説明

易接着性ポリエステルフィルム

【課題】 透明性に優れ、しかも種々の光学用途に用いられる層との接着力に優れ、塗布欠点の少ないポリエステルフィルムを提供する。
【解決手段】 同時二軸延伸法にて製造されたポリエステルフィルムおよびその少なくとも片面に設けられた厚み1〜200nmの塗布層からなり、塗布層表面での窒素原子濃度が5〜40原子%であることを特徴とする易接着性ポリエステルフィルム。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は易接着性ポリエステルフィルムに関し、詳しくは光学用ベースフィルムとして用いられる易接着性ポリエステルフィルムに関する。
【背景技術】
【0002】
ポリエステルフィルムは、近年、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ELディスプレイ等の表示装置に用いられる光学用部材を構成する光学用ベースフィルムとして用いられている。このような光学用ベースフィルムとして、液晶ディスプレイのプリズムレンズシート、バックライト反射フィルムや反射防止フィルムに用いられるベースフィルムがあり、さらに、プラズマディスプレイの電磁波シールドフィルムや有機ELディスプレイの防爆フィルムのベースフィルムがある。
【0003】
これらの光学用ベースフィルムには優れた透明性が要求される。光学用ベースフィルムは、後加工したうえで光学用部材として用いるが、後加工する際に設けるプリズムレンズ層、ハードコート層、粘着層、反射防止層、スパッタ層といった加工層に対する易接着性が必要である。
【0004】
この易接着性は、物理的処理または化学的処理によって発現されるが、優れた易接着性を得るためには化学的処理が行われる。化学的処理としては、一般的にプライマー処理が行なわれ、二軸延伸後にプライマー処理されたり、逐次二軸延伸の延伸途中でプライマー処理される。優れた易接着性を得るためには、ポットライフが短く、取り扱いが難しい塗液を用いる必要がある。しかし、ポットライフの短い塗液を用いるとフィルムには塗布欠点が生じやすい。
【0005】
【特許文献1】特開平11−198228号公報
【特許文献2】特開2005−92226号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、かかる従来技術の問題点を解消することを課題とする。すなわち、本発明の目的は、透明性に優れ、しかも種々の光学用途に用いられる層との接着力に優れ、塗布欠点の少ない易接着性ポリエステルフィルムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
すなわち本発明は、同時二軸延伸法にて製造されたポリエステルフィルムおよびその少なくとも片面に設けられた厚み1〜200nmの塗布層からなり、塗布層表面での窒素原子濃度が5〜40原子%であることを特徴とする易接着性ポリエステルフィルムである。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、透明性に優れ、しかも種々の光学用途に用いられる層との接着力に優れ、塗布欠点の少ない易接着性ポリエステルフィルムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
以下、本発明を詳細に説明する。
[ポリエステルフィルム]
本発明においてポリエステルフィルムを構成するポリエステルは、芳香族二塩基酸またはそのエステル形成性誘導体とジオールまたはそのエステル形成性誘導体とから合成される線状飽和ポリエステルである。かかるポリエステルの具体例として、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、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)、ポリエチレン−2,6−ナフタレートを例示することができる。なかでも、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレン−2,6−ナフタレートが力学的物性や光学物性等のバランスが良いので好ましい。
【0010】
ポリエステルフィルムに用いられるポリエステルは、これらのポリエステルの共重合体であってもよく、これらのポリエステルを主体(例えば80モル%以上の成分)とし、少割合(例えば20モル%以下)の他の種類の樹脂とブレンドしたものであってもよい。
ポリエステルフィルムに用いられるポリエステルは、着色剤、帯電防止剤、酸化防止剤、有機滑剤、触媒を含有してもよいが、フィラーを含有しないことが透明性の点で好ましい。
【0011】
本発明においてポリエステルフィルムは同時二軸延伸法によって製造される。同時二軸延伸法自体は公知の方法であり、フィルムの長手方向と幅方向の延伸を同時に行う方法である。
【0012】
[塗布層]
