JP2018176596A - 保護フィルム - Google Patents

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Abstract

【課題】耐傷性、透明性、反射防止性能と同時に曲面追従性を合わせ持つ画面用保護フィルムの提供。【解決手段】熱可塑性ウレタンエラストマー基材上に、少なくともポリエステルポリオールとカルボジイミド化合物を含有するアンカー層を積層し、前記アンカー層上に少なくともウレタンアクリレートと粒子を含有するハードコート層を積層した画面用保護フィルム。さらに、前記アンカー層が、ポリエステルポリオール100重量部に対して、架橋剤として、カルボジイミド化合物を0.1重量部以上100重量部以下含有することを特徴とする前記画面用保護フィルム。【選択図】図1

Description

本発明は、タッチパネルなどの画面の表面に貼り付けて、当該画面を保護するために使用される保護フィルムに関する。
従来から、プラスチックフィルムの片面にハードコート層を設けたフィルムを、液晶や有機ELなどの画面に貼着して、画面用保護フィルムとして使用している。このような画面用保護フィルムは、傷がついて画面が見え難くなることを防ぐための耐傷性に加えて、画面の視認性を低下させないために、高度な透明性と反射防止性能が要求される。このような要求に答えるために、ハードコート層に透明性を低下させない範囲で粒子を含有させるなどして、透明性と反射防止性能を両立した特許文献1などのハードコートフィルムが保護フィルムとして使用されている。
近年、液晶画面や有機EL画面が使用されているスマートフォンなどの携帯端末は、多様なデザイン性が要求されるようになっており、このような携帯端末でタッチスイッチが設けられたタッチパネルを保護するためには、曲面に貼り付けることができる保護フィルムが必要となるが、従来から保護フィルムに要求される性能である耐傷性、透明性、反射防止性能と同時に曲面追従性を合わせ持つ保護フィルムが無かった。
特開2009−227906号公報
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、本発明が解決しようとする課題は、耐傷性、透明性、反射防止性能と同時に曲面追従性を合わせ持つ画面用保護フィルムの提供である。
第1発明は、熱可塑性ウレタンエラストマー基材上に、少なくともポリエステルポリオールとカルボジイミド化合物を含有するアンカー層を積層し、前記アンカー層上に少なくともウレタンアクリレートと粒子を含有するハードコート層を積層した画面用保護フィルムである。
第2発明は、前記アンカー層が、ポリエステルポリオール100重量部に対して、架橋剤として、カルボジイミド化合物を0.1重量部以上100重量部以下含有することを特徴とする第1発明に記載の画面用保護フィルムである。
第3発明は、前記粒子が、架橋アクリル単分散粒子及び/又はシリカ粒子である第1又は第2発明に記載の画面用保護フィルムである。
第4発明は、前記アンカー層の厚みが0.2μm以上3μm以下である第1〜3発明のいずれかに記載の画面用保護フィルムである。
第5発明は、前記ハードコート層の厚みが0.8μm以上1.8μm以下である第1〜4発明のいずれかに記載の画面用保護フィルムである。
第6発明は、前記熱可塑性エラストマー基材の厚みが50μm以上100μm以下である第1〜5発明のいずれかに記載の画面用保護フィルムである。
本発明の保護フィルムは、熱可塑性ウレタンエラストマー基材(以下、TPU基材と言う。)上に薄いアンカー層を積層するだけで、粒子を含有する溶剤系のハードコート層塗工液をアンカー層上に積層しても、TPU基材に白化が生じず、高い透明性と反射防止性能を両立することができる。また、溶剤系のハードコート層塗工液を使用することができるため、ハードコート層の厚みを薄く均一なものとすることができ、保護フィルム表面のぎらつきも防止できる。さらには、アンカー層とハードコート層ともに薄くすることができるため、曲面追従性が低下することもない。この結果、本発明によれば、耐傷性、透明性、反射防止性能と同時に曲面追従性を合わせ持つ画面用保護フィルムを提供することができる。
以下に本発明の保護フィルムを、さらに詳しく説明する。
(保護フィルム)
本発明の第1実施形態である保護フィルムXの層構成の模式図を図1に示す。保護フィルムXは、本発明の必須の構成であるハードコート層4、アンカー層4A、TPU基材3の3層に加え、アンカー層2A、シリコーン吸着層2、セパレーターA1の3層をさらに積層した6層で構成されている。
(熱可塑性ウレタンエラストマー基材:TPU基材3)
本発明におけるTPU基材3は、酸化防止剤、帯電防止剤、防黴・防菌剤などの薬剤を含有していてもよい。TPU基材3は、従来公知の方法で、すなわち押出機、ニーダー、バンバリーミキサーなどに熱可塑性ウレタンエラストマー及びその他の成分を投入し溶融混練して混練物(マスターバッチ)を作成し、当該混練物をカレンダー、Tダイなどを通過させることでシート状及至板状に成形することができる。
上記のような方法で、TPU基材3は成膜可能である。しかしながら、保護フィルムXにおいては、TPU基材3はPETフィルムなどの仮支持体上に形成するか、又は仮支持体上に設けられたTPU基材の市販品を使用することが好ましい。TPU基材3単体では引張強度が小さく、TPU基材3にアンカー層4Aを積層する際にTPU基材3が伸びたり切れたりすることがある。このため、仮支持体に積層した状態のTPU基材3にアンカー層4Aを積層することが好ましい。TPU基材3の厚みは50μm以上100μm以下であることが好ましく、70μm以上100μm以下であることがより好ましい。TPU基材3の厚みが50μm未満になると、保護フィルムとしての十分な性能が得られず、100μmを超えると、曲面追従性が低下する。また、TPU基材3の破断時伸び率は120%を超えることが好ましく、300%を超えることがより好ましい。破断時伸び率が120%以下になると、保護フィルムの柔軟性がなくなり、曲面追従性が低下する。
