(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二軸配向した厚みが６μｍ以下のポリエステルフィルムを製造する方法において、フィルムを二軸延伸した後、テンタで熱処理後冷却するに際し、少なくとも、１２０℃以上１６０℃以下の空気を２ｍ／ｓ以上の風速で吹き付ける第１室を３秒以上かけて通過させた後、雰囲気温度が３５℃以上８０℃以下に制御された第２室を２秒以上かけて通過させることを特徴とする、二軸配向ポリエステルフィルムの製造方法。
【請求項２】
前記第２室の相対湿度が５０％以上９０％以下であることを特徴とする、請求項１に記載の二軸配向ポリエステルフィルムの製造方法。
【請求項３】
前記第１室における空気の幅方向温度むらが５℃以下であることを特徴とする、請求項１または２の二軸配向ポリエステルフィルムの製造方法。
【請求項４】
ポリエステルフィルムの主成分がポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の二軸配向ポリエステルフィルムの製造方法。
【請求項５】
二軸配向ポリエステルフィルムの熱変形量が３０℃以上２００℃以下の温度領域において単調増加することを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の方法により製造された二軸配向ポリエステルフィルム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二軸配向ポリエステルフィルム及びその製造方法に関し、特に二軸延伸、熱処理後に特定の処理を行うことにより、平面性に優れた二軸配向ポリエステルフィルムを得ることができる方法、およびその方法により製造されたフィルムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
テンタを用いて二軸配向ポリエステルフィルムを製造する方法では、通常、横延伸（フィルムの流れ方向と垂直方向の延伸）および／または熱処理が必要であるが、このような方法は、厚みむらや平面性などの要求特性が厳しい用途の製造方法として一般的なものである。
【０００３】
中でも特にフィルムコンデンサ用途や感熱孔版用途など、厚みが６μｍ以下の薄いフィルムには、特にタルミのない優れた平面性が要求される。タルミとは特に６μｍ以下の薄いフィルムの平面性不良の１つである。平面性の判定は、評価方法によって種々異なるものの、上記タルミは、ロール状の製品を巻き出した際、製品端部に比べ中央部の長さが長い中タルミや、逆に両端部またはどちらか一方の端部の長さが長い端部タルミとに大別される。
【０００４】
タルミが悪いと、コンデンサ用途では、蒸着不良やシワによる収率低下の原因となり、孔版用途においても加工時のシワの発生による収率低下の原因となる。
【０００５】
平面性を改善する手法としては、例えば特公昭５１−４０９０５号公報などに開示されているように、９０℃〜１４０℃に保たれた雰囲気内にフィルムを送り込み、冷却速度を毎秒１００℃以下に抑える方法や、特公平３−５８５８４号公報などに示されているように、フィルム幅方向の温度分布を強制的に与える方法、更に特公昭６０−２１０５３号公報などに示されているように、熱処理後のポリエステルフィルムをガラス転移点以上の雰囲気下で冷却する方法などが知られている。これらの方法は、平面性を改善する方法として有効であるものの、単純に冷却速度を遅くする方法では、既存設備での生産性が極めて悪い。また温度分布を強制的に与える方法は、逆に平面性を悪化させることがあり、コントロールが難しく有効な方法とは言い難い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、生産性を落とすことなく上記のような欠点を解消せしめ、製造直後はもちろんのこと、経時後にも中タルミや端部タルミのない平面性に優れた二軸配向ポリエステルフィルムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の二軸配向ポリエステルフィルムの製造方法は、二軸配向した厚みが６μｍ以下のポリエステルフィルムを製造する方法において、フィルムを二軸延伸した後、テンタで熱処理後冷却するに際し、少なくとも、１２０℃以上１６０℃以下の空気を２ｍ／ｓ以上の風速で吹き付ける第１室を３秒以上かけて通過させた後、雰囲気温度が３５℃以上８０℃以下に制御された第２室を２秒以上かけて通過させることを特徴とする方法からなる。
