JP2014019008A - 積層ポリエステルフィルム - Google Patents

Abstract

【課題】 液晶ディスプレイ、タッチパネル等に用いる各種光学用部材や、光学分野の製品の製造工程において使用される保護フィルムや離型フィルム等に用いられる、耐熱性や光学特性に優れる積層ポリエステルフィルムを提供する。
【解決手段】 少なくとも３層からなる積層ポリエステルフィルムであって、一方の表層が、ジオール単位中の０．２５〜３０モル％がイソソルバイド、０．３８〜４５モル％が１，４−シクロヘキサンジメタノールであるジオール単位とジカルボン酸単位とで構成されたポリエステルであり、内層の少なくとも１層がエチレンテレフタレートであるジオール単位とテレフタル酸であるカルボン酸単位とで構成されたポリエステルを主たる成分とし、当該ポリエステルが触媒由来のチタン化合物をチタン元素量として１〜５０ｐｐｍ含有することを特徴とする積層ポリエステルフィルム。
【選択図】 なし

Description

本発明は、積層ポリエステルフィルムに関するものであり、詳しくは液晶ティスプレイ、タッチパネル等に用いる各種光学用部材や、光学分野の製品の製造工程において使用される保護フィルムや離型フィルム等に用いられるポリエステルフィルムであって、耐熱性に優れる積層ポリエステルフィルムに関するものである。

従来、ポリエステルフィルム、特にポリエチレンテレフタレートの二軸配向フィルムは優れた機械的特性、耐薬品性を有しており、磁気テープ、強磁性薄膜テープ、写真フィルム、包装用フィルム、電子部品用フィルム、電気絶縁フィルム、金属ラミネートフィルム、各種部材の保護用フィルム等の素材として広く用いられている。

ポリエステルフィルムは、近年、特に各種光学用フィルムに多く使用され、ＬＣＤの部材のプリズムシート、光拡散シート、反射板、タッチパネル等のベースフィルムや反射防止用のベースフィルムやディスプレイの防爆用ベースフィルム、ＰＤＰフィルター用フィルム、タッチパネル用フィルム等の各種用途に用いられている。

これらの光学製品において、明るく鮮明な画像を得るために、光学用フィルムとして用いられているベースフィルムは、その使用形態から透明性が良好で、かつ画像に影響を与える異物やキズ等の欠陥がないことが必要になる。また、近年ＬＣＤにおいて光源としてＬＥＤが多く使用され、光学用フィルムにかかる熱量は増加する傾向にあることや、タッチパネル用においては透明導電フィルムの性能向上のため加工温度が上昇傾向にあることから、これらの光学用のベースフィルムにおいては、フィルムの耐熱性が重要な因子である。

光学用のベースフィルムとして、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が多く使用されているが、上記の近年の傾向において、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のガラス転移点では、性能が不十分な場合がある。

フィルムの耐熱性を上げるために、フィルムの厚さを厚くする方法が考えられる。ポリエステルフィルムは、通常シート状に溶融押出し、急冷固化して得た無定形シートを縦方向および横方向に延伸し、熱処理を行なって得られる。ポリエチレンテレフタレートフィルムの厚さを厚くする場合、溶融押出したシートを急冷固化する工程でシートの冷却が不十分になり、原料の結晶化が進行して、光学用として使用するには十分な透明性が得られないことがある。

ベースフィルムの耐熱性を上げるために、耐熱性に優れた特殊な樹脂の使用が考えられるが、かかる耐熱性に優れた樹脂をフィルムの全層に用いることはコストの大幅な上昇になってしまうため、好ましくない。またＬＣＤの光源の構成や透明導電フィルムの加工温度によっては、熱が直接かかるフィルムの表層のみ耐熱性に優れていればよい場合がある。

特開２００７−１７８９９７公報 特開２０００−２３８１２４公報 特開平１１−２２２５２９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、液晶ディスプレイ、タッチパネル等に用いる各種光学用部材や、光学分野の製品の製造工程において使用される保護フィルムや離型フィルム等に用いられる、耐熱性や光学特性に優れる積層ポリエステル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、特定の構成を採用すれば、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、少なくとも３層からなる積層ポリエステルフィルムであって、一方の表層が、ジオール単位中の０．２５〜３０モル％がイソソルバイド、０．３８〜４５モル％が１，４−シクロヘキサンジメタノールであるジオール単位とジカルボン酸単位とで構成されたポリエステルであり、内層の少なくとも１層がエチレンテレフタレートであるジオール単位とテレフタル酸であるカルボン酸単位とで構成されたポリエステルを主たる成分とし、当該ポリエステルが触媒由来のチタン化合物をチタン元素量として１〜５０ｐｐｍ含有することを特徴とする積層ポリエステルフィルムに存する。

