JP2014058601A - ハードコート組成物、およびそれを塗工してなるハードコートフィルム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、機械的強度を維持しつつ耐光密着性を改善するために、ハードコート塗液に基材を溶解することの出来る溶剤を用いた場合に形成される混合層の膜厚範囲を見出すことによって、優れた耐光密着性を有するハードコート組成物、およびそれを塗工してなるハードコートフィルムを提供することを目的とする。
【解決手段】１分子中に２個以上の（メタ）アクリロイル基を分子中に有する多官能性モノマーを含有する電離放射線硬化型樹脂、光重合開始剤、溶剤からなるハードコート組成物において、該ハードコート組成物を塗布することによって形成される基材とハードコート組成物の混合層の膜厚比率がハードコート層全体膜厚に対し３２％以上６１％以下とすることで、機械的強度を維持し、且つ優れた耐光密着性が得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハードコート組成物、およびそれを塗布することにより得られるハードコートフィルムに関する。

液晶ディスプレイに用いられる偏光板の表面保護としてハードコートフィルムが広く利用されている。このハードコートフィルムに求められる特性としては、機械的強度や光学特性はもちろんのこと、耐久性も重要となっている。耐久性に求められる特性の一つとして耐光性があり、紫外線などが長期にわたって照射された場合でもハードコート層の密着力が低下し無いことが求められている。

特開２００３−２０５５６３号公報 特開２００５−７０７４４号公報 特開平５−０５７２３号公報

この光劣化による密着性低下（以降、耐光密着性と略記）の改善については、基材であるトリアセチルセルロース（以降、ＴＡＣと略記）フィルムをハードコート塗液で溶解させて作られる混合層（以降、混合層と略記）を設けることで密着性を向上させる技術（例えば、特許文献１）、基材とハードコート層との間に中間層を設ける技術（例えば、特許文献２）があるが、これらの特許では耐光密着性については触れられていない。他にハードコート層に紫外線吸収剤を用いる技術（例えば、特許文献３）等が報告されているが、一般的に開始剤の働きを阻害するために機械的強度が低下する問題がある。

本発明は、ハードコート塗液にＴＡＣフィルムを溶解することの出来る溶剤を用いた場合に形成される混合層の膜厚範囲を見出すことによって、優れた耐光密着性を有するハードコート組成物、およびそれを塗工してなるハードコートフィルムを提供することを目的とする。

第１の発明は、１分子中に２個以上の（メタ）アクリロイル基を分子中に有する多官能性モノマーを含有する電離放射線硬化型樹脂、光重合開始剤、および、溶剤からなるハードコート組成物であって、基材に塗布されることによって、前記基材に混合して形成される混合層と、前記混合層に対して前記基材側とは反対側に形成されるハードコート層との合計膜厚に占める前記混合層の膜厚比率が、３２％以上６１％以下の範囲にあることを特徴とするハードコート組成物である。

第２の発明は、第１の発明のハードコート組成物と、トリアセチルセルロースフィルムからなる前記基材とを用いて作製したハードコートフィルムである。

本発明のハードコート組成物を用いることによって、優れた耐光密着性を有するハードコートフィルムを提供することができる。

本発明に係る一例のハードコートフィルムを示す断面図

本発明の実施の形態について説明すれば以下の通りである。

図１に、本実施形態に係るハードコートフィルムの構成を示す。当該ハードフィルムコートは、基材１、混合層２、および、ハードコート層３がこの順に積層配置された構成を有している。基材１にハードコート組成物が塗布されることにより、基材１とハードコート組成物とが混合した部分が混合層２として形成されており、混合層２に対して基材１側と反対側で、基材１とは混合しなかったハードコート組成物がハートコート層３として形成されている。

まず、本発明のハードコート組成物について説明する。

本発明における溶剤としては、ジブチルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、炭酸ジメチル、プロピレンオキシド、１，４−ジオキサン、１，３−ジオキソラン、１，３，５−トリオキサン、テトラヒドロフラン、アニソールおよびフェネトール等のエーテル類、またアセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、およびメチルシクロヘキサノン等のケトン類、また蟻酸エチル、蟻酸プロピル、蟻酸ｎ−ペンチル、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン醸エチル、酢酸ｎ−ペンチル、およびγ−プチロラクトン等のエステル類、さらにメチルセロソルブ、セロソルブ、ブチルセロソルブ、セロソルブアセテート等のセロソルブ類が挙げられる。これらを単独、もしくは２種類以上合わせて用いても良い。このとき、酢酸メチル、メチルエチルケトン、アセトン、炭酸ジメチル、１，３−ジオキソランのうち少なくとも１種類を用いることが好ましい。

