JP4976259B2

JP4976259B2 - 偏光フィルム製造工程で支持体として用いられる支持体用フィルム

Info

Publication number: JP4976259B2
Application number: JP2007277574A
Authority: JP
Inventors: 真也栂野; 淳小山松; 真司矢野
Original assignee: Teijin DuPont Films Japan Ltd
Current assignee: Teijin DuPont Films Japan Ltd
Priority date: 2007-10-25
Filing date: 2007-10-25
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2027-10-25
Also published as: JP2009102573A

Description

本発明は、偏光フィルムの製造工程で支持体として用いられる、ポリエステルからなる支持体用フィルムに関する。

ポリエステルフィルムは、プラスチックフィルムの製造工程で支持体として用いられている。プラスチックフィルムには、しばしば機能膜が設けられる。
近年、液晶表示装置の部材として偏光板の需要が増加しているが、プラスチックフィルムを偏光板として用いるための偏光機能膜をプラスチックフィルムのうえに設けるためには、まず支持体フィルムの上に、機能を発現する機能膜を積層し、その上に機能膜を設けるべきプラスチックフィルムを積層して、支持体フィルム、機能膜およびプラスチックフィルムの積層体とし、最後に支持体フィルムを積層体から剥離することで、機能膜が積層されたプラスチックフィルムを得ることが行われる。

偏光機能膜としては、ポリビニルアルコールが用いられるが、これまでのポリエステルフィルムを支持体フィルムとして用いて、機能膜の組成物を支持体フィルムに積層しようとしても、接着性が低く、支持体から剥離してしまう。接着性を得るために、支持体フィルムの表面を粗くしたポリエステルフィルムを支持体フィルムとして用いると、支持体フィルムに偏光機能膜を積層する工程で、支持体フィルムの表面突起により、偏光機能膜の表面に凹部が発生しすることになり、最終的に得られる偏光板の表面コントラストが低下することなる。このため、支持体フィルムには十分な表面平坦性が必要とされる。

本発明は、かかる従来技術の問題点を解消し、偏光フィルムの製造工程で支持体として用いられる支持体フィルムとして、十分な表面平坦性を備え、偏光機能膜を支持体フィルムの上に積層するときに偏光機能膜との優れた接着性を備える、偏光フィルムの製造工程で支持体として用いられる支持体用フィルムを提供することを課題とする。

すなわち本発明は、ポリエステルフィルムおよびその少なくとも片面に設けられた塗膜からなる積層フィルムであって、該塗膜は、スルホン酸塩基を有するジカルボン酸成分を全ジカルボン酸成分あたり１〜１６モル％含有するとともに二次転移点が２０〜９０℃であるコポリエステル（Ａ）４５〜７２重量％、水溶性高分子化合物（Ｂ）８〜３０重量％、平均粒径２０〜８０ｎｍの微粒子（Ｃ）２〜２５重量％および下記式（Ｉ）で表される架橋剤（Ｄ）２〜２５重量％からなることを特徴とする、偏光フィルム製造工程で支持体として用いられる支持体用フィルムである。

本発明によれば、偏光フィルムの製造工程で支持体として用いられる支持体フィルムとして、十分な表面平坦性を備え、偏光機能膜を支持体フィルムの上に積層するときに偏光機能膜との優れた接着性を備える、偏光フィルムの製造工程で支持体として用いられる支持体用フィルムを提供することができる。

以下、本発明について詳細に説明する。
［ポリエステルフィルム］
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ステルは、芳香族二塩基酸またはそのエステル形成性誘導体とジオールまたはそのエステル形成性誘導体とから合成される線状飽和ポリエステルである。かかるポリエステルの具体例として、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ（１，４−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート）、ポリエチレン−２，６−ナフタレートを例示することができる。

