JP6740810B2 - ハードコートポリエステルフィルム - Google Patents
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Description
また、各種の光学用部材を組み合わせる工程においても、部材同士の擦れや搬送の際に、機能層の反対面に傷が発生することが問題となっていた。これらの傷はディスプレイ全体の品位に影響するため、ディスプレイ製造における歩留まり低下の要因となる。このためフィルム基材の表面を保護する目的で、機能層を積層するフィルム基材の反対面に、耐傷つき性を有する保護層(ハードコート層)を設ける方法が提案されてきた。それに用いるハードコート材には、より高い硬度、高い密着性、耐擦傷性、硬化時のフィルムのカールが小さいものが要求されてきている。
1. 少なくとも片面にハードコート層を有するハードコートポリエステルフィルムであって、基材であるポリエステルフィルムとハードコート層との間に水溶性アクリルポリオールと水溶性アミノ樹脂との反応生成物を含む易接着硬化層を有し、前記水溶性アクリルポリオールが、全構成ユニット100モル%中、ヒドロキシ基を有する構成ユニットを40〜80モル%有し、前記水溶性アクリルポリオールと水溶性アミノ樹脂との反応生成物が、水溶性アクリルポリオール100質量部と水溶性アミノ樹脂10〜70質量部の反応生成物であることを特徴とするハードコートポリエステルフィルム。
2. 水溶性アクリルポリオールが、カルボキシ基を有している上記第1に記載のハードコートポリエステルフィルム。
3. 水溶性アミノ樹脂がアルキル化メラミン樹脂である上記第1又は第2に記載のハードコートポリエステルフィルム。
4. 易接着硬化層のマルテンス硬さが280〜600N/mm2である上記第1〜第3のいずれかに記載のハードコートポリエステルフィルム。
5. ハードコート層が、電離放射線硬化型化合物を含む上記第1〜第4のいずれかに記載のハードコートポリエステルフィルム。
燥温度が低温でも良好な造膜性を有する傾向にある。しかし、アクリルポリオールのTgが50℃以上であると、塗布液乾燥後にタック性がなく、ロール転写や塗膜剥がれが発生するおそれがないので製造工程上好ましい。また、主剤としての剛性が低下するおそれがなく、架橋剤を併用することにより十分な塗膜硬度が得られて好ましい。一方、Tgが100℃以下であると、MFTが高くなりすぎず、乾燥温度を特に高くしなくとも、造膜性が低下するおそれがなく好ましい。造膜性の低下は、塗布液乾燥後の外観不良や、インラインコーティングの延伸時における塗膜の追従性不良を引き起こすおそれから、製造プロセス上好ましくない。
Tgn:各モノマーのホモポリマーのTg(K)
アクリルポリオール中に導入された共重合成分の比率は、核磁気共鳴分光法(1H−N
MR、13C−NMR:Varian Unity 400、Agilent社製)を用いて確認した。測定は、合成したアクリルポリオール中の溶媒を真空乾燥機にて除去した後、乾固物を重クロロフォルムに溶解させて行った。得られたNMRスペクトルから、メチルメタクリレート中のメチル基部位、ヒドロキシエチルアクリレート中のヒドロキシ基部位、およびメタクリル酸のカルボキシ基部位に帰属される化学シフトδ(ppm)のピークを同定した。得られた各ピークの積分強度を求め、各基の部位の水素数と積分強度から、アクリルポリオールに導入された共重合成分の組成比率(mol%)を確認した。
上記NMR測定で求めた共重合成分の組成比率と、前記したFoxの式から各アクリルポリオールのTgを求めた。
合成したアクリルポリオール(1)〜(10)を、固形分濃度が12質量%となるように、イソプロパノール30質量%と水70質量%の混合溶媒(25℃)中に投入した。次いで、系内の撹拌操作を10分間行い、アクリルポリオール(1)〜(10)が溶解しているかを、下記の基準にてアクリルポリオールの溶解性を目視で判断した。表1に評価結果を示した。
○:無色透明で溶液に変化は見られない。
