JP2009126094A

JP2009126094A - 積層フィルム

Info

Publication number: JP2009126094A
Application number: JP2007304700A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Watabe; 誉之渡部; Hiroshi Kusume; 博楠目; Atsushi Koyamamatsu; 淳小山松
Original assignee: Teijin DuPont Films Japan Ltd
Current assignee: Toyobo Film Solutions Ltd
Priority date: 2007-11-26
Filing date: 2007-11-26
Publication date: 2009-06-11
Anticipated expiration: 2027-11-26
Also published as: JP5080217B2

Abstract

【課題】高濃度で硫酸バリウム粒子を含有して高い反射率を備えながら、フィルム製造の際の溶融押出において急激な濾過圧上昇が発生することがなく、生産性の高い積層フィルムを提供する。
【解決手段】積層フィルム全体厚みの６０〜９５％を占め硫酸バリウム粒子２０〜８０重量％およびポリエステル２０〜８０重量％の組成物からなる反射層と、積層フィルム全体厚みの５〜４０％を占めポリエステルからなる支持層とから構成される総厚み１０〜５００μｍの積層フィルムであって、反射層に用いられる硫酸バリウム粒子を小粒径側から積算した５０％体積粒径（Ｄ５０）が１．０〜３．０μｍの範囲にあり、反射層に用いられる硫酸バリウム粒子を小粒径側から積算した９０％体積粒径（Ｄ９０）と１０％体積粒径（Ｄ１０）との比（Ｄ９０／Ｄ１０）が１０以下である、ことを特徴とする積層フィルム。
【選択図】なし

Description

本発明は積層フィルムに関し、詳しくは硫酸バリウム粒子を多量に含有するポリエステル組成物の反射層を備える積層フィルムに関する。

ポリエステルに硫酸バリウム粒子を含有させて白色のフィルムを得ることが知られている（特開２０００−３７８３５号公報、特開２００５−１２５７００号公報）。
フィルムを製造する際には、異物によるフィルム欠点を作らないために、溶融した原料組成物をフィルターで濾過することが行われるが、硫酸バリウム粒子をポリエステルに高濃度で添加した組成物では、急激な濾過圧上昇が発生する。濾過圧上昇が発生すると、溶融押出し時の吐出圧が変動し、場合によっては吐出自体ができなくなる。

特開２０００−３７８３５号公報特開２００５−１２５７００号公報特開２００４−５０４７９号公報

本発明は、高濃度で硫酸バリウム粒子を含有して高い反射率を備えながら、フィルム製造の際の溶融押出において急激な濾過圧上昇が発生することがなく、生産性の高い積層フィルムを提供することを目的とする。

すなわち本発明は、積層フィルム全体厚みの６０〜９５％を占め硫酸バリウム粒子２０〜８０重量％およびポリエステル２０〜８０重量％の組成物からなる反射層と、積層フィルム全体厚みの５〜４０％を占めポリエステルからなる支持層とから構成される総厚み１０〜５００μｍの積層フィルムであって、反射層に用いられる硫酸バリウム粒子を小粒径側から積算した５０％体積粒径（Ｄ５０）が１．０〜３．０μｍの範囲にあり、反射層に用いられる硫酸バリウム粒子を小粒径側から積算した９０％体積粒径（Ｄ９０）と１０％体積粒径（Ｄ１０）との比（Ｄ９０／Ｄ１０）が１０以下である、ことを特徴とする積層フィルムである。

本発明によれば、高濃度で硫酸バリウム粒子を含有して高い反射率を備えながら、フィルム製造の際の溶融押出において急激な濾過圧上昇が発生することがなく、生産性の高い積層フィルムを提供することができる。

以下、本発明を詳細に説明する。
［積層厚み］
本発明の積層フィルムは、反射層と支持層とからなる。反射層は積層フィルム全体厚みの６０〜９５％を占め、支持層は積層フィルム全体厚みの５〜４０％を占める。反射層が積層フィルムの全体厚みに占める割合が６０％未満であると、反射特性が劣り高い反射率を得ることができず、９５％を超えると製膜できない。

本発明の積層フィルムの総厚みは１０〜５００μｍ、好ましくは２５〜３４０μｍである。積層フィルムの総厚みが１０μｍ未満であると白色濃度が不足し、積層フィルムを光線を反射する部材として用いるときのハンドリング性が低下し、例えばバックライトユニットに組み込むときのハンドリグ性が低下する。他方、５００μｍを超えると、薄さが求められるバックライト用途において厚すぎて嫌われる。そもそも、５００μｍを超えるとフィルムが厚すぎて延伸できない。

