WO2013080683A1 - ハードコートフィルム及びその製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a hard coat film, and more specifically, a liquid crystal display device, a CRT display device, a plasma display device, an EL (electroluminescence) display device, a display device component such as a touch panel, and a window glass for buildings, automobiles, and trains.
- the present invention relates to a hard coat film in which a hard coat layer is provided on a thermoplastic resin film that can be used as a protective film, and a method for producing the same.
- a polarizing plate is attached to one side or both sides of a liquid crystal cell in which liquid crystal is sealed between two electrode substrates on which transparent electrodes are formed because of the image forming method.
- a hard coat layer is usually provided on both surfaces of a polarizer obtained by adsorbing and stretching and orienting a dichroic material such as iodine or a dichroic dye on a polyvinyl alcohol film to improve scratch resistance.
- a protective film such as a triacetylcellulose film provided is bonded using a polyvinyl alcohol adhesive.
- liquid crystal display devices are often used for a long period of time under high temperature conditions due to their wide use, and there is a demand for liquid crystal display devices with little change in hue according to the application used.
- liquid crystal display devices are often used for in-vehicle devices and portable information terminals, and accordingly, the optical properties of polarizing plates are also deteriorated when left under high temperature conditions or high temperature and high humidity conditions. Durability is not required.
- the present invention has a hard coat film having a transparent film substrate made of a thermoplastic acrylic resin having excellent moisture resistance and a hard coat layer having good adhesion, and having excellent surface strength (pencil hardness, scratch resistance). And it aims at providing the manufacturing method.
- the present inventor has a specific range of number of acrylic groups per molecule on a transparent film substrate made of a thermoplastic acrylic resin having low moisture permeability, and has a weight average molecular weight.
- a hard coat layer containing a specific range of urethane acrylate resin has been found that the above problem can be solved by providing a hard coat layer containing a specific range of urethane acrylate resin.
- the present invention has the following configuration.
- (Configuration 1) A hard coat film having a hard coat layer on a transparent film substrate made of a thermoplastic acrylic resin, wherein the hard coat layer is a urethane acrylate resin having a weight average molecular weight of 3000 to 6000 having 6 to 14 acrylic groups per molecule. And a polyfunctional acrylic monomer having 3 or more acrylic groups per molecule.
- (Configuration 2) The hard coat film according to constitution 1, wherein the weight blending ratio of the urethane acrylate resin and the polyfunctional acrylic monomer is 25/75 to 75/25.
- (Configuration 3) A urethane acrylate resin having a molecular weight of 3000 to 6000 having 6 to 14 acrylic groups per molecule and a polyfunctional acrylic monomer having three or more acrylic groups per molecule on a transparent film substrate made of a thermoplastic acrylic resin. It is a method for producing a hard coat film, which comprises applying a coating composition to form a hard coat layer, drying in an atmosphere of 100 ° C. or higher, and then irradiating with ultraviolet rays.
- the hard coat film of this invention is the structure which has a hard-coat layer on the transparent film base material which consists of a thermoplastic acrylic resin.
- the transparent film substrate of the present invention is made of a thermoplastic acrylic resin having low moisture permeability, and for example, a film containing a thermoplastic methacrylic resin is suitable. This methacrylic resin is obtained by polymerizing a monomer mixture containing an alkyl methacrylate.
- alkyl methacrylate methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, sec-butyl methacrylate, tert-butyl methacrylate, pentyl methacrylate, hexyl methacrylate, octyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, dodecyl methacrylate, myristyl Examples thereof include methacrylate, palmityl methacrylate, stearyl methacrylate, behenyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, and phenyl methacrylate.
- alkyl methacrylates having 1 to 4 carbon atoms in the alkyl group are preferred, and methyl methacrylate is particularly preferred.
- These alkyl metallates may be used alone or in combination of two or more.
- a (meth) acrylic resin having a lactone ring structure obtained by polymerizing a monomer mixture containing a compound obtained by cyclizing the pentyl methacrylate or the like is desirable. Since the (meth) acrylic resin having such a lactone ring structure has low moisture permeability and excellent heat resistance, it is possible to obtain a film with little change in optical properties even in a high temperature and high humidity environment. it can.
- the urethane acrylate resin constituting the hard coat layer is obtained by reacting a polyhydric alcohol, a polyvalent isocyanate and a hydroxyl group-containing acrylate (hydroxy acrylate) or a hydroxyl group-containing (meth) acrylate (hydroxy (meth) acrylate).
- the urethane acrylate resin used must have a weight average molecular weight in the range of 3000 to 6000 and 6 to 14 acrylic groups in one molecule.
- the weight average molecular weight is in the range of 4000 to 5000, and the number of acrylic groups in one molecule is 8 to 12.
- the weight average molecular weight is less than 3000, the surface strength (pencil hardness and scratch resistance) of the hard coat layer is difficult to be obtained, although it can penetrate into the transparent film base material and provide adhesion.
- the weight average molecular weight is greater than 6000, it will be difficult to penetrate into the transparent film substrate and it will be difficult to obtain adhesion.
- the number of acrylic groups in one molecule is less than 6, the curing density after UV curing becomes small, and the surface strength (pencil hardness and scratch resistance) of the hard coat layer is difficult to obtain.
- the weight average molecular weight of urethane acrylate resin was calculated
- the hard coat layer containing the urethane acrylate resin further contains a polyfunctional acrylic monomer from the viewpoint of improving the action effect (particularly surface strength).
- the polyfunctional acrylate monomer include trimethylolpropane triacrylate, trimethylolethane triacrylate, tetramethylolmethane triacrylate, tetramethylolmethane tetraacrylate, pentaglycerol triacrylate, pentaerythritol diacrylate, pentaerythritol triacrylate, and pentaerythritol.
- oligomers such as a dimer and a trimer of the said monomer, may be sufficient.
- polyfunctional acrylic monomers it is preferable from the viewpoint of surface strength (hardness and scratch resistance) to use a polyfunctional acrylic monomer having 3 or more acrylic groups per molecule.
- the number of acrylic groups per molecule is 18 or less from a viewpoint of adhesiveness with a transparent film base material.
- the weight blending ratio of the urethane acrylate resin and the polyfunctional acrylic monomer is in the range of 75/25 to 25/75. Preferably there is. More preferably, it is 60/40 to 40/60.
- the weight blending ratio of the urethane acrylate resin is larger than 75, the effect shrinkage becomes large, and it becomes difficult to obtain adhesion with the transparent film substrate.
- the weight blending ratio of the polyfunctional acrylic monomer is larger than 75, the adhesion to the transparent film substrate can be obtained, but the surface strength (abrasion resistance, pencil hardness) of the hard coat layer is hardly obtained.
- Photopolymerization initiator In the present invention, as a method of curing the ultraviolet curable resin such as the urethane acrylate resin or the polyfunctional acrylic monomer, a method of irradiating ultraviolet rays can be used. When this method is used, it is preferable to add a photopolymerization initiator to the ultraviolet curable resin.
- the photopolymerization initiator include acetophenone, benzophenone, benzoyl methyl ether, benzoyl ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin isobutyl ether, dibenzyl, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, Tetramethylthiuram monosulfide, tetramethylthiuram disulfide, thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-methylthioxanthone, 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one compounds, etc. Can be used. Among them, 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one having high surface curability is preferable.
- various leveling agents can be used in the hard coat layer for the purpose of improving the coating property to the transparent film substrate.
- Fluorine-based, acrylic-based, silicone-based, and adducts or mixtures thereof can be used. Among them, those having a reactive acrylic group that hardly bleed out to the hard coat layer surface are desirable.
- the addition amount can be in the range of 0.03 to 3.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the ultraviolet curable resin.
- the hard coat paint used for coating and forming the hard coat layer includes, in addition to the hard coat layer resin such as the urethane acrylate resin and polyfunctional acrylic monomer, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, a heat Various additives such as curable resins and antifoaming agents can be added as necessary.
- the hard coat layer resin such as the urethane acrylate resin and polyfunctional acrylic monomer, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, a heat
- additives such as curable resins and antifoaming agents can be added as necessary.
- an organic solvent for converting the resin for hard coat layers into a paint those having a boiling point of 50 ° C. to 150 ° C. are preferable from the viewpoint of workability during coating and drying properties.
