JP2014185245A - 易延伸ポリエステルフィルム - Google Patents

Abstract

【課題】 ８０℃付近の温度では低応力延伸できないが、１３０℃付近の温度では低応力延伸が可能である易延伸ポリエステルフィルムを提供する。
【解決手段】 テレフタル酸単位９３〜８５モル％およびイソフタル酸単位７〜１５モル％をジカルボン酸構成単位とし、エチレングリコール単位をグリコール構成単位とするポリエステルからなるフィルムであり、当該フィルムの１３０℃での５％伸び時応力（Ｆ５値）が４〜１５ＭＰａの範囲内であり、かつ８０℃でのＦ５値が３０ＭＰａ以上であることを特徴とする易延伸ポリエステルフィルム。
【選択図】 なし

Description

本発明は、易延伸ポリエステルフィルムに関する。さらに詳しくは、本発明は、８０℃付近の温度では低応力延伸できないが、１３０℃付近の温度では低応力延伸が可能である易延伸ポリエステルフィルムに関するものである。

近年、光学用樹脂シートをポリエステルフィルム上にキャスティング成型し、乾燥固化した後にポリエステルフィルムから剥離することで平面性に優れる樹脂シートを得る製法が広く採用されている。剥離された樹脂シートは賦形処理を施したり、５〜１０％の延伸処理により位相差を設けたりすることで種々の光学的価値を付与され、製品化されている。ここで光学用樹脂シートをポリエステルフィルム上にキャストした状態で引き続き５〜１０％の延伸処理を施し、延伸後に位相差を有する光学樹脂シートを剥離することができれば、位相差樹脂シートの生産性が格段に向上されるが、そのように簡便に延伸処理を行えるポリエステルフィルムは、見いだされていない。

すなわち、一般に二軸延伸処理によって得られたポリエステルフィルムをさらに延伸させるためには、高い応力が生じる。そのため、仮に延伸温度を１３０℃以上にまで上げた場合でも、高張力を掛けることが必要となり、低応力で延伸可能な光学用樹脂シートと同列条件で延伸することは困難である。

特開２００８−２７９７０５号公報

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、その解決課題は、８０℃付近の温度では低応力延伸できないが、１３０℃付近の温度では低応力延伸が可能である易延伸ポリエステルフィルムを提供することにある。なお、ここで言う延伸処理とは、伸び率５〜１０％程度の比較的少ないひずみ範囲の延伸処理を意味する。

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、テレフタル酸単位９３〜８５モル％およびイソフタル酸単位７〜１５モル％をジカルボン酸構成単位とし、エチレングリコール単位をグリコール構成単位とするポリエステルからなるフィルムであり、当該フィルムの１３０℃での５％伸び時応力（Ｆ５値）が４〜１５ＭＰａの範囲内であり、かつ８０℃でのＦ５値が３０ＭＰａ以上であることを特徴とする易延伸ポリエステルフィルムに存する。

本発明によれば、８０℃以下の低温では容易に延伸されないが、１３０℃以上の加工温度において比較的低い応力で延伸することが可能なポリエステルフィルムを工業的に提供することができる。かかるフィルムは、光学用樹脂シートをキャスティング成型し、乾燥固化した後にポリエステルフィルムから剥離する製法において、剥離工程の前に延伸処理を行うことが可能であり、高い生産性を以って光学樹脂シートに位相差を付与する目的に有用であり、その工業的価値は非常に大きい。

本発明の易延伸ポリエステルフィルムの原料となるポリエステルは、延伸により配向構造を形成し得るポリエステルである。その構成成分は、カルボン酸単位がテレフタル酸単位９３〜８５モル％およびイソフタル酸単位７〜１５モル％からなることが必要である。好ましいイソフタル酸単位の比は８〜１４％であり、さらに好ましくは９〜１３モル％の範囲内である。イソフタル酸単位の比が７モル％未満であると１３０℃雰囲気でのＦ５値が十分低下しない傾向にある。一方、イソフタル酸単位の比が１５モル％を超えると、フィルムが軟質化しすぎて、伸ばし工程で容易にシワが発生したり、破断したりする。

なお、例えばオルトフタル酸、２，７−ナフタレンジカルボン酸、１，５−ナフタレンジカルボン酸、２，２−ビフェニルジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸等のジカルボン酸単位を小割合で含有していてもよい。

本発明の特徴として、もう一方の構成成分であるグリコール単位については、エチレングリコール単位を主成分とする。また、例えばプロピレングリコール、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、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等の他のグリコール単位を小割合で含有していてもよい。一方、１，４−シクロヘキサンジメタノ−ル単位を含有すると、フィルムが軟質化しすぎて、伸ばし工程で容易にシワが発生したり、破断したりする傾向があるため、好ましくない。

