(57)【要約】【課題】濾材表面のへの外部粒子や不純物の付着・堆積を低減し、粗大突起、異物の混入の少ない高品質のフィルムを製造する方法を提供する。【解決手段】金属焼結体からなる濾材のｐＨ６における表面電位が、−５０ｍＶ以上−１０ｍＶ以下である樹脂濾過用フィルターを用いて熱可塑性樹脂フィルムを製造する。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属焼結体からなる濾材のｐＨ６における表面電位が、−５０ｍＶ以上−１０ｍＶ以下であることを特徴とする樹脂濾過用フィルター。
【請求項２】
熱可塑性樹脂を押出機で溶融し、フィルターで濾過後、口金より吐出させキャスティングドラム上で冷却固化し、フィルムを製造する方法において、請求項１記載の樹脂濾過用フィルターを使用することを特徴とする熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
【請求項３】
ｐＨ６におけるフィルター濾材の表面電位（Ｅｍ）と熱可塑性樹脂に含有する外部添加粒子の表面電位（Ｅｆ）の差（Ｅｍ−Ｅｆ）が、−３０ｍＶ以上３０ｍＶ以下である請求項２記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
【請求項４】
熱可塑性樹脂がポリエステルである請求項２または３に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
【請求項５】
熱可塑性樹脂に含有する外部添加粒子のうちの１種類が二酸化ケイ素である請求項２から４のいずれかに記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
【請求項６】
熱可塑性樹脂に含有する外部添加粒子のうちの１種類が二酸化チタンである請求項２から５のいずれかに記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
【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、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリカーボネートなどの各種樹脂の溶融濾過に好適に用いられる樹脂濾過用フィルター、および、磁気カード用、グラフィック用、磁気記録媒体、感熱転写材、電気絶縁材料、離型材、包装材料等の各用途に有効に用いられる熱可塑性樹脂フィルムを製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂濾過用のフィルターとしては、ステンレススチールやブロンズ、銅などの金属粉末や金属繊維を圧縮・成形後高温で焼結した多孔質の金属焼結体を濾材としたものが用いられている。このようなフィルターは、従来から濾過精度の向上や圧力損失の低減を目的として、濾材の構成、空隙率の検討や、例えば実用新案登録第２５００８９３号公報のようにフィルター内部での滞留を抑制するような構造の検討が行われている。
【０００３】
樹脂濾過用フィルターは、たとえば押出機で溶融混練された樹脂が口金から吐出される直前に設置されて使用される。フィルターを使用することにより樹脂中に含まれる粗大な不純物や、樹脂の加工性改善のために添加された粒子の粗大な凝集体は、濾過されるものの、樹脂がフィルターを通過する際に濾材表面に粒子や不純物が付着・堆積して粗大粒子に成長したり、フィルターを使用後に洗浄して繰り返し使用する場合には、濾材表面に付着した粒子、不純物が洗浄しきれずに使用するごとに堆積成長していく場合がある。樹脂流出側の濾材表面でこのような現象が発生すると、樹脂中に含まれる粗大粒子をフィルターで濾過しても、濾材の表面に付着・堆積して成長した粗大粒子が脱落し、樹脂中に混入する場合がある。
【０００４】
一方、熱可塑性樹脂フィルムは、従来から磁気カード用、グラフィック用、磁気記録媒体、感熱転写材、電気絶縁材料、離型材、包装材料などの分野に広く用いられている。熱可塑性樹脂フィルムは、コーティング、蒸着、印刷などの工程を経てこれら最終製品となるが、この加工工程での加工性、最終製品として使用時の特性を良好とするために、良好な滑り性を付与することを目的に不活性粒子が添加されている。粒子の粒径、添加量は必要に応じて調整されるものの、添加される不活性粒子の中には必要のない粗大なものが含まれていたり、また、溶融押し出し工程で粒子同士が凝集したり、上記のようにフィルター内部で粒子の体積、凝集が発生して流出する場合もある。特に磁気カード用、グラフィック用など隠蔽性の要求される用途では不活性粒子の添加量が他用途に比べて多く、粗大粒子が押し出され樹脂中に含まれる可能性が高くなる。
【０００５】
