JP2020100080A - 表面保護フィルム - Google Patents
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Abstract
Description
1.ポリウレタンからなる保護層を最表面に有し、
前記保護層の算術平均粗さ(Ra)が0.3μm以上0.6μm以下、最大高さ(Rz)が、1.5μm以上3.5μm以下であることを特徴とする表面保護フィルム。
2.前記保護層の粗さ曲線要素の平均長さ(RSm)が、90μm以上160μm以下であることを特徴とする1.に記載の表面保護フィルム。
3.前記保護層の国際ゴム硬さ(IRHD)が、87.0以上98.0以下であることを特徴とする1.または2.に記載の表面保護フィルム。
4.前記保護層の厚さが、50μm以上400μm以下であることを特徴とする1.〜3.のいずれかに記載の表面保護フィルム。
5.前記ポリウレタンが、ポリカーボネート系、または、ポリエステル系であることを特徴とする1.〜4.のいずれかに記載の表面保護フィルム。
ポリカーボネート系ポリウレタンからなる保護層は、耐可塑剤性に優れ、ポリエステル系ポリウレタンからなる保護層は、耐可塑剤性、耐油性に優れる。そのため、これらのポリウレタンからなる保護層は、様々なゴム製品や油剤と接触しても、変色、膨潤等が生じにくい。
一実施態様である表面保護フィルム10は、ポリウレタンからなる保護層1、粘着剤層2がこの順に積層されてなる。また、一実施態様である表面保護フィルム10は、透明基板20上に粘着剤層2を介して貼り合わせられる。このように、本発明の表面保護フィルムは、透明基板表面に貼り付けられることにより、透明基板の傷付き、ひび割れ、汚れ等を防止するものである。
保護層は、ポリウレタンからなる。ポリウレタンは、少なくともポリオールとイソシアネートとアルコール系硬化剤とを含有する液状の材料組成物を熱硬化させて得られる注型タイプの熱硬化性ポリウレタンである。なお、本発明において、保護層を形成するポリウレタンは、その要求特性を阻害しない範囲で、必要に応じて、着色剤、光安定剤、熱安定剤、酸化防止剤、防黴剤、難燃剤、滑り剤等の各種添加剤を含有することができる。
ポリオールとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコール等のポリオキシアルキレングリコール類、あるいは、ビスフェノールA、グリセリンのエチレンオキシド、プロピレンオキシド等のアルキレンオキシド付加物類のポリエーテル系ポリオール;アジピン酸、無水フタル酸、イソフタル酸、マレイン酸、フマール酸等の二塩基酸とエチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン等のグリコール類との重合反応により得られるポリエステル系ポリオール;ポリカプロラクトングリコール、ポリカプロラクトントリオール、ポリカプロラクトンテトラオール等のポリカプロラクトン系ポリオール;ポリカーボネートグリコール、ポリカーボネートトリオール、ポリカーボネートテトラオール等のポリカーボネート系ポリオール等;及び、これらに側鎖や分岐構造を導入した誘導体、変成体、さらにはこれらの混合物等を挙げることができる。
ポリカーボネート系ポリオールとしては、例えば、ジアルキルカーボネートとジオールとの反応物が挙げられる。また、ポリカーボネート系ポリオールとしては、例えば、ポリカーボネートグリコール、ポリカーボネートトリオール、ポリカーボネートテトラオール、これらに側鎖や分岐構造を導入した誘導体、変成体、さらにはこれらの混合物等を用いることもできる。
上記ジオールとしては、例えば、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−ドデカンジオール、2−エチル−1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2,4−ジメチル−1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,3−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、2,2’−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)−プロパンなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。上記ジオールとしては、炭素数が4〜9の脂肪族ジオール、または脂環族ジオールが好ましく、例えば、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、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、2,4−ジメチル−1,5−ペンタンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、および、1,9−ノナンジオールを単独で又は2種以上併用することが好ましい。また、分岐構造を有さないものがより好ましい。
