JP2009279778A - Laminate with hard coat layers - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、膜硬度が高く、平滑性、耐擦過性、密着性に優れた積層構造を有するハードコート層付積層体に関する。本発明は、ブラウン管(CRT)、液晶ディスプレイ(LCD)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、電界放出ディスプレイ(FED)等のディスプレイの表面や家電製品等のタッチパネル、各種窓、例えば、住宅用窓、ショーウインドウ、車両用窓、車両用風防、遊戯機械等のガラス保護フィルム、あるいはガラス代替樹脂製品として利用できる。 The present invention relates to a laminate with a hard coat layer having a laminated structure having high film hardness and excellent smoothness, scratch resistance, and adhesion. The present invention relates to the surface of a display such as a cathode ray tube (CRT), a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), a field emission display (FED), a touch panel such as a home appliance, various windows, for example, a house window, a show. It can be used as a glass protective film for a window, a window for a vehicle, a windshield for a vehicle, an amusement machine, or a glass substitute resin product.
近年、プラスチック製品が、加工性、軽量化の観点でガラス製品と置き換わりつつあるが、これらプラスチック製品の表面は傷つきやすいため、耐擦傷性を付与する目的でハードコートフィルムを貼合して用いる。また、従来のガラス製品についても、飛散防止のためにプラスチックフィルムを貼合する場合が増えており、これらのフィルム表面の硬度強化のために、その表面にハードコート層を形成することが広く行われている。しかしながら、前記従来のハードコートフィルムは、そのハードコート層の硬度が不十分であったこと、また、その塗膜厚みが薄いことに起因して、十分に満足できるものではなかった。 In recent years, plastic products have been replaced with glass products from the viewpoint of processability and weight reduction, but since the surfaces of these plastic products are easily damaged, a hard coat film is used for the purpose of imparting scratch resistance. In addition, in the case of conventional glass products, plastic films are increasingly being bonded to prevent scattering, and in order to strengthen the hardness of these film surfaces, a hard coat layer is widely formed on the surface. It has been broken. However, the conventional hard coat film is not fully satisfactory because the hardness of the hard coat layer is insufficient and the thickness of the coating film is thin.
そこでハードコート層に無機質の装填材料を含む技術が開示されている。例えば、特許文献1には、透明基材フィルムの少なくとも片面に活性エネルギー線重合性樹脂を主体とするハードコート層を塗設してなるハードコートフィルムであって、該ハードコート層にモース硬度6以上の無機微粒子と、モース硬度4以下の微粒子および/または弾性率Eが6GPa以下を有する微粒子を含有するハードコートフィルムが開示されている。 Therefore, a technique in which an inorganic charge material is included in the hard coat layer is disclosed. For example, Patent Document 1 discloses a hard coat film obtained by coating a hard coat layer mainly composed of an active energy ray polymerizable resin on at least one surface of a transparent base film, and has a Mohs hardness of 6 on the hard coat layer. A hard coat film containing the above inorganic fine particles, fine particles having a Mohs hardness of 4 or less and / or fine particles having an elastic modulus E of 6 GPa or less is disclosed.
また、特許文献2には、透明ハードコート層が、合成樹脂と、該樹脂中に分散された表面被覆処理された金属酸化物微粒子とを含むことを特徴とするハードコートフィルムが開示されている。
一方、ポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂などの透明プラスチック成形体も、ガラスの代替品として、多岐にわたる分野において基材として使用されるようになってきている。例えば、各種窓ガラス代替品、眼鏡に代表されるレンズ類、屋根材、透明防音壁、電灯保護材、車輌用の照明灯・風防、フラットパネルディスプレイ部材などに使用されている。このような分野においても、例えば、特許文献3において、ポリカーボネート樹脂成型体の表面にイソシアネート基またはブロックイソシアネート基を有する化合物にコロイダルシリカから選ばれる化合物を含有し、硬度の高い樹脂成型体を得る技術が開示されている。 On the other hand, transparent plastic moldings such as polycarbonate resin and acrylic resin are also used as substrates in various fields as substitutes for glass. For example, it is used for various types of window glass substitutes, lenses represented by glasses, roofing materials, transparent soundproof walls, electric light protection materials, vehicle lighting, windshields, flat panel display members, and the like. Even in such a field, for example, in Patent Document 3, a compound having an isocyanate group or a blocked isocyanate group on the surface of a polycarbonate resin molded body contains a compound selected from colloidal silica to obtain a resin molded body having high hardness. Is disclosed.
しかしこれらのいずれの技術においてもハードコート層に無機微粒子を含有させるのみでは、硬くて耐傷性が高いながらもクラックなど割れが生じにくく、基材との密着性能が優れたハードコートフィルムとして満足できるものではなかった。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、膜硬度が高く、平滑性、耐擦過性、密着性に優れた積層構造を有するハードコート層付積層体を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a laminate with a hard coat layer having a laminated structure having high film hardness and excellent smoothness, scratch resistance, and adhesion. is there.
本発明の上記目的は、以下の構成により達成される。 The above object of the present invention is achieved by the following configurations.
1.樹脂基材の少なくとも一方の面に、無機粒子を含有する2層以上のハードコート層と金属酸化物層とをこの順で積層したハードコート層付積層体において、該2層以上のハードコート層のそれぞれが含有する無機粒子の平均粒径が異なり、かつ該金属酸化物層に向かって無機粒子の平均粒径が小さい層構成であることを特徴とするハードコート層付積層体。 1. In a laminate with a hard coat layer in which two or more hard coat layers containing inorganic particles and a metal oxide layer are laminated in this order on at least one surface of a resin base material, the two or more hard coat layers A laminate with a hard coat layer, characterized in that the inorganic particles contained in each have different layer sizes and the average particle size of the inorganic particles is smaller toward the metal oxide layer.
2.前記樹脂基材と前記ハードコート層間、前記2層以上のハードコート層間、または前記ハードコート層と前記金属酸化物層間に、無機粒子を含有しない中間層を有することを特徴とする前記1記載のハードコート層付積層体。 2. 2. The method according to 1, further comprising an intermediate layer containing no inorganic particles between the resin base material and the hard coat layer, between the two or more hard coat layers, or between the hard coat layer and the metal oxide layer. Laminate with hard coat layer.
3.前記2層以上のハードコート層が、前記金属酸化物層に向かって無機粒子の充填率が高くなる層構成であることを特徴とする前記1または2に記載のハードコート層付積層体。 3. The laminate with a hard coat layer according to 1 or 2, wherein the two or more hard coat layers have a layer configuration in which a filling rate of inorganic particles increases toward the metal oxide layer.
4.前記無機粒子が、酸化珪素粒子であることを特徴とする前記1〜3のいずれか1項に記載のハードコート層付積層体。 4). 4. The laminate with a hard coat layer according to any one of 1 to 3, wherein the inorganic particles are silicon oxide particles.
5.前記ハードコート層の各層が含有する無機粒子の平均粒径が、5nm以上、1.0μm以下であることを特徴とする前記1〜4のいずれか1項に記載のハードコート層付積層体。 5). 5. The laminate with a hard coat layer according to any one of 1 to 4, wherein an average particle size of inorganic particles contained in each layer of the hard coat layer is 5 nm or more and 1.0 μm or less.
6.前記ハードコート層が、湿式塗布法により形成されたことを特徴とする前記1〜5のいずれか1項に記載のハードコート層付積層体。 6). The laminate with a hard coat layer according to any one of 1 to 5, wherein the hard coat layer is formed by a wet coating method.
7.前記湿式塗布法が、複数の層を同時に塗布する多層同時塗布法であることを特徴とする前記6に記載のハードコート層付積層体。 7. 7. The laminate with a hard coat layer according to 6 above, wherein the wet coating method is a multilayer simultaneous coating method in which a plurality of layers are coated simultaneously.
8.前記金属酸化物層の主成分が、酸化珪素であることを特徴とする前記1〜7のいずれか1項に記載のハードコート層付積層体。 8). 8. The laminate with a hard coat layer according to any one of 1 to 7, wherein a main component of the metal oxide layer is silicon oxide.
9.前記金属酸化物層が、プラズマCVD法により形成されたことを特徴とする前記1〜8のいずれか1項に記載のハードコート層付積層体。 9. 9. The laminate with a hard coat layer according to any one of 1 to 8, wherein the metal oxide layer is formed by a plasma CVD method.
10.前記金属酸化物層を形成するプラズマCVD処理法が、大気圧または大気圧近傍の圧力下でプラズマ処理する大気圧プラズマCVD法であることを特徴とする前記9に記載のハードコート層付積層体。 10. 10. The laminate with a hard coat layer according to 9, wherein the plasma CVD treatment method for forming the metal oxide layer is an atmospheric pressure plasma CVD method in which plasma treatment is performed under atmospheric pressure or a pressure near atmospheric pressure. .
本発明により、膜硬度が高く、平滑性、耐擦過性、密着性に優れた積層構造を有するハードコート層付積層体を提供することができた。 According to the present invention, it was possible to provide a laminate with a hard coat layer having a laminated structure with high film hardness and excellent smoothness, scratch resistance and adhesion.
以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail.
本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討を行った結果、樹脂基材の少なくとも一方の面に、無機粒子を含有する2層以上のハードコート層と金属酸化物層とをこの順で積層したハードコート層付積層体において、該2層以上のハードコート層のそれぞれが含有する無機粒子の平均粒径が異なり、かつ該金属酸化物層に向かって無機粒子の平均粒径が小さい層構成であることを特徴とするハードコート層付積層体により、膜硬度が高く、平滑性、耐擦過性、密着性に優れた積層構造を有するハードコート層付積層体を実現できることを見出し、本発明に至った次第である。 As a result of intensive studies in view of the above problems, the present inventor laminated two or more hard coat layers containing inorganic particles and a metal oxide layer in this order on at least one surface of the resin base material. In the laminate with a hard coat layer, the average particle diameter of the inorganic particles contained in each of the two or more hard coat layers is different, and the average particle diameter of the inorganic particles is small toward the metal oxide layer. The present invention finds that a laminate with a hard coat layer characterized in that a laminate with a hard coat layer having a laminated structure having high film hardness and excellent smoothness, scratch resistance and adhesion can be realized. It is up to you.
以下、本発明のハードコート層付積層体の各構成要素の詳細について説明する。 Hereinafter, the detail of each component of the laminated body with a hard-coat layer of this invention is demonstrated.
〔ハードコート層〕
本発明のハードコート層付積層体において、ハードコート層ユニットは、無機粒子を含有する2層以上のハードコート層から構成され、それぞれのハードコート層が含有する無機粒子の平均粒径が異なり、樹脂基材から金属酸化物層に向かって、含有する無機粒子の平均粒径が小さくなる構成を有することを特徴としている。
[Hard coat layer]
In the laminate with a hard coat layer of the present invention, the hard coat layer unit is composed of two or more hard coat layers containing inorganic particles, and the average particle size of the inorganic particles contained in each hard coat layer is different. It is characterized by having a structure in which the average particle size of the contained inorganic particles decreases from the resin substrate toward the metal oxide layer.
(ハードコート層の構成)
本発明者は、樹脂基材上にハードコート層及び金属酸化物層を設けたハードコート層付積層体の特性について検討を進めた結果、樹脂基材上に、均一組成から構成される所定の膜厚を有するハードコート層を設置し、その上に金属酸化物層を形成した場合、樹脂基材とハードコート層間、あるいはハードコート層と金属酸化物層間での各材料の剛性率、や界面特性の違いにより、例えば、過酷な環境下で長期間にわたり保存した際に各界面で剥離を生じることにより、密着性の低下、あるいは、ハードコート層付積層体が激しい衝撃を受けた際に、それぞれの界面で両者間の組成が大きく異なる場合には、積層された構成層間を破断振動がスムーズに伝播しないため、膜破断を生じることが判明した。
(Configuration of hard coat layer)
As a result of studying the characteristics of a laminate with a hard coat layer in which a hard coat layer and a metal oxide layer are provided on a resin base material, the present inventor has obtained a predetermined composition composed of a uniform composition on the resin base material. When a hard coat layer having a film thickness is installed and a metal oxide layer is formed thereon, the rigidity of each material or the interface between the resin substrate and the hard coat layer or between the hard coat layer and the metal oxide layer Due to the difference in characteristics, for example, when it is stored for a long time in a harsh environment, peeling occurs at each interface, resulting in a decrease in adhesion, or when the laminate with a hard coat layer receives a severe impact, It has been found that when the composition of the two is greatly different at each interface, the fracture vibration does not propagate smoothly through the laminated constituent layers, resulting in film breakage.
本発明者は、上記課題を解決する方法について鋭意検討を行った結果、平均粒径の異なる無機粒子含有層を2層以上積層した構造でハードコート層を構成し、更に、樹脂基材から金属酸化物層に向かって、含有する無機粒子の平均粒径が小さくなく構成、すなわち、上部に位置するハードコート層が含有する無機粒子の平均粒径を、その下部に位置するハードコート層が含有する無機粒子の平均粒径より小さい構成をとることにより、本発明が目的する効果が得られることを見出したものである。 As a result of intensive studies on a method for solving the above-mentioned problems, the present inventor constituted a hard coat layer with a structure in which two or more inorganic particle-containing layers having different average particle diameters were laminated, and further formed a metal from a resin substrate. Structure toward the oxide layer, the average particle size of the inorganic particles contained is not small, that is, the average particle size of the inorganic particles contained in the upper hard coat layer is contained in the lower hard coat layer It has been found that by taking a configuration smaller than the average particle size of the inorganic particles, the effect intended by the present invention can be obtained.
本発明に係るハードコート層は、主には、樹脂バインダー、具体的には後述する活性光線硬化樹脂と無微粒子とから構成されているが、本発明でいう平均粒径が異なる無機粒子とは、一方の無機粒子の平均粒径をr1とし、他方の無機粒子の平均粒径をr2としたとき、r1/r2が1.2以上の関係を満たすものと定義する。 The hard coat layer according to the present invention is mainly composed of a resin binder, specifically an actinic ray curable resin described later and fine particles, but the inorganic particles having different average particle diameters referred to in the present invention are When the average particle diameter of one inorganic particle is r1 and the average particle diameter of the other inorganic particle is r2, it is defined that r1 / r2 satisfies the relationship of 1.2 or more.
本発明で規定するハードコート層の構成とすることにより、樹脂基材とハードコート層との密着性、あるいはハードコート層と金属酸化物層との密着性を向上させることができる。特に、金属酸化物層と接する位置に本発明に係る構成からなる高い硬度を備えたハードコート層を配置することにより、その上部に設ける金属酸化物層と共に極めて高い硬度を実現することができる。更には、比較的大粒径の無機粒子を有するハードコート層表面では、無機粒子が表面近傍、あるいは表面領域に存在した場合、表面がその無機粒子パターンにより、平滑な面を形成することが難しくなり、その上部に配置する金属酸化物層の平面性を損ねること、あるいは密着性を損ねることになる。これに対し、本発明においては、金属酸化物層と接する位置にある本発明に係るハードコート層ほど小粒径の無機粒子とすることにより、高い平面性と密着性を実現することができた。 By setting it as the structure of the hard-coat layer prescribed | regulated by this invention, the adhesiveness of a resin base material and a hard-coat layer or the adhesiveness of a hard-coat layer and a metal oxide layer can be improved. In particular, by disposing a hard coat layer having a high hardness having the configuration according to the present invention at a position in contact with the metal oxide layer, extremely high hardness can be realized together with the metal oxide layer provided on the hard coat layer. Furthermore, on the surface of a hard coat layer having inorganic particles having a relatively large particle diameter, when inorganic particles are present in the vicinity of the surface or in the surface region, it is difficult to form a smooth surface due to the inorganic particle pattern. Thus, the planarity of the metal oxide layer disposed on the upper part of the metal oxide layer is impaired, or the adhesiveness is impaired. On the other hand, in the present invention, it was possible to achieve high flatness and adhesion by using inorganic particles having a smaller particle size as the hard coat layer according to the present invention located in contact with the metal oxide layer. .