- organic solvents such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, normal propyl alcohol, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, toluene, methyl cellosolve, ethyl cellosolve alone or A combination of several types can be used as appropriate.
- Method for manufacturing (coating) hard coat layer In order to apply the hard coat paint onto a transparent film substrate made of a thermoplastic acrylic resin, any known coating method can be used. For example, the reverse coating method, the gravure coating method, the bar coating method, the die coating method, the spray coating method, the kiss coating method, the wire bar coating method, the curtain coating method, etc. may be mentioned, and these methods may be used alone or in combination. Good.
- the present invention also provides a method for producing a hard coat film. That is, according to the present invention, a urethane acrylate resin having a weight average molecular weight of 3000 to 6000 having 6 to 14 acrylic groups per molecule and an acrylic group per molecule on a transparent film substrate made of a thermoplastic acrylic resin. A coating containing a polyfunctional acrylic monomer having 3 or more is applied to form a hard coat layer, dried in an atmosphere of 100 ° C. or higher, and then irradiated with ultraviolet rays, whereby the acrylic film substrate, the hard coat layer, It is possible to produce a hard coat film having excellent surface adhesion (pencil hardness, scratch resistance).
- the drying temperature is preferably 100 ° C. or higher and 150 ° C. or lower. If it is less than 100 degreeC, the fluidity
- the wavelength of ultraviolet rays used for the ultraviolet irradiation after the drying is preferably in the range of 200 to 400 nm.
- As preferable ultraviolet irradiation conditions for example, an illuminance of 80 to 120 mW / cm 2 and an irradiation amount of 70 to 500 mJ / cm 2 are desirable.
- an ultraviolet irradiation device for example, an irradiation device including a lamp light source such as a high pressure mercury lamp, a low pressure mercury lamp, a metal halide lamp, or an excimer lamp, a pulse such as an argon ion laser or a helium neon laser, or a continuous laser light source is used. Is possible.
- a low reflection layer may be provided on the hard coat layer in order to suppress reflection on the surface.
- a low reflection layer a low refractive index layer single layer formed of a fluorine-containing compound or the like, or a resin layer lamination of a low refractive index layer and a high refractive index layer so that the light reflectance at 550 nm is 1% or less.
- the method for forming the low reflection layer include formation of a metal film by vapor deposition or the like, and lamination of a resin layer by coating.
- Example 1 Preparation of transparent film substrate
- Pellets made of methacrylic resin were sufficiently vacuum-dried, then supplied to an extruder and made into a sheet by a melt extruder to produce an unstretched film. Then, it extended
- urethane acrylate resin (trade name: Art Resin UN-904, manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd., weight average molecular weight: 4900, number of acrylic groups per molecule (hereinafter referred to as functional group number): 10) 100 parts by weight of a polyfunctional acrylic monomer (trade name: Light acrylate PE-4A, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., 4 functional groups per molecule) so that the blending ratio is 50/50, photopolymerization initiator 2 -Methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (trade name: Irgacure 907, manufactured by BASF Corp.) 5.0 parts by weight,> N—CH 3 type hindered amine system Stir 3.2 parts by weight of a light stabilizer (trade name: Tinuvin 292, manufactured by BASF Corp.) and normal propanol / toluen
- the hard coat layer paint obtained was applied to one side of the uniaxially oriented acrylic film produced above using a bar coater and dried in a drying oven at 100 ° C. for 20 seconds to form a hard coat layer having a thickness of 4.5 ⁇ m. Formed. This was cured at a UV irradiation amount of 100 mJ / cm 2 using a UV irradiation device set at a height of 60 mm from the coated surface to prepare a hard coat film.
- Example 2 The blending ratio of urethane acrylate resin (trade name: Art Resin UN-904, manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd.) and polyfunctional acrylic monomer (trade name: light acrylate PE-4A, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) is 75/25.
- a hard coat film was produced in the same manner as in Example 1 except that.
- Example 3 The blending ratio of urethane acrylate resin (trade name: Art Resin UN-904, manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd.) and polyfunctional acrylic monomer (trade name: light acrylate PE-4A, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) is 25/75.
- a hard coat film was produced in the same manner as in Example 1 except that.
- Example 4 A separable flask equipped with a thermometer and a stirrer is charged with 400 parts of an isocyanate compound composed of polycaprolactone derived from polycaprolactone and hexamethylene diisocyanate, weight average molecular weight: 2500, molecular weight distribution (Mw / Mn): 1.36.
- Example 5 The blending amount of the isocyanate compound and hydroxyethyl acrylate was changed to obtain an ultraviolet curable urethane acrylate having a weight average molecular weight of 4900 and 14 functional groups per molecule.
- a hard coat film was produced in the same manner as in Example 1 except that the ultraviolet curable urethane acrylate obtained by the above synthesis method was used for the urethane acrylate resin.
- Example 6 The blending amount of the isocyanate compound and hydroxyethyl acrylate was changed to obtain an ultraviolet curable urethane acrylate having a weight average molecular weight of 3000 and 6 functional groups per molecule.
- a hard coat film was produced in the same manner as in Example 1 except that the ultraviolet curable urethane acrylate obtained by the above synthesis method was used for the urethane acrylate resin.
- Example 7 The blending amount of the isocyanate compound and hydroxyethyl acrylate was changed to obtain an ultraviolet curable urethane acrylate having a weight average molecular weight of 3000 and 14 functional groups per molecule.
- a hard coat film was produced in the same manner as in Example 1 except that the ultraviolet curable urethane acrylate obtained by the above synthesis method was used for the urethane acrylate resin.
- Example 8 The blending amount of the isocyanate compound and hydroxyethyl acrylate was changed to obtain an ultraviolet curable urethane acrylate having a weight average molecular weight of 6000 and a functional group number of 6 per molecule.
- a hard coat film was produced in the same manner as in Example 1 except that the ultraviolet curable urethane acrylate obtained by the above synthesis method was used for the urethane acrylate resin.
- Example 9 The blending amount of the isocyanate compound and hydroxyethyl acrylate was changed to obtain an ultraviolet curable urethane acrylate having a weight average molecular weight of 6000 and 14 functional groups per molecule.
- a hard coat film was produced in the same manner as in Example 1 except that the ultraviolet curable urethane acrylate obtained by the above synthesis method was used for the urethane acrylate resin.
- Example 10 A hard coat film was produced in the same manner as in Example 1 except that the drying temperature was 130 ° C.
- Example 11 As in Example 1, except that light acrylate PE-3A (trade name, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) was used as the polyfunctional acrylic monomer instead of light acrylate PE-4A (trade name). A hard coat film was produced.
- PE-3A trade name, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.
- Example 12 Except that the blending ratio of urethane acrylate resin (trade name: Art Resin UN-904, manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd.) and light acrylate PE-3A (trade name, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) was 75/25. A hard coat film was produced in the same manner as in Example 11.
- urethane acrylate resin trade name: Art Resin UN-904, manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd.
- PE-3A trade name, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.
- Example 13 Except that the mixing ratio of urethane acrylate resin (trade name: Art Resin UN-904, manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd.) and light acrylate PE-3A (trade name, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) was 25/75. A hard coat film was produced in the same manner as in Example 11.
- urethane acrylate resin trade name: Art Resin UN-904, manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd.
- PE-3A trade name, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.
- Example 14 A hard coat film was produced in the same manner as in Example 11 except that the drying temperature was 130 ° C.
- Example 15 The same procedure as in Example 1 was used except that light acrylate DPE-6A (trade name, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) was used as the polyfunctional acrylic monomer in place of the light acrylate PE-4A (trade name). A hard coat film was produced.
- light acrylate DPE-6A trade name, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.
- PE-4A trade name
- Example 16 Except that the mixing ratio of urethane acrylate resin (trade name: Art Resin UN-904, manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd.) and light acrylate DPE-6A (trade name, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) was 75/25 A hard coat film was produced in the same manner as in Example 15.
- urethane acrylate resin trade name: Art Resin UN-904, manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd.
- light acrylate DPE-6A trade name, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.
- Example 17 The same as in Example 15 except that the blending ratio of urethane acrylate resin (trade name: Art Resin UN-904, manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd.) and light acrylate DPE-6A (trade name) was 25/75. A coated film was produced.
