JP3582670B2

JP3582670B2 - ポリエステルフィルムおよびその製造方法

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Publication number: JP3582670B2
Application number: JP06213695A
Authority: JP
Inventors: 勝也豊田; 明子山本; 研二綱島
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1995-02-24
Filing date: 1995-02-24
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2019-10-27
Also published as: JPH08230032A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、磁気記録媒体用、プリンターリボン用、コンデンサー用、包装用などとして好適なポリエステルフィルムおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエステルフィルムは、その優れた熱安定性、寸法安定性及び機械特性から、磁気記録媒体用、プリンターリボン用、コンデンサー用、包装用など様々な工業用途で用いられてる。特に、磁気記録媒体用などのベースフィルムとして、その有用性は周知である。近年、各用途において薄膜化が進み、フィルムの機械強度向上の要求が高まってきている。
【０００３】
ポリエステルフィルムの機械強度を上げる手法として、延伸倍率を高めるため長手方向、幅方向に延伸した二軸延伸フィルムをさらに長手方向に延伸する再縦延伸法や、再縦延伸後、さらに再横延伸する方法、あるいは長手・幅方向に延伸した二軸延伸フィルムを長手・幅両方向に同時に再延伸したりする方法が知られている。また、最近では再縦・再横延伸を必要とせず、縦延伸を２段以上に分けて延伸する縦多段延伸法（例えば、特開昭６１−２４２８２４号公報）が提案されている。しかし、延伸や熱処理工程が複雑化することによりフィルム破れやエッジロスなどの可能性が高まり、生産効率が低下するという問題がある。また、再縦延伸、再横延伸の設置、縦多段延伸のための装置などは工程数がそれだけで多くなり、製造コストが上がるという問題もある。
【０００４】
これに対し、延伸以前のキャスト段階から配向を付与する試みもなされている。ダイ内で結晶性熱可塑性樹脂の配向物を得る方法として、例えば特公昭５３−１１９８０号公報が挙げられるが、これはサーキュラーダイを用いて、ナイロンやポリプロピレンなど高結晶性の熱可塑性樹脂をダイ内で固化して配向物とするものである。さらに、ダイ内で配向物とした後二軸配向皮膜を得る方法として、特公昭５３−１９６２５号公報が挙げられるが、これはインフレーション法により高結晶性のポリプロピレンの二軸配向皮膜を得るものである。これら公報に記載の方法は、本発明のようにフラットダイを用いてポリエステル樹脂を溶融状態で押し出す方式とは本質的に異なる。また、これら公報に記載の方法では、押出時に高圧力を必要とするため、ダイ本体への負荷が大きく、変形、耐久性低下の原因となる。
【０００５】
Ｔダイ法により押し出し配向フィルムとする方法として、例えば特開平２−８９６１７号公報、特開平３−２２２７１１号公報などがあるが、これらは液晶ポリマーの持つ易配向性を利用したものであり、本発明のようにダイランド部でポリマーを低温化して押し出す方式とは構成および目的が異なる。また、液晶ポリマーを用いることによりコストアップは免れず、本発明で適用されるポリエステルのような汎用性がないという問題も含んでいる。
【０００６】
このように生産効率良く機械強度に優れたポリエステルフィルムを得るため、種々の改善がなされてきたが、ポリエステル樹脂を延伸前のキャストフィルムの状態で配向させることは、過去に例がない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記課題を解決し、延伸工程前のキャストでの改良により機械強度に優れたポリエステルフィルムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的に沿う本発明のポリエステルフィルムは、キャストフィルムにおいて、分子配向の主軸がフィルム長手方向にあり、該キャストフィルムの複屈折Δｎが０．１×１０ ^-3 ≦Δｎ≦１０×１０ ^-3 で、かつ、溶融時の比抵抗が５×１０⁸Ω・ｃｍ未満であることを特徴とするものからなる。
