JP2001205179A - ハードコートフィルムの製造方法及びその方法を用いて得られるハードコートフィルム - Google Patents

ハードコートフィルムの製造方法及びその方法を用いて得られるハードコートフィルム

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JP2001205179A
JP2001205179A JP2000012695A JP2000012695A JP2001205179A JP 2001205179 A JP2001205179 A JP 2001205179A JP 2000012695 A JP2000012695 A JP 2000012695A JP 2000012695 A JP2000012695 A JP 2000012695A JP 2001205179 A JP2001205179 A JP 2001205179A
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film
coat film
ultraviolet
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Hirokazu Kano
浩和 狩野
Noriko Kiyoyanagi
典子 清柳
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Nippon Kayaku Co Ltd
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Nippon Kayaku Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】厚膜塗工を行っても、硬化収縮によるカールを
低減することが出来る、ハードコートフィルムの製造方
法を提供すること。 【解決手段】ベースフィルム上に紫外線硬化型樹脂組成
物を塗工し、塗工面の反対側より紫外線を照射した後、
塗工面側より紫外線を照射し硬化させることを特徴とす
るハードコートフィルムの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハードコートフィ
ルムの製造方法及びその方法を用いて得られるハードコ
ートフィルムに関する。更に詳しくはポリエステル、ポ
リカ−ボネ−ト、トリアセチルセルロース、アクリル等
のプラスチックフイルムの表面硬度を向上し、尚且つ硬
化収縮によるカールの少ないハードコートフィルムの製
造方法及びその方法を用いて得られるハードコートフィ
ルムに関する。
【0002】
【従来の技術】現在、プラスチックフイルムは自動車業
界、家電業界、電気・電子業界を始めとして種々の産業
界で大量に使われている。このようにプラスチックフイ
ルムが大量に使われているのはその高い加工性、透明性
等に加えて、軽量、安価、光学特性に優れている等の理
由による。しかしながらガラス等に比較して柔らかく、
表面に傷が付き易い等の欠点を有している。これらの欠
点を改良するために表面にハードコート剤をコーティン
グすることが一般的な手段として行われている。このハ
ードコート剤には、通常シリコン系塗料、アクリル系塗
料、メラミン系塗料等の熱硬化型のハードコート剤が用
いられている。この中でも特にシリコン系ハードコート
剤はハードネスが高く、品質が優れているために多用さ
れてきた。メガネ、レンズなど高付加価値の製品には殆
どこの系統のハ−ドコート剤が使用されている。しかし
ながら、それらのハ−ドコ−ド剤は硬化時間が長く、高
価であり連続的に加工するフィルムのハードコートには
適しているとは言えない。また、シリコン系ハードコー
ト剤に反射防止の為のフィラーを添加する試みもなされ
ているが、このコ−ト剤は加熱硬化型樹脂であるために
加熱時にフィラ−が凝集して失透しやすく、実用上必要
とされる透明性を損なわない範囲の低反射率コ−ト品が
得られていないというのが現状である。
【0003】近年、紫外線硬化型のアクリル系ハードコ
ート剤が開発され、利用されるようになった。紫外線硬
化型ハードコート剤は、紫外線を照射することによって
直ちに硬化して硬い皮膜を形成するために、加工の処理
スピードが速く、またハードネス、耐摩耗性等にも優れ
た性能を持ち、トータルコスト的に安価になるので、今
やハードコート分野の主流に成っている。適用されるプ
ラスチックフィルムとしては、ポリエステルフィルム、
ポリアクリレートフィルム、アクリルフィルム、ポリカ
ーボネートフィルム、塩化ビニルフィルム、トリアセチ
