JP3750213B2

JP3750213B2 - 積層フィルムおよびガラス飛散防止フィルム

Info

Publication number: JP3750213B2
Application number: JP23408896A
Authority: JP
Inventors: 俊一長田; 研二綱島; 克俊宮川
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1996-09-04
Filing date: 1996-09-04
Publication date: 2006-03-01
Anticipated expiration: 2016-09-04
Also published as: JPH1076620A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は積層フィルム、詳しくは引裂に強い延伸積層フィルムに関するものであり、主にガラスに貼りつけてガラスが割れた際のガラス飛散を防止する、ガラス飛散防止フィルムに用いられるものである。
【０００２】
【従来の技術】
さまざまな熱可塑性樹脂のフィルムが工業的に生産され、各々の特性にあった分野で用いられている。とりわけ、ポリエチレンテレフタレートに代表される二軸延伸ポリエステルフィルムは、その優れた機械的特性、熱的特性、電気的特性、耐薬品性のためにさまざまな分野で利用されている。一般に、これらのフィルムは高弾性率・耐クリープ性であるために耐引裂性が低い。しかしながら、一見矛盾するかのように思われるこれらの特性を合せ持つことが飛散防止フィルムの用途では要求される。
【０００３】
飛散防止フィルムは透明なポリエチレンテレフタレートフィルムに粘着剤を塗布し、オーバーコートフィルムを剥がし、窓ガラスの内面の全面に貼り付け、災害時等でガラスが破壊してもその破片の飛散を少しでも減少させることを目的としている。また、ポリエチレンテレフタレートフィルムにアルミを薄蒸着し、表面に保護層、裏面には感圧型粘着剤を組み合わせ、あるいはこの粘着剤の中にもう一層保護層を設けて、紫外線吸収剤や着色剤（スモーク、ブロンズ、ブラウン）を混入させ断熱効果を付与する場合もある。
【０００４】
飛散防止フィルムはガラスが破壊してもその破片の飛散を少しでも減少させることを目的としているため、高強度でかつフィルムの破れが伝播しないような耐引裂性に優れたフィルムでなければならない。
【０００５】
このようなフィルムとして特開平６−１９０９９５号公報、特開平６−１９０９９７号公報では剛性なポリエステルと延性なポリマー材料を厚み方向に多層に積層したフィルムを提案している。このような積層フィルムを用いたガラス飛散防止フィルムは従来のものに比べ耐引裂性が向上しているが、より一層の向上が期待されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記課題を解決し、従来の耐引裂性フィルムに比べ大幅に耐引裂性が向上している積層フィルムを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、厚み方向に少なくとも２層に積層されており、縦方向及び横方向の引裂伝播抵抗が２０００ｇ／ｍｍ以上であり、各層を構成する各々のポリエステルは１４００ＭＰａ以上のヤング率を有し、少なくとも１方向に延伸されていることを特徴とする積層フィルムに関するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。本発明の積層フィルムでは厚み方向にすくなくとも２層積層されており、より好ましくは３層から５０層積層されている。そして、さらに好ましくは７層から２５層積層されている。
【０００９】
積層フィルムを得る方法としては、十分乾燥した各層を構成するポリエステルをそれぞれの押出機に供給し、必要に応じて選ばれたフィルターを通過後、公知の技術であるマルチマニホールドダイ法、フィードブロック法やスタティックミキサー法といった共押出法を用いて各層を積層しダイより溶融同時押出することが好ましい。マルチマニホールド法は、複数のマニホールドを有するダイを用いる。この形式のものは、樹脂が流入口から各層に該当するマニホールドに流入し、マニホールド内でダイ幅全体にわたって流れが拡幅された後、合流しスリットを経て吐出されるものである。フィードブロック法とは、複数の樹脂をダイに送り込む前に、フィードブロックで併合流を形成させ、次いで通常のシングルマニホールドダイに送り込んで流れを拡幅して押出すものである。また、スタティックミキサー法とは、ある配列で併合した数種の樹脂をミキサーにより分割多層化する手法で、積層の配列が単純な配列の繰り返しである場合に適している。これらいづれかの方法を用いて得られたフィルム状の積層体を、２０〜６０℃の温度に制御したキャスティングドラム上で急冷固化し非晶状態とする。このとき公知の静電印加装置を用いてドラムとフィルムの密着性を向上させるとより好ましい。積層フィルムは少なくとも１方向に延伸されていることが好ましく、より好ましくは２方向に延伸されている。二軸延伸の方法としては、キャストフィルムをまず周速差のあるロール間で縦方向に延伸し、続いてフィルムの両端部をクリップで把持するテンターにて横延伸、熱処理するいわゆる逐次二軸延伸法が最も好ましく用いられる。
【００１０】
