JPH0367630A - 二軸配向ポリエステルフィルム - Google Patents

二軸配向ポリエステルフィルム

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JPH0367630A
JPH0367630A JP20529389A JP20529389A JPH0367630A JP H0367630 A JPH0367630 A JP H0367630A JP 20529389 A JP20529389 A JP 20529389A JP 20529389 A JP20529389 A JP 20529389A JP H0367630 A JPH0367630 A JP H0367630A
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film
stretching
mol
longitudinal direction
stretched
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JP20529389A
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Shigehiro Masuda
成裕 増田
Yujiro Fukuda
裕二郎 福田
Shinobu Suzuki
忍 鈴木
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Diafoil Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、耐熱性、機械的強度および製膜連続性に優れ
た二軸配向ポリエステルフィルムに関する。
〔従来の技術および発明が解決しようとする課題〕ポリ
(1,4−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート)
(以下PCTと略す)は、ポリエチレンテレフタレート
(以下PETと略す)と比べ融点(Tm)が5〜35°
C高く、またガラス転移温度(Tg)も5〜25°C高
いことが報告されている(J、Polymer  Sc
i、C06,17、(1964))。すなわち、PCT
フィルムはPETフィルムよりも耐熱性の点で優れたフ
ィルムである。
しかしながら強度に関しては、PCTフィルムはPET
フィルムよりもかなり低く、例えばヤング率で比較する
と、PETフィルムが6.8X105psj (= 4
80 kg/mm” )であるのに対し、PCTフィル
ムは4.OX 10’ psi(>280kg/mm”
 )であり、PETの6割程度の強度であることが報告
されている(Soc、Plastics  Engrs
、J、ユ1083 (1961))。フィルムの強度、
特にヤング率は工業的にフィルムを連続加工する際には
非常に重要なファクターであり、ヤング率が小さい場合
には巻き出し、巻き取り、あるいは種々の加工時に加わ
る張力により、フィルムが不可逆的に伸びてしまうこと
もある。
このため、特にフィルムの長平方向のヤング率は大きい
程好ましいが、PCTフィルムでは、従来280 kg
/n++i”程度のヤング率のものしか知られていなか
った。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、上記課題を解決すべく検討を行なった結
果、ある特定の密度及び複屈折率を有するフィルムが、
耐熱性に優れ、しかも従来知られているPCTフィルム
よりも高強度であることを見出し、本発明を完成するに
至った。
すなわち本発明の要旨は、酸成分の80モル%以上がテ
レフタル酸、グリコール成分の90モル%以上が1,4
−シクロヘキサンジメタノールで構成されたポリエステ
ルフィルムであって、該フィルムの密度が1.220〜
1.250 g/d、複屈折率が0.010〜0.04
0であり、かつフィルム長手方向のヤング率が310〜
4” OOkg/ ms”であることを特徴とする二軸
