説明

積層ポリエステルフィルム

【課題】 各種の接着剤に対して良好な接着性および高い全光線透過率が求められる用途、例えば液晶ディスプレイの偏光板を保護する部材等において好適に利用することができる積層ポリエステルフィルムを提供する。
【解決手段】 ポリエステルフィルムの一方の面に、厚さが0.04〜0.15μmのアクリル樹脂を主体とする塗布層を有し、もう一方の面に、ポリカーボネート構造を有するウレタン樹脂を含有する塗布層を有することを特徴とする積層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、積層ポリエステルフィルムに関するものであり、特に、液晶ディスプレイに使用される偏光板を保護する部材として好適に用いられる積層ポリエステルフィルムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、液晶ディスプレイがテレビ、パソコン、デジタルカメラ、携帯電話等の表示装置として広く用いられている。液晶ディスプレイに使用される偏光板は、通常、染色一軸延伸されたポリビニルアルコール膜の偏光膜に、トリアセチルセルロールフィルム(TACフィルム)を保護フィルムとして張り合わせた構成である(保護フィルム/偏光膜/保護フィルム)。TACフィルムは高い透明性や光学等方性を有するため、保護フィルムとして多く使用されてきたが、一方で、寸法安定性に劣り、また、偏光膜と接着させるために、あらかじめアルカリ液で表面をケン化処理しなければいけないという欠点を持っていた。近年の液晶ディスプレイの大型化、高品質化が進むにしたがって、機械的強度の向上が求められ、また、アルカリ処理による低分子材料のブリードアウトやヘーズ上昇による品質低下を避ける必要性が出てきた。さらに、上記アルカリ処理は高濃度のアルカリ液を使用するため、作業安全性、環境保全の上で好ましいものではない。
【0003】
これらの課題を解決するために、ノルボルネン系フィルム等、TACフィルム以外の素材の検討も行われている(特許文献1、2)。しかしながら、他素材でのフィルムは汎用樹脂を使用していないため、コストが高いという課題がある。そこで、寸法安定性が確保でき、各種の問題を有するアルカリ処理の工程を必要とせず、さらにコスト的にも問題ない、汎用樹脂であるポリエステルフィルムを使用するという方法を考えた。
【0004】
しかしながら、ポリエステルフィルム単体では、偏光膜と保護フィルムを接着させるために使用する接着剤との接着性が劣る点、およびTACフィルムと比較した場合に全光線透過率が低くなり、偏光板にしたときに輝度が低下するという欠点があることが判明した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平6−51117号公報
【特許文献2】特開2006−227090号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、上記実情に鑑みなされたものであって、その解決課題は、TACフィルムの各種課題を解決するためにポリエステルフィルムを使用し、かつ、接着剤との接着性が良好であり、さらに全光線透過率が高く、偏光膜の保護フィルムとして好適に利用することができる積層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】
本発明者らは、上記実情に鑑み、鋭意検討した結果、特定の構成からなる積層ポリエステルフィルムを用いれば、上述の課題を容易に解決できることを知見し、本発明を完成させるに至った。
【0008】
すなわち、本発明の要旨は、ポリエステルフィルムの一方の面に、厚さが0.04〜0.15μmのアクリル樹脂を主体とする塗布層を有し、もう一方の面に、ポリカーボネート構造を有するウレタン樹脂を含有する塗布層を有することを特徴とする積層ポリエステルフィルムに存する。
【発明の効果】
【0009】
本発明の積層ポリエステルフィルムによれば、例えば偏光板の保護フィルムとして使用する場合、偏光膜を接着させるための接着剤との接着力が良好で、かつ、偏光板を形成後の全光線透過率に優れた積層ポリエステルフィルムを提供することができ、その工業的価値は高い。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明における積層ポリエステルフィルムを構成するポリエステルフィルムは単層構成であっても多層構成であってもよく、2層、3層構成以外にも本発明の要旨を越えない限り、4層またはそれ以上の多層であってもよく、特に限定されるものではない。
【0011】
本発明において使用するポリエステルは、ホモポリエステルであっても共重合ポリエステルであってもよい。ホモポリエステルからなる場合、芳香族ジカルボン酸と脂肪族グリコールとを重縮合させて得られるものが好ましい。芳香族ジカルボン酸としては、テレフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸などが挙げられ、脂肪族グリコールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。代表的なポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート等が例示される。一方、共重合ポリエステルのジカルボン酸成分としては、イソフタル酸、フタル酸、テレフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、オキシカルボン酸(例えば、p−オキシ安息香酸など)等の一種または二種以上が挙げられ、グリコール成分として、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、ブタンジオール、4−シクロヘキサンジメタノール、ネオペンチルグリコール等の一種または二種以上が挙げられる。
【0012】