TPU基材3を積層する仮支持体としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ウレタン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニルなどからなる1層または多層構造のフィルムを使用することができる。仮支持体の厚みは、通常5〜300μmであり、好ましくは10〜200μmである。
仮支持体上に熱可塑性ウレタンエラストマーを溶融した混練物(マスターバッチ)を塗工する方法としては、3本オフセットグラビアコーターや5本ロールコーターに代表される多段ロールコーター、ダイレクトグラビアコーター、バーコーター、エアナイフコーター、Tダイ等公知の方法が適宜使用される。
(熱可塑性ウレタンエラストマー)
熱可塑性ウレタンエラストマー(TPU)としては、以下のハードセグメント及びソフトセグメントから構成されたものが挙げられるが、保護フィルムXの曲面追従性の点から、イソシアネートとポリオール成分の配合量を適宜調節して、熱可塑性ウレタンエラストマー基材3の伸長応力を小さく、破断時伸び率を大きくすることが好ましい。
ハードセグメントとしては、ジイソシアネート及び1,4‐ブタンジオールやジエチレングリコールなどのアルカンジオール又はポリテトラメチレンエーテルグリコールなどのジアルキレングリコールからなるものなどが挙げられる。
ソフトセグメントとしては、ジイソシアネート、及びポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン−ポリオキシエチレン、ポリオキシブチレン、ポリオキシブチレン−ポリオキシエチレン、ポリテトラメチレン、又はポリオキシブチレン−ポリオキシエチレン−グリコールなどのポリエーテル系、又はアルカンジオール−ポリアジペートなどのポリエステル系からなるものなどが挙げられる。ここで、ジイソシアネートとしては、4,4’−ジフェニルメタン−ジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレン−ジイソシアネート及びイソホロンジイソシアネートなどが挙げられる。
保護フィルムXのTPU基材3には、保護フィルムXの曲面追従性を満足するための柔軟性を損なわない範囲で、熱可塑性ウレタンエラストマー成分以外に他の成分を含めることができる。その他の成分の例としては、改質剤(加工助剤)、可塑剤、熱安定剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、難燃助剤、ブロッキング防止剤などが挙げられ、これらは必要に応じて単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。
(アンカー層4A)
本発明に係る保護フィルムXでは、TPU基材3とハードコート層4の間にアンカー層4Aを設ける。アンカー層4Aを設ける目的は、薄いハードコート層4をムラなく塗工して、硬化時のカールの発生を防止するとともに、ハードコート層4を塗工することにより生じるTPU基材3の白化を防止することである。
ハードコート層4は、保護フィルムX全体の曲面追従性を確保するために、柔軟性を有するものでなければならない。ハードコート層4の柔軟性を確保するためには、ハードコート層4を薄くする必要がある。したがって、本発明に適するハードコート層4は、薄くても十分な耐傷性を有し、クラックが入り難い性質を有するものが好ましい。このようなハードコート層4としては、ウレタンアクリレートを主成分とするハードコート層塗工液を塗工後に熱又は光硬化させることにより得られるものが好ましい。ウレタンアクリレートを主成分とする塗工液は、溶剤系の塗工液であることが好ましい。無溶剤系の塗工液は低粘度にすることが困難で、塗工ムラが発生しやすいため、本発明のように薄いハードコート層の塗工には適さず、また、塗工ムラが発生しやすいことにより、硬化時のカールも発生し易くなるからである。
従来から、ハードコート層4に低屈折率層を積層することによって、反射防止性能を持たせた反射防止フィルムが提案されているが、本発明の保護フィルムXは、ハードコート層4に反射防止性能を持たせている。ハードコート層4とは別に低屈折率層等を設けると、保護フィルムX全体が厚くなり曲面追従性能が低下するほか、保護フィルムXが必要以上に高価になるからである。
ハードコート層4に反射防止性能を持たせる方法としては、ハードコート層4に粒子を含有する方法が最も好ましい。ハードコート層4中に粒子を含有することにより、ハードコート層4に反射防止性能を付加し、薄いハードコート層4のみで耐傷性と反射防止性能を賄うことができるので、保護フィルムX全体が厚くならず、曲面追従性が、ほとんど低下しない。
しかしながら、TPU基材3に直接、前記ハードコート層塗工液を塗工すると、ハードコート層塗工液中に溶剤が含まれているため、この溶剤によってTPU基材3が侵食され、保護フィルムXに白化が発生し、透明度が低下する。アンカー層4Aは、直接的には、この白化対策のために設けられるものである。アンカー層4Aを設けることにより、溶剤系のハードコート層塗工液が使用可能となるので、薄いハードコート層4をムラなく塗工して、硬化時のカールの発生を防止する効果もある。
アンカー層4Aは、ポリオールを主成分とすることが好ましく、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、アクリルポリオール、ポリカーボネートポリオール、エポキシポリオール他が使用可能であるが、アンカー層4A上に溶剤系ハードコート層塗工液を塗工した場合のTPU基材3の白化防止の点では、ポリエステルポリオールがより好ましい。
本発明において、アンカー層4Aは、ポリエステルポリオール100重量部に対して、架橋剤として、カルボジイミド化合物を0.1重量部以上100重量部以下配合されたものが好ましい。カルボジイミド化合物の配合量が0.1重量部を下回ると、アンカー層4Aの塗工液が十分に架橋せず、アンカー層4A上に前記ハードコート層塗工液を塗工すると、ハードコート層塗工液中の溶剤によってTPU基材3が侵食され、保護フィルムXに白化が発生し、透明度が低下する。また、カルボジイミド化合物の配合量が100重量部を上回ると、アンカー層4A自体が白化する。保護フィルムXでは、このようなアンカー層4Aを用いることで、アンカー層4AのTPU基材3への良好な接着性と、アンカー層4A上に溶剤系ハードコート層塗工液を塗工した場合のハードコート層4のアンカー層4Aへの良好な接着性、及び、TPU基材3の白化防止効果を両立することができる。
