JP5970815B2 - 白色積層フィルムの製造方法および白色積層ポリエステルフィルム - Google Patents
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Description
1)白色ポリエステルフィルムの少なくとも片側に樹脂層を有する二軸配向白色積層ポリエステルフィルムであって、該樹脂層がアクリル系バインダーを用いてなり、該樹脂層を有する側の二軸配向白色積層ポリエステルフィルムの表面に、面積1〜20μm2の陥没部が、フィルム表面積900μm2あたり5個以上存在し、該樹脂層が無機粒子を含有し、かつ(1)〜(3)を満足する二軸配向白色積層ポリエステルフィルム。
7.1≦P≦8.5 (1)
0≦R≦5 (2)
R≧7.6−P (3)
ただし、Pは樹脂層の表面pHであり、Rは樹脂層における粒子個数密度(R)[個/μm2]
である。
2)樹脂層を有する側の二軸配向白色積層ポリエステルフィルムの表面粗さRzが1.0μm以上である、1)に記載の二軸配向白色積層ポリエステルフィルム。
3)下記式(4)、(5)を同時に満たす範囲を除く、1)又は2)に記載の二軸配向白色積層ポリエステルフィルム。
0.3<R<0.7 (4)
7.1<P<7.5 (5)
4)アクリル系バインダーがメチロール基またはその縮合反応物を含む、1)〜3)のいずれかに記載の二軸配向白色積層ポリエステルフィルム。
5)樹脂層が無機粒子を含有し、該無機粒子の含有量が、樹脂層に対して2重量%以上、25重量%以下である、1)〜4)のいずれかに記載の二軸配向白色積層ポリエステルフィルム。
6)樹脂層厚みが30〜200nmである、1)〜5)のいずれかに記載の二軸配向白色積層ポリエステルフィルム。
7)入射角60°の光沢度が45%以下である、1)〜6)のいずれかに記載の二軸配向白色積層ポリエステルフィルム。
8)白色フィルムの少なくとも片面に樹脂層を有し、かつ該樹脂層が、面積1〜20μm2の陥没部を樹脂層900μm2中に5〜25個有する1)に記載の白色積層フィルムの製造方法であって、白色フィルムの少なくとも片面に塗液を塗布し、塗布後に少なくとも1方向に延伸および乾燥することによって、樹脂層を形成する白色積層フィルムの製造方法。
9)塗液がアクリル系バインダー、リチウム塩および無機粒子を含む、8)に記載の白色積層フィルムの製造方法。
10)塗液がアクリル系バインダーを含有し、該アクリル系バインダーがメチロール基またはその縮合反応物を含み、該塗液のpHが9〜11.2である、8)または9)に記載の白色積層フィルムの製造方法。
(1.1)白色フィルムの構成
本発明において基材フィルムとして用いる白色フィルムは、白色ポリエステルフィルムが好ましい。本発明の白色積層ポリエステルフィルムは白色ポリエステルフィルムおよび少なくともその片側、好ましくはその片面に設けられた樹脂層を用いてなる。
白色度=4×0.847×Z−3×Y(%)
本発明における白色フィルムは、フィルム内部に気泡を含有する事が好ましい。フィルム内部に気泡を含有することにより、高い反射特性を有する白色フィルムを、後述するように容易に製造することが可能である。
本発明における白色フィルムは、単層フィルム、2層以上の層からなる積層フィルムのどちらの構成をとってもよい。単層フィルムは、後述する製造方法において、一つの押出機を用いて製造したフィルムでもよいし、同一組成の原料を供給した二つ以上の押出機を用いて製造したフィルムでもよい。
白色フィルムを構成する主たる樹脂成分(A)としては、ポリエステル樹脂(a)を用いることが好ましい。
本発明において、非相溶性成分(B)としては、マトリックスとなるポリエステル樹脂に非相溶なものであれば特に限定されず、マトリックスと非相溶の熱可塑性樹脂、無機粒子、いずれも好ましく用いられる。上記成分は単独でも2種以上を併用してもよいが、非相溶性成分(B)として、マトリックスと非相溶の熱可塑性樹脂(B1)と無機粒子(B2)を併用することは、本発明の白色積層フィルムにおいてより好ましい形態の一つである。
