JP2022191347A - 二軸配向ポリエステルフィルムロール及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
PETボトル再生原料を用いることによりCO2削減につながるとも言われており、地球環境の面からも少しでもペットボトル再生原料の使用比率を高めたいという要望がある。
かかる技術によれば、ペットボトル再生原料を作る際に使用する洗浄液成分の残存が少なく熱安定性に優れ、異物も少なく、且つ溶融時の比抵抗が安定しており、フィルムの生産性、及び品位を損なうことがない二軸配向ポリエステルフィルムが得られるというものである。
しかし、ペットボトルをリサイクル使用したポリエステル樹脂は、一般に回収された使用済みPETボトルなどを粉砕、洗浄による異物除去、高温処理による除染等の工程を経てリサイクルされたポリエステル樹脂であり、昇温結晶化温度は、通常、130℃程度であり化石燃料由来のポリエステル樹脂の昇温結晶化温度よりも低くなるため、130℃よりも高い延伸温度では延伸時に破断し易くなることを発明者らは見出した。一方で、延伸時の破断を抑えるため、延伸温度を低くすればクリップで把持されている端部と比較的拘束力が小さい中央部では、幅方向の延伸によって生じる長手方向の延伸応力に差が生じ易く、フィルムの幅方向で物性の不均一性が生じるボーイング現象が起こり、フィルム幅方向における分子配向性や熱収縮率のバラつきや歪みが発生し易くなる課題については十分に考慮されていない。
するものであり、得られる二軸配向ポリエステルフィルムは、中央部から端部に向かうほど分子鎖配向の主軸が傾き、そのため、熱収縮率特性などにおいても幅方向でバラつきや歪みが発生するものであり、フィルム長手方向の延伸応力や熱固定工程で生じる長手方向の収縮応力、テンター内で発生する張力の影響に差が生じるなどに起因して発生するものと考えられている。
本発明者らが検討したところでは、特許文献1に記載のフィルムを製造するにあたり、単純に特許文献2に記載の製造条件を適用しても、ボーイング現象を十分に低減する効果が得られないことが判明した。
1.ペットボトルをリサイクル使用したポリエステル樹脂と粒子を含むポリエステル樹脂組成物からなる二軸配向ポリエステルフィルムであって、下記要件(1)~(4)をすべて満たす二軸配向ポリエステルフィルム。
(1)示差走査熱量計(DSC)により測定される昇温結晶化温度が120℃以上139℃以下である。
(2)フィルム幅方向に対して、配向角の変化量が0.5m あたり0°以上10 °以下である。
(3)フィルム全幅において、150℃で30分間熱処理したときの熱収縮率が長手方向で0.5%以上2.0%以下、幅方向で-1.0%以上1.0% 以下の範囲である。
(4)ポリエステル樹脂組成物中の全ジカルボン酸成分100モル%に対するイソフタル酸成分の含有率が0.01モル%以上3.0モル%以下である。
ここで、要件(2)及び(3)における試料の採取位置は、全幅に対して中央位置および中央位置から両端に向かって500mm毎の間隔の位置とし、両端近傍にて500mm間隔を確保できない場合、採取可能な端位置とする。
また、要件(2)は、各測定位置データの最大値及び最小値が範囲内にあり、要件(3)は隣接する2点の試料採取位置間の各変化量の最大値が範囲内にあることを要件とする。
[ペットボトルをリサイクル使用したポリエステル樹脂]
本発明における二軸配向ポリエステルフィルムは下記のペットボトルをリサイクル使用したポリエステル樹脂を用いることが好ましい。ペットボトルをリサイクル使用したポリエステル樹脂を用いることで、フィルム中のリサイクル原料比率を上げることができ、環境配慮されたフィルムを得ることが可能となる。
本発明おけるペットボトルをリサイクル使用したポリエステル樹脂としては、市場や社会から回収された使用済みペットボトルを選別、粉砕、洗浄して表面の汚れ、異物を十分に取り除いた後に高温下に曝して、樹脂内部に留まっている汚染物質等を高度に洗浄した後に再度ペレット化する物理的再生法により得られたポリエステル樹脂(以下、メカニカルリサイクルポリエステル樹脂と称する場合がある)及び、使用済みの包装容器に含まれるポリエステル樹脂をモノマーレベルまで分解した後に汚染物質等の除去を行い、再度重合を行うことにより得られるポリエステル樹脂(以下、ケミカルリサイクルポリエステル樹脂と称する場合がある)のいずれも好適に用いることができる。
