JP2011237572A - シクロオレフィン系樹脂反射フィルム - Google Patents

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Abstract

【課題】より一層優れた光反射性を得ることができ、しかも液晶表示装置の構成部材として使用した場合に、より一層の精彩性を得ることができる反射フィルムを提案する。
【解決手段】シクロオレフィン系樹脂を主たる構成成分とするシクロオレフィン系樹脂組成物を含有する反射フィルムであって、該反射フィルムの黄色度(YI値)が1.4未満であり、波長615nm、545nm及び440nmの光に対する光反射率がいずれも97%以上であることを特徴とする反射フィルムを提案する。
【選択図】なし

Description

本発明は、液晶ディスプレイ、照明器具、照明看板などの構成部材として好適に使用することができるシクロオレフィン系樹脂反射フィルム、すなわちシクロオレフィン系樹脂を原材料とする反射フィルムに関する。
液晶表示装置をはじめ、照明器具、照明看板など、多くの分野で反射フィルムが使用されている。最近では、特に液晶表示装置の分野において装置の大型化及び表示性能の高度化が進み、少しでも多くの光を液晶に供給してバックライトユニットの性能を向上させることが求められ、そのため、反射フィルムに対して、より一層優れた光反射性(単に「反射性」ともいう)が求められるようになってきている。
この種の反射フィルムとしては、例えば芳香族ポリエステル系樹脂に充填剤を添加して形成されたシートを延伸することによって、シート内に微細な空隙を形成し、光散乱反射を生じさせるように構成してなる反射フィルムが開示されている(特許文献1参照)。しかし、液晶表示装置において要求される高い反射性能を実現することは困難であり、特にこれらを形成する芳香族ポリエステル系樹脂の分子鎖中に含まれる芳香環が紫外線を吸収するため、液晶表示装置等の光源から発せられる紫外線によってフィルムが劣化、黄変して、反射フィルムの光反射性が次第に低下するという課題を抱えていた。
また、薄肉の反射フィルムとして、例えば白色顔料を含有したポリエチレンテレフタレート(以下「PET」と略称することもある。)フィルムに、銀等の金属薄膜を蒸着した反射フィルム(例えば特許文献2参照)が知られている。しかし、この反射フィルムにおいても、液晶表示装置等の光源から発せられる紫外線によってフィルムが劣化、黄変して反射フィルムの反射率が次第に低下するという課題を抱えていた。
このような課題に鑑み、フィルムの耐光性を向上させるため、紫外線吸収剤を練り込んだフィルムや紫外線安定性樹脂層を設けたフィルムに、銀等の金属薄膜を蒸着したフィルム(特許文献3参照)が提案されている。
また、特許文献4には、優れた光反射性を有し、使用により経時的に黄変したり、光反射性が低下したりすることがなく、かつ形状保持性に優れた反射フィルムとして、脂肪族ポリエステル系樹脂および微粉状充填剤を含有する樹脂組成物から形成される反射フィルムであって、該反射フィルムの黄色度(YI値)が3.6未満であることを特徴とするものが提案されている。
特開平4−239540号公報 特開平10−193494号公報 特開2002−122717号公報 特開2006−145573号公報
LEDなどの光源を備えた液晶表示装置が飛躍的に普及しており、反射フィルムに対して、より一層優れた光反射性が求められている。また、液晶表示装置においては、より一層の精彩性が求められている。
そこで本発明は、より一層優れた光反射性を得ることができ、しかも液晶表示装置の構成部材として使用した場合に、より一層の精彩性を得ることができる、新たな反射フィルムを提案せんとするものである。
本発明の反射フィルムは、 シクロオレフィン系樹脂を主たる構成成分とするシクロオレフィン系樹脂組成物を含有するシクロオレフィン系樹脂反射フィルムであって、該反射フィルムの黄色度(YI値)が1.4未満であり、波長615nm、545nm及び440nmの光に対する光反射率がいずれも97%以上であることを特徴とするシクロオレフィン系樹脂反射フィルムを提案する。
このように反射フィルムの黄色度(YI値)が1.4未満であれば、この反射フィルムが組み込まれた液晶ディスプレイ等は、その画面が黄色味を帯びることなく、精彩性が良好になるばかりか、より一層の光反射性を得ることができる。具体的には、波長615nm、545nm及び440nmの光に対する光反射率をいずれも97%以上とすることができる。
よって、本発明が提案するシクロオレフィン系樹脂反射フィルムは、例えば液晶ディスプレイ、照明器具、照明看板等の構成部材として好適に利用することができる。
また、当該シクロオレフィン系樹脂反射フィルムを、金属板や樹脂板に積層(ラミネート)して反射板とすることでも、液晶ディスプレイ、照明器具、照明看板等の構成部材として好適に利用することができる。
以下、本発明の実施形態の一例として、液晶ディスプレイ、照明器具、照明看板等の構成部材として使用される反射フィルムについて説明する。但し、本発明の範囲が以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
<本反射フィルム>
本実施形態に係る反射フィルム(以下「本反射フィルム」という)は、シクロオレフィン系樹脂を主たる構成成分とするシクロオレフィン系樹脂組成物を用いて形成されたシクロオレフィン系樹脂反射フィルムであって、黄色度(YI値)が1.4未満であるという特徴を有する反射フィルムである。
ここで、「主たる構成成分」とは、シクロオレフィン系樹脂組成物を構成する樹脂成分のうちの少なくとも50質量%以上を占める成分の意味であり、好ましくは80質量%以上、特に好ましくは90質量以上を占める成分の意味を包含する。
(シクロオレフィン系樹脂)
本反射フィルムの主たる構成成分(ベース樹脂)であるシクロオレフィン系樹脂は、シクロオレフィンを重合して得られ、ポリマー主鎖に脂環構造を有する樹脂であればよい。例えばシクロオレフィンホモポリマー、シクロオレフィンコポリマーなどを包含するものである。
中でも結晶性ポリマーのように光散乱によって透明性が低下したり、光学的異方性のために複屈折が生じたりすることがない点で、非結晶性シクロオレフィン系樹脂が好ましい。
また、黄変の観点から、芳香環を含まないシクロオレフィン系樹脂が好ましい。
