CN111164139A - 硬涂膜 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种硬涂膜,其即使对于环烯烃膜等极性基团少、粘附性差的基材膜,在通常条件下和耐湿热条件下的硬涂层的长期粘附性和耐久性也优异。本发明的硬涂膜是在基材膜的至少单面上设置有含有电离射线固化型树脂的硬涂层的硬涂膜,其特征在于,该电离射线固化型树脂满足下述条件(I)。条件(I):峰面积比1(A/C×100)为5%以上(其中,在未固化的电离射线固化型树脂的红外光谱测定中将在3250cm‑1~3500cm‑1处出现的峰面积设定为A,将在1650cm‑1~1800cm‑1处出现的峰面积设定为C)。

Description

硬涂膜
技术领域
本发明涉及硬涂膜,更详细而言,涉及能够作为液晶显示装置、等离子体显示装置、电致发光(EL)显示装置等平板显示器、触控面板等显示装置部件,以及建筑物、汽车、电气列车的窗玻璃等的保护膜使用的设置有硬涂层的硬涂膜。
背景技术
对于液晶显示装置(LCD)等平板显示器的显示面,要求赋予耐擦伤性以使显示面不会因操作时产生划痕而使可视性降低。因此,通常利用在基材膜上设置有硬涂层的硬涂膜来赋予耐擦伤性。近年来,由于在显示画面上在观看显示的同时能够通过用手指、笔等进行触摸而输入数据、指示的触控面板的普及,对维持光学可视性且具有耐擦伤性的硬涂膜的功能要求正在提高。
因此,期待将透明性、耐热性、尺寸稳定性、低吸湿性优异的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚萘二甲酸乙二醇酯膜和环烯烃膜作为基材膜用于光学构件用途,特别期待将低双折射性和光学各向同性优异的环烯烃膜用于光学构件用途。为了进一步对这样的基材膜赋予硬质性,设置了硬涂层。但是,这样的基材膜由于在膜表面上极性基团的数量少,因此存在基材膜与硬涂层的粘附性差的问题。
因此,以往,在专利文献1、专利文献2等中公开了对这些基材膜赋予与硬涂层的易胶粘性的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2001-147304号公报
专利文献2:日本特开2006-110875号公报
发明内容
发明所要解决的问题
以往,作为对环烯烃膜赋予与硬涂层的易胶粘性的方法,在专利文献1中公开了电晕处理、等离子体处理、UV处理等,但在这些方法中环烯烃膜与硬涂层的粘附性不充分,特别是存在容易产生随时间推移的粘附不良的问题。
另外,在专利文献2中公开了在环烯烃膜上涂布包含烯烃类树脂的锚固涂布剂。通过该锚固涂布处理,环烯烃膜与硬涂层的粘附性在一定程度上得到改善,但是对于涂膜软且具有伸缩性的锚固涂布层与涂膜硬且无伸缩性的硬涂层而言,由于耐热条件下(例如,在温度100℃的干燥机中保存5分钟)两种涂膜的收缩差,存在硬涂层表面上容易产生裂纹(膜破裂、裂痕等)的问题。
因此,本发明的目的在于提供一种硬涂膜,其即使对于环烯烃膜等极性基团少、粘附性差的基材膜,在通常条件下和耐湿热条件下的硬涂层的长期粘附性和耐久性也优异。
用于解决问题的手段
本发明人等为了解决上述问题而进行了深入研究,结果发现,通过将在红外光谱上具有特征的树脂用于硬涂层,即使对于环烯烃膜等极性基团少、粘附性差的基材膜,也能够改善与硬涂层的粘附性,从而完成了本发明。
即,本发明具有以下构成。
(1)一种硬涂膜,在基材膜的至少单面上设置有含有电离射线固化型树脂的硬涂层,其特征在于,该电离射线固化型树脂满足下述条件(I),
条件(I):峰面积比1(A/C×100)为5%以上,
(其中,在未固化的电离射线固化型树脂的红外光谱测定中,将在3250cm-1~3500cm-1处出现的峰面积设定为A,将在1650cm-1~1800cm-1处出现的峰面积设定为C。)
