JP2692284B2

JP2692284B2 - 成形用二軸延伸ポリエステルフィルム

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Publication number: JP2692284B2
Application number: JP20441389A
Authority: JP
Inventors: 裕二郎福田; 智行小谷
Original assignee: ダイアホイルヘキスト株式会社
Priority date: 1989-08-07
Filing date: 1989-08-07
Publication date: 1997-12-17
Anticipated expiration: 2012-12-17
Also published as: JPH0367629A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は優れた成形性、耐熱性及び厚さ斑を有する成
形用二軸延伸ポリエステルフィルムに関する。

〔従来の技術および発明が解決しようとする課題〕

従来、二軸延伸ポリエステルフィルムは強度、耐熱性
に優れ、種々の工業用用途に幅広く適用されている。例
えば、真空、圧空、張出、冷間、射出、インモールド、
エンボス加工等の原材料または補助材としてポリエステ
ルフィルムを用いることが検討され、加工されるポリエ
ステルフィルムの用途として、成形転写用、成形容器
用、電絶用、包装用、装飾用等への適用が検討されてい
る。

しかしながら二軸延伸ポリエステルフィルムは、塩化
ビニール系樹脂に比べ成形性が劣るため、これらの用途
における適用が困難であった。特に成形転写用、成形容
器用ベースフィルムとして成形性の改良が求められてい
た。

しかしながら、成形性を改良すると、フィルムの厚さ
斑が大きく悪化し、加工時に種々の問題が生じる。例え
ば、成形転写用フィルムに偏肉があると、成形転写時に
フィルムの伸びが不均一となるため、転写した図柄の乱
れが生じる。また、成形容器用フィルムに偏肉があると
成形性が不均一となるため、フィルムの破断や積層加工
時に部分的な層間剥離が発生する傾向がある。

従って成形用ポリエステルフィルムにおいて、成形性
とフィルムの厚さ斑が共に優れたポリエステルフィルム
が求められていた。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは上記課題に鑑み、鋭意検討した結果、ポ
リエステルに特定の酸成分を特定量含有するフィルムで
あり、且つ、特定の物性を有するフィルムが、成形性、
厚さ斑に極めて優れることを見出し、本発明を完成する
に至った。

すなわち本発明の要旨は、脂肪族ジカルボン酸成分を
全酸成分に対し１〜20mol％含有する共重合ポリエステ
ルよりなり、150℃の雰囲気下、100％伸長時のフィルム
強度F₁₀₀が0.5〜5kg/mm²であり、且つ該フィルムの厚さ
斑が40％以下であることを特徴とする成形用二軸延伸ポ
リエステルフィルムに存する。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明に用いられるポリエステルは、ジカルボン酸成
分として、テレフタル酸、シュウ酸、マロン酸、コハク
酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フタル
酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ジフェニ
ルエーテルジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸等、公知
のジカルボン酸の一種もしくは二種以上からなり、ま
た、ジオール成分としてエチレングリコール、プロピレ
ングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレ
ングリコール、ヘキサメチレングリコール、ジエチレン
グリコール、トリエチレングリコール、ポリアルキレン
グリコール、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公知のジオール成分の一種又は二
種以上からなるポリエステルである。

本発明のポリエステルにおいて共重合成分として、例
えばｐ−オキシ安息香酸のようなオキシカルボン酸、安
息香酸、ベンゾイル安息香酸、メトキシポリアルキレン
グリコールのような一官能性化合物、グリセリン、ペン
タエリスリトールのような多官能性化合物も、生成物が
実質的に線状の高分子を保持し得る範囲内で使用するこ
とができる。

本発明のフィルムを構成するポリエステルにおいて、
ポリエチレンテレフタレートの割合は好ましくは50モル
％以上、更に好ましくは70モル％以上である。ポリエチ
レンテレフタレートが50モル％未満であるとフィルムに
した場合の強度及び耐熱性が低下するので好ましくな
い。

