WO2016013290A1 - 顔面保護シールド用透明フィルム - Google Patents

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resin layer
film
transparent film
transparent resin
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柿沼 正康
西村 公孝
智 川村
寺嶋 英樹
栄治 太田
俊一 梶谷
佐々木 純
清朗 谷藤
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デクセリアルズ株式会社
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Definitions

  • This technology relates to a transparent film used for a face protection shield that protects the wearer's face from flying objects and flying objects while ensuring the necessary field of view for the wearer.
  • Patent Document 1 discloses a face shield mask having a structure in which a transparent plastic film is attached to a face mask as an eye shield.
  • the refractive index of a flexible transparent plastic film is generally 1.3 or more
  • the plastic film forming the eye shield described in Patent Document 1 is formed of polyethylene terephthalate having a refractive index of 1.58. Therefore, the reflectance of light at the interface between the eye shield and air is, for example, 5.05%, and taking into account the reflection on the front and back of the eye shield, 10.1% of the incident light in total is reflected light. It becomes. For this reason, the intensity of reflected light also increases in a surgical operating room where illumination with very high light intensity (for example, illuminance of 140,000 lux or more) is used.
  • Patent Document 2 it is preferable to coat the surface of a surgical face shield used under surgical illumination with high light intensity, and the antireflection property is applied to the surface of a transparent or translucent substrate. And coating compositions capable of imparting antifogging properties are disclosed. Patent Document 2 discloses that the light transmittance of a film coated with the coating composition disclosed in the same document is increased by 11 to 11.2% with respect to the light transmittance of an uncoated film. ing.
  • the light transmittance of the film coated with the coating composition disclosed in Patent Document 2 with respect to light having a wavelength of 550 nm is about 97.0%, and reflected light of still 3% was still generated.
  • the film coated with the coating composition disclosed in Patent Document 2 has insufficient antireflection properties.
  • the antireflection properties of the transparent film used for the face protection shield are remarkably improved, it becomes difficult to visually recognize the presence of the transparent film. Will fall. Further, when the wearer wears the face protection shield, it is difficult for the non-wearer to visually confirm whether or not the face protection shield is worn. In addition, when a non-wearing person wipes sweat on the face of a wearer wearing a face protection shield in a surgical operation, it is difficult to see the presence or absence of the face protection shield from the non-wearing person, making it difficult to perform the work of wiping sweat. It was.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is to improve the transparency and improve the visibility from non-wearers, which is new and improved. Another object of the present invention is to provide a transparent film for a face protection shield.
  • a plurality of transparent substrates having flexibility and laminated at least on one surface of the transparent substrate and provided at a pitch of not more than a visible light wavelength are provided.
  • the difference in refractive index with respect to light with a wavelength of 589 nm between the transparent substrate and the transparent resin layer may be 0.05 or more.
  • the uneven shape may have a height difference in the range of 0.1 to 9.5 ⁇ m and a pitch in the range of 1 to 100 mm.
  • the transparent resin layer may be laminated on both surfaces of the transparent substrate.
  • the transparent resin layer may be a cured product of an ultraviolet curable resin composition having a hydrophilic functional group.
  • a face protection shield to which the above-described transparent film for face protection shield is attached.
  • the face protection shield to which the present invention is applied can ensure a remarkably bright field of view for the wearer, and can easily confirm whether or not the wearer is wearing.
  • FIG. 6 is a graph showing a simulation result of L * when the thickness of a base layer formed on a flat transparent substrate is changed in the range of 0 to 10 ⁇ m.
  • FIG. 6 is a graph showing the simulation results of a * when the thickness of the base layer formed on the flat transparent substrate is changed in the range of 0 to 10 ⁇ m.
  • FIG. 6 is a graph showing a simulation result of b * when the thickness of a base layer formed on a flat transparent substrate is changed in a range of 0 to 10 ⁇ m.
  • “transparent” means that, for example, in the visible light band (specifically, 360 nm to 830 nm), about 70% or more of incident light is transmitted, and the absorption of light is about about that of incident light. It represents less than 30%.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a cross-section of a transparent film 1A for face protection shield according to an embodiment of the present invention cut in the thickness direction
  • FIG. 2 shows the transparent film 1A for face protection shield as a film. It is the typical top view seen from the direction perpendicular
  • a transparent film 1A includes a structure (so-called moth eye) composed of a transparent substrate 10 having flexibility and a plurality of concave or convex portions provided at a pitch of not more than a visible light wavelength. And a transparent resin layer 20 having a structure).
  • the face protection shield may be formed by directing either the surface of the transparent film 1A including the transparent base material 10 or the surface including the transparent resin layer 20 toward the wearer.
  • the refractive index of the transparent base material 10 and the transparent resin layer 20 are different, and the interface between the transparent base material 10 and the transparent resin layer 20 has an uneven shape (the transparent base material 10 and the transparent resin layer).
  • the interface with 20 is also said to have undulations).
  • the interface shape of the transparent base material 10 and the transparent resin layer 20 can be observed in the cut surface at the time of cut
  • the transparent film 1 ⁇ / b> A according to the present embodiment reflects the surface of the transparent resin layer 20 by forming a structure (so-called moth-eye structure) composed of a plurality of recesses or projections provided at a pitch equal to or less than the visible light wavelength. The prevention property is improved.
  • the transparent film 1A according to the present embodiment makes the refractive index of the transparent substrate 10 different from the refractive index of the transparent resin layer 20, and has an uneven shape at the interface between the transparent substrate 10 and the transparent resin layer 20. By providing, a rainbow-colored reflection pattern that can be observed only by a non-wearer is formed on the transparent film 1A. With these configurations, the face protective shield transparent film 1 ⁇ / b> A according to the present embodiment can improve the visibility from a non-wearer while further improving the transparency.
  • the transparent resin layer 20 supports a plurality of structures 21 (moth eye structures) composed of recesses or protrusions two-dimensionally arranged at a pitch equal to or less than the wavelength of visible light, and the individual structures 21.
  • a base layer 22 formed integrally with the body 21. With such a moth-eye structure, the transparent resin layer 20 can have antireflection characteristics.
  • the plurality of structures 21 constituting the moth-eye structure are structures that are convex or concave with respect to the film surface of the transparent film 1A.
  • the three-dimensional shape of the structure 21 may be any shape, but may be, for example, a bell shape or an elliptical truncated cone shape.
  • the planar shape of the structure 21 as viewed from the direction perpendicular to the film surface may be any shape, and may be, for example, a circle or an ellipse.
  • the height H1 of the structure 21 is preferably 180 nm to 300 nm, more preferably 190 nm to 300 nm, and still more preferably 190 nm to 230 nm.
  • the height of the structure 21 is a value in such a range, the antireflection characteristic of the transparent film 1A can be further improved.
  • the moth-eye structure of the transparent resin layer 20 is formed by a transfer method as will be described later, the releasability when the transparent resin layer 20 is released from the original mold after the transfer can be improved. Note that the heights of the structures 21 may be different from each other.
  • the tracks T1, T2, and T3 in which the structures 21 are arranged in the X direction are alternately arranged in the Y direction.
  • P1 is the pitch of the structures 21 in the tracks in the X direction (hereinafter also referred to as dot pitch)
  • P2 is the pitch of the structures 21 between adjacent tracks
  • TP is the pitch of each track ( Hereinafter, this is referred to as a track pitch).
  • UC is a unit cell in the arrangement pattern shown in FIG.
  • the dot pitch P1 within the track of the structure 21 and the pitch P2 between the tracks are set to be equal to or less than the wavelength of visible light intended to prevent reflection, respectively.
  • P1 and P2 may be 100 nm to 830 nm.
  • the positions of the structures 21 are shifted by 1 ⁇ 2 of the dot pitch P1 for each track between adjacent tracks T1, T2, and T3.
  • the structures 21 are arranged in a hexagonal lattice pattern.
  • the arrangement pattern of the structures 21 is not limited to the hexagonal lattice shape shown in FIG.
  • the arrangement pattern of the structures 21 may be any two-dimensional pattern, but may be, for example, a tetragonal lattice pattern or a random pattern.
  • the filling rate (average filling rate) of the structures 21 in a plan view of the transparent resin layer 20 is preferably 40% or more, more preferably 65% or more, and further preferably 73% or more, with 100% being the upper limit. 86% or more is most preferable.
  • the filling rate of the structures 21 can be obtained as follows.
  • the surface of the transparent resin layer 20 is photographed from a direction perpendicular to the film surface of the transparent film 1 ⁇ / b> A using a scanning electron microscope (SEM: Scanning Electron Microscope).
  • SEM Scanning Electron Microscope
  • the unit lattice UC of the arrangement pattern is randomly selected from the photographed SEM photograph, and the dot pitch P1 and the track pitch TP of the structure 21 are measured in order to calculate the length of each side of the unit lattice UC.
  • an area S UNIT of the unit cell is calculated from the measured dot pitch P1 and track pitch TP.
