JP2000246784A

JP2000246784A - ポリアミドシートのキャスト方法

Info

Publication number: JP2000246784A
Application number: JP11052402A
Authority: JP
Inventors: Kenji Tsunashima; 研二綱島; Jun Sakamoto; 純坂本; Katsutoshi Miyagawa; 克俊宮川
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1999-03-01
Filing date: 1999-03-01
Publication date: 2000-09-12

Abstract

(57)【要約】【課題】ポリアミドキャストフィルムの透明性、表面
性、厚み均質性が良く、しかも安定にして高速度で得る
キャスト方法を実現すること。【解決手段】溶融シートが移動冷却媒体と接する点にお
いて、移動冷却媒体に引いた接線と、該接点で溶融ポリ
アミドシート軌跡から構成される相当円に引いた接線の
なす狭角θが０度を越えるように構成してキャストする
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、ポリアミドシート
の高速キャスト方法に関するものである。さらに詳しく
は、二軸延伸用に優れたキャストシートを提供するもの
であり、また厚み均質性に優れたキャスト方法を提供す
るものである。本発明のキャスト方法は、キャスト後、
更に製膜されるポリアミドシートの製造に際して、好ま
しく用いられる。

【０００２】

【従来の技術】ポリアミド溶融シートを冷却媒体に密着
して結晶化の低いシートを得る方法としては、エアーナ
イフ法、エアーチャンバー法、静電密着法、プレスロー
ル法、水の表面張力による密着法、粗面ロール法、高温
ドラム法などの方法が行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うないずれのキャスト法も次のような大きな問題点を有
していた。（１）結晶性の低いシートを得るプレスロール法、エア
ーナイフ法、静電密着法、水の表面張力による密着法な
どのいずれの方法を用いても密着力が足らず、キャスト
速度は高々３５ｍ／ｍｉｎ程度と遅い。（２）このために長手方向の延伸倍率（３倍）を乗じて
も製膜巻取り速度は、高々１００ｍ／ｍｉｎ程度にしか
ならず、二軸延伸ポリエステルシートの通常の製膜速度
２５０ｍ／ｍｉｎに比較してずいぶんと遅く、製造コス
トの高いものとならざるをえなかった。（３）また、エアーチャンバー法、粗面ロール法、高温
ドラム法などのように冷却媒体と溶融シートとの間に空
気層を介在させながらキャストする方法では、１００ｍ
／ｍｉｎ以上の高速キャストは可能ではあるが、このよ
うにして得られたシートは次の延伸工程でシートを均一
に延伸できない。

【０００４】このように次に続く二軸延伸が可能で、し
かも３００ｍ／ｍｉｎ以上の高速で製膜巻取りできるキ
ャスト方法、すなわち１００ｍ／ｍｉｎ以上の高速キャ
スト方法は知られていなかった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
ポリアミド溶融体シートと移動冷却媒体との相互密着力
を向上させる方法について鋭意検討したところ、該密着
力を大きくするには、溶融ポリアミドシートが移動冷却
媒体と初めて接する点において、該移動冷却媒体に引い
た接線と、該接点で溶融ポリアミドシート軌跡から構成
される相当円に引いた接線のなす狭角θが０度を越える
ように構成してキャストすること、すなわち、該狭角θ
が、０＜θであるように構成して、好ましくは０＜θ≦
６０度であるように構成してキャストする方法が有効で
あるとの知見を得たものである。

【０００６】一般に、溶融粘度が高くなると、溶融シー
トは、冷却媒体に対して該冷却媒体への接線、すなわち
θ＝０度となるように着地するので、このときの随伴気
流の噛み込み圧力は非常に大きくなり、その結果、容易
にシートと冷却媒体との間に空気を噛み込むのである。
そこで、外部から押さえる密着力が同じであっても、θ
を０を越える大きな値とすることにより、噛み込み圧力
が小さくなるために、高速度まで随伴気流を噛ませるこ
となくキャストが可能となるのである。

【０００７】この狭角θを大きくするには、使用するポ
リアミド樹脂の溶融粘度を小さくする方法や、口金位置
を冷却媒体の後方からキャストする方法などがある。

【０００８】また、さらにこれらのキャスト時に、移動
冷却媒体上に水膜、水滴を形成させ、溶融シートと冷却
媒体との間の水のメニスカスによる表面張力で密着力を
さらに向上さながらポリアミドシートをキャストするの
が好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好ましい実施の
形態を説明する。

