JP2009012242A - 二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、付着異物や塗布欠点を従来に比べ大幅に減少させる事を目的とする二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法および光学用ポリエステルフィルムを提供することにある。
【解決手段】
未延伸フィルムまたは、長手方向延伸後のフィルムの、
片面又は両面に、水系樹脂または水分散系樹脂を塗布した後、
粒径０．３μｍ以下の塵埃が５０００個／ｆｔ^３以下のステンターオーブン内で横延伸する事を特徴とする、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、水系樹脂ないし水分散系樹脂塗布工程後で発生する異物付着欠点、はじき欠点を大幅に減少させた二軸延伸ポリエステルフイルムの製造方法およびポリエステルフィルムに関する。

二軸延伸ポリエステルフィルムは、物理的性質に優れ、且つ生産性にも優れており、受容紙、光学用途、プリンターリボン等の用途に広く使用されている。特に近年はＩＴ分野の伸びに伴い、ディスプレイ用の反射防止フィルム、液晶用バックライト用拡散板、タッチパネル用などの基材や光ディスプレイ及び液晶位相差板など光学用部材の工程紙など、光学用フィルムの用途が増えてきている。

また、このようなフィルムの中でも、光学フィルムの用途においては特に、視認性が求められるフィルムの需要性が伸び、高い透明性を得るために、他用途に比べフィルム表面の付着異物や塗布欠点の低減に対する要求が求められている。

このようなことから、フィルム製造工程における口金のスリット近傍の塵埃を減らす発明が開示されているが（特許文献１）、一部分のみの塵埃除去であるために、その後の工程における対処はされておらず、さらに光学用途では特に異物除去を目的とした放射線硬化樹脂を塗布液に用いる方法（特許文献２）の発明が開示されているが、工程雰囲気内での塵埃除去は考慮されていなかった。また特許文献３では、塵埃除去工程が実施例に記載されている。これによれば、０．３μｍの塵埃９９．９％カットフィルタで濾過した空気で６０回／ｈｒにて喚起し、塗布雰囲気下、カットフィルタを用いて塵埃を除去しているが、カットフィルタの濾過粗さを大きくすればするほど、カットフィルタ内を通過する空気体積が大きくなることで、空気循環量が上がり循環率がアップできるという利点をもつ反面、カットフィルタよりも小さい塵埃は除去されることなくそのままカットフィルタを通過し雰囲気内に戻り、雰囲気内の塵埃度が上がってしまうという結果になり、カットフィルタの粗さで調整できる塵埃度や塵埃粒径に限界があった。
特開２００４−２７６４２８号公報 特開２００７−１１８４４８号公報 特開２００１−０１９７８３号公報

本発明は、付着異物や塗布欠点を従来に比べ大幅に減少させる事を目的とする二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法を提供することにある。

本発明の二軸延伸ポリエステルフィルムは、かかる課題を解決するために次の構成を有するものである。
（１） 未延伸フィルムまたは、長手方向延伸後のフィルムの、
片面又は両面に、水系樹脂または水分散系樹脂を塗布した後、
粒径０．３μｍ以下の塵埃が５０００個／ｆｔ^３以下のステンターオーブン内で横延伸する事を特徴とする、二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法。
（２） ステンターオーブン内のオリゴマ濃度が３ｍｇ／ｍ^３以下である事を特徴とする、上記（１）に記載の二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法。
（３） ポリエステルフィルムの厚みが３０μm以上３６０μm以下である事を特徴とする、上記（１）または（２）に記載の二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法。

本発明によれば従来に比べ、付着異物や塗布欠点を大幅に減少させた二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法を提供することができる。

以下、本発明の二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法について、詳細に説明する。

本発明で用いられるポリエステルとは、二塩基酸とグリコールを主要構成成分とするポリエステル類であり、二塩基酸としては、例えば、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、シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、コハク酸、セバシン酸及びダイマー酸などを挙げる事ができる。また、グリコール成分としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、テトラメチレングリコール、ジエチレングリコール、ナフタレンジオール及びシクロヘキサンジメタノールなどを挙げる事ができる。

