説明

二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムおよびその製造方法

【課題】寸法安定性が良好で、厚み斑がきわめて小さく、光学欠点となり得るキズが表面にほとんど存在しない二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムを提供する。
【解決手段】二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムは、厚み斑が0.5%以上4%以下であってキズの個数が10個/m2以下、平均HS150が0.40%以上0.70%未満である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムに関するものであり、詳しくは、厚み変動率が小さく、キズが少なく、熱による寸法変化の少ない、種々の加工用途に適した二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
ポリエチレンテレフタレート系樹脂からなる二軸配向フィルムは、優れた透明性、寸法安定性、耐薬品性から、各種加工用基材フィルムとして多く利用されている。特に、優れた強度、寸法安定性が要求されるセラミックコンデンサ用のグリーンシート製造用離形用途や転写箔などの基材フィルム等の用途、オフセット印刷などの精密印刷を行う際の基材として広く利用されている。又、光を透過、反射させた状態で使用する各種光学用フィルムの基材としても用いられる。前者では比較的薄手のフィルムが用いられ、後者では強度や寸法安定性が要求されるため、比較的厚手のフィルムが用いられている。
【0003】
上記の如き精密用途の二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムには、通常の包装用途等のフィルムに比べて平面性(平面な台の上に載置した場合のフラットネス)が良好であることが要求される。殊にセラミックコンデンサ用のグリーンシート製造用離形用途や転写箔などの基材フィルムに用いられる比較的薄手のフィルムでは厚み変動率の影響を受けやすい。一方で、近年の精密印刷や光学製品の高性能化に伴って、平面性に対する要求が一段と高いものとなってきている。出願人らは、そのような良好な平面性を発現させるためには、フィルムの厚み斑(特に、長手方向の厚み斑)を良好にすることが不可欠であると考えている(例えば、特願2007−308374号、特願2007−308375号)。二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムの厚み斑を低減するための方法としては、特許文献1の如く、比較的に低倍率の倍率の延伸を多段で繰り返す延伸方法や、特許文献2の如く、高温度下で高倍率の延伸を行った後に低倍率の延伸を行う延伸方法が知られている。
【0004】
また、特許文献3の如く、キャストフィルムの中央部の平均厚みが10μm〜800μmの範囲にある熱可塑性樹脂フィルムを低速ロールと高速ロールとの間で延伸する延伸工程において、少なくとも、非接触式で且つ30kW/m以上200kW/m以下の熱源を使用してフィルムを加熱する方法や、特許文献4の如く、フィルムと延伸ロールの接点から5mm〜100mm手前に設けた加熱手段により未延伸フィルムを縦幅3mm〜30mmに渡って加熱し、延伸ロールでフィルムの流れ方向に延伸する方法や、さらには特許文献5の如く、特許文献4の方法に加え、延伸ロールによりフィルムの流れ方向に複数段階に延伸を行う方法が知られている(なお、これらの延伸方法については後で詳細に説明する)。
【0005】
さらに、特許文献6の如く、ポリエステルフィルムの少なくとも片面に、球状粒子を含有する易滑層を備えて、ポリエステルフィルム中には触媒に起因する微細粒子が存在させたフィルムが知られている。
【0006】
一方、精密印刷用途や光学用途には、優れた透明性を有していることと、光学的な欠点が極力少ないこととが望まれる。製品の高性能化に伴って、光学的欠点の低減に対する要求も一段と高いものとなってきている。かかる光学的な欠点は、基材フィルム表面のキズが原因の1つになっている。基材フィルム表面に微小なキズがあると、例えば液晶ディスプレイ(LCD)における表示部分で光学的な欠点となる場合がある。そのようなキズの発生を抑制する方法として、特許文献7の如く、ロールの表面粗度、ロール表面への付着物の堆積防止、クリーン度の規制、研磨材を用いてロールを掃除する方法、フィルムの静電気を規制、ロール表面粗度の低減、ロールの小径化、フィルムのロールへの密着性の向上、ロール間温度の規制、ロールの速度の規制、走行時の張力の規制、表面改質樹脂塗布工程の乾燥条件、冷却条件の規制、フィルムとロールの摩擦係数の規制、フリーロールの回転抵抗の規制、縦延伸後の熱収縮応力の規制等の方法が開示されている。
【0007】
また、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムをベースフルムとして使用する場合、後工程において熱処理が施される場合がある。このような熱処理によりフィルムの寸法が変化するが、精密加工においては熱処理工程による熱収縮が少ないことが望まれる。寸法変化を特に嫌う用途では、加工前に再度、アニール処理を実施してから使用することも行われている。
【0008】
二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムの熱収縮率を低減する方法としては、長手方向の緩和処理をオフラインの熱処理工程で実施する方法(特許文献8)、テンターの内で端部に剃刀を入れ切断しクリップの影響を避けて長手方向の緩和処理を行う方法(特許文献9)が、提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開昭48−43772号公報
【特許文献2】特開昭54−56674号公報
【特許文献3】特開平11−170357号公報
【特許文献4】特開2000−181015号公報
【特許文献5】特開2000−181016号公報
【特許文献6】国際公開第03/093008号パンフレット
【特許文献7】特開2002−254565号公報
【特許文献8】特開2001−138466号公報
【特許文献9】特公昭57−054290号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
フィルムの加工処理は、今後、更に精密化することが予測される。これにより、従来は問題なく使用されたフィルムであっても平面性の点で問題が生じることが考えられた。例えば、セラミックコンデンサ用の離型シートでは、基材フィルムの平面性がコンデンサの薄膜化の上で歩留まり低下の問題を引き起こす恐れが懸念される。また。光学用途では光学設計の精密化により基材フィルムの微小な平面性の乱れが光学的問題を生じさせる場合があった。さらに、加工の精密化が進展すると、表面キズによる歩留まり低下が従来以上に問題となることが予測される。
【0011】
しかしながら、特許文献1、特許文献2、特許文献4、特許文献5の延伸方法とも、多段延伸する際の各延伸が、加熱したロール間の周速差を利用して単純に引き伸ばすだけのものであるため、加熱した低速ロールの離れ際からフィルムが延伸されてしまうことに起因して低速ロール上でフィルムが擦れて、光学欠点の原因となり得る多くのキズがフィルム表面に発生してしまう。
【0012】
一方、特許文献3及び特許文献7の方法ではキズの発生は低減されるものの、厚み斑を高度に低減させることはできず、近年の平面性に対する高レベルな要求を満たす二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムを到底得ることができない。また、特許文献6では触媒に起因する微細粒子の粒径が1〜10μmの微細粒子が200〜20,000個/mm2とする方法が記載されており、200個/mm2以下では延伸の均一性が不良となる傾向にあり、厚み、配向の斑が発生しやすいとある。ところが、触媒による粒子では、重合時の僅かな温度圧力などの変動で粒子形成のバラツキが生じ、粒子量および粒子径のコントロールが困難である(例えば、特開平5−154969号公報参照)。すなわち、従来は、厚み斑が高度に低減されており平面性が良好である上、フィルム表面に光学欠点となり得るキズの少ない精密印刷用途や光学用途に好適な二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムは存在しなかったのである。
【0013】
一方、熱収縮率を小さくする場合についても、特許文献8の方法ではオフライン処理を行うのは経済的でない。また、特許文献9の方法では、クリップの把持の影響は受けないが、緩和処理中のフィルムの自重で弛み、テンター内のプレナムダクトに接触してフィルムに傷が生じるという問題があった。これを避ける為に上下のエアバランスを微妙に調整し傷防止を行うと、エアバランスの崩れによりオーブン内の温度の均一性が損なわれて、フィルムの平面性が悪化したり均一性が損なわれるという問題があった。
【0014】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、厚み斑がきわめて小さく平面性が良好である上、光学欠点となり得るキズがフィルム表面にほとんど存在しせず、加熱による熱収縮率の小さい精密印刷用途や光学用途に好適な二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明の内、第一の発明は、押出機から原料樹脂を溶融押し出しすることにより未延伸フィルムを形成するフィルム化工程と、そのフィルム化工程で得られる未延伸フィルムを縦方向および横方向に二軸延伸する二軸延伸工程と、二軸延伸後のフィルムを熱固定する熱固定工程を経ることにより製造される二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムであって、縦延伸工程において加熱の幅を長手方向に狭小化することにより得られる、下記要件(1)〜(3)を満たすことを特徴とする二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムである。
(1)下記切り出し方法Aにより設けたフィルム切り出し部から二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムの長手方向に沿って長さ30m×幅3cmのフィルム試料を採取し、そのフィルム試料の長手方向の厚み斑を測定したときに、長手方向の厚み変動率が0.5%以上4%以下であること
(切り出し方法A)
フィルム幅方向の両端部分(端縁から50mm以内の部分)で、フィルムの長手方向の始め部と中間部と終り部にフィルム切り出し部を設ける。ここで、「始め部」、「終り部」とは、長手方向におけるフィルムの長さを端部から2m以内を含む領域をいう。また、「中間部」は、フィルム長手方向の50%位置を含む領域をいう
(2)下記切り出し方法Bにより設けたフィルム切り出し部から二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムの長手方向に沿って長さ250mm×幅20mmのフィルム試料を採取し、そのフィルム試料の150℃で30分間加熱したときのフィルムの長手方向の熱収縮率の平均値である平均HS150が、0.40%以上0.70%未満であること
(切り出し方法B)
二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムからフィルムを幅方向において、端から50mmの部分、およびその間を4等分し、5つの切り出し部を設ける。前記幅方向の切り出し部をロールの巻き始めと中間と巻き終りに設ける(合計15個)。ここで、ロールの「巻き始め」、「巻き終り」は、全フィルムロールの長さを巻き始めと巻き終りの端部から50mm以上2m以内の領域であり、「中間」は、フィルム長手方向の50%位置を含む領域である。
(3)下記切り出し方法Cにより設けたフィルム切り出し部から採取した長さ250mm×幅250mmのフィルム試料16枚について、下記測定法により、表面に存在する深さ1μm以上で長さ3mm以上のキズの個数を測定したときに、キズの個数が10個/m2以下であること
(切り出し方法C)
