JP4804273B2 - 帯電防止性ポリエステルフィルム - Google Patents
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Description
ビニル共重合体M:分子中に下記の化1で示される単量体から形成された構成単位Aを60〜99.8モル%、下記の架橋性単量体から形成された構成単位Bを0.1〜39.9モル%、及び下記の化5で示される構成単位Dを0.1〜39.9モル%(合計100モル%)有する数平均分子量5000〜1000000のビニル共重合体
ビニル共重合体N:分子中に下記の化1で示される単量体から形成された構成単位Aを60〜99.7モル%、下記の架橋性単量体から形成された構成単位Bを0.1〜39.8モル%、下記の化1で示される単量体又は下記の架橋性単量体と共重合可能な単量体から形成された構成単位Cを0.1〜39.7モル%及び下記の化5で示される構成単位Dを0.1〜39.9モル%(合計100モル%)有する数平均分子量5000〜1000000のビニル共重合体
架橋性単量体:下記の化2で示される架橋性単量体、下記の化3で示される架橋性単量体及び下記の化4で示される架橋性単量体から選ばれる一つ又は二つ以上
R1,R5,R7,R8,R9:水素原子又はメチル基
R2,R3,R4:水素原子、メチル基又はアルキル基の炭素数が2若しくは3のヒドロキシアルキル基(但し、R2〜R4のうちで少なくとも二つはメチル基又はアルキル基の炭素数が2若しくは3のヒドロキシアルキル基)
R6:水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基
B:炭素数2〜6のアルキレン基
X−:硝酸イオン基又はアルキル基の炭素数が1〜4のアルキルスルホン酸イオン基
Y1:水素原子、炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基、エポキシ基を有する炭素数3〜10の有機基又は分子中に合計2〜20個のオキシエチレン単位及び/又はオキシプロピレン単位で構成されたポリオキシアルキレン基を有するポリオキシアルキレンジオールから一つの水酸基を除いた残基
Y2:水素原子、エポキシ基を有する炭素数3〜10の有機基又は分子中に合計2〜20個のオキシエチレン単位及び/又はオキシプロピレン単位で構成されたポリオキシアルキレン基を有するポリオキシアルキレンジオールから一つの水酸基を除いた残基
化5において、
n=6〜100}
本発明においてポリエステルフィルムのポリエステルは、ジカルボン酸成分とグリコール成分とからなる線状飽和ポリエステルである。
このジカルボン酸成分としては、例えばテレフタル酸、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、4,4’−ジフェニルジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸等を例示することができる。特にフィルムの機械的性質の点から、テレフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸が好ましい。
本発明におけるポリエステルフィルムは、単層であっても積層であってもよい。
帯電防止層は、以下に説明する高分子帯電防止剤を含有してなり、好ましくは、高分子帯電防止剤、界面活性剤、およびオキサゾリン基を持つ重合体を含有してなる。
高分子帯電防止剤について説明する。本発明における高分子帯電防止剤は、以下のビニル共重合体Mおよびビニル共重合体Nから選ばれる1または2つ以上である。
ビニル共重合体Mは、分子中に化1で示される単量体から形成された構成単位Aを60〜99.8モル%、架橋性単量体から形成された構成単位Bを0.1〜39.9モル%、及び化5で示される構成単位Dを0.1〜39.9モル%(合計100モル%)有する数平均分子量5000〜1000000のビニル共重合体である。構成単位Aが60モル%未満であると帯電防止性が不足し、99.8モル%を超えると造膜性が不足する。構成単位Bが0.1モル%未満であると造膜性とポリエステルフィルムへの密着性が不足し、39.9モル%を超えると帯電防止性が不足する。
以上説明した化1で示される単量体の具体例としては、アクリロイルアミノエチルトリメチルアンモニウムメチルスルホン酸塩、アクリロイルアミノプロピルジメチルアンモニウムエチルスルホン酸塩、アクリロイルアミノプロピル2−ヒドロキシエチルジメチルアンモニウム硝酸塩、アクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウム硝酸塩、メタクリロイルアミノブチルトリメチルアンモニウムメチルスルホン酸塩、メタクリロイルアミノヘキシルジ(2−ヒドロキシエチル)アンモニウム硝酸塩等が挙げられる。
