JP2019116099A - ポリエステルフィルム - Google Patents

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Abstract

【課題】経済性、製膜性、白色性、反射性、軽量性、表面形状に優れ、このポリエステルフィルムを用いることにより輝度特性及び他部材との相性に優れた面光源を安価に提供する。【解決手段】(1)ガラス転移温度(Tg)が50℃以上80℃未満であるポリエステル(a)10〜90質量%、及びTgが100℃以上120℃以下であるポリエステル(b)10〜90質量%を含み、ポリエステル(a)とポリエステル(b)のTgの差が50℃以下であり、かつ、実質的に無機及び有機粒子を含まない層(A)と、ポリエステル(c)と、該ポリエステル(c)に非相溶な成分(d)を少なくとも1種含む層(B)を有し、層(A)が少なくとも一方の表面となる構成であり、この表面の中心線平均粗さ(Ra)が300nm以上、及び十点平均粗さ(Rz)が3000nm以上である2軸延伸ポリエステルフィルム。【選択図】なし

Description

本発明は、ポリエステルフィルムに関し、特に、液晶ディスプレイ用反射板として用いるフィルムに関する。
テレビ、パソコン、タブレット型端末など様々な電子機器に多用されている液晶ディスプレイは、画面表示のために、ディスプレイ後部にバックライトと呼ばれる光源を設置している。また、バックライトは、画面全体を均一に照射する必要がある。この特性を満たす方式として、サイドライト型及び直下型と呼ばれる面光源の構造がある。特に、薄型ディスプレイには、サイドライト型、つまり画面に対し側面から光を照射するタイプのバックライトが適用されている。一般的に、このサイドライト型では、導光板と呼ばれる、ある厚みを持ったアクリル板などの透明基材の片面に網点印刷やシボ加工など各種処理を施したシートが用いられる。側面の光源より導光板のエッジへ光を当てることで、照明光が上方に均一に分散され、均一な明るさを持った画面が得られる。また、エッジ部のみに照明を設置するため、光源を減らすことができ、低コスト化及び軽量化でき、直下型より薄型にできる。さらに、照明光の画面背面への逃げを防ぐため、導光板の下方に反射板が設けられており、これにより光源からの光のロスを少なくし、液晶画面を明るくできる。
このような液晶画面用の面光源、特にサイドライト型に用いられる反射板には、薄膜及び軽量であることと同時に、高い反射性能はもちろんのこと、特に導光板との相性が求められる。従来、反射板としては、フィルムに白色顔料を添加したり、内部に微細な気泡を含有させ、この界面反射により高反射性能を達成し、表面層に無機粒子などの粒子を添加したり、エンボス加工したり、コーティングを施すことにより凹凸形状を付与して導光板との密着を防止してきた(特許文献1、2、3、4、5、6、7)。
また、特に表面層に用いる材質として、無機粒子や樹脂粒子等、強度が高く、劣化しにくい材質のものを選定することも提案されている(特許文献8,9)。
特開2009−98660号公報 特開2009−173015号公報 特開2002−98808号公報 特開2004−126345号公報 国際公開2011/105294号 特許第5218931号公報 特開2009−285912号公報 特表2009−513800号公報 特開2009−96999号公報
しかしながら、特許文献1、2、3、4、5、6および7に記載の方法にて凹凸形状を付与した反射フィルムでは、導光板の素材によっては、導光板の網点印刷やシボ加工など各種処理を施した面に傷がつきやすくなり、この傷や削りカスが画面ムラの原因となる場合がある。また、運搬時の振動により反射フィルムのコーティングが剥がれることもある。さらには、上記コーティングやエンボス加工は製膜後に独立して付与されるケースが多く、多段階かつ特殊な工程が必要となり、高価となるうえ、高温に晒される工程が増えるため、内部の微細な気泡が潰れたり、構成する樹脂が劣化したりすることにより、光反射性能が低下する。
加えて、近年は顧客要求も厳しくなり、特にサイドライト型バックライトにおいては、より削れにくく、高低差の有る凹凸を形成することが要求されてきており、特許文献8および9で提案されているような既存の設計では、この要求を満足することが難くなってきている。
そこで、本発明は、上記従来の検討では達成し得なかった優れた反射性、及び表面形状を有するフィルムあるいは反射部材をコーティングなど製膜工程以外の別工程なく安価に提供することを課題とする。
本発明は、上記課題を解決するために、次のような構成をとる。
(1)ガラス転移温度(Tg)が50℃以上80℃未満であるポリエステル(a)10〜90質量%、及びTgが100℃以上120℃以下であるポリエステル(b)10〜90質量%を含み、ポリエステル(a)とポリエステル(b)のTgの差が50℃以下であり、かつ、実質的に無機及び有機粒子を含まない層(A)と、
ポリエステル(c)と、該ポリエステル(c)に非相溶な成分(d)を少なくとも1種含む層(B)を有し、
層(A)が少なくとも一方の表面となる構成であり、この表面の中心線平均粗さ(Ra)が300nm以上、及び十点平均粗さ(Rz)が3000nm以上である2軸延伸ポリエステルフィルム。
(2)前記ポリエステル(a)がポリエチレンテレフタレートである(1)記載のポリエステルフィルム。
(3)前記ポリエステル(b)が、ジオール成分として、環状骨格を有するジオールを用いてなる(1)または(2)に記載のポリエステルフィルム。
(4)前記ポリエステル(b)が、ジオール成分として、2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオールを用いている(1)〜(3)のいずれかに記載のポリエステルフィルム。
(5)前記層(A)が、ガラス転移温度(Tg)が50℃以上80℃未満であるポリエステル(a)10〜90質量%、及びTgが100℃以上120℃以下であるポリエステル(b)10〜90質量%からなる2軸延伸ポリエステルフィルム。
(6) (1)〜(5)のいずれかに記載の2軸延伸ポリエステルフィルムを用いた液晶ディスプレイ用反射板。
本発明によれば、高い反射性と優れた表面形状を兼ね備えたポリエステルフィルムを提供することができ、特にこのポリエステルフィルムを面光源内の反射板やリフレクターとして用いた時、液晶画面を明るく照らし、液晶画像をより鮮明かつ見やすくすることができ、さらに、サイドライト型光源を使用したバックライトで問題となる、導光板との密着や削れを抑制することができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
[ポリエステルフィルムの構成]
本発明のポリエステルフィルムは、層(A)と層(B)を有してなるフィルムである。本発明において、製膜の容易さと効果を考慮すると2層以上の構成が必要であり、3層構成が好ましい。本発明では、層(A)が少なくとも一方の表面となる構成である必要がある。特に層(A)にて層(B)を保護する形態、すなわち、層(A)/層(B)/層(A)の3層構成が好ましい。また、さらに多層となる場合、芯層部が層(B)であり、片側または両側の表層部が層(A)であることが好ましい。また、本発明のポリエステルフィルムは、層(A)と層(B)とからなることが好ましい。
本発明のポリエステルフィルムの層(A)の厚みは2〜20μmであることが好ましい。層(A)の厚みが2μm未満であると、ポリエステル(a)とポリエステル(b)とを後述の範囲内に配合しても、中心線平均粗さ(Ra)が300nm以上、及び十点平均粗さ(Rz)が3000nm以上である表面形状となりにくい上、非相溶な成分(d)を核とした気泡を多数含有する層(B)の影響により著しく破れやすく、安定製膜できないことがあるため好ましくない。層(A)の厚みが20μmを超えると、当該ポリエステルフィルムを反射板として用いた場合に、光が層(B)まで届きにくくなり、非相溶な成分(d)を核とした気泡とポリエステルとの界面で反射する成分が減少して反射率や輝度などの光学特性が低下することがあるため好ましくない。
[層(A)]
本発明のポリエステルフィルムにおいて、層(A)にはポリエステル(a)、及びポリエステル(b)が含まれていることが必要である。本発明においては、層(A)は、ポリエステル(a)およびポリエステル(b)からなることがより好ましい。ポリエステル(a)とポリエステル(b)とを後述の範囲内に配合することにより、中心線平均粗さ(Ra)が300nm以上、及び十点平均粗さ(Rz)が3000nm以上である表面形状を得ることができる。