【００１０】本発明において、ポリアミド樹脂とは、主
鎖中にアミド結合を有する高分子化合物であり、代表的
なものとしては、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン
６１０、ナイロン１２、ナイロン１１、ナイロン７、ポ
リメタ／パラキシリレンアジパミド（ＭＸＤ６）、ポリ
ヘキサメチレンテレフタラミド／イソフタラミド（６Ｔ
／６Ｉ）、ビスアミノメチルシクロヘキシルメタン（Ｂ
ＡＣ）とアジピン酸とを主成分とするポリアミド（ＢＡ
Ｃ６）、および、それらの共重合体、混合体などから選
ばれたポリアミド化合物である。本発明の場合、特に好
ましくは、ナイロン６およびその共重合体である。ポリ
アミド樹脂の相対粘度はηｒで１〜５、好ましくは２〜
４の範囲にあるのが良い。できる限り高速にてキャスト
したい場合には、使用するポリアミドの粘度は低い方が
良い。しかしながら、ポリアミドの相対粘度を下げると
得られるポリアミドシートの機械的な特性が低下するの
で、相対粘度、すなわち、分子量は低下させずに減粘材
を添加することによる溶融粘度低下が好ましい。この場
合の特に好ましい減粘材としては、ポリエステルアミ
ド、ポリエステル、ポリアミドなどからなる液晶化合物
や、ポリエーテルイミドなどである。

【００１１】また、これらにポリエチレングリコール、
ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコ
ールなどのポリエーテル化合物を共重合したポリアミド
エーテルや、ポリエステルと共重合したポリエステルア
ミド化合物でもよく、さらに本発明の場合、特に結晶化
しにくい多元共重合体や、側鎖に多くのまたは大きな置
換基を有する非晶ポリアミド樹脂などに特に優れた効果
を示す。

【００１２】もちろん、これらのポリアミド樹脂には各
種の添加剤、例えば、すべり材、ブロッキング防止剤、
増量剤、安定剤、酸化防止剤、減粘材・増粘材などの粘
度調整剤、帯電防止剤、着色剤、顔料、液晶ポリエステ
ルアミドなどの樹脂を併用することができる。

【００１３】溶融ポリアミド面が直接水に接触するよう
なキャスト方法の場合には、ポリアミド面が吸水により
結晶化・面あれを引き起こすために得られるシート表面
が粗面化するために、ポリアミド表面に使用しているポ
リアミド樹脂よりも吸水性の少ない樹脂層、例えばポリ
エステル樹脂層、ポリオレフィン樹脂層などの層を積層
するのが好ましい。ポリオレフィン樹脂として、特に好
ましいのは、エチレンアクリル酸アイオノマーである。

【００１４】本発明は、ポリアミド溶融体シートを移動
冷却媒体に密着させて冷却するキャスト方法において、
該シートが移動冷却媒体と接する点において、移動冷却
媒体および溶融ポリアミドシート軌跡のそれぞれの相当
円で点で引いた２つの接線のなす狭角θが０度を越える
ように、好ましくは０＜θ≦６０度、さらに好ましくは
０＜θ≦４５度であるようにキャストするポリアミドシ
ートのキャスト方法である。これは、冷却媒体の上にあ
る随伴気流が溶融シートと冷却媒体との間に侵入して、
冷却して得られるシート表面にクレータ状の表面欠点を
生じることを防ぐために必要なことである。この随伴気
流が溶融シートと冷却媒体との間に侵入しないようにさ
らなる大きな密着力を出すには、該溶融シートが移動冷
却媒体に接する前に、該移動冷却媒体上に水膜、水滴を
形成させ、溶融シートと冷却媒体との間に水のメニスカ
スを形成させ、水の表面張力によって密着させることで
ある。

【００１５】また、このとき、溶融体シートが冷却媒体
に接触するまでの間に静電荷を印加したり、冷却媒体に
接触すると同時に正電荷を印加する帯電ロールで電荷を
印加することを併用することによりさらなる高速化がで
き好ましい。なお、移動冷却媒体の表面粗さは０．６μ
ｍ以下、好ましくは０．２μｍ以下と平滑であることが
密着性向上やシートの平滑性等には肝要である。この表
面の水との均一な濡れ性を向上させるために、マイクロ
クラックなどの親水化された冷却媒体を用いることが好
ましい。

