JP2002018948A

JP2002018948A - 延伸フィルムの製造方法

Info

Publication number: JP2002018948A
Application number: JP2000212386A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Yamauchi; 英幸山内; Motoyuki Suzuki; 基之鈴木; Wataru Aida; 亘合田
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2000-07-13
Filing date: 2000-07-13
Publication date: 2002-01-22

Abstract

(57)【要約】【課題】フィルム幅方向に沿って物性差がほとんどない
延伸フィルムの製造方法を提供すること。【解決手段】少なくとも一方向に延伸されたフィルムを
ガラス転移温度以上で熱固定する延伸フィルムの製造方
法において、該熱固定温度までフィルム温度を昇温せし
める過程においてフィルム幅方向の位置によって該昇温
速度に差をつけることを特徴とする延伸フィルムの製造
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、フィルムの幅方向
に沿って物性が均一である二軸延伸ポリエステルフィル
ムの製造方法に関するものであり、更に詳しくはフィル
ム幅方向で物性差がほとんどない、均一性に優れたフィ
ルムの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より二軸延伸フィルムは、工業用途
に供せられているが、なかでも偏光板のセパレータなど
の光学用途、磁気記録、写真、製図、包装、コンデンサ
ー等の広い用途でフィルムの幅方向で光学的特性、機械
的特性、湿度膨張率、熱膨張率、熱収縮率などが均一で
あることが要求されている。

【０００３】しかし、従来技術では通常の二軸延伸法、
すなわち縦延伸に続いてテンターにより横延伸を施す方
法において製品フィルムの幅方向の物性を均一にするこ
とは極めて困難であった。

【０００４】この理由は次の通りである。テンター内に
おいてフィルムの両側端は把持手段により把持されてい
るので、横延伸に伴う縦方向の収縮応力は把持手段によ
って拘束されている。これに対し、フィルム中央部分は
把持手段による拘束力が比較的弱いので、上記収縮応力
によって中央部分が移動する傾向がある。もし、横延伸
以前にフィルム面上に横方向に直線を描いたとすれば、
この直線はフィルム進行方向に向かって凹形の曲線に変
形する。この現象はボーイングと称されるものである。
このボーイングの現象がフィルムの幅方向の物性、特に
配向角分布などの光学的特性、機械的特性、湿度膨張
率、熱膨張率、熱収縮率を不均一にする原因となってい
る。

【０００５】このような幅方向の物性差を解消するため
に幾つかの提案がなされている。

【０００６】例えば一軸延伸したフィルムをテンターで
横延伸し、いったんクリップ把持を解放し、更に再度ク
リップでフィルムを把持し、１２０〜２４０℃の温度領
域において昇温させながら熱固定する方法（例えば、特
開昭５７−８７３３１号公報）、未延伸フィルムを延伸
温度以上で予熱した後、縦横方向に同時二軸延伸し、次
いで等温ずつ多段階に分割昇温させて再熱処理する方法
（例えば、特開昭５４−１３７０７６号公報）、横延伸
直後にフィルム温度をいったんガラス転移温度以下まで
下げて剛性を増し、熱処理室側のフィルムが延伸室に引
き込まれるのを防止する方法（例えば、特開平３−１３
０２７号公報、特開平３−２１６３２６号公報）、冷却
工程を入れる代わりに、横延伸と熱処理間にニップロー
ルを設けて中央部を強制的に進行させる方法（例えば、
特公昭６３−２４４５９号公報）、また、フィルムを二
軸延伸後、フィルムの中央部より端部の温度が高くなる
ように加熱する方法（例えば、特開昭６１−２３３５２
３号公報、特開昭６２−１８３３２７号公報、特開昭６
２−１８３３２８号公報）などが提案されている。

【０００７】しかしながら、このような方法ではボーイ
ング現象を多少制御することはできても、光学的特性、
熱寸法安定性、機械的特性、平面性などを損なわずにフ
ィルム幅方向における諸物性を均一化するには不十分で
あったり、装置が大型化するといった問題が生じる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる問題
を解決し、フィルム幅方向に沿って物性差が殆どない、
均一性に優れたフィルムの製造方法を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題に
鑑み、鋭意検討した結果、ボーイングの発生過程を解明
し、このボーイングを抑制する手段を見出して本発明に
到達した。

