JPH04142916A

JPH04142916A - 熱可塑性樹脂フイルムの製造方法

Info

Publication number: JPH04142916A
Application number: JP26765890A
Authority: JP
Inventors: Chisato Nonomura; 千里野々村; Shinji Fujita; 伸二藤田; Toshiro Yamada; 山田　敏郎
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 1990-10-04
Filing date: 1990-10-04
Publication date: 1992-05-15
Anticipated expiration: 2013-12-24
Also published as: JP2841816B2

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）本発明は横方向に均一な熱可塑性樹脂フィルムの製造方
法に係わる。更に詳しくは、テンダーによって横延伸、
熱固定される際に生じるボーイング現象を抑制し、横方
向に均一な物理的、化学的及び物理化学的性質を有する
熱可塑性樹脂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
ルムの横方向のどの部分でも同じ物性値である事が望ま
しい。

しかし、従来の製造方法では製品フィルムの横方向の物
性を均一にする事は極めて困難であった。

この理由は、テンダ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分は遅れが生し
る事がわかっている。そして、横延伸と熱固定を連続に
同一のテンダーで行う場合において、テンダーに入る前
のフィルムの而」二に横方向に沿って直線を描いておく
と、この直線はテンダ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
には凹型に変形する。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
でその後のテンダーを通過し、テンダーを出たフィルム
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
ムの横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、横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横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℃〜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
低いため改良効果が少ない。

また、特公昭６３−２４４５９弓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
ルをテンダ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６２−４３
８５６号公報には、横延伸直後のフィルムをガラス転移
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。そのためテンダー内の
雰囲気温度やフィルム温度を長１１．５°間にわたり安
定して制御する事が困難ではないかと懸念される。

また、本提案も冷却工程の長さとフィルム幅の関係など
は記載されていない。更に、特開昭６２１８３３．２７
号公報には縦延伸後、テンダーで横延伸、熱固定する際
に、横延伸ゾーンと熱固定ゾーンとの間に側端部分のみ
をガラス転移温度以上熱固定温度以下の温度の予熱ゾー
ンを設置する技術が提案されている。しかし、この技術
では、予熱ゾーンの温度を横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、フィルム温度を長時
間にわたり制御する事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がフィ
ルム幅の半分と短い事からボーイング現象の減少の効果
が少ないと推測される。

また、特開平１−１８５４２３号公報には横延伸後のフ
ィルムを横延伸温度以下に冷却した後、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６２−４３８５８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が発生し
やすいためか、冷却工程に加えて多段に熱固定する工程
と再延伸する工程との複雑な工程となっている。

そのためテンダー内の雰囲気温度やフィルム１ｉｏ１度
を長時間にわたり安定して制御する事が困ガ（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１／２以」二が好ましいとの記載があるが
、この根拠が定かでない。また、冷却温度がガラス転移
温度以上延伸温度以下が好ましいとの記載がある。しか
し、この程度の冷却工程の長さや冷却工程の温度がカラ
ス転移温度以−にでは、ボーイング現象の減少の効果が
少ない事が危惧され、上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１−２５
６９４号公報、特公平１−２５６’９６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課題）かかる課題に対し、工業的に有利な横方向の物性の均一
なフィルム（特に熱収縮率等の物性値）の製造方法を提
供する事にある。

（課題を解決するための手段）本発明者らは、テンダ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、横延伸されたフィルムを更
に横延伸温度以下の（１）式を満足する冷却工程で横延
伸し、次いで熱固定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　　　　　　　　…（１）なお、（１）
式において、Ｌは冷却工程の長さ（ｍ）を、Ｗはテンダ
ー出口でのテンダーのクリップ間距離（ｍ）を意味する
。冷却工程の長さＬは、所望の横延伸倍率の８０％まで
横延伸された箇所から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する
ものとする。さらに、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。

また、冷却工程の長さしとフィルム幅Ｗとの比Ｌ／Ｗの
値はテンダー速度に木質的には依存しないが、テンダー
の速度が増加すると、フィルムの温度が実質的に効果の
ある冷却温度に到達するまでに時間がかかり、本発明の
主旨である冷却工程の長さＬとフィルム幅Ｗとの比Ｌ／
Ｗの値は実質的に小さくなる。

そこで、テンダー速度を増加する場合には、冷却工程の
長さＬとフィルム幅Ｗとの比Ｌ／Ｗの値を大きくするほ
ど効果が向上する。例えば、−テンダー速度を２倍にし
た場合には、冷却工程の長さしとフィルム幅Ｗとの比Ｌ
／Ｗの値は増速前の値の１．５倍以上を選択する事が好
ましい。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明では、熱可塑性樹脂をその融点以上の温度に加熱
・溶融し、スリットダイを含む押出し手−〇− 段から冷却ドラム表面へフィルム状に押出し、縦方向に
ロール速度が異なるロール群により縦方向に延伸し、テ
ンダーで横方向に延伸し、要すれば熱固定され、フィル
ムワイングー等によって巻き取られる事は公知である。

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、縦方向延伸条
件、横方向延伸条件、熱固定条件、巻き条件等を適宜選
択できる。また、本発明では、縦延伸後横延伸する製造
方法以外の延伸方式も本発明に含まれる。例えば、縦横
延伸後に再縦延伸する延伸方式、縦多段延伸を含む延伸
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なと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
レンザルファイド、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。

