JPWO2007108314A1 - ポリエステル系フィルム用バインダー組成物及びこれを用いた光学フィルム - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポリエステル系フィルム用バインダー組成物に関し、バインダー組成物の透明性、被膜性、耐溶剤性に優れ、且つポリエステル系フィルムに対する接着性に優れるポリエステル系フィルム用バインダー組成物及びこれを用いた光学フィルムに関するものである。
近年、光拡散フィルム、光反射フィルム、偏光フィルム等の各種光学フィルムとして、基材フィルム上に光拡散層、マット層、バックコート層、帯電防止層等の機能層を設けたものが用いられている。基材フィルムとして、寸法安定性や機械的強度に優れるポリエステル系フィルムが多用されている。
このような機能層を構成するバインダー組成物として、被膜性、耐溶剤性に優れる高分子量の樹脂が用いられ、中でも光学フィルムとしての機能を阻害しない透明性に優れる高分子量のアクリル樹脂からなるものが用いられている(特許文献1参照)。
このような高分子量のバインダー組成物は、確かに透明性、被膜性、耐溶剤性に優れたものであるが、ポリエステル系フィルムからなる基材に対し、接着性が悪いという問題を有していた。
そこで、上述のバインダー組成物にポリエステル系フィルムに対する接着性の良い樹脂を含有させることで、ポリエステル系フィルム対する接着性を改善することができるが、一方で被膜性、耐溶剤性など高分子量のアクリル樹脂が本来有する性能を阻害するという新たな問題を生じてしまう。
従って、バインダー組成物としての透明性、被膜性、耐溶剤性に優れ、且つポリエステル系フィルムに対する接着性に優れるという上記の問題を同時に解消し得るバインダー組成物が切望されていた。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、バインダー組成物として特定の樹脂を複数用いることにより、これらの問題を同時に解決できることを見いだした。
具体的には、バインダー組成物として(a)高分子量ポリメチルメタクリレート、(b)アクリルポリオール、(c)イソシアネート系硬化剤及び(d)ポリエステル樹脂から構成することにより、(a)高分子量ポリメチルメタクリレートにより優れた透明性、被膜性、耐溶剤性が発揮され、さらに(b)アクリルポリオール、(c)イソシアネート系硬化剤及び(d)ポリエステル樹脂を含むことにより、(a)高分子量ポリメチルメタクリレートが本来有する被膜性や耐溶剤性の性能を損なうことなく、ポリエステル系フィルムとの接着性に優れたバインダー組成物とすることができることを見いだした。
本発明のポリエステル系フィルム用バインダー組成物は、上記知見に基くものであり、ポリエステル系フィルム用バインダー組成物は、(a)高分子量ポリメチルメタクリレート、(b)アクリルポリオール、(c)イソシアネート系硬化剤及び(d)ポリエステル樹脂を含むことを特徴とするものである。
また、本発明のポリエステル系フィルム用バインダー組成物は、(a)高分子量ポリメチルメタクリレートの重量平均分子量が10万〜60万であることを特徴とするものである。
また、本発明のポリエステル系フィルム用バインダー組成物は、前記ポリエステル系フィルム用バインダー組成物中における前記各組成物の含有割合が、(a)高分子量ポリメチルメタクリレート100重量部に対し、(b)アクリルポリオールが20〜80重量部、(d)ポリエステル樹脂が2〜30重量部であることを特徴とするものである。
上記のポリエステル系フィルム用バインダー組成物中における各組成物の含有割合は、溶剤を含まない樹脂固形分100重量%とした時の値である。
また、本発明の光学フィルムは、ポリエステル系フィルムの少なくとも一方の面に本発明のポリエステル系フィルム用バインダー組成物を含む機能層を設けたことを特徴とするものである。
また、本発明の光学フィルムは、機能層が、光拡散層、散乱層、反射層、反射防止層、ニュートンリング防止層、ブロッキング防止層、帯電防止層および導電層から選ばれる1種または2種以上であることを特徴とするものである。
