JP6759697B2 - ロール状の光学反射フィルム - Google Patents
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Description
本発明の光学反射フィルムの全体の膜厚は、10μm〜300μmが好ましく、20μm〜250μmがより好ましい。この範囲であれば、長期使用においても透明性に優れた光学反射フィルムとなる。本発明の光学反射フィルムは、誘電体多層膜の積層数または各層の光学膜厚、屈折率、もしくは構成成分等を調整することにより、その使用用途を制御することができる。例えば、本発明の光学反射フィルムは、金属光沢調フィルム、波長380〜780nmの光を遮蔽する可視光遮蔽フィルム、波長380nm未満の光を遮蔽する紫外遮蔽フィルム、波長780nm超の光を遮蔽する赤外遮蔽フィルム、または紫外光と赤外光の両方を遮蔽する紫外−赤外遮蔽フィルムなどとして好適に使用できる。なお、一般的に、紫外遮蔽フィルムまたは赤外遮蔽フィルムとして使用される場合は、波長380〜780nmの光(可視光)を遮蔽しないことが好ましい。
本発明に係る樹脂基材の材料としては、誘電体多層膜を保持することができる有機材料であれば、特に限定されるものではない。具体例としては、例えば、ポリオレフィンフィルム(ポリエチレン、ポリプロピレン等)、ポリエステルフィルム(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等)、ポリ塩化ビニル、三酢酸セルロース等を用いることができ、好ましくはポリエステルフィルムである。ポリエステルフィルムとしては、特に限定されるものではないが、ジカルボン酸成分とジオール成分とを主要な構成成分とする、フィルム形成性を有するポリエステルであることが好ましい。主要な構成成分のジカルボン酸成分としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、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、ジフェニルスルホンジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、ジフェニルエタンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸、ジフェニルチオエーテルジカルボン酸、ジフェニルケトンジカルボン酸、フェニルインダンジカルボン酸などを挙げることができる。また、ジオール成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、テトラメチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシエトキシフェニル)プロパン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビスフェノールフルオレンジヒドロキシエチルエーテル、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ハイドロキノン、シクロヘキサンジオールなどを挙げることができる。これらを主要な構成成分とするポリエステルの中でも透明性、機械的強度、寸法安定性などの点から、ジカルボン酸成分として、テレフタル酸や2,6−ナフタレンジカルボン酸、ジオール成分として、エチレングリコールや1,4−シクロヘキサンジメタノールを主要な構成成分とするポリエステルが好ましい。中でも、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を主要な構成成分とするポリエステルや、テレフタル酸と2,6−ナフタレンジカルボン酸とエチレングリコールからなる共重合ポリエステル、およびこれらのポリエステルの2種以上の混合物を主要な構成成分とするポリエステルが好ましい。
本発明に係る誘電体多層膜は、樹脂基材上に形成され、水溶性高分子を含む。本発明の好ましい一形態による誘電体多層膜は、水溶性高分子を含む高屈折率層および低屈折率層を交互に積層してなる。かような誘電体多層膜は、高屈折率層と低屈折率層との屈折率差を利用して光を反射する光学反射層である。該誘電体多層膜は、樹脂基材の一方の面に形成されてもよいし、樹脂基材の両面に形成されてもよい。
