JP2010253831A

JP2010253831A - 光学用フィルムのフィルムロール

Info

Publication number: JP2010253831A
Application number: JP2009107768A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Tsuji; 弘晃辻; Taro Oya; 太郎大宅; Koji Kubo; 耕司久保
Original assignee: Teijin DuPont Films Japan Ltd
Current assignee: Toyobo Film Solutions Ltd
Priority date: 2009-04-27
Filing date: 2009-04-27
Publication date: 2010-11-11

Abstract

【課題】フィルムロール上の位置による熱収縮率の相違が少ない光学用フィルムのフィルムロールを提供する。
【解決手段】ポリエチレンテレフタレートからなる厚み３５〜２５０μｍの二軸延伸フィルムである光学用フィルムのフィルムロールであって、フィルムロール上の配向角の最大値が３０〜５０°、フィルムロールの端から巾方向に４０ｃｍごとに測定点を設けたときの各測定点での１５０℃３０分間常圧放置時の巾方向熱収縮率の最大値ＴＤ_ＭＡＸと最小値ＴＤ_ＭＩＮとの差が０．１％以下かつ同条件での縦方向熱収縮率の最大値ＭＤ_ＭＡＸと最小値ＭＤ_ＭＩＮとの差が０．１％以下であることを特徴とする、光学用フィルムのフィルムロール。
【選択図】なし

Description

本発明は光学用フィルムのフィルムロールに関する。

光学用フィルムはその表面にハードコート層を設けて用いられることが多い。このハードコートを設ける工程では、フィルムが１００℃を超える高温に曝されるため、熱により収縮する。この収縮が均一でないと、フィルムの平坦性が失われて巻取り性が低下する。

特開２００６−１８１９９６号公報

本発明は、フィルムロール上の位置による熱収縮率の相違が少ない光学用フィルムのフィルムロールを提供することを課題とする。

すなわち本発明は、ポリエチレンテレフタレートからなる厚み３５〜２５０μｍの二軸延伸フィルムである光学用フィルムのフィルムロールであって、フィルムロール上の配向角の最大値が３０〜５０°、フィルムロールの端から巾方向に４０ｃｍごとに測定点を設けたときの各測定点での１５０℃３０分間常圧放置時の巾方向熱収縮率の最大値ＴＤ_ＭＡＸと最小値ＴＤ_ＭＩＮとの差が０．１％以下かつ同条件での縦方向熱収縮率の最大値ＭＤ_ＭＡＸと最小値ＭＤ_ＭＩＮとの差が０．１％以下であることを特徴とする、光学用フィルムのフィルムロールである。

本発明によれば、フィルムロール上の位置による熱収縮率の相違が少ない光学用フィルムのフィルムロールを提供することができる。

実施例および比較例における延伸区間を表わす。

以下、本発明を詳細に説明する。
［二軸延伸フィルム］
本発明における二軸延伸フィルムは、ポリエチレンテレフタレートからなる、厚み３５〜２５０μｍ、好ましくは７０〜２２５μｍの二軸延伸フィルムである。厚みが３５μｍ未満であると機械的強度が不足し、厚みが２５０μｍを超えると光学用に適した高い透明性を得ることが難しくなり、取り扱い性が低下する。

本発明におけるポリエチレンテレフタレートは、ポリエステルの全繰返し単位を基準にエチレンテレフタレート単位を９５モル％以上、好ましくは９８モル％以上の繰り返し単位とするポリエステルであり、共重合ポリエチレンテレフタレートを含む概念である。

二軸延伸フィルムのポリエチレンテレフタレートが、共重合ポリエチレンテレフタレートである場合、共重合成分として、例えばイソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ジエチレングリコールを用いることができる。
本発明において最も好ましいポリエチレンテレフタレートは、ポリエチレンテレフタレートホモポリマーである。

