JP2006169469A - 易接着性光学用ポリエテルフィルム - Google Patents

Abstract

【課題】 硬化性樹脂との接着性に優れ、他の透明部材と接触しても干渉縞が発生することがない表面を有する易接着性のポリエステルフィルムであって、光学用として好適なポリエステルフィルムを提供する。
【解決手段】 硬化性樹脂に対して易接着性を有する塗布層を少なくとも一方のフィルム面に有し、当該塗布層表面における二光束干渉法で観察される５次以上の干渉縞を有する突起の密度（個／ｍｍ^２）が０．７以上であることを特徴とする光学用ポリエステルフィルム。
【選択図】 なし

Description

本発明は通常の透明性を備えた光学用途に用いられる板ガラスや透明樹脂のフィルム、シートおよび成形物の透明部材と密着して使用されるときに問題となる干渉縞の発生を防止できる表面特性を有し、硬化性樹脂との易接着性に優れた、例えばタッチパネルの透明導電性フィルム、バックライトユニットの拡散板、反射板やプリズムシート、さらにプラズマディスプレーの電磁波遮蔽性フィルムや反射防止フィルムなどの用途のフィルム基材として使用される易接着性光学用ポリエステルフィルムに関する。

透明部材同士が密着する際に発生する干渉縞を防止することは、光学用途では重要な課題である。その対策としては、両者の間に生じる間隔を一定以上に広げる方法、または光を散乱させる方法、さらにはそれらを複合した方法等が取られている。従来、干渉縞などの発生を防止するフィルムおよびシートは、透明部材と密着する表面を粗面化処理したものが用いられ、多くの場合光散乱性を有する粒子を含有した透明樹脂層をコートしたフィルムが開示されている。例えば、特許文献１には、粒子を含む透明樹脂を梨地様に処理したコートロールを用いて塗布する方法が開示されている。また、特許文献２には、紫外線硬化樹脂と球状有機粒子を用いることで光透過性に優れた干渉縞防止シートが開示されている。しかしながら、いずれの例も、塗布層の塗布工程や乾燥工程が必要であり、生産性向上に限界あり、安全衛生管理にも注意が必要である。一方、多くの光学用のポリエステルフィルムには、用途に応じた様々な機能を持たせるために、ハードコート層、反射防止層、蒸着層を設ける場合や、さらにはプリズム形状の突起を賦形することもある。その場合、用いられる硬化性樹脂との接着性が高いフィルムが望まれる。従来のポリエステルフィルム基材では、透明性に優れた易接着性フィルムについては、特許文献３など多くの例が開示されているが、干渉縞を防止し易接着性の優れたフィルム基材は提案されていなかった。

特開平０９−２７２１８３号公報 特開平１１−２２７０８８号公報 特開２００１−１３８４６６号公報

本発明は、硬化性樹脂との接着性に優れ、他の透明部材と接触しても干渉縞が発生することがない表面を有する易接着性光学用ポリエステルフィルムを提供することを目的とするものである。

本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、特定の塗布層を有するポリエステルフィルムによれば、上記課題を容易に解決できることを見いだし、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の要旨は、硬化性樹脂に対して易接着性を有する塗布層を少なくとも一方のフィルム面に有し、当該塗布層表面における二光束干渉法で観察される５次以上の干渉縞を有する突起の密度（個／ｍｍ^２）が０．７以上であることを特徴とする光学用ポリエステルフィルムに存する。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明におけるポリエステルとは、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレン−２，６−ジカルボン酸等のような芳香族ジカルボン酸と、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール等のようなグリコールとのエステルを主たる成分とするポリエステルである。当該ポリエステルは、芳香族ジカルボン酸とグリコールとを直接重合させて得られるほか、芳香族ジカルボン酸ジアルキルエステルとグリコールとをエステル交換反応させた後、重縮合させる方法、あるいは芳香族ジカルボン酸のジグリコールエステルを重縮合させる等の方法によっても得られる。当該ポリエステルの代表的なものとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレンジカルボキシレート（ＰＥＮ）、ボリブチレンテレフタレート等が例示される。かかるポリエステルは、共重合されないホモポリマーであってもよく、またジカルボン酸成分の２０モル％以下が主成分以外のジカルボン酸成分であり、および／またはジオール成分の２０モル％以下が主成分以外のジオール成分であるような共重合ポリエステルであってもよい。またそれらの混合物であってもよい。