【００１６】次に、本発明におけるポリアミドシートの
製法について述べる。

【００１７】溶融押出に使用するポリアミド原料と、必
要に応じて、他の化合物の添加ブレンドした原料、例え
ば、ポリエステルアミドなどの液晶ポリマー、ポリエー
テルイミドや他のポリアミド樹脂、さらに酸化珪素、酸
化マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、酸化ア
ルミニウム、架橋ポリエステル、架橋ポリスチレン、マ
イカ、タルク、カオリンなどの無機化合物、エチレンビ
スステアリルアミド、イオン性高分子化合物アイオノマ
ー等の有機化合物等を添加した原料、いったん溶融させ
た原料、さらには本発明のフィルムの回収原料などを混
合した原料などを準備し、これを乾燥・脱水した後、一
軸押出機、二軸押出機、ベント押出機、タンデム押出機
などの溶融押出機に供給し、分子量を極力低下させない
ように窒素気流下、あるいは真空下で溶融押出する。異
物を除去するために、適宜のフィルター、例えば、焼結
金属、多孔性セラミック、サンド、金網等を用いること
が好ましい。

【００１８】ポリアミド樹脂層の両面にエチレンアクリ
ル酸の部分亜鉛塩であるアイオノマー層を薄く積層する
ために別の押出機からアイオノマーを溶融後、定量供給
してポリアミド層に溶融状態で両面に積層させる。

【００１９】このようにポリアミド／アイオノマー積層
溶融シートを移動冷却媒体に接して冷却固化させるが、
そのときに冷却媒体と接する点において、移動冷却媒体
に引いた接線と、該接点で溶融ポリアミドシート軌跡か
ら構成される相当円に引いた接線のなす狭角θが０度を
越えるように構成して、好ましくは０＜θ≦６０度とな
るように構成してキャストするのである。ここで、相当
円とは、円を構成する円弧が該溶融シート軌跡と一致す
る部分を可能な限り多く含む円のことである。この相当
円に対して該接点で引いた接線が、相当円に引いた接線
である。具体的には、図１にモデルを示すが、口金１か
ら押出された溶融シート７が冷却媒体２に接する接点Ｐ
において引いた接線４と、溶融体の軌跡を可能な限り多
く含む仮想の相当円３の点Ｐにおいて引いた接線５との
なす狭角６がθである。

【００２０】さらにまた、該積層溶融シートが移動冷却
媒体に接する前に、移動冷却媒体上に水膜、水滴を形成
させ、溶融シートと冷却媒体との間に水のメニスカスを
形成させ、水の表面張力によって更なる密着力を向上さ
せることが好ましい。なお、溶融された熱可塑性樹脂シ
ートに静電荷を印加させて、冷却媒体のドラムに密着さ
せて急冷してキャストしてもよい。

【００２１】また、口金とキャストドラムの位置関係
は、特に限定されないが、大切な要素であり、上記θが
０度よりも大きくなるように、冷却媒体の後方からキャ
ストする方法などが有利である。

【００２２】かくして得られたキャストフィルムを、必
要に応じて延伸するが、具体的には、例えば、縦一軸延
伸、横一軸延伸、逐次二軸延伸、同時二軸延伸などの延
伸方法に従って延伸を行う。

【００２３】延伸温度は、特に限定されないが、該樹脂
のガラス転移温度Ｔｇ以上であればよく、必要に応じて
任意の温度を選択することができる。一方向の延伸倍率
は、２〜５倍程度である。延伸後、必要に応じて融点以
下の温度で熱固定をしてもよい。

【００２４】かくして得られた本発明のポリアミド樹脂
シートは、高速製膜が可能で有るばかりか、厚み均質
性、透明性、接着性、滑り性、成形性、強靱性などの諸
特性に優れているために、優れた包装用フィルムとな
る。

