JP2010280124A - 同時二軸延伸フィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多量の不活性粒子が含まれていても延伸時に切断することなく安定して生産できる新規な同時二軸延伸フィルムの製造方法を提供する。
【解決手段】不活性粒子を少量含有する熱可塑性樹脂からなる層（Ａ層）と不活性粒子を４０〜８０重量％含有する熱可塑性樹脂からなる層（Ｂ層）を少なくとも２層交互に重ねてダイより押し出して成形したシートの両エッジ部がＡ層のみの単層であり、かつ未延伸状態では中央部の密度がエッジ部の密度との対比で高密度であって、延伸後は中央部の密度がエッジ部との対比で低密度とした同時二軸延伸フィルムの製造方法とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、多量の無機顔料が含まれていても切断もなく安定して生産できる同時二軸延伸フィルムの製造方法に関する。

液晶テレビの輝度を向上させるためバックライトの反射シートとして反射率が高く隠蔽性の高い白色フィルムが用いられており、例えば特許文献１には、フィルム中に無機顔料を多量に含有させることで反射率と輝度の向上を図ることが提案されている。

また、特許文献２において、上記反射フィルムに適した製造方法としてフィルムエッジの厚みを１〜３倍に厚くした同時２軸延伸フィルムの製造方法が開示されている。しかしながら、この同時二軸延伸法では、エッジ端部をクリップで把持して縦横に延伸するために、フィルム端部に応力が集中し、延伸時に破れが多発し、生産性の低下が避けられなかった。

そこで、この問題を解消するために、エッジ部の厚みを適性範囲内で厚くする必要がある。ところが、フィルム中に不活性粒子を含有させて延伸の際に粒子の周囲にボイドを形成することにより低密度化して隠蔽性の高い白色フィルムを製膜する場合には、低密度が故に裂け易くなるという問題がある。特に、クリップによって把持したエッジ部で裂けて切断するという問題が顕著であった。それ故に、単にエッジ厚みを厚くするだけでは切断を防止できなかった。

特開２００７−３２０２３８号公報 特開平１１−１０５１３１号公報 特開平８−２０７１１９号公報

本発明の目的は、以上に説明した従来技術が有する諸問題に鑑み、多量の不活性粒子が含まれていても延伸時に切断することなく安定して生産できる新規な同時二軸延伸フィルムの製造方法を提供することにある。

ここに、前記課題を解決するための下記（１）〜（６）に記載の発明が提供される。
（１）熱可塑性樹脂Ａ層と不活性粒子を４０〜８０重量％含有する熱可塑性樹脂Ｂ層を少なくとも２層以上交互に重ねてシートとし同時二軸軸延伸する方法において、ダイより押し出されたシートの両エッジ部がＡ層のみの単層であり、未延伸では中央部の密度がエッジ対比高密度であって、延伸後は中央部の密度がエッジ対比低密度となることを特徴とする同時二軸延伸フィルムの製造方法。
（２）延伸後の前記中央部の密度（ρc）とエッジ部の密度（ρe）の比（ρe/ρc）が１．０５〜１．４０であることを特徴とする（１）に記載の同時二軸延伸フィルムの製造方法。
（３）延伸前の前記中央部の密度ρｂと延伸後の前記中央部の密度（ρc）の比（ρc/ρb）が０．５〜０．９であることを特徴とする（１）、（２）に記載の同時二軸延伸フィルムの製造方法。
（４）前記不活性粒子が硫酸バリウムおよび／または酸化チタンである、（１）〜（３）に記載の同時二軸延伸フィルムの製造方法。
（５）前記Ａ層のみのエッジ部の未延伸の巾が片側で２０〜１００ｍｍであることを特徴とする、（１）〜（４）に記載の同時二軸延伸フィルムの製造方法。
（６）未延伸の中央部Ａ層の厚み合計（tc）とエッジ部のＡ層の厚み（te）の比（te/tc）が３から５０であることを特徴とする、（１）〜（５）に記載の同時二軸延伸フィルムの製造方法。

