(57)【要約】【課題】  フィルムのＭＤ方向の加熱収縮率が低いポリエステルフィルムを安定して生産する製造方法を提供する。【解決手段】  予熱、延伸、熱固定、冷却の各ゾーンを有するテンター式延伸装置を用いるポリエステルフィルムの製造方法であって、テンター式延伸装置のクリップが把持しているフィルムの両端部をテンター式延伸装置の熱固定または冷却のいずれかのゾーン中で切断し、切断後のテンター式延伸装置のゾーンの風速が５〜２０ｍ／秒であり、同一ゾーン内での風速の偏差が３０％以下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。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
予熱、延伸、熱固定、冷却の各ゾーンを有するテンター式延伸装置を用いるポリエステルフィルムの製造方法であって、テンター式延伸装置のクリップが把持しているフィルムの両端部をテンター式延伸装置の熱固定または冷却のいずれかのゾーン中で切断し、切断後のテンター式延伸装置のゾーンの風速が５〜２０ｍ／秒であり、同一ゾーン内での風速の偏差が３０％以下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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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る。
【背景技術】
【０００２】
ポリエチレンテレフタレートに代表されるポリエステルフィルムは、その優れた機械的特性、電気的特性、耐薬品性、寸法安定性等の点から、情報記録材料、コンデンサー用、包装用、製版用、電絶用、液晶ディスプレイ用、タッチパネル用、太陽電池用など多くの分野で基材として用いられている。これらの用途の中でも特に光学用途においてはポリエステルフィルムの優れたコストパフォーマンスにより、従来使用されていた高価なフィルムをポリエステルフィルムに置き換えようとする試みが行われている。特に、耐熱性に優れたフィルムをポリエステルフィルムに置き換える場合、ポリエステルフィルムの寸法安定性、すなわち加熱収縮率の大きさが問題になり、特にフィルムのＭＤ方向において加熱収縮率の低いポリエステルフィルムが要求されている。
【０００３】
ポリエステルフィルムは逐次二軸延伸法で製造されることが一般的である。逐次二軸延伸法とは、ポリエステル樹脂を溶融して連続的に押し出した後急冷して得た未延伸シートをフィルムの進行方向、すなわちＭＤに延伸した後、テンター式延伸装置でフィルムの進行方向とは垂直の方向、すなわちＴＤに延伸してフィルムを製造する方法である。逐次二軸延伸法において使用されるテンター式延伸装置には多数のクリップが等間隔に搭載されており、フィルム出口側の駆動スプロケットと入口側の自由スプロケット間にて無限循環軌道を形成し、入口側でクリップがフィルムの両端を把持し、予熱ゾーンを経て延伸ゾーンでフィルムを進行方向とは垂直の方向に延伸し、熱固定ゾーン、冷却ゾーンを経て、テンター出口でクリップがフィルムの端部を開放し、引き続いて引き取りロールに引き取られ、この工程で両端部がスリットされつつ巻き取られる方法でフィルムが製造される。
【０００４】
逐次二軸延伸法においては、フィルムのＴＤ方向の加熱収縮率については、テンター式延伸装置において装置の幅、すなわちフィルムを把持している両端のクリップ間の距離を変更することによって、比較的容易にコントロールすることが可能である。しかしながら、ＭＤの加熱収縮率についてはＴＤの加熱収縮率ほど容易にコントロールすることはできず、ＭＤの加熱収縮率を低減することは難しい。
【０００５】
ＭＤ収縮率を低減する方法として、インラインで縦延伸温度を高くして延伸したり、熱固定の温度、時間を種々変更したりする方法、オフラインで、低テンション下で熱処理する方法、あらかじめ所望のサイズにフィルムを裁断した上で、加熱オーブンで処理する方法、その他の方法などが知られている。
【０００６】