本発明の易接着性ポリエステルフィルムの塗布層の厚みは、1〜200nm、好ましくは5nm〜100nm、さらに好ましくは10nm〜50nmである。塗布層の厚みが1nm未満であると加工層との密着性が低下し、200nmを越えるとフィルムを巻き取った時にフィルム同士が張り付くことがある。なお、加工層とは、フィルムを光学用部材に後加工する際に設けるプリズムレンズ層、ハードコート層、粘着層、反射防止層、スパッタ層といった層である。
【0013】
本発明の易接着性ポリエステルフィルムの塗布層の表面の窒素原子濃度は、5〜40原子%、好ましくは10〜40原子%、さらに好ましくは15〜40原子%である。本発明者の知見によると、塗布層表面の窒素原子濃度は加工層との密着性と密接な関係がある。塗布層表面の窒素原子濃度が5原子%未満であると加工層との密着性が得られず、40原子%を超えると活性が高い表面となり、フィルムを巻き取った時にフィルム同士が張り付いてしまい、光学用ベースフィルムとして用いるのに不適である。
【0014】
本発明者の知見によると、窒素原子を有する化合物や官能基は塗布層を未延伸フィルムに塗設し、これを上述のポリエステルフィルムの延伸で述べた条件で同時二軸延伸すると、窒素原子を有する化合物や官能基が塗布層の表面に移動してくる。驚くべきことに、同時二軸延伸において塗液を未延伸フィルムに塗布してこれを同時二軸延伸すると、逐次二軸延伸において塗液を一方向延伸されたフィルムに塗布してさらに延伸する場合と比較して、窒素原子を有する化合物や官能基を塗布層の表面に高い濃度で局在化させることができる。この局在化によって加工層との高い密着性を得ることができ、塗布層の均一性が高く塗布欠陥の発生の少ない、高品質の塗布層を得ることができる。
【0015】
塗布層の塗剤としては、窒素原子を含む樹脂を用いる。塗布層を構成する樹脂として、例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂を用いることができ、これらに加えて例えばポリエステル樹脂を用いることができる。
【0016】
アクリル樹脂としては、以下に例示するようなアクリルモノマーからなるアクリル樹脂を用いることができる。アクリルモノマーとしては、アルキルアクリレート、アルキルメタクリレート(アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、2ーエチルヘキシル基、シクロヘキシル基等);2ーヒドロキシエチルアクリレート、2ーヒドロキシエチルメタクリレート、2ーヒドロキシプロピルアクリレート、2ーヒドロキシプロピルメタクリレート等のヒドロキシ含有モノマー;グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、アリルグリシジルエーテル等のエポキシ基含有モノマー;アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸、クロトン酸、スチレンスルホン酸およびその塩(ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、第三級アミン塩等)等のカルボキシ基またはその塩を含有するモノマー;アクリルアミド、メタクリルアミド、N−アルキルアクリルアミド、N−アルキルメタクリルアミド、N、N−ジアルキルアクリルアミド、N、N−ジアルキルメタクリレート(アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、2−エチルヘキシル基、シクロヘキシル基等)、Nーアルコキシアクリルアミド、N−アルコキシメタクリルアミド、N、N−ジアルコキシアクリルアミド、N、N−ジアルコキシメタクリルアミド(アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基等)、アクリロイルモルホリン、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、N−フェニルアクリルアミド、 N−フェニルメタクリルアミド等のアミド基を含有するモノマー;無水マレイン酸、無水イタコン酸等の酸無水物のモノマー;ビニルイソシアネート、アリルイソシアネート、スチレン、αーメチルスチレン、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルトリアルコキシシラン、アルキルマレイン酸モノエステル、アルキルフマール酸モノエステル、アルキルイタコン酸モノエステル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、塩化ビニリデン、エチレン、プロピレン、塩化ビニル、酢酸ビニル、ブタジエン等のモノマーを挙げることができる。
【0017】
