JP6461065B2 - 樹脂積層体及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、樹脂積層体、それを含む表示装置及び樹脂積層体の製造方法に関する。
近年、スマートフォン、携帯ゲーム機、オーディオプレーヤー、タブレット端末などの表示装置には、タッチスクリーンを備えるものが増加している。このような表示装置の表面には、通常ガラスシートが使用されているが、表示装置の軽量化する傾向や加工性の点から、ガラスシートの代替品となるプラスチックシートの開発が行われている。例えば、特許文献1には、ガラスシートの代替品となるプラスチックシートとして、メタクリル樹脂とフッ化ビニリデン樹脂とを含む透明シートが開示され、この透明シートが、透明性及び比誘電率を十分に満たすことが記載されている。
特開2013−244604号公報
プラスチックシートに関し、製造及び流通過程において、例えば大気中に存在する微細な粉塵等の異物がシートに付着した場合、プラスチックシート表面に小さな凹みが生じることがある。このような凹み欠陥があるプラスチックシートを表示装置に使用すると、表示装置における視認性を妨げるおそれがある。そこで、本発明は、表示装置等において好適に使用される、凹み欠陥の発生を抑制することができる樹脂積層体を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために、表示装置において好適に使用される樹脂積層体について詳細に検討を重ねたところ、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は、以下の好適な態様を包含する。
[1](メタ)アクリル樹脂及びフッ化ビニリデン樹脂を樹脂成分として含む中間層(A)と、該中間層(A)の両側にそれぞれ存在する樹脂層(B)及び(C)とを有する樹脂積層体であって、該中間層(A)に含まれるフッ化ビニリデン樹脂の結晶化度は15.5〜50%である、樹脂積層体。
[2]中間層(A)に含まれるフッ化ビニリデン樹脂は、フッ化ビニリデン樹脂中のβ晶の割合が15〜50%である、[1]に記載の樹脂積層体。
[3]樹脂積層体の中間層(A)に含まれるフッ化ビニリデン樹脂中の異種結合割合が10%以下である、[1]または[2]に記載の樹脂積層体。
[4]樹脂積層体の中間層(A)は、該中間層(A)に含まれる全樹脂成分を基準に、(メタ)アクリル樹脂を35〜45質量%及びフッ化ビニリデン樹脂を65〜55質量%含む、[1]〜[3]のいずれかに記載の樹脂積層体。
[5](メタ)アクリル樹脂の重量平均分子量(Mw)が100,000〜300,000である、[1]〜[4]のいずれかに記載の樹脂積層体。
[6]樹脂積層体の中間層(A)におけるアルカリ金属の含有量は、中間層(A)に含まれる全樹脂成分を基準に50ppm以下である、[1]〜[5]のいずれかに記載の樹脂積層体。
[7](メタ)アクリル樹脂が、
(a1)メタクリル酸メチルの単独重合体、又は
(a2)重合体を構成する全構造単位に基づいて50〜99.9質量%のメタクリル酸メチルに由来する構造単位及び0.1〜50質量%の式(1)
Figure 0006461065
(式中、Rは水素原子又はメチル基を表し、Rが水素原子のときRは炭素原子数1〜8のアルキル基を表し、Rがメチル基のときRは炭素原子数2〜8のアルキル基を表す。)
で示される(メタ)アクリル酸エステルに由来する少なくとも1つの構造単位を含む共重合体、もしくは
(a1)及び(a2)の混合物
である、[1]〜[6]のいずれかに記載の樹脂積層体。
[8]フッ化ビニリデン樹脂がポリフッ化ビニリデンである、[1]〜[7]のいずれかに記載の樹脂積層体。
[9]フッ化ビニリデン樹脂のメルトマスフローレイトが、3.8kg荷重、230℃で測定して、0.1〜40g/10分である、[1]〜[8]のいずれかに記載の樹脂積層体。
[10]中間層(A)、樹脂層(B)及び(C)の少なくとも1つの層が着色剤をさらに含む、[1]〜[9]のいずれかに記載の樹脂積層体。
[11]中間層(A)、樹脂層(B)及び(C)の少なくとも1つの層が紫外線吸収剤を含む、[1]〜[10]のいずれかに記載の樹脂積層体。
[12]樹脂積層体の厚さの平均値が100〜2000μmである、[1]〜[11]のいずれかに記載の樹脂積層体。
[13]樹脂層(B)及び(C)の厚さの平均値がそれぞれ10〜200μmである、[1]〜[12]のいずれかに記載の樹脂積層体。
[14]樹脂層(B)及び(C)のビカット軟化温度がそれぞれ100〜160℃である、[1]〜[13]のいずれかに記載の樹脂積層体。
[15]樹脂層(B)及び(C)が、(メタ)アクリル樹脂層又はポリカーボネート樹脂層である、[1]〜[14]のいずれかに記載の樹脂積層体。
[16]樹脂積層体は、引張弾性率が1400MPa以上4000MPa以下である、[1]〜[15]のいずれかに記載の樹脂積層体。
[17]樹脂積層体の少なくとも一方の表面に、ハードコート層、反射防止層、防眩層、帯電防止層及び指紋防止層からなる群から選択される少なくとも一種の機能を付与するための機能層をさらに有する、[1]〜[16]のいずれかに記載の樹脂積層体。
[18]樹脂積層体の少なくとも一方の最表面に保護フィルムを有する、[1]〜[17]のいずれかに記載の樹脂積層体。
[19][1]〜[18]のいずれかに記載の樹脂積層体を含む表示装置。
[20][1]〜[18]に記載の樹脂積層体の製造方法であって、
1)樹脂組成物(b)、(a)及び(c)からそれぞれ形成した膜をこの順で積層することにより積層膜を得る工程、及び
2)積層膜をアニール処理する工程
を含み、
前記樹脂組成物(a)は、中間層(A)を形成する(メタ)アクリル樹脂及びフッ化ビニリデン樹脂を少なくとも含み、前記樹脂組成物(b)及び(c)はそれぞれ、樹脂層(B)及び(C)を形成する少なくとも1種の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を少なくとも含み、樹脂組成物(b)及び(c)に含まれる少なくとも1種の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂はそれぞれ、同一であってもよく、又は異なっていてもよい、方法。
[21]工程2)は、積層膜を40℃〜90℃の温度に加熱することにより行う、[20]に記載の方法。
[22]工程2)において、積層膜を裁断し、積み重ねた後にアニール処理を行う、[20]または[21]に記載の方法。
[23]積み重ねた積層膜の間に保護フィルム及び/又は緩衝材を存在させてアニール処理を行う、[20]〜[22]のいずれかに記載の方法。
本発明の樹脂積層体は、製造・流通過程において凹み欠陥等の外観不良が生じ難く、かつ、加熱前後の寸法変化が小さいため、表示装置等において好適に使用される。
実施例に使用した本発明の樹脂積層体の製造装置の概略図である。 本発明の樹脂積層体を含む液晶表示装置の好ましい一形態を示す断面模式図である。
本発明の樹脂積層体は、(メタ)アクリル樹脂及びフッ化ビニリデン樹脂を樹脂成分として含む中間層(A)と、該中間層の両側にそれぞれ存在する樹脂層(B)及び(C)とを有する。本発明の樹脂積層体は、樹脂層(B)、中間層(A)及び樹脂層(C)が少なくともこの順に積層された樹脂積層体である。
中間層(A)に含まれるフッ化ビニリデン樹脂は、結晶化度が15.5〜50%である。フッ化ビニリデン樹脂の結晶化度が上記の下限より低い場合、凹み欠陥を抑制する効果が得られず、及び加熱前後の寸法変化が大きくなる傾向がある。中間層(A)は、結晶化度が好ましくは16.0〜45.0%、より好ましくは17.0〜40.0%、さらに好ましくは17.0〜35.0%、特に好ましくは18.0〜33.0%、より特に好ましくは19.0〜30.0%、とりわけ19.0%以上30.0%未満である。本発明では、フッ化ビニリデン樹脂の結晶化度は、フッ化ビニリデン樹脂中のα晶およびβ晶の合計比率をいう。
結晶化度は、19F−固体NMRスペクトル測定によりフッ化ビニリデン樹脂の構造解析を行い、得られたスペクトルの波形分離結果より、α晶(−82,−96ppm)、β晶(−96ppm)、非晶(−91ppm)および異種結合(−113,−115ppm)由来ピークの面積比に基づいて各比率を算出し、α晶およびβ晶の各比率を合計することにより求めた。
19F−固体NMRスペクトル測定は、高分子論文集,Vol.60,No.4,pp.145−157(2003)を参考にして、以下の通り行った。
樹脂積層体を凍結粉砕し、2.5mmφの試料管に詰めた。核磁気共鳴装置:Bruker Biospin社製、AVANCEIII400WBを用いて、以下の条件にて測定を行った。
観測核種:19F
観測周波数:376.5MHz
測定法:MAS法(32kHz)
測定温度:5℃
化学シフト基準:PTFE(δ=−122ppm)
中間層(A)において上記範囲の結晶化度は、(メタ)アクリル樹脂及びフッ化ビニリデン樹脂を樹脂成分として含む膜をアニール処理する方法により得ることができる。例えば(メタ)アクリル樹脂及びフッ化ビニリデン樹脂を樹脂成分として含有する樹脂組成物を溶融し、膜状に成形し、冷却及び固化した後、40〜90℃の温度にてアニール処理することにより得られる。
中間層(A)は、フッ化ビニリデン樹脂中のβ晶の割合が好ましくは15.0〜50.0%、より好ましくは16.0〜40.0%、さらに好ましくは17.0〜30.0%、特に好ましくは18.0〜28.0%、より特に好ましくは19.0〜27.5%である。β晶の割合が上記範囲内であると、樹脂積層体において、透明性を維持したままフッ化ビニリデン樹脂の結晶化度が増加するため、凹み欠陥を抑制し、及び加熱前後の寸法変化を低減する効果が得られると共に、十分な透明性を有する樹脂積層体が得られる傾向にある。
フッ化ビニリデン樹脂中のβ晶の割合は、上述の19F−固体NMRスペクトル測定により求めた。
中間層(A)は、フッ化ビニリデン樹脂中のα晶の割合が好ましくは0.5〜20.0%、より好ましくは0.55〜10.0%、さらに好ましくは0.6〜5.0%である。α晶の割合が上記範囲内であると、樹脂積層体において十分な透明性が得られる傾向にある。
フッ化ビニリデン樹脂中のα晶の割合は、上述の19F−固体NMRスペクトル測定により求めた。
中間層(A)は、誘電率を高め、本発明の樹脂積層体の透明性を高めやすい観点から、該中間層(A)に含まれる全樹脂成分に基づいて、通常、35〜45質量%の(メタ)アクリル樹脂及び55〜65質量%のフッ化ビニリデン樹脂を含んでよく、36〜43質量%の(メタ)アクリル樹脂及び57〜64質量%のフッ化ビニリデン樹脂を含むことが好ましく、37〜41質量%の(メタ)アクリル樹脂及び59〜63質量%のフッ化ビニリデン樹脂を含むことがより好ましく、37〜40質量%の(メタ)アクリル樹脂及び60〜63質量%のフッ化ビニリデン樹脂を含むことがさらに好ましい。言い換えれば、フッ化ビニリデン樹脂100質量部に対して、通常、およそ53.8〜81.8質量部の(メタ)アクリル樹脂を含んでよく、56.2〜75.4質量部の(メタ)アクリル樹脂を含むことが好ましく、58.7〜69.4質量部の(メタ)アクリル樹脂を含むことがより好ましく、58.7〜66.6質量部の(メタ)アクリル樹脂を含むことがさらに好ましい。
中間層(A)に含まれる(メタ)アクリル樹脂としては、例えば、(メタ)アクリル酸エステル及び(メタ)アクリロニトリル等の(メタ)アクリルモノマーの単独重合体、2種以上の(メタ)アクリルモノマーの共重合体、(メタ)アクリルモノマーと(メタ)アクリルモノマー以外のモノマーとの共重合体などが挙げられる。なお、本明細書において、用語「(メタ)アクリル」とは、「アクリル」又は「メタクリル」を意味する。
