JP2535803B2 - 空洞含有ポリエステル系フィルム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ラベル、ポスター、記
録紙、包装材料などに用いる際、腰の強度を十分持ち、
フィルム内部に微細な空洞を多量に含有した描画性を有
するポリエステルフィルムに関する。

【０００２】

【従来の技術】合成樹脂を主原料とした紙代替物である
合成紙は、天然紙に比べて、耐水性、吸湿寸法安定性、
表面安定性、印刷の光沢性と鮮明性、機械的強度などに
優れている。近年、これらの長所を活かした用途展開が
進められている。合成紙の主原料としては、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリエステルなどが用いられてい
るがこの中でもポリエチレンテレフタレートを代表とす
るポリエステルは、耐熱性が高い点や、腰が強いという
点で優れており、広範な用途展開が可能である。ポリエ
ステルを主原料とした紙と類似した機能を有するフィル
ムを得る方法として、従来（１）微細な空洞をフィルム
内部に多量に含有させる方法や通常の平坦なポリエステ
ルフィルムを（２−１）サンドプラスト処理や（２−
２）ケミカルエッチング処理や（２−３）マット化処理
（マット剤をバインダーとともに積層する方法）などに
よって粗面化する方法、などが開示されている。これら
の中で、（１）の微細な空洞をフィルム内部に多量に含
有させる方法には、フィルム自体を軽量化できる点や適
度な柔軟性を付与できて、鮮明な印刷や転写が可能にな
るという利点がある。微細な空洞をフィルム内部に生成
させる方法として、従来、ポリエステルと相溶しないポ
リマーを押出機で溶融混練し、ポリエステル中に該ポリ
マーを微粒子に分散させたシートを得て更に該シートを
延伸することによって微粒子の周囲に空洞を発生させる
方法が開示されている。空洞のために用いられるポリエ
ステルに非相溶のポリマー（以下、空洞発現剤と呼ぶ）
としては、ポリオレフィン系樹脂（たとえば特開昭４９
−１３４７５５号公報）やポリスチレン系樹脂（たとえ
ば特公昭４９−２０１６号公報、特公昭５４−２９５５
０号公報）やポリアリレート樹脂（たとえば特公昭５８
−２８０９７号公報）など多数提案されている。これら
の中でポリプロピレンやポリスチレンは、空洞ができや
すい点や密度が低い点、安価である点で特に好ましい。
しかし、これまでの空洞を多数含有したフィルムは腰が
弱くなり、表面処理工程や印刷工程などの後加工の工
程、特に巻いてあるフィルムを連続的に加工する工程に
おいてトラブルの発生や操業性の低下といった問題が生
じていた。また、耐熱性も不足していた

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前期の欠
点、即ち、空洞発現剤の種類および空洞の大きさを適性
化することによって、印刷や印字、複写などの鮮明で耐
久性のあり、かつフィルムの後加工の操業性の良い腰の
強いラベル、ポスター、記録紙などに好適な基材を提供
せんとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】すなわちこれらを解決す
るための手段としての本発明の主旨は、見かけ密度が
０．７〜１．３ｇ／ｃｍ³ である配向したポリエステル
フィルムにおいて、一方の初期弾性率が３００ｋｇ／ｍ
ｍ² 以上であることを特徴とする空洞含有ポリエステル
フィルムに関する。本発明におけるポリエステルとは、
テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸
のごとき芳香族ジカルボン酸又はそのエステルとエチレ
ングリコール、ジエチレングリコール、１、４−ブタン
ジオール、ネオペンチルグリコールのごときグリコール
とを重縮合させて製造されるポリエステルである。これ
らのポリエステルは芳香族ジカルボン酸とグリコールと
を直接反応させてからほか、芳香族ジカルボン酸のアル
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
後重縮合させるか、あるいは芳香族ジカルボン酸のジグ
リコールエステルを重縮合させるなどの方法によって製
造させる。かかるポリエステルの代表例としてはポリエ
チレンテレフタレート、ポリエチレンブチレンテレフタ
レートあるいはポリエチレン−２、６−ナフタレートな
どが挙げられる。このポリエステルはホモポリマーであ
ってもよく、第三成分を共重合したものであっても良
い。いずれにしても本発明においては、エチレンテレフ
タレート単位、ブチレンテレフタレート単位あるいはエ
チレン−２、６−ナフタレート単位が７０モル％以上、
好ましくは８０モル％以上、更に好ましくは９０モル％
以上であるポリエステルが好ましい。

