JP6577586B2 - 白色反射フィルム - Google Patents

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Description

本発明は、白色反射フィルムに関する。特に、液晶表示装置に用いられる白色反射フィルムに関する。
液晶表示装置(以下、LCDという場合がある。)のバックライトユニットには、液晶表示パネルの背面に光源およびさらにその背面に反射フィルムを備える直下型と、液晶表示パネルの背面に、背面に反射板を備えた導光板を配し、かかる導光板の側面に光源を備えるエッジライト型とがある。従来、大型のLCDに用いられるバックライトユニットとしては、画面の明るさおよび画面内の明るさの均一性に優れるといった観点から、直下型、主には直下型CCFLが用いられ、エッジライト型は、ノート型PC等比較的小型のLCDによく用いられていた。しかしながら近年、光源や導光板の発展により、エッジライト型のバックライトユニットでも明るさおよび画面内の明るさの均一性が向上し、比較的小型のもののみならず、大型のLCDにおいてもエッジライト型のバックライトユニットが用いられるようになってきた。またこれにより、LCDを薄くできるというメリットもある。
エッジライト型バックライトユニットにおいては、導光板と反射フィルムとが直接接触する構造となる。そのため、かかる構造において、導光板と反射フィルムとが貼り付いてしまうと、貼り付いた部分の輝度が異常となり、輝度の面内バラツキが生じてしまうという問題がある。そこで、導光板と反射フィルムとの間にギャップを有し、かかるギャップを一定に保つことが必要である。例えば、反射フィルムの表面に粒子を有することにより導光板と反射フィルムとの間のギャップを一定に保つことができ、これらの貼り付きを防ぐことができる。
特開2003−92018号公報 特表2008−512719号公報 特開2009−244509号公報
従来の技術として、塗布により反射フィルム表面に粒子を付与する方法においては、有機溶剤系塗液が用いられている。一方、環境的観点からは有機溶剤の使用は好ましくなく、よって水系塗液を用いて反射フィルムの表面に粒子を付与することが望まれている。しかしながら、反射フィルム表面に粒子を付与するにあたっては、一般的には粒子を保持するためにバインダー樹脂が用いられるが、水系塗液を用いた際には、従来の態様では、例えば導光板と重ね合わせて用いるに際して、液晶テレビの耐久試験処理時等、温度および湿度をかけた耐久試験において、塗布層が溶融してしまい、それによって導光板と反射フィルムとが貼り付いてしまうという問題が生じる。また、その問題を回避するために安易に架橋剤を導入すると、その塗布層を含んだ反射フィルムを回収して製膜する際の製膜性(以下、回収製膜性という場合がある。)に影響を及ぼす。
そこで本発明は、常態においては導光板との貼り付きを十分に抑制することができるとともに、水系の塗布層でありながら、湿熱環境下においても導光板との貼り付きを抑制し、かつ回収製膜性の高い白色反射フィルムを提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を達成するために、以下の構成を採用するものである。
1.反射フィルムの表面に、固形分がバインダー樹脂と粒子とを主たる構成成分として含有する水系の塗液から形成されてなる塗布層を有する白色反射フィルムであって、
前記塗布層の表面には前記粒子により形成された突起を有し、該突起は高さ5μm以上の突起個数が10個/m以上、1010個/m以下であり、
前記バインダー樹脂は、ガラス転移温度Tgが100℃以上、120℃以下の共重合ポリエステル樹脂を該バインダー樹脂の質量を基準として5質量%以上、50質量%以下で含有し、ガラス転移温度Tgが100℃未満の熱可塑性樹脂を該バインダー樹脂の質量を基準として50質量%以上、95質量%以下で含有する、白色反射フィルム。
2.塗布層中の上記粒子の含有量が、塗布層の質量100質量%に対して5質量%以上、50質量%以下である、上記1に記載の白色反射フィルム。
3.上記共重合ポリエステル樹脂が、その構成成分としてナフタレンジカルボン酸成分を含有する、上記1または2に記載の白色反射フィルム
4.塗布層中の上記粒子の平均粒径(d)と塗布層の厚み(t)とが下記式(1)を満たす、上記1〜3のいずれか1に記載の白色反射フィルム。
1≦d(μm)/t(μm)≦100 ・・・(1)
5.フィルムの揮発有機溶剤量が10ppm以下である、上記1〜4のいずれか1に記載の白色反射フィルム。
6.導光板を備える面光源用反射板として用いられる、上記1〜5のいずれか1に記載の白色反射フィルム。
本発明によれば、常態においては導光板との貼り付きを十分に抑制することができるとともに、水系の塗布層でありながら、湿熱環境下においても導光板との貼り付きを抑制し、かつ回収製膜性の高い白色反射フィルムを提供することができる。
本発明における貼り付き評価に用いる構成体を示す模式図である。
図面の符号
1 シャーシ
2 白色反射フィルム、導光板、光学シートの積層物
3 正三角形型の台
4 重り
本発明の白色反射フィルムは、反射フィルムの表面に塗布層を有するものである。そして、かかる塗布層の表面には突起を有し、これにより導光板とのギャップ確保ができる。
以下、本発明を構成する各構成成分について詳細に説明する。
[反射フィルム]
本発明における反射フィルムは、白色の着色剤またはボイド形成剤をフィルム中に含有させることによって白色を呈するようにしたフィルムである。従い、かかる反射フィルムは、熱可塑性樹脂に白色の着色剤またはボイド形成剤を含有させた熱可塑性樹脂組成物からなる。着色剤またはボイド形成剤としては、例えば、無機粒子、有機粒子、上記フィルムを構成する熱可塑性樹脂とは非相溶の樹脂(以下、非相溶樹脂と呼称する場合がある。)を用いることができる。なお、ボイド形成剤とはフィルム中にボイドを形成し得る剤であり、これにより白色を呈するようにしたフィルムは、フィルム中にボイドを有することとなる。
