(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-11
(45)【発行日】2024-11-19
(54)【発明の名称】二軸延伸フィルム及び積層フィルム
(51)【国際特許分類】
C08J 5/18 20060101AFI20241112BHJP
B32B 27/36 20060101ALI20241112BHJP
【FI】
C08J5/18 CFD
B32B27/36
(21)【出願番号】P 2021019381
(22)【出願日】2021-02-09
【審査請求日】2023-10-16
(73)【特許権者】
【識別番号】000006035
【氏名又は名称】三菱ケミカル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100207756
【氏名又は名称】田口 昌浩
(74)【代理人】
【識別番号】100129746
【氏名又は名称】虎山 滋郎
(72)【発明者】
【氏名】小井土 俊介
(72)【発明者】
【氏名】鶴岡 大樹
【審査官】加賀 直人
(56)【参考文献】
【文献】特開2013-131323(JP,A)
【文献】特開平06-332108(JP,A)
【文献】特開2020-056016(JP,A)
【文献】特開平10-204165(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08J 5/18
B32B 27/36
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリエチレンナフタレート系樹脂(A)及び該ポリエチレンナフタレート系樹脂(A)よりもガラス転移温度が高い非晶性ポリエステル(B)を含み、
長手方向(MD)及び幅方向(TD)それぞれの方向に5%引張ひずみまでの引張サイクル試験を行った際のヒステリシスロス率の平均値が46.0%以下であ
り、
前記ポリエチレンナフタレート系樹脂(A)が、ジカルボン酸成分(a-1)及びジオール成分(a-2)を含む共重合体であり、
前記(a-1)成分として2,6-ナフタレンジカルボン酸単位を含み、
前記(a-2)成分としてエチレングリコール単位及びビスフェノールA-エチレンオキサイド付加物単位を含む、二軸延伸フィルム。
【請求項2】
ポリエチレンナフタレート系樹脂(A)及び該ポリエチレンナフタレート系樹脂(A)よりもガラス転移温度が高い非晶性ポリエステル(B)を含み、
長手方向(MD)及び幅方向(TD)それぞれの方向に5%引張ひずみまでの引張サイクル試験を行った際のヒステリシスロス率の平均値が46.0%以下であり、
前記ポリエチレンナフタレート系樹脂(A)が、ジカルボン酸成分(a-1)及びジオール成分(a-2)を含む共重合体であり、
前記(a-1)成分として2,6-ナフタレンジカルボン酸単位を含み、
前記(a-2)成分としてエチレングリコール単位及びビスフェノールA-エチレンオキサイド付加物単位を含む、フレキシブルディスプレイ用二軸延伸フィルム。
【請求項3】
ポリエチレンナフタレート系樹脂(A)及び該ポリエチレンナフタレート系樹脂(A)よりもガラス転移温度が高い非晶性ポリエステル(B)を含み、
長手方向(MD)及び幅方向(TD)それぞれの方向に5%引張ひずみまでの引張サイクル試験を行った際のヒステリシスロス率の平均値が46.0%以下であ
り、
前記ポリエチレンナフタレート系樹脂(A)が、ジカルボン酸成分(a-1)及びジオール成分(a-2)を含む共重合体であり、
前記(a-1)成分として2,6-ナフタレンジカルボン酸単位を含み、
前記(a-2)成分としてエチレングリコール単位及びビスフェノールA-エチレンオキサイド付加物単位を含み、
前記非晶性ポリエステル(B)の含有割合が、ポリエチレンナフタレート系樹脂(A)100質量部に対して、1質量部以上50質量部以下である、二軸延伸フィルム。
【請求項4】
前記(a-2)成分中に、前記ビスフェノールA-エチレンオキサイド付加物単位を4モル%以上
50モル%以下含有し、エチレングリコール単位を
50モル%以上96モル%以下含有する、請求項
1~3のいずれか1項に記載の二軸延伸フィルム。
【請求項5】
前記非晶性ポリエステル(B)が、ポリアリレートである、請求項1~
4のいずれか1項に記載の二軸延伸フィルム。
【請求項6】
前記非晶性ポリエステル(B)の含有割合が、ポリエチレンナフタレート系樹脂(A)100質量部に対して、1質量部以上50質量部以下である、請求項1、2、4及び5のいずれか1項に記載の二軸延伸フィルム。
【請求項7】
長手方向(MD)及び幅方向(TD)それぞれの方向に5%引張ひずみまでの引張サイクル試験を行った際の残留ひずみの平均値が0.900%以下である、請求項1~
6のいずれか1項に記載の二軸延伸フィルム。
【請求項8】
ガラス転移温度が75℃以上150℃以下である、請求項1~
7のいずれか1項に記載の二軸延伸フィルム。
【請求項9】
結晶融解温度が220℃以上300℃以下である、請求項1~
8のいずれか1項に記載の二軸延伸フィルム。
【請求項10】
厚みが1μm以上250μm以下である、請求項1~
9のいずれか1項に記載の二軸延伸フィルム。
【請求項11】
フレキシブルディスプレイ用である、請求項1
及び3~10のいずれか1項に記載の二軸延伸フィルム。
【請求項12】
請求項1~
11のいずれか1項に記載の二軸延伸フィルムと、前記二軸延伸フィルムの少なくとも片面に設けられる粘着層と、を有する、積層フィルム。
【請求項13】
前記二軸延伸フィルムと前記粘着層の間に塗布層を有する、請求項
12に記載の積層フィルム。
【請求項14】
請求項1~
11のいずれか1項に記載の二軸延伸フィルム又は請求項
12若しくは
13に記載の積層フィルムを備えたフレキシブルディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、二軸延伸フィルム及び積層フィルムに関する。
【背景技術】
【0002】
ポリエステルは、耐熱性、耐候性、機械的強度、透明性、耐薬品性、ガスバリア性などの性質に優れており、かつ、価格的にも入手し易いことから、汎用性が高く、現在、飲料・食品用容器や包装材、成形品、フィルムなどに広く利用されている樹脂である。ポリエステル樹脂の主なものはポリエチレンテレフタレート(以下、「PET」と記載することがある)であり、機械特性、電気特性、耐薬品性などに優れていて巾広い用途があるが、耐熱性、耐折性などに難点がある。
【0003】
一方、近年、電子機器などの小型化、軽量化に伴い、フレキシブル基板やフレキシブルプリント回路が用いられる傾向にある。
また、その流れに伴い、ディスプレイ用途においてもフレキシブル性の要求が高まっている中で、耐熱性が高く、復元性に優れ、繰り返しの折り曲げ耐性に優れるフィルムが強く求められている。
【0004】
フレキシブルディスプレイとしては、折り畳めるフォルダブル、折り返し曲げが可能なベンダブル、巻き取ることができるローラブル、伸縮されるストレッチャブルなどのタイプが挙げられる。
フレキシブルディスプレイの典型例は、ポリイミドなどの合成樹脂から形成された基板フィルムと、その基板フィルムに支持された薄膜トランジスタ(TFT)及び有機発光ダイオード(OLED)などの素子を備えており、また、前記基板フィルム以外にもフレキブル性に優れた光学フィルムが、フレキシブルディスプレイ前面板やタッチセンサー用基材フィルム、基板フィルムを保護するフィルム(以下、下部保護フィルムと称する)等の構成部材として使用されている。
【0005】
このように、近年、フレキシブル性に優れた樹脂フィルムが検討されている。例えば、特許文献1には、環状オレフィン樹脂フィルムによる、繰り返しの折り曲げ耐性のフィルムが検討されている。
【0006】
特許文献2では、耐熱性や耐屈曲性に優れたフィルムとして、ポリイミドフィルムが提案されている。
【0007】
また、特許文献3には、全アルコール成分中にビスフェノール化合物又はその誘導体のエチレンオキサイド付加物を配合することによって、耐熱性を損なうことなく結晶性を向上させたポリエチレンナフタレート樹脂が提案されている。
【0008】
