JP5599534B2 - 熱可塑性樹脂組成物及びそれを用いた反射フィルム - Google Patents

熱可塑性樹脂組成物及びそれを用いた反射フィルム Download PDF

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Description

本発明は、液晶表示装置のバックライトユニットの反射フィルムに用いることのできる白色度を有し、液晶表示装置内の金属端子の腐食又は変色を防止することが可能な熱可塑性樹脂及びそれを用いた反射フィルムに関する。
液晶表示装置のバックライトユニットには、光源の光を効率よく、表示前面へ導くために、その背面に反射フィルムが設置されている。この反射フィルムとしては、例えば、硫酸バリウムを含有するポリエチレンテレフタレートをベース樹脂とした樹脂組成物をフィルム化する際に延伸することでフィルムの内部に微細な気泡を発生させた、より反射率の高い反射フィルムが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、硫酸バリウムには、遊離硫黄が含まれており、これが原因となって、液晶表示装置内の金属端子を腐食又は変色させ、電子回路が正常に動作しなくなるという問題があった。
この問題を解決する方法として、硫酸バリウムのような遊離硫黄を含む化合物を熱可塑性樹脂に配合しないことが考えられるが、所望とする反射率が得られなくなる問題があった。また、硫酸バリウムから遊離硫黄を除去する方法も考えられるが、困難であったり、コスト高につながったりする問題があった。
また、金属腐食を防止するために、硬化性オルガノポリシロキサン組成物の保護層を金属の表面に設ける方法が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。しかしながら、この方法では、別途、金属の表面に保護層を設けなければならず、製造が煩雑化したり、コストが高くなったりする問題があった。
そこで、遊離硫黄を含む化合物を配合した熱可塑性樹脂からなる成形品を、金属と接触したり、金属の近傍に存在したりする状態で用いても、金属を腐食、変色させない材料が求められていた。
特開2000−37835号公報 特開2007−314587号公報
本発明が解決しようとする課題は、液晶表示装置のバックライトユニットの反射フィルムに用いることでき、液晶表示装置内の金属端子の腐食又は変色を防止することが可能な熱可塑性樹脂及びそれを用いた反射フィルムを提供することである。
本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、硫酸バリウム等の遊離硫黄を含む化合物を含有する熱可塑性樹脂組成物に、遊離硫黄を含む化合物に対して、特定の比表面積を有する酸化亜鉛を配合することで、当該樹脂組成物に接触又は近傍に存在する金属の腐食、変色を防止でき、かつ高い白色度を有することから、液晶表示装置のバックライトユニットの反射フィルムに用いることのできることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、ポリエステル(A)、遊離硫黄を含有する化合物(B)、及び比表面積が15m/g以上の酸化亜鉛(C)を含有する熱可塑性樹脂組成物及びそれを用いた反射フィルムに関する。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、硫酸バリウム等の遊離硫黄を含む化合物を含有する熱可塑性樹脂組成物であっても、接触又は近傍に存在する遊離硫黄により腐食性のある金属製の電極、電線、蒸着膜の腐食や変色を抑制でき、かつ高い白色度を有する。したがって、本発明の熱可塑性樹脂組成物は、金属製の電極、電線、蒸着膜を備えた液晶表示装置のバックライトユニットの反射フィルムに用いることができる。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、ポリエステル(A)、遊離硫黄を含有する化合物(B)、及び比表面積が15m/g以上の酸化亜鉛(C)を含有するものである。
