JPH1110723A - 二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 種々の特性に優れた二軸延伸ポリエステルフ
ィルムの製造方法を提供する。 【解決手段】 未配向シートを幅方向に見たときの中央
部が厚み方向に少なくとも３層からなり、かつ両端部が
厚み方向に１層の構造となるように共押出積層され、両
端部を構成するポリエステルとして、中央部の最外層を
構成するポリエステル（Ａ）以外のポリエステル（Ｂ）
を用い、ポリエステル（Ｂ）のガラス転移点が５０℃以
上であり、かつ中央部の内層を構成するポリエステル
（Ｂ）の厚み比がフィルム全厚みに対して０．３未満で
あることを特徴とするポリエステルフィルムの製造方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はポリエステルフィル
ムの製造方法に関するものであり、詳しくは、共押出成
型法を用いて製造し、種々の特性において優れた二軸延
伸ポリエステルフィルムを容易に製造する方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】ポリエステルの多層フィルムはフィルム
の品質性能に対する多様化に伴い、種々の用途に用いら
れるようになってきた。しかしながら、多層フィルムは
性質の異なるポリマーの組み合わせにより優れた特徴を
有しているが、その反面次のような問題点がある。

【０００３】すなわち、通常のポリエステルフィルムの
製造において、フィルムの両端部、破断したフィルム、
品質上劣るフィルムは再度チップ化され再利用できるの
に対し、多層フィルムでは、再生の際に性質の異なる各
層が混合されているために再生使用が制限されている。
また、ポリエステルフィルムが包装材料用として用いら
れる場合は、他の材料と貼り合わせて使用されるケース
が多く、その要求特性としてヒートシール性が挙げら、
共重合ポリエステルが多く用いられている。しかしなが
ら、共重合ポリエステルを用いたフィルムは、貼り合わ
せの際の接着性に優れる反面、その製造工程においてガ
ラス転移点以上の雰囲気下で容易に金属加工冶具などに
粘着するといったハンドリング性の問題を生じる。特に
二軸延伸法では、横延伸装置であるテンター内で熱固定
するに際して、テンタークリップに粘着するため破断が
頻発し、加工歩留まりが低下するなどの問題が生じてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実情に
鑑みなされたものであり、その目的は、上記従来製造法
の欠点を解決し、種々の特性に優れた二軸延伸ポリエス
テルフィルムの製造に関する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の要旨
は、（ａ）溶融ポリエステル樹脂を回転冷却ドラム上に
シート状に押出して未配向シートを得る工程と、（ｂ）
得られた未配向シートを二軸延伸して延伸フイルムを得
る工程と、（ｃ）得られた延伸フイルムの端部をトリミ
ングにより除去して製品フイルムを得る工程からなり、
前記（ａ）工程において、未配向シートを幅方向に見た
ときの中央部が厚み方向に少なくとも３層からなり、か
つ両端部が厚み方向に１層の構造となるように共押出積
層され、両端部を構成するポリエステルとして、中央部
の最外層を構成するポリエステル（Ａ）以外のポリエス
テル（Ｂ）を用い、ポリエステル（Ｂ）のガラス転移点
が５０℃以上であり、かつ中央部の内層を構成するポリ
エステル（Ｂ）の厚み比がフィルム全厚みに対して０．
３未満であることを特徴とするポリエステルフィルムの
製造方法に存する。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は少なくとも２種のポリエステルからなることを
特徴とし、ポリエステル（Ａ）は、フィルム幅方向の中
央部において厚み方向の積層構造のうちの最外層を形成
し、ポリエステル（Ｂ）は、横延伸時にクリップされト
リミングにより除去される部分となる、幅方向の両端部
と、フィルム幅方向の中央部における積層構造のうちの
内層とを形成する。

