JP2002037898A - ポリエステルフィルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面に微小突起を有し、筆記性とトレース性
に優れ、全光線透過率と光拡散透過率の大きなフィルム
を通常のポリエステルフィルムの製膜工程内で安定した
品質とともに安価に提供する。 【解決手段】 平均粒子径が２〜５０μｍの球状または
凸レンズ状の粒子を含有するポリエステルフィルムであ
り、前記粒子中、粒径１μｍ以下の粒子の割合が５％以
下であり、かつ粒径１００μｍ以上の粒子の割合が１％
以下であり、ボイド径比が２．０以下であり、下記式
を満足することを特徴とするポリエステルフィルム。 ５０×（１０／Ｄav）３≦Ａ≦６０００×（１０／Ｄav）３… （上記式中、Ｄavは平均粒子径（μｍ）、Ａは粒子表面
密度（個／ｍｍ²）を意味する）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面に微細な突起
を有する、光学特性の優れたポリエステルフィルムに関
する。さらに詳細には、本発明は、フィルム表面が粗面
化され、印刷性や筆記性に優れ、また透過散乱光の色調
に変化がなく艶消し性や光拡散性に優れ、通常の製膜工
程内で製造が可能なポリエステルフィルムに関するもの
であり、包装材料やラベル、トレーシング用途など印刷
性や筆記性が必要な用途、また転写フィルム、照明カバ
ー、電飾看板、採光ガラス用窓貼りフィルム等、艶消し
性や各種光源を有効にかつ均一な明るさを確保する用
途、ワープロやＯＡ機器に使用されている液晶ディスプ
レイや液晶カラーテレビのバックライト光源の拡散パネ
ル材料等に好適な光拡散性フィルム用途に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】ポリエステルフィルムは、その優れた特
性から幅広い用途に使用されてきている。特に包装材料
やラベル、トレーシング用途では、良好な筆記性やトレ
ース性が、転写フィルム、照明カバー、電飾看板、採光
ガラス用窓貼りフィルム等の用途では艶消し性が、ワー
プロやＯＡ機器に使用されている液晶ディスプレイや液
晶カラーテレビのバックライト光源の拡散パネル材料や
光源の光を効果的に用いるため液晶表示装置等では光拡
散性が、それぞれ必要とされる。そのためフィルム表面
に微小突起が形成され、光の吸収が少なくかつ光の散乱
性能に優れたフィルムが利用されてきている。

【０００３】フィルムの表面に微小突起を形成し、かつ
光を効果的に拡散させる方法として従来用いられている
技術は、フィルムに粒子を配合し、当該粒子とフィル
ムを構成する樹脂との屈折率の差を利用する方法、透
明樹脂に粒子を分散させた混合物をフィルム表面に塗布
する方法がある。

【０００４】例えば、特開平３−７８７０１号公報など
には、炭酸カルシウム粒子を使用した例が記載されてい
るが、粒径の大きな無機粒子を大量に使用する場合は、
全光線透過率の減少やフィルム強度が低下することがあ
る。また、使用する無機粒子の種類によっては、白色光
中の特定の波長領域が吸収されて、透過散乱された光の
色調が変わることがある。

【０００５】一方、特開平７−２０９５０２号公報に
は、樹脂に炭酸カルシウムやシリカ微粒子を分散させた
組成物をフィルムに塗布する方法、また特開平９−２１
１２０７号公報には、ポリスチレン樹脂粒子を樹脂に分
散させた組成物をフィルムに塗布する方法がそれぞれ開
示されている。しかしながら、フィルムを原材料に用
い、２次加工としてフィルム表面に塗布することで光拡
散層を生成する場合、製造コストが上がるだけでなく、
ゴミの付着や塗布スジや塗布ムラなどの品質上の問題が
発生することもある。

【０００６】

【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、表面に微小
突起を有し、筆記性とトレース性に優れ、全光線透過率
と光拡散透過率の大きなフィルムを通常のポリエステル
フィルムの製膜工程内で安定した品質とともに安価に提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決すべく鋭意検討した結果、特定の構成を採用するこ
とにより、優れた特性を有するフィルムを提供できるこ
とを見いだし、本発明を完成するに至った。

【０００８】すなわち、本発明の要旨は、平均粒子径が
２〜５０μｍの球状または凸レンズ状の粒子を含有する
ポリエステルフィルムであり、前記粒子中、粒径１μｍ
以下の粒子の割合が５％以下であり、かつ粒径１００μ
ｍ以上の粒子の割合が１％以下であり、ボイド径比が
２．０以下であり、下記式を満足することを特徴とす
るポリエステルフィルムに存する。