このようなシクロオレフィン系樹脂の例として、シクロオレフィンの付加(共)重合体又はその水素添加物(l)、シクロオレフィンとα−オレフィンの付加共重合体又はその水素添加物(2)、シクロオレフィンの開環(共)重合体又はその水素添加物(3)を挙げることができる。
シクロオレフィンの具体例としては、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロオクテン;シクロペンタジエン、1,3−シクロヘキサジエン等の1環のシクロオレフィン;ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン(慣用名:ノルボルネン)、5−メチル−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン、5,5−ジメチル−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン、5−エチル−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン、5−ブチル−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン、5−エチリデン−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン、5−ヘキシル−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン、5−オクチル−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン、5−オクタデシル−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン、5−メチリデン−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン、5−ビニル−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン、5−プロペニル−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン等の2環のシクロオレフィン;
トリシクロ[4.3.0.12,5]デカ−3,7−ジエン(慣用名:ジシクロペンタジエン)、トリシクロ[4.3.0.12,5]デカ−3−エン;トリシクロ[4.4.0.12,5]ウンデカ−3,7−ジエン若しくはトリシクロ[4.4.0.12,5]ウンデカ−3,8−ジエンまたはこれらの部分水素添加物(またはシクロペンタジエンとシクロヘキセンの付加物)であるトリシクロ[4.4.0.12,5]ウンデカ−3−エン;5−シクロペンチル−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン、5−シクロヘキシル−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン、5−シクロヘキセニルビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン、5−フェニル−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エンといった3環のシクロオレフィン;
テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン(単にテトラシクロドデセンともいう)、8−メチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−エチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−メチリデンテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−エチリデンテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−ビニルテトラシクロ[4,4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−プロペニル−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エンといった4環のシクロオレフィン;
8−シクロペンチル−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−シクロヘキシル−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−シクロヘキセニル−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−フェニル−シクロペンチル−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン;テトラシクロ[7.4.13,6.01,9.02,7]テトラデカ−4,9,11,13−テトラエン(1,4−メタノ−1,4,4a,9a−テトラヒドロフルオレンともいう)、テトラシクロ[8.4.14,7.01,10.03,8]ペンタデカ−5,10,12,14−テトラエン(1,4−メタノ−1,4,4a,5,10,10a−へキサヒドロアントラセンともいう);ペンタシクロ[6.6.1.13,6.02,7.09,14]−4−ヘキサデセン、ペンタシクロ[6.5.1.13,6.02,7.09,13]−4−ペンタデセン、ペンタシクロ[7.4.0.02,7.13,6.110,13]−4−ペンタデセン;ヘプタシクロ[8.7.0.12,9.14,7.111,17.03,8.012,16]−5−エイコセン、ヘプタシクロ[8.7.0.12,9.03,8.14,7.012,17.113,l6]−14−エイコセン;シクロペンタジエンの4量体などの多環のシクロオレフィンが挙げられる。これらのシクロオレフィンは、それぞれ単独であるいは2種以上組合わせて用いることができる。