二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムからフィルムの長手方向の長さに対して、始め部(長手方向の全長の5%位置)と2箇所の中間部(長手方向の全長の35%位置、65%位置)と終り部(長手方向の全長の95%位置)のそれぞれの部位において、幅方向に両端から採取する部位の中心線の位置を幅方向に3等分したそれぞれの位置を中心線として切り出し部を設ける。
(a)キズの検出方法
下記の光学欠点検出方法により、250mm×250mmのフィルム試料16枚について、50μm以上の大きさと認識される光学欠点を検出する。
[光学欠点検出方法]
投光器として20W×2灯の蛍光灯をXYテーブル下方400mmに配置し、XYテーブル上に設けたスリット幅10mmのマスク上に測定対象のフィルム試料を載置する。投光器と受光器を結ぶ線と、フィルム試料表面の鉛直方向とのなす角度が12°となるよう光を入射し、反射された光量をXYテーブル上方500mmに配置したCCDイメージセンサカメラで電気信号に変換し、その電気信号を増幅し、微分してスレッシュホールド(閾値)レベルとコンパレータで比較して光学欠点の検出信号を出力する。なお、この閾値は予め厚さ2mmのアルミニウム板にドリルを用いて50μm前後の孔をいくつか開け、アルミニウム板にできたバリを研磨して表面を200番のバフで仕上げてある。これを用いて50μmの孔を検出するように調整した。また、CCDイメージセンサカメラを用いて、キズの画像を入力し、入力された画像のビデオ信号を所定の手順により解析して、光学欠点の大きさを計測し、50μm以上の欠点の位置を表示する。光学欠点の検出は、フィルム試料の両面について行う。
(b)キズの大きさの測定
上記(a)において検出される光学欠点部分から、キズによる欠点を選出する。上記のフィルム試料を適当な大きさに裁断し、マイクロマップ社製3次元形状測定装置TYPE550を用いて、フィルム試料表面に対して垂直方向から観察し、キズの大きさを測定する。フィルム試料、すなわちフィルムの表面に対して垂直方向から観察した時に、50μm以内に近接するキズの凹凸は同一のキズとして考え、それらのキズの最外部を覆う最小面積の長方形の長さおよび幅を、キズの長さおよび幅とする。この結果より、深さ1μm以上且つ長さ3mm以上のキズの個数(個/m2)を求める。
本発明の内、第二の発明は、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムの厚みが20μm以上400μm以下であること前記二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムである。
本発明の内、第三の発明は、前記二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムからなる二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムロールである。
本発明の内、第四の発明は、前記二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムを製造するための製造方法であって、押出機から原料樹脂を溶融押し出しすることにより未延伸フィルムを形成するフィルム化工程と、そのフィルム化工程で得られる未延伸フィルムを縦方向および横方向に二軸延伸する二軸延伸工程と、二軸延伸後のフィルムを熱固定する熱固定工程と、長手方向の緩和処理をする工程とを含んでおり、その縦延伸工程が、周速差を設けたロール間において加熱の幅を狭小化しながら加熱装置を用いて、105±20℃に加熱して、長手方向に2.0倍以上3.2倍以下の倍率となるように延伸した後に、その縦延伸後のフィルムを、冷却したニップロール間を通過させ、周速差を設けたロール間において加熱の幅を狭小化しながら加熱装置を用いて100±20℃に加熱して、長手方向に1.05倍以上1.5倍以下の倍率となるように延伸するものであることを特徴とする二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルム製造方法である。
本発明の内、第五の発明は、縦延伸工程において加熱装置を用いてフィルムを加熱する際に、ロール間において長手方向の加熱の幅を2mm以上25mm以下とすることを特徴とする前記二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムの製造方法である。
本発明の内、第六の発明は、前記長手方向の緩和処理をする工程において、フィルム端部を保持するクリップと隣接クリップとの間に屈曲可動なチェンリンクで連結するジョイント部を有し,当該ジョイント部に連結したベアリングがガイドレールを走行することで、チェンリンクの屈曲角度が変位することにより、クリップの進行方向の間隔を収縮させることで当該長手方向の緩和処理を行うことを特徴とするポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムの製造方法である。
【発明の効果】
【0016】
本発明の二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムは、寸法安定性が良好であり、厚み斑(特に、長手方向の厚み斑)がきわめて小さく平面性が良好である上、光学欠点となり得るキズがフィルム表面にほとんど存在しない。それゆえ、本発明の二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムは、セラミックコンデンサ用のグリーンシート製造用離形用途や転写箔などの基材フィルム等の用途、オフセット印刷などの精密印刷を行う際の基材、又、精密印刷用途や光を透過、反射させた状態で使用する各種光学用フィルムとして光学用途の液晶ディスプレイに用いるプリズムシート、反射防止フィルムやハードコートフィルム、光拡散板等のベースフィルム、プラズマディスプレイの前面板に使用する近赤外線吸収フィルムや電磁波吸収フィルムのベースフィルム、タッチパネルやエレクトロルミネッセンス用の透明導電性フィルムのベースフィルム、陰極線管の破砕防止フィルム等の光学用途、太陽電池のバックシート用フィルムに好適に用いることができる。また、本発明のポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムの製造方法によれば、上記の如く光学用途や加工用途として好適な二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムを安価に効率良く製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】変形速度30,000%/分でのポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムの応力歪み曲線(S−S曲線)を示す説明図である。
【図2】切り出し方法Aの説明図である。
【図3】切り出し方法Bの説明図である。
【図4】切り出し方法Cの説明図である。
【図5】幅方向の長さが1000mm未満500mm以上の場合の切り出し方法Cの説明図である。
【図6】幅方向の長さが500mm未満の場合の切り出し方法Cの説明図である。
【図7】切り出し方法Dの説明図である。
【図8】本発明における長手方向の緩和を実施するクリップチェンの拡大部分を示す平面図である。
【図9】(a)本発明における長手方向の弛緩を実施するクリップチェンの拡大部分を示す縦の断面図である。(b)はガイドレールが半分程変位した状態を示す。
【図10】本発明における横延伸機全体を示す説明図である
【発明を実施するための形態】
【0018】
本発明の二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムを構成するフィルムは、エチレングリコールおよびテレフタル酸を主な構成成分として含有する。本発明の目的を阻害しない範囲であれば、他のジカルボン酸成分およびグリコール成分を共重合させても良い。上記の他のジカルボン酸成分としては、イソフタル酸、p−β−オキシエトキシ安息香酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ジカルボキシベンゾフェノン、ビス−(4−カルボキシフェニルエタン)、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−ジカルボン酸等が挙げられる。上記の他のグリコール成分としては、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、ビスフェノールA等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等が挙げられる。この他、p−オキシ安息香酸等のオキシカルボン酸成分も利用され得る。
【0019】
このようなポリエチレンテレフタレート(以下、単にPETという)の重合法としては、テレフタル酸とエチレングリコール、および必要に応じて他のジカルボン酸成分およびジオール成分を直接反応させる直接重合法、およびテレフタル酸のジメチルエステル(必要に応じて他のジカルボン酸のメチルエステルを含む)とエチレングリコール(必要に応じて他のジオール成分を含む)とをエステル交換反応させるエステル交換法等の任意の製造方法が利用され得る。
【0020】
本発明のフィルムをPETによって形成する場合には、原料であるPETの極限粘度(IV)は、0.45〜0.70dl/gの範囲が好ましく、0.50〜0.65dl/gの範囲がより好ましい。PET原料の極限粘度が0.45以下であると、例えば回収により再度押出機を通過した場合にPETの重合度が低くなりすぎて、フィルムの延伸性が悪化したり、耐引き裂き性が低下したりするため好ましくない。反対に、極限粘度が0.70dl/gを上回ると、濾圧が大きくなりすぎて高精度濾過が困難となるので好ましくない。なお、樹脂原料のIVは、たとえば、以下のような方法で求められる。
【0021】
[極限粘度(IV)]
PETの粉砕試料を乾燥後、フェノール/テトラクロロエタン=60/40(重量比)の混合溶媒に溶解し、オストワルド粘度計を用いて、30℃で0.4(g/dl)の濃度の溶液の流下時間、および、溶媒のみの流下時間を測定し、それらの時間比率から、Hugginsの式を用いて、Hugginsの定数が0.38であると仮定して算出する。
【0022】
また、本発明のフィルムをPETによって形成する場合には、原料であるPETの酸価(AV)は、3〜30eq/tの範囲が好ましく、5〜25eq/tであるとより好ましい。酸価が3eq/t以下であると、重合速度が遅くなってしまい、製造効率が低下するので好ましくない。反対に、酸値が30eq/t以上であると、加水分解が進行し易く、重合度の低下を引き起こし易いので好ましくない。なお、樹脂原料の酸価は、たとえば、以下のような方法で求められる。
【0023】
[酸価]
原料を粉砕した後、ベンジルアルコールに溶解し、クロロホルムを加えてから水酸化ナトリウム溶液で中和滴定し、PET1t当たりの水酸化ナトリウムの当量を算出する。
【0024】
さらに、本発明のフィルムをPETによって形成する場合には、押出機に投入する前の原料(再生原料を含む)に異物が含まれていないことが望ましい。特に、光学用途向けのフィルムを製造する場合には、溶融押出しする際に、濾過粒子サイズ(初期濾過効率90%)が15μm以下の濾材を用いて高精度濾過を行い、製膜後のフィルム1m2当たりに存在する直径20μm以上の異物が10個以下となるように調整するのが好ましい。ここで、初期濾過効率とはANSI/B93.36−1973により測定される数値をいう。なお、原料中の異物の個数は、たとえば、以下のような方法で求められる。
【0025】
[異物の個数]
位相差顕微鏡およびCCDカメラを用いて、溶融させた原料チップの拡大画像を撮影し、画像処理装置を用いて異物数を計数する。
【0026】
本発明の二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムを構成するフィルムの厚みは、特に限定はされない。しかしながら、種々の加工用途に使用する場合には、20μm以上400μm以下の厚みであると好ましい。特に、優れた強度、寸法安定性が要求されるセラミックコンデンサ用のグリーンシート製造用離形用途や転写箔などの基材フィルム等の用途、オフセット印刷などの精密印刷を行う際の基材としては、20μm以上70μm未満が好ましく、強度や寸法安定性が要求される各種光学用フィルムの基材としてはため、70μm以上400μm以下が好ましい。
