JP2015145086A - ポリエステルフィルムロール - Google Patents

Abstract

【課題】 基材フィルムロールの加工引出し時にフィルムが突然蛇行することなく加工できる、加工安定性に優れた二軸延伸ポリエステルフィルムロールを提供する。
【解決手段】 フィルム幅が１０００ｍｍ以上の二軸延伸ポリエステルフィルムをコアに巻き取ってなるフィルムロールであり、下記式（１）で定義される幅方向のパロテスター硬度パターン指数（ＰＳＩ）の値が０．０８以下であり、フィルム主配向軸とフィルム長さ方向の角度（θ３）が３０〜７０°であることを特徴とするポリエステルフィルムロール。
ＰＳＩ＝|Ｐｓ|×１００÷ＦＴ …（１）
（上記式中、｜Ｐｓ｜は、ロール幅方向に等間隔で３０箇所の測定点にて、ＰＡＲＯｔｅｓｔｅｒ２（スイス・プロセク社製）と付属のインパクト装置Ｄ形を用いて硬度（Ｌ値）を測定し、幅方向長さ（ｍｍ）に対する硬度（Ｌ値）の線形回帰直線を作成したときの傾きの絶対値であり、ＦＴはフィルム厚さ（μｍ）である）
【選択図】 なし

Description

本発明は、二軸延伸ポリエステルフィルムの表面に機能性塗布コート層加工を行うときにフィルムロールを巻出し直後にフィルムが突然に蛇行することなく加工できる、加工安定性に優れたポリエステルフィルムロールに関するものである。

二軸延伸ポリエステルフィルムは、ガスバリア性や寸法安定性に優れているため、各種用途に使用されている。多くの場合、フィルムの少なくとも片面に機能性塗布コート層や蒸着加工などの表面処理加工がなされる。

最近は、フィルム生産効率を上げるために、広い幅のフィルムを製膜し、マスターロールに巻きつけたロールから複数の製品をスリットしたフィルムロールが増えている。また加工効率を上げるため使用する基材フィルム幅が広くなり、加工速度も上がる傾向にあり、基材フィルムロールの加工引出し時にフィルムが突然蛇行する問題が発生してきている。

従来、加工時のフィルム蛇行を防止するため、例えば特許文献１では、フィルム両端の１００℃ＴＭＡ伸び差を規定したフィルムを用いているが、基材フィルムロールの引出し時の蛇行を防止することはできない。

また、特許文献２には、蛇行を抑制するため部分的に帯電させたシートが記載されているが、帯電箇所で塗布加工時に塗布欠陥が発生する問題がある。

さらに特許文献３では、フィルム両端部にフィルム長さ方向に帯状の突起付与処理を行ったフィルムロールが提案されているが、突起付与処理による突起部の削れ粉異物発生が問題になる。

特開平０７−１７８８１０号公報 特開２００９−１３２５０７号公報 特開２０１０−２２１６２０号公報

本発明は、上記実状に鑑みなされたものであって、その解決課題は、基材フィルムロールの加工引出し時にフィルムが突然蛇行することなく加工できる、加工安定性に優れた二軸延伸ポリエステルフィルムロールを提供することにある。

本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、特定の構成を有する二軸延伸ポリエステルフィルムロールによれば、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。

すなわち、本発明の要旨は、フィルム幅が１０００ｍｍ以上の二軸延伸ポリエステルフィルムをコアに巻き取ってなるフィルムロールであり、下記式（１）で定義される幅方向のパロテスター硬度パターン指数（ＰＳＩ）の値が０．０８以下であり、フィルム主配向軸とフィルム長さ方向の角度（θ３）が３０〜７０°であることを特徴とするポリエステルフィルムロールに存する。

ＰＳＩ＝|Ｐｓ|×１００÷ＦＴ …（１）
（上記式中、｜Ｐｓ｜は、ロール幅方向に等間隔で３０箇所の測定点にて、ＰＡＲＯｔｅｓｔｅｒ２（スイス・プロセク社製）と付属のインパクト装置Ｄ形を用いて硬度（Ｌ値）を測定し、幅方向長さ（ｍｍ）に対する硬度（Ｌ値）の線形回帰直線を作成したときの傾きの絶対値であり、ＦＴはフィルム厚さ（μｍ）である）

