JP3520589B2 - ２軸配向ポリアミドフィルムの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、縦横逐次２軸延伸方法
による２軸配向ポリアミドフィルムの製造方法に関す
る。さらに詳しくは、幅方向に均一な物理的、化学的及
び物理化学的性質を有する２軸配向ポリアミドフィルム
の製造方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来より２軸配向ポリアミドフィルム
は、強靱性、高ガスバリヤー性、対ピンホール性、透明
性、易印刷性などの諸特性が優れているため、スープ、
こんにゃく、ハンバーグ、みそ、ハムなどを始めとする
液状食品、水物食品、冷凍食品、レトルト食品、ペース
ト状食品、畜肉水産食品などの袋包装用材料として広く
用いられている。一般に、２軸配向フィルムの製造方法
として、縦横逐次２軸延伸法が知られており、ポリアミ
ドフィルムに関してもこれが利用されている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、縦横逐
次２軸延伸法は、フィルム幅方向の物性にバラツキが生
じ易いことが知られている。この理由は、横延伸工程の
テンター内で、横延伸による縦方向の応力と熱によって
縦方向の収縮応力が生じる。ところで、フィルムの両端
部はクリップに把持され拘束されているのに対し、フィ
ルムの中央部は把持手段の影響力が弱く、拘束力が弱く
なっている。従って、上記した応力の影響によってクリ
ップで把持されている両端部に対してフィルム中央部分
の走行速度が両端部に比べて遅れるため、幅方向に物性
のバラツキが生じる。袋包装用材料に供されるポリアミ
ドフィルムは、幅方向に物性、例えば沸水収縮率の斜め
差等のバラツキが大きいと、製袋後の加熱処理等におい
て、捻れ現象の原因となり、重大なトラブルとなる。 【０００４】この問題を回避しようとすれば、縦延伸の
倍率を下げ、上記した応力を低減することが有効である
が、縦方向の強度を損なうという別の問題が発生するの
みならず、生産速度の低下につながり、工業生産上好ま
しくない。 【０００５】本発明の目的は、逐次２軸延伸法におけ
る、横延伸工程で発生するフィルムの幅方向の物性のバ
ラツキを低減する２軸配向ポリアミドフィルムの製造方
法を提供することにある。詳しくは、縦延伸倍率を下げ
ることなく、厚み斑や沸水収縮率の斜め差等の物性のフ
ィルム幅方向のバラツキを低減する２軸延伸によるポリ
アミドフィルムの製造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】上記課題に鑑み本発明者
らが鋭意研究を行なった結果、本発明に到達した。すな
わち本発明は、実質的に未配向のポリアミドシートを縦
方向に延伸し、ついで横方向に延伸して得られるポリア
ミドフィルムの逐次２軸延伸方法において、縦延伸を
〔ポリアミドのガラス転移温度（Ｔｇ）＋２０〕℃以
上、〔ポリアミドの低温結晶化温度（Ｔｃ）＋２０〕℃
以下の温度で、前段と後段の２段階に分けて総合縦延伸
倍率３倍以上になるように行い、かつ後段の縦延伸はロ
ール粗さＲａ≦０．２のセラミックロールを用いること
を特徴とする２軸配向ポリアミドフィルムの製造方法に
関する。 【０００７】本発明の方法は、ポリアミドフィルムの製
造に適用され、特にナイロン６を主成分とするポリアミ
ドから２軸配向フィルムを製造するのに好適である。該
ポリアミドとして、例えばナイロン６、ナイロン６にナ
イロン塩などを少量共重合させた共重合体、ナイロン６
とナイロン塩などとのブレンドなどが挙げられる。ナイ
ロン塩としては、ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸
またはイソフタル酸とのナイロン塩、メタキシリレンジ
アミンとアジピン酸とのナイロン塩などが挙げられる。
上記ポリアミドにはその性質を損なわない範囲で、少量
の各種耐ブロッキング剤、帯電防止剤、安定剤など公知
の添加剤を含有させてもよい。 【０００８】本発明によれば、実質的に未配向のポリア
ミドシートを縦に２段延伸し、続いて横延伸し、更に熱
固定することによって２軸配向ポリアミドフィルムを得
る。さらに詳しく言えば、実質的に未配向のポリアミド
