JP2012143893A

JP2012143893A - 二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法

Info

Publication number: JP2012143893A
Application number: JP2011002041A
Authority: JP
Inventors: Sumuto Kihara; 澄人木原
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2011-01-07
Publication date: 2012-08-02

Abstract

【課題】二軸延伸ポリエステルフィルムを製造するために使用するテンター内でフィルムを熱処理するに際して、フィルムから揮散したオリゴマーを他ゾーンにおいてフィルムへ付着することを低減させる方法を提供する。
【解決手段】少なくとも１方向に延伸を行うテンターを用いて二軸延伸ポリエステルフィルムを製造する方法において、テンター内の２００℃以下のゾーンのオリゴマー濃度を０．２ｍｇ／ｍ^３以下にする二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、二軸延伸ポリエステルフィルム製造方法に関し、特にテンター内で発生するオリゴマーに基づく欠点を低減するための二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法に関するものである。

一般に、二軸延伸ポリエステルフィルムは、未延伸シートを長手方向に延伸し、その一軸延伸フィルムをテンターを用いて幅方向に延伸した後に高温で熱処理することにより製造される。また、テンター内で同時二軸延伸する方法も知られている。テンターは一般に、予熱ゾーン、延伸ゾーン、熱処理ゾーンに内部が区画され、各ゾーンに対して熱風循環経路が設けられ、ゾーン毎に循環熱風の温度がコントロールできるように設計されている。

テンターを用いたポリエステルフィルム製造方法において、テンター内は高温となるため、フィルムからオリゴマー等の低分子量物（以後、オリゴマーと言う）が揮散する。このオリゴマーがフィルムに付着すると、製品欠点の原因となるので、フィルムへの付着を極力抑える必要がある。

そこで、各ゾーンにフィルターを設置することで発生したオリゴマーを含む異物をフィルタリングする方法が提案されている（例えば特許文献１）。しかし、異物によってフィルターが短期間で目詰まりするため、交換の作業とコストの両面で不利である。

また、熱処理ゾーンの熱風循環経路に白金触媒を導入することで、オリゴマーを系外に排出することなく燃焼処理する方法が提案されている（例えば、特許文献２）。しかし、発生するオリゴマーを完全に処理することは難しく、熱処理ゾーン以降でオリゴマーが付着する可能性がある。さらに、白金触媒は、フィルムに含まれる原料樹脂の重合触媒や添加剤などによって不活化してしまい、除去効率が低下する問題がある。そして、不活化するたびに触媒を更新すると生産コスト上がってしまう。

特開昭６１−１１８２２７号公報特開平１１−３４２５３５号公報

本発明の課題は、二軸延伸ポリエステルフィルムを製造するために使用するテンター内でフィルムを熱処理するに際して、フィルムから揮散したオリゴマーを他ゾーンにおいてフィルムへ付着することを低減させるとともに、生産コストを抑えた二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法を提供することにある。

本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、２００℃よりも高い温度のゾーンではオリゴマーの発生量が多く、２００℃以下のゾーンではオリゴマーがほとんど発生しないことを利用して、テンター全体にオリゴマー対策を施工する必要なく、２００℃よりも高い温度のゾーンで発生したオリゴマーを２００℃以下のゾーンに流出しないようにして、２００℃以下のオリゴマー濃度を０．２ｍｇ／ｍ^３以下にすることで、オリゴマーのフィルムへの付着を効率的に軽減できることを突き止め、本発明に到達した。

すなわち、本発明は、第一に、少なくとも１方向に延伸を行うテンターを用いて二軸延伸ポリエステルフィルムを製造する方法において、テンター内の２００℃以下のゾーンのオリゴマー濃度を０．２ｍｇ／ｍ^３以下にする二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法であり、第二には、テンター内において、２００℃よりも高い温度のゾーンと２００℃以下のゾーンの間にエアーナイフを導入することを特徴とする前記二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法である。

本発明によれば、効率的に、オリゴマーのフィルムへの付着を低減させることができる。特に、触媒のような短期間で更新する必要がなく、既存のテンターのにおいて部分的な改造だけで済むので工業的に有利である。さらに、エアーナイフを導入することによって、他ゾーンへオリゴマーを流出を抑制してオリゴマー濃度の制御を行うと、よりいっそう効果的にオリゴマーのフィルムへの付着を抑制することができる。

本発明の二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法は、少なくとも１方向に延伸を行うテンターを用いて二軸延伸ポリエステルフィルムを製造する方法において、２００℃以下のゾーンのオリゴマー濃度は、０．２ｍｇ／ｍ^３以下とする必要があり、好ましくは０．１ｍｇ／ｍ^３以下、より好ましくは０．０５ｍｇ／ｍ^３以下にする。

