JP6512246B2 - 離型用二軸配向ポリエステルフィルム - Google Patents
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
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Description
無機粒子および/または有機粒子を、ポリエステルA層全体を100質量%として1質量%以上10質量%以下含有するポリエステルA層を、少なくとも一方の最外層に有し、
該最外層のポリエステルA層側から測定した光沢度が30以下、フィルムの任意の一方向(X方向)および、X方向と直交する方向(Y方向)の引裂伝播抵抗の平均値が5N/mm以上である離型用二軸配向ポリエステルフィルム、
である。
ジオール単位(構造単位): −O−R’―O−
(ここで、R、R’は二価の有機基)
なお、トリメリット酸単位やグリセリン単位など3価以上のカルボン酸あるいはアルコール並びにそれらの誘導体が含まれる場合は、3価以上のカルボン酸あるいはアルコール単位(構造単位)についても、同様に、重縮合によって除去される部分が除かれた3価以上の有機基を意味する。
また、本発明に用いられる無機粒子および/または有機粒子は、マット調外観、引裂伝播抵抗の観点から、平均粒径が、2μm以上10μm以下であれば好ましく、3μm以上9μm以下であればさらに好ましく、4μm以上8μm以下であれば最も好ましい。なお、本発明における平均粒径とは、D=ΣDi /N(Di :粒子の円相当径、N:粒子の個数)で表される数平均径Dのことを指す。
また、本発明の離型用二軸配向ポリエステルフィルムの任意の一方向(X方向)および、X方向と直交する方向(Y方向)の引裂伝播抵抗の平均値を5N/mm以上とする方法としては、ポリエステルA層の固有粘度(dl/g)を0.6以上とすることも好ましい。固有粘度を0.6以上と高くすることで、無機粒子および/または有機粒子を含有していても、引裂伝播抵抗を高く保つことが可能となる。ポリエステルA層の固有粘度は0.62以上であればさらに好ましく、0.65以上であれば最も好ましい。ポリエステルA層の固有粘度を0.6以上とするためには、ポリエステルA層を構成する押出成形前の樹脂の固有粘度は0.68以上が好ましく、さらに好ましくは0.69以上である。
また、粒子が高濃度に含有されている本発明の離型用二軸配向ポリエステルフィルムの任意の一方向(X方向)および、X方向と直交する方向(Y方向)の引裂伝播抵抗の平均値が5N/mm以上とするために、非晶鎖を低配向にしつつ、熱結晶化を抑制させる方法が有効である。具体的には、延伸倍率は低くし、二軸延伸後の熱処理を段階的に昇温、降温させる方法である。好ましい延伸倍率としては、長手方向に、好ましくは、2.8倍以上3.4倍以下、さらに好ましくは2.9倍以上3.3倍以下が採用される。また、延伸速度は1,000%/分以上200,000%/分以下であることが望ましい。また長手方向の延伸温度は、70℃以上90℃以下とすることが好ましい。また、幅方向の延伸倍率としては、好ましくは2.8倍以上3.8倍以下、さらに好ましくは、3倍以上3.6倍以下が採用される。幅方向の延伸速度は1,000%/分以上200,000%/分以下であることが望ましい。幅方向の延伸温度は、90℃以上150℃以下とすることが好ましい。さらに、二軸延伸の後にフィルムの熱処理について、オーブン中、加熱したロール上など従来公知の任意の方法により行うことができるが、熱処理前半温度は、180℃以上220℃未満、熱処理中盤温度は、220℃以上235℃以下、熱処理後半温度は、210℃以上220℃以下とすることが好ましい。さらに熱収縮率を低減させるために、熱処理後に、140℃以上180℃未満で徐冷を行うことも好ましい。
