課題であるフィッシュアイの低減、機械的強度の向上および耐熱性の向上には基材フィルムの根本材料を大きく変える必要があると考え、種々検討の結果、従来使用のポリオレフィン系の材料から大きく異なるポリエステル系の材料を使用することで達成できることを見いだした。しかしながら、基材フィルムの材料系を大きく変えることにより、粘着特性は大幅に低下し、一般的なポリエステルフィルムでは到底達成できないものとなってしまった。そこで、基材フィルム上に粘着層を設けることで改善を図り、本発明に至った。
積層ポリエステルフィルムを構成するポリエステルフィルムは単層構成であっても多層構成であってもよく、2層、3層構成以外にも本発明の要旨を越えない限り、4層またはそれ以上の多層であってもよく、特に限定されるものではない。2層以上の多層構成とし、それぞれの層に特徴を持たせ、多機能化を図ることが好ましい。
使用するポリエステルは、ホモポリエステルであっても共重合ポリエステルであってもよい。ホモポリエステルからなる場合、芳香族ジカルボン酸と脂肪族グリコールとを重縮合させて得られるものが好ましい。芳香族ジカルボン酸としては、テレフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸などが挙げられ、脂肪族グリコールとしては、エチレングリコール、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等が挙げられる。代表的なポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート等が例示される。一方、共重合ポリエステルのジカルボン酸成分としては、イソフタル酸、フタル酸、テレフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、オキシカルボン酸(例えば、p−オキシ安息香酸など)等の一種または二種以上が挙げられ、グリコール成分として、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、4−シクロヘキサンジメタノール、ネオペンチルグリコール等の一種または二種以上が挙げられる。
種々の加工条件に耐えられるフィルムにするという観点から、機械的強度や耐熱性(加熱による寸法安定性)が高いことが好ましく、そのためには共重合ポリエステル成分が少ないことが好ましい場合もある。具体的には、ポリエステルフィルム中に占める共重合ポリエステルを形成するモノマーの割合が、好ましくは10モル%以下、より好ましくは5モル%以下の範囲であり、さらに好ましくはホモポリエステル重合時に副産物として生成してしまう程度である、3モル%以下のジエーテル成分を含む程度である。ポリエステルとしてより好ましい形態は、機械的強度や耐熱性を考慮すると、前記化合物の中でも、テレフタル酸とエチレングリコールから重合されてなる、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートから形成されたフィルムがより好ましく、製造のしやすさ、表面保護フィルム等の用途としての取扱い性を考慮すると、ポリエチレンテレフタレートから形成されたフィルムがより好ましい。
ポリエステルの重合触媒としては、特に制限はなく、従来公知の化合物を使用することができ、例えば、アンチモン化合物、チタン化合物、ゲルマニウム化合物、マンガン化合物、アルミニウム化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物等が挙げられる。この中でも、アンチモン化合物は安価であることから好ましく、また、チタン化合物やゲルマニウム化合物は触媒活性が高く、少量で重合を行うことが可能であり、フィルム中に残留する金属量が少ないことから、フィルムの透明性が高くなるため好ましい。さらに、ゲルマニウム化合物は高価であることから、チタン化合物を用いることがより好ましい。
チタン化合物を用いたポリエステルの場合、チタン元素含有量は、好ましくは50ppm以下、より好ましくは1〜20ppm、さらに好ましくは2〜10ppmの範囲である。チタン化合物の含有量が多すぎる場合は、ポリエステルを溶融押出する工程でポリエステルの劣化が促進され黄色味が強いフィルムとなる場合があり、また、含有量が少なすぎる場合は、重合効率が悪くコストアップや十分な強度を有するフィルムが得られない場合がある。また、チタン化合物によるポリエステルを用いる場合、溶融押出する工程での劣化抑制の目的で、チタン化合物の活性を下げるためにリン化合物を使用することが好ましい。リン化合物としては、ポリエステルの生産性や熱安定性を考慮すると正リン酸が好ましい。リン元素含有量は、溶融押出するポリエステル量に対して、好ましくは1〜300ppm、より好ましくは3〜200ppm、さらに好ましくは5〜100ppmの範囲である。リン化合物の含有量が多すぎる場合は、ゲル化や異物の原因となる可能性があり、また、含有量が少なすぎる場合は、チタン化合物の活性を十分に下げることができず、黄色味のあるフィルムとなる場合がある。
ポリエステル層中には、易滑性の付与、各工程での傷発生防止、耐ブロッキング特性の向上を目的として、粒子を配合することも可能である。粒子を配合する場合、配合する粒子の種類は、易滑性付与可能な粒子であれば特に限定されるものではなく、具体例としては、例えば、シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸カルシウム、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、カオリン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン等の無機粒子、アクリル樹脂、スチレン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂等の有機粒子等が挙げられる。さらに、ポリエステル製造工程中、触媒等の金属化合物の一部を沈殿、微分散させた析出粒子を用いることもできる。これらの中でも特に少量で効果が出やすいという点でシリカ粒子や炭酸カルシウム粒子が好ましい。
粒子の平均粒径は、好ましくは10μm以下、より好ましくは0.01〜5μm、さらに好ましくは0.01〜3μmの範囲である。平均粒径が10μmを超える場合には、フィルムの透明性の低下による不具合が懸念される場合がある。
さらにポリエステル層中の粒子含有量は、粒子の平均粒径との兼ね合いもあるので一概にはいえないが、好ましくは5重量%以下、より好ましくは0.0003〜3重量%の範囲、さらに好ましくは0.0005〜1重量%の範囲である。粒子含有量が5重量%を超える場合、粒子の脱落やフィルムの透明性の低下等の不具合が懸念される場合がある。粒子がない場合、あるいは少ない場合は、透明性に優れるが、滑り性が不十分となる場合があるため、粘着層中あるいは機能層中に粒子を入れること等により、滑り性を向上させる等の工夫が必要な場合がある。
使用する粒子の形状に関しても特に限定されるわけではなく、球状、塊状、棒状、扁平状等のいずれを用いてもよい。また、その硬度、比重、色等についても特に制限はない。
これら一連の粒子は、必要に応じて2種類以上を併用してもよい。
ポリエステル層中に粒子を添加する方法としては、特に限定されるものではなく、従来公知の方法を採用しうる。例えば、各層を構成するポリエステルを製造する任意の段階において添加することができるが、好ましくはエステル化もしくはエステル交換反応終了後、添加するのが良い。
ポリエステルフィルム中には、上述の粒子以外に必要に応じて従来公知の紫外線吸収剤、酸化防止剤、帯電防止剤、熱安定剤、潤滑剤、染料、顔料等を添加することができる。
ポリエステルフィルムの厚みは、フィルムとして製膜可能な範囲であれば特に限定されるものではないが、好ましくは2〜350μm、より好ましくは5〜200μm、さらに好ましくは8〜75μmの範囲である。
フィルムの製造例について具体的に説明するが、以下の製造例に何ら限定されるものではなく、通常知られている製膜法を採用できる。一般的には、樹脂を溶融し、シート化して、強度を上げる等の目的で延伸を行い、フィルムを作成する。例えば、二軸延伸ポリエステルフィルムを製造する場合、まずポリエステル原料を、押出機を用いてダイから溶融押し出しし、溶融シートを冷却ロールで冷却固化して未延伸シートを得る。この場合、シートの平面性を向上させるためシートと回転冷却ドラムとの密着性を高めることが好ましく、静電印加密着法や液体塗布密着法が好ましく採用される。次に得られた未延伸シートを一方向にロールまたはテンター方式の延伸機により延伸する。延伸温度は、好ましくは70〜120℃、より好ましくは80〜110℃であり、延伸倍率は好ましくは2.5〜7倍、より好ましくは3.0〜6倍である。次いで、一段目の延伸方向と直交する方向に、好ましくは70〜170℃で、延伸倍率は好ましくは2.5〜7倍、より好ましくは3.0〜6倍で延伸する。引き続き180〜270℃の温度で緊張下または30%以内の弛緩下で熱処理を行い、二軸配向フィルムを得る方法が挙げられる。上記の延伸においては、一方向の延伸を2段階以上で行う方法を採用することもできる。その場合、最終的に二方向の延伸倍率がそれぞれ上記範囲となるように行うのが好ましい。
また、積層ポリエステルフィルムを構成するポリエステルフィルム製造に関しては同時二軸延伸法を採用することもできる。同時二軸延伸法は、前記の未延伸シートを通常70〜120℃、好ましくは80〜110℃で温度コントロールされた状態で機械方向および幅方向に同時に延伸し配向させる方法であり、延伸倍率としては、面積倍率で4〜50倍、好ましくは7〜35倍、さらに好ましくは10〜25倍である。そして、引き続き、180〜270℃の温度で緊張下または30%以内の弛緩下で熱処理を行い、延伸配向フィルムを得る。上述の延伸方式を採用する同時二軸延伸装置に関しては、スクリュー方式、パンタグラフ方式、リニアー駆動方式等、従来公知の延伸方式を採用することができる。
次に積層ポリエステルフィルムを構成する粘着層の形成について説明する。粘着層の形成方法としては、例えば、コーティング、転写、ラミネート等の方法が挙げられる。粘着層の形成のしやすさを考慮するとコーティングにより形成することが好ましい。
コーティングによる方法としては、フィルム製造の工程内で行う、インラインコーティングにより設けられてもよく、一旦製造したフィルムに系外でコーティングする、オフラインコーティングにより設けられてもよい。より好ましくはインラインコーティングにより形成されるものである。
インラインコーティングは、具体的には、フィルムを形成する樹脂を溶融押出ししてから延伸後熱固定して巻き上げるまでの任意の段階でコーティングを行う方法である。通常は、溶融、急冷して得られる未延伸シート、延伸された一軸延伸フィルム、熱固定前の二軸延伸フィルム、熱固定後で巻上前のフィルムの何れかにコーティングする。以下に限定するものではないが、例えば逐次二軸延伸においては、特に長手方向(縦方向)に延伸された一軸延伸フィルムにコーティングした後に横方向に延伸する方法が優れている。かかる方法によれば、製膜と粘着層形成を同時に行うことができるため製造コスト上のメリットがあり、また、コーティング後に延伸を行うために、粘着層の厚みを延伸倍率により変化させることもでき、オフラインコーティングに比べ、薄膜コーティングをより容易に行うことができる。
また、延伸前にフィルム上に粘着層を設けることにより、粘着層を基材フィルムと共に延伸することができ、それにより粘着層を基材フィルムに強固に密着させることができる。さらに、二軸延伸ポリエステルフィルムの製造において、クリップ等によりフィルム端部を把持しつつ延伸することで、フィルムを縦および横方向に拘束することができ、熱固定工程において、しわ等が入らず平面性を維持したまま高温をかけることができる。
それゆえ、コーティング後に施される熱処理が他の方法では達成されない高温とすることができるために、粘着層の造膜性が向上し、粘着層と基材フィルムをより強固に密着させることができ、さらには、強固な粘着層とすることができる。特に架橋剤を反応させるには非常に有効である。
