KR102600827B1 - 저마찰 필름 및 그의 제조 방법, 성형체 그리고 손가락 미끄럼성 향상 방법 - Google Patents

저마찰 필름 및 그의 제조 방법, 성형체 그리고 손가락 미끄럼성 향상 방법 Download PDF

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Abstract

적어도 한쪽 표면의 첨도(Rku)가 2 이상이며, 또한 상기 표면의 최대 단면 높이(Rt)가 1㎛ 이상인 필름을 조제한다. 상기 표면의 동마찰 계수는 0.25 이하여도 되고, 상대 동마찰 계수는 0.3 이하여도 된다. 상기 필름은, 경화성 수지를 포함하는 경화성 조성물의 경화물로 형성된 저마찰층을 포함하고, 또한 이 저마찰층의 표면이 상기 범위의 Rku 및 Rt를 갖고 있어도 된다. 상기 경화성 수지는, 중합성기를 갖는 (메트)아크릴계 중합체, 우레탄(메트)아크릴레이트 및 실리콘(메트)아크릴레이트로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하고 있어도 된다. 상기 경화성 조성물은 셀룰로오스에스테르를 더 포함하고 있어도 된다. 상기 경화성 조성물은 미립자를 포함하지 않아도 된다. 이 필름은, 폭넓은 종류의 재질로 표면을 형성하더라도, 동마찰 계수를 저감할 수 있다.

Description

저마찰 필름 및 그의 제조 방법, 성형체 그리고 손가락 미끄럼성 향상 방법{LOW-FRICTION FILM, MANUFACTURING METHOD THEREFOR, MOLDED BODY, AND METHOD FOR ENHANCING FINGER SLIPPERINESS}
본 발명은 터치 패널 디스플레이, 가전 제품의 하우징, 건축 재료 등의 각종 성형체의 표면을 커버하기 위한 저마찰 필름 및 그의 제조 방법, 성형체 그리고 이 필름의 미끄럼성(특히, 손가락 미끄럼성) 향상 방법에 관한 것이다.
퍼스널 컴퓨터(PC)나 스마트폰 등에 있어서의 터치 패널 디스플레이, 가전 제품의 하우징, 건축 재료 등의 각종 성형체의 표면에는, 흠집이 나는 것을 방지하기 위해서나, 닿는 느낌을 향상시키기 위해서, 표면 보호층 또는 커버층으로서, 하드 코트 필름을 붙이는 방법이나 하드 코트 처리를 실시하는 방법이 알려져 있다. 이 하드 코트 필름이나 하드 코트층에는, 손으로 접촉했을 때의 미끄럼이 좋을 것이 요구되는데, 미끄럼성의 향상 방법으로서는, 종래부터, 실리콘 화합물이나 불소 화합물을 포함하는 하드 코트 처리를 실시함으로써 미끄럼성을 향상시키는 것이 일반적이다.
일본 특허 공개 제2007-264281호 공보(특허문헌 1)에는, 광학 적층체에 사용되는 하드 코트층이며, 방오염제 및/또는 미끄럼성 부여제로서, 규소계 화합물, 불소계 화합물 또는 이들의 혼합물을 포함하여 이루어지고, 상기 하드 코트층의 최표면을 XPS 해석한 경우에, 규소 원자의 존재율이 10％ 이상이고/이거나 불소 원자의 존재율이 20％ 이상인 하드 코트층이 개시되어 있다.
또한, WO2008/038714(특허문헌 2)에는, 기재와, 이 기재 상에 형성된 광학 기능층과, 상기 광학 기능층 상에 형성되고, 표면의 원소 비율이 규소 원소(Si)와 탄소 원소(C)의 비 Si/C가 0.25 내지 1이며, 불소 원소(F)와 탄소 원소(C)의 비 F/C가 0.1 내지 1이며, 유동 파라핀 접촉각 및 전락각이 65° 이상 및 15° 이하이고, 흑색 매직 접촉각 및 전락각이 35° 이상 및 15° 이하이고, 또한 동마찰 계수가 0.15 미만인 방오층을 갖는 광학 기능 필름이 개시되어 있다.
그러나, 이들 하드 코트층 및 방오층에서는, 실리콘 화합물이나 불소 화합물에 의해 표면의 마찰 계수를 저감할 수 있지만, 충분하지 않은 데다가 표면 구조의 미세한 차이에 의해, 손가락 미끄럼성은 크게 상이했다. 또한, 표면이 발수성이 되기 때문에, 용도가 제한되는 데다가 습식 코팅에 의해 표면을 레벨링하기 때문에, 대류 현상을 이용하여 표면 형상을 제어하는 것이 곤란하다.
