JP2015200815A - Hard coat film and manufacturing method therefor - Google Patents

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Yasuhiro Haba
靖洋 羽場
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a film made of an ionizing radiation-curable resin composition, which offers superior mechanical properties such as breaking strength and breaking strain.SOLUTION: A hard coat film is produced by coating a support medium with a coating liquid comprising an ionizing radiation-curable resin composition, drying and photocuring the coated liquid, and peeling the cured coating off from the support medium. The hard coat film has a dry film thickness of 15-50 μm, a tensile breaking strain of 30-100% and tensile strength of 40-150 MPa as indicated on a stress-strain curve stipulated in the Japanese Industrial Standards JIS K7161:1994.

Description

本発明は、ハードコートフィルムおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to a hard coat film and a method for producing the same.

各種ディスプレイに用いられる反射防止用途等の光学フィルムには、光学特性の他にも、耐擦傷性、耐薬品性、および耐候性を考慮し、透明基材表面上に電離放射線硬化型樹脂を用いたハードコート層を設けている。ハードコートフィルム等に用いられる基材として、トリアセチルセルロース(TAC)を主体とする基材や、近年ではコスト等の観点からアクリル樹脂を用いたフィルムも用いられている。こうした透明基材やハードコート層も薄型化の要求があり、その上で更なる高い鉛筆硬度も求められている。   In addition to optical properties, optical films for antireflection applications used in various displays use ionizing radiation curable resins on the surface of transparent substrates in consideration of scratch resistance, chemical resistance, and weather resistance. A hard coat layer was provided. As a base material used for a hard coat film or the like, a base material mainly composed of triacetyl cellulose (TAC), or in recent years, a film using an acrylic resin from the viewpoint of cost or the like is also used. Such transparent substrates and hard coat layers are also required to be thinned, and further higher pencil hardness is also required.

基材の薄型化により、基材の搬送時の破断やしわ等が問題になり、結果としてハードコート層の膜厚均一性が安定しなくなる。また、ハードコート層および基材の薄型化により、ハードコートフィルムにカールが生じる他、十分な鉛筆硬度が得られないという問題があった   Due to the thinning of the base material, breakage and wrinkles during the transport of the base material become problems, and as a result, the film thickness uniformity of the hard coat layer becomes unstable. In addition, the hard coat layer and the substrate are thinned, and the hard coat film is curled, and sufficient pencil hardness cannot be obtained.

特許文献1では、基材の薄型化と硬度上昇とを両立させるため、基材となるフィルムにセルロースナノファイバーを添加することにより、フィルムの硬度を上昇させている。しかし、ハードコートをフィルムの片面に設ける必要があり、これ以上の薄型化に対応することは困難である。   In Patent Document 1, in order to achieve both reduction in the thickness of the substrate and increase in hardness, the hardness of the film is increased by adding cellulose nanofibers to the film serving as the substrate. However, it is necessary to provide a hard coat on one side of the film, and it is difficult to cope with further thinning.

特開2010−197680号公報JP 2010-197680 A

従来のハードコートフィルムの基材として用いていたTACフィルムやアクリルフィルムは、薄型化することで基材の搬送時の破断やしわ等が問題になってくる。その結果、基材上に設けるハードコート層の膜厚均一性が困難になることが問題となっている。   The TAC film and the acrylic film used as the base material of the conventional hard coat film are thinned, thereby causing problems such as breakage and wrinkles during transport of the base material. As a result, there is a problem that the film thickness uniformity of the hard coat layer provided on the substrate becomes difficult.

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す手段によりこの課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに到った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has found that this problem can be solved by the following means, and has completed the present invention.

請求項1の発明は、支持体上に電離放射線硬化型樹脂組成物からなる塗工液を塗布、乾燥、光硬化し、支持体から剥離することにより作成されるハードコートフィルムであって、セルロースナノファイバーを含んだ塗工液を、支持体上に塗布、乾燥、光硬化した後に支持体から剥離することで、セルロースナノファイバーを含むことを特徴とするハードコートフィルムである。
このハードコートフィルムは、基材の薄型化による搬送時の破断やしわ等を問題とせず、ハードコートフィルムの膜厚均一性を確保することが容易である。また、このハードコートフィルムでは、硬度を向上させつつ、破断強度および破断時伸びを向上させることが可能である。
The invention of claim 1 is a hard coat film formed by applying a coating liquid comprising an ionizing radiation curable resin composition on a support, drying, photocuring, and peeling from the support, A hard coat film comprising cellulose nanofibers by coating a coating liquid containing nanofibers on a support, drying, and photocuring, followed by peeling from the support.
This hard coat film is easy to ensure the film thickness uniformity of the hard coat film without causing problems such as breakage and wrinkles during transportation due to the thinning of the substrate. Moreover, in this hard coat film, it is possible to improve breaking strength and elongation at break while improving hardness.

請求項2の発明は、日本工業規格JIS K5600−5−4:1999で規定される鉛筆硬度評価方法に従った鉛筆硬度が2H以上であることを特徴とする請求項1のハードコートフィルムである。
このようなハードコートフィルムを用いることで、このフィルムが用いられるディスプレイの鉛筆硬度を確保できる。
The invention according to claim 2 is the hard coat film according to claim 1, wherein the pencil hardness according to the pencil hardness evaluation method defined in Japanese Industrial Standard JIS K5600-5-4: 1999 is 2H or more. .
By using such a hard coat film, the pencil hardness of the display in which this film is used can be secured.

請求項3の発明は、乾燥膜厚が15〜50μmであり、日本工業規格JIS K7161:1994で規定される応力−ひずみ曲線における引張破壊ひずみが5〜40%、引張強さが30〜100MPaであることを特徴とする、請求項1または2のハードコートフィルムである。
このようなハードコートフィルムを用いることにより、その後のウェブハンドリングや枚葉加工等における破断等の問題が無い。
The invention of claim 3 has a dry film thickness of 15 to 50 μm, a tensile fracture strain of 5 to 40% and a tensile strength of 30 to 100 MPa in the stress-strain curve defined by Japanese Industrial Standard JIS K7161: 1994. The hard coat film according to claim 1 or 2, wherein the hard coat film is provided.
By using such a hard coat film, there are no problems such as breakage in subsequent web handling or single wafer processing.

請求項4の発明は、セルロースナノファイバーは、四級アルキルアミン化されていることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれかに記載のハードコートフィルムである。
一般にセルロースナノファイバーは水系の樹脂と混和しにくく白濁してしまうが、四級アルキルアミン化されたセルロースナノファイバーを用いることで、電離放射線型樹脂組成物と白濁すること無く混和する。また、このようなセルロースナノファイバーを用いることで、透明性および硬度に優れたハードコートフィルムを提供できる。また、副次的効果として、四級アルキルアミンを加えることにより、ハードコートフィルムに帯電防止性を持たせることが可能となる。
The invention according to claim 4 is the hard coat film according to any one of claims 1 to 3, wherein the cellulose nanofiber is quaternary alkylamined.
In general, cellulose nanofibers are difficult to mix with water-based resins and become cloudy, but by using cellulose nanofibers that are quaternary alkylamined, they are mixed with ionizing radiation type resin compositions without clouding. Moreover, the hard coat film excellent in transparency and hardness can be provided by using such a cellulose nanofiber. Further, as a secondary effect, it is possible to impart antistatic properties to the hard coat film by adding a quaternary alkylamine.