また、本発明に係る平均粒径の異なる無機粒子を含有する2層以上のハードコート層構成とすることにより、外圧に対する応力緩和をスムーズに行うことができることにより、ハードコート層付積層体を折り曲げた際の薄膜のひび割れ等の発生を防止することができる。なお、本発明でいう平均粒径とは、一次粒子の平均粒径をいう。 In addition, by adopting a structure of two or more hard coat layers containing inorganic particles having different average particle diameters according to the present invention, stress relaxation against external pressure can be smoothly performed, whereby the laminate with a hard coat layer is bent. It is possible to prevent the occurrence of cracks and the like of the thin film when it hits. In addition, the average particle diameter as used in the field of this invention means the average particle diameter of a primary particle.
本発明のハードコート層付積層体においては、更には、1)樹脂基材とハードコート層間、2)2層以上のハードコート層間、あるいは、3)ハードコート層と金属酸化物層間に、無機粒子を含有しない中間層を有することにより、本願発明の効果がより発揮することができる観点から、好ましい態様に一つである。 In the laminate with a hard coat layer of the present invention, an inorganic material is further provided between 1) a resin substrate and a hard coat layer, 2) two or more hard coat layers, or 3) a hard coat layer and a metal oxide layer. From the viewpoint that the effects of the present invention can be further exhibited by having an intermediate layer that does not contain particles, this is one preferred embodiment.
また、本発明のハードコート層付積層体においては、2層以上のハードコート層が、樹脂基材から金属酸化物層に向かって、無機粒子の充填率が高くなる構成とすることが、本願発明の効果がより発揮することができる観点から、好ましい態様に一つである。 Further, in the laminate with a hard coat layer of the present invention, two or more hard coat layers have a configuration in which the filling rate of inorganic particles increases from the resin base toward the metal oxide layer. From the viewpoint that the effects of the invention can be further exerted, one preferred embodiment is provided.
以下、本発明に係るハードコート層の層構成について、図を用いて説明する。 Hereinafter, the layer structure of the hard coat layer according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、単層のハードコート層を有する従来型のハードコート層付積層体の一例を示す構成断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a conventional laminate with a hard coat layer having a single hard coat layer.
図1に示すハードコート層付積層体1は、樹脂基材2上に無機粒子を含むハードコート層3から構成され、その上部に金属酸化物層5を有する構成である。
A laminate 1 with a hard coat layer shown in FIG. 1 is composed of a hard coat layer 3 containing inorganic particles on a
上記に例示したような単一の無機粒子により構成されたハードコート層を有するハードコート層付積層体1では、無機粒子の充填率が低いため、十分な硬度や折り曲げ耐性を得ることができない。加えて、ハードコート層3の表面S1が、無機粒子の形状プロファイルが表面に現れ、界面S1が凹凸形状を有することとなるため、その上に金属酸化物層5を形成したときに、そのハードコート層表面S1のプロファイルがそのまま反映する結果となるため、平滑性の高い金属酸化物表面を得ることができなくなると共に、密着性も低下する。
In the laminate 1 with a hard coat layer having a hard coat layer composed of a single inorganic particle as exemplified above, the filling rate of the inorganic particles is low, so that sufficient hardness and bending resistance cannot be obtained. In addition, since the shape profile of the inorganic particles appears on the surface of the surface S1 of the hard coat layer 3 and the interface S1 has an uneven shape, when the
図2は、無機粒子を含有する複数のハードコート層を有するハードコート層付積層体の一例を示す構成断面図である。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a laminate with a hard coat layer having a plurality of hard coat layers containing inorganic particles.
図2に示す本発明のハードコート層付積層体1は、樹脂基材2上に、ハードコート層3A、3B、3Cの順に積層された構成を有し、その上に、金属酸化物層5が設けられている。
A laminate 1 with a hard coat layer of the present invention shown in FIG. 2 has a structure in which hard coat layers 3A, 3B, and 3C are laminated in this order on a
ハードコート層3A、3B、3Cには、それぞれ無機粒子4A、4B、4Cを含有し、各無機粒子の平均粒径の関係が、4A>4B>4Cとすることを特徴とするものである。
The hard coat layers 3A, 3B, and 3C contain
本発明で規定するハードコート層構成とすることにより、最上部に位置するハードコート層には最小の無機粒子を含有するため、硬度の高いハードコート層を形成すると共に、表面部に位置する無機粒子が微小粒径となるため、金属酸化物層との接触界面の平滑性を高め、その結果、優れた膜硬度、平滑性、耐擦過性、密着性を得ることができる。 By adopting the hard coat layer constitution defined in the present invention, the hard coat layer located at the uppermost part contains the smallest inorganic particles, so that a hard coat layer with high hardness is formed and an inorganic located at the surface part is formed. Since the particles have a small particle size, the smoothness of the contact interface with the metal oxide layer is enhanced, and as a result, excellent film hardness, smoothness, scratch resistance, and adhesion can be obtained.
加えて、各ハードコート層3A、3B、3Cにおける無機粒子3A、3B、3Cの充填率(体積%)が、4A<4B<4Cの関係を満たすことが、上記効果をより一層高めることができ、好ましい。
In addition, it is possible to further enhance the above-mentioned effect that the filling rate (volume%) of the
図3は、無機粒子を含有する複数のハードコート層を有するハードコート層付積層体の他の一例を示す構成断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example of a laminate with a hard coat layer having a plurality of hard coat layers containing inorganic particles.
図3に示すハードコート層付積層体1は、図2に示したハードコート層付積層体1に対し、中間層を更に設けた構成の一例を示すものである。 The laminated body 1 with a hard-coat layer shown in FIG. 3 shows an example of the structure which further provided the intermediate | middle layer with respect to the laminated body 1 with a hard-coat layer shown in FIG.
図3のa)に示す構成は、樹脂基材2と最下層のハードコート層4Aとの間に、中間層ILを設け構成であり、本発明に係る中間層は、樹脂バインダー、具体的には、主には、後述する活性光線硬化樹脂から構成されている。図3のb)に示す構成は、3層から構成されるハードコート層間に中間層ILをそれぞれ設けた構成例であり、図3のc)に示す構成は、樹脂基材2と最下層のハードコート層4Aとの間及び層から構成されるハードコート層間に中間層ILをそれぞれ設けた構成例である。
3A is a configuration in which an intermediate layer IL is provided between the
図3に示したように、ハードコート層付積層体1を構成する各構成層間に中間層を設けることにより、各構成層間での応力緩和を効果的に行うことができ、外圧に対する層の破断等を防止することができる。 As shown in FIG. 3, by providing an intermediate layer between the constituent layers constituting the laminate 1 with a hard coat layer, stress relaxation between the constituent layers can be effectively performed, and the layer breaks against external pressure. Etc. can be prevented.
(ハードコート層の構成材料)
本発明に係るハードコート層は、無機粒子と、樹脂バインダー、好ましくは、活性光線硬化樹脂とで構成されている。
(Constituent material of hard coat layer)
The hard coat layer according to the present invention is composed of inorganic particles and a resin binder, preferably an actinic ray curable resin.
〈活性光線硬化樹脂〉
本発明に適用可能な活性光線硬化樹脂としては、紫外線硬化性樹脂や電子線硬化性樹脂などが代表的なものとして挙げられるが、紫外線や電子線以外の活性線照射によって硬化する樹脂でもよい。紫外線硬化性樹脂としては、例えば、紫外線硬化型アクリルウレタン系樹脂、紫外線硬化型ポリエステルアクリレート系樹脂、紫外線硬化型エポキシアクリレート系樹脂、紫外線硬化型ポリオールアクリレート系樹脂、または紫外線硬化型エポキシ樹脂等を挙げることが出来る。
<Actinic ray curable resin>
Typical examples of the actinic ray curable resin applicable to the present invention include an ultraviolet curable resin and an electron beam curable resin, but a resin that is cured by irradiation with active rays other than ultraviolet rays and electron beams may be used. Examples of the ultraviolet curable resin include an ultraviolet curable acrylic urethane resin, an ultraviolet curable polyester acrylate resin, an ultraviolet curable epoxy acrylate resin, an ultraviolet curable polyol acrylate resin, and an ultraviolet curable epoxy resin. I can do it.
紫外線硬化型アクリルウレタン系樹脂は、一般にポリエステルポリオールにイソシアネートモノマー、もしくはプレポリマーを反応させて得られた生成物に更に2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(以下アクリレートと記載した場合、メタクリレートを包含するものとする)、2−ヒドロキシプロピルアクリレート等の水酸基を有するアクリレート系のモノマーを反応させることによって容易に得ることが出来る(例えば、特開昭59−151110号等を参照)。 In general, UV-curable acrylic urethane-based resins are obtained by further reacting 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate (hereinafter referred to as acrylate, methacrylate) with a product obtained by reacting a polyester polyol with an isocyanate monomer or a prepolymer. Can be easily obtained by reacting an acrylate monomer having a hydroxyl group such as 2-hydroxypropyl acrylate (for example, see JP-A-59-151110).
紫外線硬化型ポリエステルアクリレート系樹脂は、一般にポリエステルポリオールに2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシアクリレート系のモノマーを反応させることによって容易に得ることが出来る(例えば、特開昭59−151112号を参照)。 The UV curable polyester acrylate resin can be easily obtained by reacting polyester polyol with 2-hydroxyethyl acrylate or 2-hydroxy acrylate monomer (see, for example, JP-A-59-151112). .
紫外線硬化型エポキシアクリレート系樹脂の具体例としては、エポキシアクリレートをオリゴマーとし、これに反応性希釈剤、光反応開始剤を添加し、反応させたものを挙げることが出来る(例えば、特開平1−105738号)。この光反応開始剤としては、ベンゾイン誘導体、オキシムケトン誘導体、ベンゾフェノン誘導体、チオキサントン誘導体等のうちから、1種もしくは2種以上を選択して使用することが出来る。 Specific examples of the ultraviolet curable epoxy acrylate resin include those obtained by reacting epoxy acrylate with an oligomer, a reactive diluent and a photoinitiator added thereto (for example, JP-A-1- No. 105738). As the photoreaction initiator, one or more kinds selected from benzoin derivatives, oxime ketone derivatives, benzophenone derivatives, thioxanthone derivatives and the like can be selected and used.
また、紫外線硬化型ポリオールアクリレート系樹脂の具体例としては、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールペンタアクリレート等を挙げることが出来る。 Specific examples of ultraviolet curable polyol acrylate resins include trimethylolpropane triacrylate, ditrimethylolpropane tetraacrylate, pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, alkyl-modified dipentaerythritol pentaacrylate. Etc. can be mentioned.
これらの樹脂は通常公知の光増感剤と共に使用される。また上記光反応開始剤も光増感剤としても使用出来る。具体的には、アセトフェノン、ベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、ミヒラーズケトン、α−アミロキシムエステル、チオキサントン等及びこれらの誘導体を挙げることが出来る。また、エポキシアクリレート系の光反応剤の使用の際、n−ブチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−ブチルホスフィン等の増感剤を用いることが出来る。塗布乾燥後に揮発する溶媒成分を除いた紫外線硬化性樹脂組成物に含まれる光反応開始剤また光増感剤は該組成物の通常1〜10質量%添加することが出来、2.5〜6質量%であることが好ましい。 These resins are usually used together with known photosensitizers. Moreover, the said photoinitiator can also be used as a photosensitizer. Specific examples include acetophenone, benzophenone, hydroxybenzophenone, Michler's ketone, α-amyloxime ester, thioxanthone, and the like. Further, when using an epoxy acrylate photoreactant, a sensitizer such as n-butylamine, triethylamine, or tri-n-butylphosphine can be used. The photoreaction initiator or photosensitizer contained in the ultraviolet curable resin composition excluding the solvent component that volatilizes after coating and drying can be added in an amount of usually 1 to 10% by mass of the composition, and 2.5 to 6 It is preferable that it is mass%.
樹脂モノマーとしては、例えば、不飽和二重結合が一つのモノマーとして、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、酢酸ビニル、ベンジルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、スチレン等の一般的なモノマーを挙げることが出来る。また不飽和二重結合を二つ以上持つモノマーとして、エチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、ジビニルベンゼン、1,4−シクロヘキサンジアクリレート、1,4−シクロヘキシルジメチルアジアクリレート、前出のトリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリルエステル等を挙げることが出来る。 Examples of the resin monomer include general monomers such as methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, vinyl acetate, benzyl acrylate, cyclohexyl acrylate, and styrene as monomers having one unsaturated double bond. In addition, monomers having two or more unsaturated double bonds include ethylene glycol diacrylate, propylene glycol diacrylate, divinylbenzene, 1,4-cyclohexane diacrylate, 1,4-cyclohexyldimethyl adiacrylate, and the above trimethylolpropane. Examples thereof include triacrylate and pentaerythritol tetraacryl ester.
例えば、紫外線硬化樹脂としては、アデカオプトマーKR・BYシリーズ:KR−400、KR−410、KR−550、KR−566、KR−567、BY−320B(以上、旭電化工業株式会社製)、あるいはコーエイハードA−101−KK、A−101−WS、C−302、C−401−N、C−501、M−101、M−102、T−102、D−102、NS−101、FT−102Q8、MAG−1−P20、AG−106、M−101−C(以上、広栄化学工業株式会社製)、あるいはセイカビームPHC2210(S)、PHC X−9(K−3)、PHC2213、DP−10、DP−20、DP−30、P1000、P1100、P1200、P1300、P1400、P1500、P1600、SCR900(以上、大日精化工業株式会社製)、あるいはKRM7033、KRM7039、KRM7130、KRM7131、UVECRYL29201、UVECRYL29202(以上、ダイセル・ユーシービー株式会社)、あるいはRC−5015、RC−5016、RC−5020、RC−5031、RC−5100、RC−5102、RC−5120、RC−5122、RC−5152、RC−5171、RC−5180、RC−5181(以上、大日本インキ化学工業株式会社製)、あるいはオーレックスNo.340クリヤ(中国塗料株式会社製)、あるいはサンラッドH−601(三洋化成工業株式会社製)、あるいはSP−1509、SP−1507(昭和高分子株式会社製)、あるいはRCC−15C(グレース・ジャパン株式会社製)、アロニックスM−6100、M−8030、M−8060(以上、東亞合成株式会社製)あるいはこの他の市販のものから適宜選択して利用出来る。 For example, as an ultraviolet curable resin, Adekaoptomer KR / BY series: KR-400, KR-410, KR-550, KR-566, KR-567, BY-320B (above, manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) Or Koei hard A-101-KK, A-101-WS, C-302, C-401-N, C-501, M-101, M-102, T-102, D-102, NS-101, FT -102Q8, MAG-1-P20, AG-106, M-101-C (manufactured by Guangei Chemical Industry Co., Ltd.), Seika Beam PHC2210 (S), PHC X-9 (K-3), PHC2213, DP- 10, DP-20, DP-30, P1000, P1100, P1200, P1300, P1400, P1500, P1600, SCR900 (above Manufactured by Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd.), or KRM7033, KRM7039, KRM7130, KRM7131, UVECRYL29201, UVECRYL29202 (above, Daicel UCB Corporation), or RC-5015, RC-5016, RC-5020, RC-5031, RC -5100, RC-5102, RC-5120, RC-5122, RC-5152, RC-5171, RC-5180, RC-5181 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) or Aulex No. 340 clear (manufactured by China Paint Co., Ltd.), or Sun Rad H-601 (manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.), SP-1509, SP-1507 (manufactured by Showa Polymer Co., Ltd.), or RCC-15C (Grace Japan Co., Ltd.) (Manufactured by company), Aronix M-6100, M-8030, M-8060 (above, manufactured by Toagosei Co., Ltd.) or other commercially available products.