△:溶液がやや微濁を呈する。
×:溶液が白濁しているかアクリルポリオールのゲル化・沈降等が見られる。
また、易接着硬化層の塗布液(固形分濃度:12質量%)についても、上記基準で溶解性を判断し、表3,表4に評価結果を示した。
○:無色透明で溶液に変化は見られない。
△:溶液がやや微濁を呈する。
×:溶液が白濁しているかアクリルポリオールのゲル化・沈降等が見られる。
アクリルポリオールの造膜性を評価するため、合成したアクリルポリオール(1)〜(10)を、固形分濃度が12質量%となるように、イソプロパノール30質量%と水70質量%の混合溶媒(25℃)中に投入して、アクリルポリオール単体の溶解液を調製した後、ポリエステルフィルム(A4100、東洋紡社製)の非易接着面に溶解液をメイヤーバー#5で塗布した。次いで、塗布層(厚み6.5μm)を形成したフィルムサンプルを、温度60℃に設定した熱風循環オーブン中に30秒間静置して、プレ乾燥を行った。その後、フィルムサンプルをオーブンから取り出してプレ乾燥を行った。取り出したフィルム表面を目視にて観察し、下記の基準でランク分けしてアクリルポリオールの造膜性の評価を行った。結果を表1に示した。
○:塗膜に白化が見られない。
△:塗膜に僅かな白化が見られる。
×:塗膜が全体的に白化している。
[タックフリー性]
易接着硬化層の塗布液(固形分濃度:12質量%)を調製後、ポリエステルフィルム(A4100、東洋紡社製)の非易接着面にメイヤーバー#5で塗布する。次いで、塗布層(厚み6.5μm)を形成したフィルムサンプルを、60℃に設定した熱風循環オーブン中に30秒間静置した後、フィルムサンプルをオーブンから取り出し、塗布層の表面を指で触診した。指触により得られた塗膜のベトツキ感を、下記の基準でランク分けしてタックフリー性の評価を行った。
○:ベトツキ感が全くない。
△:僅かにベトツキ感がある(触診時に指先に塗膜成分が付着しない)。
×:ベトツキ感が多分にある(触診時に指先に塗膜成分が付着する)。
易接着硬化層用の塗布液(固形分濃度:12質量%)を調製後、溶媒蒸発を防げるサンプル瓶に保存した。その後、レオメーター(MCR−302、Anton Paar製)とコーンプレート(プレート径:50mm、角度:1°、Anton Paar製)を用いて、せん断速度1000s-1の条件下で塗布液のせん断粘度を測定した。測定は調液直後から48時間後まで一定時間毎に行い、下記式に基づいてせん断粘度の上昇率を算出した。なお、ηdは経時における剪断粘度で、η0は調液直後の剪断粘度である。せん断粘度の上昇率が20%以上となった時点を塗布液のポットライフとみなし、調液から48時間を経ても上昇率が20%未満の場合は、ポットライフは48時間とした。
剪断粘度の上昇率(%)=100×ηd/η0
[延伸適性]
アクリルポリオール自体の延伸適性を評価するため、合成したアクリルポリオール(1)〜(10)を、固形分濃度が12質量%となるように、イソプロパノール30質量%と水70質量%の混合溶媒(25℃)中に投入して、アクリルポリオール単体の溶解液を調製した後、縦延伸のみを行ったポリエステルフィルムの表面に、溶解液をメイヤーバー#5で塗布した。次いで、塗布層(厚み6.5μm)を形成したフィルムサンプルを、温度60℃に設定した熱風循環オーブン中に30秒間静置した後、フィルムサンプルをオーブンから取り出してプレ乾燥を行った。次いで、サンプルを手廻し延伸装置(東洋紡エンジニアリング社製)にセットして、100℃の熱風循環オーブン中に入れ、ゆっくりと延伸操作を行った。延伸前の長さの4倍の長さになるまで延伸操作を行い、延伸装置を熱風循環オーブンから取り出した。その後、延伸後の塗膜を光学顕微鏡(倍率:200倍)にて観察し、下記の基準に従って、延伸によるクラッキングの有無を判断した。
また、易接着硬化層用塗布液(固形分濃度:12質量%)についても、同様の基準で評価し、結果を表3,表4に示した。
○:クラックが全く見られない。
△:クラックがやや見られる(1本〜4本)。
×:5本以上のクラック、もしくは全面にクラックが見られる。
