JP2021502279A - ポリエステルフィルムおよびそれを含有する装置 - Google Patents
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Abstract
Description
上で言及した問題のうち1つまたは2つ以上に対処することが本発明の目的である。
本発明の第1の態様により、コポリエステルのベース層B、第1のポリエステル外層A1および第2のポリエステル外層A2を含む、熱成形可能な二軸配向共押出しポリエステルフィルムであって、前記外層は、前記ベース層の互いに反対側の表面に配置されており、
(i)前記ベース層Bは、テレフタル酸(TA)および第2の芳香族ジカルボン酸および1種または2種以上のジオールから誘導されるコポリエステルを含み、前記第2の芳香族ジカルボン酸は、コポリエステル中にコポリエステルの酸分率の約5〜約20mol%の量で存在し、前記コポリエステルは、ベース層の全質量の少なくとも90質量%を占め;
(ii)前記外層A1およびA2の各々のポリエステルは、ポリエチレンテレフタレート(PET)から選択され;
(iii)ベース層の厚さは、共押出し多層ポリエステルフィルムの総厚の少なくとも90%を占める、ポリエステルフィルムが提供される。
本明細書に記載される二軸配向共押出しポリエステルフィルムは、自己支持フィルムまたはシートであり、それにより支持ベースがなくても独立して存在することができるフィルムまたはシートが意味される。本発明においては、ベース層および外層の各々が両方とも自己支持可能である。
前記ポリエステル自体の固有粘度は、好ましくは少なくとも約0.60、典型的には0.70以下、典型的には0.65以下である。
ベース層のコポリエステルは、好ましくは、約60〜約90℃、好ましくは約65〜約85℃、好ましくは約70〜約80℃の範囲内のガラス転移温度(Tg)を有する。
前記コポリエステル自体の固有粘度は、好ましくは少なくとも約0.60、好ましくは少なくとも約0.65、好ましくは0.70以下である。
ベース層のコポリエステルは、好ましくは、外層のポリエステルより低い融点を有し、好ましくは、該コポリエステルの融点は、前記外層のポリエステルの融点より、少なくとも約10℃、好ましくは少なくとも約25℃、好ましくは少なくとも約40℃低く、かつ好ましくは、前記外層のポリエステルの融点より、約60℃低い温度以上、好ましくは約50℃低い温度以上である。
コポリエステルは、ベース層の合計質量の、少なくとも90質量%、好ましくは少なくとも95質量%、好ましくは少なくとも98質量%、好ましくは少なくとも99質量%、好ましくは実質的に全部を占める。1つの有利な実施形態では、ベース層は、前記コポリエステルからなるか、または実質的にそれからなる。
本発明の多層ポリエステルフィルムの形成は、当技術分野において周知の従来の共押出し技法により実行される。一般的にいえば、共押出しプロセスは、それぞれのポリエステル組成物を、複数のオリフィスを有するダイの独立のオリフィスを通して共押出しして、その後未だ溶融している層を接合するステップ、または、好ましくは、それぞれのポリエステルの溶融しているストリームが、最初にダイのマニホールドに通じるチャンネル内で最初に接合されて、その後、ダイのオリフィスから、ストリームラインの流れの条件下で、一緒に押し出される単一チャンネルの共押出しにより相互に混合せずに、それにより重ね合わされたフィルムを生ずるステップを含む。したがって、ベース層のコポリエステルおよび外層(A1)および(A2)のポリエステルは、共押出しされる。押出しは、一般的に約250〜約300℃の範囲内の温度で実施し、その後、押し出したものを急冷して、急冷した押出し物を配向させる。好ましくはベース層を形成するコポリエステルは、外層を形成するポリエステルの押出しのために使用された温度より低い温度で押し出される。好ましくは外層を形成するポリエステルは、約260〜約300℃、好ましくは約260〜約280℃の温度で押し出される。
フィルムは、インラインの緩和ステージの使用を通してさらに安定化することができる。あるいは緩和処理は、オフラインで実施することができる。この追加のステップで、フィルムは、ヒートセットステージより低い温度で、およびはるかに低いMDおよびTD張力で加熱される。フィルムが受ける張力は、低い張力であり、フィルム幅の、典型的には5kg/m未満、好ましくは3.5kg/m未満、より好ましくは1〜約2.5kg/mの範囲内で、および典型的には1.5〜2kg/mの範囲内である。フィルム速度を制御する緩和プロセスのために、フィルム速度の低下(およびそれ故、歪みの緩和)は、典型的には0〜2.5%、好ましくは0.5〜2.0%範囲内である。加熱安定化ステップ中にフィルムの横寸法における増大はない。熱安定化ステップのために使用されるべき温度は、最終のフィルムの性質の所望の組み合わせに応じて変化させることができて、温度が高いほど、より良い、すなわち、残存する収縮がより小さい性質を生ずる。135〜250℃の温度が一般的には望ましく、好ましくは150〜230℃、より好ましくは170〜200℃が望ましい。加熱の持続時間は、使用される温度に依存するであろうが、典型的には10〜40秒の範囲内であり、20〜30秒の持続時間が好ましい。この熱安定化プロセスは、平坦なおよび垂直な配置および別のプロセスステップとして「オフライン」またはフィルム製造プロセスの続きとして「インライン」のいずれかを含む種々の方法によって実施することができる。このように加工処理されたフィルムは、そのようなヒートセット後の緩和の非存在下で製造されたものよりも小さい熱収縮を示すであろう。
(i) 前記コポリエステルのベース層B、前記第1のポリエステル外層A1および前記第2のポリエステル外層A2を、前記外層が前記ベース層の互いに反対側の表面に配置されるように共押出しするステップ;
(ii) 押出し物を急冷するステップ;
(iii) 急冷した押出し物を、少なくとも1方向に、ポリエステル材料のガラス転移温度を超える温度で引き伸ばすステップ;および
(iv) 引き伸ばされたフィルムを、約185〜約215℃の範囲内の温度でヒートセットするステップであり、それらのヒートセット中に、フィルムの横寸法で、約2〜約10%の範囲内の寸法緩和が生じる、ステップ
を含む、プロセスが提供される。
