JP7326958B2 - 積層フィルムおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態の積層フィルム10の構成を示す断面図である。積層フィルム10は、基材フィルム1と、易接着層2と、ハードコート層3とをこの積層順で備えている。
基材フィルム1は、シクロオレフィン樹脂(COP)を含む。易接着層2は、熱硬化性の水系ポリオレフィンおよび架橋剤を含む。ハードコート層3は、紫外線硬化型樹脂などの電離放射線硬化型樹脂を含む。
上記構成の積層フィルム10は、以下のようにして製造することができる。図3は、本実施形態の積層フィルム10の製造工程を示すフローチャートである。まず、COPを含む基材フィルム1を準備する(S1;基材フィルム準備工程)。次に、基材フィルム1上に易接着層2を形成する(S2;易接着層形成工程)。そして、易接着層2上にハードコート層3を形成する(S3;ハードコート層形成工程)。このS3では、易接着層2の架橋率が10~80%であるときに、易接着層2上に、電離放射線硬化型樹脂(例えば紫外線硬化型樹脂)を含むハードコート層形成材料を塗布し、その後、乾燥および電離放射線(例えば紫外線)の照射によって電離放射線硬化樹脂を硬化させることにより、ハードコート層を形成するとともに、易接着層2の架橋率を23~85%に調整する。
基材フィルムに含まれるシクロオレフィン樹脂としては、次のような(共)重合体が挙げられる。
易接着層は、ポリオレフィン系樹脂と繊維素系樹脂との混合物を含有することが望ましい。特に、易接着層は、水系樹脂の混合物を含有することが好ましい。例えば、易接着層を溶剤系樹脂で設計する場合には、主バインダーであるポリオレフィン系樹脂は芳香族炭化水素系溶剤への溶解性に優れるが、その溶剤では基材フィルムが溶解し易く、易接着層の形成が難しい。また、ポリオレフィン系樹脂は非常に柔軟な塗膜であり、塗膜の硬いハードコート層を易接着層上に形成したものは、易接着層とハードコート層との収縮差が大きいため、耐熱条件下でクラックが発生し易い問題点がある。クラック防止策としては、易接着層の塗膜を硬くしハードコート層の塗膜の硬さに近づけることが有効であるが、ポリオレフィン系樹脂は他樹脂との相溶性に劣るため、樹脂選定が難しい問題点がある。
易接着層は、架橋剤を含む。架橋剤としては、種々公知のものを使用でき、例えば、オキサゾリン系化合物、メラミン化合物、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、シランカップリング化合物等が挙げられる。これらの中でも特に、塗布層(易接着層)上に機能層(ハードハート層)を設ける場合、耐久密着性向上の観点から、オキサゾリン系化合物が好適に用いられる。また、加熱によるフィルム表面へのエステル環状三量体の析出防止や、塗布層の耐久性や塗布性向上の観点からは、メラミン化合物が好適に用いられる。
ハードコート層は、少なくともアスペクト比が2~40のシリカ微粒子と硬化性樹脂バインダーとを含み、硬化性樹脂バインダーを硬化することで得られる。ハードコート層の膜厚は、2~40μmの範囲内にあることが好ましく、耐擦傷性、鉛筆硬度などの機械的膜強度に優れる点からは、3~15μmの範囲内であると更に好ましい。
硬化性樹脂バインダーには、硬化性樹脂が主成分、つまり、最も高い割合で含有される。硬化性樹脂は特に限定されないが、活性線硬化樹脂(電離放射線硬化型樹脂とも言う)であることが、耐擦傷性、鉛筆硬度などの機械的膜強度に優れる点から好ましい。すなわち、紫外線や電子線のような活性線(活性エネルギー線または電離放射線ともいう)の照射により、架橋反応を経て硬化する樹脂を主たる成分とする樹脂バインダーであることが好ましい。
ハードコート層を形成するハードコート層形成材料は、上述の電離放射線硬化型樹脂(硬化性樹脂)のほか、溶剤を含む。溶剤としては、アルコール類(エタノール、メタノール、ブタノール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ジアセトンアルコール)、炭化水素類(トルエン、キシレン、ベンゼン、シクロヘキサン)、グリコールエーテル類(プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル等)等を好ましく用いることができる。