熱処理時間は特性を悪化させない範囲において任意とすることができ、好ましくは5秒以上60秒以下、より好ましくは10秒以上40秒以下、最も好ましくは15秒以上30秒以下で行うのがよい。さらに、安定した離型性を確保するため、離型層をインラインにてコーティングさせることもできる。コーティング層をフィルム製造工程内のインラインで設ける方法としては、少なくとも一軸延伸を行ったフィルム上にコーティング層組成物を水に分散させたものをメタリングリングバーやグラビアロールなどを用いて均一に塗布し、延伸を施しながら塗剤を乾燥させる方法が好ましく、その際、離型層の厚みとしては0.02μm以上0.1μm以下とすることが好ましい。また、離型層中に各種添加剤、例えば、酸化防止剤、耐熱安定剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、顔料、染料、有機または無機粒子、帯電防止剤、核剤などを添加してもよい。
ポリエステル樹脂およびフィルムをヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)に溶解し、1H−NMRおよび13C−NMRを用いて各モノマー残基成分や副生ジエチレングリコールについて含有量を定量することができる。積層フィルムの場合は、積層厚みに応じて、フィルムの各層を削り取ることで、各層単体を構成する成分を採取し、評価することができる。なお、本発明のフィルムについては、フィルム製造時の混合比率から計算により、組成を算出した。
ポリエステル樹脂およびフィルムの極限粘度は、ポリエステルをオルトクロロフェノールに溶解し、オストワルド粘度計を用いて25℃にて測定した。積層フィルムの場合は、積層厚みに応じて、フィルムの各層を削り取ることで、各層単体の固有粘度を評価することができる。
フィルムをエポキシ樹脂に包埋し、フィルム断面をミクロトームで切り出した。該断面を透過型電子顕微鏡(日立製作所製TEM H7100)で5000倍の倍率で観察し、フィルム厚みおよびポリエステル層の厚みを求めた。
ポリエステルフィルムから、ポリエステルをプラズマ低温灰化処理法(ヤマト科学製PR−503型)で除去し粒子を露出させる。これを透過型電子顕微鏡(日立製作所製TEM H7100)で観察し、粒子の画像(粒子によってできる光の濃淡)をイメージアナライザー(ケンブリッジインストルメント製QTM900)に結び付け、観察箇所を変えて粒子数5000個以上で次の数値処理を行ない、それによって求めた数平均径Dを平均粒径とした。
D=ΣDi /N
ここでDi は粒子の円相当径、Nは粒子の個数である。
ポリマー1gを1N−KOHメタノール溶液200mlに投入して加熱還流し、ポリマーを溶解した。溶解が終了した該溶液に200mlの水を加え、ついで該液体を遠心分離器にかけて粒子を沈降させ、上澄み液を取り除いた。粒子にはさらに水を加えて洗浄、遠心分離を2回繰り返した。このようにして得られた粒子を乾燥させ、その質量を量ることで粒子の含有量を算出した。
JIS−Z−8741(1997年)に規定された方法に従って、スガ試験機製デジタル変角光沢度計UGV−5Dを用いて、フィルム両面(I面/II面)について60°鏡面光沢度を、それぞれの面についてN=3で測定し、それぞれその平均値を採用した。
荷重引裂試験機(東洋精機製)を用いて、JIS K−7128−2−1998に従って測定した。サンプルは、フィルムの任意の一方向(X方向)および、X方向と直交する方向(Y方向)にそれぞれ長さ75mm×幅63mmの長方形とし、幅方向中央部に端から20mmの切れ込みを入れ、残り43mmを引裂いたときの指示値を読み取る。引裂伝播抵抗の値としては、指示値より求めた引裂力(N)をフィルム厚み(mm)で除した値とした。なお、測定は各方向10回ずつ行い、その平均値を採用した。
フィルムをフィルムの任意の一方向(X方向)および、X方向と直交する方向(Y方向)にそれぞれ長さ150mm×幅10mmの矩形に切り出しサンプルとした。25℃、63%Rhの条件下で、引張試験機(オリエンテック製テンシロンUCT−100)を用いてクロスヘッドスピード300mm/分、幅10mm、試料長50mmとしてフィルムの長手方向、幅方向について、引張試験を行い、破断した際のフィルムにかかる荷重を読み取り、試験前の試料の断面積(積層体厚み×10mm)で除した値を破断点強度とする。各測定はそれぞれ5回ずつ行い、その平均を用いた。
上金型温度、下金型温度ともに温度180℃に加熱したプレス機を使用し、厚さ0.2mmのアルミニウム板/厚さ0.125mmのポリイミドフィルム(東レデュポン製カプトン500H/V)/離型用二軸配向ポリエステルフィルム/厚さ0.125mmのポリイミドフィルム(東レデュポン製カプトン500H/V)/厚さ0.2mmのアルミニウム板の構成体を3MPaの条件下で2時間加熱プレスを行った。加熱プレス後の二軸配向ポリエステルフィルムを取りだし、(7)と同様にして、引裂伝播抵抗を測定した。