請求項5の発明は、ハードコートフィルムの製造方法であって、セルロースナノファイバーを含んだ電離放射線硬化型樹脂組成物からなる塗工液を用意し、塗工液を支持体上に塗布し、支持体上に塗布した塗工液を乾燥および光硬化させてフィルムを形成し、形成したフィルムを支持体から剥離することでハードコートフィルムを作成する、製造方法である。
この製造方法で作成するハードコートフィルムは、基材の薄型化による搬送時の破断やしわ等を問題とせず、ハードコートフィルムの膜厚均一性を確保することが容易である。また、特に、透明基材とその表面に形成するハードコートとを一体的に作成するので、従来のTACやアクリルフィルム等の透明基材が必要なくなり、コスト低減の効果も得られる。また、このハードコートフィルムの製造方法では、硬度を向上させつつ、破断強度および破断時伸びを向上させることが可能である。
The invention of claim 5 is a method for producing a hard coat film, comprising preparing a coating liquid comprising an ionizing radiation curable resin composition containing cellulose nanofibers, applying the coating liquid on a support, This is a production method in which a coating liquid applied on a support is dried and photocured to form a film, and a hard coat film is formed by peeling the formed film from the support.
The hard coat film produced by this production method is easy to ensure the film thickness uniformity of the hard coat film without causing problems such as breakage and wrinkles during conveyance due to the thinning of the substrate. In particular, since the transparent substrate and the hard coat formed on the surface thereof are integrally formed, a conventional transparent substrate such as a TAC or an acrylic film is not necessary, and an effect of cost reduction can be obtained. Further, in this method for producing a hard coat film, it is possible to improve the breaking strength and elongation at break while improving the hardness.

上記発明によれば、基材の薄型化による搬送時の破断やしわ等を問題とせず、ハードコートフィルムの膜厚均一性を確保することが容易である。また、硬度を向上させつつ、破断強度および破断時伸びを向上させることが可能である。   According to the said invention, it is easy to ensure the film thickness uniformity of a hard coat film, without making the problem of the fracture | rupture, wrinkles, etc. at the time of conveyance by thickness reduction of a base material. It is also possible to improve the breaking strength and elongation at break while improving the hardness.

本発明の一実施形態に係るハードコートフィルムの断面図(支持体から剥離前)Sectional drawing (before peeling from a support body) of the hard coat film which concerns on one Embodiment of this invention

本発明は、電離放射線硬化型樹脂組成物からなる塗工液を塗布、乾燥、光硬化し、支持体11から剥離することにより得られるハードコートフィルム12に関する(図1)。
本発明のハードコートフィルムを形成する電離放射線硬化型樹脂組成物からなる塗工液は、(A)電離放射線硬化型樹脂組成物、(B)光重合開始剤、(C)セルロースナノファイバーを少なくとも含む。
The present invention relates to a hard coat film 12 obtained by applying, drying and photocuring a coating liquid comprising an ionizing radiation curable resin composition, and peeling it from a support 11 (FIG. 1).
The coating liquid comprising the ionizing radiation curable resin composition forming the hard coat film of the present invention comprises at least (A) an ionizing radiation curable resin composition, (B) a photopolymerization initiator, and (C) cellulose nanofibers. Including.

本発明のハードコートフィルムを形成するために用いる(A)電離放射線硬化型樹脂組成物としては、アクリル系材料が挙げられ、アルコールのアクリル酸またはメタクリル酸エステルのような(メタ)アクリレート化合物や、ジイソシアネートとアルコールおよびアクリル酸またはメタクリル酸のヒドロキシエステル等から合成されるようなウレタン(メタ)アクリレート化合物を使用することができる。またこれらの他にも、電離放射線型材料として、アクリレート系の官能基を有するポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アルキッド樹脂、スピロアセタール樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリチオールポリエン樹脂等を使用することができる。なお、ここでいう多官能とは、分子内に2個以上の電離放射線により活性を持つ官能基を有することを意味する。   Examples of the (A) ionizing radiation curable resin composition used for forming the hard coat film of the present invention include acrylic materials, such as (meth) acrylate compounds such as acrylic acid or methacrylic acid esters of alcohol, Urethane (meth) acrylate compounds such as those synthesized from diisocyanate and alcohol and hydroxyester of acrylic acid or methacrylic acid can be used. Besides these, as ionizing radiation type materials, polyether resins having an acrylate functional group, polyester resins, epoxy resins, alkyd resins, spiroacetal resins, polybutadiene resins, polythiol polyene resins, and the like can be used. . In addition, polyfunctional here means having a functional group which has activity by two or more ionizing radiations in the molecule.

なお、本発明において「(メタ)アクリレート」とは「アクリレート」と「メタクリレート」の両方を示している。例えば、「ウレタン(メタ)アクリレート」は「ウレタンアクリレート」と「ウレタンメタアクリレート」の両方を示している。   In the present invention, “(meth) acrylate” refers to both “acrylate” and “methacrylate”. For example, “urethane (meth) acrylate” indicates both “urethane acrylate” and “urethane methacrylate”.

単官能の(メタ)アクリレート化合物としては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、アクリロイルモルフォリン、N−ビニルピロリドン、テトラヒドロフルフリールアクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、3−メトキシブチル(メタ)アクリレート、エチルカルビトール(メタ)アクリレート、リン酸(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性リン酸(メタ)アクリレート、フェノキシ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性フェノキシ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性フェノキシ(メタ)アクリレート、ノニルフェノール(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ノニルフェノール(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性ノニルフェノール(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシプロピレングリコール(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチル−2−ヒドロキシプロピルフタレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルハイドロゲンフタレート、2−(メタ)アクリロイルオキシプロピルハイドロゲンフタレート、2−(メタ)アクリロイルオキシプロピルヘキサヒドロハイドロゲンフタレート、2−(メタ)アクリロイルオキシプロピルテトラヒドロハイドロゲンフタレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、ヘキサフルオロプロピル(メタ)アクリレート、オクタフルオロプロピル(メタ)アクリレート、オクタフルオロプロピル(メタ)アクリレート、2−アダマンタンおよびアダマンタンジオールから誘導される1価のモノ(メタ)アクリレートを有するアダマンチルアクリレート等のアダマンタン誘導体モノ(メタ)アクリレート等、が挙げられる。   Examples of the monofunctional (meth) acrylate compound include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-hydroxybutyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, isobutyl ( (Meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate, acryloylmorpholine, N-vinylpyrrolidone, tetrahydrofurfuryl acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) ) Acrylate, isodecyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, tridecyl (meth) acrylate, cetyl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, benzyl (Meth) acrylate, 2-ethoxyethyl (meth) acrylate, 3-methoxybutyl (meth) acrylate, ethyl carbitol (meth) acrylate, phosphoric acid (meth) acrylate, ethylene oxide modified phosphoric acid (meth) acrylate, phenoxy (meta) ) Acrylate, ethylene oxide modified phenoxy (meth) acrylate, propylene oxide modified phenoxy (meth) acrylate, nonylphenol (meth) acrylate, ethylene oxide modified nonylphenol (meth) acrylate, propylene oxide modified nonylphenol (meth) acrylate, methoxydiethylene glycol (meth) Acrylate, methoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, methoxypropylene glycol (meth) acrylate 2- (meth) acryloyloxyethyl-2-hydroxypropyl phthalate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl (meth) acrylate, 2- (meth) acryloyloxyethyl hydrogen phthalate, 2- (meth) acryloyloxypropyl hydrogen Phthalate, 2- (meth) acryloyloxypropyl hexahydrohydrogen phthalate, 2- (meth) acryloyloxypropyl tetrahydrohydrogen phthalate, dimethylaminoethyl (meth) acrylate, trifluoroethyl (meth) acrylate, tetrafluoropropyl (meth) acrylate , Hexafluoropropyl (meth) acrylate, octafluoropropyl (meth) acrylate, octafluoropropyl (meth) acrylate, 2 -Adamantane derivatives mono (meth) acrylates such as adamantyl acrylate having a monovalent mono (meth) acrylate derived from adamantane and adamantanediol.

