JP2611415B2

JP2611415B2 - 成形用二軸延伸ポリエステルフィルム、成形転写用フィルムおよび成形容器用フィルム

Info

Publication number: JP2611415B2
Application number: JP1023333A
Authority: JP
Inventors: 裕二郎福田
Original assignee: ダイアホイルヘキスト株式会社
Priority date: 1989-02-01
Filing date: 1989-02-01
Publication date: 1997-05-21
Anticipated expiration: 2012-05-21
Also published as: JPH02204020A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、成形性、平面性および耐熱性に優れた成形
用二軸延伸ポリエステルフィルム、転写用フィルムおよ
び成形容器用フィルムに関する。

〔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。

〔課題を解決するための手段〕本発明者は上記課題に鑑み、鋭意検討した結果、高温
伸長条件下のフィルム強度がある特定値である二軸延伸
ポリエステルフィルムが優れた成形性を有することを見
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、150℃の雰囲気下、100％伸
長時のフィルム強度F₁₀₀が0.5〜7kg/mm²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、成形転
写用フィルムおよび成形容器用フィルムに存する。

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、テトラメチルグリコール、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、トリメチレンプロパンのような多官
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。

本発明のポリエステルにおいて、共重合成分の一つと
して、アジピン酸、セバシン酸、1,10−デカンジカルボ
ン酸のような脂肪族ジカルボン酸成分を含有させること
により、後述する150℃の雰囲気下における100％伸長時
の強度を低下させることができ好ましい。本発明のポリ
エステルにおいてかかる脂肪族ジカルボン酸成分の含有
量は好ましくは１〜25mol％、更に好ましくは１〜20mol
％の範囲である。この含有量が25mol％を越えるフィル
ムでは上記強度の低下は十分なものの、耐熱性の低下が
起こり好ましくない。

またフィルムの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、
0.005〜0.9重量％の範囲であり、平均粒径は、0.001〜
3.5μｍ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未満の場合は、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が0.5〜7kg/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0.5〜5kg/mm²、更に好まし
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7kg/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以下である。かかる差が3
kg/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。

このようにF₁₀₀と成型性が良い相関を持つ理由は不明
であるが、我々は、例として真空成形におけるフィルム
挙動を観察した結果、この現象を以下の通り推察する。
すなわち、ポリエステルフィルムの真空成形は、通常10
0〜200℃の温度で加熱後、平均開口径：深さ＝10:1〜1:
1の金型で成形されるが、金型のコーナー付近では、フ
ィルムは局部的に100％以上の伸長を強制されると考え
られる。前記F₁₀₀が高いフィルムでは、このような局所
的に伸長された部分において、部分的に極めて高い応力
が発生し、この応力集中によりフィルムの破断を招き易
くなり、成形性が低下すると考えられる。一方F₁₀₀が0.
5kg/mm²未満という極めて低い値を持つフィルムでは、
成形性は良好となるものの、金型の平面部のような均一
に伸長される部分において極めて弱い張力しか発生せ
ず、その結果、該部分におけるフィルムの均一な伸長が
得られないのではないかと考えられる。

本発明のフィルムはF₁₀₀が上記範囲にあることを必須
とするが、さらに本発明のフィルムの面配向度ΔＰ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、平面性を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
1.580〜1.598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1.580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。

また、本発明においてフィルムの溶解熱は好ましくは
１〜8cal/g、更に好ましくは１〜6cal/gの範囲である。
溶解熱が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、溶解熱が1cal/g未満のフィルムは、
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
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。

さら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〜
200μｍ、更に好ましくは５〜150μｍ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９倍以上となるよ
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。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。

以上、本発明によれば、成型性、平面性及び耐熱性に
優れ、且つ、粗大物の非常に少ない、成形用、成形転写
用および成形容器用フィルムとして極めて好適なポリエ
ステルフィルムを得ることができる。

〔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℃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。

（３）フィルムの溶解熱（cal/g）パーキンエルマー社製差動走査熱量計DSC−1B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
の単位面積当りの溶融熱（cal/cm²） S:試料の溶解ピークの面積（cm²） m:試料の重量（ｇ）（４）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（５）フィルムの加熱収縮率（％） 150±２℃の温度のギャードオープン中にフィルムを
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、l₀：原長10cm l :収縮後の長さ（６）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1.5cm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ケ所発生し、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。

（７）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。

（８）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、加熱
して真空成形を行ないプラスチックトレーを作成した。
成形時に積層フィルムの成形が不十分なものを×、金型
に密着するまで十分成形可能なものを○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％、
インフタル酸単位15mol％及びセバシン酸単位5mol％よ
りなり、ジオール成分としてエチレングリコール単位よ
りなる、平均粒径1.0μｍの無定形シリカ粒子を100ppm
含む共重合ポリエステルを予備結晶化、本乾燥し、285
℃でＴダイを有する押出機より押出し、急冷固化して極
限粘度0.66の無定形シートを得た。得られたシートを縦
方向に85℃で3.3倍延伸した後、続いて横方向に100℃で
3.5倍延伸し、10％の幅方向の弛緩と0.5％の縦方向の弛
緩を行ないながら185℃で熱処理を行なった。得られた
フィルムの平均厚さは50μｍ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94mol％及びア
ジピン酸単位6mol％よりなり、ジオール成分としてエチ
レングリコール単位70mol％及び1,4−シクロヘキサンジ
メタノール単位30mol％よりなる共重合ポリエステル
と、平均粒径1.1μｍのカオリン2000ppmを含むポリエチ
レンテレフタレートを70/30（wt％）の割合で混合した
後、実施例１と全く同様に乾燥、押出し、製膜を行ない
平均厚さ38μｍのフィルムを得た。フィルムの極限粒度
は0.70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97mol％及
びイソフタル酸単位3mol％よりなり、ジオール成分とし
てエチレングリコールよりなる、平均粒径1.0μｍの無
定形シリカ粒子を100ppm含有する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、極限粘
度0.62の無定形シートを得た。得られた無定形シートを
実施例１と同様に延伸後緊張固定下で200℃で熱処理を
行ない平均厚さ約50μｍのフィルムを得た。

実施例1,2、比較例１のフィルムの物性及び転写用フ
ィルムとしての成形性適性をまとめて表−１に示す。比
較例１のフィルムはF₁₀₀が大きく成形性が劣り転写フィ
ルムとして、不適当であった。

実施例3,4、比較例２実施例1,2、比較例１において縦延伸倍率を3.5倍にす
る以外は各々実施例1,2、比較例１と全く同様に押出・
製膜を行ない、平均厚さ16μｍのフィルムを作成し各々
実施例3,4、比較例２とした。

実施例3,4、比較例２で得られたフィルムの物性と成
形容器用フィルムとしての適性をまとめて表−２に示
す。比較例２のフィルムはF₁₀₀が大きく、真空成形性が
劣り、成形容器用フィルムとして不適当であった。

〔発明の効果〕本発明のフィルムは優れた成形性、平面性および耐熱
性を有し、成形用、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】150℃の雰囲気下、100％伸長時のフィルム
強度F₁₀₀が0.5〜7kg/mm²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。
【請求項２】150℃の雰囲気下、100％伸長時のフィルム
強度F₁₀₀が0.5〜7kg/mm²であることを特徴とする成形転
写用フィルム。
【請求項３】150℃の雰囲気下、100％伸長時のフィルム
強度F₁₀₀が0.5〜7kg/mm²であることを特徴とする成形容
器用フィルム。