〈無機粒子〉
本発明に係るハードコート層に適用できる無機粒子としては、例えば、Si、Ti、Mg、Ca、Zr、Sn、Sb、As、Zn、Nb、In、Alから選択される金属酸化物微粒子が好ましく、具体的には、酸化珪素、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化スズ、酸化インジウム、ITO、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸カルシウム、タルク、クレイ、焼成カオリン、焼成ケイ酸カルシウム、水和ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム及びリン酸カルシウムを挙げることができる。特に、本発明においては、無機粒子として、酸化珪素を用いることが好ましい。
<Inorganic particles>
As the inorganic particles applicable to the hard coat layer according to the present invention, for example, metal oxide fine particles selected from Si, Ti, Mg, Ca, Zr, Sn, Sb, As, Zn, Nb, In, and Al are preferable. Specifically, silicon oxide, titanium oxide, aluminum oxide, tin oxide, indium oxide, ITO, zinc oxide, zirconium oxide, magnesium oxide, calcium carbonate, calcium carbonate, talc, clay, calcined kaolin, calcined calcium silicate, Mention may be made of hydrated calcium silicate, aluminum silicate, magnesium silicate and calcium phosphate. In particular, in the present invention, it is preferable to use silicon oxide as the inorganic particles.
本発明に好ましく適用することができる酸化珪素としては、例えば、好ましく用いられる酸化珪素粒子は、富士シリシア化学(株)製のサイリシア、日本シリカ(株)製のNipsil E、日本アエロジル(株)製のアエロジルシリーズ等を適用することができる。 As silicon oxide that can be preferably applied to the present invention, for example, preferably used silicon oxide particles are: Silicia manufactured by Fuji Silysia Chemical Co., Ltd., Nippon Sil E manufactured by Nippon Silica Co., Ltd., manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd. Aerosil series of etc. can be applied.
本発明に係るハードコート層に適用する無機粒子は、平均粒径が5nm以上、1.0μm以下の範囲であることが好ましいが、更には、最も平均粒径の大きな無機粒子Aの平均粒径をr1とし、最も平均粒径の小さな無機粒子Bの平均粒径をr2としたとき、r1/r2が1.2以上であることが好ましく、最も平均粒径の小さい無機粒子Bとしては5nm以上、100nm以下であることが好ましく、また最も平均粒径の大きい無機粒子Aとしては、50nm以上、500nm以下であることが好ましい。 The inorganic particles applied to the hard coat layer according to the present invention preferably have an average particle size in the range of 5 nm or more and 1.0 μm or less, and further, the average particle size of the inorganic particles A having the largest average particle size. Is r1, and the average particle diameter of the inorganic particle B having the smallest average particle diameter is r2, r1 / r2 is preferably 1.2 or more, and the inorganic particle B having the smallest average particle diameter is 5 nm or more. The inorganic particle A having the largest average particle diameter is preferably 50 nm or more and 500 nm or less.
本発明でいう無機粒子の平均粒径は一次粒子の平均粒径値をいい、例えば、無機粒子を電子顕微鏡で観察し、100個の任意の一次粒子の粒径を求め、その単純平均値(個数平均)として求められる。ここで個々の粒子径はその投影面積に等しい円を仮定した時の直径で表したものである。 The average particle diameter of the inorganic particles in the present invention refers to the average particle diameter value of the primary particles. For example, the inorganic particles are observed with an electron microscope to determine the particle diameter of 100 arbitrary primary particles, and the simple average value ( (Number average). Here, each particle diameter is expressed by a diameter assuming a circle equal to the projected area.
本発明に係るハードコート層において、2層以上のハードコート層が、樹脂基材から金属酸化物層に向かって、無機粒子の充填率が高くなる構成とすることが好ましい態様である。無機粒子の充填率(体積%)が最も低い最下層部に位置するハードコート層においては、充填率は5体積%以上、40体積%以下であることが好ましく、無機粒子の充填率(体積%)が最も高い最上層部に位置するハードコート層においては、充填率は50体積%以上、70体積%以下であることが好ましい。 In the hard coat layer according to the present invention, it is preferable that two or more hard coat layers have a configuration in which the filling rate of the inorganic particles increases from the resin base toward the metal oxide layer. In the hard coat layer located in the lowermost layer portion where the filling rate (volume%) of the inorganic particles is the lowest, the filling rate is preferably 5% by volume or more and 40% by volume or less. In the hard coat layer located in the uppermost layer portion having the highest), the filling rate is preferably 50% by volume or more and 70% by volume or less.
本発明において、ハードコート層における無機粒子の充填率(体積%)は、例えば、ハードコート層付積層体の断面を切り出し、その断面について電子顕微鏡を用いて無機粒子の分布状態を測定し、総膜厚に対する無機粒子の総体積比率を測定することにより求めることができる。 In the present invention, the filling rate (volume%) of the inorganic particles in the hard coat layer is obtained by, for example, cutting out a cross section of the laminate with a hard coat layer, measuring the distribution state of the inorganic particles using an electron microscope, It can obtain | require by measuring the total volume ratio of the inorganic particle with respect to a film thickness.
〈ハードコート層の形成方法〉
本発明においては、樹脂基材上に本発明に係る2層以上のハードコート層の形成する方法としては、薄膜を形成する公知の方法を適用することができるが、特に、湿式塗布法により形成することが好ましい。
<Method for forming hard coat layer>
In the present invention, as a method for forming two or more hard coat layers according to the present invention on a resin substrate, a known method for forming a thin film can be applied, and in particular, a wet coating method is used. It is preferable to do.
湿式塗布法とは、例えば、活性光線硬化樹脂を溶媒、例えば、炭化水素類、アルコール類、ケトン類、エステル類、グリコールエーテル類、その他の溶媒に溶解した後、無機粒子を添加して無機粒子含有層塗布液を調製し、この塗布液を用いて、ウェット状態の薄膜を樹脂基材上等に形成する方法である。 The wet coating method is, for example, an actinic ray curable resin dissolved in a solvent, for example, hydrocarbons, alcohols, ketones, esters, glycol ethers, and other solvents, and then inorganic particles are added to the inorganic particles. In this method, a containing layer coating solution is prepared, and a wet thin film is formed on the resin substrate using the coating solution.
この様な湿式塗布法に用いられる塗布方式としては、例えば、スピンコート塗布、ディップ塗布、エクストルージョン塗布、ロールコート塗布スプレー塗布、グラビア塗布、ワイヤーバー塗布、エアナイフ塗布、スライドポッパー塗布、カーテン塗布等の公知の溶液を用いた塗布方法(塗布装置)を適用することができる。 Examples of coating methods used in such wet coating methods include spin coating, dip coating, extrusion coating, roll coating coating spray coating, gravure coating, wire bar coating, air knife coating, slide popper coating, and curtain coating. A coating method (coating apparatus) using a known solution can be applied.
また、本発明に係る積層したハードコート層を形成する湿式塗布法として、例えば、図2で示した構成では、計3層を同時に塗布する多層同時塗布法を適用することが、高い生産性が得られる観点で好ましい。 In addition, as a wet coating method for forming a laminated hard coat layer according to the present invention, for example, in the configuration shown in FIG. It is preferable from a viewpoint obtained.
多層同時塗布法に適用可能な塗布装置としては、複数の塗布液を供給できる供給口あるいは供給スリットを備え、所望の乾燥膜厚となるように各供給口あるいは供給スリットへの塗布液の供給量を制御する手段を備えた装置であり、例えば、エクストルージョン塗布、スライドポッパー塗布、カーテン塗布等の塗布装置を適用することができる。 As a coating apparatus applicable to the multilayer simultaneous coating method, a supply port or a supply slit capable of supplying a plurality of coating liquids is provided, and the supply amount of the coating liquid to each supply port or the supply slit so as to obtain a desired dry film thickness For example, a coating apparatus such as extrusion coating, slide popper coating, or curtain coating can be applied.
上記の塗布方式により樹脂基材上に形成したハードコート層(無機粒子含有層)は、膜を硬化する目的で、活性光線が照射される。活性光線硬化樹脂を光硬化反応により硬化皮膜層を形成するための光源としては、紫外線を発生する光源であれば何れでも使用することができ、例えば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ等を挙げることができる。照射条件はそれぞれのランプによって異なるが、照射光量は20〜10000mJ/cm2程度あればよく、好ましくは、50〜2000mJ/cm2である。近紫外線領域〜可視光線領域にかけてはその領域に吸収極大のある増感剤を用いることによって使用出来る。 The hard coat layer (inorganic particle-containing layer) formed on the resin substrate by the above coating method is irradiated with actinic rays for the purpose of curing the film. As a light source for forming a cured film layer by a photo-curing reaction of an actinic ray curable resin, any light source that generates ultraviolet rays can be used. For example, a low-pressure mercury lamp, a medium-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, A high pressure mercury lamp, a carbon arc lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, etc. can be mentioned. The irradiation conditions vary depending on individual lamps, but the amount of light irradiated may be any degree 20~10000mJ / cm 2, preferably from 50~2000mJ / cm 2. It can be used by using a sensitizer having an absorption maximum in the near ultraviolet region to the visible light region.
紫外線硬化性樹脂組成物は塗布乾燥された後、紫外線を光源より照射するが、照射時間は0.5秒〜5分がよく、紫外線硬化性樹脂の硬化効率、作業効率とから3秒〜2分がより好ましい。 The UV curable resin composition is applied and dried, and then irradiated with UV light from a light source. The irradiation time is preferably 0.5 seconds to 5 minutes, and 3 seconds to 2 from the curing efficiency and work efficiency of the UV curable resin. Minutes are more preferred.
〔中間層〕
本発明のハードコート層付積層体においては、1)樹脂基材とハードコート層間、2)2層以上のハードコート層間、あるいは、3)ハードコート層と金属酸化物層間に、無機粒子を含有しない中間層を有することが好ましい。
[Middle layer]
In the laminate with a hard coat layer of the present invention, inorganic particles are contained between 1) a resin substrate and a hard coat layer, 2) two or more hard coat layers, or 3) a hard coat layer and a metal oxide layer. It is preferable to have an intermediate layer that does not.
本発明に係る中間層としては、ハードコート層の形成で用いる樹脂バインダー、好ましくは活性光線硬化樹脂で構成されている。 The intermediate layer according to the present invention is composed of a resin binder used for forming the hard coat layer, preferably an actinic ray curable resin.
また、中間層を形成する方法としては、湿式塗布法により形成することが好ましく、更に好ましくは、湿式塗布法を用いて、2層以上のハードコート層と共に多層同時塗布法により形成する方法である。 The intermediate layer is preferably formed by a wet coating method, and more preferably by a multilayer simultaneous coating method using two or more hard coat layers using a wet coating method. .
〔金属酸化物層〕
上記方法に従って樹脂基材上のハードコート層を形成した後、金属酸化物層をその上に形成することで、本発明のハードコート層付積層体を得ることができる。
[Metal oxide layer]
After forming the hard-coat layer on a resin base material according to the said method, the laminated body with a hard-coat layer of this invention can be obtained by forming a metal oxide layer on it.
本発明に係る金属酸化物層は、その構成材料の主成分が金属酸化物により構成されていることが、高い硬度を備えた最表層を形成できる観点から好ましい。 The metal oxide layer according to the present invention is preferably composed of a metal oxide as a main component of the constituent material from the viewpoint of forming an outermost layer having high hardness.
本発明でいう主成分とは、金属酸化物層の80質量%以上が金属酸化物で構成されていることであり、好ましくは90質量%以上が金属酸化物で構成されていることであり、特に好ましくは95質量%以上が金属酸化物で構成されていることである。 The main component referred to in the present invention is that 80% by mass or more of the metal oxide layer is composed of a metal oxide, preferably 90% by mass or more is composed of a metal oxide, Particularly preferably, 95% by mass or more is composed of a metal oxide.
本発明に係る金属酸化物層を構成する金属酸化物としては、特に制限はなく、例えば、酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化珪素、酸化チタン、酸化窒化チタン、窒化チタン、酸化ホウ素又は酸化アルミニウム等の金属酸化物膜が挙げられるが、これらの中でも、高い硬度を備えた表面層が得られる観点から酸化珪素膜であることが、特に好ましい。 The metal oxide constituting the metal oxide layer according to the present invention is not particularly limited, and examples thereof include silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride, titanium oxide, titanium oxynitride, titanium nitride, boron oxide, and aluminum oxide. Among these, a silicon oxide film is particularly preferable from the viewpoint of obtaining a surface layer having high hardness.
本発明に係る金属酸化物層は、例えば、原材料をスプレー法、スピンコート法、スパッタリング法、イオンアシスト法、プラズマCVD法、大気圧または大気圧近傍の圧力下での大気圧プラズマCVD法等を適用して形成することができる。 The metal oxide layer according to the present invention may be formed by, for example, spraying a raw material, a spin coating method, a sputtering method, an ion assist method, a plasma CVD method, an atmospheric pressure plasma CVD method under atmospheric pressure or a pressure near atmospheric pressure, or the like. Can be formed by applying.
しかしながら、スプレー法やスピンコート法等の湿式塗布方式では、分子レベル(nmレベル)の平滑性を得ることが難しく、また溶剤を使用するため、本発明に適用する樹脂基材が有機材料であることから、使用可能な樹脂基材または溶剤が限定されるという欠点がある。そこで、本発明のハードコート層付積層体においては、酸化物層の形成方法としては、プラズマCVD法を適用することが好ましく、特に、大気圧または大気圧近傍の圧力下での大気圧プラズマCVD法は、減圧チャンバー等が不要で、高速製膜ができ生産性の高い製膜方法である点から好ましい。本発明に係る金属酸化物層を大気圧プラズマCVD法で形成することにより、均一かつ表面の平滑性を有する膜を比較的容易に形成することが可能となるからである。尚、大気圧プラズマCVD法の層形成条件の詳細については、後述する。 However, in wet coating methods such as spraying and spin coating, it is difficult to obtain molecular level (nm level) smoothness, and since a solvent is used, the resin substrate applied to the present invention is an organic material. For this reason, there is a drawback in that the usable resin base material or solvent is limited. Therefore, in the laminate with a hard coat layer of the present invention, it is preferable to apply a plasma CVD method as a method for forming an oxide layer, and in particular, atmospheric pressure plasma CVD under atmospheric pressure or pressure near atmospheric pressure. The method is preferable from the viewpoint that a decompression chamber or the like is unnecessary, a high-speed film formation is possible, and the productivity is high. This is because by forming the metal oxide layer according to the present invention by the atmospheric pressure plasma CVD method, it is possible to relatively easily form a film having a uniform and smooth surface. The details of the layer formation conditions of the atmospheric pressure plasma CVD method will be described later.