本発明のフィルムを構成するポリエステルにおいて、
全酸成分中の脂肪族ジカルボン酸成分含有量は１〜20mo
l％の範囲であり、好ましくは１〜10mol％の範囲であ
る。かかる要件を満たすことにより、フィルムの成形
性、耐熱性の向上と厚さ斑の良化が同時に達成できる理
由は、脂肪族ジカルボン酸成分を加えることにより、ポ
リエステルの分子鎖に柔軟性と結晶性を同時に付与する
ことが可能となり、上記特性を達成し得たためであると
推察される。

本発明のフィルムを構成するポリエステルにおいて全
酸成分中の脂肪酸ジカルボン酸成分の含有量が20mol％
を越えるフィルムでは、むしろ耐熱性の低下や厚さ斑の
悪化が見られ、好ましくない。また、該含有量が1mol％
未満のフィルムでは、上記特性の改良が見られず好まし
くない。

本発明のフィルムを構成するポリエステルに含有させ
る脂肪族ジカルボン酸成分としては、炭素数４〜12好ま
しくは炭素数６〜12の脂肪族ジカルボン酸成分が、前記
成形性、耐熱性、厚さ斑を向上させることができ好まし
い。

また、フィルムに易滑性を向上させるために、有機滑
剤、無機の滑剤等の微粒子を含有させることも好まし
く、必要に応じて安定剤、着色剤、酸化防止剤、消泡
剤、静電防止剤等の添加剤を含有するものであってもよ
い。滑り性を付与する微粒子としては、カオリン、クレ
ー、炭酸カルシウム、酸化ケイ素、テレフタレ酸カルシ
ウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、リン酸カルシウ
ム、フッ化リチウム、カーボンブラック等の公知の不活
性外部粒子、ポリエステル樹脂の溶融製膜に際して不溶
な高融点有機化合物、架橋ポリマー及びポリエステル合
成時に使用する金属化合物触媒、例えばアルカリ金属化
合物、アルカリ土類金属化合物などによってポリエステ
ル製造時にポリマー内部に形成される内部粒子が挙げら
れる。フィルム中に含まれる微粒子の含有量は、通常0.
002〜0.9重量％の範囲であり、平均粒径は、0.001〜3.5
μｍの範囲であることが好ましい。

本発明のポリエステルは、フィルムにおける極限粘度
が好ましくは0.50以上、更に好ましくは0.60以上であ
る。フィルムの極限粘度が0.50未満の場合、十分な強度
及び成形性が得られず好ましくない。

本発明のフィルムにおいて、150℃の雰囲気下におけ
る100％伸長時のフィルム強度F₁₀₀は0.5〜5kg/mm²の範
囲である必要がある。本発明でいうF₁₀₀は150℃での100
％伸長時でのフィルムの縦および横方向の強度の平均値
である。F₁₀₀値は好ましくは0.5〜3kg/mm²の範囲であ
る。

我々の検討結果によると、強度F₁₀₀値はフィルムの成
形性に深く関係しており、F₁₀₀が5kg/mm²を越すフィル
ムでは、成形性が低下し、好ましくない。また、F₁₀₀が
0.5kg/mm²未満のフィルムでは、成形時フィルムが不均
一に変形し、例えば転写用フィルムでは、転写する図柄
の歪み等が生じ好ましくない。また縦方向と横方向の15
0℃、100％伸長時のフィルム強度の差は通常3kg/mm²以
下であり、好ましくは2kg/mm²以下、更に好ましくは1kg
/mm²以下である。かかる差が3kg/mm²を超えると異方性
が大きくなるため成形性が悪化する。

本発明のフィルムにおいて、フィルムの厚さ斑は40％
以下であり、好ましくは30％以下である。フィルムの厚
さ斑が40％を越えると成形性及び成形時のフィルムの伸
び等が不均一となり、成形転写時に図柄の歪みが生じた
り、成形容器用として使用時に、破断や層間剥離を生じ
たりする等加工適性上好ましくない。

本発明のフィルムはF₁₀₀と厚さ斑が上記範囲にあるこ
とを必須とするが、更に本発明のフィルムの面配向度Δ
Ｐは0.040〜0.140の範囲であることが好ましく、更に好
ましくは0.050〜0.120の範囲である。面配向度ΔＰが0.
140を超えるフィルムでは成形性が不十分で好ましくな
い。また、面配向度ΔＰが0.040未満のフィルムでは、
フィルムの強度が低下し、平面性が悪化するため好まし
くない。