本発明によれば、バインダー組成物に、(a)高分子量ポリメチルメタクリレート、(b)アクリルポリオール、(c)イソシアネート系硬化剤及び(d)ポリエステル樹脂を含有せしめることにより、(a)高分子量ポリメチルメタクリレートにより優れた透明性、被膜性、耐溶剤性が発揮され、さらに(b)アクリルポリオール、(c)イソシアネート系硬化剤及び(d)ポリエステル樹脂により(a)高分子量ポリメチルメタクリレートが本来有する被膜性や耐溶剤性の性能を損なうことなく、ポリエステル系フィルムとの接着性を高めることができるという従来ではなし得なかった顕著な効果が発揮される。
また、本発明によれば、ポリエステル系フィルム上に機能層を設けてなる光学フィルムの機能層用バインダー組成物として、上記バインダー組成物を用いることにより、ポリエステル系フィルムと機能層との接着性が良好で両者間に剥離を生じることなく、且つ透明性、被膜性に優れた光学フィルムを提供することができる。
以下、本発明のポリエステル系フィルム用バインダー組成物の実施の形態について説明する。
本発明のポリエステル系フィルム用バインダー組成物を構成する(a)高分子量ポリメチルメタクリレートとは、GPCによる重量平均分子量が5万以上のポリメチルメタクリレートをいい、重量平均分子量が10万〜60万のポリメチルメタクリレートであることが好ましい。ポリメチルメタクリレートの重量平均分子量をこのように高い分子量のものとすることにより、塗膜とした際に優れた耐擦傷性を発揮させることができ、バインダー組成物としての被膜性、耐溶剤性に優れたものとすることができる。
ポリエステル系フィルム用バインダー組成物として、このような(a)高分子量ポリメチルメタクリレートのみを用いると、確かに優れた透明性、被膜性及び耐溶剤性を発揮するものとなるが、ポリエステル系フィルムに対する接着性に劣るものとなる。しかし、(b)アクリルポリオール、(c)イソシアネート系硬化剤及び(d)ポリエステル樹脂を同時に含有せしめることにより、(a)高分子量ポリメチルメタクリレートが発揮する被膜性や耐溶剤性の性能を損なうことなく、ポリエステル系フィルムとの接着性に優れたバインダー組成物とすることができる。
(a)高分子量ポリメチルメタクリレートは、本発明の効果を阻害しない範囲内であれば、スチレン等に代表されるラジカル重合可能な不飽和二重結合を有するモノマーによって変性されていても良い。
次に、(b)アクリルポリオールは、(a)高分子量ポリメチルメタクリレートと良好な相溶性を示し、且つ、後述の(c)イソシアネート系硬化剤と架橋硬化反応を起こすものである。その結果、塗膜強度の低下が生じることなくバインダー組成物の被膜性、耐溶剤性を高めることができる。また、透明性を阻害しないので、透明性に優れたバインダー組成物とすることができる。
また、(b)アクリルポリオールは、本発明の効果を阻害しない範囲内であれば、(a)高分子量ポリメチルメタクリレートと同様に、スチレン等に代表されるラジカル重合可能な不飽和二重結合を有するモノマーによって変性されていても良い。
本発明のポリエステル系フィルム用バインダー組成物中における(b)アクリルポリオールの含有割合は、(a)高分子量ポリメチルメタクリレート100重量部に対し、(b)アクリルポリオールが20〜80重量部であることが好ましく、40〜70重量部であることがより好ましい。20重量部以上とすることにより、(a)高分子量ポリメチルメタクリレートとの相溶性を良好なものとし、ポリエステル系フィルムに対する接着性を向上させることができる。また、80重量部以下とすることにより、被膜性や耐溶剤性などの(a)高分子量ポリメチルメタクリレートが本来有する性能が低下するのを防止することができる。
次に、(c)イソシアネート系硬化剤は、(b)アクリルポリオールと、後述する(d)ポリエステル樹脂と架橋、硬化するための硬化剤としての役割を果たすものであり、適度な反応性とNCO基を有することが必要とされる。また、ポリエステル系フィルムとの優れた接着性にも寄与する。
