JP2014134770A - ハードコートフィルム、加飾フィルム及び保護フィルム - Google Patents

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Abstract

【課題】優れた防汚性と表面滑り性を有し、かつ耐久性に優れたハードコートフィルム、加飾フィルム及び保護フィルムを提供する。
【解決手段】 透明フィルム基材の少なくとも一面にハードコート層、プライマー層、表面層をこの順に有するハードコートフィルムであって、前記ハードコート層がフッ素系化合物を含有する活性エネルギー線硬化性組成物の硬化物からなるハードコートフィルム、当該ハートコートフィルムを使用した加飾フィルム及び保護フィルムにより、優れた防汚性、表面滑り性及び耐久性を実現できる。
【選択図】なし

Description

本発明は、優れた防汚性と表面滑り性を有し、かつ耐久性に優れ、例えばスマートフォンやタブレット端末などの各種タッチパネルディスプレイの保護フィルムなどとして好適に用いられるハードコートフィルムに関する。
スマートフォンやタブレット端末などの携帯電子機器、TV、PC等の画像表示装置にはタッチパネルが搭載された画像表示装置が普及しつつあり、主に指やタッチペンで操作することからそのディスプレイ表面に貼付されるハードコートフィルムには優れた防汚性と滑り性、そして耐久性が求められている。
防汚性に優れたハードコートフィルムとしては、例えばフッ素系添加剤を活性エネルギー線硬化性組成物に予め添加し、フィルム基材に塗布後、紫外線照射により硬化させ防汚性と表面硬度に優れるハードコートフィルムが提案されている。(例えば、特許文献1参照。)
また、ハードコート層の表面に機能性の表面層を形成する手段としては、防汚性及び潤滑性を担う防汚表面層をハードコート層表面に、活性エネルギー線の照射によって同時に硬化させて設けることにより、これら防汚表面層とハードコート層とが強固に密着された複合ハードコート層が形成されることが提案されている。(例えば、特許文献2)
しかしながら、画像表示装置のディスプレイ表面に適用するようなハードコートフィルムにおいては、高度な防汚性、滑り性及び耐久性を兼備する必要があり、これら従来の手法からのさらなる特性向上が求められていた。
特開2010−168419号公報 特開2003−260761号公報
本発明が解決しようとする課題は、優れた防汚性と表面滑り性を有し、かつ耐久性に優れたハードコートフィルムを提供することである。
本発明者等は、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、フッ素系化合物を含有する活性エネルギー線硬化性組成物の硬化塗膜からなるハードコート層をフィルム基材に形成し、プライマー層と表面層を形成したハードコートフィルムが、優れた防汚性と表面滑り性を有し、かつ耐久性にも優れることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、透明フィルム基材の少なくとも一面にハードコート層、プライマー層、表面層をこの順に有するハードコートフィルムであって、前記ハードコート層がフッ素系化合物を含有する活性エネルギー線硬化性組成物の硬化物からなることを特徴とするハードコートフィルムに関する。さらには、本発明は、該ハードコートフィルムに粘着剤層を設けた保護フィルムに関する。
本発明のハードコートフィルムは、優れた防汚性と滑り性を有し、かつ耐久性に優れることから、例えばスマートフォンやタブレット端末などの携帯電子機器、TV、PC等の各種画像表示装置のディスプレイの保護フィルムなどとして好適に用いられる。
[ハードコートフィルム]
本発明のハードコートフィルムは、透明フィルム基材の少なくとも一面にハードコート層、プライマー層及び表面層が積層された構成であり、前記ハードコート層がフッ素系化合物を含有する活性エネルギー線硬化性組成物の硬化物からなるハードコート層であり、前記表面層がフッ素系化合物からなる表面層である。当該構成のハードコートフィルムとすることで、単に透明フィルム基材にハードコート層を設けたハードコートフィルムに比べ、優れた滑り性、防汚性を実現できると共に、耐久試験後も特性低下が生じにくい優れた特性を実現できる。
本発明のハードコートフィルムの具体的な構成は、各種使用態様に応じて適宜選定すればよい。好ましい態様の例としては、例えば、(1)透明フィルム基材の一面に、ハードコート層、プライマー層及び表面層が順に積層された構成、(2)透明フィルム基材の一面にハードコート層、プライマー層及び表面層が順に積層され、透明フィルム基材の他面にハードコート層が積層された構成等が例示できる。上記(1)の構成は、貼り作業性や加工性が良好であり、また簡易な構成であるため製造コストが低減できる。(2)の構成は、表面硬度や耐割れ性を向上させやすく、特に高い硬度等が必要な場合に好適である。
また、本発明のハードコートフィルムにおいては、片面の表層の少なくとも一部に表面層が露出している構成であればよく、上記構成以外にも、適宜任意の層を設けてもよい。たとえば、上記構成のハードコートフィルムの片面に文字や図形、あるいは、隠ぺい用の額縁上の縁取り等の加飾層を有する加飾フィルムや、上記構成のハードコートフィルムの片面に粘着剤層を有する保護フィルム等の構成としてもよい。
本発明のハードコートフィルムは、その厚さが300μm以下、好ましくは10〜200μm、より好ましくは50〜150μm、より好ましくは80〜140μm、さらに好ましくは100〜135μmである。当該厚さとすることで、各種画像表示装置のディスプレイ用に使用する際に、画像表示装置の薄型化に貢献できる。また、本発明のハードコートフィルムは、当該薄型の厚さであっても好適な防汚性や滑り性を高い耐久性と共に実現できる。
本発明のハードコートフィルムは、透明性が高いものが、画像表示装置のディスプレイに適用した際の視認性が良好となるため好ましく、その全光線透過率が85%以上であることが好ましく、88%以上であることがより好ましく、90%以上であることが特に好ましい。
本発明のハードコートフィルムは、表面層に水液滴が表面に着滴して1秒後に測定される水接触角が110°以上であることが好ましく、112°以上であることがさらに好ましい。水接触角が高いことで、好適な防汚性を得やすくなる。
