JP2007106782A - 二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
フィルムに塗液を塗布するフィルム温度を下げることで、塗布欠点の数を少ない優れた外観をもつ二軸延伸フィルムを提供する。
【解決手段】
フィルム温度が６５℃以下、かつフィルム厚みが１０００μｍ以上のフィルムに、インラインコート法にて塗液を塗布した後に、該フィルムを同時二軸延伸法により延伸する二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、光学用フィルム、表面保護材、磁気記録媒体、感熱転写材、電気絶縁材料、離型材、包装材料等、中でも光学用フィルム、表面保護材など透明性が求められる用途に有効に用いられる二軸延伸フィルムの製造方法に関するものである。

ポリエステル（PET、PENなど）、ポリカーボネート（PC）、ポリメチルメタクリレート（PMMA）、トリアセチルセルロース（TAC）、非晶性ポリオレフィン（非晶PO）などの透明プラスチックフィルムは、ガラスと比べて、軽量・割れにくい・曲げられるといった好適な性質を持つため、液晶ディスプレイ（LCD）やプラズマディスプレイ（PDP）、フラットパネルディスプレイ（FPD）や電子ペーパー用部材、銘板、窓貼りフィルムの基材などとして用いられている。透明プラスチックフィルムの中でも、二軸延伸ポリエステルフィルムは、機械的性質、電気的性質、寸法安定性、耐熱性、透明性、耐薬品性などに優れた性質を有する上に、汎用性が高く、コストメリットに大きな優位性があるため、かかる用途に好適に用いられている。しかし、二軸延伸ポリエステルフィルム単体では各用途で用いる際に他の材料、例えばフラットパネルディスプレイ用ＡＲフィルムのハードコート層や液晶ディスプレイのバックライト用拡散板のマット層などとの接着性が不足なため、ポリエステルフィルムの表面にポリエステル系樹脂やポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂などからなる易接着層を形成させる方法が提案されている（特許文献１および２）。また、パチンコカードの基材となるポリエステルフィルムは帯電しやすいという欠点を有しているために、帯電防止剤を含有した塗液を塗布し、制電性塗膜を形成し、帯電を予防する方法が実用化されている。このように、二軸延伸ポリエステルフィルムに塗液を塗布することで、種々の要求特性を付加することが可能となるが、上記用途のフィルムでは、単に接着性や帯電防止性が付与されていれば良いわけではなく、塗液による塗膜が均一に形成され、これらの性能が均一に発現されている必要がある。
特開２０００−２４６８５６号公報 特開昭６２−２６３２３７号公報

しかし、前述した従来の技術には次のような問題点がある。二軸延伸フィルムに塗布する塗液は高温で凝集物が発生する場合があり、塗布する際にフィルムの熱が起因して凝集物が多量に発生することがある。例えば工程中のフィルムの厚みが厚く、加熱後のフィルムが冷えにくい場合など上記のような凝集物が発生しやすくなる。この凝集物が原因でバーコートの場合は、バーの表面に固化した塗液が付着したり、ダイコートの場合はダイの先端で固化した塗液が付着するなどして、塗液がフィルムに一部均一に塗布されず、塗布欠点として現れ、その後の加工工程でハードコート層やマット層などが均一に形成されず、また光学用途では外観上でも問題になる場合があった。

本発明はかかる課題を解決するために次のような手段を採用する。すなわち本発明の二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法は、
フィルム温度が６５℃以下、かつフィルム厚みが１０００μｍ以上のフィルムに、インラインコート法にて塗液を塗布した後に、該フィルムを同時二軸延伸法により延伸する二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法。
である。

