JP2007039515A - 二軸延伸ポリエテルフィルム - Google Patents

Abstract

【課題】 包装材料やラベル、トレーシング用途、離型フィルム、艶消しフィルム、転写フィルムや光散乱性フィルムなどに好適に用いられる、少なくとも片面が有機粒子により形成された突起により粗面化されている二軸延伸ポリエステルフィルムを生産性良く提供する。
【解決手段】 表面に官能基を有する有機粒子を０．１〜１０重量％含有する二軸延伸ポリエステルフィルムであり、当該有機粒子のフィルム厚み方向の平均粒子径が１．０〜２０μｍであることを特徴とするポリエステルフィルム。
【選択図】 なし

Description

本発明は、少なくとも片面が突起により粗面化されているフィルムに関し、包装材料やラベル、トレーシング用途、離型フィルム、艶消しフィルム、転写フィルムや光散乱性フィルムなどに好適に用いられるフィルムに関するものである。

過去、さまざまな方法で粗面化された二軸延伸ポリエステルフィルムが提案されてきている。なかでも不活性粒子をポリエステルに含有させて二軸延伸を行い、フィルム表面を粗面化させる方法が特別な後工程、例えば塗布剤を使用する工程、サンドブラストやエンボス加工などの加工工程や化学薬品処理などの表面エッチング工程がないため生産工程を簡略できる利点がある。特許文献１または特許文献２によれば、平均粒子径が数μｍの無機粒子を数％含有させたポリエステルフィルムが提案されているが、樹脂押し出しラインでのフィルター圧力上昇が起こりやすく生産性が悪い問題がある。

特開２００２−１７８４７２号公報 特開２００４−６７８５３号公報

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、少なくとも片面が有機粒子により形成された突起により粗面化されている二軸延伸ポリエステルフィルムを生産性良く提供することにある。

本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、特定の構成を有する二軸延伸ポリエステルフィルムによれば、上記課題を容易に解決できることを見いだし、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の要旨は、表面に官能基を有する有機粒子を０．１〜１０重量％含有する二軸延伸ポリエステルフィルムであり、当該有機粒子のフィルム厚み方向の平均粒子径が１．０〜２０μｍであることを特徴とするポリエステルフィルムに存する。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明におけるポリエステルとは、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレン−２，６−ジカルボン酸等のような芳香族ジカルボン酸と、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール等のようなグリコールとのエステルを主たる成分とするポリエステルである。当該ポリエステルは、芳香族ジカルボン酸とグリコールとを直接重合させて得られるほか、芳香族ジカルボン酸ジアルキルエステルとグリコールとをエステル交換反応させた後、重縮合させる方法、あるいは芳香族ジカルボン酸のジグリコールエステルを重縮合させる等の方法によっても得られる。当該ポリエステルの代表的なものとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレンジカルボキシレート（ＰＥＮ）、ボリブチレンテレフタレート等が例示される。かかるポリエステルは、共重合されないホモポリマーであってもよく、またジカルボン酸成分の４０モル％以下が主成分以外のジカルボン酸成分であり、ジオール成分の４０モル％以下が主成分以外のジオール成分であるような共重合ポリエステルであってもよく、またそれらの混合物であってもよい。

本発明では、少なくとも片面を粗面化するため有機粒子を含有させる。有機粒子はフィルム全体に、または２層以上の共押出し積層フィルムの少なくとも１層に含有してもよい。

本発明で用いる有機粒子は、ポリエステル樹脂溶解温度の２５０〜３５０℃の高温下でせん断応力を受けたときに弾性変形するものが好ましい。変形することにより押し出し機からダイまでの樹脂メルトラインに設けたフィルターの目を通過しやすくなりフィルターの寿命を長くすることができ、その結果、生産性が向上する。

具体的な有機粒子の例としては、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ポリスチレン、有機シリコーン樹脂、アクリル−スチレン共重合体等の有機質微粒子などが挙げられる。

本発明に用いる有機粒子のフィルム厚み方向の平均粒子径が１．０〜２０μｍであり、好ましくは１．５以上１５μｍ以下である。フィルム厚み方向の平均粒子径が１．０μｍ未満では、フィルム表面に形成される突起の高さが小さくなり、光散乱性が劣る。なお、本発明における粗面化フィルムとは、少なくとも片面の表面粗さＲｚが通常１．４μｍ以上、好ましくは２．０μｍ以上のフィルムを意味する。一方、フィルム厚み方向平均粒子径が２０μｍを超える場合は、フィルターの圧力上昇が大きくなり生産性に劣る。また用いるフィルターの目を大きくするとフィルム中の異物が増加する。

