JP6334035B1

JP6334035B1 - カバーフィルム

Info

Publication number: JP6334035B1
Application number: JP2017120040A
Authority: JP
Inventors: 圭佑松原; 隆太斎藤
Original assignee: Gunze Ltd
Current assignee: Gunze Ltd
Priority date: 2017-06-19
Filing date: 2017-06-19
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2037-06-19
Also published as: CN109143422A; KR20180138173A; CN109143422B; TWI712638B; TW201908377A; KR102282813B1; JP2019001134A

Abstract

【課題】耐屈曲性及び適度な表面硬度の両方を充足する屈曲ディスプレイ用のカバーフィルムを提供する。
【解決手段】屈曲ディスプレイ用のカバーフィルムであって、透明の基材フィルムと、前記透明基材フィルムの少なくとも一方の面に形成されたハードコート層と、を備え、前記ハードコート層は、厚みが６〜２３μｍ以下であり、マルテンス硬さが、４８０〜７５０Ｎ／ｍｍ²であり、表面鉛筆硬度が、３Ｈ以上である、カバーフィルム。
【選択図】なし

Description

本発明は、カバーフィルムに関する。

近年、スマートフォンなどのディスプレイの表面を保護する種々のカバーフィルムが提案されている。例えば、特許文献１には、フィルム基材と、その表面に形成されたハードコート層とを有するカバーフィルムが提案されている。

特開２００３−２９２８２８号公報

ところで、近年は、ディスプレイの表面が屈曲（あるいは湾曲した）した屈曲ディスプレイが提案されている。このようなディスプレイでは、表面に配置されるカバーフィルムも屈曲するため、カバーフィルムには、耐屈曲性が要求される。すなわち、カバーフィルムが屈曲したとき、特に、ハードコート層にクラックが生じないことが必要である。また、カバーフィルムには、表面硬度も要求され、表面に簡単に傷が付かないことも必要である。しかしながら、上記特許文献１に記載のカバーフィルムは、これらの要求を満たすほど十分な性能を有していなかった。本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、耐屈曲性及び適度な表面硬度の両方を充足する屈曲ディスプレイ用のカバーフィルムを提供することを目的とする。

項１．屈曲ディスプレイ用のカバーフィルムであって、
透明の基材フィルムと、
前記透明基材フィルムの少なくとも一方の面に形成されたハードコート層と、
を備え、
前記ハードコート層は、
厚みが６〜２３μｍ以下であり、
押し込み深さ０．２５μｍの条件で測定したマルテンス硬さが、４８０〜７５０Ｎ／ｍｍ²であり、
表面鉛筆硬度が、３Ｈ以上である、カバーフィルム。

項２．前記ハードコート層は、（メタ）アクリレート化合物と、ウレタン系樹脂とを含有する、電離放射性硬化型樹脂で形成される、項１に記載のカバーフィルム。

項３．前記（メタ）アクリレート化合物及び前記ウレタン系樹脂を含む混合物の合計１００重量部に対して、前記ウレタン系樹脂が５〜２０重量部である、項２に記載のカバーフィルム。

項４．前記ウレタン系樹脂の分子量は、２０００〜５０００である、項２または３に記載のカバーフィルム。

本発明に係るカバーフィルムによれば、耐屈曲性及び適度な表面硬度の両方を充足することができる。

以下、本発明に係るカバーフィルムの一実施形態について説明する。本発明に係るカバーフィルムは、透明の基材フィルムと、この基材フィルムの少なくとも一方の面に積層されるハードコート層と、を備えている。以下、各部材について、詳細に説明する。

＜１．基材フィルム＞
本発明に係る基材フィルムは、透明の種々の材料で形成することができ、例えば、セルロースアシレート、シクロオレフィンポリマー、ポリカーボネート、アクリレート系ポリマー、ポリエステル、ポリイミドなどで形成することができる。特に、ポリイミドは、屈曲に対して強く、また、屈曲しても癖が付きにくいため、好ましい。また、この基材フィルムには、必要に応じて種々の添加剤を添加することができる。例えば、可塑剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤等の各種添加剤が添加されていてもよい。

基材フィルムの厚みは、例えば、２５μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましく、７５μｍ以上２５０μｍ以下であることがさらに好ましい。厚さが２５μｍ未満であると、ハードコート層の表面において十分な耐擦傷性が得られず、３００μｍより大きいと十分な屈曲耐久性を得ることが困難となるからである。

基材フィルムは、マルテンス硬さ試験で、２００〜６００Ｎ／ｍｍ²の硬さを有するものであることが好ましく、２５０〜５００Ｎ／ｍｍ²の硬さであることがより好ましく、３００〜４５０Ｎ／ｍｍ²の硬さであることがより好ましい。これにより、耐擦傷性が向上する。

