JP6597306B2 - ポリエステルフィルム - Google Patents
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Description
(1)少なくともポリエステル層(A)(以下、A層とも言う)およびポリエステル層(B)(以下、B層とも言う)の2種類の層を有するポリエステルフィルムにおいて、ポリエステル層(A)はポリエステルフィルムの少なくとも片側の表層を形成し、該表層の一方に粒子を含有する塗布層(C)が設けられ、塗布層(C)中に含有される前記粒子が不定形な多孔質有機系粒子であり、この粒子の体積平均粒子径が10μm以上30μm以下であり、多孔質有機系粒子を有する塗布層(C)表層における突起のそれぞれに対し、SEM断面写真を観察したとき、その頂部からポリエステル層(A)の最表面までの距離(以下、突起高さとも言う)dhの平均値Dhが10μm以上30μm以下であり、該突起におけるポリエステル層(A)と接する部分の長さ(以下、突起底部の幅とも言う)dwの平均値Dwが10μm以上35μm以下であり、DhとDwの比であるDh/Dwが0.7以上1.0以下であり、ポリエステル層(A)の最表面からdh/2の高さにおける粒子のA層に平行な方向の粒子長さ(以下、突起中央部の幅とも言う)dvの平均値Dvが10μm以上35μm以下であり、DhとDvの比であるDh/Dvが0.90以上1.00以下であり、DvとDwの比であるDv/Dwが0.80以上1.05以下であり、当該粒子がフィルム表面1mm2あたり1000個以上2000個以下である、ポリエステルフィルム。
(2)前記粒子が有機粒子である(1)記載のポリエステルフィルム。
(3)前記粒子が6−ナイロンを主成分とする(1)又は(2)に記載のポリエステルフィルム。
(4)塗布層(C)側表面における、平面磨耗試験後の60°光沢度変化値が30%未満である(1)〜(3)のいずれかに記載のポリエステルフィルム。
(1)〜(4)のいずれかに記載のポリエステルフィルムを用いた液晶ディスプレイ用反射フィルム。
[ポリエステルフィルムの構成]
本発明のポリエステルフィルムは、ポリエステル層(A)とポリエステル層(B)とを有する。製膜の容易さと効果とを考慮すると、3層構成が好ましく、ポリエステル層(A)/ポリエステル層(B)/ポリエステル層(A)の3層構成であることがより好ましい。また、少なくとも片面に粒子を含有する塗布層(C)を有することが必要である。
本発明のポリエステル層(A)の厚みは2〜20μmであることが好ましい。ポリエステル層(A)の厚みが2μm未満であると、安定製膜できないことがある。ポリエステル層(A)の厚みが20μmを超えると、当該ポリエステルフィルムを反射フィルムとして用いた場合に、光がポリエステル層(B)まで届きにくくなり、後述する気泡とポリエステルとの界面で反射する成分が減少するなどにより、光反射率や輝度などの光学特性が低下することがある。
本発明のポリエステルフィルムのポリエステル層(A)は、ポリエステル(a)を主成分とすることが好ましく、適宜各種添加剤を含有させることもできる。
ポリエステル層(A)を構成するポリエステル(a)は、1)ジカルボン酸成分もしくはそのエステル形成性誘導体(以下、「ジカルボン酸成分」と総称する)とジオール成分の重縮合、2)一分子内にカルボン酸もしくはカルボン酸誘導体骨格と水酸基を有する化合物の重縮合、および1)2)の組み合わせにより得ることができる。
本発明のポリエステルフィルム層(B)は、ポリエステル(a)、気泡核剤(b)および気泡を含有することが、輝度や反射率などの光学特性の点で好ましい。これに加えて、後述するポリエステル(c)や分散剤を適宜用いることがより好ましい。ポリエステル(a)と、気泡核剤(b)を用いることにより、後述するような方法により容易に気泡核剤(b)を核とした気泡を含有させやすくなり、さらにポリエステル(c)や分散剤を用いることにより、その気泡がさらに微細かつ多量に生成しやすくなるため、軽量かつ、高い反射特性を有するポリエステルフィルムを製造しやすくなる。
