JP2005053152A

JP2005053152A - ハードコートフィルム

Info

Publication number: JP2005053152A
Application number: JP2003288004A
Authority: JP
Inventors: Akito Ogino; 明人荻野; Takayuki Sato; 貴之佐藤; Junichi Hayakawa; 潤一早川
Original assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd; Jujo Paper Co Ltd
Current assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd; Jujo Paper Co Ltd
Priority date: 2003-08-06
Filing date: 2003-08-06
Publication date: 2005-03-03

Abstract

【課題】 JIS K 5400に規定の4Ｈ以上の鉛筆硬度を有し、カールが顕著に抑制され、かつ透過率、密着度が良好なハードコートフィルムを提供する。
【解決手段】透明樹脂フィルムの少なくとも一方の面に2層以上のハードコート層を設け、該ハードコート層は同一の組成のハードコート樹脂を主成分とし、各々のハードコート層の塗膜厚さが1μｍ〜5μｍであり、かつハードコート層全体の塗膜厚さが8μｍ〜20μｍとなるようにする。また、ハードコートフィルムの透過率を向上させるためにはハードコート層中に顔料を含有させないことが好ましい。

Description

本発明は、ＬＣＤ、ＣＲＴ、ＰＤＰ、ＥＬ、ＦＥＤ等各種ディスプレイ、特にＬＣＤの表面保護フィルムとして使用されるハードコートフィルムに関し、特に耐擦傷性に優れたハードコートフィルムに関する。

パソコン、ワープロ、テレビなどのディスプレイ、タッチパネルや飛散防止フィルムなどには、ディスプレイの表面保護のために、一般に、透明な樹脂フィルム上にハードコート層を形成したハードコートフィルムが使用されている。このハードコートフィルムは、樹脂フィルム上に比較的硬度の高いアクリル系の紫外線硬化樹脂を塗工して生産する場合が多い。しかしながら、アクリル系樹脂は硬化反応により収縮するため、塗膜厚さを厚くするほど、また架橋反応率を高めるほど、塗工後のフィルムの表面硬度が高くなると同時にフィルムのカールが大きくなる、また、カールを矯正するとハードコート層にクラックが生じるという問題がある。

カールが大きいと、次工程のディスプレイ表面への貼り合わせ工程での生産性、あるいは貼り合わせ後の耐久性などを著しく低下させるため、フィルム上にハードコート層を設ける場合は、ハードコート層の塗膜厚さ、架橋反応率を制限しなければならない。そのため、次工程に支障のない塗膜厚さでは、鉛筆硬度は3Ｈ程度が限界となる場合が多い。低カールと高い鉛筆硬度を両立するために、透明樹脂フィルム上に紫外線硬化樹脂のビッカース硬度を規定し、2層のハードコート層を設ける方法が開示されている（特許文献１）。しかしながら、この方法は、紫外線硬化樹脂のみを使用すると、カールが大きくなることが明記されており、カールを改善するためにハードコート層にシリカ等の微粒子を含有させている。しかしながら、このような微粒子を含有するハードコート層ではフィルムの透過率が低下するため、各種ディスプレイに使用すると、明るさ、コントラストが低下する問題がある。

特開2000-127281号公報

本発明は、カールが小さく、一方、透明性、密着性は従来のハードコートフィルムと同等であり、好ましくは鉛筆硬度4Ｈ以上の硬度を有するハードコートフィルムを提供することを課題とする。

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、本発明は透明樹脂フィルムの少なくとも一方の面に2層以上のハードコート層を設け、該ハードコート層は同一の組成のハードコート樹脂を主成分とし、各々のハードコート層の塗膜厚さを1μｍ〜5μｍとし、かつハードコート層全体の塗膜厚さを8μｍ〜20μｍとすることによって、カールが顕著に抑制され、密着性は従来のハードコートフィルムと同等以上であるハードコートフィルムが得られることを見出した。特に、ハードコート層中に顔料を含有させないことで、透過率に優れるハードコートフィルムが得られる。