本発明のフィルムは、後述する易接着面（透明部材と通常は接触することになる側であり、以下、凹凸面と記載する）での二光束干渉法で観察される５次以上の干渉縞を有する突起の密度（個／ｍｍ^２）は０．７以上であり、好ましくは０．８以上である。二光束干渉法で観察される５次以上の干渉縞を有する突起の密度（個／ｍｍ^２）が０．７未満では透明部材と接触したときに発生する干渉縞を抑制することはできない。また、二光束干渉法で観察される５次以上の干渉縞を有する突起の密度（個／ｍｍ^２）の上限の値は、通常２０であり、好ましくは１５以下である。２０を超えるとフィルム透明性が低下する傾向がある。

本発明におけるポリエステルフィルムには、凹凸面に５次以上の干渉縞を有する突起を設けるために、通常、フィルム中に不活性粒子を含有させる。単層フィルムまたは共押出し積層フィルムの粒子含有層における不活性粒子の含有量は、好ましくは０．０５〜１．４重量％であり、さらに好ましくは０．１〜１．２重量％である。０．０５重量％未満では、干渉縞防止性に劣る傾向があり、１．４重量％を超えると透明性が低下する傾向がある。

また、共押出し積層フィルムの不活性粒子は、凹凸面を構成する層に接した内層に含有させることがフィルム自身の傷付き性や接触する透明部材に対する傷付き性を向上させるために好ましい。その場合の内層の層厚みは不活性粒子の平均粒子径をｄ（μｍ）とすると０．０５ｄ〜５ｄ（μｍ）が好ましく、さらに好ましくは０．１〜４ｄ（μｍ）である。０．０５ｄ（μｍ）以下では、共押出しが困難であり、干渉縞防止性能に劣ることがあり、５ｄ（μｍ）を超えると透明性が低下する傾向がある。内層に不活性粒子を含有させる場合の凹凸面を構成する層の厚みは、不活性粒子の平均粒子径をｄ（μｍ）とすると０．１ｄ〜１.５ｄ（μｍ）が好ましく、さらに好ましくは０．１〜１．０ｄ（μｍ）である。０．１ｄ（μｍ）以下では、共押出しが困難となることがあり、１.５ｄ（μｍ）を超えると干渉縞防止性能や傷付き防止性が劣る傾向がある。

これらの不活性粒子の５％熱分解温度は、２８０℃以上が好ましく、さらに好ましくは２９０℃以上である。不活性粒子の５％熱分解温度が２８０℃未満では、熱劣化によりフィルムが黄色または茶色を帯びてしまうことがある。具体的な不活性粒子の例としては、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、有機シリコーン樹脂、アクリル−スチレン共重合体等の有機質微粒子および炭酸カルシウム、シリカ、酸化アルミニウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、ガラス等の無機質微粒子で単体もしくは混合体が挙げられる。

用いる不活性粒子の粒子変形度は、１．５以上１０以下の範囲が好ましく、さらに好ましくは２．０以上８.０以下、特に好ましくは２．０以上５．０以下の範囲である。粒子変形度が１．５未満では、フィルムの延伸時に粒子周りにボイドが発生しやすく、透明性の低下やフィルムからの粒子脱落が起こりやすい傾向がある。一方、粒子変形度が１０を超えると、フィルム表面に形成される突起高さが小さくなり、干渉縞の発生を防止できないおそれがある。

また、不活性粒子の平均粒径は、好ましくは４〜４０μｍ、さらに好ましくは５〜３０μｍである。平均粒径が４μｍ未満の不活性粒子は、干渉縞防止性に劣ることがあり、５０μｍを超える不活性粒子は、製膜性に劣り、フィルムに光学上の欠陥を生じることがある。

