JP2910091B2

JP2910091B2 - 白色ポリエステルフィルム及びその製造方法

Info

Publication number: JP2910091B2
Application number: JP1271289A
Authority: JP
Inventors: 精三青木; 克俊宮川; 研二綱島
Original assignee: TORE KK
Current assignee: TORE KK
Priority date: 1989-10-17
Filing date: 1989-10-17
Publication date: 1999-06-23
Anticipated expiration: 2014-06-23
Also published as: JPH03132331A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、磁気カード、ラベル、シール、宅配伝票、
ビデオプリンター用受像紙、ポスター、地図、無塵紙、
表示版、電子白板、印画紙、複写用紙等の基材として用
いられる白色ポリエステルフィルム及びその製造方法に
関する。

［従来の技術］上記の用途に用いられるプラスチックフィルムは白色
不透明であることが要求される。従来ポリオレフィン樹
脂に炭酸カルシウムを添加したもの（特公昭63−6431
0）等のポリオレフィン樹脂をベースとしたものが知ら
れているが、これらのフィルムは熱に弱く、機械的強度
が弱い等の問題点がある。また、これらの欠点を改善す
るものとしてポリエステルをベースとしてポリプロピレ
ンを添加したポリエステルフィルム（特開昭63−168441
等）及びポリエステルに非相溶性熱可塑性樹脂を添加し
たもの（特開昭49−134755、62−11762）等が知られて
いる。

しかしながら、従来のポリエステルフィルムは内部に
微細気泡を有し見かけ密度を下げることにより低比重化
することができるが、低比重化することによりボイドが
大きくなり、その結果、熱収縮率が大きくなるという問
題点が生じる。熱収縮率が大きくなると、印刷加工後の
乾燥工程や印字されるヘッドの熱を受けた時等熱により
ポリエステルフィルムの平面性の悪化をまねいたりフィ
ルムが熱収縮して印刷ずれを生じたり、次の工程での加
工性や美麗感を損ねたり折りジワができる等の問題点が
生じる。

［発明が解決しようとする課題］従って、本発明の目的は、見かけ密度が小さくてかつ
熱寸法安定性及び平面性に優れた白色ポリエステルフィ
ルムを提供することである。

［課題を解決するための手段］本発明者らは、鋭意研究の結果、特定のポリオレフィ
ン樹脂を添加したポリエステルにポリアルキレングリコ
ールを添加し、さらに２軸延伸を行なう時特定の延伸条
件で延伸した後、高い温度で熱処理することにより、ポ
リエステルフィルムはより一層低比重化されるが熱収縮
率は大きくならず寸法安定性及び平面性に優れたフィル
ムを得ることができることを見出し、この発明を完成し
た。

すなわち、本発明は、少なくとも白色ポリエステル層
を有してなり、白色ポリエステルフィルムの全体とし
て、見かけ密度が0.5g/cm³以上1.0g/cm³未満、120℃、3
0分における長手方向及び幅方向の熱収縮率が1.0％以下
であることを特徴とする白色ポリエステルフィルムを提
供する。

また、本発明は、ポリエステルに非相溶性熱可塑性樹
脂及びポリアルキレングリコールを混合した溶融体を冷
却過程で結晶化を促進した後、該フィルムのガラス転移
温度付近で長手方向に微伸長した後、さらに多段階で長
手方向に延伸し、次に該フィルムを幅方向に昇温させな
がら横延伸することを特徴とする白色ポリエステルフィ
ルムの製造方法を提供する。

［発明の効果］本発明により、熱寸法安定性、平面性及び白色性に優
れた低密度化されたポリエステルフィルムが提供され
た。その結果、乾燥や加熱加工等の熱によるポリエステ
ルフィルムの平面性の悪化を防止することができ、印刷
ずれがなくなり加工性に優れた低コストフィルムを得る
ことができる。

［発明の具体的な説明］本発明の白色ポリエステルフィルムの見かけ密度は、
0.5g/cm³以上1.0g/cm³未満、好ましくは0.6g/cm³以上0.
95g/cm³未満、さらに好ましくは0.7g/cm³以上0.9g/cm³
未満である。見かけ密度が1.0g/cm³以上であるとフィル
ムのクッション性、軽量性が失われるのみならずコスト
が紙に対して高くなり紙の代用品としての競争力がなく
なる。また、みかけ密度が0.5g/cm³未満であると内部の
微細気泡の量が多くなり過ぎて充分な機械的強度が得ら
れなくなる。