本発明によれば、液晶ディスプレイ、タッチパネル等に用いる各種光学用部材や、光学分野の製品の製造工程において使用される保護フィルムや離型フィルム等に用いられる、耐熱性や光学特性に優れる積層ポリエステル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。

本発明でいうポリエステルフィルムとは、いわゆる押出法に従い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。
上記のフィルムを構成するポリエステルは、ジカルボン酸単位とジオール単位を重縮合させて得られるものを指す。ジカルボン酸単位としては、テレフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸などが挙げられ、ジオール単位としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。

代表的なポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン−２，６−ナフタレンジカルボキシレート（ＰＥＮ）等が例示される。

本発明においては、ジオール単位中の０．２５〜３０モル％がイソソルバイド、０．３８〜４５モル％が１，４−シクロヘキサンジメタノールであるジオール単位からなるポリエステルが一方の表層に使われることを必要とし、当該表層のジオール単位中の好ましくは１〜２０モル％がイソソルバイド、１．５〜３０モル％が１，４−シクロヘキサンジメタノール、さらに好ましくはジオール単位中の５〜１０モル％がイソソルバイド、７．５〜２０モル％が１，４−シクロヘキサンジメタノールである。

内層の少なくとも１層は、エチレンテレフタレートであるジオール単位とテレフタル酸であるカルボン酸単位で構成されたポリエステルを主たる成分とし、内層のポリエスエルが下記式（１）を満足する触媒由来のチタン化合物を含む。

１≦チタン元素含有量（ｐｐｍ）≦５０ …（１）
本発明においては、耐熱性樹脂を含む表層の厚さがフィルム全厚さに占める割合が１〜２０％であることが好ましい。１％以下では十分な耐熱性が得られないし、２０％以上では耐熱性は十分であるもののコストの面から好ましくない。

イソソルバイドは以下の構造をもつ１，４：３，６−ジアンヒドロ−Ｄ−ソルビトールである。

かかる成分を含有させる方法としては、フィルムを製造する原料として所定量の共重合成分として含有する共重合ポリエスエルを用いてもよいし、所定量より多い共重合成分を含有する共重合ポリエステルフィルムと、共重合成分が少ない含有量の共重合ポリエステルまたはホモポリエステルをブレンドして得られる原料を用いてもよい。

本発明におけるポリエステルは、従来公知の方法で、例えばジカルボン酸とジオールの反応で直接低重合度ポリエステルを得る方法や、ジカルボン酸の低級アルキルエステルとジオールを従来公知のエステル交換触媒で反応させた後、重合触媒の存在下で重合反応を行なう方法で得ることが出来る。本発明の少なくとも片方の表層に用いるイソソルバイドを含む層に用いる重合触媒としては、アンチモン触媒、ゲルマニウム化合物、チタン化合物等公知の触媒を使用してよいが、好ましくはアンチモン化合物の量を零またはアンチモンとして１００ｐｐｍ以下にすることが好ましい。

本発明における内層に用いるポリエステルの重合触媒としては、チタン化合物である。アンチモン化合物を内層のポリエステルの重合触媒として用いると、くすみが増大することでフィルムの輝度や透過率が低下し、好ましくない。また内層に用いるポリエステルの重合触媒のチタン元素含有量としては１≦チタン元素含有量（ｐｐｍ）≦５０である。チタン元素含有量が５０ｐｐｍより多い場合にはチタンの高い活性によりポリエチレンテレフタレートが劣化して黄色味が強くなり、光学用として好ましくない。

本発明で用いるポリエステルは、溶融重合後これをチップ化し、加熱減圧下または窒素等不活性気流中に必要に応じてさらに固相重合を施したものでもよい。得られたポリエステルの固有粘度は０．４０〜０．９０ｄｌ／ｇであることが好ましい。

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良く、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０．００１〜３０．０ｗｔ％であり、好ましくは０．０１〜１０．０ｗｔ％である。粒子含有量が多いとヘーズが大きくなり、可視光領域の透過率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、ポリエステルの溶融押出機を２台または３台以上用いて、いわゆる共押出法により少なくとも３層以上の積層フィルムとすることができる。層の構成としては、Ａ原料とＢ原料を用いたＡ／Ｂ／Ａ構成、さらにＣ原料を用いたＡ／Ｂ／Ｃ構成またはそれ以外の３層以上の構成のフィルムとすることができる。

