(57)【要約】【課題】本発明の目的は、紫外線処理された基材において、該基材内部を劣化のない基材を提供する。また、基材の紫外線処理において、該基材内部を劣化のない紫外線処理の方法を提供することにある。【解決手段】紫外線処理された基材であって、基材の表面に対する法線からの角度αが４５度以上にて紫外線を照射されてなることを特徴とする基材を提供するものである。これにより、基材を紫外線により劣化させずに、基材の表面を紫外線処理することができるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線処理された基材であって、基材の表面に対する法線からの角度αが４５度以上にて紫外線を照射されてなることを特徴とする基材。
【請求項２】
基材の表面に対する法線からの角度αが４５度以上にて紫外線を照射することを特徴とする基材の紫外線処理方法。
【請求項３】
請求項１記載の基材の少なくとも片面に機能層を積層したことを特徴とする積層体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構成中にプラスチックを含む基材の表面を紫外線処理に関する技術であり、基材を紫外線により劣化させずに、基材の表面を紫外線処理する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、表面に薄膜やハードコートもしくは接着剤を積層もしくは塗布させて、様々な機能を持たせた高付加価値のガラス基材またはプラスチックフィルム基材がある。例えば、高屈折率物質および低屈折率物質を光学理論に基づき積層させて反射率及び透過率を調整した基材や、導電性を有する酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫等を積層させることで導電性、電磁波遮蔽、帯電防止を付与した基材、また、酸化珪素、酸化マグネシウムを積層させたガスバリア基材が商品化されている。このように多岐の分野で使用目的に合った機能層を積層させた基材が使用されている。
【０００３】
これらの積層方法としては、乾式の方法としては、蒸着、スパッタリング、及びＣＶＤ等が挙げられ、湿式としてはスピンコート、ダイコート、転写コート、及びグラビアコートが挙げられる。あらかじめ、機能層を積層させたフィルムをガラス基材やプラスチック基材の上に接着剤を用いて接着させている場合も有る。機能層を基材上へ積層させる際に密着等の機械強度が製品として不充分の時には、基材上に機能層を積層させる前に、コロナ放電処理、紫外線照射処理、火炎処理、及びプラズマ処理等の処理により基材を表面改質し、基材と機能層の密着性を向上させる手法が一般的にある。
【０００４】
一般にこれらの処理方法は、ガラス等の無機基材に対しては洗浄により密着性を向上しており、プラスチック基材では、洗浄及び表面改質によるものといわれている。特に、基材がプラスチックの場合には、これら高分子基材の表面エネルギーが低いため、高分子と機能層の組み合わせではそのまま積層させると直ちに剥離が生ずることもあり、基材の積層前のこれら処理は重要である。
前述の処理方法の中で紫外線処理は他の装置よりも比較的安価、簡単にて設置することが可能であり、しかも環境に対してクリーンな処理方法である。大気中にて基材表面に紫外線を照射すると、紫外線により発生した活性酸素による有機物の酸化反応、または、紫外線による有機物の分解により汚れを除去できる。その上に機能層を積層させるときにガラス基板の場合には表面の洗浄による密着性の向上が期待できる。更に、基材がプラスチックの場合には洗浄効果の他に、活性酸素により極性のある親水性の高いＯＨ、Ｃ−Ｏ、Ｃ＝Ｏ、ＣＯＯ、ＣＯＯＨなどの密着性に寄与する官能基が表面に形成され、結果として、洗浄及び改質の両方の効果により密着性が向上する。
【０００５】
しかしながら、高分子等の有機物基材、もしくはガラス基材でも有機物等が積層されている基材では、紫外線による有機物の重合もしくは分解によるひび割れ、硬度の低下、または変色等が発生し、外観不良または性能低下が発生することがあり、求める密着性または洗浄に十分な紫外線量を照射することができない場合がある。さらに、ガラス基材でも裏面にプラスチックがコーティングもしくは貼り合わせている場合にも同様に、ガラス基材を紫外線が透過してしまい前述と同様な問題が生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、紫外線処理された基材において、該基材内部を劣化のない基材を提供する。