JP2022117450A - 白色ポリエステルフィルム及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【目的】白色ポリエステルフィルム及びその製造方法を提供する。【解決手段】白色ポリエステルフィルムを製造する方法は、以下を含む。リサイクルポリエステル材料を提供する工程。前記リサイクルポリエステル材料の一部分を物理的に再生して、第１の固有粘度を有する物理的再生ポリエステルチップを形成する工程。前記リサイクルポリエステル材料の他の一部分を化学的に再生して、前記第１の固有粘度よりも小さい第２の固有粘度を有する化学的再生ポリエステルチップを形成する工程。白色再生ポリエステルチップ、物理的再生ポリエステルチップ、及び化学的再生ポリエステルチップを、所定の固有粘度に応じて混合して、ポリエステルマスターバッチ材料を形成する工程。ポリエステルマスターバッチ材料を溶融して押出すことにより、所定の固有粘度を有する白色ポリエステルフィルムを得る工程。【選択図】 図１

Description

本開示は、白色ポリエステルフィルム及びその製造方法に関し、特に、物理的再生ポリエステル樹脂及び化学的再生ポリエステル樹脂から製造される白色ポリエステルフィルム並びにその製造方法に関するものである。
従来技術では、廃ＰＥＴボトルのリサイクル方法としては、物理的リサイクル方法（又は機械的リサイクル方法）が主流である。物理的リサイクル方法では、主に廃ＰＥＴボトル材料を物理的な機械的手段で粉砕した後、粉砕したＰＥＴボトル材料を高温環境下で溶融し、溶融したＰＥＴボトル材料をペレット化して物理的再生ポリエステルチップを形成する。物理的再生ポリエステルチップは、その後の処理作業に使用することができる。
物理的リサイクル方法で製造された物理的再生ポリエステルチップは、通常、固有粘度（ＩＶ）が高い。物理的再生ポリエステルチップの固有粘度を調整するには、主に固体重合法が採用される。ただし、固体重合法は、物理的再生ポリエステルチップの固有粘度を向上させるためにのみ使用することができ、物理的再生ポリエステルチップの固有粘度を低下させるために使用することはできない。また、一般的なフィルム製造工程では、通常、ポリエステルチップの固有粘度は一定の範囲に制限される。物理的リサイクル方法で製造された物理的再生ポリエステルチップは、一般的にボトルブローやスピニング加工にのみ適用可能であり、フィルム押出加工には適していない。
物理的再生ポリエステルチップをフィルム製造工程に適するようにするためには、主に物理的再生ポリエステルチップに未使用ポリエステルチップを混合して、ポリエステル材料全体の固有粘度を低下させることが必要である。しかし、この方法では、白色ポリエステルフィルム中のリサイクルポリエステル材料の割合を効果的に増やすことができず、最終的な白色ポリエステルフィルム製品が環境保護の要求を満たさない可能性がある。言い換えれば、既存の白色ポリエステルフィルムでは、再生ポリエステルの割合がある程度制限されており、この問題に対処する必要がある。
従来技術の白色ポリエステルフィルムにおいて、再生ポリエステルの割合は、克服すべき一定の限界がある。
本開示が解決しようとする技術的課題は、従来技術の欠点を克服するための白色ポリエステルフィルム及びその製造方法を提供することである。
上記の技術的課題を解決するために、本開示で採用した技術的解決策の１つは、白色ポリエステルフィルム及びその製造方法を提供することである。
本発明の白色ポリエステルフィルムの製造方法は、
リサイクルポリエステル材料を提供する工程と、
リサイクルポリエステル材料の一部分を物理的に再生して第１の固有粘度を有する物理的再生ポリエステルチップを形成する工程と、
リサイクルポリエステル材料の他の一部分を化学的に再生して第１の固有粘度よりも低い第２の固有粘度を有する化学的再生ポリエステルチップを形成する工程と、
白色再生ポリエステルチップ、物理的再生ポリエステルチップ、及び化学的再生ポリエステルチップを混合して所定の固有粘度に応じたポリエステルマスターバッチ材料を形成する工程と、
ポリエステルマスターバッチ材料を溶融して押出し、所定の固有粘度を有する白色ポリエステルフィルムを得る工程と、を含む。
本発明における白色ポリエステルフィルムの所定の固有粘度が０．３６ｄＬ／ｇ以上０．６５ｄＬ／ｇ以下であり、白色ポリエステルフィルムの酸価が１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上８０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であり、白色ポリエステルフィルムの表面粗さ（Ｒａ）が１ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、白色ポリエステルフィルムの動摩擦係数が０．２以上０．４以下である。
上記技術課題を解決するために、本開示で採用した技術的解決策の１つは、白色ポリエステルフィルムを提供することである。
本開示の白色ポリエステルフィルムは、物理的再生ポリエステル樹脂と化学的再生ポリエステル樹脂とを所定の固有粘度に応じて混合、溶融、押出して形成され、白色ポリエステルフィルムは所定の固有粘度を有している。白色ポリエステルフィルムの所定の固有粘度が０．３６ｄＬ／ｇ以上０．６５ｄＬ／ｇ以下であり、白色ポリエステルフィルムの酸価が１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上８０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であり、白色ポリエステルフィルムの表面粗さ（Ｒａ）が１ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、白色ポリエステルフィルムの動摩擦係数が０．２以上０．４以下である。
