフルオロヘプチルメチルアクリレート、パーフルオロオクチルメチルアクリレート、パーフルオロノニルメチルアクリレート、パーフルオロデシルメチルアクリレート、パーフルオロウンデシルメチルアクリレート、パーフルオロドデシルメチルアクリレート、パーフルオロトリデシルメチルアクリレート、パーフルオロテトラデシルメチルアクリレート、2−(トリフルオロメチル)エチルアクリレート、2−(パーフルオロエチル)エチルアクリレート、2−(パーフルオロプロピル)エチルアクリレート、2−(パーフルオロブチル)エチルアクリレート、2−(パーフルオロペンチル)エチルアクリレート、2−(パーフルオロヘキシル)エチルアクリレート、2−(パーフルオロヘプチル)エチルアクリレート、2−(パーフルオロオクチル)エチルアクリレート、2−(パーフルオロノニル)エチルアクリレート、2−(パーフルオロデシル)エチルアクリレート、2−(パーフルオロウンデシル)エチルアクリレート、2−(パーフルオロドデシル)エチルアクリレート、2−(パーフルオロトリデシル)エチルアクリレート、2−(パーフルオロテトラデシル)エチルアクリレートなどのアクリル酸のフルオロアルキルエステルを用いると、ポリマーの溶解性が高くなり扱いやすいのでより好ましい。 Among these, a fluoroalkyl ester of (meth) acrylic acid is preferable because the method for producing the polymer is easy and the mechanical strength and antifouling property of the resulting surface protective layer are excellent. The fluoroalkyl ester of (meth) acrylic acid is a linear or branched alcohol having a structure in which some or all of the hydrogen atoms present on the carbon atom are substituted with fluorine atoms, (meth) acrylic acid, Is an ester having a dehydrated condensation structure. The α-position, β-position and ω-position of the alcohol do not necessarily have to be fluorinated. In particular, those in which the α-position or both of the α-position and the β-position are not fluorinated are preferable because the ester has high stability. Examples of fluoroalkyl esters of (meth) acrylic acid that can be used include 2,2,2-trifluoroethyl acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, 1,1,1,3,3,3 -Hexafluoro-2-propyl acrylate, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propyl methacrylate, perfluoroethyl methyl acrylate, perfluoroethyl methyl methacrylate, perfluoropropyl methyl acrylate, perfluoropropyl Methyl methacrylate, perfluorobutyl methyl acrylate, perfluorobutyl methyl methacrylate, perfluoropentyl methyl acrylate, perfluoropentyl methyl methacrylate, perfluorohexyl methyl acrylate, perful Rohexylmethyl methacrylate, perfluoroheptylmethyl acrylate, perfluoroheptylmethyl methacrylate, perfluorooctylmethyl acrylate, perfluorooctylmethyl methacrylate, perfluorononylmethyl acrylate, perfluorononylmethyl methacrylate, perfluorodecylmethyl acrylate, perfluorodecyl Methyl methacrylate, perfluoroundecyl methyl acrylate, perfluoro undecyl methyl methacrylate, perfluoro dodecyl methyl acrylate, perfluoro dodecyl methyl methacrylate, perfluoro tridecyl methyl acrylate, perfluoro tridecyl methyl methacrylate, perfluoro tetradecyl methyl acrylate, Perfluorote Radecylmethyl methacrylate, 2- (trifluoromethyl) ethyl acrylate, 2- (trifluoromethyl) ethyl methacrylate, 2- (perfluoroethyl) ethyl acrylate, 2- (perfluoroethyl) ethyl methacrylate, 2- (perfluoro) Propyl) ethyl acrylate, 2- (perfluoropropyl) ethyl methacrylate, 2- (perfluorobutyl) ethyl acrylate, 2- (perfluorobutyl) ethyl methacrylate, 2- (perfluoropentyl) ethyl acrylate, 2- (perfluoro) Pentyl) ethyl methacrylate, 2- (perfluorohexyl) ethyl acrylate, 2- (perfluorohexyl) ethyl methacrylate, 2- (perfluoroheptyl) ethyl acrylate, 2- (perf) Fluoroheptyl) ethyl methacrylate, 2- (perfluorooctyl) ethyl acrylate, 2- (perfluorooctyl) ethyl methacrylate, 2- (perfluorononyl) ethyl acrylate, 2- (perfluorononyl) ethyl methacrylate, 2- (perfluoro (Decyl) ethyl acrylate, 2- (perfluorodecyl) ethyl methacrylate, 2- (perfluoroundecyl) ethyl acrylate, 2- (perfluoroundecyl) ethyl methacrylate, 2- (perfluorododecyl) ethyl acrylate, 2- ( Perfluorododecyl) ethyl methacrylate, 2- (perfluorotridecyl) ethyl acrylate, 2- (perfluorotridecyl) ethyl methacrylate, 2- (perfluorotetradecyl) ethyl acetate Relate, 2- (perfluoro-tetradecyl) methacrylate. Among these, 2,2,2-trifluoroethyl acrylate, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propyl acrylate, perfluoroethyl methyl acrylate, perfluoropropyl methyl acrylate, perfluorobutyl Methyl acrylate, perfluoropentylmethyl acrylate, perfluorohexylmethyl acrylate, perfluoroheptylmethyl acrylate, perfluorooctylmethyl acrylate, perfluorononylmethyl acrylate, perfluorodecylmethyl acrylate, perfluoroundecylmethyl acrylate, perfluorododecylmethyl Acrylate, perfluorotridecylmethyl acrylate, perfluorotetradecylmethyl acrylate, 2- (trifluoromethyl E) ethyl acrylate, 2- (perfluoroethyl) ethyl acrylate, 2- (perfluoropropyl) ethyl acrylate, 2- (perfluorobutyl) ethyl acrylate, 2- (perfluoropentyl) ethyl acrylate, 2- (perfluoro) Hexyl) ethyl acrylate, 2- (perfluoroheptyl) ethyl acrylate, 2- (perfluorooctyl) ethyl acrylate, 2- (perfluorononyl) ethyl acrylate, 2- (perfluorodecyl) ethyl acrylate, 2- (perfluoro Of acrylic acid such as undecyl) ethyl acrylate, 2- (perfluorododecyl) ethyl acrylate, 2- (perfluorotridecyl) ethyl acrylate, 2- (perfluorotetradecyl) ethyl acrylate With Le Oro alkyl ester is more preferable because tractable increases the solubility of the polymer.
上記(メタ)アクリル酸エステルは単独で用いてもよいが、鎖長の異なるフルオロアルキル基を有する2種類以上、より好ましくは3種類以上、さらに好ましくは4種類以上の(メタ)アクリル酸エステルを用いて共重合体とした方が、得られる表面保護層の機械的強度が高くなる場合があるので望ましい。 The above (meth) acrylic acid ester may be used alone, but two or more, more preferably three or more, more preferably four or more (meth) acrylates having fluoroalkyl groups having different chain lengths are used. It is desirable to use it as a copolymer because the mechanical strength of the surface protective layer to be obtained may be increased.