シートを縦延伸するにあたり、第１段目の延伸を行い、
引続きロール粗さＲａ≦０．２のセラミックロールを用
いて第２段目の延伸を行う。ついで横延伸し、更に熱固
定する。 【０００９】すなわち、上記ポリアミド原料を乾燥した
のち、押出機により溶融押出し、口金より回転ドラム上
にキャストして急冷固化しポリアミドシートを得る。こ
のポリアミドシートは、実質的に未配向状態である。こ
のシートをまず〔原料ポリアミドのガラス転移温度（Ｔ
ｇ）＋２０〕℃以上、〔原料ポリアミドの低温結晶化温
度（Ｔｃ）＋２０〕℃以下の温度で、第１段目の縦延伸
を行なう。ここで低温結晶化温度（Ｔｃ）とは、ガラス
状態から加熱により起こる結晶化温度である。該縦延伸
を（原料ポリアミドのＴｇ＋２０）℃未満の温度で行な
うと、ネッキングを生じ厚み斑が増大しやすくなる。一
方、（原料ポリアミドのＴｃ＋２０）℃を越える温度で
延伸を行なうと、熱結晶化が進行し、横延伸で破断しや
すくなり好ましくない。より好ましい延伸温度は、（原
料ポリアミドのＴｇ＋３０）℃〜（原料ポリアミドのＴ
ｃ＋１０）℃である。この第１段目の縦延伸での延伸倍
率（延伸後のフィルムの走行速度／延伸前のフィルムの
走行速度）が低すぎると延伸効果が得られず、逆に高す
ぎると配向結晶化が進行しすぎて、後述する第２段目延
伸での延伸応力が高くなりすぎ破断したり、あるいは横
延伸での破断につながることになる。この観点から、第
１段目の縦延伸での延伸倍率は１．１〜２．９倍が好ま
しい。より好ましい延伸倍率は、１．５〜２．５倍であ
る。第１段目縦延伸には、熱ロール延伸、赤外線輻射延
伸など公知の縦延伸方法を用いることができる。 【００１０】第１段目縦延伸後、引続いて第２段目縦延
伸を行なう。第２段目縦延伸には、熱ロール延伸を用い
る。第２段目縦延伸で粗さＲａ≦０．２のセラミックロ
ールを用いることが、本発明の特徴の１つである。Ｒａ
＞０．２のロールを用いると、ロール上をフィルムが滑
った状態で延伸が行われるため、フィルム表面に擦傷が
生じ好ましくない。またロール上での延伸開始点が幅方
向で不均一となり、かつ該延伸開始点が脈動を打つの
で、フィルム流れの縦方向と横方向に厚み斑が生じ好ま
しくない。より好ましくは、Ｒａ≦０．０５のセラミッ
クロールを用いることである。すなわち、第２段目縦延
伸では、第１段目縦延伸を行なったフィルムの幅方向の
厚みプロファイルにかかわらず、ロール上で幅方向に直
線的に密着させられた状態で延伸されることとなり、幅
方向に均一な加熱延伸が可能となる。ここでＲａとは、
中心線平均粗さのことで平均的な凹凸の高さ（単位＝μ
ｍ）であり、ＪＩＳ Ｂ ０６０１で規定される値であ
る。第２段目縦延伸倍率は、総合縦延伸倍率が３．０倍
以上となるように行なう。３．０倍未満であると２軸配
向フィルムの幅方向の物性のバラツキは小さくなるもの
の、縦方向の強度が小さくなる。縦延伸倍率が大きくな
りすぎると、２軸配向フィルムの幅方向の物性のバラツ
キを低減させる効果が発現しない場合もでてくる。これ
を考慮すると、好ましい総合縦延伸倍率は、３．０〜
３．８倍であり、より好ましくは、３．３〜３．６倍で
ある。第２段目縦延伸での延伸温度も、（原料ポリアミ
ドのＴｇ＋２０）℃〜（原料ポリアミドのＴｃ＋２０）
℃である。該延伸温度が（原料ポリアミドのＴｇ＋２
０）℃未満では延伸応力が高くなり横延伸で破断しやす
くなり、（原料ポリアミドのＴｃ＋２０）℃を越えると
厚み斑が大きくなる。より好ましくは、（原料ポリアミ
ドのＴｇ＋２５）℃〜（原料ポリアミドのＴｃ＋１０）
℃である。 【００１１】このようにして得られた１軸配向フィルム
は、次にステンターを用いて横方向に延伸される。ここ
で、横延伸温度が低すぎると、横延伸性が悪化（破断発
生）する場合があり、一方高すぎると厚み斑が大きくな
る傾向がある。このような点から、横延伸温度は１００
℃から融点未満が好ましく、１００℃〜１８０℃がより
好ましい。また、横方向の強度を確保する点から、延伸
倍率は３．０倍以上が好ましく、３．５倍以上がさらに
好ましい。このようにして延伸された２軸配向フィルム
は、熱固定され、巻取られる。 【００１２】上記したように、本発明の方法によれば、
縦延伸を２段階に分けて行い、かつ第２段目延伸をロー
ル粗さＲａ≦０．２のセラミックロールを用いて行うこ