インラインで縦延伸温度を高くして延伸したり、熱固定の温度、時間を種々変更したりする方法はＭＤ収縮率の低減において大きな効果は得られないし、オフラインで、低テンション下で熱処理する方法、あらかじめ所望のサイズにフィルムを裁断した上で加熱オーブンで処理する方法はコストアップすることになり、好ましくない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特願平１−１５０１６３号公報
【特許文献２】特願平１−３３３３６２号公報
【特許文献３】特願２００８−５５３８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記実状に鑑みなされたものであって、その快活課題は、フィルムのＭＤ方向の加熱収縮率が低いポリエステルフィルムを安定して生産する製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、特定のフィルムの製造方法によれば、上記課題が容易に解決できることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明の要旨は、予熱、延伸、熱固定、冷却の各ゾーンを有するテンター式延伸装置を用いるポリエステルフィルムの製造方法であって、テンター式延伸装置のクリップが把持しているフィルムの両端部をテンター式延伸装置の熱固定または冷却のいずれかのゾーン中で切断し、切断後のテンター式延伸装置のゾーンの風速が５〜２０ｍ／秒であり、同一ゾーン内での風速の偏差が３０％以下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。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、安定したポリエステルフィルムの製造方法を提供することができ、本発明の工業的価値は高い。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明でいうポリエステルフィルムとは、いわゆる押出法により押出口金から溶融押出された未延伸シートを延伸したフィルムである。
【００１３】
上記のフィルムを構成するポリエステルとは、ジカルボン酸とジオールとから、あるいはヒドロキシカルボン酸から重縮合によって得られるエステル基を含むポリマーを指す。ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸等を、ジオールとしては、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ポリエチレングリコール等を、ヒドロキシカルボン酸としては、ｐ−ヒドロキシ安息香酸、６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸等をそれぞれ例示することができる。
【００１４】
かかるポリエステルの代表的なものとして、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンー２、６ナフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、ポリテトラメチレンー２、６ナフタレート等が例示される。これらのポリエステルはホモポリマーであってもよく、また第３成分を共重合させたものでもよい。以上、例示したポリエステルの中でもポリエチレンテレフタレートは透明性、耐水性、耐薬品性、機械的強度、寸法安定性などに優れており、好適に用いられる。
【００１５】
本発明におけるポリエステルは、従来公知の方法で、例えばジカルボン酸とジオールとの反応で直接低重合度ポリエステルを得る方法や、ジカルボン酸の低級アルキルエステルとジオールとを従来公知のエステル交換触媒で反応させた後、重合触媒の存在下で重合反応を行う方法で得ることができる。
【００１６】
なお、本発明で用いるポリエステルは、溶融重合後これをチップ化し、加熱減圧下または窒素等不活性気流中で必要に応じてさらに固相重合を施してもよい。
【００１７】