プラズマCVD法、大気圧または大気圧近傍の圧力下でのプラズマCVD法により得られる金属酸化物層は、原材料(原料ともいう)である有機金属化合物、分解ガス、分解温度、投入電力などの条件を選ぶことで、様々な特性を備えた各種金属酸化物を生成することができるため好ましい。例えば、珪素化合物を原料化合物として用い、分解ガスに酸素を用いれば、珪素酸化物が生成する。これは、プラズマ空間内では非常に活性な荷電粒子・活性ラジカルが高密度で存在するため、プラズマ空間内では多段階の化学反応が非常に高速に促進され、プラズマ空間内に存在する元素は熱力学的に安定な化合物へと非常な短時間で変換されるためである。 The metal oxide layer obtained by the plasma CVD method, or the plasma CVD method under atmospheric pressure or a pressure near atmospheric pressure, is a raw material (also referred to as a raw material) organometallic compound, decomposition gas, decomposition temperature, input power, etc. Is preferable because various metal oxides having various characteristics can be generated. For example, when a silicon compound is used as a raw material compound and oxygen is used as a decomposition gas, silicon oxide is generated. This is because highly active charged particles and active radicals exist in the plasma space at a high density, so that multistage chemical reactions are promoted very rapidly in the plasma space, and the elements present in the plasma space are heated. This is because it is converted into a mechanically stable compound in a very short time.
このような無機物の原料としては、典型または遷移金属元素を有していれば、常温常圧下で気体、液体、固体いずれの状態であっても構わない。気体の場合にはそのまま放電空間に導入できるが、液体、固体の場合は、加熱、バブリング、減圧、超音波照射等の手段により気化させて使用する。又、溶媒によって希釈して使用してもよく、溶媒は、メタノール,エタノール,n−ヘキサンなどの有機溶媒及びこれらの混合溶媒が使用できる。尚、これらの希釈溶媒は、プラズマ放電処理中において、分子状、原子状に分解されるため、影響は殆ど無視することができる。 As such an inorganic material, as long as it has a typical or transition metal element, it may be in a gas, liquid, or solid state at normal temperature and pressure. In the case of gas, it can be introduced into the discharge space as it is, but in the case of liquid or solid, it is used after being vaporized by means such as heating, bubbling, decompression or ultrasonic irradiation. Moreover, you may dilute and use with a solvent and organic solvents, such as methanol, ethanol, n-hexane, and these mixed solvents can be used for a solvent. Since these diluted solvents are decomposed into molecular and atomic forms during the plasma discharge treatment, the influence can be almost ignored.
本発明においては、金属酸化物の形成に用いる有機金属化合物は、
珪素化合物としては、例えば、シラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン(TEOS)、テトラn−プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラn−ブトキシシラン、テトラt−ブトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、(3,3,3−トリフルオロプロピル)トリメトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン、ビス(ジメチルアミノ)ジメチルシラン、ビス(ジメチルアミノ)メチルビニルシラン、ビス(エチルアミノ)ジメチルシラン、N,O−ビス(トリメチルシリル)アセトアミド、ビス(トリメチルシリル)カルボジイミド、ジエチルアミノトリメチルシラン、ジメチルアミノジメチルシラン、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルシクロトリシラザン、ヘプタメチルジシラザン、ノナメチルトリシラザン、オクタメチルシクロテトラシラザン、テトラキスジメチルアミノシラン、テトライソシアナートシラン、テトラメチルジシラザン、トリス(ジメチルアミノ)シラン、トリエトキシフルオロシラン、アリルジメチルシラン、アリルトリメチルシラン、ベンジルトリメチルシラン、ビス(トリメチルシリル)アセチレン、1,4−ビストリメチルシリル−1,3−ブタジイン、ジ−t−ブチルシラン、1,3−ジシラブタン、ビス(トリメチルシリル)メタン、シクロペンタジエニルトリメチルシラン、フェニルジメチルシラン、フェニルトリメチルシラン、プロパルギルトリメチルシラン、テトラメチルシラン、トリメチルシリルアセチレン、1−(トリメチルシリル)−1−プロピン、トリス(トリメチルシリル)メタン、トリス(トリメチルシリル)シラン、ビニルトリメチルシラン、ヘキサメチルジシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、テトラメチルシクロテトラシロキサン、ヘキサメチルシクロテトラシロキサン、Mシリケート51等が挙げられる。
In the present invention, the organometallic compound used for forming the metal oxide is
Examples of the silicon compound include silane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane (TEOS), tetra n-propoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetra n-butoxysilane, tetrat-butoxysilane, dimethyldimethoxysilane, and dimethyldiethoxy. Silane, diethyldimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, (3,3,3-trifluoropropyl) trimethoxysilane, hexamethyldisiloxane, bis (dimethylamino) Dimethylsilane, bis (dimethylamino) methylvinylsilane, bis (ethylamino) dimethylsilane, N, O-bis (trimethylsilyl) acetamide, bis (trimethylsilyl) carbodiimi , Diethylaminotrimethylsilane, dimethylaminodimethylsilane, hexamethyldisilazane, hexamethylcyclotrisilazane, heptamethyldisilazane, nonamethyltrisilazane, octamethylcyclotetrasilazane, tetrakisdimethylaminosilane, tetraisocyanatosilane, tetramethyldisilazane , Tris (dimethylamino) silane, triethoxyfluorosilane, allyldimethylsilane, allyltrimethylsilane, benzyltrimethylsilane, bis (trimethylsilyl) acetylene, 1,4-bistrimethylsilyl-1,3-butadiyne, di-t-butylsilane, 1,3-disilabutane, bis (trimethylsilyl) methane, cyclopentadienyltrimethylsilane, phenyldimethylsilane, phenyltrimethylsila , Propargyltrimethylsilane, tetramethylsilane, trimethylsilylacetylene, 1- (trimethylsilyl) -1-propyne, tris (trimethylsilyl) methane, tris (trimethylsilyl) silane, vinyltrimethylsilane, hexamethyldisilane, octamethylcyclotetrasiloxane, tetramethyl Examples thereof include cyclotetrasiloxane, hexamethylcyclotetrasiloxane,
チタン化合物としては、例えば、チタンメトキシド、チタンエトキシド、チタンイソプロポキシド、チタンテトライソポロポキシド、チタンn−ブトキシド、チタンジイソプロポキシド(ビス−2,4−ペンタンジオネート)、チタンジイソプロポキシド(ビス−2,4−エチルアセトアセテート)、チタンジ−n−ブトキシド(ビス−2,4−ペンタンジオネート)、チタンアセチルアセトネート、ブチルチタネートダイマー等が挙げられる。 Examples of the titanium compound include titanium methoxide, titanium ethoxide, titanium isopropoxide, titanium tetraisoporooxide, titanium n-butoxide, titanium diisopropoxide (bis-2,4-pentanedionate), titanium. Examples thereof include diisopropoxide (bis-2,4-ethylacetoacetate), titanium di-n-butoxide (bis-2,4-pentanedionate), titanium acetylacetonate, and butyl titanate dimer.
ジルコニウム化合物としては、ジルコニウムn−プロポキシド、ジルコニウムn−ブトキシド、ジルコニウムt−ブトキシド、ジルコニウムトリ−n−ブトキシドアセチルアセトネート、ジルコニウムジ−n−ブトキシドビスアセチルアセトネート、ジルコニウムアセチルアセトネート、ジルコニウムアセテート、ジルコニウムヘキサフルオロペンタンジオネート等が挙げられる。 Zirconium compounds include zirconium n-propoxide, zirconium n-butoxide, zirconium t-butoxide, zirconium tri-n-butoxide acetylacetonate, zirconium di-n-butoxide bisacetylacetonate, zirconium acetylacetonate, zirconium acetate, Zirconium hexafluoropentanedioate and the like can be mentioned.
アルミニウム化合物としては、アルミニウムエトキシド、アルミニウムトリイソプロポキシド、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウムn−ブトキシド、アルミニウムs−ブトキシド、アルミニウムt−ブトキシド、アルミニウムアセチルアセトナート、トリエチルジアルミニウムトリ−s−ブトキシド等が挙げられる。 Examples of the aluminum compound include aluminum ethoxide, aluminum triisopropoxide, aluminum isopropoxide, aluminum n-butoxide, aluminum s-butoxide, aluminum t-butoxide, aluminum acetylacetonate, and triethyl dialumonium tri-s-butoxide. Can be mentioned.
硼素化合物としては、ジボラン、テトラボラン、フッ化硼素、塩化硼素、臭化硼素、ボラン−ジエチルエーテル錯体、ボラン−THF錯体、ボラン−ジメチルスルフィド錯体、三フッ化硼素ジエチルエーテル錯体、トリエチルボラン、トリメトキシボラン、トリエトキシボラン、トリ(イソプロポキシ)ボラン、ボラゾール、トリメチルボラゾール、トリエチルボラゾール、トリイソプロピルボラゾール、等が挙げられる。 The boron compounds include diborane, tetraborane, boron fluoride, boron chloride, boron bromide, borane-diethyl ether complex, borane-THF complex, borane-dimethyl sulfide complex, boron trifluoride diethyl ether complex, triethylborane, trimethoxy. Examples include borane, triethoxyborane, tri (isopropoxy) borane, borazole, trimethylborazole, triethylborazole, triisopropylborazole, and the like.
錫化合物としては、テトラエチル錫、テトラメチル錫、二酢酸ジ−n−ブチル錫、テトラブチル錫、テトラオクチル錫、テトラエトキシ錫、メチルトリエトキシ錫、ジエチルジエトキシ錫、トリイソプロピルエトキシ錫、ジエチル錫、ジメチル錫、ジイソプロピル錫、ジブチル錫、ジエトキシ錫、ジメトキシ錫、ジイソプロポキシ錫、ジブトキシ錫、錫ジブチラート、錫ジアセトアセトナート、エチル錫アセトアセトナート、エトキシ錫アセトアセトナート、ジメチル錫ジアセトアセトナート等、錫水素化合物等、ハロゲン化錫としては、二塩化錫、四塩化錫等が挙げられる。 Examples of tin compounds include tetraethyltin, tetramethyltin, di-n-butyltin diacetate, tetrabutyltin, tetraoctyltin, tetraethoxytin, methyltriethoxytin, diethyldiethoxytin, triisopropylethoxytin, diethyltin, Dimethyltin, diisopropyltin, dibutyltin, diethoxytin, dimethoxytin, diisopropoxytin, dibutoxytin, tin dibutyrate, tin diacetoacetonate, ethyltin acetoacetonate, ethoxytin acetoacetonate, dimethyltin diacetoacetonate Examples of tin halides such as tin hydrogen compounds include tin dichloride and tin tetrachloride.
また、その他の有機金属化合物としては、例えば、アンチモンエトキシド、ヒ素トリエトキシド、バリウム2,2,6,6−テトラメチルヘプタンジオネート、ベリリウムアセチルアセトナート、ビスマスヘキサフルオロペンタンジオネート、ジメチルカドミウム、カルシウム2,2,6,6−テトラメチルヘプタンジオネート、クロムトリフルオロペンタンジオネート、コバルトアセチルアセトナート、銅ヘキサフルオロペンタンジオネート、マグネシウムヘキサフルオロペンタンジオネート−ジメチルエーテル錯体、ガリウムエトキシド、テトラエトキシゲルマン、テトラメトキシゲルマン、ハフニウムt−ブドキシド、ハフニウムエトキシド、インジウムアセチルアセトナート、インジウム2,6−ジメチルアミノヘプタンジオネート、フェロセン、ランタンイソプロポキシド、酢酸鉛、テトラエチル鉛、ネオジウムアセチルアセトナート、白金ヘキサフルオロペンタンジオネート、トリメチルシクロペンタジエニル白金、ロジウムジカルボニルアセチルアセトナート、ストロンチウム2,2,6,6−テトラメチルヘプタンジオネート、タンタルメトキシド、タンタルトリフルオロエトキシド、テルルエトキシド、タングステンエトキシド、バナジウムトリイソプロポキシドオキシド、マグネシウムヘキサフルオロアセチルアセトナート、亜鉛アセチルアセトナート、ジエチル亜鉛、などが挙げられる。
Other organometallic compounds include, for example, antimony ethoxide, arsenic triethoxide,
また、これらの金属を含む原料ガスを分解して金属酸化物を得るための分解ガスとしては、水素ガス、メタンガス、アセチレンガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、窒素ガス、などが挙げられる。 Examples of the decomposition gas for decomposing a raw material gas containing these metals to obtain a metal oxide include hydrogen gas, methane gas, acetylene gas, carbon monoxide gas, carbon dioxide gas, and nitrogen gas.
金属元素を含む原料ガスと、分解ガスを適宜選択することで、各種の金属酸化物を得ることができる。 Various metal oxides can be obtained by appropriately selecting a source gas containing a metal element and a decomposition gas.
これらの反応性ガスに対して、主にプラズマ状態になりやすい放電ガスを混合し、プラズマ放電発生装置にガスを送りこむ。 A discharge gas that tends to be in a plasma state is mixed with these reactive gases, and the gas is sent to the plasma discharge generator.
このような放電ガスとしては、窒素ガスおよび/または周期表の第18属原子、具体的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン等が用いられる。これらの中でも窒素、ヘリウム、アルゴンが好ましく用いられ、特に窒素がコストも安く好ましい。 As such a discharge gas, nitrogen gas and / or 18th group atom of the periodic table, specifically, helium, neon, argon, krypton, xenon, radon, etc. are used. Among these, nitrogen, helium, and argon are preferably used, and nitrogen is particularly preferable because of low cost.
上記放電ガスと反応性ガスを混合し、混合ガスとしてプラズマ放電発生装置(プラズマ発生装置)に供給することで膜形成を行う。放電ガスと反応性ガスの割合は、得ようとする膜の性質によって異なるが、混合ガス全体に対し、放電ガスの割合を50%以上として反応性ガスを供給する。 The discharge gas and the reactive gas are mixed, and a film is formed by supplying the mixed gas as a mixed gas to a plasma discharge generator (plasma generator). The ratio of the discharge gas and the reactive gas varies depending on the properties of the film to be obtained, but the reactive gas is supplied with the ratio of the discharge gas being 50% or more with respect to the entire mixed gas.
以上のように、上記のような原料ガスを放電ガスと共に使用することにより様々な無機薄膜を形成することができる。 As described above, various inorganic thin films can be formed by using the source gas as described above together with the discharge gas.
(プラズマCVD法)
次いで、本発明のハードコート層付積層体の製造方法において、本発明に係る金属酸化物層の形成に好適に用いることのできるプラズマCVD法及び大気圧プラズマCVD法について、更に詳細に説明する。
(Plasma CVD method)
Next, the plasma CVD method and the atmospheric pressure plasma CVD method that can be suitably used for forming the metal oxide layer according to the present invention in the method for producing a laminate with a hard coat layer of the present invention will be described in more detail.
本発明に係るプラズマCVD法について説明する。 The plasma CVD method according to the present invention will be described.
プラズマCVD法(化学的気相成長法)は、揮発・昇華した有機金属化合物が高温の基材表面に付着し、熱により分解反応が起き、熱的に安定な無機物の薄膜が生成されるというものである。このような通常のCVD法(熱CVD法とも称する)では、通常500℃以上の基板温度が必要であるため、プラスチック基材への製膜には使用することが難しい。 In the plasma CVD method (chemical vapor deposition method), a volatilized / sublimated organometallic compound adheres to the surface of a high-temperature substrate, a thermal decomposition reaction occurs, and a thermally stable inorganic thin film is generated. Is. Such a normal CVD method (also referred to as a thermal CVD method) normally requires a substrate temperature of 500 ° C. or higher, and is difficult to use for film formation on a plastic substrate.