さらに、特許文献4には、酸成分に2,6-ナフタレンジカルボン酸、グリコール成分にビスフェノール系化合物と1,4-シクロヘキサンジメタノールを配合することで、耐熱性、耐衝撃強度などを改良した改質ポリエステル樹脂が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【文献】特開2014-104687号公報
【文献】国際公開第2016/060213号
【文献】特開平8-48759号公報
【文献】特開2004-107559号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
しかしながら、特許文献1に開示されているフィルムは、繰り返しの折り曲げ耐性のレベルとしては低く、市場の要求を満たすものではなかった。
また、環状オレフィン系樹脂は塗工性、接着性に乏しいため、他部材との積層が難しく、フレキシブルディスプレイ用部材としては不向きな点があった。
【0011】
また、特許文献2に記載のポリイミドフィルムは耐屈曲性を有するものの、その製造プロセスにおいて、溶剤を使用した塗布による成形方法であるため、生産性が悪く、コストがかかる等の問題があった。
【0012】
特許文献3に記載のポリエチレンナフタレート樹脂は、全アルコール成分中にビスフェノール化合物又はその誘導体のエチレンオキサイド付加物を配合することによって、結晶化速度を向上させ、原料乾燥時のトラブルを改善し、成形性を向上させたものである。
しかしながら、結晶化速度が速すぎるために押出成形によるフィルムの製膜性、延伸性が悪くなり、延伸フィルムに適さないといった問題があった。
【0013】
特許文献4に記載の改質ポリエステル樹脂は、高い耐熱性を発現する反面、成形時の温度を高く設定しなくてはならず、熱分解性の懸念が顕在化し、成形性や成型後の材料の特性が低下する可能性がある。
【0014】
本発明で解決しようとする課題は、上記の問題点を解決し、耐熱性及び耐折性に優れた二軸延伸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】
【0015】
本発明者らは、上記課題を達成するために鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに至った。本発明は、その一態様において以下の[1]~[12]を要旨とする。
[1]ポリエチレンナフタレート系樹脂(A)及び該ポリエチレンナフタレート系樹脂(A)よりもガラス転移温度が高い非晶性ポリエステル(B)を含み、長手方向(MD)及び幅方向(TD)それぞれの方向に5%引張ひずみまでの引張サイクル試験を行った際のヒステリシスロス率の平均値が46.0%以下である、二軸延伸フィルム。
[2]前記ポリエチレンナフタレート系樹脂(A)が、ジカルボン酸成分(a-1)及びジオール成分(a-2)を含む共重合体であり、前記(a-1)成分として2,6-ナフタレンジカルボン酸単位を含み、前記(a-2)成分としてエチレングリコール単位及びビスフェノールA-エチレンオキサイド付加物単位を含む、上記[1]に記載の二軸延伸フィルム。
[3]前記(a-2)成分中に、前記ビスフェノールA-エチレンオキサイド付加物単位を4モル%以上70モル%以下含有し、エチレングリコール単位を30モル%以上96モル%以下含有する、上記[2]に記載の二軸延伸フィルム。
[4]前記非晶性ポリエステル(B)が、ポリアリレートである、上記[1]~[3]のいずれか1つに記載の二軸延伸フィルム。
[5]長手方向(MD)及び幅方向(TD)それぞれの方向に5%引張ひずみまでの引張サイクル試験を行った際の残留ひずみの平均値が0.900%以下である、上記[1]~[4]のいずれか1つに記載の二軸延伸フィルム。
[6]ガラス転移温度が75℃以上150℃以下である、上記[1]~[5]のいずれか1つに記載の二軸延伸フィルム。
[7]結晶融解温度が220℃以上300℃以下である、上記[1]~[6]のいずれか1つに記載の二軸延伸フィルム。
[8]厚みが1μm以上250μm以下である、上記[1]~[7]のいずれか1つに記載の二軸延伸フィルム。
[9]フレキシブルディスプレイ用である、上記[1]~[8]のいずれか1つに記載の二軸延伸フィルム。
[10]上記[1]~[9]のいずれか1つに記載の二軸延伸フィルムと、前記二軸延伸フィルムの少なくとも片面に設けられる粘着層と、を有する、積層フィルム。
[11]前記二軸延伸フィルムと前記粘着層の間に塗布層を有する、上記[10]に記載の積層フィルム。
[12]上記[1]~[9]のいずれか1つに記載の二軸延伸フィルム又は上記[10]若しくは[11]に記載の積層フィルムを備えたフレキシブルディスプレイ。
【発明の効果】
【0016】
本発明の二軸延伸フィルム及び積層フィルムは、優れた耐熱性、耐折性を有する。
したがって、本発明の二軸延伸フィルム及び積層フィルムは、フレキシブルディスプレイ用等に好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
【0019】
[二軸延伸フィルム]
本発明の実施形態の一例に係る二軸延伸フィルム(以下、「本フィルム」と称することがある)は、ポリエチレンナフタレート(以下「PEN」と記載することがある)系樹脂(A)と、該ポリエチレンナフタレート系樹脂(A)よりもガラス転移温度が高い非晶性ポリエステル(B)を含み、長手方向(MD)及び幅方向(TD)それぞれの方向に5%引張ひずみまでの引張サイクル試験を行った際のヒステリシスロス率の平均値が46.0%以下であることを特徴とする。
本フィルムは、二軸延伸フィルムであるため、薄膜とすることができ、かつ、特定の混合樹脂材料を使用してヒステリシスロスを特定の範囲内に調整しているので耐熱性及び耐折性に優れる。
なお、本発明において、フィルムの長手方向(MD)とは、フィルムの製造工程でフィルムが進行する方向、すなわちフィルムロールの巻き方向をいう。
また、フィルムの幅方向(TD)とは、フィルム面に平行かつ長手方向と直交する方向をいい、すなわち、フィルムロール状としたときロールの中心軸と平行な方向である。
【0020】
本発明は、ヒステリシスロス率が特定の値以下である本フィルムが、ディスプレイ用フィルムとして優れた耐熱性及び耐折性を有し、フレキシブル用途、特にフォルダブル用途に適することを見出し、完成したものである。
本フィルムは、ヒステリシスロス率が低いため、復元性に優れており、耐折性が発現しているものと考えている。
【0021】
1.物性
まず、本フィルムの物性について説明する。
【0022】
(1)ヒステリシスロス率
本フィルムは、23℃における長手方向(MD)及び幅方向(TD)それぞれの方向に5%引張ひずみまでの引張サイクル試験を行った際のヒステリシスロス率の平均値が46.0%以下となるものであり、好ましくは45.0%以下、より好ましくは44.0%以下である。下限は特に限定されるものではないが、0.100%以上である。ヒステリシスロス率を46.0%以下とすることで、フィルムの復元力が大きくなってフィルムの折り曲げ耐性(耐折性)が実用範囲内に保たれる。
【0023】
また、ヒステリシスロス率を長手方向(MD)及び幅方向(TD)それぞれの方向の平均値とすることで、フィルム全体としての特性指標とすることができる。
なお、ヒステリシスロス率は使用する樹脂の種類、含有量、延伸条件などによって調整することができる。
本フィルムのヒステリシスロス率はJIS K 7312:1996に準じて、実施例に記載の方法により測定することができる。
より具体的には、引張サイクル試験によって、
図1に示すような応力-ひずみ曲線のグラフが得られた場合に、abcefで囲まれた面積の、全体(abcda)の面積に対する比率がヒステリシスロス率と定義される。
【0024】
さらに、本フィルムの23℃における長手方向(MD)及び幅方向(TD)のヒステリシスロス率の差は20.0%以下であることが好ましく、より好ましくは15.0%以下であり、さらに好ましくは13.0%以下である。
長手方向(MD)及び幅方向(TD)のヒステリシスロス率の差が上記数値範囲内であることにより、フィルムの折り曲げ耐性、ひいてはフィルムの各種特性の異方性が小さくなるため、フィルムの方向による制約を受けない。