(メタ)アクリル樹脂は、樹脂積層体の硬度、耐候性、透明性を高めやすい観点から、メタクリル樹脂であることが好ましい。メタクリル樹脂は、メタクリル酸エステル(メタクリル酸アルキル)を主体とする単量体の重合体であり、例えば、メタクリル酸エステルの単独重合体(ポリアルキルメタクリレート)、2種以上のメタクリル酸エステルの共重合体、50質量%以上のメタクリル酸エステルと50質量%以下のメタクリル酸エステル以外の単量体との共重合体などが挙げられる。メタクリル酸エステルとメタクリル酸エステル以外の単量体との共重合体としては、光学特性、耐候性を向上させやすい観点から、単量体の総量に対し、70質量%以上のメタクリル酸エステルと30質量%以下の他の単量体との共重合体が好ましく、90質量%以上のメタクリル酸エステルと10質量%以下の他の単量体との共重合体がより好ましい。
メタクリル酸エステル以外の単量体としては、アクリル酸エステル、分子内に重合性の炭素−炭素二重結合を1個有する単官能単量体が挙げられる。
単官能単量体としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン及びビニルトルエン等のスチレン単量体;アクリロニトリル及びメタクリロニトリル等のシアン化アルケニル;アクリル酸;メタクリル酸;無水マレイン酸;N−置換マレイミド;などが挙げられる。
(メタ)アクリル樹脂には、耐熱性の観点より、フェニルマレイミド、シクロヘキシルマレイミド及びメチルマレイミド等のN−置換マレイミドが共重合されていてもよいし、分子鎖中(重合体中の主骨格中又は主鎖中ともいう)にラクトン環構造、グルタル酸無水物構造、若しくはグルタルイミド構造等が導入されていてもよい。
(メタ)アクリル樹脂は、樹脂積層体の硬度、耐候性、透明性を高めやすい観点から、具体的には、
(a1)メタクリル酸メチルの単独重合体、又は
(a2)共重合体を構成する全構造単位に基づいて50〜99.9質量%、好ましくは70.0〜99.8質量%、より好ましくは80.0〜99.7質量%のメタクリル酸メチルに由来する構造単位、及び、0.1〜50質量%、好ましくは0.2〜30質量%、より好ましくは0.3〜20質量%の式(1):
Figure 0006461065
[式中、Rは水素原子又はメチル基を表し、Rが水素原子のときRは炭素数1〜8のアルキル基を表し、Rがメチル基のときRは炭素数2〜8のアルキル基を表す。]
で示される(メタ)アクリル酸エステルに由来する少なくとも1つの構造単位を含む共重合体、もしくは
(a1)及び(a2)の混合物
であることが好ましい。ここで、各構造単位の含有量は、得られた重合体を熱分解ガスクロマトグラフィーにより分析し、各単量体に対応するピーク面積を測定することにより算出できる。
式(1)において、Rは水素原子又はメチル基を表し、Rが水素原子のときRは炭素原子数1〜8のアルキル基を表し、Rがメチル基のときRは炭素原子数2〜8のアルキル基を表す。炭素原子数2〜8のアルキル基としては、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基などが挙げられる。Rは、耐熱性の観点から、炭素原子数2〜4のアルキル基であることが好ましく、エチル基であることがより好ましい。
中間層(A)に含まれる(メタ)アクリル樹脂の重量平均分子量(以下、Mwと記すことがある。)は100,000〜300,000であることが好ましく、Mwが上記の下限以上である場合には、高温高湿環境下に暴露した場合でも透明性が十分に得られ、Mwが上記の上限以下である場合には、樹脂積層体を製造する際の成膜性が得られ易くなる。(メタ)アクリル樹脂のMwは、高温高湿環境下に暴露したときの透明性を高めやすい観点から、120,000以上であることがより好ましく、150,000以上であることがさらに好ましい。(メタ)アクリル樹脂のMwは、樹脂積層体を製造する際の成膜性の観点から、250,000以下であることがより好ましく、200,000以下であることがさらに好ましい。重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定により測定される。
(メタ)アクリル樹脂は、3.8kg荷重、230℃で測定して、通常0.1〜20g/10分、好ましくは0.2〜5g/10分、より好ましくは0.5〜3g/10分のメルトマスフローレイト(以下、MFRと記すことがある。)を有する。MFRは上記の上限以下であることが、得られる膜の強度を高めやすいため好ましく、上記の下限以上であることが、樹脂積層体の成膜性の観点から好ましい。MFRは、JIS K 7210:1999「プラスチック−熱可塑性プラスチックのメルトマスフローレイト(MFR)及びメルトボリュームフローレイト(MVR)の試験方法」に規定される方法に準拠して測定することができる。ポリ(メタクリル酸メチル)系の材料については、温度230℃、荷重3.80kg(37.3N)で測定することが、このJISに規定されている。
(メタ)アクリル樹脂は、耐熱性の観点から、好ましくは90℃以上、より好ましくは100℃以上、さらに好ましくは102℃以上のビカット軟化温度(以下、VSTと記すことがある。)を有する。VSTの上限は、特に限定されないが、通常150℃以下である。VSTは、JIS K 7206:1999に準拠し、これに記載のB50法で測定することができる。VSTは、単量体の種類やその割合を調整することにより、上記の範囲に調整することができる。
(メタ)アクリル樹脂は、上記の単量体を、懸濁重合、バルク重合等の公知の方法により重合させることにより、調製することができる。その際、適当な連鎖移動剤を添加することにより、MFR、Mw、VSTなどを好ましい範囲に調整することができる。連鎖移動剤は、適宜の市販品を使用することができる。連鎖移動剤の添加量は、単量体の種類やその割合、求める特性等に応じて適宜決定すればよい。
本発明の樹脂積層体の中間層(A)に含まれるフッ化ビニリデン樹脂としては、フッ化ビニリデンの単独重合体、フッ化ビニリデンと他の単量体との共重合体が挙げられる。フッ化ビニリデン樹脂は、得られる樹脂積層体の透明性を高めやすい観点から、トリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル及びエチレンからなる群から選択される少なくとも1種の単量体とフッ化ビニリデンとの共重合体、及び/又は、フッ化ビニリデンの単独重合体(ポリフッ化ビニリデン)であることが好ましく、ポリフッ化ビニリデンであることがより好ましい。
フッ化ビニリデン樹脂は、異種結合の割合が好ましくは1〜20%、より好ましくは3〜17%、さらに好ましくは5〜15%である。フッ化ビニリデン樹脂中の異種結合の割合は、上述の19F−固体NMRスペクトル測定により求めた。
中間層(A)に含まれるフッ化ビニリデン樹脂の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは100,000〜500,000、より好ましくは150,000〜450,000、さらに好ましくは170,000〜400,000である。Mwが上記の下限以上であることが、本発明の樹脂積層体を高温高湿の環境下(例えば60℃、相対湿度90%)に暴露したときに、樹脂積層体の透明性を高めやすいため好ましい。また、Mwが上記の上限以下であることが、樹脂積層体の成膜性を高めやすいため好ましい。重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定により測定される。
フッ化ビニリデン樹脂は、3.8kg荷重、230℃で測定して、好ましくは0.1〜40g/10分、より好ましくは0.5〜35g/10分、さらに好ましくは1.0〜30g/10分のメルトマスフローレイト(MFR)を有する。MFRが上記範囲の上限以下であることが、樹脂積層体を長期間使用したときの透明性の低下を抑制しやすいため好ましい。MFRが上記範囲の下限以上であることが、樹脂積層体の成膜性を高めやすいため好ましい。MFRは、JIS K 7210:1999「プラスチック−熱可塑性プラスチックのメルトマスフローレイト(MFR)及びメルトボリュームフローレイト(MVR)の試験方法」に規定される方法に準拠して測定することができる。
フッ化ビニリデン樹脂は、工業的には、懸濁重合法又は乳化重合法により製造される。懸濁重合法は、水を媒体とし、単量体を分散剤で媒体中に液滴として分散させ、単量体中に溶解した有機過酸化物を重合開始剤として重合させることにより実施され、100〜300μmの粒状の重合体が得られる。懸濁重合物は、乳化重合物に比較し製造工程が簡単で、粉体の取扱性に優れ、また乳化重合物のようにアルカリ金属を含む乳化剤や塩析剤を含まないため好ましい。
フッ化ビニリデン樹脂は、市販品を使用してもよい。好ましい市販品の例としては、株式会社クレハの「KFポリマー(登録商標)T#1300、T#1100、T#1000、T#850、W#850、W#1000、W#1100及びW#1300」、Solvay社製の「SOLEF(登録商標)6012、6010及び6008」が挙げられる。
中間層(A)は、(メタ)アクリル樹脂及びフッ化ビニリデン樹脂とは異なる他の樹脂をさらに含んでもよい。他の樹脂を含有する場合、樹脂積層体の透明性を著しく損なわない限り、その種類は特に限定されない。樹脂積層体の硬度及び耐候性の観点から、他の樹脂の量は、該中間層(A)に含まれる全樹脂に基づいて、15質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましく、5質量%以下であることがさらに好ましい。他の樹脂としては、例えばポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、アクリルニトリル−スチレン共重合体、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体、ポリエチレンテレフタレートなどが挙げられる。中間層(A)が他の樹脂をさらに含んでもよいが、透明性の観点からは、他の樹脂の量は1質量%以下であることが好ましく、中間層(A)に含まれる樹脂が(メタ)アクリル樹脂及びフッ化ビニリデン樹脂のみであることがより好ましい。
中間層(A)におけるアルカリ金属の含有量は、中間層(A)に含まれる全樹脂に基づいて、50ppm以下であってよく、好ましくは30ppm以下、より好ましくは10ppm以下、さらに好ましくは1ppm以下である。中間層(A)におけるアルカリ金属の含有量が上記の上限以下であることが、樹脂積層体を高温高湿環境下で長期間使用したときの透明性の低下を抑制しやすいため好ましい。中間層(A)におけるアルカリ金属の含有量の下限値は0であり、樹脂積層体の透明性の低下を抑制しやすい観点からは、実質的に含まれないことが極めて好ましい。ここで、中間層(A)に含まれる(メタ)アクリル樹脂及び/又はフッ化ビニリデン樹脂中には、製造工程で使用した微量の乳化剤等が残留する。そのため、残留する乳化剤に由来してナトリウムやカリウムなどのアルカリ金属が、例えば0.05ppm以上、中間層(A)に含まれる。特に中間層(A)に含まれる(メタ)アクリル樹脂及び/又はフッ化ビニリデン樹脂が乳化重合により得たものである場合、樹脂中に残留する乳化剤の量が多くなり、中間層(A)におけるアルカリ金属の含有量も高くなる。樹脂積層体の透明性の低下を抑制しやすい観点からは、中間層(A)に含まれる(メタ)アクリル樹脂及びフッ化ビニリデン樹脂として、アルカリ金属の含有量が少ない樹脂を使用することが好ましい。
樹脂中のアルカリ金属の含有量を上記範囲内にするためには、樹脂の重合の際にアルカリ金属を含む化合物の使用量を減らすか、重合後の洗浄工程を増やしてアルカリ金属を含む化合物を除去すればよい。アルカリ金属の含有量は、例えば、誘導結合プラズマ質量分析法(ICP/MS)により求めることができる。誘導結合プラズマ質量分析法としては、例えば、測定するサンプルペレットを、高温灰化融解法、高温灰化酸溶解法、Ca添加灰化酸溶解法、燃焼吸収法、低温灰化酸溶解法などの適宜の方法により、サンプルを灰化し、これを酸に溶解させ、この溶解液を定容して誘導結合プラズマ質量分析法でアルカリ金属の含有量を測定すればよい。