カラム:Shodex Column Ohpak SB−802.5 HQ、 8x 300mmとShodex Column Ohpak SB−805 HQ、 8x 300mmの組み合わせ
カラム温度:45℃
試料濃度:0.1質量%
検出器:RID−10A(株式会社島津製作所製)
ポンプ:LC−20AD(株式会社島津製作所製)
流量:1ml/min
校正曲線:Shodex スタンダード GFC(水系 GPC)カラム用 Standard P−82 標準物質プルランによる校正曲線を使用。
本発明に係る高屈折率層および低屈折率層は、金属酸化物粒子をさらに含むことが好ましい。
本発明に係る酸化チタン粒子としては、水系の酸化チタンゾルの表面を変性して分散状態を安定にしたものを用いることが好ましい。
酸化ジルコニウム粒子は、立方晶でも正方晶であってもよく、これらの混合物であってもよい。さらに、酸化ジルコニウム粒子としては、水系の酸化ジルコニウムゾルの表面を変性して有機溶剤等に分散可能な状態にしたものを用いてもよい。
高屈折率層および低屈折率層は、塗布液の分散安定性の観点から高分子分散剤を含有してもよい。高分子分散剤とは、重量平均分子量が10,000以上の高分子の分散剤を指す。好適には、側鎖または末端に水酸基が置換された高分子であり、例えばポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミドのようなアクリル系の高分子で2−エチルヘキシルアクリレートが共重合されたもの、ポリエチレングリコールやポリプロピレングリコールのようなポリエーテル、ポリビニルアルコールなどが挙げられる。高分子分散剤は市販品を用いてもよく、かような高分子分散剤としては、マリアリム(登録商標)AKM−0531(日油株式会社製)などが挙げられる。高分子分散剤の含有量は、屈折率層に対して固形分換算で0.1〜10質量%であることが好ましい。
高屈折率層および低屈折率層は、エマルジョン樹脂をさらに含有していてもよい。エマルジョン樹脂を含むことにより、膜の柔軟性がより高くなりガラスへの貼りつけ等の加工性がよくなる。
本発明に係る高屈折率層および低屈折率層は、必要に応じて各種の添加剤を含有させることが出来る。例えば、特開昭57−74193号公報、同57−87988号公報、および同62−261476号公報に記載の紫外線吸収剤、特開昭57−74192号公報、同57−87989号公報、同60−72785号公報、同61−146591号公報、特開平1−95091号公報および同3−13376号公報等に記載されている退色防止剤、アニオン、カチオンまたはノニオンの各種界面活性剤、特開昭59−42993号公報、同59−52689号公報、同62−280069号公報、同61−242871号公報および特開平4−219266号公報等に記載されている蛍光増白剤、硫酸、リン酸、酢酸、クエン酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム等のpH調整剤、消泡剤、ジエチレングリコール等の潤滑剤、防腐剤、帯電防止剤、マット剤等の公知の各種添加剤を含有していてもよい。
本発明に係る高屈折率層および低屈折率層は、塗布性の観点から界面活性剤を含有することが好ましい。
粘着層を構成する粘着剤は、特に制限されず、たとえば、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ウレタン系粘着剤、ポリビニルアセタール系粘着剤、ポリビニルブチラール系粘着剤、エチレン−酢酸ビニル系粘着剤などの1種または2種以上が例示できる。より詳細には、特開2013−007815号公報の段落「0195」〜「0198」に記載の材料、厚み等を適宜採用することができる。
本発明の一形態において、「ハードコート層」とは、JIS K 5600−5−4に準じた鉛筆硬度がH以上の層であり、好ましくは2H以上の層である。ハードコート層の硬さは、折り曲げ等の外部応力がかかった際に層の破壊や剥がれなどが発生しない範囲で硬い方が耐傷性の点で好ましい。
セシウム含有複合タングステン酸化物の組成は、特に制限されないが、安全性の観点から、一般式:CsxWyOzで表される酸化物であることが好ましく、たとえば、特開2013−64042号公報や特開2010−215451号公報に記載されるものと同様のものを使用することができる。x、yおよびzは、一般的にタングステンとCsとの組成(タングステンに対するCsの組成、x/y)が、0.001以上1以下(0.001≦x/y≦1)を満たし、タングステンと酸素との組成(タングステンに対する酸素の組成、z/y)が、2.0以上3.5以下(2.0≦z/y≦3.5)を満たすものを用いることが好ましい。