本発明によれば、加工引出し時にフィルムが突然蛇行することなく、加工安定性に優れた二軸延伸ポリエステルフィルムロールを提供することができ、本発明の工業的価値は高い。

本発明の二軸配向ポリエステルフィルムロール（以下、単にフィルムロールと記載することがある）のフィルムに用いるポリエステルは、芳香族ジカルボン酸と脂肪族グルコースとを重縮合させて得られるものである。芳香族ジカルボン酸としては、テレフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸などが挙げられ、脂肪族グルコースとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。代表的なポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン−２，６−ナフタレンカルボキシレート（ＰＥＮ）等が例示される。これらの中でもＰＥＴは物性とコストのバランスが良好であり、最も良く用いられるポリエステルである。またポリエステルには酸化ケイ素や炭酸カルシウムに代表される無機粒子や有機粒子を含有していてもよい。

本発明のフィルムロールのフィルム幅は１０００ｍｍ以上である。１０００ｍｍ未満のフィルムでは、加工引出し時の蛇行発生は起こりにくいので、本発明の対象外である。フィルム加工引出時の突然の蛇行はロールフィルム間に存在する空気の偏在が原因であると考えられる。フィルム幅が広いとフィルム間の空気が逃げにくくなり、加工時の環境温度が高いとその空気圧力が増大する。そしてフィルム引出時に空気が逃げる時に部分的にフィルム間の摩擦抵抗が極端に下がるため、フィルムが蛇行する。加工スピードが大きいほど蛇行の程度は大きくなる。

本発明のフィルムロールのパロテスター硬度パターン指数（ＰＳＩ）は０．０８以下であり、好ましくは０．０６以下、さらに好ましくは０．０５以下である。パロテスター硬度パターン指数（ＰＳＩ）が０．０８より大きいとロール幅方向でフィルム間空気の偏在の程度が大きくなり加工時フィルムが蛇行する危険性が高くなる。

本発明のフィルムロールのフィルムのフィルム主配向軸とフィルム長さ方向の角度（θ３）は３０〜７０°であり、好ましくは４０〜６０°である。逐次２軸延伸で製膜されるフィルムは、製膜フィルム幅の中心位置では、主配向の方向はフィルム長さ方向と９０°であるが、両端方向に向かうにつれてθ３は小さくなる。蛇行は端側で採取されたフィルムロールで発生しやすく、θ３で３０〜７０°である。また端側で採取されたフィルムは、製膜時に発生するタルミ値も大きくなる傾向にある。

本発明のフィルムロールのゴム硬度は、特に限定しないが、通常８２〜９７である。ゴム硬度が８２未満では、輸送時の偶発的な衝撃によりロールにズレが発生しやすくなる傾向がある。またゴム硬度が９７を超えると、ブロッキングが発生しやすくなる傾向がある。

本発明のフィルムロールのロール径は、特に限定しないが、通常２００〜１０００ｍｍである。２００ｍｍ未満では、加工に適したフィルム長さが得られない場合がある、一方１０００ｍｍを超えるとロールの重量が１．５トンを超えるため加工時の取り扱いが困難となることがある。

本発明のフィルムロールのフィルムのロール法タルミ値は、特に限定しないが、通常２０ｍｍ以下、好ましくは１５ｍｍ以下、さらに好ましくは１１ｍｍ以下である。ロール法タルミ値が２０ｍｍを超えると、フィルム幅方向でフィルム間空気の偏在の程度が大きくなることがあり、またフィルム両端での長さに差が生じるため蛇行原因となることがある。

本発明のフィルムロールの幅方向のフィルム厚さ振れ（Ｒｖ）は、特に限定しないが、フィルム厚さの通常４％以下、好ましくは３％以下、さらに好ましくは２％以下である。厚さ振れ（Ｒｖ）がフィルム厚さの４％を超えると、幅方向のフィルム間空気分布が不均一となり蛇行を発生させる原因となることがある。