本発明のポリエステルフィルムは、ポリエステル層(B)内部に気泡を有することが白色性、反射特性のために好ましく、ポリエステル層(B)を構成するポリエステル(a)と気泡核剤(b)を含有させ2軸延伸することによって、気泡を形成させることができる。
ポリエステル(c)は、1)ジカルボン酸成分もしくはそのエステル形成性誘導体とジオール成分の重縮合により得ることができる。
なお、本発明におけるジオール成分とは、ジオールとして存在している成分に限定されず、ポリエステルの構成成分、例えば共重合体として含有、またはこれら樹脂の混合物として含有する場合も含まれる。
本発明のポリエステルフィルムにおいて、ポリエステル層(A)の表面に塗布層(C)を有し、該塗布層は不定形な多孔質粒子(d)を含有していることが必要である。本発明に用いることができる多孔質粒子(d)の種類としては、他部材、特に導光板を傷つけにくいという観点から、有機系粒子が好ましい。例えば、アクリル系樹脂粒子、シリコーン系樹脂粒子、ナイロン系樹脂粒子、スチレン系樹脂粒子、ポリエチレン系樹脂粒子、ポリアミド系樹脂粒子、ウレタン系樹脂粒子、ポリエステル系樹脂粒子等、又はこれらの混合物等を用いることができるが、硬さを適宜調整できることから、ナイロン粒子が特に好ましい。
60°光沢度変化値が30%以上であると、目視で傷が判別できるだけでなく、当該フィルムをバックライトとして組み込んだ場合、その傷が輝度ムラとなって画面に現れてしまうため、好ましくない。
輝度(%)=(フィルムサンプルの輝度(%))/(基準サンプルの輝度(%))×100。
輝度ムラ(%)=(輝度最大値−輝度最小値)/輝度平均値×100
前記塗布層を形成する方法として、特に限定されないが、各種の塗布方法、例えばインラインコーティング法、リバースコート法、グラビアコート法、ロッドコート法、バーコート法、ダイコート法、またはスプレーコート法を用いることができる。
一例として、ポリエステル(a)の入手方法を説明するが、かかる例のみに限定されるものではない。ジカルボン酸成分としてテレフタル酸を、ジオール成分としてエチレングリコールを用い、三酸化アンチモン(重合触媒)を、得られるポリエステルペレットに対してアンチモン原子換算で300ppmとなるように添加し、重縮合反応を行って、ポリエチレンテレフタレートペレット(ポリエステル(a))を得ることができる。
測定方法
本発明の物性値の評価方法ならびに効果の評価方法は次の通りである。
新品のハイセンスジャパン株式会社製32型液晶TV LHD32K15JPバックライト内に張り合わせてある反射フィルムを、測定対象のポリエステルフィルムに変更し、点灯させた。このとき、塗布層(C)側が上面になるよう設置した。その状態で1時間待機して光源を安定化させた後、液晶画面部をCCDカメラ(SONY製DXC−390)にて撮影し画像解析装置アイシステム製アイスケールで画像を取り込んだ。その後、撮影した画像の輝度レベルを3万ステップに制御し自動検出させ、輝度に変換した。輝度評価として、張り合わせてあった反射フィルムを基準サンプル(100%)とし、下記の式でフィルムサンプルの相対輝度を求めて、この数値を輝度とした。
輝度(%)=(フィルムサンプルの輝度(%))/(基準サンプルの輝度(%))×100。
また、輝度ムラについては、上記で自動検出した輝度最大値、輝度最小値、輝度平均値を用いて、下記の式で求めた。
輝度ムラ(%)=(輝度最大値−輝度最小値)/輝度平均値×100
“AA”:優良 (2%未満)
“A”:良好 (2%以上5%未満)
“B”:劣る (5%以上10%未満)
“C”:非常に劣る (10%以上)
上記の”AA”および”A”を合格とした。
ミクロトームを用いてフィルムTD方向(横方向)と平行方向の断面を切り出し、白金−パラジウムを蒸着した後、日本電子(株)製電界放射走査型電子顕微鏡”JSM−6700F”で塗布層(C)側のフィルム表面付近を5000倍に拡大観察して得られた画像を用い、該画像上の各突起について、その頂部からA層最表面までの距離(突起高さ)dh、該突起におけるA層と接する部分の長さ(突起底部の幅)dw、A層からdh/2の高さにおける粒子のA層に平行な方向の粒子長さ(突起中央部の幅)dvをそれぞれ20個の突起について計測し、dhの平均値をDh、dwの平均値をDw、dvの平均値をDvとして算出した。