アンカー層4Aの主成分であるポリエステルポリオールは、多価カルボン酸と多価アルコールを縮重合したものである。多価カルボン酸としては、マロン酸、グルタール酸、アジピン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、セバチン酸、ドデカンジカルボン酸などの脂肪族多価カルボン酸、フマル酸、無水マレイン酸などの不飽和多価カルボン酸、フタル酸、ジメチルフタル酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ジメチルテレフタル酸、5−ソジウムスルホイソフタル酸などの芳香族多価カルボン酸などが挙げられる。
多価アルコールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3―ブタンジオール、1,4―ブタンジオール、2,3―ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,5―ペンタンジオール、1,6―ヘキサンジオール、3―メチル1,5―ペンタンジオール、2―エチル1,3―ヘキサンジオール、2,2,4―トリメチル1,3―ペンタンジオール、1,8―オクタンジオール、1,10―デカンジオールなどの脂肪族グリコール、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールAなどの脂環グリコール、キシレングリコール、ビスヒドロキシエトキシベンゼン、ビスヒドロキシエチルテレフタレートなどの芳香族グリコール、トリメチロールプロパン、グリセリンなどの脂肪族トリオールなどを挙げることができる。これらの組み合わせによる各種の公知のポリエステルポリオールを用いることができるが、数平均分子量として1000〜40000の範囲のものが好ましく、水酸基価としては1〜30mgKOH/gのものを用いることができる。数平均分子量が1000未満であると接着力が不十分であり、40000を越えると加工性、塗膜外観、溶解性が劣ることがある。
本発明におけるアンカー層4Aには、TPU基材3への接着性を向上するためにカルボジイミド化合物が添加される。アンカー層4Aにカルボジイミド化合物を添加することにより、薄いアンカー層4AをTPU基材3に確実に接着することができる。
カルボジイミド化合物としては例えば、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ジイソプロピルカルボジイミド、ジイソブイチルカルボジイミド、ジオクチルカルボジイミド、オクチルデシルカルボジイミド、ジ−t−ブチルカルボジイミド、ジベンジルカルボジイミド、ジフェニルカルボジイミド、N−オクタデシル−N’−フェニルカルボジイミド、N−ベンジル−N’−フェニルカルボジイミド、N−ベンジル−N’−トリルカルボジイミド、ジ−o−トルイルカルボジイミド、ジ−p−トルイルカルボジイミド、ビス(p−アミノフェニル)カルボジイミド、ビス(p−クロロフェニル)カルボジイミド、ビス(o−クロロフェニル)カルボジイミド、ビス(o−エチルフェニル)カルボジイミド、ビス(p−エチルフェニル)カルボジイミドビス(o−イソプロピルフェニル)カルボジイミド、ビス(p−イソプロピルフェニル)カルボジイミド、ビス(o−イソブチルフェニル)カルボジイミド、ビス(p−イソブチルフェニル)カルボジイミド、ビス(2,5−ジクロロフェニル)カルボジイミド、ビス(2,6−ジメチルフェニル)カルボジイミド、ビス(2,6−ジエチルフェニル)カルボジイミド、ビス(2−エチル−6−イソプロピルフェニル)カルボジイミド、ビス(2−ブチル−6−イソプロピルフェニル)カルボジイミド、ビス(2,6−ジイソプロピルフェニル)カルボジイミド、ビス(2,6−ジ−t−ブチルフェニル)カルボジイミド、ビス(2,4,6−トリメチルフェニル)カルボジイミド、ビス(2,4,6−トリイソプロピルフェニル)カルボジイミド、ビス(2,4,6−トリブチルフェニル)カルボジイミド、ジ−β−ナフチルカルボジイミド、N−トリル−N’−シクロヘキシルカルボジイミド、N−トリル−N’−フェニルカルボジイミド、p−フェニレンビス(o−トルイルカルボジイミド)、p−フェニレンビス(シクロヘキシルカルボジイミド、p−フェニレンビス(p−クロロフェニルカルボジイミド)、2,6,2’,6’−テトライソプロピルジフェニルカルボジイミド、ヘキサメチレンビス(シクロヘキシルカルボジイミド)、エチレンビス(フェニルカルボジイミド)、エチレンビス(シクロヘキシルカルボジイミド)、などのモノまたはポリカルボジイミド化合物が例示される。
なかでも反応性、安定性の観点からビス(2,6−ジイソプロピルフェニル)カルボジイミド、2,6,2’,6’−テトライソプロピルジフェニルカルボジイミドが好ましい。さらに上記カルボジイミド化合物として市販のカルボジイミド化合物は、合成する必要もなく好適に使用することができる。かかる市販のカルボジイミド化合物としては例えば日清紡ケミカル(株)より市販されている“カルボジライト”(登録商標)の商品名で販売されている各種グレードのものが使用できる。
カルボジイミド化合物は、カルボジイミド当量(分子量/分子に含まれるカルボジイミド基数)が100〜1000のものである。
アンカー層4Aの厚みは0.2μm以上3μm以下であることが好ましい、より好ましくは0.3μm以上2μm以下である。アンカー層4Aの厚みが0.2μm未満になると、溶剤系ハードコート層塗工液をアンカー層4A上に塗工した際に、TPU基材3が白化するおそれがある。一方、3μmを超えると、保護フィルムX全体の曲面追従性能が低下する。
(ハードコート層4)
本発明のハードコート層4を形成する塗工液には、電離放射線により重合する化合物を含有する。電離放射線により重合する化合物としては、ラジカル重合反応を形成する(メタ)アクリロイル基を有する化合物や、カチオン重合反応を形成する化合物が使用可能である。(メタ)アクリロイル基を有する化合物としては分子内に(メタ)アクリロイル基を1以上有する化合物を意味し、モノマーであっても、オリゴマーであってもよく、またその両方を含んでもよい。