本発明のポリエステルフィルムの厚さは、２５〜２５０μｍ、好ましくは２５〜１８８μｍ、さらに好ましくは２５〜１２５μｍである。フィルム厚さが２５０μｍより厚い場合は、耐熱性は十分であるが、軽量化および薄肉化を競っている光学用途の製品設計上、好ましくない。

本発明においては、ヘーズは通常５．０％以下、好ましくは３．０％以下である。ヘーズが５．０％より高い場合には、透明性が低下し光学用途に使用するには好ましくないことがある。

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い。

また、塗布層は、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、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。

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、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）ヘーズの測定
日本電色工業株式会社製ヘーズメーターを用いてフィルムのヘーズを測定した。

（２）耐熱性の評価
フィルムを１５０ｍｍｘ１５０ｍｍの大きさに切りだし、熱風循環式オーブンにて１００℃ｘ２４時間処理後、フィルムの平面性を評価した。△以上を合格とする。
◎：熱処理前後でフィルムの平面性はほとんど変わらない
○：熱処理前後でフィルムの平面性は若干悪くなるが合格レベルである
△：熱処理前後でフィルム平面性は悪化するが合格レベルである
△△：熱処理前後でフィルム平面性は一定量悪化するが許容レベルである
×：熱処理前後でフィルムの平面性は大きく悪化し不合格レベルである

（３）総合評価
◎：十分な耐熱性があり、物性やコストの面から光学用途に好適に使用できる
○：耐熱性があり、光学用途に使用できる
△：耐熱性は劣るが、辛うじて光学用途に使用できる
×：耐熱性が不十分であり、光学用途に使用困難である

実施例１：
（ポリエステルチップの製造法）
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部およびチタン化合物０．００３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であった。

また、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、ポリエステル（Ｂ）を作成した。

上記ポリエステル（Ａ）の製造方法において、ジオール成分としてエチレングリコール、イソソルバイド、１，４−シクロヘキサンジメタノールを出発原料とする以外はポリエステル（Ａ）の製造方法と同様の方法を用いてポリエステル（Ｃ）を得た。得られたポリエステル（Ｃ）はジオール単位としてイソソルバイド３０ｍｏｌ％、１，４−シクロヘキサンジメタノール４５ｍｏｌ％を含有していた。

（ポリエステルフィルムの製造）
上記ポリエステル（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）をそれぞれ８８．４％、１０．０％、１．６％の割合で混合した混合原料を表層であるＡ層用の原料とし、ポリエステル（Ａ）を内層であるＢ層の原料とし、Ａ層およびＢ層用原料をそれぞれ別個の溶融押出機により溶融押出してＡ／Ｂ／Ａの２種３層積層の無定形シートを得た。ついで、冷却したキャスティングドラム上に、シートを共押出し冷却固化させて無配向シートを得た。次いで、９５℃にて縦方向に３．２倍延伸した後、更にテンター内で予熱工程を経て９５℃で横方向に４倍延伸、２３０℃で１０秒間の熱処理を行い、厚さ１００μｍのポリエステルフィルムを得た。全層の厚さに対する表層Ａ層の厚さの割合（片側）は５％であった。

実施例２：
表層であるＡ層用の原料としてポリエステル（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）をそれぞれ９１．７％、１０．０％、６．７％の割合で混合した原料を使用する以外は実施例１と同様にしてポリエステルフィルムを得た。

実施例３：
表層であるＡ層用の原料としてポリエステル（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）をそれぞれ７０．０％、１０．０％、２０．０％の割合で混合した原料を使用する以外は実施例１と同様にしてポリエステルフィルムを得た。

実施例４：
表層であるＡ層用の原料としてポリエステル（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）をそれぞれ６３．３％、１０．０％、２６．７％の割合で混合した原料を使用する以外は実施例１と同様にしてポリエステルフィルムを得た。

実施例５：
表層であるＡ層用の原料としてポリエステル（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）をそれぞれ４３．３％、１０．０％、４６．７％の割合で混合した原料を使用する以外は実施例１と同様にしてポリエステルフィルムを得た。

実施例６：
表層であるＡ層用の原料としてポリエステル（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）をそれぞれ３０．０％、１０．０％、６０．０％の割合で混合した原料を使用する以外は実施例１と同様にしてポリエステルフィルムを得た。

実施例７：
表層であるＡ層用の原料としてポリエステル（Ｂ）、（Ｃ）をそれぞれ６．７％、９３．３％の割合で混合した原料を使用する以外は実施例１と同様にしてポリエステルフィルムを得た。