ここで、本発明において、非相溶性成分(B)として熱可塑性樹脂(B1)を用いる場合、その具体例としては、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系樹脂、ポリ(メタ)アクリレートなどのアクリル系樹脂、ポリスチレン、フッ素系樹脂などが好ましく用いられる。これらの非相溶性樹脂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種以上の非相溶性樹脂を併用してもよい。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、ポリオレフィンが好ましく用いられる。具体的には、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、シクロオレフィン共重合体などが好ましく用いられる。
本発明において、非相溶性成分(B)として、無機粒子(B2)を用いる場合、その例としては、ガラス、シリカ、硫酸バリウム、酸化チタン、硫酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、タルクなどを挙げることができる。
本発明における白色フィルムには、必要に応じて本発明の効果が損なわれない量での適宜な添加剤、例えば、耐熱安定剤、耐酸化安定剤、紫外線吸収剤、紫外線安定剤、有機系の易滑剤、有機系微粒子、充填剤、核剤、染料、分散剤、カップリング剤等が配合されていてもよい。
本発明における樹脂層は、無機粒子を含有することが、後述する陥没部(亀裂)を効率良く形成できて好ましい。無機粒子の含量は、樹脂層を形成する樹脂成分に対して2〜25重量%が好ましい。無機粒子の含量が2重量%以上であれば陥没部を効率良く形成でき、25重量%以下であれば光沢度が低く抑えられるので好ましい。
アクリル系バインダーの種類は特に限定されないが、リチウム塩との混和性、塗布性、さらには受容層との密着性を付与するため、アクリル樹脂もしくはメタクリル樹脂を選択して用いることが好ましい。
アクリル樹脂としては、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、n−ブチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、グリシジルメタクリレート、アクリル酸などから選ばれる共重合体が好ましい。これらはDIC(株)製製品名ウォーターゾール等として入手可能である。
より好ましくはメチロール基および/またはその縮合反応物を含むものが好ましい。メチロール基はpHによって架橋反応をコントロールでき、この架橋反応のコントロールにより塗布後の樹脂層に陥没部を効率的に形成させる事ができる。これらは日本カーバイド工業(株)製製品名ニカゾールや昭和電工(株)社製製品名ポリゾール等として入手可能である。
また、アクリル系バインダーの含有量としては、塗液固形分に対して50〜88重量%が好ましく、より好ましくは55〜85重量%であり、無機粒子以外の塗液固形分に対しては35〜88重量%が好ましく、より好ましくは40〜85重量%である。
本発明における塗液には、リチウム塩および/または次に述べるpH調整剤を含有する塗液が陥没部生成の点から好ましい。リチウム塩としては、水酸化リチウム、酢酸リチウム、スルホン酸リチウム、スチレンスルホン酸リチウム、塩化リチウム、炭酸リチウム、硫酸リチウム等が挙げられるが、スルホン酸リチウム塩が好ましく、より好ましくはスチレンスルホン酸リチウムである。添加量については、塗液固形分に対して4〜40重量%が好ましく、より好ましくは8〜35重量%であり、無機粒子以外の塗液固形分に対しては8〜25重量%が好ましく、より好ましくは8〜20重量%である。
本発明における塗液には、無機粒子を含んでいても良い。無機粒子を含むことによって、塗布後の延伸工程において無機粒子が陥没部の起点となり、樹脂層に陥没部を効率よく形成することが可能となる。