本発明の樹脂積層体は、中間層(A)の両側にそれぞれ存在する樹脂層(B)及び(C)を有する。言い換えれば、本発明の樹脂積層体は、少なくとも樹脂層(B)、中間層(A)および樹脂層(C)がこの順に積層されている。樹脂層(B)及び(C)はそれぞれ、少なくとも1種の熱可塑性樹脂を含む熱可塑性樹脂層又は少なくとも1種の熱硬化性樹脂を含む熱硬化性樹脂層のいずれかであってよく、好ましくは熱可塑性樹脂層である。樹脂層(B)と樹脂層(C)とは、同一の層であってもよいし、互いに異なる層であってもよい。
熱可塑性樹脂層は、成形加工性を高めやすい観点から、それぞれの熱可塑性樹脂層に含まれる全樹脂に基づいて、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上の熱可塑性樹脂を含む。熱可塑性樹脂の量の上限は、100質量%である。熱可塑性樹脂としては、(メタ)アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィン樹脂などが挙げられる。熱可塑性樹脂は、樹脂層(B)及び(C)と中間層(A)との接着性を高めやすい観点から、(メタ)アクリル樹脂又はポリカーボネート樹脂であることが好ましい。熱可塑性樹脂層は、同一の熱可塑性樹脂を含んでもよいし、互いに異なる熱可塑性樹脂を含んでもよい。熱可塑性樹脂層は、同一の熱可塑性樹脂を含むことが、樹脂積層体の反りを抑制しやすい観点から好ましい。
熱可塑性樹脂層に含まれる熱可塑性樹脂は、樹脂積層体の耐熱性の観点から、好ましくは100〜160℃、より好ましくは102〜155℃、さらに好ましくは102〜152℃であるビカット軟化温度を有する。ここで、上記のビカット軟化温度は、熱可塑性樹脂層が1種の熱可塑性樹脂を含む場合は、その樹脂のビカット軟化温度であり、熱可塑性樹脂層が2種以上の熱可塑性樹脂を含む場合は、複数の熱可塑性樹脂の混合物のビカット軟化温度である。熱可塑性樹脂層のビカット軟化温度は、JIS K 7206:1999「プラスチック−熱可塑性プラスチック−ビカット軟化温度(VST)試験方法」に規定のB50法に準拠して測定される。ビカット軟化温度は、ヒートディストーションテスター(例えば、株式会社安田精機製作所製「148−6連型」)を用いて測定することができる。測定は、各原料を3mm厚にプレス成形した試験片を用いて行ってよい。
熱可塑性樹脂層は、熱可塑性樹脂層の強度や弾性等を高める目的で、熱可塑性樹脂以外の他の樹脂、例えば熱硬化性樹脂からなるフィラーや樹脂粒子などをさらに含んでもよい。この場合、他の樹脂の量は、それぞれの熱可塑性樹脂層に含まれる全樹脂に基づいて、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下、さらに好ましくは20質量%以下である。他の樹脂の量の下限は0質量%である。熱硬化性樹脂としては、後述する熱硬化性樹脂層に用いる熱硬化性樹脂として例示するものを用いることができる。
樹脂層(B)及び/又は(C)が熱可塑性樹脂層である場合、樹脂層(B)及び/又は(C)は、成形加工性が良好であり、中間層(A)との密着性を高めやすい観点から、好ましくは(メタ)アクリル樹脂層又はポリカーボネート樹脂層である。
樹脂層(B)及び/又は(C)が(メタ)アクリル樹脂層である本発明の一態様について以下に説明する。この態様において、(メタ)アクリル樹脂層は1種以上の(メタ)アクリル樹脂を含む。(メタ)アクリル樹脂層は、表面硬度の観点から、それぞれの(メタ)アクリル樹脂層に含まれる全樹脂に基づいて好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上の(メタ)アクリル樹脂を含む。
(メタ)アクリル樹脂としては、中間層(A)に含まれる(メタ)アクリル樹脂について記載した樹脂が挙げられる。中間層(A)について記載した好ましい(メタ)アクリル樹脂は、特記しない限り、(メタ)アクリル樹脂層に含まれる(メタ)アクリル樹脂としても同様に好ましい。(メタ)アクリル樹脂層に含まれる(メタ)アクリル樹脂と、中間層(A)に含まれる(メタ)アクリル樹脂とは同一であってもよいし、異なっていてもよい。
(メタ)アクリル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、成形加工性が良好であり、力学強度を高めやすい観点から、好ましくは50,000〜300,000であり、より好ましくは70,000〜250,000である。重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定により測定される。
樹脂層(B)及び/又は(C)が(メタ)アクリル樹脂層である態様において、(メタ)アクリル樹脂層はさらに、1種以上の(メタ)アクリル樹脂以外の熱可塑性樹脂を含んでもよい。(メタ)アクリル樹脂以外の熱可塑性樹脂としては、(メタ)アクリル樹脂と相溶する熱可塑性樹脂が好ましい。具体的には、メタクリル酸メチル−スチレン−無水マレイン酸共重合体(例えば電気化学工業製「レジスファイ」)やメタクリル酸メチル−メタクリル酸共重合体(例えばアルケマ製「アルトグラスHT121」)、ポリカーボネート樹脂が挙げられる。(メタ)アクリル樹脂以外の熱可塑性樹脂は、耐熱性の観点から、JIS K 7206:1999に準拠して測定して好ましくは115℃以上、より好ましくは117℃以上、さらに好ましくは120℃以上のビカット軟化温度を有することが好ましい。なお、耐熱性及び表面硬度の観点から、(メタ)アクリル樹脂層は、実質的にフッ化ビニリデン樹脂を含まないことが好ましい。
樹脂層(B)及び/又は(C)が(メタ)アクリル樹脂層である態様において、(メタ)アクリル樹脂層の鉛筆硬度は、耐傷つき性を高める観点から、HB以上であることが好ましく、F以上であることがより好ましく、H以上であることがさらに好ましい。
次に、樹脂層(B)及び/又は(C)がポリカーボネート樹脂層である本発明の別の一態様について以下に説明する。この態様において、ポリカーボネート樹脂層は1種以上のポリカーボネート樹脂を含む。ポリカーボネート樹脂層は、耐衝撃性の観点から、それぞれのポリカーボネート樹脂層に含まれる全樹脂に基づいて好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上のポリカーボネート樹脂を含む。
ポリカーボネート樹脂としては、例えば、種々のジヒドロキシジアリール化合物とホスゲンとを反応させるホスゲン法、又は、ジヒドロキシジアリール化合物とジフェニルカーボネート等の炭酸エステルとを反応させるエステル交換法によって得られる重合体が挙げられ、具体的には、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(通称ビスフェノールA)から製造されたポリカーボネート樹脂が挙げられる。
上記ジヒドロキシジアリール化合物としては、ビスフェノールAの他に、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)オクタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)フェニルメタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル−3−メチルフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−ヒドロキシ−3−第三ブチルフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−ブロモフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジブロモフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジクロロフェニル)プロパンのようなビス(ヒドロキシアリール)アルカン類、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロペンタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサンのようなビス(ヒドロキシアリール)シクロアルカン類、4,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジメチルジフェニルエーテルのようなジヒドロキシジアリールエーテル類、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルフィドのようなジヒドロキシジアリールスルフィド類、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホキシド、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジメチルジフェニルスルホキシドのようなジヒドロキシジアリールスルホキシド類、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジメチルジフェニルスルホンのようなジヒドロキシジアリールスルホン類が挙げられる。
これらは単独又は2種以上を混合して使用されるが、これらの他に、ピペラジン、ジピペリジルハイドロキノン、レゾルシン、4,4’−ジヒドロキシジフェニル等を混合して使用してもよい。
さらに、上記のジヒドロキシアリール化合物と以下に示すような3価以上のフェノール化合物を混合使用してもよい。3価以上のフェノールとしてはフロログルシン、4,6−ジメチル−2,4,6−トリ−(4−ヒドロキシフェニル)−ヘプテン、2,4,6−ジメチル−2,4,6−トリ−(4−ヒドロキシフェニル)−ヘプタン、1,3,5−トリ−(4−ヒドロキシフェニル)−ベンゾール、1,1,1−トリ−(4−ヒドロキシフェニル)−エタン及び2,2−ビス−〔4,4−(4,4’−ジヒドロキシジフェニル)−シクロヘキシル〕−プロパンなどが挙げられる。
上記ポリカーボネート樹脂以外のポリカーボネート樹脂として、イソソルバイトと芳香族ジオールから合成されるポリカーボネートが挙げられる。該ポリカーボネートの例として、三菱化学製「DURABIO(登録商標)」が挙げられる。
ポリカーボネート樹脂として市販品を使用してもよく、例えば、住化スタイロンポリカーボネート株式会社製「カリバー(登録商標)301-4、301-10、301-15、301-22、301-30、301-40、SD2221W、SD2201W、TR2201」などが挙げられる。
この態様において、ポリカーボネート樹脂の重量平均分子量(Mw)は、耐衝撃性及び成形加工性を高めやすい観点から、好ましくは20,000〜70,000であり、より好ましくは25,000〜60,000である。重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定により測定される。
樹脂層(B)及び/又は(C)がポリカーボネート樹脂層である態様において、ポリカーボネート樹脂層に含まれるポリカーボネート樹脂は、温度300℃及び荷重1.2kgの条件で測定して、好ましくは3〜120cm/10分、より好ましくは3〜80cm/10分、さらに好ましくは4〜40cm/10分、特に好ましくは10〜40cm/10分のメルトボリュームレイト(以下、MVRとも言う。)を有する。MVRが上記の下限より高いと、流動性が十分高く、溶融共押出成形などにおいて成形加工しやすく、外観不良が生じにくいため好ましい。MVRが上記の上限より低いと、ポリカーボネート樹脂層の強度等の機械特性を高めやすいため好ましい。MVRは、JIS K 7210に準拠し、1.2kgの荷重下、300℃の条件にて測定することができる。