【０００９】
また、本発明に係るポリエステルフィルムの製造方法は、溶融時の比抵抗が５×１０⁸Ω・ｃｍ未満であるポリエステルを、該ポリエステルの融解終了温度（Ｔｍｅ）以上に加熱溶融してフラットダイに送り込み、該ダイのダイホッパ部で幅方向に拡大した後、該ダイのランド部において、該ポリエステルをＴｍｅ未満、降温結晶化開始温度（Ｔｃｂ）以上に冷却して押し出した溶融シートを冷却ドラム上に密着冷却固化せしめることを特徴とする方法からなる。
【００１０】
本発明に適用されるポリエステルとは、ジオールとカルボン酸から縮重合により得られるエステル基を主鎖にもつポリマーであり、ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、ジフェン酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸、アジピン酸、セバチン酸、ダイマー酸、エイコ酸、ドデカンジオン酸などで代表されるものでありまた、ジオールとは、エチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ビスフェノールなどで代表されるものである。具体的には例えばポリエチレンテレフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、ポリエチレン−ｐ−オキシベンゾエート、ポリ−１，４−シクロへキシレンジメチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレートなどが挙げられる。もちろん、これらのポリエステルは、ホモポリマーであってもコポリマーであっても良く、共重合成分としては、例えばジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ポリアルキレングリコールなどのジオール成分、アジピン酸、セバチン酸、フタル酸、イソフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸などのジカルボン酸成分が挙げられる。液晶ポリエステルについては、前述のような理由から、本発明におけるポリエステルには含まれない。本発明の場合、特にポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレートが機械的強度、耐熱性、耐薬品性、耐久性、汎用性などの観点から好ましい。
【００１１】
ポリエステルの溶融比抵抗は、含有される金属の種類、存在状態および量により決定される。一般的には、失活されていない溶融状態の金属量が多いほど、また析出された内部粒子が少ないほど、溶融比抵抗が少なくなる。
【００１２】
次に、溶融比抵抗と金属の関係を一般的なポリエステルである、エステル交換反応により得られるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の場合を例にとり、説明する。
【００１３】
エステル交換反応は、通常、リチウム化合物、ナトリウム化合物、カリウム化合物などのアルカリ金属化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物などのアルカリ土類金属化合物、マンガン化合物、コバルト化合物、亜鉛化合物などを反応触媒として用い、さらに実質的に反応が終了した段階でリン化合物を添加する。ここで、反応触媒として用いられた金属化合物は、リン化合物によって一部失活させられる。かくして得られた反応物は、さらにアンチモン化合物、チタン化合物、ゲルマニウム化合物などの重縮合反応触媒の存在下で重縮合反応させ、ＰＥＴを得る。通常、このような過程を経てＰＥＴを製造するが、溶融比抵抗に影響するのは主としてアルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、マンガン化合物、コバルト化合物、亜鉛化合物およびリン化合物である。
【００１４】
