JPH0684444B2 - 熱可塑性フィルム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は透明性や滑り性が良好で、且つ回収再加工して
も品質低下を起こすことが少ない熱可塑性フィルムに関
するものである。

［従来の技術］ 熱可塑性フィルムは物理化学的特性が優れており、かつ
安価であるので包装材料や各種産業用材料として汎用さ
れているが、このような用途の中ではフィルムの透明性
が要求されることが圧倒的に多い。

一方熱可塑性フィルムのハンドリングの容易さは製品の
品質や歩留りに大きな影響を与えるので、フィルム製造
工程や最終製品まで加工していく各工程においてハンド
リングの容易性が要求される。従来、熱可塑性フィルム
のハンドリングを容易にする手段としてはフィルムに適
度の滑り性を与えるのが有効である旨知られており、こ
の滑り性を与える方法としては、潤滑剤と呼ばれる脂肪
酸エステルや金属石けんなどを樹脂に含有させる方法
（特開昭56-139551号）や滑剤と呼ばれる不活性粒子を
樹脂に含有させる方法（特開昭56-55424号）などが知ら
れている。

また熱可塑性フィルムは製品コストの増大を避けるため
に、製造工程の最終段階で切断されたフィルム片を回収
して再生利用するのが一般的となっており、この際切断
フィルム片が再溶融処理に付されることに伴なう悪影響
によって製品フィルムの品質が低下するのを抑える必要
がある。

［発明が解決しようとする問題点］ 熱可塑性フィルムに前記の様な潤滑剤や滑剤を含有させ
ると確かに滑り性が増しハンドリングは容易になるが、
その反面フィルムの透明性が一般的に悪くなるという問
題が生じていた。また切断フィルム片の回収利用時には
それらの不都合が一層顕著になる様であった。

しかしながら滑剤のなかでもシリカやアルミナシリケー
トの微粒子、特にシリカゲルの微粒子を用いるときはや
ゝ透明性の良いフィルムが得られることが知られてい
る。しかしこれら比較的良いとされる滑剤であっても、
より高い透明性が要求される分野においては十分でな
く、またシリカゲルの微粒子を用いた場合は、フィルム
の回収再生加工段階で粒子の微細化がおこり、再生フィ
ルムの滑り性が著しく悪化するという問題を有してい
た。

前記問題点に鑑み、本発明においては、高い透明性と滑
り性を有し、かつその性能を再生フィルムにおいても維
持し得る熱可塑性フィルムについて検討した。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決することのできた本発明の熱可塑性フ
ィルムとは細孔容積が0.1l/g未満であり実質的に細孔を
持たず、平均粒径が0.1〜10μｍであるシリカ粒子を0.0
01〜0.5重量％含有することを主な構成要旨とし、フィ
ルムの透明性をさらに向上させるために該シリカ粒子と
して走査型電子顕微鏡での観察下において で定義される値が90％以上のものを選択すること、また
更に前記熱可塑性フィルムの主たる成分としてエチレン
テレフタレート単位より成るポリエステルを採用するこ
と等が好適実施態様として推奨される。

［作用］ 本発明の熱可塑性フィルムを後述するようなシリカ粒子
を含有するものであり、該シリカ粒子の作用により透明
性や滑り性に優れたフィルムとなる。また該シリカ粒子
を含有する熱可塑性フィルムを回収して再加工しても良
好な透明性と滑り性が得られる。

本発明における熱可塑性フィルムとは特にその種類が限
定される訳ではないが、ポリエチレン，ポリプロピレ
ン，ポリスチレン，ポリ塩化ビニル，ポリアミド，ポリ
エステルなどの熱可塑性樹脂から成るフィルムが代表的
であり、またそれら樹脂の共重合体あるいは混合物から
成るフィルムも含まれる。これらのうち特にポリエチレ
ンテレフタレートを主たる成分とするフィルムに適用し
たときは透明性に優れ、かつ機械的強度、耐熱性及び耐
薬品性に優れているので好適である。これらのフィルム
は未延伸フィルム，延伸フィルムのいずれでも良いが、
機械的強度や耐熱性の点では延伸熱固定されたフィルム
が好適である。

