JP2020195940A - 積層体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
すなわち、本発明は、下記のものを含む。
前記塗工液の層を乾燥させる第二工程と、を含み、
前記基材に、Tg−4℃〜Tg−3℃の温度で30秒加熱する加熱処理を施した後で、前記基材にTOF−SIMS分析を行った場合に、前記表面から深さ2nm及び深さ15nmの部分で検出される全二次イオンに対する酸素含有イオンの割合Ia(2nm)及びIa(15nm)が、下記式(1)及び(2):
Ia(2nm)≧3% (1)
Ia(2nm)>Ia(15nm) (2)
を満たす、積層体の製造方法。
〔2〕 前記塗工液が、ポリウレタンを含む、〔1〕に記載の積層体の製造方法。
〔3〕 第二工程における乾燥温度が、Tg−10℃以上、Tg+10℃以下である、〔1〕又は〔2〕に記載の積層体の製造方法。
〔4〕 前記重合体が、脂環式構造を含有し結晶性を有する重合体である、〔1〕〜〔3〕のいずれか一項に記載の積層体の製造方法。
〔5〕 前記Ia(15nm)が、下記式(3):
Ia(15nm)≦1% (3)
を満たす、〔1〕〜〔4〕のいずれか一項に記載の積層体の製造方法。
〔6〕 前記基材に前記加熱処理を施す前に、前記基材にTOF−SIMS分析を行った場合に、前記表面から深さ2nmの部分で検出される全二次イオンに対する酸素含有イオンの割合Ib(2nm)、及び、前記Ia(2nm)が、下記式(4):
Ia(2nm)>Ib(2nm) (4)
を満たす、〔1〕〜〔5〕のいずれか一項に記載の積層体の製造方法。
本発明の一実施形態に係る積層体の製造方法は、基材の表面に塗工液を塗工して、塗工液の層を形成する第一工程と;前記塗工液の層を乾燥させる第二工程と;を含む。通常、塗工液は、乾燥によって除去されうる溶媒と、乾燥によって除去されない固形分とを含む。よって、前記の乾燥によれば、基材の表面に、塗工液の固形分又はその反応生成物を含むコート層を形成できる。したがって、前記の製造方法によれば、基材及びコート層を備える積層体を製造できる。
基材は、ガラス転移温度Tgを有する重合体を含む樹脂で形成されている。この基材は、塗工液を塗工可能な表面を有する任意の形状を有しうる。基材の形状の具体例としては、フィルム状、シート状等が挙げられる。通常は、前記の樹脂で形成された樹脂フィルムとしての基材フィルムを、基材として用いる。以下の説明では、塗工液を塗工される基材の表面を「塗工面」ということがある。基材が有する塗工面の数は、1でもよく、2以上でもよい。例えば、基材フィルムは、その一方の表面のみが塗工面であってもよく、その両方の表面が塗工面であってもよい。
Ia(2nm)≧3% (1)
Ia(2nm)>Ia(15nm) (2)
また、前記のIa(15nm)は、基材に前記特定の加熱処理を施した後で、その基材にTOF−SIMS分析を行った場合に、塗工面から深さ15nmの部分で検出される全二次イオンに対する酸素含有イオンの割合を表す。
以下の説明において、TOF−SIMS分析で検出される二次イオンの割合は、別に断らない限り、いずれも個数基準である。
また、Ia(2nm)、Ia(15nm)、後述するIb(2nm)、及び後述するIb(15nm)のような、酸素含有イオンの割合は、その酸素含有イオンが検出された部分で発生する二次イオン全体の量を100%とした値を表す。
前記の特定の加熱試験とは、Tg−4℃〜Tg−3℃の温度で30秒、基材を加熱する試験を表す。Tgは、基材を形成する樹脂が含む重合体のガラス転移温度を表す。重合体のガラス転移温度Tgは、示差走査熱量計(DSC)を用いて、10℃/分の昇温速度(昇温モード)で測定しうる。
Ia(15nm)≦1% (3)