マルテンス硬さは、ダイナミック超微小硬度計ＤＵＨ−２１１（株式会社島津製作所）にて測定することができる。圧子として、稜間角１１５度の三角すい圧子を用い、押し込み深さ０．２５μｍ、負荷速度０．１５ｍＮ／ｓｅｃの条件で測定することができる。そして、具体的なマルテンス硬さは、以下の式により算出される値である。
マルテンス硬さ［Ｎ／ｍｍ²］＝荷重［μＮ］／（２４．５×（深さ最大値ｈｍａｘ（μｍ）²）

＜２．ハードコート層＞
次に、ハードコート層について説明する。ハードコート層は、電離放射線硬化型樹脂、光重合開始剤などを含有するハードコート層形成用樹脂組成物を硬化させたものである。また、この組成物には、必要に応じて、後述する添加剤を配合することもできる。

＜２−１．電離放射線硬化型樹脂＞
電離放射線硬化型樹脂とは、電離放射線（紫外線または電子線）により高分子化または架橋反応するラジカル重合性を有する化合物を含み、例えば、構造単位中にエチレン性の不飽和結合を少なくとも１個以上含む化合物、またはこれらの混合物とすることができる。

不飽和結合を１個含む単官能の化合物としては、例えば、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、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレートなどを挙げることができる。

また、不飽和結合を２個含む二官能の化合物としては、例えば、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ノナンジオールジ（メタ）アクリレート、エトキシ化ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、プロポキシ化ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、エトキシ化ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレートなどのジ（メタ）アクリレート等を挙げることができる。

また、不飽和結合を３個以上含む多官能化合物としては、例えば、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリス２−ヒドロキシエチルイソシアヌレートトリ（メタ）アクリレート、グリセリントリ（メタ）アクリレート等のトリ（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、ジペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート等の３官能の（メタ）アクリレート化合物や、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ（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、ジトリメチロールプロパンペンタ（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、ジトリメチロールプロパンヘキサ（メタ）アクリレート等の３官能以上の多官能（メタ）アクリレート化合物や、これら（メタ）アクリレートの一部をアルキル基やε−カプロラクトンで置換した多官能（メタ）アクリレート化合物等の（メタ）アクリレート化合物を挙げることができる。

また、上記（メタ）アクリレート化合物には、ウレタン系樹脂を混合することができる。ウレタン系樹脂としては、例えば、ウレタン（メタ）アクリレート系樹脂を用いることができる。具体的には、例えば、ペンタエリスリトールトリアクリレートヘキサメチレンジイソシアネートウレタンプレポリマー、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートヘキサメチレンジイソシアネートウレタンプレポリマー、ペンタエリスリトールトリアクリレートトルエンジイソシアネートウレタンプレポリマー、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、トルエンジイソシアネートウレタンプレポリマー、ペンタエリスリトールトリアクリレートイソホロンジイソシアネートウレタンプレポリマー、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートイソホロンジイソシアネートウレタンプレポリマーなどを用いることができる。

ウレタン系樹脂の分子量は、１０００〜１００００が好ましく、２０００〜５０００がさらに好ましい。また、分子量の測定方法としては、ＧＰＣ法を用いることができる。

ここで、（メタ）アクリレート化合物とウレタン系樹脂とを含む混合物１００重量部に対し、ウレタン系樹脂は５〜２０重量部であることが好ましい。このうち、ウレタン系樹脂の分子量は、２０００〜５０００であることが好ましい。

＜２−２．光重合開始剤＞
重合開始剤としては、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン等のベンジルメチルケタール類、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン等のα−ヒドロキシケトン類、２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）ブタノン−１等のα−アミノケトン類、ビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチルペンチルフォスフィンオキサイド等のビスアシルフォスフィンオキサイド類、２，２‘−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，４‘，５，５‘−テトラフェニル−１，１‘−ビイミダゾール、ビス（２，４，５−トリフェニル）イミダゾール等のビスイミダゾール類、Ｎ−フェニルグリシン等のＮ−アリールグリシン類、４，４‘−ジアジドカルコン等の有機アジド類、３，３‘，４，４‘−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシカルボキシル）ベンゾフェノン等の有機過酸化物類をはじめ、Ｊ．Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，２，２８３（１９８７）．に記載される化合物を挙げることができる。

具体的には、鉄アレーン錯体、トリハロゲノメチル置換Ｓ−トリアジン、スルフォニウム塩、ジアゾニウム塩、フォスフォニウム塩、セレノニウム塩、アルソニウム塩、ヨードニウム塩等が挙げられる。また、ヨードニウム塩としては、Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，１０，１３０７（１９７７）．に記載の化合物、例えば、ジフェニルヨードニウム、ジトリルヨードニウム、フェニル（ｐ−アニシル）ヨードニウム、ビス（ｍ−ニトロフェニル）ヨードニウム、ビス（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウム、ビス（p −クロロフェニル）ヨードニウムなどのヨードニウムのクロリド、ブロミド、あるいはホウフッ化塩、ヘキサフルオロフォスフェート塩、ヘキサフルオロアルセネート塩、芳香族スルホン酸塩等や、ジフェニルフェナシルスルホニウム（ｎ−ブチル）トリフェニルボレート等のスルホニウム有機ホウ素錯体類を挙げることができる。

