WO2023190270A1 - ハードコートフィルム及びその製造方法 - Google Patents

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WO2023190270A1
WO2023190270A1 PCT/JP2023/012061 JP2023012061W WO2023190270A1 WO 2023190270 A1 WO2023190270 A1 WO 2023190270A1 JP 2023012061 W JP2023012061 W JP 2023012061W WO 2023190270 A1 WO2023190270 A1 WO 2023190270A1
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film
coat film
coat layer
ultraviolet absorber
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貴士 猪野
駿生 濱谷
王一 榎本
誠 田中
武史 堀田
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日本製紙株式会社
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/14Protective coatings, e.g. hard coatings

Definitions

  • the present invention relates to a hard coat film used for optical members. More specifically, it is a hard coat film that can be used as a protective film for panel displays such as organic electroluminescence (EL) display devices, liquid crystal display devices (LCD), and plasma display devices, and the hard coat film is made of a polycarbonate-containing resin film as a base material.
  • the present invention relates to a hard coat film.
  • the display surface of a flat panel display such as a liquid crystal display or an organic EL display device is required to have abrasion resistance so that the display surface does not deteriorate visibility due to scratches during handling. Therefore, it is common practice to provide scratch resistance by using a hard coat film in which a hard coat layer is provided on a base film.
  • a hard coat film in which a hard coat layer is provided on a base film.
  • displays have become thinner, and there has been a strong demand for thinner hard coat films.
  • polycarbonate resin-containing films with excellent optical properties and impact resistance are being investigated as base films that can be made into thin films.
  • a polycarbonate resin-containing film and a hard coat film using the polycarbonate resin-containing film as a base material are disclosed in, for example, Patent Documents 1 and 2 listed below.
  • a hard coat is applied to a conventional polycarbonate resin-containing film for the purpose of preventing scratches, but there is no detailed mention in prior art documents regarding its thickness or optical properties.
  • the present invention aims to provide a hard coat film based on a polycarbonate resin-containing film and a method for producing the same, which can achieve a thin film design and obtain ultraviolet absorption performance at a specific wavelength without impairing the advantages of the thin film.
  • the purpose is to provide Another object of the present invention is to provide a hard coat film with excellent durability and light resistance, and a method for producing the same.
  • the present inventors conducted intensive studies to solve the above problems, and as a result, they found that the above problems could be solved by the invention having the following configuration. That is, the present invention has the following configuration.
  • a hard coat film comprising a hard coat layer containing an ionizing radiation curable resin and an ultraviolet absorber on at least one side of a base film, wherein the base film contains a polycarbonate resin, and the base film and the The hard coat film is characterized in that the total thickness including the hard coat layer is 17 ⁇ m or less, and the light transmittance at a wavelength of 380 nm is 7% or less.
  • the hard coat film is left standing for 500 hours in an environment with a temperature of 60°C and relative humidity of 95%, and a heat shock test of -40°C to 85°C (holding time 30 minutes) is repeated 150 times.
  • the residual rate of the hard coat layer measured by a checkerboard peel test according to the cross-cut method of JIS-K5600-5-6 is 100% in any of the hard coat films after the hard coat film is coated. It is a hard coat film.
  • the hard coat film was left standing for 500 hours in an environment with a temperature of 60°C and a relative humidity of 95%, and was subjected to a heat shock test of -40°C to 85°C (holding time 30 minutes) 150 times.
  • a heat shock test of -40°C to 85°C (holding time 30 minutes) 150 times.
  • the hard coat film was irradiated with ultraviolet rays for 300 hours (light resistance test) at an irradiance of 500 W/m 2 in an environment of a temperature of 63°C and a relative humidity of 50%, and then tested according to JIS-K5600-
  • the residual rate of the hard coat layer measured by a checkerboard peel test according to the cross-cut method of 5-6 is 100%, and the rate of change in light transmittance at a wavelength of 380 nm calculated by the following formula 1 (
  • the hard coat film is characterized in that the absolute value of ⁇ %) is within 5%.
  • Formula 1) Rate of change in light transmittance at a wavelength of 380 nm ( ⁇ %) Transmittance at the relevant wavelength after the light resistance test of the hard coat film - Transmittance at the relevant wavelength before the light resistance test of the hard coat film
  • the hard coat film is characterized in that the contact angle of water on the surface of the hard coat layer is 90 degrees or less.
  • the hard coat film is characterized in that there is no whitening of the film surface after dropping ethyl acetate, isopropyl alcohol, or acetone on the hard coat film surface and allowing it to stand for 10 minutes.
  • the hard coat film is characterized in that no cracks occur in the base film and the hard coat layer.
  • the ultraviolet absorber is a hard coat film characterized in that the maximum absorption wavelength ( ⁇ max) is in the range of 350 nm to 380 nm.
  • the hard coat film is characterized in that the ultraviolet absorber is a benzotriazole ultraviolet absorber or a hydroxyphenyltriazine ultraviolet absorber.
  • the amount of the ultraviolet absorber blended is within the range of 5 to 30 parts by mass based on 100 parts by mass of the ionizing radiation curable resin contained in the hard coat layer.
  • the hard coat film is characterized in that a film containing polyethylene as a main component or a film containing polyethylene terephthalate as a main component is bonded to one or both surfaces of the hard coat film.
  • the above-mentioned method for producing a hard coat film wherein a paint for a hard coat layer in which at least an ionizing radiation curable resin and an ultraviolet absorber are dissolved or dispersed in a solvent containing an alcohol solvent is applied to at least one side of the base film.
  • the method for producing a hard coat film is characterized in that after drying to form a coating layer, the coated layer is cured by irradiation with ionizing radiation in a nitrogen-substituted atmosphere to form a hard coat layer.
  • a hard coat film based on a polycarbonate resin-containing film that can obtain ultraviolet absorption performance of a specific wavelength without impairing the superiority of the thin film while achieving a thin film design, and the production thereof method can be provided. Furthermore, it is possible to provide a hard coat film that is further excellent in durability and light resistance, and a method for producing the same.
  • ⁇ to ⁇ means “more than or equal to ⁇ and less than or equal to ⁇ " unless otherwise specified.
  • the hard coat film of the present invention is a hard coat film in which a hard coat layer containing an ionizing radiation curable resin and an ultraviolet absorber is provided on at least one side of a base film,
  • the structure of this hard coat film will be explained in detail below.
  • the thickness of the polycarbonate resin-containing film is appropriately selected depending on the application, but from the viewpoint of the demand for thinner hard coat films due to thinner and lighter displays, the thickness is preferably 17 ⁇ m or less.
  • the thickness is preferably about 13 ⁇ m, particularly preferably about 13 ⁇ m.
  • the thickness is preferably 10 ⁇ m or more.
  • a film may be used in which polyethylene resin, polypropylene resin, or polyester resin, which has excellent mold releasability from a polycarbonate resin-containing film, is laminated as a protective layer. It is also possible to use a protective film made of polyethylene resin, polypropylene resin, polyester resin, or the like, on which a weak adhesive layer is formed on the back surface.
  • the hard coat layer of the hard coat film contains at least an ionizing radiation curable resin and an ultraviolet absorber.
  • the ionizing radiation-curable resin contained in the hard coat layer particularly imparts surface hardness (pencil hardness, scratch resistance) to the hard coat layer, and also adjusts the degree of crosslinking depending on the amount of ultraviolet light exposure.
  • surface hardness pencil hardness, scratch resistance
  • the ultraviolet curable resin used in the present invention is not particularly limited as long as it is a transparent resin that cures by irradiation with ultraviolet rays (UV). It is preferable to use a UV-curable polyfunctional acrylate having three or more (meth)acryloyloxy groups in one molecule to form a structure. Specific examples of UV-curable polyfunctional acrylates having three or more (meth)acryloyloxy groups in the molecule include trimethylolpropane tri(meth)acrylate, pentaerythritol tri(meth)acrylate, and pentaerythritol tetra(meth)acrylate.
  • acrylate dipentaerythritol tri(meth)acrylate, dipentaerythritol tetra(meth)acrylate, dipentaerythritol penta(meth)acrylate, dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, trimethylolpropane ethoxytriacrylate, glycerin propoxytriacrylate , ditrimethylolpropane tetraacrylate, and the like.
  • polyfunctional acrylates may be used not only alone, but also as a mixture of two or more types.
  • the ultraviolet curable resin used in the hard coat layer is preferably a monomer, oligomer, or polymer having a weight average molecular weight in the range of 500 to 3,600, more preferably a weight average molecular weight in the range of 500 to 3,000. , a weight average molecular weight of 500 to 2,400 is more preferable. If the weight average molecular weight is less than 500, curing shrinkage will be large when cured by UV irradiation, and the phenomenon that the hard coat film will curl back toward the hard coat layer side will increase, causing problems in subsequent processing steps. This results in poor processing suitability. Furthermore, if the weight average molecular weight exceeds 3,600, the flexibility of the hard coat layer will increase, but the hardness will be insufficient, so it is not suitable.