本発明によればフィルムに多量の不活性粒子が含まれていても切断を防止しつつ同時二軸延伸できる。

以下、本発明の二軸延伸フィルムの製造方法について説明をする。
本発明の同時二軸延伸フィルムの製造方法は、製品となる中央部が多量の不活性粒子を含む多層フィルムであり、これに対して、クリップで把持される両エッジ部が不活性粒子の少ない単層フィルムから構成される未延伸フィルムを同時二軸延伸工程に供することを特徴とするものである。

したがって、本発明で製造される二軸延伸フィルムでは、不活性粒子の少ない単層部で延伸によるボイドができないことから、把持部でも裂けずに生産性が良い状態で同時二軸延伸が可能となる。しかも、延伸後は多量の不活性粒子を含む中央部が低密度のフィルムとなり、一方、エッジ部は相対的に高密度のフィルムとなっており強靭性があり延伸の際に裂け難い。

ただし、エッジ部まで多層であると、同時二軸延伸工程を通す際に延伸工程でエッジ部から裂けて切断が多発してしまい、製膜が全くできないこともある。製品となる中央部の密度（ρc）とエッジ部の密度（ρe）との比（ρe/ρc）は、１．０５〜１．４０が良く、この上限を超えると密度の変化部で応力集中による延伸斑が発生して厚み斑が生じるために好ましくなく、逆に、下限より小さいと同時二軸延伸時の把持部で応力集中に耐えきれずにフィルム破れが頻繁におこり、生産性が大幅に低下するため好ましくない。

一方、本発明では延伸前後で製品部にボイドを発生させることで低密度化してフィルムの反射性能を発現させることを特徴とする。このため、延伸前の密度（ρb）と延伸後の密度（ρc）との比（ρc/ρb）は、０．５〜０．９とするのが良い。何故ならば、この上限を超えるとボイドが少なくなりフィルムの反射性能が低下し、逆に、この下限より小さくなるとボイド層自体が裂けて、穴が開く現象が発生するからである。

また、本発明では未延伸の中央部Ａ層の厚み合計（tc）とエッジ部のＡ層の厚み（te）との比（te/tc）は３〜５０が良く、上限を超えると製品部のＡ層の厚みが薄くなり延伸時に製品部からの切断が生じ、下限より小さいと結果的に製品部のＢ層の割合が減少しフィルムの反射性能が出ない。

さらに、本発明において、白色積層ポリエステルフィルムを構成するポリエステルＡ層には不活性粒子を、好ましくは１〜１５重量％含有する。何故ならば、不活性粒子の含有量が１重量％未満であるとフィルムの滑性が低下して巻取りが難しくなり好ましくなく、逆に、１５重量％を超えると破れやすいフィルムとなり、製膜性が低下すると共に、切り粉の発生も多くなって好ましくないからである。

他方、Ｂ層に含有される不活性粒子の割合は４０〜８０重量％とすることが好ましい。何故ならば、不活性粒子の含有量が４０重量％未満だとフィルムの反射性能が低下し、逆に、８０重量％を超えると延伸する際にＢ層のボイド層自体が裂けて、穴が開く現象が発生するからである。なお、Ａ層とＢ層に含有される不活性粒子は、その平均粒径が０．３〜３．０μｍが好ましく、平均粒径が０．３μｍ未満であると分散性が極端に悪くなり、粒子の凝集が起こるため生産工程上のトラブルが発生しやすい。

なお、粒子の平均粒径は、島津製作所製ＣＰ―５０型セントリフュグル パーティクル サイズ アナライザー（Ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｉｚｅ Ａｎａｌｙｚｅｒ）を用いて測定した。得られる遠心沈降曲線を基に算出した各粒径の粒子とその存在量との積算曲線から、５０マスパーセントに相当する粒径を読み取り、この値を上記平均粒径とした（「粒度測定技術」日刊工業新聞社発行、１９７５年、頁２４２〜２４７参照）。

不活性粒子としては、フィルムの可視光透過率を下げ反射性能を向上させる観点では好ましくは白色顔料を用いる。白色顔料としては、例えば、酸化チタン、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、二酸化珪素、好ましくは、硫酸バリウムおよび／または酸化チタンを用いる。硫酸バリウムは板状、球状いずれの粒子形状でもよい。硫酸バリウムを用いることで一層良好な反射率を得ることができる。酸化チタンを用いる場合、ルチル型酸化チタンを例示できる。