上述のインラインコーティングによる工程によれば、粘着層の形成有無でフィルム寸法が大きく変わることはなく、傷付きや異物付着のリスクも粘着層の形成有無で大きく変わることはないため、コーティングという工程を1つ余分に行うオフラインコーティングに比べ大きな利点である。さらに、種々検討の結果、インラインコーティングの方が本発明のフィルムを被着体に貼り合わせたときの粘着層の成分の移行である、糊残りを低減させることができるという利点もあることを見いだした。これは、オフラインコーティングでは得られない高温で熱処理することが可能であり、粘着層と基材フィルムとがより強固に密着した結果であると考えている。
本発明においては、ガラス転移点が0℃以下の樹脂を含有する、膜厚が10μm以下である粘着層を有し、当該粘着層と反対側のポリエステルフィルム面に、樹脂を含有する機能層を有することを必須の要件とするものである。
一般的な粘着層は10μmを超える厚い膜厚であるが、本発明においては、粘着層の膜厚を10μm以下の薄い範囲とすることで、例えば、偏光板製造用に使用する場合、本発明のフィルムを偏光板などとの被着体と貼り合わせて断裁する際等において、粘着層中の粘着剤のはみ出しを最小限に抑えることができ、また、フィルム上に存在する粘着層の絶対量が少ないこともあり、被着体に粘着層の成分が移行する、糊残りの低減にも効果的であることも見いだした。
ガラス転移点が0℃以下の樹脂としては、従来公知の樹脂を使用することができる。樹脂の具体例としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリビニル樹脂(ポリビニルアルコール、塩化ビニル酢酸ビニル共重合体等)等が挙げられ、その中でも特に粘着特性やコーティング性を考慮すると、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂が好ましく、粘着特性の強さからポリエステル樹脂やアクリル樹脂がより好ましく、ポリエステル樹脂がさらに好ましい。さらに、フィルムの再利用性を考慮した場合、ポリエステル樹脂やアクリル樹脂が好ましく、また、基材がポリエステルフィルムの場合、基材との密着性を考慮した場合はポリエステル樹脂が、また経時変化の少なさを考慮した場合はアクリル樹脂が、最も好ましい。
ポリエステル樹脂とは、主な構成成分として例えば、下記のような多価カルボン酸および多価ヒドロキシ化合物からなるものが挙げられる。すなわち、多価カルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、フタル酸、4,4’−ジフェニルジカルボン酸、2,5−ナフタレンジカルボン酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸および、2,6−ナフタレンジカルボン酸、2,7−ナフタレンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、2−カリウムスルホテレフタル酸、5−ソジウムスルホイソフタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、グルタル酸、コハク酸、トリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸、無水トリメリット酸、無水フタル酸、p−ヒドロキシ安息香酸、トリメリット酸モノカリウム塩およびそれらのエステル形成性誘導体などを用いることができ、多価ヒドロキシ化合物としては、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,3−プロパンジオ−ル、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオ−ル、2−メチル−1,5−ペンタンジオ−ル、ネオペンチルグリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノ−ル、p−キシリレングリコ−ル、ビスフェノ−ルA−エチレングリコ−ル付加物、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコ−ル、ポリプロピレングリコ−ル、ポリテトラメチレングリコ−ル、ポリテトラメチレンオキシドグリコ−ル、ジメチロ−ルプロピオン酸、グリセリン、トリメチロ−ルプロパン、ジメチロ−ルエチルスルホン酸ナトリウム、ジメチロ−ルプロピオン酸カリウムなどを用いることができる。これらの化合物の中から、それぞれ適宜1つ以上を選択し、常法の重縮合反応によりポリエステル樹脂を合成すればよい。
上記の中でもガラス転移点を0℃以下と低くするために、脂肪族多価カルボン酸や脂肪族多価ヒドロキシ化合物を構成成分に含有することが好ましい。一般的に、ポリエステル樹脂は芳香族多価カルボン酸と脂肪族も含めた多価ヒドロキシ化合物で構成されるので、一般的なポリエステル樹脂よりもガラス転移点を低くするためには、脂肪族多価カルボン酸を含有することが効果的である。ガラス転移点を低くする観点においては、脂肪族多価カルボン酸の中でも炭素数は長いことが良く、好ましくは炭素数6以上(アジピン酸)、より好ましくは炭素数8以上、さらに好ましくは10以上の範囲であり、好ましい範囲の上限は20である。
また、粘着特性向上の観点から、上記脂肪族多価カルボン酸のポリエステル樹脂中の酸成分における含有量としては、好ましくは2モル%以上、より好ましくは4モル%以上、さらに好ましくは6モル%以上、特に好ましくは10モル%以上であり、好ましい範囲の上限は50モル%である。
脂肪族多価ヒドロキシ化合物において、ガラス転移点を低くするためには、炭素数が4以上(ブタンジオール)であることが好ましく、そのポリエステル樹脂中のヒドロキシ成分における含有量としては、好ましくは10モル%以上、より好ましくは30モル%以上の範囲である。
インラインコーティングへの適性を考慮すると水系にすることが好ましく、そのために親水性の官能基である、スルホン酸、スルホン酸塩、カルボン酸、カルボン酸塩がポリエステル樹脂に含有していることが好ましい。特に水への分散性が良好であるという点において、スルホン酸やスルホン酸塩が好ましく、特にスルホン酸塩が好ましい。スルホン酸塩の中でも、スルホン酸金属塩がより好ましい。
上記、スルホン酸、スルホン酸塩、カルボン酸、カルボン酸塩を使用する場合、ポリエステル樹脂中の酸成分中の含有量として、好ましくは0.1〜10モル%、より好ましくは0.2〜8モル%の範囲である。上記範囲で使用することで水への分散性が良好なものとなる。
また、インラインコーティングにおける塗布外観、基材フィルムへの密着性やブロッキング、さらには表面保護フィルムとして用いた場合の被着体への移行(糊残り)の低減を考慮すると、ポリエステル樹脂中の酸成分として、ある程度の芳香族多価カルボン酸を含有していることが好ましい。芳香族多価カルボン酸の中でも粘着特性の観点からテレフタル酸やイソフタル酸等のベンゼン環構造がナフタレン環構造より好ましい。さらに粘着特性をより向上させるには2種類以上の芳香族多価カルボン酸を併用することがより好ましい。
粘着特性を向上させるためのポリエステル樹脂のガラス転移点としては、0℃以下が必須であり、好ましくは−10℃以下、より好ましくは−20℃以下の範囲であり、好ましい範囲の下限としては−60℃である。上記範囲で使用することで最適な粘着特性を有するフィルムとすることが容易となる。
アクリル樹脂とは、アクリル系、メタアクリル系のモノマーを含む重合性モノマーからなる重合体である(以下、アクリルおよびメタアクリルを合わせて(メタ)アクリルと略記する場合がある)。これらは、単独重合体あるいは共重合体、さらにはアクリル系、メタアクリル系のモノマー以外の重合性モノマーとの共重合体、いずれでも差し支えない。
また、それら重合体と他のポリマー(例えばポリエステル、ポリウレタン等)との共重合体も含まれる。例えば、ブロック共重合体、グラフト共重合体である。あるいは、ポリエステル溶液、またはポリエステル分散液中で重合性モノマーを重合して得られたポリマー(場合によってはポリマーの混合物)も含まれる。同様にポリウレタン溶液、ポリウレタン分散液中で重合性モノマーを重合して得られたポリマー(場合によってはポリマーの混合物)も含まれる。同様にして他のポリマー溶液、または分散液中で重合性モノマーを重合して得られたポリマー(場合によってはポリマー混合物)も含まれる。
上記重合性モノマーとしては、特に限定はしないが、特に代表的な化合物としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸のような各種カルボキシル基含有モノマー類、およびそれらの塩;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、モノブチルヒドロキルフマレート、モノブチルヒドロキシイタコネートのような各種の水酸基含有モノマー類;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、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルへキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレートのような各種の(メタ)アクリル酸エステル類;(メタ)アクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、N−メチロールアクリルアミドまたは(メタ)アクリロニトリル等のような種々の窒素含有化合物;スチレン、α−メチルスチレン、ジビニルベンゼン、ビニルトルエンのような各種スチレン誘導体、プロピオン酸ビニル、酢酸ビニルのような各種のビニルエステル類;γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のような種々の珪素含有重合性モノマー類;燐含有ビニル系モノマー類;塩化ビニル、塩化ビリデンのような各種のハロゲン化ビニル類;ブタジエンのような各種共役ジエン類が挙げられる。
ガラス転移点を0℃以下と低くするために、ホモポリマーのガラス転移点が0℃以下の(メタ)アクリル系を使用する必要があり、例えば、エチルアクリレート(ガラス転移点:−22℃)、n−プロピルアクリレート(ガラス転移点:−37℃)、イソプロピルアクリレート(ガラス転移点:−5℃)、ノルマルブチルアクリレート(ガラス転移点:−55℃)、n−へキシルアクリレート(ガラス転移点:−57℃)、2−エチルへキシルアクリレート(ガラス転移点:−70℃)、イソノニルアクリレート(ガラス転移点:−82℃)、ラウリルメタアクリレート(ガラス転移点:−65℃)、2−ヒドロキシエチルアクリレート(ガラス転移点:−15℃)等が挙げられる。
粘着特性の観点から、アクリル樹脂を構成するモノマーとして、ホモポリマーのガラス転移点が0℃以下であるモノマーの含有量は、アクリル樹脂全体に対する割合として、好ましくは30重量%以上、より好ましくは45重量%以上、さらに好ましくは60重量%以上、特に好ましくは70重量%以上の範囲である。また、好ましい範囲の上限は99重量%である。当該範囲で使用することで良好な粘着特性が得られやすい。
また、粘着特性を向上させる、ホモポリマーのガラス転移点が0℃以下であるモノマーのガラス転移点としては、好ましくは−20℃以下、より好ましくは−30℃以下、さらに好ましくは−40℃以下、特に好ましくは−50℃以下であり、好ましい範囲の下限は−100℃である。当該範囲で使用することで、適度な粘着特性を有するフィルムとすることが容易となる。
粘着特性を向上させるために使用するモノマーとしては、好ましくはアルキル基の炭素数が4〜30の範囲、より好ましくは4〜20の範囲、さらに好ましくは4〜12の範囲であるアルキル(メタ)アクリレートである。工業的に量産されており、取扱い性や供給安定性の観点から、ノルマルブチルアクリレート、2−エチルへキシルアクリレートを含有するアクリル樹脂が最適である。
粘着特性を向上させるためのさらに最適なアクリル樹脂の形態としては、ノルマルブチルアクリレートおよび2−エチルへキシルアクリレートのアクリル樹脂中の合計の含有量が、好ましくは30重量%以上、より好ましくは40重量%以上、さらに好ましくは50重量%以上の範囲であり、好ましい範囲の上限は99重量%である。
