JP2006169468A

JP2006169468A - 光学用ポリエテルフィルム

Info

Publication number: JP2006169468A
Application number: JP2004367482A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Watanabe; 俊治渡辺
Original assignee: Mitsubishi Polyester Film Corp
Current assignee: Mitsubishi Polyester Film Corp
Priority date: 2004-12-20
Filing date: 2004-12-20
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2024-12-20
Also published as: JP5005884B2

Abstract

【課題】板ガラスや透明樹脂のフィルム、シートおよび成形物の透明部材と接触して使用されても干渉縞の発生を防止できる表面特性を有し、紫外線による変色防止性に優れたポリエステルフィルムを提供する。
【解決手段】二光束干渉法で観察される５次以上の干渉縞を有する突起の密度（個／ｍｍ^２）が少なくとも片方の表面において０．７以上であり、フィルム中に紫外線吸収剤を含有し、３６０ｎｍの波長の光透過率が１０％以下であることを特徴とする光学用ポリエステルフィルム。
【選択図】なし

Description

本発明は通常の透明性を備えた光学用途に用いられる板ガラスや透明樹脂のフィルム、シートおよび成形物の透明部材と接触して使用されるときに問題となる干渉縞の発生を防止できる表面特性を有し、紫外線による変色防止性に優れた、例えばバックライトユニットの反射板、さらにプラズマディスプレーの電磁波遮蔽性フィルムやスキャナー用のオーバーレイフィルムなどに使用されるポリエステルフィルムに関する。

透明部材同士が接触する際に発生する干渉縞を防止することは、光学用途では重要な課題である、その対策としては両者の間に生じる間隔を一定以上に広げる、または光を散乱させるおよびそれらの複合した方法が取られている。従来、干渉縞などの発生を防止するフィルムおよびシートは、透明部材と密着する表面を粗面化処理したものが用いられ、多くの場合、光散乱性を有する粒子を含有した透明樹脂層をコートしたフィルムが開示されている。例えば、特許文献１には、粒子を含む透明樹脂を梨地様に処理したコートロールを用いて塗布する方法が開示されている。また、特許文献２には、紫外線硬化樹脂と球状有機粒子を用いた、光透過性に優れた干渉縞防止シートが開示されている。しかしながら、いずれの例も、塗布層の塗布工程や乾燥工程が必要であり、生産性向上に限界あり、安全衛生管理にも注意が必要である。一方、紫外線を発生する光源をもつ装置では、フィルム自身の変色やフィルムに積層した機能層の変色防止が問題になり、紫外線をカットする必要がある、例えば、特許文献３には、紫外線吸収剤を含有したポリエステルフィルムに金属薄膜層を設けた反射体が開示されているが、透明部材と接触する表面の特性についてはなんら考慮されていない。また、特許文献４には、光学用途に使用される紫外線吸収剤を含有したポリエステルフィルムが開示されているが、透明部材と接触する表面の特性については考慮されておらず、干渉縞の発生を防止することはできない。

特開平０９−２７２１８３号公報特開平１１−２２７０８８号公報特開２００２−６３８０７号公報特開２００３−１７０３号公報

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、板ガラスや透明樹脂のフィルム、シートおよび成形物の透明部材と接触して使用されても干渉縞の発生を防止できる表面特性を有し、紫外線による変色防止性に優れたポリエステルフィルムを提供することにある。

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延伸ポリエステルフィルムによれば、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。

すなわち、本発明の要旨は、二光束干渉法で観察される５次以上の干渉縞を有する突起の密度（個／ｍｍ^２）が少なくとも片方の表面において０．７以上であり、フィルム中に紫外線吸収剤を含有し、３６０ｎｍの波長の光透過率が１０％以下であることを特徴とする光学用ポリエステルフィルムに存する。

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てもよく、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。

本発明におけるポリエステルフィルムは、透明部材と接触する側の表面（以下、凹凸面と記載する）の二光束干渉法で観察される５次以上の干渉縞を有する突起の密度（個／ｍｍ^２）は０．７以上であり、好ましくは０．８以上である。二光束干渉法で観察される５次以上の干渉縞を有する突起の密度（個／ｍｍ^２）が０．７未満では、透明部材と接触したときに発生する干渉縞を抑制することはできない。また、二光束干渉法で観察される５次以上の干渉縞を有する突起の密度（個／ｍｍ^２）の上限の値は、通常２０であり、好ましくは１５以下である。２０を超えるとフィルム透明性が低下する傾向がある。

