JP4100500B2 - 二軸配向積層ポリエステルフィルム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二軸配向ポリエステルフィルムに関する。さらに詳しくは、本発明は、柔軟性、透明性を有し、かつ滑り性に優れた特性を有する柔軟性ポリエステルフィルムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエチレンテレフタレートに代表される二軸延伸ポリエステルフィルムは、透明性、機械的特性、寸法安定性等の物理的特性、並びに耐薬品性等の化学的特性が優れていることから、磁気記録材料、工業材料、など幅広い分野において使用されている。しかしながら、二軸延伸ポリエステルフィルムは柔軟性に欠けるため、一定形状に成形した後、外力に対する変形追従性を有することができず、用途が限定されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記実情に鑑みなされたものであり、その解決課題は、柔軟性、透明性を有し、かつ滑り性に優れた特性を有する柔軟性ポリエステルフィルムを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討を行った結果、特定の構成を有するフィルムによれば、上記課題を容易に解決できることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【０００５】
すなわち、本発明の要旨は、Ａ層、Ｂ層およびＣ層の少なくとも３層のポリエステル層からなる共押出積層フィルムであって、最外層であるＡ層およびＣ層は、平均粒径が０．１〜５．０μｍの不活性微粒子を０．０１〜１．０重量％含有する実質的にホモのポリエステルからなり、中間層であるＢ層は、ジカルボン酸成分、脂肪族または脂環式のジオール成分および数平均分子量が３００〜４０００のポリアルキレンエーテルグリコール成分を主たる構成成分とするポリエステルからなり、Ｂ層の全フィルム厚みに占める厚み割合が６０〜９５％であって、Ｂ層中のポリアルキレングリコールの含有量が１０〜３０重量％であり、下記式（１）および（２）を同時に満足することを特徴とする二軸配向積層ポリエステルフィルムに存する。
０．０５０≦ΔＰ≦０．１５０ …（１）
０．０１０≦Ｒａ≦０．１００ …（２）
（上記式中、ΔＰはフィルムの面配向度、Ｒａはフィルム表面の中心線平均粗さ（μｍ）を表す）
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のポリエステルフィルムは、少なくとも３層が押出し口金から、いわゆる共押出法により押し出されたフィルムであって、後に縦方向および横方向の二軸方向に配向させたフィルムである。
【０００７】
本発明において、最外層であるＡ層およびＣ層を構成するポリエステルは、実質的にホモのポリエステルからなる。かかるポリエステルは、芳香族ジカルボン酸またはそのエステルとグリコールとを主たる出発原料として得られるポリエステルであり、繰り返し構造単位の８０％以上がエチレンテレフテレート単位またはエチレン−２，６−ナフタレート単位または１，４−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート単位を有するポリエステルを指す。そして、上記の範囲内であれば、他の第三成分を含有してもよい。
芳香族ジカルボン酸成分としては、例えば、テレフタル酸および２，６−ナフタレンジカルボン酸以外に、例えば、イソフタル酸、フタル酸、アジピン酸、セバシン酸、ジフェニルジカルボン酸、オキシカルボン酸（例えば、ｐ−オキシエトキシ安息香酸等）を用いることができる。グリコール成分としては、エチレングリコール、および１，４−シクロヘキサンジメタノール以外に、例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール等の一種または二種以上を用いることができる。
【０００８】
本発明のフィルムの中間層であるＢ層を構成するポリエステルは、ジカルボン酸成分、脂肪族または脂環式のジオール成分および数平均分子量が３００〜４０００であるポリアルキレンエーテルグリコールを主たる成分とするポリエステルである。ここで言う主たる成分とは、全構成成分中、８０重量％以上が上記成分で占められることを意味する。また、構成成分については、例えば、ポリエステルＢ層をアルカリで分解し、クロマトグラフィーにより分析することができる。Ｂ層を構成するジカルボン酸成分は、５０モル％以上がテレフタル酸であることが好ましいが、他のジカルボン酸成分が共重合されたものであってもよい。テレフタル酸以外のジカルボン酸成分としては、具体的には、例えば、イソフタル酸、オルトフタル酸、フェニレンジオキシジ酢酸、４，４’−ジフェニルジカルボン酸、４，４’−ジフェノキシエタンジカルボン酸、４，４’−ジフェニルエーテルカルボン酸、４，４’−ジフェニルカルボン酸、１，５−ナフタレンジカルボン酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、１，３−シクロヘキサンジカルボン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸等が挙げられるが、これらの中でもイソフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸から選択される１種以上が好適である。
【０００９】
なお、本発明において、ジカルボン酸成分は、原料の段階では、例えば、炭素数１〜４程度のアルキルエステル等のエステル形成誘導体を含むものとする。
Ｂ層を構成する脂肪族または脂環式のジオール成分としては、５０モル％以上がエチレングリコールであることが好ましいが、他の脂肪族または脂環式のジオール成分が共重合されたものであってもよい。エチレングリコール以外の脂肪族および／または脂環式ジオール成分としては、具体的には、例えば、１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオール、１，２−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，１０−デカンジオール、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール、ジエチレングリコール等の脂肪族ジオール、１，１−シクロヘキサンジメタノール、１，２−シクロヘキサンジメタノール、１，３−シクロヘキサンジメタノール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、１，２−シクロヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジオール等の脂環式ジオール等が挙げられ、中でも１，４−ブタンジオール、ジエチレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオールから選ばれる１種以上が好適である。
【００１０】
なお、本発明においては、脂肪族または脂環式ジオール成分は、原料の段階ではエステル形成性の誘導体をも含むものである。
エチレングリコール以外の脂肪族および脂環式ジオール成分は、全ジオール成分の通常３０モル％以下、好ましくは５〜３０モル％、さらに好ましくは１０〜２０モル％の範囲である。エチレングリコール以外の脂肪族または脂環式のジオール成分を共重合することにより、柔軟性や透明性が向上する場合があるが、共重合量の量によっては、得られる共重合ポリエステルフィルムの機械的特性が劣る場合がある。
【００１１】
本発明のポリエステルフィルムのＢ層中には、本発明の効果を損なわない範囲内であれば、さらに、例えば、４，４−ジヒドロキシビフェニル、２，２−ビス（４’−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４’−β−ヒドロキシエトキシフェニル）プロパン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）スルホン、ビス（４−β−ヒドロキシエトキシフェニル）スルホン酸等の芳香族ジオール、グリコール酸、ｐ−ヒドロキシ安息香酸、ｐ−β−ヒドロキシエトキシ安息香酸等のヒドロキシカルボン酸やアルコキシカルボン酸、ステアリン酸、ステアリルアルコール、ベンジルアルコール、安息香酸、ｔ−ブチル安息香酸、ベンゾイル安息香酸等の単官能成分、トリカルバリル酸、ヘキサントリカルボン酸、トリメリト酸、トリメシン酸、ピロメリト酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ナフタレンテトラカルボン酸、１，２，６−ヘキサントリオール、没食子酸、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセロール、ペンタエリスリトール、ソルビトール、ジペンタエリスリトール、ポリグリセロール等の３官能以上の多官能成分が共重合されていてもよい。