溶融比抵抗は、ポリエステル１０^６ｇ当りに含有されるアルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、マンガン化合物、コバルト化合物、亜鉛化合物およびリン化合物のモル数で表せる次式と関係がある。
Ｍ＋（１／２）Ａ−Ｐ（１）
Ｍ：アルカリ土類金属化合物、マンガン化合物、コバルト化合物、亜鉛化合物のモル数
Ａ：アルカリ金属化合物のモル数
Ｐ：リン化合物のモル数
【００１５】
本発明におけるポリエステルは、重縮合過程でアルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、マンガン化合物、コバルト化合物、亜鉛化合物、リン化合物を添加して得る、いわゆる均一添加方式の場合、（１）式の値が１．０以上ならばよい。また、重縮合過程で、マグネシウム、マンガン、アルカリ金属化合物、リン化合物を（１）式の値が２０〜１５０となるように高濃度に添加せしめたマスタポリマーを（１）式の値が低いベースポリマーに配合する、いわゆるマスタポリマー方式の場合、配合後の（１）式の値が０．５以上ならばよい。
【００１６】
また、本発明の効果をより発揮するためには、フィルム中の［Ｍ＋（１／２）Ａ］／Ｐの値が、０．５〜２．０の範囲にあるのが好ましい。［Ｍ＋（１／２）Ａ］／Ｐの値が０．５より小さいと効果が不十分となり、２．０を越えると製膜工程中でオリゴマーの増加が著しくなるためよくない。フィルム中の含有元素は、リチウムについては原子吸光法（例えば、（株）島津製作所製ＡＡ６３０−１３型）、その他の元素については蛍光Ｘ線法（例えば、ガイガーフレックス社製ＴＦＫ３０６４型）により、測定することができる。
【００１７】
ポリエステルの製造段階で添加されるアルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、マンガン化合物、コバルト化合物、亜鉛化合物としては、脂肪族カルボン酸塩、ハロゲン化物、メチラート、エチラート、エチレングリコラートなどのアルコラートを挙げることができる。具体的には、酢酸マグネシウム、酢酸カルシウム、酢酸リチウム、酢酸カリウム、酢酸ナトリウム、酢酸マンガン、酢酸コバルト、プロピオン酸マグネシウム、プロピオン酸マンガン、プロピオン酸カリウム、塩化マグネシウム、塩化リチウム、臭化マンガン、水酸化マグネシウム、水酸化マンガン、水酸化リチウム、マグネシウムグリコラート、リチウムメチラート、ブチルカリウムなどを挙げることができる。なお、これらの２種以上を併用してもよい。
【００１８】
また、リン化合物としては、リン酸、亜リン酸、およびそれらのエステルから選ばれた少なくとも１種類を用いることができる。具体的には、リン酸、モノメチルホスフェート、ジメチルホスフェート、トリメチルホスフェート、亜リン酸、亜リン酸トリメチル、亜リン酸トリブチルなどを挙げることができる。
【００１９】
また本発明のポリエステルフィルムには、本発明の効果を阻害しない範囲であれば、公知の各種添加剤、例えば酸化防止剤、帯電防止剤、結晶化剤、無機粒子などが添加されていてもかまわない。
【００２０】
本発明でいうキャストフィルムとは、フラットダイから溶融ポリマーを押出し、冷却ロール上で急冷固化したシート状フィルムをいう。この時、公知の静電印加法が好ましく用いられる。
【００２１】
本発明のキャストフィルムの分子配向の主軸は長手方向を向いていることを特徴とする。分子配向の主軸は、ベレックコンペンセーターを装備した偏光顕微鏡により直接読取ることができる。通常得られるキャストフィルムは、フィルムが全く配向していないため、分子配向の主軸は求めることはできない。かかるキャストフィルムでは、一軸もしくは二軸配向に供した場合、強力化フィルムとはなりえない。
【００２２】
本発明者らは鋭意研究の結果、ポリエステルの溶融比抵抗がキャストフィルムの配向状態および一軸もしくは二軸配向フィルムの物性に大きく寄与することを突止めた。この理由は定かではないが、溶融比抵抗に影響を及す失活されていない溶融状態の金属がミクロ的に分子鎖の結節点のような役割を果し、キャスト時のドラフトによる配向を上昇させ、また続く一軸もしくは二軸配向においては、配向結晶核生成のきっかけになるためと推察している。この効果を発現するため、本発明のポリエステルの溶融時の比抵抗は、５×１０^８Ω・ｃｍ未満、好ましくは３×１０^８Ω・ｃｍ未満、より好ましくは１×１０^８Ω・ｃｍ未満である。