  • the ultraviolet curable resin used for the hard coat layer has a weight average molecular weight of less than 1500, it is desirable that the number of functional groups in one molecule is 3 or more and less than 10. Further, when the weight average molecular weight of the ultraviolet curable resin is 1,500 or more, the number of functional groups in one molecule is desirably 3 or more and 20 or less. Within the above range, curling can be suppressed and appropriate processability can be maintained.
  • the resins contained in the hard coat layer include thermoplastic resins such as polyethylene, polypropylene, polystyrene, polycarbonate, polyester, acrylic, styrene-acrylic, and cellulose, and phenol resins. , urea resin, unsaturated polyester, epoxy, silicone resin, and other thermosetting resins may be blended within a range that does not impair the hardness and scratch resistance of the hard coat layer.
  • the hard coat layer contains an ultraviolet absorber in addition to the ultraviolet curable resin as the ionizing radiation curable resin.
  • an ultraviolet absorber having a maximum absorption wavelength ( ⁇ max) in the range of 350 nm to 380 nm is particularly suitable.
  • ⁇ max maximum absorption wavelength
  • the hard coat layer contains the above-mentioned ultraviolet absorber, the light transmittance at a wavelength of 380 nm can satisfy the range of the present invention (7% or less).
  • the amount of the ultraviolet absorber blended is preferably in the range of 5 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the ionizing radiation curable resin (for example, the ultraviolet curable resin) of the hard coat layer.7. More preferably, the amount is in the range of 5 to 15 parts by mass. If the amount of the ultraviolet absorber is less than 5 parts by mass, the ultraviolet absorption performance of the present invention cannot be fully satisfied.
  • an indicator of bleed-out of the ultraviolet absorber of the present invention (a protrusion with a height of more than 50 nm from the average surface within a measurement range of 280 ⁇ m x 280 ⁇ m as measured by a white interference microscope) It is difficult to satisfy the requirements (within 10 areas and no whitening), and the hard coat layer lacks hardness and adhesion, making it unsuitable.
  • the average particle size of the inorganic oxide fine particles is preferably in the range of 5 to 50 nm, more preferably in the range of 10 to 40 nm.
  • the average particle diameter is less than 5 nm, it is difficult to obtain sufficient surface hardness.
  • the average particle diameter exceeds 50 nm, the gloss and transparency of the hard coat layer tend to decrease, and the flexibility may also decrease.
  • examples of the inorganic oxide fine particles include alumina and silica.
  • silica containing silicon as a main component is particularly suitable because it has a relatively small difference in refractive index with the ultraviolet curable resin and can easily maintain transparency.
  • the content of the inorganic oxide fine particles is preferably 0.1 to 10.0 parts by mass based on, for example, 100 parts by mass of the ultraviolet curable resin in the hard coat layer. If the content of the inorganic oxide fine particles is less than 0.1 part by mass, it is difficult to obtain the effect of improving surface hardness (scratch resistance). On the other hand, if the content exceeds 10.0 parts by mass, haze increases, which is not preferable.
  • the hard coat paint for forming the hard coat layer can contain a photopolymerization initiator.
  • photopolymerization initiators commercially available acetophenones such as IRGACURE 651 and IRGACURE 184 (both product names: manufactured by BASF), and benzophenones such as IRGACURE 500 (product name: manufactured by BASF) are used. can.
  • the amount of the photopolymerization initiator to be blended is preferably in the range of 8 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the ionizing radiation curable resin (eg, ultraviolet curable resin) of the hard coat layer.
  • the amount of the photopolymerization initiator is less than 8 parts by mass, it is difficult to obtain the effect of improving surface hardness (scratch resistance), and the crosslinking density of the coating film decreases, making it easy for bleed-out to occur.
  • the blending amount exceeds 15 parts by mass, it is undesirable that durable adhesion deteriorates and curling occurs strongly.
  • a leveling agent can be used in the hard coat layer for the purpose of improving coating properties.
  • known leveling agents such as fluorine-based, acrylic-based, siloxane-based, and adducts or mixtures thereof can be used. It is.
  • the blending amount can be in the range of 0.03 to 3.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid content of the resin in the hard coat layer.
  • adhesive resistance using optical transparent adhesive OCR is required for the purpose of adhesion to cover glass (CG), transparent conductive material (TSP), liquid crystal module (LCM), etc. of touch panel terminals.
  • additives to be added to the hard coat layer include antifoaming agents, surface tension regulators, antifouling agents, antioxidants, antistatic agents, light stabilizers, etc. within the range that does not impair the effects of the present invention. It may be blended accordingly.
  • the above-mentioned hard coat layer is made by applying a hard coat paint containing the above-mentioned ultraviolet absorber, photopolymerization initiator, other additives, etc. dissolved and dispersed in an appropriate solvent, in addition to the above-mentioned ultraviolet curable resin, to the base film. After coating and drying, the coating layer is irradiated with ultraviolet (UV) light and cured.
  • the solvent can be selected as appropriate depending on the solubility of the resin to be blended, and any solvent that can uniformly dissolve or disperse at least the solid content (resin, ultraviolet absorber, photopolymerization initiator, other additives, etc.) can be used. good.
  • solvents examples include aromatic solvents such as toluene, xylene, and n-heptane, aliphatic solvents such as cyclohexane, methylcyclohexane, and ethylcyclohexane, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, isopropyl acetate, and acetic acid.
  • aromatic solvents such as toluene, xylene, and n-heptane
  • aliphatic solvents such as cyclohexane, methylcyclohexane, and ethylcyclohexane, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, isopropyl acetate, and acetic acid.
  • organic solvents such as ester solvents such as butyl and methyl lactate, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone, and alcohol solvents such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, and n-propyl alcohol are used alone. Alternatively, several types can be used in combination as appropriate.
  • the coating method for the hard coat paint that forms the hard coat layer includes gravure coating, microgravure coating, fountain bar coating, slide die coating, slot die coating, and screen printing. After coating by a known coating method such as a coating method or a spray coating method, it is usually dried at a temperature of about 50 to 120°C.
  • the amount of ultraviolet (UV) irradiation after the formation of the hard coat layer coating film may be any amount necessary to give the hard coat layer sufficient hardness, and may be determined as appropriate depending on the type of UV curable resin, etc. Can be set.
  • the thickness of the hard coat layer is preferably in the range of 0.5 ⁇ m to 10.0 ⁇ m, more preferably in the range of 1.0 ⁇ m to 4.0 ⁇ m. It is. If the coating thickness is less than 1.0 ⁇ m, necessary hardness (for example, scratch resistance) is undesirable. Moreover, if the coating film thickness exceeds 10.0 ⁇ m, curling tends to occur strongly, resulting in poor handling during the manufacturing process, and is also undesirable from the viewpoint of making the hard coat film thinner.
  • the hard coat film of the present invention is characterized in that the total thickness including the base film and the hard coat layer is 17 ⁇ m or less, and the light transmittance at a wavelength of 380 nm is 7% or less. It is something.
  • the hard coat film of the present invention while maintaining the total thickness of the base film and the hard coat layer at 17 ⁇ m or less to achieve a thin film design, for example, the addition amount of the ultraviolet absorber contained in the hard coat layer and the hard coat layer By adjusting the thickness, it is possible to achieve good ultraviolet absorption performance. That is, according to the present invention, a hard coat film based on a polycarbonate resin-containing film that can achieve a thin film design and obtain ultraviolet absorption performance of a specific wavelength without impairing the superiority of the thin film is provided. can be provided.
  • the hard coat film of the present invention further has a hard coat film left standing for 500 hours in an environment with a temperature of 60°C and a relative humidity of 95%, and a hard coat film left standing in an environment of a temperature of 60°C and a relative humidity of 95%, and a hard coat film left standing for 500 hours in an environment of a temperature of 60°C and a relative humidity of 95%, and a hard coat film of -40°C to 85°C (holding time of 30 minutes).
  • the residual rate of the hard coat layer was 100% as measured by a checkerboard peel test according to the cross-cut method of JIS-K5600-5-6. It is characterized by: The cross-cut peel test based on the cross-cut method of JIS-K5600-5-6 will be described in detail in Examples below.
  • Particularly thin polycarbonate resin-containing films used as base materials have difficulty achieving adhesion with the hard coat layer, and in particular, during the humidification and heat shock cycle durability tests mentioned above, the bond between the hard coat layer and the base film is difficult to obtain. peeling occurs easily.
  • the hard coat film of the present invention it is possible to maintain good adhesion even after the above-described durability test by adjusting the amount of the ultraviolet absorber and the photopolymerization initiator, for example.
  • the hard coat film of the present invention further has a hard coat film left standing for 500 hours in an environment with a temperature of 60°C and a relative humidity of 95%, and a hard coat film left standing in an environment of a temperature of 60°C and a relative humidity of 95%, and a hard coat film left standing for 500 hours in an environment of a temperature of 60°C and a relative humidity of 95%, and a hard coat film of -40°C to 85°C (holding time of 30 minutes).