本発明では、アクリロイル基とメタアクリロイル基を総称して、(メタ)アクリロイル基という。すなわち、(メタ)アクリロイル基を有する化合物とは、アクリロイル基のみを有する化合物であってもよく、メタアクリロイル基のみを有する化合物であってもよく、アクリロイル基とメタアクリロイル基との両方を有するものであってもよい。
一方、カチオン重合反応を形成する化合物としては、エポキシ系樹脂が通常使用される。このエポキシ系樹脂としては、例えばビスフェノール樹脂やノボラック樹脂などの多価フェノール類にエピクロルヒドリンなどでエポキシ化した化合物、直鎖状オレフィン化合物や環状オレフィン化合物を過酸化物などで酸化して得られた化合物などが挙げられる。
本発明のハードコート層4を形成する塗工液には、上記の各種成分の中でも曲面追従性の点から、ウレタンアクリレートの使用が最も好ましい。本発明のハードコート層4は曲面追従性を要求されるので、薄く塗工できることと、薄い層厚でもクラックが入りにくい柔軟性が要求される。このため、本発明のハードコート層4を形成する塗工液には、ウレタンアクリレートが使用されることが、最も好ましい。
本発明において使用されるウレタンアクリレートは、1種または2種以上を併用したポリオール、ジイソシアネート、ヒドロキシ(メタ)アクリレートを使用し、公知の方法で作られる。
上記ポリオールとしては、例えば、スピログリコール、エトキシ化ビスフェノールA、エトキシ化ビスフェノールS、ポリテトラメチレンオキサイドジオール、ポリテトラメチレンオキサイドトリオール、ポリプロピレンオキサイドジオール、ポリプロピレンオキサイドトリオール等が挙げられる。
上記ジイソシアネートとしては、例えば、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、2, 4−トリレンジイソシアネート、4, 4' −ジフェニルジイソシアネート、1, 5−ナフタレンジイソシアネート、3, 3' −ジメチル−4, 4−ジフェニルジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、4, 4−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート等が挙げられる。
上記ヒドロキシ(メタ)アクリレートとしては、例えば、2、2−ビス〔4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル〕プロパン、ビス〔4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル〕メタン、ビス〔4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル〕スルホン、ビス〔4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル〕エーテル、4, 4−ビス〔4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル〕シクロヘキサン、9, 9−ビス〔4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル〕フルオレン、9, 9−ビス〔4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル〕アントラキノン、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アクリレート、グリシドールジメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート等が挙げられる。
本発明において使用されるウレタンアクリレートの電離放射線重合反応に用いられる光重合開始剤としては、例えばベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン−n−ブチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、アセトフェノン、ジメチルアミノアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2,2−ジエトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノ−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−プロプル)ケトン、ベンゾフェノン、p−フェニルベンゾフェノン、4,4'−ジエチルアミノベンゾフェノン、ジクロロベンゾフェノン、2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、2−ターシャリ−ブチルアントラキノン、2−アミノアントラキノン、2−メチルチオキサントン、2−エチルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、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、ベンジルジメチルケタール、アセトフェノンジメチルケタール、p−ジメチルアミン安息香酸エステルなどが挙げられる。これらは1種用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよく、また、その配合量は、ウレタンアクリレート100重量部に対して、通常0.2〜15重量部の範囲で選ばれる。
(粒子)
本発明のハードコート層4には、反射防止性能を付与するために粒子を含有させる。ハードコート層4に含有する粒子は、ハードコート層4に要求される透明性を満足できるものであれば、任意の粒子が使用可能であるが、反射防止性能とハードコート層の透明性の両立の点で、アクリル粒子、シリカ粒子のいずれか、又は、これらを併用することが好ましい。反射防止性能の点からは、シリカ粒子とアクリル粒子を併用することが好ましい。ハードコート層4に含有する粒子の平均粒子径は1μm以上5μm以下が好ましく。1μm以上3μm以下がより好ましい。平均粒子径が1μmより小さくなると反射防止の効果が低下する。また5μmを超えるとハードコート層4が十分な透明度を得られなくなる。ハードコート層4の100重量部中の粒子含有量は、5重量部以上14重量部以下が好ましく、6重量部以上13重量部以下がより好ましい。5重量部を下回ると、十分な反射防止性能が得られず、14重量部を超えるとハードコート層4の十分な透明度が得られない。
