JPWO2008149757A1 - 白色ポリエステルフィルムおよびそれを用いた面光源 - Google Patents

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Abstract

【課題】白色性、反射性、軽量性、熱寸法安定性に優れた白色ポリエステルフィルム提供すること、およびそれを用いることにより輝度特性に優れた面光源を提供すること。【解決手段】ポリエステル樹脂成分(A)と、該樹脂成分(A)に対して非相溶である成分(B)とを含有し、内部に気泡を有する白色ポリエステル層(W層)を含むフィルムにおいて、該非相溶成分(B)が、ガラス転移温度が110℃以上の環状オレフィン樹脂(b)であり、かつ白色ポリエステル層(W層)における環状オレフィン樹脂(b)の含有量Zが白色ポリエステル層(W層)に対して5重量%以上50重量%以下である白色ポリエステルフィルム、およびそれを用いた面光源。【選択図】なし

Description

本発明は、白色ポリエステルフィルムの改良に関し、さらに詳しくは面光源の反射板、およびリフレクターとして好適な白色ポリエステルフィルムであって、より明るく、かつ照明効率に優れた面光源を得ることのできる、白色ポリエステルフィルムに関するものである。
近年、パソコン、テレビ、携帯電話などの表示装置として、液晶を利用したディスプレイが数多く用いられている。これらの液晶ディスプレイは、それ自体は発光体でないために、裏側からバックライトと呼ばれる面光源を設置して光を照射することにより表示が可能となっている。また、バックライトは、単に光を照射するだけでなく、画面全体を均一に照射せねばならないという要求に応えるため、サイドライト型もしくは直下型と呼ばれる面光源の構造をとっている。なかでも、薄型・小型化が望まれるノート型パソコン等に使用される薄型液晶ディスプレイ用途には、サイドライト型、つまり画面に対し側面から光を照射するタイプのバックライトが適用されている。
一般的に、このサイドライト型バックライトでは、導光板のエッジから冷陰極線管を照明光源とし、光を均一に伝播・拡散する導光板を利用し液晶ディスプレイ全体を均一に照射する導光板方式が採用されている。この照明方法において、より光を効率的に活用するため、冷陰極線管の周囲にリフレクターが設けられ、更に導光板から拡散された光を液晶画面側に効率的に反射させるために導光板の下には反射板が設けられている。これにより冷陰極線管からの光のロスを少なくし、液晶画面を明るくする機能を付与している。
一方、液晶テレビのような大画面用では、エッジライト方式では画面の高輝度化が望めないことから直下型ライト方式が採用されてきている。この方式は、液晶画面の下部に冷陰極線管を並列に設けるもので、反射板の上に平行に冷陰極線管が並べられる。反射板は平面状もしくは、冷陰極線管の部分を半円凹状に成形したものなどが用いられる。
このような液晶画面用の面光源に用いられるリフレクターや反射板(面光源反射部材と総称する)には、薄膜であることと同時に高い反射機能が要求され、従来、白色顔料を添加したフィルムや内部に微細な気泡を含有させたフィルム単独、もしくはこれらのフィルムと金属板、プラスチック板などを張り合わせたものが使用されてきた。特に内部に微細な気泡を含有させたフィルムを使用した場合には、輝度の向上効果や均一性に優れることから広く使用されている(特許文献1、2)。
特に内部に微細な気泡を含有させたフィルムにおいては、微細な気泡を生成せしめるために、核剤が添加される。かかる核剤にはポリプロピレンやポリメチルペンテンなどの非環状オレフィン樹脂が用いられる。
ところで、液晶画面の用途は、従来からのノート型パソコンに加えて、近年では据置型のパソコンやテレビ、携帯電話のディスプレイなど、様々な機器に採用が広がっている。液晶画面の画像もより高精細なものが求められるのに伴い、液晶画面の明るさを増して画像をより鮮明に、より見やすくする改良が進められており、照明光源(例えば、冷陰極線管)もより高輝度、高出力のものとなってきている。
特開平6−322153号公報 特開平7−118433号公報
しかしながら、面光源反射部材である反射板やリフレクターとして上記した従来のフィルムを用いた場合には、光反射性に劣るために、照明光源の光の一部が反対面に透過し、その結果、液晶画面の輝度(明るさ)が不足し、さらには照明光源からの光の伝達ロスによって照明の効率が低下する等の問題が指摘されており、さらなる白色フィルムの反射性および隠蔽性向上が強く求められている。
このためには、核剤をより微分散化する必要があるが、(1)上記核剤の微分散化は近年頭打ちになりつつある(2)仮に微分散化を達成しても、上記核剤の剛性や熱変形温度が低いため、製膜工程においてしっかりとした気泡を生成したり、維持したりすることができないことが課題となっている。
さらに(2)の課題を解決すべく、製膜条件の変更(例えば熱処理温度の低温化)を行うと、寸法安定性に劣るという新たな課題が発生する。
上記課題を解決するために本発明は以下の構成をとる。すなわち、本発明は、ポリエステル樹脂成分(A)と、該樹脂成分(A)に対して非相溶である成分(B)とを含有し、内部に気泡を有する白色ポリエステル層(W層)を含むフィルムにおいて、該非相溶成分(B)が、ガラス転移温度が110℃以上の環状オレフィン樹脂(b)であり、かつ白色ポリエステル層(W層)における環状オレフィン樹脂(b)の含有量Zが白色ポリエステル層(W層)に対して5重量%以上50重量%以下である白色ポリエステルフィルム、である。
本発明の白色ポリエステルフィルムは、反射特性、熱寸法安定性、軽量性などに優れており、特に面光源内の反射板やリフレクターとして用いた時、液晶画面を明るく照らし、液晶画像をより鮮明かつ見やすくすることができ、有用なものである。
本発明の白色ポリエステルフィルムは、ポリエステル樹脂成分(A)と、該樹脂成分(A)に対して非相溶である成分(B)とを含有し、内部に気泡を有する白色ポリエステル層(W層)を含むフィルムにおいて、該非相溶成分(B)が、ガラス転移温度が110℃以上の環状オレフィン樹脂(b)であり、かつ白色ポリエステル層(W層)における環状オレフィン樹脂(b)の含有量Zが白色ポリエステル層(W層)に対して5重量%以上50重量%以下含有することが必要である。
かかる構成とすることにより、白色ポリエステルフィルムの白色性・光反射性・隠蔽性等を飛躍的に向上させることができる。
本発明では白色ポリエステル層(W層)内部に気泡を有することが必要であるが、気泡の形状は特に限定されない。独立した気泡であっても良いし、2次元的あるいは3次元的に連続している気泡であっても良い。
また、気泡形状は特に限定されないが、フィルム厚み方向に多数の気固界面を形成させることが好ましい。
従って、気泡の断面形状は、円状ないし、フィルム面方向に対して伸長されている楕円状であることが好ましい。
フィルムの白色性・光反射性はフィルムへ入射した光線が内部の気固界面(気泡/マトリックス樹脂であるポリエステル樹脂界面)にて反射されることによって発現されるためである。
かかる気泡の形成するために本発明の白色ポリエステルフィルムは、白色ポリエステル層(W層)を構成するマトリックス樹脂であるポリエステル樹脂成分(A)と、該樹脂成分(A)に対して非相溶成分(B)とを含有する混合物を溶融押出しした後、少なくとも一方向に延伸し、内部に気泡を形成させることにより、界面を形成させることが好ましい。
該手法は延伸中に光反射フィルムを構成する主たる樹脂成分(A)と非相溶成分(B)の界面で剥離が起こることを利用して、扁平状の気泡を生成させる手法である。したがって、該手法を用いる場合は、フィルム中の気泡体積を増大させ、厚み当りの界面数を増大させるために、一軸延伸よりも二軸延伸がより好ましい。
なお、ポリエステル樹脂成分(A)は単一のポリエステル樹脂から構成されていてもよいし、複数のポリエステル樹脂から構成されていてもよい(すなわち、複数のポリエステル樹脂の混合体であってもよい)。非相溶成分(B)についても同様である。
また、本発明の白色ポリエステルフィルムにおいて、非相溶成分(B)として、ガラス転移温度が110℃以上の環状オレフィン樹脂(b)の含有量Zを白色ポリエステル層(W層)に対して5重量%以上50重量%以下含有することが必要である。
ここで、本発明で用いられる環状オレフィン樹脂(b)とは、シクロアルケン、ビシクロアルケン、トリシクロアルケン及びテトラシクロアルケンからなる群から選ばれた少なくとも1種の環状オレフィンをモノマー単位として含む樹脂をいう。環状オレフィン樹脂(b)は上記環状オレフィンから構成される樹脂であってもよいし、環状オレフィンと、エチレン、プロピレン等の直鎖オレフィンからなる共重合体であってもよい。環状オレフィンの代表例としては、ビシクロ〔2,2,1〕ヘプト−2−エン、6−メチルビシクロ〔2,2,1〕ヘプト−2−エン、5,6−ジメチルビシクロ〔2,2,1〕ヘプト−2−エン、1−メチルビシクロ〔2,2,1〕ヘプト−2−エン、6−エチルビシクロ〔2,2,1〕ヘプト−2−エン、6−n−ブチルビシクロ〔2,2,1〕ヘプト−2−エン、6−i−ブチルビシクロ〔2,2,1〕ヘプト−2−エン、7−メチルビシクロ〔2,2,1〕ヘプト−2−エン、トリシクロ〔4,3,0,12.5 〕−3−デセン、2−メチル−トリシクロ〔4,3,0,12.5 〕−3−デセン、5−メチル−トリシクロ〔4,3,0,12.5 〕−3−デセン、トリシクロ〔4,4,0,12.5 〕−3−デセン、10−メチル−トリシクロ〔4,4,0,12.5 〕−3−デセン等がある。