本発明で用いる有機粒子は、表面に官能基を有する。官能基を有する粒子は帯電しやすく粒子間の静電的な反発力が働き分散性が向上すると考えられる。官能基を有しないと粒子間で凝集しやすくなり、フィルター寿命が低下する。さらにポリエステルとの親和性が低下し粒子周りに大きなボイドを形成し、フィルム製造工程やフィルムの加工工程で粒子が脱落しやすくなり、その結果、フィルム自身にキズが発生し、外観品質の低下を起こす。好ましい官能基としてはカルボン酸基、水酸基、エポキシ基、エステル基である。

また、有機粒子の熱重量分析計による不活性雰囲気下の５％熱分解温度は、３００℃以上が好ましい。熱分解温度が３００℃未満では熱劣化物の発生によりフィルム外観品質の低下が起こる場合がある。

本発明のフィルムの有機粒子含有量は、０．１〜１０重量％であり、好ましくは０．２〜８重量％である。含有量が０．１重量％未満では、本発明が意図する粗面のフィルムとすることができない。一方、含有量が１０重量％を超えると、フィルムが破断しやすくなり生産性が低下する。

本発明のフィルム中の有機粒子は、二軸延伸の条件で変形する程度の硬さを有し、その変形度は１．１〜５．０以が好ましく、１．２〜４．０がさらに好ましい。変形度が１．１未満の有機粒子は、ポリエステル樹脂溶解温度の２５０〜３５０℃の高温下でせん断応力を受けたとき弾性変形の程度が小さくなり、フィルターの寿命が低下すると考えられる。一方、変形度が５．０を超えると、突起の高さが小さくなり、粗面化の程度が低くなる。

なお本発明で使用する有機粒子は、単成分でもよく、また、２成分以上を同時に用いてもよい。

本発明のフィルムの光沢度は、好ましくは９５％以下、さらに好ましくは９０％以下である。光沢度が９５％以上では艶消し性が劣る傾向がある。

また、本発明のフィルム中には必要に応じて、紫外線吸収剤、帯電防止剤、酸化防止剤、蛍光増白剤等の添加剤を含有してもよい。さらに易滑性、離型性、帯電防止性、易接着性等を付与する目的のコーティング処理をフィルム表面に行うこともできる。

次に本発明のフィルムの製造方法を具体的に説明するが、本発明の構成要件を満足する限り、以下の例示に特に限定されるものではない。

本発明のフィルムを製造するときには、乾燥したポリエステルを押出機に供給し、各ポリエステルの融点以上の温度に加熱してそれぞれ溶融させる。次いで、ポンプとフィルターを介してＴダイから溶融シートとして押出す。続いて、溶融シートを回転冷却ドラム上でガラス転位温度未満にまで急冷し、非晶質の未延伸フィルムを得る。このとき、未延伸フィルムの平面性を向上させるために、静電印加密着法や液体塗布密着法等によって、未延伸フィルムと回転冷却ドラムとの密着性を向上させてもよい。そして、ロール延伸機を用いて、未延伸フィルムをその長手方向に延伸（縦延伸）することにより一軸延伸フィルムを得る。このときの延伸温度は、原料レジンのガラス転移温度（Ｔｇ）のマイナス１０℃からプラス４０℃の温度範囲で延伸する。また、延伸倍率は、好ましくは２．５〜７．０倍、さらに好ましくは３．０〜６．０倍である。さらに、縦延伸を一段階のみで行ってもよいし、二段階以上に分けて行ってもよい。その後、テンターに導きテンター延伸機を用いて、一軸延伸フィルムをその幅方向に延伸（横延伸）することにより二軸延伸フィルムを得る。このときの延伸温度は、原料レジンのガラス転移温度（Ｔｇ）からプラス５０℃の温度範囲で延伸する。また、延伸倍率は、好ましくは２．５〜７．０倍、さらに好ましくは３．５〜６．０倍である。さらに、横延伸を一段階のみで行ってもよいし、二段以上に分けて行ってもよい。また縦と横を同時に行う同時二軸延伸を行ってもよい。そして二軸延伸フィルムを熱処理することにより積層フィルムが製造される。このときの熱処理温度は、１３０〜２５０℃である。二軸延伸フィルムを熱処理するときには、二軸延伸フィルムに対して２０％以内の弛緩を行ってもよい。

