JPH0740420A - ポリエステルフィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ポリエステルチップから溶融押出しによりポ
リエステルフィルムを製造する方法であって：不活性微
粒子を粉末状態で、得られるポリエステルフィルム中に
１〜２０重量％の割合で含有されるようにポリエステル
チップに供給する工程；該不活性微粒子が供給されたポ
リエステルチップを直ちに溶融押出し、未延伸フィルム
を得る工程；および、該未延伸フィルムを二軸延伸およ
び熱処理する工程；を包含する、ポリエステルフィルム
の製造方法。 【効果】 固有粘度の低下が少なく、力学特性および表
面の平滑性の優れた高品質のポリエステルフィルムを安
価に製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は不活性微粒子を比較的多
量に、かつ均一に含有し、力学特性および平滑性に優れ
たポリエステルフィルムを安価に製造する方法に関す
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
るポリエステルは優れた力学的特性および化学的特性を
有するため、各種フィルムとして広く利用されている。
中でも磁気記録媒体用、包装用、および印刷用などのフ
ィルムの使用量は非常に多く、今後更に拡大する傾向に
ある。加えて、需要者は、ますますフィルムの高級化と
共に、コスト低減の要求を強めている。

【０００３】ポリエステルフィルムに易滑性、遮光性、
および導電性を付与する目的で各種不活性微粒子を添加
する方法が広く採用されているが、フィルム中の不活性
微粒子の濃度が１重量％以上の比較的高濃度の場合は、
予めポリエステルチップと不活性微粒子とをその重量比
で１：２から４：１の割合で混練して、まずマスターペ
レットを製造し、このマスターペレットと不活性微粒子
を含有しないポリエステルチップを目的の比率に混合
し、これを原料として製膜を行い、所定の濃度の不活性
微粒子を含有したフィルムを製造している。

【０００４】しかし、マスターペレットを経てフィルム
を製造する方法は、使用する設備が大規模となり、加工
工程中にポリエステルが劣化したり、光熱費が増加する
など品質的およびコスト的に好ましくない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
問題点を解決するものであり、その目的は力学特性およ
び平滑性に優れた高品質のポリエステルフィルムを安価
に製造し得るポリエステルフィルムの製造法を提供する
ことである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１のポリエス
テルフィルムの製造方法は、（ａ）不活性微粒子を粉末
状態で、得られるポリエステルフィルム中に１〜２０重
量％の割合で含有されるようにポリエステルチップに供
給する工程；（ｂ）該不活性微粒子が供給されたポリエ
ステルチップを直ちに溶融押出し、未延伸フィルムを得
る工程；および（ｃ）該未延伸フィルムを二軸延伸およ
び熱処理する工程；を包含し、そのことにより上記目的
が達成される。

【０００７】本発明の第２のポリエステルフィルムの製
造方法は、前記記載の第１のポリエステルフィルムの製
造する方法であって、さらに（ｄ）不活性微粒子を、原
料ポリエステルの製造工程で原料ポリエステル１００重
量部に対して０．０５重量部以上かつ１重量部以下の割
合で添加する工程；（ｅ）該不活性微粒子が添加された
原料ポリエステルを、チップ化する工程；および、
（ｆ）該不活性微粒子が添加されたポリエステルチップ
を溶融し、これを、前記工程（ｂ）で得られた未延伸フ
ィルムの少なくとも片面に、前記工程（ｃ）の二軸延伸
および熱処理を行う前に、共押出しによりキャストし
て、その表面にさらに少なくとも１層のポリエステルフ
ィルム層を積層した未延伸フィルムを得る工程；を包含
し、そのことにより上記目的が達成される。

【０００８】本発明で使用するポリエステルは、その主
たる繰り返し単位がエチレンテレフタレートまたはエチ
レンナフタレートであることが好ましく、他の共重合成
分も含有され得る。