ベース層、および/または片方もしくは両方の外層は、ポリマーフィルムの製造で従来用いられている1種または2種以上の添加剤を含むこともできる。したがって、架橋剤、染料、充填剤、顔料、潤滑剤、ラジカル除去剤、熱安定剤、酸化防止剤、UV安定剤、加水分解安定剤、難燃剤および阻害剤、粘着防止剤、界面活性剤、滑沢助剤、光沢改善剤、分解促進剤(prodegradent)、粘度改変剤および分散安定剤などの薬剤が適宜組み込まれてもよい。そのような構成要素は、ポリマーに従来様式で導入することができる。例えば、フィルムを形成するポリマーが誘導されるモノマー反応物と混合することにより、または構成要素を、ポリマーと、宙返りまたは乾燥ブレンドにより、または押出し機中で配合して、続いて冷却し、通常、顆粒またはチップに細分することにより混合することができる。親練り技術も用いることができる。
であり、式(II)の式中で、Rは、水素、ハロゲンによりまたはC1−C12アルコキシにより置換されたC1−C18アルキル、C2−C6アルキルであるか、またはベンジルであり、R4およびR5は、水素、アルキル、アルコキシまたはフェニルから独立に選択される。Rは、好ましくはC1−C12アルキルまたはベンジル、より好ましくはC3−C6アルキル、特にヘキシルである。R4およびR5は、好ましくは水素である。特に好ましいUV安定剤は、2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−(ヘキシル)オキシ−フェノールであり、それはTinuvin(商標)1577としてBASFから市販されており、それは上の式(II)の化合物であり、該化合物中、RはC6H13であり、R4およびR5は両方ともHである。さらに特に好ましいUV安定剤は、2−(2’−ヒドロキシフェニル)−4,6−ジフェニルトリアジンであり、それは、Tinuvin(商標)1600としてBASFから市販されており、それは、上の式(II)のトリアジンであり、ここで、RはCH2CH(C2H5)C4H9であり、R4はフェニルであり、R5は水素である。
層中、特に外層中における、1種または2種以上の酸化防止剤の存在も、特に有利であることがある。ベース層は、好ましくは酸化防止剤を含まない。好適な酸化防止剤には、ヒンダードフェノール、第二級芳香族アミンおよびヒンダードアミン、例えば、その開示が参照により本明細書に組み込まれるWO−2012/123699−Aで開示されたTinuvin(商標)770(Ciba−Geigy)などが含まれる。層中に存在する酸化防止剤の濃度は、好ましくは層のポリマーの50ppm〜5000ppmの範囲内、より好ましくは300ppm〜1500ppmの範囲内、特に400ppm〜1200ppmの範囲内、特に450ppm〜600ppmの範囲内である。
式(I)中で:
R1およびR2は、アルキルから独立に選択され;
R3は、水素およびアルキルから、好ましくはアルキルから選択され;
基R1、R2およびR3中の炭素原子の合計数は、3〜48、好ましくは3〜23、好ましくは3〜13、好ましくは6〜10、好ましくは7〜9、好ましくは8である。
式(I)中において、好ましくはR1およびR2の少なくとも1つはメチルである。より好ましくは、R1はメチルであり、R2は、少なくとも2個の炭素原子を含むアルキル基である。
式(I)中において、好ましくは、R1はメチルであり、R2およびR3は、R2およびR3中の炭素原子の合計数が2〜47、好ましくは2〜22、好ましくは2〜12、好ましくは5〜9、好ましくは6〜8であるようなアルキル基から独立に選択され、一実施形態においては、R2およびR3中の炭素原子の合計数は7である。さらなる実施形態において、これらの好ましいグリシジルエステルの混合物は、好ましくは、混合物の各構成要素中のアルキル基R1、R2およびR3中の炭素原子の合計数が同じであるように使用される。
本明細書において使用される用語「アルキル」は、好ましくは、式[−CnH2n+1]の非置換の直鎖非環式炭化水素基を指す。
層、特に外層は、粒子状充填材を含むこともできて、それは、製造中における取り扱いおよび屈曲性を改善することができる。ベース層は、好ましくは、充填材を含まない。粒子状充填材は(存在すれば)、典型的には、粒子状無機充填材(例えば金属または半金属酸化物、例えば、アルミナ、チタニア、タルクおよびシリカなど(特に沈殿されたかまたは珪藻土のシリカおよびシリカゲル)、焼成された陶土およびアルカリ金属塩、例えばカルシウムおよびバリウムの炭酸塩および硫酸塩など)である。粒子状無機充填材は、好ましくは微細に分割されており、それらの体積分布の中央値の粒子直径(粒子の直径に対する体積%に関する累積分布曲線で読み取られた全粒子の体積の50%に対応する等価の球形の直径−しばしば「D(v,0.5)」値と称される)は、好ましくは0.01〜5μm、より好ましくは0.05〜1.5μm、特に0.15〜1.2μmの範囲内である。無機充填材粒子の、好ましくは、体積により少なくとも90%、より好ましくは少なくとも95%が、体積分布中央値の粒子直径±0.8μm、特に±0.5μmの範囲内である。充填材粒子の粒子サイズは、電子顕微鏡、コールターカウンター、沈降分析および静的または動的光散乱によって測定することができる。レーザー光回折に基づく技法が好ましい。
第1および第2の外層(A1)および(A2)の各々の厚さは、好ましくは約25μm以下、好ましくは約15μm以下、好ましくは約10μm以下、好ましくは約8μm以下、好ましくは約5μm以下であり、かつ好ましくは少なくとも約0.5μm、好ましくは少なくとも約1μm、好ましくは少なくとも約2μm、好ましくは少なくとも約3μmであり、好ましくは約1〜約10μm、好ましくは約3〜約8μmの範囲内である。
本明細書に開示される二軸配向共押出しフィルムでは、前記外層は、好ましくは、単一のベース層の互いに反対側の表面に直接配置される。好ましくは、共押出しフィルム自体は、3層、すなわち前記ベース層および前記2つの外層からなり、すなわち、3層だけが共押出しプロセスにより形成される。外層A1とA2とは、同じであってもよく、異なっていることもあり、好ましくは同じである、すなわち、対称的フィルムが好ましい。したがって、共押出しフィルムは、好ましくは、ABA層構造を示す。