ポリエステル類の具体的な例としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート及びポリ−１，４−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート等を挙げる事ができ、特に、ポリエチレンテレフタレートとポリエチレン−２，６−ナフタレートは、機械強度や寸法安定性などの物理的な性質に優れ、且つ生産性にも優れているため、特に好ましく用いられる。

また本発明で用いられるポリエステル類は、先に挙げたものの内１種類単独でも、２種類以上のポリエステルの共重合体や、２種類以上のポリエステルの混合体等であってもかまわない。また、これらのポリエステル類の中に、目的に応じて各種の添加剤を添加する事ができる。例えば、易滑性付与のためにコロイダルシリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、有機シリコーン及びポリジビニルベンゼンスルホン酸などの不活性粒子を添加する事ができる。また、帯電防止剤や酸化防止剤などが添加されていてもかまわない。ただし、ポリエステルフィルムの高い透明性を維持するためには、これらの添加物を添加しないことが望ましく、添加するとしても粒径の小さいものを極少量添加するにとどめる事が好ましい。

本発明の二軸延伸ポリエステルフィルムの厚みは、特に限定はされないが３０μm以上３６０μm以下である事が好ましく、さらに好ましくは５０μm以上３００μm以下である場合に、光学用途として好適に用いられる。二軸延伸ポリエステルフィルムの厚みが３０μｍ未満であったり、３６０μｍよりも厚い場合、二軸延伸ポリエステルフィルムとしての生産性が不良となることがあり、好ましくない。

次に、未延伸のポリエステルフィルムを二軸延伸させる方法について説明する。

二軸延伸の方法としては、未延伸ポリエステルを、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、長手方向と幅方向に一度に延伸する同時二軸延伸などの方法が採用される。

逐次二軸延伸法の一例は、まず十分に乾燥させたポリエステルペレットを押し出し機に供給し、押出機を用いて溶融してスリット状の吐出口を有する口金からシート状に押出し、冷却ロール上で冷却して非結晶で未延伸のポリエステルフィルムを得る（以下、この工程をキャスト工程と呼ぶ事がある。）。このとき、未延伸ポリエステルフィルムのロールへの密着性を向上させるために、金属製のワイヤーやテープの電極を用いて、未延伸ポリエステルフィルムに静電気を印可させる静電気印可キャスト法は、キャスト工程での冷却効率を上げて高い透明性を有するフィルムを得るために好ましい手段である。

上記のキャスト工程において、また、より冷却効果を上げるために、冷却ロールの接触面とは逆の面に低温の気体や液体などを吹きつけて冷却させる方法を用いる事もできる。

このようにして得られたシート状の未延伸ポリエステルフィルムを、上記のように温度制御された数本のロールに接触させる方法や、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方法により、ポリエステル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、好ましくは２〜８倍程度である。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が、比較的低温で１段延伸を行う方がフィルムの表面のキズやロールへ粘着痕などの欠点が発生しにくく、光学用に求められる視認性を得る上で有利である。

長手方向に延伸された一軸延伸ポリエステルフィルムは、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。一軸延伸ポリエステルフィルムは、ステンターオーブン内のレール上を走行するクリップに把持された状態で、オーブン中で再びポリエステル類のガラス転移温度以上に加熱されて、クリップが走行するレールの広がりに伴い、幅方向に延伸される。幅方向の延伸倍率は、好ましくは２〜５倍程度である。

上述のようにしてフィルムは延伸することができるが、本発明の二軸延伸ポリエステルフィルムでは、未延伸フィルムもしくは長手方向のみ延伸したフィルムの、片面または両面に、接着性付与などを目的として各種の水系樹脂または水分散系樹脂を塗布することが重要である。

ポリエステルフィルムの表面に塗布する樹脂としては特に限定されないが、ポリエステル、アクリルポリマー、ポリアミドおよびポリウレタンなどの水溶液または水分散液が好適に用いられる。塗材の塗布方法としては、ロールコーター、グラビアコーターおよびバーコーターなどの方法を用いることができる。

未延伸フィルムの片面または両面に、水系樹脂または水分散系樹脂を塗布した場合は、続いて上述した工程や後述する工程により長手方向と幅方向の二軸に延伸され、二軸延伸フィルムとされる。また、長手方向のみ延伸したフィルムの、片面または両面に、水系樹脂または水分散系樹脂を塗布した場合は、続いて上述した工程により幅方向に延伸され二軸延伸フィルムとされる。

