WO2023068040A1 - ハードコートフィルムおよびその製造方法 - Google Patents

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WO2023068040A1
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雄二 中山
直樹 江草
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東洋インキScホールディングス株式会社
トーヨーケム株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a hard coat film and its manufacturing method.
  • liquid crystal displays such as liquid crystal displays, plasma displays, EL displays, rear projection displays, CRT displays, etc. used as image display devices for televisions, computers, car navigation systems, vehicle instrument panels, mobile phones, etc., the surface of the display etc.
  • a hard coat film is used for the purpose of protection.
  • Hard coat films have excellent properties such as mechanical properties, dimensional stability, and electrical insulation.
  • Transparent plastics are widely used as substrates for applications.
  • triacetyl cellulose (TAC) films are often used for optical display materials such as displays because of their transparency, light refractive index, impact resistance, heat resistance, and durability.
  • a hard coat film is usually produced by forming a hard coat layer on a triacetyl cellulose film, which is a substrate, by coating or printing a resin composition.
  • a hard coat film for example, Patent Document 1 discloses an ionizing radiation-curable resin containing a polyfunctional monomer having two or more (meth)acryloyl groups in one molecule, a photopolymerization initiator, and a solvent.
  • a hard coat film is described in which the film thickness ratio of the mixed layer to the film thickness is 32% or more and 61% or less.
  • the hard coat film is hard because of the refractive index difference between the hard coat layer and the refractive index of the triacetyl cellulose serving as the base film, or the discontinuous change in the refractive index across the interface.
  • the light reflected on the surface of the coating layer and the light reflected on the interface between the hard coat layer and the base film interfere with each other, causing interference unevenness (rainbow unevenness), which deteriorates the visibility of the display and also reduces the aesthetic appearance of the display. There is a problem of loss.
  • Patent Document 2 discloses that a hard coat layer is formed using a solvent that dissolves or swells the base material, so that fine particles are formed at the interface between the hard coat layer and the base material. A method for discontinuously forming asperities is described.
  • Patent Document 3 discloses a method of forming a hard coat layer by applying a composition containing a solvent that dissolves or swells a substrate and an active energy ray-curable compound having a solubility parameter value within a specific range to the substrate. is stated.
  • JP 2014-058601 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-131007 JP 2007-160513 A
  • a triacetyl cellulose film is permeated with a specific composition for forming a hard coat layer to form a mixed layer with a specific ratio, so that the coating film haze and scratch resistance are not deteriorated (practically To provide a hard coat film in which interference unevenness is suppressed while maintaining a satisfactory range, and which is also excellent in adhesion.
  • a hard coat film having a triacetyl cellulose film, a mixed layer, and a hard coat layer contains a compound (A) having three or more ethylenically unsaturated groups, a compound (B) having one ethylenically unsaturated group, a photopolymerization initiator (C), and a solvent (D).
  • the mixed layer is a layer formed by dissolving or swelling the composition for forming a hard coat layer in the triacetyl cellulose film, A hard coat film, wherein the thickness ratio of the mixed layer to the total thickness of the hard coat layer and the mixed layer is 65% or more when the cross section of the hard coat film in the thickness direction is observed with a scanning electron microscope. .
  • the compound (B) having one ethylenically unsaturated group consists of an initial mass (X1) of a triacetylcellulose film having a short side of 2 cm, a long side of 4 cm, and a thickness of 80 ⁇ m, and the triacetylcellulose film.
  • [(X2)/(X1) ] is 1.2 or more, the hard coat film of [1], which is a compound (b1) having one ethylenically unsaturated group.
  • the solvent (D) is the initial haze value (Y1) of a triacetylcellulose film of 10 cm short side x 10 cm long side x 80 ⁇ m thick, and the 0.1 g of (D) was added dropwise, left for 2 minutes, and then heated at 60° C. for 1 minute.
  • the haze change value [(Y2) ⁇ (Y1)] from the haze value (Y2) of the triacetyl cellulose film was 0.
  • the content of the compound (B) having one ethylenically unsaturated group is 3 to 30% by mass based on the total 100% by mass of the compound (A) and the compound (B) [1]- [3]
  • the hard coat film according to any one.
  • a method for producing a hard coat film having a triacetyl cellulose film, a mixed layer, and a hard coat layer comprising: A composition for forming a hard coat layer is applied onto a triacetyl cellulose film to form a mixed layer and a hard coat layer,
  • the hard coat layer-forming composition comprises a compound (A) having three or more ethylenically unsaturated groups, a compound (B) having one ethylenically unsaturated group, a photopolymerization initiator (C), and a solvent.
  • the mass ratio of compound (B)/solvent (D) in the composition for forming a hard coat layer is 0.03 to 0.20, A hard coat film, wherein the thickness ratio of the mixed layer to the total thickness of the hard coat layer and the mixed layer is 65% or more when the cross section of the hard coat film in the thickness direction is observed with a scanning electron microscope. manufacturing method.
  • the interference unevenness is suppressed without deteriorating the coating film haze and scratch resistance (within a practically acceptable range), and the hard coat layer has excellent adhesion.
  • (meth)acryl means “acryl or methacryl” unless otherwise specified.
  • compound (A) having three or more ethylenically unsaturated groups is “compound (A)”
  • compound (B) having one ethylenically unsaturated group is “compound (B)”.
  • compound (b1) having one ethylenically unsaturated group may be referred to as “compound (b1)”.
  • the various components appearing in this specification may be used singly or in admixture of two or more.
  • the hard coat film of the present invention is a hard coat film having a triacetyl cellulose film, a mixed layer, and a hard coat layer.
  • the hard coat layer contains a compound (A) having three or more ethylenically unsaturated groups, a compound (B) having one ethylenically unsaturated group, a photopolymerization initiator (C), and a solvent (D). It is formed from a composition for forming a hard coat layer containing.
  • the mass ratio of compound (B)/solvent (D) in the composition for forming a hard coat layer is 0.03 to 0.20.
  • the mixed layer is a layer formed by dissolving or swelling the hard coat layer-forming composition in the triacetyl cellulose film. and a film thickness ratio of the mixed layer to the total film thickness of the hard coat layer and the mixed layer is 65% or more.
  • the triacetylcellulose film used in the present invention may be of an optically transparent grade that can be used as a base material for a polarizing plate or the like, and the thickness of the triacetylcellulose film is not particularly limited. It is about 10 to 500 ⁇ m in terms of workability, thin layer property, etc. 20 to 250 ⁇ m is particularly preferred.
  • the hard coat layer of the present invention comprises a compound (A) having three or more ethylenically unsaturated groups, a compound (B) having one ethylenically unsaturated group, a photopolymerization initiator (C), and a solvent (D). ) is formed from a composition for forming a hard coat layer.
  • the mixed layer is a layer formed by dissolving or swelling a composition for forming a hard coat layer in a triacetyl cellulose film. Furthermore, when the cross section in the thickness direction of the hard coat film is observed with a scanning electron microscope, the thickness ratio of the mixed layer to the total thickness of the hard coat layer and the mixed layer is 65% or more.
  • the film thickness ratio is more preferably 67% or more, and still more preferably 70% or more. Moreover, from the viewpoint of hard coat properties, it is preferably 90% or less.
  • the film thickness ratio of the mixed layer is 65% or more, the interference unevenness can be reduced, the haze of the coating film and the scratch resistance can be prevented, and the adhesion can be improved. That is, it is possible to reduce the interference unevenness and further improve the adhesion while keeping the haze and scratch resistance of the coating film within the practical range. The higher the film thickness ratio, the better the reduction in interference unevenness.
  • a compound (A) having three or more ethylenically unsaturated groups a compound (B) having one ethylenically unsaturated group, and a photopolymerization initiator It is important to use a hard coat layer forming composition containing (C) and solvent (D). Furthermore, it can be controlled by the types of compound (B) and solvent (D) and their contents.
  • the compound (B) is a compound (b1) described later, or/and when the solvent (D) is a solvent (d1) described later, it is particularly preferable because the thickness ratio of the mixed layer is easily made 65% or more. .
  • compound (B) is compound (b1) and solvent (D) is solvent (d1).
  • substrate permeability can be improved by a manufacturing method such as adjusting the concentration of non-volatile matter in the composition for forming a hard coat layer, or allowing the composition for forming a hard coat layer to stand after being applied to a triacetyl cellulose film. It is also possible to increase the film thickness ratio of the mixed layer to 65% by mass or more.