【００２３】
また、本発明のキャストフィルムの複屈折Δｎは、０．１×１０^-3≦Δｎ≦１０×１０^-3である。Δｎが０．１×１０^-3未満であると、通常のキャストフィルムと比較して差異が生じなくなり、本発明の効果が得られない。また、キャストフィルムの配向が高くなりすぎると、結晶化度が上がり、表面がざらついてしまうという欠点から、Δｎの上限は１０×１０^-3、好ましくは７×１０^-3、より好ましくは５×１０^-3である。
【００２４】
本発明のキャストフィルムを得るキャスト方法としては、フラットダイ、冷却ロールからなるキャスト系において、該フラットダイからの吐出時の樹脂温度が、該樹脂の示差走査熱量計（ＤＳＣ）による測定の融解時の吸熱ピークの終了温度（Ｔｍｅ）未満、降温結晶化開始温度（Ｔｃｂ）以上の温度範囲でドラフトをかけながら、キャストする方法が好ましく用いられる。この時、公知の静電印加法が好ましく用いられる。
【００２５】
本発明のキャストフィルムは、微配向しているため経時変化がほとんどなく、そのままでも、例えば、医薬品などのＰＴＰ（ＰｒｅｓｓＴｈｒｏｕｇｈＰａｃｋ）用途、ブリスター包装用途、食品容器、蓋材などに供される未延伸フィルムとしても好適であるが、長手方向、幅方向の少なくとも一方向もしくは両方向に延伸して、一軸もしくは二軸配向フィルムとした場合には、強力化フィルムとなり、さらに好適である。本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、従来の強力化フィルムの製造方法と比較して、口金のみの変更ですみ、装置が大幅に簡易であり、コスト的に有利である。機械強度としては長手方向、幅方向うち少なくとも一方向のＦ−５値が１４ｋｇ／ｍｍ^２であることが好ましく、さらに好ましくは１５ｋｇ／ｍｍ^２以上である。
【００２６】
次に本発明ポリエステルフィルムの製造方法を例を挙げて説明するが、かかる例に限定されるものではない。
エステル化反応缶に２５０℃で溶融貯蔵したテレフタル酸に対するエチレングリコールのモル比が１．１５のビス−（β−ヒドロキシエチル）テレフタレートおよびその低重合体に、テレフタル酸８６．５部、エチレングリコール３７．１部（モル比１．１５）を混練して得たスラリーを３．５時間を要して連続的に供給して２５０℃でエステル化反応を行い、精製する水を精留塔頂から留出させる。スラリー供給が終了した後、さらに１．５時間エステル化反応を続け、実質的に反応を完結させる。得られた反応混合物を、重縮合反応缶に移行した後、リン化合物のエチレングリコール溶液を添加し、続いて、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、マンガン化合物、コバルト化合物、亜鉛化合物の中から選ばれた少なくとも１種類以上の化合物のエチレングリコール溶液を添加する。次いで、アンチモン化合物、チタン化合物、ゲルマニウム化合物などの重縮合反応触媒のエチレングリコール溶液を添加した後、常法によって３．０時間重縮合し、ポリエステルチップを得る。
【００２７】
該チップを、単独もしくは塩基（１）式の値が低いベースポリマーに配合し、真空下１８０℃で３時間以上、十分乾燥させた後、押出機に供給する。押出機内では、ポリエステル樹脂はＤＳＣ（示差走査熱量測定法）の融解時の吸熱ピークの終了温度（Ｔｍｅ）以上に加熱して溶融状態にする必要がある。樹脂温度が融解時の吸熱ピークの開始温度（Ｔｍｂ）以下であれば樹脂は流動性がほとんどなく、押出できない。また、樹脂温度がＴｍｂより高くてもＴｍｅ未満であれば未溶融物が残るため、そのままではフィルタの目詰まり、成形後のフィルムの異物欠点等が生じるため好ましくない。従って樹脂の加熱溶融は未溶融物のない完全な溶融状態にするためにＴｍｅ以上、好ましくは（Ｔｍｅ＋１０）℃以上の温度で行う必要がある。
【００２８】
従来のポリエステル樹脂の押出成形によるフィルムの製造方法では、押出機内において、融点以上に加熱溶融された樹脂は、フィルタ、ギヤポンプ等を連結するパイプ中を通りダイに送られる。ダイに送られた樹脂はダイで目的の形状に成形された後、押出される。この押出の際の樹脂温度は、通常、Ｔｍｅ以上である。これに対し本発明では、樹脂をダイ内でＴｍｅ未満、降温結晶化開始温度（Ｔｃｂ）以上に冷却して押出す。高分子樹脂は溶融状態からＴｍｅ未満に冷却しても短時間では固化しない、いわゆる過冷却の液相状態を保つことができる。本発明では、樹脂のもつこの特性を利用して溶融状態で押出するため、ダイ内で樹脂を固化させない。そのため冷却は樹脂のＴｃｂ以上までにとどめる必要がある。Ｔｃｂよりも低い温度では樹脂が結晶化し始め、押出されたフィルムの表面荒れ、押出異常、流れむらを生じたり、経時で固化し、もはや押出不可能となるため好ましくない。