ポリエステルA層をクレゾール/クロロホルム(重量比7/3)に95℃で溶解し、アルカリで電位差測定して求めた。
JIS−Z−8722(2000年)に基づき、分光式色差計(日本電色工業製SE−2000、光源 ハロゲンランプ 12V4A、0°〜−45°後分光方式)を用いて、色調L値を反射法により測定した。測定は温度23℃、湿度65%の雰囲気中で行った。フィルムの任意の5ヶ所を選び出して測定を行い、その平均値を採用した
(12)表面自由エネルギー
測定液としては、水、エチレングリコール、ホルムアミドおよびジヨードメタンの4種類を使用し、接触角計(協和界面科学(株)製CA−D型)を用いて各液体のフィルム表面に対する静的接触角を求めた。それぞれの液体について5回測定し、その平均接触角(θ)と測定液(j)の表面張力の各成分を下式にそれぞれ代入し、4つの式からなる連立方程式をγL、γ+、γ−について解いた。
(γLγjL)1/2+2(γ+γj−)1/2+2(γj+γ−)1/2
=(1+cosθ)[γjL+2(γj+γj−)1/2]/2
ただし、γ=γL+2(γ+γ−)1/2
γj=γjL+2(γj+γj−)1/2
ここで、γ、γL、γ+、γ−は、それぞれフィルム表面の表面自由エネルギー、長距離間力項、ルイス酸パラメーター、ルイス塩基パラメーターを、また、γj、γjL、γj+、γj−は、それぞれ用いた測定液の表面自由エネルギー、長距離間力項、ルイス酸パラメーター、ルイス塩基パラメーターを示す。また、ここで用いた各液体の表面張力は、Oss("fundamentals of Adhesion", L. H. Lee (Ed.), p153, Plenum ess, New York (1991).)によって提案された値を使用した。
本発明の離型用二軸配向ポリエステルフィルムにおいては、フィルム両面の評価を行い、表には表面自由エネルギーが低い面の値を記載した。
本発明の離型用二軸配向ポリエステルフィルムの光沢度が30以下の表面(両面とも光沢度が30以下の場合は、表面自由エネルギーが25mN/m以上40mN/m以下の面を測定、両面とも光沢度が30以下、表面自由エネルギーが25mN以上40mN以下の場合は、表面自由エネルギーが低い方の面について評価する。)に、日東電工(株)OPP粘着テープ(ダンプロンテープNo.375)を貼り合わせ、幅10mm、長さ150mmの矩形に切り出しサンプルとした。該サンプルを二軸配向ポリエステルフィルムと該OPP粘着テープ層間で、強制的に剥離し、引張試験機(オリエンテック製テンシロンUCT−100)を用いて、初期引張チャック間距離100mm、引張速度を20mm/分として、180°剥離試験を行った。剥離長さ130mm(チャック間距離230mm)になるまで測定を行い、剥離長さ25mm〜125mmの荷重の平均値を剥離強度とした。なお、測定はN=3で行い、その平均値を採用した。
本発明の離型用二軸配向ポリエステルフィルムの光沢度が30以下の表面(両面とも光沢度が30以下の場合は、表面自由エネルギーが25mN/m以上40mN/m以下の面を測定、両面とも光沢度が30以下、表面自由エネルギーが25mN以上40mN以下の場合は、両面評価し、その平均値を採用する。)に、アプリケーターを用いて、ハードコート層(共栄社化学製UF−TCI−1)を乾燥後厚み40μmとなるように塗工し、80℃で10分間乾燥した。その後、幅10mm、長さ150mmの矩形に切り出しサンプルとした。該積層体を用いて、(9)と同様にして、上金型温度、下金型温度ともに温度180℃に加熱したプレス機を使用し、厚さ0.2mmのアルミニウム板/厚さ0.125mmのポリイミドフィルム(東レデュポン製カプトン500H/V)/離型用二軸配向ポリエステルフィルム/HC積層体/厚さ0.125mmのポリイミドフィルム(東レデュポン製カプトン500H/V)/厚さ0.2mmのアルミニウム板の構成体を3MPaの条件下で2時間加熱プレスを行った。加熱プレス後に、二軸配向ポリエステルフィルム/HC積層体を取り出し、2000mJ/cm2の照度の紫外線を照射し、二軸配向ポリエステルフィルムとHC層との離型性について、下記の基準で評価した。