ポリエステル系ポリオールとしては、例えば、コハク酸、アジピン酸、無水フタル酸、イソフタル酸、マレイン酸、フマール酸等の二塩基酸とエチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン等のグリコール類との重合反応により得られるポリエステル系ポリオールが挙げられる。これらの中で、二塩基酸としてコハク酸を使用したコハク酸エステル系のポリウレタンが、特に耐油性に優れるため好ましい。
イソシアネートとしては、分子中にイソシアネート基を2個以上有するものを特に制限することなく用いることができる。例えば、トリレンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネ−ト、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、カルボジイミド化ジフェニルメタンポリイソシアネート、粗製ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、水添キシリ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、ダイマー酸ジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート等を用いることができる。これらの中から、2種類以上を併用してもよい。
本発明の保護層を形成するポリウレタンは、硬化剤としてアルコール系硬化剤を使用する。アルコール系硬化剤は、アミン系硬化剤と比較して人体、環境への悪影響が小さい。
本発明の保護層を形成するポリウレタンは、非アミン系触媒の存在下で熱硬化させることが好ましい。非アミン系触媒を使用することにより、非着色性、透明性、耐候性に優れたポリウレタンを得ることができる。それに対し、アミン系触媒で熱硬化させたポリウレタンは、出射光が黄色くなり、また、経時で外観が着色してしまう場合がある。非アミン系触媒としては、例えば、ジラウリル酸ジ−n−ブチル錫、ジラウリル酸ジメチル錫、ジブチル錫オキシド、オクタン錫等の有機錫化合物、有機チタン化合物、有機ジルコニウム化合物、カルボン酸錫塩、カルボン酸ビスマス塩等が挙げられる。これらの中で、有機錫化合物が、反応速度を調節しやすいため好ましい。
本発明の表面保護フィルムにおいて、保護層を形成するポリウレタンは、シリコン系添加剤を含有することが好ましい。ポリウレタンがシリコン系添加剤を含有することにより、滑り性が向上し、タッチペンや指等によるタッチパネル操作を快適に行うことができる。シリコン系添加剤の添加量の下限は、上記したa.〜c.の総量に対して、0.05重量%以上であることが好ましく、0.1重量%以上であることがより好ましく、0.3重量%以上であることがさらに好ましい。また、シリコン系添加剤の添加量の上限は、上記したa.〜c.の総量に対して、10.0重量%以下であることが好ましく、9.0重量%以下であることがより好ましく、7.0重量%以下であることがさらに好ましい。シリコン系添加剤の添加量が0.05重量%未満では、滑り性の向上が十分でない場合があり、10.0重量%より多いと逆に滑り性が良くなりすぎて、タッチペンのペン先が滑りすぎる場合がある。但し、上記の数値範囲外であっても、本発明の主旨を逸脱しなければ、これを除外するものではない。
プレポリマー法では、ポリオールと化学量論的に過剰量のイソシアネートとを反応させて末端にイソシアネート基を有するプレポリマーを予め調製しておき、ここに所定量のアルコール系硬化剤、任意の添加剤、触媒を混合して、プレポリマーを熱硬化させることによりポリウレタンの成形体を作製することができる。
擬プレポリマー法では、ポリオールの一部を予めアルコール系硬化剤に混合しておき、残りのポリオールとイソシアネートによりプレポリマーの調製を行い、ここに予め混合しておいたポリオールとアルコール系硬化剤、任意の添加剤、触媒との混合物を混合して熱硬化させることによりポリカーボネート系ポリウレタンの成形体を作製することができる。