本発明のハードコートフィルムは、表面の傷付き防止や擦傷性向上を得やすいことから、表面鉛筆硬度が2H以上であることが好ましく、3H以上であることがさらに好ましい。
[透明フィルム基材]
本発明のハードコートフィルムに使用する透明フィルム基材としては、透明性が高く、一般的に光学用ハードコートフィルムの基材として使用されているものの中から、適宜選択して用いることができる。透明フィルム基材としては、例えば、ポリエステルフィルム、トリアセチルセルロースフィルム、アクリル樹脂フィルム、脂環式構造含有熱可塑性樹脂フィルム、ポリカーボネートフィルム等を用いることができる。
また、前記透明フィルム基材は、前記で挙げた樹脂フィルムのみからなる基材であってもよいが、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物との密着性を向上させるために、前記樹脂フィルムにプライマー層を設けたフィルム基材であってもよい。また、ハードコート層との密着性を向上させる目的で、樹脂フィルム表面を、サンドブラスト法、溶剤処理法等による表面の凹凸化処理、コロナ放電処理、大気圧プラズマ処理、クロム酸処理、火炎処理、熱風処理、オゾン・紫外線照射処理、酸化処理等により処理を施すこともできる。
また、前記透明フィルム基材の全光線透過率は88%以上がより好ましく、90%以上がさらに好ましい。本発明においては、透明フィルム基材の全光線透過率を当該範囲とすることで透明フィルム基材の片面にハードコート層を設けた場合でも透過率に優れ、画像表示装置の保護フィルムとして好適に用いることができる。
本発明のハードコートフィルムのフィルム基材の厚さは、50〜150μmの範囲が好ましく、80〜150μmの範囲がより好ましく、90〜130μmの範囲がさらに好ましい。本発明においては、フィルム基材の厚さを当該範囲とすることで、フィルム基材の片面にハードコート層を設けた場合にもカールを抑制しやすくなる。
[ハードコート層]
本発明のハードコートフィルムに使用するハードコート層は、フッ素系化合物を含有する活性エネルギー線硬化性組成物の硬化物からなるハードコート層である。本発明においては、当該ハードコート層を使用することで、防汚性や滑り性の良好な表面層を得やすくなり、また、耐久試験後も好適な表面特性を実現できる。
ハードコート層の厚さは、適用する用途に応じて適宜選択すればよいが、5〜25μmであることがより好ましく、10〜15μmであることがより好ましい。当該範囲とすることで、好適な耐擦傷性や滑り性を得やすく、また、薄型化の要請の高い画像表示装置に好適に適用できる。
本発明に使用するハードコート層は、表面の水接触角が100°以上であることが好ましく、105°以上であることがさらに好ましい。当該水接触角のハードコート層を使用することで、耐久試験後も好適な防汚性等を実現でき、表面特性の低下が少ないハードコートフィルムを得やすくなる。
本発明に使用するハードコート層は、前記透明フィルム基材と積層した際の表面硬度が2H以上のハードコート層を使用することが好ましく、3H以上であることがより好ましく、4H以上であることがさらに好ましい。当該ハードコート層を使用することで、得られるハードコートフィルムの表面硬度を高くでき、耐傷付き性の向上にも寄与する。
ハードコート層を形成する活性エネルギー線硬化性組成物に含まれるフッ素系化合物としては、ハードコート剤用の公知のフッ素系化合物を用いることができる。フッ素系化合物を使用することで、防汚性や滑り性の良好な表面層を得やすくなり、また、耐久試験後も好適な表面特性を実現できる。なかでも、ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を有するフッ素系化合物が好ましい。
また、活性エネルギー線硬化性組成物として(メタ)アクリレートを含有する組成物を使用する場合には、当該、ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖と共に、(メタ)アクリロイル基を分子鎖中に有するフッ素系化合物を使用することが好ましく、ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖の片末端または両末端に2価の連結基を介して複素環が結合し、該複素環は2価の連結基を介して2個以上の(メタ)アクリロイル基を結合したフッ素系化合物を使用することが特に好ましい。当該フッ素系化合物を使用することで、耐久試験後の特性低下を抑制できるため好ましい。このようなフッ素系化合物としては、例えばダイキン工業社製オプツールDAC−HPが挙げられる。
ハードコート層に使用する活性エネルギー線硬化性組成物としては、慣用のハードコート剤を用いることができる。なかでも、入手や取扱いが容易であり、得られるハードコート層の特性を制御しやすいことから(メタ)アクリレートを含有する活性エネルギー線硬化性組成物を使用することが好ましく、好適な表面硬度や耐久性を得やすいことから、ウレタン(メタ)アクリレートを含有する活性エネルギー線硬化性組成物が特に好ましく使用できる。
ウレタン(メタ)アクリレートとしては、ハードコート剤に使用される各種ウレタン(メタ)アクリレートが使用でき、なかでも、脂肪族ポリイソシアネート(a1)と水酸基を有する(メタ)アクリレート(A1)とを反応させて得られた1分子中に4つ以上の(メタ)アクリロイル基を有するウレタン(メタ)アクリレート(A)、1分子中に3つ以上の(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレート(B)を含有するものが好ましい。
前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)は、脂肪族ポリイソシアネート(a1)と水酸基を有する(メタ)アクリレート(A1)とを反応させて得られた1分子中に4つ以上の(メタ)アクリロイル基を有するものである。