ポリエステルは、これらのポリエステルの共重合体であってもよく、上記ポリエステルを主体（例えば８０モル％以上の成分）とし、少割合（例えば２０モル％以下）の他の種類の樹脂とブレンドしたものであってもよい。ポリエステルとしてポリエチレンテレフタレートが力学的物性や成形性等のバランスがよいので特に好ましい。

ポリエステルフィルムは、実質的に滑剤微粒子を含有しないことが好ましい。ここでいう滑剤微粒子は、触媒に起因する微粒子としてポリエステル重合の際に必然的に含有される微粒子以外の微粒子であり、フィルムの表面を粗くする目的で添加される微粒子を意味する。滑剤微粒子がポリエステルフィルム中に存在すると、二軸延伸後の支持体用フィルムの表面に突起が現れ、この支持体用フィルムを用いて製造したプラスチックフィルムの欠点となりやすく好ましくない。

ポリエステルフィルムの表面の中心線表面粗さは、好ましくは１〜１０ｎｍである。この範囲の中心線粗さとすることで、製膜上のハンドリングが容易な支持体用フィルムであって、この支持体用フィルムを用いて製造される偏光フィルムの表面に欠点を発生させない支持体用フィルムを製造することができる。

ポリエステルフィルムの厚みは、支持体フィルムとして使用する場合にハンドリング性、成形性の点から必要な強度を得るために、好ましくは１２〜１００μｍ、さらに好ましくは２５〜７５μｍである。
ポリエステルフィルムは、例えば着色剤、帯電防止剤、酸化防止剤を含有してもよい。

ポリエステルフィルムは、例えば次の方法で製造することができる。すなわち、ポリエステルをフィルム状に溶融押出し、キャスティングドラムで冷却固化させて非晶未延伸フィルムとし、縦方向および横方向に延伸する。縦方向の延伸は例えば温度６０〜１３０℃、好ましくは９０〜１２５℃で、縦方向に例えば２．０〜４．０倍、好ましくは２．５〜３．５倍に延伸する。横方向の延伸は、例えば温度６０〜１３０℃、好ましくは９０〜１２５℃で、横方向に例えば２．０〜４．０倍、好ましくは３．０〜４．０倍に延伸する。二軸延伸後の面積倍率を１３以下とすることが好ましい。

なお、ポリエステルフィルムの延伸後には、熱固定処理を行なうことが好ましい。熱固定処理は、最終延伸温度より高く融点以下の温度内で１〜３０秒の時間内行なうことが好ましい。例えばポリエチレンテレフタレートフィルムでは１５０〜２５０℃の温度、２〜３０秒の時間の範囲で選択して熱固定することが好ましい。その際、２０％以内の制限収縮もしくは伸長、または定長下で行ない、また２段以上で行なってもよい。

［塗膜］
本発明においては、ポリエステルフィルムに塗膜を積層する。塗膜は、スルホン酸塩基を有するジカルボン酸成分を全ジカルボン酸成分あたり１〜１６モル％含有するとともに二次転移点が２０〜９０℃であるコポリエステル（Ａ）４５〜７２重量％、水溶性高分子化合物（Ｂ）８〜３０重量％、平均粒径２０〜８０ｎｍの微粒子（Ｃ）２〜２５重量％および下記式（Ｉ）で表される架橋剤（Ｄ）２〜２５重量％からなる。

［コポリエステル（Ａ）］
塗膜を構成する成分として用いられるコポリエステル（Ａ）は、スルホン酸塩基を有するジカルボン酸成分を全ジカルボン酸成分あたり１〜１６モル％含有するとともに二次転移点が２０〜９０℃であるコポリエステルである。