【0027】
また、効率良く後加工を施すために、ロール体とすることも本発明の好ましい実施態様である。本発明の二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムロールの幅は、特に制限されるものではないが、取扱い易さの点から、フィルムロールの幅の下限は、700mm以上であると好ましく、1000mm以上であるとより好ましい。一方、フィルムロールの幅の上限は、後加工する装置の大きさによって定まるが、現状では2.2mが最大幅と考えられており、2.0m以下であるとより好ましく、1.5m以下であるとさらに好ましい。加えて、フィルムロールの巻長も、特に制限されないが、巻き易さや取扱い易さの点から、フィルムが20μm程度の厚みである場合には、25,000m以下であると好ましく、4,000m以上であるとより好ましい。また、フィルムが70μm程度の厚みである場合には、7,000m以下であると好ましく、1,100m以上であるとより好ましい。また、フィルムが400μm程度の厚みである場合には1,300m以下であると好ましく、200m以上であるとより好ましい。なお、巻取りコアとしては、通常、3インチ、6インチ、8インチ等の紙、プラスチックコアや金属製コアを使用することができる。
【0028】
[厚み変動率]
本発明のフィルムは、長手方向に沿って長さ30m×幅3cmの帯状のフィルム試料を採取し、そのフィルム試料の長手方向の厚み変動率(厚み斑)を測定したときに、フィルム試料の長手方向の厚み斑が、いずれも0.5%以上4%以下の範囲内にあることが必要である。従来の特許文献では厚み精度を評価する際に、厚みの測定長さが短いもの(10m以下)が用いられてきた。これに対し、本願発明は高度の厚み斑が低減されているため、上記のように長尺のフィルム試料を厚み斑評価の対象とする。本発明の方法によれば、このように長尺のフィルムで評価しても厚み、配向の斑が発生しないことを特徴とする。
【0029】
さらに、本発明の態様として、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムロールの場合であっても、長手方向に沿って長さ30m×幅3cmの帯状のフィルム試料を採取し、そのフィルム試料の長手方向の厚み斑を測定したときに、フィルム試料の長手方向の厚み斑が、いずれも0.5%以上4%以下の範囲内にあることが必要である。さらに、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムロールにおいて、上記で測定した厚み斑(厚み変動率)の変動(最大値と最小値の差)が0.5%以下であることが好ましい。厚み斑の変動が上記範囲内であれば、後加工での連続的な精密加工を安定的に行う上で好ましい。なお、厚み斑の変動の下限は、低い方が好ましいが、生産上、0.05%が下限となる。
【0030】
ここで、厚み斑の測定に用いるフィルム試料は、下記切り出し方法Aにより設けたフィルム切り出し部より採取する。
【0031】
(切り出し方法A)
フィルム幅方向の両端部分(端縁から50mm以内の部分)で、フィルムの長手方向の始め部と中間部と終り部にフィルム切り出し部を設ける。ここで、「始め部」、「終り部」とは、長手方向におけるフィルムの長さを端部から2m以内を含む領域をいう。また、「中間部」は、フィルム長手方向の50%位置を含む領域をいう
【0032】
[熱収縮率]
本発明のフィルムは、熱処理による寸法安定性が高いことを特徴とする。すなわち、フィルムを下記切り出し部から採取したフィルム試料を150℃で30分間加熱したときのフィルムの製膜の長手方向の熱収縮率の平均値である、平均HS150を求めたときに、それらのHS150が、0.40%以上0.7%未満である。
【0033】
上記平均HS150が、0.70%未満であると、後加工における熱処理においても寸法安定性が良好となりこのましい。例えば、フィルムをテンター内で加熱乾燥する場合にも、通過性が良好となり好ましい。上記平均HS150は、0.65%以下であるとより好ましく、0.60%以下であるとさらに好ましくい。なお、上記平均HS150は、低いほど好ましいが、本発明では設計上、0.40%が下限であると考えられる。
熱収縮率の測定に使用するフィルム試料は、下記切り出し方法Bにより設けた切り出し部から切り出し部より採取する。
【0034】
(切り出し方法B)
二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムからフィルムを幅方向において、端から50mmの部分、およびその間を4等分し、5つの切り出し部を設ける。前記幅方向の切り出し部をロールの巻き始めと中間と巻き終りに設ける(合計15個)。ここで、ロールの「巻き始め」、「巻き終り」は、全フィルムロールの長さを巻き始めと巻き終りの端部から50mm以上2m以内の領域であり、「中間」は、フィルム長手方向の50%位置を含む領域である。
【0035】
[キズ]
また、本発明の二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムは、欠点となる微小なキズが少ないことを特徴とする。すなわち、下記切り出し方法Cにより設けたフィルム切り出し部から採取した長さ250mm×幅250mmのフィルム試料16枚について、後述の測定法により、表面に存在する深さ1μm以上で長さ3mm以上のキズの個数を測定したときに、キズの個数が10個/m2以下である。フィルムのキズの個数が10個/m2を上回ると、光学部材として使用した場合に、光学欠点が認知されてしまうので好ましくない。また、フィルムのキズの個数は、5個/m2以下であると好ましく、3個/m2以下であるとより好ましく、0個/m2であると特に好ましい。
【0036】
(切り出し方法C)
二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムからフィルムの長手方向の長さに対して、始め部(長手方向の全長の5%位置)と2箇所の中間部(長手方向の全長の35%位置、65%位置)と終り部(長手方向の全長の95%位置)のそれぞれの部位において、幅方向に両端から採取する部位の中心線の位置を幅方向に3等分したそれぞれの位置を中心線として切り出し部を設ける。この様にして設けた、長手方向に4箇所、それぞれの幅方向で4箇所の合計16箇所の切り取り部からフィルム試料を採取する。なお、この切り出し方法において、フィルムの幅方向の長さが1000mm未満の場合は、幅方向の中央部の2箇所のフィルムの採取においては、長手方向に300mmずつずらして採取することが好ましい。さらに、フィルムの幅が500mm未満の時はフィルム両端を含め長手方向に250mmずつずらして長手方向に設けた1つの箇所につき4枚のフィルム試料を採取することによる。
【0037】
[平面性]
本発明の二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムは上記のように厚み変動率も少なく、平面性が高い。ここでいう平面性とは、シワやソリがないことであるが、例えば、次のような方法により平面性を評価することができる。フィルム長手方向に300mm、それに直角な幅方向に210mmの試料を採取し、前記試料の四隅のソリの高さ(水平面から垂直方向の高さ)をJIS金尺(0.5mm目盛)で測定した際に、四隅のソリの高さの最大値がフィルムの厚み以下であり、四隅のソリの高さの平均値は、フィルムの厚みの20%以下であることが好ましい。上記ソリの高さ最大値がフィルム厚み以下、もしくは平均値が20%以下である場合は、フィルムの加工時において平面性の歪みが少なく加工精度が良好であるため、歩留まりの点から好ましい。なお、フィルムの平面性は広い範囲で良好であることが望ましいため、平面性を評価する場合は、下記切り出し方法Dにより設けたフィルム切り出し部より採取したフィルム試料(300mm×210mm)を50枚(合計面積として約3m×1m)測定することが望ましい。
【0038】
(切り出し方法D)
二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムの長手方向の長さに対して、始め部(長手方向の全長の5%位置)と8つの中間部(長手方向の全長の15%位置、25%位置、35%位置、45%位置、55%位置、65%位置、75%位置、85%位置)と終り部(長手方向の全長の95%位置)のそれぞれの部位において、フィルム幅方向に両端から採取する部位の中心線の位置を幅方向に4等分したそれぞれの位置を中心線として切り出し部を設ける。この様にして設けた、長手方向に10箇所、それぞれの幅方向で5箇所の合計50箇所の切り取り部からフィルム試料を採取する。なお、この切り出し方法において、フィルムの幅方向の長さが1050mm未満の場合は、幅方向の中央部の3箇所のフィルムの採取においては、長手方向に300mmずつずらして採取することが好ましい。
【0039】
本発明のフィルムは、上記したポリエチレンテレフタレート系樹脂原料を押出機により溶融押し出しして未延伸フィルムを形成し、その未延伸フィルムを以下に示す所定の方法により二軸延伸して得ることができる。
【0040】
原料樹脂を溶融押し出しする際には、ポリエチレンテレフタレート系樹脂原料をホッパードライヤー、パドルドライヤー等の乾燥機、または真空乾燥機を用いて乾燥するのが好ましい。そのようにポリエチレンテレフタレート系樹脂原料を乾燥させた後に、押出機を利用して、200〜300℃の温度で溶融しフィルム状に押し出す。かかる押し出しに際しては、Tダイ法、チューブラー法等、既存の任意の方法を採用することができる。
【0041】
そして、押し出し後のシート状の溶融樹脂を急冷することによって未延伸フィルムを得ることができる。なお、溶融樹脂を急冷する方法としては、溶融樹脂を口金より回転ドラム上にキャストして急冷固化することにより実質的に未配向の樹脂シートを得る方法を好適に採用することができる。
【0042】
さらに、得られた未延伸フィルムを、所定の方法で長手方向(縦方向)に延伸し、その縦延伸後のフィルムを幅方向に延伸し、熱処理することによって本発明のフィルムを得ることが可能となる。以下、本発明のフィルムを得るための好ましい製膜方法について、従来のフィルムの製膜方法との差異を考慮しつつ詳細に説明する。
【0043】
[本発明のフィルムの製造方法]
<従来の延伸方法の問題点>
未延伸フィルムは、上記の如くシート状の溶融樹脂を金属冷却ロールに巻き付けることによって形成される。その際に、金属冷却ロール形状の不均一性、溶融樹脂の吐出量の変動等の要因によって、未延伸フィルムには少なからず厚み斑が形成されてしまう。かかる厚み斑を低減するために従来から様々な試みがなされているが、未延伸フィルムの厚み斑を完全になくすことは、現状では不可能である。したがって、最終的に厚み斑の良好なフィルムを得るためには、未延伸フィルムにおける厚み斑を延伸工程において如何にして増幅させないか、が大きなポイントとなる。
【0044】
未延伸フィルムの厚み斑を増幅させないような延伸をフィルムに施すためには、フィルムの引張特性を正確に把握して、その引張特性を勘案した延伸をフィルムに施す必要があると考えられる。一般的に、ポリエチレンテレフタレート系樹脂からなるフィルムの引張試験を行うと、図1の如き応力−歪み曲線(所謂S−S曲線)に示されるように、所定の歪み量に達するまで、応力が略一定の割合で増加し、所定の歪み量に達すると、歪み量が増加しても応力が増加しないプラトーな領域が出現する(なお、かかる引張初期における応力が飽和する点を降伏点という)。そして、そのようなプラトーな領域が出現した後に、再度、歪み量の増加に伴って応力が増加する領域が出現し(かかる降伏点後に応力が再度立ち上がり始める点を立ち上がり点という)し、応力が二次的に増加した後に破断する、という傾向を示す。
【0045】
かかるフィルムの引張特性から、従来は、上記したS−S曲線におけるプラトーな領域を除いた領域、すなわち、歪み量の増加に伴って応力が増加する領域で延伸を施した方がフィルムの厚み斑が小さくなると考えられていた。そして、そのような考え方に基づいて、上記の如き特許文献1の延伸方法や特許文献2の延伸方法が提案されている。
