硬涂层形成用水性组合物及硬涂层的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及硬涂层形成用水性组合物及硬涂层。具体而言，本发明涉及雾度值被 抑制为一定值以下的硬涂层形成用的水性组合物。此外，本发明涉及由该水性组合物形成 的硬涂层。
【背景技术】
[0002] 近年，液晶显示器、等离子体显示器、触控面板显示器等显示装置迅速普及。这些 显示装置的构件表面由于在制造中接触各种物体而容易被划伤。一旦划伤，则透过率降低 和会看到伤痕本身将成为问题，不再适合作为显示装置的构件。因此，对显示装置的表面要 求高耐划痕性和耐冲击性。
[0003] 为了使显示装置的构件表面具有高耐划痕性和耐冲击性，大多是在显示装置的表 层设置硬涂层。硬涂层是通过对含有多官能丙烯酸类聚合性举体、低聚物的材料照射紫外 线、电子束等而使其固化、或者使烷氧基硅烷的水解物缩合、固化从而形成的。
[0004] 例如，专利文献1及2公开了一种硬涂层组合物，其含有具有官能团的烷氧基硅 烷、无机微粒及固化促进剂。这些文献中提出对硬涂剂组合物的组成等进行调整等，来提高 耐划痕性、耐冲击性。需要说明的是，专利文献1中，在形成硬涂层组合物时，作为溶剂，使 用的是有机溶剂；专利文献2中，作为无机微粒，使用的是二氧化硅微粒。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1 :日本特开平11 一302597号公报
[0008] 专利文献2 :日本特开2010-188604号公报
【发明内容】
[0009] 发明要解决的课题
[0010] 但是，专利文献1的硬涂层形成用组合物以有机溶剂为溶剂，因此对环境的负担 重，此外，制造工序中有机溶剂挥发所引起的制造环境恶化也是一个问题。
[0011] 此外，专利文献2的硬涂层使用二氧化硅微粒作为无机微粒，因此存在无法获得 具有足够高的折射率的硬涂层的问题。当在这样的折射率低的硬涂层上层叠ITO导电膜并 作为触控面板用的层叠膜时，层间的折射率差变大，发生骨架可见性等，因此产生问题。
[0012] 为了获得制造适应性高、具有高折射率的硬涂层，我们考虑了使用含有氧化锆、二 氧化钛等折射率高的无机微粒的水性组合物来形成硬涂层。但是通过本发明等的研究，发 现当在固化促进剂存在下将氧化锆、二氧化钛这些折射率高的无机微粒添加到含有烷氧基 硅烷衍生物的水性组合物中时，雾度值变大，不能形成透明性高的硬涂层。
[0013] 此外，即使在将高折射率、低雾度的硬涂层用于触控面板用的层叠膜时，也存在在 层叠ITO导电膜时所使用的碱溶液作用下硬涂层发生溶解、雾度值上升的问题。因此，要求 硬涂层具有碱耐性。
[0014] 因此，本发明人等为了解决这样的现有技术的课题，出于获得用于形成折射率高 的硬涂层、且雾度值低的水性组合物的目的而进行了研究。进而，本发明人等出于制造高折 射率及低雾度、且碱耐性高的硬涂层的目的而进行了研究。
[0015] 用于解决课题的手段
[0016] 本发明人等为了解决上述课题而进行了深入研究，结果发现，利用此前没有的划 时代的制法来制备水性组合物。还发现利用该水性组合物能够获得高折射率且低雾度的硬 涂层，直至完成了本发明。进而，本发明等发现，这样的硬涂层在碱耐性方面也优异。
[0017] 具体而言，本发明具有以下方案。
[0018] [1] -种水性组合物，其特征在于，所述水性组合物包含含有Ti或Zr中的至少一 者、Si及Al的金属元素，Ti及Zr的原子数相对于Si的原子数之比（(Ti+Zr)/Si)为2. 5~ 18,Al的原子数相对于Si的原子数之比（Al/Si)为0. 08~0. 22,上述水性组合物的雾度 值为0. 5%以下。
[0019] [2]根据[1]所述的水性组合物，其特征在于，其为含环氧基的烷氧基硅烷、不含 环氧基的烷氧基硅烷、无机微粒和固化促进剂混合而成的水性组合物，无机微粒的折射率 为2. 0以上，相对于含环氧基的烷氧基硅烷和不含环氧基的烷氧基硅烷的总质量，固化促 进剂的含有率为30质量％以上。