前記ポリエステル(A)について説明する。前記ポリエステル(A)としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等が挙げられ、これらの樹脂の変性品、複数の樹脂種の共重合体、ポリマーアロイ、ブレンド樹脂等も挙げられる。これらの中でも、安価で反射フィルムとした場合のフィルムとしての機械的物性に優れることからポリエチレンテレフタレートが好ましい。
次に、前記化合物(B)について説明する。前記化合物(B)は、遊離硫黄を含有する化合物であり、その原料又は製造過程等で、遊離硫黄が微量に含有するものである。この化合物(B)としては、例えば、硫酸バリウムのような白色顔料、表面処理剤等の各種添加剤等が挙げられる。
前記化合物(B)においては、光を効率に反射するために、小粒径のものが好ましく、その平均粒子径としては0.001〜20μm以下のものが好ましく、より好ましくは0.05〜10μmの範囲が好ましい。なお、前記化合物(B)の平均粒子径は、レーザ回折散乱法により測定したものである。
さらに、前記酸化亜鉛(C)について説明する。前記酸化亜鉛(C)は、比表面積が15m/g以上のものである。この比表面積が15m/g以上であることで、少量でも効果的に金属の腐食や変色を防止できる。また、前記比表面積としては、上限は特にないが、製造の容易さや粒子の凝集性等を考慮すると、15〜150m/gの範囲の範囲が好ましく、30〜100m/g質量部の範囲がより好ましい。なお、前記酸化亜鉛(C)の比表面積は、窒素ガスを吸着ガスとしたBET法により測定したものである。
前記酸化亜鉛(C)の粒子径は特に限定されるものではなく、例えば平均粒子径10〔nm〕〜10〔μm〕のものを用いることができ、特に金属の腐食又は変色の防止効果に優れることから20〔nm〕〜100〔nm〕の平均粒子径を有するものか、または1〔μm〕〜10〔μm〕でかつ表面が多孔質であるものを用いることが好ましく、さらに、表面外観性に優れることから20〔nm〕〜100〔nm〕の平均粒子径を有するものが特に好ましい。また、前記BET比表面積を有するものであれば、シリコーンやSiなどの表面処理剤を用いて、酸化亜鉛表面を処理したものを用いることもできるが、未処理のものを用いることが好ましい。なお、前記酸化亜鉛(C)の平均粒子径は、粉体を一次粒子まで分散後、透過型電子顕微鏡で撮影し(撮影個数は1,000個以上)、撮影された個々の粒子を画像解析式粒度分布測定装置で画像処理を行い、円相当径を測定したものである。
前記酸化亜鉛(C)の使用量は、金属の腐食又は変色の防止効果が十分に得られ、優れた成形性が得られることから、前記化合物(B)100質量部に対して、0.05〜15質量部の範囲の範囲が好ましく、0.1〜10質量部の範囲がより好ましく、0.2〜9質量部の範囲がさらに好ましい。
また、前記酸化亜鉛(C)は、本発明の熱可塑性樹脂組成物にどのように添加してもよく、前記酸化亜鉛(C)の粉体をそのまま添加する方法のほかに、炭酸亜鉛、水酸化亜鉛、塩化亜鉛等の亜鉛化合物を本発明の熱可塑性樹脂組成物に添加した後、温度条件等により酸化亜鉛に変質させても構わない。
本発明の熱可塑性樹脂組成物の製造は、通常の二軸押出機を用いた溶融混錬法で行うことができる。また、本発明の熱可塑性樹脂組成物は、そのまま成形品に利用できるコンパウンドの形態でも、高濃度品であるマスターバッチの形態でも利用することができる。