本発明によって製造された二軸延伸ポリエステルフィルムは、従来の利点を有したまま、塗布欠点の非常に少ない優れた外観や帯電防止性に効果を発現するものである。

以下、更に詳しく本発明に関する二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法について説明する。

本発明で用いられるポリエステルは、ジオールとジカルボン酸とから縮重合により得られるポリマであり、ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸、アジピン酸、セバチン酸などで代表されるものであり、また、ジオールとは、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、シクロヘキサンジメタノールなどで代表されるものである。具体的には例えば、ポリメチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、ポリエチレン−ｐ−オキシベンゾエート、ポリ−１，４−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレートなどが挙げられる。もちろん、これらのポリエステルは、ホモポリマであってもコポリマであってもよく、共重合成分としては、例えば、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ポリアルキレングリコールなどのジオール成分、アジピン酸、セバチン酸、フタル酸、イソフタル酸、２，６−ナフタテンジカルボン酸などのジカルボン酸成分が挙げられる。本発明の場合、特に、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレートが機械的強度、耐熱性、耐薬品性、耐久性などの観点から好ましい。中でも、ポリエチレンテレフタレートは、その価格が安いことからも好ましい。また、前記ポリエステル樹脂を主体としたフィルム原料に粒子を添加してもよい。添加する粒子としてはとくに限定されず、公知の添加剤、例えば、耐熱安定剤、耐酸化安定剤、耐候安定剤、紫外線吸収剤、易滑剤、帯電防止剤が使用できる。ただし、二軸延伸ポリエステルフィルムの用途に応じて、添加量を考慮することが好ましい。

この原料を乾燥・脱水した後、溶融押出機に供給し、真空下で溶融押出する。この溶融されたポリエステルを成型用の口金からシート状に押し出し、冷却媒体であるキャスティングドラムに密着させて急冷する。さらに、このフィルムに静電荷を印加しながらキャスティングドラムに密着固化させることが、ポリエステルの結晶化抑制や厚み均質化の点、キャスティングドラム面の汚れ防止などの点で好ましい。

次に塗液の塗布について、特に限定はされないが、フィルムの片面、または両面に接着性付与などを目的として各種塗液を塗布されていると、例えば光学用フィルムの場合、反射防止層や、ハードコート層、光拡散のためのマット層などとの接着性が良好となるため望ましい。塗材としてはポリエステル、アクリルポリマー、ポリアミド、ポリウレタンなどの水溶液または樹脂の水分散液が用いられる。ここで、特に限定はされないが、塗膜強度や安定性を向上させるために、本発明の効果を損なわない程度に架橋剤を添加してもよい。用いられる架橋剤は、架橋反応をおこす化合物であれば特に限定されないが、メチロール化あるいはアルキロール化した尿素系、メラミン系、ウレタン系、アクリルアミド系、ポリアミド系化合物、エポキシ化合物、イソシアネート化合物、オキサゾリン化合物、アジリジン化合物、各種シランカップリング剤、各種チタネート系カップリング剤などを用いることができる。さらに易滑性を付与するために、塗液に無機粒子を添加することが好ましい。添加する無機粒子としては、代表的には、シリカ、コロイダルシリカ、アルミナ、アルミナゾル、カオリン、タルク、マイカ、炭酸カルシウム等を用いることができる。塗液中の固形分に対する配合比は、特に限定されないが、質量比で０．０５〜８質量部が好ましく、より好ましくは０．１〜５質量部である。０．０５質量部に満たないと易滑性が発現しにくく、８質量部を越えるとフィルムの透明感が悪化するため好ましくない。

こうして得られた塗液の塗布方法としては、まず塗液を塗布する前にフィルム表面の濡れ性改善のためコロナ放電処理などの処理を行うことは塗布を安定させるために有効であり、必要に応じて処理を行い、その後フィルムに上記の塗液を塗布する。

本発明の二軸延伸ポリエステルフィルムに製造方法においては、塗液を塗布する際のフィルム温度を６５℃以下にする必要がある。フィルム温度は好ましくは５５℃、更に好ましくは４５℃以下である。フィルム温度が６５℃を超える場合、フィルムの熱により、塗液が固化したり、凝集したりして塗布スジや塗布抜けなどの塗布欠点が発生するため好ましくない。