本発明のフィルムのポリエステル層中には、易滑性の付与および各工程での傷発生防止を主たる目的として、粒子を配合することが好ましい。配合する粒子の種類は、易滑性付与可能な粒子であれば特に限定されるものではなく、具体例としては、例えば、シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸カルシウム、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、カオリン、酸化アルミニウム、酸化チタン等の粒子が挙げられる。また、特公昭59−5216号公報、特開昭59−217755号公報等に記載されている耐熱性有機粒子を用いてもよい。この他の耐熱性有機粒子の例として、熱硬化性尿素樹脂、熱硬化性フェノール樹脂、熱硬化性エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂等が挙げられる。さらに、ポリエステル製造工程中、触媒等の金属化合物の一部を沈殿、微分散させた析出粒子を用いることもできる。
【0013】
一方、使用する粒子の形状に関しても特に限定されるわけではなく、球状、塊状、棒状、扁平状等のいずれを用いてもよい。また、その硬度、比重、色等についても特に制限はない。これら一連の粒子は、必要に応じて2種類以上を併用してもよい。
【0014】
また、用いる粒子の平均粒径は、通常0.01〜3μm、好ましくは0.1〜2μmの範囲である。平均粒径が0.01μm未満の場合には、易滑性を十分に付与できなかったり、粒子が凝集して、分散性が不十分となり、フィルムの透明性を低下させたりする場合がある。一方、3μmを超える場合には、フィルムの表面粗度が粗くなりすぎて、後工程においてプリズム層や光拡散層等の機能層を形成させる場合等に不具合が生じる場合がある。
【0015】
さらにポリエステル層中の粒子含有量は、通常0.001〜5重量%、好ましくは0.005〜3重量%の範囲である。粒子含有量が0.001重量%未満の場合には、フィルムの易滑性が不十分な場合があり、一方、5重量%を超えて添加する場合には、フィルムの透明性が不十分な場合がある。
【0016】
ポリエステル層中に粒子を添加する方法としては、特に限定されるものではなく、従来公知の方法を採用しうる。例えば、各層を構成するポリエステルを製造する任意の段階において添加することができるが、好ましくはエステル化もしくはエステル交換反応終了後、添加するのが良い。
【0017】
また、ベント付き混練押出機を用い、エチレングリコールまたは水などに分散させた粒子のスラリーとポリエステル原料とをブレンドする方法、または、混練押出機を用い、乾燥させた粒子とポリエステル原料とをブレンドする方法などによって行われる。
【0018】
なお、本発明におけるポリエステルフィルム中には、上述の粒子以外に必要に応じて従来公知の酸化防止剤、帯電防止剤、熱安定剤、潤滑剤、染料、顔料等を添加することができる。
【0019】
本発明におけるポリエステルフィルムの厚みは、フィルムとして製膜可能な範囲であれば特に限定されるものではないが、通常10〜200μm、好ましくは25〜50μmの範囲である。
【0020】
次に本発明におけるポリエステルフィルムの製造例について具体的に説明するが、以下の製造例に何ら限定されるものではない。すなわち、先に述べたポリエステル原料を使用し、ダイから押し出された溶融シートを冷却ロールで冷却固化して未延伸シートを得る方法が好ましい。この場合、シートの平面性を向上させるためシートと回転冷却ドラムとの密着性を高めることが好ましく、静電印加密着法および/または液体塗布密着法が好ましく採用される。次に得られた未延伸シートは二軸方向に延伸される。その場合、まず、前記の未延伸シートを一方向にロールまたはテンター方式の延伸機により延伸する。延伸温度は、通常70〜120℃、好ましくは80〜110℃であり、延伸倍率は通常2.5〜7倍、好ましくは3.0〜6倍である。次いで、一段目の延伸方向と直交する方向に延伸するが、その場合、延伸温度は通常70〜170℃であり、延伸倍率は通常3.0〜7倍、好ましくは3.5〜6倍である。そして、引き続き180〜270℃の温度で緊張下または30%以内の弛緩下で熱処理を行い、二軸配向フィルムを得る。上記の延伸においては、一方向の延伸を2段階以上で行う方法を採用することもできる。その場合、最終的に二方向の延伸倍率がそれぞれ上記範囲となるように行うのが好ましい。
【0021】
また、本発明においては積層ポリエステルフィルムを構成するポリエステルフィルム製造に関しては同時二軸延伸法を採用することもできる。同時二軸延伸法は、前記の未延伸シートを通常70〜120℃、好ましくは80〜110℃で温度コントロールされた状態で機械方向および幅方向に同時に延伸し配向させる方法であり、延伸倍率としては、面積倍率で4〜50倍、好ましくは7〜35倍、さらに好ましくは10〜25倍である。そして、引き続き、170〜250℃の温度で緊張下または30%以内の弛緩下で熱処理を行い、延伸配向フィルムを得る。上述の延伸方式を採用する同時二軸延伸装置に関しては、スクリュー方式、パンタグラフ方式、リニアー駆動方式等、従来公知の延伸方式を採用することができる。
【0022】
次に本発明における積層ポリエステルフィルムを構成する塗布層の形成について説明する。塗布層に関しては、ポリエステルフィルムの延伸工程中にフィルム表面を処理する、インラインコーティングにより設けられてもよく、一旦製造したフィルム上に系外で塗布する、オフラインコーティングを採用してもよく、両者を併用してもよい。製膜と同時に塗布が可能であるため、製造が安価に対応可能であり、塗布層の厚みを延伸倍率により変化させることができるという点でインラインコーティングが好ましく用いられる。
【0023】
インラインコーティングについては、以下に限定するものではないが、例えば、逐次二軸延伸においては、特に縦延伸が終了した横延伸前にコーティング処理を施すことができる。インラインコーティングによりポリエステルフィルム上に塗布層が設けられる場合には、製膜と同時に塗布が可能になると共に塗布層を高温で処理することができ、ポリエステルフィルムとして好適なフィルムを製造できる。
【0024】
本発明においては、ポリエステルフィルムの一方の面に、アクリル樹脂を主体とする、厚さが0.04〜0.15μmである塗布層(以下、第1塗布層と略記することがある)を有し、ポリエステルフィルムのもう一方の面に、ポリカーボネート構造を有するウレタン樹脂を含有する塗布層(以下、第2塗布層と略記することがある)を有することを必須の要件とするものである。
【0025】