また、基材の紫外線処理において、該基材内部を劣化のない紫外線処理の方法を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、紫外線処理された基材であって、基材の表面に対する法線からの角度αが４５度以上にて紫外線を照射されてなることを特徴とする基材である。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、基材の表面に対する法線からの角度αが４５度以上にて紫外線を照射することを特徴とする基材の紫外線処理方法である。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１記載の基材の少なくとも片面に機能層を積層したことを特徴とする積層体である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態について詳細に説明する。
基材（１）としては、用途に応じて様々なものを用いることができ、またその形態もフィルム状のものや成形体など特に限定するものではない。
プラスチック基材としては、ポリエチレンレテフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアクリル（ＰＭＭＡ）、ナイロン（Ｎｙ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリ塩化ビニール（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、トリアセチルセルロール（ＴＡＣ）等のフィルムおよびシートなどが汎用されている。また、基材（１）として、プラスチック支持体上にハードコート性の紫外線硬化樹脂を積層したものを用いてもよい。
また、ガラス基材ならば、石英ガラス、ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス等のシートが汎用されている。
また、基材（１）は単層からなっていてもよいし、複数の層からなっていてもよい。
【００１１】
本発明では、基材の表面に対する法線からの角度αが４５度以上にて紫外線を照射することを特徴としている。通常、紫外線処理を行う際には基材表面に対する法線からの角度αは０度近くであり、プラスチックを含む基材に紫外線処理を行うと、前述のように紫外線によるプラスチックの重合もしくは分解によるひび割れ、硬度の低下、変色等が発生することがある。
そこで、以下の原理を用いて表面の法線に対する角度が大きくとることにより、プラスチック内部の紫外線照射量を減らして、処理をする表面に強力に紫外線を照射することができる。特に内部のプラスチックを紫外線により劣化させないために、紫外線処理装置において可能な限り処理表面の法線に対する紫外線の入射角度が大きいほうがよい。
【００１２】
紫外線含む光が基材に入射したときの反射率及び透過率は、入射する媒質（ここでは空気層）の屈折率と入射した媒質（紫外線処理する基材）の屈折率及び消衰係数、そして基材への紫外線入射角によって決定される。表面に対する法線から光の入射する角度αを傾けた時の反射率は、例えば、波長３５０ｎｍにおける屈折率が１．５の基材では、Ｓ偏光は表面の法線に対する角度αが４５度付近から、また、Ｐ偏光は表面の法線に対する角度αが７０度付近から０度の時よりも反射率が増大するようになる。そして、Ｐ偏光及びＳ偏光の平均の反射率は４５度付近から急激に増大し、およそ８５度を超えると反射率は５０％を超え、９０度近くにて最大になる。よって、効果が出始める紫外線入射角度は４５度からであり、紫外線の基材表面に対する法線からの入射角度αの望ましい値は７０〜８９度、更に望ましくは８５〜８９度の範囲である。
【００１３】
本発明における紫外線処理は一般的な用法と同様に、洗浄させたい面もしくは密着強度を向上させたい界面に処理することが望ましい。紫外線光源は低圧水銀ランプ、及びエキシマーランプ、エキシマーレーザー等が良く、特に、効率的に活性酸素を生成する低圧水銀ランプが望ましい。
【００１４】
この紫外線処理方法により基材の内部を劣化させずに基材表面の紫外線処理が行われ、該基材の洗浄や該基材上に積層させる層の密着性の向上が図れる。
【００１５】
本発明では、少なくとも基材（１）の片面に機能層を積層することができる。機能層としては、ハードコート層、反射防止層、導電層、帯電防止層、電磁波シールド層、防汚層などを設けることができる。また、これら機能層と基材との間にアンカー層などを設けてもよい。
【００１６】