【0046】
特許文献1の延伸方法は、S−S曲線における降伏点以下の倍率の延伸を多段で繰り返すことを意図した延伸方法である。しかしながら、特許文献1の延伸方法は、各延伸が、加熱したロール間の周速差を利用して単純に引き伸ばすだけのものであるため、加熱した低速ロールの離れ際からフィルムが延伸されてしまい、低速ロールの回転速度とフィルムの速度との差に起因して低速ロール上でフィルムが擦れてしまい、光学欠点の原因となり得る多くのキズがフィルム表面に発生する、という問題点がある。
【0047】
一方、特許文献2の延伸方法は、S−S曲線における立ち上がり点以上の倍率の延伸を高温度下で行った後に、降伏点以下の倍率の延伸を行うことを意図した延伸方法である。しかしながら、特許文献2の延伸方法も、特許文献1の方法と同様に、各延伸が、加熱したロール間の周速差を利用して単純に引き伸ばすだけのものであるため、加熱した低速ロールの離れ際からフィルムが延伸され、低速ロール上でフィルムが擦れてしまうことによって、フィルム表面に多くのキズが発生する。その上、最初に高温で延伸することに起因してフィルムがロールにスティックしてしまい、そのスティックによるキズも多く発生してしまう。
【0048】
特許文献3の延伸方法は低速ロールと高速ロールとの間で延伸する延伸方法で、非接触式で且つ30kW/m以上200kW/m以下の熱源を使用してフィルムを加熱しているのでキズの発生は抑えられるが、厚み斑を高度に低減させることはできず、近年の平面性に対する高レベルな要求を満たすことが出来ない。
【0049】
特許文献4の方法はフィルムと延伸ロールの接点から5mm〜100mm手前に設けた加熱手段により未延伸フィルムを縦幅3mm〜30mmに渡って加熱し、延伸ロールでフィルムの流れ方向に延伸する方法であるが、加熱手段により、加熱されたフィルムの高速側の把持部分が延伸ロールの後ろの高速ニップロールにあるため、延伸ロールとフィルムと速度をずれの無い様にして、キズ入りを防ぐと言うことが必要となる。ところが、この速度を合わせることは困難で延伸の僅かな変動があると速度のズレとなり、フィルムにキズが入ってしまうと言う欠点があった。
【0050】
特許文献5の方法は延伸ロールの複数段階で延伸する方法であるが、ロールの離れ際での延伸が起こり、やはり、キズが入ってしまうと言う欠点があった。
【0051】
特許文献6の方法では球状粒子のコントロールが困難であり、安定して厚み斑を低減させることが出来なかった。
【0052】
厚み斑は短い距離(10m未満)では良好に見える場合がある。しかし、長尺(10m以上)になると厚み斑が悪化し、実用上は長尺の100m程度以上での厚み斑の良いものが必要であった。従って、特許文献6による微細粒子の粒径が例えコントロールが出来たとしても、フィルムの後加工性を考慮すると厚みが20μm〜70μmでは1,000m程度の長さの安定性が必要で、それ以上の厚みでは100m程度の長さの厚みの安定性が必要であり、延伸工程での工夫がなければ、厚み精度が極めて高い長尺の二軸延伸フィルムを得るのは困難である。
【0053】
<本発明のフィルムの製造方法の特徴>
本発明者らは、上記した従来の延伸方法が有する問題点を解消すべく、どうすればフィルム表面に光学欠点の原因となり得るキズを形成することなく厚み斑を良好なものとすることができるかについて鋭意検討した。その結果、以下のような縦延伸工程において加熱の幅を狭小化させるという特殊な延伸方法を採用することにより、従来とは全く異なる延伸方法で、フィルム表面にキズを形成することなく、厚み斑の小さなフィルムを得ることができることを見出し、本発明を案出するに至った。
【0054】
(1)加熱装置による加熱の幅の狭小化
本発明のフィルムを得るためには、二軸延伸する方法として、縦延伸を二段以上で行うことが好ましい。横延伸は、縦延伸前、縦延伸後、もしくは二段以上の縦延伸の中間で行うことができるが、縦延伸を二段以上で行った後に横延伸する方法(以下、縦−縦−(縦)−横延伸方法)が好ましい。また、本発明のフィルムを得るためには、上記した二段以上の縦延伸を行う際に、各縦延伸において、後述する加熱装置を利用することにより、長手方向の加熱の幅の長さを2mm以上25mm以下に狭小化し、延伸点前後の温度差を急激なものとする。加熱装置による長手方向の加熱の幅の長さの上限は、より好ましくは25mm以下、最も好ましいのは10mm以下が好ましい。二段目以降の場合も同様である。加熱の幅の下限は、より好ましくは3mm以上である。なお、ここで加熱の幅とは、具体的には、加熱装置によりフィルムに照射されるエネルギー分布をフィルムの流れ方向に測定した際に、エネルギーピークの半分の強度の間隔である半値全幅をいう。これにより、延伸点前後のフィルムの温度差を後述のように制御することが好ましい。また、延伸の加熱の幅を狭小化した場合、外部環境の変動による影響が受け難くなるため、フィルムロールにおける厚み斑の変動を抑制することができる。
【0055】
上記のように延伸点が狭く、温度差異のきわめて大きい縦延伸を施すことにより、厚み斑が解消される理由は明らかではないが、発明者らは、次のように考えている。すなわち、周速差を設けたロール(通常、ニップロール)間でフィルムを延伸する際には、当該ロール間でフィルムの幅方向に等しい張力が作用するため、温度差異が小さいとSSカーブの温度依存性による応力差が小さく、厚みの小さい部分の方が厚みの大きい部分よりも先に延伸されてしまう。それゆえ、厚みの小さい部分の抗張力を早く増大させて、延伸部位を厚みの小さい部分から厚みの大きな部分へ移行させなければ、未延伸フィルムの厚み斑が増大されて、厚み斑の良好なフィルムを得ることができない。ここで、上記したような狭小化した部分で温度差異のきわめて大きい縦延伸を施すと、延伸が始まると直ちに、厚みの小さな部分の実質的な延伸温度が降下し(所謂、温度−時間則)、厚みの小さな部分の抗張力が増加し、厚みの小さな部分が延伸されにくくなるとともに厚みの大きな部分が延伸され易くなり、温度差異効果と温度−時間則効果で結果的に、厚み斑が解消されるものと考えられる。しかも、温度が低い所では抗張力が高いので延伸部分から延伸時の張力の影響を受け難いので、厚みの小さい部分と厚みの大きい部分の延伸の差が出難く、厚み斑が悪化することなく延伸が可能であると考えられる。
【0056】
つまり、延伸が行われるフィルムは前後のニップロール間では同一の張力が掛かっているのでフィルムの実質の温度が一定ならば、厚みが薄い部分は先に伸び、厚みの厚い部分は伸び難いが、延伸が狭小な範囲で行われる場合には薄い部分が急激に延伸され実質の延伸温度が低下し、張力が大きくなり、厚みの厚い部分の温度が薄い部分より高いので張力が低下し全体の張力がバランス化して厚い部分が延伸される。延伸が起こると再び厚い部分の実質の温度が低下した状態となり、全体として張力がバランスして延伸されていくので厚みが均一化すると考えている。
【0057】
本発明のフィルムの縦延伸工程で用いられる加熱装置は、上記のように狭小的な加熱の幅をもって加熱できるものであれば特に限定されないが、レーザ加熱装置、プラズマビーム加熱装置、高温エアジェット加熱装置、赤外線加熱装置(特に、波長2.5μm以下の赤外線加熱装置)などが好適に使用可能である。
【0058】
加熱装置として用いることができるレーザとは、CO2レーザやYAGレーザなどがあげられる。特に、これらのレーザは高いエネルギー密度をフィルムに与えることが可能であるので、狭小な幅に集中してフィルムを加熱するのに適しているので好ましい。
【0059】
レーザ光源をフィルム幅方向に走査して用いる場合には、フィルム幅方向へのレーザ光源の走査速度と、フィルムの長手方向への進行速度との関係から厳密に言うとフィルム幅方向に対して斜めにレーザ光線が走行することとなる。レーザ光線の走行線がフィルム幅方向軸に対して過度に斜めになると、延伸領域が固定化されず、厚み斑が生じやすくなる場合がある。そのため、レーザのスポット径(フィルム表面での照射径)と、フィルム幅方向でのレーザの走査速度と、フィルムの長手方向の進行速度とを制御することが望ましい。具体的には、レーザの走査速度をレーザのスポット径の1/3以下となるようにし、かつレーザ光源がフィルム幅方向を1往復するまでにフィルムの長手方向の移動距離が0.2mm以下となるようにレーザの走査速度等を制御することが好ましい。例えば、0.3mmのスポット径のレーザ光線が往復する間に、フィルムの長手方向の進行が0.2mm以下であると、スポット径の1/3程度がレーザの一往復の走査で二度さらされることとなる。フィルム幅の大きさにもよるが、生産性の点から、レーザのスポット径は0.3mmより大きい3mm程度がより好ましい。スポット径が大きくなりすぎると、スポット径周辺のフィルム強度の差が小さくなり、延伸点前後におけるフィルム温度の差が付き難く、厚みの斑を引き起こし易いので、20mm以下がより好ましく、10mm以下がさらに好ましい。
【0060】
(2)延伸条件の適正化
本発明のフィルムを得るためには、上記した縦−縦−(縦)−延伸を行う際に、一段目の縦延伸倍率を2.0倍以上3.2倍以下に調整し、一段目の縦延伸温度を105±20℃に調整するとともに、二段目以降の縦延伸倍率を1.05倍以上1.5倍以下に調整し、二段目以降の縦延伸温度を100±20℃に調整するのが好ましい。さらに、一段目における延伸点前後のフィルムの温度差を15℃以上にするのが好ましく、20℃以上にすることがより好もしい。温度差を設けた方が厚みは良くなると考えるが温度差が50℃以下が限界と考えている。また、二段目以降における延伸点前後の温度差を2℃以上にするのが好ましく、5℃以上がより好ましい。二段目以降における延伸点前後の温度差の上限は20℃以下が好ましい。なお、延伸点前および延伸点後におけるフィルムにおいて温度分布の局在(例えば、フィルム表面、内部、裏面で温度の差がある場合など)がある場合はその平均をもってフィルムの温度とする。また、延伸点前のフィルム温度は、具体的には加熱装置による加熱直前におけるフィルムの温度を測定し、延伸点後のフィルム温度は、具体的には加熱装置による加熱後のフィルムの温度を測定する。後述の実施例では、例えば、レーザを用いる場合は、長手方向でレーザの照射光が当たっていない所のフィルムの温度を非接触式の赤外温度計で測定し、レーザを通過した時点でフィルムの温度を測定し、その差を延伸点前後のフィルム温度差とした。また、他の加熱装置においてもこれと同様に測定することができる。
【0061】
一段目の延伸倍率が3.2倍を上回って大きくなると、延伸張力が高くなりすぎてしまうため、延伸点が固定せずに拡がってしまい、結果的にフィルムの厚み斑が悪くなり易い。反対に、一段目の延伸倍率が2.0倍を下回って小さくなると、延伸張力が極端に低下してしまうため、厚みの小さい部分と厚みの大きい部分との引っ張り合いが起こらないため、結果的にフィルムの厚み斑が悪くなり易い。また、二段目の延伸倍率が1.5倍を上回って大きくなると、延伸張力が高くなりすぎてしまうため、延伸点が固定せずに拡がってしまい、結果的にフィルムの厚み斑が悪くなり易い。
【0062】
また、一段目における延伸点前後のフィルムの平均温度差が15℃未満の場合は、延伸応力が高く延伸点前のフィルムの変形が大きくなり、低速ロール上に変形が及び、低速ロールとフィルムとの速度差が大きくなりキズ入りとなりやすい。逆に、延伸点での温度が高くなりすぎると、温度差が15℃以上有っても、延伸応力の差が付かず、延伸が低速ロール上に変形が及びキズ入りとなったり、低速ロールの上で微小なスティックが発生し、欠点となる。よって、延伸温度と延伸点前後のフィルムの温度差が上記範囲となるように予熱温度を制御することが望ましい。
【0063】
本発明のフィルムの製造方法における一段目の縦延伸条件(すなわち、105℃前後での比較的に高い倍率の延伸)は、従来、厚み斑に悪影響を及ぼすと考えられていた「S−S曲線におけるプラトーな領域に相当する歪み量を与えるような延伸」に相当すると考えられる。それにも拘わらず、上記の如く105℃前後で高倍率(2.0〜3.2倍)の一段目の縦延伸を行うとともに、100℃前後で低倍率(1.05〜1.5倍)の二段目の縦延伸を施すことにより、厚み斑が解消される理由は明らかではないが、上記の如く、レーザにより加熱して、延伸点を固定(狭小化)して温度変化を極端に増加させることによって、温度時間則の効果で極小の中での力の均衡により歪みと応力の作用が厚み斑への影響を少なくするものと考えられる。