次に熱可塑性フィルムに含有させるシリカ粒子について
述べる。

（１）細孔容積について： シリカ粒子の細孔容積が大きい場合、たとえばシリカ微
粉末のように細孔を多く持っている場合には、フィルム
の透明性や滑り性が原料のロット間、更にはフィルムの
ロット間で変動し、フィルムの品質が安定しないという
事実が知られており、さらに該フィルムを回収して再生
フィルムを得たときはフィルムの滑り性が著しく悪化す
るという問題があった。これは細孔を多く持っている粒
子は互いに凝集し易く、凝集して２次粒子さらには高次
の粗大粒子を形成し、樹脂中へ分散させる際の加工条
件、たとえば押出機内での剪断力などによって粒径分布
が変動するためと考えられる。また再生フィルムを得る
場合にも前記と同様に加工工程中に粒子の凝集や微細化
がさらに進み粒径分布の変動が激しくなるためと考えら
れる。このような考案の下で本発明者等はシリカ粒子の
細孔容積とフィルムの滑り性並びに透明性との関係につ
いて検討した結果フィルムの滑り性と透明性をいずれも
向上させるには、シリカ粒子として細孔容積が0.1ml/g
未満のもの、実質的には細孔を持たないものを使用すれ
ば良いという結論に到達した。

（２）粒径について： またその際シリカ粒子の粒径が0.1μｍ未満ではシリカ
粒子がフィルムの表面に突出して形成される突起が小さ
すぎてフィルムに十分な滑り性を付与できず、粒径が10
μｍを超えるとフィルムの透明性と滑り性のバランスが
悪くなる。したがってフィルムの透明性と滑り性の両方
から考慮すると平均粒径は0.1〜10μｍ、特に1.5〜５μ
ｍのものが好ましい。またシリカ粒子は粒径に分布を有
しており、透明性と滑り性の良いフィルムを得るには前
記のように粒径が0.1〜10μｍのものを用いると共に粒
径分布がシャープなものを用いることが好ましい。粒径
分布のシャープさの尺度はばらつき度（％）で表わさ
れ、ばらつき度25％以下特に20％以下のものが好まし
い。

（３）含有量について： フィルム中に含有させるシリカ粒子の量は熱可塑性フィ
ルムに対して0.001〜0.5重量％にする。0.001重量％未
満では十分な滑り性が与えられず、0.5重量％を超える
と透明性が悪くなる。

以上のように細孔容積が0.1ml/g未満である実質的に細
孔を持たず平均粒径が0.1〜10μｍであるシリカ粒子を
0.001〜0.5重量％含有させるとポリマー中でのシリカ粒
子の凝集が極めて少なく、製膜工程で強い剪断力をうけ
ても粒子の微細化はほとんど起こらない。従って、製品
フィルムの透明性や滑り性などの変動が少なく、不良品
の発生を著しく削減できる。特に回収フィルムを再利用
する時、製品フィルムの品質の低下（特に滑り性の低
下）がおこらず、また回収フィルムと新原料樹脂とを任
意に混合しても、安定した品質のフィルムが得られる。

さらに前記シリカ粒子は、球形に近いほど、フィルムの
表面に有効な突起を形成し易いため、真球に近いもので
はわずかが含有量であってもより透明で且つ滑り性の良
いフィルムが得られる。この「より球形に近いシリカ粒
子」についてその形状をより正しく表現すると、第１図
に示すように走査型電子顕微鏡で観察した際の外接円１
に対するシリカ粒子２の面積率が90％以上のものとなる
ものが良いと結論付けることができる。この際 と定義する。

球形に近いシリカ粒子としては、人工的に合成されるほ
ぼ真球状のシリカ粒子があり、該シリカ粒子を用いるこ
とが熱可塑性フィルムの透明性および滑り性向上のため
には効果的であり、また粒子分布が単分散に近いほど良
く、用途に応じた最適な形状のシリカを選択使用するこ
とが望ましい。更に種々のシリカ粒子を表面処理するこ
とによって粒子の凝集を防ぐことができ、樹脂とシリカ
粒子間に生成するボイドの発生を少なくすることができ
フィルムの透明性や物性を向上させることができる。該
シリカ粒子を熱可塑性フィルムに含有させるには重合工
程の初期あるいは途中の段階で添加するか、樹脂にブレ
ンドしておくかあるいは製膜工程における押出機内に樹
脂と共に添加して混練する方法等がある。

本発明の熱可塑性フィルムは該シリカ粒子の他に滑剤，
潤滑剤，熱劣化防止剤，耐光剤，難燃剤，制電剤，着色
剤などを含有していてもかまわない。また本発明規定範
囲外のシリカ粒子であるシリカゲルの微粉末や乾式法シ
リカの粒子を本発明内の該シリカ粒子と併用することも
可能である。

