JPH03158225A - 熱可塑性樹脂フイルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は熱可塑性樹脂フィルムの均一な製造方法に係わ
る。更に詳しくは、テンターによって横延伸、熱固定さ
れる際に生じるボーイング現象を抑制し、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フィルム
の製造方法に関する。

（従来の技術） 熱可塑性樹脂フィルム、特に二軸配向されたポリエステ
ル系、ポリアミド系、ポリオレフィン系ポリビニル系樹
脂、ポリフェニレンサルファイド等のフィルムは、包装
及び工業用途、その他の用途に供せられており、フィル
ムの幅方向のどの部分でも同じ物性値であることが望ま
しい。

しかし、従来の製造方法では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。この理由は
、テンター内においてフィルムの両端はクリップに把持
されていて、延伸工程によって生じる縦方向の延伸応力
や、熱固定工程によって発生する収縮応力は、把持手段
であるクリップによって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が低く拘束力が弱くなり
、上記の応力の影響によってクリップで把持されている
端部に対してフィルムの中央部は遅れが生じることがわ
かっている。そして、横延伸と熱固定を連続に同一のテ
ンターで行う場合において、テンターに入る前のフィル
ムの面上に幅方向に沿って直線を描いておくと、この直
線はテンター内で変形してフィルムの進行方向に対して
延伸工程の始めの領域で凸型に変形し、延伸工程の終わ
り直前の領域で直線に戻り、延伸工程終了後に凹型に変
形する。さらに熱固定工程の領域の始めで凹形の変形は
最大値に達し、このまま曲線は変化しないでその後のテ
ンターを通過し、テンターを出たフィルムには凹形の変
形が残る。この現象はボーイング現象と称されているも
のであるが、このボーイング現象はフィルムの幅方向の
物性値を不均一にする原因になっている。

ボーイング現象によって、フィルムの側端部分ではボー
イング線に対して更に縦方向に傾斜した配向主軸が生じ
て、幅方向で配向主軸の角度が異なる傾向がある。この
結果、例えば縦方向の熱収縮率、熱膨張率、湿潤膨張率
等の物性値がフィルムの幅方向で異なってくる。このボ
ーイング現象によって、包装用途の一例として、印刷ラ
ミネート加工、製袋工程等において印刷ピッチずれ、斑
の発生、カーリング、蛇行などのトラブルの原因になっ
ている。また、工業用途の一例として、フロッピーディ
スク等のベースフィルムでは面内異方性のため磁気記録
特性の低下などのトラブルの原因になっている。

更に詳しく述べると、横延伸と熱固定間に冷却工程を設
ける従来技術としては、特公昭３５−１１７７４号公報
には横延伸と熱固定工程の間に２０°Ｃ〜１５０℃の緩
和工程を介在させ、実質冷却工程を設けた製造方法が提
案されている。しかし、この冷却工程の詳細については
全く記載されていないばかりか、ボーイング現象の減少
の効果も全く不明である。更に、ボーイング現象を減少
ないし解消する技術として、特開昭５０−７３９７８号
公報に延伸工程と熱固定工程との間にニップロール群を
設置するフィルムの製造方法が提案されている。しかし
、この技術ではニップロールを設置する中間帯の温度が
ガラス転移温度以上で、ニップ点でのフィルムの剛性が
低いため改善策には効果が少ない。また、持分ｌｌＲ６
３−２４４５９号公報には横延伸完了後のフィルムの両
端部を把持しながら中央付近の狭い範囲のみをニップロ
ールによって強制的な前進をもたらす工程が提案されて
いる。しかし、この技術ではニップロールをテンター内
の高温領域に設置する必要があり、ロール及びその周辺
装置を冷却する必要があり、またフィルムが高温である
ためロールによる傷が発生するおそれがあり、実用面で
制約される。また、特公昭６２−４３８５６号公報には
、横延伸直後のフィルムをガラス転移点温度以下に冷却
した後、多段に熱固定を行ない熱固定と同時に横方向に
伸張する技術が提案されている。

しかし、この技術では冷却工程でボーイング現象が少な
いためか、又は熱固定でボーイングが再発生しやすいた
めか冷却工程に加えて多段に熱固定する工程と再延伸と
の複雑な工程となっている。

そのためテンター内の雰囲気温度やフィルム温度を長時
間にわたり安定して制御することが困難でないかと懸念
される。また、持分平１−２５６９４号公報、持分平１
−２５８９Ｅ３号公報には、フィルムの走行方向を逆転
させて横延伸、熱固定をする技術が提案されている。し
かし、この技術ではフィルムの走行方向を逆転させるの
にフィルムを一旦巻き取る必要があり、オフラインでの
製造方法であるため生産性の面で制約を受けるなどの問
題点がある。

