(57)【要約】【課題】  平滑性と熱特性等の特性が特に優れ、種々の用途において好適に使用することのできる薄膜のポリエステルフィルムを提供する。【解決手段】  フィルム厚さが６μｍ以下であり、少なくとも一方のフィルム表面の非接触式３次元表面粗さ（Ｒａ）が０．０２５μｍ以下であり、２００℃でのフィルム長手方向の伸びが−０．５％〜＋０．５％の範囲であり、フィルムの面配向度（ΔＰ）が０．１６７以上であることを特徴とするポリエステルフィルム。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム厚さが６μｍ以下であり、少なくとも一方のフィルム表面の非接触式３次元表面粗さＲａが０．０２５μｍ以下であり、２００℃でのフィルム長手方向の伸びが−０．５％〜＋０．５％の範囲であり、フィルムの面配向度が０．１６７以上であることを特徴とするポリエステルフィルム。
【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に関する。詳しくは、本発明は、表面が平滑であり、かつ、熱特性に優れたポリエステルフィルムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二軸配向ポリエステルフィルムは、機械的性質、耐熱性、電気的特性、耐薬品性等、各種の特性を高度にバランス良く有し、コストパフォーマンスの点で優れるため、磁気テープ用、包装用、製版用等の産業用資材として広く用いられている。特に近年は光学用途における需要が増している。すなわち、各種光学用途または可視光の反射・透過が影響する用途に代表されるように、反射の際の乱反射または透過の際の散乱を抑えるべく、表面が平坦であるフィルムが要望されている。
【０００３】
加えて、各種の用途に加工する際に、外部からかけられた熱に対し、薄く、熱伝導が良好でありながら、熱しわが起きず、平面性に優れることも要求されている。
【０００４】
しかしながら、薄膜でありながら、表面が平滑でかつ熱特性に優れるフィルムが求められているものの、これまでの技術では、薄膜と平滑性と熱特性を同時に満足することが不可能であった。
【特許文献１】特開平１１−３２１１３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みなされたものであって、その解決課題は、平滑性と熱特性に優れた薄膜ポリエステル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】
【０００６】
本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討を行った結果、特定の配向特性を設けることにより、上記課題を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。
【０００７】
すなわち、本発明の要旨は、フィルム厚さが６μｍ以下であり、少なくとも一方のフィルム表面の非接触式３次元表面粗さＲａが０．０２５μｍ以下であり、２００℃でのフィルム長手方向の伸びが−０．５％〜＋０．５％の範囲であり、フィルムの面配向度が０．１６７以上であることを特徴とするポリエステルフィルムに存する。
【０００８】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のフィルムを構成するポリエステルとは、繰り返し単位の８０％以上がエチレンテレフタレート単位またはエチレン−２，６−ナフタレート単位を有するポリエステルを指す。かかるポリエステルは、通常（１）芳香族ジカルボン酸の低級アルキルエステルとグリコールとを主な出発原料としてエステル交換反応を経由して、重縮合反応を行う、あるいは（２）芳香族ジカルボン酸とグリコールとを主な出発原料として、エステル化反応を経由して、重縮合反応を行うことにより得られる。これらの反応を行うため、通常、触媒として金属化合物を添加する方法が用いられる。例えば、エステル交換反応触媒として、Ｃａ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｌｉ等の化合物、重縮合反応触媒としてＳｂ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｃｏ等の化合物が一般的に用いられている。
【０００９】