集められた使用済のリサイクルペットボトルは、他の材料やごみが混ざらないように選別され、ラベルなどを除去した後、粉砕されフレークとなる。これらのフレークには、異物が付着、混入している場合が多くある。また、薬品や溶剤などの化学物質を消費者が使用済みのPETボトルに充填して使用している場合も考えられる。例えば、食器などの洗剤、殺虫剤、除草剤、農薬や各種オイル類などが考えられる。通常の洗浄ではPETボトル表面に吸着した化学物質を十分に取り除くことができないため、アルカリ洗浄を行うことが好ましい。この洗浄工程で用いるアルカリ金属水酸化物の溶液としては水酸化ナトリウム溶液、または水酸化カリウム溶液を用いる。このような洗浄工程では、アルカリ洗浄の前に予備洗浄を行っても良い。
アルカリ洗浄を行わないと、原料の樹脂中に異物として残存してしまうため、これらが混入して製膜時の破断のきっかけとなり生産性を低下させてしまうばかりか、フィルム中に異物として残り、フィルムの外観や、後に行われる印刷工程での印刷抜けの原因となりうる。
本発明で用いられるケミカルリサイクルポリエステル樹脂の製造方法としては特に限定されないが、具体的には例えば、特開2000-169623号に記載の如く、回収された使用済みペットボトルを選別、粉砕、洗浄して異物を取り除いた後に、解重合を行うことによりPET樹脂の原料または中間原料まで分解、精製したものを重合して新たなPET樹脂とするものある。解重合にはエチレングリコール(EG)を加えて触媒の存在下で、樹脂製造時の中間原料であるビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレート(BHET)にまで戻し、これを精製した後、PETに再重合する方法や、特開2000-302707号公報に記載の如くポリエチレンテレフタレートを酸化した鉄を必須成分とする触媒の存在下に非水系有機溶媒中で加熱処理してテレフタル酸とエチレングリコールを生成した後、再度重合する方法が挙げられる。
ケミカルリサイクルポリエステル樹脂の特徴は解重合/再重合の間に異物、異種材質が取り除かれ、バージン樹脂と同等に品質の高いポリエステル樹脂に再生できるため、前述したメカニカルリサイクルポリエステル樹脂と比べ、衛生性に優れているため、食品包装用途として特に好ましく用いることができる。
本発明における二軸配向ポリエステルフィルムは下記のポリエステル樹脂を主成分として含むポリエステル樹脂組成物からなる。
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムを構成するポリエステル樹脂は、ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体と、ジオールまたはそのエステル形成性誘導体から合成されるポリマーである。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-ナフタレートが挙げられ、機械的特性および耐熱性、コストなどの観点からポリエチレンテレフタレートが好ましい。
ここでの主成分とはポリエステル樹脂組成物中の含有率が80重量%以上であることを意味し、90重量%以上であることが好ましく、95重量%以上がより好ましく、98重量%以上が最も好ましい。
粒子の重量平均粒径が0.5μm未満では、表面の凹凸形成が不十分であり、フィルムの滑り性の低下やロールに巻取る際に巻込まれる空気が均一に抜けず、シワや気泡上のニキビといった外観不良が生じやすくなり、巻取り性が悪化し易い。
粒子の重量平均粒径が4.0μmを超える場合は、粗大突起の形成により印刷不良などのフィルムの品質を損ないやすい。
このため本発明の二軸配向ポリエステルフィルム中には、イソフタル酸成分を含む材料が一定量含まれることとなる。
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、例えば上記のペットボトルをリサイクル使用したポリエステル樹脂チップと、ポリエステル樹脂を主成分とするポリエステル樹脂組成物のチップとをホッパーに備えた押出機に供給及び混合し、押出機により溶融押し出しして未延伸シートを形成し、その未延伸PETシートを延伸することによって得ることができる。
下記に好適な例を述べるが、これらに制限されものではない。
単層構造の場合には、本発明における表面層(A)は二軸配向ポリエステルフィルム全体となる。
2層構造の場合には、本発明における表面層(A)はいずれか一方あるいは両方の層となる。3層構造の場合には、本発明における表面層(A)はいずれか一方あるいは両側の層となる。
さらに基層(B)にフィルム表面の特性に悪影響を与えない範囲で、製膜工程で発生するエッジ部分の回収原料、あるいは他の製膜工程のリサイクル原料などを適時混合して使用することが容易となり、コスト的にも優位である。
溶融樹脂組成物の押し出しに際しては、Tダイ法、チューブラー法等、既存の任意の方法を採用することができる。
