JP2011099004A - タッチパネル用ポリエステルフィルム - Google Patents

Abstract

【課題】高温かつ長時間の熱処理を経ても、フィルムの柔軟性および加工性を維持する耐脆化性に優れた、タッチパネル用ポリエステルフィルムを提供する。
【解決手段】全繰り返し単位の９０モル％以上がエチレンテレフタレートであり、ポリマー中のジエチレングリコール成分の含有量が０．２〜０．８重量％であるポリエステルからなる厚み１００〜３００μｍ、ヘーズ１５％以下、１５０℃で２４時間熱処理した後のフィルムのポリエステルの固有粘度が０．５０以上であることを特徴とする、タッチパネル用ポリエステルフィルム。
【選択図】なし

Description

本発明は、タッチパネルの基材に使用されるポリエステルフィルムに関する。さらに詳しくは、高い透明性を有するタッチパネル用ポリエステルフィルムに関する。

タッチパネルには、用途やサイズにより、いくつかの方式がある。このうち、携帯電話やＰＤＡ等の小型の情報機器には、抵抗膜式のタッチパネルが用いられている。これは、２枚の透明導電積層体間にスペーサーを介して微小なギャップを設け、タッチパネル上方からの押圧で上下の透明導電積層体が接触することにより位置検出を行う方式である。

従来、タッチパネルの基材としてガラスが多用されてきたが、携帯電話などのモバイル機器の普及により、可撓性や加工性に加えて、耐衝撃性に優れ、かつ軽量であることから、基材としてポリエステルフィルムを用いるタイプの製品が多くなってきている。

タッチパネルの用途が拡大するにつれて、従来では使用されなかった過酷な環境においても使用されるようになってきている。例えば、車載用のカーナビゲーションシステムの表示パネルには、８０℃以上の温度でも性能の劣化がないようにする必要がある。このため、導電抵抗性能の劣化を防止するためにフィルムの表面にインジウム−スズ−酸化物膜（ＩＴＯ膜）をスパッタ法で蒸着させた後、１３０℃で２４時間の熱処理を行いＩＴＯを結晶化させ、膜物性を安定化させて、耐熱性のタッチパネルとすることが行われている。

特開平１１−２８６０７８号公報

このような耐熱性のタッチパネルに基材として用いられるフィルムにおいては、熱処理を経ることによって、フィルムの機械的特性が低下し、フィルムの柔軟性が低下して加工性が劣るものとなったり、耐衝撃性が著しく低下してフィルムが加工中に割れたりする問題が生じる。特に、厚み１００μｍを超える、いわゆる厚物フィルムにおいては、フィルムの柔軟性が低くなるため、機械的特性が低下するとフィルムが簡単に割れてしまう。
本発明は、高温かつ長時間の熱処理を経てもフィルムの柔軟性および加工性を維持する耐脆化性に優れるタッチパネル用ポリエステルフィルムを提供することを課題とする。

本発明者は、耐熱性のタッチパネルに基材として用いられるフィルムにおいて、高温かつ長時間の熱処理によるフィルムの物性の低下が、フィルムのポリエステルの加水分解による分子量低下が原因であることを見出し、フィルムのポリエステルの特性を制御することにより、過酷な熱処理を経た後でもフィルムの物性の低下を抑制できることを見出し、本発明に到達した。

すなわち本発明は、全繰り返し単位の９０モル％以上がエチレンテレフタレートであり、ポリマー中のジエチレングリコール成分の含有量が０．２〜０．８重量％であるポリエステルからなる厚み１００〜３００μｍ、ヘーズ１５％以下、１５０℃で２４時間熱処理した後のフィルムのポリエステルの固有粘度が０．５０以上であることを特徴とする、タッチパネル用ポリエステルフィルムである。

本発明によれば、高温かつ長時間の熱処理を経てもフィルムの柔軟性および加工性を維持する耐脆化性に優れるタッチパネル用ポリエステル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。
［ポリエステル］
本発明において、フィルムを構成するポリエステルは、全繰り返し単位の９０モル％以上がエチレンテレフタレートからなるポリエステルである。全繰り返し単位の９０モル％以上がエチレンテレフタレートでないとタッチパネル用フィルムとして求められる透明性、耐熱性および機械的特性の全ての特性を同時に得ることができない。