ハードコート層4にはハードコート性を大きく損なわない範囲で熱可塑性ポリマーを添加することができる。該熱可塑性ポリマーとしては、例えばアクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ブチラール系樹脂、ゼラチン、セルロース系樹脂、ポリアミド系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ウレタン系樹脂等が挙げられる。
さらに、必要に応じて、消泡剤、塗工性改良剤、増粘剤、界面活性剤、有機系潤滑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、発泡剤、染料、顔料、帯電防止剤などを含有していてもよい。
(粘着層又は吸着層)
本発明の保護フィルムXは、画面用保護フィルムであるので、TPU基材3のハードコート層4を設けた側の反対面に、画面上へ貼り付けるための粘着層又は吸着層を設けることが好ましい。粘着層又は吸着層は、画面用保護フィルムとして要求される透明性を損なわないものであれば任意のものが使用可能であり、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ウレタン系粘着剤、シリコーン系吸着剤、ウレタン系吸着剤等から選択可能である。画面用保護フィルムは、高価な機器の画面に貼り付けて使用することが多いので、保護フィルムのみが傷ついた場合などには、保護フィルムを貼り替えられることが好ましい。このため、上記の粘着剤、吸着剤の中でも、保護フィルムを貼着後に、再剥離、再貼着可能なシリコーン系吸着剤、ウレタン系吸着剤を用いることが、より好ましい。
以下は、シリコーン吸着層を設けた場合の本発明第1実施形態である保護フィルムXを示す。
(アンカー層2A)
本発明に係る保護フィルムXでは、TPU基材3とシリコーン吸着層2の間にアンカー層2Aを設ける。アンカー層2Aを設ける目的は、TPU基材3とシリコーン吸着層2両層との接着力の向上、および被着体から保護フィルムXを剥離する際に、経時により被着体面とシリコーン吸着層2面の密着力が上昇せずスムーズに剥離でき被着体上にシリコーン残りを発生させないことである。
アンカー層2Aに用いる樹脂としては、酸価7〜100mgKOH/gの範囲にあるポリエステル系樹脂を用いることが好ましい。
ポリエステル系樹脂の酸価が7mgKOH/g未満であると、アンカー層2Aとシリコーン吸着層2、アンカー層2AとTPU基材3の接着力が弱く、特に、経時等によりシリコーン吸着層2がTPU基材3から離脱しやすくなる。また被着体への保護フィルムXの貼着後、保護フィルムXを剥離する際に、被着体上にシリコーン残りが発生しやすくなる。酸価が100mgKOH/gを超えると樹脂皮膜の耐水性が不足する。
(ポリエステル系樹脂)
本発明において使用されるポリエステル系樹脂は、常法により、例えば多価カルボン酸成分と多価アルコール成分とのエステル化反応から作られたポリエステル系樹脂である。TPU基材3は溶剤に侵食されるおそれがあるので、アンカー層2A塗工液は水性分散液とすることが好ましい。
前記ポリエステル系樹脂の該多価カルボン酸成分は、1分子中に2個以上のカルボキシル基を有する化合物で、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ジフェニルカルボン酸、フェニルインダンジカルボン酸、4,4’−ジフェニルスルフォンジカルボン酸、4,4’−ジフェニルメタンジカルボン酸、5−ソジオスルホイソフタル酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、ドデカンジカルボン酸などを挙げることができる。
また、多価アルコール成分は、1分子中に2個以上の水酸基を有する化合物で、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、1,9−ノナンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステル、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2,2,4−トリメチルペンタンジオール、水素化ビスフェノールA等のジオール類、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、グリセリン、ペンタエリスリトール等の三価以上のポリオール;2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロールブタン酸、2,2−ジメチロールペンタン酸、2,2−ジメチロールヘキサン酸、2,2−ジメチロールオクタン酸等のヒドロキシカルボン酸などを挙げることができる。
また、プロピレンオキサイド及びブチレンオキサイドなどのα−オレフィンエポキシド、高分岐飽和脂肪酸のグリシジルエステルなどのモノエポキシ化合物を、ポリエステル樹脂中のカルボキシル基と反応させることにより、ポリエステル樹脂に導入しても良い。
前記アンカー層2A塗工液は従来公知の方法により作製可能である。
前記アンカー層2A塗工液でアンカー層2Aを形成した場合、環境によっては、アンカー層2Aの表面抵抗率が1013Ω/□を超える場合がある。このような場合、アンカー層2A上にシリコーン吸着層2用塗工液を塗工する際に帯電ムラを生じ、シリコーン吸着層2の表面平滑性が損なわれる場合があり、この状態で、シリコーン吸着層2を被着体に貼り付けると、シリコーン吸着層2と被着体の界面において気泡が発生し易くなる場合がある。
したがって、広範囲の環境で、アンカー層2A上にシリコーン吸着層2用の塗工液を塗工する際の帯電ムラを防止する目的で、必要に応じて帯電防止剤を添加することが、好ましい。