樹脂層(B)及び/又は(C)がポリカーボネート樹脂層である態様において、ポリカーボネート樹脂層は、さらに、1種以上のポリカーボネート樹脂以外の熱可塑性樹脂を含んでよい。ポリカーボネート樹脂以外の熱可塑性樹脂としては、ポリカーボネート樹脂と相溶する熱可塑性樹脂が好ましく、(メタ)アクリル樹脂がより好ましく、芳香環又はシクロオレフィンを構造中に有するメタクリル樹脂がさらに好ましい。ポリカーボネート樹脂層がポリカーボネート樹脂及び上記の(メタ)アクリル樹脂を含有することが、ポリカーボネート樹脂層の表面硬度を、ポリカーボネート樹脂のみを含む場合と比較してより高くすることができるため好ましい。
次に熱硬化性樹脂層について説明する。熱硬化性樹脂層は、成形加工性を高めやすい観点から、それぞれの熱硬化性樹脂層に含まれる全樹脂に基づいて、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上の熱硬化性樹脂を含む。熱硬化性樹脂の量の上限は、100質量%である。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化性アクリル樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、熱硬化性ポリイミドなどが挙げられる。熱硬化性樹脂は、樹脂層(B)及び(C)と中間層(A)との接着性を高めやすい観点から、エポキシ樹脂、熱硬化性アクリル樹脂、熱硬化性ポリイミドであることが好ましい。熱硬化性樹脂層は、同一の熱硬化性樹脂を含んでもよいし、互いに異なる熱硬化性樹脂を含んでもよい。熱硬化性樹脂層は、同一の熱硬化性樹脂を含むことが、樹脂積層体の反りを抑制しやすい観点から好ましい。
熱硬化性樹脂層に含まれる熱硬化性樹脂は、樹脂積層体の耐熱性の観点から、荷重1.80MPaでの荷重たわみ温度が、好ましくは90〜250℃以上、より好ましくは95〜220℃以上、さらに好ましくは100〜200℃以上である。ここで、上記の荷重たわみ温度は、熱硬化性樹脂層が1種の熱硬化性樹脂を含む場合は、その樹脂の荷重たわみ温度であり、熱硬化性樹脂層が2種以上の熱硬化性樹脂を含む場合は、複数の熱硬化性樹脂の混合物の荷重たわみ温度である。熱硬化性樹脂層の荷重たわみ温度は、JIS K 7191:2007「プラスチック−荷重たわみ温度の求め方」に規定のフラットワイズ試験でのA法に準拠して1.80MPaの荷重条件で測定される。荷重たわみ温度は、ヒートディストーションテスター(例えば、株式会社安田精機製作所製「148−6連型」)を用いて行うことができる。
熱硬化性樹脂層は、熱硬化性樹脂層の強度や弾性等を高める目的で、他の樹脂、例えば熱硬化性樹脂からなるフィラーや樹脂粒子、上述した熱可塑性樹脂層に用いる熱可塑性樹脂等をさらに含んでもよい。この場合、他の樹脂の量は、それぞれの熱硬化性樹脂層に含まれる全樹脂に基づいて、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下、さらに好ましくは20質量%以下である。他の樹脂の量の下限は0質量%である。
樹脂層(B)及び(C)が熱硬化性樹脂層である場合、樹脂層(B)及び(C)は、成形加工性が良好であり、樹脂層(B)及び(C)と中間層(A)との密着性を高めやすい観点から、好ましくは熱硬化性アクリル樹脂層である。
樹脂層(B)及び/又は(C)が熱硬化性アクリル樹脂層である本発明の一態様について以下に説明する。この態様において、熱硬化性アクリル樹脂層は1種以上の熱硬化性アクリル樹脂を含む。熱硬化性アクリル樹脂層は、表面硬度の観点から、それぞれの熱硬化性アクリル樹脂層に含まれる全樹脂に基づいて好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上の熱硬化性アクリル樹脂を含む。
樹脂層(B)及び/又は(C)が熱硬化性アクリル樹脂層である態様において、熱硬化性アクリル樹脂層はさらに、1種以上の熱硬化性アクリル樹脂以外の熱硬化性樹脂を含んでもよい。熱硬化性アクリル樹脂以外の熱硬化性樹脂としては、熱硬化性アクリル樹脂と相溶する熱硬化性樹脂が好ましい。具体的には、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂が挙げられる。熱硬化性アクリル樹脂層は、実質的にフッ化ビニリデン樹脂を含まないことが好ましい。
本発明の樹脂積層体における中間層(A)、樹脂層(B)及び(C)の少なくとも1つの層は、本発明の効果を阻害しない範囲で、一般的に用いられる各種の添加剤をさらに含んでいてもよい。添加剤としては、例えば、安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、発泡剤、滑剤、離型剤、帯電防止剤、難燃剤、離型剤、重合抑制剤、難燃助剤、補強剤、核剤、ブルーイング剤等の着色剤などが挙げられる。
着色剤としては、アントラキノン骨格を有する化合物、フタロシアニン骨格を有する化合物などを挙げることができる。これらの中でも、アントラキノン骨格を有する化合物が、耐熱性の観点から好ましい。
中間層(A)、樹脂層(B)及び(C)の少なくとも1つの層が着色剤をさらに含む場合、各層における着色剤の含有量は、目的、着色剤の種類等に応じて適宜選択することができる。着色剤としてブルーイング剤を用いる場合、その含有量は、ブルーイング剤を含有する各層に含まれる全樹脂に基づいて、0.01〜10ppm程度とすることができる。この含有量は、好ましくは0.01ppm以上、より好ましくは0.05ppm以上、さらに好ましくは0.1ppm以上であり、また好ましくは7ppm以下、より好ましくは5ppm以下、さらに好ましくは4ppm以下、特に好ましくは3ppm以下である。ブルーイング剤は、公知のものを適宜使用することができ、例えば、それぞれ商品名でマクロレックス(登録商標)ブルーRR(バイエル社製)、マクロレックス(登録商標)ブルー3R(バイエル社製)、Sumiplast(登録商標) Viloet B(住化ケムテックス社製)及びポリシンスレン(登録商標)ブルーRLS(クラリアント社製)、Diaresin Violet D、Diaresin Blue G、Diaresin Blue N(以上、三菱化学株式会社製)が挙げられる。
紫外線吸収剤としては、特に限定されず、従来公知の種々の紫外線吸収剤を使用してよい。例えば、200〜320nm又は320〜400nmに吸収極大を有する紫外線吸収剤が挙げられる。具体的には、トリアジン系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾエート系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤が挙げられる。紫外線吸収剤として、これらの紫外線吸収剤の1種を単独で、又は、2種以上を組み合わせて使用してよい。200〜320nmに吸収極大を有する少なくとも1種の紫外線吸収剤と、320〜400nmに吸収極大を有する少なくとも1種の紫外線吸収剤とを併用することも、より効果的に紫外線によるダメージを防御できる観点から好ましい。紫外線吸収剤として市販品を使用してもよく、例えばケミプロ化成株式会社製の「Kemisorb102」(2,4−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−6−(2−ヒドロキシ−4−N-オクチルオキシフェニル)−1,3,5−トリアジン)(吸光度0.1)、株式会社ADEKA製の「アデカスタブLA−F70」(2,4,6−トリス(2−ヒドロキシ−4−ヘキシロキシ−3−メチルフェニル)−1,3,5−トリアジン)(吸光度0.6)、「アデカスタブLA−31、LA−31RG、LA−31G」(2,2’−メチレンビス(4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール)(吸光度0.2)、株式会社ADEKA製の「アデカスタブLA−46」(2―(4,6―ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−(2−(2−エチルヘキサノイロキシ)エトキシ)フェノール)(吸光度0.05)又はBASFジャパン株式会社製の「チヌビン1577」(2,4−ジフェニル−6−(2−ヒドロキシ−4−ヘキシルオキシフェニル)−1,3,5−トリアジン)(吸光度0.1)などが挙げられる。例示した紫外線吸収剤の吸光度は、380nmにおける吸光度である。これは、10mg/Lの濃度で紫外線吸収剤をクロロホルムに溶解させ、分光光度計(例えばHITACHI製分光光度計U−4100)を用いて測定することができる。
中間層(A)、樹脂層(B)及び(C)の少なくとも1つの層が紫外線吸収剤をさらに含む場合、各層における紫外線吸収剤の含有量は、目的、紫外線吸収剤の種類等に応じて適宜選択してよい。例えば、紫外線吸収剤の含有量は、紫外線吸収剤を含有する各層に含まれる全樹脂に基づいて、0.005〜2.0質量%程度とすることができる。紫外線吸収剤の含有量は、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.02質量%以上、さらに好ましくは0.03質量%以上である。また、紫外線吸収剤の含有量は、好ましくは1.5質量%以下、より好ましくは1.0質量%以下である。紫外線吸収剤の含有量が上記の下限以上であることが、紫外線吸収効果を高めやすい観点から好ましく、上記の上限以下であることが、樹脂積層体の色目(例えば黄色度YI)の変化を防止しやすいため好ましい。例えば上記市販品である「アデカスタブLA−31、LA−31RG、LA−31G」を上記の量で使用することが好ましい。
本発明の別の一態様において、樹脂層(B)及び(C)が、ポリカーボネート樹脂層であり、各樹脂層に含まれる全樹脂に基づいて0.005〜2.0質量%の紫外線吸収剤を含むことが、耐光性に優れる樹脂積層体を得やすいため好ましい。
本発明の樹脂積層体において、中間層(A)の膜厚の平均値は、誘電率の観点から、好ましくは100μm以上、より好ましくは200μm以上、さらに好ましくは300μm以上である。また、透明性の観点から、好ましくは1500μm以下、より好ましくは1200μm以下、さらに好ましくは1000μm以下である。中間層(A)の膜厚の平均値は、樹脂積層体を面方向に対して垂直に切断し、断面をサンドペーパーを用いて研磨した後、マイクロスコープ(例えばマイクロ・スクェア製のマイクロスコープ)で観察することによって測定することができる。上記測定を任意の10点において行った平均値を膜厚の平均値とする。
本発明の樹脂積層体において、樹脂層(B)及び(C)の膜厚の平均値は、表面硬度を高めやすい観点から、それぞれ、好ましくは10μm以上、より好ましくは30μm以上、さらに好ましくは50μm以上である。また、誘電率の観点からは、それぞれ、好ましくは200μm以下、より好ましくは175μm以下、さらに好ましくは150μm以下である。樹脂層(B)及び(C)の膜厚の平均値は、上記に中間層について述べた方法と同様にして測定できる。
本発明の樹脂積層体において、樹脂積層体の膜厚の平均値が100〜2000μmであり、樹脂層(B)及び(C)の膜厚の平均値がそれぞれ10〜200μmであることが、上記積層体の反りを抑制しやすい観点から好ましい。
上記の膜厚の平均値は、樹脂積層体の剛性を高めやすい観点から、好ましくは100μm以上、より好ましくは200μm以上、さらに好ましくは300μm以上である。また、剥離後の積層体の透明性の観点から、好ましくは2000μm以下、より好ましくは1500μm以下、さらに好ましくは1000μm以下である。膜厚は、デジタルマイクロメーターにより測定され、任意の10点における測定値の平均値を膜厚の平均値とする。
本発明の樹脂積層体は、タッチパネル等の表示装置において使用するに十分な機能を得る観点から、好ましくは3.5以上、より好ましくは4.0以上、さらに好ましくは4.1以上の誘電率を有する。誘電率の上限値は特に限定されないが、通常20である。誘電率は、本発明の樹脂積層体の中間層(A)に含まれるフッ化ビニリデン樹脂の種類や量を調整したり、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどの高誘電率化合物を添加することにより、上記の範囲に調整することができる。誘電率は、JIS K 6911:1995に準拠し、樹脂積層体を23℃で相対湿度50%の環境下に24時間静置し、この環境下で、樹脂積層体について、自動平衡ブリッジ法にて、3V、100kHzで測定した値である。測定には、市販の機器を使用してよく、例えば、アジレント・テクノロジー株式会社製の「precision LCR meter HP4284A」を使用してよい。
