JP4501186B2 - 窓貼り用二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム - Google Patents
窓貼り用二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、低ヘイズで且つ高い衝撃吸収エネルギーを有した窓貼り用二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
屋外からの紫外線遮断、断熱効果、防爆性向上等の目的で、窓にフィルムを貼ることが知られている。近年、大地震や爆弾テロ等の対策のため、窓の防爆性を向上させる必要が増しており、そのため、フィルムに窓が割れるときの衝撃を従来以上に吸収させ、窓の破片飛散を抑える防爆性の向上が求められている。この防爆性を向上させるためには、フィルム全体の衝撃吸収エネルギーを高めればよく、フィルムを厚くすればよい。
【0003】
しかしながら、単にフィルムの厚みを厚くすると、透明性が低下するという問題が生じる。このため、防爆性と透明性の両者に優れた窓貼り用フィルムの実現は従来困難であった。
【0004】
また、高い透明性と高い衝撃吸収エネルギーを有するフィルムを必要としている用途として、包装用途が挙げられる。外観、内容物を見えやすくするためや、印刷時にピッチを合わせるためなどの目的で、透明性の高いフィルムが望まれている。しかし、透明性を高くするためにフィルム厚を薄くしてしまうと、印刷やヒートシール工程、運搬時などに、装置の鋭利な部分に接触したときに破れやすくなってしまう等の加工性が低下するという問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消することにあり、高い透明性を維持しながら、フィルムを厚くせずに高い衝撃吸収エネルギーを有する窓貼り用二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムを提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、フィラーを含まないポリエチレンテレフタレートからなる主層の両面に、粒子を含有したポリエチレンテレフタレートからなる層を有したポリエチレンテレフタレートフィルムであって、下式(1)を満たし、且つフィルムヘイズが0.7%以下である窓貼り用二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムとすることによって達成することができる。
【0007】
E/t≧ 0.5 ……式(1)
E:フィルムの衝撃吸収エネルギー(kgf・cm)
t:フィルム厚さ(μm)
【0008】
【発明の実施の形態】
まず、本発明のフィルムの原料、形態などについて説明する。
【0009】
本発明の窓貼り用二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムは、テレフタル酸とエチレングリコールを重合して得られるポリエチレンテレフタレートを、必要に応じて乾燥し、従来から知られている溶融押出し機に供給し、スリット状のダイからシート状に押出し、静電印加などの方式によりキャスティングドラムに密着、冷却固化して未延伸シートとした後、二方向に延伸、熱処理したフィルムである。
【0011】
本発明では、機械的強度、耐候性や耐化学薬品性、透明性などを考慮し、ジカルボン酸にテレフタル酸を、グリコールにエチレングリコールを用いる。また、重合時の触媒として、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、アルミニウム化合物、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を使用することが好ましい。また、これらのジカルボン酸類、グリコール類、触媒は、それぞれ2種以上を併用してもよい。
【0012】
本発明においては、耐熱性や機械強度、寸法安定性等の点から、二軸延伸することが必要である。延伸方法としては、長手方向に延伸した後、幅方向に延伸する逐次二軸延伸方法や、長手方向、幅方向をほぼ同時に延伸する同時二軸延伸延伸方法などが用いられる。また、延伸後等で熱処理を行うことが好ましく、熱処理はオーブン中、加熱されたロール上等の任意の方法で行うことができる。
【0013】
本発明における衝撃吸収エネルギーとは、フィルムに衝撃(インパクト)を与えて破裂させるときにフィルムが吸収したエネルギーである。この値が大きいフィルムを窓に貼ることで、窓に物体が衝突するときのエネルギーを吸収して窓を割れにくくし、また、窓が割れた後の破片の飛散を抑えることが可能になる。
【0014】
一般に、フィルムが厚いほど衝撃吸収エネルギーは大きくなるが、厚いフィルムはヘイズが高くなり、透明性を低下せしめてしまう。
【0015】
本発明者らは、鋭意検討の結果、単位厚み当たりの衝撃吸収エネルギーE/t(ただし、E:フィルムの衝撃吸収エネルギー(kgf・cm)、t:フィルム厚さ(μm))を特定の値以上とすることにより、同じ厚みの従来のフィルムに比べて優れた防爆性を発現させることを見い出したものである。
【0016】