このポリエステルはホモポリマーであってもよくコポリマーであってもよい。コポリマーである場合、全ジカルボン酸成分または全ジオール成分あたり１０モル％以下、好ましくは５モル％以下、さらに好ましくは３モル％以下の割合で、共重合成分が共重合されていてもよい。ただし、コポリマーは、フィルム中の分子配列の乱れから、水分などが拡散しやすくなって加水分解を促進する傾向にあるため、耐加水分解性の観点からホモポリマーが好ましい。コポリマーの場合、共重合成分としては、例えば、イソフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸といった芳香族ジカルボン酸；アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、１，１０−デカンジカルボン酸とった脂肪族ジカルボン酸を用いることができ、また、１，４−ブタンジオ−ル、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコールといった脂肪族ジオール；１，４−シクロヘキサンジメタノールといった脂環族ジオールを用いることができる。共重合成分は、これらは単独で用いてもよく、二種以上を用いてもよい。

［ジエチレングリコール量］
本発明においては、フィルムを構成するポリエステルのポリマー中に含有されるジエチレングリコール成分の量が０．２〜０．８重量％であることが必要であり、好ましくは０．４〜０．７重量％、さらに好ましくは０．５〜０．７重量％である。ここで、ポリエステルのポリマー中に含有されるジエチレングリコール量は、共重合成分として重合に供したものでははなく、ポリエステルの製造工程において副生物として生成したジエチレングリコールであり、これがポリエステルのポリマーに共重合されたものである。

このジエチレングリコール成分の量が０．８重量％を超えると非晶部分の配向がルーズとなって、熱処理中の水分の拡散が促進され、加水分解速度が速くなり、高温の環境におくと加水分解等による劣化が生じることになり、固有粘度の高いポリエステルを用いても耐脆化性の低いフィルムとなってしまう。このため、ジエチレングリコール成分の量は少ないほどよいが、ジエチレングリコール成分の量を少なくするためにはポリエステルの生産能力を極めて小さくする必要があり、商業生産でジエチレングリコール成分の量を０．２重量％未満とすることは困難である。

［固有粘度］
本発明のタッチパネル用ポリエステルフィルムは、１５０℃で２４時間熱処理した後のフィルムのポリエステルの固有粘度が０．５０以上である。この固有粘度が０．５０未満であるとポリエステルの非晶鎖の切断が進行するためフィルムの靭性が低下し、タッチパネルとして必要な耐衝撃性が維持できなくなる。この熱処理後の固有粘度を維持するためには、熱処理前のフィルムのポリエステルの固有粘度を０．５９〜０．９０とし、好ましくは０．６４〜０．９０とすればよい。

フィルムのポリエステルの固有粘度が０．５９〜０．９０のフィルムを得るためには、重合度の高いポリエステルをフィルムの原料として使用するか、溶融成型時の熱分解を極力小さくすればよいが、熱分解抑制にはおのずと限界があるため、原料のポリエステルの重合度をあらかじめ高くしておくことが肝要である。原料のポリエステルの固有粘度が高いほどフィルムのポリエステルの固有粘度を高くすることができる。なお、溶融粘度が高くなり設備の耐圧性が不足したり、得られるフィルムの均質性が低下するなどの問題が生ずるため、フィルムのポリエステルの固有粘度として０．９０程度が上限である。原料のポリエステルの固有粘度を高くする方法としては、従来公知の方法を採用することができ、コストや生産性の高さから固相重合法を適用することが好ましい。

［厚み、ヘーズ］
本発明のタッチパネル用ポリエステルフィルムの厚みは１００〜３００μｍ、好ましくは１２５〜２００μｍである。１００μｍ未満であるとタッチパネルとしての剛性が不足し、３００μｍを超えるとパネル自体の厚み、重量が増加して携帯用機器に使用することが困難となる。
本発明のタッチパネル用ポリエステルフィルムのヘーズは１５％以下、好ましくは５％以下である。１５％を超えるとタッチパネルの基材として用いたときに表示面のコントラストが低下する。