【００１２】
本発明のポリエステルフィルムのＢ層は、ポリアルキレンエーテルグリコールを構成成分として含有する必要があり、その数平均分子量は３００〜４０００であり、４００〜３０００が好ましく、５００〜２０００がさらに好ましい。数平均分子量が３００未満では、フィルムの耐熱性が劣ったり、低分子量物が析出したりする。一方、数平均分子量が４０００を超えると、フィルムの透明性が劣る。
ポリアルキレンエーテルグリコールとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリトリメチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリヘキサメチレングリコール、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとのブロックまたはランダム共重合体などが挙げられるが、これらの中でも、ポリテトラメチレンエーテルグリコールが好ましい。
【００１３】
ポリアルキレンエーテルグリコールは、数平均分子量の異なるものを複数併用することもできる。複数併用する場合は、均一に混合して測定した値が前記範囲であればよい。ここで、ポレアルキレンエーテルグリコールの数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー等の一般的な方法により測定することができる。ポリアルキレンエーテルグリコールは、Ｂ層中に１０〜３０重量％含まれている。ポリアルキレンエーテルグリコールの含有量が１０重量％未満では、フィルムの柔軟性が劣る傾向がある。一方、３０重量％を超えると、柔軟性に優れるものの、フィルムの透明性が損なわれる場合がある。
【００１４】
本発明のフィルムを構成するポリエステル樹脂は、基本的には、ジカルボン酸成分、ジオール成分、ポリアルキレンエーテルグリコールとによるポリエステル樹脂の慣用の製造法、すなわち、直接重合法、またはエステル交換法などにより回分式、または連続式に製造される。
ここで、ポリアルキレンエーテルグリコールおよび任意で使用する共重合成分は、重縮合反応過程の任意の段階で添加することができる。
さらに、本発明のポリエステルは、予め、ジカルボン酸、および脂肪族および／または脂環式ジオールからなる低重合度のオリゴマーを製造し、当該オリゴマーとポリアルキレンエーテルグリコールとを重縮合することにより得ることもできる。
【００１５】
重縮合反応により得られた樹脂は、通常、重縮合反応槽の底部に設けられた抜き出し口からストランド状に抜き出して、水冷しながらもしくは水冷後、カッターで切断されてペレット状とされる。さらに、この重縮合後のペレットを加熱処理して固相重縮合させることにより、さらに高重合度化させるとともに、反応副生物のアセトアルデヒドや低分子オリゴマー等を低減化することもできる。
なお、前記製造方法においてエステル化反応は、必要に応じて、例えば、三酸化アンチモン、アンチモン、チタン、マグネシウム、カルシウム等の有機酸塩や有機金属化合物等のエステル化触媒の存在下でなされ、エステル交換反応は、必要に応じて、例えば、リチウム、カリウム、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム、マンガン、チタン、亜鉛等の有機酸塩や有機金属化合物等のエステル交換触媒の存在下でなされる。
【００１６】
また、重縮合反応は、例えば、正燐酸、亜燐酸、次亜燐酸、ポリ燐酸およびこれらのエステルや有機酸塩等の燐化合物の存在下、および、例えば、三酸化アンチモン、二酸化ゲルマニウム、四酸化ゲルマニウム等の金属化合物、或いは、アンチモン、ゲルマニウム、亜鉛、チタン、コバルト等の有機酸塩や有機金属化合物等の重縮合触媒の存在下でなされる。これらの重縮合触媒の中でも、テトラブトキシチタネート、三酸化アンチモン、二酸化ゲルマニウムから選択される１種以上が好適に使用される。
さらには、重縮合過程での消泡を促進するため、シリコーンオイル等の消泡剤を添加するのが好ましい。
【００１７】
本発明のフィルムの最外層であるＡ層およびＣ層を構成するポリエステルは、耐ブロッキング性、易滑性等を付与するために、不活性微粒子を含有する必要があり、その含有量は、フィルムに対して０．０１〜１．０重量％、好ましくは０．０５〜０．５重量％、さらに好ましくは０．１〜０．３重量％の範囲である。不活性微粒子の含有量が０．０１重量％未満では、透明性に優れるが、易滑性、フィルムの取り扱い性が劣る。一方、不活性微粒子の含有量が１．０重量％を超えると、易滑性に優れるが、透明性の悪化や粒子が凝集して粗大突起を形成する。
本発明で用いる不活性微粒子としては、例えば、炭酸カルシウム、シリカ、リン酸カルシウム、カオリン、タルク、二酸化チタン、アルミナ、硫酸バリウム、フッ化リチウム、ゼオライト、硫化モリブデン等の無機粒子、シュウ酸カルシウム、架橋高分子粒子などの有機粒子を挙げることができるが、これらに限定されるものでない。
【００１８】
用いる不活性微粒子の平均粒径は、０．１〜５．０μｍ、好ましくは０．２〜４．０μｍ、さらに好ましくは０．３〜３．０μｍの範囲である。平均粒径が０．１μｍ未満では、透明性に優れるが、フィルム製造工程における巻き特性が劣る。一方、平均粒径が５．０μｍを超えると、易滑性に優れるが、フィルム表面の粗面化の度合いが大きくなりすぎて、透明性が損なわれたり、ツブ状欠陥が発生したりする。
最外層のＡ層およびＣ層を構成するポリエステルに不活性微粒子を配合する方法としては、公知の方法を採用し得る。例えば、ポリエステルを製造する任意の段階において添加することができるが、好ましくは、エステル化の段階、もしくはエステル交換反応終了後重縮合反応開始前の段階でエチレングリコール等に分散させたスラリーとして添加し、重縮合反応を進めてもよい。また、ベント付き混練り押し出し機を用い、水または沸点２００℃以下の有機溶媒中に分散させた粒子のスラリーとポリエステル原料とをブレンドする方法、または、混練り押し出し機を用い、乾燥させた粒子とポリエステル原料とをブレンドする方法などによって行われる。
【００１９】
Ａ層およびＣ層には、前述の粒子以外に、フィルムの易滑性を向上させるために、有機滑剤を含有させることも好ましい手法である。有機滑剤の種類としては、特に限定するものでないが、脂肪族化合物、脂肪族エステル類、アルキレンビス脂肪族類および芳香族アミド等が好ましい。脂肪族化合物としては、モンタン酸等炭素数の多いものが好ましい。また、脂肪族エステルとしては、モンタン酸エチレングリコールエステル等が挙げられる。アルキレンビス脂肪族および芳香族アミドとしては、ヘキサメチレンビスベヘンアミド、ヘキサメチレンビスステアリルアミド、ヘキサメチレンビスステアリルアミド、Ｎ，Ｎ’−ジステアリルテレフタルアミド等が挙げられる。これらの有機滑剤のフィルム中の含有量としては、５００ｐｐｍ以下、さらには２００ｐｐｍ以下が好適である。これらの滑剤が余りに多量に混入すると、フィルムに各種塗布等を施す際の接着性が低下したり、フィルムの色目として黄味が強くなりすぎたりする恐れがある。
【００２０】
本発明においては、易滑性、巻き取り性、耐ブロッキング性、作業性を高度に満足させるために、フィルム表面の中心線平均粗さ（Ｒａ）が両面ともに０．０１０〜０．１００μｍの範囲であることが必要であり、好ましくは０．０１５〜０．０８０μｍ、さらに好ましくは０．０２０〜０．０６０μｍであって、かかる範囲となるよう適宜、条件を選択することが望ましい。
本発明のポリエステルフィルムの面配向度（ΔＰ）は、０．０５０〜０．１５０であり、好ましくは０．０６０〜０．１３０、さらに好ましくは０．０７０〜０．１２０の範囲である。上記範囲とすることにより、柔軟性とフィルムの取り扱い性が良好となる。
本発明において、複合化されたポリエステルフィルムの長手方向および幅方向のヤング率は通常１．０〜４．０ＧＰａ、好ましくは１．２〜３．５ＧＰａ、さらに好ましくは１．３〜３．０ＧＰａの範囲である。ヤング率が１．０ＧＰａ未満では、フィルムが柔軟化しすぎて、フィルム製膜時のワインディング性、取り扱い加工適正が劣ることがある。一方、ヤング率が５．０ＧＰａを超えると、フィルムの柔軟性が損なわれる場合がある。
