JP2021187116A - トップコート層付きフィルム、補強フィルムおよび画像表示装置 - Google Patents

トップコート層付きフィルム、補強フィルムおよび画像表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】表面活性化処理前後における接触角変化が制限されたトップコート層付きフィルムを提供すること。【解決手段】トップコート層付きフィルム10は、フィルム基材12と、フィルム基材12の一方の面12Aに設けられたトップコート層14と、を備える。トップコート層14は、バインダーとしてポリエステル樹脂およびアクリル樹脂を含む。また、トップコート層表面14Aにおけるフッ素元素の存在割合は0.5atomic%以上18atomic%以下である。【選択図】図1

Description

本発明は、トップコート層付きフィルム、補強フィルム、および画像表示装置に関する。
各種フィルム材料が様々な用途に広く用いられている。フィルム材料は、例えば、当該フィルム上に粘着剤が設けられた粘着シートの形態で、被着体の表面保護や、剛性や耐衝撃性の付与等を目的として利用されている。そのような粘着シートの適用例として、有機EL(electroluminescence)、液晶表示装置等の画像表示装置や、電子機器内における部材としての利用、上記画像表示装置や電子機器の製造工程におけるプロセス材としての利用等が挙げられる。この種の技術を開示する先行技術文献として特許文献1〜2が挙げられる。
特開2018−154737号公報 特開2019−65255号公報
上述したフィルム材料の表面には、耐擦過性や帯電防止性等の付与を目的として、帯電防止層や硬化層等の表面層(トップコート層、背面処理層ともいう。)が形成され得る。また、そのようなトップコート層付きフィルムが画像表示装置や電子機器の部材として用いられる態様においては、そのフィルム表面に他の構成部品が接着され得る。例えば、有機ELや液晶表示装置等の画像表示装置は、画像面積に比して薄厚であり得るため、所定の光学特性、機械特性を有するフィルム材料が補強材(補強フィルム)として用いられることがある。このような補強フィルムの背面側には、接着剤等の樹脂成分を用いて、光学センサーや他の機能性フィルム等が接合され得る。このとき、接着剤等の樹脂成分の接着性を高めるために、当該補強フィルム背面に、特許文献1に記載されるようなプラズマ処理やコロナ処理等の表面活性化処理が施され得る。
しかし、上記表面活性化処理は、接着剤による接合信頼性向上には効果的であるが、同時に、フィルム表面における樹脂成分の濡れ性を高める処理でもあるため、当該樹脂成分の濡れ広がりを助長してしまう。その結果、接着剤が、設定した範囲からはみ出るなど、フィルム表面における接着剤等の樹脂成分の配置を精度よく制御し難くなる場合がある。
フィルム表面における濡れ性の変化は、接触角の変化で捉えることができることから、本発明者らは、表面活性化処理前後のフィルム表面における接触角変化の抑制について鋭意検討を行い、フィルム表面における接着剤等の樹脂成分の濡れ広がりを防止または抑制し得る構成を見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、プラズマ処理等の表面活性化処理を実施する態様で使用される場合であっても、当該表面活性化処理前後における接触角変化が制限されたトップコート層付きフィルムを提供することを目的とする。本発明はまた、上記トップコート層付きフィルムの片面に粘着剤層を有する補強フィルム、および、該補強フィルムが貼り付けられた画像表示装置を提供することを他の目的とする。
本明細書によると、トップコート層付きフィルムが提供される。このトップコート層付きフィルムは、フィルム基材と、該フィルム基材の一方の面に設けられたトップコート層と、を備える。前記トップコート層は、バインダーとしてポリエステル樹脂およびアクリル樹脂を含む。また、前記トップコート層表面におけるフッ素元素の存在割合は0.5atomic%以上18atomic%以下である。上記の構成によると、プラズマ処理等の表面活性化処理を実施する態様で使用される場合であっても、当該表面活性化処理前後における接触角変化を抑制することができる。上記トップコート層付きフィルムによると、当該トップコート層表面に、接着剤等の樹脂成分を良好に接着させることが可能であり、かつ上記表面活性化処理を原因として、フィルム表面にて接着剤等の樹脂成分が濡れ広がってしまう事象を防止または抑制することができる。また、上述の効果をトップコート層の特性を損なうことなく実現することができる。なお、トップコート層に求められ得る特性は、用途や使用形態等によって異なり得るので、耐擦過性や帯電防止性等の特定の特性に限定されるものではない。
ここに開示される技術(トップコート層付きフィルム、補強フィルムおよび画像表示装置を包含する。以下同じ。)のいくつかの好ましい態様では、前記トップコート層はフッ素系化合物を含む。このような構成によると、トップコート層表面におけるフッ素元素の存在割合を好適な範囲に調節しやすい。
また、前記フッ素系化合物は、水酸基およびカルボキシ基から選択される官能基を有することが好ましい。これにより、表面活性化処理が実施される場合であっても、当該表面活性化処理前後における接触角変化はよりよく抑制される。
いくつかの好ましい態様では、前記トップコート層は架橋剤を含む。また、前記架橋剤は、メラミン系架橋剤、イソシアネート系架橋剤およびエポキシ系架橋剤からなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。上記架橋剤の使用により、ここに開示される技術による効果は好ましく発揮され得る。また、上記架橋剤を含むトップコート層は、良好な耐擦過性が得られやすく、また、トップコート層表面への接着剤等の樹脂成分の密着性も良好となる傾向がある。
いくつかの好ましい態様では、前記トップコート層に含まれる前記ポリエステル樹脂の含有量C1と前記アクリル樹脂の含有量C2との重量比(C1/C2)は、10/90〜95/5の範囲内である。上記組成によると、良好な塗工性や投錨性が得られやすく、またトップコート層表面の接触角変化を抑制しやすい。
いくつかの態様では、前記トップコート層は導電性ポリマーを含む。導電性ポリマーを含むことにより、トップコート層の表面抵抗率は低下し得る。そのようなトップコート層付きフィルムは、帯電防止や導電性制御が求められ得る各種用途に好ましく利用することができる。好ましい導電性ポリマーとしては、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)が挙げられる。
いくつかの好ましい態様では、上記フィルム基材は樹脂フィルムからなる。この態様において、トップコート層付きフィルムは、トップコート層付き樹脂フィルムともいう。上記フィルム基材としては、例えば、ポリエステルを主成分(50重量%よりも多く含まれる成分)とする樹脂材料からなる樹脂フィルム(ポリエステル樹脂フィルム)を好ましく採用し得る。上記フィルム基材を備えたトップコート層付きフィルムは、フィルム基材とトップコート層との密着性に優れたものとなり得る。また、ポリエステル樹脂フィルムは、高い機械的強度を得やすく、例えば補強フィルムの基材材料として特に適したものとなり得る。
また、本明細書によると、補強フィルムが提供される。この補強フィルムは、ここに開示されるいずれかのトップコート層付きフィルムと、前記フィルム基材の他方の表面に設けられた粘着剤層と、を備える。このような補強フィルムは、例えば、有機ELや液晶表示装置等の画像表示装置や、電子機器内における部材として好適であり、また、上記画像表示装置や電子機器の製造工程におけるプロセス材としても好ましく利用され得る。なかでも、トップコート層表面に指紋センサー等の部品が接着剤等で接合されたり、他の機能性フィルムが積層され得る画像表示装置用補強フィルムとして特に好適である。上記より、本明細書によると、ここに開示されるいずれかの補強フィルムが貼り付けられた画像表示装置や、あるいは電子機器が提供される。
一実施態様に係るトップコート層付きフィルムの構成例を示す模式的断面図である。 一実施態様に係る補強フィルムの構成例を示す模式的断面図である。 一実施態様に係る補強フィルムの使用形態を示す模式的断面図である。 一実施態様に係る補強フィルムの使用前における形態を示す模式的断面図である。
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、本明細書に記載された発明の実施についての教示と出願時の技術常識とに基づいて当業者に理解され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
なお、以下の図面において、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明し、重複する説明は省略または簡略化することがある。また、図面に記載の実施形態は、本発明を明瞭に説明するために模式化されており、実際に提供される製品および部品のサイズや縮尺を正確に表したものではない。
本明細書中、「実質的に〜含有しない」および同義の表現は、特に断りがないかぎり、対象成分の含有量が0.3重量%未満(例えば0.1重量%未満、さらには0.01重量%未満)を意味するものとして用いられる。同様に、「実質的に〜からなる」および同義の表現は、対象成分の含有量が99.7重量%超(例えば99.9重量%超、さらには99.99重量%超)を意味するものとして用いられる。
<構成>
ここに開示されるトップコート層付きフィルムの構成例を図1に模式的に示す。このトップコート層付きフィルム10は、フィルム基材12と、フィルム基材12の一方の面(12A;第一面ともいう。)に設けられたトップコート層14と、を備える。トップコート層14の表面14Aは、トップコート層付きフィルム10の最外面(背面)10Aを構成している。
また、トップコート層付きフィルム10を備える補強フィルムの構成例を図2に模式的に示す。この補強フィルム1は、トップコート層付きフィルム10と粘着剤層20とを備える。粘着剤層20は、トップコート層付きフィルム10を構成するフィルム基材12の他方の面(12B;第二面ともいう。)に設けられている。換言すると、粘着剤層20は、フィルム基材12の面のうちトップコート層14側の面12Aとは反対側の面12Bに設けられている。この補強フィルム1において、トップコート層表面14Aは、補強フィルム1の最外面(背面)を構成している。
図3に模式的に示すように、補強フィルム1は、その粘着剤層20の粘着面20Aを被着体(例えば有機ELや液晶表示装置等の画像表示装置)50の表面に貼り付けて使用される。使用前(すなわち、被着体への貼付前)の補強フィルム1は、例えば図4に示すように、粘着剤層20の粘着面20A(被着体への貼付面)が、少なくとも粘着剤層20側が剥離面となっている剥離ライナー30によって保護された形態であり得る。あるいは、補強フィルム1がロール状に巻回されることによりトップコート層付きフィルム10の背面10A(トップコート層表面14A)に粘着剤層20が当接してその表面が保護された形態であってもよい。
上記補強フィルムは、フィルム基材、トップコート層および粘着剤層に加えて、さらに他の層を含んでもよい。かかる「他の層」の配置としては、フィルム基材の第一面(背面)とトップコート層との間、フィルム基材の第二面(前面)と粘着剤層との間等が例示される。フィルム基材背面とトップコート層との間に配置される層は、例えば、帯電防止成分を含む層(帯電防止層)であり得る。フィルム基材前面と粘着剤層との間に配置される層は、例えば、上記第二面に対する粘着剤層の投錨性を高める下塗り層(アンカー層)、帯電防止層等であり得る。フィルム基材前面に帯電防止層が配置され、該帯電防止層の上にアンカー層が配置され、その上に粘着剤層が配置された構成の補強フィルムであってもよい。
<特性>
(フッ素元素存在割合)
