JP2014121829A - 高硬度ハードコートフイルム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、プラスチックフイルムの片面又は両面に、少なくとも、樹脂からなるハードコート層が順次形成されているハードコートフイルムにおいて、プラスチックフイルムとハードコート層との間に、金属ハロゲン化物及び/又は金属酸化物からなる機能層を形成すること、並びに機能層が連続膜になっていることを特徴とする高硬度ハードコートフイルムである。
【選択図】なし
Description
当該ハードコートフイルムは、スマートフォンやゲーム機等に使用されるタッチパネル、化粧板、電機製品等をはじめとする各種筐体の表面材、窓貼り用フイルム、ミラー等様々な用途の各種製品に、主に表面保護を目的として使用されている。
そして、従来から、ハードコート層と該ハードコート層上に形成する印刷層や接着剤層との密着性を向上する目的で、ハードコート層と印刷層や接着剤層との間に、無機物質からなる透明薄膜を形成することが知られている。
また、透明薄膜に使用する無機物質としては、Ag、Al、Au、Cd、Co、Fe、Li、Mg、Mn、Ni等の金属、Ge、Si、Sb等の半金属、及びこれらの酸化物、ハロゲン化物(具体的には、SiO、PbO、SnO2、ZnS、CdS、MgF2、LiF)などが記載されている。
そして、透明薄膜の膜厚(厚さ)としては、10〜500Å(1〜50nm)程度、特に不連続な状態の薄膜となる50〜200Å(5〜20nm)程度が好ましい旨も記載されている。
尚、使用する無機物質の種類によっては、厚さが200〜500Å(20〜50nm)の範囲であっても、不連続な状態の薄膜となることが一般的に知られている。
(1)透明薄膜は、硬質基材表面(ハードコート層表面)に形成されているため、ハードコート層と、透明薄膜上に形成される印刷層や接着剤層との密着性を向上させることはできたが、プラスチックフイルムとハードコート層との間の密着性を向上させることはできず、両者間の密着性は非常に悪いものであった。
(2)従って、ハードコート層自体が本来有する硬度を発現することはできなかった。詳細には、ハードコート層の硬度を測定する指標のひとつである鉛筆硬度試験(JIS K 5600−5−4)で、ハードコート層側から上記シートの硬度を測定すると、プラスチックフイルムとハードコート層間の密着性が非常に悪いため、鉛筆で引っ掻いた際に、ハードコート層がプラスチックフイルムから容易に剥離してしまい、測定結果としては、見かけ上、ハードコート層自体の硬度以下の硬度となってしまい、ハードコート層自体が本来有する硬度を発現することはできないものであった。
すなわち、透明薄膜の厚さが、10〜500Å(1〜50nm)程度であり、比較的厚さが薄く不連続な状態の薄膜となりやすいため、
(3)プラスチックフイルム上に直接ハードコート層が形成されているハードコートフイルムに比べると、プラスチックフイルムとハードコート層間の密着性は向上するものの、やはり十分な密着性を得ることができない問題があった。
(4)従って、やはりハードコート層自体が本来有する硬度を発現することはできなかった。
(5)また、上記問題に加えて、プラスチックフイルム自体の硬度はそもそもハードコート層より低く、その影響も受けるため、一般的には、ハードコートフイルムに所望の硬度を付与するためには(ハードコートフイルムに形成した際のハードコート層を所望の硬度とするためには)、ハードコート層自体の硬度を、あらかじめハードコートフイルムの所望の硬度以上に硬く(高硬度に)しておく必要があり、ハードコート層に使用できる樹脂が、高硬度でかつ高価な特定の樹脂に限定されてしまう問題があった。
(6)上記問題は、透明薄膜が薄くなるほど顕著であった。
[2]本発明は、機能層の厚さが100〜1000nmである上記[1]記載の高硬度ハードコートフイルムである。
[3]本発明は、機能層が金属フッ化物からなるものである上記[1]又は[2]何れか記載の高硬度ハードコートフイルムである。
[4]本発明は、機能層がフッ化マグネシウムからなるものである上記[1]〜[3]何れか記載の高硬度ハードコートフイルムである。
[5]本発明は、ハードコート層の樹脂がアクリル系紫外線硬化型樹脂からなる上記[1]〜[4]何れか記載の高硬度ハードコートフイルムである。
1.プラスチックフイルムとハードコート層間の密着性が優れている。
2.硬度が不十分なプラスチックフイルムを使用しても、その影響をほとんど受けることなく、機能層自体の有する硬度と上記密着性との相乗効果により、ハードコート層自体が本来有する硬度以上の硬度を発現することができる優れたハードコート性を有する。
3.機能層の厚さを100〜1000nmの範囲としておけば、密着性及びハードコート性の点からより好ましい。
