(57)【要約】本発明は、光学フィルムに関し、より詳細には、ポリエステル基材フィルムの片面または両面にポリウレタンコーティング組成物を塗布してプライマー層を形成することで、高温・高湿下において優れた接着性を有するポリエステル系光学フィルムに関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリエステル基材フィルムの片面または両面にポリウレタンコーティング組成物を塗布することで形成されたプライマー層を含み、前記ポリウレタンコーティング組成物は、末端基が２個である線状ポリマー１０〜７５重量％および末端基が３個以上である分岐状ポリマー２５〜９０重量％からなる水分散性ポリウレタン樹脂と、官能基が４〜６個である水分散性ポリウレタン硬化剤と、を含む、光学フィルム。
【請求項２】
前記水分散性ポリウレタン樹脂の末端基は、一部または全部が無機酸塩基でブロッキングされているイソシアネート基である、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項３】
前記水分散性ポリウレタン樹脂は、ポリオール３９〜４５重量％、トリメチロールプロパン０．３〜１．２重量％、およびイソシアネート化合物５０〜５７重量％を反応させて、イソシアネートを末端基として有するプレポリマーを製造した後、無機酸塩３〜４重量％を反応させて、イソシアネート末端にイオン性基をブロッキングすることで製造するものである、請求項２に記載の光学フィルム。
【請求項４】
前記ポリウレタンコーティング組成物は、前記水分散性ポリウレタン樹脂の固形分含量が１０〜３０重量％である水分散性ポリウレタンバインダー５〜１０重量％、水分散性ポリウレタン硬化剤０．１〜３．０重量％、シリコン系湿潤剤０．１〜０．５重量％、コロイドシリカ粒子０．１〜０．５重量％、および残部の水を含む、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項５】
前記水分散性ポリウレタン硬化剤は、ポリイソシアネート、有機溶媒、および水を含んで固形分含量が５０〜８０重量％であり、イソシアネート基の含量が４．０〜６．０重量％であり、２５°Ｃでブルックフィールド粘度計（Brookfield Viscometer、MODEL  DV‐II  VISCOMETER、spindle  No．#５）で測定した粘度が２５００ｃｐｓ以下である、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項６】
前記有機溶媒は、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジブチレングリコールモノメチルエーテル、およびジブチレングリコールジメチルエーテルから選択される１種または２種以上である、請求項５に記載の光学フィルム。
【請求項７】
前記ポリイソシアネートは、脂肪族ポリイソシアネートである、請求項５に記載の光学フィルム。
【請求項８】
下記式２により測定されたゲル分率（gel  fraction）が５０〜９５％であり、ガラス転移温度（Ｔｇ）が４０°Ｃ以上である、請求項１に記載の光学フィルム。
［式２］
ゲル分率（％、gel  fraction）＝（乾燥後の重量−初期重量）×１００
（前記式２中、乾燥後の重量は、約１ｇの乾燥塗膜を蒸留水５０ｇに浸した後、７０°Ｃで２４時間放置し、前記放置した塗膜を１２０°Ｃで３時間乾燥してから測定した重量を意味する。）
【請求項９】
下記式２により測定されたゲル分率（gel  fraction）が８０〜９５％であり、ガラス転移温度（Ｔｇ）が６０〜８０°Ｃである、請求項１に記載の光学フィルム。
［式２］
ゲル分率（％、gel  fraction）＝（乾燥後の重量−初期重量）×１００
（前記式２中、乾燥後の重量は、約１ｇの乾燥塗膜を蒸留水５０ｇに浸した後、７０°Ｃで２４時間放置し、前記放置した塗膜を１２０°Ｃで３時間乾燥してから測定した重量を意味する。）
【請求項１０】
表面エネルギーが３０〜６０ｄｙｎｅ／ｃｍである、請求項１に記載の光学フィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学フィルムに関し、より詳細には、ポリエステル基材フィルムの片面または両面にポリウレタンコーティング組成物を塗布してプライマー層を形成することで、高温・高湿下において優れた接着性を有するポリエステル系光学フィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、二軸延伸されたポリエステルフィルムは、寸法安定性、厚さ均一性および光学的透明性に優れるため、ディスプレイ機器だけでなく、各種産業用の材料としてその利用範囲が非常に広い。
【０００３】
かかる二軸延伸ポリエステル積層フィルムを光学用として用いる場合、通常、ポリエステルフィルムとの接着性に優れた共重合ポリエステル系樹脂を用いてプライマー層を形成する。しかし、共重合ポリエステル系樹脂を単独で用いる場合、ポリエステル系基材フィルムとの接着性は十分であるものの、プリズムレンズ、反射防止層またはハードコーティング層などで様々な後加工処理してから用いる場合には、共重合ポリエステル系樹脂では不十分である。これを補うために、ポリエステルを製造する際に、易接着性、柔軟性、耐磨耗性に優れ、強力な接着性などを有して、接着性が要求される様々な分野で用いられているポリウレタン系樹脂を用いたプライマー層をコーティングすることで、接着力を向上させる方法が研究されている。しかしながら、ポリウレタン樹脂からなるプライマー層を形成したものでは、ハードコーティング層などの外層との接着力は向上するものの、基材であるポリエステルフィルムとの接着力が十分でなく、結果、外層との十分な接着性が得られないという問題があった。
【０００４】