  • all of the hard coat films had no more than 10 protrusions with a height of more than 50 nm from the average surface within a measurement range of 280 ⁇ m x 280 ⁇ m as measured using a white interference microscope. It is characterized by certain things.
  • the ultraviolet absorber When an ultraviolet absorber is contained in the hard coat layer, there is a concern that the ultraviolet absorber bleeds out during the humidification and heat cycle durability tests as described above. If bleed-out occurs after the hard coat film is mounted on the display, it will cause deterioration of the elements inside the display and display problems. Therefore, a hard coat film containing an ultraviolet absorber is required to not cause bleed-out in the durability test as described above.
  • the hard coat film of the present invention for example, by adjusting the amount of the ultraviolet absorber added and setting the UV irradiation environment at the time of forming the hard coat layer to a nitrogen atmosphere, the film can maintain a good property without bleed-out even after the durability test. It is possible to maintain the appearance. Further, bleed-out of the hard coat film after the durability test can be confirmed not only by measurement using the above-mentioned white interference microscope, but also by visual confirmation.
  • the hard coat film of the present invention was further irradiated with ultraviolet rays for 300 hours at an irradiance of 500 W/m 2 in an environment with a temperature of 63°C and a relative humidity of 50% (light resistance test).
  • the residual rate of the hard coat layer measured by a checkerboard peel test according to the cross-cut method of JIS-K5600-5-6 is 100%, and the light beam at a wavelength of 380 nm is calculated by the following formula 1. It is characterized in that the absolute value of the rate of change in transmittance ( ⁇ %) is within 5%.
  • Formula 1) Rate of change in light transmittance at a wavelength of 380 nm ( ⁇ %) Transmittance at the relevant wavelength after the light resistance test of the hard coat film - Transmittance at the relevant wavelength before the light resistance test of the hard coat film
  • the hard coat film of the present invention has good adhesion even after the above-mentioned light resistance test, and has a small change in transmittance at a wavelength of 380 nm, and does not affect the durability of the display. Contribute to improvement.
  • good characteristics can be maintained even after the light resistance test by preferably using a specific ultraviolet absorber, such as a hydroxyphenyltriazine ultraviolet absorber.
  • the hard coat film of the present invention is further characterized in that the contact angle of water on the surface of the hard coat layer is 90 degrees or less.
  • the water contact angle can be set to 90 degrees or less, improving the wettability of the hard coat surface and imparting recoatability. can do.
  • the hard coat film of the present invention is further characterized in that the film surface does not whiten after each of ethyl acetate, isopropyl alcohol, or acetone is dropped onto the hard coat film surface and left to stand for 10 minutes. It is.
  • the above-mentioned solvent causes whitening on the film surface, it will affect the recoatability of the hard coat layer and cause poor appearance after recoating.
  • the hard coat film of the present invention for example, by adjusting the amount of the ultraviolet absorber added and setting the UV irradiation environment at the time of forming the hard coat layer to a nitrogen atmosphere, whitening occurs on the film surface even after the solvent resistance test as described above. It is possible to maintain a good appearance without causing any damage.
  • the hard coat film of the present invention is characterized in that no cracks occur in the base film and the hard coat layer.
  • a solvent that strongly corrodes the base material is selected, there is a concern that cracks may occur during manufacturing processes such as roll-to-roll production in which tension is applied to the film. According to the present invention, even in such a case, by using an alcohol-based solvent, for example, a film with a good appearance and no cracks can be obtained.
  • the hard coat film of the present invention may have a film containing polyethylene as a main component or a film containing polyethylene terephthalate as a main component bonded to one or both surfaces thereof.
  • the hard coat film of the present invention has a film mainly composed of polyethylene or a film mainly composed of polyethylene terephthalate having a thickness of 30 ⁇ m or more bonded to one or both surfaces thereof, so that the film can be easily wound. It contributes to preventing crimping and improving film runnability in the post-process, and can improve productivity in the roll-to-roll manufacturing process.
  • the present invention also provides a method suitable for manufacturing the above-mentioned hard coat film. That is, the above method for producing a hard coat film includes applying a hard coat paint in which at least an ionizing radiation curable resin and an ultraviolet absorber are dissolved or dispersed in a solvent containing an alcohol solvent on at least one side of the base film.
  • This method of producing a hard coat film is characterized in that after coating and drying to form a coating layer, this is cured by irradiation with ionizing radiation in a nitrogen-substituted atmosphere to form a hard coat layer.
  • compositions of the base film and hard coat paint are as described above.
  • a hard coat film having each of the above effects can be obtained.
  • the ionizing radiation e.g., UV irradiation environment during the formation of the hard coat coating layer
  • a nitrogen-substituted atmosphere it is possible to maintain a good bleed-out-free condition even after the durability test as described above.
  • a hard coat film that can maintain its appearance can be obtained.
  • an alcohol solvent as a solvent for a hard coat paint, a film with a good appearance and no cracks can be obtained.
  • a polycarbonate resin-containing film is used as a base material, which can achieve a thin film design and obtain ultraviolet absorption performance of a specific wavelength without impairing the advantages of the thin film.
  • a hard coat film and a method for manufacturing the same can be provided. Furthermore, in addition to these effects, it is possible to provide a hard coat film that has excellent durability, light resistance, etc., and a method for producing the same.
  • Example 1 ⁇ Preparation of hard coat layer paint>
  • the main ingredient is 100.0 parts of urethane acrylate ultraviolet curable resin "Beamset 575CS-B (trade name)" (solid content 100%, manufactured by Arakawa Chemical Industry Co., Ltd.), and the photopolymerization initiator "Omnirad 184 (trade name)”.
  • hydroxyphenyltriazine ultraviolet absorber “TINUVIN477 (trade name)” (manufactured by BASF) 12.0 parts
  • fluorine leveling agent “Ftergent 681 (trade name)” (manufactured by Neos Co., Ltd.) was diluted with n-propyl alcohol until the solid content concentration in the ultraviolet curable resin coating became 35%, and thoroughly stirred to prepare a hard coat layer coating.
  • the above-mentioned hard coat layer paint was applied to one side of a polycarbonate resin-containing film with a thickness of 13 ⁇ m using a bar coater, and dried with hot air for 1 minute in a drying oven at 80°C to achieve a coating thickness of 2.0 ⁇ m.
  • a layer was formed. This was set in a purge box and replaced with nitrogen (nitrogen purge) so that the oxygen concentration was 500 ppm or less.
  • the UV irradiation amount was 150 mJ/cm 2 .
  • a hard coat layer was formed by irradiating and curing the hard coat film of this example.
  • Example 2 A hard coat film was obtained in the same manner as in Example 1, except that the thickness of the hard coat coating layer in Example 1 was aimed at 1.5 ⁇ m.
  • a hard coat film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness was aimed at 5 ⁇ m.
  • Example 4 A hard coat film was obtained in the same manner as in Example 1, except that the hydroxyphenyltriazine ultraviolet absorber in the hard coat layer paint of Example 1 was changed to 15 parts and the fluorine leveling agent was changed to 0.5 parts.
  • Example 5 2.0 parts of the fluorine leveling agent "Ftergent 681 (trade name)" (manufactured by Neos Co., Ltd.) in the hard coat layer paint of Example 1 was added to 2.0 parts of the fluorine leveling agent "RS-75A (trade name)” (trade name) A hard coat film was obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount was 0.5 parts (manufactured by DIC).
  • Example 6 12.0 parts of the hydroxyphenyltriazine-based ultraviolet absorber "TINUVIN477 (trade name)" (manufactured by BASF) in the hard coat layer paint of Example 1 was replaced with hydroxyphenyltriazine-based ultraviolet absorber "S77 (trade name)” ( 10.0 parts (manufactured by Cipro Kasei Co., Ltd.) and 2.0 parts of the fluorinated leveling agent "Ftergent 681 (trade name)” (manufactured by Neos Co., Ltd.) (manufactured by Neos Co., Ltd.) (manufactured by Neos Co., Ltd.) A hard coat film was obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount was changed to 1.0 part.
  • Example 7 A hard coat film was obtained in the same manner as in Example 1, except that the nitrogen substitution treatment (nitrogen purge) was not performed during UV irradiation in Example 1.
  • Example 1 A hard coat film was obtained in the same manner as in Example 1, except that the hydroxyphenyltriazine ultraviolet absorber "TINUVIN477 (trade name)" (manufactured by BASF) in the hard coat layer paint of Example 1 was not added. Ta.
  • Example 2 A hard coat was prepared in the same manner as in Example 1, except that the amount of the hydroxyphenyltriazine ultraviolet absorber "TINUVIN477 (trade name)" (manufactured by BASF) in the hard coat layer paint of Example 1 was 3 parts. Got the film.
  • Example 3 The amount of the hydroxyphenyltriazine ultraviolet absorber "TINUVIN477 (trade name)" (manufactured by BASF) in the hard coat layer paint of Example 1 was 3 parts, and the coating thickness of the hard coat layer was 6.0 ⁇ m. A hard coat film was obtained in the same manner as in Example 1 except for the intended purpose.
