JPH09295344A

JPH09295344A - 熱可塑性樹脂フィルムの製造方法

Info

Publication number: JPH09295344A
Application number: JP9049243A
Authority: JP
Inventors: Katsutoshi Miyagawa; 克俊宮川; Kenji Tsunashima; 研二綱島; Tetsuya Yamagata; 哲也山形
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1996-03-04
Filing date: 1997-03-04
Publication date: 1997-11-18

Abstract

(57)【要約】【解決手段】１段目の延伸をした後に、該１段目の延伸
方向と直角方向に２段目の延伸をして二軸に配向させる
フィルムの製造方法において、該１段目の延伸前のフィ
ルム形状因子Ｄが３以下であるフィルムを用いることを
特徴とする熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。ただし、
フィルム形状因子Ｄは、フィルム端部の最大厚みｄｅに
対するフィルム中央部の平均厚みｄｃとの比率（ｄｅ／
ｄｃ）である。【効果】長手方向の延伸での幅収縮率が小さくなり、ま
た、二軸配向フィルムの幅方向の物性むらが小さく、厚
み均一性も顕著に改善された生産性の高いフィルムの製
造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は熱可塑性樹脂フィル
ムの製造方法に関わるものである。更に詳しく言えば、
フィルムの生産性を向上させ、しかも厚みむらの少な
い、平面性に優れた品質の高い熱可塑性樹脂フィルムの
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に熱可塑性樹脂フィルムを製造する
方法として、Ｔダイ口金から押出成形されたエッジ（端
部）の付いたフイルムを延伸する方法が広く用いられて
いる。このエッジは長手方向延伸時の幅収縮を防止する
ために必要なものであり、エッジの厚みを厚くすること
により剛性を高め、延伸時の幅収縮を防止する。

【０００３】より具体的には、例えば、高強度フィルム
を製造するにあたり、各種方法が検討され、かつまた、
実施されている。例えば、最も一般的に用いられている
方法は（株）技術情報協会発行の「ＰＥＴフィルム」１
３６頁に記載のように、従来の縦延伸、横延伸を行った
後に、さらに再度縦延伸および／または横延伸を行う方
法が挙げられる。しかし、本方法は、該書に記載のとお
り、既に二軸配向したフィルムを幅収縮を抑えて安定に
再延伸するために多くの困難を伴い、特に、エッジの厚
みを厚く成形する必要がある。そこで最近では、例え
ば、特公平４−４５５号公報や特開昭６１−２４２８２
４号公報のように、再縦延伸や再横延伸工程を用いず
に、その代りに縦延伸を多段階で行うことにより、高強
度フィルムを得る方法が提案されている。しかしなが
ら、このような方法においても、多段階の縦延伸をする
ために幅収縮を抑えるために、エッジの厚みを厚く成形
する必要性は変わらない。

【０００４】一方、生産性を高めるために、フィルムの
製造速度を高める検討がなされ、例えば、特開昭４９−
４４０８４号公報に記載のように、縦延伸を多段階で行
うことにより縦延伸倍率を高め、その結果として製造速
度を高める方法が挙げられる。このような方法において
も、前述と同じように多段階の延伸における幅収縮を抑
えるために、エッジの厚みを厚く成形する必要がある。

【０００５】ところで、熱可塑性樹脂フィルムを延伸す
る場合、「機械的に延伸した倍率に応じて均一に延伸さ
れる、いわゆるドロー延伸」と、「ある一点にくびれが
生じ、そのくびれが伝搬しながら延伸されていく、いわ
ゆるネッキング延伸」と呼ばれる延伸形態が存在する。
一般的なフィルムの延伸はドロー延伸によって行われて
おり、ネッキング延伸の適用例は知られていない。しか
しながらネッキング延伸自体は広く公知の延伸形態であ
り、例えば、共立出版（株）発行の高分子学会編「ファ
イバーをつくる」２７頁に記載のように、紡糸において
は、紡糸速度を高速化することにより、ネッキング延伸
が発現することが知られており、実際に紡糸の生産工程
においても採用されている。また、例えば、ポリエステ
ルフィルムにおいて、成形加工学会誌の「成形加工」第
４巻９号（１９９２年）５８３頁に記載のように、ネッ
キング延伸現象の解析などが行われているが、フィルム
の場合、紡糸と異なり、二軸に延伸する工程のため、実
際の製造工程には未だ適用されていないのが現状であ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、中央の
厚みに比較してエッジ厚みは５〜１０倍も厚いために、
エッジと中央部の境界領域で延伸挙動に差が出来、その
結果、延伸時の破れが発生しやすく、さらにエッジと中
央部との熱収縮などの特性に差が有るために製品の平面
性などの特性に悪い影響を及ぼす。また、エッジ部は最
終的に製品とはならないために、エッジを厚くするほど
収率が低下し、生産性が悪化する。ところが、エッジの
ない状態で延伸すれば、幅収縮が大きく幅方向で均一な
品質を有したフイルムを得ることが困難となる。

【０００７】本発明は、延伸しても生産性にすぐれ、し
かも品質の均一なフイルムを提供しようとするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち、１段目の延伸
をした後に、該１段目の延伸方向と直角方向に２段目の
延伸をして二軸に配向させるフィルムの製造方法におい
て、該１段目の延伸前のフィルム形状因子Ｄが３以下で
あるフィルムを用い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。

