JP4158084B2 - 感熱転写記録材用ポリエチレンテレフタレートフィルムおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、感熱転写記録材用二軸配向ポリエチレンテレフタレートフィルムに関し、詳しくは特定の物性を同時に満足する、印刷適性に優れた感熱転写記録材用二軸配向ポリエチレンテレフタレートフィルムおよびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
感熱転写記録方式は、基材フィルム表面に設けられたインク層を、サーマルヘッドの加熱状態に応じて受像紙などの表面に転写する記録方式であり、印字が鮮明であるとともに、装置の簡便さや低騒音の観点から広く普及している。
【0003】
なかでも、フィルム上に顔料とワックス類などで作られたインクを、サーマルヘッドの加熱により溶融転写させることにより受像紙に印刷する溶融型感熱転写法はコストの点で優れていることから、ファクシミリーやバーコードなどのモノカラー印刷用を中心に広く普及している。
【0004】
一方、ポリエチレンテレフタレートフィルムは、機械的強度、耐熱性、寸法安定性、耐薬品性など、多くの性能に優れており、コストパフオーマンスに優れているため、包装用や磁気テープ用だけでなく感熱転写記録材用のベースフィルムとして広く使用されている。しかしながら感熱転写記録材用ポリエチレンテレフタレートフィルムは、フィルム厚みが2〜10μmと非常に薄いため、リボンへの加工工程や印字の際などに発生する破断や皺などの問題の他に、インク層およびバックコート層を塗布後に所定の幅に裁断してロール状に巻き取る際のスリット性の悪さによる巻き形状不良が生じ、その結果印字不良を引き起こすといった問題がある。
【0005】
このような問題点を解決するために、ポリエチレンテレフタレートフィルムの縦方向および横方向とも強度を上げれば、破断はしにくくなるものの、熱収縮率が大きくなりさらに皺が入りやすくなる。熱収縮率をあまり大きくしないで強度を上げようとすれば、フィルムの製造工程が複雑になり破断が増加して、生産性が極端に悪化するといった問題点が新たに発生する。また、強度と熱収縮特性に優れたポリエチレンナフタレートフィルムはコストの点で難点がある。
【0006】
これらの問題点に対して鋭意検討した結果、縦と横の延伸順序と物性バランスが重要であり、物性バランスと延伸順序を適正化することにより、加工性の良い感熱転写記録材用ポリエチレンテレフタレートフィルムが得られることを見出し本発明に到達した。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を解決する事を目的とし、印刷適性に優れた感熱転写記録材用ポリエチレンテレフタレートフィルム及びその製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の第1の発明は、ポリエチレンテレフタレート樹脂を溶融押出し後、冷却ロールで冷却し、第1段目の延伸を横方向に行うことを特徴とする、厚みが2〜6μmで、(a)〜(h)の特性を同時に満足する感熱転写記録材用二軸配向ポリエチレンテレフタレートフィルムの製造方法である。
(a)縦方向のF5値:120±20MPa
(b)横方向のF5値:100±10MPa
(c)縦方向のF5値>横方向のF5値+10MPa
(d)縦方向の屈折率(nx):1.675〜1.695
(e)横方向の屈折率(ny):1.625〜1.645
(f)縦方向の150℃の熱収縮率:1.5〜3.0%
(g)横方向の150℃の熱収縮率:0.2〜0.8%
(h)横方向の破断強度:≦200MPa
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の感熱転写記録材用ポリエチレンテレフタレートフィルムは、その中のエチレンテレフタレートのモノマー単位が好ましくは90モル%以上、より好ましくは95モル%以上であり、他のジカルボン酸成分、ジオール成分が少量共重合されていてもよいがコストの点から、テレフタル酸とエチレングリコールのみから製造されたものが好ましい。また、本発明の効果を阻害しない範囲内で、公知の添加剤、例えば、熱安定剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤などを添加してもよい。
【0011】
基材のポリエチレンテレフタレートフィルム中には、滑り性や巻き性を付与するために、平均粒径が0.1〜3μmの、少なくとも1種の無機または有機の不活性粒子を0.01〜1.0質量%含有させておくことが望ましい。フィルム表面の粗さの好ましい範囲は、平均表面粗さ(Ra)として20〜50nmである。該不活性粒子の平均粒径は、前記粒子を水に分散させたスラリーを、レーザー回折式の粒度分布計(リーズアンドノースラップ社製、マイクロトラックHRA)を用いて測定した50%体積径の値である。