［組成］
反射層は、硫酸バリウム粒子２０〜８０重量％およびポリエステル２０〜８０重量％の組成物からなる。硫酸バリウム粒子が２０重量％未満であると白色度および反射特性が不十分であり、８０重量％を超えると硫酸バリウム粒子が脱落しやすくなったりフィルムの製膜性が低下する。反射層の組成物における硫酸バリウム粒子の含有量は、好ましくは３０〜７０重量％、さらに好ましくは３５〜６５重量％、特に好ましくは４０〜６０重量％である。
支持層はポリエステルからなるが、例えば１５重量％以下、さらに例えば１０重量％以下の量で硫酸バリウム粒子を含んでもよい。

［ポリエステル］
本発明の積層フィルムを構成するポリエステルとしては、芳香族ポリエステルを用いることができ、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートを用いることができる。これらのポリエステルは、例えば３０モル％以下の割合で共重合成分を含んでもよい。ポリエチレンテレフタレートの共重合成分として、例えばナフタレンジカルボン酸を挙げることができ、ポリエチレンナフタレンジカルボキシレートの共重合成分として、例えばテレフタル酸を挙げることができる。ポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレンナフタレートに共通する共重合成分として、例えばイソフタル酸を挙げることができる。

［硫酸バリウム粒子］
次に、本発明における硫酸バリウム粒子を説明する。なお、硫酸バリウム粒子は、個々の粒子としてではなく、特定の粒度分布を示す粒子の集合体として、ポリエステルに配合されるので、硫酸バリウム粒子を「硫酸バリウム粒子の集合体」ということがある。「集合体」は粒子の集合を意味し、凝集体の意味ではない。

［５０％体積粒径］
本発明の積層フィルムで反射層に用いられる硫酸バリウム粒子の集合体は、小粒径側から積算した５０％体積粒径（Ｄ５０）が１．０〜３．０μｍ、好ましくは１．２〜２．５μｍ、さらに好ましくは１．４〜２．２μｍである集合体である。５０％体積粒径（Ｄ５０）は、レーザー散乱測定法により測定された粒度分布から算出する。５０％体積粒径が１．０μｍ未満であると、フィルムの製造にダイに押し出す前のフィルターで凝集して生産性が低下し、また積層フィルムの白色度や反射特性が損なわれる。他方、３．０μｍを超えると、フィルターの昇圧が早くなって生産性が低下し、またフィルムの反射特性も劣ったものとなる。

［９０％体積粒径／１０％体積粒径］
本発明の積層フィルムで反射層に用いられる硫酸バリウム粒子の集合体は、小粒径側から積算した９０％体積粒径（Ｄ９０）と１０％体積粒径（Ｄ１０）との比（Ｄ９０／Ｄ１０）が１０以下、好ましくは９以下、さらに好ましくは７以下である集合体である。Ｄ９０／Ｄ１０が１０を超えると、フィルターを目詰まりさせる粗大粒子の割合が増え、濾過圧上昇の抑制効果が得られない。Ｄ９０／Ｄ１０の下限は特に制限されないが、風力分級などで極めて狭い粒径範囲の粒子だけを取り出したとしても、通常２程度である。

［粒径０．５μｍ以下の粒子の量］
本発明の積層フィルムに用いる硫酸バリウム粒子の集合体は、粒径０．５μｍ以下の粒子が全粒子に占める割合が、好ましくは８体積％以下、さらに好ましくは６体積％以下、特に好ましくは５体積％以下である。この割合はレーザー散乱測定法により測定された粒度分布から算出する。

粒径０．５μｍ以下の粒子が全粒子に占める割合が、８体積％を超えるとフィルムの製造時にフィルターでの濾過圧の上昇を招き、フィルター交換を要することになり生産性が劣る。他方、粒径０．５μｍ以下の粒子が全粒子に占める割合の下限は任意であるが、風力分級などで極めて狭い粒径範囲の粒子だけを取り出したとしても１体積％程度である。

