JP2002001810A - 二軸延伸ポリエステルフィルムの弛緩熱処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィルムの熱収縮率に多少の分布があっても
これを修正でき、熱寸法安定性に優れた低熱収縮の二軸
延伸ポリエステルフィルムを効率良く得るための弛緩熱
処理方法を提供する。 【解決手段】 二軸延伸ポリエステルフィルムを懸垂し
た状態で予熱ロールから冷却ロールに向かって走行させ
る間に弛緩熱処理する方法において、該フィルムの幅方
向および／または長手方向の少なくとも一個所を局所的
に加熱および／または冷却する手段を設けることを特徴
とする二軸延伸ポリエステルフィルムの弛緩熱処理方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は二軸延伸ポリエステ
ルフィルムの熱処理方法に関し、更に詳しくは二軸延伸
されたポリエステルフィルムの弛緩熱処理方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ポリエチレンテレフタレートフィルムに
代表される二軸延伸ポリエステルフィルムは、写真感光
フィルムのベースフィルムとして従来より広く使用され
ている。特に熱現像方式の写真感光材料用途では、使用
段階において８０〜１５０℃で熱現像されることが多
く、熱負荷を受けても寸法ずれがなく重ねあわせて現像
できるような低熱収縮のフィルムが要望されている。

【０００３】この要請に対して、二軸延伸ポリエステル
フィルムの製造工程中で熱固定温度を高く設定すること
で結晶化度を上げたり、フィルムの縦および横方向に弛
緩処理を施し低熱収縮化を図ることが行われている。し
かしフィルムの製膜工程中の処理だけでは所望の低熱収
縮フィルムを得られず、さらに二軸延伸ポリエステルフ
ィルムをオフラインで弛緩熱処理することが行われてき
た。

【０００４】弛緩熱処理には種々の方法があり、例えば
懸垂状態で連続的に走行させたフィルムを特定の温度条
件下で弛緩することで熱収縮率を０．１％以下にする方
法が提案されている（特許１８９１１７２号公報）。し
かし、フィルムの製造工程では熱固定ゾーンに温度分布
があったり、フィルムの走行張力が不均一である理由か
ら、熱収縮率が幅方向に分布を持った状態で製膜化され
ており、このフィルムを従来技術にある弛緩熱処理方法
で処理するだけでは、製品の採り幅全体で所望の低熱収
縮化を実現できない問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
の問題を解消し、フィルムの熱収縮率に多少の分布があ
ってもこれを修正でき、熱寸法安定性に優れた低熱収縮
の二軸延伸ポリエステルフィルムを効率良く得るための
弛緩熱処理方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の課題は、二軸延
伸ポリエステルフィルムを懸垂した状態で予熱ロールか
ら冷却ロールに向かって走行させる間に弛緩熱処理する
方法において、該フィルムの幅方向および／または長手
方向の少なくとも一個所を局所的に加熱および／または
冷却する手段を設けることを特徴とする二軸延伸ポリエ
ステルフィルムの弛緩熱処理方法により解決できる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面を引用して本発明を説
明する。図１は、本発明の１つの実施態様を表わす弛緩
熱処理装置の１例を示す側面図である。図１で１は予熱
ロール、２は冷却ロール、３は二軸延伸ポリエステルフ
ィルム、４ａ〜４ｃは局所加熱用の赤外線ヒーター、５
はオーブン、６は赤外線ヒーター、ａはフィルム３の走
行方向である。また、図２は局所加熱用ヒーター４ａ〜
４ｃを示す部分正面図である。

【０００８】本発明で懸垂した状態でフィルムを走行さ
せるというのは、図１に示すように予熱ロール１から冷
却ロール２に向かってフィルム３を重力方向に走行させ
ることである。重力方向とフィルムの走行方向が一致し
ているため低張力下でも比較的安定してフィルムの平面
性を保ちつつ搬送し弛緩熱処理できる。懸垂状態にある
フィルムの張力は０．０４〜０．５ＭＰａが好ましく、
この下限値を下回るとフィルムが蛇行し、上限を超える
とフィルムの残留応力が緩和しきれず、十分な低熱収縮
フィルムを得ることが難しい。懸垂状態にあるフィルム
の張力は、更に好ましくは０．０８〜０．４０Ｍｐａで
ある。

