(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024123912
(43)【公開日】2024-09-12
(54)【発明の名称】ポリエステルフィルム
(51)【国際特許分類】
C08J 5/18 20060101AFI20240905BHJP
C08G 63/183 20060101ALI20240905BHJP
【FI】
C08J5/18 CFD
C08G63/183
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023031722
(22)【出願日】2023-03-02
(71)【出願人】
【識別番号】000003159
【氏名又は名称】東レ株式会社
(72)【発明者】
【氏名】松本 麻由美
(72)【発明者】
【氏名】灘波 朋也
(72)【発明者】
【氏名】坂本 純
【テーマコード(参考)】
4F071
4J029
【Fターム(参考)】
4F071AA46
4F071AA84
4F071AF15
4F071AF45
4F071AG02
4F071AG28
4F071AH01
4F071AH03
4F071AH07
4F071AH12
4F071AH19
4F071BA01
4F071BB06
4F071BB08
4F071BC01
4F071BC12
4J029AA03
4J029AB04
4J029AB05
4J029AB07
4J029AD06
4J029AD10
4J029AE03
4J029BA03
4J029CB06A
4J029HA01
4J029HB03A
4J029JA091
4J029JF471
4J029KE06
4J029KE13
4J029KG02
(57)【要約】
【課題】本発明は、ケミカルリサイクル由来のポリエステル樹脂組成物を適用し、ジエチレングリコール含有量が少なく、耐熱性および機械強度に優れたポリエステルフィルムを提供することにある。
【達成手段】ポリエステルを解重合するケミカルリサイクル由来のポリエステル樹脂組成物を含み、ジエチレングリコール含有量がフィルム重量に対し1.2重量%以下であるポリエステルフィルム。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリエステルを解重合するケミカルリサイクル由来のポリエステル樹脂組成物を含み、ジエチレングリコール含有量がフィルム重量に対し1.2重量%以下であるポリエステルフィルム。
【請求項2】
融点Tmが245℃以上255℃以下である請求項1記載のポリエステルフィルム。
【請求項3】
熱処理前後における分子鎖切断率(%BB)が0.55以下である請求項1に記載のポリエステルフィルム。
熱処理前後における分子鎖切断率(%BB)は、150℃で3時間、さらに180℃で7.5時間真空乾燥したポリエステルフィルムを、窒素雰囲気下、290℃で6時間熱溶融した後、水中で急冷し、この熱溶融処理前後の固有粘度(IV)を測定し、式(I)~(III)により算出する。
%BB=0.27×((1/T(処理後)1.33)-1/T(処理前)1.33) (I)
T(処理前)=-0.703+3.21×IV(処理前)-2.13×IV(処理前)2+0.527×IV(処理前)3 (II)
T(処理後)=-0.703+3.21×IV(処理後)-2.13×IV(処理後)2+0.527×IV(処理後)3 (III)
【請求項4】
ジエチレングリコール含有量がフィルム重量に対し0.9重量%以下である請求項1記載のポリエステルフィルム。
【請求項5】
カリウム元素、ナトリウム元素、マグネシウム元素含有量の総量がフィルム重量に対し100ppm未満である請求項1記載のポリエステルフィルム。
【請求項6】
ケミカルリサイクル由来のポリエステル樹脂組成物がフィルム重量に対し、5重量%以上である請求項1に記載のポリエステルフィルム。
【請求項7】
二軸延伸ポリエスエルフィルムである請求項1記載のポリエステルフィルム。
【請求項8】
工程離型用フィルムである請求項1記載のポリエステルフィルム。
【請求項9】
(a)~(d)の工程を有するポリエステルフィルムの製造方法。
(a)ポリエステルを解重合し解重合液を得る工程
(b)(a)で得られた解重合液を溶媒に溶解し、晶析および固液分離することでビス-(2-ヒドロキシエチル)テレフタレートを得る工程
(c)(b)で得られたビス-(2-ヒドロキシエチル)テレフタレートを重合する工程
(d)(c)にて得られたポリエステル樹脂組成物を少なくとも用いて製膜する工程
【請求項10】
エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコールから選ばれるジオール化合物を用いて解重合する(a)の工程を有する請求項9記載のポリエステルフィルムの製造方法。
【請求項11】
(c)にて得られたポリエステル樹脂組成物中のジエチレングリコール含有量が0.8重量%以下である請求項9記載のポリエステルフィルムの製造方法。
【請求項12】
(c)にて得られたポリエステル樹脂組成物中のカリウム元素、ナトリウム元素、マグネシウム元素含有量の総量が250ppm未満である請求項9記載のポリエステルフィルムの製造方法。