本発明の製造方法は熱可塑性樹脂フィルムを横延伸、熱
固定処理する際に、横延伸工程終了後のフィルムを延伸
温度以下に冷却し、横延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る。冷却工程の長さＬとフ
ィルム幅Ｗとの比Ｌ／Ｗの値が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Ｌとフィルム
幅Ｗとの比をＬ／Ｗ≧２．０で冷却工程の長さＬを選択
する事が好ましい。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なうテンダーを切り
放す場合には、大気中でフィルムを走行させるためフィ
ルムは冷却されるので、冷却工程の長さＬ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ダーで行なう事も本発明に含まれ
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ニップロール群に
通す事が好ましく、その効果は著しく向上する。このニ
ップロールの材質は、金属鏡面とゴム弾性体との組合せ
で、ニップロールはテンダ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事から速度制御が容易である
事が条件である。またニップロールは両方相互に制御可
能である事が好ましい。

従来、横方向のヤング率等を増加させるために、横延伸
倍率を上げる方法が採用されていた。しかし、その方法
では横延伸倍率を大きくするほどボーイング現象は増大
する傾向にあり、フィルムの破断等の問題点も多い。そ
こで、本発明は冷却］１程を設ける事によるボーイング
現象を減少させると同時にフィルムの物性値を改善する
方法として、横延伸終了後の冷却工程で横方向に延伸さ
せる技術を見いだした。冷却工程で延伸する事により本
来は、ボーイング現象は増加する傾向があるが、冷却工
程での適当な延伸倍率の割合を選択する事によってボー
イング現象の減少の効果を損なわず物性値を改良する事
ができる事を見いだした。この技術により、横延伸時に
発生する延伸応力の伝播を制御し、且つ冷却工程で横方
向に延伸させる事によりフィルムのヤング率等の物性値
を増加させ、且つ厚み斑の少ないフィルムを製造する事
ができる。

本発明において、ボーイング現象の少ないフィルムを製
造するに際して工業的に有利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」二
程の長さＬとフィルム幅Ｗとの比Ｌ／Ｗ＝１．０で応力
伝播は約１／２になり、Ｌ／Ｗ＝２．０で応力伝播は約
１／１０になり、Ｌ／Ｗ＝３．０でほとんどゼロになる
事を計算値より求め、実機で裏付けし、いかなる場合も
適用可能な事を見いだせたためである。

次に実施例を示す。

（実施例）本発明において、使用される装置の一例について説明す
る。Ｔダイより押出された熱可塑性樹脂はチルロールに
よって急冷されフィルム状に成形される。そのフィルム
はロール延伸機によって縦方向に延伸され、ついでテン
ダーのクリップによってその両端を把持されつつ、予熱
ゾーンを通って横延伸ゾーンに入り横延伸される。さら
に、フィルムは冷却ゾーンに入り横方向に延伸され、熱
固定ゾーンを通り、熱固定された後、クリップから外さ
れてテンダーから出て巻取り機によって巻取られる。

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−１４＝形したのち、ロール延伸機による縦方向の延伸倍率を３
．５倍とし、その後テンダーによる横方向の延伸倍率を
３．５倍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。テンダー内における温度は、予熱温度を
９０°Ｃ１延伸温度を１００°Ｃ１冷却温度を８０℃、
熱固定温度を２２０°Ｃとし、冷却ゾーンの長さＬとフ
ィルム幅Ｗとの比Ｌ／Ｗ＝２．０とし、冷却工程での横
延伸倍率の割合を５％とし、熱固定工程での横方向の緩
和率を５％とした。なお、冷却工程での横延伸倍率の割
合が５％とは、所望の横延伸倍率の９５％まで横延伸工
程で延伸を行った後、冷却工程で更に所望の横延伸倍率
の５％を横方向に延伸する事を意味する。

実施例２実施例１において、冷却工程での横延伸倍率の割合を１
５％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。

比較例１実施例１において、冷却工程での横延伸倍率の割合を０
％（横延伸工程で所望の１００％まで延伸し、冷却工程
では延伸しない）とする以外はすべて実施例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３ナイロン−６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
る縦方向の延伸倍率を３．３倍とし、その後テンダーに
よる横方向の延伸倍率を３．４倍として二軸配向ナイロ
ン−６フイルムを得た。

テンダー内における温度は、予熱温度を６０℃、延伸温
度を８５℃、冷却温度を６０℃、熱固定温度を２２０℃
とし、冷却工程での横延伸倍率の割合を５％とした。な
お、冷却ゾーンの長さしとフィルム幅Ｗとの比Ｌ／Ｗ＝
２．０とし、熱固定工程での横方向の緩和率を５％とし
た。

比較例２実施例３において、冷却工程での横延伸倍率の割合を０
％（横延伸工程で所望の１００％まで延伸し、冷却工程
では延伸しない）とする以外はすべて実施例３と同様に
して二軸配向ナイロン−６フイルムを得た。

実施例と比較例における製膜条件とボーイング歪と厚み
斑の測定結果を表１に示す。なおボーイング歪はテンダ
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１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／ＷＸ１００　　（％）ここで、Ｂ＝ボーイング歪の量（％）Ｗ＝フィルムの幅（ＩＩＩＩＮ）ｂ＝ボーイング線の最大ふくらみ量（ＩＩＩＩｌｌ）によって算出した。

（発明の効果）比較例（冷却工程で横延伸を行なわない場合）に比べて
、実施例ではボーイング歪をほとんど変化させずに、厚
み斑の少ない熱可塑性樹脂フィルムを製造できる事がわ
がる。

１７一４、

【図面の簡単な説明】

第１図はボーイング歪の算出方式を示したものである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）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、横延伸されたフィルムを更に横
延伸温度以下の（１）式を満足する冷却工程で横延伸し
、次いで熱固定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…（１）なお、（１）式において、Ｌは冷却工程の長さ（ｍ）を
、Ｗはテンダー出口でのテンダーのクリップ間距離（ｍ
）を意味する。