したがって、フィルムを部材として使用する際や、二次加工時などの製造工程において、特定の方向を選択する必要がなくなり、作業員の作業負荷増大を回避できる利点を有する。
また、異方性による特定方向のみの不具合が起こりにくいため、ハンドリング性にも優れるフィルムとなる。
なお、長手方向(MD)及び幅方向(TD)のヒステリシスロス率の差を小さくする方法としては、例えば、それぞれの方向における延伸倍率を制御することによって、所望の値とすることができる。
【0025】
(2)残留ひずみ
フィルムの23℃における長手方向(MD)及び幅方向(TD)それぞれの方向に5%引張ひずみまでの引張サイクル試験を行った際の残留ひずみの平均値が0.900%以下であることが好ましく、より好ましくは0.880%以下、さらに好ましくは0.860%以下、特に好ましくは0.840%以下である。下限は特に限定されるものではないが、0.100%以上である。
残留ひずみを0.900%以下とすることで、フィルムの復元力が大きくなってフィルムの折り曲げ耐性が実用範囲内に保たれる。また、残留ひずみを長手方向(MD)及び幅方向(TD)それぞれの方向の平均値とすることで、フィルム全体としての特性指標とすることができる。なお、残留ひずみは延伸条件などによって調整することができる。
本フィルムの残留ひずみはJIS K 7312:1996に準じて、実施例に記載の方法により測定することができる。
より具体的には、引張サイクル試験によって、
図1に示すような応力-ひずみ曲線のグラフが得られた場合に、fの値が残留ひずみと定義される。
【0026】
さらに、本フィルムの23℃における長手方向(MD)及び幅方向(TD)の残留ひずみの差は0.900%以下であることが好ましく、より好ましくは0.700%以下であり、さらに好ましくは0.500%以下であり、特に好ましくは0.350%以下である。
長手方向(MD)及び幅方向(TD)の残留ひずみの差が上記数値範囲内であることにより、フィルムの折り曲げ耐性、ひいてはフィルムの各種特性の異方性が小さくなるため、フィルムの方向による制約を受けない。したがって、フィルムを部材として使用する際や、二次加工時などの製造工程において、特定の方向を選択する必要がなくなり、作業員の作業負荷増大を回避できる利点を有する。
また、異方性による特定方向のみの不具合が起こりにくいため、ハンドリング性にも優れるフィルムとなる。
【0027】
(3)ガラス転移温度
本フィルムのガラス転移温度(Tg)は、75℃以上150℃以下であることが好ましく、76℃以上140℃以下がより好ましく、77℃以上130℃以下がさらに好ましい。本フィルムのガラス転移温度(Tg)が75℃以上であれば、ディスプレイ用途に本フィルムを用いた際にも変形することがないため、耐熱性に優れたものといえる。
一方、ガラス転移温度(Tg)が150℃以下であれば、加工性にも適したものとなる。
本フィルムのガラス転移温度(Tg)は、JIS K7121(2012年)に準じて示差走査熱量計(DSC)を用いて加熱速度10℃/分で測定するものである。
【0028】
(4)結晶融解温度
本フィルムの結晶融解温度(Tm)は、220℃以上300℃以下であることが好ましく、221℃以上295℃以下であることがより好ましく、222℃以上290℃以下であることがさらに好ましく、223℃以上285℃以下であることが特に好ましい。本フィルムの結晶融解温度(Tm)が上記範囲内であれば、本フィルムは耐熱性と溶融押出成形性のバランスに優れる。
ここで、本フィルムの結晶融解温度(Tm)は、JIS K7121(2012年)に準じて、示差走査熱量計(DSC)を用いて加熱速度10℃/分で測定するものである。
本フィルムの結晶融解温度(Tm)は、本フィルムの製造において、溶融状態からの冷却温度、延伸倍率、延伸温度、延伸後の熱処理条件を調整したりすることで最適化することができる。
【0029】
(5)厚み
本フィルムの厚みは、1μm以上250μm以下であることが好ましく、5μm以上200μm以下であるのがより好ましい。1μm以上とすることでフィルム強度が実用範囲内に保たれる。250μm以下であることで、耐折性が発現しやすくなる。厚みは製膜及び延伸条件によって調整することができる。
【0030】
2.成分
次に、本フィルムを構成する成分について説明する。
【0031】
本発明は、一般的にポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂よりも比較的高い降伏応力や弾性率を示すポリエステル系樹脂として、ポリエチレンナフタレート系樹脂(A)及び該ポリエチレンナフタレート系樹脂(A)よりもガラス転移温度が高い非晶性ポリエステル(B)を含む、ポリエステル系混合樹脂を主成分としたフィルムが、耐折り曲げ性に優れることを見出したものである。
降伏応力や弾性率が高い材料であるポリエステル系樹脂であっても、変形によって加えられた応力やひずみが大きい場合、変形が起こり、材料に解消されないひずみが残ってしまうという問題があった。
しかし、本発明においては、フィルムのヒステリシスロス率が特定の数値以下であれば、フィルムの復元力が大きくなってひずみが発生しにくくなることを見出した。
一般的に弾性変形領域内を超える変形が起こることで、材料に大きなひずみが生じる。
しかしながら、弾性変形領域内の変形であっても、材料にひずみが残留し、折れ跡やシワなどの変形跡が残ることで、外観不良や材料特性そのものに影響が出てしまう場合がある。
つまり、ヒステリシスロス率が小さければ小さいほど、変形に対する復元性が高く、材料に残留するひずみが小さいため、弾性変形領域内の変形又は弾性変形領域を超える大きなひずみが印加された場合でも、変形跡が付きにくく、変形耐性に優れていると考えられる。
そして、本発明においては、特定のポリエステル系混合樹脂、すなわち、ポリエチレンテレフタレート系樹脂(A)と、該樹脂(A)よりもガラス転移温度が高い非晶性ポリエステル(B)とを含む混合樹脂を使用することで、フィルムのヒステリシスロス率を特定の数値以下とし、フィルムの復元力を大きくして材料にひずみを生じるのを抑えつつ、かつ、耐熱性をも兼備させたものである。
【0032】
<ポリエチレンナフタレート系樹脂(A)>
本フィルムを構成するポリエチレンナフタレート系樹脂(A)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く、ホモポリエステルと共重合ポリエステルをブレンドしてもよい。
ホモポリエステルからなる場合、ジカルボン酸成分(a-1)として2,6-ナフタレンジカルボン酸と、ジオール成分(a-2)としてエチレングリコールとを重縮合させて得られる。
なお、PEN系樹脂として、ホモポリエステルを用いた場合には、本発明の二軸延伸ポリエステルフィルムの耐熱性をより向上させることができる。
【0033】
一方、共重合ポリエステルからなる場合、ジカルボン酸成分(a-1)としては、2,6-ナフタレンジカルボン酸が必須成分であり、これに必要に応じて、その他の共重合成分が加えられる。
他の共重合成分としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸、1,5-ナフタレンジカルボン酸、2,5-フランジカルボン酸、2,4-フランジカルボン酸、3,4-フランジカルボン酸、ベンゾフェノンジカルボン酸、4,4’-ジフェニルジカルボン酸、3,3’-ジフェニルジカルボン酸、4,4’-ジフェニルエーテルジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ダイマー酸等の脂肪族ジカルボン酸;p-オキシ安息香酸等のオキシカルボン酸等が挙げられるが、この中でも成形性の観点からイソフタル酸、2,5-フランジカルボン酸、2,4-フランジカルボン酸、3,4-フランジカルボン酸が好ましい。
これらの共重合成分は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
なお、PEN系樹脂として、共重合ポリエステルを用いた場合には、本発明の二軸延伸ポリエステルフィルムの耐折性をより向上させることができる。
