JP2018052114A - 熱可塑性樹脂フィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱可塑性樹脂フィルムに含まれる粒子の凝集物や、ポリマーの異物の発生物を効率よく除去し、濾圧変動による生産性の。【解決手段】溶融した熱可塑性樹脂をフィルターで濾過する工程を有する熱可塑性樹脂フィルムの製造方法であって、前記フィルターが、支持体の上下に濾材を有し、かつ少なくとも一方の濾材が、以下の特徴１及び２を備える、熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。特徴１：濾過精度が２０〜４０μｍである。特徴２：濾材の空隙部の厚み方向の長さが、濾材の全体厚みに対して２０％以下である。【選択図】なし

Description

本発明は、異物による表面欠点の発生を軽減することができる、熱可塑性樹脂フィルムの製造方法に関するものである。

熱可塑性樹脂フィルムは、透明性、寸法安定性、機械的特性、耐熱性、電気的特性、及び耐薬品性などに優れ、包装材料、電気絶縁材料、金属蒸着材料、製版材料、磁気記録材料、表示材料、転写材料、窓貼り材料、ディスプレイ材料、ヘルスケアー材料などの多くの用途で使用されている。これらの熱可塑性樹脂フィルムは、その表面に目的とする機能に応じて別の層が設けられている。そのため、これらの熱可塑性樹脂フィルムには、それらの機能に影響を与えないように、表面が平滑であること、特にはフィルム表面上に異物がないことが求められる。そのため、異物除去を目的として、ポリマーの濾過過程において、フィルターの濾過精度を高くする方法や、濾過精度が異なる濾過材を用いる方法が採用されている（例えば、特許文献１）。

特開２００１−３２２１５７号公報

しかしながら、フィルターの濾過精度を高くすると、異物の発生は抑制されるが、熱可塑性樹脂を濾過する工程において濾圧変動が起こり、フィルムの生産安定性が低下するという問題や、フィルム中に異物が流出して品質が低下するという問題があった。本発明は、係る従来技術の問題点を改良し、異物による表面欠点の発生を軽減することができる、熱可塑性樹脂フィルムの製造方法を提供することをその課題とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、下記の構成からなる。
（１） 溶融した熱可塑性樹脂をフィルターで濾過する工程を有する熱可塑性樹脂フィルムの製造方法であって、前記フィルターが、支持体の上下に濾材を有し、かつ少なくとも一方の濾材が、以下の特徴１及び２を備えることを特徴とする、熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
特徴１：濾過精度が２０μｍ以上４０μｍ以下である。
特徴２：濾材の空隙部の厚み方向の長さが、濾材の全体厚みに対して２０％以下である。
（２） 前記特徴１及び前記特徴２を備える濾材の空隙部の厚み方向の長さが、０．５ｍｍ以下であることを特徴とする、（１）に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
（３） 前記特徴１及び前記特徴２を備える濾材の空隙率が５０％以下であることを特徴とする、（１）又は（２）に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。

本発明により、異物による表面欠点の発生を軽減することができる、熱可塑性樹脂フィルムの製造方法を提供することができる。

フィルターの一例を示す断面図である。 フィルターの一例を示す断面図である。

本発明の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法は、溶融した熱可塑性樹脂をフィルターで濾過する工程を有する熱可塑性樹脂フィルムの製造方法であって、前記フィルターが、支持体の上下に濾材を有し、かつ少なくとも一方の濾材が、以下の特徴１及び２を備えることを特徴とする。
特徴１：濾過精度が２０μｍ以上４０μｍ以下である。
特徴２：濾材の空隙部の厚み方向の長さが、濾材の全体厚みに対して２０％以下である。

本発明の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法における熱可塑性樹脂は、本発明の効果を損なわない限り特に制限されず、例えば、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、及びポリオレフィン樹脂等を単独で又は組み合わせて用いることができる。中でも、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、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樹脂を用いることが好ましい。また必要に応じて、紫外線吸収剤、帯電防止剤等の各種添加剤を添加してもよい。

前記の熱可塑性樹脂には、本発明の効果を損なわない限り、フィルムの滑り性等を向上させるために不活性粒子を添加してもよい。不活性粒子の平均粒径は、フィルム表面の平滑性と滑り性を両立する観点から、０．０５μｍ以上３μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは０．０５μｍ以上１．５μｍ以下である。また、不活性粒子は平均粒径の異なるものを複数種用いてもよい。