(2)如(1)所述的硬涂膜,其特征在于,所述电离射线固化型树脂还满足下述条件(II),
条件(II):峰面积比2(B/C×100)为5%以上,
(其中,在未固化的电离射线固化型树脂的红外光谱测定中,将在1500cm-1~1580cm-1处出现的峰面积设定为B,将在1650cm-1~1800cm-1处出现的峰面积设定为C。)
(3)如(1)~(2)中任一项所述的硬涂膜,其特征在于,所述硬涂层还满足下述条件(III),
条件(III):峰面积比3(D/E×100)小于400%,
(其中,在固化后的硬涂层的红外光谱测定中,将在855cm-1~1325cm-1处出现的峰面积设定为D,将在1650cm-1~1800cm-1处出现的峰面积设定为E。)
(4)如(1)~(3)中任一项所述的硬涂膜,其特征在于,所述电离射线固化型树脂包含含有(甲基)丙烯酰基的丙烯酸类树脂。
(5)如(1)~(4)中任一项所述的硬涂膜,其特征在于,所述基材膜为选自环烯烃膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯中的任一种。
发明效果
根据本发明能够提供一种硬涂膜,其即使对于环烯烃膜等极性基团少、粘附性差的基材膜,在通常条件下和耐湿热条件下的硬涂层的长期粘附性和耐久性也优异。
具体实施方式
以下,对用于实施本发明的方式详细说明。
本发明是在基材膜的至少单面上设置有含有电离射线固化型树脂的硬涂层的硬涂膜,其特征在于,该电离射线固化型树脂满足下述条件(I)。
条件(I):峰面积比1(A/C×100)为5%以上
(其中,在未固化的电离射线固化型树脂的红外光谱测定中,将在3250cm-1~3500cm-1处出现的峰面积设定为A,将在1650cm-1~1800cm-1处出现的峰面积设定为C。)
[基材膜]
首先,对硬涂膜的基材膜进行说明。
在本发明中,硬涂膜的基材膜没有特别限制,可以列举例如:聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚乙烯、聚酰亚胺、聚丙烯、丙烯酸类树脂、聚苯乙烯、乙酸纤维素、聚氯乙烯的膜或片等。其中,优选使用透明性、耐热性、尺寸稳定性、低吸湿性等优异的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯以及环烯烃膜,环烯烃膜进一步地在低双折射性、光学各向同性等方面优异。
环烯烃膜是指环烯烃类单元在聚合物骨架中交替或无规地聚合而在分子结构中具有脂环结构的膜,包含选自降冰片烯类化合物、单环的环烯烃、环状共轭二烯烃和乙烯基脂环烃中的至少一种化合物而形成的聚合物(共聚物)、即环烯烃共聚物膜或环烯烃聚合物膜成为实例,可以适当选择使用任一种。
另外,在本发明中,上述基材膜的厚度根据硬涂膜所用于的用途来适当选择,从机械强度、操作性等观点考虑,优选为10μm~300μm的范围,进一步优选为20μm~200μm的范围。
在本发明中,关于上述基材膜的耐热性,在用于硬涂膜用途的情况下,优选使用的是玻璃化转变温度为约120℃~约170℃的膜,所述玻璃化转移温度通过在使试样发生温度变化时测定其热变化的热重测定(TG)法、差示扫描量热测定(DSC)法等测定。
在本发明中,在上述基材膜用于硬涂膜用途的情况下,出于防止紫外线引起的涂膜的劣化、粘附不良的目的,可以使用:将构成基材膜的树脂和紫外线吸收剂混炼而成的树脂成膜为膜状而得的膜;或者在基材膜的单面或双面上涂布由热塑性树脂或热固性树脂与紫外线吸收剂混合而成的涂料而得的膜。关于紫外线阻断性,优选利用分光光度计得到的380nm波长下的透射率为10%以下。进一步优选为7%以下。
[硬涂层]
下面,对上述硬涂层进行说明。