粘着特性を向上させるためのアクリル樹脂のガラス転移点としては、0℃以下であることが必須であり、好ましくは−10℃以下、より好ましくは−20℃以下の範囲、さらに好ましくは−30℃以下の範囲であり、好ましい範囲の下限としては−80℃である。上記範囲で使用することで最適な粘着特性を有するフィルムとすることが容易となる。
また、インラインコーティングへの適用等を考慮し、水系利用可能なアクリル樹脂とするために、各種の親水性官能基を導入することも可能である。親水性官能基として好ましく挙げられるものは、カルボン酸、カルボン酸塩、スルホン酸、スルホン酸塩であり、その中でも耐水性の観点からカルボン酸が好ましい。
カルボン酸の導入としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸のような各種カルボキシル基含有モノマーを共重合させることが挙げられる。上記中でも、効果的な水分散が可能であることからアクリル酸やメタクリル酸が好ましい。
アクリル樹脂中の親水性官能基含有モノマーの割合は、好ましくは0.5〜30重量%、より好ましくは1〜20重量%、さらに好ましくは2〜15重量%、特に好ましくは3〜10重量%の範囲である。上記範囲で使用することで、水系展開がしやすくなる。
ウレタン樹脂とは、ウレタン結合を分子内に有する高分子化合物のことであり、通常ポリオールとイソシアネートの反応により作成される。ポリオールとしては、ポリカーボネートポリオール類、ポリエーテルポリオール類、ポリエステルポリオール類、ポリオレフィンポリオール類、アクリルポリオール類が挙げられ、これらの化合物は単独で用いても、複数種用いてもよい。
ポリカーボネートポリオール類は、多価アルコール類とカーボネート化合物とから、脱アルコール反応によって得られる。多価アルコール類としては、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−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、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、3,3−ジメチロールヘプタン等が挙げられる。カーボネート化合物としては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジフェニルカーボネート、エチレンカーボネート等が挙げられ、これらの反応から得られるポリカーボネート系ポリオール類としては、例えば、ポリ(1,6−ヘキシレン)カーボネート、ポリ(3−メチル−1,5−ペンチレン)カーボネート等が挙げられる。
粘着特性向上の観点から、鎖状のアルキル鎖の炭素数は、好ましくは4〜30、より好ましくは4〜20、さらに好ましくは6〜12の範囲であるジオール成分から構成されるポリカーボネートポリオールであり、工業的に量産されており、取扱い性や供給安定性が良いという観点において、1,6−ヘキサンジオール、あるいは1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオールの中から選ばれる少なくとも2種のジオールを含有させた共重合ポリカーボネートポリオールであることが最適である。
ポリエーテルポリオール類としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレンプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリヘキサメチレンエーテルグリコール等が挙げられる。
粘着特性向上の観点から、ポリエーテルを形成するモノマーは、炭素数が、好ましくは2〜30、より好ましくは3〜20、さらに好ましくは4〜12の範囲である脂肪族ジオール、特に直鎖脂肪族ジオールを含有するポリエーテルポリオールである。
ポリエステルポリオール類としては、多価カルボン酸(マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、テレフタル酸、イソフタル酸等)またはそれらの酸無水物と多価アルコール(エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、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−メチル−2,4−ペンタンジオール、2−メチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオール、1,8−オクタンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサンジオール、1,9−ノナンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2−ブチル−2−ヘキシル−1,3−プロパンジオール、シクロヘキサンジオール、ビスヒドロキシメチルシクロヘキサン、ジメタノールベンゼン、ビスヒドロキシエトキシベンゼン、アルキルジアルカノールアミン、ラクトンジオール等)の反応から得られるもの、ポリカプロラクトン等のラクトン化合物の誘導体ユニットを有するもの等が挙げられる。
粘着特性を考慮すると、上記ポリオール類の中でもポリカーボネートポリオール類およびポリエーテルポリオール類がより好適に用いられ、特にポリカーボネートポリオール類が好適である。
ウレタン樹脂を得るために使用されるポリイソシアネート化合物としては、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、メチレンジフェニルジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の芳香環を有する脂肪族ジイソシアネート、メチレンジイソシアネート、プロピレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチ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等の脂肪族ジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソプロピリデンジシクロヘキシルジイソシアネート等の脂環族ジイソシアネート等が例示される。これらは単独で用いても、複数種併用してもよい。
ウレタン樹脂を合成する際に鎖延長剤を使用しても良く、鎖延長剤としては、イソシアネート基と反応する活性基を2個以上有するものであれば特に制限はなく、一般的には、水酸基またはアミノ基を2個有する鎖延長剤を主に用いることができる。
水酸基を2個有する鎖延長剤としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール等の脂肪族グリコール、キシリレングリコール、ビスヒドロキシエトキシベンゼン等の芳香族グリコール、ネオペンチルグリコールヒドロキシピバレート等のエステルグリコールといったグリコール類を挙げることができる。また、アミノ基を2個有する鎖延長剤としては、例えば、トリレンジアミン、キシリレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン等の芳香族ジアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサンジアミン、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジアミン、2−メチル−1,5−ペンタンジアミン、トリメチルヘキサンジアミン、2−ブチル−2−エチル−1,5−ペンタンジアミン、1 ,8−オクタンジアミン、1 ,9−ノナンジアミン、1 ,10−デカンジアミン等の脂肪族ジアミン、1−アミノ−3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタンジアミン、イソプロピリデンシクロヘキシル−4,4’−ジアミン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、1 ,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン等の脂環族ジアミン等が挙げられる。
ウレタン樹脂は、溶剤を媒体とするものであってもよいが、好ましくは水を媒体とするものである。ウレタン樹脂を水に分散または溶解させるには、乳化剤を用いる強制乳化型、ウレタン樹脂中に親水性基を導入する自己乳化型あるいは水溶型等がある。特に、ウレタン樹脂の構造中にイオン基を導入しアイオノマー化した自己乳化タイプが、液の貯蔵安定性や得られる粘着層の耐水性、透明性に優れており好ましい。
また、導入するイオン基としては、カルボキシル基、スルホン酸、リン酸、ホスホン酸、第4級アンモニウム塩等、種々のものが挙げられるが、カルボキシル基が好ましい。ウレタン樹脂にカルボキシル基を導入する方法としては、重合反応の各段階の中で種々の方法が取り得る。例えば、プレポリマー合成時に、カルボキシル基を持つ樹脂を共重合成分として用いる方法や、ポリオールやポリイソシアネート、鎖延長剤などの一成分としてカルボキシル基を持つ成分を用いる方法がある。特に、カルボキシル基含有ジオールを用いて、この成分の仕込み量によって所望の量のカルボキシル基を導入する方法が好ましい。
例えば、ウレタン樹脂の重合に用いるジオールに対して、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸、ビス−(2−ヒドロキシエチル)プロピオン酸、ビス−(2−ヒドロキシエチル)ブタン酸等を共重合させることができる。またこのカルボキシル基はアンモニア、アミン、アルカリ金属類、無機アルカリ類等で中和した塩の形にするのが好ましい。特に好ましいものは、アンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミンである。
かかるウレタン樹脂は、塗布後の乾燥工程において中和剤が外れたカルボキシル基を、他の架橋剤による架橋反応点として用いることが出来る。これにより、コーティング前の液の状態での安定性に優れる上、得られる粘着層の耐久性、耐溶剤性、耐水性、耐ブロッキング性等をさらに改善することが可能となる。
粘着特性を向上させるためのウレタン樹脂のガラス転移点としては、0℃以下であることが必須であり、好ましくは−10℃以下、より好ましくは−20℃以下の範囲、さらに好ましくは−30℃以下の範囲であり、好ましい範囲の下限としては−80℃である。上記範囲で使用することで最適な粘着特性を有するフィルムとすることが容易となる。
なお、上述のガラス転移点が0℃以下の樹脂は1種類のみを使用しても良いし、2種類以上を併用しても良い。2種類以上併用する場合の好ましい形態としては、ポリエステル樹脂とウレタン樹脂、ポリエステル樹脂とアクリル樹脂、ウレタン樹脂とアクリル樹脂が挙げられる。
また、粘着層の強度の観点から架橋剤を併用することも好ましい。ガラス転移点が0℃以下の樹脂を使用する粘着層の検討を主として行っていたが、厳しい条件下においては、被着体に粘着成分が移行してしまうことが検討の中でわかってきた。そこで種々の検討を行った結果、架橋剤を併用することで、粘着層の被着体への移行が改善できる方向であることも見いだした。
架橋剤としては、従来公知の材料を使用することができ、例えば、メラミン化合物、イソシアネート系化合物、エポキシ化合物、オキサゾリン化合物、カルボジイミド系化合物、シランカップリング化合物、ヒドラジド化合物、アジリジン化合物等が挙げられる。それらの中でも、メラミン化合物、イソシアネート系化合物、エポキシ化合物、オキサゾリン化合物、カルボジイミド系化合物、シランカップリング化合物が好ましく、さらに、粘着力を適度に維持でき、調整しやすいという観点からはメラミン化合物、イソシアネート系化合物、エポキシ化合物がより好ましいが、特に被着体への移行を少なくできるという観点においてメラミン化合物やイソシアネート系化合物がさらに好ましく、さらに粘着層の強度の観点からはメラミン化合物、基材フィルムとの密着性の観点からはイソシアネート系化合物が特に好ましい。またこれらの架橋剤は1種類でもよいし、2種類以上を併用してもよい。
なお、粘着層の構成や架橋剤の種類によっては、粘着層中の架橋剤の含有量が多くなりすぎると粘着特性が低下しすぎる場合がある。それゆえ、粘着層中の含有量には注意することが好ましい。
