JP2015136922A - ポリエステルフィルム - Google Patents
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Abstract
Description
また、積層体のカール抑制に関しては、特許文献3,4のように、積層体を構成する各層の面方向の熱収縮率を小さくしたり、各層の面方向の熱収縮率を合わせたりする報告がある。
1.ポリエチレンテレフタレート樹脂からなるポリエステルフィルムであって、該ポリエステルフィルムは、幅手方向を0°としたときに、最大配向軸方向が20°以上、55°以下である領域を有し、該領域において熱収縮率が下記(A)を満たし、かつ、線膨張率が下記(B)を満たす、ポリエステルフィルム。
(A)上記領域内において、フィルムの幅手方向0°に対して45°方向の150℃30分熱収縮率SD1と、135°方向の150℃30分熱収縮率SD2とが、下記式1を満たす。
|SD1−SD2|≦0.20% (式1)
(B)上記領域内における最大配向軸方向の線膨張率αtminと、フィルム面内でそれと直行する方向の線膨張率αtmaxとが、下記式2、3を満たす。
αtmax<42ppm/℃ (式2)
αtmax−αtmin<10ppm/℃ (式3)
2.上記最大配向軸方向が20°以上、55°以下である領域において、長手方向の150℃30分熱収縮率が1.00%以下であり、かつ、幅手方向の150℃30分熱収縮率が0.50%以下である、上記1に記載のポリエステルフィルム。
3.同時二軸延伸で製膜されたことを特徴とする、上記1または2に記載のポリエステルフィルム。
4.透明電極用である、上記1〜3のいずれか1に記載のポリエステルフィルム。
5.透明電極基材用である、上記4に記載のポリエステルフィルム。
6.透明電極保護フィルム用である、上記4に記載のポリエステルフィルム。
本発明のポリエステルフィルムは、好ましくはポリエチレンテレフタレート樹脂からなるフィルムである。
本発明において、ポリエステルフィルムを構成するポリエチレンテレフタレート樹脂は、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成分からなるポリエステルである。かかる態様により、光学用途フィルム、特にタッチパネル用フィルムや透明電極、また透明電極に用いられる保護フィルムとして求められる透明性や耐熱性、機械的特性の全ての特性を同時に得ることができる。
(最大配向軸方向)
本発明のポリエステルフィルムは、幅手方向(本発明において幅手方向とは、製膜機械軸方向と厚み方向とに垂直な方向を指す。以下、横方向またはTDという場合がある。)を0°としたときに、最大配向軸方向が20°以上、55°以下である領域を有する。かかる最大配向軸方向は、好ましくは、30°以上、より好ましくは40°以上、さらに好ましくは45°以上であり、また、好ましくは50°以下である。例えば、延伸製膜機によって得られた親ロールにおけるフィルムが、フィルムの端部から中央部の間に上記のような領域を有するため、これに該当する。また、親ロールの端部から中央部付近をスリットして得られた子ロールにおけるフィルムも、上記のような領域を有し、これに該当する。
本発明のポリエステルフィルムは、上記領域内において、熱収縮率および線膨張率が下記(A)および(B)を満たすことが必要である。
(A)上記領域内において、フィルムの幅手方向0°に対して45°方向の150℃30分熱収縮率SD1と、135°方向の150℃30分熱収縮率SD2とが、下記式1を満たす。
|SD1−SD2|≦0.20% (式1)
(B)上記領域内における最大配向軸方向の線膨張率αtminと、フィルム面内でそれと直行する方向の線膨張率αtmaxとが、下記式2、3を満たす。
αtmax<42ppm/℃ (式2)
αtmax−αtmin<10ppm/℃ (式3)
上記式(1)において、SD1とSD2との差(絶対値)が右辺の値よりも大きいと、シワの抑制およびカールの抑制に劣る傾向にある。かかる観点から、SD1とSD2との差は、0.15%以下が好ましく、0.12%以下がより好ましく、0.10%以下がさらに好ましく、0.08%以下が特に好ましい。かかる差は小さいほど好ましく、下限は好ましくは0である。
また、αtmax−αtminの値は、より好ましくは8ppm/℃以下、さらに好ましくは5ppm/℃以下である。αtmaxとαtminの差は、上記効果の観点からは小さいほど好ましく、最も好ましくは0ppm/℃である。
