説明

二軸延伸ポリエステルフィルム及びその製造方法

【課題】均一な表面粗度を有し、所定の光学的特性(艶消性)を有し、均一な塗布層を形成できる表面を有する艶消性二軸延伸ポリエステルフィルム及びその製造方法を提供する。
【解決手段】単層または多層二軸延伸ポリエステルフィルムであって、少なくとも1層が、メジアン粒径(d50)が2.5〜4.5μmの二酸化ケイ素粒子を0.25以上1.0重量%未満含有する二軸延伸ポリエステルフィルム、及び当該二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は二軸延伸ポリエステルフィルム及びその製造方法に関し、詳しくは、均一な表面粗度を有し、所定の光学的特性(艶消性)を有し、均一な塗布層を形成できる表面を有する艶消性二軸延伸ポリエステルフィルム及びその製造方法に関する。本発明は、更に、上記二軸延伸ポリエステルフィルムの使用にも関する。
【背景技術】
【0002】
工業用プラスチックフィルム業界において、ポリプロピレンやポリエステルから成る二軸延伸フィルムに対して、表面性状や光学的特性に関して高度な性能が要求されている。特に、特定の分野においては、均一で中程度の表面粗度を有するフィルムが要求される。例えば、温室に使用するフィルムは高いヘーズと高い透明性とを兼ね備える必要がある。しかしながら、高いヘーズと高い透明性とは反比例するファクターであり、この要求を満足することは難しい。粒子を添加することによりヘーズを高くすることは出来るが、透明度は低下するので好ましくない。この問題の解決は重要である。
【0003】
フィルムのヘーズが高い場合、光線の散乱が増加する。同時に、高い透明性を有する場合、フィルムを温室などに利用すると、植物の生長が促進され、コストダウンにつながる。算術的なフィルムの表面粗度Raはフィルム製造工程中に容易に増加させることが出来る。このようなフィルムは、温室用のフィルム以外にも、工業的な仕切り部材として有用である。
【0004】
例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂から成り、艶消し表面を有し、0.3〜20μmの粒径を有する炭酸カルシウム粒子、二酸化ケイ素粒子などの非圧縮性粒子を1〜25重量%有する二軸延伸フィルム及びその製造方法が知られている(例えば特許文献1参照)。この方法によって製造されたフィルムの表面粗度は、多くの用途において大き過ぎ、不均一である。
【0005】
また、平均粒径2〜5μmの粒子を1〜10重量%含有する二軸延伸ポリエステルフィルムが知られている(例えば特許文献2参照)。この種のフィルムの平均表面粗度Raは、150〜1000nmである。
【0006】
さらに、粒径0.01〜0.5μmの二酸化ケイ素粒子および/または二酸化チタン粒子0.01〜1.0重量%と、粒径0.04〜0.48μmの炭酸カルシウム粒子0.02〜0.5重量%とを含有するポリエステルフィルムが知られている(例えば特許文献3参照)。小粒径の粒子を含有するこの種のフィルムの表面粗度は小さいものの、フィルムの透明性に関しての情報が無い。
【0007】
【特許文献1】米国特許第3154461号明細書
【特許文献2】欧州特許出願公開第1197326号明細書
【特許文献3】欧州特許第0152265号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、上記の実情に鑑みなされたものであり、その目的は、表面粗度が低く均一で、所定の光学的性質を有し、優れた塗布性を有する二軸延伸ポリエステルフィルムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者らは、上記課題に鑑み、鋭意検討した結果、特定の平均粒径を有する二酸化ケイ素粒子を特定量含有する二軸延伸ポリエステルフィルムにより上記課題を解決できることを見出し、本発明の完成に至った。
【0010】
すなわち、本発明の第1の要旨は、単層または多層二軸延伸ポリエステルフィルムであって、少なくとも1層が、メジアン粒径(d50)が2.5〜4.5μmの二酸化ケイ素粒子を0.25以上1.0重量%未満含有することを特徴とする二軸延伸ポリエステルフィルムに存する。