メラミン化合物とは、化合物中にメラミン骨格を有する化合物のことであり、例えば、アルキロール化メラミン誘導体、アルキロール化メラミン誘導体にアルコールを反応させて部分的あるいは完全にエーテル化した化合物、およびこれらの混合物を用いることができる。エーテル化に用いるアルコールとしては、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブタノール、イソブタノール等が好適に用いられる。また、メラミン化合物としては、単量体、あるいは2量体以上の多量体のいずれであってもよく、あるいはこれらの混合物を用いてもよい。各種化合物との反応性を考慮すると、メラミン化合物中に水酸基を含有していることが好ましい。さらに、メラミンの一部に尿素等を共縮合したものも使用できるし、メラミン化合物の反応性を上げるために触媒を使用することも可能である。
イソシアネート系化合物とは、イソシアネート、あるいはブロックイソシアネートに代表されるイソシアネート誘導体構造を有する化合物のことである。イソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、メチレンジフェニルジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート等の芳香族イソシアネート、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の芳香環を有する脂肪族イソシアネート、メチレンジイソシアネート、プロピレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチ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等の脂肪族イソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、メチレンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)、イソプロピリデンジシクロヘキシルジイソシアネート等の脂環族イソシアネート等が例示される。また、これらイソシアネートのビュレット化物、イソシアヌレート化物、ウレトジオン化物、カルボジイミド変性体等の重合体や誘導体も挙げられる。これらは単独で用いても、複数種併用してもよい。上記イソシアネートの中でも、紫外線による黄変を避けるために、芳香族イソシアネートよりも脂肪族イソシアネートまたは脂環族イソシアネートがより好ましい。
ブロックイソシアネートの状態で使用する場合、そのブロック剤としては、例えば重亜硫酸塩類、フェノール、クレゾール、エチルフェノールなどのフェノール系化合物、プロピ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、ベンジルアルコール、メタノール、エタノールなどのアルコール系化合物、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、イソブタノイル酢酸メチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセチルアセトンなどの活性メチレン系化合物、ブチルメルカプタン、ドデシルメルカプタンなどのメルカプタン系化合物、ε‐カプロラクタム、δ‐バレロラクタムなどのラクタム系化合物、ジフェニルアニリン、アニリン、エチレンイミンなどのアミン系化合物、アセトアニリド、酢酸アミドの酸アミド化合物、ホルムアルデヒド、アセトアルドオキシム、アセトンオキシム、メチルエチルケトンオキシム、シクロヘキサノンオキシムなどのオキシム系化合物が挙げられ、これらは単独でも2種以上の併用であってもよい。上記中でも特に粘着層の被着体への移行性の低減に効果的であるという観点から、活性メチレン系化合物によりブロックされたイソシアネート化合物であることが好ましい。
また、イソシアネート系化合物は単体で用いてもよいし、各種ポリマーとの混合物や結合物として用いてもよい。イソシアネート系化合物の分散性や架橋性を向上させるという意味において、ポリエステル樹脂やウレタン樹脂との混合物や結合物を使用することが好ましい。
エポキシ化合物とは、分子内にエポキシ基を有する化合物であり、例えば、エピクロロヒドリンとエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、ポリグリセリン、ビスフェノールA等の水酸基やアミノ基との縮合物が挙げられ、ポリエポキシ化合物、ジエポキシ化合物、モノエポキシ化合物、グリシジルアミン化合物等がある。ポリエポキシ化合物としては、例えば、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、トリグリシジルトリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアネート、グリセロールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、ジエポキシ化合物としては、例えば、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、レゾルシンジグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリテトラメチレングリコールジグリシジルエーテル、モノエポキシ化合物としては、例えば、アリルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、グリシジルアミン化合物としてはN,N,N’,N’−テトラグリシジル−m−キシリレンジアミン、1,3−ビス(N,N−ジグリシジルアミノ)シクロヘキサン等が挙げられる。
粘着特性が良好であるという観点において、上記中でも、ポリエーテル系のエポキシ化合物が好ましい。またエポキシ基の量としては、2官能より、3官能以上の多官能であるポリエポキシ化合物が好ましい。
オキサゾリン化合物とは、分子内にオキサゾリン基を有する化合物であり、特にオキサゾリン基を含有する重合体が好ましく、付加重合性オキサゾリン基含有モノマー単独もしくは他のモノマーとの重合によって作成できる。付加重合性オキサゾリン基含有モノマーは、2−ビニル−2−オキサゾリン、2−ビニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−ビニル−5−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−5−エチル−2−オキサゾリン等を挙げることができ、これらの1種または2種以上の混合物を使用することができる。これらの中でも2−イソプロペニル−2−オキサゾリンが工業的にも入手しやすく好適である。他のモノマーは、付加重合性オキサゾリン基含有モノマーと共重合可能なモノマーであれば制限なく、例えばアルキル(メタ)アクリレート(アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、2−エチルヘキシル基、シクロヘキシル基)等の(メタ)アクリル酸エステル類;アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸、クロトン酸、スチレンスルホン酸およびその塩(ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、第三級アミン塩等)等の不飽和カルボン酸類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等の不飽和ニトリル類;(メタ)アクリルアミド、N−アルキル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジアルキル(メタ)アクリルアミド、(アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、2−エチルヘキシル基、シクロヘキシル基等)等の不飽和アミド類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル等のビニルエーテル類;エチレン、プロピレン等のα−オレフィン類;塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル等の含ハロゲンα,β−不飽和モノマー類;スチレン、α−メチルスチレン、等のα,β−不飽和芳香族モノマー等を挙げることができ、これらの1種または2種以上のモノマーを使用することができる。
オキサゾリン化合物のオキサゾリン基量は、好ましくは0.5〜10mmol/g、より好ましくは1〜9mmol/g、さらに好ましくは3〜8mmol/g、特に好ましくは4〜6mmol/gの範囲である。上記範囲で使用することで、耐久性が向上し、粘着特性の調整がしやすくなる。
カルボジイミド系化合物とは、分子内にカルボジイミド、あるいはカルボジイミド誘導体構造を1つ以上有する化合物である。より良好な粘着層の強度等のために、分子内に2つ以上有するポリカルボジイミド系化合物がより好ましい。
カルボジイミド系化合物は従来公知の技術で合成することができ、一般的には、ジイソシアネート化合物の縮合反応が用いられる。ジイソシアネート化合物としては、特に限定されるものではなく、芳香族系、脂肪族系いずれも使用することができ、具体的には、トリレンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、ナフタ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、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートなどが挙げられる。
さらに、本発明の効果を消失させない範囲において、ポリカルボジイミド系化合物の水溶性や水分散性を向上させるために、界面活性剤を添加することや、ポリアルキレンオキシド、ジアルキルアミノアルコールの四級アンモニウム塩、ヒドロキシアルキルスルホン酸塩などの親水性モノマーを添加して用いてもよい。
カルボジイミド系化合物に含有されるカルボジイミド基の含有量は、カルボジイミド当量(カルボジイミド基1molを与えるためのカルボジイミド化合物の重さ[g])で、通常100〜1000、好ましくは250〜800、より好ましくは300〜700、さらに好ましくは350〜650の範囲である。上記範囲での使用が、粘着層の形成、また後述する機能層の形成において、各種の加工層との易接着性が向上し好ましい。
シランカップリング化合物とは、1つの分子中に有機官能基とアルコキシ基などの加水分解基を有する有機ケイ素化合物である。例えば、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランなどのエポキシ基含有化合物、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランなどのビニル基含有化合物、p−スチリルトリメトキシシラン、p−スチリルトリエトキシシランなどのスチリル基含有化合物、3−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジエトキシシランなどの(メタ)アクリル基含有化合物、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3−トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメチルブチリデン)プロピルアミン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリエトキシシランなどのアミノ基含有化合物、トリス(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、トリス(トリエトキシシリルプロピル)イソシアヌレートなどのイソシアヌレート基含有化合物、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジエトキシシランなどのメルカプト基含有化合物などが挙げられる。