本発明では、樹脂層および塗液のpHを調整することにより、塗布後の延伸工程において樹脂層に陥没部を形成することができる。塗液のpHを調整する方法としては先述したリチウム塩や次に述べるpH調整剤を用いることが好ましい。本発明におけるpH調整剤とは、後述する樹脂層の表面pHを所望の域に維持するための化合物や溶剤を示す。具体的には酢酸、トリエチルアミン、ジメチルアミノピリジン、ポリエチレンイミン、水酸化ナトリウム等が挙げられる。本発明では、塗布後の延伸時に樹脂層がフィルムの延伸運動に追随できず陥没部が生じるため樹脂層に陥没部が形成される。表面に陥没部が形成されることによって本発明の目的である光沢度を低減することができる。
(2.5)陥没部
本発明では、樹脂層に形成された陥没部(凹部)によって光沢を低減することができる。本発明においては面積1〜20μm2の陥没部が、フィルム表面積900μm2あたり5個以上存在することが必要である。
(I)樹脂層厚みの30%以上の深さで凹んでいる
(II)凹んでいる面積が1〜20μm2である
すなわち、図1、図4〜図8で示すような、樹脂層で形成された凸部に囲われた凹部の領域部を陥没部と称す。
陥没部の面積が1μm2未満だと光沢度への影響が少なく、好ましくない。また、20μm2より大きい陥没部については異物等の原因による可能性があり、また外観ムラにもなりやすく好ましくない。また、陥没部の存在密度(陥没部密度)については、5個/900μm2以上、好ましくは7個/900μm2以上であれば実用化できる範囲であるが、より好ましくは5〜25個/900μm2、さらに好ましくは7〜15個/900μm2である。陥没部密度は5個/900μm2より低いと、光沢度への影響が少なく、好ましくない。また、陥没部密度の上限は現実的に陥没部が出来る限界である900個/900μm2以下であるが、25個/900μm2より高いと粒子が脱落しやすく生産ラインを汚染するため、好ましくないことがある。
この陥没部密度については、無機粒子の含有量によって制御可能である。図2に示す通り、含有量が多いと陥没部密度は高くなり、含有量が少ないと陥没部密度は低くなる。他には、塗布後の横延伸倍率によっても制御可能である。図3に示す通り、倍率を上げると陥没部密度は高くなり、倍率を下げると陥没部密度は低くなる。
7.1≦P≦8.5 (1)
0≦R≦5 (2)
R≧7.6−P (3)
また、下記(4)、(5)式を同時に満たす範囲を除くことが光沢度の点でより好ましい。
0.3<R<0.7 (4)
7.1<P<7.5 (5)
また、下記(6)、(7)式を満たすことが光沢度が最も低光沢化する範囲であり、最も好ましい。
7.6≦P≦8.5 (6)
0≦R≦5 (7)
上記した式の表面pH(P)については、塗液pHにより制御できる。塗液のpHについては前述したpH調整剤の添加量により制御可能である。また、粒子個数密度(R)については、前述した無機粒子の添加量により制御可能である。
本発明の白色積層フィルムは光沢度が45%以下であることが好ましい。より好ましくは43%以下、更に好ましくは40%以下である。光沢度が45%よりも高くなると、反射フィルムとして用いた際、光源からの反射ムラが起きやすく、また耐キズ性についても低下してしまう。また、白色積層フィルムの白色度は50%以上、好ましくは60〜100%の範囲であることが、反射率の点から好ましい。白色度は、JISのZ8722やZ8730に記載されているように、Richard S.Hunterの色差式を基に設計された日本電色工業株式会社製の分光式色彩計SE−2000を用いて、反射法にて試料の色の3刺激値を示すXYZ値を測定し、下記式にて求められる。
白色度=4×0.847×Z−3×Y(%)
本発明において、二軸延伸後の樹脂層の厚みは、30〜400nm、好ましくは50〜200nmであれば実用化できる範囲であるが、より好ましくは30〜200nm、さらに好ましくは50〜160nmである。厚みが30nmより薄いと無機粒子の脱落が起こりやすく好ましくない。また、200nmより厚くなると、フィルムを回収しリサイクルチップ化して再度フィルム化した際のフィルムの色目の変化が大きく、好ましくない。
