JP5135008B2 - 二軸延伸フィルムの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、プロピレン系ポリマーからなる延伸フィルムの製造方法に関する。

二軸延伸ポリプロピレンフィルムは、その優れた透明性、機械的強度、防湿性、剛性等を活かして包装材料をはじめ種々の用途に広く用いられている。ポリプロピレンの二軸延伸フィルムを成形する方法として、同時二軸延伸、逐次二軸延伸が知られている。
ポリプロピレンフィルムを二軸延伸することによりその強度、透明度等が向上し商品価値を高めることができさらに広い用途への利用が期待される。

ポリプロピレンの二軸延伸フィルムに更にロール間の延伸工程を加えることが提案されているが、得られるフィルムの強度は不十分である。
本発明は、プロピレン系ポリマーの延伸配向による強度の向上と耐熱性の向上を目的とするものであり、同時二軸延伸ポリプロピレンフィルムの耐熱性、強度を改良することを目的とするものである。
特公昭４１−２１７９０号 特許請求の範囲

本発明は、プロピレン系フィルム又はシートをテンター延伸するに際して、その長尺の両端のテンタークリップで把持される部分の強度をそれ以外の部分の強度より強くして、テンター延伸することを特徴とするプロピレン系延伸フィルムの製造方法に関する。
また、本発明はプロピレン系フィルム又はシートの両端に、延伸を妨げない範囲でそれらの引張弾性率より高い引張弾性率を持つ短幅フィルムを押圧し、その短幅フィルムの押圧部をテンタークリップが把持してテンター延伸する製造方法に関する。
さらに、本発明は少なくとも一方向に延伸したプロピレン系フィルムを更にテンター延伸するに際して、その両端のミミ部を切り取り、更にその長尺の両端のテンタークリップで把持される部分の強度をそれ以外の部分の強度より強くして、テンター延伸することを特徴とするプロピレン系延伸フィルムの製造方法に関する。
すなわち、本発明ではミミ部が切り取られた後の両端がそれぞれ折り返され、その折返し部分をテンタークリップが把持してテンター延伸することが好適である。
さらに本発明では、ミミ部が切り取られた後の両端に、延伸を妨げない範囲でその端部の引張弾性率より高い引張弾性率を持つ短幅フィルムを押圧し、その短幅フィルムの押圧部をテンタークリップが把持してテンター延伸することが好適である。
本発明の他の好適な態様は、ミミ部が切り取られた後の両端の折返し部分に、延伸を妨げない範囲で短幅フィルムを挟み込んで、その挟み込んだ折返し部分をテンタークリップが把持してテンター延伸することである。

本発明の方法によれば、従来の延伸ポリプロピレンフィルムに比べ強度、耐熱性に優れたプロピレン系延伸フィルムを得ることができる。

プロピレン系ポリマー
本発明の方法において、原料となるプロピレン系ポリマーは、一般にポリプロピレンの名称で製造・販売されているプロピレンを主体とする重合体であり、通常、密度が０．８９０〜０．９３０ｇ／ｃｍ^３、ＭＦＲ（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８ 荷重２１６０ｇ、温度２３０℃）が０．００１〜６０ｇ／１０分、好ましくは０．５〜１０ｇ／１０分、更に好ましくは１〜５ｇ／１０分のプロピレンの単独重合体若しくはプロピレンと他の少量例えば、１重量％以下のα−オレフィン、例えばエチレン、ブテン、ヘキセン−１等との共重合体、あるいは単独重合体と共重合体との組成物である。これらのプロピレン系ポリマーは、分子量の異なる２種以上の組成物でもよく、またアイソタクティシティの異なる２種類以上の組成物も利用することができる。これらの中ではアイソタクシティシティ（メソペンタッド９８％以上）の高いポリプロピレンが好適である。これらのポリプロピレンには必要に応じて、石油樹脂などの炭化水素樹脂を配合したり、核剤を配合することが行われる。

特に通常の高アイソタクシティシティ（メソペンタッドが９８％以上）のポリプロピレンに、更に高分子量ポリプロピレン（ＭＦＲ０．０１以下）を３〜３０重量％となるように配合した組成物とすることも行われる。
その他、ポリプロピレンとして高アイソタクシティシティのポリプロピレンの組成物、例えばより高いアイソタクシティシティのポリプロピレンとそれより低いアイソタクシティシティのポリプロピレンであって、そのアイソタクシティシティ値の比率（より高いペンタッドアイソタクシティシティの値とより低いペンタッドアイソタクシティシティの値の差が１から４（単位％）である組成物も好適である。