【請求項13】
二軸延伸工程を含む(d)の工程を有する請求項9記載のポリエステルフィルムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ケミカルリサイクル由来のポリエステル樹脂組成物を含むポリエステルフィルムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
ポリエステルは機械特性、熱特性、耐薬品性、電気特性、成形性に優れ、様々な用途に用いられている。ポリエステルの中でも、特にポリエチレンテレフタレートは、透明性や加工性に優れていることから、光学用フィルムや離型用フィルムなど高品位性が求められる用途に幅広く使われているが、離型用フィルムのような工程用フィルムでは使用後廃棄となることから、近年環境負荷低減が求められている。
【0003】
環境負荷の低減として、廃棄となるポリエステル樹脂を燃焼させ熱エネルギーを得るサーマルリサイクルがあるが、サーマルリサイクルを行うと、二酸化炭素の発生があること、またポリエステル原料が損失することから、ポリエステルを再生産するためには新たに石油原料を使用する必要がある。
【0004】
これらの課題に対して、特許文献1では、ペットボトルから回収されたフィルムに関する技術が開示されている。特許文献2では、使用済みポリエステル製品を使用した再生ポリエステル樹脂について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2017-7175号
【特許文献2】特開2022-40153号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献1には、ペットボトルからリサイクルされたポリエステル樹脂を用いた積層フィルムが開示されている。しかしながら、ポリエステル樹脂を再溶融するマテリアルリサイクルを繰り返すことで、ポリエステル樹脂は熱分解・加水分解・酸化分解が進行し、着色や異物の発生、分子量の低下による機械強度の低下といった品位の低下が課題となる。
【0007】
特許文献2には、使用済みポリエステル製品を、エチレングリコールを用いて解重合し、重縮合することで再生ポリエステルを得ることが開示されている。しかしながら、エチレングリコールの2量体であるジエチレングリコールが副生してしまい、耐熱性が低下、機械強度の低下が課題となる。
【0008】
本発明の目的は、ケミカルリサイクル由来のポリエステル樹脂組成物を適用し、ジエチレングリコール含有量が少なく、耐熱性に優れることで、良好な機械強度を有するポリエステルフィルムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、リサイクル樹脂を適用し、ジエチレングリコール含有量が少なく、耐熱性に優れることで、良好な機械強度を有するポリエステルフィルムに到達した。
【0010】
本発明の目的は以下の手段によって達成される。
(1)ポリエステルを解重合するケミカルリサイクル由来のポリエステル樹脂組成物を含み、ジエチレングリコール含有量がフィルム重量に対し1.2重量%以下であるポリエステルフィルム。
(2)融点Tmが245℃以上255℃以下である(1)記載のポリエステルフィルム。
(3)熱処理前後における分子鎖切断率(%BB)が0.55以下である(1)に記載のポリエステルフィルム。
熱処理前後における分子鎖切断率(%BB)は、150℃で3時間、さらに180℃で7.5時間真空乾燥したポリエステルフィルムを、窒素雰囲気下、290℃で6時間熱溶融した後、水中で急冷し、この熱溶融処理前後の固有粘度(IV)を測定し、式(I)~(III)により算出する。
%BB=0.27×((1/T(処理後)1.33)-1/T(処理前)1.33) (I)
T(処理前)=-0.703+3.21×IV(処理前)-2.13×IV(処理前)2+0.527×IV(処理前)3 (II)
T(処理後)=-0.703+3.21×IV(処理後)-2.13×IV(処理後)2+0.527×IV(処理後)3 (III)
(4)ジエチレングリコール含有量がフィルム重量に対し0.9重量%以下である(1)記載のポリエステルフィルム。
(5)カリウム元素、ナトリウム元素、マグネシウム元素含有量の総量がフィルム重量に対し100ppm未満である(1)記載のポリエステルフィルム。
(6)ケミカルリサイクル由来のポリエステル樹脂組成物がフィルム重量に対し、5重量%以上である(1)に記載のポリエステルフィルム。
(7)二軸延伸ポリエスエルフィルムである(1)記載のポリエステルフィルム。
(8)工程離型用フィルムである(1)記載のポリエステルフィルム。
(9)(a)~(d)の工程を有するポリエステルフィルムの製造方法。
(a)ポリエステルを解重合し解重合液を得る工程
(b)(a)で得られた解重合液を溶媒に溶解し、晶析および固液分離することでビス-(2-ヒドロキシエチル)テレフタレートを得る工程
(c)(b)で得られたビス-(2-ヒドロキシエチル)テレフタレートを重合する工程
(d)(c)にて得られたポリエステル樹脂組成物を少なくとも用いて製膜する工程