ポリエステル樹脂(a1)の製造方法について、その一例を説明するが、かかる例のみに限定されるものではない。
本発明の白色積層フィルムは、低光沢性の白色フィルムを容易かつ安価に安定して製造することができ、また高い反射特性を有し、さらに耐キズ性に優れた白色フィルムである。これらのことから、本発明の白色積層フィルムの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、直下型ライトの面光源の反射板、および冷陰極線管の周囲のリフレクター、等に好ましく用いられる。
A.白色フィルムおよび樹脂層の厚み
白色積層フィルムの断面を、電界放射走査型電子顕微鏡”JSM−6700F”(日本電子(株)製)を用いて500〜5,000倍に拡大観察して撮影した断面写真より、白色フィルムの厚みを計測した。計測は任意に選んだ5カ所で行い、その平均値を白色フィルム厚みとした。また、樹脂層の厚みについては、得られた断面写真の白色フィルム表面から樹脂層表面までの距離により計測した。樹脂層表面に凹凸があるため、1枚の断面写真につき、無機粒子による突起部や、陥没部の凹み部以外の部分の10カ所を1μm間隔で計測した。これを5枚の写真について計測し、合計50カ所の平均値を樹脂層厚みとした。
原子間力顕微鏡を用いて30μm角の測定視野900μm2のエリアで画像をスキャンした。次にGrain Size Analysis機能にて、図4に示すような樹脂層厚み4を100%とした際、樹脂層表面側からその30%の値をしきい値5として凹み方向の下限値として設定し、それより深い凹み部分を陥没部2として検出した。得られた各々の陥没部にカーソルを合わせ面積を読みとり、陥没部面積とした。また、陥没部密度については上記で得られた900μm2エリア内の画像中の面積が1〜20μm2の凹状の陥没部の個数(個/900μm2)を数えた。異なる5視野について同様に行い、値の平均値をもって陥没部密度とした。
測定条件は下記の通りである。
装置:Nanoscope III AFM(Digital Instruments社製)
カンチレバー:シリコン単結晶
走査モード:タッピングモード
走査速度:0.5Hz
測定視野:900μm2
C.光沢度
デジタル変角光沢度計UGV−5B(スガ試験機(株)製)を用いて、白色積層フィルムの樹脂層側よりJIS Z−8741(1997)に準じて測定した。なお、測定条件は入射角=60゜、受光角=60゜とした。サンプル数はn=5とし、それぞれの光沢度を測定して、その平均値を算出した。
分光光度計U−3410((株)日立製作所)に、φ60積分球130−0632((株)日立製作所)(内面が硫酸バリウム製)および10°傾斜スペーサーを取りつけた状態で560nmの光反射率を求めた。なお、光反射率は白色積層フィルムの樹脂層側から計測して求めた値を当該白色フィルムの反射率とした。標準白色板には(株)日立計測器サービス製の部品番号210−0740(酸化アルミニウム)を用いた。
横延伸後のワインダーの巻き取りロールを目視で観察し、下記基準により判断した。
A :汚染が確認できない
B :目視で容易に確認できる。
フィルムサンプルを常態下(温度23℃、相対湿度65%)において、24時間放置後、(株)堀場製作所製のpH測定器である「COMPACT pH meter twin
pH(タイプB−212 )」 を用いて、下記の方法で表面pHを測定した。
センサーにpHが7.0である超純水(23℃)を1.0ml滴下し、超純水でセンサーを被った。次に、該センサー部の2つの電極に被さるように5×15mmの長方形にカットしたサンプルをコーティング面が液滴に接するようセットし、温度23℃、相対湿度65%において1分後の測定値を読み取った。なお、測定は作製したフィルムサンプルの一部から5つを前記のサイズにカットし、該5サンプルを各1回づつ測定し、その平均値を表面pH値とした。
(株)堀場製作所製のpH測定器である「COMPACT pH meter twinpH(タイプB−212 )」 を用いて、下記の方法で塗液のpHを測定した。センサーに調合した塗液(23℃)を1.0ml滴下し、センサーを塗液で被い、温度23℃、相対湿度65%において1分後の測定値を読み取った。また、同様な方法で5回づつ測定し、その平均値を塗液のpH値とした。