【０００９】 ５０×（１０／Ｄav）３≦Ａ≦６０００×（１０／Ｄav）３… （上記式中、Ｄavは平均粒子径（μｍ）、Ａは粒子表面
密度（個／ｍｍ²）を意味する）

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１１】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、１．４−ブタンジオー
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。本発明で用いるポリエステ
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）等が例示される。

【００１２】本発明において、より好ましいポリエステ
ルは、融点が１５０℃〜２５０℃である共重合ポリエス
テルである。当該ポリエステルは、３〜３０モル％の第
三成分を含有した共重合体であることが好ましい。かか
る共重合ポリエステルのジカルボン酸成分としては、イ
ソフタル酸、フタル酸、テレフタル酸、２，６−ナフタ
レンジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、および、
オキシカルボン酸の一種または二種以上が挙げられ、グ
リコール成分として、エチレングリコール、ジエチレン
グリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、
１，４−シクロヘキサンジメタノール、ネオペンチルグ
リコール等の一種または二種以上が挙げられる。当該ポ
リエステルを用いると粒子の周りに生成するボイドの大
きさが小さくなり、全光線透過率と拡散透過率を高く両
立できる。

【００１３】また、本発明で用いるポリエステルは、重
合触媒に用いられるアンチモンの含有量が３００ｐｐｍ
以下である、実質的に内部粒子を含有しない透明性に優
れた樹脂であることが好ましい。

【００１４】本発明のフィルムは、良好な筆記性とトレ
ース性を得てかつ全光線透過率と拡散透過率との向上を
両立させるため、平均粒子径が２〜５０μｍ、好ましく
は４．０〜４０μｍの球状または凸レンズ状の粒子を含
有させる。平均粒子径が２μｍ以下では、フィルム表面
に形成される微小突起の大きさが小さく、筆記性が劣
り、また拡散透過率も低くなり好ましくない。平均粒子
径が５０μｍを超える場合は、フィルム製膜時に粒子が
起点となってフィルム破断が多発し、製膜が困難になり
好ましくない。

【００１５】本発明のフィルム中に存在する粒子の形状
は、球形またはレンズ状である。より具体的には、フィ
ルム表面側から走査型電子顕微鏡で観察した粒子の円形
度が通常１．２以下で、かつフィルム断面から観察した
粒子の変形度が通常２．０以下、好ましくは１．５以下
の粒子である。円形度が１．２を超える不定形のもの
は、粒子表面で光の乱反射が起こり、全光線透過率が減
少する。また、変形度が２．０を超えると、粒子が扁平
になりすぎ、光を屈折する効果が減少し、拡散透過率が
減少する。

【００１６】また、マイクロトラックによる含有粒子粒
径分布の測定における１μｍ以下の粒子の累積頻度は、
５％以下、好ましくは１％以下で、かつ１００μｍ以上
の粒子の累積頻度は１％以下、好ましくは実質的に存在
しないことである。１μｍ以下粒子の存在割合が大きい
と、レーリー散乱より短波長の光が選択的に散乱され、
フィルム透過光が黄色みをおびてしまう。また、用いる
粒子の粒径分布が仮に狭くても粒子間の凝集が起こりや
すい場合、マイクロトラックでは１００μｍ以上の粒子
として検出される。凝集しやすい粒子を用いると、全光
線透過率や拡散透過率が下がる、また製膜時に破断しや
すく好ましくない。

【００１７】また、ボイド径比は、２．０以下、好まし
くは１．５以下である。ボイド径比が２．０を超える
と、フィルム走行時に摩擦によりフィルム表面の粒子の
脱落が起こりやすくなり、フィルムの品質および生産性
が落ちるだけでなく、全光線透過率が減少し、トレース
性も劣り好ましくない。

【００１８】かかる粒子の例として、球状シリカ、球状
多孔質シリカ、シリコーンゴム弾性体粒子、シリコーン
樹脂粒子、架橋高分子粒子、球状ゼオライトを挙げるこ
とができるが、本発明の要旨を越えない限り、これらに
限定されるものではない。

【００１９】また、本発明で用いる粒子は、表面にカル
ボン酸基、水酸基、エポキシ基等の官能基を有し、ポリ
エステルへの分散や親和性に優れた粒子が好ましい。特
に粒子表面をシランカップリング剤で処理した球状多孔
質粒子は、樹脂との親和性が良く、ボイド径比を小さく
することができ、かつ粒子間の凝集を抑制し樹脂への分
散性が良好となるので好ましい。なお、配合する粒子
は、単成分でもよく、また、２成分以上を同時に用いて
もよい。