A:10回離型テストを行い、10回ともフィルム破れが発生しなかった。
C:10回離型テストを行い、3回以上フィルム破れが発生した。
(14)と同様のテストをした際の離型性について、下記の基準で評価した。なお、剥離強度は、(13)の方法と同様に測定を行った。
A:本発明のポリエステルフィルム/ハードコート層の剥離強度が0.01N/10mm以上0.2N/10mm以下であった。
B:本発明のポリエステルフィルム/ハードコート層の剥離強度が0.2N/10mmより高く、1N/10mm以下であった。
C:本発明のポリエステルフィルム/ハードコート層の剥離強度が1N/10mmより高い、もしくは、0.01N/10mm未満であった。
各フィルムについて、150m/minの速度で、巻出張力:上巻出し、張力300N/m、巻取張力:上巻取り、張力200N/mで搬送させ、搬送性を下記の基準で評価した。
A:1000m以上、全く破れが発生せずに搬送できた
B:1000m未満で破れが発生した。
製膜に供したポリエステル樹脂は以下のように準備した。
ジカルボン酸成分としてテレフタル酸成分が100モル%、グリコール成分としてエチレングリコール成分が100モル%であるポリエチレンテレフタレート樹脂(固有粘度0.65)。
ジカルボン酸成分としてテレフタル酸成分が100モル%、グリコール成分としてエチレングリコール成分が100モル%であるポリエチレンテレフタレート樹脂(固有粘度0.8)。
ポリエステルA中に数平均粒子径2.2μmの凝集シリカ粒子を粒子濃度10質量%で含有したポリエチレンテレフタレート粒子マスター(固有粘度0.65)。
ポリエステルA中に数平均粒子径3.5μmの凝集シリカ粒子を粒子濃度10質量%で含有したポリエチレンテレフタレート粒子マスター(固有粘度0.65)。
ポリエステルA中に数平均粒子径5.5μmの凝集シリカ粒子を粒子濃度10質量%で含有したポリエチレンテレフタレート粒子マスター(固有粘度0.65)。
ポリエステルA中に数平均粒子径5.5μmの凝集シリカ粒子を粒子濃度10質量%で含有したポリエチレンテレフタレート粒子マスター(固有粘度0.7)。
ポリエステルA中に数平均粒子径5.5μmのケイ酸アルミニウム粒子を粒子濃度10質量%で含有したポリエチレンテレフタレート粒子マスター(固有粘度0.7)。
ポリエステルA中に数平均粒子径5.5μmのジビニルベンゼン/スチレン(20/80)架橋粒子を粒子濃度10質量%になるように添加して、粒子を粒子濃度10質量%で含有したポリエチレンテレフタレート粒子マスター(固有粘度0.7)。
ポリエステルA中にアナターゼ型二酸化チタンを50質量%含有したポリエチレンテレフタレート粒子マスター(固有粘度0.6)。
以下に示す、架橋剤:バインダー樹脂:離型剤:粒子をそれぞれ、質量比60:23:17で混合し、固形分が1%の質量比となるように純水で希釈して調整した。
・架橋剤:メチル化メラミン/尿素共重合の架橋製樹脂((株)三和ケミカル製“ニカラック” (登録商標)「MW12LF」)
・バインダー樹脂I:アクリルモノマー共重合体(日本カーバイド製)
・離型剤III: ガラス製反応容器中に、パーフルオロアルキル基含有アクリレートであるCF3(CF2)nCH2CH2OCOCH=CH2(n=5〜11、nの平均=9)80.0g、アセトアセトキシエチルメタクリレート20.0g、ドデシルメルカプタン0.8g、脱酸素した純水354.7g、アセトン40.0g、C16H33N(CH3)3Cl1.0gおよびC8H17C6H4O(CH2CH2O)nH(n=8)3.0gを入れ、アゾビスイソブチルアミジン二塩酸塩0.5gを加え、窒素雰囲気下で攪拌しつつ60℃で10時間共重合反応させて得られた共重合体エマルション。
・粒子:数平均粒子径170nmのシリカ粒子(日産化学工業(株)製“スノーテックス”(登録商標)MP2040)を固形分濃度が40重量%となるように純水で希釈して得られた水分散体。