本発明の反射フィルムは、本発明の熱可塑性樹脂組成物を成形したものである。その成形方法としては、Tダイ等を用いた溶融押出成形法などが挙げられる。また、溶融押出成形法などで、フィルム又はシート状に成形した後、一軸ないし二軸延伸しても構わない。特に、二軸延伸したものは、高い反射率を付与することができることから好ましい。
以下に、本発明の反射フィルムの製造方法について一例を挙げて説明するが、下記製造法に何等限定されるものではない。
まず、ポリエステル(A)に、遊離硫黄を含有する化合物(B)、及び比表面積が15m/g以上の酸化亜鉛(C)、その他の加水分解防止剤等の公知の添加剤を必要に応じて配合した熱可塑性樹脂組成物を作製する。具体的には、ポリエステル(A)に遊離硫黄を含有する化合物(B)、及び比表面積が15m/g以上の酸化亜鉛(C)、その他の加水分解防止剤等の公知の添加剤を必要に応じて加えて、リボンブレンダー、タンブラー、ヘンシェルミキサー等で混合した後、バンバリーミキサー、1軸または2軸押出機等を用いて、樹脂の融点以上の温度(例えば170℃〜230℃)で混練することにより熱可塑性樹脂組成物を得ることができる。また、遊離硫黄を含有する化合物(B)、及び比表面積が15m/g以上の酸化亜鉛(C)、その他の加水分解防止剤等の公知の添加剤をポリエステル(A)に高濃度に配合した、いわゆるマスターバッチを作っておき、このマスターバッチとポリエステル(A)とを混合して所望の濃度の熱可塑性樹脂組成物とすることもできる。
次に、このようにして得られた熱可塑性樹脂組成物を溶融し、フィルム状に形成する。例えば、熱可塑性樹脂組成物を乾燥した後、押出機に供給し、樹脂の融点以上の温度に加熱して溶融する。あるいは、熱可塑性樹脂組成物を乾燥させずに押出機に供給しても良いが、乾燥させない場合には溶融押出する際に真空ベントを用いることが好ましい。押出温度等の条件は、分解によって分子量が低下すること等を考慮して設定されることが必要であるが、例えば、押出し温度は170℃〜230℃の範囲が好ましい。その後、溶融した熱可塑性樹脂組成物をTダイのスリット状の吐出口から押し出し、冷却ロールに密着固化させてキャストシートを形成する。
本発明の熱可塑性樹脂組成物を用いた反射フィルムは面積倍率が1.1〜10倍の範囲となるよう、少なくとも1軸方向に延伸されていることが好ましく、2軸方向に延伸されていることが更に好ましい。キャストシートを延伸する際の延伸温度は、公知の範囲でよく、例えば50℃以上、90℃以下であることが好ましい。なお、2軸延伸を行う場合、その延伸順序は特に制限されることはなく、例えば、同時2軸延伸でも逐次延伸でも構わない。延伸設備を用いて、溶融製膜した後、ロール延伸によってMD方向に延伸した後、テンター延伸によってTD方向に延伸しても良いし、チューブラー延伸等によって2軸延伸を行ってもよい。
本発明においては、熱可塑性樹脂組成物を用いた反射フィルムに耐熱性および寸法安定性を付与するために、延伸後に例えば90〜160℃で熱固定を行うことが好ましい。延伸設備等については特に限定はないが、延伸後に熱固定処理を行うことができるテンター延伸を行うことが好ましい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物を用いた反射フィルムの厚みは、特に限定されないが、通常は30μm〜500μmであり、実用面における取り扱い性を考慮すると50μm〜500μm程度の範囲内であることが好ましい。特に、小型、薄型の反射板用途の反射フィルムとしては、厚みが30μm〜100μmであることが好ましい。かかる厚みの反射フィルムを用いれば、例えばノート型パソコンや携帯電話等の小型、薄型の液晶ディスプレイ等にも使用することができる。また、本発明の反射フィルムは、単層構成でもよいが、2層以上積層した多層構成としてもよい。