より詳細には、Ia(15nm)は、好ましくは0%〜1%、より好ましくは0%〜0.8%、特に好ましくは0%〜0.5%である。このようにIa(15nm)が小さい従来の基材は、表面の平滑な積層体の製造が可能な場合が多かった。しかし、Ia(15nm)が小さい基材であっても、前記式(1)及び(2)が満たされる場合、表面の平滑な積層体の製造が困難になるという上述した特異的な課題が生じていた。この特異的な課題を解決できるという本実施形態の利点を有効に活用する観点で、Ia(15nm)は、式(3)を満たす前記の範囲にあることが望ましい。
Ia(2nm)>Ib(2nm) (4)
より詳細には、Ia(2nm)−Ib(2nm)は、好ましくは0%より大きく、1%より大きく又は2%より大きくてもよい。式(4)は、基材の塗工面に極近い部分に含まれる酸素原子を含有する化合物の量が、加熱処理によって増えることを表す。このような量の増加は、酸素原子を含有する化合物が、加熱処理によってブリードアウトを生じ、基材の塗工面へと移動することにより生じうる。このような現象を生じる基材において上述した特異的な課題が顕著に生じえた。この課題を解決できるという本実施形態の利点を有効に活用する観点で、Ib(2nm)及びIa(2nm)が式(4)を満たすことが好ましい。Ia(2nm)−Ib(2nm)の上限に制限はないが、コート層が斑状になることを効果的に抑制する観点では、好ましくは20%以下、より好ましくは18%以下、特に好ましくは15%以下である。
|Ib(2nm)−Ib(15nm)|<5% (5)
より詳細には、|Ib(2nm)−Ib(15nm)|は、好ましくは5%未満、より好ましくは3%未満、特に好ましくは1%未満である。式(5)は、基材に加熱処理を施す前において、基材の塗工面に極近い部分に含まれる酸素原子を含有する化合物の量と、基材の塗工面から少し離れた部分に含まれる酸素原子を含有する化合物の量とが、近いか又は同じであることを表す。このように加熱処理前の基材のIb(2nm)及びIb(15nm)が同程度である場合、上述した特異的な課題を解決できるという本実施形態の利点を有効に活用できる。
一次イオン源:Bi3 ++
二次イオン極性:正のみ
加速電圧 :30kV
測定範囲 :300μm×300μm
分解能 :256×256
スキャン回数 :16回
重合体の水素化率は、オルトジクロロベンゼン−d4を溶媒として、145℃で、1H−NMR測定により測定しうる。
重合体(α):環状オレフィン単量体の開環重合体であって、結晶性を有するもの。
重合体(β):重合体(α)の水素化物であって、結晶性を有するもの。
重合体(γ):環状オレフィン単量体の付加重合体であって、結晶性を有するもの。
重合体(δ):重合体(γ)の水素化物であって、結晶性を有するもの。
塗工液としては、特定の範囲の表面張力を有する液体を用いる。具体的には、塗工液の表面張力は、通常42mN/m以下、好ましくは40mN/m以下、特に好ましくは38mN/m以下である。このように表面張力が小さい塗工液を採用することにより、乾燥時に塗工液の層が斑状となることを抑制できるので、平滑な表面を有する積層体を製造できる。塗工液の表面張力の下限は、所望の厚みのコート層を得る観点から、好ましくは30mN/m以上、より好ましくは32mN/m以上、特に好ましくは34mN/m以上である。
γL=g・ρ・(de)2H−1 (X)
(γL:塗工液の表面張力。
g:重力加速度。
ρ:液密度。
de:最大液滴径。
H−1:ds/deから求められる補正項。
ds:液下端から距離de上がった位置での液滴の径。)
本実施形態に係る積層体の製造方法は、第一工程を行うのに先立って、基材の塗工面に表面改質処理を施す第三工程を含むことが好ましい。この表面改質処理を行うことにより、基材とコート層との密着性を向上させることができる。
本実施形態に係る積層体の製造方法は、必要に応じて第三工程を行った後で、基材の塗工面に塗工液を塗工する第一工程を含む。この第一工程により、基材の塗工面に、塗工液の層が形成される。