【００２９】
冷却はダイのランド部で行われることが好ましい。もし冷却が、樹脂がダイに入る以前に行なわれると、粘度の上昇、流動性の悪化が生じてしまい、その結果、押出異常や流れ異常が生じたり、押出機、フィルタ、ギヤポンプに負荷をかけ、変形または寿命の低下を引き起こすので好ましくない。またダイ中でもランド部以前（ダイホッパ部）で冷却を行うことは、樹脂が目的の形に成形される過程であり、温度むら、流れ異常を生じる原因となるため、好ましくない。特にフラットダイは樹脂の流路長が幅方向で異なるため、冷却時間の違いから熱履歴が均一でなくなり、幅方向の温度むらが生じたりするため、成形性が悪化したり、厚みむらが悪くなる場合もあるため好ましくない。
【００３０】
これに対し、冷却をダイのランド部で行うことは、樹脂が幅方向に拡大され、押出される形状に成形された後での冷却となり、均一な冷却が可能となる。ランド部はダイ中の最も間隙の狭い部分であり、熱交換効率が優れており好適である。また樹脂は冷却後、すぐに押し出されるため、粘度上昇に伴う濾圧上昇、押出異常も最小限に抑えることができる。この時、ダイのランド部の入口と出口の断面積比は一定にする必要がある。ランド部の断面積比を小さくすることは、高押出圧力が必要となるため押出機に負荷がかかり、濾圧異常や押出異常を起すため好ましくない。
【００３１】
本発明では、樹脂は冷却過渡状態でダイランド部より吐出することが好ましい。ここで冷却過渡状態とは、冷却過程で樹脂が定常温度に達していない状態をいう。もし、樹脂温度が定常状態に達した後にダイより押出した場合、ダイ内で樹脂が固化し通常の押出圧力ではもはや押出不可能となるため好ましくない。これに対し本発明では、樹脂はダイランド部入口で冷却開始された後ランド部を流れる間に徐々に冷却され、ランド部出口でちょうど目的温度まで達したと同時に押出されるため液相状態にあり、通常の押出圧力で容易に押出すことができる。
【００３２】
本発明におけるポリエステル樹脂の融解終了温度（Ｔｍｅ）、降温結晶化開始温度（Ｔｃｂ）はＤＳＣによって決定される。ＤＳＣとは熱分析で通常用いられる示差走査熱量測定法のことであり、物質の融解、結晶化、相転移、熱分解等の状態変化に伴う吸熱、発熱を測定する方法である。ＤＳＣによってポリエステル樹脂の昇温時の融解温度、降温時の結晶化速度を測定する場合、公知の方法を用いることをができるが、ここで注意する点は測定時の昇温、冷却速度である。実際の押出条件を想定すると、好適な昇・降温速度としては、通常１０〜３０℃／分である。
【００３３】
ダイランド部から吐出したポリエステルシートを、２０〜６０℃の温度に制御しドラフト比１０以上の速度で回転する冷却ドラム上で、冷却固化せしめることで、分子配向の主軸が長手方向であるキャストフィルムを得ることができる。ここで、ドラフト比とは、
ドラフト比＝冷却ドラム引取り速度／ダイランド部出口でのポリマー吐出速度で定義されるものである。キャストに際しては、公知の静電印加法が好ましく用いられる。
【００３４】
該キャストフィルムはそのままでも好ましく用いられるが、長手方向、幅方向の一方向もしくは両方向に延伸し、一軸配向もしくは二軸配向フィルムとすると強力化フィルムとなる。延伸配向を付与する場合には、該キャストフィルムをまず長手方向に延伸する。長手方向の延伸は通常、周速差の異なる複数のロール群で行われる。延伸温度は微配向構造が崩れないよう（ガラス転移温度Ｔｇ−１０）℃〜（Ｔｇ＋２０）℃の温度範囲で延伸する。しかる後、公知のステンターにより幅方向にポリマーのＴｇ以上の温度で２倍以上の延伸倍率で延伸する。その後ポリエステルの融点以下の温度で０．５〜６０秒間熱固定を行い、巻取る。熱固定は緊張下で行ってもよく、また熱寸法安定性を付与するために幅方向に弛緩させながら行うことも好ましく行われる。得られた二軸配向ポリエステルフィルムは、長手方向、幅方向のうち少なくとも一方向のＦ−５値が１４ｋｇ／ｍｍ^２以上であることが好ましく、さらに好ましくは１５ｋｇ／ｍｍ^２以上である。