  • HC thickness Thin-Film Analyzer F20 (trade name) (manufactured by FILMETRICS).
  • ⁇ Light transmittance at wavelength 380 nm> The light transmittance of the hard coat film at a wavelength of 380 nm was measured using a spectrophotometer U-3310 manufactured by Hitachi High Technologies. Here, the measurement wavelength range was 250 nm to 800 nm, and the scan speed was 600 nm/min.
  • Adhesion was evaluated by a checkerboard peel test according to the cross-cut method of JIS-K5600-5-6. Specifically, for each hard coat film produced in Examples and Comparative Examples, a cutter knife was used on the hard coat layer forming surface under a normal environment, that is, a constant temperature and humidity environment (25 ° C., 50% RH). Using a grid, make 11 vertical and 11 horizontal cuts at 1 mm intervals in a grid pattern, making a total of 100 squares, and paste adhesive tape No. 252 manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd. on top of it. After pressing uniformly using a spatula, the hard coat layer was peeled off in a 180 degree direction, and the number of remaining hard coat layers was defined as the remaining rate (%).
  • ⁇ Durability test> A treatment for 500 hours in a 60° C./95% RH environment (heat and humidity test) and a treatment for 150 cycles of heat shock at ⁇ 40 to 85° C. (heat shock test) were performed as follows.
  • Heat shock test> The heat shock test was conducted using ES-56L manufactured by Hitachi Air Conditioning Systems Co., Ltd. After repeating the heat shock test at -40 to 85 degrees Celsius (30 minutes) 150 times, the %RH) for 24 hours.
  • the hard coat films of the examples of the present invention are all hard coat films in which a hard coat layer containing an ionizing radiation curable resin and an ultraviolet absorber is provided on a base film (polycarbonate resin-containing film).
  • the coated film satisfies the following conditions: the total thickness including the base film and the hard coat layer is 17 ⁇ m or less, and the light transmittance at a wavelength of 380 nm is 7% or less.
  • the amount of ultraviolet absorber, photopolymerization initiator, leveling agent, etc. contained in the hard coat layer, the type of solvent, etc., and preferably carrying out nitrogen substitution treatment it is possible to improve moisture and heat resistance.
  • Our hard coat film has excellent properties such as durability against heat shock (adhesion, bleed-out), light resistance (adhesion, ultraviolet absorption), recoatability (water contact angle), solvent resistance, and crack resistance. Obtainable.
  • Comparative Example 1 in which the hard coat layer did not contain an ultraviolet absorber, and Comparative Example 2, in which the content of the ultraviolet absorber was small, had the problem that ultraviolet absorption performance at a wavelength of 380 nm could not be obtained.
  • Comparative Example 1 adhesion even after the light resistance test was not obtained.
  • Comparative Example 3 in which the total thickness is 19 ⁇ m and the hard coat layer thickness is 6 ⁇ m, ultraviolet absorption performance is obtained, but there is a problem that the hard coat film cannot be made thinner, which is not preferable.

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Abstract

本発明は、薄膜設計を達成しつつ、薄膜の優位性を損ねることなく特定波長の紫外線吸収性能を得ることが可能なポリカーボネート樹脂含有フィルムを基材とするハードコートフィルムを提供する。 このハードコートフィルムは、基材フィルムの少なくとも片面に、電離放射線硬化型樹脂及び紫外線吸収剤を含有するハードコート層を設けたハードコートフィルムであって、上記基材フィルムがポリカーボネート樹脂を含有する。上記基材フィルムと上記ハードコート層を含めた総厚が17μm以下である。また、このハードコートフィルムは、380nmの波長における光線透過率が7%以下である。

Description

ハードコートフィルム及びその製造方法
 本発明は、光学部材に用いられるハードコートフィルムに関する。更に詳しくは、有機エレクトロルミネッセンス(EL)表示装置、液晶表示装置(LCD)、プラズマ表示装置等のパネルディスプレイの保護フィルムとして使用することができるハードコートフィルムであって、ポリカーボネート含有樹脂フィルムを基材とするハードコートフィルムに関する。
 液晶や有機EL表示装置等のフラッドパネルディスプレイの表示面には、取り扱い時に傷が付いて視認性が低下しないように耐擦傷性を付与することが要求される。そのため、基材フィルム上にハードコート層を設けたハードコートフィルムを利用して耐擦傷性を付与することが一般的に行われている。近年は、ディスプレイの薄型化が進んでおり、それに伴いハードコートフィルムも薄膜化の要請が強くなっている。そのような中、薄膜化可能な基材フィルムとして光学特性や耐衝撃性に優れたポリカーボネート樹脂含有フィルムの検討が行われている。
 ポリカーボネート樹脂含有フィルムおよび該ポリカーボネート樹脂含有フィルムを基材とするハードコートフィルムについては例えば下記特許文献1、2に開示がある。
国際公開第2021/039808号 国際公開第2016/148267号
 従来のポリカーボネート樹脂含有フィルムに対するハードコートはキズ付き防止の目的で施されているが、その厚みや光学特性については先行技術文献には詳しい言及がなかった。
 一般的なハードコートフィルムを薄膜化した場合には、基材とハードコート層の薄膜化により、耐擦傷性や鉛筆硬度の性能が得られにくいだけでなく、紫外線吸収性能の悪化が懸念される。液晶ディスプレイや有機ELディスプレイの偏光板上層の保護フィルムとして使用されるようなハードコートフィルムの場合、紫外線吸収性能は極めて重要である。この紫外線吸収性能の指標として一般的に380nmの波長における光線透過率が用いられており、この380nm波長の光線透過率が低いほどディスプレイ内部の素子(偏光板や有機EL素子)の劣化を抑制できる。
 そこで本発明は、薄膜設計を達成しつつ、薄膜の優位性を損ねることなく、特定波長の紫外線吸収性能を得ることが可能な、ポリカーボネート樹脂含有フィルムを基材とするハードコートフィルム及びその製造方法を提供することを目的とする。また、さらに耐久性、耐光性にも優れたハードコートフィルム及びその製造方法を提供することも目的とする。
