JP2006272675A - 積層熱可塑性樹脂フィルムおよびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 優れた透明性を有し、極めて薄い連弾状塗布筋欠点の少ない積層フィルムを提供する。
【解決手段】 熱可塑性樹脂フィルムを基材とし、該基材の少なくとも片面に、共重合ポリエステル樹脂又は共重合ポリエステル樹脂とポリウレタン系樹脂とを含む樹脂成分、及び粒子を含有する被覆層を設けてなるヘイズが1.5%以下の積層フィルムであって、且つ、当該積層フィルム中に存在する、下記の式1および式2に定義される核を有する欠点が下記式3及び式4に定義される状態で連なった連弾状塗布筋欠点の数が、30本/m2以下であることを特徴とする積層熱可塑性樹脂フィルム。
式1 10μm≦Dd≦35μm
式2 30nm≦Dt≦800nm
式3 n≧2
式4 t≧10mm
Dd:核の長径
Dt:核の最大高さ
n:連弾状塗布筋欠点1mm当たりの、式1及び式2で定義される核の数
t:連弾状塗布筋欠点の長さ

Description

本発明は、ディスプレイ関連用途に主として用いられる、反射防止フィルム、光拡散シート、プリズムシート、赤外線吸収フィルム、透明導電性フィルム、防眩フィルムなどの各種機能層(ハードコート層、光拡散層、プリズム層、赤外線吸収層、透明導電層、防眩層など)との密着性に優れ、さらに、粒子を主成分とする異物による光学的欠点が少なく、優れた透明性を有する積層熱可塑性樹脂フィルムに関するものである。
一般に、液晶ディスプレイ(LCD)、プラズマディスプレイパネル(PDP)等のディスプレイの部材に用いられる光学機能性フィルムの基材には、ポリエチレンテレフタレート(PET)、アクリル系ポリマー、ポリカーボネート(PC)、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリオレフィン等からなる透明フィルムが用いられている。これらの基材フィルムを各種光学機能フィルムに用いる場合には、基材フィルムに、各種用途に応じた機能層が積層される。例えば、表面の傷つきを防止する保護膜(ハードコート層)、外光の映り込みを防止する反射防止層(AR層)、光の集光や拡散に用いられるプリズム層、輝度を向上する光拡散層等の機能層が挙げられる。これらの基材の中でも、特に、二軸配向ポリエステルフィルムは、優れた透明性、寸法安定性、耐薬品性の点から、各種光学機能性フィルムの基材として広く使用されている。
一般に、二軸配向ポリエステルフィルムや二軸配向ポリアミドフィルムのような二軸配向熱可塑性フィルムの場合、フィルム表面は高度に結晶配向しているため、各種塗料、接着剤、インキなどとの密着性に乏しいという欠点がある。このため、従来から二軸配向熱可塑性樹脂フィルム表面に種々の方法で易接着性を付与する方法が提案されてきた。
また、ポリオレフィンフィルムのような極性基を有しないフィルムでは、各種塗料、接着剤、インキなどとの密着性が非常に乏しいため、事前にコロナ放電処理、火焔処理などの物理的処理や化学処理を行った後、フィルム表面に種々の方法で易接着性を付与する方法が提案されてきた。
易接着性を付与する方法としては例えば、基材の熱可塑性樹脂フィルムの表面に、ポリエステル、アクリル系ポリマー、ポリウレタン、アクリルグラフトポリエステルなどの各種樹脂を被覆層の主たる構成成分とし、塗布法によって基材フィルムに前記被覆層を設ける方法が一般的に知られている。中でも共重合ポリエステル樹脂は、ディスプレイの拡散板やプリズムレンズの基材フィルムとして多用されている二軸配向ポリエステルフィルムとの接着性に優れるため、一般に、被覆層の材料としてよく使われている。また、塗布法としては、結晶配向が完了する前の熱可塑性樹脂フィルムに、直接又は必要に応じてコロナ放電処理を施してから、前記樹脂の溶液または樹脂を分散媒で分散させた分散体を含有する水性塗布液を基材フィルムに塗工し、乾燥後、少なくとも一軸方向に延伸し、次いで熱処理を施して、熱可塑性樹脂フィルムの結晶配向を完了させる方法(いわゆる、インラインコート法)や、熱可塑性樹脂フィルムの製造後、該フィルムに水系または溶剤系の塗布液を塗布後、乾燥する方法(いわゆる、オフラインコート法)が工業的に広く実施されている。
LCD、PDP等のディスプレイは年々、画像を鮮やかに表示させるために高輝度化が進み、さらに近年特に大型化と低コスト化が進んできている。このような中で、前記光学用フィルムにおいては、従来は目立たなかった極めて薄い光学欠点までもが顕在化するようになり、さらに、この欠点部を不良品とした場合には、ディスプレイの大型化によって光学用フィルムの製品歩留まりが大幅に低下するため、光学欠点の低減が求められている。この上、特に従来問題とならなかった薄い欠点であっても、連弾状の塗布筋欠点は目立つ傾向にあり、改善が強く求められるようになってきている。
さらに、被覆層には易滑性付与を目的として粒子を含有させるが、この粒子は画像を鮮やかに表示させるために、可視光線の光散乱が小さい微粒子を用いる場合が多い。このため、高透明でヘイズの小さい、すなわち光学特性の優れたフィルム程、極薄い連弾状の塗布筋欠点でも目立ちやすい傾向にある。
塗布筋欠点の検出には、一般に、フィルム表面にブロムライト(写真撮影、ビデオ撮影時用いる照明器具)を塗布面に照射し、その反射光を目視で観察する方法が採用されているが、ブロムライトは強い光を発するため、極薄い塗布筋の場合に見落とす場合がある。また、本発明者等は経験上、塗布面と反対側にブロムライトを照射し、塗布面側から観察して本発明が規定する連弾状塗布筋欠点を検出する方法が高い検出精度を得られることを把握している。
さらに、特に液晶パネルに用いられる光源は、三波長蛍光管が主流であり、前記ブロムライト検査で連弾状塗布筋が検出されなかった積層フィルムを用いても、ハードコート層の積層やARフィルムやレンズフィルムへの加工後に連弾状塗布筋が顕在化し、ディスプレイに組み込まれた場合に、薄い連弾状塗布筋欠点となって視認される場合がある。
本発明でいう連弾状塗布筋欠点とは、極薄いものであり、後述する特定の条件下で暗室内で三波長蛍光管を用いて検出する方法、及び同環境下でブロムライトを用いて検出する方法の両方法を組み合わせて検出される、図1−1に示すような核が連なった塗布筋を意味し、一つの核の周囲に樹脂成分が山のすその状に広がっている形態のものが多い。図1−2は図1−1の核の拡大図であり、図2は一つの核及びその周囲の山すその部を含む凹凸を示す図である。また、本発明が規定する連弾状塗布筋欠点は、核の部分が複数個に分割された形状のものも含まれる。尚、本発明が規定する連弾状塗布筋欠点は、ブロムライトのみを用いて比較的容易に検出できる塗布液中に存在する粒子凝集物がフィルム上で密集し、さらに筋状に点在した粗大塗布筋欠点とは大きさ、形状が異なり、さらに発生メカニズムも異なるものである。本発明が規定する連弾状塗布筋欠点について、ブロムライトを用いた方が検出されやすい連弾状塗布筋と三波長蛍光管を用いた方が検出されやすい連弾状塗布筋が存在する理由は定かではないが、核の高さと核の周囲に存在する山すその部の大きさが関与しているものと推察する。
このような連弾状塗布筋欠点はインラインの欠点検査機では検出できない程度の極めて薄い欠点であり、優れた光学特性を維持しつつ改善することは極めて困難であった。
以下、従来の技術について具体的に見ていくと、一般に、二軸配向ポリエステルフィルムは、プリズムレンズやハードコート等に使用されるアクリル系樹脂を主成分とするコート剤との密着性が悪いことが知られている。このため、ポリエステルフィルムの表面に、ポリウレタン樹脂等よりなる被覆層を形成したものが各種提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかし、被覆層には、易滑性付与のために粒子が添加される。この粒子は、積層フィルムのヘイズ、透明性を維持するために、平均一次粒径が0.01〜0.1μm程度の比較的小さいものが用いられる。しかしながら、粒子は粒径が小さければ小さいほど凝集しやすくなる傾向にあり、粗大凝集物による光学的欠点の一つの要因となっていた。
本発明者等は、特許文献2及び特許文献3に、ポリエチレンテレフタレートの基材フィルム上にポリエステル樹脂とポリウレタン系樹脂、及び適度な粒径の無機粒子を添加した混合層を設け、さらに、光学用基材フィルムとして極めて重要な特性である光学特性を維持しつつ、従来要求されてきた密着性を十分満足でき、且つ、光学的欠点の少ない積層ポリエステルフィルムを例示している。具体的には、縦方向に延伸されたポリエステルフィルムに、ポリエステル樹脂及びポリウレタン樹脂(ポリエステル樹脂固形分20質量%、ポリウレタン樹脂80質量%)、2種類の一次平均粒径40nmの粒子並びにアニオン性界面活性剤を含む水分散性塗布液を、濾過粒子サイズ(初期濾過効率:95%)25μmのフェルト型ポリプロピレン製濾材で精密濾過して塗布した後、テンターに導き乾燥、横延伸後、240℃で熱固定して易接着性2軸延伸ポリエステルフィルムを得ている。
同特許文献記載の発明によって得られた易接着性2軸延伸ポリエステルフィルムは、優れた透明性を有し、且つ、塗布液中に含まれる大きさ100μm以上の粗大粒子凝集物による光学的欠点は大幅に低減できている。しかしながら、前述のように近年の高輝度化、大型画面化に伴う極めて薄い連弾状の欠点低減に対する要求には十分に満足できるものではなくなってきていた。
同出願人は、特許文献4において、密着性の均一化を図るために塗布量のバラツキを規定内にした易接着フィルムロールを例示している。具体的には、縦方向に延伸されたポリエステルフィルムに、ポリエステル樹脂及びポリウレタン樹脂(ポリエステル樹脂固形分50質量%、ポリウレタン樹脂50質量%)、平均粒径1.4μmの粒子並びにフッ素系界面活性剤を含む水分散性塗布液をリバースキス法を用い塗工キス長を8mmとして塗布した後、乾燥炉で120℃にて乾燥後、横延伸、熱固定して易接着性2軸延伸ポリエステルフィルムを得ている。しかしながら、同特許文献記載の発明によって得られたフィルムロールは、優れた密着性をフィルムロール全体で均一に有し、薄い連弾状欠点についても前記特許文献2、特許文献3記載の発明品より改善されているが、それでも近年要求されている水準に達する物ではなかった。
また、特許文献5では塗布液を、濾過精度0.2〜3μmのポリプロピレン製のフィルターで濾過し、フィルムスピードのおよそ1.2倍の周速で逆回転するグラビアロールを用いて連弾状塗布筋欠点の低減を図っている。しかしながら、この方法により、塗布液中に存在する粒子凝集物に由来するブロムライトのみで検出可能な比較的鮮明な塗布筋は低減可能であるが、本発明が規定する極薄い塗布筋が十分に低減されたものではなかった。
以上のように、この本発明が規定する薄い連弾状塗布筋欠点は、ヘイズが小さく透明性が高い程、目立ちやすくなるものであり、優れた光学特性と薄い連弾状欠点の低減の両立は極めて困難なものであった。
特開平6−340049号公報 特開平11−323271公報 特開2000−246855号公報 特開2004−10669号公報 特開2002−172362号公報
そこで、本発明の目的は、前記問題点に鑑み、優れた透明性を有し、極めて薄い連弾状塗布筋欠点の少ない積層フィルムを提供することにある。
上記本発明の課題は、以下の達成手段により達成される。
第1の発明は、熱可塑性樹脂フィルムを基材とし、該基材の少なくとも片面に、共重合ポリエステル樹脂又は共重合ポリエステル樹脂とポリウレタン系樹脂とを含む樹脂成分、及び粒子を含有する被覆層を設けてなるヘイズが1.5%以下の積層フィルムであって、且つ、当該積層フィルム中に存在する、下記の式1および式2に定義される核を有する欠点が下記式3及び式4に定義される状態で連なった連弾状塗布筋欠点の数が、30本/m2以下であることを特徴とする積層熱可塑性樹脂フィルムである。
式1 10μm≦Dd≦35μm
式2 30nm≦Dt≦5000nm
式3 n≧2
式4 t≧10mm
Dd:核の長径
Dt:核の最大高さ
n:連弾状塗布筋欠点1mm当たりの、式1及び式2で定義される核の数
t:連弾状塗布筋欠点の長さ
第2の発明は、共重合ポリエステル樹脂とポリウレタン系樹脂とを含む樹脂成分の、共重合ポリエステル樹脂とポリウレタン系樹脂との質量比が7:3〜3:7である、第1の発明に記載の積層熱可塑性樹脂フィルムである。
第3の発明は、被覆層に含まれる粒子が酸化珪素からなる粒子であることを特徴とする第1の発明又は第2の発明に記載の積層熱可塑性樹脂フィルムである。
第4の発明は、熱可塑性樹脂フィルム基材中には実質的に粒子が含有されていないことを特徴とする第1の発明から第3の発明のいずれかに記載の積層熱可塑性樹脂フィルム。
第5の発明は、共重合ポリエステル樹脂又は共重合ポリエステル樹脂とポリウレタン系樹脂とを含む樹脂成分、粒子、及び界面活性剤を含む塗布液を、走行する熱可塑性樹脂フィルムの片面または両面に塗布する塗布工程、塗布層を乾燥する乾燥工程、次いで少なくとも一軸方向に延伸する延伸工程、さらに延伸された塗布フィルムを熱固定処理する熱固定処理工程を含み、且つ、下記(1)〜(6)の条件を満足する積層熱可塑性樹脂フィルムの製造方法である。
(1)ノニオン系界面活性剤またはカチオン系界面活性剤を、塗布液に対し0.01〜0.18質量%配合させる。
(2)共重合ポリエステル樹脂とポリウレタン系樹脂とを併用する場合に、共重合ポリエステル樹脂とポリウレタン系樹脂との配合比が、質量比で3:7〜7:3である。
(3)塗工時のアプリケーターロールとフィルムのキス長さが1mm以上、5mm未満である。
(4)被覆層の最終塗布量が0.005〜0.2g/m2である。
(5)塗布液の塗布直後から乾燥工程の入口までのフィルムの通過時間が2秒未満である。
(6)乾燥工程において、乾燥温度が120〜150℃であり、乾燥時間が0.1〜5秒間であり、乾燥風の風速が30m/秒以上である。
第6の発明は、共重合ポリエステル樹脂又は共重合ポリエステル樹脂とポリウレタン系樹脂とを含む樹脂成分、粒子、及び界面活性剤を含む塗布液を、走行する熱可塑性樹脂フィルムの片面または両面に塗布する塗布工程、塗布層を乾燥する乾燥工程、次いで少なくとも一軸方向に延伸する延伸工程、さらに延伸された塗布フィルムを熱固定処理する熱固定処理工程を含み、且つ、下記(1)〜(6)の条件を満足する第1の発明から第4の発明のいずれかに記載の積層熱可塑性樹脂フィルムの製造方法である。
(1)ノニオン系界面活性剤またはカチオン系界面活性剤を、塗布液に対し0.01〜0.18質量%配合させる。