本発明の白色ポリエステルフィルムの長手方向及び幅
方向の熱収縮率は120℃、30分で1.0％以下、好ましくは
0.9％以下である。熱収縮率が1.0％より大きくなると耐
熱収縮性に欠け、寸法安定性が悪くなり平面性、印刷性
等が低下する。

本発明の白色ポリエステルフィルムは、ポリエステル
から成る層の中に無数の微細な気泡を含有するもので、
この気泡により光を散乱し、白色不透明としたものであ
る。

本発明に用いられるポリエステルは、フィルムを形成
し得るものであればどのようなものでもよく、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−ｏ−オキシベンゾエート、
ポリ−1,4−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレー
ト、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレー
ト等を挙げることができる。もちろん、これらのポリエ
ステルはホモポリエステルであってもコポリエステルで
あっても構わない。共重合成分としてはジエチレングリ
コール、ネオペンチルグリコール、ポリアルキレングリ
コール等のジオール成分及びアジピン酸、セバシン酸、
フタル酸、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン
酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸等のジカルボン
酸成分を挙げることができる。中でも、ポリエチレンテ
レフタレートはフィルムとしたときの耐水性、耐久性及
び耐薬品性等に優れており本発明に用いられるポリエス
テルとして好ましい。

ポリエステルフィルムに気泡を含有させて白色性を持
たせ低密度化するために、本発明において非相溶性熱可
塑性樹脂のポリマーを添加する。本発明に用いられる非
相溶性熱可塑性樹脂としては融点200℃以上であること
が好ましく、例えばポリオレフィン樹脂が好ましい。好
ましいポリオレフィン樹脂としては、ポリエステルと混
合してフィルムを形成し得るものであれば良く、例えば
ポリメチルペンテン、３−メチルブテン−１−アイソタ
クチックポリスチレン等を挙げることができる。また、
必ずしもホモポリマーに限定されるものではなく、これ
らのコポリマーであっても良い。中でも臨界表面張力の
小さなポリオレフィンであるポリメチルペンテンが好ま
しい。特にポリメチルペンテンはポリエステルとの剥離
性がよく、延伸の際微細気泡を作り易いので好ましい。

非相溶性熱可塑性樹脂の添加量としては好ましくは３
〜30重量％、さらに好ましくは５〜20重量％である。添
加量が３重量％未満であると微細気泡の生成量が少なく
本発明の白色ポリエステルフィルムの見かけ密度を容易
に得ることができない。また、添加量が30重量％を越え
るとフィルムの延伸性が悪くなり、製膜性が低下する。

さらに、非相溶性熱可塑性樹脂粒子の分散状態を細か
くし、熱収縮率を抑えるためにポリアルキレングリコー
ル又はその共重合体を添加することができる。また、ポ
リアルキレングリコール又はその共重合体を加えること
により、いっそう低比重化することができる。

本発明に用いられるポリアルキレングリコール又はそ
の共重合体としてポリエチレングリコール、ポリプロピ
レングリコール、エチレングリコールとプロピレングリ
コールの1:1共重合体、メトキシポリエチレングリコー
ル等が挙げられるが、これらに限定されるものではな
い。一般に界面活性剤を添加した場合でも非相溶性熱可
塑性樹脂の分散状態をさらい細かくすることができる
が、この場合ポリオレフィン樹脂とポリエステルの接着
性が高くなり延伸時の気泡の生成が阻害される。しかし
驚くべきことに、ポリアルキレングリコール又はその共
重合体を添加した場合、非相溶性熱可塑性樹脂の分散状
態を微細化し微細気泡の生成を促進させるだけでなく劈
開強度の向上及び熱収縮率の改善も認められる。

本発明におけるポリアルキレングリコール又はその共
重合体の添加量は、好ましくは0.5〜５重量％、さらに
好ましくは0.5〜３重量％である。添加量が0.5重量％未
満であると非相溶性熱可塑性樹脂樹脂の微分散化の効果
が少なくなり劈開強度の向上及び熱収縮率の改善の度合
いも小さくなる。添加量が５重量％を越えると熱安定性
が悪くなり耐熱収縮性が悪くなる。また、白色ポリエス
テル層が黄味かかった色となり好ましくない。

特に、ポリアルキレングリコールとしては、フィルム
の延伸性及び微細気泡の生成の促進を考慮して、分子量
500〜30,000、好ましくは1,000〜10,000のポリエチレン
グリコールが好ましい。分子量が500未満であると、白
色ポリエステル層が黄味がかった色となり易く劈開強度
も弱くなることが多い。また、分子量が30,000を越える
と劈開強度が弱くなることが多い。

