JP2525501B2 - ポリエステルフイルムの製造方法 - Google Patents

ポリエステルフイルムの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はポリエステルフイルムの製造方法に関し、更
に詳しくは二軸延伸したポリエステルフイルムの縦弛緩
を二段階処理で行って平面性の良い、寸法安定性の改善
されたポリエステルフイルムを製造する方法に関する。
[従来技術とその問題点] プラスチックフイルムに直接回路を印刷したメンブレ
ンスイッチやタッチパネル、更にはフレキシブルプリン
トサーキットが電気,電子部品として普及し、近年この
基材フイルムにポリエステルフイルムが採用されつつあ
る。
回路形成には、基材フイルムの表面に銀ペースト,カ
ーボンペーストなどの導電性塗料をスクリーン印刷等に
よりパターン印刷し、次いで130〜180℃の温度で数分乃
至数時間加熱乾燥処理するのが通常である。このような
乾燥条件では、基材フイルムに通常の二軸延伸ポリエス
テルフイルムを用いるとこのフイルムが収縮する。基材
フイルムの熱収縮が大きいと、例えば多層に回路を形成
する場合印刷ずれを生じ、精度を向上したり高密度化を
行うことが困難となり、また収縮率の面内異方性により
平面性が悪化し、印刷自体の不具合が起ったり、メンブ
レンスイッチなどの機能性,信頼性を損なう、という問
題が生じる。そこで、高温時の寸法安定性をより一層改
善したポリエステルフイルムが求められる。
二軸延伸ポリエステルフイルムにより一層の改善され
た熱寸法安定性を付与する方法として、例えば二軸延伸
熱固定したポリエステルフイルムを加熱空気により浮遊
させて縦・横方向に弛緩させる方法、横延伸熱固定の段
階でステンタークリップの縦方向間隔を縮ませて弛緩処
理する方法等が知られている。しかし、前者の方法は特
に(Tg+70)℃以上の処理温度(但し、Tgはポリエステ
ルのガラス転移温度である)ではフイルムの平面性を悪
化させる欠点があり、後者の方法はクリップ間隔を調整
する機構が複雑になり、ステンター速度が上がらない欠
点がある。
[問題点を解決するための手段] 本発明者は、高い温度殊に(Tg+70)℃以上の温度で
の寸法安定性を向上させた、かつ平面性の良いポリエス
テルフイルムを開発すべく鋭意研究した結果、本発明に
到達した。
すなわち、本発明は、二軸延伸ポリエステルフイルム
の両側端部のみを加熱して縦弛緩させ、次いでこの両側
端部をステンタークリップで把持しながらフイルム中央
部又は全体を再加熱してフイルム中央部を縦弛緩させる
ことを特徴とする寸法安定性の改善されたポリエステル
フイルムの製造方法である。
本発明におけるポリエステルとは、芳香族二塩基酸ま
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とから合成される線状飽和ポリエス
テルである。ポリエステルの具体例として、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(1,4−シクロヘキシレ
ンジメチレンテレフタレート)、ポリエチレン−2,6−
ナフタレンジカルボキシレート等が例示でき、これらの
共重合またはこれらと小割合の他樹脂とのブレンド物な
ども含まれる。
ポリエステルには、フイルムの滑り性,加工性等の点
から滑剤例えば炭酸カルシウム,カオリン,シリカ、酸
化チタン,アルミナ,架橋高分子粒子,シリコン樹脂粒
子などの添加粒子及び/又は触媒残渣の析出微粒子を含
有させることが好ましい。また、他の添加剤例えば顔
料,安定剤,紫外線吸収剤等を必要に応じて含有させる
ことができる。
本発明で用いる二軸延伸ポリエステルフイルムは、従
来から知られている方法で製造することができる。例え
ば、上記ポリエステルを乾燥後ポリマー融点(Tm:℃)
ないし、Tm+70)℃の温度で溶融し、ダイ(例えばT−
ダイ,I−ダイ等)から冷却ドラムに押出し、急冷して固
有粘度0.35〜0.9dl/gの未延伸フイルムを得、該未延伸
フイルムを縦方向に(Tg−10)〜(Tg+70)℃の温度
(但し、Tgはポリエステルのガラス転移温度である)で
2.5〜5.0倍の倍率で延伸し、次いでステンターにて横方
向にTg〜(Tg+70)℃の温度で2.5〜5.0倍の倍率で延伸
し、更に(Tg+70)〜Tm℃の温度で熱固定することで製
造することができる。上記の二軸方向の延伸倍率は面積
延伸で9〜22倍、更には12〜22倍とするのが好ましい。
また、ポリエチレンテレフタレートフイルムについては
190〜230℃で熱固定するのが好ましい。熱固定時間が1
〜60秒が好ましい。
かくして得られる二軸延伸ポリエチレンフイルムは未
だ収縮応力が残留しており、高い温度殊に(Tg+70)℃
以上の温度で収縮する。
本発明においては、先ず二軸延伸ポリエステルフイル
ムの両側端部(両エッジ部)を弛緩処理し、次いでステ
ンターでフイルムの中央部を弛緩処理するが、これらの
処理について図面を用いて説明する。
