JPH10156921A - ポリエステル積層フィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製品銘柄の変更に伴う原料ロスや生産効率の
低下を抑える生産技術の開発。 【解決手段】 ベント式二軸押出機を用いて、ポリエス
テルと粉体状の滑剤粒子とを混練してポリエステルフィ
ルムＡ層を形成させ、別に連続重合により得られる溶融
状のポリエステルと他の押出機から押出された回収ポリ
エステルとからポリエステルフィルムＢ層を形成させ、
両者を複合ダイで共押出し積層フィルムを得るもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は積層フィルムの製造
方法に関する。詳しくは、本発明は積層フィルムを共押
出法を用いて製造する方法において、特に他銘柄のフィ
ルムを銘柄切り替え時の無駄を無くし、生産効率良く低
コストで、しかも高品質なフィルムを製造する方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】プラスチックフィルムの中でもポリエス
テルフィルムは、機械的特性、化学的特性、電気的特性
等各種の特性を高度にバランス良く有し、コストパフォ
ーマンスの点で優れるため、産業用資材として広く用い
られている。ポリエステルフィルムにおいても、各種用
途に応じて好適な機能を与えるべく積層フィルムとして
製造することが最近は増えてきた。例えば、熱接着性や
各種塗布層との接着性を高めるために融点の低い共重合
ポリエステル層を表面層として設けたもの、フィルムの
高度な透明性を維持しつつ滑り性を高めるために表面層
にスリップ材を含有させて内層をクリアなポリエステル
としたもの、空洞を含有するポリエステル層の外側に、
その表面粗度や接着性を調節するためにフィラー等を含
有し、しかも空洞のないポリエステル層を設けたもの等
が知られている。

【０００３】さらに、ポリエステルフィルムの数多い用
途の中でも、特に磁気テープ用途において磁気テープの
高品質化あるいはコスト低減のための積層フィルム化が
盛んに行われている。例えば、電磁変換特性を向上させ
るためフィルムの片側の表面を平坦とし、フィルムの取
扱い性および磁気記録媒体の走行性を向上するため、他
の片側表面を適度に粗面化したフィルム、多量の粒子を
含有する薄い層を表面に設けて均一な突起を多数形成さ
せ、磁気テープの電磁変換特性と走行性を同時に向上せ
しめたもの、フィルム中間層に両端のトリミングにより
生じたフィルム屑のような安価な原料を配合し、コスト
低減を図ると共に、かかる安価な原料中に含まれる可能
性のある異物等の影響を抑制したものの、粒子を主とし
て表面層に配合し、フィルム全体としての粒子含有量を
低減してスリット性を改良すると共に突起の均一化やコ
スト低減を同時に向上させたもの等が示される。

【０００４】このような積層フィルムを製造するには、
ポリエステルに炭酸カルシウム、シリカ、二酸化チタン
等の各種の無機粒子や有機粒子を添加した粒子含有ポリ
エステル（チップ）を使用することは良く知られてい
る。粒子を含有するポリエステルの製造方法としては、
ポリエステルの重合時に粒子を添加したり、重合して得
られたポリエステルに粉体またはスラリー状の粒子含有
物を混練機等を用いて添加、練り込む方法等が知られて
いる。このようにして得られた粒子を含有するチップ状
のポリエステル組成物（マスターバッチチップと称す
る）を、粒子を含有しないポリエステルや屑フィルム等
を回収してチップ化したものと混合し、溶融押出してシ
ート状の積層成形物を得、ついで少なくとも一方向に延
伸する方法が行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、重合反
応時に粒子をポリエステル中に添加してマスターバッチ
チップを製造する方法は粗大粒子の混入が問題となる。
このような粗大粒子が存在すると、例えば磁気テープ用
フィルムにおいては、電磁変換特性を低下させたりドロ
ップアウトを引き起こす原因になったりするなど、重要
なフィルム品質を損なうことになる。

【０００６】このような粗大粒子を除去する方法とし
て、ポリエステル重合反応時に添加する場合には、微粒
子をスラリー状態あるいは溶液状態とし、粉砕、分級操
作を経て添加される。しかし、この方法ではスラリー
化、粉砕、分級操作に多大な費用、作業時間がかかるこ
と、この操作を行なったとしても、ポリエステル重合反
応中に添加されたのち再凝集を起こし、粗大粒子の混入
を避けきれなかったり、粒子の添加濃度を上げることが
できないなどの問題が生じる。