その後適用される層は、図形表示層であってもよく、そのような層は、電子装置中で内向きに面して配置されている外層(A2)に好ましくは適用される。図形表示層は、従来のプリントプロセス、例えば、オフセット、グラビアプリント、シルクスクリーン、フレキソプリント、熱転写プリント(TTP)またはレーザー転写プリント(LTP)などにより与えることができる。溶媒ベースのインクを含む任意の適当なインクを使用することができて、導電性インクは、特に有用である。本明細書において使用される用語「図形表示層」とは、絵入りのおよび文字と数字を組み合わせた情報を指す。
適当な接着促進層(ハードコートまたは保護層に対する接着を促進するために特に適当)は、アクリル樹脂を含む。本明細書において使用される用語「アクリル樹脂」とは、少なくとも1種のアクリル系および/またはメタクリル系構成要素を含む樹脂を指す。アクリル樹脂は熱硬化性であることが適当である。
好ましくは、アクリル酸および/またはメタクリル酸の前記エステルおよび/またはそれらの誘導体と一緒に任意の追加のモノマーとして共重合される、アクリル樹脂の調製に使用するために適当な他のモノマーは、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、ハロ−置換アクリロニトリル、ハロ−置換メタクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−エタノールアクリルアミド、N−プロパノールアクリルアミド、N−メタクリルアミド、N−エタノールメタクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、N−第三級ブチルアクリルアミド、ヒドロキシエチルメタクリレート、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、イタコン酸、イタコン酸無水物およびイタコン酸のハーフエステルを含む。他の任意のモノマーは、ビニルエステル、例えば酢酸ビニル、クロロ酢酸ビニルおよび安息香酸ビニルなど、ビニルピリジン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、マレイン酸、無水マレイン酸、スチレンおよびスチレンの誘導体、例えばクロロスチレン、ヒドロキシスチレンおよびアルキル化されたスチレンなどを含み、ここで、アルキル基は、1〜10個の炭素原子を含有する。
アクリル樹脂の構成要素は、好ましくは、層の合計質量に対して少なくとも30質量%、より好ましくは40〜99質量%、特に50〜85質量%、特に70〜80質量%の範囲内を構成する。アクリル樹脂は、好ましくは前記層の主要な構成要素である。
アクリル樹脂層が誘導される組成物は、架橋剤も含有することが適当である。架橋剤は、ポリエステル外層に対する接着を改善するように機能する。架橋剤は、アクリル樹脂層を内部で架橋させるようにも機能して溶媒抵抗を提供するべきである。適当な架橋剤は、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、アミン誘導体、例えばヘキサメトキシメチルメラミンなど、および/またはアミンの縮合生成物、例えばメラミン、ジアジン、尿素、環状エチレン尿素、環状プロピレン尿素、チオ尿素、環状エチレンチオ尿素、アルキルメラミン、アリールメラミン、ベンゾグアナミン、グアナミン、アルキルグアナミンおよびアリールグアナミンと、アルデヒド、例えばホルムアルデヒドとの縮合生成物などを含む。有用な縮合生成物は、メラミンとホルムアルデヒドとの縮合生成物である。縮合生成物は、アルコキシル化されていてもよい。架橋剤は、層の合計質量に対して、70%まで、好ましくは1〜60質量%、より好ましくは15〜50質量%、特に20〜30質量%の範囲内の量で、適当に使用することができる。触媒は、好ましくは、架橋剤の架橋作用を促進するために利用される。メラミンホルムアルデヒドを架橋するための好ましい触媒は、塩基との反応により安定化されたパラトルエンスルホン酸、マレイン酸、モルホリニウムパラトルエンスルホネート、および硝酸アンモニウムを含む。
接着促進層(好ましくは上で言及したアクリル樹脂)が誘導される組成物は、一般的に水に不溶性である。典型的には、そのような組成物は、ポリエステル外層に、コーティング組成物として、水性分散体の形態で適用される。
本明細書に記載される熱成形可能な二軸配向共押出しフィルムは、優れた機械的強度を示す。
好ましくは、共押出しフィルムは、フィルムの縦および横方向の各々で、少なくとも10.0kgf/mm2、好ましくは少なくとも11.0kgf/mm2、好ましくは少なくとも12.0kgf/mm2、好ましくは少なくとも13.0kgf/mm2、好ましくは少なくとも13.5kgf/mm2、好ましくは少なくとも14.0kgf/mm2の極限の引っ張り強度(UTS)を示す。
好ましくは、共押出しフィルムは、フィルムの縦および横方向の各々で、少なくとも150%、好ましくは少なくとも160%、好ましくは少なくとも170%、好ましくは少なくとも180%の破断伸び(ETB)を示す。
本明細書に記載される共押出しポリエステルフィルムは、好ましくは、低収縮を示す。好ましくは150℃で30分間の収縮は、フィルムの機械(縦)寸法(MD)で3.0%以下、好ましくは2.5%以下、好ましくは2.0%以下、好ましくは1.5%以下、およびフィルムの横寸法(TD)で、好ましくは3.0%以下、好ましくは、好ましくは2.5%以下、好ましくは2.0%以下、好ましくは1.5%以下、好ましくは1.0%以下である。好ましくは190℃で5分間における収縮は、フィルムの機械(縦)寸法で、好ましくは5.0%以下、好ましくは4.5%以下、好ましくは4.0%以下、好ましくは3.5%以下であり、およびフィルムの横寸法で、好ましくは5.0%以下、好ましくは4.5%以下、好ましくは4.0%以下、好ましくは3.5%以下、好ましくは3.0%以下、好ましくは2.5%以下、好ましくは2.0%以下、好ましくは1.5%以下、好ましくは1.0%以下である。好ましくは、フィルムの横寸法における収縮は、フィルムの機械寸法における収縮より低い。したがって、好ましくは190℃で5分間における収縮は、フィルムの横寸法で、好ましくは2.5%以下、好ましくは2.0%以下、好ましくは1.5%以下、好ましくは1.0%以下である。