以下に詳細に説明する。長手方向とは、未延伸シートを走行させる方向を、幅方向とはそれと直角方向を意味する。
ここでいう製膜速度とは、延伸工程を経てマスターロールに巻き取られる際の二軸配向ポリエステルフィルムの走行速度(m/分)を意味する。
延伸時温度が80℃以上であり、延伸倍率が4.7倍以下である場合、長手方向の収縮応力が低減し、ボーイング現象が減少され、得られる二軸配向ポリエステルフィルムの幅方向における分子配向性や熱収縮率のバラつきや歪みが少なくなり好ましい。
冷却領域におけるフィルムの温度としては、フィルムのガラス転移温度(Tg)以下とすることが好ましい。テンター内で幅方向に延伸する際、クリップで把持されている端部に比べて中央部は、比較的拘束力が小さいため幅方向の延伸によって生じる長手方向の延伸応力や熱固定処理によって発生する長手方向の収縮応力による変形が大きくなり、ボーイング現象が増加し易くなるが、フィルムの温度をガラス転移温度以下に冷却することでフィルムの剛性が高くなり、フィルムの変形が抑制され、ボーイング現象により生じるフィルムの幅方向における分子配向性や熱収縮率のバラつきや歪みが少なくなり好ましい。
冷却領域における温度としては、60℃以上とすることが好ましい。フィルムの温度を55℃以上に冷却することでフィルムの長手方向および幅方向の熱収縮率を抑えることができ好ましい。
幅方向の延伸時温度としては、105℃~135℃の範囲とすることが好ましい。延伸時温度が105℃以上である場合、幅方向の延伸によって生じる長手方向の延伸応力が低減し、ボーイング現象が増加しにくく、好ましい。また延伸時温度が135℃以下であると、昇温結晶化温度が130℃程度であるペットボトルをリサイクル使用したポリエステル樹脂を用いた場合でも延伸時に破断が生じにくくなり、好ましい。
幅方向の延伸倍率としては、3.5~5.0倍の範囲とすることが好ましい。幅方向の延伸倍率を3.5倍以上である場合、物質収支的に高い収率が得られやすい上に、力学強度が低下しないほか、幅方向の厚み斑が大きくなりにくく好ましい。また幅方向延伸倍率を5.0倍以下である場合、延伸製膜時に破断しにくくなり好ましい。
熱固定温度が220℃以上の場合、長手方向および幅方向ともに熱収縮率が高くなりすぎず、二次加工時の熱寸法安定性が良くなるため好ましい。
一方、熱固定温度が250℃以下の場合、ボーイングが増加しにくく、フィルム幅方向における分子配向性や熱収縮率のバラつきや歪みが少なくなり好ましい。
弛緩率が4%以上の場合、得られる二軸配向ポリエステルフィルムの幅方向の熱収縮率が高くなりすぎず、二次加工時の寸法安定性が良きなるため好ましい。
一方、弛緩率が8%以下の場合、フィルムの幅方向中央部の幅方向の延伸によって生じる長手方向の延伸応力が大きくなり過ぎず、ボーイング現象が増加しにくく好ましい。
マスターロールの巻長は10000m以上100000m以下が好ましい。ロールの巻長が5000m以上であると、その後スリット工程、蒸着加工や印刷加工などの二次加工においてフィルム面積あたりのコストが低くなり好ましい。
また、マスターロールよりスリットしたフィルムロールの巻幅は400mm以上3000mm以下であることが好ましい。巻幅が400mm以上であると、印刷工程において頻繁にフィルムロールを交換する手間が少なくなり、コストの面で好ましい。また、巻幅は長い方が好ましいが、3000mm以下であるとロール幅が大きくなりすぎない他、ロール重量が重くなりすぎず、ハンドリング性が低下せず好ましい。
フィルムロールの巻長は2000m以上65000m以下であることが好ましい。巻長が2000m以上であると、印刷工程において頻繁にフィルムロールを交換する手間が少なくなり、コストの面で好ましい。また、巻長は長い方が好ましいが、65000m以下であるとロール径が大きくなりすぎない他、ロール重量が重くなりすぎず、ハンドリング性が低下せず好ましい。
フィルムロールに用いる巻芯は、特に限定されるものではなく、通常、直径3インチ(37.6mm)、6インチ(152.2mm)、8インチ(203.2mm)等のサイズのプラスチック製、金属製、あるいは紙管製の筒状の巻芯を使用することができる。
本発明のペットボトルをリサイクル使用したポリエステル樹脂と粒子を含むポリエステル樹脂組成物からなる二軸配向ポリエステルフィルムは、下記要件(1)~(4)をすべて満たすのが好ましい。それぞれについて詳細に説明する。
(1)示差走査熱量計(DSC)により測定される昇温結晶化温度が120℃以上139℃以下である。
(2)フィルム幅方向に対して、配向角の変化量が0.5m あたり0°以上10 °以下である。