本発明により、従来達成が困難であったカールが顕著に抑制され、透過率、密着度が良好で、4Ｈ以上の鉛筆硬度を有するハードコートフィルムを得ることができる。

本発明に用いることができる透明樹脂フィルムは、特に限定されないが、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレートフィルム（ＰＥＮ）、ポリカーボネートフィルム（ＰＣ）、トリアセチルセルロースフィルム（ＴＡＣ）、ノルボルネンフィルム（ＮＢ）などを使用することができる。フィルムの厚さとしては、25μｍ〜250μｍ程度が好ましい。

本発明において、ハードコート層に用いる樹脂は、アクリレート系の官能基を有するポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等とこれらのオリゴマー及びプレポリマーを主成分とした樹脂が例示される。これらの樹脂は、熱、紫外線、電子線等のエネルギーを加えることで架橋するものである。これらの樹脂は単独で使用しても、2種以上を混合して使用しても良いが、各々のハードコート層は同一の組成の樹脂を主成分とするものである必要がある。組成の異なる樹脂を用いると各ハードコート層間での密着度が低下しやすいこと、あるいは塗膜界面で干渉ムラが生じること等の問題がある。さらに同一の組成の樹脂を用いるので、生産性の向上も期待できる。

本発明のハードコート層に使用する樹脂として好ましいものは、分子内に2個以上の（メタ）アクリロイル基を有する紫外線によって硬化可能な多官能アクリレートから成るものが挙げられる。分子内に2個以上の（メタ）アクリロイル基を有する紫外線によって硬化可能な多官能アクリレートの具体例としては、（メタ）ネオペンチルグリコールジアクリレート、（メタ）1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、（メタ）トリメチロールプロパントリアクリレート、（メタ）ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、（メタ）ペンタエリスリトールテトラアクリレート、（メタ）ペンタエリスリトールトリアクリレート、（メタ）ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等のポリオールポリアクリレート、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルのジアクリレート、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルのジアクリレート、（メタ）1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテルのジアクリレートなどのエポキシ（メタ）アクリレート、多価アルコールと多価カルボン酸及び／またはその無水物とアクリル酸とをエステル化することによって得ることができるポリエステル（メタ）アクリレート、多価アルコール、多価イソシアネート及び水酸基含有アクリレートを反応させることによって得られるウレタンアクリレート、ポリシロキサンポリアクリレート等を挙げることができる。

前記の重合性アクリレートは、単独で用いても、2種以上混合して用いてもよい。その含有量はハードコート層用塗料の樹脂固形分に対して、好ましくは50〜95重量％である。尚、上記の多官能アクリレートの他にハードコート層用塗料の樹脂固形分に対して、好ましくは10重量％以下の2−ヒドロキシ（メタ）アクリレート、2−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート等の単官能アクリレートを添加することもできる。

また、ハードコート層には硬度を調整する目的で使用される重合性オリゴマーを添加することができる。このようなオリゴマーとしては、末端メタクリレートポリメチルメタクリレート、末端スチリルポリメタクリレート、末端メタクリレートポリスチレン、末端メタクリレートポリエチレングリコール、末端メタクリレートアクリロニトリル−スチレン共重合体、末端メタクリレートスチレン−メチルメタクリレート共重合体などのマクロモノマーを挙げることができる。その含有量はハードコート用塗料中の樹脂固形分に対して、好ましくは5〜50重量％である。

また、硬化後の各々のハードコート層の塗膜厚さが1μｍ〜5μｍで、全体の塗膜厚さが8〜20μｍとなるようにすることが必須である。各々のハードコート層の塗膜厚さが1μｍ未満では鉛筆硬度が低下し、5μｍを超えるとカールが大きくなる。また、全体の塗膜厚さが8μｍ未満では十分な鉛筆硬度が得られず、20μｍを越えるとカールが大きくなる。なお、本発明のハードコートフィルムはJIS K 5400規定の鉛筆硬度が4Ｈ以上であることが望ましい。

また、紫外線照射により架橋する樹脂を使用する場合は、光重合開始剤としてアセトフェノン類、ベンゾフェノン類、α−ヒドロキシケトン、ベンジルジメチルケタール、α−アミノケトン、ビスアシルフォスフィンオキサイド等を混合することが望ましい。また、レベリング剤などを添加しても良い。

本発明において、ハードコート層中には顔料を含有させないことが好ましい。顔料を含有させると、塗膜中の顔料はハードコート樹脂との屈折率差により内部ヘイズが生じ、フィルムの透過率が低下する。また、顔料が表面凹凸を作るため、表面ヘイズが発生しフィルムが白っぽくなり、表示体に使用したときに画像品位を低下する問題がある。