ここに開示されるトップコート層付きフィルムは、トップコート層表面(図1の符号14Aで示す表面)におけるフッ素元素の存在割合が0.5atomic%以上であることによって特徴づけられる。これにより、トップコート層は、プラズマ処理等の表面活性化処理を実施する態様で使用される場合であっても、当該表面活性化処理前後における接触角変化を抑制することができ、上記表面活性化処理を原因として、フィルム表面にて接着剤等の樹脂成分が濡れ広がってしまう事象を防止または抑制することができる。トップコート層表面におけるフッ素元素の存在割合は、表面活性化処理前後における接触角変化抑制の観点から、好ましくは0.8atomic%以上、より好ましくは1.5atomic%以上、さらに好ましくは2.0atomic%以上であり、例えば3.0atomic%以上であってもよく、5.0atomic%以上でもよく、10atomic%以上でもよく、15atomic%以上でもよい。トップコート層表面におけるフッ素元素の存在割合は、バインダー樹脂へのフッ素の導入(例えば、パーフロロアルキル基等のフルオロアルキル基を側鎖に有するアクリル系ポリマーの使用)や、フッ素系化合物の添加により実現することができる。
また、トップコート層表面におけるフッ素元素の存在割合は18atomic%以下である。上記の割合でフッ素元素が存在するトップコート層は、その表面に、接着剤等の樹脂成分を良好に接着させることが可能であり、かつプラズマ処理等の表面活性化処理により、トップコート層表面に対して良好な接着力向上を実現できる。そのような観点から、トップコート層表面におけるフッ素元素の存在割合は、好ましくは16atomic%以下、より好ましくは12atomic%以下、さらに好ましくは9.0atomic%以下、特に好ましくは6.0atomic%以下(例えば4.0atomic%以下)である。また、トップコート層表面におけるフッ素元素の存在割合が所定値以下に制限されていることにより、トップコート層の特性(例えば耐擦過性、表面抵抗値、背面接着力等)を損なうことなく、トップコート層表面にフッ素元素が存在することによる効果を発揮することができる。
トップコート層表面におけるフッ素元素の存在割合は、ESCA(X線光電子分光測定)により求めることができる。具体的には、後述の実施例に記載の方法で測定される。
(水接触角)
トップコート層表面の水に対する接触角(水接触角)は、目的や用途、要求性能(撥水性、親水性等)等によって異なり得るため、特定の範囲に限定されない。トップコート層表面に用いられる接着剤等の樹脂成分の濡れ広がりを防止、抑制する観点から、上記水接触角は、好ましくは75°以上、より好ましくは80°以上であり、82°以上であってもよく、86°以上でもよく、88°以上(例えば90°以上)でもよい。上記水接触角の上限は特に限定されず、120°以下(例えば100°以下)程度とすることが適当であり、95°以下であってもよい。上記水接触角が所定値以下であるトップコート層表面は、当該表面における接着剤等の樹脂成分の接着性が良好となりやすい。水接触角は、後述の実施例に記載の初期水接触角測定と同じ方法で測定される。
(水接触角変化)
ここに開示されるトップコート層付きフィルムは、所定の表面活性化処理を実施した後のトップコート層表面における水接触角変化が制限されていることが望ましい。例えば、トップコート層表面は、後述する実施例に記載の条件のプラズマ処理を実施した後に測定される水接触角WCA1と、当該プラズマ処理前に測定される水接触角WCA0との差(WCA0−WCA1)が15°未満であることが適当である。このような特性を満足するトップコート層表面は、プラズマ処理等の表面活性化処理の前後で接着剤等の樹脂成分の濡れ性の変化が少なく、当該樹脂成分の濡れ広がりによる不具合が発生しにくい。上記の差(WCA0−WCA1)は、好ましくは10°未満、より好ましくは7°以下、さらに好ましくは5°以下、特に好ましくは3°以下であり、最も好ましくは0〜1°の範囲内である。
(トップコート層表面に対する接着力)
また、ここに開示されるトップコート層付きフィルムは、23℃、貼付け後30分および引張速度0.3m/分の条件で測定される該トップコート層表面に対する標準アクリル系粘着テープの180度接着力(背面接着力)が所定値以上であり得る。この特性を満足するトップコート層は、トップコート層上に接着剤や粘着剤等の樹脂成分を付与して部材の接合等を行う態様において、当該樹脂成分が良好な接着性を発揮しやすい。上記接着力は、通常、1.0N/19mm以上であり、3.0N/19mm以上が適当であり、好ましくは4.0N/19mm以上、より好ましくは5.0N/19mm以上、さらに好ましくは6.0N/19mm以上、特に好ましくは7.0N/19mm以上(例えば8.0N/19mm以上)である。上記背面剥離強度の上限は特に限定されず、通常は15N/19mm以下であり、10N/19mm以下であることが適当である。上記接着力(背面接着力)は、後述の実施例に記載の方法で測定される。
(表面抵抗値)
トップコート層の表面抵抗値は特に限定されず、いくつかの態様において、1.0×1010Ω以下であることが好ましい。表面抵抗値を1.0×1010Ω以下とすることで、フィルム剥離時等における帯電(静電気)による不具合を防止することができる。上記の表面抵抗値を示すトップコート層付きフィルムは、静電気が望ましくない画像表示装置や電子機器内における部材として好適であり、また例えば、液晶セルや半導体装置等のように静電気を嫌う物品の加工または搬送過程等において使用される補強フィルムに好適に利用され得る。上記表面抵抗値は、1.0×10Ω未満であってもよく、1.0×10Ω未満でもよく、1.0×10Ω未満でもよい。上記表面抵抗値の下限は特に限定されず、1.0×10Ω以上であり得る。表面抵抗値は、後述の実施例に記載の方法で測定される。
<フィルム基材>
ここに開示されるトップコート層付きフィルムの支持体として用いられるフィルム基材としては、樹脂フィルムを好ましく採用することができる。かかる樹脂フィルムは、各種の樹脂材料をフィルム形状に成形したものであり得る。上記樹脂材料としては、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性、等方性等のうち、1または2以上の特性に優れた樹脂フィルムを構成し得るものが好ましい。例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル類;ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース等のセルロース類;ポリカーボネート類;ポリメチルメタクリレート等のアクリル系ポリマー類;等を主成分(すなわち、50重量%よりも多く含まれる成分)とする樹脂材料から構成された樹脂フィルムを、上記フィルム基材として好ましく用いることができる。上記樹脂フィルムを構成する樹脂材料の他の例としては、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体等のスチレン類;オレフィン類、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、環状ないしノルボルネン構造を有するポリオレフィン、エチレン−プロピレン共重合体等;ポリ塩化ビニル類;ナイロン6、ナイロン6,6、芳香族ポリアミド等のポリアミド類;等を主成分とするものが挙げられる。あるいは、ポリイミド類、ポリスルホン類、ポリエーテルスルホン類、ポリエーテルエーテルケトン類、ポリフェニレンスルフィド類、ポリビニルアルコール類、ポリ塩化ビニリデン類、ポリビニルブチラール類、ポリアリレート類、ポリオキシメチレン類、エポキシ類、等を主成分とする樹脂材料から構成された樹脂フィルムをフィルム基材に用いてもよい。上記樹脂フィルムを構成する樹脂材料は、これらの2種以上のブレンド物であり得る。
上記フィルム基材用の樹脂フィルムとしては、透明性(着色透明を包含する意味である。)を有し、かつその光学特性(位相差等)の異方性が少ないものが好ましく採用される。一般に、上記異方性は少ないほど好ましい。特に、光学部品用途に用いられる樹脂フィルムにおいては、該樹脂フィルムの光学的異方性を少なくすることが有意義である。上記樹脂フィルムは、単層構造であってもよく、組成の異なる複数の層が積層された構造であってもよい。通常は、単層構造の樹脂フィルムが好ましく採用され得る。
上記樹脂フィルムは、可視光波長領域における全光線透過率が凡そ70%以上の透明性を有することが好ましい。上記全光線透過率が80%以上(例えば85%以上)である透明樹脂フィルムがより好ましい。また、上記全光線透過率の上限は、理論的には、100%から光損失(フレネルロス)を除いた値となり、通常、凡そ95%以下であり得る。上記全光線透過率を有するものであれば、実用上、透明樹脂フィルムとして好ましく利用され得る。上記全光線透過率の値としては、メーカー公称値を採用することができる。公称値のない場合には、JIS K 7361−1に準拠して測定された値を採用することができる。
いくつかの好ましい態様では、上記フィルム基材として、ポリエステルを主成分(50重量%よりも多く含まれる成分)とする樹脂(ポリエステル樹脂)がフィルム状に成形された樹脂フィルム(ポリエステル樹脂フィルム)を用いる。ポリエステル樹脂フィルムは、機械的強度に優れる傾向があり、透明性も得やすい。ポリエステル樹脂フィルムは、例えば補強フィルムなど剛性が求められる用途に好ましい基材材料となり得る。例えば、上記ポリエステルが主としてPETである樹脂フィルム(PETフィルム)、主としてPENである樹脂フィルム(PENフィルム)等を好ましく採用し得る。
上記フィルム基材を構成する樹脂材料には、必要に応じて、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止成分、可塑剤、着色剤(顔料、染料等)等の各種添加剤が配合されていてもよい。フィルム基材の第一面(背面、すなわちトップコート層が設けられる側の表面)には、例えば、コロナ放電処理、プラズマ処理、紫外線照射処理、酸処理、アルカリ処理、下塗り剤の塗布等の、公知または慣用の表面処理が施されていてもよい。このような表面処理は、例えば、フィルム基材背面とトップコート層との密着性を高めるための処理であり得る。フィルム基材背面にヒドロキシル基(−OH基)等の極性基が導入されるような表面処理を好ましく採用し得る。また、ここに開示される技術において、フィルム基材の第二面(前面、例えば粘着剤層が形成される側の表面)には、上記背面と同様の表面処理が施されていてもよい。かかる表面処理は、フィルム基材(支持体)と粘着剤層との密着性(粘着剤層の投錨性)を高めるための処理であり得る。
また、上記フィルム基材の厚さは、用途、目的、使用形態等を考慮して適宜選択することができる。強度や取扱性等の作業性から、通常は、厚さ凡そ4μm以上のフィルム基材が適当であり、好ましくは凡そ10μm以上、より好ましくは凡そ20μm以上、さらに好ましくは35μm以上、特に好ましくは70μm以上である。トップコート層付きフィルムを補強フィルムとして用いる態様においては、上記の厚さを有するフィルム基材の使用が、剛性付与や衝撃緩和等の観点から有利である。またフィルム基材の厚さは、通常は、凡そ500μm以下が適当であり、好ましくは凡そ300μm以下、より好ましくは凡そ150μm以下、さらに好ましくは凡そ125μm以下である。厚さが適度に制限されたフィルム基材を用いることにより、良好なハンドリング性が得られやすい傾向があり、またトップコート層付きフィルムが用いられる製品内における省スペース化の点でも有利である。
<トップコート層>
(バインダー)
トップコート層は、バインダーとしてポリエステル樹脂(ポリエステル系バインダーともいう。)およびアクリル樹脂(アクリル系バインダーともいう。)を含む。バインダーとして、ポリエステル樹脂とアクリル樹脂とを併用することにより、表面活性化処理前後における接触角変化を抑制することができる。また、上記のバインダー組成のトップコート層は、所望の特性(例えば耐擦過性)を有するトップコート層を形成しやすい。なお、本明細書中において、トップコート層に含まれる「バインダー」とは、該トップコート層の成膜に寄与する基本成分をいう。
いくつかの好ましい態様では、トップコート層に含まれるポリエステル樹脂の含有量C1とアクリル樹脂の含有量C2との重量比(C1/C2)は、5/95以上であり、より好ましくは10/90以上、さらに好ましくは20/80以上であり、30/70以上であってもよく、50/50以上(例えば70/30以上)でもよい。ポリエステル樹脂の含有割合が多いほど、良好な塗工性や投錨性が得られやすく、耐擦過性等に優れる傾向がある。また、上記重量比(C1/C2)は、トップコート層表面の接触角変化抑制の観点から、95/5以下であることが適当であり、好ましくは80/20以下、より好ましくは60/40以下、さらに好ましくは40/60以下である。