【0064】
(3)ロール間の中央位置での延伸
本発明のフィルムを得るためには、上記の如く一段目、二段目の各縦延伸工程においてレーザ以外にも、プラズマビーム、高温エアジェット、赤外線(特に波長2.5μm以下の赤外線)なども本発明の概念を満たす延伸点前後の温度差を急激なものとすることが可能である。その際に、ロール間ギャップを大きくすると、フィルムのばたつき等の外乱によって厚み斑が悪くなる傾向にある。したがって、本発明のフィルムを得るためには、ロール間ギャップをできる限り小さくする必要がある。また、前側ロールの離れ際および後側ロールの接触際においては、フィルムの走行速度をロールの表面速度とほぼ等しくして速度差がないようにするとともに、延伸に伴う変形部分が空中にあるようにすることにより、ロール間ギャップをできる限り小さくする必要がある。そのため、ロールに出来るだけ近くすることが出来る中央位置に加熱装置による加熱位置を設けることが好ましい。
【0065】
(4)ロールの低温化
本発明のフィルムを得るためには、上記の如く一段目、二段目以降の各縦延伸工程において、周速差を設けたロール間の中央位置に加熱部位を設けることが好ましいが、その際に、一段目の縦延伸後の後側ロール(二段目の縦延伸における前側ロール)の温度を通常のロール延伸時よりも低温に調整することが好ましい。そのように一段目の縦延伸後の後側ロール(二段目の縦延伸における前側ロール)の表面温度を通常より下げることにより、フィルム表面のみの温度を低下させ、フィルムの表面を硬くして、その後側ロールの凹凸(目視できないようなロール表面のキズや、ロール表面へのゴミ等の付着)がフィルムに転写される事態を防止することができ、よりキズの少ないフィルムを得ることが可能となる。
【0066】
この一段目の縦延伸後の後ろ側ロールはニップするのが好ましく、そのニップロールの温度としては縦延伸を実施したフィルム表面温度より5℃以上低く設定することが表面にキズや不均一な意図しない微小な凹凸を防ぐのに有効である。より好ましい温度としてはガラス転移点以下、更に好ましい温度としてはガラス転移点より5℃以上低い温度である。下限は次の延伸を考慮してガラス転移点以下20℃以上低いと厚みが悪化しやすい。
【0067】
なお、フィルムの縦延伸工程において、上記した(1)〜(4)の手段を用いることにより、フィルム表面に光学欠点となり得るキズを付けることなく、フィルムの厚み斑(特に、長手方向の厚み斑)を低減することが可能となる。なお、上記した(1)〜(4)の手段の内の特定の何れかのみが、フィルムロールの厚み斑低減およびキズの低減に有効に寄与するものではなく、(1)〜(4)の手段を組み合わせて用いることにより、非常に効率的にフィルムの厚み斑低減およびキズの低減が可能になるものと考えられる。
【0068】
また、本発明のフィルムを得るためには、上記の如く特定の縦延伸を施したフィルムに横延伸、熱固定処理を施す必要がある。幅方向に延伸する場合には、延伸温度は80〜210℃であることが必要であり、好ましくは130〜200℃である。幅方向の延伸温度が80℃未満では、フィルムが破断し易くなるため、好ましくない。また、210℃を超えると、得られたフィルムの平面性が悪くなるため、好ましくない。幅方向の延伸倍率は、3.0〜5.0倍、好ましくは3.6〜4.8倍である。幅方向の延伸倍率が3.0倍未満では得られたフィルムの厚み斑が悪くなり好ましくない。幅方向の延伸倍率が5.0倍を超えると延伸において破断の頻度が多くなり好ましくない。
【0069】
[熱固定工程]
引き続き、熱固定処理を行う。熱固定処理工程の温度は180℃以上240℃以下が好ましい。熱固定処理の温度が180℃未満では、熱収縮率の絶対値が大きくなってしまうので好ましくない。反対に、熱固定処理の温度が240℃を超えると、フィルムが不透明になり易く、また破断の頻度が多くなり好ましくない。なお、好適な熱固定処理方法については、後述する。
【0070】
熱固定処理で把持具のガイドレールを先狭めにして、弛緩処理することは熱収縮率、特に幅方向の熱収縮率の制御に有効である。弛緩処理する温度は熱固定処理温度からポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムのガラス移転温度Tgまでの範囲で選べるが、好ましくは(熱固定処理温度)−10℃〜Tg+10℃である。この幅弛緩率は1〜6%が好ましい。1%未満では効果が少なく、6%を超えるとフィルムの平面性が悪化して好ましくない。
【0071】
ただ、上記の熱固定方法であっては、クリップ近傍のフィルムはクリップにより動きを制限されているために、長手方向の緩和が十分に実施されず、フィルム端縁部については熱収縮率が十分改善されない場合がある。長手方向の熱収縮率を小さくしようとしても、単に熱固定での温度を上げるだけでは、フィルムが着色したり、結晶化が進みフィルムが白化して透明性が悪化するという問題があり、熱収縮率を低下させることが困難であった。
【0072】
<長手方向の緩和処理>
そこで、本発明では、上記熱固定処理方法に加え、さらに以下の方法により長手方向の緩和を行うことでフィルムの熱収縮率を小さくすることができた。すなわち、本発明における長手方向の緩和処理は、図8、9、10に記載のように、クリップ間に屈曲可能な構造を持たせ、縦方向のクリップ間隔を調整することでフィルム端部を保持するクリップ(1)と隣接クリップとの間に屈曲可動なチェンリンク(4)で連結するジョイント部(5)を有し,当該ジョイント部(5)に連結したベアリング(8)がガイドレールを走行することで、チェンリンク(5)の屈曲角度が変位することにより、クリップの進行方向の間隔を収縮することで長手方向の緩和を実施することが可能となる(図8、9、10参照)。本発明の長手方向の緩和処理は、フィルムの製造工程で連続的に行うことができ(インライン工程)、後工程で追加の工程を加えることなく加工が可能となる。本発明における緩和率は1%以上4%以下が好ましく、1.5%以上2.0%以下が更に好ましい。
【0073】
上記の如くフィルムを二軸延伸する際には、走行するフィルムと、回転するロールが接触する箇所がある。フィルムのキズの発生を防止するためには、(a)フィルム表面そのものやロール表面、特にフィルムと接触するロール表面にキズの原因となる「欠点」を発生させないこと(b)接触するロールの表面上でフィルムが縦方向および横方向にずれないようにすることが望ましい。
【0074】
上記の「欠点」とは、ロール表面に形成されるキズ、堆積物、付着物、異物等のフィルムと接触することによりフィルムに微細なキズを発生させるすべての要因を指す。よって、これらの欠点をなくすことで、フィルム表面へのキズの発生をより低減できる。上記欠点の発生を防止するためには、たとえば、フィルム製造時に用いるロールの表面粗度をRaで0.1μm以下とする方法や、堆積物、付着物、異物等のキズ発生要因のロール表面への堆積を防止するため、縦延伸工程の予熱入口と冷却ロールにロールクリーナーを設置する方法を好適に採用することができる。
【0075】
縦方向キズまたは横方向キズの発生要因としては、それぞれ、フィルムの縦方向または横方向での膨張、収縮等の変形も挙げられる。これらのフィルムの変形は、主としてフィルムの温度変化によって生じる。それゆえ、ロール表面でのフィルムの温度変化を抑制することで、こうした温度によるフィルム変形量を小さくでき、縦方向キズや横方向キズの発生を防止できる。具体的には、ロール1本当たりでのフィルムの温度変化を40℃以下、好ましくは30℃以下、さらに好ましくは20℃以下、さらに一層好ましくは10℃以下、特に好ましくは5℃以下とすることが推奨される。
【0076】
また、複数のロールの相対的な速度の関係を、フィルムの温度や張力による変形量に対して最も近い速度プロファイルに設定することでフィルムの縦方向のズレを低減することができる。
【0077】
なお、上述したキズの発生を防止するための各種方法は、本発明のフィルムが用いられる部材の要求品質レベルに応じて、複数種の方法を組合せて使用することができる。
【0078】
本発明の二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムは単層でも、2層以上の積層構造を有するフィルムでも良いし、透明性を重視して微粒子を入れない二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムの片面、又は両面に後加工工程時の接着性を改良する目的や滑り性を改良する目的で種々のコーティングを製膜時に付与したものでもなんら差し支えがない。
【0079】
また、本発明のフィルムを構成する二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルム中には、必要に応じて微粒子を添加することができる。その際に添加する微粒子としては、公知の無機微粒子や有機微粒子を挙げることができる。さらに、フィルムを形成する樹脂の中には、必要に応じて各種の添加剤、たとえば、ワックス類、酸化防止剤、帯電防止剤、結晶核剤、減粘剤、熱安定剤、着色用顔料、着色防止剤、紫外線吸収剤等を添加することができる。本発明におけるポリエチレンテレフタレート系樹脂には、微粒子を添加してポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムの作業性(滑り性)を良好なものとすることが好ましい。微粒子としては任意のものが選べるが、たとえば無機系微粒子として、シリカ、アルミナ、二酸化チタン、炭酸カルシウム、カオリン、硫酸バリウム等を挙げることができる。また、有機系微粒子として、たとえばアクリル系樹脂粒子、メラミン樹脂粒子、シリコーン樹脂粒子、架橋ポリスチレン粒子等を挙げることができる。微粒子の平均粒径は、0.05〜2.0μmの範囲内で、必要に応じて適宜選択することができる。
【0080】
二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムに上記粒子を配合する方法としては、たとえば、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂を製造する任意の段階において添加することができるが、好ましくはエステル化の段階、もしくはエステル交換反応終了後、重縮合反応開始前の段階でエチレングリコール等に分散させたスラリーとして添加し、重縮合反応を進めても良い。また、ベント付き混練押出し機を用いてエチレングリコールまたは水等に分散させた粒子のスラリーとポリエチレンテレフタレート系樹脂原料とをブレンドする方法、または混練押出し機を用いて、乾燥させた粒子とポリエチレンテレフタレート系樹脂原料とをブレンドする方法等によって行うことができる。
【0081】
さらに、本発明のフィルムを構成する二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムには、フィルム表面の接着性を良好にするためにコロナ処理、コーティング処理や火炎処理等を施したりすることも可能である。
【0082】
上記した方法により製造される本発明のフィルムは、透明性、厚み斑(特に、長手方向の厚み斑)、光学性能に優れており、精密印刷や光学用途のLCDに用いられるプリズムレンズシート用ベースフィルム、ハードコートフィルム用ベースフィルム、ARフィルム用ベースフィルム、拡散板用ベースフィルム、CRT用破砕防止フィルム、タッチパネルやエレクトロルミネッセンスに用いられる透明導電性フィルム、プラズマディスプレイの前面板に用いられる近赤外線吸収フィルム、太陽電池のバックシートや電磁波吸収フィルム等に好適に使用できる。
【実施例】
【0083】
以下、実施例によって本発明を詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例の態様に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更することが可能である。なお、フィルム特性の評価方法は以下の通りである。
【0084】
(1)長手方向厚み変動率(厚み斑)