不活性粒子の種類は、本発明の効果を損なわない限り特に制限されず、無機粒子、有機粒子のいずれであってもよく、また両者を混合してもよい。無機粒子としては、例えば、二酸化ケイ素、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、及び二酸化チタンなどを単独で又は組み合わせて用いることができる。有機粒子としては、例えば、エチルビニル−ジビニルベンゼン共重合体、ポリメタクリル酸メチル、及びシリコーン等を単独で又は組み合わせて用いることができる。不活性粒子の含有量は、本発明の効果を損なわない限り特に制限されないが、フィルムを構成する全成分を１００質量％としたときに、０．００１質量％以上５質量％以下であることが好ましく、より好ましくは０．００５質量％以上３質量％以下である。

本発明の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法は、溶融した熱可塑性樹脂をフィルターで濾過する工程を有する。このような態様とすることにより、溶融した熱可塑性樹脂組成物から異物を取り除くことができ、フィルムにおける異物の発生を軽減することができる。

本発明の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法は、フィルターが、支持体の上下に濾材を有し、かつ少なくとも一方の濾材が、以下の特徴１及び２を備えることが重要である。
特徴１：濾過精度が２０μｍ以上４０μｍ以下である。
特徴２：濾材の空隙部の厚み方向の長さが、濾材の全体厚みに対して２０％以下である。

ここで、支持体とはフィルターとしての形状を保つための部材をいう。通常、濾材は柔らかく強度も低いため、濾材をフィルターとして用いるためには、支持体の上下に濾材を有する態様とする。このようなフィルターの例としては、図１や２に示すようなリーフディスクタイプのものが挙げられる。

支持体は、本発明の効果を損なわない限り特に制限はなく、公知の材料を使用することができるが、濾過時には高温の溶融熱可塑性樹脂組成物が大量にフィルターを通過することとなるため、耐熱性と耐圧性に優れた材料を用いることが好ましい。このような材料の例としては、例えば金網が挙げられる。

濾材も本発明の効果を損なわない限り特に制限されないが、支持体と同様の理由より耐熱性と耐圧性に優れた材料を用いることが好ましい。このような材料の例として、金属繊維や金属粉末の焼結体等が挙げられる。より具体的には、ステンレス、及び銅等の繊維や粉末の焼結体が適している。中でも、熱可塑性樹脂との反応性や耐腐食性の点で、ステンレスの繊維や粉末の焼結体が好ましく、さらにステンレスの繊維や粉末の焼結体の中でも、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３４３等の繊維や粉末の焼結体がより好ましい。

濾過精度とは、試験粉体としてＡＣＦＴＤ（アリゾナサンド、中位径７μｍ）を用いた定圧濾過試験により測定した濾過精度をいい、測定方法の詳細は後述する。支持体の上下の濾材の濾過精度がいずれも２０μｍ未満であると、異物に起因するフィルム表面の欠点の発生頻度は軽減されるが、フィルターを使用開始してから短時間で圧力が上昇し始めるため濾圧変動が生じ、長手方向に厚みムラが発生することがある。また、濾材の使用可能時間が短くなるためにフィルターを交換する回数も増え、生産性も低下する。一方、支持体の上下の濾材の濾過精度がいずれも４０μｍを超えると、濾圧変動による厚みムラが発生しにくくなるが、異物が濾材から流出し易くなるため、異物に起因するフィルム表面の欠点の発生頻度が増加する。異物に起因するフィルム表面の欠点の発生頻度の軽減と濾圧変動に伴う厚みムラの軽減を両立する観点から、支持体の上下の濾材の濾過精度がいずれも２０μｍ以上４０μｍ以下であることがより好ましく、２５μｍ以上３５μｍ以下であることがより好ましい。上下の濾材の濾過精度は、本発明の効果を損なわない限り等しくても互いに異なっていてもよいが、互いに異なる場合は濾圧上昇時にそれぞれの濾材にかかる負荷に差が生じて使用中にフィルターが変形し易くなることがあるため、上下の濾材の濾過精度は等しいことが好ましい。

濾材の濾過精度を２０μｍ以上４０μｍ以下又は上記の好ましい範囲とする方法は、本発明の効果を損なわない限り特に制限されないが、濾材の形状を調節する方法が挙げられる。例えば、濾材が金属繊維である場合はその直径を大きくすることにより、金属粉末である場合はその粒子径を大きくすることにより、濾過精度を粗くすることができる。また、濾材が複数種の混合物である場合は、繊維鎖の直径の大きいものや粉末の粒子径の大きなものの比率を上げることによっても、濾過精度を粗くすることができる。