【０００５】本発明に用いられるポリエステルに非相溶
性の熱可塑性樹脂は、上記したポリエステルに非相溶性
のものでなければならない。具体的には、ポリスチレン
系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリアクリル系樹脂、
ポリカーボネート樹脂、ポリスルホン系樹脂などがあげ
られる。特にポリスチレン系樹脂、ポリメチルペンテ
ン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂が好ま
しい。本発明において重要な点は、見かけ密度が０．７
〜１．３ｇ／ｃｍ³ 、好ましくは０．８〜１．３ｇ／ｃ
ｍ³ 、さらに好ましくは０．９〜１．３ｇ／ｃｍ³ であ
ることである。見かけ密度が０．７ｇ／ｃｍ³ 未満では
製膜時に破断が多発し生産性が下がり、１．３ｇ／ｃｍ
³ を越えると描画性やクッション性が無くなる。さらに
本発明で重要である点は、一方の初期弾性率を３００ｋ
ｇ／ｍｍ² 以上好ましくは、３０５ｋｇ／ｍｍ² 以上、
さらに好ましくは、３１０ｋｇ／ｍｍ²より好ましくは
３２０ｋｇ／ｍｍ² 以上にすることである。３００ｋｇ
／ｍｍ²未満ではポリエステルの持つ腰の強さが無くな
るため、表面処理工程や印刷工程などの後加工の工程、
特に巻いてあるフィルムを連続的に加工する工程におい
てトラブルの発生や操業性の低下といった問題が生じ
る。また熱収縮率は１５０℃において２％、好ましくは
１．７％、さらに好ましくは１．５％未満でなくてはな
らない。２％以上では高温での後加工処理での操業性が
下がる。本発明の空洞含有フィルムは表面粗さが１．０
μｍ以下、好ましくは０．３μｍであることが望まし
い。１．０μｍを越えるとプリンターなどで印字した場
合の印字抜けの原因となりやすい。

【０００６】本発明の該ポリエステルと該ポリエステル
に非相溶性の熱可塑性樹脂を混合させた重合体混合物
は、たとえば、各樹脂のチップを混合し押出機内で溶融
混練した後、押出して固化することによって得られる方
法や、あらかじめ混練機によって両樹脂を混練したもの
を更に押出機より溶融押出して固化する方法や、ポリエ
ステルの重合工程においてポリエステルに非相溶性の熱
可塑性樹脂を添加し、かくはん分散して得たチップを溶
融押出して固化する方法などによっても得られる。固化
して得られた重合体（未延伸シート）は通常、無配向も
しくは弱い配向状態のものである。また、ポリエステル
に非相溶性の熱可塑性樹脂はポリエステル中に、球状も
しくは楕円球状、もしくは糸状など様々な形状で分散し
た形態をとって存在する。

【０００７】該重合体混合物には、必要に応じて隠ぺい
性や描画性を向上させるため無機粒子を含有することが
できる。そのための無機粒子としては二酸化チタン、二
酸化珪素、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化アルミ
ニウム、カオリン、タルクなどがあげられるが特に限定
されるものではない。該重合体混合物には、用途に応じ
て着色剤、耐光剤、蛍光剤、帯電防止剤などを添加する
ことも可能である。こうして得た重合体混合物は、更に
速度差をもったロール間での延伸（ロール延伸）やクリ
ップに把持して拡げていくことによる延伸（テンター延
伸）や空気圧によって拡げることによる延伸（インフレ
ーション延伸）などによって少なくとも１軸に配向処理
する。このときに分散された該ポリエステルに非相溶性
の熱可塑性樹脂とポリエステルとの界面で剥離が起こり
重合体混合物に空洞が多数発生する。したがってポリエ
ステルに混合させる該ポリエステルに非相溶性の熱可塑
性樹脂の量は、目的とする空洞の量によって異なってく
るが、重合体混合物全体に対して３重量％〜３９重量％
が好ましく、特に８〜３５重量％が好ましい。３重量％
未満では、空洞の生成量を多くすることに限界があり、
目的の柔軟性や軽量性や描画性が得られない。逆に、４
０重量％以上では、ポリエステルフィルムの持つ耐熱性
や強度、特に腰の強さが著しく損なわれる。

