JP6413566B2 - 塗工フィルム及び塗工フィルムの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、塗工フィルム及び塗工フィルムの製造方法に関し、例えばハードコートフィルムに適用することができる。

従来、長尺のフィルム材による基材に紫外線硬化性樹脂に係る塗工液を塗工して硬化させることにより、所望の層構成を基材の上に作製して各種の塗工フィルムが作製されている。より具体的に、例えばこの種の塗工フィルムの１つであるハードコートフィルムでは、紫外線硬化性樹脂を主成分とした塗工液を塗工、乾燥、硬化することにより、表面の傷つきを防止するハードコート層を透明フィルム材の上に形成し、これにより例えば画像表示パネルのパネル面の傷つきを防止する。

このようなハードコートフィルムに関して、特許文献１等には、ハードコート層の硬度を増大させる工夫が提案されている。

このようなハードコートフィルム等の塗工フィルムは、基材の長手方向と長手方向と直交する方向（幅方向）とで表面硬度が異なることが判った。このような塗工フィルム表面の方向による硬度の相違にあっては、極力、小さくすることが望まれる。

特開２０１４−１４９５２０号公報

本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、塗工フィルム表面の方向による硬度の相違を低減することを目的とする。

本発明者は、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、紫外線硬化性樹脂を偏光した紫外線により硬化させる、との着想により、本発明を完成させた。

具体的に、本発明では、以下のものを提供する。

（１） 長尺透明フィルムによる基材と、
紫外線硬化性樹脂による塗工液を塗工、乾燥、硬化して作成された紫外線硬化性樹脂層とを備える塗工フィルムにおいて、
前記基材が長手方向又は長手方向と直交する方向に遅相軸を備えたフィルム材であり、
前記基材の長手方向と、長手方向と直交する方向とで、前記紫外線硬化性樹脂層の鉛筆硬度による表面硬度の差が１未満である。
塗工フィルム。

（１）によれば、塗工フィルム表面の方向による硬度の相違を低減してなる塗工フィルムを提供することができる。

（２） （１）において、長手方向と、長手方向と直交する方向とで、前記紫外線硬化性樹脂層の鉛筆硬度による表面硬度が等しい。

（２）によれば、より一段と塗工フィルム表面の方向による硬度の相違を低減することができる。

（３） （１）又は（２）において、前記紫外線硬化性樹脂層が、ハードコート層である。

（３）によれば、例えばハードコートフィルムに適用して、表面の方向による硬度の相違を極力してなるハードコートフィルムを提供することができる。

（４） 長手方向又は長手方向と直交する方向に遅相軸を備えた長尺のフィルム材による基材を搬送しながら、紫外線硬化性樹脂による塗工液を塗工する塗工工程と、
前記塗工工程で塗工した前記塗工液に紫外線を照射して硬化させる露光工程とを備え、
前記露光工程は、
偏光した紫外線の照射により前記基材に塗工した紫外線硬化性樹脂を硬化させる塗工フィルムの製造方法。

（４）によれば、偏光した紫外線の照射により前記基材に塗工した紫外線硬化性樹脂を硬化させることにより、塗工フィルム表面の方向による硬度の相違を低減することができる。

（５） （４）において、
前記露光工程は、
前記基材に塗工した紫外線硬化性樹脂に直線偏光による紫外線を照射する第１照射工程と、
前記第１照射工程に続く工程であって、前記基材に塗工した紫外線硬化性樹脂に無偏光の紫外線を照射する第２照射工程とを備える。

（５）によれば、より具体的工程により、偏光した紫外線を照射して紫外線硬化性樹脂を硬化させ、塗工フィルム表面の方向による硬度の相違を低減することができる。

塗工フィルム表面の方向による表面硬度の相違を極力、低減することを目的とする。

本発明の第１実施形態に係るハードコートフィルムを示す図である。 図１のハードコートフィルムの製造工程の説明に供する図である。 表面硬度の計測結果を示す図表である。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る塗工フィルムであるハードコートフィルムを示す図である。このハードコートフィルム１は、長尺透明フィルムによる基材２の一方の面に、ハードコート層３が形成され、また他方の面に粘着層４、セパレータフィルム５が順次設けられる。ハードコートフィルム１は、セパレータフィルム５を剥離して粘着層４を露出された後、この粘着層４により画像表示パネルのパネル面に保持され、このパネル面の傷つきを防止する。

ここで基材２は、いわゆる延伸フィルムによるフィルム材であり、例えばＴＡＣ（Tri Acetyl Cellulose）フィルム、ＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）等が適用されるものの、この実施形態ではＴＡＣフィルムが適用される。ここでこの種の延伸フィルムは、長尺形状による長手方向又は長手方向と直交する方向に延伸して作成され、この延伸方向応じて遅相軸方向が長手方向又は長手方向と直交する方向であるフィルム材である。