前記脂肪族ポリイソシアネート(a1)は、イソシアネート基を除く部位が脂肪族炭化水素から構成される化合物である。この脂肪族ポリイソシアネート(a1)の具体例としては、ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、リジントリイソシアネート等の脂肪族ポリイソシアネート(a1−1);ノルボルナンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、メチレンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、2−メチル−1,3−ジイソシアナトシクロヘキサン、2−メチル−1,5−ジイソシアナトシクロヘキサン等の脂環式ポリイソシアネート(a1−2)などが挙げられる。また、前記脂肪族ポリイソシアネート(a1−1)又は脂環式ポリイソシアネート(a1−2)を3量化した3量化物も前記脂肪族ポリイソシアネート(a1)として用いることができる。これらの脂肪族ポリイソシアネート(a1)の中でも、直鎖脂肪族炭化水素のジイソシアネートであるヘキサメチレンジイソシアネート、脂環式ジイソシアネートであるノルボルナンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートは、耐擦傷性を向上できるため好ましい。
前記(メタ)アクリレート(A1)は、水酸基と(メタ)アクリロイル基とを有する化合物であるが、前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)を1分子中に4つ以上の(メタ)アクリロイル基を有するものとするため、(メタ)アクリロイル基は2つ以上有するものが好ましい。このような(メタ)アクリレート(A1)としては、例えば、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、ビス(2−(メタ)アクリロイルオキシエチル)ヒドロキシエチルイソシアヌレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの(メタ)アクリレート(A1)は、前記脂肪族ポリイソシアネート(a1)の1種に対して、1種を用いることも2種以上併用することもできる。また、これらの(メタ)アクリレート(A1)の中でも、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ペンタ(メタ)アクリレートは、耐擦傷性を向上できるため好ましい。
前記脂肪族ポリイソシアネート(a1)と前記(メタ)アクリレート(A1)との反応は、常法のウレタン化反応により行うことができる。また、ウレタン化反応の進行を促進するために、ウレタン化触媒の存在下でウレタン化反応を行うことが好ましい。前記ウレタン化触媒としては、例えば、ピリジン、ピロール、トリエチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミン等のアミン化合物;トリフェニルホスフィン、トリエチルホスフィン等のリン化合物;ジブチル錫ジラウレート、オクチル錫トリラウレート、オクチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジアセテート、オクチル酸錫等の有機錫化合物、オクチル酸亜鉛等の有機亜鉛化合物などが挙げられる。
前記のウレタン化反応で得られる前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)は、1種で用いることも2種以上併用することもできる。また、2種以上を用いる場合、前記脂肪族ポリイソシアネート(a1)としてノルボルナンジイソシアネートを用いて得られたウレタンアクリレートと、前記脂肪族ポリイソシアネート(a1)としてイソホロンジイソシアネートを用いて得られたウレタンアクリレートとの併用は、耐擦傷性を向上できるため好ましい。
前記多官能(メタ)アクリレート(B)は、1分子中に3つ以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物である。この多官能(メタ)アクリレート(B)の具体例としては、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、トリス(2−(メタ)アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、ペンタエリスリトールトリ(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、ジ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テトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの多官能(メタ)アクリレート(B)は、単独で用いることも2種以上併用することもできる。また、これらの多官能(メタ)アクリレート(B)の中でも、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物の硬化塗膜の耐擦傷性が向上することから、その(メタ)アクリロイル基当量が50〜200g/eq.の範囲のものが好ましく、70〜150g/eq.の範囲のものがより好ましく、80〜120g/eq.の範囲のものがさらに好ましい。(メタ)アクリロイル基当量が80〜200g/eq.の範囲である多官能(メタ)アクリレート(B)の具体例としては、ペンタエリスリトールテトラアクリレート(アクロイル基当量:88g/eq.)、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート(アクロイル基当量:118g/eq.)等が挙げられる。
前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)と前記多官能(メタ)アクリレート(B)との質量比[(A)/(B)]は、耐擦傷性を向上できることから、90/10〜10/90の範囲が好ましく、80/20〜20/80の範囲がより好ましく、75/25〜25/75の範囲がさらに好ましい。
また、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物には、前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)、前記多官能(メタ)アクリレート(B)以外に、本発明の効果を損なわない範囲で、1分子中に1つの(メタ)アクリロイル基を有するモノ(メタ)アクリレート、1分子中に2つの(メタ)アクリロイル基を有するジ(メタ)アクリレート等のその他の(メタ)アクリレートを配合しても構わない。本発明の活性エネルギー線硬化性組成物に、その他の(メタ)アクリレートを配合する場合には、その配合量は、前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)及び前記多官能(メタ)アクリレート(B)の合計100質量部に対して、40質量部以下が好ましく、20質量部以下がより好ましい。