【００２１】
本発明において、複合化されたポリエステルフィルムの長手方向および幅方向の引っ張り破断伸度は通常１００〜２００％、好ましくは１１０〜１９０％、さらに好ましくは１２０〜１８０％の範囲である。引っ張り破断伸度が１００％未満では、柔軟性に劣る傾向がある。一方、引っ張り破断伸度が２００％を超えると、柔軟化しすぎて、シワ、伸び等により巻き取り作業、フィルム取り扱い性が悪くなることがある。
本発明のポリエステルフィルムにおいて、Ｂ層の厚みがフィルム全体厚みに占める割合は、通常６０〜９５％であり、６５〜９５％、さらには７０〜９５％の範囲が好ましい。この値が６０％未満では、柔軟性が損なわれることがある。一方、９５％を超える場合には、幅方向での積層厚みが不均一となる傾向がある。
【００２２】
本発明において、ポリエステルフィルムの接着性、帯電防止、易滑性を付与するために、塗布層を設けてもよい。塗布層を構成する成分としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコール、ポリウレタン等の樹脂およびこれらの樹脂の共重合体などを挙げることができる。かかる樹脂の一種または二種以上の樹脂を同時に含有してもよい。
上述の塗布液をフィルムに塗布する方法としては、原崎勇次著、（株）総合技術センター、１９９０年発行、「コーティング装置と操作技術入門」に示されるような塗布装置を用いて行うことができる。例えば、正回転ロールコーター、リバースロールコーター、グラビアコーター、ナイフコーター、ブレードコーター、ロッドコーター、エアドクターコーター、カーテンコーター、ファウンテンコーター、キスコーター、キスロールコーター、ビードコーター、浸漬コーター等の塗布装置、スクリーンコーティング、キャストコーティング、含浸機、ＬＢ法のような塗布方法を採用することができるが、これらに限定されるものではない。塗布層は、フィルム製造工程内で設けてもよいし、フィルム製造後に塗布してもよい。特に塗布厚みの均一性や、生産効率の点で、フィルム製造工程内で塗布する方法が好ましい。
【００２３】
フィルム製造工程内で塗布する方法としては、未延伸シートに塗布液を塗布し、逐次あるいは同時に二軸延伸する方法、一軸延伸されたフィルムに塗布し、さらに先の一軸延伸方向と直角の方向に延伸する方法、あるいは二軸延伸フィルムに塗布し、さらに横および／または縦方向に延伸する方法などがある。
塗布層の厚みは、通常０．００５〜１．０μｍの範囲であり、好ましくは０．０１〜０．５μｍの範囲である。塗布厚みが１．０μｍを越えるとフィルム製造時の連続性が悪化するので好ましくない。一方、塗布厚みが０．００５未満の場合には塗布ヌケや塗布ムラが生じやすくなる傾向がある。
【００２４】
かかる塗布層は、フィルムの片面だけに設けてもよいが、両面に設けることが好ましい。また、片面にのみ塗布した場合、その反対面には、本発明における塗布層以外の塗布層を必要に応じて形成し、本発明のフィルムに他の特性を付与することもできる。
なお、塗布剤のフィルムへの塗布性、接着性を改良するため、塗布前にフィルムに化学処理や放電処理を施してもよい。処理効率やコスト、処理の簡便さからコロナ放電処理を行うことが好ましい。また、本発明のフィルムにおける塗布層の接着性、塗布性などを改良するために、塗布層形成後に塗布層に放電処理を施すこともできる。
【００２５】
次に本発明のポリエステルフィルムの製造方法について具体的に説明するが、本発明の構成要件を満足する限り、以下の例示に特に限定されるものではない。すなわち、先に述べたポリエステル原料を使用し、複数台の押し出し機、複数層のマルチマニホールドダイまたはフィードブロックを用い、それぞれのポリエステルを積層して口金から複数層の溶融シートを押し出し、冷却ロールで冷却固化して未延伸シートを得る方法が好ましい。この場合、シートの平坦性を向上させるため、シートと回転冷却ドラムとの密着性を高める必要があり、静電印加密着法および／または液体塗布密着法が好ましく採用される。
【００２６】
次いで、得られた未延伸シートは二軸方向に延伸して二軸配向される。すなわち、まず、前記の未延伸シートを一方向にロールまたはテンター方式の延伸機により延伸する。延伸温度は、通常２０〜１００℃、好ましくは３０〜８０℃であり、延伸倍率は、通常２．０〜６倍、好ましくは２．５〜４．５倍である。次いで、一段目の延伸方向と直交する方向に延伸を行う。延伸温度は、通常３０〜１００℃、好ましくは４０〜８５℃であり、延伸倍率は、通常３．０〜６倍、好ましくは３．５〜４．５倍である。なお、一方向の延伸を二段階以上で行う方法も用いることができるが、その場合も、最終的な延伸倍率が上記した範囲に入ることが望ましい。また、前記未延伸シートを面積倍率が１０〜４０倍になるように同時二軸延伸することも可能である。
【００２７】
かくして得られたフィルムには、１５０〜２１０℃で１〜６００秒間熱処理を行うことが好ましい。さらにこの際、熱処理の最高温度ゾーンおよび／または熱処理出口のクーリングゾーンにおいて、縦および／または横方向に０．１〜２０％弛緩する方法が好ましい。また、必要に応じて再縦延伸、再横延伸を付加することも可能である。
【００２８】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、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、本発明で用いた物性測定法は下記のとおりである。実施例および比較例中、「部」とあるは「重量部」を示す。
【００２９】
（１）粒子の平均粒径（μｍ）
島津製作所製遠心沈降式粒度分布測定装置（ＳＰ−ＣＰ３型）で測定した。
本発明において平均粒径とは、その形状の如何にかかわらず等価球形分布の積算体積分率５０％の粒径を平均粒径とした。
【００３０】
（２）ポリマーの極限粘度［η］（ｄｌ／ｇ）
ポリマー１ｇをフェノール／テトラクロロエタン＝５０／５０（重量比）の混合溶媒１００ｍｌ中に溶解させ、ウベローデ型粘度計にて３０℃で測定した。
【００３１】
（３）フィルム表面粗さ（μｍ）
中心線平均粗さＲａ（μｍ）をもって表面粗さとした。（株）小坂研究所製表面粗さ測定機（ＳＥ−３Ｆ型）を用いて次のようにして求めた。すなわち、フィルム断面曲線からその中心線の方向に基準長さＬ（２．５ｍｍ）の部分を抜き取り、この抜き取り部分の中心線をｘ軸、縦倍率の方向をｙ軸として粗さ曲線ｙ＝ｆ（ｘ）で表したとき、次式で与えられた値を（μｍ）で表す。中心線平均粗さは、試料フィルム表面から１０本の断面曲線を求め、これらの断面曲線から求めた抜き取り部分の中心線平均粗さの平均値で表した。なお、触針の先端半径は２μｍ、荷重は３０ｍｇとし、カットオフ値は０．０８ｍｍとした。
Ｒａ＝（１／Ｌ）∫０ １｜ｆ（ｘ）｜ｄｘ
【００３２】
（４）フィルムの面配向度（ΔＰ）
アタゴ光学社製アッベ屈折計を用い、フィルム面内の屈折率の最大値（ｎγ）、それに直交方向の屈折率（ｎβ）およびフィルムの厚さ方向の屈折率（ｎα）を測定し、次式より面配向度（ΔＰ）を算出した。なお、屈折率の測定は、ナトリウムＤ線を用い、２３℃で行った。
ΔＰ＝（ｎγ＋ｎβ）／２−ｎα
【００３３】
（５）フィルムのヤング率（ＧＰａ）
（株）インテスコ製引っ張り試験機（２００１型）を用いて、温度２３℃、湿度５０％ＲＨに調節された室内において、長さ（チャック間）３００ｍｍ、幅２０ｍｍの試料フィルムを、１０％／分の歪み速度で引っ張り、引っ張り応力−歪み曲線の初期の直線部分を用いて次式によって計算した。
Ｅ＝Δσ／Δε
（上記式中、Ｅはヤング率（ＧＰａ）、Δσは直線上の２点間の元の平均断面積による応力差（ＧＰａ）、Δεは上記２点間の歪み差／初期長さ（−）を表す）
【００３４】
（６）フィルムの破断伸度（％）
（株）インテスコ製引っ張り試験機（２００１型）を用いて、温度２３℃、湿度５０％ＲＨに調節された室内において、長さ（チャック間）５０ｍｍ、幅１５ｍｍの試料フィルムを２００ｍｍ／分の速度で引っ張り、引っ張り応力−歪み曲線より次式より求めた。
ＬＢ＝（Ｌ−Ｌ０）×１００／Ｌ０
（上記式中、ＬＢは引っ張り破断伸度（％）、Ｌは破断時のフィルム長さ（ｍｍ）、Ｌ０は元のフィルム長さ（ｍｍ）を表す）
【００３５】
（７）フィルムの滑り性
平滑なガラス板上に、幅１５ｍｍ、長さ１５０ｍｍに切り出したフィルム同士を２枚重ね、その上にゴム板をのせ、２枚のフィルム接圧を２ｇ／ｃｍ２として、２０ｍｍ／分でフィルム同士を滑らせて摩擦力を測定し、５ｍｍ滑らせた点での摩擦係数を動摩擦係数として求めた。なお、測定は、温度２３℃、湿度５０％ＲＨの雰囲気下で行った。
