JP5319877B2

JP5319877B2 - 積層ポリエステルフィルム

Info

Publication number: JP5319877B2
Application number: JP2006240610A
Authority: JP
Inventors: 隆志日比谷
Original assignee: Mitsubishi Plastics Inc
Current assignee: Mitsubishi Plastics Inc
Priority date: 2006-09-05
Filing date: 2006-09-05
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2026-09-05
Also published as: JP2008062442A

Description

本発明は、積層ポリエステルフィルム、さらに詳しくは、隠蔽性および反射特性が高度に優れ、各種光学用反射部材に好適に使用される積層ポリエステルフィルムに存する。

プリペイドカード用白色ポリエステルフィルムのように、酸化チタンなどの白色顔料を添加することでフィルムに隠蔽性を付与させる技術は、従来知られている。また、必要に応じて蛍光増白剤を併用添加することで、フィルムの白色性を高度に維持させる技術も知られている。ところが、光の漏洩が厳しく制限される反射部材用途においては、フィルム厚さが４０μｍ以下ともなると、隠蔽性の不足が避けられない。また従来、これを補うために、白色フィルム上に遮光性のある塗布層を設けることが行われているが、所定のインク厚さ（隠蔽性）を得るために複数回の塗布工程を経る必要があり、製造コスト面、品質管理面（塗布抜けの発生）から見て、不利な方法であった。
特開２００１−２６０８７号公報

本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、特定の厚み範囲において、高度な隠蔽性と反射特性を有し、光の漏洩が厳しく制限される各種反射部材として提供することを課題とする。

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ることによれば、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、遮光剤として、平均粒径０．０１〜０．５μｍのカーボンブラックを１〜１０重量％、平均粒径０．１〜１．０μｍの二酸化チタンを３〜３０重量％含有するポリエステル系樹脂層（Ｂ層）の少なくとも片面に、平均粒径０．１〜１．０μｍの白色顔料を３〜３０重量％および蛍光増白剤を４００ｐｐｍ以上含有するポリエステル系樹脂層（Ａ層）を積層した積層ポリエステルフィルムであって、フィルムの総厚さが２０〜４０μｍ、光学濃度（ＯＤ）が４．０以上、波長４６０ｎｍの光線に対するＡ層表面の分光反射率が８５％以上であ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。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明の積層ポリエステルフィルムを構成するポリエステルとしては、代表的には、例えば、構成単位の８０モル％以上がエチレンテレフタレートであるポリエチレンテレフタレート、構成単位の８０モル％以上がエチレン−２，６−ナフタレートであるポリエチレン−２，６−ナフタレート、構成単位の８０モル％以上が１，４−シクロヘキサンジメチレンテレフタレートであるポリ−１，４−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート等が挙げられる。その他にも、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等が挙げられる。

上記の優位構成成分以外の共重合成分としては、例えば、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、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等のジオール成分、イソフタル酸、２，７−ナフタレンジカルボン酸、５−ソジウムスルホイソフタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸およびオキシモノカルボン酸などのエステル形成性誘導体を使用することができる。また、ポリエステルとしては、単独重合体または共重合体のほかに、他の樹脂との小割合のブレンドも使用することができる。

本発明に用いる白色顔料としては、従来公知のものを使用することができ、例えば二酸化チタン、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、酸化亜鉛、硫化亜鉛等を用いることができる。特に酸化チタンは高屈折率を有し、比較的少量でフィルムに高い隠蔽性を付与することが可能であるため、好ましく使用される。

本発明で用いる白色顔料の平均粒子径は０．１〜１．０μｍであり、より好ましくは０．２〜０．６μｍである。白色顔料の平均粒子径が小さすぎると、積層フィルムの隠蔽性が不足する傾向となる。一方、白色顔料の平均粒子径が大きすぎると、積層フィルムの表面から粒子が脱落する傾向が生じる。ここで、白色顔料は１種単独で使用してもよく、また２種以上を併用してもよい。

本発明の積層フィルムのＡ層には、十分な光線反射率を得るために、所定の白色顔料を含有させる必要がある。後述するように、Ａ層の厚さは積層フィルムの総厚さに対して大きな割合を占めることが好ましいため、Ａ層において積層フィルムの製膜安定性を保持することが要求される。よってＡ層中の白色顔料の含有量は、３０重量％以下であり、好ましくは２０重量％以下である。一方、積層フィルムの隠蔽性を向上すると共に、Ａ層表面の光線反射率を向上させる目的から、Ａ層中の白色顔料の含有量は３重量％以上であり、好ましくは７重量％以上、さらに好ましくは１０重量％以上である。