本発明の一実施形態によれば、白色ポリエステルフィルムの総量１００ｍｏｌ％を基準にして、白色ポリエステルフィルム中のイソフタル酸の含有量が０．１ｍｏｌ％以上６ｍｏｌ％以下であり；白色ポリエステルフィルムの１５０℃及び１０Ｈｚにおける貯蔵弾性率が３．５×１０９ｄｙｎｅ／ｃｍ２以上６．０×１０９ｄｙｎｅ／ｃｍ２以下である。
本発明の一実施形態によれば、白色ポリエステルフィルムのヘイズが８０％以上であり、白色ポリエステルフィルムの光透過率が１０％以下であり、白色ポリエステルフィルムの反射率が８０％以上９８％以下であり、白色ポリエステルフィルムの遮光性の値が１．２以上である。
上記技術課題を解決するために、本開示で採用した別の技術的解決策は、白色ポリエステルフィルムを提供することである。この白色ポリエステルフィルムは所定の固有粘度が０．３６ｄＬ／ｇ以上０．６５ｄＬ／ｇ以下であり、白色ポリエステルフィルムの酸価が１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上８０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であり、白色ポリエステルフィルムの表面粗さ（Ｒａ）が１ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、白色ポリエステルフィルムの動摩擦係数が０．２以上０．４以下である。
本発明の一実施形態によれば、白色ポリエステルフィルムの総量１００ｍｏｌ％を基準にして、白色ポリエステルフィルム中のイソフタル酸の含有量は０．１ｍｏｌ％以上６ｍｏｌ％以下であり；白色ポリエステルフィルムの１５０℃及び１０Ｈｚにおける貯蔵弾性率は３．５×１０９ｄｙｎｅ／ｃｍ２以上６．０×１０９ｄｙｎｅ／ｃｍ２以下である。
本発明の一実施形態によれば、白色ポリエステルフィルムのヘイズが８０％以上であり、白色ポリエステルフィルムの光透過率が１０％以下であり、白色ポリエステルフィルムの反射率が８０％以上９８％以下であり、白色ポリエステルフィルムの遮光性の値が１．２以上である。
本発明の一実施形態によれば、白色ポリエステルフィルムの総量１００ｗｔ％を基準として、白色ポリエステルフィルム中のバイオマス由来のエチレングリコールの含有量が５ｗｔ％以下である。
本開示の有益な効果の１つは、本開示が提供する白色ポリエステルフィルム及びその製造方法において、「白色再生ポリエステルチップ、物理的再生ポリエステルチップ、及び化学的再生ポリエステルチップを所定の固有粘度に応じて混合してポリエステルマスターバッチ材料を形成する」という技術的解決策を介して、ポリエステルマスターバッチ材料を、フィルム押出工程に適した所定の固有粘度を有するように調整することができ、再生ポリエステルマスターバッチ材料の割合を高くすることができることである。
本開示の特徴及び技術的内容をさらに理解するために、以下の本開示の詳細な説明及び図を参照されたい。ただし、提供される図は、参照及び説明のためにのみ使用され、本開示を限定するものではない。
添付の図面は、本開示のさらなる理解を提供するためのものであり、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成している。図面は、本開示の実施形態を示しており、説明と合わせて、本開示の原理を説明する。
図１は、本開示の白色ポリエステルフィルムの製造方法の概略フローチャートである。
図２は、本開示のポリエステルマスターバッチ材料の分子量分布を示す模式図である。
図３は、本開示の一実施形態における白色ポリエステルフィルムの貯蔵弾性率の試験結果である。
図４は、本開示の別の実施形態における白色ポリエステルフィルムの貯蔵弾性率の試験結果である。
以下に、本開示に開示された「白色ポリエステルフィルム及びその製造方法」の実施形態を説明するための具体的な実施形態を示す。当業者であれば、本明細書に開示されている内容から、本開示の利点や効果を理解することができる。本開示は、他の異なる具体的な実施形態を介して実施又は適用することができ、また、本明細書の様々な詳細も、本開示の概念を逸脱することなく、異なる視点や用途に基づいて修正及び変更することができる。また、事前に宣言しておくと、本開示の図は単なる模式図であり、実際のサイズに従って描かれているわけではない。また、以下の実施形態では、本開示の関連する技術内容をさらに詳しく説明しているが、開示された内容は本開示の範囲を限定するものではない。また、本明細書で使用される用語「又は」は、実際の状況に応じて、関連する複数の記載事項のいずれか１つ又は組み合わせを含む場合がある。
［白色ポリエステルフィルムの製造方法］
本開示の目的の１つは、白色ポリエステルフィルムに使用されるリサイクルポリエステル材料の割合を増加させ、白色ポリエステルフィルム製品が環境保護の要求を満たすようにすることである。
上記目的を達成するために、図１に示すように、本開示の一実施形態によれば、白色ポリエステルフィルム中のリサイクルポリエステル材料の割合を効果的に増加させ、得られる白色ポリエステルフィルムを良好な加工性で提供することができる白色ポリエステルフィルムの製造方法が提供される。この白色ポリエステルフィルムの製造方法は、ステップＳ１１０～ステップＳ１５０を含む。なお、本実施形態で説明した工程の順序や実際の操作方法は、要求に応じて調整可能であり、本実施形態で説明したものに限定されない。
ステップＳ１１０は、リサイクルポリエステル材料を提供することを含む。
再利用可能なリサイクルポリエステル材料を得るために、ポリエステル材料のリサイクル方法は、様々な種類の廃ポリエステル材料を収集することと、その種類、色、用途に応じてポリエステル廃棄物を分類することを含む。次に、ポリエステル廃棄物を圧縮して梱包する。次に、梱包されたポリエステル廃棄物は、廃棄物処理場に輸送される。本実施形態では、ポリエステル廃棄物は、再生ＰＥＴボトル（ｒ－ＰＥＴ）であるが、本開示はこれに限定されるものではない。