また、前記後加工処理後の接着性を評価する方法の一つとして、温度６５°Ｃ、湿度９０％の高温・高湿条件下で耐湿性を評価する際に、後加工処理した裏面への水分浸透による接着力不良が生じ得る。かかる問題を解決するために、ポリウレタン系樹脂に硬化剤を適用して高分子ネットワークを形成することで耐久性を向上させようとした。しかし、一般に用いられるメラミン系またはエポキシ系硬化剤は、プライマー層のポリウレタン樹脂を十分に架橋させることができず、光学物性が低下するという問題が発生した。
【０００５】
韓国登録特許第１０‐１０５０２１６号（特許文献１）には、水溶性ポリイソシアネート樹脂に水分散ポリカルボジイミドを硬化剤として用いた高分子基材が開示されている。しかし、高温・高湿下における高分子基材との接着性は向上したものの、透過率、ヘイズ、および黄色度などの光学特性が低下して、光学フィルム用として用い難いという問題が依然としてあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】韓国登録特許第１０‐１０５０２１６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の問題点を解決するために、高温・高湿下でポリエステル基材フィルムとの接着性に優れたプライマー層を有するポリエステル光学フィルムを提供することを目的とする。
【０００８】
より具体的に、末端基が２個である線状ポリマー１０〜７５重量％および末端基が３個以上である分岐状ポリマー２５〜９０重量％からなる水分散性ポリウレタン樹脂と、官能基が４〜６個である水分散性ポリウレタン硬化剤と、を含むポリウレタンコーティング組成物でプライマー層を形成することで、高温・高湿下におけるポリエステル基材フィルムとの接着性だけでなく、ハードコーティング層などの後処理工程時に形成される外層との接着性が著しく向上したポリエステル光学フィルムを提供することを目的とする。
【０００９】
また、水分散性ポリウレタン硬化剤を含むことで、加湿条件処理後にも優れた接着力を有するポリエステル光学フィルムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するための本発明は、ポリエステル基材フィルムの片面または両面に水分散性ポリウレタンコーティング組成物を塗布することで形成されたプライマー層を含み、前記ポリウレタンコーティング組成物は、末端基が２個である線状ポリマー１０〜７５重量％および末端基が３個以上である分岐状ポリマー２５〜９０重量％からなる水分散性ポリウレタン樹脂と、官能基が４〜６個である水分散性ポリウレタン硬化剤と、を含む、光学フィルムに関する。
【００１１】
前記水分散性ポリウレタン樹脂の末端基は、一部または全部が無機酸塩基でブロッキングされているイソシアネート基であることができる。
【００１２】
前記水分散性ポリウレタン樹脂は、ポリオール３９〜４５重量％、トリメチロールプロパン０．３〜１．２重量％、およびイソシアネート化合物５０〜５７重量％を反応させて、イソシアネートを末端基として有するプレポリマーを製造した後、無機酸塩３〜４重量％を反応させて、イソシアネート末端にイオン性基をブロッキングすることで製造することができる。
【００１３】
前記ポリウレタンコーティング組成物は、前記水分散性ポリウレタン樹脂の固形分含量が１０〜３０重量％である水分散性ポリウレタンバインダー５〜１０重量％、水分散性ポリウレタン硬化剤０．１〜３．０重量％、シリコン系湿潤剤０．１〜０．５重量％、コロイドシリカ粒子０．１〜０．５重量％、および残部の水を含むことができる。
【００１４】
前記水分散性ポリウレタン硬化剤は、ポリイソシアネート、有機溶媒、および水を含んで固形分含量が５０〜８０重量％であり、イソシアネート基の含量が４．０〜５．５重量％であり、２５°Ｃでブルックフィールド粘度計（Brookfield Viscometer、MODEL  DV‐II  VISCOMETER、spindle  No．#５）で測定した粘度が２５００ｃｐｓ以下であることができる。
【００１５】
前記有機溶媒は、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジブチレングリコールモノメチルエーテル、およびジブチレングリコールジメチルエーテルから選択される１種または２種以上であることができる。
【００１６】
前記ポリイソシアネートは、脂肪族ポリイソシアネートであることができる。
【００１７】
前記光学フィルムは、下記式２により測定されたゲル分率（gel  fraction）が５０〜９５％であり、ガラス転移温度が４０°Ｃ以上であることができる。
【００１８】
［式２］
ゲル分率（％、gel  fraction）＝（乾燥後の重量−初期重量）×１００
（前記式２中、乾燥後の重量は、約１ｇの乾燥塗膜を蒸留水５０ｇに浸した後、７０°Ｃで２４時間放置し、前記放置した塗膜を１２０°Ｃで３時間乾燥してから測定した重量を意味する。）
【００１９】
前記光学フィルムは、前記式２により測定されたゲル分率（gel  fraction）が８０〜９５％であり、ガラス転移温度が６０〜８０°Ｃであることができる。
【００２０】
前記光学フィルムは、表面エネルギーが３０〜６０ｄｙｎｅ／ｃｍであることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明による光学フィルムは、常温および高温・高湿下において耐湿性に優れる利点がある。
【００２２】
また、水分散性ポリウレタンバインダーに水分散性ポリウレタン硬化剤を導入して架橋密度を高めることで、塗膜の強度が向上して優れた耐久性を有し、耐湿性に優れてアンチブロッキング（Anti‐Blocking）性を高めて光学フィルムの性能を向上させることができるとともに、プリズムコーティング層との接着力を向上させることで、ＵＶ易接着性に優れたプリズムシートなどの光学フィルムに適する利点がある。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の光学フィルムについて、好ましい実施形態および物性測定方法を詳細に説明する。本発明は下記の実施例によりさらに容易に理解されることができ、下記の実施例は、本発明の例示のためのものであって、添付の特許請求の範囲により限定される保護範囲を制限するためのものではない。