フィルムを上記温度以下に冷却する方法としては、キャスティングドラム通過後に、再び冷却ロールに接触させてフィルム温度を下げる方法や、低温の冷却水の入った水槽を通過させる方法、キャスティングドラム上で冷却エアを吹きつける方法等が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。塗布を行った後、延伸、熱処理により結晶配向を完了させる方法（インラインコート法）がコストの点から好適に用いられている。

特に限定はされないが、このようなフィルムの冷却、塗液の塗布は延伸前の工程や、長手方向の一軸延伸後の工程で行うことができる。

また、塗液を塗布するフィルムの厚みは１０００μｍ以上である。好ましくは１２００μｍ以上、さらに好ましくは１３００μｍ以上である。フィルム厚みが１３００μｍ以上の場合、塗布欠点が発生しにくいため本発明の効果を得る上で特に好ましい。

二軸延伸の方法としては、未延伸のポリエステルフィルムを長手方向あるいは幅方向に延伸し、続いて先の延伸方向と直行する方向の延伸を行う逐次二軸延伸や、長手方向、幅方向に一度に延伸する同時二軸延伸があるが、本発明においては同時二軸延伸法を採用する。

逐次二軸延伸の場合は、上記の方法で作成したフィルムを温度制御された数本のロールに接触通過させる方法や赤外線ヒーターなどのヒーターの輻射熱による加熱などの公知の方法により樹脂のガラス転移温度以上の温度に加熱し、前後するロールの周速差などを用いて長手方向に延伸する。このときの延伸倍率は２〜８倍程度で、延伸は１段階で行っても２段階以上で段階的に行ってもかまわない。長手方向に延伸されたフィルムは、一旦冷却され、引き続きステンターオーブンにより幅方向に延伸される。幅方向の延伸倍率は２〜５倍程度延伸される。延伸されたフィルムは引き続き熱処理を行い、その後長手方向または／および幅方向にフィルムを数％弛緩させることが望ましい。

同時二軸延伸の場合、上記のフィルムをクリップにより把持し、ステンターオーブン中でポリエステルのガラス転移温度以上に加熱し、クリップの走行経路を徐々に広げながら、同時にクリップの速度を上げていくことで長手方向、幅方向を同時に延伸できる。このような方法で二軸延伸されたフィルムは、後述する逐次二軸延伸同様に熱処理、弛緩処理を行うことが出来る。同時二軸延伸により得られたフィルムは、逐次二軸延伸で得られたフィルムに比べて、異方性が少なく加熱時の歪みなどが少なく、またフィルム製造の工程中でロールに接触する機会が逐次二軸延伸に比べて少ないため、表面の欠点が少なく、特に好ましい延伸方式である。

発明における物性の測定方法および効果の評価方法を以下に示す。

（１）フィルム温度（℃）
コーターに入る直前のフィルムの温度をキーエンス社製非接触温度計ＩＴ２−１００を用いて放射率０．９５で測定する。測定はフィルムの両端より内側２００ｍｍ、５００ｍｍ、幅方向の中央について行い、その平均値をフィルム温度とした。

（２）フィルム厚み（μｍ）
コーターに入る直前のフィルムをサンプリングして厚みをマイクロメーター（Mitutoyo社製）で幅方向に２０ｍｍピッチで測定し、平均値をフィルム厚みとした。

（３）塗布欠点
塗布開始から１０時間後のフィルムを暗室中で三波長蛍光灯を光源とした反射光で１ｍ幅、長さ２０ｍ観察し、塗布欠点の個数をカウントした。ここでいう塗布欠点とはフィルムの長手方向にスジ状に塗布されていない箇所がある「塗布スジ」と、クレーター状に塗布ムラができている「塗布抜け」についてである。塗布スジは目視で確認できるものについてカウントし、塗布抜けは大きさが直径５ｍｍ以上のものについてカウントした。