  • S UNIT can be calculated at P1 ⁇ 2TP. Further, the area SDOT of the bottom surface of the structure 21 located at the center of the unit cell UC is measured by image processing. From these measurement results, the filling rate can be obtained from the following equation.
  • the calculation of the filling rate described above is performed on a plurality of unit lattices (for example, 10 locations) randomly selected from the photographed SEM photograph, and the average of the calculated filling rates is calculated.
  • the filling rate can be determined.
  • the lower portions of the adjacent structures 21 are joined together, or the shape of the bottom surface of the structures 21 is adjusted to adjust the shape of the bottom surface of the transparent resin layer 20 in a plan view. For example, the area of the portion can be reduced.
  • the base layer 22 is formed integrally with the structure 21 and supports the individual structures 21.
  • the thickness of the base layer 22 changes corresponding to the uneven shape of the interface between the transparent substrate 10 and the transparent resin layer 20.
  • the average thickness H2 of the base layer 22 is preferably 0.5 to 10 ⁇ m, more preferably 0.5 to 7 ⁇ m.
  • the average thickness H2 of the base layer 22 is, for example, the film thickness of the transparent film 1A a plurality of times (for example, 10 times) using a digital length measuring device (Lightmatic VL-50S-B manufactured by Mitutoyo Corporation). It can be calculated by subtracting the height H1 (design value) of the structure 21 and the film thickness H3 of the transparent substrate 10 from the average film thickness measured and calculated.
  • the average thickness H2 of the base layer 22 is preferably measured every about 10% or about 3 mm of the length of the longest side in a direction parallel to the longest side of the film width.
  • the transparent resin layer 20 is formed of a transparent organic resin. As will be described later, when a transfer method is used to form the structure 21 in the transparent resin layer 20, the transparent resin layer 20 is preferably formed of a curable resin.
  • the transparent resin layer 20 is more preferably formed of a curable resin having a high light transmittance after curing, a refractive index within a predetermined range described later, and a hydrophilic property.
  • the refractive index of the curable resin constituting the transparent resin layer 20 is preferably 1.40 or more and 2.00 or less, and more preferably 1.43 or more and 2.00 or less.
  • a resin having a high refractive index after curing has a high viscosity before curing. Therefore, when the refractive index of the curable resin exceeds 2.00, the structure 21 having a desired shape is formed when the structure 21 is formed on the surface of the transparent resin layer 20 by a transfer method as described later. This is not preferable because it becomes difficult.
  • the transparent film 1A is hardly fogged by moisture. Therefore, when the face protection shield formed using the transparent film 1A is attached to the face of the wearer, the transparent film 1A can be prevented from being clouded by the breath of the wearer.
  • the curable resin having hydrophilicity for example, an ultraviolet curable resin having a hydrophilic functional group is preferably used.
  • an ultraviolet curable resin obtained by polymerizing a monofunctional monomer, a bifunctional monomer, or a polyfunctional monomer with a photopolymerization initiator is used. be able to.
  • examples of the monofunctional monomer include carboxylic acid monomers (such as acrylic acid), hydroxy monomers (such as 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, and 4-hydroxybutyl acrylate), alkyl or alicyclic monomers.
  • carboxylic acid monomers such as acrylic acid
  • hydroxy monomers such as 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, and 4-hydroxybutyl acrylate
  • alkyl or alicyclic monomers alkyl or alicyclic monomers.
  • bifunctional monomer examples include tri (propylene glycol) diacrylate, trimethylolpropane diallyl ether, urethane acrylate, and the like.
  • polyfunctional monomer examples include trimethylolpropane triacrylate, dipentaerythritol pentaacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, ditrimethylolpropane tetraacrylate, and the like.
  • a curable resin obtained by polymerizing a monomer having a hydrophilic group such as a hydroxy group, a carboxy group, an amino group, or an amide group as described above is more preferable. preferable.
  • photopolymerization initiators for polymerizing the above monomers examples include 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one, 1-hydroxy-cyclohexyl phenyl ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1- Phenylpropan-1-one or the like can be used.
  • the composition before curing of the curable resin forming the transparent resin layer 20 may contain fillers such as inorganic fine particles and organic fine particles.
  • the inorganic fine particles include metal oxide fine particles such as SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , SnO 2 , and Al 2 O 3 .
  • the organic fine particles include resin fine particles formed of a transparent organic resin.
  • ком ⁇ онентs such as a leveling agent, a surface conditioner, and an antifoaming agent may be added to the composition before curing of the curable resin that forms the transparent resin layer 20.
  • the transparent substrate 10 is formed from a transparent resin having flexibility, and supports the transparent resin layer 20. Moreover, in 1 A of transparent films which concern on this invention, the interface of the transparent base material 10 and the transparent resin layer 20 has uneven
  • the uneven shape is, for example, a difference in height of the unevenness of 1/3 times or more with respect to the height of the structure 21, and the pitch of the unevenness is 100 times or more than the pitch of the arrangement pattern of the structures 21. Represents a long wavy shape.
  • the uneven height difference Hw is preferably determined according to the average thickness of the base layer 22.
  • the unevenness height difference Hw is preferably 0.1 to 1 ⁇ m.
  • the height difference Hw is preferably 0.1 ⁇ m to 4.5 ⁇ m.
  • the height difference Hw is preferably set to 0.1 to 9.5 ⁇ m.
  • the pitch of the concavo-convex shape is preferably within a range of 1 to 100 mm, and preferably within a range of 2.5 to 50 mm, in order to make it easy to see a rainbow-colored reflection pattern that can be observed only by non-wearers. It is more preferable.
  • corrugated shape which the interface of the transparent base material 10 and the transparent resin layer 20 has is preferable to form over a wide area
  • the average thickness H3 of the transparent substrate 10 is appropriately selected according to how to use the transparent film 1A.
  • the average thickness H3 of the transparent substrate 10 is preferably 10 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less, and 50 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less. Is more preferable, and 50 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less is more preferable.
  • the face protection shield formed using the transparent film 1A can have sufficient protection performance against scattered objects or flying objects. Moreover, when the average thickness H3 of the transparent base material 10 is 500 micrometers or less, the transparent film 1A can be reduced in weight. In addition, since the transparency of the transparent film 1A is increased, the transparent film 1A can be easily deformed into a curved shape, so that a feeling of wearing as a protective member of the face protection shield can be improved.
  • the average thickness H3 can be measured by a known method. For example, a digital length measuring device (Lightmatic VL-50S-B manufactured by Mitutoyo Corporation) can be used a plurality of times (for example, The average value at the time of measurement can be used.
  • the refractive index of the transparent substrate 10 is different from the refractive index of the transparent resin layer 20.
  • the difference in refractive index between light of the transparent substrate 10 and the transparent resin layer 20 at a wavelength of 589 nm is preferably 0.05 or more and 0.3 or less, and more preferably 0.05 or more and 0.2 or less.
  • the thickness of the base layer 22 of the transparent resin layer 20 is provided with uneven thickness, and the front and back surfaces of the base layer 22.
  • the reflected light from can be made to interfere. Specifically, the reflected light at the interface between the layer whose refractive index changes gently by the structure 21 (that is, the layer obtained by removing the base layer 22 from the transparent resin layer 20) and the base layer, and the transparent substrate 10 And the reflected light at the interface between the base layer 22 and the base layer 22 can be made to interfere with each other. Further, the degree of interference caused by the base layer 22 changes periodically because the base layer 22 has uneven thickness.
  • the transparent film 1A improves the visibility from non-wearers while providing a bright and easy-to-see field of view for the wearer of the face protection shield using the transparent film 1A, and improves handling. Can be improved.
  • the material for forming the transparent substrate 10 as described above for example, various known transparent resins having a refractive index different from that of the transparent resin layer 20 can be used.
  • the forming material of the transparent substrate 10 includes polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (Polycarbonate: PC), methyl methacrylate polymer, styrene polymer, methyl methacrylate copolymer, styrene copolymer.
  • Methyl methacrylate-styrene copolymer cellulose diacetate, cellulose triacetate, cellulose acetate butyrate, polyester, polyamide, polyimide, polyether sulfone, polysulfone, polypropylene, polymethylpentene, polyvinyl chloride, polyvinyl acetal, polyether ketone , Polyurethane, cycloolefin polymer, cycloolefin copolymer (COC), etc. It can be. In consideration of heat resistance, it is also possible to use an aramid resin as a material for forming the transparent substrate 10. Furthermore, a flexible thin film glass can be used as a material for forming the transparent substrate 10.
  • the transparent film 1A for a face protection shield according to the present invention includes the transparent resin layer 20 in which a plurality of structures 21 each having a concave portion or a convex portion are provided at a pitch of a visible light wavelength or less. On the surface.
  • the transparent film 1A according to the present invention can reduce the reflected light even under illumination with very high intensity.
  • the light transmittance with respect to light having a wavelength of 550 nm can be 98.5% or more. .
