JP3211895B2 - 空洞含有ポリエステル系フィルム - Google Patents

空洞含有ポリエステル系フィルム

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  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Shaping By String And By Release Of Stress In Plastics And The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ラベル、ポスタ
ー、記録用紙、包装材料などに用いる際、表面剥離強度
や隠ぺい性、白色性などが改良されたフィルム内部に微
細な空洞を多量に含有した描画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。
【0003】紙と類似した機能を有するポリエステルを
主原料とした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は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。
【0004】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
押出機で溶解混練し、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
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49−13
4755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54−29550号公
報)やポリアリレート樹脂(たとえば特公昭58−28
097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、空洞が大きくなりすぎるため機械的強度が下がり、
このフィルムにテープを貼り付け剥がすとフィルム基材
が破損するという欠点があった。そのため界面活性剤を
用いて空洞発現剤を細かくする方法も提案されている
(たとえば特開昭63−193938号公報)。しかし
界面活性剤は高温で劣化しやすいため、樹脂を押しだし
た後に黄化し商品価値を下げるという欠点があった。
【0005】そこで本発明においては、空洞発現剤を細
かく分散させ、かつ黄化が少なく印刷や印字、複写など
の鮮明でかつ耐久性あり、かつ隠ぺい性や白色性に優
れたラベル、ポスター、記録用紙などに好適な基材を提
供せんとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、ポリエ
ステル97〜65重量%、ポリエステルに非相溶性の熱
可塑性樹脂(A)、および前記ポリエステルと(A)に
非相溶性の熱可塑性樹脂(B)を(A)と(B)の和が
3〜35重量%となるように配合し、かつ(B)の周囲
の大部分を(A)が覆うように存在することを特徴とす
るポリエステルフィルムに関するものである。
【0007】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、
芳香族ジカルボン酸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。
【0008】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(A)、(B)は、上記したポリエス
テルに非相溶性のものであり、かつ、熱可塑性樹脂
(B)は熱可塑性樹脂(A)に非相溶性のものでなけれ
ばならない。また特に本発明において重要な点は熱可塑
性樹脂(A)が熱可塑性樹脂(B)の周囲の大部分を覆
っていることである。このためには各ポリマーの表面張
力をポリエステル>熱可塑性樹脂(A)>熱可塑性樹脂
(B)の順に大きくする必要がある。ポリエステルと熱
可塑性樹脂(B)の2種のポリマーを混合、溶融状態に
したとき、表面張力の差が大きいため熱可塑性樹脂
(B)はポリエステル中で分散径が大きくなる。よって
発現する空洞が大きくなり、このフィルムにテープを貼
り付け剥すとフィルム基材が破損するという欠点があっ
た。このため分散径を細かくするために界面活性剤を添
加する方法も提案されているが、界面活性剤は押出機中
で熱劣化してしまい、フィルムが黄化してしまう。
【0009】そこで表面張力がポリエステルと熱可塑性
樹脂(B)の間をとる熱可塑性樹脂(A)を同時に混練
することにより、ポリエステルと(A)、(A)と
(B)の各間の表面張力の差が小さくなることから安定
して細かい分散径となり、結果として細かい空洞を発現
させることができる。熱可塑性樹脂(A)及び(B)は
表面張力の関係が、ポリエステル>熱可塑性樹脂(A)
>熱可塑性樹脂(B)となるものであれば特に問わない
が、(A)としては、ポリスチレン系樹脂、ポリアクリ
ル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン系樹脂
など、特に好ましくはポリスチレン、(B)としては、
ポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂、フッ素系樹
脂、特に好ましくはポリプロピレンが挙げられる。
【0010】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、攪拌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図1のように球状
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。その際、熱可塑性樹脂
(A)(B)は図2のように、(B)の表面を(A)が
覆うように存在することが好ましいが、図3のように
(B)の表面積の半分以上を(A)が覆えば、本発明の
主旨に反するものではない。また図2、3のような熱可
塑性樹脂に対して、(A)または(B)がポリエステル
中に独立して存在することもある。しかしその量が含有
量(A)+(B)の30重量%以下、好ましくは10重
量%以下なら問題ない。
【0011】一般に、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1種類だけ含有して、混合、
押し出しするとき、2軸押出機ではポリエステル中の熱
可塑性樹脂の分散径が細かくなるが、吐出量の多い機台
はほとんどないため生産性に劣る。反面、1軸押出機は
吐出量の多い機台も多数開発されているが、分散性がわ
るくなるため分散径が大きくなりやすい。ポリエステル
と熱可塑性樹脂の表面張力の差が大きいことの傾向は顕
著に現れる。そこで本発明では、ポリエステルと熱可塑
性樹脂(B)の間に、それらの表面張力の間の値をとる
熱可塑性樹脂(A)を含有することにより、各ポリマー
間の分散性がよくなる方向に向けたため、2軸押出機は
もちろん1軸押出機においても、細かい分散径の重合体
混合物が得られる。
【0012】またポリエステルに非相溶性の熱可塑性樹
脂を2種類含有することにより、フィルム内部での光の
散乱が複雑になり、1種類含有したときよりも隠ぺい性
や白色性が増すことになる。また、より高度な隠ぺい性
や白色性の要求される分野では、必要に応じて、二酸化
チタン、炭酸カルシウム、二酸化珪素、硫酸バリウム、
炭酸ストロンチウムなどの無機粒子を添加することにな
るが、これらの含有量を少なくすることができる。
【0013】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(エンター延伸)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(A)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。また、(A)と
(B)との界面で剥離することはほとんどないが、仮に
剥離したとしても本発明の主旨に反するものではない。
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%〜35重量%が必要である。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、35重量%を
超えると、ポリエステルフィルムの持つ耐熱性や強度が
著しく損なわれる。熱可塑性樹脂(A)と(B)の比は
A/B=0.1〜10、好ましくは0.2〜5.0とな
るのがよい。また空洞の大きさは、その長軸径が100
μm未満好ましくは50μm未満となるのがよい。10
0μm以上では空洞が大きすぎて、表面剥離強度や機械
的強度が劣ることがある。
【0014】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、ポリウレタン系樹脂、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れ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軸方向に配向処理の終了した空洞含有
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。
【0015】該重合体混合物を配向処理する条件は、空
洞の生成と密接に関係する、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
る遂次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
テンター延伸する遂次2軸延伸法の場合以下のようにな
る。ロール延伸においては多数の空洞を発生させるため
温度をポリエステルの2次転移温度+30℃以下、倍率
を1.2〜5倍とするのが好ましい。テンター延伸にお
いては破断せずに安定製膜するため温度を80〜140
℃、倍率を1.2〜5倍とするのが好ましい、ただし、
これらの方法に限られるものではない。延伸後のポリエ
ステルフィルムの内部には、熱可塑性樹脂(A)
(B)および空洞が図4のように存在する。その際、空
洞は図5のようにポリエステルと熱可塑性樹脂(A)の
間で存在するのが好ましいが、図6のように熱可塑性樹
脂(A)と(B)の間に存在しても本発明の主旨に反す
