JP3852979B2 - 転写箔用ポリエステルフィルム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転写箔用ポリエステルフィルムに関し、更に詳しくは射出成形等において成形と同時に転写印刷するインモールド成形転写用の転写箔（インモールド成形転写箔用フィルム）の基材フィルムとして有用な転写箔用ポリエステルフィルムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、射出成形等において成形と同時に転写印刷するインモールド成形転写用の転写箔として、ポリエチレンテレフタレートフィルム等のポリエステルフィルムや塩化ビニル系樹脂のフィルムを基材フィルム（ベースフィルム）として用い、ベースフィルムの表面に離型層（メジューム層）を設け、更にその上に印刷層を塗工した積層フィルムが用いられている。
【０００３】
インモールド成形転写に用いられる積層フィルムは、成形転写の後に離型層面と印刷層面との間で分離される。即ち、成形転写の後に印刷層は成形品の表面に接着して製品として取出され、離型層はベースフィルムに積層した状態で成形後取り除かれる。
【０００４】
このような転写法は、家庭用電化製品、自動車内装品、台所用品、化粧容器、玩具類などに使用されるプラスチック成形品に用いられている。特に、ベースフィルムとしてポリエステルフィルムを用いた転写箔が種々提案されており、例えば、特定の融解熱を有するポリエステルからなり特定の屈折率、面配向度のポリエステルフィルムを用いたもの（特開平１−４５６９９号公報）、イソフタル酸を特定の割合で共重合した特定の融解熱を有するポリエステルからなり特定の屈折率、面配向度を有するポリエステルフィルムを用いたもの（特開平１−４０４００号公報）が知られている。
【０００５】
ところが近年、上記のプラスチック成形品に対して、その意匠性や居住性等に関する消費者ニーズの多様化し、特に深絞り度の高い立体曲面構造の表面仕上げが望まれる傾向が強くなっている。
【０００６】
このような深絞り度が高く複雑な形状の成形品に上記のようなポリエステルをベースフィルムに用いたインモールド成形転写用の転写箔を用いると、ポリエステルフィルムの伸びが極めて小さいため、成形工程においてフィルム破れが頻発し、転写が事実上不可能となる。従ってポリエステルフィルムを用いた転写箔は、底が浅く、且つ単純な形状の金型を用いた成形転写においてのみ使用されているのが現状である。
【０００７】
一方、塩化ビニル系樹脂フィルムをベースフィルムに用いた転写箔の場合は、深絞り度が高く複雑な形状の成形品に対する成形性は優れているが、ポリエステルフィルムに比べてフィルムの平滑性に劣り、またフィルム表面や内部に存在する粗大物数も極めて多いため正確且つ鮮明な転写印刷ができない欠点がある。
【０００８】
更に、成形品の形状は近年増々多種多様となり、上記の深絞り性を必要とする成形転写の需要は増加してきており、転写箔のベースフィルムとしてポリエステルフィルムの平滑性を維持し、且つ塩化ビニル系樹脂フィルムの深絞り性を兼ね備えたフィルムが望まれている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解消し、平滑性と深絞り加工性に優れた転写箔の基材フィルムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、本発明の目的は、エチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位としイソフタル酸を２〜５０モル％共重合した共重合ポリエステル（Ｉ）と、ブチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位としイソフタル酸を５０モル％以下の割合で共重合した共重合ポリエステルまたはポリブチレンテレフタレート（ＩＩ）とをポリエステル（Ｉ）を８０〜３０重量％、ポリエステル（ＩＩ）を２０〜７０重量％の割合で配合したポリエステル組成物からなり、６０〜１３０℃の温度で２．５〜４．０倍延伸し、次いで直交する方向に６０〜１３０℃の温度で２．５〜４．５倍延伸して得られる、面配向係数が０．０８０〜０．１２０、厚みが２５〜４０μｍのフィルムであって、該ポリエステル組成物の結晶化温度が６５〜１６０℃、二次転移温度が４０〜６９℃、且つ融点が２６０℃以下であることを特徴とするインモールド成形転写箔用ポリエステルフィルムにより達成される。