- urethane acrylate resin trade name: Art Resin UN-904, manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd.
- light acrylate DPE-6A trade name
- Example 18 A hard coat film was produced in the same manner as in Example 15 except that the drying temperature was 130 ° C.
- Example 1 A hard coat film was produced in the same manner as in Example 1 except that only the urethane acrylate resin (Art Resin UN-904) was used as the ultraviolet curable resin.
- Example 2 A hard coat film was produced in the same manner as in Example 1 except that only a polyfunctional acrylic monomer (trade name: Light Acrylate PE-4A, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) was used as the ultraviolet curable resin.
- a polyfunctional acrylic monomer (trade name: Light Acrylate PE-4A, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) was used as the ultraviolet curable resin.
- Example 3 A hard coat film was produced in the same manner as in Example 1 except that Art Resin UN-3320HS (15 functional groups, weight average molecular weight 5000, manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd.) was used as the polyurethane acrylate resin.
- Art Resin UN-3320HS (15 functional groups, weight average molecular weight 5000, manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd.) was used as the polyurethane acrylate resin.
- Example 4 A hard coat film was prepared in the same manner as in Example 1 except that Art Resin UN-952 (10 functional groups, weight average molecular weight 9000, manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd.) was used as the polyurethane acrylate resin.
- Art Resin UN-952 (10 functional groups, weight average molecular weight 9000, manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd.) was used as the polyurethane acrylate resin.
- Example 5 The blending amount of the isocyanate compound and hydroxyethyl acrylate was changed to obtain an ultraviolet curable urethane acrylate having a weight average molecular weight of 3000 and 5 functional groups per molecule.
- a hard coat film was produced in the same manner as in Example 1 except that the ultraviolet curable urethane acrylate obtained by the above synthesis method was used for the urethane acrylate resin.
- Example 6 The blending amount of the isocyanate compound and hydroxyethyl acrylate was changed to obtain an ultraviolet curable urethane acrylate having a weight average molecular weight of 6500 and a functional group number of 10 per molecule.
- a hard coat film was produced in the same manner as in Example 1 except that the ultraviolet curable urethane acrylate obtained by the above synthesis method was used for the urethane acrylate resin.
- Example 7 The blending amount of the isocyanate compound and hydroxyethyl acrylate was changed to obtain an ultraviolet curable urethane acrylate having a weight average molecular weight of 2500 and 10 functional groups per molecule.
- a hard coat film was produced in the same manner as in Example 1 except that the ultraviolet curable urethane acrylate obtained by the above synthesis method was used for the urethane acrylate resin.
- Pencil hardness Using a pencil with a hardness of 3H, the pencil hardness was measured by a test method shown in JIS K5600 under a load of 500 g. The pencil surface was tilted 45 °, and the film surface was scratched about 5 times by mm to confirm the presence or absence of scratches. The evaluation criteria are as follows, and ⁇ and ⁇ are good. ⁇ : 0 wounds, ⁇ : 1 wound, ⁇ : 2 wounds, ⁇ : 3-5 wounds
- the hard coat layer has a urethane acrylate resin having a weight average molecular weight of 3000 to 6000 having 6 to 14 acrylic groups per molecule, and a polyfunctional acrylic monomer having 3 or more acrylic groups per molecule. It was confirmed that the hard coat films of Examples 1 to 18 containing No. 1 had good adhesion, pencil hardness and scratch resistance properties.
- Comparative Example 1 using only the urethane acrylate resin, the surface strength of the hard coat layer is good, but the adhesion cannot be obtained. Further, in Comparative Example 2 using only the polyfunctional acrylic monomer, although the adhesion is good, the surface strength of the hard coat layer cannot be obtained. Moreover, in the comparative example 3 using the urethane acrylate resin whose acrylic group number per molecule is larger than 14, good adhesion cannot be obtained. Moreover, also in the comparative example 4 using the urethane acrylate resin whose weight average molecular weight is larger than 6000, favorable adhesiveness is not obtained.
- Comparative Example 5 using a urethane acrylate resin having an acrylic group number of less than 6 per molecule, the surface strength of the hard coat layer cannot be obtained.
- Comparative Example 6 using a urethane acrylate resin having a weight average molecular weight larger than 6000, good adhesion cannot be obtained.