【０００９】本発明の好ましい特徴は、弛緩熱処理時の
フィルムの最高到達温度をフィルムの幅方向の特定の位
置で調整でき、強いては弛緩熱処理後の熱収縮量を調整
できる様に加熱手段４ａ〜４ｃ（局所加熱用の赤外線ヒ
ーター）を設けたことである。

【００１０】フィルムの最高到達温度は（Ｔｇ＋５０）
〜（Ｔｇ＋１５０）℃（ここでＴｇはポリエステルのガ
ラス転移温度）の範囲が好ましく、オーブン５内に設け
た赤外線ヒーター６と予熱ロール１によりこの温度範囲
に調整する。この際、熱弛緩処理前のフィルムの熱収縮
率が幅方向に概略一定であれば、オーブン内を均等な温
度条件または張力条件にすることで、均一性を維持しつ
つ低熱収縮化を図れることになる。

【００１１】しかし、先にも述べた通りフィルムの熱収
縮率は分布を持っている場合が有り、この場合は積極的
に到達温度を変えて熱収縮率を制御することが必要とな
る。具体的には、部分的に熱収縮率が高い部分がある場
合は、弛緩熱処理後も該当部の熱収縮が高くなるので、
その部分に対応する局所加熱用の赤外線ヒーターを用い
て予め高温にフィルムを予熱し到達温度を高め、高温下
での保持時間を稼ぐことで部分的な低熱収縮化を図れ
る。

【００１２】局所加熱用の赤外線ヒーターは両端と中央
に合計３つ配置する場合を例示しているが、両端近傍に
のみ配置し左右の熱収縮量をコントロールしても良く、
逆にヒーターを多数並べて段階的に加熱量を調整しても
良い。また、フィルムの搬送速度が２０ｍ／分を超える
ような比較的速い速度の時は、フィルムの受熱量の不足
を補う目的で、あるいは予熱過程の応答性を上げる目的
で、フィルムの長手方向に局所加熱手段を並べることで
本発明の目的を達せられる。

【００１３】局所加熱手段は、赤外線ヒーターの様に輻
射熱でフィルムを加熱する手段、あるいは個々に温調し
た狭幅のロールを幾つか並べてフィルムに押し当て、接
触熱伝達により加熱する手段、また面状ヒーターを並べ
て非接触に加熱する手段を例示できる。また、予熱ロー
ルの表面を部分的に加熱し、予熱温度を幅方向に制御し
ても良い。

【００１４】応答性は劣るが局所加熱手段の代わりに冷
却手段を用いても本発明の目的を達成できる。この場合
は、弛緩熱処理前のフィルムで部分的に熱収縮率が低い
部分を予め冷却し、フィルムの到達温度を低くすれば良
い。この冷却手段は、冷却水を循環させた狭幅ロールを
フィルムに押し当て接触熱伝達により冷却する手段やス
リットノズルから冷風をフィルムに送風し、強制熱伝達
によりフィルムを冷却する手段を例示できる。

【００１５】また、加熱手段と冷却手段を混在させても
より精密な熱収縮率の調整ができる。これらの局所加熱
および／または冷却手段は例示したもの以外に従来から
知られ、使用されている手段を用いることができる。こ
れらの手段はオーブン内にあっても本発明の目的を達せ
られるが、オーブン内ではフィルムのみならず空気も加
熱され部分的に上昇気流が生じ気流が乱れるためオーブ
ン内の温度が安定しないといった弊害があり、調整量を
制約される場合がある。

【００１６】本発明では弛緩熱処理する前の該フィルム
の熱収縮率を幅方向に少なくとも３点以上測定し、その
結果に基づき目標値を設定し加熱冷却手段の調整量を制
御することを特徴とする。目標値の設定は、弛緩熱処理
後に要求される熱収縮量の範囲内であれば良いが、次の
３例を例示できる。 測定した熱収縮率の最大値をＳｍａｘ、最小値をＳｍ
ｉｎとし、（Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ）／２を目標値として
該加熱冷却量を調整する。 測定した熱収縮率の最小値を目標値として該加熱量を
調整する。 測定した熱収縮率の最大値を目標値として該冷却量を
調整する。