【００２４】
本発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意研究した結果、末端基であるイソシアネート官能基が３個以上であり、且つ末端が無機酸塩でブロッキングされている水分散性ポリウレタン樹脂と、官能基が４〜６個である水分散性ポリウレタン硬化剤と、を含むポリウレタンコーティング組成物を使用してプライマー層を形成すると、高温・高湿などの過酷な条件下における耐湿性が向上し、後加工時に、プリズムシートなどの光学用高分子基材フィルムとの接着性に優れることを見出し、本発明を完成した。
【００２５】
以下、本発明についてより具体的に説明する。
【００２６】
本発明で用いられる基材フィルムは、光学フィルムとして通常的に用いられる透明な高分子フィルムであれば特に制限されず、例えば、ポリエステルフィルムであることができる。
【００２７】
より具体的に、ポリエステルフィルムの中でも、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルムを用いることが、光透過度に優れるため好ましい。基材フィルムの用途および物性を考慮して、添加剤または粒子をさらに含んでもよい。かかる基材フィルムは、延伸されたフィルムを用いることが好ましく、一軸または二軸延伸されたフィルムを用いることができる。前記基材フィルムとしては、厚さが５０〜２５０μｍのものを用いることができるが、これに制限されるものではない。
【００２８】
本発明において、前記プライマー層は、基材フィルムの片面または両面に形成されるものであって、接着性に優れ、他の基材との接着を容易にする易接着性を示す。
【００２９】
前記プライマー層は、水分散性ポリウレタン樹脂および水分散性ポリウレタン硬化剤を含むポリウレタンコーティング組成物を用いて形成されることを特徴とする。前記水分散性ポリウレタン樹脂は、末端基であるイソシアネート官能基が３個以上であり、前記イソシアネート基の一部または全部が無機酸塩基でブロッキングされている分岐状ポリマーと、イソシアネート官能基が２個であり、前記イソシアネート基の一部または全部が無機酸塩基でブロッキングされている線状ポリマーと、を含むことができる。
【００３０】
本発明において、「線状ポリマー」はイソシアネート官能基が２個である樹脂を意味し、「分岐状ポリマー」はイソシアネート官能基が３個または３個以上である樹脂を意味する。
【００３１】
前記無機酸塩基は、これに制限されないが、より具体的にサルフェートなどの無機塩であることができる。特に、硫酸水素ナトリウム（Sodium  Hydrogen  Sulfate）を用いることが好ましく、その含量は３〜４重量％であることが効果的である。
【００３２】
前記水分散性ポリウレタン樹脂としては、線状ポリマー１０〜７５重量％と、分岐状ポリマー２５〜９０重量％と、からなるものを使用することが好ましい。分岐状ポリマーの含量が２５重量％未満である場合には、本発明で目的とする膨潤度およびゲル分率を満たすことができず、高温・高湿下で優れた易接着性を有する塗膜を得ることが困難である。前記分岐状ポリマーの含量は、前記水分散性ポリウレタン樹脂を製造する時にトリメチロールプロパンの含量を調節することで制御することができる。
【００３３】
また、分岐状ポリマーの含量が９０重量％を超える場合には、過度なゲル化により粘度が急激に上昇し、水分散組成物を製造することが困難となり、フィルムの表面にコーティングする時に表面にクラックが発生するなど、表面の外観に欠陥が生じ得る。
【００３４】
前記水分散性ポリウレタン樹脂の製造方法の例として、ポリオール３９〜４５重量％、トリメチロールプロパン０．３〜１．２重量％、およびイソシアネート化合物５０〜５７重量％を反応させて、イソシアネートを末端基として有するプレポリマーを製造した後、無機酸塩３〜４重量％を反応させて、イソシアネート末端に無機酸塩のイオン性基をブロッキングすることで製造したものを使用することが好ましいが、これに制限されるものではない。
【００３５】
また、前記水分散性ポリウレタン樹脂の重量平均分子量は１０，０００〜２０，０００ｇ／ｍｏｌの範囲であることが、樹脂がゲル化せず、均一な水分散が可能であって、高温・高湿下で優れた物性を有する塗膜が得られるため効果的である。
【００３６】
前記水分散性ポリウレタン樹脂の重量平均分子量は、ＧＰＣ‐ＭＡＬＳ（Multi  Angle  Light  Scattering）システム（Wyatt社製）を用いて測定することができ、ＭＡＬＳシステムの構成は下記の通りである。
【００３７】
ＭＡＬＳシステムの構成
‐ＧＰＣ：Water  １５２５  Binary  HPLC  Pump
‐ＲＩ検出器：Optilab  rex
‐ＭＡＬＳ：Wyatt  Dawn  ８＋
‐Column：PLgel  ５μｍ  Mixed‐C（７．５ｍｍΦ×３００ｍｍ）×２（Polymer  Laboratories）
‐移動相：ＤＭＦ（５０ｍＭ  ＬｉＣｌ）
‐流速：０．５ｍＬ／ｍｉｎ
‐温度：５０°Ｃ
‐注入量（injection  volume）：０．５％、５００μｌ
【００３８】
前記ポリオールとしては、ポリエステル系ポリオールまたはポリエーテル系ポリオールが使用でき、ポリエステル系ポリオールを使用することが好ましい。前記ポリオールは、官能基が２個であるポリオールジオール、官能基が３個であるポリオールトリオール、および官能基が４個以上であるポリオールを含むことができ、ポリエステル系ジオールであることがより好ましい。
【００３９】
ポリエステル系ポリオールとしては、アジピン酸、カルボン酸、セバシン酸、または酸無水物と多価アルコールの反応により製造されるポリオールであることができる。かかるポリオールは、当該技術分野において公知のポリエステル系ポリオールであれば制限されずに使用でき、特に、重量平均分子量が６００〜３０００ｇ／ｍｏｌのポリエステルポリオールを使用することが好ましい。