ポリエステル材料のリサイクル方法は、さらに、ポリエステル廃棄物の他の物体（例えば、ボトルキャップ、ラベル、接着剤）を除去することを含む。次に、ポリエステル廃棄物を物理的及び機械的に粉砕する。次に、異なる材質のボトルキャップ、ライナー、及びボトル本体を浮遊させて分離する。次に、粉砕されたポリエステル廃棄物を乾燥させ、再生ＰＥＴボトルフレーク等のリサイクルポリエステル材料の加工品を形成し、その後のフィルム製造工程を容易にする。
本開示の他の実施形態の変更例では、リサイクルポリエステル材料は、例えば、直接購入によって得られたリサイクルポリエステル材料の加工品であってよい。
本明細書における「ポリエステル」及び「ポリエステル材料」とは、任意の種類のポリエステル、特に芳香族ポリエステルを指し、本明細書において、具体的には、テレフタル酸及びエチレングリコールの共重合から得られるポリエステル、即ち、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を指す。
さらに、ポリエステルは、例えば、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、又はポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）でもよい。本実施形態では、ポリエステルは、ポリエチレンテレフタレート及びポリトリメチレンテレフタレートであることが好ましい。さらに、共重合体も使用することができ、特に、２つ以上のジカルボン酸及び／又は２つ以上のジオール成分を用いて得られる共重合体が好ましい。
本開示の一実施形態では、リサイクルＰＥＴボトルフレークは、二酸単位としてイソフタル酸（ＩＰＡ）を含む。従って、最終的な白色ポリエステルフィルムも、イソフタル酸を含む。特に、白色ポリエステルフィルムの総量１００ｍｏｌ％を基準にして、白色ポリエステルフィルム中のイソフタル酸の含有量は０．１ｍｏｌ％から６ｍｏｌ％の間であり、好ましくは、０．５ｍｏｌ％以上５ｍｏｌ％以下である。
本開示の一実施形態では、再生ＰＥＴボトルフレークは、ジオール単位としてバイオマス由来のエチレングリコールを含む。従って、最終的に形成される白色ポリエステルフィルムは、バイオマス由来のエチレングリコールを含む。特に、白色ポリエステルフィルムの総量１００ｗｔ％を基準にして、白色ポリエステルフィルム中のバイオマス由来のエチレングリコールの含有量は５ｗｔ％以下である。さらに、白色ポリエステルフィルム中の全炭素を基準として、放射性元素（Ｃ１４）で測定したバイオマス由来の炭素の含有量は５％以下である。
本開示の一実施形態では、再生ＰＥＴボトルフレークは金属触媒を含み、最終的に形成される白色ポリエステルフィルムも金属触媒を含む。金属触媒は、アンチモン（Ｓｂ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、及びチタン（Ｔｉ）からなる群から選択される少なくとも１つである。白色ポリエステルフィルムの総量１００ｗｔ％を基準にして、白色ポリエステルフィルム中の金属触媒の含有量は０．０００３ｗｔ％以上０．０４ｗｔ％以下である。
ステップＳ１２０は、リサイクルポリエステル材料の一部分を物理的に再生して、物理的再生ポリエステルチップを得ることを含む。物理的再生ポリエステルチップは、第１の固有粘度を有する。本実施形態では、物理的再生ポリエステルチップの第１の固有粘度は、概ね０．６０ｄＬ／ｇ以上であり、好ましくは、第１の固有粘度は、０．６５ｄＬ／ｇ以上０．９０ｄＬ／ｇ以下であり、より好ましくは、第１の固有粘度は０．６５ｄＬ／ｇ以上０．８０ｄＬ／ｇ以下である。
具体的には、物理的再生ポリエステルチップの製造工程は、以下を含む。リサイクルポリエステル材料（例えば、ｒ－ＰＥＴボトルフレーク）の一部分を物理的及び機械的に粉砕し、リサイクルポリエステル材料の溶融に必要な時間及びエネルギーを削減する。次に、粉砕されたリサイクルポリエステル材料を、単軸押出機又は２軸押出機によって溶融し、リサイクルポリエステル材料を溶融状態にする。次に、第１のフィルターを用いて、溶融状態のリサイクルポリエステル材料を濾過し、リサイクルポリエステル材料中の固体不純物を除去する。最後に、造粒して、物理的再生ポリエステルチップを形成する。
即ち、切断、溶融、濾過、押出を順に行うことで、リサイクルポリエステル材料を再形成する。このようにして、元のリサイクルポリエステル材料のポリエステル分子が再配列され、複数の物理的再生ポリエステルチップが製造される。
なお、物理的再生操作では、リサイクルポリエステル材料のポリエステル分子は再配置されるだけであり、再編成されるわけではないことである。そのため、元のリサイクルポリエステル材料に含まれていた成分（例えば、金属触媒、滑剤、共重合モノマー等）は、物理的再生ポリエステル材料にも依然として含まれており、従って、最終的に形成された白色ポリエステルフィルムにも上記の成分が含まれる。さらに、物理的再生ポリエステルチップには、リサイクルポリエステル材料自体の特性も保持されている。
リサイクルポリエステル材料は、物理的再生操作には分子量があまり変化しないため、溶融状態のリサイクルポリエステル材料は、粘度が比較的高く、流動性が比較的悪い。そのため、小さすぎるメッシュサイズのフィルターを使用すると、濾過効率が低下しやすくなる。
濾過性能を向上させるために、本実施形態では、第１のフィルターは、好ましくは、５０μｍ以上１００μｍ以下のメッシュサイズであることが好ましい。第１のフィルターは、上記メッシュサイズよりも大きな粒径を有する固体不純物を濾過することができる。ただし、本開示はこれに限定されない。
製膜工程が異なれば、適用できる固有粘度の範囲も異なることは言うまでもない。一般的には、物理再製造によって得られた物理的再生ポリエステルチップ（物理的再生ポリエステル樹脂）は、より大きい固有粘度（０．６０ｄＬ／ｇ以上）を有する。物理的再生ポリエステルチップ（物理的再生ポリエステル樹脂）のみを使用した場合、ポリエステルマスターバッチ材料は、ボトルブロー工程及びスピニング工程にのみ適用され、フィルム押出工程には適用されない可能性がある。
