JP7226308B2 - 積層ポリエステルフィルムおよびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ポリエステルフィルムの少なくとも一方に層(X)を有する積層ポリエステルフィルムおよびその製造方法に関する。
熱可塑性樹脂フィルム、中でも二軸延伸ポリエステルフィルムは、機械的性質、電気的性質、寸法安定性、透明性、耐薬品性などに優れた性質を有するため、磁気記録材料、包装材料などの多くの用途において広く使用されている。特に近年は、タッチパネル、液晶ディスプレイパネル(LCD)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)、等の表示部材用途をはじめ、各種光学用フィルムに用いられている。
これらの光学用フィルムでは、ポリエステルフィルムの上に、屈折率の異なる層(以下、光学調整層)を積層した後、導電層を設け、導電フィルムとして用いられることが多い。ここで、一般的に光学調整層を積層する際には、ロール状に巻き取られた基材フィルムに、機能塗剤を塗布、硬化させた後、ロール状に巻き取る、いわゆるロールtoロールの形で加工が施される。また、導電層はロールフィルムに真空環境下におけるスパッタリングによって無機膜を形成することによって行われる。
そのため、このような用途においては、フィルムロールの搬送時のキズ付きを防止するために、ポリエステルフィルム上に耐スクラッチ層が積層された積層ポリエステルフィルムが使用されている。
この積層ポリエステルフィルムとしては、耐スクラッチ層として紫外線(UV)硬化性樹脂からなる層(ハードコート層)を積層したハードコートフィルムが用いられている。
一方で、ハードコートフィルムは例えばモバイル筐体で用いられる際に、所定の形状に打ち抜かれ、貼り合わされる場合がある。このときに、耐スクラッチ層にクラック(ひび割れ)が入らないよう、綺麗に打ち抜ける加工性が必要である。加工性が悪いと端部にクラックが生じ意匠性を損なったり、欠片が欠点に繋がるという不具合が生じる。
また近年、有機ELや電子ペーパーに代表されるようにデバイスのフレキシブル化が要求されていることから、加工性に優れる、耐スクラッチ性を有するフィルムのニーズは高まっている。更に、上記のディスプレイ用光学フィルムに加え、加飾用途にも耐スクラッチ性を有する積層ポリエステルフィルムは用いられ、金属層との接着性が求められる場合がある。
かかる要求に対して、特許文献1では、金属酸化物粒子とアルコキシシリル基を有するハードコート形成用組成物が提案されている。
特開2017-215585号公報
しかしながら、特許文献1に記載のハードコート形成用組成物からなるハードコート層をポリエステルフィルムに設けた積層ポリエステルフィルムは、折り曲げ性に優れるものも加工時の打抜き性、金属接着性に関する効果は充分ではなく、またハードコート層を形成させるためには長時間の熱硬化が必要といった課題がある。
そこで、本発明では上記の欠点を解消し、耐スクラッチ性、加工性、更には金属接着性に優れる積層ポリエステルフィルムを提供することを課題とする。
上記課題を解決するため本発明の積層ポリエステルフィルムは次の構成を有する。
(1)ポリエステルフィルムの少なくとも一方に層(X)を有する積層ポリエステルフィルムであって、前記層(X)が少なくとも一方の表層にあり、前記層(X)の表面が海島構造を有し、前記層(X)の海成分の弾性率(G2)が4000MPa以下であり、島成分の弾性率(G1)と海成分の弾性率(G2)の比(G1/G2)が1.5~4.0である積層ポリエステルフィルム。
(2)前記層(X)がSi、Al、Ti、Zr、Se、Feからなる群から選ばれる、少なくとも1種の金属元素を含む金属酸化物粒子(A)を含有する、(1)に記載の積層ポリエステルフィルム。
(3)前記金属酸化物粒子(A)の含有量が、層(X)全体に対して15~50重量%である(2)に記載の積層ポリエステルフィルム。
(4)前記層(X)の島成分が金属酸化物粒子(A)を含む、(2)または(3)に記載の積層ポリエステルフィルム。
(5)前記層(X)表面における島成分の形状が最短軸長と最長軸長の比率が1.5以上である、(1)~(4)のいずれかに記載の積層ポリエステルフィルム。
(6)前記層(X)表面における島成分が占める面積比率が10~60%である、(1)~(5)のいずれかに記載の積層ポリエステルフィルム。
(7)前記層(X)が、ウレタン成分とエーテル成分を含有する、(1)~(6)のいずれかに記載の積層ポリエステルフィルム。
(8)前記層(X)が、Si、Al、Ti、Zr、Se、Feからなる群から選ばれる、少なくとも1種の金属元素を含む金属酸化物粒子(A)とウレタン樹脂成分(B)を含む塗剤組成物(x)から形成されてなる層であり、前記塗剤組成物(x)における金属酸化物粒子(A)とウレタン樹脂成分(B)の重量比率((a)/(b))が30/70~70/30である、(1)~(7)のいずれかに記載の積層ポリエステルフィルム。
(9)前記ウレタン樹脂成分(B)が、エーテル結合を有するウレタン樹脂成分(B)である、(8)に記載の積層ポリエステルフィルム。
(10)(1)~(9)のいずれかに記載の積層ポリエステルフィルムの製造方法であって、
結晶配向が完了する前のポリエステルフィルムの少なくとも片面に、塗剤組成物(x)を塗布した後、少なくとも一方向に延伸処理及び熱処理を施す工程を含み、前記塗剤組成物(x)が、金属酸化物粒子(A)、ウレタン樹脂成分(B)を含有する積層ポリエステルフィルムの製造方法。
本発明の積層ポリエステルフィルムは、耐スクラッチ性、加工性、更には金属接着性に優れ、フィルム加工時のキズ付きを抑制すると共に、打抜きなど加工性を付与することができる。
本発明の層(X)表面をAFM(Atomic Force Microscope(原子間力顕微鏡))測定して得られる弾性率像を二値化したものを模式的に示した図である。
以下、本発明の積層ポリエステルフィルムについて詳細に説明する。
本発明の積層ポリエステルフィルムは、ポリエステルフィルムの少なくとも一方に層(X)を有する積層ポリエステルフィルムであって、前記層(X)が少なくとも一方の表層にあり、前記層(X)の表面が海島構造を有し、前記層(X)の海成分の弾性率(G2)が4000MPa以下であり、島成分の弾性率(G1)と海成分の弾性率(G2)の比(G1/G2)が1.5~4.0であることが必要である。
本発明の積層ポリエステルフィルムは、層(X)の表面に海島構造を有することが必要である。本発明における海島構造とは、層(X)の表面において弾性率の高い高弾性率部と弾性率の低い低弾性率部があることを表す。層(X)の表面において高弾性率部と低弾性率部があるかは、後述する測定方法においてAFM(Atomic Force Microscope(原子間力顕微鏡))にて得られる弾性率像を後述する方法で弾性率を二値化した際に、黒色部と白色部が存在すること(黒色部が海成分、白色部が島成分)で判定される。
積層ポリエステルフィルムの耐スクラッチ性を向上させるためには、従来、ハードコート層の硬度を上げる(弾性率を高くする)方法が知られている。しかしながら、ハードコート層の硬度を上げると耐スクラッチ性は良化するが、打抜き加工時にクラックが発生しやすくなる(耐クラック性が悪化する)傾向にある。一方、ハードコート層の硬度を下げる(弾性率を低くする)と耐クラック性は向上するものの、耐スクラッチ性は低下する。そのため、従来技術では、耐スクラッチ性と耐クラック性(加工性)を高いレベルで両立させるのは困難であった。本発明の積層ポリエステルフィルムは、層(X)の表面に海島構造(弾性率の異なる領域)を有することで、高弾性率部で層(X)に耐スクラッチ性を発現しつつ、低弾性率部で加工時の応力を分散することができるため、耐スクラッチ性と耐クラック性(加工性)を高いレベルで両立させることができる。
層(X)に海島構造を形成せしめる方法としては、特に限られるものではないが、層(X)の構成成分として後述する金属酸化物粒子(A)と金属酸化物粒子(A)との相溶性を制御したバインダー成分を混合して用いる方法や、高弾性率成分と低弾性率成分を層(X)の面方向に交互にパターン配列する方法などが挙げられる。上記方法の中でも、金属酸化物粒子(A)と金属酸化物粒子(A)との相溶性を制御したバインダー成分を混合して用いる方法が効率的に海島構造を形成でき、好ましい。
本発明の積層ポリエステルフィルムでは、前記層(X)の海成分の弾性率(G2)が4000MPa以下であり、島成分の弾性率(G1)と海成分の弾性率(G2)の比(G1/G2)が1.5~4.0である必要がある。海成分の弾性率(G2)と島成分の弾性率(G1)を前述の範囲に制御することにより、高弾性率を有する島成分において耐キズ性を発現すると共に、低弾性率を有する海成分によって、打抜きや折り曲げなど応力が発生した際に、海成分全体で応力を緩和でき、層(X)の破断すなわちクラック発生を抑制することができる。海成分の弾性率(G2)が4000MPaを超えると応力緩和効果が充分でなく、加工性が悪化する。また島成分の弾性率(G1)と海成分の弾性率(G2)の比(G1/G2)が1.5未満の場合は、島成分の弾性率が小さくなり耐スクラッチ性が発現しない。島成分の弾性率(G1)と海成分の弾性率(G2)の比(G1/G2)が4.0を超える場合は、海成分と島成分の弾性率差が大きく、応力が集中することで層(X)の加工性が悪化する問題がある。海成分の弾性率(G2)は、1000MPa以上4000MPa以下であることがより好ましく、1500MPa以上3000MPa以下であることがさらに好ましい。島成分の弾性率(G1)と海成分の弾性率(G2)の比(G1/G2)は、2.0以上3.5以下であることがより好ましく、2.5以上3.5以下であることがさらに好ましい。
本発明の積層ポリエステルフィルムでは、前記層(X)の島成分が金属酸化物粒子(A)を含むことが好ましい。なお、層(X)の島成分に金属酸化物粒子(A)を含むとは、層(X)の島成分の表面に金属酸化物(A)が存在することを表し、層(X)の島成分の表面に金属酸化物(A)が存在するかは後述する測定方法によって確認する。層(X)の島成分中に金属酸化物粒子(A)を含むことで層(X)表面に高硬度かつ緻密なナノメートルサイズの凹凸構造が形成され、摩擦力が分散された結果、耐スクラッチ性を良好にすることができる。また、島成分中に金属酸化物粒子(A)を含み、海成分にウレタン樹脂やアクリル樹脂などバインダー樹脂を含む構成とすると、後述の製造方法などによって島成分の形状を非円形の形状とすることが容易になる。
本発明の積層ポリエステルフィルムは、前記層(X)表面における島成分の形状が最短軸長と最長軸長の比率が1.5以上であることが好ましい。本発明において、最長軸長とは島成分の端部と端部をつなぐ線分のうち最も長い線分の長さを表す。また、本発明において、最短軸長とは前記の最長軸長を求めた線分の中点を通り、かつ、最長軸長と直交する直線における島成分の端部と端部をつなぐ線分の長さを表す。前記層(X)表面における島成分の形状を最短軸長と最長軸長の比率が1.5以上である非円形の形状とすると、打抜き時の応力を海成分だけでなく島成分の中でも分散させることができ、加工性をさらに優れたものにすることができる。島成分の最短軸長と最長軸長の比率は、1.5以上10以下であることがより好ましく、2.0以上8.0以下であることがさらに好ましい。島成分の形状を最短軸長と最長軸長の比率が小さすぎる場合には、前述の打抜き時の応力を海成分だけでなく島成分の中でも分散させる効果が得にくくなり、加工性が低減する可能性があるばかりでなく、耐スクラッチ性が劣る場合がある。島成分の最短軸長と最長軸長の比率を前述の範囲とする方法は特に限られるものではないが、例えば、層(X)に板状や針状の粒子を含有させる方法や、層(X)を後述する特定の金属酸化物粒子(A)を含む塗剤組成物(x)を塗布した後、少なくとも一方向に延伸処理及び熱処理を施す工程を用いて形成することで、異方性を持った凝集体(粒子)を層(X)表面に形成させる方法が挙げられる。