【０００７】加えて、最近は各種用途に応じて好適な機
能を持っフィルムが要求されており、数多くの銘柄を効
率良く生産することがコストの点から要求されており、
粒子の種類に応じたマスターバッチチップとその貯蔵用
サイロを必要としたり、フィルム中の粒子の含有量を適
当な範囲に調整するため計量設備が必要となり、その結
果、設備が大型化し、多くのスペースを必要とし、製造
設備の建設コストとフィルムの製造コストが増大する問
題がある。更に加えて、銘柄を切り替えるには、計量、
乾燥、貯槽系のチップと押出機やポリマーメルトライン
を後続の原料で置換させる必要があるため、多量の原料
と時間を浪費してしまう問題がある。

【０００８】また、マスターバッチチップを使用する方
法では、フィルム品質が均一になるようにこのチップと
他のペレットとは十分に混合され押出されるが、粒子を
含有するポリエステルでは含有する粒子の種類によって
ペレットの密度、摩擦係数、帯電列が異なることなどが
原因して、計量、混合されてから押出されるまでの工程
内で、特定のペレットが管壁やホッパー内に付着した
り、分級したりして不均質化する現象が発生する。その
結果、押出されたフィルムの粒子含有量が変動してフィ
ルム品質が変動する問題がある。

【０００９】一方、ポリエステルチップに混練機等を用
いて粒子を添加する方法では、一般にポリエステル中の
粒子濃度が高く、また混練時にポリエステルに対し熱や
剪断力を与えるため、混練後のポリエステルの固有粘度
は、混練前のチップのそれと比べて低下する。更に、こ
のチップはフィルム製造ラインの押出機で押出される際
に再度固有粘度の低下を生じる。このため、粒子混練用
のチップ、あるいは希釈用のペレットは、固有粘度の高
いものを使用する必要があった。通常固有粘度を増大さ
せるためには重合時間を長くしなければならず、ポリエ
ステルの生産性が低下する。このため原料コストが増大
するという問題が不可避的に生じていた。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、従来技術の上述
の課題を解決するため本発明は、無機及び／又は有機粒
子を含有したポリエステル積層フィルムを共押出法によ
り製造するに際し、ベント式二軸押出機を用いて、ポリ
エステルと粉体状態の粒子を該二軸押出機に供給し、混
練し、粒子が含有された一のフィルム層（以下Ａ層とい
う）を形成し、別に溶融状態にある未使用ポリエステル
と既使用の回収ポリエステルとを混合して他の層（以下
Ｂ層という）を形成し、該Ａ層と該Ｂ層とを積層して共
押出することからなるポリエステル積層フィルムの製造
方法である。

【００１１】以下に本発明を説明する。本発明における
積層フィルムとは、複数の押出機を用いてポリマーを溶
融押出し、同一の口金から層状に溶融押出する、すなわ
ち共押出法により製造されるものをいう。本発明の積層
フィルムは２層以上の多層構造を有しており、その少な
くとも１層は粒子を含有している。かかる粒子を含有す
る層はフィルムの表面を構成する層であってもよく、内
側の層であってもよい。表面を構成する層に粒子を含有
させるフィルムは、その滑り性を向上させること等を目
的とするものである。一方、内側の層に粒子を含有させ
る場合とは、例えば内層の外側に粒子を含有しない薄い
層を設けることにより、フィルムの摩耗による含有粒子
の脱落を防止すること等を目的とするものである。中で
も少なくとも片側の表面を構成する層に本発明の特徴で
ある粒子含有層を設けることが好ましい。また、かかる
粒子含有層は銘柄切り替え時の原料および時間のロスを
少なくするため、フィルム全厚みの４０％以下、さらに
は３０％以下を占める層であることが好ましい。

【００１２】本発明でいうポリエステルとは、芳香族ジ
カルボン酸を主たる酸成分とし、脂肪族グリコールを主
たるグリコール成分とする芳香族ポリエステルである。

【００１３】この芳香族ジカルボン酸としては、テレフ
タル酸、２，６―ナフタレンジカルボン酸、４，４′―
ジフェニルジカルボン酸等を例示することができ、中で
もテレフタル酸、２，６―ナフタレンジカルボン酸が好
ましい。また、この脂肪族グリコールとしてはエチレン
グリコール、プロピレングリコール、１，４―シクロヘ
キサンジメタノール等を例示することができ、中でもエ
チレングリコールが好ましい。