［コーティング層］
本発明のタッチパネル用ポリエステルフィルムには、ハードコート層との接着性、耐スクラッチ性、ハンドリング性を付与するためのコーティング層を設けてもよい。
コーティング層を設けるために用いる塗液のポリエステルフィルムへの塗布は、任意の段階で実施することができるが、生産性の観点からポリエステルフィルムの製造工程で実施するのが好ましく、配向結晶化が完了する前のポリエステルフィルムに塗布することが特に好ましい。ここで、結晶配向が完了する前のポリエステルフィルムとは、未延伸フィルム、未延伸フィルムを縦方向または横方向の何れか一方に配向せしめた一軸配向フィルム、さらには縦方向および横方向の二方向に低倍率延伸配向せしめたもの（最終的に縦方向また横方向に再延伸せしめて配向結晶化を完了せしめる前の二軸延伸フィルム）等を含むものである。なかでも、縦方向に配向せしめた一軸延伸フィルムに水性塗液を塗布し、そのまま横延伸と熱固定とを施すのが好ましい。

塗布方法としては、公知の任意の塗工法が適用できる。例えばロールコート法、グラビアコート法、ロールブラッシュ法、スプレーコート法、エアーナイフコート法、含浸法、カーテンコート法等を単独または組合せて用いることができる。
なお、本発明のポリエステルフィルムには、本発明の効果を阻害しない限りは、添加剤として例えば、帯電防止剤、ＵＶ吸収剤、酸化防止剤、安定剤等を添加してもよい。

［製造方法］
本発明におけるポリエステルは、ジカルボン酸の低級アルキルエステルとジオールとを従来公知のエステル交換触媒である、例えばナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、亜鉛、ストロンチウム、チタン、ジルコニウム、マンガン、コバルトを含む化合物の一種または二種以上を用いて反応させた後、重合触媒の存在下で重合反応を行う方法で、例えば得ることができる。重合触媒としては、三酸化アンチモン、五酸化アンチモンのようなアンチモン化合物、二酸化ゲルマニウムによって代表されるようなゲルマニウム化合物、テトラエチルチタネート、テトラプロピルチタネート、テトラフェニルチタネートまたはこれらの部分加水分解物、蓚酸チタニルアンモニウム、蓚酸チタニルカリウム、チタントリスアセチルアセトネートのようなチタン化合物を用いることができる。

エステル交換反応を経由して重合を行う際に、重合反応前にエステル交換触媒を失活させる目的でトリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリ−ｎ−ブチルホスフェート、正リン酸等のリン化合物が通常は添加されるが、エステル交換触媒量に対して、Ｐ元素を含む安定剤をモル比で０．５〜１．５とすることが好ましい。０．５未満であると十分な触媒失活効果が得られず、熱処理による加水分解が速くなるため好ましくない。他方１．５を超えると、劣化速度が上昇する。これは過剰な安定剤が吸湿を促進するためであると考えられる。

ポリエステルのジエチレングリコール成分の量を０．２〜０．８重量％の範囲にするためには、ポリエステルの重合方法として、エステル交換反応を経由して重縮合反応を行いポリエステルを合成する重合方法であるエステル交換法を適用し、エステル交換反応が終了してから重縮合反応の減圧開始までの時間をできる限り短くする、例えば２０分以内にすることが有効であり、また、高温反応下でのエチレングリコールの飛散速度を速くすることが有効である。このようにして得たポリエステルにさらに固相重合を施し、固有粘度０．６７〜０．９９のポリエステルとして、これをフィルムの製造原料のポリエステルとして用いる。固有粘度の調整は、固相重合の温度、反応時間、真空度などを適宜変更して行うこともできる。低い固有粘度のベースポリマーに固相重合を施した高い固有粘度のポリマーをブレンドしてもよい。この方法を用いると固有粘度の微細な調整を行うことができ、品質の制御がしやすくなるばかりでなく、生産性においても有利である。

固相重合にはタンブルドライヤー内でチップを拡販させながら高真空中で融点直下の温度に加熱しつつ不活性ガスを流通させて、固相重合により発生するエチレングリコールや水分を系外から除去するバッチ式と、充填塔内に充填したプレポリマーに高温かつ絶乾した不活性ガスを吹き込んで発生ガスを除去する連続式があり、処理量に応じて適宜選択できる。バッチ式の場合は、例えば所定量のポリエステルチップを仕込んだタンブルドライヤーを１０Ｔｏｒｒ以下の高真空状態とし、１〜１０ｒｐｍ程度の回転数でドライヤー容器を回転させる。加熱熱媒により２２５〜２３０℃に昇温し、一定温度で５〜１０時間反応させることによって所定の重合度のチップを得ることができる。重合度は反応温度でも反応時間でも調整できるが、反応時間で調整する方が重合度の調整がしやすく好ましい。
ポリエステルフィルムの溶融製膜は従来公知の方法を採用できる。乾燥したポリエステルチップを融点近傍の温度に加熱したエクストルーダーで混練溶融し、ラインフィルターで不純物を除去した後、所定の間隔を有するスリットダイを通して押し出し成型する。