【００３６】
（８）フィルム透明性（ヘーズ）
ＪＩＳ−Ｋ７１３６に準じ、日本電色工業製分球式濁度計（ＮＤＨ−２０００型）によりフィルムの濁度を測定した。
【００３７】
（９）フィルムの積層厚み
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によるフィルム断面の観察にて行った。すなわち、フィルムサンプルの小片を、エポキシ樹脂に硬化剤、加速剤を配合した樹脂に包埋処理し、ウルトラミクロトームにて厚み約２００ｎｍの切片を作成し、観察用サンプルとした。得られたサンプルを日立（株）製透過型電子顕微鏡（Ｈ−９０００）にて観察した。その断面のうちフィルム表面とほぼ平行に、明暗によってその界面が観察される。その界面とフィルム表面までの距離と中間層の距離を透過型電子顕微鏡写真１枚について平均し、厚みを計算した。但し、加速電圧は３００ＫＶ、倍率は表層厚みに応じ、１万〜１０万倍の範囲で設定した。少なくとも５０枚の写真について行い、測定値の厚い方から１０点、薄い方から１０点を削除して３０点の相加平均をフィルムの厚みとした。このフィルム厚みをもとに下記式により中間層比率を計算した。
中間層比率（％）＝中間層×１００／全体の厚み
【００３８】
（１０）耐ブロッキング性
フィルムを重ね合わせてプレスした。プレス条件は、温度４０℃、湿度８０％ＲＨの雰囲気中で圧力１０Ｋｇ／ｃｍ２、時間２０時間行った。その後、フィルムを室温２３℃、湿度５０％ＲＨの室内に１昼夜放置後、フィルム同士をＡＳＴＭ−１８９３により剥離し、その剥離荷重からブロッキングの程度を下記基準により判定した。
○…良好。剥離荷重２０ｇ未満
△…普通。剥離荷重２０ｇ以上５０ｇ未満
×…不良。剥離荷重５０ｇ以上
【００３９】
（１１）耐溶剤性
ガラス板上の試料フィルム上に、０．４ｍｌの溶媒を含浸させた旭化成工業社の無塵コットン（ベンコットＦ−１）を置き、さらにその上に直径２３ｍｍ、重さ５０ｇの円筒形の錘を置いて、無塵コットンの一端を引き取り機に連結し、速度６０ｍｍ／秒で移動する。耐溶剤性の有無の判定は、無塵コットンの繊維による擦り傷の有無により下記基準にて行った。なお、使用した溶剤は、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、トルエン、ｎ−ヘプタンを用いた。
○…フィルム表面に傷の発生が殆ど見られない。
△…フィルム表面に傷の発生が僅かだが認められる。
×…フィルム表面に傷の発生が顕著に認められる。
【００４０】
実施例１
〔ポリエステルＡ１の製造〕
ジメチルテレフタレート１００部、エチレングリコール７０部、および酢酸マグネシウム０．０６部を反応器にとり、反応開始温度を１５０℃とし、メタノールの留去とともに徐々に反応温度を上昇させ、３時間後に２３０℃とした。４時間後、実質的にエステル交換反応を終了させた。この反応混合物にエチルアシッドフォスフェート０．０４部を添加した後、平均粒径２．４μｍのエチレングリコールに分散させた非晶質シリカ粒子を０．０５部、三酸化アンチモン０．０４部を加えて、４時間重縮合反応を行った。すなわち、温度を２３０℃から徐々に昇温し２８０℃とした。一方、圧力は常圧より徐々に減じ、最終的には４００Ｐａとした。反応開始後、４時間を経た時点で反応を停止し、窒素加圧下ポリマーを吐出させた。得られたポリエステル（Ａ１）の極限粘度は０．６５であった。
【００４１】
〔ポリエステルＢ１の製造〕
テレフタル酸、エチレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（数平均分子量１０００）を下記表１に記載の構成比となるように、また触媒および助触媒として、テトラブトキシチタネートを０．００９部、エチルアシッドフォスフェートを０．０２５部、酢酸コバルトを０．０５０部、それぞれ反応器にとり、２７０℃、４００Ｐａでの直接重合法によりポリエステル樹脂を得た。得られたポリエステル（Ｂ１）の極限粘度は０．７９であった。
【００４２】
〔ポリエステルフィルムの製造〕
ポリエステルＡ１およびにポリエステルＢ１を別個のベント付き二軸スクリューの押し出し機に供給し、ポリエステルＡ１は、２８０℃−１００ｋＰａ、ポリエステルＢ１は、２５０℃−１００ｋＰａのベント検圧下で溶融混練りし、これらのポリマーをフィードブロック内で合流して積層してスリット状ダイより２０℃の回転冷却ロール上にシート状に押し出し、静電印加密着法を使用して回転冷却ロールにより急冷して積層未延伸シートを得た。得られた当該シートを６０℃で３．５倍縦方向に延伸した、次いで、フィルムをテンターに導き７５℃で３．５倍横延伸した後、２００℃で３秒間熱処理を施し、層構成がＡ１／Ｂ１／Ａ１であり、各層の厚さが２／２１／２（μｍ）である厚さ２５μｍの積層フィルムを得た。
【００４３】
実施例２
実施例１におけるポリエステルＢ１の組成を表１記載のように変更すること以外は実施例１と同様にして、層構成がＡ１／Ｂ１／Ａ１であり、各層の厚さが２／２１／２（μｍ）である厚さ２５μｍの積層フィルムを得た。
【００４４】
実施例３
実施例１におけるポリエステルＢ１の組成を表１記載のように変更すること以外は実施例１と同様にして、層構成がＡ１／Ｂ１／Ａ１であり、各層の厚さが２／２１／２（μｍ）である厚さ２５μｍの積層フィルムを得た。
【００４５】
比較例１
実施例１において、層構成をＢ１／Ｂ１／Ｂ１とし、各層の厚さを２／２１／２（μｍ）として、層フィルム厚さが２５μｍの積層フィルムを得た。
【００４６】
比較例２
実施例１において、ポリエステルＢ１の組成を表１記載のように変更すること以外は、実施例１と同様にして、各層構成がＡ１／Ｂ１／Ａ１であり、層の厚さが２／２１／２（μｍ）である厚さ２５μｍの積層フィルムを得た。
【００４７】
比較例３
実施例１において、ポリエステルＢ１の組成を表１記載のように変更すること以外は、実施例１と同様にして、各層構成がＡ１／Ｂ１／Ａ１であり、層の厚さが２／２１／２（μｍ）である厚さ２５μｍの積層フィルムを得た。
【００４８】
比較例４〜５
実施例１において、ポリエステルＢ１のポリテトラメチレンエーテルグリコールの数平均分子量を表１記載のものに変更すること以外は、実施例１と同様にして、層構成がＡ１／Ｂ１／Ａ１であり、各層の厚さが２／２１／２（μｍ）である厚さ２５μｍの積層フィルムを得た。
【００４９】
比較例６
実施例１において、層構成をＡ１／Ｂ１／Ａ１とし、各層の厚さが６／１３／６（μｍ）である厚さが２５μｍの積層フィルムを得た。
【００５０】
比較例７
実施例１において、層構成をＡ１／Ｂ１／Ａ１とし、各層の厚さが０．５／２４／０．５（μｍ）である厚さが２５μｍの積層フィルムを得た。
【００５１】
比較例８〜１１
実施例１において、ポリエステルＡ１の添加粒子の粒径および添加濃度を表１記載のように変更すること以外は、実施例１と同様にして、層構成がＡ１／Ｂ１／Ａ１であり、各層の厚さが２／２１／２（μｍ）である厚さ２５μｍの積層フィルムを得た。
【００５２】
比較例１２〜１３
実施例１において、フィルムの面配向度（ΔＰ）を本発明の範囲外となるように、縦方向および横方向の延伸倍率および弛緩率を帰ること以外は、実施例１と同様にして、層構成がＡ１／Ｂ１／Ａ１であり、各層の厚さが２／２１／２（μｍ）である厚さ２５μｍの積層フィルムを得た。
以上、実施例および比較例で得られたフィルムの内容および特性をまとめて下記表１〜２に示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】
【表２】
【００５５】
本発明の要件を満たす実施例１〜３の二軸配向積層ポリエステルフィルムは、柔軟性、透明性、滑り性、耐ブロッキング性、耐溶剤性に優れるものであった。これに対し、比較例１〜１３の積層ポリエステルフィルムは、本発明の要件を満たしていないため、フィルムの柔軟性、透明性、滑り性、耐ブロッキング性、耐溶剤性に劣るものであった。
【００５６】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明の二軸配向積層ポリエステルフィルムは、柔軟性、透明性、滑り性、耐ブロッキング性、耐溶剤性に優れるものであり、その工業的価値は高い。
【発明の属する技術分野】