【0034】
前記共重合ポリエステルは、ジカルボン酸成分(a-1)中に2,6-ナフタレンジカルボン酸単位を好ましくは90モル%以上、より好ましくは92モル%以上、さらに好ましくは94モル%以上、特に好ましくは96モル%以上、とりわけ好ましくは98モル%以上含有し、ジカルボン酸成分(a-1)の全て(100モル%)が2,6-ナフタレンジカルボン酸であってもよい。
ジカルボン酸成分(a-1)中の2,6-ナフタレンジカルボン酸単位の含有量を上記数値範囲内とすることにより、共重合ポリエステルのガラス転移温度及び融点が向上し、ひいては本フィルムの耐熱性が向上する。
【0035】
前記共重合ポリエステルは、ジカルボン酸成分(a-1)中にその他の共重合成分を好ましくは0モル%以上10モル%以下、より好ましくは0モル%以上8モル%以下、さらに好ましくは0モル%以上6モル%以下、特に好ましくは0モル%以上4モル%以下、とりわけ好ましくは0モル%以上2モル%以下含有する。
ジカルボン酸成分(a-1)中のその他の共重合成分の含有量を上記数値範囲内とすることにより、共重合ポリエステルのガラス転移温度及び融点が向上し、ひいては本フィルムの耐熱性が向上する。
【0036】
ジオール成分(a-2)としては、エチレングリコールが必須成分であり、これに必要に応じ、その他の共重合成分として、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、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、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリアルキレングリコール、1,2-シクロヘキサンジメタノール、1,3-シクロヘキサンジメタノール、ヒドロキノン、スピログリコール、2,2,4,4,-テトラメチルシクロブタン-1,3-ジオール、イソソルバイド、1,4-シクロヘキサンジメタノール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ダイマージオール、ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF若しくはビスフェノールSなどのビスフェノール化合物若しくはその誘導体又はそれらのエチレンオキサイド付加物)等が挙げられ、これらのうち1,4-シクロヘキサンジメタノール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ダイマージオール、ビスフェノール類が好ましい。
特にフィルム強度の保持の観点から、ビスフェノール類を用いることが好しい。
また、ビスフェノール類としてはビスフェノールA-エチレンオキサイド付加物を用いることが好ましい。
これらの共重合成分は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0037】
前記共重合ポリエステルは、ジオール成分(a-2)中にエチレングリコールを好ましくは30モル%以上96モル%以下、より好ましくは40モル%以上95.8モル%以下、さらに好ましくは50モル%以上95.6モル%以下、特に好ましくは60モル%以上95.4モル%以下、とりわけ好ましくは70モル%以上95.2モル%以下含有する。
ジオール成分(a-2)中のエチレングリコールの含有量を上記数値範囲内とすることにより、共重合ポリエステルの結晶性が保持され、ひいては本フィルムの耐熱性が向上する。
【0038】
前記共重合ポリエステルは、ジオール成分(a-2)中にその他の共重合成分を好ましくは4モル%以上70モル%以下、より好ましくは4.2モル%以上60モル%以下、さらに好ましくは4.4モル%以上50モル%以下、特に好ましくは4.6モル%以上40モル%以下、とりわけ好ましくは4.8モル%以上30モル%以下含有する。
ジオール成分(a-2)中のその他の共重合成分の含有量を上記数値範囲内とすることにより、共重合ポリエステルのガラス転移温度及び融点が向上し、ひいては本フィルムの耐熱性が向上する。また、結晶性を制御することができるため、結晶化速度を遅くし、フィルムの押出成形性、延伸加工性の向上が可能となる。また、当該含有量が70モル%以下であると、融点が高くなりすぎることがない。したがって、成形温度を高く設定する必要がなく、熱分解する懸念がない。
【0039】
PEN系樹脂(A)を構成する共重合ポリエステルとしては、ジカルボン酸成分(a-1)及びジオール成分(a-2)を含み、該(a-1)成分として2,6-ナフタレンジカルボン酸単位を含み、該(a-2)成分としてエチレングリコール単位と、ビスフェノールA-エチレンオキサイド付加物単位と、を含むポリエチレンナフタレート系共重合体であることが好ましい。
【0040】
PEN系樹脂(A)の結晶融解温度(Tm(A))は結晶融解温度が220℃以上300℃以下であることが好ましく、225℃以上290℃以下であることがより好ましく、230℃以上280℃以下であることがさらに好ましく、235℃以上270℃以下であることが特に好ましい。PEN系樹脂(A)の結晶融解温度(Tm(A))がかかる範囲であれば、PEN系樹脂(A)は耐熱性と溶融成形性のバランスに優れる。
PEN系樹脂(A)の結晶融解温度(Tm(A))は、JIS K7121(2012年)に準じて、示差走査熱量計(DSC)を用いて加熱速度10℃/分で測定することができる。
【0041】
PEN系樹脂(A)のガラス転移温度(Tg(A))は、75℃以上150℃以下であることが好ましく、77℃以上145℃以下であることがより好ましく、80℃以上或いは140℃以下であることがさらに好ましい。PEN系樹脂(A)のガラス転移温度(Tg(A))がかかる範囲にあれば、耐熱性と溶融成形性のバランスに優れる。
【0042】
<非晶性ポリエステル(B)>
本フィルムを構成する非晶性ポリエステル(B)は、前記PEN系樹脂(A)よりもガラス転移温度(Tg)が高い非晶性ポリエステルであり、主に耐折性に寄与する成分である前記PEN系樹脂(A)に対して、主に耐熱性を付与する成分である。
【0043】
一般に、樹脂組成物の耐熱性の向上は、ガラス転移温度(Tg)を向上させることで達成できる。ここで、PEN系樹脂(A)よりもガラス転移温度(Tg)の高い非晶性ポリエステル(B)を混合することで、PEN系樹脂(A)単体よりもガラス転移温度(Tg)の高い樹脂組成物が得られ、耐熱性に優れたフィルムを得ることができる。
また、非晶性である非晶性ポリエステル(B)を加えることにより、PEN系樹脂(A)自体の結晶性を緩和し、延伸時の破断を抑え加工時のハンドリング性を向上させることができる。
【0044】
前記非晶性ポリエステル(B)としては、例えば、ジカルボン酸成分とジオール成分を合わせて少なくとも3種以上用いて重縮合して得られる構造を有するものである。
ジカルボン酸成分としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸、1,5-ナフタレンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、2,5-フランジカルボン酸、2,4-フランジカルボン酸、3,4-フランジカルボン酸、ベンゾフェノンジカルボン酸、4,4’-ジフェニルジカルボン酸、3,3’-ジフェニルジカルボン酸、4,4’-ジフェニルエーテルジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ダイマー酸等の脂肪族ジカルボン酸;p-オキシ安息香酸等のオキシカルボン酸等が挙げられる。
ジオール成分としては、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、1,2-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、1,5-ペンタジオール、ネオペンチルグリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ダイマージオール、ポリアルキレングリコール、2,2-ビス(4’-β-ヒドロキシエトキシフェニル)プロパン、イソソルバイト、スピログリコール、ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ビスフェノールTMCなどのビスフェノール化合物若しくはその誘導体又はそれらのエチレンオキサイド付加物)などが挙げられる。