反射フィルムの波長550nmにおける反射率は、好ましくは95%以上、さらに好ましくは96%以上、特に好ましくは97%以上である。反射フィルムは単層フィルムであっても、積層フィルムであってもよい。高い反射率と機械的強度を得る観点から、比較的多くのボイドを含有する層と比較的少ないボイドを含有するかボイドを含有しない層とから構成される積層フィルムが好ましい。ここで、比較的多くのボイドを含有する層を反射層といい、比較的少ないボイドを含有するかボイドを含有しない層を支持層ということとする。また、フィルムを構成する熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリスチレン、アクリルを挙げることができ、機械的特性および熱安定性に優れる白色フィルムを得る観点からポリエステルが好ましい。
(ポリエステル)
反射フィルムの熱可塑性樹脂としてポリエステルを用いる場合、ポリエステルとしては、ジカルボン酸成分とジオール成分とからなるポリエステルを用いることが好ましい。このジカルボン酸成分としては、例えばテレフタル酸成分、イソフタル酸成分、2,6−ナフタレンジカルボン酸成分、4,4’−ジフェニルジカルボン酸成分、アジピン酸成分、セバシン酸成分を挙げることができる。ジオール成分としては、例えばエチレングリコール成分、1,4−ブタンジオール成分、1,4−シクロヘキサンジメタノール成分、1,6−ヘキサンジオール成分を挙げることができる。
これらのポリエステルのなかでも芳香族ポリエステルが好ましく、特にポリエチレンテレフタレートが好ましい。ポリエチレンテレフタレートはホモポリマーであってもよいが、共重合ポリマーであることが好ましい。特に、反射フィルムとして、比較的多くのボイドを含有する層と比較的少ないボイドを含有するかボイドを含有しない層とから構成される積層反射フィルムを用いる場合、比較的多くのボイドを含有する層に用いるポリエステルは共重合ポリマーであることが好ましい。この場合、共重合成分の割合は、全ジカルボン酸成分100モル%を基準として、例えば3モル%以上、好ましくは4モル%以上、さらに好ましくは5モル%以上であり、また、例えば20モル%以下、好ましくは15モル%以下、さらに好ましくは13モル%以下である。共重合成分の割合をこの範囲とすることによって、ボイドを比較的多く含有する層についても優れた製膜性を得ることができる。また、熱寸法安定性に優れた反射フィルムを得ることできる。
(着色剤、ボイド形成剤)
着色剤またはボイド形成剤として無機粒子を用いる場合、無機粒子としては、白色無機粒子が好ましい。この白色無機粒子としては、硫酸バリウム粒子、二酸化チタン粒子、二酸化珪素粒子、炭酸カルシウム粒子を例示することができる。無機粒子の平均粒径は、例えば0.2μm以上、好ましくは0.3μm以上、さら好ましくは0.4μm以上であり、また、例えば3.0μm以下、好ましくは2.5μm以下、さら好ましくは2.0μm以下である。その含有量は、反射フィルムの質量を基準として25質量%以上が好ましく、30質量%以上が更に好ましく、また、55質量%以下が好ましく、50質量%以下が更に好ましい。このような無機粒子を用いることで、好ましい反射率を達成しやすくなる。また、フィルム中で適度に分散させることができ、粒子の凝集が起こり難く、粗大突起のないフィルムを得ることができる。同時に、フィルムの表面が粗くなりすぎず、適切な範囲に光沢度をコントロールすることができる。なお、無機粒子は、どのような粒子形状でもあってもよく、例えば、板状、球状であってもよい。無機粒子は、分散性を向上させるための表面処理を行ってあってもよい。
着色剤またはボイド形成剤として有機粒子を用いる場合、有機粒子としては、ポリエステルに非相溶な樹脂の粒子を用いる。この有機粒子としては、シリコーン樹脂粒子、ポリスチレン樹脂粒子、ポリテトラフルオロエチレン粒子が好ましい。有機粒子の平均粒径は、例えば0.2μm以上、好ましくは0.3μm以上、さらに好ましくは0.4μm以上であり、また、例えば10μm以下、好ましくは8.0μm以下、さらに好ましくは6.0μm以下である。その含有量は、反射フィルムの質量を基準として25質量%以上が好ましく、30質量%以上が更に好ましく、また、55質量%以下が好ましく、50質量%以下が更に好ましい。このような有機粒子を用いることで、好ましい反射率を達成しやすくなる。また、フィルム中で適度に分散させることができ、粒子の凝集が起こり難く、粗大突起のないフィルムを得ることができる。同時に、フィルムの表面が粗くなりすぎず、適切な範囲に光沢度をコントロールすることができる。なお、有機粒子は、どのような粒子形状でもあってもよく、例えば、板状、球状であってもよい。
着色剤またはボイド形成剤として非相溶樹脂を用いる場合、非相溶樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン、シクロオレフィン、ポリスチレンが好ましい。その含有量は、反射フィルムの質量を基準として25質量%以上が好ましく、30質量%以上が更に好ましく、また、55質量%以下が好ましく、50質量%以下が更に好ましい。このような非相溶樹脂を用いることで、好ましい反射率を達成しやすくなる。
[塗布層]
本発明における塗布層は、固形分がバインダー樹脂と粒子とを主たる構成成分として含有する水系の塗液から形成されてなるものである。ここで「主たる構成成分」とは、塗液の固形分の質量を基準として70質量%以上、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上である。また、上記固形分において、粒子の含有量は、後述する突起個数の態様を満足すれば特に限定されないが、塗液の固形分の質量を基準として好ましくは5質量%以上であり、より好ましくは10質量%以上、さらに好ましくは20質量%以上、特に好ましくは25質量%以上であり、また、好ましくは50質量%以下であり、より好ましくは45質量%以下、さらに好ましくは40質量%以下、特に好ましくは35質量%以下である。これにより、さらに後述する好ましい塗布層の態様とし易くなる。なお、バインダー樹脂の含有量については、塗液の固形分において、上記粒子と後述する任意成分とを含み、その余がバインダー樹脂となるようにすればよい。結果として、本発明における塗布層は、バインダー樹脂と粒子とを主たる構成成分として含有する態様である。
