JP4433307B2 - 感熱転写記録材用二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、感熱転写記録材用二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法に関し、さらに詳細には、印刷適性に優れた感熱転写記録材用二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法に関するものである。

従来、記録方式として種々のものが知られているが、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等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。なかでも、基材フィルムの片面に設けた、顔料とワックス類等で構成される感熱転写インク層を該層の反対面からサーマルヘッドで接触、加熱させて、感熱転写インクを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、ファクシミリやバーコード等のモノカラー印刷用を中心に広く普及している。

一方、基材のポリエステルフィルムは、機械的強度、耐熱性、寸法安定性、耐薬品性等、多くの性能においてコストパフォ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も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ステルフィルムは、フィルム厚みが２〜１０μｍと非常に薄いため、記録材への加工工程や印字工程等で発生する破断や皺等の問題があり、さらに、感熱転写インク層及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に、スリット性の不良に起因する巻き形状の不良が生じ、その結果印字不良を引き起こすといった問題があった。

前記の問題を回避するため、第１段目の延伸を横方向に行い、縦方向の屈折率が１．６７５〜１．６９５である感熱転写記録材用二軸延伸ポリエステルフィルムを製造する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、かかる方法で得られたフィルムはアンカーコートを施さない感熱転写記録材に用いた場合、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受像紙に溶融転写させた際、フィルム上にインクが残りやすいという問題があった。
特開２００３−３１２１５４号公報

本発明の目的は、感熱転写リボンへの加工工程や印字の際に破断や皺等が発生しにくく、さらに感熱転写リボンの基材として使用した場合、サーマルヘッドの加熱により受像紙に溶融転写させた際に印字性に優れた（フィルムからのインクの転写性に優れた）、感熱転写記録材用二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法を提供することにある。

上記課題を解決することができる、本発明の感熱転写記録材用二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法は、共重合成分が１０モル％以下であるエチレンテレフタレートを主体とするポリエステルを逐次二軸延伸してなる感熱転写記録材用二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法であって、第１段目の横延伸を、ポリエステルのガラス転移温度以上の温度で、横方向に３．０〜４．５倍延伸し、第２段目の縦延伸を、ポリエステルのガラス転移温度以上の温度で、縦方向に２．５〜３．９倍延伸し、第３段目の横延伸を、ポリエステルのガラス転移温度以上の温度で、横方向に１．２〜１．５倍延伸し、フィルムの縦方向の屈折率を１．６４０〜１．６７０となるように製造することを特徴とする。

本発明の製造方法で得られた感熱転写記録材用二軸延伸ポリエステルフィルムは、かかるフィルムを感熱転写リボンの基材として使用する際に、感熱転写リボンへの加工工程や印字の際に破断や皺等が発生しにくく、さらに感熱転写リボンに用いた場合、サーマルヘッドの加熱により受像紙に溶融転写させた際の印字性（フィルムからのインクの転写性）を優れたものとすることができる。

本発明は、エチレンテレフタレートを主体とするポリエステルを逐次二軸延伸してなる感熱転写記録材用二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法であって、前記の逐次二軸延伸を横延伸、縦延伸、横延伸の順に行い、フィルムの縦方向の屈折率を１．６４０〜１．６７０となるように製造することを特徴とする感熱転写記録材用二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法である。

本発明では、フィルムを構成するポリエステルはエチレンテレフタレートを主体とするポリエステルであるが、その目的を阻害しない範囲で他の共重合成分を含むことができる。使用できる他の共重合成分のうち、ジカルボン酸成分として、ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルスルホンジカルボン酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸、シュウ酸，コハク酸，アジピン酸，セバシン酸，デカンジカルボン酸，マレイン酸，フマル酸，ダイマー酸等の脂肪族ジカルボン酸、ｐ−オキシ安息香酸等のオキシカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸が使用できる。

使用できる上記のジカルボン酸及びそれらのエステル誘導体の量は１０モル％以下が好ましく、５モル％以下がさらに好ましい。他のジカルボン酸及びそれらのエステル誘導体の使用量が１０モル％を超えると、ポリエステルの熱安定性が低下しやすくなる。

また、使用できる他の共重合成分のうち、グリコール成分として、プロパンジオール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等の脂肪族グリコール、シクロヘキサンジメタノール等の脂環族グリコール、ビスフェノールＡのエチレンオキサイド付加物，ビスフェノールＳのエチレンオキサイド付加物等の芳香族グリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等が使用できる。

このほか少量のアミド結合、ウレタン結合、エーテル結合、カーボネート結合等を含有する化合物を含んでいてもよい。ここで、使用できる他のグリコール成分の量は１０モル％以下が好ましく、５モル％以下がさらに好ましい。他のグリコール成分の使用量が１０モル％を超えると、ポリエステルの熱安定性が低下しやすくなる。