これらの中でも、プロピレンの単独重合体、若しくは１重量％以下のランダム共重合体でアイソタクテシティの高い重合体もしくはそれらの組成物が、得られる二軸延伸ポリプロピレンフィルムの弾性率、耐熱性が優れるので好ましい。
本発明に係わるポリプロピレンは、チーグラー・ナッタ系触媒に限らず、シングルサイト触媒（メタロセン触媒）を始め種々公知の触媒を用いて重合されたものを用いることができる。
また、ポリプロピレンには、耐熱安定剤、耐候安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、スリップ剤、ベンジリデンソルビトール等の核剤、ブロッキング防止剤、帯電防止剤、防曇剤、顔料、染料、無機または有機の充填剤等の通常、ポリオレフィンに用いる各種添加剤を本発明の目的を損なわない範囲で添加しておいてもよい。

本発明は、プロピレン系フィルム又はシートをテンター延伸するに際して、その長尺の両端のテンタークリップで把持される部分の強度をそれ以外の部分の強度より強くして、テンター延伸することを特徴とするものである。
フィルム又はシートの両端のテンタークリップで把持される部分は一般にミミと呼ばれている。
ミミの部分は、テンタークリップで把持された状態のまま延伸が行われるため、延伸が不十分で強度の向上が望めず、その厚さも厚いまま残るのが通常である。
従って、同時二軸延伸等のテンターグリップで両端を把持してテンター延伸する場合、特に高倍率で延伸する場合には、強度の弱いミミ部が伸び、テンタークリップの把持が不十分となり、延伸による高強度のフィルムを得ることが困難である。
本発明によれば、ミミ部に相当する端部の強度を長尺の中央部等の延伸により高強度化する部分に比べ強くすることによりテンター延伸の際のテンタークリップの外れが防止でき、高倍率の延伸を可能とし、高強度の延伸フィルムを提供することが可能となる。

さらに、テンター延伸に供される原反が、既に少なくとも一方向に延伸されたプロピレン系フィルムである場合は、それをさらにテンター延伸するに際して、その両端のミミ部を切り取り、更に、その長尺の両端のテンタークリップで把持される部分の強度をそれ以外の部分の強度より強くして、例えば、多層構造として、同時二軸延伸等のテンター延伸をすることが望ましい。
テンター延伸に供される原反が、少なくとも一方向に延伸されたプロピレン系フィルム
である場合、その具体例としては、（イ）タテ方向に一軸延伸されたプロピレン系フィルム、（ロ）ヨコ方向に一軸延伸されたプロピレン系フィルム、（ハ）逐次二軸延伸されたプロピレン系フィルム、又は（ニ）同時二軸延伸フィルムがある。
（イ）タテ方向（ＭＤ方向）に一軸延伸されたプロピレン系フィルムを成形する方法としては従来から知られている方法を採用することができる。一般には未延伸フィルムのタテ方向だけをロール、テンター等を用いて延伸する方法が採用される。このタテ方向（ＭＤ方向）の延伸倍率は通常２〜６倍であり、一軸延伸フィルムの厚みは通常２０〜８００ミクロン（μｍ）である。この一軸延伸フィルムは、その後の同時二軸延伸に用いるため、特に膜厚が均一であることが望ましい。また、タテ方向に一軸延伸する際のフィルムの温度は約１１０〜約１６０℃の範囲が好適である。
（ロ）ヨコ方向（ＴＤ方向）に一軸延伸されたプロピレン系フィルムを成形する方法としては従来から知られている方法を採用することができる。一般には未延伸フィルムのヨコ方向（ＴＤ方向）だけをテンターを用いて延伸する方法が採用される。このヨコ方向（ＴＤ方向）の延伸倍率は通常１．５倍〜１５倍であり、一軸延伸フィルムの厚みは通常２０〜８００ミクロン（μｍ）である。
（ハ）逐次二軸延伸されたフィルムは、プロピレン系シートをタテ方向（ＭＤ方向）に一軸延伸した後、更にヨコ方向（ＴＤ方向）に逐次延伸して成形される。
逐次二軸延伸する成形方法は従来から知られている方法を採用することができる。一般にはタテ方向（ＭＤ方向）の延伸倍率は２〜７倍、ヨコ方向（ＴＤ方向）の延伸倍率は３〜１３倍である。逐次二軸延伸されたフィルムの厚みは通常２０〜５００ミクロン（μｍ）である。この二軸延伸フィルムは、その後の同時二軸延伸に用いるため、特に膜厚が均一であることが望ましい。
（ニ）同時二軸延伸されたフィルムは、従来公知の種々の方法で成形することができる。その延伸倍率は、縦方向（ＭＤ）が通常７〜１２倍、好ましくは８〜１１倍、横方向（ＴＤ）が通常７〜１２倍、好ましくは８〜１１倍の範囲である。延伸の際のテンター内温度は通常１４０〜２００℃、好ましくは１５０〜１９０℃の範囲である。同時二軸延伸プロピレン系フィルムの厚さは通常３０〜５００ミクロン（μｍ）程度である。