【００４０】
本発明の一実施形態によるポリウレタン樹脂を製造するためのポリオールの含量は、３９〜４５重量％であることが好ましい。ポリオールの含量が３９重量％未満である場合には、ポリウレタン樹脂の分子量が少なくなり、プライマー層が硬くなりすぎるという問題が生じ得る。また、光学フィルムの延伸が困難となって、コーティング外観が悪くなり得る。また、ポリオールの含量が４５重量％を超える場合には、プライマー層がソフト（Soft）になりすぎて、ブロッキング性が低下するという問題が生じ得る。
【００４１】
また、前記トリメチロールプロパンは、３官能基を有するプレポリマーを製造し、分岐状ポリマーを形成するために用いられるものであって、０．３〜１．２重量％を使用することが好ましい。理論的に、０．３重量％のトリメチロールプロパンが含まれると、形成される分岐状ポリマーの含量が２５重量％となり、１．２重量％のトリメチロールプロパンが含まれると、形成される分岐状ポリマーの含量が９０重量％となる。
【００４２】
トリメチロールプロパンの含量が０．３重量％未満である場合には、架橋密度が減少してアンチブロッキング性（Anti‐Blocking）が低下することがあり、１．２重量％を超える場合には、架橋密度が高くなりすぎて延伸性が悪くなるため、コーティング外観に優れず、接着力が低下する問題が生じ得る。
【００４３】
本発明の一実施形態によるポリウレタン樹脂を製造するためのイソシアネート化合物は、これに制限されないが、脂肪族イソシアネートであることができる。
【００４４】
本発明の脂肪族イソシアネートは、主鎖の炭素数が３〜２０である脂肪族または脂環族イソシアネートを含むことができる。例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、およびこれらの混合物が使用できる。より好ましくは、ヘキサメチレンジイソシアネートが使用できる。本発明のイソシアネート化合物の含量は、５０〜５７重量％の範囲であることが、３官能基を有するプレポリマーを製造することができるため効果的である。
【００４５】
本発明では、分散性の向上および工程の容易性のために、前記ポリウレタン樹脂と水を含む水分散性ポリウレタンバインダーを使用することが好ましい。水分散性ポリウレタンバインダーの固形分含量が１０〜３０重量％であることが効果的であり、前記含量である場合、プライマー層の厚さを容易に調節することができるため好ましい。
【００４６】
本発明の一実施形態による水分散性ポリウレタン硬化剤は、水分散性ポリウレタン樹脂とともに硬化されて架橋密度を向上させることにより、プライマー層の塗膜強度を向上させ、接着性および耐湿性を向上させるために添加されるものであることを特徴とする。
【００４７】
本発明の水分散性ポリウレタン硬化剤は、ポリイソシアネート、有機溶媒、および水を含んで固形分含量が５０〜７５重量％であることが好ましく、より好ましくは６０〜７５重量％であることが効果的である。
【００４８】
本発明の一実施形態による水分散性ポリウレタン硬化剤に含まれるポリイソシアネートは、脂肪族ポリイソシアネートであることが好ましい。
【００４９】
本発明の脂肪族イソシアネートは、主鎖の炭素数が３〜２０である脂肪族または脂環族イソシアネートを含むことができる。例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、およびこれらの混合物が使用できる。
【００５０】
特に、ヘキサメチレンジイソシアネートを使用することが、水分散性を向上させ、ポリウレタン樹脂を均一に架橋させて、プライマー層の外観を美麗にすることができる。さらに、熱および水分により生じる隣接層間の接着現象（Blocking）を防止することができ、表面架橋度を高めて、外側コーティング層とのＵＶ易接着性が向上することが分かる。
【００５１】
前記水分散性ポリウレタン硬化剤のイソシアネート基の含量は、４．０〜６．０重量％であることが好ましく、より好ましくは４．５〜５．５重量％であることが効果的である。
【００５２】
前記水分散性ポリウレタン硬化剤のイソシアネート基の含量が４．０重量％未満である場合には、架橋密度の上昇が微小であって、プライマー層の塗膜強度が十分に向上しないため、目的とする耐湿性および接着性の向上が期待できない。また、イソシアネート基の含量が５．５重量％を超える場合には、架橋密度が上昇しすぎて、ポリウレタンコーティング組成物中の粘度が急激に増加し、水分散性ポリウレタンバインダーとの相溶性が低下して、コーティング組成物中で凝集（Aggrgation）が発生することがあり、これは、後で光学フィルムを延伸する時に、破断またはクラックが生じるなど、フィルムの外観が悪くなる問題に繋がり得る。
【００５３】
前記水分散性ポリウレタン硬化剤は、２５℃（常温）でブルックフィールド粘度計（Brookfield  Viscometer、MODEL  DV‐II  VISCOMETER、spindle  No．#５）で測定した粘度が２５００ｃｐｓ以下であることが好ましく、より好ましくは２０００ｃｐｓ以下であることが、本発明のポリウレタンコーティング組成物を製造した時に凝集（Aggregation）が生じないため効果的である。
【００５４】
本発明の一実施形態による水分散性ポリウレタン硬化剤の水分散特性を向上させ、コーティング組成物の相溶性を向上させるために、有機溶媒を含むことが好ましい。前記有機溶媒は、両性の水混和性有機溶媒であれば制限されないが、例えば、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジブチレングリコールモノメチルエーテル、およびジブチレングリコールジメチルエーテルから選択される１種または２種以上であることができる。
【００５５】