本発明における第1塗布層は、偏光板にしたときの全光線透過率を向上させることができる塗布層である。積層ポリエステルフィルムの全光線透過率はポリエステルフィルム、第1塗布層、第2塗布層の光学特性を考慮したものであるが、偏光膜と張り合わせる保護フィルムとして使用する場合、張り合わせる側の光学特性は偏光板全体の全光線透過率に大きくは寄与しないため、光学特性として最も重要となるものは、偏光膜と張り合わせない側、すなわち第1塗布層側である。積層ポリエステルフィルムの全光線透過率としては、第2塗布層の影響もあるので、正確には議論できないが、一般的には、通常90.0%以上、好ましくは90.5%以上、より好ましくは91.0%以上である。
【0026】
第1塗布層のみの光学特性をより正確に把握し、偏光板にしたときの全光線透過率を考察するために、各種検討をした結果、第1塗布層のみの絶対反射率も議論することが好ましいことが分かった。反射率と透過率は相互に関係する特性であり、光の吸収が少なく、透明性が高いポリエステルフィルムでは、一般的には、高い透過率は低い反射率を示すことに着目した。
【0027】
本発明においては、第1塗布層は、絶対反射率において、好ましくは波長300〜800nmの範囲に1つの極小値を有し、その極小値における絶対反射率の値が3.5%以下であることである。極小値の波長としてより好ましい条件は、400〜700nmの範囲、さらに好ましくは450〜650nmの範囲である。また、極小値における絶対反射率のより好ましい条件は3.0%以下、さらに好ましくは2.5%以下である。
【0028】
積層ポリエステルフィルムの全光線透過率が90.0%未満の場合、また、第1塗布層の絶対反射率が上記範囲を外れる場合、偏光板にしたときの全光線透過率が低くなることにより、偏光板の輝度の低下を招き、液晶ディスプレイにしたときに画面が暗くなる場合がある。
【0029】
アクリル樹脂は、一般的には屈折率が低いため、全光線透過率を向上させるためには適した材料である。また、膜厚を0.04〜0.15μmに制御することにより、より効果的に全光線透過率を向上させることができた。
【0030】
本発明のフィルムにおける第1塗布層に含有するアクリル樹脂とは、アクリル系、メタアクリル系のモノマーに代表されるような、炭素−炭素二重結合を持つ重合性モノマーからなる重合体である。これらは、単独重合体あるいは共重合体いずれでも差し支えない。
また、それら重合体と他のポリマー(例えばポリエステル、ポリウレタン等)との共重合体も含まれる。例えば、ブロック共重合体、グラフト共重合体である。あるいは、ポリエステル溶液、またはポリエステル分散液中で炭素−炭素二重結合を持つ重合性モノマーを重合して得られたポリマー(場合によってはポリマーの混合物)も含まれる。同様にポリウレタン溶液、ポリウレタン分散液中で炭素−炭素二重結合を持つ重合性モノマーを重合して得られたポリマー(場合によってはポリマーの混合物)も含まれる。同様にして他のポリマー溶液、または分散液中で炭素−炭素二重結合を持つ重合性モノマーを重合して得られたポリマー(場合によってはポリマー混合物)も含まれる。また、より効率よく全光線透過率を向上させるために、屈折率が低いフッ素原子含有の化合物を使用することも可能である。
【0031】
上記炭素−炭素二重結合を持つ重合性モノマーとしては、特に限定はしないが、特に代表的な化合物としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸のような各種カルボキシル基含有モノマー類、およびそれらの塩;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、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、モノブチルヒドロキルフマレート、モノブチルヒドロキシイタコネートのような各種の水酸基含有モノマー類;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレートのような各種の(メタ)アクリル酸エステル類;(メタ)アクリルミド、ジアセトンアクリルアミド、N−メチロールアクリルアミドまたは(メタ)アクリロニトリル等のような種々の窒素含有ビニル系モノマー類;スチレン、α−メチルスチレン、ジビニルベンゼン、ビニルトルエンのような各種スチレン誘導体、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルのような各種のビニルエステル類;γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のような種々の珪素含有重合性モノマー類;燐含有ビニル系モノマー類;塩化ビニル、塩化ビリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、トリフルオロクロルエチレン、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレンのような各種のハロゲン化ビニル類;ブタジエンのような各種共役ジエン類が挙げられる。
【0032】
本発明のフィルムにおいて、第1塗布層中に占めるアクリル樹脂の含有量に関しては、アクリル樹脂の屈折率にも依存するため一概には議論できないが、一般的には、塗布層全体の重量比で、好ましくは40%以上の範囲、より好ましくは50%以上の範囲、さらに好ましくは60%以上の範囲である。40%未満の場合、全光線透過率が十分に向上しない場合がある。
【0033】
本発明のフィルムにおける第1塗布層には、塗布面状や透明性を向上させるために、アクリル樹脂以外のバインダーポリマーを併用することも可能である。併用するバインダーとしては全光線透過率への影響を考慮して、屈折率が高いものを多く使わないことが好ましい。
【0034】
本発明において「バインダーポリマー」とは高分子化合物安全性評価フロースキーム(昭和60年11月 化学物質審議会主催)に準じて、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定による数平均分子量(Mn)が1000以上の高分子化合物で、かつ造膜性を有するものと定義する。
【0035】