上記化合物の中でも粘着層の強度と粘着力の保持の観点から、エポキシ基含有シランカップリング化合物、ビニル基や(メタ)アクリル基などの二重結合含有シランカップリング化合物、アミノ基含有シランカップリング化合物がより好ましい。
なお、これら架橋剤は、乾燥過程や、製膜過程において、反応させて粘着層の性能を向上させる設計で用いている。できあがった粘着層中には、これら架橋剤の未反応物、反応後の化合物、あるいはそれらの混合物が存在しているものと推測できる。
また、粘着層の外観、粘着力の調整、粘着層の強化、基材フィルムとの密着性、耐ブロッキング性などの観点から、ガラス転移点が0℃を超える樹脂を併用することも可能である。ガラス転移点が0℃を超える樹脂としては、従来公知の材料を使用することが可能である。その中でも、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂およびポリビニル(ポリビニルアルコール、塩化ビニル酢酸ビニル共重合体等)が好ましく、粘着層の外観、粘着力への影響を考慮すると、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂およびウレタン樹脂から選ばれる樹脂がより好ましい。
ガラス転移点が0℃を超える樹脂は、粘着層の外観、粘着力の調整、粘着層の強化、基材フィルムとの密着性、耐ブロッキング性の向上等に用いられるが、使用方法によっては、粘着力を大きく低下させてしまう懸念もあり注意が必要である。上述したより好ましく用いられる樹脂である、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、およびウレタン樹脂の中では、アクリル樹脂がポリエステル樹脂やウレタン樹脂に比較すると粘着力を大きく低下させてしまう場合がある。そのため、さらに好ましい樹脂としては、ポリエステル樹脂またはウレタン樹脂である。
ガラス転移点が0℃を超える樹脂としてのポリエステル樹脂としては、芳香族化合物を含有するポリエステル樹脂が好ましい。また、その芳香族化合物は、芳香族多価ヒドロキシ化合物よりも、芳香族多価カルボン酸の方が、粘着力の調整等の観点から好ましい。また、ポリエステル樹脂中の酸成分中の割合として、芳香族多価カルボン酸の含有量は、好ましくは50重量%以上、より好ましくは70重量%以上、さらに好ましくは80重量%以上、特に好ましくは90重量%の範囲であり、脂肪族多価カルボン酸、特に炭素数6以上の脂肪族多価カルボン酸を含有しないことが粘着力の調整や耐ブロッキング性などの観点から好ましい。
ガラス転移点が0℃を超える樹脂としてのウレタン樹脂としては、種々のウレタンを使用することが可能であるが、中でも、粘着力の調整、滑り性、耐ブロッキング性の観点からポリエステルポリオール類によるウレタン樹脂がより好ましい。また、前記ポリエステルポリオール類は、芳香族化合物を含有することが好ましく、芳香族多価ヒドロキシ化合物よりも、芳香族多価カルボン酸の方が、粘着力の調整等の観点から好ましい。また、ウレタン樹脂中の割合として、芳香族多価カルボン酸の含有量は、好ましくは5〜80重量%、より好ましくは15〜65重量%、さらに好ましくは20〜50重量%の範囲である。当該範囲で使用することで、粘着力の調整や耐ブロッキング性の性能を向上させることが容易となる。
ガラス転移点が0℃を超える樹脂のガラス転移点は、好ましくは10℃以上、より好ましくは20℃以上、さらに好ましくは30℃以上の範囲であり、好ましい範囲の上限は150℃である。上記範囲とすることで、粘着力を落とし過ぎず調整することができ、また滑り性や耐ブロッキング性などの性能を向上させることが容易となる。
また、粘着層の形成には、ブロッキングや滑り性改良、粘着特性の調整のために粒子を併用することも可能である。ただし、使用する粒子の種類によっては粘着力が低下する場合もあるため、注意が必要である。粘着力をあまり低下させないためには、使用する粒子の平均粒径が粘着層の膜厚の3倍以下にすることが好ましく、より好ましくは1.5倍以下、さらに好ましくは1.0倍以下、特に好ましくは0.8倍以下の範囲である。特に粘着層の樹脂の粘着性能をそのまま発揮させたい場合には、粘着層中に粒子を含有しないことが好ましい場合もある。
粘着層と反対側のポリエステルフィルム面に、樹脂を含有する機能層を有するものである。当該機能層は、各種の性能を持たせるために、性能を付与する層との易接着性を向上させることを主目的としており、例えば、機能層上に、ハードコート層、アンチグレア層、反射防止層、プリズム層、マイクロレンズ層、拡散層、インク層、フッ素樹脂層、水性樹脂層、接着剤層、印刷層等、各種の加工層を設けることが可能である。その中でも特に、保護フィルムとしての機能を向上させるという観点において、活性エネルギー線硬化性樹脂層が好ましく、さらには、ハードコート層を機能層上に設けることが、耐擦傷性、耐衝撃性等の保護としての機能を向上させることができるので、被着体をより守ることができ好ましい。
機能層は従来公知の各種の方法、コーティング、転写、ラミネート等で設けることが可能である。それらの中でもコーティングにより設けることが製造のしやすさの観点から好ましい。インラインコーティングにより設けられてもよく、オフラインコーティングにより設けられてもよいが、製造コストやインラインの熱処理による機能層の機能、強度、基材フィルムとの密着性向上の観点から、インラインコーティングが好ましく用いられる。
機能層に含有する樹脂としては従来公知の樹脂を使用することができ、特にハードコート層など各種の加工層との易接着性を向上させられるものであれば特に限定されるものではない。ガラス転移点にこだわることなく、粘着層に用いられるような種類の樹脂、例えば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリビニル樹脂(ポリビニルアルコール、塩化ビニル酢酸ビニル共重合体等)等が挙げられる。その中でも、特に易接着性が良いという観点から、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂が好ましく、フィルムの再利用性を考慮した場合は、ポリエステル樹脂やアクリル樹脂がより好ましく、各種の易接着性の向上を考慮した場合はアクリル樹脂やウレタン樹脂がより好ましく、機能層の屈折率を高くする必要がある場合には、ポリエステル樹脂がより好ましい。
また、機能層の強度を高くするために、架橋剤を併用することが好ましい。架橋剤としては、粘着層で使用するものと同様な架橋剤を使用することが可能である。その中でも特に強度を高くしやすく、使用しやすいという観点において、オキサゾリン化合物、エポキシ化合物、イソシアネート系化合物、カルボジイミド系化合物、メラミン化合物、シランカップリング化合物が好ましく、易接着性の観点からは、オキサゾリン化合物、エポキシ化合物、イソシアネート系化合物、カルボジイミド系化合物、特にオキサゾリン化合物やイソシアネート系化合物がより好ましく、また、機能層の強度を高くするという観点、および芳香族構造を有していることから、他の架橋剤よりも屈折率が高いという観点においては、メラミン化合物がより好ましい。
さらに、ハードコート層など、機能層上に設けうる活性エネルギー線硬化性樹脂層をはじめ、各種の加工層との易接着性をより向上させる等のために、2種類以上の架橋剤を併用することも好ましい形態である。易接着性が良好であるという観点において、オキサゾリン化合物とエポキシ化合物、オキサゾリン化合物とイソシアネート系化合物、オキサゾリン化合物とカルボジイミド系化合物の組み合わせが好ましく、格段に易接着性を向上させることが可能となる。
また、機能層上にハードコート層等の加工層を形成後の外光反射による干渉ムラを低減させる必要がある用途に用いる場合には、機能層の屈折率を調整することが好ましい。干渉ムラの低減には、機能層の屈折率(1.55〜1.65)を基材のポリエステルフィルムの屈折率(1.60〜1.70)とハードコート層等の層の屈折率(1.45〜1.65)の相乗平均付近に設計することが好ましい。機械的強度が強く、各種の用途に好適に用いられる二軸延伸したポリエステルフィルムは、通常、屈折率が高い。それゆえに、ポリエステルフィルムの屈折率と機能層上に形成される加工層の屈折率の相乗平均も高くなり、干渉ムラを軽減するための機能層の屈折率は高いものが理想となる。
機能層の屈折率を高くするためには、屈折率の高い材料を機能層の形成に用いることで解決できる。屈折率の高い材料としては、従来公知の材料を使用することができ、例えば、ベンゼン構造、ビスフェノールA構造、メラミン構造、フルオレン構造のような芳香族含有化合物、また、芳香族の中でも高屈折率材料と考えられるナフタレン構造のような縮合多環式芳香族化合物、金属酸化物等の金属含有化合物、硫黄元素を含有する化合物、ハロゲン元素を含有する化合物等が挙げられる。
これら高屈折率材料の中でも、ハードコート層等の加工層との易接着性を保持できるという観点から、ポリエステル樹脂等、各種の化合物に多くの量を含有させることができる芳香族化合物が好ましく、より効果的に屈折率を上げる場合は、縮合多環式芳香族化合物がさらに好ましい。また、機能層の強度を上げながら屈折率も上げられるという観点から、メラミン化合物も好適に用いられる。さらに、芳香族化合物よりも効果的に屈折率を上げるために、金属酸化物等の金属含有化合物を使用することも可能である。
ポリエステルフィルム上への加工性やハードコート層等の加工層との易接着性を考慮すると、芳香族を有する化合物は、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂が好ましい。特にポリエステル樹脂にはより多くの芳香族化合物を導入することができ、それにより屈折率を高くすることができるという観点からより好ましい。
芳香族化合物の中でもより屈折率が高い、縮合多環式芳香族化合物とは、例えば、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ナフタセン、ベンゾ[a]アントラセン、ベンゾ[a]フェナントレン、ピレン、ベンゾ[c]フェナントレン、ペリレン等の構造を有する化合物が挙げられる。
縮合多環式芳香族をポリエステル樹脂に組み込む方法としては、例えば、縮合多環式芳香族に置換基として水酸基を2つあるいはそれ以上導入してジオール成分あるいは多価水酸基成分とするか、あるいはカルボン酸基を2つあるいはそれ以上導入してジカルボン酸成分あるいは多価カルボン酸成分として作成する方法がある。
積層ポリエステルフィルム製造工程において、着色がしにくいという点で、機能層の形成に用いられる縮合多環式芳香族はナフタレン構造を有する化合物が好ましい。また、機能層上に形成されるハードコート層等と易接着性や、透明性が良好であるという点で、ポリエステル構成成分としてナフタレン骨格を組み込んだ樹脂が好適に用いられる。当該ナフタレン骨格としては、代表的なものとして、1,5−ナフタレンジカルボン酸および2,6−ナフタレンジカルボン酸、2,7−ナフタレンジカルボン酸等が挙げられる。
なお、縮合多環式芳香族には、水酸基やカルボン酸基以外にも、硫黄元素を含有する置換基、フェニル基等の芳香族置換基、ハロゲン元素基等を導入することにより、屈折率の向上が期待でき、加工性や易接着性の観点から、アルキル基、エステル基、アミド基、スルホン酸基、カルボン酸基、水酸基等の置換基を導入してもよい。
さらに効果的に機能層を高屈折率化できる材料として期待できる金属含有化合物としては、高い屈折率を有する金属酸化物を使用することが好ましく、屈折率として1.7以上のものを使用することが好ましい。具体例としては、例えば、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化イットリウム、酸化インジウム、酸化セリウム、ATO(アンチモン・スズ酸化物)、ITO(インジウム・スズ酸化物)等の金属酸化物が挙げられる。これらは1種類のみ用いてもよいし、2種類以上を併用して用いてもよい。これらの中でも酸化ジルコニウムや酸化チタンがより好適に用いられ、特に、耐候性の観点から酸化ジルコニウムがより好適に用いられる。