塗布層(C)側のフィルム表面に白金−パラジウムを蒸着した後、日本電子(株)製電界放射走査型電子顕微鏡”JSM−6700F”で2000倍に拡大観察して得られた画像を用い、フィルム表面の突起の個数(N)を計数し、これを画像サイズと倍率を勘案して1mm2に換算した値を導き出した。測定数はn=5とし、その平均値を求めた。塗布されたフィルムの場合は、塗布された面を測定した。
ミクロトームを用いてフィルムを断面方向に切り出し、得られた断面に白金−パラジウムを蒸着した後、日本電子(株)製電界放射走査型電子顕微鏡”JSM−6700F”で塗布層(C)側のフィルム表面付近を5000倍に拡大観察して得られた画像から、以下の手順で粒子の平均粒子径(式中ではDとした)を求めた。
1)該画像中の断面内に観察される粒子全てについて、それぞれその断面積Sを求め、下記式(1)にて求められる粒子径dをそれぞれ求めた。
d=2×(S/π)1/2・・・(1)
(ただしπは円周率)
2)得られた粒子径dを用いて、下記式(2)において体積平均粒子径Dを求めた。
D=Σ[4/3π×(d/2)3×d]/Σ[4/3π×(d/2)3] ・・・(2)
3)上記1)〜2)を、5箇所場所を変えて実施し、その平均値でもって、平均粒子径とする。
ミクロトームを用いてフィルムを断面方向に切り出し、得られた断面に白金−パラジウムを蒸着した後、日本電子(株)製電界放射走査型電子顕微鏡”JSM−6700F”で塗布層(C)側のフィルム表面付近を20000倍に拡大観察して得られた画像から、該画像中の断面内に観察されるバインダー樹脂層厚みについて、任意の5箇所をスケール等により測定し、その平均値として求めた。
実施例・比較例において製膜した際に、フィルム破れが1回/日以下しか生じず、かつ粒子脱落などによる工程汚染ないものを”AA”、フィルム破れは1回/日以下しか生じないが、ロール表面への汚れの蓄積が肉眼で確認できるものを”A”、フィルム破れが2回/日以上3回/日以下発生するもの、あるいはロール表面への汚れの蓄積が肉眼で確認できるうえ著しいものを”B”、フィルム破れが4回/日以上発生するものを”C”とした。大量生産には”A”以上の製膜性が必要であり、”AA”であるとさらにコスト低減効果がある。
平面磨耗試験機(株式会社大栄科学精器製作所製 PA−300A)において、1kgの荷重をかけた端面が1cm2(1cm×1cm)の四角柱により当該フィルム表面を5cm、10往復擦る。その後、デジタル変角光沢度計UGV−5B(スガ試験機(株)製)を用いて、光反射フィルムの塗布層(C)がある場合は塗布層(C)側より、ない場合は、ポリエステル(A)層側よりJIS Z−8741(1997)に準じて測定した値である。なお、ここで言う60°光沢度とは、測定条件を入射角=60°、受光角=60°としたときの値である。平面磨耗試験後の部分と試験未実施部分の60°光沢度を測定して、その差を光沢度変化値とした。
・ポリエステル(a)
酸成分としてテレフタル酸を、ジオール成分としてエチレングリコールを用い、三酸化アンチモン(重合触媒)を得られるポリエステルペレットに対してアンチモン原子換算で300ppmとなるように添加し、重縮合反応を行い、極限粘度0.63dl/g、カルボキシル末端基量40当量/トンのポリエチレンテレフタレートペレット(PET)を得た。
酸化チタン及び硫酸バリウムはDIC(株)等が販売している、酸化チタンあるいは硫酸バリウムマスターペレットを使用した(基材樹脂はポリエステル(a)である)。
ガラス転移温度が180℃であるシクロオレフィン系コポリマー“TOPAS”(ポリプラスチックス(株)製)を用いた(表にはCOCと記載した)。