【0011】
本発明の第2の要旨は、1つ以上の押出機内でポリエステルを溶融させる溶融工程と、ベース層B用または外層およびベース層B用の1つ以上の溶融体をダイ又は共押出ダイに導入する工程と、ダイ又は共押出ダイを介して冷却ロール上に溶融体を押出し非晶シートを得る押出工程と、非晶シートを二軸延伸して二軸延伸フィルムを得る二軸延伸工程と、二軸延伸フィルムを熱固定する熱固定工程とから成る二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法であって、ベース層B及び/又は外層が、メジアン粒径(d50)が2.5〜4.5μmの二酸化ケイ素粒子を0.25重量%以上1.0重量%未満含有することを特徴とする二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法に存する。
【0012】
本発明の第3の要旨は、上記の二軸延伸ポリエステルフィルムから成る温室フィルムに存する。
【0013】
本発明の第4の要旨は、上記の二軸延伸ポリエステルフィルムから成る屋外用フィルムに存する。
【発明の効果】
【0014】
本発明の二軸延伸ポリエステルフィルムは、表面粗度が低く均一で、所定の光学的性質を有し(高いヘーズにもかかわらず高い透明性とを兼ね備える)、優れた塗布性を有する艶消性フィルムであり、工業用仕切り材として好適に使用出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下、本発明を詳細に説明する。本発明の二軸延伸ポリエステルフィルムは、少なくとも1層(ベース層B)から成る。ベース層Bのみの単層であっても、ベース層Bと1つ以上の外層A及び/又は外層Cから成る2層または3層以上の積層フィルムであってもよく、3層以上の場合は、ABC型またはABA型のいずれであってもよく、更に、中間層を有していてもよい。
【0016】
ベース層Bは、通常70重量%以上の熱可塑性ポリエステルから成る。熱可塑性ポリエステルとしては、エチレングリコールとテレフタル酸から製造されるポリエチレンテレフタレート(PET)、エチレングリコールとナフタレン−2,6−ジカルボン酸から製造されるポリエチレン−2,6−ナフタレート(PEN)、1,4−ビスヒドロキシメチルシクロヘキサンとテレフタル酸から製造されるポリ(1,4−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート)(PCDT)、エチレングリコールとナフタレン−2,6−ジカルボン酸とビフェニル−4,4’−ジカルボン酸から製造されるポリ(エチレン2,6−ナフタレートビベンゾエート)(PENBB)等の各単位から構成されるポリエステルが例示される。中でも、エチレングリコールとテレフタル酸から成るエチレンテレフタレート単位および/またはエチレングリコールとナフタレン−2,6−ジカルボン酸から成るエチレン−2,6−ナフタレート単位を含有することが好ましく、これらの単位を90モル%以上、好ましくは95モル%以上含有するポリエステルが好ましい。さらに、熱可塑性ポリエステルの構成単位が、テレフタル酸単位、イソフタル酸単位およびナフタレン−2,6−ジカルボン酸単位から選択される少なくとも1種以上を有することが好ましく、ベース層BがPETのホモポリマーから成ることが特に好ましい。
【0017】
ポリエステルの構成単位としては、他のジオール及び/又はジカルボン酸から誘導された単位を含有させることが出来る。
【0018】
共重合ジオールとしては、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、HO−(CH−OHの式で示される脂肪族グリコール(nは3〜6の整数を表す、具体的には、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオールが挙げられる)、炭素数6までの分岐型脂肪族グリコール、HO−C−X−C−OHで示される芳香族ジオール(式中Xは−CH−、−C(CH−、−C(CF−、−O−、−S−、−SO−を表す)、式:HO−C−C−OHで表されるビスフェノールが好ましい。