本発明においては、反射フィルムの表面に塗布層を有するが、少なくとも導光板側となる一方の面に有していればよく、反射フィルムの両面に有していてもよい。
(粒子)
塗布層における粒子としては、有機粒子であっても良いし、無機粒子であっても良いし、有機無機複合粒子であっても良い。
有機粒子としては、例えばポリエステル樹脂粒子、アクリル変性ポリエステル樹脂粒子、ナイロン樹脂粒子、ポリプロピレン樹脂粒子、ポリスチレン樹脂粒子、シリコーン樹脂粒子、アクリル樹脂粒子、スチレン−アクリル樹脂粒子、ポリウレタン樹脂粒子、ジビニルベンゼン−アクリル樹脂粒子、ポリイミド樹脂粒子、メラミン樹脂粒子等の高分子樹脂粒子が挙げられる。中でも、ギャップ確保のために特に適度な硬さを有する突起を形成しやすいという観点から、ポリエステル樹脂粒子、アクリル変性ポリエステル樹脂粒子、シリコーン樹脂粒子、アクリル樹脂粒子、ナイロン樹脂粒子が特に好ましい。中でもポリエステル樹脂粒子は、回収製膜性をより高くすることができるという観点からも、本発明において特に好ましい粒子である。このような観点から、かかるポリエステル樹脂粒子としては特にポリエチレンテレフタレート粒子が好ましい。
無機粒子としては、(1)二酸化ケイ素(水和物、ケイ砂、石英等を含む);(2)各種結晶形態のアルミナ;(3)SiO成分を30質量%以上含有するケイ酸塩(例えば非晶質もしくは結晶質の粘土鉱物、アルミノシリケート(焼成物や水和物を含む)、温石綿、ジルコン、フライアッシュ等);(4)Mg、Zn、ZrおよびTiの酸化物;(5)CaおよびBaの硫酸塩;(6)Li、BaおよびCaのリン酸塩(1水素塩や2水素塩を含む);(7)Li、NaおよびKの安息香酸塩;(8)Ca、Ba、ZnおよびMnのテレフタル酸塩;(9)Mg、Ca、Ba、Zn、Cd、Pb、Sr、Mn、Fe、CoおよびNiのチタン酸塩;(10)BaおよびPbのクロム酸塩;(11)炭素(例えばカーボンブラック、グラファイト等);(12)ガラス(例えばガラス粉、ガラス粒子等);(13)CaおよびMgの炭酸塩;(14)ホタル石;(15)スピネル型酸化物等が挙げられる。このうち、ギャップ確保のために特に適度な硬さを有する突起を形成しやすいという観点から、シリカ粒子が好ましく、特に凝集シリカ粒子が好ましい。
本発明における粒子としては、有機物で被覆された無機粒子や無機物で被覆された有機粒子のような有機無機複合粒子を用いることもできる。具体的には、有機無機複合粒子としては、例えばシリルアルキル基のような有機金属化合物基を側鎖または末端に持つ高分子とシリカのような無機化合物成分が共有結合で複合化した有機無機ハイブリッド材料からなる粒子や、無機粒子の表面に架橋ポリスチレンのような有機高分子微粒子を融着被覆させた粒子や、または有機高分子粒子の表面にアルミナのような無機微粒子を固着被覆させた粒子などが挙げられる。
塗布層における粒子の平均粒径は、後述する突起個数の態様を満足すれば特に限定されない。特に導光板とフィルムとの間隔を一定に保ち、これらが貼り付くことを抑制しやすくなるという観点から、2μm以上、100μm以下であることが好ましい。平均粒径が小さすぎると、白色反射フィルムが導光板に部分的に密着してしまう可能性が高くなる傾向にある。このような観点から、平均粒径は、より好ましくは5μm以上、さらに好ましくは10μm以上、特に好ましくは15μm以上、最も好ましくは20μmである。他方、大きすぎる場合は、粒子が脱落し易くなる傾向にあり、脱落が生じるとバックライトユニットにおいては貼り付きが生じ易くなる傾向にある。このような観点から、平均粒径は、より好ましくは90μm以下、さらに好ましくは80μm以下、特に好ましくは70μm以下、最も好ましくは60μm以下である。
また、本発明においては、上記粒子の10%圧縮強度が0.1MPa以上、15MPa以下であることが好ましい。これにより導光板への傷付きを抑制する効果をより向上することができる。圧縮強度が低すぎると、応力に対して粒子が変形しすぎてしまうため、導光板とのギャップ確保の向上効果が低くなる傾向にある。他方、圧縮強度が高すぎると、導光板の傷付き抑制の向上効果が低くなる傾向にある。かかる観点から、10%圧縮強度は、好ましくは0.2MPa以上、より好ましくは0.3MPa以上、さらに好ましくは3MPa以上、特に好ましくは8MPa以上であり、また、好ましくは14MPa以下、より好ましくは13MPa以下、さらに好ましくは12MPa以下である。
粒子の10%圧縮強度は、粒子の重合度、架橋度や結晶化度を調整することにより達成することができる。例えば同じ種類の粒子では、重合度、架橋度や結晶化度を高くにすると、10%圧縮強度は高くなる傾向にある。上記のような観点からは、本発明における粒子としては有機粒子が好ましい。
(バインダー樹脂)
塗布層の形成に用いられるバインダー樹脂は、ガラス転移温度が100℃以上、120℃以下の共重合ポリエステル樹脂を、バインダー樹脂の質量を基準として5質量%以上、50質量%以下含有する。なお、かかる共重合ポリエステル樹脂は架橋性反応基を実質的に含有していないものである。なお、ここで「実質的に含有していない」とは、好ましくはポリエステル成分100モル%に対して1モル%以下であることをいう。このような態様とすることで、湿熱環境下においても導光板との貼り付きを抑制することができるとともに、回収製膜性に優れる。なお、湿熱環境下における導光板との貼り付きに対する耐性を、耐湿熱ブロッキング性ということがある。含有量が少なすぎるとかかる湿熱環境下における貼り付きの抑制ができない。かかる観点からは、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上、さらに好ましくは20質量%以上、特に好ましくは23質量%以上である。一方で、含有量が多すぎると回収製膜性が低下してしまう。また、塗布層が硬くなりすぎる傾向にあり、塗布層自体の強度が低下する傾向にある。よって、かかる観点からは、好ましくは45質量%以下、より好ましくは40質量%以下、さらに好ましくは35質量%以下、特に好ましくは30質量%以下である。