前記非晶性ポリエステル(B)の中でも、耐折性の観点から、1,4-シクロヘキサンジメタノール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ダイマージオール、ビスフェノール類から選ばれる少なくとも1種のジオール成分を含有する非晶性共重合ポリエステルが好ましい。
さらに、耐熱性及び耐折性両立の観点から、全芳香族ポリエステルがより好ましく、それらの中でもポリアリレート(以下「PAR」と記載することがある)がさらに好ましい。
【0045】
前記PARは、ジカルボン酸成分と二価フェノール成分との重縮合物である。PARを構成するジカルボン酸成分としては、二価の芳香族カルボン酸であれば特に制限はないが、なかでもテレフタル酸成分とイソフタル酸成分の混合物であることが好ましい。
そのテレフタル酸成分とイソフタル酸成分の混合比(モル比)は、テレフタル酸/イソフタル酸=99/1~1/99が好ましく、90/10~10/90がより好ましく、80/20~20/80が更に好ましく、70/30~30/70が特に好ましく、60/40~40/60がとりわけ好ましい。
ジカルボン酸成分としてテレフタル酸とイソフタル酸の混合比が上記範囲であることで、PARは耐熱性と溶融成形性に優れる。
【0046】
前記PARは、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸とイソフタル酸以外の酸成分を共重合してもよい。
具体的には、フタル酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸、1,5-ナフタレンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、ベンゾフェノンジカルボン酸、4,4’-ジフェニルジカルボン酸、3,3’-ジフェニルジカルボン酸、4,4’-ジフェニルエーテルジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸が好ましい。
また、PAR樹脂の耐熱性を損なわないよう、テレフタル酸とイソフタル酸以外の酸成分の共重合比率は10モル%未満であることが好ましい。
【0047】
前記PARを構成する二価フェノール成分としては、二価のフェノール類であれば特に制限はないが、ビスフェノールA(2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン)成分、ビスフェノールTMC(1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン)成分のいずれか、又は、ビスフェノールAとビスフェノールTMCのいずれも含むことが好ましい。
一般に、ビスフェノールA成分を含むことで溶融成形性(流動性)に優れたPARとなる。
一方、ビスフェノールTMC成分を含むことで、ガラス転移温度が向上し耐熱性に優れるPARとなる。
溶融成形性と耐熱性のバランスを取りたい場合には、ビスフェノールA成分とビスフェノールTMC成分のいずれも用いることが好ましい。
この場合、ビスフェノールA成分とビスフェノールTMC成分の割合(モル%)は、ビスフェノールA/ビスフェノールTMC=99/1~1/99が好ましく、90/10~10/90がより好ましく、80/20~20/80が更に好ましく、70/30~30/70が特に好ましく、60/40~40/60がとりわけ好ましい。
ビスフェノールA成分とビスフェノールTMC成分の割合をかかる範囲にすることにより、耐熱性と溶融成形性のバランスに優れるPARとなる。
【0048】
前記PARは、二価フェノール成分としてビスフェノールAとビスフェノールTMC以外のビスフェノール類を共重合してもよい。
具体的には、ビスフェノールAP(1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-1-フェニルエタン)、ビスフェノールAF(2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン)、ビスフェノールB(2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ブタン)、ビスフェノールBP(ビス(4-ヒドロキシフェニル)ジフェニルメタン)、ビスフェノールC(2,2-ビス(3-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン)、ビスフェノールE(1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)エタン)、ビスフェノールF(ビス(4-ヒドロキシフェニル)メタン)、ビスフェノールG(2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-イソプロピルフェニル)プロパン)、ビスフェノールM(1,3-ビス(2-(4-ヒドロキシフェニル)-2-プロピル)ベンゼン)、ビスフェノールS(ビス(4-ヒドロキシフェニル)スルホン)、ビスフェノールP(1,4-ビス(2-(4-ヒドロキシフェニル)-2-プロピル)ベンゼン)、ビスフェノールPH(5,5’-(1-メチルエチリデン)-ビス[1,1’-(ビスフェニル)-2-オール]プロパン)、ビスフェノールZ(1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン)等が挙げられる。
PARの耐熱性を損なわないよう、上記化合物の共重合比率は10モル%未満であることが好ましい。
【0049】
PARは、前記PEN系樹脂(A)との相溶性を高めるために、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸成分とイソフタル酸成分の混合物を、二価フェノール成分としてビスフェノールA成分、ビスフェノールTMC成分のいずれか、又は、ビスフェノールAとビスフェノールTMCの混合物を選択することが好ましい。
【0050】
前記非晶性ポリエステル(B)のガラス転移温度(Tg)は、80℃以上350℃以下であるのが好ましく、100℃以上340℃以下であるのがより好ましく、120℃以上330℃以下であるのがさらに好ましく、140℃以上320℃以下であるのが特に好ましく、160℃以上300℃以下であるのがとりわけ好ましい。
非晶性ポリエステル(B)のガラス転移温度(Tg)が上記範囲を満たすことで、本発明の二軸延伸フィルムのガラス転移温度が好適な範囲となり、耐熱性及び成形性に優れたフィルムが得られる。
【0051】
前記PEN系樹脂(A)と非晶性ポリエステル(B)のガラス転移温度(Tg)の差は5℃以上であるのが好ましく、20℃以上であるのがより好ましく、35℃以上であるのがさらに好ましく、50℃以上であるのが特に好ましく、65℃以上であるのがとりわけ好ましい。
PEN系樹脂(A)と非晶性ポリエステル(B)のガラス転移温度の差が上記範囲であることで、本発明の二軸延伸フィルムのガラス転移温度が好適な範囲となり、耐熱性及び成形性に優れたフィルムが得られる。
PEN系樹脂(A)と非晶性ポリエステル(B)のガラス転移温度(Tg)の差の上限については、特に限定されないが、通常100℃以下であり、90℃以下であることが好ましい。
【0052】
前記非晶性ポリエステル(B)の含有割合は、耐熱性及び耐折性の両立の観点から、PEN系樹脂(A)100質量部に対して、1質量部以上50質量部以下含むことが好ましく、より好ましくは3質量部以上48質量部以下、さらに好ましくは5質量部以上46質量部以下であり、特に好ましくは10質量部以上44質量部以下である。
本フィルム中の非晶性ポリエステル(B)の含有割合が1質量部以上であれば、結晶化速度を遅くすることができるためフィルムを延伸する際の延伸加工性を向上することができる。