一方、プラズマCVD法は、基材近傍の空間に電界を印加し、プラズマ状態となった気体が存在する空間(プラズマ空間)を発生させ、揮発・昇華した有機金属化合物がこのプラズマ空間に導入されて分解反応が起きた後に基材上に吹きつけられることにより、金属酸化物の薄膜を形成するというものである。プラズマ空間内では、数%の高い割合の気体がイオンと電子に電離しており、ガスの温度は低く保たれるものの、電子温度は非常な高温のため、この高温の電子、あるいは低温ではあるがイオン・ラジカルなどの励起状態のガスと接するために無機膜の原料である有機金属化合物は低温でも分解することができる。したがって、金属酸化物を製膜する樹脂基材についても低温化することができ、樹脂基材上へも十分製膜することが可能な製膜方法である。 On the other hand, in the plasma CVD method, an electric field is applied to the space in the vicinity of the substrate to generate a space (plasma space) where a gas in a plasma state exists, and a volatilized / sublimated organometallic compound is introduced into the plasma space. After the decomposition reaction occurs, the metal oxide thin film is formed by being sprayed on the substrate. In the plasma space, a high percentage of gas is ionized into ions and electrons, and although the temperature of the gas is kept low, the electron temperature is very high, so this high temperature electron or low temperature Is in contact with an excited state gas such as ions and radicals, so that the organometallic compound as the raw material of the inorganic film can be decomposed even at a low temperature. Therefore, the temperature of the resin base material on which the metal oxide is formed can be lowered, and the film forming method can sufficiently form the film on the resin base material.
しかしながら、プラズマCVD法においては、ガスに電界を印加して電離させ、プラズマ状態とする必要があるため、通常は、0.10kPa〜10kPa程度の減圧空間で製膜していたため、大面積のフィルムを製膜する際には設備が大きく操作が複雑であり、生産性の課題を抱えている方法である。 However, in the plasma CVD method, it is necessary to apply an electric field to the gas to ionize it to be in a plasma state. Therefore, since the film was normally formed in a reduced pressure space of about 0.10 kPa to 10 kPa, a large area film When forming a film, the equipment is large, the operation is complicated, and there is a problem of productivity.
これに対し、大気圧近傍でのプラズマCVD法では、真空下のプラズマCVD法に比べ、減圧にする必要がなく生産性が高いだけでなく、プラズマ密度が高密度であるために製膜速度が速く、更にはCVD法の通常の条件に比較して、大気圧下という高圧力条件では、ガスの平均自由工程が非常に短いため、極めて平坦な膜が得られ、そのような平坦な膜は、光学特性が良好である。以上のことから、本発明においては、大気圧プラズマCVD法を適用することが、真空下のプラズマCVD法よりも好ましい。 On the other hand, the plasma CVD method near atmospheric pressure does not need to be reduced in pressure and has higher productivity than the plasma CVD method under vacuum, and has a high film density because the plasma density is high. Faster, and even under high pressure conditions under atmospheric pressure, compared to the normal conditions of CVD, the mean free path of gas is very short, so that a very flat film is obtained. The optical properties are good. From the above, in the present invention, it is more preferable to apply the atmospheric pressure plasma CVD method than the plasma CVD method under vacuum.
またこの方法によれば、樹脂基材上、更に詳しくはハードコート層上に金属酸化物膜を形成させたときの膜密度が緻密であり、安定した性能を有する薄膜が得られる。また残留応力が圧縮応力で、0.01MPa以上,100MPa以下という範囲の金属酸化物膜が安定に得られることが特徴である。 Further, according to this method, a thin film having a dense performance and a stable performance can be obtained when the metal oxide film is formed on the resin substrate, more specifically, on the hard coat layer. Further, it is characterized in that a metal oxide film having a residual stress as a compressive stress in a range of 0.01 MPa or more and 100 MPa or less can be obtained stably.
以下、大気圧あるいは大気圧近傍での大気圧プラズマCVD法を用いた金属酸化物層の形成方法について述べる。 Hereinafter, a method for forming a metal oxide layer using an atmospheric pressure plasma CVD method at or near atmospheric pressure will be described.
先ず、本発明に係る金属酸化物層の形成に使用されるプラズマ製膜装置の一例について、図4〜図7に基づいて説明する。図中、符号Fはハードコート層を有する基材樹脂の一例としての長尺フィルムである。 First, an example of a plasma film forming apparatus used for forming a metal oxide layer according to the present invention will be described with reference to FIGS. In the figure, symbol F is a long film as an example of a base resin having a hard coat layer.
図4または図5等に述べるプラズマ放電処理装置においては、ガス供給手段から、前記金属を含む原料ガス、分解ガスを適宜選択して、またこれらの反応性ガスに対して、主にプラズマ状態になりやすい放電ガスを混合してプラズマ放電発生装置にガスを送りこむことで前記セラミック膜を得ることができる。 In the plasma discharge processing apparatus described in FIG. 4 or FIG. 5 and the like, the source gas containing the metal and the decomposition gas are appropriately selected from the gas supply means, and these reactive gases are mainly in a plasma state. The ceramic film can be obtained by mixing discharge gas that tends to be mixed and feeding the gas to a plasma discharge generator.
放電ガスとしては、前記のように窒素ガスおよび/または周期表の第18属原子、具体的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン等が用いられる。これらの中でも窒素、ヘリウム、アルゴンが好ましく用いられ、特に窒素がコストも安く好ましい。 As the discharge gas, nitrogen gas and / or 18th group atom of the periodic table, specifically helium, neon, argon, krypton, xenon, radon, etc. are used as described above. Among these, nitrogen, helium, and argon are preferably used, and nitrogen is particularly preferable because of low cost.
図4はジェット方式の大気圧プラズマ放電処理装置であり、プラズマ放電処理装置、二つの電源を有する電界印加手段の他に、図4では図示してない(後述の図5に図示してある)が、ガス供給手段、電極温度調節手段を有している装置である。 FIG. 4 shows a jet-type atmospheric pressure plasma discharge processing apparatus. In addition to the plasma discharge processing apparatus and electric field applying means having two power sources, it is not shown in FIG. 4 (shown in FIG. 5 described later). Is an apparatus having gas supply means and electrode temperature adjustment means.
プラズマ放電処理装置10は、第1電極11と第2電極12から構成されている対向電極を有しており、該対向電極間に、第1電極11からは第1電源21からの周波数ω1、電界強度V1、電流I1の第1の高周波電界が印加され、また第2電極12からは第2電源22からの周波数ω2、電界強度V2、電流I2の第2の高周波電界が印加されるようになっている。第1電源21は第2電源22より高い高周波電界強度(V1>V2)を印加出来、また第1電源21の第1の周波数ω1は第2電源22の第2の周波数ω2より低い周波数を印加出来る。
The plasma
第1電極11と第1電源21との間には、第1フィルタ23が設置されており、第1電源21から第1電極11への電流を通過しやすくし、第2電源22からの電流をアースして、第2電源22から第1電源21への電流が通過しにくくなるように設計されている。
A
また、第2電極12と第2電源22との間には、第2フィルタ24が設置されており、第2電源22から第2電極への電流を通過しやすくし、第1電源21からの電流をアースして、第1電源21から第2電源への電流を通過しにくくするように設計されている。
In addition, a
第1電極11と第2電極12との対向電極間(放電空間)13に、後述の図5に図示してあるようなガス供給手段からガスGを導入し、第1電極11と第2電極12から高周波電界を印加して放電を発生させ、ガスGをプラズマ状態にしながら対向電極の下側(紙面下側)にジェット状に吹き出させて、対向電極下面と基材Fとで作る処理空間をプラズマ状態のガスG°で満たし、図示してない基材の元巻き(アンワインダー)から巻きほぐされて搬送して来るか、あるいは前工程から搬送して来る基材Fの上に、処理位置14付近で薄膜を形成させる。薄膜形成中、後述の図5に図示してあるような電極温度調節手段から媒体が配管を通って電極を加熱または冷却する。プラズマ放電処理の際の基材樹脂の温度によっては、得られる金属酸化物膜の物性や組成等は変化することがあり、これに対して適宜制御することが望ましい。温度調節の媒体としては、蒸留水、油等の絶縁性材料が好ましく用いられる。プラズマ放電処理の際、幅手方向あるいは長手方向での基材樹脂の温度ムラが出来るだけ生じないように電極の内部の温度を均等に調節することが望まれる。
A gas G is introduced from a gas supply means as shown in FIG. 5 to be described later into the space (discharge space) 13 between the opposing electrodes of the
ジェット方式の大気圧プラズマ放電処理装置を複数基接して直列に並べて同時に同じプラズマ状態のガスを放電させることが出来るので、何回も処理され高速で処理することも出来る。また各装置が異なったプラズマ状態のガスをジェット噴射すれば、異なった層の積層薄膜を形成することも出来る。 Since a plurality of jet-type atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatuses can be connected in series and discharged in the same plasma state at the same time, it can be processed many times and processed at high speed. In addition, if each apparatus jets gas in a different plasma state, a laminated thin film having different layers can be formed.
図5は、本発明に有用な対向電極間で基材を処理する方式の大気圧プラズマ放電処理装置の一例を示す概略図である。 FIG. 5 is a schematic view showing an example of an atmospheric pressure plasma discharge processing apparatus of a system for processing a substrate between counter electrodes useful for the present invention.
本発明に係る大気圧プラズマ放電処理装置は、少なくとも、プラズマ放電処理装置30、二つの電源を有する電界印加手段40、ガス供給手段50、電極温度調節手段60を有している装置である。
The atmospheric pressure plasma discharge processing apparatus according to the present invention is an apparatus having at least a plasma
図5は、ロール回転電極(第1電極)35と角筒型固定電極群(第2電極)36との対向電極間(放電空間)32で、基材Fをプラズマ放電処理して薄膜を形成するものである。 FIG. 5 shows a thin film formed by subjecting the substrate F to plasma discharge treatment between the opposing electrodes (discharge space) 32 between the roll rotating electrode (first electrode) 35 and the square tube type fixed electrode group (second electrode) 36. To do.
ロール回転電極(第1電極)35と角筒型固定電極群(第2電極)36との間の放電空間(対向電極間)32に、ロール回転電極(第1電極)35には第1電源41から周波数ω1、電界強度V1、電流I1の第1の高周波電界を、また角筒型固定電極群(第2電極)36には第2電源42から周波数ω2、電界強度V2、電流I2の第2の高周波電界をかけるようになっている。
In the discharge space (between the counter electrodes) 32 between the roll rotating electrode (first electrode) 35 and the square tube type fixed electrode group (second electrode) 36, the roll rotating electrode (first electrode) 35 has a first power source. The first high-frequency electric field having frequency ω 1 , electric field strength V 1 and current I 1 from 41, and the frequency ω 2 and electric field strength V 2 from the
ロール回転電極(第1電極)35と第1電源41との間には、第1フィルタ43が設置されており、第1フィルタ43は第1電源41から第1電極への電流を通過しやすくし、第2電源42からの電流をアースして、第2電源42から第1電源への電流を通過しにくくするように設計されている。また、角筒型固定電極群(第2電極)36と第2電源42との間には、第2フィルタ44が設置されており、第2フィルタ44は、第2電源42から第2電極への電流を通過しやすくし、第1電源41からの電流をアースして、第1電源41から第2電源への電流を通過しにくくするように設計されている。
A
なお、本発明においては、ロール回転電極35を第2電極、また角筒型固定電極群36を第1電極としてもよい。何れにしろ第1電極には第1電源が、また第2電極には第2電源が接続される。第1電源は第2電源より高い高周波電界強度(V1>V2)を印加することが好ましい。また、周波数はω1<ω2となる能力を有している。
In the present invention, the
また、電流はI1<I2となることが好ましい。第1の高周波電界の電流I1は、好ましくは0.3mA/cm2〜20mA/cm2、さらに好ましくは1.0mA/cm2〜20mA/cm2である。また、第2の高周波電界の電流I2は、好ましくは10mA/cm2〜100mA/cm2、さらに好ましくは20mA/cm2〜100mA/cm2である。 The current is preferably I 1 <I 2 . Current I 1 of the first high-frequency electric field is preferably 0.3mA / cm 2 ~20mA / cm 2 , more preferably at 1.0mA / cm 2 ~20mA / cm 2 . The current I 2 of the second high-frequency electric field is preferably 10mA / cm 2 ~100mA / cm 2 , more preferably 20mA / cm 2 ~100mA / cm 2 .
ガス供給手段50のガス発生装置51で発生させたガスGは、流量を制御して給気口52よりプラズマ放電処理容器31内に導入する。
The gas G generated by the
基材Fを、図示されていない元巻きから巻きほぐして搬送されて来るか、または前工程から搬送されて来て、ガイドロール64を経てニップロール65で基材に同伴されて来る空気等を遮断し、ロール回転電極35に接触したまま巻き回しながら角筒型固定電極群36との間に移送し、ロール回転電極(第1電極)35と角筒型固定電極群(第2電極)36との両方から電界をかけ、対向電極間(放電空間)32で放電プラズマを発生させる。基材Fはロール回転電極35に接触したまま巻き回されながらプラズマ状態のガスにより薄膜を形成する。基材Fは、ニップロール66、ガイドロール67を経て、図示してない巻き取り機で巻き取るか、次工程に移送する。
The substrate F is unwound from the original winding (not shown) or conveyed from the previous process, or is conveyed from the previous process, and air or the like accompanying the substrate is blocked by the
放電処理済みの処理排ガスG′は排気口53より排出する。
Discharged treated exhaust gas G ′ is discharged from the
薄膜形成中、ロール回転電極(第1電極)35及び角筒型固定電極群(第2電極)36を加熱または冷却するために、電極温度調節手段60で温度を調節した媒体を、送液ポンプPで配管61を経て両電極に送り、電極内側から温度を調節する。なお、68及び69はプラズマ放電処理容器31と外界とを仕切る仕切板である。
In order to heat or cool the roll rotating electrode (first electrode) 35 and the rectangular tube type fixed electrode group (second electrode) 36 during the formation of the thin film, a medium whose temperature is adjusted by the electrode temperature adjusting means 60 is used as a liquid feed pump. P is sent to both electrodes through the
図6は、図5に示したロール回転電極の導電性の金属質母材とその上に被覆されている誘電体の構造の一例を示す斜視図である。 FIG. 6 is a perspective view showing an example of the structure of the conductive metallic base material of the roll rotating electrode shown in FIG. 5 and the dielectric material coated thereon.
図6において、ロール電極35aは導電性の金属質母材35Aとその上に誘電体35Bが被覆されたものである。プラズマ放電処理中の電極表面温度を制御するため、温度調節用の媒体(水もしくはシリコンオイル等)が循環できる構造となっている。
In FIG. 6, a
図7は、角筒型電極の導電性の金属質母材とその上に被覆されている誘電体の構造の一例を示す斜視図である。 FIG. 7 is a perspective view showing an example of the structure of the conductive metallic base material of the rectangular tube electrode and the dielectric material coated thereon.
