JP2004255581A

JP2004255581A - 反射フィルム用二軸延伸積層ポリエステルフィルム

Info

Publication number: JP2004255581A
Application number: JP2003045519A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Watanabe; 俊治渡辺
Original assignee: Mitsubishi Polyester Film Corp
Current assignee: Mitsubishi Polyester Film Corp
Priority date: 2003-02-24
Filing date: 2003-02-24
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】有機溶剤を用いた光散乱塗布層を設けることなく、生産性に優れ、かつ高い反射率と小さな指向性を満足し、高度な画面品質を達成できる反射体用基材ポリエステルフィルムを提供する。
【解決手段】少なくとも２層からなる積層フィルムであり、一方のフィルム表面（Ａ面）の表面粗さ（Ｒａ）が０．０１〜０．２μｍであり、Ａ面の突起高さ分布係数が−５以下であることを特徴とする反射フィルム用二軸延伸積層ポリエステルフィルム。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属蒸着面側を反射面とする液晶ディスプレイ用反射体、蛍光灯や発光ダイオードの反射傘や道路標識などに使用される光反射板に用いるポリエステルフィルム基材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
反射用フィルムは、主に白色顔料や微細気泡を含有する白色フィルムと、フィルム表面上にアルミニウムや銀を蒸着して蒸着面側を反射面としたフィルムとに分けることができる。前者は光の拡散性が優れ、指向性の小さい反射フィルムであり、液晶表示板等に広く使用されている。後者は特に銀蒸着した反射フィルムが、前者の白色フィルムと比較して可視光線の光反射率が高く、バックライトの消費電力を抑えることができるため、また高度な画面品質を達成するため、液晶表示板の反射体への使用が最近増えてきた。
【０００３】
金属蒸着をした反射フィルム用ポリエステルフィルム基材に関する検討は、過去にもなされている。例えば特許文献１によれば、ポリエステルに非相溶性樹脂や不活性粒子を含有しフィルムの表面粗さを限定したフィルムが提案されている。しかし反射光の指向性は小さいもののフィルム表面の突起高さがコントロールされておらず、今日の液晶表示板に要求される高い反射率と小さな指向性を満足する高度な画面品質を達成できていない。また特許文献２によれば、粒子を主成分とした塗布層を設け、高い反射率と指向性の小さいフィルムが提案されている。しかし有機溶剤を用いる塗布工程があり、安全衛生上の問題や工程が複雑になり、コストアップの問題がある。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−１３５７２８号公報
【特許文献２】特開昭６１−１０２６８７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記実情に鑑みなされたものであって、その解決課題は、有機溶剤を用いた光散乱塗布層を設けることなく、生産性に優れ、かつ高い反射率と小さな指向性を満足し、高度な画面品質を達成できる反射体用基材ポリエステルフィルムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、特定の構成を有するフィルムによれば、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。
【０００７】
すなわち、本発明の要旨は、少なくとも２層からなる積層フィルムであり、一方のフィルム表面（Ａ面）の表面粗さ（Ｒａ）が０．０１〜０．２μｍであり、Ａ面の突起高さ分布係数が−５以下であることを特徴とする反射フィルム用二軸延伸積層ポリエステルフィルムに存する。
【０００８】
【発明の実施形態】
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たもよく、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。
【０００９】
本発明の反射フィルム用二軸延伸積層ポリエステルフィルム（以下、単に積層フィルムと記す場合がある）は、少なくとも２層からなる積層フィルムである。通常、蒸着面となる層をポリエステル層Ａ（以下、単に層Ａと略記する）とし、それ以外の層を層Ｂや層Ｃとすると、本発明のフィルムは例えばＡ／Ｂの２層構造やＡ／Ｂ／ＡやＡ／Ｂ／Ｃの３層構造を取ることができる。
本発明において、層Ａの表面（Ａ面）の表面粗さ（Ｒａ）は、０．０１〜０．２μｍであり、好ましくは０．０１５〜０．１５μｍ、さらに好ましくは０．０２〜０．１２μｍである。表面粗さＲａが０．０１μｍ未満では、指向性が大きく画面の視野が小さくなり好ましくない。Ｒａが０．２μｍを超えると、反射率が低下する。
【００１０】
また、本発明のフィルムのＡ面の突起高さ分布係数は、−５以下であり、好ましくは−７以下、さらに好ましくは−９以下である。突起高さ分布係数が−５を超えるとフィルム表面の突起高さが不均一となり、表面で乱反射による光吸収が起こるためと思われるが、反射率が低下したり、またキメの粗い反射光を生じてしまって画像の品質が低下したりするため好ましくない。
【００１１】
本発明において、上記のような表面特性を有するフィルムを得るためには、例えば、平均粒径や粒径分布がコントロールされた不活性粒子をポリエステルに適量含有させる。