【０００９】ただし、フィルム形状因子Ｄは、フィルム
端部の最大厚みｄｅに対するフィルム中央部の平均厚み
ｄｃとの比率（ｄｅ／ｄｃ）である。

【００１０】ここでいうところのフィルム端部の最大厚
みｄｅとは、フィルム端部近傍で最も厚みの厚い部分の
フィルム厚みであり、フィルム中央部の平均厚みｄｃと
は、フィルム端部から幅方向に３０ｍｍ離れた点から、
反対側のフィルム端部から幅方向に３０ｍｍ離れた点ま
での距離にあるフィルム厚みの平均値を表す。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の詳細に述べる。本
発明における熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリメチルペンテンなどのポリオレフィ
ン樹脂、ナイロン６、ナイロン６６などのポリアミド樹
脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフ
タレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート、ポリ
メチレンテレフタレート、ポリエチレン−ｐ−オキシベ
ンゾエート、ポリ−１，４−シクロヘキシレンジメチレ
ンテレフタレート、および共重合成分として、例えば、
ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ポリ
アルキレングリコールなどのジオール成分や、アジピン
酸、セバチン酸、フタル酸、イソフタル酸、２，６−ナ
フタレンジカルボン酸などのジカルボン酸成分などを共
重合したポリエステルなどのポリエステル樹脂、その
他、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹
脂などを用いることができる。特に、本発明において
は、ポリエステルを用いた場合にその効果が高く、好ま
しい。中でも、ポリエチレン−２，６−ナフタレートや
ポリエチレンテレフタレートが好ましく、特にポリエチ
レンテレフタレートは、安価であるため、非常に多岐に
わたる用途で用いられ、応用・適用効果が高い。また、
これらの樹脂はホモ樹脂であってもよく、共重合または
ブレンドであってもよい。特に、該ポリエステル樹脂
が、液晶性を有する液晶ポリエステルを０．１〜２５重
量％、好ましくは０．３〜１０重量％、さらに好ましく
は０．５〜５重量％含有する場合は、延伸性が向上し、
本発明の効果を最大限に発揮するので好ましい。含有量
が２５重量％を超えると透明性などを阻害するため好ま
しくなく、逆に０．１重量％未満であると延伸性向上効
果が得られない。ここで液晶ポリエステルとは、主鎖お
よび／または側鎖にメソーゲン基を有し、溶融成形性で
あり、かつ液晶成形性であるポリエステルをいう。さら
に、これらの樹脂の中に、各種添加剤、例えば、酸化防
止剤、帯電防止剤、結晶核剤、無機粒子、減粘剤、熱安
定剤、滑剤などが添加されていてもよい。

【００１２】本発明の熱可塑性樹脂フイルムの１段目の
延伸は、ネッキング延伸のように非常に狭い延伸区間で
の延伸でなければならない。ネッキング延伸とは、延伸
されるところと延伸されないところの境界が生じ、その
境界部にくびれができ、これがだんだん広がっていく延
伸で、また別の表現をとると、ある一点にくびれが生
じ、そのくびれが伝搬しながら延伸されていく延伸形態
であり、延伸区間が非常に狭いために、通常の延伸のよ
うに機械的に設定された広い延伸区間での延伸ではな
く、延伸点が延伸方向と直角の横一線で起こる様な延伸
方式である。その延伸状態が人間の首の様に急激に細く
なることから、ネッキング延伸と呼ばれる。ネッキング
延伸することによる利点として、極短いくびれ部分で制
御される延伸形態であるため、通常のドロー延伸に比較
して延伸に伴う幅の収縮（ネックダウン、ネックインな
どと呼ぶ）が１０％以下と非常に小さくなること、さら
に切り落とされて屑となるエッジ部の量が減少すること
が可能となり、生産収率を高めることが可能となる。

【００１３】一般に、熱可塑性樹脂フィルムを長手方向
に延伸するには、特公昭３０−５６３９号公報などに示
されたように、その熱可塑性樹脂フィルムのガラス転移
温度以上で、その結晶化温度以下の温度で延伸区間内で
均一に延伸すること行われてきた。このように、延伸区
間内で均一に延伸すると、延伸方向と直角方向にも延伸
張力がかかるために、幅収縮率として１０％を超える様
な幅収縮を起こすなど種々の欠点が生じるが、前述のよ
うなネッキング延伸のように狭い延伸区間で延伸をすれ
ば延伸方向と直角方向に延伸張力がほとんどかからない
ために殆ど幅収縮がおこらず、幅収縮率として１０％以
下と非常に小さくなるわけである。ここで、延伸前のフ
ィルム形状因子Ｄが３を超える厚みを有したエッジを用
いても、ネッキング延伸を適用することにより幅収縮は
抑えられるわけではあるが、エッジが厚いために、本発
明の目的である生産性の向上や幅方向で品質の均一なフ
ィルムが得られないものである。

【００１４】このネッキング延伸は、変形（延伸）速
度、延伸温度、延伸湿度、樹脂フイルムの厚さ、および
その厚さむら、樹脂の種類などに大きく左右されるので
ある。フィルムの長手方向のネッキング延伸の場合、延
伸速度が比較的ゆっくりしているので、該熱可塑性樹脂
のガラス転移温度以下にする必要がある。もちろん、現
行の延伸速度を１桁以上速くするとガラス転移温度以上
でもネッキング延伸は可能となる。また、該ネッキング
延伸前のフィルムの該延伸方向の厚みむらは、７％以下
が好ましく、さらに好ましくは５％以下、より好ましく
は３％以下である。この厚みむらが、７％を超えるとネ
ッキング延伸が均一に行われず、延伸後のフィルムの厚
みむらの悪いものになり、実用上使用が限定されること
になる。

【００１５】さらにネッキング延伸前の分子配向は、複
屈折の値として０．０１〜１０（×１０⁻³）が好まし
く、０．１〜６（×１０⁻³）の範囲にある程度微配向
していることがさらに好ましく、複屈折の値として０．
０１（×１０⁻³）未満であると、ネッキング延伸が実
用速度で安定した延伸が出来ないためである。これらの
微配向を得る方法の一つとして過冷却押出した溶融体フ
ィルムを引き落し微配向さす方法、すなわち、熱可塑性
樹脂を融解終了温度Ｔｍｅ以上に加熱溶融し、その後該
樹脂を融解終了温度Ｔｍｅ未満、降温結晶化温度Ｔｃｂ
以上に過冷却して口金から押出すとともに該過冷却溶融
体フィルムを引き延ばすことにより微配向させたフィル
ムを１段目のネッキング延伸に供するのである。別の方
法として、通常の延伸温度より少し高温で１段目の延伸
方向と同じ方向に微延伸して複屈折の値として０．０１
〜１０（×１０⁻³）の範囲に微配向させてもよい。