実施例８：
内層に用いるポリエステルの重合触媒であるチタン元素含有量を５ｐｐｍとする以外は実施例５と同様にしてポリエステルフィルムを得た。

実施例９：
内層に用いるポリエステルにおけるチタン元素含有量を４８ｐｐｍとする以外は実施例５と同様にしてポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムは黄色味の強い色であったが光学用途には辛うじて使用できるものだった。

実施例１０：
全層の厚さに対する表層Ａ層の厚さの割合（片側）を１．５％とする以外は実施例５と同様にしてポリエステルフィルムを得た。

実施例１１：
全層の厚さに対する表層Ａ層の厚さの割合（片側）を９％とする以外は実施例５と同様にしてポリエステルフィルムを得た。

実施例１２：
厚さを２４０μｍとする以外は実施例５と同様にしてポリエステルフィルムを得た。

実施例１３：
厚さを１７５μｍとする以外は実施例５と同様にしてポリエステルフィルムを得た。

実施例１４：
厚さを１２０μｍとする以外は実施例５と同様にしてポリエステルフィルムを得た。

実施例１５：
厚さを２８μｍとする以外は実施例５と同様にしてポリエステルフィルムを得た。

実施例１６：
表層であるＡ層用の原料としてポリエステル（Ａ）、（Ｂ），（Ｃ）をそれぞれ２３．３％、３０．０％、４６．７％の割合で混合した原料を使用する以外は実施例５と同様にしてポリエステルフィルムを得た。

実施例１７：
表層であるＡ層用の原料としてポリエステル（Ａ）、（Ｂ），（Ｃ）をそれぞれ３３．３％、２０．０％、４６．７％の割合で混合した原料を使用する以外は実施例５と同様にしてポリエステルフィルムを得た。

実施例１８：
フィルム厚さを３００μｍとする以外は実施例５と同様にしてポリエステルフィルムを得た。

実施例１９：
フィルム厚さを１２μｍとする以外は実施例５と同様にしてポリエステルフィルムを得た。

実施例２０：
表層であるＡ層用の原料としてポリエステル（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）をそれぞれ１３．３％、４０．０％、４６．７％の割合で混合した原料を使用する以外は実施例５と同様にしてポリエステルフィルムを得た。

比較例１：
表層であるＡ層用の原料として、ポリエステル（Ａ）、（Ｂ）をそれぞれ９０．０％、１０．０％の割合で混合した原料を使用する以外は実施例５と同様にしてポリエステルフィルムを得た。

比較例２：
ポリエステル（Ｃ）の製造方法において、ジオール成分として添加するエチレングリコール、イソソルバイド、１，４−シクロヘキサンジオールの添加量以外はポリエステル（Ｃ）の製造方法と同様の方法を用いてポリエステルを得た。得られたポリエステルはジオール単位としてイソソルバイド４０ｍｏｌ％、１，４−シクロヘキサンジメタノール６０ｍｏｌ％を含有していた。当該ポリエステルおよびポリエステル（Ｂ）をそれぞれ９５．０％、５．０％の割合で混合した原料を表層であるＡ層用の原料として使用する以外は実施例１と同様にしてポリエステルフィルムを得た。

比較例３：
内層のポリエステルの重合触媒としてチタン化合物を使用せず、アンチモン化合物を使用する以外は実施例５と同様にしてポリエステルフィルムを得た。

比較例４：
内層のポリエステルにおけるチタン元素含有量を７０ｐｐｍとする以外は実施例５と同様にしてポリエステルフィルムを得た。

上記表中、ＥＧはエチレングリコール、ＩＳ：イソソルバイド、ＣＨＤＭは１，４−シクロヘキサンジメタノールをそれぞれ意味する。

本発明のフィルムは、例えば、液晶ティスプレイ、タッチパネル等に用いる各種光学用部材や、光学分野の製品の製造工程において使用される保護フィルムや離型フィルム等として好適に利用することができる。

Claims (1)

1. 少なくとも３層からなる積層ポリエステルフィルムであって、一方の表層が、ジオール単位中の０．２５〜３０モル％がイソソルバイド、０．３８〜４５モル％が１，４−シクロヘキサンジメタノールであるジオール単位とジカルボン酸単位とで構成されたポリエステルであり、内層の少なくとも１層がエチレンテレフタレートであるジオール単位とテレフタル酸であるカルボン酸単位とで構成されたポリエステルを主たる成分とし、当該ポリエステルが触媒由来のチタン化合物をチタン元素量として１〜５０ｐｐｍ含有することを特徴とする積層ポリエステルフィルム。