JP2012219198A

JP2012219198A - 単層白色ポリエステルフィルム

Info

Publication number: JP2012219198A
Application number: JP2011086861A
Authority: JP
Inventors: Takashi Hibiya; 隆志日比谷
Original assignee: Mitsubishi Plastics Inc
Current assignee: Mitsubishi Plastics Inc
Priority date: 2011-04-09
Filing date: 2011-04-09
Publication date: 2012-11-12

Abstract

【課題】インクに対する接着性、艶消し性、耐カール性、搬送性に優れ、特に高度の隠蔽性、白色度、易成形性を合わせ持ち、ＩＣカードのコアシートとして好適に使用される単層白色フィルムを提供する。
【解決手段】透過濃度ＯＤが０．９以上であり、色相Ｌ*値が９１以上であり、黒色顔料を１０〜１００ｐｐｍ含有する単一層からなる白色ポリエステルフィルムであって、ジカルボン酸単位としてテレフタル酸単位とイソフタル酸単位とを含有し、イソフタル酸単位の含有率が５〜２０モル％であり、１００℃におけるフィルムの縦および横方向の１００％伸び時応力が１６〜４５ＭＰａ以下であることを特徴とする単層白色ポリエステルフィルム。
【選択図】なし

Description

本発明は、単層白色ポリエステルフィルムに関し、艶消し性、耐カール性、搬送性に優れ、特に高度の隠蔽性、白色度、易成形性を合わせ持ち、ＩＣカードのコアシートとして好適に使用される単層白色フィルムに関する。

ＩＣカードは、大記録容量や多機能性において、従来のクレジットカードやキャッシュカードなどの磁気カードより優れるため、それらの代替として実用化が本格的に進んでいる。ＩＣカードは従来の磁気カードと同じプラスチックカードに集積回路（ＩＣチップ）やアンテナコイルからなる内蔵モジュールを埋め込んだ構成をとる。この構成にはいくつかの種類があるが、基本的には３層構成であり、内蔵モジュールをコアシートで挟み込み、さらにそのコアシートの両面に保護層としてオーバーシートが設けられた構成をとる。その挟み込み加工工程では、コアシートが内蔵モジュールの凹凸を吸収しうる程度の易成形性を有することが要求される。

また、プリペイドカードやクレジットカードなどと同様にコアシートの片面あるいは両面に絵柄が印刷されたり、必要に応じて磁気記録層などが設けられたりする。コアシートとしては、従来から一般的に金属、エポキシ樹脂、硬質塩化ビニル樹脂が用いられ、最近では特にポリイミド樹脂も用いられる。しかし、これらをコアシートとして用いた場合、コアシートに内蔵モジュールを挟み込んだ構成では、内部のＩＣチップや回路等が透けて見えない程度の高隠蔽性および白色度が要求される。

従来、磁気カード用ポリエステルフィルムとして、例えば特許文献１および２等に示された隠蔽性フィルムが知られているが、これらフィルムをＩＣカード用コアシートとして用いても、内蔵モジュールを十分に隠蔽することができない。その改善策として、フィルムを積層構成とし、中芯層の白色顔料濃度を５０重量％程度まで高くすることにより隠蔽性を満足するフィルムとなるが、反面著しく製膜連続性が低下するため、製造が困難となる問題がある。

一方、特許文献３に示されたような白色／黒色の多層フィルムの場合、黒色層に含有する黒色顔料が２重量％以上となり、顔料添加に要するコストアップが問題となっている。

特開平８−１０８４５８号公報特開平８−１３８２３１号公報特開２００１−２６０８７号公報

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、その解決課題は、インクに対する接着性、艶消し性、耐カール性、搬送性に優れ、特に高度の隠蔽性、白色度、易成形性を合わせ持ち、ＩＣカードのコアシートとして好適に使用される単層白色フィルム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、特定の構成からなるフィルムによれば、上記課題を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、透過濃度ＯＤが０．９以上であり、色相Ｌ*値が９１以上であり、黒色顔料を１０〜１００ｐｐｍ含有する単一層からなる白色ポリエステルフィルムであって、ジカルボン酸単位としてテレフタル酸単位とイソフタル酸単位とを含有し、イソフタル酸単位の含有率が５〜２０モル％であり、１００℃におけるフィルムの縦および横方向の１００％伸び時応力が１６〜４５ＭＰａ以下であることを特徴とする単層白色ポリエステルフィルムに存する。