(2)共重合ポリエステル樹脂とポリウレタン系樹脂とを併用する場合に、共重合ポリエステル樹脂とポリウレタン系樹脂との配合比が、質量比で3:7〜7:3である。
(3)塗工時のアプリケーターロールとフィルムのキス長さが1mm以上、5mm未満である。
(4)被覆層の最終塗布量が0.005〜0.2g/m2である。
(5)塗布液の塗布直後から乾燥工程の入口までのフィルムの通過時間が2秒未満である。
(6)乾燥工程において、乾燥温度が120〜150℃であり、乾燥時間が0.1〜5秒間であり、乾燥風の風速が30m/秒以上である。
第7の発明は、条件(5)のフィルムの通過時間が1.5秒未満であり、条件(6)の乾燥温度が130〜150℃であり、乾燥時間が0.5〜3秒間である、第6の発明に記載の積層熱可塑性樹脂フィルムの製造方法である。
第8の発明は、第1の発明から第4の発明のいずれかに記載の熱可塑性樹脂フィルムを巻き取って得られる積層熱可塑性樹脂フィルムロールである。
本発明の積層熱可塑性樹脂フィルムは、易接着性に優れ、優れた光学特性を有し、且つ連弾状塗布筋欠点が少ないという特徴を有しており、プリズムレンズシート用ベースフィルムやAR(アンチリフレクション)フィルム用ベースフィルム等に好適に使用できる。
また、本発明の製造方法よれば、優れた光学特性を有した積層熱可塑性樹脂フィルムが得られ、且つ、従来塗布液の濾過処理のみでは改善しえなかった本発明が規定する極薄い連弾状塗布筋欠点を、大幅に低減することができる。
以下、本発明の実施の形態を説明する。
本発明は、熱可塑性樹脂フィルムを基材とし、該基材の少なくとも片面に、共重合ポリエステル樹脂又は共重合ポリエステル樹脂とポリウレタン系樹脂とを含む樹脂成分、及び粒子を含有する被覆層を設けてなるヘイズが1.5%以下の積層フィルムであって、且つ、当該積層フィルム中に存在する、下記の式1および式2に定義される核を有する欠点が下記式3及び式4に定義される状態で連なった連弾状塗布筋欠点の数が、30本/m2以下であることを特徴とする積層熱可塑性樹脂フィルムである。
式1 10μm≦Dd≦35μm
式2 30nm≦Dt≦5000nm
式3 n≧2
式4 t≧10mm
Dd:核の長径
Dt:核の最大高さ
n:連弾状塗布筋欠点1mm当たりの、式1及び式2で定義される核の数
t:連弾状塗布筋欠点の長さ
(基材フィルム)
本発明において、基材となる熱可塑性樹脂フィルムとは、熱可塑性樹脂を溶融押出し又は溶液押出しして得た未配向シートを、必要に応じ、長手方向又は幅方向の一軸方向に延伸し、あるいは二軸方向に逐次二軸延伸又は同時二軸延伸し、熱固定処理を施したフィルムである。
当該熱可塑性樹脂フィルムは、本発明の目的を損なわない範囲で、コロナ放電処理、グロー放電処理、火炎処理、紫外線照射処理、電子線照射処理、オゾン処理などの表面活性化処理が施されてもよい。
基材として用いる熱可塑性樹脂フィルムの厚さは、30〜300μmの範囲で、使用する用途の規格に応じて任意に決めることができる。熱可塑性樹脂フィルムの厚みの上限は、250μmが好ましく、特に好ましくは200μmである。一方、フィルム厚みの下限は、50μmが好ましく、特に好ましくは75μmである。フィルム厚みが30μm未満では、剛性や機械的強度が不十分となりやすい。一方、フィルム厚みが300μmを超えると、フィルム中に存在する異物の絶対量が増加するため、光学欠点となる頻度が高くなる。また、フィルムを所定の幅に切断する際のスリット性も悪化し、製造コストが高くなる。さらに、剛性が強くなるため、長尺のフィルムをロール状に巻き取ることが困難になりやすい。
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリメチルペンテン(TPX)などのポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン−2,6−ナフタレート(PEN)、ポリプロピレンテレフタレート(PTT)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)などのポリエステル樹脂、ナイロン6、ナイロン4、ナイロン66、ナイロン12などのポリアミド(PA)樹脂、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリカーボネート(PC)、ポリアリレート(PAR)、セルロースプロピオネート、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリフェニレンオキサイド、ポリスチレン(PS)、シンジオタクチックポリスチレン、ノルボルネン系ポリマーなどが挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は、共重合成分を少量含む共重合体であってもよい。また、これらの熱可塑性樹脂は、単独で使用する以外に、他の熱可塑性樹脂を1種以上ブレンドして使用してもよい。
これらの熱可塑性樹脂の中でも、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリエチレン−2,6−ナフタレート、シンジオタクチックポリスチレン、ノルボルネン系ポリマー、ポリカーボネート、ポリアリレートなどが好適である。また、ポリエステルやポリアミドのような極性官能基を有する樹脂は、被覆層との密着性の観点から好ましい。特に基材には、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−2,6−ナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート又はこれらの樹脂の構成成分を主成分とする共重合体が好適に用いられるが、ポリエチレンテレフタレートから形成された二軸配向フィルムが最も好適である。
熱可塑性樹脂フィルムを形成する樹脂としてポリエステル共重合体を用いる場合、例えば、そのカルボン酸成分としてはアジピン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、及び2,6−ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、トリメリット酸及びピロメリット酸等の多官能カルボン酸等が用いられる。また、グリコール成分としては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、プロピレングリコール及びネオペンチルグリコール等の脂肪酸グリコール;p−キシレングリコール等の芳香族グリコール;1,4−シクロヘキサンジメタノール等の脂環族グリコール;平均分子量が150〜20000のポリエチレングリコール等が用いられる。共重合体組成比の一例としては、ポリエチレンテレフタレートを構成するモノマー成分に、他のコモノマー成分を20モル%未満(コモノマー成分がカルボン酸成分である場合には、全カルボン酸成分中。コモノマー成分がグリコール成分である場合も同様)添加するのが好ましい。20モル%以上ではフィルム強度、透明性、耐熱性が劣る場合がある。上記のカルボン酸成分とグリコール成分とを所定量調合して、触媒に、例えば、アルカリ土類金属化合物、マンガン化合物、コバルト化合物、アルミニウム化合物、アンチモン化合物、チタン化合物、チタン/ケイ素複合酸化物、ゲルマニウム化合物などを使用して、ポリエステル共重合体が製造される。
また、基材を製造するにあたり、前記熱可塑性樹脂に本発明の効果を妨げない範囲で、触媒やそれ以外にも各種の添加剤を配合することができる。添加剤としては、例えば、無機粒子、耐熱性高分子粒子、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、リン化合物、帯電防止剤、UV吸収剤、耐光剤、難燃剤、熱安定剤、酸化防止剤、ゲル化防止剤、界面活性剤等が挙げられる。
前記の無機粒子、耐熱性高分子粒子は、熱可塑性樹脂フィルムの製造時やロール状に巻取る際・巻出す際のハンドリング性(滑り性、走行性、ブロッキング性、巻取り時の随伴空気の空気抜け性など)の点から、フィルム表面に適度な表面凹凸を付与するために用いられる。
無機粒子としては、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、非晶性シリカ、結晶性のガラスフィラー、カオリン、タルク、二酸化チタン、アルミナ、シリカ−アルミナ複合酸化物粒子、硫酸バリウム、フッ化カルシウム、フッ化リチウム、ゼオライト、硫化モリブデン、マイカなどが挙げられる。また、耐熱性高分子粒子としては、架橋ポリスチレン粒子、架橋アクリル系樹脂粒子、架橋メタクリル酸メチル系粒子、ベンゾグアナミン・ホルムアルデヒド縮合物粒子、メラミン・ホルムアルデヒド縮合物粒子、ポリテトラフルオロエチレン粒子などが挙げられる。
基材フィルムとしてポリエステルフィルムを用いる場合、前記の粒子の中でも、シリカ粒子が、ポリエステル樹脂と屈折率が比較的近く高い透明性を得やすいため、透明性が強く要求される用途では最も好適である。また、熱可塑性樹脂フィルム中に含有させる粒子は1種類を使用しても複数種を併用してもよい。
前記の粒子の種類、平均粒径、添加量は、透明性とハンドリング性とのバランスの点から用途に応じて決めればよく、特に、平均粒径は0.01〜2μm、フィルム中の粒子含有量は0.01〜5.0質量%の範囲で決めればよい。また、本発明の積層熱可塑性樹脂フィルムを、透明性が高度に要求される用途に使用する場合、基材の熱可塑性樹脂フィルム中には、透明性を低下させる原因となる粒子を実質的に含有させず(すなわち、基材に粒子を配合しない)、被覆層に粒子を含有させる構成とすることが好ましい。「基材の熱可塑性樹脂フィルム中には、粒子が実質的に含有されていない」とは、例えば無機粒子の場合、ケイ光X線分析で無機元素を定量した場合に50ppm以下、好ましくは10ppm以下、最も好ましくは検出限界以下となる含有量を意味する。これは積極的に粒子を基材フィルム中に添加させなくても、外来異物由来のコンタミ成分などが混入する場合があるためである。
また、本発明で基材として使用する熱可塑性樹脂フィルムの層構成は単層でもよいし、単層では得られない機能を付与するために積層構造とすることもできる。積層構造とする場合には、共押出法が好適である。
基材の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法としては、例えば、次の方法が挙げられる。粒子を含有した又は実質的に含有していない熱可塑性樹脂のペレットを十分に真空乾燥した後、押出し機に供給し、溶融温度以上でシート状に溶融押出しし、冷却固化せしめて未配向熱可塑性樹脂シートを製膜する。この際、溶融樹脂が任意の場所で、樹脂中に含まれる異物を除去するために高精度濾過を行う。得られた未配向シートを、ガラス転移点以上に加熱したロールで長手方向に2.5〜5.0倍延伸して、一軸配向熱可塑性樹脂フィルムを得る。
さらに、熱可塑性樹脂フィルムの原料としてポリエステルを用いた場合を代表例として、基材フィルムを得るための製造方法について、以下で詳しく説明する。
基材フィルム原料として用いるポリエステルペレットの固有粘度は、0.45〜0.7dl/gの範囲が好ましい。より好ましくは、機械的強度、製膜安定性の点から、固有粘度が0.50dl〜0.7dl/g、さらに好ましくは0.55〜0.7dl/g、最も好ましくは0.60〜0.7dl/gである。固有粘度が0.45dl/g未満であると、フィルム製造時に破断が発生しやすくなり生産性が低下する他、熱収縮特性が低下する傾向がある。一方、固有粘度が0.7dl/gを超えると、濾圧上昇が大きく高精度濾過が困難となり、生産性が低下する。
また、光学機能性フィルムまたはシートに用いる場合には、光学欠点の原因となる、原料のポリエステル中に含まれている異物を除去することが好ましい。ポリエステル中の異物を除去するために、溶融押出しの際に溶融樹脂が約280℃に保たれた任意の場所で高精度濾過を行う。溶融樹脂の高精度濾過に用いられる濾材は、特に限定はされないが、ステンレス焼結体の濾材の場合のSi、Ti、Sb、Ge、Cuを主成分とする凝集物、及び高融点有機物が除去性能に優れ好適である。
溶融樹脂の高精度濾過に用いる濾材の濾過粒子サイズ(初期濾過効率:95%)は、15μm以下が好ましい。濾材の濾過粒子サイズが15μmを超えると、20μm以上の異物の除去が不十分となりやすい。濾過粒子サイズ(初期濾過効率:95%)が15μm以下の濾材を使用して溶融樹脂の高精度濾過を行うことにより生産性が低下する場合があるが、光学欠点の少ないフィルムを得るには極めて重要である。
溶融樹脂の押出し工程において、濾材を通過する微細な異物であっても、シート状溶融物の冷却工程において異物の周囲で結晶化が進み、これが配向工程において配向の不均一性を引き起こし、微小な厚みの差異を生じせしめレンズ状態となる箇所が生じる。ここでは、レンズがあるかの様に光が屈折又は散乱し、肉眼で観察した時には実際の異物より大きく見えるようになる。この微小な厚みの差は、凸部の高さと凹部の深さの差として観測することができ、凸部の高さが1μm以上で、凸部に隣接する凹部の深さが0.5μm以上であると、レンズ効果により、大きさが20μmの形状の物でも肉眼的には50μm以上の大きさとして認識され、さらには100μm以上の大きさの光学欠点として認識される場合もある。
高透明なフィルムを得るためには、基材フィルム中に粒子を含有させないことが好ましいが、粒子含有量が少なく透明性が高いほど、微小な凹凸による光学欠点はより鮮明となる傾向にある。
また、厚手のフィルムの表面は薄手のフィルムより急冷となりにくく、結晶化が進む傾向にあるため、未配向シート製造時にフィルム全体を急冷することが必要となる。未配向シートを冷却する方法としては、溶融樹脂を回転冷却ドラム上にファウンテンダイのスリット部からシート状に押し出し、シート状溶融物を回転冷却ドラムに密着させながら、急冷してシートとする方法が好適である。この未配向シートのエア面(冷却ドラムと接触する面との反対面)を冷却する方法としては、高速気流を吹きつけて冷却する方法が有効である。
得られた未配向シートを、ガラス転移点以上に加熱したロールで長手方向に2.5〜5.0倍延伸して、一軸配向熱可塑性樹脂フィルム(本例ではポリエステルフィルム)を得る。
(共重合ポリエステル樹脂)