 本発明者等は、上記課題を解決するため鋭意検討を行った結果、以下の構成を有する発明により上記課題を解決できることを見出した。
 すなわち、本発明は以下の構成を有するものである。
(第1の発明)
 基材フィルムの少なくとも片面に、電離放射線硬化型樹脂及び紫外線吸収剤を含有するハードコート層を設けたハードコートフィルムであって、前記基材フィルムがポリカーボネート樹脂を含有し、前記基材フィルムと前記ハードコート層を含めた総厚が17μm以下であり、380nmの波長における光線透過率が7%以下であることを特徴とするハードコートフィルムである。
(第2の発明)
 上記の発明において、温度60℃、相対湿度95%の環境下で500時間静置した後のハードコートフィルム、および、-40℃~85℃(保持時間30分)のヒートショック試験を150回繰り返した後のハードコートフィルムのいずれにおいても、JIS-K5600-5-6のクロスカット法に準じた碁盤目剥離試験により測定される前記ハードコート層の残存率が100%であることを特徴とするハードコートフィルムである。
(第3の発明)
 上記の各発明において、温度60℃、相対湿度95%の環境下で500時間静置した後のハードコートフィルム、および、-40℃~85℃(保持時間30分)のヒートショック試験を150回繰り返した後のハードコートフィルムのいずれにおいても、白色干渉顕微鏡による測定で280μm×280μmの測定範囲の中の平均面からの高さが50nmを超える凸部が10箇所以内であることを特徴とするハードコートフィルムである。
(第4の発明)
 上記の各発明において、ハードコートフィルムに対し、温度63℃、相対湿度50%の環境下で、放射照度500W/mとし、紫外線を300時間放射(耐光性試験)した後に、JIS-K5600-5-6のクロスカット法に準じた碁盤目剥離試験により測定される前記ハードコート層の残存率が100%であり、且つ下記式1により算出される380nmの波長における光線透過率の変化率(Δ%)の絶対値が5%以内であることを特徴とするハードコートフィルムである。
 式1)380nmの波長における光線透過率の変化率(Δ%)=ハードコートフィルムの耐光性試験後の当該波長における透過率-ハードコートフィルムの耐光性試験前の当該波長における透過率
(第5の発明)
 上記の各発明において、前記ハードコート層表面の水の接触角が、90度以下であることを特徴とするハードコートフィルムである。
(第6の発明)
 上記の各発明において、前記ハードコートフィルム面に、酢酸エチル、イソプロピルアルコール、またはアセトンをそれぞれ滴下し10分静置した後のフィルム表面の白化がないことを特徴とするハードコートフィルムである。
(第7の発明)
 上記の各発明において、前記基材フィルムおよび前記ハードコート層にクラックが発生していないことを特徴とするハードコートフィルムである。
(第8の発明)
 上記の各発明において、前記紫外線吸収剤は最大吸収波長(λmax)が350nm~380nmの範囲であることを特徴とするハードコートフィルムである。
(第9の発明)
 上記の各発明において、前記紫外線吸収剤がベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤またはヒドロキシフェニルトリアジン系紫外線吸収剤であることを特徴とするハードコートフィルムである。
(第10の発明)
 前記紫外線吸収剤の配合量は、前記ハードコート層に含有される前記電離放射線硬化型樹脂100質量部に対して5~30質量部の範囲内であることを特徴とするハードコートフィルムである。
(第11の発明)
 上記の各発明において、前記ハードコートフィルムの一方の面もしくは両面に、ポリエチレンを主成分とするフィルムもしくはポリエチレンテレフタレートを主成分とするフィルムが貼り合わされていることを特徴とするハードコートフィルムである。
(第12の発明)
 上記のハードコートフィルムの製造方法であって、基材フィルムの少なくとも片面に、少なくとも電離放射線硬化型樹脂および紫外線吸収剤を、アルコール系溶剤を含む溶媒に溶解あるいは分散したハードコート層用塗料を塗布し、乾燥して塗工層を形成した後、これを、窒素置換した雰囲気下で電離放射線照射により硬化させてハードコート層を形成することを特徴とするハードコートフィルムの製造方法である。
 本発明によれば、薄膜設計を達成しつつ、薄膜の優位性を損ねることなく、特定波長の紫外線吸収性能を得ることが可能な、ポリカーボネート樹脂含有フィルムを基材とするハードコートフィルム及びその製造方法を提供することができる。また、さらに耐久性、耐光性にも優れたハードコートフィルム及びその製造方法を提供することができる。
 以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
 なお、本明細書の記載において、「○○~△△」とは、特に断りのない限り、「○○以上△△以下」を意味するものとする。
 上記第1の発明にあるとおり、本発明のハードコートフィルムは、基材フィルムの少なくとも片面に、電離放射線硬化型樹脂及び紫外線吸収剤を含有するハードコート層を設けたハードコートフィルムであって、前記基材フィルムがポリカーボネート樹脂を含有し、前記基材フィルムと前記ハードコート層を含めた総厚が17μm以下であり、380nmの波長における光線透過率が7%以下であることを特徴とするハードコートフィルムである。
 以下、このハードコートフィルムの構成を詳しく説明する。
[基材フィルム]
 まず、上記ハードコートフィルムの基材フィルムについて説明する。
 本発明において、ハードコートフィルムの基材フィルムとしては、透明性、耐熱性、寸法安定性、低吸湿性(低透湿性)、及び耐衝撃性等に優れるポリカーボネート樹脂含有フィルムを用いる。
 また、本発明において、上記ポリカーボネート樹脂含有フィルムの厚さは、用途に応じて適宜選択されるが、ディスプレイの薄膜化、軽量化に伴うハードコートフィルムの薄膜化の要請の観点から、17μm以下であることが好ましく、特に好ましくは13μm程度である。他方、機械的強度、ハンドリング性等の観点から、10μm以上であることが好ましい。
 本発明において、上記ポリカーボネート樹脂含有フィルムの一方の面にハードコート層を形成する場合には、ハードコート層が形成されないポリカーボネート樹脂含有フィルムの裏面には、ポリカーボネート樹脂含有フィルム巻取りの圧着防止やハードコート層を形成時のフィルムの走行性向上を目的に、ポリカーボネート樹脂含有フィルムとの離型性に優れるポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、或いはポリエステル樹脂を保護層として積層したフィルムとしてもよい。また、裏面に弱粘着層が形成されているポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、或いはポリエステル樹脂等の保護フィルムを貼着したものを用いることも可能である。
[ハードコート層]
 次に、上記ハードコートフィルムのハードコート層について説明する。
 本発明において、上記ハードコート層は、少なくとも電離放射線硬化型樹脂および紫外線吸収剤を含有する。
 本発明において、上記ハードコート層に含まれる電離放射線硬化型樹脂としては、特にハードコート層の表面硬度(鉛筆硬度、耐擦傷性)を付与し、また、紫外線の露光量によって架橋度合を調節することが可能であり、ハードコート層の表面硬度の調節が可能になるという点で例えば紫外線硬化型樹脂を用いることが好ましい。
 本発明に用いる紫外線硬化型樹脂は、紫外線(UV)を照射することによって硬化する透明な樹脂であれば、特に限定されるものではないが、塗膜硬度及びハードコート層が3次元的な架橋構造を形成するために1分子内に3個以上の(メタ)アクリロイルオキシ基を有するUVにて硬化可能な多官能アクリレートからなるものが好ましい。分子内に3個以上の(メタ)アクリロイルオキシ基を有するUV硬化可能な多官能アクリレートの具体例としては、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、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、トリメチロールプロパンエトキシトリアクリレート、グリセリンプロポキシトリアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート等を挙げることができる。なお、多官能アクリレートは単独で使用するだけでなく、2種以上の複数を混合し使用してもよい。
 さらに、上記ハードコート層に用いる紫外線硬化型樹脂は、重量平均分子量が500~3600の範囲内であるモノマーあるいはオリゴマーあるいはポリマーを用いることが好ましく、重量平均分子量500~3000の範囲のものがより好ましく、重量平均分子量500~2400がさらに好ましい。重量平均分子量が500未満であると、UV照射により硬化した際の硬化収縮が大きく、ハードコートフィルムがハードコート層面側に反りかえる現象(カール)が大きくなり、その後の加工工程を経るに不具合が生じ、加工適性が悪い。また、重量平均分子量が3600を超えると、ハードコート層の柔軟性が高まるが、硬度が不足するため適さない。
 また、上記ハードコート層に用いる紫外線硬化型樹脂は、重量平均分子量が1500未満である場合は、1分子中の官能基数は3個以上10個未満であることが望ましい。また、上記紫外線硬化型樹脂の重量平均分子量が1500以上である場合は、1分子中の官能基数は3個以上20個以下であることが望ましい。上記範囲内であれば、カールが抑制でき、適切な加工適性を維持できる。
 また、上記ハードコート層に含まれる樹脂としては、上述の紫外線硬化型樹脂の他に、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエステル、アクリル、スチレン-アクリル、繊維素等の熱可塑性樹脂や、フェノール樹脂、ウレア樹脂、不飽和ポリエステル、エポキシ、珪素樹脂等の熱硬化性樹脂をハードコート層の硬度、耐擦傷性を損なわない範囲内で配合してもよい。
 本発明においては、上記ハードコート層は、電離放射線硬化型樹脂として例えば上記紫外線硬化型樹脂に加えて、紫外線吸収剤を含有する。
 本発明に使用する紫外線吸収剤としては、とくに最大吸収波長(λmax)が350nm~380nmの範囲である紫外線吸収剤が好適である。