以下、本発明を更に詳細に説明する。
【００１１】
［ポリエステル］
本発明において、エチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位とするポリエステル（Ｉ）は、少くとも５０モル％がエチレンテレフタレートからなるポリエステルであり、好ましくは７０モル％以上がエチレンテレフタレートからなるポリエステルである。
【００１２】
このポリエステルにおいて、第３成分として共重合させることのできる成分としては、例えば酸成分では、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸を挙げることができ、特に脂肪族ジカルボン酸が好ましい。
【００１３】
また、共重合させることのできるアルコール成分では、ジエチレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール等の脂肪族ジオール、シクロヘキサンジメタノール等の脂環族ジオールを挙げることができる。これらは単独で、あるいは２種以上を組み合せて用いることができる。
【００１４】
また、本発明においてブチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位とするポリエステル（II）は、少くとも５０モル％がブチレンテレフタレートからなるポリエステルであり、好ましくは７０モル％以上がブチレンテレフタレートからなるポリエステルである。
【００１５】
このポリエステルにおいて、第３成分として共重合させることのできる成分としては、例えば酸成分では、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸を挙げることができ、アルコール成分ではエチレングリコール、ジエチレングリコール、ヘキサンジオール等の脂肪族ジオール、シクロヘキサンジメタノール等の脂環族ジオールを挙げることができる。これらは単独で、あるいは２種以上を組み合せて用いることができる。
【００１６】
ポリエステル（Ｉ）及びポリエステル（II）がコポリマーである場合の共重合成分の割合は、それらの種類にもよるが、結果として、後述する結晶化温度、二次転移点及び融点を満足するようにするのが好ましい。
【００１７】
また、ポリエステル（Ｉ）とポリエステル（II）の配合割合も後述する結晶化温度、二次転移点及び融点を満足すれば、特に限定されるものではないが、深絞り加工性、耐熱性、平滑性等の点で、ポリエステル（Ｉ）が８０〜３０重量％、ポリエステル（II）が２０〜７０重量％の割合で配合するのが好ましい。特にポリエステル（Ｉ）が８０〜６０重量％、ポリエステル（II）が２０〜４０重量％の割合で配合すると深絞り度の高い（絞り比が０．２以上）の立体曲面構造の成形体での深絞り加工性が優れたものになるため好ましい。尚、本発明における絞り比とは、インモールド成形転写の際の立体構造を有する成形体において、成形体の深さを成形体開口部の最小長さで除した値であり、例えば成形体開口部が長方形の場合は成形体の絞り深さを成形体の縦方向長さと横方向の長さのうち最小長さで除した値、或いは成形体開口部が円形の場合は成形体の絞り深さを成形体の直径で除した値等である。
【００１８】
本発明におけるポリエステル（Ｉ）及びポリエステル（II）は、それぞれのその製法によって限定されることはない。例えば、テレフタル酸、エチレングリコール（または１，４−ブチレングリコール）及び共重合成分をエステル化反応させ、次いで得られる反応生成物を重縮合反応させて共重合ポリエステルとする方法、あるいはジメチレンテレフタレート、エチレングリコール（または、１，４−ブチレングリコール）及び共重合成分をエステル交換反応させ、次いで得られる反応生成物を重縮合させて共重合ポリエステルとする方法、が好ましく用いられる。
【００１９】
かかる溶融重合により得られたポリエステルは、更に、固層重合させて重合度を高めることができる。固層重合したポリエステルを本発明に用いると、オリゴマーがフィルム表面に析出するのを防止できるので好ましい。
【００２０】