配向ポリエステルフィルムに存する。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明のポリエステルフィルムは、その酸成分の80モ
ル%以上がテレフタル酸で構成されたフィルムであり、
好ましくは90モル%以上、更に好ましくは95モル%
以上がテレフタル酸で構成されたフィルムである。酸成
分中のテレフタル酸含有量が80モル%未満である場合
にはポリマーの結晶性を低下させてしまい、耐熱性に悪
影響を及ぼす。なお、上記範囲を満せば、第3成分とし
て、イソフタル酸、2.6−あるいは2,7−ナフタレ
ンジカルボン酸、4,4′−ビフェニルジカルボン酸等
の芳香族ジカルボン酸、あるいはp−ヒドロキシ安息香
酸等の芳香族ヒドロキシ酸を共重合成分としてポリマー
中に含有していてもよい。
また、本発明のポリエステルフィルムはそのグリコール
成分中の90モル%以上がシクロヘキサンジメタノール
で構成されていることが必要であり、グリコール成分の
シクロヘキサンジメタノールの含有量は好ましくは95
モル%以上、更に好ましくは97モル%以上である。グ
リコール成分中のシクロヘキサンジメタノールの含有量
が90モル%未満では、酸成分の場合と同様にポリマー
の結晶性が低下し、耐熱性に悪影響が及ぶ。
本発明における1、4−シクロヘキサンジメタノールの
シス−トランス分率は、50モル%以上がトランスであ
ることが好ましい、シス体が多い場合には、特に融点の
低下が著しく、高温での耐熱性が不足してしまう。
本発明におけるPCTポリマーの重合方法は、公知のポ
リエステルの溶融重合方法を用いることができるが、熱
劣化を最小に抑えるため、溶融重合と固相重合を併用し
て所望の重合度とする方法も採用できる。また、本発明
のフィルムの重合度は、その極限粘度、すなわちフェノ
ール:テトラクロルエタン=1:1(重量比)の溶液中
30℃で測定しHiiggins定数を0.33とした
値が0.45以上好ましくは0.60以上であることが
好ましい。極限粘度が0.45未満である場合には、二
軸配向フィルムを得ようとする際に延伸性が劣るので好
ましくない。
本発明のポリエステルフィルムには、ポリエステルに対
して不活性な微粒子を必要に応じて含有させることがで
きる。この微粒子には、無機あるいは有機の粒子、具体
的にはカオリン、タルク、二酸化ケイ素、炭酸カルシウ
ム、フッ化リチウム、二酸化チタン、ゼオライト、テレ
フタル酸カルシウム、架橋性高分子等から選択でき、ま
たその含有量、平均粒径も用途・必要に応じて適宜選択
できる。
本発明のポリエステルフィルムは、その密度が1.22
0〜1.250 g/aAの範囲であり、好ましくは1
.224〜1.240g/cjの範囲一である。密度が
1.220g/d未満である場合には、結晶化が不足し
て充分な耐熱性を得ることができない。
また1、250g/c+aを超えることは通常困難では
あるが、製造したとしても結晶化が進行し過ぎ、フィル
ム自体が脆くなり、実用的でない。
本発明のポリエステルフィルムの複屈折率(Δn)は0
.010〜0.040の範囲であることが必要である。
この複屈折率(Δn)は、abbeの屈折計でフィルム
の長手方向及びそれと直角方向の屈折率を測定し、その
差を算出することで求めることができる。複屈折率(Δ
n)が、0.010より小さい場合には、長平方向の強
度が不足であり、複屈折率(Δn)が0.040を超え
る場合には、フィルムの製膜時に、幅方向の延伸性が著
しるしく低下し、好ましくない。本発明のポリエステル
フィルムの複屈折率(Δn)は0.015〜0゜030
の範囲が更に好ましい。
次に本発明の二軸配向ポリエステルの製造方法を詳述す
る。
本発明のポリエステルフィルムは、長平方向に充分に分
子配向させることが必要であるため、この方向の延伸は
、通常二段階で行われるが、更に多段で行うことも可能
である。例えば二段階で延伸する処方は、大別して2種
類の方法が可能である。まず1つの方法は、未延伸シー
トをロール延伸により長手方向に延伸する際に、二段延
伸を行う方法である。この場合、1段目の延伸を、フィ