(10)エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコールから選ばれるジオール化合物を用いて解重合する(a)の工程を有する(9)記載のポリエステルフィルムの製造方法。
(11)(c)にて得られたポリエステル樹脂組成物中のジエチレングリコール含有量が0.8重量%以下である(9)記載のポリエステルフィルムの製造方法。
(12)(c)にて得られたポリエステル樹脂組成物中のカリウム元素、ナトリウム元素、マグネシウム元素含有量の総量が250ppm未満である(9)記載のポリエステルフィルムの製造方法。
(13)二軸延伸工程を含む(d)の工程を有する(9)記載のポリエステルフィルムの製造方法。
【発明の効果】
【0011】
本発明は、リサイクル樹脂を適用し、ジエチレングリコール含有量が少なく、耐熱性に優れることで、良好な機械強度を有するポリエステルフィルムを提供するものである。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下に本発明を詳細に説明する。
【0013】
本発明のポリエステルフィルムとは、ジカルボン酸成分とジオール成分とを重縮合して得られるポリエステル樹脂組成物を用いてなるフィルムである。ジカルボン酸成分としては、芳香族ジカルボン酸、鎖状脂肪族ジカルボン酸、脂環式ジカルボン酸など種々のジカルボン酸成分を用いることができる。その中でも、ポリエステル樹脂組成物の機械的特性、耐熱性、耐加水分解性の観点から、芳香族ジカルボン酸及びそのエステル形成誘導体成分であることが好ましい。特には、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸及びこれらのエステル形成誘導体成分が重合性、機械的特性から好ましく、テレフタル酸であることが最も好ましい。
【0014】
ジオール成分としては、各種ジオールを用いることができる。例えば、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコールなどの脂肪族ジオール、シクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジエタノールなどの脂環式ジオール、ビス-フェノールA、ビス-フェノールS,スチレングリコール、9,9-ビス-(4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル)フルオレン、9,9’-ビス-(4-ヒドロキシフェニル)フルオレンなどの芳香環式ジオールが例示できる。この中で、機械的特性の観点からエチレングリコールが特に好ましい。
【0015】
また、本発明の効果を損ねない範囲で、前記ジカルボン酸成分やジオール成分、さらにはヒドロキシカルボン酸などを複数種類もちいて共重合されたものでも構わない。
【0016】
本発明のポリエステルフィルムは、ケミカルリサイクル由来のポリエステル樹脂組成物を含んでいることが必要である。
【0017】
ケミカルリサイクル由来のポリエステル樹脂組成物とは、ペットボトルやポリエステルフィルム、衣服、容器など使用済みのポリエステル製品や、成形加工工程において発生した屑を用い、これらを解重合し、精製処理等して再重合を行ったポリエステル樹脂組成物である。ポリエステルフィルムをリサイクルの元原料とする場合は、工程離型用二軸延伸ポリエステルフィルムを用いることが好ましい。本発明の目的として、ケミカルリサイクルを実施し、ビス-(2-ヒドロキシエチル)テレフタレート得た後に、重合・製膜することでポリエステルフィルムとすることから、ケミカルリサイクルに使用するポリエステル製品や屑の主成分はポリエチレンテレフタレートであることが好ましい。
【0018】
本発明のポリエステルフィルムのジエチレングリコール含有量がフィルム重量に対し、1.2重量%以下である必要がある。より好ましくは、1.0重量%以下、更に好ましくは0.9重量%以下である。上記範囲とすることで、耐熱性が良好となり、機械強度に優れたポリエステルフィルムとすることができる。
【0019】
本発明のポリエステルフィルムは、融点Tmが245℃以上255℃以下であることが好ましい。下限としてより好ましくは250℃以上である。上記範囲とすることで、機械強度が良好なポリエステルフィルムとすることができる。なお、融点Tmは、ポリエステルフィルム10mgをアルミニウム製パンおよびパンカバーを用いて封入し、示差走査熱量計(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン製:DSC250)によって測定した。測定においては、窒素雰囲気中で20℃から285℃まで16℃/分の速度で昇温、5分間保持したのちに急冷し、再び20℃から285℃まで16℃/分の速度で昇温する。前記2度目の昇温時に観察される融解ピークのピークトップ温度を融点Tmとした。
【0020】
本発明のポリエステルフィルムは、熱処理前後における分子鎖切断率(%BB)が0.55以下であることが好ましい。熱処理前後のおける分子鎖切断率(%BB)は、150℃で3時間、さらに180℃で7.5時間真空乾燥したポリエステルフィルムを、窒素雰囲気下、290℃で6時間熱溶融した後、水中で急冷し、この熱溶融処理前後の固有粘度(IV)を測定し、式(I)~(III)により算出する。