長手方向と幅方向に二軸に延伸され、かつ片面または両面に、水系樹脂または水分散系樹脂を塗布されたポリエステルフィルムは、引続き熱処理される。熱処理は、幅方向の延伸に引き続き同じステンターオーブン内で行っても良いし、幅方向の延伸を行ったステンターオーブンとは別のオーブンで行っても良い。熱処理の温度は、ポリエステル類がポリエチレンテレフタレートの場合、好ましくは１８０℃〜２５０℃程度の比較的高温で行う事ができる。熱処理を行う事により、その後の加工工程や最終製品として使用時に高温下に晒された時の寸法安定性が向上する。また、熱処理後に、長手方向または／及び幅方向に、二軸延伸ポリエステルフィルムを数％弛緩させることにより、更に寸法安定性を向上させることができる。

次に、未延伸ポリエステルフィルムを、同時二軸延伸する方法について説明する。同時二軸延伸の場合も逐次二軸延伸同様に、シート状の未延伸ポリエステルフィルムを得て、このシート状の未延伸ポリエステルフィルムを、クリップ走行の動力源としてリニアモーターを用いて、未延伸ポリエステルフィルムの走行方向において任意にクリップの速度を変更できるステンターオーブンにより、長手方向と幅方向に同時に延伸する。シート状の未延伸ポリエステルフィルムをクリップで把持し、オーブン中でポリエステル類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により、未延伸ポリエステルフィルムを長手方向と幅方向を同時に延伸する。このような方法で二軸延伸されたポリエステルフィルムは、逐次二軸延伸同様に、熱処理と弛緩処理が施される。

本発明の二軸延伸熱可塑性樹脂ポリエステルフィルムの製造過程において、幅方向に延伸を行うステンターオーブン内の塵埃度は、０．３μm以下の塵埃が５０００個／ｆｔ^３以下である事が必要であり、好ましくは０．３μm以下の塵埃が３０００個／ｆｔ^３以下、更に好ましくは０．３μm以下の塵埃が１０００個／ｆｔ^３以下である。

本発明の二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法では、上記のように塵埃量を制御したステンターオーブンを用いることで、得られるフィルム中の塗布欠点を抑制することができる。塗布欠点の数は好ましくは、０個／１０m^２〜２０個／m^２と制御することである。

ステンターオーブン内の塵埃度を、０．３μm以下の塵埃が５０００個／ｆｔ^３以下と制御するためには、ステンターオーブンの各部屋に、給排気口を各１つずつ設置する方法が好ましく、このようにすることで、ステンターオーブン内の塵埃量を低減させることができる。

また、本発明の二軸延伸熱可塑性樹脂ポリエステルフィルムの製造過程において、幅方向に延伸を行うステンターオーブン内のオリゴマ濃度は、３ｍｇ／ｍ^３以下である事が好ましく、さらに好ましくは１ｍｇ／ｍ^３以下である。

本発明の二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法では、上記のようにオリゴマ量を制御したステンターオーブンを用いることで、得られるフィルム中の塗布欠点を、塵埃量のみを制御した場合に比べてさらに抑制することができる。

ステンターオーブン内のオリゴマ濃度を、３ｍｇ／ｍ^３以下と制御するためには、ステンターオーブンの各部屋に、給排気口を各１つずつ設置する方法が好ましく、このようにすることで、ステンターオーブン内のオリゴマ量を低減させることができる。