【０００９】他の共重合成分として、イソフタル酸、ｐ
−β−オキシエトキシ安息香酸、４，４’−ジカルボキ
シルジフェニール、４，４’−ジカルボキシルベンゾフ
ェノン、ビス（４−カルボキシルフェニール）エタン、
アジピン酸、セバシン酸、５−ナトリウムスルホイソフ
タル酸、シクロヘキサン−１，４−ジカルボン酸などが
ある。更に他の共重合成分として、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、ジエチ
レングリコール、シクロヘキサンジメタノール、ビスフ
ェノールＡのエチレンオキサイド付加物、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
チレングリコールなどがある。ｐ−ヒドロキシ安息香酸
などのヒドロキシカルボン酸成分も含有され得る。その
他の共重合成分として少量のアミド結合、ウレタン結
合、エーテル結合、カーボネート結合などを含んでもよ
い。

【００１０】上記ポリエステルの合成法としては、芳香
族ジカルボン酸とグリコール成分とを直接反応させる、
直接重合法、当該ジカルボン酸のジメチルエステルとグ
リコールとをエステル交換反応させる、エステル交換法
などの任意の合成法がある。このポリエステルの合成に
際して、三酸化アンチモンなどを重合触媒として添加し
得る。さらに、マグネシウム化合物およびリン化合物を
製膜時の静電密着性向上剤として添加し得る。

【００１１】上記の様に製造したポリエステルを、例え
ば棒状または板状に成形し、その後切断または切削する
ことによりポリエステルチップが作成される。

【００１２】本発明の方法により不活性微粒子を含む第
１のポリエステルフィルムを製造するには、まず、ポリ
エステルチップ（Ａ）を溶融する前の工程でこのポリエ
ステルチップ（Ａ）に不活性微粒子（Ａ）が粉末状態
で、添加される。ここで、ポリエステルチップ（Ａ）を
溶融する前の工程とは、ポリエステルのチップ化工程終
了後、溶融押出し工程の直前までをさしていう。例えば
チップの乾燥工程でチップ（Ａ）と不活性微粒子（Ａ）
を所定の比率で混合してから押出し機に供給するバッチ
ワイズ方式やチップ（Ａ）と不活性微粒子（Ａ）を同時
に一定比率で押出し機に供給する連続方式により、チッ
プ（Ａ）が添加される。この時に使用される不活性微粒
子（Ａ）としては、ポリエステルに対して不活性で溶融
押出し工程に対する耐熱性があれば、有機粒子であって
も無機粒子であっても良く、その形状としては、球状、
板状、角状、ウィスカー状、およびその類似形状のもの
が挙げられるが、その平均粒径は５μｍ以下（ウィスカ
ー状粒子についてはその繊維径が５μｍ以下）であるこ
とが好ましい。

【００１３】この不活性微粒子は、目的とする機能に応
じて選択される。例えば、遮光性を付与するためには二
酸化チタン、カーボンブラックなどがポリエステルチッ
プと共に混合されるが、力学的特性を付与するためには
ウィスカー状の粒子が好ましい。

【００１４】本発明では、不活性微粒子（Ａ）の第１の
フィルム中の濃度は１〜２０重量％であり、好ましくは
３〜１５重量％である。フィルム中の濃度が１重量％未
満の時は、第１のポリエステルフィルム中の不活性微粒
子（Ａ）の偏向分布が大きく、また本発明による経済的
効果が小さい。逆に２０重量％を越えると力学的特性の
良好な二軸延伸フィルムを安定して生産することが困難
になる。

【００１５】本発明の第２のポリエステルフィルム、つ
まり、上記第１のポリエステルフィルムを第１の層と
し、さらに第２の層が形成された積層ポリエステルフィ
ルムの第２の層に使用される不活性微粒子（Ｂ）は不活
性微粒子（Ａ）と同じであっても良いが、フィルム表面
を平滑にするためにはその平均粒径が３μｍ以下のもの
が好ましく、１．５μｍ以下であればより好ましい。