シクロオレフィンと共重合可能なα−オレフィンの具体例としては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−へキセン、3−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ペンテン、3−エチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−へキセン、4,4−ジメチル−1−ヘキセン、4,4−ジメチル−1−ペンテン、4−エチル−1−へキセン、3−エチル−1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセン、1−エイコセンなどの炭素数2〜20、好ましくは炭素数2〜8のエチレンまたはα−オレフインなどが挙げられる。これらのα−オレフィンは、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて使用することができる。
シクロオレフィンまたはシクロオレフィンとα−オレフィンとの重合方法および得られた重合体の水素添加方法に、格別な制限はなく、公知の方法に従って行うことができる。
本反射フィルムの黄色度を1.4未満にするという観点から、シクロオレフィン系樹脂の黄色度(YI値)は1.0以下、特に0.0以下、中でも特に−1.0以下であるのが好ましい。
そして、本反射フィルムの黄色度(YI値)を低くする観点からすると、ベース樹脂としてのシクロオレフィン系樹脂として、構造中に二重結合を有さないシクロオレフィン系樹脂を用いるのが好ましい。
具体的には、付加(共)重合体型のシクロオレフィン、例えばノルボルネン類の付加重合体や付加共重合体(化1参照)、或いは、重合体中の二重結合を水添して得られる開環(共)重合体型のシクロオレフィン、例えばノルボルネン類の開環メタセシス重合体を水素化してなる樹脂(化2参照)を挙げることができる。式中、R、R及びRは炭素を含む置換基を示し、n及びmは整数を示すものである。
Figure 2011237572
Figure 2011237572
本反射フィルムに用いるシクロオレフィン系樹脂として市販製品を用いることができる。例えば日本ゼオン社製の「ZEONOR(登録商標)」(化学名;環状オレフィンの開環重合体の水素添加物)、三井化学社製の「APL(登録商標)」(エチレンとテトラシクロドデセンの付加共重合体)、ポリプラスチックス社製の「TOPAS(登録商標)」(エチレンとノルボルネンの付加共重合体)等を挙げることができる。
(充填剤)
本反射フィルムは、樹脂組成物中に有機充填剤および/または無機充填剤を含有していてもよい。これらの充填剤を用いることで、シクロオレフィン系樹脂と有機充填剤および/または無機充填剤との屈折率差による屈折散乱のほか、シクロオレフィン系樹脂と有機充填剤および/または無機充填剤の周囲に形成される空洞との屈折率差による屈折散乱、さらに有機充填剤および/または無機充填剤の周囲に形成される空洞と有機充填剤および/または無機充填剤との屈折率差による屈折散乱などから光反射性を得ることができるので、薄肉でも優れた反射性を得ることができる。
(有機充填剤)
本反射フィルムに用いることのできる有機充填剤としては、例えば木粉、パルプ粉等のセルロース系粉末や、ポリマービーズ、ポリマー中空粒子等の熱架橋性樹脂粉末や、シクロオレフィン系樹脂に非相溶な熱可塑性樹脂(以下「非相溶樹脂」という)から選ばれた少なくとも一種を挙げることができることができる。中でも、少なくともベース樹脂と非相溶な樹脂を含む有機充填剤を用いるのが好ましい。
ここで、ベース樹脂と非相溶な樹脂とは、シクロオレフィン系樹脂と混合溶融した際に海島構造を形成する樹脂の意味であり、例えばポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等が挙げることができる。また、これら2種類以上の非相溶樹脂を併用してもよい。
中でも、透明性に優れている点、並びに、シクロオレフィン系樹脂と加工温度が同程度であるという点から、ポリカーボネート系樹脂が好ましい。
有機充填剤として用いるポリカーボネート系樹脂としては、例えば芳香族ポリカーボネート樹脂、脂肪族ポリカーボネート樹脂などを挙げることができるが、特に定めるものではなく、広く公知のものを採用できる。
例えば、芳香族ポリカーボネート樹脂としては、二価フェノールと、ホスゲン、炭酸エステル化合物等のカーボネート前駆体とを反応させることによって製造するものが挙げられる。
例えば、塩化メチレン等の溶媒中において、二価フェノールとホスゲン等のカーボネート前駆体との反応により、あるいは溶媒の存在下または不存在下、二価フェノールと炭酸エステル化合物等のカーボネート前駆体とのエステル交換反応などによって得ることができる。
ここで、上記の二価フェノールとしては、例えば2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン[ビスフェノールA]、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)プロパン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)サルファイド、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホン等を挙げることができ、好ましくは、熱安定性の観点から、例えばビス(4−ヒドロキシフェニル)アルカン系化合物、特にビスフェノールAを挙げることができる。
なお、これらの二価フェノールは、それぞれ単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
上記のカーボネート前駆体としては、例えばカルボニルハライド、カルボニルエステル、またはハロホルメート等を挙げることができる。例えばホスゲン、ジフェニルカーボネート、二価のフェノールのジハロホルメートおよびそれらの混合物を挙げることができる。
また、有機充填剤として用いる芳香族ポリカーボネート系樹脂は、前記二価フェノールの1種を用いたホモポリマーであってもよく、また2種以上を用いたコポリマーであってもよい。さらに、多官能性芳香族化合物を前記二価フェノールと併用して得られる熱可塑性ランダム分岐ポリカーボネート樹脂であってもよい。さらには、各種のポリカーボネート樹脂の2種以上の混合物であってもよい。