本発明は、フィルターの圧力上昇が小さく生産性に優れ、艶消し性及び光散乱性に優れた二軸延伸ポリエステルフィルムを提供でき、本発明の工業的価値は高い。

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。なお、実施例および本発明で用いた測定法および用語の定義は次のとおりである。

（１）添加粒子平均粒子径
電子顕微鏡を用いて粒子を観察して最大径と最小径を求め、その平均を粒子１個の粒径とした。フィルム中の少なくとも１００個の粒子についてこれを行う。粒子群の平均粒子径は、これらの粒子の重量平均径とする。

（２）変形度とフィルム厚み方向平均粒子径
フィルム小片をエポキシ樹脂にて固定成形した後、フィルム切断面が分子鎖配向の主軸方向と平行になるようにミクロトームで切断し、切断面を走査型電子顕微鏡にて観察する。粒子毎に平均粒径の±１０％に入る少なくとも５０個の粒子について、最大径と最小径の比を算出し、その相加平均を変形度とする。フィルム厚み方向平均粒子径は、（１）の平均粒子径を変形度で割った値とする。

（３）光沢度
ＪＩＳ Ｚ−８７４１−１９８３の方法３（６０゜光沢度）によって、単層フィルム表面もしくはＡ層表面のフィルムの縦延伸方向に光を入射して測定する。

（４）有機粒子の熱分解温度
有機粒子を６０℃で４時間減圧乾燥後、窒素ガス雰囲気下、昇温速度２０℃／分の条件で熱天秤（理学電気社、ＴＡＳ１００型）を用いて測定した５％減量時点の温度を測定する。

（５）表面粗さＲｚ
表面粗さＲz（小坂研究所社製表面粗さ測定機（ＳＥ−３Ｆ）を用い、ＪＩＳ−Ｂ−０６０１−１９８２に準じて測定する。

（６）フィルター圧力上昇
捕集効率が２０μｍ捕集径で５０から６０％のフィルターを用いて、フィルム製造時の前に粒子含有量２ｗｔ％のレジンを吐出量２０ｋｇ/ｈで押し出し、フィルター手前の樹脂の圧力を測定する。１時間で圧力差が０．５メガパスカルを超えた場合は、フィルター寿命が不合格（×）、０．５メガパスカル以下の場合は合格（○）とする。

（７）光散乱性
蛍光灯下の机にＭＳゴシックの書体で大きさが８ポイントの１から９の数字を印刷した紙を置き、試験フィルムを通して３０ｃｍの距離から観察して、数字が判別できなくなるフィルムと紙の間の距離を測定する。光散乱性は以下のように評価する。
○：数字が見えなくなる距離が５ｃｍ以下、光散乱性が良好
×：数字が見えなくなる距離が５ｃｍを超える、光散乱性不良

（原料の調整）
・ポリエステルa
常法の重縮合で合成された極限粘度０．６５、融点２５３℃のポリエチレンテレフタレートである。

・ポリエステルｂ
常法の重縮合で合成された極限粘度０．６８、融点２５３℃のポリエチレンテレフタレート樹脂に平均粒径６μｍ、５％熱分解温度が３２９℃の粒子表面に水酸基を有する架橋スチレン-アクリル有機粒子を練り込み４．０重量％含有させたものである。

・ポリエステルc
常法の重縮合で合成された極限粘度０．６８、融点２５３℃のポリエチレンテレフタレート樹脂に平均粒径１０μｍ、５％熱分解温度が３３１℃の粒子表面にグリシジル基を有する架橋スチレン-アクリル有機粒子を練り込み８．０重量％含有させたものである。

・ポリエステルｄ
常法の重縮合で合成された極限粘度０．６８、融点２５３℃のポリエチレンテレフタレート樹脂に平均粒径１０μｍ、粒子表面に水酸基を有する球状多孔質シリカ粒子を練り込み４．０重量％含有させたものである。

・ポリエステルe
常法の重縮合で合成された極限粘度０．６８、融点２５３℃のポリエチレンテレフタレート樹脂に平均粒径１.０μｍ、５％熱分解温度が３２５℃の粒子表面に官能基を有しない架橋スチレン有機粒子を練り込み４．０重量％含有させたものである。

・ポリエステルｆ
常法の重縮合で合成された極限粘度０．６８、融点２５３℃のポリエチレンテレフタレート樹脂に平均粒径１．７μｍ、粒子表面にカルボン酸基を有する５％熱分解温度が２９０℃の架橋アクリル有機粒子を練り込み２．０重量％含有させたものである。