＜２−３．添加剤＞
ハードコート層形成用樹脂組成物には、必要に応じて添加剤を配合することができる。例えば、レベリング、表面スリップ性、低水接触角性等を付与するシリコーン系、フッ素系の添加剤（例えば、レベリング剤）を挙げることができる。このような添加剤を配合することにより、ハードコート層の表面の耐擦傷性を向上することができる。また、光重合の際に、紫外線を利用する場合は、上述した添加剤の空気界面へのブリードによって、酸素による樹脂の硬化阻害を低下させることができる。したがって、低照射強度条件下においても有効な硬化度合を得ることができる。これらの添加剤の配合量は、ハードコート層形成用樹脂組成物１００重量部に対し、０．０１〜０．５重量部とすることができる。

＜３．ハードコート層の物性＞
ハードコート層の厚みは、６μｍ以上２３μｍ以下であり、８μｍ以上１４μｍ以下であることがさらに好ましい。これは、６μｍ未満であると、十分な表面鉛筆硬度が得られず、また、２３μｍを超えると屈曲性の点で好ましくないからである。

ハードコート層は、マルテンス硬さ試験で、４８０〜７５０Ｎ／ｍｍ²の硬さを有するものであることが好ましく、５００〜６５０Ｎ／ｍｍ²以上の硬さであることがさらに好ましい。これは、４８０Ｎ／ｍｍ²より小さいと次に説明する鉛筆硬度が低下し、７５０Ｎ／ｍｍ²より大きいと屈曲性が低下するからである。マルテンス硬さは、上述した方法で測定することができる。

ハードコート層の膜厚が薄い場合でも高い表面硬度を発現するためには、ハードコート層は、基材フィルムのマルテンス硬さと同等である必要がある。この観点から、マルテンス硬さの比（ハードコートのマルテンス硬さ／基材フィルムのマルテンス硬さ）は、０．８〜３．８であることが好ましく、０．９〜３．０であることがより好ましく、１．０〜２．５であることがさらに好ましい。

また、ハードコート層は、ＪＩＳ５６００−５−４（１９９９）で規定する表面鉛筆硬度試験で、３Ｈ以上であることが好ましい。

また、上記のようなフィルム基材及びハードコート層によって形成されたカバーフィルムは、円筒形マンドレル法（ＪＩＳＫ５６００−５−１）に基づき屈曲させた後、直径が６ｍｍ以上の円筒でハードコート層にクラックが生じないことが好ましい。

＜４．カバーフィルムの製造方法＞
本発明に係るカバーフィルムの製造方法は、特には限定されないが、例えば、上記基材フィルムに、ハードコート層形成用樹脂組成物を塗布し、これを乾燥させた後、光重合により硬化させることで、カバーフィルムを得ることができる。

ハードコート層形成用樹脂組成物の基材フィルムへの塗布方法としては、例えば、ロールコーター、リバースロールコーター、グラビアコーター、ナイフコーター、バーコーター等の公知の方法を採用することができる。

塗布されたハードコート層形成用樹脂組成物を乾燥させる方法は特に限定されない。例えば、ハードコート層形成用樹脂組成物が塗布された基材フィルムを乾燥器内を通過させる方法が挙げられる。このときの乾燥温度は、例えば、４０〜１００℃であることが好ましい。

また、この塗膜の硬化には、電離放射線源として紫外線を使用することが好ましく、高圧水銀灯、低圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、カーボンアーク、キセノンアーク等の光源を利用することができる。

＜５．特徴＞
本実施形態に係るカバーフィルムによれば、屈曲耐久性と表面硬度を両立することができる。したがって、屈曲ディスプレイ用のカバーフィルムとして好適に用いることができる。

次に、本発明の実施例について説明する。但し、本発明は、以下の実施例に限定されない。

＜１．実施例及び比較例の作製＞
以下では、実施例１〜７及び比較例１〜４に係るカバーフィルムの作製について説明する。

まず、基材フィルムとして、５０μｍ厚のＰＥＴフィルム（東レ株式会社製Ｕ４８３）を準備した。次に、（メタ）アクリレート化合物を含有するハードコート塗料（荒川化学株式会社製ビームセット９０７）及びウレタン（メタ）アクリレート系樹脂を含有するＲ−１３０２ＸＴ（第一工業製薬株式会社製）を合計１００重量部（表１参照）と、フッ素系添加剤（エボニック・インダストリーズ株式会社製ＴＥＧＯｒａｄ２３００）を１重量部と、を混合したハードコート層形成用樹脂組成物を準備した。そして、以下の厚みとなるように、ハードコート層形成用樹脂組成物を、基材フィルムの一方面に、ワイヤーバーコータを用いて塗工した。その後、ハードコート層形成用樹脂組成物を、８０℃で２〜５分間の熱処理で希釈溶媒を乾燥させた後、ＵＶ照射装置（ヘレウス株式会社製）を用いて２００ｍＪ／ｃｍ²の積算光量で硬化させた。