帯電防止剤としては、シリコーン吸着層2の硬化不良が生じないことと、画面用保護フィルムとして透明性確保の観点から、カーボンナノファイバーや、スメクタイト系粘土鉱物、膨潤性マイカ、バーミキュライト等解離性層状ケイ酸塩などが好ましい。水分散系で安価に入手可能である点で、層状ケイ酸塩が特に好ましい。帯電防止剤は、アンカー層2Aの柔軟性の観点から少量で効果があるものが好ましい。
アンカー層2Aの厚みは0.1〜5μmが好ましく、より好ましくは0.15〜3μmである。アンカー層2Aの厚みが、0.1μm未満であると熱架橋されたシリコーン吸着層2がアンカー層2Aから離脱し易くなるとともに、アンカー層2AもTPU基材3から離脱し易くなる。一方、アンカー層2Aの厚みが、5μmを超えることは無駄であるし、保護フィルムXの曲面追従性が低下する。
保護フィルムXのアンカー層2A用塗工液には、前記の成分の他、TPU基材3への濡れ性を改善するために、塗工液の分散性を阻害しない範囲内において水と混和性のアルコール等の有機溶媒を添加してもよい。また、その他の方法として、前記付加反応型シリコーン樹脂の架橋反応に対して触媒毒にならない範囲で濡れ性改善剤を添加することができる。また、必要に応じて、加硫剤、加硫促進剤など、この種の組成物に通常添加されるものを本発明の効果が低下しない範囲で加えることができる。
(シリコーン吸着層)
保護フィルムXのシリコーン吸着層2に用いるシリコーンの性状としては、透明性が高く、ゴムのような柔軟性を持っていていることが求められる。そして、シリコーン吸着層2の性能としては、表面が被着体表面に追従し、被着体からの剥離の際には小さい剥離力で被着体表面から容易に剥離できることが求められる。また、シリコーン吸着層2に用いるシリコーンの加工上の性能としては、少なくとも膜厚10μm以上で、目付け加工の方法を用いることなく塗工及び加熱処理だけで、架橋したシリコーン吸着層2を設けられることが求められる。このようなシリコーンとしては、硬化反応に際して150℃以下の低温短時間で深部まで架橋し、透明で耐熱性、圧縮永久歪み特性に優れかつ低粘度で液状タイプのものである付加型液状シリコーン樹脂の使用が好ましい。付加型液状シリコーン樹脂は、白金触媒等のもと、ビニル基を有するポリオルガノシロキサンと架橋剤としてSiH基を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンとのヒドロキシル反応により熱架橋することができる。
このようなシリコーンとしては、両末端にのみビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーンと、両末端及び側鎖にビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーンと、末端にのみビニル基を有する分岐上ポリオルガノシロキサンからなるシリコーンと、末端及び側鎖にビニル基を有する分岐上ポリオルガノシロキサンからなるシリコーンとから選ばれる少なくとも1種のシリコーンを架橋させてなるものを用いると良い。
これらのシリコーンの1形態としては、両末端にのみビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサンがあり、下記一般式(化1)で表せられる。
Figure 2018176596
(式中Rは下記有機基、nは整数を表す)
Figure 2018176596
(式中Rは下記有機基、mは整数を表す)
このビニル基以外のケイ素原子に結合した有機基(R)は異種でも同種でもよいが、具体例としてはメチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基、フェニル基、トリル基、などのアリール基、又はこれらの基の炭素原子に結合した水素原子の一部又は全部をハロゲン原子、シアノ基などで置換した同種又は異種の非置換又は置換の脂肪族不飽和基を除く1価炭化水素基で、好ましくはその少なくとも50モル%がメチル基であるものなどが挙げられるが、このジオルガノポリシロキサンは単独でも2種以上の混合物であってもよい。
両末端および側鎖にビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーンは、上記一般式(化1)中のRの一部がビニル基である化合物である。末端にのみビニル基を有する分岐上ポリオルガノシロキサンからなるシリコーンは、上記一般式(化2)で表せられる化合物である。末端及び側鎖にビニル基を有する分岐上ポリオルガノシロキサンからなるシリコーンは、上記一般式(化2)中のRの一部がビニル基である化合物である。
ここで架橋反応に用いる架橋剤は公知のものでよい。架橋剤の例として、オルガノハイドロジェンポリシロキサンが挙げられる。オルガノハイドロジェンポリシロキサンは1分子中にケイ素原子に結合した水素原子を少なくとも3個有するものであるが、実用上からは分子中に2個の≡SiH結合を有するものをその全量の50重量%までとし、残余を分子中に少なくとも3個の≡SiH結合を含むものとすることがよい。
架橋反応に用いる白金系触媒は公知のものでよく、これには塩化第一白金酸、塩化第二白金酸などの塩化白金酸、塩化白金酸のアルコール化合物、アルデヒド化合物あるいは塩化白金酸と各種オレフィンとの鎖塩などがあげられる。架橋反応したシリコーン層は、シリコーンゴムのような柔軟性を持ったものとなり、この柔軟性が被着体との密着を容易にさせるものである。
本発明に係るシリコーンの市販品の形状は、無溶剤型、溶剤型、エマルション型があるが、いずれの型も使用できる。なかでも、無溶剤型は、溶剤を使用しないため、安全性、衛生性、大気汚染の面で非常に利点がある。但し、無溶剤型であっても、所望の膜厚を得るために粘度調節のために、必要に応じてトルエン等の有機溶剤を添加することができる。
前述のごとく、シリコーン吸着層の性状としては、ゴムのような柔軟性を持っていて被着体への貼着時に被着体の表面の凹凸に追従して密着力を確保することが求められる。画面用保護フィルムとして使用する場合、シリコーン吸着層の膜厚は、被着体に対するシリコーン吸着層の密着面方向の剪断力を確保するために少なくとも10μm以上、通常は15〜50μmが必要となる。10μm以下であると被着体に対する保護フィルムの密着面方向の剪断力が確保できず、特に長期貼りつけ時には、保護フィルムが被着体から剥がれ易い。