2官能の(メタ)アクリレート化合物としては、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポ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、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコ−ルジ(メタ)アクリレート、エトキシ化ネオペンチルグリコールジ(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、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート等のジ(メタ)アクリレート等、が挙げられる。   Examples of the bifunctional (meth) acrylate compound include ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, butanediol di (meth) acrylate, hexanediol di (meth) acrylate, and nonanediol di (meth). Acrylate, ethoxylated hexanediol di (meth) acrylate, propoxylated hexanediol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, tripropylene glycol di (meth) acrylate, polypropylene glycol di ( (Meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, ethoxylated neopentyl glycol di (meth) acrylate, tripropylene glycol Di (meth) acrylate, di (meth) acrylate, such as hydroxypivalic acid neopentyl glycol di (meth) acrylate, and the like.

3官能以上の(メタ)アクリレート化合物としては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリス2−ヒドロキシエチルイソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート等のトリ(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)アクリレート等の3官能の(メタ)アクリレート化合物や、ペンタエリスリトールテトラ(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、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、ジトリメチロールプロパンペンタ(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、ジトリメチロールプロパンヘキサ(メタ)アクリレート等の3官能以上の多官能(メタ)アクリレート化合物や、これら(メタ)アクリレートの一部をアルキル基やε−カプロラクトンで置換した多官能(メタ)アクリレート化合物等、が挙げられる。   Examples of the trifunctional or higher functional (meth) acrylate compound include trimethylolpropane tri (meth) acrylate, ethoxylated trimethylolpropane tri (meth) acrylate, propoxylated trimethylolpropane tri (meth) acrylate, and tris 2-hydroxyethyl. 3 such as tri (meth) acrylate such as isocyanurate tri (meth) acrylate and glycerol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, dipentaerythritol tri (meth) acrylate, ditrimethylolpropane tri (meth) acrylate Functional (meth) acrylate compounds, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, ditrimethylolpropane tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol tetra Trifunctional or more polyfunctional (meth) such as (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, ditrimethylolpropane penta (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, ditrimethylolpropane hexa (meth) acrylate Examples thereof include acrylate compounds and polyfunctional (meth) acrylate compounds in which a part of these (meth) acrylates is substituted with an alkyl group or ε-caprolactone.

またこれらの他にも、電離放射線型材料として、アクリレート系の官能基を有するポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アルキッド樹脂、スピロアセタール樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリチオールポリエン樹脂等を使用することができ、特にその材料を限定しない。   Besides these, as ionizing radiation type materials, polyether resins, polyester resins, epoxy resins, alkyd resins, spiroacetal resins, polybutadiene resins, polythiol polyene resins, etc. having acrylate functional groups can be used. The material is not particularly limited.

また、電離放射線硬化型材料は紫外線により硬化されるため、電離放射線硬化型樹脂組成物からなる塗工液には(B)光重合開始剤を添加する。光重合開始剤としては、紫外線が照射された際にラジカルを発生するものであればよく、例えば、アセトフェノン類、ベンゾイン類、ベンゾフェノン類、ホスフィンオキシド類、ケタール類、アントラキノン類、チオキサントン類を用いることができる。また、光重合開始剤の添加量は、電離放射線硬化型材料100重量部に対して0.1重量部〜10重量部、好ましくは1重量部〜7重量部、さらに好ましくは1重量部〜5重量部である。   In addition, since the ionizing radiation curable material is cured by ultraviolet rays, (B) a photopolymerization initiator is added to the coating liquid composed of the ionizing radiation curable resin composition. Any photopolymerization initiator may be used as long as it generates radicals when irradiated with ultraviolet rays. For example, acetophenones, benzoins, benzophenones, phosphine oxides, ketals, anthraquinones, thioxanthones are used. Can do. The addition amount of the photopolymerization initiator is 0.1 to 10 parts by weight, preferably 1 to 7 parts by weight, more preferably 1 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the ionizing radiation curable material. Parts by weight.

〔セルロースナノファイバーおよびその製造方法〕
本発明において用いる(C)セルロースナノファイバーは、その繊維径が以下に示す範囲内にあればよく、その調整方法については特に限定されない。すなわち短軸径において数平均短軸径が1nm以上100nm以下であればよく、好ましくは2nm以上50nm以下、より好ましくは3nm以上20nm以下である。数平均短軸径が1nm未満では、高結晶性の剛直な微細化セルロース繊維構造をとることができず、ハードコートフィルムの硬度が不十分となる。一方、数平均短軸径が100nmを超えると、透明性が損なわれるほか、良好な塗工面性が得られにくくなる。また、長軸径においては、数平均長軸径は20nm以上が好ましく、40nm以上がより好ましい。数平均長軸径が20nm未満では、繊維の絡み合い効果が不足し、十分な延性が得られない。また、本発明の効果の向上という観点から、数平均長軸径が数平均短軸径の10倍以上であることがさらに好ましい。
[Cellulose nanofibers and production method thereof]
(C) Cellulose nanofibers used in the present invention need only have a fiber diameter within the following range, and the adjustment method is not particularly limited. That is, the number average minor axis diameter in the minor axis diameter may be 1 nm or more and 100 nm or less, preferably 2 nm or more and 50 nm or less, more preferably 3 nm or more and 20 nm or less. When the number average minor axis diameter is less than 1 nm, a highly crystalline, rigid and finely divided cellulose fiber structure cannot be obtained, and the hardness of the hard coat film becomes insufficient. On the other hand, when the number average minor axis diameter exceeds 100 nm, transparency is impaired and it becomes difficult to obtain good coating surface properties. As for the major axis diameter, the number average major axis diameter is preferably 20 nm or more, and more preferably 40 nm or more. If the number average major axis diameter is less than 20 nm, the fiber entanglement effect is insufficient and sufficient ductility cannot be obtained. Further, from the viewpoint of improving the effect of the present invention, the number average major axis diameter is more preferably 10 times or more than the number average minor axis diameter.

セルロースナノファイバーの数平均短軸径は、透過型電子顕微鏡観察および原子間力顕微鏡観察により100本の繊維(セルロースナノファイバー)の短軸径(最小径)を測定し、その平均値として求められる。一方、セルロースナノファイバーの数平均長軸径は、透過型電子顕微鏡観察および原子間力顕微鏡観察により100本の繊維(セルロースナノファイバー)の長軸径(最大径)を測定し、その平均値として求められる。   The number average minor axis diameter of cellulose nanofibers is obtained as an average value obtained by measuring the minor axis diameter (minimum diameter) of 100 fibers (cellulose nanofibers) through observation with a transmission electron microscope and atomic force microscope. . On the other hand, the number average major axis diameter of cellulose nanofibers is determined by measuring the major axis diameter (maximum diameter) of 100 fibers (cellulose nanofibers) through transmission electron microscope observation and atomic force microscope observation. Desired.

セルロースナノファイバーの原料として用いることができるセルロースの種類も特に限定されず、例えば木材系天然セルロースに加えて、コットンリンター、竹、麻、バガス、ケナフ、バクテリアセルロース、ホヤセルロース、バロニアセルロースといった非木材系天然セルロースや、さらにレーヨン繊維、キュプラ繊維に代表される再生セルロースを用いることができる。材料調達の容易さから、木材系天然セルロースを原料とすることが好ましい。   The type of cellulose that can be used as a raw material for cellulose nanofibers is not particularly limited. For example, in addition to wood-based natural cellulose, non-wood such as cotton linter, bamboo, hemp, bagasse, kenaf, bacterial cellulose, squirt cellulose, and valonia cellulose Natural cellulose, and regenerated cellulose represented by rayon fiber and cupra fiber can be used. From the viewpoint of easy material procurement, it is preferable to use wood-based natural cellulose as a raw material.