第1図は本発明の実施形態の一例を示すものである。
第1図において、1は第1スンター,2は二軸延伸ポリエ
ステルフイルム,3は前段ニップロール,4はエッジ加熱装
置,5は後段ニップロール,6は第2ステンターである。第
1ステンター1は二軸延伸ポリエステルフイルムを製造
する最終工程を担うものであり、ここで横方向への延
伸,熱固定の処理を施す。熱固定後のフイルムはその両
側端部(両エッジ部)をステンタークリップで把持した
状態で冷却するのが好ましい。その際、熱固定から冷却
ゾーンにかけてステンターレールを先細り(トーイン)
させることで横方向の弛緩処理を施すことができ、また
第2ステンターでの処理条件,最終製品の特性等によっ
てはステンターレールをトウアウトさせることもでき
る。第1ステンター1から搬出された二軸延伸ポリエス
テルフイルム2は、ニップロータ3,5により速度規制を
受けながらエッジ加熱装置4に供される。このエッジ加
熱装置4で、実質的に製品とならないフイルム両側端部
(両エッジ部)を加熱し、収縮させる。加熱手段として
は、熱風,赤外線ヒーター,加熱ロール,高周波加熱等
が好ましく用いられる。加熱温度は、製品フイルムの寸
法安定性にもよるが、(Tg+70)℃以上、更には(Tg+
70)℃〜(Tm−30)℃が好ましい。両エッジ部の収縮が
可能なように、後段ニップロール5は前段ニップロール
3に対して所定の比率で減速させる。ここまでの工程で
は、フイルムは一旦中央部がたるむことになるので、後
段ニップロール5はフイルム全幅でなくエッジ部のみを
ニップするのが好ましい。フイルムは、後続のステンタ
ークリップで安定に把持できるようにするのはある程度
の張力が必要であるがこの張力で収縮状態が元に伸長さ
れない程度に、冷却するのが好ましい。例えば、(Tg+
70)℃以下に冷却するのが好ましい。
両エッジ部を弛緩処理したフイルムは、第2ステンタ
ー6に搬送する。第2ステンター6では、ステンターク
リップで収縮した両エッジを把持しながら、フイルムの
中央部又は全面を加熱する。加熱手段としては熱風が最
も好ましい。この加熱により中央部が収縮し、全体とし
て平面性が維持されると同時に縦方向に弛緩処理され
る。一方、フイルム横方向の低熱収化は、前述したよう
に先め二軸延伸時の熱固定から冷却ゾーンにかけて下流
側にステンターレールを先細り(トーイン)することで
付与できるが、本発明の該熱処理第2ステンター6で同
様のトーインを付与して横低熱収化処理をしても良い。
第2ステンター6の熱処理温度は、エッジ部で収縮を与
えたほぼ同量の収縮量が好ましく、エッジ部に比べて収
縮量が少なすぎる場合は最終フイルムの中央部がたるん
だ状態となり、平面性の悪化をきたす。逆にエッジ部に
比べ収縮量が過度に大きくなるように加熱条件を与えた
場合は、かえって、収縮応力がフイルム面内に残留し、
熱収値が低下しない問題がある。つまり、この温度は実
際の印刷乾燥温度等の最終使用温度を上回る事が好まし
く、通常(Tg+70)℃から(Tm−30)℃程度が妥当であ
り、加熱時の収縮応力としては1〜5kg/cm2が好まし
い。なお、加熱時の収縮応力は、オンラインの製膜工程
で測定するのが難しい場合には前以て加熱オーブン試験
機等にて処理条件を求めても良い。これには、前記の未
処理の二軸配向ポリエステルフイルムをサンプリング、
これに応力が1〜5kg/cm2となる分銅を吊し、前記(Tg
+70)℃〜(Tm−30)に昇温し、この時の熱収縮率を測
定する。サンプルの縦方向と横方向について収縮率を求
め、オンライン処理時の縦方向のエッジ弛緩率、及び横
方向のトーイン率を設定すれば良い。なお、オフライン
で求めた条件は、多少オンライン条件と差異が生じる場
合があるが、本発明の基本思想を満足するように修正す
ることは妨げない。また、熱処理時の応力と処理後の熱
収値には良い相関が有り、熱寸法安定性を良くするには
極力低い応力値にする事が好ましい。ポリエチレンテレ
フタレートフイルムの場合、加熱温度は170〜200℃であ
ることが好ましい。
加熱処理後のフイルムは、エッジをクリップに把持し
ている間にTg以下に冷却して巻き取ることが、平面性及
び得られた低熱収縮性を維持する上で好ましい。
[実施例] 以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本
発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定さ
れるものではない。
なお、例中のフイルム特性は次の方法で測定した。
1.フイルムの熱収縮率(150℃熱収) 測定方向に沿って10mm幅,150mm長のサンプルを切り出
し、該サンプルの長手方向の両端近傍に標点を付け、処
理前にこの標点間距離を測長し、150℃の温度に調整さ
れたオーブンに自由端で30分間放置する。これを取り出
し室温で調整後、再度標点間距離を測定し、下記式にて
熱収縮率を求める。
熱収縮率(%)={(元長−加熱後の長さ)/元長}×