特に、ビシクロ〔2,2,1〕ヘプト−2−エン(ノルボルネン)やその誘導体が生産性・透明性・後に述べる高Tg化の点から好ましい。
また、本発明の環状オレフィン樹脂(b)は、ガラス転移温度が110℃以上であることが必要である。
非相溶成分(B)として、かかる環状オレフィン樹脂(b)を用いることにより、フィルムにしたときにポリメチルペンテン、ポリプロピレン、ポリスチレンなど従来用いられてきた非相溶成分以上に、多数の微細な扁平な気泡を形成させることができる。これによりフィルムの白色性・光反射性・隠蔽性等を飛躍的に向上させ、さらにバックライトに用いたときに輝度をより高くすることができる。
非相溶成分(B)である環状オレフィン樹脂(b)は、マトリックス樹脂(A)の中に、共に溶融された状態で混練されることにより微分散する。どの程度微分散するかは種々のファクターがあるが、マトリックス樹脂(A)と非相溶成分(B)の界面張力差と混練時の剪断に大きく依存する。
本発明で用いられるガラス転移温度が110℃以上の環状オレフィン樹脂(b)を用いることにより、従来用いられてきたポリオレフィン(ポリプロピレンやポリメチルペンテンなど)に比較して、より微分散させることができるが、溶融混練時の界面張力が一般的なポリオレフィンよりもポリエステル樹脂成分(A)に近いためと推測される。
また、環状オレフィン樹脂(b)のガラス転移温度を110℃以上とすることによって、混練時に剪断がかかりやすくなり、結果としてより微分散する効果もあるものと推定される。
また、扁平な気泡は延伸時の剥離により生じるが、非相溶成分(B)の剛性が低ければ低いほど、マトリックス樹脂成分(A)と非相溶成分(B)の界面での剥離が生じにくくなる(非相溶成分(B)がマトリックス樹脂成分(A)の変形に追随してしまう)。
従って、環状オレフィン樹脂(b)のガラス転移温度を高くするほど、界面剥離が進行し、微細かつ扁平な気泡を多数しっかりと形成することが可能になるものと思われる。
特に、環状オレフィン樹脂(b)のガラス転移温度を110℃以上とすることにより、飛躍的な気泡の形成能が向上する。
さらに、ガラス転移温度を110℃以上の環状オレフィン樹脂(b)を用いることにより、フィルムの熱処理工程において気泡が消失することを抑制する効果があるものと考えられる。これは、一般的にフィルムは延伸された後、熱寸法安定性を付与するために、200℃前後で熱処理されるが、非相溶成分(B)の熱変形温度が低ければ、熱処理工程において非相溶樹脂が変形し、気泡が消失(もしくは縮小)してしまうことがある。
熱変形温度は一般にガラス転移温度に依存するところ、ガラス転移温度が高い環状オレフィン樹脂(b)を用いることにより、熱処理を行っても、気泡の消失を大幅に抑制することが可能となる。
かかる理由より、ガラス転移温度が110℃以上の環状オレフィン樹脂(b)を用いることにより、フィルムにしたときに多数の微細な扁平な気泡を形成させることができ、これによりフィルムの白色性・光反射性・軽量性、熱寸法安定性等を飛躍的に向上させ、さらにバックライトに用いたときに輝度をより高くすることができるものと考えられる。
また、ガラス転移温度は、具体的には130℃以上が好ましく、より好ましくは160℃以上、さらに好ましくは180℃以上である。かかる範囲にすることにより、混練時においてマトリックス樹脂中により微細に分散し、延伸工程において気泡をよりしっかりと形成し、熱処理工程における気泡の消失をより抑制することができるためである。
尚、ガラス転移温度の上限は特に定められるものでないが、ポリエステル樹脂成分(A)の融点以下であるのが好ましい。更に好ましくは融点−20℃、より好ましくは融点−40℃である。具体的にはポリエステル樹脂成分(A)がポリエチレンテレフタレートなどである場合は、250℃以下であることが好ましく、230℃以下がより好ましく、210℃が特に好ましい。250℃を越えるとマトリックス樹脂(A)と溶融混練する際、十分に環状オレフィン樹脂(b)が溶融せずに微分散化が促進されないことがあるためである。
一方、ガラス転移温度が110℃未満の場合は、非相溶成分(B)が十分に微分散化せずに所望の白色性・反射性・軽量性が得られず、また延伸ムラを引き起こしやすい。
また、ガラス転移温度(Tg)についてはJIS K7121−1987に記載の中間点ガラス転移温度(Tmg)であり、示差熱分析計(例えば、「RDC220ロボットDSC」(セイコー電子工業(株)))を用いて、窒素雰囲気下において、樹脂を25℃から300℃まで20℃/分の昇温速度で加熱し、その状態で10分間保持する。次いで25℃以下となるよう急冷し、再度室温から20℃/分の昇温速度で300℃まで昇温を行い吸発熱曲線(DSC曲線)を求める。
本発明において用いられる環状オレフィン樹脂(b)は公知の液相重合法で製造することができるし(例えば特開昭61−271308号公報)、上市品(例えば“TOPAS”(ポリプラスチックス株式会社))を入手して用いることもできる。
また、ガラス転移温度を110℃以上とするためには、例えば環状オレフィン樹脂(b)中の環状オレフィン成分の含有量を多くし、エチレン等の直鎖オレフィン成分の含有量を少なくすることが挙げられる。
具体的には、環状オレフィン成分は60モル%以上であり、エチレン等の直鎖オレフィン成分の含有量は40モル%未満であることが好ましい。より好ましくは、環状オレフィン成分は70モル%以上であり、エチレン等の直鎖オレフィン成分の含有量は30モル%未満、さらに好ましくは環状オレフィン成分が80モル%以上であり、エチレン等の直鎖オレフィン成分の含有量が20モル%未満である。
かかる範囲にすることにより、環状オレフィン樹脂(b)のガラス転移温度を高くすることができる。
尚、各成分の含有量は特に上記範囲に制限されるものではないが、環状オレフィン成分が95モル%以上もしくはエチレン等の直鎖オレフィン成分の含有量が5モル%未満でないことが好ましい。かかる範囲になると、重合に多大な時間が必要となり、生産性・コストに劣ることがあるためである。
また、直鎖オレフィン成分は特に制限されるものではないが、反応性の観点からエチレン成分が好ましい。
さらに、環状オレフィン成分も特に制限されるものではないが、ビシクロ〔2,2,1〕ヘプト−2−エン(ノルボルネン)やその誘導体が生産性・透明性・高Tg化の点から好ましい。
また上記の二成分の他に本発明の目的を損なわない範囲で、必要に応じて他の共重合可能な不飽和単量体成分を共重合させることもできる。該共重合可能な不飽和単量体としては、プロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセン、1−エイコセンなどの炭素原子数が3から20のα−オレフィン、シクロペンテン、シクロヘキセン、3−メチルシクロヘキセン、シクロオクテン、1,4−ヘキサジエン、4−メチル−1,4−ヘキサジエン、5−メチル−1,4−ヘキサジエン、1,7−オクタジエン、ジシクロペンタジエン、5−エチリデン−2−ノルボルネン、5−ビニル−2−ノルボルネル、テトラシクロドデセン、2−メチルテトラシクロドデセン、2−エチルテトラシクロドデセンなどを例示することができる。
また、本発明において、ガラス転移温度が110℃以上の環状オレフィン樹脂(b)の含有量Zは白色ポリエステル層(W層)に対して5重量%以上50重量%以下であることが必要である。
含有量Zをかかる範囲内にすることにより、十分な白色性・反射性・軽量性を発現せしめることができる。
一方、環状オレフィン樹脂(b)の添加量Zが5重量%未満であると、白色性や光反射特性に劣ることがある。一方、50重量%を越えると、フィルムの強度が低下し、延伸時の破断が起こりやすくなることがある。
白色性・光反射特性の観点から、環状オレフィン樹脂(b)の添加量Zは10重量%以上であることが好ましく、より好ましくは20重量%以上、さらに好ましくは30重量%以上である。
本発明で用いられる環状オレフィン樹脂(b)は非晶性であることが好ましい。
本発明において非晶性とは、示差熱分析計を用いて20℃/分の昇温速度で測定した結晶の融解熱が1cal/g未満の値を示すことを意味する。
かかる非晶性の環状オレフィン樹脂(b2)を用いることにより、マトリックス樹脂(A)中での微分散化がより促進され、フィルムとしたとき、白色性・光反射特性を大幅に向上させることができる。
かかる効果が生じる詳細な理由は不明であるが、非晶性とすることにより、溶融粘度の温度依存性が小さくなり、混練時に剪断が効率的にかかることなどが考えられる。
環状オレフィン樹脂(b)を非晶性にするためには、例えば、環状オレフィン樹脂(b)の環状オレフィン成分の含有量を多くすることにより達成することができる。環状オレフィン成分の導入により、立体障害が増し、結晶性が低下するためである。