本発明に用いるポリエステルを製造する際に、必要に応じ、他の添加剤例えば酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤等も添加することができる。かかる酸化防止剤としては、例えばヒンダードフェノール系化合物、ヒンダードアミン系化合物、硫黄原子含有エステル化合物等を、また紫外線吸収時としては、例えばベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、サシレート系化合物等を挙げることができる。
【００２１】
本発明におけるポリエステルは、フィルムに適度の摩擦、作業性を持たせるため不活性粒子を含有させるのが好ましく、該不活性粒子としては、例えば、カオリン、アルミナ、酸化チタン、炭酸カルシウム等の微粒子、あるいはシリコーン樹脂、架橋ポリスチレン等の如き耐熱性のよい高分子よりなる微粒子を挙げることができる。
【００２２】
本発明において、ポリエステル（Ｉ）とポリエステル（II）とを配合したポリエステル組成物は、結晶化温度が６５〜１６０℃、二次転移温度が４０〜６９℃、且つ融点が２６０℃以下である。
【００２３】
この結晶化温度が６５℃未満であると、結晶性が高すぎるため加工性が不良となり、結晶化温度が１６０℃を超えると、フィルムの厚み斑や平面性が不良となる。
【００２４】
また、二次転移温度が４０℃未満であると、例えばロール延伸によりフィルムを延伸する際に、フィルムがロールに粘着する等により製膜性が不良となり、二次転移温度が６９℃を超えると延伸性が不足し製膜性や加工性が不良となる。
【００２５】
更に、融点が２６０℃を超えると射出成形の際に賦型性が不足する等成形性が不良となる。尚、融点の下限は２１５℃迄であることが射出成形の際の耐熱性が良好となるため好ましい。
【００２６】
ここで、ポリエステル組成物の結晶化温度、二次転移温度および融点は、ＤＳＣ測定機（例えば、Ｄｕ Ｐｏｎｔ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ９１０ ＤＳＣ）を用い、サンプル量を約２０ｍｇとして測定される温度である。
【００２７】
即ち、融点はサンプルを常温から昇温速度２０℃／分で２９０℃まで昇温した際に得られる融解ピークの頂点の温度である。また、結晶化温度及びガラス転移温度は、サンプルを常温から昇温速度２０℃／分で２９０℃まで昇温し、２９０℃で３分間保持後、２０℃以下に急冷し、再度昇温速度２０℃／分で昇温した際のガラス転移による変位温度及び結晶化ピークのピーク頂点の温度より求める。
【００２８】
かかる、結晶化温度、二次転移温度、および融点を有するポリエステル組成物は、前記ポリエステル（Ｉ）とポリエステル（II）とを上記結晶化温度、二次転移温度、および融点となるよう配合することにより得ることができ、例えばポリエステル（Ｉ）としてイソフタル酸を２〜５０モル％、好ましくは５〜３０モル％共重合したエチレンテレフタレートを用い、ポリエステル（II）としてポリブチレンテレフタレート或いはイソフタル酸を５０モル％以下、好ましくは３０モル％以下の割合で共重合したブチレンテレフタレートを用い、ポリエステル（Ｉ）を８０〜３０重量％、特に８０〜６０重量％、ポリエステル（II）を２０〜７０重量％、特に２０〜４０重量％の割合で配合することにより得ることができる。
【００２９】
［ポリエステルフィルム］
本発明のポリエステルフィルムは、従来より知られている製膜方法を用いて製造することができる。例えば、上述のポリエステルをシート状に溶融し、急冷して未延伸フィルムをつくり、これをロール加熱、赤外線加熱等で加熱し、縦方向に延伸して縦延伸フィルムを得る。この延伸は２個以上のロールの周速差を利用して行うのが好ましい。延伸温度は共重合ポリエステルのガラス転移点（Ｔｇ）より高い温度、更にはＴｇより２０〜４０℃高い温度とするのが好ましい。
【００３０】
縦延伸フィルムは、続いて、横延伸、熱固定、熱弛緩の処理を順次施して二軸配向フィルムとするが、これら処理はフィルムを走行させながら行う。横延伸の処理は共重合ポリエステルの二次転移温度（Ｔｇ）より２０℃高い温度から始める。そしてポリエステルの融点（Ｔｍ）より（１２０〜３０）℃低い温度まで昇温しながら行う。この延伸開始温度は（Ｔｇ＋４０）℃以下であることが好ましく、例えばイソフタル酸１２モル％共重合ポリエチレンテレフタレートの場合７３〜１１３℃の温度範囲にあることが好ましい。また延伸最高温度はＴｍより（１００〜４０）℃低い温度であることが好ましい。