本発明のポリエステル系フィルム用バインダー組成物中における、(c)イソシアネート系硬化剤の含有割合は、(b)アクリルポリオール及び(d)ポリエステル樹脂の水酸基と(c)イソシアネート系硬化剤のNCO基とが、モル比2:3〜3:2の範囲内となる程度であることが好ましい。このような範囲とすることにより、(b)アクリルポリオール及び(d)ポリエステル樹脂と、(c)イソシアネート系硬化剤とが適切に化学結合することができる。
次に、(d)ポリエステル樹脂は、ポリエステル系フィルムとの接着性を改善させるために用いられる。また、(c)イソシアネート系硬化剤と架橋、硬化し、これにより、塗膜強度を低下させることなくバインダー組成物の被膜性、耐溶剤性を高めることができる。ポリエステル樹脂とは、多価カルボン酸とポリアルコールとの重縮合体をいい、多価カルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、アジピン酸等が挙げられ、ポリアルコールとしては、エチレングリコール、プロパンジオール、ネオペンチルグリコール等が挙げられる。好ましくは重量平均分子量が15,000〜20,000程度のものが用いられる。
本発明のポリエステル系フィルム用バインダー組成物中における(d)ポリエステル樹脂の含有割合は、(a)高分子量ポリメチルメタクリレート100重量部に対し、(d)ポリエステル樹脂が2〜30重量部であることが好ましく、5〜15重量部であることがより好ましい。2重量部以上とすることにより、ポリエステル系フィルムに対する接着性を向上させることができる。また、30重量部以下とすることにより、透明性が低下するのを防止し、かつ、被膜性や耐溶剤性などの(a)高分子量ポリメチルメタクリレートが本来有する性能を十分に発揮させることができる。
また、本発明のポリエステル系フィルム用バインダー組成物の効果を阻害しない範囲内で、飽和ポリエステル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ニトロセルロース、その他セルロース誘導体、ポリアミドポリエステル系樹脂、本発明の(a)高分子量ポリメチルメタクリレート及び(b)アクリルポリオール以外のアクリル系樹脂、アクリルウレタン系樹脂、ポリエステルアクリレート系樹脂、ポリウレタンアクリレート系樹脂、エポキシアクリレート系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂、シリコーン系樹脂等の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂及び電離放射線硬化性樹脂等の従来公知の樹脂を含有させることができる。
本発明のポリエステル系フィルム用バインダー組成物中における、(a)高分子量ポリメチルメタクリレート、(b)アクリルポリオール、(c)イソシアネート系硬化剤及び(d)ポリエステル樹脂の合計含有率は、本発明の効果を十分に発揮させる観点から、全バインダー組成物の50重量%以上であることが好ましく、70重量%以上、さらには90重量%以上とすることがより好ましい。
本発明のポリエステル系フィルム用バインダー組成物は、使用に際して、上述した各成分を適宜希釈溶剤とともに混合することにより得られる。この混合の過程で、(b)アクリルポリオールおよび(d)ポリエステル樹脂の水酸基が、(c)イソシアネート系硬化剤のNCO基と化学結合し、適切な被膜性などの性質が得られる。
このようにして得られる本発明のポリエステル系フィルム用バインダー組成物は、透明性、被膜性、耐溶剤性等の性能が要求される光拡散フィルム、反射フィルム、偏光フィルム等の各種光学フィルムの部材要素として好適に用いることが可能である。
次に、本発明のポリエステル系フィルム用バインダー組成物を用いた光学フィルムの実施の形態について説明する。
