JP5147470B2

JP5147470B2 - 積層二軸延伸ポリエテルフィルム

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Publication number: JP5147470B2
Application number: JP2008061972A
Authority: JP
Inventors: 俊治渡辺
Original assignee: Mitsubishi Plastics Inc
Current assignee: Mitsubishi Plastics Inc
Priority date: 2008-03-12
Filing date: 2008-03-12
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2028-03-12
Also published as: JP2009214463A

Description

本発明は、バックライトユニットの拡散板、プリズムシートやプロジェクター用スクリーンの基材として使用されるフィルムであって、光拡散性に優れる二軸延伸ポリエステルフィルに関するものである。

艶消し性を有する積層ニ軸延伸フィルムについては、過去にも提案されている。例えば特許文献１によれば、光沢度（グロス値）が低くヘーズ値が低めで光線透過率の高いフィルムが記載されている。また特許文献２によれば、延伸スピードをコントロールすることで光拡散性に優れたフィルムが記載されている。

しかし、特許文献１のフィルムは、ヘーズ値が低く、光拡散性に劣る、また特許文献２のフィルムは、フィルムに添加する粒子量が比較的大きくなり、粒子凝集や溶融ポリエステル樹脂の流路に設けるフィルターの寿命が短くなることが懸念される。

特開２００４−２３０８９３号公報特開２００７−１７８７８８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、比較的少ない粒子添加量で、光拡散性に優れた積層二軸延伸ポリエ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、特定の構成を有する二軸延伸ポリエステルフィルムによれば、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、少なくとも二層の共押出層からなるポリエステルフィルムであり、一方の表層が共重合成分として用いる副成分のモル濃度が５〜１２モル％であり、融点が他層のポリエステルの融点よりも１０℃以上低くかつ２００℃以上である共重合ポリエステルまたは共重合ポリエステルとポリエチレンテレフタレートとの混合物からなり、平均粒子径が１．０〜２０μｍのアクリル−スチレン共重合体粒子を０．３〜２０重量％を含有し、表面粗さＲａが２００ｎｍ以上であり、フィルムヘーズが３０％以上であることを特徴とする積層二軸延伸ポリエステルフィルムに存する。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、少なくとも二層の共押出層、すなわち粒子を含有するＡ層（表層）と他のＢ層を有するフィルムである。単層では目的の艶消し性や光拡散性を達成するためには、粒子の添加量を多くする必要があるため好ましくない。

また、粒子を含有するＡ層のポリエステルは、共重合ポリエステルまたは共重合ポリエステルとポリエチレンテレフタレートとの混合物からなる。共重合ポリエステルとは、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレン−２，６−ジカルボン酸等のような芳香族ジカルボン酸と、エチレングリコール、ジエチレングリコール、テトラメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール等のようなグリコールとのエステルを主たる成分としジカルボン酸成分の３０モル％以下が主成分以外のジカルボン酸成分であり、および／またはジオール成分の３０モル％以下が主成分以外のジオール成分であるようなポリエステルである。

当該ポリエステルは、芳香族ジカルボン酸とグリコールとを直接重合させて得られるほか、芳香族ジカルボン酸ジアルキルエステルとグリコールとをエステル交換反応させた後、重縮合させる方法、あるいは芳香族ジカルボン酸のジグリコールエステルを重縮合させる等の方法によっても得られる。

当該ポリエステルの代表的なものとしては、テレフタル酸（主成分）イソフタル酸（副成分）とエチレングリコールとの共重合体、テレフタル酸（主成分）ナフタレン−２，６−ジカルボン酸（副成分）とエチレングリコールとの共重合体、またテレフタル酸、エチレングリコール（主成分）プロピレングリコール（副成分）の共重合体がある。

