(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-03-09
(54)【発明の名称】ポリエステルフィルムおよびその製造方法
(51)【国際特許分類】
B32B 27/36 20060101AFI20220302BHJP
B29C 55/02 20060101ALI20220302BHJP
B29C 55/12 20060101ALI20220302BHJP
C08G 63/16 20060101ALI20220302BHJP
C08L 67/02 20060101ALI20220302BHJP
【FI】
B32B27/36
B29C55/02
B29C55/12
C08G63/16
C08L67/02
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021540100
(86)(22)【出願日】2019-07-10
(85)【翻訳文提出日】2021-07-09
(86)【国際出願番号】 KR2019008505
(87)【国際公開番号】W WO2020149472
(87)【国際公開日】2020-07-23
(31)【優先権主張番号】10-2019-0006447
(32)【優先日】2019-01-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(31)【優先権主張番号】10-2019-0082671
(32)【優先日】2019-07-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】513193923
【氏名又は名称】エスケー ケミカルズ カンパニー リミテッド
【氏名又は名称原語表記】SK Chemicals Co., Ltd.
【住所又は居所原語表記】310,Pangyo-ro,Bundang-gu,Seongnam-si,Gyeonggi-do 13494,Republic of Korea
(74)【代理人】
【識別番号】110002527
【氏名又は名称】特許業務法人北斗特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】イ ヨジン
(72)【発明者】
【氏名】ウォン ダヨン
【テーマコード(参考)】
4F100
4F210
4J002
4J029
【Fターム(参考)】
4F100AK01A
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4J029JD05
4J029JD06
4J029JE241
4J029KB02
(57)【要約】
本発明は、ポリエステルフィルムおよびその製造方法に関する。前記ポリエステルフィルムは、基材層の少なくとも一面に、イソソルビド由来第1ジオール部分と、シクロヘキサンジメタノール由来第2ジオール部分を制御された含有量で含むポリエステル樹脂から形成された樹脂層を含むことによって、優れた耐熱性と接着性を示すことができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱可塑性樹脂を含む基材層と、
前記基材層の少なくとも一面に位置し、ジカルボン酸あるいはその誘導体から誘導された酸部分およびジオールから誘導されたジオール部分が繰り返される構造を有し、前記ジオールから誘導された全体ジオール部分100モル%に対してイソソルビドから誘導された第1ジオール部分(a)およびシクロヘキサンジメタノールから誘導された第2ジオール部分(b)の含有量が下記数式1の条件を満たすポリエステル樹脂から形成された樹脂層と、を含み、
縦方向および横方向のうちの1方向以上に延伸された、ポリエステルフィルムであり、
前記ポリエステルフィルムの厚さが200μmの場合、下記数式2により計算したTan deltaが100℃以上であり、下記数式3により計算した100℃でのstrainが3%以下である、ポリエステルフィルム。
[数式1]
b≦18モル%-a
(上記数式1において、aはイソソルビドから誘導された第1ジオール部分の含有量(モル%)であって、前記ポリエステル樹脂内ジオールから誘導された全体ジオール部分100モル%に対して4~18モル%であり、bはシクロヘキサンジメタノールから誘導された第2ジオール部分の含有量(モル%)である。)
[数式2]
Tan delta=E’/E’’
(上記数式2において、E’およびE’’はそれぞれポリエステルフィルムに対して動的機械分析装置を用いて周波数固定および室温から150℃まで3℃/minの速度で温度が増加する昇温条件で測定したヤング率および損失弾性率である。)
[数式3]
strain(%)=[(100℃での応力印加完了後ポリエステルフィルムの長さ-応力印加前ポリエステルフィルムの長さ)/応力印加前ポリエステルフィルムの長さ]×100
(上記数式3において、前記応力印加完了後ポリエステルフィルムの長さおよび応力印加前ポリエステルフィルムの長さは、Creep TTS試験により、ポリエステルフィルムに対して室温から昇温工程を行うものの、温度が100℃であるとき、前記フィルムに対して等温条件で10MPaの応力を10分間印加し、応力印加によって変形されたポリエステルフィルムの長さおよび応力印加前ポリエステルフィルムの長さをそれぞれ測定した値である。)
【請求項2】
前記ジカルボン酸あるいはその誘導体は、テレフタル酸あるいはその誘導体を含む、請求項1に記載のポリエステルフィルム。
【請求項3】
前記ジカルボン酸あるいはその誘導体は、テレフタル酸あるいはその誘導体以外のジカルボン酸あるいはその誘導体であって、炭素数8~14の芳香族ジカルボン酸あるいはその誘導体、および炭素数4~12の脂肪族ジカルボン酸あるいはその誘導体からなる群から選択される1種以上を全体ジカルボン酸あるいはその誘導体100モル%に対して60モル%以下含む、請求項2に記載のポリエステルフィルム。
【請求項4】
前記ジオール部分は、全体ジオール部分100モル%に対して炭素数2~12の脂肪族ジオールから誘導された第3ジオール部分を82~96モル%さらに含む、請求項1に記載のポリエステルフィルム。
【請求項5】
前記ジオール部分は、全体ジオール部分100モル%に対してイソソルビドから誘導された第1ジオール部分4~18モル%および脂肪族ジオールとしてエチレングリコールから誘導された第3ジオール部分82~96モル%からなる、請求項4に記載のポリエステルフィルム。
【請求項6】
前記ポリエステル樹脂は、中心金属原子を基準として1~300ppmの重縮合触媒、10~5000ppmのリン系安定剤、1~300ppmのコバルト系呈色剤、1~200ppmの結晶化剤、10~500ppmの酸化防止剤、および10~300ppmの分岐剤のうちの1種以上をさらに含む、請求項1に記載のポリエステルフィルム。
【請求項7】
前記ポリエステル樹脂は、オルト-クロロフェノールに1.2g/dlの濃度で150℃で15分間溶解させて35℃で測定した固有粘度が0.50~1.00dl/gである、請求項1に記載のポリエステルフィルム。
【請求項8】
前記樹脂層は、前記ポリエステル樹脂とともにポリエチレンテレフタレートをさらに含む樹脂混合物から形成され、前記樹脂混合物は、前記ポリエステル樹脂とポリエチレンテレフタレートを90:10~10:90の重量比で含む、請求項1に記載のポリエステルフィルム。
【請求項9】
前記ポリエチレンテレフタレートは、融点が220~260℃である、請求項8に記載のポリエステルフィルム。
【請求項10】
前記樹脂層は、前記ポリエステル樹脂の総重量に対して5~200ppmの含有量で結晶化剤をさらに含む、請求項1に記載のポリエステルフィルム。
【請求項11】
前記熱可塑性樹脂はポリエチレンテレフタレートである、請求項1に記載のポリエステルフィルム。
【請求項12】
前記ポリエステルフィルムは、縦方向および横方向のうちの1方向以上に総延伸比2~15倍に延伸された延伸フィルムである、請求項1に記載のポリエステルフィルム。
【請求項13】
前記ポリエステルフィルムは、縦方向の延伸比2~5倍、および横方向の延伸比2~7倍に二軸延伸された延伸フィルムである、請求項1に記載のポリエステルフィルム。
【請求項14】
前記基材層および樹脂層をそれぞれ1個以上含む、請求項1に記載のポリエステルフィルム。
【請求項15】
前記基材層の厚さ100%に対する前記樹脂層の厚さ比が5~75%である、請求項1に記載のポリエステルフィルム。
【請求項16】
前記ポリエステルフィルムは3層構造を有し、前記樹脂層が基材層の上面および下面にそれぞれ位置する、請求項1に記載のポリエステルフィルム。
【請求項17】
(a1)熱可塑性樹脂を含む基材層形成用樹脂組成物と、ポリエステル樹脂を含む樹脂層形成用組成物を同時にあるいは順次に溶融押出して、前記熱可塑性樹脂で形成された基材層および前記基材層の少なくとも一面に前記ポリエステル樹脂から形成された樹脂層が積層された未延伸ポリエステルフィルムを製造する段階と、
(a2)前記未延伸ポリエステルフィルムを縦方向および横方向のうちの1方向以上に延伸する段階と、を含み、
前記ポリエステル樹脂は、ジカルボン酸あるいはその誘導体から誘導された酸部分、およびジオールから誘導されたジオール部分が繰り返される構造を有し、前記ジオールから誘導された全体ジオール部分100モル%に対してイソソルビドから誘導された第1ジオール部分(a)およびシクロヘキサンジメタノールから誘導された第2ジオール部分(b)の含有量が下記数式1の条件を満たす、ポリエステルフィルムの製造方法。
[数式1]
b≦18モル%-a
(上記数式1において、aはイソソルビドから誘導された第1ジオール部分の含有量(モル%)であって、前記ポリエステル樹脂内ジオールから誘導された全体ジオール部分100モル%に対して4~18モル%であり、bはシクロヘキサンジメタノールから誘導された第2ジオール部分の含有量(モル%)である。)
【請求項18】
前記樹脂層形成用組成物がポリエチレンテレフタレートおよび結晶化剤のうちの少なくとも一つをさらに含む、請求項17に記載のポリエステルフィルムの製造方法。
【請求項19】
前記樹脂層形成用組成物は、前記ポリエチレンテレフタレートと前記ポリエステル樹脂を90:10~10:90の重量比で含む、請求項18に記載のポリエステルフィルムの製造方法。
【請求項20】
前記樹脂層形成用組成物は、前記結晶化剤を前記ポリエステル樹脂の総重量に対して5~200ppmの含有量でさらに含む、請求項18に記載のポリエステルフィルムの製造方法。
【請求項21】
前記溶融押出は240~310℃で行われる、請求項17に記載のポリエステルフィルムの製造方法。
【請求項22】
前記延伸は、未延伸ポリエステルフィルムの縦方向および横方向のうちの1方向以上に総延伸比2~15倍で行われる、請求項17に記載のポリエステルフィルムの製造方法。
【請求項23】
前記延伸は、未延伸ポリエステルフィルムを縦方向の延伸比2~5倍、および横方向の延伸比2~7倍への二軸延伸工程で行われる、請求項17に記載のポリエステルフィルムの製造方法。
【請求項24】
前記延伸段階以後に延伸されたポリエステルフィルムを100~220℃で熱固定する段階をさらに含む、請求項17に記載のポリエステルフィルムの製造方法。
【請求項25】
前記(a1)段階前に、
(a0-1)(i)ジカルボン酸あるいはその誘導体と、(ii)ジオールのエステル化反応またはエステル交換反応段階;および
(a0-2)オルト-クロロフェノールに1.2g/dlの濃度で150℃で15分間溶解させて35℃で測定した固有粘度が0.45~0.65dl/gに到達するように前記エステル化またはエステル交換反応生成物を重縮合反応する段階により前記ポリエステル樹脂を製造する段階をさらに含む、請求項17に記載のポリエステルフィルムの製造方法。
【請求項26】
前記(a0-2)段階後(a1)段階前に、
(a0-3)重縮合反応で製造されたポリマーを結晶化する段階、および
(a0-4)オルト-クロロフェノールに1.2g/dlの濃度で150℃で15分間溶解させて35℃で測定した固有粘度が(a0-2)段階で得られたポリマーの固有粘度より0.10~0.40dl/g高い値に到達するように結晶化されたポリマーを固相重合する段階をさらに含む、請求項25に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】
[関連出願の相互参照]
本出願は、2019年1月17日付の韓国特許出願第2019-0006447号および2019年7月9日付の韓国特許出願第2019-0082671号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。
【0002】
本発明は、ポリエステルフィルムおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0003】
ポリエステル樹脂に代表されるPET(polyethylene terephthalate)は、安い価格および優れた機械的/化学的/電気的性質によって光学フィルム、電気絶縁フィルム、包装用フィルム、ラミネートフィルム、各種保護用フィルムなどの素材として広く使用されている。しかし、PETは耐熱性が良くない。そのため、PETを用いてフィルムを製造する際、高い温度での熱固定(heat setting)工程により耐熱性を高める方法が使用されている。しかし、このように製造されたPETフィルムは高温に長時間露出する場合、オリゴマー(Oligomer)がフィルム表面に析出されて結晶化され、その結果としてフィルムの透明度が低下する問題がある。これを防止するために、コーティングなどの別途の工程を追加する方案が提案されたが、製造工程が複雑で、後加工時に欠陥が発生し、汚染されやすくなるなどの問題がある。
【0004】