（発明が解決しようとする問題点） かかる問題点に対し、ボーイング現象を減少せしめて物
性の均一なフィルムを得ることができる効果的な横延伸
及び熱固定にかかわる製造方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は少なくとも一軸方向に延伸された熱可塑性樹脂
フィルムを製造するに際し、熱固定処理前後にフィルム
の両端部を把持せずに強制的にガラス転移点温度以下に
冷却することを特徴とする熱可塑性樹脂フィルムの製造
方法である。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明に適用される熱可塑性樹脂としては、ポリエチレ
ンテレフタレート、ポリエチレン２，６−ナフタレート
、ポリエチレンイソフタレート、ポリエチレンテレフタ
レートなどのポリエステル系樹脂、ナイロン−６、ナイ
ロン−６６などのポリアミド系樹脂、ポリプロピレン、
ポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリフェニ
レンサルファイド、ポリエーテルスルフォン、ポリスル
フォン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケ
トンケトン、ポリエチレントリメリテッドイミド、その
他多くの単体、共重合体、混合体、複合体等が挙げられ
る。

本発明は熱可塑性フィルムを熱固定処理する際に、熱固
定前後のフィルムを両端部を把持せずに強制的にガラス
転移点温度以下に冷却し、熱固定工程によって発生する
ボーイング現象を減少するものである。また、冷却する
方法はテンター内に冷却ゾーンを設けてもよく、あるい
はその冷却ゾーンで温度が十分に下がらない場合には、
横延伸と熱固定を別々のテンターで行い強制的に大気中
にフィルムを通過させて空冷によってガラス転移点温度
以下に冷却してもよい。この冷却温度は低いほどボーイ
ング現象の減少の効果が向上する。

また、この冷却工程の長さは長いほどボーイング現象の
減少効果が大きいが、少なくともフィルム幅以上の長さ
が好ましく、フィルム幅より３倍以上の長さが更に好ま
しい。

更に、この冷却する工程においては、フィルムを速度制
御可能なニップロール群に通すことが好ましく、その効
果は著しく向上する。この熱固定工程の前後に設置する
ニップワールの材質は、金Ｂ鏡面とゴム弾性体との組合
わせで、ニップロールはテンターのクリップとの相対的
な速度でフィルムを緊張させることから速度制御が容易
であることが条件である。また熱固定工程の前後のニッ
プロールは単独でもあるいは両方相互に制御可能である
ことが好ましい。

（作　　用） 横延伸と熱固定を連続に同一のテンターで行う場合にお
いて、ボーイング現象は延伸工程終了後にも多少発生し
ており、その後の熱固定工程の直後で最大値をとること
が確認されている。延伸工程と熱固定工程との間には延
伸による延伸応力と熱固定による収縮応力が存在するが
、熱固定工程のフィルムの温度が高いためフィルムの剛
性が低くなりフィルムの中央部が延伸工程側へ変形し易
くなり、ボーイング現象が発生すると考えられる。

本発明では延伸工程と熱固定工程との間の領域でフィル
ムを強制的にガラス転移点温度以下に冷却して延伸によ
って発生する応力の伝播をなくしてボーイング現象を減
少するものである。しかしその後フィルムは熱固定をさ
れるためその熱固定工程においてもボーイング現象が発
生する。これは熱固定工程においてもフィルムの両端部
は把持手段であるクリップで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が低く拘束力が弱く
なりボーイング現象が発生すると考えられる。

また熱固定工程における温度が延伸工程の温度に比べ高
いのでフィルムの温度も高くなりフィルムの剛性も低下
している。つまり延伸工程によるボーイング現象よりも
熱固定工程でのボーイング現象の方が大きいと考えられ
る。そこで熱固定工程で生ずるボーイング現象を減少さ
せるためには、熱固定工程終了後にもフィルムをガラス
転移点温度以下に冷却することが必要である。このよう
に本発明は熱固定前後のフィルムを両端部を把持せずに
強制的にガラス転移点温度以下に冷却し、熱固定によっ
て発生するボーイング現象を減少するものである。

次に実施例を示す。

（実施例） 第１図は本発明において使用される装置の一例を示した
ものである。Ｔダイ１より押出された熱可塑性樹脂はチ
ルロール２によって急冷されフィルム状に成形される。