好適な環状オレフィン成分の含有量は導入される環状オレフィン成分によって異なるが、例えば、構成成分としてエチレン成分とノルボルネン成分を選択したときは、重合完了後の最終的な樹脂体の重量を基準として、ノルボルネン成分の含有量は60重量%以上(エチレン成分が40重量%以下)であることが好ましい。より好ましくは70重量%以上(エチレン成分が30重量%以下)、さらに好ましくは80重量%以上(エチレン成分が20重量%以下)である。
環状オレフィン成分の含有量の上限は特に定められるものではないが、99重量%以下が好ましい。99重量%を越えると、ホモポリマーに近くなることから粘度が著しく増大し、大量生産できないことがあるためである。
本発明で用いられるポリエステル樹脂成分(A)に用いられるポリエステル樹脂は、ジカルボン酸とジオール成分を構成成分とし、それらを重縮合することによって得ることができる。構成成分たるジカルボン酸成分としては、例えば、芳香族ジカルボン酸では、テレフタル酸、イソフタル酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸、フタル酸、ジフェン酸およびそのエステル誘導体が挙げられ、また脂肪族ジカルボン酸では、アジピン酸、セバシン酸、ドデカジオン酸、エイコ酸、ダイマー酸およびそのエステル誘導体が、脂環族ジカルボン酸では、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸及びそのエステル誘導体が挙げられ、また多官能酸では、トリメリット酸、ピロメリット酸およびそのエステル誘導体が代表例として挙げられる。また、ジオール成分としては、例えば、エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、デカンジオール、シクロヘキサンジメタノール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、テトラメチレングリコールやポリエチレングリコール、およびポリテトラメチレングリコールのようなポリエーテルなどが代表例として挙げられる。
好適に用いられるポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート(以下、PETと略称することがある)、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ−1,4−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレートなどが挙げられる。
ポリエステル樹脂をマトリックス樹脂として用いることにより、高い無着色性を維持しつつ、フィルムとしたときに高い機械強度を付与することができる。また、安価である。
本発明において、ポリエチレンテレフタレートなどの基本構成に対して、共重合成分を導入した共重合ポリエステル樹脂を、ポリエステル樹脂成分(A)として用いてもよい。ポリエステル樹脂に共重合成分を導入する方法としては、原料であるポリエステルペレットの重合時に共重合成分を添加し、あらかじめ共重合成分が重合されたペレットとして用いても良いし、また、例えば、ポリブチレンテレフタレートのように単独で重合されたペレットとポリエチレンテレフタレートペレットの混合物を押出し機に供給し、溶融時にエステル交換反応によって共重合化する方法を用いても良い。
また、本発明において、ポリエステル樹脂成分(A)として共重合成分が共重合されていないポリエステル樹脂と、共重合成分を導入した共重合ポリエステル樹脂とを併用してもよい。
共重合する場合、共重合成分の量は、特に限定されないが、透明性、成形性等の観点および次に述べる非晶化の観点よりジカルボン酸成分およびジオール成分とも、それぞれの成分に対して好ましくは1〜70モル%であり、より好ましくは10〜40モル%である。
また、共重合により非晶性となったポリエステル(a2)を用いることは本発明において好ましい態様の一つである。ここで、非晶性とは、詳しくは後述するが、結晶融解熱1cal/g未満の樹脂を指す。一方、結晶融解熱が1cal/g以上の値を示す樹脂を結晶性樹脂とする。
非晶性ポリエステル樹脂(a2)の例としては、ジオール成分として脂環族ジオール成分共重合した共重合PET樹脂や、ジカルボン酸成分としてイソフタル酸を共重合した共重合PET樹脂、ジカルボン酸成分として脂環族ジカルボン酸を共重合した共重合PET樹脂、などが好適例として挙げられる。特に、ジオール成分を脂環族グルコールの一種であるシクロへキサンジメタノールとし、共重合した非晶性PET樹脂、ジカルボン酸成分として脂環族ジカルボン酸を共重合した共重合PET樹脂、が透明性、成形性の点や次に述べる非相溶樹脂の微分散化効果の点から好ましく用いることができる。さらには、モノマーの入手の容易性などから、ジオール成分を脂環族グルコールの一種であるシクロへキサンジメタノールとし、共重合した非晶性PET樹脂より好ましい。
ここで、シクロヘキサンジメタノールを用いて非晶化させる場合、シクロヘキサンジメタノール成分の共重合量は、ポリエステル樹脂を構成するジオール成分の量に対して25モル%以上、より好ましくは30モル%以上であることが、非晶化の観点から好ましい。
また、シクロヘキサンジカルボン酸を用いて非晶化させる場合、シクロヘキサンジカルボン酸成分の共重合量は、ポリエステル樹脂を構成するジカルボン酸成分の量に対して25モル%以上、より好ましくは30モル%以上であることが、非晶化の観点から好ましい。
かかる非晶性ポリエステル樹脂(a2)をポリエステル樹脂成分(A)の構成成分として用いることにより、マトリックス樹脂中での非相溶性成分の分散をより安定にし、微分散させる効果がある。かかる効果が発現する詳細な理由は不明であるが、これにより、フィルム中に多数の気泡を生成せしめることができ、結果として高反射性、高白色性、軽量性を達成することができる。また、フィルムの延伸性や製膜性を向上させることができる。
本発明の白色ポリエステルフィルムは、結晶性ポリエステル(a1)と非晶性ポリエステル樹脂(a2)の両者を含むことが好ましい。これにより、機械特性と反射特性に優れた白色ポリエステルフィルムを得ることができる。結晶性ポリエステル(a1)の種類としては特に限定されないが、PET、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどが挙げられる。特に、機械特性の点から、PETを好適に用いることができる。
本発明の白色ポリエステルフィルムにおいて上記非晶性ポリエステル樹脂(a2)の白色ポリエステル層(W層)への含有量a2wは白色ポリエステル層(W層)に対して10重量%以上であることが好ましい。また、結晶性ポリエステル(a1)の白色ポリエステル層(W層)への含有量a1wは白色ポリエステル層(W層)に対して50重量%未満であることが好ましい。
含有量a1wやa2wを上記範囲にすることにより、上述した非相溶成分(B)の分散効果を十分に発揮させつつ、フィルム製膜性や機械特性を維持することができる。
非晶性ポリエステル樹脂(a2)の含有量a2wの上限や、結晶性ポリエステル(a1)の含有量a1wの下限は特に限定されるものではないが、非晶性ポリエステル樹脂(a2)の含有量a2wは白色ポリエステル層(W層)に対して50重量%以下であることが好ましい。また、結晶性ポリエステル(a1)の含有量a1wは白色ポリエステル層(W層)に対して10重量%以上であることが好ましい。上記範囲外であると、製膜性や機械特性の点で劣ることがある。
また、本発明の白色ポリエステルフィルムは、ポリエステル樹脂成分(A)が結晶性ポリエステル樹脂(a1)と非晶性ポリエステル樹脂(a2)からなり、かつ白色ポリエステル層(W層)における該非晶性ポリエステル樹脂(a2)の含有量a2w(重量%)と環状オレフィン樹脂(b)の含有量Z(重量%)の比(a2W/Z)が0.01以上0.85以下または0.95以上1.75以下であるのが好ましい。0.01に満たないと非晶性ポリエステル樹脂の添加による微分散化効果が不十分となるため反射特性が大幅に低下したり、製膜性が低下する傾向にある。また、0.85を超えて0.95未満の範囲では、反射率が向上せずに、耐熱性が低下する傾向にある。また、1.75を超えるとフィルムの耐熱性が大幅に低下するため好ましくない。すなわち、0.01以上0.85以下の範囲とすることで耐熱性に優れた反射フィルムとすることができ、また、0.95以上1.75以下の範囲とすることで、反射特性に優れた反射フィルムとすることができる。より好ましくは、0.4以上0.85以下または0.95以上1.5以下である。
また、本発明の白色ポリエステルフィルムは、白色ポリエステル層(W層)が、脂環族ジオール成分を有するか、脂環族ジカルボン酸成分、およびイソフタル酸成分を有し、かつ式1または式2を満たす事が好ましい。
0.01<(X+Y)/Z<0.33 ・・・式1
0.37<(X+Y)/Z<0.75 ・・・式2
X:W層中の全ジオール成分の量に対する脂環族ジオール成分の含有率(モル%)
Y:W層中の全ジカルボン酸成分の量に対する脂環族ジカルボン酸成分の含有率(モル%)とイソフタル酸成分の含有率(モル%)の合計(モル%)
Z:W層中の環状オレフィン樹脂(b)のW層全体に対する含有量(重量%)。