本実施形態に係る積層体の製造方法は、第一工程の後で、基材の塗工面に形成された塗工液の層を乾燥させる第二工程を含む。この第二工程により、塗工液の層から溶媒が除去されて、塗工液の固形分又はその反応生成物を含むコート層を形成できる。よって、基材及びコート層を備える積層体を得ることができる。乾燥の際、基材に含まれる成分が塗工面にブリードアウトすることがあり得るが、そのようなブリードアウトを生じても、塗工液の層は基材の塗工面に均一に定着できる。よって、コート層が斑状になることを抑制できるので、積層体の表面を平滑にできる。
本実施形態に係る積層体の製造方法は、第二工程の後で、得られた積層体を延伸する第四工程を含んでいてもよい。延伸により、積層体の厚みを薄くしたり、積層体の光学特性(レターデーション等)を調整したりすることができる。
基材に含まれる重合体が結晶性を有する場合、本実施形態に係る積層体の製造方法は、第二工程の後で、重合体の結晶化を進行させる結晶化処理を行う第五工程を行ってもよい。積層体の製造方法が第四工程を含む場合には、第五工程は、通常、第四工程の後に行われる。
本実施形態に係る積層体の製造方法は、上述した工程に組み合わせて、その他の工程を含んでいてもよい。例えば、積層体の製造方法は、第二工程でコート層を形成した後で、そのコート層の表面に表面改質処理を施す工程を含んでいてもよい。また、積層体の製造方法は、第五工程の後で、基材を熱収縮させて基材中の残留応力を除去する工程を含んでいてもよい。さらに、積層体に、更に別の層を形成する工程を含んでいてもよい。
上述した製造方法によれば、基材と、この基材上に形成されたコート層とを備える積層体を製造できる。コート層は、通常、基材に直接に接する。ここで、基材とコート層とが接する態様が「直接」とは、基材とコート層との間に他の層が無いことを表す。また、基材が基材フィルムである場合、上述した製造方法によれば、基材フィルムの一方の塗工面にコート層を備える積層体だけでなく、基材フィルムの両方の塗工面にコート層を備える積層体を得ることもできる。
(重合体の重量平均分子量及び数平均分子量の測定方法)
重合体の重量平均分子量Mw及び数平均分子量Mnは、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)システム(東ソー社製「HLC−8320」)を用いて、ポリスチレン換算値として測定した。測定の際、カラムとしてはHタイプカラム(東ソー社製)を用い、溶媒としてはテトラヒドロフランを用いた。また、測定時の温度は、40℃であった。
重合体の水素化率は、オルトジクロロベンゼン−d4を溶媒として、145℃で、1H−NMR測定により測定した。
窒素雰囲気下で300℃に加熱した試料を、液体窒素で急冷した。その後、示差走査熱量計(DSC)を用いて、10℃/分で昇温して、試料のガラス転移温度Tg、融点Tm及び結晶化温度Tpcをそれぞれ求めた。
オルトジクロロベンゼン−d4を溶媒として、200℃で、inverse−gated decoupling法を適用して、重合体の13C−NMR測定を行った。この13C−NMR測定の結果において、オルトジクロロベンゼン−d4の127.5ppmのピークを基準シフトとして、メソ・ダイアッド由来の43.35ppmのシグナルと、ラセモ・ダイアッド由来の43.43ppmのシグナルとを同定した。これらのシグナルの強度比に基づいて、重合体のラセモ・ダイアッドの割合を求めた。
樹脂の結晶化度は、JIS K0131に準じて、X線回折により確認した。具体的には、広角X線回折装置(リガク社製「RINT 2000」)を用いて、結晶化部分からの回析X線強度を求め、全体の回析X線強度との比から、下記式(I)によって結晶化度を求めた。
Xc=K・Ic/It (I)
上記式(I)において、Xcは試料の結晶化度、Icは結晶化部分からの回析X線強度、Itは全体の回析X線強度、Kは補正項を、それぞれ表す。