【００１６】また、ネッキング延伸の安定性を向上させ
るために、１段目の延伸前のフィルムのガラス転移温度
が熱可塑性樹脂のガラス転移温度よりも１０℃低い温度
以下であることが好ましい。延伸されるフィルムの見か
け上のガラス転移温度を低下させることにより、分子の
運動性が高まり、安定して延伸可能となる。ここで、見
かけ上のガラス転移温度を低下させるためには、炭酸ガ
スや水にフィルムを吸収させることにより達成すること
が可能となる。

【００１７】一方、ガラス転移温度以下にしてネッキン
グ延伸を発現させる代わりに、通常の延伸同様にガラス
転移温度以上に加熱しながら、しかし、延伸区間を非常
に狭くすることにより、ネッキング延伸的な延伸とな
し、幅収縮を抑えることも好ましい。このときに、該１
段目の延伸を好ましくは３０ｍｍ以下、さらに好ましく
は２０ｍｍ以下、より好ましくは１０ｍｍ以下の非常に
狭い延伸区間とすることが好ましい。延伸区間を３０ｍ
ｍ以下とすることで、ネッキング延伸に相当するような
非常に小さな幅収縮量とすることが可能となる。このよ
うな狭い延伸区間を実現するには、該延伸を集光形ラジ
エーションヒーターおよび／または風速１０ｍ／秒以
上、好ましくは３０ｍ／秒以上の加熱空気を用いて、急
速に、延伸区間を非常に狭くして加熱後、１段目の延伸
をして本発明の熱可塑性フィルムを得ることが好まし
い。また、該１段目の延伸において通常の延伸同様にフ
ィルムのガラス転移点温度以上に加熱し、延伸開始点か
ら、２０℃／秒以上の速度で冷却することも好ましい。
機械的な延伸区間が長くても、延伸が開始されると同時
に急速に冷却することにより、延伸を終了させ、見かけ
上の延伸区間を非常に狭くすることが可能となる。冷却
速度を２０℃／秒以上とすることにより、ネッキング延
伸に相当するような非常に小さな幅収縮量とすることが
可能となる。

【００１８】また、該１段目の延伸に圧延、すなわち少
なくとも２本以上の金属ロール間にフィルムを線圧１ト
ン／ｃｍ程度の圧力で挟み込み、金属ロールでフィルム
を薄化押出し、分子配向させる方法をも用いることもで
きる。この時、金属ロール間に潤滑剤としてエチレング
リコール、ポリエチレングリコール、水、界面活性剤を
含んだ水などをもちいると、比較的小さな線圧で圧延が
可能になる。また、金属ロールを必要に応じて加熱して
もよい。

【００１９】一方、本発明により得られる二軸配向フィ
ルムの主軸は長手方向に存在することが好ましい。従
来、長手方向に主軸を有する強力化フィルムを得るため
には、前述のように二軸延伸後に再延伸を行ったり、長
手方向の延伸を多段延伸で行うために、幅方向の収縮が
大きく、生産性が低下していた。本発明の方法を用いる
ことにより、特に長手方向に主軸を有する二軸配向フィ
ルムを得るためには、１段目の延伸後の複屈折Δｎは、
０．１３を超えていることが好ましい。さらに好ましく
は、０．１５を超えるものである。この複屈折Δｎが低
いと二軸配向フィルムの主軸が、延伸方法によらず長手
方向に存在しなくなりやすく、また二軸延伸後の長手方
向のフィルムの強度が十分でなくなるためである。さら
に、本発明においては、１段目の延伸後の密度ｄが１３
６５（ｋｇ／ｍ³）未満であることが好ましい。さらに
好ましくは、１３５５（ｋｇ／ｍ³）未満である。密度
ｄが高まると、結晶化が進みすぎるため、２段目の幅方
向延伸性を悪化させ、遂には延伸できずに破断して破れ
てしまうものである。

【００２０】なお、本発明における二軸配向したフィル
ムとは、長手方向、および／または幅方向に延伸・圧延
し、分子配向を与えたフィルムを言う。また、再び長手
および／または幅に延伸操作をかけて、高強度な配向を
付与してもよい。

【００２１】また、本発明における長手延伸とは、フィ
ルムに長手方向の分子配向を与えるための延伸・圧延等
の操作を言い、この延伸は１段階で行ってもよく、ま
た、複数本のロール対等で多段階で行ってもよい。延伸
の倍率としては樹脂の種類により異なるが、通常、２〜
１５倍程度である。特にポリエチレンテレフタレートを
用いた場合、２〜８倍程度である。また、本発明におけ
る幅方向延伸とは、フィルムに幅方向の配向を与えるた
めの延伸を言い、通常は、テンターを用いて、フィルム
の両端をクリップで把持しながら搬送して、幅方向に延
伸する。延伸の倍率としては、樹脂の種類により異なる
が、通常２〜１２倍程度である。なお、延伸の後に、そ
の歪みを除去するために、熱処理（熱固定）を行うこと
もしばしば行われる。熱処理の温度としては、延伸温度
から樹脂の融点近傍までの様々な温度が用途に応じて採
用される。