일본 특허 공개 제2007-264281호 공보(청구항 1) WO2008/038714(청구범위 제1항)
따라서, 본 발명의 목적은, 폭넓은 종류의 재질로 표면을 형성하더라도, 동마찰 계수를 저감할 수 있는 저마찰 필름, 성형체 및 그의 제조 방법 그리고 이 필름의 손가락 미끄럼성 향상 방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 다량의 실리콘 화합물이나 불소 화합물을 배합하지 않고, 미끄럼성(특히, 손가락 미끄럼성)을 향상시킬 수 있는 저마찰 필름 및 그의 제조 방법, 성형체 그리고 이 필름의 미끄럼성(특히, 손가락 미끄럼성) 향상 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명자는, 상기 과제를 달성하기 위하여 예의 검토한 결과, 필름 표면의 첨도(Rku) 및 최대 단면 높이(Rt)를 조정함으로써, 폭넓은 종류의 재질로 표면을 형성하더라도, 동마찰 계수를 저감할 수 있음을 알아내고, 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명의 필름(저마찰 필름)은 적어도 한쪽 표면이 2 이상의 Rku 및 1㎛ 이상의 Rt를 갖는다. 상기 표면의 동마찰 계수는 0.25 이하여도 되고, 상대 동마찰 계수는 0.3 이하여도 된다. 상기 필름은, 경화성 수지를 포함하는 경화성 조성물의 경화물로 형성되고, 또한 최표층에 배치된 저마찰층을 포함하고, 또한 이 저마찰층의 표면이 2 이상의 Rku 및 1㎛ 이상의 Rt를 갖고 있어도 된다. 상기 경화성 수지는, 중합성기를 갖는 (메트)아크릴계 중합체, 우레탄(메트)아크릴레이트 및 실리콘(메트)아크릴레이트로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하고 있어도 된다. 상기 경화성 조성물은 셀룰로오스에스테르를 더 포함하고 있어도 된다. 상기 경화성 조성물은 미립자를 포함하지 않아도 된다. 상기 저마찰 필름은, 투명 수지로 형성된 기재층 상에 저마찰층이 적층되어 있어도 된다. 상기 필름은, 표면의 규소 원자의 존재율이 10％ 미만이고, 또한 표면의 불소 원자의 존재율이 20％ 미만이어도 된다.
본 발명에는, 경화성 수지를 포함하는 경화성 조성물을 경화하는 경화 공정을 포함하는 상기 필름의 제조 방법도 포함된다. 또한, 본 발명에는, 표면에 상기 필름을 구비한 성형체도 포함된다. 이 성형체는, 터치 패널 디스플레이여도 된다. 또한, 본 발명에는, 필름의 적어도 한쪽 표면을, 2 이상의 첨도(Rku) 및 1㎛ 이상의 최대 단면 높이(Rt)로 조정함으로써, 필름의 손가락 미끄럼성을 향상시키는 방법도 포함된다.
본 발명에서는, 필름 표면의 요철 구조에 있어서 Rku 및 Rt가 특정한 범위로 조정되어 있기 때문에, 폭넓은 종류의 재질로 필름 표면을 형성하더라도, 동마찰 계수를 저감할 수 있다. 그 때문에, 다량의 실리콘 화합물이나 불소 화합물을 배합하지 않고, 필름의 미끄럼성(특히, 손가락 미끄럼성 또는 닿는 느낌)을 향상시킬 수 있다.
[저마찰 필름]
본 발명의 필름(저마찰 필름)은, 적어도 한쪽 표면의 Rku(첨도)가 2 이상이며, 또한 상기 표면의 Rt가 1㎛ 이상으로 조정되어 있기 때문에, 첨도 및 고저차가 큰 볼록부가 표면에 형성되어 있다. 그 때문에, 본 발명의 저마찰 필름에서는, 표면이 손가락 등의 피접촉체와 접촉하는 경우, 접촉 면적이 작기 때문에, 동마찰 계수를 저감할 수 있다고 추정할 수 있다. Rku 및 Rt가 상기 범위로 조정된 요철 구조를 갖는 표면은, 양면에 형성되어 있어도 되지만, 통상, 손가락과 접촉하는 측이 되는 편면에 형성되어 있는 경우가 많다.
상기 표면의 Rku(첨도)는 2 이상(예를 들어 2 내지 100)이면 되고, 예를 들어 2.5 내지 80(예를 들어 3 내지 50), 바람직하게는 3.2 내지 30(예를 들어 3.3 내지 20), 더욱 바람직하게는 3.5 내지 10(특히 4 내지 5) 정도이다. Rku가 너무 작으면, 표면의 동마찰 계수를 저감할 수 없어, 손가락 미끄럼성을 향상시킬 수 없다.
상기 표면의 Rt(최대 단면 높이)는 1㎛ 이상(예를 들어 1 내지 30㎛)이면 되고, 예를 들어 1.5 내지 20㎛(예를 들어 2 내지 15㎛), 바람직하게는 2 내지 10㎛(예를 들어 2.5 내지 8㎛), 더욱 바람직하게는 3 내지 5㎛(특히 3.5 내지 4.5㎛) 정도이다. Rt가 너무 작으면, 표면의 동마찰 계수를 저감할 수 없어, 손가락 미끄럼성을 향상시킬 수 없다.
부언하면, 본 명세서 및 특허 청구 범위에 있어서, Rku 및 Rt는, JIS B0601에 준거하여, 광학식 표면 조도계 등을 사용하여 측정할 수 있고, 상세하게는, 후술하는 실시예에 기재된 방법으로 측정할 수 있다.
상기 표면은, Rku 및 Rt가 상기 범위로 조정된 요철 구조를 갖고 있기 때문에, 동마찰 계수(μk)가 낮으며, 상기 표면의 동마찰 계수는 0.25 이하여도 되고, 예를 들어 0.01 내지 0.23, 바람직하게는 0.03 내지 0.2, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 0.15(특히 0.08 내지 0.12) 정도이다. 또한, 상대 동마찰 계수는 0.3 이하여도 되고, 예를 들어 0.01 내지 0.29, 바람직하게는 0.04 내지 0.25, 더욱 바람직하게는 0.06 내지 0.19(특히 0.1 내지 0.15) 정도여도 된다.