本発明における積層フィルムにおいては、各層を構成する各々のポリエステルは、ヤング率が１４００ＭＰａ以上必要であり、１４００ＭＰａ以上６０００ＭＰａ以下のヤング率を有していることが好ましい。なぜなら、このようなポリエステルは外力に対し変形しにくいためである。
【００１１】
また、各層を構成する各々のポリエステルの引張破断伸度が５０％以下であることが必要で、０．１％以上５０％以下であると、破断強度が十分に高いためより好ましい。
【００１２】
さらに、各層を構成する各々のポリエステルが１４００ＭＰａ以上のヤング率を有し且つ、５０％以下の引張破断伸度を満たす場合、引裂の伝わり方が各層により異なり耐引裂性が大きく向上するため好ましい。
【００１３】
本発明の積層フィルムでは、積層フィルムの縦方向及び横方向の引裂伝播抵抗が２０００ｇ／ｍｍ以上であることが必要で、２０００ｇ／ｍｍ以上５００００ｇ／ｍｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、フィルムの縦方向及び横方向の引裂伝播抵抗が４０００ｇ／ｍｍ以上であり、さらに好ましくは７０００ｇ／ｍｍ以上である。フィルムの縦方向及び横方向の引裂伝播抵抗が２０００ｇ／ｍｍ未満のフィルムでは、通常のポリエステルフィルムに比べ有意義な差はなく、十分に耐引裂性が向上したフィルムとはならないので好ましくない。
【００１４】
また、積層フィルムの縦方向及び横方向のＦ−５値は好ましくは１００ＭＰａ以上、さらに好ましくは１００ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下である。より好ましくは、縦方向もしくは横方向のＦ−５値が１５０ＭＰａ以上であると良い。フィルムの縦方向及び横方向のＦ−５値が１００ＭＰａ以下である場合、フィルムに加えられた力に対し塑性変形しやすく、衝撃に対し変形しやすいフィルムと言えるので好ましくない。好ましくは縦方向及び横方向の引裂伝播抵抗が２０００ｇ／ｍｍ以上且つ縦方向及び横方向のＦ−５値が１００ＭＰａ以上である積層フィルムは、十分に高強度化され且つ耐引裂性に優れたポリエステルフィルムと言える。
【００１５】
本発明の積層フィルムは、主体となる層を構成するポリエステルの縦方向と横方向の引裂伝播抵抗の平均値が２０００ｇ／ｍｍ以下であることが好ましい。主体となる層とは、積層フィルムを構成する層のうち、積層比がもっとも大きい層のことをいう。また、主体となる層を構成するポリエステルの縦方向と横方向の引裂伝播抵抗の平均値は、延伸されたフィルムについてのものであることが好ましい。延伸方法としては、主体となる層を構成するポリエステルのガラス転移温度Ｔｇ＋５℃からＴｇ＋１５℃の温度で縦方向と横方向に３倍から３．５倍延伸し、１４０℃から２４０℃の間の温度で熱処理する逐次二軸延伸で行う。驚くべきことに、このように単膜においては引裂伝播抵抗が２０００ｇ／ｍｍ以下であるポリエステルが、多層に積層されることにより引裂伝播抵抗が大幅に向上し従来にない耐引裂性のフィルムを得ることができる。
【００１６】
本発明で言うポリエステルとは、ジカルボン酸とジオールとから縮重合により得られるポリマーであり、ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、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、などで代表されるものであり、また、ジオールとは、エチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、ポリアルキレングリコール、ビスフェノールＡエチレンオキサイド付加物などで代表されるものである。具体的には例えば、ポリメチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、ポリエチレン−ｐ−オキシベンゾエート、ポリ−１，４−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレートなどが用いられる。もちろん、これらのポリエステルとしては、ホモポリマーであってもコポリマーであっても良く、共重合成分としては、例えば、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ポリアルキレングリコール、ビスフェノールＡエチレンオキサイド付加物などのジオール成分、ダイマー酸、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成分が用いられる。また、本発明の効果を阻害しない範囲であれば難燃材、熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、可塑剤等がブレンドされていてもかまわない。
【００１７】
本発明における積層フィルムでは、ビスフェノールＡ基を共重合しているポリエステルが含まれていると好ましい。より好ましくは、ビスフェノールＡのエチレンオキサイド付加物が共重合されたポリエステルからなる層を１層以上含んでいる。さらに好ましくはポリエチレンテレフタレートを主とするポリエステルからなる層（ａ層）とビスフェノールＡのエチレンオキサイド付加物が共重合されたポリエステルからなる層（ｂ層）を少なくとも１層ずつ含んでいる。ビスフェノールＡのエチレンオキサイド付加物の共重合割合は全ジオール成分に対して５ｍｏｌ％以上であることが好ましい。より好ましくは２０ｍｏｌ％以上であり、５０ｍｏｌ％以上であるとさらに好ましい。積層されるポリエステルの順序については、特に限定するものではないがａ層とｂ層が交互に積層されているのが好ましい。ａ層とｂ層以外の層が間に積層されていても構わない。また、ａ層の厚みは１〜５０μｍであることが好ましく、５〜２５μｍであるとより好ましい。ｂ層の厚みは１０μｍ以下であることが好ましく、３μｍ以下であることがより好ましい。このような積層フィルムは高強度でかつ耐引裂性に優れたフィルムとなる。