本発明の被覆層に用いる共重合ポリエステル樹脂は、芳香族ジカルボン酸成分と、グリコール成分としてエチレングリコール及び分岐したグリコールとを構成成分とすることが好ましい。前記の分岐したグリコール成分とは、例えば、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−2−イソプロピル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−2−n−ヘキシル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−2−n−ブチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−2−n−ヘキシル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジ−n−ブチル−1,3−プロパンジオール、2−n−ブチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオール、及び2,2−ジ−n−ヘキシル−1,3−プロパンジオールなどが挙げられる。
前記の分岐したグリコール成分のモル比は、全グリコール成分に対し、下限が10モル%であることが好ましく、特に好ましくは20モル%である。一方、上限は80モル%であることが好ましく、さらに好ましくは70モル%、特に好ましくは60モル%である。また、必要に応じて、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、ヘキサンジオールまたは1,4−シクロヘキサンジメタノールなどを併用してもよい。
芳香族ジカルボン酸成分としては、テレフタル酸およびイソフタル酸が最も好ましい。全ジカルボン酸成分に対し、10モル%以下の範囲で、他の芳香族ジカルボン酸、特に、ジフェニルカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸を加えて共重合させてもよい。
共重合ポリエステルを製造するに際し、アンチモン化合物、アルミニウム化合物、チタン化合物、ゲルマニウム化合物等の重合触媒を用いることができる。
本発明で被覆層の樹脂成分として使用する共重合ポリエステル樹脂は、水溶性または水分散が可能な樹脂を使用することが好ましい。そのために、前記ジカルボン酸成分の他に、ポリエステルに水分散性を付与させるため、5−スルホイソフタル酸類又はそのアルカリ金属塩を、全ジカルボン酸成分に対し1〜10モル%の範囲で使用するのが好ましく、その例としては、スルホテレフタル酸、5−スルホイソフタル酸、4−スルホナフタレン−2,7−ジカルボン酸および5−(4−スルホフェノキシ)イソフタル酸又はそれらのアルカリ金属塩などを挙げることができる。
(ポリウレタン樹脂)
本発明の積層熱可塑性樹脂フィルムの被覆層に用いるポリウレタン系樹脂は、特に限定されないが、水溶性または水分散が可能な樹脂を使用することが好ましく、例としては、ブロック型イソシアネート基を含有する樹脂であって、末端イソシアネート基を親水性基で封鎖(以下ブロックともいう)した、熱反応型の水溶性ウレタンなどが挙げられる。上記イソシアネート基を親水性基で封鎖するためのブロック化剤としては、重亜硫酸塩類及びスルホン酸基を含有したフェノール類、アルコール類、ラクタム類、オキシム類及び活性メチレン化合物類等が挙げられる。ブロック化されたイソシアネート基はウレタンプレポリマーを親水化あるいは水溶化する。フィルム製造時の乾燥あるいは熱セット過程で、上記ポリウレタン樹脂に熱エネルギーが与えられると、ブロック化剤がイソシアネート基からはずれるため、上記ポリウレタン樹脂は自己架橋した編み目に、混合した水分散性共重合ポリエステル樹脂を固定化するとともに、上記共重合ポリエステル樹脂の末端基等とも反応する。塗布液調整中の樹脂は、親水性であるために耐水性が悪いが、塗布、乾燥、熱セットして熱反応が完了すると、ウレタン樹脂の親水基すなわちブロック化剤がはずれるため、耐水性が良好な塗膜が得られる。上記ブロック化剤の内、フィルム製造工程における熱処理温度、熱処理時間でブロック化剤がイソシアネート基からはずれる点、及び工業的に入手可能な点から、重亜硫酸塩類が最も好ましい。
上記樹脂において使用される、ウレタンプレポリマーの化学組成としては、(1)分子内に2個以上の活性水素原子を有する有機ポリイソシアネート、又は分子内に少なくとも2個の活性水素原子を有する分子量が200〜20,000の化合物、(2)分子内に2個以上のイソシアネート基を有する有機ポリイソシアネート、あるいは、(3)分子内に少なくとも2個の活性水素原子を有する鎖伸長剤を反応せしめて得られる、末端イソシアネート基を有する化合物である。
上記(1)の化合物として一般に知られているのは、末端又は分子中に2個以上のヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基又はメルカプト基を含むものであり、特に好ましい化合物としては、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルエステルポリオール等が挙げられる。ポリエーテルポリオールとしては、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド等のアルキレンオキシド類、スチレンオキシド、エピクロルヒドリン等を重合した化合物、又はそれら2種以上をランダム共重合若しくはブロック共重合した化合物、あるいはそれらと多価アルコールとの付加重合を行って得られた化合物がある。
ポリエステルポリオール及びポリエーテルエステルポリオールとしては、主として直鎖状又は分岐状の化合物が挙げられる。コハク酸、アジピン酸、フタル酸、無水マレイン酸等の多価の飽和若しくは不飽和カルボン酸、又はこれらカルボン酸の無水物等と、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、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン等の多価の飽和若しくは不飽和のアルコール類、比較的低分子量のポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレンエーテルグリコール類、又はそれらアルコール類の混合物とを縮合することにより得ることができる。
さらにポリエステルポリオールとしては、ラクトン類及びヒドロキシ酸類から得られるポリエステル類を、また、ポリエーテルエステルポリオールとしては、あらかじめ製造されたポリエステル類にエチレンオキシド又はプロピレンオキシド等を付加せしめたポリエーテルエステル類を使用することもできる。
上記(2)の有機ポリイソシアネートとしては、トルイレンジイソシアネートの異性体類、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート類、キシリレンジイソシアネート等の芳香族脂肪族ジイソシアネート類、イソホロンジイソシアネート及び4,4−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネート類、ヘキサメチレンジイソシアネート及び2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート類、又はこれらの化合物を単一若しくは複数でトリメチロールプロパン等とあらかじめ付加させたポリイソシアネート類等が挙げられる。
上記(3)の少なくとも2個の活性水素を有する鎖伸長剤としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,4−ブタンジオール及び1,6−ヘキサンジオール等のグリコール類;グリセリン、トリメチロールプロパン及びペンタエリスリトール等の多価アルコール類;エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン及びピペラジン等のジアミン類;モノエタノールアミン及びジエタノールアミン等のアミノアルコール類;チオジエチレングルコール等のチオジグリコール類;又は水等が挙げられる。
ウレタンプレポリマーを合成するには通常、上記鎖伸長剤を用いた一段式又は多段式イソシアネート重付加方法により、150℃以下、好ましくは70〜120℃の温度において、5分ないし数時間反応させる。活性水素原子に対するイソシアネート基のモル比は、1以上であれば自由に選べるが、得られるウレタンプレポリマー中に遊離のイソシアネート基が残存することが必要である。さらに、遊離のイソシアネート基の含有量は10質量%以下であればよいが、ブロック化された後のウレタンポリマー水溶液の安定性を考慮すると、7質量%以下であることが好ましい。
得られた上記ウレタンプレポリマーは、上記ブロック化剤(好ましくは重亜硫酸塩)を用いてブロック化を行う。ブロック化剤水溶液と混合し、約5分〜1時間、よく攪拌しながら反応を進行させる。反応温度は60℃以下とするのが好ましい。その後、水で希釈して適当な濃度にして、熱反応型水溶性ウレタン組成物とする。該組成物は使用する際、適当な濃度および粘度に調製するが、通常80〜200℃前後に加熱すると、ブロック化剤が解離し、活性なイソシアネート基が再生するために、プレポリマーの分子内又は分子間で起こる重付加反応によってポリウレタン重合体が生成し、また他の官能基への付加を起こす性質を有するようになる。
上記に説明した熱反応型の水溶性ウレタンの1例としては、第一工業製薬(株)製の「エラストロン(登録商標)」が代表的に例示される。エラストロンは、重亜硫酸ソーダによってイソシアネート基をブロックしたものであり、分子末端に強力な親水性を有するカルバモイルスルホネート基が存在するため、水溶性となっている。
本発明の積層熱可塑性樹脂フィルムの被覆層に用いる樹脂成分は、拡散層やプリズムレンズ、ハードコート層形成に用いられるアクリル系樹脂や各種インキとの密着性の観点から、共重合ポリエステル樹脂とポリウレタン系樹脂を併用することが好ましい。共重合ポリエステル樹脂とポリウレタン系樹脂とを併用する場合、その配合比は適宜選定することができる。例えば本発明で使用される共重合ポリエステル樹脂とポリウレタン樹脂を混合して塗布液を調製する場合、共重合ポリエステル樹脂((A)とする)とポリウレタン樹脂((B)とする)の固形分質量比は(A):(B)=7:3〜3:7が好ましく、更に好ましくは6:4〜4:6の範囲である。
共重合ポリエステル樹脂の固形分質量比が上記範囲より大きいと、被覆層が脆くなりアクリレート系のハードコート層や拡散層形成後の加工工程においては、高速カッティングに耐える密着性が得られない場合がある。共重合ポリエステル樹脂の固形分質量比が上記範囲より小さいと、本発明が規定する連弾状の塗布筋が発生しやすくなり、また、基材である熱可塑性樹脂フィルムへの塗布性及び密着性、耐ブロッキング性が低下し、好ましくない。なお、塗布液の好ましい実施形態は、製造方法のところで説明する。
(粒子)
被覆層に粒子を含有させ、被覆層表面に適切な凹凸を形成させることで、滑り性、巻き取り性、耐スクラッチ性が付与される。このため、基材中に粒子を含有させる必要がなく、高透明性を保持することができる。
粒子としては、共重合ポリエステル樹脂又はポリウレタン系樹脂との親和性が高い粒子が好ましく、その両者に対する親和性に、どちらかの相に偏在する程度の差があることが好ましい。相分離した樹脂の一方に粒子を偏在させることによって、粒子が適度に集まり、比較的少ない粒子の添加で、すなわちヘイズを大幅に上昇させることなく、優れた耐ブロッキング性を得ることができるのである。
被覆層に含有させる粒子としては、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、非晶性シリカ、結晶性のガラスフィラー、カオリン、タルク、二酸化チタン、アルミナ、シリカ−アルミナ複合酸化物粒子、硫酸バリウム、フッ化カルシウム、フッ化リチウム、ゼオライト、硫化モリブデン、マイカなどの無機粒子;架橋ポリスチレン粒子、架橋アクリル系樹脂粒子、架橋メタクリル酸メチル系粒子、ベンゾグアナミン・ホルムアルデヒド縮合物粒子、メラミン・ホルムアルデヒド縮合物粒子、ポリテトラフルオロエチレン粒子などの耐熱性高分子粒子が挙げられる。
これらの粒子の中でも、酸化珪素からなる粒子(特に、シリカ粒子)が次の点から好適である。第1の利点は、被覆層の樹脂成分と屈折率が比較的近いため、高透明のフィルムを得やすいという点である。第2の利点は、当該粒子は相分離したポリウレタン系樹脂相に偏在しやすいという特徴があり、被覆層表面に存在するポリウレタン系樹脂相の耐ブロッキング性に劣るという、ポリウレタン系樹脂固有の性質を補完することができる点である。これは、当該粒子とポリウレタン系樹脂との表面エネルギーが共重合ポリエステル樹脂よりも近く、親和性が高いためと考えられる。
また、粒子の形状は特に限定されないが、易滑性を付与する点からは、球状に近い粒子が好ましい。
被覆層中の粒子の含有量は、被覆層に対して20質量%以下とすることが好ましく、さらに好ましくは15質量%以下、特に好ましくは10質量%以下にする。被覆層中の粒子の含有量が20質量%を超えると、透明性が悪化し、フィルムの密着性も不十分となりやすい。一方、粒子の含有量の下限は、被覆層に対して好ましくは0.1質量%、さらに好ましくは1質量%、特に好ましくは3質量%とする。
また、被覆層中には平均粒径の異なる粒子を2種類以上含有させてもよい。また、同種の粒子で平均粒径の異なるものを含有させてもよい。いずれにしても、粒子の平均粒径、および総含有量を前記の範囲内にすればよい。
また、粒子の平均粒径は、通常、20〜150nmが好ましく、さらに好ましくは40〜60nmである。平均粒径が20nm未満であると、十分な耐ブロッキング性を得ることが困難な他、耐スクラッチ性が悪化する傾向がある。一方、粒子の平均粒径が150nmを超えると、ヘイズが上昇し且つ、粒子が脱落しやすくなるため好ましくない。
しかし、本発明では、平均粒径が20〜150nmの粒子P1のみでは、十分な耐ブロッキング性及び耐スクラッチ性が得られない場合がある。そのために、さらに耐ブロッキング性及び耐スクラッチ性を向上させるために、さらに平均粒径の大きな粒子P2を少量併用することが好ましい。平均粒径の大きな粒子P2の平均粒径は160〜1000nmが好ましく、特に好ましくは200〜800nmである。粒子P2の平均粒径が160nm未満の場合、耐スクラッチ性、滑り性、巻き性が悪化する場合がある。一方、粒子P2の平均粒径が1000nmを超える場合、ヘイズが高くなる傾向がある。また、粒子P2は一次粒子が凝集した凝集体粒子であることが好ましく、この場合、平均粒径は、凝集体粒子の平均粒径で考える。さらにこの場合、凝集体粒子の平均粒径と一次粒子の平均粒径の比が、4以上であることが、耐スクラッチ性の点から好ましい。