부언하면, 본 명세서 및 특허 청구 범위에 있어서, 동마찰력은, 정동 마찰 측정기를 사용하여 측정할 수 있고, 상세하게는, 후술하는 실시예에 기재된 방법으로 측정할 수 있다. 한편, 상대 동마찰 계수는, 동일한 하중으로 측정한 필름의 동마찰력을, 유리를 검체로 하여 측정한 동마찰력으로 나눈 값이며, 상세하게는, 후술하는 실시예에 기재된 방법으로 측정할 수 있다. 이 상대 동마찰 계수는, 안정된 유리 표면의 동마찰력과의 상대값으로서, 필름의 마찰 특성을 평가하고 있기 때문에, 인공 피부의 경시 변화에 따른 오차를 완화한 신뢰성이 높은 평가이다.
본 발명의 저마찰 필름은, 적어도 한쪽 표면의 Rku 및 Rt가 상기 범위로 조정된 요철 구조를 갖고 있으면 되고, 필름의 재질이나 구조는, 특별히 한정되지 않는다.
재질에 대해서, 본 발명의 저마찰 필름은, 표면의 Rku 및 Rt가 상기 범위로 조정되어 있기 때문에, 실리콘 화합물 및 불소 화합물을 다량으로 포함하고 있지 않아도, 동마찰 계수를 저감할 수 있다. 그 때문에, 저마찰 필름 표면(특히, 상기 범위의 Rku 및 Rt를 갖는 표면)의 규소 원자의 존재율은 10％ 미만이어도 되고, 바람직하게는 5％ 이하, 더욱 바람직하게는 1％ 이하여도 된다. 또한, 저마찰 필름 표면(특히, 상기 범위의 Rku 및 Rt를 갖는 표면)의 불소 원자의 존재율은 20％ 미만이어도 되고, 바람직하게는 10％ 이하, 더욱 바람직하게는 1％ 이하여도 된다. 부언하면, 본 명세서 및 특허 청구 범위에 있어서, 규소 원자 및 불소 원자의 존재율은, X선 광전자 분광 장치(XPS)를 사용한 관용의 방법으로 측정할 수 있다.
구조에 대해서, 본 발명의 저마찰 필름은, 예를 들어, 적어도 한쪽 표면의 Rku 및 Rt가 상기 범위로 조정되어 있는 단층 필름이어도 되고, 표면의 Rku 및 Rt가 상기 범위로 조정되어 있는 저마찰층을 포함하는 적층체여도 된다.
(단층 필름 및 저마찰층)
단층 필름 및 저마찰층의 재질은, 전술한 바와 같이 한정되지 않고, 각종 유기 재료(열가소성 수지, 열경화성 수지, 광경화성 수지 등)나 무기 재료(유리, 세라믹스, 금속 등)로부터 선택할 수 있지만, 생산성 등의 점에서, 경화성 수지를 포함하는 경화성 조성물의 경화물이 바람직하다.
경화성 수지는, 열경화성 수지, 광경화성 수지 중 어느 것이어도 되지만, 생산성 등의 점에서, (메트)아크릴계 광경화성 수지가 범용된다. 또한, (메트)아크릴계 수지는, 투명성도 우수하기 때문에, 터치 패널 디스플레이 등의 광학 용도의 보호 필름으로서 적합하게 이용할 수 있다.
(메트)아크릴계 광경화성 수지로서는, 예를 들어, 다관능성 (메트)아크릴레이트[예를 들어, 펜타에리트리톨테트라(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트 등의 2 내지 8 정도의 중합성기를 갖는 (메트)아크릴레이트 등], 에폭시(메트)아크릴레이트[2 이상의 (메트)아크릴로일기를 갖는 다관능성 에폭시(메트)아크릴레이트], 폴리에스테르(메트)아크릴레이트[2 이상의 (메트)아크릴로일기를 갖는 다관능성 폴리에스테르(메트)아크릴레이트], 우레탄(메트)아크릴레이트[2 이상의 (메트)아크릴로일기를 갖는 다관능성 우레탄(메트)아크릴레이트], 실리콘(메트)아크릴레이트[2 이상의 (메트)아크릴로일기를 갖는 다관능성 실리콘(메트)아크릴레이트], 중합성기를 갖는 (메트)아크릴계 중합체 등을 들 수 있다. 이들 경화성 수지는, 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
이들 경화성 수지 중, 우레탄(메트)아크릴레이트, 실리콘(메트)아크릴레이트, 중합성기를 갖는 (메트)아크릴계 중합체가 바람직하고, 중합성기를 갖는 (메트)아크릴계 중합체가 특히 바람직하다. 중합성기를 갖는 (메트)아크릴계 중합체는, (메트)아크릴계 중합체의 카르복실기의 일부에 중합성 불포화기를 도입한 중합체, 예를 들어, (메트)아크릴산-(메트)아크릴산에스테르 공중합체의 카르복실기의 일부에, 에폭시기 함유 (메트)아크릴레이트(예를 들어, 3,4-에폭시시클로헥세닐메틸아크릴레이트 등)의 에폭시기를 반응시켜서, 측쇄에 중합성기(광중합성 불포화기)를 도입한 (메트)아크릴계 중합체(다이셀·올넥스(주)제 「사이클로머 P」)여도 된다.