通常、フィルムに対して印刷などの成形工程が行われる場合、生産性向上の理由から、80℃前後の高温で成形工程が行われる。しかし、PETはガラス転移温度が80℃以下と低いので、高温で印刷などの成形工程が行われる場合不良発生の確率が顕著に増加する。また、PETが印刷に使用される溶剤に対して低い耐化学性を示す場合、フィルムの透明度が低下し、表面欠点が発生しやすい。しかも、PETは速い結晶化度を有し、特に、二軸延伸時高い結晶性を示すので、ヒートシール性(heat sealability)が不利である問題もある。
【0005】
したがって、光学用に使用されるPETフィルムの場合、低いオリゴマー含有量を有し、高温工程でも高透明性を有することが求められ、印刷用に使用される場合には、高い耐熱性および耐化学性を有し、優れた生産性を示すことが求められる。特に、産業用または包装用などへの使用のためには、結晶性を制御して優れた接着性およびヒートシール性を示す特性を有するポリエステルフィルムに対する研究がさらに必要であるのが実情である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、優れた耐熱性および接着性を示すポリエステルフィルムを提供することを目的とする。
【0007】
また、本発明は、前記ポリエステルフィルムの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために本発明は、熱可塑性樹脂を含む基材層と、前記基材層の少なくとも一面に位置し、ジカルボン酸あるいはその誘導体から誘導された酸部分およびジオールから誘導されたジオール部分が繰り返される構造を有し、前記ジオールから誘導された全体ジオール部分100モル%に対してイソソルビドから誘導された第1ジオール部分(a)およびシクロヘキサンジメタノールから誘導された第2ジオール部分(b)の含有量が下記数式1の条件を満たす、ポリエステル樹脂から形成された樹脂層と、を含み、
縦方向および横方向のうちの1方向以上に延伸された、ポリエステルフィルムであり、
前記ポリエステルフィルムの厚さが200μmの場合、下記数式2により計算したTan deltaが100℃以上であり、下記数式3により計算した100℃でのstrainが3%以下であるポリエステルフィルムが提供される。
【0009】
[数式1]
b≦18モル%-a
(上記数式1において、aはイソソルビドから誘導された第1ジオール部分の含有量(モル%)であって、前記ポリエステル樹脂内ジオールから誘導された全体ジオール部分100モル%に対して4~18モル%であり、bはシクロヘキサンジメタノールから誘導された第2ジオール部分の含有量(モル%)である。)
[数式2]
Tan delta=E’/E’’
(上記数式2において、E’およびE’’はポリエステルフィルムに対して動的機械分析装置を用いて周波数固定および室温から150℃まで3℃/minの速度で温度が増加する昇温条件で測定したヤング率(Young’s modulus)および損失弾性率(Loss modulus)である。)
[数式3]
strain(%)=[(100℃での応力印加完了後ポリエステルフィルムの長さ-応力印加前ポリエステルフィルムの長さ)/応力印加前ポリエステルフィルムの長さ]×100
(上記数式3において、前記応力印加完了後ポリエステルフィルムの長さおよび応力印加前ポリエステルフィルムの長さは、Creep TTS試験により、ポリエステルフィルムに対して室温(RT)から昇温工程を行うものの、温度が100℃であるとき、前記フィルムに対して等温条件で10MPaの応力を10分間印加し、応力印加によって変形されたポリエステルフィルムの長さおよび応力印加前ポリエステルフィルムの長さをそれぞれ測定した値である。)
【0010】
また、本発明は、前記ポリエステルフィルムの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【0011】
本発明によるポリエステルフィルムは、優れた耐熱性および接着性を示すことができる。したがって、前記ポリエステルフィルムは、産業用フィルム、食品容器用フィルム、包装用フィルム、光学用フィルム、絶縁用フィルム、印刷用フィルム、または接着フィルムなどの多様な用途に用いることができる。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の具体的な実施形態によるポリエステルフィルムとその製造方法などについて説明する。
【0013】
本明細書で特に言及がない限り、専門用語は単に特定の実施例を言及するためのものであり、本発明を限定することを意図しない。そして、明確に反対の意味が記載されていない限り、単数形は複数形を含む。明細書で使用される「含む」の意味は、特定の特性、領域、整数、段階、動作、要素および/または成分を具体化し、他の特定の特性、領域、整数、段階、動作、要素、成分および/または群の存在や付加を除外するものではない。
【0014】
また、本明細書で特に言及がない限り、室温(RT)は20±5℃を意味する。
【0015】
具体的には、本発明の一実施形態によるポリエステルフィルムは、
熱可塑性樹脂を含む基材層と、
前記基材層の少なくとも一面に位置し、ジカルボン酸あるいはその誘導体から誘導された酸部分およびジオールから誘導されたジオール部分が繰り返される構造を有し、前記ジオールから誘導された全体ジオール部分100モル%に対してイソソルビドから誘導された第1ジオール部分(a)およびシクロヘキサンジメタノールから誘導された第2ジオール部分(b)の含有量が下記数式1の条件を満たす、ポリエステル樹脂から形成された樹脂層と、を含み、
縦方向および横方向のうちの1方向以上に延伸された、ポリエステルフィルムであり、
前記ポリエステルフィルムの厚さが200μmであるとき、下記数式2により計算したTan deltaが100℃以上であり、下記数式3により計算した100℃でのstrainが3%以下である。
【0016】
[数式1]
b≦18モル%-a
(上記数式1において、aはイソソルビドから誘導された第1ジオール部分の含有量(モル%)であって、前記ポリエステル樹脂内ジオールから誘導された全体ジオール部分100モル%に対して4~18モル%であり、bはシクロヘキサンジメタノールから誘導された第2ジオール部分の含有量(モル%)である。)
[数式2]
Tan delta=E’/E’’
(上記数式2において、E’およびE’’はそれぞれポリエステルフィルムに対して動的機械分析装置を用いて周波数固定および室温から150℃まで3℃/minの速度で温度が増加する昇温条件で測定したヤング率(Young’s modulus)および損失弾性率(Loss modulus)である。)
[数式3]
strain(%)=[(100℃での応力印加完了後ポリエステルフィルムの長さ-応力印加前ポリエステルフィルムの長さ)/応力印加前ポリエステルフィルムの長さ]×100
(上記数式3において、前記応力印加完了後ポリエステルフィルムの長さおよび応力印加前ポリエステルフィルムの長さは、Creep TTS試験により、ポリエステルフィルムに対して室温(RT)から昇温工程を行うものの、温度が100℃であるとき、前記ポリエステルフィルムに対して等温条件で10MPaの応力を10分間印加し、応力印加によって変形されたポリエステルフィルムの長さおよび応力印加前ポリエステルフィルムの長さをそれぞれ測定した値である。)
【0017】
ポリエステル樹脂に代表されるポリエチレンテレフタレート(PET)は、耐熱性が低くいため使用に制限がある。また、結晶化度が高いのでヒートシール(heat sealing)工程時、接着性が低下する問題がある。
【0018】
このような問題を解決するために、既存のポリエステル樹脂の高分子主鎖にイソソルビドを導入させる方法が紹介された。イソソルビドに由来する残基は、高分子鎖の規則性を低くして樹脂の結晶化速度を減少させることができる。ただし、十分な耐熱性および接着性を確保するためにポリエステル樹脂はイソソルビドから誘導されたジオール部分を多量含まなければならないが、多量のイソソルビドから誘導されたジオール部分により結晶性樹脂として機能できない問題がもたらされた。非晶性樹脂は分子構造の規則性が低いため、延伸による成形が不可能である。このような問題によってポリエステル樹脂の高分子主鎖に導入され得るイソソルビドの含有量に制約があった。
【0019】
このような技術的な限界に対して、本発明では熱可塑性樹脂からなる基材の少なくとも一面に、イソソルビド(ISB)から誘導されたジオール部分(第1ジオール部分)とシクロヘキサンジメタノール(CHDM)から誘導されたジオール部分(第2ジオール部分)を制御された含有量で含み優れた耐熱性および接着性を示すポリエステル樹脂から形成された樹脂層を位置させ、これを延伸することによって、製造されるポリエステルフィルムの耐熱性および接着性を大きく改善させることができる。したがって、前記ポリエステルフィルムは、優れた耐熱性が求められる食品容器用フィルムまたは印刷用フィルム、および結晶性を制御して高い接着性が求められる接着フィルムおよび包装用フィルムなどに有用であると期待されている。
【0020】
具体的には、本発明の一実施形態によるポリエステルフィルムは、基材層の少なくとも一面に前記ポリエステル樹脂から形成された樹脂層が位置する2層以上の多層構造を有する延伸フィルムである。
【0021】
前記ポリエステルフィルムで樹脂層は、ジカルボン酸あるいはその誘導体から誘導された酸部分およびジオールから誘導されたジオール部分が繰り返される構造を有し、前記ジオールから誘導された全体ジオール部分100モル%に対してイソソルビドから誘導された第1ジオール部分およびシクロヘキサンジメタノールから誘導された第2ジオール部分を前記数式1の条件を満たすことにより、優れた耐熱性および接着性を示すポリエステル樹脂を含む。これにより、前記樹脂層は、基材層の少なくとも一面に位置し、基材層の低い接着性および耐熱性を補完することができる。
【0022】
前記樹脂層でのポリエステル樹脂は、ジカルボン酸あるいはその誘導体と、イソソルビドおよび選択的にシクロヘキサンジメタノールを含むジオールのエステル化反応またはエステル交換反応後、重縮合反応によって製造されることにより、ジカルボン酸あるいはその誘導体から誘導された酸部分(acid moiety)、およびジオールから誘導されたジオール部分(diol moiety)が繰り返される構造を含み、前記ポリエステル樹脂を構成する全体ジオール部分のうちのイソソルビドから誘導されたジオール部分(第1ジオール部分)を全体ジオール部分100モル%に対して4~18モル%含み、選択的にシクロヘキサンジメタノールから誘導されたジオール部分(第2ジオール部分)をさらに含み得る。シクロヘキサンジメタノールから誘導されたジオール部分をさらに含む場合、前記イソソルビドから誘導された第1ジオール部分とシクロヘキサンジメタノールから誘導された第2ジオール部分の総含有量が全体ジオール部分100モル%に対して18モル%以下となる含有量で含まれる。すなわち、前記ポリエステル樹脂は、全体ジオール部分のうちのイソソルビドから誘導された第1ジオール部分を全体ジオール部分100モル%に対して4~18モル%含むか(この場合、シクロヘキサンジメタノールから誘導されたジオール部分の含有量は0モル%である);または前記イソソルビドから誘導された第1ジオール部分4~18モル%とシクロヘキサンジメタノールから誘導された第2ジオール部分を0超過14モル%以下の含有量で含み、前記第1ジオール部分と第2ジオール部分の総含有量が全体ジオール部分100モル%に対して18モル%以下であり得る。
【0023】
一方、本明細書において、酸部分(acid moiety)およびジオール部分(diol moiety)は、ジカルボン酸あるいはその誘導体、およびジオールが重合されてこれらから水素、ヒドロキシ基またはアルコキシ基が除去され、残った残基(residue)をいう。
【0024】
前記イソソルビド(isosorbide、1,4:3,6-dianhydroglucitol)から誘導された第1ジオール部分は、ポリエステル樹脂内に導入されて結晶化速度を低くする役割を果たす。ただし、その含有量が過剰の場合、具体的には、樹脂を構成する全体ジオール部分100モル%に対して18モル%を超える場合黄変現象が発生することがあり、また、結晶性が大きく低下して延伸および熱固定工程が難しいこともある。また、イソソルビドから誘導された第1ジオール部分の含有量が全体ジオール部分100モル%に対して4モル%未満の場合には十分な耐熱性および接着性の改善効果を示しにくい。
【0025】
本発明で使用される前記ポリエステル樹脂は、イソソルビドから誘導されたジオール部分を全体ジオール部分100モル%に対して4モル%以上、あるいは5モル%~18モル%、あるいは5~16モル%の含有量の範囲内に含むことによって、フィルムの製造時、耐熱性と接着性を改善させることができる。
【0026】
また、前記ポリエステル樹脂は、シクロヘキサンジメタノール(CHDM)から誘導された第2ジオール部分を前記イソソルビドから誘導された第1ジオール部分との総含有量が全体ジオール部分100モル%に対して18モル%以下となる含有量でさらに含み得る。
【0027】
シクロヘキサンジメタノールから誘導された第2ジオール部分は、ポリエステル樹脂内に導入されてポリエステル樹脂の光透過性を改善させることができるが、その含有量が一定水準を超える場合はポリエステル樹脂の非結晶性を増加させて延伸配向が不可であり、その結果、延伸工程時破断が発生する恐れがある。そこで前記シクロヘキサンジメタノールから誘導された第2ジオール部分は、前記イソソルビドから誘導された第1ジオール部分の含有量の条件を満たし、かつ前記第1ジオール部分との総含有量が全体ジオール部分100モル%に対して18モル%以下となる残部量で含まれる。具体的には、前記シクロヘキサンジメタノールから誘導された第2ジオール部分は、全体ジオール部分100モル%に対して14モル%以下、あるいは10モル%以下、あるいは5モル%で含まれるか、または0モル%含まなくてもよい。