本発明の積層ポリエステルフィルムでは、前記層(X)表面における島成分が占める面積比率が10~60%であることが好ましい。上記範囲とすることで、耐スクラッチ性と加工性を両立することができる。15%以上50%以下であることがより好ましい。島成分が占める面積比率が低すぎる場合には、摩擦力を分散する効果が十分に得られずに耐スクラッチ性が不足する場合がある。一方、面積比率が高すぎる場合には、打抜きや折り曲げなど応力が発生した際に、応力を緩和する効果が不足するため、クラック発生など加工性が不足する場合や、金属接着性が低下する場合がある。前記層(X)表面における島成分が占める面積比率を制御する方法は特に限られるものでは無い。例えば、層(X)に海島構造を形成せしめる方法として、層(X)の構成成分として後述する金属酸化物粒子(A)と金属酸化物粒子(A)との相溶性を制御したバインダー成分を混合して用いる方法を採っている場合は、金属酸化物粒子(A)と金属酸化物粒子(A)との相溶性を制御したバインダー成分の混合比率によって制御することができ、金属酸化物粒子(A)の混合比率を高くすると島成分が占める面積比率は高くなる傾向にある。一方、層(X)に海島構造を形成せしめる方法として、高弾性率成分と低弾性率成分を層(X)の面方向に交互にパターン配列する方法を採っている場合は、高弾性率成分と低弾性率成分のパターン配列比率を制御することで層(X)表面における島成分が占める面積比率を制御することができる。
[金属酸化物粒子(A)]
本発明の積層ポリエステルフィルムは、層(X)がSi、Al、Ti、Zr、Se、Feからなる群から選ばれる、少なくとも1種の金属元素を含む金属酸化物粒子(A)を含有することが好ましい。金属酸化物粒子(A)を含有することで、層(X)表層へのナノメートルサイズの凹凸構造の形成が容易となり、滑り性が良化し、耐スクラッチ性に優れることができる。本発明の積層ポリエステルフィルムに用いられる金属酸化物粒子(A)としては、具体的には、二酸化珪素(シリカ)(SiO)、酸化アルミニウム(Al)、二酸化チタン(TiO)、二酸化ジルコニウム(ZrO)、二酸化セレン(SeO)、酸化鉄(Fe)粒子などが挙げられる。これらは1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を併用しても良い。
特に、金属酸化物粒子(A)として、酸化チタン(TiO)粒子、酸化アルミニウム(Al)粒子、酸化ジルコニウム(ZrO)粒子を用いると、樹脂層(X)の干渉ムラを抑制しつつ、耐スクラッチ性を付与することができるため好ましい。
本発明の積層ポリエステルフィルムに用いられる金属酸化物粒子(A)は、粒子径10~100nmであると、層(X)の表面により緻密なナノメートルサイズの凹凸構造が形成され、摩擦力が分散された結果、耐スクラッチ性に優れるため好ましい。粒子径が小さすぎる場合には、摩擦力を分散する効果が十分に得られずに耐スクラッチ性が不足する場合があり、粒子径が大きすぎる場合には透明性などフィルムの外観を損なう場合がある。なお、本発明における金属酸化物粒子(A)の粒子径とは、以下の方法によって透過型電子顕微鏡(TEM)により求められる粒子径をいう。
(金属酸化物粒子(A)の粒子径の求め方)
ミクロトームを用いて、積層ポリエステルフィルムの表面に対して垂直方向に切削した小片を作成し、その断面を、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて100000倍に拡大観察して撮影した。その断面写真よりフィルム中に存在する粒子の粒度分布を画像解析ソフトImage-Pro Plus(日本ローパー(株))を用いて求めた。断面写真は異なる任意の測定視野から選び出し、断面写真中から任意に選び出した200個以上の粒子の直径(円相当径)を測定し、横軸を粒子径、縦軸を粒子の存在比率としてプロットした断面積基準粒度分布を得た。前記、断面積基準粒度分布において、横軸を担う粒子径は、0nmを初点とした5nm間隔毎の階級(粒子径が0nm以上5nm未満は「0nm」の階級に、粒子径が5nm以上10nm未満は「5nm」の階級に、以降5nm毎の階級)により、縦軸を担う粒子の存在比率は、計算式「存在比率=該当する粒子径を持つ検出粒子の合計断面積/全検出粒子の合計断面積」により表す。上記により得られた粒子の存在比率のチャートから、極大を示すピークトップの粒子径を読み取る。
本発明の積層ポリエステルフィルムに用いられる金属酸化物粒子(A)は、更には、金属酸化物粒子(A)の表面の一部または全部に、樹脂成分を有することが好ましい。樹脂成分としてはアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂などの材料を使用することが出来る。特に層(X)表面における島成分の形状を非円形の形状とすることが容易にできるという観点からは、金属酸化物粒子(A)は、金属酸化物粒子(A)の表面の一部または全部にアクリル樹脂(D)を有する組成物(AD)であることが好ましい。アクリル樹脂(D)を有する組成物(AD)とすることで、層(X)中の金属酸化物粒子(A)をナノ分散させることができ、層(X)に力が加わった際に該力を粒子へ分散させることができる。その結果、積層ポリエステルフィルムの耐スクラッチ性を向上させることが可能となる。また、樹脂層の透明性も維持できるため好ましい。
金属酸化物粒子(A)の表面の一部または全部に、アクリル樹脂(D)を有する組成物(AD)を得る方法としては、後述する金属酸化物粒子(A)をアクリル樹脂(D)で表面処理する方法などを挙げることができる。具体的には、以下の(i)~(iv)の方法が例示される。なお、本発明において、表面処理とは、特定の元素を有する金属酸化物(A)の表面の全部または一部にアクリル樹脂(D)を吸着・付着させる処理をいう。
(i)金属酸化物粒子(A)とアクリル樹脂(D)をあらかじめ混合した混合物を溶媒中に添加した後、分散する方法。
(ii)溶媒中に、金属酸化物粒子(A)とアクリル樹脂(D)を順に添加して分散する方法。
(iii)溶媒中に、金属酸化物粒子(A)とアクリル樹脂(D)をあらかじめ分散し、得られた分散体を混合する方法。
(iv)溶媒中に、金属酸化物粒子(A)を分散した後、得られた分散体に、アクリル樹脂(D)を添加する方法。
これらのいずれの方法によっても目的とする効果を得ることができる。
また、分散を行う装置としては、ディゾルバー、ハイスピードミキサー、ホモミキサー、ミーダー、ボールミル、ロールミル、サンドミル、ペイントシェーカー、SCミル、アニュラー型ミル、ピン型ミル等が使用できる。
また、分散方法としては、上記装置を用いて、回転軸を周速5~15m/sで回転させる。回転時間は5~10時間である。
また、分散時に、ガラスビーズ等の分散ビーズを用いることが分散性を高める点でより好ましい。ビーズ径は、好ましくは0.05~0.5mm、より好ましくは0.08~0.5mm、特に好ましくは0.08~0.2mmである。
混合、攪拌する方法は、容器を手で振って行ったり、マグネチックスターラーや攪拌羽根を用いたり、超音波照射、振動分散などを行うことができる。
なお、金属酸化物粒子(A)の表面の全部または一部に、アクリル樹脂(D)を有しているかは、次の分析方法により確認可能である。測定対象物を、日立卓上超遠心機(日立工機株式会社製:CS150NX)により遠心分離を行い(回転数3000rpm、分離時間30分)、金属酸化物粒子(A)(及び金属酸化物粒子(A)の表面に吸着したアクリル樹脂(D))を沈降させた後、上澄み液を除去し、沈降物を濃縮乾固する。濃縮乾固した沈降物をX線光電子分光法(XPS)により分析し、金属酸化物粒子(A)の表面におけるアクリル樹脂(D)の有無を確認する。金属酸化物粒子(A)の表面に、金属酸化物粒子(A)の合計100重量%に対して、アクリル樹脂(D)が1重量%以上存在することが確認された場合、金属酸化物粒子(A)の表面に、アクリル樹脂(D)を有しており、金属酸化物粒子(A)の表面の一部または全部に、アクリル樹脂(D)を有する組成物(AD)となっているものとする。
[アクリル樹脂(D)]
前述したとおり、本発明の積層ポリエステルフィルムにおいて、層(X)に含有する金属酸化物粒子(A)が、その表面の一部または全部に、アクリル樹脂(D)を有する組成物(AD)であることが好ましい。アクリル樹脂(D)を有する組成物(AD)を用いることで、層(X)中の金属酸化物粒子(A)をナノ分散させることができ、樹脂層の透明性を維持すると共に、樹脂層に力が加わった際に該力を粒子へ分散させることができる。その結果、積層ポリエステルフィルムの耐スクラッチ性を向上させることが可能となる。
本発明におけるアクリル樹脂(D)とは、式(1)で表されるモノマー単位(d)と、式(2)で表されるモノマー単位(d)と、式(3)で表されるモノマー単位(d)を有する樹脂であることが好ましい。
Figure 0007226308000001
(式(1)において、R基は、水素元素またはメチル基を表す。またnは、9以上34以下の整数を表す。)。
Figure 0007226308000002
(式(2)において、R基は、水素元素またはメチル基を表す。また、R基は、飽和の炭素環を2つ以上含む基を表す。)。
Figure 0007226308000003
(式(3)において、R基は、水素元素またはメチル基を表す。また、R基は、水酸基、カルボキシル基、3級アミノ基、4級アンモニウム塩基、スルホン酸基、または、リン酸基を表す。)
ここで、本発明におけるアクリル樹脂(D)は、式(1)で表されるモノマー単位(d)を有する樹脂であることが好ましい。
式(1)において、nが9未満のモノマー単位を有するアクリル樹脂を用いると、水系溶媒(水系溶媒の詳細については、後述する。)中における金属酸化物粒子(A)の分散性が不安定となる。式(1)におけるnが9未満のモノマー単位を有するアクリル樹脂を用いると、塗剤組成物中において金属酸化物粒子(A)が激しく凝集し、場合によっては水系溶媒中で金属酸化物粒子(A)が沈降することがある。その結果、積層ポリエステルフィルムの透明性が損なわれる場合や、突起物となり欠点に繋がる場合がある。一方、式(1)におけるnが34を越えるモノマー単位を有するアクリル樹脂は、水系溶媒への溶解性が著しく低いので、水系溶媒中においてアクリル樹脂の凝集が起こりやすくなる。かかる凝集体は、可視光の波長より大きいため、透明性の良好な積層ポリエステルフィルムを得ることができなくなる場合や、塗膜積層後の干渉斑が不良となる場合がある。上記のような式(1)で表されるモノマー単位(d)を有する樹脂を用いることで、金属酸化物(A)が適度な相互作用で水系溶媒中では分散する一方で、乾燥後は複数の金属酸化物(A)が異方性を持って、層(X)でナノオーダーレベルに微細に凝集し、層(X)の表面に非円形状の高弾性率領域(島成分)を形成するため、打抜き時の応力を分散させることができ、加工性をさらに優れたものにすることができる。
本発明におけるアクリル樹脂(D)が、式(1)で表されるモノマー単位(d)を有するためには、次の式(4)で表される(メタ)アクリレートモノマー(d’)を原料として用い、重合することが必要である。
該(メタ)アクリレートモノマー(d’)としては、式(4)におけるnが9以上34以下の整数で表される(メタ)アクリレートモノマーが好ましく、より好ましくは11以上32以下の(メタ)アクリレートモノマー、更に好ましくは13以上30以下の(メタ)アクリレートモノマーである。
Figure 0007226308000004
(メタ)アクリレートモノマー(d’)は、式(4)におけるnが9以上34以下である(メタ)アクリレートモノマーであれば特に制限されないが、具体的にはデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、テトラデシル(メタ)アクリレート、1-メチルトリデシル(メタ)アクリレート、ヘキサデシル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート、エイコシル(メタ)アクリレート、ドコシル(メタ)アクリレート、テトラコシル(メタ)アクリレート、トリアコンチル(メタ)アクリレート等が挙げられ、特にドデシル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレートが好ましい。これらは1種で使用してもよく、2種以上の混合物を使用してもよい。
また、本発明におけるアクリル樹脂(D)は、前記式(2)で表されるモノマー単位(d)を有する樹脂であることが好ましい。
