JP6821936B2 - ハードコート層積層体の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明のハードコート層積層体の製造方法によって製造することができるハードコート層積層体1は、図2に示す通り、転写用ハードコートフィルム10のうち、ハードコート層12を含む積層体部分である転写層15(図1参照)が樹脂基体20上に積層されてなる積層体である。転写層15は、ハードコート層12に、プライマー層13と接着層14とが、この順に積層されてなる積層体である。尚、本明細書における転写層とは、ハードコート層を備える転写用ハードコートフィルムにおける、ハードコート層から、樹脂基体との接着面となる接着層までの全ての層を含む積層体部分のことを意味する。必ずしも図1に示すハードコート層12、プライマー層13及び接着層14の3層のみからなる構造には限定されない。
ハードコート層積層体1を構成する樹脂基体20に用いる熱可塑性樹脂は透明性に優れる非結晶性樹脂からなる有機ガラスであり、耐熱性の観点から、ガラス転移温度Tgが80℃を超え、且つ、融点が150℃を超えるものであればよく、ガラス転移温度Tgが120℃を超え、且つ、融点が200℃を超えるものであることが好ましい。耐熱性と透明性を求められる樹脂基体20を構成する樹脂として、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂等のアクリル系樹脂が好ましい樹脂の具体例として挙げられる。中でも、透明性と耐衝撃性に優れるポリカーボネート樹脂が、樹脂基体20を構成する樹脂として特に好ましい。上記樹脂を材料として押出成形や射出成形を行うことにより樹脂基体20を得ることができる。尚、ポリカーボネート樹脂のガラス転移温度Tgは150℃程度であり、融点は250℃程度、又、ABS樹脂については、ガラス転移温度Tgは100℃程度であり、融点は160℃程度である。
転写用ハードコートフィルム10は、上述の通り、基材フィルム11上に、転写層15が積層されてなる多層フィルムである。ハードコート層12、プライマー層13及び接着層14がこの順で積層されてなる転写層15は、ハードコート層12の側の面が基材フィルム11の表面に対面する態様で、基材フィルム11に積層されている。尚、転写用ハードコートフィルム10は、基材フィルム11と転写層15の他に、本発明の効果を妨げない範囲で、その他の層が積層されていてもよい。その他の層の例としては、基材フィルム11とハードコート層12との間の中間層部分に離型層や着色層(加飾層)が配置されている例等を挙げることができる。
転写用ハードコートフィルム10を構成する基材フィルム11は、ポリエステル樹脂フィルム又はポリオレフィン樹脂フィルムにより構成されることが好ましい。又、上記フィルムのうち延伸フィルムであることがより好ましい。基材フィルム11をこれらの延伸フィルムにより構成することにより、転写用ハードコートフィルム10を製造する際の加熱処理や電離放射線の照射による架橋処理等に起因する収縮を抑制して、転写用ハードコートフィルム10及びハードコート層積層体1の形状及び寸法の安定性を高めることができる。
ハードコート層12は、硬化性樹脂組成物の硬化物からなる層であり、樹脂基体20に耐傷性を付与する層である。硬化性樹脂組成物は、主として硬化性樹脂からなり、必要に応じて、硬化物中における難燃剤の含有量、即ち、硬化性樹脂組成物の樹脂固形分中の質量比で35質量%以下の割合で難燃剤を含有する。難燃剤の上記含有量は、上記質量比において10質量%以上30質量%以下であることが好ましい。難燃剤の含有量が、硬化性樹脂35質量%を超えると、耐傷性の低下が起こるため好ましくない。
プライマー層13は、バインダー樹脂及びブロッキング防止剤を含むプライマー層形成用樹脂組成物により構成され、ハードコート層12に対する応力緩和層として機能するとともに、ハードコート層12の密着性を向上させる役割を果たす層である。
HO−[R1−O−(C=O)−O]m1−R1−OH (1)
HO−[R2−O−(C=O)]m2−R2−OH (2)
本実施形態に関する接着層14は、ハードコート層12を樹脂基体20に接着するために設けられる層であり、このようなハードコート層12を樹脂基体20に接着するという機能を有する。又、プライマー層13に粒子が含まれており、プライマー層13の表面に突き出す、いわゆる頭出しが発生している場合は、表面の平坦性を向上させて、透明性の低下を抑制し、優れた光学的性能を確保するという機能をも有する。
ハードコート層積層体1の意匠性を向上させるため、必要に応じて転写用ハードコートフィルムの一部又は全面に、更に着色層(加飾層)を設けてもよい。着色層の柄は任意であるが、例えば、木目、石目、布目、砂目、幾何学模様、文字等からなる柄や絵柄等を設けることもできる。