基材フィルムの表面について、TOF−SIMS(アルバック・ファイ社製「PHInanoTOF II」)により、分析を行った。分析の条件は、上述した測定条件を採用した。この分析では、基材フィルムの表面のエッチングを行いながら解析を進めることで、深さ方向の元素組成分布の情報を得た。また、前記の分析によれば、基材フィルムの深さ方向の各部分において、基材フィルムから放出される二次イオンの情報が得られた。
また、後述する実施例、比較例及び参考例では、酸素を含有しないイオンに相当する二次イオンとして、炭化水素イオンが検出された。これは、基材フィルムに含まれる酸化防止剤以外の重合体(ベースポリマー)に由来するイオンである。
酸素含有イオンの検出強度を、炭化水素イオンの検出強度の総計に対する百分率として規格化した。規格化して得られた情報に基づいて、基材フィルムから放出された全二次イオン(即ち、酸素含有イオン及び炭化水素イオンの合計)を100%とした場合の、酸素含有イオンの割合を、個数基準で計算した。
ウレタン樹脂を含む塗工液を、テフロン(登録商標)加工を施された容器に流し入れ、常温で24時間乾燥させた。その後、120℃のオーブンで更に1時間乾燥し、厚み150μmのウレタン樹脂の層状物を用意した。この層状物のガラス転移温度を、動的粘弾性測定装置(ユービーエム社製「Rheogel−E4000」)を用いて、tanδのピークから測定した。この際、ピークが2つ出る場合は、温度が低い方のピークをガラス転移温度として採用した。
塗工液等の液体の表面張力は、温度23℃、湿度65%の環境において、表面張力計(協和界面科学社製「Drop Master DM500」)を用いて懸滴法により測定した。具体的には、各実施例及び比較例で調製した塗工液を表面張力測定用液として、前記の表面張力計を使用した懸滴法により、上述した式(X)を用いて、塗工液の表面張力を求めた。
フィルムを構成する各層の厚みは、次のようにして測定した。サンプルとなるフィルムの各層の屈折率を、エリプソメトリー(ウーラム社製「M−2000」)を用いて測定した。その後、測定した屈折率を用いて、厚みを、光干渉式膜厚計(大塚電子社製「MCPD−9800」)で測定した。
金属製の耐圧反応器を、充分に乾燥した後、窒素置換した。この耐圧反応器に、シクロヘキサン154.5部、ジシクロペンタジエン(エンド体含有率99%以上)の濃度70%シクロヘキサン溶液42.8部(ジシクロペンタジエンの量として30部)、及び、1−ヘキセン1.9部を加え、53℃に加温した。
この触媒溶液を耐圧反応器に加えて、開環重合反応を開始した。その後、53℃を保ちながら4時間反応させて、ジシクロペンタジエンの開環重合体の溶液を得た。
(1−1.基材フィルムの製造)
製造例1で得たジシクロペンタジエンの開環重合体の水素化物100部に、酸化防止剤(テトラキス〔メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕メタン;BASFジャパン社製「イルガノックス(登録商標)1010」)0.5部を混合して、基材フィルムの材料となる結晶性樹脂Aを得た。
・バレル温度設定:280℃〜290℃
・ダイ温度:270℃
・スクリュー回転数:30rpm
・キャストロール温度:70℃
その後、加熱処理を施された基材フィルムに対してTOF−SIMS分析を行って、基材フィルムの表面から深さ2nm及び15nmの部分で検出される酸素含有イオンの割合Ia(2nm)及びIa(15nm)を測定した。測定の結果、深さ2nmの部分で検出された酸素含有イオンの割合Ia(2nm)は10%、深さ15nmの部分で検出された酸素含有イオンの割合Ia(15nm)は0.5%であった。