  • composition for forming hard coat layer comprises a compound (A) having three or more ethylenically unsaturated groups, a compound (B) having one ethylenically unsaturated group, a photopolymerization initiator (C), and a solvent ( D).
  • Compound (B) is preferably a compound having one ethylenically unsaturated group with a mass change value [(X2)/(X1)] of 1.2 or more, which will be described later.
  • the solvent (D) is preferably a solvent having a haze change value [(Y2)-(Y1)] described later of 0.10 or more.
  • the compound (B) is a compound (b1) having one ethylenically unsaturated group with a mass change value [(X2)/(X1)] of 1.2 or more, and the solvent (D) is It is preferable that the solvent (d1) has a haze change value [(Y2) - (Y1)] of 0.10 or more. This improves the permeability of the base material and is effective in reducing interference unevenness.
  • the non-volatile content of the composition for forming a hard coat layer is preferably 70% by mass or less, more preferably 60% by mass or less, from the viewpoint of improving substrate permeability. From the viewpoint of suppressing a decrease in coating film haze, the non-volatile content is preferably 25% by mass or more, more preferably 35% by mass or more.
  • Compound (A) is a compound having three or more ethylenically unsaturated groups.
  • Examples of the compound (A) include pentaerythritol tri(meth)acrylate, pentaerythritol tetra(meth)acrylate, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, EO-modified trimethylolpropane tri(meth)acrylate, and PO-modified trimethylolpropane.
  • Compound (A) is pentaerythritol tri(meth)acrylate, pentaerythritol tetra(meth)acrylate, dipentaerythritol penta(meth)acrylate, dipentaerythritol hexa(meth)acrylate in terms of adhesion, scratch resistance, and reliability.
  • acrylates polyurethane poly(meth)acrylates, polyester poly(meth)acrylates, polyether poly(meth)acrylates, and polyacrylic poly(meth)acrylates are preferred, pentaerythritol tri(meth)acrylates, pentaerythritol tetra(meth)acrylates) More preferred are acrylates, dipentaerythritol hexa(meth)acrylates, polyurethane poly(meth)acrylates, and polyester poly(meth)acrylates. These can be combined arbitrarily. In particular, it is preferred to combine polyurethane poly(meth)acrylates with urethane and pentaerythritol poly(meth)acrylates or/and dipentaerythritol poly(meth)acrylates.
  • the content of compound (A) is preferably 25 to 60% by mass, more preferably 35 to 55% by mass, based on 100% by mass of the composition for forming a hard coat layer. Within this range, the strength of the coating film is improved, and a coating film having scratch resistance and reliability can be formed, which is preferable.
  • Compound (B) is a compound having one ethylenically unsaturated group.
  • Examples of the compound (B) include methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, methoxypolyethylene glycol (meth)acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth)acrylate, lauryl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, phenoxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, 2-hydroxybutyl (meth)acrylate, 4-hydroxybutyl (meth)acrylate, dimethylamino Ester compounds such as ethyl (meth)acrylate and 2-(meth)acryloyloxyethyl acid phosphate; styrene compounds such as styrene and ⁇ -methylene; ⁇ -(me
  • the compound (B) was prepared by adding one ethylenically unsaturated group to the initial mass (X1) of a triacetylcellulose film having a short side of 2 cm, a long side of 4 cm, and a thickness of 80 ⁇ m, and the triacetylcellulose film in an environment of 25°C.
  • a compound (b1) having a mass change value [(X2)/(X1)] of 1.2 or more with respect to the mass (X2) of the triacetylcellulose film after being immersed in 35 g of the compound (B) having is preferable in that the film thickness ratio of the mixed layer can be easily controlled to 65% or more and excellent reduction in interference unevenness can be achieved.
  • the mass change value [(X2)/(X1)] is more preferably 2.0 to 10.0, still more preferably 5.0 or less.
  • the compound (B) that satisfies this condition can further improve the reduction of interference unevenness.
  • a more preferable range of [(X2)/(X1)] is 3.5 to 4.5.
  • Examples of the mass change value [(X2)/(X1)] of compound (B) include acryloylmorpholine (3.9), 4-hydroxybutyl acrylate (2.9), tetrahydrofurfuryl acrylate (1.5), N-vinyl- ⁇ -caprolactam (4.3), diethylacrylamide (5.2), lauryl acrylate (1.0), isobornyl acrylate (1.0), phenoxyethyl acrylate (1.1); Acryloylmorpholine, 4-hydroxybutyl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, N-vinyl- ⁇ -caprolactam, diethylacrylamide, etc., which are compounds (b1), are preferably used.
  • Acryloylmorpholine, 4-hydroxybutyl acrylate, or N-vinyl- ⁇ -caprolactam is more preferred, and acryloylmorpholine is still more preferred, from the viewpoint of improving substrate permeability and being effective in reducing interference unevenness. is.
  • the lower limit of the content of compound (B) is preferably 3% by mass, more preferably 4% by mass, and still more preferably 5% by mass in the total 100% by mass of compound (A) and compound (B). %.
  • the upper limit of the content of the compound (B) is preferably 30% by mass, more preferably 25% by mass, and 20% by mass in the total 100% by mass of the compound (A) and the compound (B). is more preferable.
  • the content of the compound (B) is 3% by mass or more, the effect of reducing interference unevenness due to permeation into the base material is increased, and when it is 30% by mass or less, the scratch resistance is more excellent, which is preferable.
  • the photopolymerization initiator (C) is not particularly limited as long as it has a function of initiating radical polymerization by photoexcitation. etc. Specifically, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin butyl ether, diethoxyacetophenone, benzyl dimethyl ketal, 1-hydroxycyclohexylphenyl ketone, benzophenone, 2,4,6-trimethylbenzoindiphenylphosphine oxide, N , isoamyl N-dimethylaminobenzoate, 2-chlorothioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone and the like.
  • a known organic amine can also be added as a sensitizer.
  • the amount of the photopolymerization initiator (C) used is preferably 0.1 to 20 parts by mass, more preferably 1 to 10 parts by mass, with respect to 100 parts by mass in total of the compound (A) and the compound (B). Within this range, a sufficient polymerization initiation effect can be obtained, which is effective in improving adhesion and scratch resistance.
  • a sensitizer can be used in combination with the photopolymerization initiator (C) in the composition for forming a hard coat layer in the present invention.
  • Examples of sensitizers include amine-based sensitizers, anthracene-based sensitizers, and thioxanthone-based sensitizers.
  • a sensitizer can be used alone or in combination of two or more.
  • Amine sensitizers include, for example, trimethylamine, methyldimethanolamine, triethanolamine, p-diethylaminoacetophenone, ethyl p-dimethylaminobenzoate, isoamyl p-dimethylaminobenzoate, ethyl 4-dimethylaminobenzoate, N, N-dimethylbenzylamine, 4'-bis(diethylamino)benzophenone and the like.
  • anthracene-based sensitizers include 9,10-dibutoxyanthracene, 9,10-diethoxyanthracene, 9,10-dipropoxyanthracene, 9,10-bis(2-ethylhexyloxy)anthracene and the like.
  • thioxanthone sensitizers include thioxanthone sensitizers such as 2,4-diethylthioxanthone, 2-isopropylthioxanthone, and 4-isopropylthioxanthone.
  • the sensitizer is preferably a thioxanthone-based sensitizer or the like.
  • a sensitizer When a sensitizer is used, its content is preferably 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of compound (A) and compound (B).
  • Solvent (D) is, for example, dibutyl ether, dimethoxyethane, diethoxyethane, propylene oxide, 1,4-dioxane, 1,3-dioxolane, 1,3,5-trioxane, tetrahydrofuran, anisole, phenetole, propylene glycol monomethyl ether.
  • ethers such as Ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, diethyl ketone, dipropyl ketone, diisobutyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, methylcyclohexanone; esters such as ethyl formate, propyl formate, pentyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, dimethyl carbonate, ⁇ -butyrolactone; In addition, methyl 2-methoxyacetate, methyl 2-ethoxyacetate, ethyl 2-ethoxyacetate, ethyl 2-ethoxypropionate, 2-methoxyethanol, 2-propoxyethanol, 2-butoxyethanol, 1,2-diacetoxyacetone, Acetylacetone, diacetone alcohol, methyl acetoacetate,
  • the solvent (D) is the initial haze value (Y1) of a triacetyl cellulose film of 10 cm short side ⁇ 10 cm long side ⁇ 80 ⁇ m thick, and the triacetyl cellulose film in an environment of 25 ° C., the solvent (D) is 0. 1 g is dropped and left for 2 minutes, then heated at 60° C. for 1 minute, and then the haze value (Y2) of the triacetyl cellulose film is measured.