(共重合ポリエステル樹脂)
本発明の塗布層におけるバインダー樹脂は、ガラス転移温度(Tg)が100℃以上、120℃以下の共重合ポリエステル樹脂を含有する。このようにガラス転移温度の高い共重合ポリエステル樹脂を採用することで、回収製膜性に優れながら、湿熱環境下における導光板との貼り付き抑制効果を奏することができる。Tgが低すぎるとかかる貼り付き抑制効果が奏されない。他方、高すぎると回収製膜性に劣り、また、塗布層の強度低下の傾向にある。このような観点から、Tgは、好ましくは105℃以上であり、また、好ましくは115℃以下である。
上記共重合ポリエステル樹脂は、多価カルボン酸成分とポリオール成分とを重縮合させて成るポリエステル樹脂であって、前記多価カルボン酸成分がナフタレンジカルボン酸成分を含有することが、上述したTgの態様を満足し易いため好ましい。ナフタレンジカルボン酸成分としては、2,6−ナフタレンジカルボン酸成分、2,7−ナフタレンジカルボン酸成分等が好ましく挙げられ、2,6−ナフタレンジカルボン酸成分が好ましい。かかる含有量としては、共重合ポリエステル樹脂の酸成分100モル%に対して好ましくは60モル%以上、より好ましくは61モル%以上、さらに好ましくは65モル%以上、特に好ましくは70モル%以上であり、また、好ましくは100モル%以下、より好ましくは95モル%以下、さらに好ましくは88モル%以下、特に好ましくは85モル%以下である。ナフタレンジカルボン酸成分の含有量が少なすぎるとTgが低くなる傾向にあり、Tgが低くなりすぎると上述したTgに満たない場合と同様である。他方、かかる含有量が多すぎるとTgが高くなる傾向にあり、Tgが高くなりすぎると、上述したTgが高すぎる場合と同様である。
共重合ポリエステル樹脂のTgを上記範囲にするために好ましいポリオール成分としては、ビス(4−(ヒドロキシエトキシ)フェニル)フルオレン成分を挙げることができる。例えばかかる成分を、共重合ポリエステル樹脂の酸成分100モル%に対して10モル%以上、好ましくは15モル%以上、また、30モル%以下、好ましくは25モル%以下で共重合成分として含有する態様も、好ましい態様として挙げることができる。
塗布層における共重合ポリエステル樹脂の他の多価カルボン酸成分としては、テレフタル酸成分、イソフタル酸成分、5−Naスルホイソフタル酸成分等を挙げることができ、また、ポリオール成分としては、エチレングリコール成分、ジエチレングリコール成分、1,4−ブタンジオール成分、1,6−ヘキサンジオール成分、1,3−シクロヘキサンジオール成分、ビスフェノール成分等を挙げることができる。中でも5−Naスルホイソフタル酸成分は、水系の塗液を得易くするために好ましく、例えば酸成分100モル%に対して1モル%以上、10モル%以下程度含有している態様を好ましい態様として挙げることができる。
また、本発明の塗布層における共重合ポリエステル樹脂としては、上記Tgの態様を満足すれば、本発明の目的を阻害しない限りにおいて、例えば特開2009−219545等に記載されているようなアクリル変性ポリエステル樹脂であってもよい。この際、かかるアクリル変性ポリエステル樹脂は架橋性反応基を実質的に含有していないものが、回収製膜性の観点から好ましい。なお、ここで「架橋性反応基を実質的に含有していない」とは、架橋性反応基が好ましくはポリエステル成分100モル%に対して1モル%以下であることをいう。
(熱可塑性樹脂)
塗布層のバインダー樹脂には、上記高ガラス転移温度の共重合ポリエステル樹脂のほかに、バインダー樹脂の質量を基準として50質量%以上、95質量%以下の、ガラス転移温度が100℃未満の熱可塑性樹脂を含有する。ガラス転移温度は、好ましくは90℃以下、より好ましくは80℃以下、さらに好ましくは70℃以下であり、また、好ましくは20℃以上、より好ましくは40℃以上、さらに好ましくは60℃以上である。このような熱可塑性樹脂をかかる含有量範囲で含有することで、耐湿熱ブロッキング性を保ちながら、塗布層の反射フィルムに対する密着性、および塗布層を有するフィルムの回収性に優れる。熱可塑性樹脂の含有量が少なすぎると、塗布層の反射フィルムに対する密着性が悪くなる傾向となり、また、塗布層を有するフィルムを回収して回収原料として用いた際に、得られるフィルムが黄変する傾向となる。一方、熱可塑性樹脂の含有量が多すぎると、上記の高ガラス転移温度の共重合ポリエステル樹脂の含有量が少なくなってしまい、湿熱環境下における貼り付き抑制の効果が小さくなる傾向にある。かかる観点から、かかる熱可塑性樹脂の含有量は、バインダー樹脂に対して好ましくは55質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは65質量%以上、特に好ましくは70質量%以上であり、また、より好ましくは90質量%以下、さらに好ましくは85質量%以下、さらに好ましくは80質量%以下、特に好ましくは77質量%以下である。
バインダー樹脂に添加することのできるかかる熱可塑性樹脂としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂を挙げることができる。中でも塗布層と反射フィルムの密着性が良いという観点および回収製膜性の観点から、ポリエステル樹脂が特に好ましい。
(その他の成分)
塗布層は、上記構成成分以外の成分を、本発明の目的を阻害しない範囲において含有していてもよい。かかる成分としては、例えば界面活性剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、蛍光増白剤、ワックス、上記粒子とは異なる粒子等を挙げることができる。