金属酸化物は、使用形態によっては易接着性が低下する懸念があるため、粒子の状態で使用することが好ましく、また、その平均粒径は機能層の外観等の観点から、好ましくは100nm以下、より好ましくは50nm以下、さらに好ましくは25nm以下の範囲である。
さらに種々検討した結果、上述した粘着層を形成し、フィルムを重ねた状態で保持した場合に、粘着力によっては、ブロッキングを起こす場合があることが判明した。その解決策を検討したところ、機能層に粒子を含有させることで、ブロッキングが軽減できることが確認された。さらには、粒子の平均粒径が大きいほど改善効果は大きく、また、機能層中の粒子の含有量が多いほど改善効果が大きいことを見出した。
機能層から飛び出している粒子の体積と関係があると考え検討したところ、機能層中の粒子の平均粒径(nm)の3乗と、機能層中の粒子含有量(重量%)を乗じて、機能層の膜厚(nm)を除して得られた値(すなわち、(平均粒径の3乗)×(粒子含有量)÷(機能層の膜厚))という式で算出された値がブロッキング改善の効果と相関があり、さらに5万以上である場合に、効果的に改善されることを突き止めた。上記計算式の値が5万以上である場合に、ブロッキングのみならず、滑り性も改善でき、取扱い性の良いフィルムとすることもできる。なお、以下では、上記計算式を粒子体積計算式と略記する場合がある。
粘着層や機能層の性質により、ブロッキングの改善が必要な場合には、粒子体積計算式の値は、5万以上が好ましく、より好ましくは10万以上、さらに好ましくは50万以上、特に好ましくは100万以上、最も好ましくは500万以上であり、好ましい範囲の上限としては、1億である。値が大きすぎる場合は、粒子の脱落などの懸念があるため、上記範囲での使用が最適である。
上記粒子としては、従来公知の各種の粒子を使用することができ、例えば、シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸カルシウム、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、カオリン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン等の無機粒子、アクリル樹脂、スチレン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂等の有機粒子等が挙げられる。その中でも、硬さを付与できるという点において無機粒子が好ましく、コーティングにより形成する場合には塗布液の状態での安定性も考慮するとシリカ粒子がより好ましい。
ブロッキング改善のために機能層に用いる粒子の平均粒径は、10〜2000nmであることが好ましく、より好ましくは50〜1000nm、さらに好ましくは100〜700nm、特に好ましくは200〜500nmの範囲である。平均粒径が大きすぎると粒子の脱落が懸念され、逆に平均粒径が小さすぎるとブロッキングが軽減できない場合、滑り性が十分でない場合がある。上記範囲で使用することで、粘着層とのブロッキングを軽減でき、さらには滑り性が向上して取扱い易いフィルムとすることができる。
さらに本発明の主旨を損なわない範囲において、粘着層および機能層の形成には必要に応じて消泡剤、塗布性改良剤、増粘剤、有機系潤滑剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、発泡剤、染料、顔料等を併用することも可能である。
積層ポリエステルフィルムを構成する粘着層中の割合として、ガラス転移点が0℃以下である樹脂は、通常5重量%以上、好ましくは10〜99.5重量%、より好ましくは30〜98重量%、さらに好ましくは45〜96重量%、特に好ましくは55〜94重量%、最も好ましくは70〜90重量%の範囲である。上記範囲で使用することで、十分な粘着力が得られやすく、粘着力の調整もしやすい。含有量が少なすぎる場合には、粘着力が低下する場合があるので、粘着層の膜厚を厚くするなどの工夫が必要になる場合がある。ただし膜厚を厚くするためには、その度合いや場合によってはライン速度を落とすなど生産性に悪影響を及ぼす場合もあるので注意が必要である。
積層ポリエステルフィルムを構成する粘着層中の割合として、架橋剤は、好ましくは0.5〜80重量%、より好ましくは1〜65重量%、さらに好ましくは3〜50重量%、特に好ましくは5〜40重量%、最も好ましくは8〜25重量%の範囲である。上記範囲で使用することで、粘着層の強度の向上、粘着層の被着体への移行が低減できると共に、粘着力の調整もしやすい。含有量が少なすぎる場合は被着体への移行が多くなり、逆に含有量が多すぎる場合は、粘着力が低下する場合があるので、粘着層の膜厚を厚くするなどの工夫が必要になる場合がある。ただし膜厚を厚くするためには、その度合いや場合によってはライン速度を落とすなど生産性に悪影響を及ぼす場合もあるので注意が必要である。
積層ポリエステルフィルムを構成する粘着層中の割合として、粒子は、好ましくは70重量%以下、より好ましくは0.1〜50重量%、さらに好ましくは0.5〜30重量%、特に好ましくは1〜20重量%の範囲である。上記範囲で使用することで、十分な粘着特性、耐ブロッキング特性や滑り性が得られやすい。
積層ポリエステルフィルムを構成する粘着層中の割合として、ガラス転移点が0℃を超える樹脂は、好ましくは80重量%以下、より好ましくは50重量%以下、さらに好ましくは30重量%以下の範囲である。上記範囲で使用することで良好な粘着層の外観、粘着力の調整、粘着層の強化、基材フィルムとの密着性、耐ブロッキング性の向上が期待できる。含有量が多くなりすぎると粘着力が低下するので、粘着層の膜厚を厚くするなどの工夫が必要になる場合がある。
積層ポリエステルフィルムを構成する機能層中の割合として、樹脂は、通常1重量%以上であり、好ましくは10〜96重量%、より好ましくは15〜85重量%、さらに好ましくは25〜80重量%の範囲である。上記範囲から外れる場合は、機能層の上に設けるハードコート層などの加工層との易接着性が悪化する場合がある。
積層ポリエステルフィルムを構成する機能層中の割合として、架橋剤は、好ましくは80重量%未満、より好ましくは5〜65重量%の範囲、さらに好ましくは10〜50重量%の範囲である。上記範囲で使用することにより、良好な外観や強固な機能層となり、品質の高い加工層を形成することができる。特に機能層を強固にしたい場合はメラミン化合物を併用することが好ましく、その好ましい範囲は3〜30重量%、より好ましくは5〜20重量%の範囲である。
干渉ムラの発生を軽減したい用途に用いる場合は、機能層の屈折率を高くするために、機能層に縮合多環式芳香族を有する化合物を併用することが好ましく、その化合物中で縮合多環式芳香族の占める割合は、好ましくは5〜80重量%の範囲であり、より好ましくは10〜60重量%の範囲である。また、機能層中の割合として、縮合多環式芳香族を有する化合物の含有量は、上述したポリマーの1成分として、好ましくは10〜85重量%の範囲、より好ましくは20〜50重量%の範囲である。これらの範囲で使用することにより、機能層の屈折率の調整が容易となり、ハードコート層等の加工層を形成後の外光反射による干渉ムラの軽減がしやすくなる。なお、縮合多環式芳香族の割合は、例えば、適当な溶剤または温水で機能層を溶解抽出し、クロマトグラフィーで分取し、NMRやIRで構造を解析、さらに熱分解GC−MS(ガスクロマトグラフィー質量分析)や光学的な分析等で解析することにより求めることができる。
干渉ムラの発生を軽減したい用途に用いる場合は、上述した樹脂や架橋剤の量を減らして金属酸化物を併用することができ、金属酸化物の機能層中の割合としては、好ましくは3〜40重量%の範囲、より好ましくは5〜30重量%の範囲である。これらの範囲で使用することにより、機能層の屈折率の調整が容易となり、ハードコート層等の加工層を形成後の外光反射による干渉ムラの軽減がしやすくなる。
積層ポリエステルフィルムを構成する機能層中の割合として、粒子は、好ましくは1〜60重量%、より好ましくは3〜50重量%、さらに好ましくは4〜40重量%の範囲である。上記範囲で使用することで、ブロッキング防止性が十分なものとなり、また、フィルムの滑り性も高くなるため、取扱いやすいものとなる。また、機能層上にハードコート層等の加工層を形成した際に、機能層の凹部分に加工層が入り込むことにより、機能層と加工層との境界領域は両社の層の屈折率の中間付近となるため、外光反射が弱くなり干渉ムラの軽減にも効果が期待できる。
粘着層や機能層中の成分の分析は、例えば、TOF−SIMS、ESCA、蛍光X線、IR等の分析によって行うことができる。
粘着層や機能層の形成に関して、上述の一連の化合物を溶液または溶媒の分散体として、固形分濃度が0.1〜80重量%程度を目安に調整した液をフィルム上にコーティングする要領にて積層ポリエステルフィルムを製造することが好ましい。特にインラインコーティングにより設ける場合は、水溶液または水分散体であることがより好ましい。水への分散性改良、造膜性改良等を目的として、塗布液中には少量の有機溶剤を含有していてもよい。また、有機溶剤は1種類のみでもよく、適宜、2種類以上を使用してもよい。
粘着層の膜厚は、10μm以下であることが必須であり、好ましくは1nm〜5μm、より好ましくは5〜2500nm、さらに好ましくは10〜1000nm、特に好ましくは20〜700nm、最も好ましくは30〜400nmの範囲である。粘着層の膜厚を上記範囲で使用することにより、適度な粘着特性、ブロッキング特性を保持することが容易となる。
一般的な粘着層は10μmを超える厚い膜厚であるが、そのような場合、例えば、偏光板製造用に使用する場合、粘着フィルムを偏光板、位相差板や視野角拡大板などとの被着体と貼り合わせて断裁する際等において、粘着層中の粘着剤のはみ出しが顕著に発生してしまう場合がある。ところが上述の範囲に膜厚を調整することで、当該はみ出しを最小限に抑えることができる。この効果は、粘着層の膜厚が薄いほど良好となる。また、粘着層の膜厚が薄いほど、フィルム上に存在する粘着層の絶対量が少ないこともあり、被着体に粘着層の成分が移行する、糊残りの低減にも効果的である。さらに上述の範囲の膜厚とすることで、強すぎない適度な粘着力を達成することができることも分かり、例えば、偏光板製造工程用など、粘着性能と、貼り合わせ後に剥離する剥離性能の両立を図る必要がある用途に用いる場合には、貼り合わせ−剥離の操作を容易に行うことができ、最適なフィルムとすることが可能となる。膜厚が薄いほどブロッキング特性には有効であり、インラインコーティングにより粘着層を形成する場合には製造しやすいものとなり好ましいが、逆に膜厚が薄すぎる場合は粘着層の構成によっては粘着特性がなくなってしまう場合もあるので、用途に応じて上述の好適な範囲での使用が好ましい。
機能層の膜厚は、好ましくは1nm〜1μm、より好ましくは10〜500nm、さらに好ましくは20〜200nmの範囲である。機能層の膜厚を上記範囲で使用することにより、ハードコート層等の加工層との易接着性やブロッキング防止特性が良好なものとなる。また、加工層を形成後の外光反射による干渉ムラの発生を軽減したい用途に用いる場合においては、好ましくは50〜200nm、より好ましくは70〜150nmの範囲である。
粘着層や機能層を形成する方法としては、例えば、グラビアコート、リバースロールコート、ダイコート、エアドクターコート、ブレードコート、ロッドコート、バーコート、カーテンコート、ナイフコート、トランスファロールコート、スクイズコート、含浸コート、キスコート、スプレーコート、カレンダコート、押出コート等、従来公知のコーティング方式を用いることができる。
フィルム上に粘着層を形成する際の乾燥および硬化条件に関しては特に限定されるものではないが、コーティングによる方法の場合、コーティング液に使用している水等の溶媒の乾燥に関しては、好ましくは70〜150℃、より好ましくは80〜130℃、さらに好ましくは90〜120℃の範囲である。乾燥の時間としては、目安として3〜200秒、好ましくは5〜120秒の範囲である。また、粘着層の強度を向上させるため、フィルム製造工程において、好ましくは180〜270℃、より好ましくは200〜250℃、さらに好ましくは210〜240℃の範囲の熱処理工程を経ることである。当該熱処理工程の時間としては、目安として3〜200秒、好ましくは5〜120秒の範囲である。