［粒径３．０μｍを超える硫酸バリウム粒子の量］
本発明の積層フィルムに用いる硫酸バリウム粒子の集合体は、粗大粒子によるフィルム欠点の発生や押出時の濾過圧上昇を抑制する観点から、粒径３．０μｍを越える硫酸バリウム粒子の量が、全粒子の体積を基準として３０体積％以下であることが好ましく、１５体積％以下であることがさらに好ましい。

これらの条件を満足する硫酸バリウム粒子の集合体は、例えば後述の風力分級を行い、小粒径の硫酸バリウム粒子および小粒径となりやすい硫酸バリウム粒子を取り除くことで得ることができる。

［製造方法］
本発明の積層フィルムは、溶融押出成形によって未延伸シートを得、これを延伸して得ることができる。溶融押出成形に供する原料の硫酸バリウム粒子として、小粒径側から積算した５０％体積粒径（Ｄ５０）が１．０〜３．０μｍの範囲にあり、反射層に用いられる硫酸バリウム粒子を小粒径側から積算した９０％体積粒径（Ｄ９０）と１０％体積粒径（Ｄ１０）との比（Ｄ９０／Ｄ１０）が１０以下である硫酸バリウム粒子の集合体を用いるのであるが、この硫酸バリウム粒子の集合体は、通常の硫酸バリウム粒子に風力分級を施して小粒径の粒子を取り除くことで得ることができる。

なお、この硫酸バリウム粒子の集合体は、通常の市販されている硫酸バリウム粒子をそのまま用いたり、単にフィルターによって小粒径のものを取り除くだけでは、得ることができない。

風力分級に供する硫酸バリウム粒子は、沈殿法により好ましく製造することができる。具体的には、例えばクンストストッフ−ジャーナル（Ｋｕｎｓｔｓｔｏｆｆ−Ｊｏｕｒｎａｌ）８、Ｎｏ．１０、３０−３６頁、またはＮｏ．１１、３１−３６頁に記載される方法で、バリウム塩と硫酸塩または硫酸から製造することができる。平均粒径は反応条件により制御することができる。この沈降性硫酸バリウムとしては、例えば堺化学製沈降性硫酸バリウム＃１００、＃３００、ＳＳ−５０、Ｂ−５５を用いることができる。

なお、風力分級の条件は、用いる装置によって異なり、一般的に特定することはできないが、本発明で規定される粒度分布になるように適宜調整すればよく、風力分級処理装置の風力を調整したり、分級処理を繰り返すことによってより、進めることができる。

硫酸バリウム粒子の集合体のポリエステルへの添加は、ポリエステルの重合段階で行ってもよく、ポリエステルを重合した後で溶融混練する際に添加してもよい。
高濃度で硫酸バリウム粒子の集合体をポリエステルに添加するために、重合反応への影響を無くし、重合反応容器の汚染を防ぐなどの観点から、ポリエステルを重合したあと後で溶融混練する際に添加することが好ましい。

例えば、硫酸バリウム粒子の集合体を粉体の状態で供給する場合、原料であるポリエステル用の押出機と当該押出機に定量的に粉体供給できる供給装置を兼ね備える溶融混錬押出機を用意し、これにポリエステルと硫酸バリウム粒子の集合体とを供給して溶融混錬し、押出し、冷却すればよい。

押出機は、均一な混錬が可能で粒子の分散に効果的な二軸タイプが好ましく、例えばニーディングディスクおよび逆ねじの混錬用エレメントを配したスクリュー構成を有するベント式二軸混錬押出機を用いることができる。

溶融混練したポリエステル組成物は、フィードブロックを用いた同時多層押出法により、積層未延伸シートを製造し、これを製膜方向もしくは幅方向、好ましくはその両方向に延伸し、必要に応じて熱固定処理い、フィルムとすることができる。

製膜方向の延伸としては、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。延伸温度は、好ましくはポリエステルのガラス転移点（Ｔｇ）以上の温度、さらに好ましくはＴｇ〜Ｔｇ＋７０℃の温度である。延伸倍率は、用途の要求特性にもよるが、製膜方向、幅方向とも、好ましくは２．５〜４．０倍、さらに好ましくは２．８〜３．９倍である。

以下、実施例により本発明をさらに説明する。特性の測定および評価は、下記のとおり行った。

（１）極限粘度数（ＩＶ）
ポリエステル０．６ｇをオルトクロロフェノール５０ｍｌ中に、加熱溶解した後、一旦冷却させ、その溶液をオストワルド式粘度管を用いて３５℃の温度条件で測定した溶液粘度から算出した。