バインダーポリマーの具体例としては、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、ポリビニル(ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル酢酸ビニル共重合体等)、ポリアルキレングリコール、ポリアルキレンイミン、メチルセルロース、ヒドロキシセルロース、でんぷん類等が挙げられる。
【0036】
さらに第1塗布層中には本発明の主旨を損なわない範囲において、架橋剤を併用することも可能である。架橋剤を使用することにより、塗布層が強固になるために、耐湿熱性や耐擦傷性がより向上する場合がある。架橋剤としては、種々公知の樹脂が使用できるが、例えば、メラミン化合物、エポキシ化合物、オキサゾリン化合物、イソシアネート化合物、カルボジイミド化合物等が挙げられる。
【0037】
メラミン化合物とは、化合物中にメラミン骨格を有する化合物のことである。例えば、アルキロール化メラミン誘導体、アルキロール化メラミン誘導体に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、およびこれらの混合物を用いることができる。エーテル化に用いる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、イソブタノール等が好適に用いられる。また、メラミン化合物としては、単量体、あるいは2量体以上の多量体のいずれであってもよく、あるいはこれらの混合物を用いてもよい。さらに、メラミンの一部に尿素等を共縮合したものも使用できるし、メラミン化合物の反応性を上げるために触媒を使用することも可能である。
【0038】
エポキシ化合物としては、例えば、分子内にエポキシ基を含む化合物、そのプレポリマーおよび硬化物が挙げられる。例えば、エピクロロヒドリンと多価アルコールとの縮合物がある。多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、ポリグリセリン、ビスフェノールA等が挙げられる。特に、低分子ポリオールのエピクロロヒドリンとの反応物は、水溶性に優れたエポキシ樹脂を与える。
【0039】
オキサゾリン化合物としては、分子内にオキサゾリン環を持つ化合物であり、オキサゾリン環を有するモノマーや、オキサゾリン化合物を原料モノマーの1つとして合成されるポリマーも含まれる。
【0040】
イソシアネート化合物としては、分子内にイソシアネート基を持つ化合物を指し、具体的には、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキシレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネートや、これらの重合体、誘導体等が挙げられる。
【0041】
これらの架橋剤は、単独で用いてもよいし、複数種を混合して用いてもよい。さらにインラインコーティングへの適用等を配慮した場合、水溶性または水分散性を有することが好ましい。
【0042】
また、第1塗布層中には、塗布層のブロッキング性、滑り性改良を目的として粒子を含有してもよく、シリカ、アルミナ、酸化金属等の無機粒子、あるいは架橋高分子粒子等の有機粒子等が挙げられる。
【0043】
本発明における第2塗布層は、各種の機能層との接着性を向上させるための塗布層であり、例えば、偏光膜と本発明の積層ポリエステルフィルムを張り合わせるために使用する各種の接着剤との接着性を向上させるために使用することができる。
【0044】
本発明における第2塗布層に含有する、ポリカーボネート構造を有するウレタン樹脂とは、ウレタン樹脂の主要な構成成分のポリオールのひとつとしてポリカーボネート系化合物を使用したものである。ポリカーボネート系ポリオール類は、多価アルコール類とカーボネート化合物とから、脱アルコール反応によって得られる。多価アルコール類としては、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、3,3−ジメチロールヘプタン等が挙げられる。カーボネート化合物としては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジフェニルカーボネート、エチレンカーボネート等が挙げられ、これらの反応から得られるポリカーボネート系ポリオール類としては、例えば、ポリ(1,6−ヘキシレン)カーボネート、ポリ(3−メチル−1,5−ペンチレン)カーボネート等が挙げられる。
【0045】
ウレタン樹脂を得るために使用されるポリイソシアネート化合物としては、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、メチレンジフェニルジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の芳香環を有する脂肪族ジイソシアネート、メチレンジイソシアネート、プロピレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、トリメチルヘキサ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等の脂肪族ジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、メチル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、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソプロピリデンジシクロヘキシルジイソシアネート等の脂環族ジイソシアネート等が例示される。これらは単独で用いても、複数種併用してもよい。
【0046】
また、本発明の趣旨を損なわない範囲において、第2塗布層に、ポリカーボネート系ポリオール類以外のポリオールを使用することも可能であり、例えば、ポリエーテルポリオール類、ポリエステルポリオール類、ポリオレフィンポリオール類、アクリルポリオール類が挙げられる。これらの化合物は単独で用いても、複数種用いてもよい。
【0047】
ウレタン樹脂を合成する際に鎖延長剤を使用してもよく、鎖延長剤としては、イソシアネート基と反応する活性基を2個以上有するものであれば特に制限はなく、一般的には、水酸基またはアミノ基を2個有する鎖延長剤を主に用いることができる。
【0048】
