(57)【要約】【課題】単純な球状粒子を用いた最密充填型の構造性発色を示し、且つ、構造色発現層の密着性が高い構造色フィルム、構造色フィルム形成用組成物および構造色フィルムの製造方法を提供する。【解決手段】構造色フィルム形成用組成物として、動的光散乱法により測定される平均粒子径が１００ｎｍ〜１０μｍであり、かつ、平均粒子径に対する粒子径標準偏差の百分率を表すＣＶ値が２０％以下である粒子を、バインダーマトリックスに分散させて成り、且つ、バインダーマトリックス中に重量平均分子量１００００以上の有機高分子を含有し、且つ、バインダーマトリックス中に基材を溶解または膨潤させる電離放射線硬化型材料を含むものを用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、混合層と、構造色発現層とを有する構造色フィルムを形成するために前記基材に塗布する構造色フィルム形成用組成物であって、
動的光散乱法により測定される平均粒子径が１００ｎｍ〜１０μｍであり、かつ、平均粒子径に対する粒子径標準偏差の百分率を表すＣＶ値が２０％以下である粒子を、バインダーマトリックスに分散させて成り、且つ、
前記バインダーマトリックス中に重量平均分子量１００００以上の有機高分子を含有し、且つ、
前記バインダーマトリックス中に前記基材を溶解または膨潤させる電離放射線硬化型材料を含むことを特徴とする、構造色フィルム形成用組成物。
【請求項２】
組成物中の前記粒子の体積Ａ、前記有機高分子の体積Ｂとすると、Ｂ／Ａの値が０．０１〜０．５であることを特徴とする、請求項１に記載の構造色フィルム形成用組成物。
【請求項３】
基材を溶解または膨潤させる電離放射線硬化型材料の全バインダーマトリックス中に占める割合が２０ｗｔ％以上であることを特徴とする、請求項１または２に記載の構造色フィルム形成用組成物。
【請求項４】
前記粒子の表面に電離放射線硬化基を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載構造色フィルム形成用組成物。
【請求項５】
基材と、混合層と、構造色発現層とを有する構造色フィルムの製造方法であって、
請求項１に記載の構造色フィルム形成用組成物を調製する塗液調製工程と、
前記構造色フィルム形成用組成物を前記基材上に塗布する塗布工程と、
前記基材上に塗布された前記構造色フィルム形成用組成物を加熱し、構造色発現層を形成する加熱工程と、
前記塗膜に電離放射線を照射し、塗膜を硬化させる電離放射線照射工程を順に備えることを特徴とする、構造色フィルムの製造方法。
【請求項６】
前記加熱工程の温度が４０℃以上１５０℃以下であること特徴とする、請求項５に記載の構造色フィルムの製造方法。
【請求項７】
基材と、
混合層と、
構造色発現層とを有し、
前記基材と、前記混合層と、前記構造色発現層とが順に積層されており、
前記混合層は、前記基材の成分とバインダーマトリックスと電離放射線硬化型材料が混合した混合層であり、
前記構造色発現層に、粒子および有機高分子が局在していることを特徴とする、構造色フィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書の開示内容は、フィルム表層に球状粒子が二次元あるいは三次元に配列した構造を有する構造色フィルム、構造色フィルム形成用組成物および構造色フィルムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
単分散した微粒子が三次元的に規則的配列したコロイド結晶に光が入射すると回折干渉が起こり、主にその周期構造に依存して、ある特定波長の光が反射される（ブラッグ反射）。その反射波長が可視領域に生じる場合、構造性発色として視認することができる。このコロイド結晶の研究は数多く行われており、フォトニック結晶をはじめとする様々な光学素子、光機能材料などへの展開が期待されている。例えば、色材、光メモリ材料、表示デバイス、光フィルター、光スイッチ、センサーやレーザー等に適用することができる。
【０００３】
コロイド結晶は、最密充填型と非最密充填型に分類される。また、非最密充填型は、表面電荷を有する粒子が水等の高誘電率溶剤中において、粒子間の強い静電的相互作用によりコロイド結晶を形成する場合と、粒子表面に高密度にグラフト鎖が形成されたコア−シェル粒子が有機溶剤へ分散され、グラフト鎖間での立体反発によりコロイド結晶を形成する場合に分類される。
【０００４】