このコポリエステル（Ａ）は、ジカルボン酸成分とジオール成分から構成される。ジカルボン酸成分としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、２，６―ナフタリンジカルボン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、４，４′―ジフェニルジカルボン酸、フェニルインダンジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、５―スルホイソフタル酸、トリメリット酸、ジメチロールプロピオン酸等のカルボン酸成分を用いることができる。このコポリエステルは、これらのジカルボン酸成分を９９〜８４モル％の主たるジカルボン酸成分とし、さらに、スルホン酸塩基を有するジカルボン酸成分を１〜１６モル％の共重合成分としてなる。スルホン酸塩基を有するジカルボン酸成分としては、例えば、５―Ｎａスルホイソフタル酸、５―Ｋスルホイソフタル酸、５―Ｋスルホテレフタル酸を用いることができる。

コポリエステル（Ａ）を構成するジオール成分としては、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、ネオペンチレングコール、１，４―ブタンジオール、１，６―ヘキサンジオール、１，４―シクロヘキサンジメタノール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ビスフェノール―Ａのアルキレンオキシド付加物等のヒドロキシ化合物を用いることができる。

コポリエステル（Ａ）は、スルホン酸塩基を有するジカルボン酸成分を全ジカルボン酸成分あたり１〜１６モル％、好ましくは１．５〜１４モル％含有する。１モル％未満であるとコポリエステル（Ａ）の親水性が不足し、１６モル％を超えると塗膜の耐湿性が低下する。

コポリエステル（Ａ）の二次転移点（以下、「Ｔｇ」ということがある）は、２０〜９０℃であることが必要がある。Ｔｇが２０℃未満であるとフィルムがブロッキングしやすく、９０℃を超えるとフィルムの削れ性や接着性が低下する。

［水溶性高分子化合物（Ｂ）］
水溶性高分子化合物（Ｂ）としては、水に溶解する高分子化合物を用いることができるが、好ましくはポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン用いる。

水溶性高分子化合物（Ｂ）としてポリビニルアルコールを用いる場合、ポリビニルアルコールのケン化度は、好ましくは７５〜９５モル％である。ケン化度をこの範囲とすることによって、良好な耐湿性を備える塗膜を得ることができ、偏光フィルム製造時に偏光性を発現するために用いるポリビニルアルコール（以下「ＰＶＡ」ということがある）層に対する良好な接着性を得ることができる。ポリビニルアルコールは、水溶性高分子化合物がケン化度７４〜９１モル％のカチオン変性されたポリビニルアルコールであるとＰＶＡ層との接着性がさらに良好になるので好ましい。

水溶性高分子化合物（Ｂ）としてポリビニルピロリドンを用いる場合、ポリビニルピロリドンのＫ価は、好ましくは２３〜１００である。Ｋ価をこの範囲とすることによって、塗膜が強度が十分に高く、ＰＶＡ層に対する良好な接着性を示す塗膜を得ることができる。ポリビニルピロリドンの数平均分子量は４００００以上であると、塗膜の耐削れ性が良好であるので好ましい。

［微粒子（Ｃ）］
微粒子（Ｃ）としては、平均粒径が２０〜８０ｎｍの微粒子を用いる。平均粒径２０ｎｍ未満であるとフィルムがブロッキングしやすく、８０ｎｍを超えると削れ性が低下する。微粒子としては、無機微粒子または有機微粒子を用いることができる。無機微粒子としては、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、酸化アルミニウム、カオリン、酸化珪素、酸化亜鉛からなる粒子を例示することができ、有機微粒子としては、架橋アクリル樹脂、架橋ポリスチレン樹脂、メラミン樹脂、架橋シリコーン樹脂からなる粒子を例示することができる。

［架橋剤（Ｄ）］
架橋剤（Ｄ）としては、下記式（Ｉ）で表される化合物を用いる。

［各成分の組成比］
塗膜の組成物において、コポリエステルは４５〜７２重量％を占める。コポリエステル（Ａ）が４５重量％未満であると、支持体フィルムを構成するポリエステルフィルムと塗膜との接着性が不足し、７２重量％を超えるとＰＶＡ層との接着性が不足する。