 本発明においては、例えば、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ヒドロキシフェニルトリアジン系紫外線吸収剤等を用いることが好ましい。
 本発明のハードコートフィルムは、ハードコート層が上述の紫外線吸収剤を含有することにより、380nmの波長における光線透過率が本発明の範囲(7%以下)を満たすことが可能となる。
 本発明において、上記紫外線吸収剤の配合量は、ハードコート層の電離放射線硬化型樹脂(例えば紫外線硬化型樹脂)100質量部に対して5~30質量部の範囲であることが好ましく、7.5~15質量部の範囲であることがさらに好ましい。紫外線吸収剤の配合量が5質量部未満であると、本発明の紫外線吸収性能を十分に満たすことができない。一方、配合量が30質量部を超えると、本発明の紫外線吸収剤のブリードアウトの指標(白色干渉顕微鏡による測定で280μm×280μmの測定範囲の中の平均面からの高さが50nmを超える凸部が10箇所以内かつ目視で白化なし)を満たすことが困難であり、かつハードコート層の硬度や密着性が不足するため適さない。
 また、上記ハードコート層に無機酸化物微粒子を含有させ、表面硬度(耐擦傷性)の更なる向上を図ることも可能である。この場合、無機酸化物微粒子の平均粒子径は5~50nmの範囲であることが好ましく、更に好ましくは平均粒子径10~40nmの範囲である。平均粒子径が5nm未満であると、十分な表面硬度を得ることが困難である。一方、平均粒子径が50nmを超えると、ハードコート層の光沢、及び透明性が低下し易く、また、可撓性も低下するおそれがある。
 本発明において、上記無機酸化物微粒子としては、例えばアルミナやシリカなどを挙げることができる。これらの中でも、珪素を主成分とするシリカは紫外線硬化型樹脂との屈折率の差が比較的小さく透明性を維持しやすいことから特に好適である。
 本発明において、無機酸化物微粒子の含有量は、ハードコート層の例えば紫外線硬化型樹脂100質量部に対して0.1~10.0質量部であることが好ましい。無機酸化物微粒子の含有量が0.1質量部未満であると、表面硬度(耐擦傷性)の向上効果が得られ難い。一方、含有量が10.0質量部を超えると、ヘイズが上昇するため好ましくない。
 上記ハードコート層を形成するためのハードコート用塗料には、光重合開始剤を含むことができる。そのような光重合開始剤としては、市販のIRGACURE 651やIRGACURE 184(いずれも商品名:BASF社製)などのアセトフェノン類、また、IRGACURE 500(商品名:BASF社製)などのベンゾフェノン類を使用できる。
 本発明において、上記光重合開始剤の配合量は、ハードコート層の電離放射線硬化型樹脂(例えば紫外線硬化型樹脂)100質量部に対して8~15質量部の範囲であることが好ましい。光重合開始剤の配合量が8質量部未満であると、表面硬度(耐擦傷性)の向上効果が得られ難く、また塗膜の架橋密度が低下するためブリードアウトが発生しやすくなる。一方、配合量が15質量部を超えると、耐久密着性の低下やカールが強く発生するなど好ましくない。
 上記ハードコート層には、塗工性の改善を目的にレベリング剤の使用が可能であり、たとえばフッ素系、アクリル系、シロキサン系、及びそれらの付加物或いは混合物などの公知のレベリング剤を使用可能である。配合量は、ハードコート層の樹脂の固形分100質量部に対し0.03~3.0質量部の範囲での配合が可能である。また、タッチパネル用途等において、タッチパネル端末のカバーガラス(CG)、透明導電部材(TSP)、液晶モジュール(LCM)等との接着を目的に光学透明粘着剤OCRを用いた対接着性が要求される場合には、水接触角を低下させ(90°以下)濡れ性を向上することができるアクリル系レベリング剤やフッ素系のレベリング剤の使用が好ましい。
 上記ハードコート層に添加するその他の添加剤として、本発明の効果を損なわない範囲で、消泡剤、表面張力調整剤、防汚剤、酸化防止剤、帯電防止剤、光安定剤等を必要に応じて配合してもよい。
 上記ハードコート層は、上述の紫外線硬化型樹脂の他に、上述の紫外線吸収剤、光重合開始剤、その他の添加剤等を適当な溶媒に溶解、分散したハードコート用塗料を、基材フィルム上に塗工、乾燥した後、塗工層に対して紫外線(UV)を照射して硬化させることにより形成される。溶媒としては、配合される上記樹脂の溶解性に応じて適宜選択でき、少なくとも固形分(樹脂、紫外線吸収剤、光重合開始剤、その他添加剤等)を均一に溶解あるいは分散できる溶媒であればよい。そのような溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、n-ヘプタンなどの芳香族系溶剤、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン等の脂肪族系溶剤、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、乳酸メチル等のエステル系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、n-プロピルアルコール系等のアルコール系溶剤等の公知の有機溶媒を単独或いは適宜数種類組み合わせて使用することもできる。
 なお、基材の侵食が強い溶媒を選定した場合には、ロールトゥロールのようなフィルムに張力が掛かるような製造工程にてクラックが発生する懸念がある。本発明によればそのような場合でも、アルコール系の溶剤を用いることでクラックの発生しない良好な外観のフィルムを得ることができる。
 上記ハードコート層を形成するハードコート用塗料の塗工方法については、特に限定はないが、グラビア塗工、マイクログラビア塗工、ファウンテンバー塗工、スライドダイ塗工、スロットダイ塗工、スクリーン印刷法、スプレーコート法等の公知の塗工方式で塗設した後、通常50~120℃程度の温度で乾燥する。
 上記ハードコート層塗膜形成後の紫外線(UV)の照射量は、ハードコート層に十分なハード性を持たせるに必要な照射量であればよく、紫外線硬化型樹脂の種類等に応じて適宜設定することができる。
 また、上記ハードコート層の厚さ(塗膜厚さ)は、本発明においては、例えば0.5μm~10.0μmの範囲であることが好ましく、更に好ましくは1.0μm~4.0μmの範囲である。塗膜厚さが1.0μm未満では、必要なハード性(例えば耐擦傷性)が低下するため好ましくない。また、塗膜厚さが10.0μmを超えた場合は、カールが強く発生しやすく製造工程などで取扱い性が低下し、またハードコートフィルムの薄膜化の観点から好ましくない。
 上記のとおり、本発明のハードコートフィルムは、前記基材フィルムと前記ハードコート層を含めた総厚が17μm以下であり、380nmの波長における光線透過率が7%以下であることを特徴とするものである。
 前述のとおり、ハードコートフィルムには薄膜化の要請が増しているが、薄膜化した場合には例えば紫外線吸収性能の担保が難しい。紫外線吸収性能の一般的な指標として380nmの波長における光線透過率が低いことが求められるが、例えばハードコート層を薄膜化すると、この紫外線吸収性能は低下してしまう。本発明のハードコートフィルムでは、基材フィルムとハードコート層の総厚を17μm以下に維持して薄膜設計を達成しつつ、たとえばハードコート層に含有される紫外線吸収剤の添加量とハードコート層の厚みを調整することで、良好な紫外線吸収性能を達成することが可能である。すなわち、本発明によれば、薄膜設計を達成しつつ、薄膜の優位性を損ねることなく、特定波長の紫外線吸収性能を得ることが可能な、ポリカーボネート樹脂含有フィルムを基材とするハードコートフィルムを提供することができる。
 また、本発明のハードコートフィルムは、さらに、温度60℃、相対湿度95%の環境下で500時間静置した後のハードコートフィルム、および、-40℃~85℃(保持時間30分)のヒートショック試験を150回繰り返した後のハードコートフィルムのいずれにおいても、JIS-K5600-5-6のクロスカット法に準じた碁盤目剥離試験により測定される上記ハードコート層の残存率が100%であることを特徴とするものである。
 JIS-K5600-5-6のクロスカット法に準じた碁盤目剥離試験については、後述の実施例において詳述する。
 基材として用いられる特に薄膜のポリカーボネート樹脂含有フィルムはハードコート層との密着性が得られ難く、特に上述のような加湿やヒートショックサイクルの耐久性試験にてハードコート層と基材フィルムの間に剥がれが生じやすい。本発明のハードコートフィルムでは、例えば紫外線吸収剤の添加量と光重合開始剤の添加量を調整することで、上述の耐久性試験後も良好な密着性を維持することが可能である。
 また、本発明のハードコートフィルムは、さらに、温度60℃、相対湿度95%の環境下で500時間静置した後のハードコートフィルム、および、-40℃~85℃(保持時間30分)のヒートショック試験を150回繰り返した後のハードコートフィルムのいずれにおいても、白色干渉顕微鏡による測定で280μm×280μmの測定範囲の中の平均面からの高さが50nmを超える凸部が10箇所以内であることを特徴とするものである。
 紫外線吸収剤をハードコート層に含有する場合、上述のような加湿やヒートサイクルの耐久性試験にて紫外線吸収剤のブリードアウトが発生する懸念がある。ハードコートフィルムがディスプレイに搭載された後にブリードアウトが発生してしまうと、ディスプレイ内部の素子の劣化や表示の不具合を引き起こす。そのため紫外線吸収剤を含有するハードコートフィルムには、上述のような耐久性試験にてブリードアウトが発生しないことが求められる。本発明のハードコートフィルムでは、例えば紫外線吸収剤の添加量の調整とハードコート層形成時のUV照射環境を窒素雰囲気下とすることで、耐久性試験後も良好なブリードアウトの発生しない良好な外観を維持することが可能である。
 また、耐久性試験後のハードコートフィルムのブリードアウトについては、上述の白色干渉顕微鏡での測定により確認することができるほか、目視での確認も可能である。
 また、本発明のハードコートフィルムは、さらに、ハードコートフィルムに対し、温度63℃、相対湿度50%の環境下で、放射照度500W/mとし、紫外線を300時間放射(耐光性試験)した後に、JIS-K5600-5-6のクロスカット法に準じた碁盤目剥離試験により測定される前記ハードコート層の残存率が100%であり、且つ下記式1により算出される380nmの波長における光線透過率の変化率(Δ%)の絶対値が5%以内であることを特徴とするものである。
 式1)380nmの波長における光線透過率の変化率(Δ%)=ハードコートフィルムの耐光性試験後の当該波長における透過率-ハードコートフィルムの耐光性試験前の当該波長における透過率