  • the transparent film 1A according to the present invention since the interface between the transparent substrate 10 and the transparent resin layer 20 has an uneven shape, the thickness of the base layer 22 that supports the structure 21 is changed, and the transparent substrate The refractive index of the material 10 and the transparent resin layer 20 is different. Thereby, in the transparent film 1A according to the present invention, the reflected light interferes with the base layer 22, and a rainbow-colored reflection pattern is observed. Since such a reflection pattern is observed only by a non-wearing person of the face protection shield using the transparent film 1A and is not observed by the wearing person, the transparent film 1A ensures the wearer's field of view while not wearing the wearing person. Visibility from can be improved.
  • the transparent film 1A for face protection shield in order to improve the visibility from a non-wearing person, it is possible to put a frame on the transparent film 1A or to perform printing partially. In this case, the manufacturing cost increases.
  • the transparent film 1A according to the present invention can be obtained by using a nip roller having a concavo-convex shape on the surface of the transparent substrate 10, for example, by using a nip roller having a concavo-convex shape on the surface when the film used as the transparent substrate 10 is manufactured.
  • a nip roller having a concavo-convex shape on the surface when the film used as the transparent substrate 10 is manufactured By surface-treating the material 10, it can be formed at a low cost. Therefore, the transparent film 1A according to the present invention can suppress an increase in manufacturing cost.
  • the transparent resin layer 20 is formed on the transparent base material 10 having a concavo-convex shape on the surface, and the structure 21 is formed on the transparent resin layer 20 by a transfer method or the like. 1A can be manufactured.
  • a resin sheet to be used as the transparent substrate 10 is prepared.
  • the resin sheet has a concavo-convex shape on its surface by using, for example, a nip roller having a concavo-convex shape at the time of molding.
  • an uncured ultraviolet curable resin composition is applied to the surface of the resin sheet on which the concavo-convex shape is formed, the application surface is brought into close contact with the master having the moth-eye structure, and then irradiated with ultraviolet rays or the like.
  • the ultraviolet curable resin composition is cured.
  • the transparent film 1A can be produced by peeling the resin sheet from the master.
  • the ultraviolet curable resin composition is a mixture of an ultraviolet curable resin, a photopolymerization initiator, other fillers, additives, and the like.
  • the master with the moth-eye structure formed can be manufactured by the following method. Specifically, as described in International Publication No. 2012/133944, first, a resist is applied to a roll-shaped glass master, and then patterned by photolithography using a laser beam, so that a fine surface is formed. You may manufacture the original disk in which the uneven
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of the transparent film according to the first modification of the present embodiment cut in the thickness direction.
  • 4 and 5 are cross-sectional views schematically showing a cross section of the transparent film according to the second modification of the present embodiment cut in the thickness direction.
  • the transparent film 1B is provided with a surface treatment layer 10b on one side of a transparent resin sheet 10a having a flat front and back, and a transparent resin on the surface treatment layer 10b.
  • Layer 20 is formed.
  • corrugated shape is formed in the surface at the side of the transparent resin layer 20 of the surface treatment layer 10b.
  • Such a surface treatment layer 10b functions as an anchor coat layer or a primer layer that enhances the adhesion between the transparent resin sheet 10a and the transparent resin layer 20.
  • the surface treatment layer 10b may be formed as a coating layer made of, for example, an organoalkoxymetal compound, polyester, acrylic-modified polyester, or polyurethane.
  • the surface treatment layer 10b may be applied using a coating roll having an uneven shape on the surface.
  • the transparent resin layer 20 is provided on both surfaces of the transparent substrate 10.
  • the transparent resin layer 20 is provided on both surfaces of the transparent base material 10 through the surface treatment layer 10b.
  • the transparent resin layer 20 on both surfaces of the transparent substrate 10, reflected light is suppressed even when the illumination intensity is very strong, such as surgical lighting, and the light transmittance of the transparent films 1C and 1D is 99. % Or more.
  • the transparent films 1C and 1D having extremely high transparency, in order to improve visibility and handling, an rainbow-colored reflection pattern is observed with the interface between the transparent substrate 10 and the transparent resin layer 20 as an uneven shape. The significance of doing this is particularly high.
  • the structures 21 formed in the transparent resin layers 20 do not necessarily have the same shape, height, pitch, and the like, but may be different. Good.
  • the height of the structure 21 of the transparent resin layer 20 provided on one surface of the transparent substrate 10 is H1a, the average thickness of the transparent substrate 10 is H3, and the other surface of the transparent substrate 10 is provided.
  • H1a: H3: H1b 18-30: 800-300000: 18- 30 is preferable
  • H1a: H3: H1b 18 to 30: 1000 to 50000: 18 to 30 is more preferable.
  • the face protection shield is, for example, a transparent shield material such as a goggle type, a face mask type, or a sun visor type that is used by medical personnel to protect the face.
  • a face protection shield can be obtained by attaching the transparent film according to the present invention to a face mask or the like so as to be fixed or detachable.
  • the object which attaches the transparent film which concerns on this invention is not limited to a face mask.
  • the transparent film according to the present invention may be attached to a sun visor type cover, and can be appropriately selected according to the form of the face protection shield.
  • FIG. 6 is a plan view of a face protection shield 70 in which the transparent film 1 according to the present invention is fixed to the face mask 71 as an eye shield 73.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a state in which the face protection shield 70 shown in FIG. 6 is attached to the face.
  • the face mask 71 covers a part of the wearer's nose, mouth and chin, and is held on the face by a string 72 or the like.
  • any medical face mask can be used.
  • a mask having air permeability and a multilayer structure can be used to prevent bacteria from entering.
  • the eye shield 73 is formed of the transparent film 1 according to the present invention, and is fixed to the face mask 71 and the joining regions 74A and 74B in order to prevent liquids and scattered objects from flying into the eyes of the wearer.
  • the eye shield 73 has a sufficiently large width with respect to the width of the face mask 71, and has a size that can cover the wearer's eyes widely.
  • the eye shield 73 has a recess 75 at the center of the lower side. By having such a dent 75, when the face protection shield 70 is worn on the face, the eye shield 73 can bend around the wearer's nose and become a curved surface along the face.
  • the joining regions 74A and 74B are provided at the left and right end portions of the face mask 71 that become the side of the nose when worn.
  • a method of fixing the eye shield 73 and the face mask 71 in the bonding regions 74A and 74B ultrasonic welding, thermal bonding, mechanical bonding such as wrinkles, and the like can be used.
  • the joining regions 74A and 74B may have any size as long as the eye shield 73 can be fixed.
  • the joining regions 74A and 74B can have a width of 3 to 15 mm and a length of 5 to 30 mm.
  • Such joint regions 74A and 74B eliminate the need to press the eye shield 73 against the face with the string 72, so that the face protection shield 70 can be easily attached and detached.
  • Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 A transparent film having a transparent resin layer in which a moth-eye structure is formed on both sides of a transparent substrate by the following process, and having an irregular shape at the interface between the transparent resin layer and the transparent substrate (that is, the interface has undulations) was made.
  • a transparent film formed of the resin shown in Table 1 was prepared as a transparent substrate.
  • the pitches of the concavo-convex shapes of the transparent films according to Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were in the range of 1 to 100 mm, and the height difference was in the range of 0.1 to 9.5 ⁇ m.
  • the refractive index (wavelength 589 nm (sodium D line)) of each transparent substrate was measured with an Abbe refractometer (manufactured by Atago Co., Ltd.).
  • a UV curable resin composition having a hydrophilic group A few drops of a UV curable resin composition having a hydrophilic group was dropped on the master, and a transparent base material was pressure-bonded to the master and irradiated with UV.
  • a UV curable resin composition having a hydrophilic group a weight ratio of urethane acrylate (EBECRYL 9270 manufactured by Daicel Cytec Co., Ltd.) and methoxypolyethylene glycol monomethacrylate (SR550 manufactured by Sartomer Co., Ltd.) is 7: 3.
  • a mixture obtained by adding 3% by mass of the photopolymerization initiator Irgacure 184 (manufactured by BSAF Japan Co., Ltd.) to the total mass of the UV curable resin composition was used.
  • UV irradiation was performed by irradiating with 1000 mJ ultraviolet rays for 1 minute from the transparent substrate side.
  • the transparent film was released from the master, and a transparent film having a transparent resin layer formed on one surface of the transparent substrate as shown in FIG. 1 was obtained.
  • a transparent resin layer was formed on the other surface opposite to one surface of the transparent substrate 10 to obtain a transparent film having a transparent resin layer formed on both surfaces of the transparent substrate as shown in FIG.
  • the refractive index of the transparent resin layer (wavelength 589 nm (sodium D line)) was measured with an Abbe refractometer (manufactured by Atago Co., Ltd.). Met.
  • UV curable resin urethane acrylate (EBECRYL 9270 manufactured by Daicel-Cytec Co., Ltd.) and methoxypolyethylene glycol monomethacrylate (SR550 manufactured by Sartomer Co., Ltd.) are mixed with a photopolymerization initiator Irgacure 184 (BSAF Japan).
  • BSAF Japan photopolymerization initiator
  • a product obtained by adding 3% by weight to the total mass of the UV curable resin composition was used.