さらに、不活性粒子の粒子径分布において７０μｍ以上の粗大粒子が実質的にゼロであることが好ましく、さらには５０μｍ以上の粗大粒子が実質ゼロであることが好ましい。７０μｍ以上の粗大粒子が存在するとフィルム中に異物起因の光学上の欠陥を生じることがある。７０μｍ以上の粗大粒子が実質的にゼロにするには、不活性粒子を分級すればよい。また、ポリエステルの溶融押出し工程で適切なフィルターを設ける方法もある。

なおポリエステルフィルム中には、必要に応じて、平均粒子径が２μｍ以下の不活性微粒子や紫外線吸収剤、帯電防止剤、酸化防止剤、蛍光増白剤等の添加剤を含有してもよい。

本発明のフィルムの少なくとも片面には、その上に存在する硬化性樹脂層との接着性を向上させるための易接着層を設ける。この易接着層は、通常、ポリマーおよび架橋剤を主成分として構成させる。ポリマーは、水性ポリウレタン、水性ポリエステルおよび水性アクリル樹脂の少なくとも１つからなり、好ましくは、ガラス転移温度（Ｔｇ）が０℃以上、さらには４０℃以上のものであり、さらに好ましくはポリウレタンの中でもポリエステルポリウレタンであり、カルボン酸残基を持ち、その少なくとも一部はアミンまたはアンモニアを用いて水性化されているものである。また、架橋剤は、メラミン系、エポキシ系、オキサゾリン系樹脂が一般に用いられるが、塗布性、耐久接着性の点で、メラミン系樹脂が好ましい。

塗布剤の塗布方法としては、例えば、原崎勇次著、槙書店、１９７９年発行、「コーティング方式」に示されるような、リバースロールコーター、グラビアコーター、ロッドコーター、エアドクターコーターまたはこれら以外の塗布装置を使用することができる。塗布層は、ポリエステルフィルムの片面だけに形成してもよいし、両面に形成してもよい。片面にのみ形成した場合、その反対面には必要に応じて上記の塗布層と異なる塗布層を形成して他の特性を付与することもできる。なお、塗布剤のフィルムへの塗布性や接着性を改良するため、塗布前にフィルムに化学処理や放電処理を施してもよい。また、表面特性をさらに改良するため、塗布層形成後に放電処理を施してもよい。

塗布層の厚みは、最終的な乾燥厚さとして、通常０．０２〜０．５μｍ、好ましくは０．０３〜０．３μｍの範囲である。塗布層の厚さが０．０２μｍ未満の場合は、接着性が劣る。一方塗布層の厚さが０．５μｍを超える場合は、フィルムが相互に固着しやすくなったり、特にフィルムの高強度化のために塗布処理フィルムを再延伸する場合は、工程中のロールに粘着しやすくなったりする傾向がある。上記の固着の問題は、特にフィルムの両面に同一の塗布層を形成する場合に顕著に現れる

本発明のフィルムの全光線透過率は、好ましくは８５％以上、さらに好ましくは８６％以上、特に好ましくは８７％以上である。全光線透過率が８５％未満では、有効に利用できる光の量が減るため好ましくない場合がある。

本発明のフィルムの厚みは、特に限定しないが２０〜３００μｍの範囲である。フィルム厚みが２０μｍ未満では、フィルム加工作業性が悪い傾向がある。一方、フィルム厚みが３００μｍを超えると、重量増加や取り扱い性の悪化が起こる場合がある。