本明細書に記載される共押出しフィルムは、優れた熱成形性を示す。熱成形プロセスは、フィルムを、材料のTgを超えるが、材料の結晶融点未満(それが何らかの結晶化度を有すれば)の温度に加熱すること、および次に材料に、それが軟化したゴム状の、固体状態にある間に、変形させる力を適用することを含む。次に、フィルムは、そのTg未満の温度に冷却されて、その後、それは、それが軟化したゴム状の状態にあった間に導入された変形を保持しなければならない。したがって、熱成形性は、そのような熱成形プロセス後も、冷却されたおよび変形したフィルムが、変形した形状を保持することを必要とする。
本明細書に開示されるポリエステルフィルムは、熱成形性について、標準的なポリカーボネートフィルムおよび/または標準的な未充填PETフィルムとの比較によって査定することもできる。そのような査定は、光学顕微鏡分析により適当に実施される。該査定は、好ましくは、部分の周りの「中絞り」を使用して実施される。好ましくは、査定は、部分の周りの「深絞り」を使用して実施することもできる。
本明細書に記載される共押出しフィルムでは、コポリエステルのベース層の形態は、外部PET層の形態と、好ましくは異なる。有利には、コポリエステルのベース層は、PET外層のどちらの結晶化度より低い結晶化度を示す。好ましくは、コポリエステルのベース層は、外層の結晶化度(XC-外部)より少なくとも40%低い、好ましくは少なくとも45%低い結晶化度(XC-ベース)を示す。言い換えると、(XC-外部)−(XC-ベース)/(XC-外部)×100≧40%、好ましくは≧45%である。好ましくは、(XC-外部)−(XC-ベース)/(XC-外部)×100は、約70%以下、好ましくは約60%以下、好ましくは約55%以下、好ましくは約50%以下である。各層の結晶化度は、示差走査熱量測定(DSC)により測定される溶融エンタルピーから計算される。
好ましくは、外層の各々の結晶化度(XC-外部)は、独立に、少なくとも約25%、好ましくは少なくとも約28%、好ましくは少なくとも約30%、かつ好ましくは約50%以下、典型的には約45%以下、より典型的には約40%以下、より典型的には約35%以下である。
好ましくは、コポリエステルのベース層の結晶化度(XC-ベース)は、25%未満、好ましくは約20%以下、好ましくは約18%以下、好ましくは約17%以下、典型的には約16%以下、好ましくは少なくとも約5%、より好ましくは少なくとも約10%である。
本発明の第3の態様により、タッチスクリーン界面を含む電子装置であって、前記タッチスクリーン界面の外表面は、コポリエステルのベース層B、第1のポリエステル外層A1および第2のポリエステル外層A2を含む熱成形された二軸配向共押出しポリエステルフィルムであり、前記外層は、前記ベース層の互いに反対側の表面に配置されており、
(i)前記ベース層Bは、テレフタル酸(TA)および第2の芳香族ジカルボン酸および1種または2種以上のジオールから誘導されるコポリエステルを含み、前記第2の芳香族ジカルボン酸は、コポリエステル中にコポリエステルの酸分率の約5〜約20mol%の量で存在し;
(ii)前記外層A1およびA2の各々のポリエステルは、ポリエチレンテレフタレート(PET)から選択され;
(iii)ベース層の厚さは、共押出し多層ポリエステルフィルムの総厚の少なくとも90%を占める、電子装置が提供される。
好ましくは、熱成形は、フィルムを、約1〜約15秒の間予備加熱して、次に上昇された圧力、好ましくは約20〜約150バール(好ましくは約120バール以下、好ましくは約110バール以下、好ましくは約30〜約100バール)で、好ましくは約1〜約15秒の間熱成形することにより実施される。熱成形ステップのために必要な昇圧は、好ましくは、高圧の空気により提供される。フィルムの加熱は、接触加熱によりまたは加熱された空気を使用することにより実行することができる。
さらなる好ましい実施形態では、予備加熱は、フィルムが所望の形状に形成されるチャンバーとは別のチャンバー中で行われる。したがって、予備加熱チャンバー中でフィルムを予備加熱(好ましくは、約1〜約15秒の間)した後、フィルムを形成チャンバー中に通して、そこで成形鋳型を閉じて空気圧をかける。形成は、高圧の加熱された空気を(150バールまで、好ましくは約120バール以下、好ましくは約110バール以下、および典型的には約100バール)フィルムの片側にかけて、フィルムを形成工具の上に押し付ける。
(1)フィルムに図形表示層を任意にプリントするステップ
(2)フィルム表面に、最終用途のために必要な任意の電子回路網、特にプリントされた電子回路網を配置することにより、フィルムを任意に機能化するステップ;
(3)(プリントされていてもおよび/または機能化されていてもよい)フィルムを熱成形するステップ;
(4)熱成形されたフィルムを、射出成形する前にその所望の形状に切るステップ;および
(5)好ましくは熱成形されたフィルムを射出成形機の鋳型中に入れて、成形樹脂で溝埋めすることによって、射出成形プロセスにより、鋳型成形された部分を提供するステップ
を含む。
射出成形ステップでは、成形樹脂は、射出成形で使用するために適当な任意のポリマー樹脂、例えば、ポリカーボネート、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)またはポリエステルであってもよく、好ましくはポリカーボネートまたはポリカーボネート/ABSである。射出成形は、通常、熱成形機とは別の異なった機械で行われる。仕上げられた鋳型成形された部分中で、プリントされた図形表示層は、好ましくは、フィルムと成形樹脂の間にカプセル化される。
タッチスクリーン界面は、好ましくは、前記タッチスクリーン界面を含む射出成形モジュールの形態にある。射出成形モジュールは、射出成形ポリマー材料の内部部分または層、および前記熱成形された二軸配向共押出しポリエステルフィルムの外部部分または層を好適には含む。
タッチスクリーンは、好ましくはキャパシタンスを介したタッチスクリーンであり、そのようなスクリーンは、当技術分野で広く知られて使用されている。キャパシタンスを介したタッチスクリーンは、好ましくは、酸化インジウムスズなどの透明な導電性層と関連する。上で記載されたように、任意の電子回路網および導電性インクは、好ましくは、本発明の共押出しポリエステルフィルムの表面上に配置される。したがって、電子回路網は、熱成形されたポリエステルフィルムと溝埋めされた射出成形材料との間に適当に位置する。