水酸基を2個有する鎖延長剤としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール等の脂肪族グリコール、キシリレングリコール、ビスヒドロキシエトキシベンゼン等の芳香族グリコール、ネオペンチルグリコールヒドロキシピバレート等のエステルグリコールといったグリコール類を挙げることができる。また、アミノ基を2個有する鎖延長剤としては、例えば、トリレンジアミン、キシリレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン等の芳香族ジアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサンジアミン、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジアミン、2−メチル−1,5−ペンタンジアミン、トリメチルヘキサンジアミン、2−ブチル−2−エチル−1,5−ペンタンジアミン、1,8−オクタンジアミン、1,9−ノナンジアミン、1,10−デカンジアミン等の脂肪族ジアミン、1−アミノ−3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタンジアミン、イソプロビリチンシクロヘキシル−4,4’−ジアミン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン等の脂環族ジアミン等が挙げられる。
【0049】
本発明におけるポリカーボネートを構成成分とするウレタン樹脂は、溶剤を媒体とするものであってもよいが、好ましくは水を媒体とするものである。ウレタン樹脂を水に分散または溶解させるには、乳化剤を用いる強制乳化型、ウレタン樹脂中に親水性基を導入する自己乳化型あるいは水溶型等がある。特に、ウレタン樹脂の骨格中にイオン基を導入しアイオノマー化した自己乳化タイプが、液の貯蔵安定性や得られる塗布層の耐水性、透明性、密着性に優れており好ましい。また、導入するイオン基としては、カルボキシル基、スルホン酸、リン酸、ホスホン酸、第4級アンモニウム塩等、種々のものが挙げられるが、カルボキシル基が好ましい。ウレタン樹脂にカルボキシル基を導入する方法としては、重合反応の各段階の中で種々の方法が取り得る。例えば、プレポリマー合成時に、カルボキシル基を持つ樹脂を共重合成分として用いる方法や、ポリオールやポリイソシアネート、鎖延長剤などの一成分としてカルボキシル基を持つ成分を用いる方法がある。特に、カルボキシル基含有ジオールを用いて、この成分の仕込み量によって所望の量のカルボキシル基を導入する方法が好ましい。例えば、ウレタン樹脂の重合に用いるジオールに対して、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸、ビス−(2−ヒドロキシエチル)プロピオン酸、ビス−(2−ヒドロキシエチル)ブタン酸等を共重合させることができる。またこのカルボキシル基はアンモニア、アミン、アルカリ金属類、無機アルカリ類等で中和した塩の形にするのが好ましい。特に好ましいものは、アンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミンである。かかるポリウレタン樹脂は、塗布後の乾燥工程において中和剤が外れたカルボキシル基を、他の架橋剤による架橋反応点として用いることが出来る。これにより、塗布前の液の状態での安定性に優れる上、得られる塗布層の耐久性、耐溶剤性、耐水性、耐ブロッキング性等をさらに改善することが可能となる。
【0050】
特に本発明で用いるウレタン樹脂としては、ポリカーボネートポリオール、ポリイソシアネート、反応性水素原子を有する鎖長延長剤およびイソシアネート基と反応する基、およびアニオン性基を少なくとも1個有する化合物からなる樹脂が好ましい。ウレタン樹脂中のアニオン性基の量は、0.05重量%〜8重量%が好ましい。少ないアニオン性基量では、ウレタン樹脂の水溶性あるいは水分散性が悪く、多いアニオン性基量では、塗布後の塗布層の耐水性が劣る場合や、吸湿してフィルムが相互に固着しやすくなるからである。
【0051】
ウレタン樹脂中のポリカーボネート成分の含有量は、通常10〜90重量%であり、好ましくは20〜70重量%である。かかる含有量が10重量%未満では、ウレタン樹脂の密着性改良効果に乏しくなることがあり、90重量%を超えると塗布性が悪化することがある。
【0052】
なお、本発明におけるウレタン樹脂は、ガラス転移点(以下、Tgと記載することがある)が10℃以下であることが好ましい。Tgが10℃より高いものを使用した場合、易接着性が不十分となる場合がある。ここで言うTgの測定は、ウレタン樹脂の乾燥皮膜を作成し、動的粘弾性測定を行い、E’’が最大となる温度を指す。
【0053】
さらに、本発明の第2塗布層に含有するポリカーボネート構造を有するウレタン樹脂には、二重結合を有する化合物を使用することも可能である。当該二重結合は、第2塗布層上に形成される層との密着性を向上させるためのものである。第2塗布層上に形成される層が二重結合のラジカル反応等による硬化性樹脂である場合には、第2塗布層中にある二重結合とも反応することができ、より強固な密着性を出すことが可能となる。この場合、第2塗布層とその上に形成される層が、強い炭素−炭素結合で結ばれている箇所ができるため、上述した、ポリカーボネート構造を有するウレタン樹脂のガラス転移点が低くない場合でも効果的に密着性を出すことが可能である。
【0054】
ポリカーボネート構造を有するウレタン樹脂に二重結合を導入する場合、ラジカル等による反応性を考慮して、ビニル基が好ましい。ビニル基の導入は、ウレタン樹脂を作成する各段階の中で種々の方法が取り得る。例えば、プレポリマー合成時に、ビニル基を持つ樹脂を共重合成分として用いる方法や、ビニル基を持つジオールやジアミン、アミノアルコール等を、重合の各段階で必要に応じ使用する方法がある。具体的には例えば、2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、4−ヒドロキシブチルビニルエーテルなどのビニルエーテル化合物を、あらかじめ成分の一部に共重合しておくことができる。
【0055】