중합성기를 갖는 (메트)아크릴계 중합체는, 우레탄(메트)아크릴레이트 및/또는 실리콘(메트)아크릴레이트와 조합하는 것이 바람직하고, 우레탄(메트)아크릴레이트 및 실리콘(메트)아크릴레이트와 조합하는 것이 특히 바람직하다.
중합성기를 갖는 (메트)아크릴계 중합체와, 우레탄(메트)아크릴레이트 및/또는 실리콘(메트)아크릴레이트를 조합하는 경우, 우레탄(메트)아크릴레이트의 비율은, 중합성기를 갖는 (메트)아크릴계 중합체 100중량부에 대하여 예를 들어 10 내지 300중량부, 바람직하게는 100 내지 200중량부, 더욱 바람직하게는 120 내지 180중량부 정도이다. 실리콘(메트)아크릴레이트의 비율은, 중합성기를 갖는 (메트)아크릴계 중합체 100중량부에 대하여 예를 들어 0.1 내지 10중량부, 바람직하게는 0.5 내지 5중량부, 더욱 바람직하게는 1 내지 3중량부 정도이다.
경화성 조성물은, 상기 경화성 수지에 추가로, 셀룰로오스에스테르를 더 포함하고 있어도 된다. 셀룰로오스에스테르로서는, 예를 들어, 셀룰로오스디아세테이트, 셀룰로오스트리아세테이트 등의 셀룰로오스아세테이트; 셀룰로오스프로피오네이트, 셀룰로오스부티레이트, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트, 셀룰로오스아세테이트부티레이트 등의 셀룰로오스 C2-6 아실레이트 등을 들 수 있다. 이들 셀룰로오스에스테르는, 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 이들 중, 셀룰로오스디아세테이트, 셀룰로오스트리아세테이트, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트, 셀룰로오스아세테이트부티레이트 등의 셀룰로오스 C2-4 아실레이트가 바람직하고, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트 등의 셀룰로오스아세테이트 C3-4 아실레이트가 특히 바람직하다. 셀룰로오스에스테르의 비율은, 경화성 수지 100중량부에 대하여 예를 들어 0.1 내지 30중량부, 바람직하게는 0.5 내지 20중량부, 더욱 바람직하게는 1 내지 10중량부(특히 2 내지 5중량부) 정도이다.
경화성 조성물은, 상기 경화성 수지에 추가로, 미립자를 더 포함하고 있어도 된다. 미립자로서는, 예를 들어, 실리카 입자, 티타니아 입자, 지르코니아 입자, 알루미나 입자 등의 무기 미립자, (메트)아크릴계 단량체와 스티렌계 단량체의 공중합체 입자, 가교 (메트)아크릴계 중합체 입자, 가교 스티렌계 수지 입자 등의 유기 미립자 등을 들 수 있다. 이들 미립자는, 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 이들 중, 가교 (메트)아크릴계 중합체 입자 등이 범용된다. 미립자의 평균 입경은, 예를 들어 1 내지 30㎛, 바람직하게는 10 내지 30㎛, 더욱 바람직하게는 15 내지 25㎛ 정도이다. 미립자의 비율은, 경화성 수지 100중량부에 대하여 예를 들어 0.1 내지 10중량부, 바람직하게는 0.2 내지 5중량부, 더욱 바람직하게는 0.3 내지 3중량부(특히 0.4 내지 1중량부) 정도이다.
부언하면, 본 발명에서는, 경화성 수지[특히, 중합성기를 갖는 (메트)아크릴계 중합체와, 우레탄(메트)아크릴레이트 및/또는 실리콘(메트)아크릴레이트의 조합]와, 셀룰로오스에스테르를 조합하는 경우, 미립자를 사용하지 않고, 상기 범위의 Rku 및 Rt를 갖고, 또한 동마찰 계수가 낮은 표면을 형성할 수 있다.
경화성 조성물은, 상기 경화성 수지에 추가로, 관용의 첨가제, 예를 들어, 중합 개시제, 안정제(산화 방지제, 자외선 흡수제 등), 계면 활성제, 수용성 고분자, 충전제, 가교제, 커플링제, 착색제, 난연제, 활제, 왁스, 방부제, 점도 조정제, 증점제, 레벨링제, 소포제 등이 포함되어 있어도 된다. 이들 첨가제는, 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
경화성 조성물이 광경화성 조성물일 경우, 광경화성 조성물은, 중합 개시제로서, 광중합 개시제를 포함하고 있어도 된다. 광중합 개시제로서는, 예를 들어, 아세토페논류 또는 프로피오페논류, 벤질류, 벤조인류, 벤조페논류, 티오크산톤류, 아실포스핀옥시드류 등을 예시할 수 있다. 광중합 개시제에는, 관용의 광증감제나 광중합 촉진제(예를 들어, 제3급 아민류 등)가 포함되어 있어도 된다. 광중합 개시제의 비율은, 광경화성 수지 100중량부에 대하여 예를 들어 0.1 내지 10중량부, 바람직하게는 0.5 내지 5중량부, 더욱 바람직하게는 1 내지 3중량부 정도이다.