本発明で用いる含フッ素ポリマーは、上記の(メタ)アクリル酸のフルオロアルキルエステルのみからなるポリマーであっても良いが、フッ素を含まない(メタ)アクリル酸エステルとの共重合体とした方が、種々の溶媒に対する溶解性が向上して取り扱いが容易になるほか、防汚性がさらに向上する場合があるので好ましい。フッ素を含まない(メタ)アクリル酸エステルが長鎖エステルである方がこの効果が発現しやすい傾向にあり、好ましくは炭素数8以上のエステル、具体的には(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸トリデシル、(メタ)アクリル酸テトラデシル、(メタ)アクリル酸ペンタデシル、(メタ)アクリル酸ヘキサデシル、(メタ)アクリル酸ヘプタデシル、(メタ)アクリル酸オクタデシルなどが好ましい。含フッ素ポリマー中におけるフッ素を含まない(メタ)アクリル酸エステルの含有量は、1〜80重量%、より好ましくは5〜50重量%、さらに好ましくは10〜40重量%である。 The fluorine-containing polymer used in the present invention may be a polymer composed only of the above-described (meth) acrylic acid fluoroalkyl ester, but is preferably a copolymer with a fluorine-free (meth) acrylic acid ester. In addition to improved solubility in various solvents, handling is facilitated, and antifouling properties may be further improved, which is preferable. This effect tends to be manifested when the fluorine-containing (meth) acrylic acid ester is a long chain ester, preferably an ester having 8 or more carbon atoms, specifically octyl (meth) acrylate, (meta ) Nonyl acrylate, decyl (meth) acrylate, undecyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate, tridecyl (meth) acrylate, tetradecyl (meth) acrylate, pentadecyl (meth) acrylate, (meth) Preferred are hexadecyl acrylate, heptadecyl (meth) acrylate, octadecyl (meth) acrylate, and the like. The content of the (meth) acrylic acid ester not containing fluorine in the fluorine-containing polymer is 1 to 80% by weight, more preferably 5 to 50% by weight, and still more preferably 10 to 40% by weight.
本発明の表面保護層製造するために用いる塗布組成物においては、上記含フッ素ポリマーの他に無機微粒子を含有し、さらに含フッ素ポリマーが無機微粒子と共有結合を介して結合していることが必要である。すなわち該含フッ素ポリマーは、その分子内に無機微粒子と共有結合を形成することが可能な官能基を少なくとも1個有することが必要である。このような官能基をポリマー分子に導入する方法の例として下記(a)〜(c)の方法が挙げられる。 The coating composition used for producing the surface protective layer of the present invention must contain inorganic fine particles in addition to the fluorine-containing polymer, and the fluorine-containing polymer must be bonded to the inorganic fine particles via a covalent bond. It is. That is, the fluorine-containing polymer needs to have at least one functional group capable of forming a covalent bond with inorganic fine particles in the molecule. Examples of a method for introducing such a functional group into a polymer molecule include the following methods (a) to (c).
(a)上記含フッ素モノマーと、シリカ微粒子と共有結合を形成することが可能な官能基を有するコモノマーとの共重合体とし、側鎖にシリカ微粒子と共有結合を形成することが可能な官能基を導入する。
(b)シリカ微粒子と共有結合を形成することが可能な官能基を有する重合開始剤及び/又は重合停止剤を用いて重合反応を行い、末端にシリカ微粒子と共有結合を形成することが可能な官能基を導入する。
(c)シリカ微粒子の表面を重合開始可能な官能基で修飾しておき、含フッ素ポリマーをグラフト重合させる。
(A) a functional group capable of forming a covalent bond with a silica fine particle in a side chain, which is a copolymer of the fluorine-containing monomer and a comonomer having a functional group capable of forming a covalent bond with a silica fine particle Is introduced.
(B) It is possible to perform a polymerization reaction using a polymerization initiator having a functional group capable of forming a covalent bond with silica fine particles and / or a polymerization terminator to form a covalent bond with silica fine particles at the terminal. Introduce a functional group.
(C) The surface of the silica fine particles is modified with a functional group capable of initiating polymerization, and the fluorine-containing polymer is graft polymerized.
これらの方法の中でも最も簡便な(a)の方法が好ましい。(a)の方法を採用する場合、シリカ微粒子と共有結合を形成することが可能な官能基を有するコモノマーの最も好ましい例として、下記式(1)に挙げられる化合物を挙げることができる。
R1SiR2 n(OR3)3−n (1)
(式中R1は炭素−炭素二重結合を含む有機置換基を表す。R2、R3は各々独立に任意の有機置換基を表す。n=0〜2である。)
Among these methods, the simplest method (a) is preferable. When the method (a) is employed, the most preferred examples of the comonomer having a functional group capable of forming a covalent bond with silica fine particles include compounds represented by the following formula (1).
R 1 SiR 2 n (OR 3 ) 3-n (1)
(In the formula, R 1 represents an organic substituent containing a carbon-carbon double bond. R 2 and R 3 each independently represents an arbitrary organic substituent. N = 0 to 2)
R1の具体的な例としてはビニル基、アリル基、(メタ)アクリロキシメチル基、(メタ)アクリロキシエチル基、(メタ)アクリロキシプロピル基などが挙げられ、R2の具体的な例としてはメチル基、エチル基、フェニル基などが挙げられ、R3の具体的な例としてはメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、2−メトキシエトキシ基、2−エトキシエトキシ基などが挙げられる。 Specific examples of R 1 include vinyl group, allyl group, (meth) acryloxymethyl group, (meth) acryloxyethyl group, (meth) acryloxypropyl group, etc. Specific examples of R 2 Examples thereof include a methyl group, an ethyl group, and a phenyl group. Specific examples of R 3 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, and a t-butyl group. , 2-methoxyethoxy group, 2-ethoxyethoxy group and the like.
式(1)で表される化合物のうち好適なものとして挙げられるのは、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、アクリロキシメチルトリメトキシシラン、メタクリロキシメチルトリメトキシシラン、アクリロキシメチルトリエトキシシラン、メタクリロキシメチルトリエトキシシラン、2−アクリロキシエチルトリメトキシシラン、2−メタクリロキシエチルトリメトキシシラン、2−アクリロキシエチルトリエトキシシラン、2−メタクリロキシエチルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシランである。またこれらの中でも最も好ましいのは、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランである。 Among the compounds represented by the formula (1), preferred are vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, allyltrimethoxysilane, allyltriethoxysilane, acryloxymethyltrimethoxysilane, and methacryloxymethyl. Trimethoxysilane, acryloxymethyltriethoxysilane, methacryloxymethyltriethoxysilane, 2-acryloxyethyltrimethoxysilane, 2-methacryloxyethyltrimethoxysilane, 2-acryloxyethyltriethoxysilane, 2-methacryloxyethyl Triethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxy It is a run. Of these, most preferred are 3-acryloxypropyltrimethoxysilane and 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane.
もちろんシリカ微粒子と共有結合を形成することが可能な官能基を有するコモノマーは上記式(1)で表される化合物に限らず、例えばヒドロキシル基を有する(メタ)アクリル酸エステル、エポキシ環を有する(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸のt−ブチルエステルやアダマンチルエステル(これらは容易に加水分解されカルボキシル基を生成する)なども使用可能である。 Of course, the comonomer having a functional group capable of forming a covalent bond with silica fine particles is not limited to the compound represented by the above formula (1), and has, for example, a (meth) acrylic acid ester having a hydroxyl group and an epoxy ring ( It is also possible to use (meth) acrylic acid esters, (meth) acrylic acid t-butyl esters and adamantyl esters (which are easily hydrolyzed to generate carboxyl groups).
含フッ素ポリマーの分子量は特に制限を受けないが、重量平均分子量の値が1000〜1000000、より好ましくは5000〜100000、さらに好ましくは10000〜50000の範囲が適している。 The molecular weight of the fluorine-containing polymer is not particularly limited, but a weight average molecular weight value in the range of 1,000 to 1,000,000, more preferably 5,000 to 100,000, and still more preferably 10,000 to 50,000 is suitable.
含フッ素ポリマー中における含フッ素モノマーユニットの含有量は、その全繰り返し単位の個数に対する含フッ素モノマーの繰り返し単位の個数の割合で5〜99mol%、好ましくは10〜90mol%、より好ましくは20〜70mol%、さらに好ましくは30〜49mol%の範囲である。また含フッ素ポリマー中における上記コモノマーユニットの含有量は、その全繰り返し単位の個数に対するコモノマーの繰り返し単位の個数の割合で1〜95mol%、好ましくは10〜90mol%、より好ましくは30〜80mol%、さらに好ましくは50〜70mol%の範囲である。 The content of the fluorinated monomer unit in the fluorinated polymer is 5 to 99 mol%, preferably 10 to 90 mol%, more preferably 20 to 70 mol in terms of the ratio of the number of repeating units of the fluorinated monomer to the number of all repeating units. %, More preferably in the range of 30 to 49 mol%. The content of the comonomer unit in the fluoropolymer is 1 to 95 mol%, preferably 10 to 90 mol%, more preferably 30 to 80 mol% in terms of the ratio of the number of repeating units of the comonomer to the number of all repeating units. More preferably, it is the range of 50-70 mol%.