これら少なくとも一方向に延伸されたフィルムを更にテンター延伸する場合は、予めミミ部を切り取り、そのミミ部が切り取られた後の両端を折り返して、両端のみを二重とし、その折返し部分をテンタークリップで把持してテンター延伸することが好適である。
また、他の好適な態様として、ミミ部が切り取られた後の両端に、延伸を妨げない範囲でその端部の引張弾性率より高い引張弾性率を持つ短幅フィルムを押圧し、その短幅フィルムの押圧部をテンタークリップが把持してテンター延伸する態様がある。
短幅フィルムは、原反に用いられるプロピレン系ポリマーと同様でもよく、その他、延伸可能なフィルムであればいずれでも使用可能である。
さらに他の好適な態様として、ミミ部が切り取られた後の両端の折返し部分に、延伸を妨げない範囲で短幅フィルムを挟み込んで、その挟み込んだ折返し部分をテンタークリップが把持してテンター延伸する態様がある。
短幅フィルムとしては、上記の短幅フィルムと同様のフィルムを利用することができる。例えば、プロピレン系フィルムと同様の素材からなる延伸フィルムの他、カプトンフィルム等の延伸可能なフィルムを利用することができる。

一般にミミ部は、フィルムもしくはシートの端の延伸されていない部分のことであり、例えば端から約3センチメートル（ｃｍ）以内の両端の部分をミミ部と呼ばれる。
プロピレン系フィルム又はシートの両端のミミ部は、テンタークリップで把持してテンター延伸成形する際に十分に延伸されないために強度が弱いままである。そのため、高弾性率フィルムを得るためにミミ部をテンタークリップで把持して、同時二軸延伸等のテンター延伸した場合、中央部が延伸配向により強度が上がり、更に高強度化のために延伸倍率を上げると、中央部分の強度がミミ部の強度よりも向上し、延伸されていないミミ部が伸びて、クリップが外れやすくなる。
従って、高強度化のために高倍率テンター延伸する際には、予め長手方向の両端のミミ部の強度を上げることが望ましい。強度を上げる方法としては、延伸を妨げない範囲で、ミミ部の冷却、又は、ミミ部の引張弾性率よりも高い引張弾性率を持つ短幅フィルムを押圧することなどある。これによって、クリップ外れを防止でき、高弾性率化に伴う延伸時の高張力に耐える事ができる。
ミミ部をテンタークリップで把持してテンター延伸成形した両端のミミ部は、延伸成形の際に十分に延伸されていないため強度が弱いままである。高強度化を目的としてミミ部をテンタークリップで再び把持して同時二軸延伸等のテンター延伸をしても、延伸倍率が上がると中央部の延伸配向により強度が上がった部分よりもミミ部の強度が弱いため、ミミ部が伸びて、テンタークリップが外れやすくなる。
従って、更にテンター延伸する際には、予め長手方向の両端のミミ部を切り取ったものを用いることが望ましい。このように、強度の低いミミ部を切り取ることにより、二軸延伸等の延伸で高強度となった部分をクリップで把持することができる。これにより、高弾性率化に伴う延伸時の高張力に耐えることができる。
しかしながら、フィルムの厚さが中央部の延伸部と、両側部において同じになり、延伸時の延伸容易差が同じになってしまい、把持した部分が延びて、クリップはずれが起こり易くなる。
この場合は、フィルムの幅方向の中央部と両側部の温度差をつけることなどにより、延伸容易差をつけることにより、高倍率延伸を可能とすることができる。
両端のミミ部が切り取られた後の延伸フィルムの両端の部分であって、テンタークリップで把持される部分を含む両端部分の温度は、フィルムの中央部分の温度よりも低い温度にコントロールすることが望ましい。
一般には、同時二軸延伸等の延伸の際のフィルムの中心付近の温度は、１５０℃〜１９０℃の範囲が通常であり、フィルムの両端の部分（テンタークリップで把持される部分）の温度はその温度より約１℃〜約１００℃低い温度にコントロールすることが望ましい。