フィルム幅方向の両端部分(端縁から50mm以内の部分)で、フィルムの長手方向の始め部と中間部と終り部にフィルム切り出し部を設ける(切り出し方法A)。ここで、「始め部」、「終り部」とは、長手方向におけるフィルムの長さを端部から2m以内を含む領域であって、表2に示す位置に切り出し部を設けた。また、「中間部」は、フィルム長手方向の50%位置を含む領域であって、表2に示す位置に切り出し部を設けた。サンプリングしたフィルム試料について、ミクロン測定器株式会社製の連続接触式厚み計を用いて、5m/分の速度でフィルム試料の長手方向に沿って連続的に厚みを測定する(測定長さは30m)。そして、測定時の各々のフィルム試料の最大厚みをTmax.、最小厚みをTmin.、平均厚みをTave.とし、下記式からフィルムの長手方向の厚み変動率を算出する。
厚み変動率={(Tmax.−Tmin.)/Tave.}×100 (%)
表2にそれらの最大値及び最小値及び平均値を示す。
【0085】
(2)フィルムの熱収縮率
フィルムを幅方向において、端から50mmの部分、およびその間を4等分し、5つの切り出し部を設ける。前記幅方向の切り出し部をロールの巻き始めと中間と巻き終りに設け、各切り出し部からフィルムを長さ250mm×幅20mmのフィルム試料をサンプリングする。ここで、ロールの「巻き始め」、「巻き終り」は、全フィルムロールの長さを巻き始めと巻き終りの端部から50mm以上2m以内の領域であり、「中間」は、フィルム長手方向の50%位置を含む領域である。各切り出し部からフィルムの製膜の長手方向にそって、幅20mm、長さ250mmの試料フィルムを切り出す(合計15個)。切り出した幅20mm、長手方向の長さ250mmの前記試料に200mm間隔で標線を印し、150℃に調節した加熱オーブンに入れ、JIS/C−2318に準拠して、熱収縮率を測定する。得られた熱収縮率の平均値を算出し、熱収縮率の平均値とした。
【0086】
(3)キズの検出
フィルムの長手方向の長さに対して始め部(長手方向の全長の5%位置)と2箇所の中間部(長手方向の全長の35%位置、65%位置)と終り部(長手方向の全長の95%位置)のそれぞれの部位において幅方向に両端から採取する部位の中心線の位置を幅方向に3等分したそれぞれの位置を中心線として切り出し部を設ける。(切り出し方法C)。各切り出し部位より250mm×250mmのフィルム試料を採取した(合計16枚)。250mm×250mmのフィルム試料16枚について、下記の光学欠点検出方法により、光学的に50μm以上の大きさと認識される光学欠点を検出する。
【0087】
(a)キズの検出
投光器として20W×2灯の蛍光灯をXYテーブル下方400mmに配置し、XYテーブル上に設けたスリット幅10mmのマスク上に測定対象のフィルム試料を載置する。投光器と受光器を結ぶ線と、フィルム試料表面の鉛直方向とのなす角度が12°となるよう光を入射し、反射された光量をXYテーブル上方500mmに配置したCCDイメージセンサカメラで電気信号に変換し、その電気信号を増幅し、微分してスレッシュホールド(閾値)レベルとコンパレータで比較して光学欠点の検出信号を出力する。なお、この閾値は予め厚さ2mmのアルミニウム板にドリルを用いて50μm前後の孔をいくつか開け、アルミニウム板にできたバリを研磨して表面を200番のバフで仕上げてある。これを用いて50μmの孔を検出するように調整した。また、CCDイメージセンサカメラを用いて、キズの画像を入力し、入力された画像のビデオ信号を所定の手順により解析して、光学欠点の大きさを計測し、50μm以上の欠点の位置を表示する。光学欠点の検出は、フィルム試料の両面について行う。
【0088】
(b)キズの大きさの測定
上記(1)において検出される光学欠点部分から、キズによる欠点を選出する。上記のフィルム試料を適当な大きさに裁断し、マイクロマップ社製3次元形状測定装置TYPE550を用いて、フィルム試料表面に対して垂直方向から観察し、キズの大きさを測定する。フィルム試料、すなわちフィルムの表面に対して垂直方向から観察した時に、50μm以内に近接するキズの凹凸は同一のキズとして考え、それらのキズの最外部を覆う最小面積の長方形の長さおよび幅を、キズの長さおよび幅とする。この結果より、深さ1μm以上且つ長さ3mm以上のキズの個数(個/m2)を求める。
【0089】
(4)フィルムの平面性
フィルム厚み25μm以外のものについては次の方法によりフィルムの平面性を測定した。フィルムの長手方向の長さに対して、始め部(長手方向の全長の5%位置)と8つの中間部(長手方向の全長の15%位置、25%位置、35%位置、45%位置、55%位置、65%位置、75%位置、85%位置)と終り部(長手方向の全長の95%位置)のそれぞれの部位において、フィルム幅方向に両端から採取する部位の中心線の位置を幅方向にを4等分したそれぞれの位置を中心線として切り出し部を設ける(切り出し方法D)。この様にして設けた、長手方向に10箇所、それぞれの幅方向で5箇所の合計50箇所の切り取り部からフィルム試料を採取する(合計面積として約3m×1m)。このフィルム試料を、フィルム化工程で最初に冷却ロールに接した面を上にして、温度23±2℃、湿度65±5%に管理された室内で、水平なガラス板(厚さ5mm)の上に載せてフィルム試料の四隅のソリの高さ(水平面から垂直方向の高さ)をJIS金尺(0.5mm目盛)で測定する。四隅の高さが「0」もしくは、断面がM字状に見える時は反対面を上にしてソリを測定する。全試料において測定した四隅のソリの高さの平均値と、全試料において測定した四隅のソリの高さの最大値を表示する。
【0090】
(5)縦延伸時の延伸点前後におけるフィルムの温度差
長手方向でレーザの照射光が当たっていない所のフィルムの温度を非接触式の赤外温度計で測定し、レーザを通過した時点でフィルムの温度を測定し、その差を延伸点前後のフィルム温度差とする。
なお、ヒータによる延伸を行う場合は、ヒータによる延伸点前後のフィルム温度差を計測した。
【0091】
また、実施例および比較例におけるフィルムの製膜条件を表1に示す。
【0092】
[実施例1]
ポリエチレンテレフタレート[A]を以下のように作製した。ジメチルテレフタレートを1000部、エチレングリコールを700部、および酢酸マンガン4水塩を0.16部をエステル交換反応缶に仕込み、120〜210℃でエステル交換反応を行い、生成するメタノールを留去した。エステル交換反応が終了した時点で三酸価アンチモンを0.13部、正リン酸を0.017部を加え、系内を徐々に減圧にし、75分間で133Paとした。同時に徐々に昇温し、280℃とした。この条件で70分間重縮合反応を実施し、溶融ポリマーを吐出ノズルより水中に押出、カッターによって、直径約3mm、長さ約5mmの円柱状チップを得た。得られたポリエチレンテレフタレート[A]の極限粘度[η]は0.63dl/gであった。
【0093】
添加剤としてシリカ粒子(富士シリシア化学(株)社製、サイリシア310)を0.03質量%含有したポリエチレンテレフタレート[A]([η]=0.63)を水分率が50ppm以下となるように乾燥した後、仕込み、285℃の温度で溶融した。押出機で溶融中にステンレス焼結体の濾材(公称濾過精度:10μm以上の粒子を90%カット)で濾過した。次いで、T型ダイスから樹脂シートを押し出し、静電印加キャスト法を用いて表面温度が30℃のキャスティングドラムに巻きつけて冷却固化させ、厚みが1,720μmで、幅が490mmの未延伸フィルムを得た。そして、得られた未延伸フィルムを、加熱されたロール群でフィルムを昇温した後、前後に配置した第一ニップロールと第二ニップロールとの間で、それらのニップロールの間に設けたCO2レーザ(第一レーザ)によって102℃に加熱しながら、長手方向(縦方向)に2.77倍延伸した(一段目の縦延伸)。
【0094】
なお、CO2レーザのスポット径は直径3mmに調整し、幅方向への走査幅は、シート全幅となるように調整した。また、走査速度は未延伸フィルムが長手方向に0.2mm進む間に一往復する様に走査速度を調整した。前側の第一ニップロールはフィルム温度維持及び、後側の第二ニップロールは冷却側に調整した。なお、第一番目のCO2レーザは、第一ニップロールと第二ニップロールとの間の中央位置で幅方向に走査する様に配置した。上記した一段目の縦延伸の延伸点前後におけるフィルムの温度差は33℃であった。
【0095】
しかる後、その縦延伸後のフィルムを、第二ニップロールとその第二ニップロールの直後に配置した第三ニップロールとの間で、それらのニップロールの間に設けたCO2レーザ(第二レーザ)によって100℃に加熱しながら、長手方向(縦方向)に1.17倍延伸した(二段目の縦延伸)。なお、第二レーザのスポット径は第一レーザと同様に3mmとし、幅方向への走査幅は、シート全幅となるように調整した。また、第三ニップロールは冷却側に調整した。なお、第二レーザの走査位置は、第二ニップロールと第三ニップロールとの間の中央位置に配置した。また、上記した二段目の縦延伸における温度差は11℃であった。
【0096】
更に、その縦延伸後のフィルムを、第三ニップロールとその第三ニップロールの直後に配置した第四ニップロールとの間で、それらのニップロールの間に設けたCO2レーザ(第三レーザ)によって100℃に加熱しながら、長手方向(縦方向)に1.08倍延伸した(三段目の縦延伸)。なお、第三レーザのスポット径は第一と同様に3mmとし、幅方向への走査幅は、シート全幅となるように調整した。また、第四ニップロールは冷却側に調整した。なお、第三レーザの走査位置は、第三ニップロールと第四ニップロールとの間の中央位置に配置した。また、上記した三段目の縦延伸の延伸点前後におけるフィルムの温度差は10℃であった。
【0097】
上記の如く、未延伸フィルムを縦方向に二段で延伸した後に、その縦延伸フィルムをテンターに導き、130℃の雰囲気下で幅方向へ4.0倍延伸し、235℃で熱固定処理を施した。次いで、フィルム幅方向のテンタークリップ間隔を調整することにより225℃で1.7%の横緩和処理を行い、更にテンタークリップのガイドレール位置を変位させることでフィルム縦方向のテンタークリップ間隔を調整し1.5%の縦緩和処理を行った。この縦緩和処理を行う間にフィルム温度は220℃から150℃に下がった。次いで、両縁部を裁断除去してロール状に巻き取ることによって、厚さ125μmで1,060mm幅の二軸延伸フィルムを500mの長さに亘って巻き取ったフィルムロール(ミルロール)を得た。得られたフィルムの特性を、上記した各測定方法によって評価した。評価結果を表3に示す。
【0098】
[実施例2]
未延伸フィルムの引取速度を調整して未延伸フィルムの厚みを330μmに変更した以外は、実施例1と同様に未延伸フィルムを得た。しかる後、得られた未延伸フィルムを、一段目の縦延伸倍率を3.00倍に変更し、二段目の縦延伸倍率を1.17倍に変更し、二段での延伸とし、225℃で5.0%の横緩和処理を行い、更にテンタークリップのガイドレール位置を変位させることでフィルム縦方向のテンタークリップ間隔を調整し1.5%の縦緩和処理を行った。この縦緩和処理を行う間にフィルム温度は220℃から150℃に下がった。次いで、両縁部を裁断除去してロール状に巻き取ることによって、厚さ25μmで1,000mm幅の二軸延伸フィルムを約2、000mの長さに亘って巻き取ったフィルムロールを作製した。そして、得られたフィルムの特性を、実施例1と同様の方法によって評価した。得られたフィルムロールはシワもなく、ロール外観が良好であった。なお、実施例2における一段目の縦延伸における温度差異と二段目の縦延伸の延伸点前後におけるフィルムの温度差異は、30℃、10℃、横緩和処理は5.0%であった。評価結果を表3に示す。
【0099】
[実施例3]
添加剤としてシリカ粒子(富士シリシア化学(株)社製、サイリシア310)を0.03質量%含有したポリエチレンテレフタレート[A]([η]=0.63)を水分率が50ppm以下となる様に乾燥した後仕込み、285℃の温度で溶融した。押出機で溶融中にステンレス焼結体の濾材(公称濾過精度:10μm以上の粒子を90%カット)で濾過した。次いで、T型ダイスから樹脂シートを押し出し、静電印加キャスト法を用いて表面温度が30℃のキャスティングドラムに巻きつけて冷却固化させ、厚みが1,010μmで、幅が475mmの未延伸フィルムを得た。
【0100】