(X+Y)/Zが0.01に満たないと非晶性ポリエステル樹脂(a2)の添加による微分散化効果が不十分となるため反射特性が大幅に低下したり、製膜性が低下する傾向にある。また、0.33を超えて0.37未満の範囲では、反射率が向上せずに、耐熱性が低下する傾向にある。また、0.75を超えるとフィルムの耐熱性が大幅に低下するため好ましくない。すなわち、0.01より越えて0.33以下の範囲とすることで高反射特性を有しつつ耐熱性に特に優れた反射フィルムとすることができ、また、0.37より越えて0.75以下の範囲とすることで、高耐熱性を有しつつ反射特性に特に優れた反射フィルムとすることができる。より好ましくは、0.05より越えて0.33以下または0.37より越えて0.62以下である。
本発明の白色ポリエステルフィルムには、非相溶成分(B)である環状オレフィン樹脂(b)をより微分散させるために、前述したポリエステル樹脂成分(A)である非晶/結晶性ポリエステル樹脂(a1、a2)、非相溶成分(B)環状オレフィン樹脂(b)の他に、さらに分散剤(C)を添加することが好ましい。
分散剤(C)を添加することにより、環状オレフィン樹脂(b)の分散径をさらに小さくすることができれば、延伸により生成する扁平気泡をより微細化でき、結果的にフィルムの白色性、反射性、軽量性を高めることができるためである。
かかる分散剤(C)の種類は特に限定されないが、カルボキシル基やエポキシ基等の極性基やポリエステルと反応性のある官能基をもったオレフィン系の重合体または共重合体、ジエチレングリコール、ポリアルキレングリコール、界面活性剤および熱接着性樹脂等を用いることができる。もちろん、これらは単独でも2種以上を併用してもよい。
中でも、ポリエステル成分とポリアルキレングリコール成分からなるポリエステル−ポリアルキレングリコール共重合体が好ましく、更に好ましくは結晶性ポリエステル-ポリアルキレングリコール共重合体(c1)が特に好ましい。
この場合、ポリエステル成分としては、炭素数が2〜6の脂肪族ジオール部分と、テレフタル酸および/またはイソフタル酸部分からなるポリエステル成分が好ましい。また、ポリアルキレングリコール成分としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等の成分が好ましい。
特に好ましい組み合わせとしては、ポリエステル成分にはポリエチレンテレフタレートもしくはポリブチレンテレフタレートを、ポリアルキレングリコール成分にはポリエチレングリコールもしくはポリテトラメチレングルコールを用いた組み合わせである。中でも、ポリエステル成分にはポリブチレンテレフタレートを、ポリアルキレングリコール成分にはポリテトラメチレングルコールを用いた組み合わせ、もしくはポリエステル成分にはポリエチレンテレフタレートを、ポリアルキレングリコール成分にはポリエチレングリコールを用いた組み合わせが特に好ましい。
本発明で用いられる分散剤(C)の添加量Cwは特に限定されるものではないが、気泡を含有する白色ポリエステル層(W層)に対して、0.1〜30重量%が好ましく、より好ましくは2〜25重量%であり、さらにより好ましくは5重量%以上20重量%以下である。
添加量Cwが0.1重量%より少ない場合、気泡を微細化する効果が小さくなることがある。また、添加量Cwが30重量%より多い場合には、生産安定性の低下やコスト上昇などの問題が発生することがある。
本発明の白色ポリエステルフィルムにおいて、結晶性ポリエステル樹脂(a1)の含有量a1wと結晶性ポリエステル−ポリアルキレングリコール共重合体(c1)の含有量c1wの合計(a1w+c1w)が、白色ポリエステル層(W層)に対して50重量%未満であることが好ましい。
かかる範囲にすることにより、上述した非相溶成分(B)の分散効果を十分に発揮させつつ、フィルム製膜性や機械特性を維持することができる。
本発明の白色ポリエステルフィルムにおいて、白色ポリエステル層(W層)内における環状オレフィン樹脂(b)の分散体のうち、個数割合にして99%以上の分散体の分散径(直径)が7μm以下であることが好ましい。即ち、分散径が7μmを超える分散体は個数割合にして1%未満であることが好ましい。分散径(直径)が7μmを越える分散体が1%を越えると、粗大な気泡が増し、白色性、光反射性、軽量性に劣ることがある。
また、分散径が4μmを超える分散体は個数割合にして1%未満であることがより好ましく、さらに好ましくは分散径が2μmを超える分散体は個数割合にして1%未満である。すなわち個数割合にして99%以上の分散体の分散径(直径)が4μm以下であることがより好ましく、さらに好ましくは個数割合にして99%以上の分散体の分散径(直径)が2μm以下である。
分散径をかかる範囲にすることにより、効率的にフィルム中に多数の気泡を生じせしめることができ、結果として白色性、反射性、軽量性を高めることができる。
尚、特に規定されるものではないが、白色ポリエステル層(W層)内における環状オレフィン樹脂(b)の分散体のうち、個数割合にして99%以上の分散体の分散径(直径)が0.1μm以上であることが好ましい。0.1μm未満であると、可視光線の波長よりも大幅に小さいため、フィルム中に気泡が生成しても厚み方向の気泡厚みが可視光線の波長よりも大幅に薄くなるため可視光を反射する界面として効率が悪くなるため所望の白色性や光反射性が得られないことがある。
分散径は、以下の方法により測定する。まず、ミクロトームを用いて、フィルム断面を厚み方向に潰すことなく、切断し、電子顕微鏡を用いて、拡大観察画像を得る。このとき、切断はフィルムTD方向(横方向)と平行方向になるよう行なうものとする。次いで、該画像中の白色ポリエステル層(W層)内の環状オレフィン樹脂(b)のフィルム面方向の最大長さを計測し、分散径とする。
環状オレフィン樹脂(b)の分散径をかかる範囲にするための方法は特に限定されるものはないが、例えば上述したように(1)環状オレフィン樹脂(b)のガラス転移温度を高めること(2)ポリエステル樹脂成分(A)に非晶性ポリエステル樹脂(a2)を含有させること(3)分散剤(C)を添加することなどが挙げられる。
また、押出しにあたっては、押出し機のスクリュー速度は大である方が、また、スクリュー部においてせん断を受けている時間は長いことが好ましい。スクリュー速度および押出し時間を大にすることによって、ポリエステル樹脂成分(A)中の環状オレフィン樹脂(b)の分散性が良好となり、分散径が小さくなり、かつ均一化される傾向があるためである。
加えて、押出し工程において、平均メッシュが40μm以下のフィルターを少なくとも一度通過させることも分散径の微小化および均一化には効果がある。
上記手法によってフィルム内部に気泡を含有せしめた白色ポリエステル層(W層)の少なくとも片側に、ポリエステルなどの熱可塑性樹脂層を共押出などの方法によって積層するのは好ましい態様の一つである。かかる熱可塑性樹脂層を積層することにより、表面平滑性および高い機械的強度をフィルムに付与することができる。
このとき、積層した熱可塑性樹脂層にも、有機もしくは無機の微粒子、あるいは非相溶性樹脂を含有させることができる。この場合において、フィルムの製造時に少なくとも1方向に延伸することによって、積層した熱可塑性樹脂層にも気泡を含有させることができる。
本発明の白色ポリエステルフィルムに、易接着性や帯電防止性等を付与するために、周知の技術を用いて種々の塗液を塗布したり、耐衝撃性を高めるためにハードコート層などを設けても良い。
ここで、塗布の手段としては、例えばグラビアコート、ロールコート、スピンコート、リバースコート、バーコート、スクリーンコート、ブレードコート、エアーナイフコート、ディッピングなどの方法を用いることができる。また、塗布後に塗布層を硬化する場合、その硬化方法は、公知の方法を用いることができる。例えば、熱硬化、あるいは紫外線、電子線、放射線などの活性線を用いる方法、さらにはこれらの組み合わせによる方法などが適用できる。このとき、架橋剤などの硬化剤を併用することが好ましい。また、塗布層を設ける方法としては、基材フィルム製造時に塗布(インラインコーティング)してもよいし、結晶配向完了後の白色ポリエステルフィルム上に塗布(オフラインコーティング)してもよい。
本発明の白色ポリエステルフィルムには、さらに、表面すべり性や製膜時の走行耐久性を高めるために、各種粒子を添加することは妨げられるものではない。
粒子種は特に限定されるものではないが、シリカ、硫酸バリウム、二酸化チタン、炭酸カルシウム等を好適に用いることができる。
本発明の白色ポリエステルフィルムは、一般的に、白色度が高い方が好ましく、また、黄味より青みがかった色目の方が好ましい。この点を考慮して白色ポリエステルフィルム中に蛍光増白剤を添加することが好ましい。
蛍光増白剤としては市販のものを適宜使用すればよく、たとえば、“ユビテック”(チバガイギ−社製)、OB−1(イーストマン社製)、TBO(住友精化社製)、“ケイコール”(日本曹達社製)、“カヤライト”(日本化薬社製)、“リューコプア”EGM(クライアントジャパン社製)などを用いることができる。蛍光増白剤のフィルム中の含有量は、0.005〜1重量%が好ましく、より好ましくは0.007〜0.7重量%、さらには0.01〜0.5重量%の範囲内であることが特に好ましい。0.005重量%未満では、その効果が小さく、1重量%を越える場合には、逆に黄味を帯びてくることがある。白色ポリエステルフィルムが積層フィルムの場合には、蛍光増白剤は表層部に添加することが、より有効である。