本発明で用いられる電離放射線硬化型樹脂とは、紫外線硬化型樹脂、電子線硬化型樹脂も包含するものであって、１分子中に２個以上の（メタ）アクリロイル基を分子中に含有する多官能性モノマーを主成分とする。

多官能性モノマーとしては、１，４‐ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコール（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、３−メチルペンタンジオールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールビスβ‐（メタ）アクリロイルオキシプロピネート、トリメチロールエタントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、トリ（２−ヒドロキシエチル）イソシアネートジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、２，３‐ビス（メタ）アクリロイルオキシエチルオキシメチル［２．２．１］ヘプタン、ポリ１，２−ブタジエンジ（メタ）アクリレート、１，２−ビス（メタ）アクリロイルオキシメチルヘキサン、ノナエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラデカンエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１０−デカンジオール（メタ）アクリレート、３，８−ビス（メタ）アクリロイルオキシメチルトリシクロ［５．２．１０］デカン、水素添加ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、２，２−ビス（４−（メタ）アクリロイルオキシジエトキシフェニル）プロパン、１，４−ビス（（メタ）アクリロイルオキシメチル）シクロヘキサン、ヒドロキシピバリンサンエステルネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルジ（メタ）アクリレート、エポキシ変性ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート等を挙げることができる。多官能モノマーは、単独で使用しても良いし、２種類以上を併用しても良い。また、必要で有れば単官能モノマーと併用して共重合させることもできる。

また、本発明にて好ましい多官能性モノマーとしてウレタンアクリレートも挙げられ、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水酸基を有するアクリレートモノマーを反応させ容易に形成されるものを挙げることができる。

具体的な例としては、ペンタエリスリトールトリアクリレートヘキサメチレンジイソシアネートウレタンプレポリマー、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートヘキサメチレンジイソシアネートウレタンプレポリマー、ペンタエリスリトールトリアクリレートトルエンジイソシアネートウレタンプレポリマー、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートトルエンジイソシアネートウレタンプレポリマー、ペンタエリスリトールトリアクリレートイソホロンジイソシアネートウレタンプレポリマー、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートイソホロンジイソシアネートウレタンプレポリマーなどを用いることができる。また、これらの単量体は、１種または２種以上を混合して使用することができる。また、これらは塗液においてモノマーであってもよいし、一部が重合したオリゴマーであってもかまわない。

光重合開始剤としては、例えば、２，２−エトキシアセトフェノン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ジベンゾイル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ｐ−クロロベンゾフェノン、ｐ−メトキシベンゾフェノン、ミヒラーケトン、アセトフェノン、２−クロロチオキサントン等が挙げられる。これらを単独、もしくは２種類以上合わせて用いても良い。

また、添加剤として、防汚剤、表面調整剤、レベリング剤、屈折率調整剤、密着性向上剤、光増感剤、導電材料等を加えることもできる。

次いで、本実施形態のハードコートフィルムについて説明する。

本実施形態では、透明フィルム基材として、透明性や光の屈折率等の光学特性、さらには耐衝撃性、耐熱性、耐久性などの諸物性を考慮して、トリアセチルセルロースを用いている。

ハードコート層の形成方法としては、ウェットコーティング法とされる、ディップコーティング法、スピンコーティング法、フローコーティング法、スプレーコーティング法、ロールコーティング法、グラビアロールコーティング法、エアドクターコーティング法、プレードコーティング法、ワイヤードクターコーティング法、ナイフコーティング法、リバースコーティング法、トランスファロールコーティング法、マイクログラビアコーティング法、キスコーティング法、キャストコーティング法、スロットオリフィスコーティング法、カレンダーコーティング法、ダイコーティング法等などにより透明基材の少なくとも片面に塗布することにより形成することができる。

透明基材上に形成されたハードコート組成物の塗膜中の溶媒を除去するために乾燥を行う。乾燥手段としては、加熱、送風、熱風等を用いることができる。

ハードコート層を形成する際の硬化方法としては、例えば、紫外線照射、加熱等を用いることができる。紫外線照射の場合、高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ等を使用することができる。