【００３１】
横延伸過程での昇温は連続的でも段階的（逐次的）でもよい。通常逐次的に昇温する。例えばステンターの横延伸ゾーンをフィルム走行方向に沿って複数に分け、各ゾーンごとに所定温度の加熱媒体を流すことで昇温する。横延伸開始温度が低すぎるとフィルムの破れが起こり、好ましくない。また延伸最高温度が（Ｔｍ−１２０）℃より低いとフィルムの熱収が大きくなり、また幅方向の物性の均一性が低下し、好ましくない。一方延伸最高温度が（Ｔｍ−３０）℃より高いとフィルムが柔らかくなり外乱等によってフィルムの破れが起こり、好ましくない。
【００３２】
本発明におけるポリエステルフィルムは、面配向係数が０．０８０以上０．１２０以下となる範囲が好ましい。
【００３３】
ここで、面配向係数とは、以下の式により定義されるものである。
【００３４】
【数１】
ｆ＝［（ｎｘ＋ｎｙ）／２］−ｎｚ
【００３５】
上記式において、ｆは面配向係数、ｎｘ、ｎｙ、ｎｚはそれぞれフィルムの横方向、縦方向、厚み方向の屈折率である。
【００３６】
上記の屈折率は、アッベの屈折系の接眼側に偏光板アナライザーをとりつけ、単色光ＮａＤ線で、それぞれの方向の屈折率を測定したものである。尚、マウント液はヨウ化メチレンを用い、測定温度は２５℃である。
【００３７】
かかる、面配向係数を有するポリエステルフィルムは、例えば本発明におけるポリエステル組成物を周知の押出装置を用いて溶融し、溶融したポリエステルをシート状に押出し、回転冷却ドラム上で急冷固化して得られた未延伸シートを二軸方向に延伸して二軸延伸フィルムとするとすることにより得ることができる。
【００３８】
この延伸方法としては逐次二軸延伸法や同時二軸延伸法を用いることができ、延伸条件としては、前記未延伸シートを６０〜１３０℃、好ましくは９０〜１２５℃の温度で２〜６倍、好ましくは２．５〜４．０倍延伸し、次いで一段目と直交する方向に６０〜１３０℃、好ましくは９０〜１２５℃の温度で２〜６倍、好ましくは２．５〜４．５倍延伸である。
【００３９】
かくして得られる二軸延伸フィルムを、１５０〜２５０℃、好ましくは１８０〜２３０℃の温度で１秒〜１０分間熱処理する。その際、２０％以内の制限収縮もしくは伸長、または定長下で行い、また２段以上で行っても良い。
【００４０】
本発明のポリエステルフィルムの厚みは２５〜４０μｍであることが好ましい。この厚みが２５μ未満では加工時に破れ等が生じやすくなり、一方４０μｍを超えるものは、加工性が悪くなるばかりでなく不経済である。
【００４１】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳述するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。また、得られた積層体について以下の観察を行い、各々下記の基準で評価した。
【００４２】
（１）融点
ＤｕＰｏｎｔ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ９１０型 ＤＳＣを用い、ポリエステル約２０ｍｇを２０℃から２９０℃迄２０℃／分の速度で昇温させた際に得られる融解ピークの頂点温度を融点（Ｔｍ）とした。
【００４３】
（２）結晶化温度
ＤｕＰｏｎｔ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ９１０型 ＤＳＣを用い、ポリエステル層約２０ｍｇを２０℃から２９０℃迄２０℃／分の速度で昇温させ、２９０℃で３分間溶融保持した後２０℃以下迄急冷し、次いで２０℃から２０℃／分の速度で２００℃迄再度昇温させた際の結晶化ピークのピーク頂点温度を結晶化温度（Ｔｃｃ）とした。
【００４４】
（３）二次転移温度
ＤｕＰｏｎｔ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ９１０型 ＤＳＣを用い、ポリエステル層約２０ｍｇを２０℃から２９０℃迄２０℃／分の速度で昇温させ、２９０℃で３分間溶融保持した後２０℃以下迄急冷し、次いで２０℃から２０℃／分の速度で２００℃迄再度昇温させた際のガラス転移による変位温度を二次転移温度（Ｔｇ）とした。