%BB=0.27×((1/T(処理後)1.33)-1/T(処理前)1.33) (I)
T(処理前)=-0.703+3.21×IV(処理前)-2.13×IV(処理前)2+0.527×IV(処理前)3 (II)
T(処理後)=-0.703+3.21×IV(処理後)-2.13×IV(処理後)2+0.527×IV(処理後)3 (III)
【0021】
この分子鎖切断率は、ポリエステルの熱分解によって起こる分子鎖の切断割合を示しており、より小さい値であるほど耐熱性がよく好ましい。上限として好ましくは0.50以下である。上限以下とすることで、耐熱性が良好であると判断できる。耐熱性が不足していると、ポリエステルの分解物によりフィルムが脆くなり、割れ・欠けといった品位が低下が発生する。
【0022】
本発明のポリエステルフィルムは、カリウム元素、ナトリウム元素、マグネシウム元素含有量の総量がフィルム重量に対し100ppm未満であることが好ましい。ここで、本発明においては重量に関して元素を原子と同義で用いることもある。より好ましくは20ppm未満、含んでいないことがさらに好ましい。本発明のポリエステルフィルムは、ポリエステルを解重合するケミカルリサイクル由来のポリエステル樹脂組成物を含むが、解重合をする際、触媒を用いて効率的に進める場合や、重合においてジエチレングリコールの発生を抑制するためにアルカリ化合物を添加する場合がある。このときの触媒やジエチレングリコール抑制剤として、カリウム元素、ナトリウム元素、マグネシウム元素などの金属触媒や水酸化物を用いるが、これら金属成分が残存していると耐熱性が低下する。したがって、これらの金属元素が残存していないケミカルリサイクル由来のポリエステル樹脂組成物を用いることが好ましい。本発明では、ポリエステルを解重合したのちに得られた解重合液を溶媒に溶解し、晶析することで単量体であるビス-(2-ヒドロキシエチル)テレフタレートを純度高く得ることが可能となった。
【0023】
本発明のポリエステルフィルムにおいて、ケミカルリサイクル由来のポリエステル樹脂組成物は、フィルム全体の5重量%以上であることが好ましく、より好ましくは30重量%以上である。また上限は特に制限はないが、コストの点から、90重量%以下であることが好ましい。上記範囲とすることで、環境負荷低減を図りつつ、高いフィルム品位を実現することが可能である。
【0024】
本発明のポリエステルフィルムは、ケミカルリサイクル由来のポリエステル樹脂組成物を含んでいることが必要であり、他の成分として、マテリアルリサイクル由来のポリエステル樹脂組成物や、リサイクルを実施していないバージンポリエステル樹脂組成物などを含んでいても構わない。
【0025】
マテリアルリサイクル由来のポリエステル樹脂組成物とは、ペットボトルやポリエステルフィルム、衣服、容器など使用済みのポリエステルや、成形加工工程において発生した屑を回収し、これらを必要に応じて粉砕、洗浄、異物除去等を行い、フレーク状や溶融成形してペレット状へと成形したポリエステル樹脂組成物を溶融してフィルムなどにする際の、当該ポリエステル樹脂組成物である。ポリエステルフィルムをリサイクルの元原料とする場合は、工程離型用二軸延伸ポリエステルフィルムを用いることが好ましい。
【0026】
マテリアルリサイクル由来のポリエステル樹脂組成物は、複数回の熱成形や成形品としての使用履歴があるため、ポリエステル樹脂自体の劣化が進んでおり、バージンポリエステル樹脂組成物よりも品位は低くなる。
【0027】
本発明のポリエステルフィルムは、二軸延伸ポリエステルフィルムであることが好ましい。逐次二軸延伸でも同時二軸延伸でも構わないが、延伸工程を経ることで機械強度に優れたポリエステルフィルムとすることができる。
【0028】
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記載する。
【0029】
本発明のポリエステルフィルムの製造方法は、以下(a)~(d)の工程を有することが必要である。
(a)ポリエステルを解重合し解重合液を得る工程
(b)(a)で得られた解重合液を溶媒に溶解し、晶析および固液分離することでビス-(2-ヒドロキシエチル)テレフタレートを得る工程
(c)(b)で得られたビス-(2-ヒドロキシエチル)テレフタレートを重合する工程
(d)(c)にて得られたポリエステル樹脂組成物を少なくとも用いて製膜する工程
【0030】
上記(a)の工程は、ポリエステルをジオール化合物にて解重合を行い、解重合液を得る工程である。使用するジオール化合物は、特に限定されないが、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコールであることが好ましく、得られるビス-(2-ヒドロキシエチル)テレフタレートの収率を向上させるため、エチレングリコールであることがより好ましい。また、使用するジオール化合物は、ポリエステルの全酸成分に対し、2倍モル以上用いることが好ましい。より好ましくは5倍モル以上、さらに好ましくは10倍モル以上である。上記範囲とすることで、ビス-(2-ヒドロキシエチル)テレフタレートの収率を向上させることができる。
【0031】