本発明のハードコートフィルムの製造に使用する活性エネルギー線硬化性組成物における前記フッ素系化合物(C)の配合量は、十分な耐擦傷性、防汚性及び滑り性を発揮できることから、前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)、前記多官能(メタ)アクリレート(B)及び任意で配合したその他の(メタ)アクリレートの合計100質量部に対して、0.05〜5質量部の範囲が好ましく、0.1〜2質量部の範囲がより好ましい。
また、本発明のハードコートフィルムの製造に使用する活性エネルギー線硬化性組成物は、基材に塗布後、活性エネルギー線を照射することで硬化塗膜とすることができる。この活性エネルギー線とは、紫外線、電子線、α線、β線、γ線等の電離放射線をいう。活性エネルギー線として紫外線を照射して硬化塗膜とする場合には、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物中に光重合開始剤(D)を添加し、硬化性を向上することが好ましい。また、必要であればさらに光増感剤を添加して、硬化性を向上することもできる。一方、電子線、α線、β線、γ線等の電離放射線を用いる場合には、光重合開始剤(D)や光増感剤を用いなくても速やかに硬化するので、特に光重合開始剤(D)や光増感剤を添加する必要はない。
前記光重合開始剤(D)としては、分子内開裂型光重合開始剤及び水素引き抜き型光重合開始剤が挙げられる。分子内開裂型光重合開始剤としては、例えば、ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、オリゴ[2−ヒドロキシ−2−メチル−1−[4−(1−メチルビニル)フェニル]プロパノン]、ベンジルジメチルケタール、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル−(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−2−モルホリノ(4−チオメチルフェニル)プロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタノン等のアセトフェノン系化合物;ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等のベンゾイン;2,4,6−トリメチルベンゾインジフェニルホスフィンオキシド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキシド等のアシルホスフィンオキシド系化合物;ベンジル、メチルフェニルグリオキシエステル等が挙げられる。
一方、水素引き抜き型光重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル−4−フェニルベンゾフェノン、4,4’−ジクロロベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチル−ジフェニルサルファイド、アクリル化ベンゾフェノン、3,3’,4,4’−テトラ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3’−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン、2,4,6−トリメチルベンゾフェノン、4−メチルベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物;2−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン等のチオキサントン系化合物;ミヒラ−ケトン、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノン等のアミノベンゾフェノン系化合物;10−ブチル−2−クロロアクリドン、2−エチルアンスラキノン、9,10−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、1−[4−(4−ベンゾイルフェニルサルファニル)フェニル]−2−メチル−2−(4−メチルフェニルサルフォニル)プロパン−1−オン等が挙げられる。これらの光重合開始剤(D)は、単独で用いることも、2種以上を併用することもできる。
また、前記光増感剤としては、例えば、ジエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、トリブチルアミン等の3級アミン化合物、o−トリルチオ尿素等の尿素化合物、ナトリウムジエチルジチオホスフェート、s−ベンジルイソチウロニウム−p−トルエンスルホネート等の硫黄化合物などが挙げられる。
これらの光重合開始剤及び光増感剤の使用量は、本発明のハードコートフィルムに用いる活性エネルギー線硬化性組成物中の不揮発成分100質量部に対し、各々0.05〜20質量部が好ましく、0.5〜10質量%がより好ましい。
また、本発明のハードコートフィルムの製造に使用する活性エネルギー線硬化性組成物には、必要に応じて、重合禁止剤、表面調整剤、帯電防止剤、消泡剤、粘度調整剤、耐光安定剤、耐候安定剤、耐熱安定剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、レベリング剤、有機顔料、無機顔料、顔料分散剤、シリカビーズ、有機ビーズ等の添加剤;酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、ジルコニア、五酸化アンチモン等の無機系充填剤などを配合することができる。これらその他の配合物は単独で用いることも2種以上併用することもできる。
本発明のハードコートフィルムを製造する方法としては、例えば、ダイコート、マイクログラビアコート、グラビアコート、ロールコート、コンマコート、エアナイフコート、キスコート、スプレーコート、かけ渡しコート、ディップコート、スピンナーコート、ホイーラーコート、刷毛塗り、シルクスクリーンによるベタコート、ワイヤーバーコート、フローコート等が挙げられる。