本発明における熱可塑性樹脂は、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−ナフタレート等のポリエステル類、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン類、ナイロン６、ナイロン６６等のポリアミド類、ポリイミド類、ポリスチレン類、ポリカーボネート類、ポリビニル類等の溶融押出し成形に用いられる樹脂である。ポリエステル類とは、ジカルボン酸成分とグリコール成分からなるポリエステルである。このジカルボン酸成分としては、例えばテレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレン−２，６−ジカルボン酸の如き芳香族ジカルボン酸が好ましく、また、グリコール成分としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、テトラメチレングリコール、ネオペンチルグリコールの如きグリコールが好ましい。

本発明におけるポリエステルは、例えば芳香族ジカルボン酸とグリコールとを直接重縮合させて得ることができるが、芳香族ジカルボン酸の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によっても得ることができる。このようなポリマーの代表例としては、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−ナフタレートなどを挙げることができる。ただし、ポリエステルは、これらの共重合体であってもよく、或いはこれら以外の第３成分を共重合させたものであってもよい。なお、熱可塑性樹脂には、安定剤、滑剤、ピンニング剤、粘度調整剤、酸化防止剤、顔料、着色染料、蛍光増白剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤等を含有させてもよい。

本発明における同時二軸延伸方法としては公知のものを使用できる。切断防止と厚み斑の両立の観点からＡ層のみのエッジ部の未延伸の巾は片側で２０〜１００ｍｍであることが良く下限より狭いと単層部が減少し切断防止効果が薄れ、上限より広いと製品ロスが大きくなる。

本発明において、多層フィルムは熱可塑性樹脂を従来から知られる方法で２層以上に積層しダイより押出して得られる。例えば、特開２００２−２２５１０７号公報に提案されているように、公知のフィードブロック法により溶融樹脂の状態で製品該当部を２層以上に積層し、その両端へＡ層のみを合流積層させ、ダイよりシート状に押し出すことができる。また、特開平９−７６３２３号公報に提案されているように、フィードブロックで多層に積層させ、エッジ部のＡ層はダイの両端部で個別に合流させるダイを例示できる。なお、このようにしてダイから吐出されたシート状の溶融樹脂は、静電気を印加してキャストドラム上に密着冷却固化される。

得られた未延伸フィルムをテンターに供して同時二軸延伸し長手方向および幅方向に同時に延伸を開始・終了させる。同時二軸延伸温度は、該熱可塑性樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）以上、（Ｔｇ＋１００℃）未満であることが好ましい。このようにして得られたフィルムは寸法安定性に優れ例えば液晶表示装置用反射板用のフィルムとして有効である。

以下、実施例によって本発明を更に説明する。なお、表中の値は下記の要領で測定または評価した。
（１）エッジ部の未延伸フィルム厚み（te）
フィルムサンプルをエレクトリックマイクロメーター（アンリツ製 Ｋ−４０２Ｂ）にて測定した。
（２）各層の厚み（te，tc）
未延伸フィルムまたは二軸延伸フィルムサンプルを三角形に切り出し、包埋カプセルに固定後、エポキシ樹脂にて包埋した。そして、包埋したサンプルをミクロトーム（ＵＬＴＲＡＣＵＴ−Ｓ）で縦方向に平行な断面で５０ｎｍ厚の薄膜切片にした後、透過型電子顕微鏡を用いて、加速電圧１００ｋｖにて観察撮影し、撮影した写真から各層の厚みを測定した。
（３）密度（ρe，ρc,ρb)
未延伸フィルムまたは二軸延伸フィルムサンプルの密度を、アントンパール社製振動式デジタル密度計ＤＭＡ４５００にて測定した。
（４）エッジ切断
２４時間の生産でエッジ切断の頻度を「○：切断無し」、「△：切断が１〜３回」、そして、「×：切断が４回以上」で評価した。