物理的再生ポリエステルチップの固有粘度を調整する方法として、関連技術で主に用いられているのが固体重合法である。ただし、固体重合法は、物理的再生ポリエステルチップの固有粘度を高めるためにのみ使用することができ、物理的再生ポリエステルチップの固有粘度を低下させるために使用することはできない。
上記課題を解決するために、本開示の一実施形態では、本開示のステップＳ１３０の化学的再生工程で得られた化学的再生ポリエステルチップ（化学的再生ポリエステル樹脂）は、比較的低い固有粘度（０．６５ｄＬ／ｇ以下）を有する。そのため、物理的再生ポリエステルチップ及び化学的再生ポリエステルチップの両方を使用し、物理的再生ポリエステルチップ及び化学的再生ポリエステルチップの割合を調整することで、ポリエステルマスターバッチ材料の固有粘度を調整し、フィルム押出工程に適したポリエステルマスターバッチ材料とすることができる。
ステップＳ１３０は、リサイクルポリエステル材料の別の部分を化学的に再生して、化学的再生ポリエステルチップを得ることを含む。化学的再生ポリエステルチップは、第２の固有粘度を有し、化学的再生されたポリエステルチップの第２の固有粘度は、物理的再生ポリエステルチップの第１の固有粘度よりも低い。本実施形態では、化学的再生ポリエステルチップの第２の固有粘度は、通常、０．６５ｄＬ／ｇ以下であり、好ましくは、０．４０ｄＬ／ｇ以上０．６５ｄＬ／ｇ以下であり、より好ましくは、０．５０ｄＬ／ｇ以上０．６５ｄＬ／ｇ以下である。
具体的には、化学的再生ポリエステルチップの製造工程は、以下を含む。
リサイクルポリエステル材料の別の部分（例えば、ｒ－ＰＥＴフレークなど）を切断又は粉砕して、それにより、リサイクルポリエステル材料の解重合に必要な時間とエネルギー消費を削減する。次に、切断又は粉砕したリサイクルポリエステル材料を化学的な解重合溶液に投入して、リサイクルポリエステル材料を解重合し、マスターバッチ材料混合物を形成する。次に、第２のフィルターを用いてマスターバッチ材料混合物を濾過し、リサイクルポリエステル材料中の固体不純物を除去することにより、マスターバッチ材料混合物中の非ポリエステル不純物の濃度を低減する。
次に、第２のフィルターで濾過されたマスターバッチ材料混合物をエステル化反応させ、エステル化反応中に無機物添加剤又は共重合体モノマーを添加する。最後に、特定の反応条件で、マスターバッチ材料混合物中のモノマー及び／又はオリゴマーを再重合し、造粒することで、化学的再生ポリエステルチップを得る。化学解重合溶液の液温は、例えば、１６０℃以上２５０℃以下であってもよいが、本開示はこれに限定されるものではない。さらに、第２のフィルターのメッシュサイズは、第１のフィルターのメッシュサイズよりも小さい。
なお、化学的な解重合液により、リサイクルポリエステル材料中のポリエステル分子に鎖切断が起り、解重合の効果が得られる場合がある。また、比較的短い分子鎖を有し、１つの二酸単位及び２つのジオール単位からなるエステルモノマー（例えば、ビス（２－ヒドロキシエチル）テレフタレート（ＢＨＥＴ））を有するポリエステル組成物を得ることができる。即ち、マスターバッチ材料混合物の分子量は、リサイクルポリエステル材料の分子量よりも小さい。
本実施形態において、化学解重合液は、例えば、水、メタノール、エタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、又はこれらの組み合わせの溶液であってもよいが、本開示はこれに限定されない。例えば、加水分解には水が用いられ、アルコール分解にはメタノール、エタノール、エチレングリコール、又はジエチレングリコールが用いられる。
さらに、物理的リサイクル操作とは異なり、化学的リサイクル操作では、ポリエステル分子が比較的小さな分子量の分子に解重合された後、新たなポリエステル樹脂に再重合される「リサイクルポリエステル材料中のポリエステル分子の解重合及び再重合」が行われることが特筆される。
本開示の他の実施形態では、化学的再生ポリエステルチップは、上記実施形態に限定されず、加水分解又は超臨界流体法によって調製されてよい。加水分解法は、リサイクルポリエステル材料をアルカリ溶液中で、一定の温度と圧力を調整し、マイクロ波を照射することにより、ポリエステル分子を完全に分解してモノマーにする方法である。超臨界流体法とは、超臨界流体メタノール中でリサイクルポリエステル材料を少量のモノマーやオリゴマーに分解するものである。モノマー及びオリゴマーの収率は、反応温度及び反応時間に影響される。
具体的には、化学的リサイクル方法は、リサイクルポリエステル材料を分子量の小さいモノマーに解重合することができるので、リサイクルポリエステル材料（例えば、ｒ－ＰＥＴボトルフレーク）に元々含まれていた不純物（例えば、コロイド状の不純物やその他の非ポリエステル不純物）は、物理的リサイクル方法よりも容易に濾過され得る。
さらに、化学的再生操作は、リサイクルポリエステル材料の分子量を低下させることができるので（例えば、比較的短い分子鎖及び化合物モノマーを有するポリエステル組成物を形成することにより）、リサイクルポリエステル材料は、解重合された後の粘度が比較的低く、流動特性が改善されている。従って、化学的再生操作では、比較的小さな粒径を有する不純物をポリエステル材料から除去するために、比較的小さなメッシュサイズを有するフィルターを使用してもよい。
濾過性能を向上させるために、本実施形態では、第２のフィルターのメッシュサイズは、１０μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。つまり、第２のフィルターは、メッシュサイズよりも大きい粒径の固体不純物を選別してもよいが、本開示はこれに限定されない。