次に本発明のフィルムの製造方法を具体的に説明するが、本発明の構成要件を満足する限り、以下の例示に特に限定されるものではない。

本発明のフィルムを製造するときには、乾燥したポリエステルを押出機に供給し、各ポリエステルの融点以上の温度に加熱してそれぞれ溶融させる。次いで、Ｔダイから溶融シートとして押出す。続いて、溶融シートを回転冷却ドラム上でガラス転位温度未満にまで急冷し、非晶質の未延伸フィルムを得る。このとき、未延伸フィルムの平面性を向上させるために、静電印加密着法や液体塗布密着法等によって、未延伸フィルムと回転冷却ドラムとの密着性を向上させてもよい。そして、ロール延伸機を用いて、未延伸フィルムをその長手方向に延伸（縦延伸）することにより一軸延伸フィルムを得る。このときの延伸温度は、原料レジンのガラス転移温度（Ｔｇ）のマイナス１０℃からプラス４０℃の温度範囲で延伸する。また、延伸倍率は、好ましくは２．５〜７．０倍、さらに好ましくは３．０〜６．０倍である。さらに、縦延伸を一段階のみで行ってもよいし、二段階以上に分けて行ってもよい。次いで、易接着層を設けるためコーターにより水性塗布剤を塗布する。その後、テンターに導きテンター延伸機を用いて、一軸延伸フィルムをその幅方向に延伸（横延伸）することにより二軸延伸フィルムを得る。このときの延伸温度は、原料レジンのガラス転移温度（Ｔｇ）からプラス５０℃の温度範囲で延伸する。また、延伸倍率は、好ましくは２．５〜７．０倍、さらに好ましくは３．５〜６．０倍である。さらに、横延伸を一段階のみで行ってもよいし、二段以上に分けて行ってもよい。また縦と横を同時に行う同時二軸延伸を行ってもよい。そして二軸延伸フィルムを熱処理することにより積層フィルムが製造される。このときの熱処理温度は、１３０〜２５０℃である。二軸延伸フィルムを熱処理するときには、二軸延伸フィルムに対して２０％以内の弛緩を行ってもよい。

本発明によれば、他の透明部材と密着しても干渉縞が発生せず、硬化性樹脂との接着性や透明性に優れ、さらに傷付き防止性に優れたポリエステルフィルム基材を提供することができ、本発明の工業的価値は高い。

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例および本発明で用いた測定法および用語の定義は次のとおりである。

（１）平均粒径
電子顕微鏡を用いて粒子を観察して最大径と最小径を求め、その平均を不活性粒子１個の粒径とした。フィルム中の少なくとも１００個の不活性粒子についてこれを行う。粒子群の平均粒径は、これらの粒子の重量平均径とする。

（２）粒子変形度
フィルム小片をエポキシ樹脂にて固定成形した後、フィルム厚み方向にミクロトームで切断し、切断面を走査型電子顕微鏡にて観察した。粒子毎に最大径と最小径を求め最大径が平均粒径の±１０％に入る少なくとも５０個の粒子について、最大径と最小径の比を算出し、その相加平均を変形度とする。

（３）ヘーズ 全光線透過率
分球式濁度計ＮＤＨ−３００Ａ（日本電色工業株式会社製）を用いてそのヘーズ値を測定する。

（４）二光束干渉法で観察される５次以上の干渉縞を有する突起の密度
フィルム表面にアルミニウムを蒸着し、ニコンオプチフォト干渉顕微鏡を用い、二光束法にて測定する。測定波長は０．５４μｍで５次以上の干渉縞を示す突起個数を１００ｍｍ^２の面積に亘り測定し、１ｍｍ^２面積あたりの突起個数を求める。

（５）干渉縞防止性
表面粗さＲａ（小坂研究所社製表面粗さ測定機（ＳＥ−３Ｆ）を用い、ＪＩＳ−Ｂ−０６０１−１９８２に準じて測定し、カットオフ値８０μｍ、測定長２．５ｍｍとする）が８ｎｍの厚さ０．２ｍｍのポリエステルフィルムの表面に、試料フィルムの評価する表面を重ねて、５ｍｍ角のアクリル棒を４５°の角度で１００ｇの荷重で上から押し付けて２０ｍｍ移動させ蛍光灯下で干渉縞が発生するかどうか観察する。干渉縞防止性は以下のように評価する。
○：アクリル棒を押し付けて、２０ｍｍ移動してもリング状の干渉縞は観察されない
△：２０ｍｍ移動中にわずかにリング状干渉縞が観察されたが、３分後には消える
×：２０ｍｍ移動中に、明瞭なリングの干渉縞が観察され、３分後でも消えない