さらに、平面性を考慮して、本発明の白色ポリエステ
ルフィルムの長手方向及び幅方向の熱収縮率の比、すな
わちMD/TD比が5.0以下であることが好ましく、さらに好
ましくは4.5以下である。MD/TD比が5.0より大きくなる
と平面性の悪化を招くことになり印刷ずれや折りジワ発
生等の原因となることがある。

本発明の白色ポリエステルフィルムの白色度及び光学
濃度を増すために無機粒子を白色ポリエステル層中に0.
05〜25重量％、好ましくは0.5〜15重量％添加すること
が好ましい。無機粒子としては、タルク、酸化マグネシ
ウム、石膏、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム等を挙げ
ることができる。また、白色度を高めるために蛍光増白
剤を0.001〜0.5重量％添加することも好ましい。

本発明の白色ポリエステルフィルムの光学濃度は、0.
7以上1.6以下、好ましくは0.8以上1.6以下である。光学
濃度が0.7未満であるとフィルムの隠蔽性が小さいため
に裏側が好けて見えるので好ましくない。また、光学濃
度が1.6を越えるためには多量の微細気泡を含まねばな
らずフィルムの強度が弱くなり好ましくない。

また、本発明の白色ポリエステルフィルムの白色度
は、好ましくは80％以上110％以下、さらに好ましくは8
5％以上105％以下である。白色度が80％未満であるとフ
ィルムが黄味がかって印刷の高級感を損ねる。また、白
色度が110％を越えると青味がかかり同様に高級感を損
なう。

本発明の白色ポリエステルフィルムは、白色ポリエス
テル層のみからなる単層フィルムとして構成されたもの
であってもよく、あるいは、そのような白色ポリエステ
ル層と他のフィルムとの複合フィルムとして構成された
ものであってもよい。複合フィルムとする場合、白色ポ
リエステル層の少なくとも片面に非相溶性熱可塑性樹脂
又はその重合体を添加していないポリエステル層Ａを積
層して複合フィルムとして、本発明に係る白色ポリエス
テルフィルムを構成することが好ましい。ポリアルキレ
ングリコール又はその共重合体を添加していない白色ポ
リエステル層にこのポリエステル層Ａを積層した場合、
劈開強度は弱いが、ポリアルキレングリコール又はその
共重合体を添加した白色ポリエステル層に積層した場
合、ポリアルキレングリコール又はその共重合体との相
互作用により飛躍的に劈開強度が向上する。また、ポリ
エステル層Ａにポリアルキレングリコール又はその共重
合体を添加するとより一層劈開強度が向上する。また、
ポリエステル層Ａを積層することにより平面性が悪化す
るのを防止する効果がある。さらに、単層フィルムの場
合、白色ポリエステル層表面の非相溶性熱可塑性樹脂の
存在により表面の接着性が低下するが、表面にポリエス
テル層Ａを設けることにより接着性が低下するのを防ぐ
ことができる。

また、ポリエステル層Ａの厚みとしては、10μｍ以下
が好ましい。10μｍを越えると積層したポリエステル層
Ａと微細気泡含有層との界面での剥離が起き易くなる。

本発明において、積層したポリエステル層Ａに無機粒
子を添加することによってフィルム表面の滑りを良く
し、光沢を下げることでより紙に近いポリエステルフィ
ルムを得ることができる。無機粒子としては、炭酸カル
シウム、二酸化ケイ素、二酸化チタン、硫酸バリウム等
を挙げることができる。無機粒子の添加量は0.05〜25重
量％が好ましい。添加量が0.05重量％未満であるとフィ
ルムの滑りが紙に比較し悪くなり、印刷等の後加工での
生産性が良くない。添加量が25重量％を越えると、フィ
ルムの表面が弱くなり後加工等の時紙粉などのトラブル
が起き易くなる。

次に、本発明のポリエステルフィルムの製造方法につ
いて説明する。

ポリエステル原料とポリアルキレングリコール若しく
はその共重合体を混合した原料又はポリエステルの重合
反応中又は重合完了時にポリアルキレングリコールを添
加して得られたマスター原料を十分に真空乾燥した後、
非相溶性熱可塑性樹脂のチップを混合し270〜300℃に加
熱された押出機に供給しＴダイよりシート状に成形する
ことができる。この時、ポリアルキレングリコール又は
その共重合体は、ポリエステル重合時又は重合完了時に
添加してマスターチップ化するのが好ましいが、３成分
を予めペレタイザー等で混練しておいても良い。ポリエ
ステル層Ａを積層する場合は、別に乾燥したポリエステ
ルのチップを別の押出機に供給し白色ポリエステル層と
Ｔダイ内で積層してシート状に成形することができる。
さらにこの時、無機粒子のマスターチップをポリエステ
ルのチップに混合して真空乾燥して用いることもでき
る。