濾材の空隙部の厚み方向の長さが、いずれも濾材の全体厚みに対して２０％を超えると、フィルターを使用している最中に濾材の強度が低下して濾材が変形し易くなることがある。その結果、フィルターの再使用が困難となることや、濾材の破損により異物等が流出して熱可塑性樹脂フィルムの生産性が低下することがある。

濾材の空隙部の厚み方向の長さとは、フィルターを支持体と垂直な面で切断したときの断面（以下、厚み方向断面ということがある。）上に、厚み方向と平行な直線を引いたときに、濾材中の空隙部に係る部分の長さをいう。濾材の全体厚みとは、同様にして引いた直線の濾材全体に係る部分の長さをいう。なお、濾材の空隙部の厚み方向の長さや濾材の全体厚みは、支持体の上側の濾材と下側の濾材について別々に測定するものとする。このとき、厚み方向断面の撮影や長さの測定は走査型電子顕微鏡（以下、ＳＥＭということがある。）の測長機能によって行うことができる。

濾材の変形を軽減する観点から、支持体の上下における濾材の空隙部の厚み方向の長さが、いずれも２０％以下であることが好ましい。支持体の上下における濾材の空隙部の厚み方向の長さの下限値は、本発明の効果を損なわない限り特に制限はないが、溶融した熱可塑性樹脂を通過させ異物を補足する観点から４％あれば十分であり、１０％であることが好ましく、１５％であることがより好ましい。支持体の上下における濾材の空隙部の厚み方向の長さは、本発明の効果を損なわない限り等しくても互いに異なっていてもよいが、濾圧上昇時にそれぞれの濾材にかかる負荷に差を生じさせないため、互いに等しいことが好ましい。

本発明の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法においては、異物の流出を軽減する観点から、特徴１及び特徴２を備える濾材の空隙部の厚み方向の長さが、０．５ｍｍ以下であることが好ましい。特徴１及び特徴２を備える濾材の空隙部の厚み方向の長さが０．５ｍｍを超えると、異物が濾材より流出し、熱可塑性樹脂フィルム表面に異物に起因する欠点が発生し易くなるために、熱可塑性樹脂フィルムの生産性が低下することがある。上記観点から、特徴１及び特徴２を備える濾材の空隙部の厚み方向の長さは、０．３ｍｍ以上０．４ｍｍ以下であることがより好ましい。なお、支持体の上側及び下側の濾材がいずれも特徴１及び特徴２を備える場合においては、少なくとも一方の濾材の空隙部の厚み方向の長さが、０．５ｍｍ以下であればよいが、両方の濾材の空隙部の厚み方向の長さが、０．５ｍｍ以下であればより好ましい。

また、本発明の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法においては、特徴１及び特徴２を備える濾材の空隙率が５０％以下であることが好ましい。このような態様とすることにより、異物の流出や、濾材の強度低下に起因する破損を軽減することができる。上記観点、およびフィルターに過度な負荷をかけずに溶融した熱可塑性樹脂組成物を通過させる観点から、特徴１及び特徴２を備える濾材の空隙率は３０％以上４０％以下であることがより好ましい。濾材の空隙率は、濾材を水に浸漬させた後の重量と、これを乾燥させた後の重量を測定し、その差を水の比重で除して空隙体積を算出し、この値を濾材の体積で除した値を百分率で表すことにより求めることができる。

以下、本発明のフィルムの製造方法について具体的に説明する。但し、これは本発明の一実施態様を示すものであり、本発明はこれに限定されない。

先ず、熱可塑性樹脂のペレットを含む混合物を、ニーダー、ロールミル、バンバリーミキサー、単軸または二軸押出機等の通常使用されている公知の混合機により溶融して押し出し、必要に応じて濾過精度の低い金属フィルターなどで予備濾過する。混合機は、本発明の効果を損なわない限り特に制限されないが、単軸又は二軸押出機を用いることが好ましい。

次いで、予備濾過された熱可塑性樹脂組成物をギアポンプなどで計量し、前述のフィルターを備えるメイン濾過装置へ供給して濾過する。メイン濾過装置は、前述のフィルターを備えるものであれば特に制限はないが、前述のフィルターがリーフディスクタイプのフィルターであるものが好ましい。また、フィルターの枚数は、本発明の効果を損なわない限り特に請願されず、要求される品質に応じて適宜選定すればよい。例えば、光学用途のフィルムを製造する場合などは、品質への要求が極めて高いため８０枚以上１５０枚以下のフィルターを用いることが好ましい。