本発明は、二軸配向ポリエステルフィルムに関する。さらに詳しくは、本発明は、柔軟性、透明性を有し、かつ滑り性に優れた特性を有する柔軟性ポリエステルフィルムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエチレンテレフタレートに代表される二軸延伸ポリエステルフィルムは、透明性、機械的特性、寸法安定性等の物理的特性、並びに耐薬品性等の化学的特性が優れていることから、磁気記録材料、工業材料、など幅広い分野において使用されている。しかしながら、二軸延伸ポリエステルフィルムは柔軟性に欠けるため、一定形状に成形した後、外力に対する変形追従性を有することができず、用途が限定されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記実情に鑑みなされたものであり、その解決課題は、柔軟性、透明性を有し、かつ滑り性に優れた特性を有する柔軟性ポリエステルフィルムを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討を行った結果、特定の構成を有するフィルムによれば、上記課題を容易に解決できることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【０００５】
すなわち、本発明の要旨は、Ａ層、Ｂ層およびＣ層の少なくとも３層のポリエステル層からなる共押出積層フィルムであって、最外層であるＡ層およびＣ層は、平均粒径が０．１〜５．０μｍの不活性微粒子を０．０１〜１．０重量％含有する実質的にホモのポリエステルからなり、中間層であるＢ層は、ジカルボン酸成分、脂肪族または脂環式のジオール成分および数平均分子量が３００〜４０００のポリアルキレンエーテルグリコール成分を主たる構成成分とするポリエステルからなり、Ｂ層の全フィルム厚みに占める厚み割合が６０〜９５％であって、Ｂ層中のポリアルキレングリコールの含有量が１０〜３０重量％であり、下記式（１）および（２）を同時に満足することを特徴とする二軸配向積層ポリエステルフィルムに存する。
０．０５０≦ΔＰ≦０．１５０ …（１）
０．０１０≦Ｒａ≦０．１００ …（２）
（上記式中、ΔＰはフィルムの面配向度、Ｒａはフィルム表面の中心線平均粗さ（μｍ）を表す）
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のポリエステルフィルムは、少なくとも３層が押出し口金から、いわゆる共押出法により押し出されたフィルムであって、後に縦方向および横方向の二軸方向に配向させたフィルムである。
【０００７】
本発明において、最外層であるＡ層およびＣ層を構成するポリエステルは、実質的にホモのポリエステルからなる。かかるポリエステルは、芳香族ジカルボン酸またはそのエステルとグリコールとを主たる出発原料として得られるポリエステルであり、繰り返し構造単位の８０％以上がエチレンテレフテレート単位またはエチレン−２，６−ナフタレート単位または１，４−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート単位を有するポリエステルを指す。そして、上記の範囲内であれば、他の第三成分を含有してもよい。
芳香族ジカルボン酸成分としては、例えば、テレフタル酸および２，６−ナフタレンジカルボン酸以外に、例えば、イソフタル酸、フタル酸、アジピン酸、セバシン酸、ジフェニルジカルボン酸、オキシカルボン酸（例えば、ｐ−オキシエトキシ安息香酸等）を用いることができる。グリコール成分としては、エチレングリコール、および１，４−シクロヘキサンジメタノール以外に、例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール等の一種または二種以上を用いることができる。
【０００８】
本発明のフィルムの中間層であるＢ層を構成するポリエステルは、ジカルボン酸成分、脂肪族または脂環式のジオール成分および数平均分子量が３００〜４０００であるポリアルキレンエーテルグリコールを主たる成分とするポリエステルである。ここで言う主たる成分とは、全構成成分中、８０重量％以上が上記成分で占められることを意味する。また、構成成分については、例えば、ポリエステルＢ層をアルカリで分解し、クロマトグラフィーにより分析することができる。Ｂ層を構成するジカルボン酸成分は、５０モル％以上がテレフタル酸であることが好ましいが、他のジカルボン酸成分が共重合されたものであってもよい。テレフタル酸以外のジカルボン酸成分としては、具体的には、例えば、イソフタル酸、オルトフタル酸、フェニレンジオキシジ酢酸、４，４’−ジフェニルジカルボン酸、４，４’−ジフェノキシエタンジカルボン酸、４，４’−ジフェニルエーテルカルボン酸、４，４’−ジフェニルカルボン酸、１，５−ナフタレンジカルボン酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、１，３−シクロヘキサンジカルボン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸等が挙げられるが、これらの中でもイソフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸から選択される１種以上が好適である。
【０００９】
なお、本発明において、ジカルボン酸成分は、原料の段階では、例えば、炭素数１〜４程度のアルキルエステル等のエステル形成誘導体を含むものとする。
Ｂ層を構成する脂肪族または脂環式のジオール成分としては、５０モル％以上がエチレングリコールであることが好ましいが、他の脂肪族または脂環式のジオール成分が共重合されたものであってもよい。エチレングリコール以外の脂肪族および／または脂環式ジオール成分としては、具体的には、例えば、１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオール、１，２−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，１０−デカンジオール、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール、ジエチレングリコール等の脂肪族ジオール、１，１−シクロヘキサンジメタノール、１，２−シクロヘキサンジメタノール、１，３−シクロヘキサンジメタノール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、１，２−シクロヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジオール等の脂環式ジオール等が挙げられ、中でも１，４−ブタンジオール、ジエチレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオールから選ばれる１種以上が好適である。
【００１０】
なお、本発明においては、脂肪族または脂環式ジオール成分は、原料の段階ではエステル形成性の誘導体をも含むものである。
エチレングリコール以外の脂肪族および脂環式ジオール成分は、全ジオール成分の通常３０モル％以下、好ましくは５〜３０モル％、さらに好ましくは１０〜２０モル％の範囲である。エチレングリコール以外の脂肪族または脂環式のジオール成分を共重合することにより、柔軟性や透明性が向上する場合があるが、共重合量の量によっては、得られる共重合ポリエステルフィルムの機械的特性が劣る場合がある。
【００１１】
本発明のポリエステルフィルムのＢ層中には、本発明の効果を損なわない範囲内であれば、さらに、例えば、４，４−ジヒドロキシビフェニル、２，２−ビス（４’−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４’−β−ヒドロキシエトキシフェニル）プロパン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）スルホン、ビス（４−β−ヒドロキシエトキシフェニル）スルホン酸等の芳香族ジオール、グリコール酸、ｐ−ヒドロキシ安息香酸、ｐ−β−ヒドロキシエトキシ安息香酸等のヒドロキシカルボン酸やアルコキシカルボン酸、ステアリン酸、ステアリルアルコール、ベンジルアルコール、安息香酸、ｔ−ブチル安息香酸、ベンゾイル安息香酸等の単官能成分、トリカルバリル酸、ヘキサントリカルボン酸、トリメリト酸、トリメシン酸、ピロメリト酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ナフタレンテトラカルボン酸、１，２，６−ヘキサントリオール、没食子酸、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセロール、ペンタエリスリトール、ソルビトール、ジペンタエリスリトール、ポリグリセロール等の３官能以上の多官能成分が共重合されていてもよい。
【００１２】