本明細書において、紫外線硬化型成分とは、紫外線により架橋反応等を経て硬化する化合物を表す。なお、本明細書では、紫外線硬化型成分との用語は、単量体のみならず、紫外線照射により硬化可能なオリゴマーやプレポリマ−をも含みうる概念である。
本発明の一形態に係るハードコート層用塗布液は、(b)成分の硬化促進の為、光重合開始剤(以下(c)成分とも称される)を含むことが好ましい。
誘電体多層膜の形成方法としては、特に制限されず、たとえば、水溶性高分子を含む水系の高屈折率層用塗布液および低屈折率層用塗布液を交互に湿式塗布し、乾燥して積層体を形成する方法が挙げられる。
高屈折率層用塗布液および低屈折率層用塗布液を調製するための溶媒は、特に制限されないが、水、有機溶媒、またはその混合溶媒が好ましい。
高屈折率層用塗布液中の水溶性高分子の濃度は、0.5〜10質量%であることが好ましい。また、高屈折率層用塗布液中の金属酸化物粒子の濃度は、1〜50質量%であることが好ましい。
高屈折率層用塗布液および低屈折率層用塗布液の調製方法は、特に制限されず、例えば、水溶性高分子、および必要に応じて添加される金属酸化物粒子やその他の添加剤を添加し、攪拌混合する方法が挙げられる。この際、水溶性高分子、および必要に応じて用いられる金属酸化物粒子やその他の添加剤の添加順も特に制限されず、攪拌しながら各成分を順次添加し混合してもよいし、攪拌しながら一度に添加し混合してもよい。必要に応じて、さらに溶媒を用いて、適当な粘度に調整される。
スライドホッパー塗布法により同時重層塗布を行う際の高屈折率層用塗布液および低屈折率層用塗布液の40〜45℃における粘度は、5〜150mPa・sの範囲が好ましく、10〜100mPa・sの範囲がより好ましい。また、スライド型カーテン塗布法により同時重層塗布を行う際の高屈折率層用塗布液および低屈折率層用塗布液の40〜45℃における粘度は、5〜1200mPa・sの範囲が好ましく、25〜500mPa・sの範囲がより好ましい。
塗布および乾燥方法は、特に制限されないが、高屈折率層用塗布液および低屈折率層用塗布液を30℃以上に加温して、樹脂基材上に高屈折率層用塗布液および低屈折率層用塗布液の同時重層塗布を行った後、形成した塗膜の温度を好ましくは1〜15℃に一旦冷却し(セット)、その後10℃以上で乾燥することが好ましい。また、塗布直後の冷却方式としては、形成された塗膜の均一性向上の観点から、水平セット方式で行うことが好ましい。
本発明の光学反射フィルムは、樹脂基材上に誘電体多層膜を含む。上述したように、該誘電体多層膜は、樹脂基材の一方の面にのみ形成されていてもよいし、両面に形成されていてもよい。特定波長の反射率が向上するという観点からは、該誘電体多層膜は基材の両面に形成されてなることが好ましい。
本発明の光学反射フィルムは、幅広い分野に応用することができる。例えば、上記光学反射フィルムが基体の少なくとも一方の面に設けられた、光学反射体が提供される。本発明の光学反射フィルムは、耐候性を高める目的で用いることができる。例えば、建物の屋外の窓や自動車窓等長期間太陽光に晒らされる設備(基体)に貼り合せ、熱線反射効果を付与する熱線反射フィルム等の窓貼用フィルム、農業用ビニールハウス用フィルム、合わせガラス用のフィルム等の用途が挙げられる。特に、直接または粘着剤もしくは接着剤を介して、ガラスまたはガラス代替樹脂等の基体に貼合されている部材に、本発明の光学反射フィルムは好適に用いられる。
樹脂基材(比較例1の場合は光学反射フィルム全体)を温度23℃、相対湿度55%RH環境下にて、24時間保存後、幅方向に100mm間隔で2つの印を付け、無荷重状態で2つの印の間の距離A1を、光学顕微鏡を用いて測定した。続いて、150℃雰囲気下のオーブン内に基材を吊るし、30分間放置した。30分経過後、オーブンから基材を取り出し、再び温度23℃、相対湿度55%RH環境下で24時間保存した。次いで、無荷重状態の樹脂基材の2つの印の間の距離A2を、光学顕微鏡を用いて測定した。測定した距離A1およびA2より、樹脂基材の熱収縮率を下記式(1)により算出した。この測定を、樹脂基材のMDおよびTDの2方向について行い、さらにMDとTDとの熱収縮率の比(MD/TD)を算出した。