コロイド結晶を利用した構造性発色を有するフィルムとしては、光重合性基を導入したグラフト鎖をシェル層として有するコア−シェル粒子と、光重合性の単量体を含有した塗液を成膜し光硬化させる方法（特許文献１）や、中空ポリマー粒子と金属アルコキシドと酸触媒を含有した塗液を成膜しゾル−ゲル反応により硬化させる方法（特許文献２）などが知られている。
【０００５】
特許文献１、２のようにコア−シェルタイプの粒子を用いた構造性発色を示すフィルムは、非最密充填型に分類されるコロイド結晶を利用したものが多い。これは、最密充填型の場合、塗液中の粒子濃度を高くする必要があるが、それにともない粒子の分散性が著しく低下し凝集してしまうため、塗液化が困難であることが原因の１つである。
【０００６】
一方で、コア−シェル粒子のような粒子は作製方法が煩雑であり、さらに単分散な粒子を作製するとコストが高くなってしまう。
【０００７】
そこで、本発明者は単純な球状粒子を用いた最密充填型の構造性発色を示す構造色フィルム形成用組成物を以下のようにすることで、基材と、混合層と、構造色発現層とを有する構造色フィルムを形成する方法を見出した。すなわち、動的光散乱法により測定される平均粒子径が１００ｎｍ〜１０μｍであり、かつ、平均粒子径に対する粒子径標準偏差の百分率を表すＣＶ値が２０％以下である粒子と、バインダーマトリックスを、溶媒に分散させて成り、且つ、上記粒子を除く組成物中に、上記基材を溶解または膨潤させる成分を含むことを特徴とする構造色フィルム形成用組成物とした（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第５００３２６８号公報
【特許文献２】国際公開第２００８／１２０５２９号
【特許文献３】特開２０１４−１８９７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献３に記載の方法では構造色発現層と下地である混合層との密着が不十分で、構造色発現層を構成する粒子が脱離しやすいという課題があった。
【００１０】
本開示は、上述の問題を解決するため、単純な球状粒子を用いた最密充填型の構造性発色を示し、且つ、構造色発現層の密着性が高い構造色フィルム、構造色フィルム形成用組成物および構造色フィルムの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
一態様において、上記課題を解決するために、基材と、混合層と、構造色発現層とを有する構造色フィルムを形成するために上記基材に塗布する構造色フィルム形成用組成物が提供される。この構造色フィルム形成用組成物は、動的光散乱法により測定される平均粒子径が１００ｎｍ〜１０μｍであり、かつ、平均粒子径に対する粒子径標準偏差の百分率を表すＣＶ値が２０％以下である粒子を、バインダーマトリックスに分散させて成り、且つ、上記バインダーマトリックス中に重量平均分子量１００００以上の有機高分子を含有し、且つ、上記バインダーマトリックス中に上記基材を溶解または膨潤させる電離放射線硬化型材料を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、一実施形態において、上記構造色フィルム形成用組成物は、組成物中の上記粒子の体積Ａ、上記有機高分子の体積Ｂとすると、Ｂ／Ａの値が０．０１〜０．５であるとの特徴を有していてもよい。
【００１３】
また、一実施形態において、上記構造色フィルム形成用組成物は、基材を溶解または膨潤させる電離放射線硬化型材料の全バインダーマトリックス中に占める割合が２０ｗｔ％以上であるとの特徴を有していてもよい。
【００１４】
また、一実施形態において、上述の構造色フィルム形成用組成物のいずれも、上記粒子の表面に電離放射線硬化基を有するとの特徴を有していてもよい。
【００１５】
さらに、別の態様において、基材と、混合層と、構造色発現層とを有する構造色フィルムの製造方法が提供される。この構造色フィルムの製造方法は、動的光散乱法により測定される平均粒子径が１００ｎｍ〜１０μｍであり、かつ、平均粒子径に対する粒子径標準偏差の百分率を表すＣＶ値が２０％以下である粒子と、重量平均分子量が１００００以上である有機高分子を含んだバインダーマトリックスを、溶媒に分散させ、かつ上記バインダーマトリックス中に上記基材を溶解または膨潤させる電離放射線硬化型材料を含む構造色フィルム形成用組成物を調製する塗液調製工程と、上記塗液を上記透明基材上に塗布する塗布工程と、上記基材上に塗布された上記構造色フィルム形成用組成物を加熱し、基材上に構造色発現層を形成する加熱工程と、上記塗膜に電離放射線を照射し、塗膜を硬化させる電離放射線照射工程をこの順に備える。
【００１６】
一実施形態において、上述の構造色フィルムの製造方法の上記加熱工程の温度が４０℃以上１５０℃以下であるとの特徴を含んでいてもよい。