式(2)において、飽和の炭素環を1つのみ含むモノマー単位を有するアクリル樹脂を用いると、立体障害としての機能が不十分となり、塗剤組成物中において金属酸化物粒子(A)が凝集または沈降したり、場合によっては水系溶媒中で金属酸化物粒子(A)が沈降することがある。その結果、積層ポリエステルフィルムの透明性が損なわれる場合や、突起物となり欠点に繋がる場合ある。
かかる凝集体は、可視光の波長より大きいため、透明性の良好な積層ポリエステルフィルムを得ることができなくなる場合ある。本発明におけるアクリル樹脂(D)が、式(2)で表されるモノマー単位(d)を有するためには、次の式(5)で表される(メタ)アクリレートモノマー(d’)を原料として用い、重合することが必要である。
式(5)で表される(メタ)アクリレートモノマー(d’)としては、架橋縮合環式(2つまたはそれ以上の環がそれぞれ2個の元素を共有して、結合した構造を有する)、スピロ環式(1個の炭素元素を共有して、2つの環状構造が結合した構造を有する)などの各種環状構造、具体的には、ビシクロ、トリシクロ、テトラシクロ基などを有する化合物が例示でき、その中でも特にバインダーとの相溶性の観点から、ビシクロ基を含有する(メタ)アクリレートが好ましい。
Figure 0007226308000005
上記ビシクロ基を含有する(メタ)アクリレートとしては、イソボニル(メタ)アクリレート、ボルニル(メタ)アクリレート、ジシロクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、ジメチルアダマンチル(メタ)アクリレートなどが挙げられ、特にイソボニル(メタ)アクリレートが好ましい。
さらに、本発明におけるアクリル樹脂(D)は、前記式(3)で表されるモノマー単位(d)を有する樹脂であることが好ましい。
式(3)におけるR基が、水酸基、カルボキシル基、3級アミノ基、4級アンモニウム基、スルホン酸基、リン酸基、のいずれも有しないモノマー単位を有するアクリル樹脂を用いると、アクリル樹脂の水系溶媒中への相溶性が不十分となり、塗剤組成物中において、アクリル樹脂が析出したり、それに伴い金属酸化物粒子(A)が凝集または沈降したり、乾燥工程において金属酸化物粒子(A)が凝集したりすることがある。
かかる凝集体は、可視光の波長より大きいため、透明性の良好な積層ポリエステルフィルムを得ることができなくなる場合がある。本発明におけるアクリル樹脂(D)が、式(3)で表されるモノマー単位(d)を有するためには、式(6)で表される(メタ)アクリレートモノマ(d’)を原料として用い、重合することが必要である。
式(6)で表される(メタ)アクリレートモノマー(d’)として次の化合物が例示される。
Figure 0007226308000006
水酸基を有する(メタ)アクリレートモノマーとしては、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2、3-ジヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレートなどの多価アルコールと(メタ)アクリル酸とのモノエステル化物、あるいは、該モノエステル化物にε-カプロラプトンを開環重合した化合物などが挙げられ、特に2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートが好ましい。
カルボキシル基を有する(メタ)アクリレートモノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマール酸、マレイン酸などのα、β-不飽和カルボン酸、あるいは、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートと酸無水物とのハーフエステル化物などが挙げられ、特にアクリル酸、メタクリル酸が好ましい。
3級アミノ基含有モノマーとしては、N、N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N、N-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N、N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、などのN、N-ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート、N、N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N、N-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N、N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドなどのN、N-ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミドなどが挙げられ、特にN、N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートが好ましい。
4級アンモニウム塩基含有モノマーとしては、上記3級アミノ基含有モノマーにエピハロヒドリン、ハロゲン化ベンジル、ハロゲン化アルキルなどの4級化剤を作用させたものが好ましく、具体的には、2-(メタクリロイルオキシ)エチルトリメチルアンモニウムクロライド、2-(メタクリロイルオキシ)エチルトリメチルアンモニウムブロマイド、2-(メタクリロイオキシ)エチルトリメチルアンモニウムジメチルホスフェートなどの(メタ)アクリロイルオキシアルキルトリアルキルアンモニウム塩、メタクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウムクロライド、メタクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウムブロマイドなどの(メタ)アクリロイルアミノアルキルトリアルキルアンモニウム塩、テトラブチルアンモニウム(メタ)アクリレートなどのテトラアルキル(メタ)アクリレート、トリメチルベンジルアンモニウム(メタ)アクリレートなどのトリアルキルベンジルアンモニウム(メタ)アクリレートなどが挙げられ、特に2-(メタクリロイルオキシ)エチルトリメチルアンモニウムクロライドが好ましい。
スルホン酸基含有モノマーとしては、ブチルアクリルアミドスルホン酸、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸などの(メタ)アクリルアミド-アルカンスルホン酸、あるいは、2-スルホエチル(メタ)アクリレートなどのスルホアルキル(メタ)アクリレートなどが挙げられ、特に2-スルホエチル(メタ)アクリレートが好ましい。
リン酸基含有アクリルモノマーとしては、アシッドホスホオキシエチル(メタ)アクリレートなどが挙げられ、特にアシッドホスホオキシエチル(メタ)アクリレートが好ましい。
この中でも、特にアクリル樹脂(D)が、前記式(3)で表されるモノマー単位(d)を有する樹脂であり、式(3)におけるR基が、水酸基、カルボキシル基であることが、後述する金属酸化物粒子(A)と吸着力が高く、より強固な膜を形成できる点で好ましい。
本発明では、樹脂層中のアクリル樹脂(D)の含有量は5~30重量%であることが好ましく、この範囲とすることで、金属酸化物粒子(A)とアクリル樹脂(D)の吸着が強固になり、樹脂層の耐スクラッチ性を向上させることができる。特に、アクリル樹脂(D)の含有量は、層(X)全体に対して5重量%以上30重量%以下であることがより、好ましく、樹脂層中のアクリル樹脂(A)の含有量は、10重量%以上30量%以下がより好ましい。なお、本発明において、層(X)中の含有量とは、樹脂層を形成する塗剤組成物の固形分([(塗剤組成物の重量)-(溶媒の重量)])中の含有量を表す。アクリル樹脂(A)の含有量が少なすぎる場合には、金属酸化物粒子(A)とアクリル樹脂(D)の吸着の効果が不十分となり、耐スクラッチ性が低下するばかりでなく、打抜き時の応力を海成分だけでなく島成分の中でも分散させる効果が得にくく、加工性が低下する場合がある。一方、アクリル樹脂(A)の含有量が多すぎる場合には打抜きや折り曲げなど応力が発生した際に、応力を緩和する効果が不足しやすくなり、クラック発生など加工性が得にくくなる場合がある。
本発明の積層ポリエステルフィルムは、層(X)の金属酸化物粒子(A)含有量が、樹脂層(X)全体に対して、15~50重量%であると、樹脂層中に金属酸化物粒子(A)が充填されることで、海島構造の形成が容易となり、また島成分の面積が増加することで、層(X)全体の硬度が向上し、耐スクラッチ性に優れるため好ましい。金属酸化物粒子(A)の含有率は、好ましくは20~50重量%、より好ましくは25~35重量%である。金属酸化物粒子(A)含有量が15~50質量%の範囲を外れると、前述の島成分が占める面積比率が好ましい範囲から外れやすくなる。そのため、金属酸化物粒子(A)含有量が15質量%に満たない場合には耐スクラッチ性が不足する場合があり、50%質量を超える場合にはクラック発生など加工性が不足する場合や、金属接着性が低下する場合がある。
また、本発明の積層ポリエステルフィルムでは、層(X)の厚みが0.1~5μm未満であると、層(X)を短時間で形成させることが容易となり、また層(X)表層の硬化阻害の影響を抑えることができ、耐スクラッチ性に優れるため好ましい。層(X)の厚みの上限は限定されないが、透明性および生産性の点で3μm以下が好ましい。また、より好ましくは0.3μm以上2μm未満、さらに好ましくは0.5μm以上1.5μm未満である。層(X)の厚みが薄すぎる場合には、層(X)による耐スクラッチ性が不十分となる場合がある。
[バインダー樹脂]
本発明の積層ポリエステルフィルムでは、層(X)の成分として、バインダー樹脂を含有することが好ましい。バインダー樹脂とは、公知のアクリル樹脂やポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、およびそれらの共重合体が含まれ、特に本発明では、バインダー樹脂としてウレタン樹脂を含有することが好ましい。ウレタン樹脂を含有することで、層(X)の極性力が向上し、スパッタ層や蒸着層など金属層との接着性が向上させることができる。層(X)にウレタン成分を含有させる方法として、層(X)にポリウレタン樹脂を含有させる方法が挙げられる。
ポリウレタン樹脂としては、例えば、ポリイソシアネート化合物(I)由来の構成単位とポリオール(II)単位を有する樹脂を使用することができる。尚、ポリウレタン樹脂は、ポリイソシアネート化合物(I)単位及びポリオール(II)単位以外の他の単位(例えば、カルボン酸単位、アミン単位など)を有していてもよい。
ポリウレタン樹脂としては、例えば、ポリアクリル系ポリウレタン樹脂、ポリエーテル系ポリウレタン樹脂、ポリエステル系ポリウレタン樹脂などである。ポリウレタン樹脂は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。
ポリイソシアネート化合物(I)としては、イソシアネート基を2個以上有するものであれば、特に限定されない。
ポリイソシアネート化合物(I)としては、例えば、ポリイソシアネート(例えば、脂肪族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネート、芳香族ポリイソシアネートなど)、ポリイソシアネートの変性体[又は誘導体、例えば、多量体(二量体、三量体など)、カルボジイミド体、ビウレット体、アロファネート体、ウレットジオン体、ポリアミン変性体など]などが挙げられる。ポリイソシアネート化合物(I)は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。脂肪族ポリイソシアネートとしては、特に限定されないが、例えば、脂肪族ジイソシアネート[例えば、アルカンジイソシアネート(例えば、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、2-メチルペンタン-1,5-ジイソシアネート、3-メチルペンタン-1,5-ジイソシアネートなどのC2-20アルカンジイソシアネート、好ましくはC4-12アルカンジイソシアネートなど)]、3以上のイソシアネート基を有する脂肪族ポリイソシアネート(例えば、1,4,8-トリイソシアナトオクタンなどの官能基を3以上6以下有する脂肪族イソシアネート)などが挙げられる。