【００１０】すなわち、本発明は、少なくとも一方向に
延伸されたフィルムをガラス転移温度以上で熱固定する
延伸フィルムの製造方法において、該熱固定温度までフ
ィルム温度を昇温せしめる過程においてフィルム幅方向
の位置によって該フィルムの昇温速度に差をつけること
を特徴とする延伸フィルムの製造方法である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、更に詳しく本発明について
説明する。

【００１２】本発明の延伸フィルムとは少なくとも一方
向に延伸されたフィルムである。延伸方向は、特に限定
されないが、長手方向または横方向に一軸延伸されたフ
ィルムや長手方向、横方向の両方向に二軸延伸されたフ
ィルムなどが挙げられる。

【００１３】本発明の延伸フィルムは結晶性を有する樹
脂組成物からなることが好ましい。結晶性を有する樹脂
組成物としては、例えば、熱可塑性樹脂が好ましい。熱
可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレ
ートやポリエチレンナフタレートなどのポリエステル、
ナイロン６やナイロン６６などのポリアミド、ポリプロ
ピレンやポリエチレンなどのポリオレフィン、ポリフェ
ニレンサルファイド等を用いることができる。上記熱可
塑性樹脂は単体であっても混合物、共重合物であっても
よい。また、これらには少量の無機添加物や有機添加物
を含んでいてもよい。

【００１４】本発明の延伸フィルムの延伸方法は、特に
限定されないが、上記樹脂組成物をその融点以上に加熱
溶融し、スリットダイを含む押出手段から冷却ドラム表
面にフィルム状に押出して実質的に無配向な未延伸フィ
ルムを得た後に、該未延伸フィルムを樹脂組成物のガラ
ス転移温度以上で長手方向または横方向の一方向に延伸
する方法、長手方向に延伸した後、横方向に延伸する方
法、横方向に延伸した後、縦方向に延伸する方法、ある
いは、長手方向、横方向に同時に延伸する方法、また、
長手方向の延伸、幅方向の延伸を複数回数組み合わせて
行ってもよい。

【００１５】本発明の製造方法においては、フィルム幅
方向で物性差がほとんどない、均一性に優れた延伸フィ
ルムを得るために、上記方法により延伸された延伸フィ
ルムをそのガラス転移温度以上、好ましくはガラス転移
温度＋２０℃以上、より好ましくは延伸温度以上で、例
えば、テンター方式などのオーブン式熱処理装置を使用
して熱固定する場合、フィルム中央部と端部の長手方向
の拘束力を等しくする、もしくは、その差を低減するた
め熱固定温度までフィルム温度を昇温せしめる過程にお
いてフィルム幅方向の位置によって該フィルムの昇温速
度に差をつけて熱固定することが肝要である。好ましく
はフィルム幅方向において中央部よりも端部の昇温速度
を早くするものである。

【００１６】本発明のフィルム幅方向の位置によって昇
温速度に差をつける具体的手法は、特に限定されない
が、例えば、熱風により熱固定する場合などでは熱風の
風量、風速や温度を調整して行うのが好ましい。

【００１７】また、加熱には温水、スチーム、熱媒や遠
赤外線、近赤外線などの電気ヒーターを使用するのが好
ましい。実際には、例えばテンター式オーブンの場合
は、熱固定ゾーンの初期部分からフィルム温度が熱固定
温度まで昇温されるまでのフィルム幅方向、長手方向に
おいて熱風吹き出しノズルを細分化して各ノズルの風量
・風速や温度を調整する方法、すなわち、該熱風吹き出
しノズル先端に風速が変化するように大きさの異なる風
車を取り付ける方法、該テンター式オーブン中の横方向
に細長く設置された熱風吹き出しノズルの内部でインバ
ーターにより風速を変化させる方法、該ノズルの先端を
風速が変化するように覆う方法、熱固定ゾーン初期部分
からフィルム温度が熱固定温度まで昇温されるまでのフ
ィルム幅方向、長手方向において赤外線ヒーター等のヒ
ーターを数個から数百個取り付けて各ヒーターの温度を
変化させる方法やあるいはそれらの組み合わせ等によ
り、フィルム幅方向、長手方向において昇温速度に差を
設けるようにするのが最も好ましいが、これらの方法に
限られない。また、該昇温速度の差の付け方は連続的で
も段階的でもよい。