このような粗大粒子が樹脂中に含まれると次のような問題が生じる。製膜工程でフィルムを延伸しようとするときに、延伸時に発生する応力が粗大粒子に集中し、その部分に穴が空いたり、場合によってはフィルム破れが発生する。また、最終製品の特性にも影響し、例えば、磁性材、インクなどをコーティングしても粗大粒子の部分だけ塗布抜けが起こったり、電気絶縁材料の場合には粗大粒子が絶縁不良の原因になる場合がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来のフィルターでは見逃されていた濾材表面の電気的、化学的な特性に着目し、これをコントロールすることにより上記のような濾材表面への外部粒子や不純物の付着・堆積を低減し、フィルターの濾過性能を有効に発現させることができる樹脂濾過用フィルターを提供し、さらに、熱可塑性フィルムに使用した場合に、粗大突起、異物の混入の少ない高品質のフィルムを製造する方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために検討した結果、金属焼結体からなる濾材のｐＨ６における表面電位が−５０ｍＶ以上−１０ｍＶ以下である樹脂濾過用フィルター、および、それを使用した熱可塑性樹脂フィルムの製造方法は、粗大突起、異物の混入の少ない高品質のフィルムを製造できることを見出した。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態について説明する。
【０００９】
本発明における樹脂濾過用フィルターの濾材としては、金属の繊維や粉末を圧縮、成形後高温で焼結した多孔質の金属焼結体が用いられる。濾材の材質は、特に限定はされないが、ステンレススチール、ブロンズ、銅などの金属が適し、樹脂との反応性、耐腐食性の点でステンレススチールが好ましい。ステンレススチールの中でもＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ４３０などが加工性や耐腐食性の点で特に好適である。また、濾材以外の支持体、溶接などの他部材の材質についても、ステンレススチール、ブロンズ、銅などの金属が適し、ステンレススチールの中でもＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ４３０などが特に好適である。
【００１０】
金属粉末焼結体の濾材は、例えば、粉末の素材がステンレススチールの場合は、数１０μｍから数１００μｍの金属粉末を圧縮成型後、１，２００℃から１，３００℃程度の温度で１時間から３時間程度焼結して得られる。用いる粉末の径は１種類でも２種類以上を混合したものでもよい。濾過精度は限定はされないが、好ましくは、１０μｍ以上５０μ以下、より好ましくは１０μｍ以上３０μｍ以下、空隙率は、好ましくは、２０％以上５０％以下、より好ましくは２５％以上４５％以下であり、空隙率が２５％以上４５％以下の場合、フィルターの圧力損失が適正となり、吐出の安定性が得られ、またフィルター濾材の強度の点からも特に好ましい。
【００１１】
金属繊維焼結体は、好ましくは、直径数μｍから数１０μｍ程度の繊維を重ね合わせて圧縮成形後、金属粉末焼結体よりはやや低い温度で焼結したものであり、金属繊維の径は１種類でも、２種類以上でもよく、数種の異なる径の繊維を混合して焼結したものでも、また、直径の異なる繊維を個々に重ね合わせて焼結したものでも良い。金属繊維焼結体の濾過精度は、好ましくは、０．５μｍ以上１５μｍ以下、より好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下、空隙率は、好ましくは、４０％以上８０％以下、より好ましくは５０％以上８０％以下であり、空隙率が５０％以上８０％以下のものが、フィルターの圧力損失が適正となり、吐出の安定性が得られ、また、フィルター濾材の強度の点からも特に好ましい。
【００１２】
濾材は、金属粉末焼結体、金属繊維焼結体それぞれを単体で用いても、これらを積層、混合したものでも、用途に応じて選択できる。濾材の種類、構成は特に限定はされないが、ｐＨ６における濾材の表面電位を−５０ｍＶ以上−１０ｍＶ以下とするためには、これら濾材の中でも金属粉末焼結体が、特に好ましく、樹脂濾過用のフィルターとしての性能が優れている。
【００１３】
本発明では、金属焼結体からなる濾材は、ｐＨ６における濾材の表面電位が、−５０ｍＶ以上−１０ｍＶ以下である必要がある。ｐＨ６における濾材の表面電位は、好ましくは−４５ｍＶ以上−１０ｍＶ以下、更に好ましくは−４０ｍＶ以上−１５ｍＶ以下である。濾材の表面電位を−５０ｍＶ以上−１０ｍＶ以下とすることにより、粒子や不純物が含有された樹脂がフィルターを通過する際に樹脂中の粒子、あるいは不純物が濾材表面に付着して堆積することを抑制し、さらに、成長した粗大な粒子や異物が樹脂中へ混入することを抑制するので本発明の効果を得ることができる。濾材の表面電位が、−５０ｍＶ未満、あるいは、−１０ｍＶより大きい場合、樹脂中の粒子や不純物が濾材表面に付着・堆積しやすく、成長した粗大粒子・異物が流出して樹脂に混入し欠点となる。