一方、非晶性ポリエステル(B)の含有割合が50質量部以下であれば、フィルムの結晶性が維持され、また得られる本フィルムの耐熱性が十分なものとなる。
【0053】
本発明においては、本発明の効果を損なわない範囲において、本フィルムはPEN系樹脂(A)及び前記非晶性ポリエステル(B)以外の他の樹脂を含むことを許容することができる。
他の樹脂としては、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、塩素化ポリエチレン系樹脂、上記(A)及び(B)以外のポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアセタール系樹脂、アクリル系樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリメチルペンテン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、環状オレフィン系樹脂、ポリ乳酸系樹脂、ポリブチレンサクシネート系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、ポリエチレンオキサイド系樹脂、セルロース系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリブタジエン系樹脂、ポリブテン系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアミドビスマレイミド系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、ポリエーテルケトン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリケトン系樹脂、ポリサルフォン系樹脂、アラミド系樹脂、及び、フッ素系樹脂等が挙げられる。
【0054】
これらのなかでは、ポリカーボネート系樹脂が好ましい。前記PARは、ポリカーボネート系樹脂を混合することで、溶融成形性が向上する。すなわち、PARとポリカーボネートは相溶するため、PARに対してポリカーボネートを混合することで、透明性や機械特性を維持したままPARのガラス転移温度を下げることができ、結果として溶融成形性を向上することができる。
PARとポリカーボネートを混合する場合、その混合比率(質量比)はPAR/ポリカーボネート=99/1~50/50が好ましく、98/2~60/40がより好ましく、97/3~70/30が更に好ましく、96/4~80/20が特に好ましい。PARとポリカーボネートの混合比率がかかる範囲であれば、PARの耐熱性を維持したまま溶融成形性を向上することができる
【0055】
本フィルムは、易滑性の付与及び各工程での傷発生防止を主たる目的として、粒子を配合してもよい。配合する粒子の種類は、易滑性を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、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、酸化チタン等の無機粒子、アクリル樹脂、スチレン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂等の有機粒子等が挙げられる。さらに、ポリエステルなどのポリマー製造工程中、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。
【0056】
また、本フィルムは一般的に配合される添加剤を適宜含むことができる。前記添加剤としては、成形加工性、生産性及び多孔フィルムの諸物性を改良・調整する目的で添加される、耳などのトリミングロス等から発生するリサイクル樹脂や、酸化チタン、カーボンブラック等の顔料、難燃剤、耐候性安定剤、耐熱安定剤、帯電防止剤、溶融粘度改良剤、架橋剤、滑剤、核剤、可塑剤、老化防止剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、中和剤、防曇剤、アンチブロッキング剤、スリップ剤、及び、着色剤などの添加剤が挙げられる。
【0057】
3.製造方法
次に、本フィルムの製造方法について説明する。
【0058】
本発明の二軸延伸フィルムの製造方法について説明するが、以下の説明は本フィルムを製造する方法の一例であり、本フィルムはかかる製造方法により製造されるフィルムに限定されるものではない。
【0059】
本発明の実施形態の一例に係る本フィルムの製造方法は、前記PEN系樹脂(A)及び前記非晶性ポリエステル(B)を含有する樹脂組成物をフィルム状に成形し、二軸延伸する製造方法である。
【0060】
前記PEN系樹脂(A)、前記非晶性ポリエステル(B)、その他の樹脂、及び添加剤を混練し、樹脂組成物を得る方法は特に限定されないが、なるべく簡便に樹脂組成物を得るために、押出機を用いて溶融混練することによって製造するのが好ましい。樹脂組成物を構成する原料を均一に混合するために、同方向二軸押出機を用いて溶融混練するのが好ましい。
混練温度は、用いる全ての重合体のガラス転移温度(Tg)以上であり、かつ結晶性樹脂に対しては、その重合体の結晶融解温度(Tm)以上であることが必要である。使用する重合体のガラス転移温度(Tg)や結晶融解温度(Tm)に対して、なるべく混練温度が高い方が、重合体の一部のエステル交換反応が生じやすく、相溶性が向上しやすいものの、必要以上に混練温度が高くなると樹脂の分解が起こるため好ましくない。このことから、混練温度は255℃以上340℃以下が好ましく、260℃以上330℃以下がより好ましく、270℃以上320℃以下がさらに好ましく、280℃以上310℃以下が特に好ましい。混練温度がかかる範囲であれば、重合体の分解を生じることなく、相溶性や溶融成形性を向上させることができる。
【0061】
得られた樹脂組成物を、一般の成形法、例えば、押出成形、射出成形、ブロー成形、真空成形、圧空成形、プレス成形等によって成形して二軸延伸フィルムを作製することができる。それぞれの成形方法において、装置及び加工条件は特に限定されない。
本フィルムは例えば、以下の方法により製造することが好ましい。
【0062】
混合して得られた樹脂組成物より、実質的に無定型で配向していないフィルム(以下「未延伸フィルム」と称することがある)を押出法で製造する。この未延伸フィルムの製造は、例えば、上記原料を押出機により溶融し、フラットダイ又は環状ダイから押出した後、急冷することによりフラット状又は環状の未延伸フィルムとする押出法を採用することができる。この際、場合によって、複数の押出機を使用した積層構成としてもよい。
【0063】
次に、上記の未延伸フィルムを、フィルムの長手方向(MD)及びこれと直角な幅方向(TD)で、延伸効果、フィルム強度等の点から、少なくとも一方向に通常1.1~6.0倍、好ましくは縦横二軸方向に各々1.1~6.0倍の範囲で延伸する。
【0064】
二軸延伸の方法としては、テンター式逐次二軸延伸、テンター式同時二軸延伸、チューブラー式同時二軸延伸等、従来公知の延伸方法がいずれも採用できる。例えば、テンター式逐次二軸延伸方法の場合には、未延伸フィルムを、前記樹脂組成物のガラス転移温度をTgとして、Tg~Tg+50℃の温度範囲に加熱し、ロール式縦延伸機によって縦方向に1.1~6.0倍に延伸し、続いてテンター式横延伸機によってTg~Tg+50℃の温度範囲内で横方向に1.1~6.0倍に延伸することにより製造することができる。また、テンター式同時二軸延伸やチューブラー式同時二軸延伸方法の場合は、例えば、Tg~Tg+50℃の温度範囲において、縦横同時に各軸方向に1.1~6.0倍に延伸することにより製造することができる。
【0065】
上記方法により延伸された二軸延伸フィルムは、引き続き熱固定される。熱固定をすることにより常温における寸法安定性を付与することができる。この場合の処理温度は、好ましくは前記樹脂組成物の結晶融解温度Tm-1~Tm-120℃の範囲を選択する。熱固定温度が上記範囲内にあれば、熱固定が十分に行われ、延伸時の応力が緩和され、十分な耐熱性や機械特性が得られ、破断やフィルム表面の白化などのトラブルがない優れたフィルムが得られる。
