JP5108271B2

JP5108271B2 - 二軸延伸された積層ポリエステルフィルム

Info

Publication number: JP5108271B2
Application number: JP2006270483A
Authority: JP
Inventors: 博楠目; 淳小山松
Original assignee: Teijin DuPont Films Japan Ltd
Current assignee: Toyobo Film Solutions Ltd
Priority date: 2006-10-02
Filing date: 2006-10-02
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2026-10-02
Also published as: JP2008087320A

Description

本発明は、二軸延伸された積層ポリエステルフィルムに関し、詳しくは、高い反射率を備えかつ耐熱性に優れた二軸延伸された積層ポリエステルフィルムに関する。

液晶ディスプレイにおいて従来、ディスプレイの背面からライトを当てるバックライト方式が採用されていたが、近年、例えば特開昭６３−６２１０４号公報に示されるようなサイドライト方式が、薄型で均一に照明できるメリットから、広く用いられるようになっている。このサイドライト方式では背面に反射板が設置されるが、この反射板には光の高い反射性および高い拡散性が要求される。

近年の液晶ディスプレイが大画面化し、高輝度化が強く求められるようになるにつれて、反射板の反射率の向上が期待されている。この要求に対して従来の技術では、ポリエステルと、これに非相溶な樹脂との組成物からなるフィルムを延伸することによって光の反射を発現させた反射板を用いてきた。しかし、非相溶な樹脂をポリエステルに添加する方法では、添加量が増えるとフィルムが破断するため、製膜上の限界があり、添加量は高々３０重量％の限られた範囲に抑えられてきた。

特開昭６３−６２１０４号公報特開平２−２８４９２９号公報特開平３−７６７２７号公報特開平４−２３９５４０号公報特公平８−１６１７５号公報特開２００４−５０４７９号公報特開２００４−３３０７２７号公報特開２００５−１２５７００号公報

本発明は、かかる従来技術の問題点を解決することを課題とし、十分な可視光領域の反射性能を備え、安定して製膜することができ、液晶ディスプレイや内照式電飾看板用の反射板基材として好適に用いることのできる、二軸延伸された積層ポリエステルフィルムを提供することを目的とする。

発明者らは鋭意検討した結果、共重合ポリエステルを用いるとともに、ポリオレフィンを従来よりも高濃度で共重合ポリエステルに添加することで、従来より一層高い反射率のフィルムを得ることができ、このフィルムは安定して製膜することができることを見出した。

すなわち本発明は、ポリオレフィン３１〜５０重量％および共重合ポリエステル６９〜５０重量％からなる反射層と、この層に接するポリエステルからなる支持層とから構成され、反射層／支持層の二層構成か、または、反射層／支持層／反射層あるいは支持層／反射層／支持層の三層構成である二軸延伸された反射板基材用積層ポリエステルフィルムであって、
二軸延伸後の積層フィルムの厚みが、２５〜３５０μｍであり、反射層の厚みが、積層フィルムの合計厚み１００に対して５０〜８０であり、
少なくとも一方の表面における、波長４００〜７００ｎｍの平均反射率が９５％以上であり、
光源を反射する側に用いる面の光沢度が６５以下である、
反射板基材用積層ポリエステルフィルムである。

本発明によれば、十分な可視光領域の反射性能を備え、安定して製膜することができ、液晶ディスプレイや内照式電飾看板用の反射板基材として好適に用いることのできる、二軸延伸された積層ポリエステルフィルムを提供することができる。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の二軸延伸された積層ポリエステルフィルムは、反射層として機能する共重合ポリエステル５０〜６９重量％ならびにポリオレフィン３１〜５０重量％からなる層と、この反射層を支持するポリエステルからなる支持層とからなる。