含フッ素ポリマーは同じ組成をもつ単独のポリマーを用いても良く、組成の異なる複数のポリマーの混合物として用いても良い。さらに本発明の効果を損なわない範囲で他の任意のポリマーを併用してもよい。 As the fluorine-containing polymer, a single polymer having the same composition may be used, or a mixture of a plurality of polymers having different compositions may be used. Furthermore, you may use together other arbitrary polymers in the range which does not impair the effect of this invention.
本発明の表面保護層及び塗布組成物はさらに無機微粒子を含む。この無機微粒子は、空隙を有する低屈折率層上に該塗布組成物を塗布する際に上記含フッ素ポリマーが空隙内部に浸入するのを防ぐほか、得られる表面保護層そのものの機械的強度を高くする効果も併せ持つ。無機微粒子の種類としては二酸化ケイ素(シリカ)微粒子、二酸化チタン微粒子、酸化アルミニウム微粒子、酸化ジルコニウム微粒子、炭酸カルシウム微粒子、硫酸バリウム微粒子、タルク、カオリン及び硫酸カルシウム微粒子などを例示することができる。また無機微粒子が導電性を有していれば、帯電防止機能を付与することも可能である。導電性を有する無機微粒子としては亜鉛、スズ、インジウム、アンチモン、チタン、ガリウム、アルミニウム、ジルコニウム、モリブデン、セリウム、タンタル、イットリウムから選ばれる少なくとも1種の金属の酸化物あるいは複合酸化物からなる無機酸化物微粒子(代表的なものとしてITO(スズ含有酸化インジウム)微粒子、ATO(スズ含有酸化アンチモン)微粒子などがある)や、銅、銀、ニッケル、低融点合金(ハンダなど)の金属微粒子、各種のカーボンブラック、金属繊維、炭素繊維など公知のものが用いられる。これら微粒子の中でも特にシリカ微粒子が好ましい。 The surface protective layer and the coating composition of the present invention further contain inorganic fine particles. In addition to preventing the fluoropolymer from entering the inside of the voids when applying the coating composition on the low refractive index layer having voids, the inorganic fine particles increase the mechanical strength of the resulting surface protective layer itself. It also has the effect of Examples of the inorganic fine particles include silicon dioxide (silica) fine particles, titanium dioxide fine particles, aluminum oxide fine particles, zirconium oxide fine particles, calcium carbonate fine particles, barium sulfate fine particles, talc, kaolin and calcium sulfate fine particles. If the inorganic fine particles have conductivity, it is possible to impart an antistatic function. Inorganic fine particles having conductivity include inorganic oxides composed of oxides or composite oxides of at least one metal selected from zinc, tin, indium, antimony, titanium, gallium, aluminum, zirconium, molybdenum, cerium, tantalum, and yttrium. Fine particles (typically, there are ITO (tin-containing indium oxide) fine particles, ATO (tin-containing antimony oxide) fine particles), copper, silver, nickel, low melting point alloy (solder, etc.) metal fine particles, Known materials such as carbon black, metal fibers, and carbon fibers are used. Among these fine particles, silica fine particles are particularly preferable.
上記無機微粒子の平均粒子径は、0.01〜2μmであることが好ましく、0.02〜0.5μmであることがさらに好ましい。また無機微粒子は単独でも各々複数種を混合して用いても構わない。 The average particle size of the inorganic fine particles is preferably 0.01 to 2 μm, and more preferably 0.02 to 0.5 μm. Further, the inorganic fine particles may be used alone or as a mixture of plural kinds.
上記無機微粒子の添加量は、(無機微粒子の重量)/(含フッ素ポリマーの重量)の値で0.001〜100、好ましくは0.01〜10、より好ましくは0.05〜5、さらに好ましくは0.1〜1、特に好ましくは0.3〜0.8の範囲である。 The amount of the inorganic fine particles added is 0.001 to 100, preferably 0.01 to 10, more preferably 0.05 to 5, more preferably, in terms of (weight of inorganic fine particles) / (weight of fluoropolymer). Is in the range of 0.1 to 1, particularly preferably in the range of 0.3 to 0.8.
上で述べたとおり、該塗布組成物中において、含フッ素ポリマーと無機微粒子とが共有結合を介して結合していることが必要である。無機微粒子の表面から含フッ素ポリマーをグラフトさせた場合を除くと、本発明で用いる含フッ素ポリマーは、分子内に無機微粒子と共有結合を形成可能な官能基(アルコキシシリル基、ヒドロキシル基、エポキシ基、カルボキシル基など)を含んでいるので、その官能基と無機微粒子とを反応させることによって共有結合を形成せしめる。この反応は、含フッ素ポリマーを溶解させた有機溶媒あるいは水などの溶媒中に無機微粒子を分散させることによって行うのが最も適している。溶媒は限定されず、含フッ素ポリマーを溶解することができかつ無機微粒子が安定に分散できるものであればどのようなものでも用いることができる。反応の条件としては、室温〜100℃の範囲で10分間〜1週間の期間攪拌することで目的を達成できる。また反応を促進するために公知の酸やアルカリ、スズ化合物などの触媒を添加することも有効である。含フッ素ポリマーは塗布組成物において全分子が無機微粒子と共有結合を介して結合している必要はなく、含フッ素ポリマーの全量のうち50重量%以上、好ましくは75重量%以上、より好ましくは90重量%以上が無機微粒子と結合していればよい。含フッ素ポリマーが無機微粒子に結合している程度は、例えばネブライザーを用いて塗布組成物の分散を行った上で電子顕微鏡観察を行うなどの方法や、GPC(ゲルパーミェーションクロマトグラフィー)により無機微粒子との反応前後でのポリマーピークの強度比を測定することなどにより評価できる。 As described above, in the coating composition, it is necessary that the fluorine-containing polymer and the inorganic fine particles are bonded via a covalent bond. Except when the fluorine-containing polymer is grafted from the surface of the inorganic fine particles, the fluorine-containing polymer used in the present invention is a functional group (alkoxysilyl group, hydroxyl group, epoxy group) capable of forming a covalent bond with the inorganic fine particles in the molecule. , A carboxyl group, etc.), a covalent bond is formed by reacting the functional group with inorganic fine particles. This reaction is most suitably carried out by dispersing inorganic fine particles in an organic solvent in which a fluorine-containing polymer is dissolved or a solvent such as water. The solvent is not limited, and any solvent can be used as long as it can dissolve the fluorine-containing polymer and can stably disperse the inorganic fine particles. The reaction can be accomplished by stirring for 10 minutes to 1 week in the range of room temperature to 100 ° C. In order to accelerate the reaction, it is also effective to add a catalyst such as a known acid, alkali or tin compound. The fluorine-containing polymer does not need to have all the molecules bonded to the inorganic fine particles through covalent bonds in the coating composition, and is 50% by weight or more, preferably 75% by weight or more, more preferably 90% by weight of the total amount of the fluorine-containing polymer. It is sufficient that at least wt% is bonded to the inorganic fine particles. The degree to which the fluorine-containing polymer is bonded to the inorganic fine particles can be determined by, for example, a method such as observation with an electron microscope after dispersing the coating composition using a nebulizer, or GPC (gel permeation chromatography). It can be evaluated by measuring the intensity ratio of the polymer peak before and after the reaction with the inorganic fine particles.