- Comparative Example 7 using a urethane acrylate resin having a weight average molecular weight smaller than 3000, the surface strength of the hard coat layer cannot be obtained.
- Reference Example 1 in which the drying temperature after application of the hard coat layer on the film substrate is set to a temperature lower than 100 ° C (90 ° C), good adhesion cannot be obtained.
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Abstract
耐湿性に優れた熱可塑性アクリル樹脂からなる透明フィルム基材と密着性の良好なハードコート層を有するとともに、表面強度(鉛筆硬度、耐擦傷性)に優れたハードコートフィルムを提供する。 本発明のハードコートフィルムは、熱可塑性アクリル樹脂からなる透明フィルム基材上にハードコート層を有してなる。前記ハードコート層は、1分子あたり6~14個のアクリル基を有する重量平均分子量3000~6000のウレタンアクリレート樹脂および1分子あたり3個以上のアクリル基を有する多官能アクリルモノマーを重量配合比25/75~75/25で含有する。
Description
本発明は、ハードコートフィルムに関し、更に詳しくは、液晶表示装置、CRT表示装置、プラズマ表示装置、EL(エレクトロルミネッセンス)表示装置、タッチパネルなどの表示装置部品、及び建築物、自動車、電車の窓ガラスなどの保護フィルムとして使用することができる熱可塑性樹脂フィルム上にハードコート層を設けたハードコートフィルム及びその製造方法に関する。
液晶表示装置において、その画像形成方式から、透明電極を形成した2枚の電極基板間に液晶を封入した液晶セルの片側または両側に偏光板が貼り付けられている。このような偏光板としては、通常、ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素や二色性染料等の二色性材料を吸着、延伸配向させた偏光子の両面に、耐擦傷性向上のためハードコート層を設けたトリアセチルセルロースフィルム等の保護フィルムを、ポリビニルアルコール系接着剤を介して接着したものが一般的に使用されている。
近年では、液晶表示装置はその広範な利用に伴い高温条件下等で長期間使用される場合も多くなり、その利用される用途に応じた色相の変化の少ない液晶表示装置が求められている。例えば、液晶表示装置は車載用や携帯情報端末用として用いられることが多くなり、それに伴い偏光板にも、高温条件下に放置したときや高温高湿条件下に放置したときの光学特性が劣化しないような耐久性が求められている。
偏光板の耐熱性を向上させる技術としては、偏光子または接着剤中に亜鉛を含有させることにより、偏光子の加熱時における色相変化を抑制する方法が提案されている(下記特許文献1、特許文献2)。しかしながら、これらの方法によっても、偏光板の耐湿性を改善することはできない。
また、偏光板用の保護フィルムに耐熱性と耐湿性の高いノルボルネン系樹脂をはじめとする非晶性ポリオレフィン系樹脂からなるフィルムを使用する方法も提案されているが、樹脂が非常に高価であること、またフィルムとハードコート層間の密着性が得られ難いことから改善には至っていない。
また、偏光板用の保護フィルムに耐熱性と耐湿性の高いノルボルネン系樹脂をはじめとする非晶性ポリオレフィン系樹脂からなるフィルムを使用する方法も提案されているが、樹脂が非常に高価であること、またフィルムとハードコート層間の密着性が得られ難いことから改善には至っていない。
そこで、耐湿性に優れるフィルムとして、透湿性の低いアクリルフィルムをハードコートフィルムの基材に使用することが提案されている。しかし、アクリルフィルムはトリアセチルセルロースフィルムに比べ基材表面の平滑性が高く、樹脂層と接する面積が小さいため、ハードコートフィルム基材にアクリルフィルムを用いた場合、アクリルフィルムとハードコート層との密着性が不足する問題があった。この問題に対して、紫外線硬化型樹脂などのハードコート層を形成する塗料を塗布する面にコロナ放電処理、プラズマ照射処理、電子線照射処理、他の表面活性化処理を施す方法が提案されている(下記特許文献3)。
しかしながら、アクリルフィルムのハードコート層を形成する面に上述のコロナ放電処理、プラズマ照射処理などを施した場合、ハードコート層とアクリルフィルムとの密着性は若干向上するものの、十分なレベルではなく、更なる密着性の改善が求められている。
そこで、本発明は、耐湿性に優れた熱可塑性アクリル樹脂からなる透明フィルム基材と密着性の良好なハードコート層を有するとともに、表面強度(鉛筆硬度、耐擦傷性)に優れたハードコートフィルムおよびその製造方法を提供することを目的とする。
そこで、本発明は、耐湿性に優れた熱可塑性アクリル樹脂からなる透明フィルム基材と密着性の良好なハードコート層を有するとともに、表面強度(鉛筆硬度、耐擦傷性)に優れたハードコートフィルムおよびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意研究の結果、透湿性の低い熱可塑性アクリル樹脂からなる透明フィルム基材上に、1分子あたり特定範囲個数のアクリル基を有し、かつ重量平均分子量が特定の範囲のウレタンアクリレート樹脂を含有するハードコート層を設けることで上記課題を解決できることを見い出した。
すなわち本発明は、以下の構成を有するものである。
(構成1)
熱可塑性アクリル樹脂からなる透明フィルム基材上にハードコート層を有するハードコートフィルムにおいて、前記ハードコート層は、1分子あたり6~14個のアクリル基を有する重量平均分子量3000~6000のウレタンアクリレート樹脂および1分子あたり3個以上のアクリル基を有する多官能アクリルモノマーを含有することを特徴とするハードコートフィルムである。
(構成1)
熱可塑性アクリル樹脂からなる透明フィルム基材上にハードコート層を有するハードコートフィルムにおいて、前記ハードコート層は、1分子あたり6~14個のアクリル基を有する重量平均分子量3000~6000のウレタンアクリレート樹脂および1分子あたり3個以上のアクリル基を有する多官能アクリルモノマーを含有することを特徴とするハードコートフィルムである。
(構成2)
前記ウレタンアクリレート樹脂と前記多官能アクリルモノマーの重量配合比が25/75~75/25であることを特徴とする構成1に記載のハードコートフィルムである。
(構成3)
熱可塑性アクリル樹脂からなる透明フィルム基材上に、1分子あたり6~14個のアクリル基を有する分子量3000~6000のウレタンアクリレート樹脂、および1分子あたりアクリル基を3個以上有する多官能アクリルモノマーを含有する塗料を塗布してハードコート層を形成し、100℃以上の雰囲気で乾燥後、紫外線照射を行うことを特徴とするハードコートフィルムの製造方法である。
前記ウレタンアクリレート樹脂と前記多官能アクリルモノマーの重量配合比が25/75~75/25であることを特徴とする構成1に記載のハードコートフィルムである。
(構成3)
熱可塑性アクリル樹脂からなる透明フィルム基材上に、1分子あたり6~14個のアクリル基を有する分子量3000~6000のウレタンアクリレート樹脂、および1分子あたりアクリル基を3個以上有する多官能アクリルモノマーを含有する塗料を塗布してハードコート層を形成し、100℃以上の雰囲気で乾燥後、紫外線照射を行うことを特徴とするハードコートフィルムの製造方法である。
本発明によれば、耐湿性に優れた熱可塑性アクリル樹脂からなる透明フィルム基材と密着性の良好なハードコート層を有するとともに、表面強度(鉛筆硬度、耐擦傷性)に優れたハードコートフィルムおよびその製造方法を提供することができる。
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。
本発明のハードコートフィルムは、熱可塑性アクリル樹脂からなる透明フィルム基材上にハードコート層を有する構成である。
本発明のハードコートフィルムは、熱可塑性アクリル樹脂からなる透明フィルム基材上にハードコート層を有する構成である。
(透明フィルム基材)
まず、上記透明フィルム基材について説明する。
本発明の透明フィルム基材は、透湿性の低い熱可塑性アクリル樹脂からなり、例えば熱可塑性のメタクリル系樹脂を含有するフィルムが好適である。このメタクリル系樹脂は、アルキルメタクリレートを含有する単量体混合物を重合することによって得られる。アルキルメタクリレートとしては、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n-ブチルメタクリレート、sec-ブチルメタクリレート、tert-ブチルメタクリレート、ペンチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、オクチルメタクリレート、2-エチルヘキシルメタクリレート、ドデシルメタクリレート、ミリスチルメタクリレート、パルミチルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、ベヘニルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、フェニルメタクリレートなどが挙げられる。これらのうち、アルキル基の炭素数が1~4であるアルキルメタクリレートが好ましく、メチルメタクリレートが特に好ましい。これらのアルキルメタリレートは単独で用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いても良い。中でも例えば上記ペンチルメタクリレート等を環化させている化合物を含有する単量体混合物を重合することによって得られるラクトン環構造を有する(メタ)アクリル系樹脂が望ましい。このようなラクトン環構造を有する(メタ)アクリル系樹脂は、透湿度が低く、さらには耐熱性にも優れるため、高温高湿の環境下においても、光学特性の変化の小さいフィルムを得ることができる。
まず、上記透明フィルム基材について説明する。