ポリカーボネート系樹脂のメルトフローレート(MFR)は、特に制限されるものではないが、ベース樹脂への分散性を考慮すると、MFR(温度:300℃、荷重:1.20kgf)が、20〜80g/10min程度、特に30〜70g/10minであるのが好ましい。なお、本発明において、MFRは、ISO−1133に規定される方法に基づいて測定したものである。ただし、測定は、かっこ内に示した各条件で測定することを意味している。ポリカーボネート系樹脂のMFRが小さ過ぎると、ベース樹脂に分散したときの粒径が粗くなってしまい、延伸成形性を低下させるので好ましくない。一方、ポリカーボネート系樹脂のMFRが大き過ぎると、溶融成形による反射フィルムの作製が不安定になる恐れがある。
本反射フィルムにおいて、前述のようにベース樹脂にこれと非相溶な樹脂が配合されると、シクロオレフィン系樹脂からなる母相(マトリックス)内部に、非相溶樹脂が分散相として散在した状態になる。その際、当該分散相の平均径は、0.1μm〜5μmの範囲であるのが好ましく、特に0.5μm〜3μmの範囲であるのがさらに好ましい。分散相の大きさが0.1μm以上であれば、延伸により反射フィルム内部に形成される空洞の大きさが可視光領域の光を反射するのに十分なものとなる。また、分散相の大きさが5μm以下であれば、延伸により形成される空洞とシクロオレフィン系樹脂との界面の面積を充分に確保できるので、反射フィルムに高反射性を付与することができるので好ましい。さらに、分散相の大きさが5μm以下であれば、その周囲に形成される空洞が緻密になり、機械的強度とともに延伸成形性が向上するので好ましい。
分散相の大きさは、樹脂組成物を溶融製膜する際の押出機の押出温度や押出機のスクリュー回転数を調整することによっても制御することができるほか、相溶化剤の種類と量により制御することができる。
(無機充填剤)
本反射フィルムに用いることのできる無機充填剤としては、例えば炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化チタン、アルミナ、水酸化アルミニウム、ヒドロキシアパタイト、シリカ、マイカ、タルク、カオリン、クレー、ガラス粉、アスベスト粉、ゼオライト、珪酸白土等から選ばれた少なくとも一種を挙げることができ、中でも炭酸カルシウム、酸化亜鉛、硫酸バリウム及び酸化チタンの群より選ばれる1種又は2種以上の組合せからなる混合物が好ましい。
得られる反射フィルムの光反射性を勘案すれば、ベース樹脂との屈折率差が大きいものが好ましい。すなわち、無機充填剤としては屈折率が大きいもの、基準としては1.6以上のものが好ましい。具体的には、屈折率が1.6以上である炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化亜鉛または酸化チタンを用いることが好ましく、中でも屈折率が高い酸化チタンが特に好ましい。但し、長期耐久性を勘案すると、酸やアルカリに対して安定な硫酸バリウムも特に好ましいものである。
酸化チタンとしては、他の無機充填剤に比べて屈折率が顕著に高く、ベース樹脂との屈折率差を顕著に大きくすることができるため、他の充填剤を使用した場合よりも少ない配合量で優れた反射性を得ることができる。また、酸化チタンを用いることにより、反射フィルムの厚みを薄くしても高い光反射性を得ることができる。
従って、少なくとも酸化チタンを含む充填剤を用いるのが好ましく、この場合、酸化チタンの量は、無機充填剤の合計質量の30%以上、または有機充填剤と無機充填剤とを組み合わせて使用する場合はその合計質量の30%以上とするのが好ましい。
無機充填剤として用いる酸化チタンとしては、アナターゼ型やルチル型のような結晶型の酸化チタンが好ましく、その中でもベース樹脂との屈折率差が大きいという観点から、屈折率が2.7以上の酸化チタンが好ましい。この点で、ルチル型酸化チタンが好ましい。
また、酸化チタンの中でも純度の高い高純度酸化チタンを用いるのが特に好ましい。ここで、高純度酸化チタンとは、可視光に対する光吸収能が小さい酸化チタン、すなわち、バナジウム、鉄、ニオブ、銅、マンガン等の着色元素の含有量が少ない酸化チタンの意である。
高純度酸化チタンとしては、例えば塩素法プロセスにより製造されるものを挙げることができる。
塩素法プロセスでは、酸化チタンを主成分とするルチル鉱を1000℃程度の高温炉で塩素ガスと反応させて、先ず四塩化チタンを生成させ、次いでこの四塩化チタンを酸素で燃焼させることにより、高純度酸化チタンを得ることができる。
酸化チタンの工業的な製造方法としては硫酸法プロセスもあるが、この方法によって得られる酸化チタンには、バナジウム、鉄、銅、マンガン、ニオブ等の着色元素が多く含まれるので、可視光に対する光吸収能が大きくなる。従って、硫酸法プロセスでは高純度酸化チタンは得られ難い。
酸化チタン以外の無機充填剤を用いる場合には、この無機充填剤は、ベース樹脂への分散性を向上させるために、無機充填剤の表面が、シリコン系化合物、多価アルコール系化合物、アミン系化合物、脂肪酸、脂肪酸エステル等で表面処理が施されたものを使用するのが好ましい。
無機充填剤の粒径は、0.05μm〜15μmであるのが好ましく、より好ましくは0.1μm〜10μm、中でも0.3μm〜10μmがより好ましい。無機充填剤の粒径が0.05μm以上であれば、ベース樹脂への分散性が良好で、均質な反射フィルムを得ることができる。さらに、0.3μm以上であれば、反射フィルムの粗表面化に伴い光散乱反射が生じて、得られる反射フィルムの反射指向性が小さくなり好ましい。また、粒径が15μm以下であれば、ベース樹脂と微粉状充填剤との界面が緻密に形成されて、高反射性の反射フィルムを得ることができる。
無機充填剤として酸化チタンを用いる場合には、その粒径は0.1μm〜1.0μmであるのが好ましく、0.2μm〜0.5μmであるのがさらに好ましい。酸化チタンの粒径が0.1μm以上であれば、ベース樹脂への分散性が良好で、均質な反射フィルムを得ることができる。また、酸化チタンの粒径が1.0μm以下であれば、ベース樹脂と酸化チタンとの界面が緻密に形成されて、反射フィルムに高反射性を付与することができる。
本発明において、無機充填剤の粒径は、(株)島津製作所製の型式「SS−100」の粉体比表面測定器(透過法)を用いて測定した空気透過の時間より算出したものである。ここで、空気透過の時間は、断面積2cm、高さ1cmの試料筒に無機充填剤3gを充填して、500mm水柱で20ccの空気が透過するのに要する時間として測定した。
前記の如く例示した有機充填剤と無機充填剤とを組み合わせて使用してもよい。
有機充填剤および/または無機充填剤の含有量は、反射フィルムの光反射性、機械的物性、生産性等を考慮すると、反射フィルム全体の質量に対して10〜70質量%であるのが好ましく、20〜60質量%であるのがさらに好ましい。