【００２５】

【物性の測定法】次に、本発明で使用した物性値の測定
法について以下に述べる。１．相対粘度ηｒ：ＪＩＳ−Ｋ１８６０に従い測定し
た。２．フィルムの厚みむら：アンリツ株式会社製フィルム
シックネステスタ「ＫＧ６０１Ａ」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３０
ｍｍ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Ｔmax （μｍ）、最小値Ｔ
min （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。３．熱的特性（Ｔｍ、Ｔｇ、Ｔｍｃ）パーキンエルマー社製ＤＳＣ−II型測定装置を用い、サ
ンプル重量１０ｍｇ、窒素気流下で、昇温速度２０℃／
分で昇温してゆき、ベースラインの偏起の開始する温度
をＴｇ、さらに昇温したところの発熱ピークをＴｃｃと
し、結晶融解に伴う吸熱ピーク温度を融点Ｔｍとした。
Ｔｍ＋２０℃で１分間保持した後、冷却速度２０℃／分
で溶融体を冷却し、結晶化に基づく発熱ピーク温度をＴ
ｍｃとした。

【００２６】

【実施例】以下に、本発明をより理解しやすくするため
に実施例・比較例を示す。

【００２７】実施例１ポリアミド樹脂（相対粘度ηｒ３．２、ガラス転移温度
４０℃、添加剤として平均粒径０．２μｍの球形シリカ
を０．０５ｗｔ％および減粘材として低分子量ポリエス
テルアミド液晶化合物を０．５％添加）を用い、常法に
従い、原料を乾燥後１２５ｍｍの溶融押出機に供給して
２８０℃で溶融させ、１０μｍ以下の異物を除去するフ
ィルターを通過させた。一方このポリアミド樹脂層の片
面に積層するアイオノマー”サーリン”（デュポン社商
品名）を４５ｍｍの押出機に供給し２６５℃で溶融さ
せ、これらの溶融樹脂層を２層に積層するアダプターに
て２層積層させ、これを２２００ｍｍ幅のＴダイ口金か
ら表面温度１５℃に保たれた、１００ｍ／ｍｉｎで回転
する１８００ｍｍ直径の表面に水滴を有したドラム（ド
ラム表面は最大粗さＲｔ＝０．１μｍに鏡面化されたク
ロムメッキドラムであり、そのドラム表面に飽和水蒸気
を吹き付け表面に水滴を結露させたもの）にアイオノマ
ー層が冷却媒体に接するように積層溶融体を着地・密着
・冷却させた。

【００２８】このときの口金位置は、該ドラムの頂上よ
りも回転方向とは逆方向に水平距離５００ｍｍだけ後方
位置であり、かつ口金出口からドラムまでの最短距離Ｌ
Ｄ間を２５ｍｍにセットした。このときの狭角θの大き
さは３５度であった。

【００２９】かくして得られたキャストフィルムは厚み
１５０μｍであり、厚みむらとしては長手方向、幅方向
とも２％以下と小さいものであり、しかも、その厚みむ
らの周波数解析をしても着地点の振動に起因すると考え
られている０．１〜１０Ｈｚの振動は皆無であり、厚み
均質性に優れており、さらに平面性にも優れた、クレー
ターなどの表面欠点のない、結晶性の低いシートであ
り、また端部も幅変動もなく、透明で完全な非晶質のも
のであり、キャスト性に優れたものであった。

【００３０】続いて、該キャストフィルムをリニアー駆
動式同時二軸延伸機で延伸温度５５℃で３倍ずつ延伸
し、いったんＴｇ以下に冷却し、再度２１０℃に加熱し
て定長熱固定、および１５０℃で長手方向および幅方向
にそれぞれ３％のリラックス熱固定し、エッジ端部をカ
ットして、厚さ１５μｍの二軸配向積層ポリアミドフィ
ルムを、破れることなく安定な状態で約３００ｍ／ｍｉ
ｎという高速で巻取り、およびエッジ処理して製膜し
た。

【００３１】かくして得られたフィルムの厚みむらは、
長手方向で２％、幅方向で３％という厚み均質性に優れ
たフィルムであり、しかも表面欠点がない平面性の優れ
たフィルムであった。

【００３２】比較例１ポリアミド原料としては、実施例で１で添加した減粘材
を抜いたポリアミド原料に変更し、また口金位置をドラ
ムの頂上に変更する以外は実施例１と全く同様にして１
００ｍ／ｍｉｎのキャスト速度にてシート成形した。こ
のときの角θは０度であった。

【００３３】その結果、１００ｍ／ｍｉｎではドラムと
溶融体との間には大きな空気層が噛み込み、結晶性の高
いシートしか得られなかった。またこのシートは如何な
る温度に変更しても同時二軸延伸は不可能であった。