【0028】
前記シクロヘキサンジメタノールの具体的な例としては、1,2-シクロヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジオール、1,2-シクロヘキサンジメタノール、1,3-シクロヘキサンジメタノール、または1,4-シクロヘキサンジメタノールなどが挙げられ、これらのうちのいずれか1つまたは2つ以上の混合物から誘導されたジオール部分がポリエステル樹脂に含まれる。
【0029】
また、前記ポリエステル樹脂は、前記イソソルビドおよびシクロヘキサンジメタノールから誘導された第1および第2ジオール部分以外に、炭素数2~12の脂肪族ジオールから誘導されたジオール部分(第3ジオール部分)を前記ポリエステル樹脂を構成する全体ジオール部分100モル%に対して82~96モル%、あるいは84~95モル%の含有量で含み得る。脂肪族ジオールから誘導された第3ジオール部分は、ポリエステル樹脂の接着性を改善し、結晶性を高める役割を果たすが、その含有量が96モル%を超過する場合耐熱性および接着性の低下の恐れがあり、また、82モル%未満の場合非結晶性の増加によって延伸および熱固定工程を行うことが難しいこともある。
【0030】
前記脂肪族ジオールの具体的な例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロパンジオール(1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオールなど)、1,4-ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール(1,6-ヘキサンジオールなど)、ネオペンチルグリコール(2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール)などの線状または分岐状の脂肪族ジオールが挙げられ、これらのうちのいずれか1つまたは2つ以上が配合された形態で含まれ得る。その中でもより優れた光透過性および接着性の改善効果を示す、エチレングリコールから誘導されたジオール部分が第3ジオール部分として含まれる。また、本発明の一実施形態によれば、前記ポリエステル樹脂内前記脂肪族ジオールの中でもジエチレングリコールから誘導されたジオール部分の含有量が全体ジオール部分100モル%に対して1モル%以下、より具体的には0モル%であるか、あるいは0モル%超過で1モル%以下であり得る。ポリエステル樹脂内ジエチレングリコールから誘導されたジオール部分の含有量が上記の含有量の範囲内に限定されると、より改善された耐熱性を示すことができる。
【0031】
また、前記ポリエステル樹脂は、前記イソソルビド、シクロヘキサンジメタノールおよび脂肪族ジオールから誘導されたジオール部分(第1~第3ジオール部分)以外に、炭素数7~12の脂環族ジオールなどその他のジオールから誘導されたジオール部分(第4ジオール部分)を残部でさらに含むこともできる。
【0032】
より具体的には、前記ポリエステル樹脂でのジオール部分は、全体ジオール部分100モル%に対して、イソソルビドから誘導された第1ジオール部分、シクロヘキサンジメタノールから誘導された第2ジオール部分、および脂肪族ジオールから誘導された第3ジオール部分からなり、この時、前記第1ジオール部分と第2ジオール部分は前記数式1を満たす量で含まれ、もっと具体的には、全体ジオール部分100モル%に対してイソソルビドから誘導された第1ジオール部分4~18モル%、あるいは5~16モル%と、エチレングリコールから誘導された第3ジオール部分82~96モル%あるいは84~85モル%からなるものであり得る。
【0033】
一方、本明細書において用語「ジカルボン酸あるいはその誘導体」は、ジカルボン酸とジカルボン酸誘導体の中から選択される1種以上の化合物を意味する。そして、「ジカルボン酸誘導体」は、ジカルボン酸のアルキルエステル(モノメチル、モノエチル、ジメチル、ジエチルまたはジブチルエステルなど炭素数1~4の低級アルキルエステル)あるいはジカルボン酸無水物を意味する。したがって、例えば、テレフタル酸あるいはその誘導体はテレフタル酸;モノアルキルあるいはジアルキルテレフタレート;およびテレフタル酸無水物などのジオールと反応してテレフタロイル部分(terephthaloyl moiety)を形成する化合物を通称する。
【0034】
本発明の一実施形態によるポリエステルフィルムにおいて、前記ポリエステル樹脂は、上述したジオール由来部分と共に、ジカルボン酸あるいはその誘導体から誘導された酸部分を含むが、このとき、前記ジカルボン酸あるいはその誘導体は、具体的にはテレフタル酸あるいはその誘導体であり得る。具体的には、ジカルボン酸あるいはその誘導体は、テレフタル酸あるいはその誘導体単独であり得、またはテレフタル酸あるいはその誘導体と、前記テレフタル酸あるいはその誘導体以外のジカルボン酸あるいはその誘導体として炭素数8~14の芳香族ジカルボン酸あるいはその誘導体および炭素数4~12の脂肪族ジカルボン酸あるいはその誘導体からなる群から選択される1種以上の混合物であり得る。前記炭素数8~14の芳香族ジカルボン酸あるいはその誘導体は、イソフタル酸、ジメチルイソフタレート、フタル酸、ジメチルフタレート、フタル酸無水物、2,6-ナフタレンジカルボン酸などのナフタレンジカルボン酸、ジメチル2,6-ナフタレンジカルボキシレートなどのジアルキルナフタレンジカルボキシレート、ジフェニルジカルボン酸などポリエステル樹脂の製造に通常使用される芳香族ジカルボン酸あるいはその誘導体であり得る。また、前記炭素数4~12の脂肪族ジカルボン酸あるいはその誘導体は、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、1,3-シクロヘキサンジカルボン酸などのシクロヘキサンジカルボン酸、ジメチル1,4-シクロヘキサンジカルボキシレート、ジメチル1,3-シクロヘキサンジカルボキシレートなどのシクロヘキサンジカルボキシレート、セバシン酸、コハク酸、イソデシルコハク酸、マレイン酸、マレイン酸無水物、フマル酸、アジピン酸、グルタル酸、アゼライン酸などポリエステル樹脂の製造に通常使用される線状、分岐状または環状脂肪族ジカルボン酸あるいはその誘導体であり得る。
【0035】
上記した化合物の中でも製造されたポリエステル樹脂の物性の実現および樹脂フィルムの改善効果を考慮すると、前記ジカルボン酸あるいはその誘導体は、テレフタル酸、ジメチルテレフタレート、またはテレフタル酸とイソフタル酸の混合物であり得る。
【0036】
前記ジカルボン酸あるいはその誘導体は、テレフタル酸あるいはその誘導体を全体ジカルボン酸あるいはその誘導体100モル%に対して40モル%以上、あるいは50モル%以上、あるいは60モル%以上、あるいは70モル%以上、あるいは80モル%以上、あるいは90モル%以上含み得る。そして、前記ジカルボン酸あるいはその誘導体は、テレフタル酸あるいはその誘導体以外のジカルボン酸あるいはその誘導体を全体ジカルボン酸あるいはその誘導体100モル%に対して60モル%以下、0モル%超過60モル%以下、あるいは0.1~55モル%、あるいは0.1~20モル%、あるいは5~10モル%含み得、これによって各化合物由来酸部分は、上記に対応する含有量でポリエステル樹脂内に含まれる。このような含有量の範囲内で適切な諸般物性を実現するポリエステル樹脂を製造することができる。
【0037】
ポリエステル樹脂を構成する酸部分とジオール部分の種類および含有量の制御による改善効果の顕著さを考慮すると、前記酸部分は、テレフタル酸あるいはその誘導体から誘導された第1酸部分のみからなるか、または全体酸部分100モル%に対してテレフタル酸あるいはその誘導体から誘導された第1酸部分40モル%以上100モル%未満、あるいは90~95モル%、および炭素数8~14の芳香族ジカルボン酸あるいはその誘導体から誘導された第2酸部分0モル%超過60モル%以下、あるいは5~10モル%からなり、また、前記ジオール部分は前記数式1を満たす条件下で、全体ジオール部分100モル%に対して、イソソルビドから誘導された第1ジオール部分4~18モル%、シクロヘキサンジメタノールから誘導された第2ジオール部分14モル%以下、および脂肪族ジオールから誘導された第3ジオール部分82~96モル%からなる。
【0038】
また、前記ポリエステル樹脂は、その製造工程中に投入された重縮合触媒、安定剤、呈色剤、結晶化剤、酸化防止剤、または分岐剤(branching agent)などの添加剤を1種以上さらに含み得る。具体的には、前記ポリエステル樹脂の総重量に対して、中心金属原子を基準として1~300ppmの重縮合触媒、10~5000ppmのリン系安定剤、1~300ppmのコバルト系呈色剤、1~200ppmの結晶化剤、10~500ppmの酸化防止剤、および10~300ppmの分岐剤のうちの1種以上をさらに含み得、その具体例および含有量は以下のポリエステル樹脂の製造方法で詳細に説明する。
【0039】
上述したような構成を有する前記ポリエステル樹脂は、単量体の種類および含有量、および重合条件の調節により、樹脂フィルムに適用時よりも優れた効果を示すように物性を制御することができる。具体的には、前記ポリエステル樹脂はオルト-クロロフェノールに1.2g/dlの濃度で150℃で15分間溶解させて35℃で測定した固有粘度が0.50~1.00dl/gであり得る。
【0040】
ポリエステル樹脂の固有粘度(IV)はフィルム製造時、成形性および機械的強度特性に影響を及ぼすが、固有粘度が上記の範囲未満であればはやい流れ性により成形時の外観不良が発生することがあり、十分な機械的強度を確保できず、高延伸により所望の物性を発現しにくい。また、固有粘度が上記の範囲を超えると成形時、溶融物の粘度の増加によって押出機の圧力が上昇して共押出工程が円滑に行われず、圧力上昇を解消するために押出機の温度を上昇させる場合熱による変形により色相および物性が低下し、延伸および熱処理工程で基材層との収縮率の差によって工程上の問題が発生することがある。
【0041】
より具体的には、前記ポリエステル樹脂は、エステル化反応またはエステル化交換反応と重縮合反応直後に得られた高分子をオルト-クロロフェノールに1.2g/dlの濃度で150℃で15分間溶解させて35℃で測定した固有粘度(または溶融固有粘度)が0.45~0.65dl/g、あるいは0.50~0.60dl/gであり得る。また、エステル化反応またはエステル化交換反応と重縮合反応後、追加の結晶化工程および固相重合反応工程によって固有粘度をさらに増加させ得るが、固相重合反応工程後に得られた高分子をオルト-クロロフェノールに1.2g/dlの濃度で150℃で15分間溶解させて35℃で測定した固有粘度(または固相固有粘度)が、前記重縮合反応後の高分子の固有粘度(または溶融固有粘度)より0.10~0.40dl/g、あるいは0.15~0.25dl/g高いものであり得る。具体的には、結晶化および固相重合反応後の固相固有粘度が0.6~1.0dl/g、あるいは0.65~0.95dl/gのものであり得る。上記した範囲の固相固有粘度を有する場合、ポリエステル樹脂の分子量分布が狭くなり、成形時の結晶化速度を低くし得る。したがって、透明度を低下させず、かつ耐熱度および結晶化度を向上させることができる。
【0042】
本発明におけるポリエステル樹脂の固有粘度は、粘度管の特定内部区間の間を溶媒が通過するのにかかる時間(efflux time;t0)とポリエステル樹脂を前記溶媒に溶解させて製造した溶液が通過するのにかかる時間tをそれぞれ測定した後、後述する数式4および数式5を用いて固有粘度値を算出することができる。
【0043】
本発明の一実施形態による前記ポリエステルフィルムにおいて樹脂層は、前記ポリエステル樹脂とともにポリエチレンテレフタレートをさらに含む樹脂混合物から形成されることもある。
【0044】
前記ポリエチレンテレフタレートは、テレフタル酸とエチレングリコールを重縮合させたポリエチレンテレフタレート(PET);あるいはテレフタル酸の一部を他のジカルボン酸で置換するか、またはエチレングリコールの一部を他のジオールで置換したPET系共重合ポリエステル樹脂を含み得る。特に、前記エチレングリコールの一部を置換する他のジオールとしては、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロパンジオール(1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオールなど)、1,4-ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール(1,6-ヘキサンジオールなど)、ネオペンチルグリコール(2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール)、1,2-シクロヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジオール、1,2-シクロヘキサンジメタノール、1,3-シクロヘキサンジメタノール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、テトラメチルシクロブタンジオールなどの線状または分岐状の脂肪族ジオールまたは環状の脂環族ジオールが挙げられる。
【0045】
前記ポリエチレンテレフタレートは、上述したポリエステル樹脂とは異なり、より具体的には、前記他のジオールとしてイソソルビドを除いたジオールから誘導されたジオール部分が繰り返される構造を有し得る。