（実施例１）
ポリエステルaが５０重量％とポリエステルｂが５０重量％の混合物をベント付き２軸押出機に供給し、溶融温度２８０℃で溶融したあとポンプとフィルターを介してダイを通してキャスティングドラムに引き取り単層未延伸フィルムを得た。かくして得られた未延伸フィルムを縦延伸ロールに送り込み、まずフィルム温度８３℃で３．７倍延伸した後、テンターに導き９５℃で横方向に４．０倍延伸して二軸配向フィルムを得た。次いで、得られた二軸配向フィルムを熱固定ゾーンに導き、２３０℃で５秒間幅方向に３％弛緩させながら熱固定し、表１に記載した厚みのポリエステルフィルムを得た。

（実施例２）
中間層（B層）を構成するポリエステルaが８７.５重量％とポリエステルｃが１２.５重量％の混合物をベント付き２軸押出機（メイン）に供給し、表層（A層）を形成するポリエステルａを別のベント付き２軸押出機（サブ）に供給して溶融温度２８０℃で溶融したあと、各押出機からの溶融ポリマーをギヤポンプとフィルターを介してフィードブロックで合流させ、ダイを通してキャスティングドラムに引き取り２種３層の未延伸フィルムを得た。その後は実施例１と同じく、テンターに導き延伸し熱固定し表１に記載した厚み構成のフィルムを得た。

（実施例３）
表層（A層）を形成するポリエステルaが６７．５重量％とポリエステルｂが３２.５重量％の混合物をベント付き２軸押出機（サブ）に供給し、中間層（B層）を構成するポリエステルａを別のベント付き２軸押出機（メイン）に供給して溶融温度２８０℃で溶融したあと、各押出機からの溶融ポリマーをギヤポンプとフィルターを介してフィードブロックで合流させ、ダイを通してキャスティングドラムに引き取り２種３層の未延伸フィルムを得た。その後は実施例１と同じく、テンターに導き延伸し熱固定し表１に記載した厚み構成のフィルムを得た。

（比較例１）
フィルムを作成する前に、ポリエステルｄが５０重量％とポリエステルaが５０重量％の混合物を用いてフィルター圧力上昇テストを行ったところ、圧力上昇が認められたため、フィルムの作成は実施しなかった。

（比較例２）
フィルムを作成する前に、ポリエステルeが５０重量％とポリエステルaが５０重量％の混合物を用いてフィルター圧力上昇テストを行ったところ、圧力上昇が認められたため、フィルムの作成は実施しなかった。

（比較例３）
表層（A層）を形成するポリエステルｆ １００重量％をベント付き２軸押出機（サブ）に供給し、中間層（B層）を構成するポリエステルａを別のベント付き２軸押出機（メイン）に供給したほか実施例３と同様にして表１に記載した厚み構成のフィルムを得た。

（比較例４）
表層（A層）を形成するポリエステルaが９７重量％とポリエステルｆが３重量％の混合物をベント付き２軸押出機（サブ）に供給し、中間層（B層）を構成するポリエステルａを別のベント付き２軸押出機（メイン）に供給したほか実施例３と同様にして表１に記載した厚み構成のフィルムを得た。
以上、得られた結果をまとめて下記表１に示す。

実施例１〜３においては、フィルターの圧力上昇がなく生産に優れ、フィルムの表面粗さが大きく艶消し性や光散乱性に優れる。一方、比較例１は、無機粒子を用いているためフィルターの圧力上昇が観察された。比較例２は、有機粒子の表面に官能基がないため粒子同士が凝集し、フィルターの圧力上昇が観察された。比較例３は、フィルム厚み方向平均粒子径の大きさが０．５μｍのため、表面の粗さが小さく光散乱性に劣った。比較例４は、有機粒子の濃度が０．１重量％濃度よりも小さいため表面粗さが著しく小さく、艶消し効果がなかった。

本発明のフィルムは、例えば、包装材料やラベル、トレーシング用途、離型フィルム、艶消しフィルム、転写フィルムや光散乱性フィルムなどに好適に利用することができる。

Claims (1)

1. 表面に官能基を有する有機粒子を０．１〜１０重量％含有する二軸延伸ポリエステルフィルムであり、当該有機粒子のフィルム厚み方向の平均粒子径が１．０〜２０μｍであることを特徴とするポリエステルフィルム。