ハードコート層３は、紫外線硬化性樹脂層であり、ハードコート層に適用可能な従来公知の材料を用いることができる。具体的には、重合性化合物、シリコーン樹脂、及び光重合開始剤を含有する材料等が挙げられる。重合性化合物としては、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリレート類；ジイソシアネートとジオール及び水酸基含有（メタ）アクリレートとから得られるウレタン（メタ）アクリレート類；ポリエステルポリオールに２−ヒドロキシ（メタ）アクリレート等のモノマーを反応させて得られるポリエステル（メタ）アクリレート類等が挙げられる。シリコーン樹脂としてはアミノ変性シリコーン、エポキシ変性シリコーン、カルボキシル変性シリコーン等が挙げられる。また実用上十分に透過光の散乱を許容できる場合には、シリカ等の微粒子を混入させて硬度を高めるようにしてもよい。

ここでこの実施形態において、ハードコート層３は、基材２の延伸方向と、この延伸方向と直交する方向とで、鉛筆硬度による表面硬度の差が１未満となるように、より具体的にはこの２方向で鉛筆硬度による表面硬度が等しくなるように作成され、これにより塗工フィルム表面の方向による表面硬度の相違が低減される。なお鉛筆硬度は、鉛筆を使用した引っかき試験（JIS K 5600-5-4に準拠、荷重500g）による。また同一の硬度による鉛筆でこの試験を複数回実行し、８０％以上の確率で表面に傷等が発見できない場合、この鉛筆の硬度以上の表面硬度を備えているものと判定する。この実施形態では、この複数回が５回に設定され、この試験を５回実行し、５回中４回以上、表面に傷等が発見できない場合、この鉛筆の硬度以上の表面硬度を備えているものと判定する。従って例えば４Ｈの鉛筆により５回試験し、５回とも傷が検出できない場合にあって、５Ｈの鉛筆により５回試験して５回とも傷が検出された場合、表面硬度は４Ｈとなる。

〔製造方法〕
図２は、ハードコートフィルム１の製造工程を示す図である。ハードコートフィルム１は、ロール１１により基材２が提供され、このロール１１から基材２を引きだしながら塗工工程に搬送する。塗工工程では、塗工ロール１２に基材２を巻き付けて搬送しながら、この塗工ロール１２に対向するように保持されたダイ１３によりハードコート層３の塗工液を塗工し、続く乾燥工程において、乾燥装置１４で塗工した塗工液を乾燥させる。なお塗工にあっては、ダイによる場合に限らず、種々の手法を広く適用することができる。

この製造工程は、続く露光工程において、紫外線の照射により塗工した塗工液を硬化させてハードコート層３を作成し、ロール１５に巻き取る。この露光工程は、この紫外線の照射による紫外線硬化性樹脂である塗工液の硬化において、偏光した紫外線を照射して硬化させ、これにより塗工フィルム表面の方向による表面硬度の相違を低減する。

より具体的に、この実施形態では、始めに、第１照射工程に係る露光装置１６により、直線偏光の紫外線を照射した後、続く第２照射工程に係る露光装置１７により無偏光の紫外線（偏光していない紫外線）を照射して紫外線硬化性樹脂を硬化させ、これにより全体として偏光した紫外線の照射により紫外線硬化性樹脂を硬化させる。

またさらにこの第１照射工程における直線偏光の紫外線の照射においては、この実施形態では、偏光方向が基材の延伸方向である長手方向（いわゆるＭＤ方向である）に設定されているものの、これと直交する方向である基材２の幅方向（いわゆるＴＤ方向である）としてもよく、これら以外の種々の方向に設定することができる。

すなわち露光工程において、延伸フィルムの上に紫外線硬化性樹脂の塗工液と塗工した後、無偏光の紫外線の照射のみにより、紫外線硬化性樹脂を硬化させた場合、延伸フィルムの延伸方向と、この延伸方向と直交する方向とで表面硬度が相違することが判った。より具体的には、延伸方向への引っかき試験による鉛筆硬度の方が、これと直交する方向に比して硬度が高くなる。従ってＭＤ方向が延伸方向である基材２を使用した場合、ＭＤ方向の表面硬度の方が、これと直交する方向の表面硬度に比して高くなる。

しかしながらこの実施形態のように、偏光した紫外線の照射により紫外線硬化性樹脂を硬化させる場合には、このような延伸フィルムの延伸方向による表面硬度の違いを低減することができることが判った。またこのような偏光した紫外線にあっては、何れの方向に偏光している場合でも、同様に効果を発揮できることが判った。これによりこの実施形態では、塗工フィルムであるハードコートフィルム１の表面の方向による表面硬度の相違を低減する。