ルムの実質温度が100〜120°Cの範囲となるよう
に加熱し、1.5〜3.0倍に延伸する。次いで2段目
の延伸を、1段目より低温且つフィルムの実質温度が9
0〜105°Cの範囲となるように加熱し、1.4〜2
.5倍に延伸する。この際に長手方向の総合延伸倍率は
、3.3〜5.0倍に設定するのが好ましく、5.0倍
を超えると幅方向の延伸性が悪くなり、また3、3倍未
満では充分な分子配向が得られない。1段目と2段目の
延伸倍率の分配は、より低温で延伸を行う2段目の倍率
を大きくすると、フィルム内に微少なりランクやボイド
ができ易くなるため、2段目の倍率を総合延伸倍率の5
0%を超えて設定するのは好ましくない。また、延伸時
のフィルムの実質温度は、フィルムの厚み、ラインスピ
ード等によって最適温度が異るが、般的にフィルムが厚
く、ラインスピードが速い時は、やや高めに温度を設定
すると良い。さらに1段目の延伸が終了直後、フィルム
の実質温度がガラス転移点温度以下になるよう冷却し、
次いで2段目の延伸のための予熱を行うことが、温度制
御の容易さ及びフィルムの結晶化防止の点で好ましい。
またこれらの延伸の際に、加熱ロールが高温であるとフ
ィルムがロールに粘着してしまうことがあるが、このよ
うな時には、ロールの材質を非粘着性のものに変えて延
伸することも可能である。
非粘着ロールには、表面がマット加工された硬質クロム
メツキロールやセラミック製のロール及びエラストマー
ロール、フッ素樹脂ロール等が使用できる。
かくして得られた、長平方向に2段階で延伸した後のフ
ィルムは、その複屈折率(Δn)が0.070−0.1
00、かつ、フィルムの平均屈折率が1、5550〜1
.5610の範囲にあることが好ましい。この範囲にあ
るフィルムは、後述する幅方向の延伸を行った後に、強
度に優れたフィルムになる他、厚みの均一性に優れ、し
かも幅方向の延伸性も良好なものとなる。
幅方向の延伸は、通常いわゆるテンター法で行い、設定
倍率は3.5〜4.0倍の範囲から選択し、延伸後の実
質倍率ができるだけ設定倍率に近くなるように延伸温度
を決めると良い。この延伸温度は通常95〜115°C
の範囲から選択できるが、一般的にフィルムが厚い程、
高い延伸温度が必要となる。
このようにして得られた二軸配向ポリエステルフィルム
は、次に熱固定することで、耐熱性を飛躍的に向上させ
ることができる。熱固定には、幅方向の延伸と同様にテ
ンター法で行なうことが一般的であり、その条件は、1
80〜260°C1好ましくは220〜250°Cの温
度で、1秒〜5分間熱風を当てて、フィルムの密度が1
.220〜1゜250g/c+a、好ましくは1.22
4〜1.240 g/ c+llの範囲となるよう行う
。またこの際に幅方向の熱収縮率を改善する目的で、熱
固定をしながら、幅方向に3〜5%の弛緩処理を行うこ
とも可能である。熱固定温度については、PCTの融点
がPETと比べて高いことに関係して、PCTフィルム
では250″C程度までは後述するフィルムの面配向(
ΔP)を低下させずに熱固定することができる。PET
フィルムでは、240″Cの熱固定温度ではフィルム面
配向(ΔP)が低下し始めることが知られており、PC
Tフィルムの場合は上述のように熱固定温度を高く設定
できるため、良好な耐熱性が得られると考えられる。
かくして得られる二軸配向ポリエステルフィルムは、長
手方向のヤング率が310〜370kg/m−であり、
従来知られているPCTフィルムよりも10〜30%程
度強度に優れるものとなる。
また、フィルムの長手方向へ分子配向を付与する方法と
して、二輪延伸を行い、次いで低い温度で熱固定を行な
った後のフィルムを、再度長手方向に延伸(以後再延伸
と略称する)する方法もある。この場合、再延伸をする
ための二輪延伸フィルムの配向は、複屈折率(Δn)で
−o、oio〜0、030であるような縦横バランスフ
ィルム乃至は長手方向にやや優位に配向しているものが
好ましい。複屈折率(Δn)が−0,010未満である
二輪延伸フィルムでは、再延伸を行なってもヤング率が