ウレタン樹脂中のビニル基の含有量は、特に限定されないが、例えば、ウレタン結合100モルに対し1モル以上を使用することができ、さらに密着性の向上を目指すならば、5モル以上用いることも可能である。上限は限定されないものの、過剰に含有してもそれ以上の効果が見られにくくなってくること、またウレタン樹脂の機械物性が劣ってくることから、好ましくは50モル以下、さらに好ましくは25モル以下である。
【0056】
本発明における第2塗布層中には、塗布層の塗膜を強固にし、偏光膜を貼り付け後の耐湿熱性等を向上させるために架橋剤を含有させることが好ましい。通常用いられる架橋剤としては、メラミン、ベンゾグアナミンなどのアミノ樹脂系、オキサゾリン系、カルボジイミド系、エポキシ系、イソシアネート系など、また、他のポリマー骨格中に、上述のような架橋反応性の官能基を共重合した、いわゆるポリマー型架橋剤などが例示されるが、本発明で架橋剤を使用する場合は、易接着性を低下させないことが重要である。
【0057】
易接着性を維持しつつ塗布層を架橋するためには、塗布層中における架橋の密度を高くしすぎないことが必要である。このためには、架橋剤の使用量を多くしすぎないことか、官能基量の少ない架橋剤を使用すると良い。
【0058】
ここで官能基量とは、架橋剤分子の重量あたりに、架橋官能基がどの程度あるかを表す。例えば、架橋剤の構造を13C−NMRで帰属し、官能基の量比をH−NMRで求めて、架橋剤の分子量あたりの架橋官能基の比率を求めることができる。官能基量が高い架橋剤を使用する場合は、少量にとどめておくべきである。本発明においては、特に官能基量が10mmol/gを超える架橋剤は、塗布層全体に対し20重量%以下の量とする。
【0059】
一方、官能基量の低い架橋剤は、その使用量の多寡によらず特性が安定しやすく好ましい。特にポリマー型架橋剤は官能基量が低く好ましい。具体的には、官能基量が10mmol/g未満の架橋剤は、塗布層全体に対し任意に含有することが出来るが、上限は80重量%、好ましくは60重量%以下、さらに好ましくは40重量%以下の量とすると前記ポリウレタン樹脂の接着性向上効果が高い。
【0060】
本発明においてもっとも好ましい様態は、カルボキシル基を含有するポリウレタンに対し、オキサゾリン基を有するポリマー型の架橋剤を使用することである。
【0061】
また、上述したようなTgの低いウレタン樹脂を含有する塗布層は、積層ポリエステルフィルムとした後でロール状に巻いた際に、フィルムの表裏が張り付く、いわゆるブロッキングが起こりやすくなる。ブロッキングを防止するために、塗布層の構成成分として、粒子を含有することが好ましい。粒子の含有量としては、塗布層全体の重量比で、3〜25%の範囲であることが好ましく、5〜15%の範囲であることがより好ましく、5〜10%の範囲であることがさらに好ましい。3%未満の場合、ブロッキングを防止する効果が不十分となる場合がある。また25%を超える場合、ブロッキングの防止効果は高いものの、塗布層の透明性の低下、塗布層の連続性が損なわれることによる塗膜強度の低下、あるいは易接着性の低下が懸念される。上記の範囲で粒子を使用することにより、易接着性能と耐ブロッキング性能を両立することが可能となる。
【0062】
用いる粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化金属等の無機粒子、あるいは架橋高分子粒子等の有機粒子等を挙げることができる。特に、塗布層への分散性や得られる塗膜の透明性の観点からは、シリカ粒子が好適である。
【0063】
粒子の粒径は、小さすぎるとブロッキング防止の効果が得られにくく、大きすぎると塗膜からの脱落などが起き易い。平均粒径として、塗布層の厚さの1/2〜10倍程度が好ましい。さらに、粒径が大きすぎると、塗布層の透明性が劣ることがあるので、平均粒径として、300nm以下、さらには150nm以下であることが好ましい。ここで述べる粒子の平均粒径は、粒子の分散液をマイクロトラックUPA(日機装社製)にて、個数平均の50%平均径を測定することで得られる。
【0064】
本発明における第2塗布層には、塗布面状上や透明性を向上させるために上述したポリカーボネート構造を有するウレタン樹脂以外のバインダーポリマーを併用することも可能である。
【0065】
バインダーポリマーの具体例としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリビニル(ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル酢酸ビニル共重合体等)、ポリアルキレングリコール、ポリアルキレンイミン、メチルセルロース、ヒドロキシセルロース、でんぷん類等が挙げられる。
【0066】
本発明において、第2塗布層中に占める前記ウレタン樹脂の含有量は限定されない。これは、当該ウレタン樹脂を主たる成分として塗布層を構成しても構わないが、その他の易接着性の樹脂を主成分とする塗布層に、ウレタン樹脂を混合するだけでも密着性が向上するためであり、目的とする特性の出る範囲で適宜選択できる。ただし量が少量過ぎると、その効果が得られにくいため、下限は塗布層全体の重量比で通常20%以上の範囲、好ましくは40%以上の範囲、さらに好ましくは50%以上の範囲である。
【0067】
さらに本発明の主旨を損なわない範囲において、第1塗布層および第2塗布層には必要に応じて消泡剤、塗布性改良剤、増粘剤、有機系潤滑剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、発泡剤、染料等が含有されてもよい。
【0068】
塗布層中の各種成分の分析は、例えば、TOF−SIMS等の表面分析によって行うことができる。
【0069】
インラインコーティングによって塗布層を設ける場合は、上述の一連の化合物を水溶液または水分散体として、固形分濃度が0.1〜50重量%程度を目安に調整した塗布液をポリエステルフィルム上に塗布する要領にて積層ポリエステルフィルムを製造するのが好ましい。また、本発明の主旨を損なわない範囲において、水への分散性改良、造膜性改良等を目的として、塗布液中には少量の有機溶剤を含有していてもよい。有機溶剤は1種類のみでもよく、適宜、2種類以上を使用してもよい。
【0070】