粘着剤層は、ディスプレイ表面の透明基板に、表面保護フィルムを貼り合わせるためのものである。粘着剤の種類は特に限定されず、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコン系樹脂等からなる粘着剤を用いることができる。これらの中で、アクリル系樹脂からなる粘着剤は、防汚処理、低反射処理等の表面処理がなされた透明基板であっても貼り付けることができる。また、シリコン系樹脂からなる粘着剤は、Wetting性に優れ、透明基板への貼り付け時に気泡が生じにくく、再剥離性がよく剥離時に糊残りしにくい。粘着剤層の厚みは、通常5μm以上60μm以下の範囲内であるが、要求仕様に合わせて適宜調節することができる。
一実施態様である表面保護フィルム10は、ポリウレタンからなる保護層1、粘着剤層2の二層がこの順に積層されてなる。本発明の表面保護フィルムは、この一実施態様に限定されず、例えば、保護フィルムを支持する透明基材フィルム、各層の間に密着性を高めるための中間層、ブルーライトをカットするブルーライトカット層等を備えることもできる。
本発明の保護層の製造方法は、所定の表面形状を満足する保護層を製造できる方法であれば特に制限されないが、未硬化の材料組成物を、凹凸を有する高分子フィルム等を鋳型として熱硬化し、この凹凸を転写してポリウレタンからなる保護層を製造する方法が、好ましい。具体的には、未硬化の材料組成物を、離間して配置された一対のロールにより送り出される第一、および第二の間隙維持部材の間隙に流し込み、材料組成物が二つの間隙維持部材の間に保持された状態で加熱装置に導入し、材料組成物を熱硬化してポリウレタンからなる保護層とし、第一、および第二の間隙維持部材いずれか一方の表面形状を保護層に転写することにより製造することができる。材料組成物は、少なくともポリオール、イソシアネート(または、これらからなるウレタンプレポリマー)、アルコール系硬化剤を含有する。
材料組成物40aを、注型機41を用いて、離間して配置された一対の搬送ロール43a、43bにより送り出される第一、および第二の間隙維持部材42a、42bの間隙に流し込む。第一、および第二の間隙維持部材42a、42bは、その間に材料組成物40aを保持した状態で加熱装置46内に導かれる。材料組成物40aは、第一、および第二の間隙維持部材42a、42bの間に保持された状態で熱硬化して、ポリウレタンのシート状物40となる。なお、図4において、44は第一、および第二の間隙維持部材42a、42bを送り出すための搬送ローラ、45は補助ローラ、47は材料組成物40aを間に保持した第一、および第二の間隙維持部材42a、42bを加熱装置46内で搬送するためのコンベアベルトである。
上記製造方法において、第一の間隙維持部材42a、第二の間隙維持部材42bの一方を凹凸を備える離型フィルム3、他方を剥離フィルム4とすることができる。この場合、剥離フィルム4としては、粘着剤層2を備え、この粘着剤層2をポリウレタンのシート状物40に転写可能である転写フィルムを用いる。第一の間隙維持部材42aが離型フィルム3、第二の間隙維持部材42bが剥離フィルム4と粘着剤層2となる場合、上記製造方法により、離型フィルムとなる第一の間隙維持部材42a、保護層となるポリウレタンのシート状物40、剥離フィルムと粘着剤層となる第二の間隙維持部材42bからなる長尺状積層体が搬出される。
ポリカーボネートジオール(東ソー株式会社製、商品名:ニッポラン965)53.8gに対して、1,4−ブタンジオールを5.7g、トリメチロールプロパンを3.8g、イソホロンジイソシアネート(IPDI)を36.7g、シリコーン添加剤を0.7g(ビックケミー社製、商品名:BYK302)、有機錫化合物を50ppm添加し、撹拌・混合を行い、材料組成物とした。
第一の間隙維持部材としてRaが0.52μm、Rzが3.12μm、RSmが114μmであるシリコン離型処理した厚み125μmのPETフィルム、第二の間隙維持部材として厚み100μmのPETフィルム/厚み50μmの粘着層/厚み75μmの剥離フィルムからなる3層のフィルムを用い、上記製造方法により厚み150μmの保護層を有する表面保護フィルム積層体を製造した。
第一の間隙維持部材としてRaが0.39μm、Rzが2.58μm、RSmが116.7μmであるシリコン離型処理した厚み125μmのPETフィルムを使用した以外は、実施例1と同様にして厚み150μmの保護層を有する表面保護フィルム積層体を製造した。