脂環族ポリイソシアネートとしては、特に限定されないが、例えば、脂環族ジイソシアネート{例えば、シクロアルカンジイソシアネート(例えば、メチル-2,4-又は2,6-シクロヘキサンジイソシアネートなどのC5-8シクロアルカンジイソシアネートなど)、イソシアナトアルキルシクロアルカンイソシアネート[例えば、3-イソシアナトメチル-3,5,5-トリメチルシクロヘキシルイソシアネート(イソホロンジイソシアネート、IPDI)などのイソシアナトC1-6アルキルC5-10シクロアルカンイソシアネートなど]、ジ(イソシアナトアルキル)シクロアルカン[例えば、水添キシリレンジイソシアネートなどのジ(イソシアナトC1-6アルキル)C5-10シクロアルカン]、ジ(イソシアナトシクロアルキル)アルカン[例えば、水添ジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート(4,4’-メチレンビスシクロヘキシルイソシアネート)などのビス(イソシアナトC5-10シクロアルキル)C1-10アルカンなど]、ポリシクロアルカンジイソシアネート(ノルボルナンジイソシアネートなど)など}、3以上のイソシアネート基を有する脂環族ポリイソシアネート(例えば、1,3,5-トリイソシアナトシクロヘキサンなどの官能基を3以上6以下有する脂環族イソシアネート)などが挙げられる。
芳香脂肪族ポリイソシアネートとしては、特に限定されないが、例えば、芳香脂肪族ジイソシアネート{例えば、ジ(イソシアナトアルキル)アレーン[例えば、キシリレンジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)(1,3-又は1,4-ビス(1-イソシアナト-1-メチルエチル)ベンゼン)などのビス(イソシアナトC1-6アルキル)C6-12アレーンなど]}、3以上のイソシアネート基を有する芳香脂肪族ポリイソシアネート(例えば、官能基を3以上6以下有する芳香脂肪族イソシアネート)などが挙げられる。
芳香族ポリイソシアネートとしては、特に限定されないが、例えば、芳香族ジイソシアネート{例えば、アレーンジイソシアネート[例えば、o-,m-又はp-フェニレンジイソシアネート、クロロフェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート(NDI)などのC6-12アレーンジイソシアネートなど]、ジ(イソシアナトアリール)アルカン[例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)(2,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートなど)、トリジンジイソシアネートなどのビス(イソシアナトC6-10アリール)C1-10アルカンなど]、3以上のイソシアネート基を有する芳香族ポリイソシアネート(例えば、4,4’-ジフェニルメタン-2,2’,5,5’-テトライソシアネートなどの官能基を3以上6以下有する芳香族イソシアネート)などが挙げられる。
本発明ではポリイソシアネート化合物(I)として、脂環族ポリイソシアネートを用いることが、耐クラック性の点で好ましい。
ポリオール(II)としては、ヒドロキシル基を2個以上有するものであれば、特に限定されない。
ポリオール(II)としては、例えば、ポリアクリルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリウレタンポリオールなどが挙げられる。ポリオール(II)は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。
ポリアクリルポリオールとしては、例えば、(メタ)アクリル酸エステル単位とヒドロキシル基を有する成分由来の単位(ヒドロキシル基を有する成分単位)を有する共重合体などである。ポリアクリルポリオールは、(メタ)アクリル酸エステル単位とヒドロキシル基を有する成分単位以外の単位を有していてもよい。
ポリエステルポリオールとしては、例えば、多価カルボン酸成分単位とポリオール成分単位を有する共重合体などである。ポリエステルポリオールは、多価カルボン酸成分単位とポリオール成分単位以外の単位を有していてもよい。ポリエーテルポリオールとしては、例えば、多価アルコールにアルキレンオキシドを付加させた共重合体などである。多価アルコールとしては、特に限定されず、例えば、上記した二価アルコールなどを使用することができる。多価アルコールは、単独で用いても2種以上を併用してもよい。また、アルキレンオキシドとしては、特に限定されず、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシドなどのC2-12アルキレンオキシドなどが挙げられる。アルキレンオキシドは、単独で用いても2種以上を併用してもよい。ポリウレタン樹脂は、構成成分として、鎖延長剤を含んでいてもよい(又は、鎖延長剤由来の構成単位を有していてもよい)。鎖延長剤としては、特に限定されず、例えば、グリコール類(例えば、エチレングリコール、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6-ヘキサンジオールなどのC2-6アルカンジオール)、多価アルコール類(例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどのヒドロキシ基を3以上6以下有し、炭素数が2以上6以下のアルカン鎖を有する多価アルコール)、ジアミン類(例えば、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど)などの一般的な鎖延長剤を使用してよい。
本発明の積層ポリエステルフィルムは、層(X)にエーテル成分を含有することが好ましい。層(X)にエーテル成分を含有することで、ポリエーテル構造の高柔軟性ゆえ、加工時に発生する応力を緩和することができ、加工性を向上させることができる。
さらに、本発明の積層ポリエステルフィルムは、層(X)にエーテル成分とともにウレタン成分を含有することが好ましい。層(X)にウレタン成分とエーテル成分を含有させると、相溶性が制御され、層(X)に金属酸化物粒子(A)を含有せしめた際に、層(X)表面に海島構造を形成せしめるのが容易となる。層(X)にウレタン成分とエーテル成分を含有させる方法としては特に限られるものでは無いが、エーテル結合を有するウレタン樹脂成分(B)を用いる方法が挙げられる。具体的には、ポリエーテルポリオール化合物とイソシアネート化合物を反応させて得られるウレタン樹脂であることが好ましい。なお、本発明において、エーテル成分を有するとはエーテル結合を有していることを表し、ウレタン成分を有するとはウレタン結合を有していることを表す。
上記のようなエーテル結合を有するウレタン樹脂成分(B)を用いると、ウレタン樹脂成分の親水性が高くなる。そのため、金属酸化物粒子(A)や金属酸化物粒子(A)の表面の一部または全部にアクリル樹脂(D)を有する組成物(AD)と、ウレタン樹脂成分(B)を含む塗剤組成物(x)を基材層となるポリエステルフィルムの少なくとも片面に塗布した後に加熱して層(X)を形成せしめる際に、親水性の高いウレタン樹脂成分(B)は層(X)内において基材層であるポリエステルフィルム側に偏在し、比較的親水性の低い金属酸化物粒子(A)や金属酸化物粒子(A)の表面の一部または全部にアクリル樹脂(D)を有する組成物(AD)は層(X)の表面近傍に偏在するという相分離構造を形成することができる。具体的には層(X)が、ウレタン成分とエーテル成分を20重量%以上含有することが好ましい。このような範囲を満たすことで、層(X)の表面近傍に金属酸化物粒子(A)、層(X)の基材層との界面近傍にウレタン樹脂成分(B)を偏在化させる相分離構造を有することで、層(X)の表面近傍に高い弾性率を有する領域(島成分)を形成させることができるために耐スクラッチ性を発現しつつ、層(X)の内層では柔軟なウレタン樹脂成分(B)による応力緩和によって加工性を発現するため、耐スクラッチ性、加工性を高いレベルで両立することができるため好ましい。層(X)中のウレタン成分とエーテル成分が少なすぎると、耐スクラッチ性と加工性の両立が困難となる場合がある。
本発明の積層ポリエステルフィルムでは、前記層(X)が、金属酸化物粒子(A)とウレタン樹脂成分(B)を含む塗剤組成物(x)から形成されてなる層であり、前記塗剤組成物(x)における金属酸化物粒子(A)とウレタン樹脂成分(B)の重量比率((a)/(b))が30/70~70/30であることが好ましい。本範囲とすることで、層(X)の表面近傍に金属酸化物粒子(A)、層(X)の基材層との界面近傍にウレタン樹脂成分(B)を偏在化させる相分離構造を形成させることが容易となり、耐スクラッチ性と加工性を両立することができる。金属酸化物粒子(A)とウレタン樹脂成分(B)の重量比率((a)/(b))が30/70~70/30の範囲を外れると前述の島成分が占める面積比率が好ましい範囲から外れやすくなる。また、金属酸化物粒子(A)とウレタン樹脂成分(B)の重量比率が小さすぎる場合には耐スクラッチ性が不足する場合があり、金属酸化物粒子(A)とウレタン樹脂成分(B)の重量比率が高すぎる場合にはクラック発生など加工性が不足する場合がある。
[その他成分]
本発明の積層ポリエステルフィルムにおいては、層(X)が、メラミン化合物、オキサゾリン化合物、カルボジイミド化合物、イソシアネート化合物、エポキシ化合物から選ばれる少なくとも1種の化合物を含有する塗料組成物(x)により形成されると、層(X)が緻密架橋構造となるため、耐キズ性に優れ好ましい。そのため、本発明の積層ポリエステルフィルムの層(X)は、メラミン化合物、オキサゾリン化合物、カルボジイミド化合物、イソシアネート化合物、エポキシ化合物に由来する成分を含むことが好ましい。
特に、その中でもメラミン化合物、オキサゾリン化合物、カルボジイミド化合物を含む塗料組成物(x)を用いると、層(X)に窒素含有官能基が導入されるため、極性力が向上し、スパッタ層や蒸着層など金属層との接着性が向上し、好ましい。
メラミン化合物としては、例えば、メラミン、メラミンとホルムアルデヒドを縮合して得られるメチロール化メラミン誘導体、メチロール化メラミンに低級アルコールを反応させて部分的あるいは完全にエーテル化した化合物、及びこれらの混合物などを用いることができる。具体的には、トリアジンとメチロール基を有する化合物が特に好ましい。本発明におけるメラミン化合物とは、次に述べるメラミン化合物が、ウレタン樹脂(B)や、アクリル樹脂(D)、オキサゾリン化合物、またはカルボジイミド化合物、イソシアネート化合物、エポキシ化合物などと架橋構造を形成する場合は、メラミン化合物に由来する成分を意味する。またメラミン化合物としては単量体、2量体以上の多量体からなる縮合物にいずれでもよく、これらの混合物でもよい。エーテル化に用いられる低級アルコールとしては、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、n-ブタノール、イソブタノールなどを用いることができる。基としては、イミノ基、メチロール基、あるいはメトキシメチル基やブトキシメチル基等のアルコキシメチル基を1分子中に有するもので、イミノ基型メチル化メラミン樹脂、メチロール基型メラミン樹脂、メチロール基型メチル化メラミン樹脂、完全アルキル型メチル化メラミン樹脂などである。その中でもメチロール化メラミン樹脂が最も好ましい。更に、メラミン化合物の熱硬化を促進するため、例えばp-トルエンスルホン酸などの酸性触媒を用いてもよい。
このようなメラミン化合物用いると、メラミン化合物の自己縮合による塗膜硬度アップによる耐スクラッチ性向上が見られるだけでなく、アクリル樹脂に含まれる水酸基やカルボン基とメラミン化合物の反応が進行し、より強固な樹脂層を得ることができ、耐スクラッチ性に優れるフィルムを得ることができる。
オキサゾリン化合物とは、次に述べるオキサゾリン化合物、もしくはオキサゾリン化合物がウレタン樹脂(B)や、アクリル樹脂(D)、メラミン化合物、イソシアネート化合物、またはカルボジイミド化合物などと架橋構造を形成する場合は、オキサゾリン化合物に由来する成分を意味する。オキサゾリン化合物としては、該化合物中に官能基としてオキサゾリン基を有するものであれば特に限定されるものではないが、オキサゾリン基を含有するモノマーを少なくとも1種以上含み、かつ、少なくとも1種の他のモノマーを共重合させて得られるオキサゾリン基含有共重合体からなるものが好ましい。