本発明の樹脂積層体は、目視で観察した場合に透明であることが好ましい。具体的には、樹脂積層体が、JIS K7361-1:1997に準拠して測定して好ましくは85%以上、より好ましくは88%以上、さらに好ましくは89%以上、特に好ましくは90%以上の全光線透過率(Tt)を有する。全光線透過率の上限は100%である。60℃で相対湿度90%の環境下に120時間暴露後の積層体がなお、上記の範囲の全光線透過率を有することが好ましい。
本発明の樹脂積層体は、引張弾性率が1400〜4000MPaであってよく、好ましくは1500〜3500MPa、より好ましくは1600〜3300MPa、さらに好ましくは1700〜3100MPaである。引張弾性率が上記範囲内であると、凹み欠陥が生じ難い傾向となる。樹脂積層体の引張弾性率は、インストロン社製電気機械式万能試験機を用い、JIS−K7127に準じて、試験速度5mm/min、ロードセル5kNを用いて引張試験を行い、引張弾性率を測定した。
本発明の樹脂積層体は、押込試験による最大荷重が30〜300Nであることが好ましく、35〜200Nであることがより好ましく、40〜150Nであることがさらに好ましい。押込試験による最大荷重が上記範囲内であると、凹み欠陥が生じ難い傾向となる。押込試験は、樹脂積層体に一定荷重を加えることにより樹脂積層体表面に凹みが見られない荷重の最大値を求めた。具体的には、精密荷重測定器(アイコーエンジニアリング株式会社製「MODEL−1605VCL」を用いて、引張圧縮用ロードセル(MODEL−3050)の先端に5mmφの圧子を装着し、1mm/minでロードセルを樹脂積層体の表面に降下させ、評価荷重まで到達後、15秒間静置することにより、樹脂積層体に荷重を加えた。評価は、加重解放したのち1時間後の樹脂積層体の外観を目視で観察した際に、凹みが見られない荷重を最大荷重とした。
本発明の樹脂積層体は、耐候性試験前後の寸法変化が小さく、好ましくは65℃の環境下に30分間暴露した後による寸法変化率が−0.15〜0.15%であり、より好ましくは−0.14〜0.14%、さらに好ましくは−0.13〜0.13%である。
寸法変化率は、以下の計算式により求めた。
Figure 0006461065
樹脂積層体は、60℃で相対湿度90%の環境下に120時間暴露後の積層体を用いて、JIS K7136:2000に準拠して測定して、好ましくは2.0%以下、より好ましくは1.5%以下、さらに好ましくは1.0%以下、特に好ましくは0.5%以下のヘーズ(曇価)を有する。また、樹脂積層体は、60℃で相対湿度90%の環境下に120時間暴露後の樹脂積層体を用いて、JIS Z 8722:2009に従って測定して、好ましくは1.5以下、より好ましくは1.4以下、さらに好ましくは1.3以下の黄色度(Yellow Index:YI値)を有する。上記のヘーズ及び黄色度を有する樹脂積層体は、高温高湿等の環境下で使用しても反りが生じにくいことに加えて、透明性を維持し、黄色化を抑制しやすいことから好ましい。
本発明の樹脂積層体は、中間層(A)及び樹脂層(B)及び(C)の他に、さらに、少なくとも1つの機能層を有してよい。機能層は、樹脂層(B)及び/又は(C)の、中間層(A)とは反対側の面に存在することが好ましい。機能層としては、例えばハードコート層、反射防止層、防眩層、帯電防止層及び指紋防止層などが挙げられる。これらの機能層は、粘着層を介して樹脂積層体に積層されていてもよいし、コーティングにより積層されたコーティング層であってもよい。機能層として、例えば特開2013−86273号公報に記載されているような硬化被膜を用いてもよい。機能層は、例えば、ハードコート層、防眩層、帯電防止層及び指紋防止層からなる群から選択される少なくとも1つの機能層の片面又は両面に、コート法、スパッタ法、真空蒸着法等により反射防止層がさらにコーティングされた層であってもよいし、上記少なくとも1つの機能層の片面又は両面に反射防止性のシートが貼合された層であってもよい。
機能層の厚みは、各機能層の目的に応じて適宜選択してよいが、機能を発現しやすい観点から好ましくは1μm以上、より好ましくは3μm以上、さらに好ましくは5μm以上であり、機能層の割れを防止しやすい観点から、好ましくは100μm以下、より好ましくは80μm以下、さらに好ましくは70μm以下である。
本発明の樹脂積層体は、少なくとも一方の最表面に、さらに、後述する保護フィルムを有してよい。
本発明の樹脂積層体は、積層膜をアニール処理することにより製造することができる。積層膜とは、アニール処理を施す前の樹脂積層体のことであり、少なくとも1種の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物(b)、(メタ)アクリル樹脂及びフッ化ビニリデン樹脂を含む樹脂組成物(a)及び少なくとも1種の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物(c)からそれぞれ形成された膜をこの順に積層したものである。樹脂組成物(a)、(b)及び(c)から形成された膜はそれぞれ、積層膜のアニール処理後、樹脂積層体における中間層(A)、樹脂層(B)及び樹脂層(C)となる。また、樹脂組成物(b)及び(c)に含まれる少なくとも1種の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂はそれぞれ、同一であってもよいし、又は異なっていてもよい。
したがって、本発明の樹脂積層体の製造方法は、1)樹脂組成物(b)、(a)及び(c)からそれぞれ形成した膜をこの順で積層することにより積層膜を得る工程、及び2)積層膜をアニール処理する工程を含み、前記樹脂組成物(a)は、中間層(A)を形成する(メタ)アクリル樹脂及びフッ化ビニリデン樹脂を少なくとも含み、前記樹脂組成物(b)及び(c)はそれぞれ、樹脂層(B)及び(C)を形成する少なくとも1種の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を少なくとも含み、樹脂組成物(b)及び(c)に含まれる少なくとも1種の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂はそれぞれ、同一であってもよく、又は異なっていてもよい。
樹脂組成物(a)は、上述の本発明の樹脂積層体の中間層(A)を与える(メタ)アクリル樹脂及びフッ化ビニリデン樹脂を少なくとも含んでいればよく、樹脂と任意の添加剤及び(メタ)アクリル樹脂及びフッ化ビニリデン樹脂とは異なる他の樹脂などの2種以上の成分を含む組成物であってもよいし、(メタ)アクリル樹脂及びフッ化ビニリデン樹脂のみを含む組成物であってもよい。
樹脂組成物(a)に含まれる(メタ)アクリル樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、任意の添加剤及び(メタ)アクリル樹脂及びフッ化ビニリデン樹脂とは異なる他の樹脂としては、上述の本発明の樹脂積層体の中間層(A)について例示したものを用いることができる。
樹脂組成物(a)は、(メタ)アクリル樹脂とフッ化ビニリデン樹脂とを、通常、混練することにより得られる。混練は、例えば、150〜350℃の温度にて、10〜1000/秒の剪断速度で溶融混練する工程を含む方法により実施できる。
溶融混練を行う際の温度は、150℃以上であることが、樹脂を十分に溶融させることができるため好ましく、350℃以下であることが、樹脂の熱分解を抑制しやすいため好ましい。さらに、溶融混練を行う際の剪断速度が10/秒以上であることが、樹脂を十分に混練しやすいため好ましく、1000/秒以下であることが、樹脂の分解を抑制しやすいため好ましい。
各成分がより均一に混合された樹脂組成物を得るために、溶融混練は、好ましくは180〜300℃、より好ましくは200〜300℃の温度で行われ、好ましくは20〜700/秒、より好ましくは30〜500/秒の剪断速度で行われる。
溶融混練に用いる機器としては、通常の混合機や混練機を用いることができる。具体的には、一軸混練機、二軸混練機、他軸押出機、ヘンシェルミキサー、バンバリーミキサー、ニーダー、ロールミルなどが挙げられる。また、剪断速度を上記範囲内で大きくする場合には、高剪断加工装置等を使用してもよい。
樹脂組成物(a)は、樹脂組成物(a)中の全樹脂成分に基づいて、35〜45質量%の(メタ)アクリル樹脂及び55〜65質量%のフッ化ビニリデン樹脂を含むことが好ましく、36〜43質量%の(メタ)アクリル樹脂及び57〜64質量%のフッ化ビニリデン樹脂を含むことがより好ましく、37〜41質量%の(メタ)アクリル樹脂及び59〜63質量%のフッ化ビニリデン樹脂を含むことがさらに好ましく、37〜40質量%の(メタ)アクリル樹脂及び60〜63質量%のフッ化ビニリデン樹脂を含むことが特に好ましい。
樹脂組成物(a)中の他の樹脂の含有量は、全樹脂成分を基準に、15質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましく、5質量%以下であることがさらに好ましい。透明性の観点からは、他の樹脂の含有量は1質量%以下であることが好ましい。
樹脂組成物(a)中のアルカリ金属の含有量は、全樹脂成分を基準に、好ましくは50ppm以下、より好ましくは30ppm以下、さらに好ましくは10ppm以下、特に好ましくは1ppm以下である。
樹脂組成物(b)及び(c)は、樹脂層(B)及び(C)をそれぞれ与える熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を少なくとも含んでいればよく、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂とその熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂以外の任意の他の樹脂及び任意の添加剤等との2種以上の成分を含む組成物であってもよいし、単に1種類の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂であってもよい。また、樹脂組成物(b)及び(c)は、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂をそれらを構成する原料として含むものであってよく、例えば熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂のモノマーと必要に応じて他の成分を含むものであってよい。
樹脂組成物(b)及び(c)に含まれる熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂、その熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂以外の任意の他の樹脂及び任意の添加剤としては、上述の本発明の樹脂積層体の樹脂層(B)及び(C)について例示したものを用いることができる。
樹脂層(B)及び(C)はそれぞれ、少なくとも1種の熱可塑性樹脂を含む熱可塑性樹脂層又は少なくとも1種の熱硬化性樹脂を含む熱硬化性樹脂層のいずれかであってよく、好ましくは熱可塑性樹脂層である。
樹脂層(B)及び/又は(C)が熱可塑性樹脂層である場合、熱可塑性樹脂層は、熱可塑性樹脂層に含まれる全樹脂成分を基準に、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上の熱可塑性樹脂を含む。熱可塑性樹脂の量の上限は、100質量%である。