また、本発明の白色ポリエステルフィルムは耐光剤を含有していてもよい。耐光剤を含有することで、フィルムの紫外線による色調変化が防止される。好ましく使用される耐光剤としては、他の特性が損なわれない範囲であれば特に限定されないが、耐熱性に優れ、ポリエステル樹脂との相性が良く均一分散できると共に、着色が少なく樹脂およびフィルムの反射特性に悪影響を及ぼさない耐光剤を選択することが望ましい。このような耐光剤としては、例えば、サリチル酸系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、シアノアクリレート系、トリアジン系等の紫外線吸収剤およびヒンダードアミン系等の紫外線安定剤などが挙げられる。具体的には、例えば、サリチル酸系のp−t−ブチルフェニルサリシレート、p−オクチルフェニルサリシレート、ベンゾフェノン系の2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−5−スルホベンゾフェノン、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、ビス(2−メトキシ−4−ヒドロキシ−5−ベンゾイルフェニル)メタン、ベンゾトリアゾール系の2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2,2’−メチレンビス[4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2Hベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール]、シアノアクリレート系のエチル−2−シアノ−3,3’−ジフェニルアクリレート)、トリアジン系として2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−[(ヘキシル)オキシ]−フェノールなどが挙げられる。
また、紫外線安定剤としては、例えば、ヒンダードアミン系のビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、コハク酸ジメチル・1−(2−ヒドロキシエチル)−4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン重縮合物、それ他として、ニッケルビス(オクチルフェニル)サルファイド、および2,4−ジ・t−ブチルフェニル−3’,5’−ジ・t−ブチル−4’−ヒドロキシベンゾエートなどが挙げられる。これら耐光剤の中でも、ポリエステルとの相溶性に優れる、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシ−ベンゾフェノン、ビス(2−メトキシ−4−ヒドロキシ−5−ベンゾイルフェニル)メタン、2,2’−メチレンビス[4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2Hベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール]、および2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−[(ヘキシル)オキシ]−フェノールの適用が好ましい。上記耐光剤は、単独でも2種類以上の併用であってもよい。
本発明の白色ポリエステルフィルムにおける耐光剤の含有量は、耐光剤を含有する層に対して0.05〜10重量%であることが好ましく、より好ましくは0.1〜5重量%であり、さらに好ましくは0.15〜3重量%である。耐光剤の含有量が0.05重量%未満の場合には、耐光性が不十分で、長期保管時の色調変化が大きくなり、また、耐光剤の含有量が10重量%を超える場合には、耐光剤による着色により、フィルムの色目が変わることがある。
本発明において、少なくとも片面側に紫外線吸収能を有する塗布層が設けられていることが、長期使用時のフィルムの黄変を防止できるため好ましい。該紫外線吸収層は単層であっても複数の層であってもよいが、複数の層の場合には、そのいずれかの層が紫外線吸収剤を含有する層であり、好ましくは2層以上が紫外線吸収剤を含有する層であることが、耐光性保持の点で望ましい。該紫外線吸収層は、熱可塑性、熱硬化性、活性硬化型樹脂などの樹脂成分中に紫外線吸収剤、例えば、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、トリアジン系、シアノアクリレート系、サリチル酸エステル系、ベンゾエート系あるいは無機系の紫外線遮蔽剤等を樹脂中に含有あるいは共重合させたものを積層することによって得ることが出来る。中でもベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤がより好ましい。
ベンゾトリアゾール系紫外線吸収モノマーとしては、基本骨格にベンゾトリアゾールを有し、かつ不飽和二重結合を有するモノマーであればよく、特に限定されないが、好ましいモノマーとしては2−(2’−ヒドロキシ−5’−アクリロイルオキシエチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メタクリロキシエチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−tert−ブチル−5’−アクリロイルオキシエチルフェニル)−5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾールが好ましい。これらのモノマーと共重合されるアクリルモノマーおよび/またはオリゴマーとしては、アルキルアクリレート、アルキルメタクリレート、および架橋性官能基を有するモノマー、例えば、カルボキシル基、メチロール基、酸無水物基、スルホン酸基、アミド基、アミノ基、水酸基、エポキシ基などを有するモノマーを例示することができる。
本発明において好ましく用いられる紫外線吸収能を有する塗布層において、上記アクリル系モノマーおよび/またはオリゴマーの1種あるいは2種以上を任意の比率で共重合させてもよいが、好ましくは、メチルメタクリレートあるいは、スチレンがアクリルモノマーの20重量%以上、さらに好ましくは30重量%以上重合されていることが、積層膜の硬さの点で好ましい。ベンゾトリアゾール系モノマーとアクリル系モノマーとの共重合比は、ベンゾトリアゾール系モノマーの比率が10重量%以上70重量%以下、好ましくは20重量%以上65重量%以下、さらに好ましくは25重量%以上60重量%以下であることが、耐久性や基材フィルムとの密着性の点で好ましい。該共重合ポリマーへの分子量は特に限定されないが、好ましくは5000以上、さらに好ましくは10000以上であることが、塗布層の耐久性の観点で好ましい。該共重合体の作製は、例えばラジカル重合などの方法によって得ることが出来、特に限定されるものではない。上記共重合体は、有機溶剤あるいは水分散体として基材フィルムの上に積層されるが、その厚みは、通常0.5〜15μmであり、好ましくは1〜10μm、さらに好ましくは1〜5μmの範囲内であることが、耐光性の点で特に好ましい。
本発明における紫外線吸収能を有する塗布層において、表面の光沢度を調整する等の目的で、塗布層中に有機および/または無機粒子を添加しても良い。無機粒子としては、シリカ、アルミナ、二酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、ゼオライト、カオリン、タルクなどを用いることができ、有機粒子としては、シリコーン系化合物、架橋スチレン、架橋アクリル、架橋メラミンなどを用いることが出来る。有機および/または無機粒子の粒径(数平均粒径)は0.05〜15μmが好ましく、0.1〜10μmであることが好ましい。また含有量としては、紫外線吸収能を有する塗布層の乾燥重量に対して5〜50重量%が好ましく、より好ましくは6〜30重量%、更に好ましくは7〜20重量%である。含有する粒子の粒径を上記の範囲とすることで、粒子の脱落を防止し、かつ表面の光沢度を調整できるため好ましい。
本発明における紫外線吸収能を有する塗布層中に、本発明の効果を阻害しない範囲内で各種の添加剤を添加することが出来る。添加剤としては、例えば、蛍光増白剤、架橋剤、耐熱安定剤、帯電防止剤、カップリング剤などを用いることができる。
また、紫外線吸収能を有する塗布層は、任意の方法で塗布することができる。例えばグラビアコート、ロールコート、スピンコート、リバースコート、バーコート、スクリーンコート、ブレードコート、エアーナイフイコート、ディッピング、押し出しラミネートなどの方法を用いることが出来るが、特にマイクログラビアロールを用いたキスコートで塗布する方法が、塗布外観や光沢度の均一性に優れており好ましい。また、塗布後に塗布層を硬化する場合、その硬化方法は公知の方法を用いることができる。例えば、熱硬化、あるいは紫外線、電子線、放射線などの活性線を用いる方法、さらにはこれらの組み合わせによる方法が適用できる。本発明においては、熱風オーブンによる熱硬化方法あるいは紫外線照射による紫外線硬化法が好ましい。また、塗布層を設ける方法としては、基材フィルムの製造時に同時に塗布する方法(インラインコーティング)でもよいし、結晶配向完了後の基材フィルム上に塗布(オフラインコートティング)してもよい。