ここに開示される技術で用いられるバインダーとしてのポリエステル樹脂は、特に限定されない。上記ポリエステル樹脂は、ポリエステル(モノマー間のエステル結合により形成された主鎖を有するポリマーをいう。)を主成分(典型的には、50重量%よりも多く含まれる成分、好ましくは75重量%以上、例えば90重量%以上を占める成分)とする樹脂をいう。ポリエステル樹脂は1種を単独で2種以上を組み合わせて用いることができる。上記ポリエステルは、典型的には、1分子中に2個以上のカルボキシ基を有する多価カルボン酸類(典型的にはジカルボン酸類)およびその誘導体(当該多価カルボン酸の無水物、エステル化物、ハロゲン化物等)から選択される1種または2種以上の化合物(多価カルボン酸成分)と、1分子中に2個以上の水酸基を有する多価アルコール類(典型的にはジオール類)から選択される1種または2種以上の化合物(多価アルコール成分)とが縮合した構造を有する。
上記多価カルボン酸成分として採用し得る化合物の例としては、シュウ酸、マロン酸、ジフルオロマロン酸、アルキルマロン酸、コハク酸、テトラフルオロコハク酸、アルキルコハク酸、(±)−リンゴ酸、meso−酒石酸、イタコン酸、マレイン酸、メチルマレイン酸、フマル酸、メチルフマル酸、アセチレンジカルボン酸、グルタル酸、ヘキサフルオログルタル酸、メチルグルタル酸、グルタコン酸、アジピン酸、ジチオアジピン酸、メチルアジピン酸、ジメチルアジピン酸、テトラメチルアジピン酸、メチレンアジピン酸、ムコン酸、ガラクタル酸、ピメリン酸、スベリン酸、パーフルオロスベリン酸、3,3,6,6−テトラメチルスベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、パーフルオロセバシン酸、ブラシル酸、ドデシルジカルボン酸、トリデシルジカルボン酸、テトラデシルジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸類;シクロアルキルジカルボン酸(例えば、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸)、1,4−(2−ノルボルネン)ジカルボン酸、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸(ハイミック酸)、アダマンタンジカルボン酸、スピロヘプタンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸類;フタル酸、イソフタル酸、ジチオイソフタル酸、メチルイソフタル酸、ジメチルイソフタル酸、クロロイソフタル酸、ジクロロイソフタル酸、テレフタル酸、メチルテレフタル酸、ジメチルテレフタル酸、クロロテレフタル酸、ブロモテレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、オキソフルオレンジカルボン酸、アントラセンジカルボン酸、ビフェニルジカルボン酸、ビフェニレンジカルボン酸、ジメチルビフェニレンジカルボン酸、4,4”−p−テレフェニレンジカルボン酸、4,4”−p−クワレルフェニルジカルボン酸、ビベンジルジカルボン酸、アゾベンゼンジカルボン酸、ホモフタル酸、フェニレン二酢酸、フェニレンジプロピオン酸、ナフタレンジカルボン酸、ナフタレンジプロピオン酸、ビフェニル二酢酸、ビフェニルジプロピオン酸、3,3'−[4,4’−(メチレンジ−p−ビフェニレン)ジプロピオン酸、4,4’−ビベンジル二酢酸、3,3’(4,4’−ビベンジル)ジプロピオン酸、オキシジ−p−フェニレン二酢酸等の芳香族ジカルボン酸類;上述したいずれかの多価カルボン酸の酸無水物;上述したいずれかの多価カルボン酸のエステル(例えばアルキルエステル。モノエステル、ジエステル等であり得る。);上述したいずれかの多価カルボン酸に対応する酸ハロゲン化物(例えばジカルボン酸クロリド);等が挙げられる。
上記多価カルボン酸成分として採用し得る化合物の好適例としては、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸類およびその酸無水物;アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、コハク酸、フマル酸、マレイン酸、ハイミック酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸類およびその酸無水物;ならびに上記ジカルボン酸類の低級アルキルエステル(例えば、炭素原子数1〜3のモノアルコールとのエステル)等が挙げられる。
一方、上記多価アルコール成分として採用し得る化合物の例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−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−メチルペンタンジオール、ジエチレングリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、キシリレングリコール、水添ビスフェノールA、ビスフェノールA等のジオール類が挙げられる。他の例として、これらの化合物のアルキレンオキサイド付加物(例えば、エチレンオキサイド付加物、プロピレンオキサイド付加物等)が挙げられる。
いくつかの態様では、上記ポリエステル樹脂は水分散性ポリエステルを含む(例えば、該水分散性ポリエステルを主成分として含む)。かかる水分散性ポリエステルは、例えば、ポリマー中に親水性官能基(例えば、スルホン酸金属塩基、カルボキシ基、エーテル基、リン酸基等の親水性官能基等のうち1種または2種以上)を導入することにより水分散性を高めたポリエステルであり得る。ポリマー中に親水性官能基を導入する手法としては、親水性官能基を有する化合物を共重合させる方法、ポリエステルまたはその前駆体(例えば、多価カルボン酸成分、多価アルコール成分、それらのオリゴマー等)を変性して親水性官能基を生じさせる方法等の公知の手法を適宜採用することができる。好ましい水分散性ポリエステルの一例として、親水性官能基を有する化合物が共重合されたポリエステル(共重合ポリエステル)が挙げられる。
ここに開示される技術において、トップコート層のバインダーとして用いられるポリエステル樹脂は、飽和ポリエステルを主成分とするものであってもよく、不飽和ポリエステルを主成分とするものであってもよい。いくつかの態様では、上記ポリエステル樹脂の主成分が飽和ポリエステルである。水分散性が付与された飽和ポリエステル(例えば、飽和共重合ポリエステル)を主成分とするポリエステル樹脂を好ましく採用し得る。
このようなポリエステル樹脂(水分散液の形態に調製されたものであり得る。)は、公知の方法により合成することができ、あるいは市販品を容易に入手することができる。
上記ポリエステル樹脂の分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定される標準ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)として、例えば凡そ0.5×10以上(好ましくは凡そ1×10以上)であり得る。上記Mwは、凡そ15×10以下(好ましくは凡そ6×10以下)であり得る。また、上記ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、例えば0℃以上(好ましくは10℃以上)であり得る。また上記Tgは、例えば100℃以下(好ましくは80℃以下)であり得る。
ここに開示される技術で用いられるバインダーとしてのアクリル樹脂は、特に限定されない。上記アクリル樹脂は、アクリル系ポリマーを主成分(樹脂に最も多い割合で含まれる成分)とする樹脂をいう。また、「アクリル系ポリマー」とは、1分子中に少なくとも1つの(メタ)アクリロイル基を有するモノマー(以下、これを「アクリル系モノマー」ということがある。)を主構成単量体成分(モノマーの主成分、すなわちアクリル系ポリマーを構成するモノマーの総量のうち最も多く含まれる成分)とするポリマーを指す。上記「(メタ)アクリロイル基」とは、アクリロイル基およびメタクリロイル基を包括的に指す意味である。同様に、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレートおよびメタクリレートを包括的に指す意味である。アクリル樹脂は1種を単独で2種以上を組み合わせて用いることができる。
アクリル樹脂を構成するアクリル系ポリマーの単量体主成分であるアクリル系モノマーとしては、特に限定されず、アルキル(メタ)アクリレートや(メタ)アクリル酸等の、(メタ)アクリロイル基を有するモノマーの1種または2種以上が好ましく用いられる。上記アルキル(メタ)アクリレートのアルキル基の炭素原子数は典型的には1〜20であり、好ましくは1〜12、より好ましくは1〜11、例えば1〜10(さらには1〜4)である。上記アルキル基は、鎖状(直鎖状、分岐状)アルキル基、脂環式アルキル基を包含する。上記アクリル系ポリマーを形成する単量体成分は、接着性能や耐擦過性等の観点から、アルキル基の炭素原子数が8以上のアルキル(メタ)アクリレートの割合が30重量%未満(例えば15重量%未満)であることが適当であり、その割合は10重量%未満(例えば3重量%未満、典型的には1重量%未満)であってもよい。
いくつかの好ましい態様では、上記アクリル系ポリマーは、構成単量体成分としてメチルメタクリレート(MMA)を含む。かかる態様において、上記アクリル系ポリマーは、MMAと他の1種または2種以上のモノマー(典型的には、主としてMMA以外のアクリル系モノマー)とのコポリマーであることがより好ましい。MMAの共重合割合は、典型的には50重量%以上(例えば50〜90重量%)であり、好ましくは60重量%以上(例えば60〜85重量%)である。
MMAとの共重合成分として使用し得るモノマーの好適例としては、MMA以外の(シクロ)アルキル(メタ)アクリレートが挙げられる。なお、ここで「(シクロ)アルキル」とは、アルキルおよびシクロアルキルを包括的に指す意味である。上記(シクロ)アルキル(メタ)アクリレートとしては、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、s−ブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート(2EHA)等の、アルキル基の炭素原子数が1〜12であるアルキルアクリレート;エチルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、イソブチルメタクリレート等の、アルキル基の炭素原子数が1〜6であるアルキルメタクリレート;シクロペンチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート等の、シクロアルキル基の炭素原子数が5〜7であるシクロアルキルアクリレート;シクロペンチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート(CHMA)等の、シクロアルキル基の炭素原子数が5〜7であるシクロアルキルメタクリレート;等を用いることができる。これらは、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記アクリル系ポリマーを構成する単量体成分に占めるアクリル系モノマーの割合は、他の共重合性モノマーの含有割合によって異なり得るが、例えば50重量%超であり得る。アクリル系ポリマーを構成する単量体成分に占めるアクリル系モノマーの割合は、凡そ70重量%以上であってもよく、凡そ90重量%以上でもよく、凡そ95重量%以上でもよい。上記アクリル系モノマーの割合の上限は100重量%以下であり、添加成分(例えばフッ素系化合物や架橋剤等)との相互作用や反応性等を目的として官能基含有モノマーを使用する態様においては、99重量%以下が適当であり、好ましくは98重量%以下、さらに好ましくは97重量%以下(例えば95重量%以下)である。