用いる不活性粒子の平均粒径は０．５〜１５μｍが好ましく、さらに好ましくは０．８〜１０μｍ、特に好ましくは１．０〜８μｍである。平均粒径が０．５μｍ未満の不活性粒子では、指向性が小さい反射フィルムを得ることはできない場合がある。一方、平均粒径が１５μｍを超えると、反射光のキメが粗くなり画面品質が低下する傾向がある。
【００１２】
本発明で用いる不活性粒子の粒径分布は、下記で定義される粒度分布幅が好ましくは１．６以下であり、さらに好ましくは１．５以下、特に好ましくは１．４以下である。粒度分布幅が１．６を超えると、突起高さ分布係数が大きくなり、反射率の低下やフィルム製造工程で粗大突起に由来の摩耗が発生しやすく、蒸着欠陥が発生してしまうことがある。
【００１３】
・粒度分布幅の定義
ＭＩＣＲＯＴＲＡＣＨＲＡ（Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ．Ｉｎｃ社製）を用いてポリエステル層中の不活性粒子の粒度分布幅を測定し、不活性粒子の全体積を１００体積％として累積カーブを求め、累積カーブの粒径の大きな方から２５体積％、７５体積％となる点での不活性粒子の粒径をそれぞれｄ２５、ｄ７５とし、これらｄ２５とｄ７５との比率（ｄ２５／ｄ７５）を粒度分布幅と定義した。
【００１４】
また、不活性粒子の含有量は、不活性粒子の平均粒径にも依存し、平均粒径をＤμｍとすると、０．０５×Ｄ〜３×Ｄ重量％の範囲が好ましく、さらに好ましくは０．１×Ｄ〜２×Ｄ重量％の範囲である。不活性粒子の含有量が０．０５×Ｄ重量％未満では、反射光の指向性が小さくなる傾向があり、一方、３×Ｄ重量％を超えると、反射率が低下する傾向がある。
不活性粒子の種類は特に限定しないが、粒度分布をコントロールした合成炭酸カルシウム、球状シリカ粒子、有機高分子粒子などが例として挙げられる。また２種類以上の不活性粒子を用いてもよい。
【００１５】
本発明のフィルムのＡ面に析出するオリゴマーの量は、６．０ｍｇ／ｍ^２以下であることが好ましく、５．０ｍｇ／ｍ^２以下、さらには４．０ｍｇ／ｍ^２以下、特には３．０ｍｇ／ｍ^２以下が好ましい。フィルム表面に析出するオリゴマー量が６．０ｍｇ／ｍ^２を超えると、析出オリゴマーによる蒸着欠陥の発生が多くなる傾向がある。
【００１６】
フィルム表面に析出するオリゴマー量を低減するには、原料のポリエステルレジンに含まれるオリゴマーの含有量を固相重合法などにより低減する方法がある。フィルムに含まれるエチレンテレフタレート環状三量体オリゴマーの含有量は、好ましくは０．８重量％以下、さらに好ましくは０．７重量％以下である。またオリゴマーのフィルム表面への析出を防止する目的の塗布層をフィルム表面に設ける方法もある。
【００１７】
本発明の積層フィルムは、カールしないことが好ましい。カールするフィルムの場合、支持体に接着するときにフィルムの端が剥がれやすくなる、また、バックライトの熱源により支持体全体に歪みを生じやすい傾向がある。
本発明のフィルムの層Ａの厚みは、層Ａに用いる不活性粒子の平均粒径をＤμｍとすると、０．２×Ｄ〜５×Ｄμｍの範囲であることが好ましく、さらに好ましくは０．４×Ｄ〜４×Ｄμｍの範囲である。層Ａの厚みが０．２×Ｄμｍ未満では、不活性粒子の脱落が起こりやすい傾向があり、５×Ｄμｍを超えると、突起高さの分布が大きくなる傾向がある。
【００１８】
本発明の積層フィルム厚みは特に限定しないが、通常１０〜５００μｍであり、好ましくは２０〜４００μｍである。フィルム厚みが１０μｍ未満では、フィルムの製膜性が悪くなる傾向がある。また、フィルム厚みが５００μｍを超えると、二軸延伸フィルムのフィルム生産性が低下する傾向がある。
【００１９】
本発明の積層フィルムの層Ａには、必要に応じて帯電防止剤、着色剤、酸化防止剤、消泡剤、蛍光増白剤等の添加剤を含有してもよい。また、表面粗さに大きな影響を与えない程度であれば、平均粒径が０．１μｍ以下の不活性粒子を含有していてもよい。また、必要に応じ、層Ａの表面に易滑性、易蒸着性、帯電防止、易接着性等を付与する目的のコーティング処理を行うこともできる。さらに、層Ａ以外の層の中に、不活性粒子や帯電防止剤、着色剤、酸化防止剤、消泡剤、蛍光増白剤等の添加剤を含有していてもよい。
【００２０】
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、層Ａを形成する乾燥したポリエステルと、層Ａ以外の層を形成する乾燥したポリエステルとを別々の押出機に供給し、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、各ポリエステルを積層した状態でＴダイから溶融シートとして押出す。
【００２１】
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。
得られた未延伸フィルムを、ロール延伸機を用いて、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）−１０）〜（Ｔｇ＋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。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。
【００２２】
次いで、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）〜（Ｔｇ＋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。
【００２３】
【実施例】
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及び用語の定義は次のとおりである。