2種類の粒子を用いる場合、例えば被覆層中の粒子P1(平均粒径:20〜150nm)と粒子P2(平均粒径:160〜1000nm)の含有量比(P1/P2)を5〜30とし、かつ粒子P2の含有量を被覆層の固形分に対し0.1〜1質量%とする。2種類の特定粒径の粒子の含有量を前記範囲に制御することは、被覆層表面の三次元中心面平均表面粗さを適正化し、透明性と、ハンドリング性や耐ブロッキング性を両立させる上で好適である。被覆層に対し、粒子P2の含有量が1質量%を超えると、ヘイズの上昇が著しくなる傾向がある。
前記粒子の平均粒径の測定は下記方法により行う。
粒子を電子顕微鏡で写真を撮り、最も小さい粒子1個の大きさが2〜5mmとなるような倍率で、300〜500個の粒子の最大径を測定し、その平均値を平均粒径とする。また、積層フィルムの被覆層中の粒子の平均粒径を求める場合は、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて、倍率12万倍で積層フィルムの断面を撮影し、被覆層の断面に存在する粒子の最大径を求めることができる。粒子P2が凝集体粒子であった場合の平均粒径は、積層フィルムの被覆層の断面を、光学顕微鏡を用いて倍率200倍で300〜500個撮影し、それらの凝集体粒子の最大径を測定する。
(ヘイズ)
本発明においてヘイズとは、ヘイズメーターを用い、フィルムの異なる箇所3カ所について測定して得られた値の平均値をいう。
本発明の積層熱可塑性樹脂フィルムのヘイズは1.5%以下であることが、透明性が高度に要求される光学機能性フィルムまたはシートの基材フィルムとして使用する際に、重要である。前記のヘイズは1%以下であることがさらに好ましい。ヘイズが1.5%を超えると、フィルムをLCD用のレンズフィルムや、バックライト用基材フィルム等に用いた場合、画面の鮮明度が低下するので好ましくない。
本発明の積層熱可塑性樹脂フィルムのヘイズを1.5%以下にするためには、基材フィルム中に粒子を含有させないことが好ましい。基材フィルム中に粒子を含有させない場合、被覆層に耐スクラッチ性やロール状に巻取る際や巻出す際のハンドリング性(滑り性、走行性、ブロッキング性、巻取り時の随伴空気の空気抜け性など)を改善するために、被覆層中に適切な大きさの粒子を特定量含有させて、被覆層表面に適度な凹凸を形成させることが好ましい。
(核)
本発明でいう連弾状塗布筋欠点の発生条件は、今まで不明であったが、本発明者らは、特定の長径と高さを有するフィルム表面の、ピーク形状のように鋭く高さの変化した部分(隆起した部分)が特定間隔内に複数並んだ場合に、連弾状塗布筋欠点が発生することを見出した。
フィルム表面は、理想的には完全な平面となるのであるが、実際には、フィルム表面の平均高さを取った場合に、平均高さよりも高さが高くなった部分(凸部)が存在する。具体的には、多くの場合、図1及び図2が示すように、凸部は、鋭いピーク形状とそのまわりに山のすそののように広がる小高い部分とからなっており、ピーク形状部は主に粒子の凝集体、山のすそののように広がる小高い部分は主に樹脂成分からなっている。本発明において、核とは、このフィルム表面に存在する凸部のピーク形状部であって、下記式1及び式2を満たす大きさを満たすものをいう。
式1 10μm≦Dd≦35μm
式2 30nm≦Dt≦5000nm
Ddで表される核の長径とは、この鋭いピーク形状のピーク幅(すなわち、フィルム表面の平均高さを基準として1つの凸部の高さを、凸部の両端から見ていった場合に、高さが急激に増大する2つの点(2つの変曲点)の間の距離)であって、かつ、その長さがその1つの凸部のピーク形状部において最大となるものとして定義される値である(図2参照)。Dtで表される核の最大高さとは、核の高さの最大値とフィルム表面の平均高さの差によって定義される値である(図2参照)。
Dd及びDtの測定方法について具体的に例示すると、積層熱可塑性樹脂フィルムについて、非接触3次元形状測定装置(例、マイクロマップ社製非接触3次元形状測定装置TYPE550)を用いて測定する。この装置を用いた場合、例えば、1664×1248μmの視野の表面形状をwaveモードで測定し、高さを疑似カラーで表す等高線モードデータを表示させる(図1参照)。このとき、表面のうねりを除去するため、面補正(4次関数補正)を行っておく。測定範囲内の平均高さを0nmとし(上記視野の測定範囲内の平均高さをフィルム全体の平均高さとみなす。フィルム全体の平滑性を考えれば、上記視野の測定範囲内の平均で、充分にフィルム全体の平均の高さとみなして問題ない。)、カーソルを適切に凸部にあわせて凸部のプロファイル曲線を表示させ、視野内にある核(鋭いピーク形状部)のピーク幅及び0nmとした平均高さからのピークトップの距離を測定する(このとき、ピーク幅及び0nmとした平均高さからのピークトップの距離の値が、その凸部において最大の値となるよう、必ず適切にカーソルを合わせる)。このピーク幅がDdであり、0nmとした平均高さからのピークトップの距離がDtである(図2参照)。
(連弾状塗布筋欠点)
本発明においては、上記の核を有する部分を欠点と呼び、特に、当該欠点が下記式3及び式4に定義される状態で連なっているものを連弾状塗布筋欠点と呼ぶ。
式3 n≧2
式4 t≧10mm
n:連弾状塗布筋欠点1mm当たりの、式1及び式2で定義される核の数
t:連弾状塗布筋欠点の長さ
すなわち、10mm以上の長さのある部分において、1mm辺り2個以上の上記欠点が並んだものが連弾状塗布筋欠点である。ここで、連弾状塗布筋欠点中の核の数を数える場合、連弾状塗布筋の幅方向に対し0.5mm以内の幅に並ぶ核は同一塗布筋欠点の核として数える。この定義された連弾状塗布筋欠点は、実際に、極薄であるが、暗室内で後述する特定の条件下で三波長蛍光管を用いた検出方法及び同環境下でブロムライトを用いて検出する方法の両方法を組み合わせて、筋として検出される。また、本発明が規定する連弾状塗布筋欠点は、核の部分が複数個に分割された形状のものも含まれる。尚、本発明が規定する連弾状塗布筋欠点は、ブロムライトのみを用いて比較的容易に検出できる、塗布液中に存在する粒子凝集物がフィルム上で密集し、さらに筋状に点在した粗大塗布筋欠点とは大きさ、形状が異なり、さらに発生メカニズムも異なるものである。本発明が規定する連弾状塗布筋欠点についてブロムライトを用いた方が検出されやすい連弾状塗布筋と三波長蛍光管を用いた方が検出されやすい連弾状塗布筋が存在する理由は定かではないが、核の高さと核の周囲に存在する山すその部の大きさが関与しているものと推察する。
本発明の積層熱可塑性樹脂フィルムにおいては、連弾状塗布筋欠点数30本/m2以下である。かかる本数以下の連弾状塗布筋欠点を有する積層熱可塑性樹脂フィルムは、本願出願以前には確認されていない。連弾状塗布筋欠点数は、少ないほど光学特性に優れるため、好ましくは20本/m2以下、より好ましくは10本/m2以下、さらに好ましくは5本/m2以下であり、連弾状塗布筋欠点数が存在しない(すなわち0本/m2である)ことが最も好ましい。なお、フィルム幅方向に対し同一位置にある連弾状塗布筋欠点は一本と数えるが100mm以上離れている場合は別個の連弾状塗布筋欠点として数える。
レンズフィルムや拡散板等の光学用基材フィルムとして用いる場合、通常、フィルム長さは、フィルム厚さが100μm以上の比較的厚手のフィルムにおいても少なくとも1000m以上、時には2000m以上のロール状の形態でプリズム層や拡散層の積層工程に供される。一方で、この連弾状塗布筋欠点は、積層熱可塑性樹脂フィルムの全表面に均一に発生するわけではない。よって、本発明の積層熱可塑性樹脂フィルムをロールとした場合には、「連弾状塗布筋欠点数が30本/m2以下である」については、連弾状塗布筋欠点をフィルムロール長手方向の100m間隔で10点測定した時に、10点の測定点とも30本/m2以下であればよい。すなわち、100m間隔で測定した10点の測定点のうちの最大連弾状塗布筋欠点数が、30本/m2以下であればよく、好ましくは20本/m2以下、より好ましくは10本/m2以下、さらに好ましくは5本/m2以下であり、最も好ましくは0本/m2である。
本発明において被覆層には、本発明の効果を妨げない限りにおいて、触媒(無機物質、塩類、有機物質、アルカリ性物質、酸性物質および含金属有機化合物等)、帯電防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、顔料、有機フィラーおよび潤粒子等の種々の添加剤が含有されていても良い。
本発明の積層熱可塑性樹脂フィルムを光学用易接着フィルムに使用する場合、被覆層の三次元中心面平均表面粗さ(SRa)は、0.002〜0.01μmが好ましく、0.0025〜0.008μmがより好ましく、0.003〜0.006μmが特に好ましい。SRaが0.002μm未満の平滑な表面では耐スクラッチ性が悪化し、好ましくない。一方、SRaが0.01μmを超えると、ヘイズが上昇し透明性が悪化するため、光学用フィルムとしては好ましくない。
本発明の積層熱可塑性樹脂フィルムロールのフィルム厚みは、用途によって適宜決定されるが、30.2〜300.2μmが好ましく、より好ましくは50.2〜250.2μmである。フィルム厚みが30.2μm未満では、剛性が不十分となり好ましくない。一方、フィルム厚みが300.2μmを超えると、フィルム中に存在する光学欠点となる異物が増加する可能性が高くなり、また、コスト高となるため好ましくない。
被覆層の厚みとしては0.005〜0.2μmが好ましく、より好ましくは0.008〜0.15μmである。被覆層の厚みは、被覆層の断面をミクロトームで切断し、電子顕微鏡で観察することにより測定できるが、被覆層が柔らかい場合、切断時に変形する場合がある。簡便的には、塗布量が既知であれば、被覆層の密度から厚み換算することができる。例えば、被覆層の密度が1g/cm3の場合、塗布量が1g/m2であれば、厚みは1μmに相当する。被覆層の密度は、被覆層を構成する樹脂、粒子の種類からそれぞれの材料の密度を求め、各材料の密度に材料の質量比を乗じ、その和を求めることで被覆層の厚みを推定することができる。
本発明の積層熱可塑性樹脂フィルムをロールとする場合には、その巻き長及び幅は、当該フィルムロールの用途により適宜決定されるが、巻き長として好ましくは1500m以上であり、より好ましくは1800mである。また、巻き長の上限としては5000mが好ましい。また、フィルムロールの幅は0.5m以上であることが好ましく、より好ましくは0.8m以上である。なお、フィルムロールの幅の上限としては2.0mが好ましい。
ロールとする場合、積層熱可塑性樹脂フィルムは、通常、巻き取りコアに巻き取られるが、巻き取りコアの径、素材には特に制限がなく、通常、一般に使用される3インチ、6インチ、8インチなどの紙管やプラスチックや金属からなるコアを使用できる。
(製造方法)
本発明の積層熱可塑性樹脂フィルムの製造方法は、特に限定はないが、例えば、共重合ポリエステル樹脂又は共重合ポリエステル樹脂とポリウレタン系樹脂とを含む樹脂成分、粒子、及び界面活性剤を含む塗布液を、走行する熱可塑性樹脂フィルムの片面または両面に塗布する塗布工程、塗布層を乾燥する乾燥工程、次いで少なくとも一軸方向に延伸する延伸工程、さらに延伸された塗布フィルムを熱固定処理する熱固定処理工程を含み、且つ、下記(1)〜(6)の条件を満足する積層熱可塑性樹脂フィルムの製造方法によって製造され、当該製造方法は本発明の一部を構成する(当該製造方法を以下、本発明の製造方法ともいう)。
(1)ノニオン系界面活性剤またはカチオン系界面活性剤を、塗布液に対し0.01〜0.18質量%配合させる。
(2)共重合ポリエステル樹脂とポリウレタン系樹脂を併用する場合に、共重合ポリエステル樹脂とポリウレタン系樹脂との配合比が、質量比で3:7〜7:3である。
(3)塗工時のアプリケーターロールとフィルムのキス長さが下限1mm以上、上限5mm未満である。
(4)被覆層の最終塗布量が0.005〜0.2g/m2である。
(5)塗布液の塗布直後から乾燥工程の入口までのフィルムの通過時間が2秒未満である。
(6)乾燥工程において、乾燥温度が120〜150℃であり、乾燥時間が0.1〜5秒間であり、乾燥風の風速が30m/秒以上である。
本発明で規定する連弾状塗布筋欠点の発生原因について鋭意研究を行った結果、連弾状塗布筋欠点は、図2に示すように主に粒子からなる大きさ10〜35μmの凝集体を核とし、その周囲に正常部より厚さの厚い主に樹脂成分がこの核を中心として山のすそののように広がってなる微細な欠点が図1に示すようにフィルムの長手方向に連なっている形態を有しており、連弾状塗布筋欠点の発生頻度は、塗布液の組成、塗工キス部のキス長さ、塗布量等の塗布条件、及び塗布から乾燥炉の入り口までの経過時間や乾燥時の風速等の乾燥条件が大きく関与していることが判明した。従って、塗布時にアプリケーターロールと基材フィルムの塗工キス部に生じる液溜まり(図4の9)中で、連弾状塗布筋欠点の要因となる凝集物が生成していると考えられる。この凝集物は、まず、上記の液溜まり中で、粒子が凝集して核となり、この粒子と親和性の高い樹脂成分が核の周囲を覆い、さらにこれが直径20〜1000μm程度の集合体を形成し、この集合体がある一定以上の大きさになったものと考えられ、これが削られながら、走行するフィルムに付着して連弾状塗布筋欠点が発生するのである。このため、塗布液を目開きの細かいフィルターを用い、精密な濾過処理をしても、本発明が規定する連弾状光学欠点は低減できない。反対に塗布液を0.5μm以下の極度に細かいフィルターで濾過すると、必要な粒子凝集体までも除去され、本来要求されている易滑性、耐ブロッキング性が低下する場合がある。
従って、本発明でいう連弾状塗布筋欠点を低減するには、塗布液中の光学的欠点と成り得る粒子の粗大凝集物を精密濾過等で低減するのみでは成しえないものであり(むしろ、良好な易滑性、耐ブロッキング性を保持するには適度な粒子凝集体は必要である。)、液溜まり部での上記凝集物の生成を抑制することが重要なのである。
また、一般に塗布筋はロールコーター法においてフィルムに対するロールの押付け量を小さくすることによってロール上の塗布液の剪断力を低減すればある程度低減することが可能であることは経験上知られており、本発明で言う連弾状塗布筋においてもある程度有効であるが、ロールとフィルムの押しつけ量を小さくするのみでは近年要求されるレベルを十分満足できるものではなかった。すなわち、本発明で言う連弾状塗布筋欠点とは塗布液の精密濾過処理や塗布液にかかる剪断力の低減のみでは、満足できる程度に低減できるものではなかったのである。