本発明の光学フィルムは、ポリエステル系フィルムの少なくとも一方の面に本発明のポリエステル系フィルム用バインダー組成物を含む機能層を設けたものである。ポリエステル系フィルムは、基材としての役割を果たすものであり、例えばポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム等が挙げられる。また、ポリエステル系フィルムは、サンドブラスト加工や、ケミカルマット加工等の従来公知のマット処理を施したものでも良い。
光学フィルムの基材としては、例えばポリイミドフィルム、ポリアクリルフィルム、ポリスチレンフィルム等も知られているが、ポリエステル系フィルムは、各種光学フィルムの機能を阻害しない透明性を有し、且つ寸法安定性や機械的強度の点でも優れている。
ポリエステル系フィルムの厚みは、用途に応じて適宜使い分けられるが、通常25〜350μm程度であることが好ましい。
機能層としては、例えば光拡散層、散乱層、反射層、反射防止層、ニュートンリング防止層、ブロッキング防止層、帯電防止層、導電層等が挙げられる。ポリエステル系フィルムの上にこのような機能層を設けたものは、光拡散フィルム、光散乱フィルム、反射フィルム、偏光フィルム、反射防止フィルム、回析フィルム、位相差フィルム、ニュートンリング防止フィルム、電磁波シールドフィルム、プリズムシート等の各種光学フィルムとして用いられる。なお機能層は、用途に応じてポリエステル系フィルムの両面に設けてもよく、その場合、異なる機能を有する機能層を設けてもよい。
前記機能層には、その機能に応じて、バインダー中に種々の顔料、導電材料その他の物質を含有させることができる。例えば、光拡散層、散乱層、ニュートンリング防止層、ブロッキング防止層などでは、有機顔料や無機顔料の各種顔料や樹脂ビーズが含有される。
有機顔料としては、アクリル樹脂粒子、ポリスチレン樹脂粒子、ポリウレタン樹脂粒子、ポリエチレン樹脂粒子、ベンゾグアナミン樹脂粒子、エポキシ樹脂粒子等が挙げられる。また、無機顔料としては、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、シリカ、水酸化アルミニウム、カオリン、クレー、タルク等が挙げられる。特に光学フィルムとして透明性が要求される場合には、透明性に優れる有機顔料が好適に用いられる。
これら顔料の種類や大きさは、機能層に要求される特性に応じて適宜選択される。各種顔料の機能層中における含有割合についても、用途に応じて適宜設計することができる。例えば、光拡散層では、樹脂の種類や大きさによっても異なるが、バインダー成分100重量部に対し、顔料や樹脂ビーズを100〜300重量部用いることが好ましい。またニュートンリング防止層やブロッキング防止層では、樹脂の種類や大きさによっても異なるが、バインダー成分100重量部に対し、顔料や樹脂ビーズを0.1〜3重量部用いることが好ましい。
その他、反射層は、アルミペースト、硫酸バリウム、酸化チタン等の反射性顔料を、帯電防止層は、AS剤や金属粉、カーボン粉、グラファイトなどの無機物を、導電層は、カーボン、ITO、ATOなどの導電材料をそれぞれ含むことができる。また反射防止層は、一般には低屈折反射防止層と高屈折反射防止層とを積層したものであり、前者には屈折率の低い顔料、二酸化珪素などの中空微粒子、金属酸化物を、後者には屈折率の高い金属酸化物をそれぞれ含むことができる。
さらに機能層中には、必要に応じて、他の樹脂、架橋剤、粘着付与剤、酸増殖剤、希釈溶剤、充填剤、着色剤、マット剤、易滑剤、帯電防止剤、難燃剤、抗菌剤、防カビ剤、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、可塑剤、レベリング剤、顔料分散剤、流動調整剤、消泡剤などを含有することができる。
機能層の厚みは、用途に応じて適宜使い分けられるが、通常0.5〜50μmの範囲である。