【0019】
共重合ジカルボン酸としては、芳香族ジカルボン酸、脂環式ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸が好ましい。
【0020】
脂肪族ジカルボン酸の好ましい例としては、ベンゼンジカルボン酸、ナフタレン−1,4−又は−1,6−ジカルボン酸などのナフタレンジカルボン酸、ビフェニル−4,4’−ジカルボン酸などのビフェニル−x,x’−ジカルボン酸、ジフェニルアセチレン−4,4’−ジカルボン酸などのジフェニルアセチレン−x,x−ジカルボン酸、スチルベン−x,x−ジカルボン酸などが挙げられる。
【0021】
脂環式ジカルボン酸の好ましい例としては、シクロヘキサン−1,4−ジカルボン酸などのシクロヘキサンジカルボン酸が挙げられる。脂肪族ジカルボン酸の好ましい例としては、C−C19のアルカンジカルボン酸が挙げられ、当該アルカンは直鎖状であっても分岐状であってもよい。
【0022】
上記のポリエステルは、通常エステル交換反応により製造される。その出発原料は、ジカルボン酸エステルとジオール及び亜鉛塩、カルシウム塩、リチウム塩、マグネシウム、マンガン塩などの公知のエステル交換反応用触媒である。生成した中間体は、更に、三酸化アンチモンやチタニウム塩などの重縮合触媒の存在下で重縮合に供される。また、ポリエステルの製造は、出発原料のジカルボン酸とジオールに重縮合触媒を存在させて直接または連続的にエステル化反応を行う方法であってもよい。
【0023】
外層および中間層を構成する熱可塑性樹脂は、好ましくはベース層Bを構成する上記ポリエステルから成り、そのポリエステルの構成がベース層Bと同じであっても異なっていてもよい。
【0024】
本発明の二軸延伸ポリエステルフィルムは、特定の平均粒径を有する二酸化ケイ素粒子を所定量含有する。これにより、目的とする表面特性と光学特性の両方を達成することが出来る
【0025】
二酸化ケイ素粒子の平均粒径(d50)は、2.5〜4.5μm、好ましくは2.8〜4.2μm、更に好ましくは3.0〜3.9μmである。二酸化ケイ素粒子の平均粒径が4.5μmを超える場合、ヘーズが高くなり過ぎ、透明性が低くなり過ぎる。二酸化ケイ素粒子の平均粒径が2.5μm未満の場合、ヘーズが低くなり過ぎ、透明性が高くなり過ぎる。好ましい二酸化ケイ素粒子としては、非晶シリカ粒子が挙げられる。
【0026】
二酸化ケイ素粒子の含有量は、二軸延伸ポリエステルフィルムの総重量を基準として、0.2重量%以上1.0重量%未満、好ましくは0.4〜0.9重量%、更に好ましくは0.6〜0.8重量%である。二酸化ケイ素粒子の含有量が0.2重量%未満の場合、得られたフィルムのヘーズは38%未満となる場合がある。二酸化ケイ素粒子の含有量が1.0重量%以上の場合、得られたフィルムのヘーズは60%を超える場合がある。
【0027】
DIN 4762に準じて測定された本発明の二軸延伸ポリエステルフィルムの少なくとも片面の平均表面粗度(Ra)は、通常170〜1000nm、好ましくは180〜950nm、更に好ましくは200〜800nmである。表面粗度が大きいほどブロッキングが起りにくく、巻取り特性も向上する、二酸化ケイ素粒子の平均粒径が小さい場合は、平均表面粗度(Ra)が小さくなり、ヘーズが低くなる。
【0028】
ASTM D1003−00に準じて測定された本発明の二軸延伸ポリエステルフィルムのヘーズは、通常38〜60%、好ましくは40〜58%、更に好ましくは42〜56%である
【0029】
さらに、ASTM D1003−00に準じて測定された本発明の二軸延伸ポリエステルの透明度は、通常70〜95%、好ましくは80〜92%、更に好ましくは82〜90%である。
【0030】
さらに、DIN 67530に準じて測定された60°及び85°における本発明の二軸延伸ポリエステルフィルムのグロスは、それぞれ、通常10〜100、好ましくは15〜85、更に好ましくは20〜70である。
【0031】