[0020] [3]根据[2]所述的水性组合物，其特征在于，水性组合物中的无机微粒的平均粒 径为30nm以下。
[0021] [4]根据[2]或[3]中任一项所述的水性组合物，其特征在于，无机微粒为包含氧 化锆或二氧化钛的微粒。
[0022] [5]根据[2]~[4]中任一项所述的水性组合物，其特征在于，固化促进剂为铝螯 合络合物。
[0023] [6]根据[2]~[5]中任一项所述的水性组合物，其特征在于，相对于含环氧基 的烷氧基硅烷和不含环氧基的烷氧基硅烷的总质量，含环氧基的烷氧基硅烷所占的比率为 20~85质量％。
[0024] [7]根据[2]~[6]中任一项所述的水性组合物，其特征在于，不含环氧基的烷氧 基硅烷含有四烷氧基硅烷及三烷氧基硅烷中的至少一种。
[0025] [8]根据[2]~[7]中任一项所述的水性组合物，其特征在于，不含环氧基的烷氧 基硅烷含有四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷及甲基三甲氧基硅烷中的至 少一种。
[0026] [9]-种水性组合物的制造方法，其含有日下工序：获得含有含环氧基的烷氧基 硅烷、不含环氧基的烷氧基硅烷及无机微粒的第1水性组合物的工序、获得含有含环氧基 的烷氧基硅烷、不含环氧基的烷氧基硅烷及固化促进剂的第2水性组合物的工序、以及将 第1水性组合物和第2水性组合物混合的工序。
[0027] [10]根据[9]所述的水性组合物的制造方法，其特征在于，第1水性组合物和第2 水性组合物的质量比为3 : 7~9 : 1。
[0028] [11]根据[9]或[10]所述的水性组合物的制造方法，其特征在于，水性组合物中 的无机微粒的平均粒径为30nm以下。
[0029] [12] -种水性组合物，其利用[9]~[11]中任一项所述的制造方法制造。
[0030] [13] -种硬涂层，其特征在于，其是使[1]~[8]及[12]中任一项所述的水性组 合物固化而形成的。
[0031] [14]根据[13]所述的硬涂层，其特征在于，折射率为1. 6以上。
[0032] [15]根据[13]或[14]所述的硬涂层，其特征在于，雾度值为0.5%以下。
[0033] [16] -种层叠膜，其特征在于，在聚酯膜的至少单面具有[13]~[15]中任一项所 述的硬涂层。
[0034] [17] -种层叠膜，其特征在于，在聚酯膜上依次具有易粘接层、光学调整层及 [13]~[15]中任一项所述的硬涂层。
[0035] [18]根据[17]所述的层叠膜，其特征在于，易粘接层的折射率和上述聚酯膜的折 射率之差为0.03以下，光学调整层的折射率为1.75~1.90,硬涂层的折射率为1.90~ 2. 10〇
[0036] [19] -种触控面板，其具有[16]~[18]中任一项所述的层叠膜和透明电极层。
[0037] 发明的效果
[0038] 若使用本发明的水性组合物，则能够获得折射率高且雾度值被充分抑制的硬涂 层。即，本发明即使在含有折射率高的无机微粒时也能够将硬涂层的雾度值抑制为较低。
[0039] 进而，使用本发明的水性组合物能够获得碱耐性强的硬涂层。由此，能够防止将透 明电极层层叠在硬涂层上时硬涂层由于碱溶液而溶解，能够抑制雾度值的上升。
【附图说明】
[0040] 图1为示出水性组合物的悬浊状态的照片。
【具体实施方式】
[0041] 以下对本发明进行详细说明。以下记载的技术特征的说明有时是基于代表性实施 方式、具体例而进行的，但本发明并不受这些实施方式限定。需要说明的是，本说明书中，使 用"~"表示的数值范围意味着包含"~"前后所记载的数值作为下限值及上限值的范围。
[0042](水性组合物）