上記アクリル系ポリマーにおいて、アクリル系モノマーと共重合される共重合性モノマーの種類は特に限定されない。例えば、カルボキシ基含有モノマー(アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸等)、酸無水物基含有モノマー(無水マレイン酸、無水イタコン酸等)、水酸基含有モノマー(2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等)、ビニルエステル類(酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等)、芳香族ビニル化合物(スチレン、α−メチルスチレン等)、アミド基含有モノマー(アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド等)、アミノ基含有モノマー(アミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート等)、イミド基含有モノマー(例えばシクロへキシルマレイミド)、エポキシ基含有モノマー(例えばグリシジル(メタ)アクリレート)、(メタ)アクリロイルモルホリン、ビニルエーテル類(例えばメチルビニルエーテル)等が例示される。なかでも、カルボキシ基含有モノマー、酸無水物基含有モノマー、水酸基含有モノマーが好ましく、カルボキシ基含有モノマーや水酸基含有モノマーがより好ましく、水酸基含有モノマーがさらに好ましい。このような「その他モノマー」は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記共重合性モノマーの共重合割合(2種以上を用いる場合には、それらの合計量)は特定の範囲に限定されず、例えば0.1重量%以上とすることができ、共重合性モノマーの効果をよりよく発揮する観点から、1重量%以上が適当であり、好ましくは3重量%以上である。また、上記共重合性モノマーの共重合割合は、通常は20重量%以下とすることが好ましく、10重量%以下(例えば7重量%以下)であってもよく、かかるモノマーが実質的に共重合されていなくてもよい。
いくつかの態様において、上記アクリル系ポリマーは、パーフロロアルキル基等のフルオロアルキル基を側鎖に有する(メタ)アクリレートが共重合されたものであってもよい。これによって、トップコート層表面のフッ素元素存在割合を好ましい範囲に調節することができる。あるいは、他のいくつかの態様では、上記アクリル系ポリマーは、接着性等の観点から、シリコーンを側鎖に有する(メタ)アクリレートや、パーフロロアルキル基等のフルオロアルキル基を側鎖に有する(メタ)アクリレートの共重合割合が10重量%未満であることが適当である。それらシリコーン(メタ)アクリレートやフルオロアルキル(メタ)アクリレートのアクリル系ポリマーにおける共重合割合は3重量%未満(1重量%未満)でもよい。ここに開示される技術は、シリコーン(メタ)アクリレートやフルオロアルキル(メタ)アクリレートが実質的に共重合されていないアクリル系ポリマーをバインダーとして用いる態様で好ましく実施され得る。
いくつかの態様では、上記アクリル樹脂は水分散型アクリル樹脂を含む(例えば、該水分散型アクリル樹脂を主成分として含む)。ここで水分散型アクリル樹脂とは、アクリル樹脂が水に分散した水分散液に由来するアクリル樹脂を指し、例えば、乳化剤を用いたエマルション重合により得られたアクリル系ポリマーの水分散液に、必要に応じて用いられる他の成分(例えば、架橋剤等)を混合することにより調製されたものであり得る。エマルション重合に使用する乳化剤は特に制限されず、公知のアニオン性乳化剤、ノニオン性乳化剤等を用いることができる。ラジカル重合性官能基を有する乳化剤を用いてもよい。なお、ラジカル重合性官能基を有する乳化剤を反応性(重合性)乳化剤ともいう。乳化剤は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。乳化剤の使用量は、通常、全モノマー成分100重量部に対して凡そ0.1重量部以上(例えば凡そ0.5重量部以上)とすることが好ましく、また、全モノマー成分100重量部に対して凡そ10重量部以下(例えば凡そ5重量部以下)とすることが好ましい。
アクリル樹脂(具体的にはアクリル系ポリマー)の分子量は、トップコート層形成性、接着性、取扱い性(分散性等)等を考慮して適当な分子量を有するものが用いられ、特定の範囲に限定されない。上記分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定される標準ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)として、例えば凡そ1500以上であり、凡そ5000以上が適当であり、好ましくは凡そ8000以上であり、凡そ10000以上(例えば凡そ12000以上)であってもよい。上記分子量は、凡そ15×10以下であってもよく、例えば凡そ5×10以下でもよい。
アクリル樹脂(具体的にはアクリル系ポリマー)のガラス転移温度(Tg)は、接着性等を考慮して適当なTgを有するものが用いられ、特定の範囲に限定されない。上記Tgは、凡そ0℃以上とすることができ、凡そ20℃以上が適当であり、好ましくは凡そ40℃以上(例えば凡そ50℃以上)である。また、上記Tgは、例えば凡そ120℃以下であり、凡そ100℃以下(例えば凡そ80℃以下)が適当である。なお、本明細書においてTgとは、特に断りがない限り、モノマー成分の組成に基づいて、Foxの式から求められるTgをいう。
上記トップコート層は、バインダーとして、ポリエステル樹脂およびアクリル樹脂以外の樹脂(例えば、アクリル−ウレタン樹脂、アクリル−スチレン樹脂、アクリル−シリコーン樹脂、シリコーン樹脂、ポリシラザン樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂等から選択される1種または2種以上の樹脂)を含有してもよい。トップコート層付きフィルムの性能(例えば透明性、耐擦過性、帯電防止性等)を考慮して、トップコート層のバインダーは、実質的にポリエステル樹脂およびアクリル樹脂のみからなる。例えば、該バインダーに占めるポリエステル樹脂およびアクリル樹脂の合計割合が75重量%以上であることが好ましく、90重量%以上がより好ましく、98〜100重量%であるトップコート層が特に好ましい。
トップコート層全体に占めるバインダーの割合は、例えば30重量%以上とすることができ、通常は50重量%以上とすることが適当であり、成膜性等の観点から、ここに開示される技術による効果を好ましく発揮する観点から、好ましくは60重量%以上、より好ましくは70重量%以上であり、80重量%以上であってもよく、90重量%以上でもよい。また、上記バインダーの割合は、トップコート層表面の接触角変化抑制や帯電防止性等の観点から、99重量%未満とすることが適当であり、好ましくは95重量%未満、より好ましくは90重量%未満(例えば85重量%未満)である。
(フッ素系化合物)
いくつかの好ましい態様において、トップコート層はフッ素系化合物を含む。フッ素系化合物は、分子内にフッ素原子を含む化合物であり、バインダー樹脂とは異なる化合物として定義される。フッ素系化合物をトップコート層に含ませることにより、トップコート層表面におけるフッ素元素の存在割合を好適な範囲に調節しやすい。上記フッ素系化合物は、表面活性化処理後のトップコート層表面の水接触角の変化(具体的には低下)を抑制する化合物であることから、「接触角変化抑制剤」、「接触角低下抑制剤」、あるいは「撥水剤」ということができる。上記フッ素系化合物は、表面の滑り性を向上させる、いわゆる「滑り剤」とは、機能面において異なる添加成分であり得る。フッ素系化合物は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
フッ素系化合物としては、特に限定されず、トップコート層表面の接触角変化を抑制し得るものを用いることができる。例えば、フッ素系界面活性剤や、フッ素基を有するオリゴマーを用いることができる。そのようなフッ素系化合物は、1または2以上の親水性基や親油性基(疎水性基)を有するものであってもよい。
いくつかの態様では、フッ素系化合物として、トップコート層中の成分(バインダーや、後述する架橋剤等)と反応し得る官能基を有する反応性の化合物を使用することが好ましい。これにより、トップコート層に対してプラズマ処理等の表面活性化処理を実施しても、フッ素系化合物は、その反応性によってトップコート層中のバインダー樹脂等と反応または相互作用するなどしてトップコート層表面にとどまりやすく、当該表面の接触角低下を効果的に抑制できると考えられる。なお、反応性フッ素系化合物の作用は、上記の説明に限定して解釈されるものではない。上記フッ素系化合物が有する官能基の好適例としては、水酸基、カルボキシ基が挙げられる。分子内に1または2以上の水酸基および/またはカルボキシ基を有するフッ素系化合物を用いることにより、ここに開示される技術による効果は好ましく発揮され得る。
上記フッ素系化合物としては、DIC社から入手可能な「メガファックシリーズ」(例えば「F−477」、「F−556」、「F−559」、「F−562」、「F−563」、「F−565」、「F−569」、「F−571」等)や、AGCセイミケミカル社から入手可能な「サーフロンシリーズ」(例えば「S−242」、「S−243」、「S−420」、「S−431」、「S−386」、「S−611」、「S−647」、「S−651」、「S−653」、「S−656」、「S−658」、「S−693」等)等が挙げられる。これらの化合物は1種を単独で使用してもよく、または2種以上を混合して使用してもよい。
トップコート層がフッ素系化合物を含有する態様において、フッ素系化合物の含有量は、トップコート層表面のフッ素元素存在割合の範囲を満足するよう適切に設定され得るので、特定の範囲に限定されない。トップコート層表面の接触角変化抑制の観点から、トップコート層中のフッ素系化合物の含有量は、例えば0.1重量%以上とすることができ、0.5重量%以上が適当であり、好ましくは1重量%以上、より好ましくは1.5重量%以上、さらに好ましくは2重量%以上であり、5重量%以上であってもよく、8重量%以上でもよく、12重量%以上でもよく、15重量%以上でもよい。また、トップコート層中のフッ素系化合物の含有量は、通常、20重量%以下が適当であり、好ましくは15重量%以下、より好ましくは10重量%以下、さらに好ましくは5重量%以下(例えば3重量%以下)である。トップコート層に含まれるフッ素系化合物量が制限されていることにより、トップコート層が本来有する特性(例えば耐擦過性、表面抵抗値、背面接着力等)を損なうことなく、接触角変化抑制効果を発揮することができる。
(帯電防止成分)
ここに開示される技術は、トップコート層が帯電防止成分を含有する態様で好ましく実施され得る。上記帯電防止成分は、トップコート層付きフィルム、ひいては補強フィルムの帯電を防止または抑制する作用を発揮し得る成分である。トップコート層に帯電防止成分を含有させる場合、その帯電防止成分としては、例えば、有機または無機の導電性物質、各種の帯電防止剤等を用いることができる。
上記有機導電性物質としては、第四級アンモニウム塩、ピリジニウム塩、第1アミノ基、第2アミノ基、第3アミノ基等のカチオン性官能基を有するカチオン型帯電防止剤;スルホン酸塩や硫酸エステル塩、ホスホン酸塩、リン酸エステル塩等のアニオン性官能基を有するアニオン型帯電防止剤;アルキルベタインおよびその誘導体、イミダゾリンおよびその誘導体、アラニンおよびその誘導体等の両性イオン型帯電防止剤;アミノアルコールおよびその誘導体、グリセリンおよびその誘導体、ポリエチレングリコールおよびその誘導体等のノニオン型帯電防止剤;上記カチオン型、アニオン型、両性イオン型のイオン導電性基(例えば、第四級アンモニウム塩基)を有するモノマーを重合もしくは共重合して得られたイオン導電性重合体;ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリエチレンイミン、アリルアミン系重合体等の導電性ポリマー;が挙げられる。このような帯電防止剤は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