以上説明した化4で示される架橋性単量体の具体例としては、アリルアルコール、アリルグリシジルエーテル、アリル=2,3−エポキシブチルエーテル、アリル=2,3−エポキシブチルエーテル、アリル=2,3−エポキシ−2−メチルプロピルエーテル、メタリルグリシジルエーテル、メタリル=2,3−エポキシブチルエーテル、メタリル=2,3−エポキシブチルエーテル、メタリル=2,3−エポキシ−2−メチルプロピルエーテル、α−アリル−ω−ヒドロキ(ポリオキシエチレン)、α−アリル−ω−ヒドロキ(ポリオキシプロピレン)、α−アリル−ω−ヒドロキ(オキシエチレンオキシプロピレン)、α−アリル−ω−ヒドロキ(ポリオキシエチレンオキシプロピレン)、α−アリル−ω−ヒドロキ(ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン)、α−メタリル−ω−ヒドロキ(ポリオキシエチレン)、α−メタリル−ω−ヒドロキ(ポリオキシプロピレン)、α−メタリル−ω−ヒドロキ(オキシエチレンオキシプロピレン)、α−メタリル−ω−ヒドロキ(ポリオキシエチレンオキシプロピレン)、α−メタリル−ω−ヒドロキ(ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン)等が挙げられるが、なかでもアリルアルコール、アリルグリシジルエーテルが好ましい。
ビニル共重合体Nは、分子中に化1で示される単量体から形成された構成単位Aを60〜99.7モル%、架橋性単量体から形成された構成単位Bを0.1〜39.8モル%、化1で示される単量体又は下記の架橋性単量体と共重合可能な単量体から形成された構成単位Cを0.1〜39.7モル%及び化5で示される構成単位Dを0.1〜39.9モル%(合計100モル%)有する数平均分子量5000〜1000000のビニル共重合体である。構成単位Aが60モル%未満であると帯電防止性が不足し、99.7モル%を超えると造膜性が不足する。構成単位Bが0.1モル%未満であると造膜性とポリエステルフィルムへの密着性が不足し、39.8モル%を超えると帯電防止性が不足する。構成単位Cが0.1モル%未満であると造膜性とポリエステルフィルムへの密着性が不足し、39.7モル%を超えると帯電防止性が不足する。
ビニル共重合体Nにおいて、構成単位A及び構成単位Bは、ビニル共重合体Mについて前記したことと同じである。
本発明における帯電防止層には、帯電防止層とポリエステルフィルムとの接着性を強固なものとし且つ帯電防止性ポリエステルフィルムの耐ブロッキング性を良好なものとするため、界面活性剤を配合することが好ましい。界面活性剤がないとフィルムに帯電防止層を均一にコーティングできず帯電防止機能が十分に発揮されないことがある。かかる界面活性剤としては、例えばアルキレンオキサイド単独重合体、アルキレンオキサイド共重合体、脂肪族アルコール・アルキレンオキサイド付加物、長鎖脂肪族置換フェノール・アルキレンオキサイド付加重合物、多価アルコール脂肪族エステル、長鎖脂肪族アミドアルコール等のノニオン系界面活性剤、4級アンモニウム塩を有する化合物、アルキルピリジニウム塩を有する化合物、スルホン酸塩を有する化合物等のカチオン系またはアニオン系界面活性剤を挙げることができ、特にノニオン系界面活性剤が塗膜とベースフィルムとの接着性や帯電防止性ポリエステルフィルムの耐ブロッキング性に対する効果が優れるため好ましい。
本発明における帯電防止層には、オキサゾリン基を持つ重合体を配合することが好ましい。このオキサゾリン基を持つ重合体は、水溶性であり、ガラス転移温度50〜120℃であり、オキサゾリン等量が80〜250g/等量であるのが好ましい。特に、メタクリル酸メチルまたはメタクリルアミドを共重合成分とするポリマーであることがさらに好ましい。
付加重合性オキサゾリン基含有モノマーとしては、例えば2−ビニル−2−オキサゾリン、2−ビニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−ビニル−5−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−5−エチル−2−オキサゾリンを挙げることができる。これらは1種で用いても、2種以上の混合物を使用してもよい。これらの中でも2−イソプロペニル−2−オキサゾリンが工業的にも入手しやすく好適である。