【００２０】さらにフィルム表面の粒子密度（Ａ）は、
下記式を満たすことが必要である。

【００２１】 ５０×（１０／Ｄav）３≦Ａ≦６０００×（１０／Ｄav）３… （上記式中、Ｄavは平均粒子径（μｍ）、Ａは粒子表面
密度（個／ｍｍ²）を意味する） また、粒子表面密度の好ましい範囲は、２００×（１０
／Ｄav）３〜４０００×（１０／Ｄav）３である。

【００２２】表面粒子密度が下限を下まわる場合は、筆
記性や光拡散性が劣り、上限を超える場合は、製膜時、
使用時に破断しやすくなり好ましくない。

【００２３】原料ポリエステルに対する前記各粒子の配
合方法は、特に限定されないが、例えば、ポリエステル
の重合工程に各粒子を添加する方法または原料ポリエス
テルと各粒子を溶融混練する方法などが好適である。

【００２４】本発明のフィルムは、全光線透過率が７０
％以上、さらには７５％以上、特に８０％以上、拡散透
過率と全光線透過率の積が５０００以上、さらには５５
００以上、特に６０００以上であることがそれぞれ好ま
しい。全光線透過率が７０％未満の場合や拡散透過率と
全光線透過率の積が５０００未満の場合、下地の模様が
目視で確認できるトレース性、艶消し性や光拡散性能が
十分とならないことがあり、その場合、フィルムの用途
が限定されてしまう。

【００２５】本発明のポリエステルフィルムの厚みは、
特に限定しないが通常２〜５００μｍの範囲である。フ
ィルム全厚みが２μｍ未満では、光拡散性が不十分また
機械的な強度が劣る傾向にあり、５００μｍを超える
と、機械的に製膜時の延伸が困難になる場合がある。

【００２６】本発明のポリエステルフィルムには、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、難燃性付与等の添加剤を配合してもよい。

【００２７】また、本発明のポリエステルフィルムの片
面または両面に必要に応じ反射防止処理を施して使用し
てもよい。この反射防止処理としては、表面に微小凹凸
を形成することによるエンボス処理や、反射波の光干渉
を利用した薄膜形成処理等が挙げられる。

【００２８】さらに、易滑性、離型性、帯電防止性、易
接着性等を付与する目的のコーティング処理をフィルム
表面に行うこともできる。

【００２９】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。

【００３０】球状粒子を公知の手段で、例えば重合時添
加または練り込みによりポリエステルチップに分散させ
た原料チップを、そのままあるいは他の原料チップとブ
レンドし、所定量の添加濃度にする。

【００３１】それぞれのポリマーの融点以上である温度
に加熱し溶融する。次いで、溶融したポリマーをスリッ
ト状のダイから押出し、回転冷却ドラム上でガラス転移
温度以下の温度になるように急冷固化し、実質的に非晶
状態の未延伸フィルムを得る。この場合、未延伸フィル
ムの平面性を向上させるため、フィルムと回転冷却ドラ
ムとの密着性を高めることが好ましく、本発明において
は静電印加密着法および／または液体塗布密着法が好ま
しく採用される。

【００３２】本発明においては、このようにして得られ
た未延伸フィルムをさらに一軸または二軸方向に延伸し
てフィルム化して用いる。延伸条件について具体的に述
べると、未延伸フィルムを好ましくは縦方向に７０〜１
４５℃で２〜６倍に延伸し、縦一軸延伸フィルムとし、
さらに横方向に９０〜１６０℃で２〜６倍に延伸を行
い、１５０〜２５０℃で１〜６００秒間熱処理を行うこ
とが好ましい。さらにこの際、熱処理の最高温度ゾーン
および／または熱処理出口の冷却ゾーンにおいて、縦方
向および／または横方向に０．１〜２０％弛緩する方法
が好ましい。また、必要に応じて再縦延伸、再横延伸を
付加することも可能である。

【００３３】上記延伸工程中または延伸後に、フィルム
に反射防止性、接着性、帯電防止能、離型性等を付与す
るために、フィルムの片面または両面に、塗布層を形成
したり、コロナ処理等の放電処理等を施したりすること
もできる。