【００２２】次に、本発明のフィルムの製造方法につい
て説明するが、必ずしもこれに限定されるものではな
い。

【００２３】まず、熱可塑性樹脂の原料をペレットなど
の形態で用意し、必要に応じて、事前乾燥を熱風中、あ
るいは真空下で行い、押出機に供給する。押出機内にお
いて、融点以上に加熱溶融された樹脂は、溶融状態でフ
ィルタ、ギアポンプ等を連結する加熱されたパイプ中を
通り異物を除去される。この際、ギアポンプを連結する
ことで樹脂の押出量の均一性が向上し、厚みむらの低減
に効果が高い。しかし、ギアポンプにより改善される厚
みむら成分は、波数０．１０（１／ｍ）以下といった長
周期の成分であり、ギアポンプの導入だけでは、厚みむ
ら成分の低減は達成できない。押出機よりダイ（口金）
に送られた樹脂はダイで目的の形状に成形された後、吐
出される。この吐出の際の樹脂温度は、通常、融解終了
温度（Ｔｍｅ）以上である。しかし、溶融樹脂の冷却
を、最も間隙の狭い部分であるダイの出口直前のランド
部で行い、熱交換効率を高くして融解終了温度（Ｔｍ
ｅ）以下に冷却した後、ダイから過冷却体を高速で引き
取り、該溶融体に複屈折の値として０．０１〜１０（×
１０⁻³）程度の範囲に微配向させて、１段目のネッキ
ング延伸を安定させることが出来る。ここでダイとして
は、特に限定はされないが、例えば、澤田慶司著「プラ
スチックの押出成形とその応用」（（株）誠文堂新光
社）に説明されているような、内部に円筒状の溝（マニ
ホルド）を有するマニホルドダイ（Ｔダイとも言う）、
魚の尾のような形状をしたフィッシュテールダイ、その
中間の形状をしたコートハンガダイのいずれでもよい。
フラットダイは、通常、溶融樹脂を幅方向に広げるダイ
ホッパと呼ばれる部分と、樹脂を幅方向に広げた後、目
的の形状に成形する最終部分であり、一定のスリット間
隙を有する平行部分であるランド部と呼ばれる部分から
構成される。樹脂はこのランド部を通過した直後に大気
に解放され、キャスティングドラム上に押出される。

【００２４】ダイより吐出される樹脂の温度は、通常、
融解終了温度（Ｔｍｅ）以上であるが、融解終了温度
（Ｔｍｅ）未満、樹脂が結晶性の場合は降温結晶化開始
温度（Ｔｃｂ）を超える温度範囲で行うことが出来る。
これは、高分子樹脂の場合、溶融状態にある樹脂をＴｍ
ｅ未満に冷却しても短時間では固化しない、いわゆる過
冷却の液相状態を保つためである。しかも、この状態の
樹脂は粘度が高く、引き落しにより分子配向するばかり
か、ダイと冷却ドラム間の膜振動や外乱に対して安定で
あり、厚みむらの小さなフィルムを得ることもできる。
ダイのランド部の冷却手段としては、特に限定はしない
が、例えば、ランド部に冷却のための孔を設け、その中
に冷媒を通す方法がある。冷媒としては、空気、または
水など各種液体状の冷媒を用いることができ、冷媒の温
度、流量をコントロールすることによって、所望の温度
に設定することができる。このようなダイを用いれば、
現行のフィルムの製造に用いている樹脂、装置がそのま
ま使える。また、冷却は樹脂のＴｃｂ以上までに止める
ことが好ましい。Ｔｃｂよりも低い温度になると樹脂は
結晶化し始め、押出されたフィルムの表面荒れ、押出異
常、流れむらを生じたり、経時で固化し、もはや通常の
押出機では押出困難となるため好ましくない。ダイのラ
ンド部で樹脂を融点以下まで冷却するわけであるが、そ
の際に重要なことは、樹脂を決して固化させないという
ことである。高分子の過冷却状態を利用して、融点以下
であるが、液相状態で押出すことが重要である。なお、
融解終了温度（Ｔｍｅ）、降温結晶化開始温度（Ｔｃ
ｂ）は示差走査熱量計（ＤＳＣ）によって決定すること
ができる。ＤＳＣとは熱分析で通常用いられており、物
質の融解、結晶化、相転移、熱分解等の状態変化に伴う
吸熱、発熱を測定する方法である。ＤＳＣにて熱可塑性
樹脂の昇温時の融解温度、降温時の結晶化温度を測定す
る場合、公知の方法を用いることができる。

【００２５】ダイから吐出されたシート状の溶融樹脂
は、静電気を印加してドラム上に密着させ、キャスティ
ングドラム上で冷却固化され、フィルムに成形さる。こ
の時に得られた複屈折の値として０．０１〜１０（×１
０⁻³）程度の範囲に押出時に微配向させておくことが
本発明の一実施態様として好ましい。もちろん、キャス
ト後に予備延伸して上記配向のフィルムを得てもよい。
さらに、若干の結晶性、すなわち結晶化度にして０．５
〜１５（％）の結晶化を有するフィルムにしておくこと
が有効である。ここで、上述の様な結晶化度を得るため
に、キャストフィルムをオーブンやロール上で熱処理、
結晶化させることが行われ、この際の熱処理の温度とし
ては、該樹脂のガラス転移温度をＴｇ、融点をＴｍとす
ると、好ましくは（Ｔｇ＋１０℃）以上、（Ｔｍ−５０
℃）以下、さらに好ましくは（Ｔｇ＋２０℃）以上、
（Ｔｍ−１００℃）以下が用いられる。

【００２６】このようにして得られたキャストフィルム
の延伸方向の厚みむらは、好ましくは７％以下、さらに
好ましくは５％以下である。

【００２７】次に、１段目の延伸を該ポリエステルのガ
ラス転移温度未満の温度で行うことが幅収縮率が１０％
以下と小さくなり好ましい。通常の一軸目の延伸は、ガ
ラス転移点以上の温度で行い、均一に延伸しているもの
であるが、本発明者らの検討結果では、ガラス転移温度
以上で延伸した場合、分子運動が活発化しているため、
延伸に伴い、分子配向が進むと共に、安定な結晶構造を
形成するため、長手方向に主軸を有するような長手方向
に強力化したフィルムを得ようとした場合、１段目の延
伸で高度に配向させるために、もはや２段目の幅方向の
延伸を阻害する程度まで結晶化が進行することが明らか
となった。そこで、本発明者らは、高い配向を付与して
も、二軸目の延伸性を保たせるために結晶化を進めない
延伸方法の一つとして、ガラス転移温度未満の延伸方法
や、３０ｍｍ以下の狭い延伸区間で延伸する方法や、集
光形ラジエーションヒーターおよび／または風速１０ｍ
／秒以上の加熱空気で狭い延伸区間を加熱して延伸する
方法、さらに圧延方法などが有効なことが分かった。特
に、ネッキング延伸は、延伸前のフィルムの初期状態を
最適化することにより、安定した生産の可能なネッキン
グ延伸方法が可能となったのである。