【０００７】本発明でいうポリエステルとは、テレフタ
ル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸のような芳香族
ジカルボン酸またはそのエステルと、エチレングリコー
ルを主たる出発原料として得られるポリエステルを指す
が他の第三成分を含有していてもかまわない。この場
合、ジカルボン酸成分としては例えば、イソフタル酸、
フタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、テレフタ
ル酸、アジピン酸、セバシン酸、およびオキシカルボン
酸成分、例えばｐ−オキシエトキシ安息香酸などの一種
または二種以上を用いることができる。グリコール成分
としては、ジエチレングリコール、プロピレングリコー
ル、１，４−ブタンジオール、１，４−シクロヘキサン
ジメタノール、ネオペンチルグリコールなどの一種また
は二種以上を用いることができる。

【０００８】ヒートシール性が要求される包装材料とし
て用いる場合は、製品の最外層となるポリエステル
（Ａ）は、共重合成分が１０〜３５モル％、さらには１
５〜３０モル％の範囲のものが好ましく用いられる。本
発明でフィルムの端部と、中央部の内層とを形成するポ
リエステル（Ｂ）のガラス転移点は５０℃以上である。
ポリエステル（Ｂ）のガラス転移点が５０℃未満では、
横延伸や熱固定の際、クリップへのポリマー粘着により
破断が頻発し、加工歩留まりが低下するため好ましくな
い。

【０００９】ポリエステル（Ａ）とポリエステル（Ｂ）
のガラス転移点の差は４０℃以内、さらには３５℃以
内、特に３０℃以内が良い。ガラス転移点の差が４０℃
を超える場合は、最適延伸温度の範囲が違うので、フィ
ルム全体が均一に延伸できない場合があり、その結果、
破断が頻発したり良好な特性のフィルムが得られないこ
とがある。

【００１０】ポリエステル（Ａ）とポリエステル（Ｂ）
の融点の差は６０℃以内、さらには５０℃以内、特に４
０℃以内が良い。融点の差が６０℃を超える場合は、溶
融粘度の差が大きすぎ、ダイス内でのポリマーの流れを
制御することが困難となることがあり、本発明で意図す
るフィルム断面形状が得られない場合がある。ポリエス
テルフィルムの製造コストの低減には、再生原料の配合
が効果的であるが、トリミングにより除去されたフィル
ム端部や、製品とならなかったフィルムから再生原料を
製造する際に、異物の混入や原料の熱劣化を避けること
ができず、そのため、再生原料の配合量はフィルム特性
から制限されている。特にフィルム厚みが薄い場合、ポ
リマーの熱劣化や異物の影響が大きく、限られた量の再
生原料しか配合できないのが現状である。

【００１１】本発明は、ポリエステル（Ｂ）に再生原料
を通常２０重量％以上、好ましくは３０重量％以上、さ
らに好ましくは４０重量％以上配合することができる。
ポリエステル（Ｂ）はトリミングにより除去される端部
と、製品の表面に表れない中央部の内層に用いられるた
め、本発明の範囲内であれば製品特性に影響を与えず、
安価なポリマーとして再生配合原料を用いることができ
る。

【００１２】ポリエステル（Ａ）に関しては、再生原料
を配合しなくても、必要に応じて配合しても構わない。
再生原料と同じように、製品としての必要特性は不十分
であるが、製造コストの低い安価な原料をポリエステル
（Ｂ）に用いて製造コストを低減することもできる。

【００１３】製品となる中央部は、ポリエステル（Ａ）
が最外層となる少なくとも３層の積層構造とし、内層を
構成するポリエステル（Ｂ）の厚み比が全フィルム厚み
に対して０．３未満とする。内層を構成するポリエステ
ル（Ｂ）の厚み比が０．３以上では、内層のポリエステ
ル（Ｂ）の影響が最外層に出てくるため好ましくない。
製造コスト低減のためポリエステル（Ｂ）に再生原料を
用いた場合、再生原料を製造する際に取り除けなかった
異物などが、製品表面に突起として表れフィルム特性を
損なってしまう。厚み比が０．３未満であれば、再生原
料がトリミングで除去される両端部だけでなく、フィル
ムの内層にも配合でき、再生原料がより多く使用可能で
ある。

【００１４】本発明においては、最外層のポリエステル
（Ａ）と内層のポリエステル（Ｂ）の間に他のポリマー
を積層して、３層以上の層構造としても構わない。本発
明においては、得られるフイルムの滑り性を向上させ、
耐ブロッキング性を付与して取り扱い性を良好にするた
め、少なくとも中央部用樹脂には粒子を含有させること
が好ましい。