本発明によれば、インクに対する接着性、艶消し性、耐カール性、搬送性に優れ、特に高度の隠蔽性、白色度、易成形性を合わせ持ち、ＩＣカードのコアシートとして好適に使用される単層白色フィルムを提供することができ、本発明の工業的価値は高い。

本発明のポリエステルフィルムを構成するポリエステルは、ジカルボン酸単位およびグリコール単位よりなり、ジカルボン酸単位としては、テレフタル酸単位およびイソフタル酸単位を主な構成単位とし、イソフタル酸の含有率が５〜２０モル％の範囲内にあることが必要である。一方グリコール単位としては、通常エチレングリコール単位を主な構成単位とするが、それ以外にも、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等を小割合の構成単位として加えても差し支えない。
上記において、イソフタル酸の含有率が５モル％に満たない場合には、白色フィルムの成形性が不足する傾向がある。一方イソフタル酸の含有率が２０モル％を超える場合には、白色フィルムの強度が低下し、成形加工時にフィルムが破断する不具合が発生する傾向がある。加えてフィルムの耐溶剤性が低下し、インク接着性が劣る傾向がある。

本発明の白色フィルムは、易成形性の指標として、１００℃におけるフィルムの縦および横の１００％伸び時応力が１６〜４５ＭＰａ以下であることが必要である。この応力値が４５ＭＰａを超えると、白色フィルムでＩＣカード内蔵モジュールを挟み込んで熱圧着積層した際に、フィルムが凹凸形状を吸収しきれずに、平坦なカード形成ができない傾向がある。好ましい応力値の上限は３５ＭＰａ以下であり、さらに好ましくは２５ＭＰａ以下である。一方でこの応力値が１６ＭＰａに満たない場合には、フィルム強度が不足して、熱圧着による成形加工時にフィルムが破断しやすくなる。

本発明においては、単一層からなるポリエステルフィルムに白色顔料を含有する。白色顔料としては、アナターゼ型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、硫酸バリウム等が例示でき、これらの中でアナターゼ型酸化チタンが好ましい。ここで白色顔料は、その平均粒子径が通常０．１〜１．０μｍの範囲のものであり、含有量は通常５〜３５重量％である。
平均粒子径が０．１μｍ未満ではフィルムの隠蔽性が劣る傾向があり、一方、１．０μｍを超えると製膜連続性が劣ることがある。また、含有量が５重量％未満では、フィルムの白色度と隠蔽性が劣る傾向があり、一方、３５重量％を超えると製膜連続性が劣る傾向がある。

本発明の単層フィルムは、白色度の観点から色相Ｌ*値が９１以上であることが必要であり、好ましくは９２〜９８の範囲内である。Ｌ*値が９１に満たない場合には、白色フィルム（ＩＣカード）としての意匠性が劣る。一方、Ｌ*値の上限は限定されないが、定義上１００以下となる。Ｌ*値を９１以上とするためには、上記白色顔料の平均粒子径および添加量を調整する。特に添加量を増やすとＬ*値は向上する傾向があり、上記範囲内で添加量を調整することが好ましい。また、併用する黒色顔料の添加量を低く抑えることで、Ｌ*値を所望の範囲内とすることが可能となる。

本発明においては、単一層からなるポリエステルフィルムに、カーボンブラックに代表される黒色顔料を１０〜１００ｐｐｍの低濃度で含有する。ここで黒色顔料は、その一次粒子の平均粒子径が０．２μｍ以下であることが好ましい。一次粒子の平均粒子径が０．２μｍを超えると、ポリエステルフィルム中で高次の凝集粒子径が大きくなり、濃度ムラが発生する傾向がある。含有量については、１０ｐｐｍに満たないと隠蔽性が不足する。
一方、１００ｐｐｍを超えると、白色度が不十分となることがある。