そして、得られた未延伸フィルムを、加熱されたロール群でフィルム温度を72℃に昇温した後、実施例2と同様にレーザによって加熱しながら、長手方向(縦方向)に3.00倍延伸した(一段目の縦延伸)。なお、レーザのスポット径は直径4mmで、幅方向の一往復の間にシートは0.2mmだけ長手方向に進行する様に走査速度を調整した。前側の第一ニップロールはフィルム温度維持及び、後側の第二ニップロールは冷却側に調整した。なお、第一番目のCO2レーザは、第一ニップロールと第二ニップロールとの中央位置となる様に配置した。また、上記した一段目の縦延伸の延伸点前後におけるフィルムの温度差は28℃であった。
【0101】
しかる後、その縦延伸後のフィルムを、第二ニップロールとその第二ニップロールの直後に配置した第三ニップロールとの間で、それらのニップロールの間に設けた第一レーザと同様のCO2レーザ(第二レーザ)によって100℃に加熱しながら、長手方向(縦方向)に1.17倍延伸した(二段目の縦延伸)。なお、第二CO2レーザのスポット径も4mmとなるように調整した。また、第三ニップロールは30℃に調整した。
【0102】
上記の如く、未延伸フィルムを縦方向に二段で延伸した後に、その縦延伸フィルムをテンターに導き、130℃の雰囲気下で幅方向へ4.0倍延伸し、235℃で熱固定処理を施し、225℃で3.0%の横緩和処理を行い、更にテンタークリップのガイドレール位置を変位させることでフィルム縦方向のテンタークリップ間隔を調整し1.5%の縦緩和処理を行った。両縁部を裁断除去してロール状に巻き取ることによって、厚さ75μmで1,005mm幅の二軸延伸フィルムを約900mの長さに亘って巻き取ったフィルムロール(ミルロール)を得た。そして、得られたフィルムの特性を、上記した各測定方法によって評価した。評価結果を表3に示す。
【0103】
[実施例4]
実施例1と同様に未延伸フィルムを得た。しかる後、得られた未延伸フィルムを、加熱されたロール群でフィルム温度を72℃に昇温した後、レーザによって加熱しながら、長手方向(縦方向)に2.8倍延 伸した(一段目の縦延伸)。なお、レーザのスポット径は直径4mmで幅方向の一往復の間にシートは0.2mmだけ長手方向に進行する様に走査速度を調整した。前側の第一ニップロールはフィルム温度維持及び、後側の第二ニップロールは冷却側に調整した。なお、第一番目のCO2レーザ(第一レーザ)は、第一ニップロールと第二ニップロールとの中央位置となる様に配置した。
【0104】
しかる後、その縦延伸後のフィルムを、第二ニップロールとその第二ニップロールの直後に配置した第三ニップロールとの間で、それらのニップロールの間に設けた第一レーザと同様のCO2レーザ(第二レーザ)によって、長手方向(縦方向)に1.25倍延伸した(二段目の縦延伸)。なお、第二CO2レーザのスポット径も、4mmとなるように調整した。また、第三ニップロールは30℃に調整した。
【0105】
上記の如く、未延伸フィルムを縦方向に二段で延伸した後に、その縦延伸フィルムをテンターに導き、実施例1と同様に横延伸、熱固定、横及び縦の緩和処理を行うことにより、厚さ125μmで1,060mm幅の二軸延伸フィルムを約500mの長さに亘って巻き取ったフィルムロールを得た。フィルムの特性を、実施例1と同様の方法によって評価した。なお、実施例4における一段目および二段目の縦延伸の延伸点前後におけるフィルムの温度差は、それぞれ28℃、10℃であった。評価結果を表3に示す。
【0106】
[実施例6]
未延伸フィルムの引取速度を調整して未延伸フィルムの厚みを3,000μmに変更した以外は実施例5と同様にして、得られた未延伸フィルムを、実施例5と同様に縦延伸、横延伸、熱処理を行い厚さ250μmで1,040mm幅の二軸延伸フィルムを約500mの長さに亘って巻き取った。そして、得られたフィルムの特性を、実施例1と同様の方法によって評価した。なお、実施例6における一段目および二段目の縦延伸の延伸点前後におけるフィルムの温度差は、それぞれ26℃、9℃であった。評価結果を表3に示す。
【0107】
[実施例6:国際公開第03/093008号パンフレットの比較例2に準じた製膜]
ジカルボン酸成分として(ジカルボン酸成分全体に対して)ジメチルテレフタレート49モル%、ジメチルイソフタレート49モル%、および5−スルホナトイソフタル酸2モル%、グリコール成分として(グリコール成分全体に対して)エチレングリコール50モル%およびネオペンチルグリコール50モル%を用いて、常法によりエステル交換反応および重縮合反応を行って、水分散性スルホン酸金属塩基含有共重合ポリエステル樹脂を調製した。
【0108】
次いで、水51.4質量部、イソプロピルアルコール38質量部、n−ブチルセルソルブ5質量部、およびノニオン系界面活性剤0.06質量部を混合した後、加熱撹拌し、77℃に達したら、上記水分散性スルホン酸金属塩基含有共重合ポリエステル樹脂5質量部を加え、樹脂の固まりが無くなるまで撹拌し続けた後、樹脂水分散液を常温まで冷却して、固形分濃度5.0質量%の均一な水分散性共重合ポリエステル樹脂液を得た。
【0109】
さらに、凝集体シリカ粒子(富士シリシア(株)社製、サイリシア310)3質量部を水50質量部にホモジナイザーにより1000rpmで1時間分散させた後、上記水分散性共重合ポリエステル樹脂液99.46質量部にサイリシア310の水分散液0.54質量部を加えて、撹拌しながら水20質量部を加えて、塗布液Aを得た。
【0110】
ポリエチレンテレフタレート[B]はジメチルテレフタレートを1000部、エチレングリコールを650部、および酢酸マンガン4水塩を0.4部をエステル交換反応缶に仕込み、120〜210℃でエステル交換反応を行い、生成するメタノールを留去した。エステル交換反応が終了した時点で三酸価アンチモンを0.1部、正リン酸を0.6部を加え、系内を徐々に減圧にし、75分間で133Paとした。同時に徐々に昇温し、280℃とした。この条件で70分間重縮合反応を実施し、溶融ポリマーを吐出ノズルより水中に押出、カッターによって、直径約3mm、長さ約5mmの円柱状チップを得た。得られたポリエチレンテレフタレート[B]の極限粘度は0.63dl/gであった。
【0111】
この様にして得られたポリエチレンテレフタレート[B]を水分率が50ppm以下となる様に乾燥した後、仕込み、286℃で溶融した。実施例1と同様にして得た未延伸フィルムを実施例1と同様に縦延伸を行い、このフィルムの片面に上記塗布液Aをウェットコート量を6.5g/m2となる様に塗工し、温度120℃で乾燥させた後、テンターに導き、実施例1と同様に延伸、熱固定、縦緩和処理をすることによって、厚さ125μmで1,060mm幅の二軸延伸フィルムを約500mの長さに亘って巻き取ったフィルムロールを得た。フィルムの特性を、実施例1と同様の方法によって評した。国際公開第03/093008号パンフレットでは比較例に相当するが本発明の方法によれば厚み斑が改善された。
【0112】
[実施例7]
上記実施例1と同様に得た未延伸シートを、加熱されたロール群でフィルムを昇温した後、前後に配置した第一ニップロールと第二ニップロールとの間で、高温加熱ジェット気流を噴射して長手方向(縦方向)に2.8倍延伸した(一段目の縦延伸)。
【0113】
なお、高温加熱ジェット気流の照射幅は、18mmとなるように調整した。また、前側の第一ニップロールはフィルム温度維持及び、後側の第二ニップロールは冷却側に調整した。なお、第一高温加熱ジット気流は、第一ニップロールと第二ニップロールとの間の中央位置に配置した。また、上記した一段目のシートの温度差は13℃であった。
【0114】
しかる後、その縦延伸後のフィルムを、第二ニップロールとその第二ニップロールの直後に配置した第三ニップロールとの間で、それらのニップロールの間に設けた第一高温加熱ジェット気流と同様な第二高温加熱ジェット気流によって、長手方向(縦方向)に1.25倍延伸した(二段目の縦延伸)。なお、加熱気流の照射幅は、18mmとなるように調整した。また、第三ニップロールは30℃に調整した。なお、第二高温加熱ジェット気流は、第二ニップロールと第三ニップロールとの間の中央位置に配置した。また、上記した二段目の縦延伸におけるシートの温度差は8℃であった。
【0115】
上記の如く、未延伸フィルムを縦方向に二段で延伸した後に、その縦延伸フィルムをテンターに導き、実施例1と同様に延伸、熱固定、縦緩和処理をすることによって、厚さ約125μmで1060mm幅の二軸延伸フィルムを約500mの長さに亘って巻き取ったフィルムロール(ミルロール)を得た。フィルムの特性を、実施例1と同様の方法によって評価した。
【0116】
[比較例1:特開昭48−43772号における実施例1に準じた製膜]
実施例2と同様にして得られた未延伸フィルムを、加熱したロール群で85℃に加熱した後、第一ニップロール第二ニップロールの間で1.43倍延伸し(一段目の縦延伸)、その後、冷却ロールへ導いた後に、再び90℃に加熱し、1.53倍延伸した(二段目の縦延伸)。さらに、そのフィルムを冷却ロールへ導いた後に、95℃に加熱し、1.60倍延伸した(三段目の縦延伸)。したがって、合計の延伸倍率は3.30倍である。なお、比較例1ではロール加熱によるロール間での延伸を行った。そして、上記した縦延伸のフィルムを実施例2と同様に横延伸、熱固定することによって、厚さ25μmで1,000mm幅の二軸延伸フィルムを約2,000mの長さに亘って巻き取ったフィルムロールを作製した。そして、得られたフィルムの特性を、実施例1と同様の方法によって評価した。評価結果を表3に示す。
【0117】
[比較例2:特開昭54−56674号における実施例1に準じた製膜]
未延伸フィルムの引取速度を調整して未延伸フィルムの厚みを400μmに変更した以外は、実施例1と同様に未延伸フィルムを得た。しかる後、その未延伸フィルムを、加熱したロール群で85℃に加熱した後、遠赤外線ヒータにより100℃に加熱して1.30倍延伸し、冷却ロールで冷却した後、さらに、85℃に加熱して3.3倍延伸した。なお、上記縦延伸においては遠赤外線ヒータを用いたため、
実施例1と比べて加熱の幅が非常に広かった(約200mm幅)。また、上記した一段目および二段目の縦延伸の延伸点前後におけるフィルムの温度差は、それぞれ14℃、1℃であった。そして、上記した縦延伸のフィルムを実施例2と同様に横延伸、熱固定することによって、厚さ25μmで1,000mm幅の二軸延伸フィルムを約2,000mの長さに亘って巻き取ったフィルムロールを作製した。そして、得られたフィルムの特性を、実施例1と同様の方法によって評価した。評価結果を表3に示す。
によって評価した。
【0118】
[比較例3]
実施例4と同様にして得られた未延伸フィルムを、加熱したロール群で80℃に加熱した後、遠赤外線ヒータにより90℃に加熱して2.80倍延伸し、冷却ロールで冷却した後、さらに、遠赤外線ヒータにより90℃に加熱して1.25倍延伸した。なお、上記縦延伸においては遠赤外線ヒータを用いたため、実施例4と比べて加熱の幅が非常に広かった(約200mm幅)。また、上記した一段目の縦延伸の延伸点前後におけるフィルム温度差は13℃であり、上記した二段目の縦延伸の延伸点前後におけるフィルム温度差は1℃であった。実施例4と同様にして得られたフィルムの特性を、実施例1と同様の方法によって評価した。
【0119】
[比較例4:国際公開第03/093008号パンフレットの実施例2に準じた製膜]
ポリエチレンテレフタレート[C]はジメチルテレフタレートを1000部、エチレングリコールを650部。および酢酸マグネシウム4水塩を0.4部をエステル交換反応缶に仕込み、120〜210℃でエステル交換反応を行い、生成するメタノールを留去した。エステル交換反応が終了した時点で三酸価アンチモンを0.2部、正リン酸を0.2部を加え、系内を徐々に減圧にし、75分間で133Paとした。同時に徐々に昇温し、280℃とした。この条件で70分間重縮合反応を実施し、溶融ポリマーを吐出ノズルより水中に押出、カッターによって、直径約3mm、長さ約5mmの円柱状チップを得た。得られたポリエチレンテレフタレート[C]の極限粘度は0.63dl/gであった。
【0120】