本発明におけるポリエステルフィルムには、ブロッキングを防止して取り扱いを容易にするために、透明性を損なわない条件で粒子を含有させてもよい。本発明で用いる粒子の例としては、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、シリカ、カオリン、タルク、二酸化チタン、アルミナ、硫酸バリウム、フッ化カルシウム、フッ化リチウム、ゼオライト、硫化モリブデン等の無機粒子や、架橋高分子粒子、シュウ酸カルシウム等の有機粒子を挙げることができる。また粒子を添加する方法としては、原料とするポリエステル中に粒子を含有させて添加する方法、押出機に直接添加する方法等を挙げることができ、このうちいずれか一方の方法を採用しても良く、２つの方法を併用してもよい。
【００１８】
用いる粒子の粒径は通常０．０５〜５.０μｍ、好ましくは０．１〜４.０μｍである。平均粒径が５．０μｍより大きいとフィルムのヘーズが大きくなりフィルムの透明性が低下することがある。平均粒径が０．１μｍより小さいと表面粗度が小さくなりすぎてフィルムの取り扱いが困難になる場合がある。粒子含有量は、ポリエステルに対し、通常０．００１〜３０．０重量％であり、好ましくは０．０１〜１０．０重量％である。粒子含有量が多いとヘーズが大きくなってフィルムの透明性が低下し、粒子含有量が少ないとフィルムの取り扱いが困難になる場合がある。
【００１９】
ポリエステルに粒子を添加する方法としては、特に限定されるものではなく、従来公知の方法を採用しうる。例えば、ポリエステル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、粒子を添加して重縮合反応を進めてもよい。また、ベント付き混錬押出機を用い、エチレングリコールまたは水などに分散させた粒子のスラリーとポリエステル原料とをブレンドする方法、または、混錬押出機を用い、乾燥させた粒子とポリエステル原料とをブレンドする方法などによって行われる。
【００２０】
本発明では、必要に応じて上記粒子の他にも添加剤を加えてもよい。このような添加剤としては、例えば、安定剤、潤滑剤、架橋剤、ブロッキング防止剤、酸化防止剤、染料、顔料、紫外線吸収剤などが挙げられる。本発明においては、ポリエステルの溶融押出機を１台用いて溶融押し出しした単層フィルムとすることもできるし、２台または３台以上用いて、いわゆる共押出法により２層または３層以上の積層フィルムとすることもできる。層の構成としては、Ａ原料のみを用いた単層構成、Ａ原料とＢ原料を用いたＡ／Ｂ構成、またはＡ／Ｂ／Ａ構成、さらにＣ原料を用いてＡ／Ｂ／Ｃ構成またはそれ以外の構成のフィルムとすることができる。例えばＡ原料として特定の粒子を用いてＡ層の表面形状を設計し、Ｂ原料としては粒子を含有しない原料を用い、Ａ／ＢまたはＡ／Ｂ／Ａ構成のフィルムとすることができる。また当該フィルムの再生原料をＢ層に配合しても表層であるＡ層により表面粗度の設計ができるので、さらにコスト的な利点が大きくなる。
【００２１】
本発明で用いるポリエステルフィルムの厚さは１５０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。厚さが１５０μｍより薄いとフィルムの平面性やタルミが悪くなることがあり、５００μｍより厚くするとＭＤの加熱収縮率を低減することが難しい。
【００２２】
本発明においては、未延伸のポリエステルシートを縦延伸装置で走行方向に延伸した後、テンター延伸装置内の延伸ゾーンで横延伸して一軸配向ポリエステルフィルムを製造する。横延伸は、テンターレールの幅を漸次広げることによってなされる。
【００２３】
本発明のフィルムは、テンター式延伸装置で延伸する方法によって製造される。テンター延伸装置は一般的に予熱、延伸、熱固定、冷却の各ゾーンからなり、上記の縦延伸したフィルムの両端部をクリップで把持してシートを予熱ゾーンに導く。予熱ゾーンの温度は原料として使用するポリエステルのガラス転移点以上、１４０℃以下にすることが好ましい。
【００２４】
本発明においては、テンター延伸装置の延伸ゾーンは、所定の延伸比および／または延伸温度で規定される１または２以上の延伸ゾーンからなる。延伸比は、テンターレールの広がり角度により決定される。延伸温度はガラス転移点以上とする。延伸比は特に制限されないが、２〜８倍の範囲が好ましい。延伸比が２倍未満では厚さ振れが大きくなり、８倍を超えると横延伸時にフィルムが破断しやすい。
【００２５】
本発明においては、延伸ゾーンにおけるテンターレールとフィルム中心部の走行方向の成す角度は１０°以下であることが好ましい。延伸ゾーンにおけるテンターレールとフィルム中心部の走行方向の成す角度が１０°を超えると配向角のバラツキが大きくなる。