경화 전의 경화성 조성물은, 용매를 더 포함하고 있어도 된다. 용매로서는, 예를 들어, 케톤류, 에테르류, 탄화수소류, 에스테르류, 물, 알코올류, 셀로솔브류, 셀로솔브아세테이트류, 술폭시드류, 아미드류 등을 예시할 수 있다. 또한, 용매는 혼합 용매여도 된다. 이들 용매 중, 케톤류(아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등)를 포함하는 것이 바람직하고, 케톤류와 알코올류(에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 시클로헥산올 등)의 혼합 용매가 특히 바람직하다. 용매의 비율은, 경화성 수지 100중량부에 대하여 예를 들어 30 내지 300중량부, 바람직하게는 50 내지 250중량부, 더욱 바람직하게는 100 내지 200중량부 정도이다.
단층 필름 및 저마찰층의 평균 두께는, 각각, 예를 들어 1 내지 30㎛, 바람직하게는 3 내지 20㎛, 더욱 바람직하게는 5 내지 15㎛(특히 8 내지 10㎛) 정도이다. 부언하면, 본 명세서 및 특허 청구 범위에 있어서, 단층 필름 및 저마찰층의 평균 두께는, 후술하는 실시예에 기재된 방법으로 측정할 수 있다.
(적층체)
저마찰 필름이 적층체일 경우, 상기 저마찰층이 최표면에 배치되어 있으면 되고, 적층 구조는 특별히 한정되지 않지만, 생산성이나 취급성 등의 점에서, 기재층 상에 저마찰층이 적층되어 있는 구조(기재층과, 이 기재층의 한쪽 면에 적층된 저마찰층과의 적층체)가 바람직하다.
기재층의 재질은 특별히 한정되지 않고 각종 유기 재료(열가소성 수지, 열경화성 수지, 광경화성 수지 등)나 무기 재료(유리, 세라믹스, 금속 등)로부터 선택할 수 있지만, 터치 패널 디스플레이 등의 광학 용도의 보호 필름으로서 이용되는 경우에는, 투명 재료가 바람직하다.
투명 재료로서는, 예를 들어, 유리 등의 무기 재료; 셀룰로오스에스테르, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리카르보네이트, (메트)아크릴계 중합체 등의 유기 재료 등을 들 수 있다. 이들 중, 셀룰로오스에스테르, 폴리에스테르 등이 범용된다.
셀룰로오스에스테르로서는, 셀룰로오스트리아세테이트(TAC) 등의 셀룰로오스아세테이트, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트, 셀룰로오스아세테이트부티레이트 등의 셀룰로오스아세테이트 C3-4 아실레이트 등을 들 수 있다. 폴리에스테르로서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등의 폴리알킬렌아릴레이트 등을 들 수 있다.
이들 중, 기계적 특성이나 투명성 등의 밸런스가 우수한 점에서, PET나 PEN 등의 폴리 C2-4 알킬렌 C8-12 아릴레이트가 바람직하다.
폴리에스테르로 형성된 기재층은, 1축 또는 2축 연신 필름이어도 되지만, 저복굴절률이며, 광학적으로 등방성이 우수한 점에서, 미연신 필름이어도 된다.
기재층은, 표면 처리(예를 들어, 코로나 방전 처리, 화염 처리, 플라스마 처리, 오존이나 자외선 조사 처리 등)되어 있어도 되고, 접착 용이층을 갖고 있어도 된다.
기재층의 평균 두께는 10㎛ 이상이어도 되고, 예를 들어 12 내지 500㎛, 바람직하게는 20 내지 300㎛, 더욱 바람직하게는 30 내지 200㎛ 정도이다.
(점착층)
본 발명의 저마찰 필름은, 상기 범위의 Rku 및 Rt를 갖는 요철 구조가 형성된 표면의 이면(단층 필름에 있어서의 저마찰 필름의 이면이나, 기재층의 표면 등)의 적어도 일부에 점착층이 형성되어 있어도 된다. 상기 이면에 점착층을 형성한 저마찰 필름은, 스마트폰이나 태블릿 PC 등의 터치 패널 디스플레이에 있어서의 보호 필름으로서도 사용 가능하다.
점착층은, 관용의 투명한 점착제로 형성되어 있다. 점착제로서는, 예를 들어, 고무계 점착제, 아크릴계 점착제, 올레핀계 점착제(변성 올레핀계 점착제 등), 실리콘계 점착제 등을 예시할 수 있다. 이들 점착제는, 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 이들 점착제 중, 광학 특성이나 리워크성 등의 점에서, 실리콘계 점착제가 바람직하다.
점착층의 평균 두께는, 예를 들어 1 내지 150㎛, 바람직하게는 10 내지 100㎛, 더욱 바람직하게는 20 내지 70㎛(특히 25 내지 50㎛) 정도이다.
점착층은, 이면 전체에 형성되어 있어도 되고, 이면의 일부(예를 들어, 주연부)에 형성하든 어느 것이어도 된다. 또한, 주연부에 형성하는 경우, 접착을 위한 취급성을 향상시킬 목적으로, 저마찰 필름의 주연부에 프레임상 부재(예를 들어, 주연부에 플라스틱 시트를 적층)를 형성하고, 프레임상 부재에 점착층을 형성해도 된다.