(3)フィルム全幅において、150℃で30分間熱処理したときの熱収縮率が長手方向で0.5%以上2.0%以下、幅方向で-1.0%以上1.0% 以下の範囲である。
(4)ポリエステル樹脂組成物中の全ジカルボン酸成分100モル%に対するイソフタル酸成分の含有率が0.01モル%以上3.0モル%以下である。
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムの昇温結晶化温度は、139℃以下であることが好ましく、より好ましくは135℃以下である。ペットボトルをリサイクル使用したポリエステル樹脂の昇温結晶化温度は、通常130℃程度であり、化石燃料由来のポリエステル樹脂の昇温結晶化温度よりも低くなるため、フィルム中の昇温結晶化温度が139℃より高くなるということは、リサイクル樹脂の比率の高いポリエステルフィルムの製造が結果として困難になり、あまり好ましくない。
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムのフィルム幅方向に対して、配向角の変化量が0.5mあたり0°以上10°以下であることが好ましく、より好ましくは、0°以上8°以下であり、さらに好ましくは0°以上6°以下である。ここで言う配向角とは、幅方向を基準とした場合の分子鎖配向の主軸の傾きである。配向角の変化量が0.5mあたり10°よりも大きい場合、フィルム幅内での主となる分子配向方向が大きく異なるため、広幅のフィルムを巻き取ってなるフィルムロールを使用した場合、蒸着加工や印刷加工などの二次加工時において、走行性悪化や斜めにシワが発生し易く、部分的に加工斑や加工不良が生じ、フィルム品質を損なう恐れがある。ここで、全幅における試料の採取位置は、幅方向の中央位置および中央位置から両端に向かって500mm毎の間隔の位置し、両端近傍にて500mm間隔を確保できない場合、採取可能な端位置とする。また、隣接する2点の試料採取位置間から求める各変化量の最大値が範囲内であることで前記範囲を満足しているものとする。
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムのフィルム全幅において、150℃ で30分間熱処理したときの熱収縮率が長手方向で0.5%以上2.0%以下、幅方向で-1.0%以上1.0% 以下の範囲であることが好ましく、より好ましくは長手方向で0.8%以上1.8%以下、幅方向で-0.8%以上0.8% 以下の範囲である。長手方向および幅方向の熱収縮率を上記の範囲内にすることで、蒸着加工や印刷加工などの二次加工時において、熱に対する寸法安定性が得られ、熱による変形やシワの発生がなく、フィルム品質を損ないにくくなり、好ましい。ここで、全幅における試料の採取位置は、幅方向の中央位置および中央位置から両端に向かって500mm毎の間隔の位置し、両端近傍にて500mm間隔を確保できない場合、採取可能な端位置とする。また、各測定位置データの最大値及び最小値に着目し、その両者が前記範囲を満足していることで範囲内であるものとする。
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムのフィルム厚みは、5~40μmが好ましい。5μm以上であるとフィルムとしての強度やコシ感が低下せず、ワインダー装置により巻き取る際、フィルムロールにシワが入りにくく好ましい。一方、フィルム厚みは40μm以下の範囲であれば強度やコシ感は十分に得られ、コストの観点から薄肉化することが好ましい。フィルムの厚みは8~30μmがより好ましく、9μm~20μmが特に好ましい。
[ガラス転移転(Tg)]
示差走査熱量分析装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製DSC6220型)を用いて、樹脂試料5mgを窒素雰囲気下にて280℃まで溶融し、5分間保持した後、液体窒素にて急冷し、室温より昇温速度20℃/分の条件にて測定した。
ポリエステル樹脂0.2gをフェノール/1,1,2,2-テトラクロルエタン(60/40(重量比))の混合溶媒50ml中に溶解し、30℃でオストワルド粘度計を用いて測定した。単位はdl/g。
クロロホルムD(ユーリソップ社製)とトリフルオロ酢酸D1(ユーリソップ社製)を10:1(体積比)で混合した溶媒に溶解させて、試料溶液を調製し、NMR(「GEMINI-200」;Varian社製)を用いて、温度23℃、積算回数64回の測定条件で試料溶液のプロトンのNMRを測定した。NMR測定では、所定のプロトンのピーク強度を算出して、酸成分100モル%中のテレフタル酸成分およびイソフタル酸成分の含有率(モル%)を算出した。