本発明の第4の態様により、本明細書に記載される二軸配向共押出しポリエステルフィルムの、熱成形可能なフィルムとしての使用、特にタッチスクリーン界面を含む電子装置の製造における使用であって、前記タッチスクリーン界面の外表面は、前記熱成形可能な二軸配向共押出しポリエステルフィルムを熱成形することにより製造された、熱成形された二軸配向共押出しポリエステルフィルムである、使用が提供される。
本発明の第5の態様により、タッチスクリーン界面を含む電子装置を製造する方法であって、
(i) 本明細書に記載される熱成形可能な二軸配向共押出しポリエステルフィルムを熱成形して、熱成形された二軸配向共押出しポリエステルフィルムを製造するステップ、および
(ii) 前記熱成形された二軸配向共押出しポリエステルフィルムを、電子装置における前記タッチスクリーン界面の部分として提供するステップ
を含む、方法が提供される。
本発明の第1、第2および第3の態様のために上で本明細書に開示された選定は、第4のおよび第5の態様にも適用される。
本明細書に記載されるフィルムを特徴づけるために、以下の分析を使用した:
(i) 透明性は、M57D球形透過率計(拡散系)をASTM D1003に従って使用して、フィルムの総厚を通る全輝度透過率(TLT)およびヘーズ(散乱された透過可視光の%)を測定することにより評価することができる。
(ii) 固有粘度は、(dL/gの単位で)ASTM D5225〜98(2003)に従ってViscotek(商標)Y−501C相対粘度計で、o−クロロフェノール中の0.5質量%ポリエステルの溶液を25℃で使用することにより、溶液粘度測定によって測定することができ(例えば、Hitchcock, Hammons & Yau in American Laboratory (August 1994)「The dual-capillary method for modern-day viscometry」を参照されたい)、Billmeyerの一点法を使用して固有粘度を計算する:
η=0.25ηred+0.75(lnηrel)/c
ここで:
η=固有粘度(dL/g)、
ηrel=相対粘度、
c=濃度(g/dL)、および
ηred=還元粘度(dL/g)、これは、(ηrel−1)/cと等価である(ηsp/cとも表現され、ここで、ηspは比粘度である)。
(iv) 層厚さは、Mercer 122Dゲージにより測定する。
(v) 極限引っ張り強度(UTS)、破断伸び(ETB)およびF5値(5%伸びにおける応力)は、試験方法ASTM D882に従って測定する。直定規および較正された試料カッターを使用して、フィルムの(10mm+/−0.5mm)の5枚のストリップ(長さが100mm)を機械方向に沿って切る。各試料を、ゴムの掴み具を有する空気圧グリップを使用するインストロン試験機を使用して試験する。試験は、環境条件で実施する。クロスヘッド速度(分離の速度)は25mm.分-1である。歪み率は50%である。破断伸び(εB(%))は:
εB(%)=(破断時の伸び/L0)×100
として定義され、ここで
L0はグリップ間の試料の元の長さである。
・ヤング率は、所与の材料の剛性の尺度である。それは、歪みに伴う応力の変化率を表し、引っ張り試験中の応力−歪み曲線の初期勾配から実験的に決定することができる。したがって、ヤング率は、降伏応力未満における引っ張り強度の伸びに対する比である。好ましくは、それは、0%〜10%伸びの間の最高の比として計算される。
・降伏応力は、引っ張り試験中に示された応力−歪み曲線から決定することができ、歪んだ検体の永久的変形が起こり始める応力、すなわち、それを越えると材料が回復の範囲を超えて伸びる引っ張り応力を表す。好ましくは、それは、引っ張りの伸びに対する比が、その最高の値(すなわち、ヤングモジュラス)から60%低下する応力として計算される。望ましくは、降伏応力は、熱成形プロセスの加工処理温度で、できるだけゼロに近くであるべきである。
(vii) 高温および/または湿気のある条件における熱成形されたフィルムの緩和は、環境オーブン中で85℃および85%の相対湿度で60分間またはそれを越える熱成形されたフィルムの加速老化により試験することができる。
(viii) ガラス転移温度(Tg)、結晶融点(Tm)および結晶化度(Xc)は、Perkin ElmerのHyper8500DSCを使用して、示差走査熱量測定(DSC)により測定した。特に断らない限り、測定は、以下の標準試験方法に従って、ASTM E1356〜98に記載された方法に基づいて行った。試料(5mg)は、走査の持続時間の間乾燥窒素の雰囲気下で維持した。
− −30℃で2分間平衡させる
− −30℃から300℃まで20℃/分で加熱する(第1の加熱走査)
− 300℃で2分間平衡させる
− 300℃から−30℃まで20℃/分で冷却する(第1の冷却走査)
− −30℃で2分間平衡させる
− −30℃から300℃まで20℃/分で加熱する(第2の加熱走査)
Tgの値を、ASTM E1356〜98に記載されたDSC走査(温度(℃)に対する熱流(W/g))で観察されたガラス転移の外挿された開始温度として決定した。Tmの値は、DSC走査の第2の加熱走査から遷移のピークとして決定した。
− 0℃で2分間平衡させる
− 0℃から300℃まで20℃/分で加熱する
結晶化度(Xc)を、溶融エンタルピーの実験値(ΔHm)から、方程式:
Xc=ΔHm/ΔHm°
により計算した
(式中:
Hm=溶融吸熱の積分から計算した溶融エンタルピーの実験値;
Hm°=100%の結晶化度における対応するポリ(アルキレン−カルボキシレート)ホモポリマー(すなわち、いかなる少量の共モノマーもない)の溶融エンタルピーの理論値。したがって、好ましい本発明のフィルムのベース層およびPET外層のPETベースのコポリエステルについて、ΔHm°は、文献(B. Wunderlich, Macromolecular Physics, Academic Press, New York, (1976))で定義された、100%の結晶性のPETポリマーの溶融エンタルピーの理論値(140J/g)である)。