【００１４】本発明におけるポリエステルは上記の芳香
族ジカルボン酸と脂肪族グリコール成分からなるホモポ
リマーが好ましいが、第三成分を小割合共重合したコポ
リマーであることもできる。この第三成分としては、例
えば主たる構成成分がエチレンテレフタレートである場
合、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ネ
オペンチルグリコール、ポリアルキレングリコール、
１，４―シクロヘキサンジメタノールなどのジオール、
コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、フタル酸、イソフ
タル酸、２，６―ナフタレンジカルボン酸などのジカル
ボン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸などの多官能
ジカルボン酸などが例示できる。また、主たる構成成分
がエチレン―２，６―ナフタレンジカルボキシレートで
ある場合、上記と同じ成分（但し、２，６―ナフタレン
ジカルボン酸の替わりにテレフタル酸を挙げる）を挙げ
ることができる。

【００１５】本発明のポリエステルは従来から知られて
いる方法で製造することができる。例えばポリエチレン
テレフタレートはテレフタル酸とエチレングリコールと
をエステル化反応させ、またジメチルテレフタレートと
エチレングリコールとをエステル交換反応させ、次いで
反応生成物を高温、真空下にて重縮合反応させることで
製造することができる。その際必要に応じ、触媒や安定
剤を用いることができ、また他の添加剤を添加すること
ができる。

【００１６】本発明の積層フィルムにおいては、少なく
とも１層は粒子を添加するが、当該粒子の平均粒径は
０．０１〜１０μｍである。粒子の平均粒径は、フィル
ムの厚さや用途により必要とされる表面特性に合わせて
選択される。例えば、磁気記録媒体用ベースフィルムと
して用いられる二軸配向ポリエステルフィルムの場合は
平均粒径は０．０１〜３μｍ、好ましくは０．０２〜２
μｍである。また、厚さ５μｍ以上の工業用二軸配向ポ
リエステルフィルムの場合は、平均粒径は０．３〜６μ
ｍ、好ましくは０．５〜４μｍである。また、フィルム
を配向させずにいわゆるシートとして使用する場合は、
平均粒径が０．５〜１０μｍ、好ましくは１．０〜８μ
ｍの粒子を含有させると良い。磁気記録媒体用として上
記した粒径の範囲とする理由は、平均粒径が３．０μｍ
を超えると、フィルム表面に必要以上に大きな突起を形
成してしまうため、電磁変換特性が悪化したり、粒子が
フィルム表面から脱落しやすくなり、耐摩耗性悪化の原
因となるため好ましくないためであり、また、平均粒径
が０．０１μｍ未満では、突起形成が不十分なためフィ
ルムの走行性が不足してしまうためである。

【００１７】厚さ５μｍ以上の工業用フィルムにおいて
は、フィルムの滑り性、巻取性を向上せしめるために粒
子の粒径は０．３μｍ以上とし、表面の著しい粗面化に
よる品質低下を防止するため粒径は６μｍ以下程度とす
ることが好ましい。添加する粒子は１種類でもよいし、
２種類以上でもよい。２種類以上の場合は、その中の少
なくとも１種の粒子の平均粒径が上記した範囲を満たし
ていれば良い。また、粒子を添加する二軸押出機におい
て、原料とするポリマー中にも粒子を含有させておき、
さら粒子を添加する方法としてもよい。例えば、２種類
の粒子を含有する銘柄を続けて生産する場合で、後続す
る銘柄の２種類のうち一つの粒子が前の銘柄と同一であ
る場合、その同一の粒子を原料に含有させておき、変更
する１種類の粒子のみを押出機の工程内で添加すること
も可能である。

【００１８】本発明に使用される粒子の例としては、炭
酸カルシウム、リン酸カルシウム、シリカ、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
化カルシウム、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、架橋高分子粒子、シュウ酸カルシ
ウム等の有機粒子を挙げることができる。これらの粒子
の中でも架橋高分子粒子は、ポリマーとの親和性が良好
なため、ポリマーとの親和性が良く、粒子の凝集等の問
題が起こりにくいため好ましい。