さらに本発明のフィルムの平均屈折率は好ましくは
1.560〜1.598の範囲である。が1.598を越えるフィル
ムでは、フィルムの結晶化度が高くなり好ましくない。
また、が1.560未満のフィルムでは、逆にフィルムの
結晶化が十分でなく、耐熱性が劣り好ましくない。

本発明において、フィルムの密度は好ましくは1.345
〜1.390、更に好ましくは1.355〜1.380の範囲である。
フィルムの密度が1.345未満では耐熱性が劣り、十分で
なく、一方、1.390を越えるフィルムでは成形性が不充
分となり好ましくない。

また、本発明においてフィルムの融解熱は好ましくは
１〜8cal/g、更に好ましくは１〜6cal/gの範囲である。
融解熱が8cal/gを越えるフィルムでは成形性が低下し好
ましくない。一方、融解熱が1cal/g未満のフィルムで
は、特に耳部等のリサイクルを行なう場合、製膜時の原
料乾燥工程において結晶化が極めて困難なため、真空乾
燥等の繁雑な工程が必要となり、好ましくなく、またフ
ィルムの厚さ斑も悪化し好ましくない。

本発明のフィルムの収縮特性に関しては、150℃で３
分間処理後の縦及び横方向の収縮率が共に10％以下であ
ることが好ましく、更に好ましくは５％以下である。

縦又は横方向の収縮率が10％を上回るフィルムは、加
工工程中の加熱区間においてフィルムの縮みが大きく発
生し好ましくない。特に転写用フィルムの用途では、上
記条件下における横方向の収縮率が、０％以下（フィル
ムが膨張する場合は収縮率をマイナスとする）であるこ
とが好ましい。横方向の収縮率が０％を越えるフィルム
では、成形転写用として用いる場合、印刷層形成後の乾
燥工程においてフィルムが巾縮みを起こし好ましくな
い。

本発明のフィルムの機械的強度に関し、フィルムの縦
方向及び横方向におけるヤング率は好ましくは300kg/mm
²以上、更に好ましくは350kg/mm²以上である。ヤング率
が300kg/mm²未満のフィルムでは、成形工程においてフ
ィルムの伸びが生じ易く好ましくない。

更に本発明のフィルムにおいて、フィルムの複屈折率
は、0.025以下が好ましく、更に好ましくは0.020以下で
ある。フィルムの複屈折率が0.025を越えるとフィルム
の異方性が大きくなるため、成形性が低下し好ましくな
い。

本発明のフィルムの厚さは特に限定されないが、成形
転写用のフィルムとして好ましく用いられる厚さは５〜
500μｍ、更に好ましくは５〜300μｍである。

次に本発明のフィルムの製造法を具体的に説明する
が、本発明の構成要件を満足する限り、以下の例示に特
に限定されるものではない。

滑り剤として無機粒子等を必要に応じて適量含有する
本発明のポリエステルを、ホッパードライヤー、パドル
ドライヤー、オーブン等の通常用いられる乾燥機または
真空乾燥機等を用いて乾燥した後、200〜320℃で押出
す。押出しに際しては、Ｔダイ法、チューブラ法等、既
存のどの手法を採用しても構わない。

押出し後、急冷して無定形シートを得るが、急冷する
際に静電印加法を用いると該無定形シートの厚さ斑が向
上するので好ましい。

次いで得られた無定形シートを縦及び横方向に少なく
とも面積倍率で６倍以上、好ましくは８倍以上、更に好
ましくは８倍以上16倍以下となるよう延伸して二軸配向
フィルムを得、必要に応じて該フィルムを縦及び／又は
横方向に再延伸を行なった後、好ましくは150〜220℃の
範囲の温度で熱処理を行ない所望のフィルムを得る。

熱処理工程において、熱処理の最高温度のゾーン及び
／又は熱処理出口のクーリングゾーンにて横方向及び／
又は縦方向に0.1〜30％の弛緩を行なうことも本発明に
おいては好ましい態様の１つである。特に横方向におい
ては５〜30％の弛緩を行なうことが好ましい。また、熱
処理工程において、二段熱処理を行なっても構わない。