固体不純物を濾過するという観点から、物理的再生操作では、ポリエステル材料中の粒子径の大きい固体不純物のみを濾過して再利用し、化学的再生工程では、ポリエステル材料中の粒子径の小さい固体不純物を濾過して再利用してもよい。従って、白色ポリエステルフィルムの製造品質を効果的に向上させることができる。
さらに、化学的再生工程によって製造された化学的再生ポリエステルチップは、一般的に低い固有粘度を有する。さらに、化学的再生ポリエステルチップの固有粘度は、制御が容易であり、化学的再生ポリエステルチップの固有粘度は、物理的及び化学的再生ポリエステルチップの固有粘度よりも小さくなるように調整されてもよい。
ステップＳ１４０は、ポリエステルマスターバッチ材料を形成するように、所定の固有粘度に従って、白色再生ポリエステルチップ、物理的再生ポリエステルチップ、及び化学的再生ポリエステルチップを混合することを含む。
本発明のポリエステルマスターバッチ材料の固有粘度は、フィルム製造加工に適している。具体的には、ポリエステルマスターバッチ材料の固有粘度は、０．４８ｄＬ／ｇ以上０．８ｄＬ／ｇ以下であり、好ましくは、０．５０ｄＬ／ｇ以上０．６０ｄＬ／ｇ以下である。また、所定の固有粘度は、０．３６ｄＬ／ｇ以上０．６５ｄＬ／ｇ以下であり、好ましくは、０．４０ｄＬ／ｇ以上０．６０ｄＬ／ｇ以下である。
より具体的には、白色再生ポリエステルチップ、物理的再生ポリエステルチップ、及び化学的再生ポリエステルチップは、所定の固有粘度に応じた所定の重量比で互いに混合される。従って、混合された白色再生ポリエステルチップ、物理的再生ポリエステルチップ、及び化学的再生ポリエステルチップは、所定の固有粘度を有し、白色ポリエステルフィルムの製造に適している。
白色再生ポリエステルチップは、白色添加剤を含有しており、白色添加剤は、炭酸カルシウム粒子、硫酸バリウム粒子、及び酸化チタン粒子からなる群から選択される。白色添加剤の粒径は、０．１μｍ以上２０μｍ以下である。
本実施形態において、白色再生ポリエステルチップに各種の白色添加剤を添加するか否かは、白色ポリエステルフィルムの目的に応じて決定すればよい。好ましい実施形態では、白色再生ポリエステルチップに含まれる白色添加剤の種類は１種類である。
例えば、白色添加剤として炭酸カルシウム粒子や硫酸バリウム粒子を用いた場合、白色ポリエステルフィルムは、良好な反射効果（反射率８０％以上９８％以下）と低比重を有し、通常、ポスターやエクスプレスラベルなどに使用されることがある。しかし、白色ポリエステルフィルムの表面には微細な穴があるため、白色ポリエステルフィルムは長期の屋外暴露には適していない。
例えば、白色添加剤として酸化チタン粒子を用いた場合、白色ポリエステルフィルムは、色差値（△Ｅ）が小さく、物性が強くなるため、屋外での使用に適したものとなり得る。さらに、酸化チタンは、アナターゼ型酸化チタンであってもよいし、ルチル型酸化チタンであってもよい。白色ポリエステルフィルムが長時間屋外に晒される必要がない場合には、アナターゼ型酸化チタン又はルチル型酸化チタンを用いてもよく、白色ポリエステルフィルムが長時間屋外に晒される可能性がある場合には、ルチル型酸化チタンを用いてもよい。
本発明の白色再生ポリエステルチップは、物理的再生操作で調製してもよいし、化学的再生工程で調製してもよい。即ち、白色再生ポリエステルチップは、白色物理的再生ポリエステルチップ及び白色化学的再生ポリエステルチップの少なくとも一方を含む。また、白色再生ポリエステルチップの固有粘度は、０．３５ｄＬ／ｇ以上０．７０ｄＬ／ｇ以下であり、好ましくは、０．４ｄＬ／ｇ以上０．６５ｄＬ／ｇ以下である。
具体的には、白色物理的再生ポリエステルチップを製造する方法は、以下を含む。リサイクルポリエステル材料の一部分を溶融して第１の溶融混合物を形成し、第１の溶融混合物に白色添加剤を加えて、第２の溶融混合物を形成し、第２の溶融混合物を再成形して白色物理的再生ポリエステルチップを得る。白色物理的再生ポリエステルチップの１００ｗｔ％の総量を基準にして、白色物理的再生ポリエステルチップは、５ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下の白色添加剤を含む。
例えば、白色添加剤が炭酸カルシウム粒子又は硫酸バリウム粒子である場合、白色物理的再生ポリエステルチップの総量１００ｗｔ％を基準にして、白色物理的再生ポリエステルチップは、白色添加剤を２０ｗｔ％以上３５ｗｔ％以下を含む。白色添加剤が酸化チタン粒子である場合、白色物理的再生ポリエステルチップの総量１００ｗｔ％を基準にして、白色物理的再生ポリエステルチップは、５ｗｔ％以上１５ｗｔ％以下の白色添加剤を含む。
具体的には、白色化学的再生ポリエステルチップを製造する方法は、リサイクルポリエステル材料の別の部分を解重合して、第１オリゴマー混合物を得ることを含む。第１オリゴマー混合物に白色添加剤を加えて第２オリゴマー混合物を形成する。第２オリゴマー混合物を再重合して、白色化学的再生ポリエステルチップを得る。白色化学的再生ポリエステルチップの１００ｗｔ％の総量を基準にして、白色化学的再生ポリエステルチップは、２０ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下の白色添加剤を含む。
例えば、白色添加剤が炭酸カルシウム粒子又は硫酸バリウム粒子である場合、白色化学的再生ポリエステルチップの総量１００ｗｔ％を基準にして、白色化学的再生ポリエステルチップは、白色添加剤を２０ｗｔ％以上３５ｗｔ％以下を含む。
リサイクルポリエステル材料の割合を増加させるために、様々な再生ポリエステルチップはすべて、適切な使用範囲を有する。
所定の重量比の観点から、ポリエステルマスターバッチ材料１００重量部の量（即ち、全てのポリエステルチップ）を基準として、物理的再生ポリエステルチップの量は、好ましくは５０重量部以上９５重量部、より好ましくは６０重量部以上８０重量部である。また、化学的再生ポリエステルチップの量は、５重量部以上５０重量部以下、好ましくは２０重量部以上４０重量部以下であるが、本開示はこれに限定されるものではない。