またこのような偏光した紫外線の照射を、直線偏光による紫外線の照射と、無偏光による紫外線の照射とにより実行することにより、既存の露光装置を有効に利用して効率良く紫外線を照射することができる。

〔計測結果〕
図３は、実験結果を示す図表である。この図３において、鉛筆硬度の欄における３Ｈ ５／５は、３Ｈの硬度による鉛筆による引っかき試験において、５回中５回とも結果が良好であったこと（傷がつかなかったこと）を示すものである。また／の記載は、それまでの試験結果により試験をする必要がなく、これにより試験を中止したことを示す。またこの試験結果は、ＭＤ方向が延伸方向である基材を使用した結果である。

比較例は、従来構成によるハードコートフィルムであり、基材のＭＤ方向を塗工方向に設定してハードコート層３の塗工液を塗工した後、この塗工した塗工液を乾燥させ、その後、１２５ｍＪ／ｃｍ^２の光量により露光して塗工液を硬化させてハードコート層３を作成した。比較例について、ＭＤ方向とＴＤ方向とについて、それぞれ鉛筆硬度を５回計測したところ、硬度３Ｈの鉛筆ではＭＤ方向及びＴＤ方向で、それぞれ５回中５回、５回中４回、良好な結果が得られ、硬度４Ｈの鉛筆ではＭＤ方向及びＴＤ方向で、それぞれ５回中５回、５回中０回、良好な結果が得られた。また硬度５Ｈの鉛筆ではＭＤ方向で、５回中０回、良好な結果が得られた。これによりこの場合、ＭＤ方向及びＴＤ方向で、それぞれ表面硬度が４Ｈ、５Ｈとなり、表面硬度の差が１となる。

実施例１は、比較例と同一の条件により塗工液を塗工、乾燥させた後、偏光面をＭＤ方向に設定した第一照射工程により５ｍＪ／ｃｍ^２の光量により紫外線を照射し、第１照射工程及び第２照射工程における照射光量の総和が比較例１における照射光量と同一になるように第２照射工程により紫外線を照射してハードコート層３を作成した例である。この実施例１の場合、硬度３Ｈ及び硬度４Ｈの鉛筆ではＭＤ方向及びＴＤ方向で、それぞれ５回中５回、良好な結果が得られ、硬度５Ｈの鉛筆ではＭＤ方向及びＴＤ方向で、それぞれ５回中１回、５回中０回、良好な結果が得られた。これによりこの場合、ＭＤ方向及びＴＤ方向で、それぞれ表面硬度が４Ｈとなり、表面硬度が等しいことが確認された。

実施例２は、第１照射工程における偏光方向をＴＤ方向とした点を除いて、実施例１と同一の条件により作成したハードコートフィルムである。この実施例２の場合、硬度３Ｈの鉛筆ではＴＤ方向で、５回中５回良好な結果が得られ、硬度４Ｈの鉛筆ではＭＤ方向及びＴＤ方向の双方で、５回中５回良好な結果が得られ、硬度５Ｈの鉛筆ではＭＤ方向及びＴＤ方向で、それぞれ５回中２回、５回中０回、良好な結果が得られた。これによりこの場合、ＭＤ方向及びＴＤ方向の双方で、表面硬度が４Ｈとなり、表面硬度が等しいことが確認された。

また実施例３は、第１照射工程における照射光量を５０ｍＪ／ｃｍ^２とし、第１照射工程及び第２照射工程における照射光量の総和が比較例１における照射光量と同一になるように第２照射工程により紫外線を照射した点を除いて、実施例１と同一の条件により作成したハードコートフィルムである。この実施例３の場合、硬度３Ｈの鉛筆ではＴＤ方向で、５回中５回良好な結果が得られ、４Ｈの鉛筆ではＭＤ方向及びＴＤ方向で、それぞれ５回中５回、５回中４回、良好な結果が得られ、硬度５Ｈの鉛筆ではＭＤ方向及びＴＤ方向で、それぞれ５回中１回、５回中０回、良好な結果が得られた。これによりこの場合、ＭＤ方向及びＴＤ方向の双方で、表面硬度が４Ｈとなり、表面硬度が等しいことが確認された。

実施例４は、第１照射工程における偏光方向をＴＤ方向とした点を除いて、実施例３と同一の条件により作成したハードコートフィルムである。この実施例３の場合、硬度３Ｈの鉛筆ではＴＤ方向で、５回中５回良好な結果が得られ、硬度４Ｈの鉛筆ではＭＤ方向及びＴＤ方向で、それぞれ５回中５回、５回中４回良好な結果が得られ、硬度５Ｈの鉛筆ではＭＤ方向及びＴＤ方向の双方で、５回中０回良好な結果が得られた。これによりこの場合、ＭＤ方向及びＴＤ方向の双方で、表面硬度が４Ｈとなり、表面硬度が等しいことが確認された。