【００２８】しかも、このようにして得られた１段目延
伸フィルムの複屈折Δｎと密度ｄ（ｋｇ／ｍ³）の関係
は、２．１４ｄ／１０００−２．７８≦Δｎ≦２．１４
ｄ／１０００−２．７１なる範囲内にあると、安定した
二軸延伸フィルムの得られることも明らかとなった。こ
の延伸に好ましい温度範囲は、ガラス転移温度未満の中
でも、特に（ガラス転移温度Ｔｇ−５０℃）以上、ガラ
ス転移温度Ｔｇ未満が好ましく、また、延伸前のフィル
ム初期状態としては、限りなく非晶状態に近い構造、す
なわち、できる限り密度の低い状態であることが好まし
い。そのために、キャスティングドラムへの密着性を高
め、できる限り急冷固化させることが好ましい。この
時、キャスティングドラム上に水膜を介在させることに
より、あるいは延伸前に水の中を通すなどして、フィル
ムに若干、水を含ませると、水による可塑化効果によ
り、ネッキング延伸の安定性が高まることがあり好まし
い。

【００２９】このようなネッキング延伸を行う場合、そ
の延伸倍率は、くびれて急激な延伸が起っているネッキ
ング部の分子鎖のほぐれ具合で決まるため、外部的な設
定延伸倍率では制御することができない。すなわち、こ
のネッキング延伸の分子状態で決まる倍率を自然延伸倍
率と呼ぶが、設定延伸倍率が自然延伸倍率未満である
と、フィルムに延伸された部分と延伸されずに残った部
分とが混在することになり、好ましくない。そこで、設
定延伸倍率は自然延伸倍率以上であることが好ましい。
特に、長手方向延伸にこのネッキング延伸を適用した場
合、重要である。ただし、設定延伸倍率が自然延伸倍率
より大きくなりすぎると、破断の原因となるため好まし
くなく、好ましい設定延伸倍率は、自然延伸倍率以上で
あり、（１．３×自然延伸倍率）以下である。ここで、
自然延伸倍率は、樹脂の種類や延伸条件により異なる
が、４〜６倍程度となるために、通常の延伸に比較し、
１段階の延伸で高い延伸倍率を稼ぐことが可能となる。
通常の延伸においては、二軸延伸性を保つために、一軸
目の延伸を１段階で行う場合、せいぜい４倍までしか延
伸倍率を高めることができない。このために多段階に延
伸を組み合わせて、７〜８倍程度までの延伸倍率を達成
しているが、本発明のネッキング延伸方法を用いると、
１段階の延伸で、二軸延伸性を保ったまま、６倍程度の
高い長手方向延伸倍率を得ることができる。

【００３０】さらにネッキング延伸方法を用いることに
よる利点として、極短いくびれ部分で制御される延伸形
態であり、通常のドロー延伸に比較し延伸区間が非常に
短いため、延伸に伴う幅の収縮（ネックダウン、ネック
インなどと呼ぶ）が１０％以下と非常に小さくなること
が挙げられる。すなわち、通常のドロー延伸において
は、ネックダウン防止のために、フィルムの両端のエッ
ジ部の厚みを厚く成形し、延伸時に支えとなってネック
ダウンを抑えることが行われているが、ネックダウン量
は１０％以下に小さくならず、このため切り落とされて
屑となるエッジ部の量も多く、収率を低下させているの
が現状である。

【００３１】また、ネッキング延伸の安定性を向上させ
るために、１段目の延伸前のフィルムのガラス転移温度
が熱可塑性樹脂のガラス転移温度よりも１０℃低い温度
以下とする方法として、炭酸ガスや水を吸収させる方法
も好ましい。そのために、押出機内に炭酸ガスを注入す
る方法や、成形された未延伸フィルムを水浴中に導いた
り、圧力のかかった炭酸ガスの充満した工程を通すなど
の方法を採用することができる。

【００３２】また、見かけ上の延伸区間を非常に狭く
し、ネッキング延伸に相当するような非常に小さな幅収
縮量とするために、冷却速度を２０℃／秒以上とするた
めには、加熱された延伸ロールを出たフィルムを水浴に
導き急冷する方法、あるいは、液体窒素等を吹き付ける
方法などを採用することができる。

【００３３】このようにして得られた１段目の長手方向
延伸フィルムを２段目の幅方向の延伸を行うわけである
が、好ましい形態は、２段目の延伸をテンターで横延伸
するものである。ここで、２段目の延伸温度は、該ポリ
エステルのガラス転移温度以上、（ガラス転移温度Ｔｇ
＋３０℃）未満であることが好ましい。ここで、ガラス
転移温度Ｔｇ未満であると、もはや１段目の延伸で高い
配向を有しており、また、ある程度の結晶化度が付与さ
れているために、２段目の延伸は不可能となってしま
う。一方（ガラス転移温度Ｔｇ＋３０℃）を超えると、
１段目延伸されたフィルムの配向が非常に高いために、
フィルムの結晶化速度が非常に速くなっており、２段目
延伸の予熱中に熱による結晶化が急激に進むため、２段
目の延伸時に破れたり、厚みむらが大きくなったりし
て、２段目の延伸が不可能になる。

【００３４】このようにして得られた二軸配向フィルム
は、必要に応じて、その熱寸法安定性を付与するため
に、テンターで把持したまま、緊張状態で、適当な温度
で熱処理を行うことも好ましい。さらに、熱処理後、冷
却しながら寸法を縮めるリラックス処理を行うことで、
より高い熱寸法安定性が得られるので好ましい。ただ
し、熱寸法安定性を追求するあまり、高すぎる熱処理温
度、また、大きすぎるリラックス処理を行うと、強度の
低下を引き起こすので好ましくない。