【００１５】かかる方法の中の一つにポリエステル製造
時に反応系内に溶存している金属化合物、例えばエステ
ル交換反応後系内に溶存している金属化合物にリン化合
物等を作用させて微細な粒子を析出させる方法、いわゆ
る析出粒子法がある。この方法は簡便で工業的に容易に
採用し得る。もう一つの方法として、ポリエステル製造
工程から製膜前の押出工程のいずれかの工程で、ポリエ
ステルに微粒子を配合する方法、いわゆる添加粒子法が
あるが、どちらの方法を採用しても構わない。

【００１６】本発明の添加粒子法で用いる微細粒子の例
としては、酸化ケイ素、酸化チタン、ゼオライト、窒化
ケイ素、窒化ホウ素、セライト、アルミナ、炭酸カルシ
ウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸カルシウ
ム、硫酸バリウム、リン酸カルシウム、リン酸リチウ
ム、リン酸マグネシム、フッ化リチウム、酸化アルミニ
ウム、酸化ケイ素、酸化チタン、カオリン、タルク、カ
ーボンブラック、窒化ケイ素、窒化ホウ素および特公昭
５９−５２１６号公報に記載されているような架橋高分
子微粒子を挙げることができるが、これらに限定される
ものではない。

【００１７】これらの微細粒子の形状は球状、塊状ある
いは偏平状のいずれであってもよく、またその硬度、比
重、色等についても特に制限はない。微細粒子の平均粒
径は特に限定されるわけではないが、通常、等価球直径
で０．０１〜１０μｍ、好ましくは０．０５〜８μｍの
範囲から選ばれる。また、配合する微細粒子は単成分で
もよく、また２成分以上を同時に用いてもよい。

【００１８】微細粒子の添加量は０．０５〜３重量％、
さらには０．１〜２重量％が好ましい。微細粒子の添加
量が０．０５重量％未満では、フィルムの滑り性が悪く
巻き特性が劣る傾向がある。また微細粒子の添加量が３
重量％を超えると、フィルム表面の粗面化の度合いが大
きすぎて、例えばコンデンサ用として用いる場合に電気
絶縁不良の原因となったり、磁気記録として用いる場合
はドロップアウトの原因となったりすることがある。

【００１９】本発明においては上記したような方法によ
り表面を適度に粗面化したフィルムを得るが、フィルム
表面の中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．０１〜０．２０μ
ｍであることが好ましく、さらに好ましくは０．０２〜
０．１５μｍの範囲である。Ｒａが０．０１μｍ未満で
は、巻き取りが困難となる傾向があり、フィルムにシワ
が入り製品とならないことがある。またＲａが０．２０
μｍを超えると、フィルム表面の平面性が損なわれて、
コンデンサ用として用いる場合に電気絶縁不良の原因と
なったり、磁気記録として用いる場合はドロップアウト
の原因となったりすることがある。

【００２０】ポリエステル（Ａ）とポリエステル（Ｂ）
を、前述のように幅方向と厚み方向に合わせて溶融押出
する方法は従来知られている方法、例えば、特開昭５５
−１１８８３２号公報、特開平１−１１８４２８号公
報、特開平８−２０７１１９号公報などに開示されてい
る合わせ方法が適用できる。これらの方法で、幅方向に
見て、（ポリエステル（Ｂ）より構成される端部）／
（ポリエステル（Ａ）とポリエステル（Ｂ）の積層構造
である中央部）／（ポリエステル（Ｂ）より構成される
端部）の順となるように溶融ポリエステル融液を事前に
合流させ、共押出した後は常法に従って二軸延伸を施
す。

【００２１】スリット状のダイから共押出された溶融ポ
リマーを、回転冷却ドラム上でガラス転移温度以下の温
度になるように急冷固化し、実質的に非晶状態の未配向
シートを得る。この場合、シートの平面性を向上させる
ため、シートと回転冷却ドラムとの密着性を高めること
が好ましく、本発明においては静電印加密着法および／
または液体塗布密着法が好ましく採用される。