好適な実施形態では、物理的再生ポリエステルチップの量は、化学的再生ポリエステルチップの量よりも多いが、本開示はこれに限定されない。
ステップＳ１５０は：ポリエステルマスターバッチ材料を溶融して押出し、白色ポリエステルフィルムを形成することを含む。特に、白色ポリエステルフィルムは、所定の固有粘度を有する。
白色ポリエステルフィルムにおいて、物理的再生ポリエステルチップ（白色物理的再生ポリエステルチップを含む）を物理的再生ポリエステル樹脂に成形する。化学的再生ポリエステルチップ（白色化学的再生ポリエステルチップを含む）は、化学的再生ポリエステル樹脂に成形され、白色再生ポリエステルチップに含まれる白色添加剤は、物理的再生ポリエステル樹脂及び化学的再生ポリエステル樹脂に均一に分散されている。
ステップＳ１４０の混合比によれば、白色ポリエステルフィルムの総量１００ｗｔ％を基準にして、物理的再生ポリエステル樹脂の含有量は、好ましくは５０ｗｔ％以上９５ｗｔ％以下、より好ましくは６０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下である。化学的再生ポリエステル樹脂の含有量は、好ましくは５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下、より好ましくは２０ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下である。また、白色添加剤の含有量は、０．１ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下である。
さらに、物理的再生ポリエステル樹脂及び化学的再生ポリエステル樹脂の合計含有量は、５５ｗｔ％以上１００ｗｔ％以下であり、より好ましくは７０ｗｔ％以上１００ｗｔ％以下である。
上記の構成によれば、本実施形態の白色ポリエステルフィルムの製造方法は、未使用ポリエステル樹脂を添加せずにリサイクルポリエステル材料を高い割合で使用するか、あるいは少量の未使用ポリエステル樹脂を添加するだけでよい。例えば、本開示の一実施形態において、未使用ポリエステル樹脂の量は、通常５０重量部以下であり、好ましくは、３０重量部以下であり、より好ましくは、１０重量部以下である。
本開示の一実施形態では、物理的再生ポリエステルチップは第１酸価を有し、化学的再生ポリエステルチップは第２酸価を有し、第２酸価は第１酸価よりも大きい。特に、第１酸価は、１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上４０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であり、第２酸価は、２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上７０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である。
より具体的には、図２を参照すると、物理的再生ポリエステルチップは、第１の分子量分布１を有し、化学的再生ポリエステルチップは、第２の分子量分布２を有し、第２の分子量分布２の分布範囲は、第１の分子量分布１の分布範囲よりも広い。
さらに、物理的再生ポリエステルチップと化学的再生ポリエステルチップとを混合することにより、ポリエステルマスターバッチ材料（白色再生ポリエステルチップ、物理的再生ポリエステルチップ、及び化学的再生ポリエステルチップ）は、第３の分子量分布３を有し、第３の分子量分布３の分布範囲は、第１の分子量分布１と第２の分子量分布２との間にある。
より具体的には、分子量分布の観点から、化学的再生ポリエステルチップの方が分子量分布が広く、フィルム製造工程の生産性向上に寄与するが、化学的再生ポリエステルチップのみで製造した白色ポリエステルフィルムの物性（例えば、機械的特性）が比較的劣る場合がある。また、化学的再生ポリエステルチップの製造コストが比較的高くなる。
物理的再生ポリエステルチップの分子量分布は比較的狭く、製膜工程の生産性を低下させる可能性があるが、機械的特性の強い、より優れた白色ポリエステルフィルムを製造することができる。即ち、物理的再生ポリエステルチップや化学的再生ポリエステルチップのみを使用することは理想的ではない。
本開示の一実施形態の白色ポリエステルフィルムの製造方法の特徴は、物理的再生ポリエステルチップと化学的再生ポリエステルチップとを同時に使用することで、製膜工程の生産性を向上させ、白色ポリエステルフィルムの物性を向上させ、白色ポリエステルフィルムの製造コストを低減させることができる点にある。
さらに、本発明の白色ポリエステルフィルムの製造方法は、物理的再生操作又は化学的再生工程において、リサイクルポリエステル材料に無機物粒子を添加することをさらに含み、最終的に得られる白色ポリエステルフィルムが無機物粒子を含むようにする。
本実施形態では、無機物粒子は滑剤であるが、本開示はこれに限定されない。特に、滑剤は、シリカ粒子、炭酸カルシウム粒子、硫酸バリウム粒子、ポリスチレン粒子、シリコーン粒子、及びアクリル粒子からなる材料群から選択される少なくとも１つである。さらに、白色ポリエステルフィルムの総量１００ｗｔ％を基準にして、滑剤の含有量は０．１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下であることが好ましい。
［白色ポリエステルフィルム］
以上が、本開示の実施形態の白色ポリエステルフィルムの製造方法について説明した。以下、本開示の実施形態の白色ポリエステルフィルムについて説明する。本実施形態では、上記の製造方法により白色ポリエステルフィルムを形成しているが、本開示はこれに限定されない。