白色積層フィルムの樹脂層側の表面を、電界放射走査型電子顕微鏡”JSM−6700F”(日本電子(株)製)を用いて5,000倍に拡大観察して撮影した写真より、10μm角の視野エリアの粒子個数をカウントし、1μm2あたりの粒子個数を算出した。異なる5視野について同様に行い、値の平均値をもって粒子個数密度とした。
なお、表面写真で見て2μm角あたり10個以上の粒子が凝集している凝集部については、表面で観察される個数の3倍の値をカウントすることとする。
原子間力顕微鏡(AFM)を用いて、樹脂層を有する側の二軸配向白色積層ポリエステルフィルムの表面100μm角の測定視野10000μm2のエリアで画像をスキャンした。測定した得られた画像について、三次元面粗さをOff-Line機能のRoughness Analysisにて算出し、10点平均粗さRzを測定した。また、場所を変えて5視野について同様に行い、値の平均値をもってRzを算出した。なお、測定条件は下記の通りである。
装置:NanoScopeIIIa ver3.2 AFM Jスキャナー使用(Digital Instruments社製)
探針:ナノセンサーズ社製SPMプローブNCH−W型、単結晶シリコン
走査モ−ド:タッピングモ−ド
走査範囲:100μm×100μm
走査速度:0.5Hz
ポリエステル樹脂(a1)
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。示差熱分析計を用いて結晶融解熱を測定したところ4.186J/g以上であり、結晶性のポリエステル樹脂である。この樹脂の融点Tmを測定したところ、250℃であった。
ガラス転移温度が178℃、メルトボリュームレートMVR(260℃/2.16kg)が4.5ml/10mimである環状オレフィン樹脂「TOPAS」(ポリプラスチック社製)を用いた。なお、示差熱分析計を用いて結晶融解熱を測定したところ4.186J/g未満であり、非晶性樹脂であった。
酸化チタン(石原産業(株)製、ルチル型酸化チタンR−980、平均粒径0.24μm)。
その他添加物として、CHDM(シクロヘキサンジメタノール)共重合PETを用いた。該共重合グリコール成分にシクロヘキサンジメタノールを30mol%共重合したPETである。示差熱分析計を用いて結晶融解熱を測定したところ4.186J/g未満であり、非晶性樹脂であった。
その他添加物として、CHDM(シクロヘキサンジメタノール)共重合PETを用いた。該共重合グリコール成分にシクロヘキサンジメタノールを60mol%共重合したPETである。示差熱分析計を用いて結晶融解熱を測定したところ4.186J/g未満であり、非晶性樹脂であった。
その他添加物として、イソフタル酸共重合PETを用いた。ジカルボン酸成分としてイソフタル酸を17.5mol%共重合したPETである。示差熱分析計を用いて結晶融解熱を測定したところ4.186J/g未満であり、非晶性を示した。
その他添加物として、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)ブロック共重合体((株)東レ・デュポン製、ハイトレル4047)を用いた。該樹脂はPBT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る。示差熱分析計を用いて結晶融解熱を測定したところ4.186J/g以上であり、結晶性樹脂であった。
アクリル系バインダー(G)
WATERSOL PW−1100(DIC(株)製、45重量%溶液)を精製水で希釈し、35重量%溶液とした。
アクリル系バインダー(K)
ニカゾール A−08(日本カーバイド工業(株)製、35重量%溶液)
リチウム塩(H)
ポリスチレンスルホン酸リチウム塩 (東ソー有機化学(株)製、「スピノマー」(登録商標)LiSS、16重量%溶液)。
アンモニウム塩(J)
ポリスチレンスルホン酸アンモニウム塩 (東ソー有機化学(株)製、「スピノマー」(登録商標)AmSS、16重量%溶液)。