310 kg/mn+”を超えないことがあり、また、
0.030を超える複屈折率(Δn)を有する二輪延伸
フィルムでは、既に長手方向に高配向しており、更なる
再延伸より長手方向に非常に裂は易いフィルムとなって
好ましくない。再延伸を行うための二輪延伸フィルムの
製造方法は、従来から知られている、縦・横1段ずつで
行う遂時二軸延伸または同時二輪延伸によって製造され
たものでもよいし、前述したような、長手方向に2段階
で延伸しである二輪延伸フィルムであってもよい。
特に後者の方法で、0.010〜0.020の複屈折率
(△n)を有するフィルムを再延伸した場合、再延伸も
含めた製膜連続性が良好で、しかも長手方向の強度・ヤ
ング率に優れたフィルムとなり好ましい。
再延伸により、強度・ヤング率を向上させるには、二軸
延伸したフィルムをあらかじめ120〜140 ’Cの
低い温度で1秒〜1分間熱固定することが必要である。
この熱固定温度が120°C未満では、フィルムの結晶
化が不足して、再延伸の効果が不充分であり、140°
Cを超える場合には逆に結晶化が促進され過ぎて、再延
伸することができなくなる。
再延伸には、ロール延伸法を用いることが好ましく、こ
の場合、フィルムの実質温度を前述した低温度での熱固
定温度よりも5〜15°C低い温度になるよう加熱ある
いは冷却した後、1.05〜1゜30倍の倍率で長手方
向に延伸すると良い。この際に、延伸時の応力により、
延伸ロールの表面をフィルムが滑る現象が見られるとき
には、延伸ロールの適当な位置に、ゴム材質でできた対
向ロールを設置するか、あるいは、静電印加装置を設置
して、フィルムを延伸ロールに密着させて再延伸を行う
必要がある。上記方法のうち、特に静電印加により密着
させる方法は、フィルム表面にキズをつけることが少な
く好ましい。
再延伸を行なったフィルムは、次にテンター内で180
〜260℃、好ましくは220〜250°Cの温度で、
1秒〜5分間熱風を当てて、熱固定を行う。この時熱固
定後のフィルムの密度が1.220〜1.250 g/
ctA好ましくは1.224〜1.240g/c+aの
範囲となるように熱固定を施す。また、必要に応じて、
フィルムの幅方向に弛緩処理を行うこともできる。
かくして得られた二軸配向ポリエステルフィルムは、長
手方向のヤング率が310〜400kg/IIIII+
2となり、従来知られているPCTフィルムよりも10
〜40%程度、高強度のものとなる。また、再延伸によ
り長平方向のヤング率を向上させた場合には、前述した
長手方向に2段延伸を行なってヤング率を向上させた場
合と比べて、幅方向のヤング率の低下が少ない場合が多
く好ましい。
本発明の二軸延伸ポリエステルフィルムは、ヤング率が
大きいため、特に厚みが25μm以下の薄いフィルムに
おいては、工業的に有利となるが、25μm以上の厚み
を有するフイ、ルムであってもその効果は充分発揮され
る。
〔実施例〕
以下、実施例により、更に具体的に本発明を説明するが
、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、本発明のフィルムの特性評価法を下記に示す。
(1)複屈折率(Δn)1面配向度(ΔP)、平均屈折
率n) アタゴ光学社製abbe式屈折計を用い、フィルム面内
の長手方向の屈折率をnMD、それに直角方向(幅方向
)の屈折率をnto、及びフィルムの厚さ方向の屈折率
をnc、とじて測定し、次式より各々のパラメーターを
求めた。なお、屈折率の測定は、ナトリウムD線を用い
、23°Cで行なった。
複屈折率(Δn)−n、n  nTD 面配向度(ΔP ) = ((nMD+ nTD)/2
 )  n &平均屈折率(n) =(n、t++ny
o+nz)/3(2)フィルム密度 n−へブタン−四塩化炭素の混合液を満たした密度勾配
管を用い、25°Cで測定した。
(3)フィルムのヤング率 インテスコ株製引張試験機インテスコモデル2001型
を用いて、温度23°C湿度5o%RHに調節された室
内において、長さ300mm幅20mmの試料フィルム
を、10%/minのひずみ速度で引張り、引張応力−