塗膜の組成物において、水溶性高分子化合物（Ｂ）は８〜３０重量％を占める。水溶性高分子（Ｂ）が８重量％未満であると、塗膜と、偏光板加工工程で用いるＰＶＡ層との接着性が不足し、３０重量％を超えると耐ブロッキング性が低下する。

塗膜の組成物において、微粒子（Ｃ）は２〜２５重量％を占める。微粒子（Ｃ）が２重量％未満であると、支持体フィルム表面の滑性が不足し、搬送性に劣ることになり、２５重量％を超えると支持体フィルムの耐削れ性が低下する。

塗膜の組成物において、架橋剤（Ｄ）は２〜２５重量％を占める。架橋剤（Ｄ）が２重量％未満であると、塗膜と偏光板の加工工程で用いるＰＶＡ層との接着性が不足し、２５重量％を超えると、支持体フィルムを構成するポリエステルフィルムとの接着性が低下する。

塗膜の組成物は、上記のコポリエステル（Ａ）、水溶性高分子化合物（Ｂ）、微粒子（Ｃ）、架橋剤（Ｄ）以外の成分を含有してもよい。その場合、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）成分の合計１００重量部に対して例えば０．１〜２０重量部である。

［塗膜の表面エネルギー］
塗膜の表面エネルギーは、好ましくは５４〜７０ｄｙｎｅ／ｃｍ、さらに好ましくは６０〜６５ｄｙｎｅ／ｃｍである。表面エネルギーをこの範囲とすることによって、ＰＶＡ層の塗工性と接着性を良好に保ち、塗膜の塗設されたポリエステルフィルムとの密着性を維持し、耐湿性を備える塗膜を得ることができる。この表面エネルギーは、上記の塗膜を、例えば０．０２〜１μｍの厚みでポリエステルフィルムに塗設することにより得ることができる。

［塗膜の塗設］
本発明の支持体用フィルムは、ポリエステルフィルムの少なくとも片面に上述の成分からなる塗膜を設けることで製造する。
例えば、延伸可能なポリエステルフィルムに、塗膜を組成する成分を含む水性塗液を塗布した後、乾燥、延伸し、必要に応じて熱処理することにより設けることができる。このときの水性塗液の固形分濃度は、通常３０重量％以下、好ましくは１０重量％以下である。

上記の延伸可能なポリエステルフィルムとは、未延伸ポリエステルフィルム、一軸延伸ポリエステルフィルム又は二軸延伸ポリエステルフィルムである。このうちフィルムの押出し方向（縦方向）に一軸延伸した縦延伸ポリエステルフィルムが特に好ましい。

ポリエステルフィルムへ水性塗液を塗布する場合は、通常の塗工工程、即ち二軸延伸熱固定したポリエステルフィルムに該フィルムの製造工程と切り離した工程で行うと、芥、塵埃等を巻き込み易く好ましくない。この観点から、クリーンな雰囲気での塗布、即ちフィルム製造工程での塗液を塗布することが好ましい。この塗布によれば、塗膜のポリエステルフィルムへの密着性がさらに向上する。

塗液の塗布方法として、公知の任意の塗布方法を適用することができる。例えば、ロールコート法、グラビアコート法、ロールブラッシュ法、スプレーコート法、エアーナイフコート法、含浸法およびカーテンコート法を適用することができる。これらは、単独で用いてもよく、組み合わせて用いてもよい。
塗液の塗布量は、走行しているフィルム１ｍ^２あたり、例えば０．５〜２０ｇ、好ましくは１〜１０ｇである。水性塗液は、水分散液又は乳化液として用いることが好ましい。

水性塗液を塗布した延伸可能なポリエステルフィルムは、乾燥、延伸処理工程に導かれるが、かかる処理は、従来から当業界に蓄積された条件で行うことができる。好ましい条件は、乾燥条件は、例えば９０〜１３０℃×２〜１０秒、延伸温度は９０〜１３０℃、延伸倍率は縦方向３〜５倍、横方向３〜５倍であり、熱固定する場合は１８０〜２４０℃×２〜２０秒である。