［配向角の最大値］
本発明における光学用フィルムのフィルムロールは、フィルムロール上の配向角の最大値が３０〜５０°である。換言すれば、フィルムの巾方向を基準方向０°としたときに、フィルムの配向が基準方向となす角の最大値が３０〜５０°である。配向角がこの範囲にないと光学用に適さない、傷の多いフィルムとなる。本発明の光学用フィルムのフィルムロールを製造するためには、光学用途に適するように、フィルムにキズをつけることなくフィルムを製造することが必要であり、そのためには未延伸フィルムを同時二軸延伸法で延伸して製造するする必要がある。同時二軸延伸法で得られる延伸フィルムは、逐次二軸延伸法で得られる延伸フィルムに比べて配向角が高く、全巾方向における配向角の最大値が３０〜５０°を示す。

［熱特性］
本発明における光学用フィルムは、フィルムロールの端から巾方向に４０ｃｍごとに測定点を設けたときの各測定点での１５０℃３０分間常圧放置時の幅方向熱収縮率の最大値ＴＤ_ＭＡＸと最小値ＴＤ_ＭＩＮとの差が０．１％以下、かつ同条件での縦方向熱収縮率の最大値ＭＤ_ＭＡＸと最小値ＭＤ_ＭＩＮとの差が０．１％以下である。

光学用フィルムは、そのうえにハードコートなどの加工層を設けて使用される。これらの加工層を設ける工程で、フィルムは７０〜１５０℃の温度に曝され、その後、巻き取られる。ＴＤ_ＭＡＸとＴＤ_ＭＩＮとの差およびＭＤ_ＭＡＸとＭＤ_ＭＩＮとの差について、上記の条件を満たさないフィルムであると、加工層を設ける工程でフィルムに熱に曝されたときに、フィルムの各方向での収縮が異なり、その結果、ロール状にまきとったときに、フィルムロールの形状が悪くなり、フィルムを再びフィルムロールから繰り出したときに、フィルムの平面性が損なわれ、最終製品が撓んでしまう。

［塗布層］
本発明における光学用フィルムは、その少なくとも片面に、厚み５０〜１００ｎｍの塗布層を備えることが好ましい。この塗布層があることによって、光学用フィルムのうえに設けられるハードコート層等の機能層との接着性や耐電防止性の機能を光学用フィルムに付与することができる。厚みが５０ｎｍ未満であると接着性や耐電防止性の機能が不十分となり、１００ｎｍを超えるとフィルムの透明性が低下して光学用に適さない。

［製造方法］
本発明の光学用フィルムのフィルロールは、縦方向の延伸倍率と巾方向の延伸倍率との差が小さい条件で二軸方向に延伸する必要があり、この延伸を同時二軸延伸法で行う。本発明のフィルムロールは、例えば、以下の方法で得ることができる。

ポリエチレンテレフタレートを、Ｔｍ＋１０℃ないしＴｍ＋３０℃（ただし、Ｔｍはポリエチレンテレフタレートの融点）の温度で溶融し、押出して未延伸フィルムとし、該未延伸フィルムを同時に二軸方向にＴｇないしＴｇ＋１０℃の温度（ただし、Ｔｇはポリエチレンテレフタレートのガラス転移温度）で縦方向に３．０〜３．５倍、巾方向に３．５〜３．８倍で延伸することで二軸延伸フィルムとする。このようにして得られたフィルムを（Ｔｇ＋６０）〜Ｔｍの温度で１〜６０秒間、熱固定し、熱弛緩する。

最大値ＴＤ_ＭＡＸと最小値ＴＤ_ＭＩＮとの差が０．１％以下かつ同条件での縦方向熱収縮率の最大値ＭＤ_ＭＡＸと最小値ＭＤ_ＭＩＮとの差が０．１％以下とするためには、巾方向の延伸倍率が縦方向の延伸倍率よりも高い条件で、延伸開始点で縦方向と巾方向が同時に延伸開始され、延伸終了点でも縦方向と巾方向の延伸が同時に延伸終了するように延伸すること、熱弛緩における縦弛緩率を横弛緩率に近い率まで高くすること、が有効である。