【００３５】
さらに、高強度なフィルムを得る場合には、長手方向、幅方向の二軸延伸後、熱処理前に、再縦延伸、必要に応じて再横延伸を施すことも好ましく行われる。
【００３６】
［物性の測定方法］
（１）溶融比抵抗
図１に示す溶融比抵抗測定装置を用い、測定しようとするポリエステル５中に一対の電極６を挿入した容器７を加熱体４中に浸し、ポリエステル５を窒素ガス雰囲気下２８０℃で溶融貯蔵し、直流高電圧発生装置１から５ｋＶ電圧を印加する。この時の電流計２および電圧計３に指示値および電極面積、電極間距離より、次式に従い、比抵抗を求める。
ρ＝（Ｖ×Ｓ）／（Ｉ×Ｄ）
ρ：溶融比抵抗（Ω・ｃｍ）
Ｖ：印加電圧（Ｖ）
Ｓ：電極面積（ｃｍ^２）
Ｉ：測定電流（Ａ）
Ｄ：電極間距離（ｃｍ）
【００３７】
（２）極限粘度
オルトクロロフェノール中０．１ｇ／ｍｌ濃度で２５℃で測定した値である。
【００３８】
（３）複屈折
ベレックコンペンセータを装備した偏光顕微鏡により、フィルムのリタデーションＲｄを求めた。Ｒｄをフィルムの厚みで割り、複屈折とした。
【００３９】
（４）熱特性
マックサイエンス社製示差走査熱量計ＤＳＣ３１００を用いて、サンプル５ｍｇを３００℃で５分間溶融保持し、液体窒素で急冷固化した後、室温から昇温速度２０℃／分で昇温した。この時観測される結晶融解吸熱ピークの開始温度をＴｍｂ、ピーク温度をＴｍ、ピーク終了温度をＴｍｅとした。また、サンプル５ｍｇを３００℃で５分間溶融保持した後、降温速度２０℃／分で降温した。この時観測される降温結晶化発熱ピークの開始温度をＴｃｂ、ピーク温度をＴｃ、ピーク終了温度をＴｃｅとした。
【００４０】
（５）フィルムのＦ−５値
オリエンテック社製テンシロン型引張試験機に幅１０ｍｍのサンプルフィルムをチャック間長さ５０ｍｍとなるようにセットし、引張速度２００ｍｍ／分で引張試験を行い、フィルムの５％伸張時の応力を測定し、これをＦ−５値とした。
【００４１】
（６）キャストフィルムの表面性
得られた、キャストフィルムを目視により、◎、○、△、×の４段階で評価した。◎〜○のフィルムは十分実用レベルである。△のフィルムは用途によっては、使用が可能である。×のフィルムはもはやどの様な用途にも使用に耐えない。
【００４２】
【実施例】
参考例１
エステル化反応缶に２５０℃で溶融貯蔵したテレフタル酸に対するエチレングリコールのモル比が１．１５のビス−（β−ヒドロキシエチル）テレフタレートおよびその低重合体に、テレフタル酸８６．５部、エチレングリコール３７．１部（モル比１．１５）を混練して得たスラリーを３．５時間を要して連続的に供給して２５０℃でエステル化反応を行い、精製する水を精留塔頂から留出させた。スラリー供給が終了した後、さらに１．５時間エステル化反応を続け、実質的に反応を完結させた。反応率は９８．３％であった。次いで、得られた反応混合物１０４．８部（ＰＥＴ１００部相当）を重縮合反応缶に移行した後、トリメチルホスフェート０．０１部とエチレングリコール０．５部の溶液を添加した。次いで、二酸化ゲルマニウム０．０１５部をテトラエチルアンモニウムヒドロキサイド０．０１５部に溶解した溶液を、さらにエチレングリコール０．５部で希釈した溶液を添加後、常法によって３．０時間重合反応を行い、極限粘度０．６４５のポリマーを得た。該ポリマーは、Ｍ＝０（モル／１０^６ｇ）、Ａ＝０（モル／１０^６ｇ）、Ｐ＝０．８１（モル／１０^６ｇ）であり、従ってＭ＋（１／２）Ａ−Ｐの値は−０．８１（モル／１０^６ｇ）であった。また、該ポリマーの溶融比抵抗は２．０×１０^９（Ω・ｃｍ）であった。
【００４３】
参考例２
参考例１と同様にしてエステル化反応を完結させた反応物１０４部を重縮合反応缶に移行後、リン酸０．００８部とエチレングリコール０．５部の溶液を添加し、５分経過した後、酢酸マンガン０．０４６部、酢酸カリウム０．００５部とエチレングリコール０．５部の溶液を添加した。次いで、１５分経過後、三酸化アンチモン０．０１部、エチレングリコール１部からなる溶液を添加した後、常法によって３．０時間重縮合し、極限粘度０．６４１のポリマーを得た。該ポリマーは、Ｍ＝１．８８（モル／１０^６ｇ）、Ａ＝０．５１（モル／１０^６ｇ）、Ｐ＝０．６５（モル／１０^６ｇ）であり、従ってＭ＋（１／２）Ａ−Ｐの値は１．４８（モル／１０^６ｇ）であった。また、該ポリマーの溶融比抵抗は０．９×１０^８（Ω・ｃｍ）であった。