ひすみ曲線の初めの直線部分を用いて次の式によって計
算した。
なお、試料フィルムは、測定時と同温度、同湿度にて2
4時間以上調温・調湿したものを使用した。
(4)フィルムの破断強度 インテスコ■製引張試験機インテスコモデル2001型
を用いて、温度23°C湿度50%RHに調節された室
内において、長さ50mm1、幅151の試料フィルム
を、200 mm/minの速度で引張り、下記式より
求めた。
破断強度−F/S(kg/mm2) (5)熱収縮率 無張力状態で200°C(±2°C)の雰囲気中10分
間熱処理し、その前後のサンプルの長さを測定し、次式
で算出した。
×l Oo 実施例1 (ポリマーの作成) ジカルボン酸成分としてテレフタル酸単位を95モル%
、イソフタル酸単位を5モル%、グリコール成分として
cis:trans比が1:3の14−シクロヘキサン
ジメタノールを100%用い、触媒として酸化チタンを
酸化成分に対して0.06モル%添加して、重合槽中で
撹拌下加熱してエステル化した。ここで滑剤として平均
粒径1゜30μmのサイロイドをポリマー中0.20w
t%となるように添加した後、重縮合を行い、[η]=
0.65のポリ(1,4−シクロヘキサンジメチレンテ
レフタレート)共重合体を得た。このポリマーをチップ
化した後、窒素気流下で固相重合を行い最終的に[η]
=1.05のポリエステルを得た。
(フィルムの製膜) 上記のポリエステル乾燥した後、305°Cで溶融押出
し、40゛Cに保持したキャスティングドラム上へ静電
印加冷却法を用いて密着させ、厚さ約80μmの未延伸
シートを得た。この未延伸シートを、表面がフッ素系樹
脂で非粘着加工され、110’Cに調節されたロール上
に接触させ予熱した後、赤外線ヒーターを照射しつつ周
速差のあるロール間で2.50倍長手方向に延伸した。
この時、延伸区間にあるフィルムの実質温度を輻射温度
計にて測定したところ110°Cであった。この延伸フ
ィルムを一旦ガラス転移点温度以下に冷却した後、再び
90°Cに調節された金属ロール上に接触させて予熱し
、赤外線ヒーターを照射しつつ、1゜80倍長手方向に
更に延伸した。この時のフィルムの実質温度は90 ’
Cであった。この2段延伸後のフィルムの複屈折率(Δ
n)は0.096で、平均屈折率(n)は1.5581
であった。次にこの延伸フィルムをテンターに導き、1
00℃で3.60倍幅方向に延伸した。更に続けて、2
50’Cで約10秒間熱固定を行い、厚さ5μmの二軸
配向フィルムを得た。また、熱固定時に幅方向に3%の
弛緩処理を行なった。このフィルム物性を表1に示す。
実施例2 実施例1において使用したポリマーを用いて、実施例1
と同様に溶融押出・シート化を行い、厚さ約70t1m
の未延伸シートを得た。この未延伸シートを、実施例1
で使用した非粘着ロールを用い、110″Cで予熱を行
なった後、赤外線ヒーターを照射しつつ長手方向に2.
00倍延伸した。この時、延伸区間のフィルム実質温度
は110″Cであった。この延伸フィルムを一旦Tg以
下に冷却した後、再び90″Cに調節された金属ロール
上に接触させて予熱し、赤外線ヒーターを照射しつつ、
2.00倍長手方向に更に延伸した。この時のフィルム
の実質温度は90°Cであった。この2段延伸後のフィ
ルムの複屈折率(Δn)は0.091で、平均屈折率(
n)は1.5583であった。次にこの延伸フィルムを
テンターに導き、110°Cで3゜60倍幅方向に延伸
した。更に続けて、250″Cで約10秒間熱固定を行
い、厚さ5μmの二軸配向フィルムを得た。また熱固定
時に、幅方向に3%の弛緩処理を行なった。このフィル
ムの物性を表1に示す。
実施例3 実施例1において使用したポリマーを用いて、実施例1
と同様に溶融押出・シート化を行い、厚さ約60μmの
未延伸シートを得た。この未延伸シートを100″Cに
調節された金属ロール上に接触させ予熱した後、赤外線
ヒーターを照射しつつ3、00倍長手方向に延伸した。
この時、延伸区間のフィルム実質温度は100℃であっ
た。また、この延伸フィルムの複屈折率(Δn)は0.