上記延伸工程中又は延伸後に、フィルムに接着性、帯
電防止性、滑り性、離型性等を付与するために、フィル
ムの片面又は両面に塗布層を形成したり、コロナ放電処
理等を施したりしても構わない。

〔実施例〕

以下、実施例にて本発明を更に具体的に説明するが、
本発明はその趣旨を越えない限り、これらの実施例に限
定されるものではない。

なお、フィルムの評価方法を以下に示す。

（１）150℃の雰囲気下における100％伸長時のフィルム
強度F₁₀₀（kg/mm²）（株）インテスコ製恒温槽付引張試験機インテスコ20
01型の恒温槽を150℃に設定し、幅15mmのフィルムをチ
ャック間50mmとなるようにセットして２分間放置後、引
張速度200mm/minで100％伸長時の強度を測定した。測定
は、フィルムの縦および横方向について行ない、その平
均値をF₁₀₀とした。なお、100％伸長前に破断するフィ
ルムについては、次式に従って換算した。

（２）フィルムの厚さ斑安立電気社製連続フィルム厚さ測定器（電子マイクロ
メーター使用）により、フィルムの縦方向に沿って5mの
長さで測定し、次式により厚さ斑を産出した。

（３）フィルムの平均屈折率（）、面配向度（Δ
Ｐ）、複屈折率（Δｎ）フィルムの屈折率の測定は、アタゴ社製アッベの屈折
計を使用し、光源にはナトリウムランプを用いて測定し
た。

Δｎ＝ｎ_γ−ｎ_β なお、上記式中ｎ_γ,n_βおよびｎ_αは各々フィルム面
内の最大屈折率、それに直交する方向の屈折率および厚
さ方向の屈折率を表わす。

（４）フィルムの融解熱（cal/g）パーキンエルマー社製差動走査熱量計DSC−Ｂによ
り、昇温速度16℃/minにて測定した試料の結晶の融解に
伴うピークの面積を求め、下記式に従い計算した。

A:同一条件でインジウムを測定したときのチャート上での単位面積当りの融解熱（cal/cm²） S:試料の融解ピークの面積（cm²） m:試料の重量（ｇ）（５）極限粘度（η）試料200mgをフェノール／テトラクロロエタン＝50/50
の混合溶媒20mlに加え、約110℃で30分間加熱後、30℃
で測定した。

（６）フィルムの加熱収縮率（％） 150±２℃の温度のギャードオーブン中にフィルムを
無負荷の状態で３分間熱収縮させ、縦及び横方向につい
ての加熱収縮率を下記式に従い求めた。

但し、l_o：原長10cm l: 収縮後の長さ（７）転写フィルムとしての成形性第１図に示す縦10cm、横10cm、最大深さ2.0cmの金型
（１）を用い、フィルムを真空及び圧空にて金型内部に
予備成形した後、加熱した樹脂を射出して成形を行なっ
た。成形時のフィルム破断の頻度によりフィルムの成形
性を以下のように評価した。

○：フィルムの破断が全く無い。

△：時々フィルム破れが１〜２ヶ所発生し、連続運転時には支障をきたす。

×：フィルム破れが頻発し、使用不可能である。

（８）転写フィルムとしての適性第１図に示すようにフィルム（３）に離型層、印刷層
及び接着層からなる層（４）を形成後、上記（６）の方
法にて実際に成形転写を連続で行なった。成形時にフィ
ルムの破断がなく連続に運転でき、且つ、成形品への印
刷において図柄の歪み、印刷の抜け等が見られないもの
を○、そうでないものを×として評価した。

（９）成形容器用フィルムとしての適性 16μｍのポリエステルフィルムを70μｍの未延伸ポリ
プロピレンフィルムと接着剤を介して積層した後、予備
加熱後、開口径10cm、深さ3cmの金型を用いて真空圧空
成形により、プラスチックトレーを作成した。成形時に
ポリエステルフィルムとポリプロピレンフィルムの間に
層間剥離が生じたり、破断が頻発するものを×、特に問
題なく成形可能なものを○とした。