本発明において、2層以上の層から成るハードコート層は、ハードコート樹脂を有機溶剤等に溶解し粘度を調整したハードコート層用塗料を透明樹脂フィルムに塗工し、加熱、紫外線照射、あるいは電子線照射等の処理を行い硬化させ、これを複数回繰り返して形成する。

ハードコート層用塗料に用いることのできる有機溶剤としては、ヘキサン、オクタンなどの脂肪族炭化水素、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素、エタノール、1−プロパノール、イソプロパノール、1−ブタノールなどのアルコール類、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類、セロソルブ類などから適宜選択して用いることができ、また、これらの数種類を混合して用いてもよい。塗工後に前記有機溶剤を蒸発させる必要があるため、有機溶剤の沸点は70℃〜200℃の範囲であることが望ましい。

また、上記ハードコート層用塗料には、塗工時の外観を調整するためフッ素系やシロキサン系のレベリング剤を添加してもよい。

本発明のハードコート層を形成するため、透明樹脂フィルム上へのハードコート層用塗料の塗工方法は特に限定しないが、グラビア塗工、マイクログラビア塗工、バー塗工、スライドダイ塗工、スロットダイ塗工、ディップコートなど、塗膜厚さの調整が容易な方式での塗工が好ましい。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例、比較例の％は重量％を意味する。

＜ハードコート層用塗料の調製＞
・塗料１：荒川化学工業（株）製ビームセットH901（光反応開始剤含有紫外線硬化樹脂）をトルエンで希釈し、固形分濃度40％とした。この液にレベリング剤としてビックケミー社製BYK320を対液0.5％添加し十分攪拌した。
・塗料２：ダイセルUCP社製KRM-7039（光反応開始剤含有紫外線硬化樹脂、固形分濃度40％、溶剤；1−プロパノール）を使用した。
・塗料３：ペンタエリスリトールテトラアクリレート（PE4A、商品名：PETA、日本化薬（株）製）60部、イルガキュア651（チバスペシャリティーケミカル社製）2部、酢酸メチル50部を混合し、十分に攪拌した。
・塗料４：ペンタエリスリトールトリアクリレート（PE3A、商品名：PET30、日本化薬（株）製）60部、イルガキュア651 2部、酢酸メチル50部を混合し、十分に攪拌した。
・塗料５：ペンタエリスリトールテトラアクリレート（PE4A、商品名：PETA、日本化薬（株）製）60部、イルガキュア651（チバスペシャリティーケミカル社製）2部、コロイダルシリカ（商品名：MEK-ST、日産化学（株）製）60部、酢酸メチル50部を混合し、十分に攪拌した。
・塗料６：ペンタエリスリトールトリアクリレート（PE3A、商品名：PET30、日本化薬（株）製）60部、イルガキュア651 2部、コロイダルシリカ（商品名：MEK-ST、日産化学（株）製）60部、酢酸メチル50部を混合し十分に攪拌した。

［実施例１］
基材フィルムであるポリエチレンテレフタレート（PET）フィルム（商品名：A4300、東洋紡（株）製、厚さ100μｍ）上に、ハードコート塗料として塗料１をマイヤーバー#7（RDS社製）で塗工し、80℃に保った送風乾燥機内で60秒乾燥した後、高圧水銀灯で紫外線照射処理（積算光量270ｍＪ／ｃｍ^２）により硬化させて、第１のハードコート層を形成させた。この第１のハードコート層上に、塗料１をマイヤーバー#7（RDS社製）で塗工し、80℃に保った送風乾燥機内で60秒乾燥した後、高圧水銀灯で紫外線照射処理（積算光量350ｍＪ／ｃｍ^２）により硬化させて、2層構成のハードコートフィルムを作製した。