【００１８】
本発明の目的を阻害しない範囲内で、このフィルムの表面の片面または両面にハードコート層、粘着層、金属蒸着層、着色層や紫外線吸収層などを任意の組み合わせで設けても構わない。粘着剤は、ガラス飛散防止フィルムをガラス面に固定する際必要となり、熱、溶剤、圧力またはそれらの組み合わせで活性化されるもので良く、例えばアクリレート等がある。また、ハードコート層はガラス飛散防止フィルムの取り付け時や洗浄時の機械的な磨耗からフィルムを保護するのに好適である。
【００１９】
【物性値の評価法】
（１）引裂伝播抵抗
東洋精機製作所（株）製の軽荷重エレメンドルフ引き裂き試験機を用いる。サンプルフィルムを縦６３．５ｍｍ、横５０．８ｍｍの長方形にサンプリングし、横方向に沿う両つかみの中央で直角に縦に１２．７ｍｍの切れ目を作り、残りの５０．８ｍｍに対する引き裂きの力（ｇ）を求める。この力をフィルムの厚みで除して引裂伝播抵抗（ｇ／ｍｍ）とした。
【００２０】
（２）ヤング率、引張破断伸度
各層を構成するポリエステルのヤング率及び引張破断伸度は、ＡＳＴＭ試験方法Ｄ８８２−８８に従った。サンプルフィルムは２５℃の温度に制御したキャスティングドラム上で急冷固化し、公知の静電印加装置を用いてドラムとフィルムの密着性を向上させることにより得られた未延伸フィルムを用いた。オリエンテック（株）製引張試験機ＲＴＡ−１００型に幅１０ｍｍのサンプルフィルムをチャック間長さ１００ｍｍとなるようにセットし、２３℃、６５％ＲＨの条件下で引張速度１００ｍｍ／分で引張試験を行い、ヤング率（ＭＰａ）と引張破断伸度（％）を測定した。
【００２１】
（３）Ｆ−５値
オリエンテック（株）製引張試験機ＲＴＡ−１００型に幅１０ｍｍのサンプルフィルムをチャック間長さ５０ｍｍとなるようにセットし、２３℃，６５％ＲＨの条件下で引張速度２００ｍｍ／分で引張試験を行い、フィルムの５％伸長時の強度を測定しこれをＦ−５値（ＭＰａ）とした。
【００２２】
【実施例】
本発明を実施例に基づいて説明する。
【００２３】
実施例１〜６
ポリエチレンテレフタレート（Ａ）（極限粘度０．６５、ガラス転移温度７９℃、ヤング率１９９０ＭＰａ、引張破断伸度４．２％）のペレットを１８０℃で３時間真空乾燥した後、２８０℃に加熱された押出機１に供給した。また、ジカルボン酸成分がイソフタル酸４９ｍｏｌ％、テレフタル酸５１ｍｏｌ％、ジオール成分がエチレングリコール３５ｍｏｌ％、ビスフェノールＡのエチレンオキサイド付加物６５ｍｏｌ％からなるポリエステル（Ｂ）（極限粘度０．６５、ガラス転移温度７５℃、ヤング率２３００ＭＰａ、引張破断伸度３．８％）のペレットを５５℃で２４時間真空乾燥した後、２８０℃に加熱された押出機２に供給した。押出機から押出された各々のポリエステルは、ミキサー部にて厚み方向に交互に積層され、Ｔダイよりシート状に成形した。さらにこのフィルムを表面温度２５℃の冷却ドラム上に静電気力で密着固化し、未延伸キャストフィルムを得た。
【００２４】
この未延伸フィルムを、９０℃に加熱した複数のロール群に導き予熱した後、延伸倍率３．３倍で縦延伸を行い、両端部をクリップで把持するテンターに導き９０℃にて３．３倍横延伸した後、１４０℃で熱処理を施した。得られたフィルムのＡ層とＢ層の積層厚みの比、積層数、引裂伝播抵抗、Ｆ５値を表１に示した。また、実施例１〜６の積層フィルムの厚みは約２５μｍに統一した。
【００２５】
比較例１
実施例１〜６のポリエチレンテレフタレートを単層で実施例１〜６と同じ条件で乾燥し押出した後、縦方向に延伸し、引き続き横方向に延伸し熱処理を施した。得られたフィルムの厚みは２５μｍで、Ｆ５値は縦方向が１１０ＭＰａ、横方向が１３０ＭＰａであり、引裂伝播抵抗は縦方向が８８０ｇ／ｍｍ、横方向が８００ｇ／ｍｍであった。
【００２６】
比較例２〜４
実施例１〜６のポリエチレンテレフタレート（Ａ）のペレットを１８０℃で３時間真空乾燥した後、２８０℃に加熱された押出機１に供給した。また、ジカルボン酸成分がテレフタル酸６０ｍｏｌ％、セバシン酸４０ｍｏｌ％、ジオール成分がエチレングリコール１００ｍｏｌ％からなるポリエステル（Ｂ）（極限粘度１．２、ガラス転移温度２℃、ヤング率８５ＭＰａ、引張破断伸度３３０％）を８５℃で２４時間真空乾燥した後、２８０℃に加熱された押出機２に供給した。各々の押出機から押出されたポリエステルは、ミキサー部にて厚み方向に交互に積層され、Ｔダイよりシート状に成形した。さらにこのフィルムを表面温度２５℃の冷却ドラム上に静電気力で密着固化し、未延伸キャストフィルムを得た。
【００２７】
この未延伸フィルムを、９０℃に加熱した複数のロール群に導き予熱した後、延伸倍率３．３倍で縦延伸を行った。該フィルムを両端部をクリップで把持するテンターに導き９０℃にて３．３倍横延伸した後、１４０℃で熱処理を施した。得られたフィルムのＡ層とＢ層の積層厚みの比、積層数、引裂伝播抵抗、Ｆ５値を表２に示した。また、比較例２〜４の積層フィルムの厚みは約２５μｍに統一した。
【００２８】
【表１】