上記のように含フッ素ポリマーと無機微粒子とを結合させる反応においてその効率を高め、さらには後述のように表面保護層の架橋密度を向上させ機械的強度や耐久性を高める目的で、下記式(2)で表されるアルコキシシラン類をさらに上記反応条件下に共存させるか、あるいは予め公知の方法で、下記式(2)で表されるアルコキシシラン類あるいはその部分加水分解物、部分脱水縮合物で無機微粒子表面を修飾しておくことが有効である。
R4 nSi(OR5)4−n (2)
(式中R4、R5は各々独立に任意の有機置換基を表す。n=0〜2である。)
For the purpose of increasing the efficiency in the reaction of binding the fluoropolymer and the inorganic fine particles as described above, and further improving the crosslink density of the surface protective layer and increasing the mechanical strength and durability as described below, the following formula ( The alkoxysilanes represented by 2) are further allowed to coexist under the above reaction conditions, or the alkoxysilanes represented by the following formula (2) or a partially hydrolyzed product or partially dehydrated condensate thereof by a known method in advance. It is effective to modify the surface of the inorganic fine particles.
R 4 n Si (OR 5 ) 4-n (2)
(In the formula, R 4 and R 5 each independently represents an arbitrary organic substituent. N = 0 to 2)
好適に用いられるアルコキシシラン類の具体例として、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシランなどを挙げることができる。これらアルコキシシラン類の添加量は、無機微粒子に含まれる金属原子数に対して0〜100mol%、好ましくは0〜10mol%の範囲である。当然該アルコキシシラン類は単独で用いても複数を併用しても差し支えない。 Specific examples of the alkoxysilanes that can be suitably used include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, and the like. The addition amount of these alkoxysilanes is 0-100 mol% with respect to the number of metal atoms contained in inorganic fine particles, Preferably it is the range of 0-10 mol%. Of course, these alkoxysilanes may be used alone or in combination.
本発明の表面保護層は3次元架橋していることが望ましいので、塗布後に含フッ素ポリマーや無機微粒子などが3次元架橋を起こす反応を促進しうる物質を塗布組成物に添加することも有効である。特に無機微粒子や上記式(1),(2)で表される化合物は酸あるいはアルカリの存在下によってその縮合反応が促進されるので、塩酸、硝酸、硫酸、ギ酸、酢酸、乳酸、蓚酸などの酸類やアンモニア、有機アミン、水酸化有機アンモニウム、苛性ソーダ、苛性カリ、炭酸ソーダ、炭酸カリ、重炭酸ソーダ、重炭酸カリなどのアルカリ類が適している。さらに塗布組成物の安定性を高めるために、加熱又は光照射などの外部刺激により酸又はアルカリを発生しうる物質を用いるとさらに効果的である。具体的にはトリアリールスルホニウムやジアリールヨードニウムのトリフルオロメタンスルホン酸塩、ノナフルオロブタンスルホン酸塩、ヘキサフルオロホスフェート、ヘキサフルオロアンチモネートなどのスルホニウム系やヨードニウム系の光酸発生剤などが適している。その他、公知の光ラジカル発生剤の使用が効果的な場合もある。 Since the surface protective layer of the present invention is desirably three-dimensionally cross-linked, it is also effective to add to the coating composition a substance capable of accelerating the reaction of the fluorine-containing polymer, inorganic fine particles, etc. causing three-dimensional cross-linking after coating. is there. In particular, inorganic fine particles and the compounds represented by the above formulas (1) and (2) are accelerated in the presence of acid or alkali, so that hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, formic acid, acetic acid, lactic acid, oxalic acid, etc. Suitable are alkalis such as acids, ammonia, organic amine, organic ammonium hydroxide, caustic soda, caustic potash, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium bicarbonate, potassium bicarbonate. In order to further improve the stability of the coating composition, it is more effective to use a substance that can generate an acid or an alkali by external stimulation such as heating or light irradiation. Specifically, sulfonium-based and iodonium-based photoacid generators such as triarylsulfonium and diaryliodonium trifluoromethanesulfonate, nonafluorobutanesulfonate, hexafluorophosphate, and hexafluoroantimonate are suitable. In addition, the use of a known photoradical generator may be effective.
塗布組成物の粘度などを調節するために通常は溶媒を用いる。溶媒としては水、任意の有機溶媒、公知の反応性希釈剤が好適である。もちろん溶媒は単一でも複数の混合でもよい。 A solvent is usually used to adjust the viscosity of the coating composition. As the solvent, water, any organic solvent, and a known reactive diluent are suitable. Of course, the solvent may be a single solvent or a mixture of a plurality of solvents.
表面保護層用塗布組成物には、さらに、着色剤(顔料、染料)、消泡剤、増粘剤、レベリング剤、難燃剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、酸化防止剤や改質用樹脂を添加してもよい。 The coating composition for the surface protective layer further includes colorants (pigments, dyes), antifoaming agents, thickeners, leveling agents, flame retardants, ultraviolet absorbers, antistatic agents, antioxidants and modifying resins. May be added.
次に、本発明の表面保護層の製造方法について説明する。
本発明の表面保護層は、上記塗布組成物を基体上に塗布することで得られる。基体としては任意の形状をもつ金属、ガラス、セラミック、プラスチックなどどのようなものでも用いることができる。この中でも特に表面の保護と防汚性が強く求められるものはディスプレイなどの表示材料に用いられる透明基板である。透明基板としては透明なガラス板や透明樹脂基板が挙げられ、さらに透明樹脂基板が好ましい。透明樹脂基板としては(メタ)アクリル樹脂板、(メタ)アクリル樹脂シート、スチレン−(メタ)アクリル酸メチル共重合体樹脂板、スチレン−(メタ)アクリル酸メチル共重合体樹脂シート、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、トリアセチルセルロース、セルロースアセテートプロピオネートなどのセルロースアセテート系フィルム、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル系フィルム、ポリカーボネート系フィルム、ノルボネン系フィルム、ポリアリレート系フィルム及びポリスルフォン系フィルムなどが挙げられる。
Next, the manufacturing method of the surface protective layer of this invention is demonstrated.
The surface protective layer of the present invention can be obtained by applying the coating composition on a substrate. As the substrate, any metal, glass, ceramic, plastic, etc. having any shape can be used. Among these, transparent substrates used for display materials such as displays are particularly required to have surface protection and antifouling properties. Examples of the transparent substrate include a transparent glass plate and a transparent resin substrate, and a transparent resin substrate is more preferable. As a transparent resin substrate, a (meth) acrylic resin plate, a (meth) acrylic resin sheet, a styrene- (meth) methyl acrylate copolymer resin plate, a styrene- (meth) methyl acrylate copolymer resin sheet, a polyethylene film, Polypropylene film, cellulose acetate film such as triacetyl cellulose, cellulose acetate propionate, polyester film such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, polycarbonate film, norbornene film, polyarylate film and polysulfone film Can be mentioned.
塗布の方法は浸漬、スピンコーター、ナイフコーター、バーコーター、ブレードコーター、スクイズコーター、リバースロールコーター、グラビアロールコーター、スライドコーター、カーテンコーター、スプレイコーター、ダイコーターなどの公知の塗布法を用いて実施することができる。これらのうち、透明樹脂基板がフィルム状の場合、連続塗布が可能なナイフコーター、バーコーター、ブレードコーター、スクイズコーター、リバースロールコーター、グラビアロールコーター、スライドコーター、カーテンコーター、スプレイコーター、ダイコーターなどの方法が好ましく用いられる。 The coating method is carried out using known coating methods such as dipping, spin coater, knife coater, bar coater, blade coater, squeeze coater, reverse roll coater, gravure roll coater, slide coater, curtain coater, spray coater, and die coater. can do. Among these, when the transparent resin substrate is in the form of a film, a knife coater, bar coater, blade coater, squeeze coater, reverse roll coater, gravure roll coater, slide coater, curtain coater, spray coater, die coater, etc. that can be applied continuously. The method is preferably used.