試料とするフィルムを10mm×20mmに切断した後、サンプル片をスライドガラス上に瞬間接着剤で貼り付け、このサンプル片の表面について、ダイナミック超微小硬度計(DUH−211S、島津製作所社製)を用いて、押し込み深さ設定負荷−除荷試験を行った。この測定から、下記式を用いてマルテンス硬さ(HM115)を求めた(n=3の平
均値)。
HM115=1000×F/(26.43×h2)
(F:負荷、h2:押し込み深さ)
測定条件
(1)使用圧子:ダイヤモンド製正三角錐圧子(稜間角度:115゜)
(2)測定モード:押し込み深さ設定 負荷−除荷試験
(3)押し込み深さ:0.05μm
(4)測定雰囲気:25±1℃、65±5%RH
(5)測定n数:3
試料とするポリエステルフィルム塗膜表面に、隙間間隔2mmのカッターガイドを用いて、塗膜層を貫通して基材フィルムに達する100個のマス目状の切り傷をつける。次いで、セロハンテープ(登録商標;ニチバン社製;405番;24mm幅)をマス目状の切り傷面に貼り付け、消しゴムでこすって完全に密着させた。その後、垂直にセロハンテープを塗膜層から引き剥がし、基材フィルムから剥がれた塗膜層のマス目の数を目視で数え、下記の式から密着性を求めた。なお、マス目の中で部分的に剥離しているものも剥がれたマス目として数え、下記の基準でランク分けをした。
○:剥がれたマス目が0個
△:剥がれたマス目が1〜5個
×:剥がれたマス目が6個以上
JIS K 5600−5−4に準拠し、鉛筆引っかき試験機を用いて鉛筆硬度を測定した。試料とするポリエステルフィルム塗膜上に、鉛筆を45°の角度で750gfの荷重を掛けた状態で10mm程度引っかき、傷の付き具合を確認した。測定は5回行い、5回とも傷がなかったときの鉛筆の硬さを、鉛筆硬度とした。
ハードコートポリエステルフィルムを10cm角に切り取って平滑な面に置き、4隅の浮き上がり高さの平均値をカールの高さとして、下記の基準でランク分けをした。
○:4隅のカール平均高さ3mm未満
△:4隅のカール平均高さ3〜5mm
×:4隅のカール平均高さ5mm超
[アクリルポリオール(1)の合成]
撹拌機、還流式冷却器、温度計および窒素吹き込み管を備えた4つ口フラスコに、メチルメタクリレート(MMA)38質量部、ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)100質量部、メタクリル酸(MAA)11質量部およびイソプロピルアルコール(IPA)349質量部を仕込み、撹拌を行いながら80℃までフラスコ内を昇温した。フラスコ内を80℃に維持したまま3時間の撹拌を行い、その後、2,2−アゾビス−2―メチル−N−2−ヒドロキシエチルプロピオンアミドを0.5質量部フラスコに添加した。フラスコ内を120℃に昇温しながら窒素置換を行った後、120℃で混合物を2時間撹拌した。
次いで、120℃で1.5kPaの減圧操作を行い、未反応の原材料と溶媒を除去し、アクリルポリオールを得た。フラスコ内を大気圧に戻して室温まで冷却し、IPA水溶液(水含量50質量%)598質量部を添加混合した。その後、撹拌しながら滴下ロートを用いて、0.5Mの水酸化ナトリウム水溶液を加え、溶液のpHが5.5〜7.5の範囲になるまでアクリルポリオールの中和処理を行い、固形分濃度が20質量%のアクリルポリオール(1)を得た。アクリルポリオール(1)のNMR測定による組成比率、溶解性、造膜性、タックフリー性、延伸適性を表1に併記した。
[アクリルポリオール(2)〜(7)の合成]
表1に示したように、MMA、HEMA、MAA、仕込み時IPA、希釈時IPA水溶液の量を変更した以外は合成例1と同様にして、固形分濃度が20質量%のアクリルポリオール(2)〜(7)を得た。アクリルポリオール(2)〜(7)のNMR測定による組成比率、溶解性、造膜性、タックフリー性、延伸適正を表1に併記した。なお、組成比率は、MMAをl(単位)、HEMAをm(単位)、MAAをn(単位)として表した。