【０００８】
また、本発明に係る二軸配向ポリエステルフィルムは、このような方法により製造されたフィルムであって、二軸配向ポリエステルフィルムの熱変形量が３０℃以上２００℃以下の温度領域において単調増加することを特徴とするものからなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明におけるポリエステルフィルムとは、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレートなどを５０重量％以上含む重合体、共重合体、あるいはこれらを主成分とする混合体からなるフィルムである。なお、フィルムには、重合時の触媒、安定剤、無機または有機粒子などの滑剤や帯電防止剤、着色剤などが含まれていてもよい。
【００１０】
本発明では冷却工程において、第１室で１２０℃以上１６０℃以下、好ましくは１２５℃以上１４０℃以下の空気を吹き付けて冷却することが必要である。１６０℃より高い温度でも１２０℃より低い温度でもタルミは良化しない。この理由は定かではないが、第１室で１６０℃より高い温度の空気を吹き付けて冷却すると、第１室の段階では平面性の悪化は生じないが、第２室以降で平面性の悪化が生じると推定される。一方、第１室で１２０℃より低い温度の空気を吹き付けると、既に第１室の段階で平面性の悪化が生じていると考えられる。
【００１１】
本発明において空気を吹付ける方法は特に限定はないが、通常の方法である平行スリットノズルを用いる方法が簡便である。
【００１２】
本発明においては第１室の空気の風速は２ｍ／ｓ以上が必要である。２ｍ／ｓ以下では冷却速度が遅くタルミ改善効果が低くなる。この風速の制御は、フィルムと空気との熱伝達係数を制御することに相当する。熱伝達係数を制御する方法としては、空気をフィルムに吹き付ける速度を制御する方法以外に、空気を吹き出すノズルとフィルムとの距離を変更する方法や、空気をフィルムに吹き付ける角度を変更する方法等により、制御することが可能であるが、最も簡単な方法として、風速を制御する方法が有効である。本発明において用いた装置では、空気の風速が２ｍ／ｓのとき、熱伝達係数は約２０Ｗ／ｍ2 ・Ｋであった。
【００１３】
本発明において、第１室を通過させる時間としては、３秒以上が必要である。これより短い時間では、第２室以降で平面性の悪化が生じ、結果的に平面性が改善されない。
【００１４】
本発明においては、第２室の雰囲気温度は３５℃以上８０℃以下、好ましくは４０℃以上６０℃以下であることが必要である。この範囲を外れるといずれも平面性は悪化する。第２室の雰囲気温度が３５℃より低いと、第１室から第２室へ入った時に平面性が悪化し、８０℃より高いと第２室を出たところで平面性が悪化する。
【００１５】
また、第２室を通過させる時間としては２秒以上が必要である。これより短い時間では、平面性の悪化が生じる。この場合、製造直後の平面性評価において顕著でなくとも、ロール状に巻き取った状態で２、３ヶ月経過した後に評価すると、経時的に平面性の悪化が生じていることが多い。
【００１６】
本発明において、冷却室として３室以上使用することも可能であり３室以上の使用は、特に製造速度が速い場合に有効である。例えば第１室において１２０℃以上１６０℃以下の空気を２ｍ／ｓ以上の風速で３秒間以上吹き付けて冷却した後、８０℃以上第１室以下の雰囲気温度の次室に送り込み、雰囲気温度が３５℃以上８０℃以下に制御された第２室（２室で冷却するときの第２室に相当）を２秒以上通過させる方法など、第１室以降を段階的に冷却する方法が有効である。