図7において、角筒型電極36aは、導電性の金属質母材36Aに対し、図6同様の誘電体36Bの被覆を有しており、該電極の構造は金属質のパイプになっていて、それがジャケットとなり、放電中の温度調節が行えるようになっている。
In FIG. 7, a
なお、角筒型固定電極の数は、上記ロール電極の円周より大きな円周上に沿って複数本設置されていおり、該電極の放電面積はロール回転電極35に対向している全角筒型固定電極面の面積の和で表される。
In addition, the number of the rectangular tube-shaped fixed electrodes is set in plural along the circumference larger than the circumference of the roll electrode, and the discharge area of the electrodes is a full square tube type facing the
図7に示した角筒型電極36aは、円筒型電極でもよいが、角筒型電極は円筒型電極に比べて、放電範囲(放電面積)を広げる効果があるので、本発明に好ましく用いられる。
The
図6及び図7において、ロール電極35a及び角筒型電極36aは、それぞれ導電性の金属質母材35A及び36Aの上に誘電体35B及び36Bとしてのセラミックスを溶射後、無機化合物の封孔材料を用いて封孔処理したものである。セラミックス誘電体は片肉で1mm程度被覆あればよい。溶射に用いるセラミックス材としては、アルミナ・窒化珪素等が好ましく用いられるが、この中でもアルミナが加工し易いので、特に好ましく用いられる。また、誘電体層が、ライニングにより無機材料を設けたライニング処理誘電体であってもよい。
6 and 7, a
導電性の金属質母材35A及び36Aとしては、チタン金属またはチタン合金、銀、白金、ステンレススティール、アルミニウム、鉄等の金属等や、鉄とセラミックスとの複合材料またはアルミニウムとセラミックスとの複合材料を挙げることが出来るが、後述の理由からはチタン金属またはチタン合金が特に好ましい。
Examples of the conductive
対向する第1電極および第2の電極の電極間距離は、電極の一方に誘電体を設けた場合、該誘電体表面ともう一方の電極の導電性の金属質母材表面との最短距離のことを言う。双方の電極に誘電体を設けた場合、誘電体表面同士の距離の最短距離のことを言う。電極間距離は、導電性の金属質母材に設けた誘電体の厚さ、印加電界強度の大きさ、プラズマを利用する目的等を考慮して決定されるが、いずれの場合も均一な放電を行う観点から0.1〜20mmが好ましく、特に好ましくは0.2〜2mmである。 When the dielectric is provided on one of the electrodes, the distance between the opposing first electrode and second electrode is the shortest distance between the surface of the dielectric and the surface of the conductive metal base material of the other electrode. Say that. When a dielectric is provided on both electrodes, it means the shortest distance between the dielectric surfaces. The distance between the electrodes is determined in consideration of the thickness of the dielectric provided on the conductive metallic base material, the magnitude of the applied electric field strength, the purpose of using the plasma, etc. From the viewpoint of carrying out, 0.1 to 20 mm is preferable, and 0.2 to 2 mm is particularly preferable.
本発明に有用な導電性の金属質母材及び誘電体についての詳細については後述する。 Details of the conductive metallic base material and dielectric useful in the present invention will be described later.
プラズマ放電処理容器31はパイレックス(登録商標)ガラス製の処理容器等が好ましく用いられるが、電極との絶縁がとれれば金属製を用いることも可能である。例えば、アルミニウムまたは、ステンレススティールのフレームの内面にポリイミド樹脂等を張り付けても良く、該金属フレームにセラミックス溶射を行い絶縁性をとってもよい。図5において、平行した両電極の両側面(基材面近くまで)を上記のような材質の物で覆うことが好ましい。
The plasma
本発明の大気圧プラズマ放電処理装置に設置する第1電源(高周波電源)としては、
印加電源記号 メーカー 周波数 製品名
A1 神鋼電機 3kHz SPG3−4500
A2 神鋼電機 5kHz SPG5−4500
A3 春日電機 15kHz AGI−023
A4 神鋼電機 50kHz SPG50−4500
A5 ハイデン研究所 100kHz* PHF−6k
A6 パール工業 200kHz CF−2000−200k
A7 パール工業 400kHz CF−2000−400k
等の市販のものを挙げることが出来、何れも使用することが出来る。
As the first power source (high frequency power source) installed in the atmospheric pressure plasma discharge processing apparatus of the present invention,
Applied power symbol Manufacturer Frequency Product name A1 Shinko Electric 3kHz SPG3-4500
A2 Shinko Electric 5kHz SPG5-4500
A3 Kasuga Electric 15kHz AGI-023
A4 Shinko Electric 50kHz SPG50-4500
A5 HEIDEN Research Laboratories 100kHz * PHF-6k
A6 Pearl Industry 200kHz CF-2000-200k
A7 Pearl Industry 400kHz CF-2000-400k
And the like, and any of them can be used.
また、第2電源(高周波電源)としては、
印加電源記号 メーカー 周波数 製品名
B1 パール工業 800kHz CF−2000−800k
B2 パール工業 2MHz CF−2000−2M
B3 パール工業 13.56MHz CF−5000−13M
B4 パール工業 27MHz CF−2000−27M
B5 パール工業 150MHz CF−2000−150M
等の市販のものを挙げることが出来、何れも好ましく使用出来る。
As the second power source (high frequency power source),
Applied power supply symbol Manufacturer Frequency Product name B1 Pearl Industry 800kHz CF-2000-800k
B2 Pearl Industry 2MHz CF-2000-2M
B3 Pearl Industry 13.56MHz CF-5000-13M
B4 Pearl Industry 27MHz CF-2000-27M
B5 Pearl Industry 150MHz CF-2000-150M
And the like, and any of them can be preferably used.
なお、上記電源のうち、*印はハイデン研究所インパルス高周波電源(連続モードで100kHz)である。それ以外は連続サイン波のみ印加可能な高周波電源である。 Of the above power supplies, * indicates a HEIDEN Laboratory impulse high-frequency power supply (100 kHz in continuous mode). Other than that, it is a high-frequency power source that can apply only a continuous sine wave.
本発明においては、このような電界を印加して、均一で安定な放電状態を保つことが出来る電極を大気圧プラズマ放電処理装置に採用することが好ましい。 In the present invention, it is preferable to employ an electrode capable of maintaining a uniform and stable discharge state by applying such an electric field in an atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus.
本発明において、対向する電極間に印加する電力は、第2電極(第2の高周波電界)に1W/cm2以上の電力(出力密度)を供給し、放電ガスを励起してプラズマを発生させ、エネルギーを薄膜形成ガスに与え、薄膜を形成する。第2電極に供給する電力の上限値としては、好ましくは50W/cm2、より好ましくは20W/cm2である。下限値は、好ましくは1.2W/cm2である。なお、放電面積(cm2)は、電極において放電が起こる範囲の面積のことを指す。 In the present invention, the power applied between the electrodes facing each other is such that power (power density) of 1 W / cm 2 or more is supplied to the second electrode (second high-frequency electric field) to excite the discharge gas to generate plasma. The energy is applied to the thin film forming gas to form a thin film. The upper limit value of the power supplied to the second electrode is preferably 50 W / cm 2 , more preferably 20 W / cm 2 . The lower limit is preferably 1.2 W / cm 2 . In addition, discharge area (cm < 2 >) points out the area of the range which discharge occurs in an electrode.
また、第1電極(第1の高周波電界)にも、1W/cm2以上の電力(出力密度)を供給することにより、第2の高周波電界の均一性を維持したまま、出力密度を向上させることが出来る。これにより、更なる均一高密度プラズマを生成出来、更なる製膜速度の向上と膜質の向上が両立出来る。好ましくは5W/cm2以上である。第1電極に供給する電力の上限値は、好ましくは50W/cm2である。 Further, by supplying power (output density) of 1 W / cm 2 or more to the first electrode (first high frequency electric field), the output density is improved while maintaining the uniformity of the second high frequency electric field. I can do it. Thereby, a further uniform high-density plasma can be generated, and a further improvement in film forming speed and an improvement in film quality can be achieved. Preferably it is 5 W / cm 2 or more. The upper limit value of the power supplied to the first electrode is preferably 50 W / cm 2 .
ここで高周波電界の波形としては、特に限定されない。連続モードと呼ばれる連続サイン波状の連続発振モードと、パルスモードと呼ばれるON/OFFを断続的に行う断続発振モード等があり、そのどちらを採用してもよいが、少なくとも第2電極側(第2の高周波電界)は連続サイン波の方がより緻密で良質な膜が得られるので好ましい。 Here, the waveform of the high-frequency electric field is not particularly limited. There are a continuous sine wave continuous oscillation mode called a continuous mode, an intermittent oscillation mode called ON / OFF intermittently called a pulse mode, and either of them may be adopted, but at least the second electrode side (second The high-frequency electric field is preferably a continuous sine wave because a denser and better quality film can be obtained.
このような大気圧プラズマによる薄膜形成法に使用する電極は、構造的にも、性能的にも過酷な条件に耐えられるものでなければならない。このような電極としては、金属質母材上に誘電体を被覆したものであることが好ましい。 An electrode used in such a method for forming a thin film by atmospheric pressure plasma must be able to withstand severe conditions in terms of structure and performance. Such an electrode is preferably a metal base material coated with a dielectric.
本発明に使用する誘電体被覆電極においては、様々な金属質母材と誘電体との間に特性が合うものが好ましく、その一つの特性として、金属質母材と誘電体との線熱膨張係数の差が10×10−6/℃以下となる組み合わせのものである。好ましくは8×10−6/℃以下、更に好ましくは5×10−6/℃以下、更に好ましくは2×10−6/℃以下である。なお、線熱膨張係数とは、周知の材料特有の物性値である。 In the dielectric-coated electrode used in the present invention, it is preferable that the characteristics match between various metallic base materials and dielectrics. One of the characteristics is linear thermal expansion between the metallic base material and the dielectric. The combination is such that the difference in coefficient is 10 × 10 −6 / ° C. or less. It is preferably 8 × 10 −6 / ° C. or lower, more preferably 5 × 10 −6 / ° C. or lower, and further preferably 2 × 10 −6 / ° C. or lower. The linear thermal expansion coefficient is a well-known physical property value of a material.
線熱膨張係数の差が、この範囲にある導電性の金属質母材と誘電体との組み合わせとしては、
1:金属質母材が純チタンまたはチタン合金で、誘電体がセラミックス溶射被膜
2:金属質母材が純チタンまたはチタン合金で、誘電体がガラスライニング
3:金属質母材がステンレススティールで、誘電体がセラミックス溶射被膜
4:金属質母材がステンレススティールで、誘電体がガラスライニング
5:金属質母材がセラミックスおよび鉄の複合材料で、誘電体がセラミックス溶射被膜
6:金属質母材がセラミックスおよび鉄の複合材料で、誘電体がガラスライニング
7:金属質母材がセラミックスおよびアルミの複合材料で、誘電体がセラミックス溶射皮膜
8:金属質母材がセラミックスおよびアルミの複合材料で、誘電体がガラスライニング
等がある。線熱膨張係数の差という観点では、上記1項または2項および5〜8項が好ましく、特に1項が好ましい。
As a combination of a conductive metallic base material and a dielectric whose difference in linear thermal expansion coefficient is within this range,
1: Metal base material is pure titanium or titanium alloy, dielectric is ceramic spray coating 2: Metal base material is pure titanium or titanium alloy, dielectric is glass lining 3: Metal base material is stainless steel, Dielectric is ceramic spray coating 4: Metal base material is stainless steel, Dielectric is glass lining 5: Metal base material is a composite material of ceramics and iron, Dielectric is ceramic spray coating 6: Metal base material Ceramic and iron composite material, dielectric is glass lining 7: Metal base material is ceramic and aluminum composite material, dielectric is ceramic sprayed coating 8: Metal base material is ceramic and aluminum composite material, dielectric The body has glass lining. From the viewpoint of the difference in linear thermal expansion coefficient, the above 1 or 2 and 5 to 8 are preferable, and 1 is particularly preferable.
本発明において、金属質母材は、上記の特性からはチタンまたはチタン合金が特に有用である。金属質母材をチタンまたはチタン合金とすることにより、誘電体を上記とすることにより、使用中の電極の劣化、特にひび割れ、剥がれ、脱落等がなく、過酷な条件での長時間の使用に耐えることが出来る。 In the present invention, titanium or a titanium alloy is particularly useful as the metallic base material from the above characteristics. By using titanium or a titanium alloy as the metal base material, the dielectric is used as described above, so that there is no deterioration of the electrode in use, especially cracking, peeling, dropping off, etc., and it can be used for a long time under harsh conditions. Can withstand.
本発明に適用できる大気圧プラズマ放電処理装置としては、上記説明し以外に、例えば、特開2004−68143号公報、同2003−49272号公報、国際特許第02/48428号パンフレット等に記載されている大気圧プラズマ放電処理装置を挙げることができる。 The atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus applicable to the present invention is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-68143, 2003-49272, International Patent No. 02/48428, etc. in addition to the above description. And an atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus.
以上の様な方法に従って、ハードコート層を有する樹脂基材に設けられる金属酸化物層の膜厚は、構成する金属酸化物の種類により異なるが、概ね、50〜2000nmの範囲であることが好ましい。 According to the method as described above, the thickness of the metal oxide layer provided on the resin base material having the hard coat layer varies depending on the type of the metal oxide to be formed, but is generally preferably in the range of 50 to 2000 nm. .
また、上記方法に従って形成される金属酸化物層の硬度としては、ナノインデンテーション法により測定した硬度が6GPa以上、10GPa以下であることが好ましい。 Moreover, as a hardness of the metal oxide layer formed according to the said method, it is preferable that the hardness measured by the nanoindentation method is 6 GPa or more and 10 GPa or less.
金属酸化物層の硬度を上記範囲とすることで、表面にクラックも発生することを抑制することができ、ハードコート層と金属酸化物層との接着性向上、金属酸化物層のひび割れを防止することができる。 By setting the hardness of the metal oxide layer within the above range, it is possible to suppress the occurrence of cracks on the surface, improve the adhesion between the hard coat layer and the metal oxide layer, and prevent cracking of the metal oxide layer. can do.
ここでいうナノインデンテーション法による硬度の測定方法は、微小なダイヤモンド圧子を薄膜に押し込みながら荷重と押し込み深さ(変位量)の関係を測定し、測定値から塑性変形硬さを算出する方法である。特に1μm以下の薄膜の測定に対して、基体の物性の影響を受けにくく、又、押し込んだ際に薄膜に割れが発生しにくいという特徴を有している。一般に非常に薄い薄膜の物性測定に用いられている。 Here, the hardness measurement method by the nanoindentation method is a method of measuring the relationship between the load and the indentation depth (displacement amount) while pushing a small diamond indenter into the thin film, and calculating the plastic deformation hardness from the measured value. is there. In particular, when measuring a thin film having a thickness of 1 μm or less, the film is not easily affected by the physical properties of the substrate, and the thin film is not easily cracked when pressed. Generally, it is used for measuring physical properties of a very thin thin film.
〔樹脂基材〕
本発明のハードコート層付積層体を構成する樹脂基材としては、特に制限はないが、エチレン、プロピレン、ブテン等の単独重合体または共重合体等のポリオレフィン(PO)樹脂、環状ポリオレフィン等の非晶質ポリオレフィン樹脂(APO)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン2,6−ナフタレート(PEN)等のポリエステル系樹脂、ナイロン6、ナイロン12、共重合ナイロン等のポリアミド系(PA)樹脂、ポリビニルアルコール(PVA)樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH)等のポリビニルアルコール系樹脂、ポリイミド(PI)樹脂、ポリエーテルイミド(PEI)樹脂、ポリサルホン(PS)樹脂、ポリエーテルサルホン(PES)樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリビニルブチラート(PVB)樹脂、ポリアリレート(PAR)樹脂、エチレン−四フッ化エチレン共重合体(ETFE)、三フッ化塩化エチレン(PFA)、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(FEP)、フッ化ビニリデン(PVDF)、フッ化ビニル(PVF)、パーフルオロエチレン−パーフロロプロピレン−パーフロロビニルエーテル−共重合体(EPA)等のフッ素系樹脂等を用いることができる。
[Resin substrate]
The resin base material constituting the laminate with a hard coat layer of the present invention is not particularly limited, but may be a polyolefin (PO) resin such as a homopolymer or copolymer such as ethylene, propylene, or butene, or a cyclic polyolefin. Polyester resins such as amorphous polyolefin resin (APO), polyethylene terephthalate (PET),
また、上記に挙げた樹脂以外にも、ラジカル反応性不飽和化合物を有するアクリレート化合物によりなる樹脂組成物や、上記アクリルレート化合物とチオール基を有するメルカプト化合物よりなる樹脂組成物、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート等のオリゴマーを多官能アクリレートモノマーに溶解せしめた樹脂組成物等の光硬化性樹脂およびこれらの混合物等を用いることも可能である。 In addition to the resins listed above, a resin composition comprising an acrylate compound having a radical-reactive unsaturated compound, a resin composition comprising an acrylate compound and a mercapto compound having a thiol group, epoxy acrylate, urethane acrylate It is also possible to use a photocurable resin such as a resin composition in which an oligomer such as polyester acrylate or polyether acrylate is dissolved in a polyfunctional acrylate monomer, and a mixture thereof.