白色ポリエステルフィルムの材料は、物理的再生ポリエステル樹脂と、化学的再生ポリエステル樹脂と、白色添加剤とを含む。物理的再生ポリエステル樹脂は、物理的再生ポリエステルチップから形成されており、物理的再生ポリエステルチップは、第１の固有粘度を有する。化学的再生ポリエステル樹脂は、化学的再生ポリエステルチップから形成され、第２の固有粘度を有する。第２の固有粘度は、第１の固有粘度よりも低い。白色添加剤は、化学的再生ポリエステル樹脂と物理的再生ポリエステル樹脂の間に分散されている。
物理的再生ポリエステルチップと化学的再生ポリエステルチップは、所定の固有粘度に基づいて混合されるので、得られる白色ポリエステルフィルムは所定の固有粘度を有するようになることが重要である。
本開示の一実施形態では、物理的再生ポリエステルチップの第１の固有粘度は０．６０ｄＬ／ｇ以上であり、化学的再生ポリエステルチップの第２の固有粘度は０．６５ｄＬ／ｇ以下であり、所定の固有粘度は０．３６ｄＬ／ｇ以上０．６５ｄＬ／ｇ以下である。
本開示の好ましい実施形態では、物理的再生ポリエステルチップの第１の固有粘度は０．６５ｄＬ／ｇ以上０．８０ｄＬ／ｇ以下であり、化学的再生ポリエステルチップの第２の固有粘度は０．５０ｄＬ／ｇ以上０．６５ｄＬ／ｇ以下であり、所定の固有粘度は０．６０ｄＬ／ｇ以上０．６５ｄＬ／ｇ以下である。
さらに、本開示の白色ポリエステルフィルムの酸価は、１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上１００ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であり、より好ましくは、１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上８０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、特に好ましくは、４０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上７０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下の範囲である。白色ポリエステルフィルムの酸価は、米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）が定めた標準測定法Ｄ７４０９－１５に基づいて測定される。白色ポリエステルフィルムの酸価が１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上１００ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である場合、白色ポリエステルフィルムは、耐熱性及び耐加水分解性を有する。
本開示の白色ポリエステルフィルムの表面粗さ（Ｒａ）は、１ｎｍ以上以上５００ｎｍ以下でり、好ましくは、１０ｎｍ以上以上４５０ｎｍ以下、より好ましくは、２０ｎｍ以上以上４３０ｎｍ以下である。白色ポリエステルフィルムの表面粗さは、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ４２８７／４２８８に基づいて測定される。
本開示の白色ポリエステルフィルムの動摩擦係数は、０．２以上０．４以下である。白色ポリエステルフィルムの動摩擦係数は、ＡＳＴＭ Ｄ１８９４に準拠して測定される。
白色ポリエステルフィルムの表面粗さが１ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、白色ポリエステルフィルムの動摩擦係数が０．２以上０．４以下である場合、白色ポリエステルフィルムの製膜、フィルム回収、及び後処理工程の手順がより円滑になる。
本開示の白色ポリエステルフィルムの１５０℃、１０Ｈｚにおける貯蔵弾性率は、３．５×１０９ｄｙｎｅ／ｃｍ２以上６．０×１０９ｄｙｎｅ／ｃｍ２以下であり、好ましくは、４．０×１０９ｄｙｎｅ／ｃｍ２以上５．０×１０９ｄｙｎｅ／ｃｍ２以下である。なお、白色ポリエステルフィルムの貯蔵弾性率は、動的粘弾性測定装置で測定した白色ポリエステルフィルムの長手方向及び幅方向の貯蔵弾性率の平均値である。なお、具体的な測定結果については、図３及び図４に示すとおりである。
また、複数の物理的再生ポリエステルチップ及び複数の化学的再生ポリエステルチップは、いずれもリサイクル及び再使用によってリサイクルポリエステル材料を造粒して得られたものである。リサイクルポリエステル材料は、再生ＰＥＴボトルフレークである。
本開示の一実施形態において、白色ポリエステルフィルムは、以下の特徴を有する。白色ポリエステルフィルムの総量１００ｍｏｌ％を基準にして、白色ポリエステルフィルム中のイソフタル酸の含有量は、０．１ｍｏｌ％以上６ｍｏｌ％以下である。白色ポリエステルフィルムの総量１００ｗｔ％を基準にして、白色ポリエステルフィルム中のバイオマス由来のエチレングリコールの含有量が５ｗｔ％以下である。白色ポリエステルフィルムの遮光値が１．２以上である。白色ポリエステルフィルムの光透過率は１０％以下であり、好ましくは５％以下である。白色ポリエステルフィルムの表面粗さ（Ｒａ）は、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。白色ポリエステルフィルムの反射率は、８０％以上９８％以下である。白色ポリエステルフィルムの色差値（△Ｅ）は、１０以下であり、好ましくは、２以下である。また、白色ポリエステルフィルムの動摩擦係数は、０．２以上０．４以下である。
［実施形態の利点］
本開示が提供する白色ポリエステルフィルム及びその製造方法においては、「白色再生ポリエステルチップ、物理的再生ポリエステルチップ、及び化学的再生ポリエステルチップを所定の固有粘度に応じて混合してポリエステルマスターバッチ材料を形成する」という技術的解決策を介して、ポリエステルマスターバッチ材料を、フィルム押出工程に適した所定の固有粘度を有するように調整することができ、再生ポリエステルマスターバッチ材料の割合を高くすることができる。