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。また、本発明における評価は次に示す方法で行った。なお、縦方向はフィルム延伸時の機械軸方向であり、巾方向はこれに直交する方向である。

（１）延伸倍率
同時二軸円延伸法で延伸するため、延伸倍率は以下のように定義される。
縦延伸倍率＝テンター内縦延伸ゾーン出口でのクリップ速度／テンター内縦延伸ゾーン入口でのクリップ速度
巾延伸倍率＝テンター内巾方向延伸ゾーン出口でのフィルム巾／テンター内巾方向延伸ゾーンの入口でのフィルム巾

（２）延伸区間
表の延伸区間（１）、（２）、（３）は、図１に表わされる位置である。図１においてフィルムは左から右に移動する。

（３）配向角
フィルムロールの全巾（ＴＤ方向）を１０ｃｍごとに、一辺がＴＤ方向の軸と並行に、他の一辺がＴＤ方向の軸と直角になるように一辺１０ｃｍの正方形の試料を切り出した。この試料を、ＴＤ方向を０°として、神崎製紙（株）製ＭＯＡ−２００１Ａマイクロ波分子配向計を用い透過マイクロ波強度を測定し、得られたチャートから配向角を求めた。

（４）巾方向の熱収縮率の最大値・最小値・平均値（ＴＤ_ＭＡＸ・ＴＤ_ＭＩＮ・ＴＤ_ＡＶＥ）
フィルムロールの全巾（ＴＤ方向）を、４０ｃｍごとに、一辺がＴＤ方向の軸と並行に、他の一辺がＴＤ方向の軸と直角になるように、ＴＤ方向の一辺４０ｃｍ、ＭＤ方向の一辺２ｃｍの長方形の試料を切り出した。各試料を１５０℃で３０分間、常圧に放置し、放置後の試料の幅方向（ＴＤ方向）の熱収縮率を測定した。各試料のうち最も高い熱収縮率を示した試料の熱収縮率をＴＤ_ＭＡＸ、最も低い熱収縮を示した試料の熱収縮率をＴＤ_ＭＩＮとし、ＴＤ_ＭＡＸ−ＴＤ_ＭＩＮを算出し、巾方向の熱収縮率の最大値と最小値の差とした。各試料の熱収縮率の平均をＴＤ_ＡＶＥとした。なお、各試料の熱収縮率を測定するときの標点間隔は３０ｃｍとした。

（５）縦方向の熱収縮率の最大値・最小値・平均値（ＭＤ_ＭＡＸ・ＭＤ_ＭＩＮ・ＭＤ_ＡＶＥ）
フィルムロールの全巾（ＴＤ方向）を、４０ｃｍごとに、一辺がＴＤ方向の軸と並行に、他の一辺がＴＤ方向の軸と直角になるように、ＴＤ方向の一辺２ｃｍ、ＭＤ方向の一辺４０ｃｍの長方形の試料を切り出した。各試料を１５０℃で３０分間、常圧に放置し、放置後の試料の縦方向（ＭＤ方向）の熱収縮率を測定した。各試料のうち最も高い熱収縮率を示した試料の熱収縮率をＭＤ_ＭＡＸ、最も低い熱収縮を示した試料の熱収縮率をＭＤ_ＭＩＮとし、ＭＤ_ＭＡＸ−ＭＤ_ＭＩＮを算出し、縦方向の熱収縮率の最大値と最小値の差とした。各試料の熱収縮率の平均をＭＤ_ＡＶＥとした。なお、各試料の熱収縮率を測定するときの標点間隔は３０ｃｍとした。