本発明の白色ポリエステルフィルムの比重は0.4以上1.5以下が好ましい。さらに好ましくは1.3以下である。比重が0.4未満の場合にはフィルムとしての機械的強度が不十分であったり、折れやすく取り扱い性に劣るなどの問題が生じる場合がある。一方、1.5を越える場合には気相の占有率が低すぎて反射率が低下し、面光源用の反射板として用いた場合に、輝度が不十分になる傾向にある。
本発明の白色ポリエステルフィルムの厚みは10〜500μmが好ましく、20〜300μmがより好ましい。厚みが10μm未満の場合、フィルムの平坦性を確保することが困難となり、面光源として用いた際に、明るさにムラが生じやすい。一方、500μmより厚い場合、光反射フィルムとして液晶ディスプレイなどに用いた場合、厚みが大きくなりすぎることがある。
また、フィルムが積層フィルムである場合、その表層部/内層部の厚み比率は1/200〜1/3が好ましく、1/50〜1/4がより好ましい。表層部/内層部/表層部の3層積層フィルムの場合、該比率は両表層部の合計/内層部で表される。
白色ポリエステルフィルム層(W層)は内層であることが白色性・光反射性の観点から好ましい。
また、これまでの記載を基にした本発明における各成分の好適量の一例は次のとおりである。白色ポリエステル層(W層)に対して、ガラス転移温度が110℃以上の環状オレフィン樹脂(b)は5重量%以上50重量%以下、結晶性ポリエステル樹脂(a1)は10重量%以上50重量%未満、非晶性ポリエステル樹脂(a2)は10重量%以上50重量%以下、分散剤C(好ましくは結晶性ポリエステル−ポリアルキレングリコール共重合体(c1))は0.1%重量%以上30重量%以下である。
より好ましくは、白色ポリエステル層(W層)に対して、ガラス転移温度が110℃以上の環状オレフィン樹脂(b)は20重量%以上40重量%以下、結晶性ポリエステル樹脂(a1)は15重量%以上45重量以下、非晶性ポリエステル樹脂(a2)は15重量%以上40重量%以下、分散剤C(好ましくは結晶性ポリエステル−ポリアルキレングリコール共重合体(c1))は2%重量%以上25重量%以下である。
特に好ましくは、白色ポリエステル層(W層)に対して、ガラス転移温度が110℃以上の環状オレフィン樹脂(b)は25重量%以上35重量%以下、結晶性ポリエステル樹脂(a1)は20重量%以上45重量以下、非晶性ポリエステル樹脂(a2)は20重量%以上30重量%以下、分散剤C(好ましくは結晶性ポリエステル−ポリアルキレングリコール共重合体(c1))は5%重量%以上20重量%以下である。
次に、本発明の白色ポリエステルフィルムの製造方法について、その一例を説明するが、本発明は、かかる例のみに限定されるものではない。
白色ポリエステル層(W層)を形成するために、押出機(主押出機)を有する製膜装置を用い、必要に応じて十分な真空乾燥を行ったポリエステル樹脂成分(A)のチップとガラス転移温度が110℃以上の環状オレフィン樹脂(b)を混合したものを加熱された押出機に供給する。環状オレフィン樹脂(b)の添加は、事前に均一に溶融混練して配合させて作製されたマスターチップを用いても、もしくは直接混練押出機に供給するなどしてもよい。
また、積層フィルムとするには、上記主押出機のほかに副押し出し機を有する複合製膜装を用い、必要に応じて十分な真空乾燥を行った熱可塑性樹脂のチップ、無機粒子および蛍光増白剤を加熱された副押出機に供給して共押出し積層する。
また、溶融押出に際してはメッシュ40μm以下のフィルターにて濾過した後に、Tダイ口金内に導入し押出成形により溶融積層シートを得ることが好ましい。
この溶融積層シートを表面温度10〜60℃に冷却されたドラム上で静電気により密着冷却固化し、未延伸積層フィルムを作製する。該未延伸積層フィルムを70〜120℃の温度に加熱されたロール群に導き、長手方向(縦方向、すなわちフィルムの進行方向)に3〜4倍延伸し、20〜50℃の温度のロール群で冷却する。
続いて、フィルムの両端をクリップで把持しながらテンターに導き、90〜150℃の温度に加熱された雰囲気中で、長手方向に直角な方向(幅方向)に3〜4倍に延伸する。
延伸倍率は、長手方向と幅方向それぞれ3〜5倍とするが、その面積倍率(縦延伸倍率×横延伸倍率)は9〜15倍であることが好ましい。面積倍率が9倍未満であると、得られる2軸延伸積層フィルムの反射率や隠蔽性、フィルム強度が不十分となり、逆に面積倍率が15倍を超えると延伸時に破れを生じ易くなる傾向がある。
得られた2軸延伸積層フィルムの結晶配向を完了させて、平面性と寸法安定性を付与するために、引き続きテンター内にて150〜240℃の温度で1〜30秒間の熱処理を行ない、均一に徐冷後、室温まで冷却し、その後必要に応じて、他素材との密着性をさらに高めるためにコロナ放電処理などを行い、巻き取ることにより、本発明の白色ポリエステルフィルムを得ることができる。上記熱処理工程中では、必要に応じて幅方向あるいは長手方向に3〜12%の弛緩処理を施してもよい。
尚、一般に熱処理温度が高いほど、高い熱寸法安定性も高くなるが、本発明の白色ポリエステルフィルムは製膜工程において高温(210℃以上)で熱処理されることが好ましい。本発明の白色ポリエステルフィルムは一定の熱寸法安定性を有することが望まれるためである。本発明の白色ポリエステルフィルムは液晶ディスプレイなどに搭載されている面光源(バックライト)の反射フィルムとして用いられることがある。バックライトによってはバックライト内部の雰囲気温度が100℃程度まで上昇することがあるためである。
210℃以上で熱処理するためには、環状オレフィン樹脂(b)のガラス転移温度が150℃以上であることが好ましい。より好ましくは170℃以上、さらに好ましくは190℃以上である。
かかる温度範囲にすることにより、高温下での熱処理でも、ボイド核剤たる環状オレフィン樹脂(b)が熱変形せずに(潰れずに)、しっかりとした気泡を維持することができ、結果として、高白色性・高光反射性・軽量性を維持しつつ、熱寸法安定性に優れたフィルムを得ることができる。
また、2軸延伸は逐次延伸あるいは同時2軸延伸のいずれでもよいが、同時2軸延伸法を用いた場合は、製造工程のフィルム破れを防止できたり、加熱ロールに粘着することによって生ずる転写欠点が発生しにくい。また2軸延伸後に長手方向、幅方向いずれかの方向に再延伸してもよい。
このようにして得られた白色ポリエステルフィルムに必要により、マイクログラビア版・キスコートにて紫外線吸収能を有する塗布層を設け、80〜140℃にて乾燥後、紫外線照射を行い、塗布層を硬化する。紫外線吸収能を有する層を塗布する前に、易接着層や帯電防止層を設ける等の前処理を施しても良い。
本発明の白色ポリエステルフィルムには、電磁波遮蔽性や折り曲げ加工性付与などの目的で、フィルム表面に、アルミニウム、銀などを金属蒸着や貼り合わせなどの手法によって加えてもよい。
本発明の白色ポリエステルフィルムは、光反射のために面光源に組込まれる板状材として好ましく用いられる。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。
(測定方法)
(1)樹脂の結晶性、ガラス転移温度(JIS K7121−1987、JIS K7122−1987)
示差熱分析計「RDC220ロボットDSC」(セイコー電子工業(株))を用いて、窒素雰囲気下において、樹脂を25℃から300℃まで20℃/分の昇温速度で加熱し、その状態で10分間保持する。次いで25℃以下となるよう急冷し、再度室温から20℃/分の昇温速度で300℃まで昇温を行い、吸発熱曲線(DSC曲線)を求めた。
この吸発熱曲線において、測定した樹脂の結晶融解熱が1cal/g以上の値を示す樹脂を結晶性樹脂とし、1cal/g未満の樹脂を非晶性樹脂とした。
熱量の測定方法はJIS K7122−1987に基づくものとする。
また、ガラス転移温度(Tg)についてはJIS K7121−1987に記載の中間点ガラス転移温度(Tmg)を採用した。
(2)環状オレフィン樹脂(b)の分散径(直径)
ミクロトームを用いて、フィルム断面を厚み方向に潰すことなく、切断する。このとき、切断方向はフィルムTD方向(横方向)に平行に切断するものとする。次いで切断した断面を電界放射走査方電子顕微鏡JSM−6700F(日本電子データム(株))を用いて、3000倍に拡大観察して得られた画像より、白色ポリエステル層(W層)内の環状オレフィン樹脂(b)の分散体を無作為に1000点選択し、各分散体についてフィルム面方向の最大長さを計測して各分散体の分散径とした。次いで、得られた1000個の分散体の分散径の単純平均を算出し、環状オレフィン樹脂(b)の分散径とした。
加えて、分散径が7μm以上となる分散体の個数割合、および分散径が2μm以上となる分散体の個数割合についても求めた。
(3)反射率