在本发明中,作为上述硬涂层中所含的树脂,只要是形成覆膜的树脂就能够没有特别限制地使用,特别是从赋予硬涂层的表面硬度(铅笔硬度、耐擦伤性)、另外通过紫外线的曝光量而能够调节交联程度、能够调节硬涂层的表面硬度的方面出发,优选使用电离射线固化型树脂。
本发明中使用的电离射线固化型树脂是通过照射紫外线(以下,简称为“UV”)、电子射线(以下,简称为“EB”)而固化的透明树脂,优选为包含含有(甲基)丙烯酰基的丙烯酸类树脂的树脂,进一步优选为包含(甲基)丙烯酰基的氨基甲酸酯丙烯酸酯树脂。
对于本发明中使用的电离射线固化型树脂而言,在未固化状态的红外光谱测定中将在3250cm-1~3500cm-1处出现的峰范围的面积设定为A、在1500cm-1~1580cm-1处出现的峰范围的面积设定为B、在1650cm-1~1800cm-1处出现的峰范围的面积设定为C时,条件(I):峰面积比1(A/C×100)为5%以上是重要的,优选为10%以上。
更优选条件(II):峰面积比2(B/C×100)为5%以上,进一步优选为10%以上。
在电离射线固化型树脂中,在1650cm-1~1800cm-1处出现的峰表示丙烯酰基的碳-碳双键。推测在3250cm-1~3500cm-1处出现的峰表示来自酰胺基的氮-氢键或者来自羟基的氧-氢键。即,推测通过相对于丙烯酰基的存在比例具有一定比例以上的在3250cm-1~3500cm-1处出现的峰,保持了由丙烯酰基带来的硬涂层对基材的粘附力与硬涂层由于在层内固化收缩而在与基材膜的界面不同的方向受力而剥离的剥离力的平衡,因此即使对于极性基团少的环烯烃膜,也不需要锚固层、基材膜的改性,就能够显著地提高对基材膜的粘附性。
此外推测,在1500cm-1~1580cm-1处出现的峰表示来自酰胺基的氮-氢键、来自苯环的碳-氢键、或者来自偶氮基的氮-氮双键。与上述同样地,推测通过相对于丙烯酰基的存在比例具有一定比例以上的在1500cm-1~1580cm-1处出现的峰,能够显著地提高对基材膜的粘附性。
另外,作为上述硬涂层中所含的树脂,除了上述具有特定的IR峰的电离射线固化型树脂以外,在不损害本发明的效果、硬涂层的硬度、耐擦伤性的范围内,还可以配合聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酯、丙烯酸类、苯乙烯-丙烯酸类、纤维素等热塑性树脂;酚醛树脂、尿素树脂、不饱和聚酯、环氧树脂、硅树脂等热固性树脂。
另外,作为上述硬涂层中所含的电离射线固化型树脂的光聚合引发剂,可以使用市售的IRGACURE 651、IRGACURE 184(均为商品名,BASF公司制造)等苯乙酮类,以及IRGACURE 500(商品名:BASF公司制造)等二苯甲酮类,没有特别限制,为了进一步提高粘附性,优选使用过氧化二酰类等有机过氧化物。
在本发明中,也可以使上述硬涂层中含有无机氧化物微粒,从而实现表面硬度(耐擦伤性)的进一步提高。在此情况下,无机氧化物微粒的平均粒径优选为5nm~50nm的范围,进一步优选为平均粒径10nm~20nm的范围。在平均粒径小于5nm时,难以得到充分的表面硬度。另一方面,在平均粒径大于50nm时,硬涂层的光泽、透明性可能降低、挠性也可能降低。
在本发明中,作为上述无机氧化物微粒,可以列举例如氧化铝、二氧化硅等。在这些之中,以铝为主要成分的氧化铝由于具有高硬度,因此以比二氧化硅少的添加量就能够得到效果,因此特别优选。
在本发明中,上述无机氧化物微粒的含量相对于硬涂层涂料组合物的固体成分100重量份,优选为0.1重量份~10.0重量份。在无机氧化物微粒的含量小于0.1重量份时,难以得到表面硬度(耐擦伤性)的提高效果。另一方面,在含量大于10.0重量份时,雾度上升,因此不优选。