図面を用いて、本発明で使用することができるフィルターの一例を説明する。図１のフィルターは支持体２とハブリング３の上下に金属粉末焼結体からなる濾材１（以下、単に濾材１ということがある。）を有し、端部４が溶接された構成を有している。また、図２は支持体２とハブリング３の上下に金属多孔板７と金属繊維焼結体からなる濾材６（以下、単に濾材６ということがある。）を有し、端部４が溶接された構成を有している。このとき、金属多孔版７は濾材６の変形を防ぐ役割を担う。熱可塑性樹脂は図１，２の濾材１や濾材６表面より熱可塑性樹脂中の不要な異物を除去されながら支持体２の方向に流れ、続いて支持体２に平行にハブリング３に向かって流れる。ハブリング３には濾材１や濾材６の流れと平行な方向に貫通した貫通孔５が周方向にわたって設けられており、熱可塑性樹脂は貫通孔５を通過してハブリング３の内側に流出し濾過される。

その後、メイン濾過装置を通過した熱可塑性樹脂を口金に導いて吐出させ、キャスティングドラム上で冷却固化し、非晶状態のフィルムを得る。このフィルムを必要に応じて縦延伸装置および／または横延伸装置、同時二軸延伸装置などを用いて一軸または二軸に延伸することができる。また、必要に応じて、易滑性や帯電防止性等の機能を付与するために、各種不活性粒子や添加剤を含む塗材によるコーティングを行ってもよい。このようなコーティングの方法は、ダイコート法、スプレーコート法、グラビアコート法、及びバーコート法などの公知の方法から適宜選択することができる。

以下に実施例を示して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれにより何ら制限を受けるものではない。

（１）フィルターの濾過精度
試験粉体としてＡＣＦＴＤ（アリゾナサンド、中位径７μｍ）を分散した水を定圧下で濾過し、フィルター濾材通過前後の粒子数をＨＩＡＣ ＰＣ−３２０（ベックマンコールター社製）によりカウントし次式により捕集効率を算出した。
捕集効率（％）＝｛（ｎ_Ａ−ｎ_Ｂ）／ｎ_Ａ｝×１００
ｎ_Ａ：フィルター濾材通過前の粒子数 ｎ_Ｂ：フィルター濾材通過後の粒子数
各粒子径の範囲で捕集効率を計算し、グラフ上に各粒子径に対する捕集効率をプロットし捕集効率曲線を作成し、捕集効率９５％の粒子径を濾過精度とした。

（２）濾材厚み、濾材の空隙部の厚み方向の長さ
濾材を厚み方向に切断して得た濾材断面をＳＥＭにて観察及び撮影し、ＳＥＭの測長機能により、撮影で得た断面画像に厚み方向と平行な直線を引いて、空隙部分を含む濾材全体に係る部分の長さ、及び濾材中の空隙部に係る部分の長さを測定した。同様の測定を任意の１０箇所で行い、空隙部分を含む濾材全体に係る部分の長さ、及び濾材中の空隙部に係る部分の長さの平均値を算出し、前者を濾材厚み、後者を濾材の空隙部の厚み方向の長さとした。なお、フィルターの上下で同じ濾材を用いているため、測定は片方の濾材のみについて行った。

（３）濾材の空隙率
濾材を水に１０分間浸漬して取り出し、その質量を測定した。次いで、得られたフィルターを、温度を１２０℃に設定した乾燥機で２４時間乾燥させ、その質量を測定した。乾燥前後のフィルターの質量差を算出し、これを水の比重で除して空隙体積を算出した。最後に、この空隙体積を、空隙部分を含めた濾材全体の体積で除した値を百分率で表し、これを空隙率とした。

（４）フィルム表面の異物数（白色ポリエステルフィルムのみ）
スリット工程にて任意の幅に裁断しながら長さ３０ｍのフィルムを巻き取り、これを検査用ロールとした。検査用ロールよりフィルムを巻き出して目視で異物を確認し、それらの個数を１０ｍ^２当たりに換算した数をフィルム表面の異物個数とした。

（５）光沢度（白色ポリエステルフィルムのみ）
得られたフィルムより１０ｃｍ角の大きさのサンプルを幅方向両端部と幅方向中央の３箇所で採取し、光沢計 ＵＧＶ−６Ｐ（スガ試験機株式会社製）を用いてＪＩＳＺ−８７４１（１９９７）に準じて光沢度を測定した。３点における測定値の平均値をフィルムの光沢度とした。なお、測定条件は入射角６０°、受光角６０°とした。