本発明の光学フィルムは、上述のポリエステル系フィルム用バインダー組成物を含む機能層を構成する材料を適当な溶剤に溶解させて機能層用塗布液を調製し、この塗布液を従来から公知の方法、例えば、バーコーター、ブレードコーター、スピンコーター、ロールコーター、グラビアコーター、フローコーター、スプレー、スクリーン印刷などによりポリエステル系フィルム上に塗布、乾燥することで得られる。
なお、ポリエステル系フィルムの機能層を設けた面上、及び/又はその反対面上には、光拡散層、散乱層、反射層、反射防止層、ニュートンリング防止層、ブロッキング防止層、帯電防止層、導電層等の各種光学機能層や、光拡散フィルム、光散乱フィルム、反射フィルム、偏光フィルム、反射防止フィルム、回析フィルム、位相差フィルム、ニュートンリング防止フィルム、電磁波シールドフィルム、プリズムシート等の各種光学フィルムやハードコートフィルム等の保護フィルム等を設けることは何ら差し支えない。
以下、実施例により本発明を更に説明する。なお、「部」、「%」は特に示さない限り、重量基準とする。
1.積層体の作製
[実施例1〜5及び比較例1〜4]
厚み100μmのポリエステルフィルム(ルミラーT60:東レ社)を基材フィルムとして、このフィルムの一方の面に下記処方のポリエステル系フィルム用バインダー組成物a〜iをロールコーター法で塗布し、100℃で2分間加熱乾燥させ、厚み3μmの樹脂層A〜Iを形成し、実施例及び比較例の積層体を作製した。
下記の表1に実施例及び比較例のポリエステル系フィルム用バインダー組成物a〜iの高分子量ポリメチルメタクリレート(a)等の含有量(部)を示す。また、表2に実施例及び比較例の樹脂層A〜Iを構成する材料について、高分子量ポリメチルメタクリレート(a)又は低分子量ポリメチルメタクリレート(a)’の含有量を100部として換算した際のアクリルポリオール(b)、イソシアネート系硬化剤(c)及びポリエステル樹脂(d)の含有量(部)を示す。なお、樹脂層Gにおいては、高分子量ポリメチルメタクリレート(a)及び低分子量ポリメチルメタクリレート(a)’を含有していないため、未記載とした。
<実施例1〜5及び比較例1〜4のポリエステル系フィルム用バインダー組成物a〜i>
・高分子量ポリメチルメタクリレート(a) (表1記載の部)
(分子量30〜55万、固形分10%)
・低分子量ポリメチルメタクリレート(a)’ (表1記載の部)
(アクリディックA-195:大日本インキ化学工業社)
(分子量2〜3万、固形分40%)
・アクリルポリオール(b) (表1記載の部)
(アクリディックA-807:大日本インキ化学工業社、固形分50%)
・イソシアネート系硬化剤(c) (表1記載の部)
(タケネートD110N:三井化学ポリウレタン社、固形分60%)
・ポリエステル樹脂(d) (表1記載の部)
(バイロン200:東洋紡績社、固形分10%)
・希釈溶剤 300部
2.評価
実施例及び比較例で得られた積層体について、以下のようにして評価を行なった。評価結果を表3に示す。
(1)透明性
実施例及び比較例で得られた積層体について、JIS K7361−1:1997に基づいて全光線透過率を濁度計(NDH2000:日本電色工業社)を用いて測定した。なお、全光線透過率の測定については、積層体の樹脂層側から光を入射させて測定した。
(2)被膜性
実施例及び比較例で得られた積層体の樹脂層について、JIS−K5600−5−4:1990の鉛筆引っかき値の試験機法に基づいてすり傷の測定を行った。測定値がH以上であったものを「○」、Fであったものを「△」、HB以下であったものを「×」として評価した。
(3)耐溶剤性
実施例及び比較例で得られた積層体の樹脂層の表面を、メチルエチルケトンを染み込ませたウエスを用いて往復で10回擦って、擦った後の樹脂層の状態を観察した。樹脂層が変化しなかったものを「○」、樹脂層の表層のみ侵され、若干白化してしまったものを「△」、樹脂層全体が侵され、剥がれてしまったものを「×」として評価した。
(4)接着性
実施例及び比較例で得られた積層体の樹脂層を有する面に、JIS−K5400:1990の碁盤目テープ法に準じて、隙間間隔1mmのマス目が100個できるように切れ目を入れ、セロハン粘着テープを貼り、剥がした後の塗膜の状態を目視にて観察した。碁盤目部分について剥離が全く起きなかったものを「○」、碁盤目部分の一部或いは全てが剥離してしまったものを「×」として評価した。