  • the mixing ratio of urethane acrylate and methoxypolyethylene glycol monomethacrylate was adjusted so that the refractive index of the cured product of the UV curable resin was 1.58.
  • UV irradiation was performed by irradiating with 1000 mJ ultraviolet rays for 1 minute from the transparent substrate side. As a result, a flat UV curable resin layer having the same refractive index on the transparent substrate was obtained.
  • the height difference of the UV curable resin layer was measured in the same manner as described above, the height difference was less than 0.1 ⁇ m.
  • a transparent resin layer (refractive index of 1.53) on the flat UV curable resin layer in the same procedure as in Example 1, the transparent resin layer, the underlying UV curable resin layer, and the transparent group are formed. There was a difference in refractive index between the materials, and a transparent film was obtained in which the interface between the transparent resin layer and the UV curable resin layer was not an uneven shape but was flat.
  • the visibility was evaluated by the following method. First, a transparent film was installed so that the film surface was facing the front of the observer, and a white fluorescent lamp was installed as illumination light above the transparent film and the midpoint of the observer. Next, the illuminance of the white fluorescent lamp was set to 2000 lux or 500 lux, and the observer was allowed to observe the transparent film. In this case, the visibility (visibility) of the transparent film from the observer was evaluated in five stages from “1” where the transparent film is easily visible due to the reflective pattern and “5” where the transparent film is not visible.
  • the transparent film according to Examples 1 and 2 is actually cut to a size that can cover most of the observer's field of view, and is attached to the observer as a face protection shield. As a result of checking the appearance, it was found that a good field of view was obtained.
  • Example 3 Moreover, the transparent film with which the transparent resin layer was formed only in the single side
  • the thickness variation in the film width direction of the transparent substrate was measured. Specifically, 20 or more measurement points were provided in the range of 600 mm in the film width direction, and each measurement point was measured 10 times using a digital length measuring device (Lightmatic VL-50S-B manufactured by Mitutoyo Corporation). It was measured.
  • FIG. 8 is a graph showing the results.
  • the interface of a transparent base material and a transparent resin layer is also the same uneven
  • corrugated shape of the interface of a transparent base material and a transparent resin layer can be measured also using a laser microscope etc. other than the method mentioned above, for example.
  • the light transmittance and Haze (turbidity) of the transparent film according to Example 3 were measured in the same manner as in Example 1, the light transmittance was 94.8% and the Haze was 0.3%.
  • the visibility of the transparent film which concerns on Example 3 was evaluated by the method similar to Example 1, it was possible to confirm a reflective pattern and it has confirmed that the visibility was improving.
  • the transparent film which concerns on Example 3 was mounted
  • a flat PET (refractive index 1.60) film or PC (refractive index 1.58) film was used as a transparent substrate, and a structure was formed in the same manner as in Example 1.
  • a transparent resin layer (refractive index 1.53) was laminated on a transparent substrate to produce a transparent film for testing.
  • the test transparent film is irradiated with a white fluorescent lamp, the lightness L * and chromaticity in the L * a * b * color system are changed by changing the thickness of the base layer in the range of 0 to 10 ⁇ m. It was simulated how a * and b * change.
  • TFCalc manufactured by Software Spectra Inc.
  • the color of the transparent film changes periodically every time the thickness of the base layer changes by about 1500 nm. Therefore, in consideration of the results shown in FIGS. 9A, 9B, and 9C, if the interface between the transparent base material and the transparent resin layer has an uneven shape in which the thickness of the base layer varies by 0.1 ⁇ m or more, it is not mounted It was found that the person can visually recognize the change in the color tone of the transparent film. Therefore, it was found that the height difference of the unevenness of the uneven shape is preferably in the range of 0.1 to 9.5 ⁇ m.
  • Face protection transparent film Transparent substrate 10a Transparent resin sheet 10b Surface treatment layer 20 Transparent resin layer 21 Structure 22 Base layer 70 Face protection shield 71 Face mask 72 String 73 Eye shield 74a, 74b Joining area 75 Depression