ルセルロースフィルム、ポリエーテルスルフォンフィル
ム等種々のフイルムがあるが、ポリエステルフィルムは
種々の優れた特徴から最も広く使用されているフィルム
の一種である。このポリエステルフィルムは、ガラスの
飛散防止フィルム、あるいは自動車の遮光フィルムとし
て、電子材料的にはタッチパネルとして、液晶ディスプ
レイ、プラズマディスプレイ、フラットテレビあるいは
冷蔵庫等家電製品のハウジングの鉄板にラミネートして
化粧性を向上するために、更にはホワイトボード表面の
フィルムとしてそれぞれ広く用いられている。これらの
用途においては何れもその表面が傷つかないようにする
ためにハードコートを施す必要がある。
【0004】更に近年における、ハードコート剤をコー
ティングしたフィルムを表面に設けたCRT、LCD、
PDPなどの表示体では、フィルム面が平滑になるた
め、反射により表示体画面が見難くなり、目が疲れやす
いと言う問題が生ずるため、用途によっては、表面反射
防止能のあるハードコート処理が必要である。表面反射
防止の方法としては、紫外線硬化型樹脂中に無機フィラ
ーや有機系微粒子のフィラーを分散させたものをフィル
ム上にコーティングし、表面に凹凸をつけて反射を防止
する方法(AG処理)、フィルム上に高屈折率層、低屈
折率層の順に多層構造を設け、屈折率の差で映り込み、
反射を防止する方法(AR処理)、又は上記2つの方法
を合わせたAG/AR処理の方法などがある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように機能性を付
与したハードコートが求められる一方で、ハードコート
本来の目的である硬さを更に向上させる検討は現在も数
多く行われている。しかしながら、ベースフィルムの厚
さが限定される中で、より硬いハードコート剤を開発す
るために、多官能の材料を使用し架橋度を上げる、膜厚
を厚めに設定し、基材の影響を少なくするなどといった
工夫がなされているが、この場合は架橋度のアップ及び
厚膜化によるフィルムのカール、クラックの発生といっ
た別の大きな問題がある。本発明は、上記の欠点を改善
し、硬度を出すために必要な厚膜塗工によるカールの低
減、巻き取り時にクラックの発生しないハードコートフ
ィルムの製造方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記問題を
解決するために鋭意検討の結果、放射線の照射方法を工
夫することにより前記課題が解決出来ることを見出し、
本発明を完成させた。即ち、本発明は、(1)ベースフ
ィルム上に紫外線硬化型樹脂組成物を塗工し、塗工面の
反対側より放射線を照射した後、塗工面側より紫外線を
照射し該紫外線硬化型樹脂組成物を硬化させることを特
徴とするハードコートフィルムの製造方法、(2)ベー
スフィルムの材質がポリエステル、ポリカーボネート、
トリアセチルセルロース、ポリプロピレン、ポリエチレ
ン、アクリル又はポリエーテルスルフォンである(1)
に記載のハードコートフィルムの製造方法、(3)ベー
スフィルムの全光線透過率が50%以上である(1)ま
たは(2)に記載のハードコートフィルムの製造方法、
(4)ベースフィルムの厚さが300μm以下であり、
硬化皮膜層の厚さが50μm以下である(1)ないし
(3)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、(5)(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の製造方法によって得られた
ハードコートフィルム、に関する。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明を詳細に説明する。本発明
の製造方法においては紫外線硬化型樹脂組成物をまず調
製し、これをプラスチックフイルム(ベ−スフイルム)
に塗工する工程を含むが、紫外線硬化型樹脂組成物は、
放射線硬化型(メタ)アクリレート、光硬化開始剤、コ
ロイダルシリカ、重合体、紫外線吸収剤、光安定剤、無
機若しくは有機のフイラ−等の添加剤を含有する組成物
として調製され、これを塗工に適した粘度にすべく溶媒
に希釈して塗工に供される。本発明において使用される
放射線硬化型(メタ)アクリレートとしては、例えばペ
ンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、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
エリスリトールジ(メタ)アクリレート、トリメチロー