ハードコート層としては、活性エネルギー線硬化樹脂や熱硬化性の樹脂が使用でき、特に紫外線硬化型であるアクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリル酸エステル類、メタクリルアミド類等のアクリル系や有機珪素系の樹脂や、熱硬化型のポリシロキサン樹脂が好適である。
【００１７】
反射防止層のような反射率及び透過率を調整した機能を付与させることを目的とする場合には、膜厚及び薄膜の積層順序を光学理論に基づいて組み合わせ設計される。例えば、屈折率１．５の基材における波長λ＝５５０ｎｍの光の反射率を下げる場合、酸化ジルコニウム（屈折率＝２．０〜２．３、光学膜厚［屈折率に幾何学膜厚を乗じた値］＝４０）／酸化ケイ素（屈折率＝１．４５〜１．４８、光学膜厚＝１８０ｎｍ）の様な膜厚構成にすると反射防止機能を得ることができ、屈折率１．５の基材における波長λ＝５５０ｎｍの光の反射率を上げる場合、酸化ジルコニウム（屈折率＝２．０〜２．３、光学膜厚＝１５０ｎｍ）／酸化ケイ素（屈折率＝１．４５〜１．４８、光学膜厚＝１００ｎｍ）／酸化ジルコニウム（屈折率＝２．０〜２．３、光学膜厚＝１５０ｎｍ）の様な膜厚構成にすると反射機能を得ることができる。
薄膜を形成する化合物として、例えば無機化合物では、チタン、ジルコニウム、タンタル、亜鉛、インジウム、ハフニウム、セリウム、錫、ニオブ、ケイ素、アルミニウムの酸化物、窒化物、及び酸窒化物、並びにフッ化マグネシウムの少なくとも１種、若しくは２種以上から選ばれる混合物等を用いる事ができる。更に、有機化合物では活性エネルギー線硬化樹脂や熱硬化樹脂等の有機樹脂も用いる事ができる。その上、有機化合物及び無機化合物の混合物も用いる事ができ、例えば、活性エネルギー線硬化樹脂、熱硬化樹脂などの樹脂に上記無機化合物ゾルを含有させ屈折率を調節したもの、並びにケイ素及びチタン等のアルコキシドに上記無機化合物ゾルを含有させ屈折率を調節したものが用いる事ができる。
積層体（３）が防汚を目的とする場合にはフルオロカーボン、パーフルオロシランやこれらの高分子層を設ければよい。
【００１８】
また、帯電防止、電磁波シールド、導電性を目的とする場合には、導電性薄膜を形成する酸化亜鉛、酸化インジウム、及び酸化錫、またはその混合物を用いて層を形成すればよい。
【００１９】
前述のこれら機能層は、蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、並びに化学気相析出法（ＣＶＤ）の様な気相析出法は勿論、スピンコート、ダイコート、並びにマイクログラビアコートの様な塗工でも成膜する事ができる。さらに、これら機能層を積層させ、前述の機能を複数組み合わせ構成の基材としてもよい。
【００２０】
【実施例】
以下に、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
【００２１】
＜実施例１＞
ＰＰ基材表面に低圧水銀ランプにより発生した紫外線を表面の法線からの角度αを８５度にて入射させ、２００ｍＪ／ｃｍ２の積算光量にて前記基材表面を処理した。その後、処理した基材表面に、硬化樹脂（商品名：ライトアクリレートＤＰＥ−６Ａ、共栄社製）８０重量部と光硬化開始剤（商品名：イルガキュア１８４、チバガイギー製）５重量部をメチルエチルケトン中に混合溶解し、バーコート法によりおよそ７μｍ塗工し、超高圧水銀ランプにより発生した紫外線を３００ｍＪ／ｃｍ２の積算光量にて照射し硬化させ、ＰＰ基材上にハードコート層を作製した。得られた該ハードコート層の密着性を評価した。
【００２２】
＜比較例１＞
紫外線処理を行っていないＰＰ基材を硬化樹脂（商品名：ライトアクリレートＤＰＥ−６Ａ、共栄社製）８０重量部と光硬化開始剤（商品名：イルガキュア１８４、チバガイギー製）５重量部をメチルエチルケトン中に混合溶解し、バーコート法によりおよそ７μｍ塗工し、超高圧水銀ランプにより発生した紫外線を３００ｍＪ／ｃｍ２の積算光量にて照射し硬化させ、ＰＰ基材上にハードコート層を作製した。得られた該ハードコート層の密着性を評価した。
【００２３】
＜比較例２＞
ＰＰ基材表面に低圧水銀ランプにより発生した紫外線を表面の法線からの角度αを０度にて入射させ、２００ｍＪ／ｃｍ２の積算光量にて前記基材表面を処理した。その後、処理した基材表面に実施例１と同様にハードコート層を作製し、得られた該ハードコート層の密着性を評価した。
【００２４】
評価は基材とハードコート層の密着性と外観を目視することにより行った。
なお、密着性の評価手順はＪＩＳ　Ｋ５４００に記載の碁盤目テープ法に準拠して行った。
