JPH03216326A - 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】 （産業トの利用分野） 本発明は熱１可塑性樹脂フィルムの均一な製造方法に係
わる。史に詳しくは、テンターによって横延伸、熱固定
される際に生ずるボーイング現象を抑制し、幅方向に均
・な物理的、化学的及び物理化学的性τｊを自゛するフ
ィルムの製造ｈ／１．に関する。

（従来の技術） 熱可塑性樹脂フィルム、特にニ一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に対し、フィル
ムの中央部は把持手段の影響か低く拘束力が弱くなり、
Ｌ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分は遅れが生しることかわ
かっている。そして、横延伸と熱固定を連続に同−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
ムの而−ｌ二に幅方向に沿って直線を描いてお《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
しで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、延伸工程終了後には凹
型に変形する。さらに熱固定玉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−・例として、印刷
ラミネート加玉、製袋工程等において印刷ピノチすれ、
斑の発生、カーリング、蛇行なとのトラブルの原因にな
っている。また、Ｌ業用途の−例として、フロ，ピーデ
ィスク等のベースフィルムでは而内異方性のため磁気記
録特性の低五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３５一１１７７４号公報
には横延伸と熱固定工程の間に２０℃〜１５０゜Ｃ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、この冷却丁程の長さについては
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
公報には延伸［程と熱固定工程との間に二，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、この技術では二，プロールを設置する中間帯の温度
がガラス転移点温度以上で、二，プ点でのフィルムの剛
性が低いため改良効宋か少ない。また、特公昭６３−２
４４５９弓公報には横延伸完ｒ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ソプロールに
よって強制的な前進をもたらす玉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、またフィルムか高温であるためロ
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、横址
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
でボーイング現象の減少が少ないためか、又は熱固定で
ボーイング現象が再発生しやすいためか冷却玉程に加え
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はな
いかと懸念される。また、本提案も特公昭３５−１１７
７４号公報と同様に冷却−工程の長さなとは記載されて
いない。史に、特開昭６２−１８３３２７号公報には縦
延伸後、テンターで横延伸、熱固定する際に、横延伸ゾ
ー／と熱固定ゾーンとの間に側端部分のみをガラス転移
点温度以Ｌ熱固定温度以下の温度のｔ熱ゾーンを設置す
る技術か提案されている。しかし、この技術では、予熱
ゾーンの温度を幅方向に温度勾配を持たせながら制御し
なければならないため、フィルム一度を長時間にわたり
制御することが困難ではないかと懸念される。

なお、本提案の実施例ではこの予熱ゾーンの長さかフィ
ルム幅の半分と短いことからボーイング現象の減少の効
果か少ないと推測される。また、特開平１−１６５４２
３号公報には横延伸後のフィルムを横延伸温度以−ドに
冷却した後、多段に昇温しながら横方向に再度伸張する
技術が提案されている。しかし、この技術では、特公昭
６２−４３８５６号公報の場合と同様に冷却工程でのボ
ーイング現象の減少の効果が少ないためか、また、熱固
定工程でボーイングか発生しやすいためか、冷却Ｆ稈に
加えて多段に熱固定する工程さ＋Ｉｆ延伸する［程との
複雑なｔ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
ことか困難ではないかと懸念される。なお、本提案では
、冷却工程の長さがフィルム幅の５以上が好ましいとの
記載があるが、この根拠か定かでない。また、冷却温度
かガラス転移点温度以上延伸温度以下が好ましいとの記
載かある。しかし、この程度の冷却工程の長さや冷却下
程の温度かガラス転移点温度以上では、ボーイング現象
の減少の効果が少ないことが危惧され、Ｌ記のような複
雑な工程を採用せざるを得なかったと推測される。また
、特公平１−２５６９４号公報、特公平１−２５６９６
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。いかし、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−
・日．巻き取る必要があり、オフラインでの製造方法で
あるたる生産性の而で制約を受けるなとの問題点がある
。

（発明か解決しようとする課題） かかる問題にχ・１し、ボーイング現象を減少せしめて
物性の均−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
。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、テンター内におけるボーイング線の変化
を観察し、種々の研究からボーイング現象の発生過程を
解明し、このボーイング現象を減少する手段を検討して
本発明に到達した。

本発明は、少なくとも横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、横延伸工程と熱固定工程と
の間に下式を満足する冷却工程を設けて、ガラス転移点
温度以上に冷却する事を特徴とする熱可塑性樹脂フィル
ムの製造方法である。

Ｌ／Ｗ≧１．０ なお、−Ｌ式において、Ｌは冷却工程の長さ（ｍ）　、
Ｗはフィルム幅（ｍ）を意味する。ここで、冷却工程の
長さしは、実質的に冷却工程の前玉程の温度以下になる
箇所から該冷却工程の温度より実質的に高い次工程の温
度までの最も長い箇所までの長さを意味し、フィルム幅
Ｗは、テンタ一出１１でのテンターのクリソプ間距離を
意味するものとする。また、ここで横方向とはフィルム
の走行方向に対して直角方向、縦方向とは走行方向を意
味する。即ち、冷却温度が延伸温度以下ガラス転移点７
Ｍ度以Ｌの場合、ボーイング歪はある程度改良されるが
幅方向の実用物性差の改良は充分満足されるものではな
いが、ガラス転移点温度以ドで実用的に充分満足される
物性差である事を見いたした。