とによって、幅方向の物性のバラツキの小さい２軸配向
ポリアミドフィルムを得ることができる。その理由は、
縦延伸を２段階に分けることによる延伸応力の削減効果
が得られるのみならず、第２段目延伸にロール粗さＲａ
≦０．２のセラミックロールを用いて、フィルムをロー
ルに密着させた状態で延伸されるので、フィルムがロー
ル上でフィルム幅方向に均一に加熱されることを可能に
する。その結果、幅方向に直線的な延伸開始点を得るこ
とができ、１軸配向フィルムの配向が幅方向に均一とな
る。かつ、ロール密着過程での第１段目延伸後シート配
向緩和作用で横延伸前の１軸配向フィルムの構造を緩や
かなものとしたため、横延伸時に発現する横配向の形成
が容易になり、しかも横延伸応力低減により延伸性が向
上したためと考えられる。 【００１３】 【実施例】以下、実施例に基づき詳細に説明するが、本
発明が下記実施例に限定されないことはいうまでもな
い。なお、実施例、比較例中に用いられるフィルム温
度、物性値及び特性は、以下のように測定され、かつ定
義される。 【００１４】ガラス転移温度（Ｔｇ）及び低温結晶化温
度（Ｔｃ） 未配向ポリアミドシートを液体窒素中で凍結し、減圧解
凍後にセイコー電子製ＤＳＣを用い、昇温速度１０℃／
分で測定した。 【００１５】フィルム温度（延伸温度） 縦延伸における温度は、ミノルタ（株）製放射温度計Ｉ
Ｒ−００４を用いフィルムの温度を測定した。横延伸に
おける温度は、レイテック・ジャパン（株）製の放射温
度計ＲＨＰ３を用いフィルムの温度を測定した。 【００１６】厚み斑 ２軸配向ポリアミドフィルムを縦方向、横方向にそれぞ
れ１ｍ×５ｃｍの短冊状に切断し、安立電気（株）製厚
さ計Ｋ３０６Ｃを用い厚み形状を測定する。下記式によ
り１ｍ当たりの厚み斑を算出し、これを５回繰り返し、
平均値を厚み斑とした。 【００１７】 【数１】 【００１８】沸水収縮率斜め差 ２軸配向ポリアミドフィルムを全幅の中央から左右に全
幅の４０％の位置（端部）から、それぞれ２１ｃｍ角に
切り出しサンプルとする。各々のサンプルの中央を中心
とする直径２０ｃｍの円を描き、縦方向を０°としたと
きの４５°及び１３５°方向に円の中心を通る直線を引
き、各方向の直径を測定し、処理前の長さとする。この
サンプルを沸騰水中で３０分間加熱処理したのち取り出
して、表面に付着した水分を除去、風乾する。風乾後、
各方向の直径を測定し、処理後の長さとする。下記式を
用い沸水収縮率を算出する。 【００１９】 【数２】 【００２０】縦方向を０°としたときの４５°と１３５
°方向の沸水収縮率の差の絶対値を求め、両端部の平均
値を沸水収縮率斜め差とした。 【００２１】吸湿図柄歪み ロール状に巻取られた２軸配向ポリアミドフィルムの表
層部を除去し、内部より全幅の試料を切り出し、直ちに
３０℃×１．０ｍｍＨｇ以下に調整された真空乾燥機を
用いて、６時間以上試料を乾燥した。それを取り出し、
直ちにデシケーターを用いて、２０℃×３０％ＲＨの環
境下で２４時間以上調整した後、全幅の中央から左右に
全幅の４０％の位置（端部）に直径２０ｃｍの円のマー
クを描き、縦方向を０°としたときの０°、４５°、９
０°及び１３５°方向に円の中心を通る直線を引き、各
方向の直径を測定し、処理前の長さとする。その後、試
料を３０℃×８０％ＲＨの環境下で２４時間調整した
後、そのマークの各方向の直径を測定し、処理後の長さ
とする。下記式を用いて吸湿伸び率を算出する。 【００２２】 【数３】 【００２３】縦方向を０°としたときの０°と９０°方
向の吸湿伸び率の差の絶対値と４５°と１３５°方向の
吸湿伸び率の差の絶対値を各々求め、両端部の５回の平
均値を各々吸湿伸び率垂直差と斜め差とした。吸湿伸び
率垂直差、斜め差ともに０．５％未満を４点、０．５％
以上１．０％未満を３点、１．０％以上１．５％未満を
２点、１．５％以上を１点とし、合計点数が８点で◎、
６〜７点で○、４〜５点で△、２〜３点で×と４段階で
評価し、この評価を吸湿図柄歪みと定義した。 【００２４】製膜状況 ２時間、実施例１に記載した条件と同一条件でフィルム
を逐次２軸延伸した。その間フィルムが破断するとすぐ
に製膜、延伸し、破断回数を調べた。 【００２５】実施例１ ナイロン６ペレット〔相対粘度（ＲＶ）＝２．８〕を真
空乾燥した後、これを押出し機に供給し２６０℃で溶融