[0043] 本发明的水性组合物含有烷氧基硅烷衍生物，烷氧基硅烷含有含环氧基的烷氧基 硅烷和不含环氧基的烷氧基硅烷。这些烷氧基硅烷优选使用水溶性或水分散性的材质。从 降低VOC(volatileorganiccompounds，挥发性有机物）所致的环境污染的观点出发，也尤 其优选使用水溶性或水分散性的材质。
[0044] 含环氧基的烷氧基硅烷和不含环氧基的烷氧基硅烷分别具有水解性基团。该水解 性基团在酸性水溶液中被水解而生成硅烷醇，通过硅烷醇彼此进行缩合而生成低聚物。本 发明的水性组合物中，即便含环氧基的烷氧基硅烷和不含环氧基的烷氧基硅烷的一部分水 解也可以。将烷氧基硅烷、其的一部分或全部水解后的产物或缩合后的产物统称为烷氧基 硅烷衍生物。
[0045] 本发明的水性组合物为包含含有Ti或Zr中的至少一者、Si及Al的金属元素的 水性组合物。水性组合物中，Ti及Zr的原子数相对于Si的原子数之比（(Ti+Zr)/Si)为 2. 5~18,Al的原子数相对于Si的原子数之比（Al/Si)为0. 08~0. 22。此外，水性组合 物的雾度值为0.5%以下。
[0046] 将上述水性组合物涂布在支撑体上并使其固化，从而形成硬涂层。即，本发明的水 性组合物可以作为硬涂层形成用的水性组合物。
[0047] 本发明的水性组合物由于不使用有机溶剂，因此涂布水性组合物并使其干燥时蒸 发的物质主要是水成分。因此，与使用有机溶剂时相比，能够大幅降低对环境的负担。
[0048] 本发明中，Ti+Zr的原子数相对于Si的原子数之比（(Ti+Zr)/Si)为2. 5~18,Al 的原子数相对于Si的原子数之比（Al/Si)为0. 08~0. 22。（ (Ti+Zr)/Si)优选2. 5以上， 更优选3以上，进而优选5以上。此外，（(Ti+Zr)/Si)优选18以下，更优选16以下，进而 优选15以下。（Al/Si)优选0.08以上，更优选0.09以上，进而优选0. 1以上。此外，（Al/ Si)优选0.22以下，更优选0.21以下，进而优选0.20以下。通过使Ti和/或Zr、Si及Al 的比值在上述范围内，能够有效地提尚硬涂层的折射率，还能够提尚喊耐性。
[0049] 需要说明的是，本发明中，Ti为来自作为无机微粒的二氧化钛的金属元素，Zr为 来自作为无机微粒的氧化锆的金属元素，Si为来自含环氧基的烷氧基硅烷及不含环氧基的 烷氧基硅烷的金属元素，Al为来自作为固化促进剂的铝螯合络合物的金属元素。
[0050] 由本发明的水性组合物形成的硬涂层的雾度值为0. 5%以下。硬涂层的雾度值为 0. 5%以下即可，优选0. 45%以下，进一步优选0. 4%以下。本发明中，通过将水性组合物的 悬浊度设为极低，从而能够抑制硬涂层的雾度值，能够形成光学特性优异的硬涂层。
[0051] 本发明中，即使使用具有高折射率的无机微粒时，也能够将水性组合物的雾度抑 制为较低。之所以能够实现，是由于在含有无机微粒和固化促进剂的水性组合物的制造工 序中，成功地发现了使无机微粒和固化促进剂不直接接触地进行混合的方法。
[0052] 通常，折射率高的无机微粒由于在水性组合物中与固化促进剂接触而导致分散性 恶化，这成为悬浊度上升的原因。但是，本发明中，由于将无机微粒和固化促进剂混合在不 同的水性组合物中，然后将分别混合有无机微粒和固化促进剂的2种水性组合物混合，因 此能够防止无机微粒和固化促进剂在水性组合物中直接接触。
[0053] 这样的混合方法，在现有技术中被认为没有实用性。但是，本发明通过采用这样的 在现有技术中不会加以考虑的方法，成功地提高了无机微粒和固化促进剂的分散性。由此， 能够将水性组合物的悬浊度抑制为较低。即，本发明中，即使使用具有高折射率的无机微粒 时也能够将水性组合物的悬浊度抑制为较低。进而，即使在由这样的低悬浊度的水性组合 物形成的硬涂层中，也能够将该雾度值抑制为较低。
[0054] 本发明的水性组合物优选含有含环氧基的烷氧基硅烷、不含环氧基的烷氧基硅 烷、无机微粒和固化促进剂。本发明的水性组合物中优选的是：无