【００１７】
さらに別の態様おいて、基材と、混合層と、構造色発現層とを有する構造色フィルムが提供される。この構造色フィルムは、基材と、混合層と、構造色発現層とが順に積層されており、混合層は、基材の成分とバインダーマトリックスと電離放射線硬化型材料が混合した混合層であり、構造色発現層に、粒子および有機高分子が局在している。
【発明の効果】
【００１８】
本開示によれば、単純な球状粒子を用いた最密充填型の構造性発色を示し、且つ、構造色発現層の密着性が高い構造色フィルム、構造色フィルム形成用組成物および構造色フィルムの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、例示的な実施形態に係る構造色フィルムの断面模式図である。
【図２】図２は、別の実施形態に係る構造色フィルムの断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本明細書で開示される例示的な構造色フィルム形成用組成物は、動的光散乱法により測定される平均粒子径が１００ｎｍ〜１０μｍであり、かつ、平均粒子径に対する粒子径標準偏差の百分率を表すＣＶ値が２０％以下である粒子を、バインダーマトリックスに分散させたものであり、バインダーマトリックス中に重量平均分子量１００００以上の有機高分子を含有する。また、構造色フィルム形成用組成物は、バインダーマトリックス中に基材を溶解または膨潤させる電離放射線硬化型材料を含有する。そのため、この分散液を基材に塗工すると、基材と、基材が溶解または膨潤した混合層と、粒子および有機高分子が局在した構造色発現層とが、この順で積層された積層体を形成することが出来る。
【００２１】
本明細書で開示される例示的な構造色フィルム製造方法では、「動的光散乱法により測定される平均粒子径が１００ｎｍ〜１０μｍであり、かつ、平均粒子径に対する粒子径標準偏差の百分率を表すＣＶ値が２０％以下である粒子、および、重量平均分子量１００００以上の有機高分子および基材を溶解または膨潤させる電離放射線硬化型材料を含むバインダーマトリックスを含有する塗液」を基材上に塗布する。このとき、「基材を溶解または膨潤させる電離放射線硬化型材料」が基材へと浸透すると同時に粒子および有機高分子を除く構造色フィルム形成用組成物の成分が、基材側へと浸透する。これにより、基材の成分とバインダーマトリックスとが混合した混合層が形成される。一方で、塗液内に分散した粒子および有機高分子は、その他の成分と比較して、嵩高いため、基材側には浸透しにくい。このため、塗液状態では粒子濃度が小さくても、徐々に粒子が表面側へと偏析し、最終的に粒子が密に充填され、構造色発現層を形成する。また、粒子濃度が小さいため、調液〜塗工過程で凝集することなく、塗液を扱うことができる。
【００２２】
例示的な実施形態で利用される粒子は、動的光散乱法により測定される平均粒子径が１００ｎｍ〜１０μｍであり、かつ、平均粒子径に対する粒子径標準偏差の百分率を表すＣＶ値が２０％以下である。この粒子が偏析して密に充填されると可視光域の光が回折干渉され構造色を呈する。平均粒子径が１００ｎｍ〜１０μｍでない場合には、可視光域の光が回折干渉されず構造色を示さない。また、ＣＶ値が２０％よりも大きい場合には粒子が偏析しても、回折される光の波長が一定でなくなるため構造色を示さない。
【００２３】
このような粒子として、例えば、シリカ粒子、アルミナ粒子、シリコーン粒子、ポリマー粒子などを用いることができる。また、これに限らず、適宜公知の材料より選択して用いればよい。
【００２４】
上述したように、その例示的な構造色フィルム製造方法では、基材が溶解または膨潤した混合層を形成する過程で粒子が偏析するため、単純な球状粒子であっても比較的低い濃度で調製でき、凝集することなくきれいに塗工できる、という効果を奏する。よって、１回の塗工で構造色フィルムとして利用できる積層体を効率よく形成することが出来る。
【００２５】
なお、上述の説明のように層形成が行われるため、基材と、混合層と、構造色発現層との各層ごとの物理的境界は明瞭ではないが、本明細書では、便宜上、それぞれの成分が多く偏在している部位をそれぞれ「層」として呼称する。
【００２６】
また、粒子とともに、重量平均分子量１００００以上である有機高分子も表面側へと偏析し構造色発現層を形成する。その際、粒子の間隙に有機高分子が入り込み、粒子同士あるいは粒子と混合層を接着する役割を果たすようになる。それによって、粒子がフィルムより脱離することを防止できる。有機高分子の重量平均分子量が１００００未満の場合、十分に表面側に偏析できず、粒子と混合層の接着効果を十分に得ることができない。