共重合成分として用いる副成分のモル濃度は、３〜２０モル％が好ましく、さらに好ましくは４〜１５モル％、特に好ましくは５〜１２モル％である。共重合成分として用いる副成分のモル濃度が３モル％未満では光拡散性を高めるために粒子添加量を上げる必要があり、一方、共重合成分として用いる副成分のモル濃度が２５モル％を超えるとフィルム延伸時にクリップ粘着が発生しフィルム破断の原因になることがある。

またＡ層のポリエステルの融点は、Ｂ層のポリエステルの融点より５℃以上低くかつ１９０℃以上であることが好ましく、より好ましくは、１０℃以上低くかつ２００℃以上である。Ｂ層のポリエステルの融点との差が５℃未満では、光拡散性に優れたフィルムをつくることができないことがあり、一方、Ａ層のポリエステルの融点が１９０℃未満では、フィルムの熱固定温度が低くなるためフィルムの熱収縮率が大きくなる傾向がある。

Ｂ層に用いるポリエステルとしては、エチレングリコールとテレフタル酸から製造されるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、エチレングリコールとナフタレン−２，６−ジカルボン酸から製造されるポリエチレン−２，６−ナフタレート（ＰＥＮ）、１，４−ビスヒドロキシメチルシクロヘキサンとテレフタル酸から製造されるポリ（１，４−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート）（ＰＣＤＴ）、エチレングリコールとナフタレン−２，６−ジカルボン酸とビフェニル−４，４’−ジカルボン酸から製造されるポリ（エチレン２，６−ナフタレートビベンゾエート）（ＰＥＮＢＢ）が例示される。中でも、エチレングリコールとテレフタル酸からなるエチレンテレフタレート単位および／またはエチレングリコールとナフタレン−２，６−ジカルボン酸から成るエチレン−２，６−ナフタレート単位を含有することが好ましく、これらの単位を９０％以上、好ましくは９５％以上含有するポリエステルが好ましい。

また層の構成は、Ａ／Ｂ層、Ａ／Ｂ／Ａ層やＡ／Ｂ／Ｃ層の構成をとることができ、Ａ層はフィルムの少なくとも片面の表層を構成する。

本発明においてＡ層に含有する粒子は無機または有機粒子であり、それらの平均粒子径は、１．０〜２０μｍであり、好ましくは２．０〜１５μｍ、さらに好ましくは２．５〜１０μｍである。平均粒子径が２．０μｍ未満では、光拡散性に劣り、平均粒子径が２０μｍを超える場合は、フィルム製造時のポリエステル押出工程におけるフィルターの圧力上昇が大きくなり生産性が低下する問題が発生する。

かかる粒子の含有量は、Ａ層に対して０．３〜２０重量％、好ましくは０．５〜１５重量％である。０．３重量％未満では、光拡散性が劣る。一方、２０重量％を超えての添加では、高濃度の粒子マスターバッチをつくることが難しく、実質的に添加することはできない。

なお、本発明で使用する無機または有機粒子は、単成分でもよく、また、２成分以上を同時に用いてもよい。具体的な粒子の例としては、炭酸カルシウム、シリカ、酸化アルミニウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、ガラス等の無機質微粒子や
メラミン樹脂、ポリスチレン、有機シリコーン樹脂、アクリル−スチレン共重合体等の有機粒子が挙げられる。

本発明のＡ層の厚みのフィルム全体の厚みに占める割合は、１〜２０％であることが好ましい、１％未満では光拡散性に劣る傾向があり、２０％を超えるとフィルム強度が低下することがある。

また、本発明のフィルム中には必要に応じて、アンチブロッキング剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、酸化防止剤、蛍光増白剤等の添加剤を含有してもよい。

本発明のフィルムのヘーズは、３０％以上、さらには４０％以上、特に５０％以上であることが好ましい。ヘーズが３０％未満では、光拡散性が劣る傾向がある。

本発明のフィルムの光拡散性は、主にフィルム表面凹凸により光の進行方向が曲げられることにより発現する。そのためフィルムの表面粗さＲａは、２００ｎｍ以上が好ましく、よりに好ましくは２５０ｎｍ以上、さらに好ましくは３００ｎｍ以上である。表面粗さＲａが２００ｎｍ未満では、光拡散性が劣る傾向がある。