【００１７】
更に、８０℃以下の室を２段階以上に分けて冷却する方法は、特に平面性の経時変化が大きな場合に有効である。
【００１８】
第２室の相対湿度は５０％以上９０％以下に設定することが好ましい。相対湿度が５０％以上と高くなると、第２室での平面性改善効果が顕著となる。しかし、９０％以上の湿度では、第２室から出てきたフィルム上に水滴が付着することがあり、後工程でのトラブルの原因となる。
【００１９】
第１室の空気の幅方向温度むらは、５℃以下であることが好ましい。この温度むらが大きいと、幅方向の冷却速度の分布が大きくなり、平面性を悪化させる原因となる。従って、本発明による平面性の改善効果が現れ難くなる。
【００２０】
また、本発明の方法により作られた二軸配向ポリエステルフィルムの熱変形量は、３０℃以上２００℃以下の温度領域において、単調増加する。単調増加とは、評価方法の項で説明するように、熱変形量曲線の温度微分値が、３０℃以上２００℃以下の任意の温度ですべて０以上であることを言う。本条件から外れ、単調増加しない場合には、経時での平面性の悪化が生じやすい。また、熱変形量曲線の微分値は、３０℃以上２００℃以下の任意の温度において０．５×１０-5（１／℃）以上である方が平面性は良好であり、更に好ましくは１×１０-5（１／℃）以上である。
【００２１】
［評価方法］
以下に本発明において用いた評価方法について説明する。
(1) 平面性
４ｍ離して平行に配置された直径５０ｍｍの金属製の棒の一方（以下、棒Ａ）に、ロール状に巻いたフィルムを吊るし、ロールより巻き出したフィルムを棒Ａの上を通した後、そのフィルム端を、もう一方の金属製の棒（以下、棒Ｂ）の上を通し、フィルム単位幅当たり８０ｇ／ｍの割合で重りをつけ、棒Ａ−棒Ｂ間でフィルムに張力をかける。棒Ｂは、周方向に自由に回転するように軸受け部分にベアリングを取り付けた。張力はフィルム幅方向に均一にかかるように調整し、棒Ｂ上のフィルムにシワが入らないように指で軽く伸ばし放置する。
この状態で、フィルムの幅方向端部が中央部よりも長く、長手方向中央部（棒Ａと棒Ｂとの中央付近）において、５ｍｍ以上たるむ部分があるとき、端部タルミと判定した（このときの判定を×とした）。また、端部タルミは認められるが、たるみ量が５ｍｍ未満の場合には、タルミの大きい方から順に△、○、◎と判定した。逆に、中央部が端部より長い中タルミは、端部より２ｍｍ以上たるむ部分があるとき、中タルミと判定した（この時の判定を×とした）。また、中タルミは認められるが、たるみ量が２ｍｍ未満の場合には、タルミが大きい方から順に△、○、◎と判定した。
製造直後の平面性を評価するときは、製造後７日以内に上記評価を実施した。また経時変化を評価するときは、製造後８０日以上経てから上記評価を実施した。
本発明では判定が△以上のレベルにあるものに効果が認められるとした。
【００２２】
(2) 厚みの測定
同一フィルムを１０枚重ねて１００ｍｍ角に切り出し、重量Ｗ（ｇ）を測定する。この値とフィルムの密度ρ（ｇ／ｃｍ3 ）を用いて、次式により厚みＴ（μｍ）を求める。
Ｔ＝Ｗ／ρ
以上の手順を３回繰り返し、この平均値をフィルムの厚み（μｍ）とする。
【００２３】
(3) 風速の測定
常温において、マルチ環境計測器Ａｉｒｐｒｏ  ＦＣ−４５２（テストターム株式会社製）を用い、空気がフィルムに当たる位置での風速を測定した。同一ポイントにおいて３回測定し、平均値を求め、各点の風速とした。
【００２４】
(4) １室の空気の幅方向温度むら測定
熱電対をテンタ内幅方向に０．５ｍ間隔で設置し、その出力を連続記録した。この中から、幅方向の温度の最大値と最小値の差を求め、幅方向温度むらとした。
【００２５】
(5) 雰囲気温度の測定
フィルム面より２００ｍｍ下側で、フィルム幅方向中央部に熱電対を設置し、その出力を連続記録し、雰囲気温度を求めた。
【００２６】
(6) 雰囲気湿度の測定方法