本発明における積層ポリエステルフィルムの第1塗布層の膜厚は、0.04〜0.15μmであり、好ましくは0.06〜0.13μmの範囲である。膜厚がこの範囲より外れる場合は、高い全光線透過率が得られない場合がある。
【0071】
本発明における積層ポリエステルフィルムの第2塗布層の膜厚は、通常0.002〜1.0μm、好ましくは0.005〜0.5μm、さらに好ましくは0.01〜0.2μmの範囲である。膜厚が0.002μm未満の場合は十分な密着性が得られない可能性があり、1.0μmを超える場合は、外観や透明性、フィルムのブロッキング性が悪化する可能性がある。
【0072】
本発明において、塗布層を設ける方法はリバースグラビアコート、ダイレクトグラビアコート、ロールコート、ダイコート、バーコート、カーテンコート等、従来公知の塗工方式を用いることができる。塗工方式に関しては「コーティング方式」槇書店 原崎勇次著 1979年発行に記載例がある。
【0073】
本発明において、ポリエステルフィルム上に塗布層を形成する際の乾燥および硬化条件に関しては特に限定されるわけではなく、例えば、オフラインコーティングにより塗布層を設ける場合、通常、80〜200℃で3〜40秒間、好ましくは100〜180℃で3〜40秒間を目安として熱処理を行うのが良い。
【0074】
一方、インラインコーティングにより塗布層を設ける場合、通常、70〜280℃で3〜200秒間を目安として熱処理を行うのが良い。
【0075】
また、オフラインコーティングあるいはインラインコーティングに係わらず、必要に応じて熱処理と紫外線照射等の活性エネルギー線照射とを併用してもよい。本発明における積層ポリエステルフィルムを構成するポリエステルフィルムにはあらかじめ、コロナ処理、プラズマ処理等の表面処理を施してもよい。
【0076】
本発明の積層ポリエステルフィルムを例えば、偏光板における偏光膜の保護フィルムとして使用する場合、一般的には、第2塗布層側に偏光膜を接着させるための接着剤を介して偏光膜を張り合わせる。接着剤としては、従来公知のものを使用することができ、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等のポリビニルアルコール系化合物、ポリブチルアクリレート等のアクリル系化合物、グリシジル基やエポキシシクロヘキサンに例示される脂環式エポキシ基を有するエポキシ系化合物等が挙げられる。
【0077】
作成した接着剤層の上に、例えば一軸延伸され、ヨウ素等で染色されたポリビニルアルコールを偏光膜として張り合わせる。偏光膜の反対側にも保護フィルムを張り合わせて偏光板とすることができる。すなわち、本発明の積層ポリエステルフィルムを偏光板に使用する場合の、上記で例示した層構成は、第1塗布層/ポリエステルフィルム/第2塗布層/接着剤/偏光膜/保護フィルムとなる。
【実施例】
【0078】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。また、本発明で用いた測定法および評価方法は次のとおりである。
【0079】
(1)ポリエステルの固有粘度の測定
ポリエステルに非相溶な他のポリマー成分および顔料を除去したポリエステル1gを精秤し、フェノール/テトラクロロエタン=50/50(重量比)の混合溶媒100mlを加えて溶解させ、30℃で測定した。
【0080】
(2)平均粒径(d50:μm)の測定
遠心沈降式粒度分布測定装置(株式会社島津製作所社製SA−CP3型)を使用して測定した等価球形分布における積算(重量基準)50%の値を平均粒径とした。
【0081】
(3)ガラス転移点(Tg)
ウレタン樹脂の溶液もしくは水分散液を、乾燥後の膜厚が500μmになるように、テフロン(登録商標)製のシャーレ内で乾燥させ皮膜を得る。乾燥条件は、室温で1週間乾燥させた後、120℃で10分間さらに乾燥させる。得られた皮膜を幅5mmに切り出し、アイティー計測制御(株)製動的粘弾性測定装置(DVA−200型)にチャック間20mmとなるように測定装置にセットし、−100℃から200℃まで、10℃/分の速度で昇温させながら、周波数10Hzで測定する。E’’が最大となる点をTgとした。
【0082】
(4)塗布層の膜厚測定方法
包埋樹脂でフィルムを固定し、ミクロトームで断面を切り出し、当該断面をオスミウム酸で染色して、透過型電子顕微鏡(日本電子製JEM2010)を用いて測定した。
【0083】
(5)ポリエステルフィルムにおける第1塗布層表面からの絶対反射率極小値の測定方法
あらかじめ、ポリエステルフィルムの測定裏面(第2塗布層面)に黒テープ(ニチバン株式会社製ビニールテープVT―50)を貼り、分光光度計(日本分光株式会社製 紫外可視分光光度計 V−570 および自動絶対反射率測定装置 AM−500N)を使用して同期モード、入射角5°、N偏光、レスポンス Fast、データ取区間隔1.0nm、バンド幅10nm、走査速度1000m/minで、塗布層表面を波長範囲300〜800nmの絶対反射率を測定し、その極小値における波長(ボトム波長)と絶対反射率を評価した。
【0084】
(6)接着性の評価方法
第2塗布層面に接着剤としてビスフェノールAのジグリシジルエーテルを積層し、接着剤層とした。この接着剤層に対して、10×10のクロスカットを入れ、その上に18mm幅のテープ(ニチバン株式会社製セロテープ(登録商標)CT−18)を貼り付け、180度の剥離角度で急激にはがした後、剥離面を観察し、剥離面積が5%以下なら◎、5%を超え20%以下ならば○、20%を超え50%以下ならば△、50%を超えるならば×とした。
【0085】
実施例および比較例において使用したポリエステルは、以下のようにして準備したものである。
<ポリエステル(A)の製造方法>
テレフタル酸ジメチル100重量部とエチレングリコール60重量部とを出発原料とし、触媒として酢酸マグネシウム・四水塩0.09重量部を反応器にとり、反応開始温度を150℃とし、メタノールの留去とともに徐々に反応温度を上昇させ、3時間後に230℃とした。4時間後、実質的にエステル交換反応を終了させた。この反応混合物にエチルアシッドフォスフェート0.04重量部を添加した後、三酸化アンチモン0.04重量部を加えて、4時間重縮合反応を行った。すなわち、温度を230℃から徐々に昇温し280℃とした。一方、圧力は常圧より徐々に減じ、最終的には0.3mmHgとした。反応開始後、反応槽の攪拌動力の変化により、極限粘度0.63に相当する時点で反応を停止し、窒素加圧下ポリマーを吐出させた。得られたポリエステル(A)の極限粘度は0.63であった。