［反射層］
反射層は共重合ポリエステルとポリオレフィンから構成される。

［共重合ポリエステル］
共重合ポリエステルとしては、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸といったジカルボン酸成分を共重合成分として含む共重合ポリエチレンテレフタレートが好ましい。共重合成分のジカルボン酸の共重合割合は、好ましくは１〜２０モル％、さらに好ましくは３〜１８モル％、特に好ましくは５〜１５モル％である。共重合割合がこの範囲にないと、フィルムの製膜中にフィルムが破れ易く製膜性に劣ったり、熱安定性に欠けたフィルムになってしまう。

共重合ポリエステルとしては、良好な製膜を得る観点から、イソフタル酸および／またはナフタレンジカルボン酸を１〜２０モル％およびテレフタル酸を９９〜８０モル％をジカルボン酸成分とし、エチレングリコールをジオール成分とする共重合ポリエステルを用いることが好ましい。

反射層の共重合ポリエステルは、アンチモン元素を実質的に含有しないものが好ましい。実質的に含有しないとは、含有量が２０ｐｐｍ以下、好ましくは１５ｐｐｍ以下、さらに好ましくは１０ｐｐｍ以下をいう。アンチモン元素を実質に含有すると白色フィルムの場合、黒く筋状に見え、フィルム外観を著しく損なってしまう場合があり好ましくない。

アンチモン元素を実質的に含有しない共重合ポリエステルを得るためには、ポリエステルをアンチモン化合物以外の触媒を用いて重合すればよい。ポリエステルの重合に使用する触媒としては、マンガン（Ｍｎ）化合物、チタン（Ｔｉ）化合物、ゲルマニウム（Ｇｅ）化合物のいずれかを用いることが好ましい。

チタン化合物としては、例えば、チタンテトラブトキシド、酢酸チタンを用いることができる。
ゲルマニウム化合物としては、例えば、無定形酸化ゲルマニウム、微細な結晶性酸化ゲルマニウム、酸化ゲルマニウムをアルカリ金属またはアルカリ土類金属もしくはそれらの化合物の存在化にグリコールに溶解した溶液、酸化ゲルマニウムを水に溶解した溶液を用いることができる。

［ポリオレフィン］
反射層に共重合ポリエステルとともに用いるポリオレフィンは、フィルムを延伸する際に、共重合ポリエステルとの界面で剥離することになる。その結果、フィルム中には微細なボイドが多数形成される。

ポリオレフィンとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテンを用いることができる。中でも、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンはポリマー自体が高い透明度を持つため、光の吸収が抑えられ、その結果、高い反射率を得ることができ、最適に用いられる。

ポリオレフィンは、反射層を構成する組成物の合計重量１００重量％あたり３１〜５０重量％、好ましくは３５〜４５重量％含有される。含有量が３１重量％未満であると望ましい反射率が得られず、他方、５０重量％を超えると製膜の安定性を損ないかねない。

ポリオレフィンとしてポリプロピレンを用いる場合、良好な分散性と混練性を得る観点から、メルトフローレート１〜３０ｇ／１０分（ＪＩＳＫ７２１０：９９での測定）のものが好ましい。

ポリオレフィンとしてポリメチルペンテンを用いる場合、良好な分散性と混練性を得る観点から、メルトフローレート１０〜２５０ｇ／１０分（ＡＳＴＭＤ１２３８での測定）のものが好ましい。

［支持層］
本発明における支持層のポリエステルとしては、熱可塑性のポリエステルを用いることができ、好ましくは、共重合ポリエステルを用いる。好ましい共重合ポリエステルとしては反射層で挙げたものと同じ共重合ポリエステルを用いることができる。また、良好な製膜性を得る観点から、支持層で用いるポリエステルは反射層で用いる共重合ポリエステルと同じものであることが好ましい。

［光沢度］
本発明の二軸延伸された積層フィルムは、光の良好な拡散反射を得て、光源の輝度斑を抑制するため、フィルムの少なくとも一方の面の光沢度が、好ましくは６５以下、さらに好ましくは５５以下、特に好ましくは５０以下である。特に光源を反射する側に用いる面が上記の光沢度であることが好ましい。