本発明は、以下の実施例によってさらに例示される。実施例は、上で記載された本発明を限定することは意図されない。詳細の改変は、本発明の範囲を逸脱することなく行われ得る。
IPAを含有するPETベースのコポリエステル(IPA:TA:EGのモル比は12:88:100であった;IV=0.67;未充填)のベース層BおよびPETの2つの外層A1およびA2(IV=0.65;未充填)を含む多層フィルムを押し出して、標準の溶融共押出しシステムを使用してキャストした。共押出しシステムは、溶融したポリマーを、別々に標準的な共押出しブロックに供給するか、またはこれらのストリームが合流する接合点で接合する2機の独立に動作する共押出し機を使用して組み立てられた。共押出しブロックから、溶融したストリームは従来型の、平坦なフィルム押出しダイに移されて、該鋳型は、膜状の溶融物が共通の共押出しダイから275℃でキャストされて、次に、回転する冷やされた金属ドラム上の温度で急冷されることを可能にする。キャストされたフィルムは、約3.3m/分のプロセス速度で捕集されて、幅は約635mmであった。キャストされた押出し物を、78℃の温度で、押出しの方向でその元の寸法の約3.2倍に引き伸ばした。線速度は約12m/分であった。冷却されて引き伸ばされたフィルムを、次に幅出し機のオーブンに105℃の温度で通して、そこでフィルムを乾燥して、横方向にその元の寸法の約3.0倍に引き伸ばした。二軸で引き伸ばされたフィルムを、3区間の晶析装置で、逐次210、190および180℃の温度で、横方向に、約8%の寸法緩和下でヒートセットした。最終のフィルムの平均厚さは、約212μmであって、ABA構造を有する3層を含み、外層(A1)および(A2)の平均厚さは約6μmであった。
フィルムは、本明細書に記載される方法に従って試験した。ベース層の結晶化度(Xc)は20%未満であった。他の結果を下の表1に示す。
実施例1のフィルムを使用する熱成形試験のさらなるシリーズを、種々の熱成形条件を使用して実施した。その結果、寸法が300×210mmのフィルム試料は、10〜16秒間の範囲の予備加熱時間、260℃の温度で加熱して、137〜160℃のフィルム温度となり、最良の結果は158℃のフィルム温度で観察された。フィルム試料を、50〜120バールの圧力下に3〜10秒の高圧持続時間で鋳型成形した。フィルムは、熱成形可能なフィルムとして優れた性能を発揮した。最良の結果は、その範囲の下限に向かう高圧の持続で、好ましくは約3秒で観察された。圧力に関して、最良の結果は、約110バール以下の圧力で、好ましくは約100バールで観察された。120バールの圧力では、白化および亀裂の徴候が一部の部分で観察された
前に本明細書で記載されたように、鋳型成形された部品は、熱成形されたフィルムから一般的に製造された。したがって、熱成形されたフィルムは、Arburg 470C Allrounder 1500−350射出成形機を使用して290℃の樹脂温度で、ポリカーボネート樹脂で溝埋めされた。
IPA含有PETベースのコポリエステル(IPA:TA:EGのモル比は12:88:100であった;IV=0.65;未充填)のベース層BならびにPET(IV=0.65;未充填)の2つの外層A1およびA2を含む多層フィルムを、実施例1のために記載された標準的な溶融共押出しシステムを使用して押し出してキャストした。キャストされたフィルムは、約3m/分のプロセス速度で捕集されて、幅は約620mmであった。キャストされた押出し物を、78℃の温度で押出しの方向でその元の寸法の約3.2倍に引き伸ばした。線速度は11m/分であった。冷却されて引き伸ばされたフィルムを、次に、幅出し機のオーブン中に105℃の温度で通して、そこでフィルムを乾燥して、横方向にその元の寸法の約3.4倍に引き伸ばした。二軸で引き伸ばされたフィルムを、3区間の晶析装置において、逐次210、210および190℃の温度で、横方向に約3%の寸法緩和下でヒートセットした。最終のフィルムの平均厚さは、約200μmであり、ABA構造を有する3層を含み、外層(A1)および(A2)の平均厚さは約5μmであった。フィルムを、本明細書に記載される方法に従って試験して、結果を下の表1に示す。
熱成形に続いて、鋳型成形された部分を、実施例1のために記載されたように、ポリカーボネート樹脂で溝埋めすることにより製造した。
実施例2のフィルムのさらなる試料に黒色インクでプリントして、次に、フィルム温度を165℃に上げた以外は、前と同一の予備加熱温度/時間/形成圧力下で熱成形した。フィルムは、熱成形可能なフィルムとして優れた性能を発揮した。
該フィルムは優れた化学的耐性も示した。室温で種々の溶媒系を使用する24時間の溶媒試験で、フィルムは、メチレンクロリド、イソプロピルアルコール、シクロヘキサノン、酢酸エチル、濃HCl、アセトン、キシレンおよびトルエンに関して試験に合格した。この試験で、不合格は任意の除去不能な着色、ヘーズまたはふくれにより構成された。40%のNaOH水溶液に関してだけ、フィルムは、これらの特徴の何らかの証拠を示した。それに加えて、フィルムを、室温および50℃で、1時間および24時間の種々の家庭用薬剤(漂白剤;家具研磨剤;Windowlene(登録商標);日焼け止めクリームSPF30;蚊よけスプレー(50%DEET);WD40油;Flash(登録商標)床クリーナー;布帛柔軟仕上げ剤;カーワックスクリーナー;および抗菌スプレー)に対する化学的耐性について試験した。全ての事例で、フィルムは試験に合格した。
IPA−含有PETベースのコポリエステル(IPA:TA:EGのモル比は12:88:100であった;IV=0.63)のベース層BならびにPET(IV=0.65;未充填)の2つの外層A1およびA2を含む多層フィルムを、実施例1に記載されたように、標準的な溶融共押出しシステムを使用して、押し出してキャストした。キャストされたフィルムを、約2.8m/分のプロセス速度で捕集して、幅は約710mmであった。キャストされた押出し物を、押出しの方向に78℃の温度でその元の寸法の約3.2倍に引き伸ばした。線速度は9.5m/分であった。冷却されて引き伸ばされたフィルムを、次に、幅出し機のオーブン中に105℃の温度で通して、そこでフィルムを乾燥して、横方向にその元の寸法の約3.7倍に引き伸ばした。二軸で引き伸ばされたフィルムを、3区間の晶析装置で、逐次210、210および190℃の温度で、横方向に約4%の寸法緩和下でヒートセットした。最終のフィルムの平均厚さは約185μmであり、ABA構造を有する3層を含み、外層(A1)および(A2)の平均厚さは約6μmであった。