セルロースナノファイバーの製造方法も特に限定されないが、例えばグラインダーによる機械処理の他、TEMPO等のN−オキシル化合物を用いた酸化処理、希酸加水分解処理、酵素処理等を機械処理と併用してセルロースナノファイバーを得る方法が知られている。また、バクテリアセルロースもセルロースナノファイバーとして用いることができる。さらに、各種天然セルロースを各種セルロース溶剤に溶解させたのち、電解紡糸することによって得られる再生セルロースナノファイバーを用いてもよい。特に、TEMPOをはじめとするN−オキシル化合物を用いた酸化反応では、結晶表面のセルロース分子鎖が持つグルコピラノース単位の第6位の−CH2OHが高い選択性で酸化され、アルデヒド基を経てカルボキシ基に変換される。このように、結晶表面に導入されたカルボキシ基を有するセルロースナノファイバー間には静電的な反発力が働くため、ミクロフィブリル単位にまで分散したセルロースシングルナノファイバーを得ることができる。   The method for producing cellulose nanofiber is not particularly limited. For example, in addition to mechanical treatment with a grinder, oxidation treatment using N-oxyl compounds such as TEMPO, dilute acid hydrolysis treatment, enzyme treatment, etc. are used in combination with mechanical treatment. Methods for obtaining nanofibers are known. Bacterial cellulose can also be used as the cellulose nanofiber. Furthermore, regenerated cellulose nanofibers obtained by dissolving various natural celluloses in various cellulose solvents and then performing electrospinning may be used. In particular, in an oxidation reaction using an N-oxyl compound such as TEMPO, -CH2OH at the 6th position of the glucopyranose unit of the cellulose molecular chain on the crystal surface is oxidized with high selectivity, and a carboxy group via an aldehyde group. Is converted to Thus, since electrostatic repulsion acts between the cellulose nanofibers having a carboxy group introduced on the crystal surface, cellulose single nanofibers dispersed in microfibril units can be obtained.

上記セルロースシングルナノファイバー中のカルボキシ基の含有量は、該セルロースシングルナノファイバー1g当たり0.1mmol以上5.0mmol以下の範囲内であることが好ましく、0.5mmol以上3.0mmol以下であることがより好ましい。カルボキシ基量が0.1mmol/g以上であると、分散安定性が良好である。カルボキシ基量が5.0mmol/g以下であると、セルロースシングルナノファイバーの結晶構造が十分に保持され、作製するハードコートフィルムの硬度が良好である。   The content of the carboxy group in the cellulose single nanofiber is preferably in the range of 0.1 mmol to 5.0 mmol, and preferably 0.5 mmol to 3.0 mmol, per 1 g of the cellulose single nanofiber. More preferred. When the carboxy group amount is 0.1 mmol / g or more, the dispersion stability is good. When the amount of carboxy group is 5.0 mmol / g or less, the crystal structure of the cellulose single nanofiber is sufficiently retained, and the hardness of the hard coat film to be produced is good.

以下、木材系天然セルロースから、N−オキシル化合物を用いた酸化反応により導入されたカルボキシ基を有するセルロースシングルナノファイバーの分散液を調製する方法の一例を説明するが、ナノファイバー調整方法としてはこの方法に限らない。この例の調整方法は、木材系天然セルロースを、N−オキシル化合物を用いて酸化して酸化セルロースを得る工程(酸化工程)と、酸化セルロースのカルボキシル基をアンモニウム塩化する工程(アンモニウム塩化工程)と、該酸化セルロースを水性媒体中で微細化してセルロースシングルナノファイバー分散液を調製する工程(微細化工程)とを含む。   Hereinafter, an example of a method for preparing a dispersion of cellulose single nanofibers having a carboxy group introduced by an oxidation reaction using an N-oxyl compound from wood-based natural cellulose will be described. It is not limited to the method. The adjustment method of this example includes a step of oxidizing wood-based natural cellulose with an N-oxyl compound to obtain oxidized cellulose (oxidation step), a step of ammonium chlorinating the carboxyl group of oxidized cellulose (ammonium chloride step), And a step of refining the oxidized cellulose in an aqueous medium to prepare a cellulose single nanofiber dispersion (a refining step).

(酸化工程)
木材系天然セルロースとしては、特に限定されず、針葉樹パルプや広葉樹パルプ、古紙パルプ等、一般的にセルロースナノファイバーの製造に用いられるものを用いることができる。精製および微細化のしやすさから、針葉樹パルプが好ましい。N−オキシル化合物としては、TEMPO(2,2,6,6−テトラメチルピペリジニル−1−オキシラジカル)、2,2,6,6−テトラメチル−4−ヒドロキシピペリジン−1−オキシル、4−メトキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−オキシル、4−エトキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−オキシル、4−アセトアミド−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−オキシル等、が挙げられる。その中でも、TEMPOが好ましい。N−オキシル化合物の使用量は、触媒としての量でよく、特に限定されない。通常、酸化処理する木材系天然セルロースの固形分に対して0.01〜5.0質量%程度である。
(Oxidation process)
The wood-based natural cellulose is not particularly limited, and those generally used for producing cellulose nanofibers such as softwood pulp, hardwood pulp, and waste paper pulp can be used. Softwood pulp is preferred because it is easily refined and refined. Examples of N-oxyl compounds include TEMPO (2,2,6,6-tetramethylpiperidinyl-1-oxy radical), 2,2,6,6-tetramethyl-4-hydroxypiperidine-1-oxyl, 4 -Methoxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl, 4-ethoxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl, 4-acetamido-2,2,6,6 -Tetramethylpiperidine-N-oxyl and the like. Among these, TEMPO is preferable. The amount of the N-oxyl compound used is not particularly limited, and may be an amount as a catalyst. Usually, it is about 0.01-5.0 mass% with respect to solid content of the wood type natural cellulose to oxidize.

N−オキシル化合物を用いた酸化方法としては、木材系天然セルロースを水中に分散させ、N−オキシル化合物の共存下で酸化処理する方法が挙げられる。このとき、N−オキシル化合物とともに、共酸化剤を併用することが好ましい。この場合、反応系内において、N−オキシル化合物が順次共酸化剤により酸化されてオキソアンモニウム塩が生成し、該オキソアンモニウム塩によりセルロースが酸化される。かかる酸化処理によれば、温和な条件でも酸化反応が円滑に進行し、カルボキシ基の導入効率が向上する。酸化処理を温和な条件で行うと、セルロースの結晶構造を維持しやすい。上記共酸化剤としては、ハロゲン、次亜ハロゲン酸、亜ハロゲン酸や過ハロゲン酸、またはそれらの塩、ハロゲン酸化物、窒素酸化物、過酸化物等、酸化反応を推進することが可能であれば、いずれの酸化剤も用いることができる。入手の容易さや反応性から、次亜塩素酸ナトリウムが好ましい。共酸化剤の使用量は、酸化反応を促進することができる量でよく、特に限定されない。通常、酸化処理する木材系天然セルロースの固形分に対して1〜200質量%程度である。   Examples of the oxidation method using an N-oxyl compound include a method in which wood-based natural cellulose is dispersed in water and oxidized in the presence of the N-oxyl compound. At this time, it is preferable to use a co-oxidant together with the N-oxyl compound. In this case, in the reaction system, the N-oxyl compound is sequentially oxidized by a co-oxidant to produce an oxoammonium salt, and cellulose is oxidized by the oxoammonium salt. According to such oxidation treatment, the oxidation reaction proceeds smoothly even under mild conditions, and the introduction efficiency of the carboxy group is improved. When the oxidation treatment is performed under mild conditions, it is easy to maintain the crystal structure of cellulose. As the above-mentioned co-oxidant, halogen, hypohalous acid, halous acid, perhalogen acid, or salts thereof, halogen oxide, nitrogen oxide, peroxide, etc. should be able to promote the oxidation reaction. Any oxidizing agent can be used. Sodium hypochlorite is preferred because of its availability and reactivity. The amount of the co-oxidant used is not particularly limited, and may be an amount that can promote the oxidation reaction. Usually, it is about 1-200 mass% with respect to solid content of the wood type natural cellulose to oxidize.