また、(a)の工程にて解重合を行う際、触媒を使用することで効率的に解重合を行うことができる。用いる触媒は限定されないが、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウムといった水酸化金属塩や、酢酸マグネシウム、酢酸マンガン、酢酸カルシウムといった酢酸金属塩、水酸化テトラエチルアンモニウムや水酸化テトラブチルアンモニウム、水酸化テトラブチルホスホニウムといった水酸化有機塩などを用いることができる。その中でも得られるポリマーの品位の点から、水酸化金属塩や酢酸金属塩が好ましい。
【0032】
上記(b)の工程は、(a)で得られた解重合液を溶媒に溶解し、晶析および固液分離することでビス-(2-ヒドロキシエチル)テレフタレートを得る工程である。使用する溶媒は、ビス-(2-ヒドロキシエチル)テレフタレートを溶解することができれば特に限定はなく、例えば水、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコールなどが挙げられる。その中でもビス-(2-ヒドロキシエチル)テレフタレートの易溶解性と固液分離のしやすさから水を用いることが好ましい。また、溶解する温度は70℃以上150℃以下であることが好ましく、70℃以上100℃以下であることがより好ましい。
【0033】
上記(c)の工程は、(b)で得られたビス-(2-ヒドロキシエチル)テレフタレートを重合する工程である。重合に用いられる触媒は、公知の重合触媒、助触媒を用いることができる。例えば重合触媒としてはアンチモン化合物、チタン化合物、ゲルマニウム化合物、アルミニウム化合物が挙げられるが、これに限定されるものではない。また、助触媒としては、マンガン化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物、カリウム化合物、ナトリウム化合物、コバルト化合物、亜鉛化合物、リチウム化合物など挙げられるが、これらに限定されない。また、耐熱性を付与するためリン化合物を使用してもよい。リン化合物としては、リン酸やリン酸エステル、亜リン酸などが挙げられるが、これらに限定されない。また、本発明の効果が損なわれない範囲で、末端封鎖剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤、蛍光漂白剤、艶消し剤、可塑剤、粒子などの添加剤を使用しても構わない。
【0034】
重合工程において、脱エチレングリコール反応を行うことで、ケミカルリサイクル由来のポリエステル樹脂組成物を得ることが可能となる。
【0035】
ここで得られるケミカルリサイクル由来のポリエステル樹脂組成物のジエチレングリコール含有量は、0.8重量%以下であることが好ましい。より好ましくは0.7重量%以下である。上記範囲とすることで、耐熱性が良好となり、機械強度に優れたポリエステルフィルムとすることができる。本発明では、ポリエステルを解重合したのちに得られた解重合液を溶媒に溶解し、晶析することで単量体であるビス-(2-ヒドロキシエチル)テレフタレートを純度高く得ることが可能となった。
【0036】
また、ケミカルリサイクル由来のポリエステル樹脂組成物のカリウム元素、ナトリウム元素、マグネシウム元素含有量の総量が250ppm未満であることが好ましい。より好ましくは50ppm以下、含んでいないことがさらに好ましい。本発明のポリエステルフィルムは、ポリエステルを解重合するケミカルリサイクル由来のポリエステル樹脂組成物を含むが、解重合をする際、触媒を用いて効率的に進める場合や重合においてジエチレングリコールの発生を抑制するためにアルカリ化合物を添加する場合がある。このときの触媒やジエチレングリコール抑制剤として、カリウム元素、ナトリウム元素、マグネシウム元素などの金属触媒や水酸化物を用いるが、これら金属が残存していると耐熱性が低下する。したがって、これらの金属元素が残存していないケミカルリサイクル由来のポリエステル樹脂組成物とすることが好ましい。本発明では、ポリエステルを解重合したのちに得られた解重合液を溶媒に溶解し、晶析することで単量体であるビス-(2-ヒドロキシエチル)テレフタレートを純度高く得ることが可能となった。
【0037】
上記(d)の工程は、(c)にて得られたポリエステル樹脂組成物を少なくとも用いて製膜する工程である。未延伸、一軸延伸、二軸延伸などいずれの形態でも構わないが、機械強度の点から、二軸延伸フィルムであることが好ましい。さらに本発明のポリエステルフィルムは、工程離型用二軸延伸ポリエステルフィルムに好適に使用することができる。これは、該用途のフィルムは離型後に不要となり、リサイクルの元原料として活用することが好適であり、さらに該用途へリサイクルすることがサーキュラーエコノミーの観点から好ましい。このような工程用離型フィルムとしては、具体的には積層セラミックコンデンサー(MLCC)製造用離型フィルム、ドライフィルムレジスト用フィルム、偏光板離型用フィルム、光学離型用フィルムに好適に使用することができる。
【0038】
以下、二軸延伸ポリエステルフィルムを得る方法を例示する。
【0039】
