JP2010064285A - 横一軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば偏光膜の保護フィルムとして好適に利用することのできる、低リターデーションでかつフィルム巾方向におけるリターデーションのばらつきが少ない、横一軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法を提供する。
【解決手段】フィルム横方向に一軸延伸するポリエステルフィルムの製造において、横方向に一軸延伸した後に、（融点−２０）〜融点（℃）の温度範囲で熱固定することを特徴とする横一軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、偏光膜保護フィルム、すなわち、偏光膜に積層することにより、偏光膜の表面を保護するために使用されるフィルムに好適に使用されるポリエステルフィルムの製造方法に関するものである。

液晶ディスプレイに使用される偏光板は、一般的に、保護フィルム／偏光膜／保護フィルムまたは保護フィルム／偏光膜／位相差フィルムの構成からなり、従来偏光膜の保護フィルムとして、その高い透明性や光学等方性などの特徴からＴＡＣフィルムが多く使用されてきた。しかしながら、ＴＡＣフィルムは溶液流延法により製膜されているため、耐薬品性、耐擦傷性などの点で十分とは言えない上に、近年液晶ディスプレイの大型化が進むにしたがって、ＴＡＣフィルムの耐熱性、機械的強度のディスプレイ面内でのばらつきが問題になっている。また、液晶ディスプレイの需要が著しく伸びている中でＴＡＣフィルムの供給は不足しがちな状態が続いており、今後の安定供給が懸念されている。

上記のような問題に対して、シクロオレフィンポリマー等の他の素材でＴＡＣフィルムを代替する検討も多く行われている。しかしながら、他素材は汎用樹脂ではないため、コストが高いという問題がある。一方、二軸配向ポリエステルフィルムは汎用樹脂を使用しているため、コスト面での問題はないが、リターデーションが大きく、また巾方向でのリターデーションのばらつきも大きいために、偏光膜保護フィルムとしては適していない。また、無延伸ポリエステルフィルムではリターデーションは小さいが、厚さを１００μｍ未満とするのが困難であり、近年液晶ディスプレイの薄型化が進む中で偏光板の厚さが厚くなることは好ましくない。二軸配向ポリエステルフィルムにおいては、その製膜工程において熱処理温度を上げてポリエステルを溶かしてリターデーションを下げる方法が知られているが、当該方法では巾方向のリターデーションのばらつきが大きくなる。
特開平６−５１１１７公報 特開２００６−２２７０９０号公報

本発明は、上記実状に鑑みなされたものであって、その解決課題は、例えば偏光膜の保護フィルムとして好適に利用することのできる、低リターデーションでかつフィルム巾方向におけるリターデーションのばらつきが少ない、横一軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法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、特定のフィルムの製造方法によれば、上記課題が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、フィルム横方向に一軸延伸するポリエステルフィルムの製造において、横方向に一軸延伸した後に、（融点−２０）〜融点（℃）の温度範囲で熱固定することを特徴とする横一軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法に存する。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明でいうポリエステルフィルムとは、いわゆる押出法により押出口金から溶融押出されたシートを延伸したフィルムである。

本発明におけるフィルムを構成するポリエステルとは、ジカルボン酸とジオールとから、あるいはヒドロキシカルボン酸から重縮合によって得られるエステル基を含むポリマーを指す。ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸等を、ジオールとしては、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、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、ポリエチレングリコール等を、ヒドロキシカルボン酸としては、ｐ−ヒドロキシ安息香酸、６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸等をそれぞれ例示することができる。

かかるポリマーの代表的なものとして、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレン−２，６−ナフタレート等が例示される。

本発明におけるポリエステルフィルムには、取り扱いを容易にするために、透明性を損なわない条件で粒子を含有させてもよい。本発明で用いる粒子の例としては、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、シリカ、カオリン、タルク、二酸化チタン、アルミナ、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、硫化モリブデン等の無機粒子や、架橋高分子粒子、シュウ酸カルシウム等の有機粒子を挙げることができる。また粒子を添加する方法としては、原料とするポリエステル中に粒子を含有させて添加する方法、押出機に直接添加する方法等を挙げることができ、このうちいずれか一方の方法を採用してもよく、２つの方法を併用してもよい。

用いる粒子の粒径は、通常０．０５〜５.０μｍ、好ましくは０．１〜４.０μｍである。平均粒径が５．０μｍより大きいとフィルムのヘーズが大きくなり、フィルムの透明性が低下することがある。平均粒径が０．１μｍより小さいと表面粗度が小さくなりすぎてフィルムの取り扱いが困難になる場合がある。粒子含有量は、ポリエステルに対し、通常０．００１〜３０．０重量％であり、好ましくは０．０１〜１０．０重量％である。粒子含有量が多いとヘーズが大きくなり、内容物の視認性が低下することがあり、粒子含有量が少ないとフィルムの取り扱いが困難になる場合がある。