上記N−オキシル化合物および共酸化剤とともに、臭化物およびヨウ化物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物をさらに併用してもよい。これにより、酸化反応を円滑に進行させることができ、カルボキシル基の導入効率を改善することができる。該化合物としては、臭化ナトリウムまたは臭化リチウムが好ましく、コストや安定性から、臭化ナトリウムがより好ましい。該化合物の使用量は、酸化反応を促進することができる量でよく、特に限定されない。通常、酸化処理する木材系天然セルロースの固形分に対して1〜50質量%程度である。   Along with the N-oxyl compound and the co-oxidant, at least one compound selected from the group consisting of bromide and iodide may be further used in combination. Thereby, an oxidation reaction can be advanced smoothly and the introduction efficiency of a carboxyl group can be improved. As the compound, sodium bromide or lithium bromide is preferable, and sodium bromide is more preferable from the viewpoint of cost and stability. The amount of the compound used is not particularly limited, and may be an amount that can promote the oxidation reaction. Usually, it is about 1-50 mass% with respect to solid content of the wood type natural cellulose to oxidize.

酸化反応の反応温度は、4〜50℃が好ましく、10〜40℃がより好ましい。反応温度が4℃未満であると、試薬の反応性が低下し反応時間が長くなってしまう。一方、反応温度が50℃を超えると副反応が促進して試料が低分子化し、増粘性の低下を引き起こす。酸化処理の反応時間は、反応温度や所望のカルボキシ基量等を考慮して適宜設定でき、特に限定されないが、通常1〜5時間程度である。   The reaction temperature of the oxidation reaction is preferably 4 to 50 ° C, more preferably 10 to 40 ° C. When the reaction temperature is less than 4 ° C., the reactivity of the reagent is lowered and the reaction time is prolonged. On the other hand, when the reaction temperature exceeds 50 ° C., the side reaction is promoted to lower the molecular weight of the sample and cause a decrease in viscosity. The reaction time of the oxidation treatment can be appropriately set in consideration of the reaction temperature, the desired amount of carboxy group, and the like, and is not particularly limited, but is usually about 1 to 5 hours.

酸化反応時の反応系のpHは、9〜11が好ましい。pHが9以上であると反応を効率よく進めることができる。pHが11を超えると副反応が進行し、試料の分解が促進されてしまうおそれがある。上記酸化処理においては、酸化が進行するにつれて、カルボキシ基が生成することにより系内のpHが低下してしまうため、酸化処理中、反応系のpHを9〜11に保つことが好ましい。反応系のpHを9〜11に保つ方法としては、pHの低下に応じてアルカリ水溶液を添加する方法が挙げられる。アルカリ水溶液としては、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化リチウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、アンモニア水溶液、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液、水酸化テトラエチルアンモニウム水溶液、水酸化テトラブチルアンモニウム水溶液、水酸化ベンジルトリメチルアンモニウム水溶液等の有機アルカリ等、が挙げられる。   The pH of the reaction system during the oxidation reaction is preferably 9-11. When the pH is 9 or more, the reaction can be efficiently carried out. If the pH exceeds 11, side reactions may progress and the decomposition of the sample may be accelerated. In the above oxidation treatment, as the oxidation proceeds, the pH in the system decreases due to the formation of a carboxy group, and therefore the pH of the reaction system is preferably maintained at 9 to 11 during the oxidation treatment. Examples of a method for maintaining the pH of the reaction system at 9 to 11 include a method of adding an alkaline aqueous solution in accordance with a decrease in pH. Examples of alkaline aqueous solutions include sodium hydroxide aqueous solution, lithium hydroxide aqueous solution, potassium hydroxide aqueous solution, ammonia aqueous solution, tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, tetraethylammonium hydroxide aqueous solution, tetrabutylammonium hydroxide aqueous solution, benzyltrimethylammonium hydroxide aqueous solution, etc. Organic alkalis, and the like.

N−オキシル化合物による酸化反応は、反応系にアルコールを添加することにより停止させることができる。このとき、反応系のpHは9〜11に保つことが好ましい。添加するアルコールとしては、反応をすばやく終了させるためメタノール、エタノール、プロパノール等の低分子量のアルコールが好ましく、反応により生成される副産物の安全性等から、エタノールが特に好ましい。   The oxidation reaction with the N-oxyl compound can be stopped by adding alcohol to the reaction system. At this time, the pH of the reaction system is preferably maintained at 9-11. The alcohol to be added is preferably a low molecular weight alcohol such as methanol, ethanol or propanol in order to quickly terminate the reaction, and ethanol is particularly preferred from the viewpoint of the safety of by-products produced by the reaction.

酸化処理後の反応液は、N−オキシル化合物等の触媒や不純物等を除去するために、反応液に含まれる酸化セルロースを回収し、洗浄液で洗浄する。酸化セルロースの回収は、ガラスフィルターや20μm孔径のナイロンメッシュを用いたろ過等の公知の方法により実施できる。また、酸化セルロースの洗浄に用いる洗浄液としては、酸化反応時のpHをコントロールする際にアルカリ化されたカルボルキシル基を一旦酸性化するため、塩酸、蒸留水の順で洗浄するのが好ましい。   In order to remove a catalyst such as an N-oxyl compound, impurities, and the like, the oxidized reaction solution is recovered from the oxidized cellulose contained in the reaction solution and washed with a cleaning solution. Oxidized cellulose can be collected by a known method such as filtration using a glass filter or a nylon mesh having a 20 μm pore size. In addition, as a cleaning liquid used for cleaning oxidized cellulose, it is preferable to wash in order of hydrochloric acid and distilled water in order to once acidify the alkalized carboxyl group when controlling the pH during the oxidation reaction.

(アンモニウム塩化工程)
その後、作製するセルロースシングルナノファイバーと電離放射線硬化型樹脂組成物との親和性を高めるために、回収したセルロースシングルナノファイバーを蒸留水等に分散させた後、四級アルキルアンモニウム塩を加える。このときの四級アルキルアンモニウム塩としては、モノアルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、トリアルキルモノメチルアンモニウム塩、アルキルベンジルジメチルアンモニウム塩等が挙げられるが、特に限定しない。
(Ammonium chloride process)
Thereafter, in order to increase the affinity between the produced cellulose single nanofiber and the ionizing radiation curable resin composition, the recovered cellulose single nanofiber is dispersed in distilled water or the like, and then a quaternary alkyl ammonium salt is added. Examples of the quaternary alkylammonium salt at this time include monoalkyltrimethylammonium salt, dialkyldimethylammonium salt, trialkylmonomethylammonium salt, and alkylbenzyldimethylammonium salt, but are not particularly limited.