【００１８】本発明の熱固定温度までフィルム温度を昇
温せしめる長手方向の長さは、フィルムの走行速度また
は厚さによって異なるが、該フィルムに対し十分な加熱
時間をとるためフィルムの滞留時間を０．１秒以上とり
うる長さであることが好ましい。また、昇温速度に差を
つける部分のフィルム幅方向、長手方向の形状は、フィ
ルム端部の昇温速度を速めるため図１に示すようにフィ
ルム走行方向に向かって扇形、三角形、台形等の範囲に
なるように昇温速度に差をつけるのが好ましい。

【００１９】また、２個のステンターを用いて横延伸・
熱処理を別々に行う場合における第２ステンターによる
熱固定の昇温時間に差をつける部分のフィルム幅方向、
長手方向の形状は、図１の熱固定ゾーンだけを取り出し
た範囲であるのが好ましく、その形状は、図１と同様に
フィルム走行方向に向かって扇形、三角形、台形等の範
囲になるように昇温速度に差をつけるのが好ましい。

【００２０】ここで、図１に基づいて更に詳しく説明を
すると、図１はテンター方式の横延伸・熱固定装置であ
り、熱固定ゾーン初期部分から熱固定温度までフィルム
温度を昇温せしめる過程においてフィルム幅方向の位置
によって該昇温速度に差を設ける範囲を示したものであ
る。ここで上図は、その範囲が扇形であり、下図は、三
角形、台形である。また、各範囲は次式を満足している
ことが好ましい。

【００２１】０．１≦Ｌ２／Ｌ１＜１．００．１≦Ｌ３／Ｌ１＜１．００≦Ｗ２／Ｗ１＜１．０フィルム端部とフィルム中央部の昇温速度差は０．０１
秒以上であるのが、最も好ましく、また、熱固定初期部
分から熱固定温度に昇温されるまでの長手方向について
も昇温速度が最も遅い部分と最も速い部分の差が０．０
１秒以上であるのが最も好ましく、フィルム中央部より
もフィルム端部の昇温速度を速くするのが最も好まし
い。また、フィルム長手方向に至っては、熱固定初期部
分からフィルム走行方向に向かって速くするのが最も好
ましい。

【００２２】本発明の昇温速度に差をつける部分は、フ
ィルム幅方向において均一な物性のフィルムを得るた
め、フィルム長手方向に対してフィルム中央を境に左右
対称にフィルム幅方向の位置によって昇温速度に差をつ
けることが好ましい。

【００２３】また、本発明の昇温速度に差をつける部分
は、熱固定を多段階で行う場合、例えば徐々に熱固定温
度を高くする場合など、各ゾーンの初期部分に設けても
フィルム幅方向の物性を均一にできるので好ましい。更
に熱固定装置を複数個使用して熱固定する場合において
も各熱固定装置初期部分や各熱固定ゾーン初期部分に設
けることでフィルム幅方向で物性の均一なフィルムが得
られるので好ましい。

【００２４】図２は、本発明を実施する一態様例とし
て、熱固定ゾーン初期部分から熱固定温度までフィルム
温度を昇温せしめる過程においてフィルム幅方向の位置
によって該昇温速度に差を設ける具体的手段として、熱
風ノズル先端を覆った例を示したものであり、後述する
実施例１で採用した態様例をモデル的に示した概略平面
図である。

【００２５】図３は、本発明を実施する一態様例とし
て、熱固定ゾーン初期部分から熱固定温度までフィルム
温度を昇温せしめる過程においてフィルム幅方向の位置
によって該昇温速度に差を設ける具体的手段として、熱
風ノズル先端を覆った例を示したものであり、後述する
実施例２で採用した態様例をモデル的に示した概略平面
図である。

【００２６】図４は、本発明を実施する一態様例とし
て、熱固定ゾーン初期部分から熱固定温度までフィルム
温度を昇温せしめる過程においてフィルム幅方向の位置
によって該昇温速度に差を設ける具体的手段として、熱
風ノズル先端を覆った例を示したものであり、実施例３
で採用した態様例をモデル的に示した概略平面図であ
る。