下記に示すフィルムロールの加工性評価以外の特性についての評価用フィルムのサンプリングは、本発明の二軸配向ポリエステルフィルムロール表層より行った。
JIS K7130-1999 A法に準拠し、ダイアルゲージを用いて測定した。
評価用フィルムから切り取った試料8mgについて、株式会社島津製作所製の示差走査熱量計(DSC60)を用いて測定を行った。
試料温度は、
(1)25℃から320℃に10℃/minで昇温
(2)25℃に300℃/minで急冷
(3)25℃で3分間保持
(4)25℃から320℃に10℃/minで昇温
の順で走査し、(4)における昇温結晶化の発熱曲線のピークトップ温度を昇温結晶化温度(Tc1)とした。
評価用フィルムの長手方向および幅方向に対し、幅10mm 、長さ250mmに試料を切り取り、200mm間隔で印を付け、5gfの一定張力下で印の間隔(A)を測定する。次いで、フィルムを無荷重下の状態で、150℃ で30分間加熱処理した後、5g fの一定張力下で印の間隔(B)を測定し、式(1)より熱収縮率を求めた。なお、測定は得られた二軸配向ポリエステルフィルム全幅に対して、中央および中央位置より両端に向かって500mm毎の間隔で測定を行った。また、両端部近傍にて500mm間隔を確保できない場合は、測定可能な端位置にて測定を行った。このようにして求めた熱収縮率に対して、フィルム全幅での長手方向および幅方向の熱収縮率の最大値と最小値を求めた。
熱収縮率(%)= {(A-B) /A } × 100 式(1)
評価用フィルムを100mm × 100mm に切り取り、王子計測株式会社製のMO A-6004型分子配向計を用いて、フィルムの幅方向の軸を基準にして、分子鎖主軸の配向角を求めた。このとき、フィルム幅方向に対して反時計回りの傾きを+ 、時計回りを- とした。なお、測定は得られた二軸配向ポリエステルフィルム全幅に対して、中央および中央位置より両端に向かって500 mm毎の間隔で測定を行った。また、両端部近傍にて500mm間隔を確保できない場合は、測定可能な端位置にて測定を行い、測定したサンプル間隔の距離で割り返し、式(2)より0.5mあたりに換算した。
0.5mあたりの配向角の変化量( ° / 0.5m )
= | 隣接する二点間の配向角の差( ° ) | ÷ 測定したサンプル間隔の距離(m) × 500(mm/m)
式(2)
そして、算出される隣接する二点の試料採取位置間の複数の変化量の最大値を、そのフィルムの変化量評価結果とした。
得られたフィルムロール(巻長60000m、幅800mm)上に、グラビア印刷機(東谷鉄工所社製)を使用してグラビア印刷を実施し、印刷加工時のフィルムの加工性および加工後の外観評価を〇、×で評価した。たるみやシワがなく、走行性が良好であれば、〇とした。たるみやシワがあったり、走行性が良好と言えなければ、×とした。
(ポリエステル樹脂A):メカニカルリサイクルポリエステル樹脂
後述する二軸配向ポリエステルフィルムの作製において使用する、ペットボトルをリサイクル使用したメカニカルリサイクルポリエステル樹脂として、以下の方法を用いて合成したものを用いた。
飲料用ペットボトルから残りの飲料などの異物を洗い流した後、粉砕してフレークを得た。得られたフレークをフレーク濃度10重量%、85℃、30分の条件で3.5重量%の水酸化ナトリウム溶液で攪拌下で洗浄を行った。アルカリ洗浄後、フレークを取り出し、フレーク濃度10重量%、25℃、20分の条件で蒸留水を用いて攪拌下で洗浄を行った。この水洗を蒸留水を交換してさらに2回繰り返し実施した。水洗後、フレークを乾燥した後、押出機で溶融し、順次目開きサイズの細かなものにフィルターを変えて2回更に細かな異物を濾別し、3回目に50μmの最も小さな目開きサイズのフィルターで濾別して、固有粘度0.69dl/g、イソフタル酸含有率3.0モル%のポリエステル樹脂Aを得た。
後述する二軸配向ポリエステルフィルムの作製において使用する化石燃料由来PET樹脂として、テレフタル酸//エチレングリコール=100//100(モル%)(東洋紡社製、固有粘度0.62dl/g)を用いた。
後述する二軸配向ポリエステルフィルムの作製において使用するペットボトルより再生されたケミカルリサイクルポリエステル樹脂として、以下の方法を用いて合成したものを用いた。
分別収集・回収されたペットボトルベールを湿式粉砕機に投入し、水1,000リッターに液体台所洗剤500gを加えたものを、上記湿式粉砕機内に循環させながら粉砕を行い、粉砕機に接続している比重分離機によって金属、砂、ガラス等の比重の大きいものを沈殿させ、上層部からフレークを取り出した。このフレークを純水で濯ぎ、遠心脱水して回収フレークとした。