(微細化工程)
続いてセルロースシングルナノファイバー分散液に物理的解繊処理を施して、酸化セルロースを微細化する。物理的解繊処理としては、高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザー、ボールミル、ロールミル、カッターミル、遊星ミル、ジェットミル、アトライター、グラインダー、ジューサーミキサー、ホモミキサー、超音波ホモジナイザー、ナノジナイザー、水中対向衝突等の機械的処理が挙げられる。このような物理的解繊処理を行うことで、懸濁液中の酸化セルロースが微細化され、繊維表面にカルボキシ基を有するセルロースナノファイバーの分散液を得ることができる。このときの物理的解繊処理の時間や回数により、得られるセルロースシングルナノファイバー分散液に含まれるセルロースシングルナノファイバーの数平均短軸径および数平均長軸径を調整できる。
(Miniaturization process)
Subsequently, the cellulose single nanofiber dispersion is subjected to a physical defibrating treatment to refine the oxidized cellulose. For physical fibrillation treatment, high pressure homogenizer, ultra high pressure homogenizer, ball mill, roll mill, cutter mill, planetary mill, jet mill, attritor, grinder, juicer mixer, homomixer, ultrasonic homogenizer, nanogenizer, underwater facing collision, etc. Mechanical treatment is mentioned. By performing such physical fibrillation treatment, the oxidized cellulose in the suspension is refined, and a dispersion of cellulose nanofibers having a carboxy group on the fiber surface can be obtained. The number average minor axis diameter and number average major axis diameter of the cellulose single nanofibers contained in the obtained cellulose single nanofiber dispersion liquid can be adjusted by the time and number of times of physical fibrillation treatment at this time.

このようにして微細化したセルロースシングルナノファイバー分散液を電離放射線硬化型樹脂組成物および光重合開始剤と混合し、電離放射線硬化型樹脂組成物からなる塗工液が完成する。   The cellulose single nanofiber dispersion liquid thus refined is mixed with an ionizing radiation curable resin composition and a photopolymerization initiator to complete a coating liquid comprising the ionizing radiation curable resin composition.

または、上述のようなアンモニウム塩化工程および微細化工程を踏まず、酸化工程までを行った後、電離放射線硬化型樹脂組成物、四級アンモニウム塩、開始剤を加え、上記の物理的解繊処理を施しても構わない。処理条件により、セルロースシングルナノファイバーの数平均短軸径および数平均長軸径を調整できる。   Alternatively, after following the ammonium chlorination step and the miniaturization step as described above, the oxidation step is performed, and then the ionizing radiation curable resin composition, the quaternary ammonium salt and the initiator are added, and the above physical fibrillation treatment is performed. May be applied. The number average minor axis diameter and number average major axis diameter of the cellulose single nanofiber can be adjusted depending on the treatment conditions.

本発明におけるセルロースシングルナノファイバーの添加量は、電離放射線硬化型樹脂組成物に対して0.1質量%以上40質量%以下が好ましい。添加量が0.1質量%以下では、添加する効果が現れず、添加量が40質量%以上では、ハードコートフィルムの透明性と平滑性が失われる。   The addition amount of the cellulose single nanofiber in the present invention is preferably 0.1% by mass or more and 40% by mass or less with respect to the ionizing radiation curable resin composition. When the addition amount is 0.1% by mass or less, the effect of addition does not appear, and when the addition amount is 40% by mass or more, the transparency and smoothness of the hard coat film are lost.

本発明のハードコートフィルムを形成するために用いる電離放射線硬化型樹脂組成物からなる塗工液には、熱可塑性樹脂を添加しても構わない。例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、テフロン(登録商標)、ABS樹脂、ポリアミド、ポリアセタロール、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタラート、ポリブチレンテレフタラート、ポリフェニレン、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミドイミド、ビニルアルコール等を使用することができ、特にその材料を限定しない。また、これら材料のフッ化物、スルホン化物、窒化物等、適宜官能基を設ける等しても構わない。   A thermoplastic resin may be added to the coating liquid made of the ionizing radiation curable resin composition used to form the hard coat film of the present invention. Examples include polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene, polyvinyl acetate, Teflon (registered trademark), ABS resin, polyamide, polyacetalol, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyphenylene, polyolefin, polyamide, Polyetheretherketone, polyamideimide, vinyl alcohol and the like can be used, and the material is not particularly limited. In addition, a functional group such as fluoride, sulfonate, or nitride of these materials may be provided as appropriate.

さらに、電離放射線硬化型樹脂組成物からなる塗工液には、必要に応じて、溶媒を加えることができる。溶媒としては、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、シクロヘキシルベンゼン等の芳香族炭化水素類、n−ヘキサン等の炭化水素類、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、プロピレンオキシド、ジオキサン、ジオキソラン、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、メチルイソブチルケトン、メチルブチルケトン、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、プロピオン酸エチル、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、さらには、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、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール等のアルコール類、水等の中から、溶解性、塗工適正、乾燥速度等を考慮し適宜選択される。   Furthermore, a solvent can be added to the coating liquid comprising the ionizing radiation curable resin composition as necessary. Solvents include aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, cyclohexane and cyclohexylbenzene, hydrocarbons such as n-hexane, dibutyl ether, dimethoxymethane, dimethoxyethane, diethoxyethane, propylene oxide, dioxane, dioxolane, and trioxane. , Ethers such as tetrahydrofuran, anisole and phenetole, and ketones such as methyl isobutyl ketone, methyl butyl ketone, acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, dipropyl ketone, diisobutyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, methylcyclohexanone, and methylcyclohexanone , Ethyl formate, propyl formate, n-pentyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, From esters such as acid n-pentyl and γ-ptyrolactone, cellosolves such as methyl cellosolve, cellosolve, butyl cellosolve, cellosolve acetate, alcohols such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, butanol, water, etc. It is appropriately selected in consideration of solubility, coating suitability, drying speed and the like.

また、電離放射線硬化型樹脂組成物からなる塗工液には添加剤として、表面調整剤、屈折率調整剤、密着性向上剤、硬化剤、消泡剤等を加えることもできる。また、電離放射線硬化型樹脂組成物からなる塗工液には添加剤として、更なる硬度上昇のため、シリカ微粒子、アクリル微粒子、金属微粒子等を加えることもできる。その他、帯電防止剤等機能材料を加えても構わない。   In addition, a surface adjusting agent, a refractive index adjusting agent, an adhesion improver, a curing agent, an antifoaming agent, and the like can be added as an additive to the coating liquid composed of the ionizing radiation curable resin composition. In addition, silica fine particles, acrylic fine particles, metal fine particles, and the like can be added as additives to the coating liquid made of the ionizing radiation curable resin composition in order to further increase the hardness. In addition, a functional material such as an antistatic agent may be added.

電離放射線硬化型樹脂組成物からなる塗工液の粘度は、選択する塗工方法にも依存するが、30〜2000mPa・sec程度がよい。2000mPa・secを超えると、塗工の平坦性が担保できない上、塗工液のフィルタリングや、脱泡処理に困難が生じる。30mPa・secを下回ると、塗工直後の塗膜の流動性が大きく塗工の平坦性が確保できなくなる。さらには50〜800mPa・sec程度が好ましい。   The viscosity of the coating liquid made of the ionizing radiation curable resin composition depends on the selected coating method, but is preferably about 30 to 2000 mPa · sec. When it exceeds 2000 mPa · sec, the flatness of the coating cannot be ensured, and the filtering of the coating liquid and the defoaming process become difficult. If it is less than 30 mPa · sec, the fluidity of the coating film immediately after coating is so great that flatness of coating cannot be ensured. Furthermore, about 50 to 800 mPa · sec is preferable.