有機充填剤および/または無機充填剤の含有量が10質量%以上であれば、ベース樹脂と有機充填剤および/または無機充填剤との界面の面積を充分に確保することができ、反射フィルムに高反射性を付与することができる。また、有機充填剤および/または無機充填剤の含有量が70質量%以下であれば、反射フィルムに必要な機械的性質を確保することができる。
有機充填剤と無機充填剤とを組み合わせて使用する場合の、有機充填剤の含有割合は、反射フィルムの光反射性、機械的物性、生産性等を考慮すると、反射フィルム全体の質量に対して1〜30質量%であるのが好ましく、3〜15質量%であるのがさらに好ましい。有機充填剤の含有割合が1質量%以上であれば、光反射性と耐熱性を同時に実現することができて好ましい。また、有機充填剤の含有割合が30質量%以下であれば、反射フィルムに優れた延伸成形性を確保することができる。
(他の成分)
本反射フィルムはシクロオレフィン系樹脂、有機充填剤および/または無機充填剤の効果を損なわない範囲内で、これら以外の樹脂(「他成分樹脂」という)を含有してもよい。例えばポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂などを挙げることができる。
また、前記効果を損なわない範囲内で、酸化防止剤、光安定剤、熱安定剤、分散剤、紫外線吸収剤、蛍光増白剤、相溶化剤及びその他の添加剤を含有してもよい。
(空隙率)
より高反射性を得るためには、反射フィルム内部に微細な空洞を含有することが好ましい。反射フィルム内部に微細な空洞を有していれば、シクロオレフィン系樹脂と有機充填剤および/または無機充填剤との屈折率差による屈折散乱のほか、シクロオレフィン系樹脂と有機充填剤および/または無機充填剤の周囲に形成される空洞との屈折率差による屈折散乱、さらに有機充填剤および/または無機充填剤の周囲に形成される空洞と有機充填剤および/または無機充填剤との屈折率差による屈折散乱などから光反射性を得ることができるので、好ましい。
本反射フィルムの空隙率、すなわち反射フィルム内部に占める空洞の体積部分の割合は5%以上、70%以下、中でも反射率向上の観点から10%以上であるのが好ましい。本反射フィルムの空隙率が5%以上であれば十分に反射性能を高めることができ、また、空隙率が70%以下であれば、反射フィルムの機械的強度が確保され、例えば反射フィルムの製造中にフィルムが破断したり、使用時に耐熱性等の特性が不足したりすることがない。
なお、例えばフィルム状の反射フィルム内部に、フィルムを延伸して空洞を含有させる場合の空隙率は、下記式に代入して求めることができる。
空隙率(%)={(延伸前のフィルムの密度−延伸後のフィルムの密度)/延伸前のフィルムの密度}×100
本反射フィルム内部の空洞は、例えば配合組成物を溶融しフィルム状に製膜した後、これを延伸することにより形成することができる。これは、延伸した時にベース樹脂と有機充填剤および/または無機充填剤との延伸挙動が異なるからである。すなわち、ベース樹脂に適した延伸温度で延伸を行えば、マトリックスとなるベース樹脂は延伸されるが、有機充填剤および/または無機充填剤はそのままの状態でとどまろうとするため、ベース樹脂と各充填剤との界面が剥離して、空洞が形成される。従って、各充填剤の種類と量、並びに延伸倍率などを調整することによって、反射フィルム内部の空隙率を制御することができる。
また、本反射フィルムを形成する樹脂組成物に、発泡剤を添加して発泡させることによっても反射フィルム内部に空洞を形成することができるので、この場合は、発泡剤の種類と量などを調整することによって、反射フィルム内部の空隙率を制御することができる。
(積層構成)
本反射フィルムは、シクロオレフィン系樹脂を主たる構成成分とする樹脂組成物を用いて形成された単層構成の反射フィルムであってもよいし、2層以上積層した多層構成の反射フィルムとしてもよい。
多層構成の反射フィルムとしては、例えば、シクロオレフィン系樹脂を主たる構成成分とする樹脂組成物Aから形成された樹脂層Aと、シクロオレフィン系樹脂および/またはこれ以外の樹脂と有機充填剤および/または無機充填剤を主たる構成成分とする樹脂組成物Bから形成された樹脂層Bとを備えた2種類の層からなるものを挙げることができ、光が照射される側(反射使用面側)から、樹脂層A/樹脂層B、樹脂層B/樹脂層A、樹脂層A/樹脂層B/樹脂層A、樹脂層B/樹脂層A/樹脂層Bの順に積層することが考えられる。またこの際、前記樹脂組成物A中にも有機充填剤および/または無機充填剤を含有させることができるし、前記樹脂組成物A中に有機充填剤および/または無機充填剤を含有させて、前記樹脂層Bは、シクロオレフィン系樹脂を主たる構成成分とする樹脂組成物Bから形成することもできる。
また、樹脂層A及び樹脂層B以外に他の層を備えてもよいし、樹脂層A及び樹脂層Bの各層間に他の層が介在してもよい。例えば、樹脂層A、樹脂層B間に接着層が介在してもよい。
(反射フィルムの形態)
本反射フィルムのとり得る形態は特に限定されるものではないが、フィルム状、あるいはシート状であることが好ましい。
例えば樹脂層Aからなる単層フィルム構成をとる場合、フィルム状なる層であっても、溶融樹脂組成物Aを押出或いは塗布などによって(フィルムを形成することなく)薄膜形成してなる層であってもよい。また、フィルムからなる場合、そのフィルムは未延伸フィルムであっても、一軸或いは二軸延伸フィルムであってもよいが、少なくとも一軸方向に1.1倍以上延伸して得られる延伸フィルム、特に二軸延伸フィルムであるのが好ましい。
さらに樹脂層Bを設ける場合についても同様で、樹脂層Bはフィルムからなる層であっても、溶融樹脂組成物を押出或いは塗布などによって(フィルムを形成することなく)薄膜形成してなる層であってもよい。また、フィルムからなる場合、そのフィルムは未延伸フィルムであっても、一軸或いは二軸延伸フィルムであってもよいが、少なくとも一軸方向に1.1倍以上延伸して得られる延伸フィルム、特に二軸延伸フィルムであるのが好ましい。
(厚み)
本反射フィルムの厚みは、特に限定されるものではないが、30μm〜1500μmであるのが通常は好ましく、実用面における取り扱い性を考慮すると50μm〜1000μm程度の範囲内であるのが好ましい。