本発明の一実施形態による水分散性ポリウレタン硬化剤において、前記有機溶媒を２０〜４０重量％含む場合、残部の水とともにポリウレタン硬化剤の水分散性をさらに向上させ、架橋構造を均一に形成して塗膜強度および表面特性を向上させることができる利点がある。
【００５６】
本発明の一実施形態によるポリウレタンコーティング組成物は、水分散性ポリウレタンバインダー５〜１０重量％、水分散性ポリウレタン硬化剤０．１〜３．０重量％、シリコン系湿潤剤０．１〜０．５重量％、コロイドシリカ粒子０．１〜０．５重量％、および残部の水を含むことができる。
【００５７】
前記水分散性ポリウレタンバインダーの含量が５重量％未満である場合には、コーティング性は良好であるが、接着力の向上が微小である欠点があり、１０重量％を超える場合には、接着力には優れるが、架橋密度が上昇しすぎてフィルムの表面外観が悪くなり、全光線透過率およびヘイズなどの光学特性が低下して、光学フィルムに適しなくなる問題が生じ得る。
【００５８】
前記水分散性ポリウレタン硬化剤の含量が０．１重量％未満である場合には、十分に硬化されないため、接着性およびブロッキング性の改善が十分でないという問題が生じ、３．０重量％を超える場合には、ピンホールなどの欠陥が多く生じるなど、外観問題が急激に増大し、架橋密度が高くなって表面エネルギーが３０ｄｙｎｅ／ｃｍ以下になるだけでなく、表面全体において表面エネルギーのバラツキが大きく生じる。そのため、均一なコーティング層が形成されず、未反応の硬化剤が残留して付着力およびブロッキング特性の改善が微小となる問題が生じ得る。
【００５９】
本発明のポリウレタンコーティング組成物は、基材フィルム上のコーティング性およびプライマー層の耐熱性を容易に向上させるために、シリコン系湿潤剤、コロイドシリカ粒子を含むことがより効果的である。
【００６０】
シリコン系湿潤剤は０．１〜０．５重量％を使用することが好ましく、コロイドシリカ粒子は０．１〜０．５重量％を含むことが好ましい。また、前記コロイドシリカ粒子は、平均粒径が５０〜１０００ｎｍのものを使用することが好ましい。
【００６１】
本発明において、前記プライマー層の乾燥塗布厚さは５０〜１００ｎｍであることが好ましい。塗布方法としては、当該技術分野において公知の方法であれば制限されない。例えば、ポリエステルフィルムの延伸工程中に表面に塗布するインラインコーティング（in  line  coating）でコーティングしてもよく、フィルムを製造した後、オフラインコーティング（off  line  coating）を行ってもよい。また、両方を並行してもよい。好ましくは、インラインコーティングを行うことが、製膜と同時に塗布されるため製造コストが低減され、プライマー層の厚さを延長倍率に応じて変化させることができるため好ましい。
【００６２】
本発明の一実施形態による光学フィルムは、膨潤度とゲル分率の差が生じる。これは、反応による気泡の発生に起因するものであって、下記式１により測定された膨潤度（swelling  ratio）が１００％以上であり、式２により測定されたゲル分率（gel  fraction）が５０〜９５％であり、ガラス転移温度（Ｔｇ）が４０°Ｃ以上であるものが、光学フィルムに好適である。
【００６３】
より好ましくは、下記式２により測定されたゲル分率（gel  fraction）が８０〜９５％であり、ガラス転移温度（Ｔｇ）が６０〜８０°Ｃであるものが、最適の耐湿性および接着性を示すことができる。
【００６４】
［式１］
膨潤度（％、Swelling  ratio）＝（放置後の重量−初期重量）／初期重量×１００
（前記式１中、放置後の重量は、約１ｇの乾燥塗膜を蒸留水５０ｇに浸した後、７０°Ｃで２４時間放置してから測定した重量を意味する。）
【００６５】
［式２］
ゲル分率（％、gel  fraction）＝（乾燥後の重量−初期重量）×１００
（前記式２中、乾燥後の重量は、約１ｇの乾燥塗膜を蒸留水５０ｇに浸した後、７０°Ｃで２４時間放置し、前記放置した塗膜を１２０°Ｃで３時間乾燥してから測定した重量を意味する。）
【００６６】
また、本発明の一実施形態による光学フィルムは、表面エネルギーが３０〜６０ｄｙｎｅ／ｃｍであるものが、ゲル分率およびガラス転移温度の挙動とともに、外観特性に優れ、最適の耐湿性および接着性を示すことができるため効果的である。
【００６７】
以下、実施例および比較例により、本発明をさらに具体的に説明する。
【００６８】
物性の測定
１．表面エネルギー（wetting  tension）の測定
表面エネルギー測定液（ACCU  DYNE  TEST  Surface  Tension  Test  Liquid）を綿棒につけてプライマー層の表面に塗った。
【００６９】
サンプルの予想Ｄｙｎｅ／ｃｍ指数より低い指数の試薬を選択し、その液で綿棒を十分に濡らした。サンプルの表面と平行を維持しながら、左側から右側へ約１０ｃｍ塗布した水溶液の状態から表面張力指数を判定した。
【００７０】
塗布された試薬の液膜の形態が崩れたり収縮したりすることなく５秒以上維持されると、試料の表面張力の測定に使用された試薬の指数を表示した。
【００７１】
試薬を塗布して１秒以内に液膜が収縮または破壊されて水滴または玉の形状に変わる場合、より低い指数の試薬を選択して試験を行った。
【００７２】
これを１０回以上行い、その平均値を決定した。
【００７３】
２．光学特性（全光線透過率およびヘイズ）
本発明の光学フィルムを７ｃｍ＊７ｃｍ（横＊縦）のサイズとし、この試験片に対して、HAZE  METER（Nipon  denshoku製、モデル名ＮＤＨ  ５０００）を用いて測定を行った。
【００７４】
３．ブロッキング（Blocking）の評価方法
Heat  Gradient（TOYOSEIKI製）を用いて、０．４ＭＰａの圧力条件で各５段階の温度を設定し、１分間押圧して１分後、押圧した板を除去し、その程度を確認した。各程度の差は図１を基準に評価した。
【００７５】
‐常湿評価時：２０〜２５°Ｃで４０〜５０ＲＨ％の恒温／恒湿室で行った。
‐加湿評価時：フィルムに超音波加湿器を用いて１００ＲＨ％の条件で行った。
【００７６】