  • the obtained haze change value [(Y2) - (Y1)] is 0.10 or more, the film thickness ratio of the mixed layer can be easily controlled to 65% or more, and it can be excellent in reducing interference unevenness. is preferred.
  • the haze change value [(Y2)-(Y1)] is more preferably 0.10 or more and 0.80 or less, and still more preferably 0.45 or less.
  • the solvent (D) that satisfies this condition is effective in improving substrate permeability and reducing interference unevenness without lowering the haze or scratch resistance of the coating film.
  • Examples of the haze change value [(Y2) - (Y1)] of the solvent (D) are dimethyl carbonate (0.15), ethyl acetate (0.47), acetone (0.81), methyl ethyl ketone (0.42). , 1,3-dioxolane (0.48), methyl isobutyl ketone (0.01), isopropyl alcohol (0.04), propylene glycol monomethyl ether (0.00), solvent (d1), dimethyl carbonate , ethyl acetate, acetone, methyl ethyl ketone or 1,3-dioxolane are preferably used. More preferably, dimethyl carbonate, methyl ethyl ketone, 1,3-dioxolane, or ethyl acetate, more preferably dimethyl carbonate or methyl ethyl ketone.
  • the total content of the compound (B) and solvent (D) is preferably 40 to 80% by mass, more preferably 40 to 70% by mass, based on 100% by mass of the composition for forming a hard coat layer. , 45 to 65 mass % is more preferred.
  • it is 40% by mass or more, the substrate permeability is high, and the adhesion is further improved.
  • it is 80% by mass or less, the substrate permeability is not too high, and the coating film has haze or scratch resistance. Aggravation can be further suppressed.
  • the mass ratio of compound (B)/solvent (D) is preferably 0.03 to 0.20, more preferably 0.05 to 0.15. When it is 0.03 or more, the base material permeability is sufficient, and the effect of reducing interference unevenness is further improved. When it is 0.20 or less, the scratch resistance is further improved.
  • composition for forming a hard coat layer in the present invention may contain other additives as necessary.
  • Other additives include, for example, plasticizers, surface conditioners, light stabilizers, antioxidants, and polymerization inhibitors.
  • the hard coat film can be produced by a conventionally known method such as coating a hard coat layer-forming composition on a triacetyl cellulose film, and is not particularly limited.
  • a conventionally known method such as coating a hard coat layer-forming composition on a triacetyl cellulose film, and is not particularly limited.
  • the solvent is dried if necessary.
  • the applied composition for forming a hard coat layer is cross-linked and cured to obtain a hard coat film having a triacetyl cellulose film, a mixed layer, and a hard coat layer.
  • a hard coat film is obtained in which the thickness ratio of the mixed layer to the total thickness of the hard coat layer and the mixed layer is 65% or more. It is also preferable to apply the composition for forming a hard coat layer to a triacetyl cellulose film and allow it to stand still, because this improves the permeability to the substrate and makes it easier for the film thickness ratio of the mixed layer to be 65% by mass or more.
  • Coating methods include bar coating, blade coating, spin coating, reverse coating, dyeing, spray coating, roll coating, gravure coating, micro gravure coating, lip coating, air knife coating, and dipping.
  • the active energy ray it is possible to use electron beams and ultraviolet rays emitted from light sources such as xenon lamps, low-pressure mercury lamps, high-pressure mercury lamps, ultra-high-pressure mercury lamps, metal halide lamps, carbon arc lamps, and tungsten lamps.
  • light sources such as xenon lamps, low-pressure mercury lamps, high-pressure mercury lamps, ultra-high-pressure mercury lamps, metal halide lamps, carbon arc lamps, and tungsten lamps.
  • the thickness of the hard coat layer is not particularly limited as long as it has hard coat properties, and is usually 1 to 20 ⁇ m, preferably 2 to 15 ⁇ m.
  • the total thickness of the hard coat layer and the mixed layer is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 100 ⁇ m, more preferably 1.1 to 30 ⁇ m, and still more preferably 1.2 to 25 ⁇ m in order to reduce interference unevenness. be.
  • the thickness of the hard coat film is not particularly limited, it is preferably 50 to 300 ⁇ m, more preferably 81 to 100 ⁇ m, still more preferably 82 to 95 ⁇ m.
  • the mass change value [(X2)/(X1)] of compound (B) was obtained by the following method. First, the initial mass (X1) of a triacetyl cellulose film having a short side of 2 cm, a long side of 4 cm, and a thickness of 80 ⁇ m was measured. Then, this triacetyl cellulose film was immersed in 35 g of compound (B) having one ethylenically unsaturated group in an environment of 25° C. for 2 hours. After that, the triacetylcellulose film was taken out and lightly wiped with Kimtowel, and then the mass (X2) of the triacetylcellulose film was measured. As the triacetylcellulose film, an 80 ⁇ m-thick triacetylcellulose film (manufactured by Fuji Film Co., Ltd.) was used (this film was also used for haze, which will be described later).
  • the haze change value [(Y2)-(Y1)] of the solvent (D) was obtained by the following method. First, the initial haze value (Y1) of a triacetyl cellulose film having a short side of 10 cm, a long side of 10 cm, and a thickness of 80 ⁇ m was determined. Next, 0.1 g of the solvent (D) was added dropwise to the triacetyl cellulose film in an environment of 25° C. and left for 2 minutes. After that, the film was heated at 60° C. for 1 minute, returned to normal temperature, and then the haze value (Y2) of the triacetyl cellulose film was measured.
  • Components A to D used in Table 1 are shown below.
  • ⁇ M405 Dipentaerythritol hexaacrylate (manufactured by Toagosei Co., Ltd.: Aronix M405, a hexafunctional monomer)
  • ⁇ PET30 Pentaerythritol triacrylate (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.: KAYARAD PET30, trifunctional monomer)
  • Example 1 As the compound (A), 50 parts of a urethane prepolymer (Kyoeisha Chemical Co., Ltd.: UA-306H, 6-functional urethane acrylate) mainly composed of a 2:1 adduct of pentaerythritol triacrylate and hexamethylene diisocyanate, di Pentaerythritol hexaacrylate (manufactured by Toagosei Co., Ltd.: Aronix M405, hexafunctional monomer) 30 parts, pentaerythritol triacrylate (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.: KAYARAD PET30, trifunctional monomer) 10 parts, as compound (B) , Acryloyl morpholine (manufactured by KJ Chemicals Co., Ltd.: AC ⁇ O, monofunctional monomer) 10 parts, as a photopolymerization initiator (C), diphenyl-2,4,6
  • the resulting composition for forming a hard coat layer was coated on a triacetyl cellulose film (manufactured by Fuji Film Co., Ltd.) with a thickness of 80 ⁇ m using a bar coater No. 10 and dried in a hot air oven for 1 minute.
  • ultraviolet rays were irradiated from a high-pressure mercury lamp with an output of 80 w/cm to cure the coating layer to obtain a hard coat film having a triacetyl cellulose film, a mixed layer, and a hard coat layer.
  • the total thickness of the hard coat layer and mixed layer was 9.0 ⁇ m, and the thickness of the hard coat film was 87.0 ⁇ m.
  • the film thickness ratio of the mixed layer to the total film thickness of the hard coat layer and the mixed layer was 70.5%.
  • Examples 2 to 20 Comparative Examples 1 to 11> As shown in Tables 1 to 3, hard coat layer-forming compositions of Examples 2 to 20 and Comparative Examples 1 to 11 were prepared in the same manner as in Example 1, except that the composition and amount (parts by mass) were changed. was produced to obtain a hard coat film. Tables 1 to 3 show the total thickness of the hard coat layer and mixed layer of the obtained hard coat film, the thickness of the hard coat film, and the thickness ratio of the mixed layer to the total thickness of the hard coat layer and mixed layer. It was shown to.
  • the film thickness ( ⁇ m) of the obtained hard coat film was measured using a Digimicro (manufactured by Nikon, model: MH-15M).
  • Adhesion evaluation 1 A tape adhesion test was carried out using the obtained hard coat film.
  • the tape adhesion test was carried out according to JISK5600. Insert a cutter knife so as to form a total of 100 squares of 10 squares ⁇ 10 squares at intervals of 1 mm width to a depth that reaches the base material but does not cut the hard coat film, and cellophane tape (25 mm width, manufactured by Nichiban Co., Ltd.). was attached to the surface of the coating film, and then the cellophane tape was rapidly peeled off by hand to evaluate the state of the remaining squares.