本発明のポリエステルフィルムのＢ層は、ポリアルキレンエーテルグリコールを構成成分として含有する必要があり、その数平均分子量は３００〜４０００であり、４００〜３０００が好ましく、５００〜２０００がさらに好ましい。数平均分子量が３００未満では、フィルムの耐熱性が劣ったり、低分子量物が析出したりする。一方、数平均分子量が４０００を超えると、フィルムの透明性が劣る。
ポリアルキレンエーテルグリコールとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリトリメチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリヘキサメチレングリコール、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとのブロックまたはランダム共重合体などが挙げられるが、これらの中でも、ポリテトラメチレンエーテルグリコールが好ましい。
【００１３】
ポリアルキレンエーテルグリコールは、数平均分子量の異なるものを複数併用することもできる。複数併用する場合は、均一に混合して測定した値が前記範囲であればよい。ここで、ポレアルキレンエーテルグリコールの数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー等の一般的な方法により測定することができる。ポリアルキレンエーテルグリコールは、Ｂ層中に１０〜３０重量％含まれている。ポリアルキレンエーテルグリコールの含有量が１０重量％未満では、フィルムの柔軟性が劣る傾向がある。一方、３０重量％を超えると、柔軟性に優れるものの、フィルムの透明性が損なわれる場合がある。
【００１４】
本発明のフィルムを構成するポリエステル樹脂は、基本的には、ジカルボン酸成分、ジオール成分、ポリアルキレンエーテルグリコールとによるポリエステル樹脂の慣用の製造法、すなわち、直接重合法、またはエステル交換法などにより回分式、または連続式に製造される。
ここで、ポリアルキレンエーテルグリコールおよび任意で使用する共重合成分は、重縮合反応過程の任意の段階で添加することができる。
さらに、本発明のポリエステルは、予め、ジカルボン酸、および脂肪族および／または脂環式ジオールからなる低重合度のオリゴマーを製造し、当該オリゴマーとポリアルキレンエーテルグリコールとを重縮合することにより得ることもできる。
【００１５】
重縮合反応により得られた樹脂は、通常、重縮合反応槽の底部に設けられた抜き出し口からストランド状に抜き出して、水冷しながらもしくは水冷後、カッターで切断されてペレット状とされる。さらに、この重縮合後のペレットを加熱処理して固相重縮合させることにより、さらに高重合度化させるとともに、反応副生物のアセトアルデヒドや低分子オリゴマー等を低減化することもできる。
なお、前記製造方法においてエステル化反応は、必要に応じて、例えば、三酸化アンチモン、アンチモン、チタン、マグネシウム、カルシウム等の有機酸塩や有機金属化合物等のエステル化触媒の存在下でなされ、エステル交換反応は、必要に応じて、例えば、リチウム、カリウム、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム、マンガン、チタン、亜鉛等の有機酸塩や有機金属化合物等のエステル交換触媒の存在下でなされる。
【００１６】
また、重縮合反応は、例えば、正燐酸、亜燐酸、次亜燐酸、ポリ燐酸およびこれらのエステルや有機酸塩等の燐化合物の存在下、および、例えば、三酸化アンチモン、二酸化ゲルマニウム、四酸化ゲルマニウム等の金属化合物、或いは、アンチモン、ゲルマニウム、亜鉛、チタン、コバルト等の有機酸塩や有機金属化合物等の重縮合触媒の存在下でなされる。これらの重縮合触媒の中でも、テトラブトキシチタネート、三酸化アンチモン、二酸化ゲルマニウムから選択される１種以上が好適に使用される。
さらには、重縮合過程での消泡を促進するため、シリコーンオイル等の消泡剤を添加するのが好ましい。
【００１７】
本発明のフィルムの最外層であるＡ層およびＣ層を構成するポリエステルは、耐ブロッキング性、易滑性等を付与するために、不活性微粒子を含有する必要があり、その含有量は、フィルムに対して０．０１〜１．０重量％、好ましくは０．０５〜０．５重量％、さらに好ましくは０．１〜０．３重量％の範囲である。不活性微粒子の含有量が０．０１重量％未満では、透明性に優れるが、易滑性、フィルムの取り扱い性が劣る。一方、不活性微粒子の含有量が１．０重量％を超えると、易滑性に優れるが、透明性の悪化や粒子が凝集して粗大突起を形成する。
本発明で用いる不活性微粒子としては、例えば、炭酸カルシウム、シリカ、リン酸カルシウム、カオリン、タルク、二酸化チタン、アルミナ、硫酸バリウム、フッ化リチウム、ゼオライト、硫化モリブデン等の無機粒子、シュウ酸カルシウム、架橋高分子粒子などの有機粒子を挙げることができるが、これらに限定されるものでない。
【００１８】
用いる不活性微粒子の平均粒径は、０．１〜５．０μｍ、好ましくは０．２〜４．０μｍ、さらに好ましくは０．３〜３．０μｍの範囲である。平均粒径が０．１μｍ未満では、透明性に優れるが、フィルム製造工程における巻き特性が劣る。一方、平均粒径が５．０μｍを超えると、易滑性に優れるが、フィルム表面の粗面化の度合いが大きくなりすぎて、透明性が損なわれたり、ツブ状欠陥が発生したりする。
最外層のＡ層およびＣ層を構成するポリエステルに不活性微粒子を配合する方法としては、公知の方法を採用し得る。例えば、ポリエステルを製造する任意の段階において添加することができるが、好ましくは、エステル化の段階、もしくはエステル交換反応終了後重縮合反応開始前の段階でエチレングリコール等に分散させたスラリーとして添加し、重縮合反応を進めてもよい。また、ベント付き混練り押し出し機を用い、水または沸点２００℃以下の有機溶媒中に分散させた粒子のスラリーとポリエステル原料とをブレンドする方法、または、混練り押し出し機を用い、乾燥させた粒子とポリエステル原料とをブレンドする方法などによって行われる。
【００１９】
Ａ層およびＣ層には、前述の粒子以外に、フィルムの易滑性を向上させるために、有機滑剤を含有させることも好ましい手法である。有機滑剤の種類としては、特に限定するものでないが、脂肪族化合物、脂肪族エステル類、アルキレンビス脂肪族類および芳香族アミド等が好ましい。脂肪族化合物としては、モンタン酸等炭素数の多いものが好ましい。また、脂肪族エステルとしては、モンタン酸エチレングリコールエステル等が挙げられる。アルキレンビス脂肪族および芳香族アミドとしては、ヘキサメチレンビスベヘンアミド、ヘキサメチレンビスステアリルアミド、ヘキサメチレンビスステアリルアミド、Ｎ，Ｎ’−ジステアリルテレフタルアミド等が挙げられる。これらの有機滑剤のフィルム中の含有量としては、５００ｐｐｍ以下、さらには２００ｐｐｍ以下が好適である。これらの滑剤が余りに多量に混入すると、フィルムに各種塗布等を施す際の接着性が低下したり、フィルムの色目として黄味が強くなりすぎたりする恐れがある。
【００２０】
本発明においては、易滑性、巻き取り性、耐ブロッキング性、作業性を高度に満足させるために、フィルム表面の中心線平均粗さ（Ｒａ）が両面ともに０．０１０〜０．１００μｍの範囲であることが必要であり、好ましくは０．０１５〜０．０８０μｍ、さらに好ましくは０．０２０〜０．０６０μｍであって、かかる範囲となるよう適宜、条件を選択することが望ましい。
本発明のポリエステルフィルムの面配向度（ΔＰ）は、０．０５０〜０．１５０であり、好ましくは０．０６０〜０．１３０、さらに好ましくは０．０７０〜０．１２０の範囲である。上記範囲とすることにより、柔軟性とフィルムの取り扱い性が良好となる。
本発明において、複合化されたポリエステルフィルムの長手方向および幅方向のヤング率は通常１．０〜４．０ＧＰａ、好ましくは１．２〜３．５ＧＰａ、さらに好ましくは１．３〜３．０ＧＰａの範囲である。ヤング率が１．０ＧＰａ未満では、フィルムが柔軟化しすぎて、フィルム製膜時のワインディング性、取り扱い加工適正が劣ることがある。一方、ヤング率が５．０ＧＰａを超えると、フィルムの柔軟性が損なわれる場合がある。
【００２１】
本発明において、複合化されたポリエステルフィルムの長手方向および幅方向の引っ張り破断伸度は通常１００〜２００％、好ましくは１１０〜１９０％、さらに好ましくは１２０〜１８０％の範囲である。引っ張り破断伸度が１００％未満では、柔軟性に劣る傾向がある。一方、引っ張り破断伸度が２００％を超えると、柔軟化しすぎて、シワ、伸び等により巻き取り作業、フィルム取り扱い性が悪くなることがある。