またステンターオーブン内では、熱固定の位置で給気側に白金触媒を取り付け、化学的に変化させてオリゴマを除去している。

二軸延伸ポリエステルフィルムは、一旦広幅の巻き取り機で中間製品として巻き取られた後、スリッターにより、必要な幅と長さに裁断される。

本発明の二軸延伸ポリエステルフィルムは、光学用フィルム、表面保護材、電気絶縁材料および離型材等に好適に用いられる。
［物性の測定方法および効果の評価方法］
本発明における物性の測定方法および効果の評価方法は、次のとおりである。
（ａ）ステンターオーブン内の塵埃度
製膜中にステンターオーブンの第１室から横延伸最後室の平均において、パーティクルカウンター（MET-ONE）を用いて粒径０．３μｍ以下の塵埃の塵埃度（個／ｆｔ^３）を算出した。
（ｂ）ステンターオーブン内のオリゴマ濃度
製膜中にステンターオーブンの第１室から冷却過程最後室において、オリゴマサンプリング装置を用いて、ステンターオーブン内の空気を２００Ｌ〜３００Ｌ吸引することで蛇管にオリゴマを採取し、メタノールに溶かした。メタノール溶液の吸光度を測定し、検量線よりオリゴマ濃度（ｍｇ／ｍ^３）を求めた。
（c）塗布欠点判定
１０ｍ^２のフィルムを３波長蛍光灯下で目視判定、核欠点部を光学顕微鏡で２００倍に拡大、核サイズ１００μm以上の欠点数をカウントした。

以下、実施例に基づき本発明の具体的実施態様を説明するが、本発明はこれらの実施例に限られるものではない。
（実施例１〜５、比較例１〜５）
実質的に不活性粒子を含まない固有粘度０．６５のポリエチレンテレフタレートを、１８０℃の温度で５時間、３ｔｏｒｒの減圧下で乾燥し、押出し機に投入して２８０℃の温度で溶融した後、濾過精度８μｍのフィルターで濾過後、口金からシート状に押し出した。

押し出されたシート状物を、静電印加キャスト法により冷却ロールに密着させて冷却固化し、未延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムを得た。

温度制御された未延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムを、ロール群からなる縦延伸機で９０℃の温度で２．５倍延伸し、冷却して一軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムを得た。

この一軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムの両面に、バーコーターを用いて、下記の組成からなる塗液を塗工した後、ステンターオーブンにより１００℃の温度で３．１倍幅方向に延伸し、引き続いて同オーブン内で２２８℃の温度で２０秒熱処理し、厚み３５０μｍの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムを得た。

塗布雰囲気として実施例１〜５については、塗布機内外、ステンターオーブン内の清掃を実施し、ステンターオーブン内の給排気ラインを複数取り付け、塵埃やオリゴマを低減させた。また熱固定位置で給気側に白金触媒を取り付け、化学的に変化させてオリゴマーを除去した。
［塗液の処方］
下記のポリエステル樹脂エマルジョン１００重量部に対し、下記のメラミン系架橋剤液を５重量部と、平均粒径が０．１μｍのコロイダルシリカ粒子を１重量部添加したものを塗液とした。
〔ポリエステル樹脂〕
下記組成の酸成分とジオール成分を共重合して得られ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（重量比））で希釈した液。
（表の簡単な説明）
表１は、塵埃及びオリゴマ濃度と塗布欠点の関係について示した表である。

表１に示した通り、本発明の範囲にある実施例においては、塗布欠点が大幅に減少した事がわかる。

実施例３，５のオリゴマ濃度は、本発明の好ましい範囲内ではない。しかし塵埃度を本発明の範囲に制御できているので、塗布欠点の数を抑えることができた。

また比較例１，３のオリゴマ濃度は本発明好ましい範囲内だが、塵埃度が制御できていないため、塗布欠点の数は実施例１〜５に比べて多くなっている。

これらのことから、塗布欠点の数は塵埃度と大きく関係している事が分かる。

本発明の二軸延伸熱可塑性樹脂ポリエステルフィルムは、特に限定はされないがプラズマディスプレイ、液晶ディスプレイの部材などの光学用途フィルム、表面保護材、電気絶縁材料及び離型等の各種用途、中でも光学用途及び表面保護材など欠点の少なさが求められる用途に有効に用いられる事ができる。

Claims (3)

1. 未延伸フィルムまたは、長手方向延伸後のフィルムの、
   片面又は両面に、水系樹脂または水分散系樹脂を塗布した後、
   粒径０．３μｍ以下の塵埃が５０００個／ｆｔ^３以下のステンターオーブン内で横延伸する事を特徴とする、二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法。
2. ステンターオーブン内のオリゴマ濃度が３ｍｇ／ｍ^３以下である事を特徴とする、請求項１に記載の二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法。
3. ポリエステルフィルムの厚みが３０μm以上３６０μm以下である事を特徴とする、請求項１または請求項２に記載の二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法。