【００２７】
有機高分子としては、塗液中に溶解するものであれば適宜公知の材料を選択してよい。例えば、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、セロファン等のセルロース系、６−ナイロン、６，６−ナイロン等のポリアミド系、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、エチレンビニルアルコール等の材料からなるものが用いられる。有機高分子としては１種または２種以上の材料を混合した混合物であってもよい。
【００２８】
以下、構造色フィルム形成用組成物および製造方法の例示な実施形態について説明を行う。
【００２９】
＜構造色フィルム形成用組成物および塗液調製工程＞
まず、粒子を、バインダーマトリックスに分散させ塗液を調製する。
【００３０】
組成物中における、粒子の体積Ａ、有機高分子の体積Ｂとすると、Ｂ／Ａの値が０．０１〜０．５であることが好ましく、０．０５〜０．３であることがより好ましい。Ｂ／Ａの値が０．０１よりも小さい場合には、粒子と混合層を十分に接着することが難しくなる。また、Ｂ／Ａの値が０．５よりも大きい場合には、粒子が有機高分子に覆われてしまい構造色を示しにくくなる。
【００３１】
また組成物の全バインダーマトリックス中における、基材を溶解または膨潤させる電離放射線硬化型材料の占める割合は、２０ｗｔ％以上であることが好ましい。２０ｗｔ％以上の範囲にあることより、好適に混合層を形成することができる。基材を溶解または膨潤させる電離放射線硬化型材料の占める割合が２０ｗｔ％より小さい場合、充分に透明基材を溶解または膨潤できず、混合層を充分に形成できないことがある。その場合、粒子の偏析が十分に起こらず、構造色を示さない。
【００３２】
本発明に用いる基材としては、塗液成分に対して溶解または膨潤するものであれば適宜公知の材料を選択してよい。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、セロファン等のセルロース系、６−ナイロン、６，６−ナイロン等のポリアミド系、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、エチレンビニルアルコール等の有機高分子からなるものが用いられる。また、基材に用いる材料は、添加剤を添加された材料であってもよい。添加剤としては、例えば、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、可塑剤、滑剤、着色剤、酸化防止剤、難燃剤、などが挙げられる。
【００３３】
また、基材用いる材料は、セルロースアセテートからなることが特に好ましい。セルロースアセテートは、分子内に酢化度分布を持つため、フィルム全体として溶解性に分布を持つ。そのため、混合層が形成する際、溶解性の小さな部分が擬似的な網目となって粒子が偏析するのを補助できる。このため、効率的に構造色発現層を形成するのに好適に用いることができる。また、基材に用いる材料は１種または２種以上の材料を混合した混合物、重合体であってもよい。
【００３４】
また、本発明に用いるバインダーマトリックス中には「基材を溶解または膨潤させる電離放射線硬化型材料」を含有する。「基材を溶解または膨潤させる電離放射線硬化型材料」は使用する基材によって適宜選択できる。
【００３５】
基材としてセルロースアセテートフィルムを用いた際に、「基材を溶解または膨潤させる電離放射線硬化型材料」としては、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、アクリロイルモルフォリン、テトラヒドロフルフリールアクリレート、フェノキシ（メタ）アクリレート、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、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート等が挙げられる。これらは１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３６】