本実施形態に関する転写用ハードコートフィルム10は、以下の(a)〜(d)の工程を順に行う転写用ハードコートフィルムの製造方法によって製造することができる。
(a)基材フィルム11上にハードコート層12を形成する工程
(b)ハードコート層12上にプライマー層形成用組成物を用いてプライマー層13を形成する工程
(c)プライマー層13上に接着層形成用組成物を用いて接着層14を形成する工程
(d)プライマー層を硬化する工程
基材フィルム11上に、ハードコート層12を含む転写層形成する方法としては、ハードコート層形成用樹脂組成物を、硬化後の厚さが通常1μm以上20μm以下程度となるように、グラビアコート、バーコート、ロールコート、リバースロールコート、コンマコート等の方式、好ましくはグラビアコートにより塗布し、硬化して行う方法がある。樹脂組成物が溶剤を含むような場合は、塗工後、熱風乾燥機等により塗布層を予め加熱乾燥してから、更に加熱処理、或いは電離放射線を照射することが好ましい。
次に、ハードコート層12上プライマー層形成用組成物を用いてプライマー層13を形成する。プライマー層13は、グラビアコート、バーコート、ロールコート、リバースロールコート、コンマコート等の塗布方式、或いは転写コーティング法により形成することができる。ここで、転写コーティング法とは、薄いシート(フィルム基材)にプライマー層13の塗膜を形成し、その後にハードコート層12の表面に被覆する方法である。好ましくはグラビアコートにより行うのがよい。
次に、プライマー層13上に接着層形成用組成物を用いて接着層14を形成する。接着層14を形成する方法は、上記(b)と同様の方法を用いることができ、特に限定されない。
この工程は任意ではあるが、必要に応じてプライマー層13を硬化させてもよい。ここでの硬化とは、プライマー層13に残存している硬化剤を主剤と完全に反応させてしまう工程である。具体的には、従来公知の方法で硬化反応を促進させればよく、硬化剤の種類にもよるが、典型的には、40℃以上60℃以下の温度で、24時間以上72時間以下置くとよい。
本発明のハードコート層積層体の製造方法は、例えば、上記の転写用ハードコートフィルムの製造方法によって得ることができる転写用ハードコートフィルム10と樹脂基体20とを用いて、以下の(A)及び(B)の工程を順に行うことにより、耐燃焼性に極めて優れるハードコート層積層体1を製造することができるハードコート層積層体の製造方法である。本発明の製造方法は、(A)及び(B)の各工程において、それぞれ樹脂基体20の温度が所定の温度に達するような温度での加熱を行う方法であるが、加熱温度の制御は、各工程における樹脂基体20の表面温度を、赤外線放射温度計等の非接触型の温度計で、測定し、この温度情報を加熱手段にフィードバックする。
(A)転写工程
(B)転写後積層体再プレス工程
基材フィルム11が積層されている状態の転写用ハードコートフィルム10(図1参照)を、樹脂基体20の表面にニップロール等の転写ロールによって加熱圧着することにより転写層15を転写する。この加熱圧着は、転写用ハードコートフィルム10の接着層14を樹脂基体20の表面に対面させた状態で行う(図2参照)。尚、この転写のための加熱温度は、樹脂基体20の温度が当該樹脂基体のガラス転移温度Tg以上となる加熱温度であることが必要である。よって、転写ロールの温度は樹脂基体20のガラス転移温度Tg以上の適温に予め加熱しておくことが必要である。
上記の転写工程(A)を行った後に、樹脂基体20に転写層15が積層されてなる転写後積層体を、樹脂基体20が、当該樹脂基体のガラス転移温度Tgを超えて当該樹脂基体の融点温度未満の温度となる加熱温度で加熱押圧する転写後積層体再プレス工程を行う。これにより、転写工程において生じ得る熱によって軟化した樹脂基体からのハードコート層の微細な剥離を防止することができる。この剥離防止の効果は、例えば、樹脂基体20のベース樹脂がポリカーボネート樹脂である場合、先ず、当該樹脂の温度が再加熱により100℃を超えた段階で転写層内の微細気泡が成長し、160℃近辺の温度で当該樹脂が軟化した状態で加圧することで、当該微細気泡が除去されるという作用によるものである。これにより、難燃剤を全く用いないか、或いは、用いた場合であっても所定範囲の少量の難燃剤の使用により、極めて耐燃焼性に優れるハードコート層積層体を製造することができる。
ハードコート層積層体は、極めて高い耐燃焼性を有する。具体的に、社団法人日本鉄道車両機械技術協会が定める鉄道車両用材料の燃焼規格に基づいた区分判定に準拠した燃焼性規格が、極難燃性以上である。