【００２２】静電印加密着法とは、通常、シートの上面
側にシートの流れと直交する方向に線状電極を張り、当
該電極に約５〜１０ｋＶの直流電圧を印加することによ
りシートに静電荷を与えてドラムとの密着性を向上させ
る方法である。また、液体塗布密着法とは、回転冷却ド
ラム表面の全体または一部（例えばシート両端部と接触
する部分のみ）に液体を均一に塗布することにより、ド
ラムとシートとの密着性を向上させる方法である。本発
明においては、必要に応じ、両者を併用してもよい。

【００２３】本発明においては、上記のようにして得ら
れた、幅方向に見て（ポリエステル（Ｂ））／（ポリエ
ステル（Ａ）とポリエステル（Ｂ）の積層構造）／（ポ
リエステル（Ｂ））となった構造の未延伸シートを２軸
方向に延伸してフイルム化する。具体的には、まずロー
ルまたはテンター方式の延伸機により、前記未延伸シー
トを一方向に延伸する。この一段目においての延伸温度
は３０〜１７０℃の温度で、３．０〜７倍延伸される。
次に、テンター方式の延伸機により、一段目と直交する
方向に延伸する。この二段目において延伸温度は４０℃
〜２４０℃、延伸倍率は通常３．０〜７倍で延伸され
る。

【００２４】一方向の延伸を２段階以上で行う方法も採
用することができるが、その場合も最終的な延伸倍率が
上記した範囲に入ることが好ましい。また、前記未延伸
シートを面積倍率が１０〜４０倍になるように同時二軸
延伸することも可能である。得られたフイルムの熱処理
は、フィルムの使用目的に応じて任意に行うことが、で
きまた、必要に応じ、熱処理を行う前または後に再度縦
および／または横方向に延伸してもよい。

【００２５】得られた二軸配向フィルムの熱処理は、５
０〜２５０℃、好ましくは６０〜２２０℃の温度範囲で
１秒から１時間の間で熱固定を行う。熱固定温度が２５
０℃より高い時にはフィルムの破断強度が低下し、また
５０℃より低い場合にはフィルムの破断伸度が大きくな
る傾向がある。さらに、得られたフィルムは用途に応じ
て、ロール状態で３０〜１４０℃、好ましくは４０〜１
２０℃の温度範囲で１時間から１５００時間の間で加熱
処理を行うこともできる。

【００２６】さらに、フィルムの収縮率等のフィルム特
性をコントロールするために、必要に応じて縦弛緩ある
いは横弛緩を施しても構わない。熱処理を施した場合
は、フィルムを室温まで冷却し、各用途に応じた幅にス
リット加工する。

【００２７】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明は、その要旨を越えない限り、以下の
実施例に限定されるものではない。なお、本発明で用い
た物性測定法を以下に示す。 （１）微粒子の平均粒径 （株）島津製作所製遠心沈降式粒度分布測定装置ＳＡ−
ＣＰ３型を用いてストークスの抵抗則に基づく沈降法に
よって粒子の大きさを測定した。測定により得られた粒
子の等価球形分布における積算（体積基準）５０％の値
を用いて平均粒径とした。 （２）融点およびガラス転移温度 パーキンエルマー製示差走査カロリーメーターＤＳＣ７
型を用いて測定した。ＤＳＣ測定条件は以下のとおりで
ある。すなわち、試料フィルム６ｍｇをＤＳＣ装置にセ
ットし、３００℃の温度で５分間溶融保持した後、液体
窒素にて急冷した。急冷試料を０℃より１０℃／分の速
度で昇温し、ガラス転移温度（Ｔｇ）および融点（Ｔ
ｍ）を検知した。 （３）共重合量 ポリエステル試料を重水素化トリフルオロ酢酸に溶解
し、 ¹Ｈ−ＮＭＲ法で分析したポリマーの組成より共重
合量を求めた。 （４）厚み比 下記式より厚み比を求めた。