なお、異物やフィルム製造プロセス上問題となる易滑性の低下を軽減する点で、光沢度の好ましい範囲は３１％以上４０％以下であり、より好ましくは３３％以上３８％以下である。得られたフィルムの光沢度が３１％以上であることは、溶融ポリマー中の凝集物がフィルターにより十分に補足されており、異物が発生しにくい状況下でフィルムの製造が行われていたことを意味する。また、得られたフィルムの光沢度が４０％以下であることは、凝集物以外の酸化チタンなどの粒子成分が過度に捕捉されておらず、フィルムの易滑性低下に起因する搬送性の悪化が生じていない状態でフィルムの製造が行われたことを意味する。フィルムの易滑性低下に起因する搬送性の悪化が生じている状態でフィルムを製造すると、得られたフィルムを例えばロール状態で長期保存すると、易滑性の不足によりフィルム同士が固着してロールからの巻き出しが困難になることがある。

（６）欠点個数（透明ポリエステルフィルムのみ）
ポリエステルフィルムを巻き取って中間製品ロールを得る前に、インライン欠点検査機 アイリス−Ｍ（株式会社アヤハエンジニアリング製）で欠点個数を測定した。得られた中間製品ロールの幅、巻長より、１，０００ｍ^２当たりの欠点個数を算出し、得られた値を欠点個数とした。

＜白色ポリエステルフィルム＞
（実施例１）
ポリエチレンテレフタレート（以降、ＰＥＴと省略することがある。）チップに、平均粒子径０．３μｍのアナターゼ型酸化チタン微粒子マスターチップ５０質量％を、７質量％に希釈されるように添加した原料を１８０℃で３時間真空乾燥した後、押出機に供給し、濾過精度２７μｍ、濾材厚み２．０ｍｍ、濾材の空隙部の厚み方向の長さ０．３ｍｍ、濾材の空隙率３４．５％の濾材を支持体の両面に有するリーフディスク型フィルターを１３０枚積層させた濾過装置に導入した後、口金に導入した。
口金より吐出した溶融シートを表面温度２５℃に保たれたキャスティングドラム上に静電化法で密着冷却固化させ未延伸フィルムとした。続いて該未延伸フィルムを常法に従い９８℃に加熱されたロール群を用いて長手方向に３．２倍延伸し、２５℃のロール群で冷却した。さらに該延伸フィルムをテンターに導き１２５℃に加熱された雰囲気中で長手方向に垂直な方向に３．４倍延伸した。その後テンター内で２２０℃の熱固定を行ない、均一に徐冷後巻取り、厚み１８８μの白色ポリエステルフィルムのロールを得た。得られたロールよりフィルムを巻き出し、スリット工程で製品ロールとして採取する前に、製品ロールと同じ幅で３０ｍの検査ロールを採取した。得られたフィルムの評価結果を表１に示す。

（実施例２〜１１、比較例１〜７）
使用するフィルターの濾過精度、濾材厚み、濾材の空隙部の厚み方向の長さ、濾材の空隙率を表１、２に記載のとおりとした以外は実施例１と同様の方法で白色ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムの評価結果を表１、２に示す。

＜透明ポリエステルフィルム＞
（実施例１２〜１６、比較例８〜１１）
アナターゼ型酸化チタン微粒子マスターチップの代わりに二酸化珪素マスターチップを使用し、使用するフィルターの濾過精度、濾材厚み、濾材の空隙部の厚み方向の長さ、濾材の空隙率を表３に記載のとおりとした以外は実施例１と同様の方法で透明ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムの評価結果を表３に示す。

本発明により、異物による表面欠点の発生を軽減することができる、熱可塑性樹脂フィルムの製造方法を提供することができる。本発明により得られるフィルムは、表面欠点が少ないため、光学用途等に好適に用いることができる。

０ フィルター
１ 金属粉末焼結体からなる濾材
２ 支持体
３ ハブリング
４ 端部
５ 貫通孔
６ 金属繊維焼結体からなる濾材
７ 金属多孔板

Claims (3)

1. 溶融した熱可塑性樹脂をフィルターで濾過する工程を有する熱可塑性樹脂フィルムの製造方法であって、前記フィルターが、支持体の上下に濾材を有し、かつ少なくとも一方の濾材が、以下の特徴１及び２を備えることを特徴とする、熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
   特徴１：濾過精度が２０μｍ以上４０μｍ以下である。
   特徴２：濾材の空隙部の厚み方向の長さが、濾材の全体厚みに対して２０％以下である。
2. 前記特徴１及び前記特徴２を備える濾材の空隙部の厚み方向の長さが、０．５ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
3. 前記特徴１及び前記特徴２を備える濾材の空隙率が５０％以下であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。