以ド、本発明を詳細に説明する。

本発明では、熱可塑性樹脂をその融点以１−の温度に加
熱・溶融し、スリノトダイを含む押出し手段から冷却ド
ラム表面へフィルム状に押出し、縦方向にロール速度か
児なるロール群により縦方向に延伸し、テンターで横方
向に延伸し、要すれば熱固定され、フィルムワインダー
等によって巻き取られることは公知である。本発明では
、製膜・延伸条件として、このような樹脂の溶融・押出
し条件、キャスティング条件、縦力向鉦伸条件、横ノ」
向延伸条件、熱固定条件、もき条件等を適宜選択できる
。

本発明に適用される熱ＩＪＪ塑性樹脂として４よ、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、ポリブチレ
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。

本発明は熱可塑性樹脂フィルムを横延伸、熱固定処理す
る際に、熱固定工程前のフィルムをガラス転移点温度以
下に冷却し、横廷伸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り、この冷却温度は低いほどボー
イング現象の減少の効果か向Ｉ−、する。冷却工程の長
さしとフィルム幅Ｗとの比Ｌ／Ｗの値か大きいほどボー
イング現象の減少の効果が向上し、冷却工程の長さしと
フィルム幅Ｗとの比をＬ／Ｗ≧２．０で冷却玉程の長さ
しを選択することが好ましい。さらに好ましくは、Ｌ／
Ｗ≧３．０である。

また、横延伸工程と熱固定工程を行うテンターを切り放
す場合には、大気中でフィルムを走行させるためフィル
ムはガラス転移点温度以Ｆに冷却され、冷却工程の長さ
しとフィルム幅Ｗとの比Ｌ／Ｗ≧１．０を満足さえすれ
ば横延伸工程と熱固定工程を別のテンターで行なうこと
も本発明に含まれる。

更に、この冷却工程及び熱固定工程終了後の冷却工程に
おいては、フィルムを速度制御可能な二ノプロール群に
通すことが好ましく、その効果は著しく向トする。この
ニツブロールの材質は、金属鏡面とゴム弾性体との組合
せで、ニソブ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。またニソプロールは単独でもあ
るいは両方相互に制御町能であることか好ましい。

本発明では、横延伸、冷却、熱固定ｔ程が連接している
場合や、上記玉程間に再延伸緩和定長工程の少なくとも
１つの玉程が含まれる場合は当然含まれる。更に、縦延
伸後横延伸する製造力法以外の延伸力式も本発明に含ま
れる。例えば、横延伸後縦延伸する延伸方式、縦横延伸
後に再縦延伸する延伸方式、縦２段延伸を含む延伸方式
、横延伸後のフィルムの両端をトリミングして縦延伸す
る延伸方式などその要旨を越えない限り上記に限定され
るものではない。

本発明において良好な効果が得られる理由については、
ボーイング現象を減少するのに必要な冷却工程の長さの
決定において、誰もがなしえなかった有限要素法を適用
しうる数式モデルを設定し数値解析によって延伸応力の
伝播を推定可能ならしめ、その結果、冷却工程の長さし
とフィルム幅Ｗとの比Ｌ／Ｗ＝１．０で応力伝播は約局
になり、Ｌ／Ｗ＝２．０で応力伝播は約１７ｌＯになり
、Ｌ／Ｗ＝３．０ではとんとゼロになることを計算値よ
り求め、実機で裏付けし、いかなる場合も適用可能なこ
とを見いだせたためである。

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より押出された熱町塑性樹脂はチ
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Ｍ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、ｔ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
ムは冷却ゾーン８に入り、熱固定ゾーン９及び１０を通
り、熱固定された後クリップ５から外されてテンターか
ら出て巻取り機１１によって巻取られる。

本発明において、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−Ｌで第２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／ＷＸ　１　００　（％） ここで、Ｂ＝ボーイング歪の盪（％） Ｗ＝フイノレム幅（ｍ會） ｂ＝ボーイング線の最大凹穢（■■） によって算出した。

また，本発明において、製膜［程終ｒ後のフィルム物性
値の測定については、以ドに示す通りである。なお、測
定点はフィルムの中央と端部とした。

（１）　　屁折率 アソベの屈折率計を用いて測定した。

■　熱収縮率 ポリエチレンテレフタレートの場合には、１０５、１５
０、２００゜Ｃで３０分間、ナイロン＝６の場合には、
９５、１６０℃で１０分間保持したときの収縮量より算
出した。

（３）　　沸水収縮率（ナイロン−６のみ）第３図に示
されるような標線を記したサンプルを標学状＠（２３℃
　５０％ＲＨ）で２時間ンーズニングした後、各標線間
距離を測定してＱ。とする。次に、１０′０゜Ｃの沸水
中で３０分間の熱処理を実施する。この処理後標準状態
で３０分／−ズニングを施し、各標線間距離を測定して
ｇ。とする。この結果を次式によって沸水収縮率を算出
した。