ダイから吐出された未延伸フィルムは、室温以下に冷却された冷却ドラムでガラス転移温度以下まで冷却した後、延伸工程に移される。二軸延伸は最初にガラス転移温度よりやや高い温度で縦延伸を施した後、引き続き縦延伸よりも２０〜８０℃程度高い温度で横延伸を行う逐次二軸延伸と、クリップでフィルム端を掴んで縦横同時に延伸する同時二軸延伸とがあるが、同時二軸延伸の方が表面へのキズ付が少なくなるので好ましい。
延伸倍率は要求される機械的特性および熱寸法安定性に応じて適宜設定できるが、３．０〜４．０倍の間で延伸すれば所望の物性を得ることができる。さらに延伸後に寸法安定性を確保する目的で、２００℃以上の温度で数分間熱処理して熱固定を行ってもよい。

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。なお、実施例における各物性値は以下の方法に従って測定した。

（１）固有粘度
ポリエステルのチップまたはフィルムを、１００℃、６０分間オルトクロロフェノールに溶解させ、３５℃でウベローデ粘度計を用いて固有粘度を求めた。
なお、熱処理後のフィルムのポリエステルの固有粘度は、フィルムを１５０℃で２４時間熱処理した後のサンプルについて測定を行った。

（２）ジエチレングリコール量（重量％）
ヒドラジンヒドラート（抱水ヒドラジン）を用いてポリエステルを分解し、この分解生成物中のジエチレングリコールの含有量をガスクロマトグラフィ−（ヒューレットパッカード社製（ＨＰ６８５０型））を用いて測定した。

（３）ヘーズ
ＪＩＳ Ｋ７１３６に準じ、日本電色工業社製のヘーズ測定器（ＮＤＨ−２０００）を使用してフィルムのヘーズ値を測定した。

（４）脆化性
フィルム試料を幅５０ｍｍ、長さ１００ｍｍの長さに裁断し、１５０℃に加熱したオーブン中で２４時間熱処理した。熱処理後の試料片を直径１０ｍｍの丸棒に巻きつけ、割れるかどうかを評価した。評価は１０個のフィルム試料について行い下記の基準で行った。
○： 割れたものが３０％未満
△： 割れたものが３０％以上７０％以下
×： 割れたものが７０％超

［実施例１］
テレフタル酸ジメチルエステル１９４重量部とエチレングリコール６１重量部、酢酸マンガン四水和物０．０６５重量部とをエステル交換反応槽に仕込み、１４０℃から２４０℃まで徐々に昇温しつつ、反応の結果生成するメタノールを反応器外に留出させながら、エステル交換反応を行った。その後、リン酸トリメチルを５．５重量％含有するエチレングリコール溶液を、リン酸トリメチル量が０．０２３重量部となるように添加し、エステル交換反応を終了させた。その後三酸化二アンチモン０．７９重量部を添加して、攪拌装置、窒素導入口、減圧口および蒸留装置を備えた反応容器に移し、２９０℃まで昇温し、３０Ｐａ以下の高真空で重縮合反応を行い、固有粘度０．６５のポリエステルのチップを得た。以下、このポリエステルを「ポリエステル（Ｂ）」ということがある。

このポリエステルのチップを１２０℃で充分に乾燥した後、エクストルーダーを用いて溶融させ、ダイに通してフィルム状に押出し成型し、予め２０〜４０℃に設定されたキャスティングドラムで冷却固化させて未延伸フィルムとした。この未延伸フィルムを表面温度が８７℃である加熱ロール上で予熱した後、表面温度が５００℃の非接触式赤外線ヒーターを用いてフィルムを加熱しながら長手方向に倍率が３．２倍になるよう延伸した。その後被膜層を両面に塗布した後、雰囲気温度が１４０℃の延伸機内で幅方向に倍率が３．４倍になるように延伸した。次いで、２３０℃で６０秒間熱固定処理を行い、厚み１８８μｍの二軸延伸フィルムを得た。得られた二軸延伸フィルムの物性を表１に示す。

