JP4228039B2 - 厚み均一性に優れた柔軟性ポリエステルフィルムの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、縦横逐次二軸延伸方法によるポリトリメチレンテレフタレート又はこれを主成分とするポリエステル樹脂からなる二軸配向フィルムの製造方法。さらに詳しくは、高透明で厚み均一性に優れた柔軟性ポリエステル樹脂フィルムの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ポリトリメチレンテレフタレート又はこれを主成分とするポリエステル樹脂からなる二軸配向フィルムは、透明性、柔軟性などの諸特性から各種包装用材料として提案されている。一般に二軸配向フィルムの製造法としては、縦横逐次二軸延伸法が知られており、ポリトリメチレンテレフタレート又はこれを主成分とするポリエステル樹脂に対しても適用が試みられている。しかしながら、該ポリエステル樹脂は延伸操作に基づく配向結晶化速度が速いため縦延伸倍率の上限に制限があり、その結果として厚み均一性の高いフィルムが得られていないのが実状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ポリトリメチレンテレフタレート又はこれを主成分とするポリエステル樹脂における逐次二軸延伸法において、高透明で厚み均一性に優れた二軸配向フィルムの製造方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑み、本発明者らは鋭意研究の結果ついに本発明に到達した。即ち、ポリトリメチレンテレフタレート又はこれを主成分とする実質的に未配向のポリエステル樹脂シートを縦方向に延伸した後、引続き横方向に６０〜１００℃の温度で３．５倍以上延伸して得られるポリエステル樹脂の逐次二軸延方法に於いて、該縦延伸をガラス転移温度（Ｔｇ）＋２０℃以上、低温結晶化温度（Ｔｃ）＋２０℃以下の温度で、前段と後段の２段階に分けて、前段の縦延伸倍率が１．１〜２．４倍、総合延伸倍率が２．５〜４．５倍となるように縦延伸を行い、かつ好ましくは該前段と後段の間をＴｇ以下の温度に冷却せずに縦延伸を行うことを特徴とするポリトリメチレンテレフタレート又はこれを主成分とするポリエステル樹脂からなり、厚み方向の屈折率Ｎｚが１．５６４３以上である二軸配向フィルムの製造方法である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の高透明で厚み均一性に優れた柔軟性ポリエステルフィルムの製造方法の実施の形態を説明する。
【０００６】
本発明に用いるポリトリメチレンテレフタレート又はこれを主成分とするポリエステル樹脂は、テレフタル酸成分及び１，３−プロパンジオール成分以外に、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、ビスフェノールＡなどを、本発明の効果を損なわぬ範囲で共重合したものでもよい。
【０００７】
本発明に用いるポリトリメチレンテレフタレート又はこれを主成分とするポリエステル樹脂は、極限粘度が０．６以上であることが必要である。０．６未満では、製膜時破断が頻発して実用に供するフィルムは得られない。
【０００８】
また、ポリトリメチレンテレフタレート又はこれを主成分とするポリエステル樹脂には公知の添加剤を必要に応じて含有させることが出来る。例えば、滑剤、ブロッキング防止剤、熱安定剤、酸化防止剤、帯電防止剤、耐光剤、耐衝撃性改良剤など含有させても良い。
【０００９】
本発明は、実質的に未配向のポリトリメチレンテレフタレートを主成分とするポリエステル樹脂シートを縦２段延伸し、続いて横延伸し、更に熱固定する事からなる二軸配向したポリトリメチレンテレフタレートを主成分とするポリエステル樹脂フィルムの製造方法である。即ち、実質的に未配向のポリトリメチレンテレフタレートを主成分とするポリエステル樹脂シートを縦延伸するにあたり、第１段目の延伸を施し、Ｔｇ以下の温度に冷却することなく、引き続き第２段目の延伸を行い、しかるのち３．５倍以上の倍率で横延伸し、更に熱固定することからなる二軸配向フィルムの製造方法である。これらの縦延伸には、熱ロール延伸、赤外線輻射延伸等の公知の縦延伸方法を用いてよい。