100 2.フイルムの平面性 500mm幅,500mm長のサンプルを切り出し、このサンプ
ルを平板上に広げて波打ち、盛り上がりの有無をみた。
第2図はサンプル端部の波打ち、第3図はサンプル面内
の盛り上がりの例を示し、これらの形態をとるものはい
ずれも不良とした。
実施例1 常法により縦方向に3.2倍延伸した一軸延伸ポリエチ
レンテレフタレートフイルムを第1ステンターに供し、
該第1ステンターにて横方向に3.4倍延伸し、続いて235
〜245℃で熱固定した。熱固定後の二軸延伸ポリエチレ
ンテレフタレートフイルムは一旦冷却し、ニップロール
3,5の間で0.8%減速弛緩しながら、両エッジ部に実質の
フイルム温度が180〜200℃になるよう熱風で加熱収縮処
理を施した。その後エッジを一旦80℃に冷却した後、第
2ステンターで把持し、全幅に渡り190℃で15秒間処理
した後、最高温度域から140℃に降温する過程で2%の
トーインを付与し、さらに70℃以下に冷却して巻き取っ
た。このフイルムの150℃,30分間の自由熱収縮率は、
縦,横方向ともに0.2%であり、平面性の非常に優れた
低熱収縮性フイルムが得られた。フイルム特性を第1表
に示す。
実施例2 第1ステンターにおいて235〜245℃で熱固定した後冷
却過程で2%のトーインを行い、かつ第2ステンターに
おいて190℃で加熱処理した後の降温過程でトーインを
行なわず平行レールで処理する以外は、実施例1と同様
に行なった。得られたフイルムは実施例1とほぼ同様の
平面性の良い低熱収縮性フイルムであった。フイルム特
性を第1表に示す。
比較例1 第2ステンターの熱処理温度を190℃から240℃とする
以外は、実施例1と同様に行なった。得られたフイルム
は、エッジ収縮率以上の収縮をきたし、残留応力が増大
しており、熱収が実施例1のものより増大している。フ
イルム特性を第1表に示す。
比較例2 エッジ加熱温度を180〜200℃から240℃とし、弛緩率
を0.8%から2.5%とし、さらに第2ステンターでの熱処
理温度を190℃から140℃とする以外は、実施例1と同様
に行なった。得られたフイルムは、第2ステンターでの
中央部収縮量がエッジ部に比べて不十分であり、平面性
及び熱収とも不満足なものであったフイルム特性を第1
表に示す。
[発明の効果] 本発明は、通常の二軸製膜の後工程で、まずポリエス
テルフイルムの両エッジ部を加熱(好ましくは(Tg+7
0)℃以上に加熱)して縦方向(フイルム走行方向)に
弛緩処理し、次に一旦冷却したのち収縮した両エッジ部
をステンタークリップで把持しながらフイルム全体を再
加熱(好ましくは(Tg+70)℃以上に加熱)して弛緩処
理する。
それ故、本発明によれば第1に、ステンタークリップ
の間隔をフイルム走行方向に変化させる必要がなく、こ
の処理に通常のステンターが使用でき、この処理が生産
速度に影響を及ぼすことがないという利点が得られる。
第2に、ステンターでの弛緩処理ではフイルムが両エッ
ジが拘束されているため、エアーフロート法のように平
面性を阻害することがないという利点が得られる。第3
に、フイルム縦方向の弛緩量エッジ部の弛緩量としてあ
らかじめ加熱装置とその前後に配置したニップロールの
速度比により簡単に調整付与することができ、かつ幅方
向の弛緩量はステンターレールのトーインで調整付与す
ることでき、弛緩付与の手段が簡単であるという利点が
得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施形態の一例を示す工程図である。
第2図,第3図は、平面性の悪いフイルムの概要図であ
る。図において、1は第1ステンター,2は二軸延伸フイ
ルム,3は前段ニップロール,4はエッジ加熱装置,5は後段
ニップロール,6は第2ステンター,11はフイルム端部の
波打ち,12はフイルム面内の盛り上がり、である。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】二軸延伸ポリエステルフイルムの両側端部
    のみを加熱して縦弛緩させ、次いでこの両側端部をステ
    ンタークリップで把持しながらフイルム中央部又は全体
    を再加熱してフイルム中央部を縦弛緩させることを特徴
    とする寸法安定性の改善されたポリエステルフイルムの
    製造方法。
  2. 【請求項2】フイルムの加熱温度が(Tg+70)℃以上で
    ある(但し、Tgはポリエステルのガラス転移温度であ
    る)請求項1記載のポリエステルフイルムの製造方法。
  3. 【請求項3】フイルム両側端部の縦弛緩とフイルム中央
    部の縦弛緩がほぼ同じである請求項1又は2記載のポリ
    エステルフイルムの製造方法。
  4. 【請求項4】フイルム中央部の縦弛緩処理時にステンタ
    ークリップをトーインさせる請求項1記載のポリエステ
    ルフイルムの製造方法。
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