ルプロパンジ(メタ)アクリレート、エポキシアクリレ
ート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、1,6
ヘキサンジオールジアクリレート、トリメチロールプロ
パントリアクリレート、ジトリメチロールプロパンテト
ラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレ
ート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペン
タエリスリトールヘキサアクリレート、ビスフェノール
Aジグリシジルエーテルのジアクリレート、ネオペンチ
ルグリコールジグリシジルエーテルのジアクリレート、
1,6ヘキサンジオールジグリシジルエーテルのジアク
リレート等のエポキシアクリレート、多価アルコールと
多価カルボン酸及び/又はその無水物とアクリル酸とを
エステル化することにより得られるポリエステルアクリ
レート、多価アルコール、多価イソシアネート及び水酸
基含有アクリレートを反応させることにより得られるウ
レタンアクリレート、ポリシロキサンポリアクリレート
等がその例として挙げられる。
【0008】これらの紫外線硬化型(メタ)アクリレー
トの使用量(含有量)は、組成物中の固形分全体量を1
00重量部としたとき、50〜90重量部の範囲であ
り、好ましくは60から80重量部の範囲である。
【0009】本発明において紫外線硬化型樹脂組成物を
調製するに当たり使用される光重合開始剤としては特に
制限はなく、例えばイルガキュアー184,907,6
51,1700,1800,819,369(チバ・ス
ペシャルティ・ケミカルズ社製)、ダロキュアー117
3(メルク社製)、エザキュアーKIP150、TZT
(日本シイベルヘグナー社製)、ルシリンTPO(BA
SF社製)、カヤキュアBMS、DETX−S(日本化
薬製)等がその具体例として挙げられる。
【0010】これらの光重合開始剤の使用量(含有量)
は、組成物の固形分全体量を100重量部としたとき、
0.5〜10重量部の範囲であり、好ましくは0.5〜
5重量部であり、更に好ましくは0.5〜3重量部であ
る。前記の光重合開始剤は単独で用いても又は2種以上
混合して用いてもよい。また、分子量が小さく、融点、
沸点の低いものは、熱によりガス化し、後工程に悪影響
を及ぼす場合があるので、その使用量については充分な
注意が必要である。
【0011】また、上記の光重合開始剤は硬化促進剤と
併用することもできる。併用しうる硬化促進剤として
は、例えば、トリエタノールアミン、ジエタノールアミ
ン、N−メチルジエタノールアミン、EPAなどのアミ
ン類、2−メルカプトベンゾチアゾールなどの水素共与
体が挙げられる。これらの硬化促進剤の使用量(含有
量)は組成物の固形分全体量中、0〜5重量部である。
【0012】本発明においては、硬度の向上及びカール
の低減を目的でコロイダルシリカを、又カールの低減を
目的として重合体をそれぞれ紫外線硬化型樹脂組成物中
に含有せしめることが出来る。
【0013】ここにおいて、コロイダルシリカとして
は、溶媒にコロイダルシリカを分散させたコロイド溶液
として、または分散溶媒を含有しない微粉末のコロイダ
ルシリカとして用いることができる。コロイダルシリカ
の分散媒としては、水、メタノール、エタノール、イソ
プロパノール、n−ブタノールなどのアルコール類、エ
チレングリコールなどの多価アルコール類及びその誘導
体、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、ジメチルアセトアミドなどのケトン
類、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類、トルエ
ン、キシレンなどの非極性溶媒、2−ヒドロキシブチル
アクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート,
4−ヒドロキシブチルアクリレートなどのアクリレート
類及びその他の有機溶剤類が使用できる。分散媒の使用
量は、通常コロイダルシリカ100重量部に対し100
〜900重量部である。
【0014】これらのコロイダルシリカは、周知の方法
で製造され市販されているものを用いることができる。
その粒径としては、通常1〜200ナノメ−トル、好ま
しくは5〜100ナノメートル、より好ましくは10〜
30ナノメートルのものが使用しうる。また、コロイダ
ルシリカは、本発明においては、pH=2〜6のものを
使用するのが好ましい。