【００１４】
濾材の表面電位を−５０ｍＶ以上−１０ｍＶ以下とするために、濾材は、焼結後、金属表面の研磨手法として一般的に行われている電解研磨や硝酸・塩酸などによる化学研磨を行うことが望ましい。これら処理により、通常の製法で得られる濾材の表面に見られる微細な凹凸が研磨され平滑化される。濾材表面が平滑化されることで、物理的にも粒子や不純物の付着を抑制する効果が大きくなる。なかでも電解研磨は上記効果に加えて濾材表面に酸化被膜が形成され、不動態化されるので、化学的にも安定で粒子の付着抑制効果が高い。
【００１５】
濾過フィルターの構造は、例えば、金属の金網等で作られた樹脂の流路確保のための支持体をドーナツ状に中抜きされた濾材板で上下から挟み込み、外周部を溶接したリーフディスクタイプのものが好ましく用いられるが、これに限定されない。
【００１６】
本発明の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法における熱可塑性樹脂としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリカーボネート等が挙げられ、ポリエステルの場合は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート等が挙げられる。また、本発明の熱可塑性樹脂は先に挙げたものの中の１種類の単独でも、２種以上の樹脂の共重合体や、２種以上の樹脂の混合体であってもよい。
【００１７】
熱可塑性樹脂には、隠蔽性や、滑り性を付与しフィルム搬送時の搬送性を良好とするために不活性外部粒子が添加されることが多い。不活性粒子は、無機粒子、有機粒子いずれでもよいが、二酸化ケイ素、二酸化チタン、炭酸カルシウム、酸化アルミニウムなどの無機粒子、中でも二酸化ケイ素、二酸化チタンはフィルムに滑り性や隠蔽性などの特性を付与するのに特に適している。また、不活性粒子の平均粒径は、特に限定されないが、０．０５μｍ以上１０μｍ以下が好ましく、より好ましくは０．０５μｍ以上５μｍ以下である。なお、これら不活性粒子は一つの種類を単独で用いても、組成や粒子の径が異なるもの２種類以上を併用しても良い。
【００１８】
不活性粒子の添加量は限定はされないが、平滑性と易滑性の両方を要求される場合は、好ましくは、０．００１重量％以上５重量％以下、より好ましくは０．００５重量％以上３重量％以下であり、隠蔽性が必要な場合でも２０重量％以下が好ましい。
【００１９】
本発明の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法で製造される熱可塑性樹脂フィルムは、未延伸でも１軸延伸でも２軸延伸でも良く、２軸同時に延伸を行っても良い。更に必要に応じて２軸延伸後に再度１軸または／および２軸延伸を行ってもかまわない。延伸を行う場合の温度は特に限定はされないが、熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上、熱結晶化ピーク温度以下の温度が望ましい。延伸倍率としては熱可塑性樹脂の種類や延伸温度により異なるが、例えばポリエチレンテレフタレートでは、１軸の延伸倍率が３倍から６倍程度、総合の延伸倍率で１０倍から３０倍程度の倍率が採用できる。また、延伸後に最終の延伸温度以上、樹脂の融点以下の温度で熱処理を行うことは、フィルムの寸法安定性を良好として、加工性を向上させる上で好ましい。
【００２０】
本発明の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法で製造される熱可塑性樹脂フィルムの厚みは限定はされないが、薄い物では０．数μｍ、厚い物では数１００μｍの範囲から用途に応じて選ばれる。
【００２１】
本発明の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法では、ｐＨ６におけるフィルター濾材の表面電位（Ｅｍ）と濾過する熱可塑性樹脂に含有する外部添加粒子の表面電位（Ｅｆ）の差（Ｅｍ−Ｅｆ）は、特に限定はされないが、好ましくは、−３０ｍＶ以上３０ｍＶ以下、より好ましくは、−２５ｍＶ以上２５ｍＶ以下、さらに好ましくは、−２０ｍＶ以上２０ｍＶ以下であり、−２０ｍＶ以上２０ｍＶ以下の場合、濾材への粒子、不純物の付着がさらに抑制され、本発明の効果を得るのに特に望ましい。
【００２２】
本発明の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法における押出機から口金までの工程概略は次の通り例示される。
【００２３】
押出機は、必要とする吐出量に応じて公知のものから選ばれ、単軸スクリュー、２軸スクリューいずれのものでもよい。押出機で溶融された樹脂は必要に応じて濾過精度の低い金網フィルター等で予備濾過され、ギアポンプ等で計量後メイン濾過装置へ導かれる。メイン濾過装置には先に述べたような、濾材を用いたフィルターが必要に応じて数枚から数１００枚組み込まれている。メイン濾過装置を通過後、樹脂は公知の口金に導かれ吐出され、キャスティングドラム上で公知の方法により冷却固化され、非晶状態のフィルムとなる。このフィルムを必要に応じて公知の縦延伸装置および／または横延伸装置、同時２軸延伸装置などを用いて一軸または二軸に延伸する。