【００１７】また、フィルムの製造工程や弛緩熱処理工
程ではフィルムに張力を付与し搬送しながらの処理とな
る。低熱収縮化は残留応力の緩和であり、熱収縮率は走
行張力の分布に敏感となる。従って、矯正すべき熱収縮
率の目標値はフィルムの長手方向の値となることが多
い。

【００１８】オーブン出口（冷却ロールに至る直前）で
のフィルムの温度差は幅方向に１２℃以下が好ましく、
これを超えるとオーブン内の弛緩熱処理条件や加熱空気
による上昇気流とフィルムの随伴流による下降気流の整
流化が適正でなく、均一な低熱収縮化といった本発明の
目的を達せられないことがある。

【００１９】本発明においてポリエステルフィルムを構
成するポリエステルは、芳香族二塩基酸またはそのエス
テル形成性誘導体とジオールまたはそのエステル形成性
誘導体とから合成される線状飽和ポリエステルである。
ポリエステルの具体例として、ポリエチレンテレフタレ
ート、ポリエチレンイソフタレート、ポリブチレンテレ
フタレート、ポリ（１，４−シクロヘキシレンジメチレ
ンテレフタレート）、ポリエチレン−２，６−ナフタレ
ンジカルボキシレート等が例示でき、これらの共重合体
またはこれらと小割合の他樹脂とのブレンド物等も含ま
れる。これらのポリエステルのうち、ポリエチレンテレ
フタレート或いはポリエチレン−２，６−ナフタレンジ
カルボキシレートが特に好ましい。

【００２０】ポリエステルには、フィルムの滑り性、加
工性などの点から滑剤、例えば炭酸カルシウム、カオリ
ン、シリカ、酸化チタン、アルミナ、架橋ポリスチレン
粒子、シリコン樹脂粒子などの添加微粒子及び／または
触媒残渣の析出微粒子等を含有させることが好ましい。
また、他の添加剤、例えば顔料、安定剤、紫外線吸収剤
等を必要に応じて含有させることができる。

【００２１】本発明で用いる二軸延伸・熱固定したポリ
エステルフィルムは、従来から知られている方法で製造
することがきる。例えば、上記ポリエステルを乾燥後ポ
リマー融点Ｔｍ〜（Ｔｍ＋７０）℃の温度で溶融し、ダ
イから冷却ドラムに押出し、急冷して固有粘度０．３５
〜０．９ｄｌ／ｇの未延伸フィルムを得て、該未延伸フ
ィルムを縦方向に（Ｔｇ−１０）〜（Ｔｇ＋７０）℃の
温度（但し、Ｔｇはポリエステルのガラス転移温度であ
る）で２．５〜５．０倍の倍率で延伸し、次いでテンタ
で横方向にＴｇ〜（Ｔｇ＋７０）℃の温度で２．５〜
５．０倍の倍率で延伸し、更に（Ｔｇ＋７０）〜Ｔｍ℃
の温度で熱固定することで製造することができる。ま
た、ポリエチレンテレフタレートフィルムについては１
９０〜２４０℃で熱固定するのが好ましい。熱固定時間
は１〜６０秒が好ましい。

【００２２】

【実施例】以下、実施例によって本発明をさらに説明す
る。尚、各特性または製品フィルムの評価は以下の方法
で測定し、または定義されるものを採用した。

【００２３】（１）１２０℃熱収縮率 弛緩熱処理後の支持体を、測定方向２５０ｍｍ×幅５０
ｍｍに裁断する。これに２００ｍｍ間隔に孔を２点開
け、２５℃６０％ＲＨで１２時間以上湿調後、ピンゲー
ジを用いて孔間距離を測定する（この長さをＬ₁（ｍ
ｍ）とする）。この後、１２０℃に加熱したステンレス
板に２０秒間押付ける。この後、２５℃６０％ＲＨで１
２時間以上湿調後、再びピンゲージを用いて孔間距離を
測定する（この長さをＬ₂（ｍｍ）とする）。そして下
記式に基づき熱寸法変化率を求めた。