［実施例１］
溶融ポリエチレンテレフタレート（［η］＝０．６３ｄｌ／ｇ、Ｔｇ＝７８℃）をダイより押出し、常法により冷却ドラムで冷却して未延伸フィルムとし、次いでその両面に表１に示す組成からなる塗剤の濃度８重量％の水性塗液をロールコーターにて均一に塗布して塗布フィルムとした。この塗布フィルムを、引き続いて９５℃で乾燥し、１２０℃で縦方向に図１に示す延伸区間（１）および（２）において３．２倍、巾方向に図１に示す延伸区間（１）および（２）において３．７倍で、縦方向と巾方向とを同時に延伸し、２３０℃で図１に示す熱固定区間で熱固定し、図１に示す冷却区間にて１４０〜１９０℃で製膜速度を１．４％遅くして縦方向に熱弛緩し（この数値を、縦弛緩率と称す。）、同時に巾方向のレール巾を１．７％狭くして、巾方向に１．７％弛緩してロール状に巻き取り、厚さ１２５μｍ、巾３．５ｍ、長さ２０００ｍの光学用フィルムのフィルムロールを得た。評価結果を表２に示す。

塗剤の各成分は次のとおりである。
ポリエステル１：
酸成分がテレフタル酸９０モル％／イソフタル酸５モル％／５−ナトリウムスルホイソフタル酸５モル％、グリコール成分がエチレングリコール９０モル％／ジエチレングリコール１０モル％で構成されている（Ｔｇ＝７０℃、平均分子量１５０００）。なお、ポリエステル１は、特開平０６−１１６４８７号公報の実施例１に記載の方法に準じて下記の通り製造した。すなわち、テレフタル酸ジメチル５３部、イソフタル酸ジメチル３部、５−ナトリウムスルホイソフタル酸ジメチル５部、エチレングリコール３６部、ジエチレングリコール３部を反応器に仕込み、これにテトラブトキシチタン０．０５部を添加して窒素雰囲気下で温度を２３０℃にコントロールして加熱し、生成するメタノールを留去させてエステル交換反応を行った。次いで反応系の温度を徐々に２５５℃まで上昇させ系内を１ｍｍＨｇの減圧にして重縮合反応を行い、ポリエステル１を得た。

ポリエステル２：
酸成分が２，６−ナフタレンジカルボン酸７５モル％／イソフタル酸２０モル％／５−ナトリウムスルホイソフタル酸５モル％、グリコール成分がエチレングリコール９０モル％／ジエチレングリコール１０モル％で構成されている（Ｔｇ＝８０℃、平均分子量１５０００）。なお、ポリエステル２は下記の通り製造した。すなわち、２，６−ナフタレンジカルボン酸ジメチル５１部、イソフタル酸ジメチル１１部、５−ナトリウムスルホイソフタル酸ジメチル４部、エチレングリコール３１部、ジエチレングリコール２部を反応器に仕込み、これにテトラブトキシチタン０．０５部を添加して窒素雰囲気下で温度を２３０℃にコントロールして加熱し、生成するメタノールを留去させてエステル交換反応を行った。次いで攪拌器のモータートルクの高い重合釜で反応系の温度を徐々に２５５℃まで上昇させ系内を１ｍｍＨｇの減圧にして重縮合反応を行い、固有粘度が０．５６のポリエステル２を得た。このポリエステル２５部をテトラヒドロフラン７５部に溶解させ、得られた溶液に１００００回転／分の高速攪拌下で水７５部を滴下して乳白色の分散体を得、次いでこの分散体を２０ｍｍＨｇの減圧下で蒸留し、テトラヒドロフランを留去した。ポリエステル２の水分散体を得た。