基材としてポリカーボネートフィルムあるいはアクリルフィルムを用いた際に、「基材を溶解または膨潤させる電離放射線硬化型材料」としては、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、２−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート、アクリロイルモルフォリン、テトラヒドロフルフリールアクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、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、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、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）アクリレート等が挙げられる。これらは１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３７】
また、バインダーマトリックスには、上記の「重量平均分子量１００００以上である有機高分子」や「基材を溶解または膨潤させる電離放射線硬化型材料」以外にも、「その他の樹脂組成物」が混合していてもよい。「その他の樹脂組成物」としては、適宜公知の材料より選択して用いることができる。また、「その他の樹脂組成物」は熱硬化性基や電離放射線硬化性基などの硬化性の官能基を持つことが好ましく、特に、電離放射線硬化性基を持つものが生産性の点から好ましい。
【００３８】
熱硬化性基は、加熱によって同じ官能基同士又は他の官能基との間で重合反応若しくは架橋反応等を進行させて塗膜を硬化させることができる官能基を意味する。例えば、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、エポキシ基、イソシアネート基（−Ｎ＝Ｃ＝Ｏ）、アルコキシル基等を例示することができる。
【００３９】
また、電離放射線硬化性基は、電離放射線照射により重合反応又は架橋反応等を進行させて塗膜を硬化させることができる官能基であれば特に限定されない。好ましくは電離放射線硬化性不飽和基を用いる。電離放射線硬化性不飽和基としては、（メタ）アクリロイル基、ビニル基、アリル基等のエチレン性不飽和結合基（−ＣＨ＝ＣＨ２）およびエポキシ基等が挙げられる。好ましくは、エチレン性不飽和結合基である。ラジカル反応するエチレン性不飽和結合基は、硬度の点から好ましい。
【００４０】
バインダーマトリックスとして電離放射線硬化型材料を用いる場合、アクリル系材料を用いることができる。アクリル系材料としては、（メタ）アクリレート化合物、ウレタン（メタ）アクリレート化合物、アクリレート系の官能基を有するポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アルキッド樹脂、スピロアセタール樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリチオールポリエン樹脂、などが挙げられる。なお、本明細書において、「（メタ）アクリレート」とは「アクリレート」と「メタクリレート」の両方を示すものとする。例えば、「ウレタン（メタ）アクリレート」は「ウレタンアクリレート」および「ウレタンメタクリレート」の両方を示す。
【００４１】
また、本発明の構造色フィルム形成用組成物は光重合開始剤を含有してもよい。光重合開始剤は、電離放射線が照射された際にラジカルを発生するものであればよい。例えば、アセトフェノン類、ベンゾイン類、ベンゾフェノン類、ホスフィンオキシド類、ケタール類、アントラキノン類、チオキサントン類、の光重合開始剤を用いることができる。また、光重合開始剤の添加量は、電離放射線硬化型材料１００重量部に対して０．１重量部以上１０重量部以下程度であることが好ましく、さらには１重量部以上７重量部以下程度であることが好ましい。
【００４２】
また、本発明に用いる粒子は表面に電離放射線硬化基を有していてもよい。電離放射線硬化基を有することで、バインダーマトリックスを電離放射線硬化させる際に粒子表面とも反応し塗膜の強度を向上させることができる。
【００４３】
さらに、本発明に用いる有機高分子は電離放射線硬化基を有していてもよい。電離放射線硬化基を有することで、電離放射線硬化させる際に有機高分子も反応し塗膜の強度および溶剤耐性を向上させることができる。
【００４４】
また、塗液には粘度低下などのために溶媒を添加しても良い。溶媒は、バインダーマトリックスに用いた材料および粒子を分散・溶解可能な適宜公知の材料を用いることができる。
【００４５】