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)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、光反射率は白色ポリエステルフィルムの両面について求め、より高い数値を当該白色ポリエステルフィルムの反射率とする。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を用いた。
(4)透過率
全自動直読ヘイズコンピューターHGM−2DP(スガ試験機(株)製)を用いて、フィルム厚み方向の全光線透過率を測定した。なお、透過率は白色ポリエステルフィルムの両面について求め、より低い数値を当該白色ポリエステルフィルムの透過率とする。
(5)耐熱性
バックライトに白色ポリエステルフィルムを組み込み、40℃に保たれた環境下でランプを連続200時間点灯させ、その後、バックライトからフィルムを取り外し、水平台に乗せ平面性の変化を目視観察した。使用したバックライトは、評価用に用意したノートパソコンに使用される直管一灯型サイドライト式バックライト(14.1インチ)である。フィルムが撓み、水平台より3mm以上浮き上がっている部分があるフィルムを×、2〜3mm浮き上がっている部分があるフィルムを△、1〜2mm以上浮き上がっている部分があるフィルムを○、浮き上がりが1mm未満のフィルムを◎とした。○と◎が合格である。
(6)延伸性
実施例・比較例において製膜した際に、ほとんど延伸ムラが生じないものを◎、僅か延伸ムラが発生するものを○、若干の延伸ムラが若干発生するが製膜工程において視認できないものを△、製膜工程において視認できる延伸ムラが発生するものを×とした。大量生産には△以上の製膜性が必要である。
ここで延伸ムラとは、延伸後のフィルムにおいて、フィルム厚みが極端に薄い部分と厚い部分が生じることをいう。延伸ムラは、延伸工程においてフィルム全面が均一に延伸されずに不均一に延伸されるために生じることが多い。延伸ムラの原因としては種々の原因が考えられるが、本発明の場合は、ポリエステル樹脂成分中への非相溶樹脂の分散が不安定な場合に延伸ムラが起き易い傾向がある。尚、延伸ムラが生じると、フィルム厚みが薄い部分と厚い部分で、反射率等が異なることが多く、好ましくないことがある。
(7)製膜性
実施例・比較例において製膜した際に、フィルム破れがほとんど生じないものを◎、僅かに発生するものを○、若干発生するものを△、頻発するものを×とした。大量生産には△以上の製膜性が必要であり、○以上であるとさらにコスト低減効果がある。
(8)輝度
20インチサイズの直下型バックライト(蛍光管16本、蛍光管径3mm、蛍光管間隔2.5cm、乳白板と蛍光管の距離1.5cm)に実施例、比較例で作成した白色ポリエステルフィルムを反射板として設置し、乳白板としてRM401(住友化学(株)製)、乳白板上側に光拡散シート“ライトアップ”(登録商標) GM3(キモト(株)製)、プリズムシートBEFIII(3M製)、DBEF−400(3M製)を配置した。
次いで、12Vの電圧を印加してCCFLを点灯させ、面光源を立ち上げた。50分後、色彩輝度計BM−7/FAST(トプコン(株)製)を用いて視野角1°、バックライト−輝度計距離40cmで中心輝度を測定した。各実施例、比較例において3サンプルについて測定し、それぞれの平均値を算出し、これを輝度とした。
以下実施例等によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
(原料)
A.ポリエステル樹脂成分(A)
・PET:
酸成分としてテレフタル酸を、ジオ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1cal/g以上であり、融点255℃の結晶性ポリエステル樹脂である(a1)。
・CHDM(シクロヘキサンジメタノール)共重合PET
「PETG 6763」(イーストマン ケミカル製)を用いた。ジオール成分としてシクロヘキサンジメタノールを33モル%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1cal/g未満であり、非晶性ポリエステル樹脂(a2)である。
また、シクロヘキサンジメタノール共重合量が33モル%以外のCHDM共重合PETは、ジカルボン酸成分として、テレフタル酸を、ジオール成分として、ジオール成分100モル%のうち表2,3に示す割合のシクロヘキサンジメタノールと、残りの割合の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0.77dl/g、カルボキシル末端基量40当量/トンの共重合ポリエステルを得た。示差熱分析計を用いて結晶融解熱を測定したところ、いずれも1cal/g未満であり、非晶性ポリエステル樹脂(a2)である。
・CHDA(シクロヘキサンジカルボン酸)共重合PET:
ジカルボン酸成分として、ジカルボン酸成分100モル%のうち、表3に示す割合のシクロヘキサンジカルボン酸と、残りの割合のテレフタル酸を、ジオ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0.77dl/g、カルボキシル末端基量40当量/トンの共重合ポリエステルを得た。示差熱分析計を用いて結晶融解熱を測定したところ、いずれも1cal/g未満であり、非晶性ポリエステル樹脂(a2)である。
・イソフタル酸共重合PET:
ジカルボン酸成分として、テレフタル酸77モル%,イソフタル酸23モル%を、ジオ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/トンの共重合ポリエステルを得た。示差熱分析計を用いて結晶融解熱を測定したところ1cal/g未満であり、非晶性ポリエステル樹脂(a2)である。
B.非相溶成分(B)
・PMP(ポリメチルペンテン)
「TPX DX820」(三井化学(株)製)を用いた。示差熱分析計を用いて結晶融解熱を測定したところ1cal/g以上であり、融点235℃の結晶性樹脂である。また、ガラス転移温度は25℃であった。
・環状オレフィン樹脂(b)(共重合体)
「TOPAS 8007」「TOPAS 6013」「TOPAS 6015」「TOPAS 6017」「TOPAS 6018」(何れもポリプラスチックス(株)製)を用いた。該樹脂は化学式1に示すようにノルボルネン成分とエチレン成分より構成される。各成分の構成比およびガラス転移温度を表に示す。
表に記載されたとおり、「TOPAS 6013」「TOPAS 6015」「TOPAS 6017」「TOPAS 6018」のガラス転移温度は110℃以上であることから、これらはガラス転移温度が110℃以上の環状オレフィン樹脂(b)である。
尚、何れの樹脂も示差熱分析計を用いて結晶融解熱を測定したところ1cal/g未満であり、非晶性樹脂であった。
Figure 2008149757
C.分散剤(C)
・PET-PEG(ポリエチレングリコール)共重合体
分子量4,000のポリエチレングリコールを6重量%共重合したPETペレットである。示差熱分析計を用いて結晶融解熱を測定したところ1cal/g以上であり、結晶性樹脂である。よって、結晶性ポリエステル−ポリアルキレングリコール共重合体(c1)である。
・PBT-PAG(ポリアルキレングリコール)共重合体
「ハイトレル 7247」(東レ・デュポン製)を用いた。該樹脂はPBT(ポリブチレンテレフタレート)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1cal/g以上であり、結晶性樹脂である。よって、結晶性ポリエステル−ポリアルキレングリコール共重合体(c1)である。
(実施例1〜12、実施例15、実施例16、実施例19〜34)
表に示した原料の混合物を170℃の温度で5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。
次いで、Tダイ口金内より、シート状に押出して溶融単層シートとし、該溶融単層シートを、表面温度20℃に保たれたドラム上に静電印加法で密着冷却固化させて未延伸単層フィルムを得た。続いて、該未延伸単層フィルムを85℃の温度に加熱したロール群で予熱した後、90℃の温度の加熱ロールを用いて長手方向(縦方向)に3.3倍延伸を行い、25℃の温度のロール群で冷却して一軸延伸フィルムを得た。
得られた一軸延伸フィルムの両端をクリップで把持しながらテンター内の95℃の温度の予熱ゾーンに導き、引き続き連続的に105℃の温度の加熱ゾーンで長手方向に直角な方向(幅方向)に3.2倍延伸した。さらに引き続いて、テンター内の熱処理ゾーンで表に記載の温度で20秒間の熱処理を施し、さらに180℃の温度で4%幅方向に弛緩処理を行った後、更に140℃の温度で1%幅方向に弛緩処理を行った。次いで、均一に徐冷後、巻き取って、厚さ100μm(実施例19のみ55μm)の白色単層ポリエステルフィルムを得た。この白色ポリエステルフィルムは内部に微細な気泡を多数含有しており、それ自身が白色ポリエステル層(W層)に該当する。その各種特性を表に示す。このように本発明の白色ポリエステルフィルムは白色性・反射性・軽量性・熱寸法安定性に優れた特性を示した。