［添加剤］
フィルム表面を滑らせハンドリング性を良好にするために滑剤を配合してもよい。滑剤としては、有機物、無機物いずれを用いてもよく、無機物の滑剤としては、例えば酸化チタン、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、二酸化珪素、アルミナの粒子を挙げることができる。これらの粒子は、板状、球状いずれの形状をとる粒子であってもよい。分散性と滑り性の観点から、これらの粒子は、好ましくは平均粒径０．１〜５．０μｍ、さらに好ましくは０．２〜４．０μｍのものを用いる。滑剤は、本発明の積層フィルムの少なくとも一方の表面を形成する層に配合することが好ましい。

本発明の二軸延伸された積層ポリエステルフィルムには、蛍光増白剤を配合してもよい。蛍光増白剤を反射層に配合する場合、反射層を構成するポリエステル組成物１００重量％あたりの濃度として、例えば０．００５〜０．２重量％、好ましくは０．０１〜０．１重量％配合する。０．００５重量％未満であると３５０ｎｍ付近の波長域の反射率が十分でないので添加する意味が乏しく好ましくなく、他方、０．２重量％を越えると蛍光増白剤の持つ特有の色が現れてしまうため好ましくない。蛍光増白剤としては、例えばＯＢ−１（イーストマン社製）、Ｕｖｉｔｅｘ−ＭＤ（チバガイギー社製）、ＪＰ−Ｃｏｎｃ（日本化学工業所製）を用いることができる。

本発明の二軸延伸された積層ポリエステルフィルムには、必要に応じてさらに性能を上げるために、酸化防止剤、紫外線吸収剤、蛍光増白剤を添加してもよい。また、これらの剤を含む塗剤を積層フィルムに塗布してもよい。

反射層の厚みは、積層フィルムの合計厚み１００に対して、好ましくは３０〜９５、さらに好ましくは３５〜９０である。３０未満であると反射率が劣る可能性があり好ましくなく、９５を超えると延伸性の観点から好ましくない。

また、本発明の積層フィルムには、他の機能を付与するために、他の層をさらに積層してもよい。ここでいう他の層としては、例えば透明なポリエステル樹脂層、金属薄膜やハードコート層、インク受容層を例示することができる。これらの層を設けることによって反射フィルム上に印刷したり、反射機能以外の他の機能を付与することができる。

［製造方法］
以下、本発明の二軸延伸された積層ポリエステルフィルムを製造する方法を説明する。ここでは、Ａ層／Ｂ層の構成をとる二軸延伸された積層ポリエステルフィルムの製造方法の例を説明する。なお、延伸は、逐次二軸延伸法でもよく、同時二軸延伸法でもよいが、ここでは逐次二軸延伸法による製造方法を説明する。

まず、ダイから溶融したポリエステルをフィードブロックを用いた同時多層押出し法により、未延伸積層シートを製造する。すなわち、ポリオレフィンを含有する反射層（Ａ層）を構成する共重合ポリエステルの溶融物と支持層（Ｂ層）を構成するポリエステルの溶融物とを、フィードブロックを用いてＡ層／Ｂ層となるように積層し、ダイに展開して押出しを実施する。この時、フィードブロックで積層されたポリマーは積層された形態を維持している。

溶融工程においては、フィルターとして線径１５μｍ以下のステンレス鋼細線よりなる平均目開き１０〜１００μｍ、好ましくは平均目開き２０〜５０μｍの不織布型フィルターを用い、溶融ポリマーを濾過することが好ましい。この濾過を行なうことにより、一般的には凝集して粗大凝集粒子となやすい粒子の凝集や外部からの異物を抑えて、粗大異物の少ないフィルムを得ることができる。