ポリエステル樹脂を押出機内で加熱溶融し、口金から冷却したキャストドラム上に押し出してシート状に加工する手法(溶融キャスト法)、ポリエステル樹脂を溶媒に溶解させ、その溶液を口金からキャストドラム、エンドレスベルト等の支持体上に押し出して膜状とし、次いでかかる膜層から溶媒を乾燥除去させてシート状に加工する方法(溶液キャスト法)等も使用することができる。
【0040】
また、積層フィルムの場合は、積層する各層のポリエステル樹脂を別の押出機に投入し溶融してから合流させ、口金から冷却したキャストドラム上に共押出してシート状に加工する方法(共押出し法により溶融製膜する方法)を好ましく用いることができる。以下、本方法について詳細に説明する。
【0041】
まず、各層に対応する押出機にポリエステル樹脂をそれぞれ投入し、加熱溶融押出する。合流ブロックを用いて積層し、口金から表面温度10~60℃に冷却したキャストドラム上に共押出し、静電気により密着冷却固化させ、未延伸フィルムを作成する。このとき、押出機で溶融したポリエステル樹脂は、フィルターにより濾過することが好ましい。ごく小さな異物もフィルム中にて粗大な突起や欠点となるため、フィルターには5μm以上の異物を95%以上捕集する高精度のものを用いることが有効である。
【0042】
次にこの未延伸フィルムを70~140℃の温度に加熱されたロール群に導き、長手方向(縦方向、すなわちシートの進行方向)に3~4倍延伸し、20~50℃の温度のロール群で冷却する。続いて、シートの両端をクリップで把持しながらテンターに導き、80~240℃の温度に加熱された雰囲気中で、長手方向に直角な方向(幅方向)に3~4倍に延伸する。また、延伸後に、長手及び/幅方向に0.1~5%の弛緩処理を施してもよい。なお、二軸延伸する方法としては、上述のように長手方向と幅方向の延伸を分離して行う逐次二軸延伸方法のほかに、長手方向と幅方向の延伸を同時に行う同時二軸延伸方法のどちらであっても構わない。
【実施例0043】
以下実施例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明する。なお、実施例中の物性値は以下の方法で測定した。
【0044】
(1)ポリエステルフィルムおよびポリエステル樹脂組成物のジエチレングリコール量(単位:重量%)
ポリエステルフィルムおよびポリエステル樹脂組成物を0.5g秤量し、1,6-ヘキサンジオールを0.4重量/体積%で含んだモノエタノールアミン1.3mlを使用し、260℃で溶解、該溶液にメタノールを加えて冷却する。その後、テレフタル酸で中和、溶液部をガスクロマトグラフィー(島津製作所社製、GC-2025)にて測定することでジエチレングリコール含有量を測定した。
【0045】
(2)ポリエステルフィルムおよびポリエステル樹脂組成物のカリウム、ナトリウム、 マグネシウム元素の定量(単位:ppm)
原子吸光法((株)日立製作所製:偏光ゼーマン原子吸光光度型180-80、フレーム:アセチレン-空気)にて定量を行った。
【0046】
(3)熱処理前後における分子鎖切断率(%BB)
ポリエステルフィルムを150℃で3時間、さらに180℃で7.5時間真空乾燥し、窒素雰囲気下、290℃で6時間熱溶融した後、水中で急冷し、この熱溶融処理前後の固有粘度(IV)を測定し、以下の式により分子鎖切断率(%BB)を算出した。
%BB=0.27×((1/T(処理後)1.33)-1/T(処理前)1.33)
T(処理前)=-0.703+3.21×IV(処理前)-2.13×IV(処理前)2+0.527×IV(処理前)3
T(処理後)=-0.703+3.21×IV(処理後)-2.13×IV(処理後)2+0.527×IV(処理後)3
【0047】
また、処理前後の固有粘度IVは以下の手法で測定を行った。
【0048】
処理前のポリエステルフィルムおよび処理後の樹脂組成物を0.1g(0.001g以内の精度)秤量し、10mlのo-クロロフェノールを用いて100℃×30分間加熱して溶解した。溶液を室温まで冷却し、25℃の水槽中に設置したオストワルド粘度計に該溶液を8ml仕込み、標線を通過する秒数を計測した(A秒)。
【0049】
また、o-クロロフェノールのみ8ml用いて前記と同様に25℃の水槽中に設置したオストワルド粘度計で標線を通過する秒数を計測した(B秒)。
【0050】
固有粘度は次の計算式で計算した。
IV=-1+[1+4×K×{(A/B)-1}]^0.5/(2×K×C)
ここでKは0.343,Cは試料溶液の濃度(g/100ml)である。
【0051】
(4)ポリエステルフィルムの融点Tm(単位:℃)
ポリエステルフィルム10mgをアルミニウム製パンおよびパンカバーを用いて封入し、示差走査熱量計(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン製:DSC250)によって測定した。測定においては、窒素雰囲気中で20℃から285℃まで16℃/分の速度で昇温、5分間保持したのちに急冷し、再び20℃から285℃まで16℃/分の速度で昇温する。前記2度目の昇温時に観察される融解ピークのピークトップ温度を融点Tmとした。
【0052】
(5)ポリエステルフィルムの機械強度評価