例えば、ジブチルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、プロピレンオキシド、ジオキサン、ジオキソラン、トリオキサン、テトラヒドロフラン、アニソールおよびフェネトール等のエーテル類、またアセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジプロピルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、およびメチルシクロヘキサノン等のケトン類、また蟻酸エチル、蟻酸プロピル、蟻酸ｎ−ペンチル、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン醸エチル、酢酸ｎ−ペンチル、およびγ−ブチロラクトン等のエステル類、さらには、メチルセロソルブ、セロソルブ、ブチルセロソルブ、セロソルブアセテート等のセロソルブ類、エタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、シクロヘキシルベンゼンなどの芳香族炭化水素類、ｎ−ヘキサンなどの炭化水素類などが挙げられる。これらは１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４６】
また、塗液に添加剤を添加してもよい。例えば、添加剤として、表面調整剤、屈折率調整剤、密着性向上剤、硬化剤、などを用いてもよい。
【００４７】
＜塗布工程＞
次に、塗液を基材上に塗布する。
【００４８】
本塗布方法として、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、マイクログラビアコーター、ナイフコーター、バーコーター、ワイヤーバーコーター、ダイコーター、ディップコーターなどを用いた塗布方法を採用できる。
【００４９】
また、例示的な実施形態における構造色フィルム塗工方法は、（１）枚葉状の基材に塗布する枚葉方式、（２）ロール状の基材に塗布し、製造された構造色フィルムを巻き取る、ロール・ツー・ロール方式、のいずれの方式を採用してもよい。特に、ロール・ツー・ロール方式は構造色フィルムを連続的に形成できるため、好ましい。例えば、ロール・ツー・ロール方式を採用する場合、基材に、巻き出し部と、塗布ユニットと、巻き取り部とをこの順で通過させ、連続走行させることにより連続的に構造色フィルムを製造することができる。
【００５０】
ロール・ツー・ロール方式で製造する場合に、基材の厚みは２５μｍ以上２００μｍ以下程度であることが好ましく、４０μｍ以上８０μｍ以下程度であることがより好ましい。ただし、基材の厚みは上記範囲に限定されるものではない。
【００５１】
＜加熱工程＞
次に、透明基材上に塗布された塗液を加熱し、基材を溶解または膨潤させて構造色発現層を形成する。加熱は、適宜公知の加熱手段を採用できる。また、加熱工程の温度は４０℃以上１５０℃以下程度で行うことが好ましい。４０℃未満では混合層の形成速度が遅く生産性が悪くなることがある。また、１５０℃超える場合には基材の変形が起こりやすくなる。
【００５２】
＜電離放射線照射工程＞
次に、塗膜に電離放射線を照射することにより、塗膜を硬化させる。電離放射線を照射し、塗膜を硬化させることにより、耐溶剤性や表面硬度に優れた構造色フィルムとすることができる。
【００５３】
電離放射線としては、紫外線、電子線などを採用できる。紫外線硬化の場合、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、などの光源を採用できる。また、電子線硬化の場合、コックロフトワルト型、バンデグラフ型、共振変圧型、絶縁コア変圧器型、直線型、ダイナミトロン型、高周波型、などの各種電子線加速器から放出される電子線を採用できる。用いる電子線は、５０ＫｅＶ以上１０００ＫｅＶ以下程度のエネルギーを有するのが好ましく、１００ＫｅＶ以上３００ＫｅＶ以下程度のエネルギーを有する電子線がより好ましい。
【００５４】
以上より、基材と、基材が溶解または膨潤した混合層と、粒子が局在した構造色発現層とがこの順で積層し、且つ、構造色発現層の密着性が高い構造色フィルムを製造することができる。
【００５５】
以下、本明細書で開示される構造色フィルムの一例について説明を行う。図１、２に、構造色フィルム１の例示的な実施形態を示す。
【００５６】
図１は、基材２０と、基材２０の上層に積層される混合層１２と、混合層１２の上層に積層される粒子１１ａと重量平均分子量１００００以上の有機高分子１１ｂから成る構造色発現層１１とを備える構造色フィルム１の断面模式図である。本例においては、構造色発現層１１において粒子１１ａが二次元に配列しており、構造色発現層の基材側に有機高分子１１ｂが存在する。
【００５７】
また、図２は、構造色発現層１１において粒子１１aが三次元に配列した例である。構造色フィルム１の混合層１２では、基材２０の成分とバインダーマトリックスの成分とが混合している。