本発明の透明フィルム基材は、透湿性の低い熱可塑性アクリル樹脂からなり、例えば熱可塑性のメタクリル系樹脂を含有するフィルムが好適である。このメタクリル系樹脂は、アルキルメタクリレートを含有する単量体混合物を重合することによって得られる。アルキルメタクリレートとしては、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n-ブチルメタクリレート、sec-ブチルメタクリレート、tert-ブチルメタクリレート、ペンチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、オクチルメタクリレート、2-エチルヘキシルメタクリレート、ドデシルメタクリレート、ミリスチルメタクリレート、パルミチルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、ベヘニルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、フェニルメタクリレートなどが挙げられる。これらのうち、アルキル基の炭素数が1~4であるアルキルメタクリレートが好ましく、メチルメタクリレートが特に好ましい。これらのアルキルメタリレートは単独で用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いても良い。中でも例えば上記ペンチルメタクリレート等を環化させている化合物を含有する単量体混合物を重合することによって得られるラクトン環構造を有する(メタ)アクリル系樹脂が望ましい。このようなラクトン環構造を有する(メタ)アクリル系樹脂は、透湿度が低く、さらには耐熱性にも優れるため、高温高湿の環境下においても、光学特性の変化の小さいフィルムを得ることができる。
(ウレタンアクリレート樹脂)
本発明において、ハードコート層を構成するウレタンアクリレート樹脂は、多価アルコール、多価イソシアネート及び水酸基含有アクリレート(ヒドロキシアクリレート)あるいは水酸基含有(メタ)アクリレート(ヒドロキシ(メタ)アクリレート)を反応させることで得ることができる。なお、ウレタンアクリレート樹脂の各種特性は、多価アルコールの構造、多価イソシアネートの種類、及び水酸基含有アクリレート(ヒドロキシアクリレート)あるいは水酸基含有(メタ)アクリレート(ヒドロキシ(メタ)アクリレート)のアクリル基(CH2=CH-CO-、CH2=C(CH3)-CO-)の数によって調整することができる。
本発明において、ハードコート層を構成するウレタンアクリレート樹脂は、多価アルコール、多価イソシアネート及び水酸基含有アクリレート(ヒドロキシアクリレート)あるいは水酸基含有(メタ)アクリレート(ヒドロキシ(メタ)アクリレート)を反応させることで得ることができる。なお、ウレタンアクリレート樹脂の各種特性は、多価アルコールの構造、多価イソシアネートの種類、及び水酸基含有アクリレート(ヒドロキシアクリレート)あるいは水酸基含有(メタ)アクリレート(ヒドロキシ(メタ)アクリレート)のアクリル基(CH2=CH-CO-、CH2=C(CH3)-CO-)の数によって調整することができる。
本発明において、使用されるウレタンアクリレート樹脂は、重量平均分子量が3000~6000の範囲で、且つ1分子中のアクリル基の数が6~14個であることが必要である。好ましくは重量平均分子量が4000~5000の範囲で、且つ1分子中のアクリル基の数が8~12個である。
重量平均分子量は3000より小さいと、透明フィルム基材へ適度に浸透し密着性が得られるものの、ハードコート層の表面強度(鉛筆硬度や耐擦傷性)が得られ難い。一方、重量平均分子量が6000より大きいと、透明フィルム基材へ浸透し難くなり密着性が得られ難くなる。
また、1分子中のアクリル基数は6個より少ないと、紫外線硬化後の硬化密度が小さくなりハードコート層の表面強度(鉛筆硬度や耐擦傷性)が得られ難い。一方、1分子中のアクリル基数が14個より多いと硬化収縮が大きくなり透明フィルム基材とハードコート層の密着性が得られ難くなる。
なお、本発明において、ウレタンアクリレート樹脂の重量平均分子量は、GPC(ゲルパーミエーション・ガスクロマトグラフィー)法により、下記の測定条件で、標準ポリスチレンを基準にして求めた。
移動相流量:1ml/分、カラム温度:40℃、試料注入量:10μl、試料濃度:0.2mg/ml
また、本発明において、ウレタンアクリレート樹脂の1分子中のアクリル基数は、フーリエ変換型赤外分光光度計(FT-IR)及びNMR(核磁気共鳴吸収)を用いて測定した。
また、1分子中のアクリル基数は6個より少ないと、紫外線硬化後の硬化密度が小さくなりハードコート層の表面強度(鉛筆硬度や耐擦傷性)が得られ難い。一方、1分子中のアクリル基数が14個より多いと硬化収縮が大きくなり透明フィルム基材とハードコート層の密着性が得られ難くなる。
なお、本発明において、ウレタンアクリレート樹脂の重量平均分子量は、GPC(ゲルパーミエーション・ガスクロマトグラフィー)法により、下記の測定条件で、標準ポリスチレンを基準にして求めた。
移動相流量:1ml/分、カラム温度:40℃、試料注入量:10μl、試料濃度:0.2mg/ml
また、本発明において、ウレタンアクリレート樹脂の1分子中のアクリル基数は、フーリエ変換型赤外分光光度計(FT-IR)及びNMR(核磁気共鳴吸収)を用いて測定した。
(多官能アクリルモノマー(紫外線硬化樹脂))
本発明においては、作用効果向上(特に表面強度)の点で、上記ウレタンアクリレート樹脂を含有するハードコート層は、さらに多官能アクリルモノマーを含有することが好ましい。
多官能アクリレートのモノマーとしては、例えばトリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、テトラメチロールメタントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、ペンタグリセロールトリアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、グリセリントリアクリレート、ジペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、トリス(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールエタントリメタクリレート、テトラメチロールメタントリメタクリレート、テトラメチロールメタンテトラメタクリレート、ペンタグリセロールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールジメタクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、グリセリントリメタクリレート、ジペンタエリスリトールトリメタクリレート、ジペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールペンタメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、イソボロニルアクリレート等が好ましく挙げられる。これらの化合物は、それぞれ単独または2種以上を混合して用いられる。また、上記モノマーの2量体、3量体等のオリゴマーであってもよい。これらの多官能アクリルモノマーの中でも、1分子あたり3個以上のアクリル基を有する多官能アクリルモノマーを使用することが表面強度(硬度、耐擦傷性)の点から好ましい。なお、1分子あたりのアクリル基数は、透明フィルム基材との密着性の観点から、18個以下であることが好ましい。
本発明においては、作用効果向上(特に表面強度)の点で、上記ウレタンアクリレート樹脂を含有するハードコート層は、さらに多官能アクリルモノマーを含有することが好ましい。
多官能アクリレートのモノマーとしては、例えばトリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、テトラメチロールメタントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、ペンタグリセロールトリアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、グリセリントリアクリレート、ジペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、トリス(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールエタントリメタクリレート、テトラメチロールメタントリメタクリレート、テトラメチロールメタンテトラメタクリレート、ペンタグリセロールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールジメタクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、グリセリントリメタクリレート、ジペンタエリスリトールトリメタクリレート、ジペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールペンタメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、イソボロニルアクリレート等が好ましく挙げられる。これらの化合物は、それぞれ単独または2種以上を混合して用いられる。また、上記モノマーの2量体、3量体等のオリゴマーであってもよい。これらの多官能アクリルモノマーの中でも、1分子あたり3個以上のアクリル基を有する多官能アクリルモノマーを使用することが表面強度(硬度、耐擦傷性)の点から好ましい。なお、1分子あたりのアクリル基数は、透明フィルム基材との密着性の観点から、18個以下であることが好ましい。
本発明において、ハードコート層を構成する上記ウレタンアクリレート樹脂に上記多官能アクリルモノマーを併用する場合、これらウレタンアクリレート樹脂と多官能アクリルモノマーの重量配合比率は、75/25~25/75の範囲にあることが好ましい。更に好ましくは60/40~40/60である。ウレタンアクリレート樹脂の重量配合比が75よりも大きい場合、効果収縮が大きくなり、透明フィルム基材との密着性が得られ難くなる。一方、多官能アクリルモノマーの重量配合比が75よりも大きい場合、透明フィルム基材との密着性は得られるものの、ハードコート層の表面強度(耐擦傷性、鉛筆硬度)が得られ難くなる。
(光重合開始剤)
本発明において、上記ウレタンアクリレート樹脂や多官能アクリルモノマーなどの紫外線硬化型樹脂を硬化させる方法としては、紫外線を照射させる方法を用いることができる。この方法を用いる場合には、前記紫外線硬化型樹脂に光重合開始剤を添加することが好ましい。光重合開始剤の具体例としては、アセトフェノン、ベンゾフェノン、ベンゾイルメチルエーテル、ベンゾイルエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ジベンジル、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン、テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド、チオキサントン、2-クロロチオキサントン、2-メチルチオキサントン、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルフォリノプロパン-1-オン化合物などを用いることができる。中でも、表面硬化性の高い2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルフォリノプロパン-1-オンが望ましい。