ポリエステルに粒子を添加する方法としては、特に限定されるものではなく、従来公知の方法を採用しうる。例えば、ポリエステルを製造する任意の段階において添加することができるが、好ましくはエステル化の段階、もしくはエステル交換反応終了後、重縮合反応を進めてもよい。また、ベント付き混錬押出機を用い、エチレングリコールまたは水などに分散させた粒子のスラリーとポリエステル原料とをブレンドする方法、または、混錬押出機を用い、乾燥させた粒子とポリエステル原料とをブレンドする方法などによって行われる。

本発明では、必要に応じて上記粒子の他にも添加剤を加えてもよい。このような添加剤としては、例えば、安定剤、潤滑剤、架橋剤、ブロッキング防止剤、酸化防止剤、染料、顔料、紫外線吸収剤などが挙げられる。

本発明においては、ポリエステルフィルムを横一軸延伸により製造する。横一軸延伸することで、リターデーションの巾方向のバラツキを低減することが可能になる。

本発明における横一軸延伸フィルムの製造方法として、ポリエステル樹脂を溶融して連続的に押し出した後、急冷して得た未延伸シートをテンター式延伸装置で延伸する方法が知られている。テンター式延伸装置は一般的に予熱ゾーン、延伸ゾーン、熱固定ゾーン、冷却ゾーンの各ゾーンからなり、上記の未延伸シートの両端部をクリップで把持してシートをテンター式延伸装置に導き、横方向に延伸することで横一軸延伸フィルムを得る。

本発明においては、テンター式延伸装置の熱固定ゾーンにおいて、原料とするポリエステルの（融点−２０）〜融点（℃）の温度範囲で熱固定する。上記温度で熱固定することによって、ポリエステルの部分融解が進み、フィルムのリターデーションを低減することができる。熱固定温度が（融点−２０）℃以下であると、ポリエステルの融解が進まず、リターデーションの低減が不十分となる。熱固定温度が融点を超えると、ポリエステルの融解が進行してテンター式延伸装置のクリップにフィルムが融着して生産性の低下につながるので好ましくない。

本発明のポリエステルフィルムのフィルム厚さは通常３５〜７５μｍ、好ましくは３５〜５０μｍである。

塗布層はフィルムの片面に設けられていても、両面に設けられていてもよく、また、塗布層には、帯電防止剤、消泡剤、塗布性改良剤、増粘剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、発泡剤、染料、顔料などを含有していてもよい。

塗布剤の塗布方法としては、例えば、原崎勇次著、槙書店、１９７９年発行、「コーティング方式」に示されるような、リバースロールコーター、グラビアコーター、ロッドコーター、エアドクターコーターまたはこれら以外の塗布装置を使用することができる。

なお、塗布剤のフィルムへの塗布性や接着性を改良するため、塗布前にフィルムに化学処理や放電処理を施してもよい。また、表面特性をさらに改良するため、塗布層形成後に放電処理を施してもよい。

塗布層の厚みは、最終的な乾燥厚さとして、通常０．０２〜０．５μｍ、好ましくは０．０３〜０．３μｍの範囲である。塗布層の厚さが０．０２μｍ未満の場合は、本発明の効果が十分に発揮されない恐れがある。塗布層の厚さが０．５μｍを超える場合は、フィルムが相互に固着しやすくなったり、特にフィルムの高強度化のために塗布処理フィルムを再延伸する場合は、工程中のロールに粘着しやすくなったりする傾向がある。上記の固着の問題は、特にフィルムの両面に同一の塗布層を形成する場合に顕著に現れる。

なお必要に応じてフィルムの製造後にコートするオフラインコートと呼ばれる方法でコートしてもよい。また片面、両面は問わない。コーティングの材料としては、オフラインコートの場合は水系および／または溶剤系いずれでもよい。

本発明によれば、例えば偏光膜の保護フィルムとして好適に利用することのできる、低リターデーションでかつフィルム巾方向におけるリターデーションのばらつきが少ない、横一軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法を提供することができ、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、種々の諸物性、特性は以下のように測定、または定義されたものである。実施例中、「％」は「重量％」を意味する。