【００５８】
本開示に係る構造色フィルム形成用組成物を基材に塗工すると、基材が溶解または膨潤するとともにバインダーマトリックスの成分が基材側に浸透し混合層が形成される。それに伴い、粒子および有機高分子が表面に偏析し構造色発現層が形成される。これにより、元の組成物中の粒子濃度を高くすることなく分散安定な状態を保ったまま最密充填型の構造色発現層とすることができる。さらに構造色発現層中の有機高分子が、下地である混合層と、粒子との密着性を高める働きをすることで、粒子が脱離しにくい構造色フィルムを提供できる。
【実施例】
【００５９】
以下に実施例を示すが、これらの実施例は例示目的であって、その記載をもって本明細書で開示される内容を限定的に解釈することを意図するものではない。
【００６０】
＜実施例１＞
まず、構造色フィルム形成用組成物を含む塗液を調製した。以下に組成を示す。
【００６１】
・粒子：アクリル粒子（平均粒子径２．９μｍ、ＣＶ値１０％、密度１.２）  ７重量部
・バインダーマトリックス：
２−ヒドロキシエチルアクリレート  ３０重量部
トリメチロールプロパントリアクリレート  １５重量部
ポリメチルメタクリレート／酢酸エチル＝３０／７０  ３．５重量部
・光重合開始剤
Ｄａｒｏｃｕｒ１１７３（ＢＡＦＳ社製）３重量部
基材を溶解または膨潤させる電離放射線硬化型材料は、２−ヒドロキシエチルアクリレートである。また、ポリメチルメタクリレートの重量平均分子量は１２万、密度は１．２である。
【００６２】
次に、調製した塗液を基材上に塗布した。基材は、トリアセチルセルロースフィルム（富士フィルム製、ＴＤ６０ＵＬ、６０μｍ）とした。また、ワイヤーバーコーターを用い透明基材上に塗液を塗布した。塗液の塗布量は、乾燥膜厚が６μｍとなるように調製した。
【００６３】
次に、塗布された塗液をオーブンで１００℃１分間加熱した。
【００６４】
次に、塗膜に電離放射線を照射し、塗膜を硬化した。このとき、電離放射線として紫外線を照射した。また、紫外線の照射は、コンベア式紫外線硬化装置を用いて露光量３００ｍＪ／ｃｍ２とした。
【００６５】
（透過目視観察）
硬化後のフィルムの背面に蛍光灯を置き、フィルムを通して蛍光灯を観察した。蛍光灯の周辺部に虹色の干渉色が観察できる場合を「○」、観察できない場合を「×」とした。
【００６６】
実施例１で得られたフィルムを透過目視観察したところ、蛍光灯周辺部に虹色の干渉色が確認でき評価結果は「○」であった。
【００６７】
（密着性評価）
硬化後のフィルム表面にセロハンテープを貼り付けたあと、９０度剥離を行い粒子の残存を光学顕微鏡により確認した。粒子が完全に残存している場合を「○」、粒子の脱離が生じている場合を「×」とした。
【００６８】
実施例１で得られたフィルムの密着性を評価したところ、粒子は完全に残存しており評価結果は「○」であった。
【００６９】
以上より、透明基材と、混合層と、低屈折率層とがこの順で積層されており粒子の密着性のある構造色フィルムを得た。
【００７０】
＜実施例２〜８、比較例１〜３＞
表１に示す成分を、表１に示す組成で配合し、また、表１に示す基材を用いたこと以外は、実施例１と同様にして構造色フィルム形成用組成物を製造し、フィルムを得た。また、表１にはフィルムの透過目視観察および密着性評価の結果も示した。
【００７１】
【表１】
2016218227.tif 000003
【００７２】
表１より上記の条件を満たす実施例１〜８のフィルムにおいては、構造色由来の干渉色が確認され、且つ、粒子の密着性が高いことが分かった。
【００７３】
一方、比較例１では粒子のＣＶ値が高いため、粒子が偏在化しても均一な凹凸構造が形成されず、構造色由来の干渉色を示さなかった。比較例２ではバインダーマトリックス中に有機高分子を含有しなかったため、粒子と混合層の密着が得られず、粒子が脱離してしまった。比較例３では全バインダーマトリックス中に基材を溶解または膨潤させる電離放射線硬化型材料を含まなかったため、十分に混合層および構造色発現層が形成されず、構造色由来の干渉色を示さなかった。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本明細書で開示される構造色フィルムは、例えば、展示ディスプレイなどに使用する加
飾用フィルムや光フィルターとして利用できる。
【符号の説明】
【００７５】
１…構造色フィルム
１１…構造色発現層
１１ａ…粒子
１１ｂ…重量平均分子量１００００以上の有機高分子
１２…混合層
２０…基材
【図１】
2016218227.tif 000004
【図２】
2016218227.tif 000005