るものではない。延伸配向処理した空洞含有フィルム
は、130℃以上好ましくは180℃以上で熱固定を行
うと高温での寸法安定性を向上させることができる。ま
た、1軸方向にのみ配向させた空洞含有フィルムは、収
縮性フィルムや易引き裂きフィルムなどに有用である。
本発明は、配向処理によって空洞を発生させた空洞含有
ポリエステルフィルムに関するものであるので、少なく
とも1軸に配向させることが必要である。
【0016】
【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つくる
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1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、作業性がよくなり、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。さらに延伸後のポリエステルフィルムの
内部には、熱可塑性樹脂(A)(B)および空洞が図4
のように存在する。その際、空洞は図5のようにポリエ
ステルと熱可塑性樹脂(A)の間で存在するのが好まし
いが、図6のように熱可塑性樹脂(A)と(B)の間に
存在しても本発明の主旨に反するものではない。
【0017】
【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)フィルム中のポリエステル、熱可塑性樹脂(A)、
(B)の関係および空洞の大きさ フィルムを断面方向にミクロトームで切り出し、四酸化
ルテニウム(ルテニウムクロライドハイドライトと次亜
塩素酸ナトリウムを反応させたもの)で染色したものを
透過型電子顕微鏡(日本電子製JEM−200CX型)
で20か所写真を撮り、それぞれを画像処理装置ルーゼ
ックスIID(ニレコ社製)で測定、集計した。この場
合、ポリエステル、ポリスチレン、ポリプロピレンまた
はポリエチレンおよび空洞の違いは四酸化ルテニウムの
染色の度合いが以下のように異なる点から判断した。 ポリエステル・・・・・・・・・・・・・・薄い灰色 ポリスチレンまたはABS・・・・・・・・白色 ポリプロピレンまたはポリエチレン・・・・濃い灰色 空洞・・・・・・・・・・・・・・・・・・黒色
【0018】2)見かけ密度 フィルムを5.00cm×5.00cmの正方形に正確
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。
【0019】見かけ密度(g/cm 3 =w/(5×5
×t)×10000
【0020】3)空洞含有率 下式によって計算した。
【0021】空洞含有率(体積%)=100×(1−真
比容積/見かけ比容積)ただし 、真比容積及び見かけ比容積は各々下式で定義す
る。
【0022】 真比容積=x1 /d1 +x2 /d2 +・・・・+xi /di +・・・
【0023】 見かけ比容積=1/フィルムの見かけ密度 上式におけるxiはi重量分率、diはi成分の真密度
を表す。実施例中の計算において用いた真密度の値は、
ポリエチレンテレフタレート1.40g/cm3、一般
用ポリスチレン1.05g/cm3、ABS樹脂1.0
5g/cm3、ポリプロビレン0.91g/cm3、高密
度ポリエチレン0.94g/cm3を用いた。
【0024】4)フィルムの表面剥離強度 フィルム表面にテープ(ニチバン社製、セロテープCT
−18)を5cm貼り付け、十分密着させる。その後、
フィルムが動いたりしないようにテープの周囲を手で抑
え、フィルムと平行にテープを剥ぐ。その剥いだテープ
の面積に対するフィルムの付着面積の割合により以下の
ようにランク分けした。 〇・・・・・0〜10% △・・・・・11〜50% ×・・・・・51%以上
【0025】5)白色度 色差計、N1001(日本電色工業社製)を用いて、J
IS−L1015−1981のB法(2波長法)により
測定した。 6)カラーb値 色差計、N1001(日本電色工業社製)を用いて測定
した。このb値が小さいほど白色度は高くなる。又、b
値が大きいほど黄色みが強くなり黄化を示す。 7)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。
【0026】8)F−5 東洋ボールドウィン社製引っ張り試験機を使用し、サン
プル幅15mm、引っ張り速度100%/分で測定し、
5%伸びたときの応力を測定した。測定数はn=10と
し、その平均値から、単位断面積を当たりの強度(kg
/mm2)に換算してF−5とした。
【0027】実施例1 原料として固有粘度0.62のポリエチレンテレフタレ
ート樹脂85重量%メルトフローインデックス3.0
g/10分の一般用ポリスチレン5重量%およびメル
トフローインデックス2.5g/10分の結晶性ポリプ
ロピレン10重量%を2軸スクリュー押出機によりあら
かじめ予備混練したチップを、40mmφ1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定させ、引き続きロー
ル延伸機で90℃3.5倍縦延伸を行い、引き続きテ
ンターで135℃で3.5倍延伸し、220℃で熱固定