【００１９】本発明を図を用いて説明する。図１は本発
明の実施に好適な装置の配置例を示す。

【００２０】Ａ層形成用ベント式二軸押出機２１には、
重合装置で準備された溶融ポリエステルがギヤポンプで
代表される計量手段２７で計量されて供給される方法
と、ペレット（チップ）状のポリエステルが定量フィー
ダー２３で計量されて供給される方法があり、両者を組
み合わせた方法も採用できる。いずれの場合も、粒子は
溶融ポリエステルおよびポリエステルチップの供給口と
は別の供給口から定量フィーダー２４及び２５で計量さ
れて供給され、その供給は２箇所以上に分割した方が粒
子の分散性を高めることができるので好ましい。分割は
同種の粒子を分割してもよく、異種の粒子を粒子の種類
に応じて分割してもよく、分割は均等でも不均等でもよ
い。また、異種の粒子を予め均一に混合したものを分割
してもよい。粒子のベント式二軸押出機２１への供給
は、押出機内の溶融ポリエステルの流れ方向に対して水
平横向きから供給する方式であるサイドフィーダーを使
用する方法や、押出機に対して垂直方向上部から供給す
る方法のいずれでもよい。また、粒子は適度な熱処理を
行ったものを使用してもよい。ポリエステルには、ベン
ト式二軸押出機に供給されるまでに、例えばポリマー重
合中に既に粒体が添加されたものを使用してもよく、ま
た、フィルム屑等から回収されてチップ化されたものを
使用してもよい。

【００２１】本発明で使用するＡ層形成用ベント式二軸
押出機は、ニーディングディスク及び／又はロータ型の
混練用エレメントを配したスクリュー構成を有すること
が好ましく、更には滞留時間を著しく長くしない範囲で
逆ねじスクリューを配することが好ましい。スクリュー
軸の回転方向は同方向回転、逆方向回転のいずれでもよ
い。このようなスクリュー構成を有するベント式二軸押
出機にて混練することにより、ポリエステルおよび粒子
に対して十分な剪断力を与えることができ、粒子は解
砕、再分散され、目的のポリエステル組成物を得ること
ができる。そのほかの混練条件、すなわちシリンダ温
度、流量、軸回転数などはポリエステルの種類、粒子の
種類と濃度、装置毎に設定されることになるが、一般に
ポリエステルの場合、熱分解を抑制するためのシリンダ
温度はポリエステルの融点以上３２０℃以下が好まし
い。また、ベント式二軸押出機には少なくとも１つのベ
ント孔を有し、溶融ポリエステルの極限粘度低下を抑制
するために溶融混練中のシリンダー内は１０ｍｍＨｇ以
下に減圧されることが望ましく、１ｍｍＨｇ以下とする
ことが更に好ましい。

【００２２】Ａ層形成用多層ダイ３２への供給量は、ベ
ント式二軸押出機の出側に設置されたギヤポンプ２６で
制御される。

【００２３】一方、Ｂ層は例えば連続重合された溶融ポ
リエステルとフィルム屑等を回収して得られたポリエス
テルとがそれぞれギヤポンプ２８及び１８で計量されて
混練機３０及び／又は静止型ミキサー３１で混練されて
多層ダイ３２に供給される。フィルム屑等の回収方法と
しては、フレークスを押出機で溶融し、チップ化する
か、フレークスを造粒化して押出機で押出する方法と
か、フレークスを直接ベント式二軸押出機に供給して押
出す方法があり、後者が生産効率が高いので好ましい。
また、ベント式二軸押出機１１を使用する場合には、押
出機にチップまたはフレークスを定量供給する装置１３
が必要であり、押出機のスクリュー構成はポリエステル
の劣化を少なくするため剪断力を小さくしたものが使用
される。

【００２４】

【実施例】以下、本発明を実施例を挙げて更に説明す
る。

【００２５】［実施例１］３層フィルムの両外層形成用
として、水分率０．４重量％を含有する未乾燥ポリエス
テルチップをスクリュー式定量フィーダーより４９．７
５ｋｇ／ｈｒの割合で、ベント式同方向回転噛み合い型
二軸押出機の押出し方向に対し、第１の供給口に供給し
て押し出した。次に、ポリエステルが溶融状態にある第
３供給口からスクリュー式定量フィーダーにより炭酸カ
ルシウム粒子を０．１０ｋｇ／ｈｒ、更に押出し方向に
ある第４の供給口からスクリュー式定量フィーダーによ
り炭酸カルシウム粒子を０．１５ｋｇ／ｈｒ供給し、ポ
リエステルに対して炭酸カルシウムの添加濃度が０．５
０重量％の炭酸カルシウム含有溶融ポリエステルをギヤ
ポンプで計量して押出した。ベント口の真空度を１ｍｍ
Ｈｇに設定し、シリンダ温度は２８５℃で押出した。