また、本発明の範囲を逸脱しなければ、本発明のポリエステルは他の第三成分を含有していてもよい。芳香族ジカルボン酸成分としては、例えば、テレフタル酸および２，６−ナフタレンジカルボン酸以外に、例えば、イソフタル酸、フタル酸、アジピン酸、セバシン酸、オキシカルボン酸（例えば、ｐ−オキシエトキシ安息香酸等）等を用いることができる。グリコール成分としては、エチレングリコール以外に、例えば、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ネオペンチルグリコール等の一種または二種以上を用いることができる。
【００１０】
本発明で用いるポリエステルの極限粘度は、通常０．４５以上、好ましくは０．５０〜１．０、さらに好ましくは０．５２〜０．８０の範囲である。極限粘度が０．４５未満では、フィルム製造時の生産性が低下したり、フィルムの機械的強度が低下したりするという問題が生ずることがある。一方、ポリマーの溶融押出安定性の点から、極限粘度は１．０を超えないことが好ましい。
【００１１】
本発明のポリエステルフィルムは、その全厚みが、６μｍ以下である。最終製品としての容量の点から５μｍ以下が好ましく、また、フィルム製造時の巻き歩留まりの点から３μｍ以上が好ましい。
【００１２】
本発明のポリエステルフィルムは、平滑性の目的で、塗布層を有する面の反対面の非接触式３次元表面粗さ（Ｒａ）が０．０２５μｍ以下である必要があり、好ましくは０．０２０μｍ以下、特に好ましくは０．０１５μｍ以下である。非接触式３次元表面粗さ（Ｒａ）については実施例にて詳細に説明する。非接触式３次元表面粗さが０．０２５μｍを超える場合は、最終製品の機能性が劣り、不適当である。
【００１３】
なお、平滑面の反対面を、巻き特性を改良する点から粗面化させることはむろん構わない。この場合、例えば、ポリエステルを溶融押し出しする際に平滑層と粗面化層を有する積層構造を取ればよい。
【００１４】
本発明の最大の特徴の一つは、熱特性を向上させる目的で、ポリステルフィルムの製膜工程において特定の配向特性を設けることにある。
【００１５】
すなわち、２００℃でのフィルム長手方向の伸びが−０．５％〜＋０．５％の範囲にあり、かつ、フィルムの面配向度が０．１６７以上である必要がある。２００℃での長手方向の伸びおよび面配向度については実施例にて詳細に説明する。
【００１６】
２００℃での長手方向の伸びが−０．５％〜＋０．５％の範囲外または面配向度が０．１６７未満の場合は、各種用途への加工段階での熱がかかる際にフィルムが伸びまたは縮むことにより、しわが入り、不適である。面配向度については、好ましくは０．１７０以上である。
【００１７】
本発明のフィルムの好適な用途としては、例えば、（１）ブラウン管保護用フィルムのような、光学特性を要求されるような用途や（２）インクジェット方式に代表される各種の方式での印画面の保護層や、あるいは、その保護層を転写する前に保持しておくフィルムのような、平滑性を要求されるような用途等が挙げられる。
【００１８】
本発明の巻き特性を得るために、ポリエステルに存在する粒子の例としては、炭酸カルシウム、シリカ、タルク、カオリン、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、架橋高分子粒子、シュウ酸カルシウム等の有機粒子、およびポリエステル重合時に生成させる析出粒子を挙げることができ、好ましくは、炭酸カルシウム、シリカ並びにカルシウムおよびリンを含有する析出粒子、特に好ましくは、炭酸カルシウムである。
【００１９】
特に、炭酸カルシウムについては、（１）粒径分布をシャープ化し、粗大粒子（平均粒径より著しく大きい粒子）をカットしやすいこと、（２）フィルム化後、滑り性、耐摩耗性が得やすいこと、（３）製品にならないフィルムの不要部分を再溶融、押し出しした際に粒子がこわれにくく、粒径を維持しやすいこと等が好ましい理由である。また、シリカについては、他の粒子より比較的安価に入手できること等が好ましい理由である。
【００２０】
また、カルシウムおよびリンを含有する析出粒子については、（１）あらためて粒子を添加する必要がなく、安価であること、（２）フィルム化時の延伸時の粒子の変形が小さく、突起高さを維持でき、良好な巻き特性を発揮する、等が好ましい理由である。
【００２１】