【００２６】
本発明においては、熱固定ゾーンは１または２以上のゾーンからなるが、２以上のゾーンからなることが好ましい。熱固定ゾーンの温度は原料として使用するポリエステルの融点以下、１８０℃以上とすることが好ましい。
【００２７】
本発明においては、冷却ゾーンは１または２以上のゾーンからなるが、２以上のゾーンからなることが好ましい。冷却ゾーンの温度は、熱固定ゾーンの最高温度よりも３０℃以上低いことが好ましい。
【００２８】
本発明においては、テンター式延伸装置のクリップが把持しているフィルムの両端部をテンター式延伸装置の熱固定または冷却のいずれかのゾーン中で切断する。フィルムの両端部を切断するゾーンは冷却ゾーンであることがより好ましい。またフィルムの両端部を切断するゾーンの温度は１２０℃以上、２００℃以下であることが好ましい。
【００２９】
本発明においては、フィルムの両端部を切断した後のテンター式延伸装置のゾーンの風速は５−２０ｍ／秒である。風速が５ｍ／秒よりも遅いとフィルムへの伝熱が不足し所望の加熱収縮率が得られないし、風速が２０ｍ／秒よりも速いと風量が多すぎて、タルミやシワなどのフィルムの平面性が悪化することがある。
【００３０】
本発明においては、フィルムの両端部を切断した後のテンター式延伸装置の幅方向の風速の偏差は３０％以下である。幅方向の風速の偏差が２０％よりも大きくなると幅方向の加熱収縮率のバラツキが大きくなることがあり、好ましくない。
【００３１】
本発明のフィルムは、表面の接着性を向上することや、帯電防止効果を与える等を目的として塗布層を設ける事ができる。塗布層はフィルムの片面に設けられていても、両面に設けられていてもよく、また表裏で異なる塗布層を設けても良い。
【００３２】
また、塗布層は、帯電防止剤、消泡剤、塗布性改良剤、増粘剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、発泡剤、染料、顔料などを含有していてもよい。
【００３３】
塗布剤の塗布方法としては、例えば、リバースロールコーター、グラビアコーター、ロッドコーター、エアドクターコーターまたはこれら以外の塗布装置を使用することができる。
【００３４】
なお、塗布剤のフィルムへの塗布性や接着性を改良するため、塗布前にフィルムに化学処理や放電処理を施してもよい。また、表面特性をさらに改良するため、塗布層形成後に放電処理を施してもよい。
【００３５】
塗布層の厚みは、最終的な乾燥厚さとして、通常０．０２〜０．５μｍ、好ましくは０．０３〜０．３μｍの範囲である。塗布層の厚さが０．０２μｍ未満の場合は、本発明の効果が十分に発揮されない恐れがある。塗布層の厚さが０．５μｍを超える場合は、フィルムが相互に固着しやすくなったり、特にフィルムの高強度化のために塗布処理フィルムを再延伸する場合は、工程中のロールに粘着しやすくなったりする傾向がある。上記の固着の問題は、特にフィルムの両面に同一の塗布層を形成する場合に顕著に現れる。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明を実施例により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、種々の諸物性、特性は以下のように測定、または定義されたものである。
【００３７】
（１）ＭＤ加熱収縮率
フィルムの両端部を切断後に巻き取られるフィルムの中央、両端の計３点からＭＤ  １５０ｍｍ、ＴＤ  １５ｍｍでサンプルを作成し、無張力状態で１５０℃雰囲気中３０分間、熱処理し、その前後のサンプルの長さを測定することにより次式にて収縮率を計算した。測定した３点の平均値をＭＤ収縮率とした。
加熱収縮率（％）＝（Ｌ１−Ｌ０）／Ｌ０×１００
（上記式中、Ｌ１（ｍｍ）は熱処理前のサンプル長であり、Ｌ０（ｍｍ）は熱処理後のサンプル長である）
【００３８】
（２）フィルム厚さ
フィルムの両端部を切断後に巻き取られるフィルムの中央、両端の計３点からサンプリングし、マイクロメーターにて厚さを測定して平均値をフィルム厚さとした。
【００３９】
（３）風速