【００１０】
以下、本発明によるフィルムの製造法を詳細に説明する。まず、上記ポリトリメチレンテレフタレートを主成分とするポリエステル樹脂原料を乾燥した後、押出機により溶融押出し、口金より回転ドラム上にキャストして急冷固化し該ポリエステルシートを得る。このシートは、実質的に未配向状態である。
このシートをまずＴｇ＋２０℃以上、Ｔｃ＋２０℃以下の温度で、１．１〜２．４倍に第１段延伸する。１．１倍以下では、延伸効果が現れず、また、２．５倍を越えると配向結晶化が著しく進行し、後続する第２段延伸での延伸応力が高くなり、あるいは横延伸での破断につながるため好ましくない。より好ましくは、１．５〜２．０倍である。延伸温度は、Ｔｇ＋２０℃未満では、ネッキングを生じ厚み斑が増大しやすくなり、Ｔｃ＋２０℃を越えると熱結晶化が進行し、横延伸で破断しやすくなり好ましくない。より好ましくは、Ｔｇ＋３０〜Ｔｃ＋１０℃である。ここで、低温結晶化とは実質的に非晶質のポリエステル樹脂シートが昇温過程で結晶化する温度の事である。
【００１１】
この第１段延伸後、引き続き第２段延伸をするわけであるが、その間のシート温度を如何にするかが本発明の特徴の１つである。即ち、強制的に冷却するのではなく加熱保温し、しかも第２延伸の予熱あるいは延伸のための加熱を兼用する事にある。強制的に冷却し、更に第２延伸のために再加熱すると熱結晶化が著しく進行し、横延伸応力が増大し、破断が頻発しこのましくない。この加熱保温の区間でも熱結晶化は進行するが、前述の強制冷却、再加熱に比べると甚だ遅く実用上問題とはならない。
【００１２】
次に、このシートを総合縦延伸倍率が、２．５〜４．５倍となるように第２段延伸する。２．５倍未満であると厚み均一性の悪化や、破断強度等の力学的性質の向上がみられず、又４．５倍を越えるとフィルム幅方向に均一な物性が得られにくくなるという別の課題が発生する。より好ましくは、３．０〜４．０である。このときの延伸温度は、Ｔｇ＋２０〜Ｔｃ＋２０℃である。Ｔｇ＋２０℃未満では、延伸応力が高くなり横延伸で破断し易く、Ｔｇ＋２０℃を越えると厚み斑が大きくなり好ましくない。より好ましくは、Ｔｇ＋３０〜Ｔｃ＋１０℃である。
【００１３】
このようにして得られた一軸配向フィルムをテンターを用いて６０℃〜１００℃で３．５倍以上横延伸し、次いで熱固定して巻き取る。横延伸温度が低すぎると横延伸性が悪化し、高すぎると厚み斑が悪くなる。横延伸の延伸倍率においては、３．５倍以上にしなければ，横方向の力学的性質の改善効果が少ない。
【００１４】
このように縦延伸を２段階に分け、第１延伸実施後、Ｔｇ以下の温度に冷却することなく引き続き第２延伸を施すことにより、より高倍率延伸ができ厚み均一性に優れたフィルムが得られた。より高倍率延伸が出来る理由は、第１延伸と第２延伸に延伸を分割することによる延伸応力の削減効果のみならず、第１延伸と第２延伸のあいだを加熱保温することにより、強制冷却から再加熱時に生じる結晶化促進効果を防止し、更に第１延伸後シートの配向緩和を促進し、横延伸前の１軸配向フィルムの構造を緩やかなものとしたため、引き続く横延伸も容易にしたためと考えられる。
【００１５】
上記製造法により得られたフィルムは、厚み方向の屈折率Ｎｚ（≧１．５５）を高く維持でき、理由は不明であるが、種々の印刷用インキに対し高い接着強度が得られる。屈折率は、分子の配向や結晶化の状態を反映する指標であり、厚み方向においてこの値が高いことから本延伸方式においては緩やかな延伸がなされた結果を示唆するものである。
【００１６】
【実施例】
以下、実施例に基づき詳細に説明するが、本特許がこの方法に限定されないことは言うまでもない。なお、実施例、比較例中に用いられるフィルム温度、物性値及び特性は、以下のように測定、かつ定義される。