本発明の易延伸ポリエステルフィルムは、１３０℃雰囲気での５％伸び時応力（Ｆ５値）が４〜１５ＭＰａの範囲内にあることが必要であり、好ましくは５〜１４ＭＰａ、さらに好ましくは６〜１３ＭＰａの範囲内である。１３０℃でのＦ５値が１５ＭＰａを超えると、光学用樹脂シートのキャストフィルムとして使用した際に、工程内での延伸処理で高張力が必要となり、光学用樹脂シートが均一に延伸されない等の不具合が生じる。一方、１３０℃でのＦ５値が４ＭＰａ未満であると、同じく延伸処理において顕著な縦シワが発生し、実用適性に劣る。

一方、本発明の易延伸ポリエステルフィルムは、８０℃雰囲気でのＦ５値が３０ＭＰａ以上であることが必要であり、好ましくは４０ＭＰａ以上である。８０℃でのＦ５値が３０ＭＰａ未満であると、フィルムが比較的低温域から延伸されやすくなるため、光学用樹脂シートと一体に延伸することが困難になる等の不具合が生じる。

本発明の易延伸ポリエステルフィルムには、易滑性向上の目的などで粒子を添加することが好ましい。例えば、カオリン、クレー、各種炭酸カルシウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、カーボンブラックなど公知の不活性粒子が挙げられる。これらの粒子は、フィルム中の表面を構成する層に対する含有量が通常０．００２〜２重量％の範囲内であり、平均粒子径が０．００１〜５μｍの範囲内にあることが好ましい。

また、本発明の目的を損なわない範囲で、各種の添加剤を含有させることができる。必要に応じて、例えば従来公知の酸化防止剤、熱安定剤、潤滑剤、蛍光増白剤、染料、紫外線吸収剤、近赤外線吸収剤等の成分を含有させることができる。

本発明の易延伸ポリエステルフィルムの厚さは特に限定されるわけではないが、樹脂キャスト用途に用いられるフィルムとして、適度の腰強度を有することが好ましく、通常１２〜３００μｍの範囲であり、好ましくは２５〜２００μｍ、さらに好ましくは３８〜１５０μｍの範囲内である。

ここで二軸延伸を用いた場合の一例を詳細に説明するが、本発明の要旨を超えない限り、本発明は以下の例に限定されるものではない。

まず、ポリエステルフィルムを構成する原料を押出機へ供給し、溶融混練後、押出す。
次に、ダイから押し出された溶融シートを、回転冷却ドラム上でガラス転移温度以下の温度になるように急冷固化し、実質的に非晶状態の未配向シートを得る。この場合、シートの平面均一性、冷却効果を向上させるためには、シートと回転冷却ドラムとの密着性を高めることが好ましく、本発明においては静電印加密着法が好ましく採用される。次いで、得られたシートを二軸方向に延伸してフィルム化する。まず、通常６５〜１３０℃、好ましくは７０〜１１０℃の延伸温度、通常２．０〜６．０倍、好ましくは２．５〜５．０倍の延伸倍率の条件下、前記未延伸シートを一方向（縦方向）に延伸する。かかる延伸にはロールおよびテンター方式の延伸機を使用することができる。次いで、通常８０〜１５０℃、好ましくは９０〜１３０℃の延伸温度で、通常２．０〜６．０倍、好ましくは２．５〜５．０倍の延伸倍率の条件下、一段目と直交する方向（横方向）に延伸を行い、二軸配向フィルムを得る。かかる延伸には、テンター方式の延伸機を使用することができる。

上記の一方向の延伸を２段階以上で行う方法も採用することができるが、その場合も最終的な延伸倍率が上記した範囲に入ることが好ましい。

次いでテンター内で熱処理を実施する。この工程では、二軸延伸で生成したポリエステルフィルムの配向構造を低下せしめることも目的となる。そのため熱処理温度はポリエステルフィルムの融点に近い温度とすることが好ましい。特に本発明のようにジカルボン酸構成単位を規定したフィルムでは、相応の融点降下が認められることから、熱処理温度も比較的低い温度で実施することが好ましい。通常１８０〜２２０℃、好ましくは１９０〜２１０℃で、１秒〜５分間行う。この熱処理工程では、熱処理の最高温度のゾーン〜熱処理出口直前の冷却ゾーンの間において、横方向１〜２５％の弛緩を行うことが、１３０℃での延伸応力を低下せしめるために有効である（配向緩和）。好ましい弛緩率は１０〜２０％の範囲内である。

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超えない限り、これらの実施例に限定されるものではない。なお、本発明における各種の物性およびその測定方法、定義は下記のとおりである。

（１）添加粒子の平均粒子径（μｍ）
（株）島津製作所製遠心沈降式粒度分布測定装置ＳＡ−ＣＰ３型を用いて、ストークスの抵抗則に基づく沈降法によって粒子の大きさを測定した。測定により得られた粒子の等価球形分布における積算（体積基準）５０％の値を用いて平均粒径とした。