基材上に高屈折率層用塗布液または低屈折率層用塗布液を単層で塗布したサンプルを作製し、このサンプルを10cm×10cmに裁断した後、下記の方法に従って屈折率を求めた。株式会社日立ハイテクノロジーズ製の分光光度計 U−4100(固体試料測定システム)を用いて、各サンプルの測定面とは反対側の面(裏面)を粗面化処理した後、黒色のスプレーで光吸収処理を行って裏面での光の反射を防止して、5°正反射の条件にて波長400nm〜2500nmの反射率の測定を行い、屈折率を求めた。なお、屈折率の波長依存性を考え、波長1000nmでの屈折率の値とした。
スクリュー型溶融押出機を用いてポリエチレンテレフタレート([η]=0.64dl/g、Tg=78℃)のチップを280℃で溶融後、ダイより押出し、常法によりキャスティングドラムで冷却して未延伸フィルムを作製した。この未延伸フィルムに対して、下記表1に記載の熱収縮率になるように、長手方向(MD)の延伸温度および延伸倍率、幅手方向(TD)の延伸温度および延伸倍率、熱固定時の温度、ならびに緩和熱処理の温度および緩和率を適宜調整して処理を行い、ロール状に巻回した樹脂基材(基材−1〜基材−10、厚さ:50μm、幅1600mm、長さ300m)を得た。
濃度20.0質量%のルチル型酸化チタン微粒子(体積平均粒径(D50):10nm)を含む酸化チタンゾル水系分散液28.9質量部、濃度14.8質量%のピコリン酸水溶液5.41質量部、および濃度2.1質量%の水酸化リチウム水溶液3.92質量部と混合し、酸化チタン分散液を調製した。
30質量%の酸化ジルコニウム粒子の分散液(SZR−W、ジルコニアゾル、体積平均粒径(D50):3nm〜5nm、堺化学工業株式会社製)384.8gに対してクエン酸水溶液(1.9質量%)を175.4g加えた。これに界面活性剤(ソフタゾリン(登録商標)LMEB−R、川研ファインケミカル株式会社製)の5質量%水溶液を1.94g添加し、これを40℃まで加温した。次いで、さらにエチレン変性ポリビニルアルコールの8質量%水溶液(株式会社クラレ製、エクセバール(登録商標)RS2117、鹸化度:97.5〜99モル%)を120.4g加え、さらに純水9.9gを加えた。これを10分攪拌後、ポリビニルアルコールの6質量%水溶液(JC−40、鹸化度:99モル%以上、日本酢ビ・ポバール株式会社製)240.8gおよび純水66.7gを加えた。この後、40℃で180分間攪拌し、高屈折率層用塗布液Bを得た。
濃度23.5質量%のポリ塩化アルミニウム(タキバイン(登録商標)#1500、多木化学株式会社製)水溶液21質量部、濃度10質量%のコロイダルシリカ(スノーテックス(登録商標)OXS、日産化学工業株式会社製)水溶液550質量部、濃度3.0質量%のホウ酸水溶液61質量部、および濃度2.1質量%の水酸化リチウム水溶液4.75質量部を混合し、高圧ホモジナイザー分散機を用いて分散した。その後、純水を加えて、全体として1000質量部の二酸化ケイ素の分散液を調製した。
ポリビニルブチラールのエタノール溶液(エスレック(登録商標)BX−L、アセタール化率:61mol%、積水化学工業株式会社製)にポリビニルアセタール樹脂を10.0質量%含有させて粘着層用塗布液を調製した。
各成分を混合して、下記の組成を有するハードコート層用塗布液を調製した。
・アロニックス(登録商標)M−305(3、4官能アクリレート、3官能成分60質量%、東亞合成株式会社製) 117質量部
・アロニックス(登録商標)M−402(5、6官能アクリレート、5官能成分35質量%、東亞合成株式会社製) 78質量部
・EBECRYL(登録商標)350(2官能シリコンアクリレート、ダイセル・オルネクス株式会社製) MIBK希釈液(1質量%) 18質量部
・ヘキソエートジルコニウム12%(金属石鹸、東栄化工株式会社製) 3質量部
・Irgacure(登録商標)819(ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキサイド、BASFジャパン株式会社製) 13質量部
・メガファック(登録商標)F−552(界面活性剤、DIC株式会社製) MIBK希釈液(1質量%) 9質量部
・MIBK 446質量部。
<光学反射フィルム1の作製>
特開2012−81748号公報の実施例5に記載されている方法と同様の方法で、幅1600mm、長さ300mのロール状に巻回した光学反射フィルムを作製した。
<光学反射フィルム2の作製>