【００１７】
（１）ガラス転移温度（Ｔｇ）及び低温結晶化温度（Ｔｃ）
未配向のポリトリメチレンテレフタレートを主成分とするポリエステル樹脂シートを液体窒素中で凍結し、減圧解凍後にセイコー電子製ＤＳＣを用い、昇温速度１０℃／分で測定した。
【００１８】
（２）フィルム温度
縦延伸における温度は、ミノルタ（株）製放射温度計ＩＲー００４を用いフィルムの温度を測定した。
【００１９】
（３）厚み斑
フィルムを縦方向、横方向にそれぞれ１ｍ×５ｃｍの短冊状に切断し、アンリツ電気社製厚さ計Ｋ３０６Ｃを用い厚み形状を測定する。下記式により１ｍ当たりの厚み斑を算出し、これを５回繰り返し平均し厚み斑とした。
厚み斑＝（最大厚み−最小厚み）／平均厚み×１００（％）
【００２０】
（４）屈折率
（株）アタゴ社製アッベ屈折計４Ｔを用いて、接眼レンズに偏光板を取り付け、偏光板の向きをそれぞれ調整し、フィルム縦、横、厚み方向の屈折率を測定した。厚み方向Ｎ屈折率をＮｚで表す。
【００２１】
（５）曇価
ＪＩＳ−Ｋ６７１４に準じ、日本電色（株）製のヘーズメーターを用い曇価を測定した。
【００２２】
（６）引張り弾性率
東洋ボールドウィン製テンシロンＵＴＭ−２−５００型を使用し、温度２３℃、湿度６５％の条件下で測定した。サンプル形状は、長さ１０ｃｍ、引っ張り速度は、１０ｃｍ／分とした。
【００２３】
（７）衝撃強度
フィルムインパクトテスター（（株）東洋精機製）を用い、２３℃において測定した。
【００２４】
【実施例１】
ポリトリメチレンテレフタレートからなるペレット（極限粘度＝０．８４）を真空乾燥した後、Ｔダイスから押し出し、静電荷によりキャスティングドラムに密着させ、未延伸シートを得た。該キャストシートのＴｇは５０℃、Ｔｃは７０℃であった。該キャストシートを延伸温度８５℃縦方向に１．５倍第一延伸した後、Ｔｇ以下の温度に冷却されることなく延伸温度７５℃で総合倍率が３．０倍となるように第二延伸を行った。
更に引き続き該一軸延伸フィルムを、テンター内で６５℃で幅方向に３．５倍延伸し、２００℃で５％リラックスさせながら熱処理し、厚みが１２μの二軸延伸フィルムを得た。その特性を表１に示す。
【００２５】
【比較例１】
実施例１に用いたのと同じペレットを用い、同条件でＴダイスから押し出し、静電荷によりキャスティングドラムに密着させ、未延伸シートを得た。該キャストシートのＴｇは５０℃、Ｔｃは７０℃であった。該キャストシートを延伸温度６０℃で縦方向に２．５倍延伸した後、テンター内で６５℃で幅方向に３．５倍延伸し、２００℃で５％リラックスさせながら熱処理し、厚みが１２μの二軸延伸フィルムを得た。その特性を表１に並記した。
【００２６】
【表１】

【００２７】
【発明の効果】
本発明の製造方法によれば、ポリトリメチレンテレフタレート又はこれを主成分とするポリエステル樹脂からなる二軸延伸フィルムを、高品質で何ら生産性を損なうことなく製造でき極めて有効である。

Claims (2)

1. ポリトリメチレンテレフタレート又はこれを主成分とする実質的に未配向のポリエステル樹脂シートを縦方向に延伸した後、引続き横方向に６０〜１００℃の温度で３．５倍以上延伸して得られるポリエステル樹脂の逐次二軸延伸方法に於いて、該縦延伸をガラス転移温度（Ｔｇ）＋２０℃以上、低温結晶化温度（Ｔｃ）＋２０℃以下の温度で、前段と後段の２段階に分けて、前段の縦延伸倍率が１．１〜２．４倍、総合延伸倍率が２．５〜４．５倍となるように縦延伸を行うことを特徴とするポリトリメチレンテレフタレート又はこれを主成分とするポリエステル樹脂からなり、厚み方向の屈折率Ｎｚが１．５６４３以上である二軸配向フィルムの製造方法。
2. 請求項１記載の縦延伸における前段と後段の間をＴｇ以下の温度に冷却しないことを特徴とするポリトリメチレンテレフタレート又はこれを主成分とするポリエステル樹脂からなる二軸配向フィルムの製造方法。