酸成分としてテレフタル酸を、グリコール成分としてエチレングリコールを用い、三酸化アンチモン(重合触媒)を得られるポリエステルペレットに対してアンチモン原子換算で300ppmとなるように添加し、重縮合反応を行い、極限粘度0.63dl/g、カルボキシル末端基量40当量/トンのポリエチレンテレフタレートペレット(PET)を得た。また、PETと併せてCHDM(シクロヘキサンジメタノール)共重合PETを用いた。グリコール成分に対し、シクロヘキサンジメタノール60mol%を前述の方法で共重合したPETである(表にはTPA/EG/CHDMと略記した)。
PBT−PAG(ポリブチレンテレフタレート−ポリアルキレングリコール)共重合体を用いた(東レデュポン(株)製、商品名:ハイトレル)。該樹脂はPBT(ポリブチレンテレフタレート)とPTMG(主としてポリテトラメチレングリコール)のブロック共重合体であり、メルトインデックス(MI)が14(2.160g、240℃)である。なお、共重合比率は、ブチレンテレフタレート:アルキレングリコール=70mol%:30mol%である(表にはPBT/PTMGと記載した)。
エチレングリコール(溶剤)にナイロン6のペレットを15重量%混ぜて生成される混合物を、撹拌機を備え、二酸化炭素で置換した混合槽内にて、ナイロン6が完全に溶解するまで185℃で撹拌した。得られた均一溶液を、図1に示すように一定温度で保持されたステンレススチール製ベルトコンベア上で冷却し、ナイロン6多孔質粒子を造粒した。このときステンレススチール製ベルトコンベアの温度は75℃で保持されており、そのベルトスピードは5.0m/分である。またこのベルトコンベアの表面上に均一溶液が1〜1.5mmの液膜を形成するようにした。こうして得られたナイロン6多孔質粒子とエチレングリコールの混合物をブレードによってベルトから分離し、さらに遠心分離機にかけてエチレングリコールを粗分離し、さらに、乾燥してナイロン6多孔質粒子粉末を得ることができる。このように粒子を得た後、その粒子粉末の一部をサンプリングし、トプコン社製走査型電子顕微鏡ABT−32を用いて、1つの粒子が実質的に視野領域全体に亘って写し出されるように、例えば観察倍率2500〜10000倍にて、また、画像のコントラストを適宜調節して観察し、細孔の有無及び粒子の形状を確認する。細孔の有無の判断は、観察した画像にて、粒子中に斑点や斑模様が存在するか否かで判断し、斑点や斑模様が存在する場合を細孔有り、存在しない場合を細孔なしとし、細孔有りの場合、該粒子は多孔質粒子であると特定する。
PBT-PAG(ポリブチレンテレフタレート-ポリアルキレングリコール)共重合体(東レデュポン(株)製、商品名:ハイトレル)からなる球状粒子を用いた。該樹脂はPBT(ポリブチレンテレフタレート)とPTMG(主としてポリテトラメチレングリコール)のブロック共重合体であり、メルトインデックス(MI)が14(2.160g、240℃)である。なお、共重合比率は、ブチレンテレフタレート:アルキレングリコール=70mol%:30mol%である。
高松油脂株式会社製のポリエステル樹脂水分散液(ポリエステル樹脂25質量%、t−ブチルセロソルブ5質量%、水70質量%)を使用した。
主押出機と副押出機を有する複合製膜装置において、表1のポリエステル層(B)として示した原料の混合物を180℃の温度で3時間真空乾燥した後、主押出機側に供給し、280℃の温度で溶融押出後、30μmカットフィルターにより濾過を行った後に、Tダイ複合口金に導入した。一方、ポリエステル層(A)については、ポリエステル(a)99.5質量%及び平均粒子径2.0μmのSiO2粒子0.5質量%からなるマスターペレットを180℃の温度で3時間真空乾燥した後、副押出機に供給し、280℃の温度で溶融押出後30μmカットフィルターにより濾過を行った後に、Tダイ複合口金に導入した。次いで、該Tダイ複合口金内で、副押出機より押出されるポリエステル層(A)が主押出機より押出されるポリエステル層(B)の両側に積層(A/B/A)されるよう合流せしめた後、シート状に共押出して溶融積層シートとし、該溶融積層シートを、表面温度20℃に保たれたドラム上に静電荷法で密着冷却固化させて未延伸積層フィルムを得た。