オキサゾリン基を含有するモノマーとしては、2-ビニル-2-オキサゾリン、2-ビニル-4-メチル-2-オキサゾリン、2-ビニル-5-メチル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-4-メチル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-5-エチル-2-オキサゾリンなどを用いることができ、これらの1種または2種以上の混合物を使用することもできる。中でも、2-イソプロペニル-2-オキサゾリンが工業的にも入手しやすく好適である。
オキサゾリン化合物において、オキサゾリン基を含有するモノマーに対して用いられる少なくとも1種の他のモノマーとしては、該オキサゾリン基を含有するモノマーと共重合可能なモノマーであれば、特に限定されないが、例えば、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸-2-エチルヘキシル、メタクリル酸-2-エチルヘキシルなどのアクリル酸エステルあるいはメタクリル酸エステル類、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸などの不飽和カルボン酸類、アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどの不飽和ニトリル類、アクリルアミド、メタクリルアミド、N-メチロールアクリルアミド、N-メチロールメタクリルアミドなどの不飽和アミド類、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどのビニルエステル類、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテルなどのビニルエーテル類、エチレン、プロピレンなどのオレフィン類、塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニルなどの含ハロゲン-α,β-不飽和モノマー類、スチレン、α-メチルスチレンなどのα,β-不飽和芳香族モノマー類などを用いることができ、これらの1種または2種以上の混合物を使用することもできる。
本発明におけるカルボジイミド化合物とは、該化合物中に官能基としてカルボジイミド基、またはその互変異性の関係にあるシアナミド基を分子内に1個または2個以上有する化合物を表す。例えば、次に述べるカルボジイミド化合物、もしくは、次に述べるカルボジイミド化合物と、ウレタン樹脂(B)、アクリル樹脂(D)、メラミン化合物、イソシアネート化合物、またはオキサゾリン化合物などと架橋構造を形成した化合物が挙げられる。
カルボジイミド化合物の製造には公知の技術を適用することができ、一般的には、ジイソシアネート化合物を触媒存在下で重縮合することによりカルボジイミド化合物が得られる。該カルボジイミド化合物の出発原料であるジイソシアネート化合物としては、芳香族、脂肪族、脂環式ジイソシアネートなどを用いることができ、具体的にはトリレンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルジイソシアネートなどを用いることができる。
[基材層]
本発明の積層ポリエステルフィルムは、ポリエステルフィルムの少なくとも一方に層(X)を有する(以下ポリエステルフィルムを基材層と呼称する場合がある)。基材層として用いられるポリエステルフィルムは特に限られるものではないが、ポリエステルを主成分とする層であることが好ましい。なお、本発明において主成分とは、層を構成する樹脂全体に対して50重量%以上をしめる成分をあらわす。
本発明において、基材層は、粒子の含有量が、基材層全体に対して、0.1重量%以下であることが好ましい。粒子の含有量を上記の範囲とすることで、透明性に優れた積層ポリエステルフィルムとすることができる。
以下、本発明の積層ポリエステルフィルムの基材層に用いられるポリエステルについて述べる。まずポリエステルとは、エステル結合を主鎖に有する高分子の総称であって、エチレンテレフタレート、プロピレンテレフタレート、エチレン-2,6-ナフタレート、ブチレンテレフタレート、プロピレン-2,6-ナフタレート、エチレン-α,β-ビス(2-クロロフェノキシ)エタン-4,4’-ジカルボキシレートなどから選ばれた少なくとも1種の構成成分とするものを好ましく用いることができる。
上記ポリエステルを使用したポリエステルフィルムは、二軸配向されたものであるのが好ましい。二軸配向ポリエステルフィルムとは、一般に、未延伸状態のポリエステルシート又はフィルムを長手方向および長手方向に直行する幅方向に各々2.5~5倍程度延伸され、その後、熱処理を施されて、結晶配向が完了されたものであり、広角X線回折で二軸配向のパターンを示すものをいう。ポリエステルフィルムが二軸配向している場合には、熱安定性、特に寸法安定性や機械的強度が十分で、平面性も良好である。
また、ポリエステルフィルム中には、各種添加剤、例えば、酸化防止剤、耐熱安定剤、耐候安定剤、紫外線吸収剤、有機系易滑剤、顔料、染料、有機又は無機の微粒子、充填剤、帯電防止剤、核剤などがその特性を悪化させない程度に添加されていてもよい。
ポリエステルフィルムの厚みは特に限定されるものではなく、用途や種類に応じて適宜選択されるが、機械的強度、ハンドリング性などの点から、通常は好ましくは10~500μm、より好ましくは15~250μm、最も好ましくは20~200μmである。また、ポリエステルフィルムは、共押出しによる複合フィルムであってもよいし、得られたフィルムを各種の方法で貼り合わせたフィルムであっても良い。
[積層ポリエステルフィルムの製造方法]
本発明の積層ポリエステルフィルムの製造方法について以下に例を示して説明するが、以下に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す例により限定的に解釈されるべきものではない。
本発明の積層ポリエステルフィルムは、金属酸化物粒子(A)とバインダー成分を含む塗剤組成物(x)をポリエステルフィルム上へ塗布し、塗剤組成物が溶媒を含む場合には、溶媒を乾燥させることによって、ポリエステルフィルム上に層(X)を形成することによって得ることができる。
また本発明において、塗剤組成物(x)に溶媒を含有する場合は、溶媒として水系溶媒を用いること(水系塗剤とすること)が好ましい。水系溶媒を用いることで、乾燥工程での溶媒の急激な蒸発を抑制でき、均一な組成物層を形成できるだけでなく、環境負荷を低くできる点で優れているためである。
ここで、水系溶媒とは、水、または水とメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール類など水に可溶である有機溶媒が任意の比率で混合させているものを指す。
また、本発明において、塗剤組成物(x)に水系溶媒を用いる場合には、金属酸化物粒子(A)とウレタン樹脂成分(B)を含有した水系塗剤を塗布することが好ましい。これは水系塗剤として塗布することで、有機溶媒系塗剤と比べ、溶媒が乾燥した状態において、水分散化剤もしくは乳化剤が塗膜表層に配列するため、上述したアクリロイル基のラジカル重合反応の硬化阻害が抑制され、樹脂層の厚みが薄膜でも耐スクラッチ性に優れるためである。
なお、金属酸化物粒子(A)や、バインダー成分を水系溶媒に均一に分散させる方法としては、金属酸化物粒子(A)やバインダー成分にカルボン酸やスルホン酸といった親水基を含有せしめる方法や、乳化剤を用いてエマルジョン化する方法があげられる。
塗剤組成物(x)をポリエステルフィルム上へ塗布する方法はインラインコート法であることが好ましい。インラインコート法とは、ポリエステルフィルムの製造の工程内で塗布を行う方法である。具体的には、ポリエステル樹脂を溶融押し出ししてから二軸延伸後熱処理して巻き上げるまでの任意の段階で塗布を行う方法を指す。通常は、溶融押出し後・急冷して得られる実質的に非晶状態の未延伸(未配向)ポリエステルフィルム(Aフィルム)、その後に長手方向に延伸された一軸延伸(一軸配向)ポリエステルフィルム(Bフィルム)、またはさらに幅方向に延伸された熱処理前の二軸延伸(二軸配向)ポリエステルフィルム(Cフィルム)の何れかのフィルムに塗布する。
本発明では、結晶配向が完了する前の上記Aフィルム、Bフィルム、の何れかのポリエステルフィルムに、塗剤組成物を塗布し、その後、ポリエステルフィルムを一軸方向又は二軸方向に延伸し、溶媒の沸点より高い温度で熱処理を施しポリエステルフィルムの結晶配向を完了させるとともに層(X)を設ける方法を採用することが好ましい。この方法によれば、ポリエステルフィルムの製膜と、塗剤組成物の塗布乾燥(すなわち、層(X)の形成)を同時に行うことができるために製造コスト上のメリットがある。また、塗布後に延伸を行うために層(X)の厚みをより薄くすることが容易である。
中でも、長手方向に一軸延伸されたフィルム(Bフィルム)に、塗剤組成物を塗布し、その後、幅方向に延伸し、熱処理する方法が優れている。未延伸フィルムに塗布した後、二軸延伸する方法に比べ、延伸工程が1回少ないため、延伸による組成物層の欠陥や亀裂が発生しづらく、透明性や平滑性に優れた組成物層を形成できるためである。
更に、インラインコート法で層(X)を設けることにより、塗料組成物(x)を塗布した後に延伸処理が施されることによって、金属酸化物粒子(A)の表面配列が促進され、また、金属酸化物粒子(A)が異方性を持った凝集体とすることが促進され、その結果、層(X)の島成分の形状を非円形化させ、好ましい最短軸長と最長軸長の比率に調整することで、耐スクラッチ性、加工性を良好にすることができる。
本発明において層(X)は、上述した種々の利点から、インラインコート法により設けられることが好ましい。ここで、ポリエステルフィルムへの塗剤組成物の塗布方式は、公知の塗布方式、例えばバーコート法、リバースコート法、グラビアコート法、ダイコート法、ブレードコート法等の任意の方式を用いることができる。
したがって、本発明において最良の層(X)の形成方法は、水系溶媒を用いた塗剤組成物を、ポリエステルフィルム上にインラインコート法を用いて塗布し、乾燥、熱処理することによって形成する方法である。またより好ましくは、一軸延伸後のBフィルムに塗剤組成物をインラインコートする方法である。本発明の積層ポリエステルフィルムの製造方法において、乾燥は塗剤組成物の溶媒の除去を完了させるために、80~130℃の温度範囲で実施することができる。また、熱処理はポリエステルフィルムの結晶配向を完了させるとともに塗剤組成物の熱硬化を完了させ樹脂層の形成を完了させるために、160~240℃の温度範囲で実施することができる。
次に、本発明の積層ポリエステルフィルムの製造方法について、ポリエステルフィルムとしてポリエチレンテレフタレート(以下、PET)フィルムを用いた場合を例にして説明するが、本発明はかかる例に限定されるものではない。まず、PETのペレットを十分に真空乾燥した後、押出機に供給し、約280℃でシート状に溶融押し出し、冷却固化せしめて未延伸(未配向)PETフィルム(Aフィルム)を作製する。このフィルムを80~120℃に加熱したロールで長手方向に2.5~5.0倍延伸して一軸配向PETフィルム(Bフィルム)を得る。このBフィルムの片面に所定の濃度に調製した本発明の塗剤組成物を塗布する。
この時、塗布前にPETフィルムの塗布面にコロナ放電処理等の表面処理を行ってもよい。コロナ放電処理等の表面処理を行うことで、塗剤組成物のPETフィルムへの濡れ性が向上し、塗剤組成物のはじきを防止し、均一な塗布厚みの樹脂層を形成することができる。塗布後、PETフィルムの端部をクリップで把持して80~130℃の熱処理ゾーン(予熱ゾーン)へ導き、塗剤組成物の溶媒を乾燥させる。乾燥後幅方向に1.1~5.0倍延伸する。引き続き160~240℃の熱処理ゾーン(熱固定ゾーン)へ導き1~30秒間の熱処理を行い、結晶配向を完了させる。
この熱処理工程(熱固定工程)で、必要に応じて幅方向、あるいは長手方向に3~15%の弛緩処理を施してもよい。かくして得られた積層ポリエステルフィルムは透明性、耐スクラッチ性、アンチブロッキング性に優れた積層ポリエステルフィルムとなる。