架橋剤：
メチルメタクリレート１０モル％／２−イソプロペニル−２−オキサゾリン７０モル％／ポリエチレンオキシド（ｎ＝１０）メタクリレート５モル％／アクリルアミド１５モル％で構成されている（Ｔｇ＝１００℃）。なお、架橋剤は、特開昭６３−３７１６７号公報の製造例１〜３に記載の方法に準じて下記の通り製造した。すなわち、四つ口フラスコに、イオン交換水３０２部を仕込んで窒素気流中で６０℃まで昇温させ、次いで重合開始剤として過硫酸アンモニウム０．５部、亜硫酸水素ナトリウム０．２部を添加し、さらに、メタクリル酸メチル７．８部、２−イソプロペニル−２−オキサゾリン５２．８部、ポリエチレンオキシド（ｎ＝１０）メタクリル酸２０．４部、アクリルアミド６．６部の混合物を３時間にわたり、液温が６０〜７０℃になるよう調整しながら滴下した。滴下終了後も同温度範囲に２時間保持しつつ、撹拌下に反応を継続させ、次いで冷却して固形分が２５％の架橋剤の水分散体を得た。

添加剤：
帯電防止剤（複合資材株式会社製商品名エレカットＬ）

［比較例１］
溶融ポリエチレンテレフタレート（［η］＝０．６３ｄｌ／ｇ、Ｔｇ＝７８℃）をダイより押出し、常法により冷却ドラムで冷却して未延伸フィルムとし、次いでその両面に表１に示す組成からなる塗剤の濃度８重量％の水性塗液をロールコーターで均一に塗布して塗布フィルムとした。この塗布フィルムを、引き続いて９５℃で乾燥し、１２０℃で縦方向に図１に示す延伸区間（１）および（２）において３．２倍、巾方向に図１に示す延伸区間（１）および（２）において３．７倍で、縦方向と巾方向を同時に延伸し、２３０℃で図１に示す熱固定区間で熱固定し、図１に示す冷却区間にて１４０〜１９０℃で製膜速度を０．５％遅くして縦方向に熱弛緩し、同時に巾方向のレール巾を１．７％狭くして、１．７％巾方向に弛緩してロール状に巻き取り、厚さ１２５μｍ、巾３．５ｍ、長さ２０００ｍの光学用フィルムのフィルムロールを得た。評価結果を表２に示す。

［比較例２］
溶融ポリエチレンテレフタレート（［η］＝０．６３ｄｌ／ｇ、Ｔｇ＝７８℃）をダイより押出し、常法により冷却ドラムで冷却して未延伸フィルムとし、次いでその両面に表１に示す組成からなる塗剤の濃度８重量％の水性塗液をロールコーターで均一に塗布して塗布フィルムとした。この塗布フィルムを、引き続いて９５℃で乾燥し、１２０℃で縦方向に図１に示す延伸区間（１）および（２）において３．２倍、巾方向に図１に示す延伸区間（１）から（３）において３．７倍で縦方向と巾方向を同時に延伸し、２３０℃で図１に示す熱固定区間で熱固定し、図１に示す冷却区間にて１４０〜１９０℃で製膜速度を１．４％遅くして縦方向に熱弛緩し、同時に巾方向のレール巾を１．７％狭くして、１．７％巾方向に弛緩してロール状に巻き取り、厚さ１２５μｍ、巾３．５ｍ、長さ２０００ｍの光学用フィルムのフィルロールを得た。評価結果を表２に示す。

本発明の光学用フィルムのフィルムロールは、光学用フィルムとして用いることができ、例えば液晶表示装置の光学部材の基材として好適に用いることができる。

Claims

ポリエチレンテレフタレートからなる厚み３５〜２５０μｍの二軸延伸フィルムである光学用フィルムのフィルムロールであって、フィルムロール上の配向角の最大値が３０〜５０°、フィルムロールの端から巾方向に４０ｃｍごとに測定点を設けたときの各測定点での１５０℃３０分間常圧放置時の巾方向熱収縮率の最大値ＴＤ_ＭＡＸと最小値ＴＤ_ＭＩＮとの差が０．１％以下かつ同条件での縦方向熱収縮率の最大値ＭＤ_ＭＡＸと最小値ＭＤ_ＭＩＮとの差が０．１％以下であることを特徴とする、光学用フィルムのフィルムロール。
光学用フィルムが、その少なくとも片面に厚み５０〜１００ｎｍの塗布層を備える、請求項１記載のフィルムロール。