另外,出于改善涂覆性的目的,在上述硬涂层中可以使用流平剂,可以使用例如含氟类、丙烯酸类、硅氧烷类、以及它们的加成物或混合物等公知的流平剂。对于配合量而言,相对于硬涂层的树脂的固体成分100重量份,可以在0.03重量份~3.0重量份的范围内配合。另外,在触控面板用途等中,在以与触控面板终端的保护玻璃(CG)、透明导电构件(TSP)、液晶模块(LCM)等的胶粘为目的而要求使用光学透明树脂OCR的对胶粘性的情况下,优选使用表面自由能高(约40mJ/cm2以上)的丙烯酸类树脂类流平剂、含氟类的流平剂。
作为在上述硬涂层中添加的其它添加剂,在不损害本发明的效果的范围内,可以根据需要配合消泡剂、表面张力调节剂、防污剂、抗氧化剂、防静电剂、紫外线吸收剂、光稳定剂等。
上述硬涂层是将涂料涂覆在上述基材膜上并干燥而形成的,所述涂料是除了上述电离射线固化型树脂以外,还将聚合引发剂、其它添加剂等溶解、分散在适当的溶剂中而成的。作为溶剂,可以根据所配合的上述树脂的溶解性而适当选择,可以是至少能够均匀地溶解或分散固体成分(树脂、聚合引发剂、其它添加剂)的溶剂。作为这样的溶剂,也可以将例如甲苯、二甲苯、正庚烷等芳香族类溶剂;环己烷、甲基环己烷、乙基环己烷等脂肪族类溶剂;乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、乙酸丁酯、乳酸甲酯等酯类溶剂;丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮等酮类溶剂;甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇类等醇类溶剂等公知的有机溶剂单独或者适当组合多种而使用。
对上述硬涂层的涂覆方法没有特别限制,以凹版涂覆、微凹版涂覆、喷注式刮棒涂覆、滑动模涂覆、狭缝模涂覆、丝网印刷法、喷雾涂布法等公知的涂覆方式进行涂覆,然后通常在约50℃~约120℃的温度下进行干燥。
上述硬涂层的涂膜厚度没有特别限制,优选为例如1.0μm~12.0μm的范围。在涂膜厚度小于1.0μm时,难以得到需要的表面硬度。另外,在涂膜厚度大于12.0μm的情况下,产生强烈的卷曲,在制造工序等中操作性降低,因此不优选。需要说明的是,硬涂层的涂膜厚度可以通过用千分尺进行实际测定来测定。
在本发明中,将上述含有电离射线固化型树脂的硬涂层用涂料涂覆在基材膜上,进行干燥,然后进行UV或EB照射,由此引起光聚合,能够得到硬质性优异的涂膜(硬涂层)。特别优选为JISK5600-5-4中规定的铅笔硬度为B~2H的硬涂层。
关于本发明的硬涂膜,在上述固化后的硬涂层的红外光谱测定中将在855cm-1~1325cm-1处出现的峰的面积设定为D、在1650cm-1~1800cm-1处出现的峰的面积设定为E时的峰面积比3(D/E×100)优选小于400%,更优选为380%以下。峰面积比3的下限优选为300%以上。若为峰面积比3满足本发明的范围的硬涂层,则即使对于环烯烃膜、聚酰亚胺膜等极性基团少、硬涂层难以粘附的基材膜,也能够得到良好的粘附性和外观。
假定固化后的硬涂层中在1650cm-1~1800cm-1处出现的红外光谱的峰与在上述电离射线固化型树脂中出现的峰相同。
另外,在本发明中,固化后的硬涂层中在855cm-1~1325cm-1处出现的红外光谱的峰来自醚基、酯基的碳-氧伸缩振动,羰基的碳-氢弯曲振动以及作为无机微粒的二氧化硅骨架、氧化铝骨架等各种结构。推测通过相对于丙烯酰基的存在比例形成一定比例以下的在855cm-1~1325cm-1处出现的峰,能够得到与对基材膜的粘附性的平衡。
实施例
以下,列举实施例对本发明进行具体的详细说明,但本发明不限定于以下的实施例。同时,对比较例也进行说明。
需要说明的是,只要没有特别说明,以下记载的“%”表示“重量%”。
[制造例1]