本発明において、上記ウレタンアクリレート樹脂や多官能アクリルモノマーなどの紫外線硬化型樹脂を硬化させる方法としては、紫外線を照射させる方法を用いることができる。この方法を用いる場合には、前記紫外線硬化型樹脂に光重合開始剤を添加することが好ましい。光重合開始剤の具体例としては、アセトフェノン、ベンゾフェノン、ベンゾイルメチルエーテル、ベンゾイルエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ジベンジル、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン、テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド、チオキサントン、2-クロロチオキサントン、2-メチルチオキサントン、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルフォリノプロパン-1-オン化合物などを用いることができる。中でも、表面硬化性の高い2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルフォリノプロパン-1-オンが望ましい。
(表面調整剤)
本発明において、ハードコート層には、透明フィルム基材への塗工性の改善を目的に各種レベリング剤の使用が可能である。フッ素系、アクリル系、シリコーン系、及びそれらの付加物或いは混合物を使用することができる。中でもハードコート層表面へのブリードアウトが発生し難い反応性アクリル基を有するものが望ましい。その添加量は、紫外線硬化型樹脂100重量部に対し0.03~3.0重量部の範囲での添加が可能である。
本発明において、ハードコート層には、透明フィルム基材への塗工性の改善を目的に各種レベリング剤の使用が可能である。フッ素系、アクリル系、シリコーン系、及びそれらの付加物或いは混合物を使用することができる。中でもハードコート層表面へのブリードアウトが発生し難い反応性アクリル基を有するものが望ましい。その添加量は、紫外線硬化型樹脂100重量部に対し0.03~3.0重量部の範囲での添加が可能である。
(その他添加剤、溶剤)
本発明において、ハードコート層を塗布形成するのに用いるハードコート塗料には、上記ウレタンアクリレート樹脂、多官能アクリルモノマーなどのハードコート層用樹脂の他に、紫外線吸収剤、光安定化剤、熱硬化型樹脂、消泡剤などの各種添加剤も必要に応じて添加することが可能である。また、ハードコート層用樹脂を塗料化するための有機溶剤としては、沸点が50℃から150℃のものが、塗工時の作業性、乾燥性の点から好ましい。具体的な例としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ノルマルプロピルアルコール、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブなど公知の有機溶剤を単独或いは適宜数種類組み合わせて使用することもできる。
本発明において、ハードコート層を塗布形成するのに用いるハードコート塗料には、上記ウレタンアクリレート樹脂、多官能アクリルモノマーなどのハードコート層用樹脂の他に、紫外線吸収剤、光安定化剤、熱硬化型樹脂、消泡剤などの各種添加剤も必要に応じて添加することが可能である。また、ハードコート層用樹脂を塗料化するための有機溶剤としては、沸点が50℃から150℃のものが、塗工時の作業性、乾燥性の点から好ましい。具体的な例としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ノルマルプロピルアルコール、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブなど公知の有機溶剤を単独或いは適宜数種類組み合わせて使用することもできる。
(ハードコート層の製造(塗工)方法)
上記ハードコート塗料を熱可塑性アクリル樹脂からなる透明フィルム基材上へ塗布するには、公知の任意の塗工方法を用いることができる。例えば、リバースコート法、グラビアコート法、バーコート法、ダイコート法、スプレーコート法、キスコート法、ワイヤーバーコート法、カーテンコート法などが挙げられ、これ等の方法を単独或いは複数組み合わせて用いてもよい。
上記ハードコート塗料を熱可塑性アクリル樹脂からなる透明フィルム基材上へ塗布するには、公知の任意の塗工方法を用いることができる。例えば、リバースコート法、グラビアコート法、バーコート法、ダイコート法、スプレーコート法、キスコート法、ワイヤーバーコート法、カーテンコート法などが挙げられ、これ等の方法を単独或いは複数組み合わせて用いてもよい。
(ハードコートフィルムの製造方法)
本発明はハードコートフィルムの製造方法についても提供するものである。すなわち、本発明によれば、熱可塑性アクリル樹脂からなる透明フィルム基材上に、1分子あたり6~14個のアクリル基を有する重量平均分子量3000~6000のウレタンアクリレート樹脂、および1分子あたりアクリル基を3個以上有する多官能アクリルモノマーを含有する塗料を塗布してハードコート層を形成し、100℃以上の雰囲気で乾燥後、紫外線照射を行うことで、上記アクリルフィルム基材とハードコート層との密着性に優れるとともに、表面強度(鉛筆硬度、耐擦傷性)にも優れたハードコートフィルムを製造することができる。
本発明はハードコートフィルムの製造方法についても提供するものである。すなわち、本発明によれば、熱可塑性アクリル樹脂からなる透明フィルム基材上に、1分子あたり6~14個のアクリル基を有する重量平均分子量3000~6000のウレタンアクリレート樹脂、および1分子あたりアクリル基を3個以上有する多官能アクリルモノマーを含有する塗料を塗布してハードコート層を形成し、100℃以上の雰囲気で乾燥後、紫外線照射を行うことで、上記アクリルフィルム基材とハードコート層との密着性に優れるとともに、表面強度(鉛筆硬度、耐擦傷性)にも優れたハードコートフィルムを製造することができる。
上記の乾燥温度は、特に100℃以上150℃以下が望ましい。100℃未満では溶剤が揮発した後の紫外線硬化性樹脂の流動性が得られず、フィルム基材との密着性が十分に得られない。また、150℃よりも高いと、フィルム基材のガラス転移温度より高くなり、基材自身の平坦性が損なわれるため好ましくない。
また、上記乾燥後の紫外線照射に用いられる紫外線の波長は200~400nmの範囲が好ましい。好ましい紫外線照射条件としては、例えば、照度80~120mW/cm2、照射量70~500mJ/cm2であることが望ましい。紫外線の照射装置としては、例えば、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、エキシマランプなどのランプ光源、アルゴンイオンレーザーやヘリウムネオンレーザーなどのパルス、連続のレーザー光源などを備える照射装置を用いることが可能である。
また、ハードコート層の上に表面における反射を抑えるために低反射層を設けてもよい。低反射層としては、含フッ素系化合物等から形成される低屈折率層単層や低屈折率層と高屈折率層の樹脂層積層により、550nmの光線反射率が1%以下になるようにすればよい。低反射層の形成方法としては、蒸着などによる金属膜の形成、コーティングによる樹脂層の積層などがある。
次に、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではない。また、併せて本発明の実施例に対する比較例についても説明する。
(実施例1)
(透明フィルム基材の作製)
メタクリル系樹脂からなるペレットを十分に真空乾燥した後、押し出し機に供給し、溶融押し出し機にてシート状にし、未延伸フィルムを作製した。続いて、約100℃に加熱したロールで縦方向に1.5倍に延伸し、一軸配向アクリルフィルムを得た。その後、約180℃で熱処理を施し結晶配向が完了した厚さ40μmの一軸配向アクリルフィルムを作製した。
(実施例1)
(透明フィルム基材の作製)
メタクリル系樹脂からなるペレットを十分に真空乾燥した後、押し出し機に供給し、溶融押し出し機にてシート状にし、未延伸フィルムを作製した。続いて、約100℃に加熱したロールで縦方向に1.5倍に延伸し、一軸配向アクリルフィルムを得た。その後、約180℃で熱処理を施し結晶配向が完了した厚さ40μmの一軸配向アクリルフィルムを作製した。
(ハードコートフィルムの作製)
紫外線硬化型樹脂としてウレタンアクリレート樹脂(商品名: アートレジンUN-904、根上工業(株)製、重量平均分子量:4900、1分子あたりのアクリル基数(以下、官能基数と呼ぶ。):10)と多官能アクリルモノマー(商品名:ライトアクリレートPE-4A、共栄社化学(株)製、1分子あたりの官能基数が4)を配合比率が50/50となるように100重量部、光重合開始剤2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルフォリノプロパン-1-オン(商品名:イルガキュア907、BASF(株)製)5.0重量部、>N-CH3タイプヒンダードアミン系光安定化剤(商品名:チヌビン292、BASF(株)製)3.2重量部を撹拌し、揮発分が50%となるようにノルマルプロパノール/トルエン/ジメチルホルムアミド(配合比50/30/20)の混合溶剤で希釈し、ハードコート層用塗料を得た。
紫外線硬化型樹脂としてウレタンアクリレート樹脂(商品名: アートレジンUN-904、根上工業(株)製、重量平均分子量:4900、1分子あたりのアクリル基数(以下、官能基数と呼ぶ。):10)と多官能アクリルモノマー(商品名:ライトアクリレートPE-4A、共栄社化学(株)製、1分子あたりの官能基数が4)を配合比率が50/50となるように100重量部、光重合開始剤2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルフォリノプロパン-1-オン(商品名:イルガキュア907、BASF(株)製)5.0重量部、>N-CH3タイプヒンダードアミン系光安定化剤(商品名:チヌビン292、BASF(株)製)3.2重量部を撹拌し、揮発分が50%となるようにノルマルプロパノール/トルエン/ジメチルホルムアミド(配合比50/30/20)の混合溶剤で希釈し、ハードコート層用塗料を得た。
上記で作製した一軸配向アクリルフィルムの片面に、得られたハードコート層用塗料を、バーコータを用いて塗布し、100℃の乾燥炉で20秒間乾燥させ膜厚が4.5μmのハードコート層を形成した。これを、塗布面より60mmの高さにセットされたUV照射装置を用いUV照射量100mJ/cm2にて硬化させハードコートフィルムを作製した。
(実施例2)
ウレタンアクリレート樹脂(商品名:アートレジンUN-904、根上工業(株)製)と多官能アクリルモノマー(商品名:ライトアクリレートPE-4A、共栄社化学(株)製)の配合比率を75/25とした以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