【００２４】
（１）平均粒径
フィルム中の少なくとも１００個の不活性粒子についてＳＥＭを用いて観察して最大径と最小径とをそれぞれ求め、その相加平均を不活性粒子の平均粒径とした。
【００２５】
（２）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に準じて測定した。なお測定長２．５ｍｍとした。
【００２６】
（３）突起高さ分布係数
小坂研究所社製三次元表面粗さ測定機（ＳＥ−３ＡＫ）を用い、触針の先端半径５μｍ、針圧３０ｍｇ、測定長０．５ｍｍ、サンプリングピッチ１．０μｍ、カットオフ０．２５ｍｍ、縦倍率５千〜５万倍、横倍率２００倍、操作本数５００本の条件で突起高さと突起個数を測定した。本発明で言う突起高さＸ（μｍ）は、突起個数（個／ｍｍ^２）が最大になる面の高さを０レベルとして、このレベルからの高さをもって突起高さＸとし、突起個数Ｙが３００以上のデータについて各突起高さＸにおけるＬｏｇＹとの関係を最小二乗法で処理した。そして、ｌｏｇＹ＝Ａｘ＋ｂにおけるａを突起高さ分布係数とした。
【００２７】
（４）析出オリゴマー量
上部が開放され、底辺の面積が２５０ｃｍ^２となるように、ポリエステルフィルムを折って、四角の箱を作成した。その際、測定する面が内側となるようにした。次いで、上記の方法で作成した箱の中に、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）１０ｍｌを入れ、３分間放置した後、ＤＭＦを回収した。回収したＤＭＦを液体クロマトグラフィー（島津ＬＣ−７Ａ）に供給して、ＤＭＦ中のオリゴマー（エチレンテレフタレート環状三量体）量を求めた。次にこの値を、ＤＭＦを接触させたフィルム面積で割って、フィルム表面オリゴマー量（ｍｇ／ｍ^２）とした。液体クロマトグラフの条件は下記のとおりである。
移動相Ａ：アセトニトリル
移動相Ｂ：２％酢酸水溶液
カラム：三菱化学（株）製ＭＣＩＧＥＬＯＤＳ１ＨＵ
カラム温度：４０℃
流速：１ｍｌ／分
検出波長：２５４ｎｍ
【００２８】
（５）反射率
フィルム表面に厚さ６０ｎｍのアルミニウムを蒸着し、蒸着した面を反射面としてＭＰＣ−３１００（島津製作所（株））で、測定光入射（反射）角５゜で波長４００ｎｍから７００ｎｍの反射光を測定し、平均値を反射率（％）とした。
【００２９】
（６）指向性
フィルム表面に厚さ６０ｎｍのアルミニウムを蒸着した試料を、日本電色工業株式会社ＶＧＳ−１００１ＤＰを用いて蒸着面の光沢度を投光角６０゜、受光角５５゜で光沢度を測定し、下記基準で評価した。
○：光沢度の値が１５％以上
△：光沢度の値が７以上１５％未満
×：光沢度の値が７％未満
【００３０】
（７）カール性
フィルムサンプルを幅１０ｍｍ、フィルム製膜流れ方向（ＭＤ）と幅方向（ＭＤ）に長さ１００ｍｍに各４本切り出し、室温で平面の台に置き、両端の平面からの距離を測定し平均値を得た。平面からの距離が２ｍｍ以下の場合が、フィルムがカールしないと判断した。
○：平面からの距離が２ｍｍ以下
×：平面からの距離が２ｍｍを超える
【００３１】
（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に乳化重合で合成された平均粒径１．８μｍ、粒度分布幅（ｄ２５／ｄ７５）１．３の単分散架橋高分子粒子を練り混み２．０重量％含有させた。
【００３２】
・ポリエステルｂ
常法の重縮合で製造されたイソフタル酸成分が２２モル含有する極限粘度は、０．７０で融点１９０℃ポリエチレンテレフタレート共重合体樹脂。
・ポリエステルｃ
常法の重縮合で合成されたポリエチレンテレフタレートに固相重合を行い、極限粘度０．７０、融点２５０℃、エチレンテレフタレート環状三量体含有量が、０．６５重量％の樹脂に乳化重合で合成された平均粒径１．８μｍ、粒度分布幅（ｄ２５／ｄ７５）が１．３のアクリル系の単分散架橋高分子粒子を練り混み１．０重量％含有させた。
【００３３】
・ポリエステルｄ
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に平均粒径３．５μｍ、粒度分布幅（ｄ２５／ｄ７５）１．７の不定形シリカ粒子を練り混み３．０重量％含有させた。
・ポリエステルｅ
実質的に不活性粒子を含有しない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。
【００３４】
実施例１
Ａ層にポリエステルＡ、Ｂ層にポリエステルＥを用い、１７０℃で３時間乾燥後、Ａ層の原料チップはサブ押出機に、Ｂ層の原料チップはメイン押出機に供給して溶融温度２８０℃で溶融し、サブ押出機の溶融ポリマーをフィルムの表裏２層に分岐した後、ギヤポンプフィルターを介して、メイン押出機からの溶融ポリマーとフィードブロックで分流させ、ダイを通してキャスティングドラムに引き取り、未延伸フィルムとした。キャスティングの際、静電密着法を採用した。かくして得られた２種３層の積層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℃（ＩＲヒーター付与）で２．４倍延伸した後、さらに８７℃（ＩＲヒーター付与）で１．２倍延伸した後、テンターに導き１００℃で横方向に３．９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、２００℃で５秒間幅方向に３％弛緩させながら熱固定した。なお、Ａ層の厚みは、サブ押出機のギヤポンプの吐出量を調整することでコントロールした。
【００３５】
実施例２〜実施例４及び比較例１〜比較例３
原料および層構成は、下記表１または２に示すとおりとし、それ以外は実施例１と同じ条件でフィルムを得た。
以上、得られた結果をまとめて下記表１および２に示す。
【００３６】
【表１】