フィルムの熱収縮は、延伸によって生じた延伸歪を緩和しようとする作用に由来するもので、すなわち延伸による影響が大きく、一般に延伸倍率を高くする等により配向を高くすると、かかる配向方向における熱収縮率は大きくなる傾向にある。そしてフィルムの延伸は、ある一方向に延伸するとかかる一方向と垂直な方向の配向にも作用し、延伸倍率が大きい程この作用は大きい。そのため、高すぎる延伸倍率によって熱収縮率が大きくなると、熱収縮率の方向差を小さくすることが困難となる傾向にある。
本発明のポリエステルフィルムには、本発明の効果を損なわない範囲であれば、他の熱可塑性樹脂、例えばポリエチレンナフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート等を混合することができる。また、紫外線吸収剤、酸化防止剤、界面活性剤、蛍光増白剤、潤滑剤、遮光剤、マット化剤、および染料、顔料などの着色剤等を配合してもよい。
なお、本発明のポリエステルフィルムを光学用途、特に透明電極の基材フィルムや透明電極を保護するための保護フィルムに用いる場合は、より透明であることが好ましい。従って、本発明のポリエステルフィルムは、好ましくは粒径500nm以上、より好ましくは粒径300nm以上の粒子の含有量が、好ましくは150ppm以下、より好ましくは100ppm以下である。
以下、本発明のポリエステルフィルムの製造方法に関して具体的に説明するが、本発明の要旨を満足する限り、本発明は以下の例示に特に限定されるものではない。
まず、公知の手法により乾燥したポリエステルチップ(ポリエチレンテレフタレートチップ)を溶融押出装置に供給し、それぞれのポリマーの融点以上である温度に加熱し溶融する。次いで、溶融したポリマーをダイから押出し、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、シートの平面性を向上させるため、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および/または液体塗布密着法が好ましく採用される。
延伸条件について具体的に述べると、前記未延伸シートを、好ましくは80℃〜120℃で縦延伸倍率2.5〜4.0倍、横延伸倍率1.5〜2.5倍に同時二軸延伸し、その後、好ましくは連続的に、80〜120℃で1.5〜2.5倍に横方向に一軸延伸する。かかる延伸条件において、前段の同時二軸延伸における縦延伸倍率は、好ましくは3.0〜4.0倍、より好ましくは3.2〜4.0倍、さらに好ましくは3.4〜3.8倍である。また、前段の同時二軸延伸における横延伸倍率は、好ましくは1.7〜2.5倍、より好ましくは1.7〜1.9倍である。さらに、後段の横一軸延伸における横延伸倍率は、好ましくは1.9〜2.3倍、より好ましくは2.0〜2.2倍である。
透明電極の基材フィルムにおいては、ポリエステルフィルムにITO膜を積層する加工工程にて外観キズ等の発生を防止する目的で付与されるハードコート膜と、ポリエステルフィルムとの接着性を確保しながら光学的な干渉模様を防止し、ITO膜を積層した積層体の外観および視認性を向上させるために、ポリエステルフィルム表面に塗布層を設けることが好ましい。かかる塗布層の形成に当たっては、フィルムを製造する工程内、特に延伸する前に行う方法が、極めて薄い塗布層を形成できる点、塗布液の乾燥や硬化反応を製膜工程内で実施できることなどの点で好ましい。かかる塗布層としては、架橋剤と各種バインダー樹脂との組み合わせからなるものが好ましく、バインダー樹脂としては接着性の観点から、ポリエステル、アクリル系ポリマーおよびポリウレタンの中から選ばれた少なくとも1つのポリマーを用いる。上記のポリマーは、それぞれそれらの誘導体をも含むものとする。ここでいう誘導体とは、他のポリマーとの共重合体、官能基に反応性化合物を反応させたポリマーを指す。架橋剤としては、メラミン系、エポキシ系、オキサゾリン系樹脂が一般に用いられるが、塗布性、耐久接着性の点で、オキサゾリン系樹脂が特に好ましい。さらに、屈折率調整や易滑性付与の目的で有機粒子、無機粒子、有機無機複合粒子等の粒子を添加してもよい。また、含有量比率は、バインダー樹脂を40〜98質量%、架橋剤を1〜30質量%、粒子を1〜30質量とするとよい。
本発明のポリエステルフィルムは、透明電極用として好適に用いることができる。透明電極用途としては、透明電極の基材フィルム用途や、透明電極に貼り合わせて用いられる保護フィルムの基材フィルム用途が挙げられる。