図3は、社団法人日本鉄道車両機械技術協会が定める鉄道車両用材料の燃焼試験方法を示す模式図である。
以下の通り、実施例及び比較例のハードコート層積層体の製造に用いる転写用ハードコートフィルムを製造した。
基材フィルムとして厚さ50μmのポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)からなるフィルム(「E5101(商品名)」、東洋紡社製)を用い、この基材フィルムの一方の面に、下記のハードコート層形成用の硬化性樹脂組成物を塗布して未硬化樹脂層を形成し、90kV及び7Mrad(70kGy)の条件で電子線を照射して、該未硬化樹脂層を架橋硬化させることにより、ハードコート層(層厚:3μm)を形成した。
(A)硬化性樹脂
6官能の電離放射線硬化性樹脂:6官能のウレタンアクリレート(分子量約1,000)60質量部と2官能の下プロラクトン変性ウレタンアクリレート(分子量数千程度)40質量部の混合物
(B)難燃剤
ハロゲン系リン酸エステル難燃剤(製品名:CR−570、大八化学社製)
(C)紫外線吸収剤
ヒドロキシフェニルトリアジン系紫外線吸収剤(製品名:Tinuvin479、BASFジャパン社製)。各実施例、比較例において、硬化性樹脂組成物の固形分中の質量比で0.7質量%含有。
(D)光安定剤
反応性官能基を有する光安定剤(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニルメタクリレート、製品名:サノールLS−3410、日本乳化剤株式会社製)。各実施例、比較例において、硬化性樹脂組成物の固形分中の質量比で4.2質量%含有。
(E)シリコーン化合物
非反応性シリコーン化合物(ポリエーテル変性シリコーンオイル)。各実施例、比較例において、硬化性樹脂組成物の固形分中の質量比で0.3質量%含有。
(F)粒子
耐傷フィラー(シリカ粒子,平均粒子径:2μm)。各実施例、比較例において、硬化性樹脂組成物の固形分中の質量比で0.8質量%含有。
次いで、ハードコート層の面にコロナ放電処理をした上に、下記の組成からなるプライマー層形成用樹脂組成物を塗布して、ブロッキングしない程度に表面を乾燥させてプライマー層(厚さ:3μm)を形成した。
ポリカーボネート系ウレタンアクリル共重合体*1:100質量部
ヒドロキシフェニルトリアジン系紫外線吸収剤*2:17質量部
ヒドロキシフェニルトリアジン系紫外線吸収剤*3:13質量部
ヒンダードアミン系光安定剤*4:8質量部
ブロッキング防止剤*5:9質量部
硬化剤(ヘキサンメチレンジイソシアネート):25質量部
*1,ポリカーボネート系ウレタンアクリル共重合体におけるウレタン成分とアクリル成分の質量比は70/30である。
*2,チヌビン400(商品名)、2−[4−[(2−ヒドロキシ−3−ドデシルオキシプロピル)オキシ]−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、BASFジャパン株式会社製
*3,チヌビン479(商品名)、2−(2−ヒドロキシ−4−[1−オクチルオキシカルボニルエトキシ]フェニル)−4,6−ビス(4−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジン、BASFジャパン株式会社製
*4,チヌビン123(商品名)、ビス(1−オクチロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、BASFジャパン株式会社製
*5,シリカ粒子、平均粒径:3μm
その後、プライマー層上に、アクリル系樹脂(重量平均分子量(Mw):7.6×104)を用いて接着層(厚さ:5μm)を積層させることで、実施例及び比較例の転写用ハードコートフィルムを得た。
上記の転写用ハードコートフィルムを用いて、以下の方法により、各実施例及び比較例に係るハードコート層積層体の製造を行った。
樹脂基体として厚み5mmのポリカーボネート板(ガラス転移温度Tgは150℃、融点は250℃)を用い、これを、ホットプレートを用いて加熱した。各実施例、比較例における、この加熱温度は、転写用ハードコートフィルムの転写時の各樹脂基体温度が、それぞれ表2に示す転写工程時の樹脂基体温度となるような温度とした。
(転写)
加熱した樹脂基体(ポリカーボネート板)の片面に上述の転写用ハードコートフィルムを、接着層がポリカーボネート板側になるように配置した上で、熱ラミロールにより加熱圧着する転写工程を行った。
(再プレス)
転写工程後、速やかに、樹脂基体に転写用ハードコートフィルムが積層されている状態の積層体を、再度、加熱押圧する転写後積層体再プレス工程を行った。各実施例、比較例における同工程実施時の加熱温度は、再プレス時の各樹脂基体温度が、それぞれ表2に示す転写後積層体再プレス工程時の樹脂基体温度となるような温度とした。但し、比較例1のハードコート層積層体については転写工程後のこの転写後積層体再プレス工程を行わなわなかった。