本発明における帯電防止層は好ましくは、高分子帯電防止剤20〜85重量%、界面活性剤0.5〜15重量%、およびオキサゾリン基を持つ重合体3〜65重量%の合計100重量%からなる。
この帯電防止層を得るために、本発明における帯電防止層の形成に用いる塗液は、帯電防止層を構成する成分を水性溶媒で希釈した水性塗液を用いて、ポリエステルフィルムに塗布すればよい。
以下、本発明の帯電防止性ポリエステルフィルムの製造方法を説明する。
本発明において帯電防止層は、前記成分の組成物を含む水性塗液をポリエステルフィルムの少なくとも片面に塗布しそして延伸することにより塗膜として塗設する。水性塗液の塗膜は、延伸の前、後あるいは延伸中のいずれかあるいはそれらの組合せにおいて乾燥される。用いる塗液は、水を媒体とし、前記成分の組成物が溶解および/または分散されている水性塗液である。なお、水性塗液には、塗液の安定性を助ける目的で若干量の有機溶剤を含ませてもよい。この有機溶剤としては、例えばメチルエチルケトン、アセトン、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、シクロヘキサノン、n−ヘキサン、トルエン、キシレン、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノールを挙げることができる。有機溶剤は一種あるいは複数種含まれていてもよい。
尚、以下の実施例及び比較例において、部は重量部を、また%は重量%を意味する。
高分子帯電防止剤は次のようにして用意した。また、評価は以下の方法で行った。
・高分子帯電防止剤(M−1)の合成
反応容器に水340gを仕込み、撹拌下に該反応容器内を窒素置換して80℃とした後、アクリロイルアミノエチルジメチルアンモニウムメチルスルホン酸塩287.3g(1.14モル)、N−メチロールアクリルアミド12.7g(0.13モル)、ポリエチレングリコール(n=8)11.4g(0.26モル)及び水300gからなるビニル単量体水溶液と、5%過硫酸アンモニウム水溶液30gとを、2時間かけて同時に滴下し、ラジカル重合反応を行なった。次いで5%過硫酸アンモニウム水溶液30gを1時間かけて追加した後、反応温度を80℃に保持して6時間ラジカル重合反応を続け、反応物を得た。反応物の一部を精製して分析した結果、化1中のR1が水素原子、R2がメチル、R3がメチル基、R4がメチル基、Bがエチレン基、X−がメチルスルホン酸イオン基である場合の化1で示される単量体(E−1)から形成された構成単位を75モル%、化2中のR5が水素原子、R6が水素原子である場合の化2で示される単量体(F−1)から形成された構成単位を8.3モル%、および化5で表わされるnが8のポリエチレングリコール16.7モル%(合計100モル%)を有する数平均分子量45000のビニル共重合体(M−1)であった。これを本発明における高分子帯電防止剤(M−1)とした。
ポリエチレングリコールとしてn=8のものに換えてn=80のものを用いた他は、上記(M−1)と同様にして高分子帯電防止剤(M−2)を得た。
・帯電防止性(条件1)
前記の二軸延伸コーティングポリエステルフィルムを、23℃で相対湿度50%の条件下に24時間調湿した後、同条件で表面比抵抗(Ω/□)を表面抵抗値測定装置(シシド電気社製の商品名メガレスタHT−301)を用いて測定した。
・帯電防止性(条件2)
前記の二軸延伸コーティングポリエステルフィルムを、23℃で相対湿度30%の条件下に24時間調湿した後、同条件で表面比抵抗(Ω/□)を表面抵抗値測定装置(シシド電気社製の商品名メガレスタHT−301)を用いて測定した。
前記の二軸延伸コーティングポリエステルフィルムを粉砕し、押し出し機にて300℃で溶融してチップ化した。このチップを用いて溶融製膜し、再生フィルムを作製した。別にブランクとして、水のみを塗布した二軸延伸コーティングポリエステルフィルムを用いて再生フィルムを作製した。双方の再生フィルムの着色度合いから再利用性を下記の基準で評価した。
◎:ブランクと同等であって、ほとんど着色していない
○:ブランクと比較して僅に着色しているが、再利用に問題がない
△:ブランクと比較して明らかに着色しており、再利用に制約がある
×:ブランクと比較して著しく着色しており、再利用できない
前記の二軸延伸コーティングポリエステルフィルムの表面を肉眼で観察し、下記の基準で評価した。
◎:塗布抜けがなく、均一な塗布膜である
○:塗布抜けが極めて僅にあるが、ほぼ均一な塗布膜である
△:塗布抜けが幾分あるが、全体としてはほぼ均一な塗布膜である
×:塗布抜けが多く、不均一な塗布膜である