（２）硫酸バリウム粒子の集合体の粒度分布
粒度分布は、超音波発信器を有するフローセル方式供給装置（多機能サンプラーＳＡＬＤ−ＭＳ７０）を有する島津製作所製レーザー散乱式粒度分布測定装置ＳＡＬＤ−７０００を使用して測定した。
粒子は測定前にエチレングリコール中に分散するが、この分散は硫酸バリウム粒子の粉体を５重量％スラリー濃度相当になるよう計量して家庭用ミキサーＮａｔｉｏｎａｌＭＸＶ２５３型料理用ミキサーにて１０分間攪拌し、常温まで冷却することで行った。測定対象の硫酸バリウム粒子を含有するエチレングリコール分散液をフローセル方式供給装置に供給し、この供給装置中で脱泡のために３０秒間超音波処理（超音波処理の強度は超音波処理装置のつまみを、ＭＡＸ値を示す位置から６０％の位置）してから粒度分布の測定を行った。粒度分布の測定結果から小粒径から積算した粒径０．５μｍ以下の粒子の量（体積分率）、粒径３．０μｍを超える粒子の量（体積分率）、１０％体積粒径（Ｄ１０）、５０％体積粒径（Ｄ５０）、９０％体積粒径（Ｄ９０）を求めた。なお、この測定で超音波処理を試料に施しているが、これは脱泡のためであり、この程度の超音波処理では粒子の状態は変わらない。

（３）硫酸バリウム粒子の平均粒径
上記Ｄ９０同様に、島津製作所製レーザー散乱式粒度分布測定装置ＳＡＬＤ−７０００を使用して測定した。粒度分布測定結果より５０％体積粒径（Ｄ５０）の値を平均粒子径とした。

（４）濾過性評価
硫酸バリウム粒子の集合体を含有するポリエステル組成物をペレットの状態で、吐出部に２０００メッシュの金網フィルターを取り付けた（株）東洋精機製作所製小型二軸押出機（ラボプラストミル:二軸スクリュウフルフライト２Ｄ２５Ｓ型）に３００℃にて２Ｋｇ／Ｈｒの流速で供給し、フィルター圧力の変化を測定した。そして、下記式より濾過圧上昇度（△Ｐ値）を算出した。
△Ｐ＝Ｐ_６０−Ｐ_１５
（ここでＰ_１５はテスト開始１５分後のフィルター圧力（ＭＰａ）を、Ｐ_６０はテスト開始６０分後のフィルター圧力（ＭＰａ）をそれぞれ示す。）

（５）フィルム製膜性評価
安定に製膜できるかどうか、下記基準で評価した。
○：１時間以上安定に製膜できる。
×：１時間以内に切断や、フィルター昇圧が発生し、安定に製膜できない。

（６）ポリエステルの製造
テレフタル酸ジメチル８９部およびイソフタル酸ジメチル１１部とエチレングリコール７０部の混合物に、テトラ−ｎ−ブチルチタネート（Ｔｉ元素として０．００２５部）を加圧反応が可能なＳＵＳ製容器に仕込み、０．０７ＭＰａの加圧を行い１４０℃から２４０℃に昇温しながらエステル交換反応させた後常圧に戻し、リン酸トリメチル０．００８７部を添加し、エステル交換反応を終了させた。
その後重合触媒として酸化ゲルマニウム０．０２１部を加え、混合物を重合容器に移し、常法にて高真空のもと重縮合反応を行い、最終内温が２９０℃まで昇温し反応を終了させ、極限粘度０．７１、融点が２２６℃のポリエステルを得た。

（７）硫酸バリウム粒子の用意
沈降法により製造された平均粒径１．９２μｍの硫酸バリウム粒子を用意した。

［実施例１］
用意した硫酸バリウム粒子を株式会社セイシン企業製気流分級機クラッシールＮ−２０型機にて回転数３０００ｒｐｍ、処理速度２０Ｋｇ／Ｈｒにて風力分級処理し、粗粉と微粉に分級して微粉を除去した。このときの粗粉の収率は７０重量％であった。この粗粉を硫酸バリウム粒子の集合体として用いた。硫酸バリウム粒子の集合体の状態は表１に示すとおりであった。