ウレタンアクリレート樹脂(商品名:アートレジンUN-904、根上工業(株)製)と多官能アクリルモノマー(商品名:ライトアクリレートPE-4A、共栄社化学(株)製)の配合比率を75/25とした以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
(実施例3)
ウレタンアクリレート樹脂(商品名:アートレジンUN-904、根上工業(株)製)と多官能アクリルモノマー(商品名:ライトアクリレートPE-4A、共栄社化学(株)製)の配合比率を25/75とした以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
ウレタンアクリレート樹脂(商品名:アートレジンUN-904、根上工業(株)製)と多官能アクリルモノマー(商品名:ライトアクリレートPE-4A、共栄社化学(株)製)の配合比率を25/75とした以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
(実施例4)
温度計、攪拌装置を備えたセパラブルフラスコにポリカプロラクトン由来のポリカプロラクトントリオールとヘキサメチレンジイソシアネートからなるイソシアネート化合物、重量平均分子量:2500、分子量分布(Mw/Mn):1.36を400部充填し内温を70℃にした後、ヒドロキシエチルアクリレート100部、ジブチルスズジラウート200ppm(得られるウレタンアクリレートに対する添加量)、ハイドロキノンモノメチルエーテル800ppm(得られるウレタンアクリレートに対する添加量)を加え、重量平均分子量が4900、一分子あたりの官能基数が6の紫外線硬化型ウレタンアクリレートを得た。
上記合成法により得た樹脂をウレタンアクリレート樹脂に用いた以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
温度計、攪拌装置を備えたセパラブルフラスコにポリカプロラクトン由来のポリカプロラクトントリオールとヘキサメチレンジイソシアネートからなるイソシアネート化合物、重量平均分子量:2500、分子量分布(Mw/Mn):1.36を400部充填し内温を70℃にした後、ヒドロキシエチルアクリレート100部、ジブチルスズジラウート200ppm(得られるウレタンアクリレートに対する添加量)、ハイドロキノンモノメチルエーテル800ppm(得られるウレタンアクリレートに対する添加量)を加え、重量平均分子量が4900、一分子あたりの官能基数が6の紫外線硬化型ウレタンアクリレートを得た。
上記合成法により得た樹脂をウレタンアクリレート樹脂に用いた以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
(実施例5)
イソシアネート化合物とヒドロキシエチルアクリレートの配合量を変更し、重量平均分子量が4900、一分子あたりの官能基数が14の紫外線硬化型ウレタンアクリレートを得た。
上記合成法により得た紫外線硬化型ウレタンアクリレートをウレタンアクリレート樹脂に用いた以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
イソシアネート化合物とヒドロキシエチルアクリレートの配合量を変更し、重量平均分子量が4900、一分子あたりの官能基数が14の紫外線硬化型ウレタンアクリレートを得た。
上記合成法により得た紫外線硬化型ウレタンアクリレートをウレタンアクリレート樹脂に用いた以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
(実施例6)
イソシアネート化合物とヒドロキシエチルアクリレートの配合量を変更し、重量平均分子量が3000、一分子あたりの官能基数が6の紫外線硬化型ウレタンアクリレートを得た。
上記合成法により得た紫外線硬化型ウレタンアクリレートをウレタンアクリレート樹脂に用いた以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
イソシアネート化合物とヒドロキシエチルアクリレートの配合量を変更し、重量平均分子量が3000、一分子あたりの官能基数が6の紫外線硬化型ウレタンアクリレートを得た。
上記合成法により得た紫外線硬化型ウレタンアクリレートをウレタンアクリレート樹脂に用いた以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
(実施例7)
イソシアネート化合物とヒドロキシエチルアクリレートの配合量を変更し、重量平均分子量が3000、一分子あたりの官能基数が14の紫外線硬化型ウレタンアクリレートを得た。
上記合成法により得た紫外線硬化型ウレタンアクリレートをウレタンアクリレート樹脂に用いた以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
イソシアネート化合物とヒドロキシエチルアクリレートの配合量を変更し、重量平均分子量が3000、一分子あたりの官能基数が14の紫外線硬化型ウレタンアクリレートを得た。
上記合成法により得た紫外線硬化型ウレタンアクリレートをウレタンアクリレート樹脂に用いた以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
(実施例8)
イソシアネート化合物とヒドロキシエチルアクリレートの配合量を変更し、重量平均分子量が6000、一分子あたりの官能基数が6の紫外線硬化型ウレタンアクリレートを得た。
上記合成法により得た紫外線硬化型ウレタンアクリレートをウレタンアクリレート樹脂に用いた以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
イソシアネート化合物とヒドロキシエチルアクリレートの配合量を変更し、重量平均分子量が6000、一分子あたりの官能基数が6の紫外線硬化型ウレタンアクリレートを得た。
上記合成法により得た紫外線硬化型ウレタンアクリレートをウレタンアクリレート樹脂に用いた以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
(実施例9)
イソシアネート化合物とヒドロキシエチルアクリレートの配合量を変更し、重量平均分子量が6000、一分子あたりの官能基数が14の紫外線硬化型ウレタンアクリレートを得た。
上記合成法により得た紫外線硬化型ウレタンアクリレートをウレタンアクリレート樹脂に用いた以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
イソシアネート化合物とヒドロキシエチルアクリレートの配合量を変更し、重量平均分子量が6000、一分子あたりの官能基数が14の紫外線硬化型ウレタンアクリレートを得た。
上記合成法により得た紫外線硬化型ウレタンアクリレートをウレタンアクリレート樹脂に用いた以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
(実施例10)
乾燥温度を130℃とした以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
乾燥温度を130℃とした以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
(実施例11)
多官能アクリルモノマーとして、上記ライトアクリレートPE-4A(商品名)の代わりに、ライトアクリレートPE-3A(商品名、共栄社化学(株)製)を用いたこと以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
多官能アクリルモノマーとして、上記ライトアクリレートPE-4A(商品名)の代わりに、ライトアクリレートPE-3A(商品名、共栄社化学(株)製)を用いたこと以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
(実施例12)
ウレタンアクリレート樹脂(商品名:アートレジンUN-904、根上工業(株)製)とライトアクリレートPE-3A(商品名、共栄社化学(株)製)の配合比率を75/25とした以外は、実施例11と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
ウレタンアクリレート樹脂(商品名:アートレジンUN-904、根上工業(株)製)とライトアクリレートPE-3A(商品名、共栄社化学(株)製)の配合比率を75/25とした以外は、実施例11と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
(実施例13)
ウレタンアクリレート樹脂(商品名:アートレジンUN-904、根上工業(株)製)とライトアクリレートPE-3A(商品名、共栄社化学(株)製)の配合比率を25/75とした以外は、実施例11と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
ウレタンアクリレート樹脂(商品名:アートレジンUN-904、根上工業(株)製)とライトアクリレートPE-3A(商品名、共栄社化学(株)製)の配合比率を25/75とした以外は、実施例11と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
(実施例14)
乾燥温度を130℃とした以外は、実施例11と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
乾燥温度を130℃とした以外は、実施例11と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
(実施例15)
多官能アクリルモノマーとして、上記ライトアクリレートPE-4A(商品名)の代わりに、ライトアクリレートDPE-6A(商品名、共栄社化学(株)製)を用いたこと以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
多官能アクリルモノマーとして、上記ライトアクリレートPE-4A(商品名)の代わりに、ライトアクリレートDPE-6A(商品名、共栄社化学(株)製)を用いたこと以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
(実施例16)
ウレタンアクリレート樹脂(商品名:アートレジンUN-904、根上工業(株)製)とライトアクリレートDPE-6A(商品名、共栄社化学(株)製)の配合比率を75/25とした以外は、実施例15と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
ウレタンアクリレート樹脂(商品名:アートレジンUN-904、根上工業(株)製)とライトアクリレートDPE-6A(商品名、共栄社化学(株)製)の配合比率を75/25とした以外は、実施例15と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
(実施例17)
ウレタンアクリレート樹脂(商品名:アートレジンUN-904、根上工業(株)製)とライトアクリレートDPE-6A(商品名)の配合比率を25/75とした以外は、実施例15と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