【００３５】このようにして得られたフィルムは、室温
まで徐冷してから、ワインダーにて巻取り、製品とな
る。

【００３６】

【物性値の評価方法】

（１）熱特性示差走査熱量計として、セイコー電子工業（株）製“ロ
ボット”ＤＳＣＲＤＣ２２０を用い、データ解析装置
として、同社製ディスクステーションＳＳＣ／５２０
０を用いて、サンプル約１０ｍｇをアルミニウム製の受
皿上３００℃で５分間溶融保持し、液体窒素で急冷固化
した後、室温から昇温速度２０℃／分で昇温した。この
時観測されるガラス転移温度のピーク温度をＴｇ、融解
吸熱ピークの開始温度をＴｍｂ、ピーク温度をＴｍ、ピ
ーク終了温度をＴｍｅとした。また、サンプル５ｍｇを
３００℃で５分間溶融保持した後、降温速度２０℃／分
で降温した。この際観測される降温結晶化発熱ピークの
開始温度をＴｃｂ、ピーク温度をＴｃ、ピーク終了温度
をＴｃｅとした。

【００３７】また、フィルムのガラス転移温度は工程で
採取したフィルムを上述の３００℃保持および液体窒素
冷却を行わず、直接昇温速度２０℃／分で昇温してガラ
ス転移温度を測定した。熱可塑性樹脂のガラス転移温度
は、上述の３００℃保持後、液体窒素急冷した後の測定
値を用いた。

【００３８】（２）フィルムの長手方向厚みむらアンリツ（株）製フィルムシックネステスタＫＧ６０
１Ａおよび電子マイクロメータＫ３０６Ｃを用い、フ
ィルムの縦方向に３０ｍｍ幅、１０ｍ長にサンプリング
したフィルムを連続的に厚みを測定する。フィルムの搬
送速度は３ｍ／分とした。１０ｍ長での厚み最大値Ｔma
x （μｍ）、最小値Ｔmin （μｍ）から、Ｒ＝Ｔmax −Ｔmin を求め、Ｒと１０ｍ長の平均厚みＴave （μｍ）から厚みむら（％）＝（Ｒ／Ｔave ）×１００として求めた。

【００３９】（３）複屈折ベレックコンペンセータを装備した偏光顕微鏡により、
フィルムのリターデーションＲｄを求めた。Ｒｄをフィ
ルムの厚みで割り、複屈折とした。

【００４０】（４）樹脂温度ダイ内の樹脂温度は、測定したい個所に棒状の熱電対を
挿入する孔を開けて、熱電対を挿入し、樹脂の漏れを防
ぐシールを施して測定した。また、ダイのランド部出口
の温度は、吐出される樹脂の温度をダイの直下で熱電対
により測定した。

【００４１】（５）フィルム温度、冷却速度ミノルタカメラ（株）製の非接触放射温度計５０５を用
いて、フィルム温度を測定したい部分にスポットを合わ
せて測定した。この際、放射率εは、０．９５を用い
た。

【００４２】また、１段目の延伸後の冷却速度の測定
は、延伸後のフィルムの位置を変えてフィルム温度を測
定し、その際のフィルム走行速度から計算した。

【００４３】（６）結晶化度臭化ナトリウム水溶液による密度勾配管を作成し、２５
℃におけるフィルムの密度を測定する。この密度ｄか
ら、結晶化度（％）＝［（ｄ−ｄａ）／（ｄｃ−ｄａ）］×
１００とした。ここで、ｄａは非晶密度、ｄｃは完全結晶密度
で、ポリエチレンテレフタレートの場合、文献値より、
ｄａ＝１３３５、ｄｃ＝１４５５ｋｇ／ｍ³とした。

【００４４】（７）ヤング率、Ｆ５値（株）オリエンテック製フィルム強伸度自動測定装置Ｍ
ＯＤＥＬＡＭＦ／ＲＴＡ−１００を用いて、試料幅１
０ｍｍ、試料長１００ｍｍ、引張速度３００ｍｍ／分で
測定した。

【００４５】（８）ネックダウン率（幅収縮率）フィルムを延伸する前の幅を測定し、Ｌ₁（ｍｍ）と
し、延伸後の幅を測定し、Ｌ₂（ｍｍ）とする。この値
より、ネックダウン率（％）＝［（Ｌ₁−Ｌ₂）／Ｌ₁］×１
００とした。

【００４６】（９）フィルム形状因子Ｄダイヤルゲージを用いて、フィルム端部３０ｍｍの区間
の厚みを測定し、最も厚みの厚い部分の厚みを、フィル
ム端部の最大厚みｄｅとし、フィルム端部から幅方向に
３０ｍｍ離れた点から、反対側のフィルム端部から幅方
向に３０ｍｍ離れた点までの距離にあるフィルム厚みの
平均値をフィルム中央部の平均厚みｄｃとした。このｄ
ｅ、ｄｃより、フィルム形状因子のＤ＝ｄｅ／ｄｃとし
た。