この硫酸バリウム粒子の集合体とポリエステルとを、神戸製鋼所製混錬押出機ＮＥＸＴ−６０型機に、それぞれ定量性を持つフィーダーより連続供給し、６００回転／分、樹脂温度３１０℃にて混錬し、続いて押出機にて２５０℃にてストランド状に押し出し、これをカッティングして、極限粘度数（ＩＶ）０．５５ｄｌ／ｇ、硫酸バリウム粒子濃度４４重量％のポリエステル組成物からなるペレットＡ１を得た。このときのペレットの生産能力（速度）は１２０Ｋｇ／Ｈｒとした。
得られたペレットＡ１を１４０℃で４時間乾燥した後、濾過性評価を行ったところ、濾過圧上昇度（△Ｐ）は０．５４ＭＰａであった。このペレットＡ１を用いてフィルムを製膜した結果を表２に示す。

［実施例２］
実施例１の風力分級処理において、実施例１と同様の条件にて風力分級を２回繰り返し、粗粉と微粉に分級して微粉を除去した。このときの粗粉の収率は２回の風力分級を行った後の時点で３０重量％であった。この粗粉を硫酸バリウム粒子の集合体として用い、実施例１と同様にしてポリエステル組成物のペレットＡ２を製造した。なお、硫酸バリウム粒子の集合体の状態は表１に示すとおりであった。
得られたペレットＡ２を１４０℃で４時間乾燥した後、濾過性評価を行ったところ、濾過圧上昇度（△Ｐ）は０．３５ＭＰａであった。このペレットＡ２を用いてフィルムを製膜した結果を表２に示す。

［比較例１］
実施例１において、風力分級後の粗粉に工業用の超音波発生器で超音波処理を１０分間行うことで硫酸バリウム粒子をさらに解砕し、粗粉と微粉に分級して微粉を除去した。このときの粗粉の収率は５０重量％であった。この粗粉を硫酸バリウム粒子の集合体として用い、硫酸バリウム粒子濃度６重量％のポリエステル組成物からなるペレットＢ１を製造した。なお、硫酸バリウム粒子の集合体の状態は表１に示すとおりであった。
得られたペレットＢ１を１４０℃で４時間乾燥した後、濾過性評価を行ったところ、濾過圧上昇度（△Ｐ）は３．８ＭＰａであった。さらに、このペレットＢ１を用いてフィルムを製膜した。製膜性の評価結果を表２に示す。

［比較例２］
実施例２において、風力分級後の粗粉に工業用の超音波発生器で超音波処理を１０分間行うことで硫酸バリウム粒子をさらに解砕し、粗粉と微粉に分級して微粉を除去した。このときの粗粉の収率は５０重量％であった。この粗粉を硫酸バリウム粒子の集合体として用い、硫酸バリウム粒子濃度６重量％のポリエステル組成物からなるペレットＢ２を得た。硫酸バリウム粒子の集合体の状態は表１に示すとおりであった。
得られたペレットＢ２を１４０℃で４時間乾燥した後、濾過性評価を行ったところ、濾過圧上昇度（△Ｐ）は５ＭＰａを超えた。さらに、このペレットＢ１を用いてフィルムを製膜した。製膜性の評価結果を表２に示す。

本発明の積層フィルムは、光反射のために面光源に組み込まれる板状材として好ましく用いることができる。例えば、液晶表示装置におけるエッジ型バックライトの反射板、直下型バックライトの面光源の反射板、および冷陰極管の周囲のランプリフレクター等の用途に好ましく用いることができる。

Claims

積層フィルム全体厚みの６０〜９５％を占め硫酸バリウム粒子２０〜８０重量％およびポリエステル２０〜８０重量％の組成物からなる反射層と、積層フィルム全体厚みの５〜４０％を占めポリエステルからなる支持層とから構成される総厚み１０〜５００μｍの積層フィルムであって、反射層に用いられる硫酸バリウム粒子を小粒径側から積算した５０％体積粒径（Ｄ５０）が１．０〜３．０μｍの範囲にあり、反射層に用いられる硫酸バリウム粒子を小粒径側から積算した９０％体積粒径（Ｄ９０）と１０％体積粒径（Ｄ１０）との比（Ｄ９０／Ｄ１０）が１０以下である、ことを特徴とする積層フィルム。
光線を反射する用途に用いられる請求項１記載の積層フィルム。