【0046】
また、前記ポリエチレンテレフタレートの物性は、ポリエステル樹脂フィルムの特性に影響を与えるが、多様な物性の中でも融点はポリエステル樹脂フィルムの耐熱性に影響を与える。ポリエチレンテレフタレートの融点は、単量体の種類および含有量、重合条件の調節により制御され、したがって、前記ポリエチレンテレフタレートは示差走査熱量測定法(DSC)を用いて測定の際、具体的には220~260℃、あるいは225~245℃の融点を有する。上記温度範囲内の融点を有することによって、フィルム製造時、より優れた耐熱性の改善効果を示すことができる。
【0047】
前記樹脂層がポリエステル樹脂とともに上述したポリエチレンテレフタレートを含む樹脂混合物によって形成される場合、前記樹脂混合物は、ポリエチレンテレフタレートとポリエステル樹脂を90:10~10:90、あるいは30:70~10:90の重量比で含み得る。上記混合比の範囲でポリエチレンテレフタレートとポリエステル樹脂を含むことによって、樹脂フィルムの耐熱性と接着性をバランス良く改善させることができる。前記90:10の混合比を超えてポリエチレンテレフタレートの樹脂混合物内の含有量が過度に高い場合、前記ポリエステル樹脂の混合による接着性の改善効果が微小であり、また、10:90の混合比を超えてポリエステル樹脂の含有量が過度に高い場合はポリエチレンテレフタレートの混合による改善効果が十分に得られない。
【0048】
また、本発明の一実施形態による前記ポリエステルフィルムにおいて前記樹脂層は、結晶化剤、紫外線遮断剤、帯電防止剤、衝撃補強剤、酸化防止剤および微細粒子からなる群から選択される1種以上の添加剤をさらに含み得る。前記添加剤を添加する方式は特に限定されず、例えば、ポリエステル樹脂の製造時に添加するか、あるいは添加剤の高濃度のマスターバッチを製作してこれを希釈して混合するなどの方法を用いることができる。
【0049】
一例として、前記樹脂層は、ポリエステル樹脂の総重量に対して5~200ppm、あるいは100~200ppmの含有量で結晶化剤をさらに含み得る。前記結晶化剤としては上述のような結晶核剤、紫外線吸収剤、ポリオレフィン系樹脂、またはポリアミド樹脂などが挙げられ、これらのうちのいずれか1つまたは2つ以上の混合物を使用することができる。上記の含有量の範囲に結晶化剤をさらに含むことによって耐熱性をさらに増加させることができる。
【0050】
一方、本発明の一実施形態による前記ポリエステルフィルムにおいて、前記基材層は熱可塑性樹脂を含む。
【0051】
前記熱可塑性樹脂としては、テレフタル酸とエチレングリコールを重縮合させたポリエチレンテレフタレート(PET);あるいはテレフタル酸の一部を他のジカルボン酸で置換するか、またはエチレングリコールの一部を他のジオールで置換したPET系共重合ポリエステル樹脂を使用することができる。前記PET系共重合ポリエステル樹脂は前記ポリエステル樹脂とは異なり、具体的には、前記エチレングリコールの一部を代替する他のジオールでイソソルビドを除いたジオール、より具体的には、ネオペンチルグリコール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、プロピレングリコール、テトラメチレングリコールなどが挙げられる。
【0052】
前記PET系共重合ポリエステル樹脂は、後述するポリエステル樹脂(樹脂B)とは異なり、より具体的には、前記他のジオールとしてイソソルビドを除いたジオールから誘導されたジオール部分が繰り返される構造を有し得る。
【0053】
本発明の一実施形態による前記ポリエステルフィルムは、前記樹脂層および基材層をそれぞれ1以上含み得る。具体的には、前記ポリエステルフィルムは、基材層の一面に樹脂層を積層するか;基材層の両面に樹脂層を積層するか;2以上の基材層の間に樹脂層を介するか;あるいは2以上の基材層の間および基材層の表面に樹脂層を配置した構造を有し得る。その中でも3層以上の多層構造を有する場合、樹脂層/基材層/樹脂層のように基材層の表面側に優れた耐熱性および接着性を有する樹脂層を配置することがより好ましい。
【0054】
また、前記ポリエステルフィルムにおいて、前記基材層および樹脂層の厚さは、ポリエステルフィルムの物性や用途により適切に決定され、また、基材層と樹脂層の厚さを制御することによって、フィルムの耐熱性および接着性をさらに改善させることができる。具体的には、前記基材層の厚さに対する樹脂層の厚さの百分率(=(樹脂層の厚さ/基材層の厚さ)×100)が5~75%、あるいは10~70%、あるいは20~60%であり、前記ポリエステルフィルムが1個以上の基材層および樹脂層を含む場合、全体基材層の厚さに対する全体樹脂層の厚さの百分率は上記条件を満たすことが好ましい。また、この場合、複数個の基材層または樹脂層それぞれの厚さは同じであっても異なっていてもよい。より具体的には、前記ポリエステルフィルムの全体厚さは3~350μmであり、前記ポリエステルフィルムの厚さに対する前記樹脂層の厚さの百分率(=(樹脂層の厚さ/ポリエステルフィルムの厚さ)×100)が10~50%、あるいは20~45%となるように樹脂層の厚さを調節することができる。
【0055】
一例として、前記ポリエステルフィルムが樹脂層/基材層/樹脂層の3層構造を有する場合、前記ポリエステルフィルムの全体厚さは3~350μmであり、前記基材層の厚さに対する樹脂層の総厚さの百分率(=(樹脂層の総厚さ/基材層の厚さ)×100)が20~50%、あるいは20~45%であり、ポリエステルフィルムの厚さに対する前記樹脂層の総厚さの百分率(=(樹脂層の総厚さ/ポリエステルフィルムの厚さ)×100)が20~45%あるいは20~40%であり得る。また、それぞれの樹脂層は前記厚さの百分率を満たす条件下で互いに同じ厚さを有する。
【0056】
一方、本発明においてフィルム、樹脂層および基材層の厚さは、光学顕微鏡(Optical Microscope)などを用いて測定することができ、特に言及のない限り、平均厚さを意味する。
【0057】
前記構造を有するポリエステルフィルムは、縦方向および横方向のうちの1方向以上に延伸された延伸フィルムであって、具体的には総延伸比2~15倍、あるいは4~12倍に延伸される。
【0058】
より具体的には、前記ポリエステルフィルムは、縦方向および横方向のうちのいずれか一つの方向に延伸された1軸延伸フィルムであり、この時、延伸される縦方向または横方向の延伸比が2~15倍、あるいは4~12倍、あるいは5~10倍であり得る。
【0059】
また、前記ポリエステルフィルムは、縦方向および横方向に2軸延伸された延伸フィルムであり、この時、前記縦方向の延伸比が2~5倍、あるいは2~4倍、あるいは2~3倍であり、横方向の延伸比が2~7倍、あるいは2~6倍、あるいは2~5倍であり得る。前記延伸比で延伸される場合、耐熱性の改善効果がより優れている。
【0060】
また、前記ポリエステルフィルムが縦方向および横方向に2軸延伸されたフィルムの場合、縦方向の延伸比と横方向の延伸比が同じ2軸延伸フィルムであってもよく、または縦方向の延伸比と横方向の延伸比が異なる2軸延伸フィルムであってもよい。また、縦方向の延伸比と横方向の延伸比が異なる2軸延伸フィルムの場合、縦方向の延伸比が横方向の延伸比より小さいフィルムであってもよく、この時、縦方向および横方向の延伸比は、上記それぞれの方向への延伸比の範囲を満たす。
【0061】
本発明の一実施形態による前記ポリエステルフィルムは、(a1)熱可塑性樹脂を含む基材層形成用樹脂組成物と、ポリエステル樹脂を含む樹脂層形成用組成物を同時にあるいは順次に溶融押出して、前記熱可塑性樹脂で形成された基材層および前記基材層の少なくとも一面に前記ポリエステル樹脂から形成された樹脂層が積層された未延伸ポリエステルフィルムを製造する段階と、(a2)前記未延伸ポリエステルフィルムを前記ポリエステル樹脂のガラス転移温度以上の温度で縦方向および横方向のうちの1方向以上に延伸する段階と、を含む製造方法によって製造される。これにより、本発明の他の一実施形態によれば前記ポリエステルフィルムの製造方法が提供される。
【0062】
前記(a1)段階で熱可塑性樹脂およびポリエステル樹脂は上述した通りであり、前記樹脂層形成用組成物はポリエステル樹脂以外にも、ポリエチレンテレフタレートをさらに含むことができ、その他の製造されるポリエステルフィルムの物性の実現および効果改善のために、上述した結晶化剤、紫外線遮断剤、帯電防止剤、衝撃補強剤、酸化防止剤および微細粒子からなる群から選択される1種以上の添加剤を選択的にさらに含むこともできる。前記ポリエチレンテレフタレート、核剤およびその他の添加剤は上述の通りである。
【0063】
前記(a1)段階では、溶融押出は240~310℃、あるいは250~300℃の温度で行われる。もし、溶融押出温度が240℃未満であると、高分子が溶融しない恐れがあり、310℃を超えると高分子の熱分解が増加してフィルムの延伸成形時にフィルムが損傷または破断されて目的とする物性を実現することが難しい。これに対して上記の範囲でのように比較的低温で溶融押出工程が行われることにより、高分子の熱分解を最小化して長鎖構造を維持することができる。
【0064】
前記溶融押出工程の結果で前記熱可塑性樹脂で形成された基材層および前記基材層の少なくとも一面に前記ポリエステル樹脂から形成された樹脂層が積層されたシート状の溶融押出物、すなわち、未延伸ポリエステルフィルムを製造することができる。前記(a1)段階で製造した未延伸ポリエステルフィルムに対して適切な温度での冷却工程が選択的に行われ、この時、冷却工程は通常の方法により行われる。
【0065】
次に、前記(a2)段階では、前記(a1)段階で得られた未延伸ポリエステルフィルムを前記ポリエステル樹脂のガラス転移温度以上の温度で延伸する工程が行われる。
【0066】
前記延伸工程は、具体的には80~180℃、あるいは90~170℃の温度で行うことができ、縦方向および横方向のうちの1方向以上に延伸が行われる。
【0067】
具体的には、縦方向および横方向のうちの1方向以上に総延伸比2~15倍、あるいは4~12倍、あるいは5~10倍に延伸工程が行われ、より具体的には、縦方向の延伸比が2~5倍、あるいは2~4倍、あるいは2~3倍であり、横方向の延伸比が2~7倍、あるいは2~6倍、あるいは2~5倍の高配率で二軸延伸工程が行われる。前記延伸比で延伸される場合、耐熱性の改善効果がより優れている。
【0068】
前記ポリエステルフィルムの製造方法は、前記(a2)段階以後に前記(a2)段階で得られたポリエステルフィルムを熱固定する段階(a3)をさらに含み得る。
【0069】
前記(a3)段階での熱固定工程は100~220℃の温度で行われることを除いては、通常の熱固定方法により行われる。上記温度範囲で熱固定工程を行うことによって、製造される樹脂フィルムの結晶化度を高めてstrainを減少させることができ、機械的強度特性を改善させることができる。
【0070】
一方、前記(a1)段階で使用されるポリエステル樹脂は上述した含有量のイソソルビドが導入されているポリエステル樹脂である。
【0071】
このようなポリエステル樹脂を製造するために、前記ポリエステルフィルムの製造方法は、前記(a1)段階前に、(a0-1)ジカルボン酸あるいはその誘導体と、イソソルビドおよび選択的にシクロヘキサンジメタノールを含むジオールのエステル化反応またはエステル交換反応段階;および(a0-2)オルト-クロロフェノールに1.2g/dlの濃度で150℃で15分間溶解させて35℃で測定した溶融固有粘度が0.45~0.65dl/gに到達するように前記エステル化またはエステル交換反応生成物を重縮合反応する段階を含む製造方法によって前記ポリエステル樹脂を製造する段階をさらに含むこともできる。
【0072】
前記ポリエステル樹脂はバッチ(batch)式、半-連続式または連続式で製造され得、前記(a0-1)エステル化反応あるいはエステル交換反応と(a0-2)重縮合反応は不活性気体の雰囲気下で行われることが好ましい。
【0073】
前記ポリエステル樹脂の製造時イソソルビドは、製造されたポリエステル樹脂内全体ジオール部分100モル%に対してイソソルビドから誘導された第1ジオール部分が4~18モル%となる含有量で使用される。ただし、ポリエステル樹脂の合成中にイソソルビドの一部が揮発するか、または反応しない場合もあるので、ポリエステル樹脂に上述した含有量のイソソルビドを導入するためには、イソソルビドは全体ジカルボン酸あるいはその誘導体100モルに対して1~35モル比、あるいは5~30モル比で使用される。もし、イソソルビドの含有量が上記の範囲を超えると黄変現象が発生することがあり、結晶性が顕著に減少して延伸および熱固定工程に不利であり、上記の範囲未満であれば十分な耐熱性および接着性を示さないこともある。しかし、イソソルビドの含有量を上記の範囲に調節して優れた耐熱性、接着性および透明性を有するポリエステルフィルムを提供することができる。
【0074】
また、前記ポリエステル樹脂がシクロヘキサンジメタノールから誘導された第2ジオール部分をさらに含む場合、シクロヘキサンジメタノールから誘導された第2ジオール部分が前記数式1の条件を満たす含有量で含まれるようにシクロヘキサンジメタノールをさらに投入することができる。
【0075】
また、ポリエステル樹脂に導入された脂肪族ジオールから誘導された第3ジオール部分の含有量はポリエステル樹脂の製造のために使用された脂肪族ジオールの含有量に直接的に比例するものではない。しかし、ポリエステル樹脂を構成する全体ジオール部分100モル%に対して、脂肪族ジオールから誘導された第3ジオール部分が82~96モル%となるように、脂肪族ジオールを全体ジカルボン酸あるいはその誘導体100モルに対して90~120モル比、あるいは95~115モル比で投入することができる。
【0076】