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Abstract

透明性が向上し、かつ非装着者からの視認性が向上した顔面保護シールド用透明フィルムを提供する。 可撓性を有する透明基材と、透明基材の少なくともいずれかの一面に積層され、可視光波長以下のピッチで複数設けられた凹部又は凸部からなる構造体を表面に有する透明樹脂層と、を備え、透明基材および透明樹脂層の屈折率は異なり、透明基材と透明樹脂層との界面は、凹凸形状である、顔面保護シールド用透明フィルム。

Description

顔面保護シールド用透明フィルム
 本技術は、飛散物および飛来物から装着者の顔面を保護しつつ、装着者にとって必要な視界を確保する顔面保護シールドに用いられる透明フィルムに関する。
 従来、外科手術等において、アイシールド付きマスクが広く用いられている。例えば、下記の特許文献1には、アイシールドとして透明なプラスチックフィルムを顔面マスクに取り付けた構造を有する顔面シールドマスクが開示されている。
 上記のようなアイシールドにおいて、可撓性を有する透明なプラスチックフィルムの屈折率は、一般的に1.3以上であるため、プラスチックフィルムと空気との界面では光の反射が発生する。例えば、特許文献1に記載されたアイシールドを形成するプラスチックフィルムは、屈折率が1.58であるポリエチレンテレフタレートで形成されている。そのため、該アイシールドと空気との界面での光の反射率は、例えば5.05%であり、アイシールドの表裏それぞれでの反射を考慮すると、合計で入射光の10.1%が反射光となる。そのため、非常に光強度の高い照明(例えば、照度140,000ルクス以上)が用いられる外科手術室などでは、反射光の強度も高くなってしまう。
 そこで、例えば、下記の特許文献2には、光強度の高い外科照明下で用いられる外科用フェイスシールドの表面にコーティングすることが好適であり、透明又は半透明の基材の表面に反射防止特性および防曇特性を付与することができるコーティング組成物が開示されている。また、特許文献2には、同文献で開示されたコーティング組成物で被覆したフィルムの光透過率は、未被覆のフィルムの光透過率に対して11~11.2%増加することが開示されている。
特開平7-178117号公報 特開2010-202881号公報
 しかしながら、特許文献2に開示されたコーティング組成物で被覆したフィルムの波長550nmの光に対する光透過率は、97.0%程度であり、依然として3%近い反射光が発生していた。
 そのため、アイシールド、フェイスシールド等の顔面保護シールドとして使用するためには、特許文献2に開示されたコーティング組成物で被覆したフィルムは、反射防止特性が十分ではなかった。
 一方で、顔面保護シールドに使用される透明フィルムの反射防止特性が顕著に向上した場合、透明フィルムの存在を視認することが困難になるため、顔面保護シールドの製造時における透明フィルムの取り扱いやすさが低下してしまう。また、装着者が顔面保護シールドを装着している場合、顔面保護シールドの装着の有無を非装着者が目視で確認することが困難になるため、安全確認上の利便性が低下していた。さらに、外科手術等において顔面保護シールドを装着した装着者の顔面の汗を非装着者が拭う場合、非装着者からは顔面保護シールドの有無を視認しにくいため、汗を拭う作業を実施しにくくなっていた。
 そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、透明性をより向上させつつ、かつ非装着者からの視認性を向上させた、新規かつ改良された顔面保護シールド用透明フィルムを提供することにある。
 上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、可撓性を有する透明基材と、前記透明基材の少なくともいずれかの一面に積層され、可視光波長以下のピッチで複数設けられた凹部又は凸部からなる構造体を表面に有する透明樹脂層と、を備え、前記透明基材および前記透明樹脂層の屈折率は異なり、前記透明基材と前記透明樹脂層との界面は、凹凸形状である、顔面保護シールド用透明フィルムが提供される。
 前記透明基材および前記透明樹脂層の波長589nmの光に対する屈折率の差は、0.05以上であってもよい。
 前記凹凸形状は、高低差が0.1~9.5μmの範囲内であり、ピッチが1~100mmの範囲内であってもよい。
 前記透明樹脂層は、前記透明基材の両面に積層されてもよい。
 前記透明樹脂層は、親水性官能基を有する紫外線硬化性樹脂組成物の硬化物であってもよい。
 また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、上記の顔面保護シールド用透明フィルムが取り付けられた、顔面保護シールドが提供される。
 以上説明したように、本発明によれば、透明性がより向上し、かつ非装着者からの視認性が向上した顔面保護シールド用透明フィルムを提供することができる。これにより、本発明を適用した顔面保護シールドは、装着者に対して、顕著に明るい視界を確保することができ、また非装着者から装着の有無を容易に確認されることができる。
本発明の一実施形態に係る透明フィルムを厚み方向に切断した断面図である。 同実施形態に係る透明フィルムをフィルム面に垂直な方向から見た平面図である。 第1の変形例に係る透明フィルムを厚み方向に切断した断面図である。 第2の変形例に係る透明フィルムを厚み方向に切断した断面図の一例である。 第2の変形例に係る透明フィルムを厚み方向に切断した断面図の他の例である。 本発明の一実施形態に係る顔面保護シールドの平面図である。 同実施形態に係る顔面保護シールドを装着した状態の斜視図である。 実施例3に係る透明フィルムにおいて、フィルム幅方向に対して透明基材の厚みの変動をプロットしたグラフ図である。 平坦な透明基材上に形成した基底層の厚みを0~10μmの範囲で変化させた場合のLのシミュレーション結果を示すグラフ図である。 平坦な透明基材上に形成した基底層の厚みを0~10μmの範囲で変化させた場合のaのシミュレーション結果を示すグラフ図である。 平坦な透明基材上に形成した基底層の厚みを0~10μmの範囲で変化させた場合のbのシミュレーション結果を示すグラフ図である。
 以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
 なお、本明細書において、「透明」であるとは、例えば、可視光帯域(具体的には360nm~830nm)において、入射光の約70%以上を透過させ、光の吸収が入射光の約30%未満であることを表す。
 <1.顔面保護シールド用透明フィルム>
 <1.1.概要>
 まず、図1および図2を参照して、本発明の一実施形態に係る顔面保護シールド用透明フィルム(以下、単に透明フィルムともいう)について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る顔面保護シールド用透明フィルム1Aを厚み方向に切断した断面を模式的に示した断面図であり、図2は、顔面保護シールド用透明フィルム1Aをフィルム面に垂直な方向から見た模式的な平面図である。
 図1に示すように、本実施形態に係る透明フィルム1Aは、可撓性を有する透明基材10と、可視光波長以下のピッチで複数設けられた凹部又は凸部からなる構造体(いわゆるモスアイ構造)を有する透明樹脂層20とを積層した構造を有する。なお、顔面保護シールドに透明フィルム1Aを用いる場合、透明フィルム1Aの表裏は考慮しなくともよい。具体的には、透明フィルム1Aの透明基材10を備える面、および透明樹脂層20を備える面のいずれを装着者側に向けて顔面保護シールドを形成してもよい。
 また、透明基材10と、透明樹脂層20とは屈折率が異なっており、かつ透明基材10と、透明樹脂層20との界面は、凹凸形状である(透明基材10と透明樹脂層20との界面は、うねりを有するともいう)。なお、透明基材10と、透明樹脂層20との界面形状は、例えば、透明フィルム1Aをフィルム面に垂直な面で任意の方向に切断した際の切断面にて観察することができる。
 本実施形態に係る透明フィルム1Aは、透明樹脂層20の表面に可視光波長以下のピッチで複数設けられている凹部又は凸部からなる構造体(いわゆる、モスアイ構造)を形成することで、反射防止特性を向上させるものである。また、本実施形態に係る透明フィルム1Aは、透明基材10の屈折率と、透明樹脂層20の屈折率とを異ならせ、かつ透明基材10と透明樹脂層20との界面に凹凸形状を設けることで、透明フィルム1Aに対して、非装着者にのみ観察可能な虹色の反射模様を形成するものである。これらの構成により、本実施形態に係る顔面保護シールド用透明フィルム1Aは、透明性をより向上させつつ、かつ非装着者からの視認性を向上させることができる。
 <1.2.透明フィルムの各構成>
 (透明樹脂層)
 透明樹脂層20は、可視光の波長以下のピッチで2次元的に複数配設された凹部又は凸部からなる複数の構造体21(モスアイ構造)と、個々の構造体21を支持し、構造体21と一体に形成された基底層22と、を有する。このようなモスアイ構造により、透明樹脂層20は、反射防止特性を備えることができる。
 モスアイ構造を構成する複数の構造体21は、透明フィルム1Aのフィルム面に対して凸または凹の構造体である。構造体21の立体形状は、いかなる形状であってもよいが、例えば、釣鐘形状、楕円円錐台形状などとすることができる。また、フィルム面に対して垂直な方向から見た構造体21の平面形状も、いかなる形状であってもよいが、例えば、円形、楕円形などとすることができる。
 また、構造体21の高さH1は、好ましくは180nm以上300nm以下、より好ましくは190nm以上300nm以下、さらに好ましくは190nm以上230nm以下である。構造体21の高さがこのような範囲の値である場合、透明フィルム1Aの反射防止特性をより向上させることができる。また、後述するように透明樹脂層20のモスアイ構造を転写法によって形成する場合、転写後に透明樹脂層20を元型から離型する際の離型性を向上させることができる。なお、構造体21の高さは、各々で異なっていてもよい。
 モスアイ構造を構成する複数の構造体21の配設パターンは、例えば、図2に示すように、構造体21をX方向に配列させた各トラックT1、T2、T3がY方向に互い違いに配列されたパターンである。図2において、P1はX方向のトラック内の構造体21のピッチ(以下、ドットピッチともいう)であり、P2は隣接するトラック間の構造体21のピッチであり、TPは各トラックのピッチ(以下、トラックピッチという)である。また、UCは、図2で示した配設パターンにおける単位格子である。
 ここで、構造体21のトラック内のドットピッチP1、及びトラック間のピッチP2は、それぞれ反射防止を意図する可視光の波長以下となるように設定される。例えば、P1およびP2は、100nm~830nmであってもよい。