【００２８】フィルム全体の厚み（μｍ）／内層の厚み
（μｍ） （４）連続製膜性 連続製膜性を下記のランクに分けて評価した。

【００２９】

【表１】 ○：フィルムがロールやクリップ等に粘着せず、５００
０ｍ以上のフィルムが連続して製膜できる △：フィルムがロールやクリップ等に粘着しないが、延
伸ムラによる破断が５０００ｍに１回程度発生する ×：フィルムのロールやクリップ等への粘着が発生し、
破断等のため連続して製膜ができない （５）フィルムの表面性 フィルム表面にアルミニウムを蒸着したサンプルを顕微
鏡観察し、下記のランクに分けて評価した。

【００３０】

【表２】 ○：均一な突起が形成され、粗大突起が観察されない ×：均一な突起が形成され、粗大突起も観察される （ポリエステル−１の製造）テレフタル酸ジメチル１０
０重量部、エチレングリコール６０重量部およびエステ
ル交換触媒として酢酸マグネシウム０．０９重量部を使
用し、常法に従いエステル交換反応を行った後、平均粒
子径０．７μｍのエチレングリコールに分散させた球状
シリカ粒子を０．５重量部添加した。次いで重合触媒と
して三酸化アンチモン０．０４重量部を添加した後、常
法に従って重縮合反応を進め、極限粘度０．７０のポリ
エステル−１を得た。得られたポリマーのＴｇは７３
℃、融点は２５６℃であった。 （ポリエステル−２の製造）ポリエステル−１の製造に
おいて、テレフタル酸ジメチル１００重量部に変えて、
テレフタル酸ジメチル８５重量部、イソフタル酸ジメチ
ル１５重量部を使用した以外は、ポリエステル−１の製
造と同様の方法でポリエステル−２を得た。得られたポ
リマーの共重合量は１５モル％で、Ｔｇは６３℃、融点
は２２１℃であった。 （ポリエステル−３の製造）テレフタル酸ジメチル７８
重量部、イソフタル酸ジメチル２２重量部、１，４−ブ
タンジオール５６重量部およびエステル交換触媒として
テトラブチルチタネート０．００５重量部を使用し、常
法に従いエステル交換反応を行った後、平均粒子径０．
７μｍのエチレングリコールに分散させた球状シリカ粒
子を０．５重量部添加した。次いで重合触媒としてテト
ラブチルチタネート０．００５重量部を添加した後、常
法に従って重縮合反応を進め、極限粘度０．８０のポリ
エステル−３を得た。得られたポリマーのＴｇは２８
℃、融点は１９０℃であった。 （ポリエステル−４の製造）ナフタレン−２、６−ジカ
ルボン酸ジメチル１００重量部、エチレングリコール６
５重量部およびエステル交換触媒として酢酸マグネシウ
ム０．０９重量部を使用し、常法に従いエステル交換反
応を行った後、平均粒子径０．７μｍのエチレングリコ
ールに分散させた球状シリカ粒子を０．５重量部添加し
た。次いで重合触媒として三酸化アンチモン０．０４重
量部を添加した後、常法に従って重縮合反応を進め、極
限粘度０．５３のポリマーを得た。次いで固相重合を行
い、最終的に極限粘度０．６０のポリエステル−４を得
た。得られたポリマーのＴｇは１１３℃、融点は２７０
℃であった。 （再生原料−１の製造）ポリエステル−１を乾燥後、押
出機で２８０℃にて溶融し、Ｔダイよりシート状に押出
し、表面温度を３０℃に設定した回転冷却ドラムで静電
印加冷却法を利用して急冷固化させ、厚み２２０μｍの
実質的に非晶質のシートを作成した。次いでこの無定型
シートを縦方向に３．７倍縦延伸し、横方向に４．０倍
延伸し熱処理を行い、厚さ１５μｍの二軸配向フィルム
を製造した際に発生したスクラップおよびトリミングに
より除去された耳部を破砕し、ベント付き押出機でチッ
プ状の再生原料−１を製造した。得られた再生原料−１
の極限粘度は０．６５であった。 （再生原料−２の製造）再生原料−１の製造において、
ポリエステル−１をポリエステル−４に、溶融温度を３
００℃に変えた以外は、再生原料−１の製造と同様の方
法で再生原料−２を得た。得られた再生原料−２の極限
粘度は０．５６であった。