前記の二軸延伸コーティングポリエステルフィルムから20cm×20cmの正方形に切り出した試料片とコーティング処理していない一軸延伸ポリエステルフィルムとをコーティング面で重ね、荷重1kg/m2を均等にかけて、23℃で相対湿度50%の条件下に60時間調湿した後、同条件で試料片のコーティング面の表面比抵抗(Ω)を表面抵抗値測定装置(シシド電気社製の商品名メガレスタHT−301)を用いて測定た。
前記の二軸延伸コーティングポリエステルフィルムから20cm×20cmの正方形に切り出した試料片とコーティング処理していない一軸延伸ポリエステルフィルムとをコーティング面で重ね、荷重1kg/m2を均等にかけて、50℃にて24時間保持した後、フィルムを10mm幅に切断し、試料片とコーティング処理していないフィルムとの剥離力を測定し、耐ブロッキング性を下記の基準で評価した。
◎:剥離力5gf/10mm未満
○:剥離力5gf/10mm以上、8gf/10mm未満
△:剥離力8gf/10mm以上、15gf/10mm未満
×:剥離力15gf/10mm以上
前記の二軸延伸コーティングポリエステルフィルムから10cm×10cmの長方形に切り出した試料片を3つ準備した。それぞれの試験片について、422gの重りに綿(かなきん3号)を巻き、溶剤として水を10g染み込ませ30cm/3秒の速度で10回擦った。溶剤としてエタノールを用いてさらに同様に擦り、さらに溶剤としてメチルエチルケトンを用いて同様に擦り、さらに溶剤としてトルエンを用いて同様に擦った。
○:3つの試験片全てについて帯電防止層がはがれがない
×:1つ以上の試験片について帯電防止層が一部分あるいは全部はがれる
前記の二軸延伸コーティングポリエステルフィルムを、表面抵抗値測定装置(シシド電気社製の商品名メガレスタHT−301)を用いて測定して、初期表面比抵抗とした。
さらに、上記耐溶剤性の評価と同じ条件(水、エタノール、メチルエチルケトン、トルエン)で表面を擦った後の表面比抵抗を処理後表面比抵抗とした。
表面比抵抗の変化率は、処理後表面比抵抗/初期表面比抵抗として算出した。
○:表面比抵抗の変化率が10倍以内である
×:表面比抵抗の変化率が10倍を超える
極限粘度0.65のポリエチレンテレフタレートを280〜300℃で溶融押出し、15℃の冷却ロールで冷却して未延伸フィルムを得た。この未延伸フィルムを周速の異なる85℃の一対のロール間で縦方向に3.5倍に一軸延伸して一軸延伸フィルムとした。次に、上記で得た高分子帯電防止剤(M−1)85重量部、界面活性剤(ポリオキシエチレンラウリルエーテル)5重量部、オキサゾリン基を持つ重合体(下記のモノマー単位pを33.4モル%、qを14.9モル%、rを46.0モル%、sを5.7モル%から構成される重合体であり、オキサゾリン基を持つ重合体)10重量部からなる組成物を水希釈して5%水性液となし、この5%水性液を、一軸延伸フィルムに、更に延伸されて製品となる二軸延伸フィルムの表面1m2当たり10gの塗液塗布量となるようキスコート法で塗布し、70℃の熱風で乾燥して、一軸延伸コーティングポリエステルフィルムとした。最後に、一軸延伸コーティングポリエステルフィルムをテンターにより98℃で横方向に3.5倍延伸し、230℃で熱固定して、製品としての厚さ38μmの二軸延伸コーティングポリエステルフィルムを得た。
帯電防止性(条件1) 3×109Ω/□、
帯電防止性(条件2) 5×1011Ω/□
再利用性 ○
塗布性 ○
非転写性 3×109Ω/□
耐ブロッキング性 ○
耐溶剤性(目視評価) ○
耐溶剤性(表面比抵抗の変化率)○
高分子帯電防止剤として、(M−1)の代わりに(M−2)を用いた他は実施例1と同様にして厚さ38μmの二軸延伸コーティングポリエステルフィルムを得た。
得られた二軸延伸コーティングポリエステルフィルムについて上記の評価を行なったところ、下記のとおりであった。
帯電防止性(条件1) 1×1010Ω/□、
帯電防止性(条件2) 1×1011Ω/□
再利用性 ○
塗布性 ○
非転写性 1×1010Ω/□
耐ブロッキング性 ◎
耐溶剤性(目視評価) ○
耐溶剤性(表面比抵抗の変化率)○
Claims (9)
- ポリエステルフィルムおよびそのうえに設けられた高分子帯電防止剤を含有する帯電防止層からなる帯電防止性ポリエステルフィルムであって、高分子帯電防止剤が下記のビニル共重合体M及び下記のビニル共重合体Nから選ばれる一つ又は二つ以上から成り、該帯電防止層が、高分子帯電防止剤20〜85重量%、界面活性剤0.5〜15重量%、およびオキサゾリン基を持つ重合体3〜65重量%の合計100重量%からなることを特徴とする、帯電防止性ポリエステルフィルム。