次に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限
りこれらの実施例に制約されるものではない。

なお、物性値などは、以下の評価方法により求めた。
（１）弾性率（ＭＰａ）
二軸延伸ポリプロピレンフィルムから縦方向（ＭＤ）及び横方向（ＴＤ）に短冊状フィルム片（長さ：１５０ｍｍ、幅：１５ｍｍ）を切出し、引張り試験機［（株）オリエンテック社製テンシロン万能試験機ＲＴＣ-１２２５］を用い、チャック間距離：１００ｍｍ、クロスヘッドスピード：５ｍｍ／分の条件で引張試験を行い、弾性率（ＭＰａ）を求めた。

実施例１
同時二軸延伸プロピレン系フィルムの製造
三井化学（株）社製Ｆ１１３Ｇ［密度：０．９１、ＭＦＲ：３．０ｇ／１０分（２３０℃）、アイソタクシティシティ（メソペンタッド）９８．０％］を用い、スクリュー押出機で溶融押出し、同時二軸延伸フィルム成形装置を用い、テンター（予熱温度：１８５℃、延伸温度：１６０℃及び熱セット温度：１８０℃並びに緩和率；縦方向：５％及び横方向：５％）を用い、縦方向（ＭＤ）に８倍、横方向（ＴＤ）に８倍延伸して、厚さ３０ミクロン（μｍ）の同時二軸延伸ポリプロピレンフィルムを得た。
タテ方向の延伸
このようにして得られる同時二軸延伸フィルムの両端からミミ部をそれぞれ幅約１０センチメートル（ｃｍ）切り取り、その後、両端をそれぞれ幅２．５センチメートル（ｃｍ）ほど順次折り曲げて、タテ方向の延伸の工程に供給した。
タテ方向の延伸の工程では、その両端部を除くフィルムの温度を、同時二軸延伸の際のフィルムの温度よりも、高い温度に設定した。
同時二軸延伸フィルムの両端の折り曲げられた部分をテンタークリップで把持しながら、ミミ部を除去した同時二軸延伸フィルムの幅の０．８２倍になるようにフィルム幅を把持すると同時に、フィルムのタテ方向に１．５倍延伸して、厚さ３７ミクロン（μｍ）のフィルムを得た。
得られたフィルムの片面（塗工面）にコロナ処理を施した。
結果を表１に示す。

表 １

項 目 単位 実施例１

同時二軸延伸の延伸倍率（面積比） 倍 ８×８
タテ方向の延伸倍率 倍 １．５

弾性率 タテ（ＭＤ） ＭＰａ ３５００
ヨコ（ＴＤ） ＭＰａ ２８００

実施例２
逐次二軸延伸ポリプロピレンフィルムの製造
プロピレン単独重合体として、三井化学（株）社製Ｆ１１３Ｇ［密度：０．９１、ＭＦＲ：３．０ｇ／１０分（２３０℃）（メソペンタッド）９８．０％］を用い、スクリュー押出機で溶融押出し、冷却ロール（温度３０℃）で急冷し、厚さ２．５ミリメートル（ｍｍ）のシートとした後、逐次二軸延伸により、タテ方向（ＭＤ方向）５倍、ヨコ方向（ＭＤ方向）１０倍延伸した逐次二軸延伸フィルム（厚み５０ミクロン）を得た。
二軸延伸ポリプロピレンフィルムの製造
この逐次二軸延伸フィルムを原反とし、その両端からミミ部をそれぞれ幅約１０センチメートル（ｃｍ）切り取り、その後、両端をそれぞれ幅２．５センチメートル（ｃｍ）ほど順次折り曲げて、同時二軸延伸の工程に供給した。
次に、同時二軸延伸フィルム成形装置を用い、テンター（予熱温度：１７５℃、延伸温度：１７５℃）を用い、縦方向（ＭＤ）に２．５倍、横方向（ＴＤ）に０．８５倍延伸して、厚さ２０μｍの二軸延伸ポリプロピレンフィルムを得た。
結果を表２に示す。