なおこの図３の検討結果によれば、第１照射工程と第２照射工程との光量比を５：１２０〜５０：７５の範囲に設定して十分に塗工フィルム表面の方向による硬度の相違を低減することができることが判るものの、第１照射工程のみによる紫外線の照射によっても塗工フィルム表面の方向による硬度の相違を低減することができることにより、この光量比にあっては、５：１２０以上に設定して塗工フィルム表面の方向による硬度の相違を低減することができる。

以上の構成によれば、偏光した紫外線の照射により紫外線硬化性樹脂を硬化させることにより、塗工フィルム表面の方向による硬度の相違を低減することができる。またこのとき直線偏光による第１照射工程の後、無偏光の紫外線を照射することにより、既存の設備を有効に利用して、より具体的工程により、効率良く、偏光した紫外線を照射して紫外線硬化性樹脂を硬化させ、塗工フィルム表面の方向による硬度の相違を低減することができる。

〔他の実施形態〕
以上、本発明の実施に好適な具体的な構成を詳述したが、本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施形態の構成を種々に変更することができる。

すなわち上述の実施形態では、直線偏光による第１照射工程の後、無偏光の紫外線を照射することにより、偏光した紫外線を照射する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、直線偏光による紫外線の照射のみにより紫外線硬化性樹脂を硬化させても良く。また完全に直線偏光に至らない偏光した紫外線の照射により硬化させるようにしてもよい。なお完全に直線偏光に至らない偏光した紫外線を照射する場合、直線偏光の紫外線と無偏光の紫外線との合成による紫外線を照射することになるものの、図３の記載より、この直線偏光の紫外線と無偏光の紫外線との光量比にあっては、５：１２０〜５０：７５の範囲で十分に塗工フィルム表面の方向による硬度の相違を低減することができるものの、第１照射工程のみによる紫外線の照射によっても塗工フィルム表面の方向による硬度の相違を低減することができることにより、この光量比にあっては、５：１２０以上に設定して塗工フィルム表面の方向による硬度の相違を低減することができる。

また上述の実施形態では、基材の上に、直接、紫外線硬化性樹脂によるハードコート層を作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば位相差層等の光学機能層を介して、基材の上に、間接的に、紫外線硬化性樹脂によるハードコート層を作成する場合にも広く適用することができる。

また上述の実施形態では、紫外線硬化性樹脂によるハードコート層を作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、紫外線硬化性樹脂による防眩層等を作成する場合にも広く適用することができる。

１ ハードコートフィルム
２ 基材
３ ハードコート層
４ 粘着層
５ セパレータフィルム
１１、１５ ロール
１２ 塗工ロール
１３ ダイ
１４ 乾燥装置
１６、１７ 露光装置

Claims (5)

1. 長尺透明フィルムによる基材と、
   紫外線硬化性樹脂による塗工液を塗工、乾燥、硬化して作成された紫外線硬化性樹脂層とを備える塗工フィルムにおいて、
   前記基材が長手方向又は長手方向と直交する方向に遅相軸を備えたフィルム材であり、
   前記基材の長手方向と、前記長手方向と直交する方向とで、前記紫外線硬化性樹脂層の鉛筆硬度による表面硬度の差が１未満である
   塗工フィルム。
2. 前記長手方向と、前記長手方向と直交する方向と直交する方向とで、前記紫外線硬化性樹脂層の鉛筆硬度による表面硬度が等しい
   請求項１に記載の塗工フィルム。
3. 前記紫外線硬化性樹脂層が、ハードコート層である
   請求項１又は請求項２に記載の塗工フィルム。
4. 長手方向又は長手方向と直交する方向に遅相軸を備えた長尺のフィルム材による基材を搬送しながら、紫外線硬化性樹脂による塗工液を塗工する塗工工程と、
   前記塗工工程で塗工した前記塗工液に紫外線を照射して硬化させる露光工程とを備え、
   前記露光工程は、
   偏光した紫外線の照射により前記基材に塗工した紫外線硬化性樹脂を硬化させる
   塗工フィルムの製造方法。
5. 前記露光工程は、
   前記基材に塗工した紫外線硬化性樹脂に直線偏光による紫外線を照射する第１照射工程と、
   前記第１照射工程に続く工程であって、前記基材に塗工した紫外線硬化性樹脂に無偏光の紫外線を照射する第２照射工程とを備える
   請求項４に記載の塗工フィルムの製造方法。

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