無機粒子(I)
平均粒径0.3μmのシリカ粒子を蒸留水に混合した10重量%溶液の水分散体。
pH調整剤(L)
ポリエチレンイミン(日本触媒(株)製、「エポミン」(登録商標)100重量%溶液)。
表1〜4に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に押出機に供給し、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ダイ口金に導入した。
表1〜4に示す固形分比となるよう、表1〜4の調合比の値にて上記各成分を調合し、調合後の固形分濃度が6.0%となるように精製水にて調整した。なお、無機粒子以外の固形分比については、無機粒子(I)以外の成分G、K、H、J、Lの総和を重量基準としてそれぞれの成分について固形分比(重量%)を計算した。また、調合順については計量した精製水を入れた容器に上記塗剤G、K、H、J、I、Lの順番にて調合した。調合後、万能攪拌機にて10分間攪拌した後に塗液を調整した。
表1、3に示すフィルム組成、製造条件および塗液組成にて実施例1と同様にフィルムを作製した。物性の評価結果は表5に示す。
表2、4に示すフィルム組成、製造条件および塗液組成にて実施例1と同様にフィルムを作製した。物性の評価結果は表6に示す。なお、比較例7については横延伸工程にてフィルム破れが発生し、フィルムを作製出来なかった。
3、7、12、13、15、16:樹脂層
4:樹脂層厚み
5:樹脂層厚み比率30%のしきい値ライン
6:白色フィルム
14:無機粒子
Claims (10)
- 白色ポリエステルフィルムの少なくとも片側に樹脂層を有する二軸配向白色積層ポリエステルフィルムであって、該樹脂層がアクリル系バインダーを用いてなり、該樹脂層を有する側の二軸配向白色積層ポリエステルフィルムの表面に、面積1〜20μm2の陥没部が、フィルム表面積900μm2あたり5個以上存在し、該樹脂層が無機粒子を含有し、かつ(1)〜(3)を満足する二軸配向白色積層ポリエステルフィルム。
7.1≦P≦8.5 (1)
0≦R≦5 (2)
R≧7.6−P (3)
ただし、Pは樹脂層の表面pHであり、Rは樹脂層における粒子個数密度(R)[個/μm2]
である。 - 樹脂層を有する側の二軸配向白色積層ポリエステルフィルムの表面の粗さRzが1.0μm以上である、請求項1に記載の二軸配向白色積層ポリエステルフィルム。
- 下記式(4)、(5)を同時に満たす範囲を除く、請求項1又は2に記載の二軸配向白色積層ポリエステルフィルム。
0.3<R<0.7 (4)
7.1<P<7.5 (5) - アクリル系バインダーがメチロール基またはその縮合反応物を含む、請求項1〜3のいずれかに記載の二軸配向白色積層ポリエステルフィルム。
- 樹脂層が無機粒子を含有し、該無機粒子の含有量が、樹脂層に対して2重量%以上、25重量%以下である、請求項1〜4のいずれかに記載の二軸配向白色積層ポリエステルフィルム。
- 樹脂層厚みが30〜200nmである、請求項1〜5のいずれかに記載の二軸配向白色積層ポリエステルフィルム。
- 入射角60°の表面光沢度が45%以下である、請求項1〜6のいずれかに記載の二軸配向白色積層ポリエステルフィルム。
- 白色フィルムの少なくとも片側に樹脂層を有し、かつ該樹脂層が、面積1〜20μm2の陥没部を樹脂層900μm2中に5〜25個有する請求項1に記載の白色積層フィルムの製造方法であって、白色フィルムの少なくとも片側に塗液を塗布し、その後に少なくとも1方向に延伸および乾燥することによって、樹脂層を形成する白色積層フィルムの製造方法。
- 塗液がアクリル系バインダー、リチウム塩および無機粒子を含む、請求項8に記載の白色積層フィルムの製造方法。
- 塗液がアクリル系バインダーを含有し、該アクリル系バインダーがメチロール基またはその縮合反応物を含み、該塗液のpHが9〜11.2である、請求項8または9に記載の白色積層フィルムの製造方法。
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