樹脂層(B)及び/又は(C)が熱硬化性樹脂層である場合、熱硬化性樹脂層は、熱硬化性樹脂層に含まれる全樹脂成分を基準に、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上の熱硬化性樹脂を含む。熱硬化性樹脂の量の上限は、100質量%である。
樹脂層(B)及び(C)は、それぞれの樹脂層に含まれる全樹脂成分を基準に、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下、さらに好ましくは20質量%以下の他の樹脂を含む。他の樹脂の量の下限は0質量%である。
熱可塑性樹脂層の製造に用いる樹脂組成物(b)及び(c)も、樹脂組成物(a)と同様にして、例えば上記の温度及び剪断速度下での溶融混練等により製造することができる。また、例えば熱可塑性樹脂層が1種類の熱可塑性樹脂を含む場合、予め溶融混練することなく、後述する溶融押出を行い膜を製造してもよい。
樹脂組成物(b)及び(c)から形成される熱硬化性樹脂層は、例えば熱硬化性樹脂及び/又は熱硬化性樹脂のモノマーを必要に応じて他の成分と一括混合し、注液や基材表面へ塗布し、熱、紫外線等で硬化することにより製造することができる。
樹脂組成物(a)、(b)及び(c)が添加剤を含有する場合、添加剤は各層に含まれる樹脂にあらかじめ含まれていてもよく、樹脂の溶融混練の際に添加してもよく、樹脂を溶融混練後に添加してもよく、樹脂組成物を用いて膜を作製する際に添加してもよい。樹脂組成物(a)、(b)及び(c)中の添加剤の含有量は、本発明の効果を阻害しない範囲で、一般的に用いられる各種の添加剤の含有量であってよく、当業者であれば適宜調節して用いることができる。
樹脂組成物(b)、(a)及び(c)からそれぞれ形成した膜をこの順で積層することにより積層膜を得る工程1)は、例えば溶融押出成形法、溶液流延製膜法、熱プレス法、射出成形法、基材へのコーティングなどにより樹脂組成物(a)、(b)及び(c)から別々に膜を作製し、これらを例えば粘着剤や接着剤を介して貼合することにより積層膜を形成する工程であってよく、樹脂組成物(a)、(b)及び(c)を溶融共押出成形により溶融樹脂組成物(a)、(b)及び(c)を積層一体化させることにより積層膜を形成する工程であってもよい。貼合により積層膜を得る場合、各層の作製に射出成形法又は溶融押出成形法を用いることが好ましく、溶融押出成形法を用いることがより好ましい。積層膜を形成する工程は、樹脂組成物(a)、(b)及び(c)を溶融共押出成形することにより溶融樹脂組成物(a)、(b)及び(c)を積層一体化させることにより積層膜を形成することが、貼合による積層膜と比較して、通常、二次成形しやすい積層体が得られるため好ましい。
溶融共押出成形は、例えば、樹脂組成物(a)と樹脂組成物(b)及び(c)とを、2基又は3基の一軸又は二軸の押出機に、別々に投入して各々溶融混練した後、フィードブロックダイやマルチマニホールドダイ等を介して、溶融樹脂組成物(a)、(b)及び(c)を積層一体化し、押出す成形法である。樹脂組成物(b)及び(c)が同一の組成物である場合、1つの押出機内で溶融混練させた1つの溶融組成物をフィードブロックダイ等を介して2つに分けて、膜を形成させてもよい。得られた積層膜は、例えばロールユニット等を用いて、冷却、固化すると、後のアニール工程において結晶化度を高め易くすることができるため好ましい。
次に、積層膜をアニール処理する工程2)について説明する。アニール処理は、積層膜を40〜90℃、好ましくは45〜85℃、より好ましくは50〜80℃の温度に加熱することにより行うことができる。上記範囲内の温度でアニール処理を行う場合には、中間層(A)中のフッ化ビニリデン樹脂の結晶化度を増加させ易く、その結果、透明性を維持したまま、表面の凹み欠陥を抑制することができる。
積層膜を加熱する時間は、結晶化度を十分高めることができる時間であれば特に限定されないが、通常、1分〜120分であってよく、好ましくは5分〜100分、より好ましくは10分〜80分、さらに好ましくは15〜70分である。
アニール処理は、積層膜を作製してから1分後から5000時以内に行うことが好ましく、6時間後から3000時間以内に行うことがより好ましく、12時間後から1000時間以内に行うことがさらに好ましい。
アニール処理は、積層膜を所定の温度で加熱することができる装置を用いて行うことができる。その例として、加熱オーブン、熱風循環式オーブン、赤外線加熱炉、真空オーブン、ホットプレートなどが挙げられ、好ましくは加熱オーブン、熱風循環式オーブン、赤外線加熱炉であり、より好ましくは熱風循環式オーブン及び赤外線加熱炉である。
アニール処理は、バッチ式またはインライン式、もしくはそれらを組み合わせて行うことができる。バッチ式にアニール処理を行う場合には、積層膜を裁断し、積み重ねた後、アニール処理を行うことができる。積層膜を裁断する場合、積層膜は、例えば幅500〜3000mm、長さ500〜3000mmに裁断することができる。インライン式にアニール処理を行う場合には、例えばロールユニット等により冷却、固化した後にアニール処理を行うことができる。この場合、アニール処理の方法としては、例えば積層膜を温度調節したロールと接触させる方法、積層膜を加熱オーブン、熱風循環式オーブン、赤外線加熱炉、真空オーブン中へ通過させる方法等が挙げられる。
アニール処理をバッチ式に行う場合、積層膜の間に保護フィルム及び/又は緩衝材を存在させてアニール処理を行うことが好ましい。積層膜の間に保護フィルム及び/又は緩衝材を存在させる場合には、表面に微細な粉塵等の異物が付着している積層膜を積み重ねた場合でも、樹脂積層体の表面に小さな凹み欠陥が生じるのを抑制することができるため好ましい。
保護フィルムは積層膜の少なくとも一方の表面に例えば静電引力等により貼り合わせてもよいし、粘着層を介して貼り合わせてもよい。保護フィルムは積層膜の両表面に貼り合わせることが好ましく、粘着層を有する保護フィルムを、積層膜の両表面に該粘着層を介して貼り合わせることがさらに好ましい。積層膜の両表面に保護フィルムを貼り合わせる場合、保護フィルムは、同一のフィルムであってもよいし、互いに異なるフィルムであってもよい。また、フィルム基材と粘着層とを有する保護フィルムを積層膜の両表面に貼り合わせる場合、保護フィルムは、互いに同一のフィルム基材及び粘着層を有してもよいし、互いに異なるフィルム基材及び粘着層を有してもよいし、互いに同一のフィルム基材及び互いに異なる粘着層を有してもよいし、互いに異なるフィルム基材及び互いに同一の粘着層を有してもよい。
保護フィルムは積層膜を裁断する前に貼り合わせてもよいし、積層膜を裁断した後に貼り合わせてもよい。保護フィルムは積層膜を裁断する前に貼り合わせることが好ましい。
保護フィルムのフィルム基材は、積層膜の表面を保護できる限り特に限定されないが、積層膜の表面の保護性を高めやすい観点から、プラスチックフィルムであることが好ましく、低密度ポリエチレン(LDPE)フィルム、高密度ポリエチレン(HDPE)フィルム、ポリプロピレン(PP)フィルム、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、アクリル樹脂フィルム、ポリカーボネート(PC)フィルムからなる群から選択される少なくとも1種のフィルムであることがより好ましい。積層膜の表面の保護性を高めやすい観点から、保護フィルムのフィルム基材は、HDPEフィルム、PPフィルムまたはPETフィルムであることがさらに好ましく、HDPEフィルムまたはPETフィルムであることが極めて好ましい。
保護フィルムの引張弾性率は、積層膜の表面の保護性を高めやすい観点から、好ましくは100MPa以上、より好ましくは150MPa以上、さらに好ましくは200MPa以上である。また、保護フィルムのフィルム基材の引張弾性率は、大きな異物が存在する場合であっても積層膜の表面の保護性を維持しやすい観点から、好ましくは5,000MPa以下、より好ましくは4,500MPa以下、さらに好ましくは4,000MPa以下である。保護フィルムの引張弾性率は、JIS−K7127に準じて、例えばインストロン社の電気機械式万能試験機によって測定することができる。保護フィルムが粘着層を有する場合には、粘着層を含む保護フィルムを用いて引張弾性率の測定を行う。
保護フィルムのフィルム基材の膜厚の平均値は、積層膜の表面の保護性を高めやすい観点から、好ましくは35μm以上、より好ましくは40μm以上、さらに好ましくは45μm以上である。また、保護フィルムのフィルム基材の膜厚の平均値は、貼合の容易性の観点から、好ましくは200μm以下、より好ましくは175μm以下、さらに好ましくは150μm以下である。フィルム基材の膜厚の平均値は、デジタルマイクロメーターにより測定され、任意の10点における測定値の平均値を膜厚の平均値とする。
保護フィルムは、バッチ式にアニール処理を行う場合に、積層膜表面に異物等により凹みが生じるのを抑制する役割として働くが、アニール処理後、得られた樹脂積層体の表面を、例えば流通過程や表示装置の製造工程において保護する役割としても働く。表示装置の製造工程等において、保護フィルムは樹脂層(B)及び(C)の表面から剥がされ、中間層(A)と樹脂層(B)及び(C)とを少なくとも有する樹脂積層体が、表示装置に構成部品として組み込まれる。
粘着層は、例えば製造過程や流通過程等において、樹脂積層体の表面に保護フィルムが貼り合わされた状態を維持するのに十分な粘着性と、樹脂積層体の表面から保護フィルムを除去しやすい剥離性とを兼ね備えることが求められる。このような観点から、保護フィルムは、樹脂積層体の表面から手で剥離できる程度の低い接着力を有することが好ましく、具体的には、好ましくは0.4N/25mm以下、より好ましくは0.35N/25mm以下、さらに好ましくは0.3N/25mm以下の剥離強度を有することがより好ましい。また、樹脂積層体の表面に保護フィルムが貼り合わされた状態を維持しやすい観点から、好ましくは0.01N/25mm以上、より好ましくは0.02N/25mm以上、さらに好ましくは0.03N/25mm以上の剥離強度を有することがより好ましい。なお、剥離強度は、JIS−Z0237に準じて、剥離速度0.3mm/分、剥離角度180°、測定幅25mmにて測定される。
保護フィルムの粘着層は、上記の粘着性及び剥離性を有する限り特に限定されないが、例えばアクリル系樹脂、ゴム系樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体系樹脂、ポリエステル系樹脂、アセテート系樹脂、ポリエーテルサルホン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、例えば直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)などを粘着剤として含有することが好ましい。実用性の観点から、粘着層は、アクリル系樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体系樹脂又は直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)を粘着剤として含有することがより好ましい。
保護フィルムの粘着層は、粘着剤の他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、例えば帯電防止剤、着色剤、紫外線吸収剤などが挙げられる。
緩衝材としては、発泡ポリエチレン製シート、硬質ウレタンフォーム、ラバーウレタンフォーム、低反発ウレタンフォーム、EPDMゴムスポンジ、クロロプレンゴムスポンジ、天然ゴムスポンジ等が好ましい。緩衝材の厚みは、通常0.5〜3mmであってよく、好ましくは0.5〜2mm、より好ましくは0.5〜1mmである。
緩衝剤は、緩衝剤の表面に糊をつけて、裁断前又は裁断後の積層膜と貼り合わせてもよいし、裁断した積層膜を積み重ねる際に、積層膜と積層膜との間に緩衝材を挟み込んで積み重ねてもよい。