【００２４】
次に、本発明の実施例に記載した測定項目、効果の評価法等について説明する。
【００２５】
（１）濾材の表面電位（Ｅｍ）
島津製流動電位測定装置ＺＰ−１０Ｂを用いて測定した。濾材は直径１４ｍｍの円盤状にサンプリングし、ガラス濾紙で挟んで充填筒に充填して、流動液として５％ＫＣｌ水溶液を添加し、塩酸または水酸化ナトリウム水溶液でｐＨ調整して測定した。
【００２６】
（２）粒子の表面電位
大塚電子製表面電位測定装置ＥＬＳ８００を用いて，ＰＨタイトレーション法（全自動）により測定した。試料を０．１％水酸化ナトリウム水溶液に分散させ、ｐＨ１１になるまで水酸化ナトリウム水溶液で自動滴定し、次いで塩酸を自動滴定しながらｐＨ３まで変化させ、ｐＨ１１から３までの表面電位を測定した。
【００２７】
（３）フィルム表面の粗大突起個数
フィルターの樹脂通過量が２０トンのときに得たフィルムを反射光で２０ｍ２の面積を目視で検査し、確認できた突起を光学顕微鏡で５０倍で観察し、突起の長径が１５０μｍ以上のものを粗大突起としてカウントした。欠点が、８個未満を良好とした。隠蔽性のあるフィルムの場合はこの方法で本発明の効果を確認した。
【００２８】
（４）欠点
フィルターの樹脂通貨量が２０トンのときに得たフィルムを透過光で２０ｍ２の面積を目視で検査し、確認できた欠点を光学顕微鏡で５０倍で観察し、欠点内部の核が１００μｍ以上のものを欠点としてカウントした。欠点が、８個未満を良好とした。隠蔽性の無い透明なフィルムの場合はこの方法で本発明の効果を確認した。
【００２９】
【実施例】
本発明を実施例に基づいて説明する。
【００３０】
実施例１
硫酸法により得られたアナターゼ型の二酸化チタン粒子（ｐＨ６における表面電位が−３７ｍＶ、平均粒径０．１μｍ）１０重量％と、湿式法により得られた二酸化ケイ素粒子（ｐＨ６における表面電位が−４０ｍＶ、平均粒径２μｍ）０．２重量％を含有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のペレットを１８０℃、真空中で４時間乾燥後、公知の押出機に供給し、２８５℃の温度で溶融し、ｐＨ６における表面電位が−３２ｍＶで濾過精度２０μｍの金属粉末焼結体の濾材を用いたリーフディスクタイプのフィルターを濾過面積１０ｍ２となるように設置した濾過装置を通過させた後、１トン／時間の吐出量で口金より押出した。なお、フィルターの濾材はＳＵＳ３１６Ｌの粉末を焼結したものを硫酸、リン酸、クロム酸、水からなる電解液を用いて電流密度１００Ａ／ｄｍ２、８０℃で１０分間電解研磨したものを用いた。次いで、静電印加法を用いて表面温度２５℃のキャスティングドラム上で冷却固化し、非晶状態の未延伸ＰＥＴフィルムを得た。このフィルムを公知の延伸装置により９５℃で３．１倍縦延伸し、１００℃で３．５倍横延伸した後、２２０℃で３秒間熱固定を行い、厚さ１００μｍの二軸延伸フィルムを得た。フィルターの樹脂通貨量２０トンの時のフィルムの粗大突起数を測定すると０個／２０ｍ２と非常に良好であった。
【００３１】
実施例２〜６、比較例１〜４
実施例１と同様の粒子または同様の製法で得られた粒径の異なる粒子を用いて、添加する不活性粒子の種類、添加量を変更し、使用するフィルターを濾材の電解研磨の条件変更や電解研磨有無により変更した以外は実施例１と同様の方法でフィルムを製膜した。ｐＨ６におけるフィルター濾材の表面電位が、−５０ｍＶ以上−１０ｍＶ以下である場合は、粗大突起数や欠点数が少なく良好であった。しかし、ｐＨ６におけるフィルター濾材の表面電位が、−５０ｍＶ未満、あるいは、−１０ｍＶより大きい場合場合は、粗大突起数や欠点の発生が多かった。
【００３２】
【表１】
2004057960.tif 000002
【００３３】
【発明の効果】
本発明により、フィルター濾材表面へ粒子、不純物の付着・堆積を抑制してフィルターの濾過性能を十分に発現し、熱可塑性樹脂フィルム表面の粗大突起、欠点の発生を低減することができる。
【００３４】
本発明のフィルターは、熱可塑性樹脂フィルムだけでなく、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリカーボネートなどの各種樹脂の濾過に用いることができ、樹脂への異物混入による欠点の低減を実現する。
【００３５】
また、本発明の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法で製造された熱可塑性樹脂フィルムは、磁気カードなどの磁気記録媒体、グラフィック用途、感熱転写材、離型用途、電気絶縁材料等に広く用いることができる。