上記無機導電性物質の例としては、酸化錫、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化カドミウム、酸化チタン、酸化亜鉛、インジウム、錫、アンチモン、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、クロム、チタン、鉄、コバルト、ヨウ化銅、ITO(酸化インジウム/酸化錫)、ATO(酸化アンチモン/酸化錫)等が挙げられる。このような無機導電性物質は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
上記帯電防止剤の例としては、カチオン型帯電防止剤、アニオン型帯電防止剤、両性イオン型帯電防止剤、ノニオン型帯電防止剤、上記カチオン型、アニオン型、両性イオン型のイオン導電性基を有する単量体を重合もしくは共重合して得られたイオン導電性重合体、等が挙げられる。
いくつかの好ましい態様では、上記トップコート層に用いられる帯電防止成分が有機導電性物質を含む。上記有機導電性物質としては、各種の導電性ポリマーを好ましく用いることができる。導電性ポリマーを含むトップコート層によると、良好な帯電防止性と高い耐擦過性とを両立させやすい。導電性ポリマーの例としては、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリエチレンイミン、アリルアミン系重合体等が挙げられる。このような導電性ポリマーは、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。また、他の帯電防止成分(無機導電性物質、帯電防止剤等)と組み合わせて用いてもよい。
ここに開示される技術において好ましく採用し得る導電性ポリマーとして、ポリチオフェン(チオフェン系ポリマー)およびポリアニリン(アニリン系ポリマー)が例示される。ポリチオフェンとしては、ポリスチレン換算のMwが40×10以下であるものが好ましく、30×10以下がより好ましい。ポリアニリンとしては、Mwが50×10以下であるものが好ましく、30×10以下がより好ましい。また、これら導電性ポリマーのMwは、通常は0.1×10以上であることが好ましく、より好ましくは0.5×10以上である。なお、本明細書中においてポリチオフェンとは、無置換または置換チオフェンの重合体をいう。ここに開示される技術における置換チオフェン重合体の一好適例として、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)が挙げられる。また、ポリアニリンの好適例としては、ポリアニリンスルホン酸が挙げられる。
有機導電性物質(典型的には導電性ポリマー)の使用量は、帯電防止の観点から、トップコート層に含まれるバインダー100重量部に対して、凡そ5重量部以上とすることができ、通常は10重量部以上とすることが適当であり、好ましくは15重量部以上である。帯電防止性を重視する場合、有機導電性物質(典型的には導電性ポリマー)の使用量を、バインダー100重量部に対して20重量部以上としてもよい。トップコート層における有機導電性物質(典型的には導電性ポリマー)の相溶性、ひいては該相溶性低下による特性変化を考慮すると、有機導電性物質(典型的には導電性ポリマー)の使用量は、バインダー100重量部に対して200重量部以下とすることが適当であり、好ましくは100重量部以下であり、60重量部以下であってもよく、30重量部以下でもよい。
無機導電性物質の使用量は、トップコート層を構成する樹脂成分100重量部に対して例えば凡そ5重量部以上とすることができ、通常は10重量部以上(例えば100重量部以上)とすることが適当であり、またその上限は、凡そ500重量部以下とすることが適当である。
トップコート層を形成する方法として、トップコート層形成用のコーティング材をフィルム基材に塗布して乾燥または硬化させる方法を採用する場合、該コーティング材の調製に用いる導電性ポリマーとしては、該導電性ポリマーが水に溶解または分散した形態のもの(導電性ポリマー水溶液)を好ましく使用し得る。かかる導電性ポリマー水溶液は、例えば、親水性官能基を有する導電性ポリマー(分子内に親水性官能基を有するモノマーを共重合させる等の手法により合成され得る。)を水に溶解または分散させることにより調製することができる。上記親水性官能基としては、スルホ基、アミノ基、アミド基、イミノ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、ヒドラジノ基、カルボキシ基、第四級アンモニウム基、硫酸エステル基(−O−SOH)、リン酸エステル基(例えば−O−PO(OH))等が例示される。かかる親水性官能基は塩を形成していてもよい。ポリチオフェン水溶液の市販品としては、ナガセケムテック社製の商品名「デナトロン」シリーズが例示される。また、ポリアニリンスルホン酸水溶液の市販品としては、三菱レイヨン社製の商品名「aqua−PASS」が例示される。
いくつかの好ましい態様では、上記コーティング材の調製にポリチオフェン水溶液を使用する。ポリスチレンスルホネート(PSS)を含むポリチオフェン水溶液(ポリチオフェンにPSSがドーパントとして添加された形態であり得る。)の使用が好ましい。かかる水溶液は、ポリチオフェン:PSSを1:1〜1:10の重量比で含有するものであり得る。上記水溶液におけるポリチオフェンとPSSとの合計含有量は、例えば1〜5重量%程度であり得る。このようなポリチオフェン水溶液の市販品としては、H.C.Stark社の商品名「ベイトロン(Baytron)」が例示される。
なお、上記のようにPSSを含むポリチオフェン水溶液を用いる場合には、ポリチオフェンとPSSとの合計量を、バインダー100重量部に対して5重量部以上(通常は10重量部以上、例えば15重量部以上)とすることが適当である。また、上記ポリチオフェンとPSSとの合計量は、バインダー100重量部に対して200重量部以下することが適当であり、好ましくは120重量部以下(例えば100重量部以下)であり、あるいは80重量部以下(例えば60重量部以下)としてもよい。
ここに開示されるトップコート層は、必要に応じて、導電性ポリマーと、他の1種または2種以上の帯電防止成分(導電性ポリマー以外の有機導電性物質、無機導電性物質、帯電防止剤等)とをともに含んでもよい。いくつかの態様では、上記トップコート層が、導電性ポリマー以外の帯電防止成分を実質的に含有しない。すなわち、ここに開示される技術は、上記トップコート層に含まれる帯電防止成分が実質的に導電性ポリマーのみからなる態様で実施され得る。
(架橋剤)
いくつかの態様では、トップコート層が架橋剤を含有する。架橋剤としては、一般的な樹脂の架橋に用いられるイソシアネート系、エポキシ系、オキサゾリン系、アジリジン系、メラミン系、カルボジイミド系、ヒドラジン系、アミン系、イミン系、過酸化物系、金属キレート系、金属アルコキシド系、金属塩系等の各種の化合物が用いられる。これらは1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。好適例として、メラミン系架橋剤、イソシアネート系架橋剤、オキサゾリン系架橋剤、アジリジン系架橋剤、エポキシ系架橋剤、カルボジイミド系架橋剤が用いられる。なかでも、メラミン系架橋剤、イソシアネート系架橋剤、エポキシ系架橋剤が好ましい。かかる架橋剤を用いることにより、耐擦過性の向上、耐溶剤性の向上等のフィルム表面性能を向上させることができる。より好ましい態様では、上記架橋剤がメラミン系架橋剤を含む。架橋剤が実質的にメラミン系架橋剤のみからなる(すなわち、メラミン系架橋剤以外の架橋剤を実質的に含有しない)トップコート層であってもよい。
架橋剤の含有量は、耐擦過性、投錨性等を考慮して設定され、特定の範囲に限定されない。架橋剤の含有量は、トップコート層に含まれるバインダー100重量部に対して凡そ0.1重量部以上とすることができ、凡そ0.5重量部以上が適当であり、架橋剤の効果をよりよく発揮する観点から、好ましくは凡そ1重量部以上(例えば凡そ凡そ2重量部以上)である。また、架橋剤の含有量の上限は、トップコート層に含まれるバインダー100重量部に対して、例えば凡そ30重量部以下とすることができ、凡そ10重量部以下が適当であり、接触角低下抑制や他の特性(帯電防止性等)の観点から、好ましくは凡そ7重量部以下(例えば凡そ5重量部以下)である。
トップコート層は、必要に応じて、滑り剤(例えばシリコーン系滑り剤等)、酸化防止剤、着色剤(顔料、染料等)、流動性調整剤(チクソトロピー剤、増粘剤等)、造膜助剤、界面活性剤(消泡剤、分散剤等)、防腐剤等の添加剤を含有し得る。なお、ここに開示される技術は、トップコート層がシリコーン系滑り剤等の滑り剤を実質的に含有しない態様で実施することができる。
(トップコート層の形成方法)
上記トップコート層は、上記樹脂成分および必要に応じて使用される添加剤が適当な溶媒に分散または溶解した液状組成物(トップコート層形成用のコーティング材)をフィルム基材に付与することを含む手法によって好適に形成され得る。例えば、上記コーティング材をフィルム基材の第一面に塗布して乾燥させ、必要に応じて硬化処理(熱処理、紫外線処理等)を行う手法を好ましく採用し得る。上記コーティング材のNV(不揮発分)は、例えば5重量%以下(典型的には0.05〜5重量%)とすることができ、通常は1重量%以下(典型的には0.10〜1重量%)とすることが適当である。厚さの小さいトップコート層を形成する場合には、上記コーティング材のNVを例えば0.05〜0.50重量%(例えば0.10〜0.30重量%)とすることが好ましい。このように低NVのコーティング材を用いることにより、より均一なトップコート層が形成され得る。
上記トップコート層形成用コーティング材を構成する溶媒としては、トップコート層形成成分を安定して溶解または分散し得るものが好ましい。かかる溶媒は、有機溶剤、水、またはこれらの混合溶媒であり得る。上記有機溶剤としては、例えば、酢酸エチル等のエステル類;メチルエチルケトン、アセトン、シクロヘキサノン等のケトン類;テトラヒドロフラン(THF)、ジオキサン等の環状エーテル類;n−ヘキサン、シクロヘキサン等の脂肪族または脂環族炭化水素類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、シクロヘキサノール等の脂肪族または脂環族アルコール類;アルキレングリコールモノアルキルエーテル(例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル)、ジアルキレングリコールモノアルキルエーテル等のグリコールエーテル類;等から選択される1種または2種以上を用いることができる。いくつかの好ましい態様では、上記コーティング材の溶媒が、水または水を主成分とする混合溶媒(例えば、水とエタノールとの混合溶媒)である。
(トップコート層の厚さ)
ここに開示される技術におけるトップコート層の厚さは、トップコート層の機能を好適に発現する観点から、3nm以上(例えば7nm以上)が適当である。トップコート層を所定以上の厚さとすることで、トップコート層の均一形成が好ましく実現される。そのような観点から、トップコート層の厚さは、好ましくは10nm以上、より好ましくは15nm以上、さらに好ましくは20nm以上であり、25nm以上であってもよい。いくつかの態様では、トップコート層の厚さは、30nm以上であってもよく、80nm以上でもよく、150nm以上(例えば180nm以上)でもよい。また、トップコート層の厚さは、透明性等の観点から500nm以下(例えば300nm以下)が適当であり、好ましくは100nm以下(例えば100nm未満)、より好ましくは90nm以下(例えば80nm以下)、さらに好ましくは50nm以下、特に好ましくは40nm以下(例えば30nm以下)である。トップコート層を薄厚化することで、トップコート層が積層されるフィルムの特性(例えば光学特性や寸法安定性等)への影響も低減され得る。
上記トップコート層の厚さは、該トップコート層の断面を透過型電子顕微鏡(TEM)にて観察することにより把握することができる。例えば、目的の試料(トップコート層が形成されたフィルム基材、該フィルム基材を備える補強フィルム等であり得る。)について、トップコート層を明瞭にする目的で重金属染色処理を行った後、樹脂包埋を行い、超薄切片法により試料断面のTEM観察を行って得られる結果を、ここに開示される技術におけるトップコート層の厚さとして好ましく採用することができる。TEMとしては、日立社製のTEM、型式「H−7650」等を用いることができる。後述する実施例では、加速電圧100kV、倍率60,000倍の条件で得られた断面画像について、二値化処理を行った後、視野内のサンプル長さでトップコート層の断面積を除算することでトップコート層の厚さ(視野内の平均厚さ)を実測した。