本発明の積層フィルムのＢ層には、積層フィルムの隠蔽性を高度なものにするために遮光剤を含有させることが必要である。遮光剤としては、具体的には黒色顔料、白色顔料、その他有色顔料などが挙げられる。

黒色顔料としては、従来公知のものを使用することができ、例えばカーボンブラック、酸化鉄、アニリンブラックなどが挙げられるが、隠蔽性向上の効果、材料コストの点からカーボンブラックが好ましい。

本発明のＢ層には、黒色顔料、白色顔料、有色顔料について１種単独で、もしくは２種以上を混合して使用することができるが、隠蔽性向上、当該積層フィルム自身の再生配合、などの観点から黒色顔料と白色顔料を併用することが好ましい。特に黒色顔料として好適に使用されるカーボンブラックの場合、その導電性のために高濃度添加が困難である（製造工程で口金からキャストロール上にシート状に押し出す際に、静電印加密着を行うが、この工程でスパークなどの不具合を生じる）ことから、隠蔽性が不足する場合には白色顔料の追加で補完することが好ましい。

本発明のフィルムのＢ層にカーボンブラックを使用する場合、その含有量は１〜１０重量％であることが好ましく、さらに好ましくは３〜９重量％である。カーボンブラックの含有量が１０重量％を超える場合、積層フィルムの製造工程（キャストロール上の電気密着工程）でスパークするなど生産性の問題が生じる傾向にある。一方、カーボンブラックの含有量が２重量％未満の場合、積層フィルムの隠蔽性が不足する傾向がある。

本発明のＢ層に白色顔料を使用する場合、その含有量は前述のＡ層の場合と同じく３〜３０重量％であることが好ましい。その上限については、製膜安定性の観点から２０重量％以下であることがより好ましく、下限については積層フィルムの隠蔽性向上の観点から、７重量％以上、さらには１０重量％以上であることがより好ましい。

本発明で使用する遮光剤（白色顔料を除く）の平均粒子径は、隠蔽性向上および積層フィルム生産性の観点から、０．０１〜０．５μｍであることが好ましく、より好ましくは０．０２〜０．３μｍである。

本発明の積層フィルムの光学濃度（ＯＤ）は４．０以上である必要がある。ＯＤが４．０未満のフィルムを僅かな光の漏洩が許されない反射用部材に使用した場合、不具合が生じる傾向がある。好ましいＯＤ値は５．０以上であり、さらに好ましくは５．５以上である。

本発明の積層フィルムのＡ層表面における、波長４６０ｎｍの光線に対する分光反射率は、８５％以上であることが必要である。分光反射率が８５％未満の場合、積層フィルムのＡ層（白色）面で光が反射された際に光量のロスが生じ、反射光によって照らされる表示面の明るさが不足する傾向がある。より好ましい分光反射率は８８％以上であり、さらに好ましくは９０％以上である。

Ａ層表面の分光反射率を８５％以上とするために、Ａ層に蛍光増白剤を４００ｐｐｍ以上含有させることが必要である。蛍光増白剤の含有量が４００ｐｐｍ未満の場合、青み領域の反射率が不足する傾向にある。また、蛍光増白剤を多量に添加しすぎると、蛍光増白剤の効果が飽和すると共に耐候性が悪化する傾向があるため、Ａ層中の含有量としては、５０００ｐｐｍ以下とすることが好ましく、さらに好ましくは２０００ｐｐｍ以下である。

本発明の積層フィルムの層構成は、具体的には、Ａ／ＢもしくはＡ／Ｂ／Ａからなる。ただし、積層フィルムの一方の表面は必ずしも白色である必要はなく、構成材料の合理化の観点から、Ａ／Ｂの２層からなることが好ましい。

本発明において積層フィルムの総厚さは２０〜４０μｍである。これは、フィルムの腰や加工適性の観点から、従来は厚さ２５〜３８μｍ程度の白色（単層）ポリエステルフィルムに黒色の塗布層を施したものが使用されており、本発明の積層フィルムをもってこれを代用する目的を考慮したためである。

なお、Ｂ層の厚さ比は、積層フィルムの総厚さの１５〜４０％とすることが好ましい。Ｂ層の厚さ比が積層フィルム総厚さの４０％を超える場合、Ａ層の厚さが比較的薄くなることにより、所定の光線反射率を得られなくなる傾向があり、Ａ層表面の白色性も低下する（Ｂ層の色が影響）。一方、Ｂ層の厚さ比が積層フィルム総厚さの１５％未満の場合、積層フィルムの隠蔽性が不足する傾向がある。さらに好ましいＢ層厚さの総厚さに対する比は２０〜３５％である。