【００４４】
参考例３
テレフタル酸ジメチル１００部、エチレングリコール７０部に酢酸マグネシウム０．１部、酢酸リチウム０．１部、二酸化ゲルマニウム０．０１５部とテトラエチルアンモニウムヒドロキサイド０．０１５部の溶液を添加した後、１４５℃から２３５℃まで３．５時間要して徐々に昇温し、メタノールを留出させ、エステル交換反応を完結させた。該反応生成物に酢酸マグネシウム０．７部とエチレングリコール３．５部のスラリーを添加し、１０分後トリメチルホスフェート０．２５部とエチレングリコール３．５部の溶液を添加し、さらに平均粒径０．２μｍの二酸化珪素を０．３重量％添加した後、過剰のエチレングリコールを留出させた。その後、重縮合缶に該反応物を移行し、常法によって３．０時間重縮合して極限粘度０．６４８のポリマーを得た。該ポリマーは、Ｍ＝３７．２９（モル／１０^６ｇ）、Ａ＝９．８０（モル／１０^６ｇ）、Ｐ＝１３．５６（モル／１０^６ｇ）であり、従ってＭ＋（１／２）Ａ−Ｐの値は２８．６３（モル／１０^６ｇ）であった。また、該ポリマーの溶融比抵抗は５．４×１０^６（Ω・ｃｍ）であった。
【００４５】
実施例１〜５比較例１、２
参考例２で得られたチップ（ポリマーＩＩ）を用いた。ＤＳＣを用いて熱特性を測定したところ、Ｔｇ：７５℃、Ｔｍｂ：２４０℃、Ｔｍ：２５５℃、Ｔｍｅ：２６８℃、Ｔｃｂ：２０３℃、Ｔｃ：１８８℃、Ｔｃｅ：１７４℃であった。該チップを１８０℃で３時間真空乾燥して押出機（口径９０ｍｍ）に供給し、２９０℃で溶融状態とし、成形用ダイに供給した。ダイはリップ間隙１ｍｍ、幅４００ｍｍ、ランド長１００ｍｍのマニホールドダイを用いた。本ダイのランド部には、幅方向に直径７ｍｍの空孔を複数あけ、ここに空気を通すことにより冷却可能な構造としてある。ダイホッパー部の温度は２９０℃とし、ランド部には２５℃の冷却用空気を流量３５０００〜７００００ｃｍ^３／分通して冷却した。この状態で樹脂を押出し、ダイから押出されたフィルムを静電気を印加しながら表面温度２５℃に保たれた冷却ロール上で急冷固化せしめてキャストフィルムを得た。このフィルムを二軸延伸装置により８０℃で長手方向に３．２倍、幅方向に３．５倍延伸した後、２００℃で１０秒間熱処理を施し、二軸配向フィルムを得た。
【００４６】
表１に示したように樹脂温度２３０〜２５０℃の範囲で、ドラフト比１５．０の条件で押出・キャストした実施例１〜５はキャストフィルムにおいて長手方向に微配向していた。二軸延伸、熱処理後のフィルムはＦ−５値が高く、機械特性の向上が見られた。
【００４７】
他の条件は実施例１〜５と同様にして、ランド部出口での樹脂温度をＴｃｂ未満の１９０℃とした比較例１はダイ内で樹脂が固化してしまい、押出し不可能であった。
【００４８】
また、比較例２は、実施例１〜５において、他の条件は同じにし、ランド部での冷却を行わなかった。樹脂温度はランド部出口で２８５℃で、得られたキャストフィルムは全く配向していなかった。該キャストフィルムを二軸延伸、熱処理して得られたフィルムは、長手方向のＦ−５値が１０ｋｇ／ｍｍ^２、幅方向のＦ−５値が１１ｋｇ／ｍｍ^２と機械特性は全く上がらなかった。
【００４９】
実施例６
実施例６は、参考例１で得られたチップ（ポリマーＩ）と、参考例３で得られたチップ（ポリマーＩＩＩ）を８０対２０の割合で配合し、実施例１〜５とランド部での樹脂温度を２４５℃になるようにした以外は、同一の方法でキャスト、二軸延伸、熱処理を施したものである。該ポリエステルフィルムの溶融比抵抗は０．２×１０^８Ω・ｃｍであり、ＤＳＣを用いて熱特性を測定したところ、Ｔｇ：７５℃、Ｔｍｂ：２３８℃、Ｔｍ：２５２℃、Ｔｍｅ：２６５℃、Ｔｃｂ：２０６℃、Ｔｃ：１９０℃、Ｔｃｅ：１７６℃であった。
得られたキャストフィルムは複屈折Δｎが１．２であり、二軸延伸フィルムは、長手方向のＦ−５値が１７ｋｇ／ｍｍ^２、幅方向のＦ−５値が１３ｋｇ／ｍｍ^２と機械特性が向上していた。
【００５０】
実施例７
実施例７は、実施例６のポリマーＩとポリマーＩＩＩの配合の割合を９５対５にする以外は、実施例６と同一の方法でキャスト、二軸延伸、熱処理を施したものである。該ポリエステルフィルムの溶融比抵抗は１．６×１０^８Ω・ｃｍであり、ＤＳＣを用いた熱特性は、Ｔｇ：７５℃、Ｔｍｂ：２４１℃、Ｔｍ：２５７℃、Ｔｍｅ：２６９℃、Ｔｃｂ：２０１℃、Ｔｃ：１８６℃、Ｔｃｅ：１７２℃であった。