すなわち、本発明における単位厚みあたりの衝撃吸収エネルギーは0.5以上が必要であり、好ましくは0.6以上、更に好ましくは0.7以上である。0.5未満では、充分な防爆性、耐衝撃性を得ることが困難である。
【0017】
その手段として、フィルムの面配向係数を0.10〜0.16にすることが挙げられる。フィルムの衝撃吸収エネルギーは面配向係数と相関がある。面配向係数が0.10より小さい値だと、フィルムが脆くなりすぎてしまい、0.16より大きいと弾力性が小さくなる。そのため、その中間である0.10〜0.16の場合に、好ましくは0.11〜0.15の場合に、更に好ましくは0.12〜0.14の場合にフィルムの吸収エネルギーは割高となる。
【0018】
本発明における透明性の指標としてヘイズが有用であり、透明性が必要な用途では、この値が0.7%以下であるとよい。フィルムのヘイズはフィルムの厚さ、フィルムに添加する粒子の濃度等に依存する。この値を達成するには、単膜の場合、添加する粒子は0.5重量%以下が好ましく、より好ましくは0.1重量%以下である。また、共押出しやコーティング等による複合フィルムの場合、主層に加える粒子は0.5重量%以下が好ましく、より好ましくは0.1重量%以下、特に好ましくは実質無粒子であり、副層に加える粒子は0〜3.0重量%が好ましく、より好ましくは0〜1.0重量%である。粒子の平均粒径は、0.01〜3.5μmが好ましく、より好ましくは0.02〜3.0μm、特に好ましくは0.02〜2.5μmである。添加する粒子としては、各種の添加剤、例えば、耐熱安定剤、耐酸化安定剤、耐候安定剤、紫外線吸収剤、易滑剤としてポリイミド、ポリアミドイミド、ポリメチルメタクリレート、ホルムアルデヒド樹脂、フェノール樹脂、架橋ポリスチレンなどの有機微粒子、同じく、湿式および乾式シリカ、コロイダルシリカ、ケイ酸アルミニウム、酸化チタン、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、硫酸バリウム、アルミナ、マイカ、カオリン、クレーなどの無機微粒子などが使用できる。
【0019】
フィルムの厚みは、特に限定されないが、窓貼り時や製袋時などの取り扱い性や加工性を考慮すると、5〜200μmが好ましく、より好ましくは10〜100μm、特に好ましくは、20〜50μmである。また、本発明のフィルムは、接着性や易滑性等に優れた層を少なくとも片面に積層した複合構成フィルムであることが好ましい。
【0020】
積層は、共押出し法、インラインコーティング法、オフラインコーティング法などが挙げられるが、特に生産性の点から、共押出し法、インラインコーティング法が好ましい。構成としては、主層(A)と副層(B、C)が、A/B、B/A/B、B/A/C、C/B/A/B/Cなどであることが可能である。さらには、接着性を向上せしめるために、フィルム表面にコロナ処理を施しても構わない。
【0021】
本発明のポリエチレンテレフタレートフィルムにおいては、延伸前予熱温度および延伸温度を好ましくは100℃〜130℃、より好ましくは110℃〜120℃に、延伸倍率を好ましくは1.8〜3.2倍、より好ましくは2.0〜3.0倍に、延伸後の熱固定温度を好ましくは200℃以下、より好ましくは190℃以下にすれば、該フィルムの面配向係数が0.10〜0.16となり、その結果、単位厚み当たりの衝撃吸収エネルギーE/t(ただし、E:フィルムの衝撃吸収エネルギー(kgf・cm)、t:フィルム厚さ(μm))が0.5以上という、従来値0.4以下に比べて高い値を有し、且つフィルムヘイズが0.7%以下となることを見いだした。但し、この方法は、あくまで一例であって、本発明は、例えば、上に示すような方法によって、フィルムを厚くせず低ヘイズ(0.7%以下)ながら、高い衝撃吸収エネルギーを有する二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムを提供することにその技術的思想の中核がある。
【0022】
なお、本発明における評価基準は、次の通りである。
(1)衝撃吸収エネルギー
東洋精機製、フィルムインパクトテスターを使用し、JIS−P−8134に準じて該値を測定した。なお、テスターのアームの先端には、底面の直径が11mm、高さが18mmである円錐状の真鍮を取り付けた。
(2)フィルムヘイズ
スガ試験器製、ヘイズメーターを使用し、JIS−K−7105に従ってフィルムの拡散透過率(Td)および全光線透過率(Tt)を測定し、式(2)によって該値を求めた。
【0023】
ヘイズ(%)=Tt/Td×100……式(2)
(3)面配向係数
アタゴ製、アッベ屈折計を使用し、JIS−K−7105に従ってフィルムの複屈折率を測定し、式(3)によって該値を求めた。
【0024】
面配向係数(fn)=(nMD+nTD)/2−nZD……式(3)
(nMD、nTD、nZD;それぞれ、フィルムの長手方向、幅方向、垂直方向の屈折率である。)
(4)衝撃による窓ガラス破片の飛散防止実験
ANSI規格(米国建築安全ガラス規格)に従った。すなわち、45.5kgのインパクターを落下高30.5cm、45.7cmから速度2.45m/sec、2.99m/secで落下させて破片の飛散状態を測定した。
【0025】
破片の落下(飛散)割合が、6割以上の場合を×、6〜3割の場合を△、3〜1割の場合を○、1割以下の場合を◎とした。