塗布を行った後、通常は塗布組成物に含まれる溶媒を乾燥するために室温〜200℃の範囲で静置、送風、マイクロ波照射などを5秒〜10分間行う。これらの温度、時間などは使用する基材や溶媒の種類に応じて適宜決定される。 After coating, usually, standing, blowing, microwave irradiation, etc. are performed for 5 seconds to 10 minutes in the range of room temperature to 200 ° C. in order to dry the solvent contained in the coating composition. These temperature, time, and the like are appropriately determined according to the type of base material and solvent to be used.
本発明の表面保護層の厚さは、5nm〜15μmの範囲が好ましく、10nm〜5μmの範囲がより好ましい。5nmを下回ると表面保護層としての十分な機能が発現しないおそれがあり、逆に15μmを越えると膜の内部応力が大きくなるのでクラックや剥離などを生ずる可能性がある。 The thickness of the surface protective layer of the present invention is preferably in the range of 5 nm to 15 μm, and more preferably in the range of 10 nm to 5 μm. If the thickness is less than 5 nm, the sufficient function as the surface protective layer may not be exhibited. Conversely, if the thickness exceeds 15 μm, the internal stress of the film increases, which may cause cracking or peeling.
以上の工程を行うことによって、含フッ素ポリマーと無機微粒子とを含有し、かつ該含フッ素ポリマーと該無機微粒子とが共有結合を介して結合している構造を有する、高い機械的強度と防汚性を兼ね備えた表面保護層を製造することができる。 By performing the above steps, high mechanical strength and antifouling have a structure containing a fluorine-containing polymer and inorganic fine particles and having the fluorine-containing polymer and the inorganic fine particles bonded through a covalent bond. It is possible to produce a surface protective layer having properties.
該表面保護層の機械的強度と防汚性をより高めるために、上記の溶媒乾燥工程と同時あるいは前後して、表面保護層に含まれる含フッ素ポリマー、無機微粒子、場合によってはさらに式(2)で表されるアルコキシシラン類を3次元架橋させることが好ましい。3次元架橋の方法はその3次元架橋反応の態様や触媒の種類に応じて加熱、マイクロ波照射、紫外線照射、電子線照射などの中から適宜選択される。これら加熱、マイクロ波照射、紫外線照射、電子線照射は複数を併用してもよく、それらの順序は任意である。この工程によって、表面保護層に含まれる含フッ素ポリマー上の官能基、無機微粒子の表面、場合によってはさらに式(2)で表されるアルコキシシラン類が相互に結合して強固な3次元ネットワークを形成し、さらに強靱で耐久性に優れた表面保護層を得ることが可能になる。 In order to further increase the mechanical strength and antifouling property of the surface protective layer, a fluorine-containing polymer, inorganic fine particles, or in some cases, further a formula (2 It is preferred that the alkoxysilanes represented by The three-dimensional crosslinking method is appropriately selected from heating, microwave irradiation, ultraviolet irradiation, electron beam irradiation and the like according to the mode of the three-dimensional crosslinking reaction and the type of catalyst. A plurality of these heating, microwave irradiation, ultraviolet irradiation, and electron beam irradiation may be used together, and their order is arbitrary. By this process, the functional group on the fluorine-containing polymer contained in the surface protective layer, the surface of the inorganic fine particles, and in some cases, the alkoxysilanes represented by the formula (2) are bonded to each other to form a strong three-dimensional network. It is possible to form a surface protective layer that is formed and is tough and excellent in durability.
本発明の表面保護層は、高い機械的強度と防汚性を備えているので、あらゆる基材上に塗布することでその効果を発揮することができる。その中でも、特に空隙を有する材料の表面を保護する用途に適しており、さらには空隙を有する低屈折率層を備えた反射防止膜の表面を保護する用途にきわめて好適に用いることができる。このような空隙を有する低屈折率層を製造する方法としては、溶媒を含むゲル層から超臨界乾燥によって溶媒を取り除く方法、溶媒を含むゲル層に対して収縮を抑制するための化学処理を施してから乾燥する方法、空孔助剤が分散したマトリックスからなる層を形成した後に該空孔助剤を除去する方法、中空微粒子を用いて層内に空隙を導入する方法、微粒子を塗布してその微粒子間の隙間を空隙として利用する方法などが挙げられる。この中でも、微粒子を塗布してその微粒子間の隙間を空隙として利用する方法が最も簡便であり、屈折率が1.40未満と低くかつ機械的強度の高い低屈折率層が得られるので適している。 Since the surface protective layer of the present invention has high mechanical strength and antifouling properties, the effect can be exhibited by applying it on any substrate. Among them, it is particularly suitable for use for protecting the surface of a material having voids, and can be used very suitably for the purpose of protecting the surface of an antireflection film provided with a low refractive index layer having voids. As a method for producing such a low refractive index layer having voids, a method of removing the solvent from the gel layer containing the solvent by supercritical drying, or a chemical treatment for suppressing the shrinkage on the gel layer containing the solvent is performed. After the formation of a layer composed of a matrix in which pore assistants are dispersed, a method of removing the pore assistants, a method of introducing voids into the layers using hollow fine particles, and applying fine particles For example, a method of using a gap between the fine particles as a void is used. Among these, the method of applying fine particles and utilizing the gaps between the fine particles as voids is the simplest, and is suitable because a low refractive index layer having a low refractive index of less than 1.40 and high mechanical strength can be obtained. Yes.
微粒子としては二酸化ケイ素(シリカ)微粒子、二酸化チタン微粒子、酸化アルミニウム微粒子、酸化ジルコニウム微粒子、有機ポリマーラテックスなどが挙げられる。この中で最も適しているのは、屈折率が低くかつ十分な強度を有するシリカ微粒子である。 Examples of the fine particles include silicon dioxide (silica) fine particles, titanium dioxide fine particles, aluminum oxide fine particles, zirconium oxide fine particles, and organic polymer latex. Among these, silica fine particles having a low refractive index and sufficient strength are most suitable.
上記微粒子の形状は限定されず、球状、板状、針状、複数のこれらの形状のものがつながって鎖状又は枝分かれした鎖状になったもの、複数のこれらの形状のものが凝集してブドウの房状になったものなどを用いることができる。なお「鎖状」とは、一般に「(短)繊維状」、「パールネックレス状」と呼ばれるものも含む。これら粒子の形状は、例えば透過電子顕微鏡で観察することによって確認できる。 The shape of the fine particles is not limited, and a spherical shape, a plate shape, a needle shape, a plurality of these shapes connected to form a chain or branched chain, and a plurality of these shapes are aggregated. Grapes tufts can be used. The “chain” includes those generally called “(short) fiber” and “pearl necklace”. The shape of these particles can be confirmed, for example, by observing with a transmission electron microscope.
これらの中でも、球状でないもの、すなわち、板状、針状、鎖状、枝分かれした鎖状、ブドウの房状のものを用いると、隣接する粒子間により多くの空隙が生じ、屈折率の低い低屈折率層を得ることができるので好ましい。 Among these, when a non-spherical material, that is, a plate shape, a needle shape, a chain shape, a branched chain shape, or a bunch of grapes is used, more voids are generated between adjacent particles, and the low refractive index is low. Since a refractive index layer can be obtained, it is preferable.
球状、針状又は板状の微粒子を用いる場合、反射防止膜の強度、ヘーズの発生、透視像の解像度などを考慮して、平均粒子径は10nm〜200nmの範囲であることが好ましい。平均粒子径とは、窒素吸着法(BET法)により測定された比表面積(m2/g)から、平均粒子径=(2720/比表面積)の式によって与えられた値である。 When spherical, needle-like or plate-like fine particles are used, the average particle diameter is preferably in the range of 10 nm to 200 nm in consideration of the strength of the antireflection film, the generation of haze, the resolution of the fluoroscopic image, and the like. The average particle diameter is a value given by the formula of average particle diameter = (2720 / specific surface area) from the specific surface area (m2 / g) measured by the nitrogen adsorption method (BET method).