本発明におけるポリエステルフィルムには、凹凸面に５次以上の干渉縞を有する突起を設けるために、通常は、不活性粒子をフィルム中に含有させる。本発明の単層フィルムまたは共押出し積層フィルムの粒子含有層における不活性粒子の含有量は、好ましくは０．０５〜１．４重量％であり、さらに好ましくは０．１〜１．２重量％である。０．０５重量％未満では、干渉縞防止性に劣る傾向がある。一方、含有量が１．４重量％を超えると透明性が低下する傾向がある。

本発明のポリエステルフィルムは、単層または共押出し積層のいずれの形態でもよいが、共押出し積層フィルムの方が透明性に優れたフィルムにすることができるため好ましい。その場合の粒子含有層の厚みは、フィルム全体の厚みの２０％以下が好ましく、さらに好ましくは１５％以下である。

用いる不活性粒子の５％熱分解温度は、２８０℃以上であることが好ましく、さらに好ましくは２９０℃以上である。不活性粒子の５％熱分解温度が２８０℃未満では、熱劣化によりフィルムが黄色または茶色を帯びてしまうことがある。具体的な不活性粒子の例としては、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、有機シリコーン樹脂、アクリル−スチレン共重合体等の有機質微粒子および炭酸カルシウム、シリカ、酸化アルミニウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、ガラス等の無機質微粒子で単体もしくは混合体が挙げられる。

また、不活性粒子の粒子変形度は、１．５以上１０以下の範囲であることが好ましく、さらに好ましくは２．０以上８．０以下、特に好ましくは２．０以上５．０以下の範囲である。粒子変形度が１．５未満では、フィルムの延伸時に粒子周りにボイドが発生しやすく、透明性の低下やフィルムからの粒子脱落が起こりやすい傾向がある。一方、粒子変形度が１０を超えると、フィルム表面に形成される突起高さが小さくなり、干渉縞の発生を防止できないおそれがある。

用いる不活性粒子の平均粒径は、好ましくは４〜４０μｍ、さらに好ましくは５〜３０μｍである。平均粒径が４μｍ未満の不活性粒子では、干渉縞防止性に劣る傾向がある。一方、５０μｍを超える不活性粒子は、製膜性に劣ることがあり、フィルムに光学上の欠陥を生じることがある。

不活性粒子の粒子径分布においては、７０μｍ以上の粗大粒子が実質的にゼロであることが好ましく、さらに好ましくは５０μｍ以上の粗大粒子が実質ゼロであることが好ましい。７０μｍ以上の粗大粒子が存在すると、フィルム中に異物起因の光学上の欠陥を生じる。７０μｍ以上の粗大粒子が実質的にゼロにするには、不活性粒子を分級すればよい。また、ポリエステルの溶融押出し工程で適切なフィルターを設ける方法もある。

本発明のフィルムには、必要に応じて、平均粒子径が２μｍ以下の不活性微粒子や帯電防止剤、酸化防止剤、蛍光増白剤等の添加剤を含有してもよい。

本発明のフィルムは、紫外線吸収剤を含有し、３６０ｎｍの波長の光透過率が１０％以下であり、好ましくは５％以下、さらに好ましくは３％以下である。３６０ｎｍの波長の光透過率が１０％を超えると、フィルムの変色が起こる。さらに紫外線吸収剤の含有量は、０.０５〜３．０重量％が好ましい。当該含有量が０．０５重量％未満では、紫外線吸収効果が十分でなく、フィルムの変色が起こることがある。一方、含有量が３．０重量％を超えると、透過光や反射光に色が付いてしまうことがある。

本発明において用いることのできる紫外線吸収剤としては、例えば、サリチル酸系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、ベンゾフェノン系化合物、シアノアクリレート系化合物、インドール系化合物、１，３，５−トリアジン化合物、環状イミノエステル系化合物などが挙げられる。これらの中では、ポリエステル樹脂への溶解性などの観点からベンゾトリアゾール系化合物、ベンゾフェノン系化合物、１，３，５−トリアジン系化合物、環状イミノエステル系化合物が好ましい。

ベンゾトリアゾール系化合物の例としては、２−〔２−ヒドロキシ−３，５−ビス（α，α’−ジメチル）フェニル〕−２Ｈ−ベンゾトリアゾールや、ヒンダードフェノール抗酸化剤を結合させた６−(２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−ｔ−ブチル−６’−ｔ−ブチル−４’−２，２’−メチレンビスフェノール、ベンゾトリアゾール基をオルト位に置換したフェノールをメチレン基で２個接続した形の２，２’−メチレンビス〔４−（１，１，３，３テトラメチルブチル）−６−〔（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）フェノール〕〕、２，２’−メチレンビス〔４−（１，１−ジメチルベンジル）−６−〔（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）フェノール〕〕などや、イミド環を有した２−〔２−ヒドロキシ−３−（３，４，５，６−テトラヒドロキシフタルアミド−メチル）−５−メチルフェニル〕ベンゾトリアゾールなどが挙げられる。