テンター内の２００℃よりも高い温度のゾーンにおいて、オリゴマーはガス状態で存在するため、フィルムに付着も問題にならない。しかし、テンター内の２００℃以下のゾーンの雰囲気下でオリゴマーガス濃度が０．２ｍｇ／ｍ^３以上となると、ガス状態のオリゴマーが凝集固化して、フィルムに付着しやすいことを突き止めた。
オリゴマー濃度の下限は特に制限されないが、０．０５ｍｇ／ｍ^３以下に低減する必要はない。オリゴマー濃度を０．０５ｍｇ／ｍ^３以下に低減させても、フィルムへのオリゴマーの影響が小さい。また、０．０５ｍｇ／ｍ^３以下の薄い濃度を正確に測定することには技術的な困難性をともなうことがある。

本発明において、２００℃以下のゾーンのオリゴマー濃度を所定の範囲にするための手段は特に限定されるものではないが、特に、エアーナイフを設置することが好ましい。従来から各ゾーン間にフィルム近傍まで区切るような遮蔽板が取り付けてゾーン間の区画をしている。遮蔽板の存在により、ゾーン間の温度管理は十分になされている。しかしながら、本発明者の観察により、２００℃よりも高い温度のゾーンで発生したオリゴマーは、走行フィルムの随伴流によって２００℃以下のゾーンに流出していることがわかった。そこで、エアーナイフと呼ばれるエアー配管のスリットから高圧エアー吹き付ける装置を導入するエアーナイフを設置することで、オリゴマーのゾーン間の流出を防止できることを見出した。
すなわち、本発明においては、テンター内の２００℃以下のゾーンのオリゴマー濃度を低減するために、テンター内の２００℃よりも高い温度のゾーンと２００℃以下ゾーンの間にエアーナイフを導入することが好ましい。

上記エアーナイフは、フィルムの上面側と下面側に１基ずつ設置して１セットとする。１セットのみとすることも可能だが、フィルム長手方向に近接して２セット以上設置することが好ましい。

また、上記エアーナイフの風向きは、テンター内の２００℃よりも高い温度のゾーンに向ける方向に調節する必要があり、例えば、２００℃よりも高い温度のゾーンの熱処理ゾーンと熱処理ゾーン後の２００℃以下の冷却ゾーンの間に設置する場合は、フィルム流れ方向に逆らう方向になる。角度は厳密に決められていないが、水平に対して３０°〜６０°の範囲に調節する。

また、エアーナイフの風速は、オリゴマー含有熱風が２００℃以下のゾーンに極力流入しない風速であれば特に限定されないが、具体的には、およそ風速５〜３０ｍ／分の範囲になる。
また、エアーナイフの風の給気元は、熱風循環経路から分岐したオリゴマー含有熱風でも良いが、オリゴマー成分を含まない外気を再加熱した熱風を用いる方が好ましい。

本発明において、熱処理ゾーンの一部の熱風をテンター外に排出し、系外のオリゴマーを含有しない外気を再加加熱してテンター内に戻す給排気機構を併用することができる。その際には、熱処理ゾーンの熱風を排出し、テンター内に戻すオリゴマーを含有しない熱風は、２００℃以下のゾーンに戻すのが好ましい。

（二軸延伸フィルム）
本発明において、二軸延伸ポリエステルフィルムを構成するポリエステル樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、およびこれらの混合物などが挙げられる。

前記ポリエステル樹脂からなるフィルムは、優れた成形性、加工性、力学特性、ガスバリア性などの優れた性能を有している。フィルムの厚みは特に限定されないが、５〜５００μｍの範囲が好ましい。

本発明の製造方法において、二軸延伸処理を施す前の未延伸フィルムは、公知の方法で得ることができる。例えば上述のポリエステル樹脂を押出機で加熱、溶融してＴダイより押出し、冷却ロールなどにより冷却固化させて未延伸フィルムを得るか、もしくは円形ダイより押出して水冷あるいは空冷により固化させて未延伸フィルムを得る。

また、延伸処理を行うには、未延伸フィルムを一旦巻き取った後、または未延伸フィルム製造から連続して、同時二軸延伸法または逐次二軸延伸法により延伸する方法が好ましい。フィルムの機械的特性や厚み均一性などの性能面からは、Ｔダイによるフラット式製膜法とテンター延伸法を組み合わせる方法が好ましい。