し、Ｔ型ダイよりシート状に押し出し、直流高電圧を印
可して冷却ロール上に静電気的に密着させ、冷却固化せ
しめて厚さ２００μｍの未配向シートを得た。このシー
トのＴｇは４０℃、Ｔｃは６８℃であった。このシート
をまず５０℃の温度で予熱処理し、ついで延伸温度７５
℃、延伸倍率１．７倍で第１段目の縦延伸を行なった。
次いで、延伸温度７０℃で総合延伸倍率が３．４倍とな
るように、ロール粗さＲａ＝０．０５のセラミックロー
ルを用いて第２段目の縦延伸を行った。引続きこのシー
トを連続的にステンターに導き、１３０℃で４倍に横延
伸し、２１０℃で熱固定および５％の横弛緩処理を施し
た後に冷却し、両縁部を裁断除去して、２軸配向ポリア
ミドフィルムを得た。このときの製膜状況、フィルムの
物性および特性を表１に示す。 【００２６】実施例２ 縦延伸の第１段目延伸温度を８５℃にした以外はすべて
実施例１と同様にして２軸配向ポリアミドフィルムを得
た。 【００２７】実施例３ 縦延伸の第２段目延伸温度を８０℃にした以外はすべて
実施例１と同様にして２軸配向ポリアミドフィルムを得
た。 【００２８】実施例４ 第２段目の縦延伸に使用するロールを、ロール粗さＲａ
＝０．１のセラミックロールとした以外はすべて実施例
１と同様にして２軸配向ポリアミドフィルムを得た。 【００２９】比較例１ 第２段目の縦延伸に使用するロールを、ロール粗さＲａ
＝０．３のセラミックロールとした以外はすべて実施例
１と同様にして２軸配向ポリアミドフィルムを得た。 【００３０】比較例２ 縦延伸の第１段目延伸温度を９２℃とした以外はすべて
実施例１と同様にして２軸配向ポリアミドフィルムを得
た。 【００３１】比較例３ 縦延伸の第２段目延伸温度を９０℃にした以外はすべて
実施例１と同様にして２軸配向ポリアミドフィルムを得
た。 【００３２】比較例４ ロール粗さＲａ＝０．３のセラミックロールを後段の延
伸ロールに用いる以外はすべて実施例２と同様にして２
軸配向ポリアミドフィルムを得た。 【００３３】比較例５ ロール粗さＲａ＝０．３のセラミックロールを後段の延
伸ロールに用いる以外はすべて実施例３と同様にして２
軸配向ポリアミドフィルムを得た。 【００３４】実施例と比較例における製膜条件とフィル
ム評価結果を表１に示す。 【００３５】 【表１】【００３６】 【発明の効果】本発明の製造方法によって得られた縦横
逐次延伸による２軸配向ポリアミドフィルムは、フィル
ムの破断がなく、厚み斑が小さく、沸水収縮率の斜め
差、吸湿図柄歪みを小さくすることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−197620（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−290565（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−174663（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−56827（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−21258（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−128820（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−49266（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 55/14

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 実質的に未配向のポリアミドシートを縦
   方向に延伸し、ついで横方向に延伸して得られる逐次２
   軸延伸によるポリアミドフィルムの製造方法において、
   縦延伸を〔ポリアミドのガラス転移温度（Ｔｇ）＋２
   ０〕℃以上、〔ポリアミドの低温結晶化温度（Ｔｃ）＋
   ２０〕℃以下の温度で、前段と後段の２段階に分けて総
   合縦延伸倍率３倍以上になるように行い、かつ後段の縦
   延伸はロール粗さＲａ≦０．２のセラミックロールを用
   いることを特徴とする２軸配向ポリアミドフィルムの製
   造方法。