【００４５】
（４）面配向係数
アッベの屈折計の接眼側に偏光板アナライザーを取り付け、マウント液にヨウ化メチレンを用い、測定温度２５℃にて単色光ＮａＤ線で、フイルムの横方向屈折率（ｎｘ）、縦方向屈折率（ｎｙ）および厚さ方向屈折率（ｎｚ）屈折率を測定し、下記式により面配向係数（ｆ）を求めた。
【００４６】
【数２】
ｆ＝［（ｎｘ＋ｎｙ）／２］−ｎｚ
【００４７】
（５）加工性
縦５０ｍｍ、横５０ｍｍ、最大深さ１５ｍｍの金型を用い、２７０℃で予備加熱した後、フィルムを真空成形にて、金型内部に成形した。該成型時のフィルム破断の頻度によりフィルムの加工性を以下のように評価した。
○：フィルムの破断が全くない。
【００４８】
△：時々フィルムの破れが１〜２カ所発生する。
【００４９】
×：フィルムの破れが頻発し、使用不可である。
【００５０】
（６）平滑性
幅（横方向）３ｃｍ×長さ（縦方向）２ｍのフィルムサンプルの厚みを、長さ方向に５ｃｍ間隔で測定し、測定された厚みの平均厚み、最大厚みおよび最小厚みを用い下記式により最大厚み斑および最小厚み斑を求めた。
【００５１】
【数３】
最大厚み斑（％）＝［（最大厚み−平均厚み）／平均厚み］×１００
【００５２】
【数４】
最小厚み斑（％）＝［（平均厚み−最小厚み）／平均厚み］×１００
【００５３】
上記の最大厚み斑（％）および最小厚み斑（％）のうち大きい方の値（厚み斑（％））を用いて平滑性を評価した。尚、厚み斑（％）が５％未満であれば平滑性が良好であり、４％以下であれば特に平滑性が良好である。
【００５４】
［実施例１〜６および比較例１〜５］
表１に示すポリエステル（Ｉ）とポリエステル（II）とを表１に示す割合でブレンドしたポリエステル材料を回転冷却ドラム上にシート状に溶融押出して未延伸シートを得、この未延伸シートを表１に示す延伸温度、延伸倍率および熱固定温度で表２に示す厚みの二軸延伸フィルムを得た。この二軸延伸フィルムを構成するポリエステルの結晶化温度、二次転移温度、融点を表２に示す。また二軸延伸フィルムの面配向係数および加工性、平滑性の評価結果を表２に示す。
【００５５】
【表１】

【００５６】
【表２】

【００５７】
表２に示した結果より明らかなように本発明のポリエステルフィルムは深絞り加工性、平滑性に優れるものであった。
【００５８】
【発明の効果】
本発明の転写箔用ポリエステルフィルムは、エチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位とするポリエステルと、ブチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位とするポリエステルとを配合したポリエステル組成物からなるフィルムであるため、優れた深絞り加工性、平滑性を有し、転写箔用のベースフィルムとして極めて有用なことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は成形と同時に転写も行う成形転写法の概略を示す図である。図中の１は金型、２は射出機、３はベースフィルムそして４は印刷層を含む層を表す。

Claims (1)

1. エチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位としイソフタル酸を２〜５０モル％共重合したポリエステル（Ｉ）と、ブチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位としイソフタル酸を５０モル％以下の割合で共重合するか全く共重合しないポリエステル（ＩＩ）とをポリエステル（Ｉ）を８０〜３０重量％、ポリエステル（ＩＩ）を２０〜７０重量％の割合で配合したポリエステル組成物からなり、６０〜１３０℃の温度で２．５〜４．０倍延伸し、次いで直交する方向に６０〜１３０℃の温度で２．５〜４．５倍延伸して得られる、面配向係数が０．０８０〜０．１２０、厚みが２５〜４０μｍのフィルムであって、該ポリエステル組成物の結晶化温度が６５〜１６０℃、二次転移温度が４０〜６９℃、且つ融点が２６０℃以下であることを特徴とするインモールド成形転写箔用ポリエステルフィルム。

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