【００３４】

【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。また、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）平均粒子径と円形度 低温灰化プラズマ装置にて、フィルム延伸方向の表面を
１０μｍ灰化した後、走査型電子顕微鏡にて、粒径０．
５μｍ以上の粒子の長径と短径を少なくとも１００個に
ついて求め、相加平均を平均粒子径とした。また、長径
と短径の比率を円形度とした。 （２）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
加平均を変形度とした。 （３）ボイド径比と表面粒子密度 低温灰化プラズマ装置にて、フィルム表面から厚さ方向
に向かって、平均粒径の半分の深さに灰化した後、走査
型電子顕微鏡にて平均粒径の±１０％に入る少なくとも
５０個の粒子について粒子径とその周りにできたボイド
を観察し、粒子径の平均値とボイド径の平均値を求め、
それぞれの平均値を粒子径とボイド径とし下記式より
ボイド径比を求めた。

【００３５】ボイド径／粒子径＝ボイド径比 … 同じく試料にて走査型顕微鏡で平均粒径の１／１０以上
の粒子の数が１００個存在する部分の面積を測定し、１
ｍｍ²当たりの粒子個数に換算し、それを表面粒子密度
とした。 （４）１μｍ以下の粒子頻度と１００μｍ以上の粒子頻
度 フィルム小片をＰＴＭ溶媒（フェノール：テトラクロロ
エタン＝３：２）に溶解させたのち、クロロホルムを同
じ容量加え、測定に適した粒子濃度にするため、ＰＴＭ
溶媒／クロロホルム＝１：１の溶媒で適時希釈した。調
整した溶液を測定セルに入れ、HONEYWELL社製のマイク
ロトラックＨＲＡを用いて、粒径分布を測定した。

【００３６】１μｍ以下の粒子頻度の総和を１μｍ以下
の粒子の割合％とした。また、１００μｍ以上の粒子頻
度の総和を１００μｍ以上の粒子の割合％とした。 （５）フィルムの融点 ティー・エイ・インスツルメント社製ＭＤＳＣ２９１０
を用いて、昇温速度２０℃／分で０℃から結晶融解が終
了する温度まで測定を行い、結晶融解終了温度を融点と
した。 （６）拡散透過率と全光線透過率 日本電色工業社製分球式濁度計ＮＤＨ−３００Ａにより
フィルムの拡散透過率と全光線透過率を測定した。 （７）透過散乱光の色調 白色蛍光灯にフィルムをかざして透過散乱された光の色
調を目視で観察し、下記基準で評価した。

【００３７】 〇：白色蛍光灯の光とほとんど変わらないもの △：色調が変わっているが使用可能な範囲のもの ×：使用できない程色調が変わっているもの（例えば、
やや黄色みを帯びている等） （６）筆記性 径が０．５mmで硬度がＨの芯を用いシャープペンシルで
１ｍｍ間隔で５本の直線を描き、目視にて以下の評価を
行った。

【００３８】 ○：個別の直線を判別できる △：線の色が薄く、個々の線が判別しにくい ×：直線を描くことができない （７）トレース性 ５０円切手シートの上にフィルムサンプルを置いて、切
手シートの図柄や文字が目視で判別できるか否かを下記
基準で評価した。

【００３９】 ○：フィルムを５枚重ねても切手の図柄や日本郵便の文
字が判別できる △：フィルムを５枚重ねると切手の図柄は判別できる
が、日本郵便の文字は判別できない ×：フィルムを５枚重ねると切手の図柄や日本郵便の文
字の判別ができない （８）連続製膜性 連続製膜性を下記のランクに分けて評価した。

【００４０】 ○：破断無く連続して製膜が可能 △：時々破断が発生するため、連続して製膜できない場
合がある ×：破断が多発するために連続して製膜ができない 実施例１ テレフタル酸ジメチル１００重量部とエチレングリコー
ル６５重量部および酢酸マグネシウム・四水塩０．０９
部を反応器にとり、加熱昇温すると共にメタノールを留
出し、エステル交換反応を行い、反応開始から４時間を
要して２３０℃に昇温し、実質的にエステル交換反応を
終了した。次いでリン酸０．０４部、三酸化アンチモン
０．０４部を添加した後、常法に従って重縮合反応を進
め、極限粘度０．６５のポリエチレンテレフタレートを
得た。

【００４１】得られたポリエチレンテレフタレートに、
平均粒子径１０μｍのシランカップリング剤で処理した
球状多孔質シリカ粒子を、含有量が５．０重量％となる
ように、ベント付き二軸押出機を用いて錬り混み、球状
多孔質シリカ粒子を含有するポリエチレンテレフタレー
トを作成した。