また、上述したように前記ポリエステル樹脂は、上記したイソソルビドから誘導された第1ジオール部分、シクロヘキサンジメタノールから誘導された第2ジオール部分および脂肪族ジオールから誘導された第3ジオール部分と共に、残部の脂環族ジオールから誘導された第4ジオール部分を含むこともできるが、この時、脂環族ジオールから誘導された第4ジオール部分が全体ジオール部分100モル%に対して0超過10モル%以下あるいは0.1~5モル%となる含有量で脂環族ジオールを投入することができる。
【0077】
一方、前記ポリエステル樹脂の製造のための(a0-1)エステル化反応またはエステル交換反応は、ジカルボン酸あるいはその誘導体と、ジオールが1:1の化学量論比、すなわちモル比で起きるが、前記反応のために投入されるジカルボン酸あるいはその誘導体とジオールの投入量は、ジカルボン酸あるいはその誘導体1モルに対してジオールのモル比(ジオール/ジカルボン酸あるいはその誘導体のモル比)が1.01以上となるように反応器に投入することができる。
【0078】
一例として、ジカルボン酸あるいはその誘導体としてジカルボン酸を使用する場合には、前記ジカルボン酸に対して、ジオールの初期混合モル比を1:1.01~1.5、あるいは1:1.05~1:1.3に調節し得、前記ジカルボン酸あるいはその誘導体としてジカルボン酸アルキルエステルあるいはジカルボン酸無水物などの誘導体を使用する場合には、ジカルボン酸の誘導体に対してジオールの初期混合モル比を1:2.0~1:2.5、あるいは1:2.1~1:2.3に調節し得る。
【0079】
また、前記ジオールは必要に応じて重合反応前に一度に反応器に供給されるか、あるいは数回にわたって重合反応中に投入される。より具体的な一例によれば、反応初期にジカルボン酸あるいはその誘導体と、ジオールの最初投入量を特定範囲に調節して特定分子量分布を満たすポリエステル樹脂を製造することができ、これを使用して一実施形態のポリエステルフィルムおよびこれに含まれるポリエステル樹脂をより効果的に得ることができる。このような初期混合モル比は、反応器での重合反応開始時点での混合モル比を意味し、反応途中には必要に応じてジカルボン酸あるいはその誘導体および/またはジオールをさらに投入してもよい。
【0080】
また、前記ポリエステル樹脂の製造のための(a0-1)エステル化反応またはエステル交換反応はバッチ式、半-連続式または連続式で行われ、それぞれの原料は別に投入されるが、ジオールにジカルボン酸あるいはその誘導体を混合したスラリー形態で投入することが好ましい。
【0081】
また、前記(a0-1)エステル化反応またはエステル交換反応では触媒を使用することができる。このような触媒としては、ナトリウム、マグネシウムのメチラート(methylate);Zn、Cd、Mn、Co、Ca、Ba、Tiなどの酢酸塩、ホウ酸塩、脂肪酸塩、炭酸塩、またはアルコキシ塩;金属Mg;Pb、Zn、Sb、Geなどの酸化物などが挙げられ、その中でもGeO2、Sb2O3、またはSb2O3とMn(II)acetate tetrahydrateの混合物を使用することができる。前記触媒は、ジカルボン酸あるいはその誘導体1モルに対して1~3のモル比、あるいは1.05~2.5のモル比で使用することができる。
【0082】
また、前記(a0-1)エステル化反応またはエステル交換反応開始前スラリーにあるいは反応完了後生成物に、重縮合触媒、安定剤、呈色剤、結晶化剤、酸化防止剤、または分岐剤(branching agent)などの添加剤を選択的に1種以上さらに添加することができる。しかし、上述した添加剤の投入時期はこれに限定されるものではなく、ポリエステル樹脂の製造段階中の任意の時点で投入することもできる。
【0083】
前記重縮合触媒としては、通常のチタン、ゲルマニウム、アンチモン、アルミニウム、スズ系化合物などを一つ以上適宜選択して使用することができる。有用なチタン系触媒としては、テトラエチルチタネート、アセチルトリプロピルチタネート、テトラプロピルチタネート、テトラブチルチタネート、ポリブチルチタネート、2-エチルヘキシルチタネート、オクチレングリコールチタネート、ラクテートチタネート、トリエタノールアミンチタネート、アセチルアセトネートチタネート、エチルアセトアセチックエステルチタネート、イソステアリルチタネート、チタニウムジオキシド、チタニウムジオキシド/シリコンジオキシド共重合体、チタニウムジオキシド/ジルコニウムジオキシド共重合体などが挙げられる。また、有用なゲルマニウム系触媒としては、ゲルマニウムジオキシドおよびそれを用いた共重合体などがある。重縮合触媒の添加量は、中心金属原子を基準として最終ポリマー(ポリエステル樹脂)の総重量に対して1~300ppmに調節される。
【0084】
前記安定剤としては、一般的にリン酸、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェートなどのリン系化合物を使用することができ、その添加量は、リン原子を基準として最終ポリマー(ポリエステル樹脂)の総重量に対して10~5000ppmである。前記安定剤の添加量が10ppm未満であれば、安定化効果が不十分で、ポリマーの色相が黄色く変わる恐れがあり、5000ppmを超えると所望の高重合度のポリマーが得られない恐れがある。
【0085】
また、ポリマーの色相を向上させるために添加される呈色剤としては、酢酸コバルト、コバルトプロピオネートなどのコバルト系呈色剤が挙げられ、その添加量は、コバルト原子を基準として最終ポリマー(ポリエステル樹脂)の重量に対して1~300ppmである。必要に応じて、有機化合物の呈色剤としてアントラキノン(Anthraquionone)系化合物、ペリノン(Perinone)系化合物、アゾ(Azo)系化合物、メチン(Methine)系化合物などを使用することができ、市販の製品としてはClarient社製のPolysynthren Blue RLSあるいはClarient社製のSolvaperm Red BBなどのトナーを使用することができる。前記有機化合物の呈色剤の添加量は、最終ポリマー(ポリエステル樹脂)の総重量に対して0ppm超過50ppm以下に調節され得る。もし、呈色剤を上記の範囲外の含有量で使用するとポリエステル樹脂の黄色を十分に見分けることができないか、または物性が低下することがある。
【0086】
前記結晶化剤としては、結晶核剤(シリカ、タルク、水酸化アルミニウム、滑石、窒化ホウ素など)、紫外線吸収剤(benzotriazole、benzophenone、salycylate、cyanoacrylate、oxanilide、hindered amine light stabilizer(HALS)など)、ポリオレフィン系樹脂(ポリエチレン、ポリプロピレンなど)、またはポリアミド樹脂などが挙げられ、これらのうちのいずれか一つまたは二つ以上の混合物を使用することができる。その添加量は、最終ポリマー(ポリエステル樹脂)の総重量に対して1~200ppm、あるいは5~200ppm、あるいは100~200ppmであり得る。
【0087】
前記酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、ホスファート系酸化防止剤、チオエーテル系酸化防止剤あるいはこれらの混合物などが挙げられ、その添加量は、最終ポリマー(ポリエステル樹脂)の総重量に対して10~500ppmであり得る。
【0088】
前記分岐剤としては3以上の官能基を有する通常の分岐剤であって、例えば、無水トリメリット酸(trimellitic anhydride)、トリメチロールプロパン(trimethylol propane)、トリメリト酸(trimellitic acid)あるいはこれらの混合物などが挙げられ、その添加量は、最終ポリマー(ポリエステル樹脂)の総重量に対して10~300ppmであり得る。
【0089】
また、前記ポリエステル樹脂の製造のための(a0-1)エステル化反応またはエステル交換反応は150~300℃あるいは200~270℃の温度、および0~10.0kgf/cm2(0~7355.6mmHg)、0~5.0kgf/cm2(0~3677.8mmHg)あるいは0.1~3.0kgf/cm2(73.6~2206.7mmHg)の圧力条件で行われる。ここで括弧の外に記載された圧力はゲージ圧力を意味し(kgf/cm2単位で表記)、括弧内に記載された圧力は絶対圧力を意味する(mmHg単位で表記)。前記反応温度および圧力が上記の範囲を外れる場合、ポリエステル樹脂の物性が低下する恐れがある。前記反応時間(平均滞留時間)は、通常1~24時間あるいは2~8時間であり、反応温度、圧力、使用するジカルボン酸あるいはその誘導体に対してジオールのモル比に応じて異なる。
【0090】
前記(a0-1)エステル化またはエステル交換反応により得られた生成物は、後述する(a0-2)重縮合反応によってより高い重合度のポリエステル樹脂で製造される。
【0091】
前記(a0-2)重縮合反応は150~300℃、200~290℃あるいは250~290℃の温度、および0.01~400mmHg、0.05~100mmHgあるいは0.1~10mmHgの減圧条件で行われる。ここで圧力は、絶対圧力の範囲を意味する。前記0.01~400mmHgの減圧条件は、重縮合反応の副産物であるグリコールなどと未反応物であるイソソルビドなどを除去するためである。したがって、前記減圧条件が上記の範囲を外れる場合、副産物および未反応物の除去が不充分である恐れがある。また、前記重縮合反応温度が上記の範囲を外れる場合、ポリエステル樹脂の物性が低下する恐れがある。前記重縮合反応は、所望の固有粘度に到達するまで必要な時間の間、例えば平均滞留時間1~24時間行われる。
【0092】
また、前記ポリエステル樹脂内に残留するイソソルビドなどの未反応物の含有量を減少させる目的でエステル化反応あるいはエステル交換反応末期あるいは重縮合反応初期、すなわち、樹脂の粘度が十分に高くない状態で真空反応を意図的に長く維持して未反応された原料を系外に流出させることができる。樹脂の粘度が高くなると、反応器内に残留している原料が系外へ抜け出しにくくなる。一例として、重縮合反応前エステル化反応あるいはエステル交換反応により得られた反応生成物を約400~1mmHgあるいは約200~3mmHgの減圧条件で0.2~3時間放置してポリエステル樹脂内に残留するイソソルビドなどの未反応物を効果的に除去することができる。この時、前記生成物の温度は、エステル化反応あるいはエステル交換反応温度と重縮合反応温度が同じであるかあるいはその間の温度に調節することができる。
【0093】
上記真空反応の制御により未反応原料を系外に流出させる工程内容を追加することにより、ポリエステル樹脂内に残留するイソソルビドなどの未反応物の含有量を減少させることができ、その結果、一実施形態の物性を満たすポリエステルフィルムおよびこれに含まれるポリエステル樹脂をより効果的に得ることができる。
【0094】
一方、(a0-2)重縮合反応後に得られるポリマーの溶融固有粘度は0.45~0.65dl/gであることが適当である。固有粘度が0.45dl/g未満である場合、固相重合反応での反応速度が顕著に低くなり、固有粘度が0.65dl/gを超える場合、溶融重合中の溶融物の粘度が上昇されることにより、攪拌機と反応器の間での剪断応力(Shear Stress)によりポリマーが変色する可能性が増加し、アセトアルデヒドなどの副反応物質も増加する。
【0095】
一方、前記ポリマーの溶融固有粘度は、オルト-クロロフェノールに1.2g/dlの濃度で150℃で15分間溶解させて35℃で測定した値である。
【0096】
上記のような(a0-1)および(a0-2)段階により本発明の一実施形態によるポリエステルフィルム形成用ポリエステル樹脂を製造することができる。
【0097】
一方、前記重縮合反応完了後、得られたポリマーに対して結晶化後固相重合工程をさらに行うことによって均一な分子量分布のポリエステル樹脂を製造することができ、その結果、フィルム製造時、透明性をさらに増加させることができる。
【0098】
これにより、本発明の一実施形態によるポリエステルフィルムの製造方法は、前記(a0-2)の重縮合反応段階後に、(a0-3)前記重縮合反応(溶融重合)で製造されたポリエステル樹脂(以下、「ポリマー」ともいう)を結晶化する段階;および(a0-4)オルト-クロロフェノールに1.2g/dlの濃度で150℃で15分間溶解させて35℃で測定した固有粘度が(a0-2)段階で得られたポリマーの固有粘度より0.10~0.40dl/g高い値に到達するように結晶化されたポリマーを固相重合する段階をさらに含み得る。
【0099】
具体的には、前記(a0-3)結晶化段階では(a0-2)重縮合反応により得られたポリマーを反応器外部に吐出して粒子化する。粒子化する方法は、ストランド状に押出後、冷却液で固化後カッターで切断するストランドカッティング法、またはダイ穴を冷却液に浸漬させ、冷却液中に直接押出してカッターで切断するアンダーウォーターカッティング法を用いることができる。一般にストランドカッティング法では冷却液の温度を低く維持して、Strandがうまく固化する場合カッティングに問題がない。アンダーウォーターカッティング法では冷却液の温度をポリマーに合わせて維持して、ポリマーの形状を均一にした方が良い。しかし、結晶性ポリマーの場合、吐出中の結晶化を誘導するために任意で冷却液の温度を高く維持することもできる。
【0100】
一方、粒子化されたポリマーをさらに水洗浄することも可能である。水洗浄時の水の温度はポリマーのガラス転移温度と同じであるかあるいは約5~20℃程度低いことが好ましく、それ以上の温度では融着が発生し得るので好ましくない。吐出時結晶化を誘導したポリマーの粒子であればガラス転移温度より高い温度でも融着が発生しないので結晶化程度に応じて水の温度を設定することができる。粒子化されたポリマーの水洗浄により未反応された原料中に水に溶解する原料の除去が可能である。粒子が小さいほど粒子の重量に対して表面積が広くなるので粒子の大きさは小さいほど有利である。このような目的を達成するために粒子は約14mg以下の平均重量を有するように製造される。