ハードコート層形成材料は、本実施形態の目的、効果を損なわない範囲で、各種の添加剤を含むことができる。添加剤としては、エポキシ樹脂、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリウレタン、ポリブタジエン、ポリクロロプレン、ポリエーテル、ポリエステル、スチレン-ブタジエンブロック共重合体、石油樹脂、キシレン樹脂、ケトン樹脂、セルロース樹脂、フッ素系オリゴマー、シリコーン系オリゴマー、ポリスルフィド系オリゴマーなどのポリマーあるいはオリゴマー;フェノチアジン、2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノールなどの重合禁止剤;重合開始助剤;レベリング剤;濡れ性改良剤;界面活性剤;可塑剤;紫外線吸収剤;無機充填剤;顔料;染料などを挙げることができる。
ハードコート層形成材料は、光重合開始剤を含むことができる。光重合開始剤は、活性エネルギー線によって適宜に選択される。紫外線または可視光線により硬化させる場合には紫外線または可視光線開裂の光重合開始剤が用いられる。光重合開始剤は単独で使用してもよいが、複数の光重合開始剤を混合して使用する場合、硬化速度や硬化性を調整することができるため好ましい。
光学フィルム(基材フィルム1)は、任意の方法で製造されうるが、溶液製膜法(キャスト法)で製造されることが好ましい。
ドープに用いられる溶媒は、シクロオレフィン樹脂を溶解させ得る有機溶媒(良溶媒)を含むことが好ましい。そのような良溶媒の例には、塩化メチレン(メチレンクロライド、ジクロロメタン)等の塩素系有機溶媒;酢酸メチル、酢酸エチル、アセトン、テトラヒドロフラン等の非塩素系有機溶媒が含まれる。中でも、塩化メチレン(メチレンクロライド)が好ましい。
得られたドープを、金属支持体上に流延する。ドープの流延は、流延ダイから吐出させて行うことができる。
ドープの残留溶媒量(質量%)={(ドープの加熱処理前質量)-(ドープの加熱処理後質量)}/(ドープの加熱処理後質量)×100
なお、残留溶媒量を測定する際の加熱処理とは、120℃60分の加熱処理をいう。
得られた膜状物を乾燥するか、又は乾燥しながら延伸する。延伸は、少なくとも一方向に行うことができる。延伸方向は、膜状物の長手方向(MD方向)、膜状物の長手方向と直交する幅手方向(TD方向)、及び膜状物の長手方向に対して斜め方向のいずれであってもよい。
以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるわけではない。なお、実施例との比較のため、比較例についても併せて説明する。
<基材フィルムの作製>
(ドープの調液)
下記成分を密閉容器に投入し、加熱し、撹拌しながら完全に溶解させた。これを安積濾紙株式会社の安積濾紙No.24を使用して濾過し、ドープを得た。
シクロオレフィン樹脂(アートン G7810(JSR株式会社製)) 95質量部
ジクロロメタン 200質量部
エタノール 10質量部
得られたドープを30℃に保ち、30℃に保温された金属支持体であるステンレスベルト上にドープを均一に流延した。そして、流延したドープを、残留溶媒量が30質量%になるまで乾燥させた後、ステンレスベルト上から剥離して膜状物を得た。
熱硬化性の水系ポリオレフィン系樹脂(アローベースSB1200(商品名)、固形分25%、ユニチカ株式会社製)と、オキサゾリン系架橋剤(WS-700、株式会社日本触媒製)とを、希釈剤(水/メタノール=30/70(重量%))で固形分濃度が5%となるまで希釈した後、室温で撹拌し、易接着層塗料を調液した。
以下の比率で各材料を混合して、実施例1におけるハードコート層形成材料を調液した。
・ハードコート樹脂(ウレタンアクリレート)
UA-306H(共栄社化学株式会社製) 20質量部
・光重合開始剤
イルガキュア184(BASFジャパン株式会社製) 1.0質量部
・添加剤
KF-351A(信越化学株式会社製) 0.5質量部
・希釈溶剤
プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME) 32質量部
酢酸メチル(MA) 48質量部
(溶剤質量比率;MA/PGME=60/40)
厚さ20μmの基材フィルムF-1の片面に、上記で調液した易接着層塗料をバーコーターで塗布し、80℃の乾燥炉で40秒間ドライヤー乾燥させて造膜し、ドライ膜厚が0.4μmになるように易接着層を製膜した。そして、随時、易接着層付き基材フィルムの易接着層表面の架橋率を、後述する算出方法によって見積もった。