ベンゾフェノン系化合物の例としては、２−ヒドロキシ−４−アルコキシベンゾフェノンをメチレン基で２個接続したものが好ましく、具体的には、ビス（５−ベンゾイル−４−ヒドロキシ−２−メトキシフェニル）メタン、ビス（５−ベンゾイル−４−ヒドロキシ−２−ブトキシフェニル）メタンなどが挙げられる。

１，３，５−トリアジン系化合物の例としては、３つのベンゼン環のうち少なくとも１つはオルト位にフェノール性水酸基を置換基に有するトリフェニル−１，３，５−トリアジンが好ましく、具体的には、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、２−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル）−５−〔（オクチル）オキシ〕−フェノールなどが挙げられる。

環状イミノエステル化合物の例としては、２，２’−ｐ−フェニレンビス（３，１−ベンゾオキサジン−４−オン）、２，２’−（４，４’−ジフェニレン）ビス（３，１−ベンゾオキサジン−４−オン）および２，２’−（２，６−ナフタレン）ビス（３，１−ベンゾオキサジン−４−オン）などが挙げられる。

本発明のフィルムには、必要に応じて、帯電防止剤、着色剤、酸化防止剤、消泡剤、蛍光増白剤等の添加剤を含有してもよい。また、必要に応じ、フィルムの表面に易滑性、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。

本発明のフィルムのヘーズは、好ましくは５％以下、さらに好ましくは３％以下である、５％を超えると透明性が低下する傾向があり、本発明が目的とする光学用途には使用しにくい。
本発明のフィルムの厚みは特に限定しないが、通常２０〜３００μｍの範囲である。２０μｍ未満では、加工作業性が悪いことがある。一方、フィルム厚みが３００μｍを超えると重量増加や取り扱い性の悪化が起こることがある。

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、乾燥したポリエステルを押出機に供給し、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、Ｔダイから溶融シートとして押出す。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。

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二軸延伸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。

本発明によれば、他の透明部材と密着しても干渉縞が発生しなく、フィルム変色防止性や透明性に優れたポリエステルフィルムが提供され、本発明の工業的価値は高い。

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および用語の定義は次のとおりである。

（１）平均粒径
電子顕微鏡を用いて粒子を観察して最大径と最小径を求め、その平均を不活性粒子１個の粒径とした。フィルム中の少なくとも１００個の不活性粒子についてこれを行う。粒子群の平均粒径は、これらの粒子の重量平均径とする。

（２）粒子変形度
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する。

（３）紫外線透過率
分光光度計ＵＶ−３１００ＰＣ（島津製作所（株）製）を用いて測定する。

（４）二光束干渉法で観察される５次以上の干渉縞を有する突起の密度
フィルム表面にアルミニウムを蒸着し、ニコンオプチフォト干渉顕微鏡を用い、二光束法にて測定する。測定波長は０．５４μｍ５次以上の干渉縞を示す突起個数を１００ｍｍ^２の面積に亘り測定し、１ｍｍ²面積あたりの突起個数を求める。

（５）干渉縞防止性
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、カットオフ値８０μｍ、測定長２．５ｍｍとする）が、８ｎｍの厚さ０．２ｍｍのポリエステルフィルムの表面に、試料フィルムの評価する表面を重ねて、５ｍｍ角のアクリル棒を４５°の角度で１００ｇの荷重で上から押し付けて２０ｍｍ移動させ、蛍光灯下で干渉縞が発生するかどうか観察する。干渉縞防止性は以下のように評価する。
○：アクリル棒を押し付けて、２０ｍｍ移動してもリング状の干渉縞は観察されない
△：２０ｍｍ移動中にわずかにリング状干渉縞が観察されたが、３分後には消える
×：２０ｍｍ移動中に、明瞭なリングの干渉縞が観察され、３分後になっても消えない

（６）フィルムの変色の評価（ＵＶ耐光性）
スガ試験機製紫外線ロングライフフェードメーター（ＦＡＬ−３型）を使用し、６３±３℃で５００時間紫外線を照射する。フィルムの変色の評価は、サンプルの色調（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）を紫外線照射の前後で測定し、黄味を表すｂ^＊値の差（Δ^＊）を用いて行う。Δ^＊値が少ないほど耐光性が良好であることを示す。色調の測定には、分光式測色計ＳＥ−２０００（日本電色（株）製）を使用する。耐光性の判定基準は以下のとおりである。
○：Δｂ^＊≦１．０
×：１．０＜Δｂ^＊