また本発明における塗布層は、架橋剤による架橋構造を実質的に有しない態様が、回収製膜性やフィルム回収時の着色の観点から好ましく、バインダー樹脂中における架橋剤の含有量としては、バインダー樹脂の質量を基準として1質量%未満であることが好ましく、より好ましくは0.5質量%未満、さらに好ましくは0.1質量%未満である。
[塗布層の態様]
本発明においては、上述したような塗布層を反射フィルムの少なくとも一方の表面に有する。そして、かかる塗布層の表面には、上記粒子により形成された突起を有する。そしてかかる突起は、導光板とフィルムとのギャップ確保の観点から、適度な高さの突起を適度な頻度で有することが必要である。
そこで本発明においては、塗布層の表面において、高さ5μm以上の突起個数が10個/m以上、1010個/m以下であることが通常必要である。これにより導光板とフィルムとのギャップを十分に確保することができ、常態での貼り付き抑制効果を確保できる。突起頻度が少なすぎると貼り付き抑制効果に劣る。他方、突起頻度が多すぎると、粒子脱落の確率が向上したり、また反射率が低下したりする傾向にある。突起個数は、より好ましくは10個/m以上である。
(塗布層の厚み)
塗布層の厚みは、用いる粒子の量および粒径を勘案して、本発明が規定する突起個数の態様となるように調整すればよい。例えば、塗布層が厚すぎると粒子が埋もれやすくなる傾向にあり、突起個数は少なくなる傾向にある。
このような観点から、塗布層の厚み(t)は、上記粒子の平均粒径(d)との関係が、下記式(1)を満たすことが好ましい。
1≦d(μm)/t(μm)≦100 ・・・(1)
このような態様とすることで、本発明が規定する突起個数を満足し易くなる。かかる観点から、上記式においては、左辺は、好ましくは5以上であり、より好ましくは10以上である。また、右辺は、好ましくは80以下であり、より好ましくは70以下、特に好ましくは30以下である。
塗布層の厚みの具体的範囲としては、好ましくは0.3μm以上、より好ましくは0.5μm以上、さらに好ましくは1μm以上、特に好ましくは2μm以上であり、また、好ましくは30μm以下、より好ましくは25μm以下、さらに好ましくは10μm以下、特に好ましくは6μm以下である。
[白色反射フィルムの製造方法]
以下、本発明の白色反射フィルムを製造する方法の一例を説明する。この例では反射フィルムとして、反射層と支持層とを有する積層反射フィルムの態様を採用する。
まず、反射層を形成するためのポリエステル組成物と、支持層を形成するためのポリエステル組成物とを準備し、十分に乾燥した後、それぞれ別々の押出機に投入し、溶融押出する。ポリエステル組成物は、線径15μm以下のステンレス鋼細線よりなる平均目開き10μm以上、100μm以下の不織布型フィルターを用いて濾過を行うことが好ましい。かかる平均目開きは、好ましくは20μm以上であり、また、好ましくは50μm以下である。この濾過を行うことで、通常は凝集して粗大凝集粒子となりやすい粒子の凝集を抑え、粗大異物の少ない積層フィルムを得ることができる。
濾過したポリエステル組成物は、溶融した状態でフィードブロックを用いた同時多層押出法により、ダイから多層の状態で押出し、積層未延伸シートを製造する。
ダイより押出された積層未延伸シートは、キャスティングドラムで冷却固化され、積層未延伸フィルムとなる。この積層未延伸フィルムをロール加熱、赤外線加熱等で加熱し、縦方向に延伸して積層縦延伸フィルムを得る。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。延伸は、ポリエステルのガラス転移温度(Tg)以上の温度で行うことが好ましい。より好ましくは反射層のポリエステルのTg以上の温度で行うことである。縦方向、すなわちこれは機械軸方向のことである、の延伸倍率は、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、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積層二軸配向フィルムとするが、これら処理はフィルムを走行させながら行う。横延伸の処理はTgより高い温度から始める。横延伸過程での昇温は連続的でも段階的(逐次的ともいう。)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。横方向、すなわちこれは縦方向と直交する方向のことである、の延伸倍率は、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、4.5倍を超えると製膜中に破断が発生し易くなる。
横延伸後のフィルムは、両端を把持したまま、ポリエステルの融点をTmとして、(Tm−100℃)〜(Tm−20℃)の温度で定幅または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。なお、かかる融点は、好ましくは反射層のポリエステルの融点である。熱処理温度が(Tm−20℃)より高い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。(Tm−100)℃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。また、熱収縮量を調整するために、把持しているフィルムの両端を切り落し、フィルム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0.1〜2.5%、さらに好ましくは0.2〜2.3%、特に好ましくは0.3〜2.0%の速度ダウンを実施してフィルムを弛緩(以下、この値を「弛緩率」という場合がある。)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ができる。
このようにして作成された反射フィルムの表面に、塗布層を形成するための塗液として、バインダー樹脂、粒子、任意成分として後述する界面活性剤およびその他の成分を、水に分散または溶解させた塗液を、コーティング装置を用いて所定量塗工し、温度70〜120℃、好ましくは段階的に昇温設定したオーブンにより乾燥させて塗布層を形成することによって、本発明の白色反射フィルムを得ることができる。