また、実施例及び比較例に係るハードコート層のマルテンス硬さは、以下の表２の通りであった。マルテンス硬さは、ガラス板上に、ハードコート層形成用樹脂組成物を塗布して上述したようにハードコート層を形成した上で測定した。

＜２．耐屈曲性評価試験＞
上記のように作製した実施例及び比較例から、レーザーカット装置（ＧＣＣ社製ＳｐｉｒｉｔＧＸ３０Ｗ）を用いて２×１０ｃｍの小片を切り出し、円筒形マンドレル法（ＪＩＳＫ５６００−５−１）に基づき屈曲させた後、ハードコート層にクラックが生じているか否かを目視で観察した。用いた円筒の径は、２ｍｍ，３ｍｍ，４ｍｍ，５ｍｍ，６ｍｍ，１０ｍｍであり、以下の表３に示すように、ハードコート層にクラックが生じなかったものをＡ，生じたものをＢとした。

＜３．鉛筆硬度評価試験＞
実施例及び比較例のハードコート層に対し、ＪＩＳ−Ｋ５６００−５−４に準拠する表面鉛筆硬度試験を行った。すなわち、ハードコート層の表面に７５０ｇの荷重をかけた硬度２Ｈから４Ｈの鉛筆（三菱ＵＮＩ）を順に用い、試験を行った。そして、ハードコート層の表面のキズによる外観の変化を目視で評価した。以下の表４では、傷がつかなった鉛筆硬度を示している。

＜４．考察＞
上記のように、耐屈曲性評価試験においては、実施例はいずれも直径が６ｍｍ以上の円筒を用いた試験でハードコート層にクラックが生じなかった。一方、比較例１，４は、直径が６ｍｍの円筒を用いた試験でハードコート層にクラックが生じた。特に、比較例１はマルテン硬さが大きく、比較例４はハードコート層の厚みが大きいことがクラックを生じさせると考えられる。したがって、実施例に係るカバーフィルムは、曲率半径の小さい曲面を有する屈曲ディスプレイにおいても好適に用いることができることが分かった。

また、表面鉛筆硬度試験においては、実施例はいずれも３Ｈの鉛筆で傷が生じなかった。これに対し、比較例２，３は、２Ｈの鉛筆で傷が付いた。特に、比較例２はマルテンス硬さが低く、比較例３はハードコート層の厚みが小さいことが表面硬度が低い要因であると考えられる。

以上より、実施例は、いずれも耐屈曲性を有し、さらに適度な表面硬度を兼ね備えたカバーフィルムであることが分かった。

Claims

屈曲ディスプレイ用のカバーフィルムであって、
透明の基材フィルムと、
前記透明基材フィルムの少なくとも一方の面に形成されたハードコート層と、
を備え、
前記ハードコート層は、
厚みが６〜１７μｍであり、
押し込み深さ０．２５μｍの条件で測定したマルテンス硬さが、５２１〜７５０Ｎ／ｍｍ²であり、
表面鉛筆硬度が、３Ｈ以上である、カバーフィルム。
屈曲ディスプレイ用のカバーフィルムであって、
透明の基材フィルムと、
前記透明基材フィルムの少なくとも一方の面に形成されたハードコート層と、
を備え、
前記ハードコート層は、
厚みが６〜２３μｍであり、
押し込み深さ０．２５μｍの条件で測定したマルテンス硬さが、５２１〜７５０Ｎ／ｍｍ ² であり、
表面鉛筆硬度が、３Ｈ以上であり、
前記基材フィルムのマルテンス硬さに対する、前記ハードコートのマルテンス硬さが、０．８〜３．８である、カバーフィルム。
前記ハードコート層は、（メタ）アクリレート化合物と、ウレタン系樹脂とを含有する、電離放射性硬化型樹脂で形成される、請求項１または２に記載のカバーフィルム。
前記（メタ）アクリレート化合物及び前記ウレタン系樹脂を含む混合物の合計１００重量部に対して、前記ウレタン系樹脂が５〜２０重量部である、請求項３に記載のカバーフィルム。
前記ウレタン系樹脂の分子量は、２０００〜５０００である、請求項３または４に記載のカバーフィルム。