なお、本発明の積層ポリエステルフィルムは、樹脂層と熱可塑性樹脂層の間に中間層を設けても良いが、中間層を設ける場合は、中間層を積層したフィルムの巻き取り時や、その後の本発明の樹脂層を設けるまでの工程において、フィルムにキズがつく場合がある。そのため、本発明では、樹脂層と熱可塑性樹脂層が直接積層されていることが好ましい。
本発明の積層ポリエステルフィルムは、熱可塑性樹脂層の構成に制限はなく、例えば、A層のみからなる単層構成や、A層/B層の積層構成すなわち2種2層積層構成、A層/B層/A層の積層構成すなわち2種3層積層構成、A層/B層/C層の積層構成すなわち3種3層積層構成等の構成を挙げることができる。
本発明の積層ポリエステルフィルムにおける熱可塑性樹脂層の積層方法は制限されるものではなく、例えば、共押出法による積層方法、貼り合わせによる積層方法、これの組み合わせによる方法等を挙げることができるが、透明性と製造安定性の観点から、共押出法を採用することが好ましい。積層体とする場合、それぞれの層に異なる機能を付与すること目的として、異なる樹脂構成としても良い。例えば、A層/B層/A層の積層構成すなわち2種3層積層構成とする場合には、透明性の観点からB層をホモポリエチレンテレフタレートで構成し、A層には、易滑性付与のために、粒子を添加する等の方法を挙げることができる。
[特性の測定方法および効果の評価方法]
本発明における特性の測定方法および効果の評価方法は次のとおりである。
(1)層(X)の測定
(1-1)層(X)の弾性率
BRUKER製AFM(Atomic Force Microscope(原子間力顕微鏡))「Dimension Icon ScanAsyst」を用い、「絶対的キャリブレーション(反り感度測定、バネ定数のキャリブレーション、探針先端曲率測定(ScanAsystNoiseThreshold:1.0nm))を実施した後、積層ポリエステルフィルムの層(X)側表面を測定し、得られた表面情報から弾性率を求めた。
ソフトウェア:「NanoScope Analysis」
測定プロ-ブ:RTESPA-300
測定モード:Peak Force QNM in Air
測定範囲:1μm×1μm
測定ライン数:512本
測定速度:0.977Hz
応答感度:25
押し付け力:80nN
ポアゾン比:0.3
具体的には、測定後「DMTModulus」の「Roughness」を選択し、該画面に表示される像を「ScionImage」で二値化(最大値:10GPa、最小値:0GPa、閾値180)し、弾性率が高い部分を白(島)、弾性率が低い部分を黒(海)とし、層(X)の弾性率像とする。なお、最大値:10GPa、最小値:0GPa、閾値180として、弾性率が高い部分を白、弾性率が低い部分を黒として弾性率像を得ると、弾性率が大凡4500MPaを超える領域は黒、弾性率が4500MPa以下の領域は白となる。
(1-2)海島構造の有無
(1-1)で求めた弾性率像を1μm×1μmを縦横それぞれ40分割し、25nm×25nmの1600個の領域に分ける。その1600個の領域において、1個の領域全てが黒一色のもの、白一色のもののいずれも有する場合、海島構造を有することとした。
また、任意に測定範囲を選択して10回測定し、8回以上黒部と白色部が見られたら海島構造を有すると判断した。
(1-3)海成分、島成分の弾性率
(1-1)で求めた弾性率像における1600個の領域において、1個の領域全てが黒一色のものすべてについて弾性率を測定し、その平均値を海成分の弾性率(G2)とした。また、(1-1)で求めた弾性率像における1600個の領域において、1個の領域全てが白一色のものすべてについて弾性率を測定し、その平均値を島成分の弾性率(G1)とした。また、任意に測定範囲を選択して10回測定し、最大値と最小値を除いた合計8回の平均値を採用した。
(1-4)島成分の軸長
(1-1)で求めた弾性率像の白くなっている島部分について、島成分の端部と端部をつなぐ線分のうち最も長い線分を島成分の最長軸長として求めた。また、前記の最長軸長と直交する直線における島成分の端部と端部をつなぐ線分の中で、最長の長さを島成分の最短軸長とした。(1-1)で求めた弾性率像の島成分すべてについて測定し、その平均値を最短軸長と最長軸長の比率とした。任意に測定範囲を選択して10回測定し、最大値と最小値を除いた合計8回の平均値を採用した。
(1-5)島成分の面積比率
(1-1)で求めた弾性率像について、黒い部分(海部)の面積比率を算出し、「100-黒部面積比率」を島部面積比率とした。
(1-6)島成分の金属酸化物粒子(A)含有有無
TEM(透過型電子顕微鏡)を用いて層(X)の表面を10万倍の倍率で観察することにより、ポリエステルフィルム上の層(X)の島成分について、EDX(エネルギー分散型X線分光法)による元素分析を実施し、金属酸化物粒子(A)の含有有無を判断した。
具体的には、日立ハイテクノロジーズ製電界放射型走査電子顕微鏡(型番S-4800)で観察される、層(X)の島成分について、BrukerAXS製QUANTAX Flat QUAD System (型番 Xflash 5060FQ)で元素検出を測定し、Si、Al、Ti、Zr、Se、Feからなる群から選ばれる、少なくとも1種の金属元素が検出された場合、金属酸化物粒子(A)を有すると判定した。
なお、層(X)の島成分のうち、50%以上の島成分で金属酸化物粒子(A)を有する場合、層(X)の島成分は金属酸化物粒子(A)を含有すると判断した。
(2)耐スクラッチ性
スチールウール(ボンスター#0000、日本スチールウール(株)製)を荷重200g/cmで10往復擦過し、積層ポリエステルフィルムの表面における傷の発生の有無を目視で確認し、下記評価を実施した。
S:傷なし
A:傷1~5本
B:傷6~10本
C:傷11本以上。
(3)加工性(クラック性)
積層ポリエステルフィルムの層(X)面に塩ビシート2枚を重ね、層(X)面とは反対側からトムソン刃で打抜きを実施した。その後打抜きサンプルの層(X)面側をレーザー顕微鏡で3cmほど確認し、打抜き端面のクラック発生有無を評価した。
S:クラックなし
A:1mm以上のクラックが10本以下
B:1mm以上のクラックが30本以下
C:1mm以上のクラックが31本以上。
(4)金属接着性
積層ポリエステルフィルムの層(X)側に、Cuスパッタ層(厚み200nm)をスパッタ処理で設け、Cuスパッタ層に1mmのクロスカットを100個入れ、“セロテープ”(登録商標)(ニチバン(株)製、CT405AP)を貼り付け、ハンドローラーで1.5kg/cmの荷重で押しつけた後、積層ポリエステルフィルムに対して180度方向に急速に剥離した。接着性は残存した格子の個数により、4段階評価を行った。評価は10回実施した平均の値で行った。Cは実用上問題のあるレベル、Bは実用レベルであり、AとSのものは良好とした。
A:80~100個残存
B:50~79個残存
C:0~50個未満残存。
(5)ヘイズ(透明性)
ヘイズの測定は、常態(23℃、相対湿度50%)において、積層ポリエステルフィルムサンプルを40時間放置した後、日本電色工業(株)製濁度計「NDH5000」を用いて、JIS K 7136「透明材料のヘイズの求め方」(2000年版)に準ずる方式で行った。なお、サンプルの樹脂層が積層された面側から光を照射して測定した。サンプルは一辺50mmの正方形のものを10サンプル準備し、それぞれ1回ずつ、合計10回測定した平均値をサンプルのヘイズ値とした。
また、透明性はヘイズ値により、4段階評価を行った。Cは実用上問題のあるレベル、Bは実用レベルであり、Aは良好とした。
A :1.5%以下
B :1.5%を超えて3.0%以下
C :3.0%を超える。
(6)干渉ムラ
積層ポリエステルフィルムの層(X)の反対面に黒色光沢テープ(ヤマト(株)製、ビニ-ルテープNo.200-50-21:黒)を、気泡を噛み込まないように貼り合わせた。
このサンプルを暗室にて3波長蛍光灯(パナソニック(株)製、3波長形昼白色(F・L 15EX-N 15W))の直下30cmに置き、視角を変えながら目視により干渉ムラの程度を観察し、以下の評価を行った。B以上のものを良好とした。
A:干渉ムラがほぼ見えない
B:干渉ムラがわずかに見える
C:干渉ムラが強い。
(7)層(X)の構造確認
層(X)が、ウレタン結合、エーテル結合を有するかの確認方法は、特に特定の手法に限定されないが、以下のような方法が例示できる。例えば、ガスクロマトグラフ重量分析(GC-MS)による各構造に由来する重量ピークの有無を確認する。次に、フーリエ変換型赤外分光(FT-IR)にて、各構造が有する各原子間の結合に由来するピークの有無を確認する。さらに、プロトン核磁気共鳴分光(H-NMR)にて、各構造が有する水素原子の位置に由来する化学シフトの位置と水素原子の個数に由来するプロトン吸収線面積を確認する。これらの結果を合わせて総合的に確認する手法が好ましい。
<参考例>
<参考例1>金属酸化物粒子(A)の表面にアクリル樹脂(D)を有する組成物(AD-1)を含有するエマルジョン(EM-1)
攪拌機、温度計、還流冷却管の備わった通常のアクリル樹脂反応槽に、溶剤としてイソプロピルアルコール100重量部を仕込み、加熱攪拌して100℃に保持した。
この中に、(メタ)アクリレート(d’-1)として、n=19のエイコシルメタクリレート40重量部、(メタ)アクリレート(d’-2)として、2個の環を有するイソボニルメタクリレート40重量部、その他水酸基を有する(メタ)アクリレート(d’-3)として、2-ヒドロキシエチルアクリレート20重量部からなる混合物を3時間かけて滴下した。そして、滴下終了後、100℃で1時間加熱し、次にt-ブチルパーオキシ2エチルヘキサエート1重量部からなる追加触媒混合液を仕込んだ。次いで、100℃で3時間加熱した後冷却し、アクリル樹脂(D-1)を得た。
金属酸化物粒子(A)としてAl元素を有する粒子(“NanoTek”Alスラリー(シーアイ化成株式会社製 数平均粒子径30nm)を用い、水系溶媒中に、“NanoTek”Alスラリーと上記アクリル樹脂(D-1)を順に添加し、以下の方法で分散せしめ、金属酸化物粒子(A)とアクリル樹脂(D-1)の混合組成物(AD-1)含有するエマルジョン(EM-1)を得た。(前記(ii)の方法。)
金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D-1)の添加量比(重量比)は、(A)/(D-1)=25/20とした(なお重量比は、小数点第1位を四捨五入して求めた)。分散処理は、ホモミキサーを用いて行い、周速10m/sで5時間回転させることによって行った。また、最終的に得られた組成物(AD-1)における、金属酸化物粒子(A)とアクリル樹脂(D)の重量比は、(A)/(D-1)=25/20であった(なお、重量比は小数点第1位を四捨五入して求めた)。
なお、得られた組成物(AD-1)を、日立卓上超遠心機(日立工機株式会社製:CS150NX)により遠心分離を行い(回転数3000rpm、分離時間30分)、金属酸化物粒子(A)(及び金属酸化物粒子(A)の表面に吸着したアクリル樹脂(D-1))を沈降させた後、上澄み液を除去し、沈降物を濃縮乾固させた。濃縮乾固した沈降物をX線光電子分光法(XPS)により分析した結果、金属酸化物粒子(A)の表面にアクリル樹脂(D-1)が存在することが確認された。つまり、金属酸化物粒子(A)の表面には、アクリル樹脂(D-1)が吸着・付着しており、得られた組成物(AD-1)が金属酸化物粒子(A)の表面にアクリル樹脂(D-1)を有する粒子に該当することが判明した。
<参考例2>金属酸化物粒子(A)の表面にアクリル樹脂(D)を有する組成物(AD-2)を含有するエマルジョン(EM-2)
金属酸化物粒子(A)として、Ti元素を含む“NanoTek”TiOスラリー(シーアイ化成株式会社製 数平均粒子径36nmを使用した以外は、参考例1と同様の方法で、粒子(A)とアクリル樹脂(D)の混合組成物(AD-2)含有するエマルジョン(EM-2)を得た。
<参考例3>金属酸化物粒子(A)の表面にアクリル樹脂(D)を有する組成物(AD-3)を含有するエマルジョン(EM-3)
金属酸化物粒子(A)として、Zr元素を含む“ナノユース(登録商標)”ZR(日産化学工業株式会社製 数平均粒子径90nm)を使用した以外は、参考例1と同様の方法で、金属酸化物粒子(A)とアクリル樹脂(D)の混合組成物(AD-3)含有するエマルジョン(EM-3)を得た。
<参考例4>金属酸化物粒子(A)の表面にアクリル樹脂(D)を有する組成物(AD-4)を含有するエマルジョン(EM-4)