また、必要に応じて熱処理と紫外線照射等の活性エネルギー線照射とを併用してもよい。本発明における積層ポリエステルフィルムを構成するフィルムにはあらかじめ、コロナ処理、プラズマ処理等の表面処理を施してもよい。
粘着層の粘着力としては、後述する測定方法により測定された、各種の被着体に対する粘着力が、1〜5000mN/cmであることが好ましく、より好ましくは3〜1000mN/cm、さらに好ましくは5〜500mN/cm、特に好ましくは7〜300mN/cm、最も好ましくは10〜100mN/cmの範囲である。上記範囲とすることで、粘着性能と、貼り合わせ後に剥離する剥離性能の両立を図ることができ、粘着−剥離の操作を行う各種の工程用には最適な積層体とすることが可能となる。また、フィルムのブロッキング特性も良好なものとしやすくなる。
積層ポリエステルフィルムのブロッキング性として、積層ポリエステルフィルムの粘着層側面と反対側面(機能層がある場合は機能層側面)とを重ね合わせて、40℃、80%RH、10kg/cm2、20時間の条件下でプレスした後の剥離荷重は、好ましくは100g/cm以下、より好ましくは30g/cm以下、さらに好ましくは20g/cm以下、特に好ましくは10g/cm以下、最も好ましくは8g/cm以下の範囲である。上記範囲とすることで、ブロッキングのリスクを回避しやすくなり、より実用性の高いフィルムとすることができる。
機能層上には各種の加工層を設けることが可能である。加工層の中でも、本発明のフィルムを保護フィルムとして使用した場合に、その機能が向上するという観点において、活性エネルギー線硬化性樹脂層が好ましく、例えば、ハードコート層、アンチグレア層、反射防止層、プリズム層、マイクロレンズ層、拡散層等が挙げられ、それらの中でもハードコート層が好ましい。
加工層の例としての、活性エネルギー線硬化性樹脂層の一例として、例えばハードコート層の場合、使用される材料としては、特に限定されないが、例えば、単官能(メタ)アクリレート、多官能(メタ)アクリレート、テトラエトキシシラン等の反応性珪素化合物等の硬化物が挙げられる。これらのうち生産性及び硬度の両立の観点より、活性エネルギー線硬化性の(メタ)アクリレートを含む組成物の重合硬化物であることが特に好ましい。
活性エネルギー線硬化性の(メタ)アクリレートを含む組成物は特に限定されるものでない。例えば、公知の活性エネルギー線硬化性の単官能(メタ)アクリレート、二官能(メタ)アクリレート、多官能(メタ)アクリレートを一種類以上混合したもの、活性エネルギー線硬化性ハードコート用樹脂材として市販されているもの、あるいはこれら以外に本実施形態の目的を損なわない範囲において、その他の成分をさらに添加したものを用いることができる。
活性エネルギー線硬化性の単官能(メタ)アクリレートとしては、特に限定されるものではないが、例えばメチル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリート、エトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシプロピル(メタ)アクリレート、エトキシプロピル(メタ)アクリレート等のアルコキシアルキル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート等の芳香族(メタ)アクリレート、ジアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のアミノ基含有(メタ)アクリレート、メトキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリール(メタ)アクリレート、フェニルフェノールエチレンオキサイド変性(メタ)アクリレート等のエチレンオキサイド変性(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸等が挙げられる。
活性エネルギー線硬化性の二官能(メタ)アクリレートとしては、特に限定されるものではないが、例えば1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ) アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメチロールジ(メタ)アクリレート等のアルカンジオールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAエチレンオキサイド変性ジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールFエチレンオキサイド変性ジ(メタ)アクリレート等のビスフェノール変性ジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ウレタンジ(メタ)アクリレート、エポキシジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
活性エネルギー線硬化性の多官能(メタ)アクリレートとしては、特に限定されるものではないが、例えばジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸エチレンオキサイド変性トリ(メタ)アクリレート、ε−カプロラクトン変性トリス(アクロキシエチル)イソシアヌレート等のイソシアヌル酸変性トリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレートヘキサメチレンジイソシアネートウレタンプレポリマー、ペンタエリスリトールトリアクリレートトルエンジイソシアネートウレタンプレポリマー、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートヘキサメチレンジイソシアネートウレタンプレポリマー等のウレタンアクリレート等が挙げられる。
また、ハードコート層等の活性エネルギー線硬化性樹脂層は、基材となるポリエステルフィルムの屈折率が高いために、特に干渉ムラを軽減するために、高く設計することが好ましい場合がある。高屈折率化のための方法として、金属酸化物を使用することが挙げられる。金属酸化物とは、従来公知の金属酸化物を使用することができ、例えば、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化スズ、酸価イットリウム、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化亜鉛、アンチモンチンオキサイド、インジウムチンオキサイド等が挙げられる。これらの中でも、環境面、耐候性や価格を考慮すると酸化ジルコニウムが好ましい。
活性エネルギー線硬化性の(メタ)アクリレートを含む組成物に含まれるその他の成分は特に限定されるものではない。例えば、無機又は有機の微粒子、重合開始剤、重合禁止剤、酸化防止剤、帯電防止剤、分散剤、界面活性剤、光安定剤及びレベリング剤等が挙げられる。また、ウェットコーティング法において成膜後乾燥させる場合には、任意の量の溶媒を添加することができる。
ハードコート層等の活性エネルギー線硬化性樹脂層の形成方法は、有機材料を用いた場合にはロールコート法、ダイコート法等の一般的なウェットコート法が採用される。形成されたハードコート層には必要に応じて加熱や紫外線、電子線等の活性エネルギー線照射を施し、硬化反応を行うことができる。なお、機能層の上に形成される活性エネルギー線硬化性樹脂層の屈折率は、一般的に1.45〜1.65であり、好ましくは1.48〜1.55の範囲である。
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。また、本発明で用いた測定法および評価方法は次のとおりである。
(1)ポリエステルの極限粘度の測定方法
ポリエステルに非相溶な他のポリマー成分および顔料を除去したポリエステル1gを精秤し、フェノール/テトラクロロエタン=50/50(重量比)の混合溶媒100mlを加えて溶解させ、30℃で測定した。
(2)平均粒径(d50:μm)の測定方法
株式会社島津製作所製、遠心沈降式粒度分布測定装置 SA−CP3型を使用して測定した等価球形分布における積算(重量基準)50%の値を平均粒径とした。
(4)粘着層および機能層の膜厚測定方法
粘着層または機能層の表面をRuO4で染色し、エポキシ樹脂中に包埋した。その後、超薄切片法により作成した切片をRuO4で染色し、粘着層断面をTEM(株式会社日立ハイテクノロジーズ製 H−7650、加速電圧100kV)を用いて測定した。
(4)ガラス転移点
株式会社パーキンエルマージャパン製、示差走査熱量測定装置(DSC) 8500を使用して、−100〜200℃において毎分10℃の昇温条件で測定した。
(5−1)粘着力評価方法(粘着力1)
ポリメチルメタクリレート板(株式会社クラレ製 コモグラス(登録商標)、厚さ1mm)の表面に、5cm幅の本発明の積層ポリエステルフィルムの粘着層面を5cm幅の2kgゴムローラーにて1往復圧着し、室温にて1時間放置後の剥離力を測定した。剥離力は、株式会社島津製作所製「Ezgraph」を使用し、引張速度300mm/分の条件下、180°剥離を行った。
(5−2)粘着力評価方法(粘着力2)
(5−1)のポリメチルメタクリレート板に変えて、後述する比較例1で得られた粘着層のないポリエステルフィルム表面(厚さ50μm)を用いて粘着力を評価すること以外は(5−1)と同様にして評価を行った。
(6)粘着層の被着体への移行性の評価方法
ポリメチルメタクリレート板(株式会社クラレ製 コモグラス(登録商標)、厚さ1mm)の表面に、5cm幅の本発明の積層ポリエステルフィルムの粘着層面を5cm幅の2kgゴムローラーにて2往復圧着し、貼りつけ、60℃で5日間処理した後、フィルムを剥がしてポリメチルメタクリレート板の表面を観察した。
ポリメチルメタクリレート板に何も跡がない(粘着層の移行が見られない)場合を○、フィルムのエッジ付近にわずかに薄い跡が残る場合を△、エッジ付近以外にも白い跡が観察される(粘着層が移行している)場合を×とした。なお、被着体に貼りつかない場合は「−」と記載した。
(7)ブロッキング特性の測定方法
1枚のA4サイズの積層ポリエステルフィルムの粘着層側と、1枚のA4サイズの積層ポリエステルフィルムの機能側を重ねて机上に置き、その上から親指で押さえつけてブロッキング(貼り付き)特性を評価した。指で強く押さえつけてもブロッキング特性が見られない場合を5点、指で強く押さえつけることでフィルムにはブロッキング特性が微小に見られるが、貼りついた状態を保持できない場合を4点、指で強く押さえつけることでフィルムが貼りついて、粘着層を有する方のフィルムのみを持っても貼りついた状態を保持できるが、3秒以内に剥がれる場合を3点、指で強く押さえつけることでフィルムが貼りついて、粘着層を有する方のフィルムのみを持っても貼りついた状態を保持する場合を2点、指で軽く押さえつけただけでフィルムが貼りついて、粘着層を有する方のフィルムのみを持っても貼りついた状態を保持でき、ブロッキングが悪いと判断できる場合を1点とした。実使用を考えると5点は非常に好ましく、4点が好ましい状態で、3点以上が実使用に大きな支障はない範囲であり、2点以下は実使用に不向きなレベルである。
(8)機能層の強度の評価方法(強度1)
機能層表面を大王製紙株式会社製 エリエール(登録商標)プロワイプ ソフトマイクロワイパーS220を巻いた指腹で同一箇所を3回擦り、その表面を観察した。層の削れ面積が10%未満の場合を○、10%以上50%未満の場合を△、50%以上である場合を×とした。
(9)機能層の強度の評価方法(強度2)
機能層の表面を指の腹で擦り、層の剥離が見られない場合を○、層の剥離が見られる場合を×とした。前記(8)の強度1に比較して弱い評価であり、本評価で剥離が見られる場合は、強度が弱いため、各種の工程で使用する場合には機能層の削れ性に関してケアが必要になる懸念がある。
(10)活性エネルギー線硬化性樹脂(ハードコート)層の易接着性の評価方法