ポリエステルフィルムを長手方向に長さ150mm、幅100mmの短冊状サンプルを切り出し、室温23℃、相対湿度65%の雰囲気下にて、初期引張チャック間距離を50mm、引張速度200mm/分でJIS K7127(1999年)に規定された方法に従って、5回測定を行い、その平均値を引張強さとした。装置はオリエンテック社製TENSION(登録商標)UCT-100を用いた。この引張強さから以下のように機械強度を評価した。なお、○と△を合格とした。
〇:150MPa以上
△:130MPa以上150MPa未満
×:130MPa未満。
【0053】
(6)ポリエステルフィルムの耐熱性評価
ポリエステルフィルムを5cm×5cmサイズに3枚切り取り、熱風オーブンで大気下、230℃で30分加熱処理を行った。その後、フィルム3枚重ねた状態で二つ折りにし、割れの有無を確認し、下記基準にした従い評価した。なお、〇と△を合格とした。
〇:3枚すべて割れなし
△:1~2枚割れる
×:すべて割れる。
【0054】
(参考例1)ポリエステル樹脂組成物A1の製造
使用済み工程離型用ポリエチレンテレフタレートフィルム100重量部とエチレングリコール485重量部、水酸化カリウム0.25重量部を反応容器に投入し、徐々に昇温(190~230℃)しながら解重合を行った。内温が230℃になったところで、解重合終了とし、25℃まで放冷した。固液分離を行い、固形分として不純物を含むビス-(2-ヒドロキシエチル)テレフタレートを得た。この固形分に水700重量部加え100℃で溶解、5Bのろ紙にて不溶物を除去し、濾液を放冷・晶析することで結晶化したビス-(2-ヒドロキシエチル)テレフタレートを得た。得られたビス-(2-ヒドロキシエチル)テレフタレートを重合反応槽に添加し、230℃で溶解したところに、三酸化二アンチモン0.01重量部添加した。重合反応槽内を徐々に290℃まで昇温しながら、圧力を1Torr以下まで減圧した。重合反応の進行に従って反応物の粘度が上昇し、反応物の撹拌トルクが目標値に到達した時点で重合を終了し、重合反応槽からポリエステルを水槽に吐出、カッターでペレット化することでポリエステル樹脂組成物A1を得た。得られたポリエスエル樹脂組成物A1の物性を表1に示す。
【0055】
(参考例2)ポリエステル樹脂組成物A2の製造
使用済み工程離型用ポリエチレンテレフタレートフィルム100重量部とエチレングリコール485重量部、水酸化カリウム0.25重量部を反応容器に投入し、徐々に昇温(190~230℃)しながら解重合を行った。内温が230℃になったところで、解重合終了とし、25℃まで放冷した。固液分離を行い、固形分として不純物を含むビス-(2-ヒドロキシエチル)テレフタレートを得た。得られた不純物を含むビス-(2-ヒドロキシエチル)テレフタレートを重合反応槽に添加し、230℃で溶解したところに、三酸化二アンチモン0.01重量部添加した。重合反応槽内を徐々に290℃まで昇温しながら、圧力を1Torr以下まで減圧した。重合反応の進行に従って反応物の粘度が上昇し、反応物の撹拌トルクが目標値に到達した時点で重合を終了し、重合反応槽からポリエステルを水槽に吐出、カッターでペレット化することでポリエステル樹脂組成物A2を得た。得られたポリエスエル樹脂組成物A2の物性を表1に示す。
【0056】
(参考例3)ポリエステル樹脂組成物A3の製造
使用済み工程離型用ポリエチレンテレフタレートフィルム100重量部とエチレングリコール485重量部、水酸化カリウム0.25重量部を反応容器に投入し、徐々に昇温(190~230℃)しながら解重合を行った。内温が230℃になったところで、解重合終了とした。230℃を維持しながら、pHが8~9になるまで水酸化カリウム水溶液を添加し、25℃まで放冷した。5Bろ紙にて濾過を行い、濾液に対し、塩酸を添加しpHを3~4とし、テレフタル酸を酸析させた。固液分離を行うことで、テレフタル酸を得た。得られたテレフタル酸とエチレングリコールを用いたエステル化反応を常法にて行い、得られた反応物を重合反応槽に添加し、250℃で溶解したところに、三酸化二アンチモン0.01重量部添加した。重合反応槽内を徐々に290℃まで昇温しながら、圧力を1Torr以下まで減圧した。重合反応の進行に従って反応物の粘度が上昇し、反応物の撹拌トルクが目標値に到達した時点で重合を終了し、重合反応槽からポリエステルを水槽に吐出、カッターでペレット化することでポリエステル樹脂組成物A3を得た。得られたポリエスエル樹脂組成物A3の物性を表1に示す。
【0057】
(参考例4)ポリエステル樹脂組成物B1の製造
使用済み工程離型用ポリエチレンテレフタレートフィルムを裁断し、二軸押し出し機にて溶融、再ペレット化することでポリエステル樹脂組成物B1を得た。得られたポリエステル樹脂組成物B1の物性を表1に示す。
【0058】
(参考例5)ポリエステル樹脂組成物B2の製造
石油由来のテレフタル酸86重量部とエチレングリコール37重量部を用い、常法に従ってエステル化反応を行い、得られた反応物を重合反応槽に添加し、250℃で溶解したところに、三酸化二アンチモン0.01重量部添加した。重合反応槽内を徐々に290℃まで昇温しながら、圧力を1Torr以下まで減圧した。重合反応の進行に従って反応物の粘度が上昇し、反応物の撹拌トルクが目標値に到達した時点で重合を終了し、重合反応槽からポリエステルを水槽に吐出、カッターでペレット化することでポリエステル樹脂組成物B2を得た。得られたポリエスエル樹脂組成物B2の物性を表1に示す。