アンカー層塗工液、シリコーン吸着層塗工液の塗工方法としては、3本オフセットグラビアコーターや5本ロールコーターに代表される多段ロールコーター、ダイレクトグラビアコーター、バーコーター、エアナイフコーター等公知の方法が適宜使用される。
(セパレーターA1)
セパレーターA1は、シリコーン吸着層2の表面の汚れや異物付着を防いだり、保護フィルムXのハンドリングを向上させるための樹脂フィルム製のセパレーターである。セパレーターA1は、シリコーン吸着層2の表面に貼り合わされて使用される。セパレーターA1としては、ポリエチレンテレフタレートや、ポリエチレン、ポリプロピレン等よりなる剥離性の高い樹脂フィルムよりなり、所望により、表面にシリコーン系材料等の剥離剤を塗工したものが使用される。
保護フィルムXをタッチパネルなどに貼り付ける際には、セパレーターA1をシリコーン吸着層2から剥がして、シリコーン吸着層2をタッチパネルなどの表面に貼り付ける。
以下、実施例と比較例を示して本発明を詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。なお、各実施例、比較例中の「部」は特に断ることのない限り重量部を示したものである。
(TPU基材)
下記TPU基材塗工液をリバースロールコーティング法により、厚み100μmの透明PETフィルムの片面に塗工、乾燥して、樹脂を硬化させて、それぞれ30μm、50μm、80μm、100μm、120μmのTPU基材3を作製した。また、TPU基材の露出面を保護するため、TPU基材の露出面に、厚みが100μmの透明PETフィルムを貼り合わせ、TPU基材が透明PETフィルムで挟まれた形態とした。
(TPU基材塗工液)
分子量3,000のポリテトラメチレンエーテルグリコール7.2部、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート41.6部、1,4−ブタンジオール1.2部、MEK40部、トルエン10部を撹拌混合しTPU基材塗工液を得た。
(破断時伸び率)
前記TPU基材塗工液を用いて溶液キャスト法により成形した厚さ2mmのシートを用いて、引張速度500mm/分で、JIS K 6251に準じた方法により、引張破断時伸び率を測定した結果、引張破断時伸び率は650%であった。
(アンカー層4A)
表3〜5に示す成分を表3〜5に示す量で混合、撹拌し、実施例と比較例となる各アンカ−層4A塗工液を作製した。表3〜5に示す各実施例、比較例のTPU基材へ、表3〜5に示す乾燥後厚みとなるように、各アンカー層4A塗工液を、塗工、乾燥して、TPU基材3上にアンカー層4Aを積層した。TPU基材3は、アンカー層4Aを塗工する側のPETフィルムのみを剥離した状態で、塗工機へ通紙した。TPU基材単体では強度が弱く、塗工機での走行時に伸びるおそれがあるためである。
(ポリエステルポリオールAの水分散液)
アンカー層4A塗工液に用いるポリエステルポリオールAの水分散液を、以下に示す方法で作製した。
留出管、窒素導入管、温度計、撹拌機を備えた四つ口フラスコにテレフタル酸ジメチル854部、5−ソジウムスルホイソフタル酸355部、エチレングリコール186部、ジエチレングリコール742部及び、反応触媒として、酢酸亜鉛1部を仕込み、130℃から170℃まで2時間かけて昇温し、エステル交換反応した後、イソフタル酸730部、三酸化アンチモン1部を添加し、170℃から200℃まで2時間かけて昇温し、エステル化反応を行った。次いで徐々に昇温、減圧し、最終的に反応温度を250℃、真空度5mmHg以下で1時間重縮合反応を行ない、ポリエステルポリオールAを得た。
得られたポリエステルポリオールA25部をイソプロパノール15部、イオン交換水60部の混合溶液に仕込み、70〜80℃で3時間撹拌を行い、表1記載の固形分濃度25%のポリエステルポリオールAの水分散液を得た。
Figure 2018176596
(ハードコート層4)
表3〜5に示すウレタンアクリレートと粒子を用いて、ハードコート層の固形分比率として表3〜5に示す配合比率となるよう各ハードコート塗工液を調整し、アンカー層4A上に表1の各ハードコート塗工液を塗工、乾燥した後、それぞれ積算光量500mj/cmの紫外線を照射し、塗膜を硬化させて、それぞれ表3〜5に示す厚みのハードコート層 を形成した。
(シリカ粒子分散体AG−A)
ハードコート層4に使用するシリカ粒子分散体AG−Aは、次に示す方法で作製した。
ソルスパース(登録商標)24000GR(ルーブリゾール社製)に酢酸ブチルを加え、60℃の湯浴中でソルスパース(登録商標)24000GRを溶解し、さらに、疎水性シリカ(NIPSIL(登録商標) SS−50(日本シリカ工業製))を添加し、ガラスビーズを加えてペイントシェイカーで15分撹拌することにより、表2に示す成分組成のシリカ粒子分散体AG−Aを得た。
Figure 2018176596
(アンカー層2A)
(ポリエステル系樹脂)
多価カルボン酸成分としてテレフタル酸(TPA)36.0モル部、アジピン酸(ADA)4.0モル部、多価アルコール成分としてエチレングリコール(EG)36.0モル部、ネオペンチルグリコ−ル(NPG)11.5モル部、ビスフェノールA・エチレンオキサイド付加体6.0モル部を原料成分として反応容器に仕込み、窒素雰囲気下、圧力0.3MPa、温度260℃で、3.5時間エステル化反応を行った。得られたエステル化物に、三酸化アンチモンを2.5×10−4モル/多価カルボン酸成分1モル添加し、0.5hPaに減圧し、280℃で3時間重縮合反応させポリエステル樹脂を得た。次いで、解重合剤として、無水トリメリット酸(TMA)5.5モル部、イソフタル酸(IPA)1.0モル部を添加し、常圧下、250℃で2時間解重合を行い、テレフタル酸(TPA)/アジピン酸(ADA)/無水トリメリット酸(TMA)/イソフタル酸(IPA)/エチレングリコール(EG)/ネオペンチルグリコ−ル(NPG)/ビスフェノールA・エチレンオキサイド付加体=36.0/4/5.5/1.0/36.0/11.5/6.0(モル比)のポリエステル樹脂を得た。上記のポリエステル樹脂をその酸価と当量のアンモニア水及びブチルセロソルブ5%を含む水に溶解して、ポリエステル樹脂20%濃度の水溶液を調製し、回転速度7,000rpmで撹拌した。次いで、撹拌機のジャケットに熱水を通して加熱し、系内温度を73〜75℃に保って、60分間撹拌した。その後、ジャケット内に冷水を流し、撹拌翼の回転速度を5,000rpmに下げて撹拌しつつ、室温(約25℃)まで冷却し、ポリエステル樹脂水性液(固形分20重量%)を得た。該ポリエステル樹脂の酸価は99mgKOH/gであった。なお、樹脂の酸価の測定は、酸価ポリマーの水性液を1/10規定のKOH水溶液により、指示薬としてとしてフェノールフタレンを用いて滴定し、ポリマー1gを中和するのに要したKOHのmg数を求めた。