さらに本発明のフィルムの光沢度は、７０以下が好ましく、より好ましくは６０以下、さらに好ましくは５０以下である。光沢度が７０を超えると、光拡散性が低下する傾向がある。

本発明のフィルムの総厚みは、３０〜５００μｍが好ましい。３０μｍ未満では、フィルムの剛性が低下し、加工作業性が悪くなることがあり、５００μｍを超えると、延伸工程が困難になることがある。

本発明のフィルムの表面には、必要に応じて帯電性、易滑性、易接着性を有する塗布層を設けてもよい。

次に本発明のフィルムの製造方法を具体的に説明するが、本発明の構成要件を満足する限り、以下の例示に特に限定されるものではない。

本発明のフィルムを製造するときには、ポリエステルを少なくとも２台の押出機に供給し、各ポリエステルの融点以上の温度に加熱してそれぞれ溶融させる。次いで、各押出機からの溶融ポリマーをギヤポンプとフィルターを介してフィードブロックで合流させダイから溶融シートとして押出す。続いて、溶融シートを回転冷却ドラム上でガラス転位温度未満にまで急冷し、非晶質の未延伸フィルムを得る。このとき、未延伸フィルムの平面性を向上させるために、静電印加密着法や液体塗布密着法等によって、未延伸フィルムと回転冷却ドラムとの密着性を向上させてもよい。そして、ロール延伸機を用いて、未延伸フィルムをその長手方向に延伸（縦延伸）することにより一軸延伸フィルムを得る。このときの延伸温度は、原料レジンのガラス転移温度（Ｔｇ）のマイナス１０℃からプラス４０℃の温度範囲で延伸する。また、延伸倍率は、好ましくは１．５〜６．０倍、さらに好ましくは２．０〜５．０倍である。さらに、縦延伸を一段階のみで行ってもよいし、二段階以上に分けて行ってもよい。次いでテンターに導きテンター延伸機を用いて、一軸延伸フィルムをその幅方向に延伸（横延伸）することにより二軸延伸フィルムを得る。このときの延伸温度は、原料レジンのガラス転移温度（Ｔｇ）からプラス５０℃の温度範囲で延伸する。また、延伸倍率は、好ましくは２．５〜６．０倍、さらに好ましくは３．０〜５．０倍である。さらに、横延伸を一段階のみで行ってもよいし、二段以上に分けて行ってもよい。また縦と横を同時に行う同時二軸延伸を行ってもよい。そして二軸延伸フィルムを熱処理することにより積層フィルムが製造される。このときの熱処理温度は、Ａ層に用いるポリエステルの融点をＴｍとすると、Tm−６〜Tm−１８℃である。また熱固定の時間は１．５〜１０秒である。また二軸延伸フィルムを熱処理するときには、二軸延伸フィルムに対して２０％以内の弛緩を行ってもよい。

本発明によれば、粒子添加量を抑えても光拡散性に優れた積層二軸延伸ポリエ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。

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越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例および本発明で用いた測定法および用語の定義は次のとおりである。

（１）Ａ層の平均粒子径
低温灰化プラズマ装置にて、フィルム延伸方向の表面を１μｍまで灰化した後、走査型電子顕微鏡にて、粒径１μｍ以上の粒子の長径と短径を少なくとも１００個について求め、相加平均を平均粒子径とする。

（２）ヘーズ、全光線透過率
分球式濁度計ＮＤＨ−３００Ａ（日本電色工業株式会社製）を用いてその値を測定する。

（３）表面粗さの面粗さＲａ
３次元非接触表面形状測定システムＭＮ５３７Ｎ−Ｍ１００（株式会社菱化システム）を用いて測定する。

（４）ポリエステルの融点
ティー・エイ・インスツルメント社製ＭＤＳＣ２９１０を用い、３００℃でポリエステル原料またはフィルムサンプル試料を加熱融解後に急冷し昇温速度２０℃／分で０℃から３００℃まで測定を行い、結晶融解における吸熱ピーク温度を融点とする。