【００３１】実施例１ ポリエステル−１をポリエステル（Ａ）とし、再生原料
をポリエステル（Ｂ）とし、それぞれ乾燥を行い、それ
ぞれ別の押出機で２８０℃にて溶融し、Ｔダイから押し
出すに際して幅方向に、（ポリエステル（Ｂ）からなる
端部）／（ポリエステル（Ａ）の両外層とポリエステル
（Ｂ）の内層よりなる積層構造の中央部）／（ポリエス
テル（Ｂ）からなる端部）の層構成となるよう溶融ポリ
マーを事前に合流させた。溶融ポリマーが合流してから
Ｔダイより押し出されるまでの温度は２８０℃として、
Ｔダイよりシート状に押出し、表面温度を６０℃に設定
した回転冷却ドラムで静電印加冷却法を利用して急冷固
化させ、厚み２４０μｍの実質的に非晶質のシートを作
成した。

【００３２】なお、この時の幅方向の領域は、幅方向の
長さ比で１：８：１であった。次いでこの無定型シート
を縦方向に８５℃で４．０倍縦延伸し、横方向に９５℃
で４．０倍延伸し２３０℃で３秒間熱処理を行い、耳部
（端部）をトリミングにより除去し、３層よりなる厚さ
１５μｍの二軸配向フィルムを製造した。得られたフィ
ルムは厚み方向にポリエステル（Ａ）／ポリエステル
（Ｂ）／ポリエステル（Ａ）の３層構造で、ポリエステ
ル（Ｂ）の厚み比は０．２５であった。

【００３３】延伸工程での延伸ロール、クリップへの粘
着は無く製膜の連続性は良好であった。 比較例１ 実施例１においてポリエステル（Ｂ）の厚み比を０．５
とした以外は、実施例１と同様の方法でフィルムを製造
し、厚さ１５μｍの二軸配向フィルムを得た。

【００３４】延伸工程での延伸ロール、クリップへの粘
着は無く、耳部の白化も見られなかった。また、トリミ
ングにより除去された耳部の巻取工程での破断も見られ
ず、製膜の連続性は良好であった。 実施例２〜６、比較例２ 下記表１に示すように変更する以外は実施例１と同様に
してフィルムを製造した。

【００３５】以上、得られた結果をまとめて下記表２に
示す。

【００３６】

【表３】

【００３７】

【表４】

【００３８】

【発明の効果】本発明の製造方法によれば、優れた二軸
配向ポリエステルフィルムが連続的に安定して製造で
き、その工業的価値は高い。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｋ 105:26 Ｂ２９Ｌ 7:00 9:00 Ｃ０８Ｌ 67:02

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）溶融ポリエステル樹脂を回転冷却
   ドラム上にシート状に押出して未配向シートを得る工程
   と、（ｂ）得られた未配向シートを二軸延伸して延伸フ
   イルムを得る工程と、（ｃ）得られた延伸フイルムの端
   部をトリミングにより除去して製品フイルムを得る工程
   からなり、前記（ａ）工程において、未配向シートを幅
   方向に見たときの中央部が厚み方向に少なくとも３層か
   らなり、かつ両端部が厚み方向に１層の構造となるよう
   に共押出積層され、両端部を構成するポリエステルとし
   て、中央部の最外層を構成するポリエステル（Ａ）以外
   のポリエステル（Ｂ）を用い、ポリエステル（Ｂ）のガ
   ラス転移点が５０℃以上であり、かつ中央部の内層を構
   成するポリエステル（Ｂ）の厚み比がフィルム全厚みに
   対して０．３未満であることを特徴とするポリエステル
   フィルムの製造方法。
2. 【請求項２】 ポリエステル（Ａ）とポリエステル
   （Ｂ）のガラス転移点差が４０℃以内、融点差が６０℃
   以内であることを特徴とする請求項１記載のポリエステ
   ルフィルムの製造方法。