【0101】
粒子化されたポリマーは固相重合反応中に融着されることを防止するために結晶化段階を経る。大気、不活性ガス、水蒸気、水蒸気含有不活性ガスの雰囲気または溶液中での進行が可能であり、110~180℃、あるいは120~180℃で結晶化処理を行う。温度が低いと粒子の結晶が生成される速度が過度に遅くなり、温度が高いと結晶が作られる速度より粒子の表面が溶融する速度が速いため粒子どうしがくっついて融着を発生させる。粒子が結晶化されることにより粒子の耐熱度が上昇するので、結晶化をいくつかの段階に分けて段階別に温度を上昇させて結晶化することも可能である。
【0102】
固相重合反応は、窒素、二酸化炭素、アルゴンなど不活性ガスの雰囲気下または400~0.01mmHgの減圧条件および180~220℃の温度で平均滞留時間1時間以上、好ましくは10時間以上行われる。このような固相重合反応により分子量がさらに上昇し、溶融反応で反応せず残存している原料物質と反応中に生成された環状オリゴマー、アセトアルデヒドなどが除去される。
【0103】
前記固相重合反応は、ポリマーの固相固有粘度が(a0-2)、前記重縮合反応段階で得られたポリマーの溶融固有粘度より0.10~0.40dl/g高い値に到達するまで行うことができる。もし、固相重合反応後ポリマーの固相固有粘度と固相重合反応前ポリマーの溶融固有粘度の間の差が0.10dl/g未満であれば十分な重合度の向上効果を得ることができず、固相重合反応後ポリマーの固相固有粘度と固相重合反応前ポリマーの溶融固有粘度の間の差が0.40dl/gを超えると分子量分布が広くなり、十分な耐熱度を示すことができず、オリゴマーの含有量が相対的に増加して高温で結晶化される可能性が高くて熱処理後高い透明度を維持することが難しくなる。
【0104】
より具体的には、前記固相重合反応は、ポリマーの固相固有粘度が固相重合反応前ポリマーの溶融固有粘度より0.10~0.40dl/g高く、0.65~1.5dl/g、あるいは0.7~1.2dl/g、あるいは0.8~1.0dl/gの値に到達するまで行うことができる。このような範囲の固有粘度に到達するまで固相重合するとポリマーの分子量分布が狭くなり、成形時結晶化速度を低下し得る。したがって、透明度を低下させず、かつ耐熱度および結晶化度を向上させることができる。もし、固相重合反応後ポリマーの固相固有粘度が上記の範囲未満であれば低分子量の高分子による結晶化速度の増加によって優れた透明性を有するポリエステルフィルムを提供することが難しい。
【0105】
上述した方法により製造されたポリエステル樹脂は、ジカルボン酸あるいはその誘導体から誘導された酸部分およびジオールから誘導されたジオール部分が繰り返される構造を有し、全体ジオール部分100モル%に対してイソソルビドから誘導された第1ジオール部分が4~18モル%であり、シクロヘキサンジメタノールから誘導された第2ジオール部分が0~14モル%以下であり、前記第1ジオール部分と第2ジオール部分の総含有量が全体ジオール部分100モル%に対して18モル%以下で、フィルム製造に適用時、優れた耐熱性および接着性を示すことができる。
【0106】
上記の製造方法により製造される、本発明の一実施形態によるポリエステルフィルムは、前記ポリエステル樹脂から形成された樹脂層を含むことによって、優れた耐熱性および接着性を示すことができる。
【0107】
具体的には、前記ポリエステルフィルムは、厚さが200μmの場合、下記数式2により計算されるTan deltaが100℃以上、あるいは110~130℃で、0℃前後の温度で適用される印刷工程で容易に用いられ、しかも、さらに高い高温での印刷工程も可能である。
【0108】
[数式2]
Tan delta=E’/E’’
(上記数式2において、E’およびE’’は、それぞれポリエステルフィルムに対して動的機械分析装置を用いて周波数固定および室温から150℃まで3℃/minの速度で温度が増加する昇温条件で測定したヤング率(Young’s modulus or Storage modulus)および損失弾性率(Loss modulus)である。)
【0109】
通常、耐熱度は、示差走査熱量分析装置(Differential Scanning Calorimetry、DSC)を用いて測定したガラス転移温度から評価することができる。しかし、試料の特性上、DSCの使用が不可能な場合には動的機械分析装置(dynamic mechanical analysis、DMA)または熱機械分析装置(Thermomechanical Analysis、TMA)を用いてEおよびE’’を測定し、これからTan deltaを算出した後、ガラス転移温度を求められる。そこで本発明ではDMAを用いてTan delta値を算出し、これに基づいて耐熱性を評価する。具体的には、ポリエステルフィルムを30mm×5.3mm(縦方向の長さ×横方向の長さ)の大きさで切断して試験片を準備し、DMAを用いて下記のような条件でE’およびE’’をそれぞれ測定した後、前記数式2によりTan delta値を計算した。
【0110】
<測定条件>
周波数(Frequency)固定(Frequency sweep/Amplitude:15μm)
温度変化:室温(RT)から150℃まで3℃/minの速度で温度を増加させる。
【0111】
上記数式2により計算されたTan deltaが100℃以上、より具体的には110℃以上であれば、「耐熱性優秀」と判断することができる。
【0112】
また、前記ポリエステルフィルムは、優れた耐熱度によって低いstrainを示すことができる。具体的には、ポリエステルフィルムの厚さが200μmの場合、下記数式3により計算した100℃でのstrainが3%以下、あるいは1~3%であり得る。
【0113】
本発明において、strain(%)は、動的機械分析装置(DMA)と時間-温度重畳法(time-temperature superposition、TTS)を用いてCreep TTS試験により算出することができる。具体的には、Creep TTS試験では30mm×5.3mm(縦方向の長さ×横方向の長さ)大きさのポリエステルフィルムまたは試験片を室温(RT)から昇温させるが、温度が100℃の場合、ポリエステルフィルムに対して等温条件で10MPaの応力を10分間印加する。そして、応力印加前ポリエステルフィルムの長さに対して100℃の温度で応力印加によって変形されたポリエステルフィルムの長さほど、下記数式3によりstrain(%)に換算する。
【0114】
[数式3]
strain(%)=[(100℃での応力印加完了後ポリエステルフィルムの長さ-応力印加前ポリエステルフィルムの長さ)/応力印加前ポリエステルフィルムの長さ]×100
100℃でのstrain値を耐熱度の評価基準とし、100℃でのstrainが3%を超えると変形程度を肉眼で識別できるので、100℃でのstrainが3%以下である場合、優れた耐熱性を示すと判断できる。
【0115】
また、前記ポリエステルフィルムは優れた接着性を示すことができ、特に紙に対しても優れた接着性を示すことができる。
【0116】
上述したように本発明の一実施形態によるポリエステルフィルムは、優れた耐熱性および接着性により多様な分野で活用され、特に、高い耐熱性が求められる食品容器用フィルムまたは印刷用フィルム、および高い接着性またはヒートシール性が求められる接着フィルムまたは包装用フィルムなどの用途に有用であると期待されている。
【0117】
以下、本発明の具体的な実施例により発明の作用、効果についてより具体的に説明する。ただし、これは発明の例示として提示されたものであり、発明の権利範囲はこれによっていかなる意味でも限定されるものではない。
【0118】
下記の物性は次のような方法により測定された。
【0119】
(1)固有粘度(IV)
試料をオルト-クロロフェノール(o-chlorophenol)に1.2g/dlの濃度で150℃で15分間溶解させた後、Ubbelohde粘度管を用いて試料の固有粘度を測定した。具体的には、粘度管の温度を35℃に維持し、粘度管の特定内部区間の間を溶媒(solvent)であるオルト-クロロフェノールが通過するのにかかる時間(efflux time)t0と、前記溶媒に試料が溶解した溶液(solution)が通過するのにかかる時間tを求めた。その後、t0値とt値を数式4に代入して比粘度(specific viscosity:ηsp)を算出し、算出された比粘度の値を数式5に代入して固有粘度([η])を算出した。
【0120】
【0121】
上記数式5において、AはHuggins定数であり0.247、cは濃度値であり1.2g/dlの値がそれぞれ使用された。
【0122】
溶融固有粘度の場合、重縮合反応後得られた高分子を試料として使用し、固相固有粘度の場合、結晶化および固相重合反応後得られた高分子を試料として使用した。
【0123】
(2)イソソルビド(ISB)および1,4-シクロヘキサンジメタノール(CHDM)由来のジオール部分の含有量
最終的に製造されたポリエステル樹脂の試料をDeuterated chloroform(CDCl3)溶媒に3mg/mLの濃度で溶解した後、核磁気共鳴装置(JEOL、600MHz FT-NMR)を用いて25℃で得られた1H-NMRスペクトル分析結果からイソソルビド(ISB)由来の第1ジオール部分および1,4-シクロヘキサンジメタノール(CHDM)由来の第2ジオール部分の含有量をそれぞれ確認した。
【0124】
(3)フィルムの厚さ
実施例および比較例で製造したポリエステルフィルムの断面を光学顕微鏡(Optical Microscope)で観察し、多様な位置での厚さを確認した後、フィルムの厚さの平均値を求めた。
【0125】
(4)Tan delta
実施例および比較例で製造したポリエステルフィルムの耐熱性の評価のために、製造したフィルムをそれぞれ30mm×5.3mm(縦方向の長さ×横方向の長さ)の大きさで切断して試験片を準備し、動的機械分析装置(DMA)を用いて下記のような条件でヤング率(E’)および損失弾性率(E’’)を測定した後、下記数式2によりTan delta値を算出した。
【0126】
<測定条件>
周波数(Frequency)固定(Frequency sweep/Amplitude:15μm)
温度変化:室温(RT)から150℃まで3℃/minの速度で温度を増加させる。
【0127】
[数式2]
Tan delta=E’/E’’
Tan deltaが100℃以上、より具体的には110℃以上であれば、「耐熱度優秀」と判断することができる。
【0128】
(5)strain
ポリエステルフィルムの試験片に応力を加えると応力に相応する変形が試験片に発生し、試験片に一定応力を加えた状態に置いても時間の経過に伴い試験片に漸進的な変形が生じるクリープ現象が発生する。
【0129】
そこで、前記実施例および比較例で製造したポリエステルフィルムの温度による変形特性を予測するために、動的機械分析装置(DMA)と時間-温度重畳法(TTS)を用いてCreep TTS試験を行った。
【0130】
Creep TTS試験では実施例および比較例で製造したポリエステルフィルムの試験片(縦方向の長さ×横方向の長さ=30mm×5.3mm)を室温(RT)から昇温させるが、温度が90℃、100℃および110℃であるとき、前記ポリエステルフィルムの試験片に対して等温条件で10MPaの応力を10分間ずつ印加した。そして、応力印加前試験片の長さに対して90℃、100℃または110℃での応力印加によって変形された試験片の長さほど、下記数式6によりstrain(%)に換算した。
[数式6]
strain(%)=[(90℃、100℃または110℃での応力印加完了後、ポリエステルフィルム試験片の長さ-応力印加前ポリエステルフィルム試験片の長さ)/応力印加前ポリエステルフィルム試験片の長さ]×100
一例として、100℃でのstrainの場合、前記数式6での「100℃で応力印加完了後ポリエステルフィルム試験片の長さ」に、100℃でポリエステルフィルム試験片に対して等温条件で10MPaの応力を10分間印加した後、変形されたポリエステルフィルム試験片の長さの測定値を代入することによって求めることができる(上述した数式3を参照)。
【0131】
90℃、100℃および110℃それぞれの温度による変形程度を確認した結果、90℃では100℃に比べて小さいstrainを示し、110℃では100℃に比べて高いstrainを示した。そこで、100℃でのstrain値を耐熱度の評価の基準とし、100℃でのstrainが3%を超えると変形程度を肉眼で識別できるので、100℃でのstrainが3%以下である場合、優れた耐熱性を示すと評価した。
【0132】
(6)接着性
Heat Gradient Tester装置を用いて、紙の間に実施例および比較例で製造したポリエステルフィルムをそれぞれ位置させた後、230℃で3秒間接着させて紙との接着の有無を確認し、下記基準により評価した。
O:接着される
×:接着されていない
【0133】
<ポリエステル樹脂の製造>
製造例1
カラムと、水によって冷却が可能なコンデンサが連結されている10L容積の反応器にテレフタル酸(TPA)3257.4g(19.6mol)、エチレングリコール(EG)1180.1g(19.0mol)、イソソルビド(ISB)229.2g(1.6mol)を投入するが、最終ポリエステル樹脂に導入されたISBから誘導されたジオール部分が全体ジオール部分に対して5モル%となるように含有量を調節し、触媒としてGeO2 1.0g(GeO2/TPAの投入モル比=1.05)、安定剤としてリン酸(phosphoric acid)1.46g、呈色剤として酢酸コバルト(cobalt acetate)0.7gを使用した。次いで、反応器に窒素を注入して反応器の圧力が常圧より1.0kgf/cm2ほど高い加圧状態に作った。