（５）光沢度
ＪＩＳＺ−８７４１−１９８３の方法３（６０゜光沢度）によって、単層フィルム表面もしくはＡ層表面のフィルムに光を入射して測定する。

（６）視認性
蛍光灯下の机にＭＳゴシックの書体で大きさが８ポイントの１から９の数字を印刷した紙を置き、試験フィルムを通して３０ｃｍの距離から観察して、光が拡散されるために数字の文字が判別できなくなるフィルムと紙の間の距離を測定する。文字の視認性は以下のように評価する。
○：数字が見えなくなる距離が３ｃｍ以下であり、光拡散性が優れる
△：数字が見えなくなる距離が３〜５ｃｍ以下であり、光拡散がやや良い
×：数字が見えなくなる距離が５ｃｍを超え、光拡散性が劣る

（原料の調整）
・ポリエステルａ
テレフタル酸ジメチル１００重量部とエチレングリコール６０重量部とを出発原料とし、触媒として酢酸マグネシウム・四水塩０．０９重量部を反応器にとり、反応開始温度を１５０℃とし、メタノールの留去とともに徐々に反応温度を上昇させ、３時間後に２３０℃とした。４時間後、実質的にエステル交換反応を終了させた。この反応混合物にエチルアシッドフォスフェート０．０４部を添加した後、三酸化アンチモン０．０４部を加えて、４時間重縮合反応を行った。すなわち、温度を２３０℃から徐々に昇温し２８０℃とした。一方、圧力は常圧より徐々に減じ、最終的には０．３ｍｍＨｇとした。反応開始後、反応槽の攪拌動力の変化により、極限粘度０．６３に相当する時点で反応を停止し、窒素加圧下ポリマーを吐出させた。得られたポリエステルaの極限粘度は０．６３、融点は２５３℃である。

・ポリエステルｂ
テレフタル酸ジメチル、イソフタル酸ジメチルとエチレングルコールを用いて、イソフタル酸を２２モル％含有する共重合ポリエステルを常法により合成した極限粘度０．７０、融点１９８℃の共重合ポリエステル樹脂である。

・ポリエステルｃ
テレフタル酸ジメチル、２，６−ナフタレンジカルボン酸ジメチルとエチレングルコールを用いて、２，６−ナフタレンジカルボン酸を１５モル％含有する共重合ポリエステルを常法により合成した極限粘度０．６５、融点２２３℃の共重合ポリエステル樹脂である。

・ポリエステルｄ
ポリエステルａに平均粒径４μｍの架橋スチレン−アクリル有機粒子を練り込み１０重量％含有させたものである。

・ポリエステルｅ
ポリエステルａに平均粒径６μｍの架橋スチレン−アクリル有機粒子を練り込み４重量％含有させたものである。

・ポリエステルｆ
平均粒子径０．７μｍの合成炭酸カルシウム粒子をポリエチレンテレフタレートの重縮合時に添加し合成された、該粒子の含有量が１．０重量％の極限粘度０．６８、融点２５３℃のポリエチレンテレフタレート樹脂である。

・ポリエステルｇ
ポリエステルａに平均粒径８０μｍのシリカ粒子を練り込み１０重量％含有させたものである。

実施例１：
表層（Ａ層）を形成するポリエステルａ／ポリエステルｂ／ポリエステルｄの比率が１２／５５／３３（重量比）の混合物をベント付き２軸押出機（サブ）に供給し、中間層に構成するポリエステルａを別のベント付き２軸押出機（メイン）に供給して溶融温度２８０℃で溶融したあと、各押出機からの溶融ポリマーをギヤポンプとフィルターを介してフィードブロックで合流させ、ダイを通してキャスティングドラムに引き取り２種３層の未延伸フィルムを得た。かくして得られた未延伸フィルムを縦延伸ロールに送り込み、まずフィルム温度８３℃で３．０倍延伸した後、テンターに導き９５℃で横方向に３．６倍延伸して二軸配向フィルムを得た。次いで、得られた二軸配向フィルムを熱固定ゾーンに導き、２１０℃で熱処理し、下記表１に記載した厚みのポリエステルフィルムを得た。