ウレタン樹脂としては、ポリオール、ポリイソシアネート、鎖長延長剤、架橋剤から構成される樹脂を用いることができる。ポリオールの例としては、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコールのようなポリエ−テル、ポリエチレンアジペート、ポリエチレン−ブチレンアジペート、ポリカプロラクトンなどを含むグリコールとジカルボン酸との脱水反応により製造されるポリエステル、カ−ボネート結合を有するポリカ−ボネート、アクリル系ポリオール、ひまし油を挙げることができる。ポリイソシアネートの例としては、トリレンジイソシアネート、フェニレ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、ヘキサメチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートを挙げることができる。鎖延長剤あるいは架橋剤の例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリメチロールプロパン、ヒドラジン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、水を挙げることができる。
【0018】
ポリエステル樹脂としては、ジカルボン成分とジオール成分からなるポリエステルを用いることができる。多塩基酸成分として、例えばテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、無水フタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、ダイマー酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸を挙げることができる。若干量ながら不飽和多塩基酸成分のマレイン酸、イタコン酸およびp−ヒドロキシ安息香酸といったヒドロキシカルボン酸を用いてもよい。ジオール成分として、例えばエチレングリコール、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、キシレングリコール、ジメチロールプロパン、ポリ(エチレンオキシド)グリコール、ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコールを挙げることがきる。これらのモノマーを2種以上用いて共重合してもよい。ポリエステル樹脂は、単独で使用したのでは窒素原子濃度を5%以上にすることができないため、アクリル樹脂もしくはウレタン樹脂との組成物として用いる。
【0019】
これらの樹脂は、フィルムに塗布するにあたり、環境汚染を防ぎ、防爆性を得る観点から、好ましくは水溶性または水分散性の塗液として用いる。塗液には界面活性剤を配合することが好ましい。界面活性剤は、ポリエステルフィルムへの水性塗液の濡れを促進する機能や塗液の安定性を向上させる機能を有し、塗液への配合量は、塗布層の表面張力が40mN/m以下となる量であることが好ましく、適切な量は界面活性剤の種類によって異なるので適宜調製すればよい。例えば、水性塗液の固形分100重量%あたり1〜10重量%含まれていればよい。
【0020】
界面活性剤は、アニオン型、カチオン型、ノニオン型のいずれを用いてもよく、例えばポリオキシエチレン−脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、脂肪酸金属石鹸、アルキル硫酸塩、アルキルスルホン酸塩、アルキルスルホコハク酸塩、第4級アンモニウムクロライド塩、アルキルアミン塩酸、ベタイン型界面活性剤を挙げることができる。
【0021】
塗液は、好ましくは水性塗液、すなわち水溶液、水分散液あるいは乳化液の形態で用いる。塗液には、さらに、帯電防止剤、着色剤、界面活性剤、紫外線吸収剤、架橋剤、顔料、有機フィラー、無機フィラーを添加してもよい。
【0022】
[製造方法]
本発明においてポリエステルフィルムは、上記のポリエステルをフィルム状に溶融押出し、キャスティングドラムで冷却固化させて未延伸フィルムとし、この未延伸フィルムのうえに塗液を塗布して、Tg〜(Tg+60)℃で長手方向および幅方向に、面倍率6倍〜25倍、好ましくは10倍〜20倍になるよう同時二軸延伸し、必要に応じてさらに180〜230℃で1〜60秒間熱処理を行い、熱処理温度より10〜20℃低い温度で長手方向または/および幅方向に0〜20%収縮させながら再熱処理を行うことにより製造することができる。なお、ガラス転移温度をTgと略記する。
【0023】
ポリエステルフィルムの厚みは、光学用部材のベースフィルムとして使用する場合に必要な強度を得る観点から、好ましくは25〜300μm、さらに好ましくは50〜250μmである。
【0024】
塗液を塗布されるポリエステルフィルムの表面には、予め物理処理、例えば、コロナ表面処理、火炎処理、プラズマ処理を施しておくことが好ましい。本発明においては、塗液をポリエステルフィルム製膜工程において、同時二軸延伸する前のポリエステルフィルムに塗布して塗布層を形成する。塗布の際、製膜工程の熱を利用して塗布層を乾燥することができる。熱固定を行なうことで塗布層を架橋を効率良く進めることができる。塗液をフィルムの製膜工程で塗布するいわゆるインラインコーティングの方法をとるとことが好ましく、この場合、塗塵や埃を巻き込みにくく、傷の少ないフィルムを比較的安価に製造することができる。
