JP5066148B2

JP5066148B2 - 耐指紋性フィルム

Info

Publication number: JP5066148B2
Application number: JP2009196121A
Authority: JP
Inventors: 名栄美南; 光辻本; 知之井上
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-08-26
Filing date: 2009-08-26
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2029-08-26
Also published as: JP2011046084A

Description

本発明は、透明基材に耐指紋性のコート層が設けられた耐指紋性フィルムに関する。

従来から、光学表示装置などの分野においては、傷を防止するなどの目的でハードコートフィルムを設けることが知られている。ハードコートフィルムを設けることにより耐擦傷性が高くなり機器の破損を防ぐことができるものである。

さらに近年では、例えば、液晶表示装置やタッチパネルディスプレイなどの光学表示装置において、装置の表面上に指紋跡がつかない、または指紋跡がついたとしても簡単に拭き取ることができる、いわゆる耐指紋性の機能が求められている。特にタッチパネルディスプレイにおいては、表面を指で触れて操作するため、表面に皮脂などの脂質成分による指紋跡が付着しやすく、この指紋跡の付着が視認性、操作性を妨げるという問題がある。

耐指紋性フィルムとしては、特許文献１に、透明性基材とポリエーテル骨格含有ウレタン樹脂を含む光硬化性組成物のコーティング層とを有する耐指紋性のフィルムが提案されている。しかし、この文献の技術では、基材の表面にコーティング層を形成しており、コーティング層を形成する樹脂の硬度が低いため、十分なハードコート性を得ることができなかった。また、ハードコート性を高めた耐指紋性の材料として、特許文献２に、撥水性の（メタ）アクリレートを含む（メタ）アクリル系共重合体が提案されている。しかし、この文献の技術によっても、表面硬度は十分に高いものではなく高いハードコート性のフィルムを得ることができなかった。このように、上記に開示されたような耐指紋性のハードコートフィルムでは、耐指紋性とハードコート性とを共に満足することができなかった。

特開２００８−２５５３０１号公報特開２００４−３５９８３４号公報

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、ハードコート性と耐指紋性とを共に満たし、高硬度で指紋汚れを防止する耐指紋性ハードコートフィルムを提供することを目的とする。

本発明に係る耐指紋性フィルムは、透明基材１に、ハードコート層２と耐指紋層３とがこの順で積層された耐指紋性フィルムである。ハードコート層２の厚みは耐指紋層３の厚みに対して１．５〜１０倍である。ハードコート層２と耐指紋層３の屈折率差が０．１以内である。

上記構成の耐指紋性フィルムによれば、ハードコート層２と耐指紋層３とを設けて複層化することにより、高硬度で耐指紋性のあるハードコートフィルムを得ることができる。また、ハードコート層２と耐指紋層３の屈折率が近くなることで干渉ムラが起りにくい耐指紋性フィルムを得ることができる。

ハードコート層２は、アクリルモノマー又はウレタンアクリレートオリゴマーを主成分とした樹脂で形成され、ハードコート層２単独での表面硬度が鉛筆硬度３Ｈ以上であることが好ましい。それにより、ハードコート層２の硬度を高めることができ、ハードコート性の向上した耐指紋性フィルムを得ることができる。

耐指紋層３は、ポリアルキル基及びポリエーテル基の少なくとも一方を含有する、アクリル樹脂又はウレタンアクリレート樹脂により形成されたことが好ましい。それにより、耐指紋層３の指紋付着に対する耐性を高めることができ、耐指紋性の向上した耐指紋性フィルムを得ることができる。

本発明によれば、ハードコート層と耐指紋層とを設けて複層化することにより、高硬度で耐指紋性のあるハードコートフィルムを得ることができる。また、ハードコート層と耐指紋層の屈折率が近くなることで干渉ムラが起りにくい耐指紋性フィルムを得ることができる。

本発明の耐指紋フィルムの実施の形態の一例を示す断面図である。

本発明の耐指紋性フィルムは、透明基材１の表面に、ハードコート層２と耐指紋層３とがこの順で積層されたものである。図１に、本発明の耐指紋性フィルムの一例を示す。

透明基材１としては、フィルム性のある透明な基材であれば適宜のものを使用することができる。例えば、樹脂製のフィルム基材を透明基材１として用いることができ、具体的にはＰＥＴフィルムなどを使用することができる。光透過性としては、可視光線の透過率が８０〜９９％であることが好ましい。

ハードコート層２はハードコート性を発現する適宜のコート剤により形成することができる。例えば、アクリレートモノマー、ウレタンアクリレートオリゴマー、ポリエステルアクリレートオリゴマー、エポキシアクリレートオリゴマーなどの多官能樹脂を主成分とし、これらの樹脂が硬化することによってハードコート層２を形成することができる。