（実施例１）
実質的に外部添加粒子を含有しないポリエチレンテレフタレートペレットを充分に真空乾燥した後、押出機に供給し２８５℃で溶融し、Ｔ字型口金よりシート状に押し出し、静電印加キャスト法を用いて表面温度２５℃、直径１５００ｍｍ、速度７ｍ／分の鏡面キャスティングドラムに巻き付けて冷却固化し、この未延伸フィルムの両面に空気中でコロナ放電処理を施した。このフィルムを２０℃の冷却水の入った水槽に約２０秒通過させた後、バーコーターに搬送した。このときのフィルムの温度が３３℃、フィルムの厚みは１５００μｍであった。バーコーターによりフィルム両面に下記の塗液を塗布した。塗液が塗布された未延伸フィルムをリニアモーターをクリップの駆動源とする公知の同時二軸延伸機により、長手方向と幅方向に同時に延伸し、熱処理を施した後、弛緩処理して結晶配向の完了した二軸延伸ポリエステルフィルムを製膜した。上記の状態でフィルムの製膜を継続し、塗布開始から１０時間が経過したフィルムを上記の方法で評価した。結果を表１に示すが、塗布スジ、塗布抜けともなく、非常に高品位なフィルムを得た。

［塗液］下記組成で共重合したポリエステル共重合体のエマルジョン
酸成分
テレフタル酸 ５０モル％
イソフタル酸 ４０モル％
５−ナトリウムスルホイソフタル酸 １０モル％
ジオール成分
エチレングリコール ９６モル％
ネオペンチルグリコール ３モル％
ジエチレングリコール １モル％
メラミン系架橋剤
イミノ基型メチル化メラミンを、イソプロピルアルコールと水との混合溶媒（１０／９０（質量比））で希釈した液、
上記したポリエステル樹脂１００質量部に対し、メラミン系架橋剤を５質量部、平均粒径が０．１μｍのコロイダルシリカ粒子を１質量部添加したものを塗液とした。

（実施例２〜６）
冷却方法、および条件を変更した以外は実施例１と同様の条件で製膜した。ただし、フィルム温度、フィルム厚みは表１の通りであった。フィルムの温度が本発明範囲にある場合は、いずれの場合も塗布スジ、塗布抜けとも良好なフィルムを得た。

（実施例７）
口金より押し出されたポリエチレンテレフタレートペレットをキャスティングドラムで冷却固化した後、ロールに通過させ長手方向に延伸し、フィルムの両面に空気中でコロナ放電処理を施した。このフィルムを水槽に約２０秒通過させた後、両面に上記の塗液をバーコーターにより塗布した。この時のフィルムの温度は５６℃、フィルムの厚みは１３５０μｍであった。引き続きクリップでフィルムを把持し、公知のステンターオーブンにより幅方向に延伸し、熱処理を行い、弛緩処理して結晶配向の完了した二軸延伸ポリエステルフィルムを製膜した。塗布開始してから１０時間が経過したフィルムを上記の方法で評価した。結果を表１に示すが、塗布スジ、塗布抜けとも良好なフィルムを得た。

（比較例１）
コロナ処理後のフィルムを水槽に通過させない以外は実施例１と同様の条件で製膜した。フィルム温度、フィルム厚みは表１の通りであった。得られたフィルムには塗布スジ、塗布抜けともに多く見られ、品位が非常に悪かった。

（比較例２）
フィルム厚みが１８００μｍ以外は比較例１と同様の条件で製膜した。このときのフィルム温度は表１の通りであった。得られたフィルムには塗布スジ、塗布抜けともに多く見られ、品位が非常に悪かった。

（比較例３）
キャスティングドラムの径を１２００ｍｍにした以外は比較例１と同様の条件で製膜した。結果を表１に示すが、塗布スジ、塗布抜けともに多く、品位が非常に悪かった。

（比較例４）
コロナ処理後のフィルムを水槽に通過させない以外は実施例１と同様の条件で製膜した。フィルム温度、フィルム厚みは表１の通りであった。得られたフィルムには塗布スジ、塗布抜けともに多く見られ、品位が非常に悪かった。

Claims (1)

1. フィルム温度が６５℃以下、かつフィルム厚みが１０００μｍ以上のフィルムに、インラインコート法にて塗液を塗布した後に、該フィルムを同時二軸延伸法により延伸する二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法。