本発明のポリエステルフィルムは、透明電極の基材フィルム(透明電極基材)として用いて、そのうえにITO膜等の透明導電膜を設けて透明電極とすることができる。かかる用途においては、一般的には、透明電極膜を積層する工程において傷が入り難くするためにハードコート層が設けられる。また、透明導電膜をパターニングした際には、その骨見えを抑制するために光学補償の下塗り層が設けられる。本発明のポリエステルフィルムは、上述したような態様を具備するために、これらハードコート層や光学補償の下塗り層等の他の層を設けるに際して施される、例えば80℃以上の熱処理を経たとしても、シワやたるみの発生を好適に抑制することができる。
本発明のポリエステルフィルムは、透明電極を保護するための保護フィルム(透明電極保護フィルム)の基材フィルムとして好適に用いることができる。かかる保護フィルムは、保護フィルムの基材フィルムのうえに粘着剤層を設けた構成である。そして、透明電極の基材フィルムや透明導電膜を保護する目的で、透明電極に貼り付けられて用いられる。このとき、透明電極に保護フィルムを貼り付けた積層体の態様のまま、例えば透明導電膜がITO膜である場合はそれを結晶化するなどの目的で、熱処理が施される。ITO膜の場合は、かかる熱処理の温度は150℃程度である。また、枚葉にカットされてから熱処理されることが多い。本発明のポリエステルフィルムは、上述したような態様を具備するために、このような熱処理が施されてもカールを好適に抑制することができる。なお、かかる積層体における透明電極の基材フィルムは、ポリエステル、好ましくはポリエチレンテレフタレートからなり、一般的に透明電極の基材フィルムとして用いられるものであれば特に限定されず、上記カール抑制の効果を奏することができるが、特に好ましい態様は、かかる透明電極の基材として上述した本発明のポリエステルフィルムを採用した態様である。
10cm×10cmの正方形のサンプルを用意し、その中央部分および四つ角部分における屈折率をそれぞれアッベ屈折計を用い、ナトリウムD線(589nm)を光源として、TDを0°として5°おきに180°まで屈折率を測定し、屈折率が最大となる方向を最大配向軸方向とした。なお、90°を超え180°以下の場合は、最初に0°と設定したTDとは反対の180°方向のTDを0°とし、0〜90°の範囲で表すこととした。
上記(1)で用いたサンプルについて、フィルムの長手方向と幅手方向、及び幅手方向0°に対して45°方向と135°方向それぞれについて120mm長、幅15mmのサンプルを切り出し、そのサンプルの両端近傍に100mmの間隔の標点を付け、150℃の温度に調整されたオーブンに一端を固定、他端をフリーとして30分間放置する。これを取り出して室温に放冷した後に標点間距離を測定し、下記式により熱収縮率を求めた。なお、寸法はオリンパスデジタル式小型顕微鏡(STM5)を用いて測定した。
熱収縮率(%)
={(熱処理前標点間距離−熱処理後標点間距離)/熱処理前標点間距離}×100
上記は、10点測定して平均値を求めた。
上記(1)で用いたサンプルについて、フィルムの最大配向軸方向と、それと直行する最小配向軸方向において、それぞれの方向が測定方向となるように長さ15mm、幅5mmに切り出し、真空理工製TMA3000にセットし、窒素雰囲気下(0%RH)、60℃で30分前処理し、その後室温まで降温させる。その後25℃から70℃まで2℃/minで昇温して、各温度でのサンプル長を測定し、次式より熱膨張率(αt、単位ppm/℃)を算出する。なお、5回測定し、その平均値を用いた。
αt={(L60−L40)}/(L40×△T)}+0.5
ここで、上記式中のL40は40℃のときのサンプル長(mm)、L60は60℃のときのサンプル長(mm)、△Tは20(=60−40)℃、0.5は石英ガラスの熱膨張率(ppm/℃)である。
実施例で得られたポリエステルフィルムに、幅手方向の150℃30分熱収縮率が0.20%、かつ、長手方向の150℃30分熱収縮率が0.60%の、厚さ50μmの別のPETフィルムを、下記の粘着剤を媒体として貼り付けた後、30cm四方の枚葉に切り出し、積層体を得た。ここで得た積層体を、150℃に調整されたオーブン内に、実施例で得られたポリエステルフィルム側が上側になるようにして、底面と水平になるように置き、60分間放置する。その後オーブン内から、実施例で得られたポリエステルフィルムが上側になっている状態を保持したまま積層体を取り出し、これを室温(25℃)まで十分に冷却したのちに、水平な平面上に静置し、カールの程度を金尺で測定し、下記基準にてカールを評価した。なお、カール量においては、上側が凹み形状の場合のカールは(−)で表し、凸形状の場合は(+)で表した。