【００４７】

【実施例】以下に、本発明をより明確に表現するため
に、実施例および比較例を示す。

【００４８】実施例１熱可塑性樹脂として、極限粘度０．６５のポリエチレン
テレフタレートを用いた。ＤＳＣを用いて熱特性を測定
したところ、Ｔｇ：６９℃、Ｔｍｂ：２４０℃、Ｔｍ：
２５５℃、Ｔｍｅ：２６８℃、Ｔｃｂ：２０３℃、Ｔ
ｃ：１８８℃、Ｔｃｅ：１７４℃であった。このポリエ
チレンテレフタレートのペレットを１８０℃で３時間真
空乾燥して押出機に供給し、２９０℃で溶融状態とし、
成形用ダイに供給した。ダイは、リップ幅９６０ｍｍ、
リップ間隙２ｍｍ、ランド長４５ｍｍのマニホルドダイ
を用いた。本ダイのランド部には、幅方向に直径７ｍｍ
の空孔を複数あけ、ここに水を通すことにより冷却可能
な構造としてある。ダイホッパ部の温度は２９０℃と
し、ランド部には、２５℃の冷却水を流量３００００ｃ
ｍ³／分通して冷却した。このときのダイ入口での樹脂
の温度は２９０℃、ランド部入口の樹脂温度２８５℃、
ランド部出口での樹脂温度２４３℃であった。この状態
で樹脂を押出し、ダイから押し出された過冷却状態にあ
るフィルムを、静電気を印加しながら表面温度２５℃に
保たれたキャスティングドラム上に６０ｍ／分の高速で
引き取り、急冷固化した。かくして得られたキャストフ
ィルムのフィルム形状因子Ｄ、すなわち、フィルム端部
の最大厚みｄｅに対するフイルム中央部の平均厚みｄｃ
との比率（ｄｅ／ｄｃ）は１．５であり、その長手方向
厚みむらは３％、複屈折１（×１０⁻³）、結晶化度
０．８％であった。

【００４９】該キャストフィルムを、集光形ラジエーシ
ョンヒーターでフィルムを５ｍｍという局所部分を４０
℃に加熱後、１段目の長手方向延伸を、１段階で５．５
倍ネッキング延伸した。この時のネックダウン率（幅収
縮率）は５％、複屈折は０．１５２、密度は１３５１
（ｋｇ／ｍ³）であった。

【００５０】続いて、長手方向に延伸されたフイルムの
両端をクリップで把持しながらテンタに導き８３℃に加
熱された雰囲気中で４．３倍幅方向に延伸した。その後
テンター内で１９８℃の熱処理を行い、その後均一に徐
冷で室温まで冷やして巻き取り厚み１２μｍの二軸配向
フイルムを得た。かくして得られたフィルムのヤング
率、および５％伸び時の強度Ｆ５値は、長手方向、幅方
向それぞれ９／４．５（ＧＰａ）、２３０／１５０（Ｍ
Ｐａ）であった。この値の幅方向の値の分布はほとんど
なく、幅方向でほぼ一定であった。

【００５１】長手方向の延伸をネッキング延伸すること
により、幅収縮は小さく、しかも二軸延伸後の幅方向の
物性も均一であり、収率の高い生産性に優れた製造方法
であることが判る。また、このように長手方向延伸後、
幅方向に延伸したにもかかわらず、得られた二軸配向フ
ィルムは長手方向に強力化されているという特異なフィ
ルムが得られた。

【００５２】比較例１実施例１のキャストフィルムのフィルム形状因子Ｄ、す
なわち、フィルム端部の最大厚みｄｅに対するフイルム
中央部の平均厚みｄｃとの比率（ｄｅ／ｄｃ）を１．５
から５．０にする以外は実施例１と同様にして該キャス
トフィルムを、集光形ラジエーションヒーターでフィル
ムを５ｍｍという局所部分を４０℃に加熱後、１段目の
長手方向延伸を、１段階でネッキング延伸した。しかし
ながら、このようにフィルム形状因子Ｄが３を超えると
長手方向のネッキング延伸が出来ず、フィルムが破れて
製膜出来なかった。

【００５３】比較例２実施例１と同じように過冷却押出し後、フィルム形状因
子Ｄ１．５のフィルムをネッキング延伸の代わりに通常
延伸の９８℃に均一加熱して多段階で５．５倍ドロー延
伸を行った。この時のネックダウン率（幅収縮率）は５
８％と非常に大きなものであった。さらに該一軸延伸フ
ィルムを実施例１と同様にして幅方向に延伸し、熱固定
して厚さ１２μｍのフィルムを得た。

【００５４】かくして得られたフィルムの生産収率は非
常に低く、しかもフィルムの幅方向の物性むらが大き
く、幅方向に均一な物性のフィルムは得られなかった。

【００５５】実施例２熱可塑性樹脂として、極限粘度０．８２のポリエチレン
テレフタレート９９重量％に、液晶ポリエステルとして
ｐ−ヒドロキシ安息香酸（ＰＨＢ）（７５モル％）／エ
チレンテレフタレート（２０モル％）／４，４’−ジヒ
ドロキシビフェニル（５モル％）／テレフタル酸（５モ
ル％）共重合体（２８０℃溶融粘度１００ポイズ）１重
量％のブレンド体を用いた。このポリエチレンテレフタ
レートブレンド体のペレットを１８０℃で２時間真空乾
燥してタンデム押出機に供給し、２９０℃で溶融し、２
８０℃で均一温度にして成形用ダイに供給した。ダイ
は、リップ幅１２００ｍｍ、リップ間隙２ｍｍ、ランド
長３５ｍｍのマニホルドダイを用いた。該溶融体に静電
気を印加しながら表面温度２５℃に保たれたキャスティ
ングドラム上に６０ｍ／分の高速で引き取り、急冷固化
した。かくして得られたキャストフィルムのフィルム形
状因子Ｄ、すなわち、フィルム端部の最大厚みｄｅに対
するフイルム中央部の平均厚みｄｃとの比率（ｄｅ／ｄ
ｃ）は１．２であり、その長手方向厚みむらは２％、複
屈折０．１（×１０⁻³）、結晶化度１．２％であっ
た。

【００５６】該キャストフィルムを、集光形ラジエーシ
ョンヒーターでフィルムを３ｍｍという局所部分を５５
℃に加熱後、１段目の長手方向延伸を、１段階で６．２
倍ネッキング延伸した。この時の幅収縮率は３％、複屈
折は０．１５、密度は１３６０（ｋｇ／ｍ³）であっ
た。

【００５７】続いて、長手方向に延伸されたフイルムの
両端をクリップで把持しながらテンタに導き８８℃に加
熱された雰囲気中で４．６倍幅方向に延伸した。その後
テンター内で２０５℃の熱処理を行い、その後均一に徐
冷で室温まで冷やして巻き取り厚み７５μｍの二軸配向
フイルムを得た。かくして得られたフィルムのヤング
率、および５％伸び時の強度Ｆ５値は、長手方向、幅方
向それぞれ９／４．５（ＧＰａ）、２３０／１６０（Ｍ
Ｐａ）であった。この値の幅方向の値の分布はほとんど
なく、幅方向でほぼ一定であった。