【0012】
また、上記ポリエチレンテレフタレートフィルムの極限粘度は、0.52〜0.62dl/gが好ましい。極限粘度が0.52dl/gより小さいと、フィルム製造時や加工工程での破断が発生しやすくなる。一方、極限粘度が0.62dl/gより大きいと本発明の物性が得にくく、また所定の製品幅に裁断する時の、寸法不良が起こりやすくなり好ましくない。
【0013】
本発明の二軸配向ポリエチレンテレフタレートフィルムは、厚みが2〜6μmであることが必要であり、好ましくは3〜5μmである。フィルムの厚みが2μmよりも薄い場合、フィルム生産時や加工工程、印字の時に、破断が頻発するため好ましくない。一方、フィルムの厚みが6μmよりも厚いと、熱の伝導が悪くなり、また熱が2次元的に拡散するので、印字性能が悪化するため好ましくない。
【0014】
また、本発明のフィルムは次のような物性を、同時に具備しなければならない。即ち、縦方向(以下MDと言う)のF5値は120±20MPaであり、横方向(以下TDと言う)のF5値は100±10MPaであり、F5(MD)がF5(TD)より10MPa以上大きく、MDの屈折率は1.675〜1.695、TDの屈折率は1.625〜1.645の範囲であり、MDの150℃での熱収縮率(150℃で30分間処理した時の無荷重下での熱収縮率)は1.5〜3.0%、TDの150℃における熱収縮率は0.2〜0.8%であり、TDの破断強度は200MPa以下であることが必要である。
【0015】
MD及びTDのF5値、屈折率、150℃における熱収縮率は、ポリエチレンテレフテレートフィルムの製造工程や、感熱転写リボンへの加工工程、印字の際の破断と張力負けによる皺の発生がない最適点であり、上記物性のいずれか1つでも物性が外れても何らかの弊害が発生する。
【0016】
また、150℃における熱収縮率が前記範囲であるとインク層や背面の耐熱層のコートや印字の際の皺が発生しにくい。TDの破断強度はスリット性に関連しており、200MPaを超えるとスリット不良による巻きみだれが発生しやすく、その結果、印刷時に筋状の印刷抜けなどを引き起こす。
【0017】
これらの物性を造り込むためには、極限粘度が0.55〜0.65dl/gのポリエチレンテレフタレートを溶融押出し後、冷却ロールで冷却し、第1段目の延伸を横方向(TD)に行い、次いで縦方向(MD)に延伸し、熱固定処理、横緩和処理を行うことがMDに配向を大きくすることができ、nx、F5(MD)、HS(MD)を大きくすることができるので好ましい。さらに好ましくは、最初の延伸をTDに3.5〜4.0倍とし、2段目の延伸をMDに3.7〜4.2倍とし、熱処理工程の温度を210〜230℃と比較的高温でTDにリラックスしながら行なう。
【0018】
ベースとなるポリエチレンテレフタレートフィルムと、インク層との接着性を向上させるために、易接着層をフィルム製造時にコートするインラインコートや、コロナ処理、火炎処理などを行なっても良いが、一般に溶融型感熱転写法では、インク層の剥離が発生しない程度の、インク層との密着性を必要としており、本発明の製造方法で得られたフィルムは、理由は定かでないが良い密着性をしめすのでこれらの処理は一般的に不必要である。
【0019】
【実施例】
以下、本発明を実施例を用いて説明する。実施例中、単に部とあるのは質量部を表し、%とあるのは質量%を示す。各測定項目は以下の方法に従った。
【0020】
(1)ポリエチレンテレフタレートの極限粘度
サンプルを130℃で一昼夜真空乾燥後80mg精秤し、フェノール/テトラクロロエタン=60/40(体積比)の混合溶液に80℃で30分間、加熱溶解した。該混合溶液で20mLにした後、30℃で測定した。
【0021】
(2)フィルムのF5値および破断強度
温度23℃で湿度65%RHの環境下において、引張試験機(東洋ボールドウイン製、テンシロンHTM−100)を用いて、サンプル幅12.7mm、チャック間距離100mm、引張り速度100mm/分で測定し、5%伸長時の応力及び破断時の応力をそれぞれF5値(MPa)及び破断強度(MPa)とした。
【0022】
(3)フィルムの屈折率
アッベ屈折率計(タイプ4T)を用いて、ナトリウムランプ(D線)を光源として測定し、縦方向の屈折率をnx、横方向の屈折率をny、厚さ方向の屈折率をnzと表示した。
【0023】
(4)フィルムの表面粗さ
東京精密製のサーフコム300B(針圧:400mg)を用いて、カットオフ0.08mm、測定長0.8mm、測定スピード0.03mm/秒で10回繰り返し、平均表面粗さをRa(μm)とした。
【0024】
(5)熱収縮率(HS)
フィルムを20mmの幅で300mmにカットし、200mmの幅に印を入れてから、150℃のオーブンの中で30分間熱処理(無荷重)し、冷却後の印間の長さ(L)から計算した。
熱収縮率HS(%)=((200−L)/200)×100
【0025】
(6)印刷適性
(インク層コート材の調製)
カルナウバワックス 40部