熱成形を、寸法が210mm×300mmのフィルム試料で実施した。フィルム試料を、3秒の予備加熱時間を通しておよび5.5バール(80psi)の予備加熱圧を使用して、177℃の圧盤温度で鋳型成形した。鋳型成形圧は34.4バール(500psi)であった。フィルムは、熱成形可能なフィルムとして優れた性能を発揮した。
単層、未充填のPETフィルム(IV=0.65)を押し出して、実施例1に記載された標準的な溶融共押出しシステムを使用してキャストした。キャストされたフィルムを、約8m/分のプロセス速度で捕集して、幅は約800mmであった。キャストされた押出し物を、82℃の温度で押出しの方向にその元の寸法の約3.4倍に引き伸ばした。線速度は27m/分であった。冷却されて引き伸ばされたフィルムを、次に幅出し機オーブン中に125℃の温度で通して、そこでフィルムを乾燥して横方向にその元の寸法の約3.8倍に引き伸ばした。二軸で引き伸ばされたフィルムを、4区間の晶析装置で、逐次232、232、232および170℃の温度で、横方向に約2.4%の寸法緩和下でヒートセットした。最終のフィルムの平均厚さは約175μmであった。フィルムを、本明細書に記載される方法に従って試験した。結晶化度は31%であった。他の結果を下の表1に示す。
このフィルムの数通りの試料を熱成形する試みを、610mm×436mmの寸法のフィルム試料、および変化する熱成形条件を使用して行った。フィルム試料を、177℃の圧盤温度および2〜15秒の予備加熱時間で、5.5バール(80psi)の予備加熱圧を使用して鋳型成形した。鋳型成形圧は34.4バール(500psi)であった。該フィルムは、熱成形可能なフィルムとして許容される性能を発揮しなかった。
Claims (32)
- コポリエステルのベース層B、第1のポリエステル外層A1および第2のポリエステル外層A2を含む、熱成形可能な二軸配向共押出しポリエステルフィルムであって、前記外層は、前記ベース層の互いに反対側の表面に配置されており、
(i)前記ベース層Bは、テレフタル酸(TA)および第2の芳香族ジカルボン酸および1種または2種以上のジオールから誘導されるコポリエステルを含み、前記第2の芳香族ジカルボン酸は、コポリエステル中にコポリエステルの酸分率の約5〜約20mol%の量で存在し、
(ii)前記外層A1およびA2の各々のポリエステルは、ポリエチレンテレフタレート(PET)から選択され、
(iii)ベース層の厚さは、共押出し多層ポリエステルフィルムの総厚の少なくとも90%を占める、
ポリエステルフィルム。 - 前記第2の芳香族ジカルボン酸が、コポリエステル中に、コポリエステルの酸分率の約8〜約16mol%、好ましくは約10〜約14mol%、好ましくは約12mol%の量で存在する、請求項1に記載のフィルム。
- 前記コポリエステルが、テレフタル酸、第2の芳香族ジカルボン酸およびエチレングリコールから誘導される、請求項1または2に記載のフィルム。
- 前記第2の芳香族ジカルボン酸がイソフタル酸(IPA)である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のフィルム。
- 前記ベース層の前記コポリエステルが、210〜240℃の範囲内でありかつ前記外層ポリエステルの結晶融点より少なくとも10℃低い結晶融点(Tm)、および/または60〜90℃の範囲内のガラス転移温度(Tg)を示す、請求項1〜4のいずれか1項に記載のフィルム。
- フィルムの総厚が約50〜約350μmである、請求項1〜5のいずれか1項に記載のフィルム。
- フィルムの機械および横寸法の各々において、150℃で3.0%以下の収縮を示す;ならびに/またはフィルムの機械および横寸法の各々において、190℃で5.0%以下の収縮を示す、請求項1〜6のいずれか1項に記載のフィルム。
- 3.0%以下のヘーズおよび/または少なくとも85%の全光線透過率(TLT)を示す、請求項1〜7のいずれか1項に記載のフィルム。
- ベース層が、粒子状充填材を含有しておらず、好ましくは、外層が粒子状充填材を含有していない、請求項1〜8のいずれか1項に記載のフィルム。
- フィルムの縦および横方向の各々において少なくとも10.0kgf/mm2の極限引っ張り強度(UTS)、ならびに/またはフィルムの縦および横方向の各々において少なくとも150%の破断伸び(ETB)、ならびに/またはフィルムの縦および横方向の各々において少なくとも8.0kgf/mm2のF5値(5%伸びにおける応力)を示す、請求項1〜9のいずれか1項に記載のフィルム。
- 機能層が、共押出しポリエステルフィルムの外層の片方または両方(A1および/またはA2)に配置されており、前記機能層は、接着促進層およびインク受容層から選択される、請求項1〜10のいずれか1項に記載のフィルム。
- 接着促進層が、アクリル樹脂を含み、好ましくは外層(A1)上に配置されている、請求項11に記載のフィルム。
- 後で適用される層が、外層(A1)上に配置された接着促進層に適用される保護またはハードコート層である、請求項11または12に記載のフィルム。
- インク受容層が、ポリウレタンを含み、好ましくは外層(A2)上に配置されている、請求項11〜13のいずれか1項に記載のフィルム。
- 後で適用される層が、外層(A2)上に配置されたインク受容層に適用される図形表示層である、請求項11〜14のいずれか1項に記載のフィルム。
- 前記機能層の厚さが、1.5μm以下、好ましくは0.01〜1.0μm、特に0.02〜0.5μmの範囲内である、請求項11〜15のいずれか1項に記載のフィルム。
- 130℃〜200℃の範囲内、好ましくは少なくとも約135℃、好ましくは少なくとも140℃、好ましくは少なくとも約150℃、好ましくは約150℃〜約195℃、好ましくは160℃〜190℃、より好ましくは160℃〜180℃の温度で熱成形可能な、請求項1〜16のいずれか1項に記載のフィルム。