4.機能層を金属フッ化物からなるもの、さらにフッ化マグネシウムからなるものとしておけばさらに好ましい。
5.ハードコート層の樹脂をアクリル系紫外線硬化型樹脂としておけば、密着性及びハードコート性の点から万全である。
プラスチックフイルムの厚さは、25〜500μmが好ましい。
プラスチックフイルムの厚さが、25μmより薄いと、本発明の高硬度ハードコートフイルムの製造工程、あるいは本発明の高硬度ハードコートフイルムを使用して各種製品を製造する製造工程等で、しわや折れが発生するなど取り扱いが困難となる場合や、本発明の高硬度ハードコートフイルムの製造工程時の熱によりプラスチックフイルムが熱収縮し、本発明の高硬度ハードコートフイルムの外観が悪くなる場合があるので好ましくない。
また、プラスチックフイルムの厚さが、500μmより厚いと、長尺、ロール状での加工が困難となりやすく、さらにコストアップとなるので好ましくない。
このように機能層を連続膜とすることで、上記した通り、プラスチックフイルムとハードコート層間の密着性が向上するとともに、機能層自体の有する硬度と上記密着性との相乗効果により、ハードコート層自体が本来有する硬度以上の硬度を発現することができる優れたハードコート性を、本発明の高硬度ハードコートフイルムに付与する役割を果たすことができるものである。
詳細には、金属ハロゲン化物のみからなる薄膜層、金属酸化物のみからなる薄膜層、又は金属ハロゲン化物及び金属酸化物からなる薄膜層が1層形成されている場合はもちろん、上記の各薄膜層を適宜組み合わせて複数層積層した場合も含まれる。
また、金属酸化物としては、Al、Ce、Cr、Ga、Si、Ti、Y、Zn等の金属の酸化物が使用できる。
機能層の厚さが、100nmより薄いと、不連続な状態の薄膜となりやすく、機能層としての上記役割を果たすことが困難となる場合があるため好ましくない。
機能層の厚さが、1000nmより厚いと、プラスチックフイルムとの密着性が悪くなり、結果的に本発明の高硬度ハードコートフイルムが所望の硬度を得られない場合があるため好ましくない。
機能層の厚さは、100〜1000nmが好ましく、特に200〜600nmの範囲であれば、密着性及びハードコート性の点から万全である。
また、機能層を複数層積層とした場合には、上記機能層の好ましい厚さは、機能層を構成する各層の厚さではなく、積層した機能層全体の厚さであり、機能層を構成する各層の厚さは、各層に使用する材料の種類や各層の組み合わせ等により適宜決定すればよい。
また、機能層を複数層積層とした場合には、機能層の前記役割を果たせる範囲であれば、必ずしも機能層を構成する全ての層が連続膜である必要はなく、機能層を構成する各層のうち、少なくとも1層が連続膜である場合など、機能層が全体として連続膜となっていればよい。
本発明の高硬度ハードコートフイルムは、前記した通り、機能層自体の有する硬度と前記密着性との相乗効果により、ハードコート層自体が本来有する硬度以上の硬度を発現することができ、本発明の高硬度ハードコートフイルムに優れたハードコート性を付与することができる。
従って、ハードコート層に使用する樹脂は、あらかじめ本発明の高硬度ハードコートフイルムの所望の硬度以上に硬く(高硬度に)しておく必要がなく、使用する樹脂を本発明の高硬度ハードコートフイルムの所望の硬度以下の樹脂とした場合でも、本発明の高硬度ハードコートフイルムとしての所望のハードコート性を満足することができるため、使用できる樹脂の種類の選択肢を広げることが可能となる。
ハードコートの厚さが、1μmより薄いと、ハードコート層としての上記役割を果たすことが困難となる可能性があるため好ましくない。
ハードコート層の厚さが、30μmより厚いと、ハードコート層自体がもろくなりやすく、特に、屈曲性に対する耐性が悪くなるため、本発明の高硬度ハードコートフイルムを曲面を有する成形品に使用するなど屈曲性を必要とする用途に使用する場合に、ハードコート層にクラックが生じる場合があるため好ましくない。
さらに、本発明の高硬度ハードコートフイルムの硬度を鉛筆硬度8H〜9H程度の非常に高硬度にするためには、ハードコート層の厚さは、5〜25μmが好ましく、特に15〜20μmの範囲であれば万全である。
使用する樹脂及び金属の種類や厚さは、所望の密着性により適宜決定すればよい。
厚さ100μmのポリエチレンテレフタレートフイルム(鉛筆硬度:F)の片面に、フッ化マグネシウムを使用して抵抗加熱方式の真空蒸着法により、厚さ100nm、200nm、400nm、600nm、及び1000nmのフッ化マグネシウム薄膜層(機能層)をそれぞれ形成し、次に、当該フッ化マグネシウム薄膜層上に、リバースコート法により、下記の塗料をそれぞれコーティングした後、紫外線により硬化させて、厚さ20μmのハードコート層を形成し、実施例1〜5の本発明の高硬度ハードコートフイルムを得た。