以氨基甲酸酯丙烯酸酯类紫外线固化型树脂“TOMAX FA-3312-2”(固体成分40%,日本化工涂料株式会社制造)为主剂,用乙酸丁酯稀释至紫外线固化型树脂的涂料中的固体成分浓度成为30%,充分搅拌,制备了硬涂层涂料1。
[制造例2]
以上述氨基甲酸酯丙烯酸酯类紫外线固化型树脂“TOMAX FA-3312-2”(固体成分40%,日本化工涂料株式会社制造)和氨基甲酸酯丙烯酸酯类紫外线固化型树脂“A-9550”(固体成分100%,新中村化学株式会社制造)为主剂,进行配合使得TOMAX FA-3312-2和A-9550的固体成分配合比成为80/20,用乙酸丁酯稀释至紫外线固化型树脂的涂料中的固体成分浓度成为30%,充分搅拌,制备了硬涂层涂料2。
[制造例3]
将制造例2的TOMAX FA-3312-2和A-9550的固体成分配合比设定为75/25,除此以外,与制造例2同样地操作而得到了硬涂层涂料3。
[制造例4]
将制造例2的TOMAX FA-3312-2和A-9550的固体成分配合比设定为50/50,除此以外,与制造例2同样地操作而得到了硬涂层涂料4。
[制造例5]
将制造例1的TOMAX FA-3312-2设定为TOMAX FA-3312-4,除此以外,与制造例1同样地操作而得到了硬涂层涂料5。
[制造例6]
将制造例2的TOMAX FA-3312-2和A-9550的固体成分配合比设定为30/70,除此以外,与制造例2同样地操作而得到了硬涂层涂料6。
[制造例7]
将制造例2的TOMAX FA-3312-2和A-9550的固体成分配合比设定为10/90,除此以外,与制造例2同样地操作而得到了硬涂层涂料7。
[制造例8]
使用氨基甲酸酯丙烯酸酯类紫外线固化型树脂“A-9550”(固体成分100%,新中村化学株式会社制造)代替制造例1的硬涂层中使用的“TOMAX FA-3312-2”,除此以外,与制造例1同样地操作而得到了硬涂层涂料8。
[制造例9]
使用氨基甲酸酯丙烯酸酯类紫外线固化型树脂“BS-575CSB”(固体成分100%,荒川化学工业株式会社制造)代替制造例1的硬涂层中使用的“TOMAX FA-3312-2”,除此以外,与制造例1同样地操作而得到了硬涂层涂料9。
[参考例]
作为参考例,示出作为稀释溶剂使用的乙酸丁酯100%。
Figure BDA0002394722620000121
<实施例1~13和比较例1~4>
选择基材膜和硬涂层涂料,使得成为表2记载的组合,使用刮棒涂布机在各基材膜的单面上涂覆上述各硬涂层涂料,在80℃的干燥炉中热风干燥1分钟,形成了涂膜厚度2.5μm的涂覆层。使用设置在距涂覆面60mm高的UV照射装置,以UV照射量250mJ/cm2使其固化而形成硬涂层,得到了实施例1~13和比较例1~4的硬涂膜。
<评价方法>
以下述基准评价所得到的上述各实施例和各比较例的硬涂膜。将其结果一并示于表1。
(1)电离射线固化型树脂的峰面积比1~2
使用红外分光光度计,通过ATR法对未固化状态的电离射线固化型树脂测定红外光谱(红外吸收光谱)。关于红外分光光度计,使用FT-IR Spectrometer Spectrum 100(珀金埃尔默日本公司制造)。
作为测定方法,在温度23℃/湿度50%环境下,在红外分光光度计的测定部位(传感器部)滴加10μm硬涂层涂料或参考例的乙酸丁酯,滴加后立即进行IR测定。
在所得到的将横轴设定为波数(cm-1)且将纵轴设定为吸光度的光谱图上,在3250cm-1~3500cm-1、1500cm-1~1580cm-1、1650cm-1~1800cm-1处分别画出基线,将由该基线和光谱曲线包围的面积分别设定为A、B和C,将其比(A/C×100)、(B/C×100)作为各峰面积比1~2。
(2)硬涂层的峰面积比3