【００２４】

【数１】１２０℃熱収縮率（％）＝１００×（Ｌ₁−
Ｌ₂）／Ｌ₁ 熱収縮率はフィルムのＭＤ方向（長手方向）とＴＤ方向
（横方向）の値を、幅方向のセンター（Ｃ）と両端近傍
（Ｆ、Ｂ）で測定した。また、熱収縮率は正が縮みを、
負は伸びを表わす。

【００２５】（２）１５０℃熱収縮率 測定方向３５０ｍｍ、幅５０ｍｍのサンプルを切り出
し、サンプルの長手方向の両端近傍３００ｍｍ間隔に標
点を付け、１５０℃の温度に調整されたオーブンに一端
固定、他端フリーで３０分間放置する。これを取り出し
室温で標点間距離を測定し（この長さをＬ₃（ｍｍ）と
する）、下記式にて熱収縮率を求める。

【００２６】

【数２】１５０℃熱収縮率（％）＝１００×（３００−
Ｌ₃）／３００ 熱収縮率はフィルムのＭＤ方向（長手方向）とＴＤ方向
（横方向）の値を、幅方向のセンター（Ｃ）と両端近傍
（Ｆ、Ｂ）で測定した。また、熱収縮率は正が縮みを、
負は伸びを表わす。

【００２７】（３）出口のフィルム温度 オーブンを出てから１００ｍｍの位置のフィルム温度を
放射温度計で幅方向等間隔に１０点測定し、その最大値
と最小値の差をフィルムの温度差とした。

【００２８】（４）ガラス転移温度（Ｔｇ） 試料１０ｍｇをパーキンエルマ社製のＤＳＣ装置（示差
走査熱量計）にセットし、試料を３００℃の温度で５分
間溶融した後、液体窒素中で急冷し、この急冷試料を１
０℃／分で昇温してガラス転移温度（Ｔｇ）を測定し
た。

【００２９】（５）熱収縮率の均一性 弛緩熱処理後の熱収縮率の生産管理範囲として１２０℃
２０秒の熱収縮率がＭＤ方向に０．０２〜０．０８、Ｔ
Ｄ方向に−０．０５〜−０．０１とした。 ○：熱収縮率がすべて管理範囲内に納まっている。 △：熱収縮率はすべて管理範囲内であるが、その内一つ
以上が規格ボーダー値であり警告レベルである。 ×：熱収縮率の一つ以上が管理範囲外となる。

【００３０】［実施例１］固有粘度（ｏ−クロロフェノ
ール溶液、３５℃）が０．６５のポリエチレンテレフタ
レート（Ｔｇ：７０℃）のペレットを１８０℃で５時間
乾燥した後に、２７０〜３００℃に加熱された押出し機
に供給し、押出し成形ダイによりシート状に成形した。
さらにこのフィルムを表面温度２５℃の冷却ドラム上に
静電気で密着固化させて、未延伸フィルムを得た。

【００３１】次いでこの未延伸フィルムを７５℃に予熱
し、８０〜１００℃の加熱ロール群で加熱し縦方向に
３．１倍に縦延伸し、２０〜５０℃のロール群で冷却
し、続いてテンタへ導き、該フィルムの両端をクリップ
で把持しながら、１２０℃の熱雰囲気中で横方向に３．
９倍に延伸した。

【００３２】こうして二軸延伸されたフィルムをそのま
まテンタ内で引き続き２３５℃の温度で５秒間熱固定
し、この間に１．５％幅弛緩し、熱処理後一旦１８０℃
まで冷却後、熱風を吹き出さないゾーンにてフィルムの
エッジ部を切り放した後、引取り速度を１．５％減じて
弛緩し、１８０℃から１１０℃まで徐冷しテンタから取
り出し、室温で９０℃まで冷えたフィルムを７５℃の引
取りロールで引取り、室温〜５０℃の領域にまで冷えた
フィルムを巻き取った。