<ハードコート層の塗料>
紫外線硬化型樹脂(DPHG:ジペンタエリスリトールペンタ及びヘキサアクリレート)
:25 重量部
光重合開始剤 :1.5重量部
コロイダルシリカ(20%分散液) :10 重量部
溶剤(MEK) :25 重量部
溶剤(MIBK) :10 重量部
フッ化マグネシウム薄膜層(機能層)を形成しなかったこと以外は、実施例1〜5と同様にして、比較例1のハードコートフイルムを得た。
フッ化マグネシウム薄膜層(機能層)の厚さを、それぞれ50nm、及び2000nmとしたこと以外は、実施例1〜5と同様にして、それぞれ比較例2、3のハードコートフイルムを得た。
縦100mm、横100mm、厚さ5mmのガラス板(鉛筆硬度:9H)上に、実施例1〜5で使用した塗料を使用し、実施例1〜5と同様にしてハードコート層を形成し、ガラス板上にハードコート層が形成された積層体を得た。
(評価試料)実施例1〜5で得られた本発明の高硬度ハードコートフイルム、及び比較例1〜3で得られたハードコートフイルムをそれぞれ、縦75mm、横150mmに切り取ったものを9枚ずつ準備して試料とした。参考例の積層体については、9枚準備して試料とした。
(評価方法)JIS K 5600−5−4に準じて、ハードコート層表面側から、鉛筆硬度を1試料につき測定箇所を変えて3回測定した。この測定作業を、鉛筆硬度を1H〜9Hまで変化させて、そのたびに試料を替えてそれぞれ測定した。
測定作業後の試料のハードコート層表面を目視にて評価し、3回の測定全てでハードコート層にキズの発生が見られなかったものを◎、3回の測定のうち2回でハードコート層にキズの発生が見られなかったものを(1回キズの発生が見られたものを)○、3回の測定のうち1回でハードコート層にキズの発生が見られなかったものを(2回キズの発生が見られたものを)△、3回の測定全てでハードコート層にキズの発生が見られたものを×とした。
また、表1の鉛筆硬度の判定欄は、鉛筆硬度1H〜9Hそれぞれについて、○以上のものを合格とし、○(合格)となった鉛筆硬度のうち、一番高い鉛筆硬度を記したものである。
(評価結果)表1
(評価試料)実施例1〜5で得られた本発明の高硬度ハードコートフイルム、比較例1〜3で得られたハードコートフイルムをそれぞれ、縦75mm、横150mmに切り取ったものを1枚ずつ準備して試料とした。参考例の積層体については1枚準備して試料とした。
(評価方法)
幅24mmのセロハンテープ(ニチバン社製 LP−24)を、試料のハードコート層表面に貼り、180°剥離して、ハードコート層の剥離状態を目視にて評価し、ハードコート層の剥離が全く見られなかったものを○、一部で剥離が見られたものを△、かなりの部分で剥離が見られたものを×とした。
(評価結果)表2
すなわち、比較例1〜3のハードコートフイルムは、密着性試験でハードコート層の一部剥離が見られ、密着性に劣るものであった。
そのため、鉛筆硬度試験でも、鉛筆硬度が3H又は4Hであり、硬度が低く、ハードコート性に劣ることもわかった。
また、参考例の積層体は、比較例1のハードコートフイルムに使用したプラスチックフイルムに替えてガラス板を使用した構成となっているが、比較例1のハードコートフイルムと比較しても密着性に非常に劣り、その結果、ガラス板自体の硬度を全く活かすことができず、ガラス板の硬度(鉛筆硬度9H)よりもはるかに低い硬度(鉛筆硬度4H)を示し、結果としてハードコート性に劣るものであった。
これに対し、実施例1〜5の本発明の高硬度ハードコートフイルムは、鉛筆硬度が8H又は9Hであり、硬度が非常に高く、ハードコート性に非常に優れていることがわかる。
このことは、実施例1〜5の本発明の高硬度ハードコートフイルムの密着性が非常に優れていること、並びに機能層であるフッ化マグネシウム薄膜層自体の硬度との相乗効果であると考えられる。
Claims (5)
- プラスチックフイルムの片面又は両面に、少なくとも、樹脂からなるハードコート層が順次形成されているハードコートフイルムにおいて、プラスチックフイルムとハードコート層との間に、金属ハロゲン化物及び/又は金属酸化物からなる機能層を形成すること、並びに機能層が連続膜になっていることを特徴とする高硬度ハードコートフイルム。
- 機能層の厚さが100〜1000nmである請求項1記載の高硬度ハードコートフイルム。
- 機能層が金属フッ化物からなるものである請求項1又は2何れか記載の高硬度ハードコートフイルム。
- 機能層がフッ化マグネシウムからなるものである請求項1〜3何れか記載の高硬度ハードコートフイルム。
- ハードコート層の樹脂がアクリル系紫外線硬化型樹脂からなる請求項1〜4何れか記載の高硬度ハードコートフイルム。
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