主成分としてのカーボネート系ポリウレタンの水分散体(ADEKA社製「アデカボンタイター SPX0672」、ガラス転移温度−16℃)をポリウレタンの量で100部と、架橋剤としての多官能性エポキシ化合物(ナガセケムテックス社製「デナコールEX521」)2.7部と、溶媒としてエタノール及びイオン交換水と、を配合して、ウレタン樹脂を含む塗工液を得た。エタノールの量は、塗工液の総量100重量%に対して、エタノールの量が10重量%となるように設定した。また、イオン交換水の量は、塗工液に含まれる固形分としてのポリウレタン及び架橋剤の合計濃度が10%となるように設定した。得られた塗工液の表面張力は、42mN/mであった。
コロナ処理装置(春日電機社製)を用いて、出力500W、電極長1.35m、搬送速度15m/minの条件で、加熱処理を施される前の基材フィルムの表面に放電処理を施した。
このような放電処理を施された基材フィルムの表面に、塗工液を、ロールコーターを用いて塗工した。塗工厚みは、乾燥後の厚みが所望の値となるよう調整した。これにより、基材フィルム上に、塗工液の層が形成された(第一工程)。
続いて、基材フィルム上の塗工液の層を、乾燥させた(第二工程)。乾燥は、乾燥温度90℃、乾燥時間120秒の乾燥条件で行った。この乾燥により、基材フィルム上に易接着層としてのウレタン樹脂の層が形成されて、基材フィルム及び易接着層を備える長尺の中間フィルムを得た。得られた中間フィルムにおける易接着層の厚みは、200nmであった。
前記の長尺の中間フィルムを切り出し、350mm×350mmの正方形のフィルム片を得た。この切り出しは、切り出されたフィルム片の正方形の各端辺が長尺の中間フィルムの長手方向又は幅方向に平行になるように行った。そして、切り出されたフィルム片を、その両面がいずれも水平となるように、小型延伸機(東洋精機製作所社製「EX10―Bタイプ」)に設置した。この小型延伸機は、フィルム片の四つの端辺を把持しうる複数のクリップを備え、このクリップでフィルム片を把持することによってフィルム片が収縮しないように保持できる構造を有している。
得られた光学フィルムの易接着層側の表面を目視で観察したところ、面状に欠陥は見られず、表面は平滑であったので、易接着層は基材フィルム上に均一に形成できたことが確認された。
前記の工程(1−2)において、エタノールの量を、塗工液の総量100重量%に対して40重量%に変更した。
以上の事項以外は、実施例1と同じ方法により、積層体としての光学フィルムの製造を行った。実施例2で用いた塗工液の表面張力は37mN/mであった。また、得られた光学フィルムの易接着層側の表面を目視で観察したところ、面状に欠陥は見られず、表面は平滑であったので、易接着層は基材フィルム上に均一に形成できたことが確認された。
主成分としてのカーボネート系ポリウレタンの水分散体(ADEKA社製「アデカボンタイター SPX0672」、ガラス転移温度−16℃)をポリウレタンの量で100部と、架橋剤としての多官能性エポキシ化合物(ナガセケムテックス社製「デナコールEX521」)2.7部と、界面活性剤としてのアセチレングリコール(日信化学工業社製「サーフィノール440」)と、溶媒としてイオン交換水とを配合して、ウレタン樹脂を含む塗工液を得た。界面活性剤の量は、塗工液の水分合計量100重量%に対して、界面活性剤の量が0.3重量%となるように設定した。この操作において「水分合計量」とは、ポリウレタンの水分散体中に含まれていた水と、添加したイオン交換水との合計量である。また、イオン交換水の量は、塗工液に含まれる固形分としてのポリウレタン、架橋剤及び界面活性剤の合計濃度が10%となるように設定した。得られた塗工液の表面張力は、34mN/mであった。
界面活性剤としてのアセチレングリコール(日信化学工業社製「サーフィノール440」)の量を、水分合計量100重量%に対して0.5重量%に変更した。以上の事項以外は、実施例3と同じ方法により、積層体としての光学フィルムの製造を行った。実施例4で用いた塗工液の表面張力は31mN/mであった。また、得られた光学フィルムの易接着層側の表面を目視で観察したところ、面状に欠陥は見られず、表面は平滑であったので、易接着層は基材フィルム上に均一に形成できたことが確認された。