続いて、該未延伸積層フィルムを常法に従い85℃に加熱したロール群で予熱した後、90℃の加熱ロールを用いて長手方向(縦方向)に延伸を行い、25℃の温度のロール群で冷却し、この1軸延伸フィルムをコーティング装置に導き、バーコート方式にてメタバー#8を使用して塗液を塗布し、前記樹脂粒子及び前記バインダー樹脂を含む塗布層(C)の元となる塗剤を塗布する。その後、塗布された1軸延伸フィルムの両端をクリップで把持しながらテンター内の95℃の温度の予熱ゾーンに導き、引き続き連続的に105℃の温度の加熱ゾーンで長手方向に直角な方向(幅方向)に延伸した。さらに引き続いて、テンター内の熱処理ゾーンにて200℃で20秒間の熱処理を施し、さらに180℃の温度で4%幅方向に弛緩処理を行った後、更に140℃の温度で1%幅方向に弛緩処理を行った。次いで、均一に徐冷後、巻き取って、ポリエステルフィルムを得た。なお、上述した塗液については、高松油脂株式会社製のポリエステル樹脂水分散液(表にはポリエステルバインダーと記載)、粒子、水を表1に示す比率で混合して作成した。また、各種特性もあわせて表1に示す。この工程において、多孔質ナイロン粒子は、塗液中にて分散された状態で存在するが、塗液中において、塗液を構成する水や樹脂分との吸着が起こると想定され、そのため、10μmを超える大きさの粒子を1〜2μmのバインダーで把持することが可能となる。これに、延伸・熱固定の工程において粒子に熱が加わることで、粒子は変形し、不定形の多孔質粒子を形成する。このように本発明のポリエステルフィルムは安定に製膜でき、傷をつけても光沢度変化が小さく、表面形状(輝度ムラ低減効果)に優れた特性を示した。
主押出機と副押出機を有する複合製膜装置において、表2に示した原料の混合物と条件にて実施例1〜15と同様にポリエステルフィルムの製膜を試みたが、比較例8については、製膜できなかった。各種特性を表2に示す。製膜できた例については、傷つけずにバックライトに組み込んだ場合には輝度ムラが生じなかったとしても、傷つけた後のフィルムをバックライトに組み込むと、その部分の光沢度と周囲の光沢度が異なるため、輝度ムラが生じた。
Claims (5)
- 少なくともポリエステル層(A)およびポリエステル層(B)の2種類の層を有するポリエステルフィルムにおいて、ポリエステル層(A)はポリエステルフィルムの少なくとも片側の表層を形成し、該表層の一方に粒子を含有する塗布層(C)が設けられ、塗布層(C)中に含有される前記粒子が不定形な多孔質有機系粒子であり、この粒子の体積平均粒子径が10μm以上30μm以下であり、当該多孔質有機系粒子を有する塗布層(C)表層における突起のそれぞれに対し、SEM断面写真を観察したとき、その頂部からポリエステル層(A)の最表面までの距離(突起高さ)dhの平均値Dhが10μm以上30μm以下であり、該突起におけるポリエステル層(A)と接する部分の長さ(突起底部の幅)dwの平均値Dwが10μm以上35μm以下であり、DhとDwの比であるDh/Dwが0.70以上1.00以下であり、ポリエステル層(A)の最表面からdh/2の高さにおける粒子のA層に平行な方向の粒子長さ(突起中央部の幅)dvの平均値Dvが10μm以上35μm以下であり、DhとDvの比であるDh/Dvが0.90以上1.00以下であり、DvとDwの比であるDv/Dwが0.80以上1.05以下であり、当該粒子がフィルム表面1mm2あたり1000個以上2000個以下である、ポリエステルフィルム。
- 前記多孔質粒子が有機粒子である、請求項1記載のポリエステルフィルム。
- 前記多孔質粒子が6−ナイロンを主成分とする、請求項1又は2に記載のポリエステルフィルム。
- 前記塗布層(C)側表面における、平面磨耗試験後の60°光沢度変化値が30%未満である、請求項1〜3のいずれかに記載のポリエステルフィルム。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のポリエステルフィルムを用いた液晶ディスプレイ用反射フィルム。
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