また、本発明の効果を発現させるために、上記で代表される粒子を複数種、採用させることはむろん可能である。とりわけ、フィルム表面の滑り性、巻き取り作業性をさらに向上させるために、上記例示の粒子のほかに、本発明の要旨を損なわない範囲で、平均粒径が０．５０μｍ未満の小粒子を併用することもできる。小粒子として好ましいものは、シリカ、架橋高分子粒子、炭酸カルシウムおよびポリエステル重合時に生成させる析出粒子である。
【００２２】
添加粒子を含むポリエステルの製造に際して、粒子はポリエステルの合成反応中に添加してもポリエステルに直接添加してもよい。合成反応中に添加する場合は、粒子をエチレングリコール等に分散させたスラリーとして、ポリエステル合成の任意の段階で添加する方法が好ましい。一方、ポリエステルに直接添加する場合は、乾燥した粒子として、または、水あるいは沸点が２００℃以下の有機溶媒中に分散したスラリーとして、２軸混練押出機を用いてポリエステルに添加混合する方法が好ましい。なお、添加する粒子は、必要に応じ、事前に解砕、分散、分級、濾過等の処理を施しておいてもよい。
【００２３】
粒子の含有量を調節する方法としては、上記した方法で高濃度に粒子を含有するマスター原料を作っておき、それを製膜時に、実質的に粒子を含有しない原料で希釈して粒子含有量を調節する方法が有効である。
【００２４】
また、上記の突起形成剤以外の添加剤として、必要に応じて、帯電防止剤、安定剤、潤滑剤、架橋剤、ブロッキング防止剤、酸化防止剤、着色剤、光線遮断剤、紫外線吸収剤などを、本発明の効果を損なわない範囲内で含有していてもよい。
【００２５】
次に、本発明のフィルムの製造法を具体的に説明する。
まず、ポリエステル原料を、押出装置に供給する。すなわち、スリット状のダイから溶融シートとして押し出す。次に、溶融シートを、回転冷却ドラム上でガラス転移温度以下の温度になるように急冷固化し、実質的に非晶状態の未配向シートを得る。この場合、シートの平面性を向上させるため、シートと回転冷却ドラムとの密着性を高めることが好ましく、本発明においては、静電印加密着法および／または液体塗布密着法が好ましく採用される。
【００２６】
本発明においては、このようにして得られたシートを二軸方向に延伸してフィルム化する。二軸延伸条件について具体的に述べると、前記未延伸シートを第一軸方向に延伸する。延伸温度範囲は通常７０〜１５０℃、延伸倍率は通常２．５〜６倍の範囲とし、延伸は一段階または二段階以上で行うことができる。次に第二軸方向、すなわち第一軸方向と直交する方向に一軸配向フィルムを一旦ガラス転移点以下に冷却するか、または冷却することなく、例えば８０〜１５０℃の温度範囲に予熱して、さらにほぼ同温度の下で２．５〜５倍、好ましくは３．０〜４．５倍に延伸を行い、二軸に配向したフィルムを得る。
【００２７】
なお、第一軸方向の延伸を２段階以上で行うことは、良好な厚さ均一性を達成できるので好ましい。また、横延伸した後、さらに長手方向に再延伸する方法も可能であるが、いずれにしても長手方向の総合延伸倍率と幅方向の延伸倍率の積を１６倍以上とすることが面配向度＝０．１６７以上を達成するために必須である。
また、第１軸方向とその直交する方向の延伸を同時に行う、いわゆる同時二軸延伸でも可能である。
【００２８】
かくして得られたフィルムを、３０％以内の伸長、制限収縮、または定長下で１秒〜５分間熱処理する。この際、熱処理工程内または熱処理後に長手方向または横方向、あるいは両方向に再延伸を行ってもよい。
【００２９】
この熱処理の条件をフィルムにかかる最高温度を２１５℃以上とし、かつ、工程の各種条件を選択することにより、２００℃での長手方向の伸び＝−０．５％〜＋０．５％を達成することが必須である。
【発明の効果】
【００３０】
本発明のフィルムは、平滑な面と特定の配向を有するため、高度な機能性を与えることができ、その工業的価値は高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、実施例を挙げてさらに詳細に本発明を説明するが、本発明は、その要旨を越えない限り、以下の実施例によって限定されるものではない。なお、実施例中の評価方法は下記のとおりである。実施例および比較例中、「部」とあるのは「重量部」を示し、「％」とあるのは「重量％」を示し、「ｐｐｍ」とあるのは「重量ｐｐｍ」を示す。
【００３２】
（１）ポリマーの極限粘度  ［η］  （ｄｌ／ｇ）