表 ２

項 目 単位 実施例２

逐次二軸延伸の延伸倍率（面積比） 倍 ５×１０
更なる同時二軸の延伸倍率 倍 ２．５×０．８５

弾性率 タテ（ＭＤ） ＭＰａ ４２００
ヨコ（ＴＤ） ＭＰａ ３１００

実施例３
逐次二軸延伸ポリプロピレンフィルムの製造
実施例２と同様な方法で製造した。
二軸延伸ポリプロピレンフィルムの製造
この逐次二軸延伸フィルムを原反とし、その両端からミミ部をそれぞれ幅約１０センチメートル（ｃｍ）切り取り、その後、両端をそれぞれ幅２．５センチメートル（ｃｍ）ほど順次折り曲げて、更に、厚さが４０マイクロメートル（μｍ）で幅２．５センチメートル（ｃｍ）の短幅逐次二軸ポリプロピレンフィルムを挟み込んで、同時二軸延伸の工程に供給した。
次に、同時二軸延伸フィルム成形装置を用い、テンター（予熱温度：１７５℃、延伸温度：１７５℃）を用い、縦方向（ＭＤ）に３．５倍、横方向（ＴＤ）に０．８５倍延伸して、厚さ１４μｍの二軸延伸ポリプロピレンフィルムを得た。
結果を表３に示す。

表 ３

項 目 単位 実施例３

逐次二軸延伸の延伸倍率（面積比） 倍 ５×１０
更なる同時二軸の延伸倍率 倍 ３．５×０．８５

弾性率 タテ（ＭＤ） ＭＰａ ５６００
ヨコ（ＴＤ） ＭＰａ ３０００

実施例４
逐次二軸延伸ポリプロピレンフィルムの製造
実施例２と同様な方法で製造した。
二軸延伸ポリプロピレンフィルムの製造
この逐次二軸延伸フィルムを原反とし、その両端からミミ部をそれぞれ幅約１０センチメートル（ｃｍ）切り取り、その後、両端に厚さが５０マイクロメートル（μｍ）で幅２．５センチメートル（ｃｍ）の短幅逐次二軸ポリプロピレンフィルムを押圧し、同時二軸延伸の工程に供給した。
次に、同時二軸延伸フィルム成形装置を用い、テンター（予熱温度：１７５℃、延伸温度：１７５℃）を用い、縦方向（ＭＤ）に２．５倍、横方向（ＴＤ）に０．８２倍延伸して、厚さ２０μｍの二軸延伸ポリプロピレンフィルムを得た。
結果を表４に示す。

表 ４

項 目 単位 実施例４

逐次二軸延伸の延伸倍率（面積比） 倍 ５×１０
更なる同時二軸の延伸倍率 倍 ２．５×０．８２倍

弾性率 タテ（ＭＤ） ＭＰａ ４２００
ヨコ（ＴＤ） ＭＰａ ３０００

比較例４
逐次二軸延伸ポリプロピレンフィルムの製造
実施例２と同様な方法で製造した。
二軸延伸ポリプロピレンフィルムの製造
この逐次二軸延伸フィルムを原反とし、その両端からミミ部をそれぞれ幅約１０センチメートル（ｃｍ）切り取り、同時二軸延伸の工程に供給した。
次に、同時二軸延伸フィルム成形装置を用い、テンター（予熱温度：１７５℃、延伸温度：１７５℃）を用い、縦方向（ＭＤ）に１．４倍、横方向（ＴＤ）に０．８０倍延伸して、厚さ３５μｍの二軸延伸ポリプロピレンフィルムを得た。
結果を表５に示す。

表 ５

項 目 単位 比較例１

逐次二軸延伸の延伸倍率（面積比） 倍 ５×１０
更なる同時二軸の延伸倍率 倍 １．４×０．８０倍

弾性率 タテ（ＭＤ） ＭＰａ ２６００
ヨコ（ＴＤ） ＭＰａ ２８００

本発明の二軸延伸ポリプロピレンフィルムは、クリップで把持するミミ部の強度を強くすることによって、高倍率延伸が達成され、高弾性率化することができる。一方、比較例１では、ミミ部の強度が延伸部の強度と同様であることから、高倍率延伸することができず、引張弾性率が不十分であった。

本発明によれば、プロピレン系ポリマーの延伸配向による強度と耐熱性が向上しているので、包装材料としてばかりでなく、離型フィルム等の種々の産業材用途への利用が可能である。

Claims (2)

1. プロピレン系フィルム又はシートの両端に、延伸を妨げない範囲でそれらの引張弾性率より高い引張弾性率を持つ短幅フィルムを押圧し、その短幅フィルムの押圧部をテンタークリップが把持してテンター延伸することを特徴とするプロピレン系延伸フィルムの製造方法。
2. 少なくとも一方向に延伸したプロピレン系フィルムを更にテンター延伸するに際して、その両端のミミ部を切り取り、ミミ部が切り取られた後の両端に、延伸を妨げない範囲でその端部の引張弾性率より高い引張弾性率を持つ短幅フィルムを押圧し、その短幅フィルムの押圧部をテンタークリップが把持してテンター延伸することを特徴とするプロピレン系延伸フィルムの製造方法。