（６）傷付き防止性
大平理化工業（株）製のラビングテスターを用いて、ＪＩＳｋ６７１８に規定された厚み２ｍｍのメタクリル樹脂板を往復運動するプレートに両面粘着テープで固定する。次に５ｃｍ×５ｃｍのガーゼを２４枚重ねクッションとした試験フィルムを貼り付けたプレートをおく、そしてプレートを含めた治具の自重３８０ｇの荷重がかかった状態で試験フィルムとメタクリル板とがこすられる状態で１０回往復運動をさせる。その後メタクリル板の表面に発生した長さ5ｍｍ以上の傷を蛍光灯下で目視観察する。１試料につき３回試験を行い傷の本数の平均値を求め、以下のように評価する。
○：傷の本数が１以下であり、傷つき防止性に優れる
△：傷の本数が１を超え３以下であり、傷付き防止性やや良い
×：傷の本数が３を超え、傷付き防止性不良

（７）光硬化性樹脂との接着性
易接着面の表面にアクリル系光硬化樹脂（日本化薬製ＫＡＹＡＮＯＶＡ ＦＯＰ−１７００）を硬化後の厚さが６μｍになるように塗布し、１２０Ｗ／ｃｍのエネルギーの高圧水銀灯を使用し、照射距離１００ｍｍにて約１０秒間照射して、表面硬化フィルムを得た。アクリル系光硬化層形成直後、当該層に１インチ幅に碁盤目が１００個になるようクロスカットを入れ、直ちに、同一箇所について３回セロテープ（登録商標）急速剥離テストを実施し、剥離面積により評価した。判定基準は以下のとおりである。
◎：碁盤目剥離個数＝０
○：１≦碁盤目剥離個数≦１０
△：１１≦碁盤目剥離個数≦２０
×：２１＜碁盤目剥離個数

（原料の調整）
・ポリエステルa
常法の重縮合で合成された極限粘度０．６５、融点２５３℃のポリエチレンテレフタレート樹脂である。

・ポリエステルｂ
常法の重縮合で合成された極限粘度０．６８、融点２５３℃のポリエチレンテレフタレート樹脂に平均粒径１１μｍ、５％熱分解温度が３３１℃の架橋スチレン-アクリル有機粒子を練り込み２．０重量％含有させたものである。

・ポリエステルｃ
常法の重縮合で合成された極限粘度０．６８、融点２５３℃のポリエチレンテレフタレート樹脂に平均粒径１３μｍ、５％熱分解温度が２９０℃の架橋アクリル有機粒子を練り込み２．０重量％含有させたものである。

・ポリエステルｄ
平均粒子径０．８μｍの合成炭酸カルシウム粒子をポリエチレンテレフタレートの重縮合時に添加し合成された、該粒子の含有量が１．０重量％の極限粘度０．６８、融点２５３℃のポリエチレンテレフタレート樹脂である。

・ポリエステルｅ
常法の重縮合で合成された極限粘度０．６８、融点２５３℃のポリエチレンテレフタレート樹脂に平均粒径８．２μｍの５％熱分解温度が３６５℃の架橋スチレン−アクリル有機粒子を練り込み２．０重量％含有させたものである。

・水性塗布剤Ａ
水性塗布剤は下記ａ、ｂ、ｃ、ｄの化合物を４７／２０／３０／３の重量比で混合した混合物である。
ａ：テレフタル酸／イソフタル酸／５−ソジウムスルホイソフタル酸／エチレングリコール／１．４−ブタンジオール／ジエチレングリコールを各々２８／２０／２／３５／１０／５のモル比で反応させたポリエステル水分散体
ｂ：メチルメタクリレート／エチルアクリレート／アクリロニトリル／Ｎ−メチロールメタアクリルアミドを各々４５／４５／５／５のモル比で重合された重合物水分散体（乳化剤はアニオン系界面活性剤を使用）
ｃ：メラミン系架橋剤（ヘキサメトキシメチルメラミン）
ｄ：平均粒径０．０６μｍの酸化ケイ素の水分散体

ポリエステルaを９２．５重量％とポリエステルｂを７．５重量％となるように混合した原料をベント付き２軸押出機に供給し、溶融温度２８０℃で溶融したあと、ポンプフィルターを介してダイを通してキャスティングドラムに引き取り単層未延伸フィルムを得た。かくして得られた未延伸フィルムを縦延伸ロールに送り込み、まずフィルム温度８３℃で３．７倍延伸した後、水性塗布剤Ａを塗布しテンターに導き９５℃で横方向に４．０倍延伸して二軸配向フィルムを得た。次いで、得られた二軸配向フィルムを熱固定ゾーンに導き、２３０℃で５秒間幅方向に３％弛緩させながら熱固定し、下記表１に記載した厚みのポリエステルフィルムを得た。