【0066】
本発明においては、熱固定による結晶化収縮の応力を緩和させる為に、熱固定中に幅方向に0~15%、好ましくは1~10%の範囲で弛緩を行うことが好ましい。弛緩が十分に行われ、フィルムの幅方向に均一に弛緩する為、幅方向の収縮率が均一になり、常温寸法安定性に優れたフィルムが得られる。また、フィルムの収縮に追従した弛緩が行われる為、フィルムのタルミ、テンター内でのバタツキがなく、フィルムの破断もない。
【0067】
[本フィルムの用途]
本発明の二軸延伸フィルムは、耐熱性及び耐折性に優れているため、光学フィルム、包装用フィルムや各種保護フィルムなどとして用いることができる。
なかでも、耐折性の観点から、フレキシブルディスプレイ用に好適に用いることができる。具体的には、前面板、タッチセンサー用基材フィルム、下部保護フィルム等のディスプレイ用構成部材として使用されることが好ましく、特に下部保護フィルムとして用いられることが好ましい。なお、下部保護フィルムは、表示装置の裏面側を保護するフィルムである。
また、ディスプレイは、フォルダブルディスプレイであることがとりわけ好ましい。ディスプレイは、携帯電話、スマートフォン、デジタルカメラ、パソコンなどにおいて使用するとよい。ディスプレイの種類は、特に制限されず、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ELディスプレイなどいずれでもよく、タッチパネル型のディスプレイであってもよい。ディスプレイとしては、有機ELディスプレイが好ましい。
【0068】
[積層フィルム]
本発明の積層フィルムは、上記二軸延伸フィルムと、該二軸延伸フィルムの少なくとも片面に粘着層とを有する。
該積層体は、上記ディスプレイの構成部材として使用され、粘着層を介して他の部材と積層されることが好ましい。さらに、該積層体の粘着層を介して他の部材を貼り合わせてなる構成を備えたフレキシブルディスプレイとすることが好ましい。
【0069】
<粘着層>
粘着層を形成するための粘着剤としては、アクリル系粘着剤、ウレタン系粘着剤、合成ゴム系粘着剤、天然ゴム系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ポリエステル系粘着剤、ビニルアルキルエーテル系粘着剤、エポキシ粘着剤などを使用することができ、中でも、アクリル系粘着剤、ウレタン系粘着剤、及びシリコーン系粘着剤が好ましい。なお、光学特性に異常をきたさない限り、2種類以上の材料を混合して用いることもできるし、2層以上に複層化して用いることもできる。
また、当該粘着剤は、エマルジョン型、溶剤型又は無溶剤型のいずれでもよく、架橋タイプ又は非架橋タイプのいずれであってもよい。
さらに、フィラーなどの粒子や、添加剤などを添加することもできる。
【0070】
アクリル系粘着剤を構成する(メタ)アクリル系樹脂(ベースポリマー)としては、好ましくは、例えば、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシルのような(メタ)アクリル酸エステルの1種類又は2種類以上をモノマーとする重合体又は共重合体などが挙げられる。
ベースポリマーには、極性モノマーを共重合させることが好ましく、極性モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレートのような、カルボキシル基、ヒドロキシ基、アミド基、アミノ基、エポキシ基などを有するモノマーを挙げることができる。
【0071】
粘着剤組成物は、上記ベースポリマーのみでもよいが、通常は架橋剤を含有する。架橋剤としては、2価以上の金属イオン、ポリアミン化合物、ポリエポキシ化合物、及びポリイソシアネート化合物などが挙げられるが、中でもポリイソシアネート化合物が好ましい。
【0072】
ウレタン系粘着剤としては、好ましくは、ポリオールとポリイソシアネート化合物を反応させて得られる粘着性ポリマーであるウレタン系ポリマーからなるものが挙げられる。
ポリオールとしては、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクトンポリオールなどが挙げられる。
ポリイソシアネート化合物としては、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート、トリ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などが挙げられる。
【0073】
シリコーン系粘着剤としては、好ましくは、粘着性ポリマーであるシリコーン系ポリマーをブレンド又は凝集させることにより得られる粘着剤などが挙げられる。
前記シリコーン系粘着剤としては、付加反応硬化型シリコーン系粘着剤や過酸化物硬化型シリコーン系粘着剤が挙げられるが、過酸化物を使用せず、分解物が発生しないことから、付加反応硬化型シリコーン系粘着剤が好ましい。
前記付加反応硬化型シリコーン系粘着剤の硬化反応としては、例えば、ポリアルキルシリコーン系粘着剤を得る場合に用いられるポリアルキル水素シロキサン組成物を白金触媒により硬化させる反応などが挙げられる。
【0074】
粘着層は、上記した粘着剤をポリエステルフィルムに塗布することで形成できる。また、上記した粘着剤を剥離シートに塗布して、剥離シートなどの別の基材上に形成した粘着層をポリエステルフィルムに転写することでポリエステルフィルム上に形成してもよい。
粘着剤の塗布方法としては、コンマコーター、ナイフコーター、ダイコーター、グラビアコーター、マイヤーバーコーターなど特に限定なく使用でき、粘度、膜厚に応じて適宜選択できる。
【0075】
粘着層を硬化する場合の硬化方法としては、紫外線、電子線などのエネルギー線や、熱による硬化方法など適宜選択できる。
【0076】
<塗布層>
本発明の積層フィルムは、粘着層と二軸延伸フィルムの間に、塗布層を設けることもできる。積層フィルムは、塗布層を有することで、様々な機能が付与される。
前記塗布層の機能としては、ハードコート性、帯電防止性、剥離性、易接着性、印字適性、UVカット性、赤外線遮断性、ガスバリア性などが挙げられる。塗布層の形成については延伸行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。
【0077】
[フレキシブルディスプレイ]
本発明のフレキシブルディスプレイは、上述の二軸延伸フィルム又は積層フィルムを備えてなる。本発明の二軸延伸フィルム及び積層フィルムは、耐熱性に優れ、かつ耐折性に優れる。
したがって、本発明のフレキシブルディスプレイも耐熱性及び耐折性に優れ、フォルダブル表示装置、ベンダブル表示装置、ローラブル表示装置、ストレッチャブル表示装置として高い性能を有するものである。
【実施例】
【0078】
以下に実施例を示すが、これらにより本発明は何ら制限を受けるものではない。
【0079】
[評価方法]
(1)ヒステリシスロス率
JIS K 7312:1996に準じて、以下の方法により23℃におけるヒステリシスロス率の平均値を求めた。
測定装置は、引張試験機(株式会社島津製作所製 引張試験機AG‐1kNXplus)を用いた。試験片は、本フィルムから測定方向の長さ100mm、幅10mmの長方形に切り出したものを用いた。試験片の長さ方向の両端部をチャック間距離50mmでチャックし、クロスヘッドスピード0.5mm/分にてひずみ5%まで上昇させた後、同様の速度で初期位置まで下降させる1サイクルの引張サイクル試験から得られた応力-ひずみ曲線を得た。応力-ひずみ曲線は、
図1に示すようなプロファイルをとり、ヒステリシスロス率は得られた応力-ひずみ曲線から、上昇動作で得られた曲線の面積A1(abcda)と、面積A1と下降動作で得られた曲線の面積の差となる面積A2(abcef)を用いて、以下の式1にて算出した。試験は3回測定し、その平均値を求めた。上記引張サイクル試験はフィルムの長手方向(MD)及び幅方向(TD)にてそれぞれ実施し、その平均値を求めた。
ヒステリシスロス率=(A2/A1)×100 (式1)
【0080】