エステルワックス 34部
酢酸ビニルーエチレン共重合体 10部
ステアリン酸ナトリウム 3部
上記の組成物を攪拌・加熱して溶融し、カーボンブラック13部を加えて分散・混合してインク層コート材とした。
【0026】
(背面コート材の調製)
ポリビニルブチラール 15部
シリコーンワックス 5部
トルエン/MEK(1:1混合液) 78部
上記の組成物を攪拌・混合して溶液とし、シリカ粉末(アエロジルOX50:デグサ社製)2部を分散・混合して背面コート材とした。
【0027】
(感熱転写リボンの作製)
2段のグラビュアコーターを用いて、本願発明の実施例及び比較例で得たポリエチレンテレフタレートフィルムの冷却ロールと接しない側(裏面)に、背面コート材を塗布した後、100℃で90秒間乾燥し、厚さ0.5μmの背面コート層を設けた。引き続いて、冷却ロールと接する面(表面)にインク層コート材(液温:85℃)を塗布後、フィルムを冷却し厚さ4μmのインク層をとしたのち、6インチ紙管に巻き取りジャンボロールとした。さらに、ジャンボロールをスリッターに掛け、110mmの幅に裁断し、1インチの紙管(肉厚4mm)に巻き取り感熱転写リボンとした。
【0028】
(印刷テスト)
バーコードプリンター((株)サトー製、MR400)を使用し、上質紙に200回のバーコード印刷をして、目視判定した。
◎:全て抜けがなく印刷されて、濃淡が見られない
○:バーの端部にわずかに印刷抜けや濃淡が見られるが、バーコードリーダー
での読み取りミスがない(実用上使用可能)。
△:バーの1部にはっきりした印刷抜けや濃淡が見られる(読み取りミスの発
生あり)。
×:バーの歪みや、大きな印刷抜けがある。
【0029】
(実施例1)
平均粒径が3.5μm無定型シリカを0.08質量%、平均粒径が0.80μmのカオリンを0.17質量%、平均粒径が0.8μmの合成炭酸カルシウムを0.05質量%含有し、かつ極限粘度が0.57dl/gのポリエチレンテレフタレートを乾燥後285℃で溶融押出しし、静電密着法により30℃のキャスティングドラム上に密着・冷却させ、極限粘度が0.55dl/gの未延伸ポリエチレンテレフタレートシートを得た。次いで、未延伸シートをテンターに導き92℃で横方向に3.7倍の延伸を行なった。
【0030】
さらに、赤外線ヒーターで横延伸されたフィルムを加熱した後、ロール温度80℃でロール間のスピード差により縦方向に4.0倍延伸した。次いで熱固定ゾーンにおいて、226℃で1.05倍再横延伸した後、228℃で熱処理した。さらに210℃で2.6%、150℃で横方向に0.3%緩和熱処理して、厚さ4.5μm、平均表面粗さ(Ra)が30nmの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムを得た。
【0031】
(実施例2、3および比較例1〜3)
実施例1において、横および縦の延伸倍率を表1のように変えた以外は、実施例1と同様に製膜を行ない、厚さ4.5μmの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムを得た。
【0032】
(比較例4)
実施例1において、第1段目の延伸を縦方向に100℃で4.0倍、次いで横方向の延伸を110℃で3.7倍とした以外は、実施例1と同様に製膜を行い、厚さ4.5μmの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムを得た。
【0033】
上記実施例1〜3および比較例1〜4の延伸条件を表1に、得られたポリエチレンテレフタレートフィルムの特性を表2に示す。
【0034】
【表1】
【0035】
【表2】
【0036】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の感熱転写記録材用ポリエチレンテレフタレートフィルムは、特定の範囲のF5値、屈折率、熱収縮率、横方向の破断強度をバランスよく満足しているため、フィルムの生産性だけでなく、感熱転写リボンとした際の印刷適性や生産性に優れる。
Claims (1)
- ポリエチレンテレフタレート樹脂を溶融押出し後、冷却ロールで冷却し、第1段目の延伸を横方向に行うことを特徴とする、厚みが2〜6μmで、下記(a)〜(h)の特性を同時に満足する感熱転写記録材用二軸配向ポリエチレンテレフタレートフィルムの製造方法。
(a)縦方向のF5値:120±20MPa
(b)横方向のF5値:100±10MPa
(c)縦方向のF5値>横方向のF5値+10MPa
(d)縦方向の屈折率(nx):1.675〜1.695
(e)横方向の屈折率(ny):1.625〜1.645
(f)縦方向の150℃の熱収縮率:1.5〜3.0%
(g)横方向の150℃の熱収縮率:0.2〜0.8%
(h)横方向の破断強度:≦200MPa
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