ポリエステルaを８２重量％とポリエステルｃを１８重量％となるように混合した原料をベント付き２軸押出機（サブ）に供給し、ポリエステルａを別のベント付き２軸押出機（メイン）に供給して溶融温度２８０℃で溶融したあと、各押出機からの溶融ポリマーをギヤポンプフィルター（粒子を含有する溶融ポリマーを含むサブ押出し機のフィルターは５０μｍの粒子捕集率が７５％のフィルターを用いた。）を介してフィードブロックで合流させ、ダイを通してキャスティングドラムに引き取り２種２層の未延伸フィルムを得た。その後は実施例１と同じく水性塗布剤Ａを塗布した後、テンターに導き延伸し、熱固定して、表１に記載した厚み構成のフィルムを得た。

３台のベント付き２軸押出し機を用いて内層には、ポリエステルａを６４重量％とポリエステルｃを３６重量％となるように混合した原料を供給し、表層はポリエステルａを供給して溶融温度２８０℃で溶融したあと、各押出機からの溶融ポリマーをギヤポンプフィルター（粒子を含有する溶融ポリマーを含む押出し機のフィルターは５０μｍの粒子捕集率が７５％のフィルターを用いた。）を介してマルチマニホールドダイを用いて２種３層の未延伸フィルムを得た。その後は実施例１と同じく水性塗布剤Ａを塗布した後、テンターに導き延伸し、熱固定して、表１に記載した厚み構成のフィルムを得た。

（比較例１）
ポリエステルａを６０重量％とポリエステルｄを４０重量％となるように混合した原料をベント付き押出し機に供給したほかは実施例１と同様にして、フィルムを得た。

（比較例２）
ポリエステルａを９２．５重量％とポリエステルｅを７．５重量％となるように混合した原料をベント付き２軸押出機（メイン）に供給し、ポリエステルａを別のベント付き２軸押出機（サブ）に供給して溶融温度２８０℃で溶融したあと、フィルム表裏を構成する層を形成するため２つに分流し、それぞれのサブ押出機の溶融ポリマーと、メイン押出機からの溶融ポリマーとをギヤポンプフィルター（粒子を含有する溶融ポリマーを含むサブ押出し機のフィルターは５０μｍの粒子捕集率が７５％のフィルターを用いた）を介してフィードブロックで合流させ、ダイを通してキャスティングドラムに引き取り２種３層の未延伸フィルムを得た。その後は、実施例１と同様にしてフィルムを得た。

（比較例３）
水性塗布剤Ａを塗布しなかったほかは実施例３と同様にしてフィルムを得た。

実施例１〜３のフィルムは、易接着性、干渉縞防止性や透明性に優れる。特に実施例３のフィルムは、傷付き防止性も良好である。一方、比較例１は、単層フィルムのため透明性に劣り、また平均粒子径の小さい不活性粒子を用いたため、５次以上の干渉縞を有する突起の密度が小さく、干渉縞防止性を示さなかった。比較例２は、粒子の変形度が大きいため凹凸面の５次以上の干渉縞を有する突起の密度が小さく干渉縞防止性を示さなかった。比較例３は、易接着性の塗布液が塗布されていないため、易接着性が劣った。

本発明のフィルムは、例えば、タッチパネルの透明導電性フィルム、バックライトユニットの拡散板、反射板やプリズムシート、さらにプラズマディスプレーの電磁波遮蔽性フィルムや反射防止フィルムなどの用途のフィルム基材として好適に使用することができる。

Claims (1)

1. 硬化性樹脂に対して易接着性を有する塗布層を少なくとも一方のフィルム面に有し、当該塗布層表面における二光束干渉法で観察される５次以上の干渉縞を有する突起の密度（個／ｍｍ^２）が０．７以上であることを特徴とする光学用ポリエステルフィルム。