また、本発明の熱可塑性樹脂組成物を用いた反射フィルムを用いて液晶ディスプレイ等に用いられる反射板を形成することができる。例えば、熱可塑性樹脂組成物を用いた反射フィルムを金属板もしくは樹脂板に被覆して反射板を形成することができる。この反射板は、液晶表示装置、照明器具、照明看板等に用いられる反射板として有用である。以下に、このような反射板の製造方法について一例を挙げて説明するが、これらに限られるものではない。
反射フィルムを金属板もしくは樹脂板に被覆する方法としては、接着剤を使用する方法、接着剤を使用せずに熱融着する方法、接着性シートを介して接着する方法、押出しコーティングする方法等があり、特に限定されるものではない。例えば、金属板もしくは樹脂板の反射フィルムを貼り合わせる側の面に、ポリエステル系、ポリウレタン系、エポキシ系等の接着剤を塗布し、反射フィルムを貼り合わせることができる。この方法においては、リバースロールコーター、キスロールコーター等の一般的に使用されるコーティング設備を使用し、反射フィルムを貼り合わせる金属板等の表面に乾燥後の接着剤膜厚が2〜4μm程度となるように接着剤を塗布する。次いで、赤外線ヒーター及び熱風加熱炉により塗布面の乾燥及び加熱を行い、板の表面を所定の温度に保持しつつ、直にロールラミネーターを用いて、反射フィルムを被覆、冷却することにより、反射板を得ることできる。この場合、金属板等の表面を210℃以下に保持すると、反射板の光反射性を高く維持できて好ましい。
なお、一般的に、シートとフィルムの定義の境界は定かでなく、明確には区別しにくいことから、本発明においては、フィルムおよびシートを総称してフィルムと言うものとする。
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
(実施例1)
ポリエチレンテレフタレート(インドラマ社製「RAMAPET」;以下、「PET」と略記する。)64.95質量部、硫酸バリウム(堺化学工業株式会社製「バリエースB−55」、平均粒子径:0.3μm)35質量部、及び酸化亜鉛(テイカ株式会社製「MZ−500」、比表面積50m/g、平均粒子径25nm)0.05質量部を予備混合し、次いで、その混合物を二軸押出機(東芝機械株式会社製「TEM−37BS」)に投入し、270〜300℃で溶融混錬して、ペレット状の樹脂組成物(1)を得た。得られた樹脂組成物(1)について、下記の銀腐食促進試験、成形性試験及び明度の測定を行い、銀腐食、成形性及び白色度を評価した。
[銀腐食促進試験]
上記で得られた樹脂組成物(1)のペレット10gと、ガラス板に貼り付けた純銀箔(10mm×10mm)と、水10mlを入れた20mlガラスビンとを、純銀箔が樹脂組成物(1)のペレットに接触しないようにして、500ml密封ビンに入れ、85℃中で48時間静置後、目視にて純銀箔の変色の有無を確認した。変色の状況から、下記の基準にしたがって、銀腐食を評価した。
◎:腐食なし(変色なし)。
○:純銀箔の縁に幅1mm未満の腐食あり(着色あり)。
△:純銀箔の縁に幅1mm以上5mm未満の腐食あり(着色あり)。
×:純銀箔の縁に幅5mm以上の腐食あり(着色あり)。
[成形性の評価]
上記で得られた樹脂組成物(1)のペレットを二軸押出機で溶融混錬後、280℃に設定された押出機(株式会社東洋精機製作所製「ラボプラストミル型式:50M」)及び120mm幅Tダイ(株式会社東洋精機製作所製)で成形し、厚さ100μmのフィルムを作製した。作製したフィルムの外観を目視で観察し、下記の基準にしたがって、成形性を評価した。
○:フィルムの外観が良好である。
△:フィルム表面に気泡や破れがある。
×:フィルム表面に気泡や破れが数多くあり、成形が困難である。
(実施例2)
PET64.9質量部、硫酸バリウム35質量部、及び酸化亜鉛(テイカ株式会社製「MZ−500」、比表面積50m/g、平均粒子径25nm)0.1質量部を予備混合し、次いで、その混合物を二軸押出機(東芝機械株式会社製「TEM−37BS」)に投入し、270〜300℃で溶融混錬して、ペレット状の樹脂組成物(2)を得た。得られた樹脂組成物(2)について、実施例1と同様に銀腐食促進試験、成形性試験を行って評価した。