ダイより押出された未延伸積層シートは、キャスティングドラムで冷却固化され、未延伸積層フィルムとなる。この未延伸積層フィルムをロール加熱、赤外線加熱といった手段で加熱し、縦方向に延伸して縦延伸積層フィルムを得る。この延伸は２個以上のロールの周速差を利用して行うのが好ましい。延伸温度は共重合ポリエステルのガラス転移点（Ｔｇ）以上の温度、さらにはＴｇ〜（Ｔｇ＋７０）℃の温度とするのが好ましい。延伸倍率は、用途の要求特性にもよるが、縦方向については好ましくは２．２〜４．０倍、さらに好ましくは２．３〜３．９倍である。２．２倍未満とするとフィルムの厚み斑が悪くなり良好なフィルムが得られず好ましくなく、４．０倍を超えると製膜中に破断が発生し易くなり好ましくない。

縦延伸後の積層フィルムは、続いて、横延伸、熱固定、熱弛緩の処理を順次施して二軸延伸された積層フィルムとするが、これら処理は積層フィルムを走行させながら行う。横延伸の処理は共重合ポリエステルのガラス転移点（Ｔｇ）より高い温度から始める。そして一般的には（Ｔｇ＋５）〜（Ｔｇ＋７０）℃の温度まで昇温しながら行う。横延伸過程での昇温は連続的でも段階的（逐次的）でもよいが通常逐次的に昇温する。例えばテンターの横延伸ゾーンをフィルム走行方向に沿って複数に分け、ゾーン毎に所定温度の加熱媒体を流すことで昇温する。横延伸の倍率は、この用途の要求特性にもよるが、好ましくは２．５〜４．５倍、さらに好ましくは２．８〜３．９倍である。２．５倍未満であると積層フィルムの厚み斑が悪くなり、良好な積層フィルムを得ることができず好ましくなく、他方、４．５倍を超えると製膜中に破断が発生し易くなり好ましくない。

横延伸後の積層フィルムは両端を把持したまま、支持層のポリエステルの（Ｔｍ−２０）〜（Ｔｍ−１００）℃で定幅または１０％以下の幅減少下で熱処理して熱収縮率を低下させるのがよい。熱処理がこれより高い温度であるとフィルムの平面性が悪くなり、厚み斑が大きくなり好ましくない。また、熱処理温度がこれより低いと熱収縮率が大きくなることがあり好ましくない。熱固定後フィルム温度を常温に戻す過程で（Ｔｍ−２０）〜（Ｔｍ−１００）℃の領域での熱収縮量を調整するために、把持している積層フィルムの両端を切り落し、積層フィルムの縦方向の引き取り速度を調整し、縦方向に弛緩させることができる。弛緩させる手段としてはテンター出側のロール群の速度を調整する。弛緩させる割合として、テンターのフィルムライン速度に対してロール群の速度ダウンを行い、好ましくは０．１〜１．５％、さらに好ましくは０．２〜１．２％、特に好ましくは０．３〜１．０％の速度ダウンを実施してフィルムを弛緩（この値を「弛緩率」という）して、弛緩率をコントロールすることによって縦方向の熱収縮率を調整する。また、フィルム横方向は両端を切り落すまでの過程で幅減少させて、所望の熱収縮率を得ることもできる。

このようにして得られる本発明の二軸延伸されたポリエステルフィルムは、８５℃の熱収縮率が、直交する２方向ともに０．５％以下、さらに好ましくは０．４％以下、最も好ましくは０．３％以下とすることができる。

二軸延伸後の積層フィルムの厚みは、好ましくは２５〜３５０μｍ、さらに好ましくは４０〜３２０μｍ、特に好ましくは５０〜３００μｍである。２５μｍ未満であると反射率が低下して好ましくなく、他方、３５０μｍを超えるとこれ以上厚くしても反射率の上昇が望めないことから好ましくない。

このようにして得られる本発明の二軸延伸された積層ポリエステルフィルムは、その少なくとも一方の表面の反射率が波長４００〜７００ｎｍの平均反射率でみて９５％以上、さらに好ましくは９６％以上、さらに好ましくは９７％以上の反射率を備えることになる。９５％未満であると十分な画面の輝度を得ることができないので好ましくない。

以下、実施例により本発明を詳述する。なお、各特性値は以下の方法で測定した。
（１）フィルム厚み
フィルムサンプルをエレクトリックマイクロメーター（アンリツ製Ｋ−４０２Ｂ）にて、１０点厚みを測定し、平均値をフィルムの厚みとした。