本発明の二軸延伸ポリエステルフィルムは、フィルムの表面特性および/または光学的特性に影響を及ぼす、上記の二酸化ケイ素粒子および触媒残渣以外の添加粒子(例えば、炭酸カルシウム粒子、二酸化チタン粒子、硫酸バリウムなど)を含有しないことが好ましい。
【0032】
本発明の二軸延伸ポリエステルフィルムは、上記の二酸化ケイ素粒子以外に、安定剤などの公知の添加剤を含有してもよい。安定剤としては、触媒残渣であるリン酸、リン酸エステル等のリン化合物が挙げられる。
【0033】
上記の添加剤としては、特に紫外線劣化防止剤(紫外線吸収剤、紫外線安定剤などを含む)を含有することが好ましく、その含有量は、通常0〜10重量%、好ましくは1〜8重量%、更に好ましくは2〜6重量%である。紫外線吸収剤としては、Ciba社(Basle、スイス)製Tinuvin(登録商標)1577等のトリアジン系化合物が好ましい。紫外線吸収剤を使用することにより、紫外線によるフィルムの寿命低下を防ぐことが出来、耐候性が良好となる。そして、温室のフィルム等の屋外で使用するフィルムとして好適に使用できる。
【0034】
本発明の二軸延伸ポリエステルフィルムの厚さは広い範囲をとることが出来、通常3〜250μm、好ましくは4〜100μm、更に好ましくは5〜50μmである。
【0035】
次に、本発明の二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法について説明する。本発明の二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法は、例えば、「Handbook of Thermoplastic Polyesters」(S.Fakirov校訂、Wiley−VCH社版、2002年)に記載されている公知の製造方法を採用することが出来る。具体的には、1つ以上の押出機内でポリエステルを溶融させる溶融工程と、ベース層B用または外層およびベース層B用の1つ以上の溶融体をダイ又は共押出ダイに導入する工程と、ダイ又は共押出ダイを介して冷却ロール上に溶融体を押出し非晶シートを得る押出工程と、非晶シートを二軸延伸して二軸延伸フィルムを得る二軸延伸工程と、二軸延伸フィルムを熱固定する熱固定工程とから成るとから成る。ベース層B及び/又は外層が、メジアン粒径(d50)が2.5〜4.5μmの二酸化ケイ素粒子を0.25重量%以上1.0重量%未満含有する。必要に応じ、フィルム表面にコロナ処理および/または火炎処理を行ってもよい。
【0036】
先ず、1つ以上の押出機にポリマー又はポリマー混合物を供給し、押出機内で可塑化・溶融させる。二酸化ケイ素粒子などの添加剤は、この段階でポリマー又はポリマー混合物の溶融体中に存在していることが好ましい。溶融体(外層を有する場合は2つ以上の押出機で2つ以上の溶融体を作成)は、フラット−フィルムダイ(スロットダイ)を介して1つ以上の引取りロール上に押出され、冷却固化させて非晶シートを作成する。
【0037】
次いで、得られたシートを二軸延伸する。通常、二軸延伸は連続的に行われる。このため、初めに長手方向(機械方向)に延伸し、次いで横方向に延伸するのが好ましい。これにより分子鎖が配向する。通常、長手方向の延伸は、延伸比に対応する異なる回転速度を有する2つのロールを使用して行われ、横手方向の延伸は、温度を上げ、フィルムの両端部を把持して横方向に引張るテンターフレームを使用して行われる。
【0038】
延伸時の温度は、所望とするポリエステルフィルムの物性によって決定され、広い範囲で選択できる。長手方向の延伸は、通常80〜130℃の温度で2.5〜6、好ましくは3〜5.5の延伸比で行い、横方向の延伸は、通常80〜150℃の温度で3〜5、好ましくは3.5〜4.5の延伸比で行われる。
【0039】
得られた二軸延伸ポリエステルフィルムは、通常150〜250℃で、通常0.1〜10秒間熱固定が行われる。熱固定した延伸フィルムは公知の方法で巻取られる。
【0040】
二軸延伸後に、フィルムの片面または両面にコロナまたは火炎処理を施してもよい。これらの処理は、通常、フィルムの表面張力が45mN/mと成るように行われる。
【0041】