  • ⁇ Evaluation criteria +++: No peeling (very good). ++: Edges of squares are slightly chipped (good). +: Peeling of 1 to 5 squares is observed (practically no problem). NG: Peeling of 6 squares or more is observed (not practical).
  • Adhesion evaluation 2 After performing the above-mentioned adhesion evaluation 1, a cellophane tape peeling test was additionally performed twice (three times in total) on the same place, and the state of the remaining squares was evaluated according to the following criteria. . ⁇ Evaluation criteria +++: No peeling (very good). ++: Edges of squares are slightly chipped (good). +: Peeling of 1 to 5 squares is observed (practically no problem). NG: Peeling of 6 squares or more is observed (not practical).
  • a compound (A) having three or more ethylenically unsaturated groups, a compound (B) having one ethylenically unsaturated group, a photopolymerization initiator (C), and a solvent (D has a hard coat layer and a mixed layer formed from a hard coat layer-forming composition containing 0.20, and the film thickness ratio of the mixed layer to the total film thickness of the hard coat layer and the mixed layer is 65% or more. It was confirmed that an excellent hard coat film having haze, scratch resistance, interference unevenness, and adhesion was obtained.

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Abstract

トリアセチルセルロースフィルム(1)、混合層(2)、およびハードコート層(3)を有するハードコートフィルムであって、ハードコート層(3)は、3つ以上のエチレン性不飽和基を有する化合物(A)、1つのエチレン性不飽和基を有する化合物(B)、光重合開始剤(C)、および溶剤(D)を含むハードコート層形成用組成物から形成され、前記ハードコート層形成用組成物中の化合物(B)/溶剤(D)の質量比が、0.03~0.20であり、混合層(2)は、トリアセチルセルロースフィルム(1)に、前記ハードコート層形成用組成物が溶解または膨潤されて形成された層であり、ハードコートフィルムを、走査型電子顕微鏡で厚み方向の断面を観察したとき、ハードコート層(3)と混合層(2)の合計膜厚に占める混合層(2)の膜厚比率が65%以上である、ハードコートフィルムにより解決される。

Description

ハードコートフィルムおよびその製造方法
 本発明は、ハードコートフィルムおよびその製造方法に関する。
 テレビ、コンピューター、カーナビゲーションシステム、車載用計器盤、携帯電話等の画像表示装置として用いられる、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、ELディスプレイ、リアプロジェクションディスプレイ、CRTディスプレイ等の各種ディスプレイにおいて、ディスプレイ等の表面を保護する目的でハードコートフィルムが用いられている。
 ハードコートフィルムには、機械的特性、寸法安定性、電気絶縁性などに優れた性質を有することから、光学表示材料をはじめとして包装材料、電気絶縁材料、各種写真材料、グラフィックアーツ材料などの多くの用途の基材として透明なプラスティックが広く使用されている。
 透明なプラスティックのなかでも、ディスプレイのような光学表示材料には、透明性、光の屈折率、耐衝撃性、耐熱性、耐久性などの面からトリアセチルセルロース(TAC)フィルムが多く用いられている。
 通常、ハードコートフィルムは、基材であるトリアセチルセルロースフィルム上に、樹脂組成物を塗工や印刷などの方法でハードコート層を形成して製造される。このようなハードコートフィルムとして、例えば特許文献1には、1分子中に2個以上の(メタ)アクリロイル基を分子中に有する多官能性モノマーを含有する電離放射線硬化型樹脂、光重合開始剤、および溶剤からなるハードコート組成物が開示されている。このハードコート組成物を基材に塗布することによって、基材に混合して形成される混合層と、この混合層に対して基材側とは反対側に形成されるハードコート層との合計膜厚に占める混合層の膜厚比率が32%以上61%以下であるハードコートフィルムが記載されている。
 また、ハードコートフィルムは、ハードコート層の屈折率と、基材フィルムとなるトリアセチルセルロースの屈折率との屈折率差、或いは界面を境にした屈折率の不連続な変化のために、ハードコート層表面で反射する光と、ハードコート層と基材フィルムの界面で反射する光が干渉し、干渉むら(虹色のムラ)が起き、ディスプレイの視認性を劣化させ、またディスプレイの美観を損なうという問題がある。
 このような干渉むらの発生を低減させる方法として、特許文献2には、基材を溶解するもしくは膨潤させる溶剤を用いてハードコート層を形成することでハードコート層と基材の界面で微小な凹凸を不連続に形成させる方法が述べられている。特許文献3には、基材を溶解あるいは膨潤させる溶剤と特定範囲の溶解度パラメーター値を有する活性エネルギー線硬化型化合物とを含む組成物を該基材に塗布することによってハードコート層を形成する方法が述べられている。
特開2014-058601号公報 特開2003-131007号公報 特開2007-160513号公報
 しかしながら、このような従来のハードコートフィルムでは、干渉むらの低減はできても、干渉むらを低減させると、混合層の形成の制御および界面の凹凸等の制御が難しく、塗膜ヘイズの低下および耐擦傷性の悪化が問題となってしまう。すなわち、干渉むらの抑制と、塗膜ヘイズおよび耐擦傷性とをともに満足することはできていないのが現状である。
 さらに、トリアセチルセルロースフィルムを基材として用いたハードコートフィルムは透湿度が高いため、高温・高湿度環境下ではフィルムの吸湿によって寸法が変化して歪みが生じたり、密着性が低下するといった問題がある。
 よって本発明は、トリアセチルセルロースフィルムに特定のハードコート層形成用組成物を浸透させ、特定比率の混合層を形成することにより、塗膜ヘイズ、および耐擦傷性を悪化させずに(実用上問題ない範囲としながら)干渉むらが抑制され、さらに密着性にも優れたハードコートフィルムの提供を目的とする。
 本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、以下の発明に至った。
[1]: トリアセチルセルロースフィルム、混合層、およびハードコート層を有するハードコートフィルムであって、
 前記ハードコート層は、3つ以上のエチレン性不飽和基を有する化合物(A)、1つのエチレン性不飽和基を有する化合物(B)、光重合開始剤(C)、および溶剤(D)を含むハードコート層形成用組成物から形成され、
 前記ハードコート層形成用組成物中の化合物(B)/溶剤(D)の質量比が、0.03~0.20であり、
 前記混合層は、前記トリアセチルセルロースフィルムに、前記ハードコート層形成用組成物が溶解または膨潤されて形成された層であり、
 ハードコートフィルムを、走査型電子顕微鏡で厚み方向の断面を観察したとき、前記ハードコート層と前記混合層の合計膜厚に占める前記混合層の膜厚比率が65%以上である、ハードコートフィルム。
[2]: 1つのエチレン性不飽和基を有する化合物(B)は、短辺2cm×長辺4cm×厚さ80μmのトリアセチルセルロースフィルムの初期の質量(X1)と、前記トリアセチルセルロースフィルムを25℃の環境下、1つのエチレン性不飽和基を有する化合物(B)35g中に2時間浸漬した後のトリアセチルセルロースフィルムの質量(X2)との質量変化値[(X2)/(X1)]が1.2以上の、1つのエチレン性不飽和基を有する化合物(b1)である、[1]記載のハードコートフィルム。