なお、重金属染色を行わなくてもトップコート層を十分明瞭に観察し得る場合には、重金属染色処理を省略してもよい。あるいは、TEMにより把握される厚さと、各種の厚さ検出装置(例えば、表面粗さ計、干渉厚み計、赤外分光測定機、各種X線回折装置等)による検出結果との相関につき、検量線を作成して計算を行うことにより、トップコート層の厚さを求めてもよい。
<補強フィルム>
ここに開示されるトップコート層付きフィルムは、各種粘着シートの支持体等の用途に好ましく利用され得る。上記粘着シートは、トップコート層付きフィルムの片面または両面に粘着剤層を有する構成を有する。上記粘着剤層は、典型的には連続的に形成されるが、かかる形態に限定されるものではなく、例えば点状、ストライプ状等の規則的あるいはランダムなパターンに形成された粘着剤層であってもよい。また、ここに開示されるトップコート層付きフィルムおよび粘着シートは、いずれもロール状であってもよく、枚葉状であってもよい。ここに開示されるトップコート層付きフィルムを備える粘着シートの好適例としては、トップコート層付きフィルムの片面に粘着剤層を有する補強フィルムが挙げられる。かかる補強フィルムは、トップコート層付きフィルムを構成するフィルム基材の第二面に粘着剤層を備えるものである。
<粘着剤層>
ここに開示されるトップコート層付きフィルムの表面に設けられ得る粘着剤層としては、粘着性を有するものであれば、特に制限なく使用することができ、粘着剤層を構成する粘着剤の種類は特に限定されない。例えば、アクリル系、ポリエステル系、ウレタン系、ポリエーテル系、ゴム系、シリコーン系、ポリアミド系、フッ素系等の、公知の各種粘着剤から選択される1種または2種以上を含んで構成された粘着剤層であり得る。なかでも、アクリル系粘着剤、ウレタン系粘着剤、シリコーン系粘着剤が好ましく、アクリル系ポリマーを使用するアクリル系粘着剤がより好ましい。
(アクリル系粘着剤)
いくつかの好ましい態様では、上記粘着剤層を構成する粘着剤がアクリル系粘着剤を含む。例えば、上記粘着剤層がアクリル系粘着剤により構成されていることが好ましい。一般にアクリル系粘着剤は透明性に優れるため、アクリル系粘着剤層を備える構成は、光学用途に適したものとなり得る。以下、上記粘着剤層がアクリル系粘着剤である構成を主な例として、ここに開示される技術をより詳しく説明するが、上記粘着剤層をアクリル系粘着剤からなるものに限定する意図ではない。なお、「アクリル系粘着剤」とは、アクリル系ポリマーをベースポリマー(該アクリル系粘着剤に含まれるポリマー成分のなかの主成分、すなわち50重量%よりも多く含まれる成分)とする粘着剤をいう。
(アクリル系ポリマー)
上記アクリル系粘着剤に含まれるアクリル系ポリマーとしては、例えば、アルキル(メタ)アクリレートを主モノマーとして含み、該主モノマーと共重合性を有する副モノマーをさらに含み得るモノマー原料の重合物が好ましい。ここで主モノマーとは、上記モノマー原料における全モノマー成分の50重量%超を占める成分をいう。
アルキル(メタ)アクリレートとしては、例えば下記式(1)で表される化合物を好適に用いることができる。
CH=C(R)COOR (1)
ここで、上記式(1)中のRは水素原子またはメチル基である。また、Rは炭素原子数1〜20の鎖状アルキル基(以下、このような炭素原子数の範囲を「C1−20」と表すことがある。)である。粘着剤の貯蔵弾性率等の観点から、RがC1−14(例えばC2−10、典型的にはC4−8)の鎖状アルキル基であるアルキル(メタ)アクリレートが好ましく、Rが水素原子でRがC4−8の鎖状アルキル基であるアルキルアクリレートがより好ましい。
がC1−20の鎖状アルキル基であるアルキル(メタ)アクリレートとしては、例えばメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(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、s−ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、イソペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ウンデシル(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、テトラデシル(メタ)アクリレート、ペンタデシル(メタ)アクリレート、ヘキサデシル(メタ)アクリレート、ヘプタデシル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート、ノナデシル(メタ)アクリレート、エイコシル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらアルキル(メタ)アクリレートは、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。好ましいアルキル(メタ)アクリレートとして、n−ブチルアクリレート(BA)および2−エチルヘキシルアクリレート(2EHA)が挙げられる。
全モノマー成分中における主モノマーの配合割合は70重量%以上(例えば85重量%以上、典型的には90重量%以上)であることが好ましい。主モノマーの配合割合の上限は特に限定されないが、99.5重量%以下(例えば99重量%以下)とすることが好ましい。
主モノマーであるアルキル(メタ)アクリレートと共重合性を有する副モノマーは、アクリル系ポリマーに架橋点を導入したり、アクリル系ポリマーの凝集力を高めたりするために役立ち得る。副モノマーとして、例えばカルボキシ基含有モノマー、水酸基含有モノマー、酸無水物基含有モノマー、アミド基含有モノマー、アミノ基含有モノマー、ケト基含有モノマー、窒素原子含有環を有するモノマー、アルコキシシリル基含有モノマー、イミド基含有モノマー、エポキシ基含有モノマー等の官能基含有モノマーの1種または2種以上を使用することができる。例えば、凝集力向上の観点から、上記副モノマーとしてカルボキシ基含有モノマーおよび/または水酸基含有モノマーが共重合されたアクリル系ポリマーが好ましい。上記カルボキシ基含有モノマーの好適例としては、アクリル酸、メタクリル酸等が例示される。上記水酸基含有モノマーの好適例としては、2−ヒドロキシエチルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートが挙げられる。
上記副モノマーの量は、所望の凝集力が実現されるように適宜選択すればよく、特に限定されない。通常は、接着力と凝集力とをバランス良く両立させる観点から、副モノマーの量は、アクリル系ポリマーの全モノマー成分中の0.5重量%以上とすることが適当であり、好ましくは1重量%以上である。また、副モノマーの量は、全モノマー成分中の30重量%以下が適当であり、好ましくは20重量%以下(例えば5重量%以下)である。アクリル系ポリマーにカルボキシ基含有モノマーが共重合されている場合、接着力と凝集力との両立の観点から、カルボキシ基含有モノマーの含有量は、アクリル系ポリマーの合成に使用する全モノマー成分中、凡そ0.1重量%以上(例えば1重量%以上、典型的には3重量%以上)であることが好ましく、また凡そ20重量%以下(例えば8重量%以下、典型的には5重量%以下)であることが好ましい。
ここに開示されるアクリル系ポリマーには、本発明の効果を顕著に損なわない範囲で、上記以外のモノマー(その他モノマー)が共重合されていてもよい。上記その他のモノマーは、例えば、アクリル系ポリマーのガラス転移温度の調整、粘着性能(例えば剥離性)の調整等の目的で使用することができる。例えば、粘着剤の凝集力を向上させ得るモノマーとして、スルホン酸基含有モノマー、リン酸基含有モノマー、シアノ基含有モノマー、ビニルエステル類、芳香族ビニル化合物等が挙げられる。上記その他モノマーは、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。上記その他モノマーの含有量は、アクリル系ポリマーの合成に使用する全モノマー成分中、凡そ30重量%以下(典型的には0.01〜30重量%)とすることが好ましく、10重量%以下(例えば0.1〜10重量%)とすることがより好ましい。
上記アクリル系ポリマーの共重合組成は、耐衝撃性等の観点から、該ポリマーのガラス転移温度(Tg)が−15℃以下(典型的には−70℃以上−15℃以下)となるように設計されていることが適当であり、好ましくは−25℃以下(例えば−60℃以上−25℃以下)、より好ましくは−40℃以下(例えば−60℃以上−40℃以下)である。
アクリル系ポリマーを得る方法は特に限定されず、溶液重合法、乳化重合法、塊状重合法、懸濁重合法、光重合法、活性エネルギー線照射重合法等の、アクリル系ポリマーの合成手法として知られている各種の重合方法を適宜採用することができる。例えば、酢酸エチル等の重合溶媒を用いた溶液重合法を好ましく用いることができる。溶液重合を行う際のモノマー供給方法としては、全モノマー原料を一度に供給する一括仕込み方式、連続供給(滴下)方式、分割供給(滴下)方式等を適宜採用することができる。重合温度は、使用するモノマーおよび溶媒の種類、重合開始剤の種類等に応じて適宜選択することができる。
重合に用いる開始剤は、重合方法の種類に応じて、従来公知の重合開始剤から適宜選択することができる。例えば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)等のアゾ系重合開始剤の1種または2種以上を好ましく使用し得る。重合開始剤の他の例としては、過硫酸カリウム等の過硫酸塩;ベンゾイルパーオキサイド、過酸化水素等の過酸化物系開始剤;フェニル置換エタン等の置換エタン系開始剤;芳香族カルボニル化合物;等が挙げられる。重合開始剤のさらに他の例として、過酸化物と還元剤との組み合わせによるレドックス系開始剤が挙げられる。このような重合開始剤は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。重合開始剤の使用量は、通常の使用量であればよく、例えば、全モノマー成分100重量部に対して0.005重量部以上(典型的には0.01重量部以上)程度、また1重量部以下程度から選択することができる。
ここに開示されるベースポリマー(好適にはアクリル系ポリマー)の重量平均分子量(Mw)は、特に限定されず、例えば10×10以上500×10以下の範囲であり得る。凝集力と接着力とを高レベルでバランスさせる観点から、ベースポリマー(好適にはアクリル系ポリマー)のMwは、好ましくは10×10以上、より好ましくは20×10以上、さらに好ましくは35×10以上であり、また好ましくは150×10以下、より好ましくは110×10以下(例えば75×10以下)、さらに好ましくは90×10以下(例えば65×10以下)である。ここでMwとは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により得られた標準ポリスチレン換算の値をいう。GPC装置としては、例えば機種名「HLC−8320GPC」(カラム:TSKgelGMH−H(S)、東ソー社製)を使用すればよい。
(架橋剤)
ここに開示される粘着剤層を形成するために用いられる粘着剤組成物は、必要に応じて架橋剤を含んでいてもよい。架橋剤の種類は特に制限されず、従来公知の架橋剤から適宜選択して用いることができる。そのような架橋剤としては、例えば、イソシアネート系架橋剤、エポキシ系架橋剤、オキサゾリン系架橋剤、アジリジン系架橋剤、メラミン系架橋剤、過酸化物系架橋剤、金属キレート系架橋剤等が挙げられる。架橋剤は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。なかでも、凝集力向上の観点から、イソシアネート系架橋剤、エポキシ系架橋剤の使用が好ましい。