フィルムに他の所望の物性を付与するため、片面または両面に、公知のインラインコーティングにより塗布処理を施してもよい。塗布によって形成される層によって接着力を強めたり、帯電防止性や滑り性の改良したり、親水性や剥離性を持たせることが出来る。インラインコーティングは長手方向と横方向の延伸との間に行われることが好ましい。
【0042】
本発明の製造方法で得られるフィルムは、押出工程に再生原料(例えば、製造工程において発生するフィルム端材)をフィルムの重量に対して通常20〜70重量%含有させることが出来る。再生原料の添加によって、本発明のフィルムの特性(特に外観)に影響を及ぼさない。
【0043】
本発明の二軸延伸ポリエステルフィルムの性質について以下の表1に纏める。
【0044】
【表1】

【0045】
本発明の二軸延伸ポリエステルフィルムは、上記の様に適度なヘーズ及び高い透明性を有する艶消フィルムであるため、種々の基材フィルムとして使用でき、特に薄い層を表面に設けるような基材フィルムとして好適に使用できる。この場合、均一な表面粗度の塗布層を設けることが出来る。すなわち、塗布抜けや、凹凸の無い塗布層が得られる。そのため、本発明の二軸延伸ポリエステルフィルムは、温室用に使用するフィルムや、更に光を散乱させるためのフィルム、屋外で使用するフィルム等の工業用フィルムとして好適に使用できる。さらに、紫外線劣化防止剤を使用した場合、紫外線によるフィルムの寿命低下を防ぐことが出来、耐候性が良好となる。
【実施例】
【0046】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。評価方法を以下に示す。
【0047】
(1)表面粗度Ra:
表面粗度の算術平均Raは、DIN 4762に準じて測定した。
【0048】
(2)グロス値:
グロス値はDIN 67530に準じて測定した。反射率を、フィルム表面の光学的特性として測定した。ASTM−D 523−78及びISO 2813を基準とし、入射角を60°とした。所定の入射角で試料の平坦な表面に光線を照射すると、反射および/または散乱が起こる。光電検知器に当った光が電気的な比率変数として表示される。得られた無次元値は入射角と共に表示される。
【0049】
(3)平均粒径d50
メジアン粒径d50はMalvern Instruments社(英国)製「Malvern Master Sizer」を使用したレーザーによる一般的な方法で測定した(Horiba Europe社(ドイツ)製「Horiba LA 500」又は「Sympathec Helos」装置でも基本的に同一の測定である)。水を入れたセルにサンプルを入れ、試験装置にセットする。試験は自動的に行われ、粒径d50の数学的な計算も一緒に行われる。粒径d50の値は、累積粒径分布曲線(図1参照)から決定する。50%におけるd50の値を求めた。
【0050】
(4)光透過率(透明度)およびヘーズ:
光透過率およびヘーズは、BYK Gardner社製「Hazegard Hazemeter XL−211」を使用し、ASTM−D1003−00に準じ、測定した。
【0051】
実施例1:
ポリエチレンテレフタレート(PET)チップを乾燥した後、添加粒子を含有するマスターバッチと共にベース層B用の押出機に150℃で供給した。押出し後、得られた非晶シートを長手方向および横方向に逐次延伸し、厚さ20μmの単層二軸延伸フィルムを得た。得られたフィルムの組成を以下に示す。
【0052】
【表2】

【0053】
フィルムの製造条件を以下に示す。
【0054】
【表3】

【0055】
得られたフィルムは、目的とするヘーズ及び透明度を有した。フィルムの特性を表4に示す。
【0056】
実施例2:
実施例1のベース層Bの組成において、PET/マスターバッチの配合量を67/33(重量%)に変更した以外は、実施例1と同様の操作で厚さ20μmのフィルムを作成した。実施例1のフィルムと比較し、ヘーズが12%上昇し、透明度が1%減少した。さらに、表面粗度Raが34nm増加した。フィルムの特性を表4に示す。
【0057】
実施例3:
実施例1のベース層Bの組成において、PET/マスターバッチの配合量を83/17(重量%)に変更した以外は、実施例1と同様の操作で厚さ20μmのフィルムを作成した。実施例1のフィルムと比較し、ヘーズが12%減少し、透明度が2%上昇した。さらに、表面粗度Raが49nm減少した。フィルムの特性を表4に示す。