本発明の積層フィルムのＢ層を形成するフィルム原料への遮光剤の添加方法は、フィルム製造工程の溶融押出機内で、ポリエステル系樹脂に遮光剤を粉体として直接添加してもよい。また、予めポリエステル系樹脂に遮光剤を混練したマスターペレットを作成することは、フィルム製造工程で押出機によりポリエステル系樹脂と共に再混練することにより、顔料の分散性をより向上させることができ、好ましい方法である。

本発明の積層ポリエステルフィルムの製造方法としては、Ａ層、Ｂ層それぞれ所定に配合されたポリマーを、別々の押出し機に供給した後、溶融状態で積層して同一のダイから押し出す、共押出し法を採用することが好ましい。得られた未延伸フィルムは、少なくとも一軸方向にロール延伸法、テンター法等に従って延伸を施せばよい。なお機械的強度や熱寸法安定性を適度に満足させるためには、二軸延伸方法および熱処理方法を併用することが好ましい。

ここで二軸延伸を用いた場合の一例を詳細に説明するが、本発明の要旨を超えない限り、本発明は以下の例に限定されるものではない。

まず、積層フィルムを構成する異なる原料を別々の押出機へ供給し、溶融混練後、Ｔダイ内で溶融ポリマーをスリット状に積層の上、押し出す。次に、ダイから押し出された溶融シートを、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、シートの平面均一性、冷却効果を向上させるためには、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が好ましく採用される。次いで、得られたシートを二軸方向に延伸してフィルム化する。まず、通常７０〜１５０℃、好ましくは７５〜１３０℃の延伸温度、通常２．０〜６．０倍、好ましくは２．５〜５．０倍の延伸倍率の条件下、前記未延伸シートを一方向（縦方向）に延伸する。かかる延伸にはロールおよびテンター方式の延伸機を使用することができる。次いで、通常７５〜１５０℃、好ましくは８０〜１４０℃の延伸温度で、通常２．０〜６．０倍、好ましくは２．５〜５．０倍の延伸倍率の条件下、一段目と直交する方向（横方向）に延伸を行い、二軸配向フィルムを得る。かかる延伸には、テンター方式の延伸機を使用することができる。

上記の一方向の延伸を２段階以上で行う方法も採用することができるが、その場合も最終的な延伸倍率が上記した範囲に入ることが好ましい。また、前記未延伸シートを面積倍率が６〜３０倍になるように同時二軸延伸することも可能である。次いで、テンター内熱処理を、通常１８０〜２４０℃、好ましくは２００〜２３５℃で、１秒〜５分間行う。この熱処理工程では、熱処理の最高温度のゾーンおよび／または熱処理出口直前の冷却ゾーンにおいて、横方向および／または縦方向に０．１〜２０％の弛緩を行うことが、熱寸法安定性付与の点で好ましい。

本発明によれば、従来の白色フィルムでは得られなかった、高度な隠蔽性と反射特性を有する白色積層ポリエステルフィルムを提供することができる。さらに本発明のフィルムは僅かな光の漏洩も許容されないような光学用反射部材として好適に使用され、その工業的価値は非常に高い。

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超えない限り、これらの実施例に限定されるものではない。なお、本発明における各種の物性およびその測定方法、定義は下記のとおりである。また、実施例および比較例中、「部」および「％」とあるのは、各「重量部」および「重量％」を意味する。

（１）固有粘度（ｄｌ／ｇ）
ポリエステル１ｇに対し、フェノール／テトラクロロエタン：５０／５０（重量比）の混合溶媒を１００ｍｌの比で加えて溶解させ、３０℃で測定した。

（２）光学濃度
マクベス濃度計ＴＤ−９０４型を用いて、フィルムを単枚で測定した。（この値が大きいほど、高い隠蔽性を表す。）表示値が安定後、読み取りを行った。

（３）分光反射率、色相（Ｌ*、ａ*、ｂ*）
ミノルタ製分光測色計ＣＭ−３７００ｄを用いて、反射法により、光線波長460nmの反射率測定を行った。（白色標準板使用）２°視野、Ｃ光源を用い、表色系はＬ*ａ*ｂ*（ＣＩＥ１９７６）とした。なお、積層フィルムについては、Ａ層表面（白色面）を測定した。