【００２７】図５は、本発明を実施する一態様例とし
て、熱固定ゾーン初期部分から熱固定温度までフィルム
温度を昇温せしめる過程においてフィルム幅方向の位置
によって該昇温速度に差を設ける具体的手段として、熱
風ノズル先端を覆った例を示したものであり、後述する
実施例４で採用した態様例をモデル的に示した概略平面
図である。

【００２８】図６は、本発明を実施する一熊様例とし
て、２個のステンターを用いて横延伸・熱処理を別々に
行う場合の第２ステンターによる熱固定において、熱固
定ゾーン初期部分から熱固定温度までフィルム温度を昇
温せしめる過程においてフィルム幅方向の位置によって
該昇温速度に差を設ける具体的手段として、熱風ノズル
先端を覆った例を示したものであり、後述する実施例４
で採用した態様例をモデル的に示した概略平面図であ
る。

【００２９】

【特性の測定方法】（１）ガラス転移点（Ｔｇ）、融点
（Ｔｍ）：セイコー電子（株）製示差走査熱量計ＲＤＣ
２２０型を用いて、樹脂組成物試料５ｍｇを採取し、室
温より昇温速度２０℃／分で昇温したときの吸熱ピーク
の温度より融点（Ｔｍ）を求めた。また、ガラス転移温
度（Ｔｇ）はフィルム試料を２８０℃まで昇温し、２８
０℃で５分間保持した後、液体窒素で急冷し、再度室温
より昇温速度２０℃／分で昇温して測定した。（２）ボーイング量（ｍｍ）：熱固定前の延伸フィルム
の幅方向の全幅にわたりマジック（登録商標）等で直線
を描いておいて、熱固定を行う。熱固定後のフィルムを
取り出し、ボーイングにより変形した直線の絃と弧の最
大距離（ｍｍ）を測定した。（３）フィルム幅方向、配向角分布：自動屈折率測定装
置（王子計測機器株式会社製ＫＯＢＲＡ−２１ＡＤＨ）
を使用して測定した。測定はフィルムの中央とフィルム
最端部から２００ｍｍの位置で行った。測定温度は、２
５℃で行った。フィルムの横方向を０°とした。

【００３０】

【実施例】実施例１、２、３ポリエチレンテレフタレート樹脂を溶融してＴダイより
押出し、急冷ドラム表面でフィルム状に成形して冷却し
た後、ロール式縦延伸機で縦方向に３倍延伸し、更に、
９５℃でフィルムの両端をステンタークリップで把持
し、横方向に３．７倍延伸して４５μｍの二軸延伸フィ
ルムとする。そのままの状態で両側端を把持したまま２
２０℃に保持された長さ４ｍの熱固定ゾーンを１０ｍ／
分の速度で通過させた後、室温まで冷却して巻き取っ
た。

【００３１】ここで、熱固定ゾーン初期部分から熱固定
温度までフィルム温度を昇温せしめる過程においてフィ
ルム幅方向の位置によって該昇温速度に差がつくように
熱風ノズル先端を図２、図３、図４のように覆い、それ
ぞれを順に実施例１、同２、同３とした。フィルム中央
から端部に向かって昇温速度が速くなるように、また、
フィルム長手方向はフィルム進行方向に向かって昇温速
度が速くなるような形状にした。

【００３２】こうして得られたフィルムは、いずれもフ
ィルム幅が９００ｍｍであり、表１に示すようにボーイ
ング量も小さくフィルム幅方向に沿って物性が均一であ
った。実施例４ポリエチレンテレフタレート樹脂を溶融してＴダイより
押出し、急冷ドラム表面でフィルム状に成形して冷却し
た後、ロール式縦延伸機で縦方向に３倍延伸し、更に、
９５℃でフィルムの両端をステンタークリップで把持
し、横方向に３．７倍延伸して４５μｍの二軸延伸フィ
ルムとする。そのままの状態で両側端を把持したまま１
２０℃に保持された長さ４ｍの熱固定ゾーンを１０ｍ／
分の速度で通過させ、第１ステンターでの低温熱固定を
終了する。次に、フィルムの両端部のクリップ把持を開
放し、室温において、フィルムの両側を開放した状態で
ロール群を等速で通過させ、更に、再度フィルム両端部
を把持し、第２ステンターに導く。第２ステンターは４
ゾーンに分割されたもので、設定温度は順次高くなるよ
うに選定されている。すなわち、１２０℃に保持した
１．５ｍのゾーン、１６０℃に保持された１．５ｍのゾ
ーン、１８０℃に保持された１．５ｍのゾーン、更に２
００℃に保持された１．５ｍのゾーンより構成されてお
り、この第２ステンターで熱固定を行った後、室温まで
冷却して巻き取った。ここで第２ステンターの４ゾーン
各ゾーンそれぞれにゾーン初期部分からそのゾーンの１
／３の部分までフィルム幅方向の位置によって該昇温速
度に差がつくように熱風ノズル先端を図５のように覆っ
た。フィルム中央から端部に向かって昇温速度が速くな
るように、また、フィルム長手方向はフィルム進行方向
に向かって昇温速度が速くなるような形状にした。