組成を表の通りとして、原料をそれぞれ酸素濃度0.2体積%とした別々の単軸押出機に供給し、A層押出機シリンダー温度を270℃、B層押出機シリンダー温度を270℃で溶融し、A層とB層合流後の短管温度を275℃、口金温度を280℃に設定しで、樹脂温度280℃で、Tダイより25℃に温度制御した冷却ドラム上にシート状に吐出した。その際、直径0.1mmのワイヤー状電極を使用して静電印加し、冷却ドラムに密着させ未延伸シートを得た。次いで、長手方向への延伸前に加熱ロールにてフィルム温度を上昇させ、延伸温度85℃で長手方向に3.1倍延伸し、すぐに40℃に温度制御した金属ロールで冷却化した。その後、コロナ放電処理を施し、離型層形成用溶液(水分散体)をメタリングバーを用いてウェット厚みが13.5μmとなるように塗布し、次いでテンター式横延伸機にて延伸前半温度95℃、延伸中盤温度110℃、延伸後半温度140℃で幅方向に3.4倍延伸し、そのままテンター内にて、熱処理前半温度200℃、熱処理中盤温度230℃で熱処理を行い、徐冷温度170℃で、幅方向に5%のリラックスを掛けながら熱処理を行い、フィルム厚み50μm(積層比は表の通り)、離型層厚み40nmのA層/B層/A層の3層構成の二軸配向ポリエステルフィルムを得た。
組成を表の通りに変更した以外は実施例1と同様にして、フィルム厚み50μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。
組成を表の通りに変更した以外は実施例1と同様にして、フィルム厚み50μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。
組成を表の通りに変更した以外は実施例1と同様にして、フィルム厚み50μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。
幅方向の延伸後の、熱処理条件を、熱処理前半温度230℃、熱処理中盤温度230℃、徐冷温度170℃で、幅方向に5%のリラックスを掛けながら行った以外は、実施例4と同様にしてフィルム厚み50μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。
幅方向の延伸条件を、延伸前半温度95℃、延伸中盤温度110℃、延伸後半温度140℃で幅方向に3.7倍延伸し、そのままテンター内にて、熱処理前半温度230℃、熱処理中盤温度230℃で熱処理を行い、徐冷温度170℃で、幅方向に5%のリラックスを掛けながら行った以外は、実施例4と同様にして、フィルム厚み50μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。
組成を表の通りに変更した以外は実施例1と同様にして、フィルム厚み50μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。
組成を表の通りに変更した以外は実施例1と同様にして、フィルム厚み50μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。
幅方向の延伸条件を、延伸前半温度110℃、延伸中盤温度110℃、延伸後半温度110℃で幅方向に3.4倍延伸し、そのままテンター内にて、熱処理前半温度200℃、熱処理中盤温度230℃で熱処理を行い、徐冷温度170℃で、幅方向に5%のリラックスを掛けながら行った以外は、実施例8と同様にして、フィルム厚み50μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。
組成を表の通りに変更した以外は実施例1と同様にして、フィルム厚み50μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。
組成を表の通りに変更した以外は実施例1と同様にして、フィルム厚み50μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。
組成を表の通りに変更した以外は実施例1と同様にして、フィルム厚み50μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。
組成を表の通りに変更した以外は実施例1と同様にして、フィルム厚み50μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。