本発明のポリエステルフィルムにおいて、ポリエステル(a)のガラス転移温度(Tg)が50℃以上、80℃未満であり、ポリエステル(b)のTgが100℃以上120℃以下であることが必要である。このようにTgの差が20℃以上のポリエステルを溶融混練して押出し、2軸延伸することにより、延伸されやすい部分とされにくい部分が生じる。これにより、連続かつ微小な延伸ムラが生じ、その結果、フィルムの表面に凹凸形状が形成される。表面にこのよう凹凸形状が形成されたポリエステルフィルムを、面光源内の反射板やリフレクターとして用いた場合、特にサイドライト型光源を使用したタイプにおいて、導光板との密着を防止できる。
層(A)を構成するポリエステル(a)のTgが80℃以上であると、ポリエステルフィルム全体としてのTgが上がってしまうため、通常の延伸条件では延伸できない。ポリエステル(b)のTgが100℃未満であると、延伸されやすい部分とされにくい部分とに分かれ難くなり、望む表面凹凸が形成されない。ポリエステル(b)のTgが120℃以上であると、ポリエステル(a)とのTg差が大きすぎるため延伸ムラが大きくなり裂けてしまうため製膜できない。同様に、ポリエステル(a)とポリエステル(b)のTgの差が50℃を超えても製膜できない。したがって、本発明においては、ポリエステル(a)とポリエステル(b)のTgの差が50℃以下であることが必要である。
本発明のポリエステルフィルムにおいて、層(A)表面の中心線平均粗さ(Ra)は300nm以上であることが必要である。好ましくは、400nm以上である。上限は800nm未満であることが好ましく、さらに好ましくは750nm未満である。
また、層(A)表面の十点平均粗さ(Rz)は3000nm以上であることが必要である。好ましくは、4000nm以上である。上限は8000nm未満であることが好ましい。RaおよびRzの数値はフィルム表面の凹凸に関連がある。フィルム表面に凹凸を設けることにより、フィルム表面での光の反射のうち、正反射成分が減少し、フィルムの光沢度を低くすることができ、照明光源からの光をムラなく均一に液晶セルへ反射し、かつ、導光板と密着が起こりにくいフィルムとなる。Raが上記範囲となっても、Rzが3000nm未満となると、フィルム表面の光沢度が高くなり、液晶ディスプレイバックライトに組み込んだ際に輝度ムラを引き起こしやすい。Rzが上記範囲となっても、Raが300nm未満となると、フィルム表面の突起部分以外が平滑になり高光沢化してしまい、さらには導光板と密着しやすくなり、輝度ムラが生じてしまう。Ra値及びRz値の両者が上記の範囲内となることで、フィルムが低光沢になり、バックライト筐体への組込み等の後工程での取り扱い性も良くなり、さらに導光板との相性もよくなる。つまり、輝度ムラを大幅に抑制することができる。なお、Raが800nm以上となる表面や、Rzが8000nm以上となる表面を得ようとすると、製膜性が悪化する場合がある。
本発明のポリエステルフィルムは、層(A)に凹凸形状を有している。該凹凸形状は、最大高さが5〜30μmであることが好ましく、さらに好ましくは5〜20μm、最も好ましくは5〜15μmである。5μm未満の場合、エッジライト型バックライトでの輝度ムラが大きくなることがある。一方、30μmよりも大きい場合、層(B)にある気泡が潰れて、反射性能が落ち、輝度が低下することがある。
凸部の最大高さの測定方法は、下記の通りである。(i)白色反射フィルムを5cm角にカットしてサンプルを得る。(ii)キーエンス社製レーザー顕微鏡VK−9700を用いて、対物レンズの倍率を20倍に設定してサンプルの観察を行い、高さが1μm以上で検出される部分を凸部とし、測定対象とする。(iii)サンプルの凸部側表面の任意の範囲(2cm×2cm)において、付属の解析ソフトのプロファイル機能から高さを算出して、その中から最大値を選ぶ。(iv)無作為に採取した5サンプルについて上記測定を実施し、その数平均を「凸部の最大高さ」とする。
また、層(A)には実質的に無機及び有機粒子を含まないことが必要である。ここで、実質的に含まないとは、無機粒子や有機粒子の意図的添加が無いことを意味する。より具体的には、層(A)を、ミクロトームを用いて厚み方向に切断し、得られた断面に対し、透過型電子顕微鏡(HU−12型、日立製作所製)を用い、当該断面を観察する。観察倍率は250倍、観察範囲(観察する層(A)の断面の範囲)は1000[(μm)]とする。当該観察範囲において、観察範囲(1000[(μm)])に対する、無機粒子および有機粒子の面積の割合が0.3%以下である場合、層(A)は実質的に無機粒子及び有機粒子を実質的に含まないと判断する。観察範囲(1000[(μm)])に対する、無機粒子および有機粒子の面積の割合は0.1%以下であることが好ましく、より好ましくは0.05%以下であり、最も好ましくは無機粒子及び有機粒子が全く観察されないことである。
層(A)に無機及び有機粒子が含まれている場合、上述した方法でフィルム表面に凹凸を設けようとしても、裂けてしまうため製膜できないことがある。また、製膜できたとしても、凹部にこれらの粒子が入り込んでしまい、Ra及びRzの値がそれぞれ300nm未満、3000nm未満となってしまう。
[ポリエステル(a)及びポリエステル(b)]
層(A)を構成するポリエステル(a)及びポリエステル(b)は、1)ジカルボン酸成分もしくはそのエステル形成性誘導体(以下、「ジカルボン酸成分」と総称することがある。)とジオール成分の重縮合、2)一分子内にカルボン酸もしくはカルボン酸誘導体骨格と水酸基を有する化合物の重縮合、および1)と2)の組み合わせにより得ることができる。
ポリエステル(a)を構成するジカルボン酸成分としては、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、メチルマロン酸、エチルマロン酸等の脂肪族ジカルボン酸類、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸などのジカルボン酸などが挙げられるが、これらに限定されず、例えば多官能酸である、トリメリット酸、ピロメリット酸等も好適に用いることができる。また、これらは単独で用いても、必要に応じて、複数種類用いてもよい。
また、かかるポリエステル樹脂を構成するジオール成分としては、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、等の脂肪族ジオール類、1,3−ベンゼンジメタノール,1,4−ベンセンジメタノールなどの芳香族ジオール類等のジオールなどが代表例としてあげられるがこれらに限定されない。また、これらは単独で用いても、必要に応じて複数種類用いてもよい。
ポリエステル(a)は、上述の化合物を適宜組み合わせて重縮合させることで得ることができる。
ポリエステル(a)は、結晶性でも非結晶性でも良いが、非結晶性ポリエステルを少なくとも1種含む方が、後述する表面形状形成のために好ましい。ここでいう非結晶性とは、結晶融解熱が1cal/g未満である樹脂を指す。
ポリエステル(a)に好適に用いられるポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート(以下、PETと略すことがある。)、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどが挙げられる。
ポリエステル(a)として、上述の樹脂を用いることにより、無着色性を維持しつつ、フィルムとしたときに高い機械強度を付与することができる。より好ましくは、安価でかつ耐水性、耐久性、耐薬品性が優れるという点で、PETが好ましい。
ポリエステル(b)を構成するジカルボン酸成分としては、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、メチルマロン酸、エチルマロン酸等の脂肪族ジカルボン酸類、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸などのジカルボン酸などが挙げられるが、これらに限定されず、例えば多官能酸である、トリメリット酸、ピロメリット酸等も好適に用いることができる。また、これらは単独で用いても、必要に応じて、複数種類用いてもよい。
また、かかるポリエステル樹脂を構成するジオール成分としては、直鎖脂肪族ジオールや、剛直な骨格を有するジオール、すなわち環式脂肪族ジオール(環状骨格を有するジオール)が挙げられる。