[3]: 溶剤(D)は、短辺10cm×長辺10cm×厚さ80μmのトリアセチルセルロースフィルムの初期のヘイズ値(Y1)と、前記トリアセチルセルロースフィルムを25℃の環境下で、溶剤(D)を0.1g滴下し、2分間放置した後に60℃で1分間加熱した後のトリアセチルセルロースフィルムのヘイズ値(Y2)とのヘイズ変化値[(Y2)-(Y1)]が0.10以上の、溶剤(d1)である、[1]または[2]記載のハードコートフィルム。
[4]: 1つのエチレン性不飽和基を有する化合物(B)の含有率は、化合物(A)と化合物(B)との合計100質量%中、3~30質量%である[1]~[3]いずれか記載のハードコートフィルム。
[5]: 化合物(B)および溶剤(D)の合計の含有率は、ハードコート層形成用組成物100質量%中、40~70質量%である、[1]~[4]いずれか記載のハードコートフィルム。
[6]: トリアセチルセルロースフィルム、混合層、およびハードコート層を有するハードコートフィルムの製造方法であって、
 トリアセチルセルロースフィルム上に、ハードコート層形成用組成物を塗工し、混合層、およびハードコート層が形成され、
 前記ハードコート層形成用組成物は、3つ以上のエチレン性不飽和基を有する化合物(A)、1つのエチレン性不飽和基を有する化合物(B)、光重合開始剤(C)、及び溶剤(D)を含み、
 前記ハードコート層形成用組成物中の化合物(B)/溶剤(D)の質量比が、0.03~0.20であり、
 ハードコートフィルムを、走査型電子顕微鏡で厚み方向の断面を観察したとき、前記ハードコート層と前記混合層の合計膜厚に占める前記混合層の膜厚比率が65%以上である、ハードコートフィルムの製造方法。
 本発明のハードコート層形成用組成物を用いることによって、塗膜ヘイズおよび耐擦傷性を悪化させずに(実用上問題ない範囲としながら)干渉むらが抑制され、さらに優れた密着性を有するハードコートフィルムを提供できる。
本実施形態のハードコートフィルムの構成の一例を示す模式的な断面図である。
 以下に本発明の好ましい実施形態を説明する。また、本明細書において「~」を用いて特定される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値および上限値の範囲として含むものとする。また、本明細書において「フィルム」や「シート」は、厚みによって区別されないものとする。換言すると、本明細書の「シート」は、厚みの薄いフィルム状のものも含まれ、本明細書の「フィルム」は、厚みのあるシート状のものも含まれるものとする。
 尚、本明細書では、「(メタ)アクリル」、と表記した場合には、特に断りがない限り、それぞれ「アクリルまたはメタクリル」を表す。
 また、「3つ以上のエチレン性不飽和基を有する化合物(A)」を「化合物(A)」と、「1つのエチレン性不飽和基を有する化合物(B)」を「化合物(B)」と、「1つのエチレン性不飽和基を有する化合物(b1)」を「化合物(b1)」と、それぞれ称することがある。
 本明細書中に出てくる各種成分は特に注釈しない限り、それぞれ独立に1種単独で、あるいは2種以上を混合して用いてもよい。
《ハードコートフィルム》
 本発明のハードコートフィルムは、トリアセチルセルロースフィルム、混合層、およびハードコート層を有するハードコートフィルムである。前記ハードコート層は、3つ以上のエチレン性不飽和基を有する化合物(A)、1つのエチレン性不飽和基を有する化合物(B)、光重合開始剤(C)、および溶剤(D)を含むハードコート層形成用組成物から形成される。ハードコート層形成用組成物中の化合物(B)/溶剤(D)の質量比を0.03~0.20とする。前記混合層は、前記トリアセチルセルロースフィルムに、前記ハードコート層形成用組成物が溶解または膨潤されて形成された層であり、走査型電子顕微鏡でハードコートフィルムの厚み方向の断面を観察したとき、ハードコート層と混合層の合計膜厚に占める前記混合層の膜厚比率が65%以上である。
<トリアセチルセルロースフィルム>
 本発明で用いるトリアセチルセルロースフィルムは、偏光板などの基材として使用できる光学的に透明なグレードであればよく、トリアセチルセルロースフィルムの厚さは特に制限はないが、一般には強度や取り扱い等の作業性、薄層性等の点より10~500μm程度である。特に20~250μmが好ましい。
<ハードコート層および混合層>
 本発明のハードコート層は、3つ以上のエチレン性不飽和基を有する化合物(A)、1つのエチレン性不飽和基を有する化合物(B)、光重合開始剤(C)、および溶剤(D)を含むハードコート層形成用組成物から形成される。また、混合層は、トリアセチルセルロースフィルムに、ハードコート層形成用組成物が溶解または膨潤されて形成された層である。さらに、ハードコートフィルムを、走査型電子顕微鏡で、厚み方向の断面を観察したとき、ハードコート層と混合層の合計膜厚に占める前記混合層の膜厚比率が65%以上である。
 膜厚比率は、より好ましくは67%以上であり、さらに好ましくは70%以上である。また、ハードコート性の観点から、好ましくは、90%以下である。混合層の膜厚比率65%以上であることで、干渉むらを低減させ、塗膜ヘイズおよび耐擦傷性の低下がなく、密着性も良好とできる。すなわち、塗膜ヘイズおよび耐擦傷性を実用可能範囲としながら、干渉むらを低減させ、更に密着性も優れたものとすることができる。干渉むらの低減に優れる点で前記膜厚比率は高い方が好ましい。
 前記混合層の膜厚比率を65%以上とするために、3つ以上のエチレン性不飽和基を有する化合物(A)、1つのエチレン性不飽和基を有する化合物(B)、光重合開始剤(C)、および溶剤(D)を含むハードコート層形成用組成物を用いることが重要である。さらに化合物(B)および溶剤(D)の種類、並びにこれらの含有量により制御することが可能である。化合物(B)が後述する化合物(b1)である場合、または/および溶剤(D)が後述する溶剤(d1)である場合、特に混合層の膜厚比率を65%以上としやすくなるために好ましい。化合物(B)が化合物(b1)であり、かつ溶剤(D)が溶剤(d1)であることが特に好ましい。
 また、ハードコート層形成用組成物の不揮発分濃度の調整、またはトリアセチルセルロースフィルムにハードコート層形成用組成物を塗工後に静置させる、などの製造方法によって基材浸透性を向上させることによっても、混合層の膜厚比率を65質量%以上にすることが可能である。
(ハードコート層形成用組成物)
 ハードコート層形成用組成物は、3つ以上のエチレン性不飽和基を有する化合物(A)、1つのエチレン性不飽和基を有する化合物(B)、光重合開始剤(C)、および溶剤(D)を含む。
 また、化合物(B)は、後述する質量変化値[(X2)/(X1)]が1.2以上である1つのエチレン性不飽和基を有する化合物であることが好ましい。
 また、溶剤(D)は、後述するヘイズ変化値[(Y2)-(Y1)]が0.10以上である溶剤であることが好ましい。
 特に好ましくは、化合物(B)が、質量変化値[(X2)/(X1)]が1.2以上の1つのエチレン性不飽和基を有する化合物(b1)であり、溶剤(D)が、ヘイズ変化値[(Y2)-(Y1)]が0.10以上の溶剤(d1)であることが好ましい。
 これにより基材浸透性が向上し、干渉むら低減に効果的である。
 ハードコート層形成用組成物の不揮発分濃度は、基材浸透性を向上させる観点から、70質量%以下が好ましく、60質量%以下がより好ましい。塗膜ヘイズの低下を抑制する観点から、不揮発分25質量%以上が好ましく、35質量%以上がさらに好ましい。ハードコート層形成用組成物の不揮発分を調整することで、混合層の膜厚比率を65質量%以上に制御しやすくなる。
[化合物(A)]
 化合物(A)は、3つ以上のエチレン性不飽和基を有する化合物である。化合物(A)としては、例えば、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、EO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、PO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、カプロラクトン変性トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、1,2,3-シクロヘキサンテトラ(メタ)アクリレート等の、多価アルコールと(メタ)アクリル酸とのエステル化合物;
 ポリウレタンポリ(メタ)アクリレート、ポリエステルポリ(メタ)アクリレート、ポリエーテルポリ(メタ)アクリレート、ポリアクリルポリ(メタ)アクリレート、ポリアルキッドポリ(メタ)アクリレート、ポリエポキシポリ(メタ)アクリレート、ポリスピロアセタールポリ(メタ)アクリレート、ポリブタジエンポリ(メタ)アクリレート、ポリチオールポリエンポリ(メタ)アクリレート、ポリシリコンポリ(メタ)アクリレート等の多官能化合物のポリ(メタ)アクリレート化合物;
 多価アルコールと多塩基酸および(メタ)アクリル酸とから合成されるエステル化合物、例えばトリメチロールエタン/コハク酸/アクリル酸=2/1/4(モル比)から合成されるエステル化合物等が挙げられる。