架橋剤の使用量は特に制限されず、例えば、ベースポリマー(例えばアクリル系ポリマー)100重量部に対して凡そ10重量部以下(例えば凡そ0.001〜10重量部)とすることが適当であり、好ましくは凡そ5重量部以下(例えば0.005〜5重量部)の範囲から選択することができる。架橋剤の使用量は、アクリル系ポリマー100重量部に対して凡そ0.01重量部以上(例えば0.1重量部以上、さらには1重量部以上)であってもよい。また、凝集力を制限する観点からは、架橋剤の使用量は、アクリル系ポリマー100重量部に対して凡そ1重量部以下(例えば0.1重量部以下、さらには0.01重量部以下)としてもよい。
上記粘着剤組成物には、さらに、従来公知の各種添加剤を必要に応じて配合することができる。かかる添加剤の例としては、粘着付与剤、粘着力調整剤、架橋助剤(架橋触媒等)、充填剤、可塑剤、軟化剤、着色剤(染料、顔料)、帯電防止剤(イオン液体、アルカリ金属塩等)、表面潤滑剤、レベリング剤、酸化防止剤、防腐剤、光安定剤、紫外線吸収剤、重合禁止剤、シランカップリング剤、触媒等が挙げられる。例えば、アクリル系ポリマーをベースポリマーとする粘着剤組成物において公知ないし慣用の粘着付与樹脂や剥離調節剤を配合してもよい。さらに、エマルション重合法により粘着性ポリマーを合成する場合には、乳化剤や連鎖移動剤(分子量調節剤あるいは重合度調節剤としても把握され得る。)が好ましく使用される。
(粘着剤組成物)
ここに開示される技術において、粘着剤層の形成に用いられる粘着剤組成物の形態は特に限定されない。例えば、有機溶媒中に粘着成分を含む形態の粘着剤組成物(溶剤型粘着剤組成物)、粘着成分が水性溶媒に分散した形態の粘着剤組成物(水分散型粘着剤組成物、典型的には水性エマルション型粘着剤組成物)、粘着成分が水に溶解した形態の粘着剤組成物(水溶液型粘着剤組成物)、無溶剤型粘着剤組成物(例えば、紫外線や電子線等のような活性エネルギー線の照射により硬化するタイプの粘着剤組成物、ホットメルト型粘着剤組成物)等であり得る。
(粘着剤層の形成方法)
ここに開示される技術における粘着剤層は、例えば、上記のような粘着剤組成物をフィルム基材の第二面に直接付与して乾燥または硬化させる方法(直接法)により形成することができる。あるいは、上記粘着剤組成物を剥離ライナーの表面(剥離面)に塗布して乾燥または硬化させることで該表面上に粘着剤層を形成し、この粘着剤層をフィルム基材に貼り合わせて該粘着剤層を転写する方法(転写法)により形成してもよい。粘着剤組成物の塗布は、例えば、グラビアロールコーター、ダイコーター、バーコーター等の、従来公知のコーターを用いて行うことができる。粘着剤組成物の乾燥は、必要に応じて加熱下で(例えば、60℃〜150℃程度に加熱することにより)行うことができる。粘着剤組成物を硬化させる手段としては、紫外線、レーザー線、α線、β線、γ線、X線、電子線等を適宜採用することができる。
(粘着剤層の厚さ)
特に限定するものではないが、粘着剤層の厚さは、例えば凡そ1μm以上とすることができ、通常は凡そ5μm以上(例えば凡そ7μm以上)が好ましい。また、上記厚さは、例えば凡そ100μm以下とすることができ、通常は凡そ75μm以下(例えば凡そ30μm以下)が好ましい。
(粘着力)
ここに開示される粘着シート(例えば補強フィルム)の被着体に対する粘着力は、用途、目的、使用形態等に基づき、適宜設定され得るので、特定の範囲に限定されない。例えば、粘着シートは、ポリイミドフィルムに対する粘着力が0.5N/25mm以上であることが好ましく、1.0N/25mm以上がより好ましく、2.0N/25mm以上がさらに好ましい。上記のような粘着力を有することにより、衝撃等が加わっても剥がれが生じにくく、補強フィルムとして好適である。上記粘着力の上限は特に限定されず、30N/25mm未満(例えば25N/25mm未満)であり得る。
上記粘着力の測定は、次の方法で行うことができる。幅25mm、長さ100mmのサイズにカットした粘着シートを用意する。23℃、50%RHの環境下にて、上記粘着シートの粘着面を露出させ、該粘着面をポリイミドフィルムの表面に、2kgのローラを1往復させて圧着する。これを同環境下に30分間放置した後、引張試験機を用いて、JIS Z 0237:2000に準じて、引張速度300mm/分、剥離角度180度の条件で、剥離強度[N/25mm幅]を測定する。引張試験機としては、万能引張圧縮試験機(製品名「AG−X」、島津製作所社製)を使用することができる。
<剥離ライナー>
ここに開示される粘着剤層表面(粘着面。粘着剤層のうち被着体に貼り付けられる側の面)には、必要に応じて、粘着面を保護する目的で、該粘着面に剥離ライナーを貼り合わせた形態(例えば、剥離ライナー付き補強フィルムの形態)で提供され得る。剥離ライナーを構成する基材としては、紙、合成樹脂フィルム等を使用することができ、表面平滑性に優れる点から合成樹脂フィルムが好適に用いられる。例えば、剥離ライナーの基材として各種の樹脂フィルム(例えばポリエステルフィルム)を好ましく用いることができる。剥離ライナーの厚さは、例えば凡そ5μm〜200μmとすることができ、通常は凡そ10μm〜100μm程度が好ましい。剥離ライナーのうち粘着剤層に貼り合わされる面には、従来公知の離型剤(例えば、シリコーン系、フッ素系、長鎖アルキル系、脂肪酸アミド系等)あるいはシリカ粉等を用いて、離型または防汚処理が施されていてもよい。
<用途>
ここに開示されるトップコート層付きフィルムは、例えば各種の携帯機器(ポータブル機器)を構成する部材に貼り付けられる態様で、該部材の固定、接合、成形、装飾、保護、支持等の用途にも好適に用いられ得る。ここで「携帯」とは、単に携帯することが可能であるだけでは充分ではなく、個人(標準的な成人)が相対的に容易に持ち運び可能なレベルの携帯性を有することを意味するものとする。また、ここでいう携帯機器の例には、携帯電話、スマートフォン、タブレット型パソコン、ノート型パソコン、各種ウェアラブル機器、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、音響機器(携帯音楽プレーヤー、ICレコーダー等)、計算機(電卓等)、携帯ゲーム機器、電子辞書、電子手帳、電子書籍、車載用情報機器、携帯ラジオ、携帯テレビ、携帯プリンター、携帯スキャナ、携帯モデム等の携帯電子機器の他、機械式の腕時計や懐中時計、懐中電灯、手鏡等が含まれ得る。上記携帯電子機器を構成する部材の例には、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイ等の画像表示装置に用いられる光学フィルムや表示パネル等が含まれ得る。ここに開示されるトップコート層付きフィルムは、自動車、家電製品等における各種部材に貼り付けられる態様で、該部材の固定、接合、成形、装飾、保護、支持等の用途にも好ましく用いられ得る。
また、ここに開示されるトップコート層付きフィルムは、各種粘着シートの支持体等の用途に好ましく利用され得る。例えば、液晶ディスプレイパネル、プラズマディスプレイパネル(PDP)、有機ELディスプレイ等の構成要素として用いられる光学部材の製造時、搬送時等に該光学部材を保護または支持する用途に好適である。液晶ディスプレイパネル用の偏光板(偏光フィルム)、波長板、位相差板、光学補償フィルム、輝度向上フィルム、光拡散シート、反射シート等の光学部材に適用される表面保護フィルムや補強フィルムとして有用である。
上記補強フィルムの用途としては、特に限定されず、剛性や耐衝撃性の付与等を目的として各種用途に利用され得る。例えば、光学製品/電子製品の製造プロセスにおいて、薄い光学部材/電子部材に切断加工等の形状加工処理を行う局面において、該部材(被着体)が補強フィルムに支持された積層体を形成することにより、上記積層体の加工に伴う光学部材/電子部材への局所的な応力集中を緩和し、クラック、割れ、積層部材の剥がれなどのリスクを低減することができる。光学部材/電子部材に補強フィルムを貼り付けて取り扱うことは、該部材の搬送、積層、回転等の際における局所的な応力集中の緩和や、該部材の自重による折れや湾曲の抑制等にも役立ち得る。
また、被着体が上記補強フィルムで少なくとも一部が覆われた積層体を含む光学製品や電子製品等のデバイスは、市場において消費者に使用される段階において、該デバイスが落下した場合、重量物の下に置かれた場合、飛来物が衝突した場合等、非意図的な応力が付与された場合にも、該デバイスに含まれる上記補強フィルムがデバイスにかかるストレスを緩和し、耐久性を向上させ得る。
また、ここに開示されるトップコート層付きフィルムは、そのトップコート層表面に、例えばコロナ放電処理、プラズマ処理、オゾン曝露、火炎曝露、紫外線照射処理、酸処理、アルカリ処理、電子線照射処理等の表面活性化処理が施される各種用途に好ましく利用され得る。典型的には、トップコート層表面に、コロナ放電処理やプラズマ処理等の表面活性化処理が施されて、当該トップコート層上に、接着剤等の樹脂成分を用いて他の部品や部材が接合され得る各種用途に好適である。ここに開示されるトップコート層は、プラズマ処理等の表面活性化処理によって、当該トップコート層表面に対する接着性が向上しつつ、トップコート層上に配置される接着剤等の樹脂成分の濡れ広がりが抑制されているので、当該樹脂成分を精度よくトップコート層上に配置することができる。
ここに開示されるトップコート層付きフィルムは、粘着剤層が片面に配置された補強フィルムの形態で、例えば、有機ELや液晶表示装置等の画像表示装置や、電子機器内における部材として好ましく用いられ得る。上記画像表示装置や電子機器の製造工程におけるプロセス材としても好ましく利用され得る。なかでも、トップコート層表面に指紋センサー等の部品が接着剤等で接合されたり、他の機能性フィルムが積層され得る画像表示装置用補強フィルムとして特に好適である。上記の用途においては、指紋センサーや機能性フィルム等の部品や部材の接合に際し、トップコート層表面に対し、上述の表面活性化処理が実施され得るので、ここに開示される技術による効果が好ましく発揮され得る。
以下、本発明に関連するいくつかの実施例を説明するが、本発明をかかる具体例に示すものに限定することを意図したものではない。なお、以下の説明中の「部」および「%」は、特に断りがない限り重量基準である。
<実施例1>
(アクリル樹脂の調製)
容器に、水90部と、メタクリル酸メチル85部、アクリル酸ブチル10部、メタクリル酸ヒドロキシエチル5部と、アニオン系反応性乳化剤(商品名「アクアロンHS−10」、第一工業製薬社製)3部とを配合した後、ホモミキサーにより攪拌混合し、モノマーエマルションを調製した。次いで、冷却管、窒素導入管、温度計および攪拌機を備えた反応容器に、水50部、重合開始剤(過硫酸アンモニウム)0.01部および上記で調製したモノマーエマルションのうち10%にあたる量を添加し、攪拌しながら、75℃で1時間乳化重合した。その後、さらに重合開始剤(過硫酸アンモニウム)0.05部を添加し、次いで、攪拌しながら、残りのモノマーエマルションの全て(90%にあたる量)を3時間かけて添加して、その後、75℃で3時間反応させた。これを30℃に冷却して、濃度10%のアンモニア水を加えてpH8に調整して、アクリル樹脂の水分散液を調製した。
(コーティング材の調製)
バインダーとしてポリエステル樹脂の25%水溶液(東洋紡社製、商品名「バイロナールMD−1480」)を固形分で30部、上記で調製したアクリル樹脂を固形分で70部、導電性ポリマーを固形分で20部、フッ素系化合物(AGCセイミケミカル社製、商品名「サーフロンS−420」、フッ素系水酸基含有界面活性剤)を固形分で3部、メラミン系架橋剤(住友化学社製、商品名「スミマールM−50W」)を固形分で5部を、水/エタノール(1/1(重量比))の混合溶媒に加えて、約20分間撹拌して十分に混合した。このようにして、固形分約0.4%のコーティング材を調製した。
導電性ポリマーとしては、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)0.5%およびポリスチレンスルホネート(重量平均分子量15万)(PSS)0.8%を含む水溶液(Bytron P、H.C.Stark社製)を用いた。
(トップコート層フィルムの作製)
厚み75μmの透明なポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを用意した。このPETフィルムの片面に上記コーティング材をバーコーターで塗布し、130℃に2分間加熱して乾燥させた。このようにして、PETフィルムの第一面に厚み30nmの透明なトップコート層を有するトップコート層付きフィルムを作製した。