以上に開示した内容は、本開示の好適な実施形態及び実現可能な実施形態についてのみのものであり、本開示の請求項の範囲を限定するものではない。従って、本開示の明細書や図の内容を用いて行われた同等の技術的変更は、すべて本開示の特許請求の範囲に含まれる。
本発明の白色ポリエステルフィルム及びその製造方法は、白色ポリエステルフィルム分野に適用することができる。
参考文献リスト
１：第１の分子量分布
２：第２の分子量分布
３：第３の分子量分布

Claims (9)

  1. リサイクルポリエステル材料を用意する工程と、
    前記リサイクルポリエステル材料の一部分を物理的に再生して、第１の固有粘度を有する物理的再生ポリエステルチップを形成する工程と、
    前記リサイクルポリエステル材料の別の部分を化学的に再生して、前記第１の固有粘度よりも低い第２の固有粘度を有する化学的再生ポリエステルチップを形成する工程と、
    白色再生ポリエステルチップ、前記物理的再生ポリエステルチップ、及び前記化学的再生ポリエステルチップを、所定の固有粘度に従って混合して、ポリエステルマスターバッチ材料を形成する工程と、
    前記ポリエステルマスターバッチ材料を溶融して押出すことにより、所定の固有粘度を有する白色ポリエステルフィルムを得る工程と、
    を備え、
    前記白色ポリエステルフィルムの所定の固有粘度が０．３６ｄＬ／ｇ以上０．６５ｄＬ／ｇ以下であり、
    前記白色ポリエステルフィルムの酸価が１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上８０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であり、
    前記白色ポリエステルフィルムの表面粗さ（Ｒａ）が１ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、
    前記白色ポリエステルフィルムの動摩擦係数が０．２以上０．４以下である、
    ことを特徴とする白色ポリエステルフィルムの製造方法。
  2. 所定の固有粘度に応じて、物理的再生ポリエステル樹脂と化学的再生ポリエステル樹脂とを混合、溶融、押出して形成された白色ポリエステルフィルムであって、
    前記白色ポリエステルフィルムの固有粘度が０．３６ｄＬ／ｇ以上０．６５ｄＬ／ｇ以下であり、
    前記白色ポリエステルフィルムの酸価が１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上８０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であり、
    前記白色ポリエステルフィルムの表面粗さ（Ｒａ）が１ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、
    前記白色ポリエステルフィルムの動摩擦係数が０．２以上０．４以下である、
    ことを特徴とする白色ポリエステルフィルム。
  3. 前記白色ポリエステルフィルムの総量１００ｍｏｌ％を基準にして、前記白色ポリエステルフィルム中のイソフタル酸の含有量が０．１ｍｏｌ％以上６ｍｏｌ％以下であり、
    前記白色ポリエステルフィルムの１５０℃、１０Ｈｚにおける貯蔵弾性率が３．５×１０９ｄｙｎｅ／ｃｍ２以上６．０×１０９ｄｙｎｅ／ｃｍ２以下である、
    請求項２に記載の白色ポリエステルフィルム。
  4. 前記白色ポリエステルフィルムのヘイズが８０％以上であり、前記白色ポリエステルフィルムの光透過率が１０％以下であり、
    前記白色ポリエステルフィルムの反射率が８０％以上９８％以下であり、
    前記白色ポリエステルフィルムの遮光値が１．２以上である、
    請求項２に記載の白色ポリエステルフィルム。
  5. 前記白色ポリエステルフィルムの総量１００ｗｔ％を基準として、白色ポリエステルフィルム中のバイオマス由来のエチレングリコールの含有量が５ｗｔ％以下である、
    請求項２に記載の白色ポリエステルフィルム。
  6. 白色ポリエステルフィルムであって、
    前記白色ポリエステルフィルムの所定の固有粘度が０．３６ｄＬ／ｇ以上０．６５ｄＬ／ｇ以下であり、
    前記白色ポリエステルフィルムの酸価が１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上８０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であり、
    前記白色ポリエステルフィルムの表面粗さ（Ｒａ）が１ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、
    前記白色ポリエステルフィルムの動摩擦係数が０．２以上０．４以下である、
    ことを特徴とする白色ポリエステルフィルム。
  7. 前記白色ポリエステルフィルムの総量１００ｍｏｌ％を基準にして、前記白色ポリエステルフィルム中のイソフタル酸の含有量が０．１ｍｏｌ％以上６ｍｏｌ％以下であり、
    前記白色ポリエステルフィルムの１５０℃、１０Ｈｚでの貯蔵弾性率が３．５×１０９ｄｙｎｅ／ｃｍ２以上６．０×１０９ｄｙｎｅ／ｃｍ２以下である、
    請求項６に記載の白色ポリエステルフィルム。
  8. 前記白色ポリエステルフィルムのヘイズが８０％以上であり、
    前記白色ポリエステルフィルムの光透過率が１０％以下であり、
    前記白色ポリエステルフィルムの反射率が８０％以上９８％以下であり、
    前記白色ポリエステルフィルムの遮光値が１．２以上である、
    請求項６に記載の白色ポリエステルフィルム。
  9. 前記白色ポリエステルフィルムの総量１００ｗｔ％を基準として、前記白色ポリエステルフィルム中のバイオマス由来のエチレングリコールの含有量が５ｗｔ％以下である、
    請求項６に記載の白色ポリエステルフィルム。
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