【０００８】さらにフィルム表面に塗布層を設けること
によって、インキやコーティング剤などの塗れ性や接着
性が改良される。該塗布層を構成する化合物としては、
ポリエステル系樹脂が好ましいが、この他にも、ポリウ
レタン樹脂、ポリエステルウレタン樹脂、アクリル系樹
脂などの通常のポリエステルフィルムの接着性を向上さ
せる手段として開示させている化合物が適用可能であ
る。また塗布層を設ける方法としては、グラビアコート
方式、キスコート方式、ディップ方式、スプレイコート
方式、カーテンコート方式、エアナイフコート方式、ブ
レードコート方式、リバースロールコート方式など通常
用いられている方法が適用できる。塗布する段階として
は、配向処理を行う前の混合重合体物表面にあらかじめ
塗布する方法、１軸方向に配向した空洞含有フィルム表
面に塗布し、それを更に直角方向に配向させる方法、配
向処理の終了した空洞含有フィルム表面に塗布する方法
などのいずれの方法も可能である。本発明においては、
必要に応じて表層と中心層を積層したいわゆる複合フィ
ルムとしても構わない。その方法は特に限定されるもの
ではない。しかし生産性を考慮すると、表層と中心層の
原料は別々の押出機から押出し、１つのダイスに導き未
延伸シートを得た後、少なくとも１軸に配向させる、い
わゆる共押出法による積層がもっとも好ましい。

【０００９】該重合体混合物を配向処理する条件は、腰
の強い空洞含有フィルムを得るための重要なポイントと
なる。したがって本目的を達成するための条件はたとえ
ば、もっとも一般的に行われている逐次２軸延伸工程を
例に挙げると、該重合体混合物の連続シートを長手方向
にロール延伸した後に、幅方向にテンター延伸する逐次
２軸延伸法の場合以下のようになる。ロール延伸（縦延
伸）においてはポリエステルの２次転移温度＋３０℃以
下とし、テンター延伸（横延伸）においては破断せずに
安定製膜するため温度を８０〜１５０℃、倍率を２．８
〜５倍とする。さらに初期弾性率が３００ｋｇ／ｍｍ²
の空洞含有フィルムを得るためには縦延伸倍率の条件が
重要になる。１回目の延伸倍率は、適度に多数の空洞を
得るため２．５〜５．０倍としなければならない。２．
５倍未満では、適度に多数の空洞を得ることができな
い。５．０倍以上になると、空洞が発現しすぎるため初
期弾性率が３００ｋｇ／ｍｍ² に満たなかったり、１５
０℃の熱収縮率が２．０％未満、好ましくは１．７％未
満、さらに好ましくは１．５％未満にならなくなる。ま
た縦横の延伸の後さらに１．０５倍以上縦延伸し、（１
回目×２回め）の縦延伸が３．５倍好ましくは３．６５
倍以上でなければならない。この条件を満たさないと初
期弾性率が３００ｋｇ／ｍｍ² 、１５０℃の熱収縮率が
２．０％未満、好ましくは１．７％未満、さらに好まし
くは１．５％未満の空洞含有フィルムは得られない。

【００１０】さらに本発明において重要な点は、延伸後
の熱処理条件にある。熱処理は延伸終了後、２００℃以
上、好ましくは２２０℃以上、さらに好ましくは２３０
℃以上で行わなくてはならない。また、このときに３〜
８％緩和させながら熱固定を行わなくてはならない。２
００℃未満または３％未満では初期弾性率が３００ｋｇ
／ｍｍ² または１５０℃の熱収縮率が２％未満、好まし
くは１．７％未満、さらに好ましくは１．５％未満の空
洞含有フィルムは得られない。