例えば小型、薄型の反射板用途の反射フィルムとしては、厚みが30μm〜200μmであるのが好ましい。かかる厚みの反射フィルムを用いれば、例えばノート型パソコンや携帯電話等の小型、薄型の液晶ディスプレイ等にも使用することができる。
他方、大型液晶テレビ等の反射フィルムとしては、厚みが75μm〜1000μmであるのが好ましい。
(製造方法)
次に、本反射フィルムの製造方法について、有機充填剤および/または無機充填剤を含有する樹脂組成物を用いた場合を一例として挙げて説明するが、下記製造法に何等限定されるものではない。
先ず、シクロオレフィン系樹脂に、必要に応じて有機充填剤および/または無機充填剤、その他の添加剤等を配合してシクロオレフィン系樹脂組成物を作製する。具体的には、シクロオレフィン系樹脂に必要に応じて有機充填剤および/または無機充填剤を加え、さらに酸化防止剤等の添加剤を加えて、リボンブレンダー、タンブラー、ヘンシェルミキサー等で混合した後、バンバリーミキサー、1軸または2軸押出機等を用いて、樹脂の融点以上の温度で混練することにより樹脂組成物を得ることができる。
但し、有機充填剤および/または無機充填剤、その他の添加剤等を、別々のフィーダー等により所定量をシクロオレフィン系樹脂に添加することにより樹脂組成物を得ることもできる。また、有機充填剤および/または無機充填剤、その他の添加剤等を予めシクロオレフィン系樹脂に高濃度に配合した、いわゆるマスターバッチを作っておき、このマスターバッチとシクロオレフィン系樹脂とを混合して所望の濃度の樹脂組成物とすることもできる。
次に、このようにして得られた樹脂組成物を溶融し、フィルム状に成形する。例えば、シクロオレフィン系樹脂組成物を押出機に供給し、所定の温度以上に加熱して溶融する。押出温度等の条件は、分解によって分子量が低下すること等を考慮して設定されることが必要で、押出温度は200℃〜270℃の範囲が好ましい。その後、溶融したシクロオレフィン系樹脂組成物をTダイのスリット状の吐出口から押し出し、冷却ロールに密着固化させてキャストシートを形成する。
この際、押出機の押出温度や押出機のスクリュー回転数を調整することによって、有機充填剤および/または無機充填剤の分散状態を制御することができる。
得られたキャストシートは、少なくとも1軸方向に1.1倍以上延伸するのが好ましい。延伸することにより、有機充填剤および/または無機充填剤を核とした空洞がフィルム内部に形成され、フィルムの光反射性をさらに高めることができて好ましい。これは新たにシクロオレフィン系樹脂と空洞、空隙と有機充填剤および/または無機充填剤、および空隙と非相溶樹脂との界面が形成されるため、これらの界面で生じる屈折散乱の効果が増えるためと考えられる。
さらに2軸方向に延伸するのが好ましい。2軸延伸することにより、空隙率は高くなり、フィルムの光反射性を高めることができるからである。また、フィルムを1軸延伸したのみでは、形成される空隙は一方向に伸びた繊維状形態にしかならないが、2軸延伸することによって、その空隙は縦横両方向に伸ばされたものとなり円盤状形態になる。すなわち、2軸延伸することによって、シクロオレフィン系樹脂と有機充填剤および/または無機充填剤との界面の剥離面積が増大し、フィルムの白化が進行し、その結果、フィルムの光反射性を高めることができる。さらにまた、2軸延伸するとフィルムの収縮方向に異方性がなくなるので、反射フィルムに耐熱性を向上させることができ、また、フィルムの機械的強度を増加させることもできる。
2軸延伸の延伸順序は特に制限されることはなく、例えば、同時2軸延伸でも逐次延伸でも構わない。延伸設備を用いて、溶融製膜した後、ロール延伸によってMDに延伸した後、テンター延伸によってTDに延伸しても良いし、チューブラー延伸等によって2軸延伸を行ってもよい。
上記の場合の延伸倍率は、面積倍率として2倍以上に延伸することが好ましく、4倍以上に延伸することが更に好ましい。面積倍率において2倍以上に延伸することにより10%以上の空隙率を実現することができ、4倍以上に延伸することにより30%以上の空隙率を実現することができる場合がある。
キャストシートを延伸する際の延伸温度は、樹脂のガラス転移温度(Tg)程度から(Tg±30℃)の範囲内の温度であることが好ましく、具体的には100℃〜160℃であることが好ましい。延伸温度がこの範囲であれば、延伸時にフィルムが破断することがなく、製膜安定性の高いフィルムを得ることができる。また延伸配向が高く、空隙率を大きくできるので、高い反射率を有するフィルムを得ることができる。
上記延伸後、必要に応じて適宜な方法及び条件で熱処理してもよい。
(フィルムの黄色度(YI値))
本反射フィルムの黄色度は、1.4未満であることが重要であり、特に1.3未満であることが好ましく、その中でも1.1未満であるのがさらに好ましい。
本反射フィルムの黄色度(YI値)は、フィルムに含有される不純物、金属等の種類や量などによっても多少変動するが、主な要因は、本反射フィルムのベース樹脂であるシクロオレフィン系樹脂の種類による影響が大きいと考えることができる。
なお、黄色度(YI値)は、測定方法(計測方法)に依存するため、フィルムの厚みを薄くすることによって形式的に黄色度(YI値)を下げることは可能であるが、フィルムの厚みを薄くすると一般的に反射率も低下してしまう。本発明においては、フィルムの厚みを薄くすることなく、同じ厚みのフィルムであっても、ベース樹脂の種類を制御して黄色度(YI値)を下げることにより、精彩性が良好となり、反射率の向上を図ることができる。
(フィルムの反射率)
本反射フィルムは、少なくとも片面の反射率が、波長615nm、545nm、440nmの光に対して、いずれも97%以上を有することが重量であり、好ましくはいずれも98%以上であるのがよい。
かかる反射性能を有するものであれば、反射フィルムとして良好な反射特性を示し、この反射フィルムを組み込んだ液晶ディスプレイ等はその画面が黄色味を帯びることなく、精彩性が良好になる。
本反射フィルムの反射率をこのように範囲にするには、該反射フィルムの黄色度(YI値)を1.4未満にすればよい。
(用途)
本反射フィルムは、例えばフィルム形状のまま大型液晶テレビ等の反射フィルムとして使用する場合に有用であるが、金属板(例えばアルミ板やステンレス板、亜鉛メッキ鋼板など)もしくは樹脂板に被覆した反射板としても好適に用いることができる。この反射板は、例えば液晶ディスプレイ等の液晶表示装置、照明器具、照明看板等に用いられる反射板として有用である。