以下、実施例に基づき本発明をより詳細に説明する。
実施例および比較例における測定方法は次の通りである。

（オリゴマー欠点数の評価）
二軸延伸フィルムを光学式異物検査装置（ヒューテック製ＭａｘＥｙｅ．ｎｅｘｔ８０）に通して、幅方向に１ｍ、長手方向に１０，０００ｍの面積１０，０００ｍ^２の範囲を検査した。この検査範囲において検知された面積平均径０．２ｍｍφ以上の全ての異物について、顕微ＡＴＲ法にてＡＴＲクリスタルと異物を接触させ赤外スペクトルを測定し、得られた赤外線吸収スペクトルにおいて１６９０ｃｍ^−１のカルボン酸Ｃ＝Ｏ起因の吸収と１７２０ｃｍ^−１のエステル結合Ｃ＝Ｏ起因の吸収が見られる異物を「オリゴマー欠点」とし、計数した。

（オリゴマー濃度測定）
オリゴマーガス濃度測定は、以下の（１）〜（５）に示す手順にて行った。
（１）所定のテンターゾーンの壁に穴を空け、その中にステンレスパイプを通した。そのステンレスパイプの一端を熱風循環系内に入れ、他端はテンター外に設置したガス洗浄瓶（ムエンケ式）に接続した。ガス洗浄瓶には、オリゴマー成分を溶解するためのエチレングリコールで満たした。
（２）流量計付き吸引ポンプを用いて、ガス洗浄瓶内にテンターゾーン内のオリゴマー含有空気を流入させ、エチレングリコールにオリゴマー成分を溶解した。
（３）採取ガス量を１０ｍ^３捕集後、洗浄瓶内のエチレングリコールを回収し、また、ガス洗浄瓶ならびにステンレスパイプの内壁面についたオリゴマー成分もエチレングリコールにて回収した。
（４）回収したオリゴマー成分を溶解したエチレングリコールは、ＨＰＬＣ用アセトニトリルでメスアプを行い、孔径０．４５μｍのディスクフィルターでろ過し、測定溶液とした。
（５）測定溶液は、表１の条件に従ってＨＰＬＣ測定に供した。得られた全てのスペクトルの合計ピークエリアを、ジメチルテレフタレート（ＤＭＴ）の検量線を用いてＤＭＴ濃度に換算し、これをオリゴマー濃度とした。

実施例１
極限粘度０．６９ｄｌ／ｇのポリエチレンテレフタレートを押出機にて溶融したのち、Ｔダイより押し出し、表面温度を２０℃に温調した冷却ドラム上に静電印加法で密着させて急冷して厚さ５００μｍの未延伸フィルムを得た。
続いて９０℃に温調した予熱ロール群で予熱した後、９０℃に温調した延伸ロール間で周速を変化させて４．０倍に縦延伸し、厚さ１２５μｍの縦延伸フィルムを得た。
続いて縦延伸フィルムをテンター式延伸機に導き、予熱温度９０℃、延伸温度１２０℃で５倍に横延伸し、続いて２４５℃で熱処理を行い、２００℃で横方向に３％の弛緩処理を行った。
テンターから出たフィルムは、フィルム速度１５０ｍ／ｍｉｎで巻き取った。こうして厚さ２５μｍの二軸延伸ポリエステルフィルムを得た。
テンター内において、エアーナイフは、熱処理ゾーン（温度２４５℃）と熱処理ゾーン後の２００℃以下となるゾーンの区画の間に１基設置した。オリゴマーガス濃度を熱処理ゾーン後の２００℃以下になるゾーンで測定した。
得られた二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムについて、オリゴマー欠点数を測定した。

実施例２
実施例１記載の熱処理ゾーンにおいて給排気を積極的に実施したことを除いて、実施例１と同様に二軸配向ポリエチレンテレフタレートフィルムを得た。その際、実施例１同様にオリゴマーガス濃度を熱処理ゾーン後の２００℃以下になるゾーンで測定した。

比較例１
実施例１において、エアーナイフを取外したことを除いて、実施例１と同様に二軸配向ポリエチレンテレフタレートフィルムを得た。その際、実施例１同様にオリゴマーガス濃度を熱処理ゾーン後の２００℃以下になるゾーンで測定した。

比較例２
実施例１記載のエアーナイフを取外して、かつ、熱処理ゾーンにおいて給排気を積極的に実施したことを除いて、実施例１と同様に二軸配向ポリエチレンテレフタレートフィルムを得た。その際、実施例１同様にオリゴマーガス濃度を熱処理ゾーン後の２００℃以下になるゾーンで測定した。

実施例１、２および比較例１、２におけるオリゴマー濃度とオリゴマー欠点数を表２に示した。

Claims

少なくとも１方向に延伸を行うテンターを用いて二軸延伸ポリエステルフィルムを製造する方法において、テンター内の２００℃以下のゾーンのオリゴマー濃度を０．２ｍｇ／ｍ^３以下にする二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法。
テンター内において、２００℃よりも高い温度のゾーンと２００℃以下のゾーンの間にエアーナイフを導入することを特徴とする請求項１記載の二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法。