【００１１】

【作用】本発明において、ポリエステルを用いるのは、
該空洞含有ポリエステルフィルムの耐熱性や機械的強度
を満足させるためである。本発明において、ポリエステ
ルに該ポリエステルに非相溶性の熱可塑性樹脂を混合
し、重合体混合物を得るのは、ポリエステル中に該ポリ
エステルに非相溶性の熱可塑性樹脂の微細な粒子を分散
させて、次の配向処理によって生じる空洞の核を作るた
めである。本発明において、該重合体混合物を少なくと
も一軸に配向するのは、重合体混合物に多数の微細な空
洞を発生させるためである。空洞を発生させることによ
ってフィルムは軽量化でき、作業性が良くなり、面積当
たりの価格も安くなる。また空洞を含有することによっ
て柔軟性が増し、印刷、転写を行うときに鮮明な印刷、
印字が可能となる。更に空洞を含有することによって、
光線隠ぺい性や白さが得られる。さらにフィルム表面に
も該ポリエステルに非相溶性の熱可塑性樹脂に由来する
突起が多数形成され、鉛筆やボールペンによる筆記が可
能になる。かくして得られた空洞含有ポリエステルフィ
ルムはポスター、ラベル、配送伝票、バーコードラベ
ル、受像紙などの用途に要求される耐熱性や機械的強度
に優れ、かつ腰の強いため、後加工時の操業性が向上す
るものが得られた。

【００１２】実施例 次に本発明の実施例および比較例を示す。本発明に用い
る測定・評価方法を以下に示す。 １）密度 フィルムを５．００ｃｍ×５．００ｃｍの正方形に性格
に切り出し、その厚みを５０点測定し平均厚みをｔμｍ
とし、それの重さを０．１ｍｇまで測定しｗｇとし、下
式によって計算した。

【００１３】

【数１】

【００１４】２）空洞含有率 下式によって計算した。

【００１５】

【数２】 ただし、

【００１６】

【数３】

【００１７】

【数４】 上式におけるｘｉはｉ成分の重量分率、ｄｉはｉ成分の
真比重を表す。実施例中の計算において用いた真比重の
値は、ポリエチレンテレフタレート１．４０、一般用ポ
リスチレン１．０５、ポリプロピレン０．９１、アナタ
ーゼ型二酸化チタン３．９を用いた。

【００１８】３）初期弾性率 フィルムを幅１０ｍｍ、長さ間隔４０ｍｍにおいて引っ
張り試験機（島津製作所製オートグラフ）に取付け、２
００ｍｍ／分の速度で引っ張り、立ち上がりの伸びに対
する強度をｋｇ／ｍｍ² 単位で求めた。 ４）熱収縮率 フィルムを幅１０ｍｍ、長さ２５０ｍｍとり、２００ｍ
ｍ間隔で印をつけ５ｇの一定張力下で固定し印の間隔Ａ
を測る。続いて、３ｇの荷重をかけ３０分間、１５０℃
雰囲気中のオーブンにいれた後の印の間隔Ｂを求め、以
下の式により熱収縮率とした。

【００１９】

【数５】

【００２０】５）光線透過率 ＪＩＳ−Ｋ６７１４に準じ、ポイック積分球式Ｈ．Ｔ．
Ｒメーター（日本精密光学製）を用い、フィルムの光線
透過率を測定した。この値が小さいほど隠ぺい性が高
い。 ６）表面粗さ ＪＩＳ−Ｂ０６０１−１９８２に準じ、サーフコム３０
０Ａ型表面粗さ計（東京精密製）を用い触針径２μｍ、
触針圧３０ｍｇ、測定圧３０ｍｇ、カットオフ０．８ｍ
ｇで中心線平均厚さを測定した。 ７）腰の強さ 直径１０cmのフリーロールを、２０cm間隔で平行に置
き、連続したフィルムの一方の端を、図１のように一方
のロールから２ｍ／分で送り出す。この時、図２のよう
にロールの上を通過すれば合格、図３のように他方のロ
ールの手前で落ちれば不合格とする。この試験を１０回
繰り返し、１０回とも合格なら○、１回でも不合格とな
れば×とした。

【００２１】実施例１、２ 原料として固有粘度０．６０のポリエチレンテレフタレ
ート樹脂にメルトフローインデックス３．０ｇ／１０分
一般用ポリスチレン１４または２２重量％を２軸スクリ
ュー押出機でＴ−ダイスより２９０℃で溶融押出しし、
静電気的に冷却回転ロールに密着固化し、引き続きロー
ル延伸機で９０℃で３．１倍縦延伸を行い、引き続きテ
ンターで１３０℃で３．０倍横延伸したあとさらに、９
０℃で１．２倍縦延伸し、２３５℃で５％緩和させなが
ら熱処理し、内部に多数の空洞を含有するポリエステル
フィルムを得た。腰の強い良好なものであった。