以下に、このような反射板の製造方法について一例を挙げて説明する。
反射フィルムを金属板若しくは樹脂板に被覆する方法としては、接着剤を使用する方法、接着剤を使用せずに熱融着する方法、接着性シートを介して接着する方法、押出しコーティングする方法等があり、特に限定されるものではない。例えば、金属板若しくは樹脂板(まとめて「金属板等」という)の反射フィルムを貼り合わせる側の面に、ポリエステル系、ポリウレタン系、エポキシ系等の接着剤を塗布し、反射フィルムを貼り合わせることができる。
かかる方法においては、リバースロールコーター、キスロールコーター等の一般的に使用されるコーティング設備を使用し、反射フィルムを貼り合わせる金属板等の表面に、乾燥後の接着剤膜厚が2μm〜4μm程度となるように接着剤を塗布する。次いで、赤外線ヒーター及び熱風加熱炉により塗布面の乾燥及び加熱を行い、金属板等の表面を所定の温度に保持しつつ、直ちにロールラミネーターを用いて、反射フィルムを被覆、冷却することにより、反射板を得ることできる。
<用語の説明>
ここで、反射フィルムのとり得る形態としては、特に限定されるものではないが、フィルム状、あるいはシート状であることが好ましい。
なお、一般的に「フィルム」とは、長さ及び幅に比べて厚みが極めて小さく、最大厚みが任意に限定されている薄い平らな製品で、通常、ロールの形で供給されるものをいい(日本工業規格JISK6900)、一般的に「シート」とは、JISにおける定義上、薄く、一般にその厚みが長さと幅のわりには小さく平らな製品をいう。しかし、シートとフィルムの境界は定かでなく、本発明において文言上両者を区別する必要がないので、本発明においては、「フィルム」と称する場合でも「シート」を含むものとし、「シート」と称する場合でも「フィルム」を含むものとする。
また、本発明において、「X〜Y」(X,Yは任意の数字)と表現した場合、特にことわらない限り「X以上Y以下」の意と共に、「好ましくはXより大きい」及び「好ましくはYより小さい」の意を包含するものである。
また、「X以上」(Xは任意の数字)と記載した場合、特にことわらない限り「好ましくはXより大きい」の意を包含し、「Y以下」(Yは任意の数字)と記載した場合、特にことわらない限り「好ましくはYより小さい」の意も包含するものである。
以下に実施例を示し、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の応用が可能である。なお、実施例に示す測定値および評価は以下に示すようにして行った。ここで、フィルムの引取り(流れ)方向をMD、その直交方向をTDと表示する。
<測定および評価方法>
(1)反射フィルムの黄色度(YI値)
反射フィルムの黄色度を、JIS K−7105に基づいて測定した。測定は、分光測色計「SC−T型」(スガ試験機社製)を用いて行った。
測定条件は次のとおり設定した。
・測定モード:反射
・測定孔:直径30mm
・光学条件:JIS Z8722 条件C(8度受光、d/8方式)
・光源:C(2度視野)
・測定サンプル:厚みが300μmの反射フィルム。
(2)シクロオレフィン系樹脂の黄色度(YI値)
シクロオレフィン系樹脂の黄色度を、JIS K−7105に基づいて測定した。測定は、分光測色計「SC−T型」(スガ試験機社製)を用いて行った。
測定条件は次のとおり設定した。
・測定モード:反射
・測定孔:直径30mm
・光学条件:JIS Z8722 条件C(8度受光、d/8方式)
・光源:C(2度視野)
・測定サンプル:樹脂ペレット。ただし内径35mmの円筒状石英セルに、高さが10mmとなるように充填したものを測定サンプルとした。なおサンプルの裏打ちは無しとした。
(3)空隙率(%)
延伸前の反射フィルムの密度(「未延伸反射フィルム密度」と表記する)と延伸後の反射フィルムの密度(「延伸反射フィルム密度」と表記する)とを測定し、下記式に代入して反射フィルムの空隙率を求めた。
空隙率(%)={(未延伸反射フィルム密度−延伸反射フィルム密度)/未延伸反射フィルム密度}×100
(4)反射率(%)
分光光度計(「U―4000」、(株)日立製作所製)に積分球を取付け、入射角度10°にて、波長615nm、545nm及び440nmの光に対する反射率を測定した。なお、測定前に、アルミナ白板の反射率が100%になるように光度計を設定した。
[実施例1]
シクロオレフィン系樹脂A(:日本ゼオン社製「ZEONOR1060R」、環状オレフィンの開環重合体の水素添加物、非晶性、構造中に二重結合なし、構造中に芳香環なし、分子量105,000、Tg=100℃)のペレットと、ルチル型酸化チタン(:デュポン社製「タイピュアR108」、粒径0.23μm)とを、80:20の質量割合で混合した後、215℃に加熱された二軸押出機を用いてペレット化して、樹脂組成物を作製した。
得られた樹脂組成物を、215℃に加熱された押出機に供給し、この押出機を用いて混練し、次いで、溶融状態の樹脂組成物をTダイよりシート状に押出し、冷却固化してフィルムを得た。
得られたフィルムを、110℃に加熱したバッチ式延伸機にて、MDに2倍延伸した後、さらにTDに2倍延伸して二軸延伸を行い、厚み300μmの反射フィルムを得た。
得られた反射フィルムについて、空隙率及び反射率の評価を行った。その結果を表1に示す。また、ベース樹脂および反射フィルムの黄色度(YI値)も表1に示す。
[実施例2]
シクロオレフィン系樹脂B(:ポリプラスチックス社製「TOPAS8007F04」、エチレンとノルボルネンの付加共重合体、非晶性、構造中に二重結合なし、構造中に芳香環なし、分子量110,000、Tg=78℃)のペレットと、ルチル型酸化チタン(デュポン社製「タイピュアR108」、粒径0.23μm)とを、80:20の質量割合で混合した後、215℃に加熱された二軸押出機を用いてペレット化して、樹脂組成物を作製した。
得られた樹脂組成物を、215℃に加熱された押出機に供給し、この押出機を用いて混練し、次いで、溶融状態の樹脂組成物をTダイよりシート状に押出し、冷却固化してフィルムを得た。
得られたフィルムを、90℃に加熱したバッチ式延伸機にて、MDに2倍延伸した後、さらにTDに2倍延伸して二軸延伸を行い、厚み300μmの反射フィルムを得た。得られた反射フィルムについて、実施例1と同様にして評価を行った。
[実施例3]