(実施例3)
PET60質量部、硫酸バリウム35質量部、及び酸化亜鉛(テイカ株式会社製「MZ−500」、比表面積50m/g、平均粒子径25nm)3質量部を予備混合し、次いで、その混合物を二軸押出機(東芝機械株式会社製「TEM−37BS」)に投入し、270〜300℃で溶融混錬して、ペレット状の樹脂組成物(3)を得た。得られた樹脂組成物(3)について、実施例1と同様に銀腐食促進試験、成形性試験を行って評価した。
(実施例4)
PET64.9質量部、硫酸バリウム35質量部、及び酸化亜鉛(テイカ株式会社製「MZ−150」、比表面積15m/g、平均粒子径70nm)0.1質量部を予備混合し、次いで、その混合物を二軸押出機(東芝機械株式会社製「TEM−37BS」)に投入し、270〜300℃で溶融混錬して、ペレット状の樹脂組成物(4)を得た。得られた樹脂組成物(3)について、実施例1と同様に銀腐食促進試験、成形性試験を行って評価した。
(実施例5)
PET64.9質量部、硫酸バリウム35質量部、及び酸化亜鉛(テイカ株式会社製「MZ−300」、比表面積30m/g、平均粒子径35nm)0.1質量部を予備混合し、次いで、その混合物を二軸押出機(東芝機械株式会社製「TEM−37BS」)に投入し、270〜300℃で溶融混錬して、ペレット状の樹脂組成物(5)を得た。得られた樹脂組成物(5)について、実施例1と同様に銀腐食促進試験、成形性試験を行って評価した。
(実施例6)
PET64.9質量部、硫酸バリウム35質量部、及び活性亜鉛華(本荘ケミカル株式会社製「活性亜鉛華」、比表面積60m/g、多孔質、平均粒子径4000nm)0.1質量部を予備混合し、次いで、その混合物を二軸押出機(東芝機械株式会社製「TEM−37BS」)に投入し、270〜300℃で溶融混錬して、ペレット状の樹脂組成物(6)を得た。得られた樹脂組成物(6)について、実施例1と同様に銀腐食促進試験、成形性試験を行って評価した。
(比較例1)
PET65質量部、及び硫酸バリウム35質量部を予備混合し、次いで、その混合物を二軸押出機(東芝機械株式会社製「TEM−37BS」)に投入し、270〜300℃で溶融混錬して、ペレット状の樹脂組成物(R1)を得た。得られた樹脂組成物(R1)について、実施例1と同様に銀腐食促進試験、成形性試験を行って評価した。
(比較例2)
PET64.9質量部、硫酸バリウム35質量部、及び酸化亜鉛(堺化学工業株式会社製「酸化亜鉛2種」、比表面積3.5m/g、平均粒子径200nm)0.1質量部を予備混合し、次いで、その混合物を二軸押出機(東芝機械株式会社製「TEM−37BS」)に投入し、270〜300℃で溶融混錬して、ペレット状の樹脂組成物(R2)を得た。得られた樹脂組成物(R2)について、実施例1と同様に銀腐食促進試験、成形性試験を行って評価した。
(比較例3)
PET55質量部、硫酸バリウム35質量部、及び酸化亜鉛(堺化学工業株式会社製「酸化亜鉛2種」、比表面積3.5m/g、平均粒子径200nm)10質量部を予備混合し、次いで、その混合物を二軸押出機(東芝機械株式会社製「TEM−37BS」)に投入し、270〜300℃で溶融混錬して、ペレット状の樹脂組成物(R3)を得た。得られた樹脂組成物(R3)について、実施例1と同様に銀腐食促進試験、成形性試験を行って評価した。
(比較例4)
PET64.9質量部、硫酸バリウム35質量部、及び酸化亜鉛(堺化学工業株式会社製「微細酸化亜鉛」、比表面積10m/g、平均粒子径110nm)0.1質量部を予備混合し、次いで、その混合物を二軸押出機(東芝機械株式会社製「TEM−37BS」)に投入し、270〜300℃で溶融混錬して、ペレット状の樹脂組成物(R4)を得た。得られた樹脂組成物(R4)について、実施例1と同様に銀腐食促進試験、成形性試験を行って評価した。