[저마찰 필름의 제조 방법]
본 발명의 저마찰 필름의 제조 방법은, 표면에 상기 범위의 Rku 및 Rt로 조정된 요철 구조를 형성할 수 있는 방법이면, 특별히 한정되지 않고 저마찰 필름의 재질에 따라서 적절히 선택할 수 있다. 구체적인 제조 방법으로서는, 예를 들어, 경화성 수지를 포함하는 경화성 조성물을 경화하는 경화 공정을 포함하는 방법(예를 들어, 미립자를 포함하는 경화성 조성물을, 미립자를 돌출시켜서 경화하는 방법, 상분리 가능한 수지 성분을 포함하는 경화성 조성물의 상기 수지 성분을 상분리시킨 후에 경화하는 방법 등), 표면에 요철 구조를 갖는 형을 사용하여 전사하는 방법, 절삭 가공에 의해 요철 구조를 형성하는 방법(예를 들어, 레이저 등을 이용한 절삭 가공 등), 연마에 의해 요철 구조를 형성하는 방법(예를 들어, 샌드블라스트법이나 비즈 샷법 등), 에칭에 의해 요철 구조를 형성하는 방법 등을 들 수 있다.
이들 방법 중, 표면의 요철 구조가 상기 범위의 Rku 및 Rt로 조정된 저마찰 필름을 높은 생산성으로 제조할 수 있는 점에서, 경화성 수지를 포함하는 경화성 조성물을 경화하는 경화 공정을 포함하는 방법이 바람직하고, 예를 들어, 지지체(저마찰 필름이 적층체일 경우, 저마찰 필름을 포함하는 상기 기재층) 상에 액상의 경화성 조성물을 도포하여 건조한 후, 경화시키는 방법이어도 된다.
도포 방법으로서는, 관용의 방법, 예를 들어, 롤 코터, 에어 나이프 코터, 블레이드 코터, 로드 코터, 리버스 코터, 바 코터, 콤마 코터, 딥·스퀴즈 코터, 다이 코터, 그라비아 코터, 마이크로그라비아 코터, 실크스크린 코터 등의 코터법, 침지법, 스프레이법, 스피너법 등을 들 수 있다. 이들 방법 중, 바 코터법이나 그라비아 코터법 등이 범용된다. 부언하면, 필요한 경우, 도포액은 복수회에 걸쳐 도포해도 된다.
건조 온도는, 예를 들어 30 내지 120℃, 바람직하게는 50 내지 110℃, 더욱 바람직하게는 60 내지 100℃(특히 70 내지 90℃) 정도이다. 건조 시간은, 예를 들어 0.1 내지 10분, 바람직하게는 0.3 내지 5분, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 3분 정도이다.
경화 방법은, 경화성 수지의 종류에 따라, 활성 광선(자외선, 전자선 등)이나 열 등을 부여하는 방법이면 되고, 광경화성 수지의 경우, 광 조사는, 광경화 수지 등의 종류에 따라 선택할 수 있고, 통상, 자외선, 전자선 등을 이용할 수 있다. 범용적인 노광원은, 통상, 자외선 조사 장치이다.
광원으로서는, 예를 들어, 자외선의 경우에는, Deep UV 램프, 저압 수은 램프, 고압 수은 램프, 초고압 수은 램프, 할로겐 램프, 레이저 광원(헬륨-카드뮴 레이저, 엑시머 레이저 등의 광원) 등을 이용할 수 있다. 조사광량(조사 에너지)은 도막의 두께에 따라 상이하고, 예를 들어 10 내지 10000mJ/㎠, 바람직하게는 20 내지 5000mJ/㎠, 더욱 바람직하게는 30 내지 3000mJ/㎠ 정도이다. 광 조사는, 필요하면, 불활성 가스 분위기 중에서 행해도 된다.
이러한 경화성 조성물을 경화하는 방법에 있어서, 표면의 Rku 및 Rt가 상기 범위로 조정된 요철 구조를 형성하는 방법으로서는, 상기 경화성 조성물에 미립자를 배합하고, 미립자를 돌출시켜서 경화하는 방법(미립자를 이용하는 방법), 상기 경화성 조성물에 상분리 가능한 수지 성분을 배합하고, 이 수지 성분을 상분리시킨 후에 경화하는 방법(상분리를 이용하는 방법) 등을 들 수 있다.
미립자를 이용하는 방법에서는, 표면으로부터 미립자가 돌출된 상태에서, 경화성 조성물을 경화시킴으로써, 표면에 요철 구조를 형성해도 된다.
상분리를 이용하는 방법에서는, 상분리 가능한 수지 성분 및 용매를 포함하는 조성물의 액상으로부터, 용매를 건조 등에 의해 증발 또는 제거하는 과정에서, 조성물의 농축에 수반하여, 스피노달 분해(습식 스피노달 분해)에 의한 상분리가 발생하고, 상간 거리가 비교적 규칙적인 표면 요철 구조(상분리 구조)를 형성해도 된다. 상분리를 이용하는 방법으로서는, 예를 들어, 일본 특허 공개 제2007-187746, 일본 특허 공개 제2008-225195, 일본 특허 공개 제2009-267775, 일본 특허 공개 제2011-175601, 일본 특허 공개 제2014-85371호 공보에 기재된 방법 등도 이용할 수 있다. 상분리 가능한 수지 성분의 조합으로서는, 중합성기를 갖는 (메트)아크릴계 중합체와, 우레탄(메트)아크릴레이트와, 실리콘(메트)아크릴레이트와, 셀룰로오스에스테르의 조합이 바람직하다.
실시예
이하에, 실시예에 기초하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 실시예 및 비교예에서 사용한 원료는 이하와 같으며, 얻어진 저마찰 필름을 이하의 방법으로 평가하였다.