実施例2の樹脂組成物の作製において、シクロオレフィン系樹脂B(:ポリプラスチックス社製「TOPAS8007F04」)の代わりに、シクロオレフィン系樹脂C(:三井化学社製「APL6509T」、エチレンとテトラシクロドデセンの付加共重合体、非晶性、構造中に二重結合なし、構造中に芳香環なし、分子量100,000、Tg=80℃)を用いた点を除いて、実施例2と同様にして厚み300μmの反射フィルムを得た。
得られた反射フィルムについて、実施例1と同様にして評価を行った。
[実施例4]
シクロオレフィン系樹脂B(ポリプラスチックス社製「TOPAS8007F04」、エチレンとノルボルネンの付加共重合体、非晶性、構造中に二重結合なし、構造中に芳香環なし、分子量110,000、Tg=78℃)、ポリカーボネート系樹脂(:三菱エンジニアリングプラスチックス社製「ユーピロンH4000」、シクロオレフィンと非相溶、芳香族ポリカーボネート、MFR72g/10min、分散相の平均径1.0μm)、及びルチル型酸化チタン(:KRONOS社製「KRONOS2230」、粒径0.26μm)とを、73:7:20の質量割合で混合した後、220℃に加熱された二軸押出機を用いてペレット化して、樹脂組成物を作製した。
得られた樹脂組成物を、220℃に加熱された押出機に供給し、この押出機を用いて混練し、次いで、溶融状態の樹脂組成物をTダイよりシート状に押出し、冷却固化してフィルムを得た。
得られたフィルムを、95℃に加熱したバッチ式延伸機にて、MDに2倍延伸した後、さらにTDに2倍延伸して二軸延伸を行い、厚み300μmの反射フィルムを得た。
得られた反射フィルムについて、実施例1と同様の評価を行った。
[比較例1]
シクロオレフィン系樹脂D(:三井化学社製「APL5014DP」、エチレンとテトラシクロドデセンの付加共重合体、非晶性、構造中に二重結合なし、構造中に芳香環なし、分子量90,000、Tg=135℃:)のペレットと、ルチル型酸化チタン(:デュポン社製「タイピュアR108」、粒径0.23μm)とを、80:20の質量割合で混合した後、220℃に加熱された二軸押出機を用いてペレット化して、樹脂組成物を作製した。
得られた樹脂組成物を、220℃に加熱された押出機に供給し、この押出機を用いて混練し、次いで、溶融状態の樹脂組成物をTダイよりシート状に押出し、冷却固化してフィルムを得た。
得られたフィルムを、145℃に加熱したバッチ式延伸機にて、MDに2倍延伸した後、さらにTDに2倍延伸して二軸延伸を行い、厚み300μmの反射フィルムを得た。得られた反射フィルムについて、実施例1と同様にして評価を行った。
Figure 2011237572
実施例1〜4の本発明の反射フィルムは、615nm、545、440nmの波長の光に対する反射率がいずれも97%以上で、高い光反射性を有していることが分かった。一方、比較例1の反射フィルムは、615nm、545、440nmの波長の光に対する反射率がいずれも97%未満で、実施例1〜4の反射フィルムに劣ることがわかった。
本実施例及びその他本明細書に示さない試験から、表1から明らかなように、二重結合を有さないシクロオレフィン系樹脂であって、黄色度(YI値)が1.0以下であるシクロオレフィン系樹脂をベース樹脂として用いることにより、反射フィルムの黄色度(YI値)を1.4未満にすることができることが分かった。そして、反射フィルムの黄色度(YI値)を1.4未満にすることで、波長615nm、545nm及び440nmの光に対する光反射率がいずれも97%以上になることが分かった。

Claims (12)

  1. シクロオレフィン系樹脂を主たる構成成分とするシクロオレフィン系樹脂組成物を含有するシクロオレフィン系樹脂反射フィルムであって、
    該反射フィルムの黄色度(YI値)が1.4未満であり、波長615nm、545nm及び440nmの光に対する光反射率がいずれも97%以上であることを特徴とするシクロオレフィン系樹脂反射フィルム。
  2. 前記シクロオレフィン系樹脂は、二重結合を有さないシクロオレフィン系樹脂であることを特徴とする請求項1に記載のシクロオレフィン系樹脂反射フィルム。
  3. 前記シクロオレフィン系樹脂の黄色度(YI値)が、1.0以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のシクロオレフィン系樹脂反射フィルム。
  4. 前記シクロオレフィン系樹脂が、付加(共)重合体、又は、重合体中の二重結合を水素化して得られる開環(共)重合体であって、二重結合を有さないシクロオレフィン系樹脂であることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のシクロオレフィン系樹脂反射フィルム。
  5. 前記シクロオレフィン系樹脂組成物が、有機充填剤および/または無機充填剤を含有することを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のシクロオレフィン系樹脂反射フィルム。
  6. 前記有機充填剤が、シクロオレフィン系樹脂に非相溶な熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項5記載のシクロオレフィン系樹脂反射フィルム。
  7. 前記無機充填剤が、炭酸カルシウム、酸化亜鉛、硫酸バリウム、及び酸化チタンからなる群より選ばれる1種または2種以上の混合物であることを特徴とする請求項5に記載のシクロオレフィン系樹脂反射フィルム。
  8. 前記有機充填剤および/または無機充填剤の含有量が、反射フィルムの全体質量に対して10質量%以上70質量%以下であることを特徴とする請求項5〜7の何れかに記載のシクロオレフィン系樹脂反射フィルム。
  9. 反射フィルム内部に、空隙率が5%以上70%以下の範囲である微細な空洞を有することを特徴とする請求項1〜8の何れかに記載のシクロオレフィン系樹脂反射フィルム。
  10. 液晶ディスプレイ、照明器具或いは照明看板の構成部材として使用されることを特徴とする請求項1〜9の何れかに記載のシクロオレフィン系樹脂反射フィルム。
  11. 請求項1〜10の何れかに記載のシクロオレフィン系樹脂反射フィルムを、金属板若しくは樹脂板に積層してなる構成を備えた反射板。
  12. 液晶ディスプレイ、照明器具或いは照明看板の構成部材として使用されることを特徴とする請求項11に記載の反射板。
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