 また、図2に示す構造体21の配設パターンでは、隣接するトラックT1、T2、T3同士で、構造体21の位置がトラックごとにドットピッチP1の1/2ずつずれている。これにより、図2に示す構造体21の配設パターンでは、構造体21が六方格子状に配列している。
 なお、本発明において、構造体21の配設パターンは、図2で示した六方格子状に限られない。構造体21の配設パターンは、いかなる二次元パターンであってもよいが、例えば、四方格子状であってもよく、ランダムであってもよい。
 ここで、透明樹脂層20の平面視における構造体21の充填率(平均充填率)は、100%を上限として、40%以上が好ましく、65%以上がより好ましく、73%以上がさらに好ましく、86%以上が最も好ましい。構造体21の充填率を上述した範囲にすることで、反射防止特性をさらに向上させることができる。
 ここで、構造体21の充填率は、以下のようにして求めることができる。
 まず、透明樹脂層20の表面を走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)を用いて、透明フィルム1Aのフィルム面に垂直な方向から撮影する。次に、撮影したSEM写真から無作為に配列パターンの単位格子UCを選び出し、単位格子UCの各辺の長さを算出するために、構造体21のドットピッチP1、およびトラックピッチTPを測定する。続いて、測定したドットピッチP1、トラックピッチTPから単位格子の面積SUNITを算出する。なお、構造体21の配設パターンが六方格子状または準六方格子状である場合、SUNITは、P1×2TPにて算出することができる。また、単位格子UCの中央に位置する構造体21の底面の面積SDOTを画像処理により測定する。これらの測定結果から以下の式より充填率を求めることができる。
 充填率=(SDOT/SUNIT)×100
 上述の充填率の算出を、撮影したSEM写真から無作為に選び出された複数箇所(例えば、10箇所)の単位格子について行い、算出した充填率の平均を算出することで、構造体21の充填率を求めることができる。
 なお、充填率を向上させる方法としては、例えば、隣接する構造体21の下部同士を接合すること、または、構造体21の底面の形状を調整して透明樹脂層20の平面視における非構造体部分の面積を低減させることなどを例示することができる。
 基底層22は、構造体21と一体に形成され、個々の構造体21を支持する。基底層22の厚みは、透明基材10と透明樹脂層20との界面の凹凸形状に対応して変化する。基底層22の平均厚みH2は、好ましくは0.5~10μmであり、より好ましくは0.5~7μmである。
 なお、基底層22の平均厚みH2は、例えば、デジタル測長機((株)ミツトヨ製ライトマチックVL-50S-B)を用いて透明フィルム1Aの膜厚を複数回(例えば、10回など)測定して算出した平均膜厚から、構造体21の高さH1(設計値)および透明基材10の膜厚H3を差し引くことにより算出することができる。なお、基底層22の平均厚さH2の測定は、フィルム幅の最長辺に平行な方向に、該最長辺の長さの約10%または約3mmごとに測定することが好ましい。
 また、透明樹脂層20は、透明な有機樹脂によって形成される。また、後述するように、透明樹脂層20に構造体21を形成するために転写法を用いる場合、透明樹脂層20は、硬化性樹脂で形成されることが好ましい。透明樹脂層20は、硬化後の光透過率が高く、屈折率が後述する所定の範囲内の値であり、かつ親水性を有する硬化性樹脂で形成されることがより好ましい。
 透明樹脂層20を構成する硬化性樹脂の屈折率(ナトリウムのD線(波長589nm)で測定)は、1.40以上2.00以下が好ましく、1.43以上2.00以下がより好ましい。一般に、硬化後の屈折率が高い樹脂は、硬化前の粘性が高い。したがって、硬化性樹脂の屈折率が2.00を超える場合、後述するように転写法にて透明樹脂層20の表面に構造体21を形成する際に、所望の形状の構造体21を形成することが困難になるため、好ましくない。
 また、透明樹脂層20を構成する硬化性樹脂が親水性を有する場合、透明フィルム1Aが湿気によって曇りにくくなる。これにより、透明フィルム1Aを用いて形成された顔面保護シールドが装着者の顔面に装着された際に、透明フィルム1Aが被着者の息等で曇ることを防止することができる。
 親水性を有する硬化性樹脂としては、例えば、親水性官能基を有する紫外性硬化性樹脂を用いることが好ましい。なお、透明樹脂層20の表面に親水性を有する皮膜を形成することで透明樹脂層20に親水性を付与することも考えられるが、このような場合、透明樹脂層20の表面に形成したモスアイ構造が親水皮膜によって埋まってしまい、反射防止特性が損なわれる可能性があるため好ましくない。
 上述したような透明樹脂層20を構成する硬化性樹脂としては、具体的には、単官能モノマー、二官能モノマー、又は多官能モノマーを光重合開始剤にて重合させた紫外線硬化性樹脂を用いることができる。
 ここで、単官能モノマーとしては、例えば、カルボン酸類モノマー(アクリル酸など)、ヒドロキシ類モノマー(2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシプロピルアクリレート、4-ヒドロキシブチルアクリレートなど)、アルキル又は脂環類モノマー(イソブチルアクリレート、t-ブチルアクリレート、イソオクチルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、イソボニルアクリレート、シクロヘキシルアクリレートなど)、その他機能性モノマー(2-メトキシエチルアクリレート、メトキシエチレングリコールアクリレート、2-エトキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、ベンジルアクリレート、エチルカルビトールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、N,N-ジメチルアミノエチルアクリレート、N,N-ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミド、アクリロイルモルホリン、N-イソプロピルアクリルアミド、N,N-ジエチルアクリルアミド、N-ビニルピロリドン、2-(パーフルオロオクチル)エチルアクリレート、3-パーフルオロヘキシル-2-ヒドロキシプロピルアクリレート、3-パーフルオロオクチル-2-ヒドロキシプロピルアクリレート、2-(パーフルオロデシル)エチルアクリレート、2-(パーフルオロ-3-メチルブチル)エチルアクリレート、2,4,6-トリブロモフェノールアクリレート、2,4,6-トリブロモフェノールメタクリレート、2-(2,4,6-トリブロモフェノキシ)エチルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレートなど)等を挙げることができる。
 二官能モノマーとしては、例えば、トリ(プロピレングリコール)ジアクリレート、トリメチロールプロパンジアリルエーテル、ウレタンアクリレートなどを挙げることができる。
 多官能モノマーとしては、例えば、トリメチロールプロパントリアクリレート、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、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレートなどを挙げることができる。
 なお、上記単官能モノマー、二官能モノマー、及び多官能モノマーの中でも、上述したようにヒドロキシ基、カルボキシ基、アミノ基、アミド基等の親水性基を有するモノマーを重合させた硬化性樹脂がより好ましい。
 上記のモノマーを重合させる光重合開始剤としては、例えば、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン、1-ヒドロキシ-シクロヘキシルフェニルケトン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オンなどを用いることができる。
 この他にも、透明樹脂層20を形成する硬化性樹脂の硬化前組成物には、無機微粒子および有機微粒子などのフィラーが含有されてもよい。無機微粒子としては、例えば、SiO、TiO、ZrO、SnO、Alなどの金属酸化物微粒子を挙げることができる。有機微粒子としては、透明な有機樹脂で形成された樹脂微粒子を挙げることができる。
 また、透明樹脂層20を形成する硬化性樹脂の硬化前組成物には、レベリング剤、表面調整剤、消泡剤などの機能性添加剤が添加されてもよい。
 (透明基材)
 透明基材10は、可撓性を有する透明樹脂から形成され、透明樹脂層20を支持する。また、本発明に係る透明フィルム1Aにおいて、透明基材10と透明樹脂層20との界面は、凹凸形状を有する。より具体的には、透明基材10の透明樹脂層20側の表面には、凹凸形状が形成される。この凹凸形状により、透明樹脂層20の基底層22に厚みムラを形成することができるため、透明フィルム1Aは、非装着者のみから観察可能な反射模様を備えることが可能となる。
 なお、凹凸形状とは、例えば、凹凸の高低差が構造体21の高さに対して1/3倍以上であり、凹凸のピッチが、構造体21の配設パターンのピッチよりも100倍以上長いような波状形状のことを表す。
 凹凸形状の高低差Hwは、基底層22の平均厚みに応じて定めることが好ましい。例えば、基底層22の平均厚みH2が1.5μm未満である場合、凹凸形状の高低差Hwは0.1~1μmとすることが好ましい。また、基底層22の平均厚みH2が1.5μm以上5μm未満である場合、高低差Hwは0.1μm~4.5μmとすることが好ましい。さらに、基底層22の平均厚みH2が5μm以上10μm以下である場合、高低差Hwは0.1~9.5μmとすることが好ましい。
 また、凹凸形状のピッチは、非装着者のみから観察可能な虹色の反射模様を見えやすくするために、1~100mmの範囲内とすることが好ましく、2.5~50mmの範囲内とすることがより好ましい。
 なお、透明基材10と透明樹脂層20との界面が有する凹凸形状は、透明フィルム1Aの視認性をより向上させるために、広い領域にわたって形成されることが好ましいが、必ずしも、全域にわたって形成されていなくても良い。
 透明基材10の平均厚みH3は、透明フィルム1Aの使い方に応じて適宜選択される。例えば、透明フィルム1Aを顔面マスクに固定することで、顔面保護シールドが形成される場合、透明基材10の平均厚みH3は、10μm以上500μm以下とすることが好ましく、50μm以上500μm以下とすることがより好ましく、50μm以上300μm以下とすることがさらに好ましい。