- コポリエステルのベース層が、外層のうちいずれかの結晶化度より低い結晶化度を示し、好ましくは、[(XC-OUTER)−(XC-BASE)/(XC-OUTER)×100]が少なくとも40%、好ましくは少なくとも45%、好ましくは70%以下、好ましくは60%以下、好ましくは55%以下、好ましくは50%以下であり、XC-BASEはコポリエステルのベース層の結晶化度であり、XC-OUTERは外層の結晶化度であり、層の結晶化度は、示差走査熱量測定により測定される溶融エンタルピーから計算される、請求項1〜17のいずれか1項に記載のフィルム。
- 外層の各々の結晶化度(XC-OUTER)が、独立に25%〜50%の範囲内であり、および/またはコポリエステルのベース層の結晶化度(XC-BASE)が10%〜20%の範囲内であり、層の結晶化度は、示差走査熱量測定により測定される溶融エンタルピーから計算される、請求項1〜18のいずれか1項に記載のフィルム。
- タッチスクリーン界面を含む電子装置であって、前記タッチスクリーン界面の外表面は、コポリエステルのベース層B、第1のポリエステル外層A1および第2のポリエステル外層A2を含む熱成形された二軸配向共押出しポリエステルフィルムであり、前記外層は、前記ベース層の互いに反対側の表面に配置されており、
(i)前記ベース層Bは、テレフタル酸(TA)および第2の芳香族ジカルボン酸および1種または2種以上のジオールから誘導されるコポリエステルを含み、前記第2の芳香族ジカルボン酸は、コポリエステル中にコポリエステルの酸分率の約5〜約20mol%の量で存在し、
(ii)前記外層A1およびA2の各々のポリエステルは、ポリエチレンテレフタレート(PET)から選択され、
(iii)ベース層の厚さは、共押出し多層ポリエステルフィルムの総厚の少なくとも90%を占める、
電子装置。 - 前記装置中において、前記第1のポリエステル外層A1が装置から外向きに面して配置され、前記第2のポリエステル外層A2が装置に内向きに面して配置されるように、前記フィルムが方向づけられており、第2のポリエステル外層A2が、第1および第2の表面を有し、前記第1の表面はベース層Bと隣接し、前記第2の表面はその上に配置された図形表示層を有する、請求項20に記載の電子装置。
- 前記タッチスクリーン界面を含む射出成形モジュールであるかまたはそれを含み、射出成形モジュールは、射出成形ポリマー材料の内部部分または層を含み、その内部表面に図形表示層が配置されていてもよい、前記熱成形された二軸配向共押出しポリエステルフィルムの外部部分または層をさらに含む、請求項20または21に記載の電子装置。
- タッチスクリーン界面が、キャパシタンスを介したタッチスクリーン界面である、請求項20、21または22に記載の電子装置。
- 透明な導電性の層、好ましくは酸化インジウムスズをさらに含む、請求項23に記載の電子装置。
- 前記熱成形された二軸配向共押出しポリエステルフィルムが、請求項1〜19のいずれか1項に記載の熱成形可能な二軸配向共押出しポリエステルフィルムを熱成形することにより製造される、請求項20〜24のいずれか1項に記載の電子装置。
- コポリエステルのベース層B、第1のポリエステル外層A1および第2のポリエステル外層A2を含む二軸配向共押出しポリエステルフィルムの、熱成形可能なフィルムとしての使用であって、前記外層は、前記ベース層の互いに反対側の表面に直接配置されており、
(i)前記ベース層Bは、テレフタル酸(TA)および第2の芳香族ジカルボン酸および1種または2種以上のジオールから誘導されるコポリエステルを含み、前記第2の芳香族ジカルボン酸は、コポリエステル中にコポリエステルの酸分率の約5〜約20mol%の量で存在し、
(ii)前記外層A1およびA2の各々のポリエステルは、ポリエチレンテレフタレート(PET)から選択され、
(iii)ベース層の厚さは、共押出し多層ポリエステルフィルムの総厚の少なくとも90%を占める、
使用。 - タッチスクリーン界面の外表面が、前記熱成形可能な二軸配向共押出しポリエステルフィルムを熱成形することにより製造された、熱成形された二軸配向共押出しポリエステルフィルムである、前記タッチスクリーン界面を含む電子装置の製造における、請求項26に記載の使用。
- タッチスクリーン界面を含む電子装置を製造する方法であって、
(i) 本明細書に記載される熱成形可能な二軸配向共押出しポリエステルフィルムを熱成形して、熱成形された二軸配向共押出しポリエステルフィルムを製造するステップ、および
(ii) 前記熱成形された二軸配向共押出しポリエステルフィルムを、電子装置における前記タッチスクリーン界面の部分として提供するステップ
を含む、方法。 - 前記熱成形された二軸配向共押出しポリエステルフィルムが、前記タッチスクリーン界面を含む射出成形モジュールを形成することにより、前記タッチスクリーン界面の部分として提供され、それによって前記射出成形モジュールは、射出成形ポリマー材料の内部部分または層を含み、その内部表面に図形表示層が配置されていてもよい、前記熱成形された二軸配向共押出しポリエステルフィルムの外部部分または層をさらに含む、請求項28に記載の方法。
- 請求項1〜19のいずれか1項に記載の熱成形可能なポリエステルフィルムを製造するためのプロセスであって、
(i) 前記コポリエステルのベース層B、前記第1のポリエステル外層A1および前記第2のポリエステル外層A2を、前記外層が前記ベース層の互いに反対側の表面に配置されるように共押出しするステップ;
(ii) 押出し物を急冷するステップ;
(iii) 急冷した押出し物を、少なくとも1方向に、ポリエステル材料のガラス転移温度を超える温度で引き伸ばすステップ;および
(iv) 引き伸ばされたフィルムを、約165〜約215℃の範囲内の温度でヒートセットするステップであり、それらのヒートセット中に、フィルムの横寸法で、約2%〜約10%の範囲内の寸法緩和が生じるステップ
を含む、プロセス。 - 前記ヒートセットステップの少なくとも一部が、約205〜約215℃の範囲内、好ましくは約210℃の温度で実施される、請求項30に記載のプロセス。
- ヒートセットが、複数区間の晶析装置で実施され、最終の区間の温度は第1の区間の温度より低く、好ましくは、第1の区間は、約205〜約215℃の温度であり、最終の区間は、好ましくは、約170〜約190℃の範囲内の温度である、請求項31または32に記載のプロセス。
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