しかしながら、本発明の製造方法によれば、従来塗布液の濾過処理のみでは改善しえなかった極薄い連弾状塗布筋欠点を塗布液組成、塗布条件、及び乾燥条件を高度に組み合わせることにより、本発明が規定する極薄い連弾状塗布筋欠点の大幅な低減を成し得ることができ、さらに得られる積層熱可塑性樹脂フィルムは、優れた光学特性を有するものとなる。
以下、本発明の製造方法を具体的に説明する。
(塗布工程)
塗布工程は、該フィルムの製造工程中に塗布するインラインコート法により実施することが好ましく、例えば、走行する基材熱可塑性樹脂フィルムの片面、若しくは両面に、上記共重合ポリエステル又は上記共重合ポリエステル樹脂と上記ポリウレタン系樹脂を含む樹脂成分、及び上記粒子を含む塗布液を連続的に塗布する。塗布方法は例えば、リバースロール・コート法、グラビア・コート法、キス・コート法、オフセットコート法などが挙げられ、これらの方法を単独であるいは組み合わせて行うことができる。これらの塗布方法はロール上の余分な塗布液をドクターブレードで掻き落とす機構を有しており、塗布斑の少ない均質な塗布面を得るには好適である。本発明においては面質の観点からリバースキスロール・コート法を用いるのが好ましい。
本発明において、被覆層形成のための塗布液は、公知方法に準じて調製できるが、水性塗布液とするのが環境上及び安全上の観点から好ましい。よって、本発明に用いる共重合ポリエステル樹脂及びポリウレタン系樹脂は、水溶性又は水分散性であることが好ましい。
共重合ポリエステル樹脂とポリウレタン系樹脂とを併用する場合、その配合比は、質量比で(A):(B)=7:3〜3:7の範囲であり、好ましくは6:4〜4:6の範囲である。(条件(2))
塗布液に用いる溶剤は、水に、エタノール、イソプロピルアルコール、ベンジルアルコール等のアルコール類を、全塗布液に占める割合が30〜50質量%の範囲で混合した溶媒が好ましい。また、アルコール類の混合量が10質量%未満である場合には、アルコール類以外の有機溶剤を溶解可能な範囲で混合してもよい。ただし、塗布液中、アルコール類とその他の有機溶剤との合計量は、50質量%未満とする。アルコール類の混合量(その他の有機溶剤を用いる場合には、アルコール類と当該有機溶剤の合計量)が50質量%未満であれば、塗布乾燥時に乾燥性が向上するとともに、溶剤が水のみの場合と比較して塗布膜の外観向上の効果がある。50質量%以上では、溶剤の蒸発速度が速く塗工中に塗布液の濃度変化が起こり、粘度が上昇して塗工性が低下するために、塗布膜の外観不良を起こす恐れがあり、さらには火災などの危険性も考えられる。また、アルコール類の混合量が30質量%未満では相対的に水の比率が増加し、親水性の高いポリウレタン成分が塗布層表面に偏析し、本発明が規定する連弾状塗布筋欠点が発生しやすくなる。
また塗布液のpHを調節するために、pH調整剤としてアルカリ性物質あるいは酸性物質を添加してもよい。pH調整剤としては密着性、耐ブロッキング性、塗布性に悪影響を及ぼさないもの又は影響が無視できる程度であるものであれば特に限定されないが、例示すればpHを上昇させる場合は重曹、炭酸ナトリウム、下げる場合は酢酸等が挙げられる。本発明の塗布液の好ましいpHは4以上、8未満である。pH4未満では被覆層表面に共重合ポリエステル成分が偏析しやすくなる傾向にあり、ハードコートフィルムにおけるハードコート層や拡散板における拡散層、プリズムシートにおけるプリズム層に対して十分な密着性が得られない場合がある。pHが8以上では粒子の種類によっては凝集が起こりやすくなり、連弾状塗布筋欠点が発生しやすくなる他、ヘイズが上昇するため好ましくない。
粒子を調合中の液に添加する際には、予め粒子を水、または有機溶媒に2質量%以上、25質量%未満の濃度の分散液として添加する方法が好ましい。調合中の液に直接粒子を添加した場合、均一な分散が困難となり、結果として、粒子凝集体が核となり、アプリケーターロール上で粒子と親和性の高い樹脂成分との集合体が成長しやすくなり、結果として連弾状塗布筋欠点が発生しやすくなるのである。粒子の分散液を作製する際、攪拌機を用いて十分分散させることが好ましい。攪拌機としては例えば粉体溶解機(T.K.ホモジェッターM型)が挙げられ、分散条件は分散液10kgに対し回転数5000rpm以上、好ましくは10000rpm以上、攪拌時間30分以上、好ましくは60分以上である。また、攪拌中は液温が30℃以上に上昇しないよう冷却しながら攪拌するのが好ましい。
塗布液のフィルムへの濡れ性を上げ、塗布液を均一に塗布するために、ノニオン系界面活性剤又はカチオン系界面活性剤を用いる(条件(1))。これら界面活性剤の種類は良好な塗布性が得られるものであれば特に限定されないが、微量の添加で良好な塗布性を得るには、フッ素系界面活性剤が好適である。ノニオン系界面活性剤又はカチオン系界面活性剤の添加量は、塗布液に対し0.01〜0.18質量%、好ましくは0.02〜0.1質量%である。添加量が0.01質量%未満であると、良好な塗布性が得られず、0.18質量%を超えると、塗布液中に含まれる粒子が凝集しやすくなるため連弾状塗布筋欠点の発生頻度が過度に上昇する。また、得られた積層フィルムのヘイズ上昇に繋がる(特に光学用基材フィルムとして問題である)。さらに界面活性剤成分がブリードアウトし、密着性に悪影響を及ぼす場合もある。
塗布液には、熱架橋反応を促進させるため、触媒を添加しても良く、例えば、無機物質、塩類、有機物質、アルカリ性物質、酸性物質および含金属有機化合物等、種々の化学物質が触媒に用いられる。
さらに塗布液には、易接着性を消失しない限りにおいて、帯電防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、顔料、有機フィラーおよび潤粒子等の種々の添加剤を混合してもよい。
塗布液中の固形分濃度は、30質量%以下であることが好ましく、特に好ましくは10質量%以下である。固形分濃度の下限は1質量%が好ましく、さらに好ましくは3質量%、特に好ましくは5質量%である。
塗布液は、塗布液の樹脂成分及び粒子を均一に分散させるため、また、粗大な粒子凝集物及び工程内埃等の異物を除去するために、精密濾過することが好ましい。塗布液を精密濾過するための濾材は、濾過粒子サイズ(初期濾過効率:95%)が25μm以下であることが好ましく、さらに好ましくは濾過性能15μm以下、さらに好ましくは濾過性能10μm以下、さらに好ましくはこれらのフィルターを組み合わせて用いる方法である。濾過粒子サイズが25μmを超えると、粗大凝集物の除去が不十分となりやすい。そのため、濾過で除去できなかった粗大凝集物は、塗布乾燥後の一軸延伸又は二軸延伸工程での延伸応力により広がって、100μm以上の凝集物として認識され、光学欠点の原因となる。ただし、濾過性能が0.5μm以下の場合、必要な粒子凝集体までも除去され、本来要求されている易滑性、耐ブロッキング性が低下する場合があるため好ましくない。実用的には、塗布液のフィルター濾過粒子サイズの下限は5μmとするのが、フィルター目詰まりを発生させる頻度も少なく、易滑性、耐ブロッキング性を保持しやすく、さらに塗布液に不必要に剪断力をかけないためにも好適である。塗布液を精密濾過するための濾材のタイプは、上記性能を有していれば特に限定はなく、例えば、フィラメント型、フェルト型、メッシュ型が挙げられる。塗布液を精密濾過するための濾材の材質は、上記性能を有しかつ塗布液に悪影響を及ばさない限り特に限定はなく、例えば、ステンレス、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン等が挙げられる。
本発明における被覆層の塗工方法は前述の方法であれば特に限定されないが、アプリケーターロールに基材フィルムを水平または垂直など種々な配置により接触させて、塗布液が形成するメニスカスにより、アプリケーターロール上の塗布液を基材フィルムに転写させる方法が好ましい。特に光学用途用の積層フィルムの製造においては、走行する基材フィルムとアプリケーターロールの接線の下流側に生じる僅かに液溜まりに含まれる気泡を素早く取り除くために、図3に見るように基材フィルムを垂直に走行させる方法が好ましい。さらに基材フィルムを垂直方向に走行させる方式では両面同時に塗工することが容易となり好適である。
本発明の製造方法を詳細に説明するためにリバースコート法を例に挙げ説明する。
リバースコート法とは図3に示すようにフィルム走行方向と逆回転するアプリケーターロール2とメタリングロール3を用い、走行するフィルム1にアプリケーターロール2を接触させ、塗布液をフィルムに転写させることによって塗布する方法である。
リバースコート法において、ロールの直径はアプリケーターロールおよびメタリングロールともに10cm〜50cmであることが好ましく、アプリケーターロール/メタリングロールの直径比は0.5〜2の範囲であることが好ましい。
この塗布時において基材フィルムへの塗布液供給不足による転写不良を防止し、均一に塗布するために、走行するフィルム1とアプリケーターロール2の接線の下流側に図4に示すような僅かな液溜まり9が生じる塗布条件を設定する必要がある。しかしながら、この液溜まり9において、混合溶媒濃度のバランス、本発明の具体例では水とイソプロピルアルコールの濃度バランスが変化すると、塗布液中の粒子とこの粒子と親和性の高い樹脂成分が凝集体を形成しやすくなり、結果として本発明の規定する連弾状塗布筋欠点が発生しやすくなるのである。このため本発明では極力液溜まりを小さくし、且つ、塗布液の混合溶媒濃度バランスの変動を小さくすることが重要である。
まず、塗布液をコーターに供給する塗布液タンクは、図5に見るように調合用タンク12と調合用タンク12より容量の小さい循環用タンク11とに分けて配置し、循環用タンク11とコーターとの間でのみ塗布液を循環させるのが好ましい。循環用タンクを設けない場合は、塗布液の消費によりタンク内の液量が減少した場合に、コーター間での塗布液の循環回数が増加して溶媒のバランスが変動しやすくなる他、粒子の粗大な凝集物が発生しやすくなるので好ましくない。一方、受け皿7の容量に対して循環用タンク11の容量を大きくすることが混合溶媒濃度バランスを安定化させる上で効果的であり、具体的には塗布液の受け皿7の容量を1とした時、循環用タンク11の容量の比は1:10以上、好ましくは1:50以上にするのがよい。1:10より循環用タンク11の容量が小さいと混合溶媒濃度バランスの変動が大きくなりやすく、好ましくない。さらに好ましくは循環用タンク11の容量と調合用タンク12の容量の比を1:10以上、好ましくは1:20以上にする。この時、循環用タンク11の容量が稼働時常に一定になるように調合用タンク12から循環用タンク11に塗布液を供給するのが好ましい。塗布液の供給において重要な点は、アプリケーターロール2とメタリングロール3との間隙間が十分な塗布液で満たされるだけの供給量が最低限必要であることである。
塗布液中の気泡による長尺塗布筋の発生を防止するために、脱泡を行うことが好ましい。脱泡は例えば、塗布液に極力空気を巻き込まないようにする手段と、微量に存在する塗布液中の空気を除去する手段により行う。
塗布液に極力空気を巻き込まないようにする手段とは、ファウンテンダイ4及びメタリングロール3からドクターブレード6によって掻き取られた塗布液が、直接受け皿7に落下し、この衝撃で空気が混入することを防止するために、図3に見るように、ファウンテンダイ4とドクターブレード6の下にガイド板5を設置し、塗布液がこのガイド板5に沿って滑らかに受け皿7に流れ込むようにした手段である。また、微量に存在する塗布液中の空気を除去する手段とは、塗布液を循環用タンク11からファウンテンダイ4に供給する配管の途中に、図5に見るように、上方に伸びる冷却装置(図示しない)を有する分岐配管10を設け、この配管10から塗布液中に含まれる空気を除去する手段である。この分岐配管10の出口の温度を、冷却装置によって20℃以下、好ましくは10℃以下にすることにより、揮発性の高い溶媒の揮散を抑制でき、塗布液の混合溶媒のバランスの変化を小さくできる。尚、この分岐配管10の出口の高さは、塗布液流出を防止するため、及び十分な冷却効果を得るべく塗布液循環用タンク11の液面より少なくとも10cm以上とすることが好ましく、さらに好ましくは20cm以上とする。液体の脱気方法として、減圧脱気による空気の除去が行われる場合があるが、本発明では、混合溶媒のバランスがくずれやすくなるため好ましくない。
塗布液の温度、アプリケーターロール2、メタリングロール3の表面温度は10℃以上、30℃未満とするのが好ましい。塗布液の温度が30℃以上になると、塗布液が変質しやすくなるため、好ましくない。10℃未満では塗布液の粘度が高くなりウネスジが発生しやすい。また、それぞれの温度の差は10℃より大きくならないことが均一な品質を得る上で好ましい。
フィルム1がアプリケーターロール2と接触することにより、接触フィルム面に塗布液溜まり9ができる(塗布液溜まりと基材に塗られた樹脂との境界は明確に目視で観察される)。この塗布液溜まり9は塗工キス部と呼ばれるが、本発明において、キス長さとは、フィルムの走行方向に平行な方向の塗工キス部の長さをいう。キス長さを求めるには、塗布液溜まりと基材に塗られた樹脂との境界が、平行した2つの筋として観察されるが、この2つの境界間の距離を測定すればよい。
塗工時の基材フィルムとアプリケーターロールのキス長さは、通常5〜20mmの範囲に設定されることが一般的であり、特に光学用途の積層フィルムの製造においては8mm以上に設定される場合が多い。これは一般にキス長さ5mm未満では基材フィルムとアプリケーターロールの接圧が弱く、塗布液中に含まれる空気がメニスカス部分で発泡して長尺塗布筋欠点が発生しやすいためである。また、一般に20mm未満としているのは特にアプリケーターロールと基材フィルムの接触によって基材フィルムに微小なキズが多数入り致命的な欠陥と成りうるためである。しかし、本発明においては、塗工時のアプリケーターロール2と基材フィルム1のキス長さは、1mm以上、5mm未満とする(条件(3))。アプリケーターロール2と基材フィルム1のキス長さを5mm未満としたのは、アプリケーターロール2と基材フィルム1の接触によるキズ発生を最大限に抑制するためである。アプリケーターロール2と基材フィルム1のキス長さを5mm未満にすると前述のように気泡による塗布斑が発生しやすくなるが、本発明では塗布時の基材フィルム1の走行方向を垂直にする以外に、後述する手段によってこの問題を解決し、キス長さを5mm未満にすることを成し得たのである。