本発明のポリエステルフィルムにおいて、Ｂ層の厚みがフィルム全体厚みに占める割合は、通常６０〜９５％であり、６５〜９５％、さらには７０〜９５％の範囲が好ましい。この値が６０％未満では、柔軟性が損なわれることがある。一方、９５％を超える場合には、幅方向での積層厚みが不均一となる傾向がある。
【００２２】
本発明において、ポリエステルフィルムの接着性、帯電防止、易滑性を付与するために、塗布層を設けてもよい。塗布層を構成する成分としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコール、ポリウレタン等の樹脂およびこれらの樹脂の共重合体などを挙げることができる。かかる樹脂の一種または二種以上の樹脂を同時に含有してもよい。
上述の塗布液をフィルムに塗布する方法としては、原崎勇次著、（株）総合技術センター、１９９０年発行、「コーティング装置と操作技術入門」に示されるような塗布装置を用いて行うことができる。例えば、正回転ロールコーター、リバースロールコーター、グラビアコーター、ナイフコーター、ブレードコーター、ロッドコーター、エアドクターコーター、カーテンコーター、ファウンテンコーター、キスコーター、キスロールコーター、ビードコーター、浸漬コーター等の塗布装置、スクリーンコーティング、キャストコーティング、含浸機、ＬＢ法のような塗布方法を採用することができるが、これらに限定されるものではない。塗布層は、フィルム製造工程内で設けてもよいし、フィルム製造後に塗布してもよい。特に塗布厚みの均一性や、生産効率の点で、フィルム製造工程内で塗布する方法が好ましい。
【００２３】
フィルム製造工程内で塗布する方法としては、未延伸シートに塗布液を塗布し、逐次あるいは同時に二軸延伸する方法、一軸延伸されたフィルムに塗布し、さらに先の一軸延伸方向と直角の方向に延伸する方法、あるいは二軸延伸フィルムに塗布し、さらに横および／または縦方向に延伸する方法などがある。
塗布層の厚みは、通常０．００５〜１．０μｍの範囲であり、好ましくは０．０１〜０．５μｍの範囲である。塗布厚みが１．０μｍを越えるとフィルム製造時の連続性が悪化するので好ましくない。一方、塗布厚みが０．００５未満の場合には塗布ヌケや塗布ムラが生じやすくなる傾向がある。
【００２４】
かかる塗布層は、フィルムの片面だけに設けてもよいが、両面に設けることが好ましい。また、片面にのみ塗布した場合、その反対面には、本発明における塗布層以外の塗布層を必要に応じて形成し、本発明のフィルムに他の特性を付与することもできる。
なお、塗布剤のフィルムへの塗布性、接着性を改良するため、塗布前にフィルムに化学処理や放電処理を施してもよい。処理効率やコスト、処理の簡便さからコロナ放電処理を行うことが好ましい。また、本発明のフィルムにおける塗布層の接着性、塗布性などを改良するために、塗布層形成後に塗布層に放電処理を施すこともできる。
【００２５】
次に本発明のポリエステルフィルムの製造方法について具体的に説明するが、本発明の構成要件を満足する限り、以下の例示に特に限定されるものではない。すなわち、先に述べたポリエステル原料を使用し、複数台の押し出し機、複数層のマルチマニホールドダイまたはフィードブロックを用い、それぞれのポリエステルを積層して口金から複数層の溶融シートを押し出し、冷却ロールで冷却固化して未延伸シートを得る方法が好ましい。この場合、シートの平坦性を向上させるため、シートと回転冷却ドラムとの密着性を高める必要があり、静電印加密着法および／または液体塗布密着法が好ましく採用される。
【００２６】
次いで、得られた未延伸シートは二軸方向に延伸して二軸配向される。すなわち、まず、前記の未延伸シートを一方向にロールまたはテンター方式の延伸機により延伸する。延伸温度は、通常２０〜１００℃、好ましくは３０〜８０℃であり、延伸倍率は、通常２．０〜６倍、好ましくは２．５〜４．５倍である。次いで、一段目の延伸方向と直交する方向に延伸を行う。延伸温度は、通常３０〜１００℃、好ましくは４０〜８５℃であり、延伸倍率は、通常３．０〜６倍、好ましくは３．５〜４．５倍である。なお、一方向の延伸を二段階以上で行う方法も用いることができるが、その場合も、最終的な延伸倍率が上記した範囲に入ることが望ましい。また、前記未延伸シートを面積倍率が１０〜４０倍になるように同時二軸延伸することも可能である。
【００２７】
かくして得られたフィルムには、１５０〜２１０℃で１〜６００秒間熱処理を行うことが好ましい。さらにこの際、熱処理の最高温度ゾーンおよび／または熱処理出口のクーリングゾーンにおいて、縦および／または横方向に０．１〜２０％弛緩する方法が好ましい。また、必要に応じて再縦延伸、再横延伸を付加することも可能である。
【００２８】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、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、本発明で用いた物性測定法は下記のとおりである。実施例および比較例中、「部」とあるは「重量部」を示す。
【００２９】
（１）粒子の平均粒径（μｍ）
島津製作所製遠心沈降式粒度分布測定装置（ＳＰ−ＣＰ３型）で測定した。
本発明において平均粒径とは、その形状の如何にかかわらず等価球形分布の積算体積分率５０％の粒径を平均粒径とした。
【００３０】
（２）ポリマーの極限粘度［η］（ｄｌ／ｇ）
ポリマー１ｇをフェノール／テトラクロロエタン＝５０／５０（重量比）の混合溶媒１００ｍｌ中に溶解させ、ウベローデ型粘度計にて３０℃で測定した。
【００３１】
（３）フィルム表面粗さ（μｍ）
中心線平均粗さＲａ（μｍ）をもって表面粗さとした。（株）小坂研究所製表面粗さ測定機（ＳＥ−３Ｆ型）を用いて次のようにして求めた。すなわち、フィルム断面曲線からその中心線の方向に基準長さＬ（２．５ｍｍ）の部分を抜き取り、この抜き取り部分の中心線をｘ軸、縦倍率の方向をｙ軸として粗さ曲線ｙ＝ｆ（ｘ）で表したとき、次式で与えられた値を（μｍ）で表す。中心線平均粗さは、試料フィルム表面から１０本の断面曲線を求め、これらの断面曲線から求めた抜き取り部分の中心線平均粗さの平均値で表した。なお、触針の先端半径は２μｍ、荷重は３０ｍｇとし、カットオフ値は０．０８ｍｍとした。
Ｒａ＝（１／Ｌ）∫０ １｜ｆ（ｘ）｜ｄｘ
【００３２】
（４）フィルムの面配向度（ΔＰ）
アタゴ光学社製アッベ屈折計を用い、フィルム面内の屈折率の最大値（ｎγ）、それに直交方向の屈折率（ｎβ）およびフィルムの厚さ方向の屈折率（ｎα）を測定し、次式より面配向度（ΔＰ）を算出した。なお、屈折率の測定は、ナトリウムＤ線を用い、２３℃で行った。
ΔＰ＝（ｎγ＋ｎβ）／２−ｎα
【００３３】
（５）フィルムのヤング率（ＧＰａ）
（株）インテスコ製引っ張り試験機（２００１型）を用いて、温度２３℃、湿度５０％ＲＨに調節された室内において、長さ（チャック間）３００ｍｍ、幅２０ｍｍの試料フィルムを、１０％／分の歪み速度で引っ張り、引っ張り応力−歪み曲線の初期の直線部分を用いて次式によって計算した。
Ｅ＝Δσ／Δε
（上記式中、Ｅはヤング率（ＧＰａ）、Δσは直線上の２点間の元の平均断面積による応力差（ＧＰａ）、Δεは上記２点間の歪み差／初期長さ（−）を表す）
【００３４】
（６）フィルムの破断伸度（％）
（株）インテスコ製引っ張り試験機（２００１型）を用いて、温度２３℃、湿度５０％ＲＨに調節された室内において、長さ（チャック間）５０ｍｍ、幅１５ｍｍの試料フィルムを２００ｍｍ／分の速度で引っ張り、引っ張り応力−歪み曲線より次式より求めた。
ＬＢ＝（Ｌ−Ｌ０）×１００／Ｌ０
（上記式中、ＬＢは引っ張り破断伸度（％）、Ｌは破断時のフィルム長さ（ｍｍ）、Ｌ０は元のフィルム長さ（ｍｍ）を表す）
【００３５】
（７）フィルムの滑り性
平滑なガラス板上に、幅１５ｍｍ、長さ１５０ｍｍに切り出したフィルム同士を２枚重ね、その上にゴム板をのせ、２枚のフィルム接圧を２ｇ／ｃｍ２として、２０ｍｍ／分でフィルム同士を滑らせて摩擦力を測定し、５ｍｍ滑らせた点での摩擦係数を動摩擦係数として求めた。なお、測定は、温度２３℃、湿度５０％ＲＨの雰囲気下で行った。
【００３６】
（８）フィルム透明性（ヘーズ）
ＪＩＳ−Ｋ７１３６に準じ、日本電色工業製分球式濁度計（ＮＤＨ−２０００型）によりフィルムの濁度を測定した。
【００３７】
（９）フィルムの積層厚み