使用红外分光光度计,通过ATR法对硬涂膜的硬涂层表面测定红外光谱(红外吸收光谱)。关于红外分光光度计,使用FT-IR Spectrometer Spectrum 100(珀金埃尔默日本公司制造)。在所得到的将横轴设定为波数(cm-1)且将纵轴设定为吸光度的光谱图上,在855cm-1~1325cm-1、1650cm-1~1800cm-1处分别画出基线,将由该基线和光谱曲线包围的面积分别设定为D和E,将其比(D/E×100)作为峰面积比3。
(3)粘附性
对于粘附性,根据JIS-K5600-5-6进行棋盘格剥离试验。使用割刀在硬涂膜的硬涂层形成面上以围棋盘格状以1mm间隔切出纵11条、横11条的切口,刻出合计100块正方形的方格,在其上粘贴积水化学工业株式会社制造的粘合带No.252,使用圆头刮刀均匀地压靠,然后在60度方向上剥离,分4个等级评价硬涂层的残留个数。在相同的位置进行5次压合、剥离,然后进行判定。评价基准如下所述,将◎和○评价品判定为粘附性合格,但是△评价品在实际使用上也是可以的。
评价基准
◎:100个○:99个~90个△:89个~50个×:49个~0个
(4)耐擦伤性
对实施例、比较例中制作的各硬涂膜,通过根据JIS-K5600-5-10的试验方法,使用钢丝绒#0000对硬涂层面施加荷重250g/cm2而往复摩擦10次,按照下面的基准评价产生划痕的情况。将○评价品评价为耐擦伤性良好,但△评价品也可以作为制品使用。
评价基准
◎:没有产生划痕。○:产生1条~5条划痕。△:产生6条~10条划痕。×:产生10条以上划痕。
Figure BDA0002394722620000151
表2中的基材的标记如下所述。
ZF16:环烯烃膜(厚度100μm,日本瑞翁株式会社制造)
A4300:聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(厚度100μm,东洋纺织株式会社制造)
Q65HW:聚萘二甲酸乙二醇酯膜(厚度100μm,帝人Film Solutions株式会社制造)
由表2的结果可知,根据本发明实施例,能够提供即使对于环烯烃膜等极性基团少、粘附性差的基材膜,硬涂层的粘附性和耐久性也优异的硬涂膜。另一方面,根据比较例,粘附性特别差。

Claims (5)

1.一种硬涂膜,在基材膜的至少单面上设置有含有电离射线固化型树脂的硬涂层,其特征在于,该电离射线固化型树脂满足下述条件(I),
条件(I):峰面积比1(A/C×100)为5%以上,
其中,在未固化的电离射线固化型树脂的红外光谱测定中,将在3250cm-1~3500cm-1处出现的峰面积设定为A,将在1650cm-1~1800cm-1处出现的峰面积设定为C。
2.如权利要求1所述的硬涂膜,其特征在于,
所述电离射线固化型树脂还满足下述条件(II),
条件(II):峰面积比2(B/C×100)为5%以上,
其中,在未固化的电离射线固化型树脂的红外光谱测定中,将在1500cm-1~1580cm-1处出现的峰面积设定为B,将在1650cm-1~1800cm-1处出现的峰面积设定为C。
3.如权利要求1或2所述的硬涂膜,其特征在于,
所述硬涂层还满足下述条件(III),
条件(III):峰面积比3(D/E×100)小于400%,
其中,在固化后的硬涂层的红外光谱测定中,将在855cm-1~1325cm-1处出现的峰面积设定为D,将在1650cm-1~1800cm-1处出现的峰面积设定为E。
4.如权利要求1~3中任一项所述的硬涂膜,其特征在于,
所述电离射线固化型树脂包含含有(甲基)丙烯酰基的丙烯酸类树脂。
5.如权利要求1~4中任一项所述的硬涂膜,其特征在于,
所述基材膜为选自环烯烃膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯中的任一种。
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