ポリマー１ｇをフェノール／テトラクロロエタン＝５０／５０（重量比）の混合溶媒１００ｍｌに溶解し、３０℃で測定した。
【００３３】
（２）粒子の平均粒径（ｄ50）（μｍ）
島津製作所製遠心沈降式粒度分布測定装置（ＳＡ−ＣＰ３型）で測定した等価球形分布において大粒子側から積算した積算体積分率５０％の粒径を平均粒径（ｄ50）とした。
【００３４】
（３）非接触式３次元表面粗さ  Ｒａ（μｍ）
５００ｍｍ幅、３５０００ｍ長に巻き取ったロールの巻き芯近傍より、切り取った試験片について、表面に厚さ４５０オングストロームのアルミニウムを蒸着した。この蒸着面について、直接位相検出干渉法を用いた、マイクロマップ社製の非接触表面形状システム（Ｍｉｃｒｏｍａｐ  ５１２）を用いて、１測定領域＝２３０μｍ×１７７μｍとしてその平均値Ｒａを算出した。測定波長は５５４ｎｍとし、対物レンズは２０倍を用いて、２０測定領域を測定し、２０点のＲａの平均値を非接触式３次元表面粗さ  Ｒａ（μｍ）として採用した。測定は両面について行い、２０点のＲａの平均値同士を比較して低い方の値を採用した。
【００３５】
（４）２００℃の長手方向の伸び（％）
５００ｍｍ幅、３５０００ｍ長に巻き取ったロールの巻き芯近傍より、切り取った試験片について、その長手方向について、（株）セイコーインスツルメント製のＴＭＡを用い、下記の条件で、昇温カーブを採取し、２３℃での元長を１００％として、２００℃での変化分を伸び（プラス）、縮み（マイナス）として表わした。
測定条件；
サンプル幅（幅方向）＝４ｍｍ
サンプルのチャッキング長（長手方向）＝１０ｍｍ
初期荷重＝１０ｇ
昇温速度＝１０℃／分
昇温範囲＝２３℃〜２３０℃
【００３６】
（５）面配向度
５００ｍｍ幅、３５０００ｍ長に巻き取ったロールの巻き芯近傍より、切り取った試験片について、アタゴ光学（株）製 Ａｂｂｅ屈折計を用いてフィルム面内の屈折率の最大値ｎγ、それに直角方向の屈折率ｎβ、および厚さ方向の屈折率ｎαを測定し、次式より面配向度Δｐを算出した。なお、屈折率の測定は、光源としてナトリウムＤ線を用い、２３℃で測定した。
Δｐ＝（（ｎγ＋ｎβ）／２）−ｎα
【００３７】
（６）光沢度
５００ｍｍ幅、３５０００ｍ長に巻き取ったロールの巻き芯近傍より、切り取った試験片について、非接触式３次元表面粗さＲａを採用した方の表面に厚さ４５０オングストロームのアルミニウムを蒸着した。この蒸着面の光沢度を目視にて以下の基準で判定した。
◎：光沢が充分にあり。優秀。
○：若干、光沢が低下するが、実用上、問題ないレベル。良好。
×：光沢が不十分で実用に耐えない。不良。
【００３８】
（７）しわの評価
上記光沢度評価の際に蒸着したフィルムについてラミネーターを用い、表面温度＝２００℃に設定した２本のヒートローラーの間を、フィルムの長手方向（元のロールの長手方向）を長手として通過させ、蒸着フィルムの表面のしわの入り具合を目視して以下の基準で判定した。
◎：しわがまったく発生せず、優秀。
○：しわが若干発生するが、実用上、問題ないレベル。良好。
×：しわが多数発生し、実用に耐えない。不良。
【００３９】
（ポリエステル原料ａ）
テレフタル酸８６部、エチレングリコール７０部を反応器にとり、約２５０℃で０．５ｋｇ／ｍｍ２の加圧下、４時間エステル化反応を行った。次いで、三酸化アンチモン０．０１５部、平均粒径１．４μｍの炭酸カルシウム粒子およびリン酸０．０１部を添加した。温度を２５０℃から２８５℃まで徐々に昇温するとともに、圧力を常圧から徐々に減じ０．５ｍｍＨｇとした。４時間後重縮合反応を停止し、極限粘度０．６６のポリエステル（ａ）を得た。このポリエステル（ａ）には、０．５０重量％の炭酸カルシウム粒子が含有されていた。
【００４０】
（ポリエステル原料ｂ）
ポリエステル原料ａにおいて炭酸カルシウム粒子を添加しないこと以外はポリエステルａとまったく同様にして極限粘度０．６６の希釈用ポリエステル（ｂ）を得た。
【００４１】
（ポリエステル原料ｃ）
ポリエステル原料ａにおいて炭酸カルシウム粒子の替わりに、平均粒径１．８μｍのシリカ粒子を添加すること以外はポリエステルａとまったく同様にして極限粘度０．６６のポリエステル（ｃ）を得た。このポリエステルｃには０．５０重量％のシリカ粒子が含有されていた。
【００４２】
（ポリエステル原料ｄ）