ビニル共重合体M:分子中に下記の化1で示される単量体から形成された構成単位Aを60〜99.8モル%、下記の架橋性単量体から形成された構成単位Bを0.1〜39.9モル%、及び下記の化5で示される構成単位Dを0.1〜39.9モル%(合計100モル%)有する数平均分子量5000〜1000000のビニル共重合体
ビニル共重合体N:分子中に下記の化1で示される単量体から形成された構成単位Aを60〜99.7モル%、下記の架橋性単量体から形成された構成単位Bを0.1〜39.8モル%、下記の化1で示される単量体又は下記の架橋性単量体と共重合可能な単量体から形成された構成単位Cを0.1〜39.7モル%及び下記の化5で示される構成単位Dを0.1〜39.9モル%(合計100モル%)有する数平均分子量5000〜1000000のビニル共重合体
架橋性単量体:下記の化2で示される架橋性単量体、下記の化3で示される架橋性単量体及び下記の化4で示される架橋性単量体から選ばれる一つ又は二つ以上
{化1〜化4において、
R1,R5,R7,R8,R9:水素原子又はメチル基
R2,R3,R4:水素原子、メチル基又はアルキル基の炭素数が2若しくは3のヒドロキシアルキル基(但し、R2〜R4のうちで少なくとも二つはメチル基又はアルキル基の炭素数が2若しくは3のヒドロキシアルキル基)
R6:水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基
B:炭素数2〜6のアルキレン基
X−:硝酸イオン基又はアルキル基の炭素数が1〜4のアルキルスルホン酸イオン基
Y1:水素原子、炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基、エポキシ基を有する炭素数3〜10の有機基又は分子中に合計2〜20個のオキシエチレン単位及び/又はオキシプロピレン単位で構成されたポリオキシアルキレン基を有するポリオキシアルキレンジオールから一つの水酸基を除いた残基
Y2:水素原子、エポキシ基を有する炭素数3〜10の有機基又は分子中に合計2〜20個のオキシエチレン単位及び/又はオキシプロピレン単位で構成されたポリオキシアルキレン基を有するポリオキシアルキレンジオールから一つの水酸基を除いた残基
化5において、
n=6〜100} - 化1で示される単量体が、化1中のX−が硝酸イオン基又はメチルスルホン酸イオン基である場合のものである、請求項1記載の帯電防止性ポリエステルフィルム。
- 化1で示される単量体が、化1中のBがエチレン基又はトリメチレン基である場合のものである、請求項1又は2記載の帯電防止性ポリエステルフィルム。
- 架橋性単量体が、化2で示される架橋性単量体である、請求項1〜3のいずれか一つの項記載の帯電防止性ポリエステルフィルム。
- 化1で示される単量体又は架橋性単量体と共重合可能な単量体が、炭素数が1〜4の脂肪族アルコールと(メタ)アクリル酸とのエステル、炭素数が1〜4のアルキル基で置換されたN−アルキル(メタ)アクリルアミド、炭素数が1〜4のアルキル基で置換されたN,N−ジアルキル(メタ)アクリルアミド及び炭素数が4若しくは5の不飽和二塩基酸と炭素数が2〜8のグリコールとの(ジ)エステルから選ばれる一つ又は二つ以上である、請求項1〜4のいずれか一つの項記載の帯電防止性ポリエステルフィルム。
- ビニル共重合体Mが、分子中に化1で示される単量体から形成された構成単位Aを80〜99モル%及び架橋性単量体から形成された構成単位Bを1〜20モル%(合計100モル%)有する数平均分子量7000〜100000のビニル共重合体である、請求項1〜5のいずれか一つの項記載の帯電防止性ポリエステルフィルム。
- ビニル共重合体Nが、分子中に化1で示される単量体から形成された構成単位Aを80〜98モル%、架橋性単量体から形成された構成単位Bを1〜19モル%及び化1で示される単量体又は架橋性単量体と共重合可能な単量体から形成された構成単位Cを1〜19モル%(合計100モル%)有する数平均分子量7000〜100000のビニル共重合体である、請求項1〜6のいずれか一つの項記載の帯電防止性ポリエステルフィルム。
- 高分子帯電防止剤の含有量が、ポリエステルフィルム表面1m2当たり0.005〜3gである、請求項1記載の帯電防止性ポリエステルフィルム。
- 高分子帯電防止剤を、ポリエステルフィルムの表面1m2当たり0.005〜3gの割合となるよう付着させる、請求項1記載の帯電防止性ポリエステルフィルムの製造方法。
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