本発明のハードコートフィルムに用いる活性エネルギー線硬化性組成物を硬化させる活性エネルギー線としては、前記の通り、紫外線、電子線、α線、β線、γ線のような電離放射線であるが、具体的な活性エネルギー線を照射する装置として、紫外線を用いる場合には、紫外線の発生源として、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、無電極ランプ(フュージョンランプ)、ケミカルランプ、ブラックライトランプ、水銀−キセノンランプ、ショートアーク灯、ヘリウム・カドミニウムレーザー、アルゴンレーザー、太陽光、LED等が挙げられる。また、本発明のハードコートフィルムには、閃光的に照射するキセノン−フラッシュランプを使用すると、フィルム基材への熱の影響を小さくできるので好ましい。一方、電子線を用いる場合には、電子線の発生源として、走査型電子線加速器、カーテン型電子線加速器等が挙げられる。
また、本発明のハードコートフィルムの製造に使用する活性エネルギー線硬化性組成物に紫外線を照射して、硬化塗膜とする場合、空気雰囲気下で行っても構わないが、より優れた耐擦傷性及び滑り性を有する硬化塗膜が得られることから、酸素濃度5,000ppm以下の雰囲気下で行うことが好ましい。
[プライマー層]
本発明のハードコートフィルムのプライマー層としては、ハードコート層に積層可能なプライマー層を適宜使用でき、例えば、公知の炭素系化合物を用いることができる。前記炭素系化合物としては、カルボキシル基、リン酸基、シラン基、アミン基、ヒドロキシル基、アルデヒド基、ケトン基、エーテル基およびアセタール基から選択される1個又はそれ以上の官能基を有する炭素系化合物を用いることができる。当該炭素系化合物の分子量としては、ハードコート層および表面層との密着性向上の観点から、分子量は100〜10,000のものが好適に用いられる。
当該プライマー層の厚みとしては、0.001μm〜0.1μmが干渉縞抑制の観点から好ましい。
また、当該プライマー層の形成方法としては、ハードコート層との密着性の観点から真空蒸着が好適に用いられる。すなわち、前記炭素系化合物を有機溶剤等で適宜希釈した後、多孔質セラミック、金属粉末、金属フェルト、炭素繊維、炭素繊維フェルト、炭素粉末などに含浸させた後、乾燥し、蒸着材料として真空蒸着機にセットする。そして、真空蒸着機に透明フィルムの一面にハードコート層が設けられたフィルムをセットし、真空蒸着によりプライマー層を形成する。
[表面層]
本発明のハードコートフィルムには、表層にフッ素系化合物をからなる表面層を設けることで、防汚性を有する防汚層として機能し、好適な防汚性や滑り性を実現できる。当該フッ素系化合物としては、カルボキシル基、リン酸基、シラン基、アミン基、ヒドロキシル基、アルデヒド基、ケトン基、エーテル基およびアセタール基から選択される1個又はそれ以上の官能基を有するフッ素系化合物を用いることができる。このようなフッ素系化合物としては、例えば、ダイキン工業(株)社製オプツールDSX、信越化学工業(株)製の商品名「KY−130」などが挙げられる。
前記表面層の厚みとしては、0.001μm〜0.1μmが干渉縞抑制の観点から好ましい。
また、前記表面層の形成方法としては、プライマー層との密着性の観点から真空蒸着が好適に用いられる。すなわち、前記フッ素系化合物をフッ素系溶剤等で適宜希釈した後、多孔質セラミック、金属粉末、金属フェルト、炭素繊維、炭素繊維フェルト、炭素粉末などに含浸させた後、乾燥し、蒸着材料として真空蒸着機にセットする。そして、真空蒸着機に透明フィルムの一面にハードコート層、ナノプライマー層が設けられたフィルムをセットし、真空蒸着により表面層を形成する。
[加飾層]
本発明のハードコートフィルムには、加飾層を設けて加飾フィルムとしてもよい。加飾層は、前記ハードコートフィルムに一般的な印刷により設けることができる。印刷方法は、例えば、シルク印刷、スクリーン印刷、熱転写印刷、グラビア印刷等が挙げられる。
加飾層は、ハードコートフィルムに各種の意匠性を付与するものであれば特に制限されず、例えば、画像表示パネルとして使用する際の画像表示部の周囲に視認される文字や図形、あるいは、画像表示部に額縁状に設けられる黒色の縁取り状の加飾層などが挙げられる。
加飾層の厚さとしては、30μm以下が好ましく、1〜15μmがより好ましく、2〜10μmが特に好ましい。当該厚さの加飾層とすることで色抜けや印刷不良が生じにくく、好適な意匠性を得やすくなる。
加飾層はハードコートフィルムの片面又は両面の任意の箇所に設けることができるが、表面層上に設ける場合には、表面層の一部が露出するように設けられる。また、画像表示装置のディスプレイ用に使用する場合には、通常は画像表示部以外の箇所に設けられる。
[粘着層]
本発明のハードコートフィルムの一面、片面にのみ表面層を有する場合にはその他面に粘着剤層を設けて保護フィルムとしてもよい。前記粘着層はハードコートフィルムに粘着テープを貼り合わせるか、ハードコートフィルムの表面層とは反対面に直接粘着剤層を塗布することで設けることできる。
本発明の保護フィルムの粘着剤層の厚さは、5〜50μmの範囲が好ましく、8〜30μmの範囲がより好ましく、10〜25μmの範囲がさらに好ましい。本発明において、粘着剤層の厚さを当該範囲とすることで、接着信頼性に優れ、またハードコートフィルムの表面硬さを著しく損なわず維持することができる。
本発明に用いる粘着剤層に使用される粘着剤には、公知のアクリル系、ゴム系、シリコーン系等の粘着樹脂を使用することができる。そのなかでも、反復単位として炭素原子数2〜14のアルキル基を有する(メタ)アクリレート単量体を主成分として重合させたアクリル系共重合体が、干渉縞低減、フィルム基材との密着性、透明性、耐候性の点から好ましい。
前記炭素原子数2〜14の(メタ)アクリレート単量体としては、例えば、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、sec−ブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、n−ヘキシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、n−オクチルアクリレート、イソオクチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、イソノニルアクリレート、イソデシルアクリレート、ラウリルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、sec−ブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、n−ヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、n−オクチルメタクリレート、イソオクチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、イソノニルメタクリレート、イソデシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート等が挙げられる。