本発明における電離放射線硬化型樹脂組成物からなる塗工液の脱泡処理方法としては、静置処理、遠心分離、膜透過、多軸押出機による脱泡等が挙げられるが、特に限定しない。   Examples of the defoaming treatment method for the coating liquid comprising the ionizing radiation curable resin composition in the present invention include, but are not particularly limited to, stationary treatment, centrifugal separation, membrane permeation, and defoaming with a multi-screw extruder.

本発明における電離放射線硬化型樹脂組成物からなる塗工液の支持体11への塗工方法としては、スクリーン印刷法、ドクターブレード法、グラビア印刷法、ダイコート法、インクジェット法等既存の塗布方法が挙げられる。好適には、ダイコート法が用いられる。支持体11へ電離放射線硬化型樹脂組成物からなる塗工液を塗布し、乾燥および光硬化した後、支持体11から剥離することにより目的とするハードコートフィルム12を得る。   Examples of the coating method of the coating liquid comprising the ionizing radiation curable resin composition according to the present invention on the support 11 include existing coating methods such as a screen printing method, a doctor blade method, a gravure printing method, a die coating method, and an inkjet method. Can be mentioned. Preferably, a die coating method is used. A coating liquid made of an ionizing radiation curable resin composition is applied to the support 11, dried and photocured, and then peeled from the support 11 to obtain the intended hard coat film 12.

本発明のハードコートフィルム12は、複数層から形成されても構わない。例えば二層から形成される場合、一層目を支持体11に対して塗布乾燥硬化させた後、二層目をそれぞれ塗工、乾燥、硬化させる方式と、一、二層目を同時に重層塗工させた後、同時に乾燥および硬化させる方式とがあるが、いずれの方式を用いても構わない。層毎に塗工、乾燥、硬化させる場合は、一層目乃至二層目を硬化させる場合、半硬化させると層間の界面の密着性が向上する。多層化する場合は層によって機能性を変化させても構わない。例えば、層毎にセルロースナノファイバーの添加量を変化させ硬度を調整したり、最表層にのみ四級アルキルアミン等の帯電防止剤を増加させたり、等しても構わない。   The hard coat film 12 of the present invention may be formed from a plurality of layers. For example, when formed from two layers, the first layer is applied to the support 11 and dried and cured, and then the second layer is applied, dried and cured, and the first and second layers are simultaneously applied in multiple layers. After drying, there is a method of drying and curing at the same time, but any method may be used. In the case of coating, drying, and curing for each layer, when the first to second layers are cured, the semi-cured structure improves the adhesion at the interface between the layers. In the case of multilayering, the functionality may be changed depending on the layer. For example, the addition amount of cellulose nanofibers may be changed for each layer to adjust the hardness, or an antistatic agent such as quaternary alkylamine may be increased only on the outermost layer.

本発明における支持体11には、PETフィルム等の樹脂フィルムや、平滑かつ平坦なドラム型ロールまたはエンドレスベルト等を用いる。   For the support 11 in the present invention, a resin film such as a PET film, a smooth and flat drum-type roll, an endless belt, or the like is used.

また、本発明によるハードコートフィルム12は、引張および伸び特性に優れており、光学フィルム以外の用途にも展開することが可能である。例えば、表面にSiO膜を形成することによりガスバリア性を持たせることも可能である。また、表面に透明伝導膜を形成することにより、透明伝導フィルムとしての使用も可能である。 Moreover, the hard coat film 12 according to the present invention is excellent in tensile and elongation properties, and can be developed for uses other than optical films. For example, it is possible to provide gas barrier properties by forming a SiO 2 film on the surface. Moreover, use as a transparent conductive film is also possible by forming a transparent conductive film on the surface.

以下の実施例で用いるセルロースナノファイバーは、次のようにして調整した。   Cellulose nanofibers used in the following examples were prepared as follows.

(木材セルロースのTEMPO酸化)
針葉樹クラフトパルプ70gを蒸留水3500gに懸濁し、蒸留水350gにTEMPOを0.7g、臭化ナトリウムを7g溶解させた溶液を加え、20℃まで冷却した。ここに2mol/L、密度1.15g/mLの次亜塩素酸ナトリウム水溶液450gを滴下により添加し、酸化反応を開始した。系内の温度は常に20℃に保ち、反応中のpHの低下は0.5Nの水酸化ナトリウム水溶液を添加することでpH10に保ち続けた。セルロースの質量に対して、水酸化ナトリウムが3.00mmol/gになった時点で、過剰量のエタノールを添加し反応を停止させた。その後、ガラスフィルターを用いて1mol/Lの塩酸で洗浄を行い、蒸留水によるろ過洗浄を繰り返し、酸化パルプを得た。
(TEMPO oxidation of wood cellulose)
70 g of softwood kraft pulp was suspended in 3500 g of distilled water, and a solution of 0.7 g of TEMPO and 7 g of sodium bromide dissolved in 350 g of distilled water was added and cooled to 20 ° C. 450 g of sodium hypochlorite aqueous solution having a concentration of 2 mol / L and a density of 1.15 g / mL was added dropwise thereto to initiate an oxidation reaction. The temperature in the system was always kept at 20 ° C., and the decrease in pH during the reaction was kept at pH 10 by adding a 0.5N aqueous sodium hydroxide solution. When sodium hydroxide reached 3.00 mmol / g based on the mass of cellulose, an excessive amount of ethanol was added to stop the reaction. Then, it wash | cleaned with 1 mol / L hydrochloric acid using the glass filter, the filtration washing | cleaning by distilled water was repeated, and the oxidized pulp was obtained.

(実施例1)
新中村化学工業社製のUA122Pを20質量部、共栄社化学社製のライトアクリレート9EG−Aを20質量部、日本合成化学社製の紫光UV−7605Bを20重量部、BASF社製のイルガキュア184(光重合開始剤)を5質量部、酸化パルプを5質量部、興人社製のジメチルアミノプロピルアクリルアミド塩化メチル4級塩を1質量部それぞれ用い、遊星ボールミルを用いて1−メトキシ−2−プロパノールとイソプロパノールの混合液に分散し、超音波をかけて脱泡し塗工液を調整した。この塗工液をPETフィルム(東レ製:膜厚75μm)の片面にダイコーターを用いて塗布し、100℃60秒間オーブンで乾燥し、紫外線照射装置を用いて照射線量300mJ/mで紫外線照射を行うことにより乾燥膜厚45μmの透明なハードコートフィルムを形成させた。この形成したハードコートフィルムは、日本工業規格JIS K7161:1994で規定される応力−ひずみ曲線における引張破壊ひずみが15%、引張強さが45MPaであった。また、この形成したハードコートフィルムは、日本工業規格JIS K5600−5−4:1999で規定される鉛筆硬度が2Hであった。
(Example 1)
20 parts by mass of UA122P manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., 20 parts by mass of Light Acrylate 9EG-A manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd. 5 parts by mass of photopolymerization initiator), 5 parts by mass of oxidized pulp, 1 part by mass of dimethylaminopropylacrylamide methyl chloride quaternary salt manufactured by Kojin Co., Ltd., and 1-methoxy-2-propanol using a planetary ball mill The mixture was dispersed in a mixed solution of propanol and isopropanol and defoamed by applying ultrasonic waves to prepare a coating solution. This coating solution is applied on one side of a PET film (Toray: 75 μm thickness) using a die coater, dried in an oven at 100 ° C. for 60 seconds, and irradiated with ultraviolet rays at an irradiation dose of 300 mJ / m 2 using an ultraviolet irradiation device. Was performed to form a transparent hard coat film having a dry film thickness of 45 μm. This formed hard coat film had a tensile fracture strain of 15% and a tensile strength of 45 MPa in a stress-strain curve defined by Japanese Industrial Standard JIS K7161: 1994. The formed hard coat film had a pencil hardness of 2H as defined in Japanese Industrial Standard JIS K5600-5-4: 1999.