直鎖脂肪族ジオールとしては、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオールなどが挙げられる。
環式脂肪族ジオール(環状骨格を有するジオール)としては、シクロブタンジオール、シクロペンタンジオール、シクロへキサンジオール、シクロヘプタンジオール、シクロオクタンジオール、シクロプロパンジメタノール、シクロブタンジメタノール、シクロペンタンジメタノール、シクロへキサンジメタノール、2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオール、イソソルビド、3,9−ビス(1,1−ジメチル−2−ヒドロキシエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ〔5.5〕ウンデカン、5−メチロール−5−エチル−2−(1,1−ジメチル−2−ヒドロキシエチル)−1,3−ジオキサンなどが挙げられる。
本発明では、これらのジオールをジオール成分として少なくとも1種有するポリエステルが用いられることが好ましい。また、ポリエステル(b)は上記から選ばれた2つ以上の異なるジオール成分を有することが好ましく、3成分以上有することが特に好ましいが、5成分以上になると共重合比率の調整が困難になるため好ましくないことがある。
また、本発明では、ポリエステル(b)が、ジオール成分として、上記の環状骨格を有するジオールを少なくとも1成分以上用いてなることが好ましい。かかる環状骨格を有するジオール成分を用いることによって、ポリエステル(b)のTgを高めることができる。特に本発明においては、ポリエステル(b)は、ジオール成分として、2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオールを用いてなることが好ましい。
ポリエステル(b)として、上述した2つ以上の異なるジオール成分の一例を示すと、エチレングリコールと1,4−シクロヘキサンジメタノールを有することが好ましい。さらに、好ましくは、エチレングリコールと1,4−シクロヘキサンジメタノールを有し、さらに、2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオール、イソソルビド、3,9−ビス(1,1−ジメチル−2−ヒドロキシエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ〔5.5〕ウンデカン、および5−メチロール−5−エチル−2−(1,1−ジメチル−2−ヒドロキシエチル)−1,3−ジオキサンからなる群より選ばれる1つのジオール成分を有する計3成分であることである。中でも、エチレングリコールと1,4−シクロヘキサンジメタノールと2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオールを有することが特に好ましい。
ポリエステル(b)のジオール成分として、エチレングリコールと1,4−シクロヘキサンジメタノールと2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオールを用いる場合、それぞれの比率は、ジオール成分の総モル%を100モル%としたとき、エチレングリコールが0〜15モル%、1,4−シクロヘキサンジメタノールが60〜75モル%、2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオールが25〜40モル%であることが好ましい。
ポリエステル(b)として、上述の樹脂を用いることにより、無着色性を維持しつつ、フィルムとしたときに高い機械強度を付与することができる上、層(A)として後述するような表面形状を形成することができる。
ポリエステル(a)、ポリエステル(b)のTgは、上記のジカルボン酸成分及びジオール成分の組み合わせ及びそれらの共重合比率にて適宜調整できる。ポリエステル(a)としては、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸、ジオール成分としてエチレングリコールを用いたPETや、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸及びイソフタル酸を併用したポリエステル(以下、PETIと略すことがある。)が挙げられる。また、ポリエステル(b)はジカルボン酸成分としてテレフタル酸、ジオール成分として1,4−シクロヘキサンジメタノール及び2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオールを併用したポリエステル(例えば、“TRITAN”(Eastman Chemical Company社製))などが挙げられる。
ポリエステル(a)、ポリエステル(b)は、それぞれ2種類以上の組み合わせでもよく、特にポリエステル(a)としては、PETとPETIの組み合わせが特に好ましい。
本発明においては、層(A)は、ガラス転移温度(Tg)が50℃以上80℃未満であるポリエステル(a)10〜90質量%、及びTgが100℃以上120℃以下であるポリエステル(b)10〜90質量%を含むことが必要である。また、本発明においては、前記層(A)が、ガラス転移温度(Tg)が50℃以上80℃未満であるポリエステル(a)10〜90質量%、及びTgが100℃以上120℃以下であるポリエステル(b)10〜90質量%からなることが好ましい。
本発明のポリエステルフィルムにおいて、ポリエステル(a)の含有量は、層(A)に対して10〜90質量%であることが必要である。より好ましくは20〜80質量、最も好ましくは30〜70質量%である。ポリエステル(a)の含有量が10重量%に満たないと、Tgが高いポリエステル(b)の含有量が多すぎるため通常の延伸条件では延伸できないことがある。また、90重量%を超えると、後述するような表面形状が得られない。
本発明のポリエステルフィルムにおいて、ポリエステル(b)の含有量は、層(A)に対して10〜90質量%が必要である。より好ましくは20〜80質量、最も好ましくは30〜70質量%である。ポリエステル(b)の含有量が10重量%に満たないと、後述するような表面形状が得られない。また、90重量%を超えると、Tgが高いポリエステル(b)の含有量が多すぎるため通常の延伸条件では延伸できず、製膜破れが多発することがある。
[層(B)]
本発明のポリエステルフィルムの層(B)は、ポリエステル(c)と、該ポリエステル(c)に非相溶な成分(d)を少なくとも1種含む層である。ポリエステル(c)と、非相溶な成分(d)を用いることにより、後述するような方法により容易に非相溶な成分(d)を核とした気泡を含有させることが可能となり、軽量かつ、高い反射特性を有するポリエステルフィルムを製造することが可能となる。したがって、本発明のポリエステルフィルムの層(B)は、ポリエステル(c)、ポリエステル(c)と非相溶な成分(d)、および気泡を含有することが、輝度や反射率などの光学特性の点で好ましい。
本発明のポリエステルフィルムは、上述の構成からなり、反射光の光拡散性を制御したり、高い機械的強度をフィルムに付与したり、製膜性を付与したり、帯電防止性を付与したり、耐光性を付与したり、その他付随する機能を有する層が積層されてもよい。多層構成にすることにより、多様な特性をコントロールできる。
[ポリエステル(c)]
ポリエステル(c)は、1)ジカルボン酸成分もしくはそのエステル形成性誘導体(以下、「ジカルボン酸成分」と総称することがある。)とジオール成分の重縮合、2)一分子内にカルボン酸もしくはカルボン酸誘導体骨格と水酸基を有する化合物の重縮合、および1)と2)の組み合わせにより得ることができる。
本発明のポリエステルフィルムにおいて、ポリエステル(c)として1種以上のポリエステル樹脂を用いることができるが、後述するポリエステル(c1)とポリエステル(c2)を含むことが好ましい。ポリエステル(c1)とポリエステル(c2)を用いることにより、高い光学特性を有する白色ポリエステルフィルムを安定に得ることができる。
ポリエステル(c1)は、1)ジカルボン酸成分もしくはそのエステル形成性誘導体(以下、「ジカルボン酸成分」と総称することがある。)とジオール成分の重縮合、2)一分子内にカルボン酸もしくはカルボン酸誘導体骨格と水酸基を有する化合物の重縮合、および1)と2)の組み合わせにより得ることができる。