 透明基材10の平均厚みH3が10μm以上である場合、透明フィルム1Aを用いて形成された顔面保護シールドは、飛散物または飛来物に対して十分な保護性能を有することができる。また、透明基材10の平均厚みH3が500μm以下である場合、透明フィルム1Aを軽量化することができる。また、透明フィルム1Aの可撓性が高くなることで、透明フィルム1Aを曲面形状に変形することが容易になるため、顔面保護シールドの保護部材としての装着感を向上させることができる。なお、この平均厚みH3は、公知の方法で測定することが可能であるが、例えば、デジタル測長機((株)ミツトヨ製ライトマチックVL-50S-B)を使用して、複数回(例えば、10回など)測定した際の平均値を用いることができる。
 また、透明基材10の屈折率は、透明樹脂層20の屈折率に対して異なる。具体的には、透明基材10および透明樹脂層20の波長589nmの光における屈折率の差は、0.05以上0.3以下が好ましく、0.05以上0.2以下がより好ましい。
 透明基材10の屈折率と、透明樹脂層20の屈折率との間に差を設けることにより、透明樹脂層20の基底層22に厚みムラを設けたことと相まって、基底層22の表裏面からの反射光を干渉させることができるようになる。具体的には、構造体21によって屈折率が緩やかに変化している層(すなわち、透明樹脂層20から基底層22を除いた層)と基底層との界面の反射光、および透明基材10と基底層22との界面の反射光を干渉させることができるようになる。また、基底層22によって生じる干渉の程度は、基底層22が厚みムラを有するため、周期的に変化する。
 これにより、透明フィルム1Aでは、虹色の反射模様が視認されるようになる。ただし、該虹色の反射模様は、透明フィルム1Aを用いた顔面保護シールドを装着する装着者には視認されない。したがって、本実施形態に係る透明フィルム1Aは、透明フィルム1Aを用いた顔面保護シールドの装着者に対して、明るく見やすい視界を提供しつつ、非装着者からの視認性を向上させ、取り扱い性を向上させることができる。
 上述したような透明基材10の形成材料としては、例えば、透明樹脂層20とは異なる屈折率を備えた公知の種々の透明樹脂を使用することができる。具体的には、透明基材10の形成材料としては、ポリエチレンテレフタレート(Polyethylene Terephthalate:PET)、ポリカーボネート(Polycarbonate:PC)、メチルメタクリレート重合体、スチレン重合体、メチルメタクリレート共重合体、スチレン共重合体、メチルメタクリレート-スチレン共重合体、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチレート、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアセタール、ポリエーテルケトン、ポリウレタン、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー(COC)等を挙げることができる。また、耐熱性を考慮する場合、透明基材10の形成材料として、アラミド系樹脂を使用することも可能である。さらに、透明基材10の形成材料として、可撓性を有する薄膜ガラスも使用することができる。
 以上にて説明したように、本発明に係る顔面保護シールド用透明フィルム1Aは、凹部又は凸部からなる構造体21を可視光波長以下のピッチで複数設けた透明樹脂層20を透明基材10の表面に有する。これにより、本発明に係る透明フィルム1Aは、非常に強度の高い照明下でも反射光を少なくすることができ、例えば、波長550nmの光に対する光透過率を98.5%以上とすることができる。
 また、本発明に係る透明フィルム1Aは、透明基材10と透明樹脂層20との界面が凹凸形状であるため、構造体21を支持する基底層22の厚みが変化しており、かつ透明基材10と透明樹脂層20との屈折率が異なる。これにより、本発明に係る透明フィルム1Aでは、基底層22によって反射光が干渉し、虹色の反射模様が観察されるようになる。このような反射模様は、透明フィルム1Aを用いた顔面保護シールドの非装着者のみに観察され、装着者には観察されないため、透明フィルム1Aは、装着者の視界を確保しつつ、非装着者からの視認性を向上させることができる。
 なお、顔面保護シールド用透明フィルム1Aにおいて、非装着者からの視認性を向上させるためには、透明フィルム1Aに枠をつけたり、部分的に印刷を施したりすることも可能であるが、このような場合、製造コストが増加してしまう。
 一方、本発明に係る透明フィルム1Aは、透明基材10の表面の凹凸形状を、例えば、透明基材10として用いるフィルムの製造時に表面に凹凸形状を有するニップローラを使用することにより、または透明基材10を表面処理することにより、安価に形成することができる。したがって、本発明に係る透明フィルム1Aは、製造コストの上昇も抑制することができる。
 <1.3.透明フィルムの製造方法>
 透明フィルム1Aの製造方法としては、例えば、表面に凹凸形状を有する透明基材10上に透明樹脂層20を形成し、転写法などにより透明樹脂層20に構造体21を形成することで透明フィルム1Aを製造することができる。
 具体的には、まず、透明基材10として使用する樹脂シートを用意する。樹脂シートは、例えば、成型時に凹凸形状を有するニップローラを使用することで、表面に凹凸形状が形成されている。
 次に、樹脂シートの凹凸形状が形成された表面に未硬化の紫外線硬化性樹脂組成物を塗布し、塗布面をモスアイ構造が形成された原盤に密着させた後、紫外線等を照射することで紫外線硬化性樹脂組成物を硬化させる。続いて、紫外線硬化性樹脂組成物が硬化した後、樹脂シートを原盤から剥離することで、透明フィルム1Aを製造することができる。なお、紫外線硬化性樹脂組成物とは、紫外線硬化性樹脂、光重合開始剤、その他フィラー、添加剤等が混合されたものである。
 また、モスアイ構造が形成された原盤は、以下の方法で製造することができる。具体的には、国際公開2012/133943号に記載されるように、まず、ロール状のガラス原盤にレジストを塗布した後、レーザ光を用いたフォトリソグラフィにてパターニングすることで、表面に微細な凹凸パターン(モスアイ構造)が形成された原盤を製造してもよい。または、特開2011-053496号公報に記載されるように、アルミニウム基板を陽極酸化することで得られる陽極酸化ポーラスアルミナ基板を原盤として使用してもよい。
 <1.4.透明フィルムの変形例>
 続いて、図3~図5を参照して、本実施形態に係る透明フィルムの種々の変形例について説明する。図3は、本実施形態の第1の変形例に係る透明フィルムを厚み方向に切断した断面を模式的に示した断面図である。図4および5は、本実施形態の第2の変形例に係る透明フィルムを厚み方向に切断した断面を模式的に示した断面図である。
 (第1の変形例)
 第1の変形例では、図3に示すように、透明フィルム1Bは、表裏が平坦に形成されている透明樹脂シート10aの片面に表面処理層10bが設けられ、表面処理層10b上に透明樹脂層20が形成されている。また、表面処理層10bの透明樹脂層20側の表面には、凹凸形状が形成されている。
 このような表面処理層10bは、透明樹脂シート10aと透明樹脂層20との接着性を高めるアンカーコート層又はプライマー層として機能する。表面処理層10bは、例えば、オルガノアルコキシメタル化合物、ポリエステル、アクリル変性ポリエステル又はポリウレタンなどからなる塗工層として形成されてもよい。
 なお、表面処理層10bの表面に所定の凹凸形状を形成するためには、例えば、表面に凹凸形状を有する塗工ロールを用いて、表面処理層10bを塗工すればよい。
 (第2の変形例)
 第2の変形例では、図4および図5に示すように、透明基材10の両面に透明樹脂層20が設けられる。このような場合、透明基材10と透明樹脂層20との少なくともいずれか一方の界面が凹凸形状であればよい。
 例えば、図4に示す透明フィルム1Cでは、透明基材10の両面に透明樹脂層20が設けられている。また、図5に示す透明フィルム1Dでは、透明基材10の両面に表面処理層10bを介して透明樹脂層20が設けられている。
 このように透明基材10の両面に透明樹脂層20を設けることにより、外科手術用の照明などの非常に照度が強い場合でも反射光を抑制し、透明フィルム1C、1Dの光透過率を99%以上にすることができる。このような透明性が非常に高い透明フィルム1C、1Dでは、視認性および取り扱い性を向上させるために、透明基材10と透明樹脂層20との界面を凹凸形状として虹色の反射模様が観察されるようにする意義が特に高い。
 なお、透明基材10の両側の透明樹脂層20において、それぞれの透明樹脂層20に形成される構造体21は、形状、高さ、ピッチ等が必ずしも同一である必要はなく、異なっていてもよい。
 なお、透明基材10の一方の面に設けられた透明樹脂層20の構造体21の高さをH1a、透明基材10の平均厚みをH3、透明基材10の他方の面に設けられた構造体21の高さをH1bとした場合、顔面保護シールドにおいてシールド材を固定化し、歪みのない安定した視界を得るためには、H1a:H3:H1b=18~30:800~300000:18~30とすることが好ましく、H1a:H3:H1b=18~30:1000~50000:18~30とすることがより好ましい。
 <2.顔面保護シールド>
 次に、図6および図7を参照して、本発明に係る透明フィルムを用いた顔面保護シールドについて説明する。顔面保護シールドは、例えば、医療従事者等が顔面を保護するために使用するゴーグル型、顔面マスク型、サンバイザー型などの透明シールド材である。このような顔面保護シールドは、本発明に係る透明フィルムを顔面マスク等に固着又は着脱自在に取り付けることにより得ることができる。なお、本発明に係る透明フィルムを取り付ける対象は、顔面マスクに限定されない。例えば、本発明に係る透明フィルムをサンバイザー型の被り物に取り付けてもよく、顔面保護シールドの形態に応じて、適宜選択することができる。
 図6は、本発明に係る透明フィルム1をアイシールド73として顔面マスク71に固着した顔面保護シールド70の平面図である。また、図7は、図6に示した顔面保護シールド70が顔面に装着されている状態を示す斜視図である。
 図6および図7に示すように、顔面マスク71は、着用者の鼻、口及び顎の一部を覆い、紐72等で顔面に保持される。顔面マスク71としては、任意の医療用顔面マスクを使用することができ、例えば、通気性を有し、かつ細菌の侵入を防止するために多層構造となっているものを使用することができる。
 アイシールド73は、本発明に係る透明フィルム1にて形成され、着用者の目に液体や飛散物が飛来することを防ぐため、顔面マスク71と接合領域74A、74Bで固着されている。
 また、アイシールド73は、顔面マスク71の幅に対して十分に大きな幅を有し、着用者の目の周囲を広く覆うことができる大きさを有している。また、アイシールド73は、下辺中央に凹み75を有している。このような凹み75があることにより、アイシールド73は、顔面保護シールド70を顔面に着用した場合に、着用者の鼻の周囲で曲がり、顔面に沿った曲面になることができる。