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。また、本発明による評価は次に示す方法で実施した。

（１）接着性
ポリエステルフィルムの塗膜面に、球状シリカ（平均粒径１８μｍ、平均細孔径２００オングストローム、平均細孔容積１．５ｃｃ／ｇ）７０重量％、ポリビニルアルコール（クラレ製ＰＶＡ１１７）３０重量％を混合した水性スラリーを乾燥厚さで２０μｍ塗設し、その上に幅１２．７ｍｍ、長さ１５０ｍｍのスコッチテープ（スリーエム社製・Ｎｏ．６００）を気泡が入らないよう粘着し、この上をＪＩＳ・Ｃ２７０１（１９７５）記載の手動式荷重ロールでならして密着させた後、テープ幅に切り出した。このようにして作成したサンプルから、スコッチテープを剥離する際のＰＶＡ層のポリエステルフィルムからの剥離状態を観察して、接着性を下記の基準で評価した。
Ａ：剥離が全く認められず、密着性良好
Ｂ：異物部分で僅かに剥離が認められる
Ｃ：剥離が顕著に認められる

（２）中心線表面荒さ（Ｒａ）
ＪＩＳＢ０６０１に準じて、（株）小坂研究所製の高精度表面粗さ計ＳＥ―３ＦＡＴを使用して、針の半径２μｍ、荷重３０ｍｇで拡大倍率５万倍、カットオフ０．０８ｍｍの条件下に、チロートを描かせ表面粗さ曲線からその中心線方向に測定長さＬの部分を抜きとり、この抜きとり部分の中心線をＸ軸、縦倍率の方向をＹ軸として、粗さ曲線をＹ＝ｆ（ｘ）で表し、次式で与えられる値をｎｍ単位で算出した。

（３）摩擦係数
ＡＳＴＭ・Ｄ１８９４―６３に準じ、東洋テスター社製のスリッパ―測定器を使用し、フィルムの表面と裏面を合わせ、荷重１ｋｇを加えて静摩擦係数（μｓ）を測定した。なお、摩擦係数が０．６を超えるとフィルム搬送性に支障をきたす。

（４）耐ブロッキング性
５０ｍｍ幅に切断したフィルムを２枚重ね、５０ｋｇ／ｃｍ^２の荷重下、４０℃×５０％ＲＨ×１７時間処理した後、引張り試験機にて荷重を加えた箇所の剥離強度（ｇ／５０ｍｍ）を測定した。剥離強度の値により、下記の基準で評価した。
Ａ：剥離強度≦１０ｇ／５０ｍｍ …ブロッキング性良好
Ｂ：１０ｇ／５０ｍｍ＜剥離強度≦３０ｇ／５０ｍｍ …ブロッキング性やや良好
Ｃ：３０ｇ／５０ｍｍ＜剥離強度 …ブロッキング性不良

（５）表面エネルギー
W. A. Zisman:“Contact Augle, Wettability and Adhesion ”,Am. Chem.Soc., (1964)に従い、測定した臨界表面張力γｃをもって、表面エネルギーとした。

（６）二次転移点
デュポン製Thermal Analyst 2000型示差熱量計にて、２０℃／分の昇温速度にて測定した。

（７）固有粘度
オルソクロロフェノール溶媒による溶液の粘度を３５℃にて測定して求めた。

（８）塗布厚み
包埋樹脂でフィルムを固定し断面をミクロトームで切断し、２％オスミウム酸で６０℃、２時間染色して、透過型電子顕微鏡（日本電子製ＪＥＭ２０１０）を用いて、塗布層の厚みを測定した。