IPA水溶液(水含量70質量%)に、固形分濃度が12質量%となるように表2に示した材料を添加し、撹拌して、易接着硬化層用の塗布液(1)〜(23)を調製した。なお、「エポクロス」、「ケミタイト」は日本触媒社の登録商標であり、「バーノック」はDIC社の登録商標である。
有機溶剤で構成された希釈液(トルエン:メチルエチルケトン:酢酸ブチル=10質量%:45質量%:45質量%)中に、固形分濃度が20質量%となるように、ウレタンアクリレート(BS-577、荒川化学工業製)を100質量部、光開始剤(イルガキュア
184、BASF製)を5質量部溶解させて、ハードコート層用の塗布液(1)を調製した。また、同様の材料と質量部数を用いて、固形分濃度が10質量%および30質量%となるように、ハードコート層用の塗布液(2)と(3)を調製した。
[フィルムの製膜と易接着硬化層用の塗布液の塗工]
フィルム原料ポリマーとして、固有粘度が0.62dl/gで、かつ粒子を実質上含有していないポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂ペレットを、133Paの減圧下、135℃で6時間乾燥した。その後、押し出し機に供給し、約280℃でシート状に溶融押し出しして、表面温度20℃に保った回転冷却金属ロール上で急冷密着固化させ、未延伸PETシートを得た。
この未延伸PETシートを加熱されたロール群および赤外線ヒーターで100℃に加熱し、その後周速差のあるロール群で長手方向に3.5倍延伸して、一軸延伸PETフィルムを得た。
[ハードコート層用の塗布液の塗工]
得られたポリエステルフィルムの易接着硬化層上に、ハードコート層用の塗布液(1)をメイヤーバー#5で塗布した。次いで、塗布層(厚み6.5μm)を形成したフィルムサンプルを、温度60℃に設定した熱風循環オーブン中に30秒間静置した後、フィルムサンプルをオーブンから取り出して乾燥を行った。
次いで、ハードコート層を塗工したポリエステルフィルムを、コンベア型紫外線照射装置(CS30、GSユアサライテック製)内に搬送し、400 mJ/cm2の紫外線照
射を行って、ハードコート層の厚みが1μmで基材フィルムの厚さが50μmであるハードコートポリエステルフィルムを得た。得られたハードコートポリエステルフィルムの物性は、表3に示すとおり良好であった。
表3に示したように、易接着硬化層の塗膜厚みや塗布液の種類を変えた以外は、実施例1と同様にしてハードコートポリエステルフィルムを得た。各塗布液の特性およびフィルムの特性を表3に示した。
表4に示したように、易接着硬化層やハードコート層の塗膜厚みや塗布液の種類を変えた以外は、実施例1と同様にしてハードコートポリエステルフィルムを得た。各塗布液の特性およびフィルムの特性を表4に示した。
Claims (5)
- 少なくとも片面にハードコート層を有するハードコートポリエステルフィルムであって、基材であるポリエステルフィルムとハードコート層との間に水溶性アクリルポリオールと水溶性アミノ樹脂との反応生成物を含む易接着硬化層を有し、前記水溶性アクリルポリオールが、全構成ユニット100モル%中、ヒドロキシ基を有する構成ユニットを40〜80モル%有し、前記水溶性アクリルポリオールと水溶性アミノ樹脂との反応生成物が、水溶性アクリルポリオール100質量部と水溶性アミノ樹脂10〜70質量部の反応生成物であることを特徴とするハードコートポリエステルフィルム。
- 水溶性アクリルポリオールが、カルボキシ基を有している請求項1に記載のハードコートポリエステルフィルム。
- 水溶性アミノ樹脂がアルキル化メラミン樹脂である請求項1又は2に記載のハードコートポリエステルフィルム。
- 易接着硬化層のマルテンス硬さが280〜600N/mm2である請求項1〜3のいずれかに記載のハードコートポリエステルフィルム。
- ハードコート層が、電離放射線硬化型化合物を含む請求項1〜4のいずれかに記載のハードコートポリエステルフィルム。
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