そのフィルムはロール延伸機３及び３′によって縦方向
に延伸され、ついでテンター４のクリップ５（図示せず
）によってその両端を把持されつつ、予熱ゾーン６を通
って横延伸ゾーン７に入り横延伸される。さらにフィル
ムは第一冷却ゾーン８に入ると同時にクリップ５から外
され第一二ツブロール９及び９′の間を通る。さらにフ
ィルムはテンターのクリップ１０（図示せず）によって
再度両端を把持されて熱固定ゾーン１１を通り、熱固定
された後、第二冷却ゾーン１２を通り、クリップ１０か
ら外されてテンターから出て第二ニップロール１３及び
１３′を通り、巻取り機１４によって巻取られる。なお
速度制御装置１６は第一二ツブロール９及び９′と第二
ニップロール１３及び１３′の速度制御を行う装置で、
直流サーボモータのような電気的な速度安定化装置が附
されていることが好ましい。

また第一二ツブロール９及び９′と第二ニップロール１
３及び１３′は、フィルムの中央部をフィルムの進行方
向に緊張させることを目的としているので第２図に示す
ようなロールの両端部よりも中央部を太鼓状に膨らせた
ロールの方が好ましい。以下、いくつかの例を挙げて説
明する。

実施例１ 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、チルロール上でフィルム状に成形したのちロー
ル延伸機によって縦方向に３．６倍延伸し、その後テン
ターによって横方向に３．７倍延伸した二軸配向ポリエ
チレンテレフタレートフィルムとした。テンター内にお
ける温度は、延伸温度を１００°Ｃ１その後の第一冷却
温度を４０°Ｃ１熱固定温度を２２０°Ｃ１その後の第
二冷却温度を４０°Ｃとした。その後通常のようにして
フィルムを巻き取った。

実施例２ 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、チルロール上でフィルム状に成形したのちテン
ターによって延伸温度を１００″Ｃとして横方向に３．
７倍延伸し、その後ロール延伸機によって縦方向に３．
６倍延伸し、再度テンターによって熱固定した二軸配向
ポリエチレンテレフタレートフィルムとした。第一冷却
ゾーンの温度はテンターが横延伸と熱固定で別々なので
空冷により３０℃、熱固定工程におけるテンターの温度
は熱固定温度を２２０°Ｃ１その後の第二冷却温度を４
０″Ｃとした。その後通常のようにしてフィルムを巻き
取った。

実施例３ 実施例１における第一、第二冷却工程で二、プを行うほ
かは実施例１と同様として二軸配向ポリエチレンテレフ
タレートフイルムヲ得た。ナオ、ニップロールを通す領
域ではフィルムの両端Ｒを把持せずにテンターのクリッ
プより２％速い速度で金属ロール側を速度制御し、ゴム
ロールによってニップした。

実施例４ 実施例２における第一、第二冷却工程でニップを行うほ
かは実施例２と同様として二軸配向ポリエチレンテレフ
タレートフィルムを得た。なお、ニップロールの条件は
実施例３と同様とした。

比較例１ 実施例１における第一、第二冷却工程を行わない以外は
すべて実施例１と同様として二軸配向ポリエチレンテレ
フタレートフィルムを得た。

比較例２ 実施例２における第一、第二冷却工程を行わない以外は
すべて実施例１と同様として二軸配向ポリエチレンテレ
フタレートフィルムを得た。

実施例と比較例の製膜条件とボーイング歪を表１に示す
。なおボーイング歪はテンターにはいる前のフィルムの
表面に直線を描き、最終的に得られたフィルム上で第３
図に示すような弓状に変形しており、この弓形の状況を
、 Ｂ＝ｂ／ＷｘｌＯＯ（％） ここで、Ｂ＝ボーイング歪の量（％） Ｗ＝フィルムの幅（ｍ１１） ｂ＝ボーイング線の最大のふくらみ量 （、、） によって算出した。

（発明の効果） 比較例は著しいボーイング現象が発生するが、本発明で
は熱可塑性フィルムを横延伸、熱固定する工程において
発生するボーイング現象を抑制し、フィルムの幅方向に
均一な物性を有するフィルムを製造できることがわかる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するに使用する装置の一例を概略
断面図で示したものであり、第２図はニップロール群用
のロールとして使用されるのに適したロールの一例を概
略平面図で示したものである。第３図はボーイング歪の
算出方式を示したものである。 図中、１はＴダイ、２はチルロール、３及び３′はロー
ル延伸機、４はテンター、Ｓ及び１０はクリップ、６は
予熱ゾーン、７は横延伸ゾーン、８は第一冷却ゾーン、
９及び９′は第一二ツブロール、１１は熱固定ゾーン、
１２は第二冷却ゾーン、１３及び１３′は第二ニップロ
ール、１４は巻取り機、１５は速度制御装置をそれぞれ
示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　少なくとも一軸方向に延伸された熱可塑性樹脂フィル
   ムを製造するに際し、熱固定処理前後にフィルムの両端
   部を把持せずに強制的にガラス転移点温度以下に冷却す
   ることを特徴とする熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。