（２）固有粘度ＩＶ（ｄｌ／ｇ）
ポリエステル１ｇに対し、フェノール／テトラクロロエタン：５０／５０（重量比）の混合溶媒を１００ｍｌの比で加えて溶解させ、３０℃で測定した。

（３）加温雰囲気での５％伸び時応力（ＭＰａ）
得られたフィルムについて、各々長手方向１５０ｍｍ×幅方向１５ｍｍのサンプルを採取した。次いで引張試験機（島津製作所製の商品名「オートグラフ ＡＧ−Ｉ（ロードセル１ｋＮ）」）を用い、間隔５０ｍｍにセットしたチャックにサンプルを挟んで固定した後、所定の加温雰囲気にて温度安定後、２００ｍｍ／分の速度で引張り、装着されたロードセルで荷重を測定した。そして５％伸び時の荷重を読み取り、引張り前のサンプル断面積で割って応力（ＭＰａ）を計算した。

（４）延伸加工性テスト
ロールｔｏロールの延伸装置に２５０ｍｍ幅のフィルムを渡し、延伸区間のフィルム実温を１３０℃として１５ＭＰａ相当の張力を掛け、流れ方向に微延伸を行った。均一に伸び率１０％のフィルムが得られるか、また顕著な縦シワの発生がないか、の観点で評価した。

・延伸評価
◎：均一に伸び率１０％のフィルムが得られた
○：伸び率５〜９％の範囲で均一に延伸が可能であった
×：伸び率が５％に至らず、目的の延伸加工はできなかった
・シワ評価
○：延伸加工後にシワの発生がなく良好であった
△：延伸加工後に軽微なシワが見られたが使用可能な範囲であった
×：延伸加工後のシワが顕著で実用に適さないものであった

実施例１：
ポリエステル原料Ａ（ジカルボン酸単位としてＴＰＡ：８９モル％＋ＩＰＡ：１１モル％、グリコール単位としてＥＧ：１００モル％、ＩＶ＝０．７０ｄｌ／ｇ）に、平均粒子径４．２μｍの不定形シリカを０．１重量％混合したものを押出機に供給し、２８０℃で溶融した後、キャスティングドラム上に押出し、静電印加法を適用して急冷固化させて無延伸シートを得た。得られたシートを縦方向に８０℃で３．３倍延伸した後、さらに横方向に１０５℃で３．９倍延伸し、段階的に昇温後、１９５℃で３秒間熱処理すると同時に、幅方向に１５％の熱処理弛緩（テンターレール幅を狭める）を行った。最終的に厚さ７５μｍのフィルムを得た。

実施例２：
上記実施例１において、原料Ａのジカルボン酸単位をＴＰＡ：８５モル％＋ＩＰＡ：１５モル％とする以外は同様にして、厚さ７５μｍのフィルムを得た。

実施例３：
上記実施例１において、原料Ａのジカルボン酸単位をＴＰＡ：９３モル％＋ＩＰＡ：７モル％とする以外は同様にして、厚さ７５μｍのフィルムを得た。

比較例１：
上記実施例１において、原料Ａのジカルボン酸単位をＴＰＡ：８３モル％＋ＩＰＡ：１７モル％とする以外は同様にして、厚さ７５μｍのフィルムを得た。
比較例２：
上記実施例１において、原料Ａのグリコール単位をＥＧ：９３モル％＋ＣＨＤＭ：７モル％とする以外は同様にして、厚さ７５μｍのフィルムを得た。

比較例３：
上記実施例１において、原料Ａのジカルボン酸単位をＴＰＡ：９４モル％＋ＩＰＡ：６モル％とする以外は同様にして、厚さ７５μｍのフィルムを得た。

下記表１に、各々のフィルムの製膜に用いた条件、およびポリエステルフィルムの評価結果を示す。なお、下記表１中のポリエステル構成成分について、ＴＰＡはテレフタル酸、ＩＰＡはイソフタル酸、ＥＧはエチレングリコール、ＣＨＤＭは１，４−シクロヘキサンジメタノールをそれぞれ意味する。

本発明のフィルムは、光学用樹脂シートをキャスト成型、乾燥固化、微延伸（位相差付与）、剥離するための工程フィルムとして好適に使用することができる。

Claims (1)

1. テレフタル酸単位９３〜８５モル％およびイソフタル酸単位７〜１５モル％をジカルボン酸構成単位とし、エチレングリコール単位をグリコール構成単位とするポリエステルからなるフィルムであり、当該フィルムの１３０℃での５％伸び時応力（Ｆ５値）が４〜１５ＭＰａの範囲内であり、かつ８０℃でのＦ５値が３０ＭＰａ以上であることを特徴とする易延伸ポリエステルフィルム。