エステル化反応缶を昇温して200℃に到達した時点で、テレフタル酸[86.4質量部]及びエチレングリコール[64.4質量部]からなるスラリーを仕込み、撹拌しながら、触媒として三酸化アンチモン[0.017質量部]及びトリエチルアミン[0.16質量部]を添加した。次いで加熱昇温を行い、ゲージ圧0.34MPa、240℃の条件で加圧エステル化反応を行った。
その後、エステル化反応缶内を常圧に戻し、酢酸マグネシウム4水塩[0.071質量部]、次いでリン酸トリメチル[0.014質量部]を添加した。さらに、15分かけて260℃に昇温した後、リン酸トリメチル[0.012質量部]、次いで酢酸ナトリウム[0.0036質量部]を添加した後、15分後に、高圧分散機で分散処理を行い、さらに平均粒子径2.7μmの不定形シリカ粒子のエチレングリコールスラリーを粒子含有量を基準として0.72重量部添加した。このシリカ粒子は、エチレングリコールスラリーを予め調製し、これを遠心分離処理して粗粒部を35%カットし、その後、目開き5μmの金属フィルターでろ過処理を行って得られた粒子である。15分後に、得られたエステル化反応生成物を重縮合反応缶に移送し、280℃で減圧下重縮合反応を行い、極限粘度0.62dl/gのポリエステル樹脂Dを得た。
(ポリエステル樹脂E)
エステル化反応缶を昇温して200℃に到達した時点で、テレフタル酸[86.4質量部]及びエチレングリコール[64.4質量部]からなるスラリーを仕込み、撹拌しながら、触媒として三酸化アンチモン[0.017質量部]及びトリエチルアミン[0.16質量部]を添加した。次いで加熱昇温を行い、ゲージ圧0.34MPa、240℃の条件で加圧エステル化反応を行った。
その後、エステル化反応缶内を常圧に戻し、酢酸マグネシウム4水塩[0.071質量部]、次いでリン酸トリメチル[0.014質量部]を添加した。さらに、15分かけて260℃に昇温した後、リン酸トリメチル[0.012質量部]、次いで酢酸ナトリウム[0.0036質量部]を添加した後、15分後に、高圧分散機で分散処理を行い、さらに平均粒子径2.7μmの不定形シリカ粒子のエチレングリコールスラリーを粒子含有量を基準として30.0重量部添加した。このシリカ粒子は、エチレングリコールスラリーを予め調製し、これを遠心分離処理して粗粒部を35%カットし、その後、目開き5μmの金属フィルターでろ過処理を行って得られた粒子である。15分後に、得られたエステル化反応生成物を重縮合反応缶に移送し、280℃で減圧下重縮合反応を行い、極限粘度0.61dl/gのポリエステル樹脂Eを得た。
TPA:テレフタル酸
EG:エチレングリコール
3台の押出し機を用いて3層構成のフィルムを製膜した。基層(B)はポリエステル樹脂Aを95.0質量%、ポリエステル樹脂Dを5.0質量%、表面層(A)はポリエステル樹脂Aを87.5質量%、ポリエステル樹脂Dを12.5質量%とした。それぞれの原料樹脂を乾燥後、第1、第3の押出機より表面層(A)形成混合樹脂を285℃の樹脂温度で溶融押出しし、第2の押出機により基層(B)形成混合樹脂を285℃の樹脂温度にて溶融し、キャススティングドラムに接触する側から表面層(A)/基層(B)/表面層(A)の順番に、Tダイ内にて厚み比が1/10/1(μm)になるように合流積層し、T字の口金から吐出させ、表面温度が25℃のキャスティングドラムにて冷却固化させ、未延伸のポリエチレンテレフタレートシートを得た。
その際、直径0.15mmのワイヤー状電極を使用して静電印加し、冷却ドラムに密着させて3層未延伸フィルムを得た。
得られた未延伸フィルムを赤外線ヒーターで120℃に加熱し、延伸倍率4.0倍で長手方向に一段延伸した。
引き続き、テンター式横延伸機にて予熱温度120℃、延伸温度130℃、延伸倍率4.2倍にて幅方向に延伸し、さらに該テンターの後続する熱固定処理領域の前に設けた冷却領域においては、上下左右に張り付けたアルミ板で熱風を遮断し、圧縮空気を送って、冷却領域内の温度を70℃になるように冷却した。その後、245℃で熱固定し、幅方向に5%熱弛緩処理を行い、チルロールに接触した側の表面層(A)に40W・min/m2の条件でコロナ処理を行い、ワインダーでロール状に巻取ることで、厚み12μmの二軸配向ポリエステルフィルムのマスターロール(巻長60000m、幅8000mm)を作製した。
得られたマスターロールから二軸配向ポリエステルフィルムを巻出し、直径6インチ(152.2mm)の巻芯に、800mm幅でスリットしながら、コンタクトロールでフィルムロールに面圧と、2軸ターレットワインダーでフィルムに張力をかけながら、フィルムロールを巻き取った。