（２）各層の厚み
サンプルを三角形に切り出し、包埋カプセルに固定後、エポキシ樹脂にて包埋した。そして、包埋されたサンプルをミクロトーム（ＵＬＴＲＡＣＵＴ−Ｓ）で縦方向に平行な断面を５０ｎｍ厚の薄膜切片にした後、透過型電子顕微鏡を用いて、加速電圧１００ｋｖにて観察撮影し、写真から各層の厚みを測定し、平均厚みを求めた。

（３）反射率
分光光度計（島津製作所製ＵＶ−３１０１ＰＣ）に積分球を取り付け、ＢａＳＯ_４白板を１００％とした時の反射率を波長４００〜７００ｎｍにわたって測定し、得られたチャートより２ｎｍ間隔で反射率を読み取った。フィルムの構成が一方の面が反射層（Ａ層）、他方の面が支持層（Ｂ層）の場合、Ａ層側から測定を行った。上記の範囲内で平均値を求めた。

（４）延伸性
縦方向２．５〜３．４倍、横方向３．５〜３．７倍に延伸して製膜し、安定に製膜できるか観察した。下記基準で評価した。
○：１時間以上安定に製膜できる
×：１時間以内に切断が発生し、安定な製膜ができない

（５）熱収縮率
８５℃に設定されたオーブン中でフィルムを無緊張状態で３０分間保持し、加熱処理前後の標点間距離を測定し、下記式により熱収縮率（８５℃熱収縮率）を算出した。
熱収縮率％＝（（Ｌ_０−Ｌ）／Ｌ_０）×１００
Ｌ_０：熱処理前の標点間距離
Ｌ：熱処理後の標点間距離

（６）ガラス転移点（Ｔｇ）、融点（Ｔｍ）
示差走査熱量測定装置（ＴＡＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ２１００ＤＳＣ）を用い、昇温速度２０ｍ／分で測定を行った。

（７）熱による変形（たわみの評価）
フィルムサンプルをＡ４版に切り出し、フィルムの４辺を金枠で固定したまま、８０℃に加熱したオーブンで３０分間処理した後、変形（フィルムのたわみ状態）を目視にて観察して下記基準で評価した。
○：たわんだ状態が観察されない。
△：一部に軽微なたわみが観察される。
×：たわんだ部分があり、たわみの凹凸が５ｍｍ以上の隆起として観察される。

（８）光沢度
ミノルタ製ＧＭ−２６８の測定器を用いて６０°光沢を測定した。

［実施例１］
テレフタル酸ジメチル１３２重量部、２，６−ナフタレンジカルボン酸ジメチル２３重量部（ポリエステルの酸成分に対して１２モル％）、エチレングリコール９６重量部、ジエチレングリコール３．０重量部、酢酸マンガン０．０５重量部、酢酸リチウム０．０１２重量部を精留塔、留出コンデンサを備えたフラスコに仕込み、撹拌しながら１５０〜２３５℃に加熱しメタノールを留出させエステル交換反応を行った。メタノールが留出した後、リン酸トリメチル０．０３重量部、二酸化ゲルマニウム０．０４重量部を添加し、反応物を反応器に移した。ついで撹拌しながら反応器内を徐々に０．５ｍｍＨｇまで減圧するとともに２９０℃まで昇温し重縮合反応を行った。得られた共重合ポリエステルのジエチレングリコール成分量は２．５重量％、ゲルマニウム元素量は５０ｐｐｍ、リチウム元素量は５ｐｐｍであった。この共重合ポリエステルを反射層（Ａ層）および支持層（Ｂ層）に用い、反射層（Ａ層）には表１に示すポリオレフィン樹脂を、支持層（Ｂ層）には平均粒子径１．０μｍの炭酸カルシウム粒子を０．５ｗｔ％添加した。それぞれ２８５℃に加熱された２台の押出機に供給し、Ａ層ポリマー、Ｂ層ポリマーをＡ層とＢ層がＡ／Ｂとなるような２層フィードブロック装置を使用して合流させ、その積層状態を保持したままダイスよりシート状に成形した。さらにこのシートを表面温度２５℃の冷却ドラムで冷却固化した未延伸フィルムを記載された温度にて加熱し長手方向（縦方向）に延伸し、２５℃のロール群で冷却した。続いて、縦延伸したフィルムの両端をクリップで保持しながらテンターに導き１２０℃に加熱された雰囲気中で長手に垂直な方向（横方向）に延伸した。その後テンター内で表２の温度で熱固定を行い、表２に示す条件にて縦方向の弛緩、横方向の幅入れを行い、室温まで冷やして二軸延伸された積層フィルムを得た。得られた積層フィルムの反射板としての物性は表２の通りであった。