本発明のフィルムロールのフィルムの表面粗さ（Ｒａ）は、特に限定しないが、通常５ｎｍ以上、好ましくは７ｎｍ以上である。５ｎｍ未満ではブロッキングを起こしフィルムの巻き上げが困難になることがある、またフィルムロール外観品質に悪影響を与えることがある。

本発明のフィルムロール端面角部での盛り上がりの高さは、特に限定しないが、通常０．３ｍｍ以下、好ましくは０．２ｍｍ以下さらに好ましくは０．１ｍｍ以下である。ロール端面の角部での盛り上がりの高さが０．３ｍｍを超えると、塗布加工時にコート層にムラが発生しやすい傾向がある。

次に本発明のフィルムロールの製造方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。

本発明の二軸延伸ポリエステルフィルムロールのフィルムの製造は、あらかじめ乾燥し適切に配合されたポリエステルチップを押出機に供給し、ポリエステルの融点以上の温度に加熱して溶融させる。次いで、溶融ポリマーをギヤポンプとフィルターを介してダイから溶融シートとして押出す。続いて、溶融シートを回転冷却ドラム上でガラス転位温度未満にまで急冷し、非晶質の未延伸フィルムを得る。このとき、未延伸フィルムの平面性を向上させるために、静電印加密着法や液体塗布密着法等によって、未延伸フィルムと回転冷却ドラムとの密着性を向上させてもよい。そして、ロール延伸機を用いて、未延伸フィルムをその長手方向に延伸（縦延伸）することにより一軸延伸フィルムを得る。このときの延伸温度は、原料レジンのガラス転移温度（Ｔｇ）のマイナス１０℃からプラス４０℃の温度範囲で延伸する。また、延伸倍率は、好ましくは１．５〜６．０倍、さらに好ましくは２．０〜５．０倍である。さらに、縦延伸を一段階のみで行ってもよいし、二段階以上に分けて行ってもよい。

その後テンターに導きテンター延伸機を用いて、一軸延伸フィルムをその幅方向に延伸（横延伸）することにより二軸延伸フィルムを得る。このときの延伸温度は、原料レジンのガラス転移温度（Ｔｇ）からプラス５０℃の温度範囲で延伸する。また、延伸倍率は、好ましくは２．５〜６．０倍、さらに好ましくは３．０〜５．０倍である。さらに、横延伸を一段階のみで行ってもよいし、二段以上に分けて行ってもよい。そして二軸延伸フィルムを熱処理することによりフィルムが製造される。このときの熱処理温度は、原料に用いるポリエステルの融点をＴｍとすると、Tm−６〜Tm−１００℃である。また熱固定の時間は１．５〜１０秒である。また二軸延伸フィルムを熱処理するときには、二軸延伸フィルムに対して１〜１０％以内のフィルム幅方向の弛緩を熱処理ゾーンの最高温度付近で行い、さらに室温への冷却ゾーンで０．１〜２．０％フィルム幅を広げる幅出しを行うことが好ましい。また必要に応じて再縦、再横延伸を行ってもよい。

そして、得られた二軸延伸フィルムはマスターロールに巻き取られる。マスターロールに巻きあげられた二軸延伸フィルムはスリッター機で所定のフィルム幅と長さでスリットされる。またスリット時のフィルムテンション及びコンタクトロールへの接触圧力を制御して所定の硬度のフィルムロールを得る。

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例および本発明で用いた測定法および用語の定義は次のとおりである。

（１）フィルム厚さ
フィルムロール重量、幅、巻長さ、密度より次式を用いて算出する。ただし、密度は１．４ｇ／ｍ^３として計算する。
フィルム厚さ（μｍ）＝製品重量（ｋｇ）×１０^６÷（実幅（ｍｍ）×実巻長さ（ｍ）×密度（ｇ／ｍ^３））