(2)残留ひずみ
JIS K 7312:1996に準じて、以下の方法により23℃における残留ひずみの平均値を求めた。
測定装置は、引張試験機(株式会社島津製作所製 引張試験機AG‐1kNXplus)を用いた。試験片は、本フィルムから測定方向の長さ100mm、幅10mmの長方形に切り出したものを用いた。試験片の長さ方向の両端部をチャック間距離50mmでチャックし、クロスヘッドスピード0.5mm/分にてひずみ5%まで上昇させた後、同様の速度で初期位置まで下降させる1サイクルの引張サイクル試験から得られた応力-ひずみ曲線から、応力が無くなった点のひずみを残留歪とした。試験は3回測定し、その平均値を求めた。上記引張サイクル試験はフィルムの長手方向(MD)及び幅方向(TD)にてそれぞれ実施し、その平均値を求めた。
【0081】
(3)ガラス転移温度
得られたフィルムについて、Diamond DSC(パーキンエルマージャパン社製)を用いて、JIS K7121(2012年)に準じて、加熱速度10℃/分にて一度融解温度まで昇温させたのちに加熱速度10℃/分にて降温させ、加熱速度10℃/分の昇温過程におけるガラス転移温度を測定した。
【0082】
(4)結晶融解温度
得られたフィルムについて、Diamond DSC(パーキンエルマージャパン社製)を用いて、JIS K7121(2012年)に準じて、加熱速度10℃/分の昇温過程における結晶融解温度を測定した。
【0083】
[使用した材料]
<PEN系樹脂(A)>
PEN系樹脂(A)-1として、ジカルボン酸成分(a-1):2,6-ナフタレンジカルボン酸=100モル%、ジオール成分(a-2):エチレングリコール=90モル%、ビスフェノールA-エチレンオキサイド付加物=10モル%を用いた。当該PEN系樹脂(A)-1のTgは116℃であった。
PEN系樹脂(A)-2として、ジカルボン酸成分(a-1):2,6-ナフタレンジカルボン酸=100モル%、ジオール成分(a-2):エチレングリコール=100モル%、当該PEN系樹脂(A)-2のTgは119℃であった。
【0084】
<非晶性ポリエステル(B)>
非晶性ポリエステル(B)として、カルボン酸成分:テレフタル酸/イソフタル酸(モル比)=50/50、ビスフェノール成分:ビスフェノールA100モル%のPARを用いた。当該非晶性ポリエステル(B)のTgは193℃であった。
【0085】
[PETフィルム(C)]
PETフィルム(C)として、厚み50μmの二軸延伸PETフィルムを用いた。
【0086】
(実施例1)
ペレット状の(A)-1、90質量%に対して、ペレット状の(B)を10質量%の割合で添加し((A)-1が100質量部に対して、(B)が11質量部)、ドライブレンドした後、290℃に設定したΦ40mm二軸押出機にて溶融混練し、ギャップ1.0mmのTダイ内からフィルムとして押出し、120℃のキャストロールで引き取り、冷却固化し、厚み約460μmの膜状物を得た。
続いて、得られたキャストフィルムを縦延伸機に通し、IRヒーターによる加熱を行い(IRヒーター近傍温度は181℃程度)、長手方向(MD)に2.8倍延伸を行った。続いて、得られた縦延伸フィルムを横延伸機(テンター)に通し、予熱温120℃、延伸温度127℃、熱固定温度190℃で幅方向(TD)に3.7倍延伸を行い、その後テンター内にてフィルムの弛緩処理を3%行った。得られたフィルムについて測定を行った結果を表1に示す。
【0087】
(実施例2)
ペレット状の(A)-1、80質量%に対して、ペレット状の(B)を20質量%の割合で添加し((A)-1が100質量部に対して、(B)が25質量部)、ドライブレンドした後に実施例1と同様の手法にて厚み約460μmの膜状物を得た。
続いて、得られたキャストフィルムを縦延伸機に通し、IRヒーターによる加熱を行い(IRヒーター近傍温度は190℃程度)、長手方向(MD)に2.8倍延伸を行った。続いて、得られた縦延伸フィルムを横延伸機(テンター)に通し、予熱温度130℃、延伸温度135℃、熱固定温度190℃で幅方向(TD)に3.7倍延伸を行い、その後テンター内にてフィルムの弛緩処理を3%行った。得られたフィルムについて測定を行った結果を表1に示す。
【0088】
(実施例3)
ペレット状の(A)-2、90質量%に対して、ペレット状の(B)を10質量%の割合で添加し((A)-2が100質量部に対して、(B)が11質量部)、ドライブレンドした後にキャストロールの温度を121℃とした以外は実施例1と同様の手法にて厚み約460μmの膜状物を得た。
続いて、得られたキャストフィルムを縦延伸機に通し、IRヒーターによる加熱を行い(IRヒーター近傍温度は197℃程度)、長手方向(MD)に2.8倍延伸を行った。続いて、得られた縦延伸フィルムを横延伸機(テンター)に通し、予熱温度130℃、延伸温度135℃、熱固定温度205℃で幅方向(TD)に3.6倍延伸を行い、その後テンター内にてフィルムの弛緩処理を3%行った。得られたフィルムについて測定を行った結果を表1に示す。
【0089】
(実施例4)
ペレット状の(A)-2、80質量%に対して、ペレット状の(B)を20質量%の割合で添加し((A)-1が100質量部に対して、(B)が25質量部)、ドライブレンドした後にキャストロールの温度を125℃とした以外は実施例1と同様の手法にて厚み約460μmの膜状物を得た。
続いて、得られたキャストフィルムを縦延伸機に通し、IRヒーターによる加熱を行い(IRヒーター近傍温度は207℃程度)、長手方向(MD)に2.6倍延伸を行った。続いて、得られた縦延伸フィルムを横延伸機(テンター)に通し、予熱温度135℃、延伸温度140℃、熱固定温度205℃で幅方向(TD)に3.7倍延伸を行い、その後テンター内にてフィルムの弛緩処理を3%行った。得られたフィルムについて測定を行った結果を表1に示す。
【0090】
(比較例1)
二軸延伸PETフィルム(C)について評価を行った結果を表1に示す。
【0091】
(比較例2)
ペレット状の(A)-2を用いて、300℃に設定したΦ44mm二軸押出機(300℃設定)にて押出し、静電印加密着法を用いて表面温度を50℃に設定した冷却ロール上で急冷固化させキャストフィルムを得た。
続いて、得られたキャストフィルムを縦延伸機に通し、延伸温度133℃にて長手方向(MD)に3.0倍延伸を行った。続いて、得られた縦延伸フィルムを横延伸機(テンター)に通し、予熱温度115℃、延伸温度130℃、熱固定温度210℃で幅方向(TD)に3.7倍延伸を行い、その後テンター内にてフィルムの弛緩処理を1.5%行った。得られたフィルムについて測定を行った結果を表1に示す。
【0092】
(比較例3)
ペレット状の(A)-1を用いてキャストロールを110℃とし、押出機の設定温度を285℃とした以外は実施例1と同様の手法にて厚み約460μmの膜状物を得た。
続いて、得られたキャストフィルムを縦延伸機に通し、IRヒーターによる加熱を行い(IRヒーター近傍温度は160℃程度)、長手方向(MD)に2.8倍延伸を行った。続いて、得られた縦延伸フィルムを横延伸機(テンター)に通し、予熱温度125℃、延伸温度130℃、熱固定温度170℃で幅方向(TD)に4.1倍延伸を行い、その後テンター内にてフィルムの弛緩処理を3%行った。得られたフィルムについて測定を行った結果を表1に示す。
【0093】
【0094】
以上の実施例に示すように、実施例1~4のフィルムは、ガラス転移温度(Tg)及び結晶融解温度(Tm)が高く、耐熱性に優れている。
また、実施例1~4のフィルムは、比較例1~3に比べて、ヒステリシスロス率や残留ひずみの値が明らかに低くなっており、復元性が大きくなって耐折性にも優れているといえる。
【産業上の利用可能性】
【0095】
本発明の二軸延伸フィルム及び積層フィルムは、耐熱性及び耐折性に優れているため、光学フィルム、中でもフレキシブルディスプレイ用に好適に用いることができる。
したがって、本開示の実施形態は、折り畳んだり、折り返し曲げたり、丸めたりできるフレキシブルディスプレイパネルの長所を利用したフォルダブル表示装置、ベンダブル表示装置、ローラブル表示装置、ストレッチャブル表示装置などのフレキシブルディスプレイに有用である。