ハードコート層の膜厚としては厚くするほど強固となるが、塗工精度、取扱いから４μｍ以上１０μｍ以下の範囲が好ましい。４μｍ以下では機械的強度が低く、１０μｍ以上では硬化収縮による基材の反り、ゆがみ、基材折れが発生しやすくなる。

以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこの形態に限定されるものではない。

［透明フィルム基材］
透明フィルム基材には厚み４０μｍのＴＡＣフィルムを用いた。

［ハードコート組成物の調整］
下記材料を混合攪拌してハードコート組成物を得た。
多官能モノマー（ＵＡ−３０６Ｉ 共栄社化学社製） ４５重量部
光重合開始剤（ＢＡＳＦジャパン社製、商品名；Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８４） ５重量部
溶剤（各実施例、比較例にて異なる溶剤を使用した） ５０重量部

それぞれの実施例、比較例で用いた溶剤を表１に示す。

比較例１に溶剤としてＴＡＣを溶かさないメチルイソブチルケトンを用いた。実施例１、２ではＴＡＣを溶かす炭酸ジメチルを用い、メチルイソブチルケトンと比率を変えた組成物である。実施例３〜７には、ＴＡＣ溶解性のある炭酸ジメチル、１，３−ジオキソラン、酢酸メチル、アセトン、メチルエチルケトンのみを用いた組成物である。

［ハードコート層の形成］
透明フィルム基材上に、ハードコート組成物を、バーコーティング法により乾燥後の膜厚が８μｍ程度になるように塗布し、６０℃のオーブンにて１分間乾燥させ、高圧水銀灯により２００ｍＪ／ｃｍ^２の紫外線を照射し、ハードコート層を形成した。

各実施例で作製したハードコートフィルムの性能は、下記の方法に従って評価した。

混合層の膜厚は、走査電子顕微鏡（日立ハイテク社製：Ｓ−４８００）にてハードコートフィルムの断面から算出した。

「耐光密着性試験」
紫外線フェードメーター（スガ試験機社製、型式：Ｕ４８）に５００時間投入後、塗料一般試験法ＪＩＳ−Ｋ５４００−１９９０の付着性試験方法（碁盤目テープ法）に準拠して、塗膜の残存数を評価した。

目視にて確認した評価は、
○：剥離が確認することが出来ない。
△：１９マス以下の剥離が確認できる。
×：２０マス以上の剥離が確認できる。

「鉛筆硬度」
鉛筆硬度を、ＪＩＳ Ｋ５６００に準拠し、５００ｇ荷重にて評価した。

表２に各実施例、比較例の評価結果を示す。表２において、『膜厚』は、混合層２とハードコート層３との合計膜厚を指し、『混合層比率』は、当該合計膜厚に占める混合層２の膜厚の比率を指す。

比較例１では混合層２が無く、耐光密着性が悪い結果。実施例１では混合層２の膜厚が薄いため△で有った。また、実施例４では混合層２の膜厚が厚いため、ハードコート層３が薄くなり鉛筆硬度が低下する結果。

上記の結果より、耐光密着性が○になるためには、混合層比率が３２％以上必要である結果。このとき、混合層比率が６１％以上になると鉛筆硬度が低下するため、混合層比率は３２％以上６１％以下の範囲内にあることが必要である。

本発明のハードコート組成物を用いることによって、優れた耐光密着性を有するハードコートフィルムを提供することができる。

本発明は、液晶表示装置、ＣＲＴ表示装置、プラズマ表示装置、エレクトロクロミック表示装置、発光ダイオード表示装置、ＥＬ表示装置などや、タッチパネルなどの表示装置部品などの保護フィルムや機能性フィルムに適用可能である。

１・・・基材
２・・・混合層
３・・・ハードコート層

Claims (2)

1. １分子中に２個以上の（メタ）アクリロイル基を分子中に有する多官能性モノマーを含有する電離放射線硬化型樹脂、光重合開始剤、および、溶剤からなるハードコート組成物であって、
   基材に塗布されることによって、前記基材に混合して形成される混合層と、前記混合層に対して前記基材側とは反対側に形成されるハードコート層との合計膜厚に占める前記混合層の膜厚比率が、３２％以上６１％以下の範囲にあることを特徴とするハードコート組成物。
2. 請求項１のハードコート組成物と、トリアセチルセルロースフィルムからなる前記基材とを用いて作製したハードコートフィルム。

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