４．塗膜の物性測定
水分散性ポリウレタンバインダー１５ｇと水分散性ポリウレタン硬化剤１．５ｇとを混合して直径８０ｍｍ、高さ１５ｍｍの丸い容器に投入し、６５°Ｃで７２時間、１２０°Ｃで３時間乾燥した。１ｇの乾燥塗膜を蒸留水５０ｇに浸した後、７０°Ｃで２４時間放置し、放置した塗膜を取り出して膨潤度（Swelling  Ratio）を測定した。放置した塗膜を１２０°Ｃで３時間乾燥してから重量を記録し、ゲル分率（Gel  Fraction）を測定した。
【００７７】
１）膨潤度（％、Swelling  Ratio）：約１ｇの乾燥塗膜を蒸留水５０ｇに浸した後、７０°Ｃで２４時間放置し、放置した塗膜を取り出して重量を記録する。
【００７８】
［式１］
膨潤度（Swelling  Ratio）＝（放置後の重量−初期重量）／初期重量＊１００
【００７９】
２）ゲル分率（％、Gel  Fraction）：放置した塗膜を１２０°Ｃで３時間乾燥してから重量を記録する。
【００８０】
［式２］
ゲル分率（Gel  Fraction）＝（乾燥後の重量／初期重量）*１００
【００８１】
５．ガラス転移温度（Ｔｇ）の測定
ＤＳＣ（PerkinElmer  DSC７）機器を用いて、２nd  Run  modeで測定した。１０〜１１ｍｇの乾燥塗膜をPerkinElmer  DSC７を用いて測定した。
【００８２】
１st  Run．＝０〜２００°Ｃ、２００°Ｃ／ｍｉｎ、Holding  Time‐３ｍｉｎ／／２００°Ｃ〜−４０°Ｃ、２００°Ｃ／ｍｉｎ、Holding  Time‐５ｍｉｎ
２nd  Run．＝−４０°Ｃ〜２００°Ｃ、２０°Ｃ／ｍｉｎの条件で測定した。
【００８３】
６．接着力の評価（ＡＳＴＭ  Ｂ９０５）
本発明の実施例および比較例による水分散ポリウレタンコーティング組成物をコーティングすることでプライマー層が形成された光学フィルムの一面にプリズムコーティング組成物を塗布した後、常温における接着力を評価した。具体的に、クロスハッチカッター（Cross  Hatch  Cutter、YCC‐２３０／１）を用いて１ｃｍ×１ｃｍの枠内を１００個のブロックに区切り、接着力評価テープ（nichban  No．４０５）を用いて３回剥がす評価を行った。高温・高湿評価の際には、高温熱水処理（１００°Ｃ、６０ｍｉｎ）を施した後、上述の方法でプリズムコーティング層とプライマー層との接着力を評価した。
【００８４】
［製造例１］
水分散性ポリウレタンバインダー（１）の製造
理論上、分岐状ポリマーの含量が２５重量％である水分散ポリウレタンを製造した。
【００８５】
ポリオール（Polyethyleneadipate  Diol）４０重量％、トリメチロールプロパン（Trimethylol  Propane）０．３重量％、ヘキサメチレンジイソシアネート（Hexamethylene  Diisocyanate）５６．７重量％を反応させてイソシアネート官能基を末端基として有するプレポリマー（Prepolymer）を製造した後、イオン性基として硫酸水素ナトリウム（Sodium  Hydrogen  Sulfate）３重量％を、プレポリマーの末端官能基であるイソシアネートと反応させることで、イオン性基を有し、重量平均分子量が１０，７００ｇ／ｍｏｌのポリウレタン（Polyurethane）を製造した。このように製造されたポリウレタン２０重量％を水８０重量％に分散させることで、固形分２０重量％の水分散性ポリウレタンバインダー（１）を製造した。
【００８６】
［製造例２］
水分散性ポリウレタンバインダー（２）の製造
理論上、分岐状ポリマーの含量が５０重量％である水分散ポリウレタンを製造した。
【００８７】
ポリオール（Polyethyleneadipate  Diol）４０重量％、トリメチロールプロパン（Trimethylol  Propane）０．６重量％、ヘキサメチレンジイソシアネート（Hexamethylene  Diisocyanate）５５．９重量％を反応させてイソシアネート官能基を末端基として有するプレポリマー（Prepolymer）を製造した後、イオン性基として硫酸水素ナトリウム（Sodium  Hydrogen  Sulfate）３．５重量％を、プレポリマーの末端官能基であるイソシアネートと反応させることで、イオン性基を有し、重量平均分子量が１４，４００ｇ／ｍｏｌのポリウレタン（Polyurethane）を製造した。このように製造されたポリウレタン２０重量％を水８０重量％に分散させることで、固形分２０重量％の水分散性ポリウレタンバインダー（２）を製造した。
【００８８】
［製造例３］
水分散性ポリウレタンバインダー（３）の製造
理論上、分岐状ポリマーの含量が９０重量％である水分散ポリウレタンを製造した。
【００８９】
ポリオール（Polyethyleneadipate  Diol）４０重量％、トリメチロールプロパン（Trimethylol  Propane）１．２重量％、ヘキサメチレンジイソシアネート（Hexamethylene  Diisocyanate）５４．８重量％を反応させてイソシアネート官能基を末端基として有するプレポリマー（Prepolymer）を製造した後、イオン性基として硫酸水素ナトリウム（Sodium  Hydrogen  Sulfate）４．０重量％を、プレポリマーの末端官能基であるイソシアネートと反応させることで、イオン性基を有し、重量平均分子量が１９，０００ｇ／ｍｏｌのポリウレタン（Polyurethane）を製造した。このように製造されたポリウレタン２０重量％を水８０重量％に分散させることで、固形分２０重量％の水分散性ポリウレタンバインダー（３）を製造した。
【００９０】
［実施例１］
ポリウレタンコーティング組成物の製造