ハードコート層２を形成する樹脂としては、アクリルモノマー又はウレタンアクリレートオリゴマーを主成分とするものであることが好ましい。これらの成分を用いることにより、ハードコート層２の硬度を高めることができ、ハードコート性の向上した耐指紋性フィルムを得ることができる。

ウレタンアクリレートオリゴマーは、ウレタン結合とアクリル基を有する、重量平均分子量が通常２０００〜１２０００程度の化合物である。ウレタン結合はヒドロキシル基を有するアクリレートとイソシアネートとの付加反応により生成し導入される。

アクリレートモノマーとウレタンアクリレートオリゴマーとの両方によりハードコート層２を形成することも好ましい。その場合、ハードコート性をさらに高めることができる。また、アクリレート樹脂を適宜選択してアクリレート樹脂単体で性能をよくすることもできる。

ハードコート層２は、単独での鉛筆硬度が３Ｈ以上であることが好ましく、４Ｈ以上であることがより好ましい。それにより耐指紋性フィルムのハードコート性を高くすることができる。ハードコート層２の鉛筆硬度が３Ｈ未満であると十分なハードコート性を得ることができなくなるおそれがある。ハードコート層２の鉛筆硬度はＪＩＳＫ５６００により求めることができる。このような硬度の高いハードコート層２は、アクリル樹脂など、上記のような樹脂成分により形成することが可能である。

耐指紋層３は耐指紋性を発現する適宜のコート剤により形成することができる。例えば、アクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂などの樹脂が硬化することによって耐指紋層３を形成することができる。フィルム全体のハードコート性を考慮すると、耐指紋層３は、耐指紋性とともにある程度のハードコート性も兼ね備えた層であることが好ましく、アクリレート樹脂やウレタンアクリレート樹脂などを用いればそのような層を簡単に形成することができる。
ここで、耐指紋性とは、フィルムに指で接触し、フィルム表面に垂直な方向（90°の角度）からの指紋視認性を目視で評価したときに、指紋跡が確認されないことをいう。

また、耐指紋層３は、ポリアルキル基及びポリエーテル基の少なくとも一方を含有するアクリル樹脂、又はポリアルキル基及びポリエーテル基の少なくとも一方を含有するウレタンアクリレート樹脂により形成されていることが好ましい。このような樹脂を用いることにより、耐指紋層３の指紋付着に対する耐性を高めることができ、耐指紋性の向上した耐指紋性フィルムを得ることができる。

耐指紋層３を形成した際に耐指紋性を発現するような樹脂（耐指紋性樹脂）の具体例としては、塗膜の強度を維持する為の硬度を持ったメタクリル酸メチルのようなモノマーと、適度な親水性を与える為の２−ヒドロキシエチルメタクリレートなどのモノマーと、親油性を持つｎ−ステアリルメタクリレートなどの長鎖のアルキル基をもつモノマーとを重合させたものが挙げられる。耐指紋性樹脂を構成する樹脂中の各成分の含有量としては、耐指紋性樹脂を構成する樹脂成分の全量を１００質量部とした場合、メタクリル酸アルキルエステルが５〜８０質量部、メタクリル酸ヒドロキシアルキルエステルが０〜３０質量部、メタクリル酸の高級アルコールエステルが５〜５０質量部であることが好ましい。耐指紋性樹脂における各成分の含有量がこの範囲になることにより耐指紋性をさらに発揮することが可能になる。耐指紋性樹脂の数平均分子量は５０００〜２００００であることが好ましい。分子量がこの範囲になることにより耐指紋性が十分になるとともに塗布が容易なコート剤を調製することができる。

耐指紋層３は、好ましくは、上記の耐指紋性樹脂と、それ以外の樹脂成分、例えばアクリル樹脂とにより形成される。耐指紋層３を構成する樹脂成分における耐指紋性樹脂の含有比率としては、耐指紋性樹脂を含む耐指紋層３を構成する樹脂成分全量を１００質量部としたときの耐指紋性樹脂の量が１〜３０質量部であることが好ましい。耐指紋性樹脂の量がこの範囲より少ないと耐指紋性が発揮されなくなるおそれがある。また、耐指紋性を得るためには、耐指紋性樹脂の量の上限は、この範囲の上限で十分であり、この範囲を超えると鉛筆硬度の低下を引き起こすおそれがある。