［実施例１］
以下に、実施例および比較例を用いて本発明の構成、効果をより具体的に説明する。
熱可塑性樹脂として固有粘度（オルトクロロフェノール、３５℃）０．６４ｄｌ／ｇのイソフタル酸ポリエチレンテレフタレートで共重合成分が１２ｍｏｌ％に、平均粒径０．８μｍの硫酸バリウムをＡ層に４重量％含有させ、Ｂ層に５０重量％含有させたものをそれぞれ準備した。
それぞれのポリエチレンテレフタレートのペレットを１６０℃で４時間乾燥して押出機に供給し、２７５℃で溶融状態とし、フィードブロックでＡ層、Ｂ層、Ａ層の３層からなるよう積層し、さらにＡ層がダイの両端部３０ｍｍに位置するように幅方向に積層して、ダイより押し出し未延伸シートとした。得られた未延伸シートを静電印加しながら、キャスティングドラム上で６ｍ／分の速度で引き取り、急冷固化した。かくして得られた未延伸フィルムの中央の密度（ρb）は１．８１ｇ／ｃｃ、Ａ層のセンター部の厚み（tc）は４７ｕｍ、エッジ部の厚み（te）は５６５ｕｍで、te/tcは１２であった。このフイルムを同時二軸延伸機に導き両端をクリップで把持しながら９０〜１２０℃に加熱された雰囲気中で長手方向および幅方向にそれぞれ３．２、３．６倍ずつ同時二軸延伸し、その後室温まで冷やして巻き取り厚み１８８ｕｍの二軸延伸ポリエステルフイルムを得た。中央の密度（ρb）は１．１０ｇ／ｃｃ、エッジ部の密度（ρe）は１．３５ｇ／ｃｃであった。
このようにして２４時間製膜した状況、および得られた特性を表１に示したが、切断もなく二軸延伸ポリエステルフイルムを得られることがわかった。

[実施例２、３]
Ｂ層の顔料濃度を変更してこれ以外は実施例１と同様の条件で製膜した。その結果を表１に示すが、切断もなく二軸延伸ポリエステルフイルムを得られることがわかった。

[実施例４]
Ａ層，Ｂ層の顔料を変更してこれ以外は実施例１と同様の条件で製膜した。その結果を表１に示す。

[比較例１]
両エッジ部までＡ層、Ｂ層、Ａ層の３層とした以外は実施例１と同様に製膜した。エッジ切断が頻発し生産性の悪い製膜状況となった。エッジ部の密度が低いため切断してしまうことが判った。その結果を表1に示す。

[比較例２]
両エッジ部までＡ層、Ｂ層、Ａ層の３層とした以外は実施例３と同様に製膜した。同時二軸延伸装置の延伸ゾーンで切断してしまい延伸フィルムを採取できなかった。その結果を表１に示すが、エッジ部を単層にして高密度とすることが重要と判った。

Claims (7)

1. 不活性粒子を１〜１５重量％含有する熱可塑性樹脂からなる層（Ａ層）と不活性粒子を４０〜８０重量％含有する熱可塑性樹脂からなる層（Ｂ層）を少なくとも２層交互に重ねてシートとし同時二軸軸延伸する方法において、ダイより押し出されたシートの両エッジ部をＡ層のみの単層とし、未延伸状態では中央部の密度がエッジ部の密度との対比で高密度であって、延伸後は中央部の密度がエッジ部との対比で低密度とすることを特徴とする同時二軸延伸フィルムの製造方法。
2. 延伸後の前記中央部の密度（ρc）とエッジ部の密度（ρe）との比（ρe/ρc）が１．０５〜１．４０であることを特徴とする請求項１に記載の同時二軸延伸フィルムの製造方法。
3. 延伸前の前記中央部の密度（ρb）と延伸後の前記中央部の密度（ρc）との比（ρc/ρb）が０．５〜０．９であることを特徴とする請求項１または２に記載の同時二軸延伸フィルムの製造方法。
4. 前記不活性粒子が硫酸バリウムおよび／または酸化チタンである、請求項１〜３の何れかに記載の同時二軸延伸フィルムの製造方法。
5. 前記Ａ層のみのエッジ部の未延伸の巾が片側で２０〜１００ｍｍであることを特徴とする、請求項１〜４の何れかに記載の同時二軸延伸フィルムの製造方法。
6. 未延伸の中央部のＡ層の厚みの合計（tc）とエッジ部のＡ層の厚み（te）との比（te/tc）が３から５０であることを特徴とする、請求項１〜５に記載の同時二軸延伸フィルムの製造方法。
7. 前記積層フィルムが液晶表示装置用反射板として用いられることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の同時二軸延伸フィルムの製造方法。