塗布層は、塗布層を形成するための塗液を、製造されたフィルムに塗布する、いわゆるオフラインコーティングにより形成してもよいし、製造中のフィルムに塗布する、いわゆるインラインコーティングにより形成してもよい。製造中のフィルムに塗布する場合は、好ましくは一方向に延伸した1軸配向フィルムに塗液を塗布し、そのままもう一方向に延伸し熱固定する。塗工方法としてはロールコート法、グラビアコート法、ロールブラッシュ法、スプレー法、エアーナイフコート法、含浸法、カーテンコート法等を単独または組み合わせて用いることができる。ここで、コーターから粒子を均等にフィルムに転写するために、グラビアコート法が好ましい。また、溶媒としては、水系の塗液となればよく、水のみからなることが好ましいが、水に可溶な少量の有機溶剤を本発明の目的を阻害しない範囲において水と混合したものも用いることができる。塗液の固形分濃度としては、10質量%以上、50質量%以下が好ましい。塗液濃度が50質量%を超えると、塗液中に粒子の凝集を抑制しにくい傾向となり、他方、塗液濃度が10質量%未満であると、塗布層が薄くなる傾向であり、粒子脱落を抑制しにくい傾向となる。
塗布層を形成するための塗液に、反射フィルムに対する濡れ性を向上させる目的で、少量の界面活性剤を添加することができる。好ましい界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル等の非イオン性界面活性剤、フルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルベンゼンスルホン酸塩、パーフルオロアルキル4級アンモニウム塩、パーフルオロアルキルポリオキシエチレンエタノール等のフッ素系界面活性剤が挙げられる。界面活性剤の添加量としては、塗液の固形分中に1質量%以上、20質量%以下が好ましい。1質量%以下であると、フィルムに対する濡れ性が悪くなる傾向となる。20質量%以上であると、その他の塗液性能を達成しにくい傾向となる。
[反射フィルムの特性]
(反射率)
本発明の白色反射フィルムの、塗布層側から測定した反射率は、好ましくは95%以上、より好ましくは96%以上、さらに好ましくは97%以上である。反射率が95%以上であることによって、液晶表示装置や照明等に用いた場合には、高い輝度を得ることができる。かかる反射率は、反射フィルムのボイド含有量を多くすると高くなる傾向にあり、ボイド形成剤の含有量を多くしたり、反射フィルムの中の反射層の厚みを厚くしたり等、各層の態様を好ましい態様としたりすることにより達成できる。
(揮発有機溶剤量)
本発明の白色反射フィルムは、塗布層が水系であり、後述の方法にて測定した揮発有機溶剤量が、好ましくは10ppm以下である。これにより、例えばエッジライト液晶ディスプレイにおいては反射フィルムと直接接触する導光板の耐久性が向上するなどのメリットを例示できる。かかる観点から、より好ましくは5ppm以下、さらに好ましくは3ppm以下であり、理想的には0ppmである。本発明においては、揮発有機溶剤量を少なくするために、塗布層の形成において、有機溶剤を多量に用いた溶液コーティング法を採用せずに、上述した方法を採用することが好ましい。揮発有機溶剤量が多いと、回収製膜性の向上効果が低くなる傾向にある。
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)光線反射率
分光光度計(島津製作所製UV−3101PC)に積分球を取り付け、BaSO白板を100%とした時の反射率を波長550nmで測定し、この値を反射率とした。なお、測定は、導光板側となる表面において実施すればよい。本発明においては塗布層を有する側の表面において行った。
(2)ボイド形成剤、無機粒子の平均粒径
粒度分布計(堀場製作所製LA−950)にて、粒子の粒度分布を求め、体積分布基準で小さい側から50%の分布となる粒子径d50を平均粒径とした。
(3)塗布層における粒子の平均粒径(d)
日立製作所製S−4700形電界放出形走査電子顕微鏡を用い、倍率1000倍にて、粒子を100個任意に測定し、平均粒径を求めた。なお、球状以外の場合は(長径+短径)/2にて求めた。ここで短径は、長径と直交する最大径とした。
(4)塗布層厚み
フィルムサンプルの厚み方向の断面を、日立製走査電子顕微鏡ショットキーエミッション形電子ビームシステムS−4300SE/Nを用い、倍率3000倍にて観察、撮影し、写真から粒子を有しない箇所において塗布層の厚みを計測し、任意に10点測定してそれらの平均値を求めた。
(5)フィルム表面の突起頻度(突起個数)
フィルム表面の突起プロファイルを、三次元粗さ測定装置SE−3CKT(株式会社小坂研究所製)にて、カットオフ0.25mm、測定長1mm、走査ピッチ2μm、走査本数100本で測定し、高さ倍率1000倍、走査方向倍率200倍にて突起プロファイルを記録した。得られた突起プロファイル、かかるプロファイルは、横軸が突起高さ、縦軸が突起個数の突起プロファイルである、から、高さ5μm以上の突起個数(個/m)を求め、突起頻度とした。尚、解析には三次元粗さ解析装置SPA−11(株式会社小坂研究所製)を用いた。
(6)密着斑評価(貼り付き評価)
LG社製のLED液晶テレビ(LG42LE5310AKR)からシャーシを取り出し、テレビ内部側が上向きとなるように水平な机上に置き、その上に、シャーシとほぼ同じ大きさの白色反射フィルムを、塗布層が上向きとなるように置き、さらにその上に、元々テレビに備えられていた導光板および光学シート3枚、かかる光学シート3枚とは拡散フィルム2枚およびプリズム1枚である、を置いた。次いで、その面内で、シャーシの凹凸の最も激しい部分を含む領域に、図1に示すごとく直径5mmの円柱状足を三本備える正三角形型の台(図1の符号3)を置き、その上に更に20kgの重り(図1の符号4)を乗せて、かかる三本の足に囲まれた領域を目視で観測し、異常に明るい部分がなければ「密着斑がなし」、すなわち評価○とした。また、異常に明るい部分があった場合は、光学シート3枚の上にさらに、元々テレビに備わっていたDBEFシートを置き、同様に目視で観測し、異常に明るい部分が直らなければ「密着斑があり」、すなわち評価×とし、異常に明るい部分がなくなれば「密着斑が殆どなし」、すなわち評価△とした。なお、三つ足に囲まれた領域は、各辺の長さが10cmの略正三角形とした。