（２）フィルム厚さ振れ（Ｒｖ）
安立電気社製連続厚み測定機にて、フィルムロール幅方向に測定し、フィルム最大厚さと最小厚さの差の３点平均値を厚さ振れとした。

（３）主配向軸とフィルム流れ方向のなす角度（θ３）
アタゴ製アッベ屈折率計を使用し、ヨウ化メチレンをマウントして、試料フィルムを測定面が下になるようにプリズムに密着させ、単色光ナトリウムＤ線（５８９ｎｍ）を光源として、主配向軸とフィルム長さ方向のなす角度を測定する。フィルムロール幅方向に等間隔に３０点測定し平均値をθ３とした。

（４）パロテスター硬度パターン指数（ＰＳＩ）
フィルムロール幅方向に等間隔３０箇所の測定点にて、ＰＡＲＯｔｅｓｔｅｒ２ （スイス・プロセク社）と付属のインパクト装置Ｄ形を用いて硬度（Ｌ値）を測定する。幅方向長さ（単位ｍｍ）に対して硬度（L値）をプロットして線形回帰直線を作成したとの傾きＰＳを求める。ＰＳＩはＰＳとフィルム厚さＦＴにより下記式（１）で定義される。
ＰＳＩ＝|Ｐｓ|×１００÷ＦＴ …（１）

（５）ロール法タルミ値
フィルムロールからフィルムを巻き出して、間隔が１．５ｍで平行かつ水平に設置した２本のロールにフィルムの長手方向がまたがるように渡して架ける。２本のロール間のフィルムに０．３９ＭＰａの張力を均等に加えた時に幅方向のどちらか一方あるいは両方の端部か、または中央部が弛んで垂れ下がることがあり、この垂れ下りの長さを２本のロールの中央に設置した超音波式変位センサ（キーエンス社製 ＵＤ−５００）を用いてフィルム幅方向に移動させて測定する。垂れ下がり長さの最大値をロール法タルミ値とする。

（６）フィルム走行性
５〜１８℃の環境温度で１週間以上保管されたフィルムロールを２５±３℃の環境温度の部屋に移動し２４時間放置したあとにフィルムロールを引出し、ロール状に巻きあげたロール端面を観察する。
○：蛇行することなく、ロール端面が揃っている
△：端面が少し不揃いではあるが、急激に変化はしない
×：ロール端面が著しく不揃い

（原料の調整）
・ポリエステルａ
テレフタル酸ジメチル１００重量部とエチレングリコール６０重量部とを出発原料とし、触媒として酢酸マグネシウム・四水塩０．０９重量部を反応器にとり、反応開始温度を１５０℃とし、メタノールの留去とともに徐々に反応温度を上昇させ、３時間後に２３０℃とした。４時間後、実質的にエステル交換反応を終了させた。この反応混合物にエチルアシッドフォスフェート０．０４部を添加した後、三酸化アンチモン０．０４部を加えて、４時間重縮合反応を行った。すなわち、温度を２３０℃から徐々に昇温し２８０℃とした。一方、圧力は常圧より徐々に減じ、最終的には０．３ｍｍＨｇとした。反応開始後、反応槽の攪拌動力の変化により、極限粘度０．６３に相当する時点で反応を停止し、窒素加圧下ポリマーを吐出させ極限粘度は０．６７のポリエステルaを得た。

・ポリエステルｂ
ポリエステルａの製造において、三酸化アンチモン０．０４部を加えたのち、平均粒子径２．５μｍの不定形シリカ粒子のエチレングリコールスラリーを、粒子のポリエステルに対する含有量が０．５重量％となるように添加し極限粘度０．６５のポリエステルｂを得た。