易接着層塗料の乾燥温度および/または膜厚を表1のように変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例2~5の積層フィルムを作製した。
易接着層塗料に含まれる熱硬化性の水系ポリオレフィン系樹脂を、アローベースSE1030N(商品名)、固形分25%、ユニチカ株式会社製)に変更し、必要に応じて易接着層塗料の乾燥温度を表1のように変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例6~8の積層フィルムを作製した。
易接着層塗料中に架橋剤を含有させず、易接着層塗料の乾燥温度を表1のように変更した以外は、実施例1と同様にして、比較例1の積層フィルムを作製した。
易接着層塗料の乾燥温度を表1のように変更した以外は、実施例1と同様にして、比較例2および3の積層フィルムを作製した。
易接着層塗料に含まれる樹脂を、溶剤系オレフィン樹脂(サーフレン(登録商標)P-1000、三菱ケミカル株式会社製)に変更するとともに、易接着層塗料の乾燥温度を表1のように変更した以外は、実施例1と同様にして、比較例4の積層フィルムを作製した。
易接着層の表面部における架橋率をATR法(Attenuated Total Reflection、全反射測定法)により測定した。より具体的には、ニコレー社製 FT-IR Magna 860-NIC plan IR-Microscopeを用い、得られたFT-IRスペクトルにおいて、架橋前のカルボン酸部位の1720cm-1のピークが、架橋剤を添加しない系での1720cm-1のピーク高さに対してどの程度の割合で減ったかを算出し、算出した値を架橋率とした。すなわち、架橋率は、以下の式で表される。
架橋率(%)=(A-B)/A×100
ここで、
A:架橋剤添加なしの状態での1720cm-1のピーク高さ
B:架橋剤を添加した状態での1720cm-1のピーク高さ
である。
易接着層の膜厚の測定は、以下のようにして行った。すなわち、基材フィルムの易接着層とは反対側の面に黒アクリル板を基材レステープ(リンテック製)で接着し、易接着層の最表面側の各波長の反射率をコニカミノルタ製 分光測色計CM-3700dによって測定した。一方、易接着層および基材フィルムの各屈折率をアッベ屈折率計により測定しておき、例えば、フレネルの公式により屈折率から見積もられる反射率と、上記の分光測色計で測定された反射スペクトル(反射率)とから、実膜厚を計算によって求めた。
<初期密着性>
各積層フィルムを23℃55%RHの雰囲気下で、JIS K 5400に準拠する方法で、各積層フィルムのハードコート層に1mmの間隔で縦横に11本の切れ目を入れて、1mm角、100個の碁盤目を作製し、セロハンテープを貼り付けて90度の角度で素早く剥がした。セロハンテープは、1回剥離する毎に交換しながら、該テープの剥離作業を10回実施後、剥れずに残っている碁盤目の面積から、初期密着性を以下の5段階の基準で評価した。
《評価基準》
5:剥離なし(剥離された碁盤目が0個である)。
4:剥離された碁盤目が1~2個である。
3:剥離された碁盤目が3~5個である。
2:剥離された碁盤目が6~15個である。
1:剥離された碁盤目が16個以上である(密着性が不良である)。
各積層フィルムに対して耐候試験を行い、上記の初期密着性と同じ評価基準で耐侯密着性について評価した。このとき、耐侯試験は、Xe耐候試験装置(スガ試験機株式会社、キセノンウェザーメーターNX25)を用い、各積層フィルムに対して300~400nm波長の光(紫外線)を60Wの照射強度で300時間照射することによって行った。
各積層フィルムを縦10cm×横10cmの大きさに切り出し、切り出した各試料片のエッジ部の浮き上がりを測定し、初期のカールを以下の5段階の基準によって評価した。
《評価基準》
5:試料片のエッジ部の浮き上がりが、5mm未満である。
4:試料片のエッジ部の浮き上がりが、5mm以上1cm未満である。
3:試料片のエッジ部の浮き上がりが、1cm以上2cm未満である。
2:試料片のエッジ部の浮き上がりが、2cm以上5cm未満である。
1:試料片が筒状になる(カールが大きく、不良である)。