【0025】
塗液の固形分濃度は、通常0.1〜30重量%、好ましくは1〜10重量%である。塗液の塗布量は、走行中のフィルム1m当り好ましくは0.5〜50gである。本発明においては同時二軸延伸前のフィルムに塗布してから同時二軸延伸するため、延伸の面積倍率が高く、逐次二軸延伸の途中で塗布する方法よりも面方向に塗布厚み斑が少なく均一で薄い塗布層を形成することができる。
【0026】
塗布方法としては、公知の方法を適用することができる。例えば、ロールコート法、グラビアコート法、ロールブラッシュ法、スプレーコート法、エアーナイフ法、含浸法、カーテンコート法を適用することができる。これらは、単独で適用してもよく、組み合わせて適用してもよい。
【0027】
本発明によれば、例えば、全ヘーズ値1.5%以下、塗布層の表面ヘーズ値0.60%以下、表面の摩擦係数(μs)0.6以下である易接着性ポリエステルフィルムを得ることができる。
【実施例】
【0028】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。各種物性は下記の方法により評価した。
(1)塗布層表面の窒素原子濃度(X線光電子分光分析)
易接着性ポリエステルフィルムを10mm×10mmの大きさにサンプリングし、両面テープを貼った試料台(1cmφ)に試料を貼り付けてサンプルとした。測定機器として、VG社(英国)製ESCA、LAB200を使用し、測定条件として、MgKa線、光電子取出角=45度、Wide(survey、1100〜0/1.0eV)& Narrow(O,C,etc./0.1eV)Scanの条件で測定した。
【0029】
(2)接着性
易接着性ポリエステルフィルムの塗布層のうえに、厚さ5μmのUVインキ層(東洋インキ社製 FD カルトン黒)を塗布し、UV照射機でUV照度100mW/cmを照射してインキ層を形成させた。このインキ層に碁盤目のクロスカット(1mmのマス目を100個)を施し、そのうえに24mm幅のセロハンテープ(ニチバン社製)を貼り付け、180°の剥離角度で急激に剥がした後、剥離面を観察し、下記の基準で評価した。
5:剥離面積が10%未満 ……接着力極めて良好
4:剥離面積が10%以上20%未満 ……接着力良好
3:剥離面積が20%以上30%未満 ……接着力やや良好
2:剥離面積が30%以上40%未満 ……接着力不良
1:剥離面積が40%を超える ……接着力極めて不良
【0030】
(3)塗布層厚みおよび塗布層厚みの均一性
易接着性ポリエステルフィルムの幅方向に端から端を均等にした箇所の5点、幅方向の真ん中の縦方向に1m毎に5点のサンプルを採取した。包埋樹脂で採取したサンプルを固定し、サンプルの断面をミクロトームで切断し、2%オスミウム酸で60℃、2時間染色して、透過型電子顕微鏡(日本電子製JEM2010)を用いて、塗布層の厚みを測定し、塗布層厚みの均一性(%)を評価した。塗布層厚みには塗布層厚みの平均をとり、塗布層厚みの均一性は下記式で算出した。
塗布層厚みの均一性(%)
= (塗布層厚みの最大値−塗布層厚みの最小値)/塗布層厚みの平均値
【0031】
(4)ガラス転移温度
サンプル約10mgを測定用のアルミニウム製パンに封入して示差熱量計(デュポン社製・V4.OB2000型DSC)に装着し、25℃から20℃/分の速度で300℃まで昇温させ、300℃で5分間保持した後取出し、直ちに氷の上に移して急冷した。このパンを再度示差熱量計に装着し、25℃から20℃/分の速度で昇温させてガラス転移温度(Tg:℃)を測定した。
【0032】
(5)固有粘度
固有粘度([η]dl/g)は、25℃のo−クロロフェノール溶液で測定した。
【0033】
[実施例1]
溶融ポリエチレンテレフタレート([η]=0.62dl/g、Tg=78℃)をダイより押出し、常法により冷却ドラムで冷却して未延伸フィルムとし、次いでその両面に表1に示す塗布組成物の水性塗液(固形分濃度5%)をロールコーターで均一に塗布して塗布フィルムとした。この塗布フィルムを、引き続いて95℃で乾燥し、100℃で、長手方向に3.4倍、横方向に3.6倍の倍率で同時二軸延伸し、225℃で長手方向および幅方向にそれぞれ2%収縮させながら熱固定し、ポリエステルフィルム厚さ100μm、塗布層厚さ20nmの易接着性ポリエステルフィルムを得た。評価結果を表1に示す。
【0034】
[実施例2]
塗液を表1の実施例2の欄に記載のものに変更する以外は実施例1と同様にして、厚さ100μm、塗布層厚さ20nmの易接着性ポリエステルフィルムを得た。評価結果を表1に示す。
【0035】
[実施例3]