［実施例２］
PETフィルム上に、塗料１をマイヤーバー#7（RDS社製）で塗工し、80℃に保った送風乾燥機内で60秒乾燥した後、高圧水銀灯で紫外線照射処理（積算光量270ｍＪ／ｃｍ^２）により硬化させて、第１のハードコート層を形成させた。この第１のハードコート層上に、塗料１をマイヤーバー#6（RDS社製）で塗工し、80℃に保った送風乾燥機内で60秒乾燥した後、高圧水銀灯で紫外線照射処理（積算光量280ｍＪ／ｃｍ^２）により硬化させて、第２のハードコート層を形成させた。さらに、第２のハードコート層上に、塗料１をマイヤーバー#6（RDS社製）で塗工し、80℃に保った送風乾燥機内で60秒乾燥した後、高圧水銀灯で紫外線照射処理（積算光量350ｍＪ／ｃｍ^２）により硬化させて、3層構成のハードコートフィルムを作製した。

［実施例３］
PETフィルム上に、塗料１をマイヤーバー#6（RDS社製）で塗工し、80℃に保った送風乾燥機内で60秒乾燥した後、高圧水銀灯で紫外線照射処理（積算光量270ｍＪ／ｃｍ^２）により硬化させて、第１のハードコート層を形成させた。この第１のハードコート層上に、塗料１をマイヤーバー#6（RDS社製）で塗工し、80℃に保った送風乾燥機内で60秒乾燥した後、高圧水銀灯で紫外線照射処理（積算光量280ｍＪ／ｃｍ^２）により硬化させて、第２のハードコート層を形成させた。この第２のハードコート層上に、塗料１をマイヤーバー#6（RDS社製）で塗工し、80℃に保った送風乾燥機内で60秒乾燥した後、高圧水銀灯で紫外線照射処理（積算光量280ｍＪ／ｃｍ^２）により硬化させて、第３のハードコート層を形成させた。さらに、第３のハードコート層上に、塗料１をマイヤーバー#6（RDS社製）で塗工し、80℃に保った送風乾燥機内で60秒乾燥した後、高圧水銀灯で紫外線照射処理（積算光量350ｍＪ／ｃｍ^２）により硬化させて、4層構成のハードコートフィルムを作製した。

［実施例４］
PETフィルム上に、塗料１をマイヤーバー#4（RDS社製）で塗工し、80℃に保った送風乾燥機内で60秒乾燥した後、高圧水銀灯で紫外線照射処理（積算光量270ｍＪ／ｃｍ^２）により硬化させて、ハードコート層を形成させた。この操作を3回繰り返し、4層構成のハードコート層を作成し、この上に、塗料１をマイヤーバー#6（RDS社製）で塗工し、80℃に保った送風乾燥機内で60秒乾燥した後、高圧水銀灯で紫外線照射処理（積算光量350ｍＪ／ｃｍ^２）により硬化させ、5層構成のハードコートフィルムを作製した。

［実施例５］
ハードコート塗料を塗料１から塗料２に変えた以外は実施例１と同じ方法で2層構成のハードコートフィルムを作製した。

［実施例６］
ハードコート塗料を塗料１から塗料２に変えた以外は実施例２と同じ方法で3層構成のハードコートフィルムを作製した。

［実施例７］
基材フィルムをPETフィルムからトリアセチルセルロース（TAC）フィルム（商品名：FUJITAC-TD80、富士フィルム（株）製）に変えた以外は実施例１と同じ方法で2層構成のハードコートフィルムを作製した。

［実施例８］
基材フィルムをPETフィルムからTACフィルムに変えた以外は実施例２と同じ方法で2層構成のハードコートフィルムを作製した。

［比較例１］
PETフィルム上に、塗料１をマイヤーバー#12（RDS社製）で塗工し、80℃に保った送風乾燥機内で60秒乾燥した後、高圧水銀灯で紫外線照射処理（積算光量350ｍＪ／ｃｍ^２）により硬化させて、ハードコート層を形成させ、ハードコートフィルムを作製した。

［比較例２］
基材フィルムをPETフィルムからTACフィルムに変えた以外は比較例１１と同じ方法でハードコートフィルムを作製した。

［比較例３］
PETフィルム上に、塗料１をマイヤーバー#24（RDS社製）で塗工し、80℃に保った送風乾燥機内で60秒乾燥した後、高圧水銀灯で紫外線照射処理（積算光量350ｍＪ／ｃｍ^２）により硬化させて、ハードコート層を形成させ、ハードコートフィルムを作製した。