 本発明のハードコートフィルムは、上述の耐光性試験後も密着性が良好であり、かつ380nm波長での透過率の変化が小さく、ディスプレイの耐久性に影響を及ぼさないため、ディスプレイの耐久性の向上に寄与する。本発明のハードコートフィルムでは、特定の紫外線吸収剤、例えばヒドロキシフェニルトリアジン系紫外線吸収剤を好ましく用いることで耐光性試験後も良好な特性を維持することができる。
 また、本発明のハードコートフィルムは、さらに、前記ハードコート層表面の水の接触角が90度以下であることを特徴とするものである。本発明のハードコートフィルムでは、例えばハードコート層に含有するレベリング剤の種類と添加量を調整することで、水接触角を90度以下とし、ハードコート表面の濡れ性を向上させリコート性を付与することができる。
 また、本発明のハードコートフィルムは、さらに、前記ハードコートフィルム面に、酢酸エチル、イソプロピルアルコール、またはアセトンをそれぞれ滴下し10分静置した後のフィルム表面の白化がないことを特徴とするものである。
 上述の溶剤でフィルム表面に白化が発生する場合には、ハードコート層のリコート性に影響し、リコート後の外観不良の要因となる。本発明のハードコートフィルムでは、例えば紫外線吸収剤の添加量の調整とハードコート層形成時のUV照射環境を窒素雰囲気下とすることで、前述したように耐溶剤性試験後もフィルム表面に白化の発生しない良好な外観を維持することが可能である。
 また、本発明のハードコートフィルムは、前記基材フィルムおよび前記ハードコート層にクラックが発生していないことを特徴とするものである。
 上述の通り基材の侵食が強い溶媒を選定した場合には、ロールトゥロールのようなフィルムに張力が掛かるような製造工程にてクラックが発生する懸念がある。本発明によればそのような場合でも、たとえばアルコール系の溶剤を用いることでクラックの発生しない良好な外観のフィルムを得ることができる。
 また、本発明のハードコートフィルムは、その一方の面もしくは両面に、ポリエチレンを主成分とするフィルムもしくはポリエチレンテレフタレートを主成分とするフィルムが貼り合わされていてもよい。本発明のハードコートフィルムは、その一方の面もしくは両面に、例えば厚みが30μm以上のポリエチレンを主成分とするフィルムもしくはポリエチレンテレフタレートを主成分とするフィルムが貼り合わされていることにより、フィルム巻取りの圧着防止や後工程でのフィルムの走行性向上に寄与し、ロールトゥロールの製造工程にて生産性を向上することができる。
 また、本発明は、上述のハードコートフィルムの製造に好適な方法についても提供する。
 すなわち、上記のハードコートフィルムの製造方法であって、基材フィルムの少なくとも片面に、少なくとも電離放射線硬化型樹脂および紫外線吸収剤を、アルコール系溶剤を含む溶媒に溶解あるいは分散したハードコート用塗料を塗布し、乾燥して塗工層を形成した後、これを、窒素置換した雰囲気下で電離放射線照射により硬化させてハードコート層を形成することを特徴とするハードコートフィルムの製造方法である。
 基材フィルム、ハードコート用塗料の組成等については前述したとおりである。
 上述のハードコートフィルムの製造方法によれば、上述の各効果を有するハードコートフィルムを得ることができる。とくに上記のように、ハードコート塗工層形成時の電離放射線、例えばUV照射環境を窒素置換した雰囲気下とすることで、前述したように耐久性試験後も良好なブリードアウトの発生しない良好な外観を維持することが可能なハードコートフィルムを得ることができる。また、上記のように、ハードコート用塗料の溶媒としてアルコール系溶剤を用いることでクラックの発生しない良好な外観のフィルムを得ることができる。
 以上説明したように、本発明によれば、薄膜設計を達成しつつ、薄膜の優位性を損ねることなく、特定波長の紫外線吸収性能を得ることが可能な、ポリカーボネート樹脂含有フィルムを基材とするハードコートフィルム及びその製造方法を提供することができる。また、このような効果に加えて、さらに耐久性、耐光性等にも優れたハードコートフィルム及びその製造方法を提供することができる。
 次に、実施例を挙げて本発明の実施の形態をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
 なお、下記の記載中、「部」は別途記載がない限り質量部を、「%」は別途記載がない限り質量%を表す。
(実施例1)
<ハードコート層塗料の調製>
 ウレタンアクリレート系紫外線硬化型樹脂「ビームセット575CS-B(商品名)」(固形分100%、荒川化学工業株式会社製)100.0部を主剤とし、光重合開始剤「オムニラッド184(商品名)」(BASF社製)5.0部と、ヒドロキシフェニルトリアジン系紫外線吸収剤「TINUVIN477(商品名)」(BASF社製)12.0部と、フッ素系レベリング剤「フタージェント681(商品名)」(株式会社ネオス製)2.0部と、をn-プロピルアルコールで紫外線硬化型樹脂の塗料中の固形分濃度が35%となるまで希釈し十分攪拌してハードコート層塗料を調製した。
<ハードコートフィルムの作製>
 厚さ13μmのポリカーボネート樹脂含有フィルムの片面に、上記のハードコート層塗料を、バーコーターを用いて塗工し、80℃の乾燥炉で1分間熱風乾燥させ、塗膜厚み2.0μm狙いの塗工層を形成した。これを、パージボックスにセットし酸素濃度が500ppm以下となるように窒素置換(窒素パージ)し、塗工面より60mmの高さにセットされたUV照射装置を用い、UV照射量150mJ/cmにて照射し硬化させてハードコート層を形成し、本実施例のハードコートフィルムを作製した。
(実施例2)
 実施例1におけるハードコート塗工層の塗膜厚みを1.5μm狙いとしたこと以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを得た。
(実施例3)
 実施例1のハードコート層塗料中のヒドロキシフェニルトリアジン系紫外線吸収剤を10部、光重合開始剤を3.0部、レベリング剤をフッ素系レベリング剤「フタージェント602A(商品名)」(株式会社ネオス製)1.0部に変更し、n-プロピルアルコールを酢酸エチル/1-メトキシ-2-プロパノール=30/70(質量部)に変更し、ハードコート塗工層の塗膜厚みを3.5μm狙いとしたこと以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを得た。
(実施例4)
 実施例1のハードコート層塗料中のヒドロキシフェニルトリアジン系紫外線吸収剤を15部、フッ素系レベリング剤を0.5部としたこと以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを得た。
(実施例5)
 実施例1のハードコート層塗料中のフッ素系レベリング剤「フタージェント681(商品名)」(株式会社ネオス製)2.0部を、フッ素系レベリング剤「RS-75A(商品名)」(株式会社DIC製)0.5部としたこと以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを得た。
(実施例6)
 実施例1のハードコート層塗料中のヒドロキシフェニルトリアジン系紫外線吸収剤「TINUVIN477(商品名)」(BASF社製)12.0部を、ヒドロキシフェニルトリアジン系紫外線吸収剤「S77(商品名)」(シプロ化成株式会社製)10.0部に変更し、フッ素系レベリング剤「フタージェント681(商品名)」(株式会社ネオス製)2.0部をフッ素系レベリング剤「フタージェント602A(商品名)」(株式会社ネオス製)1.0部に変更したこと以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを得た。
(実施例7)
 実施例1におけるUV照射時に窒素置換処理(窒素パージ)を実施しなかったこと以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを得た。
(比較例1)
 実施例1のハードコート層塗料中のヒドロキシフェニルトリアジン系紫外線吸収剤「TINUVIN477(商品名)」(BASF社製)を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを得た。
(比較例2)
 実施例1のハードコート層塗料中のヒドロキシフェニルトリアジン系紫外線吸収剤「TINUVIN477(商品名)」(BASF社製)の添加量を3部としたこと以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを得た。
(比較例3)
 実施例1のハードコート層塗料中のヒドロキシフェニルトリアジン系紫外線吸収剤「TINUVIN477(商品名)」(BASF社製)の添加量を3部とし、ハードコート塗工層の塗膜厚みを6.0μm狙いとしたこと以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを得た。
(比較例4)
 実施例1のハードコート層塗料中のヒドロキシフェニルトリアジン系紫外線吸収剤「TINUVIN477(商品名)」(BASF社製)と光重合開始剤「オムニラッド184(商品名)」(BASF社製)を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にしてハードコートフィルムを得た。
<評価>
 以上のようにして作製された実施例及び比較例の各ハードコートフィルムを次の項目について評価し、その結果を纏めて表1に示した。
<基材とハードコート層を含めた厚み(総厚)>
 基材とハードコート層を含めた厚みは、セパレート形ゲージヘッド高精度リニヤゲージLGH-0510-B-EH(商品名)(株式会社ミツトヨ社製)を用いて測定した。
<ハードコート層の厚み(HC厚)>
 ハードコート層の塗膜の形成厚みは、Thin-Film Analyzer F20(商品名)(FILMETRICS社製)を用いて測定した。
<波長380nmの光線透過率>
 ハードコートフィルムの波長380nmにおける光線透過率は、日立ハイテクノロジーズ社製分光光度計U-3310を用いて測定した。ここで、測定波長範囲250nm~800nm、スキャンスピード600nm/minとした。
<密着性(初期密着性)>