【００５８】長手方向の延伸をネッキング延伸すること
により、幅収縮は小さく、しかも二軸延伸後の幅方向の
物性も均一であり、収率の高い生産性に優れた製造方法
であることが判る。

【００５９】また、このように長手方向延伸後、幅方向
に延伸したにもかかわらず、得られた二軸配向フィルム
は長手方向に強力化されているという特異なフィルムが
得られた。

【００６０】実施例３実施例１において、押出機内に炭酸ガスを注入し、その
他の条件は同様にして、厚み１２μｍのフィルムを得
た。このときに未延伸フィルムのフィルム形状因子Ｄは
１．２であり、その長手方向厚みむらは３％、複屈折１
（×１０⁻³）、結晶化度０．８％であった。その１段
目の延伸時のネックダウン率（幅収縮率）は３％、複屈
折は０．１６０、密度は１３５５（ｋｇ／ｍ³）であっ
た。得られたフィルムのヤング率、および５％伸び時の
強度Ｆ５値は、長手方向、幅方向それぞれ９．２／４．
３（ＧＰａ）、２４０／１４０（ＭＰａ）であった。こ
の値の幅方向の値の分布はほとんどなく、幅方向でほぼ
一定であった。

【００６１】炭酸ガスを吸収させることにより、実施例
１よりもネッキング延伸の安定性が向上し、より幅収縮
率を抑えることが可能となり、しかもフィルム形状因子
Ｄが小さいことから、より収率の高い条件となった。

【００６２】実施例４比較例２において、１段目の延伸を、通常延伸の９８℃
に均一加熱して１段階で４．０倍延伸する際に、延伸開
始直後に水浴に導き、冷却速度４５℃／秒で冷却する以
外は、比較例２の条件で厚み１２μｍのフィルムを得
た。ここで、１段目の延伸開始点から水浴までの距離は
５ｍｍであった。１段目の延伸時のネックダウン率（幅
収縮率）は７％、複屈折は０．１２０、密度は１３４５
（ｋｇ／ｍ³）であった。得られたフィルムのヤング
率、および５％伸び時の強度Ｆ５値は、長手方向、幅方
向それぞれ６．１／４．６（ＧＰａ）、１５０／１４０
（ＭＰａ）であった。この値の幅方向の値の分布はほと
んどなく、幅方向でほぼ一定であった。

【００６３】１段目の延伸自体はネッキング延伸ではな
いが、延伸区間が非常に短いために、幅収縮を小さく抑
えることが可能となり、生産性の高い条件となった。

【００６４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法は、幅収縮率の小さ
い長手方向延伸方法を提供するばかりか、二軸延伸後の
幅方向の物性むらの小さい、厚み均一性の優れた、生産
性に優れた製造方法を提供するものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１段目の延伸をした後に、該１段目の延
伸方向と直角方向に２段目の延伸をして二軸に配向させ
るフィルムの製造方法において、該１段目の延伸前のフ
ィルム形状因子Ｄが３以下であるフィルムを用いること
を特徴とする熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。ただ
し、フィルム形状因子Ｄは、フィルム端部の最大厚みｄ
ｅに対するフィルム中央部の平均厚みｄｃとの比率（ｄ
ｅ／ｄｃ）である。
【請求項２】１段目の延伸がネッキング延伸であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の熱可塑性樹脂フィルム
の製造方法。
【請求項３】１段目の延伸をガラス転移温度以下の温
度で延伸することを特徴とする請求項１または請求項２
に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
【請求項４】１段目の延伸前のフィルムの延伸方向の
厚みむらが、７％以下であることを特徴とする請求項１
〜請求項３のいずれかに記載の熱可塑性樹脂フィルムの
製造方法。
【請求項５】１段目の延伸前のフィルムの複屈折が
０．０１〜１０（×１０⁻³）であることを特徴とする
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の熱可塑性樹脂フ
ィルムの製造方法。
【請求項６】１段目の延伸前のフィルムのガラス転移
温度が熱可塑性樹脂のガラス転移温度よりも１０℃低い
温度以下であることを特徴とする請求項１〜請求項５の
いずれかに記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
【請求項７】熱可塑性樹脂を融解終了温度Ｔｍｅ以上
に加熱溶融し、その後該樹脂を融解終了温度Ｔｍｅ未
満、降温結晶化温度Ｔｃｂ以上に過冷却して押出すこと
により得られたフィルムを１段目の延伸に供することを
特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の熱可
塑性樹脂フィルムの製造方法。
【請求項８】１段目の延伸を３０ｍｍ以下の狭い延伸
区間で延伸することを特徴とする請求項１〜請求項７の
いずれかに記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
【請求項９】１段目の延伸を集光形ラジエーションヒ
ーターおよび／または風速１０ｍ／秒以上の加熱空気で
狭い延伸区間を加熱して延伸することを特徴とする請求
項１〜請求項８のいずれかに記載の熱可塑性樹脂フィル
ムの製造方法。
【請求項１０】１段目の延伸において延伸開始点から
２０℃／秒以上の速度で冷却することを特徴とする請求
項１〜請求項９のいずれかに記載の熱可塑性樹脂フィル
ムの製造方法。
【請求項１１】１段目の延伸に圧延を用いることを特
徴とする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の熱可
塑性樹脂フィルムの製造方法。
【請求項１２】二軸配向フィルムの主軸が長手方向に
存在することを特徴とする請求項１〜請求項１１のいず
れかに記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
【請求項１３】熱可塑性樹脂がポリエステルであるこ
とを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれかに記載
の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
【請求項１４】熱可塑性樹脂が液晶性を有するポリエ
ステルを含有することを特徴とする請求項１〜請求項１
３のいずれかに記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方
法。