本発明の単層フィルムは、隠蔽性の観点から透過濃度ＯＤが０．９以上であることが必要であり、好ましくは０．９〜１．２の範囲内である。ＯＤが０．９未満の場合、ＩＣカードを作成した際に隠蔽性が不足し、内部のＩＣチップが透けて見えると共にカード表層の柄印刷の意匠性が悪くなる。一方、ＯＤの上限は定めないが、１．２を超えると過剰品質となり、コストアップになるため好ましくない。

本発明では、ＩＣカード用フィルムの主要特性である高度の隠蔽性および白色度を両立するために、単層フィルム中の黒色顔料含有量を極めて少ない量に限定して併用することが重要である。

本発明のポリエステルフィルムには、上記成分に加えて、平均粒子径０．１〜１．０μｍの不定形シリカ粒子を０．０１〜１．０重量％含有させることが好ましい。平均粒子径が０．１μｍ未満または含有量が０．０１重量％未満であると、フィルムの搬送性が劣る傾向がある。一方、平均粒子径が１．０μｍを超えるまたは含有量が１．０重量％を超えると、フィルムの製膜連続性が低下するのに加え、過剰品質でコストアップになるため好ましくない。

本発明のポリエステルフィルムには、上記の顔料、シリカ粒子以外にも、必要に応じて従来公知の酸化防止剤、熱安定剤、潤滑剤、蛍光増白剤、染料、紫外線吸収剤、近赤外線吸収剤等の添加剤を添加することができる。

本発明のポリエステルフィルムの厚さは特に限定されるわけではないが、フィルムの加工適性として、適度の腰強度を有することが好ましく、通常２５〜１５０μｍの範囲であり、好ましくは３８〜１２５μｍの範囲内である。厚さが２５μｍ未満ではカードとして腰がなくなると共に、所望の隠蔽性を確保できないことがある。一方、厚さが１５０μｍを超えると面積当たりのコストアップとなる。

次に本発明のフィルムの製造方法について、二軸延伸を用いた場合の一例を詳細に説明するが、本発明の要旨を超えない限り、本発明は以下の例に限定されるものではない。

まず、ポリエステルフィルムを構成する原料を押出機へ供給し、溶融混練後、押出す。次に、ダイから押し出された溶融シートを、回転冷却ドラム上でガラス転移温度以下の温度になるように急冷固化し、実質的に非晶状態の未配向シートを得る。この場合、シートの平面均一性、冷却効果を向上させるためには、シートと回転冷却ドラムとの密着性を高めることが好ましく、本発明においては静電印加密着法が好ましく採用される。次いで、得られたシートを二軸方向に延伸してフィルム化する。まず、通常７０〜１３０℃、好ましくは７５〜１１０℃の延伸温度、通常２．０〜６．０倍、好ましくは２．５〜５．０倍の延伸倍率の条件下、前記未延伸シートを一方向（縦方向）に延伸する。かかる延伸にはロールおよびテンター方式の延伸機を使用することができる。次いで、通常７５〜１３０℃、好ましくは８０〜１２０℃の延伸温度で、通常２．０〜６．０倍、好ましくは２．５〜５．０倍の延伸倍率の条件下、一段目と直交する方向（横方向）に延伸を行い、二軸配向フィルムを得る。かかる延伸には、テンター方式の延伸機を使用することができる。

上記の一方向の延伸を２段階以上で行う方法も採用することができるが、その場合も最終的な延伸倍率が上記した範囲に入ることが好ましい。次いで、テンター内熱処理を、通常１６０〜２２０℃、好ましくは１７０〜２１０℃で、１秒〜２分間行う。この熱処理工程では、熱処理の最高温度のゾーンおよび／または熱処理出口直前の冷却ゾーンにおいて、横方向および／または縦方向に０．１〜２０％の弛緩を行うことが、熱寸法安定性付与の点で好ましい。

本発明の単一層からなるポリエステルフィルムに、ＩＣチップやアンテナコイルなどからなるＩＣカード内蔵モジュールを挟み込み積層することにより、ＩＣカードシートを製造することができる。積層する方法は公知の方法を採ることができ、例えば熱圧着させる方法が挙げられる。

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超えない限り、これらの実施例に限定されるものではない。なお、本発明における各種の物性およびその測定方法、定義は下記のとおりである。