【００２６】一方、３層フィルムの中層形成用として、
連続重合された粒子を含有しない溶融ポリエステルと、
フィルム屑を回収して得られたポリエステルチップとを
単軸押出機で溶融、押出して、ギヤポンプでそれぞれ２
２５ｋｇ／ｈｒずつ計量して合流させ、混練機にて混練
して合わせて４５０ｋｇ／ｈｒを多層ダイに供給した。
なお、回収ポリエステルには０．０５重量％の炭酸カル
シウムが添加されている。

【００２７】押出されたポリマーから常法により厚さ２
００μｍの未延伸フィルム製造し、通常の逐次二軸延伸
法により３．５×４．０倍に延伸して、二軸配向ポリエ
ステルフィルムを作製した。

【００２８】得られたフィルムの品質は、ポリエステル
重合時に粒子を添加して作製したマスターバッチチップ
から作製したフィルムと同等であった。

【００２９】［実施例２］２層フィルムの粗面層形成用
として、ベント式二軸押出機の第２供給口から連続重合
で製造されたポリマーを供給し、粒体は実施例１と同様
に供給して押出した。

【００３０】一方、平坦層形成用として、連続重合され
た粒子を含有しない溶融ポリエステルと、フィルム屑を
フレークス化してベント式二軸押出機で直接押出して得
られた溶融ポリエステルを、ギヤポンプでそれぞれ２２
５ｋｇ／ｈｒずつ計量して合流させ、混練機にて混練し
て合わせて４５０ｋｇ／ｈｒを多層ダイに供給した。な
お、回収ポリエステルには０．０５重量％の炭酸カルシ
ウムが添加されている。

【００３１】二軸配向ポリエステルフィルムを実施例１
と同様に作製して得られたフィルムの品質は、ポリエス
テル重合時に粒子を添加して作製したマスターバッチチ
ップから作製したフィルムと同等であった。

【００３２】

【発明の効果】本発明のポリエステル積層フィルムの製
造方法によれば、特に多銘柄のフィルムを銘柄切替え時
のロスをなくし、効率良く製造できるのでフィルムの製
造コストを低下させることができ、しかも高品質なフィ
ルムが製造できるので、その工業的価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の実施例である。

【符号の説明】

１１：Ｂ層形成用の押出機、 １３：定量フィーダ、 １８：ギヤポンプ、 ２１：ベント式二軸押出機、 ２３〜２５：定量フィーダー、 ２６〜２８：ギヤポンプ、 ３０：混練機、 ３１：静止型ミキサー ３２：多層ダイ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ // Ｂ２９Ｋ 67:00 105:26 Ｂ２９Ｌ 9:00

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無機及び／又は有機粒子を含有したポリ
   エステル積層フィルムを共押出法により製造するに際
   し、ベント式二軸押出機を用いて、ポリエステルと粉体
   状態の粒子を該二軸押出機に供給し、混練し、粒子が含
   有された一のフィルム層（以下Ａ層という）を形成し、
   別に溶融状態にある未使用ポリエステルと既使用の回収
   ポリエステルとを混合して他の層（以下Ｂ層という）を
   形成し、該Ａ層と該Ｂ層とを積層して共押出することか
   らなるポリエステル積層フィルムの製造方法。
2. 【請求項２】 Ａ層を形成するベント式二軸押出機に
   は、連続重合法により準備された溶融状態のポリエステ
   ル及び／又はペレット化されたポリエステル並びに粒子
   が供給でき、各々の供給量が制御できる機能を備えてな
   る請求項１に記載のポリエステル積層フィルムの製造方
   法。
3. 【請求項３】 Ａ層を形成するベント式二軸押出機の第
   ２以降の供給口において粒子を供給するとき、該粒子の
   供給を分割して２箇所以上の供給口から供給してなる請
   求項２に記載のポリエステル積層フィルムの製造方法。
4. 【請求項４】 Ｂ層を形成する未使用ポリエステルが連
   続重合法により準備された溶融状態のポリエステルであ
   って、該未使用ポリエステルと、他の押出機を用いて得
   た回収ポリエステルとを、夫々計量手段で計量し、次い
   で混練機及び／又は静止ミキサーにより該未使用ポリエ
   ステルと該回収ポリエステルとからＢ層を形成せしめる
   請求項１に記載のポリエステル積層フィルムの製造方
   法。