【００２２】実施例３ 原料としてポリエチレンテレフタレート樹脂にメルトフ
ローインデックス２．７ｇ／１０分の結晶性ポリプロピ
レンを１４重量％含有した以外は、実施例１とまったく
同様の方法において空洞含有ポリエステルフィルムを得
た。腰の強い良好なものであった。 実施例４ 実施例１において二酸化チタンを５重量％加えた以外
は、まったく同様の方法において空洞含有ポリエステル
フィルムを得た。腰が強くさらに白色度の良好なもので
あった。

【００２３】実施例５ 実施例１のシートを中心層Ａとし、この両面にポリエチ
レンテレフタレート樹脂８０重量％、アナターゼ型二酸
化チタンが２０重量％である重合体混合物を表層Ｂと
し、Ｂ／Ａ／Ｂの最終厚みが３／５４／３μｍとなるよ
うに積層し、あとは実施例１とまったく同様の方法で延
伸し、積層空洞含有ポリエステルフィルムを得た。

【００２４】比較例１ 実施例１において１回目の縦延伸倍率を２．２倍で実施
した以外は、まったく同様の方法において空洞含有ポリ
エステルフィルムを得た。縦方向の初期弾性率が３００
ｋｇ／ｍｍ² に満たない腰の弱いフィルムとなった。

【００２５】比較例２ 実施例１において１回目の縦延伸倍率を３．７倍で行
い、２回目のそれを行わなかった以外はまったく同様の
方法において空洞含有ポリエステルフィルムを得た。空
洞が多数発現し、縦方向の初期弾性率は３００ｋｇ／ｍ
ｍ² に満たない腰の弱いフィルムとなった。

【００２６】比較例３、４ 実施例１において熱処理条件を表１のように変えた以外
はまったく同様の方法において、空洞含有ポリエステル
フィルムを得た。初期弾性率または熱収縮率が本文中の
条件を満たさないことがわかる。

【００２７】比較例５ 原料としてポリエチレンテレフタレート樹脂に、一般用
ポリスチレンを４１重量％添加した以外は実施例１とま
ったく同様の方法において行ったが、破断が多発して製
膜は不能であった。

【００２８】比較例６ 原料としてポリエチレンテレフタレート樹脂に、一般用
ポリスチレンを１重量％とした以外は実施例１とまった
く同様の方法において行った。内部に空洞の発現しない
ポリエステルフィルムとなった。

【００２９】

【発明の効果】本発明の空洞含有ポリエステルフィルム
は、従来のポリスチレンやポリオレフィンを空洞発現剤
として用いて得られる空洞含有ポリエステルフィルムと
同様に、軽量性、柔軟性、隠ぺい性、艶消し性、描画性
などを有していると共に、従来の空洞含有ポリエステル
フィルムに比べ、腰が強く、耐熱性に優れ加工工程など
において操業性の高いものである。従って本発明の空洞
含有ポリエステルフィルムは、安価でラベル、ポスタ
ー、記録紙、包装用材料などのきわめて広い分野で使用
できる。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はフィルムの腰の強さをフリーロールを用
いて評価する装置を示す。

【図２】図２はフィルムの腰の強さをフリーロールを用
いて評価する装置を示す。

【図３】図３はフィルムの腰の強さをフリーロールを用
いて評価する装置を示す。

【符号の説明】

図１、２、３において１はフリーロール、２はフィルム
である。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 見かけ密度が０．７〜１．３ｇ／ｃｍ³
   である配向したポリエステルフィルムにおいて、一方の
   初期弾性率が３００ｋｇ／ｍｍ² 以上であることを特徴
   とする空洞含有ポリエステル系フィルム
2. 【請求項２】 請求項１のフィルムの少なくとも片面に
   熱可塑性樹脂からなる層（Ｂ）を積層していることを特
   徴とする空洞含有ポリエステル系フィルム
3. 【請求項３】 請求項２のＢ層に無機粒子を０．５〜３
   ０重量％含有することを特徴とする空洞含有ポリエステ
   ル系フィルム