添加剤としてシリカ粒子(富士シリシア化学(株)社製、サイリシア310)を0.03質量%含有したポリエチレンテレフタレート[C]([η]=0.63)を水分率が50ppm以下となる様に乾燥した後、仕込み、285℃の温度で溶融した。押出機で溶融中にステンレス焼結体の濾材(公称濾過精度:10μm以上の粒子を90%カット)で濾過した。次いで、T型ダイスから樹脂シートを押し出し、静電印加キャスト法を用いて表面温度が30℃のキャスティングドラムに巻きつけて冷却固化させ、厚みが1,720μmで、幅が490mmの未延伸フィルムを得た。そして、得られた未延伸フィルムを、加熱したロール群で85℃に加熱した後、遠赤外線ヒータにより100℃に加熱して3.50倍延伸した。その後、実施例1と同様にテンターを通し、125μmのフィルムを得た。得られたフィルムの特性を実施例1と同様の方法によって評価した。評価結果を表3に示す。再公表WO2003/093008号パンフレットでは長さ方向に2mを測定しているが、本発明の評価では厚み斑が悪くなってしまう。
【0121】
[比較例5]
未延伸フィルムの引取速度を調整して未延伸フィルムの厚みを1,720μmに変更した以外は、実施例1と同様に未延伸フィルムを得た。しかる後、縦緩和処理をしなかった以外は実施例1と同様にして125μmのフィルムを得た。得られたフィルムを実施例1と同様の方法によって評価した。評価結果を表3に示す。
【0122】
[比較例6]
実施例2と同様にして得られた未延伸フィルムを、縦緩和処理をしなかった以外は実施例1と同様にして25μmのフィルムを得た。得られたフィルムを実施例1と同様の方法によって評価した。評価結果を表3に示す。
【0123】
各実施例、比較例の製造条件を表1に、評価に使用したフィルムサンプルの切り出し部位の位置を表2に、評価結果を表3に示す。
【0124】
【表1】

【0125】
【表2】

【0126】
【表3】

【0127】
[実施例のフィルムの効果]
表3から、実施例のフィルムは、いずれも、寸法安定性が良好で、長手方向の厚み変動率(厚み斑)がきわめて小さく、平面性が良好である上、フィルム表面のキズが非常に少なく、光学欠点がほとんど検出されなかった。これに対して、比較例のフィルムは、長手方向の厚み変動率(厚み斑)が大きく、平面性が不良であったり、フィルム表面のキズが多いことが分かる。なお、表3において、実施例1−6は縦延伸における加熱手段としてレーザを用い、実施例7においては高温ジェット加熱装置を用いた。比較例1はレーザを用いていない。又、比較例2〜4は縦延伸における加熱手段として、遠赤外線ヒータを用いた。
【産業上の利用可能性】
【0128】
本発明の二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムは、上記の如く優れた特性を有しているため、各種の精密印刷用途やディスプレイ用の光学用フィルムとして好適に用いることができる。特に、セラミックコンデンサ用のグリーンシート製造用離形用途や転写箔などの基材フィルム等の用途、オフセット印刷などの精密印刷を行う際の基材、又、精密印刷用途や光を透過、反射させた状態で使用する各種光学用フィルムとして光学用途の液晶ディスプレイに用いるプリズムシート、反射防止フィルムやハードコートフィルム、光拡散板等のベースフィルム、プラズマディスプレイの前面板に使用する近赤外線吸収フィルムや電磁波吸収フィルムのベースフィルム、タッチパネルやエレクトロルミネッセンス用の透明導電性フィルムのベースフィルム、陰極線管の破砕防止フィルム等の光学用途、太陽電池のバックシート等に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【0129】
A・・降伏点、
B・・立ち上がり点、
1:クリップ
2,3:クリップに連結したベアリング
4:チェンリンク
5:ジョイント部
6:クリップが取り付けられる台
7:クリップに連結したベアリング
8:ジョイント部に連結したベアリング
9:クリップ走行レール
10:ガイドレール
F:フィルム
X:フィルムの巻き取り方向
N1、N2:中間ゾーン

【特許請求の範囲】
【請求項1】
押出機から原料樹脂を溶融押し出しすることにより未延伸フィルムを形成するフィルム化工程と、そのフィルム化工程で得られる未延伸フィルムを縦方向および横方向に二軸延伸する二軸延伸工程と、二軸延伸後のフィルムを熱固定する熱固定工程を経ることにより製造される二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムであって、縦延伸工程において加熱の幅を長手方向に狭小化することにより得られる、
下記要件(1)〜(3)を満たすことを特徴とする二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルム。
(1)下記切り出し方法Aにより設けたフィルム切り出し部から二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムの長手方向に沿って長さ30m×幅3cmのフィルム試料を採取し、そのフィルム試料の長手方向の厚み斑を測定したときに、長手方向の厚み変動率が0.5%以上4%以下であること
(切り出し方法A)
フィルム幅方向の両端部分(端縁から50mm以内の部分)で、フィルムの長手方向の始め部と中間部と終り部にフィルム切り出し部を設ける。ここで、「始め部」、「終り部」とは、長手方向におけるフィルムの長さを端部から2m以内を含む領域をいう。また、「中間部」は、フィルム長手方向の50%位置を含む領域をいう
(2)下記切り出し方法Bにより設けたフィルム切り出し部から二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムの長手方向に沿って長さ250mm×幅20mmのフィルム試料を採取し、そのフィルム試料の150℃で30分間加熱したときのフィルムの長手方向の熱収縮率の平均値である平均HS150が、0.40%以上0.70%未満であること
(切り出し方法B)
二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムからフィルムを幅方向において、端から50mmの部分、およびその間を4等分し、5つの切り出し部を設ける。前記幅方向の切り出し部をロールの巻き始めと中間と巻き終りに設ける(合計15個)。ここで、ロールの「巻き始め」、「巻き終り」は、全フィルムロールの長さを巻き始めと巻き終りの端部から50mm以上2m以内の領域であり、「中間」は、フィルム長手方向の50%位置を含む領域である。
(3)下記切り出し方法Cにより設けたフィルム切り出し部から採取した長さ250mm×幅250mmのフィルム試料16枚について、下記測定法により、表面に存在する深さ1μm以上で長さ3mm以上のキズの個数を測定したときに、キズの個数が10個/m2以下であること
(切り出し方法C)
二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムからフィルムの長手方向の長さに対して、始め部(長手方向の全長の5%位置)と2箇所の中間部(長手方向の全長の35%位置、65%位置)と終り部(長手方向の全長の95%位置)のそれぞれの部位において、幅方向に両端から採取する部位の中心線の位置を幅方向に3等分したそれぞれの位置を中心線として切り出し部を設ける。
(a)キズの検出方法
下記の光学欠点検出方法により、250mm×250mmのフィルム試料16枚について、50μm以上の大きさと認識される光学欠点を検出する。
[光学欠点検出方法]
投光器として20W×2灯の蛍光灯をXYテーブル下方400mmに配置し、XYテーブル上に設けたスリット幅10mmのマスク上に測定対象のフィルム試料を載置する。投光器と受光器を結ぶ線と、フィルム試料表面の鉛直方向とのなす角度が12°となるよう光を入射し、反射された光量をXYテーブル上方500mmに配置したCCDイメージセンサカメラで電気信号に変換し、その電気信号を増幅し、微分してスレッシュホールド(閾値)レベルとコンパレータで比較して光学欠点の検出信号を出力する。なお、この閾値は予め厚さ2mmのアルミニウム板にドリルを用いて50μm前後の孔をいくつか開け、アルミニウム板にできたバリを研磨して表面を200番のバフで仕上げてある。これを用いて50μmの孔を検出するように調整した。また、CCDイメージセンサカメラを用いて、キズの画像を入力し、入力された画像のビデオ信号を所定の手順により解析して、光学欠点の大きさを計測し、50μm以上の欠点の位置を表示する。光学欠点の検出は、フィルム試料の両面について行う。
(b)キズの大きさの測定
上記(a)において検出される光学欠点部分から、キズによる欠点を選出する。上記のフィルム試料を適当な大きさに裁断し、マイクロマップ社製3次元形状測定装置TYPE550を用いて、フィルム試料表面に対して垂直方向から観察し、キズの大きさを測定する。フィルム試料、すなわちフィルムの表面に対して垂直方向から観察した時に、50μm以内に近接するキズの凹凸は同一のキズとして考え、それらのキズの最外部を覆う最小面積の長方形の長さおよび幅を、キズの長さおよび幅とする。この結果より、深さ1μm以上且つ長さ3mm以上のキズの個数(個/m2)を求める。
【請求項2】
二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムの厚みが20μm以上400μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルム。
【請求項3】
請求項1または2に記載の二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムからなる二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムロール。
【請求項4】
請求項1または2に記載された二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムを製造するための製造方法であって、押出機から原料樹脂を溶融押し出しすることにより未延伸フィルムを形成するフィルム化工程と、そのフィルム化工程で得られる未延伸フィルムを縦方向および横方向に二軸延伸する二軸延伸工程と、二軸延伸後のフィルムを熱固定する熱固定工程とを含んでおり、その縦延伸工程が、周速差を設けたロール間において加熱の幅を狭小化しながら加熱装置を用いて、105±20℃に加熱して、長手方向に2.0倍以上3.2倍以下の倍率となるように延伸した後に、その縦延伸後のフィルムを、冷却したニップロール間を通過させ、周速差を設けたロール間において加熱の幅を狭小化しながら加熱装置を用いて100±20℃に加熱して、長手方向に1.05倍以上1.5倍以下の倍率となるように延伸するものであることを特徴とする二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルム製造方法。
【請求項5】
縦延伸工程において加熱装置を用いてフィルムを加熱する際に、ロール間において長手方向の加熱の幅を2mm以上25mm以下とすることを特徴とする請求項4に記載の二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムの製造方法。
【請求項6】
請求項4または5のいずれかに記載の長手方向の緩和処理をする工程において、フィルム端部を保持するクリップと隣接クリップとの間に屈曲可動なチェンリンクで連結するジョイント部を有し,当該ジョイント部に連結したベアリングがガイドレールを走行することで、チェンリンクの屈曲角度が変位することにより、クリップの進行方向の間隔を収縮させることで当該長手方向の緩和処理を行うことを特徴とするポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムの製造方法。

【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図10】
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【図1】
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【図9】
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【公開番号】特開2010−167767(P2010−167767A)
【公開日】平成22年8月5日(2010.8.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−284056(P2009−284056)
【出願日】平成21年12月15日(2009.12.15)
【出願人】(000003160)東洋紡績株式会社 (3,622)
【Fターム(参考)】