（９）平均粒径
包埋樹脂でフィルムを固定し断面をミクロトームで切断し、２％オスミウム酸で６０℃、２時間染色して、透過型電子顕微鏡（日本電子製ＪＥＭ２０１０）を用いて測定した。測定は、２０個の粒子を対象として行い平均値を平均粒径とした。ただし、粒子が真球状でない場合には各粒子について観測された形状の（長径＋短径）／２をその粒子の平均粒径とした。

［実施例１］
滑剤微粒子を含有しないテレフタル酸成分およびエチレングリコール成分からなるポリエステル（固有粘度が０．６２）を２０℃に維持した回転冷却ドラム上に溶融押し出しして未延伸フィルムとし、次に該未延伸フィルムを機械軸方向に３．６倍延伸した後、以下に示す水性塗液組成物の固形分濃度４重量％の水性塗液をロールコーターにて塗布した。
次いで、水性塗液を塗布した縦延伸フィルムを乾燥しつつ横方向に４倍延伸し、さらに２３０℃で熱固定して、厚さ１００μｍの二軸延伸ポリエステルフィルムである支持体用フィルムを得た。この支持体用フィルムの評価結果を表１に示す。

（水性塗液組成物）
酸成分がテレフタル酸６０モル％、イソフタル酸３６モル％および５―Ｎａスルホイソフタル酸４モル％、グリコール成分がエチレングリコール６０モル％およびネオペンチルグリコール４０モル％よりなる共重合ポリエステル（Ｔｇ＝３０℃、以下、単に「Ｅ」という）６５重量％、ケン化度８６〜８９モル％のポリビニルアルコール１６重量％、平均粒径４０ｎｍの架橋アクリル樹脂粒子１０重量％並びに架橋剤Ｙ９重量％からなる組成物。

［比較例１］
水性塗液を塗布しない以外は、実施例１と同様にして二軸延伸ポリエステルフィルムである支持体用フィルムを得た。この支持体用フィルムの評価結果を表１に示す。

［実施例２〜２６および比較例２〜１３］
塗布剤の種類と比率を表１乃至表４のように変える以外は、実施例１と同様にして二軸延伸ポリエステルフィルムである支持体用フィルムを得た。この支持体用フィルムの評価結果を表１乃至表４に示す。

表１乃至表４において、コポリエステル（Ａ）の種類であるＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、ＫおよびＬは、表５に示すコポリエステルである。

表１乃至表４において、水溶性高分子化合物（Ｂ）の種類であるＰ、Ｑ、Ｒ、Ｔ、Ｕ、ＷおよびＸは、表６に示す化合物である。

表１乃至表４において、微粒子（Ｃ）の種類であるＭ、Ｎは、表７に示す化合物である。なお、−（ハイフン）以降の値は微粒子の平均粒径（ｎｍ）を表す。

表１乃至表４において、架橋剤（Ｄ）の種類であるＹは下記式で表わされる化合物である。

表１乃至表４において、架橋剤（Ｄ）の種類であるＺは下記式で表わされる化合物である。

［比較例１４、１５］
ポリエステルフィルム中に、表４記載の配合量で酸化ケイ素微粒子（平均粒径２μｍ）を配合する以外は、実施例１と同様にして二軸伸ポリエステルフィルム得た。評価結果を表４に示す。

本発明の支持体用フィルムは、偏光フィルムの製造工程で支持体フィルムとして好適に用いることができる。

Claims

ポリエステルフィルムおよびその少なくとも片面に設けられた塗膜からなる積層フィルムであって、該塗膜は、スルホン酸塩基を有するジカルボン酸成分を全ジカルボン酸成分あたり１〜１６モル％含有するとともに二次転移点が２０〜９０℃であるコポリエステル（Ａ）４５〜７２重量％、水溶性高分子化合物（Ｂ）８〜３０重量％、平均粒径２０〜８０ｎｍの微粒子（Ｃ）２〜２５重量％および下記式（Ｉ）で表される架橋剤（Ｄ）２〜２５重量％からなることを特徴とする、偏光フィルム製造工程で支持体として用いられる支持体用フィルム。