【0026】
【実施例】
以下に示す実施例は一例であり、これに限定されるものではない。
実施例1、2
フィラーを含まないポリエチレンテレフタレートを290℃で溶融押出し、静電印加された20℃のキャストドラム上にキャストし無延伸シートとした後、これを115℃で予熱し、この温度にてロール延伸で長手方向に3.0倍延伸した。この後、フィルムの両面に易滑剤(粒径0.3μmのコロイダルシリカ0.03重量%)を塗布した後、120℃で幅方向に3.0倍延伸し、190℃で熱処理した。
【0027】
これにより、易滑剤層0.2μmが積層された、ポリエチレンテレフタレートをベースとする12μm(実施例1)、および25μm(実施例2)の複合フィルムを得た。表1の通り、式(1)の値は、実施例1が0.56、実施例2が0.63であり、且つフィルムヘイズ値は、実施例1が0.4、実施例2が0.7であった。
実施例3
フィラーを含まないポリエチレンテレフタレートを主層、平均粒径0.8μmの炭酸カルシウム微粒子を0.08重量%含むポリエチレンテレフタレートを副層とし、副層:主層:副層の比が1:18:1になるように290℃で溶融共押出し、静電印加された20℃のキャストドラム上にキャストし無延伸シートとした後、これを115℃で予熱し、この温度にてロール延伸で長手方向に2.8倍延伸した。この後、115℃で幅方向に2.8倍延伸し、185℃で熱処理して25μmの複合フィルムを得た。表1の通り、式(1)の値は0.81であり、且つフィルムヘイズ値は0.7であった。
比較例1、2
フィラーを含まないポリエチレンテレフタレートを290℃で溶融押出し、静電印加された20℃のキャストドラム上にキャストし無延伸シートとした後、これを90℃で予熱し、120℃にてロール延伸で長手方向に3.5倍延伸した。この後、フィルムの両面に易滑剤(粒径0.3μmのコロイダルシリカ0.03重量%)を塗布し、続いて、95℃で予熱した後、100℃にて幅方向に3.6倍延伸し、220℃で熱処理した。更に150℃にて幅方向に6.0%リラックスさせた。得られた厚さ12μm(比較例1)および25μm(比較例2)のフィルムヘイズと衝撃吸収エネルギーは、表1の通り、式(1)の値は、比較例1が0.31、比較例2が0.37であり、且つフィルムヘイズ値は、比較例1が0.4、比較例2が0.8であった。
比較例3
フィラーを含まないポリエチレンテレフタレートを主層、平均粒径0.8μmの炭酸カルシウム微粒子を0.08重量%含むポリエチレンテレフタレートを副層とし、副層:主層:副層の比が1:18:1になるように290℃で溶融共押出し、後は比較例1と同様にして、25μmの複合フィルムを得た。得られたフィルムのヘイズと衝撃吸収エネルギーは、表1の通り、フィルムヘイズは1.0であったが、式(1)の値は0.41程度であった。
比較例4、5
フィラーを含まないポリエチレンテレフタレートを290℃で溶融押出し、静電印加された20℃のキャストドラム上にキャストし無延伸シートとした後、これを120℃で予熱し、135℃にてロール延伸で長手方向に1.5倍延伸した。続いて、120℃で予熱した後、135℃にて幅方向に1.5倍延伸し、180℃で熱処理した。得られた厚さ12μm(比較例4)および25μm(比較例5)のフィルムヘイズと衝撃吸収エネルギーは、表1の通り、式(1)の値は、比較例4が0.42、比較例5が0.42であり、且つフィルムヘイズ値は、比較例4が0.6、比較例5が1.2であった。
【0028】
実施例1、2、3のフィルムは、同じ厚みの比較例1、2、3、4、5のフィルムと比べて高い衝撃吸収エネルギーを有することがわかった。実施例1、2、3及び比較例1、2、3、4、5のフィルムを窓用ガラスに貼り、衝撃による飛散防止の実験を行った結果を表1に示す。比較例1、2、3、4、5のフィルムを貼ったガラスより、実施例1、2、3のフィルムを貼ったガラスは、同じフィルム厚さで比べると、高い防爆効果を示した。
【0029】
【発明の効果】
本発明により、窓貼り用フィルムに高い透明性と高い破裂強度を共存させることが可能になり、結果、窓の明視性を損なわずに、窓の防爆性を向上することができた。
【0030】
【表1】
【0031】
なお、表中の記号は、次の通りである。
【0032】
E:フィルムの衝撃吸収エネルギー(kgf・cm)
t:フィルム厚さ(μm)
Claims (2)
- フィラーを含まないポリエチレンテレフタレートからなる主層の両面に、粒子を含有したポリエチレンテレフタレートからなる層を有したポリエチレンテレフタレートフィルムであって、下式(1)を満たし、且つフィルムヘイズが0.7%以下である窓貼り用二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム。
E/t≧0.5・・・・・式(1)
E:フィルムの衝撃吸収エネルギー(kgf・cm)
t:フィルム厚さ(μm) - 面配向係数が、0.10〜0.16である請求項1に記載の窓貼り用二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム。
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