ポリエステル原料ａにおいて炭酸カルシウム粒子の替わりに、平均粒径０．３μｍのシリカ粒子を添加すること以外はポリエステルａとまったく同様にして極限粘度０．６６のポリエステル（ｄ）を得た。このポリエステルｄには０．３０重量％のシリカ粒子が含有されていた。
【実施例１】
【００４３】
ポリエステル（ａ）とポリエステル（ｂ）とポリエステル（ｄ）を混合し、平均粒径１．４μｍの炭酸カルシウム粒子０．０７％および平均粒径０．３μｍのシリカ粒子  ０．０２％を含有する原料とした。この混合した原料を常法により乾燥して押出機に供給し、２９０℃で溶融してシート状に押出し、静電印加密着法を用いて冷却ロール上で急冷し、無定形シートとした。得られたシートを、ロール延伸法を用いて縦方向に９０℃で２．７５倍延伸した後、さらに７０℃で１．６５倍延伸した。その後、テンターに導いて、横方向に１１０℃で４．３５倍延伸し、２３０℃で熱処理を行い、厚み４．５μｍの二軸延伸ポリエステルフィルムを得た。このマスターロールから５００ｍｍ幅にトリミングしながら、内径６インチの巻き芯にトータル長３５０００ｍ、２５０ｍ／分の速度で、ロール状に巻き取り、ロール状フィルムとした。
【実施例２】
【００４４】
ポリエステル（ａ）とポリエステル（ｂ）とポリエステル（ｄ）を混合し、平均粒径１．４μｍの炭酸カルシウム粒子０．０７％および平均粒径０．３μｍのシリカ粒子  ０．０２％を含有する原料とした。この混合した原料を常法により乾燥して押出機に供給し、２９０℃で溶融してシート状に押出し、静電印加密着法を用いて冷却ロール上で急冷し、無定形シートとした。得られたシートを、ロール延伸法を用いて縦方向に９０℃で２．７５倍延伸した後、さらに７０℃で１．４５倍延伸した。その後、テンターに導いて、横方向に１１０℃で４．０５倍延伸し、２２０℃で熱処理を行い、厚み４．５μｍの二軸延伸ポリエステルフィルムを得た。このマスターロールから５００ｍｍ幅にトリミングしながら、内径６インチの巻き芯にトータル長３５０００ｍ、２５０ｍ／分の速度で、ロール状に巻き取り、ロール状フィルムとした。
【実施例３】
【００４５】
ポリエステル（ｂ）とポリエステル（ｃ）を混合し、平均粒径１．８μｍのシリカ粒子０．０７％を含有する原料とした。実施例２とまったく同様にして、厚み４．５μｍの二軸延伸ポリエステルフィルムを得た。このマスターロールから５００ｍｍ幅にトリミングしながら、内径６インチの巻き芯にトータル長３５０００ｍ、２５０ｍ／分の速度で、ロール状に巻き取り、ロール状フィルムとした。
【００４６】
（比較例１）
ポリエステル（ａ）とポリエステル（ｂ）とポリエステル（ｄ）を混合し、平均粒径１．４μｍの炭酸カルシウム粒子０．０７％および平均粒径０．３μｍのシリカ粒子  ０．０２％を含有する原料とした。この混合した原料を常法により乾燥して押出機に供給し、２９０℃で溶融してシート状に押出し、静電印加密着法を用いて冷却ロール上で急冷し、無定形シートとした。得られたシートを、ロール延伸法を用いて縦方向に９０℃で２．７５倍延伸した後、さらに７０℃で１．３５倍延伸した。その後、テンターに導いて、横方向に１１０℃で３．９０倍延伸し、２１０℃で熱処理を行い、厚み４．５μｍの二軸延伸ポリエステルフィルムを得た。このマスターロールから５００ｍｍ幅にトリミングしながら、内径６インチの巻き芯にトータル長３５０００ｍ、２５０ｍ／分の速度で、ロール状に巻き取り、ロール状フィルムとした。
【００４７】
（比較例２）
ポリエステル（ｂ）とポリエステル（ｃ）を混合し、平均粒径１．８μｍのシリカ粒子０．２０％を含有する原料とした。実施例２とまったく同様にして、厚み４．５μｍの二軸延伸ポリエステルフィルムを得た。このマスターロールから５００ｍｍ幅にトリミングしながら、内径６インチの巻き芯にトータル長３５０００ｍ、２５０ｍ／分の速度で、ロール状に巻き取り、ロール状フィルムとした。
実施例１〜３および比較例１〜２について得られた結果をまとめて下記表１に示す。
【００４８】
【表１】
2005194458.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明のフィルムは、例えば、ブラウン管保護用フィルムのような、光学特性を要求されるような用途や、インクジェット方式に代表される各種の方式での印画面の保護層や、あるいは、その保護層を転写する前に保持しておくフィルムのような、平滑性を要求されるような用途等に好適に利用することができる。