キス長さは、フィルム走行速度(F)とフィルム走行方向に対して逆回転するアプリケーターロール2の周速(A)の比(以下A/F比と記す)を変化させることにより、コントロールすることが可能であり、キス長さを上記範囲内とするために、A/F比は、1.02以上、1.15未満の範囲に設定するのが好ましく、さらに好ましくは1.05以上、1.1未満である。A/Fが1.02未満では液溜まりが極度に小さくなり、塗布液による潤滑作用が低下するため基材フィルムとアプリケーターロールの接触によるキズが発生しやすくなる。1.15以上では前述のように液溜まりが大きくなり、結果として本発明が規定する連弾状の塗布筋が増加する。通常、A/F比が1.15未満では、フィルムとアプリケーターロール間の液だまりが小さくなり、キズが発生しやすくなるため、本発明の製造方法においては、上記キズの発生を抑制するために、硬質クロムメッキ処理がなされ、且つ表面粗度0.1S以下の鏡面加工されたロールを用いることが好ましい。
フィルム走行速度としては特に制限はされないが10m/分〜100m/分が好ましく、20m/分〜80m/分がより好ましい。10m/分未満では生産性が低く、コスト高となる他、後述する塗布から乾燥炉入り口までの時間が長くなりやすく、結果として本発明が規定する連弾状塗布筋欠点が発生しやすい。100m/分を超えると塗布液に気泡が混入しやすくなる他、塗布斑が発生しやすくなるため好ましくない。
また、フィルムに対するロールの押付け量を調整することによっても、キス長さをコントロールすることができ、A/F比を上記範囲内に設定した上で、キス長さが1mm以上、5mm未満となるように押付け量を設定する方法が好ましい。
被覆層の最終塗布量(乾燥後、延伸前のフィルム単位面積当りの固形分質量)は、0.005〜0.2g/m2であり(条件(4))、好ましくは0.008〜0.15g/m2である。塗布量が0.005g/m2未満では十分な密着性が得られない。0.2g/m2を超えると本発明が規定する連弾状塗布筋欠点が発生しやすくなる他、耐ブロッキング性が低下してしまう。また、未乾燥時の塗布量(以下、ウェット塗布量と略す)は2g/m2以上、10g/m2未満が好ましい。2g/m2未満で必要な被覆層の最終塗布量を得ようとすると、塗布液の固形分濃度を高くする必要があり、この時、塗布液粘度が高くなるため、筋状の塗布斑が発生しやすい。10g/m2以上では乾燥炉内の乾燥風の影響を受けやすく、塗布斑が発生しやすい。当該塗布量の塗布液が塗布されたフィルムは、配向および熱固定のためにテンターに導かれ、そこで加熱されて、熱架橋反応により安定な被膜を形成し、積層熱可塑性樹脂フィルムとなる。
なお、塗布液を塗布する際は、埃付着による欠点を防止するために、クリーン度をクラス5000以下にするのが好ましい。
また、塗工時のフィルムテンションを4000〜10000N/原反幅(原反幅は1〜2m)にするのがよく、フィルムテンションが当該範囲内にあると、工業的規模でフィルムの平面性が保持され(テンションはフィルムの厚さにより異なり、比較的薄いフィルムはより低いテンションを掛けることで平面性が保持される)、アプリケーターロールと基材フィルムの局所的接触が防止でき、さらに塗布液の転写量がフィルムの長さ方向で均一となる効果が得られる。10000N/原反幅を超えると、フィルム原反が変形し、アプリケーターロールと基材フィルムに局所的に接圧の高い部分ができ、キズが発生しやすくなるため好ましくない。4000N/原反幅未満においても、塗工時のフィルムの平面性が不十分となり、アプリケーターロールと基材フィルムの局所的接触によるキズが発生しやすくなる他、フィルムの蛇行も発生することがあり、さらに塗布液の転写量がフィルムの長さ方向で不均一となる。また、フィルムのウェット塗布量が大きく変動することにより、塗膜厚さのバラツキもより大きくなるため好ましくない。
塗工時のフィルムの平面性を向上させる手段としては、コーターと乾燥炉の間で、フィルムの幅方向の両端にそれぞれ一対のピンチロール13で両面を挟む方法も有効である。
本発明では前述のように走行するフィルム1とアプリケーターロール2の接線の下流側に生じる液溜まり9を極力小さくし、粒子とこの粒子と親和性の高い樹脂成分からなる凝集体の発生を抑制することにより、本発明が規定する連弾状塗布筋を大幅に低減することが可能となる。しかし、混合溶媒として、水とイソプロピルアルコールを用いた場合、水に比べイソプロピルアルコールの方が蒸発速度が大きいため、乾燥が完了するまでの間に塗布層中の水の比率が高くなり、疎水性樹脂成分がポリエステル基材界面に、水と親和性の高い樹脂成分とこの樹脂成分と親和性の高い粒子が塗布層の表層に偏析し、結果として前述の連弾状欠点が目立ちやすくなる。そこで、本発明ではさらに僅かに発生する極薄い同連弾状塗布筋を低減するために、さらに以下に示す塗布液中の混合溶媒濃度バランスの安定化策を講じ、特定の乾燥条件及び熱固定条件とすることが好ましい。
塗工中における混合溶媒濃度バランス策を具体的に例示すると、アプリケーターロール2、メタリングロール3、塗布液受け皿7を含む装置に、図3に示すように溶媒揮散防止カバー8を設け、溶媒揮散防止カバー8の内部をイソプロピルアルコールの飽和蒸気圧に近づける工夫を施すことが効果的である。構造上完全に密閉することは困難であるが、開放部を小さくすることによって、特にアプリケーターロール2上の塗布液の溶媒濃度バランスの安定性は大幅に向上するのである。なお、混合溶媒濃度バランス策は上記に限られない。
(乾燥工程)
前記塗布液を塗布後、乾燥させる際、テンターの予熱ゾーンを利用して乾燥させる場合が多いが、この場合、製膜設備の大きさ、走行速度にも依存するが、一般に塗布から乾燥開始までの時間(塗布液の塗布直後から乾燥工程の入口までのフィルムの通過時間)は、フィルム厚さが30μm以上の比較的厚手のフィルムを製造する場合、少なくとも5秒程度かかり、この間に塗布液の溶媒である水とアルコールのバランスがくずれ、これによって親水性の高いポリウレタン樹脂成分とポリウレタン樹脂成分と親和性の高い粒子が塗布層表面に偏析し、連弾状塗布筋欠点が発生しやすくなる。そこで、本発明では、塗布後直ちに乾燥させることが重要であり、塗布液の塗布直後から乾燥工程の入口までのフィルムの通過時間は2秒未満であることが必須である(条件(5))。当該通過時間は、好ましくは1.5秒未満である。この塗布から乾燥炉に入るまでの時間を2秒未満に維持するためには、適宜フィルムの走行速度を選択する必要があるが、コーターと乾燥炉入り口を可能な限り近づけることが好ましい。
乾燥炉内において、塗布面にあたる乾燥風の温度は、120℃以上150℃未満、風速は30m/秒以上であることが必須である(条件(6))。好ましい乾燥温度は、130℃以上、150℃未満であり、好ましい風速は、30〜40m/秒である。該乾燥温度が120℃未満または風速30m/秒未満であると乾燥速度が遅くなり、塗布液の溶媒である水とアルコールのバランスがくずれ、相対的に水の比率が増加し、これによって親水性の高いポリウレタン成分が塗布層表面に偏析し、このポリウレタン成分と親和性の高い粒子も表面に偏析しやすくなるため連弾状塗布筋が目立ちやすくなるのである。150℃以上では基材フィルムの結晶化が起こり、横延伸時に破断が発生しやすい。乾燥時間は0.5秒から5秒であることが必須であり(条件(6))、好ましくは1秒から3秒である。0.5秒未満では塗布層の乾燥が不十分となり、乾燥工程から横延伸工程までの間に配置されたロールを通過する際、該ロールを乾燥不十分な塗布面で汚染する可能性がある。また、5秒を超えると基材フィルムの結晶化が起こり横延伸時に破断が発生しやすい。
120℃から150℃の温度で乾燥した後は、直ちに室温近くまで冷却するのが好ましい。温度が100℃以上の高温のまま乾燥炉を出て室温近くのロールに接した場合、フィルムの収縮によってキズが発生しやすくなる。乾燥炉内の風速を通常30m/秒以上にすると、乾燥炉内で未乾燥状態の塗布面に強い乾燥風があたるため乾燥ムラが生じやすくなるが、本発明では吹き付ける風量と同量若しくはそれ以上の風量を乾燥炉外に排気することによって、30m/秒以上の風速を可能とすることができる。また、該排気風はコーターと反対側へ流れるようにし、コーターでの排気風による塗布面へのムラ発生を防止することも重要である。尚、乾燥風は埃混入防止のため、HEPAフィルターを用いて清浄化された空気を用いることが好ましい。この際に用いるHEPAフィルターは、公称濾過精度0.5μm以上の埃を95%以上カットする性能を有するフィルターを用いるのが好ましい。
(延伸工程)
乾燥後、フィルムの端部をクリップで把持して、通常、80〜180℃(好ましくは100〜140℃)に加熱され、風速が10〜20m/秒である熱風ゾーンに導き、幅方向に2〜6倍(好ましくは2.5〜5.0倍)に延伸する。さらに別方向に延伸を行ってもよい。
(熱固定処理工程)
引き続き、通常、220〜240℃、好ましくは225℃〜235℃の熱処理ゾーンに導き、通常、1〜20秒間の熱処理を行い、結晶配向を完了させる。220℃未満では、得られた積層フィルムの熱収縮率が大きくなり好ましくない。また、240℃を超えると、ハードコート層や拡散層に対する密着性が低下する場合がある。この工程中で、必要に応じて、幅方向あるいは長手方向に1〜12%の弛緩処理を施してもよい。
一般に横延伸工程、熱固定工程、冷却工程は、温度の均一化を目的として10〜30ゾーンに分割され、それぞれのゾーンについてそれぞれ温度制御がなされている。特に横延伸ゾーン後半から熱固定最高温度設定ゾーンにおいても段階的に昇温させ、温度を均一化させることが幅方向の熱収縮率の均一なフィルムを得る上で好ましい。
かくして得られる積層フィルムは、易接着性に優れ、優れた光学特性を有し、且つ連弾状塗布筋欠点の少ないという特徴を有しており、プリズムレンズシート用ベースフィルムやAR(アンチリフレクション)フィルム用ベースフィルム等に好適に使用できる。
また、積層フィルムを、巻き取り機等によって常法によりロール化することによって、本発明の積層熱可塑性樹脂フィルムロールが製造される。当該フィルムロールは、スリッター等により適当な幅に裁断されてもよい。
次に、本発明の積層熱可塑性樹脂フィルムの製造方法について、ポリエチレンテレフタレート(以下PETと略称する)基材を例にして説明するが、当然これに限定されるものではない。また、本明細書中の特性の評価は下記の方法によった。
(連弾状塗布筋欠点検出方法)
実施例及び比較例で得られた積層フィルムの幅1mの製品フィルムロール表層から10mの部分を取り除き、続く長さ1m以上のフィルムを抜き出し、暗室内で垂直方向に垂らした。次いでフィルム背面の全面に光沢の無い黒色の布を配置し前面(被覆層面)から三波長昼白色蛍光灯(FL20SS EX−N/18P:ナショナル社製)を用いてフィルム面に対し約10°から45°の範囲で該蛍光灯の角度を変えながらフィルム正面から観察し、評価面積1m2について長さ10mm以上の塗布筋欠点を検出しマーキングを行った。(製品フィルムロールの幅が1m未満であっても評価面積が1m2であればよい。)尚、筋欠点の長さは定規を用いて直接フィルムに接触しない程度に近づけ測定した。さらに評価する被覆層面と反対側にブロムライト(VIDEO LIGHT VLG301 100V 300W LPL社製)を用いて前記と同様に約10°から45°の範囲で照射し、ブロムライト照射面側(反被覆層面側)から観察し塗布筋欠点を抽出し、マーキングを行った。この時、光沢の無い黒色の布は観察者と反対側に配置した。尚、フィルム幅方向に対し同一位置にある筋は一本と数えるが100mm以上離れている場合は別個の筋として数えた。
このマーキングした塗布筋欠点存在部分について、本発明でいう連弾状塗布筋欠点と、塗布液中に存在する粒子凝集物がフィルム上で密集しさらに筋状に点在した粗大塗布筋欠点等とを区別するために、マイクロマップ社製非接触3次元形状測定装置TYPE550を用い、1664×1248μmの視野の表面形状を以下の測定条件で測定した。
測定条件:waveモード
対物レンズ 10倍
0.5倍ズームレンズ使用
次いで等高線表示モードにて、測定面が高さによって色分けされた画像を表示させた。この時、表面形状のうねりを除去するため面補正(4次関数補正)を行った。等高線表示モードでは、測定範囲内の平均高さを0nmとし、高さ最高値を100nm、高さ最低値を−100nmに設定し、高さ100nm以上の突起部分が赤色に表示されるように表示させた。次いで同一測定視野の断面プロファイル表示モードを表示させた。断面移動画面で、カーソルの両端をつまんで突起の長尺方向に沿うように、かつ、カーソルが突起の最高高さ位置を通るように移動させた。プロット画面では、高さのスケールを突起全体が表示されるように調整した。プロット画面で2本のカーソルを突起の両端に合わせ、突起の大きさ(長径)を読みとった。次いで一本のカーソルを突起の最高点に、もう一本のカーソルを高さ0nm(測定範囲内の平均高さが0nmである)に合わせ、突起高さを求めた。さらに測定位置を、測定した筋の延長線方向にずらし(ここで、連弾状塗布筋の幅方向に対し0.5mm以内の幅に並ぶ核は同一筋の核として数える)、同一といえる筋の測定長が10mmとなるまで、前記測定を繰り返した。
上記測定の結果、下記の式1および式2に定義される核を有する欠点が下記式3及び式4に定義される状態で連なった塗布筋欠点を、連弾状塗布筋欠点と判定し、フィルム1m2当たりのその数を数え、そのフィルムの連弾状塗布筋欠点数とした。
式1 10μm≦Dd≦35μm
式2 100nm≦Dt≦800nm
式3 n≧2
式4 t≧10
Dd:連弾状欠点部の一つ核の長径
Dt:連弾状欠点部の一つの核の最大高さ
n:連弾状塗布筋欠点1mm当たりの式1、式2を満足する核の数
t:連弾状塗布筋欠点の長さ
また、フィルムの長手方向に沿って100m間隔で1m2当たりの連弾状筋状欠点を評価する場合は、実施例で得られた積層ポリエステルフィルムロールについて、巻きだし後10mの部分、100mの部分、200m・・・と100m間隔で10箇所について、筋状欠点の抽出を行い、連弾状塗布筋欠点の数を数えた。
この測定された10箇所の連弾状塗布筋欠点数のうち、最大値をフィルムロールの最大連弾状塗布筋欠点数とした。
(ヘイズの測定)
実施例及び比較例で得た光学用易接着フィルムをヘイズメーター(日本電色社製モデルTNDH2000)を用いて異なる箇所3カ所について測定し、その平均値をヘイズとした。
(キス長さ)
塗工フィルムがアプリケーターロールと接触することにより接触フィルム面にできる塗布液溜まり(塗工キス部)の、フィルム走行方向に平行方向(縦方向)の長さについて金尺で測定した(単位:mm)。
(二軸延伸フィルムの厚さ)
二軸延伸フィルムの厚さは、JIS C 2151に準じて、フィルムロールの長さ方向についてマイクロメーター(ONO S0KKI社製 ST−022 GAUGESTAND)で測定した。