【表２】

【００２９】
【発明の効果】
本発明の積層フィルムは、機械的特性に優れかつ耐引裂性が従来のものに比べ大幅に向上しており、ガラス飛散防止フィルム等の用途に適している。

Claims

厚み方向に少なくとも２層に積層されており、縦方向及び横方向の引裂伝播抵抗が２０００ｇ／ｍｍ以上であり、各層を構成する各々のポリエステルは１４００ＭＰａ以上のヤング率を有し、少なくとも１方向に延伸されてなることを特徴とする積層フィルム。
各層を構成する各々のポリエステルの引張破断伸度が５０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の積層フィルム
ビスフェノールＡ基が共重合されてなるポリエステルを主体とする層を少なくとも１層有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積層フィルム。
ビスフェノールＡのエチレンオキサイド付加物が共重合されてなるポリエステルを主体とする層を少なくとも１層有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の積層フィルム。
積層フィルムの主体となる層を構成するポリエステルの縦方向と横方向の引裂伝播抵抗（ｇ／ｍｍ）の平均値が２０００ｇ／ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の積層フィルム。
縦方向及び横方向のＦ−５値が１００ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の積層フィルム。
厚み方向に５層以上積層されていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の積層フィルム。
ポリエチレンテレフタレートを主体とする層を少なくとも１層有することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の積層フィルム。
請求項１〜請求項８のいずれかに記載の積層フィルムの片面に粘着剤層を有することを特徴とするガラス飛散防止フィルム。
粘着剤層がある反対の面にハードコート層が形成されてなることを特徴とする請求項９に記載のガラス飛散防止フィルム。