本発明の熱可塑性フィルムの製造方法としては一般に押
出機のスリットより溶融押出しし、冷却ロールで冷却固
化してそのままあるいは延伸処理や熱固定処理等の処理
をしてからロール状に巻き取る方法がとられているが、
こうした製膜方法にのみ束縛されるものではない。また
共押出しを採用すれば多層フィルムも得られるが、この
際は本発明で規制したシリカ粒子は表層だけに含有させ
ておいても滑り性の良いフィルムが得られるので表層の
みに該シリカ粒子を含有する多層フィルムも本発明の範
疇に入る。またフィルム製造時の溶融押出しの際は急冷
固化することが好ましい。なぜならば急冷が不十分であ
るとフィルムが結晶・白化し、透明性が悪くなるからで
ある。また固化したフィルムは延伸処理や熱固定処理を
することも可能であり、延伸処理はフィルムの機械的強
度の向上に有効であり、熱固定処理は高温でのフィルム
の寸法安定性向上などに有効である。

以上のようにして得られる本発明の熱可塑性フィルムは
透明性と滑り性に優れているので透明性や光沢の要求さ
れる包装フィルム，ラベル，写真・印刷基板，ディスプ
レイ蒸着フィルム，金銀糸などに好適なものである。ま
た滑り性が優れているので、製造時や加工時におけるフ
ィルムのハンドリングが容易で、例えば巻皺の発生を削
減でき、製品の収率も向上する。さらにまた再加工して
も透明性や滑り性の低下が少ないので回収フィルムの再
生利用が容易である。

［実施例］ 次に本発明の実施例および比較例を示す。実施例中の部
は特にことわらないかぎりすべて重量部を意味する。

また、用いた測定法を以下に示す。

（１）細孔容積の測定 窒素ガスを用いたBET法で測定した。

（２）平均粒子径 不活性粒子を走査型電子顕微鏡（日立 ｓ-510型）で観
察、写真撮影したものを拡大コピーし、さらにトレース
を行なってランダムに200個の粒子の黒く塗りつぶし
た。この像の画像解析装置（ニレコ株式会社製ルーゼッ
クス500型）を用いて、水平方向のフェレ径を測定し、
その平均値を平均粒子径とした。また粒子径のばらつき
度は下式により算出した。

（３）外接円に対する面積率 平均粒子径の測定に用いたトレース像より任意に20の粒
子を選び、それぞれの粒子について投影断面積を、
（２）で用いた画像解析装置で測定した。また、それら
の粒子に外接する円の面積を算出することにより下式を
用いて面積率を求めた。

（４）フィルムの透明性 JIS K6714にら準じて東洋精機（株）製積分球式へーズ
メーターでフィルムヘーズを測定した。この値の低いフ
ィルムほど良好な透明性を示す。

（５）フィルムの滑り性 ASTM D1894に準じて、島津製作所（株）製万能引張試験
機で動摩擦係数を測定した。スレッドの寸法は76×64×
25mmであり、摩擦面は48.6cm²であり、重さは238gであ
る。一般にこの値の低いフィルムほど滑り性が良好でハ
ンドリングが容易である。

［シリカ粒子を含有したポリエステル樹脂の製造］ 攪拌装置，分縮器，原料仕込口および生成物取り出し口
を設けた２段の完全混合槽よりなる連続エステル化反応
装置を用い、その第１エステル化反応缶のエステル化反
応生成物が存在する系へTPA（テレフタル酸）に対するE
G（エチレングリコール）のモル比1.7に調整し、かつ三
酸化アンチモンをアンチモン原子としてTPA単位当たり2
89ppmを含むTPAのEGスラリーを連続的に供給した。

同時にTPAのEGスラリー供給口とは別の供給口より酢酸
マグネシウム四水塩のEG溶液および酢酸ナトリウムのEG
溶液を反応缶内を通過する反応生成物中のポリエステル
単位ユニット当りそれぞれMg原子として100ppmおよびNa
原子として10ppmとなるように連続的に供給し、常圧に
て平均滞留時間4,5時間，温度255℃で反応させた。

この反応生成物を連続的に系外に取り出して、第２エス
テル化反応缶に供給した。第２エステル化反応缶内を通
過する反応生成物中のポリエステル単位ユニットに対し
て0.5重量部のEG、トリメチルホスフエートのEG溶液を
Ｐ原子として64ppmおよびシリカ粒子のEGスラリーをシ
リカとして2000ppmとなるようにそれぞれ別個の供給口
より連続的に供給し、常圧にて平均滞留時間5.0時間、
温度260℃で反応させた。第１エステル化反応缶の反応
生成物のエステル化率は70％であり、第２エステル化反
応缶の反応生成物のエステル化率は98％であった。

該エステル化反応生成物を攪拌装置，分縮器，原料仕込
口および生成物取り出し口を設けた２段の連続重縮合反
応装置に連続的に供給して重縮合を行ない、固有粘度0.
620のポリエステルを得た。