得られたフィルムの原料組成および製膜条件、得られたフィルムの物性及び評価結果を表2に示す。フィルムの評価はチルロールに接触した側の表面層(A)で行った。
幅方向予熱温度を105℃に変更した以外は、実施例1と同様に二軸延伸フィルムを製膜して、厚さ12μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムの原料組成および製膜条件、得られたフィルムの物性及び評価結果を表2に示す。フィルムの評価はチルロールに接触した側の表面層(A)で行った。
幅方向熱弛緩率を8%に変更した以外は、実施例1と同様に二軸延伸フィルムを製膜して、厚さ12μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムの原料組成および製膜条件、得られたフィルムの物性及び評価結果を表2に示す。フィルムの評価はチルロールに接触した側の表面層(A)で行った。
原料として、表面層(A)のポリエステル樹脂Aを99.7質量%、ポリエステル樹脂Eを0.3質量%、基層(B)のポリエステル樹脂Aを99.88質量%、ポリエステル樹脂Eを0.12質量%に変更した以外は、実施例1と同様に二軸延伸フィルムを製膜して、厚さ12μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムの原料組成および製膜条件、得られたフィルムの物性及び評価結果を表2に示す。フィルムの評価はチルロールに接触した側のA層表面で行った。
原料として、表面層(A)のポリエステル樹脂Aを72.2質量%、ポリエステル樹脂Dを27.8質量%、基層(B)のポリエステル樹脂Aを72.2質量%、ポリエステル樹脂Dを27.8質量%に変更した以外は、実施例1と同様に二軸延伸フィルムを製膜して、厚さ12μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムの原料組成および製膜条件、得られたフィルムの物性及び評価結果を表2に示す。フィルムの評価はチルロールに接触した側のA層表面で行った。
原料として、実施例1において表面層(A)及び基層(B)に用いたポリエステル樹脂Aをポリエステル樹脂A/ポリエステル樹脂C=50/50の比率に変更した以外は、実施例1と同様に二軸延伸フィルムを製膜して、厚さ12μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムの原料組成および製膜条件、得られたフィルムの物性及び評価結果を表2に示す。フィルムの評価はチルロールに接触した側の表面層(A)で行った。
実施例1において表面層(A)及び基層(B)に用いたポリエステル樹脂Aをポリエステル樹脂A/ポリエステル樹脂C=10/90の比率に変更した以外は、実施例1と同様に二軸延伸フィルムを製膜して、厚さ12μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムの原料組成および製膜条件、得られたフィルムの物性及び評価結果を表2に示す。フィルムの評価はチルロールに接触した側の表面層(A)で行った。
実施例1において表面層(A)にポリエステル樹脂Aを、基層(B)にポリエステル樹脂Cを用いた以外は、実施例1と同様に二軸延伸フィルムを製膜して、厚さ12μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムの原料組成および製膜条件、得られたフィルムの物性及び評価結果を表2に示す。フィルムの評価はチルロールに接触した側の表面層(A)で行った。
実施例1において表面層(A)にポリエステル樹脂Cを、基層(B)にポリエステル樹脂Aを用いた以外は、実施例1と同様に二軸延伸フィルムを製膜して、厚さ12μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムの原料組成および製膜条件、得られたフィルムの物性及び評価結果を表2に示す。フィルムの評価はチルロールに接触した側の表面層(A)で行った。
原料として、表面層(A)のポリエステル樹脂をポリエステル樹脂B、長手方向延伸温度を130℃、幅方向予熱温度を130℃、幅方向延伸温度を140℃に変更した以外は、実施例1と同様に二軸延伸フィルムを製膜して、厚さ12μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムの原料組成および製膜条件、得られたフィルムの物性及び評価結果を表2に示す。フィルムの評価はチルロールに接触した側の表面層(A)で行った。