鎖状及び/又は枝分かれした鎖状の微粒子を用いる場合に用いることができるものは、反射防止膜の強度や表面粗さ(Ra)、ヘーズの発生、透視像の解像度、視認性などを考慮して、5〜30nm、より好ましくは10〜30nmの平均粒子径を有する微粒子が複数連なり、30〜200nmの平均長さを有するまで連続したものである。平均粒子径とは、前記と同様に求められた値である。平均長さとは動的光散乱法による測定値であり、一般的に動的光散乱法による粒子径と呼ばれる値と同等のものである。 What can be used in the case of using chain-like and / or branched chain-like fine particles, considers the strength and surface roughness (Ra) of the antireflection film, the occurrence of haze, the resolution of the fluoroscopic image, the visibility, and the like. Thus, a plurality of fine particles having an average particle diameter of 5 to 30 nm, more preferably 10 to 30 nm are arranged in a continuous manner and have an average length of 30 to 200 nm. The average particle diameter is a value obtained in the same manner as described above. The average length is a value measured by a dynamic light scattering method and is generally equivalent to a value called a particle diameter by a dynamic light scattering method.
これらの微粒子の中でも鎖状及び/又は枝分かれした鎖状のものを用いると、隣接する粒子間にさらに多くの空隙が生じ、屈折率が1.40未満、条件によっては1.30未満ときわめて低い低屈折率層を得ることができるほか、微粒子1個当たりの、他の微粒子と接触し結着する点の数が多くなるため、低屈折率層の強度が高くなるので好ましい。それらの中でも、特に二次元又は三次元的に湾曲した形状を有するものが最も好ましい。このような微粒子の例としては、例えばシリカ微粒子の場合には日産化学工業株式会社製の「スノーテックス(登録商標)−OUP」、「スノーテックス(登録商標)−UP」、「スノーテックス(登録商標)−PS−S」、「スノーテックス(登録商標)−PS−SO」、「スノーテックス(登録商標)−PS−M」、「スノーテックス(登録商標)−PS−MO」、日本国触媒化成工業株式会社製の「ファインカタロイドF−120」などが挙げられる。これらの鎖状のシリカ微粒子は緻密なシリカ主骨格からなり、鎖状かつ三次元的に湾曲した形状を有する。 Among these fine particles, when a chain-like and / or branched chain-like one is used, more voids are generated between adjacent particles, and the refractive index is less than 1.40. In addition to being able to obtain a low refractive index layer, the number of points that come into contact with and bind to other fine particles per fine particle is increased, so that the strength of the low refractive index layer is increased, which is preferable. Of these, those having a two-dimensional or three-dimensionally curved shape are most preferable. As examples of such fine particles, for example, in the case of silica fine particles, “Snowtex (registered trademark) -OUP”, “Snowtex (registered trademark) -UP”, “Snowtex (registered)” manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. Trademark) -PS-S "," Snowtex (registered trademark) -PS-SO "," Snowtex (registered trademark) -PS-M "," Snowtex (registered trademark) -PS-MO ", Nippon Shokubai Examples thereof include “Fine Cataloid F-120” manufactured by Kasei Kogyo Co., Ltd. These chain-like silica fine particles are composed of a dense silica main skeleton and have a chain-like and three-dimensionally curved shape.
上記のような空隙を有する反射防止膜の表面に塗布する場合、表面保護層の厚さは、表面保護層の反射防止性能などを考慮して、5〜50nmの範囲が好ましく、10〜30nmの範囲がより好ましい。 When coating on the surface of the antireflection film having voids as described above, the thickness of the surface protective layer is preferably in the range of 5 to 50 nm, considering the antireflection performance of the surface protective layer, and is preferably 10 to 30 nm. A range is more preferred.
以上の方法によって、屈折率が1.40未満ときわめて低い低屈折率層であっても、その屈折率を1.40未満に保ったまま表面を保護し、高い機械的強度と防汚性を付与することができる。また、本発明の表面保護層用塗布組成物によれば、含フッ素ポリマーと無機微粒子とが共有結合しているので、成膜した際に、下地層がシリカ微粒子などの微粒子で構成されていても、含フッ素ポリマーが微粒子間に浸透せず、表面保護層の表層に含フッ素ポリマーを残存させることができる。これにより下地層の特性、例えば、下地層が低屈折率層であれば、屈折率を低く維持することができる。さらに、本発明に係る表面保護層は、緻密であるため、表面の欠陥が少なく、油脂や指脂成分の浸透が抑制される。 By the above method, even a low refractive index layer having a very low refractive index of less than 1.40 protects the surface while maintaining the refractive index of less than 1.40, and has high mechanical strength and antifouling properties. Can be granted. Further, according to the coating composition for the surface protective layer of the present invention, since the fluoropolymer and the inorganic fine particles are covalently bonded, when the film is formed, the underlayer is composed of fine particles such as silica fine particles. However, the fluorine-containing polymer does not penetrate between the fine particles, and the fluorine-containing polymer can remain in the surface layer of the surface protective layer. Thereby, the characteristics of the underlayer, for example, if the underlayer is a low refractive index layer, the refractive index can be kept low. Furthermore, since the surface protective layer according to the present invention is dense, there are few surface defects, and permeation of oil and fat components is suppressed.
本発明の表面保護層とそれを備えた反射防止膜は、上述のようなディスプレイなどの表示材料にのみならず、メガネレンズ、ゴーグル、コンタクトレンズなどの視力矯正用部材、車の窓やインパネメーター、ナビゲーションシステムなどの自動車部品、窓ガラスなどの住宅・建築部材、ビニルハウスの光透過性フィルムやシートなどの農芸製品、太陽電池、光電池などの電池部材、タッチパネル、光ファイバー、光ディスクなどの電子情報機器部品、照明グローブ、蛍光灯、鏡、時計などの家庭用品、ショーケース、額、半導体リソグラフィー、コピー機器などの業務用部材、パチンコ台ガラスやゲーム機など、表面保護、防汚性、視認性の向上が求められる様々な分野における部材として応用することが可能である。 The surface protective layer of the present invention and the antireflection film provided therewith are not only for display materials such as the display as described above, but also for vision correction members such as eyeglass lenses, goggles, contact lenses, car windows and instrument panels. Automotive parts such as navigation systems, housing and building parts such as window glass, agricultural products such as light-transmitting films and sheets of vinyl houses, battery members such as solar cells and photovoltaic cells, electronic information devices such as touch panels, optical fibers, and optical disks Parts, lighting globes, fluorescent lamps, mirrors, clocks and other household items, showcases, foreheads, semiconductor lithography, copy materials, etc., pachinko table glass, game machines, etc., surface protection, antifouling, visibility It can be applied as a member in various fields that require improvement.
以下、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。
(1)反射率、屈折率の測定
FE−3000型反射分光計(大塚電子社製)を用いて、波長250〜800nmの範囲での反射スペクトルを測定し、該波長範囲における反射率の最小値を最低反射率と定めた。また該装置付属のソフトウェア「FE−Analysis」を用いて低屈折率層の屈折率を計算した。
Examples carried out to clarify the effects of the present invention will be described below.
(1) Measurement of reflectance and refractive index Using a FE-3000 type reflection spectrometer (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.), a reflection spectrum in the wavelength range of 250 to 800 nm is measured, and the minimum value of the reflectance in the wavelength range is measured. Was defined as the minimum reflectance. Moreover, the refractive index of the low refractive index layer was calculated using software “FE-Analysis” attached to the apparatus.