本発明の樹脂積層体は、さまざまな表示装置において使用することができる。表示装置とは、表示素子を有する装置であり、発光源として発光素子又は発光装置を含む。表示装置としては、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス(EL)表示装置、無機エレクトロルミネッセンス(EL)表示装置、タッチパネル表示装置、電子放出表示装置(例えば電場放出表示装置(FED)、表面電界放出表示装置(SED))、電子ペーパー(電子インクや電気泳動素子を用いた表示装置)、プラズマ表示装置、投射型表示装置(例えばグレーティングライトバルブ(GLV)表示装置、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)を有する表示装置)及び圧電セラミックディスプレイなどが挙げられる。液晶表示装置は、透過型液晶表示装置、半透過型液晶表示装置、反射型液晶表示装置、直視型液晶表示装置及び投写型液晶表示装置などのいずれをも含む。これらの表示装置は、2次元画像を表示する表示装置であってもよいし、3次元画像を表示する立体表示装置であってもよい。本発明の樹脂積層体はこれら表示装置において、例えば前面板又は透明電極として、好適に使用される。
本発明の樹脂積層体をタッチパネル等における透明電極として使用する場合、本発明の樹脂積層体の少なくとも一方の表面に透明導電膜を形成させて透明導電シートを製造し、該透明導電シートから透明電極を製造することができる。
本発明の樹脂積層体の少なくとも一方の表面に透明導電膜を形成させる方法としては、本発明の樹脂積層体の表面に透明導電膜を直接形成させてもよいし、予め透明導電膜が形成されたプラスチックフィルムを本発明の樹脂積層体の表面に積層させてもよい。
予め透明導電膜が形成されたプラスチックフィルムのフィルム基材としては、透明なフィルムであって透明導電膜を形成することができる基材であれば特に限定されず、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリアミド、これらの混合物又は積層物等が挙げられる。また、透明導電膜を形成させる前に、表面硬さの改良、ニュートンリングの防止、帯電防止性の付与などを目的として、上記フィルムにコーティングを施しておいてもよい。
予め透明導電膜が形成されたフィルムを本発明の樹脂積層体の表面に積層する方法は、気泡等がなく、均一で、透明なシートが得られる方法であればいかなる方法でもよい。常温、加熱、紫外線又は可視光線により硬化する接着剤を使用して積層する方法を用いてもよいし、透明な粘着テープにより貼り合わせてもよい。
透明導電膜の成膜方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、CVD法、イオンプレーティング法、スプレー法等が知られており、必要とする膜厚に応じて、これらの方法を適宜用いることができる。
スパッタリング法の場合、例えば、酸化物ターゲットを用いた通常のスパッタリング法、金属ターゲットを用いた反応性スパッタリング法等が用いられる。この時、反応性ガスとして、酸素、窒素等を導入したり、オゾン添加、プラズマ照射、イオンアシスト等の手段を併用したりしてもよい。また、必要により、基板に直流、交流、高周波等のバイアスを印加してもよい。透明導電膜に使用する透明導電性の金属酸化物としては、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、インジウム−スズ複合酸化物、スズ−アンチモン複合酸化物、亜鉛−アルミニウム複合酸化物、インジウム−亜鉛複合酸化物等が挙げられる。これらのうち、環境安定性や回路加工性の観点から、インジウム−スズ複合酸化物(ITO)が好適である。
また、透明導電膜を形成する方法として、透明導電性被膜を形成することができる各種の導電性高分子を含むコーティング剤を本発明の樹脂積層体の表面に塗布し、熱又は紫外線等の電離放射線を照射することによりコーティングを硬化させる方法等も適用できる。導電性高分子としては、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール等が知られており、これらの導電性高分子を用いることができる。
透明導電膜の厚さとしては、特に限定されるものではないが、透明導電性の金属酸化物を使用する場合、通常50〜2000Å、好ましくは70〜000Åである。この範囲であれば導電性及び透明性の両方に優れる。
透明導電シートの厚さは特に限定されるものではなく、ディスプレイの製品仕様の求めに応じた最適の厚さを選択することができる。
本発明の樹脂積層体をディスプレイパネル面板として使用し、本発明の樹脂積層体から製造した透明導電シートをタッチスクリーン等の透明電極として使用し、タッチセンサーパネルを製造することができる。具体的には、本発明の樹脂積層体をタッチスクリーン用ウインドウシートとして使用し、透明導電シートを抵抗膜方式や静電容量方式のタッチスクリーンの電極基板として使用することができる。このタッチスクリーンを液晶表示装置や有機EL表示装置等の前面に配置することでタッチスクリーン機能を有する外付型のタッチセンサーパネルが得られる。
本発明は、本発明の樹脂積層体を含む表示装置も提供する。本発明の表示装置は、例えば上記において述べた表示装置であり得る。
図2に、本発明の樹脂積層体を含む液晶表示装置の好ましい一形態を断面模式図で示す。本発明の樹脂積層体10は、光学粘着層12を介して、偏光板11に積層され、この積層体は、液晶セル13の視認側に配置され得る。液晶セル13の背面側には、通常、偏光板11が配置される。液晶表示装置14は、このような部材から構成される。なお、図2は、液晶表示装置の一例であり、本発明の表示装置はこの構成に限られるものではない。
〔ビカット軟化温度〕
JIS K 7206:1999「プラスチック−熱可塑性プラスチック−ビカット軟化温度(VST)試験方法」に規定のB50法に準拠して測定した。ビカット軟化温度は、ヒートディストーションテスター〔(株)安田精機製作所製の“148−6連型”〕で測定した。その際の試験片は、各原料を3mm厚にプレス成形して測定を行った。
〔アルカリ金属の含有量〕
誘導結合プラズマ質量分析法により測定した。
〔MFR〕
JIS K 7210:1999「プラスチック−熱可塑性プラスチックのメルトマスフローレイト(MFR)及びメルトボリュームフローレイト(MVR)の試験方法」に規定される方法に準拠して測定した。ポリ(メタクリル酸メチル)系の材料については、温度230℃、荷重3.80kg(37.3N)で測定することが、このJISに規定されている。
〔全光線透過率及びヘーズ〕
JIS K 7361−1:1997「プラスチック−透明材料の全光線透過率の試験方法−第1部:シングルビーム法」に準拠したヘーズ透過率計(株式会社村上色彩技術研究所製「HR−100」)で測定した。
〔膜厚の平均値〕
樹脂積層体の膜厚は、デジタルマイクロメーターによって測定した。上記測定を10点において行った平均値を樹脂積層体の膜厚の平均値とした。
中間層、樹脂層の膜厚の測定は、樹脂積層体を面方向に対して垂直に切断し、断面をサンドペーパーを用いて研磨した後、マイクロ・スクェア製マイクロスコープで観察することによって測定した。上記測定を10点において行った平均値を各層の膜厚の平均値とした。
19F−固体NMRスペクトル測定条件〕
試料調整:樹脂積層体を凍結粉砕し、2.5mmφの試料管に詰めた。
核磁気共鳴装置:Bruker Biospin社製、AVANCEIII400WB
観測核種:19F
観測周波数:376.5MHz
測定法:MAS法(32kHz)
測定温度:5℃
化学シフト基準:PTFE(δ=−122ppm)
得られたスペクトルの波形分離結果より、α晶(−82,−96ppm)、β晶(−96ppm)、非晶(−91ppm)、異種結合(−113,−115ppm)由来ピークの面積比に基づいて、フッ化ビニリデン樹脂の構造解析を行い、各比率を算出した。
参考文献:高分子論文集,Vol.60,No.4,pp.145-157(2003)
〔圧子押し込み試験〕
樹脂積層体に、精密荷重測定器(アイコーエンジニアリング株式会社製「MODEL−1605VCL」を用いて、一定荷重を加えることにより表面の外観を評価した。荷重は引張圧縮用ロードセル(MODEL−3050)の先端に5mmφの圧子を装着し、1mm/minでロードセルを降下させ、評価荷重まで到達後、15秒間静置することにより、樹脂積層体に荷重を加えた。評価は、加重解放したのち1時間後の樹脂積層体の外観を目視で観察した際に、凹みが見られない荷重を最大荷重とした。
〔引張弾性率測定〕
インストロン社製電気機械式万能試験機を用い、JIS−K7127に準じて、試験速度5mm/min、ロードセル5kNを用いて引張試験を行い、室温(23℃)にて引張弾性率を測定した。
(製造例1)
メタクリル酸メチル98.5質量部及びアクリル酸メチル1.5質量部を混合し、連鎖移動剤(オクチルメルカプタン)0.16質量部及び離型剤(ステアリルアルコール)0.1質量部を加えて単量体混合液を得た。また、メタクリル酸メチル100質量部に重合開始剤〔1,1−ジ(tert−ブチルパーオキシ)3,3,5−トリメチルシクロヘキサン〕0.036質量部を加えて開始剤混合液を得た。単量体混合液と開始剤混合液との流量比が8.8:1になるように完全混合型重合反応器に連続供給し、平均滞留時間20分、温度175℃で平均重合率54%まで重合し、部分重合物を得た。得られた部分重合物を200℃に加熱してベント付き脱揮押出機へ導き、240℃で未反応の単量体をベントから脱揮すると共に、脱揮後の重合体は溶融状態で押出し、水冷後、裁断してペレット状のメタクリル樹脂(i)を得た。
得られたペレット状のメタクリル樹脂組成物を、以下に示す条件で熱分解ガスクロマトグラフィーにより分析し、メタクリル酸メチル及びアクリル酸エステルに対応する各ピーク面積を測定した。その結果、メタクリル樹脂(i)は、メタクリル酸メチルに由来する構造単位が97.5質量%であり、アクリル酸メチルに由来する構造単位が2.5質量%であった。
(熱分解条件)
試料調製:メタクリル樹脂組成物を精秤(目安2〜3mg)し、樋状にした金属セルの中央部に入れ、金属セルを畳んで両端を軽くペンチで押さえて封入した。
熱分解装置:CURIE POINT PYROLYZER JHP−22(日本分析工業(株)製)
金属セル:Pyrofoil F590(日本分析工業(株)製)
恒温槽の設定温度:200℃
保温パイプの設定温度:250℃
熱分解温度:590℃
熱分解時間:5秒
(ガスクロマトグラフィー分析条件)
ガスクロマトグラフィー分析装置:GC−14B((株)島津製作所製)
検出方法:FID
カラム:7G 3.2m×3.1mmφ((株)島津製作所製)
充填剤:FAL−M((株)島津製作所製)
キャリアーガス:Air/N2/H2=50/100/50(kPa)、80ml/分
カラムの昇温条件:100℃で15分保持後、10℃/分で150℃まで昇温し、150℃で14分保持
INJ温度:200℃
DET温度:200℃
上記熱分解条件でメタクリル樹脂組成物を熱分解させ、発生した分解生成物を上記ガスクロマトグラフィー分析条件で測定を行った時に検出されるメタクリル酸メチルに対応するピーク面積(a1)及びアクリル酸エステルに対応するピーク面積(b1)を測定した。そして、これらピーク面積からピーク面積比A(=b1/a1)を求めた。一方、メタクリル酸メチル単位に対するアクリル酸エステル単位の重量比がW(既知)であるメタクリル樹脂の標準品を上記熱分解条件で熱分解させ、発生した分解生成物を上記ガスクロマトグラフィー分析条件で測定を行った時に検出されるメタクリル酸メチルに対応するピーク面積(a)及びアクリル酸エステルに対応するピーク面積(b)を測定し、これらピーク面積からピーク面積比A(=b/a)を求めた。そして、前記ピーク面積比Aと前記重量比Wとから、ファクターf(=W/A)を求めた。