【0134】
そして、反応器の温度を260℃まで上げ、同一温度を維持し、反応器内の混合物が透明になるまでエステル化反応を行った。この過程でカラムとコンデンサを経て未反応ISBおよび副産物などが流出した。エステル化反応が完了すると、加圧状態の反応器内の窒素を外部に排出して反応器の圧力を常圧に下げた後、反応器内の混合物を真空反応が可能な7L容積の反応器に移送させた。
【0135】
そして、反応器の温度を280℃まで1時間にかけて上げ、反応器の圧力を1Torr以下に維持しながら重縮合反応を実施した。前記重縮合反応は、反応器内の反応物の固有粘度(溶融IV)が0.55dl/gとなるまで行った。反応物の固有粘度が所望の水準に到達すると、反応物を反応器の外部に吐出してストランド(strand)化し、これを冷却液で固化した後、平均重量が12~14mg程度になるように粒子化した。
【0136】
前記粒子を窒素雰囲気下で150℃で1時間放置して結晶化した後、20L容積の固相重合反応器に投入した。その後、前記反応器に窒素を50L/minの速度で流した。この時、反応器の温度を室温から140℃まで40℃/hrの速度で上げ、140℃で3時間維持した後、200℃まで40℃/hrの速度で昇温して200℃に維持した。前記固相重合反応は、反応器内の粒子の固有粘度(固相IV)が0.70dl/gとなるまで行った。
【0137】
得られたポリエステル樹脂に含まれた全体酸由来部分に対するTPA由来の酸部分の含有量は100モル%であり、全体ジオール由来部分に対するISB由来部分の含有量は5モル%であった。
【0138】
製造例2
カラムと、水によって冷却が可能なコンデンサが連結されている10L容積の反応器にテレフタル酸(TPA)3354.8g(20.2mol)、エチレングリコール(EG)1403.4g(22.6mol)、イソソルビド(ISB)531.1g(3.6mol)を投入するが、最終ポリエステル樹脂に導入されたISBから誘導されたジオール部分が全体ジオール部分に対して10モル%となるように含有量を調節し、触媒としてGeO2 1.0g(GeO2/TPAの投入モル比=1.3)、安定剤としてリン酸1.46g、呈色剤として酢酸コバルト0.7gを使用した。次いで、反応器に窒素を注入して反応器の圧力が常圧より1.0kgf/cm2ほど高い加圧状態に作った。
【0139】
そして、反応器の温度を260℃まで上げ、同一温度を維持し、反応器内の混合物が透明になるまでエステル化反応を行った。この過程でカラムとコンデンサを経て未反応ISBおよび副産物などが流出した。エステル化反応が完了すると、加圧状態の反応器内の窒素を外部に排出して反応器の圧力を常圧に下げた後、反応器内の混合物を真空反応が可能な7L容積の反応器に移送させた。
【0140】
そして、反応器の温度を270℃まで1時間にかけて上げ、反応器の圧力を1Torr以下に維持しながら重縮合反応を実施した。前記重縮合反応は、反応器内の反応物の固有粘度(溶融IV)が0.50dl/gとなるまで行った。反応物の固有粘度が所望の水準に到達すると、反応物を反応器の外部に吐出してストランド化し、これを冷却液で固化した後、平均重量が12~14mg程度になるように粒子化した。
【0141】
前記粒子を70℃の水で5時間保管した後、窒素雰囲気下で150℃で1時間放置して結晶化し、20L容積の固相重合反応器に投入した。その後、前記反応器に窒素を50L/minの速度で流した。この時、反応器の温度を室温から140℃まで40℃/hrの速度で上げ、140℃で3時間維持した後、200℃まで40℃/hrの速度で昇温して200℃に維持した。前記固相重合反応は、反応器内の粒子の固有粘度(固相IV)が0.75dl/gとなるまで行った。
【0142】
製造例3
カラムと、水によって冷却が可能なコンデンサが連結されている10L容積の反応器にテレフタル酸(TPA)3110.9g(18.7mol)、エチレングリコール(EG)1161.9g(18.7mol)、イソソルビド(ISB)820.8g(5.6mol)を投入するが、最終ポリエステル樹脂に導入されたISBから誘導されたジオール部分が全体ジオール部分に対して16モル%となるように含有量を調節し、触媒としてGeO2 1.0g(GeO2/TPAの投入モル比=1.3)、安定剤としてリン酸1.46g、blueトナー(PolysynthrenTM Blue RLS、Clarient社製)0.015g、redトナー(SolvapermTM Red BB、Clarient社製)0.004g、結晶化剤としてpolyethylene 1ppm、酸化防止剤(IganoxTM 1076)100ppm、および分岐剤としてTrimellitic anhydrate 100ppmを使用した。次いで、反応器に窒素を注入して反応器の圧力が常圧より1.0kgf/cm2ほど高い加圧状態に作った。
【0143】
そして、反応器の温度を260℃まで上げ、同一温度を維持し、反応器内の混合物が透明になるまでエステル化反応を行った。この過程でカラムとコンデンサを経て未反応ISBおよび副産物などが流出した。エステル化反応が完了すると、加圧状態の反応器内の窒素を外部に排出して反応器の圧力を常圧に下げた後、反応器内の混合物を真空反応が可能な7L容積の反応器に移送させた。
【0144】
そして、反応器の温度を275℃まで1時間にかけて上げ、反応器の圧力を1Torr以下に維持しながら重縮合反応を実施した。前記重縮合反応は、反応物の固有粘度(溶融IV)が0.60dl/gとなるまで行った。反応物の固有粘度が所望の水準に到達すると、反応物を反応器の外部に吐出してストランド化し、これを冷却液で固化した後、平均重量が12~14mg程度になるように粒子化した。
【0145】
製造例4
カラムと、水によって冷却が可能なコンデンサが連結されている10L容積の反応器にジメチルテレフタレート(DMT)3775.4g(19.5mol)、エチレングリコール(EG)2654.5g(42.8mol)、イソソルビド(ISB)852.4g(5.8mol)を投入するが、最終ポリエステル樹脂に導入されたISBから誘導されたジオール部分が全体ジオール部分に対して10モル%となるように含有量を調節し、触媒としてMn(II)acetate tetrahydrate 1.5gとSb2O3 1.8g((Mn(II)acetate tetrahydrate+Sb2O3)/DMTの投入モル比=2.5)、安定剤としてリン酸1.46g、呈色剤として酢酸コバルト0.7gを使用した。次いで、反応器に窒素を注入して反応器の圧力が常圧より1.0kgf/cm2ほど高い加圧状態に作った。
【0146】
そして、反応器の温度を240℃まで上げ、同一温度を維持し、反応器内の混合物が透明になるまでエステル化反応を行った。この過程でカラムとコンデンサを経て未反応ISBおよび副産物などが流出した。エステル化反応が完了すると、加圧状態の反応器内の窒素を外部に排出して反応器の圧力を常圧に下げた後、反応器内の混合物を真空反応が可能な7L容積の反応器に移送させた。
【0147】
そして、反応器の温度を265℃まで1時間にかけて上げ、反応器の圧力を1Torr以下に維持しながら重縮合反応を実施した。前記重縮合反応は、反応器内の反応物の固有粘度(溶融IV)が0.50dl/gとなるまで行った。反応物の固有粘度が所望の水準に到達すると、反応物を反応器の外部に吐出してストランド化し、これを冷却液で固化した後、平均重量が12~14mg程度になるように粒子化した。
【0148】
前記粒子を窒素雰囲気下で150℃で1時間放置して結晶化した後、20L容積の固相重合反応器に投入した。その後、前記反応器に窒素を50L/minの速度で流した。この時、反応器の温度を室温から140℃まで40℃/hrの速度で上げ、140℃で3時間維持した後、200℃まで40℃/hrの速度で昇温して200℃に維持した。前記固相重合反応は、反応器内の粒子の固有粘度(固相IV)が0.75dl/gとなるまで行った。
【0149】
製造例5
カラムと、水によって冷却が可能なコンデンサが連結されている10L容積の反応器にテレフタル酸(TPA)3226.4g(19.4mol)、イソフタル酸(IPA)169.8g(1.0mol)、エチレングリコール(EG)1420.7g(22.9mol)、イソソルビド(ISB)537.7g(3.7mol)を投入するが、最終ポリエステル樹脂に導入されたISBから誘導されたジオール部分が全体ジオール部分に対して10モル%となるように含有量を調節し、触媒としてGeO2 1.0g(GeO2/(TPA+IPA)の投入モル比=1.3)、安定剤としてリン酸1.46g、呈色剤として酢酸コバルト0.7gを使用した。次いで、反応器に窒素を注入して反応器の圧力が常圧より1.0kgf/cm2ほど高い加圧状態に作った。
【0150】
そして、反応器の温度を260℃まで上げ、同一温度を維持し、反応器内の混合物が透明になるまでエステル化反応を行った。この過程でカラムとコンデンサを経て未反応ISBおよび副産物などが流出した。エステル化反応が完了すると、加圧状態の反応器内の窒素を外部に排出して反応器の圧力を常圧に下げた後、反応器内の混合物を真空反応が可能な7L容積の反応器に移送させた。
【0151】
そして、反応器の温度を280℃まで1時間にかけて上げ、反応器の圧力を1Torr以下に維持しながら重縮合反応を実施した。前記重縮合反応は、反応器内の反応物の固有粘度(溶融IV)が0.50dl/gとなるまで行った。反応物の固有粘度が所望の水準に到達すると、混合物を反応器の外部に吐出してストランド化し、これを冷却液で固化した後、平均重量が12~14mg程度になるように粒子化した。
【0152】
前記粒子を窒素雰囲気下で150℃で1時間放置して結晶化した後、20L容積の固相重合反応器に投入した。その後、前記反応器に窒素を50L/minの速度で流した。この時、反応器の温度を室温から140℃まで40℃/hrの速度で上げ、140℃で3時間維持した後、200℃まで40℃/hrの速度で昇温して200℃に維持した。前記固相重合反応は、反応器内の粒子の固有粘度(固相IV)が0.75dl/gとなるまで行った。
【0153】
比較製造例1
カラムと、水によって冷却が可能なコンデンサが連結されている10L容積の反応器にテレフタル酸(TPA)3456.2g(20.8mol)、エチレングリコール(EG)1536.1g(24.8mol)、およびイソソルビド(ISB)182.4g(1.2mol)を投入するが、最終ポリエステル樹脂に導入されたISBから誘導されたジオール部分が全体ジオール部分に対して3モル%となるように含有量を調節し、触媒としてGeO2 1.0g(GeO2/TPAの投入モル比=1.25)、安定剤としてリン酸1.46g、呈色剤として酢酸コバルト0.7gを使用した。次いで、反応器に窒素を注入して反応器の圧力が常圧より1.0kgf/cm2ほど高い加圧状態に作った。
【0154】
そして、反応器の温度を260℃まで上げ、同一温度を維持し、反応器内の混合物が透明になるまでエステル化反応を行った。この過程でカラムとコンデンサを経て未反応ISBおよび副産物などが流出した。エステル化反応が完了すると、加圧状態の反応器内の窒素を外部に排出して反応器の圧力を常圧に下げた後、反応器内の混合物を真空反応が可能な7L容積の反応器に移送させた。
【0155】
そして、反応器の温度を280℃まで1時間にかけて上げ、反応器の圧力を1Torr以下に維持しながら重縮合反応を実施した。前記重縮合反応は、反応器内の反応物の固有粘度(溶融IV)が0.55dl/gとなるまで行った。反応物の固有粘度が所望の水準に到達すると、反応物を反応器の外部に吐出してストランド化し、これを冷却液で固化した後、平均重量が12~14mg程度になるように粒子化した。
【0156】
前記粒子を窒素雰囲気下で150℃で1時間放置して結晶化した後、20L容積の固相重合反応器に投入した。その後、前記反応器に窒素を50L/minの速度で流した。この時、反応器の温度を室温から140℃まで40℃/hrの速度で上げ、140℃で3時間維持した後、200℃まで40℃/hrの速度で昇温して200℃に維持した。前記固相重合反応は、反応器内の粒子の固有粘度(固相IV)が0.70dl/gとなるまで行った。
【0157】
比較製造例2
カラムと、水によって冷却が可能なコンデンサが連結されている10L容積の反応器にテレフタル酸(TPA)2988.9g(18.0mol)、エチレングリコール(EG)1228.0g(19.8mol)、シクロヘキサンジメタノール(CHDM)777.8g(5.4mol)を投入するが、最終ポリエステル樹脂に導入されたCHDMから誘導されたジオール部分が全体ジオール部分に対して30モル%となるように含有量を調節し、触媒としてGeO2 0.7g(GeO2/TPAの投入モル比=1.4)、安定剤としてリン酸1.2g、呈色剤として酢酸コバルト0.5gを使用した。次いで、反応器に窒素を注入して反応器の圧力が常圧より2.0kgf/cm2ほど高い加圧状態に作った。
【0158】
そして、反応器の温度を255℃まで上げ、同一温度を維持し、反応器内の混合物が透明になるまでエステル化反応を行った。この過程でカラムとコンデンサを経て未反応ISBおよび副産物などが流出した。エステル化反応が完了すると、加圧状態の反応器内の窒素を外部に排出して反応器の圧力を常圧に下げた後、反応器内の混合物を真空反応が可能な7L容積の反応器に移送させた。
【0159】