1)において、かかるポリエステル樹脂を構成するジカルボン酸成分としては、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸、ダイマー酸、エイコサンジオン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、メチルマロン酸、エチルマロン酸等の脂肪族ジカルボン酸類、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、1,8−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ジフェニルジカルボン酸、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸、アントラセンジカルボン酸、フェナントレンジカルボン酸、9,9’−ビス(4−カルボキシフェニル)フルオレン酸等芳香族ジカルボン酸などのジカルボン酸、もしくはそのエステル誘導体などが代表例として挙げられるが、これらに限定されず、例えば多官能酸である、トリメリット酸、ピロメリット酸およびそのエステル誘導体等も好適に用いることができる。また、これらは単独で用いても、必要に応じて、複数種類用いても構わない。
また、上述のジカルボン酸成分のカルボキシ末端に、l-ラクチド、d−ラクチド、ヒドロキシ安息香酸などのオキシ酸類、およびその誘導体、そのオキシ酸類が複数個連なったもの等を付加させたジカルボキシ化合物も好ましく用いられる。
また、1)においてかかるポリエステル樹脂を構成するジオール成分としては、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール等の脂肪族ジオール類、ビスフェノールA、1,3−ベンゼンジメタノール,1,4−ベンセンジメタノール、9,9’−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、などの芳香族ジオール類等のジオールなどが代表例としてあげられるがこれらに限定されない。また、これらは単独で用いても、必要に応じて、複数種類用いても構わない。
また、2)において、一分子内にカルボン酸もしくはカルボン酸誘導体骨格と水酸基を有する化合物の例としては、l−ラクチド、d−ラクチド、ヒドロキシ安息香酸などのオキシ酸類、およびその誘導体、そのオキシ酸類が複数個連なったもの等を付加させたジカルボキシ化合物等が挙げられる。
ポリエステル(c1)は、上述の化合物を適宜組み合わせて重縮合させることで得ることができる。ポリエステル(c1)に好適に用いられるポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート(以下、PETと略すことがある。)、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート(以下、PENと略すことがある。)、ポリプロピレンテレフタレート(以下、PPTと略すことがある。)、ポリブチレンテレフタレート(以下、PBTと略すことがある。)などが挙げられる。
ポリエステル(c1)は、層(A)のポリエステル(a)と同じポリエステルを用いることもできる。
本発明に用いられるポリエステル(c1)として、上述の樹脂を用いることにより、無着色性を維持しつつ、フィルムとしたときに高い機械強度を付与することができる。より好ましくは、安価でかつ耐水性、耐久性、耐薬品性が優れるという点で、PETが好ましい。また、このポリエステルの中には、公知の各種添加剤、例えば、酸化防止剤、帯電防止剤などが添加されていても良い。
ここで、本発明のポリエステルフィルムにおいて、該ポリエステル(c)がポリエステル(c2)を有し、該ポリエステル樹脂成分(c2)が炭素数4以上8以下の脂環式ジオール成分を含有することが好ましい。ここで、本発明における炭素数4以上8以下の脂環式とは、シクロアルカン(cycloalkane)のことであり、一般式 C2n(ただし4≦n≦8)であらわされる環式脂肪族炭化水素の総称である。
炭素数4以上8以下の脂環式ジオールとは、炭素数4以上8以下の環式脂肪族炭化水素部分とジオール部分の両方の構造をあわせもつ物質をさす。すなわち、炭素数4以上8以下の脂環式ジオールの具体例としては、シクロブタンジオール、シクロペンタンジオール、シクロへキサンジオール、シクロヘプタンジオール、シクロオクタンジオール、シクロプロパンジメタノール、シクロブタンジメタノール、シクロペンタンジメタノール、シクロへキサンジメタノール、シクロヘプタンジメタノール、シクロオクタンジメタノールなどがあげられる。
炭素数4以上8以下の環式脂肪族炭化水素部分に結合するジオール成分は、環式脂肪族炭化水素部分のいずれの炭素原子と結合してもかまわないが、例えば環式脂肪族炭化水素部分がシクロヘキサンの場合、1,4位にジオール成分が結合していることが好ましい。
上記の炭素数4以上8以下の脂環式ジオールのうち、モノマー価格と、ポリエステル樹脂(特にPET)との混合が容易であるという点から、1,4−シクロヘキサンジメタノール(CHDM)が特に好適に使用される。
なお、本発明におけるジオール成分とは、ジオールとして存在している成分に限定されず、ポリエステルの構成成分、例えば共重合体として含有、またはこれら樹脂の混合物として含有する場合も含まれる。
本発明のポリエステルフィルムにおいて、ポリエステル(c2)の含有量は、層(B)に対して1.2〜36質量%が好ましい。より好ましくは1.9〜30質量%、更に好ましくは2.4〜26質量、最も好ましくは3.3〜20質量%である。ポリエステル(c2)の含有量が1.2質量%に満たないと、非相溶な成分(d)の微分散効果が低下し、反射性能が低下するため好ましくない。また36質量%を超えると、ポリエステルフィルムの耐熱性が低下し、高温下に曝されたときに寸法変化が大きくなることがあるため好ましくない。本発明の白色ポリエステルフィルムにおいて、ポリエステル(c2)の含有量を1.2〜36質量%とすることで、製膜安定性、反射性及び寸法安定性を兼ね備えたポリエステルフィルムとすることができる。
[非相溶な成分(d)]
本発明のポリエステルフィルムは、層(B)内部に気泡を有することが白色性、反射特性のために必要であるが、層(B)を構成するポリエステル(c)と非相溶な成分(d)を含有させ2軸延伸することによって、非相溶な成分(d)の周りに気泡を形成させることができる。このようにして形成された気泡が光散乱作用を発揮し、ポリエステルフィルム全体に気泡を多数存在せしめることによって、ポリエステルフィルムは白色化され、高反射率を得ることが可能となる。
本発明において、非相溶な成分(d)は、有機物でも無機物でもよく、結晶性、非晶性、どちらも好ましく用いられる。有機物の具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン、シクロペンタジエンなどのような直鎖状、分鎖状あるいは環状のポリオレフィンが挙げられる。このポリオレフィンは単独重合体であっても共重合体であってもよく、さらには2種以上を併用してもよい。これらの中でも、透明性に優れ、かつ耐熱性に優れるという点で、結晶性ポリオレフィンとしては、ポリプロピレンやポリメチルペンテンなどが、非晶性ポリオレフィンとしては、シクロオレフィン共重合体などが好ましく用いられる。
無機物の具体例としては、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化チタン、酸化アンチモン、酸化マグネシウム、炭酸バリウム、炭酸亜鉛、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素(シリカ)等も用いることができる。これらの中で、長時間の製膜安定性、反射特性向上の観点から、炭酸カルシウム、酸化チタン、硫酸バリウム、シリカが好ましい。これらは、単独でも2種以上を併用してもよい。また、多孔質や中空多孔質等の形態であってもよく、本発明の効果を阻害しない範囲内において、ポリエステルに対する分散性を向上させるために、表面処理が施されていてもよい。
また、本発明のポリエステルフィルムにおいて、非相溶な成分(d)として非晶性ポリオレフィンを用いる場合、シクロオレフィン共重合体を特に好ましく用いることができる。シクロオレフィン共重合体とは、シクロアルケン、ビシクロアルケン、トリシクロアルケン、テトラシクロアルケン及びペンタシクロアルケンからなる群から選ばれた少なくとも1種のシクロオレフィンと、エチレン、プロピレン等の直鎖オレフィンからなる共重合体である。ここでいう非晶性樹脂とは、結晶融解熱が1cal/g未満である樹脂を指す。