【0015】これらのコロイダルシリカの使用量(含有
量)は、組成物の固形分全体量を100重量部とした
時、0〜70重量部の範囲であり、好ましくは0〜50
重量部である。
【0016】本発明において、使用しうる重合体の具体
例としては、末端メタクリレートポリメチルメタクリレ
ート、末端スチリルポリメタクリレート、末端メタクリ
ルポリスチレン、末端メタクリレートポリエチレングリ
コール、末端メタクリレートアクリロニトリル−スチレ
ン共重合体、末端メタクリレートスチレン−メチルメタ
クリレート共重合体、シリコーン−アクリル共重合体等
を挙げることができ、その重量平均分子量は5000〜
10000のものが好ましい。
【0017】これら重合体を使用する場合、その使用量
(含有量)は組成物の固形分を100重量部とした時、
0〜30重量部であり、好ましくは、0〜20重量部で
ある。
【0018】また、本発明で使用する紫外線硬化型樹脂
組成物には上記の成分に加え、レベリング剤、消泡剤等
を添加することもできる。更に、紫外線吸収剤、光安定
剤、無機、有機各種フィラー、前記重合体以外のポリマ
ー等を添加し、機能性を付与することも可能である。
【0019】本発明の製造方法においては前記の各成分
を必要により後記する溶媒類を用いて混合し紫外線硬化
型樹脂組成物を調製し、ついでこの紫外線硬化型樹脂組
成物をプラッスチックフイルムに塗工するに適切な粘度
とするために溶媒を使用して希釈する。使用しうる溶剤
の具体例としては、メチルエチルケトン、酢酸エチル、
酢酸ブチル、トルエン、キシレン、シクロヘキサノン、
イソプロパノール等があげられる。これらの溶剤の使用
量(含有量)は、希釈後の塗工液の全重量を100重量
部とした時、好ましくは10〜70重量部、より好まし
くは20〜60重量部である。
【0020】本発明に用いるプラスチックフイルム(ベ
ースフィルム)としては、例えばポリエステル、ポリプ
ロピレン、ポリエチレン、ポリカーボネート、トリアセ
チルセルロース、ポリエーテルスルフォン等が挙げら
れ、全光線透過率としては、50%以上、好ましくは7
0%以上、より好ましくは80%以上のものである。又
ベースフィルムの厚さとしては300μm以下のものが
好ましく、200μm以下のものがより好ましい。
【0021】本発明のハードコートフィルムは、上記の
紫外線硬化型樹脂組成物を前記溶媒に溶解したのち、前
記フィルム基材上に、該樹脂組成物の乾燥後の重量が5
0g/m2以下、好ましくは30g/m2以下(膜厚とし
て:約50μm以下、好ましくは約30μm以下)にな
るように塗布し、乾燥後紫外線により硬化膜を形成させ
ることにより得ることができる。
【0022】上記の紫外線硬化型樹脂組成物から得られ
た塗工液の塗布方法としては、例えばバーコーター塗
工、メイヤーバー塗工、エアナイフ塗工、グラビア塗
工、リバースグラビア塗工、ダイコーター塗工、スロッ
トダイコーター塗工、カーテンフローコーター塗工、オ
フセット印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷などが挙
げられる。
【0023】照射する紫外線は、まず初めに紫外線硬化
型樹脂組成物を塗工した面とは反対側から照射を行いベ
ースフィルム側を最初に硬化させ、続いて塗工面側から
照射することにより表面近くを硬化させることが重要で
ある。
【0024】照射する紫外線の光源としてキセノンラン
プ、高圧水銀灯、メタルハライドランプを有する紫外線
照射装置が使用され、必要に応じて光量、光源の配置な
どが調整されるが、高圧水銀灯を使用する場合、80〜
120W/cmの光量を有したランプ1灯に対して搬送
速度5〜60m/分で硬化させるのが好ましい。
【0025】本発明のハードコートフィルムは、鉛筆硬
度、耐擦傷性、ベースフィルムとの密着性等ハードコー
トつきフイルムとしての基本的な特性は維持したまま、
カールを押さえる上で顕著な改善効果が得られる。
【0026】
【実施例】次に、本発明を実施例により更に具体的に説
明するが、本発明がこれらに限定されるものではない。
尚、実施例において部は重量部を、%は重量%をそれぞ
れ意味する。
【0027】調合例1 ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬
(株)製KAYARAD DPHA)を67.65部、
スチレン−アクリル系重合体(東亞合成(株)製マクロモ
ノマーAN−6S)を11.76部、イルガキュアー1
84(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)を5.