第一の間隙維持部材としてRaが、0.323μm、Rzが3.79μm、RSmが110.7μmであるシリコン離型処理した厚み125μmのPETフィルムを使用した以外は、実施例1と同様にして厚み150μmの保護層を有する表面保護フィルム積層体を製造した。
作成した表面保護フィルム積層体から5cm角のサンプルを裁断し、表側のフィルムを剥がし、保護層側が上にくるように水平な台に粘着剤層で貼り合わせてセットし、表面粗さ測定機(株式会社ミツトヨ製、装置名:SURFTEST SV−3000)にてランダムな位置で3回測定を行った。
測定条件は、スタイラス:標準スタイラス(12AAC731)、測定長さ:7.5mm、レンジ:800μm、速度:0.5mm/s、R面自動測定:Off、オーバーレンジ:中断、ピッチ1.0μm、測定点数:7500、検出器:検出器(0.75mN)とした。
評価条件は、規格:JIS2001、評価曲線種別:R_J01、基準長さ2.5mm、区間数:1、λc:0.8mm、λs:0.008mm、フィルタ種:Gaussian、評価長さ:2.5mm、助走:0.4mm、後走:0.004mm、スムーズ接続:Offとした。
得られた測定値(Ra、Rz、RSm)に対してそれぞれの平均値を算出した。
作成した表面保護フィルム積層体から、15cm×5cmのサンプルを裁断し、両側のフィルムを剥がし、表面性測定器の測定台に粘着剤層で貼り合わせた後、保護層表面の動摩擦係数を下記条件で測定した。
表面性測定器(新東科学株式会社製、装置名:TYPE14)
荷重 :100〜500g
速度 :600mm/min
相手材 :タッチペン(株式会社ワコム製、POM、先端形状:φ0.8mm、
1.4mm)
角度 :60度
動摩擦係数 :2cm〜10cmにおける動摩擦係数の平均値
図5に、ペン先φ0.8mmのタッチペンとボール径0.7mmのボールペンにおける荷重と動摩擦係数の関係、図6にペン先φ1.4mmのタッチペンとボール径1.4mmのボールペンにおける荷重と動摩擦係数の関係を示す。
動摩擦係数の測定後のサンプルに、先端形状0.8mmのタッチペンを、直線と0〜9の数字を描くように動かして、書き味を下記基準に基づいて評価した。
○:紙にボールペンで描くのと同等の書き味を有している。
×:紙にボールペンで描くのと比較して、違和感のある書き味を有している。
作成した表面保護フィルム積層体から1cm角のサンプルを裁断し、両側のフィルムを剥がした後、JISK6253−2に準じて、保護層側の硬さをIRHDゴム硬度計(ヒルデブランド社製)を用いて測定した。
比較例1の表面保護フィルムは、動摩擦係数が大きく、ペンの動きが重たかった。
参考例である市販の表面保護フィルムは、荷重に対して動摩擦係数が比例せず、ほぼ同一であった。実際にタッチペンを動かしてみると、直線の書き味は良好であった。しかし、数字のような複雑な形状は、動きに伴う荷重の変化に対して動摩擦係数がほぼ一定であるためか、ペン先が滑るように感じられた。
2 粘着剤層
3 離型フィルム
4 剥離フィルム
10 表面保護フィルム
20 透明基板
30 表面保護フィルム積層体
40 シート状物
40a 材料組成物
41 注型機
41a ヘッド部
42a 第一の間隙維持部材
42b 第二の間隙維持部材
43a 搬送ロール
43b 搬送ロール
44 搬送ローラ
45 補助ローラ
46 加熱装置
47 コンベアベルト
Claims (5)
- ポリウレタンからなる保護層を最表面に有し、
前記保護層の算術平均粗さ(Ra)が0.3μm以上0.6μm以下、最大高さ(Rz)が1.5μm以上3.5μm以下であることを特徴とする表面保護フィルム。 - 前記保護層の粗さ曲線要素の平均長さ(RSm)が、90μm以上160μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の表面保護フィルム。
- 前記保護層の国際ゴム硬さ(IRHD)が、87.0以上98.0以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の表面保護フィルム。
- 前記保護層の厚さが、50μm以上400μm以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の表面保護フィルム。
- 前記ポリウレタンが、ポリカーボネート系、または、ポリエステル系であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の表面保護フィルム。
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