表3の結果から明らかなように、実施例の積層体は、樹脂層が(a)高分子量ポリメチルメタクリレート、(b)アクリルポリオール、(c)イソシアネート系硬化剤及び(d)ポリエステル樹脂を含むポリエステル系フィルム用バインダー組成物から構成されていることから、透明性が高く、また、被膜性、耐溶剤性及び接着性が良好なものとなった。
特に、実施例1〜3の積層体は、樹脂層中において(a)高分子量ポリメチルメタクリレート100重量部に対し、(b)アクリルポリオールが20〜80重量部、(d)ポリエステル樹脂が2〜30重量部含有されていることから、被膜性、耐溶剤性及び接着性に特に優れるものであった。
一方、比較例1の積層体は、(a)高分子量ポリメチルメタクリレートを単独でポリエステル系フィルム用バインダー組成物として用いていることから、透明性、被膜性、耐溶剤性に優れたものとなったが、接着性の評価の際に樹脂層が全て剥離してしまい、ポリエステルフィルムに対する接着性に極めて劣るものとなった。
比較例2の積層体は、(b)アクリルポリオール及び(c)イソシアネート系硬化剤をポリエステル系フィルム用バインダー組成物として用いているが、(a)高分子量ポリメチルメタクリレートを含まないものであるため、ポリエステル系フィルムに対する接着性に優れたものとなったが、被膜性及び耐溶剤性に劣るものとなった。
比較例3の積層体は、(a)高分子量ポリメチルメタクリレート、(b)アクリルポリオール及び(c)イソシアネート系硬化剤をポリエステル系フィルム用バインダー組成物として用いているが、(d)ポリエステル樹脂を含まないものであったため、被膜性及び耐溶剤性に優れたものとなったが、ポリエステルフィルムに対する接着性に劣るものとなった。
比較例4の積層体は、高分子量ポリメチルメタクリレート(a)ではなく、低分子量のポリメチルメタクリレート(a)’を用いたものであるから、耐溶剤性に劣るものとなった。
次に、上記で作製した実施例1〜5のポリエステル系フィルム用バインダー組成物a〜eに、ポリメチルメタクリレート粒子(テクポリマーMBX-8:積水化成品工業社)を150部加え、厚み12μmの機能層(光拡散層)を形成し、実施例1〜5の光学フィルム(光拡散フィルム)を作製した。これらの光学フィルムについて、上記と同様の評価を行ったところ、いずれのものも透明性、被膜性、耐溶剤性及びポリエステルフィルムに対する接着性が良好なものとなった。また、機能層の機能(光拡散性)についても何ら問題を生じることなく良好なものであった。
Claims (5)
- (a)高分子量ポリメチルメタクリレート、(b)アクリルポリオール、(c)イソシアネート系硬化剤及び(d)ポリエステル樹脂を含むことを特徴とするポリエステル系フィルム用バインダー組成物。
- (a)高分子量ポリメチルメタクリレートの重量平均分子量が10万〜60万であることを特徴とする請求項1記載のポリエステル系フィルム用バインダー組成物。
- 前記ポリエステル系フィルム用バインダー組成物中における前記各組成物の含有割合が、(a)高分子量ポリメチルメタクリレート100重量部に対し、(b)アクリルポリオールが20〜80重量部、(d)ポリエステル樹脂が2〜30重量部であることを特徴とする請求項1又は2記載のポリエステル系フィルム用バインダー組成物。
- ポリエステル系フィルムの少なくとも一方の面に請求項1から3いずれか1項に記載のポリエステル系フィルム用バインダー組成物を含む機能層を設けたことを特徴とする光学フィルム。
- 前記機能層が、光拡散層、散乱層、反射層、反射防止層、ニュートンリング防止層、ブロッキング防止層、帯電防止層および導電層から選ばれる1種または2種以上であることを特徴とする請求項4記載の光学フィルム。
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