実施例２：
表層（Ａ層）を形成するポリエステルａ／ポリエステルｂ／ポリエステルｄの比率が、３２／３５／３３（重量比）の混合物を用いて２２０℃で熱処理したほか実施例１と同じ条件でフィルムを得た。

実施例３：
表層（Ａ層）を形成するポリエステルｃ／ポリエステルｄの比率が、６７／３３（重量比）の混合物を用いて縦延伸温度を８６℃とし、２２０℃で熱処理したほか実施例１と同じ条件でフィルムを得た。

比較例１：
ポリエステルａ／ポリエステルｂ／ポリエステルｅの比率が、２０／５５／２５（重量比）の混合物を用いて、縦方向の延伸倍率が３．５倍、横方向の延伸倍率が４．０倍、熱固定温度を１８０℃として５０μｍの単層フィルムを得た。

比較例２：
２２５℃で熱処理したほか実施例１と同じ条件でフィルムを得た。

比較例３：
表層（Ａ層）にポリエステルａ／ポリエステルｄの比率が、８１／１９（重量比）の混合物を用い、表１に記載したフィルムを得た。

比較例４：
表層（Ａ層）にポリエステルａ／ポリエステルｆの比率が、３０／７０（重量比）の混合物を用い、表１に記載したフィルムを得た。

比較例５：
表層（Ａ層）にポリエステルａ／ポリエステルｄの比率が、９８．３／１．７（重量比）の混合物を用い、表１に記載したフィルムを得た。
比較例６：
ポリエステルｄの代わりにポリエステルｇを用いて実施例１と同じく製膜を試みたが、フィルム製造時のポリエステル押出工程におけるフィルターの圧力上昇が大きくなりフィルムを作成は断念した。

比較例７：
ポリエステルａに平均粒径４μｍの架橋スチレン−アクリル有機粒子を練り込み３０重量％含有の粒子マスターバッチをつくろうとしたが、レジンのチップ化ができずに表層に粒子を２０重量％添加したフィルムはできなかった。
以上、得られたフィルムの評価結果をまとめて下記表１に示す。

実施例１〜３のフィルムは、フィルム粒子添加量が少ないにもかかわらず光拡散性に優れたフィルムである。一方、比較例１は、単層フィルムのため粒子の添加量も大きくなり、全光線透過率も低かった。比較例２は、熱処理温度が層Ａのポリエステルより高いためヘーズが低下した。比較例３は、表層に低融点のポリエステル成分を含まないので全光線透過率が低下した。比較例４は表層に添加した粒子の粒子径が小さいため、また比較例５は表層の粒子添加濃度が小さいためヘーズが低く光散乱性に劣った。

本発明のフィルムは、例えば、バックライトユニットの拡散板、プリズムシートやプロジェクター用スクリーンの基材として好適に利用することができる。

Claims

少なくとも二層の共押出層からなるポリエステルフィルムであり、一方の表層が共重合成分として用いる副成分のモル濃度が５〜１２モル％であり、融点が他層のポリエステルの融点よりも１０℃以上低くかつ２００℃以上である共重合ポリエステルまたは共重合ポリエステルとポリエチレンテレフタレートとの混合物からなり、平均粒子径が１．０〜２０μｍのアクリル−スチレン共重合体粒子を０．３〜２０重量％を含有し、表面粗さＲａが２００ｎｍ以上であり、フィルムヘーズが３０％以上であることを特徴とする積層二軸延伸ポリエステルフィルム。