前記の(メタ)アクリレート単量体のなかでも、炭素原子数が4〜9のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートが好ましく、さらに炭素原子数が4〜9のアルキル基を有するアルキルアクリレートがより好ましい。アルキルアクリレートのなかでもn−ブチルアクリレート、イソオクチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、イソノニルアクリレート、エチルアクリレートが特に好ましい。当該範囲の炭素原子数のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートを使用することで、好適な粘着力を確保しやすくなる。
本発明の粘着剤層に使用するアクリル系共重合体を構成する単量体中の炭素原子数2〜14の(メタ)アクリレートの含有量は、90〜99質量%とすることが好ましく、90〜96質量%にすることがより好ましい。当該範囲の前記(メタ)アクリレートの含有量にすることで、好適な粘着力を確保しやすくなる。
アクリル系共重合体には、さらに単量体成分として、水酸基、カルボキシル基、アミド基等の極性基を有する(メタ)アクリレート単量体やその他の極性基を有するビニル系単量体を用いることが好ましい。
前記水酸基を有する(メタ)アクリレート単量体としては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、6−ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらのなかでも、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、6−ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレートを使用することが好ましい。
前記カルボキシル基を有する(メタ)アクリレート単量体としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、クロトン酸、アクリル酸又はメタクリル酸の2量体、エチレンオキサイド変性コハク酸アクリレート等が挙げられる。これらのなかでも、アクリル酸を使用することが好ましい。
前記アミド基を有する(メタ)アクリレート単量体としては、例えば、N−ビニル−2−ピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、アクリロイルモルホリン、アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、2−(パーヒドロフタルイミド−N−イル)エチルアクリレート等が挙げられる。これらのなかでも、N−ビニル−2−ピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、アクリロイルモルホリンを使用することが好ましい。
前記その他の極性基を有するビニル系単量体としては、例えば、酢酸ビニル、アクリロニトリル、無水マレイン酸、無水イタコン酸等が挙げられる。
極性基を有する単量体の含有量は、アクリル系共重合体を構成する単量体成分の0.1〜20質量%であることが好ましく、1〜13質量%であることがより好ましく、1.5〜8重量%であることがさらに好ましい。当該範囲で極性基を有する単量体を含有することにより、粘着剤の凝集力、保持力、接着性を好適な範囲に調整しやすい。
粘着剤層に使用するアクリル系共重合体の重量平均分子量Mwは40万〜140万であることが好ましく、60万〜120万であることがより好ましい。当該アクリル系共重合体の重量平均分子量Mwが当該範囲内であると、接着力を特定範囲に調整しやすい。
なお、前記重量平均分子量Mwは、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)により測定することができる。より具体的には、GPC測定装置として、東ソー株式会社製「SC8020」を用いて、ポリスチレン換算値により、次のGPC測定条件で測定して求めることができる。
(GPCの測定条件)
・サンプル濃度:0.5重量%(テトラヒドロフラン溶液)
・サンプル注入量:100μL
・溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
・流速:1.0mL/min
・カラム温度(測定温度):40℃
・カラム:東ソー株式会社製「TSKgel GMHHR−H」
・検出器:示差屈折
さらに粘着剤層の凝集力をあげるために、粘着剤中に架橋剤を添加するのが好ましい。架橋剤としては、例えば、イソシアネート系架橋剤、エポキシ系架橋剤、キレート系架橋剤等が挙げられる。架橋剤の添加量としては、粘着剤層のゲル分率25〜80質量%になるよう調整するのが好ましく、40〜75質量%になるように調整するのがより好ましく、50〜70質量%になるように調整するのが最も好ましい。ゲル分率を当該範囲に調整することで、保護フィルムを基材に貼付したときの表面鉛筆硬度の定価を抑制することができ、接着性も十分なものとすることができる。なお、本発明におけるゲル分率は、養生後の粘着剤層をトルエン中に浸漬し、24時間放置後に残った不溶分の乾燥後の質量を測定し、元の質量に対して百分率で表したものである。
さらに粘着剤層の粘着力を向上させるため、粘着付与樹脂を添加しても良い。粘着付与樹脂の添加量としては、粘着剤樹脂がアクリル系共重合体である場合は、アクリル系共重合体100質量部に対して、10〜60質量部の範囲で添加するのが好ましい。さらに接着性を重視する場合は、20〜50質量部の範囲で添加するのが好ましい。