前記ピーク面積比Aに前記ファクターfを乗じることにより、前記メタクリル樹脂組成物に含まれる共重合体におけるメタクリル酸メチル単位に対するアクリル酸エステル単位の重量比Wを求め、該重量比Wから、メタクリル酸メチル単位及びアクリル酸エステル単位の合計に対するメタクリル酸メチル単位の比率(質量%)と前記合計に対するアクリル酸エステル単位の比率(質量%)を算出した。
得られたメタクリル樹脂(i)のMAは2.5wt%、MFRは2g/10min、Mwは120,000、ビカット軟化温度は110℃、Na含有量は0.01ppm未満、K含有量は0.01ppm未満であった。
(メタ)アクリル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した。GPCの検量線の作成には、分子量分布が狭く分子量が既知の昭和電工(株)製のメタクリル樹脂を標準試薬として使用し、溶出時間と分子量から検量線を作成し、各樹脂組成物の重量平均分子量を測定した。具体的には、樹脂40mgをテトラヒドロフラン(THF)溶媒20mlに溶解させ、測定試料を作製した。測定装置には、東ソー(株)製のカラムである「TSKgel SuperHM−H」2本と、「SuperH2500」1本とを直列に並べて設置し、検出器にRI検出器を採用したものを用いた。測定された分子量分布曲線は、横軸の分子量の対数をとることにより、正規分布関数を用いてフィッティングを行い、下式の正規分布関数を用いてフィッティングを行った。
Figure 0006461065
(製造例2)
メタクリル酸メチルを97.7質量部、アクリル酸メチル2.3質量部、連鎖移動剤を0.05質量部に変更した以外は、製造例1と同様にしてペレット状のメタクリル樹脂(ii)を得、構造単位の含有量を測定した。メタクリル樹脂(ii)は、メタクリル酸メチルに由来する構造単位が97.0質量%であり、アクリル酸メチルに由来する構造単位が3.0質量%であった。
得られたメタクリル樹脂(ii)のMAは3wt%、MFRは0.5g/10min、Mwは180,000、ビカット軟化温度は106℃、Na含有量は0.01ppm未満、K含有量は0.01ppm未満であった。
実施例に用いたフッ化ビニリデン樹脂及びその物性を表1に示す。
Figure 0006461065
フッ化ビニリデンの重量平均分子量(Mw)は、GPCで測定した。GPCの検量線の作成には、ポリスチレンを標準試薬として使用し、溶出時間と分子量から検量線を作成し、各樹脂の重量平均分子量を測定した。具体的には、樹脂40mgをN−メチルピロリドン(NMP)溶媒20mlに溶解させ、測定試料を作製した。測定装置には、東ソー(株)製のカラムである「TSKgel SuperHM−H」2本と、「SuperH2500」1本とを直列に並べて設置し、検出器にRI検出器を採用したものを用いた。
(製造例3)
ブルーイング剤をマスターバッチ(MB)化するために、メタクリル樹脂(ii)と着色剤とを99.99:0.01の割合でドライブレンドし、40mmφ一軸押出機(田辺プラスチック機械(株)製)で、設定温度250〜260℃で溶融混合させ、着色されたマスターバッチペレットを得た。着色剤としては、ブルーイング剤(住化ケムテックス(株)製の“Sumiplast(登録商標)Violet B”)を使用した。
(実施例1〜3及び比較例1)
まず、中間層の形成材料として、メタクリル樹脂(ii)と樹脂1と製造例3で作製したマスターバッチペレットとを、39:60:1の割合で混合し、本発明の中間層に用いる樹脂組成物を得た。次いで、前記樹脂組成物を65mmφ一軸押出機2〔東芝機械(株)製〕で、樹脂層の形成材料としてメタクリル樹脂(i)100質量部を45mmφ一軸押出機1及び3〔日立造船(株)製〕で、それぞれ溶融させた。次いで、これらを設定温度250〜270℃のフィードブロック4〔日立造船(株)製〕を介して上記の樹脂層/中間層/樹脂層で表される構成となるように積層し、マルチマニホールド型ダイス5〔日立造船(株)製、2種3層分配〕から押し出して、フィルム状の溶融樹脂6を得た。そして、得られたフィルム状の溶融樹脂6を、対向配置した第1冷却ロール7(100℃)と第2冷却ロール8(95℃)との間に挟み込み、次いで第2冷却ロール8に巻き掛けながら第2冷却ロール8と第3冷却ロール9(90℃)との間に挟み込んだ後、第3冷却ロール9に巻き掛けて、成形・冷却し、中間層の膜厚600μm、樹脂層の膜厚100μmである3層構成の膜10を得た。得られた膜10は、いずれも総膜厚は800μmであり、目視で観察したところ無色透明であった。中間層に含まれるアルカリ金属(Na+K)の量を求めたところ、0.21ppmであった。得られた膜10を表2に示す温度で1時間加熱処理することにより、樹脂積層体を得た。
Figure 0006461065
実施例1〜3及び比較例1で得られた樹脂積層体の誘電率は、実施例1では4.7であり、実施例2では4.5であり、実施例3では4.3であり、比較例1では5.1であった。いずれの樹脂積層体もタッチパネル等の表示装置において使用するには十分な誘電率を有することが確認された。
実施例1〜3及び比較例1で得られた樹脂積層体を用いて、JIS K7136:2000に準拠して曇価(Haze)を測定し、JIS K7361:19971に準拠して全光線透過率(Tt)を測定した。得られた結果を表3に示す。
また、実施例1〜3及び比較例1で得られた樹脂積層体を用いて、固体NMR法により中間層(A)に含まれるフッ化ビニリデン樹脂の構造解析を行った。得られた結果を表3に示す。
また、実施例1〜3及び比較例1で得られた樹脂積層体を用いて、圧子押し込み試験により樹脂積層体に凹みが生じない最大荷重を測定した。得られた結果を表3に示す。
また、実施例1〜3及び比較例1で得られた樹脂積層体を用いて引張弾性率を測定した。得られた結果を表3に示す。
また、実施例1〜3及び比較例1で得られた樹脂積層体を110mm×60mmにカットし、65℃の環境下に30分間暴露したのちの寸法変化を測定した。得られた結果を表3に示す。
Figure 0006461065
表3に示す通り、実施例1〜3に示す本発明の樹脂積層体は、高い透明性を有すると共に、結晶化度及びβ晶比率が高いことで、凹み難さを示す最大荷重の値が大きくなっており、凹み欠陥の発生が抑制され、及び寸法変化が小さいことが確認された。したがって、本発明の樹脂積層体は、表示装置等において好適に使用されることが理解される。
1 一軸押出機(樹脂組成物(b)の溶融物を押し出す)
2 一軸押出機(樹脂組成物(a)の溶融物を押し出す)
3 一軸押出機(樹脂組成物(c)の溶融物を押し出す)
4 フィードブロック
5 マルチマニホールド型ダイス
6 フィルム状の溶融樹脂
7 第1冷却ロール
8 第2冷却ロール
9 第3冷却ロール
10 樹脂積層体
10A 中間層(A)
10B 樹脂層(B)
10C 樹脂層(C)
11 偏光板
12 光学粘着層
13 液晶セル
14 液晶表示装置

Claims (15)

  1. (メタ)アクリル樹脂及びフッ化ビニリデン樹脂を樹脂成分として含む中間層(A)と、該中間層(A)の両側にそれぞれ存在する樹脂層(B)及び(C)とを有する樹脂積層体であって、該中間層(A)に含まれるフッ化ビニリデン樹脂の結晶化度は15.5〜50%であり、該フッ化ビニリデン樹脂中のα晶の割合は、0.5〜5.0%である、樹脂積層体。
  2. 樹脂積層体の中間層(A)は、該中間層(A)に含まれる全樹脂成分を基準に、(メタ)アクリル樹脂を35〜45質量%及びフッ化ビニリデン樹脂を65〜55質量%含む、請求項に記載の樹脂積層体。
  3. (メタ)アクリル樹脂の重量平均分子量(Mw)が100,000〜300,000である、請求項1または2に記載の樹脂積層体。
  4. (メタ)アクリル樹脂が、
    (a1)メタクリル酸メチルの単独重合体、又は
    (a2)重合体を構成する全構造単位に基づいて50〜99.9質量%のメタクリル酸メチルに由来する構造単位及び0.1〜50質量%の式(1)
    Figure 0006461065
    (式中、Rは水素原子又はメチル基を表し、Rが水素原子のときRは炭素原子数1〜8のアルキル基を表し、Rがメチル基のときRは炭素原子数2〜8のアルキル基を表す。)
    で示される(メタ)アクリル酸エステルに由来する少なくとも1つの構造単位を含む共重合体、もしくは
    (a1)及び(a2)の混合物
    である、請求項1〜のいずれかに記載の樹脂積層体。
  5. フッ化ビニリデン樹脂がポリフッ化ビニリデンである、請求項1〜のいずれかに記載の樹脂積層体。
  6. フッ化ビニリデン樹脂のメルトマスフローレイトが、3.8kg荷重、230℃で測定して、0.1〜40g/10分である、請求項1〜のいずれかに記載の樹脂積層体。
  7. 樹脂層(B)及び(C)が、(メタ)アクリル樹脂層又はポリカーボネート樹脂層である、請求項1〜のいずれかに記載の樹脂積層体。
  8. 樹脂積層体は、引張弾性率が1400MPa以上4000MPa以下である、請求項1〜のいずれかに記載の樹脂積層体。
  9. 樹脂積層体の少なくとも一方の最表面に保護フィルムを有する、請求項1〜のいずれかに記載の樹脂積層体。
  10. 請求項1〜のいずれかに記載の樹脂積層体を含む表示装置。
  11. 請求項1〜のいずれかに記載の樹脂積層体の製造方法であって、
    1)樹脂組成物(b)、(a)及び(c)からそれぞれ形成した膜をこの順で積層することにより積層膜を得る工程、及び
    2)積層膜をアニール処理する工程
    を含み、
    前記樹脂組成物(a)は、中間層(A)を形成する(メタ)アクリル樹脂及びフッ化ビニリデン樹脂を少なくとも含み、前記樹脂組成物(b)及び(c)はそれぞれ、樹脂層(B)及び(C)を形成する少なくとも1種の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を少なくとも含み、樹脂組成物(b)及び(c)に含まれる少なくとも1種の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂はそれぞれ、同一であってもよく、又は異なっていてもよい、方法。
  12. 工程2)は、積層膜を40℃〜90℃の温度に加熱することにより行う、請求項11に記載の方法。
  13. 工程2)において、積層膜を裁断し、積み重ねた後にアニール処理を行う、請求項11または12に記載の方法。
  14. 積み重ねた積層膜の間に保護フィルム及び/又は緩衝材を存在させてアニール処理を行う、請求項13に記載の方法。
  15. (メタ)アクリル樹脂及びフッ化ビニリデン樹脂を樹脂成分として含む中間層(A)と、該中間層(A)の両側にそれぞれ存在する樹脂層(B)及び(C)とを有し、該中間層(A)に含まれるフッ化ビニリデン樹脂の結晶化度は15.5〜50%である樹脂積層体の製造方法であって、
    1)樹脂組成物(b)、(a)及び(c)からそれぞれ形成した膜をこの順で積層することにより積層膜を得る工程、及び
    2)積層膜をアニール処理する工程
    を含み、
    前記樹脂組成物(a)は、中間層(A)を形成する(メタ)アクリル樹脂及びフッ化ビニリデン樹脂を少なくとも含み、前記樹脂組成物(b)及び(c)はそれぞれ、樹脂層(B)及び(C)を形成する少なくとも1種の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を少なくとも含み、樹脂組成物(b)及び(c)に含まれる少なくとも1種の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂はそれぞれ、同一であってもよく、又は異なっていてもよく、
    工程2)において、積層膜を裁断し、積み重ねた後にアニール処理を行う、方法。
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