【００３３】こうして得られたフィルムは、フィルム幅
が９００ｍｍであり、表１に示すようにボーイング量も
小さくフィルム幅方向に沿って物性が均一であった。比較例１、２実施例１、３において熱固定ゾーンでのフィルム幅方向
の位置によって該昇温速度に差がつくような熱風ノズル
の覆いをせずに熱固定を行い巻き取った。

【００３４】こうして得られたフィルムは、いずれもフ
ィルム幅が９００ｍｍであり、表１に示すようにボーイ
ング量も大きくフィルム幅方向に沿って物性が不均一な
ものであった。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【発明の効果】本発明の延伸フィルムの製造方法によれ
ば、フィルム幅方向に沿って物性差がほとんどない、均
一性に優れたフィルムを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱固定ゾーン初期部分から熱固定温度
までフィルム温度を昇温せしめる過程においてフィルム
幅方向の位置によって該昇温速度に差を設ける範囲を示
したも概略モデル図である。

【図２】本発明を実施する一態様例として、熱固定ゾー
ン初期部分から熱固定温度までフィルム温度を昇温せし
める過程においてフィルム幅方向の位置によって該昇温
速度に差を設ける具体的手段として、熱風ノズル先端を
覆った例を示した概略モデル図である。

【図３】本発明を実施する一態様例として、熱固定ゾー
ン初期部分から熱固定温度までフィルム温度を昇温せし
める過程においてフィルム幅方向の位置によって該昇温
速度に差を設ける具体的手段として、熱風ノズル先端を
覆った例を示した概略モデル図である。

【図４】本発明を実施する一態様例として、熱固定ゾー
ン初期部分から熱固定温度までフィルム温度を昇温せし
める過程においてフィルム幅方向の位置によって該昇温
速度に差を設ける具体的手段として、熱風ノズル先端を
覆った例を示した概略モデル図である。

【図５】本発明を実施する一態様例として、熱固定ゾー
ン初期部分から熱固定温度までフィルム温度を昇温せし
める過程においてフィルム幅方向の位置によって該昇温
速度に差を設ける具体的手段として、熱風ノズル先端を
覆った例を示した概略モデル図である。

【図６】本発明を実施する一熊様例として、２個のステ
ンターを用いて横延伸・熱処理を別々に行う場合の第２
ステンターによる熱固定において、熱固定ゾーン初期部
分から熱固定温度までフィルム温度を昇温せしめる過程
においてフィルム幅方向の位置によって該昇温速度に差
を設ける具体的手段として、熱風ノズル先端を覆った例
を示した概略モデル図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4F201 AA24 AG01 AR06 BA07 BC01 BC13 BC15 BD10 BR06 BR07 BR09 4F210 AA24 AG01 AR06 QC05 QG01 QG18 QW06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方向に延伸されたフィルムを
ガラス転移温度以上で熱固定する延伸フィルムの製造方
法において、該熱固定温度までフィルム温度を昇温せし
める過程においてフィルム幅方向の位置によって該フィ
ルムの昇温速度に差をつけることを特徴とする延伸フィ
ルムの製造方法。
【請求項２】前記延伸フィルムの製造方法において、フ
ィルム長手方向に対してフィルム中央を境に左右対称に
フィルム幅方向の位置によって昇温速度に差をつけるこ
とを特徴とする請求項１に記載の二軸延伸ポリエステル
フィルムの製造方法。
【請求項３】前記延伸フィルムの製造方法において、該
フィルム端部の昇温速度を該フィルム中央部よりも早め
ることを特徴とする請求項１に記載の二軸延伸ポリエス
テルフィルムの製造方法。