081で、平均屈折率(n)は1.5586であった0
次にこのフィルムをテンターに導き、110°Cで3゜
60倍幅方向に延伸した。更に続けて130℃で約5秒
間熱固定を行なった。この時のフィルムの複屈折率は−
0,002であった。この二軸延伸フィルムを更に長手
方向に再延伸すべく、120°Cに調節された金属ロー
ルで予熱した後、1.15倍延伸を行なった。この際に
、静電密着法を用いて延伸ロール上をフィルムが滑らな
いよう密着させて行なった。また再延伸の延伸区間での
フィルム実質温度は120°Cであった。この再延伸を
行なったフィルムを再びテンターに導き、250℃で約
10秒間熱固定を行ない、厚さ5pmの二軸配向フィル
ムを得た。また熱固定時に、幅方向に3%の割合で弛緩
処理を行なった。このフィルムの物性を表1に示す。
比較例1 実施例3において、長手方向の再延伸を行なわずに、幅
方向の延伸が終了した後、続けてテンター内で250℃
で約10秒間熱固定を行なって、厚さ5.8μmの二軸
配向フィルムを得た。また、熱固定時に幅方向に3%の
弛緩処理を行なった。
このフィルムの物性を表1に示す。
比較例2 実施例1において、二輪延伸後の熱固定温度を160°
Cとする以外は、すべて実施例1と同様に行ない、厚さ
5μmの二軸配向フィルムを得た。
このフィルムの物性を表1に示す。
比較例3 平均粒径1.30μmのサイロイドをポリマー中0.2
0wt%となるように添加して、常法に従い100%ポ
リエチレンテレフタレートを重合した。
このポリマーの極限粘度[η]は0.66であった。
このポリマーを用いて、樹脂温290°Cとしてあとは
実施例1と同様に溶融押出・シート化を行い、厚さ約7
5μmの未延伸シートを得た。この未延伸シートを、表
面温度84℃に調節された金属ロールで予熱した後、赤
外線ヒーター照射しつつ長手方向に3.80倍延伸した
。この時、延伸区間のフィルム実質温度は84°Cであ
り、また延伸後のフィルムの複屈折率(△n)は0.1
20であった。
次にこの延伸フィルムをテンターに導き、110°Cで
3.94倍幅方向に延伸した。更に続けて235°Cで
約10秒間熱固定を行い、厚さ5μmの二軸配向フィル
ムを得た。なお、熱固定時に幅方向に3%の弛緩処理を
行なった。このフィルムの物性を表1に示す。
〔発明の効果〕
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、優れた耐熱
性を有し、その強度は、従来知られているPCTフィル
ムと比べ10〜40%程度大きいため、連続加工中に伸
びを生ずることが少なくなり、工業用フィルムとして有
利なものである。
また、本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、製膜
連続性が良好であり、しかも長手方向の延伸倍率を上げ
られることから生産性の点で利点を有し、その工業的価
値は高い。
出 願 人 ダイアホイル株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)酸成分の80モル%以上がテレフタル酸、グリコ
    ール成分の90モル%以上が1,4−シクロヘキサンジ
    メタノールで構成されたポリエステルフィルムであって
    、該フィルムの密度が1.220〜1.250g/cm
    ^3、複屈折率が0.010〜0.040であり、かつ
    フィルム長手方向のヤング率が310〜400kg/m
    m^2であることを特徴とする二軸配向ポリエステルフ
    ィルム。
JP20529389A 1989-08-08 1989-08-08 二軸配向ポリエステルフィルム Pending JPH0367630A (ja)

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