なお、（ｌ）〜（３）のフィルム物性値の測定方向は、
縦方向に対して−４５゜方向（以下、ａ方向と表わす）
、縦方向に対して＋４５゜方向（以下、ｂ方向と表す）
の２方向とした。なお、縦方向に対して時計回りをプラ
ス（＋）、縦方向に対して反時計回りをマイナス（一）
方向とする。

ここで、（Ｉ）〜（３）の物性値について、フィルムの
端部におけるａｖ　ｂ両方向の物性値の絶対値の比を算
出し、その値が１．０に近いほどフィルムの幅方向での
物性差か少ないものとする。

本発明の効果は、ボーイング歪の小さいもの、（１１〜
（３）の物性値のａｔｂ両方向の絶対値の比か１．０に
近いものを対象に、ポリエチレンテレフタレートの場合
には、１０５℃における熱収縮率のａｔ　ｂ両方向の絶
対値の比が０．８以上、ナイロン−６の場合には、沸水
収縮率のａｓｂ両方向の絶対値の比が０．５以七のもの
を判定基準とした。

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、熱固定した二軸
配向ポリエチレンテレフタレフートフィルムとした。テ
ンター内における温度は、予熱温度を９０℃、延伸温度
を１００℃、その後の冷却温度を４０℃、熱固定温度を
２２０℃とした。その後、通常のようにしてフィルムを
巻き取った。なお、冷却ゾーンの長さしとフィルム幅Ｗ
との比Ｌ／Ｗ＝１．０とした。

実施例２ 実施例１において、冷却ゾーンの長さしとフィルム幅Ｗ
との比Ｌ／Ｗ＝２．０とする以外は実施例１と同様にし
て二輪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３ 実施例１において、冷却ゾーンの長さしとフィルム幅Ｗ
との比Ｌ／Ｗ＝３．０とする以外は実施例１と同様にし
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４ 実施例１において、冷却ゾーンの温度を６５℃とする以
外は実施例１と同様にして二輪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１ 実施例１において、冷却工程を行わない以外はすべて実
施例ｌと同様にして二輪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１において、冷却ゾーンの温度をｌｏｏ゜Ｃとす
る以外は実施例１と同様にして二軸配向ポＪ工千レ／テ
レフタレートフィルムをｊＩＪた。

比較例３ 実施例２において、冷却ゾーンの温度を１００℃とする
以外は実施例２と同様に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５ ナイロ／−６樹脂を溶融してＴダイより押出し、チルロ
ールヒ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３．２５倍延伸し、その後テンターによって
横方向に３．５倍延伸し、熱固定した二軸配向ナイロン
−６フィルムとした。

テンター内における温度は、予熱温度を６０℃、延伸温
度を８５℃、その後の冷却温度を４０℃、熱固定温度を
２３５℃とした。その後、通常のようにしてフィルムを
巻き取った。なお、冷却ゾーンの長さＬとフィルム幅Ｗ
との比Ｌ／Ｗ＝１．０とした。

実施例６ 実施例５において、冷却ゾーンの長さしとフィルム幅Ｗ
との比Ｌ／Ｗ＝２．０とする以外は実施例５と同様にし
て二軸配向ナイロン−６フィルムを得た。

実施例７ 実施例５において、冷却ゾーンの長さしとフィルム幅Ｗ
との比Ｌ／Ｗ＝３．０とする以外は実施例５と同様にし
て二軸配向ナイロン−６フィルムを得た。

比較例４ 実施例５において、冷却工程を行わない以外はすべて実
施例５と同様にして二軸配向ナイロン一〇フィルムを得
た。

比較例５ 実施例５において、冷却ゾーンの温度を１００℃とする
以外は実施例５と同様にして二軸配向ナイロン−６フィ
ルムヲ得タ。

比較例６ 実施例７において、冷却ゾーンの温度を１００゜Ｃとす
る以外は実施例７と同様にして二軸配向ナイロン−６フ
ィルムを得タ。

実施例と比較例における製膜条件とボーイング歪及びフ
ィルム物性値を表１に示す。

（発明の効！ｉ） 比較例（冷却を行わないか、冷却工程を有しても冷却温
度がガラス転移点温度以］二の場合）はボーイング歪及
び実用的に充分満足できない程度のフィルムの物性差が
発生するが、本発明の実施例では熱１Ｊ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、実用的に充分満足できる程度にフィルムの
幅方向に均一な物性を有するフィルムを製造することが
わかる。

【図面の簡単な説明】

図は沸水収縮率の測定における標線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　５はテンターのクリ，プ、６
はＦ熱ソーン、７は横延伸ゾーン、８は冷却ノーン、９
及び１０は熱固定ゾーン、１ １は巻取り機をそれぞれ示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 少なくとも横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、横延伸工程と熱固定工程との間に下式
   を満足する冷却工程を設けて、ガラス転移点温度以下に
   冷却する事を特徴とする熱可塑性樹脂フィルムの製造方
   法。 Ｌ／Ｗ≧１．０ なお、上式において、Ｌは冷却工程の長さ（ｍ）、Ｗは
   フィルム幅（ｍ）を意味する。