【００１６】例えば、磁気テープ用途のフィルムの場合
の不活性微粒子（Ｂ）の例としては、炭酸カルシウム、
球状シリカ、硫酸バリウム、亜鉛華、アルミナ、二酸化
チタン、カオリン、耐熱性高分子微粒子（例えば、架橋
型ポリスチレン、架橋スチレン−アクリル共重合体、お
よびフェノール樹脂）などが挙げられる。これらの粒子
の粒度分布は狭いことが望ましい。特に平滑性が要求さ
れる場合はウィスカー状のものは好ましくない。

【００１７】本発明の不活性微粒子（Ｂ）の第２のフィ
ルム中の濃度は分散性および得られるフィルムの平滑性
および易滑性を考慮すると０．０５重量％以上かつ１重
量％以下であり、好ましくは０．１〜０．８重量％であ
る。

【００１８】本発明の方法により第１のポリエステルフ
ィルム（単層のポリエステルフィルム）を製造するに
は、例えば、不活性微粒子（Ａ）が供給されたポリエス
テルチップ（Ａ）を混練造粒することなく、直ちに二軸
の押出し機に供給し、溶融混合後、押出しを行い、Ｔダ
イを通してチルロール上にキャストを行い、未延伸フィ
ルムを得る。不活性微粒子（Ａ）は上記のように、ポリ
エステルチップを溶融する前の任意の工程において添加
される。得られた未延伸フィルムの二軸延伸および熱処
理を行い、第１のポリエステルフィルムを得る。本発明
の第２のポリエステルフィルム（積層ポリエステルフィ
ルム）は、この第１のポリエステルフィルムを製造する
方法で、二軸延伸および熱処理を行う前の該未延伸フィ
ルム表面に不活性微粒子（Ｂ）を含む層を形成して積層
未延伸フィルムを得、これを上記と同様に延伸および熱
処理することにより得られる。例えば第１のポリエステ
ルフィルムを製造する方法で、二軸延伸および熱処理を
行う前の該未延伸フィルムの片面かあるいは両面にポリ
エステルチップ（Ｂ）を溶融し、共押出しにより、キャ
ストして未延伸フィルムを得る。上記のように、不活性
微粒子（Ｂ）は原料ポリエステルの製造工程において添
加される。原料ポリエステルの製造工程とは例えば、エ
ステル化工程や重縮合工程である。得られた未延伸フィ
ルムは、縦→横、縦→縦→横、横→縦、横→縦→縦、縦
→横→縦など任意の延伸方式により、二軸延伸されて本
発明のフィルムが得られる。

【００１９】

【実施例】次に本発明のポリエステルフィルムの製造方
法に関する実施例及び比較例を示す。尚、本発明は以下
の実施例により制限されるものではない。実施例及び比
較例中の部は特に断わらない限り、すべて重量部を意味
する。以下には実験に用いた測定法を示す。

【００２０】（１）平均粒子径 これは、ウィスカー状粒子以外の粒子の粒子径を測定す
るのに適用する。エチレングリコールスラリー中に不活
性微粒子を十分に分散して得られたスラリー中における
粒度分布を、光透過型遠心沈降式粒度分布測定機（ＳＡ
−ＣＰ３型、島津製作所製）を用いて測定しその積算値
５０％となる値を平均粒子径とした。

【００２１】（２）ウィスカー状粒子の繊維径（ｄ）及
び繊維長（ｌ） 走査型電子顕微鏡によってウィスカー状粒子の写真を撮
り、粒子の繊維長方向の長軸の中央部の径と、繊維径方
向の短軸の中央部の長さを各々５００点測定して平均値
を求め、写真の倍率で除して繊維径（ｄ）及び繊維長
（ｌ）とした。

【００２２】（３）固有粘度 フェノールと１,１,２,２−テトラクロルエタンとを
６：４の重量比で混合した溶媒中で３０℃で測定して得
た値である。

【００２３】（４）Ｆ₅ｔ値 東洋ボールドウィン製テンシロンＵＴＭ−ＩＩ−５００
型を使用し、温度２３℃、相対湿度６５％の条件下で測
定した値である。サンプルの形状は長さ１５０ｍｍ、幅
１０ｍｍとし、チャック間距離は１００ｍｍ、引張り速
度は１００ｍｍ／分とした。縦方向および横方向にそれ
ぞれ１０回繰り返して測定し、それぞれの平均値を合計
し、Ｆ₅ｔ（ｋｇ／ｍｍ²）とした。