機能層上に活性エネルギー線硬化性樹脂層として、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート75重量部、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート15重量部、酸化ジルコニウム5重量部、光重合開始剤(商品名:イルガキュア184、チバスペシャルティケミカルズ株式会社製)5重量部、メチルエチルケトン200重量部の混合塗液を乾燥膜厚が2μmになるように塗布し、紫外線を照射して硬化させたハードコート層(当該層のヘーズは0.2%、屈折率は1.51)を形成した。
得られたハードコートフィルムに対して、80℃、90%RHの環境下で50時間後、10×10のクロスカットをして、その上に18mm幅のテープ(ニチバン株式会社製セロテープ(登録商標)CT−18)を貼り付け、180度の剥離角度で急激にはがした後の剥離面を観察し、剥離面積が5%未満ならば◎、5%以上10%未満なら○、10%以上50%未満なら△、50%以上ならば×とした。
(11)干渉ムラの評価方法
上記評価(10)と同様にして活性エネルギー線硬化性樹脂層を形成したフィルムを3波長光域型蛍光灯下で目視にて、干渉ムラを観察し、干渉ムラが確認できないものを◎、薄くまばらな干渉ムラが確認されるものを○、薄いが線状の干渉ムラが確認できるものを△、明瞭な干渉ムラが確認されるものを×とした。
実施例および比較例において使用したポリエステルは、以下のようにして準備したものである。
<ポリエステル(A)の製造方法>
テレフタル酸ジメチル100重量部、エチレングリコール60重量部、エチルアシッドフォスフェートを生成ポリエステルに対して30ppm、触媒として酢酸マグネシウム・四水和物を生成ポリエステルに対して100ppmを窒素雰囲気下、260℃でエステル化反応をさせた。引き続いて、テトラブチルチタネートを生成ポリエステルに対して50ppm添加し、2時間30分かけて280℃まで昇温すると共に、絶対圧力0.3kPaまで減圧し、さらに80分、溶融重縮合させ、極限粘度0.63、ジエチレングリコール量が2モル%のポリエステル(A)を得た。
<ポリエステル(B)の製造方法>
テレフタル酸ジメチル100重量部、エチレングリコール60重量部、触媒として酢酸マグネシウム・四水和物を生成ポリエステルに対して900ppmを窒素雰囲気下、225℃でエステル化反応をさせた。引き続いて、正リン酸を生成ポリエステルに対して3500ppm、二酸化ゲルマニウムを生成ポリエステルに対して70ppm添加し、2時間30分かけて280℃まで昇温すると共に、絶対圧力0.4kPaまで減圧し、さらに85分、溶融重縮合させ、極限粘度0.64、ジエチレングリコール量が2モル%のポリエステル(B)を得た。
<ポリエステル(C)の製造方法>
ポリエステル(A)の製造方法において、溶融重合前に平均粒径2μmのシリカ粒子を0.3重量部添加する以外はポリエステル(A)の製造方法と同様の方法を用いてポリエステル(C)を得た。
粘着層および機能層を構成する化合物例は以下のとおりである。
(化合物例)
・ポリエステル樹脂:(IA)
下記組成からなるポリエステル樹脂(ガラス転移点:−20℃)の水分散体
モノマー組成:(酸成分)ドデカンジカルボン酸/テレフタル酸/イソフタル酸/5−ソジウムスルホイソフタル酸//(ジオール成分)エチレングリコール/1,4−ブタンジオール=20/38/38/4//40/60(mol%)
・ポリエステル樹脂:(IB)
下記組成からなるポリエステル樹脂(ガラス転移点:−30℃)の水分散体
モノマー組成:(酸成分)ドデカンジカルボン酸/テレフタル酸/イソフタル酸/5−ソジウムスルホイソフタル酸//(ジオール成分)エチレングリコール/1,4−ブタンジオール=30/33/33/4//40/60(mol%)
・アクリル樹脂:(IC)
下記組成からなるアクリル樹脂(ガラス転移点:−50℃)の水分散体
2−エチルへキシルアクリレート/ラウリルメタクリレート/2−ヒドロキシエチルメタクリレート/アクリル酸/メタクリル酸=50/25/15/5/5(重量%)
・アクリル樹脂:(ID)
下記組成からなるアクリル樹脂(ガラス転移点:−50℃)の水分散体
2−エチルへキシルアクリレート/メチルメタクリレート/メタクリル酸=80/15/5(重量%)
・アクリル樹脂:(IE)
下記組成からなるアクリル樹脂(ガラス転移点:−30℃)の水分散体
ノルマルブチルアクリレート/2−エチルへキシルアクリレート/エチルアクリレート/2−ヒドロキシエチルメタクリレート/アクリル酸=20/20/56/2/2(重量%)
・ウレタン樹脂:(IF)
下記組成からなるウレタン樹脂(ガラス転移点:−30℃)の水分散体
1,6−ヘキサンジオールとジエチルカーボネートからなる数平均分子量が2000のポリカーボネートポリオール/数平均分子量400のポリエチレングリコール/ブタンジオール/イソホロンジイソシアネート/ジメチロールプロピオン酸=83/2/2/11/2(重量%)
・メラミン化合物:(IIA)ヘキサメトキシメチロールメラミン
・イソシアネート系化合物:(IIB)
ヘキサメチレンジイソシアネート1000部を60℃で攪拌し、触媒としてテトラメチルアンモニウム・カプリレート0.1部を加えた。4時間後、リン酸0.2部を添加して反応を停止させ、イソシアヌレート型ポリイソシアネート組成物を得た。得られたイソシアヌレート型ポリイソシアネート組成物100部、数平均分子量400のメトキシポリエチレングリコール42.3部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート29.5部を仕込み、80℃で7時間保持した。その後反応液温度を60℃に保持し、イソブタノイル酢酸メチル35.8部、マロン酸ジエチル32.2部、ナトリウムメトキシドの28%メタノール溶液0.88部を添加し、4時間保持した。n−ブタノール58.9部を添加し、反応液温度80℃で2時間保持し、その後、2−エチルヘキシルアシッドホスフェート0.86部を添加して得られた活性メチレンによるブロックポリイソシアネート
・オキサゾリン化合物:(IIC)
オキサゾリン基及びポリアルキレンオキシド鎖を有するアクリルポリマー エポクロス(オキサゾリン基量=4.5mmol/g、株式会社日本触媒製)
・エポキシ化合物:(IID)多官能ポリエポキシ化合物である、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル
・カルボジイミド系化合物:(IIE)
ポリカルボジイミド化合物 カルボジライト(カルボジイミド当量=600、日清紡株式会社製)
・ポリエステル樹脂:(IIIA)
下記組成からなるポリエステル樹脂(ガラス転移点:30℃)の水分散体
モノマー組成:(酸成分)テレフタル酸/イソフタル酸/5−ソジウムスルホイソフタル酸//(ジオール成分)エチレングリコール/1,4−ブタンジオール/ジエチレングリコール=40/56/4//45/25/30(mol%)
・ポリエステル樹脂:(IIIB)
下記組成からなるポリエステル樹脂の水分散体
モノマー組成:(酸成分)テレフタル酸/イソフタル酸/5−ソジウムスルホイソフタル酸//(ジオール成分)エチレングリコール/1,4−ブタンジオール/ジエチレングリコール=50/46/4//70/20/10(mol%)
・縮合多環式芳香族を有するポリエステル樹脂:(IIIC)
下記組成で共重合したポリエステル樹脂の水分散体
モノマー組成:(酸成分)2,6−ナフタレンジカルボン酸/5−ソジウムスルホイソフタル酸//(ジオール成分)エチレングリコール/ジエチレングリコール=92/8//80/20(mol%)
・アクリル樹脂:(IIID)
下記組成からなるアクリル樹脂の水分散体
エチルアクリレート/メチルメタクリレート/N−メチロールアクリルアミド/アクリル酸=48/45/4/3(重量%)
・ウレタン樹脂:(IIIE)
下記組成からなるウレタン樹脂の水分散体
イソホロンジイソシアネートユニット/テレフタル酸ユニット/イソフタル酸ユニット/エチレングリコールユニット/ジエチレングリコールユニット/ジメチロールプロパン酸ユニット=12/19/18/21/25/5(mol%)
・粒子:(IVA) 平均粒径45nmのシリカ粒子
・粒子:(IVB) 平均粒径150nmのシリカ粒子
・粒子:(IVC) 平均粒径200nmのシリカ粒子
・粒子:(IVD) 平均粒径450nmのシリカ粒子
・金属酸化物:(V)平均粒径15nmの酸化ジルコニウム粒子
実施例1:
ポリエステル(A)、(B)、(C)をそれぞれ91%、3%、6%の割合で混合した混合原料を最外層(表層)の原料とし、ポリエステル(A)、(B)をそれぞれ97%、3%の割合で混合した混合原料を中間層の原料として、2台の押出機に各々を供給し、各々285℃で溶融した後、40℃に設定した冷却ロール上に、2種3層(表層/中間層/表層=3:44:3の吐出量)の層構成で共押出し冷却固化させて未延伸シートを得た。次いで、ロール周速差を利用してフィルム温度85℃で縦方向に3.2倍延伸した後、この縦延伸フィルムの片面に、下記表1に示す塗布液A1を粘着層の膜厚(乾燥後)が90nmになるように塗布し、反対側の面に下記表2に示す塗布液B1を機能層の膜厚(乾燥後)が100nmになるように塗布し、テンターに導き、95℃で10秒間乾燥させた後、横方向に120℃で4.2倍延伸し、230℃で10秒間熱処理を行った後、横方向に2%弛緩し、厚さ50μmのポリエステルフィルムを得た。
でき上がったポリエステルフィルムを評価したところ、ポリメチルメタクリレート板との粘着力は10mN/cmで、粘着特性は良好であり、また、機能層のハードコート層との易接着性は良好であった。このフィルムの特性を下記表3および4に示す。
実施例2〜162:
実施例1において、塗布剤組成を表1および2に示す塗布剤組成に変更する以外は実施例1と同様にして製造し、ポリエステルフィルムを得た。でき上がったポリエステルフィルムは下記表3〜10に示すとおり、粘着力および易接着性は良好であった。
実施例163:
実施例1において、粘着層を設けなかったこと以外は実施例1と同様にして製造し、ポリエステルフィルムを得た。この粘着層のないポリエステルフィルム上に、下記表1に示す塗布液A43を粘着層の膜厚(乾燥後)が100nmになるように塗布し、100℃で60秒間の乾燥を行い、オフラインコーティングによる粘着層が積層されたポリエステルフィルムを得た。でき上がったポリエステルフィルムは表9および10に示すとおり、粘着力および易接着性は良好であった。しかしながら、粘着層と後述する比較例1の粘着層がないポリエステルフィルムを重ねて指で押さえて貼りつけた後に、フィルムを剥がすと、他の実施例では見られなかった、糊残り(粘着層の転着跡)が観察されるという劣る点があるものであった。
実施例164:
実施例1において、機能層を設けなかったこと以外は実施例1と同様にして製造し、ポリエステルフィルムを得た。この機能層のないポリエステルフィルム上に、下記表2に示す塗布液B2を機能層の膜厚(乾燥後)が100nmになるように塗布し、100℃で60秒間の乾燥を行い、オフラインコーティングによる機能層が積層されたポリエステルフィルムを得た。でき上がったポリエステルフィルムは表9および10に示すとおり、粘着力および易接着性は良好であった。しかしながら、機能層の強度が劣るものであった。
比較例1:
実施例1において、粘着層および機能層を設けなかったこと以外は実施例1と同様にして製造し、ポリエステルフィルムを得た。でき上がったポリエステルフィルムを評価したところ、下記表11および12に示すとおり、粘着力および易接着性はないフィルムであった。
比較例2〜4:
実施例1において、塗布剤組成を表1に示す塗布剤組成に変更する以外は実施例1と同様にして製造し、ポリエステルフィルムを得た。でき上がったポリエステルフィルムは表11および12に示すとおり、粘着力がないフィルムや、易接着性がないフィルムであった。
比較例5:
比較例1で得られた粘着層および機能層がないポリエステルフィルム上に、下記表1に示す塗布液A43を粘着層の膜厚(乾燥後)が20μmとなるように、100℃で120秒間の乾燥を行い、オフラインコーティングによる粘着層が形成されたポリエステルフィルムを得た。ポリエステルフィルムに粘着層側を貼り合わせた後に断裁したところ、実施例では見られなかった、粘着層の成分のはみ出しが見られ、粘着成分による汚染が懸念される結果であった。また粘着力はうまく測定ができなかった。その他の特性は表11および12に示すとおりであった。