実施例１：
ポリエステルＡ層を形成するポリエステルａとポリエステルｂとの比率（ａ／ｂ）が８０／２０（重量比）の混合物をベント付き２軸押出機（サブ）に供給し、ポリエステルＢ層を形成するポリエステルａを別のベント付き２軸押出機（メイン）に供給して溶融温度２８０℃で溶融したあと、各押出機からの溶融ポリマーをギヤポンプとフィルターを介してフィードブロックで合流させ、ダイを通してキャスティングドラムに引き取り２種３層の未延伸フィルムを得た。かくして得られた未延伸フィルムを縦延伸ロールに送り込み、まずフィルム温度８５℃で３．５倍延伸した後、テンターに導き１００℃で横方向に４．５倍延伸して二軸配向フィルムを得た。次いで、得られた二軸配向フィルムを熱固定ゾーンに導き、熱固定温度は２４０℃で、２．０％の弛緩を行い、さらに室温への冷却ゾーンで２０ｍｍの幅出しを行い、フィルム厚さ１００μｍ、フィルム幅が６８００ｍｍのマスターロールを得た。次にスリッターでマスターロールよりフィルム幅１６００ｍｍのロールを４本同時に巻き取った。巻上げた４本のうちの製膜フィルム流れ方向左側より1番目の位置のロールである。

実施例２：
ポリエステルＡ層を形成するポリエステルａとポリエステルｂとの比率（ａ／ｂ）が５０／５０（重量比）の混合物をベント付き２軸押出機（サブ）に供給し、ポリエステルＢ層を形成するポリエステルａを別のベント付き２軸押出機（メイン）に供給して溶融温度２８０℃で溶融したあと、各押出機からの溶融ポリマーをギヤポンプとフィルターを介してフィードブロックで合流させ、ダイを通してキャスティングドラムに引き取り２種３層の未延伸フィルムを得た。かくして得られた未延伸フィルムを縦延伸ロールに送り込み、まずフィルム温度８５℃で３．２倍延伸した後、テンターに導き１００℃で横方向に４．５倍延伸して二軸配向フィルムを得た。次いで、得られた二軸配向フィルムを熱固定ゾーンに導き、熱固定温度は２４０℃で、５．０％の弛緩を行い、フィルム厚さ１２μｍ、フィルム幅が８０００ｍｍのマスターロールを得た。次にスリッターでマスターロールよりフィルム幅１１００ｍｍのロールを７本同時に巻き取った。巻上げた７本のうちの製膜フィルム流れ方向左側より２番目の位置のロールである。

比較例１：
熱固定温度が２３０℃、弛緩率が４．０％、冷却ゾーンでの幅出しを実施しなかったほか実施例１と同じ。

比較例２：
実施例２において製膜フィルム流れ方向左側より１番目の位置のロールである。

実施例１〜２においては、幅方向のパロテスター硬度パターン指数（PSI）の値が０．０８以下であり、ロール幅方向でフィルム間空気の偏在の程度が小さく加工時フィルムが蛇行しにくい。一方、比較例１と２は、幅方向のパロテスター硬度パターン指数（PSI）の値が０．０８を超え、ロール法タルミ値の値も大きく。加工時の巻出し時にフィルム蛇行が発生しやすい。

本発明のフィルムは、例えば、機能性塗布コート層の加工用二軸延伸ポリエステルフィルム基材として好適に利用することができる。

Claims (1)

1. フィルム幅が１０００ｍｍ以上の二軸延伸ポリエステルフィルムをコアに巻き取ってなるフィルムロールであり、下記式（１）で定義される幅方向のパロテスター硬度パターン指数（ＰＳＩ）の値が０．０８以下であり、フィルム主配向軸とフィルム長さ方向の角度（θ３）が３０〜７０°であることを特徴とするポリエステルフィルムロール。
   ＰＳＩ＝|Ｐｓ|×１００÷ＦＴ …（１）
   （上記式中、｜Ｐｓ｜は、ロール幅方向に等間隔で３０箇所の測定点にて、ＰＡＲＯｔｅｓｔｅｒ２（スイス・プロセク社製）と付属のインパクト装置Ｄ形を用いて硬度（Ｌ値）を測定し、幅方向長さ（ｍｍ）に対する硬度（Ｌ値）の線形回帰直線を作成したときの傾きの絶対値であり、ＦＴはフィルム厚さ（μｍ）である）