(比較例5)
PET55質量部、硫酸バリウム35質量部、及び酸化亜鉛(テイカ株式会社製「MZ−500」、比表面積50m/g、平均粒子径25nm)10質量部を予備混合し、次いで、その混合物を二軸押出機(東芝機械株式会社製「TEM−37BS」)に投入し、270〜300℃で溶融混錬して、ペレット状の樹脂組成物(R5)を得た。得られた樹脂組成物(R5)について、実施例1と同様に銀腐食促進試験、成形性試験を行って評価した。
(比較例6)
PET64質量部、硫酸バリウム35質量部、及び塩基性炭酸亜鉛(堺化学工業株式会社製「透明性亜鉛白」、比表面積25m/g)1質量部を予備混合し、次いで、その混合物を二軸押出機(東芝機械株式会社製「TEM−37BS」)に投入し、270〜300℃で溶融混錬して、ペレット状の樹脂組成物(R6)を得た。得られた樹脂組成物(R6)について、実施例1と同様に銀腐食促進試験、成形性試験を行って評価した。
上記の実施例1〜6及び比較例1〜6で調製した樹脂組成物(1)〜(6)及び(R1)〜(R6)の組成と、その評価結果を表1及び2に示す。
Figure 0005599534
Figure 0005599534
表1に示した結果から、本発明の樹脂組成物である実施例1〜6の樹脂組成物(1)〜(6)は、銀を腐食する(変色させる)ことなく、また、成形性も良好であることが分かった。
一方、表2に示した結果から、下記のことが分かった。
比較例1は、酸化亜鉛を用いなかった例である。この比較例1のものは、成形性は良好であったが、銀を大きく腐食する問題があることが分かった。
比較例2及び3は、比表面積が15m/g未満の3.5m/gである酸化亜鉛を用いた例である。この比較例2及び3のものは、成形性は良好であったが、銀を大きく腐食する問題があることが分かった。
比較例4は、比表面積が15m/g未満の10m/gである酸化亜鉛を用いた例である。この比較例4のものは、成形性は良好であったが、銀を大きく腐食する問題があることが分かった。
比較例5は、比表面積が15m/g以上である酸化亜鉛を(B)100質量部に対して15質量部以上用いた例である。この比較例5のものは、銀を腐食することはなかったが、成形性がやや不十分であることが分かった。
比較例6は、比表面積が25m/gの塩基性炭酸亜鉛を(B)100質量部に対して1質量部用いた例である。この比較例6のものは、銀の腐食は防止できたが、成形性は不十分であることが分かった。

Claims (5)

  1. ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート及びポリエチレンナフタレートからなる群から選ばれる少なくとも一種のポリエステル(A)、遊離硫黄を含有する化合物(B)及び比表面積が15m/g以上の酸化亜鉛(C)を含有し、かつ溶融混練して得られる熱可塑性樹脂組成物であって、
    前記酸化亜鉛(C)の配合量が、前記化合物(B)100質量部に対して、0.05〜15質量部の範囲であり、かつ、前記ポリエステル(A)、前記化合物(B)および前記酸化亜鉛(C)の100質量部に対して、0.05〜3質量部の範囲であることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。
  2. 前記化合物(B)が、硫酸バリウムである請求項1記載の熱可塑性樹脂組成物。
  3. 請求項1または2に記載の熱可塑性樹脂組成物からなることを特徴とする反射フィルム。
  4. 請求項3記載の反射フィルムを用いたことを特徴とする液晶ディスプレイ用反射板。
  5. 請求項4記載の液晶ディスプレイ用反射板を用いたことを特徴とする液晶ディスプレイ。
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