（１）融点の測定
ＮＥＴＺＳＣＨ社製のＤＳＣ２０４Ｆを用い、１６℃／分の昇温速度で得られた結晶融解による吸熱ピーク温度を融点とした。

（２）リターデーション（Ｒｅ）の測定
大塚電子株式会社製、セルギャップ検査装置ＲＥＴＳ−１１００Ａを用い、フィルム幅方向について、２ｃｍ間隔でリターデーションを測定した。測定値の平均値をリターデーションの値とした。また、幅方向のリターデーションの標準偏差をフィルムの幅方向におけるリターデーションの標準偏差の値とした。なお、リターデーションの測定には光干渉法を用い、アパーチャ径５ｍｍとし２３℃で行った。

（３）生産性
下記基準でフィルムの生産性を評価した。
○：フィルムのクリップへの粘着がなく、生産性が良好であった
×：フィルムがクリップに粘着し、生産性が大幅に低下した

（４）偏光膜保護フィルムとしての適性
偏光膜の片側に本発明のポリエステルフィルムを貼り付けて偏光板とし、作成した偏光板をポリエステルフィルムが液晶に近い側になるように液晶ディスプレイに組み込んで、以下の点について評価を行った。

・画像の色調
○：画像本来の色調である
△：画像本来の色調とは少し異なるが、実用上、問題ないレベル
×：画像本来の色調とは異なる

・画像の色調のばらつき
○：画像の色調のばらつきがない
△：画像の色調のばらつきが少しあるが、実用上、問題ないレベル
×：画像が色調のばらつきが大きい

（５）総合評価
下記判定基準により、総合評価を行った。
○：リターデーションが２０００ｎｍ以下、フィルムの幅方向におけるリターデーションの標準偏差が２００ｎｍ以下であり、画像の色調、画像の色調のばらつきがすべて○である
△：画像の色調、画像の色調のばらつき、画像の鮮明さのいずれかが△である
×：画像の色調、画像の色調のばらつき、画像の鮮明さのいずれかが×である

実施例１：
（ポリエステルチップの製造法）
（ポリエステルＡの製造方法）
ジメチルテレフタレート１００部、エチレングリコール７０部、および酢酸カルシウム一水塩０．０７部を反応器にとり、加熱昇温すると共にメタノール留去させエステル交換反応を行い、反応開始後、約４時間半を要して２３０℃に昇温し、実質的にエステル交換反応を終了した。次に燐酸０．０４部および三酸化アンチモン０．０３５部を添加し、常法に従って重合した。すなわち、反応温度を徐々に上げて、最終的に２８０℃とし、一方、圧力は徐々に減じて、最終的に０．０５ｍｍＨｇとした。４時間後、反応を終了し、常法に従い、チップ化してポリエステル（Ａ）を得た。得られたポリエステルチップの溶液粘度（ＩＶ）は０．６６、融点は２５５℃であった。

（ポリエステルＢの製造方法）
上記ポリエステル（Ａ）を製造する際、平均粒径２μｍの非晶質シリカを１０００ｐｐｍ添加し、融点２５５℃のポリエステル（Ｂ）を作成した。

（ポリエステルフィルムの製造）
上記ポリエステル（Ａ）、（Ｂ）を９０％，１０％の割合で配合した混合原料をＡ層の原料とし、ポリエステル（Ａ）をＢ層の原料として、２台のベント式二軸押出機に各々を供給し、それぞれ２８５℃で溶融し、Ａ層を最外層（表層）、Ｂ層を中間層とする２種３層（Ａ／Ｂ／Ａ）の層構成で共押出して、冷却したキャスティングドラム上に押出し冷却固化させて無配向シートを得た。次いで、テンター内で予熱工程を経て９０℃で３．０倍、横延伸、２３８℃で１０秒間の熱固定を行い、厚さ４０μｍのポリエステルフィルムを得た。

実施例２：
実施例１において、熱固定温度を２５０℃とする以外は実施例１と同様にしてポリエステルフィルムを得た。

比較例１：
実施例１において、縦倍率を３．５倍、横倍率を４．０倍として４０μｍの逐次二軸延伸フィルムを得る以外は実施例１と同様にしてポリエステルフィルムを得た。

比較例２：
実施例１において、熱固定温度を２２０℃とする以外は実施例１と同様にしてポリエステルフィルムを得た。

比較例３：
実施例１において、熱固定温度を２７０℃とする以外は実施例１と同様にしてポリエステルフィルムを得た。

以上、得られた結果をまとめて下記表１に示す。

本発明の製造方法により得られるフィルムは、例えば、偏光膜の保護フィルムとして好適に利用することができる。

Claims (1)

1. フィルム横方向に一軸延伸するポリエステルフィルムの製造において、横方向に一軸延伸した後に、（融点−２０）〜融点（℃）の温度範囲で熱固定することを特徴とする横一軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法。