 化合物(A)は密着性、耐擦傷性、および信頼性の面から、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ポリウレタンポリ(メタ)アクリレート、ポリエステルポリ(メタ)アクリレート、ポリエーテルポリ(メタ)アクリレート、およびポリアクリルポリ(メタ)アクリレートが好ましく、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ポリウレタンポリ(メタ)アクリレート、およびポリエステルポリ(メタ)アクリレートがより好ましい。これらは任意に組み合わせられる。特に、ウレタンを有するポリウレタンポリ(メタ)アクリレートと、ペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレートまたは/およびジペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレートと、を組み合わせることが好ましい。
 化合物(A)の含有率は、ハードコート層形成用組成物100質量%中、25~60質量%であることが好ましく、35~55質量%がより好ましい。この範囲であることで、塗膜強度が向上し、耐擦傷性や信頼性に耐え得る塗膜が形成できるために好ましい。
[化合物(B)]
 化合物(B)は、1つのエチレン性不飽和基を有する化合物である。
 化合物(B)としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロイロオキシエチルアシッドホスフェートなどのエステル化合物;スチレン、α-メチレンなどのスチレン系化合物;γ-(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシシランなどのシラン化合物;2-(N,N-ジメチルアミノ)エチル(メタ)アクリレート、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、ジエチル(メタ)アクリルアミド、N-ビニル-ε-カプロラクタム、アクリロイルモルホリンなどの窒素含有化合物;トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル(メタ)アクリレートなどのフッ素含有化合物;ポリマーの主鎖がシリコーン成分であり片末端が(メタ)アクリレート基で修飾された重合性シリコーン化合物等が挙げられる。
 化合物(B)は、短辺2cm×長辺4cm×厚さ80μmのトリアセチルセルロースフィルムの初期の質量(X1)と、前記トリアセチルセルロースフィルムを25℃の環境下、1つのエチレン性不飽和基を有する化合物(B)35g中に2時間浸漬した後のトリアセチルセルロースフィルムの質量(X2)との質量変化値[(X2)/(X1)]が1.2以上である化合物(b1)とすることが、混合層の膜厚比率を65%以上に制御しやすく、干渉むら低減に優れたものとできる点で好ましい。
 質量変化値[(X2)/(X1)]は、より好ましくは、2.0~10.0であり、さらに好ましくは5.0以下である。これを満たす化合物(B)により、干渉むらの低減をより優れたものとすることができる。[(X2)/(X1)]の更に好適な範囲は3.5~4.5である。
 化合物(B)の質量変化値[(X2)/(X1)]を例示すると、アクリロイルモルホリン(3.9)、4-ヒドロキシブチルアクリレート(2.9)、テトラヒドロフルフリルアクリレート(1.5)、N-ビニル-ε-カプロラクタム(4.3)、ジエチルアクリルアミド(5.2)、ラウリルアクリレート(1.0)、イソボルニルアクリレート(1.0)、フェノキシエチルアクリレート(1.1)であり、化合物(b1)である、アクリロイルモルホリン、4-ヒドロキシブチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、N-ビニル-ε-カプロラクタム、ジエチルアクリルアミド等を用いることが好ましい。
 基材浸透性が向上し、干渉むらの低減に効果的である観点から、より好ましくは、アクリロイルモルホリン、4-ヒドロキシブチルアクリレート、またはN-ビニル-ε-カプロラクタムであり、さらに好ましくは、アクリロイルモルホリンである。
 化合物(B)の含有率の下限値は、化合物(A)と化合物(B)との合計100質量%中、3質量%であることが好ましく、より好ましくは4質量%、更に好ましくは5質量%である。また、化合物(B)の含有率の上限値は、化合物(A)と化合物(B)との合計100質量%中、30質量%であることが好ましく、25質量%がより好ましく、20質量%であることが更に好ましい。化合物(B)の含有率が、3質量%以上であることで、基材浸透による干渉むらの低減効果が大きくなり、30質量%以下であることで、耐擦傷性がより優れるために好ましい。
[光重合開始剤(C)]
 光重合開始剤(C)は、光励起によってラジカル重合を開始できる機能を有するものであれば特に限定はなく、例えばアセトフェノン化合物、ベンゾイン化合物、ベンゾフェノン化合物、ホスフィンオキシド化合物、ケタール化合物、アントラキノン化合物、チオキサントン化合物等が挙げられる。具体的には、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、ジエトキシアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンゾフェノン、2,4,6-トリメチルベンゾインジフェニルホスフィンオキシド、N,N-ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、2-クロロチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン等が挙げられる。また、増感剤として公知の有機アミンを加えることもできる。
 光重合開始剤(C)の使用量は、化合物(A)と化合物(B)との合計100質量部に対し、0.1~20質量部が好ましく、1~10質量部がより好ましい。この範囲であることで、十分な重合開始効果が得られ、密着性や耐擦傷性の向上に効果的である。
 本発明におけるハードコート層形成用組成物には、光重合開始剤(C)に増感剤を併用できる。
 増感剤は、アミン系増感剤、アントラセン系増感剤、チオキサントン系増感剤等が挙げられる。増感剤は、単独または2種類以上を併用できる。
 アミン系増感剤は、例えばトリメチルアミン、メチルジメタノールアミン、トリエタノールアミン、p-ジエチルアミノアセトフェノン、p-ジメチルアミノ安息香酸エチル、p-ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、4-ジメチルアミノ安息香酸エチル、N,N-ジメチルベンジルアミン、4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン等が挙げられる。
 アントラセン系増感剤は、例えば9,10-ジブトキシアントラセン、9,10-ジエトキシアントラセン、9,10-ジプロポキシアントラセン、9,10-ビス(2-エチルヘキシルオキシ)アントラセン等が挙げられる。
 チオキサントン系増感剤は、例えば2,4-ジエチルチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、4-イソプロピルチオキサントン等のチオキサントン系増感剤を挙げることができる。市販品の代表例としては、アミン系増感剤では、EPA(日本化薬社製)、アントラセン系増感剤では、DBA、DEA(川崎化成工業社製)、チオキサントン系増感剤では、DETX、ITX(Lambson社製)等が例示できる。
 増感剤は、チオキサントン系増感剤等が好ましい。
 増感剤を用いる場合、その含有量は、化合物(A)と化合物(B)との合計100質量部に対し、0.1~10質量部であることが好ましい。
[溶剤(D)]
 溶剤(D)は、例えばジブチルエーテル、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、プロピレンオキシド、1,4-ジオキサン、1,3-ジオキソラン、1,3,5-トリオキサン、テトラヒドロフラン、アニソール、フェネトール、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のエーテル類;
アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン等のケトン類;
蟻酸エチル、蟻酸プロピル、蟻酸ペンチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、炭酸ジメチル、γ-ブチロラクトン等のエステル類;
その他、2-メトキシ酢酸メチル、2-エトキシ酢酸メチル、2-エトキシ酢酸エチル、2-エトキシプロピオン酸エチル、2-メトキシエタノール、2-プロポキシエタノール、2-ブトキシエタノール、1,2-ジアセトキシアセトン、アセチルアセトン、ジアセトンアルコール、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル等が挙げられる。これらは1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
 溶剤(D)は、短辺10cm×長辺10cm×厚さ80μmのトリアセチルセルロースフィルムの初期のヘイズ値(Y1)と、前記トリアセチルセルロースフィルムを25℃の環境下、溶剤(D)を0.1g滴下して2分間放置し、その後、60℃で1分間加熱し、その後のトリアセチルセルロースフィルムのヘイズ値(Y2)を測定する。得られたヘイズ変化値[(Y2)-(Y1)]が0.10以上であることで、混合層の膜厚比率を65%以上に制御しやく、干渉むら低減に優れたものとできる点で好ましい。