(7)揮発有機溶剤量
室温、すなわち23℃において、1gのフィルムサンプルを10Lのフッ素樹脂製バッグに入れ、その中を純窒素でパージして密封した。次いで、直ちにかかるバッグの中の窒素から、0.2L/分の流量で、2本の分析用TENAX−TA捕集管にそれぞれ0.2L、1.0Lの窒素を採取し、これらを用いて、HPLCおよびGCMSにより、採取した窒素中に含まれる有機溶剤成分の質量を定量した。得られた値を窒素10L中の量に換算して、1gのフィルムサンプルから10Lの窒素中に揮発した有機溶剤の質量を求め、揮発有機溶剤量(単位:ppm、フィルムサンプルの質量基準)とした。なお、アルデヒド類は、アセトニトリルでアルデヒド誘導体化物を捕集管から溶出し、HPLCにより定量した。また、HPLCとGCMSとで値が異なる場合は、多く検出した方の値を採用した。
揮発有機溶剤量が10ppm以下の場合を評価○、10ppmを超える場合を評価×とした。
(8)耐湿熱ブロッキング性評価(湿熱環境下における導光板との貼り付き評価)
条件1:サンプルフィルムの表と裏を重ね0.6kg/cmに加圧し、温度60℃、相対湿度90%RHに設定した周知の高温高湿槽中に8時間放置する。取り出したフィルムが貼り付いていないかもしくは軽微にしか貼り付きがなく容易に剥離でき、且つ、塗布層が溶融せずに残存していれば、評価○とした。フィルムが貼り付いていないかもしくは軽微にしか貼り付きがなく容易に剥離でき、且つ、塗布層に若干の溶融がみられた場合は、評価△とした。フィルムが貼り付き、剥離の際にデラミが発生したり、もしくは、塗布層が大きく溶融していれば、評価×とした。
条件2:32インチソニーブラビアLEDエッジタイプテレビKDL−32EX700のバックライトから導光板を取り出して、5cm×10cmに切り、導光板のパターニング面とサンプルフィルムの塗布面とを接するように重ね合わせ、0.08kg/cmに加圧し、温度60℃、相対湿度90%RHに設定した高温高湿槽中に12時間放置する。取り出したフィルムと導光板とが貼り付いていないかもしくは軽微にしか貼り付きがなく、容易に剥離でき、且つ、塗布層が溶融せずに残存していれば、評価○とした。フィルムと導光板とが貼り付いていないかもしくは軽微にしか貼り付きがなく、容易に剥離でき、且つ、塗布層に若干の溶融がみられた場合は、評価△とした。フィルムと導光板とが貼り付き、剥離の際にデラミが発生したり、もしくは、塗布層が大きく溶融していれば、評価×とした。
上記の条件1と条件2の両方が評価○であれば、耐湿熱ブロッキング性が実用性能を極めて良好に満足し、条件1と条件2のいずれが評価×であれば、耐湿熱ブロッキング性が実用性能を満足しないと評価できる。評価×がなければ、耐湿熱ブロッキング性の点で実用可能と評価できる。
(9)回収性1
サンプルフィルム20gを計量し、小さく切ってからフラスコに入れて、真空状態にて300℃にて15分間攪拌溶融し、その後、窒素をフラスコに充填し、窒素雰囲気で更に300℃にて15分間攪拌溶融する。溶融したポリマーを取り出し、金属板にて挟み加圧しプレートを作成する。得られたプレートの色を目視で観察し、黄色味が少なくリサイクル可能なレベルであれば、評価○とし、黄色くリサイクルしにくいレベルであれば、評価△とし、明らかに黄色味が多くリサイクル不可能なレベルであれば、評価×とした。
(10)回収性2
実施例に記載の回収フィルムを、テンターを用いた連続製膜法にて製膜したときの製膜安定性を観察し、下記基準で評価した。
◎:8時間以上安定に製膜できる。
○:3時間以上8時間未満安定に製膜できる。
△:3時間未満で1度切断が生じた。
×:3時間未満で複数回切断が発生し、安定な製膜ができない。
[実施例1〜6、10,11、比較例1〜4]
(共重合ポリエステル)
テレフタル酸ジメチル132質量部、イソフタル酸ジメチル18質量部、すなわちイソフタル酸成分はポリエステルの酸成分に対して12モル%となる、エチレングリコール96質量部、ジエチレングリコール3.0質量部、酢酸マンガン0.05質量部、酢酸リチウム0.012質量部を精留塔、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質量部、二酸化ゲルマニウム0.04質量部を添加し、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酸成分に対するジエチレングリコール成分量は2.5質量%、ゲルマニウム元素量は50ppm、リチウム元素量は5ppmであった。なお、ストランド状に押し出して断裁し、ペレットとして得た。
(粒子1)
上記で得られた共重合ポリエステルのペレットをオーブン内で170℃で3時間加熱することによって乾燥結晶化させた後に、株式会社マツボー製のアトマイザーミル TAP−1を用いて液体窒素で冷却しながら粉砕を行うことで平均粒径60μmのポリエステル粒子を得た。さらにこのポリエステル粒子を風力分級することによって平均粒径50μmの粒子1を得た。
(フィルムの製造)
上記で得られた共重合ポリエステルに無機粒子として平均粒径1.0μmの硫酸バリウムを48質量%含有するマスターバッチを用意し、これを反射層(層Aとする。)を形成するための層Aポリマーとして用いた。
また、上述の48質量%の硫酸バリウムを含有するマスターバッチと、硫酸バリウムを添加する前の共重合ポリエステルとを用い、硫酸バリウムが5質量%となるように希釈して支持層(層Bとする。)を形成するための層Bポリマーとして用いた。