（４）層厚さ比（μｍ）
積層フィルムの断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。

比較例１：
平均粒径０．３μｍのアナターゼ型二酸化チタン粒子を１５％および蛍光増白剤（イーストマンケミカル社製ＯＢ−１）を６００ｐｐｍ含有する、固有粘度０．６６のポリエチレンテレフタレートチップ（原料Ａ）を調製した。これをベント付二軸押出機に投入して２７０℃で溶融、混練し、得られた溶融体をＴダイを通してスリット状に押出し、３０℃の冷却ドラム上に静電印加法により密着、冷却させて無延伸シートを得た。次いで当該無延伸シートを縦方向に８２℃で３．２倍延伸した後、さらに横方向に１１５℃で３．６倍延伸し、段階的に昇温後、２３０℃で５秒間熱処理した。次いで１８０℃の雰囲気下、幅方向に３％の弛緩処理（テンターレール幅を狭める）を行った。最終的にフィルム厚さ３８μｍ（単層）の二軸配向フィルムを得た。当該フィルムは隠蔽性に劣るフィルムであった。

比較例２：
平均粒径０．０２μｍのカーボンブラックを６％含有する、固有粘度０．６６のポリエチレンテレフタレートチップ（原料Ｂ）を調製した。原料Ａ（比較例１に記載）と原料Ｂとを各々別のベント付二軸押出機に投入して２７０℃で溶融、混練し、得られた溶融体をＴダイ内で原料Ａ／Ｂとなるように積層した後にスリット状に押出し、３０℃の冷却ドラム上に静電印加法により密着、冷却させて無延伸シートを得た。次いで比較例１と同様の延伸処理他を実施し、最終的にフィルム厚さ３０μｍ（Ａ／Ｂ厚さ＝２５／５μｍ）の二軸配向フィルムを得た。当該フィルムは隠蔽性に劣るフィルムであった。

比較例３：
比較例２において、原料Ｂのカーボンブラック含有量を１２％に、Ａ層／Ｂ層の厚さを２１／９μｍとする以外は同様にして、最終的にフィルム厚さ３０μｍ（Ａ／Ｂ厚さ＝２１／９μｍ）の二軸配向フィルムを得た。物性確認用のフィルムを採取することはできたが、冷却ドラム上に静電印加により密着させる工程でスパークが断続的に発生し、製膜連続性を確保することができなかった。

実施例１：
平均粒径０．３μｍのアナターゼ型二酸化チタン粒子を１５％および蛍光増白剤（イーストマンケミカル社製ＯＢ−１）を９００ｐｐｍ含有する、固有粘度０．６６のポリエチレンテレフタレートチップ（原料Ａ′）を調製した。次いで、平均粒径０．３μｍのアナターゼ型二酸化チタン粒子を１５％および平均粒径０．０２μｍのカーボンブラックを６％含有する、固有粘度０．６６のポリエチレンテレフタレートチップ（原料Ｂ′）を調製した。その後の製法は比較例２と同様にして、最終的にフィルム厚さ３０μｍ（Ａ／Ｂ厚さ＝２５／５μｍ）の二軸配向フィルムを得た。
実施例２：
実施例１において、Ａ層／Ｂ層の厚さを２２／８μｍに変更する以外は同様にして、最終的にフィルム厚さ３０μｍ（Ａ／Ｂ厚さ＝２２／８μｍ）の二軸配向フィルムを得た。
比較例４：
実施例１において、Ａ層／Ｂ層の厚さを１５／１５μｍに変更する以外は同様にして、最終的にフィルム厚さ３０μｍ（Ａ／Ｂ厚さ＝１５／１５μｍ）の二軸配向フィルムを得た。当該フィルムは、分光反射特性が劣るフィルムであった。

比較例５：
実施例２において、原料Ａ中の蛍光増白剤含有量を３００ｐｐｍにする以外は同様にして、最終的にフィルム厚さ３０μｍ（Ａ／Ｂ厚さ＝２２／８μｍ）の二軸配向フィルムを得た。得られたフィルムは分光反射特性が劣るフィルムであった。

以上、得られたフィルムの特性をまとめて下記表１に示す。

本発明のフィルムは、例えば、光学用反射部材として好適に使用することができる。

Claims

遮光剤として、平均粒径０．０１〜０．５μｍのカーボンブラックを１〜１０重量％、平均粒径０．１〜１．０μｍの二酸化チタンを３〜３０重量％含有するポリエステル系樹脂層（Ｂ層）の少なくとも片面に、平均粒径０．１〜１．０μｍの白色顔料を３〜３０重量％および蛍光増白剤を４００ｐｐｍ以上含有するポリエステル系樹脂層（Ａ層）を積層した積層ポリエステルフィルムであって、フィルムの総厚さが２０〜４０μｍ、光学濃度（ＯＤ）が４．０以上、波長４６０ｎｍの光線に対するＡ層表面の分光反射率が８５％以上であることを特徴とする積層ポリエステルフィルム。
Ｂ層の厚さが、フィルム総厚さの１５〜４０％であることを特徴とする請求項１記載の積層ポリエステルフィルム。