シクロオレフィン共重合体における環状オレフィンの代表例としては、ビシクロ〔2,2,1〕ヘプト−2−エン、6−メチルビシクロ〔2,2,1〕ヘプト−2−エン、5,6−ジメチルビシクロ〔2,2,1〕ヘプト−2−エン、1−メチルビシクロ〔2,2,1〕ヘプト−2−エン、6−エチルビシクロ〔2,2,1〕ヘプト−2−エン、6−n−ブチルビシクロ〔2,2,1〕ヘプト−2−エン、6−i−ブチルビシクロ〔2,2,1〕ヘプト−2−エン、7−メチルビシクロ〔2,2,1〕ヘプト−2−エン等がある。
また、シクロオレフィン共重合体における直鎖オレフィンの代表例としては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン等がある。
本発明において、非相溶な成分(d)は、そのガラス転移温度Tgが170℃以上であることが好ましい。さらに好ましくは180℃以上である。170℃以上とすることで、混練時においてポリエステル(c)中により微細に分散し、延伸工程において気泡を形成し、熱処理工程における気泡の消失をより抑制することができるためである。上限は250℃が好ましい。250℃を越えると、製膜時の押出温度が高くなり加工性に劣ることがある。また、非相溶な成分(d)のガラス転移温度Tgが170℃に満たないと、寸法安定性を付与するためにフィルムの熱処理を実施した時に、非相溶な成分(d)が変形し、それを核として形成された気泡が減少・または消失して、反射特性が低下する場合がある。また、反射特性を維持しようとして、熱処理温度を低温化すると、その場合にフィルムの寸法安定性が低下する場合がある。
また、非相溶な成分(d)として、環状オレフィン共重合体樹脂を用いる場合、直鎖オレフィン成分は、反応性の観点からエチレン成分が好ましい。
さらに、環状オレフィン成分も、ビシクロ〔2,2,1〕ヘプト−2−エン(ノルボルネン)やその誘導体が生産性・透明性・高Tg化の点から好ましい。
また、非相溶な成分(d)として、環状オレフィン共重合体樹脂を用いる場合、これを均一分散させるには、分散剤を添加することが有効である。分散剤としては例えば、ポリエステルに対しては、ポリエチレングリコール、メトキシ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、ポリプロピレングリコールなどのポリアルキレングリコール、エチレンオキシド/プロピレンオキシド共重合体、さらにはドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキルスルホネートナトリウム塩、グリセリンモノステアレート、テトラブチルホスホニウムパラアミノベンゼンスルホネートなどで代表されるものである。本発明の場合、特にポリアルキレングリコール、中でもポリエチレングリコールが好ましい。また、ポリブチレンテレフタレートとポリテトラメチレングリコールの共重合体なども、非相溶な成分(d)の分散性を向上させるために好ましく用いられる。添加量としては、層(B)の総質量に対して3質量%以上20質量%以下が好ましく、特に好ましくは5質量%以上15質量%以下である。分散剤の添加量が少なすぎると、添加の効果が薄れ、多すぎると、フィルム母材本来の特性を損なう恐れがある。このような分散剤は、予め層(B)を構成するポリマー中に添加してマスターポリマ(マスターチップ)として調整可能である。
したがって、本発明では、ポリエステルフィルムの層(B)がポリエステル樹脂(c)及び非相溶な成分(d)を有しており、非相溶な成分(d)が有機物の場合、ガラス転移温度が170℃以上250℃以下であることが好ましい。さらに、非相溶な成分(d)は非晶性であることが好ましく、(非晶性の)シクロオレフィン共重合体であることがさらに好ましい。
本発明において、非相溶な成分(d)の添加量は、層(B)の総質量を100質量%としたときに5〜50質量%であることが好ましく、5〜30質量%であることがより好ましい。非相溶な成分(d)の含有量が5質量%未満であると、フィルム内部に気泡が十分に生成されず、白色性や光反射特性に劣ることがある。一方、非相溶な成分(d)の含有量が50質量%を越えると、フィルムの強度が低下し、延伸時の破断が起こりやすくなる上、後加工の際に粉発生等の不都合を生じる場合がある。含有量をかかる範囲内にすることにより、十分な白色性・反射性・軽量性を発現せしめることができる。
[相対反射率]
本発明のポリエステルフィルムは相対反射率が102%以上であることが好ましい。より好ましくは102.5%以上、更に好ましくは103%以上である。相対反射率について特に上限はないが、反射率を上げるためには、気泡形成核剤となる非相溶な成分(d)の添加量を上げればよいが、製膜性が不安定になることがあるため、110%以下であることが好ましい。ここでいう相対反射率とは、内面が硫酸バリウム製の積分球、10°傾斜スペーサーを備えた分光光度計、標準白色板として酸化アルミニウムを用いて、入射角10°で光を入射させたときの反射率を波長560nmの範囲で測定し、標準白色板の反射率を100%としたときの相対反射率を、波長560nmで平均して得られる反射率のことである。本発明のポリエステルフィルムにおいて、相対反射率を100%以上とすることによって、白色性、反射特性に優れた2軸延伸フィルムとすることができ、特に液晶表示装置用として用いた場合に高い輝度向上効果を得ることができる。
[気泡の形成]
ここで、本発明のポリエステルフィルムの相対反射率を上述の範囲に調整するためには、フィルム内部に気泡を含有させ白色化されていることが好ましい。これにより光の散乱作用を発揮するため、反射率を向上させることができる。
気泡の形成は、層(B)に、非相溶な成分(d)を細かく分散させ、それを2軸延伸することにより達成される。延伸に際して、この非相溶な成分(d)の周りに気泡が形成され、フィルム厚み方向における該気泡と基材との界面数が、フィルム厚み10μmあたり15以上であることが好ましく、より好ましくは20以上、さらに好ましくは25以上である。該界面数が15以上であると、これが光の反射及び散乱作用を発揮するため、白色化され、高反射率を得ることが可能となる。該界面数が15未満であると、光の反射及び散乱作用が不十分であるため、白色化及び高反射率化されにくく、好ましくない。
[製膜方法]
一例として、ポリエステル(a)の入手方法を説明するが、かかる例のみに限定されるものではない。ジカルボン酸成分としてテレフタル酸を、ジオール成分としてエチレングリコールを用い、三酸化アンチモン(重合触媒)を、得られるポリエステルペレットに対してアンチモン原子換算で300ppmとなるように添加し、重縮合反応を行って、ポリエチレンテレフタレートペレット(ポリエステル(a))を得ることが出来る。ポリエステル(a)のTgは、上述したジカルボン酸成分及びジオール成分の組み合わせ及びそれらの共重合比率にて適宜調整できる。
次に、一例として、ポリエステル(b)の入手方法を説明するが、かかる例のみに限定されるものではない。酸成分としてテレフタル酸ジメチルを、ジオール成分としてCHDM(シクロヘキサンジメタノール)及び2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオールを、200ppmのブチルスズトリス(2−エチルヘキサノエート)の存在下で重縮合反応を行い、116℃のTgの共重合ポリエステルペレット(ポリエステル(b))を得ることが出来る。ポリエステル(b)のTgは、上述したジカルボン酸成分及びジオール成分の組み合わせ及びそれらの共重合比率にて適宜調整できる。具体的には、公知の方法(たとえば、特表2013−504650号公報、特開2012−219129号公報、特表2009−513801号公報を参照)により重合する、あるいは、上市されている商品(例えば、“ECOZEN”(SK chemicals社製)、“TRITAN”(Eastman Chemical Company社製)、“ALTESTER”(三菱ガス化学株式会社製))を購入することにより、望むTgを持つポリエステル(b)を得ることができる。
次に、一例として、ポリエステル(c1)の入手方法を説明するが、かかる例のみに限定されるものではない。ジカルボン酸成分としてテレフタル酸を、ジオール成分としてエチレングリコールを用い、三酸化アンチモン(重合触媒)を、得られるポリエステルペレットに対してアンチモン原子換算で300ppmとなるように添加し、重縮合反応を行って、ポリエチレンテレフタレートペレット(ポリエステル(c1))を得ることが出来る。