実施例１ジカルボン酸成分としてテレフタル酸単位80mol％、
イソフタル酸単位16mol％、セバシン酸単位4mol％より
なり、ジオール成分として、エチレングリコール単位98
mol％、ジエチレングリコール単位2mol％よりなる、平
均粒径1.4μｍの無定形シリカ微粒子を500ppm含む共重
合ポリエステルを予備結晶化後、本乾燥し、Ｔダイを有
する押出機を用いて280℃で押出し、急冷固化して無定
形シートを得た。得られたシートを、加熱ロールと冷却
ロールの間で縦方向に75℃で3.0倍延伸した後、続いて
横方向に95℃で3.6倍延伸し、横方向に15％の弛緩と縦
方向に0.5％の弛緩を行ないながら、175℃で熱処理を行
なった。得られたフィルムの平均厚さは38μｍで、極限
粘度は0.66であった。

実施例２ジカルボン酸成分としてテレフタル酸単位80mol％、
イソフタル酸単位17mol％、1,10−デカンジカルボン酸
単位3mol％よりなり、ジオール成分として、エチレング
リコール単位98mol％、ジエチレングリコール単位2mol
％よりなり、実施例１と同様の粒子を含む共重合ポリエ
ステルを用いて、実施例１と同様に乾燥、押出しを行な
い、無定形シートを得た。得られた無定形シートを実施
例１と全く同様に製膜を行ない、平均厚さ38μｍのフィ
ルムを得た。得られたフィルムの極限粘度は0.66であっ
た。

実施例３ジカルボン酸成分としてテレフタル酸単位84mol％、
アジピン酸単位16mol％よりなり、ジオール成分として
エチレングリコールよりなる共重合ポリエステル（Ａ）
と、ジカルボン酸成分がテレフタル酸よりなり、ジオー
ル成分としてエチレングリコール80mol％、ネオペンチ
ルグリコール20mol％よりなる、平均粒径0.9μｍの炭酸
カルシウム粒子200ppmを含有する共重合ポリエステル
（Ｂ）とを1:1の重量比でブレンドした後、乾燥を行な
い、270℃で押出し、急冷固化して無定形のシートを得
た。得られたシートを70℃で2.8倍延伸後横方向に90℃
で3.8倍延伸し、180℃で熱処理後、170℃で10％横方向
に弛緩を行なった。得られたフィルムの平均厚さは25μ
ｍであり、極限粘度は0.70であった。

実施例４ジカルボン酸成分としてテレフタル酸単位86mol％、
スベリン酸単位14mol％よりなり、ジオール成分として
エチレングリコールよりなる共重合ポリエステルと実施
例３の共重合ポリエステル（Ｂ）とを1:1の重量比でブ
レンド後、実施例３と全く同様に乾燥、製膜を行ない、
平均厚さは25μｍのフィルムを得た。得られたフィルム
の極限粘度は0.72であった。

比較例１ジカルボン酸成分としてテレフタル酸単位82mol％、
イソフタル酸単位18mol％よりなり、ジオール成分とし
てエチレングリコールよりなる、実施例１と同様の粒子
を含有する共重合ポリエステルを用い、縦延伸温度を85
℃とした以外は実施例１と全く同様に乾燥、製膜を行な
い、平均厚さ38μｍのフィルムを得た。

得られたフィルムの極限粘度は0.65であった。

実施例１〜４、比較例１のフィルムの物性及び成形用
フィルムとしての各種適性をまとめて表１に示す。

〔発明の効果〕本発明のフィルムは、優れた成形性、耐熱性、及び厚
さ斑を有し、成形用、特に成形転写用および成形容器用
ベースフィルムとして好適であり、その工業的価値は高
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は成形と同時に転写も行なう成形転写法の概略を
示す図である。図中の１は金型、２は射出機、３はベー
スフィルムそして４は印刷層を含む層を表わす。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】脂肪族ジカルボン酸成分を全酸成分に対し
１〜20mol％含有する共重合ポリエステルよりなり、150
℃の雰囲気下、100％伸長時のフィルム強度F₁₀₀が0.5〜
5kg/mm²であり、且つ該フィルムの厚さ斑が40％以下で
あることを特徴とする成形用二軸延伸ポリエステルフィ
ルム。