上記のようにして得られたシート状フィルムは、ルー
チンキャストよりも高温に保たれた温度60〜90℃の冷却
ドラム上で冷却固化して未延伸フィルムとする。この
時、冷却ドラムの温度を通常のポリエステルの場合より
40〜60℃高温の60〜90℃にすることにより、本発明の製
造方法に要求される結晶化を促進することができる。得
られた未延伸フィルムは該フィルムのガラス転移温度以
下で長手方向に微延伸した後、ガラス転移温度より高温
の70〜120℃に加熱したロール群に導き、長手方向に２
段階以上の多段階で縦延伸を行ない、さらに20〜30℃の
ロール群で冷却し一軸延伸フィルムを得ることができ
る。微延伸倍率としては1.1〜２倍程度が好ましい。

次に、一軸延伸フィルムの両端をクリップで把持しな
がらテンターに導き、80〜220℃に段階的に加熱した雰
囲気中で長手に垂直な幅方向に昇温させながら横延伸し
て二軸延伸フィルムを得ることができる。延伸倍率は、
縦延伸倍率＜横延伸倍率≦5.0倍であることが好まし
い。横延伸倍率が縦延伸倍率に比べ大きくなると、長手
方向に垂直な幅方向の熱収縮率が悪化するがMD/TD比の
バランスがとれて平面性が改善される。

上記のようにして得られた二軸延伸フィルムは、テン
ター内で200〜240℃の高い温度で熱固定を行なうことに
より平面性及び寸法安定性を持たせることができる。熱
処理温度が200℃より低くなると熱収縮率が大きくなり
すぎて後加工等の工程において熱のかかる部分で平面性
が悪化し、美麗感を損ねたり折りジワの発生をまねくこ
とがある。また、熱固定を行なう時の弛緩率を０〜20％
にすることが寸法安定性の点からも好ましい。熱固定し
たフィルムを均一に徐冷して室温まで徐冷して巻き取り
本発明のポリエステルフィルムを得ることができる。

以下、本発明のポリエステルフィルムの物性の測定法
について説明する。

（１）見かけ密度四塩化炭素−ｎ−ヘプタン系の密度勾配管を用いて測
定する。より具体的には25℃の恒温槽中に24時間放置し
た後の値を用いる。

（２）熱収縮率フィルムは長手方向又は幅方向に幅10mm長さ300mmに
切り、200mm間隔にマーキングし支持板に一定張力（5
g）下で固定した後、マーキング間隔の原長ａ（mm）を
測定する。次に、3gのクリップを用いて荷重をかけ120
℃の熱風オーブン中で回転させながら30分間処理し、原
長測定と同様にしてマーキング間隔ｂ（mm）を測定す
る。下記の式により熱収縮率を求め、５本の平均値を用
いる。

熱収縮率（％）＝（ａ−ｂ）/a また、得られた長手方向及び幅方向の熱収縮率からMD
/TD比を求める。

MD 長手方向の熱収縮率 TD 幅方向の熱収縮率（３）劈開強度フィルムにポリウレタン系プライマーを塗布して厚み
２μｍの塗膜を形成し、50℃で未延伸ポリプロピレンフ
ィルム（厚さ60μｍ、東レ合成社製）と接着剤を用いて
貼り合わせ、40℃で48時間エージングした後、幅15mmに
切り一端を剥してテンシロンに取り付け、貼り合わせ部
を剥した部分に対して直角に保ち測定フィルムと未延伸
フィルムを剥離したときの強度のフィルムテープ５本の
平均値を劈開強度とする。ただし、フィルムが破壊され
ず接着剤層で剥離したものは除く。このとき、剥離速度
は300mm/分である。

（４）平面性フィルムを長手方向に幅200mm長さ350mmに切り、長手
方向320mm幅250mmの枠に長手の両端を固定し、120℃の
熱風オーブン中で20分間熱処理した後、室温で１時間放
置しフィルム表面を観察する。平面性は次のように評価
する。

○：フィルム表面にシワ、たるみ等が観察されない △：フィルム表面に長手方向にたるみじわが３本以下 ×：フィルム表面に長手方向にたるみじわが４本以上（５）白色度 JIS−Ｌ−1015に準じて、波長450nm及び550nmにおけ
る反射率をそれぞれＢ％、Ｇ％としたとき、白色度（％）＝4B−3Gで表わされる。