耐指紋層３の硬度は特に制限されるものではないが、コート層全体の硬度を考慮すると、耐指紋層３の単独での鉛筆硬度が２Ｈ以上であることが好ましい。それにより耐指紋性フィルムのハードコート性をより高くすることができる。また、ハードコート層２と耐指紋層３とを合わせたコート層全体での鉛筆硬度は３Ｈ以上であることが好ましい。

ハードコート層２及び耐指紋層３を形成するコート剤には、上記の樹脂に加え、それぞれ、樹脂を硬化させるための重合開始剤や、樹脂を溶解・分散させるための溶剤などを用いることができる。アクリル系の樹脂を用いた場合には、光重合反応によってコート層を形成することができ、その際、光重合開始剤を配合することが好ましい。

コート剤に用いる有機溶剤としては、ヘキサン、オクタンなどの脂肪族炭化水素、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素、エタノール、１−プロパノール、イソプロパノール、１−ブタノールなどのアルコール類、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類、セロソルブ類などから適宜選択して用いることができ、また、これらのうち数種類を混合して用いてもよい。塗工後には有機溶剤を蒸発させる必要があるため、有機溶剤の沸点が７０〜１５０℃の範囲であることが望ましい。

光重合開始剤としては、例えばアクリル系の樹脂を用いた場合、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ビニルエーテル類、α−ヒドロキシケトン、ベンジルジメチルケタール、α−アミノケトン、ビスアシルフォスフィンオキサイド等を混合することが望ましい。

本発明の耐指紋性フィルムにあっては、ハードコート層２の厚みは耐指紋層３の厚みに対して１．５〜１０倍である。耐指紋層３に対するハードコート層２の厚みがこの範囲になることによりハードコート性を高めることができる。ハードコート層２の厚みがこの範囲より小さいと、ハードコート層２の硬度が低くなりハードコート性が低下する。一方、ハードコート層２の厚みがこの範囲より厚いとフィルム性を阻害するおそれがある。層の厚みとしては、例えば、ハードコート層２を２〜１０μｍ程度にし、耐指紋層３を０．１〜３μｍ程度にすることができる。

また、ハードコート層２と耐指紋層３の屈折率差は０．１以内であり、０．０２以下であることがより好ましい。ハードコート層２と耐指紋層３の屈折率が近くなることにより、干渉ムラが起りにくい透明な耐指紋性フィルムを得ることができる。ハードコート層２と耐指紋層３の屈折率差が０．１を超えると干渉ムラを発生してしまうおそれがある。

耐指紋性フィルムを製造するにあたっては、透明基材１の表面にハードコート剤を塗布してハードコート層２を形成し、このハードコート層２の表面に耐指紋コート剤を塗布して耐指紋層３を形成する。このとき、耐指紋層３は最外層となる。

コート剤を塗布する方法としては適宜の方法を用いることができ、ウェットコーティング法（ディップコーティング法、スピンコーティング法、フローコーティング法、スプレーコーティング法、ロールコーティング法、グラビアロールコーティング法、エアドクターコーティング法、プレードコーティング法、ワイヤードクターコーティング法、ナイフコーティング法、リバースコーティング法、トランスファロールコーティング法、マイクログラビアコーティング法、キスコーティング法、キャストコーティング法、スロットオリフィスコーティング法、カレンダーコーティング法、ダイコーティング法等）を用いることができる。その際、塗布後乾燥させることによって各層を構成する塗膜を形成することができるものであり、光硬化性の樹脂を用いた場合は、紫外線等のエネルギー線の照射により塗膜を硬化させることができ、熱硬化性の樹脂を用いた場合は、加熱することにより塗膜を硬化させることができる。

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

（１）ハードコート剤の調製
ウレタンアクリレートオリゴマー（新中村化学工業(株)製 U15HA）30重量部、アクリレートモノマー（新中村化学工業(株)製 A-DPH）10重量部、ＭＥＫ60重量部、及び光重合開始剤（イルガキュア（登録商標）184） 2重量部を混合攪拌し、ハードコート剤を得た。

（２）耐指紋コート剤の調製
メタクリル酸メチル25重量部、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル15重量部、ｎ−ステアリルメタクリレート15重量部、ＭＥＫ150重量部を撹拌混合し、重合開始剤（和光純薬工業株式会社製、Ｖ−601）を0.4重量部添加し、窒素雰囲気下で70℃に加熱し、8時間加熱還流した。その後室温に冷却し、固形分２５％、数平均分子量15000の耐指紋性樹脂が得られた。