本発明の製造方法では、横方向に第１段目延伸を行い、次いで縦方向に第２段目延伸を行い、さらに横方向に第３段目延伸を行って、得られるポリエステルフィルムの縦方向の屈折率を１．６４０〜１．６７０に制御することが重要である。得られたポリエステルフィルムの縦方向の屈折率が１．６４０未満の場合、フィルムの平面性が悪くなる。そして、サーマルヘッドの加熱により受像紙に溶融転写させる際に、フィルムと受像紙との密着性が悪くなり、インクの転写性が低下する。一方、縦方向の屈折率が１．６７０を超える場合、サーマルヘッドの加熱により受像紙に溶融転写させる際に、フィルムの剛性により受像紙への密着性が不良になる。その結果、フィルムからインクが剥離する前にインクの凝集破壊が起こり、インクの転写性が低下する。

本発明では、第１段目の横延伸を、ポリエステルのガラス転移温度以上の温度で、横方向に３．０〜４．５倍延伸し、第２段目の縦延伸を、ポリエステルのガラス転移温度以上の温度で、縦方向に２．５〜４．５倍延伸し、第３段目の横延伸を、ポリエステルのガラス転移温度以上の温度で、横方向に１．２〜１．５倍延伸する。

第１段目の横延伸において、延伸倍率が３．０未満の場合、フィルムの平面性が悪く、かつフィルムの剛性が高くなるため、サーマルヘッドの加熱により受像紙に溶融転写させる際に、フィルムの受像紙への密着性が低下し、インクの転写性が劣る。

第２段目の縦延伸において、延伸倍率が２．５未満の場合、フィルムの平面性が悪化するため、サーマルヘッドの加熱により受像紙に溶融転写させる際に、フィルムの受像紙への密着性が低下し、インクの転写性が劣る。

また、第３段目の横延伸において、延伸倍率が１．２倍未満では、縦方向の屈折率を１．６４０〜１．６７０に制御することが困難になる。一方、第１段目の横延伸倍率が４．５倍を超える場合、又は第２段目の縦延伸倍率が４．５倍を超える場合、第２段目の縦延伸後にシワが発生する頻度や、第３段目の横延伸で破断する頻度が増加しやすくなる。第３段目の横延伸倍率が１．５倍を超える場合、第３段目の横延伸で破断する頻度が増加しやすくなる。

本発明の製造方法では、得られる感熱転写記録材用二軸延伸ポリエステルフィルムの固有粘度は、０．５２〜０．６５ｄｌ／ｇが好ましい。固有粘度が０．５２ｄｌ／ｇ未満の場合、フィルム製造時や感熱転写リボンへの加工工程での破断が発生しやすくなる。一方、固有粘度が０．６５ｄｌ／ｇを超える場合、所定の製品幅への裁断工程で寸法不良が起こりやすくなる。

本発明の製造方法では、得られる感熱転写記録材用二軸延伸ポリエステルフィルムの厚みは２〜６μｍであることが好ましく、３〜５μｍであることがさらに好ましい。フィルムの厚みが２μｍ未満の場合、フィルム製造時や感熱転写リボンに加工する工程で、フィルムの破断が発生しやすくなる。一方、フィルムの厚みが６μｍを超える場合、熱の伝導が悪くなり、また熱が２次元的に拡散するので、印字性能が悪化しやすくなる。

本発明の製造方法では、二軸延伸後、緊張下でポリエステルの冷結晶化温度〜融点−２０℃の温度で１〜２０秒間熱処理して、１５０℃での縦方向の熱収縮率（１５０℃で３０分間処理した時の無荷重下での熱収縮率）を３．０％以下にすることが、顔料とワックス類などで構成される感熱転写インクの塗工安定性（特に、塗工後の乾燥工程で平面性）を確保する点から好ましい。さらに、延伸工程又はその前後において、フィルムの片面又は両面にコロナ放電処理や離型効果を有する材料を塗布してもよい。

以下、実施例をもとに本発明を説明する。まず、本発明において用いた評価方法について説明する。

（１）ポリエステルフィルムの縦方向の屈折率（Ｎｘ）
アッベ屈折率計の接眼側に偏光板アナライザーを取付け、ＮａＤ線を光源とし、ヨウ化メチレンを媒液に用いて２５℃で縦方向の屈折率を測定した。

（２）ポリエステルフィルムを構成するポリエステルの溶融比抵抗（ρｉ）
２７５℃で溶融したポリエステル組成物中に２本の電極（ステンレス製針金）を置き、１２０Ｖの電圧を印加した時の電流（ｉ）を測定し、これを下記式に代入して比抵抗値ρｉ（Ω・ｃｍ）を求めた。
ρｉ＝（Ａ／Ｌ）×（Ｖ／ｉ）
Ａ：電極間面積（ｃｍ²）、Ｌ：電極間距離（ｃｍ）、Ｖ：電圧（Ｖ）