 ヘイズ変化値[(Y2)-(Y1)]は、より好ましくは、0.10以上0.80以下であり、さらに好ましくは0.45以下である。これを満たす溶剤(D)により、塗膜のヘイズ、または耐擦傷性を低下させることなく、基材浸透性が向上し、干渉むらの低減に効果的である。
 溶剤(D)のヘイズ変化値[(Y2)-(Y1)]を例示すると、炭酸ジメチル(0.15)、酢酸エチル(0.47)、アセトン(0.81)、メチルエチルケトン(0.42)、1,3-ジオキソラン(0.48)、メチルイソブチルケトン(0.01)、イソプロピルアルコール(0.04)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(0.00)であり、溶剤(d1)である、炭酸ジメチル、酢酸エチル、アセトン、メチルエチルケトン、または1,3-ジオキソランを用いることが好ましい。
 塗膜のヘイズ、または耐擦傷性を低下させることなく、基材浸透性が向上し、干渉むらの低減に効果的であることから、より好ましくは、炭酸ジメチル、メチルエチルケトン、1,3―ジオキソラン、または酢酸エチルであり、さらに好ましくは、炭酸ジメチル、またはメチルエチルケトンである。
 化合物(B)および溶剤(D)の合計の含有率は、ハードコート層形成用組成物100質量%中、40~80質量%であることが好ましく、40~70質量%であることがより好ましく、45~65質量%がさらに好ましい。40質量%以上であると、基材浸透性が高いことで、密着性がより向上し、80質量%以下であると、基材浸透性が高すぎず、塗膜ヘイズ、または耐擦傷性の悪化をより抑制できる。
 化合物(B)/溶剤(D)の質量比は、0.03~0.20が好ましく、0.05~0.15がより好ましい。0.03以上であると、基材浸透性が十分であり、干渉むらの低減効果がより向上し、0.20以下であると、耐擦傷性がより向上する。
 本発明におけるハードコート層形成用組成物には、必要に応じてその他の添加剤を含むことができる。その他の添加剤は、例えば、可塑剤、表面調整剤、光安定化剤、酸化防止剤、重合禁止剤が挙げられる。
<ハードコートフィルムの製造>
 ハードコートフィルムの製造方法は、トリアセチルセルロースフィルム上にハードコート層形成用組成物を塗工する等の、従来公知の方法で製造することができ、特に制限されない。
 例えば、本発明のハードコート層形成用組成物をトリアセチルセルロースフィルムに塗工した後、必要に応じ溶剤を乾燥させる。そこへ活性エネルギー線を照射することにより、塗工したハードコート層形成用組成物を架橋硬化させ、トリアセチルセルロースフィルム、混合層、およびハードコート層を有するハードコートフィルムが得られる。
 これにより走査型電子顕微鏡でハードコートフィルムの断面を観察したとき、ハードコート層と混合層の合計膜厚に占める前記混合層の膜厚比率が65%以上である、ハードコートフィルムが得られる。
 また、トリアセチルセルロースフィルムにハードコート層形成用組成物を塗工し、静置させることで基材浸透性が向上し、混合層の膜厚比率を65質量%以上にしやすくなるために好ましい。
 塗工方法としては、バーコーティング、ブレードコーティング、スピンコーティング、リバースコーティング、ダイティング、スプレーコーティング、ロールコーティング、グラビアコーティング、マイクログラビアコーティング、リップコーティング、エアーナイフコーティング、ディッピング法等が挙げられる。
 活性エネルギー線としては、電子線や、キセノンランプ、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、カーボンアーク灯、タングステンランプ等の光源から発せられる紫外線を用いることができる。
 ハードコート層の膜厚はハードコート性を保有していれば特に限定されず、通常1~20μm、好ましくは2~15μmである。ハードコート層と混合層を合わせた膜厚も特に制限されないが、干渉むらの低減のために0.5~100μmが好ましく、より好ましくは1.1~30μm、さらに好ましくは1.2~25μmである。
 ハードコートフィルムの膜厚は、特に制限されないが、50~300μmが好ましく、より好ましくは81~100μm、さらに好ましくは82~95μmである。
 以下、実施例、比較例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「質量部」、「%」は「質量%」を意味する。表中の配合量は、質量部である。
 また、表中の配合量は、質量部であり、溶剤以外は、不揮発分換算値である。尚、表中の空欄は配合していないことを表す。
<化合物(B)の質量変化値[(X2)/(X1)]>
 化合物(B)の質量変化値[(X2)/(X1)]は、下記の方法で求めた。
 まず、短辺2cm×長辺4cm×厚さ80μmのトリアセチルセルロースフィルムの初期の質量(X1)を測定した。次いで、このトリアセチルセルロースフィルムを25℃の環境下、1つのエチレン性不飽和基を有する化合物(B)35g中に2時間浸漬した。その後、トリアセチルセルロースフィルムを取り出し、キムタオルで軽く拭いた後、トリアセチルセルロースフィルムの質量(X2)を測定した。なお、トリアセチルセルロースフィルムとしては、厚さ80μmのトリアセチルセルロースフィルム(富士フィルム(株)製)を用いた(後述するヘイズもこのフィルムを用いた)。
<溶剤(D)のヘイズ変化値[(Y2)-(Y1)]>
 溶剤(D)のヘイズ変化値[(Y2)-(Y1)]は、下記の方法で求めた。
 まず、短辺10cm×長辺10cm×厚さ80μmのトリアセチルセルロースフィルムの初期のヘイズ値(Y1)を求めた。次いで、このトリアセチルセルロースフィルムを25℃の環境下、溶剤(D)を0.1g滴下し、2分間放置した。その後に60℃1分間加熱し、常温に戻してからトリアセチルセルロースフィルムのヘイズ値(Y2)を測定した。
 表1で使用した成分A~Dについて下記に示す。
<3つ以上のエチレン性不飽和基を有する化合物(A)>
・UA-306H:(共栄社化学(株)製:6官能ウレタンアクリレート)
・M405:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(東亞合成(株)製:アロニックスM405、6官能モノマー)
・PET30:ペンタエリスリトールトリアクリレート(日本化薬(株)製:KAYARAD PET30、3官能モノマー)
<1つのエチレン性不飽和基を有する化合物(B)>
 なお、カッコ内の数値は、質量変化値[(X2)/(X1)]である。
(1つのエチレン性不飽和基を有する化合物(b1))
・ACMO:アクリロイルモルホリン(KJケミカルズ(株)製:ACМO、単官能モノマー、3.9)
・4-HBA:4-ヒドロキシブチルアクリレート(三菱ケミカル(株)製:4HBA、単官能モノマー、2.9)、
・THF-A:テトラヒドロフルフリルアクリレート(共栄社化学(株)製:ライトアクリレートTHF-A、単官能モノマー、1.5)
・NVP:N―ビニルカプロラクタム(ASHLAND製:V-Cap/RC、単官能モノマー、4.3)
・DEAA:ジエチルアクリルアミド(KJケミカルズ(株)製:DEAA、単官能モノマー、5.2)
(その他1つのエチレン性不飽和基を有する化合物)
・LA:ラウリルアクリレート(共栄社化学(株)製:ライトアクリレートL-A、単官能モノマー、1.0)
・IBXA:イソボルニルアクリレート(大阪有機化学工業(株)製:IBXA、単官能モノマー、1.0)
・PEA:フェノキシエチルアクリレート(共栄社化学(株)製:ライトアクリレートPO-A、単官能モノマー、1.1)
<光重合開始剤(C)>
・APO:ジフェニルー2,4,6-トリメチルベンゾイルホスフィンオキサイド(大同化成工業(株)製:DAIDO UV-CURE APO)
<溶剤(D)>
 なお、カッコ内の数値は、ヘイズ変化値[(Y2)-(Y1)]である。
(1つのエチレン性不飽和基を有する溶剤(d1))
・DMC:炭酸ジメチル(宇部興産(株)製、0.15)
・酢酸エチル((株)ダイセル製、0.47)
・アセトン(三菱ケミカル(株)製、0.81)
・MEK:メチルエチルケトン(丸善石油化学(株)製、0.42)
・1,3-ジオキソラン(東邦化学工業(株)製、0.48)
(その他溶剤)
・MIBK:メチルイソブチルケトン(三菱ケミカル(株)製、0.01)
・IPA:イソプロピルアルコール(キシダ化学(株)製、0.04)
・PGM:プロピレングリコールモノメチルエーテル(大伸化学(株)製、0.00)
<実施例1>
 化合物(A)として、ペンタエリスリトールトリアクリレートとヘキサメチレンジイソシアネートとの2:1付加物を主成分とするウレタンプレポリマー(共栄社化学(株)製:UA-306H、6官能ウレタンアクリレート)50部、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(東亞合成(株)製:アロニックスM405、6官能モノマー)30部、ペンタエリスリトールトリアクリレート(日本化薬(株)製:KAYARAD PET30、3官能モノマー)10部、化合物(B)として、アクリロイルモルホリン(KJケミカルズ(株)製:ACМO、単官能モノマー)10部、光重合開始剤(C)として、ジフェニルー2,4,6-トリメチルベンゾイルホスフィンオキサイド(大同化成工業(株)製:DAIDO UV-CURE APO)3部、溶剤(D)として、炭酸ジメチル(宇部興産(株)製:DМC)100部を混合して、ハードコート層形成用組成物を得た。