［シリカ粒子を含まないポリエステルの製造法］ 前記シリカ粒子を含むポリエステル樹脂の場合とシリカ
粒子のEGスラリーを加えない以外は同様の方法で、シリ
カ粒子を含まないポリエステル樹脂を製造した。

［フィルムの製造法］ フィルムに含有するシリカ粒子が所定量になるようにシ
リカ粒子を含有するポリエステル樹脂と、シリカ粒子を
含有しないポリエステル樹脂を配合し290℃で溶融押出
しし、90℃で縦方向に3.5倍,110℃で横方向に3.5倍延伸
した後220℃で熱処理して、厚み12μｍの配向フィルム
を得た。

［再生フィルムの製造法］ 上記で得られた配向フィルムを破砕し圧縮成形機でペレ
ット状にし、再度上記製膜条件で厚さ12μｍの再生配向
フィルムを得た。

実施例１および２ シリカ粒子として実質的に細孔を持たない平均粒径が2.
8μｍおよび2.0μｍの第１表に示した特性を持つシリカ
粒子をフィルムの0.080重量％含有するように、前記の
方法で配向フィルムを得た。更にこの配向フィルムから
再生配向フィルムを得た。重合直後の樹脂を用いた得た
フィルムおよび再生フィルムの特性を第１表に示した。

比較例１および２ シリカ粒子として従来、最も透明性が良い滑剤とされて
いた細孔容積が1.4ml/gの第１表に示した特性を持つ微
粉末を用い、フィルム中のシリカ含有量が、各々0.070
および0.080重量％になるように配向フィルムおよび再
生配向フィルムを得た。各々フィルムの特性を第１表に
示した。

実施例1,2の再生フィルムの透明性（ヘーズ）、滑り性
（動摩擦係数）は重合直後の樹脂を原料に用いたフィル
ムの値とほとんど変わらず、比較例1,2が再生フィルム
の動摩擦係数が上昇しているのに比べて、回収フィルム
の再生利用が容易であることがわかる。また透明性と滑
り性の関係においても、比較例とほぼ同一のヘーズであ
りながら動摩擦係数が低いので優れていると言える。

比較例３ シリカ粒子として実質的に細孔を持たない平均粒径が0.
08μｍの第１表に示した特性を持つシリカ粒子をフィル
ムに0.080重量％含有するように、前記の方法で配向フ
ィルムを得た。このフィルムの特性を第１表に示した。
このフィルムは透明性は良いが、摩擦係数が大きくフィ
ルムに皺が入り巻取りが困難であった。またシリカの凝
集によるフィッシュアイも多かった。

比較例４ シリカ粒子として実質的に細孔を持たない平均粒径が15
μｍの第１表に示した特性を持つシリカ粒子をフィルム
中に0.080重量％含有するように、前記の方法で配向フ
ィルムを得た。このフィルムの特性を第１表に示した。
このフィルムはヘーズと滑り性については実施例と大き
く変わらないが、目視で透明性に斑が感じられ、実用性
の無いものであった。

比較例５ シリカ粒子の含有量を0.55重量％である以外は実施例２
と全く同様にして配向フィルムを得た。このフィルムの
ヘーズは21％と透明性が悪く、透明性や印刷後、蒸着後
クリア感の要求される用途には不適格であった。

［発明の効果］ 本発明は、以上のように構成されているので、本発明の
熱可塑性フィルムは透明性に優れかつ滑り性の良好なも
のである。しかもフィルムを回収し再生利用しても、透
明性や滑り性の性能低下が少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図はシリカ粒子の外接円に対する面積率を説明する
ための図である。 １…外接円、２…シリカ粒子

フロントページの続き (72)発明者 中村 鋼一郎 福井県敦賀市東洋町10番24号 東洋紡績株 式会社総合研究所敦賀分室内 (72)発明者 牧村 修 福井県敦賀市東洋町10番24号 東洋紡績株 式会社総合研究所敦賀分室内 (56)参考文献 特開 昭63−105040（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】細孔容積が0.1ml/g未満であり実質的に細
   孔を持たず、平均粒径が0.1〜10μｍであるシリカ粒子
   を0.001〜0.5重量％含有することを特徴とする熱可塑性
   フィルム。
2. 【請求項２】前記シリカ粒子が走査型電子顕微鏡での観
   察下において で定義される値が90％以上である特許請求の範囲第１項
   記載の熱可塑性フィルム。
3. 【請求項３】前記熱可塑性フィルムの主たる成分がエチ
   レンテレフタレート単位より成るポリエステルである特
   許請求の範囲第１項または第２項記載の熱可塑性フィル
   ム。