【００３７】
【表２】

【００３８】
実施例１〜４においては、蒸着した反射面における反射率も大きく、また指向性も小さく優れた反射特性を示した。特に実施例４は、表面オリゴマーの量が少なく良好な表面状態を形成し、カールはしなかった。一方、比較例１は、表面粗さが大きく、さらに単層フィルムのため突起高さ分布係数が大きいため、反射率が低下した。比較例２は、表面粗さＲａが０．０１μｍ未満のため、指向性が大きかった。また、比較例３は、突起分分布係数が−５を超えたため反射率が低下した。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、有機溶剤を用いた光散乱塗布層を設けることなく、生産性に優れ、かつ高い反射率と小さな指向性を満足し、高度な画面品質を達成できる反射体用基材ポリエステルフィルムを提供することができ、本発明の工業的価値は顕著である。

Claims

少なくとも２層からなる積層フィルムであり、一方のフィルム表面（Ａ面）の表面粗さ（Ｒａ）が０．０１〜０．２μｍであり、Ａ面の突起高さ分布係数が−５以下であることを特徴とする反射フィルム用二軸延伸積層ポリエステルフィルム。
Ａ面の析出オリゴマー量が６．０ｍｇ／ｍ^２以下であることを特徴とする請求項１記載の反射フィルム用二軸延伸積層ポリエステルフィルム。