フィルム面より２００ｍｍ下側で、フィルム幅方向中央部にチノー（株）製デジタル湿度計（モデルＨＮ−Ｋ）のセンサーを設置して、相対湿度を測定した。
【００２７】
(7) 熱変形量
ＰＥＲＫＩＮ  ＥＬＭＥＲ社製ＴＭＡ−７を用い、昇温速度１０℃／分、サンプル全幅に荷重２．５ＭＰａ（Ｎ／ｍｍ2 ）の張力を加え、３０℃から２００℃の間での熱変形量を連続測定した。この結果は、横軸に温度、縦軸に熱変形量をとって記録した。単調増加の判定には、この曲線を温度に関して微分し、その値が３０℃から２００℃の任意の温度で０以上であるか否かにより判定した（０以上の場合は単調増加）。この測定に用いたサンプルは測定方向である長手方向に１４ｍｍ、幅５ｍｍの長方形にカットし、長手方向の両端部２ｍｍづつをクリップにかませた。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
実施例１
ポリエチレンテレフタレートのチップ（固有粘度ＩＶ＝０．６５）を溶融押出し、Ｔ型口金から吐出し、２５℃にコントロールされた冷却ロール上で急冷固化して、未延伸シートをつくる。このシートを９０℃で３．５倍フィルム流れ方向に延伸し、次いでテンタにおいて１００℃で３．８倍幅方向に延伸し、２３０℃で熱固定を行い、フィルム幅方向に５％のリラックスを施した後冷却した。この冷却の際、第１室の空気の温度を１３０℃、風速を５ｍ／ｓに設定し、フィルムを４秒間かけて通過させた後、雰囲気温度を５０℃に制御した第２室を２．５秒間かけて通過させ、テンタ外に送り出した。この後、フィルムの端部を切り離し、巻き取り、スリットした。この製品を製造した４日後（直後）および９５日後（経時）に、平面性の評価をした。
その結果、端部タルミ、中タルミ共に、直後、経時に関係なく良好な平面性が得られた（表１）。
なお、このときのフィルム製造速度は、１５０ｍ／分であり、フィルム厚みは２μｍであった。
【００２９】
実施例２〜１３
実施例１と同様の工程において、冷却の第１室の空気温度、風速、空気吹付時間、第２室の雰囲気温度、通過時間を表１に示した条件で製造し、評価した。評価結果は表１に示した通り、端部タルミ、中タルミ共に、直後、経時に関係なく良好な平面性が得られた。
【００３０】
実施例１４
実施例１と同様な工程において、冷却の第１室の空気温度を１４０℃、風速を５ｍ／ｓに設定し、フィルムを４秒間かけて通過させた後、雰囲気温度を９５℃に制御した次室を１．５秒間かけて通過させ、更に雰囲気温度を５５℃に制御した第２室を２秒間かけて通過させ、テンタ外に送り出した。この後、フィルムの端部を切り離し、巻き取り、スリットした。この製品を製造後４日後（直後）および９５日後（経時）に、平面性の評価をした。
その結果、端部タルミ、中タルミ共に、直後、経時に関係なく良好な平面性（評価判定は４項目ともすべて◎）が得られた。
なお、このときのフィルム製造速度は、２００ｍ／分であり、フィルム厚みは３．４μｍであった。
【００３１】
実施例１５、１６
実施例７と同様な工程、条件において、第２室の相対湿度を実施例１５では４５％、実施例１６では６０％に設定すると、平面性は表１の結果となった。また、実施例１〜１４での第２室の湿度はいずれも３０％から４０％の範囲にあり、実施例７は３５％であった。
【００３２】
比較例１〜７
実施例１と同様の工程において、冷却の第１室の空気温度、風速、空気吹付時間、第２室の雰囲気温度、通過時間を表１に示した条件で製造し、評価した。評価結果は、表１に示した通り、端部タルミ、中タルミ共に、直後より悪く、一部直後において良好な場合でも経時により平面性が悪化した。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
【発明の効果】
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、製膜直後はもちろんのこと、経時後にも端部タルミ、中タルミのない平面性が良好なフィルムであり、特に、コンデンサ、感熱孔版用途に適した、優れた平面性を有する。