【００２４】（５）表面平滑性 フィルム表面（二層の場合は平滑面）を小坂研究所製触
針式３次元表面粗さ計（ＳＥ−３ＡＫ）を用いて、針の
半径２μｍ、荷重３０ｍｇの条件下、フィルム長手方向
にカットオフ値０．２５ｍｍで測定長１ｍｍにわたって
測定し、２μｍおきに高さ方向のデータを量子化幅０．
００３１２μｍで外部記憶装置に取り込ませた。このよ
うな測定をフィルムの横手方向についても２μｍ間隔で
連続的に１５０回、つまりフィルムの横手方向０．３ｍ
ｍの幅にわたって測定した。この時の高さ方向のデータ
をｈ（ｉ，ｊ）［ｉ＝１〜５００，ｊ＝１〜１５０］と
したとき、下記の式による計算を行って得られたものを
μｍ単位で表し、ＴＡＲ［スリー・ディメンジョナル・
アベレージ・ラフネス］とした。

【００２５】

【数１】

【００２６】

【数２】

【００２７】（６）粗大突起数 フィルム表面（二層の場合は平滑面）にアルミニウムを
蒸着させ、２光束干渉顕微鏡（光源は波長５４６ｎｍの
単色光）を用いて、５ｍｍ²以上の視野を観察した。２
次以上の干渉リングの個数をカウントし、１ｍｍ²当り
の個数に換算して粗大突起数とした。

【００２８】（実施例１）攪拌装置、分縮器、原料仕込
口および生成物取り出し口を設けた２段の完全混合槽よ
りなる連続エステル化反応装置を用い、その第１エステ
ル化反応缶のエステル化反応生成物が存在する系へ、テ
レフタル酸（ＴＰＡ）に対するエチレングリコール（Ｅ
Ｇ）のモル比率を１．７に調整し、かつ三酸化アンチモ
ンをアンチモン原子としてＴＰＡ単位当り２５０ｐｐｍ
を含むＴＰＡのＥＧスラリーを連続的に供給した。同時
に、ＴＰＡのＥＧスラリー供給口とは別の供給口より、
酢酸マグネシウムの四水塩のＥＧ溶液を、反応缶内を通
過する反応生成物中のポリエステル単位ユニット当りＭ
ｇ原子として１００ｐｐｍとなるように連続的に供給
し、常圧にて平均滞留時間４．５時間、温度２５５℃で
反応させた。

【００２９】この反応生成物を連続的に系外に取り出し
て、第２エステル化反応缶に供給した。第２エステル化
反応缶を通過する反応生成物中のポリエステル単位ユニ
ットに対して０．５重量部のＥＧ、トリメチルホスフェ
ートのＥＧ溶液をＰ原子として７５ｐｐｍ、酢酸ナトリ
ウムのＥＧ溶液をＮａ原子として１０ｐｐｍおよび平均
粒子径０．５μｍの炭酸カルシウムスラリーを、固形分
として０．４０重量％となるようにそれぞれ別個の供給
口より連続的に供給し、常圧にて平均滞留時間３．０時
間、温度２６０℃で反応させた。該エステル化反応生成
物を攪拌装置、分縮器、原料仕込口および生成物取り出
し口を設けた３段の連続重縮合反応装置に連続的に供給
して重縮合を行い、固有粘度０．６２０のポリエステル
チップを得た。

【００３０】このポリエステルチップとアナターゼ型二
酸化チタン（富士チタン工業（株）製ＴＡ３００）を別
々に乾燥しながら９：１の重量比で二軸の押出し機に供
給し、平均滞留時間３分間、２９０℃で、溶融、混合、
押出しを行い、Ｔダイを通して３０℃のチルロール上に
キャストを行い、厚さ１９８μｍの未延伸フィルムを得
た。