溶融ポリエチレン−2,6−ナフタレート([η]=0.65dl/g、Tg=121℃)をダイより押出し、常法により冷却ドラムで冷却して未延伸フィルムとし、この両面に表1に示す塗布組成物の水性塗液(固形分濃度5%)をロールコーターで均一に塗布して塗布フィルムとした。この塗布フィルムを、引き続いて105℃で乾燥し、130℃で縦方向に3.4倍、横方向に3.6倍の倍率で長手方向および幅方向に同時二軸延伸し、230℃で縦方向および幅方向にそれぞれ2%収縮させながら熱固定し、ポリエステルフィルム厚さ100μm、塗布層厚さ20nmの易接着性ポリエステルフィルムを得た。評価結果を表1に示す。
【0036】
[比較例1および2]
溶融ポリエチレンテレフタレート([η]=0.63dl/g、Tg=78℃)をダイより押出し、常法により冷却ドラムで冷却して未延伸フィルムとし、次いで縦方向に95℃で3.4倍に延伸した後、その両面に表1に示す塗布組成物の水性塗液(固形分濃度4%)をロールコーターで均一に塗布して塗布フィルムとした。この塗布フィルムを、引き続いて95℃で乾燥し、横方向に130℃で3.6倍に延伸し、225℃で幅方向に2%収縮させながら熱固定し、ポリエステルフィルム厚さ100μm、塗布層厚さ20nmの易接着性ポリエステルフィルムを得た。評価結果を表1に示す。
【0037】
【表1】

【0038】
なお、表1において用いた成分は以下のとおりである。
ポリエステル樹脂
酸成分がテレフタル酸60モル%/イソフタル酸34モル%/5−ナトリウムスルホイソフタル酸6モル%、グリコール成分がシクロヘキサンジメタノール90モル%/ジエチレングリコール10モル%で構成されている(Tg=55℃、平均分子量17000)。なお、ポリエステル樹脂は、特開平06−116487号公報の実施例1に記載の方法に準じて下記の通り製造した。すなわち、テレフタル酸ジメチル24部、イソフタル酸ジメチル14部、5−ナトリウムスルホイソフタル酸ジメチル4部、シクロヘキサンジメタノール57部、ジエチレングリコール2部を反応器に仕込み、これにテトラブトキシチタン0.05部を添加して窒素雰囲気下で温度を230℃にコントロールして加熱し、生成するメタノールを留去させてエステル交換反応を行った。次いで反応系の温度を徐々に255℃まで上昇させ系内を1mmHgの減圧にして重縮合反応を行い、ポリエステル樹脂を得た。
【0039】
アクリル樹脂
メチルメタクリレート50モル%/ブチルアクリレート40モル%/N−メチロールアクリルアミド5モル%/アクリル酸5モル%で構成されている(Tg=40℃、分子量420000)。なお、アクリル樹脂は、特開昭63−37167号公報の製造例1〜3に記載の方法に準じて下記の通り製造した。すなわち、四つ口フラスコに、イオン交換水302部を仕込んで窒素気流中で60℃まで昇温させ、次いで重合開始剤として過硫酸アンモニウム0.5部、亜硝酸水素ナトリウム0.2部を添加し、さらにモノマー類である、メタクリル酸メチル45.8部、アクリル酸ブチル46.9部、N−メチロールアクリルアミド4.0部、アクリル酸3.3部の混合物を3時間にわたり、液温が60〜70℃になるよう調整しながら滴下した。滴下終了後も同温度範囲に2時間保持しつつ、撹拌下に反応を継続させ、次いで冷却して固形分が25%のアクリル樹脂の水分散体を得た。
【0040】
微粒子
アクリルフィラー(平均粒径:100nm)(日本触媒社製 商品名MX−100W)
脂肪族ワックス
ポリエチレンワックス(中京油脂株式会社製 商品名ポロリンH−481)
濡れ剤
ポリオキシエチレン(n=7)ラウリルエーテル(三洋化成株式会社製 商品名ナロアクティーN−70)
【産業上の利用可能性】
【0041】
本発明の易接着性ポリエステルフィルムは、光学用フィルムとして好適に用いることができる。例えば、液晶表示装置のプリズムレンズシート、バックライト反射フィルムや反射防止フィルムに用いられるベースフィルム、さらに、プラズマディスプレイの電磁波シールドフィルムや有機ELディスプレイ防爆フィルムのベースフィルムとして好適に用いることができる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
同時二軸延伸法にて製造されたポリエステルフィルムおよびその少なくとも片面に設けられた厚み1〜200nmの塗布層からなり、塗布層表面での窒素原子濃度が5〜40原子%であることを特徴とする易接着性ポリエステルフィルム。
【請求項2】
光学用フィルムとして使用される請求項1記載の易接着性ポリエステルフィルム。

【公開番号】特開2007−44954(P2007−44954A)
【公開日】平成19年2月22日(2007.2.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−230668(P2005−230668)
【出願日】平成17年8月9日(2005.8.9)
【出願人】(301020226)帝人デュポンフィルム株式会社 (517)
【Fターム(参考)】