[원료]
중합성기를 갖는 아크릴계 중합체 A: 다이셀·올넥스(주)제 「KRM8713B」
중합성기를 갖는 아크릴계 중합체 B: 다이셀·올넥스(주)제 「사이클로머 P」
아크릴계 중합체: 다이세이 파인케미컬(주)제 「8KX-078」
우레탄 변성 공중합 폴리에스테르 수지: 도요보(주)제 「바이런(등록 상표) UR-3200」
셀룰로오스아세테이트프로피오네이트: 이스트만사제 「CAP-482-20」, 아세틸화도=2.5％, 프로피오닐화도=46％, 폴리스티렌 환산 수 평균 분자량 75000
우레탄아크릴레이트: 신나까무라 가가꾸 고교(주)제 「UA-53H」
실리콘아크릴레이트: 다이셀·올넥스(주)제 「EBECRYL1360」
PMMA 비즈 A: 세끼스이 가가꾸 고교(주)제 「SSX-115」, 평균 입경 15㎛
PMMA 비즈 B: 세끼스이 가가꾸 고교(주)제 「SSX-110」, 평균 입경 10㎛
나노실리카 함유 아크릴계 자외선(UV) 경화성 화합물: JSR(주)제 「Z7501」
광 개시제 A: BASF 재팬(주)제 「이르가큐어184」
광 개시제 B: BASF 재팬(주)제 「이르가큐어907」
폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름: 미쓰비시 쥬시(주)제 「다이어포일」.
[저마찰층의 두께]
광학식 막 두께 측정기를 사용하여, 임의의 10군데를 측정하고, 평균값을 산출하였다.
[표면 형상]
JIS B0601에 준거하여, 광학식 표면 조도계((주)히타치 하이테크 사이언스제 「바트 스캔 R5500G」)를 사용하여, 주사 범위 2.5㎜ 사방, 주사 횟수 2회의 조건에서, 최대 단면 높이(Rt) 및 요철의 첨도(Rku)를 측정하였다.
[동마찰 계수 및 상대 동마찰 계수]
정동 마찰 측정기((주)트리니티 랩제 「핸디 트라이보마스터 TL201Ts」)를 사용하여, 측정 조건(하중 20g중, 속도 25㎜/초)에서 동마찰력(동마찰 계수)을 측정하였다. 접촉자로서는, 5㎜ 두께의 스펀지 시트(세메다인사제 「간극용 테이프 N-1」)에 인공 피부(뷰랙스사제 「바이오스킨」)를 첩부한 접촉자를 사용하였다. 상대 동마찰 계수는, 측정 대상인 필름의 동마찰력을, 유리(소다석회 유리)를 검체로 하여 측정한 동마찰력으로 나눔으로써 구하였다.
[손가락 미끄럼성]
손가락 미끄럼성의 평가는, 25㎛ 두께의 옵티컬 클리어 어드히시브(OCA) 필름을 사용하여, 얻어진 저마찰 필름의 기재층측을 아크릴판에 첩부한 것을 준비하고, 스마트폰을 조작하는 감각으로 필름상(저마찰층의 표면)을 집게 손가락을 슬라이드시킴으로써 행하였다. 20명의 피험자에 대하여 하기 5단계의 기준으로 평가 결과를 청취하였다.
1점: 손가락이 미끄러지기 어렵고, 조작의 도중에도 걸린다
2점: 미끄럼 초기에 걸림이 있고, 미끄러지기 시작한 후의 마찰감이 크다
3점: 미끄럼 초기에 걸림이 있고, 미끄러지기 시작한 후의 마찰감은 작다
4점: 미끄럼 초기에 조금 걸림이 있지만, 조작 중에는 마찰감을 느끼지 않는다
5점: 미끄럼 초기에 걸림이 없고, 조작 중에 마찰감을 느끼지 않는다.
실시예 1
중합성기를 갖는 아크릴계 중합체 A 216중량부, PMMA 비즈 A 1중량부, 광 개시제 A 1중량부, 광 개시제 B 1중량부를, 메틸에틸케톤 117중량부에 용해하였다. 이 용액을, 와이어 바 #14를 사용하여, PET 필름 상에 유연한 후, 100℃의 오븐 내에서 1분간 방치하고, 용매를 증발시켜서 두께 약 12㎛의 저마찰층을 형성시켰다. 그리고, 저마찰층에, 고압 수은 램프로부터의 자외선을 약 5초간 조사해서(적산 광량 약 100mJ/㎠ 조사) UV 경화 처리하여, 저마찰 필름을 얻었다.
실시예 2
중합성기를 갖는 아크릴계 중합체 B 50중량부, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트 4중량부, 우레탄아크릴레이트 76중량부, 실리콘아크릴레이트 1중량부, 광 개시제 A 1중량부, 광 개시제 B 1중량부를, 메틸에틸케톤 176중량부와 1-부탄올 28중량부의 혼합 용매에 용해하였다. 이 용액을, 와이어 바 #18을 사용하여, PET 필름 상에 유연한 후, 80℃의 오븐 내에서 1분간 방치하고, 용매를 증발시켜서 두께 약 9㎛의 저마찰층을 형성시켰다. 그리고, 저마찰층에, 고압 수은 램프로부터의 자외선을 약 5초간 조사(적산 광량 약 100mJ/㎠ 조사)하여 UV 경화 처리하여, 저마찰 필름을 얻었다.