次に、一例として、ポリエステル(c2)の入手方法を説明するが、かかる例のみに限定されるものではない。ジカルボン酸成分としてテレフタル酸を、ジオール成分として炭素数4以上8以下の脂環式ジオールを用い、触媒として酢酸マグネシウム、三酸化アンチモン、亜リン酸を用いてアンチモン原子換算で300ppmとなるように添加し重縮合反応を行って、炭素数4以上8以下の脂環式ジオールとテレフタル酸を共重合したポリエステル(c2)を得ることが出来る。
次に、一例として、非相溶な成分(d)の入手方法を説明するが、かかる例のみに限定されるものではない。非相溶な成分(d)は、上述したシクロオレフィンとオレフィンを公知の方法(例えば、特開昭61−271308号公報、国際公開第2007/060723号を参照)により重合する、あるいは上市されている商品(例えば“TOPAS”(ポリプラスチックス(株)製))を購入することにより得ることができる。また、上述した無機物を含有するポリエステル(a)等のマスターペレットを使用することが出来る。
次に、一例として、分散剤の入手方法を説明するが、かかる例のみに限定されるものではない。分散剤はPBT(ポリブチレンテレフタレート)とPAG(主としてポリテトラメチレングリコール)のブロック共重合体であり、メルトインデックス(MI)が14(2.160g、240℃)である。なお、共重合比率は、ブチレンテレフタレート:アルキレングリコール=70mol%:30molである(例えば“ハイトレル”(東レデュポン(株)製))。
次に、本発明の2軸延伸フィルムの製造方法について、その一例を説明するが、本発明は、かかる例のみに限定されるものではない。
層(A)については、ポリエステル(a)とポリエステル(b)、及び必要に応じて各種添加剤を含む混合物を、十分真空乾燥を行い、加熱された押出機に供給する。ポリエステル(b)の添加は、事前に均一に溶融混練して作製されたマスターチップを用いても、もしくは直接混練押出機に供給してもよい。
層(B)については、ポリエステル(c)と非相溶な成分(d)、及び必要に応じて分散剤を含む混合物を、十分真空乾燥を行い、加熱された押出機に供給する。非相溶な成分(d)の添加は、事前に均一に溶融混練して作製されたマスターチップを用いても、もしくは直接混練押出機に供給してもよい。
また、溶融押出に際してはメッシュ40μm以下のフィルターにて濾過した後に、Tダイ口金内に導入し押出成形により溶融シートを得ることが好ましい。
この溶融シートを表面温度10〜60℃に冷却されたドラム上で静電気により密着冷却固化し、未延伸A/B/A3層フィルムを作製する。該未延伸3層フィルムを70〜120℃、好ましくは70〜100℃に加熱されたロール群に導き、長手方向(すなわち、フィルムの進行方向。「縦方向」と称されることもある。)に2.5〜4倍延伸し、20〜50℃の温度のロール群で冷却する。
続いて、フィルムの両端をクリップで把持しながらテンターに導き、90〜150℃の温度に加熱された雰囲気中で、長手方向に直角な方向(「幅方向」や「横方向」と称されることもある。)に2.5〜4倍に延伸する。
延伸倍率は、長手方向と幅方向それぞれ2.5〜4倍とするが、その面積倍率(長手方向の延伸倍率×幅方向の延伸倍率)は9〜16倍であることが必要であり、10〜12倍であることがより好ましい。面積倍率が9倍未満であると、得られるポリエステルフィルムの気泡や凹凸の形成、及びフィルム強度が不十分となり、面積倍率が16倍を超えると延伸時に破れを生じ易くなる。
得られた2軸延伸フィルムの結晶配向を完了させて、寸法安定性を付与するために、引き続きテンター内にて150〜240℃の温度で1〜30秒間の熱処理を行い、均一に徐冷後、室温まで冷却し、その後必要に応じて、他素材との密着性をさらに高めるためにコロナ放電処理などを行い、巻き取ることにより、本発明のポリエステルフィルムを得ることができる。上記熱処理工程中に、幅方向あるいは長手方向に3〜12%の弛緩処理を施すのが好ましい。
尚、一般に熱処理温度が高いほど、高い熱寸法安定性も高くなるため、製膜工程において高温(190℃以上)で熱処理されることが好ましい。本発明のポリエステルフィルムは、液晶ディスプレイなどに搭載されている面光源(バックライト)の反射フィルムとして用いられることがあるため、一定の熱寸法安定性を有することが望まれるためである。バックライトによっては内部の雰囲気温度が100℃程度まで上昇することがある。
また、2軸延伸の方法は逐次あるいは同時のいずれでもよい。また2軸延伸後に長手方向、幅方向いずれかの方向に再延伸してもよい。
かくして得られた2軸延伸フィルムは、後述する方法により測定された熱収縮率が、80℃で30分処理する条件において0.5%以下であることが好ましい。熱収縮率が、80℃において0.5%を超えると、液晶ディスプレイ用反射板として使用された場合に、フィルムが大きく収縮し、筐体ディスプレイ全面を覆うことができなくなり、その結果、画面端部に暗部が生じることがあるため、好ましくないことがある。
本発明のポリエステルフィルムは、比重が1.2未満であることが好ましい。比重が該範囲にあると、フィルム強度を保ったまま微細な気泡を多数存在させることが出来、高反射率を得ることが出来る。すなわち、液晶ディスプレイ反射板として使用した場合、画面の明るさにおいて、顕著に優れた性能を発揮する。また、0.3以上1.0未満であることが、機械的特性を保ちながら軽量化できるため、好ましい。
本発明のポリエステルフィルムは、少なくとも片面の表層を形成する層(A)に無機物などの粒子を含有せしめたりせず、かつ、コーティングやエンボス加工など後工程も用いずに設けられた凹凸形状を有し、かつフィルム内部に気泡が形成され高反射率であり、軽量であり、液晶ディスプレイ用反射板、特にエッジライト型ディスプレイ用反射板として使用された場合に、他部材、特に導光板との相性が良く、かつ、高い輝度を得ることができる。特に層(A)の表面が導光板に対向するような態様で用いられることが好ましく、そのような態様で用いられた場合、輝度ムラを抑制しつつ、特に高い輝度を得ることができる。
本発明のポリエステルフィルムの効果がより効果的に発現されるのは、エッジライト型バックライトにおける導光板の表面に高さ5μm以上の凹部もしくは凸部が設けられている場合である。更に10μm以上の凹部もしくは凸部が設けられている場合には効果がより顕著に発現される。導光板表面の凹部、凸部の高さの上限は特に限定されないが、100μm以下である場合に効果が顕著に発現されるので好ましい。より好ましくは60μm以下である。
[物性の測定ならびに効果の評価方法]
測定方法
本発明の物性値の評価方法ならびに効果の評価方法は次の通りである。
A.表面粗さ
層(A)の表面を、JIS B0601(2001)に基づき、中心線平均粗さ(Ra)および十点平均粗さ(Rz)を小坂研究所製、触針式表面粗さ計(型番:SE−3FA)を用いて測定した。条件は下記の通りであり、5回の測定の平均値をもって値とした。
・触針先端半径:0.5μm
・触針荷重 :5mg
・測定長 :0.8mm
・カットオフ値:0.08mm。
B.反射率
日立ハイテクノロジーズ製分光光度計(U―3310)に積分球を取り付け、標準白色板(酸化アルミニウム)を100%とした時のポリエステルフィルムの層(A)表面における分光反射率を400〜700nmにわたって測定する。得られたチャートより5nm間隔で反射率を読み取り、平均値を計算し、平均反射率とする。
C.フィルムの比重
ポリエステルフィルムを5cm×5cmの大きさに切りだし、JIS K7112(1980)に基づいて電子比重計SD−120L(ミラージュ貿易(株)製)を用いて測定した。なお、各ポリエステルフィルムについて5枚用意し、それぞれを測定し、その平均値でもって該ポリエステルフィルムの比重とした。
D.熱収縮率
ポリエステルフィルムを、測定したい方向を長さ(長辺)方向として、長さ(長辺)300mm×幅(短辺)20mmに切断して試験片とし、室温で試験片の中央部に200mm(=L0)の距離をおいて標点を付ける。ここで、2つの標点を結ぶ直線は長辺に平行となるようにする。次に80℃に保持した恒温槽中に、一方の短辺をクリップで挟んで試験片を垂直につるし30分間放置する。その後、同じ室温まで除冷した後に、試験片の標点間の距離(=L)を測定する。LとL0より熱収縮率を次式にて算出した。
熱収縮率(%)={(L0−L)/L0}×100。
E.製膜性
実施例・比較例において製膜した際に、フィルム破れが1回/日以下しか生じず、かつ粒子脱落などによる工程汚染ないものを“AA”、フィルム破れは1回/日以下しか生じないが、ロール表面への汚れの蓄積が肉眼で確認できるものを“A”、フィルム破れが2回/日以上3回/日以下発生するものを“B”、フィルム破れが4回/日以上発生するものを“C”とした。大量生産には“B”以上の製膜性が必要であり、“A”以上であるとさらにコスト低減効果がある。