【0086】
<ポリエステル(B)の製造方法>
ポリエステル(A)の製造方法において、エチルアシッドフォスフェート0.04重量部を添加後、平均粒子径2.0μmのエチレングリコールに分散させたシリカ粒子を0.2重量部、三酸化アンチモン0.04重量部を加えて、極限粘度0.65に相当する時点で重縮合反応を停止した以外は、ポリエステル(A)の製造方法と同様の方法を用いてポリエステル(B)を得た。得られたポリエステル(B)は、極限粘度0.65であった。
【0087】
塗布層を構成する化合物例は以下のとおりである。
(化合物例)
・アクリル樹脂:(IA)下記組成で重合したアクリル樹脂の水分散体
エチルアクリレート/n−ブチルアクリレート/メチルメタクリレート/N−メチロールアクリルアミド/アクリル酸=65/21/10/2/2(重量%)の乳化重合体(乳化剤:アニオン系界面活性剤)
【0088】
・アクリル樹脂:(IB)下記組成で重合したアクリル樹脂の水分散体
エチルアクリレート/メチルメタクリレート/2−ヒドロキシエチルメタクリレート/N−メチロールアクリルアミド/アクリル酸=65/28/3/2/2(重量%)の乳化重合体(乳化剤:アニオン系界面活性剤)
【0089】
・ポリカーボネート構造を有するウレタン樹脂:(IIA)
1,6−ヘキサンジオールとジエチルカーボネートからなる数平均分子量が2000のポリカーボネートポリオールを400部、ネオペンチルグリコールを10.4部、イソホロンジイソシアネート58.4部、ジメチロールブタン酸が74.3部からなるプレポリマーをトリエチルアミンで中和し、イソホロンジアミンで鎖延長して得られる、Tgが−30℃のウレタン樹脂の水分散体
【0090】
・ポリカーボネート構造を有するウレタン樹脂:(IIB)
カルボキシル基を有する、Tgが−20℃の水分散型ポリカーボネートポリウレタン樹脂である、RU−40−350(スタール社製)
【0091】
・ポリカーボネート構造を有するウレタン樹脂:(IIC)
カルボン酸水分散型のTgが3℃であるビニル基含有ポリカーボネートポリウレタン樹脂である、SPX−039(ADEKA社製)
【0092】
・ウレタン樹脂:(IID)
カルボン酸水分散型ポリエステルポリウレタン樹脂である、ハイドランAP−40(大日本インキ化学工業社製)
【0093】
・ポリエステル樹脂:(III)
下記組成で共重合したポリエステル樹脂の水分散体
モノマー組成:(酸成分)テレフタル酸/イソフタル酸/5−ソジウムスルホイソフタル酸//(ジオール成分)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=56/40/4//70/20/10(mol%)
【0094】
・オキサゾリン化合物:(IVA)オキサゾリン基がアクリル系樹脂にブランチされたポリマー型架橋剤である、エポクロスWS−500(日本触媒社製)、オキサゾリン基量=4.5mmol/g
・エポキシ化合物:(IVB)ポリグリセロールポリグリシジルエーテルである、デナコールEX−521(ナガセケムテックス製)、エポキシ基量=5.5mmol/g
・メラミン化合物:(IVC)ヘキサメトキシメチルメラミン
・粒子:(V)平均粒径65nmのシリカゾル
【0095】
実施例1:
ポリエステル(A)、(B)をそれぞれ90%、10%の割合で混合した混合原料を最外層(表層)の原料とし、ポリエステル(A)を中間層の原料として、2台の押出機に各々を供給し、各々285℃で溶融した後、40℃に設定した冷却ロール上に、2種3層(表層/中間層/表層)の層構成で共押出し冷却固化させて未延伸シートを得た。次いで、ロール周速差を利用してフィルム温度85℃で縦方向に3.4倍延伸した後、この縦延伸フィルムの片面に、下記表1に示す塗布液A1を塗布し(第1塗布層の形成)、反対面に塗布液B1を塗布し(第2塗布層の形成)、テンターに導き、横方向に120℃で4.3倍延伸し、225℃で熱処理を行った後、横方向に2%弛緩し、塗工量(乾燥後)が0.12g/mの第1塗布層、0.03g/mの第2塗布層を有する厚さ38μm(表層4μm、中間層30μm)のポリエステルフィルムを得た。得られたポリエステルフィルムを評価したところ、全光線透過率も高く、第2塗布層の接着性は良好であった。このフィルムの特性を下記表2に示す。
【0096】
実施例2〜15:
実施例1において、塗布剤組成を表1に示す塗布剤組成に変更する以外は実施例1と同様にして製造し、ポリエステルフィルムを得た。でき上がったポリエステルフィルムは表2に示すとおりであった。
【0097】
比較例1〜4:
実施例1において、塗布剤組成を表1に示す塗布剤組成に変更する以外は実施例1と同様にして製造し、ポリエステルフィルムを得た。でき上がった積層ポリエステルフィルムを評価したところ、表2に示すとおりであり、反射率の極小値が見られないものや、接着性が弱いものであった。
【0098】
【表1】

【0099】
【表2】

【産業上の利用可能性】
【0100】
本発明のフィルムは、例えば、液晶ディスプレイに使用される偏光膜の保護フィルム等、各種の接着剤と良好な接着性および高い全光線透過率が必要な用途に好適に利用することができる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリエステルフィルムの一方の面に、厚さが0.04〜0.15μmのアクリル樹脂を主体とする塗布層を有し、もう一方の面に、ポリカーボネート構造を有するウレタン樹脂を含有する塗布層を有することを特徴とする積層ポリエステルフィルム。
【請求項2】
ポリカーボネート構造を有するウレタン樹脂を含有する塗布層中に架橋剤を含有することを特徴とする請求項1記載の積層ポリエステルフィルム。

【公開番号】特開2010−253715(P2010−253715A)
【公開日】平成22年11月11日(2010.11.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−103872(P2009−103872)
【出願日】平成21年4月22日(2009.4.22)
【出願人】(000006172)三菱樹脂株式会社 (1,977)
【Fターム(参考)】