金属酸化物粒子(A)として、Si元素を含む“スノーテックス(登録商標)”OLコロイダルシリカスラリー(日産化学工業株式会社製 数平均粒子径40nm)を使用した以外は、参考例1と同様の方法で、金属酸化物粒子(A)とアクリル樹脂(D)の混合組成物(AD-4)含有するエマルジョン(EM-4)を得た。
<参考例5>金属酸化物粒子(A)の表面にアクリル樹脂(D)を有する組成物(AD-5)を含有するエマルジョン(EM-5)
参考例1の金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の添加量比(重量比)を、(A)/(D)=14/20とした(なお重量比は、小数点第1位を四捨五入して求めた)以外は、参考例1と同様の方法で、金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の混合組成物(AD-5)を含有するエマルジョン(EM-5)を得た。
<参考例6>金属酸化物粒子(A)の表面にアクリル樹脂(D)を有する組成物(AD-6)を含有するエマルジョン(EM-6)
参考例1の金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の添加量比(重量比)を、(A)/(D)=15/20とした(なお重量比は、小数点第1位を四捨五入して求めた)以外は、参考例1と同様の方法で、金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の混合組成物(AD-6)を含有するエマルジョン(EM-6)を得た。
<参考例7>金属酸化物粒子(A)の表面にアクリル樹脂(D)を有する組成物(AD-7)を含有するエマルジョン(EM-7)
参考例1の金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の添加量比(重量比)を、(A)/(D)=50/10とした(なお重量比は、小数点第1位を四捨五入して求めた)以外は、参考例1と同様の方法で、金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の混合組成物(AD-7)を含有するエマルジョン(EM-7)を得た。
<参考例8>金属酸化物粒子(A)の表面にアクリル樹脂(D)を有する組成物(AD-8)を含有するエマルジョン(EM-8)
参考例1の金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の添加量比(重量比)を、(A)/(D)=51/10とした(なお重量比は、小数点第1位を四捨五入して求めた)以外は、参考例1と同様の方法で、金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の混合組成物(AD-8)を含有するエマルジョン(EM-8)を得た。
<参考例9>金属酸化物粒子(A)の表面にアクリル樹脂(D)を有する組成物(AD-9)を含有するエマルジョン(EM-9)
参考例1の金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の添加量比(重量比)を、(A)/(D)=25/45とした(なお重量比は、小数点第1位を四捨五入して求めた)以外は、参考例1と同様の方法で、金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の混合組成物(AD-9)を含有するエマルジョン(EM-9)を得た。
<参考例10>金属酸化物粒子(A)の表面にアクリル樹脂(D)を有する組成物(AD-10)を含有するエマルジョン(EM-10)
参考例1の金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の添加量比(重量比)を、(A)/(D)=35/20とした(なお重量比は、小数点第1位を四捨五入して求めた)以外は、参考例1と同様の方法で、金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の混合組成物(AD-10)を含有するエマルジョン(EM-10)を得た。
<参考例11>金属酸化物粒子(A)の表面にアクリル樹脂(D)を有する組成物(AD-11)を含有するエマルジョン(EM-11)
参考例1の金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の添加量比(重量比)を、(A)/(D)=56/10とした(なお重量比は、小数点第1位を四捨五入して求めた)以外は、参考例1と同様の方法で、金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の混合組成物(AD-11)を含有するエマルジョン(EM-11)を得た。
<参考例12>金属酸化物粒子(A)の表面にアクリル樹脂(D)を有する組成物(AD-12)を含有するエマルジョン(EM-12)
参考例1の金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の添加量比(重量比)を、(A)/(D)=8/20とした(なお重量比は、小数点第1位を四捨五入して求めた)以外は、参考例1と同様の方法で、金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の混合組成物(AD-12)を含有するエマルジョン(EM-12)を得た。
<参考例13>金属酸化物粒子(A)の表面にアクリル樹脂(D)を有する組成物(AD-13)を含有するエマルジョン(EM-13)
参考例1の金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の添加量比(重量比)を、(A)/(D)=19/35とした(なお重量比は、小数点第1位を四捨五入して求めた)以外は、参考例1と同様の方法で、金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の混合組成物(AD-13)を含有するエマルジョン(EM-13)を得た。 <参考例14> 金属酸化物粒子(A)の表面にアクリル樹脂(D)を有する組成物(AD-14)を含有するエマルジョン(EM-14)
参考例1の金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の添加量比(重量比)を、(A)/(D)=32/3とした(なお重量比は、小数点第1位を四捨五入して求めた)以外は、参考例1と同様の方法で、金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の混合組成物(AD-14)を含有するエマルジョン(EM-14)を得た。
なお、以下の実施例や比較例にて得られた積層ポリエステルフィルムの特性等を、表に示した。
<実施例1>
はじめに、塗剤組成物1を次の通り調製した。
<塗剤組成物>
水系溶媒に、下記エマルジョンを表に記載の比率で混合し、塗剤組成物1を得た。
・金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の混合組成物(AD-1):45重量部
・ウレタン樹脂(DIC製“ハイドラン”(登録商標) AP-40N)(エーテル成分を有さないウレタン樹脂):35重量部
・メラミン化合物(DIC製“ベッカミン”(登録商標) APM):20重量部
<積層ポリエステルフィルム>
次いで、実質的に粒子を含有しないPETペレット(極限粘度0.63dl/g)を充分に真空乾燥した後、押し出し機に供給し285℃で溶融し、T字型口金よりシート状に押し出し、静電印加キャスト法を用いて表面温度25℃の鏡面キャスティングドラムに巻き付けて冷却固化せしめた。この未延伸フィルムを90℃に加熱して長手方向に3.4倍延伸し、一軸延伸フィルム(Bフィルム)とした。
次に塗剤組成物1を一軸延伸フィルムのコロナ放電処理面にバーコートを用いて塗布した。塗剤組成物を塗布した一軸延伸フィルムの幅方向両端部をクリップで把持して予熱ゾーンに導き、雰囲気温度75℃とした後、引き続いてラジエーションヒーターを用いて雰囲気温度を110℃とし、次いで雰囲気温度を90℃として、塗剤組成物を乾燥させ、樹脂層を形成せしめた。引き続き連続的に120℃の加熱ゾーン(延伸ゾーン)で幅方向に3.5倍延伸し、続いて230℃の熱処理ゾーン(熱固定ゾーン)で20秒間熱処理を施し、結晶配向の完了した積層ポリエステルフィルムを得た。得られた積層ポリエステルフィルムにおいてPETフィルムの厚みは50μm、樹脂層の厚みは700nmであった。得られた積層ポリエステルフィルムの特性等を表に示す。透明性、耐スクラッチ性、加工性、金属接着性、干渉ムラに優れるものであった。
<実施例2>
塗液中の塗剤組成物を下記の通り変更した以外は、実施例1と同様の方法で積層ポリエステルフィルムを得た。得られた積層ポリエステルフィルムの特性などを表に示す。
<塗剤組成物>
・金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の混合組成物(AD-2):45重量部
・ウレタン樹脂(DIC製“ハイドラン”(登録商標) AP-40N)(エーテル成分を有さないウレタン樹脂):35重量部
・メラミン化合物(DIC製“ベッカミン”(登録商標) APM):20重量部。
<実施例3>
塗液中の塗剤組成物を下記の通り変更した以外は、実施例1と同様の方法で積層ポリエステルフィルムを得た。得られた積層ポリエステルフィルムの特性などを表に示す。
<塗剤組成物>
・金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の混合組成物(AD-3):45重量部
・ウレタン樹脂(DIC製“ハイドラン(登録商標)”(登録商標) AP-40N)(エーテル成分を有さないウレタン樹脂):35重量部
・メラミン化合物(DIC製“ベッカミン”(登録商標) APM):20重量部。
<実施例4>
塗液中の塗剤組成物を下記の通り変更した以外は、実施例1と同様の方法で積層ポリエステルフィルムを得た。得られた積層ポリエステルフィルムの特性などを表に示す。
<塗剤組成物>
・金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の混合組成物(AD-4):45重量部
・ウレタン樹脂(DIC製“ハイドラン”(登録商標) AP-40N)(エーテル成分を有さないウレタン樹脂):35重量部
・メラミン化合物(DIC製“ベッカミン”(登録商標) APM):20重量部。
<実施例5>
塗液中の塗剤組成物を下記の通り変更した以外は、実施例1と同様の方法で積層ポリエステルフィルムを得た。得られた積層ポリエステルフィルムの特性などを表に示す。
<塗剤組成物>
・金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の混合組成物(AD-1):45重量部
・ウレタン樹脂(DIC製“ハイドラン”(登録商標) WLS210)(エーテル成分を有するウレタン樹脂):35重量部
・メラミン化合物(DIC製“ベッカミン”(登録商標) APM):20重量部。
<実施例6>
塗液中の塗剤組成物を下記の通り変更した以外は、実施例1と同様の方法で積層ポリエステルフィルムを得た。得られた積層ポリエステルフィルムの特性などを表に示す。
<塗剤組成物>
・金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の混合組成物(AD-1):45重量部
・ウレタン樹脂(DIC製“ハイドラン”(登録商標) WLS210)(エーテル成分を有するウレタン樹脂):35重量部
・オキサゾリン化合物(日本触媒製“エポクロス”(登録商標) WS500):20重量部。
<実施例7>
塗液中の塗剤組成物を下記の通り変更した以外は、実施例1と同様の方法で積層ポリエステルフィルムを得た。得られた積層ポリエステルフィルムの特性などを表に示す。
<塗剤組成物>
・金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の混合組成物(AD-1):45重量部
・ウレタン樹脂(DIC製“ハイドラン”(登録商標) WLS210)(エーテル成分を有するウレタン樹脂):35重量部
・カルボジイミド化合物(日清紡製“カルボジライト”(登録商標) V-04B):20重量部。
<実施例8>