88部、イルガキュアー907(チバ・スペシャルティ
・ケミカルズ社製)を0.74部、酢酸エチル13.7
部を混合し、本発明で使用する紫外線硬化型樹脂組成物
を得た。
【0028】調合例2 ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬
(株)製KAYARAD DPHA)を40.3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 PET−30)を16.1部、ビス
Aエポキシアクリレートを16.1部、スチレン−アク
リル系重合体(東亞合成(株)製マクロモノマーAN−6
S)を8.1部、イルガキュアー184(チバ・スペシ
ャルティ・ケミカルズ社製)を4.9部、酢酸エチル1
4.3部を混合し、本発明で使用する紫外線硬化型樹脂
組成物を得た。
【0029】調合例3 ペンタエリスリトールトリアクリレート(日本化薬
(株)製KAYARADPET−30)とイソフォロン
ジイソシアネートとの反応物を24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KAYAR
AD PET−30)を24部、イルガキュアー184
(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)を2部、ル
シリンTPO(BASF社製)を0.3部、トルエンを
25部、MEK25部を混合し、本発明で使用する紫外
線硬化型樹脂組成物を得た。
【0030】実施例1 調合例1で得られた紫外線硬化型樹脂組成物をトルエン
/MEK=1/1溶剤にて、固形分が50%になるよう
に希釈し、バーコーター(No.30)を用いて両面易
接着処理ポリエステルフィルム(東洋紡製A−4300
/膜厚188μm)に塗布し、80℃の乾燥炉中に1分
間放置後、空気雰囲気下で120W/cmの高圧水銀灯
10cmの距離から30m/分のコンベアースピード
で、塗工面に対して反対側より紫外線を照射した後、塗
工面より前記と同一条件にて紫外線を照射し、硬化皮膜
(約20μm)を有するハ−ドコ−トフィルムを得た。
【0031】比較例1 実施例1同様な操作を乾燥まで行い、空気雰囲気下で1
20W/cmの高圧水銀灯10cmの距離から30m/
分のコンベアースピードで塗工面に紫外線を照射し、硬
化皮膜(約20μm)を有するハ−ドコ−トフィルムを
得た。
【0032】実施例2 紫外線硬化型樹脂組成物として調合例2で得られた紫外
線硬化型樹脂組成物を使用する以外は実施例1と同様に
して硬化皮膜(約20μm)を有するハ−ドコ−トフィ
ルムを得た。
【0033】比較例2 紫外線硬化型樹脂組成物として調合例2で得られた紫外
線硬化型樹脂組成物を使用する以外は比較例1と同様に
して硬化皮膜(約20μm)を有するハ−ドコ−トフィ
ルムを得た。
【0034】実施例3 紫外線硬化型樹脂組成物として調合例3で得られた紫外
線硬化型樹脂組成物を使用する以外は実施例1と同様に
して硬化皮膜(約20μm)を有するハ−ドコ−トフィ
ルムを得た。
【0035】比較例3 紫外線硬化型樹脂組成物として調合例3で得られた紫外
線硬化型樹脂組成物を使用する以外は比較例1と同様に
して硬化皮膜(約20μm)を有するハ−ドコ−トフィ
ルムを得た。
【0036】性能試験 実施例1〜3及び比較例1〜3で得られた各ハ−ドコ−
トフィルムについて次に記載の方法により性能試験を実
施し比較した。 (1)鉛筆硬度測定 JIS K 5400に従い、鉛筆引っかき試験機を用
いて、上記塗工フィルムの鉛筆硬度を測定した。詳しく
は、測定する硬化皮膜(約20μm)を有するフィルム
上に、鉛筆を45度の角度で、上から1Kgの荷重を掛
け5mm程度引っかき、傷の付き具合を確認した。5回
測定を行い、3回以上キズが付かなかった鉛筆の種類で
表した。
【0037】(2)耐擦傷性試験 スチールウール#0000上に200g/cm2の荷重
をかけて10往復させ、傷の発生状況を目視で判定し
た。 評価 ○:傷なし ×:傷発生