 接合領域74A、74Bは、着用時に鼻の側方となる顔面マスク71の左右両端部に設けられている。接合領域74A、74Bにおけるアイシールド73と顔面マスク71との固着方法としては、超音波溶着、熱接着、鋲等の機械的接合などを用いることができる。接合領域74A、74Bの大きさは、アイシールド73を固定できる大きさであればよく、例えば、幅3~15mm、長さ5~30mmとすることができる。このような接合領域74A、74Bにより、アイシールド73を紐72で顔面に押さえつける必要がなくなるため、顔面保護シールド70の着脱を簡便にすることができる。
 以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
 [実施例1、2及び比較例1]
 次の工程により透明基材の両面にモスアイ構造が形成された透明樹脂層を有し、透明樹脂層と透明基材の間の界面が凹凸形状である(すなわち、界面がうねりを有する)透明フィルムを作製した。
 まず、図2に示すように、釣鐘型で底面が楕円形の構造体21が六方格子状に配列している透明樹脂層(構造体の高さH1=250nm、トラック内の構造体ピッチP1=230nm、トラック間の構造体ピッチP2=153nm、トラックピッチTP=153nm)を製造するための原盤を、国際公開2012/133943号に記載の方法により製造した。
 また、透明基材として、表1に示す樹脂で形成された透明フィルムを用意した。なお、実施例1、2及び比較例1に係る透明フィルムの凹凸形状のピッチは1~100mmの範囲内であり、高低差は0.1~9.5μmの範囲内であった。
 また、各透明基材の屈折率(波長589nm(ナトリウムのD線))をアッベ屈折率計((株)アタゴ製)により測定した。
 原盤上に、親水基を有するUV硬化性樹脂組成物を数滴垂らし、原盤に透明基材を圧着し、UV照射した。ここで、親水基を有するUV硬化性樹脂組成物としては、ウレタンアクリレート(ダイセル・サイテック(株)製EBECRYL9270)とメトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート(サートマー(株)製SR550)とを7:3の質量比で混合したものに、光重合開始剤イルガキュア184(BSAF・ジャパン(株)製)をUV硬化性樹脂組成物の総質量に対して3質量%添加した混合物を使用した。
 UV照射は、透明基材側から1000mJの紫外線を1分間照射することで行った。
 UV照射によりUV硬化性樹脂を硬化した後、原盤から透明フィルムを離型し、図1に示すような透明基材の一面に透明樹脂層が形成された透明フィルムを得た。同様の手順で、透明基材10の一面と対向する他面にも透明樹脂層を形成し、図4に示すような透明基材の両面に透明樹脂層が形成された透明フィルムを得た。
 実施例1、2及び比較例1の透明フィルムについて、透明樹脂層の屈折率(波長589nm(ナトリウムのD線))をアッベ屈折率計((株)アタゴ製)により測定したところ、1.53であった。
 [比較例2]
 透明樹脂層と透明基材との間に屈折率差があり、透明樹脂層と透明基材との間の界面が凹凸形状ではなく平坦である透明フィルムを次の工程により作製した。
 まず、実施例2と同様の透明基材(PC、屈折率1.58)にUV硬化性樹脂を数滴垂らし、平坦なガラス板を押圧してUV照射した。UV硬化性樹脂としては、ウレタンアクリレート(ダイセル・サイテック(株)製EBECRYL9270)とメトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート(サートマー(株)製SR550)とを混合したものに、光重合開始剤イルガキュア184(BSAF・ジャパン(株)製)をUV硬化性樹脂組成物の総質量に対して3重量%添加した混合物を使用した。なお、ウレタンアクリレートとメトキシポリエチレングリコールモノメタクリレートとの混合比は、UV硬化性樹脂の硬化物の屈折率が1.58となるように調整した。
 UV照射は、透明基材側から1000mJの紫外線を1分間照射することで行った。これにより、透明基材上に同等の屈折率を持つ平坦なUV硬化樹脂層を得た。このUV硬化樹脂層の高低差を上述と同様に測定したところ、高低差は0.1μm未満であった。
 次に、平坦なUV硬化樹脂層上に、実施例1と同様の手順で透明樹脂層(屈折率1.53)を形成することで、透明樹脂層と、下地のUV硬化樹脂層および透明基材との間で屈折率差があり、透明樹脂層と、UV硬化樹脂層との界面が凹凸形状ではなく平坦な透明フィルムを得た。
 [光透過率、Haze及び視認性の評価]
 実施例1、2及び比較例1、2に係る透明フィルムについて、光透過率及びHaze(濁度)をヘイズメーター((株)村上色彩技術研究所製HM-150)により測定した。
 視認性の評価は、以下の方法で行った。まず、フィルム面が観察者の正面に向くように透明フィルムを設置し、透明フィルムおよび観察者の中間点の頭上に、照明光として白色蛍光灯を設置した。次に、白色蛍光灯の照度を2000ルクス又は500ルクスとして、観察者に透明フィルムを観察させた。この場合の観察者からの透明フィルムの視認のし易さ(視認性)を、反射模様によって透明フィルムが視認し易い「1」から、透明フィルムが視認できない「5」の5段階で評価した。
 以上の評価結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1の結果を参照すると、透明基材と透明樹脂層との間で屈折率が異なり、かつ透明基材と透明樹脂層との界面が凹凸形状である場合(実施例1、2)、反射模様によって透明フィルムの視認性が向上することがわかった。また、透明基材と透明樹脂層との屈折率の差は、0.05以上であることが好ましいことがわかった。一方、透明基材と透明樹脂層との間で屈折率が同じである場合(比較例1)、および透明基材と透明樹脂層との界面が平坦である場合(比較例2)には、透明フィルムの視認性が低下してしまうことがわかった。
 また、実際に、観察者の視界の大半を覆うことができる大きさに実施例1、2に係る透明フィルムをカットして、顔面保護シールドとして観察者に装着させて透明フィルムを通した視界の見え方を確認したところ、良好な視界が得られることがわかった。
 [実施例3]
 また、実施例1と同様の方法で、図1に示すような、透明基材の片面のみに透明樹脂層が形成された透明フィルムを作製した。
 ここで、実施例3に係る透明フィルムにおいて、透明基材のフィルム幅方向の厚みの変動を測定した。具体的には、フィルム幅方向600mmの範囲で20点以上の測定箇所を設け、デジタル測長機((株)ミツトヨ製ライトマチックVL-50S-B)を用いて、各測定箇所を10回ずつ測定した。図8に結果を示すグラフ図を示す。
 図8に示すグラフ図を参照すると、本実施形態に係る透明フィルムを構成する透明基材の表面には、凹凸形状が形成されていることがわかる。また、凹凸形状の凹凸のピッチは、1~100mm程度であることがわかる。したがって、透明基材と透明樹脂層との界面も、同様の凹凸形状であることがわかる。なお、透明基材と透明樹脂層との界面の凹凸形状は、例えば、上述した方法以外にもレーザ顕微鏡などを用いることによっても測定することが可能である。
 実施例3に係る透明フィルムの光透過率及びHaze(濁度)を実施例1と同様に測定したところ、光透過率は94.8%であり、Hazeは0.3%であった。また、実施例3に係る透明フィルムの視認性を実施例1と同様の方法で評価したところ、反射模様を確認することが可能であり、視認性が向上していることが確認できた。さらに、実施例3に係る透明フィルムを顔面保護シールドとして装着させ、装着者によって透明フィルムを通した視界の見え方を確認したところ、実施例1と同様の良好な視界が得られることがわかった。したがって、透明基材と透明樹脂層との界面の凹凸形状のピッチは、1~100mmの範囲内にあることが好ましいことがわかった。
 [基底層の厚みと透明フィルムの色調変化]
 さらに、透明基材と透明樹脂層との界面における凹凸形状の高低差がどの程度である場合に、透明フィルムにおいて虹色に色調が変化した反射模様が視認されるかを検討した。
 具体的には、まず、透明基材として平坦なPET(屈折率1.60)フィルム、又はPC(屈折率1.58)フィルムを用い、実施例1と同様の方法で構造体が形成された透明樹脂層(屈折率1.53)を透明基材上に積層して、試験用の透明フィルムを作製した。次に、白色蛍光灯を試験用の透明フィルムに照射した場合において、0~10μmの範囲で基底層の厚みを変化させることで、L表色系における明度L、色度aおよびbがどのように変化するかをシミュレーションした。なお、シミュレーションには、TFCalc(SoftwareSpectra Inc.製)を用いた。シミュレーション結果を図9A、図9Bおよび図9Cに示す。
 図9A、図9Bおよび図9Cに示す結果を参照すると、透明フィルムは、基底層の厚みが約1500nm変化するごとに、周期的に色調が変化することがわかる。したがって、図9A、図9Bおよび図9Cに示す結果を考慮すると、透明基材と透明樹脂層との界面が、基底層の厚みが0.1μm以上変動するような凹凸形状であれば、非装着者は、透明フィルムの色調の変化を視認することができることがわかった。したがって、凹凸形状の凹凸の高低差は、0.1~9.5μmの範囲内にあることが好ましいことがわかった。
 以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
 1、1A、1B、1C、1D 顔面保護用透明フィルム
 10   透明基材
 10a  透明樹脂シート
 10b  表面処理層
 20   透明樹脂層
 21   構造体
 22   基底層
 70   顔面保護シールド
 71   顔面マスク
 72   紐
 73   アイシールド
 74a、74b  接合領域
 75  凹み

Claims (6)

  1.  可撓性を有する透明基材と、
     前記透明基材の少なくともいずれかの一面に積層され、可視光波長以下のピッチで複数設けられた凹部又は凸部からなる構造体を表面に有する透明樹脂層と、を備え、
     前記透明基材および前記透明樹脂層の屈折率は異なり、
     前記透明基材と前記透明樹脂層との界面は、凹凸形状である、顔面保護シールド用透明フィルム。
  2.  前記透明基材および前記透明樹脂層の波長589nmの光に対する屈折率の差は、0.05以上である請求項1に記載の顔面保護シールド用透明フィルム。
  3.  前記凹凸形状は、高低差が0.1~9.5μmの範囲内であり、ピッチが1~100mmの範囲内である、請求項1又は2に記載の顔面保護シールド用透明フィルム。
  4.  前記透明樹脂層は、前記透明基材の両面に積層される、請求項1~3のいずれか一項に記載の顔面保護シールド用透明フィルム。
  5.  前記透明樹脂層は、親水性官能基を有する紫外線硬化性樹脂組成物の硬化物である、請求項1~4のいずれか一項に記載の顔面保護シールド用透明フィルム。
  6.  請求項1~5のいずれか一項に記載の顔面保護シールド用透明フィルムが取り付けられた、顔面保護シールド。
     
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