［比較例４］
基材フィルムをPETフィルムからTACフィルムに変えた以外は比較例３と同じ方法でハードコートフィルムを作製した。

［比較例５］
特開2000-127281号公報の実施例に開示されている下記の方法で、2層構成のハードコートフィルムを作製した。

塗料３をPET基材上にマイヤーバー#18(RDS社製)で塗工し、80℃に保った送風乾燥機内で60秒間乾燥し、高圧水銀灯で紫外線照射処理（積算光量200ｍＪ／ｃｍ^２）により硬化させて、ハードコート層を形成させた。このハードコート層上に、塗料４をマイヤーバー#20（RDS社製）で塗工し、80℃に保った送風乾燥機内で60秒間乾燥し、高圧水銀灯で紫外線照射処理（積算光量300ｍＪ／ｃｍ^２）により硬化させて、ハードコート層を形成させ、2層構成のハードコートフィルムを作製した。

［比較例６］
基材フィルムをPETフィルムからTACフィルムに変えた以外は比較例５と同じ方法でハードコートフィルムを作製した。

［比較例７］
特開2000-127281号公報に開示されている下記の方法で、2層構成のハードコートフィルムを作製した。

塗料５をPETフィルム上にマイヤーバー#18（RDS社製）で塗工し、80℃に保った送風乾燥機内で60秒間乾燥し、高圧水銀灯で紫外線照射処理（積算光量200ｍＪ／ｃｍ^２）により硬化させて、ハードコート層を形成させた。このハードコート層上に、塗料６をマイヤーバー#20（RDS社製）で塗工し、80℃に保った送風乾燥機内で60秒間乾燥し、高圧水銀灯で紫外線照射処理（積算光量300ｍＪ／ｃｍ^２）により硬化させて、ハードコート層を形成させ、2層構成のハードコートフィルムを作製した。

［比較例８］
基材フィルムをPETフィルムからTACフィルムに変えた以外は比較例６と同じ方法でハードコートフィルムを作製した。

実施例１〜８、比較例１〜８で作製したハードコートフィルムについて、以下に示した方法にて評価した。また、実施例及び比較例で作製したハードフィルムの構成を表１に、評価結果を表２に示した。
・塗膜厚さ：膜厚測定器（モデル；205-0020、FILMETORICS社製）で測定した。
・鉛筆硬度：JIS K 5400に準拠し、500ｇ加重で測定した。
・カール：10×10ｃｍに切ったサンプルのエッジの浮き上がりで評価した。○；浮き上がりが2ｃｍ未満、△；浮き上がりが2ｃｍ以上、×；浮き上がりが筒状である。
・透過率：JIS K 7105に準拠し、ヘイズメーター（モデル：HR150、村上色彩技術研究所社製）で測定した。
・密着度：塗膜に碁盤目の切り込み（1ｍｍ×１ｍｍ、100枡）を入れ、セロハン粘着テープによる剥離試験を実施した。数値は残存数で示した（100；塗膜剥がれ無し、0；すべて剥離）。
・クラック：コルクボーラーφ20ｍｍに巻き、クラックを観察した。○；クラック無し、×；クラック有り

表２に示されるように、実施例１〜８のハードコートフィルムはカールの発生が抑制され、透過率は高く、密着度も良好で、クラックも発生せず、4Ｈ以上の鉛筆硬度を有していた。一方、層の厚さが8μｍ未満の単層のハードコート層を設けた比較例１〜２のハードコートフィルムは鉛筆硬度が低かった。また、層の厚さが15μｍである単層のハードコート層を設けた比較例３〜４のハードコートフィルムはカールが大きかった。組成の異なるハードコート樹脂で2層のハードコート層を設けた比較例５〜６のハードコートフィルムはカールが大きい上、クラックが発生した。顔料をハードコート層に含有する比較例５〜６のハードコートフィルムはカールがやや大きかった。

Claims

透明樹脂フィルムの少なくとも一方の面に2層以上のハードコート層を設けたハードコートフィルムであって、該ハードコート層は同一のハードコート樹脂を主成分とし、各々のハードコート層の塗膜厚さが1μｍ〜5μｍであり、かつハードコート層全体の塗膜厚さが8μｍ〜20μｍであることを特徴とするハードコートフィルム。
鉛筆硬度が4Ｈ以上である請求項１記載のハードコートフィルム。
ハードコート層中に顔料を含有させない請求項１ないし２記載のハードコートフィルム。