F.ポリエステルのガラス転移温度(Tg)
ポリエステルフィルムサンプルを、JIS K7122(1987)に準じて、セイコー電子工業(株)製示差走査熱量測定装置“ロボットDSC−RDC220”を使用して、データ解析にはディスクセッション“SSC/5200”を用いて、下記の要領にて、測定を実施した。
粘着テープ等を用いてポリエステルフィルムを各層に剥離した後、層(A)をサンプルパンに5mgずつ秤量し、25℃から300℃まで20℃/分の昇温速度で加熱し、その状態で5分間保持し、次いで25℃以下となるよう急冷した。直ちに引き続いて、再度室温から20℃/分の昇温速度で300℃まで昇温を行って測定を行い、示差走査熱量測定チャートを得た。
JIS K7121(1987)に基づき、JIS K7121(1987)の9.3の(1)に記載の中間点ガラス転移温度の求め方に準じて、ポリエステル(b)のガラス転移温度を求めた。すなわち、ガラス転移温度は、得られた示差走査熱量測定チャートにおいて、ガラス転移の階段状の変化部分において、各ベースラインの延長した直線から縦軸方向に等距離にある直線とガラス転移の階段状の変化部分の曲線とが交わる点から求めた。この点が2点以上観測された場合、50℃以上80℃未満に観測された点をポリエステル(a)のガラス転移温度、100℃以上120℃以下に観測された点をポリエステル(b)のガラス転移温度とした。
G.導光板との相性
(i)削れ
40インチ液晶テレビ(ソニー社製、KDL−40EX700)を分解し、LEDを光源とするエッジライト型のバックライトを取り出した。発光面の大きさは、89cm×50cmであり、対角の長さは102.2cmであった。このバックライトから導光板を取り出し、該導光板を5cm角に切り出した。導光板の上にポリエステルフィルムを、ポリエステルフィルムの層(A)の表面が導光板と接するように(対向するように)重ねた。さらにその上に500gの分銅を載せ、本発明のポリエステルフィルム表面を擦るように3cm×5往復させる。その後、5cm角の導光板の、本発明のポリエステルフィルム表面に接触していた面を顕微鏡にて観察し、下記の通りの評価結果とした。
“AA”:優良 (傷が見えない)
“A”:良好 (よく観察すると傷が見える)
“B”:劣る (傷が見える)
“C”:非常に劣る (強い傷が見える)
上記の“AA”および“A”を合格とした。
(ii)輝度ムラ
新品のハイセンスジャパン株式会社製32型液晶TV LHD32K15JPバックライト内に張り合わせてある反射フィルムを取り外し、ポリエステルフィルムに変更し、点灯させた(ここで、ポリエステルフィルム層(A)の表面が導光板に対向するように組み込んだ)。
その状態で1時間待機して光源を安定化させた後、500lxの照明環境下または暗所環境下において目視で輝度ムラとして認識できるものを観察し、下記の通りの評価結果とした。なお、ここでいう輝度ムラとは、反射フィルムと導光板が接触することによる輝点によるものである。
“AA”:優良 (500lxの照明環境下、暗所環境下ともに、輝度ムラが見えない。)
“A”:良好 (500lxの暗所環境下においては、輝度ムラが見えるが、照明環境下においては、輝度ムラが見えない。)
“B”:劣る (500lxの照明環境下、暗所環境下ともに、輝度ムラが見える。)
“C”:非常に劣る (500lxの照明環境下、暗所環境下ともに、非常に強い輝度ムラが見える。)
上記の”AA”および”A”を合格とした。
以下実施例等によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
(原料)
・ポリエステル(a)
酸成分としてテレフタル酸を、ジオール成分としてエチレングリコールを用い、三酸化アンチモン(重合触媒)を得られるポリエステルペレットに対してアンチモン原子換算で300ppmとなるように添加し、重縮合反応を行い、極限粘度0.63dl/g、カルボキシル末端基量40当量/トンのポリエチレンテレフタレートペレット(PET)を得た。
同様の方法でイソフタル酸を添加することでポリエチレンテレフタレート/イソフタレート共重合物(PETI)を得た。
同様の方法でブタンジオールを添加することでポリブチレンテレフタレート(PBT)を得た。
また、上市されている商品(例えば、“VYLON”(東洋紡株式会社))を用いた。
これらのTgはそれぞれ、PETが78℃、PETIが75℃、PBTが60℃、VYLONが47℃であった。
・ポリエステル(b)
酸成分としてテレフタル酸ジメチルを、ジオール成分としてCHDM(シクロヘキサンジメタノール)及び2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオールを、200ppmのブチルスズトリス(2−エチルヘキサノエート)の存在下で重縮合反応を行い、116℃のTgの共重合ポリエステルを得た。
また、上市されている商品(例えば、“ECOZEN”(SK chemicals社製)、“TRITAN” (Eastman Chemical Company社製)、“ALTESTER”(三菱ガス化学株式会社製))を用いた。これらは、ジオール成分を構成する共重合成分が特徴的であり、例えば、ECOZENはイソソルビド成分、TRITANは2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオール成分、ALTESTERは3,9−ビス(1,1−ジメチル−2−ヒドロキシエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ〔5.5〕ウンデカン成分をそれぞれ有し、これらの成分は環状骨格を有するジオール成分であり、嵩高いため、ポリエステルとしては高いTgを有していると考えられる。(表にはECOZENを「ECZ」、TRITANを「TRT」、ALTESTERを「AST」とそれぞれ略記した)
なお、以下の実施例や比較例においては、「TRITAN」として、「Tgが108℃のTRITANを」および「Tgが116℃のTRITANを」の何れかを用いた。また、「ECOZEN」として、「Tgが100℃のECOZEN」、「Tgが120℃のECOZEN」および「Tgが95℃のECOZEN」の何れかを用いた。また、「ALTESTER」として、「Tgが100℃のALTESTER」、「Tgが110℃のALTESTER」および「Tgが95℃のALTESTER」の何れかを用いた。
・ポリエステル(c)
酸成分としてテレフタル酸を、グリコール成分としてエチレングリコールを用い、三酸化アンチモン(重合触媒)を得られるポリエステルペレットに対してアンチモン原子換算で300ppmとなるように添加し、重縮合反応を行い、極限粘度0.63dl/g、カルボキシル末端基量40当量/トンのポリエチレンテレフタレートペレット(PET)を得た。
また、PETと併せてCHDM(シクロヘキサンジメタノール)共重合PETを用いた。これはグリコール成分に対し、シクロヘキサンジメタノール60mol%を前述の方法で共重合したPETである(表にはTPA/EG/CHDMと記載した)。
なお、いくつかの比較例においては、当該共重合PET(TPA/EG/CHDM)をポリエステル(a)またはポリエステル(b)としても用いた。
・非相溶な成分(d)
ガラス転移温度が180℃であるシクロオレフィン系コポリマー“TOPAS”(ポリプラスチックス(株)製)を用いた(表にはCOCと記載した)。
酸化チタン及び硫酸バリウムはDIC(株)等が販売している、酸化チタンマスターペレットを使用した(基材樹脂はポリエステル(c)のPETである)。
・分散剤
PBT-PAG(ポリブチレンテレフタレート-ポリアルキレングリコール)共重合体を用いた(東レデュポン(株)製、商品名:ハイトレル)。該樹脂はPBT(ポリブチレンテレフタレート)とPTMG(主としてポリテトラメチレングリコール)のブロック共重合体であり、メルトインデックス(MI)が14(2.160g、240℃)である。なお、共重合比率は、ブチレンテレフタレート:アルキレングリコール=70mol%:30mol%である(表にはPBT/PTMGと記載した)。
(実施例1〜19、21、23〜26)