(実施例1)
(1)塗布液の調合
本発明に用いる塗布液を以下の方法に従って調製した。
ジメチルテレフタレート95質量部、ジメチルイソフタレート95質量部、エチレングリコール35質量部、ネオペンチルグリコール145質量部、酢酸亜鉛0.1質量部および三酸化アンチモン0.1質量部を反応容器に仕込み、180℃で3時間かけてエステル交換反応を行った。次に、5−ナトリウムスルホイソフタル酸6.0質量部を添加し、240℃で1時間かけてエステル化反応を行った後、250℃で減圧下(10〜0.2mmHg)で2時間かけて重縮合反応を行い、分子量19500、軟化点60℃の共重合ポリエステル樹脂(A)を得た。
得られた共重合ポリエステル樹脂(A)の30質量%水分散液を7.5質量部、重亜硫酸ソーダでブロックしたイソシアネート基を含有する自己架橋型ポリウレタン樹脂(B)の20質量%水溶液(第一工業製薬製:商品名 エラストロン(登録商標)H−3)を11.3質量部、エラストロン用触媒(第一工業製薬製:商品名 Cat64)を0.3質量部、水を39.8質量部およびイソプロピルアルコールを37.4質量部、それぞれ混合し、さらにフッ素系ノニオン界面活性剤(メガファック(登録商標)F142D:大日本インキ化学工業社製)の10質量%水溶液を0.6質量部、粒子P1としてコロイダルシリカ(日産化学工業製、スノーテックスOL;平均粒径40nm)の20質量%水分散液を2.3質量部、粒子P2として乾式法シリカ(日本アエロジル製、アエロジルOX50;平均粒径200nm、平均一次粒径40nm)の3.5質量%水分散液を0.5質量部添加した。前記粒子P2の3.5質量%水分散液を調合する際、分散液10kgに対し、粉体溶解機(T.K.ホモジェッターM型)を用いて回転数10000rpmで、攪拌時間60分間攪拌した。次いで、5質量%の重曹水溶液で塗布液のpHを6.2に調整し塗布液Aとした。
基材フィルムの原料ポリマーとして、粒子を含有していない固有粘度が0.62dl/gのポリエチレンテレフタレート樹脂ペレットを135℃で6時間減圧乾燥(133.3Pa)した後、押し出し機に供給し、約285℃でシート状に溶融押し出して、表面温度20℃に保った金属ロール上で急冷固化し、キャストフィルムを得た。この際、溶融樹脂の異物除去用濾材として、濾過粒子サイズ(初期濾過効率:95%)が15μmのステンレス製焼結濾材を用いた。次に、このキャストフィルムを加熱されたロール群及び赤外線ヒーターで95℃に加熱し、その後周速差のあるロール群で長手方向に3.5倍延伸して一軸配向PETフィルム(基材)を得た。次いで、前記塗布液Aを濾過粒子サイズ(初期濾過効率:95%)10μmのフェルト型ポリプロピレン製濾材で精密濾過した後、リバースキスロール法で表面温度が30℃以下にされた一軸配向PETフィルムの片面に塗布し、コーター真上に配置した4ゾーンに分かれた乾燥炉にてゾーンNo1の温度135℃、1.0秒間、ゾーンNo2の温度65℃、2.2秒間、ゾーンNo3の温度40℃、1.8秒間、No4の温度30℃、1.8秒間にて乾燥した。また、塗布量は固形分量として0.08g/m2になるようにした。この時の塗布から乾燥炉入り口までの時間は0.8秒間であった。また、この時、ゾーンNo1の乾燥風の風速は30m/秒、乾燥風の給気風量は130m3/秒、排気風量は170m/秒、ゾーンNo2からゾーンNo4は給気風量は100m3/秒、排気風量は150m/秒に設定し、コーター側に乾燥風が流れないようにした。尚、フィルムテンションは7000N/原反幅(m)とし、塗布から乾燥炉入口までの間はピンチロールにてフィルム両端部を把持した。
尚、この時の塗工条件は以下のようにした。
(a)A/F比 1.06; 押付け量を以下のキス長さになるように調整
(b)塗工時のアプリケーターロールとフィルムのキス長さ:2mm
(c)アプリケーターロール、メタリングロールの温度は共に22℃
(d)ファウンテンダイに供給される塗布液の温度:23℃
さらに、この時の塗工においては以下のような特徴を有する塗工装置を用いた(図5参照)。
(A)アプリケーターロール2、メタリングロール3及び塗布液受け皿7を含む塗布装置に溶媒揮散防止カバー8を設けた塗布装置を使用。
(B)アプリケーターロール2の径φ250mm、メタリングロール3の径φ220mm
(C)アプリケーターロール2及びメタリングロール3の表面粗度:0.1S
(D)塗布液の受け皿7の容量と循環用タンク11の容量比=1:50
(E)循環用タンク11の容量と調合用タンク12の容量比=1:40
尚、循環用タンク11の液量は常に一定になるようにした。
引き続いてフィルムの端部をクリップで把持して温度120℃風速15m/秒の熱風ゾーンに導き、幅方向に4.3倍に延伸した。次にその延伸された幅を保ったまま、熱固定ゾーンNo.1(温度200℃風速)、熱固定ゾーンNo.2(温度225℃)、熱固定ゾーンNo.3及び熱固定ゾーンNo.4(温度230℃)、熱固定ゾーンNo.5(温度210℃)、熱固定ゾーンNo.6(温度170℃、幅方向に3%の緩和)、熱固定ゾーンNo.7(温度120℃)を順次連続して通過させた後、フィルム両端部のコートされていない部分をトリミングし、巻き取り装置にて巻き取り、さらにこれを幅方向に4等分してスリットし、幅1m、フィルム長さ1500m、フィルム厚さ125μmの積層ポリエステルフィルムロールを得た。尚、熱固定ゾーンにおける熱風の風速はすべて15m/秒、通過時間は各ゾーン共4.5秒間、熱風を吹き出すノズル間隔は350mm、1ゾーン当たりのノズル本数は8本とした。
(実施例2)
押付け量を変えて塗工時のアプリケーターロールとフィルムのキス長さを4mmとした以外は、実施例1と同様の方法で積層ポリエステルフィルムを得た。
(実施例3)
A/F比を1.09とし、キス長さが2mmとなるように押付け量を変えた以外は、実施例1と同様の方法で積層ポリエステルフィルムを得た。
(実施例4)
塗布から乾燥炉入り口までの時間は0.7秒間、乾燥時間0.8秒間、さらに熱固定工程において各ゾーンの通過時間を3.5秒間、フィルム厚さ100μmとした以外は、実施例1と同様の方法での積層ポリエステルフィルムを得た。
(実施例5)
塗布から乾燥炉入り口までの時間は1.0秒間、乾燥時間1.9秒間、さらに熱固定工程において各ゾーンの通過時間を6.6秒間、フィルム厚さを188μmとした以外は、実施例1と同様の方法で積層ポリエステルフィルムを得た。
(実施例6)
実施例1の塗布液の調合において、水を44.5質量部、イソプロピルアルコールを32.8質量部とした塗布液Bを用いた以外は、実施例1と同様の方法で積層フィルムを得た。
(実施例7)
実施例1の塗布液の調合において、水を35.1質量部、イソプロピルアルコールを42.1質量部とし、塗布液Cとした以外は、実施例1と同様の方法で積層フィルムを得た。
(実施例8)
実施例1において、塗布液中の共重合ポリエステル樹脂とポリウレタン系樹脂との質量比を60/40に変更した下記の塗布液Dに変更したこと以外は、実施例1と同様の方法で、積層ポリエステルフィルムを得た。
(塗布液Dの調合)
実施例1で用いた共重合ポリエステル樹脂(A)の30質量%水分散液を9.0質量部、実施例1で用いたポリウレタン系樹脂(B)の20質量%水溶液を9.0質量部、エラストロン用触媒(第一工業製薬製、Cat64)を0.3質量部、水を40.6質量部、およびイソプロピルアルコールを37.3質量部、それぞれ混合した。さらに、実施例1で使用した界面活性剤水溶液を0.6質量部、粒子P1としてコロイダルシリカ(日産化学工業製、スノーテックスOL;平均粒径40nm)の20質量%水分散液を2.3質量部、粒子P2として乾式法シリカ(日本アエロジル製、アエロジルOX50;平均粒径200nm、平均一次粒径40nm)の3.5質量%水分散液を0.5質量部添加し、5質量%重曹水溶液にてpH調整して塗布液Dとした。
(実施例9)
実施例1において、塗布液中の共重合ポリエステル樹脂とポリウレタン系樹脂との質量比を40/60に変更した下記の塗布液Eに変更したこと以外は、実施例1と同様の方法で、積層ポリエステルフィルムを得た。
(塗布液Eの調合)
実施例1で用いた共重合ポリエステル樹脂(A)の30質量%水分散液を6.0質量部、実施例1で用いたポリウレタン系樹脂(B)の20質量%水溶液を13.5質量部、エラストロン用触媒(第一工業製薬製、Cat64)を0.3質量部、水を38.9質量部、およびイソプロピルアルコールを37.5質量部、それぞれ混合した。さらに、実施例1で用いた界面活性剤の10質量%水溶液を0.6質量部、粒子P1としてコロイダルシリカ(日産化学工業製、スノーテックスOL;平均粒径40nm)の20質量%水分散液を2.3質量部、粒子P2として乾式法シリカ(日本アエロジル製、アエロジルOX50;平均粒径200nm、平均一次粒径40nm)の3.5質量%水分散液を0.5質量部添加し、5質量%重曹水溶液にてpHを6.2に調整して布液Eとした。
(実施例10)
塗布量を固形分量として0.12g/m2となるようにした以外は、実施例1と同様の方法で積層ポリエステルフィルムを得た。
(実施例11)
実施例1において、塗布液中の界面活性剤の配合量を0.03質量%に変更し、下記の塗布液Fを用いたこと以外は、実施例1と同様の方法で積層ポリエステルフィルムを得た。
(塗布液Fの調合)
実施例1の塗布液の調合において、フッ素系ノニオン型界面活性剤(大日本インキ化学工業製、メガファックF142D)の10質量%水溶液を0.3質量部、水を38.2質量部、およびイソプロピルアルコールを39.3質量部に変更した。
(実施例12)
実施例1において、塗布液中の界面活性剤の配合量を0.10質量%に変更し、下記の塗布液Gを用いたこと以外は、実施例1と同様の方法で積層ポリエステルフィルムを得た。
(塗布液Gの調合)
実施例1の塗布液の調合において、フッ素系ノニオン型界面活性剤(大日本インキ化学工業製、メガファックF142D)の10質量%水溶液を1.0質量部、水を37.5質量部、およびイソプロピルアルコールを39.3質量部に変更した塗布液Fを用いた以外は、実施例1と同様の方法で積層ポリエステルフィルムを得た。
(実施例13)
実施例1において、塗布液のpHを5質量%の炭酸ナトリウム水溶液を用いて7.9に調整した塗布液Hに変更したこと以外は、実施例1と同様の方法で積層ポリエステルフィルムを得た。
(実施例14)
実施例1において、一軸配向PETフィルムの両面に被覆層を塗布したこと以外は、実施例1と同様の方法で積層ポリエステルフィルムを得た。なお、フィルムへの塗布から乾燥炉入口までのフィルムの通過時間は、片面が0.8秒間であり、反対面は1.0秒間であった。
(実施例15)
実施例1において、塗布量を最終的な固形分量として0.02g/m2となるようにしたこと以外は、実施例1と同様の方法で積層ポリエステルフィルムを得た。
(実施例16)
実施例1において、下記の点で異なる塗工装置を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法で積層ポリエステルフィルムを得た。
塗工装置
(A')アプリケーターロール、メタリングロール及び塗布液受け皿を含む塗布装置に溶媒揮散防止カバー不使用
(D')塗布液の受け皿の容量と循環用タンクの容量比=1:50
(循環用タンクとは別に調合用タンクを用いることはせず、塗布液は循環用タンクで調合し、塗布液が無くなった時点で再調合した。)
(実施例17)
実施例1において、ポリウレタン系樹脂(B)を下記のポリウレタン系樹脂に変更した塗布液Qを用いたこと以外は、実施例1と同様にして積層ポリエステルフィルムを得た。なお、ポリウレタン系樹脂は、下記の方法で得た。
(ポリウレタン系樹脂の調製)
アジピン酸//1.6−ヘキサンジオール/ネオペンチルグリコール(モル比:4//3/2)の組成からなるポリエステルジオール(OHV:111.8eq/ton、AV:1.1eq/ton)を93質量部、キシリレンジイソシアネートを22質量部混合し、窒素気流下、95〜100℃で1時間反応させて、ウレタンプレポリマー(NCO/OH比:1.50、遊離イソシアネート基:理論値3.29%、実測値3.16%)を得た。
次いで、得られたウレタンプレポリマーを60℃まで冷却し、メチルエチルケトオキシム4.5質量部を加えて60℃で50分間反応させて、遊離イソシアネート1.3%を含有し、かつ部分的にブロック化されたウレタンプレポリマーを得た。引き続き、前記のウレタンプレポリマーを55℃まで冷却し、イソプロピルアルコール9質量部およびメタノール140質量部からなる混合溶媒を加え、均一混合した。次いで、50質量%の重亜硫酸ナトリウム水溶液を9.3質量部および、N−メチルタウリンの30質量%水溶液を5.4質量部加えて激しく撹拌を行った。約30分後に水溶性が出始め、2時間後には遊離の重亜硫酸ナトリウムがほぼゼロとなり、反応が終結した。これに水を加え、白濁し、かつ粘ちょうな20質量%の水溶液を得た。
(比較例1)
実施例1と同様に乾燥したポリエチレンテレフタレート樹脂ペレットを押し出し機に供給し、約285℃でシート状に溶融押出しして、表面温度30℃に保った金属ロール上で急冷固化し、キャストフィルムを得た。この際、溶融樹脂の異物除去用濾材として、濾過粒子サイズ(初期濾過効率:95%)が15μmのステンレス製焼結濾材を用いた。次に、実施例1と同様にこのキャストフィルムを加熱されたロール群及び赤外線ヒーターで105℃に加熱し、その後周速差のあるロール群で長手方向に3.6倍延伸して一軸配向PETフィルムを得た。次いで、実施例1と同様の塗布液Aを濾過粒子サイズ(初期濾過効率:95%)3μmのフェルト型ポリプロピレン製濾材で精密濾過し、グラビアリバースロール法で一軸配向PETフィルムの片面に塗布後、乾燥炉に導き温度120℃、3.2秒間乾燥した。尚、塗布の際、下記に示す塗布装置及び塗布条件を用いた。また、塗布量は固形分量として0.08g/m2になるようにした。この時の塗布から乾燥炉入り口までの時間は3.2秒間であり、乾燥炉の第一ゾーンの風速は15m/秒、第二ゾーンから第四ゾーンの風速は実施例1と同様で乾燥風の給気風量は第一ゾーンから第四ゾーンとも70m3/秒、排気風は乾燥炉前後から自然排気とした。
塗工条件
(e)A/F比 1.20; 押付け量を以下のキス長さになるように調整
(f)塗工時のグラビアロールとフィルムのキス長さ:10mm
(g)グラビアロール温度22℃
(h)ファウンテンダイに供給される塗布液の温度:23℃
塗工装置
(F)グラビアロール、及び塗布液受け皿を含む塗布装置に溶媒揮散防止カバー不使用
(G)グラビアロール径φ250mm
(H)塗布液の受け皿の容量と循環用タンクの容量比=1:50