◎:カール量が−5mm〜+5mm
○:カール量が−5mm未満〜−10mmもしくは+5mmを超える〜+10mm
×:カール量が−10mm未満もしくは+10mmを超える
また、オーブンから取り出したフィルムを、室温(25℃)まで十分に冷却していく過程の最中に、下記基準にてシワを評価した。
○:シワなし
△:わずかにシワあり
×:シワが多くあり
粘着剤として、アクリル系粘着剤(帝国化学株式会社製、SG−800)100部(固形分重量部)に対し、イソシアネート硬化剤(日本ポリウレタン株式会社製、コロネートHL)20部(固形分重量部)を加えた塗工液を、グラビアコーターを用いて塗布し、100℃、2分間塗膜を乾燥・硬化させ、厚み20μmの粘着剤の層を設けた。
公知の手法により乾燥したポリエステルチップ(ポリエチレンテレフタレートチップ)を溶融押出装置に供給し、285℃で溶融する。次いで、溶融したポリマーをダイから押出し、30℃に冷却された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ポリエステルシートAを得た。得られた未配向ポリエステルシートAの固有粘度は0.62dl/gであった。なお、未配向ポリエステルシートAは、以下に示す各々の実施例および比較例において、延伸後の厚みが125μmになるように、厚みをコントロールした。
上記で得られた未配向ポリエステルシートAを、同時二軸延伸機を用いて、延伸温度100℃にて縦方向に3.4倍(縦倍率)、同時に横方向に1.7倍(横倍率1)延伸した後に、延伸温度110℃にて横方向に2.0倍(横倍率2)延伸し、230℃で10秒間熱処理を行った後、縦方向に2.0%(縦弛緩率)、横方向に2.0%(横弛緩率)弛緩し、厚さ125μmのポリエステルフィルムを得た。
製膜条件を表1に示すとおりとする以外は実施例1と同様にして厚さ125μmのポリエステルフィルムを得た。
上記ポリエステルシートAを、ロール周速差を利用して、フィルム温度85℃にて縦方向に3.6倍延伸した後、テンターに導き、横方向に120℃で4.0倍延伸し、230℃で10秒間熱処理を行った後、縦方向に2.0%、横方向に2.0%弛緩し、厚さ125μmのポリエステルフィルムを得た。
製膜条件を表1に示すとおりとする以外は実施例1と同様にして厚さ125μmのポリエステルフィルムを得た。
得られたフィルムの評価結果を表1に示す。表1にある通り、本発明のポリエステルフィルムは、カールに優れた特性をもつものであった。
このような効果を奏する本発明のポリエステルフィルムは、例えば透明電極の基材フィルムや透明電極の保護フィルムの基材フィルム等の透明電極用ポリエステルフィルムとして好適に用いることができ、その産業上の利用可能性は高い。
Claims (6)
- ポリエチレンテレフタレート樹脂からなるポリエステルフィルムであって、該ポリエステルフィルムは、幅手方向を0°としたときに、最大配向軸方向が20°以上、55°以下である領域を有し、該領域において熱収縮率が下記(A)を満たし、かつ、線膨張率が下記(B)を満たす、ポリエステルフィルム。
(A)上記領域内において、フィルムの幅手方向0°に対して45°方向の150℃30分熱収縮率SD1と、135°方向の150℃30分熱収縮率SD2とが、下記式1を満たす。
|SD1−SD2|≦0.20% (式1)
(B)上記領域内における最大配向軸方向の線膨張率αtminと、フィルム面内でそれと直行する方向の線膨張率αtmaxとが、下記式2、3を満たす。
αtmax<42ppm/℃ (式2)
αtmax−αtmin<10ppm/℃ (式3) - 上記最大配向軸方向が20°以上、55°以下である領域において、長手方向の150℃30分熱収縮率が1.00%以下であり、かつ、幅手方向の150℃30分熱収縮率が0.50%以下である、請求項1に記載のポリエステルフィルム。
- 同時二軸延伸で製膜されたことを特徴とする、請求項1または2に記載のポリエステルフィルム。
- 透明電極用である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリエステルフィルム。
- 透明電極基材用である、請求項4に記載のポリエステルフィルム。
- 透明電極保護フィルム用である、請求項4に記載のポリエステルフィルム。
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