上記例示した樹脂基材は、市販品として入手することができ、例えば、ゼオネックスやゼオノア(日本ゼオン(株)製)、非晶質シクロポリオレフィン樹脂フィルムのARTON(ジェイエスアール(株)製)、ポリカーボネートフィルムのピュアエース(帝人(株)製)、セルローストリアセテートフィルムのコニカタックKC4UX、KC8UX(コニカミノルタオプト(株)製)などを挙げることができる。 The resin bases exemplified above can be obtained as commercial products, such as ZEONEX and ZEONOR (manufactured by ZEON Corporation), amorphous cyclopolyolefin resin film ARTON (manufactured by GS Corporation), polycarbonate, and the like. Examples include a pure ace film (manufactured by Teijin Ltd.) and a cellulose triacetate film Konica Katak KC4UX, KC8UX (manufactured by Konica Minolta Opto Co., Ltd.).
さらに、これらの樹脂の1または2種以上をラミネート、コーティング等の手段によって積層させたものを樹脂フィルム基材として用いることも可能である。 Furthermore, it is also possible to use what laminated | stacked 1 or 2 or more types of these resin by means, such as a lamination and a coating, as a resin film base material.
また、本発明に係る樹脂基材は、シート状であってもフィルム状であっても、あるいはその他の形態であってもよく、特にその形態には制限はない。また、樹脂基材の膜厚は、使用する樹脂の種類や、目的用途等の各種条件に応じて広い範囲から適宜選択できるが、通常10μm〜10mm、好ましくは100μm〜5mmの範囲である。 The resin substrate according to the present invention may be in the form of a sheet, a film, or other forms, and the form is not particularly limited. The film thickness of the resin base material can be appropriately selected from a wide range according to various conditions such as the type of resin to be used and the intended use, but is usually in the range of 10 μm to 10 mm, preferably 100 μm to 5 mm.
〔適用分野〕
以上の方法に従って作製されるハードコート層付積層体は、高い硬度と耐久性(密着性)に優れた特性を備えており、例えば、ブラウン管(CRT)、液晶ディスプレイ(LCD)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、電界放出ディスプレイ(FED)等のディスプレイの表面材料や家電製品等のタッチパネル、各種の建築用の窓、例えば、住宅用窓、ショーウインドウ、車両用窓、車両用風防、遊戯機械等のガラス保護フィルム、あるいはガラス代替樹脂製品して、広い分野に適用することができる。
[Application field]
The laminate with a hard coat layer produced according to the above method has characteristics of high hardness and durability (adhesiveness). For example, a cathode ray tube (CRT), a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel ( PDP), surface materials for displays such as field emission displays (FEDs), touch panels for home appliances, various architectural windows such as residential windows, show windows, vehicle windows, vehicle windshields, game machines, etc. A glass protective film or a glass substitute resin product can be applied to a wide range of fields.
以下、実施例を挙げて本発明を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、実施例において「部」あるいは「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」あるいは「質量%」を表す。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited to these. In addition, although the display of "part" or "%" is used in an Example, unless otherwise indicated, "part by mass" or "mass%" is represented.
《ハードコート層付積層体の作製》
〔樹脂基材〕
樹脂基材としては、厚さ100μmのポリカーボネート樹脂フィルム(帝人化成(株)製)を用いた。
<< Production of laminate with hard coat layer >>
[Resin substrate]
A polycarbonate resin film (manufactured by Teijin Chemicals Ltd.) having a thickness of 100 μm was used as the resin base material.
〔試料1の作製〕
下記の方法に従って、ハードコート層付積層体である試料1を作製した。
[Preparation of Sample 1]
Sample 1 which is a laminate with a hard coat layer was produced according to the following method.
(ハードコート層の形成)
下記のハードコート層塗布液1を調製し、孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルターで濾過した後、これをエクストルージョン方式の塗布装置を用いて上記樹脂基材上に塗布し、90℃で乾燥の後、紫外線ランプを用い照射部の照度が100mW/cm2で、照射量を80mJ/cm2として塗布層を硬化させ、厚さ9μmのハードコート層1を形成した。
(Formation of hard coat layer)
The following hard coat layer coating solution 1 was prepared and filtered through a polypropylene filter having a pore size of 0.4 μm, and this was applied onto the resin substrate using an extrusion type coating device and dried at 90 ° C. Then, the illuminance of the irradiation part was 100 mW / cm 2 using an ultraviolet lamp, the irradiation amount was 80 mJ / cm 2 , and the coating layer was cured to form a 9 μm thick hard coat layer 1.
ハードコート層1における酸化珪素粒子の充填率(体積%)は、25%である。 The filling rate (volume%) of silicon oxide particles in the hard coat layer 1 is 25%.
〈ハードコート層用塗布液1〉
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 100質量部
光反応開始剤(イルガキュア184(チバ・ジャパン(株)製)) 5質量部
酢酸エチル 120質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテル 120質量部
シリコン化合物(BYK−307(ビックケミージャパン社製)) 0.4質量部
酸化珪素粒子(日本アエロジル(株)製、一次平均粒径30nm) 53.9質量部
なお、充填率(体積%)は、活性光線硬化樹脂と光反応開始剤の比重を1.0、酸化珪素粒子の比重を2.2とし、また活性光線硬化樹脂と光反応開始剤は硬化後に体積が30%減少するという実験結果に基づいて計算した。この計算結果は、ハードコート層用塗布液1を用いてハードコート層を形成した後、樹脂基材よりハードコート層を剥離して全体積を測定し、次いで、樹脂成分を溶解して無機粒子の体積を測定し、それらの測定値より求めた結果とほぼ一致した。
<Hardcoat layer coating solution 1>
Dipentaerythritol hexaacrylate 100 parts by weight Photoinitiator (Irgacure 184 (manufactured by Ciba Japan)) 5 parts by weight Ethyl acetate 120 parts by weight Propylene glycol monomethyl ether 120 parts by weight Silicon compound (BYK-307 (BIC Chemie Japan) 0.4 parts by mass Silicon oxide particles (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., primary
(金属酸化物層の形成)
図5に示すロール電極型放電処理装置を用いてプラズマ放電処理を実施し、上記樹脂基材上のハードコート層1を形成した試料のハードコート層1上に、膜厚が150nmで、SiO2のみで構成される金属酸化物層1を形成した。放電処理装置は、ロール電極に対向して棒状電極を複数個フィルムの搬送方向に対し平行に設置し、各電極部に原料(下記放電ガス、反応ガス1、2)及び電力を投入出来る構造を有する。
(Formation of metal oxide layer)
Using a roll electrode type discharge treatment apparatus shown in FIG. 5 conducted plasma discharge treatment, on the hard coat layer 1 of the sample to form a hard coat layer 1 on the resin substrate, the thickness is at 150 nm, SiO 2 The metal oxide layer 1 comprised only by was formed. The discharge treatment apparatus has a structure in which a plurality of rod-shaped electrodes are installed in parallel to the film transport direction so as to face the roll electrode, and raw materials (the following discharge gases, reaction gases 1 and 2) and electric power can be input to each electrode portion. Have.
ここで各電極を被覆する誘電体は対向する電極共に、セラミック溶射加工のものに片肉で1mm被覆した。被覆後の電極間隙は、1mmに設定した。また誘電体を被覆した金属母材は、冷却水による冷却機能を有するステンレス製ジャケット仕様であり、放電中は冷却水による電極温度コントロールを行いながら実施した。ここで使用する電源は、応用電機製高周波電源(80kHz)、パール工業製高周波電源(13.56MHz)を使用した。その他処理条件は以下の通りである。 Here, the dielectric covering each electrode was coated with a 1 mm thick single-sided ceramic sprayed one with both opposing electrodes. The electrode gap after coating was set to 1 mm. The metal base material coated with a dielectric has a stainless steel jacket specification having a cooling function by cooling water, and was performed while controlling the electrode temperature by cooling water during discharge. As the power source used here, a high frequency power source (80 kHz) manufactured by Applied Electric and a high frequency power source (13.56 MHz) manufactured by Pearl Industry were used. Other processing conditions are as follows.
〈金属酸化物層1の形成条件〉
放電ガス:N2ガス
反応ガス1:酸素ガスを全ガスに対し5%
反応ガス2:テトラエトキシシラン(TEOS)を全ガスに対し0.1%
低周波側電源電力:80kHz、10W/cm2
高周波側電源電力:13.56MHz、10W/cm2
〔試料2の作製〕
上記試料1の作製において、ハードコート層用塗布液1中の酸化珪素粒子(平均粒径:30nm)を、平均粒径が16nmの酸化珪素粒子に変更し、かつ充填率を45体積%に変更したハードコート層用塗布液2を用いた以外は同様にして、試料2を作製した。
<Formation conditions of metal oxide layer 1>
Discharge gas: N 2 gas Reaction gas 1:
Reaction gas 2: Tetraethoxysilane (TEOS) is 0.1% of the total gas
Low frequency side power supply power: 80 kHz, 10 W / cm 2
High frequency side power supply power: 13.56 MHz, 10 W / cm 2
[Preparation of Sample 2]
In the preparation of Sample 1, the silicon oxide particles (average particle size: 30 nm) in the hard coat layer coating solution 1 are changed to silicon oxide particles having an average particle size of 16 nm, and the filling rate is changed to 45% by volume.
〔試料3の作製〕
上記試料1、2の作製において、下記方法で第1層、第2層を順次積層して2層構成のハードコート層を塗設した以外は同様にして、試料3を作製した。
[Preparation of Sample 3]
Sample 3 was prepared in the same manner as in the preparation of
樹脂基材上に、試料2の作製に用いたハードコート層用塗布液2を、乾燥膜厚が4.5μmとなる条件で、エクストルージョン方式の塗布装置で塗布し、90℃で乾燥した後、紫外線ランプを用い、照射部の照度が100mW/cm2で、照射量を80mJ/cm2として硬化させ、ハードコート層の第1層を形成した。次いで、その上に、試料1の作製に用いたハードコート層用塗布液1を、乾燥膜厚が4.5μmとなる条件で、エクストルージョン方式の塗布装置で塗布し、90℃で乾燥した後、紫外線ランプを用い、照射部の照度が100mW/cm2で、照射量を80mJ/cm2として硬化させ、ハードコート層の第2層を形成して、試料4を作製した。
After applying the
〔試料4の作製〕
上記試料3の作製において、下記方法で第1層(4A)、第2層(4B)、第3層(4C)を順次積層して3層構成のハードコート層を塗設した以外は同様にして、試料4を作製した。
[Preparation of Sample 4]
In the preparation of Sample 3, the same procedure was followed except that the first layer (4A), the second layer (4B), and the third layer (4C) were sequentially laminated and a three-layer hard coat layer was applied by the following method. Sample 4 was prepared.
(第1層(4A)の形成)
〈第1層用ハードコート層用塗布液4A〉
下記の方法に従って、酸化珪素粒子(7nm)の充填率(体積%)が65体積%である第1層用ハードコート層用塗布液4Aを調製した。
(Formation of the first layer (4A))
<First-layer hard coat
According to the following method, the
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 50質量部
光反応開始剤(イルガキュア184(チバ・ジャパン(株)製)) 2.5質量部
酢酸エチル 120質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテル 120質量部
シリコン化合物(BYK−307(ビックケミージャパン社製)) 0.4質量部
酸化珪素粒子(日本アエロジル(株)製、一次平均粒径30nm) 150質量部
上記ハードコート層塗布液4Aを、孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルタで濾過した後、これをエクストルージョン方式の塗布装置を用いて前記樹脂基材上に塗布し、90℃で乾燥の後、紫外線ランプを用い照射部の照度が100mW/cm2で、照射量を80mJ/cm2として塗布層を硬化させ、厚さ3μmのハードコート層4Aを形成した。
(第2層(4B)の形成)
次いで、その上に、試料2の作製に用いたハードコート層用塗布液2(無機粒子:16nm)を、乾燥膜厚が3.0μmとなる条件で、エクストルージョン方式の塗布装置で塗布し、90℃で乾燥した後、紫外線ランプを用い、照射部の照度が100mW/cm2で、照射量を80mJ/cm2として硬化させ、充填率が45体積%のハードコート層の第2層(4B)を形成した。
(Formation of second layer (4B))
Next, the hard coat layer coating solution 2 (inorganic particles: 16 nm) used for the preparation of the
(第3層(4C)の形成)
次いで、その上に、試料1の作製に用いたハードコート層用塗布液1(無機粒子:30nm)を、乾燥膜厚が3.0μmとなる条件で、エクストルージョン方式の塗布装置で塗布し、90℃で乾燥した後、紫外線ランプを用い、照射部の照度が100mW/cm2で、照射量を80mJ/cm2として硬化させ、充填率が25体積%のハードコート層の第3層(4C)を形成した。
(Formation of third layer (4C))
Next, the hard coat layer coating solution 1 (inorganic particles: 30 nm) used for the preparation of the sample 1 is applied thereon with an extrusion type coating apparatus under the condition that the dry film thickness is 3.0 μm. After drying at 90 ° C., a hard coat layer third layer (4C) having an irradiance of 100 mW / cm 2 and an irradiation amount of 80 mJ / cm 2 with an ultraviolet lamp is used, and the filling rate is 25% by volume. ) Was formed.
〔試料5の作製〕
上記試料4の作製において、第1層(4A)、第2層(4B)、第3層(4C)を、下記の平均粒径の無機粒子を用い、無機粒子の添加量及び活性光線硬化樹脂と光反応開始剤の添加量を調整して、下記の充填率とした、第1層(5A)、第2層(5B)、第3層(5C)に変更した以外は同様にして、試料5を作製した。
[Preparation of Sample 5]
In the preparation of the sample 4, the first layer (4A), the second layer (4B), and the third layer (4C) are made of inorganic particles having the following average particle diameter, the added amount of inorganic particles, and the actinic ray curable resin. The sample was adjusted in the same manner except that the first layer (5A), the second layer (5B), and the third layer (5C) were changed to the following filling rate by adjusting the amount of addition of the photoreaction initiator. 5 was produced.