塗液中の塗剤組成物を下記の通り変更した以外は、実施例1と同様の方法で積層ポリエステルフィルムを得た。得られた積層ポリエステルフィルムの特性などを表に示す。
<塗剤組成物>
・金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の混合組成物(AD-1):45重量部
・ウレタン樹脂(DIC製“ハイドラン”(登録商標)WLS210)(エーテル成分を有するウレタン樹脂):35重量部
・エポキシ化合物(ADEKA製EM-520):20重量部。
<実施例9>
塗液中の塗剤組成物を下記の通り変更した以外は、実施例1と同様の方法で積層ポリエステルフィルムを得た。得られた積層ポリエステルフィルムの特性などを表に示す。
<塗剤組成物>
・金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の混合組成物(AD-10):55重量部
・ウレタン樹脂(DIC製“ハイドラン”(登録商標) WLS210)(エーテル成分を有するウレタン樹脂):45重量部。
<実施例10>
塗液中の塗剤組成物を下記の通り変更した以外は、実施例1と同様の方法で積層ポリエステルフィルムを得た。得られた積層ポリエステルフィルムの特性などを表に示す。
<塗剤組成物>
・金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の混合組成物(AD-5):34重量部
・ウレタン樹脂(DIC製“ハイドラン”(登録商標) AP40N)(エーテル成分を有さないウレタン樹脂):46重量部
・メラミン化合物(DIC製“ベッカミン”(登録商標) APM):20重量部。
<実施例11>
塗液中の塗剤組成物を下記の通り変更した以外は、実施例1と同様の方法で積層ポリエステルフィルムを得た。得られた積層ポリエステルフィルムの特性などを表に示す。
<塗剤組成物>
・金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の混合組成物(AD-6):35重量部
・ウレタン樹脂(DIC製“ハイドラン”(登録商標) AP40N)(エーテル成分を有さないウレタン樹脂):45重量部
・メラミン化合物(DIC製“ベッカミン”(登録商標) APM):20重量部。
<実施例12>
塗液中の塗剤組成物を下記の通り変更した以外は、実施例1と同様の方法で積層ポリエステルフィルムを得た。得られた積層ポリエステルフィルムの特性などを表に示す。
<塗剤組成物>
・金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の混合組成物(AD-7):60重量部
・ウレタン樹脂(DIC製“ハイドラン”(登録商標) AP40N)(エーテル成分を有さないウレタン樹脂):20重量部
・メラミン化合物(DIC製“ベッカミン”(登録商標) APM):20重量部。
<実施例13>
塗液中の塗剤組成物を下記の通り変更した以外は、実施例1と同様の方法で積層ポリエステルフィルムを得た。得られた積層ポリエステルフィルムの特性などを表に示す。
<塗剤組成物>
・金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の混合組成物(AD-8):61重量部
・ウレタン樹脂(DIC製“ハイドラン”(登録商標) AP40N)(エーテル成分を有さないウレタン樹脂):19重量部
・メラミン化合物(DIC製“ベッカミン”(登録商標) APM):20重量部。
<実施例14>
塗液中の塗剤組成物を下記の通り変更した以外は、実施例1と同様の方法で積層ポリエステルフィルムを得た。得られた積層ポリエステルフィルムの特性などを表に示す。
<塗剤組成物>
・“NanoTek”Alスラリー(シーアイ化成株式会社製 :25重量部
・ウレタン樹脂(DIC製“ハイドラン”(登録商標) AP40N)(エーテル成分を有さないウレタン樹脂):45重量部
・メラミン化合物(DIC製“ベッカミン”(登録商標) APM):30重量部。
<実施例15>
実施例5の塗料組成物と同様の塗剤を使用し、以下の方法で積層ポリエステルフィルムを得た。基材として東レ株式会社製PETフィルム“ルミラーT60”(基材厚み50μm)を使用した。基材の上に塗料組成物を、ワイヤーバーを用いて塗布し、次いで熱風オーブンにて180℃、1minの条件で加熱、硬化を実施した。得られた積層ポリエステルフィルムにおいてPETフィルムの厚みは50μm、樹脂層の厚みは700nmであった。得られた積層ポリエステルフィルムの特性などを表に示す。
<実施例16>
塗液中の塗剤組成物を下記の通り変更した以外は、実施例1と同様の方法で積層ポリエステルフィルムを得た。得られた積層ポリエステルフィルムの特性などを表に示す。
・金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の混合組成物(AD-11):66重量部
・ウレタン樹脂(DIC製“ハイドラン”(登録商標) AP40N)(エーテル成分を有さないウレタン樹脂):14重量部
・メラミン化合物(DIC製“ベッカミン”(登録商標) APM):20重量部。
<実施例17>
塗液中の塗剤組成物を下記の通り変更した以外は、実施例1と同様の方法で積層ポリエステルフィルムを得た。得られた積層ポリエステルフィルムの特性などを表に示す。
・金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の混合組成物(AD-12):28重量部
・ウレタン樹脂(DIC製“ハイドラン”(登録商標) AP40N)(エーテル成分を有さないウレタン樹脂):52重量部
・メラミン化合物(DIC製“ベッカミン”(登録商標) APM):20重量部。
<実施例18>
塗液中の塗剤組成物を下記の通り変更した以外は、実施例1と同様の方法で積層ポリエステルフィルムを得た。得られた積層ポリエステルフィルムの特性などを表に示す。
・金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の混合組成物(AD-13):54重量部
・ウレタン樹脂(DIC製“ハイドラン”(登録商標) WLS210)(エーテル成分を有するウレタン樹脂):26重量部
・メラミン化合物(DIC製“ベッカミン”(登録商標) APM):20重量部。
<実施例19>
塗液中の塗剤組成物を下記の通り変更した以外は、実施例1と同様の方法で積層ポリエステルフィルムを得た。得られた積層ポリエステルフィルムの特性などを表に示す。
・金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の混合組成物(AD-14):35重量部
・ウレタン樹脂(DIC製“ハイドラン”(登録商標) WLS210)(エーテル成分を有するウレタン樹脂):45重量部
・メラミン化合物(DIC製“ベッカミン”(登録商標) APM):20重量部。
<比較例1>
塗液中の塗剤組成物を下記の通り変更した以外は、実施例1と同様の方法で積層ポリエステルフィルムを得た。得られた積層ポリエステルフィルムの特性などを表に示す。
<塗剤組成物>
・金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の混合組成物(AD-1):45重量部
・ウレタン樹脂(DIC製“ハイドラン”(登録商標) AP30F):35重量部
・メラミン化合物(DIC製“ベッカミン”(登録商標) APM):20重量部
<比較例2>
塗液中の塗剤組成物を下記の通り変更した以外は、実施例1と同様の方法で積層ポリエステルフィルムを得た。得られた積層ポリエステルフィルムの特性などを表に示す。
<塗剤組成物>
・アクリル粒子(株式会社日本触媒製 ”エポスター”(登録商標)MX030W:25重量部
・ウレタン樹脂(DIC製“ハイドラン”(登録商標) AP30F):35重量部
・メラミン化合物(DIC製“ベッカミン”(登録商標) APM):20重量部
・アクリル樹脂(D-1):20重量部。
<比較例3>
塗液中の塗剤組成物を下記の通り変更した以外は、実施例1と同様の方法で積層ポリエステルフィルムを得た。得られた積層ポリエステルフィルムの特性などを表に示す。
<塗剤組成物>
・金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の混合組成物(AD-1):45重量部
・ウレタン樹脂(DIC製“ハイドラン”(登録商標) AP201):35重量部
・メラミン化合物(DIC製“ベッカミン”(登録商標) APM):20重量部。
<比較例4>
塗液中の塗剤組成物を下記の通り変更した以外は、実施例1と同様の方法で積層ポリエステルフィルムを得た。得られた積層ポリエステルフィルムの特性などを表に示す。
<塗剤組成物>
・金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の混合組成物(AD-1):45重量部
・ウレタン樹脂(第一工業製薬製“スーパーフレックス”(登録商標) 210):35重量部
・メラミン化合物(DIC製“ベッカミン”(登録商標) APM):20重量部。
<比較例5>
塗液中の塗剤組成物を下記の通り変更した以外は、実施例1と同様の方法で積層ポリエステルフィルムを得た。得られた積層ポリエステルフィルムの特性などを表に示す。
<塗剤組成物>
・金属酸化物粒子(A)およびアクリル樹脂(D)の混合組成物(AD-9):70重量部
・メラミン化合物(DIC製“ベッカミン”(登録商標) APM):30重量部。
Figure 0007226308000007
Figure 0007226308000008
なお、表中、海島構造の有無、ウレタン結合の有無、エーテル結合の有無の項において、「Y」は「有り」、「N」は「無し」を表す。
本発明は、耐スクラッチ性、加工性に優れ、更には金属層との接着性にも優れる積層ポリエステルフィルムであり、従来ディスプレイ用途に用いられるハードコートフィルムや、成形加飾用途に用いられるハードコートフィルム、および金属積層用基盤として利用可能である。

Claims (8)

  1. ポリエステルフィルムの少なくとも一方に層(X)を有する積層ポリエステルフィルムであって、前記層(X)が少なくとも一方の表層にあり、前記層(X)の表面が海島構造を有し、前記層(X)の海成分の弾性率(G2)が4000MPa以下であり、島成分の弾性率(G1)と海成分の弾性率(G2)の比(G1/G2)が1.5~4.0であり、前記層(X)の島成分が、Si、Al、Ti、Zr、Se、Feからなる群から選ばれる、少なくとも1種の金属元素を含む金属酸化物粒子(A)を含有する、積層ポリエステルフィルム
  2. 前記金属酸化物粒子(A)の含有量が、層(X)全体に対して15~50重量%である請求項に記載の積層ポリエステルフィルム
  3. 前記層(X)表面における島成分の形状が最短軸長と最長軸長の比率が1.5以上である、請求項1または2に記載の積層ポリエステルフィルム。
  4. 前記層(X)表面における島成分が占める面積比率が10~60%である、請求項1~のいずれかに記載の積層ポリエステルフィルム。
  5. 前記層(X)が、ウレタン成分とエーテル成分を含有する、請求項1~のいずれかに記載の積層ポリエステルフィルム。
  6. 前記層(X)が、Si、Al、Ti、Zr、Se、Feからなる群から選ばれる、少なくとも1種の金属元素を含む金属酸化物粒子(A)とウレタン樹脂成分(B)を含む塗剤組成物(x)から形成されてなる層であり、前記塗剤組成物(x)における金属酸化物粒子(A)とウレタン樹脂成分(B)の重量比率((a)/(b))が30/70~70/30である、請求項1~のいずれかに記載の積層ポリエステルフィルム。
  7. 前記ウレタン樹脂成分(B)が、エーテル結合を有するウレタン樹脂成分(B)である、請求項に記載の積層ポリエステルフィルム。
  8. 請求項1~のいずれかに記載の積層ポリエステルフィルムの製造方法であって、
    結晶配向が完了する前のポリエステルフィルムの少なくとも片面に、塗剤組成物(x)を塗布した後、少なくとも一方向に延伸処理及び熱処理を施す工程を含み、
    前記塗剤組成物(x)が、金属酸化物粒子(A)、ウレタン樹脂成分(B)を含有する積層ポリエステルフィルムの製造方法。
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