 続いて、厚さ80μmのトリアセチルセルロースフィルム(富士フィルム(株)製)上に、得られたハードコート層形成用組成物をバーコーターNo.10を用いて塗布し、熱風オーブンで1分間乾燥した。その後、出力80w/cmの高圧水銀ランプで紫外線を照射し、塗布層を硬化させて、トリアセチルセルロースフィルム、混合層、およびハードコート層を有するハードコートフィルムを得た。ハードコート層と混合層の合計膜厚は9.0μm、ハードコートフィルムの膜厚は87.0μmであった。またハードコート層と混合層の合計膜厚に占める前記混合層の膜厚比率は、70.5%であった。
<実施例2~20、比較例1~11>
 表1~3に示すように、組成および配合量(質量部)を変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例2~20、比較例1~11のハードコート層形成用組成物を製造し、ハードコートフィルムを得た。得られたハードコートフィルムのハードコート層と混合層の合計膜厚、ハードコートフィルムの膜厚、ハードコート層と混合層の合計膜厚に占める前記混合層の膜厚比率を、表1~3に示した。
[評価]
 各実施例、比較例で得られたハードコートフィルムについて以下の方法にて測定および、評価を行った。結果を表1~3に示す。
[混合層の膜厚比率評価]
 得られたハードコートフィルムの厚み方向の断面をウルトラミクロトーム(ライカマイクロシステムズ社製、型式:EM UC7)を用いてダイヤモンドナイフで数回削って平滑にした後、走査電子顕微鏡(日本電子社製、型式:JSM―7800F)で加圧電圧5kVにて断面観察した。混合層の膜厚比率は、下記式から算出した。
混合層の膜厚比率(%)=混合層の膜厚(μm)/(ハードコート層の膜厚(μm)+混合層の膜厚(μm))×100
[ハードコートフィルムの膜厚評価]
 得られたハードコートフィルムの膜厚(μm)は、デジマイクロ(Nikоn社製、型式:MH―15M)を用いて測定した。
[密着性評価1]
 得られたハードコートフィルムを用いて、テープ密着試験を実施した。テープ密着試験はJISK5600に準拠して実施した。
 ハードコートフィルムを基材に達するが切断しない程度の深さで幅1mm間隔に10マス×10マスの計100マス目を形成するようにカッターナイフを入れ、セロハンテープ(25mm幅、ニチバン社製)を塗膜表面に貼り付けた後、セロハンテープを手で急速に剥離することで、残ったマス目の状態を評価した。
・評価基準
+++:剥離無し(非常に良好)。
++:マスの端がわずかに欠ける(良好)。
+:1~5マスの剥離が観察される(実用上問題ない)。
NG:6マス以上の剥離が観察される(実用不可)。
[干渉むら評価]
 ハードコートフィルムを5cm×5cmにカットし、塗工面とは反対側のTAC基材表面を紙やすりで10往復程度こすり、表面を平滑にした後、黒色マット塗料を滴下し70℃2分乾燥した。これを分光光度計(日立ハイテクノロジーズ社製、型式:U-4100)にて5°絶対反射率を測定し、反射曲線のリップルの有無を観察した。
・評価基準
+++:リップルが観察されない(非常に良好)。
++:上記基準未満。リップルがほとんど観察されない(良好)。
+:上記基準未満。リップルがやや観察される(実用上問題ない)。
NG:上記基準未満。リップルが観察される(実用不可)。
[塗膜ヘイズ評価1]
 ハードコートフィルムを10cm×10cmにカットし、分光ヘイズメーター(日本電色工業社製、SH7000)を用いて、ヘイズ値を測定した。
・評価基準
++:0.5%未満(良好)。
+:0.5%以上1.0%未満(実用上問題ない)。
NG:1.0%以上(実用不可)。
[耐擦傷性評価]
 #0000のスチールウールを装着した1平方センチメートルの角形パッドを試料表面上に置き、荷重500gで10回往復させた後、外観を目視で評価し、傷の本数を測定した。
・評価基準
++:傷0本(良好)。
+:傷1本以上5本未満(実用上問題ない)。
NG:傷5本以上(実用不可)。
[耐擦傷性評価2]
 耐擦傷性評価1の荷重500gを荷重1kgに変更した以外は同様の方法にて試験を行った。
・評価基準
++++:傷0本(優れている)。
+++:傷3本以下(良好)。
++:傷4本以上6本以下(良好)。
+:傷7本以上9本以下(実用上問題ない)。
NG:傷10本以上(実用不可)。
[密着性評価2]
 前述の密着性評価1を行った後、更に、同様の箇所に、追加で2回(合計3回)、セロハンテープの剥離試験を実施し、以下の基準で残ったマス目の状態を評価した。
・評価基準
+++:剥離無し(非常に良好)。
++:マスの端がわずかに欠ける(良好)。
+:1~5マスの剥離が観察される(実用上問題ない)。
NG:6マス以上の剥離が観察される(実用不可)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表1~3の結果から、3つ以上のエチレン性不飽和基を有する化合物(A)、1つのエチレン性不飽和基を有する化合物(B)、光重合開始剤(C)、および溶剤(D)を含むハードコート層形成用組成物から形成されるハードコート層および混合層を有し、ハードコート層形成用組成物中の化合物(B)/溶剤(D)の質量比が、0.03~0.20であり、かつハードコート層と混合層の合計膜厚に占める前記混合層の膜厚比率が65%以上である、本ハードコートフィルムによれば、これまで両立が難しかった塗膜ヘイズ、耐擦傷性、干渉むら、および密着性を兼ね備えた、優れたハードコートフィルムが得られることを確認できた。
 この出願は、2021年10月20日に出願された日本出願特願2021-171284を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
 1 トリアセチルセルロースフィルム
 2 混合層
 3 ハードコート層

Claims (6)

  1.  トリアセチルセルロースフィルム、混合層、およびハードコート層を有するハードコートフィルムであって、
     前記ハードコート層は、3つ以上のエチレン性不飽和基を有する化合物(A)、1つのエチレン性不飽和基を有する化合物(B)、光重合開始剤(C)、および溶剤(D)を含むハードコート層形成用組成物から形成され、
     前記ハードコート層形成用組成物中の化合物(B)/溶剤(D)の質量比が、0.03~0.20であり、
     前記混合層は、前記トリアセチルセルロースフィルムに、前記ハードコート層形成用組成物が溶解または膨潤されて形成された層であり、
     ハードコートフィルムを、走査型電子顕微鏡で厚み方向の断面を観察したとき、前記ハードコート層と前記混合層の合計膜厚に占める前記混合層の膜厚比率が65%以上である、ハードコートフィルム。
  2.  1つのエチレン性不飽和基を有する化合物(B)は、
     短辺2cm×長辺4cm×厚さ80μmのトリアセチルセルロースフィルムの初期の質量(X1)と、前記トリアセチルセルロースフィルムを25℃の環境下、1つのエチレン性不飽和基を有する化合物(B)35g中に2時間浸漬した後のトリアセチルセルロースフィルムの質量(X2)との質量変化値[(X2)/(X1)]が1.2以上の、1つのエチレン性不飽和基を有する化合物(b1)である、請求項1記載のハードコートフィルム。
  3.  溶剤(D)は、
     短辺10cm×長辺10cm×厚さ80μmのトリアセチルセルロースフィルムの初期のヘイズ値(Y1)と、前記トリアセチルセルロースフィルムを25℃の環境下で、溶剤(D)を0.1g滴下し、2分間放置した後に60℃で1分間加熱した後のトリアセチルセルロースフィルムのヘイズ値(Y2)とのヘイズ変化値[(Y2)-(Y1)]が0.10以上の、溶剤(d1)である、請求項1または2記載のハードコートフィルム。
  4.  1つのエチレン性不飽和基を有する化合物(B)の含有率は、化合物(A)と化合物(B)との合計100質量%中、3~30質量%である請求項1または2記載のハードコートフィルム。
  5.  化合物(B)および溶剤(D)の合計の含有率は、ハードコート層形成用組成物100質量%中、40~70質量%である、請求項1または2記載のハードコートフィルム。
  6.  トリアセチルセルロースフィルム、混合層、およびハードコート層を有するハードコートフィルムの製造方法であって、
     トリアセチルセルロースフィルム上に、ハードコート層形成用組成物を塗工し、混合層、およびハードコート層が形成され、
     前記ハードコート層形成用組成物は、3つ以上のエチレン性不飽和基を有する化合物(A)、1つのエチレン性不飽和基を有する化合物(B)、光重合開始剤(C)、及び溶剤(D)を含み、
     前記ハードコート層形成用組成物中の化合物(B)/溶剤(D)の質量比が、0.03~0.20であり、
     ハードコートフィルムを、走査型電子顕微鏡で厚み方向の断面を観察したとき、前記ハードコート層と前記混合層の合計膜厚に占める前記混合層の膜厚比率が65%以上である、ハードコートフィルムの製造方法。
     
     
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