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によるフィルム断面の観察にて行った。すなわち、フィルムサンプルの小片を、エポキシ樹脂に硬化剤、加速剤を配合した樹脂に包埋処理し、ウルトラミクロトームにて厚み約２００ｎｍの切片を作成し、観察用サンプルとした。得られたサンプルを日立（株）製透過型電子顕微鏡（Ｈ−９０００）にて観察した。その断面のうちフィルム表面とほぼ平行に、明暗によってその界面が観察される。その界面とフィルム表面までの距離と中間層の距離を透過型電子顕微鏡写真１枚について平均し、厚みを計算した。但し、加速電圧は３００ＫＶ、倍率は表層厚みに応じ、１万〜１０万倍の範囲で設定した。少なくとも５０枚の写真について行い、測定値の厚い方から１０点、薄い方から１０点を削除して３０点の相加平均をフィルムの厚みとした。このフィルム厚みをもとに下記式により中間層比率を計算した。
中間層比率（％）＝中間層×１００／全体の厚み
【００３８】
（１０）耐ブロッキング性
フィルムを重ね合わせてプレスした。プレス条件は、温度４０℃、湿度８０％ＲＨの雰囲気中で圧力１０Ｋｇ／ｃｍ２、時間２０時間行った。その後、フィルムを室温２３℃、湿度５０％ＲＨの室内に１昼夜放置後、フィルム同士をＡＳＴＭ−１８９３により剥離し、その剥離荷重からブロッキングの程度を下記基準により判定した。
○…良好。剥離荷重２０ｇ未満
△…普通。剥離荷重２０ｇ以上５０ｇ未満
×…不良。剥離荷重５０ｇ以上
【００３９】
（１１）耐溶剤性
ガラス板上の試料フィルム上に、０．４ｍｌの溶媒を含浸させた旭化成工業社の無塵コットン（ベンコットＦ−１）を置き、さらにその上に直径２３ｍｍ、重さ５０ｇの円筒形の錘を置いて、無塵コットンの一端を引き取り機に連結し、速度６０ｍｍ／秒で移動する。耐溶剤性の有無の判定は、無塵コットンの繊維による擦り傷の有無により下記基準にて行った。なお、使用した溶剤は、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、トルエン、ｎ−ヘプタンを用いた。
○…フィルム表面に傷の発生が殆ど見られない。
△…フィルム表面に傷の発生が僅かだが認められる。
×…フィルム表面に傷の発生が顕著に認められる。
【００４０】
実施例１
〔ポリエステルＡ１の製造〕
ジメチルテレフタレート１００部、エチレングリコール７０部、および酢酸マグネシウム０．０６部を反応器にとり、反応開始温度を１５０℃とし、メタノールの留去とともに徐々に反応温度を上昇させ、３時間後に２３０℃とした。４時間後、実質的にエステル交換反応を終了させた。この反応混合物にエチルアシッドフォスフェート０．０４部を添加した後、平均粒径２．４μｍのエチレングリコールに分散させた非晶質シリカ粒子を０．０５部、三酸化アンチモン０．０４部を加えて、４時間重縮合反応を行った。すなわち、温度を２３０℃から徐々に昇温し２８０℃とした。一方、圧力は常圧より徐々に減じ、最終的には４００Ｐａとした。反応開始後、４時間を経た時点で反応を停止し、窒素加圧下ポリマーを吐出させた。得られたポリエステル（Ａ１）の極限粘度は０．６５であった。
【００４１】
〔ポリエステルＢ１の製造〕
テレフタル酸、エチレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（数平均分子量１０００）を下記表１に記載の構成比となるように、また触媒および助触媒として、テトラブトキシチタネートを０．００９部、エチルアシッドフォスフェートを０．０２５部、酢酸コバルトを０．０５０部、それぞれ反応器にとり、２７０℃、４００Ｐａでの直接重合法によりポリエステル樹脂を得た。得られたポリエステル（Ｂ１）の極限粘度は０．７９であった。
【００４２】
〔ポリエステルフィルムの製造〕
ポリエステルＡ１およびにポリエステルＢ１を別個のベント付き二軸スクリューの押し出し機に供給し、ポリエステルＡ１は、２８０℃−１００ｋＰａ、ポリエステルＢ１は、２５０℃−１００ｋＰａのベント検圧下で溶融混練りし、これらのポリマーをフィードブロック内で合流して積層してスリット状ダイより２０℃の回転冷却ロール上にシート状に押し出し、静電印加密着法を使用して回転冷却ロールにより急冷して積層未延伸シートを得た。得られた当該シートを６０℃で３．５倍縦方向に延伸した、次いで、フィルムをテンターに導き７５℃で３．５倍横延伸した後、２００℃で３秒間熱処理を施し、層構成がＡ１／Ｂ１／Ａ１であり、各層の厚さが２／２１／２（μｍ）である厚さ２５μｍの積層フィルムを得た。
【００４３】
実施例２
実施例１におけるポリエステルＢ１の組成を表１記載のように変更すること以外は実施例１と同様にして、層構成がＡ１／Ｂ１／Ａ１であり、各層の厚さが２／２１／２（μｍ）である厚さ２５μｍの積層フィルムを得た。
【００４４】
実施例３
実施例１におけるポリエステルＢ１の組成を表１記載のように変更すること以外は実施例１と同様にして、層構成がＡ１／Ｂ１／Ａ１であり、各層の厚さが２／２１／２（μｍ）である厚さ２５μｍの積層フィルムを得た。
【００４５】
比較例１
実施例１において、層構成をＢ１／Ｂ１／Ｂ１とし、各層の厚さを２／２１／２（μｍ）として、層フィルム厚さが２５μｍの積層フィルムを得た。
【００４６】
比較例２
実施例１において、ポリエステルＢ１の組成を表１記載のように変更すること以外は、実施例１と同様にして、各層構成がＡ１／Ｂ１／Ａ１であり、層の厚さが２／２１／２（μｍ）である厚さ２５μｍの積層フィルムを得た。
【００４７】
比較例３
実施例１において、ポリエステルＢ１の組成を表１記載のように変更すること以外は、実施例１と同様にして、各層構成がＡ１／Ｂ１／Ａ１であり、層の厚さが２／２１／２（μｍ）である厚さ２５μｍの積層フィルムを得た。
【００４８】
比較例４〜５
実施例１において、ポリエステルＢ１のポリテトラメチレンエーテルグリコールの数平均分子量を表１記載のものに変更すること以外は、実施例１と同様にして、層構成がＡ１／Ｂ１／Ａ１であり、各層の厚さが２／２１／２（μｍ）である厚さ２５μｍの積層フィルムを得た。
【００４９】
比較例６
実施例１において、層構成をＡ１／Ｂ１／Ａ１とし、各層の厚さが６／１３／６（μｍ）である厚さが２５μｍの積層フィルムを得た。
【００５０】
比較例７
実施例１において、層構成をＡ１／Ｂ１／Ａ１とし、各層の厚さが０．５／２４／０．５（μｍ）である厚さが２５μｍの積層フィルムを得た。
【００５１】
比較例８〜１１
実施例１において、ポリエステルＡ１の添加粒子の粒径および添加濃度を表１記載のように変更すること以外は、実施例１と同様にして、層構成がＡ１／Ｂ１／Ａ１であり、各層の厚さが２／２１／２（μｍ）である厚さ２５μｍの積層フィルムを得た。
【００５２】
比較例１２〜１３
実施例１において、フィルムの面配向度（ΔＰ）を本発明の範囲外となるように、縦方向および横方向の延伸倍率および弛緩率を帰ること以外は、実施例１と同様にして、層構成がＡ１／Ｂ１／Ａ１であり、各層の厚さが２／２１／２（μｍ）である厚さ２５μｍの積層フィルムを得た。
以上、実施例および比較例で得られたフィルムの内容および特性をまとめて下記表１〜２に示す。
【００５３】
【表１】
【表２】
本発明の要件を満たす実施例１〜３の二軸配向積層ポリエステルフィルムは、柔軟性、透明性、滑り性、耐ブロッキング性、耐溶剤性に優れるものであった。これに対し、比較例１〜１３の積層ポリエステルフィルムは、本発明の要件を満たしていないため、フィルムの柔軟性、透明性、滑り性、耐ブロッキング性、耐溶剤性に劣るものであった。
【００５６】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明の二軸配向積層ポリエステルフィルムは、柔軟性、透明性、滑り性、耐ブロッキング性、耐溶剤性に優れるものであり、その工業的価値は高い。
Claims (1)
- Ａ層、Ｂ層およびＣ層の少なくとも３層のポリエステル層からなる共押出積層フィルムであって、最外層であるＡ層およびＣ層は、平均粒径が０．１〜５．０μｍの不活性微粒子を０．０１〜１．０重量％含有する実質的にホモのポリエステルからなり、中間層であるＢ層は、ジカルボン酸成分、脂肪族または脂環式のジオール成分および数平均分子量が３００〜４０００のポリアルキレンエーテルグリコール成分を主たる構成成分とするポリエステルからなり、Ｂ層の全フィルム厚みに占める厚み割合が６０〜９５％であって、Ｂ層中のポリアルキレングリコールの含有量が１０〜３０重量％であり、下記式（１）および（２）を同時に満足することを特徴とする二軸配向積層ポリエステルフィルム。
０．０５０≦ΔＰ≦０．１５０ …（１）
０．０１０≦Ｒａ≦０．１００ …（２）
（上記式中、ΔＰはフィルムの面配向度、Ｒａはフィルム表面の中心線平均粗さ（μｍ）を表す）
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