主押出機と副押出機を有する複合製膜装置において、表1の層(B)として示した原料の混合物を180℃の温度で3時間真空乾燥した後、主押出機側に供給し、280℃の温度で溶融押出後、30μmカットフィルターにより濾過を行った後に、Tダイ複合口金に導入した。一方、表1の層(A)として示した原料の混合物を180℃の温度で3時間真空乾燥した後、副押出機に供給し、280℃の温度で溶融押出後30μmカットフィルターにより濾過を行った後に、Tダイ複合口金に導入した。次いで、該Tダイ複合口金内で、副押出機より押出される層(A)が主押出機より押出される層(B)の両側に積層(A/B/A)されるよう合流せしめた後、シート状に共押出して溶融積層シートとし、該溶融積層シートを、表面温度20℃に保たれたドラム上に静電荷法で密着冷却固化させて未延伸積層フィルムを得た。続いて、該未延伸積層フィルムを常法に従い85℃に加熱したロール群で予熱した後、90℃の加熱ロールを用いて長手方向(縦方向)に面積倍率が表1のようになるよう延伸を行い、25℃の温度のロール群で冷却して1軸延伸フィルムを得た。
得られた1軸延伸フィルムの両端をクリップで把持しながらテンター内の95℃の温度の予熱ゾーンに導き、引き続き連続的に105℃の温度の加熱ゾーンで長手方向に直角な方向(幅方向)に面積倍率が表1のようになるよう延伸した。さらに引き続いて、テンター内の熱処理ゾーンにて125℃で20秒間の熱処理を施し、さらに180℃の温度で幅方向に弛緩処理(弛緩率:4%)を行った後、更に140℃の温度で幅方向に弛緩処理(弛緩率:1%)を行った。次いで、均一に徐冷後、巻き取って、ポリエステルフィルムを得た。その各種特性を表1に示す。このように本発明のポリエステルフィルムは安定に製膜でき、反射性・軽量性・表面形状(輝度ムラ低減、導光板との相性良好)・熱寸法安定性に優れた特性を示した。
(実施例20、22)
副押出機より押出される層(A)が主押出機より押出される層(B)に積層(B/A)させる以外は、実施例1〜19と同様に製膜し、ポリエステルフィルムを得た。その各種特性を表1に示す。このように本発明のポリエステルフィルムは安定に製膜でき、反射性・軽量性・表面形状(輝度ムラ低減、導光板との相性良好)・熱寸法安定性に優れた特性を示した。
(比較例1〜16)
主押出機と副押出機を有する複合製膜装置において、表2に示した原料の混合物と条件にて実施例1と同様にポリエステルフィルムの製膜を試みたが、比較例2、7、9、13については、製膜できなかった。各種特性を表2に示す。比較例2、7、9、13以外の製膜できた例(ただし、比較例16を除く)については、表面形状が実施例のものに比べて平坦であり、Ra及びRzが本発明の範囲外であった。導光板との相性を検討したところ、削れることはなかったものの、凹凸が不十分でありポリエステルフィルムと導光板が密着してしまい、輝度ムラが生じた。なお、比較例16においては、輝度ムラは生じなかったが、反射率が低いために輝度が著しく低く、全く実用的ではなかった。
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本発明のポリエステルフィルムは、経済性、製膜性、白色性、反射性、軽量性、表面形状に優れ、このポリエステルフィルムを用いることにより輝度特性及び他部材との相性に優れた面光源を安価に提供することができる。
本発明のポリエステルフィルムは、白色性、反射性、隠蔽性、熱寸法安定性が必要な用途に適用可能であるが、特に好ましい用途としては、光反射のために面光源に組込まれる板状材があげられる。具体的には、液晶画面用のエッジライトの反射板、直下型ライトの反射板、および冷陰極線管やLED照明周囲のリフレクターに好ましく用いられる。
本発明は、上記課題を解決するために、次のような構成をとる。
(1) ガラス転移温度(Tg)が50℃以上80℃未満であるポリエチレンテレフタレート(a)10〜90質量%、及びジオール成分として、環状骨格を有するジオールを用いてなるポリエステル(b)を10〜90質量含み、かつ、実質的に無機及び有機粒子を含まない層(A)と、
ポリエステル(c)と、該ポリエステル(c)に非相溶な成分(d)を少なくとも1種含む層(B)を有し、 層(A)が少なくとも一方の表面となる構成であり、ポリエステルフィルムの層(A)の厚みは2〜20μmである2軸延伸ポリエステルフィルム。
(2)前記非相溶な成分(d)が有機物であり、層(B)に対して5〜30質量%含む(1)に記載の2二軸延伸ポリエステルフィルム。
(3)前記フィルムの比重が0.3以上1.0未満である(1)または(2)に記載の2軸延伸ポリエステルフィルム。
(4)(1)〜(3)のいずれかに記載の2軸延伸ポリエステルフィルムを用いた液晶ディスプレイ用反射板。
(実施例1〜13、15〜20、22〜24、参考例14、21、25、26)
主押出機と副押出機を有する複合製膜装置において、表1の層(B)として示した原料の混合物を180℃の温度で3時間真空乾燥した後、主押出機側に供給し、280℃の温度で溶融押出後、30μmカットフィルターにより濾過を行った後に、Tダイ複合口金に導入した。一方、表1の層(A)として示した原料の混合物を180℃の温度で3時間真空乾燥した後、副押出機に供給し、280℃の温度で溶融押出後30μmカットフィルターにより濾過を行った後に、Tダイ複合口金に導入した。次いで、該Tダイ複合口金内で、副押出機より押出される層(A)が主押出機より押出される層(B)の両側に積層(A/B/A)されるよう合流せしめた後、シート状に共押出して溶融積層シートとし、該溶融積層シートを、表面温度20℃に保たれたドラム上に静電荷法で密着冷却固化させて未延伸積層フィルムを得た。続いて、該未延伸積層フィルムを常法に従い85℃に加熱したロール群で予熱した後、90℃の加熱ロールを用いて長手方向(縦方向)に面積倍率が表1のようになるよう延伸を行い、25℃の温度のロール群で冷却して1軸延伸フィルムを得た。
(実施例20、22)
副押出機より押出される層(A)が主押出機より押出される層(B)に積層(B/A)させる以外は、実施例1〜13、15〜19、参考例14と同様に製膜し、ポリエステルフィルムを得た。その各種特性を表1に示す。このように本発明のポリエステルフィルムは安定に製膜でき、反射性・軽量性・表面形状(輝度ムラ低減、導光板との相性良好)・熱寸法安定性に優れた特性を示した。
実施例27〜29、比較例2〜5、参考例7、比較例8、9、11、参考例12、比較例13〜16)
主押出機と副押出機を有する複合製膜装置において、表2に示した原料の混合物と条件にて実施例1と同様にポリエステルフィルムの製膜を試みたが、比較例2、参考例7、比較例9、比較例13については、製膜できなかった。各種特性を表2に示す。比較例2、参考例7比較例9、比較例13以外の製膜できた例(ただし、比較例16を除く)については、表面形状が実施例のものに比べて平坦であり、Ra及びRzが本発明の範囲外であった。導光板との相性を検討したところ、削れることはなかったものの、凹凸が不十分でありポリエステルフィルムと導光板が密着してしまい、輝度ムラが生じた。なお、比較例16においては、輝度ムラは生じなかったが、反射率が低いために輝度が著しく低く、全く実用的ではなかった。
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Claims (5)

  1. ガラス転移温度(Tg)が50℃以上80℃未満であるポリエステル(a)10〜90質量%、及びTgが100℃以上120℃以下であるポリエステル(b)10〜90質量%を含み、ポリエステル(a)とポリエステル(b)のTgの差が50℃以下であり、かつ、実質的に無機及び有機粒子を含まない層(A)と、
    ポリエステル(c)と、該ポリエステル(c)に非相溶な成分(d)を少なくとも1種含む層(B)を有し、
    層(A)が少なくとも一方の表面となる構成であり、この表面の中心線平均粗さ(Ra)が300nm以上、及び十点平均粗さ(Rz)が3000nm以上である2軸延伸ポリエステルフィルム。
  2. 前記ポリエステル(a)がポリエチレンテレフタレートである請求項1記載の2軸延伸ポリエステルフィルム。
  3. 前記ポリエステル(b)が、ジオール成分として、環状骨格を有するジオールを用いてなる、請求項1または2に記載の2軸延伸ポリエステルフィルム。
  4. 前記ポリエステル(b)が、ジオール成分として、2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオールを用いている請求項1〜3のいずれかに記載の2軸延伸ポリエステルフィルム。
  5. 請求項1〜4のいずれかに記載の2軸延伸ポリエステルフィルムを用いた液晶ディスプレイ用反射板。
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