上記で得られた低屈折率層用塗布液および高屈折率層用塗布液Aを45℃に保温しながら、45℃に加温した上記で得られた基材−1上に、最外層は共に低屈折率層とし、それ以外はそれぞれ交互に、乾燥時の膜厚が低屈折率層は各層150nm、高屈折率層は各層130nmになるようにスライドホッパー塗布装置を用い、計21層の同時重層塗布を行った。なお、層間の混合領域(混合層)の確認および膜厚の測定(確認)は、積層膜(光学反射フィルム試料)を切断して切断面をXPS表面分析装置で高屈折率層材料(TiO2)と低屈折率層材料(SiO2)の存在量を測定することで、上記した各層の厚さが確保されていることが確認できた。
基材−1の代わりに、上記表1に記載の基材−2または基材−3を使用したこと以外は、比較例2と同様にして、ロール状の光学反射フィルム3および4を作製した。
高屈折率層用塗布液Aの代わりに、高屈折率層用塗布液Bを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、ロール状の光学反射フィルム5を作製した。
基材−3の代わりに基材−4〜基材−10を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、ロール状の光学反射フィルム6〜12を作製した。
上記で作製したロール状の光学反射フィルム1〜12について、下記の性能評価を行った。
得られた光学反射フィルムを自動車用ガラス(トヨタ自動車株式会社製、Vitz(商標)のリアガラス)に以下の手順で貼り付けた。貼り付け作業中の作業しやすさ(取扱い性)と、貼り付け後の仕上がり品質とを評価した。なお、貼り付けは、樹脂基材(光学反射フィルム)の長手方向(MD)とガラスの横方向(長手方向)とを一致させ、樹脂基材(光学反射フィルム)の幅手方向)とガラスの縦方向(幅手方向)とを一致させた:
・貼り付け手順
(1)貼り付けるガラスの大きさに合うように光学反射フィルムを適当な面積、形に裁断する
(2)裁断した光学反射フィルムをガラスの凸面(外側)に粘着層面と反対側の面を密着させ、ヒートガンで加熱しながら、ガラスの曲面と合うように光学反射フィルムを熱成形する
(3)熱成形後の光学反射フィルムを一旦巻き取り、ガラスの凹面側(室内側)に市販の中性洗剤を1質量%溶かした水溶液を均一に霧吹き等で噴霧し、巻き取った熱成形後の光学反射フィルムの粘着層面をガラスの凹面側に、プラスチック製のスクレイパー等を使って空気を抜きながら貼り付ける
(4)全体を均一に貼り付けたのち、3日間自然乾燥する
(5)自然乾燥後、仕上がり(水抜けの良さ、折れ等)を評価する。
・熱成形が容易に行えるか
・しわや折れが入りやすくないか
・巻き取りが容易に行えるか
・粘着面の空気が容易に抜けるか
・取扱い上入ったと思われる傷がないか
・水が抜けて粘着剥がれ等が無いか
≪評価基準≫
◎:非常に良好
○:良好
△:多少取扱いにくいが実用可能
×:非常に取扱いにくい。
得られた光学反射フィルムを目視および光学顕微鏡で観察し(倍率20倍)、以下の基準に従って、クラックの有無を評価した。○△以上であれば、実用可能である:
○:光学顕微鏡観察でクラックの発生なし
○△:目視でクラックは確認できないが、光学顕微鏡観察で1個/1視野確認される
△:目視でクラックは確認できないが、光学顕微鏡観察で2個以上/1視野確認される
×:目視でクラックが確認される。
Claims (3)
- 樹脂基材上に、水溶性高分子を含む誘電体多層膜を有する光学反射フィルムであって、
前記樹脂基材は単層構造であって、かつ厚さが50〜300μmであり、
前記樹脂基材を150℃で30分間保持した際の、前記樹脂基材の長手方向(MD)の熱収縮率が1.2%以上1.5%以下であり、幅手方向(TD)の熱収縮率が0.3%未満であり、かつ前記長手方向の熱収縮率と前記幅手方向の熱収縮率との比(MD/TD)が4以上100以下である、ロール状の光学反射フィルム。 - 前記誘電体多層膜は、高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層してなり、
前記高屈折率層および前記低屈折率層は、前記水溶性高分子と金属酸化物粒子とを含む、請求項1に記載のロール状の光学反射フィルム。 - 前記高屈折率層に含まれる前記金属酸化物粒子が酸化ジルコニウム粒子である、請求項2に記載のロール状の光学反射フィルム。
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