界面活性剤としてのアセチレングリコール(日信化学工業社製「サーフィノール440」)の量を、水分合計量100重量%に対して0.18重量%に変更した。以上の事項以外は、実施例3と同じ方法により、積層体としての光学フィルムの製造を行った。比較例1で用いた塗工液の表面張力は43mN/mであった。また、光学フィルムの易接着層側の表面を目視で観察したところ、斑状の欠陥が発生しており、表面が平滑でなかったので、易接着層を均一に形成できなかったことが確認された。
界面活性剤としてのアセチレングリコール(日信化学工業社製「サーフィノール440」)を使用しなかった。以上の事項以外は、実施例3と同じ方法により、積層体としての光学フィルムの製造を行った。比較例2で用いた塗工液の表面張力は48mN/mであった。また、光学フィルムの易接着層側の表面を目視で観察したところ、斑状の欠陥が発生しており、表面が平滑でなかったので、易接着層を均一に形成できなかったことが確認された。
非晶性のシクロオレフィン樹脂フィルム(日本ゼオン社製「ZF16」、ガラス転移温度Tg=163℃)を用意した。
このシクロオレフィン樹脂フィルムに、温度160℃で30秒加熱する加熱処理を施した。加熱処理を施されたシクロオレフィン樹脂フィルムに対してTOF−SIMS分析を行って、フィルムの表面から深さ2nm及び15nmの部分で検出される酸素含有イオンの割合Ia(2nm)及びIa(15nm)を測定した。測定の結果、深さ2nmの部分で検出された酸素含有イオンの割合Ia(2nm)は1%、深さ15nmの部分で検出された酸素含有イオンの割合Ia(15nm)は0.5%であった。
前記の実施例、比較例及び参考例の結果を、下記の表に示す。以下の説明において、略称の意味は、下記の通りである。
A:結晶性樹脂Aのフィルム。
ZF:非晶性のシクロオレフィン樹脂フィルム。
22 液滴
Claims (6)
- ガラス転移温度Tgを有する重合体を含む樹脂で形成された基材の表面に、42mN/m以下の表面張力を有する塗工液を塗工して、前記塗工液の層を形成する第一工程と、
前記塗工液の層を乾燥させる第二工程と、を含み、
前記基材に、Tg−4℃〜Tg−3℃の温度で30秒加熱する加熱処理を施した後で、前記基材にTOF−SIMS分析を行った場合に、前記表面から深さ2nm及び深さ15nmの部分で検出される全二次イオンに対する酸素含有イオンの割合Ia(2nm)及びIa(15nm)が、下記式(1)及び(2):
Ia(2nm)≧3% (1)
Ia(2nm)>Ia(15nm) (2)
を満たす、積層体の製造方法。 - 前記塗工液が、ポリウレタンを含む、請求項1に記載の積層体の製造方法。
- 第二工程における乾燥温度が、Tg−10℃以上、Tg+10℃以下である、請求項1又は2に記載の積層体の製造方法。
- 前記重合体が、脂環式構造を含有し結晶性を有する重合体である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の積層体の製造方法。
- 前記Ia(15nm)が、下記式(3):
Ia(15nm)≦1% (3)
を満たす、請求項1〜4のいずれか一項に記載の積層体の製造方法。 - 前記基材に前記加熱処理を施す前に、前記基材にTOF−SIMS分析を行った場合に、前記表面から深さ2nmの部分で検出される全二次イオンに対する酸素含有イオンの割合Ib(2nm)、及び、前記Ia(2nm)が、下記式(4):
Ia(2nm)>Ib(2nm) (4)
を満たす、請求項1〜5のいずれか一項に記載の積層体の製造方法。
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