비교예 1
중합성기를 갖는 아크릴계 중합체 A 216중량부, PMMA 비즈 B 1중량부, 광 개시제 A 1중량부, 광 개시제 B 1중량부를, 메틸에틸케톤 117중량부에 용해하였다. 이 용액을, 와이어 바 #14를 사용하여, PET 필름 상에 유연한 후, 100℃의 오븐 내에서 1분간 방치하고, 용매를 증발시켜서 두께 약 8㎛의 저마찰층을 형성시켰다. 그리고, 저마찰층에, 고압 수은 램프로부터의 자외선을 약 5초간 조사(적산 광량 약 100mJ/㎠ 조사)하여 UV 경화 처리하여, 저마찰 필름을 얻었다.
비교예 2
아크릴계 중합체 34.2중량부, 우레탄 변성 공중합 폴리에스테르 수지 20중량부, 나노실리카 함유 아크릴계 UV 경화성 화합물 166.3중량부, 실리콘아크릴레이트 0.2중량부, 광 개시제 A 1중량부, 광 개시제 B 1중량부를, 메틸에틸케톤 179중량부에 용해하였다. 이 용액을, 와이어 바 #16을 사용하여, PET 필름 상에 유연한 후, 80℃의 오븐 내에서 1분간 방치하고, 용매를 증발시켜서 두께 약 5㎛의 저마찰층을 형성시켰다. 그리고, 저마찰층에, 고압 수은 램프로부터의 자외선을 약 5초간 조사(적산 광량 약 100mJ/㎠ 조사)하여 UV 경화 처리하여, 저마찰 필름을 얻었다.
비교예 3
시판하고 있는 스마트폰용 보호 시트인 PM-A15FLGM(ELECOM사제)은 패키지에 「궁극의 손가락 미끄럼 필름」이나 「슈퍼 스무스 필름」이라고 명문화되어 있기 때문에, 손가락 미끄럼이 좋은 필름의 비교예로서 채용하였다.
비교예 4
시판하고 있는 스마트폰용 보호 시트인 PM-A15FLST(ELECOM사제)도 패키지에 「손가락 미끄럼 미끌미끌」이나 「슈퍼 스무스 필름」이라고 명문화되어 있기 때문에, 손가락 미끄럼이 좋은 필름의 비교예로서 채용하였다.
실시예 및 비교예에서 얻어진 저마찰 필름의 특성을 평가한 결과를 표 1에 나타내었다.
표 1의 결과로부터 명백해진 바와 같이, 실시예의 저마찰 필름은, 동마찰 계수 및 상대 동마찰 계수가 낮고 손가락 미끄럼성이 우수하다. 한편, 비교예 1, 3, 4와 같이 첨도만 높은 값이면 손가락 미끄럼성은 높아지지 않는다. 또한 비교예 2와 같이 최대 단면 높이만 높아도 실시예보다 손가락 미끄럼성이 떨어진다.
본 발명의 저마찰 필름은, 퍼스널 컴퓨터(태블릿 PC 등)나 스마트폰 등에 있어서의 터치 패널 디스플레이, 가전 제품의 하우징, 건축 재료 등의 각종 성형체의 표면을 커버하기 위한 표면 보호 또는 커버 필름으로서 이용할 수 있고, 특히, 손으로 접촉하여 조작하는 개소에 저마찰성을 부여함으로써 닿는 느낌을 높이는 필름으로서 유용하다.

Claims (12)

  1. 경화성 수지를 포함하는 경화성 조성물의 경화물로 형성되고, 또한 최표층에 배치된 저마찰층을 포함하며, 또한 이 저마찰층의 표면이 2 이상의 첨도(Rku) 및 1㎛ 이상의 최대 단면 높이(Rt)를 갖고, 또한 상기 표면에 대한 이면의 적어도 일부에 점착층이 형성된 필름이며,
    상기 경화성 수지가, 중합성기를 갖는 (메트)아크릴계 중합체를 포함하는 필름.
  2. 제1항에 있어서, 저마찰층의 표면의 동마찰 계수가 0.25 이하인 필름.
  3. 제1항에 있어서, 저마찰층의 표면의 상대 동마찰 계수가 0.3 이하인 필름.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 경화성 수지가, 우레탄(메트)아크릴레이트 및 실리콘(메트)아크릴레이트로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종을 더 포함하는 필름.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 경화성 조성물이 셀룰로오스에스테르를 더 포함하는 필름.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 경화성 조성물이 미립자를 포함하지 않는 필름.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 투명 수지로 형성된 기재층 상에 저마찰층이 적층되어 있는 필름.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 표면의 규소 원자의 존재율이 10％ 미만이고, 또한 표면의 불소 원자의 존재율이 20％ 미만인 필름.
  9. 경화성 수지를 포함하는 경화성 조성물을 경화하는 경화 공정을 포함하는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 필름의 제조 방법.
  10. 표면에 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 필름을 구비한 성형체.
  11. 제10항에 있어서, 디스플레이인 성형체.
  12. 경화성 수지를 포함하는 경화성 조성물의 경화물로 형성되고, 또한 최표층에 배치된 저마찰층을 포함하는 필름의 상기 저마찰층의 표면을 2 이상의 첨도(Rku) 및 1㎛ 이상의 최대 단면 높이(Rt)로 조정함으로써, 상기 표면에 대한 이면의 적어도 일부에 점착층이 형성된 필름의 손가락 미끄럼성을 향상시키는 방법이며,
    상기 경화성 수지가, 중합성기를 갖는 (메트)아크릴계 중합체를 포함하는 방법.
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