得られたキャストフィルムは複屈折Δｎが０．６であり、二軸延伸フィルムは、長手方向のＦ−５値が１５ｋｇ／ｍｍ^２、幅方向のＦ−５値が１２ｋｇ／ｍｍ^２と機械特性が向上していた。
【００５１】
比較例３
比較例３は、実施例６のポリマーＩとポリマーＩＩＩの配合の割合を９７対３にする以外は、実施例６と同一の方法でキャスト、二軸延伸、熱処理を施したものである。該ポリエステルフィルムの溶融比抵抗は６．０×１０^８Ω・ｃｍであり、ＤＳＣを用いた熱特性は、Ｔｇ：７７℃、Ｔｍｂ：２４３℃、Ｔｍ：２６０℃、Ｔｍｅ：２７０℃、Ｔｃｂ：２００℃、Ｔｃ：１８４℃、Ｔｃｅ：１７０℃であった。
得られたキャストフィルムは複屈折Δｎが０．０５であり、二軸延伸フィルムは、長手方向のＦ−５値が１１ｋｇ／ｍｍ^２、幅方向のＦ−５値が１２ｋｇ／ｍｍ^２と機械特性の向上はみられなかった。
【００５２】
実施例８〜１２比較例４〜６
実施例１〜４と同様のチップ、押出機、延伸、熱固定装置を用いてキャストフィルムおよび二軸延伸フィルムを得た。このとき、ダイランド部出口でのポリマー温度は２３５℃で一定とし、冷却ロールの引取り速度によりドラフト比を変更した。
【００５３】
表２のように、実施例８〜１２は、キャストフィルムの複屈折Δｎが０．５×１０^−３、２．０×１０^−３、４．５×１０^−３、６．５×１０^−３、９．０×１０^−３と長手方向に配向していた。また、キャストフィルムの表面性は、実施例１１までは十分良好であり、実施例１２は使用できる用途が限定される。
【００５４】
さらにドラフト比を大きくしてΔｎを１３．０×１０^−３、２５×１０^−３にまで高めた比較例４、５はフィルム表面がざらつき、使用に耐えないほどであった。逆にダイから吐出したポリマーを引取らずにそのまま冷却ロール上で冷却固化して得られた比較例６は、完全無配向フィルムであった。
【００５５】
【表１】

【００５６】
【表２】

【００５７】
【発明の効果】
本発明のポリエステルフィルムは、キャストフィルムの状態において、分子配向の主軸がフィルム長手方向にあり、該キャストフィルムの複屈折Δｎが０．１×１０ ^-3 ≦Δｎ≦１０×１０ ^-3 で、かつ溶融時の比抵抗が５×１０⁸Ω・ｃｍ未満であることを特徴としており、この溶融比抵抗は失活されていない溶融状態の金属量を示す。この金属が分子鎖の結節点のような役割を果し、キャスト時のドラフトによる配向を上昇させ、また続く二軸延伸においては、配向結晶核生成のきっかけになるため、機械強度の高い二軸延伸フィルムを収率良くかつ設備的な改造などによるコストアップを招くことなく得ることが可能となる。
【００５８】
また本発明に係る二軸配向ポリエステルフィルムは、従来の再縦延伸、縦多段延伸フィルムに匹敵する高い物性を備えている利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】ポリエステルの溶融時の比抵抗を測定する装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１直流高電圧発生装置
２電流計
３電圧計
４加熱体
５測定用ポリエステル
６電極
７容器

Claims

キャストフィルムにおいて、分子配向の主軸がフィルム長手方向にあり、該キャストフィルムの複屈折Δｎが０．１×１０ ^-3 ≦Δｎ≦１０×１０ ^-3 で、かつ、溶融時の比抵抗が５×１０⁸Ω・ｃｍ未満であることを特徴とするポリエステルフィルム。
請求項１に記載のポリエステルフィルムを長手方向、幅方向のいずれか一方向もしくは両方向に配向してなる一軸または二軸配向ポリエステルフィルム。
長手方向、幅方向のうち少なくとも一方向のＦ−５値が１４ｋｇ／ｍｍ ² 以上である、請求項２に記載のポリエステルフィルム。
溶融時の比抵抗が５×１０ ⁸ Ω・ｃｍ未満であるポリエステルを、該ポリエステルの融解終了温度（Ｔｍｅ）以上に加熱溶融してフラットダイに送り込み、該ダイのダイホッパ部で幅方向に拡大した後、該ダイのランド部において、該ポリエステルをＴｍｅ未満、降温結晶化開始温度（Ｔｃｂ）以上に冷却して押し出した溶融シートを冷却ドラム上に密着冷却固化せしめることを特徴とする、ポリエステルフィルムの製造方法。