（１）白色顔料の平均粒子径（μｍ）
（株）島津製作所製遠心沈降式粒度分布測定装置ＳＡ−ＣＰ３型を用いて、ストークスの抵抗則に基づく沈降法によって粒子の大きさを測定した。測定により得られた粒子の等価球形分布における積算（体積基準）５０％の値を用いて平均粒径とした。

（２）固有粘度（ｄｌ／ｇ）
ポリエステル１ｇに対し、フェノール／テトラクロロエタン：５０／５０（重量比）の混合溶媒を１００ｍｌの比で加えて溶解させ、３０℃で測定した。

（３）１００％伸び時応力（ＭＰａ）
引張試験機（島津製作所製の商品名「オートグラフＡＧ−Ｉ（１ｋＮ）」）を用い、得られたフィルムの縦方向（ＭＤ）、横方向（ＴＤ）について、それぞれ長手方向１５０ｍｍ×幅方向１５ｍｍのサンプルを採取し、１００℃の雰囲気下で間隔５０ｍｍにセットしたチャックに挟んで固定した後、２００ｍｍ／分の速度で引張り、装着されたロードセルで荷重を測定した。そして１００％伸び時の荷重を読み取り、引張り前のサンプル断面積で割って応力（ＭＰａ）を計算した。

（４）透過濃度ＯＤ
マクベス濃度計ＴＤ−９０４型を用いて、フィルムを単枚で測定した。（この値が大きいほど、高い隠蔽性を表す。）

（５）色調（Ｌ*、ａ*、ｂ*）
ミノルタ製分光測色計ＣＭ−３７００ｄタイプを用いて、反射法によりフィルム表面の測定を行った。Ｃ光源２°視野を用い、表色系はＬ*ａ*ｂ*（ＣＩＥ１９７６）とした。

実施例１：
下記表１に示すポリエステル成分を、表中の構成比となるようにブレンド作成した。なお表中の記号で示す成分は、ＴＰＡがテレフタル酸、ＩＰＡがイソフタル酸、ＥＧがエチレングリコール、ＤＥＧがジエチレングリコールを示す。ブレンド後のポリエステル原料レジンの固有粘度ＩＶは０．６６ｄｌ／ｇに調整した。得られたポリエステル成分とその他添加剤を均一にブレンドした上で、ベント付二軸押出機に投入して２７０℃で溶融、混練し、得られた溶融体をスリット状に押出し、３０℃の冷却ドラム上に静電印加法により密着、冷却させて無延伸シートを得た。次いで当該無延伸シートを縦方向に８０℃で３．３倍延伸した後、さらに横方向に１１０℃で３．２倍延伸し、段階的に昇温後、１８９℃で５秒間熱処理した。次いで１６０℃の雰囲気下、幅方向に１２％の弛緩処理（テンターレール幅を狭める）を行った。最終的にフィルム厚さ４５μｍの二軸配向フィルムを得た。なお、表１のその他添加成分の記載では、酸化チタンが粒子径０．３μｍのアナターゼ型二酸化チタンを、カーボンブラックは一次粒子径０．０１μｍのカーボンブラックを、不定形シリカは平均粒子径４．２μｍの不定形シリカをそれぞれ示す。

実施例２，３、比較例１，２：
実施例１において、ポリエステル成分の構成比を表１に示すように変更する以外は同様にして、最終的にフィルム厚さ４５μｍの二軸配向フィルムを得た。

実施例４，５、比較例３，４：
実施例１において、カーボンブラックの添加量を表１に示すように変更する以外は同様にして、最終的にフィルム厚さ４５μｍの二軸配向フィルムを得た。

本発明のフィルムは、例えばＩＣチップやアンテナコイルなどからなるＩＣカード内蔵モジュールを挟み込み積層するためのコアシートとして好適に利用することができる。

Claims

透過濃度ＯＤが０．９以上であり、色相Ｌ*値が９１以上であり、黒色顔料を１０〜１００ｐｐｍ含有する単一層からなる白色ポリエステルフィルムであって、ジカルボン酸単位としてテレフタル酸単位とイソフタル酸単位とを含有し、イソフタル酸単位の含有率が５〜２０モル％であり、１００℃におけるフィルムの縦および横方向の１００％伸び時応力が１６〜４５ＭＰａ以下であることを特徴とする単層白色ポリエステルフィルム。