(実施例2)
共栄社化学社製のエポキシエステル3002A(N)を50質量部、日本合成化学社製の紫光UV−7605Bを50重量部、BASF社製のイルガキュア184(光重合開始剤)を5質量部、酸化パルプを5質量部、興人社製のジメチルアミノプロピルアクリルアミド塩化メチル4級塩を1質量部それぞれ用い、これを1−メトキシ−2−プロパノールとメチルエチルケトンの混合液に分散し、PETフィルム(東レ製:膜厚75μm)の片面にダイコーターを用いて塗布し、100℃60秒間オーブンで乾燥し、紫外線照射装置を用いて照射線量300mJ/mで紫外線照射を行うことにより乾燥膜厚45μmの透明なフィルムを形成させた。この形成したハードコートフィルムは、日本工業規格JIS K7161:1994で規定される応力−ひずみ曲線における引張破壊ひずみが6%、引張強さが50MPaであった。また、この形成したハードコートフィルムは、日本工業規格JIS K5600−5−4:1999で規定される鉛筆硬度評価方法に従った鉛筆硬度が2Hであった。
(Example 2)
50 parts by weight of epoxy ester 3002A (N) manufactured by Kyoeisha Chemical Co., 50 parts by weight of purple light UV-7605B manufactured by Nippon Synthetic Chemical Co., Ltd., 5 parts by weight of Irgacure 184 (photopolymerization initiator) manufactured by BASF, oxidized pulp 5 parts by mass and 1 part by mass of dimethylaminopropylacrylamide methyl chloride quaternary salt manufactured by Kojin Co., Ltd., each of which is dispersed in a mixture of 1-methoxy-2-propanol and methyl ethyl ketone, and a PET film (Toray Industries, Inc .: The film is coated on one side with a film thickness of 75 μm using a die coater, dried in an oven at 100 ° C. for 60 seconds, and then irradiated with ultraviolet rays at an irradiation dose of 300 mJ / m 2 using an ultraviolet irradiation device to obtain a transparent film having a dry film thickness of 45 μm. A film was formed. The formed hard coat film had a tensile fracture strain of 6% and a tensile strength of 50 MPa in a stress-strain curve defined by Japanese Industrial Standard JIS K7161: 1994. The formed hard coat film had a pencil hardness of 2H according to the pencil hardness evaluation method defined in Japanese Industrial Standard JIS K5600-5-4: 1999.

(比較例1)
富士フィルム社製のトリアセチルセルロースフィルム(膜厚40μm)は、日本工業規格JIS K7161:1994で規定される応力−ひずみ曲線における引張破壊ひずみが15%、引張強さが130MPaであった。また、この富士フィルム社製のトリアセチルセルロースフィルム(膜厚40μm)は、日本工業規格JIS K5600−5−4:1999で規定される鉛筆硬度評価方法に従った鉛筆硬度が3Bであった。
(Comparative Example 1)
The triacetyl cellulose film (film thickness: 40 μm) manufactured by Fuji Film Co., Ltd. had a tensile fracture strain of 15% and a tensile strength of 130 MPa in the stress-strain curve defined by Japanese Industrial Standard JIS K7161: 1994. The triacetyl cellulose film (film thickness 40 μm) manufactured by Fuji Film Co., Ltd. had a pencil hardness of 3B according to the pencil hardness evaluation method defined in Japanese Industrial Standard JIS K5600-5-4: 1999.

基材の薄型化による搬送時の破断やしわ等を問題とせず、ハードコートフィルムの膜厚均一性を確保することができた。また、透明基材とその表面に形成するハードコートとを一体的に作製するものであり、従来の透明基材を必要としなくなることから、コスト低減の効果も得られる。また、硬度を向上させつつ、破断強度および破断時伸びを向上させることができた。   The film thickness uniformity of the hard coat film could be ensured without causing problems such as breakage and wrinkles during conveyance due to the thinning of the substrate. In addition, the transparent base material and the hard coat formed on the surface thereof are integrally produced, and a conventional transparent base material is not required, so that an effect of cost reduction can be obtained. Further, the breaking strength and elongation at break could be improved while improving the hardness.

本発明のハードコートフィルムは、各種ディスプレイに用いられる反射防止用途等の光学フィルムに利用できる。   The hard coat film of the present invention can be used for an optical film for antireflection used for various displays.

1 ・・・ハードコートフィルムと支持体
11 ・・・支持体
12 ・・・ハードコートフィルム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Hard coat film and support body 11 ... Support body 12 ... Hard coat film

Claims (5)

支持体上に電離放射線硬化型樹脂組成物からなる塗工液を塗布、乾燥、光硬化し、支持体から剥離することにより作成されるハードコートフィルムであって、
セルロースナノファイバーを含んだ前記塗工液を、支持体上に塗布、乾燥、光硬化した後に支持体から剥離することで、セルロースナノファイバーを含むことを特徴とする、ハードコートフィルム。
A hard coat film created by applying a coating liquid comprising an ionizing radiation curable resin composition on a support, drying, photocuring, and peeling from the support,
A hard coat film comprising cellulose nanofibers by coating the coating liquid containing cellulose nanofibers on a support, drying, and photocuring, followed by peeling from the support.
日本工業規格JIS K5600−5−4:1999で規定される鉛筆硬度評価方法に従った鉛筆硬度が、2H以上であることを特徴とする、請求項1に記載のハードコートフィルム。   The hard coat film according to claim 1, wherein the pencil hardness according to the pencil hardness evaluation method defined in Japanese Industrial Standard JIS K5600-5-4: 1999 is 2H or more. 乾燥膜厚が15〜50μmであり、日本工業規格JIS K7161:1994で規定される応力−ひずみ曲線における引張破壊ひずみが5〜40%、引張強さが30〜120MPaであることを特徴とする、請求項1または2に記載のハードコートフィルム。   The dry film thickness is 15 to 50 μm, the tensile fracture strain in the stress-strain curve defined by Japanese Industrial Standard JIS K7161: 1994 is 5 to 40%, and the tensile strength is 30 to 120 MPa, The hard coat film according to claim 1 or 2. 前記セルロースナノファイバーは、四級アルキルアミン化されていることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれかに記載のハードコートフィルム。   The hard coat film according to any one of claims 1 to 3, wherein the cellulose nanofiber is quaternary alkylamined. ハードコートフィルムの製造方法であって、
セルロースナノファイバーを含んだ電離放射線硬化型樹脂組成物からなる塗工液を用意し、
前記塗工液を支持体上に塗布し、
支持体上に塗布した前記塗工液を乾燥および光硬化させてフィルムを形成し、
前記形成したフィルムを支持体から剥離することでハードコートフィルムを作成する、製造方法。
A method for producing a hard coat film, comprising:
Prepare a coating liquid consisting of ionizing radiation curable resin composition containing cellulose nanofibers,
Applying the coating solution onto a support;
The coating liquid applied on the support is dried and photocured to form a film,
The manufacturing method which creates a hard coat film by peeling the formed film from a support.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017102334A (en) * 2015-12-03 2017-06-08 凸版印刷株式会社 Hard coat film, polarizing plate, and transmissive liquid crystal display
JP2019081877A (en) * 2017-10-31 2019-05-30 株式会社Dnpファインケミカル Molding sheet, laminated sheet, and curable composition for molding
JP2021155469A (en) * 2020-03-25 2021-10-07 第一工業製薬株式会社 Coating agent

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