ウレタンアクリレート樹脂(商品名:アートレジンUN-904、根上工業(株)製)とライトアクリレートDPE-6A(商品名)の配合比率を25/75とした以外は、実施例15と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
(実施例18)
乾燥温度を130℃とした以外は、実施例15と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
乾燥温度を130℃とした以外は、実施例15と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
(比較例1)
紫外線硬化樹脂にウレタンアクリレート樹脂(アートレジンUN-904)のみを用いたこと以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
紫外線硬化樹脂にウレタンアクリレート樹脂(アートレジンUN-904)のみを用いたこと以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
(比較例2)
紫外線硬化樹脂に多官能アクリルモノマー(商品名:ライトアクリレートPE-4A、共栄社化学(株)製)のみを用いたこと以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
紫外線硬化樹脂に多官能アクリルモノマー(商品名:ライトアクリレートPE-4A、共栄社化学(株)製)のみを用いたこと以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
(比較例3)
ポリウレタンアクリレート樹脂にアートレジンUN-3320HS(官能基数15、重量平均分子量5000、根上工業(株)製)を用いたこと以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
ポリウレタンアクリレート樹脂にアートレジンUN-3320HS(官能基数15、重量平均分子量5000、根上工業(株)製)を用いたこと以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
(比較例4)
ポリウレタンアクリレート樹脂にアートレジンUN-952(官能基数10、重量平均分子量9000、根上工業(株)製)を用いたこと以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
ポリウレタンアクリレート樹脂にアートレジンUN-952(官能基数10、重量平均分子量9000、根上工業(株)製)を用いたこと以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
(比較例5)
イソシアネート化合物とヒドロキシエチルアクリレートの配合量を変更し、重量平均分子量が3000、一分子あたりの官能基数が5の紫外線硬化型ウレタンアクリレートを得た。
上記合成法により得た紫外線硬化型ウレタンアクリレートをウレタンアクリレート樹脂に用いた以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
イソシアネート化合物とヒドロキシエチルアクリレートの配合量を変更し、重量平均分子量が3000、一分子あたりの官能基数が5の紫外線硬化型ウレタンアクリレートを得た。
上記合成法により得た紫外線硬化型ウレタンアクリレートをウレタンアクリレート樹脂に用いた以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
(比較例6)
イソシアネート化合物とヒドロキシエチルアクリレートの配合量を変更し、重量平均分子量が6500、一分子あたりの官能基数が10の紫外線硬化型ウレタンアクリレートを得た。
上記合成法により得た紫外線硬化型ウレタンアクリレートをウレタンアクリレート樹脂に用いた以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
イソシアネート化合物とヒドロキシエチルアクリレートの配合量を変更し、重量平均分子量が6500、一分子あたりの官能基数が10の紫外線硬化型ウレタンアクリレートを得た。
上記合成法により得た紫外線硬化型ウレタンアクリレートをウレタンアクリレート樹脂に用いた以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
(比較例7)
イソシアネート化合物とヒドロキシエチルアクリレートの配合量を変更し、重量平均分子量が2500、一分子あたりの官能基数が10の紫外線硬化型ウレタンアクリレートを得た。
上記合成法により得た紫外線硬化型ウレタンアクリレートをウレタンアクリレート樹脂に用いた以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
イソシアネート化合物とヒドロキシエチルアクリレートの配合量を変更し、重量平均分子量が2500、一分子あたりの官能基数が10の紫外線硬化型ウレタンアクリレートを得た。
上記合成法により得た紫外線硬化型ウレタンアクリレートをウレタンアクリレート樹脂に用いた以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
(参考例1)
乾燥温度を90℃とした以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
乾燥温度を90℃とした以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを作製した。
以上のとおり作製した各ハードコートフィルムについて、下記評価を行い、結果を表1に示す。
(1)密着性
碁盤目剥離試験治具を用い1mm2のクロスカットを100個作製し、積水化学工業(株)製粘着テープNo.252を、その上に貼り付け、ヘラを用いて均一に押し付けた後、90度方向に剥離し、ハードコート層の残存個数を4段階評価した。評価基準は下記の通りであり、◎と○を良好とした。
◎:100個、○:99~95個、△:94~50個、×:49~0個
(1)密着性
碁盤目剥離試験治具を用い1mm2のクロスカットを100個作製し、積水化学工業(株)製粘着テープNo.252を、その上に貼り付け、ヘラを用いて均一に押し付けた後、90度方向に剥離し、ハードコート層の残存個数を4段階評価した。評価基準は下記の通りであり、◎と○を良好とした。
◎:100個、○:99~95個、△:94~50個、×:49~0個
(2)鉛筆硬度
硬度3Hの鉛筆を用い、500g荷重下でJIS K5600に示される試験法により鉛筆硬度を測定した。鉛筆を45°傾けてフィルム表面を5回数mm程度引っ掻き、傷の発生の有無を確認した。評価基準は下記の通りであり、◎と○を良好とした。
◎:傷0本、○:傷1本、△:傷2本、×:傷3~5本
硬度3Hの鉛筆を用い、500g荷重下でJIS K5600に示される試験法により鉛筆硬度を測定した。鉛筆を45°傾けてフィルム表面を5回数mm程度引っ掻き、傷の発生の有無を確認した。評価基準は下記の通りであり、◎と○を良好とした。
◎:傷0本、○:傷1本、△:傷2本、×:傷3~5本
(3)耐擦傷性
#0000のスチールウールにより、ハードコートフィルムの表面を250g/cm2の荷重をかけながら10回摩擦し、傷の発生の有無および傷の程度を目視により観察した。評価基準は下記の通りであり、◎と○を良好とした。
◎:傷の発生なし。○:5本以下の傷が発生する。△:傷が6~10本発生する。×:傷が無数に発生する。
#0000のスチールウールにより、ハードコートフィルムの表面を250g/cm2の荷重をかけながら10回摩擦し、傷の発生の有無および傷の程度を目視により観察した。評価基準は下記の通りであり、◎と○を良好とした。
◎:傷の発生なし。○:5本以下の傷が発生する。△:傷が6~10本発生する。×:傷が無数に発生する。
上記表1の結果から、ハードコート層が1分子あたり6~14個のアクリル基を有する重量平均分子量3000~6000のウレタンアクリレート樹脂、および1分子あたり3個以上のアクリル基を有する多官能アクリルモノマーを含有する実施例1~18のハードコートフィルムは、密着性、鉛筆硬度、耐擦傷性のいずれの特性も良好であることが確認できた。
これに対し、ウレタンアクリレート樹脂のみを用いた比較例1では、ハードコート層の表面強度は良好であるものの、密着性が得られない。また、多官能アクリルモノマーのみを用いた比較例2では、密着性は良好であるものの、ハードコート層の表面強度が得られない。また、1分子あたりのアクリル基数が14よりも大きいウレタンアクリレート樹脂を用いた比較例3では、良好な密着性が得られない。また、重量平均分子量が6000よりも大きいウレタンアクリレート樹脂を用いた比較例4においても、良好な密着性が得られない。
また、1分子あたりのアクリル基数が6よりも小さいウレタンアクリレート樹脂を用いた比較例5では、ハードコート層の表面強度が得られない。また、重量平均分子量が6000よりも大きいウレタンアクリレート樹脂を用いた比較例6においては、良好な密着性が得られない。また、重量平均分子量が3000よりも小さいウレタンアクリレート樹脂を用いた比較例7においては、ハードコート層の表面強度が得られない。
また、フィルム基材上へのハードコート層塗布後の乾燥温度を100℃よりも低い温度(90℃)とした参考例1では、良好な密着性が得られない。
また、1分子あたりのアクリル基数が6よりも小さいウレタンアクリレート樹脂を用いた比較例5では、ハードコート層の表面強度が得られない。また、重量平均分子量が6000よりも大きいウレタンアクリレート樹脂を用いた比較例6においては、良好な密着性が得られない。また、重量平均分子量が3000よりも小さいウレタンアクリレート樹脂を用いた比較例7においては、ハードコート層の表面強度が得られない。
また、フィルム基材上へのハードコート層塗布後の乾燥温度を100℃よりも低い温度(90℃)とした参考例1では、良好な密着性が得られない。
Claims (3)
- 熱可塑性アクリル樹脂からなる透明フィルム基材上にハードコート層を有するハードコートフィルムにおいて、前記ハードコート層は、1分子あたり6~14個のアクリル基を有する重量平均分子量3000~6000のウレタンアクリレート樹脂および1分子あたり3個以上のアクリル基を有する多官能アクリルモノマーを含有することを特徴とするハードコートフィルム。
- 前記ウレタンアクリレート樹脂と前記多官能アクリルモノマーの重量配合比が25/75~75/25であることを特徴とする請求項1に記載のハードコートフィルム。
- 熱可塑性アクリル樹脂からなる透明フィルム基材上に、1分子あたり6~14個のアクリル基を有する重量平均分子量3000~6000のウレタンアクリレート樹脂、および1分子あたりアクリル基を3個以上有する多官能アクリルモノマーを含有する塗料を塗布してハードコート層を形成し、100℃以上の雰囲気で乾燥後、紫外線照射を行うことを特徴とするハードコートフィルムの製造方法。
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