組成を表の通りに変更した以外は実施例1と同様にして、フィルム厚み50μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。
A層押出機シリンダー温度を280℃、B層押出機シリンダー温度を280℃で溶融し、A層とB層合流後の短管温度を285℃、口金温度を290℃に設定しで、樹脂温度290℃で、Tダイより25℃に温度制御した冷却ドラム上にシート状に吐出した以外は、実施例14と同様にして、フィルム厚み50μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。
長手方向延伸後に、コロナ放電処理、離型層形成用溶液(水分散体)を塗布せず、そのままテンター式横延伸機にて幅方向に延伸した以外は実施例11と同様にしてフィルム厚み50μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。
長手方向延伸後に、コロナ放電処理、離型層形成用溶液(水分散体)を塗布せず、そのままテンター式横延伸機にて幅方向に延伸した以外は実施例2と同様にしてフィルム厚み50μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。
長手方向延伸後に、コロナ放電処理、離型層形成用溶液(水分散体)を塗布せず、そのままテンター式横延伸機にて幅方向に延伸した以外は実施例3と同様にしてフィルム厚み50μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。
実施例16で得られた二軸配向ポリエステルフィルムに、離型層形成用溶液(水分散体)をメタリングバーを用いてウェット厚みが5μmとなるように塗布し、120℃で1分間乾燥させた。
2層構成のフィルムとし、組成を表の通りに変更した以外は実施例1と同様にして、フィルム厚み50μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。
単膜構成のフィルムとし、組成を表の通りに変更した以外は実施例1と同様にして、フィルム厚み50μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。
単膜構成のフィルムとし、組成を表の通りに変更した以外は実施例1と同様にして、フィルム厚み50μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。
幅方向の延伸条件を、延伸前半温度95℃、延伸中盤温度110℃、延伸後半温度140℃で幅方向に3.7倍延伸し、そのままテンター内にて、熱処理前半温度230℃、熱処理中盤温度230℃で熱処理を行い、徐冷温度170℃で、幅方向に5%のリラックスを掛けながら行った以外は、実施例19と同様にして、フィルム厚み50μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。
組成を表の通りに変更した以外は実施例1と同様にして、フィルム厚み50μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。
Claims (3)
- 無機粒子および/または有機粒子を、ポリエステルA層全体を100質量%として1質量%以上10質量%以下含有するポリエステルA層を、少なくとも一方の最外層に有し、該最外層のポリエステルA層側から測定した光沢度が30以下、フィルムの任意の一方向(X方向)および、X方向と直交する方向(Y方向)の引裂伝播抵抗の平均値が6.5N/mm以上である離型用二軸配向ポリエステルフィルム。
- フィルムの任意の一方向(X方向)および、X方向と直交する方向(Y方向)の25℃における破断強度の平均値が150MPa以上250MPa以下である、請求項1に記載の離型用二軸配向ポリエステルフィルム。
- 180℃×3MPaの条件下で、2時間加熱プレスした後の、フィルムの任意の一方向(X方向)および、X方向と直交する方向(Y方向)の引裂伝播抵抗の平均値が5N/mm以上である請求項1または2に記載の離型用二軸配向ポリエステルフィルム。
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