実施例１、比較例１、比較例２の評価の結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
＜実施例２＞
ＴＡＣ基材に硬化樹脂（商品名：ＰＥＴ３０、日本化薬製）１００重量部と光硬化開始剤（商品名：イルガキュア１８４、チバガイギー製）５重量部をトルエン中に混合溶解し、バーコート法によりおよそ７μｍ塗工し、超高圧水銀ランプにより発生した紫外線を照射し硬化させ、ハードコート層を該基材上に設けた。その後、該表面に低圧水銀ランプにより発生した紫外線を表面の法線からの角度αを８５度にて入射させ、２００ｍＪ／ｃｍ２の積算光量にて前記基材表面を紫外線処理した。
得られた基材（１）に次の（ａ）〜（ｃ）の機能層をそれぞれ積層し評価した。
【００２７】
（ａ）反射防止膜
前記の方法にて紫外線処理したハードコート層の上に酸化ジルコニウム（屈折率＝２．０〜２．３、光学膜厚［屈折率に幾何学膜厚を乗じた値］＝４０）／酸化ケイ素（屈折率＝１．４５〜１．４８、光学膜厚＝１８０ｎｍ）を蒸着し、該ハードコート層表面に機能層として反射防止層を作製し、得られた反射防止層と基材の密着性を評価した。なお、密着性の評価手順はＪＩＳ　Ｋ５４００に記載の碁盤目テープ法に準拠して行った。外観は目視にて判断した。
【００２８】
（ｂ）防汚層
前記の方法にて紫外線処理したハードコート層の表面に、下記一般式（１）で表される有機シラン化合物を原料として真空蒸着法により２ｎｍ防汚層を作製した。得られた防汚層付きハードコート層を温度２５℃−湿度６５％に２４時間放置し、エタノールにて洗浄後、接触角を測定した。なお、接触角はＪＩＳのＫ６８９４に記載の非ぬれ性に準拠して行った。外観は目視にて判断した。
【００２９】
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【００３０】
（導電層）
前記の方法にて紫外線処理したハードコート層の表面に電導性層を比較例３と同様の原料及び方法を用いて作成し、得られた導電性層と基材の密着性を評価した。なお、密着性の評価手順はＪＩＳ　Ｋ５４００に記載の碁盤目テープ法に準拠して行った。外観は目視にて判断した。
【００３１】
＜比較例３＞
ＴＡＣ基材に硬化樹脂（商品名：ＰＥＴ３０、日本化薬製）１００重量部と光硬化開始剤（商品名：イルガキュア１８４、チバガイギー製）５重量部をトルエン中に混合溶解し、バーコート法によりおよそ７μｍ塗工し、超高圧水銀ランプにより発生した紫外線を照射し硬化させ、ハードコート層を該基材上に設けた。紫外線処理を行っていない該ハードコート層の上に実施例２の（ａ）〜（ｃ）と同様にそれぞれの機能層を積層し、評価した。
【００３２】
＜比較例４＞
ＴＡＣ基材に実施例と同様の原料及び方法を用いてハードコート層を該基材上に設け、その後、該表面に低圧水銀ランプにより発生した紫外線を表面の法線からの角度αを０度にて入射させ、２００ｍＪ／ｃｍ２の積算光量にて前記基材表面を紫外線処理した。
前記の方法にて紫外線処理したハードコート層の上に実施例２の（ａ）〜（ｃ）と同様にそれぞれの機能層を積層し、評価した。
【００３３】
評価は基材と反射防止層の密着性と防汚層成膜後の接触角評価と電導性層成膜後の碁盤目テープ評価点数評価と外観を目視することにより行った。
実施例２、比較例３、比較例４の評価結果を表２に示す。
【００３４】
【表２】
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【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、処理した基材とその上の層は強固に密着しており、基材に易接着処理及び洗浄に有効な紫外線処理を行う際に、基材の紫外線による劣化を防ぐことでき、かつ、従来の紫外線処理と同等の処理を行うことができる。活性エネルギー線硬化樹脂の表面硬度向上や、更に活性エネルギー線硬化樹脂またはプラスチックの上に機能層を積層させる際の前処理として有効である。加えて、プラスチック等の部材を備えたガラス基材表面の紫外線処理による洗浄に対して効果的な技術である。
【００３６】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の紫外線処理方法を説明する構成断面図である。
【符号の説明】
１　　　基材
２　　　基材に対する法線
３　　　紫外線が入射する角度α
４　　　紫外線源
５　　　紫外線入射線
【図１】
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