第1層(5A):酸化珪素粒子(平均粒径30nm)、充填率10体積%
第2層(5B):酸化珪素粒子(平均粒径16nm)、充填率25体積%
第3層(5C):酸化珪素粒子(平均粒径7nm)、充填率40体積%
〔試料6の作製〕
上記試料5の作製において、第1層(5A)、第2層(5B)、第3層(5C)の充填率をそれぞれ25体積%、45体積%、65体積%に変更した以外は同様にして、試料6を作製した。
First layer (5A): silicon oxide particles (
Second layer (5B): silicon oxide particles (average particle size 16 nm), filling
Third layer (5C): silicon oxide particles (average particle size 7 nm), filling
[Preparation of Sample 6]
In the preparation of
〔試料7、8の作製〕
上記試料5の作製において、第1層(5A)、第2層(5B)、第3層(5C)に用いる酸化珪素粒子の平均粒径及び充填率を、それぞれ表1に記載のように変更した以外は同様にして、試料7、8を作製した。
[Preparation of Samples 7 and 8]
In preparation of the
〔試料9の作製〕
樹脂基材上に、図3のa)に示すように、下記中間層塗布液を用いて、乾燥膜厚が1.0μmとなる条件で、エクストルージョン方式の塗布装置で塗布し、90℃で乾燥した後、紫外線ランプを用い、照射部の照度が100mW/cm2で、照射量を80mJ/cm2として硬化させて、中間層を形成し、次いで、上記試料6の作製と同様にして、ハードコート層の第1層(酸化珪素粒子(平均粒径30nm)、充填率25体積%)、第2層(酸化珪素粒子(平均粒径16nm)、充填率45体積%)、第3層(酸化珪素粒子(平均粒径7nm)、充填率65体積%)を順次塗布、硬化、乾燥して、試料9を作製した。
[Preparation of Sample 9]
As shown in FIG. 3 a), on the resin base material, the following intermediate layer coating solution was applied with an extrusion-type coating device under the condition that the dry film thickness was 1.0 μm, and at 90 ° C. After drying, using an ultraviolet lamp, the irradiation part has an illuminance of 100 mW / cm 2 and is cured with an irradiation amount of 80 mJ / cm 2 to form an intermediate layer. The first layer of the hard coat layer (silicon oxide particles (
(中間層塗布液)
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 100質量部
光反応開始剤(イルガキュア184(チバ・ジャパン(株)製)) 5質量部
酢酸エチル 120質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテル 120質量部
シリコン化合物(BYK−307(ビックケミージャパン社製)) 0.4質量部
〔試料10の作製〕
上記試料9の作製において、中間層の形成位置を、図3のb)に示すように、ハードコート層の第1層と第2層間、及び第2層と第3層間に変更した以外は同様にして、試料10を作製した。
(Interlayer coating solution)
Dipentaerythritol hexaacrylate 100 parts by weight Photoinitiator (Irgacure 184 (manufactured by Ciba Japan)) 5 parts by weight Ethyl acetate 120 parts by weight Propylene glycol monomethyl ether 120 parts by weight Silicon compound (BYK-307 (BIC Chemie Japan) 0.4 mass part [Preparation of sample 10]
In the preparation of Sample 9, the intermediate layer is formed in the same manner except that the formation position of the intermediate layer is changed between the first and second layers of the hard coat layer and between the second and third layers as shown in FIG. Thus,
〔試料11の作製〕
上記試料10の作製において、更に中間層を、図3のc)に示すように、樹脂基材と第1層との間にも設けた以外は同様にして、試料11を作製した。
[Preparation of Sample 11]
In the preparation of
〔試料12の作製〕
上記試料6の作製において、ハードコート層である第1層〜第3層の各塗布液を、3層同時重層塗布可能なエクストルージョン方式の塗布装置を用いて、樹脂基材上に塗布し、10秒間その状態を維持した後、試料6に記載の方法と同様にして乾燥及び硬化を行って、ハードコート層を形成した以外は同様にして、試料12を作製した。
[Preparation of Sample 12]
In the preparation of the sample 6, each coating solution of the first layer to the third layer, which is a hard coat layer, is applied onto a resin substrate using an extrusion type coating apparatus that can apply three layers simultaneously, After maintaining the state for 10 seconds,
〔試料13の作製〕
上記試料6の作製において、金属酸化物層の形成を、大気圧プラズマCVD法に代えて、下記のプラズマCVD法を用いた以外は同様にして、試料13を作製した。
[Preparation of Sample 13]
薄膜形成装置として、サムコ社製プラズマCVD装置Model PD−270STPを用いて製膜を行った。 Film formation was performed using a plasma CVD apparatus Model PD-270STP manufactured by Samco as a thin film forming apparatus.
製膜条件は以下の通りである。 The film forming conditions are as follows.
酸素圧力:40Pa
反応ガス:テトラエトキシシラン(TEOS)5sccm(standard cubic centimeter per minute)
電力:13.56MHzで100W
基材保持温度:120℃
〔試料14の作製〕
上記試料6の作製において、金属酸化物層の形成に用いる原料を、テトラエトキシシラン(酸化珪素膜形成)に代えて、テトライソプロポキシチタンに変更して、酸化チタンから構成される金属酸化物層に変更した以外は同様にして、試料14を作製した。
Oxygen pressure: 40 Pa
Reaction gas: tetraethoxysilane (TEOS) 5 sccm (standard cubic centimeter per minute)
Power: 100W at 13.56MHz
Substrate holding temperature: 120 ° C
[Preparation of Sample 14]
In the production of Sample 6, the raw material used for forming the metal oxide layer is changed to tetraisopropoxy titanium instead of tetraethoxysilane (silicon oxide film formation), and a metal oxide layer composed of
〔試料15の作製〕
上記試料6の作製において、ハードコート層の第1層から第3層の形成に用いた酸化珪素粒子を、同一平均粒径の酸化チタン粒子に変更した以外は同様にして、試料15を作製した。
[Preparation of Sample 15]
Sample 15 was prepared in the same manner as in the preparation of Sample 6, except that the silicon oxide particles used for forming the first to third layers of the hard coat layer were changed to titanium oxide particles having the same average particle diameter. .
〔試料16の作製〕
上記試料6の作製において、ハードコート層の第1層から第3層の形成に用いた酸化珪素粒子を、同一平均粒径の酸化ジルコニウム粒子に変更した以外は同様にして、試料16を作製した。
[Preparation of Sample 16]
Sample 16 was prepared in the same manner as in the preparation of Sample 6, except that the silicon oxide particles used for forming the first to third layers of the hard coat layer were changed to zirconium oxide particles having the same average particle diameter. .
なお、表1に略称で記載した各項目の詳細は、以下の通りである。 The details of each item described in abbreviations in Table 1 are as follows.
〈中間層の設置位置〉
*I:樹脂基材とハードコート層の第1層間((図3のa)で示す構成)
*II:ハードコート層の第1層と第2層間及び第2層と第3層間((図3のb)で示す構成)
*III:樹脂基材とハードコート層の第1層間、第1層と第2層間及び第2層と第3層間((図3のc)で示す構成)
〈ハードコート層の塗布方法〉
A:単層塗布
B:順次塗布方式
C:3層同時塗布方式
〈金属酸化物層の形成方法〉
*1:大気圧プラズマCVD法
*2:プラズマCVD法
《ハードコート層付積層体の評価》
上記作製したハードコート層付積層体である試料1〜16について、下記の各評価を行った。
<Middle layer installation position>
* I: First layer of resin base material and hard coat layer (configuration shown by (a) in FIG. 3)
* II: First and second layers of hard coat layer and second and third layers (configuration shown by (b) in FIG. 3)
* III: The first layer of the resin base material and the hard coat layer, the first layer and the second layer, and the second layer and the third layer (configuration shown by (c) in FIG. 3)
<Method of applying hard coat layer>
A: Single layer coating B: Sequential coating method C: Three layer simultaneous coating method <Metal oxide layer forming method>
* 1: Atmospheric pressure plasma CVD method * 2: Plasma CVD method << Evaluation of laminate with hard coat layer >>
Each of the following evaluations was performed on samples 1 to 16, which are the laminates with a hard coat layer produced as described above.
〔密着性の評価〕
上記作製した各ハードコート層付積層体を、JIS K 5400に準拠した碁盤目試験により、密着性の評価を行った。
[Evaluation of adhesion]
Each of the prepared laminates with a hard coat layer was evaluated for adhesion by a cross-cut test based on JIS K 5400.
各ハードコート層付積層体の各層を形成した面に、片刃のカミソリの刃で表面に対して90度の切り込みを1mm間隔で縦横に11本ずつ入れ、1mm角の碁盤目を100個作成した。この碁盤目上に市販のセロファンテープを貼り付け、その一端を手でもって垂直にはがし、切り込み線からの貼られたテープ面積に対するガスバリア層が剥がされた面積の割合を測定し、下記の評価基準に従って密着性を評価した。また、剥離を起こした試料については、剥離した層の確認も同時に行った。剥離位置
5:全く剥離が認められない
4:剥がれた層の面積が1%以上、5%未満であった
3:剥がれた層の面積が5%以上、10%未満であった
2:剥がれた層の面積が、10%以上、20%未満であった
1:剥がれた層の面積が、20%以上である
〈剥離位置〉
a:樹脂基材とハードコート層の第1層間で剥離を生じた
b:ハードコート層の最表層と金属酸化物層間で剥離を生じた
−:剥離を全く起こさなかった
〔硬度の評価〕
(評価1:鉛筆硬度試験)
JIS S 6006が規定する試験用鉛筆を用いて、JIS K 5400が規定する鉛筆硬度評価方法に従い測定した。試験には、鉛筆硬度試験機(HA−301 クレメンス型引掻硬度試験機)を使用した。硬度のランクは(軟)6B〜B、HB、F、H〜9H(硬)の順に6Bが最も柔らかく、9Hが最も硬い。
On the surface on which each layer of each laminate with a hard coat layer was formed, a single blade razor blade was used to insert 11 incisions of 90 degrees with respect to the surface at 1 mm intervals vertically and horizontally to create 100 1 mm square grids. . A commercially available cellophane tape is affixed on the grid, and one end of the tape is peeled off vertically by hand, and the ratio of the area where the gas barrier layer is peeled to the affixed tape area from the score line is measured. The adhesion was evaluated according to Moreover, about the sample which raise | generated peeling, confirmation of the peeled layer was also performed simultaneously. Peeling position 5: No peeling was observed 4: The area of the peeled layer was 1% or more and less than 5% 3: The area of the peeled layer was 5% or more and less than 10% 2: Peeled The area of the layer was 10% or more and less than 20% 1: The area of the peeled layer was 20% or more <Peeling position>
a: Peeling occurred between the resin base material and the first layer of the hard coat layer b: Peeling occurred between the outermost layer of the hard coat layer and the metal oxide layer-: No peeling occurred [Evaluation of hardness]
(Evaluation 1: Pencil hardness test)
Using a test pencil specified by JIS S 6006, measurement was performed according to a pencil hardness evaluation method specified by JIS K 5400. For the test, a pencil hardness tester (HA-301 Clemens type scratch hardness tester) was used. As for the rank of hardness, 6B is the softest and 9H is the hardest in the order of (soft) 6B to B, HB, F, H to 9H (hard).
(評価2:耐擦過性の評価)
上記作製した各ハードコート層付積層体表面(金属酸化物層形成面側)を、摩擦試験機HEIDON−14DRで、スチールウール(ボンスター #0000)を用い、荷重:65kPa、移動速度:15mm/分の条件で、20回の擦過処理を行った後、1cm×1cmの範囲をルーペで観察し、下記の基準に従って、耐擦過性の評価を行った。
(Evaluation 2: Evaluation of scratch resistance)
Using the steel wool (Bonster # 0000), a friction tester HEIDON-14DR, the load (65 kPa) and the moving speed: 15 mm / min are applied to the surface of each of the laminates with the hard coat layer (the side on which the metal oxide layer is formed). Under the above conditions, after rubbing 20 times, the range of 1 cm × 1 cm was observed with a loupe, and the scratch resistance was evaluated according to the following criteria.
◎:全く擦り傷の発生が認められない
○:擦り傷の発生が1本以上、5本以下である
△:擦り傷の発生が6本以上、15本以下である
×:擦り傷の発生が16本以上、25本以下である
××:擦り傷の発生が25本以上である
〔平滑性の評価〕
上記作製した各ハードコート層付積層体表面(金属酸化物層形成面側)の表面状態を目視観察し、下記の基準に則り平滑性の評価を行った。
A: No generation of scratches is observed. O: Generation of scratches is 1 or more and 5 or less. Δ: Generation of scratches is 6 or more and 15 or less. X: Generation of scratches is 16 or more. It is 25 or less. XX: Generation of scratches is 25 or more [Evaluation of smoothness]
The surface condition of the surface of each of the prepared laminates with a hard coat layer (metal oxide layer forming surface side) was visually observed, and smoothness was evaluated according to the following criteria.
◎:極めて平滑な表面である
○:ほぼ良好な平面性である
△:僅かに凹凸形状が確認されるが、実用上許容される品質である
×:表面に凹凸形状が確認され、平滑性に劣る品質である
××:表面に明確な凹凸形状が確認され、極めて平滑性に劣る品質である
〔折り曲げ耐性の評価〕
上記作製した各ハードコート層付積層体を3cm×10cmの大きさに裁断し、10℃、15%RHの環境下で24時間調湿した。調湿した各試料を、ハードコート層側を外側にして直径20mmの棒に巻き付けて巻き戻した後、全面積での表面のひび割れの発生度合いを目視観察し、下記の基準に従ってひび割れ耐性を評価した。
A: Extremely smooth surface B: Almost good flatness B: Slightly uneven shape is confirmed, but is a quality acceptable for practical use X: Uneven shape is confirmed on the surface, and smoothness is achieved XX: Inferior quality XX: Clear uneven shape is confirmed on the surface, and the quality is extremely inferior in smoothness [Evaluation of bending resistance]
Each of the produced laminates with a hard coat layer was cut into a size of 3 cm × 10 cm and conditioned for 24 hours in an environment of 10 ° C. and 15% RH. Each conditioned sample was wound around a 20mm diameter rod with the hard coat layer side outward and rewound, then the degree of surface cracking in the entire area was visually observed, and the crack resistance was evaluated according to the following criteria did.
◎:ひび割れの発生がまったく認められない
○:ほぼひび割れが発生は認められない
△:ひび割れが若干発生するが、実用上許容される膜面品質である
×:ひび割れが発生し、実用上問題となる品質である
××:ひび割れが多数発生し、実用に耐えない品質である
以上により得られた結果を、表1に示す。
◎: No cracks are observed. ○: Almost no cracks are observed. △: Some cracks are generated, but the film surface quality is acceptable for practical use. ×: Cracks are generated. Table 1 shows the results obtained as described above. XX: Quality in which many cracks are generated and the quality is not practical.
表1に記載の結果より明らかな様に、本発明で規定する構成からなるハードコート層を有する本発明の試料は、比較例に対し、樹脂基材とハードコート層、あるいはハードコート層と金属酸化物層間での密着性に優れ、かつ最表面の鉛筆硬度試験及び耐擦過性に優れ、高い硬度と優れた折り曲げ耐性及び平滑性を備えていることが分かる。 As is clear from the results shown in Table 1, the sample of the present invention having the hard coat layer having the structure defined in the present invention is different from the comparative example in that the resin base material and the hard coat layer, or the hard coat layer and the metal are used. It can be seen that the adhesiveness between the oxide layers is excellent, the outermost pencil hardness test and the scratch resistance are excellent, and high hardness, excellent bending resistance and smoothness are provided.
1 ハードコート層付積層体
2 樹脂基材
3、3A、3B、3C ハードコート層
4、4A、4B、4C 無機粒子
5 金属酸化物層
IL 中間層
10、30 プラズマ放電処理装置
11 第1電極
12 第2電極
14 処理位置
21、41 第1電源
22、42 第2電源
32 放電空間(対向電極間)
35 ロール回転電極(第1電極)
35a ロール電極
35A 金属質母材
35B、36B 誘電体
36 角筒型固定電極群(第2電極)
36a 角筒型電極
36A 金属質母材
40 電界印加手段
50 ガス供給手段
52 給気口
53 排気口
F 基材
G ガス
G° プラズマ状態のガス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laminated body with a hard-
35 Roll rotating electrode (first electrode)
36a
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