(循環用タンクとは別に調合用タンクは用いることはせず、塗布液は循環用タンクで調合し、塗布液が無くなった時点で再調合した。)
引き続いて、フィルムの端部をクリップで把持して120℃に加熱された熱風ゾーンに導き、乾燥後幅方向に3.8倍に延伸した。この時のテンター内の風速は15m/秒、乾燥時間は20秒間であった。塗布からテンター入り口までの時間は10.0秒間であった。
また、熱固定工程において熱固定ゾーンNo1(温度200℃風速)、熱固定ゾーンNo2(温度210℃)、熱固定ゾーンNo3(温度220℃)及び熱固定ゾーンNo4(温度225℃)、熱固定ゾーンNo5(温度230℃)熱固定ゾーンNo6(温度235℃)、熱固定ゾーンNo7(温度240℃)を順次連続して通過させ、さらに緩和処理は行わずフィルム厚さ125μmの積層ポリエステルフィルムを得た。
(比較例2)
実施例1で得られたポリエステル樹脂(A)の30質量%水分散液を3.0質量部、実施例1と同様のポリウレタン樹脂(B)の20質量%水溶液を18.0質量部、エラストロン用触媒(第一工業製薬製:商品名 Cat64)を0.3質量部、水を70.7質量部およびイソプロピルアルコールを4.7質量部、それぞれ混合し、さらに界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸の10質量%水溶液を0.6質量部、粒子P1(日産化学工業社製:スノーテックスOL、平均粒径40nm)の20質量%水分散液を2.3質量部、粒子P2(日本アエロジル社製;アエロジルOX50、平均一次粒径40nm)の3.5質量%水分散液を0.5質量部添加し、塗布液Jとした。pHは4.8であった。
実施例1と同様のポリエチレンテレフタレート樹脂ペレットを135℃で6時間減圧乾燥(1Torr)した後、押し出し機に供給し、約285℃でシート状に溶融押出しして、表面温度20℃に保った金属ロール上で急冷固化し、キャストフィルムを得た。この際、溶融樹脂の異物除去用濾材として、濾過粒子サイズ(初期濾過効率:95%)が15μmのステンレス製焼結濾材を用いた。次に、このキャストフィルムを加熱されたロール群及び赤外線ヒーターで95℃に加熱し、その後周速差のあるロール群で長手方向に3.5倍延伸して一軸配向PETフィルムを得た。次いで、前記塗布液を濾過粒子サイズ(初期濾過効率:95%)25μmのフェルト型ポリプロピレン製濾材で精密濾過し、リバースロール法で一軸配向PETフィルムの片面に次の塗布条件で塗布した。
塗工条件
(e')A/F比 1.15; 押付け量を以下のキス長さになるように調整
(f')塗工時のアプリケーターロールとフィルムのキス長さ:10mm
(g')アプリケーターロール、メタリングロールの温度共に23℃
(h')ファウンテンダイに供給される塗布液の温度:25℃
さらに、この時の塗工においては以下の点で実施例1と相違する塗工装置を用いた。
(F')アプリケーターロール、メタリングロール及び塗布液受け皿を含む塗布装置に溶媒揮散防止カバー不使用
(I)アプリケーターロール及びメタリングロールの表面粗度:0.3S
引き続いて、フィルムの端部をクリップで把持して80℃に加熱された熱風ゾーンに導き、乾燥後幅方向に4.0倍に延伸した。この時のテンター内の風速は15m/秒、乾燥時間は20秒間であった。塗布からテンター入り口までの時間は10.0秒間であった。また、塗布量は固形分量として0.10g/m2になるようにした。
熱固定工程において熱固定ゾーンNo.1(温度200℃風速)、熱固定ゾーンNo.2(温度210℃)、熱固定ゾーンNo.3(温度220℃)及び熱固定ゾーンNo.4(温度225℃)、熱固定ゾーンNo.5(温度230℃)熱固定ゾーンNo.6(温度235℃)、熱固定ゾーンNo.7(温度240℃)を順次連続して通過させ、さらに緩和処理は行わずフィルム厚さ125μmの積層ポリエステルフィルムを得た。
(比較例3)
実施例1で得られたポリエステル樹脂(A)の30質量%水分散液を7.5質量部、実施例1と同様のポリウレタン樹脂(B)の20質量%水溶液を11.3質量部、エラストロン用触媒(第一工業製薬製:商品名 Cat64)を0.3質量部、水を40.5質量部およびイソプロピルアルコールを39.5質量部、それぞれ混合し、フッ素系ノニオン界面活性剤(メガファックF142D)の10質量%水溶液を0.6質量部、粒子C(富士シリシア化学社製:サイリシア310、平均粒径1.4μm)の3.5質量%水分散液を0.03質量部添加し、塗布液Kとした。尚、pH調整は行わずpHは4.6であった。次いで、実施例1と同様に乾燥したポリエチレンテレフタレート樹脂ペレットを押し出し機に供給し、約285℃でシート状に溶融押出しして、表面温度20℃に保った金属ロール上で急冷固化し、キャストフィルムを得た。この際、溶融樹脂の異物除去用濾材として、濾過粒子サイズ(初期濾過効率:95%)が15μmのステンレス製焼結濾材を用いた。次に、実施例1と同様にこのキャストフィルムを加熱されたロール群及び赤外線ヒーターで95℃に加熱し、その後周速差のあるロール群で長手方向に3.5倍延伸して一軸配向PETフィルムを得た。次いで、前記塗布液を濾過粒子サイズ(初期濾過効率:95%)25μmのフェルト型ポリプロピレン製濾材で精密濾過し、リバースロール法で一軸配向PETフィルムの片面に塗布後、乾燥炉に導き温度120℃、3.2秒間乾燥した。また、塗布量は固形分量として0.08g/m2になるようにした。この時の塗布から乾燥炉入り口までの時間は3.2秒間であり、乾燥炉の第一ゾーンの風速は15m/秒、第二ゾーンから第四ゾーンの風速は実施例1と同様で、乾燥風の給気風量は第一ゾーンから第四ゾーンとも70m3/秒、排気風は乾燥炉前後から自然排気とした。
なお、塗工条件は、以下の点で異なる。
(e")A/F比 1.15; 押付け量を以下のキス長さになるように調整
(f")塗工時のアプリケーターロールとフィルムのキス長さ:8mm
さらに、この時の塗工においては以下の点で実施例1と相違する塗工装置を用いた。
(F")アプリケーターロール、メタリングロール及び塗布液受け皿を含む塗布装置に溶媒揮散防止カバーは設けなかった。
(I')アプリケーターロール及びメタリングロールの表面粗度:0.3S
続いて横延伸倍率を4.0倍とした以外は、実施例1と同様の方法で横延伸し、比較例1と同様の方法で熱固定、緩和を行い、フィルム厚さ125μmの積層ポリエステルフィルムを得た。
(比較例4)
塗布から乾燥炉入り口までの時間を3.2秒間とした以外は、実施例1と同様の方法でフィルム厚さ125μmの積層ポリエステルフィルムを得た。
(比較例5)
実施例1で得られたポリエステル樹脂(A)の30質量%水分散液を3.0質量部、実施例1と同様のポリウレタン樹脂(B)の20質量%水溶液を18.0質量部、エラストロン用触媒(第一工業製薬製:商品名 Cat64)を0.3質量部、水を37.3質量部およびイソプロピルアルコールを37.8質量部、それぞれ混合し、さらに実施例1と同様の界面活性剤水溶液を0.6質量部、粒子P1(日産化学工業社製:スノーテックスOL、平均粒径40nm)の20質量%水分散液を2.3質量部、粒子P2(日本アエロジル社製;アエロジルOX50、平均粒径500nm、平均一次粒径40nm)の3.5質量%水分散液を0.5質量部添加し、5質量%重曹水溶液にてpH調整し塗布液Lとした以外は、実施例1と同様の方法でフィルム厚さ125μmの積層ポリエステルフィルムを得た。
(比較例6)
押付け量を変えて塗工時のアプリケーターロールとフィルムのキス長さを20mmとした以外は、実施例1と同様の方法でフィルム厚さ125μmの積層ポリエステルフィルムを得た。
(比較例7)
乾燥炉内の風速を15m/秒とした以外は、実施例1と同様の方法でフィルム厚さ125μmの積層ポリエステルフィルムを得た。
(比較例8)
塗布量を固形分量として0.22g/m2となるようにした以外は、実施例1と同様の方法でフィルム厚さ125μmの積層ポリエステルフィルムを得た。
(比較例9)
実施例1で得られたポリエステル樹脂(A)の30質量%水分散液を7.5質量部、実施例1と同様のポリウレタン樹脂(B)の20質量%水溶液を11.3質量部、エラストロン用触媒(第一工業製薬製:商品名 Cat64)を0.3質量部、水を37.4質量部およびイソプロピルアルコールを39.3質量部、さらに実施例1と同様の界面活性剤を0.6質量部、それぞれ混合し、粒子P1(日産化学工業社製:スノーテックスOL、平均粒径40nm)の20質量%水分散液を2.3質量部、粒子P2(日本アエロジル社製;アエロジルOX50、平均一次粒径40nm)の3.5質量%水分散液を0.5質量部添加し、5質量%重曹水溶液にてpH調整し塗布液Oとした。当該塗布液Oを用いた以外は実施例1と同様の方法でフィルム厚さ125μmの積層ポリエステルフィルムを得た。
以上の実施例及び比較例の積層ポリエステルフィルムの評価結果を表1及び表2に示す。
主にディスプレイ用途に用いられるハードコートフィルム、反射防止フィルム、プリズムレンズフィルム等の光学用基材フィルムに好適である。
積層熱可塑性樹脂フィルム表面の非接触3次元形状測定により得られる画像であり、フィルム表面の凸凹が立体的に見えるように表示されている。円で囲った部分が核である。 図1−1において核のある部分を拡大した画像である。 核のある部分の断面プロファイルである。 本発明の積層熱可塑性樹脂フィルムを製造するための塗布工程を行う部分の略図である。 走行するフィルムとアプリケーターロールが最も近接する部分の概略図である。 本発明の積層熱可塑性樹脂フィルムを製造するための生産ラインの概略図である。
符号の説明
1 基材フィルム
2 アプリケーターロール
3 メタリングロール
4 ファウンテンダイ
5 塗布液ガイド板
6 ドクターブレード
7 塗布液受け皿
8 溶媒揮散防止カバー
9 液溜まり
10 脱泡用分岐配管
11 循環用タンク
12 調合用タンク
13 ピンチロール
14 フィルター






Claims (8)

  1. 熱可塑性樹脂フィルムを基材とし、該基材の少なくとも片面に、共重合ポリエステル樹脂又は共重合ポリエステル樹脂とポリウレタン系樹脂とを含む樹脂成分、及び粒子を含有する被覆層を設けてなるヘイズが1.5%以下の積層フィルムであって、且つ、当該積層フィルム中に存在する、下記の式1および式2に定義される核を有する欠点が下記式3及び式4に定義される状態で連なった連弾状塗布筋欠点の数が、30本/m2以下であることを特徴とする積層熱可塑性樹脂フィルム。
    式1 10μm≦Dd≦35μm
    式2 30nm≦Dt≦5000nm
    式3 n≧2
    式4 t≧10mm
    Dd:核の長径
    Dt:核の最大高さ
    n:連弾状塗布筋欠点1mm当たりの、式1及び式2で定義される核の数
    t:連弾状塗布筋欠点の長さ
  2. 共重合ポリエステル樹脂とポリウレタン系樹脂とを含む樹脂成分の、共重合ポリエステル樹脂とポリウレタン系樹脂との質量比が7:3〜3:7である、請求項1記載の積層熱可塑性樹脂フィルム。
  3. 被覆層に含まれる粒子が酸化珪素からなる粒子であることを特徴とする請求項1又は2記載の積層熱可塑性樹脂フィルム。
  4. 熱可塑性樹脂フィルム基材中には実質的に粒子が含有されていないことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の積層熱可塑性樹脂フィルム。
  5. 共重合ポリエステル樹脂又は共重合ポリエステル樹脂とポリウレタン系樹脂とを含む樹脂成分、粒子、及び界面活性剤を含む塗布液を、走行する熱可塑性樹脂フィルムの片面または両面に塗布する塗布工程、塗布層を乾燥する乾燥工程、次いで少なくとも一軸方向に延伸する延伸工程、さらに延伸された塗布フィルムを熱固定処理する熱固定処理工程を含み、且つ、下記(1)〜(6)の条件を満足する積層熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
    (1)ノニオン系界面活性剤またはカチオン系界面活性剤を、塗布液に対し0.01〜0.18質量%配合させる。
    (2)共重合ポリエステル樹脂とポリウレタン系樹脂とを併用する場合に、共重合ポリエステル樹脂とポリウレタン系樹脂との配合比が、質量比で3:7〜7:3である。
    (3)塗工時のアプリケーターロールとフィルムのキス長さが1mm以上、5mm未満である。
    (4)被覆層の最終塗布量が0.005〜0.2g/m2である。
    (5)塗布液の塗布直後から乾燥工程の入口までのフィルムの通過時間が2秒未満である。
    (6)乾燥工程において、乾燥温度が120〜150℃であり、乾燥時間が0.1〜5秒間であり、乾燥風の風速が30m/秒以上である。
  6. 共重合ポリエステル樹脂又は共重合ポリエステル樹脂とポリウレタン系樹脂とを含む樹脂成分、粒子、及び界面活性剤を含む塗布液を、走行する熱可塑性樹脂フィルムの片面または両面に塗布する塗布工程、塗布層を乾燥する乾燥工程、次いで少なくとも一軸方向に延伸する延伸工程、さらに延伸された塗布フィルムを熱固定処理する熱固定処理工程を含み、且つ、下記(1)〜(6)の条件を満足する請求項1〜4記載の積層熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
    (1)ノニオン系界面活性剤またはカチオン系界面活性剤を、塗布液に対し0.01〜0.18質量%配合させる。
    (2)共重合ポリエステル樹脂とポリウレタン系樹脂とを併用する場合に、共重合ポリエステル樹脂とポリウレタン系樹脂との配合比が、質量比で3:7〜7:3である。
    (3)塗工時のアプリケーターロールとフィルムのキス長さが1mm以上、5mm未満である。
    (4)被覆層の最終塗布量が0.005〜0.2g/m2である。
    (5)塗布液の塗布直後から乾燥工程の入口までのフィルムの通過時間が2秒未満である。
    (6)乾燥工程において、乾燥温度が120〜150℃であり、乾燥時間が0.1〜5秒間であり、乾燥風の風速が30m/秒以上である。
  7. 条件(5)のフィルムの通過時間が1.5秒未満であり、条件(6)の乾燥温度が130〜150℃であり、乾燥時間が0.5〜3秒間である、請求項6記載の積層熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
  8. 請求項1〜4のいずれかに記載の熱可塑性樹脂フィルムを巻き取って得られる積層熱可塑性樹脂フィルムロール。

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