【００３１】引続き、このフィルムを７５℃に加熱した
ロール、および表面温度６００℃の赤外線ヒータ（フィ
ルムから２０ｍｍ離れた位置に設置）を用いて加熱し、
低速ロールと高速ロールとの間で縦方向に３．３倍延伸
した。さらにこのフィルムをテンター中に導き、１００
℃で横方向に４．０倍延伸し、２２０℃で５秒間の熱処
理を施して、厚さ１５μｍの二軸配向ポリエステルフィ
ルムを得た。この時得られたフィルムの物性および各試
験の結果を表１に示す。後述の実施例２および比較例１
および２で得られたフィルムの物性および試験の結果に
ついても併せて表１に示す。

【００３２】（実施例２）二台の押出し機を用い、一方
の押出し機（単軸）には実施例１のポリエステルチップ
のみを、他方の押出し機（二軸）にはポリエステルチッ
プとアナターゼ型ウィスカー状二酸化チタンを９：１の
重量比でそれぞれ乾燥しながら供給し、平均滞留時間６
分間、２９０℃で溶融混合し、Ｔダイを通して、厚み比
が１：２：１の３層（内層にウィスカー状二酸化チタン
含有）の積層フィルムとして３０℃のチルロール上にキ
ャストを行い、厚さ１９８μｍの未延伸フィルムを得
た。

【００３３】この未延伸フィルムを実施例１と同様の工
程により延伸および熱処理し、延伸積層ポリエステルフ
ィルムを得た。

【００３４】（比較例１）予め、実施例１のポリエステ
ルチップを結晶化させ、このチップと実施例１で用いた
アナターゼ型二酸化チタンとを１：１の重量比で二軸の
押出し機を用いて、平均滞留時間３分間で混練し水中に
キャストしてポリエステルチップを得た。次いで、この
ポリエステルチップと実施例１のポリエステルチップと
を２：８の重量比で別々に乾燥しながら二軸の押出し機
に供給したこと以外は実施例１と同様に操作し、二軸配
向ポリエステルフィルムを得た。

【００３５】（比較例２）横方向の延伸倍率を３．０倍
としたこと以外は比較例１と同様に操作し、厚さ２０μ
ｍのフィルムを得た。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【発明の効果】本発明の方法によれば、このように不活
性微粒子を比較的多量に含む二軸延伸ポリエステルフィ
ルムを、大規模な設備を必要とせず、少ない製造工程で
製造することが可能である。製造工程数が少ないためポ
リエステルが劣化せず、従って製造工程およびその後の
各種処理において、フィルムが破断することが極めて少
なく、得られたポリエステルフィルムは力学特性および
表面の平滑性に優れている。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｌ 7:00

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリエステルチップから溶融押出しにより
   ポリエステルフィルムを製造する方法であって： （ａ）不活性微粒子を粉末状態で、得られるポリエステ
   ルフィルム中に１〜２０重量％の割合で含有されるよう
   にポリエステルチップに供給する工程； （ｂ）該不活性微粒子が供給されたポリエステルチップ
   を直ちに溶融押出し、未延伸フィルムを得る工程；およ
   び （ｃ）該未延伸フィルムを二軸延伸および熱処理する工
   程；を包含する、ポリエステルフィルムの製造方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載のポリエステルフィルムの
   製造方法であって、さらに： （ｄ）不活性微粒子を、原料ポリエステルの製造工程で
   該原料ポリエステル１００重量部に対して０．０５重量
   部以上かつ１重量部以下の割合で添加する工程； （ｅ）該不活性微粒子が添加された原料ポリエステル
   を、チップ化する工程；および、 （ｆ）該不活性微粒子が添加されたポリエステルチップ
   を溶融し、これを、前記工程（ｂ）で得られた未延伸フ
   ィルムの少なくとも片面に、前記工程（ｃ）の二軸延伸
   および熱処理を行う前に、共押出しによりキャストし
   て、その表面にさらに少なくとも１層のポリエステルフ
   ィルム層を積層した未延伸フィルムを得る工程；を包含
   する製造方法。