(2)耐擦傷性試験
表面特性試験機(井元製作所社製)を用いた。直径15mmのステンレス柱の片端にスチールウール(ボンスター(登録商標)#0000、日本スチールウール社製)を取り付け、200gの荷重をかけながら反射防止膜上を10回往復させた後、摩擦痕を目視で観察した。傷がほとんどみられなければ○、傷が多数みられれば△、反射防止膜がほとんど消失していれば×とした。
(2) Scratch resistance test A surface property tester (manufactured by Imoto Seisakusho) was used. Steel wool (Bonster (registered trademark) # 0000, manufactured by Nippon Steel Wool Co., Ltd.) was attached to one end of a stainless steel column with a diameter of 15 mm, and after reciprocating 10 times on the antireflection film while applying a load of 200 g, the friction marks were visually observed. Observed at. The symbol “◯” indicates that almost no scratch is observed, “Δ” indicates that many scratches are observed, and “X” indicates that the antireflection film has almost disappeared.
(3)鉛筆硬度
JISのK5400記載に基づき、2Hの硬度の鉛筆を用い、1kg荷重下で行った。
(3) Pencil hardness Based on JIS K5400 description, it carried out under the load of 1 kg using the pencil of 2H hardness.
(4)防汚性
表面保護層上に黒色油性ペンで印を付け、すぐに紙ワイパーで拭き取りを行った。インクを完全に拭き取ることができれば○、拭き取れなければ×とした。
(4) Antifouling The surface protective layer was marked with a black oil pen and immediately wiped with a paper wiper. If the ink could be completely wiped off, it was marked as ◯, and if it could not be wiped off, it was marked as x.
(合成例1)
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(商品名DPE−6A、共栄社化学社製)10g、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(商品名Irgacure184、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製)0.5g、エタノール10g、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(商品名サイラエースS710、チッソ社製)1.0gを混合し、ハードコート層用塗布組成物を得た。
(Synthesis Example 1)
Dipentaerythritol hexaacrylate (trade name DPE-6A, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) 10 g, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone (trade name Irgacure 184, manufactured by Ciba Specialty Chemicals) 0.5 g, ethanol 10 g, 3-methacryloxypropyl 1.0 g of trimethoxysilane (trade name: Sila Ace S710, manufactured by Chisso Corporation) was mixed to obtain a coating composition for a hard coat layer.
(合成例2)
数珠状シリカ微粒子の15重量%水分散液(商品名スノーテックス(登録商標)OUP、日産化学社製)10g、エタノール20g、テトラエトキシシラン0.52g、1N硝酸0.075gを混合し、室温にて終夜攪拌した。反応液をさらにイソプロピルアルコールで3.3倍に希釈することによって低屈折率層用塗布組成物を得た。
(Synthesis Example 2)
10 g of 15% by weight aqueous dispersion of beaded silica fine particles (trade name Snowtex (registered trademark) OUP, manufactured by Nissan Chemical Industries), 20 g of ethanol, 0.52 g of tetraethoxysilane, and 0.075 g of 1N nitric acid are mixed at room temperature. And stirred overnight. The reaction solution was further diluted 3.3 times with isopropyl alcohol to obtain a coating composition for a low refractive index layer.
(合成例3)
フルオロアルキルアクリレートの混合物(商品名Cheminox FAAC−N、NOK社製)12g、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(商品名サイラエースS710、チッソ社製)8g、メチルエチルケトン30gをフラスコに入れ、アゾビスイソブチロニトリル0.05gを添加し80℃にて4時間攪拌し重合した。反応液をメタノールに投入し、沈殿を濾過し、真空乾燥することによって含フッ素コポリマーを得た。この含フッ素コポリマーをメチルエチルケトンに溶解させ3重量%溶液とし、含フッ素コポリマー溶液Aを得た。
(Synthesis Example 3)
12 g of a mixture of fluoroalkyl acrylate (trade name Cheminox FAAC-N, manufactured by NOK), 8 g of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (trade name: Silaace S710, manufactured by Chisso), and 30 g of methyl ethyl ketone were placed in a flask. 0.05 g of ronitrile was added, and the mixture was stirred at 80 ° C. for 4 hours for polymerization. The reaction solution was poured into methanol, the precipitate was filtered, and vacuum dried to obtain a fluorinated copolymer. This fluorine-containing copolymer was dissolved in methyl ethyl ketone to obtain a 3% by weight solution, and a fluorine-containing copolymer solution A was obtained.
(合成例4)
フルオロアルキルアクリレートの混合物の量を10gに、かつ3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランの量を10gに変更した以外は合成例3と同じ操作を行い、含フッ素コポリマー溶液Bを得た。
(Synthesis Example 4)
A fluorine-containing copolymer solution B was obtained in the same manner as in Synthesis Example 3 except that the amount of the mixture of fluoroalkyl acrylate was changed to 10 g and the amount of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane was changed to 10 g.
(合成例5)
フルオロアルキルアクリレートの混合物を単一化合物である2−パーフルオロオクチルエチルアクリレート(商品名Cheminox FAAC−8、NOK社製)に変更した以外は合成例4と同じ操作を行い、含フッ素コポリマー溶液Cを得た。
(Synthesis Example 5)
Except that the mixture of fluoroalkyl acrylates was changed to 2-perfluorooctylethyl acrylate (trade name Cheminox FAAC-8, manufactured by NOK), which was a single compound, the same operation as in Synthesis Example 4 was performed, and a fluorinated copolymer solution C was obtained. Obtained.
(合成例6)
球状シリカ微粒子の20重量%水分散液(商品名スノーテックス(登録商標)OS、日産化学社製)2.5g、イソプロピルアルコール7.5g、テトラエトキシシラン0.087g、1N硝酸0.025gを混合し、室温にて終夜攪拌することによってシリカ微粒子分散液Dを調製した。
(Synthesis Example 6)
Spherical silica fine particle 20 wt% aqueous dispersion (trade name Snowtex (registered trademark) OS, manufactured by Nissan Chemical Industries) 2.5g, isopropyl alcohol 7.5g, tetraethoxysilane 0.087g, 1N nitric acid 0.025g mixed The silica fine particle dispersion D was prepared by stirring overnight at room temperature.
(合成例7)
テトラエトキシシラン0.087gをメチルトリエトキシシラン0.074gに変更した以外は合成例6と同じ操作を行い、シリカ微粒子分散液Eを調製した。
(Synthesis Example 7)
A silica fine particle dispersion E was prepared in the same manner as in Synthesis Example 6 except that 0.087 g of tetraethoxysilane was changed to 0.074 g of methyltriethoxysilane.
(実施例1)
上記含フッ素コポリマー溶液A0.33g、プロピレングリコールモノメチルエーテル0.67g、上記シリカ微粒子分散液D0.10g、1N硝酸0.0003gを混合し、室温にて終夜攪拌して反応させた。さらにプロピレングリコールモノメチルエーテルで3倍希釈し、光酸発生剤(トリフルオロメタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム)0.002gを添加し、表面保護層用塗布組成物を得た。
Example 1
The fluorine-containing copolymer solution A (0.33 g), propylene glycol monomethyl ether (0.67 g), the silica fine particle dispersion D (0.10 g), and 1N nitric acid (0.0003 g) were mixed and stirred overnight at room temperature for reaction. Furthermore, it diluted with propylene glycol monomethyl ether 3 times, 0.002g of photo-acid generators (triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate) were added, and the coating composition for surface protection layers was obtained.