（３）インク剥離性
（インク層コート材の調製）
カルナウバワックス ４０質量部
エステルワックス ３４質量部
酢酸ビニルーエチレン共重合体 １０質量部
ステアリン酸ナトリウム ３質量部
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質量部を加えて分散・混合してインク層コート材とした。

（テストに用いる標準リボンの作製）
２段のグラビアコーターを用いて、市販のポリエステルフィルム（東洋紡績社製、Ｅ５１００、１２μｍ）のコロナ放電処理面にインク層コート材（液温：８５℃）を塗布後、フィルムを冷却した後、６インチ紙管に巻き取りリボンロール（インク層厚み：４μｍ）を得た。このフィルムロールから１００ｍｍ×２００ｍｍのフィルム片（２００ｍｍがフィルムの長手方向）を切り出し標準リボンとした。

（インク剥離強度テスト方法）
実施例及び比較例で得られたポリエステルフィルムから切り出したサンプル（１１０ｍｍ×２００ｍｍ、２００ｍｍがフィルムの長手方向）と上記の標準リボンをヒートシールテスター（テスター産業社製、ＴＰ−７０１−Ｂ）を用いて１００℃、０．２ＭＰａ、１秒の条件で長手方向と直角に２０ｍｍピッチで５箇所ヒートシールした後、中央部の５０ｍｍ×２００ｍｍを測定サンプルとした。この測定サンプルを２３℃、６５％ＲＨの環境下において、引張試験機（東洋ボールドウイン社製、テンシロンＨＴＭ−１００）を用いて、チャック間距離３０ｍｍ、引張り速度２００ｍｍ／分でＴ型剥離させ、実施例及び比較例で得られたポリエステルフィルムからインクが剥離する強度（ｎ＝５の平均値）を求めた。
○ ：剥離強度が５９ｍＮ／５０ｍｍ幅未満。
× ：剥離強度が６９ｍＮ／５０ｍｍ幅以上。

実施例及び比較例に用いたポリエステルの種類と配合量、第１段目延伸倍率、第２段目延伸倍率、縦方向の屈折率（Ｎｘ）、印刷適性を表１に示す。
（１）ポリエステルＡ
溶融比抵抗（ρｉ）が０．２３×１０⁸Ω・ｃｍ、固有粘度（IV）が０．６０ｄｌ／ｇ、平均粒径が１．３μｍの凝集シリカを１０００ｐｐｍ含有させた、ポリエチレンテレフタレート
（２）ポリエステルＢ
溶融比抵抗（ρｉ）が０．２３×１０⁸Ω・ｃｍ、固有粘度（IV）が０．６０ｄｌ／ｇ、平均粒径が１．３μｍの凝集シリカを１０００ｐｐｍ含有させた、ポリエチレンテレフタレート・イソフタレート共重合体（エチレンイソフタレートの繰り返し単位が１０モル％）

［実施例１］
ポリエステル原料としてポリエステルＡのみを用い、１２０℃で２４時間減圧乾燥（１．３ｈＰａ）し、単軸押出機を用いて２８０℃で溶融させた。次いで、４５ｃｍ幅のＴダイより冷却ロール（周速５０ｍ／分）上へシート状に押出し、冷却ロール周面に対向するように設置した直径が３０μｍのタングステンワイヤー電極から７．２ｋＶの電圧を印加し、０．２ｍＡの電流を流して静電密着させながら、未延伸シートを得た。該未延伸シートをテンターで、予熱温度８５℃、延伸温度８８℃で横方向に３．８倍延伸し（第１段目延伸）、次いで予熱温度８０℃、延伸温度１０５℃で縦方向に３．６倍延伸し（第２弾目延伸）、さらに１５０℃で１．２倍再横延伸した（第３段目延伸）。次いで、二軸延伸フィルムを２２８℃で熱固定処理した後、横方向に２１０℃で２．６％、さらに１５０℃で０．３％、の２段階に分けて緩和熱処理して、厚さ４．５μｍの二軸延伸ポリエステルフィルムを得た。
本実施例の方法で得られたフィルムの特性値を表１に示す。表１に示すように、インク剥離性に優れた感熱転写記録材用基材として好適な二軸延伸ポリエステルフィルムであった。

［実施例２］
第３段目の延伸倍率を１．４倍とした以外は実施例１と同様にして、厚さ４．５μｍの二軸延伸ポリエステルフィルムを得た。
本実施例２の製造方法で得られたフィルムの特性値を表１に示す。表１に示すように、インク剥離性に優れた感熱転写記録材用基材として好適な二軸延伸ポリエステルフィルムであった。