【0038】(3)密着性 JIS K 5400に従い、フィルムの表面に1mm
間隔で縦、横11本の切れ目を入れて100個の碁盤目
を作る。市販のセロハンテープをその表面に密着させた
後、一気の剥がした時の剥離せず残存したマス目個数を
表示した。
【0039】(4)硬化収縮によるカール測定 測定する硬化皮膜(約20μm)を有するフィルムを5
cm×5cmにカットし、水平な台上で、浮き上がった
4辺それぞれの高さを測定し、平均値(4辺の高さの合
計/4)を測定値(単位;mm)とした。この時基材自
身のカールは0mmであった。上記評価結果を表1に示
した。
【0040】 表1 性能試験結果 鉛筆硬度 擦傷性 密着性 カール 実施例1 3H ○ 100 3.0 比較例1 3H ○ 100 4.3 実施例2 3H ○ 100 1.8 比較例2 3H ○ 100 2.5 実施例3 4H ○ 100 2.5 比較例3 4H ○ 100 3.5
【0041】表1から明らかなように、本発明のハード
コートフィルムの製造方法を用いて得られるハードコー
トフィルムは、通常の塗工面側から紫外線を照射する方
法に比べ、硬度、密着性は同等であるが、カール性が著
しく改善されるという結果が得られた。
【0042】
【発明の効果】本発明のハードコートフィルムは、ハー
ドコートとしての基本的な特性は維持したまま、カール
を著しく改善することができた。本発明は、高硬度、低
カールを必要とする分野に好適なハードコートフイルム
の製造方法であり、得られたハードコートフィルムは特
にプラスチック光学部品、タッチパネル、フラットディ
スプレイ、フィルム液晶素子等の分野に好適に使用され
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D075 BB42Z BB46Z BB53Z BB92Z CA01 CA02 CA13 DA04 DB33 DB36 DB43 DB48 DB55 DC24 EA07 EA21 EB22 EB24 EB33 EB35 EB38 EB43 4F006 AA02 AA12 AA22 AA35 AA36 AA40 AB24 AB43 BA02 CA04 CA08 DA04 EA03 4F100 AJ06A AK04A AK07A AK12B AK12J AK25A AK25B AK27B AK27J AK41A AK45A AK53B AK54A AK55A AL01B AL05B BA02 CC00B EG002 EH462 EJ082 EJ542 GB32 GB41 GB48 JB14B JK12 JL04

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ベースフィルム上に紫外線硬化型樹脂組成
    物を塗工し、塗工面の反対側より紫外線を照射した後、
    塗工面側より紫外線を照射し該紫外線硬化型樹脂組成物
    を硬化させることを特徴とするハードコートフィルムの
    製造方法
  2. 【請求項2】ベースフィルムの材質がポリエステル、ポ
    リカーボネート、トリアセチルセルロース、ポリプロピ
    レン、ポリエチレン、アクリル又はポリエーテルスルフ
    ォンである請求項1に記載のハードコートフィルムの製
    造方法
  3. 【請求項3】ベースフィルムの全光線透過率が50%以
    上である請求項1または2に記載のハードコートフィル
    ムの製造方法
  4. 【請求項4】ベースフィルムの厚さが300μm以下で
    あり、硬化皮膜層の厚さが50μm以下である請求項1
    ないし3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
  5. 【請求項5】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の製造方法によって得られたハード
    コートフィルム
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