(実施例13、実施例14、実施例17、実施例18、実施例35〜41)
主押出機と副押出機を有する複合製膜装置において、表に示した原料の混合物を170℃の温度で5時間真空乾燥した後、主押出機側に供給し、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ダイ複合口金に導入した。
一方、副押出機には170℃の温度で5時間真空乾燥PETを供給し、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ダイ複合口金に導入した。
次いで、該Tダイ複合口金内で、副押出機より押出される樹脂層(A)が主押出機より押出される樹脂層(B)の両表層に積層(A/B/A)されるよう合流せしめた後、シート状に共押出して溶融積層シートとし、該溶融積層シートを、表面温度20℃に保たれたドラム上に静電荷法で密着冷却固化させて未延伸積層フィルムを得た。続いて、該未延伸積層フィルムを常法に従い85℃の温度に加熱したロール群で予熱した後、90℃の温度の加熱ロールを用いて長手方向(縦方向)に3.3倍延伸を行い、25℃の温度のロール群で冷却して一軸延伸フィルムを得た。
得られた一軸延伸フィルムの両端をクリップで把持しながらテンター内の95℃の温度の予熱ゾーンに導き、引き続き連続的に105℃の温度の加熱ゾーンで長手方向に直角な方向(幅方向)に3.2倍延伸した。さらに引き続いて、テンター内の熱処理ゾーンで表に記載の温度で20秒間の熱処理を施し、さらに180℃の温度で4%幅方向に弛緩処理を行った後、更に140℃の温度で1%幅方向に弛緩処理を行った。次いで、均一に徐冷後、巻き取って、A層とB層の厚さがA層/B層/A層=5/100/5(μm)となるようにし、総厚み110mの白色積層ポリエステルフィルムを得た。B層は内部に微細な気泡を多数含有しており、白色ポリエステル層(W層)に該当する。その各種特性を表に示す。このように本発明の白色ポリエステルフィルムは白色性・反射性・軽量性・熱寸法安定性に優れた特性を示した。
(比較例1)
表に示した原料の混合物を170℃の温度で5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異物濾過を行った後に、Tダイ口金に導入した。
次いで、Tダイ口金内より、シート状に押出して溶融単層シートとし、該溶融単層シートを、表面温度20℃に保たれたドラム上に静電印加法で密着冷却固化させて未延伸単層フィルムを得た。このポリエステルフィルムは内部にほとんど気泡を含有しておらず、その特性も表に示すように劣るものであった。
(比較例2〜6)
表に示した原料を用いて実施例1と同様に製膜を行い、ポリエステルフィルムを得た(比較例5のみフィルム厚みは55μm)。このポリエステルフィルムは内部にいくらかの気泡を含有していたが、その特性は表に示すように劣るものであった。
(比較例7)
表に示した原料を用いて実施例13と同様に製膜を試みたが、フィルム破れが頻発し、延伸後の白色ポリエステルフィルムを採取することはできなかった。
Figure 2008149757
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表中の略記号は次のとおりである。
a1w:W層における結晶性ポリエステル樹脂(a1)の含有量(重量%)
a2w:W層における非晶性ポリエステル樹脂(a2)の含有量(重量%)
a2b1:非晶性ポリエステル樹脂(a2)において、非晶性ポリエステル樹脂(a2)を構成するジオール成分の量に対する脂環族ジオール成分の量(モル%)
a2a1:非晶性ポリエステル樹脂(a2)において、非晶性ポリエステル樹脂(a2)を構成するジカルボン成分の量に対する脂環族ジカルボン成分の量(モル%)
a2a2:非晶性ポリエステル樹脂(a2)において、非晶性ポリエステル樹脂(a2)を構成するジカルボン酸成分の量に対するイソフタル酸成分の量(モル%)
a2a:非晶性ポリエステル樹脂(a2)において、非晶性ポリエステル樹脂(a2)を構成するジカルボン成分の量に対する脂環族ジカルボン成分の量a2a1(モル%)とイソフタル酸成分の量a2a2(モル%)の合計(モル%)
X:W層中のジオール成分の量に対する脂環族ジオール成分の含有率(モル%)。
y1:W層中のジカルボン酸成分の量に対する脂環族ジカルボン酸成分の含有率y1(モル%)。
y2:W層中のジカルボン酸成分の量に対するイソフタル酸成分の含有率y2(モル%)。
Y:W層中のジカルボン酸成分の量に対する脂環族ジカルボン酸成分の含有率y1(モル%)とイソフタル酸成分の含有率y2(モル%)の合計(モル%)。
Z:W層中の環状オレフィン樹脂(b)のW層全体に対する含有量(重量%)。
Cw:白色ポリエステル層(W層)に対する分散剤(C)の含有量(重量%)。
c1w:白色ポリエステル層(W層)に対する結晶性ポリエステル−ポリアルキレングリコール共重合体(c1)の含有量(重量%)
本発明の白色フィルムは画像表示用のバックライト装置およびランプリフレクターの反射シートとして用いられるのはもちろんのこと、照明用器具反射シート、照明看板用反射シート、太陽電池用背面反射シート、受像紙、など白色フィルムが適用される用途であれば、特に制限なく好適に使用される。

Claims (13)

  1. ポリエステル樹脂成分(A)と、該樹脂成分(A)に対して非相溶である成分(B)とを含有し、内部に気泡を有する白色ポリエステル層(W層)を含むフィルムにおいて、
    該非相溶成分(B)が、ガラス転移温度が110℃以上の環状オレフィン樹脂(b)であり、
    かつ白色ポリエステル層(W層)における環状オレフィン樹脂(b)の含有量Zが白色ポリエステル層(W層)に対して5重量%以上50重量%以下である白色ポリエステルフィルム。
  2. 前記ポリエステル樹脂成分(A)が結晶性ポリエステル樹脂(a1)と非晶性ポリエステル樹脂(a2)を含有し、
    かつ白色ポリエステル層(W層)における非晶性ポリエステル樹脂(a2)の含有量a2w(重量%)と環状オレフィン樹脂(b)の含有量Z(重量%)の比(a2w/Z)が0.01以上0.85以下または0.95以上1.75以下である請求項1に記載の白色ポリエステルフィルム。
  3. 前記W層が、脂環族ジオール成分を有するか、脂環族ジカルボン酸成分および/またはイソフタル酸成分を有し、かつ式1または式2を満たす請求項1または2に記載の白色ポリエステルフィルム。
    0.01<(X+Y)/Z<0.33 ・・・式1
    0.37<(X+Y)/Z<0.75 ・・・式2
    X:W層中のジオール成分の量に対する脂環族ジオール成分の含有率(モル%)
    Y:W層中のジカルボン酸成分の量に対する脂環族ジカルボン酸成分の含有率(モル%)とイソフタル酸成分の含有率(モル%)の合計(モル%)
    Z:W層中の環状オレフィン樹脂(b)のW層全体に対する含有量(重量%)。
  4. 環状オレフィン樹脂(b)が非晶性環状オレフィン樹脂(b2)である請求項1〜3のいずれかに記載の白色ポリエステルフィルム。
  5. ポリエステル樹脂成分(A)が非晶性ポリエステル樹脂(a2)を含有し、かつ非晶性ポリエステル樹脂(a2)の含有量a2wが白色ポリエステル層(W層)に対して、10重量%以上である請求項1〜4のいずれかに記載の白色ポリエステルフィルム。
  6. ポリエステル樹脂成分(A)が結晶性ポリエステル樹脂(a1)を含有し、かつ結晶性ポリエステル樹脂(a1)の含有量a1wが白色ポリエステル層(W層)に対して、50重量%未満である請求項1〜5のいずれかに記載の白色ポリエステルフィルム。
  7. 白色ポリエステル層(W層)が分散剤(C)を含有し、かつ分散剤(C)の含有量Cwが白色ポリエステル層(W層)に対して0.1重量%以上である請求項1〜6のいずれかに記載の白色ポリエステルフィルム。
  8. 前記分散剤(C)がポリエステル成分とポリアルキレングリコール成分とを用いてなる結晶性ポリエステル−ポリアルキレングリコール共重合体(c1)である請求項7に記載の白色ポリエステルフィルム。
  9. ポリエステル樹脂成分(A)が結晶性ポリエステル樹脂(a1)を含有し、かつ白色ポリエステル層(W層)における結晶性ポリエステル樹脂(a1)の含有量a1wと結晶性ポリエステル−ポリアルキレングリコール共重合体(c1)の含有量c1wの合計(a1w+c1w)が、白色ポリエステル層(W層)に対して50重量%未満である請求項8に記載の白色ポリエステルフィルム。
  10. 白色ポリエステル層(W層)中に環状オレフィン樹脂(b)が分散体として存在しており、
    該分散体の99%以上が分散径7μm以下の分散体である請求項1〜9のいずれかに記載の白色ポリエステルフィルム。
  11. 白色ポリエステル層(W層)の少なくとも片側に他のポリエステル層が積層されている請求項1〜10のいずれかに記載の白色ポリエステルフィルム
  12. 面光源用反射フィルムに用いられる請求項1〜11のいずれかに記載の白色ポリエステルフィルム。
  13. 請求項1〜12のいずれかに記載の白色ポリエステルフィルムを用いた面光源。
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