実施例及び比較例の各製造方法で製造した各ハードコート層積層体について、社団法人日本鉄道車両機械技術協会が定める鉄道車両用材料の燃焼試験方法にしたがって、耐燃焼性を評価した(燃焼時間:約90秒)。不燃性であるものを「A」、試験開始から、60秒以上90秒未満経過したときに着火する場合(極難燃性である場合)を「B」とし、試験開始から、60秒未満で着火する場合(難燃性である場合)を「C」とした。結果を表2に示す。尚、比較例5及び6については、それぞれ190℃での加熱時に樹脂基体が再プレス等によっても回復不能な程度にまで変形して不良品化してしまったため、この試験は行っていない。
学振型摩耗試験機を用いて、ハードコート層の表面に対し、スチールウール(製品名:ボンスター#0000(商品名)、日本スチールウール株式会社製)で、荷重1000g、1000往復の学振摩耗試験を行った。そして、試験前に対する試験後の曇価(ヘイズ値)の増加量を測定した。曇価(ヘイズ値)の増加量が5%未満である場合を「A」とした。曇価(ヘイズ値)の増加量が5%以上10%未満である場合を「B」とし、曇価(ヘイズ値)の増加量が10%以上である場合を「C」とした。結果を表2に示す。
10 転写用ハードコートフィルム
11 基材フィルム
12 ハードコート層
13 プライマー層
14 接着層
15 転写層
20 樹脂基体
Claims (5)
- 転写用ハードコートフィルムが、熱可塑性の非結晶性樹脂からなる樹脂基体の表面に積層されてなる、ハードコート層積層体の製造方法であって、
前記転写用ハードコートフィルムは、硬化性樹脂組成物の硬化物からなるハードコート層の表面にプライマー層と接着層とがこの順で配置されてなる転写層を含んでなる多層フィルムであり、
前記ハードコート層が、硬化性樹脂と、難燃剤とを含んでなる硬化性樹脂組成物の硬化物からなる層であって、前記硬化物中における前記難燃剤の含有量が30質量%以下であり、
前記樹脂基体がポリカーボネートであり、
前記樹脂基体の表面に前記転写用ハードコートフィルムの前記接着層を対面させた状態で加熱圧着することにより前記転写層を、前記樹脂基体が該樹脂基体のガラス転移温度以上であって188℃以下の温度となる加熱温度で、前記樹脂基体の表面に転写する転写工程と、前記転写工程後に、前記樹脂基体に前記転写層が積層されてなる転写後積層体を、前記樹脂基体が該樹脂基体のガラス転移温度を超えて188℃以下の温度となる加熱温度で、加熱押圧する転写後積層体再プレス工程と、を行うハードコート層積層体の製造方法。 - 前記転写後積層体再プレス工程においては、前記樹脂基体の温度が160℃以上188℃以下となる加熱温度で、前記転写後積層体を加熱する請求項1に記載のハードコート層積層体の製造方法。
- 前記ハードコート層積層体が、社団法人日本鉄道車両機械技術協会が定める鉄道車両用材料の燃焼規格に基づく区分判定が、不燃性又は極難燃性である、請求項1又は2に記載のハードコート層積層体の製造方法。
- 転写用ハードコートフィルムが、熱可塑性の非結晶性樹脂からなる樹脂基体の表面に積層されてなる、車両窓用のハードコート層積層体の製造方法であって、
前記ハードコート層積層体が、社団法人日本鉄道車両機械技術協会が定める鉄道車両用材料の燃焼規格に基づく区分判定が、不燃性又は極難燃性であり、
前記転写用ハードコートフィルムは、硬化性樹脂組成物の硬化物からなるハードコート層の表面にプライマー層と接着層とがこの順で配置されてなる転写層を含んでなる多層フィルムであり、
前記ハードコート層が、硬化性樹脂組成物の硬化物からなり、難燃剤を含有しない樹脂層であり、
前記樹脂基体がポリカーボネートであり、
前記樹脂基体の表面に前記転写用ハードコートフィルムの前記接着層を対面させた状態で加熱圧着することにより前記転写層を、前記樹脂基体が該樹脂基体のガラス転移温度以上であって188℃以下の温度となる加熱温度で、前記樹脂基体の表面に転写する転写工程と、前記転写工程後に、前記樹脂基体に前記転写層が積層されてなる転写後積層体を、前記樹脂基体が該樹脂基体のガラス転移温度を超えて188℃以下の温度となる加熱温度で、加熱押圧する転写後積層体再プレス工程と、を行う車両窓用のハードコート層積層体の製造方法。 - 前記転写後積層体再プレス工程においては、前記樹脂基体の温度が160℃以上188℃以下となる加熱温度で、前記転写後積層体を加熱する請求項4に記載の車両窓用のハードコート層積層体の製造方法。
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