（６）光学濃度フィルムを約150μｍの厚みになるように重ね、光学
濃度計（TR927、マクベス社製）を用いて透過濃度を測
定する。フィルムの厚みと光学濃度とをプロットし、15
0μｍの厚みに相当する光学濃度を求める。

（７）延伸性 ○：製膜中、縦延伸切れ、横延伸破れを起こすことな
く、また延伸むらのない均質なフィルムを採取できる状
態。

△：製膜中、縦延伸破れを起こすが、容易に破れを直す
ことができ、また延伸むらのない均質なフィルムを採取
できる状態。

×：横延伸破れ、あるいは縦延伸切れを頻繁に起こし、
延伸できた場合でも、延伸むらを起こしているもの。

［実施例］本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本
発明の実施例はこれらに限定されるものではない。

実施例１〜２、比較例１〜５ポリエチレンテレフタレート（極限粘度0.65）のチッ
プに表１に示した割合になるようにポリエチレングリコ
ールの６重量％マスターチップを混合し、180℃で３時
間真空乾燥した後、表１に示した割合になるようにポリ
メチルペンテンのチップを混合し、280℃に加熱した押
出機に供給した。Ｔダイよりシート状に押出したフィル
ムは、表面温度75℃に加熱された冷却ドラムで冷却固化
した。得られた未延伸フィルムは、70℃に加熱したロー
ル群に導き長手方向にまず1.8倍に延伸し、次いで90℃
で表１に示した倍率で縦延伸した後、25℃のロール群で
冷却した。次に、縦方向に延伸したフィルムの両端をク
リップで把持しながらテンターに導き90℃〜220℃に加
熱した段階昇温雰囲気中で幅方向に表１に示した倍率で
横延伸した。得られた二軸延伸フィルムは、テンター内
で220℃で熱固定を行なった後、均一に徐冷して巻き取
り厚み50μｍのポリエステルフィルムを得た。

得られたポリエステルフィルムの物性は表１に示す通
りである。表１から分かるように、見かけ密度が0.5g/c
m³未満であると劈開強度の弱いものとなる。また、ポリ
エチレングリコールの添加量が５重量％以下であると、
耐熱収縮性及び平面性が保たれているが、５重量％を超
えると逆に悪くなり白色度も不良となる。延伸倍率に関
しては、縦延伸倍率と横延伸倍率を同じくすると、長手
方向の熱収縮率が、1.0％を超え不良となる。

実施例３〜６ポリエチレンテレフタレート（極限粘度0.65）のチッ
プにポリエチレングリコールが1.0重量％になるように
ポリエチレングリコールの６重量％マスターチップを混
合し、さらにポリメチルペンテンを10重量％混合し180
℃で３時間真空乾燥した後、上記実施例と同様にして厚
さ50μｍのフィルムを得た。ただしフィルムの延伸は表
２に示した倍率で行なった。

得られたフィルムの物性は表２に示した通りである。
横延伸倍率を縦延伸倍率に比べ大きくするにつれ幅方向
の熱収縮率は悪化するが、MD/TDの比のバランスがとれ
平面性が良くなることが分かる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩ // Ｂ２９Ｋ 67:00 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C08J 9/00 - 9/14 C08J 5/18 B32B 1/00 - 35/00 B29C 55/00 - 55/30

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも白色ポリエステル層を有してな
り、白色ポリエステルフィルムの全体として、見かけ密
度が0.5g/cm³以上1.0g/cm³未満、120℃、30分における
長手方向及び幅方向の熱収縮率が1.0％以下であること
を特徴とする白色ポリエステルフィルム。
【請求項２】長手方向及び幅方向の熱収縮率の比MD/TD
が5.0以下であることを特徴とする請求項１記載の白色
ポリエステルフィルム。
【請求項３】光学濃度が0.7以上1.6以下、白色度が80％
以上110％以下であることを特徴とする請求項１又は２
に記載の白色ポリエステルフィルム。
【請求項４】白色ポリエステル層の少なくとも片面に積
層されたポリエステル層Ａを有してなることを特徴とす
る請求項１ないし３のいずれか１項に記載の白色ポリエ
ステルフィルム。
【請求項５】ポリエステルに非相溶性熱可塑性樹脂及び
ポリアルキレングリコールを混合した溶融体を冷却過程
で結晶化を促進した後、該フィルムのガラス転移温度付
近で長手方向に微伸長した後、さらに多段階で長手方向
に延伸し、次に該フィルムを幅方向に昇温させながら横
延伸することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
１項に記載の白色ポリエステルフィルムの製造方法。