それぞれ275℃に加熱された2台の押出機に供給し、層Aポリマー、これは硫酸バリウム濃度48質量%である、および、層Bポリマー、これは硫酸バリウム濃度5質量%である、を、層Aと層Bとが層B/層A/層Bの積層構成となるように、また、厚み比率が層B/層A/層B=10/80/10となるように3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、得られた未延伸フィルムを83℃にて加熱し製膜機械軸方向(以下、長手方向または縦方向またはMDと呼称する場合がある。)に2.8倍延伸し、25℃のロール群で冷却した。
続いて、ダイレクトグラビアコーターにより、表1に示す塗液を、乾燥後の塗布層厚みが表2に示す厚みとなるように、フィルムの片面に塗布した。なお、塗液は固形分濃度30質量%の水系塗液である。
続いて、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、115℃に加熱された雰囲気中で長手方向に垂直な方向(以下、幅方向または横方向またはTDと呼称する場合がある。)に3.7倍延伸した。その後テンター内で195℃にて熱固定を行い、室温まで冷やして厚み250μmの二軸延伸フィルムを得た。この二軸延伸フィルムは、微細なボイドを含有する。得られたフィルムの評価結果を表2に示す。
さらにこれら実施例および比較例のフィルムを回収して、粉砕し、溶融押出してチップ化して自己回収原料を作成し、かかる自己回収原料を、反射層Aに、反射層Aの質量を基準として35質量%添加し、上記と同様にして厚み250μmの二軸延伸フィルムを製造し、回収性2の評価を行った。
[比較例5]
塗布層を塗設しない以外は実施例1と同様に実施した。評価結果を表2に示す。
[実施例7〜9]
一軸延伸後、二軸延伸前の塗液の塗布を実施せず、塗布層を塗設しない以外は実施例1と同様に実施して得られた二軸延伸フィルムの上に、ダイレクトグラビアコーティング装置にて、表1に示す塗液を、乾燥後の塗布層厚みが表2に示す厚みとなるように、フィルムの片面に塗布した後、オーブン内にて100℃で乾燥してフィルムを得た。また、実施例1と同様にして回収性2の評価を行った。なお、塗液は固形分濃度30質量%の水系塗液である。
Figure 0006577586
Figure 0006577586
[塗布層の成分]
粒子1:上記実施例に記載のポリエステル粒子。
SK−RP−25CL:セイシン企業社製、素材がポリエチレンテレフタレートである、平均粒径25μmの無孔質粒子。粉体として提供されている。
2003LS:アルケマ社製、素材がナイロン12である、平均粒径50μmの粒子。
MBX−40:積水化成品工業社製、素材がPMMAである、平均粒径40μmの粒子。
BM30X−55:積水化成品工業社製、素材がPBMAである、平均粒径55μmの粒子。
Z−563:互応化学社製、Tgが64℃の水溶性ポリエステル。固形分濃度30質量%として提供されている。
Z−690:互応化学社製、Tgが110℃の水溶性ポリエステル。かかる水溶性ポリエステルは、酸成分として2,6−ナフタレンジカルボン酸成分を含有し、その含有量は酸成分100モル%に対して70〜100モル%の範囲である。固形分濃度25質量%として提供されている。
Z−687:互応化学社製、Tgが110℃の水溶性ポリエステル。かかる水溶性ポリエステルは、酸成分として2,6−ナフタレンジカルボン酸成分を含有し、その含有量は酸成分100モル%に対して70〜100モル%の範囲である。固形分濃度25質量%として提供されている。
界面活性剤:花王株式会社製、エマルゲン420。これはエーテル系非イオン性界面活性剤である。
Z−592:互応化学社製、Tgが40℃の水溶性ポリエステル。固形分濃度25質量%として提供されている。
本発明の白色反射フィルムは、水系塗液から得られる水系の塗布層であっても、湿熱環境下において塗布層が溶融せず、湿熱環境下においても導光板との貼り付きを抑制することができる。そのため、例えば導光板を備える面光源用反射板として、特に液晶表示装置等に用いられるような、エッジライト型のバックライトユニットに用いられる反射フィルムとして好適に用いることができる。また、回収製膜性にも優れ、生産性に優れるため、その産業上の利用可能性は高い。

Claims (6)

  1. 反射フィルムの表面に、固形分がバインダー樹脂と粒子とを主たる構成成分として含有する水系の塗液から形成されてなる塗布層を有する白色反射フィルムであって、
    前記塗布層の表面には前記粒子により形成された突起を有し、該突起は高さ5μm以上の突起個数が10個/m以上、1010個/m以下であり、
    前記バインダー樹脂は、ガラス転移温度Tgが100℃以上、120℃以下の共重合ポリエステル樹脂を該バインダー樹脂の質量を基準として5質量%以上、50質量%以下で含有し、ガラス転移温度Tgが100℃未満の熱可塑性樹脂を該バインダー樹脂の質量を基準として50質量%以上、95質量%以下で含有する、白色反射フィルム。
  2. 塗布層中の上記粒子の含有量が、塗布層の質量100質量%に対して5質量%以上、50質量%以下である、請求項1に記載の白色反射フィルム。
  3. 上記共重合ポリエステル樹脂が、その構成成分としてナフタレンジカルボン酸成分を含有する、請求項1または2に記載の白色反射フィルム。
  4. 塗布層中の上記粒子の平均粒径(d)と塗布層の厚み(t)とが下記式(1)を満たす、請求項1〜3のいずれか1項に記載の白色反射フィルム。
    1≦d(μm)/t(μm)≦100 ・・・(1)
  5. フィルムの揮発有機溶剤量が10ppm以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の白色反射フィルム。
  6. 導光板を備える面光源用反射板として用いられる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の白色反射フィルム。
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