また、粘着剤には、前記以外に公知慣用の添加剤を添加することができる。例えば、ガラス基材への接着性を向上するために、粘着剤100質量部に対して、0.001〜0.005質量部の範囲でシランカップリング剤を添加することが好ましい。さらに、必要に応じて、その他の添加剤として、可塑剤、軟化剤、充填剤、顔料、難燃剤等を添加することもできる。
[実施態様]
本発明のハードコートフィルム、加飾フィルム及び保護フィルムは、好適な耐擦傷性や滑り性を有することから各種用途に適用できるが、なかでも、液晶ディスプレイ(LCD)や有機ELディスプレイ等の画像表示装置の画像表示部に好適に適用できる。特に、薄型であっても好適な耐擦傷性や滑り性を実現できることから、電子手帳、携帯電話、スマートフォン、携帯オーディオプレイヤー、モバイルパソコン、タブレット端末等の小型化や薄型化の要請の高い携帯電子端末の画像表示装置の画像表示部の保護フィルムとして好適である。このような画像表示装置においては、例えば、LCDモジュールや有機ELモジュール等の画像表示モジュールをその構成中に有し、当該画像表示モジュール上部に当該画像表示モジュールを保護する透明パネルが設けられた構成の画像表示装置においては、当該透明パネルの表面に貼り付けて使用することで、傷つき防止や透明パネルが破損した際の飛散防止に有効である。
以下に実施例により本発明をより具体的に説明する。
(合成例1:ウレタンアクリレート(A1)の合成)
攪拌機、ガス導入管、冷却管及び温度計を備えたフラスコに、酢酸ブチル250質量部、ノルボルナンジイソシアネート206質量部、p−メトキシフェノール0.5質量部及びジブチル錫ジアセテート0.5質量部を仕込み、空気を吹き込みながら、70℃に昇温した後、PE3A及びPE4Aの混合物(PE3A/PE4A=75/25(質量比))795質量部を1時間かけて滴下した。滴下終了後、70℃で3時間反応させ、さらにイソシアネート基を示す2250cm−1の赤外線吸収スペクトルが消失するまで反応を行い、1分子中に6つのアクリロイル基を有するウレタンアクリレート(A1)を含む不揮発分80質量%の酢酸ブチル溶液を得た。なお、この溶液には、不揮発分中にウレタンアクリレート(A1)の他にPE4Aが19.9質量%含まれる。
(合成例2:ウレタンアクリレート(A2)の合成)
攪拌機、ガス導入管、冷却管及び温度計を備えたフラスコに、酢酸ブチル254質量部、イソホロンジイソシアネート222質量部、p−メトキシフェノール0.5質量部及びジブチル錫ジアセテート0.5質量部を仕込み、空気を吹き込みながら、70℃に昇温した後、PE3A及びPE4Aの混合物(PE3A/PE4A=75/25(質量比))795質量部を1時間かけて滴下した。滴下終了後、70℃で3時間反応させ、さらにイソシアネート基を示す2250cm−1の赤外線吸収スペクトルが消失するまで反応を行い、1分子中に6つのアクリロイル基を有するウレタンアクリレート(A2)を含む不揮発分80質量%溶液を得た。なお、この溶液には、不揮発分中にウレタンアクリレート(A2)の他にPE4Aが19.5質量%含まれる。
(合成例3:ウレタンアクリレート(A3)の合成)
攪拌機、ガス導入管、冷却管及び温度計を備えたフラスコに、酢酸ブチル254質量部、イソホロンジイソシアネート222質量部、p−メトキシフェノール0.5質量部及びジブチル錫ジアセテート0.5質量部を仕込み、空気を吹き込みながら、70℃に昇温した後、ビス(2−アクリロイルオキシエチル)ヒドロキシエチルイソシアヌレート369質量部とPE3A及びPE4Aの混合物(PE3A/PE4A=75/25(質量比))398質量部とを1時間かけて滴下した。滴下終了後、70℃で3時間反応させ、さらにイソシアネート基を示す2250cm−1の赤外線吸収スペクトルが消失するまで反応を行い、1分子中に4〜6つのアクリロイル基を有するウレタンアクリレート(A3)を含む不揮発分80質量%溶液を得た。なお、この溶液には、不揮発分中にウレタンアクリレート(A3)の他にPE4Aが10.1質量%含まれる。
(合成例4:フッ素系化合物(C1)の合成)
攪拌機及び冷却管を備えたフラスコに、乾燥窒素雰囲気下で、下記式(1)で表される両末端にアリル基を有するパーフルオロポリエーテル500質量部、m−キシレンヘキサフロライド700質量部及びテトラメチルシクロテトラシロキサン361質量部を仕込み、攪拌しながら90℃まで昇温した。ここに塩化白金酸/ビニルシロキサン錯体のトルエン溶液0.442質量部(Pt単体として1.1×10−6モル含有。)を仕込み、内温を90℃以上に維持したまま4時間攪拌した。H−NMRスペクトルで原料のアリル基が消失したのを確認した後、溶剤や過剰のテトラメチルシクロテトラシロキサンを減圧留去し、活性炭処理を行うことで、下記式(2)で表される無色透明の液体であるパーフルオロポリエーテル化合物(1)を得た。
Figure 2014134770
(式中、m/nは0.9であり、m及びnの合計は平均で45である。)
Figure 2014134770
乾燥空気雰囲気下で、前記で得られたパーフルオロポリエーテル化合物(1)50質量部、2−アリルオキシエタノール7.05質量部、m−キシレンヘキサフロライド50質量部及び塩化白金酸/ビニルシロキサン錯体のトルエン溶液0.0442質量部(Pt単体として1.1×10−7モル含有。)を混合し、100℃で4時間攪拌した。H−NMRスペクトル及び赤外線吸収スペクトルでSi−H基が消失したのを確認した後、溶剤と過剰の2−アリルオキシエタノールを減圧留去し、活性炭処理を行うことで、下記式(3)で表される淡黄色透明の液体であるパーフルオロポリエーテル化合物(2)を得た。
Figure 2014134770
乾燥空気雰囲気下で、前記で得られたパーフルオロポリエーテル化合物(2)50質量部、テトラヒドロフラン50質量部及び2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート9質量部を混合し、50℃に加熱した。次いで、ジオクチル錫ラウレート0.05質量部を加え、50℃で24時間攪拌した。加熱終了後、80℃、0.27kPaで減圧留去することで、下記式(4)で表される淡黄色のペースト状であるフッ素系化合物(C1)を得た。このフッ素系化合物(C1)に、メチルエチルケトン及びメチルイソブチルケトンの混合溶剤(メチルエチルケトン/メチルイソブチルケトン=1/3(質量比))を加え、不揮発分20質量%のフッ素系化合物(C1)溶液を調製した。
Figure 2014134770