水90重量部、前記製造例のポリエステル樹脂溶液(固形分20重量%)50重量部を加え、ハイスピードミキサーにより充分に攪拌混合した後、攪拌しながらメタノール50重量部を徐々に添加しアンカー層2A塗工液とした。前記のハードコート層4を塗工した各実施例、比較例のTPU基材から残りのPETフィルムを剥離し、PETフィルムを剥離したTPU基材3の表面上に、アンカー層2A塗工液を塗工、乾燥して、厚み0.3μmのアンカー層2Aを形成した。
(シリコーン吸着層)
前記のアンカー層2Aの上に、23℃50%RHの環境下で、下記シリコーン吸着層塗工液の成分を塗工厚み30μm(乾燥後)で塗工後、オーブンにて150℃、100秒で架橋させて、シリコーン吸着層2を得た。
(シリコーン吸着層塗工液)
両末端にのみビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサン 68.3部
(無溶剤型)/(Mw:80,000)
オルガノハイドロジェンポリシロキサン 0.7部
(無溶剤型)/(Mw:2,000)
白金触媒(商品名:PL−56、信越化学工業(株)製) 1.0部
トルエン 30.0部
(セパレーターA1)
前記のシリコーン吸着層に対して、表面を保護するために厚みが50μmの透明PETフィルムをセパレーターA1として貼り合わせた。




Figure 2018176596
Figure 2018176596
Figure 2018176596
各実施例、比較例の評価結果を表6、7に、各評価方法を下記に示す。
Figure 2018176596
Figure 2018176596
(評価方法)
<耐スチールウール硬度>
スチールウール(#0000)に、500gf/cmの加重をかけ、ハードコ−ト層上をストロ−ク幅30mmで、14秒間に10往復させた後、ハードコ−ト層の傷を評価した。評価基準は、下記の通りである。
○:傷跡が全く見えない
△:傷跡が薄く見える
×:傷跡がはっきり見える
<白化>
保護フィルムからセパレータを剥がし、シリコーン吸着層を黒色アクリル板にエアがかみ込まないように貼り付け、ハードコート層面側から白化具合を目視評価した。評価基準は下記の通りである。
○:白化が全く無い。
×:白化が有る。
<ぎらつき>
保護フィルムからセパレータを剥がし、シリコーン吸着層を解像度160ppiの液晶ディスプレイ表面上にエアがかみ込まないように貼り付け、30cm離れたところから目視で確認した。評価基準は以下の通りである。
○:ぎらつきが少ない、
×:ぎらつきが多い。
<防眩性>
保護フィルムからセパレータを剥がし、シリコーン吸着層をエアがかみ込まないように貼り付けた黒色アクリル板を、保護フィルムが上になるようにして水平面に置いた。次に、保護フィルムの1.5m上方に蛍光灯を配置し、保護フィルムに蛍光灯を移しこませ、かつ保護フィルム上の照度が800〜1200Lxとした環境下で、蛍光灯の映りこみの程度を目視確認した。評価基準は以下の通りである。
○:映り込んだ蛍光灯の輪郭が確認できない、
×:映り込んだ蛍光灯の輪郭が確認できる。
<曲面追従性>
1.各実施例、比較例の保護フィルムを50mm×50mmの大きさにカットしたフィルム各3枚を準備する。
2.項目1で準備したフィルムのセパレーターAを剥離した後、図2に示すように、シリコーン吸着層をスマートフォンの半径2.5mmの中心角90度の曲面を含む画面に貼り付ける。シリコーン吸着層とスマートフォンの間には気泡が入り込まないように、フィルムを貼り付ける。
3.スマートフォンの形状にフィットするように加工した発砲スチロール性の治具を準備し、この治具を使用して10Nの力で60秒間、貼り付けたフィルムをスマートフォンに押し付ける。
4.治具の押し付けを解除した後、60分後にスマートフォンの曲面部分でのフィルムの浮き上がりの有無を確認する。
評価基準
○:3枚すべてが、60分後でも浮き上がり無し。
×:少なくとも1枚は、60分後でも浮き上がり無し。
本発明の実施形態の保護フィルムXの層構成を示す模式図である。 本発明の曲面追従性評価の方法を表す模式図である。
X:保護フィルム
1:セパレーターA
2:シリコーン吸着層
2A:アンカー層
3:TPU基材
4A:アンカー層
4:ハードコート層

Claims (6)

  1. 熱可塑性ウレタンエラストマー基材上に、少なくともポリエステルポリオールとカルボジイミド化合物を含有するアンカー層を積層し、前記アンカー層上に少なくともウレタンアクリレートと粒子を含有するハードコート層を積層した画面用保護フィルム。
  2. 前記アンカー層が、ポリエステルポリオール100重量部に対して、架橋剤として、カルボジイミド化合物を0.1重量部以上100重量部以下含有することを特徴とする請求項1に記載の画面用保護フィルム。
  3. 前記粒子が、架橋アクリル単分散粒子及び/又はシリカ粒子である請求項1又は2に記載の画面用保護フィルム。
  4. 前記アンカー層の厚みが0.2μm以上3μm以下である請求項1〜3のいずれかに記載の画面用保護フィルム。
  5. 前記ハードコート層の厚みが0.8μm以上1.8μm以下である請求項1〜4のいずれかに記載の画面用保護フィルム。
  6. 前記熱可塑性エラストマー基材の厚みが50μm以上100μm以下である請求項1〜5のいずれかに記載の画面用保護フィルム。
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