前記製造例１で製造された水分散性ポリウレタンバインダー５重量％に、５官能基型であってＮＣＯ含量が５．３重量％であるヘキサメチレンジイソシアネート系水分散性ポリウレタン硬化剤（固形分６５重量％、ジプロピレングリコールジメチルエーテル２３重量％、水１２重量％、粘度：２．０７０ｃｐｓ（@２５℃））０．５重量％を投入して撹拌した。これに、シリコン系湿潤剤（Dow  Corning社製、ポリエステルシロキサン共重合体）０．３重量％、平均粒径１４０ｎｍのコロイドシリカ粒子０．３重量％、残部の水を添加した後、２時間撹拌してポリウレタンコーティング組成物を製造した。
【００９１】
両面にプライマー層が形成された光学フィルムの製造
水分が除去されたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）チップを押出機に入れて溶融押出した後、表面温度２０°Ｃのキャスティングドラムで急冷、固化させることで、厚さ２０００μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シートを製造した。製造されたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シートを８０°Ｃで機械方向（ＭＤ）に３．５倍延伸した後、常温に冷却してポリエチレンテレフタレートフィルムを製造した。次いで、前記ポリウレタンコーティング組成物をバーコーティング（bar  coating）法でポリエチレンテレフタレートフィルムの両面にコーティングしてプライマー層を形成した。これを１１０〜１５０°Ｃまで毎秒当たり１°Ｃずつ昇温して予熱、乾燥を経て横方向（ＴＤ）に３．５倍延伸した。次いで、５段式テンタで２３０°Ｃで熱処理を施し、２００°Ｃで縦方向および横方向に１０％弛緩させて熱固定することで、両面にコーティングされた１８８μｍの二軸延伸フィルムを製造した。前記二軸延伸フィルムの両面に形成されたプライマー層の乾燥塗布厚さはそれぞれ、第１コーティング層が８０ｎｍ、第２コーティング層が８０ｎｍであった。製造された光学フィルムの物性を測定し、下記表２〜表４に示す。
【００９２】
［実施例２〜３］
ポリウレタンコーティング組成物の製造
下記表１に示すように、水分散性ポリウレタン硬化剤の含量をそれぞれ１．０重量％および１．５重量％に変化させたことを除き、実施例１と同様の方法でポリウレタンコーティング組成物を製造した。
【００９３】
両面にプライマー層が形成された光学フィルムの製造
実施例１と同様の方法で二軸延伸されたポリエチレンテレフタレートフィルムを製造し、その両面に前記ポリウレタンコーティング組成物を塗布することで、プライマー層が形成された光学フィルムを製造した。プライマー層の乾燥塗布厚さはそれぞれ、第１コーティング層が８０ｎｍ、第２コーティング層が８０ｎｍであった。製造された光学フィルムの物性を測定し、下記表２〜表４に示す。
【００９４】
［実施例４］
ポリウレタンコーティング組成物の製造
前記製造例２で製造された水分散性ポリウレタンバインダー５重量％に、５官能基型であってＮＣＯ含量が５．３重量％であるヘキサメチレンジイソシアネート系水分散性ポリウレタン硬化剤（固形分６５重量％、ジプロピレングリコールジメチルエーテル２３重量％、水１２重量％、粘度：２．０７０ｃｐｓ（@２５℃））０．５重量％を投入して撹拌した。これに、シリコン系湿潤剤（Dow  Corning社製、ポリエステルシロキサン共重合体）０．３重量％、平均粒径１４０ｎｍのコロイドシリカ粒子０．３重量％、残部の水を添加した後、２時間撹拌してポリウレタンコーティング組成物を製造した。
【００９５】
両面にプライマー層が形成された光学フィルムの製造
実施例１と同様の方法で二軸延伸されたポリエチレンテレフタレートフィルムを製造し、その両面に前記ポリウレタンコーティング組成物を塗布することで、プライマー層が形成された光学フィルムを製造した。プライマー層の乾燥塗布厚さはそれぞれ、第１コーティング層が８０ｎｍ、第２コーティング層が８０ｎｍであった。製造された光学フィルムの物性を測定し、下記表２〜表４に示す。
【００９６】
［実施例５〜６］
ポリウレタンコーティング組成物の製造
下記表１に示すように、水分散性ポリウレタン硬化剤の含量をそれぞれ１．０重量％および１．５重量％に変化させたことを除き、実施例４と同様の方法でポリウレタンコーティング組成物を製造した。
【００９７】
両面にプライマー層が形成された光学フィルムの製造
実施例１と同様の方法で二軸延伸されたポリエチレンテレフタレートフィルムを製造し、その両面に前記ポリウレタンコーティング組成物を塗布することで、プライマー層が形成された光学フィルムを製造した。プライマー層の乾燥塗布厚さはそれぞれ、第１コーティング層が８０ｎｍ、第２コーティング層が８０ｎｍであった。製造された光学フィルムの物性を測定し、下記表２〜表４に示す。
【００９８】
［実施例７］
ポリウレタンコーティング組成物の製造
前記製造例３で製造された水分散性ポリウレタンバインダー５重量％に、５官能基型であってＮＣＯ含量が５．３重量％であるヘキサメチレンジイソシアネート系水分散性ポリウレタン硬化剤（固形分６５重量％、ジプロピレングリコールジメチルエーテル２３重量％、水１２重量％、粘度：２．０７０ｃｐｓ（@２５℃））０．５重量％を投入して撹拌した。これに、シリコン系湿潤剤（Dow  Corning社製、ポリエステルシロキサン共重合体）０．３重量％、平均粒径１４０ｎｍのコロイドシリカ粒子０．３重量％、残部の水を添加した後、２時間撹拌してポリウレタンコーティング組成物を製造した。
【００９９】
両面にプライマー層が形成された光学フィルムの製造
実施例１と同様の方法で二軸延伸されたポリエチレンテレフタレートフィルムを製造し、その両面に前記ポリウレタンコーティング組成物を塗布することで、プライマー層が形成された光学フィルムを製造した。プライマー層の乾燥塗布厚さはそれぞれ、第１コーティング層が８０ｎｍ、第２コーティング層が８０ｎｍであった。製造された光学フィルムの物性を測定し、下記表２〜表４に示す。
【０１００】
［実施例８〜９］
ポリウレタンコーティング組成物の製造
下記表１に示すように、水分散性ポリウレタン硬化剤の含量をそれぞれ１．０重量％および１．５重量％に変化させたことを除き、実施例７と同様の方法でポリウレタンコーティング組成物を製造した。