(粘着剤の調製)
攪拌羽根、温度計、窒素ガス導入管、冷却器を備えた四つ口フラスコに、アクリル酸ブチル95部、アクリル酸5部、重合開始剤として2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.2部、酢酸エチル150部を仕込み、緩やかに攪拌しながら窒素ガスを導入し、フラスコ内の液温を65℃付近に保って6時間重合反応を行い、アクリル系ポリマー溶液(固形分40%)を調製した。
このアクリル系ポリマー溶液を酢酸エチルで固形分濃度20%に希釈し、この溶液500部(固形分100部)に、架橋剤として、エポキシ系架橋剤(商品名「テトラッドC」、三菱ガス化学社製)0.01部(固形分)を加えて、混合攪拌を行い、アクリル系粘着剤溶液を調製した。
(補強フィルムの作製)
上記で作製したトップコート層付きフィルムのトップコート層側とは反対側の面(PETフィルムの第二面)に、上記で得たアクリル系粘着剤溶液を塗布し、130℃で1分間加熱して、厚さ15μmの粘着剤層を形成した。次いで、上記粘着剤層の表面に、片面にシリコーン処理を施したPETフィルム(厚さ25μm)からなる剥離ライナーのシリコーン処理面を貼り合わせ、本例に係る補強フィルムを作製した。本例に係る補強フィルムは、トップコート層、フィルム基材、粘着剤層をこの順で有する。
<実施例2〜12、比較例1〜5>
バインダーの配合割合(ポリエステル樹脂/アクリル樹脂)、フッ素系化合物の種類および含有量を表1に示すように変更した他は実施例1と同様にしてコーティング材を調製し、得られたコーティング材を用いた他は実施例1と同様にしてトップコート層付きフィルムを作製した。表1中、フッ素系化合物の欄の「S−243」はAGCセイミケミカル社製の商品名「サーフロンS−243」(フッ素系水酸基含有界面活性剤)であり、「S−647」はAGCセイミケミカル社製の商品名「サーフロンS−647」(フッ素系水酸基含有界面活性剤)であり、「F−569」はDIC社製の商品名「メガファックF−569」(含フッ素基・水酸基含有オリゴマー)であり、「F−565」はDIC社製の商品名「メガファックF−565」(含フッ素基・親水性基・親油性基含有オリゴマー)である。
<評価>
[フッ素元素存在割合]
トップコート層付きフィルムを10mm角程度の大きさに切り出し、ESCA(X線光電子分光測定)でワイドスキャン測定し、定性分析を行った。検出された元素に対してナロースキャン測定を行い、元素比率[atomic%]を算出した。
装置名:アルバック・ファイ製、製品名「Quantera SXM」
X線源:モノクロAlKα
X線セッティング:100μmφ[15kV,25W]
光電子取出し角:試料表面に対して45°
結合エネルギーの補正:C1sスペクトルのC−C結合由来ピークを285.0eVに補正
帯電中和条件:電子中和銃とArイオン銃(中和モード)の併用
[水接触角]
(初期)
トップコート層付きフィルムのトップコート層表面に水1μLを滴下し、滴下0.5秒後の水接触角[°]を求めた。水接触角の測定は、市販の接触角測定装置を用いて、JIS R 3257:1999に準拠して測定される(液滴法)。例えば、下記の条件で測定することができる。測定は5回行い、その平均値を採用することが好ましい(n=5)。
[水接触角測定条件]
測定装置 :接触角測定器 DropMaster DM700(協和界面科学社製)
測定雰囲気:23℃、50%RH
測定液体 :蒸留水
測定時間 :着滴500ms後
(プラズマ後)
トップコート層付きフィルムを搬送速度3m/分で搬送しながら、常圧式プラズマ処理機を用い、電極電圧160Vの条件でトップコート層表面にプラズマ処理を実施し、当該プラズマ処理から1時間以内に初期水接触角の測定と同様の方法で水接触角[°]を求めた。
[濡れ広がり評価]
トップコート層付きフィルムを搬送速度3m/分で搬送しながら、常圧式プラズマ処理機を用い、電極電圧160Vの条件でトップコート層表面にプラズマ処理を実施した。プラズマ処理後のトップコート層表面に、接着剤(商品名「SVR7000シリーズ」、デクセリアルズ社製)1mLを垂らし、接着剤付与部位(初期)から1分後に濡れ広がった縁の距離を定規で測定した。濡れ広がった距離が2mmより短い場合を「良好(○)」、2mm以上となる場合を「不良(×)」と評価した。
[標準アクリル系粘着テープの接着力(背面接着力)評価]
(初期)
標準アクリル系粘着テープとして日東電工社製の商品名「No.31B」(19mm幅、アクリル系粘着テープ)を用意し、23℃、50%RHの環境下にて、トップコート層付きフィルムのトップコート層上に0.25MPaの圧力で0.3m/分の速度で圧着した。これを同環境下に30分間放置した後、万能引張試験機を用いて、同環境下で引張速度0.3m/分、剥離角度180度で剥離し、このときのトップコート層表面に対する標準アクリル系粘着テープの接着力(背面接着力)[N/19mm]を測定した。なお、日東電工社製の「No.31B」は、ポリエステルフィルム基材付きアクリル系片面粘着テープであり、基材厚は凡そ25μm、総厚は凡そ53μmであり、180°剥離強度は凡そ5.5N/19mmである。上記180°剥離強度は、JIS Z 0237:2009に準じて、SUS304ステンレス鋼板を被着体とし、23℃の測定環境下において2kgのローラを1往復させて上記被着体に圧着してから30分後に引張速度300mm/分の条件で180°方向に剥離したときの剥離強度である。
(プラズマ後)
実施例1,2、比較例3に係るトップコート層付きフィルムを搬送速度3m/分で搬送しながら、常圧式プラズマ処理機を用い、電極電圧160Vの条件でトップコート層表面にプラズマ処理を実施し、当該プラズマ処理から1時間以内に、初期背面接着力の測定と同様の方法で背面接着力[N/19mm]を求めた。
[耐擦傷性]
各例に係るトップコート層付きフィルムを、粘着剤を介してスライドガラスに貼り付けた。そのトップコート層表面を、23℃、50%RHの測定環境下において、コイン(新品の10円玉)の角を用いて、精密天秤上にて300gの荷重で擦った。そのスクラッチ痕を光学顕微鏡にて観察し、脱落屑の存在が確認された場合を「×」、かかる脱落屑の存在が確認されなかった場合を「〇」と評価した。
[表面抵抗値]
温度23℃、50%RHの雰囲気下、表面抵抗計(トレック社製、製品名「MODEL152−1」、「プローブ152P−2P」)を用い、印加電圧10V,印加時間10秒の条件で、トップコート層の表面抵抗値[Ω]を測定した。
各例の評価結果を表1に示す。表1には、各例に係るトップコート層の組成の概略もあわせて示す。
Figure 2021187116
表1に示されるように、トップコート層がバインダーとしてポリエステル樹脂およびアクリル樹脂を含み、かつトップコート層表面のフッ素元素の存在割合が0.5atomic%以上18atomic%以下であった実施例1〜12では、プラズマ処理前後の水接触角の変化が15°未満に制限されており、樹脂成分の濡れ広がりが抑制されていた。また、上記実施例では、トップコート層の表面に所定割合のフッ素元素が存在するが、プラズマ処理前においても、良好な背面接着力を有していた。例えば、トップコート層のフッ素元素存在割合が16atomic%と比較的高い実施例8においても、プラズマ処理前において、5.4N/19mmの背面接着力を示した。また、上記実施例1および2の結果から、上記の割合でフッ素元素が存在する実施例1〜12に係るトップコート層は、プラズマ処理等の表面活性化処理により、当該トップコート層表面に対する接着力向上を実現できると考えられる。さらに、これらの例では、耐擦過性も良好であり、表面抵抗値も良好な範囲内であった。また、バインダーとしてのポリエステル樹脂およびアクリル樹脂の配合比率を変えた実施例1〜4において、実施例1,3〜4は、実施例2よりも塗工性に優れ、塗工後の外観にも優れていた。
一方、トップコート層のバインダーとしてポリエステル樹脂のみを使用した比較例1では、トップコート層表面のフッ素元素の存在割合が0.5atomic%以上18atomic%以下であったにもかかわらず、プラズマ処理後のトップコート層表面の水接触角が大きく変化し、樹脂成分の濡れ広がりが生じた。また、トップコート層のバインダーとしてアクリル樹脂のみを用いた比較例2では耐擦過性に劣る傾向が認められた。これは、トップコート層の投錨性が低かったためと考えられる。トップコート層表面のフッ素元素の存在割合が18atomic%を超えた比較例3では、背面接着力が低下し、プラズマ処理によっても背面接着力の向上は認められなかった。また、良好な耐擦過性が得られず、表面抵抗値も1.0×1010Ωを超え、トップコート層に求められる特性(耐擦過性、帯電防止性等)に影響が生じた。トップコート層表面のフッ素元素の存在割合が0.5atomic%未満の比較例4,5では、プラズマ処理後のトップコート層表面の水接触角の変化を抑制することができず、樹脂成分の濡れ広がりが生じた。
上記の結果から、バインダーとしてポリエステル樹脂およびアクリル樹脂を含み、かつトップコート層表面におけるフッ素元素の存在割合が0.5atomic%以上18atomic%以下であるトップコート層付きフィルムによると、プラズマ処理等の表面活性化処理を実施する態様で使用される場合であっても、当該表面活性化処理前後における接触角変化を抑制し得ることがわかる。また、上記接触角変化の抑制を、トップコート層に求められ得る特性を満足しつつ、実現し得ることがわかる。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を
限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々
に変形、変更したものが含まれる。
1 :補強フィルム
10 :トップコート層付きフィルム
10A:トップコート層付きフィルムの背面
12 :フィルム基材
12A:第一面(背面)
12B:第二面(前面)
14 :トップコート層
14A:トップコート層表面
20 :粘着剤層
20A:表面(粘着面)
30 :剥離ライナー
50 :被着体

Claims (10)

  1. フィルム基材と、該フィルム基材の一方の面に設けられたトップコート層と、を備えるトップコート層付きフィルムであって、
    前記トップコート層は、バインダーとしてポリエステル樹脂およびアクリル樹脂を含み、
    前記トップコート層表面におけるフッ素元素の存在割合は、0.5atomic%以上18atomic%以下である、トップコート層付きフィルム。
  2. 前記トップコート層はフッ素系化合物を含む、請求項1に記載のトップコート層付きフィルム。
  3. 前記フッ素系化合物は、水酸基およびカルボキシ基から選択される官能基を有する、請求項2に記載のトップコート層付きフィルム。
  4. 前記トップコート層は架橋剤を含み、
    前記架橋剤は、メラミン系架橋剤、イソシアネート系架橋剤およびエポキシ系架橋剤からなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のトップコート層付きフィルム。
  5. 前記トップコート層に含まれる前記ポリエステル樹脂の含有量C1と前記アクリル樹脂の含有量C2との重量比(C1/C2)は、10/90〜95/5の範囲内である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のトップコート層付きフィルム。
  6. 前記トップコート層は導電性ポリマーを含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載のトップコート層付きフィルム。
  7. 前記フィルム基材は、ポリエステル樹脂フィルムからなる、請求項1〜6のいずれか一項に記載のトップコート層付きフィルム。
  8. 請求項1〜7のいずれか一項に記載のトップコート層付きフィルムと、前記フィルム基材の他方の面に設けられた粘着剤層と、を備える、補強フィルム。
  9. 画像表示装置に用いられる、請求項8に記載の補強フィルム。
  10. 請求項8に記載の補強フィルムが貼り付けられた画像表示装置。
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