各積層フィルムに対して耐候試験を行い、上記の初期カールと同じ評価基準で耐侯後カールについて評価した。このときの耐侯試験は、耐侯密着性の評価のときと同じ条件で行った。
易接着層塗料に含める架橋剤を、カルボジイミド系架橋剤(V-02-L2、日清紡ケミカル株式会社製)およびアジリジン系架橋剤(PZ-33、株式会社日本触媒製)に変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例9~10の積層フィルムを作製した。
ハードコート層形成材料に含める溶剤の種類および質量比率を表3のように変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例11~17の積層フィルムを作製した。
ハードコート層形成材料に含めるハードコート樹脂を、ペンタエリスリトールアクリレート(NKエステルA-TMM-3L、新中村化学工業株式会社製)、ウレタンアクリレート(NKオリゴUA-1100H、新中村化学工業株式会社製)、アロニックスM-400(ジペンタエリスリトールペンタ及びヘキサアクリレート、東亜合成株式会社製)にそれぞれ変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例18~20の積層フィルムを作製した。
以上のことから、本実施形態で説明した積層フィルムおよびその製造方法は、以下のように表現することができる。
熱硬化性の水系ポリオレフィンおよび架橋剤を含む易接着層と、
電離放射線硬化型樹脂を含むハードコート層とをこの積層順で備え、
前記易接着層の架橋率が、23~85%であることを特徴とする積層フィルム。
前記基材フィルム上に前記易接着層を形成する易接着層形成工程と、
前記易接着層上に前記ハードコート層を形成するハードコート層形成工程とを含み、
前記ハードコート層形成工程では、前記易接着層の架橋率が10~80%であるときに、前記易接着層上に、前記電離放射線硬化型樹脂を含むハードコート層形成材料を塗布し、その後、乾燥および電離放射線の照射によって前記電離放射線硬化樹脂を硬化させることにより、前記ハードコート層を形成するとともに、前記易接着層の架橋率を23~85%に調整することを特徴とする積層フィルムの製造方法。
前記溶剤は、アルコール類またはグリコールエーテル類を含み、
前記アルコール類または前記グルコールエーテル類の溶剤全体に対する質量比率が20%以上であることを特徴とする前記6に記載の積層フィルムの製造方法。
2 易接着層
3 ハードコート層
10 積層フィルム
Claims (6)
- シクロオレフィン樹脂を含む基材フィルムと、
熱硬化性の水系ポリオレフィンおよび架橋剤を含む易接着層と、
電離放射線硬化型樹脂を含むハードコート層とをこの積層順で備え、
前記易接着層の架橋率が、23~85%であり、
前記ハードコート層は、前記電離放射線硬化型樹脂としてウレタンアクリレートを含むことを特徴とする積層フィルム。 - 前記易接着層の架橋率が、26~78%であることを特徴とする請求項1に記載の積層フィルム。
- 前記易接着層の架橋率が、35~46%であることを特徴とする請求項1または2に記載の積層フィルム。
- 前記架橋剤は、カルボジイミド系またはオキサゾリン系であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の積層フィルム。
- 請求項1から4のいずれかに記載の積層フィルムの製造方法であって、
前記基材フィルム上に前記易接着層を形成する易接着層形成工程と、
前記易接着層上に前記ハードコート層を形成するハードコート層形成工程とを含み、
前記ハードコート層形成工程では、前記易接着層の架橋率が10~80%であるときに、前記易接着層上に、前記電離放射線硬化型樹脂を含むハードコート層形成材料を塗布し、その後、乾燥および電離放射線の照射によって前記電離放射線硬化樹脂を硬化させることにより、前記ハードコート層を形成するとともに、前記易接着層の架橋率を23~85%に調整することを特徴とする積層フィルムの製造方法。 - 前記ハードコート層形成材料は、溶剤を含み、
前記溶剤は、アルコール類またはグリコールエーテル類を含み、
前記アルコール類または前記グルコールエーテル類の溶剤全体に対する質量比率が20%以上であることを特徴とする請求項5に記載の積層フィルムの製造方法。
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