二軸延伸工程として、熱固定処理領域の前に冷却領域を設けないこと以外は、実施例1と同様に二軸延伸フィルムを製膜して、厚さ12μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムの原料組成および製膜条件、得られたフィルムの物性及び評価結果を表2に示す。フィルムの評価はチルロールに接触した側の表面層(A)で行った。
熱固定処理領域の前に冷却領域温度を50℃に変更した以外は、実施例1と同様に二軸延伸フィルムを製膜して、厚さ12μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムの原料組成および製膜条件、得られたフィルムの物性及び評価結果を表2に示す。フィルムの評価はチルロールに接触した側の表面層(A)で行った。
横方向の延伸温度を145℃に変更した以外は、実施例1と同様に二軸延伸フィルムを製膜して、厚さ12μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムの原料組成および製膜条件、得られたフィルムの物性及び評価結果を表2に示す。フィルムの評価はチルロールに接触した側の表面層(A)で行った。
原料として、表面層(A)のポリエステル樹脂Aを91.7質量%、ポリエステル樹脂Cを8.3質量%、基層(B)のポリエステル樹脂Aを91.7質量%、ポリエステル樹脂Cを8.3質量%、長手方向延伸温度を115℃、幅方向延伸温度を115℃、熱固定処理温度を235℃に変更し、幅方向の予熱を設けないこと、熱固定処理領域の前に冷却領域を設けないこと以外は、実施例1と同様に二軸延伸フィルムを製膜して、厚さ12μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムの原料組成および製膜条件、得られたフィルムの物性及び評価結果を表2に示す。フィルムの評価はチルロールに接触した側のA層表面で行った。
食品包装用、ガスバリアフィルム用途の包装用フィルムの分野において広く適用でき、昨今環境負荷低減が強く望まれることから、産業界に大きく寄与することが期待される。
Claims (4)
- ペットボトルをリサイクル使用したポリエステル樹脂と粒子を含むポリエステル樹脂組成物からなる二軸配向ポリエステルフィルムあって、少なくともフィルム表面を構成する樹脂層にペットボトルをリサイクル使用したポリエステル樹脂と粒子を含み、下記要件(1)~(4)をすべて満たす二軸配向ポリエステルフィルムがロール状に巻き取られてなる二軸配向ポリエステルフィルムロール。
(1)示差走査熱量計(DSC)により測定される昇温結晶化温度が120℃以上139℃以下である。
(2)フィルム幅方向に対して、配向角の変化量が0.5m あたり0°以上10 °以下である。
(3)フィルム全幅において、150℃で30分間熱処理したときの熱収縮率が長手方向で0.5%以上2.0%以下、幅方向で-1.0%以上1.0% 以下の範囲である。
(4)ポリエステル樹脂組成物中の全ジカルボン酸成分100モル%に対するイソフタル酸成分の含有率が0.01モル%以上3.0モル%以下である。
ここで、要件(2)及び(3)における試料の採取位置は、全幅に対して中央位置および中央位置から両端に向かって500mm毎の間隔の位置とし、両端近傍にて500mm間隔を確保できない場合、採取可能な端位置とする。
また、要件(2)は、各測定位置データの最大値及び最小値が範囲内にあり、要件(3)は隣接する2点の試料採取位置間の各変化量の最大値が範囲内にあることを要件とする。 - 前記二軸配向ポリエステルフィルムを構成するポリエステル樹脂組成物中のペットボトルをリサイクル使用したポリエステル樹脂の含有率が50質量%以上、100質量%以下であることを特徴とする、請求項1に記載の二軸配向ポリエステルフィルムロール。
- 前記ペットボトルをリサイクル使用したポリエステル樹脂が、メカニカルリサイクルポリエステル樹脂及び/またはケミカルリサイクルポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項1又は2に記載の二軸配向ポリエステルフィルムロール。
- 二軸ポリエステルフィルムの製造方法であって、ポリエステル原料樹脂溶融押出し工程、二軸延伸工程、熱固定処理工程、熱弛緩処理工程、及び二軸配向ポリエステルフィルムをロール状に巻き取る工程を含んでなり、前記二軸延伸工程において、長手方向に延伸された後、テンター内で幅方向に延伸し、熱固定処理領域の前に冷却領域を設けることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の二軸配向ポリエステルフィルムロールの製造方法。
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