 密着性は、JIS-K5600-5-6のクロスカット法に準じて碁盤目剥離試験により評価した。具体的には、実施例、比較例で作製した各ハードコートフィルムに対し、通常環境下、すなわち恒温恒湿環境下(25℃、50%RH)で、ハードコート層形成面に、カッターナイフを用いて、碁盤目状に1mm間隔で縦11本、横11本の切り込みを入れて合計100マスの正方形の升目を刻み、積水化学工業株式会社製の粘着テープNo.252をその上に貼り付け、ヘラを用いて均一に押し付け後、180度方向に剥離し、ハードコート層の残存数を残存率(%)とした。
<耐久性試験>
 60℃/95%RH環境下500時間処理(耐湿熱試験)、および、-40~85℃のヒートショック150サイクルの処理(ヒートショック試験)は以下のように実施した。
<耐湿熱試験>
 耐湿熱試験は、60℃/95%RHに設定した恒温槽にサンプルを入れ、500時間保管した後、恒温恒湿環境下(25℃、50%RH)で24時間静置した。
<ヒートショック試験>
 ヒートショック試験は、株式会社日立空調システム社製ES-56Lにて、-40~85℃(保持時間30分)のヒートショック試験を150回繰り返した後、恒温恒湿環境下(25℃、50%RH)で24時間静置した。
<耐久性試験後の密着性>
 耐湿熱試験およびヒートショック試験後のハードコートフィルムについて、上述の初期密着性と同様、JIS-K5600-5-6のクロスカット法に準じて碁盤目剥離試験により評価した。評価基準も上述の初期密着性の場合と同様である。
<耐久性試験後のブリードアウト>
 ブリードアウトについては、以下の2つの方法にて確認した。
(1)白色干渉顕微鏡による測定
 耐湿熱試験およびヒートショック試験後のハードコートフィルムについて、白色干渉顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製、バートスキャンVS1800)、倍率10倍にて280μm×280μmの領域を測定し、平均面からの高さが50nmを超える凸部の数をカウントした。評価基準は、凸部が10箇所以内であればブリードアウト合格とした。
(2)目視による評価
 耐湿熱試験およびヒートショック試験後のハードコートフィルムについて、フィルム表面の白化の度合いを評価した。
 評価基準:変化なし○、若干白化△、白化×
<水接触角>
 協和界面科学株式会社製全自動接触角計DM-701を用いて、ハードコートフィルムのハードコート層側に、水を1μL滴下し、1秒後の接触角を測定した。測定は5回行い、その平均値をハードコートフィルムの接触角として算出した。
<耐溶剤性試験>
 ハードコートフィルム上に酢酸エチル、イソプロピルアルコール、アセトンをそれぞれ含侵させたクリーンワイプを置き、揮発しないように上蓋をかぶせ10分間静置した後の、ハードコートフィルムの外観を目視により評価した。
 評価基準:変化なし〇、若干白化△、白化×
<耐光性試験>
 実施例、比較例で作製した各ハードコートフィルムに対し、紫外線カーボンフェードメーターによる促進耐光性試験(JIS B 7751:2007に準拠し、下記条件で実施)を実施した。
 光源:紫外線カーボンアークランプ
 温度:63℃
 相対湿度:50%
 放射照度:500W/m2
 放射時間:300時間
 降雨の周期及び時間:設定なし
<耐光性試験後の密着性>
 耐光性試験後のハードコートフィルムの密着性は、上記の初期密着性と同様の碁盤目試験法で実施し、ハードコート層の残存数を残存率(%)とした。
<耐光性試験後の波長380nmの光線透過率>
 耐光性試験後の波長380nmの光線透過率は、上記の耐光性試験前の波長380nmの光線透過率の試験方法と同様に測定した。
 そして、下記式1により算出される380nmの波長における光線透過率の変化率(Δ%)を算出した。
 式1)380nmの波長における光線透過率の変化率(Δ%)=ハードコートフィルムの耐光性試験後の当該波長における透過率-ハードコートフィルムの耐光性試験前の当該波長における透過率
<クラックの発生の評価>
 実施例及び比較例の各ハードコートフィルムを1m作製し、蛍光灯下300~700Luxの範囲にて、1mにクラックの発生有無について目視にて評価した。評価基準はクラック発生なきものを○、クラックの発生があったものを×とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1から明らかなように、本発明実施例のハードコートフィルムは、いずれも基材フィルム(ポリカーボネート樹脂含有フィルム)上に電離放射線硬化型樹脂及び紫外線吸収剤を含有するハードコート層を設けたハードコートフィルムであって、基材フィルムとハードコート層を含めた総厚が17μm以下であり、380nmの波長における光線透過率が7%以下であることを満たしている。
 また、ハードコート層に含有される例えば紫外線吸収剤や光重合開始剤、レベリング剤の添加量等、溶剤の種類、等を調整し、また好ましくは窒素置換処理を実施することで、耐湿熱及びヒートショックによる耐久性(密着性、ブリードアウト)や耐光性(密着性、紫外線吸収性)、リコート性(水接触角)、耐溶剤性、耐クラック性等の特性にも優れたハードコートフィルムを得ることができる。
 これに対し、ハードコート層に紫外線吸収剤を含有しない比較例1および紫外線吸収剤の含有量が少ない比較例2では、380nm波長の紫外線吸収性能が得られないという問題点があった。とくに比較例1では、耐光性試験後の密着性も得られない。また、総厚が19μmでありハードコート層厚みが6μmである比較例3では、紫外線吸収性能は得られているが、ハードコートフィルムの薄膜化を達成できず、好ましくないという問題がある。また、ハードコート層に紫外線吸収剤及び光重合開始剤を含有しない比較例4では、380nm波長の紫外線吸収性能が得られないことと、耐久密着性(耐湿熱、ヒートショック)が得られず、耐光性試験後の密着性も得られないという問題点があった。

Claims (12)

  1.  基材フィルムの少なくとも片面に、電離放射線硬化型樹脂及び紫外線吸収剤を含有するハードコート層を設けたハードコートフィルムであって、前記基材フィルムがポリカーボネート樹脂を含有し、前記基材フィルムと前記ハードコート層を含めた総厚が17μm以下であり、380nmの波長における光線透過率が7%以下であることを特徴とするハードコートフィルム。
  2.  温度60℃、相対湿度95%の環境下で500時間静置した後のハードコートフィルム、および、-40℃~85℃(保持時間30分)のヒートショック試験を150回繰り返した後のハードコートフィルムのいずれにおいても、JIS-K5600-5-6のクロスカット法に準じた碁盤目剥離試験により測定される前記ハードコート層の残存率が100%であることを特徴とする請求項1に記載のハードコートフィルム。
  3.  温度60℃、相対湿度95%の環境下で500時間静置した後のハードコートフィルム、および、-40℃~85℃(保持時間30分)のヒートショック試験を150回繰り返した後のハードコートフィルムのいずれにおいても、白色干渉顕微鏡による測定で280μm×280μmの測定範囲の中の平均面からの高さが50nmを超える凸部が10箇所以内であることを特徴とする請求項1又は2に記載のハードコートフィルム。
  4.  ハードコートフィルムに対し、温度63℃、相対湿度50%の環境下で、放射照度500W/mとし、紫外線を300時間放射(耐光性試験)した後に、JIS-K5600-5-6のクロスカット法に準じた碁盤目剥離試験により測定される前記ハードコート層の残存率が100%であり、且つ下記式1により算出される380nmの波長における光線透過率の変化率(Δ%)の絶対値が5%以内であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のハードコートフィルム。
     式1)380nmの波長における光線透過率の変化率(Δ%)=ハードコートフィルムの耐光性試験後の当該波長における透過率-ハードコートフィルムの耐光性試験前の当該波長における透過率
  5.  前記ハードコート層表面の水の接触角が、90度以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のハードコートフィルム。
  6.  前記ハードコートフィルム面に、酢酸エチル、イソプロピルアルコール、またはアセトンをそれぞれ滴下し10分静置した後のフィルム表面の白化がないことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のハードコートフィルム。
  7.  前記基材フィルムおよび前記ハードコート層にクラックが発生していないことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のハードコートフィルム。
  8.  前記紫外線吸収剤は最大吸収波長(λmax)が350nm~380nmの範囲であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のハードコートフィルム。
  9.  前記紫外線吸収剤がベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤またはヒドロキシフェニルトリアジン系紫外線吸収剤であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のハードコートフィルム。
  10.  前記紫外線吸収剤の配合量は、前記ハードコート層に含有される前記電離放射線硬化型樹脂100質量部に対して5~30質量部の範囲内であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載のハードコートフィルム。
  11.  前記ハードコートフィルムの一方の面もしくは両面に、ポリエチレンを主成分とするフィルムもしくはポリエチレンテレフタレートを主成分とするフィルムが貼り合わされていることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載のハードコートフィルム。
  12.  請求項1乃至11のいずれか1項に記載のハードコートフィルムの製造方法であって、基材フィルムの少なくとも片面に、少なくとも電離放射線硬化型樹脂および紫外線吸収剤を、アルコール系溶剤を含む溶媒に溶解あるいは分散したハードコート層用塗料を塗布し、乾燥して塗工層を形成した後、これを、窒素置換した雰囲気下で電離放射線照射により硬化させてハードコート層を形成することを特徴とするハードコートフィルムの製造方法。
     
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