【００４２】得られたポリエチレンテレフタレートを１
７０℃で３時間乾燥後、押出機に供給し、２８０℃から
３００℃の温度で溶解し、ギヤポンプ、フィルターを介
して、ダイよりキャスティングドラムにシート状に押出
し、静電印加冷却法を用いて厚さ２００μｍの無延伸フ
ィルムを得た。

【００４３】得られた未延伸フィルムをフィルムの流れ
方向に８３℃で３．０倍、さらにシートの流れと直交す
る方向に８７℃で３．０倍延伸し、２３５℃で３秒間熱
処理を行った後、冷却して、厚み５０μｍの二軸配向フ
ィルムを製造した。

【００４４】実施例２ 平均粒径４．２μｍの球状シリカ粒子を用いたほか、実
施例１と同様な条件で製膜した。

【００４５】実施例３ テレフタル酸ジメチル８５モル％、イソフタル酸ジメチ
ル１５モル％、エチレングリコール１００モル％、テト
ラブチルチタネート０．００５重量％を反応器にとり、
反応開始温度を１５０℃とし、メタノールの留出ととも
に反応温度を徐々に上昇させ２８０℃とした、圧力は常
圧より徐々に減じ、最終的には０．３ｍｍＨｇとした。
反応開始後、５時間を得た時点で反応を停止、窒素加圧
下ポリマーを吹出させ、共重合ポリエステルを得た。

【００４６】得られた共重合ポリエステルを用いた以外
は実施例１と同じ条件でフィルムを製膜した。

【００４７】実施例４ 粒子含有量が３．０重量％になるよう、ベント付き二軸
押出機を用いて錬り混んだ以外は実施例３と同様にして
フィルムを得た。

【００４８】実施例５ 有機架橋高分子粒子を用いた以外は実施例１と同じ条件
で製膜した。

【００４９】比較例１〜４ 下記表２に示した粒子を用いた以外は実施例１と同様の
条件とした。比較例４は連続製膜性が悪く、フィルムが
得られなかった。比較例４の平均粒径値は、粒子自身を
分離して走査型電子顕微鏡で観察し求めた。

【００５０】比較例５ 粒子含有量を０．１重量％とした以外は実施例１と同様
にしてフィルムを得た。

【００５１】比較例６ 粒子含有量を３０重量％とした以外は実施例１と同様に
したが、連続製膜性が悪く、フィルムが得られなかっ
た。比較例６の平均粒径値は粒子自身を分離して走査型
電子顕微鏡で観察し求めた。

【００５２】以上、得られたフィルムの物性、性能をま
とめて下記表１および２に示す。

【００５３】

【表１】

【００５４】

【表２】 *1：フィルムの透明性が高く、散乱透過光の色調の判別
不能

【００５５】

【発明の効果】本発明のポリエステルフィルムは、表面
に微細な突起を形成し、光学特性の優れたものである。
すなわち、フィルム表面が粗面化され印刷性や筆記性に
優れ、また、透過散乱光の色調に変化がなく艶消し性や
光拡散性に優れ、しかも通常の製膜工程内で製造できる
ポリエステルフィルムである。本発明のフィルムは、例
えば、包装材料やラベル、トレーシング用途など印刷性
や筆記性が必要な用途、また転写フィルム、照明カバ
ー、電飾看板、採光ガラス用窓貼りフィルム等、艶消し
性や各種光源を有効にかつ均一な明るさを確保する用
途、ワープロやＯＡ機器に使用されている液晶ディスプ
レイや液晶カラーテレビのバックライト光源の拡散パネ
ル材料等に有用であり、その工業的価値は高い。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平均粒子径が２〜５０μｍの球状または
   凸レンズ状の粒子を含有するポリエステルフィルムであ
   り、前記粒子中、粒径１μｍ以下の粒子の割合が５％以
   下であり、かつ粒径１００μｍ以上の粒子の割合が１％
   以下であり、ボイド径比が２．０以下であり、下記式
   を満足することを特徴とするポリエステルフィルム。 ５０×（１０／Ｄav）３≦Ａ≦６０００×（１０／Ｄav）３… （上記式中、Ｄavは平均粒子径（μｍ）、Ａは粒子表面
   密度（個／ｍｍ²）を意味する）
2. 【請求項２】 ポリエステルが共重合ポリエステルを主
   体とするものであり、融点が１５０〜２５０℃であるこ
   とを特徴とする請求項１記載のポリエステルフィルム。
3. 【請求項３】 全光線透過率が７０％以上であり、全光
   線透過率と拡散光透過率との積が５０００以上であるこ
   とを特徴とする請求項１または２記載のポリエステルフ
   ィルム。