［実施例２〜５］
表１に示す添加量、ポリオレフィン樹脂、ポリエステルの酸成分に調整して添加し、表２に示す製膜条件にて、二軸延伸された積層フィルムを作製し、評価を行った。

［実施例６］
ポリマーを作製する段階において実施例１の２，６−ナフタレンジカルボン酸ジメチル２３重量部をイソフタル酸ジメチル１８重量部（ポリエステルの酸成分に対して１２モル％）に変更してイソフタル酸共重合のポリマーを作製し、これを反射層（Ａ層）に使用し、表１おびよび２の条件にてフィルムを作製し評価を行った。

［実施例７〜１２］
表１、２に示す通り添加してフ二軸延伸された積層フィルムを作製し、評価を行った。
一部においては２，６−ナフタレンジカルボン酸ジメチルとイソフタル酸ジメチルを用いてポリエステルを重合し、一定割合に調整して使用した。

［比較例１〜９］
表１、２に示すように添加してフィルムを作製し、評価を行った。
一部においてはポリエステルの酸成分としてイソフタル酸ジメチルやテレフタル酸ジメチルや２，６−ナフタレンジカルボン酸ジメチルを用いた。結果は表２に示す通りであるが、一部においては延伸性が悪く、フィルムにならなかった。

本発明の二軸延伸された積層ポリエステルフィルムは、光の反射率が高く、各種の反射板、中でも特に液晶ディスプレイの反射板やや内照式電飾看板用の反射板基材として好適に用いることができる。また、太陽電池のバックシートに最適に用いることができる。他の用途としては、紙代替、すなわちカード、ラベル、シール、宅配伝票、ビデオプリンタ用受像紙、インクジェット、バーコードプリンタ用受像紙、ポスター、地図、無塵紙、表示板、白板、感熱転写、オフセット印刷、テレフォンカード、ＩＣカードなどの各種印刷記録に用いられる受容シートの基材としても用いることができる。

Claims

ポリオレフィン３１〜５０重量％および共重合ポリエステル６９〜５０重量％からなる反射層と、この層に接するポリエステルからなる支持層とから構成され、反射層／支持層の二層構成か、または、反射層／支持層／反射層あるいは支持層／反射層／支持層の三層構成である二軸延伸された反射板基材用積層ポリエステルフィルムであって、
二軸延伸後の積層フィルムの厚みが、２５〜３５０μｍであり、反射層の厚みが、積層フィルムの合計厚み１００に対して５０〜８０であり、
少なくとも一方の表面における、波長４００〜７００ｎｍの平均反射率が９５％以上であり、
光源を反射する側に用いる面の光沢度が６５以下である、
反射板基材用積層ポリエステルフィルム。
光源を反射する側に用いる面の光沢度が２０以下である、請求項１に記載の積層ポリエステルフィルム。
共重合ポリエステルが、イソフタル酸および／またはナフタレンジカルボン酸を１〜２０モル％およびテレフタル酸を９９〜８０モル％をジカルボン酸成分とし、エチレングリコールをジオール成分とする共重合ポリエステルである、請求項１または２に記載の積層ポリエステルフィルム。