［実施例２］
テレフタル酸ジメチルエステル１９４重量部とエチレングリコール６４重量部、酢酸マンガン四水和物０．０６５重量部とをエステル交換反応槽に仕込み、１４０℃から２４０℃まで徐々に昇温しつつ、反応の結果生成するメタノールを反応器外に留出させながら、エステル交換反応を行った。その後、トリエチルホスホノアセテート０．０８５重量部添加し、エステル交換反応を終了させた。その後三酸化二アンチモン０．２９重量部を添加して、攪拌装置、窒素導入口、減圧口および蒸留装置を備えた反応容器に移し、２９０℃まで昇温し、３０Ｐａ以下の高真空で重縮合反応を行い、固有粘度０．６１のポリエステルのチップを得た。このポリエステルのチップを用いて実施例１と同様に二軸延伸フィルムを得た。得られた二軸延伸フィルムの物性を表１に示す。

［比較例１］
エチレングリコールの仕込み量を調整してポリマー中に含有されるジエチレングリコール量を１．１重量％としたポリエステルを得た。このポリエステルにチップをタンブルドライヤーを用いて、１００Ｐａ以下の高真空下、２２５℃の温度で４時間固相重合を行った。得られたポリマーの固有粘度は０．８５であった（以下、このポリマーを「固相重合ポリエステル（Ａ）」という。）この固相重合ポリエステル（Ａ）と、実施例１で使用したポリエステル（Ｂ）を、重量比でＡ：Ｂ＝２：１となるよう混合し、実施例１と同様に製膜して厚み１８８μｍの二軸延伸フィルムを得た。得られた二軸延伸フィルムの物性を表１に示す。

［比較例２］
テレフタル酸ジメチルエステル１９４重量部とエチレングリコール６４重量部、酢酸マンガン四水和物０．０５４重量部とをエステル交換反応槽に仕込み、１４０℃から２４０℃まで徐々に昇温しつつ、反応の結果生成するメタノールを反応器外に留出させながらエステル交換反応を行った。その後、トリエチルホスホノアセテートを０．１８重量部添加し、エステル交換反応を終了させた。その後三酸化二アンチモン０．２９重量部を添加して、攪拌装置、窒素導入口、減圧口および蒸留装置を備えた反応容器に移し、２９０℃まで昇温し、３０Ｐａ以下の高真空で重縮合反応を行い、固有粘度０．６１のポリエステルのチップを得た。このポリエステルのチップを実施例１と同様に溶融製膜し、厚み１８８μｍの二軸延伸フィルムを得た。得られた二軸延伸フィルムの物性を表１に示す。

［比較例３］
エチレングリコールの仕込み量を調整して、ポリマー中に含有されるジエチレングリコール量を１．８重量％となるようにしたほかは、比較例２と同様の条件で重合したポリエステルを用意した。このポリエステルのチップを用いて、実施例１と同様に溶融製膜し、厚み１８８μｍの二軸延伸フィルムを得た。得られた二軸延伸フィルムの物性を表１に示す。

［比較例４］
帝人化成株式会社製のポリエステル樹脂「ＴＲ−８５８０ＨＰ」のチップを用い、これを実施例１と同様に溶融製膜して厚み１８８μｍの二軸延伸フィルムを得た。得られた二軸延伸フィルムの物性を表１に示す。

［比較例５］
比較例１で使用した固相重合ポリエステル（Ａ）と比較例２で使用したポリエステルとを、重量比で１：１でブレンドし、実施例１と同様にして厚み１８８μｍの二軸延伸フィルムを得た。得られた二軸延伸フィルムの物性を表１に示す。

本発明のタッチパネル用ポリエステルフィルムは、タッチパネルの基材として好適に用いることができる。

Claims (1)

1. 全繰り返し単位の９０モル％以上がエチレンテレフタレートであり、ポリマー中のジエチレングリコール成分の含有量が０．２〜０．８重量％であるポリエステルからなる厚み１００〜３００μｍ、ヘーズ１５％以下、１５０℃で２４時間熱処理した後のフィルムのポリエステルの固有粘度が０．５０以上であることを特徴とする、タッチパネル用ポリエステルフィルム。