前記の耐指紋性樹脂 8重量部、アクリルモノマー（新中村化学工業(株)製 A-9530）14重量部、アクリルモノマー（新中村化学工業(株)製 A-TMM-3LM-N）4重量部、光重合開始剤（イルガキュア（登録商標）184）1重量部、ＭＥＫ80重量部を混合攪拌し、耐指紋コート剤を得た。この耐指紋コート剤はポリアルキル基を有するアクリル樹脂を含有している。

（実施例１）
PETフィルム（東レ株式会社製ルミラーU48、125μm）の表面に、前記（１）で調製したハードコート剤を硬化後の膜厚が5μmとなるように塗布し、80℃で3min乾燥後、紫外線照射機を用いて500mJ/cm²の紫外線照射を行い、ハードコート層を形成した。硬化膜の屈折率は1.54であった。

次に、前記（２）で調製した耐指紋コート剤を硬化後の膜厚が1.5μmとなるようにハードコート層の表面に塗布し、80℃で3min乾燥後、紫外線照射機を用いて500mJ/cm²の紫外線照射を行い、耐指紋層を形成した。耐指紋層の屈折率は1.53であった。以上により、耐指紋性フィルムを得た。

（実施例２）
耐指紋層の厚みを3μmにしたこと以外は、実施例１と同様にして、耐指紋性フィルムを得た。

（実施例３）
ハードコート層の厚みを8μｍ、耐指紋層の厚みを1μmにしたこと以外は、実施例１と同様にして、耐指紋性フィルムを得た。

（比較例１）
PETフィルム（東レ株式会社製ルミラーU48、125μm）の表面に、前記（１）で調製したハードコート剤を硬化後の膜厚が3μmとなるように塗布し、80℃で3min乾燥後、紫外線照射機を用いて500mJ/cm²の紫外線照射を行い、ハードコートフィルムを得た。なお、比較例１の硬度がハードコート層単独での鉛筆硬度となる。

（比較例２）
PETフィルム（東レ株式会社製ルミラーU48、125μm）の表面に、前記（２）で調製した耐指紋コート剤を硬化後の膜厚が5μmとなるように塗布し、80℃で3min乾燥後、紫外線照射機を用いて500mJ/cm²の紫外線照射を行い、耐指紋性フィルムを得た。

（比較例３）
耐指紋層の厚みを5μmにしたこと以外は、実施例１と同様にして、耐指紋性フィルムを得た。

（比較例４）
耐指紋層の厚みを0.2μmにしたこと以外は、実施例３と同様にして、耐指紋性フィルムを得た。

（評価試験）
実施例、比較例で製造した各フィルムについて、性能を確かめるための試験を行った。各試験の方法は次の通りである。
・全光線透過率、ヘイズ
JIS K7361-1997準拠で日本電色工業(株)製の「NDH2000」にて測定した。
・鉛筆硬度
JIS K5600に従い、10本中8本以上に傷がないことで合格とし、鉛筆硬度を求めた。
・耐スチールウール性
#0000のスチールウールに500g/cm²の荷重をかけ、3000mm/minで100往復した後の表面を目視で観察した。傷が多数ある場合を「傷多数」、傷が少数本ある場合を「傷数本」、傷がない場合を「傷なし」、コート層が剥離した場合を「剥離」として判定した。
・耐指紋性
フィルムに指で接触し、フィルム表面に垂直な方向（90°の角度）からの指紋視認性を目視で評価した。指紋跡が確認された場合を「悪」、指紋跡が確認されなかった場合を「良」として判定した。
・密着性
JIS D0202-1988に準拠した碁盤目テープ剥離試験にて、剥離のない時を100/100とし、剥離したマス目数の割合で評価した。

（結果）
結果を表１に示す。実施例の耐指紋性フィルムはハードコート性と耐指紋性の両方に優れていることが確認された。また、実施例の耐指紋性フィルムには干渉ムラがないことが確認された。

１透明基材
２ハードコート層
３耐指紋層

Claims

透明基材に、ハードコート層と耐指紋層とがこの順で積層された耐指紋性フィルムであって、ハードコート層の厚みは耐指紋層の厚みに対して１．５〜１０倍であり、ハードコート層と耐指紋層の屈折率差が０．１以内であることを特徴とする耐指紋性フィルム。
ハードコート層は、アクリルモノマー又はウレタンアクリレートオリゴマーを主成分とした樹脂で形成され、ハードコート層単独での表面硬度が鉛筆硬度３Ｈ以上であることを特徴とする請求項１に記載の耐指紋性フィルム。
耐指紋層は、ポリアルキル基及びポリエーテル基の少なくとも一方を含有する、アクリル樹脂又はウレタンアクリレート樹脂により形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の耐指紋性フィルム。