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。密度は小さく、表面剥離強度は良好であった。 実施例2 実施例1において一般用ポリスチレンをアクリルニト
リル─スチレン─ブタジエン(ABS)樹脂に変更した
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。実施例1のフィルムよりも分散径、
空洞が更に細かくなり、表面剥離強度は良好であった。
【0028】実施例3 実施例1において結晶性ポリプロピレンを高密度ポリ
エチレン変更し、高密度ポリエチレンテレフタレート
樹脂の添加量を85重量%から75重量%に変更し、高
密度ポリエチレンの添加量を20重量%にした以外は全
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。 実施例4 実施例1において、ポリエチレンテレフタレート樹脂を
85重量%から80重量%に変更し、平均粒径0.2μ
mのルチル型二酸化チタンを5重量%添加した以外はま
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。実施例3〜5は共に、密度、表面剥離強度、
表面塗れ性、白度において良いレベルであった。
【0029】比較例1 実施例1において、ポリエチレンテレフタレート樹脂を
85重量%から90重量%に変更し、一般用ポリスチレ
ンを除き、結晶性ポリプロピレンのみを10重量%を添
加した以外は、まったく同様の方法で空洞含有ポリエス
テルフィルムを得た。空洞の長軸径は最高110μmの
ものが確認され、表面剥離強度が不良であった。 比較例2 実施例1において一般用ポリスチレンを除き、結晶性
ポリプロピレンを15重量%添加し、シリコーン系界面
活性剤K−5340(ユニオンカーバイド社製)を0.
5重量%含有した以外はまったく同様の方法においてポ
リエステルフィルムを得た。内部に細かい空洞は多数み
られたが、b値は大きく黄色みがかったフィルムであっ
た。
【0030】比較例3 実施例1において、結晶性ポリプロピレンを除き、一般
用ポリスチレンのみを15重量%添加した以外はまった
く同様の方法により白色ポリエステルフィルムを得た。
表面剥離強度など品質に特に問題はないが、実施例1に
くらべてやや光線透過率や白色度に劣るものであった。 比較例4 原料としてポリエチレンテレフタレート樹脂98重量%
と一般用ポリスチレン1重量%および結晶性ポリプロピ
レン1重量%とした以外はまったく同様の方法において
得られた。内部にほとんど空洞は見られず、密度が高く
隠ぺい性が低かった。
【0031】比較例5 原料としてポリエチレンテレフタレート樹脂60重量%
と一般用ポリスチレン10重量%および結晶性ポリプロ
ピレン30重量%とした以外はまったく同様の方法によ
白色ポリエステルフィルムが得られた。製膜中に破断
が多発し、できたフィルムには空洞が多量に存在し表面
剥離強度などに劣るものであった。
【0032】
【表1】
【0033】
【表2】
【0034】
【表3】
【0035】
【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、従来のポリプロピレンを空洞
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
ルムに比べ、空洞の大きさが適切であるためテープなど
による表面剥離を起こさず、密度、白度、表面塗れ性な
どに優れている。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。
【図面の簡単な説明】
【図1】押し出し機より押し出した直後のシートの断面
図である。
【図2】シート内部の熱可塑性樹脂(A)(B)の関
係を表わした断面図である。
【図3】シート内部の熱可塑性樹脂(A)(B)の特
殊な関係を表わした断面図である。
【図4】シートに押し出した後、延伸したフィルムの断
面図である。
【図5】フィルム内部の熱可塑性樹脂(A)(B)お
よび空洞の関係を表わした断面図である。
【図6】フィルム内部の熱可塑性樹脂(A)(B)お
よび空洞の特殊な関係を表わした断面図である。
【符号の説明】
1 熱可塑性樹脂(A) 2 熱可塑性樹脂(B) 3 ポリエステル 4 空洞
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久世 勝朗 滋賀県大津市堅田二丁目1番1号 東洋 紡績株式会社総合研究所内 審査官 内田 靖恵 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08J 9/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリエステルを97〜65重量%、ポリエ
    ステルに非相溶性の熱可塑性樹脂(A)、および前記ポ
    リエステルと(A)に非相溶性の熱可塑性樹脂(B)の
    和が3〜35重量%となるように配合し、かつ(B)の
    周囲を(A)が覆うように存在することを特徴とする空
    洞含有ポリエステルフィルム。
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