【００３３】さらに得られた厚さ１００μｍの二軸延伸
フィルムのロールを１５００ｍｍ幅のロール２本（Ａと
Ｂ）にスリットして巻き取った。フィルムロールＡの１
５０℃の熱収縮率を表１に示す。

【００３４】得られたフィルムロールＡを図１、図２に
示した本発明の方法によって懸垂式の弛緩熱処理を行っ
た。オーブン５の長さが４ｍ、フィルム３の搬送速度が
１２ｍ／ｍｉｎ、オーブン内でのフィルムの到達温度が
およそ１５０℃になるように予熱ロール１および赤外線
ヒーター６の温度を調整した。

【００３５】さらに、事前に測定した１５０℃のＭＤ方
向の熱収縮率がフィルムの両端で大きくなる分布であっ
たため、局所加熱用赤外線ヒーターの内、両端の４ａと
４ｃを共にヒーターの表面温度が２００℃になるまで加
熱し、弛緩熱処理を行った。その結果を表１に示す。

【００３６】［実施例２］実施例１で得られた二軸延伸
フィルムロールＢの１５０℃の熱収縮率を表１に示す。
ＭＤ方向の熱収縮率がフィルムの一端から他端に向けて
大きくなる分布であったので、局所加熱用赤外線ヒータ
ーの内、中央の４ｂと端部の４ｃをそれぞれヒーターの
表面温度が２００℃、３００℃になるまで加熱し、これ
以外の条件は実施例１と同様の弛緩熱処理条件で処理を
行った。これらの結果を表１に示す。

【００３７】［比較例１および２］局所加熱用赤外線ヒ
ーター４ａ〜４Ｃを発熱させない以外は、実施例１およ
び実施例２と同様の製膜条件、弛緩熱処理条件にて処理
を行い、それぞれ比較例１および２とした。これらの結
果を表１に示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】表１から、本発明によれば熱収縮率が均一
で低熱収縮の二軸延伸ポリエステルフィルムを生産でき
ることが明らかである。

【００４０】

【発明の効果】本発明の弛緩熱処理方法によれば、熱収
縮率の均一性に優れ低熱収縮の二軸延伸ポリエステルフ
ィルムを効率良く得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一つの実施形態を示す弛緩熱処理装置
の側面図。

【図２】局所加熱用ヒーター４ａ〜４ｃを示す部分正面
図。

【符号の説明】

１ 予熱ロール ２ 冷却ロール ３ 二軸延伸ポリエステルフィルム ４ａ〜４ｃ 局所加熱用の赤外線ヒーター ５ オーブン ６ 赤外線ヒーター ａ フィルム３の走行方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 陽 神奈川県相模原市小山３丁目37番19号 帝 人株式会社相模原研究センター内 Ｆターム(参考） 4F210 AA24 AE01 AG01 AK01 AK04 QA02 QA03 QC06 QG01 QG18 QW09 QW12 RG43

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二軸延伸ポリエステルフィルムを懸垂し
   た状態で予熱ロールから冷却ロールに向かって走行させ
   る間に弛緩熱処理する方法において、弛緩熱処理する前
   のフィルムの幅方向および／または長手方向の少なくと
   も一個所を局所的に加熱および／または冷却する手段を
   設けることを特徴とする二軸延伸ポリエステルフィルム
   の弛緩熱処理方法。
2. 【請求項２】 冷却ロールに至る直前のフィルムの幅方
   向の温度差が１２℃以下である請求項１に記載の二軸延
   伸ポリエステルフィルムの弛緩熱処理方法。
3. 【請求項３】 弛緩熱処理する前のフィルムの幅方向に
   少なくとも３ヶ所以上で熱収縮率を測定し、その結果に
   基づき加熱量および／または冷却量を調整する請求項１
   または２に記載の二軸延伸ポリエステルフィルムの弛緩
   熱処理方法。
4. 【請求項４】 弛緩熱処理する前に測定するフィルムの
   熱収縮率がフィルムの長手方向の熱収縮率である請求項
   １〜３のいずれか１項に記載の二軸延伸ポリエステルフ
   ィルムの弛緩熱処理方法。