（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である。

・ポリエステルｂ
常法の重縮合で合成された極限粘度０．６８、融点２５３℃のポリエチレンテレフタレート樹脂に平均粒径１１μｍ、５％熱分解温度が３３１℃の架橋スチレン-アクリル有機粒子を練り込み２．０重量％含有させたものである。

・ポリエステルc
常法の重縮合で合成された極限粘度０．６８、融点２５３℃のポリエチレンテレフタレート樹脂に平均粒径８．２μｍの５％熱分解温度が３６５℃の架橋スチレン−アクリル有機粒子を練り込み２．０重量％含有させたものである。

・ポリエステルｄ
常法の重縮合で合成された極限粘度０．６８、融点２５３℃のポリエチレンテレフタレート樹脂に紫外線吸収剤の２−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル−）−５−（ヘキシル）オキシフェノールを練り込み１０重量％含有させたものである。

ポリエステルaを８２．５重量％、ポリエステルｂを７．５重量％、ポリエステルｄを１０．０重量％となるように混合した原料をベント付き２軸押出機に供給し、溶融温度２８０℃で溶融したあと、ポンプフィルターを介して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を得た。かくして得られた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℃で３．７倍延伸した後、テンターに導き９５℃で横方向に４．０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、２３０℃で５秒間幅方向に３％弛緩させながら熱固定し、下記表１に記載した厚みのポリエステルフィルムを得た。

ポリエステルaを８２．５重量％、ポリエステルｂを７．５重量％、ポリエステルｄを１０重量％となるように混合した原料をベント付き２軸押出機（メイン）に供給し、ポリエステルａを９０重量％とポリエステルｄを１０重量％となるように混合した原料を別のベント付き２軸押出機（サブ）に供給して溶融温度２８０℃で溶融したあと、フィルム表裏を構成する層を形成するため２つに分流し、それぞれのサブ押出機の溶融ポリマーと、メイン押出機からの溶融ポリマーをギヤポンプフィルター（粒子を含有する溶融ポリマーを含むサブ押出し機のフィルターは５０μｍの粒子捕集率が７５％のフィルターを用いた）を介してフィードブロックで合流させ、ダイを通してキャスティングドラムに引き取り２種３層の未延伸フィルムを得た。かくして得られた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℃で３．７倍延伸した後、テンターに導き９５℃で横方向に４．０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、２３０℃で５秒間幅方向に３％弛緩させながら熱固定し、表１に記載した厚み構成のポリエステルフィルムを得た。なお、表１の層構成で、Ａ層/Ｂ層/Ａ’層と記載されているフィルムは、３層から構成されたフィルムで、Ａ層とＡ’層が同じ樹脂で構成され、厚みが異なり、Ｂ層は、Ａ層とは異なる樹脂で構成された内層を表す。

ポリエステルａを７０重量％、ポリエステルｂを２０重量％とポリエステルｄを１０重量％となるように混合した原料をベント付き押出し機（サブ）に供給し、ポリエステルａを９０重量％とポリエステルｄを１０重量％となるように混合した原料を別のベント付き２軸押出機（メイン）に供給したほかは実施例２と同様にしてフィルムを得た。

（比較例１）
ポリエステルａを８２．５重量％、ポリエステルｃを７．５重量％、ポリエステルｄを１０重量％となるように混合した原料をベント付き押出し機（メイン）に供給し、ポリエステルａを９０重量％とポリエステルｄを１０重量％となるように混合した原料を別のベント付き２軸押出機（サブ）に供給したほかは実施例２と同様にしてフィルムを得た。

（比較例２）
ポリエステルａを９２．５重量％とポリエステルｂを７．５重量％となるように混合した原料をベント付き２軸押出機に供給したほかは実施例１と同様にしてフィルムを得た。

実施例１〜３のフィルムは、フィルム変色防止性や干渉縞防止性に優れる。特に実施例３は、透明性も良好である。一方、比較例１は、粒子の変形度が大きいため、凹凸面の５次以上の干渉縞を有する突起密度が小さく干渉縞防止性を示さなかった。比較例２は、紫外線吸収剤を含有していないためフィルム変色防止性が劣った。

本発明のフィルムは、例えば、バックライトユニットの反射板、さらにプラズマディスプレーの電磁波遮蔽性フィルムやスキャナー用のオーバーレイフィルムなどに好適に使用することができる。

Claims

二光束干渉法で観察される５次以上の干渉縞を有する突起の密度（個／ｍｍ^２）が少なくとも片方の表面において０．７以上であり、フィルム中に紫外線吸収剤を含有し、３６０ｎｍの波長の光透過率が１０％以下であることを特徴とする光学用ポリエステルフィルム。