【0059】
(参考例6)ポリエステル樹脂組成物C1の製造
使用済み工程離型用ポリエチレンテレフタレートフィルム100重量部とエチレングリコール485重量部、水酸化カリウム0.25重量部を反応容器に投入し、徐々に昇温(190~230℃)しながら解重合を行った。内温が230℃になったところで、解重合終了とし、25℃まで放冷した。固液分離を行い、固形分として不純物を含むビス-(2-ヒドロキシエチル)テレフタレートを得た。この固形分に水700重量部加え100℃で溶解、5Bのろ紙にて不溶物を除去し、濾液を放冷・晶析することで結晶化したビス-(2-ヒドロキシエチル)テレフタレートを得た。得られたビス-(2-ヒドロキシエチル)テレフタレートを重合反応槽に添加し、230℃で溶解したところに、三酸化二アンチモン0.01重量部、炭酸カルシウム粒子(平均粒径1μm)を含有したエチレングリコールスラリーを炭酸カルシウム粒子として1重量部を添加した。重合反応槽内を徐々に290℃まで昇温しながら、圧力を1Torr以下まで減圧した。重合反応の進行に従って反応物の粘度が上昇し、反応物の撹拌トルクが目標値に到達した時点で重合を終了し、重合反応槽からポリエステルを水槽に吐出、カッターでペレット化することでポリエステル樹脂組成物C1を得た。得られたポリエスエル樹脂組成物C1の物性を表1に示す。
【0060】
(参考例7)ポリエステル樹脂組成物C2の製造
石油由来のテレフタル酸86重量部とエチレングリコール37重量部を用い、常法に従ってエステル化反応を行い、得られた反応物を重合反応槽に添加し、250℃で溶解したところに、三酸化二アンチモン0.01重量部、炭酸カルシウム粒子(平均粒径1μm)を含有したエチレングリコールスラリーを炭酸カルシウム粒子として1重量部を添加した。重合反応槽内を徐々に290℃まで昇温しながら、圧力を1Torr以下まで減圧した。重合反応の進行に従って反応物の粘度が上昇し、反応物の撹拌トルクが目標値に到達した時点で重合を終了し、重合反応槽からポリエステルを水槽に吐出、カッターでペレット化することでポリエステル樹脂組成物C2を得た。得られたポリエスエル樹脂組成物C2の物性を表1に示す。
【0061】
【0062】
(実施例1)
ポリエステルフィルムの第1層を構成する樹脂として、ポリエステル樹脂組成物A1を50量部、ポリエスエル樹脂組成物C1を50重量部となるようにブレンドし、160℃で2時間減圧乾燥した後、第1層用の押出機に投入した。またポリエステルフィルムの第2層を構成する樹脂として、ポリエステル樹脂組成物A1を60重量部、ポリエステル樹脂組成物B1を40重量部となるようにブレンドし、160℃で2時間減圧乾燥した後、第2層用の押出機に投入した。押出機内でそれぞれの原料を280℃で溶融させ、積層用合流ブロックで合流積層し、2層積層とした。その後、表面温度25℃のキャスティングドラム上に押し出し、2層構成をもつ積層シートを作成した。続いて、該シートを加熱したロール群で予熱した後、90℃の温度で長手方向(縦方向、すなわちシートの進行方向)に3倍延伸を行った後、25℃の温度ロール群で冷却して一軸延伸フィルムを得た。得られた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内の110℃の加熱ゾーンで長手方向に直角な方向(幅方向)に3.5倍延伸した。さらに引き続いて、テンター内の熱処理ゾーンで230℃の温度で10秒間熱固定を施した。次いで、冷却ゾーンで均一に徐冷後、巻き取って厚み25μm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を表2に示す。
【0063】
実施例1にて得られたポリエステルフィルムは、工程離型用フィルム等に好適な品位であった。
【0064】
(実施例2~8、比較例1、2)
表2に示す通りに樹脂の配合を変更した以外は実施例1と同様に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を表1に示す。
実施例2、3にて得られたポリエステルフィルムは、工程離型用フィルム等に好適な品位であった。
【0065】
実施例4、5にて得られたポリエステルフィルムは、耐熱性・融点の低下により機械強度、耐熱性が劣る傾向があったが、工程離型用フィルムに供することができる品位であった。
【0066】
実施例6~8にて得られたポリエスエルフィルムは、工程離型用フィルム等に好適な品位であった。
【0067】
比較例1にて得られたポリエスエルフィルムは、ジエチレングリコール含有量および含有金属量が多いため、耐熱性・融点が低下し、機械強度、耐熱性が満足しない結果であった。
【0068】
比較例2にて得られたポリエステルフィルムは、ジエチレングリコール含有量が多いため、耐熱性・融点が低下し、機械強度、耐熱性が満足しない結果であった。
【0069】
このようにして得られたポリエステルフィルムは、光学用途、農業用資材、園芸用資材、漁業用資材、土木・建築用資材、文具、医療用品、自動車用部品、電気・電子部品などの用途として有用であり、特に高い品位が求められる工程離型用フィルムに好適である。