【０１０１】
両面にプライマー層が形成された光学フィルムの製造
実施例１と同様の方法で二軸延伸されたポリエチレンテレフタレートフィルムを製造し、その両面に前記ポリウレタンコーティング組成物を塗布することで、プライマー層が形成された光学フィルムを製造した。プライマー層の乾燥塗布厚さはそれぞれ、第１コーティング層が８０ｎｍ、第２コーティング層が８０ｎｍであった。製造された光学フィルムの物性を測定し、下記表２〜表４に示す。
【０１０２】
［比較例１、２、３］
ポリウレタンコーティング組成物の製造
下記表１に示すように、水分散性ポリウレタン硬化剤を使用していないことを除き、それぞれ実施例１、実施例４および実施例７と同様の方法でポリウレタンコーティング組成物を製造した。
【０１０３】
両面にプライマー層が形成された光学フィルムの製造
実施例１と同様の方法で二軸延伸されたポリエチレンテレフタレートフィルムを製造し、その両面に前記ポリウレタンコーティング組成物を塗布することで、プライマー層が形成された光学フィルムを製造した。プライマー層の乾燥塗布厚さはそれぞれ、第１コーティング層が８０ｎｍ、第２コーティング層が８０ｎｍであった。製造された光学フィルムの物性を測定し、下記表２〜表４に示す。
【０１０４】
［比較例１‐１、２‐１、３‐１］
ポリウレタンコーティング組成物の製造
下記表１に示すように、水分散性ポリウレタン硬化剤の含量を２．５重量％使用したことを除き、それぞれ実施例１、実施例４および実施例７と同様の方法でポリウレタンコーティング組成物を製造した。
【０１０５】
両面にプライマー層が形成された光学フィルムの製造
実施例１と同様の方法で二軸延伸されたポリエチレンテレフタレートフィルムを製造し、その両面に前記ポリウレタンコーティング組成物を塗布することで、プライマー層が形成された光学フィルムを製造した。プライマー層の乾燥塗布厚さはそれぞれ、第１コーティング層が８０ｎｍ、第２コーティング層が８０ｎｍであった。製造された光学フィルムの物性を測定し、下記表２〜表４に示す。
【０１０６】
［比較例４］
ポリウレタンコーティング組成物の製造
前記製造例３で製造された水分散性ポリウレタンバインダー５重量％に、５官能基型であってＮＣＯ含量が６．０重量％であるヘキサメチレンジイソシアネート系水分散性ポリウレタン硬化剤（固形分６５重量％、ジプロピレングリコールジメチルエーテル２３重量％、水１２重量％、粘度：３５００ｃｐｓ（@２５℃））０．５重量％を投入して撹拌した。これに、シリコン系湿潤剤（Dow  Corning社製、ポリエステルシロキサン共重合体）０．３重量％、平均粒径１４０ｎｍのコロイドシリカ粒子０．３重量％、残部の水を添加した後、２時間撹拌してポリウレタンコーティング組成物を製造したが、凝集（Aggregation）が発生した。
【０１０７】
両面にプライマー層が形成された光学フィルムの製造
実施例１と同様の方法で二軸延伸されたポリエチレンテレフタレートフィルムを製造し、その両面に前記ポリウレタンコーティング組成物を塗布することで、プライマー層が形成された光学フィルムを製造した。しかし、ピンホールなどの外観不良が発生し、目視観察できるほどに不均一なプライマー層が形成された。
【０１０８】
【表１】
2016540659.tif 000002
【０１０９】
【表２】
2016540659.tif 000003
【０１１０】
【表３】
2016540659.tif 000004
【０１１１】
【表４Ａ】
2016540659.tif 000005
【表４Ｂ】
2016540659.tif 000006
【０１１２】
前記表２〜表４に示すように、実施例１〜９は、水分散性ポリウレタン硬化剤を使用していない比較例１〜３に比べて、常湿条件および高温・高湿条件におけるアンチブロッキング特性および接着力が著しく向上することが分かった。また、ガラス転移温度およびゲル分率が増加することが分かった。
【０１１３】
また、水分散性ポリウレタン硬化剤の含量が２．０重量％を超える比較例１‐１、２‐１、および３‐１に示すように、水分散性ポリウレタン硬化剤を過量で使用する場合、ピンホールなどの欠陥が多く発生するなど、外観問題が急激に増加し、架橋密度が高くなって表面エネルギーが３０ｄｙｎｅ／ｃｍ以下になり、さらに、表面全体においてバラツキが大きく生じる。そのため、コーティング層が均一に形成されず、未反応の硬化剤が残留して付着力およびブロッキング特性の改善が微小となる問題が生じることが分かった。
【０１１４】
また、比較例４に示すように、ポリウレタン硬化剤のＮＣＯ含量が６．０重量％である場合、粘度が３５００ｃｐｓ（@２５℃）に急激に増加し、ポリウレタンコーティング組成物中にゲル（Gel）が発生するなど、凝集現象が起こることが分かった。また、これをコーティングした光学フィルムにおいても、表面にピンホールなどが発生し、不均一なプライマー層が形成されて外観特性が著しく低下し、測定する度に物性のバラツキが大きく生じて、接着力およびアンチブロッキング特性の改善を確認することが困難であった。
【０１１５】
このような結果から、プライマー層に使用された水分散性ポリウレタンバインダーと硬化剤の割合を調節し、水分散性ポリウレタン硬化剤を最適の含量で含むことで、高温、高湿条件下において優れた物性を有し、プリズムシートなどに適した光学フィルムを製造できることが分かった。
【０１１６】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明は様々な変更および均等物が可能であり、前記実施例を適宜変形して同様に応用できることが明らかである。したがって、前記記載内容は、添付の特許請求の範囲の限界により決定される本発明の範囲を限定するものではない。
【国際調査報告】
2016540659.tif 000007
2016540659.tif 000008
2016540659.tif 000009
2016540659.tif 000010