［実施例３］
第２段目の延伸倍率を３．９倍とした以外は実施例１と同様にして、厚さ４．５μｍの二軸延伸ポリエステルフィルムを得た。
本実施例３の製造方法で得られたフィルムの特性値を表１に示す。表１に示すように、インク剥離性に優れた感熱転写記録材用基材として好適な二軸延伸ポリエステルフィルムであった。

［実施例４］
第２段目の延伸倍率を３．３倍とした以外は実施例１と同様にして、厚さ４．５μｍの二軸延伸ポリエステルフィルムを得た。
本実施例４の製造方法で得られたフィルムの特性値を表１に示す。表１に示すように、インク剥離性に優れた感熱転写記録材用基材として好適な二軸延伸ポリエステルフィルムであった。

［実施例５］
ポリエステル原料としてポリエステルＡ及びＢを用い、Ａ／Ｂ＝９７／３（質量％）となるように配合した以外は実施例１と同様にして、厚さ４．５μｍの二軸延伸ポリエステルフィルムを得た。
本実施例５の製造方法で得られたフィルムの特性値を表１に示す。表１に示すように、インク剥離性に優れた感熱転写記録材用基材として好適な二軸延伸ポリエステルフィルムであった。

［比較例１］
第３段目の延伸を行わず、熱固定ゾーンにおいて１５０℃のゾーンと２２８℃のゾーンで緊張熱処理した以外は実施例１と同様にして、厚さ４．５μｍの二軸延伸ポリエステルフィルムを得た。
本比較例１で得られたフィルムの特性値を表１に示す。表１に示すように、インク剥離性に劣り、感熱転写記録材用基材として好ましくなかった。

［比較例２］
第３段目の延伸倍率を１．６倍とした以外は実施例１と同様にして製膜しようとしたが、熱固定ゾーンでフィルムが破断し、ポリエステルフィルムを安定して得ることができなかった。

［比較例３］
第２段目の延伸倍率を２．３倍とした以外は実施例１と同様にして厚さ４．５μｍの二軸延伸ポリエステルフィルムを得た。
本比較例３で得られたフィルムの特性値を表１に示す。表１に示すように、インク剥離性に劣り、感熱転写記録材用基材として好ましくなかった。

［比較例４］
第２段目の延伸倍率を４．７倍とした以外は実施例１と同様にして製膜しようとしたが、熱固定ゾーンでフィルムが破断し、ポリエステルフィルムを安定して得ることができなかった。

［比較例５］
第１段目の延伸倍率を２．８倍とした以外は実施例１と同様にして厚さ４．５μｍの二軸延伸ポリエステルフィルムを得た。
本比較例５で得られたフィルムの特性値を表１に示す。表１に示すように、インク剥離性に劣り、感熱転写記録材用基材として好ましくなかった。

［比較例６］
第１段目の延伸倍率を４．７倍とした以外は実施例１と同様にして製膜しようとしたが、熱固定ゾーンでフィルムが破断し、ポリエステルフィルムを安定して得られなかった。

以上、本発明の感熱転写記録材用二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法について、複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、各実施例に記載した構成を適宜組み合わせる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明の製造方法で得られた感熱転写記録材用二軸延伸ポリエステルフィルムは、該フィルムを感熱転写リボンへの加工工程や印字の際に破断や皺等が発生しにくく、さらに感熱転写リボンに用いた場合、サーマルヘッドの加熱により受像紙に溶融転写させた際、印字性に優れている（フィルムからのインクの転写性に優れている）ため、感熱転写記録材用基材として極めて有用である。

Claims (3)

1. 共重合成分が１０モル％以下であるエチレンテレフタレートを主体とするポリエステルを逐次二軸延伸してなる感熱転写記録材用二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法であって、
   前記の逐次二軸延伸を横延伸、縦延伸、横延伸の順に行い、
   第１段目の横延伸を、ポリエステルのガラス転移温度以上の温度で、横方向に３．０〜４．５倍延伸し、第２段目の縦延伸を、ポリエステルのガラス転移温度以上の温度で、縦方向に２．５〜３．９倍延伸し、第３段目の横延伸を、ポリエステルのガラス転移温度以上の温度で、横方向に１．２〜１．５倍延伸し、
   フィルムの縦方向の屈折率を１．６４０〜１．６７０となるように製造することを特徴とする感熱転写記録材用二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法。
2. 前記ポリエステルの固有粘度が０．５２〜０．６５ｄｌ／ｇであり、前記フィルムの１５０℃で３０分間熱処理した時の無重力下での熱収縮率が３．０％以下である、請求項１に記載の感熱転写記録材用二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法。
3. 前記フィルムの厚みが２〜６μｍである、請求項１または２に記載の感熱転写記録材用二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法。