【0058】
比較例1:
実施例1で使用したマスターバッチにおいて、d50=3.5μmのシリカ粒子の代りにd50=2.4μmのシリカ粒子を使用した以外は実施例1と同一の条件で厚さ20μmのフィルムを作成した。得られたフィルムのヘーズは低過ぎ、表面粗度Raも低かった。フィルムの特性を表4に示す。
【0059】
比較例2:
欧州特許出願公開第1197326号明細書の実施例1を追試した。得られたフィルムの透明度は低かった。フィルムの特性を表4に示す。
【0060】
【表4】

【図面の簡単な説明】
【0061】
【図1】粒径d50の値を求めるための累積粒径分布曲線である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
単層または多層二軸延伸ポリエステルフィルムであって、少なくとも1層が、メジアン粒径(d50)が2.5〜4.5μmの二酸化ケイ素粒子を0.25以上1.0重量%未満含有することを特徴とする二軸延伸ポリエステルフィルム。
【請求項2】
ASTM D1003−00に準じて測定されたヘーズが38〜60%で、且つ、ASTM D1003−00に準じて測定された透明度が70〜95%である請求項1に記載の二軸延伸ポリエステルフィルム。
【請求項3】
DIN 67530に準じて測定された60°及び85°におけるグロスが、それぞれ10〜100である請求項1又は2に記載の二軸延伸ポリエステルフィルム。
【請求項4】
DIN 4762に準じて測定された少なくとも片面の表面粗度(Ra)が170〜1000nmである請求項1〜3の何れかに記載の二軸延伸ポリエステルフィルム。
【請求項5】
単層構成を有する請求項1〜4の何れかに記載の二軸延伸ポリエステルフィルム。
【請求項6】
さらに、紫外線劣化防止剤を含有する請求項1〜5の何れかに記載の二軸延伸ポリエステルフィルム。
【請求項7】
前記二酸化ケイ素粒子および触媒残渣以外の添加粒子を含有しない請求項1〜6の何れかに記載の二軸延伸ポリエステルフィルム。
【請求項8】
前記二酸化ケイ素粒子が非晶シリカである請求項1〜7の何れかに記載の二軸延伸ポリエステルフィルム。
【請求項9】
前記二軸延伸ポリエステルフィルムの厚さが3〜250μmである請求項1〜8の何れかに記載の二軸延伸ポリエステルフィルム。
【請求項10】
1つ以上の押出機内でポリエステルを溶融させる溶融工程と、ベース層B用または外層およびベース層B用の1つ以上の溶融体をダイ又は共押出ダイに導入する工程と、ダイ又は共押出ダイを介して冷却ロール上に溶融体を押出し非晶シートを得る押出工程と、非晶シートを二軸延伸して二軸延伸フィルムを得る二軸延伸工程と、二軸延伸フィルムを熱固定する熱固定工程とから成る二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法であって、ベース層B及び/又は外層が、メジアン粒径(d50)が2.5〜4.5μmの二酸化ケイ素粒子を0.25重量%以上1.0重量%未満含有することを特徴とする二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法。
【請求項11】
請求項1〜9の何れかに記載の二軸延伸ポリエステルフィルムから成る屋外用フィルム。
【請求項12】
請求項1〜9の何れかに記載の二軸延伸ポリエステルフィルムから成る温室フィルム。

【図1】
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【公開番号】特開2006−176774(P2006−176774A)
【公開日】平成18年7月6日(2006.7.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−364826(P2005−364826)
【出願日】平成17年12月19日(2005.12.19)
【出願人】(596099734)ミツビシ ポリエステル フィルム ジーエムビーエイチ (29)
【Fターム(参考)】