前記で得られたウレタンアクリレート(A1)〜(A3)及びフッ素系化合物(C1)を用いて、下記の通り、活性エネルギー線硬化性組成物を調製した。
(実施例1)
合成例1で得られたウレタンアクリレート(A1)を含む溶液31.3質量部(ウレタンアクリレート(A1)20質量部、PE4A 5質量部を含む。)、合成例2で得られたウレタンアクリレート(A2)を含む溶液31.3質量部(ウレタンアクリレート(A2)20.1質量部、PE4A 4.9質量部を含む。)、合成例3で得られたウレタンアクリレート(A3)を含む溶液25質量部(ウレタンアクリレート(A3)18質量部、PE4A 2質量部を含む。)、DPHA及びDPPAの混合物(DPHA/DPPA=60/40(質量比))30質量部、フッ素系化合物(C1)の20質量%溶液1.5質量部(フッ素系化合物(C1)として0.3質量部)及び光重合開始剤(BASFジャパン株式会社製「イルガキュア184」、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン;以下、「光重合開始剤(D1)」と略記する。)4.5質量部を均一に攪拌した後、酢酸エチルで希釈して、不揮発分40質量%の活性エネルギー線硬化性組成物(1)を調製した。
前記で得られた活性エネルギー線硬化性組成物(1)を、ポリエステルフィルム(東洋紡社製コスモシャインA4300、厚さ100μm)上にワイヤーバー(#40)を用いて塗布して、60℃で1分間乾燥後、酸素濃度5,000ppm以下の雰囲気下で紫外線照射装置(アイグラフィックス株式会社製「MIDN−042−C1」、ランプ:120W/cm、高圧水銀灯)を用いて、照射光量0.5J/cmで紫外線を照射して、厚さ10μmのハードコート層を有するフィルムを得た。さらに、ハードコート層の表面にプライマー層(セコ社製炭素系化合物「Nano Primar」)を真空蒸着した後、表面層(セコ社製フッ素系化合物「Top Clean Safe」)を真空蒸着により形成し、ハードコートフィルムを得た。
(実施例2)
実施例1で用いたフッ素系化合物(C1)に代えて、ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖の片末端にアクリロイル基を有するフッ素系化合物(ダイキン工業株式会社製「オプツールDAC−HP」、不揮発分20質量部;以下、「フッ素系化合物(RC1)」と略記する。)1.5質量部(フッ素系化合物(RC1)として0.3質量部)を用いた以外は、実施例1と同様に行い、活性エネルギー線硬化性組成物(R1)を得た。得られた活性エネルギー線硬化性組成物(R1)を用いて、実施例1と同様にプライマー層と表面層を真空蒸着により形成し、ハードコートフィルムを得た。
(比較例1)
活性エネルギー線硬化性組成物にフッ素系化合物(C1)を添加しなかったこと以外は実施例1と同様にしてハードコートフィルムを得た。
(比較例2)
プライマー層と表面層を形成しなかったこと以外は実施例1と同様にしてハードコートフィルムを得た。
(比較例3)
プライマー層と表面層を形成しなかったこと以外は実施例2と同様にしてハードコートフィルムを得た。
(比較例4)
プライマー層を形成しなかったこと以外は実施例1と同様にしてハードコートフィルムを得た。
上記実施例及び比較例にて得られたハードコート層を有するフィルム、及びハードコートフィルムについて、以下の評価を行った。
[ハードコート層の鉛筆硬度]
プライマー層及び表面層積層前のハードコート層を有するフィルムフィルムを10cm角に切り、フィルムの表面ハードコート層と逆の面にDIC社製粘着シートZB7010W−15(厚み15μm)を貼り合せてガラス板に貼り付けた後、ハードコート層の表面鉛筆硬度を、JIS K 5600−5−4(1999年版)の規定に基づき、株式会社井元製作所製の塗膜用鉛筆引掻き試験機(荷重:1kg 手動式)を用いて測定した。
[表面滑り性の評価]
前記で得られたハードコートフィルムの表面層表面を人差し指で擦った際の滑りやすさから、下記の基準にて滑り性を評価した。
○:よく滑る
×:あまり滑らない
[防汚性の評価]
前記で得られたハードコートフィルムの表面層表面を人差し指を500g荷重で10秒間押し付け、3波長蛍光灯下で目視観察し、下記の基準にて防汚性を評価した。
○:指紋の付着がほとんど確認されなかった。
×:指紋の付着が容易に確認された。
[水接触角の評価]
プライマー層及び表面層積層前のハードコート層を有するフィルムのハードコート層及びハードコートフィルム表面層を測定面として、協和界面科学株式会社製の自動接触角計「DROMPAMSTER500」を用いてで精製水3μLを測定面に着滴させた後1秒経過したときの接触角を測定した。
[耐久性の評価]
前記で得られたハードコートフィルムの表面層の表面にスチールウール(ボンスター#0000)を荷重500g/cmをかけながら、速度30回/分で5000回摩擦した後、上記水接触角の評価と同様にして水接触角を測定した。耐久性は下記の基準で判定した。
○:摩擦後の水接触角が105°以上。
△:摩擦後の水接触角が100°以上105°未満。
×:摩擦後の水接触角が100°未満。
Figure 2014134770
Figure 2014134770
上記表から明らかなとおり、実施例1、2の本発明のハードコートフィルムは、優れた滑り性を有し、かつ耐久性にも優れるハードコートフィルムであった。一方、比較例1〜4のハードコートフィルムは、滑り性、耐久性が十分でなかった。

Claims (5)

  1. 透明フィルム基材の少なくとも一面にハードコート層、プライマー層、表面層が積層されたハードコートフィルムであって、前記ハードコート層がフッ素系化合物を含有する活性エネルギー線硬化性組成物の硬化物からなり、前記表面層がフッ素系化合物からなる層であることを特徴とするハードコートフィルム。
  2. 前記表面層がフッ素系化合物を真空蒸着することにより形成される皮膜からなることを特徴とするハードコートフィルム。
  3. 請求項1又は2に記載のハードコートフィルムの一面に加飾層を有することを特徴とする加飾フィルム。
  4. 請求項1又は2に記載のハードコートフィルムの一面に粘着剤層を有することを特徴とする保護フィルム。
  5. 粘着剤層の厚さが5〜50μmである請求項4に記載の保護フィルム。
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