株式会社シロ産業製デジタルピトー管式風速計ＭＩ１Ｔ−９０３０Ｍを用いて風速の測定を行った。風速の測定はフィルムが通っていない状態で常温で行い、テンター式延伸装置のエアノズルの先端にピトー管を垂直に当てて測定した。テンター式延伸装置の各ゾーンにおける最も上流の上下のエアノズルの風速を中央、両端の合計６点を測定して、６点の平均値を当該ゾーンにおける風速とした。
【００４０】
（４）風速の偏差の算出
上記、風速の平均値を算出する前の幅方向６点の測定値から最大値と最小値の差を求め、差を平均値で割った値を風速の偏差とした。
【００４１】
実施例１：
平均粒径１．３μｍの無定型シリカ０．２％を有するポリエチレンテレフタレートを２８５℃で溶融押し出しし、３０℃の冷却ドラムにキャストして急冷することにより厚さ２３００μｍの未延伸シートを得た。得られた未延伸シートを縦延伸装置にて３．２倍延伸した後、縦延伸後のフィルムをテンター式延伸装置に導き、９０℃の予熱ゾーンで予熱し、延伸温度１００℃、延伸比４．０の横延伸ゾーンで延伸した後、３ゾーンからなる熱固定ゾーンにおいて、上流から順に熱固定１ゾーンの温度を１９０℃、熱固定２ゾーンの温度を２２０℃、熱固定３ゾーンの温度を１９０℃に設定して熱処理し、２ゾーンからなる冷却ゾーンにおいて、上流から順に冷却１ゾーンの温度を１８０℃、冷却２ゾーンの温度を１５０℃に設定してフィルムを冷却し、冷却１ゾーンの１８０℃の温度設定のゾーンでテンター式延伸装置のクリップが把持しているフィルムの両端部を切断し、厚さ２５０μｍのポリエステルフィルムを得た。ＭＤ加熱収縮率も十分低く、フィルムの平面性も良好であった。
【００４２】
実施例２：
実施例１において、フィルムの両端部を切断するゾーンを冷却２ゾーンとする以外は実施例１と同様にしてポリエステルフィルムを得た。ＭＤ加熱収縮率も低く、フィルム平面性は非常に良好だった。
【００４３】
実施例３：
実施例１において、フィルムの両端部を切断するゾーンを熱固定３ゾーンとする以外は実施例１と同様にしてポリエステルフィルムを得た。ＭＤ加熱収縮率は非常に低く、フィルム平面性はやや劣っていたが、使用できる範囲だった。
【００４４】
実施例４：
実施例１において、押出機の吐出量を調整してフィルムの厚さを１２５μｍとする以外は実施例１と同様にして、ポリエステルフィルムを得た。ＭＤ収縮率は
【００４５】
実施例５：
実施例１において、押出機の吐出量を調整してフィルムの厚さを６１０μｍとする以外は実施例１と同様にして、ポリエステルフィルムを得た。
【００４６】
比較例１：
実施例１において、フィルムの両端部を切断した以降のゾーンで上下のファンの出力を調整して、風速の偏差を大きくする以外は実施例１と同様にして、ポリエステルフィルムを得た。得られたポリエステルフィルムは、フィルムの平面性が悪く、不十分な性能だった。
【００４７】
比較例２：
実施例１において、フィルムの両端部を切断した以降のゾーンでファンの出力を調整して、風速を遅くする以外は実施例１と同様にして、ポリエステルフィルムを得た。得られたポリエステルフィルムは、フィルムの平面性は良好なものの、ＭＤの加熱収縮率が低減できておらず、不十分な性能であった。
【００４８】
比較例３：
実施例１において、フィルムの両端部を切断した以降のゾーンでファンの出力を調整して、風速を速くする以外は実施例１と同様にして、ポリエステルフィルムを得た。得られたポリエステルフィルムは、ＭＤの加熱収縮率は十分低減できているものの、フィルムの平面性が非常に悪化し、不十分な性能であった。
【００４９】
比較例４：
実施例１において、フィルムがテンター式延伸装置を出た後にフィルムの両端部を切断する以外は実施例１と同様にして、ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムはＭＤの加熱収縮率が十分に低減しておらず、不十分な性能であった。
【００５０】
【表１】
2015013418.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の製造方法により得られるフィルムは、例えば、情報記録材料、コンデンサー用、包装用、製版用、電絶用、液晶ディスプレイ用、タッチパネル用、太陽電池用など多くの分野で基材として、好適に利用することができる。