そして、反応器の温度を275℃まで1時間にかけて上げ、反応器の圧力を1Torr以下に維持しながら重縮合反応を実施した。前記重縮合反応は、反応器内の反応物の固有粘度(溶融IV)が0.80dl/gとなるまで行った。反応器内の混合物の固有粘度が所望の水準に到達すると、混合物を反応器の外部に吐出してストランド化し、これを冷却液で固化した後、平均重量が12~14mg程度になるように粒子化した。
【0160】
比較製造例3
カラムと、水によって冷却が可能なコンデンサが連結されている10L容積の反応器にテレフタル酸(TPA)3060.8g(18.4mol)、エチレングリコール(EG)971.7g(15.7mol)、イソソルビド(ISB)1076.8g(7.4mol)を投入するが、最終ポリエステル樹脂に導入されたISBから誘導されたジオール部分が全体ジオール部分に対して20モル%となるように含有量を調節し、触媒としてGeO2 1.0g(GeO2/TPAの投入モル比=1.25)、安定剤としてリン酸1.46g、そしてblueトナー(PolysynthrenTM Blue RLS、Clarient社製)0.017g、およびredトナー(SolvapermTM Red BB、Clarient社製)0.006gを使用した。次いで、反応器に窒素を注入して反応器の圧力が常圧より1.0kgf/cm2ほど高い加圧状態に作った。
【0161】
そして、反応器の温度を265℃まで上げ、同一温度を維持し、反応器内の混合物が透明になるまでエステル化反応を行った。この過程でカラムとコンデンサを経て未反応ISBおよび副産物などが流出した。エステル化反応が完了すると、加圧状態の反応器内の窒素を外部に排出して反応器の圧力を常圧に下げた後、反応器内の混合物を真空反応が可能な7L容積の反応器に移送させた。
【0162】
そして、反応器の温度を280℃まで1時間にかけて上げ、反応器の圧力を1Torr以下に維持しながら重縮合反応を実施した。前記重縮合反応は、反応器内の反応物の固有粘度(溶融IV)が0.60dl/gとなるまで行った。反応物の固有粘度が所望の水準に到達すると、反応物を反応器の外部に吐出してストランド化し、これを冷却液で固化した後、平均重量が12~14mg程度になるように粒子化した。
【0163】
比較製造例4
カラムと、水によって冷却が可能なコンデンサが連結されている10L容積の反応器にテレフタル酸(TPA)3156.2g(19.0mol)、エチレングリコール(EG)730.9g(11.8mol)、シクロヘキサンジメタノール(CHDM)684.5g(4.8mol)、イソソルビド(ISB)499.7g(3.4mol)を投入するが、最終ポリエステル樹脂に導入されたISBに由来するジオール部分およびCHDMから誘導されたジオール部分が全体ジオール部分に対してそれぞれ10モル%および25モル%となるように含有量を調節し、触媒としてGeO2 1.0g(GeO2/TPAの投入モル比=1.05)、安定剤としてリン酸1.46g、呈色剤として酢酸コバルト0.9gを使用した。次いで、反応器に窒素を注入して反応器の圧力が常圧より1.0kgf/cm2ほど高い加圧状態に作った。
【0164】
そして、反応器の温度を260℃まで上げ、同一温度を維持し、反応器内の混合物が透明になるまでエステル化反応を行った。この過程でカラムとコンデンサを経て未反応ISBおよび副産物などが流出した。エステル化反応が完了すると、加圧状態の反応器内の窒素を外部に排出して反応器の圧力を常圧に下げた後、反応器内の混合物を真空反応が可能な7L容積の反応器に移送させた。
【0165】
そして、反応器の温度を270℃まで1時間にかけて上げ、反応器の圧力を1Torr以下に維持しながら重縮合反応を実施した。前記重縮合反応は、反応器内の反応物の固有粘度(溶融IV)が0.70dl/gとなるまで行った。反応物の固有粘度が所望の水準に到達すると、反応物を反応器の外部に吐出してストランド化し、これを冷却液で固化した後、平均重量が12~14mg程度になるように粒子化した。
【0166】
前記製造例および比較製造例で製造したポリエステル樹脂に対して固有粘度(IV)、ISBおよびCHDMに由来するジオール部分の含有量をそれぞれ測定した。その結果を下記表1に示す。
【0167】
【0168】
上記表1において、「ND」は、ポリエステル樹脂の製造時、重縮合工程以後に結晶化および固相重合反応を行わなかったため、固相固有粘度(IV)が測定されないことを意味する。
【0169】
また、前記表1において、
1)溶融IV:ポリエステル樹脂の製造時、重縮合反応後に得られた反応物の固有粘度
2)固相IV:ポリエステル樹脂の製造時、重縮合反応後、結晶化および固相重合反応により得られた反応物の固有粘度
3)ISBの含有量:最終的に製造されたポリエステル樹脂に含まれた全体ジオールから誘導されたジオール部分100モル%に対するイソソルビド(ISB)から誘導されたジオール部分のモル比
4)CHDMの含有量:最終的に製造されたポリエステル樹脂に含まれた全体ジオールから誘導されたジオール部分100モル%に対するシクロヘキサンジメタノール(CHDM)から誘導されたジオール部分のモル比
【0170】
<ポリエステルフィルムの製造>
実施例1
多層押出機に、基材層の形成のためのポリエチレンテレフタレート(SKケミカル社製のSKYPETTM BL8050 Grade)と、樹脂層の形成のために前記製造例1で製造したポリエステル樹脂をそれぞれ投入し、250℃~300℃の温度で溶融させた。
【0171】
そして、多層ダイにより前記ポリエチレンテレフタレートとポリエステル樹脂を共押出して、前記ポリエチレンテレフタレートから形成された基材層(A)の上/下面に、前記ポリエステル樹脂から形成された樹脂層(B)が形成された未延伸ポリエステルシートを製造した。
【0172】
次いで、前記未延伸ポリエステルシートを1倍の延伸比で縦方向に延伸し、5倍の延伸比で横方向に延伸した後、100~220℃で熱固定し、巻き取りして、樹脂層/基材層/樹脂層の3層構造を有する、厚さ200μmのポリエステルフィルムを製造した。
【0173】
実施例2~実施例4
下記表2に記載された条件でそれぞれの樹脂を配合し、延伸工程を行うことを除いては、前記実施例1と同様の方法で樹脂層/基材層/樹脂層の3層構造(B/A/B)を有する、厚さ200μmのポリエステルフィルムを製造した。
【0174】
実施例5
樹脂層の製造時、前記製造例1で製造したポリエステル樹脂の代わりに、ポリエチレンテレフタレート(PET、融点255℃)と、前記製造例2で製造したポリエステル樹脂を20:80の重量比で混合して製造した樹脂混合物を使用し、また、下記表2に記載された条件で延伸工程を行うことを除いては、前記実施例1と同様の方法で樹脂層/基材層/樹脂層の3層構造を有する、厚さ200μmのポリエステルフィルムを製造した。
【0175】
実施例6
樹脂層の製造時、前記製造例1で製造したポリエステル樹脂の代わりに、前記製造例2で製造したポリエステル樹脂と、結晶化剤としてポリエチレン(Polyethylene、マスターバッチ(m/B)形態で製造、前記ポリエステル樹脂の総重量に対して100ppm使用)の混合物を使用し、また、下記表2に記載された条件で延伸工程を行うことを除いては、前記実施例1と同様の方法で樹脂層/基材層/樹脂層の3層構造を有する、厚さ200μmのポリエステルフィルムを製造した。
【0176】
実施例7~実施例8
下記表2に記載された条件でそれぞれの樹脂を配合し、延伸工程を行うことを除いては、前記実施例1と同様の方法で樹脂層/基材層/樹脂層の3層構造を有する、厚さ200μmのポリエステルフィルムを製造した。
【0177】
比較例1
押出機にポリエチレンテレフタレート(SKケミカル社製のSKYPETTM BL8050 Grade)のみを100重量部投入し、250~300℃の温度で溶融させた。
【0178】
そして、ダイによりポリエステル樹脂を押出して未延伸ポリエステルシートを製造した。次いで、前記未延伸ポリエステルシートを1倍の延伸比で縦方向に延伸し、1倍の延伸比で横方向に延伸した後、熱固定し、巻き取りして、単層構造を有し、厚さ200μmのポリエステルフィルムを製造した。
【0179】
比較例2~比較例4、および比較例6~比較例8
下記表3に記載された条件でそれぞれの樹脂を配合し、延伸工程を行うことを除いては、前記実施例1と同様の方法で樹脂層/基材層/樹脂層の3層構造を有する、厚さ200μmのポリエステルフィルムを製造した。
【0180】
比較例5
前記比較例1で未延伸ポリエステルシートを2倍の延伸比で縦方向に延伸し、3倍の延伸比で横方向に延伸することを除いては、前記比較例1と同様の方法で、単層構造を有し、厚さ200μmのポリエステルフィルムを製造した。
【0181】
比較例9~比較例11
下記表3に記載された条件でそれぞれの樹脂を配合し、延伸工程を行うことを除いては、前記実施例1と同様の方法で樹脂層/基材層/樹脂層の3層構造を有する、厚さ200μmのポリエステルフィルムを製造した。
【0182】
【0183】
【0184】
上記表3において、比較例7および比較例8の場合、記載された延伸比で延伸工程を行おうとしたところ、ポリエステル樹脂内高い含有量で含まれているCHDM由来第2ジオール部分によりポリエステル樹脂の非結晶性が高くなり、延伸時破断が発生した。
【0185】
試験例:ポリエステル延伸フィルムの物性評価
前記実施例1~実施例8、および比較例1~比較例11で製造したポリエステル樹脂の物性を上述した方法により評価し、その結果を表4および表5に記載した。ただし、比較例7および比較例8の場合、延伸フィルムが製造されなかったので、物性評価は不可能であった。
【0186】
【0187】
【0188】
上記表5において、N.D.は測定不可を意味する。
【0189】
また、比較例9~比較例11の場合、未延伸状態でそれぞれの層の耐熱度が全て発揮されることによってTan delta値が2つに現れた。
【0190】
前記実験結果から、実施例と比較例のポリエステルフィルムは、同じフィルムの厚さから樹脂の種類によって物性の差を示すことを確認することができ、ポリエステル樹脂内全体ジオール部分100モル%に対して、イソソルビドから誘導された第1ジオール部分の含有量が4~18モル%であり、CHDMから誘導された第2ジオール部分の含有量が数式1での条件を満たすポリエステル樹脂から形成された樹脂層を含む実施例1~実施例8のポリエステル延伸フィルムが、比較例に比べて優れた耐熱性と共に接着性を示すことが分かった。
【0191】
具体的には、実施例1~実施例8、そして比較例5および比較例6と、比較例1~比較例4および比較例9~比較例11の結果から、延伸されたポリエステルフィルムが未延伸されたポリエステルフィルムに比べて顕著に改善された耐熱度を示すことを確認することができ、また、実施例1、および実施例2~実施例8の結果から、1軸延伸に比べて2軸延伸時に耐熱度がさらに改善されることを確認することができた。このような結果から、フィルムの延伸により耐熱度をさらに改善できることが分かった。
【0192】
また、未延伸ポリエステルシートの単層構造を有する比較例1のポリエステル樹脂フィルムの場合、フィルムの上下面に樹脂層をさらに含む実施例および比較例に比べて耐熱度が大きく低下し、紙に対して接着性を示さなかった。また、比較例1をさらに延伸した比較例5の延伸ポリエステル樹脂フィルムの場合にも未延伸の比較例1のフィルムに比べて耐熱度は増加したが、依然として紙に対して非接着性を示した。比較例1、比較例2、および実施例の結果から、ポリエチレンテレフタレートの基材層の上、下面に本発明でのISBの含有量が制御されたポリエステル樹脂の樹脂層を形成することによって、ポリエチレンテレフタレートの単層フィルムの低い耐熱度と共に非接着性を改善できることが分かった。
【0193】
また、樹脂層でのポリエステル樹脂内ISB由来第1ジオール部分の含有量が3モル%である比較例2および比較例6の結果から、延伸の有無に関係なく接着性を示さないことを確認することができた。また、比較例4、比較例9~比較例11から樹脂層内ISB由来第1ジオール部分の含有量が増加することによって耐熱度が増加し、接着性を示すことを確認することができたが、ISB由来第1ジオール部分の含有量が20モル%の場合strainが大きく増加することを確認することができた。このような結果から、ポリエステル樹脂内ISB由来第1ジオール部分を最適化した含有量の範囲で含むと、本発明での接着性と耐熱度の改善の効果を同時に実現できることが分かった。
【0194】
また、フィルムの上下面に樹脂層をさらに含んでも樹脂層内に含まれるポリエステル樹脂内ISB由来第1ジオール部分を含まない比較例3の場合、紙に対して接着性を示すが、耐熱度が低く、strainが大きく増加し、また、樹脂層でのポリエステル樹脂内ISB由来第1ジオール部分の含有量は実施例2、実施例3、実施例5~実施例8と同様であるが、CHDM由来第2ジオール部分の含有量が高い比較例7、およびISB由来第1ジオール部分を含まず、CHDM由来第2ジオール部分を30モル%の水準で含む比較例8の場合、非結晶性の増加によって延伸工程が不可能であった。
【0195】
このような結果から本発明での耐熱性および接着性の改善効果の実現のためには樹脂層でのポリエステル樹脂内ISB由来第1ジオール部分の含有量と共にCHDM由来第2ジオール部分の含有量も制御しなければならないことが分かった。
【0196】
上記した実験結果から、基材層の少なくとも一面にISB由来第1ジオール部分と、CHDM由来第2ジオール部分の含有量が制御されたポリエステル樹脂の樹脂層を含む本発明の一実施形態によるポリエステル延伸フィルムは、優れた接着性と共に耐熱性を示すことができ、その結果、産業用フィルム、食品容器用フィルム、包装用フィルム、光学用フィルム、絶縁用フィルム、印刷用フィルムまたは接着フィルムなどの多様な用途に有用であると期待されている。
【国際調査報告】