片面に易接着処理がなされた厚さ125μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(商品名コスモシャインA4100、東洋紡績社製)上に、上記ハードコート層用塗布組成物をバーコーター(米国R.D.Specialties,Inc.製の#7ロッドを装着)を用いて塗布し、120℃にて10秒間乾燥し、続いて紫外線硬化装置(UVC−2519型、高圧水銀灯を装着、ウシオ電機社製)を用いて出力160W、コンベア速度2m/分、光源距離100mmにて紫外線照射することによってハードコート層を形成した。 On a 125 μm-thick polyethylene terephthalate film (trade name: Cosmo Shine A4100, manufactured by Toyobo Co., Ltd.) having an easy adhesion treatment on one side, the above hard coat layer coating composition was applied to a bar coater (USA RD Specialties, Inc.). (Equipped with a # 7 rod manufactured by the company) and dried at 120 ° C. for 10 seconds, followed by an ultraviolet curing device (UVC-2519, equipped with a high-pressure mercury lamp, manufactured by USHIO INC.) With an output of 160 W The hard coat layer was formed by irradiating with ultraviolet rays at a conveyor speed of 2 m / min and a light source distance of 100 mm.
該ハードコート層上に、上記低屈折率層用塗布組成物をバーコーター(米国R.D.Specialties,Inc.製の#4ロッドを装着)を用いて塗布し、120℃にて2分間加熱硬化することによって、低屈折率層を形成した。 On the hard coat layer, the above coating composition for a low refractive index layer is applied using a bar coater (equipped with a # 4 rod manufactured by RD Specialties, Inc., USA) and heated at 120 ° C. for 2 minutes. By curing, a low refractive index layer was formed.
該低屈折率層上に、上記表面保護層用塗布組成物をバーコーター(米国R.D.Specialties,Inc.製の#4ロッドを装着)を用いて塗布し、120℃にて10秒間乾燥し、続いて紫外線硬化装置(UVC−2519型、高圧水銀灯を装着、ウシオ電機社製)を用いて出力120W、コンベア速度2m/分、光源距離100mmにて紫外線照射し、さらに120℃にて2分間加熱硬化することによって、表面保護層を形成した。 The surface protective layer coating composition is applied onto the low refractive index layer using a bar coater (equipped with a # 4 rod manufactured by RD Specialties, Inc., USA) and dried at 120 ° C. for 10 seconds. Subsequently, using an ultraviolet curing device (UVC-2519 type, equipped with a high-pressure mercury lamp, manufactured by USHIO INC.), UV irradiation was performed at an output of 120 W, a conveyor speed of 2 m / min, a light source distance of 100 mm, and further at 120 ° C. The surface protective layer was formed by heat-curing for minutes.
(実施例2)
シリカ微粒子分散液Dの量を0.05gに変更した以外は実施例1と全く同じ操作を行って低屈折率層上に表面保護層を形成した。
(Example 2)
Except that the amount of the silica fine particle dispersion D was changed to 0.05 g, the same operation as in Example 1 was performed to form a surface protective layer on the low refractive index layer.
(実施例3)
シリカ微粒子分散液Dをシリカ微粒子分散液E0.10gに変更した以外は実施例1と全く同じ操作を行って低屈折率層上に表面保護層を形成した。
(Example 3)
A surface protective layer was formed on the low refractive index layer by performing exactly the same operation as in Example 1 except that the silica fine particle dispersion D was changed to 0.10 g of the silica fine particle dispersion E.
(実施例4)
シリカ微粒子分散液Dの量を0.05gに変更し、かつ1N硝酸の量を0.0010gに変更した以外は実施例1と全く同じ操作を行って低屈折率層上に表面保護層を形成した。
Example 4
A surface protective layer is formed on the low refractive index layer by performing exactly the same operation as in Example 1 except that the amount of the silica fine particle dispersion D is changed to 0.05 g and the amount of 1N nitric acid is changed to 0.0010 g. did.
(実施例5)
含フッ素コポリマー溶液Aを含フッ素コポリマー溶液Bに変更した以外は実施例1と全く同じ操作を行って低屈折率層上に表面保護層を形成した。
(Example 5)
Except that the fluorine-containing copolymer solution A was changed to the fluorine-containing copolymer solution B, the same operation as in Example 1 was performed to form a surface protective layer on the low refractive index layer.
(実施例6)
含フッ素コポリマー溶液Aを含フッ素コポリマー溶液Cに変更した以外は実施例1と全く同じ操作を行って低屈折率層上に表面保護層を形成した。
(Example 6)
Except that the fluorine-containing copolymer solution A was changed to the fluorine-containing copolymer solution C, the same operation as in Example 1 was performed to form a surface protective layer on the low refractive index layer.
実施例1〜6についての成分を下記表1に示す。また、実施例1〜6の表面保護層の評価結果を表2に示す。表2から分かるように、本発明に係る表面保護層においては、低屈折率層の屈折率が非常に低く保たれ、ゆえに反射防止性能に優れており、しかも耐擦傷性、鉛筆硬度、防汚性にも優れていた。 The components for Examples 1-6 are shown in Table 1 below. Table 2 shows the evaluation results of the surface protective layers of Examples 1 to 6. As can be seen from Table 2, in the surface protective layer according to the present invention, the refractive index of the low refractive index layer is kept very low, and therefore, the antireflection performance is excellent, and the scratch resistance, pencil hardness, antifouling It was also excellent in performance.
(比較例1)
低屈折率層上に表面保護層を積層しなかったこと以外は実施例1と同じ操作を行って表面保護層を形成した。この比較例1の表面保護層について同様に評価を行った。その結果を表2に併記する。表2から分かるように、低屈折率層の屈折率が非常に低く保たれ、鉛筆硬度も良かったが、耐擦傷性と防汚性がともに低かった。
(Comparative Example 1)
A surface protective layer was formed in the same manner as in Example 1 except that the surface protective layer was not laminated on the low refractive index layer. The surface protective layer of Comparative Example 1 was similarly evaluated. The results are also shown in Table 2. As can be seen from Table 2, the refractive index of the low refractive index layer was kept very low and the pencil hardness was good, but both the scratch resistance and antifouling properties were low.
(比較例2)
シリカ微粒子分散液を添加しない以外は実施例1と同じ操作を行って低屈折率層上に表面保護層を形成した。比較例2についての成分を下記表1に併記する。この比較例1の表面保護層について同様に評価を行った。その結果を表2に併記する。表2から分かるように、低屈折率層の屈折率は著しく上昇しており、ゆえに反射防止性能に劣るものであった。
(Comparative Example 2)
A surface protective layer was formed on the low refractive index layer by performing the same operation as in Example 1 except that the silica fine particle dispersion was not added. The components for Comparative Example 2 are also shown in Table 1 below. The surface protective layer of Comparative Example 1 was similarly evaluated. The results are also shown in Table 2. As can be seen from Table 2, the refractive index of the low refractive index layer was remarkably increased, and therefore the antireflection performance was poor.
(比較例3)
1N硝酸を添加せず、かつ室温での終夜攪拌を行わず、かつ光酸発生剤を添加しないこと以外は実施例1と同じ操作を行って低屈折率層上に表面保護層を形成した。比較例3についての成分を下記表1に併記する。この比較例3の表面保護層について同様に評価を行った。その結果を表2に併記する。表2から分かるように、低屈折率層の屈折率は上昇しており、ゆえに反射防止性能に劣るものであった。かつ鉛筆硬度及び防汚性に劣っていた。
(Comparative Example 3)
A surface protective layer was formed on the low refractive index layer by performing the same operation as in Example 1 except that 1N nitric acid was not added, stirring was not performed overnight at room temperature, and a photoacid generator was not added. The components for Comparative Example 3 are also shown in Table 1 below. The surface protective layer of Comparative Example 3 was similarly evaluated. The results are also shown in Table 2. As can be seen from Table 2, the refractive index of the low refractive index layer was increased, and therefore, the antireflection performance was poor. And it was inferior to pencil hardness and antifouling property.
本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態における材料、数値などは例示であり、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be implemented with various modifications. For example, the materials, numerical values, and the like in the above embodiment are exemplifications, and can be appropriately changed and implemented without departing from the scope of the present invention.
11 低屈折率層
11a シリカ微粒子
12 表面保護層用塗布組成物
121 無機微粒子
122 含フッ素ポリマー
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