【００３４】

【発明の効果】ポリアミド溶融体シートをキャスト方法
において、溶融シートが移動冷却媒体と接する点におい
て、移動冷却媒体に引いた接線と、該接点で溶融ポリア
ミドシート軌跡から構成される相当円に引いた接線との
なす狭角θが０度を越えるようにキャストすることによ
り、１００ｍ／ｍｉｎ程度以上の高速度キャストが可能
になり、また得られたキャストフィルム厚みの均質性、
透明性、表面性、延伸性などの優れたフィルムが得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、口金１から溶融押出されたシート７が
冷却媒体２に接する状況をモデル的に示したものであ
る。

【符号の説明】

１：溶融押出用口金２：冷却媒体３：相当円４：冷却媒体に引いた接線５：相当円に引いた接線６：狭角θ ７：溶融シート

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０８Ｌ 77/12 Ｃ０８Ｌ 77/12 79/08 79/08 Ｂ // Ｂ２９Ｋ 77:00 Ｆターム(参考） 4F071 AA51 AA54 AA55 AA56 AA57 AA60 AA75 AF14 AF27 AF30 AF58 AH04 BA01 BB06 BB07 BB08 BC01 4F205 AA22 AA29 AB07 AC07 AG01 AG03 AK02 AR07 GA07 GB02 GB26 GC02 GE02 GE03 GE09 GF01 GF23 GF24 GN04 GN18 GW21 GW41 4F207 AA22 AA29 AB07 AC07 AG01 AG03 AK02 AR07 KA01 KA17 KK64 4J002 CF00X CL00X CL01W CL03W CL08X CL09X CM04X FD20X GG02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリアミド溶融体シートを移動冷却媒体に
密着させて冷却するキャスト方法において、該シートが
移動冷却媒体と接する点において、移動冷却媒体に引い
た接線と、該接点で溶融ポリアミドシート軌跡から構成
される相当円に引いた接線とのなす狭角θが０度を越え
るように構成してキャストすることを特徴とするポリア
ミドシートのキャスト方法。
【請求項２】溶融シートが移動冷却媒体に接する前に、
該移動冷却媒体上に水膜、水滴を形成させ、溶融シート
と冷却媒体との間に水のメニスカスを形成させることを
特徴とする請求項１記載のポリアミドシートのキャスト
方法。
【請求項３】該溶融体シートに静電荷を印加させながら
密着させることを特徴とする請求項１または２に記載の
ポリアミドシートのキャスト方法。
【請求項４】該静電荷を印加する電極が、ワイヤー、薄
膜、ピン、ロールから選ばれた電極であることを特徴と
する請求項１、２または３に記載のポリアミドシートの
キャスト方法。
【請求項５】該ポリアミドシートが、エチレンアイオノ
マー、ポリエステル、他のポリアミドから選ばれた薄い
樹脂層との積層体であることを特徴とする請求項１、
２、３または４記載のポリアミドシートのキャスト方
法。
【請求項６】該薄い樹脂層側に水とのメニスカスを形成
させることを特徴とする請求項１、２、３、４または５
記載のポリアミドシートのキャスト方法。
【請求項７】該ポリアミド樹脂がナイロン６、ナイロン
６６、ナイロン６１０、ポリメタキシリレンアジパミド
（ＭＸＤ６）共重合体、ナイロン１２、ナイロン１１、
ポリヘキサメチレンテレフタラミド/イソフタラミド共
重合体（６Ｔ／６Ｉ）、ビスアミノメチルシクロヘキシ
ルメタン（ＢＡＣ）とアジピン酸とを主成分とするポリ
アミド（ＢＡＣ６）から選ばれた樹脂であることを特徴
とする請求項１、２、３、４、５または６記載のポリア
ミドシートのキャスト方法。
【請求項８】該ポリアミド樹脂に減粘材を含有させたこ
とを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６または７
記載のポリアミドシートのキャスト方法。
【請求項９】該キャストされたポリアミドシートを、更
に延伸工程に供することを特徴とする請求項１、２、
３、４、５、６、７または８記載のポリアミドシートの
キャスト方法。
【請求項１０】キャスト法として、請求項１、２、３、
４、５、６、７、８または９記載のポリアミドシートの
キャスト方法を用いてキャストし、更に製膜加工するこ
とを特徴とするポリアミドシートの製造方法。